JP2000099173A - Regulator circuit - Google Patents

Regulator circuit

Info

Publication number
JP2000099173A
JP2000099173A JP10262776A JP26277698A JP2000099173A JP 2000099173 A JP2000099173 A JP 2000099173A JP 10262776 A JP10262776 A JP 10262776A JP 26277698 A JP26277698 A JP 26277698A JP 2000099173 A JP2000099173 A JP 2000099173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
potential
circuit
operational amplifier
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10262776A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoshi Tsuchiya
智志 土屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Watch Co Ltd
Priority to JP10262776A priority Critical patent/JP2000099173A/en
Publication of JP2000099173A publication Critical patent/JP2000099173A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate an overshooting at the time of switching from a source voltage to a regulator voltage and to shorten the voltage switching time by selecting either the output of a reference circuit or the source voltage to supply to an operation type operational amplifier. SOLUTION: The potential of an output voltage switching terminal 101 is denoted as VDD, and the output of the reference circuit 1 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 2. When the reference potential is higher than that of the positive input terminal of the operational amplifier 2 in the view point from VSS, the output potential of the operational amplifier circuit 2 varies instantly from VDD to VSS. When output level of the operational amplifier 2 reaches the VSS, the source-drain resistance of an output transistor 3a increases to a level higher than that of the equivalent resistor of an external load circuit where a pull-up resistor circuit 6 and a regulator circuit are driven. Consequently, the potential of a regulator output terminal 102 rises. While this process is repeated, the potential of the regulator output terminal 102 reaches a regulated potential.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は出力電圧を電源電圧
とレギュレート電圧の2つに切り替えられるレギュレー
タ回路に関し、特に出力電圧を電源電圧からレギュレー
タ電圧に切り替える際の電圧変化にオーバーシュートが
生じず、かつ切り替わり時間を短縮する手段を提供する
ことにより、高速かつ、信頼性の高い複数電源供給を用
いた、あらゆるシステムに応用することが可能である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a regulator circuit capable of switching an output voltage between a power supply voltage and a regulated voltage, and in particular, does not cause overshoot in a voltage change when the output voltage is switched from the power supply voltage to the regulator voltage. By providing means for reducing the switching time, it is possible to apply the present invention to any system using a high-speed and highly reliable multiple power supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2に従来による、電源電圧とレギュレ
ート電圧とを切り替えられるレギュレータ回路の例を負
の電源で動作する場合について示し、動作を説明する。
また、以降の説明の中で正の電源電位をVDD、負の電
源電位をVSSとする。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an example of a conventional regulator circuit capable of switching between a power supply voltage and a regulated voltage when operating with a negative power supply, and the operation will be described.
In the following description, the positive power supply potential is set to VDD, and the negative power supply potential is set to VSS.

【0003】従来の回路構成は、VSSに対してNch
トランジスタのVthよりも高い一定電圧、ここではV
DDに対するPchトランジスタのVthを出力する電
圧リファレンス回路11と、Pchトランジスタを作動
入力とするオペアンプ12と、出力電流ドライブ用のN
chトランジスタ13と、位相補償用コンデンサ14
と、NchトランジスタVth加算用Nchトランジス
タ15と、プルアップ用抵抗回路16と、レギュレータ
出力電圧切り替え用Nchトランジスタ17から成る。
[0003] A conventional circuit configuration has an Nch for VSS.
A constant voltage higher than Vth of the transistor, here V
A voltage reference circuit 11 for outputting the Vth of the Pch transistor with respect to the DD, an operational amplifier 12 having the Pch transistor as an operation input, and an N for output current drive
channel transistor 13 and capacitor 14 for phase compensation
And an Nch transistor Vth adding Nch transistor 15, a pull-up resistor circuit 16, and a regulator output voltage switching Nch transistor 17.

【0004】オペアンプ12には、負の入力端子にリフ
ァレンス電位を、正の入力端子にNchトランジスタV
th加算用トランジスタ15のドレインおよびゲートを
接続し、レギュレータ出力端子112には出力ドライブ
トランジスタ13のゲートを接続する。また、出力ドラ
イブトランジスタ13のソースとバルクは負の電源電位
VSS114に、ドレインはレギュレータ出力端子11
2とNchトランジスタVth加算用Nchトランジス
タ15のソースとバルクに接続する。これによりオペア
ンプ12は、リファレンス電位にNchトランジスタの
正のVthを加算したもの、すなわちPchトランジス
タのVthとNchトランジスタのVthを接地電源電
位VDD113に対して負の側に加算したものにレギュ
レータ出力端子電位を保つように動作する。この動作が
レギュレータ動作に他ならない。
The operational amplifier 12 has a negative input terminal for a reference potential and a positive input terminal for an Nch transistor V.
The drain and gate of the th addition transistor 15 are connected, and the gate of the output drive transistor 13 is connected to the regulator output terminal 112. The source and bulk of the output drive transistor 13 are connected to the negative power supply potential VSS114, and the drain is connected to the regulator output terminal 11.
2 and the Nch transistor Vth are connected to the source and bulk of the Nch transistor 15 for adding Vth. Thereby, the operational amplifier 12 adds the positive Vth of the Nch transistor to the reference potential, that is, adds the Vth of the Pch transistor and the Vth of the Nch transistor to the negative side with respect to the ground power supply potential VDD113 to the regulator output terminal potential. Work to keep. This operation is nothing but a regulator operation.

【0005】この状態で、レギュレータ出力端子112
にドレインを、VSS114にソースとバルクを接続し
た出力電圧切り替え用Nchトランジスタ17のゲート
に、Vth以上の電圧を加えると、レギュレータ出力は
VSS114に短絡されてレギュレータの出力端子11
2は負の電源電位になる。また、ゲート電圧をVth以
下にするとレギュレータ出力端子112には再びレギュ
レート電位が出力される。
In this state, the regulator output terminal 112
When a voltage equal to or higher than Vth is applied to the gate of the output voltage switching Nch transistor 17 having the drain connected to VSS 114 and the source and bulk connected to VSS 114, the regulator output is short-circuited to VSS 114 and the output terminal 11
2 is a negative power supply potential. When the gate voltage is set to Vth or less, the regulated potential is output to the regulator output terminal 112 again.

