JP2005184455A - 電圧発生回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 チャージポンプ回路(5)の出力電圧(Vo)のレベル判定用の差動増幅器(1)を、基準電圧(VR)を入力信号として電圧フォロワモードで動作させ、その出力電圧により容量素子(C1)を充電する。その後、この出力電圧に対応する被比較電圧(Vod)と容量素子に充電された電圧との比較動作を行なって出力信号を生成し、この差動増幅器(1)の出力信号に従ってチャージポンプ回路のチャージポンプ動作を選択的に活性化する。
【選択図】 図1
Description
特許文献5においては、電圧フォロアモードでオペアンプを動作させて、負入力に結合されるレベル保持容量素子にオフセット電圧を蓄積し、増幅動作時に正入力に入力信号を印加してオフセットを相殺する構成を示す。この特許文献5においては、無線通信装置の入力初段アンプとして、このオペアンプを利用することが記載されているだけであり、このオペアンプの出力信号を他回路の動作制御に利用する構成については何ら示していない。
図1は、この発明の実施の形態1に従う内部電圧発生回路の構成を概略的に示す図である。この図1に示す内部電圧発生回路は、出力電圧Voを出力配線(電源線)6を介して負荷回路7へ動作電源電圧として供給する電源回路である。以下の説明においては、この内部電圧発生回路を、電源回路として説明する。
ここで、抵抗素子R1およびR2の抵抗値を、同じ符号のR1およびR2でそれぞれ示す。また、抵抗素子R2が結合される基準電位ノードの電圧レベルを、0Vとしている。
したがって、差動増幅器1において、オフセット補償がされていない場合には、電圧Vos・(1+R1/R2)だけ、出力電圧Voは、基準電圧VRよりも高くなる。たとえば、液晶表示装置の場合、この液晶表示装置が用いられるシステムの電源電圧VDDが、基準電圧VRとして利用される。この電源電圧VDDは、現在一般に用いられているLSI(大規模集積回路)の電源電圧の値となり、VR=VDD=3(V)となる。出力電圧Voのレベルとして、液晶表示装置のゲート線駆動回路の電源電圧として利用される電圧レベルの9(V)を想定すると、この差動増幅器1のオフセット電圧を全く考慮しない場合には、R1/R2=2に設定すれば、9(V)の電圧レベルの出力電圧Voを得ることができる。この分圧比の場合、差動増幅器1のオフセット電圧Vosにより、出力電圧Voは、3・Vosだけ、目標電圧レベルよりも高くなる。
抵抗素子R1およびR2を同一材料で構成することにより、その周囲温度および製造条件による抵抗値のばらつきが相殺され、基準電圧VRとして、電圧精度が保証された基準電圧を利用することにより、正確に、周囲温度および製造条件に依存しない電圧レベルに出力電圧Voを設定することができる。
図10は、この発明の実施の形態2に従う電源回路の構成を概略的に示す図である。この図10に示す電源回路は、以下の点で、図1に示す電源回路とその構成が異なる。すなわち、基準電圧VRを抵抗分割する抵抗素子R3およびR4の直列体が設けられる。スイッチ回路2へは、チャージポンプ回路5の出力電圧Voと、この抵抗分圧回路からの分圧電圧VRDとが与えられる。図10に示す電源回路の他の構成は、図1に示す電源回路の構成と同じであり、対応する部分には同一参照番号を付し、その詳細説明を省略する。
スイッチ回路2は、分圧電圧VRDとチャージポンプ回路5の出力電圧Voの一方を選択して、差動増幅器1の正入力ノードND2へ伝達する。したがって、差動増幅器1の電圧フォロワモード動作時においては、その負入力ノードND1には、電圧VRD+Vosが充電される。差動増幅動作時においては、この差動増幅器1は、出力電圧Voと電圧VRD+Vosを比較する。差動増幅器1がオフセット電圧Vosを有しているため、そのオフセット電圧成分が差動増幅動作時に相殺され、差動増幅器1の出力信号は、分圧電圧VRDと出力電圧(内部電源電圧)Voとの差に応じた信号となる。分圧電圧VRDよりも出力電圧Voが高い場合には、差動増幅器1の出力信号がHレベルとなり、チャージポンプ回路5はチャージポンプ動作が禁止され、逆に、分圧電圧VRDが出力電圧Voよりも高い場合には、差動増幅器1の出力信号がLレベルとなり、チャージポンプ回路5におけるチャージポンプ動作が活性化され、出力電圧Voの電圧レベルを上昇させる。すなわち、差動増幅器1の出力信号に従って、チャージポンプ回路5は、出力電圧Voが、分圧電圧VRDと電圧レベルと等しくなるように、そのチャージポンプ動作が制御される。したがって、出力電圧Voは、次式で表わされる。
