JP2018165940A - Regulator circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify circuit configuration by deleting an error amplifier and further simplify phase compensation.SOLUTION: There are provided: a transistor M3 which is connected between an input terminal 1 and an output terminal 2; a transistor M1 whose gate is connected to a grounding terminal 3 via a reference voltage source 6; a transistor M2 whose gate is connected to the output terminal 2; a resistor R1 which is connected between the gate of the transistor M1 and a source of the transistor M2; a resistor R2 which is connected between a source of the transistor M1 and the gate of the transistor M2; current mirror circuits 7 and 8 which apply a voltage proportional to a drain current of the transistor M1 to a gate of the transistor M3; a current source 4 which is connected between a drain of the transistor M2 and the input terminal 1; and a current source 5 which is connected between the gate of the transistor M3 and the grounding terminal 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、誤差増幅器を使用せずに出力電圧を一定値に制御するシリーズタイプのレギュレータ回路に関する。   The present invention relates to a series type regulator circuit that controls an output voltage to a constant value without using an error amplifier.

従来、LSIの内部電源生成用のシリーズタイプのレギュレータ回路は、特許文献1〜3に記載されているような誤差増幅器を用いた回路がほとんどであった。図9に、従来のレギュレータ回路を示す。31は電圧VINが入力する入力端子、32は電圧VREGが出力する出力端子、33は接地端子、34は電流がI31の電流源、35は電圧がVREFの基準電圧源である。   Conventionally, most series-type regulator circuits for generating an internal power supply of an LSI are circuits using an error amplifier as described in Patent Documents 1 to 3. FIG. 9 shows a conventional regulator circuit. 31 is an input terminal to which the voltage VIN is input, 32 is an output terminal from which the voltage VREG is output, 33 is a ground terminal, 34 is a current source having an I31 current, and 35 is a reference voltage source having a voltage VREF.

誤差増幅器は、差動接続のNMOSトランジスタM31,M32と、そのトランジスタM31,M32の能動負荷としてのカレントミラー接続のPMOSトランジスタM33,M34と、トランジスタM31,M32の共通ソースに接続される電流源としてのNMOSトランジスタM35とで構成されている。トランジスタM31のゲートには出力電圧VREGを抵抗R31,R32で分圧した帰還電圧VFBが入力し、トランジスタM32のゲートには基準電圧源35のVREFが入力することで、それらの帰還電圧VFBと基準電圧VREFが比較される。   The error amplifier includes differentially connected NMOS transistors M31 and M32, current mirror-connected PMOS transistors M33 and M34 as active loads of the transistors M31 and M32, and a current source connected to a common source of the transistors M31 and M32. NMOS transistor M35. A feedback voltage VFB obtained by dividing the output voltage VREG by the resistors R31 and R32 is input to the gate of the transistor M31, and VREF of the reference voltage source 35 is input to the gate of the transistor M32, so that the feedback voltage VFB and the reference voltage VFB The voltage VREF is compared.

NMOSトランジスタM36は、トランジスタM35、NMOSトランジスタM37とでカレントミラー回路を構成するトランジスタであり、電流源34の電流I31がトランジスタM35,M37にミラーされる。トランジスタM32,M34の共通ドレインには、帰還電圧VFBと基準電圧VREFの比較結果の電圧が現れて、PMOSトランジスタM38のゲートを制御し、入力電圧VINから負荷に流れる電流量を決める。C31は位相補償用のキャパシタである。   The NMOS transistor M36 is a transistor that forms a current mirror circuit with the transistor M35 and the NMOS transistor M37, and the current I31 of the current source 34 is mirrored to the transistors M35 and M37. The voltage resulting from the comparison of the feedback voltage VFB and the reference voltage VREF appears at the common drain of the transistors M32 and M34, and controls the gate of the PMOS transistor M38 to determine the amount of current flowing from the input voltage VIN to the load. C31 is a phase compensation capacitor.

このレギュレータ回路はVFB=VREFとなるように、誤差増幅器(M31〜M35)によってトランジスタM38のゲートが制御されるので、出力電圧VREGは、

Figure 2018165940
となる。 In this regulator circuit, since the gate of the transistor M38 is controlled by the error amplifier (M31 to M35) so that VFB = VREF, the output voltage VREG is
Figure 2018165940
It becomes.

