JP3621588B2 - Charge pump circuit - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電流出力（充電）及び電流引き込み（放電）を行うチャージポンプに関するものであり、特にＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ ）回路などに使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
電流出力（充電）及び電流引き込み（放電）を行うチャージポンプに関する従来の技術について説明する。
図５は、従来のチャージポンプの一例を示す回路図である。
【０００３】
このチャージポンプは、高速動作をバイポーラＩＣで実現する場合の例である。電流出力側では、定電流源Ｉ１０１と、ＰＮＰ形トランジスタＱ１０１、ＰＮＰ形トランジスタＱ１０２からなる差動増幅器とがカスコード接続され、電流引き込み側では、定電流源Ｉ１０２と、ＮＰＮ形トランジスタＱ１０３、ＮＰＮ形トランジスタＱ１０４からなる差動増幅器とがカスコード接続されている。
【０００４】
このように構成されたチャージポンプの動作は次のようになる。電流出力時には、トランジスタＱ１０１のベース及びトランジスタＱ１０２のベースに、電流出力を実行させるための所定のＡ１信号及びＡ２信号がそれぞれ入力される。これにより、トランジスタＱ１０１のコレクタ電流が遮断され、トランジスタＱ１０２に定電流源Ｉ１０１の電流が流れる。そして、トランジスタＱ１０２のコレクタ電流が、出入力端子Ｔ１００から外部に出力される。
【０００５】
電流引き込み時には、トランジスタＱ１０３のベース及びトランジスタＱ１０４のベースに、電流引き込みを実行させるための所定のＢ１信号、Ｂ２信号がそれぞれ入力される。これにより、トランジスタＱ１０３のコレクタ電流が遮断され、トランジスタＱ１０４に定電流源Ｉ１０２の電流が流れる。そして、この電流が、出入力端子Ｔ１００が接続された外部から引き込まれる。
【０００６】
この図５に示すようなチャージポンプでは、差動増幅器をスイッチングすることにより、電流出力あるいは電流引き込みの動作が高速に実行される。
次に、従来のチャージポンプの別の例について説明する。
【０００７】
図６は、従来のチャージポンプの別の例を示す回路図である。
このチャージポンプは、出入力電位のダイナミックレンジを広く保持する場合の例である。電流出力側には、定電流源Ｉ１０３と、ＮＰＮ形トランジスタＱ１０５、ＮＰＮ形トランジスタＱ１０６からなる差動増幅器と、ＰＮＰ形トランジスタＱ１０７、ＰＮＰ形トランジスタＱ１０８からなるカレントミラー回路とを有している。また、電流引き込み側には、定電流源Ｉ１０４と、ＰＮＰ形トランジスタＱ１０９、ＰＮＰ形トランジスタＱ１１０からなる差動増幅器と、ＮＰＮ形トランジスタＱ１１１、ＮＰＮ形トランジスタＱ１１２からなるカレントミラー回路とを有している。
【０００８】
このように構成されたチャージポンプの動作は次のようになる。電流出力時には、トランジスタＱ１０５のベース及びトランジスタＱ１０６のベースに、電流出力を実行させるための所定のＡ１信号、Ａ２信号がそれぞれ入力される。これにより、トランジスタＱ１０５のコレクタ電流が遮断され、トランジスタＱ１０６及びトランジスタＱ１０７に定電流源Ｉ１０３の電流が流れる。すると、この電流と等しい電流がトランジスタＱ１０８に流れる。そして、トランジスタＱ１０８を流れるコレクタ電流が出入力端子Ｔ１００から外部に出力される。
【０００９】
電流引き込み時には、前記トランジスタＱ１０９のベース及びトランジスタＱ１１０のベースに、電流引き込みを実行させるための所定のＢ１信号、Ｂ２信号がそれぞれ入力される。これにより、トランジスタＱ１０９のコレクタ電流が遮断され、トランジスタＱ１１０及びトランジスタＱ１１１に定電流源Ｉ１０４の電流が流れる。すると、この電流と等しい電流がトランジスタＱ１１２に流れる。そして、このときトランジスタＱ１１２に流れる電流が、出入力端子Ｔ１００が接続された外部から引き込まれる。
【００１０】
この図６に示すようなチャージポンプでは、差動増幅器の出力電流をカレントミラー回路で折り返して、電流出力あるいは電流引き込みの動作を行っている。この場合、電源電圧と出入力端子との間にはトランジスタＱ１０８が設けられているだけであるため、出入力端子Ｔ１００の電位は、トランジスタＱ１０８が飽和するおおむね、電源電圧−０．２［Ｖ］程度まで上昇することができる。同様に、基準電位点と出入力端子との間にはトランジスタＱ１１２が設けられているだけであるため、出入力端子Ｔ１００の電位は、トランジスタＱ１１２が飽和するおおむね、基準電位点＋０．２［Ｖ］程度まで下がることができる。すなわち、電源電圧を５［Ｖ］、基準電位点を０［Ｖ］とすれば、出入力端子における出入力電位のダイナミックレンジは４．８［Ｖ］〜０．２［Ｖ］程度となり、広いダイナミックレンジが確保できる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すチャージポンプでは、高速動作は可能であるが、定電流源と差動増幅器をカスコード接続しているため、定電流源と差動増幅器の動作に必要な電圧分だけ、出入力電位のダイナミックレンジが狭くなるという欠点がある。
【００１２】
また、図６に示すチャージポンプでは、カレントミラー回路のスイッチング速度が遅いため、動作速度が遅くなり、短いパルスを出力できなくなるという欠点がある。
【００１３】
そこでこの発明は、前記欠点をなくすためになされたものであり、電流出力（充電動作）及び電流引き込み（放電動作）を高速に行うことができるとともに、出入力電位のダイナミックレンジを広く保持できるチャージポンプを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明に係る一実施態様のチャージポンプは、第１、第２トランジスタの電流通路の一端同士が接続され、前記一端に抵抗を介して電源電圧が供給されると共に、前記第１トランジスタのゲートに入力される第１制御信号、及び前記第２トランジスタのゲートに入力される第２制御信号に応じて定電流源として動作し出力電流を制御する電流出力スイッチ回路と、前記電流出力スイッチ回路に前記第１、第２制御信号を出力する第１差動増幅回路と、第３、第４トランジスタの電流通路の一端同士が接続され、前記一端に抵抗を介して基準電位が供給されると共に、前記第３トランジスタのゲートに入力される第３制御信号、及び前記第４トランジスタのゲートに入力される第４制御信号に応じて定電流源として動作し引き込み電流を制御する電流引き込みスイッチ回路と、前記電流引き込みスイッチ回路に前記第３、第４制御信号を出力する第２差動増幅回路とを具備する。
【００１５】
また、この発明に係る他の実施態様のチャージポンプは、第１、第２トランジスタの電流通路の一端同士が接続され、前記一端に抵抗を介して電源電圧が供給されると共に、前記第１トランジスタのゲートに入力される第１制御信号、及び前記第２トランジスタのゲートに入力される第２制御信号に応じて定電流源として動作し出力電流を制御する電流出力スイッチ回路と、前記電流出力スイッチ回路に前記第１、第２制御信号を出力する第１差動増幅回路と、定電流源回路と第２差動増幅回路をカスコード接続してなり、前記第２差動増幅回路に入力される第３、第４制御信号に応じて引き込み電流を制御する電流引き込みスイッチ回路とを具備する。
【００１６】
また、この発明に係る他の実施態様のチャージポンプは、定電流源回路と第１差動増幅回路をカスコード接続してなり、前記第１差動増幅回路に入力される第１、第２制御信号に応じて出力電流を制御する電流出力スイッチ回路と、第１、第２トランジスタの電流通路の一端同士が接続され、前記一端に抵抗を介して基準電位が供給されると共に、前記第１トランジスタのゲートに入力される第３制御信号、及び前記第２トランジスタのゲートに入力される第４制御信号に応じて定電流源として動作し引き込み電流を制御する電流引き込みスイッチ回路と、前記電流引き込みスイッチ回路に前記第３、第４制御信号を出力する第２差動増幅回路とを具備する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
まず、この発明の第１の実施の形態のチャージポンプについて説明する。
図１は、第１の実施の形態のチャージポンプの構成を示す回路図である。
【００１８】
このチャージポンプは、電流出力（充電）を行うための電流出力用スイッチ回路、この電流出力用スイッチ回路の動作を制御するために必要な信号を発生する出力用アンプ回路、電流引き込み（放電）を行うための電流引き込み用スイッチ回路、この電流引き込み用スイッチ回路の動作を制御するために必要な信号を発生する引き込み用アンプ回路を有している。
【００１９】
前記電流出力用スイッチ回路は、図１に示すように、ＰＮＰ形トランジスタＱ１、ＰＮＰ形トランジスタＱ２からなる差動増幅器、及び抵抗Ｒ１から構成される。この電流出力用スイッチ回路に信号を出力する出力用アンプ回路は、ＮＰＮ形トランジスタＱ３、ＮＰＮ形トランジスタＱ４からなる差動増幅器、レベルシフト回路として働くＰＮＰ形トランジスタＱ５、定電流源Ｉ１及び抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３から構成される。
【００２０】
前記電流引き込み用スイッチ回路は、ＮＰＮ形トランジスタＱ６、ＮＰＮ形トランジスタＱ７からなる差動増幅器、及び抵抗Ｒ４から構成される。この電流引き込み用スイッチ回路に信号を出力する引き込み用アンプ回路は、ＰＮＰ形トランジスタＱ８、ＰＮＰ形トランジスタＱ９からなる差動増幅器、レベルシフト回路として働くＮＰＮ形トランジスタＱ１０、定電流源Ｉ２、及び抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ６から構成される。
【００２１】
前述した回路素子の接続は次のようになっている。ＣＬＡ１信号がトランジスタＱ３のベースに、ＣＬＡ２信号がトランジスタＱ４のベースにそれぞれ接続される。トランジスタＱ３のコレクタは、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＱ５のコレクタとベースに接続される。トランジスタＱ４のコレクタは、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＱ５のコレクタとベースに接続される。トランジスタＱ５のエミッタは、電源電圧ＶＤＤに接続されている。トランジスタＱ３のエミッタとトランジスタＱ４のエミッタが接続され、この接続点は定電流源Ｉ１を介して基準電位点ＧＮＤに接続される。なお、前記ＣＬＡ１信号とＣＬＡ２信号は、このチャージポンプにおける電流出力の動作を制御するための信号である。
【００２２】
前記トランジスタＱ３のコレクタと抵抗Ｒ２の接続点はトランジスタＱ２のベースに、前記トランジスタＱ４のコレクタと抵抗Ｒ３の接続点はトランジスタＱ１のベースにそれぞれ接続される。トランジスタＱ１のエミッタとトランジスタＱ２のエミッタとの接続点は、抵抗Ｒ１を介して電源電圧ＶＤＤに接続される。トランジスタＱ１のコレクタは基準電位点ＧＮＤに接続され、トランジスタＱ２のコレクタは出入力端子Ｔｏに接続されている。
【００２３】
また、ＣＬＢ１信号がトランジスタＱ８のベースに、ＣＬＢ２信号がトランジスタＱ９のベースにそれぞれ接続される。トランジスタＱ８のコレクタは、抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ１０のコレクタとベースに接続される。トランジスタＱ９のコレクタは、抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ１０のコレクタとベースに接続される。このトランジスタＱ１０のエミッタは、基準電位点ＧＮＤに接続されている。トランジスタＱ８のエミッタとトランジスタＱ９のエミッタが接続され、この接続点は定電流源Ｉ２を介して電源電圧ＶＤＤに接続される。なお、前記ＣＬＢ１信号とＣＬＢ２信号は、このチャージポンプにおける電流引き込みの動作を制御するための信号である。
【００２４】
