JP2009282908A - Regulator - Google Patents

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賢治 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage monitoring regulator outputting a stable voltage while monitoring the output voltage, with fewer elements and a compact layout size compared with a conventional one. <P>SOLUTION: This voltage monitoring regulator 10 outputs an output voltage signal Vreg held in a prescribed voltage, and also outputs a voltage monitored result of the output voltage signal Vreg as a voltage monitored signal Cout, and the voltage monitoring regulator 10 has: an amplifier 16 having an output for supplying the output voltage signal Vreg; and a comparator 62 for comparing a level of a current I1 flowing in the amplifier 16 with a prescribed value, and for outputting the voltage monitored signal Cout in response to a comparison result therein. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レギュレータ、より具体的には、所定の電圧に保たれた電圧信号を出力するとともに、出力された信号の電圧を監視した結果を電圧監視信号として出力する電圧監視を有するレギュレータに関するものである。   The present invention relates to a regulator, and more specifically to a regulator having a voltage monitor that outputs a voltage signal maintained at a predetermined voltage and outputs a result of monitoring the voltage of the output signal as a voltage monitoring signal. It is.

たとえば、特許文献1に記載されているように、各種の電気機器などが備える集積回路(Integrated Circuit:IC)には、他の回路とともに、出力電圧を所定の電圧値に保つための調節回路たるレギュレータが搭載されている。また、特許文献2に記載されているように、レギュレータは電源用ICとして用いられることもある。   For example, as described in Patent Document 1, an integrated circuit (IC) included in various electric devices is an adjustment circuit for maintaining an output voltage at a predetermined voltage value together with other circuits. A regulator is installed. Further, as described in Patent Document 2, the regulator may be used as a power supply IC.

また、レギュレータには所定の電圧値に保たれた電圧が出力されているか否かを監視する出力電圧監視回路が備えられている場合もあり、かかる従来の電圧監視機能付きレギュレータを図4に示す。従来の電圧監視機能付きレギュレータ100は、Vreg出力レギュレータ回路112とVreg出力監視回路122から構成され、Vreg出力レギュレータ回路112は定電圧化された出力電圧信号Vregを出力するとともに、Vreg出力監視回路122は出力電圧信号Vregの供給を受けて、Vreg電圧監視信号(Cout)を出力する。   Further, the regulator may be provided with an output voltage monitoring circuit for monitoring whether or not a voltage maintained at a predetermined voltage value is output. FIG. 4 shows such a conventional regulator with a voltage monitoring function. . The conventional regulator 100 with a voltage monitoring function includes a Vreg output regulator circuit 112 and a Vreg output monitoring circuit 122. The Vreg output regulator circuit 112 outputs a constant voltage output voltage signal Vreg and a Vreg output monitoring circuit 122. Receives the output voltage signal Vreg and outputs a Vreg voltage monitoring signal (Cout).

Vreg出力レギュレータ回路112は、接地された直流電源114を有し、直流電源114の出力はオペアンプ116の正極(+極)と接続され、オペアンプ116にはリファレンス電圧vref1が入力される。オペアンプ116は正極に入力されたリファレンス電圧vref1および後述する負極(−極)に入力された信号node11との差の電圧に応じた出力電圧信号Vregを出力する。また、オペアンプ116の出力は抵抗118の一端とも接続され、その抵抗118の他端は接続点たるノードN11となっている。ノードN11は、オペアンプ116の負極と接続され、信号node11がオペアンプ116へ供給されるとともに、接地された抵抗120の一端と接続されている。ここでは、抵抗118と抵抗120の抵抗比は1:1となっている。   The Vreg output regulator circuit 112 has a grounded DC power supply 114, the output of the DC power supply 114 is connected to the positive electrode (+ polarity) of the operational amplifier 116, and the operational amplifier 116 receives the reference voltage vref1. The operational amplifier 116 outputs an output voltage signal Vreg corresponding to a difference voltage between a reference voltage vref1 input to the positive electrode and a signal node11 input to the negative electrode (−polar electrode) described later. The output of the operational amplifier 116 is also connected to one end of a resistor 118, and the other end of the resistor 118 is a node N11 that is a connection point. The node N11 is connected to the negative electrode of the operational amplifier 116, the signal node11 is supplied to the operational amplifier 116, and is connected to one end of the grounded resistor 120. Here, the resistance ratio between the resistor 118 and the resistor 120 is 1: 1.

Vreg電圧監視回路122は、接地された直流電源124を有し、直流電源124の出力はコンパレータ126の正極と接続され、コンパレータ126にはリファレンス電圧vref2が入力される。また、Vreg電圧監視回路122はVreg出力レギュレータ回路112から出力電圧信号Vregの供給を受ける。Vreg電圧監視回路122の入力は抵抗128の一端と接続され、その抵抗128の他端は接続点たるノードN12となっている。ノードN12はコンパレータ126の負極と接続され、信号node12がコンパレータ126に供給される。また、ノードN12は接地された抵抗130の一端と接続されている。ここでは、抵抗128と抵抗130の抵抗比は3:5となっている。   The Vreg voltage monitoring circuit 122 has a grounded DC power supply 124, the output of the DC power supply 124 is connected to the positive electrode of the comparator 126, and the reference voltage vref2 is input to the comparator 126. The Vreg voltage monitoring circuit 122 receives the output voltage signal Vreg from the Vreg output regulator circuit 112. The input of the Vreg voltage monitoring circuit 122 is connected to one end of a resistor 128, and the other end of the resistor 128 is a node N12 that is a connection point. The node N12 is connected to the negative electrode of the comparator 126, and the signal node12 is supplied to the comparator 126. The node N12 is connected to one end of the grounded resistor 130. Here, the resistance ratio between the resistor 128 and the resistor 130 is 3: 5.

