JP2009213098A - Voltage-to-current conversion circuit - Google Patents
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本発明は電圧電流転換回路に関する。特に低電圧製造工程増幅器を使用し低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターを推し進めるため、高電圧製造工程の回路において直接応用することができる電圧電流転換回路に係る。 The present invention relates to a voltage / current conversion circuit. In particular, the present invention relates to a voltage-current conversion circuit that can be directly applied in a circuit of a high voltage manufacturing process in order to promote a low voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor using a low voltage manufacturing process amplifier.
公知の電圧電流転換回路は主に電圧受動器の構造に利用され、さらに外付け電気抵抗を利用し電流値を決定するが、低電圧回路においては、この種の方式は可能である。なぜなら、低電圧製造工程中のN型MOS電界効果トランジスターの臨界電圧はおよそ0.5〜0.8Vであるため、増幅器の出力レベルの振り幅(swing)はなお次のレベルのN型MOS電界効果トランジスターをドライブすることができるからである。しかもこれにより増幅器内部のMOS電界効果トランジスターを飽和区において保持することができる。 A known voltage-current conversion circuit is mainly used in the structure of a voltage passive device, and further determines an electric current value by using an external electric resistance. However, this type of method is possible in a low-voltage circuit. Because the critical voltage of the N-type MOS field-effect transistor during the low-voltage manufacturing process is about 0.5 to 0.8 V, the output level swing of the amplifier is still at the next level N-type MOS field. This is because the effect transistor can be driven. In addition, this allows the MOS field effect transistor inside the amplifier to be held in the saturation region.
図1は公知の電圧電流転換回路1の回路図である。入力電圧V1を増幅器2のプラス入力端に加え、マイナスフィードバックを経て、出力電圧VOを入力電圧VIと等しくし、電気抵抗Rを通して電流Iを調整する。しかし、これらはすべてのMOS電界効果トランジスター3が飽和区になければ成立しない。なぜなら飽和区にあってのみ、増幅器2はリニア増幅器であり、マイナスフィードバックの条件を満たすことができるからである。
FIG. 1 is a circuit diagram of a known voltage-current conversion circuit 1. The input voltage V 1 is applied to the positive input terminal of the amplifier 2, and through negative feedback, the output voltage V O is made equal to the input voltage V I, and the current I is adjusted through the electric resistance R. However, these do not hold unless all the MOS
しかし、高電圧回路中で電圧電流転換回路を使用しようとするなら、高電圧製造工程増幅器を用いるか、低電圧製造工程増幅器を用いるかの問題に直面することになる。もし高電圧製造工程増幅器を用いるなら、面積とパワーは大幅に増加し、もし低電圧製造工程増幅器を用いるなら、振り幅(swing)制限の問題に突き当たる。なぜなら高電圧製造工程増幅器の臨界電圧変化は非常に大きく、およそ1〜2Vの間であるため、一般の低電圧製造工程増幅器は高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターをドライブすることができない可能性があるからである。 However, if a voltage-current conversion circuit is to be used in a high voltage circuit, the problem of using a high voltage manufacturing process amplifier or a low voltage manufacturing process amplifier is encountered. If a high voltage manufacturing amplifier is used, the area and power will increase significantly, and if a low voltage manufacturing amplifier is used, the problem of swing limitation is encountered. Because the critical voltage change of the high voltage manufacturing process amplifier is so large that it is between about 1-2V, a general low voltage manufacturing process amplifier may not be able to drive the high voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor Because there is sex.
