JP3223844B2 - 基準電圧発生装置 - Google Patents

基準電圧発生装置

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    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices

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Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】基準電圧発生装置に関し、特
に複数の基準電圧を効率的に発生する基準電圧発生装置
に関する。
【0001】
【従来の技術】基準電圧発生装置は、基準となる電圧を
安定的に発生させるもので、半導体装置内部などで基準
電圧を必要とする回路に基準電圧を供給するものであ
る。基準電圧を発生させる回路は電圧、温度等の条件が
変わっても一定の電圧を発生させなければならないた
め、通常任意の電圧を発生させることはできない。つま
り、この回路は一定の電圧を発生させるだけのため、そ
の出力電圧を使って所望の電圧を生成するためには更に
差動増幅器と抵抗を使っている。
【0002】例えば、特開昭62−274909に見ら
れるような回路構成になる(図3に示す)。この公知例
では、基準電圧発生源1が一定の電圧を電圧、温度等の
条件が変化しても供給するもので、2が差動増幅器、Q
101〜Q364で選択されるR1〜R64が抵抗であ
る。この例では、トランジスタQ101〜Q364で任
意の抵抗比を選択できるようにしているが一定の電圧だ
けを生成する場合はなくてもよく、この公知例を簡略化
したものが、図4である。この図では、V0が公知例の
Vref,VREFが公知例のVref2に対応し、1
が公知例の2の作動増幅器に対応する。この簡略化した
図で説明すると、ある特定の基準電圧V0は作動増幅器
の一方に入力され、差動増幅器のもう一方には、出力で
あるVREFを抵抗分割したV1が入力される。この
時、 V1=VREF・R2/(R1+R2) ・・・・・・・・・・・(1) の関係があり、差動増幅器は、2つの入力が一致するよ
うに動作するので、最終的には、 V0=V1 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) となり、所望の基準電圧VREFは、 VREF=V0・(R1+R2)/R2 ・・・・・・・・・・・(3) で求められる値になるので、R1,R2を調整すること
により、所望の電圧を得られることになる。
【0003】Cは容量で、VREFを安定させるための
補償容量として入れてある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の基準電圧発生装
置では、複数の異る基準電圧が必要な場合は、図5に示
したように、図4の60に相当する回路を61〜63の
ように複数個半導体装置内に設け、それぞれのブロック
内のR1とR2の比率を変えて、それぞれ異る電圧を生
成する必要があった。このため、必要な基準電圧が複数
ある場合、その必要数分だけ発生回路が必要であり、抵
抗を除き同一の回路を複数設ける必要があり、コストと
密接に結び付いているチップサイズが大きくなってしま
うという問題点があった。
【0005】差動増幅器の回路規模はそれほど大きくな
いが、特に抵抗は、大きな面積を必要とするためであ
る。それは、消費電流を抑えるため抵抗値を大きくする
必要があるためである。例えば、図5のR1+R2が1
000KΩの時、これらの抵抗を通って流れる電流は、
1μAとなる。通常、低消費電流のためR1+R2は1
00K〜10MΩ程度の範囲で抵抗値を設定する。例え
ば1000KΩの抵抗をシリサイドで形成するとする
と、シリサイドの単位矩形面積当り抵抗値が約10Ωと
し、2μmの幅で200mmの長さが必要になることか
らも大きな面積が必要になることが理解できる。
【0006】図6に示したように図4のR1を細分化
し、VREF2を生成したらよいのではないかとも考え
られるが、VREF2の電圧の安定化のために入れてあ
る補償容量C2のため、差動増幅器にフィードバックす
る電圧V1が時定数R11・C2分遅れるため、差動増
幅器に対する制御に遅れを生じさせ、発振現象を起こ
し、基準電圧として使えないものとなってしまうことが
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の基準電圧発生装
置は、差動増幅器の一方の入力端子には第1の基準電圧
発生手段の出力が印加され、他方には前記差動増幅器の
出力電圧に比例する電圧を発生する電圧帰還手段の出力
が印加され、かつ前記差動増幅器の出力に前記電圧帰還
手段とは別の電圧経路を有する複数の基準電圧を発生さ
せる第2の基準電圧発生手段を備えている。
【0008】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明の一実施例の回路図であ
る。前述した従来例と同じ構成部分は、同一の番号を付
けている。この実施例では、3つの異る基準電圧を発生
させる場合を示してある。R1とR2はVREF1を生
成するための分割抵抗で、R3,R4,R5はVREF
1からVREF1より電位の低いVREF2,VREF
3を生成するための分割抵抗である。また、C1,C
2,C3は安定性のために入れてある補償容量である。
この図において、従来と異るところは、VREF1から
R3,R4,R5を使って抵抗分割で所望の電圧を取り
出すようにしている点である。また、 VREF1>VREF2>VREF3 ・・・・・・・・・・・・(4) の関係になるように必要としている基準電圧を並び替え
る。
【0009】この例では、VREF1は従来例と同じよ
うに VREF1=V0・(R1+R2)/R2 ・・・・・・・・・・(5) で計算される値となり、VREF2,VREF3をそれ
ぞれ VREF2=VREF1・(R4+R5)/(R3+R4+R5) ・(6) VREF3=VREF1・R5/(R3+R4+R5) ・・・・(7) で計算される値となる。ここで、R3,R4,R5を任
意に選択することにより任意の電圧を取り出すことがで
きる。この場合、差動増幅器のフィードバックループ
内、即ち、VREF1からR1を通って差動アンプの−
(マイナス)入力に至る経路には、VREF1のみに容
量が付いており、経路にある抵抗の手前に付いているた
めフィードバックに遅延を生ずることはない。
【0010】次に本発明の第2の実施例について、図2
を基に説明する。実施例1では、常に一定の基準電圧を
出力する場合は問題ないが、半導体装置の初期不良を取
り除く試験であるスクリーニングのため、通常、高電圧
をかけて加速試験を行う場合に問題が生じる場合があ
る。
【0011】例えば、半導体記憶装置において、VRE
F1が周辺回路用の電源電圧の基準電圧、VREF2が
メモリセル用電源電圧の基準電圧といった場合、通常メ
モリセル容量の絶縁酸化膜は周辺回路のトランジスタの
ゲート酸化膜の厚さより薄いため、加速係数が周辺回路
とメモリセル部と異る。従って、VREF1とVREF
2の比率が通常時と加速試験時に変えないとならない場
合に対応できないという問題がある。これは、VREF
2が上記式(6)で決定され、VREF1に対して常に
一定の比率を持つことから明確である。
【0012】そこで、実施例2では、抵抗R3とR4の
間にスイッチとして動作するPchトランジスタP1を
挿入し、加速試験時にハイレベルになるTESTという
信号を入力することにより、VREF1とVREF2が
電気的に切り離れた状態にできるようにしている。この
時、テスト用電源発生回路8を設け、VREF2に供給
することによりVREF1とVREF2が通常時と異る
比率を持つ電位になるようにした。図示はしていない
が、V0も通常時とは異る電圧を発生させることによ
り、VREF1を通常時とは異る電圧にすることも可能
である。この例では、VREF3は VREF3=VREF2・R5/(R4+R5) ・・・・・・・(8) という式で求められる電圧になるが、式(5)とは関係
なく独立した電圧を生成させることもVREF2と同様
な回路を用いることにより可能である。TEST信号が
ロウレベルの時は、テスト用電圧発生回路の出力はハイ
インピーダンス状態になるようにすることにより、実施
例1と同一の動作になる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、差動増幅
器の一方の入力端子には第1の基準電圧発生手段の出力
が印加され、他方には前記差動増幅器の出力電圧に比例
する電圧を発生する電圧帰還手段の出力が印加され、か
つ前記差動増幅器の出力に前記電圧帰還手段とは別に複
数の基準電圧を発生させる第2の基準電圧発生手段を備
えることにより、回路を複数設けることなく効率的な基
準電圧を発生させることが可能となっている。
【0014】このような構成にすることにより、複数の
基準電圧が必要な場合、その必要数の基準電圧発生回路
が必要だったのが、従来の回路に加え第2の基準電圧発
生回路という簡単な構成で複数の基準電圧が発生でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路図。
【図2】本発明の第2の実施例の回路図。
【図3】従来例を示す回路図。
【図4】従来例を簡単化した回路図。
【図5】従来技術による複数の基準電圧発生回路の例。
【図6】従来技術による他の複数の基準電圧発生回路の
例。
【符号の説明】
1 差動増幅器 2 第1の基準電圧 31〜35,311,312 抵抗 40〜43 電圧補償用容量 50〜53 生成した基準電圧 60〜63 基準電圧発生回路 7 テスト信号 8 テスト用電圧発生回路 9 P−チャネルトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/445,1/56 G05F 1/613,1/618