特開2007−264776号公報JP 2007-264776 A 特開2007−233657号公報JP 2007-233657 A 特開2006−318327号公報JP 2006-318327 A

ところが、この図9のレギュレータ回路では、出力電圧VREGが印加される負荷の容量が大きいと、図10に示すように増幅箇所がトランジスタM31〜M35による誤差増幅器とトランジスタM38による出力回路の2極となり、位相余裕が少なくなり発振するおそれがある。また、誤差増幅器の部分に多くの素子が必要となって回路規模が増大し、しかもその誤差増幅器では負荷が増加したときの位相補償が簡単にはできなかった。   However, in the regulator circuit of FIG. 9, when the capacity of the load to which the output voltage VREG is applied is large, as shown in FIG. 10, the amplification part becomes two poles of the error amplifier by the transistors M31 to M35 and the output circuit by the transistor M38. There is a possibility that the phase margin is reduced and oscillation occurs. In addition, since many elements are required in the error amplifier, the circuit scale increases, and the error amplifier cannot easily perform phase compensation when the load increases.

本発明の目的は、誤差増幅器を不要にして回路構成を簡素化し、さらに位相補償も簡素化できるようにしたレギュレータ回路を提供することである。   An object of the present invention is to provide a regulator circuit that can simplify the circuit configuration without using an error amplifier, and can further simplify phase compensation.

上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、入力端子と出力端子の間に接続された第1の導電型の出力トランジスタと、ゲートが基準電圧源を介して接地端子に接続された第1の導電型の第1トランジスタと、ゲートが前記出力端子に接続された第2の導電型の第2トランジスタと、前記第1トランジスタのゲートと前記第2トランジスタのソースとの間に接続された第1抵抗と、前記第1トランジスタのソースと前記第2トランジスタのゲートとの間に接続された第2抵抗と、前記第1トランジスタのドレイン電流に比例した電圧を前記出力トランジスタのゲートに印加するカレントミラー回路と、前記第2トランジスタのドレインと前記入力端子との間に接続された第1電流源と、前記出力トランジスタのゲートと前記接地端子との間に接続された第2電流源と、を備えることを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のレギュレータ回路において、前記基準電圧源は、前記第1トランジスタのゲートと前記接地端子との間に直列接続された第3抵抗及び第4抵抗と、ベースが前記第3抵抗と前記第4抵抗の共通接続点に接続されコレクタが前記第1トランジスタのゲートに接続されエミッタが前記接地端子に接続される第2導電型の第4トランジスタと、で構成されていることを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項1又は2に記載のレギュレータ回路において、前記第1トランジスタを第1導電型のバイポーラトランジスタに置き換え、前記第1導電型のバイポーラトランジスタのベースに前記基準電圧が印加され、コレクタに前記カレントミラー回路が接続され、エミッタが前記第2抵抗を介して前記出力端子に接続されるようにし、前記第2トランジスタを第2導電型のバイポーラトランジスタに置き換え、前記第2導電型のバイポーラトランジスタのベースが前記出力端子が接続され、エミッタが前記第1抵抗を介して前記基準電圧源に接続され、コレクタが前記第1電流源を介して前記入力端子に接続されるようにした、ことを特徴とする。
請求項4にかかる発明は、前記基準電圧源は、1又は2以上直列接続されたダイオード、1又は2以上直列接続されたツェナーダイオード、1又は2以上直列接続されたダイオード接続トランジスタ、のいずれかで構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, an output transistor of a first conductivity type connected between an input terminal and an output terminal, and a gate are connected to a ground terminal through a reference voltage source. A first transistor of a first conductivity type, a second transistor of a second conductivity type whose gate is connected to the output terminal, and a connection between the gate of the first transistor and the source of the second transistor. And a voltage proportional to the drain current of the first transistor is applied to the gate of the output transistor. The second resistor is connected between the source of the first transistor and the gate of the second transistor. A current mirror circuit to be applied; a first current source connected between a drain of the second transistor and the input terminal; a gate of the output transistor; and the ground terminal. Characterized in that it comprises a second current source connected between the.
According to a second aspect of the present invention, in the regulator circuit according to the first aspect, the reference voltage source includes a third resistor and a fourth resistor connected in series between the gate of the first transistor and the ground terminal. A second conductivity type fourth transistor having a base connected to a common connection point of the third resistor and the fourth resistor, a collector connected to the gate of the first transistor, and an emitter connected to the ground terminal; It is configured.
According to a third aspect of the present invention, in the regulator circuit according to the first or second aspect, the first transistor is replaced with a first conductivity type bipolar transistor, and the reference voltage is applied to a base of the first conductivity type bipolar transistor. Applied, the collector is connected to the current mirror circuit, the emitter is connected to the output terminal via the second resistor, the second transistor is replaced with a bipolar transistor of the second conductivity type, and the second The base of the conductive bipolar transistor is connected to the output terminal, the emitter is connected to the reference voltage source via the first resistor, and the collector is connected to the input terminal via the first current source. It is characterized by that.
According to a fourth aspect of the present invention, the reference voltage source is one of one or more diodes connected in series, one or more Zener diodes connected in series, and one or more diode connected transistors connected in series. It is characterized by comprising.