また製造工程の面では、高電圧製造工程は低電圧製造工程の安定性には及ばない。よって臨界電圧も非常に不安定で、一般的には1〜2Vの間である。よって増幅器の振り幅(swing)は臨界電圧Vt(高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター)より大きくなければならず、入力電圧VIを加え、初めて高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターをドライブすることができる。もし、低電圧回路供給電圧がVDD=3Vであるなら、増幅器は高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターをドライブできるとは限らない。なぜならこの時、増幅器の振り幅(swing)は必ず3Vより小さいからで、入力電圧VIが非常に小さいのなら良いが、実際の使用においては入力電圧VIの値が非常に小さいということはあり得ない。 In terms of manufacturing process, the high voltage manufacturing process does not reach the stability of the low voltage manufacturing process. Therefore, the critical voltage is also very unstable and is generally between 1 and 2V. Therefore, the swing of the amplifier must be larger than the critical voltage Vt (high voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor), and for the first time, the high voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor is added by adding the input voltage V I. Can drive. If the low voltage circuit supply voltage is VDD = 3V, the amplifier cannot always drive the high voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor. Because the swing of the amplifier is always smaller than 3V at this time, the input voltage V I should be very small. However, in actual use, the value of the input voltage V I is very small. impossible.
よって、電圧電流転換回路を研究開発し、低電圧製造工程増幅器を使用し低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターをドライブ可能とし、これにより電圧電流転換回路は高電圧製造工程の回路において直接応用可能となり、こうして製造コストを低下させることが本発明が目指す方向性である。 Therefore, research and development of voltage-current conversion circuit, low-voltage manufacturing process amplifier can be used to drive low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, so that the voltage-current conversion circuit can be directly applied in the circuit of high-voltage manufacturing process It is possible to reduce the manufacturing cost in this way.
本発明が解決しようとする課題は、公知の電圧電流転換回路では、N型MOS電界効果トランジスターをドライブするためには、高電圧製造工程増幅器が必要であるという問題を解決する電圧電流転換回路を提供することである。 A problem to be solved by the present invention is to provide a voltage-current conversion circuit that solves the problem that a high-voltage manufacturing process amplifier is required to drive an N-type MOS field effect transistor in a known voltage-current conversion circuit. Is to provide.
上記課題を解決するため、本発明は下記の電圧電流転換回路を提供する。
電圧電流転換回路は高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター、低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター、低電圧製造工程増幅器、電気抵抗を含み、
該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのドレイン極は該高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極と接続し、該低電圧製造工程増幅器はプラス入力端、マイナス入力端、出力端を備え、該出力端は該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのゲート極と接続し、入力電圧は該プラス入力端に入力され、及び該マイナス入力端と該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極は接続し、出力電圧を発生し、
該電気抵抗の一端は該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極と接続し、反対端はアースで、
該低電圧製造工程増幅器を使用し、該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターをドライブし、これにより電圧電流転換回路は高電圧製造工程の回路において直接応用され、こうして製造コストを低下させる目的を達成することができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following voltage-current conversion circuit.
The voltage-current conversion circuit includes a high-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, a low-voltage manufacturing process N-type MOS field-effect transistor, a low-voltage manufacturing process amplifier, an electrical resistance,
The drain electrode of the low voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor is connected to the source electrode of the high voltage manufacturing process N type MOS field effect transistor, and the low voltage manufacturing process amplifier includes a positive input terminal, a negative input terminal, and an output terminal. The output terminal is connected to the gate electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, the input voltage is input to the positive input terminal, and the negative input terminal and the low-voltage manufacturing process N-type MOS The source electrode of the field effect transistor connects to generate the output voltage,
One end of the electrical resistance is connected to the source electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, and the other end is grounded.
The low-voltage manufacturing process amplifier is used to drive the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, whereby the voltage-current conversion circuit is directly applied in the circuit of the high-voltage manufacturing process, thus reducing the manufacturing cost Can be achieved.
