JP2016208632A - Signal generation circuit, pwm circuit and voltage control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号発生回路、PWM回路および電圧制御回路に関する。 The present invention relates to a signal generation circuit, a PWM circuit, and a voltage control circuit.
電源電圧VCの低下を検知して、三角波発生回路等の信号発生回路の動作を制御する技術が知られている。当該技術として、電源電圧VCを直接監視して、電源電圧VCが所定の閾値を下回った場合に、短絡保護回路を作動させて信号発生回路の動作をリセットする方法がある(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1 特開2010−226819号公報
A technique for detecting a decrease in the power supply voltage VC and controlling the operation of a signal generation circuit such as a triangular wave generation circuit is known. As the technique, there is a method in which the power supply voltage VC is directly monitored, and when the power supply voltage VC falls below a predetermined threshold, the operation of the signal generation circuit is reset by operating a short circuit protection circuit (for example, Patent Document 1). reference).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-226819
しかし、信号発生回路が差動対およびテール電流を規定する電流源を有する場合、電源電圧VCが低下すると、電流源が非飽和領域で動作してしまう場合がある。この結果、信号発生回路が正常動作しなくなる場合がある。 However, when the signal generation circuit has a current source that defines a differential pair and a tail current, the current source may operate in a non-saturated region when the power supply voltage VC decreases. As a result, the signal generation circuit may not operate normally.
本発明の第1の態様においては、第1電源線および第2電源線の間に設けられ、制御端子に第1参照電圧が印加される第1トランジスタ、および、第2トランジスタを有する差動対と、第1トランジスタおよび第2トランジスタの共通ノードと、第1電源線との間に接続された第1電流源と、差動対が出力する信号に応じて動作し、且つ、出力信号を第2トランジスタの制御端子に入力する出力部と、共通ノードの電圧に応じて、第1参照電圧を制御する電圧制御回路とを備える信号発生回路を提供する。 In the first aspect of the present invention, a differential pair having a first transistor provided between a first power supply line and a second power supply line, to which a first reference voltage is applied to a control terminal, and a second transistor is provided. And a first current source connected between the common node of the first transistor and the second transistor and the first power supply line, and a signal output from the differential pair, Provided is a signal generation circuit including an output unit that inputs to a control terminal of two transistors and a voltage control circuit that controls a first reference voltage according to the voltage of a common node.
本発明の第2の態様においては、第1の態様の信号発生回路と、出力部が出力する信号と、予め定められたレベルのPWM制御信号との比較結果を出力するPWMコンパレータとを備えるPWM回路を提供する。 In a second aspect of the present invention, a PWM comprising the signal generating circuit of the first aspect, a PWM comparator for outputting a comparison result between a signal output from the output unit and a PWM control signal at a predetermined level. Provide a circuit.
本発明の第3の態様においては、第1電流源を介して第1電源線に接続された差動対における、第1トランジスタの制御端子に入力される第1参照電圧を制御する電圧制御回路であって、共通ノードの電圧を監視する監視部と、第1トランジスタの制御端子に第1参照電圧を伝達する制御線と、第2電源線との間に設けられた電圧制御用トランジスタとを備え、監視部は共通ノードの電圧に応じた電圧を電圧制御用トランジスタの制御端子に印加する電圧制御回路を提供する。 In a third aspect of the present invention, a voltage control circuit for controlling a first reference voltage input to a control terminal of a first transistor in a differential pair connected to a first power supply line via a first current source. A monitoring unit for monitoring the voltage of the common node, a control line for transmitting the first reference voltage to the control terminal of the first transistor, and a voltage control transistor provided between the second power supply line The monitoring unit provides a voltage control circuit that applies a voltage corresponding to the voltage of the common node to the control terminal of the voltage control transistor.
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The summary of the invention does not enumerate all the features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、比較例に係る電源回路300の構成を、負荷290とあわせて示す図である。電源回路300は、信号発生回路200、PWMコンパレータ216、監視部232、制御部280、出力トランジスタ282、出力トランジスタ284、分圧抵抗286および分圧抵抗288を有する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
信号発生回路200は、三角波を発生する三角波発生回路である。信号発生回路200は、定電圧回路210、SAWコンパレータ220、放電用トランジスタ242、電流源244および容量素子246を有する。