コンパレータ126は正極に印加された電圧と負極に印加された電圧を比較し、負極にかけられたnode12の電圧が正極への電圧を上回った場合にはHighレベルの電圧監視信号Coutを出力する。   The comparator 126 compares the voltage applied to the positive electrode with the voltage applied to the negative electrode, and outputs a high level voltage monitoring signal Cout when the voltage of the node 12 applied to the negative electrode exceeds the voltage to the positive electrode.

次に、従来の出力電圧監視回路付きレギュレータ100の動作を図5を参照して説明する。ここでは、Vreg出力レギュレータ回路112の安定Vreg出力電圧は5ボルト(V)、Vreg電圧監視回路122はVreg電圧が4V以上になったときにHighレベルの信号を出力する場合を例に説明する。   Next, the operation of the conventional regulator 100 with an output voltage monitoring circuit will be described with reference to FIG. Here, a case where the stable Vreg output voltage of the Vreg output regulator circuit 112 is 5 volts (V) and the Vreg voltage monitoring circuit 122 outputs a high level signal when the Vreg voltage becomes 4 V or more will be described as an example.

リファレンス信号vref1=2.5Vとした場合(図5(a))、抵抗118と120の抵抗比は1:1なので、オペアンプ116が動作し始めるとVregおよびnode11は徐々に上がり、node11が2.5Vで安定したときに出力電圧信号Vregは5.0Vとなる(図(b)および(c))。また、リファレンス信号vref2=2.5Vとした場合(図5(d))、抵抗128と130の抵抗比は3:5なので、出力電圧が4.0Vになるとコンパレータ126に入力されるnode2は2.5Vとなり(図5(e))、以後Highレベルの電圧監視信号Coutを出力する(図5(f))。
特開2007−304850号公報 特開2005−242769号公報
When the reference signal vref1 = 2.5V (FIG. 5 (a)), the resistance ratio between the resistors 118 and 120 is 1: 1. When stabilized, the output voltage signal Vreg is 5.0 V (FIGS. (B) and (c)). When the reference signal vref2 = 2.5V (FIG. 5 (d)), the resistance ratio between the resistors 128 and 130 is 3: 5. Therefore, when the output voltage becomes 4.0V, node2 input to the comparator 126 becomes 2.5V. After that, the high level voltage monitoring signal Cout is output (FIG. 5 (f)).
JP 2007-304850 A JP 2005-242769 A

しかし、かかる従来の出力電圧監視回路付きレギュレータでは、Vreg出力レギュレータ回路とVreg電圧監視回路それぞれで別々のリファレンス電圧や抵抗が必要であるため、レイアウトサイズが大きくなってしまうという問題点があった。   However, such a conventional regulator with an output voltage monitoring circuit has a problem in that the layout size increases because separate reference voltages and resistors are required for the Vreg output regulator circuit and the Vreg voltage monitoring circuit, respectively.

本発明はこのような課題に鑑み、従来に比して少ない素子数および小さなレイアウトサイズで、出力電圧を監視しつつ安定した電圧を出力する出力電圧監視機能付きレギュレータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a regulator with an output voltage monitoring function that outputs a stable voltage while monitoring an output voltage with a smaller number of elements and a smaller layout size than conventional ones. .

本発明は上述の課題を解決するために、所定の電圧に保たれた出力電圧信号を出力するとともに、出力電圧信号の電圧を監視した結果を電圧監視信号として出力するレギュレータは、出力電圧信号を供給する出力を有する増幅器と、この増幅器と接続され、増幅器に流れる電流の大きさを所定の値と比較して、その比較結果に応じて電圧監視信号を出力する比較器を有する構成をとる。   In order to solve the above-described problem, the present invention outputs an output voltage signal maintained at a predetermined voltage, and outputs a result of monitoring the voltage of the output voltage signal as a voltage monitoring signal. An amplifier having an output to be supplied and a comparator that is connected to the amplifier, compares the magnitude of the current flowing through the amplifier with a predetermined value, and outputs a voltage monitoring signal according to the comparison result.

本発明によれば、増幅器に流れる電流の大きさを所定の値と比較することによって電圧監視信号を出力するので、従来の出力電圧監視回路付きレギュレータと比較して少ない素子数で構成することが可能となる。また、レギュレータ全体のレイアウトサイズも小さくすることが可能となる。必要素子数の減少などは、ひいては消費電力を抑えることも可能とし、またレギュレータの立上げの際などにおける動作の高速化を図ることも可能とする。   According to the present invention, since the voltage monitoring signal is output by comparing the magnitude of the current flowing through the amplifier with a predetermined value, it can be configured with a smaller number of elements compared to a conventional regulator with an output voltage monitoring circuit. It becomes possible. In addition, the layout size of the entire regulator can be reduced. The reduction in the number of necessary elements enables the power consumption to be suppressed, and the operation speed can be increased when starting up the regulator.

