JP2004038563A

JP2004038563A - 基準電圧制御回路

Info

Publication number: JP2004038563A
Application number: JP2002194792A
Authority: JP
Inventors: Yasukazu Nakatani; 中谷　寧一
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】従来は容量の充電が定電圧によるものであったため、充電電圧は漸近線状に上昇し、目標電圧に到達するまでの出力電圧立ち上がり期間の正確な設定が困難であった。
【解決手段】容量（Ｃ１）を充電した時の充電電圧を基準電圧として出力する基準電圧制御回路において、前記容量を定電流で充電するための定電流回路を備える。定電流回路としては、カレントミラー回路（Ｔｒ１，Ｔｒ２）および定電流源（Ｚ）を備える。その定電流源は、第２のカレントミラー回路を含むことができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路上に形成した基準電圧発生回路において安定した電圧供給を実現するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
基準電圧制御回路とは、出力する基準電圧の立ち上がりを制御するものであり、その従来の回路例を図７に示す。
【０００３】
まず、当回路がパワーダウン状態から通常動作状態に移行すると、図８に示すように、基準電圧発生回路１からの基準電圧ＶＲＥＦはＶｓｓからＶｒｅｆにステップ状に変化し、その基準電圧ＶＲＥＦが演算増幅器ＯＰ１に入力されることにより、この演算増幅器ＯＰ１の出力電圧も、前記基準電圧ＶＲＥＦとほぼ同じタイミングで同じ波形の電圧を出力する。その電圧が抵抗Ｒ０を通じ容量Ｃ０を充電する結果、出力電圧Ｖｏｕｔとなる容量Ｃ０の端子電圧は、抵抗Ｒ０と容量Ｃ０の時定数によって決まる漸近線に従って上昇し始め、最終的にＶｒｅｆ電圧と等しい電圧になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、出力電圧Ｖｏｕｔが所望の最終電圧に到達するには、前記時定数の１０倍近い充電時間を必要とする。また、充電時間を長くしたい場合、抵抗Ｒ０または容量Ｃ０の素子値を大きくすれば良いが、特に容量Ｃ０は素子値を大きくすればそれのための所要容積も大きくなる。半導体集積回路を数多く搭載するような電子回路基板などでは、各部品の小容積化が要望されているため、容量Ｃ０を余り大きな値のものを選ぶことが出来ない。
【０００５】
そこで、所要容積を増大させることなく所望の時定数を得るために、抵抗Ｒ０を大きくする手法が多く採られる。しかし、抵抗の値も大きく取り過ぎると、出力端子のインピーダンスが非常に高くなり、外部からの雑音による端子電圧の不安定化が懸念される。また、抵抗体自身の熱雑音も大きくなり、回路特性の面で不利となる。
【０００６】
このように図８のごとき従来の回路では、目標電圧に到達するまでに必要以上の時間を要し、また、最終電圧Ｖｒｅｆに漸近状に近づくため、立ち上がり期間を正確に設定することが困難であり、所望の出力電圧の安定性が十分に確保できないといった課題もあった。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、立上がり時間を制御した基準電圧制御回路において、所望の電圧に達した後は外乱による影響を受けることなく、安定した電圧を供給することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、容量を充電した時の充電電圧を基準電圧として出力する基準電圧制御回路において、前記容量を定電流で充電するための定電流回路を備えたことを特徴とする。
【０００９】
その定電流回路は、カレントミラー回路および定電流源（Ｚ）からなり、前記カレントミラー回路の入力側に定電流源が接続され、前記カレントミラー回路の出力側に前記容量が接続される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１に本発明の基準電圧制御回路の実施形態１を示す。演算増幅器ＯＰ１の出力部に、カレントミラー回路を形成するトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の両ソースが接続され、そして、トランジスタＴｒ１のドレインは、演算増幅器ＯＰ１の反転入力部（−）と、他端を接地した容量Ｃ１とに接続され、トランジスタＴｒ２のドレインには、定電流Ｉｒｅｆを流す定電流源Ｚが接続される。容量Ｃ１の端子電圧が当回路の出力電圧Ｖｏｕｔとなる。定電流源Ｚとしては例えば、ゲートをソースに接続したトランジスタを用いることができる。
【００１１】
図１の回路における出力電圧Ｖｏｕｔの状態の変化を図２に示す。パワーダウン期間（初期状態）においては、基準電圧発生回路１の出力ＶＲＥＦはＶｓｓレベルとなっており、出力電圧Ｖｏｕｔも同じくＶｓｓレベルになっている。この状態では、演算増幅器ＯＰ１の出力がハイインピーダンス状態にあるため、容量Ｃ１は全く充電されない。
【００１２】
次にパワーダウンが解除され動作状態に移行すると、基準電圧発生回路１の出力ＶＲＥＦはＶｒｅｆにステップ変化する。演算増幅器ＯＰ１は、負帰還がかかっているので、出力電圧ＶｏｕｔがＶｒｅｆ電圧と等しくなるような電圧を出力する。これにより、トランジスタＴｒ１を通じて容量Ｃ１に充電電流Ｉｃｈｇが流れる。この充電電流Ｉｃｈｇは、定電流源Ｚが流す定電流Ｉｒｅｆに等しいため、容量Ｃ１は定電流で充電される。この結果、容量Ｃ１の端子電圧、つまり、出力電圧Ｖｏｕｔは、ほぼ直線的に電圧が上昇する。
