JP3552931B2 - 出力回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、差動増幅装置などに用いられ、負荷を駆動する出力回路に関するものである。特に低消費電力化に対応したものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の出力回路を図2に示す。
200が出力端子で、201は負荷を駆動するP型トランジスタ、202は負荷を駆動するN型トランジスタである。
【0003】
203はバイアス電源回路、204はバイアス電源回路203のN型トランジスタ、205はバイアス電源回路203の抵抗である。
206,207はN型トランジスタで、バイアス電源203のN型トランジスタ204とカレントミラーを構成している。
【0004】
208はドレイン及びゲートがN型トランジスタ206のドレインに接続されたP型トランジスタ、209はゲートとソースがP型トランジスタ208のゲートとソースに共通に接続されたP型トランジスタである。
【0005】
210は抵抗で、P型トランジスタ209のドレインとN型トランジスタ207のドレイン間に接続されている。
211は第1の電流源で、P型トランジスタ209のドレインと接地の間に接続されている。
【0006】
212は第2の電流源で、N型トランジスタ207のドレインと接地の間に接続されている。
バイアス回路203には、抵抗205とN型トランジスタ204の直列接続回路で決まる一定電流が流れている。N型トランジスタ204とN型トランジスタ206,207は、カレントミラーを構成しており、N型トランジスタ204とのW/LサイズとN型トランジスタ206,207のW/Lサイズ比率によってN型トランジスタ206,207に一定電流が流れる。
【0007】
N型トランジスタ206に流れる電流は、P型トランジスタ208のドレイン電流と等しい。
P型トランジスタ208とP型トランジスタ209はカレントミラーを構成しており、安定時はP型トランジスタ208,209とN型トランジスタ206,207は等しい電流が流れている。
【0008】
抵抗210には一定電流が流れており、抵抗値で決まる電圧降下が発生しており、駆動トランジスタ201,202のゲート電圧を設定する。抵抗210の値によって駆動トランジスタ201,202に流れる静止電流値が変化する。
【0009】
第1,第2の電流源211,212の電流値を変化させることで抵抗205の両端の電圧が変化する。そのため、P型駆動トランジスタ201とN型駆動トランジスタ202のゲート電圧が変化し、出力電圧Voが変化する。
【0010】
従来の出力回路では、差動回路などで構成される電流源を電流源211,212として使用することで差動増幅回路を構成することができる。
このような従来の出力回路において、消費電流の削減は図3に示すようにP型トランジスタ213,N型トランジスタ214,P型トランジスタ215,N型トランジスタ216を追加して構成されている。
【0011】
電流制限用のP型トランジスタ213は、バイアス回路203の抵抗205と電源との間に接続されている。プルダウン用のN型トランジスタ214は、バイアス回路203のN型トランジスタ204のドレインと接地の間に接続されている。プルアップ用のP型トランジスタ215は、P型駆動トランジスタ201のゲートと電源の間に接続されている。プルダウン用のN型トランジスタ216は、N型駆動トランジスタ202のゲートと接地の間に接続されている。
【0012】
トランジスタ213〜216の各ゲートには、図3に示すようにSTOP信号もしくは、STOP信号の反転であるNSTOP信号が接続されている。
消費電流を削減する場合には、STOP信号をHレベルとする。
【0013】
これによって、バイアス回路203の電流制限用P型トランジスタ213がオフ状態となり、バイアス回路203に流れる電流が停止する。
プルダウン用N型トランジスタ214のゲートがHレベルとなることで、214のドレインが接地レベルとなる。
【0014】
プルダウン用N型トランジスタ214のドレインはカレントミラーを構成するN型トランジスタ206,207のゲートと接続されており、N型トランジスタ206,207のゲートが接地レベルとなるため、N型トランジスタ206,207のドレイン電流は停止する。N型トランジスタ206,207と各々接続されているP型カレントミラー用トランジスタ208,209のドレイン電流も停止する。
【0015】
プルアップ用P型トランジスタ215のゲートがNSTOP信号のためLレベルとなっている。
そのためP型トランジスタ215のドレインが電源電圧レベルになり、駆動用P型トランジスタ201のゲートは電源レベルになる。したがって、駆動用P型トランジスタ201のドレイン電流は停止する。
【0016】
プルダウン用N型トランジスタ216のゲートはSTOP信号のため、Hレベルとなる。そのため、N型トランジスタ216はオン状態となり、ドレインが接地レベルとなる。したがって、駆動用N型トランジスタ202のゲートが接地レベルとなり、駆動用N型トランジスタ202のドレイン電流が停止する。
【0017】
STOP信号がHレベルとなる際、電流源211,212の電流を停止する手段をとることで、カレントミラー206から209への電流の入出力はゼロとなる。電流源211,212を差動入力回路で構成した場合、差動入力回路のバイアス用回路の電流を停止することで、電流源211,212の電流を停止することができる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3の従来の出力回路ではプルアップ用トランジスタ215のドレインから抵抗210を通って、プルダウン用トランジスタ216のドレインを通じて電流が貫通するパスが発生し、プルアップ用トランジスタ215,プルダウン用トランジスタ216のトランジスタサイズに応じて、貫通する電流が大小する。
【0019】
抵抗210に電流が流れることで、抵抗210の両端に電圧降下による電位が発生し、駆動用トランジスタ201,202に貫通電流が流れ、消費電流が完全にゼロにならないという課題がある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では抵抗210の代わりにMOSトランジスタによるアクティブ抵抗とアクティブ抵抗のゲートを制御するアクティブ抵抗用バイアス電源回路を備えていることを特徴とする。