前記トランジスタＱ８のコレクタと抵抗Ｒ５の接続点はトランジスタＱ７のベースに、前記トランジスタＱ９のコレクタと抵抗Ｒ６の接続点はトランジスタＱ６のベースにそれぞれ接続される。トランジスタＱ６のエミッタとトランジスタＱ７のエミッタとの接続点は、抵抗Ｒ４を介して基準電位点ＧＮＤに接続される。トランジスタＱ６のコレクタは電源電圧ＶＤＤに接続され、トランジスタＱ７のコレクタは出入力端子Ｔｏに接続されている。
【００２５】
次に、この第１の実施の形態のチャージポンプの動作について説明する。まず、このチャージポンプにおける電流出力（充電）の動作は次のようになる。
トランジスタＱ３、Ｑ４からなる差動増幅器に、図２（Ａ）に示すＣＬＡ１信号、図２（Ｂ）に示すＣＬＡ２信号が入力される。このＣＬＡ１信号、ＣＬＡ２信号は、電流出力の動作を制御するための信号である。ここで、ＣＬＡ１信号及びＣＬＡ２信号の“Ｈ”と“Ｌ”の電位差は、トランジスタＱ３、Ｑ４からなる差動増幅器を十分にスイッチングできる電位差であるとする。
【００２６】
まず、電流出力（充電）が停止している場合、ＣＬＡ１信号により“Ｌ”がトランジスタＱ３のベースに入力され、ＣＬＡ２信号により“Ｈ”がトランジスタＱ４のベースに入力されている。すると、トランジスタＱ３ではそのコレクタ電流が遮断され、トランジスタＱ４には定電流源Ｉ１の電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間に差電圧が生じ、この差電圧に応じたＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号が差動増幅器を構成するトランジスタＱ２とトランジスタＱ１のベースに入力される。
【００２７】
前記差動増幅器では、トランジスタＱ１は入力されたＣＬＡ４信号に応じてコレクタ電流を流す。一方、トランジスタＱ２は入力されたＣＬＡ３信号に応じてトランジスタＱ２のコレクタ電流を遮断する。したがって、トランジスタＱ２から出入力端子Ｔｏへ充電電流が流れず、電流出力（充電）の動作は停止する。
【００２８】
続いて、電流出力（充電）が行われる場合、ＣＬＡ１信号により“Ｈ”がトランジスタＱ３のベースに入力され、ＣＬＡ２信号により“Ｌ”がトランジスタＱ４のベースに入力される。すると、トランジスタＱ３では遮断されていたコレクタ電流（定電流源Ｉ１の電流）が流れる。一方、トランジスタＱ４ではそのコレクタ電流が遮断される。これにより、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間に差電圧が生じ、この差電圧に応じたＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号が差動増幅器を構成するトランジスタＱ２とトランジスタＱ１のベースに入力される。
【００２９】
前記差動増幅器では、トランジスタＱ１は入力されたＣＬＡ４信号に応じてトランジスタＱ１のコレクタ電流を遮断する。一方、トランジスタＱ２は入力されたＣＬＡ３信号に応じてコレクタ電流を流す。したがって、トランジスタＱ２から出入力端子Ｔｏへ充電電流が流れ、電流出力（充電）が行われる。
【００３０】
ここで、トランジスタＱ２、Ｑ５が同一形状のトランジスタであるとすると、次の関係が成り立つ。
Ｉ１×Ｒ２＋［Ｖ］Ｔ ×ｌｎ（Ｉ１／Ｉｓ） ＝Ｉ３×Ｒ１＋［Ｖ］Ｔ ×ｌｎ（Ｉ３／Ｉｓ） …（１）
ただし、Ｉ１：定電流源Ｉ１の電流、Ｉ３：充電電流、［Ｖ］Ｔ ＝ｋＴ／ｑ、ｋ：ボルツマン定数、ｑ：素電荷、Ｔ：絶対温度であり、ＩｓについてはトランジスタＱ５、Ｑ２に固有の定数、形状が同一であるため、トランジスタＱ５、Ｑ２とで同じＩｓとして表現したものである。
【００３１】
電流Ｉ１と充電電流Ｉ３との関係は、式（１）で求められ、トランジスタＱ５とトランジスタＱ１が同一特性であり、さらに抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１も同一特性であれば、Ｉ１＝Ｉ３となる。
【００３２】
次に、電流引き込み（放電）の動作は次のようになる。
トランジスタＱ８、Ｑ９からなる差動増幅器に、図２（Ｂ）に示すＣＬＢ１信号、図２（Ａ）に示すＣＬＢ２信号が入力される。このＣＬＢ１信号、ＣＬＢ２信号は、電流引き込みの動作を制御するための信号である。ここで、ＣＬＢ１信号及びＣＬＢ２信号の“Ｈ”と“Ｌ”の電位差は、トランジスタＱ８、Ｑ９からなる差動増幅器を十分にスイッチングできる電位差であるとする。
【００３３】
まず、電流引き込み（放電）が停止している場合、ＣＬＢ１信号により“Ｈ”がトランジスタＱ８のベースに入力され、ＣＬＢ２信号により“Ｌ”がトランジスタＱ９のベースに入力されている。すると、トランジスタＱ８ではそのコレクタ電流が遮断され、トランジスタＱ９には定電流源Ｉ２の電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との間に差電圧が生じ、この差電圧に応じたＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号が差動増幅器を構成するトランジスタＱ６とトランジスタＱ７のベースに入力される。
【００３４】
前記差動増幅器では、トランジスタＱ６は入力されたＣＬＢ３信号に応じてコレクタ電流を流す。一方、トランジスタＱ７は入力されたＣＬＢ４信号に応じてトランジスタＱ７のコレクタ電流を遮断する。したがって、出入力端子ＴｏからトランジスタＱ７へ放電電流が流れず、電流引き込み（放電）の動作は停止する。
【００３５】
続いて、電流引き込み（放電）が行われる場合、ＣＬＢ１信号により“Ｌ”がトランジスタＱ８のベースに入力され、ＣＬＢ２信号により“Ｈ”がトランジスタＱ９のベースに入力される。すると、トランジスタＱ８では遮断されていたコレクタ電流（定電流源Ｉ２の電流）が流れる。一方、トランジスタＱ９ではそのコレクタ電流が遮断される。これにより、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との間に差電圧が生じ、この差電圧に応じたＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号が差動増幅器を構成するトランジスタＱ６とトランジスタＱ７のベースに入力される。
【００３６】
前記差動増幅器では、トランジスタＱ６は入力されたＣＬＢ３信号に応じてトランジスタＱ６のコレクタ電流を遮断する。一方、トランジスタＱ７は入力されたＣＬＢ４信号に応じてコレクタ電流を流す。したがって、出入力端子ＴｏからトランジスタＱ７へ放電電流が流れ、電流引き込み（放電）が行われる。
【００３７】
ここで、トランジスタＱ７、Ｑ１０が同一形状のトランジスタであるとすると、次の関係が成り立つ。
Ｉ２×Ｒ５＋［Ｖ］Ｔ ×ｌｎ（Ｉ２／Ｉｓ） ＝Ｉ３×Ｒ４ ＋［Ｖ］Ｔ ×ｌｎ（Ｉ３／Ｉｓ） …（２）
ただし、Ｉ２：定電流源Ｉ２の電流、Ｉ３：放電電流、［Ｖ］Ｔ ＝ｋＴ／ｑ、ｋ：ボルツマン定数、ｑ：素電荷、Ｔ：絶対温度であり、ＩｓについてはトランジスタＱ１０、Ｑ７に固有の定数、形状が同一であるため、トランジスタＱ１０、Ｑ７とで同じＩｓとして表現したものである。
【００３８】
電流Ｉ２と放電電流Ｉ３との関係は、式（２）で求められ、トランジスタＱ１０とトランジスタＱ７が同一特性であり、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４も同一特性であれば、Ｉ２＝Ｉ３となる。
【００３９】
このように構成されたチャージポンプでは、電流出力用スイッチ回路の動作を制御するためのＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号を出力する出力用アンプ回路が差動増幅器であるため、前記ＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号を高速に生成し出力することができる。そして、電流出力用スイッチ回路もトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２からなる差動増幅器で構成されているため、この差動増幅器に入力されるＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号が高速に生成されることから、高速に電流出力（充電動作）を行うことができる。
【００４０】
また、電流引き込み用スイッチ回路の動作を制御するためのＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号を出力する引き込み用アンプ回路が差動増幅器であるため、前記ＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号を高速に生成し出力することができる。そして、電流引き込み用スイッチ回路もトランジスタＱ６及びトランジスタＱ７からなる差動増幅器で構成されているため、この差動増幅器に入力されるＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号が高速に生成されることから、高速に電流引き込み（放電動作）を行うことができる。
【００４１】
なお、トランジスタＱ５、抵抗Ｒ２とトランジスタＱ２、抵抗Ｒ１、及びトランジスタＱ１０、抵抗Ｒ５とトランジスタＱ７、抵抗Ｒ４はカレントミラー回路の関係にある。しかし、トランジスタＱ３、トランジスタＱ４のどちらに電流が流れていても、トランジスタＱ５には常に電流が流れている。同様に、トランジスタＱ８、トランジスタＱ９のどちらに電流が流れていても、トランジスタＱ１０には常に電流が流れている。このため、通常のカレントミラー回路がオンするときのような遅れがない。したがって、このチャージポンプでは、入力信号に対して高速な電流出力（充電）または電流引き込み（放電）を実行することができる。
【００４２】
また、このチャージポンプでは、抵抗とトランジスタによる差動増幅器によって構成されたスイッチで電流出力を行うため、定電流源と差動増幅器をカスコード接続したスイッチで電流出力を行う場合と比べて、定電流源が動作するのに必要な電圧がいらなくなり、出力電圧の範囲が広くなる。また、このチャージポンプでは、抵抗とトランジスタによる差動増幅器によって構成されたスイッチで電流引き込みを行うため、定電流源と差動増幅器をカスコード接続したスイッチで電流引き込みを行う場合と比べて、定電流源が動作するのに必要な電圧がいらなくなり、入力電圧の範囲が広くなる。
【００４３】
以上説明したようにこの第１の実施の形態によれば、電流出力（充電動作）及び電流引き込み（放電動作）を高速に行うことができるとともに、出入力電位のダイナミックレンジを広く保持することができる。
【００４４】
次に、この発明の第２の実施の形態のチャージポンプについて説明する。
このチャージポンプは、電流出力側に差動増幅器を有する電流出力用スイッチ回路を備え、電流引き込み側に差動増幅器を有する引き込み用アンプ回路と差動増幅器を有する電流引き込み用スイッチ回路を備えたものである。
【００４５】
図３は、第２の実施の形態のチャージポンプの構成を示す回路図である。
このチャージポンプは、電流出力（充電）を行うための電流出力用スイッチ回路、電流引き込み（放電）を行うための電流引き込み用スイッチ回路、この電流引き込み用スイッチ回路の動作を制御するために必要な信号を発生する引き込み用アンプ回路を有している。
【００４６】
前記電流出力用スイッチ回路は、図３に示すように、ＰＮＰ形トランジスタＱ１、ＰＮＰ形トランジスタＱ２からなる差動増幅器、及び定電流源Ｉ１から構成される。前記電流引き込み用スイッチ回路は、ＮＰＮ形トランジスタＱ６、ＮＰＮ形トランジスタＱ７からなる差動増幅器、及び抵抗Ｒ４から構成される。この電流引き込み用スイッチ回路に信号を出力する引き込み用アンプ回路は、ＰＮＰ形トランジスタＱ８、ＰＮＰ形トランジスタＱ９からなる差動増幅器、レベルシフト回路として働くＮＰＮ形トランジスタＱ１０、定電流源Ｉ２、及び抵抗Ｒ５、抵抗Ｒ６から構成される。
【００４７】
次に、この第２の実施の形態のチャージポンプの動作について説明する。まず、このチャージポンプにおける電流出力（充電）の動作は次のようになる。
トランジスタＱ１、Ｑ２からなる差動増幅器に、図２（Ａ）に示すＣＬＡ５信号、図２（Ｂ）に示すＣＬＡ６信号が入力される。このＣＬＡ５信号、ＣＬＡ６信号は、電流出力の動作を制御するための信号である。ここで、ＣＬＡ５信号及びＣＬＡ６信号の“Ｈ”と“Ｌ”の電位差は、トランジスタＱ１、Ｑ２からなる差動増幅器を十分にスイッチングできる電位差であるとする。
【００４８】