次に添付図面を参照して本発明による電圧監視付きレギュレータの実施例を詳細に説明する。図1を参照すると、本発明の実施例に係る電圧監視付きレギュレータ10は、入力された直流電源を平滑、定電圧化して出力するVreg出力レギュレータ回路12で構成され、定電圧化された出力電圧信号VregおよびVreg電圧監視信号(Cout)を出力する。すなわち、Vreg出力レギュレータ回路12は併せて、出力電圧信号Vregが正常に出力されているか否かを監視する出力電圧監視回路をも含んでいるともいえる。   Next, embodiments of a regulator with voltage monitoring according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to FIG. 1, a voltage monitoring regulator 10 according to an embodiment of the present invention is composed of a Vreg output regulator circuit 12 that smoothes and constants an input DC power supply and outputs the output voltage. Outputs signal Vreg and Vreg voltage monitoring signal (Cout). That is, it can be said that the Vreg output regulator circuit 12 also includes an output voltage monitoring circuit for monitoring whether or not the output voltage signal Vreg is normally output.

本実施例に係るレギュレータ10は、たとえば電気機器内のICの一部として、もしくは電源用ICとしてなど、安定した出力電圧の供給を必要とするあらゆるものに配置される可能性を有する。   The regulator 10 according to the present embodiment has a possibility of being disposed in anything that needs to supply a stable output voltage, for example, as a part of an IC in an electric device or as a power supply IC.

また電圧監視信号Coutは、たとえば他の回路の動作開始の合図となる信号として用いられるほか、突然正常な一定電圧の供給が止まった際における警告信号として用いられ、電気機器を保護するための動作を発動させることや、あるいは一定の回路動作をリセットさせることなども可能であり、その他にも様々な用途が想定できる。すなわち、出力電圧信号Vregが正常に出力されていること、あるいは出力されていないことに応じて他の回路等が行い得る動作の開始・維持・終了の合図として、電圧監視信号Coutは利用可能性を有する。   The voltage monitoring signal Cout is used, for example, as a signal for starting the operation of another circuit, or as a warning signal when the supply of a normal voltage is suddenly stopped. Can be activated, or certain circuit operations can be reset, and various other applications can be envisaged. In other words, the voltage monitoring signal Cout can be used as a signal for the start / maintenance / termination of other operations that can be performed by other circuits depending on whether the output voltage signal Vreg is output normally or not. Have

Vreg出力レギュレータ回路12は、一方の端子が接地された直流電源14を有し、直流電源14の他方の端子は増幅器16の正極(+極)と接続され、直流電源14は増幅器16へリファレンス電圧vref1を出力する。   The Vreg output regulator circuit 12 has a DC power supply 14 whose one terminal is grounded, the other terminal of the DC power supply 14 is connected to the positive electrode (+ polarity) of the amplifier 16, and the DC power supply 14 supplies the reference voltage to the amplifier 16. Outputs vref1.

増幅器16はたとえば差動増幅回路としてのオペアンプであり、直流電源14から正極に入力されたリファレンス電圧vref1および後述する負極(−極)に入力された信号node1との差の電圧に応じた出力電圧信号Vregを出力する。また増幅器16の出力は抵抗18の一端とも接続され、その抵抗18の他端は接続点たるノードN1となっている。ノードN1は、増幅器16の負極と接続され、信号node1が増幅器16へ供給されるとともに、抵抗20の一端と接続されている。接地された抵抗20の他の一端と接続されている。なお、本実施例においては、抵抗18と抵抗20の抵抗比は1:1となっている。もっとも、両抵抗の抵抗比は1:1に限られず、入力電圧や所望の出力電圧の値などに応じて適宜他の値をとっても構わない。   The amplifier 16 is an operational amplifier as a differential amplifier circuit, for example, and an output voltage corresponding to a difference voltage between a reference voltage vref1 input to the positive electrode from the DC power supply 14 and a signal node1 input to a negative electrode (−polar electrode) described later. Outputs the signal Vreg. The output of the amplifier 16 is also connected to one end of a resistor 18, and the other end of the resistor 18 is a node N1 that is a connection point. The node N1 is connected to the negative electrode of the amplifier 16, the signal node1 is supplied to the amplifier 16, and is connected to one end of the resistor 20. The other end of the grounded resistor 20 is connected. In this embodiment, the resistance ratio between the resistors 18 and 20 is 1: 1. However, the resistance ratio of the two resistors is not limited to 1: 1, and other values may be appropriately selected according to the input voltage, the desired output voltage value, or the like.

増幅器16はまた、出力電圧信号Vregが正常に出力されているか否かを示す信号であるVreg電圧監視信号Coutを出力する。Vreg電圧監視信号Coutはたとえば、電圧の立ち上がりを知らせることで、他の回路の動作を開始するための信号として用いられるほか、前述した様々な用途を有する。   The amplifier 16 also outputs a Vreg voltage monitoring signal Cout that is a signal indicating whether or not the output voltage signal Vreg is normally output. For example, the Vreg voltage monitoring signal Cout is used as a signal for starting the operation of another circuit by notifying the rising of the voltage, and has various uses as described above.