本発明によれば、誤差増幅器が不要となるので回路構成を簡素化できる。また、回路系の極が1つであるので、位相補償のための回路も簡素化できる。   According to the present invention, since an error amplifier is not required, the circuit configuration can be simplified. Further, since the circuit system has one pole, the circuit for phase compensation can be simplified.

本発明の第1の実施例のレギュレータ回路の回路図である。1 is a circuit diagram of a regulator circuit according to a first embodiment of the present invention. 図1のレギュレータ回路の動作特性図である。FIG. 2 is an operation characteristic diagram of the regulator circuit of FIG. 1. 本発明の第2実施例のレギュレータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the regulator circuit of 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例のレギュレータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the regulator circuit of 3rd Example of this invention. 本発明の第4実施例のレギュレータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the regulator circuit of 4th Example of this invention. 本発明の第5実施例のレギュレータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the regulator circuit of 5th Example of this invention. 本発明の第6実施例のレギュレータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the regulator circuit of 6th Example of this invention. 本発明の第7実施例のレギュレータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the regulator circuit of 7th Example of this invention. 従来のレギュレータ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional regulator circuit. 図9の従来のレギュレータ回路の利得と位相回りの周波数特性図である。FIG. 10 is a frequency characteristic diagram around the gain and phase of the conventional regulator circuit of FIG. 9.

<第1実施例>
図1に第1実施例のレギュレータ回路を示す。1は電圧VINが入力する入力端子、2は電圧VREGが出力する出力端子、3は接地端子、4は電流がI1の電流源、5は電流がI2の電流源、6は電圧がVREFの基準電圧源、7、8はカレントミラー回路である。
<First embodiment>
FIG. 1 shows a regulator circuit of the first embodiment. 1 is an input terminal for inputting voltage VIN, 2 is an output terminal for outputting voltage VREG, 3 is a ground terminal, 4 is a current source having current I1, 5 is a current source having current I2, and 6 is a reference having voltage VREF. Voltage sources 7 and 8 are current mirror circuits.

M1はPMOSトランジスタであり、ソースと出力端子2との間に抵抗R2が接続され、ゲートは基準電圧源6と抵抗R1の共通接続点に接続されている。そして、抵抗R1の他端にはNMOSトランジスタM2のソースが接続されている。このトランジスタM2はゲートが出力端子2に接続され、ドレインが電流源4を介して入力端子1に接続されている。トランジスタM1のドレインに流れる電流はカレントミラー回路7によりミラーされて別のカレントミラー回路8に流れる。M3はソースが入力端子1に接続されドレインが出力端子2に接続された出力用のPMOSトランジスタであり、カレントミラー回路8の出力電流から電流源5の電流I2を差し引いた電流に相当する電圧がゲートに印加して、出力電圧VREGを制御する。C1はトランジスタM3のゲート・ドレイン間に接続された位相補償用のキャパシタである。   M1 is a PMOS transistor, a resistor R2 is connected between the source and the output terminal 2, and a gate is connected to a common connection point of the reference voltage source 6 and the resistor R1. The source of the NMOS transistor M2 is connected to the other end of the resistor R1. The transistor M2 has a gate connected to the output terminal 2 and a drain connected to the input terminal 1 via the current source 4. The current flowing through the drain of the transistor M1 is mirrored by the current mirror circuit 7 and flows into another current mirror circuit 8. M3 is an output PMOS transistor whose source is connected to the input terminal 1 and whose drain is connected to the output terminal 2. The voltage corresponding to the current obtained by subtracting the current I2 of the current source 5 from the output current of the current mirror circuit 8 is M3. Applied to the gate to control the output voltage VREG. C1 is a phase compensation capacitor connected between the gate and drain of the transistor M3.