【0006】ここでレギュレータ出力電圧切り替え時の
レギュレータ出力端子112などの電位変化について、
主要配線の電位を示した図3と、オペアンプの内部回路
を示した図4を用いてもう少し詳しく説明する。なお、
該当回路はVDD113を0V、VSS114は−1.
5Vで動作し、Pch、NchトランジスタのVthは
共に0.4V、レギュレート電圧は−0.8Vを出力す
るものとする。
Here, regarding the potential change of the regulator output terminal 112 and the like when the regulator output voltage is switched,
This will be described in more detail with reference to FIG. 3 showing the potential of the main wiring and FIG. 4 showing the internal circuit of the operational amplifier. In addition,
The corresponding circuit has VDD 113 of 0 V, VSS 114 of -1.
It operates at 5V, outputs Vth of Pch and Nch transistors of 0.4V, and outputs regulated voltage of -0.8V.

【0007】レギュレータ出力端子の出力電位につい
て、図3に示したように初めはレギュレート電圧、5m
sec後にVSS、さらに5msec後に再びレギュレ
ート電圧になるように、出力電圧切り替え端子111に
VSS、VDD、VSSの順で電位を与える。
As shown in FIG. 3, the output potential of the regulator output terminal is initially a regulated voltage of 5 m.
A potential is applied to the output voltage switching terminal 111 in the order of VSS, VDD, and VSS so that the potential becomes VSS after 5 seconds and the regulated voltage again after 5 msec.

【0008】以降、図3のタイミングチャートについて
時刻順に説明する。
Hereinafter, the timing chart of FIG. 3 will be described in chronological order.

【0009】まず、時刻0においては、出力電圧切り替
え端子111の電位はVSSであり、レギュレータ出力
はレギュレート電圧で安定している。この時、オペアン
プ12の正、負の入力端子は共にリファレンス電位すな
わちPchのVthの電位にあり、この事とNchトラ
ンジスタVth加算用Nchトランジスタ15の動作か
らレギュレータ出力電位はPchトランジスタのVth
の電位にNchトランジスタのVthを負の側に加算し
たもの、すなわち−0.8Vとなる。
First, at time 0, the potential of the output voltage switching terminal 111 is VSS, and the regulator output is stable at the regulated voltage. At this time, the positive and negative input terminals of the operational amplifier 12 are both at the reference potential, that is, the potential of Pch Vth. From this fact and the operation of the Nch transistor Vth adding Nch transistor 15, the regulator output potential is Vth of the Pch transistor.
Of the Nch transistor to the negative side, ie, -0.8V.

【0010】また、出力ドライブトランジスタ13のゲ
ートには、リファレンス電位にNchトランジスタのV
thを加算したものに、レギュレータ出力端子112の
電位を保てるような電位がオペアンプ12から与えられ
ている。この電位はVSSに対してNchトランジスタ
のVthよりも高い電位からVDD近傍の電位まで負荷
の大きさによって変化しうる。
The gate of the output drive transistor 13 has a reference potential equal to the Vch of the Nch transistor.
The operational amplifier 12 supplies a potential that can maintain the potential of the regulator output terminal 112 to the sum of th. This potential can change from a potential higher than Vth of the Nch transistor with respect to VSS to a potential near VDD depending on the magnitude of the load.

【0011】つぎに時刻5msecにおいて出力電圧切
り替え端子の電位がVDDに変化する。
Next, at time 5 msec, the potential of the output voltage switching terminal changes to VDD.

【0012】まずレギュレータ出力電位は、出力電圧切
り替えNchトランジスタ17により強制的にVSSに
短絡されてVSSと等しくなる。
First, the output potential of the regulator is forcibly short-circuited to VSS by the output voltage switching Nch transistor 17, and becomes equal to VSS.

【0013】この事から、オペアンプ12の正の入力端
子の電位は、NchトランジスタVth加算用Nchト
ランジスタ15を通じてVSSにNchトランジスタの
Vthを足したものに等しくなる。また、オペアンプ1
2の負の入力端子に与えられているリファレンス電位が
VSSに対してNchトランジスタのVthよりも高い
事から、オペアンプの非常に大きい作動増幅率によりレ
ギュレータ出力端子112の電位はVSSとなる。
For this reason, the potential of the positive input terminal of the operational amplifier 12 becomes equal to the sum of VSS and Vth of the Nch transistor through the Nch transistor 15 for adding the Nch transistor Vth. Also, the operational amplifier 1
Since the reference potential supplied to the negative input terminal of No. 2 is higher than Vth of the Nch transistor with respect to VSS, the potential of the regulator output terminal 112 becomes VSS due to the extremely large operation amplification factor of the operational amplifier.

【0014】オペアンプ12の出力電位を与えられてい
る出力ドライブトランジスタ13は完全にカットオフ
し、この状態が出力電圧切り替え端子111の電位をV
DDとしたときの定常状態となる。なお、この時の位相
補償コンデンサ14の端子は両方ともVSSになってい
る。
The output drive transistor 13 supplied with the output potential of the operational amplifier 12 is completely cut off, and this state changes the potential of the output voltage switching terminal 111 to V.
This is a steady state when DD is set. At this time, both terminals of the phase compensation capacitor 14 are at VSS.

【0015】この状態から時刻10msecにおいて出
力電圧切り替え端子111の電位をVSSとして出力電
圧をレギュレート電圧に切り替える動作をさせる。
From this state, at time 10 msec, the operation of switching the output voltage to the regulated voltage is performed with the potential of the output voltage switching terminal 111 set to VSS.