まず、電流出力（充電）が停止している場合、ＣＬＡ５信号により“Ｌ”がトランジスタＱ１のベースに入力され、ＣＬＡ６信号により“Ｈ”がトランジスタＱ２のベースに入力されている。すると、トランジスタＱ１ではコレクタ電流（定電流源Ｉ１の電流）が流れ、一方、トランジスタＱ２ではコレクタ電流が遮断される。したがって、トランジスタＱ２から出入力端子Ｔｏへ充電電流が流れず、電流出力（充電）の動作は停止する。
【００４９】
続いて、電流出力（充電）が行われる場合、ＣＬＡ５信号により“Ｈ”がトランジスタＱ１のベースに入力され、ＣＬＡ６信号により“Ｌ”がトランジスタＱ２のベースに入力される。すると、トランジスタＱ１ではコレクタ電流が遮断され、一方、トランジスタＱ２では遮断されていたコレクタ電流（定電流源Ｉ１の電流）が流れる。したがって、トランジスタＱ２から出入力端子Ｔｏへ充電電流が流れ、電流出力（充電）が行われる。
【００５０】
次に、電流引き込み（放電）の動作は次のようになる。
トランジスタＱ８、Ｑ９からなる差動増幅器に、図２（Ｂ）に示すＣＬＢ１信号、図２（Ａ）に示すＣＬＢ２信号が入力される。このＣＬＢ１信号、ＣＬＢ２信号は、電流引き込みの動作を制御するための信号である。ここで、ＣＬＢ１信号及びＣＬＢ２信号の“Ｈ”と“Ｌ”の電位差は、トランジスタＱ８、Ｑ９からなる差動増幅器を十分にスイッチングできる電位差であるとする。
【００５１】
まず、電流引き込み（放電）が停止している場合、ＣＬＢ１信号により“Ｈ”がトランジスタＱ８のベースに入力され、ＣＬＢ２信号により“Ｌ”がトランジスタＱ９のベースに入力されている。すると、トランジスタＱ８ではそのコレクタ電流が遮断され、トランジスタＱ９には定電流源Ｉ２の電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との間に差電圧が生じ、この差電圧に応じたＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号が差動増幅器を構成するトランジスタＱ６とトランジスタＱ７のベースに入力される。
【００５２】
前記差動増幅器では、トランジスタＱ６は入力されたＣＬＢ３信号に応じてコレクタ電流を流す。一方、トランジスタＱ７は入力されたＣＬＢ４信号に応じてトランジスタＱ７のコレクタ電流を遮断する。したがって、出入力端子ＴｏからトランジスタＱ７へ放電電流が流れず、電流引き込み（放電）の動作は停止する。
【００５３】
続いて、電流引き込み（放電）が行われる場合、ＣＬＢ１信号により“Ｌ”がトランジスタＱ８のベースに入力され、ＣＬＢ２信号により“Ｈ”がトランジスタＱ９のベースに入力される。すると、トランジスタＱ８では遮断されていたコレクタ電流（定電流源Ｉ２の電流）が流れる。一方、トランジスタＱ９ではそのコレクタ電流が遮断される。これにより、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との間に差電圧が生じ、この差電圧に応じたＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号が差動増幅器を構成するトランジスタＱ６とトランジスタＱ７のベースに入力される。
【００５４】
前記差動増幅器では、トランジスタＱ６は入力されたＣＬＢ３信号に応じてトランジスタＱ６のコレクタ電流を遮断する。一方、トランジスタＱ７は入力されたＣＬＢ４信号に応じてコレクタ電流を流す。したがって、出入力端子ＴｏからトランジスタＱ７へ放電電流が流れ、電流引き込み（放電）が行われる。
【００５５】
ここで、トランジスタＱ７、Ｑ１０が同一形状のトランジスタであるとすると、次の関係が成り立つ。
Ｉ２×Ｒ５＋［Ｖ］Ｔ ×ｌｎ（Ｉ２／Ｉｓ） ＝Ｉ３×Ｒ４ ＋［Ｖ］Ｔ ×ｌｎ（Ｉ３／Ｉｓ） …（２）
ただし、Ｉ２：定電流源Ｉ２の電流、Ｉ３：放電電流、［Ｖ］Ｔ ＝ｋＴ／ｑ、ｋ：ボルツマン定数、ｑ：素電荷、Ｔ：絶対温度であり、ＩｓについてはトランジスタＱ１０、Ｑ７に固有の定数、形状が同一であるため、トランジスタＱ１０、Ｑ７とで同じＩｓとして表現したものである。
【００５６】
電流Ｉ２と放電電流Ｉ３との関係は、式（２）で求められ、トランジスタＱ１０とトランジスタＱ７、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４とが等しければＩ２＝Ｉ３となる。このように構成されたチャージポンプでは、電流出力用スイッチ回路がトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２からなる差動増幅器で構成されているため、高速に電流出力（充電動作）を行うことができる。また、電流引き込み用スイッチ回路の動作を制御するためのＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号を出力する引き込み用アンプ回路が差動増幅器であるため、前記ＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号を高速に生成し出力することができる。そして、電流引き込み用スイッチ回路もトランジスタＱ６及びトランジスタＱ７からなる差動増幅器で構成されているため、この差動増幅器に入力されるＣＬＢ３信号、ＣＬＢ４信号が高速に生成されることから、高速に電流引き込み（放電動作）を行うことができる。
【００５７】
なお、トランジスタＱ１０、抵抗Ｒ５とトランジスタＱ７、抵抗Ｒ４はカレントミラー回路の関係にある。しかし、トランジスタＱ８、トランジスタＱ９のどちらに電流が流れていても、トランジスタＱ１０には常に電流が流れている。このため、通常のカレントミラー回路がオンするときのような遅れがない。したがって、このチャージポンプでは、入力信号に対して高速な電流引き込み（放電）を実行することができる。
【００５８】
また、このチャージポンプでは、抵抗とトランジスタによる差動増幅器によって構成されたスイッチで電流引き込みを行うため、定電流源と差動増幅器をカスコード接続したスイッチで電流引き込みを行う場合と比べて、定電流源が動作するのに必要な電圧がいらなくなり、入力電圧の範囲が広くなる。
【００５９】
以上説明したようにこの第２の実施の形態によれば、電流出力（充電動作）及び電流引き込み（放電動作）を高速に行うことができるとともに、出入力電位のダイナミックレンジを広く保持することができる。
【００６０】
なお、この第２の実施の形態のチャージポンプは、例えば出入力端子にダーリントントランジスタを接続した場合など、出力電圧範囲が制限されてもよい場合に用いると有効である。
【００６１】
次に、この発明の第３の実施の形態のチャージポンプについて説明する。
このチャージポンプは、電流出力側に差動増幅器を有する出力用アンプ回路と差動増幅器を有する電流出力用スイッチ回路とを備え、電流引き込み側に差動増幅器を有する電流引き込み用スイッチ回路を備えたものである。
【００６２】
図４は、第３の実施の形態のチャージポンプの構成を示す回路図である。
このチャージポンプは、電流出力（充電）を行うための電流出力用スイッチ回路、この電流出力用スイッチ回路の動作を制御するために必要な信号を発生する出力用アンプ回路、電流引き込み（放電）を行うための電流引き込み用スイッチ回路を有している。
【００６３】
前記電流出力用スイッチ回路は、図４に示すように、ＰＮＰ形トランジスタＱ１、ＰＮＰ形トランジスタＱ２からなる差動増幅器、及び抵抗Ｒ１から構成される。この電流出力用スイッチ回路に信号を出力する出力用アンプ回路は、ＮＰＮ形トランジスタＱ３、ＮＰＮ形トランジスタＱ４からなる差動増幅器、レベルシフト回路として働くＰＮＰ形トランジスタＱ５、定電流源Ｉ１及び抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３から構成される。
【００６４】
前記電流引き込み用スイッチ回路は、ＮＰＮ形トランジスタＱ６、ＮＰＮ形トランジスタＱ７からなる差動増幅器、及び定電流源Ｉ２から構成される。
次に、この第３の実施の形態のチャージポンプの動作について説明する。まず、このチャージポンプにおける電流出力（充電）の動作は次のようになる。
【００６５】
トランジスタＱ３、Ｑ４からなる差動増幅器に、図２（Ａ）に示すＣＬＡ１信号、図２（Ｂ）に示すＣＬＡ２信号が入力される。このＣＬＡ１信号、ＣＬＡ２信号は、電流出力の動作を制御するための信号である。ここで、ＣＬＡ１信号及びＣＬＡ２信号の“Ｈ”と“Ｌ”の電位差は、トランジスタＱ３、Ｑ４からなる差動増幅器を十分にスイッチングできる電位差であるとする。
【００６６】
まず、電流出力（充電）が停止している場合、ＣＬＡ１信号により“Ｌ”がトランジスタＱ３のベースに入力され、ＣＬＡ２信号により“Ｈ”がトランジスタＱ４のベースに入力されている。すると、トランジスタＱ３ではそのコレクタ電流が遮断され、トランジスタＱ４には定電流源Ｉ１の電流が流れる。これにより、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間に差電圧が生じ、この差電圧に応じたＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号が差動増幅器を構成するトランジスタＱ２とトランジスタＱ１のベースに入力される。
【００６７】
前記差動増幅器では、トランジスタＱ１は入力されたＣＬＡ４信号に応じてコレクタ電流を流す。一方、トランジスタＱ２は入力されたＣＬＡ３信号に応じてトランジスタＱ２のコレクタ電流を遮断する。したがって、トランジスタＱ２から出入力端子Ｔｏへ充電電流が流れず、電流出力（充電）の動作は停止する。
【００６８】
続いて、電流出力（充電）が行われる場合、ＣＬＡ１信号により“Ｈ”がトランジスタＱ３のベースに入力され、ＣＬＡ２信号により“Ｌ”がトランジスタＱ４のベースに入力される。すると、トランジスタＱ３では遮断されていたコレクタ電流（定電流源Ｉ１の電流）が流れる。一方、トランジスタＱ４ではそのコレクタ電流が遮断される。これにより、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との間に差電圧が生じ、この差電圧に応じたＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号が差動増幅器を構成するトランジスタＱ２とトランジスタＱ１のベースに入力される。
【００６９】
前記差動増幅器では、トランジスタＱ１は入力されたＣＬＡ４信号に応じてトランジスタＱ１のコレクタ電流を遮断する。一方、トランジスタＱ２は入力されたＣＬＡ３信号に応じてコレクタ電流を流す。したがって、トランジスタＱ２から出入力端子Ｔｏへ充電電流が流れ、電流出力（充電）が行われる。
【００７０】
ここで、トランジスタＱ２、Ｑ５が同一形状のトランジスタであるとすると、次の関係が成り立つ。
Ｉ１×Ｒ２＋［Ｖ］Ｔ ×ｌｎ（Ｉ１／Ｉｓ） ＝Ｉ３×Ｒ１＋［Ｖ］Ｔ ×ｌｎ（Ｉ３／Ｉｓ） …（１）
ただし、Ｉ１：定電流源Ｉ１の電流、Ｉ３：充電電流、［Ｖ］Ｔ ＝ｋＴ／ｑ、ｋ：ボルツマン定数、ｑ：素電荷、Ｔ：絶対温度であり、ＩｓについてはトランジスタＱ５、Ｑ２に固有の定数、形状が同一であるため、トランジスタＱ５、Ｑ２とで同じＩｓとして表現したものである。
【００７１】
電流Ｉ１と充電電流Ｉ３との関係は、式（１）で求められ、トランジスタＱ５とトランジスタＱ２、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１とが等しければＩ１＝Ｉ３となる。
次に、電流引き込み（放電）の動作は次のようになる。
【００７２】
トランジスタＱ６、Ｑ７からなる差動増幅器に、図２（Ｂ）に示すＣＬＢ５信号、図２（Ａ）に示すＣＬＢ６信号が入力される。このＣＬＢ５信号、ＣＬＢ６信号は、電流引き込みの動作を制御するための信号である。ここで、ＣＬＢ５信号及びＣＬＢ６信号の“Ｈ”と“Ｌ”の電位差は、トランジスタＱ６、Ｑ７からなる差動増幅器を十分にスイッチングできる電位差であるとする。
【００７３】
まず、電流引き込み（放電）が停止している場合、ＣＬＢ５信号により“Ｈ”がトランジスタＱ６のベースに入力され、ＣＬＢ６信号により“Ｌ”がトランジスタＱ７のベースに入力されている。すると、トランジスタＱ６ではコレクタ電流（定電流源Ｉ２の電流）が流れ、一方、トランジスタＱ７ではコレクタ電流が遮断される。したがって、出入力端子ＴｏからトランジスタＱ７へ放電電流が流れず、電流引き込み（放電）の動作は停止する。