さて、初期状態では、入力電圧VINが印加されると、トランジスタM3はそのゲートが電流源5によりGND電位となるが、入力電圧VINが不十分であるのでOFF状態のままである。このため、出力電圧VREGはGND電位となる。また、トランジスタM2は、ゲートに入力する出力電圧VREGがGND電位のためOFF状態である。   In the initial state, when the input voltage VIN is applied, the gate of the transistor M3 is set to the GND potential by the current source 5, but the transistor M3 remains in the OFF state because the input voltage VIN is insufficient. For this reason, the output voltage VREG becomes the GND potential. The transistor M2 is in an OFF state because the output voltage VREG input to the gate is the GND potential.

この初期状態において、トランジスタM2がOFFであるので、トランジスタM1のソース・ゲート間にも、そのトランジスタM1の閾値電圧Vth1を超える電圧は印加せず、そのトランジスタM1もOFF状態を維持する。これにより、カレントミラー回路7,8も動作しない。   In this initial state, since the transistor M2 is OFF, no voltage exceeding the threshold voltage Vth1 of the transistor M1 is applied between the source and gate of the transistor M1, and the transistor M1 also maintains the OFF state. As a result, the current mirror circuits 7 and 8 do not operate.

次に、入力電源VINが徐々に上昇してきて、トランジスタM3のソース・ゲート間電圧がそのトランジスタM3の閾値電圧Vth3に近づくと、トランジスタM3が徐々にON状態に移行する。これにより、出力電圧VREGはほぼ入力電圧VINに等しくなって上昇を続ける。   Next, when the input power source VIN gradually rises and the source-gate voltage of the transistor M3 approaches the threshold voltage Vth3 of the transistor M3, the transistor M3 gradually shifts to the ON state. As a result, the output voltage VREG becomes substantially equal to the input voltage VIN and continues to rise.

出力電圧VREGが、式(2)で示した電圧に達すると、

Figure 2018165940
トランジスタM1のソース・ゲート間にもそのトランジスタM1の閾値電圧Vth1を超える電圧が印加し、そのトランジスタM1がON動作を開始し、これによりカレントミラー回路7、8が動作を開始する。式(2)において、VR1は電流源4の電流I1によって抵抗R1に発生する電圧、Vth2はトランジスタM2の閾値電圧である。 When the output voltage VREG reaches the voltage shown in Equation (2),
Figure 2018165940
A voltage exceeding the threshold voltage Vth1 of the transistor M1 is also applied between the source and gate of the transistor M1, and the transistor M1 starts an ON operation, whereby the current mirror circuits 7 and 8 start operating. In Expression (2), VR1 is a voltage generated in the resistor R1 by the current I1 of the current source 4, and Vth2 is a threshold voltage of the transistor M2.

カレントミラー回路7,8が動作すると、出力端子2から、トランジスタM2のゲート→抵抗R1→トランジスタM1のゲート→トランジスタM1のドレイン→カレントミラー回路7→カレントミラー回路8→トランジスタM3のゲートを経由するフィードバックループが形成される。これにより、出力電圧VREGが基準電圧VREFに対応した式(2)に示す電圧値を維持するよう制御され、安定状態となる。以降は図2に示すように維持される。   When the current mirror circuits 7 and 8 operate, the output terminal 2 passes through the gate of the transistor M2, the resistor R1, the gate of the transistor M1, the drain of the transistor M1, the current mirror circuit 7, the current mirror circuit 8, and the gate of the transistor M3. A feedback loop is formed. As a result, the output voltage VREG is controlled to maintain the voltage value shown in the equation (2) corresponding to the reference voltage VREF, and a stable state is obtained. Thereafter, it is maintained as shown in FIG.