【0016】レギュレータ出力をVSS側に引く為の出
力ドライブトランジスタ13が元の状態で完全にカット
オフしているので、出力電圧切り替え端子111をVS
Sとして出力電圧切り替えNchトランジスタ17をカ
ットオフさせるとレギュレータ出力端子112をVSS
側に引く電流経路は無くなる。
Since the output drive transistor 13 for pulling the regulator output to the VSS side is completely cut off in the original state, the output voltage switching terminal 111 is connected to the VS
When the output voltage switching Nch transistor 17 is cut off as S, the regulator output terminal 112 is connected to VSS
There is no current path to the side.

【0017】するとオペアンプ12の正の入力端子の電
位は、VSSからVDDに向けて変化する。しかしなが
らオペアンプの正の入力端子の電位が負の入力端子の電
位よりも高くならない間はオペアンプの出力端子に変化
は現れない。
Then, the potential of the positive input terminal of the operational amplifier 12 changes from VSS to VDD. However, as long as the potential of the positive input terminal of the operational amplifier does not become higher than the potential of the negative input terminal, no change appears at the output terminal of the operational amplifier.

【0018】オペアンプの正の入力端子の電位がリファ
レンス電位に達すると、初めてオペアンプの出力端子の
電位は変化を始める。
When the potential of the positive input terminal of the operational amplifier reaches the reference potential, the potential of the output terminal of the operational amplifier starts to change for the first time.

【0019】しかし、図4に示したオペアンプの内部回
路から、オペアンプの入力端子120および121はそ
れぞれPchトランジスタ21および22のゲートに接
続されており、さらに正、負の入力端子の電位は両者と
もにPchのVth前後であることから、オペアンプの
出力端子122をVDD123側に引く電流経路の抵
抗、すなわちPchトランジスタのソース・ドレイン間
の抵抗は非常に高いものになる。
However, from the internal circuit of the operational amplifier shown in FIG. 4, the input terminals 120 and 121 of the operational amplifier are connected to the gates of the Pch transistors 21 and 22, respectively. Since the voltage is about Vth of Pch, the resistance of the current path that pulls the output terminal 122 of the operational amplifier toward the VDD 123, that is, the resistance between the source and drain of the Pch transistor becomes very high.

【0020】結局、この時のオペアンプの出力電流はP
chのVthでバイアスされたPchトランジスタ21
および22の定電流特性で決まる電流Icになり、オペ
アンプの出力端子に接続している位相補償コンデンサ1
4の容量Cと出力ドライブトランジスタのゲート容量C
n18がこの電流により充電されるのに必要な時間だけ
電位の上昇が遅れる事になる。
After all, the output current of the operational amplifier at this time is P
Pch transistor 21 biased by Vth of channel
And the current Ic determined by the constant current characteristics of the phase compensation capacitor 22 and the phase compensation capacitor 1 connected to the output terminal of the operational amplifier.
4 and the gate capacitance C of the output drive transistor
The rise in potential is delayed by the time necessary for n18 to be charged by this current.

【0021】ここで、Icは非常に小さな電流であるた
めに、IcによりCおよびCnが充電されるのに必要な
時間tdは比較的長い時間となり、数十msecから百
msec以上に達する。この事は、レギュレータを組み
込んでいるシステムにとって、特に高速な動作を要求さ
れる場合には望ましくない。
Here, since Ic is a very small current, the time td required for charging C and Cn by Ic is relatively long, reaching several tens of msec to more than one hundred msec. This is undesirable for a system incorporating a regulator, particularly when high-speed operation is required.

【0022】さらに注意すべきなのは、図3に示したよ
うに、出力電圧切り替え時には出力端子の電位変化を出
力ドライブトランジスタ13のゲート電位にフィードバ
ックをかける時間に大きな遅れを生じているために、レ
ギュレータ出力端子112の電位をVSSからレギュレ
ート電圧に切り替える際、前述したような数十msec
から数百msecの時間をかけて出力電圧がレギュレー
ト電圧に達した後も電位の上昇が続き、一時的にレギュ
レータ出力端子112の電位がレギュレート電位よりも
高くなってしまう現象、つまりオーバーシュートを生じ
る事である。
It should be further noted that, as shown in FIG. 3, when switching the output voltage, there is a large delay in the time for feeding back the potential change of the output terminal to the gate potential of the output drive transistor 13, so that the regulator When switching the potential of the output terminal 112 from VSS to the regulated voltage, several tens of msec
After the output voltage reaches the regulated voltage over a period of several hundred msec, the potential continues to rise and the potential of the regulator output terminal 112 temporarily becomes higher than the regulated potential, ie, overshoot. Is to occur.

【0023】オーバーシュートを生じると、レギュレー
タを組み込んでいるシステムの電源電圧が一時的にせよ
設計した電圧値よりも下がる事になり、この事は多くの
システムにとって望ましくなく、場合によってはシステ
ムを停止させる原因となる。
When an overshoot occurs, the power supply voltage of the system in which the regulator is incorporated becomes lower than the designed voltage value even temporarily, which is not desirable for many systems, and in some cases, shuts down the system. This can cause

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】レギュレータ回路、特
に出力電圧をレギュレート電圧と電源電圧に切り替え可
能なレギュレータ回路において、従来の回路では出力電
圧を電源電圧からレギュレータ電圧に切り替える際の電
圧変化にオーバーシュートが生じ、レギュレータ出力を
電源とするシステムに悪影響を与える問題があった。ま
た、電圧切り替え時の切り替わり時間も現状では数十m
secから百msec以上を必要とし、高速動作をする
システムでは問題となっていた。
SUMMARY OF THE INVENTION In a regulator circuit, in particular, a regulator circuit capable of switching an output voltage between a regulated voltage and a power supply voltage, a conventional circuit overshoots a voltage change when the output voltage is switched from the power supply voltage to the regulator voltage. There is a problem that a shoot is generated and adversely affects a system using a regulator output as a power supply. In addition, the switching time at the time of voltage switching is currently several tens of meters.
It requires a time from sec to 100 msec or more, which is a problem in a system operating at high speed.