The
SAWコンパレータ220は、定電圧回路210から印加される第1参照電圧と、容量素子246の高圧側端子の電圧とを比較する。放電用トランジスタ242は、SAWコンパレータ220における比較結果に応じて、容量素子246を充電するか放電するかを切り替える。具体的には、放電用トランジスタ242は、容量素子246の電圧が第1参照電圧以下の場合には電流源244により容量素子246を充電させる。また、容量素子246の電圧が第1参照電圧より大きい場合には容量素子246を放電させる。このような構成により、容量素子246の高圧側端子の電圧が、周期的な三角波となる。信号発生回路200は、容量素子246の高圧側端子の電圧を出力する。
The
PWMコンパレータ216は、信号発生回路200が出力する三角波と、所定のフィードバック電圧FBとを比較する。これによりPWMコンパレータ216は、フィードバック電圧FBのレベルに応じたパルス幅を有する信号を出力する。制御部280は、PWMコンパレータ216が出力する信号に応じて、出力トランジスタ282および出力トランジスタ284を相補動作させる。これにより負荷290には、PWMコンパレータ216が出力する信号のパルス幅に応じた電圧が印加される。なお、出力トランジスタ282および出力トランジスタ284が出力する信号を平滑化するコンデンサを、負荷290と並列に設けてもよい。
The
分圧抵抗286および分圧抵抗288は、負荷290に印加される電圧を分圧して、フィードバック電圧FBを生成する。上述したように、PWMコンパレータ216は、フィードバック電圧FBのレベルに応じたパルス幅を有する信号を出力する。つまり、負荷290への印加電圧に応じて、PWMコンパレータ216が出力する信号のパルス幅が制御される。これにより、負荷290に印加する電圧を一定電圧に制御できる。
The voltage dividing
監視部232は、SAWコンパレータ220およびPWMコンパレータ216の電源電圧VCを監視する。監視部232は、電源電圧VCが所定の第2参照電圧以下となった場合に、SAWコンパレータ220、PWMコンパレータ216および制御部280の動作をリセットする。例えば監視部232は、電源電圧VCが所定の第2参照電圧以下となった場合に、SAWコンパレータ220、PWMコンパレータ216および制御部280が出力する信号のレベルを固定する。このとき制御部280は、出力トランジスタ282および出力トランジスタ284をオフにする信号を出力してよい。これにより、監視部232は、電源電圧VCが異常電圧になった場合に、電源回路300および負荷290を保護する。
The
図2Aは、信号発生回路200の構成例を示す図である。本例においてSAWコンパレータ220は、第1電源線212および第2電源線214の間に設けられる。第1電源線212は、例えば高圧側の電源線であり、電源電圧VCが印加される。第2電源線214は、例えば低圧側の電源線であり、接地される。SAWコンパレータ220は、電流源222、差動対224、第1バイアス部228−1および第2バイアス部228−2を有する。差動対224は、第1トランジスタ226−1および第2トランジスタ226−2を有する。
FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration example of the
電流源222は、一端が第1電源線212に接続され、他端が差動対224の共通ノードに接続される。電流源222は、差動対224に流れる電流を規定する。例えば電流源222は、制御端子に所定のバイアス電圧が印加されるMOSトランジスタである。
The
差動対224のそれぞれのトランジスタ226は、一端が共通ノードに接続され、他端が対応するバイアス部228に接続される。第1トランジスタ226−1の制御端子には定電圧回路210から第1参照電圧REF1が印加され、第2トランジスタ226−2には信号発生回路200の出力信号SAWが入力される。
Each transistor 226 of the differential pair 224 has one end connected to the common node and the other end connected to the corresponding bias unit 228. The first reference voltage REF1 is applied from the
また、それぞれのバイアス部228は、一端が対応するトランジスタ226に接続され、他端が第2電源線214に接続される。このような構成により、SAWコンパレータ220は、出力信号SAWおよび第1参照電圧REF1のレベルを比較して、比較結果に応じた信号を放電用トランジスタ242の制御端子に入力する。
Each bias unit 228 has one end connected to the corresponding transistor 226 and the other end connected to the second
なお、電流源222および差動対224の各トランジスタ226は飽和領域で動作するが、第2トランジスタ226−2の制御端子に入力される電圧によっては、電流源222および差動対224の各トランジスタ226が飽和領域で動作できない場合がある。この場合、SAWコンパレータ220は、出力信号SAWおよび第1参照電圧REF1を比較するコンパレータとして機能できなくなる。
The transistors 226 of the
図2Bは、SAWコンパレータ220のコモンモード入力電圧の許容入力範囲を説明する図である。上述したように、SAWコンパレータ220がコンパレータとして動作するには、電流源222および差動対224の各トランジスタ226が飽和領域で動作することが前提となる。しかし、電源電圧VCが低下すると、電流源222のトランジスタのソースドレイン電圧が低下していく。電源電圧VCが所定の通常電圧範囲の下限を下回ると、差動対224の各トランジスタ226の制御端子に入力される電圧によっては、電流源222は飽和動作を維持できなくなる。
FIG. 2B is a diagram for explaining an allowable input range of the common mode input voltage of the
例えば、電流源222が飽和動作するには、電流源222のソースドレイン間電圧が、所定のオーバードライブ電圧Vov(222)より大きい必要がある。また、第2トランジスタ226−2が飽和動作するには、第2トランジスタ226−2のゲートソース間電圧が、第2トランジスタ226−2の閾値電圧Vtと、第2トランジスタ226−2のオーバードライブ電圧Vov(226)の和よりも大きい必要がある。
For example, in order for the
従って、これらのトランジスタが飽和動作するには、第1電源線212と、第2トランジスタ226−2の制御端子の間の電圧は、Vov(222)+Vt+Vov(226)より大きい必要がある。つまり、第2トランジスタ226−2の制御端子に入力される出力信号SAWの許容入力範囲はSAW<VC−Vov(222)−Vt−Vov(226)となる。当該範囲を超える信号が入力されると、電流源222のトランジスタは飽和動作を維持できなくなり、非飽和動作領域(線形動作領域)に入り、ソースドレイン電圧が急激に低下する。このため、SAWコンパレータ220は、出力信号SAWおよび第1参照電圧REF1の比較結果を出力することができなくなる。
Therefore, in order for these transistors to saturate, the voltage between the first
通常は、出力信号SAWの電圧が許容入力範囲内となるように、第1参照電圧REF1が設定される。しかし、差動対224の許容入力範囲は電源電圧VCに依存するので、電源電圧VCが低下すると許容入力範囲の上限も低下する。このため、電源電圧VCが低下すると、出力信号SAWの電圧が許容入力範囲を超えてしまう場合がある。 Normally, the first reference voltage REF1 is set so that the voltage of the output signal SAW is within the allowable input range. However, since the allowable input range of the differential pair 224 depends on the power supply voltage VC, when the power supply voltage VC decreases, the upper limit of the allowable input range also decreases. For this reason, when the power supply voltage VC decreases, the voltage of the output signal SAW may exceed the allowable input range.