例えば、出力電圧VREGが、安定して出力している状態から一時的に負荷が軽くなって上昇したときは、抵抗R2の上端の電圧が上昇するので、これに伴ってトランジスタM1のソース・ゲート間の電圧が大きくなり、そのトランジスタM1のドレイン電流が増大する。これにより、カレントミラー回路7、8の電流が増大し、トランジスタM3のゲート電圧が上昇して、出力電圧VREGが低くなる方向に制御される。   For example, when the output voltage VREG rises because the load is temporarily reduced from a stable output state, the voltage at the upper end of the resistor R2 rises, and accordingly, the source and gate of the transistor M1 rises. The voltage between them increases, and the drain current of the transistor M1 increases. As a result, the current of the current mirror circuits 7 and 8 is increased, the gate voltage of the transistor M3 is increased, and the output voltage VREG is controlled to decrease.

また、並行して、トランジスタM2のゲート電圧が上昇するので、トランジスタM2のゲート・ソース間電圧が大きくなる。このため、抵抗R1に流れる電流が増大してそこに発生する電圧降下が大きくなり、トランジスタM1のソース・ゲート間電圧がさらに大きくなり、トランジスタM1の電流を増大させる。これにより、カレントミラー回路7、8の電流がより増大し、トランジスタM3のゲート電圧がより上昇して、出力電圧VREGがさらに低くなるように制御される。   In parallel, since the gate voltage of the transistor M2 increases, the gate-source voltage of the transistor M2 increases. For this reason, the current flowing through the resistor R1 increases, the voltage drop generated there increases, the source-gate voltage of the transistor M1 further increases, and the current of the transistor M1 increases. As a result, the currents of the current mirror circuits 7 and 8 are further increased, the gate voltage of the transistor M3 is further increased, and the output voltage VREG is further lowered.

逆に、出力電圧VREGが、安定して出力している状態から一時的に負荷が重くなって下降したときは、抵抗R2の上端の電圧が下降するので、これに伴ってトランジスタM1のソース・ゲート間の電圧が小さくなり、そのドレイン電流が減少する。これにより、カレントミラー回路7、8の電流が減少し、トランジスタM3のゲート電圧が低下して、出力電圧VREGが高くなる方向に制御される。   Conversely, when the output voltage VREG drops from a stable output due to a temporary heavy load, the voltage at the upper end of the resistor R2 drops. The voltage between the gates decreases, and the drain current decreases. As a result, the current of the current mirror circuits 7 and 8 is decreased, the gate voltage of the transistor M3 is decreased, and the output voltage VREG is increased.

また、並行して、トランジスタM2のゲート電圧が下降するので、トランジスタM2のゲート・ソース間電圧が小さくなる。このため、抵抗R1に流れる電流が減少してそこに発生する電圧降下が小さくなり、トランジスタM1のソース・ゲート間電圧がさらに小さくなり、トランジスタM1の電流を減少させる。これにより、カレントミラー回路7、8の電流がより減少し、トランジスタM3のゲート電圧がより低下して、出力電圧VREGがさらに高くなるように制御される。   In parallel, since the gate voltage of the transistor M2 decreases, the gate-source voltage of the transistor M2 decreases. For this reason, the current flowing through the resistor R1 is reduced, the voltage drop generated there is reduced, the source-gate voltage of the transistor M1 is further reduced, and the current of the transistor M1 is reduced. As a result, the current in the current mirror circuits 7 and 8 is further reduced, the gate voltage of the transistor M3 is further lowered, and the output voltage VREG is further increased.

上記において、フィードバックループの中で増幅動作をしている部分は、トランジスタM3のゲートからドレインへの経路だけである。したがって、この回路系では1つの極しか有しない位相特性となる。これにより、位相補償を簡単化できる。つまり、キャパシタC1に小さな容量を用いるだけで位相補償を行うことが可能となる。   In the above, the part performing the amplification operation in the feedback loop is only the path from the gate to the drain of the transistor M3. Therefore, this circuit system has a phase characteristic having only one pole. Thereby, phase compensation can be simplified. That is, phase compensation can be performed only by using a small capacitance for the capacitor C1.

<第2実施例>
図3に第2実施例のレギュレータ回路を示す。本実施例では、図1のレギュレータ回路におけるPMOSトランジスタM1をPNPトランジスタQ1に置き換え、NMOSトランジスタM2をNPNトランジスタQ2に置き換えたものである。動作は第1実施例のレギュレータ回路と同様であるが、出力電圧VREGの温度特性を改善できる利点がある。
<Second embodiment>
FIG. 3 shows a regulator circuit according to the second embodiment. In this embodiment, the PMOS transistor M1 in the regulator circuit of FIG. 1 is replaced with a PNP transistor Q1, and the NMOS transistor M2 is replaced with an NPN transistor Q2. The operation is the same as that of the regulator circuit of the first embodiment, but there is an advantage that the temperature characteristic of the output voltage VREG can be improved.

トランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧をVBE2とすると、安定状態では出力電圧VREGは、

Figure 2018165940
となる。一般的に電圧VBE2は約0.7Vで約−2mV/℃の温度特性を持つことから、正の温度係数をもつ抵抗R1に発生する電圧VR1の温度特性をキャンセルすることができる。トランジスタQ1においても、抵抗R2の温度特性をトランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧でキャンセルすることができる。このようにして、PMOSトランジスタM1やNMOSトランジスタM2を使用する場合よりも、出力電圧VREGの温度変動を抑えることが可能となる。 When the base-emitter voltage of the transistor Q2 is VBE2, the output voltage VREG is
Figure 2018165940
It becomes. Generally, the voltage VBE2 is about 0.7V and has a temperature characteristic of about −2 mV / ° C., so that the temperature characteristic of the voltage VR1 generated in the resistor R1 having a positive temperature coefficient can be canceled. Also in the transistor Q1, the temperature characteristic of the resistor R2 can be canceled by the base-emitter voltage of the transistor Q1. In this way, it is possible to suppress the temperature fluctuation of the output voltage VREG, compared to the case where the PMOS transistor M1 and the NMOS transistor M2 are used.

<第3実施例>
図4に第3実施例のレギュレータ回路を示す。第1実施例では独立した2つの電流源7,8を用いたが、これが困難な場合に、1つの電流源から2つの定電流源を作るようにした例である。ここでは、1つの電流源9から出力する電流I3をNMOSトランジスタMN4,M5からなるカレントミラー回路とPMOSトランジスタM6,M7からなるカレントミラー回路を使用して図1の電流源4の電流I1を生成している。また、電流源9から出力する電流I3をNMOSトランジスタMN4,M12からなるカレントミラー回路を使用して、図1の電流源5の電流I2を生成している。なお、ここでは、カレントミラー回路7をNMOSトランジスタM8,M9で構成し、カレントミラー回路8をPMOSトランジスタM10,M11で構成している。
<Third embodiment>
FIG. 4 shows a regulator circuit of the third embodiment. In the first embodiment, two independent current sources 7 and 8 are used, but when this is difficult, two constant current sources are made from one current source. Here, the current I3 output from one current source 9 is generated using the current mirror circuit composed of NMOS transistors MN4 and M5 and the current mirror circuit composed of PMOS transistors M6 and M7 to generate the current I1 of the current source 4 in FIG. doing. Further, the current I3 output from the current source 9 is generated using the current mirror circuit including the NMOS transistors MN4 and M12 to generate the current I2 of the current source 5 shown in FIG. Here, the current mirror circuit 7 is composed of NMOS transistors M8 and M9, and the current mirror circuit 8 is composed of PMOS transistors M10 and M11.

<第4実施例>
図5に第4実施例のレギュレータ回路を示す。ここでは、図4で示した第3実施例における基準電圧源6として、ツェナーダイオードDZ1を採用している。このようなツェナーダイオードDZ1を使用すれば、回路規模、専有面積を大幅に小さくできる。なお、ツェナーダイオードは、最適なウェハープロセス工程での熱履歴の問題から、必要な電圧を自由に作り出せない場合もあるため、複数のツェナーダイオードを直列に接続して使用する場合もある。
<Fourth embodiment>
FIG. 5 shows a regulator circuit according to a fourth embodiment. Here, a Zener diode DZ1 is employed as the reference voltage source 6 in the third embodiment shown in FIG. If such a Zener diode DZ1 is used, the circuit scale and the exclusive area can be greatly reduced. Note that a Zener diode may not be able to freely generate a necessary voltage due to the problem of thermal history in an optimal wafer process step. Therefore, a plurality of Zener diodes may be used in series.