【００７４】
続いて、電流引き込み（放電）が行われる場合、ＣＬＢ５信号により“Ｌ”がトランジスタＱ６のベースに入力され、ＣＬＢ６信号により“Ｈ”がトランジスタＱ７のベースに入力される。すると、トランジスタＱ６ではコレクタ電流が遮断され、一方、トランジスタＱ７では遮断されていたコレクタ電流（定電流源Ｉ２の電流）が流れる。したがって、出入力端子ＴｏからトランジスタＱ７へ放電電流が流れ、電流引き込み（放電）が行われる。
【００７５】
このように構成されたチャージポンプでは、電流出力用スイッチ回路の動作を制御するためのＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号を出力する出力用アンプ回路が差動増幅器であるため、前記ＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号を高速に生成し出力することができる。そして、電流出力用スイッチ回路もトランジスタＱ１及びトランジスタＱ２からなる差動増幅器で構成されているため、この差動増幅器に入力されるＣＬＡ３信号、ＣＬＡ４信号が高速に生成されることから、高速に電流出力（充電動作）を行うことができる。また、電流引き込み用スイッチ回路がトランジスタＱ６及びトランジスタＱ７からなる差動増幅器で構成されているため、高速に電流引き込み（放電動作）を行うことができる。
【００７６】
なお、トランジスタＱ５、抵抗Ｒ２とトランジスタＱ２、抵抗Ｒ１はカレントミラー回路の関係にある。しかし、トランジスタＱ３、トランジスタＱ４のどちらに電流が流れていても、トランジスタＱ５には常に電流が流れている。このため、通常のカレントミラー回路がオンするときのような遅れがない。したがって、このチャージポンプでは、入力信号に対して高速な電流出力（充電）または電流引き込み（放電）を実行することができる。
【００７７】
また、このチャージポンプでは、抵抗とトランジスタによる差動増幅器によって構成されたスイッチで電流出力を行うため、定電流源と差動増幅器をカスコード接続したスイッチで電流出力を行う場合と比べて、定電流源が動作するのに必要な電圧がいらなくなり、出力電圧の範囲が広くなる。
【００７８】
以上説明したようにこの第３の実施の形態によれば、電流出力（充電動作）及び電流引き込み（放電動作）を高速に行うことができるとともに、出入力電位のダイナミックレンジを広く保持することができる。
【００７９】
なお、前述した実施の形態では、ＮＰＮ形トランジスタあるいはＰＮＰ形トランジスタを用いた場合を説明したが、これらの換わりにｎチャネル電界効果トランジスタあるいはｐチャネル電界効果トランジスタを用いてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、電流出力（充電動作）及び電流引き込み（放電動作）を高速に行うことができるとともに、出入力電位のダイナミックレンジを広く保持できるチャージポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のチャージポンプの構成を示す回路図である。
【図２】チャージポンプを動作させるための入力信号を示す図である。
【図３】第２の実施の形態のチャージポンプの構成を示す回路図である。
【図４】第３の実施の形態のチャージポンプの構成を示す回路図である。
【図５】従来のチャージポンプの一例を示す回路図である。
【図６】従来のチャージポンプの別の例を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ５、Ｑ８、Ｑ９…ＰＮＰ形トランジスタ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６…抵抗
Ｑ３、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ１０…ＮＰＮ形トランジスタ
Ｉ１、Ｉ２…定電流源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charge pump that performs current output (charging) and current drawing (discharging), and is particularly used in a PLL (Phase Locked Loop) circuit or the like.
[0002]
[Prior art]
A conventional technique related to a charge pump that performs current output (charging) and current drawing (discharging) will be described.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional charge pump.
[0003]
This charge pump is an example in which high-speed operation is realized by a bipolar IC. On the current output side, a constant current source I101 and a differential amplifier composed of a PNP transistor Q101 and a PNP transistor Q102 are cascode-connected, and on the current drawing side, a constant current source I102, an NPN transistor Q103, and an NPN transistor The differential amplifier composed of Q104 is cascode-connected.
[0004]
The operation of the charge pump configured as described above is as follows. At the time of current output, predetermined A1 signal and A2 signal for executing current output are input to the base of the transistor Q101 and the base of the transistor Q102, respectively. Thereby, the collector current of the transistor Q101 is cut off, and the current of the constant current source I101 flows through the transistor Q102. Then, the collector current of the transistor Q102 is output to the outside from the input / output terminal T100.
[0005]
At the time of current drawing, predetermined B1 signals and B2 signals for executing current drawing are input to the base of the transistor Q103 and the base of the transistor Q104, respectively. As a result, the collector current of the transistor Q103 is cut off, and the current of the constant current source I102 flows through the transistor Q104. Then, this current is drawn from the outside to which the input / output terminal T100 is connected.
[0006]
In the charge pump as shown in FIG. 5, the current output or current drawing operation is executed at high speed by switching the differential amplifier.
Next, another example of a conventional charge pump will be described.
[0007]
FIG. 6 is a circuit diagram showing another example of a conventional charge pump.
This charge pump is an example in which a wide dynamic range of the input / output potential is maintained. On the current output side, a constant current source I103, a differential amplifier composed of an NPN transistor Q105 and an NPN transistor Q106, and a current mirror circuit composed of a PNP transistor Q107 and a PNP transistor Q108 are provided. On the current drawing side, a constant current source I104, a differential amplifier composed of a PNP transistor Q109 and a PNP transistor Q110, and a current mirror circuit composed of an NPN transistor Q111 and an NPN transistor Q112 are provided. .
[0008]
The operation of the charge pump configured as described above is as follows. At the time of current output, predetermined A1 signal and A2 signal for executing current output are input to the base of the transistor Q105 and the base of the transistor Q106, respectively. Thereby, the collector current of the transistor Q105 is cut off, and the current of the constant current source I103 flows through the transistors Q106 and Q107. Then, a current equal to this current flows through the transistor Q108. The collector current flowing through the transistor Q108 is output to the outside from the input / output terminal T100.
[0009]