抵抗18および20は、従来のVreg出力レギュレータ回路112における抵抗118、120に相当し、本実施例においては抵抗比は1:1であることから、ノードN1における出力電圧Vregを1/2に降下させる。すなわち、抵抗18および20は一体として、出力電圧信号Vregの電圧を所定の値だけ降下させた信号を増幅器16の負極に供給する抵抗装置として認識することもできる。また、抵抗18および20は、出力電圧Vregを降下させて、降下されたノードN1における電圧はVreg電圧監視信号Coutを出力する増幅器16の負極へ入力されるので、その意味では従来のVreg電圧監視回路122における抵抗128、130に相当するとも言える。   The resistors 18 and 20 correspond to the resistors 118 and 120 in the conventional Vreg output regulator circuit 112. In this embodiment, the resistance ratio is 1: 1, so the output voltage Vreg at the node N1 is reduced to 1/2. Let That is, the resistors 18 and 20 can be integrated as a resistor device that supplies a signal obtained by dropping the voltage of the output voltage signal Vreg by a predetermined value to the negative electrode of the amplifier 16. Also, the resistors 18 and 20 reduce the output voltage Vreg, and the voltage at the node N1 that has been lowered is input to the negative electrode of the amplifier 16 that outputs the Vreg voltage monitoring signal Cout. In this sense, the conventional Vreg voltage monitoring is performed. It can also be said that it corresponds to the resistors 128 and 130 in the circuit 122.

ここで、増幅器16の詳細な構成の一例を、図2を参照しながら説明する。本実施例における増幅器16は、従来の電圧監視機能付きレギュレータ100に使用される増幅器116からさらにトランジスタなどの素子を加えた構成をとっている。そのため、本実施例の説明の便宜上、まずは図6で示す従来の増幅器116の回路構成例について以下で述べる。   Here, an example of a detailed configuration of the amplifier 16 will be described with reference to FIG. The amplifier 16 in this embodiment has a configuration in which an element such as a transistor is further added to the amplifier 116 used in the conventional regulator 100 with a voltage monitoring function. Therefore, for convenience of explanation of the present embodiment, first, a circuit configuration example of the conventional amplifier 116 shown in FIG. 6 will be described below.

従来の増幅器116は、ゲートが増幅器116の負極と接続されている、電界効果トランジスタの一種であるNチャネル型金属酸化膜半導体(NMOS)トランジスタ22と、制御電極であるゲートが増幅器116の正極と接続されているNMOSトランジスタ24を有する。NMOSトランジスタ22、24の一方の電極であるソース52、52は共通に接続され、さらにソース52はNMOSトランジスタ26の他方の電極であるドレインと接続されている。NMOSトランジスタ26のソースは接地される一方で、ゲート電極であるゲートはバイアス源と接続され、バイアス信号biasの供給を受けることでNMOSトランジスタ26にはドレイン電流が流れるようになる。   The conventional amplifier 116 includes an N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) transistor 22 that is a kind of field effect transistor, the gate of which is connected to the negative electrode of the amplifier 116, and the gate that is a control electrode of the positive electrode of the amplifier 116. It has an NMOS transistor 24 connected. The sources 52 and 52 that are one electrode of the NMOS transistors 22 and 24 are connected in common, and the source 52 is connected to the drain that is the other electrode of the NMOS transistor 26. While the source of the NMOS transistor 26 is grounded, the gate, which is the gate electrode, is connected to the bias source, and the drain current flows through the NMOS transistor 26 by receiving the supply of the bias signal bias.

また、NMOSトランジスタ22のドレイン54は、電界効果トランジスタの一種であるPチャネル型金属酸化膜半導体(PMOS)トランジスタ28のドレインと接続されている。同様に、NMOSトランジスタ24のドレイン56は、PMOSトランジスタ30のドレインと接続されている。PMOSトランジスタ28、30の制御電極たるゲート58、58は互いに接続され、さらにこのゲート58はNMOSトランジスタ22およびPMOSトランジスタ28のドレイン54と接続されている。PMOSトランジスタ28のソースは電源電圧VDDに接続され、同様にPMOSトランジスタ30のソースも電源電圧VDDと接続されている。   The drain 54 of the NMOS transistor 22 is connected to the drain of a P-channel metal oxide semiconductor (PMOS) transistor 28 which is a kind of field effect transistor. Similarly, the drain 56 of the NMOS transistor 24 is connected to the drain of the PMOS transistor 30. Gates 58 and 58 as control electrodes of the PMOS transistors 28 and 30 are connected to each other, and the gate 58 is connected to the NMOS transistor 22 and the drain 54 of the PMOS transistor 28. The source of the PMOS transistor 28 is connected to the power supply voltage VDD. Similarly, the source of the PMOS transistor 30 is also connected to the power supply voltage VDD.

NMOSトランジスタ24のドレイン56は、PMOSトランジスタ32のゲートと接続されている。このPMOSトランジスタ32のソースは電源電圧VDDに接続される一方で、ドレインはVreg出力レギュレータ回路112の出力と接続され、一定値の電圧で出力電圧信号Vregを出力する。   The drain 56 of the NMOS transistor 24 is connected to the gate of the PMOS transistor 32. The source of the PMOS transistor 32 is connected to the power supply voltage VDD, while the drain is connected to the output of the Vreg output regulator circuit 112, and outputs the output voltage signal Vreg with a constant voltage.