【0025】この様に、出力電圧をレギュレート電圧と
電源電圧に切り替え可能なレギュレータ回路において
は、出力電圧を電源電圧からレギュレータ電圧に切り替
える際の電圧変化のオーバーシュートを無くし、電圧切
り替わり時間を短縮するという課題があった。
As described above, in the regulator circuit capable of switching the output voltage between the regulated voltage and the power supply voltage, there is no overshoot of the voltage change when the output voltage is switched from the power supply voltage to the regulator voltage, and the voltage switching time is reduced. There was a problem to do.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために以下のような構成のレギュレータ回路を採
用する。
According to the present invention, a regulator circuit having the following configuration is employed to solve the above-mentioned problems.

【0027】リファレンス回路の発生するリファレンス
電圧を基準としたレギュレート電圧と、電源電圧とに出
力電圧を切り替える手段を有する作動型オペアンプを用
いたレギュレータ回路において、前記切り替え手段は、
出力電圧切り替え信号により、前記リファレンス回路の
出力と電源電圧とを選択して前記作動型オペアンプの入
力に与える事を特徴としたレギュレータ回路を提供す
る。
In a regulator circuit using an operational operational amplifier having means for switching an output voltage between a regulated voltage based on a reference voltage generated by a reference circuit and a power supply voltage, the switching means comprises:
A regulator circuit is characterized in that an output of the reference circuit and a power supply voltage are selected by an output voltage switching signal and supplied to an input of the operation type operational amplifier.

【0028】以下に本発明であるレギュレータ回路につ
いて構成と動作を説明する。
The configuration and operation of the regulator circuit according to the present invention will be described below.

【0029】ここでは本発明のレギュレータ回路を、図
1に代表的に示した様にPchトランジスタのVthを
出力する電圧リファレンス回路1と、Pchトランジス
タを作動入力とするオペアンプ回路2と、Nchトラン
ジスタVth加算用Nchトランジスタ5と、プルアッ
プ用抵抗回路6と、出力ドライブトランジスタ3と、位
相補償コンデンサ4と、リファレンス回路の出力と負の
電源電位VSS104とを出力電圧切り替え信号101
により切り替えるスイッチ回路7とで構成し、負の電源
で動作する場合について説明する。
Here, the regulator circuit of the present invention includes a voltage reference circuit 1 for outputting the Vth of a Pch transistor, an operational amplifier circuit 2 using the Pch transistor as an operation input, and an Nch transistor Vth, as typically shown in FIG. The output Nch transistor 5, the pull-up resistor circuit 6, the output drive transistor 3, the phase compensation capacitor 4, the output of the reference circuit, and the negative power supply potential VSS 104 are output voltage switching signals 101.
A description will be given of a case in which the switch circuit 7 is configured to be operated by a negative power supply.

【0030】オペアンプ2には、負の入力端子にリファ
レンス回路1が出力するリファレンス電位を、正の入力
端子にNchトランジスタVth加算用Nchトランジ
スタ5のドレインおよびゲートを接続し、レギュレータ
出力端子102には出力トライブトランジスタ3のゲー
トを接続する。また、出力ドライブトランジスタ3のソ
ースはVSSに、ドレインはレギュレータ出力端子10
2とNchトランジスタVth加算用Nchトランジス
タ5のソースに接続する。これによりオペアンプ2は、
リファレンス電位にNchトランジスタの正のVthを
加算したもの、すなわちPchトランジスタのVthと
NchトランジスタのVthを接地電源電位VDD10
3に対して負の側に加算したものにレギュレータ出力端
子102の電位を保つように動作する。この動作がレギ
ュレータ動作に他ならない。
The operational amplifier 2 has a negative input terminal connected to the reference potential output from the reference circuit 1, a positive input terminal connected to the drain and gate of the Nch transistor Vth adding Nch transistor 5, and a regulator output terminal 102 connected to the negative input terminal. The gate of the output drive transistor 3 is connected. The source of the output drive transistor 3 is connected to VSS, and the drain is connected to the regulator output terminal 10.
2 and the Nch transistor Vth are connected to the source of the Nth transistor 5 for adding Vth. As a result, the operational amplifier 2
The sum of the reference potential and the positive Vth of the Nch transistor, that is, the Vth of the Pch transistor and the Vth of the Nch transistor are added to the ground power supply potential VDD10.
An operation is performed so as to keep the potential of the regulator output terminal 102 at the value added to the negative side with respect to 3. This operation is nothing but a regulator operation.

【0031】ここでさらに、レギュレータ出力端子10
2の電位をレギュレート電位とVSSで切り替えを可能
にすために、リファレンス回路1の出力電位とVSS1
04電位とを出力電圧切り替え信号101により選択し
てオペアンプの負の入力端子に与えるスイッチ回路7を
回路に付加する。
Here, the regulator output terminal 10
2 is switched between the regulated potential and the VSS, the output potential of the reference circuit 1 and the VSS1
A switch circuit 7 for selecting the potential 04 from the output voltage switching signal 101 and supplying the selected potential to the negative input terminal of the operational amplifier is added to the circuit.

【0032】すなわち、スイッチ回路7の一方の入力端
子はリファレンス回路1の出力に、他方の入力端子はV
SS104に、スイッチ端子104には出力電圧切り替
え信号101を与え、スイッチ回路7の出力端子はオペ
アンプ2の負の入力端子に接続する。なお、スイッチ回
路7はスイッチ端子104にVDDが与えられていると
きにはリファレンス回路2の出力とオペアンプ2の負の
入力端子とを接続し、VSSが与えられているときには
負の電源電位VSS104とオペアンプ2の負の入力端
子とを接続するものとする。
That is, one input terminal of the switch circuit 7 is connected to the output of the reference circuit 1 and the other input terminal is connected to V
The output voltage switching signal 101 is supplied to the switch terminal 104 to the SS 104, and the output terminal of the switch circuit 7 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier 2. The switch circuit 7 connects the output of the reference circuit 2 to the negative input terminal of the operational amplifier 2 when VDD is supplied to the switch terminal 104, and connects the negative power supply potential VSS104 and the operational amplifier 2 when VSS is supplied. To the negative input terminal.

