JP3204132B2 - 駆動回路 - Google Patents
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
- H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
- H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
Description
・網インタフェースに用いられるS/T点ドライバ等と
して有用な駆動回路であって、負荷につながる二つの出
力端子を有し、これらの出力端子を介して前記負荷に所
定のタイミングで極性が切り替わる一定電圧を与える駆
動回路に関する。
て、図3に示すものが知られている。4個のnチャネル
MOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタ)N
1〜N4を用いて、定電流源I1により駆動されるブリ
ッジ回路1が構成され、このブリッジ回路の二つのブリ
ッジ出力ノードA,Bが負荷Zにつながる二つのライン
出力端子OUT1,OUT2に接続される。ブリッジ回
路1のNMOSトランジスタN1〜N4は、選択回路4
によって、あるタイミングでN1とN4が同時にオン
し、別のタイミングではN2とN3が同時にオンすると
いう制御が行われ、これにより極性が切換えられた信号
電圧が負荷Zに供給される。定電流源I1は、負荷駆動
に必要な電流以上の電流が流れるように構成されてい
る。
供給される出力電圧を常に一定の基準電圧VREF に保つ
ために、出力電圧に応じて定電流源I1の余分な電流を
バイパスさせるバイパス回路3としてNMOSトランジ
スタN7が設けられ、このNMOSトランジスタN7の
導通度を帰還制御するための差動増幅回路2が設けられ
ている。差動増幅回路2は、NMOSトランジスタN
5,N6によるカレントミラー能動負荷と、pチャネル
MOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタ)P
1,P2による差動トランジスタ対を有する。差動トラ
ンジスタ対の一方の入力端子には基準電圧VREF が与え
られ、他方の入力端子には、ブリッジ回路1の二つのブ
リッジ出力ノードA,Bのうち電圧制御すべきHレベル
側の出力電圧が与えられる。これら出力ノードA,Bの
出力電圧のいずれかを選択して差動増幅回路2に与える
ため、トランスファゲートとしてのNMOSトランジス
タN8,N9が設けられている。
スタN2,N3がオン、NMOSトランジスタN1,N
4がオフとなった場合を考える。このとき、出力端子O
UT2は接地され、出力端子OUT1に出力電圧が得ら
れる。このとき同時に、トランスファゲートのNMOS
トランジスタN8がオンして、出力端子OUT1の電圧
は差動増幅回路2に帰還され、出力電圧が基準電圧VRE
F に等しくなるまで、NMOSトランジスタN7が定電
流源I1の負荷駆動に必要な電流以上の電流をバイパス
する。NMOSトランジスタN1,N4がオンの時は、
NMOSトランジスタN9を介して出力電圧が差動増幅
回路2に帰還され、同様の出力電圧制御がなされる。
ドライバを、5V電源,3V電源いずれでも用いられる
LSIに組込みたいという要求が、一般のLSIの低電
源化という要求とともに強くなっている。しかし、図3
の構成では、低電源化したときにトランスファゲートと
してのNMOSトランジスタN8,N9が所望の電圧転
送動作をできなくなる、という問題がある。
ランジスタN8,N9は、ソース,ドレインが中間電位
をとるトランスファゲートとして用いられている。いま
の場合、NMOSトランジスタN8,N9のPMOSト
ランジスタP2側をソースと考える。電源電圧をVDD、
NMOSトランジスタN8,N9のしきい値をVTHとす
ると、これらのNMOSトランジスタN8,N9のゲー
トを電源電圧VDDで駆動したとき、ソース電位は、VDD
−VTHまで上昇できる。例えば、VDD=5V,VTH=2
V,VREF =2Vとしたとき、ソースは3Vまで上昇で
きるから、出力端子OUT1,OUT2を基準電圧VRE
F に保つ動作をするには問題はない。しかし、VDD=3
Vとした場合には、出力端子OUT1またはOUT2が
2V以上であっても、ソースがVDD−VTH=1Vまで上
昇するとNMOSトランジスタN8,N9はオフになっ
てしまう。言い換えれば、NMOSトランジスタN8,
N9は出力の帰還制御に必要な電圧を差動増幅回路2に
転送できなくなる。
もので、トランスファゲートを用いることなく、従って