以下、図2に示す増幅器16の構成の説明に戻るが、従来例の増幅器116に含まれる構成要素と同様の要素は同一の参照符号にて説明する。   Hereinafter, returning to the description of the configuration of the amplifier 16 shown in FIG. 2, the same components as those included in the amplifier 116 of the conventional example will be described with the same reference numerals.

増幅器16は、増幅器116と同様にNMOSトランジスタ22、24、26およびPMOSトランジスタ28、30、32を有するが、本実施例におけるそれらの配置接続関係については、増幅器116の説明にて示した関係と同様である。   The amplifier 16 includes NMOS transistors 22, 24, and 26 and PMOS transistors 28, 30, and 32 as in the case of the amplifier 116. The arrangement and connection relationship in the present embodiment is the same as the relationship described in the description of the amplifier 116. It is the same.

既に述べたとおり、PMOSトランジスタ28、30のゲート58、58は互いに接続され、さらに共通接続されたゲート58はNMOSトランジスタ22およびPMOSトランジスタ28のドレイン54と接続されているが、本実施例に係る増幅器16では、さらにゲート58はPMOSトランジスタ40のゲート60と接続される。PMOSトランジスタ40のソースは電源電圧VDDに接続され、またドレインはノードN2を経てNMOSトランジスタ42のドレインと接続されている。このように接続されることによって、いわゆるカレントミラーの役割を果たし、PMOSトランジスタ40にはPMOSトランジスタ28に流れるドレイン電流と実質的に同じ大きさのドレイン電流が流れる。   As already described, the gates 58 and 58 of the PMOS transistors 28 and 30 are connected to each other, and the commonly connected gate 58 is connected to the NMOS transistor 22 and the drain 54 of the PMOS transistor 28. In the amplifier 16, the gate 58 is further connected to the gate 60 of the PMOS transistor 40. The source of the PMOS transistor 40 is connected to the power supply voltage VDD, and the drain is connected to the drain of the NMOS transistor 42 via the node N2. By being connected in this way, it functions as a so-called current mirror, and a drain current having substantially the same magnitude as the drain current flowing in the PMOS transistor 28 flows in the PMOS transistor 40.

NMOSトランジスタ42のソースは接地されている。また、NMOSトランジスタ42のゲートは、NMOSトランジスタ26のゲートに接続されているものと共通のバイアス源と接続され、バイアス信号biasの供給を受けることでNMOSトランジスタ42にはドレイン電流I2が流れる。   The source of the NMOS transistor 42 is grounded. Further, the gate of the NMOS transistor 42 is connected to a common bias source that is connected to the gate of the NMOS transistor 26, and the drain current I2 flows through the NMOS transistor 42 by receiving the supply of the bias signal bias.

また図2で示すように、NMOSトランジスタ26に流れるドレイン電流をI4、NMOSトランジスタ42に流れるドレイン電流をI5とおいた場合に、
I4<(I5)/2
の関係が成り立つようにトランジスタのディメンジョン(=ゲート幅/ゲート長)を設定するものとする。ディメンジョンはトランジスタの駆動能力に対応し、ディメンジョン値が大きいほどオン抵抗および電流供給能力が大きくなる。
As shown in FIG. 2, when the drain current flowing through the NMOS transistor 26 is I4 and the drain current flowing through the NMOS transistor 42 is I5,
I4 <(I5) / 2
The transistor dimensions (= gate width / gate length) are set so that The dimension corresponds to the driving capability of the transistor. The larger the dimension value, the larger the on-resistance and the current supply capability.

ノードN2を経てNMOSトランジスタ42のドレインと接続されているPMOSトランジスタ40のドレインは、さらに反転器44の入力と接続されている。反転器44とは、たとえば否定論理(not)ゲート回路などのように、供給された信号を所定の閾値を基準にHighレベルもしくはLowレベルのいずれかとして判断し、その二値化された入力信号レベルを反転させた出力信号を供給する回路を指す。本実施例の反転器44は、PMOSトランジスタ40に流れるドレイン電流とNMOSトランジスタ42に流れるドレイン電流の大小によってもたらされるN2の電位差を受け、電位差が所定の閾値未満であればHighレベルの信号をその出力から供給する。   The drain of the PMOS transistor 40 connected to the drain of the NMOS transistor 42 via the node N2 is further connected to the input of the inverter 44. The inverter 44 is, for example, a negative logic (not) gate circuit or the like, and judges the supplied signal as either a high level or a low level with reference to a predetermined threshold, and the binarized input signal A circuit that supplies an output signal with an inverted level. The inverter 44 of this embodiment receives a potential difference of N2 caused by the magnitude of the drain current flowing in the PMOS transistor 40 and the drain current flowing in the NMOS transistor 42, and if the potential difference is less than a predetermined threshold, a high level signal is received. Supply from output.

反転器44の出力は、さらに反転器46の入力と接続され、反転器46は反転器44から供給を受けたHighレベルもしくはLowレベルの信号をさらに反転させて、Vreg電圧監視信号Coutとして出力する。   The output of the inverter 44 is further connected to the input of the inverter 46, and the inverter 46 further inverts the high level or low level signal supplied from the inverter 44 and outputs it as the Vreg voltage monitoring signal Cout. .

以上の説明により、NMOSトランジスタ26、42および反転器44、46は全体として、ドレイン電流I4とI5の大小を比較してその結果を出力する比較器62の構成要素であるとも言える。   From the above description, it can be said that the NMOS transistors 26 and 42 and the inverters 44 and 46 as a whole are components of the comparator 62 that compares the magnitudes of the drain currents I4 and I5 and outputs the result.