【0033】この、図1に示す回路において、出力電圧
切り替え端子をVDDとした時の出力電圧はレギュレー
ト電圧である。
In the circuit shown in FIG. 1, when the output voltage switching terminal is set to VDD, the output voltage is a regulated voltage.

【0034】この状態から、出力電圧切り替え端子10
1をVSSとすると、スイッチ回路はリファレンス回路
1とオペアンプ2とを切り離し、VSS104とオペア
ンプ2の負の入力端子とを接続する。
From this state, the output voltage switching terminal 10
Assuming that 1 is VSS, the switch circuit disconnects the reference circuit 1 and the operational amplifier 2 and connects the VSS 104 to the negative input terminal of the operational amplifier 2.

【0035】ところで、オペアンプ2の負の入力端子に
回路内の最低電位であるVSSを与えられたオペアンプ
2は、非常に大きな増幅率を持っているために、正の入
力端子の入力電位に関わらずVDDを出力する。なお、
正の入力端子の電位はNchトランジスタVth加算用
トランジスタ5の動作により、VDDを基準としてマイ
ナスVthよりも高い電位が入力されることはない。
By the way, the operational amplifier 2 which is supplied with the lowest potential VSS in the circuit to the negative input terminal of the operational amplifier 2 has a very large amplification factor. Output VDD. In addition,
Due to the operation of the Nch transistor Vth addition transistor 5, the potential of the positive input terminal is not input with a potential higher than minus Vth based on VDD.

【0036】オペアンプ2の出力、すなわちVDD電位
をゲートに与えられた出力ドライブトランジスタ3は完
全にONし、レギュレータ回路の出力電圧はVSSとな
る。
The output of the operational amplifier 2, that is, the output drive transistor 3 whose gate is supplied with the VDD potential is completely turned on, and the output voltage of the regulator circuit becomes VSS.

【0037】なお、この時スイッチ回路7の内部を除く
全てのトランジスタでオフしているものは無い。
At this time, none of the transistors except the inside of the switch circuit 7 is off.

【0038】この状態からさらに、出力電圧切り替え端
子101の電位をVDDとすると、再びリファレンス回
路1の出力がオペアンプの負の入力端子に接続される。
また、正の入力端子にはVSSにNchトランジスタの
Vthを足したものが与えられている。ここでVDDか
ら見てPchトランジスタのVth分低い電位、すなわ
ちリファレンス電位が、VSSから見てNchトランジ
スタのVth分高い電位、すなわちオペアンプ2の正の
入力端子の電位よりも高い場合にはオペアンプ回路の出
力電位は直ちにVDDからVSSに向けて変化する。言
い換えればレギュレータ回路の電源電圧としてPchト
ランジスタのVthとNchトランジスタのVthのそ
れぞれの絶対値を足し合わせた電圧よりも高い電圧を与
えている場合には上記の様な動作になる。
If the potential of the output voltage switching terminal 101 is further changed to VDD from this state, the output of the reference circuit 1 is connected to the negative input terminal of the operational amplifier again.
The positive input terminal is given by adding VSS to the Vth of the Nch transistor. Here, when the potential lower by Vth of the Pch transistor as viewed from VDD, that is, the reference potential is higher than the potential higher by Vth of the Nch transistor as viewed from VSS, that is, higher than the potential of the positive input terminal of the operational amplifier 2, the operational amplifier circuit The output potential immediately changes from VDD to VSS. In other words, when a voltage higher than the sum of the respective absolute values of Vth of the Pch transistor and Vth of the Nch transistor is applied as the power supply voltage of the regulator circuit, the above operation is performed.

【0039】ところでオペアンプ2の出力がVSSに近
づき、VSSに対してNchトランジスタのVth近傍
まで電位が下がってくると、出力ドライブトランジスタ
3のソースドレイン間抵抗が上昇し、プルアップ用抵抗
回路6やレギュレータ回路が駆動している外部の負荷回
路の等価抵抗よりも高くなる。結果としてレギュレータ
出力端子102の電位が上昇し、さらにはオペアンプ2
の正の入力端子の電位もVDDに向けて上昇する事にな
り、出力ドライブトランジスタ3がオフする事にはなら
ない。
When the output of the operational amplifier 2 approaches VSS and the potential drops to the vicinity of Vth of the Nch transistor with respect to VSS, the resistance between the source and the drain of the output drive transistor 3 increases, and the pull-up resistor circuit 6 and It becomes higher than the equivalent resistance of the external load circuit driven by the regulator circuit. As a result, the potential of the regulator output terminal 102 increases, and furthermore, the operational amplifier 2
Will also increase toward VDD, and the output drive transistor 3 will not be turned off.

【0040】そしてさらに、上記の過程を繰り返しなが
らオペアンプ2の正の入力端子はリファレンス電位と同
じになるまで変化し、レギュレータ出力端子102の電
位はレギュレート電位となる。
Further, while repeating the above process, the positive input terminal of the operational amplifier 2 changes until it becomes equal to the reference potential, and the potential of the regulator output terminal 102 becomes the regulated potential.

【0041】上記の過程では各トランジスタが完全にオ
フするタイミングはなく、また、リファレンス回路1か
らリファレンス電位を与えられたオペアンプ2以降の回
路も、ハイインピーダンス状態の場所がなく、全て能動
的に動作しているために短時間のうちにレギュレータ出
力端子102にレギュレート電圧を出力する。
In the above process, there is no timing at which each transistor is completely turned off, and the circuits subsequent to the operational amplifier 2 to which the reference potential is applied from the reference circuit 1 do not have a high impedance state, and all of them operate actively. Therefore, a regulated voltage is output to the regulator output terminal 102 within a short time.