低電圧電源を用いた場合にも電圧帰還制御が確実に行わ
れるようにした駆動回路を提供することを目的としてい
る。
がる二つの出力端子を有し、これらの出力端子を介して
前記負荷に所定のタイミングで極性が切り替わる一定電
圧を与える駆動回路であって、4個の電流切換えスイッ
チ素子がブリッジ接続されて前記二つの出力端子につな
がる二つのブリッジ出力ノードを備えた、定電流源によ
り駆動されるブリッジ回路と、このブリッジ回路の4個
の電流切換えスイッチ素子を選択的に駆動する選択回路
と、差動入力端子の一方に基準電圧が与えられ他方に前
記ブリッジ回路の二つのブリッジ出力ノードの一方が接
続された第1の差動増幅回路と、差動入力端子の一方に
前記基準電圧が与えられ他方に前記ブリッジ回路の二つ
のブリッジ出力ノードの他方が接続されると共に前記第
1の差動増幅器の出力端子と共通の出力端子を持つ第2
の差動増幅回路と、これら第1および第2の差動増幅回
路を前記ブリッジ回路の電流切換えスイッチ素子選択に
応じて選択的に電源に切換え接続するスイッチ回路と、
前記第1および第2の差動増幅回路の出力により導通度
が制御されて前記定電流源の出力電流を前記ブリッジ回
路の出力が前記基準電圧になるまでバイパスさせるバイ
パス回路とを備えたことを特徴としている。
ジ回路は前記電流切換えスイッチ素子としてnチャネル
MOSトランジスタを用いて構成され、前記第1および
第2の差動増幅回路は、nチャネルMOSトランジスタ
によるカレントミラー能動負荷を共有して、それぞれp
チャネルMOSトランジスタによる差動トランジスタ対
を有し、かつ前記スイッチ回路は前記各差動トランジス
タ対の共通ソースと電源との間に設けられたpチャネル
MOSトランジスタにより構成されていることを特徴と
する。
帰還制御のために従来のようなトランスファゲートを用
いず、ブリッジ回路の二つの出力ノードが直接帰還接続
される第1,第2の二つの差動増幅回路が用いられる。
これら二つの差動増幅回路は、スイッチ回路により、ブ
リッジ回路の出力に応じて一方が電源に接続された活性
状態、他方が電源から切り離された不活性状態とされ
る。そして活性化された差動増幅回路により、ブリッジ
回路の定電流源の余分な電流のバイパス制御がなされ、
従来と同様のブリッジ回路の出力電圧の帰還制御がなさ
れる。従ってこの発明によれば、電源電圧に拘らず、ブ
リッジ回路の出力電圧は何等減衰を受けることなく差動
増幅回路に転送されるから、電源が低電圧化された場合
にも出力電圧を一定に保つ帰還制御が可能となる。
の実施例を説明する。図1は、この発明の一実施例に係
るラインドライバの構成である。図3の従来例と対応す
る部分には、図3と同一符号を付して詳細な説明は省略
する。この実施例では、図3におけるNMOSトランジ
スタN8,N9によるトランスファゲートを用いず、ブ
リッジ回路1の二つの出力ノードA,Bがそれぞれ帰還
接続される第1,第2の差動増幅回路2a,2bが設け
られている。
NMOSトランジスタN5,N6によるカレントミラー
能動負荷を共用して、それぞれPMOSトランジスタP
21,P22の差動トランジスタ対と、PMOSトランジス
タP11,P12の差動トランジスタ対を持つCMOS増幅
回路である。PMOSトランジスタP21,P11のドレイ
ンは共通にNMOSトランジスタN5のドレインに接続
され、これらのゲートには共通に基準電位VREF が与え
られる。また、PMOSトランジスタP22,P12のドレ
インは共通にNMOSトランジスタN6のドレインに接
続され、各ゲートにはそれぞれブリッジ回路1の出力ノ
ードA,Bからの配線が接続される。
ンジスタP21,P22の共通ソースは、PMOSトランジ
スタP31を介して電源VDD側の電流源I2に接続され、
他方の差動トランジスタ対のPMOSトランジスタP1
1,P12の共通ソースは、PMOSトランジスタP32を
介して同じ電流源I2に接続されている。これらのPM
OSトランジスタP31,P32は、第1,第2の差動増幅
回路2a,2bを選択的に活性化するためのスイッチ回
路5を構成しており、選択回路4の出力により制御され
る。即ち、ブリッジ回路1のNMOSトランジスタN
2,N3を駆動する選択回路4の出力b,dが同時に
“H”の時に“L”出力を出すNANDゲートG1によ
り、PMOSトランジスタP31のゲートが駆動され、ブ
リッジ回路1のNMOSトランジスタN1,N4を駆動
する選択回路4の出力a,cが同時に“H”の時に
“L”出力を出すNANDゲートG2により、PMOS
トランジスタP32のゲートが駆動される。