【0021】
この本発明によると、アクティブ抵抗用MOSトランジスタのゲートを制御することでアクティブ抵抗に流れる電流を制限し、消費電流を完全に停止することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の出力回路は、駆動用P型トランジスタと、駆動用N型トランジスタと、前記駆動用P型トランジスタと前記駆動用N型トランジスタの各ゲートの間にドレイン及びソースが各々接続されアクティブ抵抗として機能するN型トランジスタと、アクティブ抵抗として機能する前記N型トランジスタのゲートを接地するためのN型トランジスタを備えたことを特徴とする。
【0023】
以下、本発明の実施の形態を図1に基づいて説明する。
なお、図2,図3と同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
図1に示した出力回路は、図3における抵抗210をN型トランジスタ101に置き換えるとともに、このN型トランジスタ101のゲートを制御するトランジスタ102,104,105と抵抗103が追加されている。
【0024】
具体的には、N型トランジスタ102のドレイン及びゲートはN型トランジスタ101のゲートと接続され、N型トランジスタ102のソースは接地されている。
【0025】
抵抗103は一端がN型トランジスタ102のドレインに接続され、抵抗103の他端はP型トランジスタ104のドレインに接続されている。P型トランジスタ104は、ソースが電源に接続され、ゲートがSTOP信号に接続されている。
【0026】
N型トランジスタ105は、N型トランジスタ101のゲートと接地の間に接続され、ゲートがSTOP信号に接続されている。
このように構成したため、次のように動作する。
【0027】
消費電流を削減する場合には、STOP信号をHレベルとする。
STOP信号をHレベルとすると、バイアス回路203の電流制限用P型トランジスタ213のゲート信号STOP信号がHレベルとなることでP型トランジスタはオフ状態となり、バイアス回路203に流れる電流が停止する。
【0028】
プルダウン用N型トランジスタ214のゲートがHレベルとなることで、このN型トランジスタ214のドレインが接地レベルとなる。N型トランジスタ214のドレインはカレントミラーを構成するトランジスタ206,207のゲートと接続されており、トランジスタ206,207のゲートが接地レベルとなるため、トランジスタ206,207のドレイン電流は停止する。トランジスタ206,207と各々接続されているP型カレントミラー用トランジスタ208,209のドレイン電流も停止する。
【0029】
プルアップ用P型トランジスタ215のゲートがNSTOP信号のためLレベルとなっている。そのため215のドレインが電源電圧レベルになり、駆動用P型トランジスタ201のゲートは電源レベルになる。
【0030】
したがって、駆動用P型トランジスタ201のドレイン電流は停止する。次に、プルダウン用N型トランジスタ216のゲートはSTOP信号のためHレベルとなる。そのため、トランジスタ216はオン状態となり、ドレインが接地レベルとなる。したがって、駆動用N型トランジスタ202のゲートが接地レベルとなり、駆動用N型トランジスタ202のドレイン電流が停止する。
【0031】
P型トランジスタ104のゲートはSTOP信号であるため、P型トランジスタ104はカットオフしている。そのため、抵抗103、N型トランジスタ102に流れる電流は停止する。
【0032】
N型トランジスタ101のゲートと接続されているN型トランジスタ105のゲートはSTOP信号であり、HレベルとなるとN型トランジスタ101のゲートはN型トランジスタ105を通じて接地レベルとなる。
【0033】
このことで、N型トランジスタ101はカットオフ状態となり、P型トランジスタ209、N型トランジスタ101、N型トランジスタ207を通じて流れる電流の経路、およびプルアップ用P型トランジスタ215、N型トランジスタ101、プルダウン用N型トランジスタ216を通じて流れる電流経路がなくなるため、従来例のような貫通電流のパスは発生しない。
【0034】
なお、上記の実施の形態では、アクティブ抵抗をN型トランジスタとして動作を説明したが、N型トランジスタ101の代わりにP型トランジスタを用い、電流を低減する場合はそのP型トランジスタのゲートを電源にプルアップする手段を用いることで同様の低電流化を図ることができる。
【0035】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、MOSトランジスタによるアクティブ抵抗とアクティブ抵抗のゲートを制御するアクティブ抵抗用バイアス電源回路を備えているため、アクティブ抵抗用MOSトランジスタのゲートを制御することでアクティブ抵抗に流れる電流を制限し、消費電流を完全に停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の出力回路の回路図
【図2】従来の出力回路の回路図
【図3】従来の別の出力回路の回路図
【符号の説明】
201 駆動用P型トランジスタ
202 駆動用N型トランジスタ
203 バイアス回路
101 アクティブ抵抗用N型トランジスタ
105 N型トランジスタ
211 第1の定電流源
212 第2の定電流源
Claims (2)
- 駆動用P型トランジスタ(201)と、
駆動用N型トランジスタ(202)と、
前記駆動用P型トランジスタ(201)と前記駆動用N型トランジスタ(202)の各ゲートの間にドレイン及びソースが各々接続されアクティブ抵抗として機能するN型トランジスタ(101)と、
アクティブ抵抗として機能する前記N型トランジスタ(101)のゲートを接地するためのN型トランジスタ(105)を備えた出力回路。 - 駆動用P型トランジスタと、
駆動用N型トランジスタと、
前記駆動用P型トランジスタと前記駆動用N型トランジスタの各ゲートの間にドレイン及びソースが各々接続されアクティブ抵抗として機能するP型トランジスタと、
アクティブ抵抗として機能する前記P型トランジスタのゲートを電源に接続するためのP型トランジスタを備えた出力回路。
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