なお、本実施例においては、所定値以上の出力電圧信号Vregが出力されている場合にHighレベルのVreg電圧監視信号Coutが出力されるように設計したので、反転器44、46を直列に接続する構成をとったが、必ずしもこの構成に限られるべきものではない。たとえば、所定値以下の電圧Vregの出力に対してHighレベルの電圧監視信号Coutが必要な場合など、適宜設計の変更が可能である。   In this embodiment, since the high-level Vreg voltage monitoring signal Cout is designed to be output when the output voltage signal Vreg of a predetermined value or more is output, the inverters 44 and 46 are connected in series. However, the present invention is not necessarily limited to this configuration. For example, when a high level voltage monitoring signal Cout is required for the output of the voltage Vreg equal to or lower than a predetermined value, the design can be changed as appropriate.

次に、図2および図3を参照して、本実施例に係る電圧監視回路付きレギュレータ10の動作の説明をする。なお、この動作説明においても、安定後のVreg出力レギュレータ回路12の出力電圧Vregは5Vであり、また、出力電圧信号Vregが4V以上になったときにHighレベルのVreg電圧監視信号Coutを出力するものとする。また、リファレンス電圧vref1は2.5Vとする。もちろん、出力電圧信号Vregや電圧監視信号CoutがHighレベルとなる出力電圧信号Vregの値、リファレンス電圧vref1の値は適宜に選択できる。   Next, the operation of the regulator 10 with a voltage monitoring circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Also in this description of the operation, the output voltage Vreg of the stabilized Vreg output regulator circuit 12 is 5V, and when the output voltage signal Vreg becomes 4V or higher, the high level Vreg voltage monitoring signal Cout is output. Shall. The reference voltage vref1 is 2.5V. Of course, the value of the output voltage signal Vreg and the value of the reference voltage vref1 at which the output voltage signal Vreg and the voltage monitoring signal Cout are at the high level can be appropriately selected.

増幅器16が動作し始めると、増幅器16は直流電源14から正極に入力された2.5Vのリファレンス電圧vref1(図3(a))および負極に入力された信号node1(図3(b))との差の電圧に応じた出力電圧信号Vregを出力する(図3(c))。すなわち、出力電圧信号Vregおよびnode1の電圧は増幅器16の動作開始から徐々に上がりだし、Vreg=5.0Vとなったとき、抵抗18、および接地された抵抗20の抵抗比は1:1であるので、node1も5V/2=2.5Vの安定した電圧信号となって増幅器16の負極に供給され、さらに増幅器16は5Vの出力電圧信号Vregを出力し続ける。   When the amplifier 16 starts to operate, the amplifier 16 receives the 2.5V reference voltage vref1 (FIG. 3 (a)) input to the positive electrode from the DC power supply 14 and the signal node1 (FIG. 3 (b)) input to the negative electrode. An output voltage signal Vreg corresponding to the difference voltage is output (FIG. 3 (c)). That is, the voltages of the output voltage signals Vreg and node1 gradually increase from the start of the operation of the amplifier 16, and when Vreg = 5.0V, the resistance ratio of the resistor 18 and the grounded resistor 20 is 1: 1. , Node1 also becomes a stable voltage signal of 5V / 2 = 2.5V and is supplied to the negative electrode of the amplifier 16, and the amplifier 16 continues to output the output voltage signal Vreg of 5V.

Vreg電圧監視信号Coutの出力については、前述のようにNMOSトランジスタ42に流れる電流をI4、NMOSトランジスタ26に流れる電流をI5とおくほか、図2で示すNMOSトランジスタ22およびPMOSトランジスタ28に流れる電流をI1、NMOSトランジスタ24およびPMOSトランジスタ30に流れる電流をI2、PMOSトランジスタ40に流れる電流をI3とおいて説明をする。   Regarding the output of the Vreg voltage monitoring signal Cout, as described above, the current flowing through the NMOS transistor 42 is I4, the current flowing through the NMOS transistor 26 is I5, and the current flowing through the NMOS transistor 22 and the PMOS transistor 28 shown in FIG. A description will be made assuming that I1, the current flowing through the NMOS transistor 24 and the PMOS transistor 30 is I2, and the current flowing through the PMOS transistor 40 is I3.

増幅器16の動作開始直後、すなわち出力電圧信号Vregが0V以上4V未満のとき、NMOSトランジスタ24のゲートには増幅器16の正極を経て2.5Vで安定したリファレンス電圧vref1が供給される一方、増幅器16の負極を経てNMOSトランジスタ22のゲートに供給されるnode1の電圧は、NMOSトランジスタ22のゲート電圧の閾値などの問題もあり、十分に大きなドレイン電流I1を流すほどの電圧には至っていない。   Immediately after the operation of the amplifier 16 is started, that is, when the output voltage signal Vreg is 0V or more and less than 4V, the gate of the NMOS transistor 24 is supplied with the reference voltage vref1 stabilized at 2.5V through the positive electrode of the amplifier 16, while The voltage of node1 supplied to the gate of the NMOS transistor 22 through the negative electrode has a problem such as a threshold voltage of the gate voltage of the NMOS transistor 22, and does not reach a voltage that allows a sufficiently large drain current I1 to flow.