At the time of current drawing, predetermined B1 signal and B2 signal for executing current drawing are respectively input to the base of the transistor Q109 and the base of the transistor Q110. Thereby, the collector current of the transistor Q109 is cut off, and the current of the constant current source I104 flows through the transistors Q110 and Q111. Then, a current equal to this current flows through the transistor Q112. At this time, the current flowing through the transistor Q112 is drawn from the outside to which the input / output terminal T100 is connected.
[0010]
In the charge pump as shown in FIG. 6, the output current of the differential amplifier is turned back by the current mirror circuit to perform the current output or current drawing operation. In this case, since only the transistor Q108 is provided between the power supply voltage and the input / output terminal, the potential of the output / input terminal T100 is almost equal to the power supply voltage −0.2 [V]. Can rise to a degree. Similarly, since only the transistor Q112 is provided between the reference potential point and the input / output terminal, the potential of the input / output terminal T100 is approximately equal to the reference potential point +0.2 [V] when the transistor Q112 is saturated. ] Can be reduced to a degree. That is, if the power supply voltage is 5 [V] and the reference potential point is 0 [V], the dynamic range of the output / input potential at the input / output terminal is about 4.8 [V] to 0.2 [V], which is wide. A dynamic range can be secured.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the charge pump shown in FIG. 5 is capable of high-speed operation, since the constant current source and the differential amplifier are cascode-connected, the output corresponding to the voltage necessary for the operation of the constant current source and the differential amplifier is obtained. There is a drawback that the dynamic range of the input potential is narrowed.
[0012]
Further, the charge pump shown in FIG. 6 has a drawback that the switching speed of the current mirror circuit is slow, so that the operation speed is slow and short pulses cannot be output.
[0013]
Accordingly, the present invention has been made to eliminate the above-described drawbacks, and is capable of performing current output (charging operation) and current drawing (discharging operation) at high speed and maintaining a wide dynamic range of input / output potentials. The object is to provide a pump.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention Of one embodiment The charge pump One ends of the current paths of the first and second transistors are connected to each other, a power supply voltage is supplied to the one end via a resistor, a first control signal input to the gate of the first transistor, and the second According to the second control signal input to the gate of the transistor A current output switch circuit that operates as a constant current source and controls an output current; and 1st, 2nd Output control signal 1st differential An amplifier circuit; One ends of the current paths of the third and fourth transistors are connected to each other, a reference potential is supplied to the one end via a resistor, a third control signal input to the gate of the third transistor, and the fourth According to the fourth control signal input to the gate of the transistor A current draw switch circuit that operates as a constant current source and controls the draw current; and 3rd, 4th Output control signal Second differential And an amplifier circuit.
[0015]
The charge pump according to another embodiment of the present invention has one end of the current path of the first and second transistors connected to each other, a power supply voltage is supplied to the one end via a resistor, and the first transistor A current output switch circuit that operates as a constant current source and controls an output current according to a first control signal input to the gate of the second transistor and a second control signal input to the gate of the second transistor; and the current output switch A first differential amplifier circuit that outputs the first and second control signals to a circuit, a constant current source circuit, and a second differential amplifier circuit are cascode-connected, and the second differential amplifier circuit Enter in Third and fourth control signals In response to the A current drawing switch circuit for controlling the drawing current.
[0016]
According to another embodiment of the present invention, there is provided a charge pump comprising a cascode connection between a constant current source circuit and a first differential amplifier circuit, wherein the first differential amplifier circuit is provided. Enter in First and second control signals In response to the A current output switch circuit for controlling the output current; 1 The second 2 One ends of the current paths of the transistors are connected to each other, and a reference potential is supplied to the one end via a resistor. 1 A third control signal input to a gate of the transistor; 2 A current drawing switch circuit that operates as a constant current source in accordance with a fourth control signal input to the gate of the transistor and controls the drawing current, and a second that outputs the third and fourth control signals to the current drawing switch circuit And a differential amplifier circuit.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a charge pump according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the charge pump according to the first embodiment.
