デジタル回路とアナログ回路の違いって何？ 内部構成や仕組みを解説：Q&Aで学ぶマイコン講座（92）（4/4 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。今回は、初心者の方からよく質問される「デジタル回路とアナログ回路の違い」についてです。

[STマイクロエレクトロニクス，EDN Japan]

（3）内蔵基準電圧回路、温度センサー

　最近のマイコンには、内蔵基準電圧回路、温度センサーが内蔵されています。

　マイコンで使用される内蔵基準電圧回路や温度センサーの多くは、BGR（Band Gap Reference：バンドギャップリファレンス）回路を使っています。BGRは基準電圧回路の一種で、出力電圧は1.2V近辺のものが多いです。

　PN接合を作ると、接合部でエネルギーの差によるエネルギーバンドができます。このバンドの最も高いエネルギー（価電子帯）から、最も低いバンド（伝導帯）までのエネルギー準位および、そのエネルギーの差をバンドギャップと呼びます。

　BGRから電圧を取り出す方法は、PN接合素子の順方向電圧を利用する方法が一般的です。ダイオードに順方向電流を流すと、順方向電圧が発生するため、これを取り出します（図5参照）

図5：BGR（Band Gap Reference）回路［クリックで拡大］

　BGRはPN接合の特性なので、マイコンの電源電圧に依存せずにほぼ一定電圧（1.2V近辺）が得られるということで、内蔵基準電圧に使用されます。図6に、STM32G081Rマイコン^＊4）の内蔵基準電圧回路の特性を示します。ここではTyp.値が1.212Vです。

図6：内蔵基準電圧回路特性［クリックで拡大］
特性は、STM32G081xBのデータシートから抜粋

（＊4）STM32G081Rマイコン

　一方で、バンドギャップエネルギーは温度が上がると減少する傾向があります。この温度特性を利用すると、温度センサーを作れます。

　内蔵基準電圧として利用されるBGRは温度特性の影響を受けずに、なるべく一定電圧を得られるように設計されますが、温度センサーとして利用されるBGRは、温度によってなるべく電圧が変化するように設計されます。温度センサー用のBGRの電圧をA-Dコンバーターで電圧に変換して温度に換算します。図7に、STM32G081マイコン^＊4）の温度センサーの特性を示します。ここでは、0.76Vの時が30℃に相当します。

図7：温度センサー特性［クリックで拡大］
特性は、STM32G081xBのデータシートから抜粋

　時々、マイコンの環境温度が測れると思っているユーザーがいますが、温度センサーで測定できるのは、マイコンのシリコン上に作られたPN接合の温度です。

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