例えば、第2トランジスタ226−2の制御端子に入力される出力信号SAWが0Vから直線的に上昇していく途中においては、電流源222は飽和動作する。しかし、電源電圧VCが通常電圧範囲の下限を下回ると、出力信号SAWが第1参照電圧REF1を超える前に、出力信号SAWの電圧が許容入力範囲の上限を超えて電流源222が飽和動作を維持できなくなってしまう場合がある。このため、SAWコンパレータ220が正常に動作しなくなり、SAWコンパレータ220の出力がハイレベルまたはローレベルに固定されてしまう。
For example, the
図3は、本発明の実施例に係る信号発生回路100を示す図である。信号発生回路100は、差動対および差動対に流れる電流を規定する電流源を有し、所定の信号を発生する。当該信号は、周期的に電圧レベルが増減する信号である。本例において当該信号は三角波信号である。信号発生回路100は、定電圧回路10、SAWコンパレータ20、電圧制御回路30および出力部40を有する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
SAWコンパレータ20は、第1電源線12および第2電源線14の間に設けられる。第1電源線12、第2電源線14およびSAWコンパレータ20の構成は、図2Aに示した第1電源線212、第2電源線214およびSAWコンパレータ220の構成と同一である。
The
差動対24の第1トランジスタ26−1の制御端子には第1参照電圧REF1が印加される。制御端子は、トランジスタのゲート端子またはベース端子を指す。また、第2トランジスタ26−2の制御端子には、信号発生回路100の出力信号SAWが入力される。第1電流源22は、第1トランジスタ26−1および第2トランジスタ26−2の共通ノードと、第1電源線12の間に接続される。本例において共通ノードは、第1トランジスタ26−1および第2トランジスタ26−2の各ソース端子が接続されるノードを指す。
The first reference voltage REF1 is applied to the control terminal of the first transistor 26-1 of the
定電圧回路10は、所定の第1参照電圧REF1を、第1トランジスタ26−1の制御端子に出力する。第1参照電圧REF1は、信号発生回路100が出力する出力信号SAWが有するべき最大電圧に応じて定められる。
The
出力部40は、SAWコンパレータ20の差動対24が出力する信号に応じて動作し、三角波の出力信号SAWを生成する。出力部40は、出力信号SAWの電圧が第1参照電圧REF1より低い場合に出力信号SAWの電圧を増加させ、出力信号SAWの電圧が第1参照電圧REF1以上の場合に出力信号SAWの電圧を初期値に制御する。また、出力部40は、出力信号SAWを外部に出力するとともに、第2トランジスタ26−2の制御端子に入力する。出力部40は、放電用トランジスタ42、第3電流源44および容量素子46を有する。
The
容量素子46は、一端が出力信号SAWの出力ノードに接続され、他端が第2電源線14に接続される。第3電流源44は、出力信号SAWの出力ノードに接続され、容量素子46を充電する。
The
放電用トランジスタ42は、出力信号SAWの出力ノードと、第2電源線14の間に容量素子46と並列に設けられる。放電用トランジスタ42の制御端子には、SAWコンパレータ20が出力する信号が入力される。放電用トランジスタ42は、出力信号SAWの電圧が第1参照電圧REF1以下の場合にはオフ状態となり容量素子46を充電させる。これにより、出力信号SAWの電圧値が上昇する。また、放電用トランジスタ42は、出力信号SAWの電圧が第1参照電圧REF1より大きい場合にはオン状態となり容量素子46を放電させる。これにより、出力信号SAWの電圧値は急速にGNDレベルになる。このような動作により、出力信号SAWは、GNDレベルから第1参照電圧REF1の間で電圧値が周期的に変動する三角波となる。
The discharging
しかし上述したように、電源電圧VCが低下すると、第2トランジスタ226−2の制御端子に入力される電圧の許容入力範囲の上限も低下する。このため、出力信号SAWの電圧値が上昇すると、当該電圧が許容入力範囲外となってしまい、SAWコンパレータ20が動作できなくなる場合がある。
However, as described above, when the power supply voltage VC decreases, the upper limit of the allowable input range of the voltage input to the control terminal of the second transistor 226-2 also decreases. For this reason, when the voltage value of the output signal SAW increases, the voltage falls outside the allowable input range, and the
これに対して本例の信号発生回路100は、電圧制御回路30により、第1電流源22が接続される差動対24の共通ノードの電圧に応じて、第1参照電圧REF1を制御する。上述したように、第1電流源22が非飽和動作領域に入ると、第1電流源22のソースドレイン間電圧が急激に低下する。このため、第1電流源22に接続された共通ノードの電圧が上昇する。
On the other hand, in the
電圧制御回路30は、例えば共通ノードの電圧の上昇を検出した場合に、第1参照電圧REF1を低下させる。本例の電圧制御回路30は、監視部32および電圧制御用トランジスタ34を有する。
For example, when the
監視部32は、共通ノードの電圧を監視する。監視部32は、共通ノードの電圧が所定値以上に上昇したか否かを検出してよい。電圧制御用トランジスタ34は、第1トランジスタ26−1の制御端子に第1参照電圧REF1を伝達する制御線と、所定電位との間に設けられる。当該所定電位は、定電圧回路10が出力する第1参照電圧REF1よりも低い電圧である。
The
電圧制御用トランジスタ34は、監視部32が共通ノードの電圧の上昇を検出した場合に、上述した制御線を上述した所定電位に接続する。本例の電圧制御用トランジスタ34は、上述した制御線を、第2電源線14に接続する。これにより、第1トランジスタ26−1の制御端子に印加される第1参照電圧REF1が、通常時よりも低下する。
The
電圧制御回路30は、第1参照電圧REF1が出力信号SAWの電圧以下となるまで、第1参照電圧REF1を低下させる。これにより、SAWコンパレータ20の出力が切り替わり、出力部40は容量素子46を放電させて出力信号SAWの電圧を減少させる。そして、信号発生回路100は、再度三角波を生成する。つまり、本例の信号発生回路100によれば、電源電圧VCが低下しても、三角波の生成を継続することができる。
The
図4は、信号発生回路100の他の構成例を示す図である。本例の信号発生回路100は、第1電流源22および監視部32に共通のバイアス電圧BIASが印加される。他の構成は、図3に示した信号発生回路100と同一である。