【0042】上記と同様な理由で、従来の回路で生じて
いたフィードバックの遅れが非常に少なくなり、結果と
してレギュレータ出力電圧変化時のオーバーシュートを
生じない。
For the same reason as described above, the delay in feedback that occurs in the conventional circuit is extremely reduced, and as a result, overshoot does not occur when the regulator output voltage changes.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。図5は本発明の実施の形態を示すものであり、
図6は本発明の実施による回路動作時の主要配線の電位
変化を表すものである。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows the potential change of the main wiring during the circuit operation according to the embodiment of the present invention.

【0044】図5の本発明の実施の形態を示す回路で
は、図1に示した回路におけるスイッチ回路を、出力電
圧切り替え用Nchトランジスタ37として実現してい
る。また、リファレンス回路31の出力が、出力電圧切
り替え用Nchトランジスタ37によりVSSに短絡し
ている場合に、リファレンス回路31が無用な電流を消
費しないためにリファレンス電源断続用トランジスタ3
8を付加してある。
In the circuit according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the switch circuit in the circuit shown in FIG. 1 is realized as an output voltage switching Nch transistor 37. Further, when the output of the reference circuit 31 is short-circuited to VSS by the output voltage switching Nch transistor 37, the reference power supply switching transistor 3 is used because the reference circuit 31 does not consume unnecessary current.
8 is added.

【0045】すなわち、出力電圧切り替え用Nchトラ
ンジスタ37のドレインはリファレンス回路31の出力
に、ソース及びバルクはVSSに、ゲートには出力電圧
切り替え端子131のロジック信号を反転したものを与
え、一方リファレンス電源断続用トランジスタ38のド
レインはリファレンス回路31の正の電源と接続し、ソ
ース及びバルクはVDD133に接続し、ゲートには出
力電圧切り替え端子131のロジック信号と同相の信号
を与え、また、出力電圧切り替え端子131のロジック
信号の反転信号を生成するためにインバータ回路39を
使用する。
That is, the drain of the output voltage switching Nch transistor 37 is supplied to the output of the reference circuit 31, the source and bulk are supplied to VSS, and the gate is supplied with an inverted logic signal of the output voltage switching terminal 131. The drain of the intermittent transistor 38 is connected to the positive power supply of the reference circuit 31, the source and the bulk are connected to VDD 133, the gate is supplied with a signal having the same phase as the logic signal of the output voltage switching terminal 131, and the output voltage is switched. The inverter circuit 39 is used to generate an inverted signal of the logic signal at the terminal 131.

【0046】当レギュレータ回路はVDDを0V、VS
Sは−1.5Vで動作し、Pch、Nchトランジスタ
のVthは共に0.4V、レギュレート電圧は−0.8
Vを出力するものとする。
This regulator circuit sets VDD at 0 V and VS
S operates at -1.5 V, the Vth of the Pch and Nch transistors are both 0.4 V, and the regulation voltage is -0.8 V.
V is output.

【0047】レギュレータ出力について、図6に示した
ように初めはレギュレート電圧、5msec後にVS
S、さらに5msec後に再びレギュレート電圧になる
ように、レギュレータ出力電圧切り替え端子にVSS、
VDD、VSSの順で電位を与える。
Regarding the regulator output, as shown in FIG.
S, VSS is connected to the regulator output voltage switching terminal so that the regulated voltage becomes the regulated voltage again after 5 msec.
A potential is applied in the order of VDD and VSS.

【0048】以降、図6のタイミングチャートについて
時刻順に説明する。
Hereinafter, the timing chart of FIG. 6 will be described in chronological order.

【0049】まず時刻0においては、レギュレータ出力
電圧切り替え端子131の電位はVSSであり、レギュ
レータ出力はレギュレート電圧で安定している。この
時、オペアンプ32の正、負の入力端子は共に−0.4
Vのリファレンス電位にあり、この事とNchVth加
算用Nchトランジスタ35の動作からレギュレータ出
力電位はPchトランジスタのVthの電位にNchト
ランジスタのVthを負の側に加算した−0.8Vとな
る。
First, at time 0, the potential of the regulator output voltage switching terminal 131 is VSS, and the regulator output is stabilized at the regulated voltage. At this time, the positive and negative input terminals of the operational amplifier 32 are both -0.4.
Because of this and the operation of the Nch Vth addition Nch transistor 35, the regulator output potential becomes −0.8 V obtained by adding the Vth of the Nch transistor to the negative side of the Vth potential of the Pch transistor.

【0050】また、出力ドライブトランジスタ33のゲ
ートには、リファレンス電位にNchトランジスタのV
thを加算したもの、すなわち−0.8Vにレギュレー
タ出力端子132の電位を保てるような電位がオペアン
プ32から与えられている。この電位はVSSに対して
NchトランジスタのVthよりも高い電位からVDD
近傍の電位まで負荷の大きさによって変化しうる。
The gate of the output drive transistor 33 has a reference potential of V of an Nch transistor.
The operational amplifier 32 supplies a value obtained by adding th, that is, a potential that can maintain the potential of the regulator output terminal 132 to −0.8 V. This potential is changed from a potential higher than Vth of the Nch transistor with respect to VSS to VDD.
It can vary depending on the size of the load up to a nearby potential.

【0051】次に時刻5msecにおいて出力電圧切り
替え端子の電位をVDDとする。
Next, at time 5 msec, the potential of the output voltage switching terminal is set to VDD.

【0052】リファレンス電源断続用トランジスタ38
がオフし、リファレンス回路31の出力がハイインピー
ダンスになると同時に、リファレンス出力を受けていた
オペアンプ32の負の入力端子の電位が、出力電圧切り
替え用Nchトランジスタ37がオンすることによって
VSSになる。なお、リファレンス電源断続用トランジ
スタ38がオフしていることにより、リファレンス回路
31での電流消費はない。
Reference power supply intermittent transistor 38
Is turned off, the output of the reference circuit 31 becomes high impedance, and at the same time, the potential of the negative input terminal of the operational amplifier 32 receiving the reference output becomes VSS when the output voltage switching Nch transistor 37 is turned on. It should be noted that no current is consumed in the reference circuit 31 because the reference power supply intermittent transistor 38 is off.