[0018]
This charge pump includes a current output switch circuit for performing current output (charging), an output amplifier circuit for generating signals necessary for controlling the operation of the current output switch circuit, and current drawing (discharge). There is provided a current drawing switch circuit for performing, and a drawing amplifier circuit for generating a signal necessary for controlling the operation of the current drawing switch circuit.
[0019]
As shown in FIG. 1, the current output switch circuit includes a differential amplifier composed of a PNP transistor Q1 and a PNP transistor Q2, and a resistor R1. An output amplifier circuit that outputs a signal to the current output switch circuit includes an NPN transistor Q3, a differential amplifier including an NPN transistor Q4, a PNP transistor Q5 that functions as a level shift circuit, a constant current source I1, and a resistor R2. It is comprised from resistance R3.
[0020]
The current drawing switch circuit includes a differential amplifier including an NPN transistor Q6 and an NPN transistor Q7, and a resistor R4. The pull-in amplifier circuit that outputs a signal to the current pull-in switch circuit includes a differential amplifier including a PNP transistor Q8 and a PNP transistor Q9, an NPN transistor Q10 that functions as a level shift circuit, a constant current source I2, and a resistor R5. And resistor R6.
[0021]
The connection of the circuit elements described above is as follows. The CLA1 signal is connected to the base of the transistor Q3, and the CLA2 signal is connected to the base of the transistor Q4. The collector of transistor Q3 is connected to the collector and base of transistor Q5 via resistor R2. The collector of transistor Q4 is connected to the collector and base of transistor Q5 via resistor R3. The emitter of the transistor Q5 is connected to the power supply voltage VDD. The emitter of the transistor Q3 and the emitter of the transistor Q4 are connected, and this connection point is connected to the reference potential point GND through the constant current source I1. The CLA1 signal and CLA2 signal are signals for controlling the operation of current output in the charge pump.
[0022]
The connection point between the collector of the transistor Q3 and the resistor R2 is connected to the base of the transistor Q2, and the connection point between the collector of the transistor Q4 and the resistor R3 is connected to the base of the transistor Q1. A connection point between the emitter of the transistor Q1 and the emitter of the transistor Q2 is connected to the power supply voltage VDD via the resistor R1. The collector of the transistor Q1 is connected to the reference potential point GND, and the collector of the transistor Q2 is connected to the input / output terminal To.
[0023]
The CLB1 signal is connected to the base of the transistor Q8, and the CLB2 signal is connected to the base of the transistor Q9. The collector of transistor Q8 is connected to the collector and base of transistor Q10 via resistor R5. The collector of transistor Q9 is connected to the collector and base of transistor Q10 via resistor R6. The emitter of the transistor Q10 is connected to the reference potential point GND. The emitter of the transistor Q8 and the emitter of the transistor Q9 are connected, and this connection point is connected to the power supply voltage VDD via the constant current source I2. The CLB1 signal and the CLB2 signal are signals for controlling the current drawing operation in the charge pump.
[0024]
The connection point between the collector of the transistor Q8 and the resistor R5 is connected to the base of the transistor Q7, and the connection point between the collector of the transistor Q9 and the resistor R6 is connected to the base of the transistor Q6. A connection point between the emitter of the transistor Q6 and the emitter of the transistor Q7 is connected to the reference potential point GND through the resistor R4. The collector of the transistor Q6 is connected to the power supply voltage VDD, and the collector of the transistor Q7 is connected to the input / output terminal To.
[0025]
Next, the operation of the charge pump according to the first embodiment will be described. First, the operation of current output (charging) in this charge pump is as follows.
The CLA1 signal shown in FIG. 2A and the CLA2 signal shown in FIG. 2B are input to the differential amplifier composed of the transistors Q3 and Q4. The CLA1 signal and the CLA2 signal are signals for controlling the operation of current output. Here, it is assumed that the potential difference between “H” and “L” of the CLA1 signal and the CLA2 signal is a potential difference that can sufficiently switch the differential amplifier including the transistors Q3 and Q4.
[0026]
First, when the current output (charging) is stopped, “L” is input to the base of the transistor Q3 by the CLA1 signal, and “H” is input to the base of the transistor Q4 by the CLA2 signal. Then, the collector current is cut off in the transistor Q3, and the current of the constant current source I1 flows in the transistor Q4. As a result, a difference voltage is generated between the resistor R2 and the resistor R3, and the CLA3 signal and the CLA4 signal corresponding to the difference voltage are input to the bases of the transistors Q2 and Q1 constituting the differential amplifier.
[0027]
In the differential amplifier, the transistor Q1 allows a collector current to flow according to the input CLA4 signal. On the other hand, the transistor Q2 cuts off the collector current of the transistor Q2 according to the input CLA3 signal. Therefore, the charging current does not flow from the transistor Q2 to the input / output terminal To, and the operation of current output (charging) stops.
[0028]
Subsequently, when current output (charging) is performed, “H” is input to the base of the transistor Q3 by the CLA1 signal, and “L” is input to the base of the transistor Q4 by the CLA2 signal. Then, the collector current (current of constant current source I1) that has been cut off in transistor Q3 flows. On the other hand, the collector current is cut off in transistor Q4. As a result, a difference voltage is generated between the resistor R2 and the resistor R3, and the CLA3 signal and the CLA4 signal corresponding to the difference voltage are input to the bases of the transistors Q2 and Q1 constituting the differential amplifier.
[0029]
In the differential amplifier, the transistor Q1 cuts off the collector current of the transistor Q1 according to the input CLA4 signal. On the other hand, the transistor Q2 allows a collector current to flow according to the input CLA3 signal. Therefore, a charging current flows from the transistor Q2 to the input / output terminal To, and current output (charging) is performed.
[0030]
Here, if the transistors Q2 and Q5 are transistors having the same shape, the following relationship is established.
I1 * R2 + [V] T * ln (I1 / Is) = I3 * R1 + [V] T * ln (I3 / Is) (1)
However, I1: Current of constant current source I1, I3: Charging current, [V] T = kT / q, k: Boltzmann constant, q: Elementary charge, T: Absolute temperature, and Is for transistors Q5 and Q2. Since the inherent constant and shape are the same, the transistors Q5 and Q2 are expressed as the same Is.
[0031]
The relationship between the current I1 and the charging current I3 is obtained by the equation (1). If the transistor Q5 and the transistor Q1 have the same characteristics, and the resistance R2 and the resistance R1 also have the same characteristics, I1 = I3.
[0032]
Next, the current drawing (discharging) operation is as follows.
The CLB1 signal shown in FIG. 2B and the CLB2 signal shown in FIG. 2A are input to the differential amplifier composed of the transistors Q8 and Q9. The CLB1 signal and the CLB2 signal are signals for controlling the current drawing operation. Here, it is assumed that the potential difference between “H” and “L” of the CLB1 signal and the CLB2 signal is a potential difference that can sufficiently switch the differential amplifier including the transistors Q8 and Q9.
[0033]
First, when the current drawing (discharge) is stopped, “H” is input to the base of the transistor Q8 by the CLB1 signal, and “L” is input to the base of the transistor Q9 by the CLB2 signal. Then, the collector current is cut off in the transistor Q8, and the current of the constant current source I2 flows in the transistor Q9. Thereby, a differential voltage is generated between the resistor R5 and the resistor R6, and CLB3 signal and CLB4 signal corresponding to the differential voltage are input to the bases of the transistors Q6 and Q7 constituting the differential amplifier.
[0034]
In the differential amplifier, the transistor Q6 allows a collector current to flow according to the input CLB3 signal. On the other hand, the transistor Q7 cuts off the collector current of the transistor Q7 according to the input CLB4 signal. Therefore, the discharge current does not flow from the input / output terminal To to the transistor Q7, and the current drawing (discharging) operation is stopped.
[0035]
Subsequently, when current is drawn (discharged), “L” is input to the base of the transistor Q8 by the CLB1 signal, and “H” is input to the base of the transistor Q9 by the CLB2 signal. Then, the collector current (current of constant current source I2) that has been cut off in transistor Q8 flows. On the other hand, the collector current is cut off in transistor Q9. Thereby, a differential voltage is generated between the resistor R5 and the resistor R6, and CLB3 signal and CLB4 signal corresponding to the differential voltage are input to the bases of the transistors Q6 and Q7 constituting the differential amplifier.
[0036]
In the differential amplifier, the transistor Q6 cuts off the collector current of the transistor Q6 according to the input CLB3 signal. On the other hand, the transistor Q7 allows a collector current to flow according to the input CLB4 signal. Therefore, a discharge current flows from the input / output terminal To to the transistor Q7, and current drawing (discharge) is performed.
[0037]
Here, if the transistors Q7 and Q10 are transistors having the same shape, the following relationship is established.
I2 * R5 + [V] T * ln (I2 / Is) = I3 * R4 + [V] T * ln (I3 / Is) (2)
However, I2: current of constant current source I2, I3: discharge current, [V] T = kT / q, k: Boltzmann constant, q: elementary charge, T: absolute temperature, and Is for transistors Q10 and Q7 Since the inherent constant and shape are the same, the transistors Q10 and Q7 are expressed as the same Is.