<第5実施例>
図6に第5実施例のレギュレータ回路を示す。ここでは、図4で示した第3実施例における基準電圧源6として、NPNトランジスタQ4と抵抗R3、R4と定電流源トランジスタM7から供給される電流I1と使用し、基準電圧VREFを生成している。基準電圧VREFは、電流源トランジスタM7の電流I1に依存せず、以下の式で表される。

Figure 2018165940
VBE4はトランジスタQ4のベース・エミッタ間電圧で、約−2mV/℃の温度係数を有しているため、正の温度係数を有する抵抗R1,R3,R4の値を適宜設定することで、温度特性をキャンセルした基準電圧VREFを生成することができる。 <Fifth embodiment>
FIG. 6 shows a regulator circuit of the fifth embodiment. Here, as the reference voltage source 6 in the third embodiment shown in FIG. 4, the NPN transistor Q4, resistors R3 and R4, and the current I1 supplied from the constant current source transistor M7 are used to generate the reference voltage VREF. Yes. The reference voltage VREF does not depend on the current I1 of the current source transistor M7 and is expressed by the following equation.
Figure 2018165940
VBE4 is a voltage between the base and emitter of the transistor Q4 and has a temperature coefficient of about −2 mV / ° C. Therefore, by appropriately setting the values of the resistors R1, R3, R4 having positive temperature coefficients, the temperature characteristics Can be generated.

<第6実施例>
図7に第6実施例のレギュレータ回路を示す。ここでは、図4で示した第3実施例における基準電圧源6として、n個(nは1以上の整数)のダイオードD1〜Dnを直列接続して使用したもので、そのダイオードD1〜Dnの順方向電圧を0.7Vとすると、

Figure 2018165940
の基準電圧VREFを生成できる。また、正の温度係数を有する抵抗R1の値を適宜設定することで、温度特性をキャンセルした基準電圧VREFを生成することができる。 <Sixth embodiment>
FIG. 7 shows a regulator circuit of the sixth embodiment. Here, as the reference voltage source 6 in the third embodiment shown in FIG. 4, n (n is an integer of 1 or more) diodes D1 to Dn are connected in series, and the diodes D1 to Dn If the forward voltage is 0.7V,
Figure 2018165940
The reference voltage VREF can be generated. Further, by appropriately setting the value of the resistor R1 having a positive temperature coefficient, it is possible to generate the reference voltage VREF in which the temperature characteristic is canceled.

<第7実施例>
図8に第7実施例のレギュレータ回路を示す。ここでは、図4で示した第3実施例における基準電圧源6として、m個(mは1以上の整数)のダイオード接続のNMOSトランジスタM21〜M2mを直列接続して使用している。トランジスタM21〜M2mの閾値電圧をVthとすると、

Figure 2018165940
の基準電圧VREFを生成することができる。なお、NMOSトランジスタに替えてPMOSトランジスタを用いたり、PNPトランジスタ、NPNトランジスタを用いても、同様に構成できることは言うまでもない。 <Seventh embodiment>
FIG. 8 shows a regulator circuit according to a seventh embodiment. Here, m (m is an integer of 1 or more) diode-connected NMOS transistors M21 to M2m are used in series connection as the reference voltage source 6 in the third embodiment shown in FIG. When the threshold voltage of the transistors M21 to M2m is Vth,
Figure 2018165940
The reference voltage VREF can be generated. Needless to say, a PMOS transistor may be used instead of the NMOS transistor, or a PNP transistor or an NPN transistor may be used.

<その他>
なお、以上の説明では入力端子1に正の入力電圧VINが入力する場合について説明したが、負の入力電圧が入力する場合は、各トランジスタをそれぞれ反対の導電型のトランジスタに置き換えればよい。また、請求項ではトランジスタの極性を第1導電型や第2導電型で表したが、第1導電型は、PMOSトランジスタやPNPトランジスタとNMOSトランジスタやNPNトランジスタの一方が相当し、第2導電型は他方が相当する。さらに、請求項に記載のカレントミラー回路はカレントミラー回路7、8が相当する。
<Others>
In the above description, the case where the positive input voltage VIN is input to the input terminal 1 has been described. However, when a negative input voltage is input, each transistor may be replaced with a transistor of the opposite conductivity type. In the claims, the polarity of the transistor is expressed by the first conductivity type or the second conductivity type. The first conductivity type corresponds to one of the PMOS transistor, the PNP transistor, the NMOS transistor, and the NPN transistor, and the second conductivity type. Corresponds to the other. Furthermore, the current mirror circuit described in the claims corresponds to the current mirror circuits 7 and 8.