そのため、NMOSトランジスタ22のドレイン54と接続されているPMOSトランジスタ40のゲートにかかる負電圧も十分な大きさにはならないことから、電流I3は微弱な大きさとなる。また、NMOSトランジスタ22のドレイン54と接続されているPMOSトランジスタ30のゲートにかかる負電圧も十分な大きさではないが、当初からNMOSトランジスタ24には2.5Vのリファレンス電圧がかけられているので、電流I2は当初より一定の大きさを有し、電流I1の増大に従って漸増してゆく。他方、NMOSトランジスタ26、42には当初から一定のバイアス電圧がかけられている。   For this reason, the negative voltage applied to the gate of the PMOS transistor 40 connected to the drain 54 of the NMOS transistor 22 is not sufficiently large, so that the current I3 is weak. Also, the negative voltage applied to the gate of the PMOS transistor 30 connected to the drain 54 of the NMOS transistor 22 is not sufficiently large, but since a reference voltage of 2.5 V is applied to the NMOS transistor 24 from the beginning, The current I2 has a constant magnitude from the beginning, and gradually increases as the current I1 increases. On the other hand, a constant bias voltage is applied to the NMOS transistors 26 and 42 from the beginning.

すなわち、増幅器16の内部を流れる電流には、
I5=I1+I2
I1=I3<I2
I3<I4
の関係が成り立つこととなる。
That is, the current flowing inside the amplifier 16 is
I5 = I1 + I2
I1 = I3 <I2
I3 <I4
The relationship will be established.

このとき、I3<I4であるため、ノードN2の電圧(node2)は比較器62内の反転器44の閾値よりも低い電圧にしかならない。したがって、比較処理の結果として反転器44はHighレベルの信号を出力するが、反転器46は反転器44の出力信号をさらに反転させて、LowレベルのVreg電圧監視信号Coutを出力する。   At this time, since I3 <I4, the voltage of the node N2 (node2) is only lower than the threshold value of the inverter 44 in the comparator 62. Accordingly, as a result of the comparison processing, the inverter 44 outputs a high level signal, but the inverter 46 further inverts the output signal of the inverter 44 and outputs a low level Vreg voltage monitoring signal Cout.

他方、出力電圧信号Vregが4V以上5V以下のときには、増幅器16の負極を経てNMOSトランジスタ22のゲートに供給されるnode1の電圧も十分に大きな電圧に至り、PMOSトランジスタ28、40のゲートにかかる負電圧も十分な大きさになることから、増幅器16の内部を流れる電流には、
I5=I1+I2
I1=I2=I3=(I5)/2
の関係が成り立つ。
On the other hand, when the output voltage signal Vreg is 4 V or more and 5 V or less, the voltage of node 1 supplied to the gate of the NMOS transistor 22 through the negative electrode of the amplifier 16 also reaches a sufficiently large voltage, and the negative voltage applied to the gates of the PMOS transistors 28 and 40. Since the voltage is also large enough, the current flowing inside the amplifier 16 is
I5 = I1 + I2
I1 = I2 = I3 = (I5) / 2
The relationship holds.

ここで、NMOSトランジスタ42は、
I4<(I5)/2
の関係が成り立つようにディメンジョンが設定されているので、I3>I4となることから、node2の電圧は比較器62内の反転器44の閾値よりも高い電圧となる。したがって、比較処理の結果として反転器44はLowレベルの信号を出力するが、反転器46は反転器44の出力信号をさらに反転させて、HighレベルのVreg電圧監視信号Coutを出力する(図3(d))。
Here, the NMOS transistor 42
I4 <(I5) / 2
Since the dimensions are set so that the relationship is established, since I3> I4, the voltage of node2 is higher than the threshold value of the inverter 44 in the comparator 62. Accordingly, as a result of the comparison processing, the inverter 44 outputs a low level signal, but the inverter 46 further inverts the output signal of the inverter 44 and outputs a high level Vreg voltage monitoring signal Cout (FIG. 3). (d)).

このように、Vreg出力レギュレータ回路12に出力電圧監視回路を含めることにより、従来の出力電圧監視回路付きレギュレータと比較して少ない素子で同様のレギュレータ回路を構成すること、ひいてはレギュレータ回路のレイアウトサイズを小さくすることが可能となる。さらに、消費電力の省力化、動作の高速化を実現することが可能となる。   In this way, by including the output voltage monitoring circuit in the Vreg output regulator circuit 12, it is possible to configure a similar regulator circuit with fewer elements compared to the conventional regulator with an output voltage monitoring circuit, and thus to reduce the layout size of the regulator circuit. It can be made smaller. Furthermore, it is possible to save power consumption and increase the operation speed.

なお、本発明の実施形態は上記の実施例に限定されるものではなく、たとえば出力レギュレータ回路12や増幅器16の内部に含まれる素子の種類や個数、配置、さらには素子内各トランジスタの型についても発明思想の範囲内で適宜に設計変更の可能性を有する。また、リファレンス電圧vref1や出力電圧信号Vregの大きさ、電圧監視信号CoutがHighレベルの出力をする出力電圧信号Vregの基準値についても当然に変更可能であり、本発明の範囲内で必要に応じて抵抗18、20の抵抗比や各トランジスタのディメンジョン設定などを変更してもよい。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described example. For example, the type, number, and arrangement of elements included in the output regulator circuit 12 and the amplifier 16, and the type of each transistor in the element Also, there is a possibility of design change as appropriate within the scope of the inventive idea. Also, the reference voltage vref1, the magnitude of the output voltage signal Vreg, and the reference value of the output voltage signal Vreg at which the voltage monitoring signal Cout is output at a high level can be naturally changed, and as necessary within the scope of the present invention. Thus, the resistance ratio of the resistors 18 and 20 and the dimension setting of each transistor may be changed.