[0038]
The relationship between the current I2 and the discharge current I3 is obtained by Expression (2). If the transistors Q10 and Q7 have the same characteristics, and the resistors R5 and R4 have the same characteristics, I2 = I3.
[0039]
In the charge pump configured as described above, the output amplifier circuit that outputs the CLA3 signal and the CLA4 signal for controlling the operation of the current output switch circuit is a differential amplifier. Can be generated and output. Since the current output switch circuit is also composed of a differential amplifier composed of the transistor Q1 and the transistor Q2, the CLA3 signal and the CLA4 signal input to the differential amplifier are generated at a high speed. Output (charging operation) can be performed.
[0040]
Further, since the pull-in amplifier circuit for outputting the CLB3 signal and the CLB4 signal for controlling the operation of the current pull-in switch circuit is a differential amplifier, the CLB3 signal and the CLB4 signal can be generated and output at high speed. . Since the current drawing switch circuit is also composed of a differential amplifier composed of the transistor Q6 and the transistor Q7, the CLB3 signal and the CLB4 signal input to the differential amplifier are generated at a high speed. Pull-in (discharge operation) can be performed.
[0041]
The transistor Q5, the resistor R2 and the transistor Q2, the resistor R1, and the transistor Q10, the resistor R5, the transistor Q7, and the resistor R4 are in a current mirror circuit relationship. However, the current always flows through the transistor Q5 regardless of whether the current flows through the transistor Q3 or the transistor Q4. Similarly, a current always flows through the transistor Q10 regardless of whether the current flows through the transistor Q8 or the transistor Q9. For this reason, there is no delay like when a normal current mirror circuit is turned on. Therefore, this charge pump can execute high-speed current output (charging) or current drawing (discharging) with respect to the input signal.
[0042]
In addition, in this charge pump, current output is performed by a switch composed of a differential amplifier composed of a resistor and a transistor. The voltage required for the source to operate is eliminated and the output voltage range is widened. In addition, in this charge pump, current is drawn by a switch composed of a differential amplifier composed of a resistor and a transistor. Therefore, compared to a case where current is drawn by a switch in which a constant current source and a differential amplifier are cascode-connected, a constant current is reduced. The voltage required for the source to operate is eliminated and the input voltage range is widened.
[0043]
As described above, according to the first embodiment, current output (charging operation) and current drawing (discharging operation) can be performed at high speed, and a wide dynamic range of the input / output potential can be maintained. it can.
[0044]
Next explained is a charge pump according to the second embodiment of the invention.
This charge pump has a current output switch circuit having a differential amplifier on the current output side, and has a pull-in amplifier circuit having a differential amplifier on the current draw side and a current pull-in switch circuit having a differential amplifier It is.
[0045]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the charge pump according to the second embodiment.
This charge pump is necessary for controlling the operation of the current output switch circuit for performing current output (charging), the current pulling switch circuit for performing current pulling (discharging), and the operation of this current pulling switch circuit. It has a pull-in amplifier circuit for generating a signal.
[0046]
As shown in FIG. 3, the current output switch circuit includes a differential amplifier including a PNP transistor Q1, a PNP transistor Q2, and a constant current source I1. The current drawing switch circuit includes a differential amplifier including an NPN transistor Q6 and an NPN transistor Q7, and a resistor R4. The pull-in amplifier circuit that outputs a signal to the current pull-in switch circuit includes a differential amplifier including a PNP transistor Q8 and a PNP transistor Q9, an NPN transistor Q10 that functions as a level shift circuit, a constant current source I2, and a resistor R5. And resistor R6.
[0047]
Next, the operation of the charge pump according to the second embodiment will be described. First, the operation of current output (charging) in this charge pump is as follows.
The CLA5 signal shown in FIG. 2A and the CLA6 signal shown in FIG. 2B are input to the differential amplifier including the transistors Q1 and Q2. The CLA5 signal and the CLA6 signal are signals for controlling the operation of current output. Here, it is assumed that the potential difference between “H” and “L” of the CLA5 signal and the CLA6 signal is a potential difference that can sufficiently switch the differential amplifier including the transistors Q1 and Q2.
[0048]
First, when the current output (charging) is stopped, “L” is input to the base of the transistor Q1 by the CLA5 signal, and “H” is input to the base of the transistor Q2 by the CLA6 signal. Then, a collector current (current of the constant current source I1) flows in the transistor Q1, while the collector current is cut off in the transistor Q2. Therefore, the charging current does not flow from the transistor Q2 to the input / output terminal To, and the operation of current output (charging) stops.
[0049]
Subsequently, when current output (charging) is performed, “H” is input to the base of the transistor Q1 by the CLA5 signal, and “L” is input to the base of the transistor Q2 by the CLA6 signal. Then, the collector current is cut off in the transistor Q1, while the collector current (current of the constant current source I1) that has been cut off in the transistor Q2 flows. Therefore, a charging current flows from the transistor Q2 to the input / output terminal To, and current output (charging) is performed.
[0050]
Next, the current drawing (discharging) operation is as follows.
The CLB1 signal shown in FIG. 2B and the CLB2 signal shown in FIG. 2A are input to the differential amplifier composed of the transistors Q8 and Q9. The CLB1 signal and the CLB2 signal are signals for controlling the current drawing operation. Here, it is assumed that the potential difference between “H” and “L” of the CLB1 signal and the CLB2 signal is a potential difference that can sufficiently switch the differential amplifier including the transistors Q8 and Q9.
[0051]
First, when the current drawing (discharge) is stopped, “H” is input to the base of the transistor Q8 by the CLB1 signal, and “L” is input to the base of the transistor Q9 by the CLB2 signal. Then, the collector current is cut off in the transistor Q8, and the current of the constant current source I2 flows in the transistor Q9. Thereby, a differential voltage is generated between the resistor R5 and the resistor R6, and CLB3 signal and CLB4 signal corresponding to the differential voltage are input to the bases of the transistors Q6 and Q7 constituting the differential amplifier.
[0052]
In the differential amplifier, the transistor Q6 allows a collector current to flow according to the input CLB3 signal. On the other hand, the transistor Q7 cuts off the collector current of the transistor Q7 according to the input CLB4 signal. Therefore, the discharge current does not flow from the input / output terminal To to the transistor Q7, and the current drawing (discharging) operation is stopped.
[0053]
Subsequently, when current is drawn (discharged), “L” is input to the base of the transistor Q8 by the CLB1 signal, and “H” is input to the base of the transistor Q9 by the CLB2 signal. Then, the collector current (current of constant current source I2) that has been cut off in transistor Q8 flows. On the other hand, the collector current is cut off in transistor Q9. Thereby, a differential voltage is generated between the resistor R5 and the resistor R6, and CLB3 signal and CLB4 signal corresponding to the differential voltage are input to the bases of the transistors Q6 and Q7 constituting the differential amplifier.
[0054]
In the differential amplifier, the transistor Q6 cuts off the collector current of the transistor Q6 according to the input CLB3 signal. On the other hand, the transistor Q7 allows a collector current to flow according to the input CLB4 signal. Therefore, a discharge current flows from the input / output terminal To to the transistor Q7, and current drawing (discharge) is performed.
[0055]
Here, if the transistors Q7 and Q10 are transistors having the same shape, the following relationship is established.
I2 * R5 + [V] T * ln (I2 / Is) = I3 * R4 + [V] T * ln (I3 / Is) (2)
However, I2: current of constant current source I2, I3: discharge current, [V] T = kT / q, k: Boltzmann constant, q: elementary charge, T: absolute temperature, and Is for transistors Q10 and Q7 Since the inherent constant and shape are the same, the transistors Q10 and Q7 are expressed as the same Is.
[0056]
The relationship between the current I2 and the discharge current I3 is obtained by equation (2). If the transistors Q10 and Q7 and the resistors R5 and R4 are equal, I2 = I3. In the charge pump configured as described above, the current output switch circuit is configured by a differential amplifier including the transistor Q1 and the transistor Q2, so that current output (charging operation) can be performed at high speed. Further, since the pull-in amplifier circuit for outputting the CLB3 signal and the CLB4 signal for controlling the operation of the current pull-in switch circuit is a differential amplifier, the CLB3 signal and the CLB4 signal can be generated and output at high speed. . Since the current drawing switch circuit is also composed of a differential amplifier composed of the transistor Q6 and the transistor Q7, the CLB3 signal and the CLB4 signal input to the differential amplifier are generated at a high speed. Pull-in (discharge operation) can be performed.
[0057]
The transistor Q10, the resistor R5, the transistor Q7, and the resistor R4 are in a current mirror circuit relationship. However, a current always flows through the transistor Q10 regardless of whether the current flows through the transistor Q8 or the transistor Q9. For this reason, there is no delay like when a normal current mirror circuit is turned on. Therefore, this charge pump can execute high-speed current drawing (discharge) with respect to the input signal.
[0058]
In addition, in this charge pump, current is drawn by a switch composed of a differential amplifier composed of a resistor and a transistor. Therefore, compared to a case where current is drawn by a switch in which a constant current source and a differential amplifier are cascode-connected, a constant current is reduced. The voltage required for the source to operate is eliminated and the input voltage range is widened.
[0059]
As described above, according to the second embodiment, current output (charging operation) and current drawing (discharging operation) can be performed at high speed, and a wide dynamic range of the input / output potential can be maintained. it can.