【００１３】
出力電圧Ｖｏｕｔが直線的に上昇するため、出力電圧立ち上がり期間の設定が容易となる。定電流Ｚで流す電流Ｉｒｅｆを変えれば、出力電圧立ち上がり時の傾斜が変わり、出力電圧立ち上がり期間を変えることができる。以下、電流Ｉｒｅｆを変化させる手法を述べる。
【００１４】
［実施形態２］
図３に本発明の基準電圧制御回路の実施形態２を示す。この回路では、図１の定電圧源Ｚとして、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４よりなる第２のカレントミラー回路と、トランジスタＴｒ４に所望の電流を流すための可変抵抗Ｒ１とを用いている。
【００１５】
可変抵抗Ｒ１により、トランジスタＴｒ４に所望の電流Ｉｘを流すと、それと同じ大きさの電流ＩｒｅｆがトランジスタＴｒ２を通じてトランジスタＴｒ３に流れ、この結果、充電電流Ｉｃｈｇ＝Ｉｘとなる。
【００１６】
この回路構成では、可変抵抗Ｒ１の可変により、随意の大きさの充電電流Ｉｃｈｇを定電流として流すことができ、出力電圧立ち上がり期間を随意に設定できる。
【００１７】
［実施形態３］
図４に本発明の基準電圧制御回路の実施形態３を示す。図３のＴｒ１、Ｔｒ２よりなるカレントミラー回路では、両トランジスタに流れる電流比は、それらのサイズ比で決まる固定であったが、図４の回路では、電流比を変えることのできる電流比可変カレントミラー回路２を採用している。
【００１８】
抵抗Ｒ２により、トランジスタＴｒ４に電流Ｉｃを流すと、それと同じ大きさの電流Ｉｒｅｆが電流比可変カレントミラー回路２を通じてトランジスタＴｒ３に流れる。
【００１９】
その電流比可変カレントミラー回路２の回路例を図５に示している。トランジスタＴｒ１（これは図３のトランジスタＴｒ１に相当する）と対をなすトランジスタとして、トランジスタＴｒ２ａ、Ｔｒ２ｂ、Ｔｒ２ｃ、Ｔｒ２ｄを並列的に設けており、それらのトランジスタの内から一つをスイッチにより選択可能としている。トランジスタＴｒ１のサイズを“１”とした時、トランジスタＴｒ２ａ、Ｔｒ２ｂ、Ｔｒ２ｃ、Ｔｒ２ｄのサイズを、１、２、４、８としている。
【００２０】
例えば、サイズ２のトランジスタＴｒ２ｂを選択し、そのトランジスタに前述のようにＩｒｅｆを流すと、充電電流Ｉｃｈｇ＝Ｉｒｅｆ／２となり、このようにＩｒｅｆとＩｃｈｇの間で電流比を変えることができる。尚、トランジスタＴｒ２ａ、Ｔｒ２ｂ、Ｔｒ２ｃ、Ｔｒ２ｄのサイズをすべて“１”とし、複数個のトランジスタを選択することによっても電流比を変えることができる。
【００２１】
尚、この実施形態では、図３のカレントミラー回路（Ｔｒ１、Ｔｒ２）に替えて電流比可変カレントミラー回路２を用いたが、第２のカレントミラー回路（Ｔｒ３、Ｔｒ４）に替えて電流比可変カレントミラー回路２を用いることもでき、その場合の回路例を図６に示す。又、図５の電流比可変カレントミラー回路２では、電流Ｉｒｅｆの流れる側でトランジスタのサイズを可変にしたが、充電電流Ｉｃｈｇの流れる側でトランジスタのサイズを可変にしてもよく、あるいは双方で可変とすることもできる。抵抗Ｒ２を可変抵抗としてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は容量を定電流で充電するようにしたので、充電電圧は直線的に上昇し、そのため、最終電圧へ到達する時間を的確に制御出来る。また、抵抗を使用しないので出力端子のインピーダンスを下げることができ、端子電圧の安定性が飛躍的に向上する。更に本発明は、抵抗の代わりに数個のトランジスタで構成できるので半導体集積回路に組み込むことが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示した基準電圧制御回路の図
【図２】図１の回路における動作を示したタイムチャート
【図３】本発明の実施形態２を示した基準電圧制御回路の図
【図４】本発明の実施形態３を示した基準電圧制御回路の図
【図５】図４の電流比可変カレントミラー回路の詳細回路図
【図６】実施形態３の変形例を示した基準電圧制御回路の図
【図７】従来の基準電圧制御回路の図
【図８】図７の回路における動作を示したタイムチャート
【符号の説明】
１　基準電圧発生回路
２　電流比可変カレントミラー回路
ＯＰ１　演算増幅器
Ｃ１　容量
Ｒ　抵抗
Ｔｒ　トランジスタ
Ｚ　定電流源

Claims

容量を充電した時の充電電圧を基準電圧として出力する基準電圧制御回路において、前記容量を定電流で充電するための定電流回路を備えたことを特徴とする基準電圧制御回路。
上記定電流回路は、カレントミラー回路および定電流源（Ｚ）からなり、前記カレントミラー回路の入力側に定電流源が接続され、前記カレントミラー回路の出力側に前記容量が接続される請求項１記載の基準電圧制御回路。
上記定電流源（Ｚ）は、第２のカレントミラー回路を含む請求項２記載の基準電圧制御回路。
上記カレントミラー回路を構成する少なくとも一方のトランジスタのサイズを随意に選択可能として、カレントミラー回路での電流比を可変とした請求項３記載の基準電圧制御回路。
上記容量を当該基準電流制御回路内に設けた請求項１〜４のいずれかに記載の基準電圧制御回路。
上記容量を当該基準電流制御回路の外部に設けた請求項１〜４のいずれかに記載の基準電圧制御回路。