FIG. 4 is a diagram illustrating another configuration example of the
本例において第1電流源22は、ソース端子が第1電源線12に接続され、ドレイン端子が差動対24の共通ノードに接続されたPMOSトランジスタを有する。また監視部32は、ソース端子が第1電流源22のドレイン端子に接続され、ドレイン端子が電圧制御用トランジスタ34の制御端子に接続されるPMOSトランジスタを有する。それぞれのPMOSトランジスタのゲート端子に、共通のバイアス電圧BIASが印加される。
In this example, the first
このような構成により、簡易な構成で共通ノードの電圧(つまり第1電流源22のドレイン端子の電圧)を検出することができる。つまり、監視部32のトランジスタは、共通ノードの電圧が所定値よりも上昇した場合にオン状態となり、共通ノードの電圧が所定値より小さい場合にはオフ状態となる。そして、監視部32のトランジスタがオン状態となることで、電圧制御用トランジスタ34がオン状態に制御される。
With such a configuration, the voltage of the common node (that is, the voltage at the drain terminal of the first current source 22) can be detected with a simple configuration. That is, the transistor of the
本例によれば、第1電流源22が動作状態を維持したまま、監視部32が共通ノードの電圧上昇を検出することができる。なお、バイアス電圧BIASは、一定の電圧であることが好ましい。バイアス電圧BIASは、カレントミラー回路等を用いて、第1電流源22および監視部32に入力してよい。
According to this example, the
図5は、信号発生回路100の他の構成例を示す図である。本例の信号発生回路100は、制御部50を更に備える点で、図3または図4において説明したいずれかの信号発生回路100と相違する。図5では、図3に示した信号発生回路100が制御部50を更に有する例を示す。制御部50は、差動対24が出力する信号に基づいて、放電用トランジスタ42を制御する制御信号を生成する。
FIG. 5 is a diagram illustrating another configuration example of the
本例の制御部50は、出力信号SAWの電圧が第1参照電圧REF1以上になった場合に、放電用トランジスタ42に容量素子46を初期状態まで放電させる制御信号を生成する。ここで初期状態とは、出力信号SAWの電圧が初期値になる状態を指す。本例において出力信号SAWの電圧の初期値とは、第2電源線の電圧である。
The
出力信号SAWの電圧が第1参照電圧REF1以上になった場合に容量素子46を放電させると、出力信号SAWの電圧が低下する。差動対24の出力は、出力信号SAWの電圧が第1参照電圧REF1より小さくなったときに切り替わる。このとき、容量素子46の放電を停止して、充電を開始すると、出力信号SAWの電圧が十分小さくなる前に、再度出力信号SAWの電圧が上昇する。この場合、出力信号SAWが第1参照電圧REF1の近傍で変動することになるので、振幅の大きい三角波を生成することができない。このため制御部50は、出力信号SAWの電圧が第1参照電圧REF1以上になった場合には、容量素子46が初期状態になるまで放電用トランジスタ42をオン状態に維持する。これにより振幅の大きい三角波を生成することができる。
If the
図6は、信号発生回路100の他の構成例を示す図である。本例の信号発生回路100は、図5において説明した信号発生回路100の構成に対して、電源電圧監視回路52を更に備える。
FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the
電源電圧監視回路52は、信号発生回路100の電源電圧の変動を監視する。電源電圧監視回路52は、第1電源線12と、第2電源線14との間の電圧が所定値以下になったか否かを検出してよく、いずれか一方の電源線の電圧と所定値とを比較してもよい。電源電圧監視回路52は、第1電源線12および第2電源線14の少なくとも一方における電源電圧を監視する。
The power supply
本例の電源電圧監視回路52は、第1電源線12の電源電圧VCと、予め定められた第2参照電圧REF2との比較結果に応じて、出力部40の出力を制御する。具体的には電源電圧監視回路52は、電源電圧VCが第2参照電圧REF2より小さくなった場合に、出力部40の出力信号SAWの電圧を初期値に制御する。
The power supply
本例の電源電圧監視回路52は、電源電圧VCが第2参照電圧REF2より小さくなった場合に、制御部50を制御して、放電用トランジスタ42をオン状態に制御させる。電源電圧監視回路52は、電源電圧VCが第2参照電圧REF2以上になるまで、放電用トランジスタ42をオン状態に制御する。
When the power supply voltage VC becomes lower than the second reference voltage REF2, the power supply
このような動作により、電源電圧VCが所定の第2参照電圧REF2よりも小さくなった場合に、信号発生回路100の動作を停止させることができる。このため、信号発生回路100を適切に保護することができる。なお、電源電圧VCが徐々に低下する場合、電圧制御回路30が第1参照電圧を制御し始めるタイミングは、電源電圧監視回路52が信号発生回路100の動作を停止させるタイミングよりも早い。このような構成により、電源電圧監視回路52が信号発生回路100の動作を停止させるまで、信号発生回路100は三角波を継続して生成することができる。
By such an operation, the operation of the
図7は、信号発生回路100の詳細な構成例を示す図である。本例の定電圧回路10は、分圧抵抗16および分圧抵抗18を有する。分圧抵抗16および分圧抵抗18は、所定の電圧VMと、第2電源線14との間に直列に設けられる。電圧VMは、例えば6.5V程度である。定電圧回路10は、分圧抵抗16および分圧抵抗18の接続点のノードから、第1参照電圧REF1を出力する。第1参照電圧REF1は、通常動作時において例えば1.625V程度である。所定の電圧VMは、電源電圧VCとは独立した電源が生成してよい。
FIG. 7 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the
本例のSAWコンパレータ20は、第1電流源22、差動対24、第1バイアス部28−1、第2バイアス部28−2、出力トランジスタ62−1、62−2、64−1および64−2を有する。
The