1:入力端子、2:出力端子、3:接地端子、4,5:電流源、6:基準電圧源、7,8:カレントミラー回路、9:電流源
31:入力端子、32:出力端子、33:接地端子、34:電流源
1: input terminal, 2: output terminal, 3: ground terminal, 4, 5: current source, 6: reference voltage source, 7, 8: current mirror circuit, 9: current source 31: input terminal, 32: output terminal, 33: Ground terminal, 34: Current source

Claims (4)

入力端子と出力端子の間に接続された第1の導電型の出力トランジスタと、ゲートが基準電圧源を介して接地端子に接続された第1の導電型の第1トランジスタと、ゲートが前記出力端子に接続された第2の導電型の第2トランジスタと、前記第1トランジスタのゲートと前記第2トランジスタのソースとの間に接続された第1抵抗と、前記第1トランジスタのソースと前記第2トランジスタのゲートとの間に接続された第2抵抗と、前記第1トランジスタのドレイン電流に比例した電圧を前記出力トランジスタのゲートに印加するカレントミラー回路と、前記第2トランジスタのドレインと前記入力端子との間に接続された第1電流源と、前記出力トランジスタのゲートと前記接地端子との間に接続された第2電流源と、を備えることを特徴とするレギュレータ回路。   A first conductivity type output transistor connected between the input terminal and the output terminal, a first conductivity type first transistor whose gate is connected to the ground terminal via a reference voltage source, and a gate which is the output A second transistor of a second conductivity type connected to a terminal; a first resistor connected between a gate of the first transistor and a source of the second transistor; a source of the first transistor; A second resistor connected between the gates of the two transistors, a current mirror circuit for applying a voltage proportional to the drain current of the first transistor to the gate of the output transistor, the drain of the second transistor, and the input A first current source connected between the terminal and a second current source connected between the gate of the output transistor and the ground terminal. Regulator circuit to be. 請求項1に記載のレギュレータ回路において、
前記基準電圧源は、前記第1トランジスタのゲートと前記接地端子との間に直列接続された第3抵抗及び第4抵抗と、ベースが前記第3抵抗と前記第4抵抗の共通接続点に接続されコレクタが前記第1トランジスタのゲートに接続されエミッタが前記接地端子に接続される第2導電型の第4トランジスタと、で構成されていることを特徴とするレギュレータ回路。
The regulator circuit according to claim 1,
The reference voltage source includes a third resistor and a fourth resistor connected in series between the gate of the first transistor and the ground terminal, and a base connected to a common connection point of the third resistor and the fourth resistor. And a second conductivity type fourth transistor having a collector connected to the gate of the first transistor and an emitter connected to the ground terminal.
請求項1又は2に記載のレギュレータ回路において、
前記第1トランジスタを第1導電型のバイポーラトランジスタに置き換え、前記第1導電型のバイポーラトランジスタのベースに前記基準電圧が印加され、コレクタに前記カレントミラー回路が接続され、エミッタが前記第2抵抗を介して前記出力端子に接続されるようにし、
前記第2トランジスタを第2導電型のバイポーラトランジスタに置き換え、前記第2導電型のバイポーラトランジスタのベースが前記出力端子が接続され、エミッタが前記第1抵抗を介して前記基準電圧源に接続され、コレクタが前記第1電流源を介して前記入力端子に接続されるようにした、ことを特徴とするレギュレータ回路。
The regulator circuit according to claim 1 or 2,
The first transistor is replaced with a first conductivity type bipolar transistor, the reference voltage is applied to a base of the first conductivity type bipolar transistor, the current mirror circuit is connected to a collector, and an emitter is connected to the second resistor. To be connected to the output terminal via
The second transistor is replaced with a second conductivity type bipolar transistor, the base of the second conductivity type bipolar transistor is connected to the output terminal, and the emitter is connected to the reference voltage source via the first resistor, A regulator circuit characterized in that a collector is connected to the input terminal via the first current source.
前記基準電圧源は、1又は2以上直列接続されたダイオード、1又は2以上直列接続されたツェナーダイオード、1又は2以上直列接続されたダイオード接続トランジスタ、のいずれかで構成されていることを特徴とするレギュレータ回路。   The reference voltage source is composed of one or more diodes connected in series, one or more Zener diodes connected in series, and one or more diode-connected transistors connected in series. Regulator circuit.
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