【0053】リファレンス回路31の出力を接続してあ
るオペアンプ32の負の入力端子の電位が、回路内での
最低電位のVSSになることから、オペアンプ32の出
力端子には正の入力端子の入力電位に関わらずVDDを
出力する。なお、正の入力端子の電位はNchトランジ
スタVth加算用トランジスタ35の動作により、VD
Dを基準としてマイナスVthよりも高い電位が入力さ
れることはない。
Since the potential of the negative input terminal of the operational amplifier 32 to which the output of the reference circuit 31 is connected becomes the lowest potential VSS in the circuit, the output terminal of the operational amplifier 32 receives the input of the positive input terminal. VDD is output regardless of the potential. The potential of the positive input terminal is set to VD by the operation of the Nch transistor Vth addition transistor 35.
A potential higher than minus Vth with respect to D is not input.

【0054】この時、オペアンプ32を構成するトラン
ジスタでオフしているものはない。
At this time, none of the transistors constituting the operational amplifier 32 are turned off.

【0055】オペアンプ32の出力電位、すなわちVD
Dを入力されている出力ドライブトランジスタ33は完
全にオンし、レギュレータ出力端子132の電位をVS
Sにする。また、レギュレータ出力端子132の電位に
NchVth加算用Nchトランジスタ35の動作によ
りNchトランジスタのVth分の電位オフセットをし
た電位がオペアンプ32の正の入力端子に印加されるこ
とになる。
The output potential of the operational amplifier 32, that is, VD
D is completely turned on, and the potential of the regulator output terminal 132 is changed to VS.
S. Further, a potential obtained by offsetting the potential of the regulator output terminal 132 by the potential of the Nch transistor by the operation of the NchVth adding Nch transistor 35 is applied to the positive input terminal of the operational amplifier 32.

【0056】これが時刻5msec以降10msec以
前における定常状態であり、無負荷の場合には状態の移
行は1μsec以内の短い時間で終了する。
This is a steady state from time 5 msec to before 10 msec, and when there is no load, the transition of the state is completed within a short time within 1 μsec.

【0057】さらに、時刻10msecにおいて出力電
圧切り替え端子131の電位をVSSとする。
Further, at time 10 msec, the potential of the output voltage switching terminal 131 is set to VSS.

【0058】出力電圧をVSSに切り替えた時とは逆
に、リファレンス回路31の出力とオペアンプ32の負
の入力端子に接続している出力電圧切り替え用Nchト
ランジスタ37がオフすると同時に、リファレンス電源
断続用トランジスタ38がオンし、リファレンス電位の
出力がはじまる。なお、リファレンス回路21の出力に
は他のトランジスタのゲートしか接続されていないこと
から、リファレンス電位が安定するまでに長い時間は必
要ではなく、長くても100μsec以内に安定する。
Contrary to when the output voltage is switched to VSS, the output of the reference circuit 31 and the output voltage switching Nch transistor 37 connected to the negative input terminal of the operational amplifier 32 are turned off, and at the same time, the reference power supply is switched on and off. The transistor 38 is turned on, and the output of the reference potential starts. Since only the gate of another transistor is connected to the output of the reference circuit 21, a long time is not required until the reference potential is stabilized, and the reference potential is stabilized within 100 μsec at most.

【0059】リファレンス回路31の出力がVSSから
−0.4Vに向けて変化するにつれ、オペアンプ32の
出力電位はVSSに向けて変化する。また、これをゲー
トに受けた出力ドライブトランジスタ33のソース・ド
レイン間抵抗は上昇し、結果としてオペアンプ32の正
の入力端子の電位も上昇する。この動作から、オペアン
プ32の出力が急激にVSSに近づく事なく、レギュレ
ータ出力端子132の電位はVSSからレギュレート電
圧に変化する。
As the output of the reference circuit 31 changes from VSS to −0.4 V, the output potential of the operational amplifier 32 changes toward VSS. In addition, the resistance between the source and the drain of the output drive transistor 33 receiving the gate increases, and as a result, the potential of the positive input terminal of the operational amplifier 32 also increases. From this operation, the potential of the regulator output terminal 132 changes from VSS to the regulated voltage without the output of the operational amplifier 32 rapidly approaching VSS.

【0060】すなわち、図6に示したようにレギュレー
タ出力電圧の変化にオーバーシュートを生じない。ま
た、電圧切り替え時において回路内にハイインピーダン
スになる点が生じないために電圧変化は速やかに行わ
れ、レギュレータ出力電圧切り替えはリファレンス電位
が安定すると同時、つまり時刻10msecからおおよ
そ100μsec後に完了する。
That is, as shown in FIG. 6, no overshoot occurs in the change in the regulator output voltage. In addition, since there is no point in the circuit where the impedance becomes high when the voltage is switched, the voltage change is performed promptly, and the switching of the regulator output voltage is completed at the same time when the reference potential is stabilized, that is, approximately 100 μsec after time 10 msec.

【0061】本発明の、出力電圧を電源電圧とレギュレ
ート電圧とで切り替え可能なレギュレータ回路は、上記
の様に、出力電圧変化時にオーバーシュートを生じず、
また短時間で電圧変化を完了する。回路起動時は電源電
圧で動作させ、後にレギュレート電圧動作に切り替える
事を必要とする時計用発振回路などに有効である。
The regulator circuit of the present invention capable of switching the output voltage between the power supply voltage and the regulated voltage does not cause overshoot when the output voltage changes as described above.
The voltage change is completed in a short time. This is effective for a clock oscillation circuit or the like that needs to be operated with the power supply voltage at the time of starting the circuit and then switched to the regulated voltage operation later.