第1電流源22は、ソース端子が第1電源線12に接続され、ドレイン端子が差動対24の共通ノードに接続され、ゲート端子にバイアス電圧BIASが印加される電流源用トランジスタを有する。本例において電流源用トランジスタはPMOSトランジスタである。電流源用トランジスタは、バイアス電圧BIASに応じて差動対24に流れる電流を規定する。
The first
本例の第1トランジスタ26−1および第2トランジスタ26−2は、PMOSトランジスタである。また、本例の第1バイアス部28−1および第2バイアス部28−2は電流源である。第1バイアス部28−1および第2バイアス部28−2は、ゲート端子に所定のバイアス電圧が印加されるMOSトランジスタであってよい。 The first transistor 26-1 and the second transistor 26-2 in this example are PMOS transistors. Further, the first bias unit 28-1 and the second bias unit 28-2 in this example are current sources. The first bias unit 28-1 and the second bias unit 28-2 may be MOS transistors in which a predetermined bias voltage is applied to the gate terminal.
出力トランジスタ64−1は、第1バイアス部28−1と出力トランジスタ62−1の間に設けられる。また、出力トランジスタ64−2は、第2バイアス部28−2と出力トランジスタ62−2の間に設けられる。出力トランジスタ64−1および64−2のゲート端子には、所定のバイアス電圧NBが印加される。本例の出力トランジスタ64−1および64−2はNMOSトランジスタである。 The output transistor 64-1 is provided between the first bias unit 28-1 and the output transistor 62-1. The output transistor 64-2 is provided between the second bias unit 28-2 and the output transistor 62-2. A predetermined bias voltage NB is applied to the gate terminals of the output transistors 64-1 and 64-2. The output transistors 64-1 and 64-2 in this example are NMOS transistors.
出力トランジスタ62−1は、出力トランジスタ62−1と第1電源線12の間に設けられる。また、出力トランジスタ62−2は、出力トランジスタ64−2と第1電源線12の間に設けられる。出力トランジスタ62−1および62−2のゲート端子は、出力トランジスタ62−1のドレイン端子に接続される。本例の出力トランジスタ62−1および62−2はPMOSトランジスタである。SAWコンパレータ20は、出力トランジスタ62−2および64−2の接続ノードの電圧を出力する。
The output transistor 62-1 is provided between the output transistor 62-1 and the first
本例の電圧制御回路30は、監視部32、電圧制御用トランジスタ34および第2電流源36を有する。監視部32は、ソース端子が差動対24の共通ノード(つまり電流源用トランジスタのドレイン端子)に接続され、ドレイン端子が電圧制御用トランジスタ34のゲート端子に接続される監視用トランジスタを有する。本例における監視用トランジスタはPMOSトランジスタである。監視用トランジスタのゲート端子には、電流源用トランジスタのゲート端子と共通のバイアス電圧BIASが印加される。
The
第2電流源36は、監視用トランジスタのドレイン端子と、第2電源線14の間に設けられる。第2電流源36は、ゲート端子に所定のバイアス電圧が印加されるMOSトランジスタであってよい。第2電流源36と、監視用トランジスタとの接続ノードにおける電圧が、電圧制御用トランジスタ34のゲート端子に印加される。本例の電圧制御用トランジスタはNMOSトランジスタである。
The second
上述したように、監視用トランジスタは、差動対24の共通ノードの電圧が所定値以上に上昇した場合にオン状態になる。監視用トランジスタがオン状態になると、電圧制御用トランジスタ34のゲート端子には、差動対24の共通ノードの電圧に応じた電圧(つまりハイレベルの電圧)が印加される。このため、電圧制御用トランジスタ34がオン状態となり、第1参照電圧REF1を伝達する制御線を、第2電源線14に接続する。
As described above, the monitoring transistor is turned on when the voltage of the common node of the
これにより、電源電圧VCが低下して第1電流源22の電流源用トランジスタが非飽和動作領域に遷移しようとした場合に、第1参照電圧REF1をプルダウンすることができる。監視用トランジスタは、共通ノードの電圧が所定値より小さくなるまで、電圧制御用トランジスタ34をオン状態に維持する。
As a result, when the power supply voltage VC decreases and the current source transistor of the first
電圧制御用トランジスタ34がオン状態に制御されている間、第1参照電圧REF1は徐々に低下する。そして、出力信号SAWが第1参照電圧REF1以上になると、出力信号SAWが初期値にリセットされるので、電流源用トランジスタを飽和動作領域で動作させることができる。
While the
本例の制御部50は、パルス発生部54および論理和回路56を有する。パルス発生部54は、SAWコンパレータ20の出力がローレベルからハイレベルに遷移した場合に、一定のパルス幅のリセット信号RSTを出力する。当該パルス幅の長さは、容量素子46を完全に放電させるのに必要な時間より長い。
The
論理和回路56は、リセット信号RSTと、電源電圧監視回路52が出力する信号UVLOとの論理和を、放電用トランジスタ42のゲート端子に入力する。つまり、論理和回路56は、リセット信号RSTおよび信号UVLOの少なくとも一方がハイレベルとなった場合に、放電用トランジスタ42をオン状態に制御して容量素子46を放電させる。
The OR
電源電圧監視回路52は、電源電圧VCが、第2参照電圧REF2よりも小さくなった場合に、ハイレベルの信号UVLOを出力する。このため、電源電圧VCが第2参照電圧REF2よりも小さくなった場合、SAWコンパレータ20の出力によらず、放電用トランジスタ42がオン状態に制御される。これにより、信号発生回路100の動作を停止させることができる。なお、第2参照電圧REF2は、例えば1.9V程度である。第2参照電圧REF2は、第1参照電圧よりも大きくてよい。
The power supply
