2009年10月アーカイブ

すみません、4ヶ月ぶりの更新となってしまいました。

先日、弊社の北米オフィスのブライアン氏と仕事の後、どこか日本らしいとこに行こうって事になり、浅草に行ってきました。
浅草はTVでは何度も見ているのですが、実際に行くのは私も初めてで、雷門が意外とこぢんまりとしているのに驚きました。
土曜日ってこともあって仲見世通りはごったがえしていて、ラッシュ時の横浜駅中央改札出口みたいな感じになっていたので、アリゾナ州フェニックスから来たブライアンにとっては歩きにくかったと思います。

その後、東京と言えばやはり東京タワーだって事になり、久しぶり（中学の修学旅行以来31年ぶり）に東京タワーに登りました。時間も辺りが暗くなる頃だったので、夜景を見るカップルや観光客が展望台の窓にびっしりと張り付いて、男3人組の我々はなかなか夜景にありつけない状況でした。
東京タワーが完成したのは1958年の12月の事なので51年も前の建造物なのですが、力学的に高いレベルで完成された鉄骨が作り出す曲線は相変わらず美しく、東京のシンボルとして今も現役だなと思うのでした。

東京って近いけど、意外と行ってない所がまだまだあるなって気が付いた、今日この頃です。

今日は電源などに広く使われているBGR(Band Gap Reference)について今回は触れてみたいと思います。
Band Gapと言われても、Bandとは？ 何と何のGap？などの疑問が出てきますが、その辺りの歴史は良く知りません。ただ、Referenceと言うことから”基準“であることに間違いはないです。
基準電圧を作るには電源電圧を使う(抵抗で分圧して欲しい電圧を作る)のが一番簡単なのですが、電源電圧が変化すると、基準電圧も変わってしまいます。
回路設計をしていると、コンパレータの閾値や電流源の電流値など、電源が変化しても変って欲しくない値が必要になってきます。
こういった値を回路の中で作るには基準となるものが必要で、BGRが良く使われます。

BGRを作っているのは図 1にかいた2つのダイオードと抵抗です。
特徴的なのは、抵抗が付いている側のダイオードは並列なのですが、抵抗がないほうは1つです。
この回路のVa,Vbに同じ電流を流した時に、Va,Vbの電圧を見て見ると、次のようになります。

K：ボルツマン定数　T：絶対温度　q：素電荷　Is：逆飽和電流
となります。図 1の回路に当てはめると、

と成りますが、逆飽和電流：Isは通常1e-15などと非常に小さな値をとるので、Ia>>Is、Ib>>Isから

と近似できます。更にIa=Ib=Ifとすると、

を得ることが出来ます･･･VtとRbgrと定数しか残っていないです。
この式の凄い所は「電源電圧や電流がどこにも入っていない！｣ことです。
つまり、電流Ifは電源電圧や電源電流とは無関係に決まると言うことです。

この電流Ifに抵抗Rcを付けた時に発生する電圧Vcは、

と成って、電源電圧とは全く無関係で、

更にVtに依存する部分、つまり温度をキャンセルできれば、温度、電源電圧、素子の絶対値バラツキとは全く無関係な電圧を作り出すことが出来ます。

次回は、VaとVbを一致させる回路を含めて、BGR回路全体を紹介したいと思います。