請求項1の発明は、高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター、低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター、低電圧製造工程増幅器、電気抵抗を含み、
該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのドレイン極は該高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極と接続し、
該低電圧製造工程増幅器はプラス入力端、マイナス入力端、出力端を備え、該出力端は該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのゲート極と接続し、入力電圧は該プラス入力端に入力され、及び該マイナス入力端と該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極は接続し、出力電圧を発生し、
該電気抵抗の一端は該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極と接続し、反対端はアースであることを特徴とする電圧電流転換回路としている。
請求項2の発明は、前記電圧電流転換回路はさらにキャパシターを含み、該電気抵抗と並列することを特徴とする請求項1記載の電圧電流転換回路としている。
請求項3の発明は、前記電圧電流転換回路はさらにクランプ電圧を含み、該高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのゲート極に入力することを特徴とする請求項1記載の電圧電流転換回路としている。
請求項4の発明は、前記入力電圧は該出力電圧と相等であることを特徴とする請求項1記載の電圧電流転換回路としている。
請求項5の発明は、前記高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのドレイン極に入力する入力電流は該出力電圧から該電気抵抗を除いた値であることを特徴とする請求項4記載の電圧電流転換回路としている。
The invention of claim 1 includes a high voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, a low voltage manufacturing process N type MOS field effect transistor, a low voltage manufacturing process amplifier, an electric resistance,
The drain electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor is connected to the source electrode of the high-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor,
The low-voltage manufacturing process amplifier has a positive input terminal, a negative input terminal, and an output terminal. The output terminal is connected to the gate electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, and the input voltage is connected to the positive input terminal. The negative input terminal and the source electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor are connected to generate an output voltage;
One end of the electric resistance is connected to the source electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, and the other end is a ground.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the voltage / current conversion circuit according to the first aspect, wherein the voltage / current conversion circuit further includes a capacitor and is arranged in parallel with the electric resistance.
According to a third aspect of the present invention, the voltage / current conversion circuit further includes a clamp voltage, and the voltage / current conversion circuit is input to a gate electrode of the high-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor. It is said.
A fourth aspect of the present invention is the voltage-current conversion circuit according to the first aspect, wherein the input voltage is equivalent to the output voltage.
The invention according to
上記のように、本発明は低電圧製造工程増幅器を使用し、低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターをドライブし、これにより電圧電流転換回路は高電圧製造工程の回路において直接応用され、こうして製造コストを低下させる目的を達成する。 As described above, the present invention uses a low voltage manufacturing process amplifier and drives a low voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, whereby the voltage-current conversion circuit is directly applied in the circuit of the high voltage manufacturing process, thus Achieving the purpose of reducing manufacturing costs.
本発明の目的、特徴、効果をさらに明確に説明するため、以下に具体的実施例に図式を合わせ詳細な説明を行う。 In order to explain the objects, features, and effects of the present invention more clearly, a detailed description will be given below with reference to specific examples.
図2は本発明の電圧電流転換回路の回路図である。図2に示すように、本発明の電圧電流転換回路4は高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター(HV NMOS)5、低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター(LV NMOS)6、低電圧製造工程増幅器9、電気抵抗R1を含む。該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター6のドレイン極7は該高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター5のソース極8と接続し、該低電圧製造工程増幅器9はプラス入力端10、マイナス入力端11、出力端12を備える。該出力端12は該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター6のゲート極13と接続し、入力電圧VI1は該プラス入力端10に入力され、及び該マイナス入力端11と該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター6のソース極14は接続し、出力電圧VO1を発生する。該入力電圧VI1は該出力電圧VO1と相等である。該電気抵抗R1の一端は該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター6のソース極14と接続し、反対端はアースである。該高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター5のドレイン極15に入力する入力電流I1は、該出力電圧VO1の値に等しく、該電気抵抗R1を除いた値である。該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター6は高電圧のルートにあるため、該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター6のドレイン極7電圧を制限する必要があり、これにより部品の焼切れを防止する。よって、該高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター5のゲート極16においてクランプ電圧17を与え、これにより該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター6のドレイン極7電圧を部品が耐えることができる範囲内とすることに最適である。