図8は、電源電圧VCが通常動作電圧の場合の、信号発生回路100の動作例を説明する図である。図8において縦軸は信号または電圧のレベルを示し、横軸は時間を示す。なお、図8から図10において、各信号または電圧の縦軸のスケールは必ずしも一致していない。本例において通常動作電圧とは、第1電流源22および差動対24が飽和領域で動作でき、出力信号SAWが所望の電圧範囲で変動可能な程度に高い電圧を指す。
FIG. 8 is a diagram for explaining an operation example of the
上述したように、信号発生回路100は、容量素子46の充電と放電を繰り返し行うことで、出力ノードの電圧が三角波となるよう自励発振を行う。つまり、出力信号SAWが第1参照電圧REF1以下の場合にはSAWコンパレータ20の出力OUTはローレベルになる。出力OUTがローレベルの間、容量素子46が充電されて出力信号SAWの電圧は直線的に増加する。
As described above, the
そして、出力信号SAWが第1参照電圧REF1を超えた場合にSAWコンパレータ20の出力OUTはハイレベルになる。SAWコンパレータ20の出力OUTがローレベルからハイレベルに遷移すると、パルス発生部54は所定のパルス幅のリセット信号RSTを出力する。論理和回路56の出力DCGは、リセット信号RSTによりハイレベルになり、放電用トランジスタ42を所定の期間オン状態にする。これにより容量素子46は放電して、出力信号SAWの電圧は初期値に戻る。そして、リセット信号RSTがローレベルに遷移すると、容量素子46は再度充電される。
When the output signal SAW exceeds the first reference voltage REF1, the output OUT of the
図9は、電源電圧VCが通常動作電圧より低く、第2参照電圧REF2より高い場合の、信号発生回路100の動作例を説明する図である。出力電圧SAWが許容入力範囲の上限に近づくと第1電流源22のソース−ドレイン間電圧Vsdが低下する。第1電流源22が非飽和状態になると、第1電流源22のドレイン電圧Vd(すなわち共通ノードの電圧)が急激に上昇する。
FIG. 9 is a diagram illustrating an operation example of the
ドレイン電圧Vdが上昇すると、監視部32のトランジスタがオン状態に遷移する。その結果、電圧制御用トランジスタ34のゲート電圧が上昇し、電圧制御用トランジスタ34がオン状態に遷移する。その結果、第1参照電圧REF1が低下する。一方、出力信号SAWは上昇する。第1参照電圧REF1は、出力信号SAWの電圧以下になるまで低下する。
When the drain voltage Vd increases, the transistor of the
出力信号SAWが第1参照電圧REF1を超えた場合、SAWコンパレータ20の出力OUTがハイレベルに遷移する。この結果、容量素子46が放電されて出力信号SAWが初期値に戻る。このため、ドレイン電圧Vd、ソース−ドレイン間電圧Vsdも通常電圧になり、第1電流源22が飽和状態で動作する。
When the output signal SAW exceeds the first reference voltage REF1, the output OUT of the
このように、第1参照電圧REF1を引き下げることで、SAWコンパレータ20の閾値が低下して、出力信号SAWの最大値が低下する。このため、出力信号SAWを、SAWコンパレータ20の許容入力範囲内にすることができる。また、第1参照電圧REF1を引き下げると、ソースフォロワとして機能する差動対24の第1トランジスタ26−1が第1電流源22のドレイン電圧Vdを引き下げる。このため、第1電流源22が非飽和領域で動作することを妨げている。
Thus, by lowering the first reference voltage REF1, the threshold value of the
図10は、電源電圧VCが第2参照電圧REF2より低くなる場合の、信号発生回路100の動作例を説明する図である。図10に示した例では、最初、電源電圧VCは通常動作電圧より低く、第2参照電圧REF2より高い。この場合、図9に示したように信号発生回路100は、三角波生成を継続することができる。
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation example of the
ただし、電源電圧VCが第2参照電圧REF2より低くなると、電源電圧監視回路52の出力UVLOはハイレベルに遷移する。この場合、制御部50は、出力UVLOがローレベルに遷移するまで放電用トランジスタ42をオン状態に制御して、容量素子46を放電させる。これにより、電源電圧VCが第2参照電圧REF2以上となるまで、信号発生回路100の動作を停止させることができる。
However, when the power supply voltage VC becomes lower than the second reference voltage REF2, the output UVLO of the power supply
以上説明した信号発生回路100によれば、電源電圧VCが低下しても、第1電流源22が飽和領域で動作させることができる。このため、信号発生回路100は、三角波等の出力信号の生成を継続することができる。特に、電源電圧VCが第2参照電圧REF2以下となった場合に信号発生回路100の動作を停止させる場合において、電源電圧VCが第2参照電圧REF2以下となるまで、出力信号の生成を継続させることができる。
According to the
また、監視部32として監視用トランジスタを用いることで、ドレイン電圧Vdを監視するコンパレータを新たに設けなくともよい。このため、チップ面積の増大および消費電力の増大を抑制しつつ、電源電圧VCが低下しても信号発生回路100の正常動作が可能になる。
Further, by using a monitoring transistor as the
なお、監視部32は、第1電流源22が非飽和領域で動作し始めたことを検出できれば、第1電流源22のドレイン電圧以外の電圧を監視してもよい。監視部32は、第1電流源22の両端間(本例ではソース−ドレイン間)の電圧を監視してもよい。この場合監視部32は、ソース−ドレイン間電圧が所定値以下となった場合に、第1電流源22が非飽和領域で動作し始めたことを検出する。また監視部32は、第1電流源22のゲート−ドレイン間電圧を検出してもよい。また監視部32は、第1電流源22に流れる電流を検出してもよい。
The
また、電圧制御回路30は、電圧制御用トランジスタ34以外の方法で第1参照電圧REF1を低下させてもよい。電圧制御回路30は、定電圧回路10を制御して第1参照電圧REF1を低下させてよい。分圧抵抗16および分圧抵抗18の抵抗比を制御することで定電圧回路10が出力する第1参照電圧REF1を低下させることができる。また、本例の電圧制御回路30は、第1参照電圧REF1を出力信号SAW以下になるまで連続的に変化させたが、他の例では、第1電流源22が非飽和領域で動作し始めた場合、第1参照電圧REF1を所定の電圧まで非連続的に低下させてもよい。