本発明に係る電圧監視付きレギュレータの実施例の構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the Example of the regulator with voltage monitoring which concerns on this invention. 図1に示す増幅器の構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the amplifier shown in FIG. 図1に示す実施例における動作タイミングを説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the operation timing in the Example shown in FIG. 従来の出力電圧監視回路付きレギュレータの実施例の構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the Example of the regulator with the conventional output voltage monitoring circuit. 図4に示す従来のレギュレータにおける動作タイミングを説明するタイミングチャートである。5 is a timing chart for explaining operation timings in the conventional regulator shown in FIG. 4. 図4に示す従来の増幅器の構成を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the structure of the conventional amplifier shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 出力電圧監視回路付きレギュレータ
12 Vreg出力レギュレータ回路
16 増幅器
18、20 抵抗
22、24 NMOSトランジスタ
40 PMOSトランジスタ
42 NMOSトランジスタ
62 比較器
10 Regulator with output voltage monitoring circuit
12 Vreg output regulator circuit
16 Amplifier
18, 20 resistance
22, 24 NMOS transistor
40 PMOS transistor
42 NMOS transistor
62 Comparator

Claims (5)

所定の電圧に保たれた出力電圧信号を出力するとともに、該出力電圧信号の電圧を監視した結果を電圧監視信号として出力する電圧監視を有するレギュレータであって、該レギュレータは、
前記出力電圧信号を供給する出力を有する増幅器と、
該増幅器に流れる電流の大きさを所定の値と比較して、その比較結果に応じて前記電圧監視信号を出力する比較器を有することを特徴とするレギュレータ。
A regulator having a voltage monitor that outputs an output voltage signal maintained at a predetermined voltage and outputs a result of monitoring the voltage of the output voltage signal as a voltage monitor signal, the regulator comprising:
An amplifier having an output for providing the output voltage signal;
A regulator having a comparator that compares the magnitude of a current flowing through the amplifier with a predetermined value and outputs the voltage monitoring signal according to the comparison result.
請求項1に記載のレギュレータにおいて、
前記増幅器はさらに前記出力電圧信号に基づく入力信号が供給される第1の入力およびリファレンス電圧が供給される第2の入力を有し、
前記増幅器の出力および第1の入力の間に接続される抵抗手段を有することを特徴とするレギュレータ。
The regulator according to claim 1,
The amplifier further has a first input supplied with an input signal based on the output voltage signal and a second input supplied with a reference voltage;
A regulator having resistance means connected between an output of the amplifier and a first input.
請求項2に記載のレギュレータにおいて、
前記増幅器は、第1の入力と接続され、前記入力信号に応じて第1の電流が流れる第1のトランジスタと、第2の入力と接続され、前記リファレンス電圧および前記入力信号に応じて第2の電流が流れる第2のトランジスタを有し、
前記比較器は、前記増幅器と接続され、第1の電流の大きさに関する信号を受け取ることによって、第1の電流と実質的に同様の第3の電流が流れる第3のトランジスタを有するとともに、
第3の電流の大きさを、第1および第2の電流の合計値に基づいて求められた所定の値と比較することによって、その結果に応じて電圧監視信号を出力することを特徴とするレギュレータ。
The regulator according to claim 2,
The amplifier is connected to a first input, connected to a first transistor through which a first current flows in response to the input signal, and a second input, and in response to the reference voltage and the input signal. A second transistor through which a current of
The comparator includes a third transistor that is connected to the amplifier and receives a signal related to the magnitude of the first current to flow a third current substantially similar to the first current;
The magnitude of the third current is compared with a predetermined value obtained based on the total value of the first and second currents, and a voltage monitoring signal is output according to the result. regulator.
請求項3に記載のレギュレータにおいて、前記比較器はさらに、
前記監視電圧信号を出力するためのノードを介して第3のトランジスタと接続された第4のトランジスタを有し、
第4のトランジスタのディメンジョンは、第4のトランジスタに流れる第4の電流が第1および第2の電流の合計値に基づいて求められた所定の値よりも小さくなるように設定され、
第3および第4の電流の大小によって生じる前記ノードにおける電圧を検知することによって比較を行うことを特徴とするレギュレータ。
The regulator of claim 3, wherein the comparator further comprises:
A fourth transistor connected to a third transistor via a node for outputting the monitoring voltage signal;
The dimension of the fourth transistor is set so that the fourth current flowing through the fourth transistor is smaller than a predetermined value obtained based on the total value of the first and second currents.
A regulator for performing comparison by detecting a voltage at the node generated by the magnitude of the third and fourth currents.
請求項3または4に記載のレギュレータにおいて、第1および第2の電流の合計値に基づいて求められた所定の値は前記合計値の2分の1であることを特徴とするレギュレータ。   5. The regulator according to claim 3, wherein the predetermined value obtained based on the total value of the first and second currents is one half of the total value. 6.
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