FIG. 2 is a circuit diagram of the voltage-current conversion circuit of the present invention. As shown in FIG. 2, the voltage-current conversion circuit 4 of the present invention includes a high voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor (HV NMOS) 5, a low voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor (LV NMOS) 6, and a low voltage. A manufacturing process amplifier 9 and an electric resistance R 1 are included. The drain electrode 7 of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor 6 is connected to the source electrode 8 of the high-voltage manufacturing process N-type MOS
図3は本発明をLEDディスプレーユニットに応用する最適具体的実施例の回路図である。図3に図2を合わせて示すように、LED表示ユニット18が定電流である時、その輝度は最も安定している。ここでは本発明の電圧電流転換回路4の入力電流I1を使用し、参考電流とする。次に、電流ミラー(Current Mirror)の構造により、高電圧製造工程P型MOS電界効果トランジスター(HV PMOS)及び高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター(HV NMOS)を通して、LEDパーツ19端に反映させる。こうして定電流を生じ、この回路構造において先に固定の電圧源を生じなければならない。よって、バンドギャップ(BandGap)回路を使用し固定電圧源20を生じることが望ましい。実際の応用上では、高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター5と低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター6は直列であるため、ノイズが高電圧製造工程から届く可能性があり、参考電流へのノイズの干渉を回避するためには、電気抵抗R1においてキャパシターC1を並列し、ノイズをろ過することができる。但し、LED表示ユニット18の安定性の問題を考慮する必要がある。もしキャパシターC1が大き過ぎれば、フェーズマージン(Phase Margin)が小さ過ぎ、該LED表示ユニット18はマイナスフィードバックにおいて震動する恐れがある。もしキャパシターC1が小さ過ぎれば、フィルター効果を達成することはできない。よってこの時点で、先に適当なキャパシター値を決定する必要があり、続いて増幅器の構造を決定し、該LED表示ユニット18のフェーズマージン(Phase Margin)は適当な範囲内となる。
FIG. 3 is a circuit diagram of an optimum embodiment in which the present invention is applied to an LED display unit. As shown in FIG. 2 together with FIG. 3, when the
上記のように、本発明が提供する電圧電流転換回路は低電圧製造工程増幅器を使用し、低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターをドライブし、これにより電圧電流転換回路は高電圧製造工程の回路において直接応用され、製造コストを低下させる目的を達成することができる。 As described above, the voltage-current conversion circuit provided by the present invention uses a low-voltage manufacturing process amplifier and drives a low-voltage manufacturing process N-type MOS field-effect transistor, whereby the voltage-current conversion circuit is used in the high-voltage manufacturing process. It can be applied directly in the circuit to achieve the purpose of reducing manufacturing costs.
上記は本発明の最適実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲に基づき行う均等変化と修飾などは、すべて本発明が請求する特許範囲に含まれるものとする。 The above are only preferred embodiments of the present invention and do not limit the scope of the present invention. All equivalent changes and modifications made based on the claims of the present invention shall be included in the claims of the present invention.
1 電圧電流転換回路
2 増幅器
3 MOS電界効果トランジスター
4 電圧電流転換回路
5 高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター
6 低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスター
7 ドレイン極
8 ソース極
9 低電圧製造工程増幅器
10 プラス入力端
11 マイナス入力端
12 出力端
13 ゲート極
14 ソース極
15 ドレイン極
16 ゲート極
17 クランプ電圧
18 LED表示ユニット
19 LEDパーツ
20 固定電圧源
C1 キャパシター
I 電流
I1 入力電流
R 電気抵抗
R1 電気抵抗
VI 入力電圧
VI1 入力電圧
VO 出力電圧
VO1 出力電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Voltage current conversion circuit 2
Claims (5)
該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのドレイン極は該高電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極と接続し、
該低電圧製造工程増幅器はプラス入力端、マイナス入力端、出力端を備え、該出力端は該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのゲート極と接続し、入力電圧は該プラス入力端に入力され、及び該マイナス入力端と該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極は接続し、出力電圧を発生し、
該電気抵抗の一端は該低電圧製造工程N型MOS電界効果トランジスターのソース極と接続し、反対端はアースであることを特徴とする電圧電流転換回路。 High voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, low voltage manufacturing process N type MOS field effect transistor, low voltage manufacturing process amplifier, including electrical resistance,
The drain electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor is connected to the source electrode of the high-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor,
The low-voltage manufacturing process amplifier has a positive input terminal, a negative input terminal, and an output terminal. The output terminal is connected to the gate electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, and the input voltage is connected to the positive input terminal. The negative input terminal and the source electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor are connected to generate an output voltage;
One end of the electric resistance is connected to the source electrode of the low-voltage manufacturing process N-type MOS field effect transistor, and the other end is a ground.
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