Further, the
図11は、本発明の実施形態に係るPWM回路400の一例を示す図である。本例のPWM回路400は、図1に示した電源回路300の構成において、信号発生回路200に代えて信号発生回路100を備える。なお、監視部232が、電源電圧監視回路52としても機能してよい。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the
本例におけるPWM回路400は、電源電圧VCが第2参照電圧REF2より小さくなるまで、信号発生回路100を動作させることができる。このため、PWMコンパレータ216は、電源電圧VCが第2参照電圧REF2より小さくなるまで、パルス信号を出力することができる。
The
なお、図1から図11において説明したトランジスタは、制御端子に入力される信号に基づいて、一端と他端間に流れる電流または電圧を制御するものであればよい。一例としては電界効果トランジスタ(FET)、バイポーラトランジスタ(BJT)および絶縁ゲートバイポーラトランジスタ (IGBT)等が挙げられる。電界効果トランジスタの場合、制御端子がゲート、一端と他端はソースとドレインとなる。 Note that the transistor described in FIGS. 1 to 11 may be any transistor that controls the current or voltage flowing between one end and the other end based on a signal input to the control terminal. Examples include field effect transistors (FETs), bipolar transistors (BJTs), insulated gate bipolar transistors (IGBTs), and the like. In the case of a field effect transistor, a control terminal is a gate, and one end and the other end are a source and a drain.
第1電流源22のトランジスタ、第1トランジスタ26−1、第2トランジスタ26−2および監視部32のトランジスタは、同一の導電型のトランジスタを用いることが好ましい。電圧制御用トランジスタ34は、これらのトランジスタとは異なる導電型であることが好ましい。
The transistors of the first
また、第1トランジスタ26−1および第2トランジスタ26−2は同一サイズのトランジスタであることが好ましい。また、第1電流源22のトランジスタおよび監視部32のトランジスタは同一サイズのトランジスタであることが好ましい。電界効果トランジスタの一種であるMOSFETを例にすると、第1電源線12の電圧(例えばVC)>第2電源線の電圧(例えばGND)の場合は、第1電流源22のトランジスタ、第1トランジスタ26−1、第2トランジスタ26−2および監視部32のトランジスタをp型MOSFETとし、電圧制御用トランジスタ34をn型MOSFETとすることが好ましい。第1電源線12の電圧(例えばVC)<第2電源線の電圧(例えばGND)の場合、第1電流源22のトランジスタ、第1トランジスタ26−1、第2トランジスタ26−2および監視部32のトランジスタをn型MOSFETとし、電圧制御用トランジスタ34をp型MOSFETとすることができる。
Further, the first transistor 26-1 and the second transistor 26-2 are preferably transistors of the same size. The transistors of the first
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10・・・定電圧回路、12・・・第1電源線、14・・・第2電源線、16・・・分圧抵抗、18・・・分圧抵抗、20・・・SAWコンパレータ、22・・・第1電流源、24・・・差動対、26・・・トランジスタ、28・・・バイアス部、30・・・電圧制御回路、32・・・監視部、34・・・電圧制御用トランジスタ、36・・・第2電流源、40・・・出力部、42・・・放電用トランジスタ、44・・・第3電流源、46・・・容量素子、50・・・制御部、52・・・電源電圧監視回路、54・・・パルス発生部、56・・・論理和回路、62・・・出力トランジスタ、64・・・出力トランジスタ、100・・・信号発生回路、200・・・信号発生回路、210・・・定電圧回路、212・・・第1電源線、214・・・第2電源線、216・・・PWMコンパレータ、220・・・SAWコンパレータ、222・・・電流源、224・・・差動対、226・・・トランジスタ、228・・・バイアス部、232・・・監視部、242・・・放電用トランジスタ、244・・・電流源、246・・・容量素子、280・・・制御部、282・・・出力トランジスタ、284・・・出力トランジスタ、286・・・分圧抵抗、288・・・分圧抵抗、290・・・負荷、300・・・電源回路、400・・・PWM回路
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタの共通ノードと、前記第1電源線との間に接続された第1電流源と、
前記差動対が出力する信号に応じて動作し、且つ、出力信号を前記第2トランジスタの制御端子に入力する出力部と、
前記共通ノードの電圧に応じて、前記第1参照電圧を制御する電圧制御回路と
を備える信号発生回路。 A first transistor provided between the first power supply line and the second power supply line and applied with a first reference voltage at a control terminal; and a differential pair having a second transistor;
A first current source connected between a common node of the first transistor and the second transistor and the first power supply line;
An output unit that operates according to a signal output by the differential pair, and that inputs an output signal to a control terminal of the second transistor;
And a voltage control circuit that controls the first reference voltage according to the voltage of the common node.