この図10に示す構成の場合、出力電圧Voが、差動増幅器1のハイ側電源電圧VHよりも低い電圧レベルまたはシステム電源電圧VDD(=VR)よりも低い場合においても、所望の電圧レベルの出力電圧Voを得ることができる。ハイ側電源電圧VHは、出力電圧Vo以上の電圧レベルであることが要求される。基準電圧VRがシステム電源電圧VDDと等しい場合には、このシステム電源電圧を差動増幅器1のハイ側電源電圧VHとして利用することができる。
[実施の形態3]
図11は、この発明の実施の形態3に従う電源回路の構成を概略的に示す図である。この図11に示す電源回路は、負の電圧Vnを生成して、出力配線36を介して負荷回路37へ供給する。
この図11に示す電源回路においても、差動増幅器31のオフセット電圧の検出および設定動作および比較動作は、先の実施の形態1と同様である。すなわち、スイッチ回路32が、基準電圧VRNを選択するとき、スイッチ回路33が導通し、差動増幅器31の出力ノードND33と負入力ノードND31とを電気的に結合する。この状態においては、差動増幅器31が、電圧フォロワモードで動作し、負入力ノードND31には、電圧VRN+Vosが現れ、この電圧が容量素子C2に参照電圧として充電される。ここで、差動増幅器31のオフセット電圧を、符号Vosで表す。
=(VDD−Vn)・R6/(R5+R6)
上式を電圧Vnにより整理すると、次式が得られる。
すなわち、この図11に示す負電圧Vnを生成する電源回路においては、チャージポンプ回路35からの出力電圧Vnの電圧レベルが、基準電圧VRNが規定する電圧レベルよりも低い場合、この負の電圧Vnは、所定値よりもさらに低い電圧レベルであり、より深い負の状態となっており、このときにはチャージポンプ動作は停止する。一方、負の出力電圧Vnが、基準電圧VRNが規定する電圧レベルよりも高い場合には、負の電圧Vnは、まだ、所定の電圧レベルに到達していないため、チャージポンプ回路35にチャージポンプ動作を行なわせる。これにより、所望の電圧レベルの負の電圧Vnを得ることができる。
Claims (3)
- 第1の入力と第2の入力とを有する差動増幅回路、
少なくとも前記差動増幅回路の出力信号に従って選択的に活性化され、活性化時、容量素子のチャージポンプ動作に従って内部電圧を生成する内部電圧生成回路、
前記差動増幅回路の第1の入力に接続される補償容量素子、
基準電圧と前記内部電圧に対応する被比較電圧との一方を選択的に前記差動増幅回路の第2の入力へ伝達する第1のスイッチ回路、および
導通時、前記差動増幅回路の出力と前記第2の入力とを接続する第2のスイッチ回路とを備え、前記第2のスイッチ回路の導通時、前記第1のスイッチ回路は前記基準電圧を選択して前記差動増幅回路の第2の入力へ与え、前記第1のスイッチ回路の前記被比較電圧の選択時、前記第2のスイッチ回路は非導通状態に設定される、電圧発生回路。 - 前記内部電圧生成回路は、
前記差動増幅回路の出力信号に従ってクロック信号を選択的に伝達するゲート回路と、
前記ゲート回路の出力信号に従って選択的にチャージポンプ動作が活性化され、活性化時チャージポンプ動作により前記内部電圧を生成するチャージポンプ回路とを含む、請求項1記載の電圧発生回路。 - 前記ゲート回路は、前記第2のスイッチ回路の導通期間を規定するモード制御信号が前記第2のスイッチ回路の導通状態を指示するとき、前記チャージポンプ回路への前記クロック信号の伝達を禁止する、請求項2記載の電圧発生回路。
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