【0062】[0062]

【発明の効果】上記記載の本発明のレギュレータ回路に
よれば、リファレンス回路の発生するリファレンス電圧
を基準としたレギュレート電圧と、電源電圧とに出力電
圧を切り替える手段を有する作動型オペアンプを構成
し、切り替え手段は、出力電圧切り替え信号により、前
記リファレンス回路の出力と電源電圧とを選択して前記
作動型オペアンプの入力に与える事により、出力電圧変
化時において、レギュレータ出力により動作しているシ
ステムに悪影響を与えるオーバーシュートを生じず、ま
た短時間で電圧変化を完了することが可能となる。
According to the regulator circuit of the present invention described above, an operational operational amplifier having means for switching an output voltage between a regulated voltage based on a reference voltage generated by a reference circuit and a power supply voltage is provided. The switching means selects an output of the reference circuit and a power supply voltage by an output voltage switching signal and supplies the selected power supply voltage to the input of the operation type operational amplifier, so that when the output voltage changes, the system operates with the regulator output. It is possible to complete the voltage change in a short time without causing an overshoot which has an adverse effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のレギュレータ回路の代表的な構成を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a typical configuration of a regulator circuit of the present invention.

【図2】従来のレギュレータ回路の構成を示す構成図で
ある。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional regulator circuit.

【図3】従来のレギュレータ回路の出力電圧切り替え時
のタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart at the time of switching an output voltage of a conventional regulator circuit.

【図4】レギュレータ回路に使用するオペアンプの内部
回路を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an internal circuit of an operational amplifier used in a regulator circuit.

【図5】本発明のレギュレータ回路の実施例を示した構
成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment of a regulator circuit of the present invention.

【図6】本発明のレギュレータ回路の実施例について、
電位変化を表したタイミングチャートである。
FIG. 6 shows an embodiment of the regulator circuit of the present invention.
5 is a timing chart showing a potential change.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電圧リファレンス回路 2 オペアンプ回路 3 出力ドライブ用トランジスタ 5 加算用Nチャネルトランジスタ 6 プルアップ用抵抗回路 7 スイッチ回路 101 出力電圧切り換え端子 102 レギュレータ出力端子 REFERENCE SIGNS LIST 1 voltage reference circuit 2 operational amplifier circuit 3 output drive transistor 5 addition N-channel transistor 6 pull-up resistor circuit 7 switch circuit 101 output voltage switching terminal 102 regulator output terminal

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リファレンス回路の発生するリファレン
ス電圧を基準としたレギュレート電圧と、電源電圧とに
出力電圧を切り替える切り換え手段を有する作動型オペ
アンプを用いたレギュレータ回路において、前記切り替
え手段は、出力電圧切り替え信号により、前記リファレ
ンス回路の出力と電源電圧とを選択して前記作動型オペ
アンプの入力に与える事を特徴としたレギュレータ回
路。
1. A regulator circuit using an operational operational amplifier having switching means for switching an output voltage between a regulated voltage based on a reference voltage generated by a reference circuit and a power supply voltage, wherein the switching means comprises an output voltage. A regulator circuit wherein an output of the reference circuit and a power supply voltage are selected by a switching signal and supplied to an input of the operation type operational amplifier.
JP10262776A 1998-09-17 1998-09-17 Regulator circuit Pending JP2000099173A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10262776A JP2000099173A (en) 1998-09-17 1998-09-17 Regulator circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10262776A JP2000099173A (en) 1998-09-17 1998-09-17 Regulator circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000099173A true JP2000099173A (en) 2000-04-07

Family

ID=17380446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10262776A Pending JP2000099173A (en) 1998-09-17 1998-09-17 Regulator circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000099173A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113342113A (en) * 2021-06-25 2021-09-03 上海料聚微电子有限公司 PTAT voltage generating circuit with overshoot protection function
CN114995575A (en) * 2022-04-19 2022-09-02 深圳天德钰科技股份有限公司 Voltage stabilizing circuit for high-low voltage circuit and control method thereof
CN115454191A (en) * 2022-10-08 2022-12-09 武汉杰开科技有限公司 Overshoot protection circuit, method and chip

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113342113A (en) * 2021-06-25 2021-09-03 上海料聚微电子有限公司 PTAT voltage generating circuit with overshoot protection function
CN114995575A (en) * 2022-04-19 2022-09-02 深圳天德钰科技股份有限公司 Voltage stabilizing circuit for high-low voltage circuit and control method thereof
CN114995575B (en) * 2022-04-19 2024-05-10 深圳天德钰科技股份有限公司 Voltage stabilizing circuit for high-low voltage circuit and control method thereof
CN115454191A (en) * 2022-10-08 2022-12-09 武汉杰开科技有限公司 Overshoot protection circuit, method and chip
CN115454191B (en) * 2022-10-08 2023-09-29 武汉杰开科技有限公司 Overshoot protection circuit, method and chip

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10423176B2 (en) Low-dropout regulators
US7468624B2 (en) Step-down power supply
US6064227A (en) Output buffer circuit having low breakdown voltage
US7492215B2 (en) Power managing apparatus
EP0437039A2 (en) Low power, ttl level CMOS input buffer with hysteresis
US6653891B1 (en) Voltage regulation
EP0666648A2 (en) Off-chip driver with voltage regulated predrive
US5136182A (en) Controlled voltage or current source, and logic gate with same
KR20030036045A (en) Internal voltage step-down circuit
KR101221177B1 (en) Voltage switching circuit
US6806692B2 (en) Voltage down converter
US5216291A (en) Buffer circuit having high stability and low quiescent current consumption
US7560980B2 (en) Constant voltage generating circuit
EP2479633B1 (en) Voltage regulator with pre-charge circuit
US6380792B1 (en) Semiconductor integrated circuit
US6236195B1 (en) Voltage variation correction circuit
US6936998B2 (en) Power glitch free internal voltage generation circuit
US5742155A (en) Zero-current start-up circuit
US6191624B1 (en) Voltage comparator
JP2017041968A (en) Power supply apparatus and control method for the same
EP1451932B1 (en) Output driver comprising an improved control circuit
JP2000099173A (en) Regulator circuit
US8395420B2 (en) Input buffer circuit
US6636451B2 (en) Semiconductor memory device internal voltage generator and internal voltage generating method
US5235520A (en) Integrated circuit having a function for generating a constant voltage