MOSトランジスタN5の共通接続されたドレインが、
第1,第2の差動増幅回路2a,2bの共通の出力端子
となっている。即ち第1,第2の差動増幅回路2a,2
bは、共通の能動負荷と電流源を持ち、出力端子を共有
した併設構造であって、その出力端子電圧により、バイ
パス回路3としてのNMOSトランジスタN7の導通度
が制御されるようになっている。
を説明する。ブリッジ回路1のNMOSトランジスタN
2,N3が同時にオン駆動されると、前述のように出力
ノードAにつながるライン出力端子OUT1に出力電圧
が得られる。このとき、NANDゲートG1の出力が
“L”、従ってスイッチ回路5はPMOSトランジスタ
P31がオン、P32がオフであり、第1の差動増幅回路2
aが活性になる。そしてブリッジ回路1の出力ノードA
の電圧がこの第1の差動増幅回路2aに入って、その出
力によりNMOSトランジスタN7の導通度が制御さ
れ、出力電圧が基準電圧VREF になるように帰還制御さ
れる。ブリッジ回路1のNMOSトランジスタN1,N
4がオン駆動される時は、NANDゲートG2の出力が
“L”となって、第2の差動増幅回路2bが活性化さ
れ、同様に出力ノードBに得られる出力電圧の帰還制御
がなされる。
ノードA,Bはそれぞれ、トランスファゲートを介する
ことなく直接第1,第2の差動増幅回路2a,2bの入
力端子に入るから、電源を低電圧化しても、出力電圧の
帰還制御は妨げられない。しかも第1,第2の差動増幅
回路2a,2bはCMOS差動増幅回路であるから、基
本的に、“H”レベル側出力電圧がPMOSトランジス
タのしきい値により制限されず、“L”側出力電圧もN
MOSトランジスタのしきい値により制限されず、電源
電圧範囲で振幅できる。従って例えば、VREF =2Vと
して、VDD=5V,3Vいずれの場合も、出力電圧を2
Vに保つ帰還制御が問題なくできることになる。
の実施例と対応する部分には先の実施例と同一符号を付
して詳細説明は省くが、この実施例では、二つの差動増
幅回路2a,2bについて、それぞれNMOSトランジ
スタN51,N61による能動負荷、NMOSトランジスタ
N52,N62による能動負荷を設けている。この実施例に
よっても、先の実施例と同様の動作が可能である。
力電圧の帰還制御にトランスファゲートを用いることな
く、スイッチ回路により選択的に活性,不活性とされる
二つの差動増幅回路を併設することにより、低電圧電源
を用いた場合にも電圧帰還制御が確実に行われるように
した、S/T点ドライバ等に有用な駆動回路を提供する
ことができる。
構成を示す。
の構成を示す。
回路、3…バイパス回路、4…選択回路、5…スイッチ
回路、OUT1,OUT2…ライン出力端子。
Claims (2)
- 【請求項1】 負荷につながる二つの出力端子を有し、
これらの出力端子を介して前記負荷に所定のタイミング
で極性が切り替わる一定電圧を与える駆動回路であっ
て、 4個の電流切換えスイッチ素子がブリッジ接続されて前
記二つの出力端子につながる二つのブリッジ出力ノード
を備えた、定電流源により駆動されるブリッジ回路と、 このブリッジ回路の4個の電流切換えスイッチ素子を選
択的に駆動する選択回路と、 差動入力端子の一方に基準電圧が与えられ他方に前記ブ
リッジ回路の二つのブリッジ出力ノードの一方が接続さ
れた第1の差動増幅回路と、 差動入力端子の一方に前記基準電圧が与えられ他方に前
記ブリッジ回路の二つのブリッジ出力ノードの他方が接
続されると共に前記第1の差動増幅器の出力端子と共通
の出力端子を持つ第2の差動増幅回路と、 これら第1および第2の差動増幅回路を前記ブリッジ回
路の電流切換えスイッチ素子選択に応じて選択的に電源
に切換え接続するスイッチ回路と、 前記第1および第2の差動増幅回路の出力により導通度
が制御されて前記定電流源の出力電流を前記ブリッジ回
路の出力が前記基準電圧になるまでバイパスさせるバイ
パス回路とを備えたことを特徴とする駆動回路。 - 【請求項2】 前記ブリッジ回路は前記電流切換えスイ
ッチ素子としてnチャネルMOSトランジスタを用いて
構成され、 前記第1および第2の差動増幅回路は、nチャネルMO
Sトランジスタによるカレントミラー能動負荷を共有し
て、それぞれpチャネルMOSトランジスタによる差動
トランジスタ対を有し、かつ前記スイッチ回路は前記各
差動トランジスタ対の共通ソースと電源との間に設けら
れたpチャネルMOSトランジスタにより構成されてい
ることを特徴とする請求項1記載の駆動回路。
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