請求項1に記載の信号発生回路。 The signal generation circuit according to claim 1, wherein the voltage control circuit controls the first reference voltage according to a voltage between both ends of the first current source.
請求項1に記載の信号発生回路。 The signal generation circuit according to claim 1, wherein the voltage control circuit decreases the first reference voltage when an increase in the voltage of the common node is detected.
請求項3に記載の信号発生回路。 The signal generation circuit according to claim 3, wherein the voltage control circuit reduces the reference voltage until the voltage becomes equal to or lower than the voltage of the output signal when detecting an increase in the voltage of the common node.
前記共通ノードの電圧を監視する監視部と、
前記第1トランジスタの制御端子に前記第1参照電圧を伝達する制御線と、前記第2電源線との間に設けられ、前記監視部が前記共通ノードの電圧の上昇を検出した場合に、前記制御線と前記第2電源線とを接続する電圧制御用トランジスタと
を有する請求項3または4に記載の信号発生回路。 The voltage control circuit includes:
A monitoring unit for monitoring the voltage of the common node;
Provided between the control line for transmitting the first reference voltage to the control terminal of the first transistor and the second power supply line, and when the monitoring unit detects an increase in the voltage of the common node, The signal generation circuit according to claim 3, further comprising: a voltage control transistor that connects a control line and the second power supply line.
請求項5に記載の信号発生回路。 The signal according to claim 5, wherein the first current source includes a current source transistor having one end connected to the first power supply line, the other end connected to the common node, and a bias voltage applied to a control terminal. Generation circuit.
請求項6に記載の信号発生回路。 The monitoring unit includes a monitoring transistor in which one end is connected to the common node, the other end is connected to a control terminal of the voltage control transistor, and the same bias voltage as that of the current source transistor is applied to the control terminal. The signal generation circuit according to claim 6.
請求項7に記載の信号発生回路。 The signal generation circuit according to claim 7, wherein the voltage control circuit further includes a second current source connected between the other end of the monitoring transistor and the second power supply line.
請求項1から8のいずれか一項に記載の信号発生回路。 The output unit increases the voltage of the output signal when the voltage of the output signal is lower than the first reference voltage, and increases the voltage of the output signal when the voltage of the output signal is equal to or higher than the first reference voltage. The signal generation circuit according to any one of claims 1 to 8, wherein the signal generation circuit is controlled to an initial value.
容量素子と、
前記容量素子を充電する第3電流源と、
前記容量素子と並列に設けられ、制御端子に前記差動対が出力する信号に応じた信号が入力され、前記容量素子を充電するか放電するかを切り替える放電用トランジスタと
を有する
請求項9に記載の信号発生回路。 The output unit is
A capacitive element;
A third current source for charging the capacitive element;
10. A discharging transistor that is provided in parallel with the capacitive element, receives a signal corresponding to a signal output from the differential pair at a control terminal, and switches between charging and discharging the capacitive element. The signal generation circuit described.
請求項1から10のいずれか一項に記載の信号発生回路。 The power supply voltage monitoring circuit which controls the output of the output part according to the comparison result of the voltage of the 1st power supply line or the voltage of the 2nd power supply line, and the predetermined 2nd reference voltage. The signal generation circuit according to any one of 1 to 10.
前記出力部が出力する信号と、予め定められたレベルのPWM制御信号との比較結果を出力するPWMコンパレータと
を備えるPWM回路。 A signal generation circuit according to any one of claims 1 to 11,
A PWM circuit comprising: a PWM comparator that outputs a comparison result between a signal output from the output unit and a PWM control signal at a predetermined level.
前記差動対の共通ノードの電圧を監視する監視部と、
前記第1トランジスタの制御端子に前記第1参照電圧を伝達する制御線と、第2電源線との間に設けられた電圧制御用トランジスタと
を備え、
前記監視部は前記共通ノードの電圧に応じた電圧を前記電圧制御用トランジスタの制御端子に印加する電圧制御回路。 A voltage control circuit for controlling a first reference voltage input to a control terminal of a first transistor in a differential pair connected to a first power supply line via a first current source,
A monitoring unit for monitoring a voltage of a common node of the differential pair;
A control line for transmitting the first reference voltage to the control terminal of the first transistor, and a voltage control transistor provided between the second power supply line,
The monitoring unit is a voltage control circuit that applies a voltage according to a voltage of the common node to a control terminal of the voltage control transistor.
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