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 差動増幅器と、前記差動増幅回路の第1
    の入力端に接続した基準電圧入力端子と、前記差動増幅
    回路の第2の入力端に接続した節点と、前記増幅回路の
    出力端に接続した第1の出力電圧端子と、前記節点と前
    記第1の出力電圧端子間に設けられた第1の抵抗と前記
    節点と電源端子間に設けられた第2の抵抗と、前記第1
    の出力電圧端子と第2の出力電圧端子間に設けられた第
    3の抵抗と、前記第2の出力電圧端子と第3の出力電圧
    端子間に設けられた第4の抵抗と、前記第3の出力電圧
    端子と前記電源端子間に設けられた第5の抵抗と、前記
    第2の出力電圧端子と前記第3の抵抗の一端との間に設
    けられ、テスト信号に応答して導通するスイッチ手段
    と、前記スイッチ手段が導通していないときに前記テス
    ト信号に応答して前記第2の出力電圧端子にテスト用電
    圧を供給する電圧供給回路とを有することを特徴とする
    基準電圧発生回路。
  2. 【請求項2】 第1の出力端子と、 前記第1の出力端子と第1の電源端子との間に接続され
    た第1の基準電圧発生回路と、 一端が前記第1の電源端子に接続された第2の基準電圧
    発生回路と、 前記第1の出力端子と前記第2の基準電圧発生回路の他
    端との間に設けられ、第1のモードのとき導通し第2の
    モードのとき非導通になるスイッチと、 その出力端が前記第2の基準電圧発生回路の前記他端に
    接続され、前記第1のモードのとき前記出力端をハイイ
    ンピーダンズ状態にし、前記第2のモードのとき前記出
    力端に電圧を供給する電圧発生回路と、 前記第1の基準電圧発生回路から出力された電圧と所定
    の基準電圧を基に出力電圧を発生し前記出力電圧を前記
    第1の出力端子に供給する差動増幅器とを備えることを
    特徴とする基準電圧発生回路。
  3. 【請求項3】 前記第1のモードは制御信号が第1のレ
    ベルであるときであり、前記第2のモードは前記制御信
    号が第2のレベルであるときであることを特徴とする請
    求項2記載の基準電圧発生回路。
  4. 【請求項4】 前記制御信号はテスト信号であることを
    特徴とする請求項記載の基準電圧発生回路。
  5. 【請求項5】 前記第1の出力端子に供給された基準電
    圧は半導体記憶装置の周辺回路用電源電圧の基準電圧で
    あり、前記第2の基準電圧発生回路により生成された基
    準電圧は前記半導体記憶装置のメモリセル用電源電圧の
    基準電圧であることを特徴とする請求項記載の基準電
    圧発生回路。
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