[0060]
The charge pump according to the second embodiment is effective when the output voltage range may be limited, for example, when a Darlington transistor is connected to the input / output terminal.
[0061]
Next explained is a charge pump according to the third embodiment of the invention.
This charge pump includes an output amplifier circuit having a differential amplifier on the current output side and a current output switch circuit having a differential amplifier, and a current drawing switch circuit having a differential amplifier on the current drawing side. Is.
[0062]
FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of the charge pump according to the third embodiment.
This charge pump includes a current output switch circuit for performing current output (charging), an output amplifier circuit for generating signals necessary for controlling the operation of the current output switch circuit, and current drawing (discharge). It has a current drawing switch circuit for performing.
[0063]
As shown in FIG. 4, the current output switch circuit includes a differential amplifier including a PNP transistor Q1, a PNP transistor Q2, and a resistor R1. An output amplifier circuit that outputs a signal to the current output switch circuit includes an NPN transistor Q3, a differential amplifier including an NPN transistor Q4, a PNP transistor Q5 that functions as a level shift circuit, a constant current source I1, and a resistor R2. It is comprised from resistance R3.
[0064]
The current drawing switch circuit includes a differential amplifier including an NPN transistor Q6 and an NPN transistor Q7, and a constant current source I2.
Next, the operation of the charge pump according to the third embodiment will be described. First, the operation of current output (charging) in this charge pump is as follows.
[0065]
The CLA1 signal shown in FIG. 2A and the CLA2 signal shown in FIG. 2B are input to the differential amplifier composed of the transistors Q3 and Q4. The CLA1 signal and the CLA2 signal are signals for controlling the operation of current output. Here, it is assumed that the potential difference between “H” and “L” of the CLA1 signal and the CLA2 signal is a potential difference that can sufficiently switch the differential amplifier including the transistors Q3 and Q4.
[0066]
First, when the current output (charging) is stopped, “L” is input to the base of the transistor Q3 by the CLA1 signal, and “H” is input to the base of the transistor Q4 by the CLA2 signal. Then, the collector current is cut off in the transistor Q3, and the current of the constant current source I1 flows in the transistor Q4. As a result, a difference voltage is generated between the resistor R2 and the resistor R3, and the CLA3 signal and the CLA4 signal corresponding to the difference voltage are input to the bases of the transistors Q2 and Q1 constituting the differential amplifier.
[0067]
In the differential amplifier, the transistor Q1 allows a collector current to flow according to the input CLA4 signal. On the other hand, the transistor Q2 cuts off the collector current of the transistor Q2 according to the input CLA3 signal. Therefore, the charging current does not flow from the transistor Q2 to the input / output terminal To, and the operation of current output (charging) stops.
[0068]
Subsequently, when current output (charging) is performed, “H” is input to the base of the transistor Q3 by the CLA1 signal, and “L” is input to the base of the transistor Q4 by the CLA2 signal. Then, the collector current (current of constant current source I1) that has been cut off in transistor Q3 flows. On the other hand, the collector current is cut off in transistor Q4. As a result, a difference voltage is generated between the resistor R2 and the resistor R3, and the CLA3 signal and the CLA4 signal corresponding to the difference voltage are input to the bases of the transistors Q2 and Q1 constituting the differential amplifier.
[0069]
In the differential amplifier, the transistor Q1 cuts off the collector current of the transistor Q1 according to the input CLA4 signal. On the other hand, the transistor Q2 allows a collector current to flow according to the input CLA3 signal. Therefore, a charging current flows from the transistor Q2 to the input / output terminal To, and current output (charging) is performed.
[0070]
Here, if the transistors Q2 and Q5 are transistors having the same shape, the following relationship is established.
I1 * R2 + [V] T * ln (I1 / Is) = I3 * R1 + [V] T * ln (I3 / Is) (1)
However, I1: Current of constant current source I1, I3: Charging current, [V] T = kT / q, k: Boltzmann constant, q: Elementary charge, T: Absolute temperature, and Is for transistors Q5 and Q2. Since the inherent constant and shape are the same, the transistors Q5 and Q2 are expressed as the same Is.
[0071]
The relationship between the current I1 and the charging current I3 is obtained by the equation (1). If the transistors Q5 and Q2, and the resistors R2 and R1 are equal, I1 = I3.
Next, the current drawing (discharging) operation is as follows.
[0072]
The CLB5 signal shown in FIG. 2B and the CLB6 signal shown in FIG. 2A are input to the differential amplifier composed of the transistors Q6 and Q7. The CLB5 signal and CLB6 signal are signals for controlling the current drawing operation. Here, it is assumed that the potential difference between “H” and “L” in the CLB5 signal and the CLB6 signal is a potential difference that can sufficiently switch the differential amplifier including the transistors Q6 and Q7.
[0073]
First, when current drawing (discharge) is stopped, “H” is input to the base of the transistor Q6 by the CLB5 signal, and “L” is input to the base of the transistor Q7 by the CLB6 signal. Then, collector current (current of constant current source I2) flows in transistor Q6, while collector current is cut off in transistor Q7. Therefore, the discharge current does not flow from the input / output terminal To to the transistor Q7, and the current drawing (discharging) operation is stopped.
[0074]
Subsequently, when current is drawn (discharged), “L” is input to the base of the transistor Q6 by the CLB5 signal, and “H” is input to the base of the transistor Q7 by the CLB6 signal. Then, the collector current is cut off in transistor Q6, while the collector current (current of constant current source I2) that was cut off in transistor Q7 flows. Therefore, a discharge current flows from the input / output terminal To to the transistor Q7, and current drawing (discharge) is performed.
[0075]
In the charge pump configured as described above, the output amplifier circuit that outputs the CLA3 signal and the CLA4 signal for controlling the operation of the current output switch circuit is a differential amplifier. Can be generated and output. Since the current output switch circuit is also composed of a differential amplifier composed of the transistor Q1 and the transistor Q2, the CLA3 signal and the CLA4 signal input to the differential amplifier are generated at a high speed. Output (charging operation) can be performed. Further, since the current drawing switch circuit is composed of a differential amplifier including the transistors Q6 and Q7, current drawing (discharging operation) can be performed at high speed.
[0076]
Note that the transistor Q5, the resistor R2, the transistor Q2, and the resistor R1 are in a current mirror circuit relationship. However, the current always flows through the transistor Q5 regardless of whether the current flows through the transistor Q3 or the transistor Q4. For this reason, there is no delay like when a normal current mirror circuit is turned on. Therefore, this charge pump can execute high-speed current output (charging) or current drawing (discharging) with respect to the input signal.
[0077]
In addition, in this charge pump, current output is performed by a switch composed of a differential amplifier composed of a resistor and a transistor. The voltage required for the source to operate is eliminated and the output voltage range is widened.
[0078]
As described above, according to the third embodiment, current output (charging operation) and current drawing (discharging operation) can be performed at a high speed, and a wide dynamic range of the input / output potential can be maintained. it can.
[0079]
In the above-described embodiment, the case where an NPN transistor or a PNP transistor is used has been described, but an n-channel field effect transistor or a p-channel field effect transistor may be used instead.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a charge pump that can perform current output (charging operation) and current drawing (discharging operation) at high speed and can maintain a wide dynamic range of input / output potentials. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a charge pump according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating an input signal for operating a charge pump.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a charge pump according to a second embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a charge pump according to a third embodiment.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional charge pump.
FIG. 6 is a circuit diagram showing another example of a conventional charge pump.
[Explanation of symbols]
Q1, Q2, Q5, Q8, Q9 ... PNP transistor
R1, R2, R3, R4, R5, R6 ... resistance
Q3, Q4, Q6, Q7, Q10 ... NPN transistor
I1, I2 ... Constant current source
Claims (7)
前記電流出力スイッチ回路に前記第１、第２制御信号を出力する第１差動増幅回路と、
第３、第４トランジスタの電流通路の一端同士が接続され、前記一端に抵抗を介して基準電位が供給されると共に、前記第３トランジスタのゲートに入力される第３制御信号、及び前記第４トランジスタのゲートに入力される第４制御信号に応じて定電流源として動作し引き込み電流を制御する電流引き込みスイッチ回路と、
前記電流引き込みスイッチ回路に前記第３、第４制御信号を出力する第２差動増幅回路と、
を具備することを特徴とするチャージポンプ。 One ends of the current paths of the first and second transistors are connected to each other, a power supply voltage is supplied to the one end via a resistor, a first control signal input to the gate of the first transistor, and the second A current output switch circuit that operates as a constant current source in response to a second control signal input to the gate of the transistor and controls the output current;
A first differential amplifier circuit that outputs the first and second control signals to the current output switch circuit;
One ends of the current paths of the third and fourth transistors are connected to each other, a reference potential is supplied to the one end via a resistor, a third control signal input to the gate of the third transistor, and the fourth A current drawing switch circuit which operates as a constant current source in response to a fourth control signal input to the gate of the transistor and controls the drawn current;
A second differential amplifier circuit for outputting the third and fourth control signals to the current drawing switch circuit;
A charge pump comprising:
前記電流出力スイッチ回路に前記第１、第２制御信号を出力する第１差動増幅回路と、
定電流源回路と第２差動増幅回路をカスコード接続してなり、前記第２差動増幅回路に入力される第３、第４制御信号に応じて引き込み電流を制御する電流引き込みスイッチ回路と、
を具備することを特徴とするチャージポンプ。One ends of the current paths of the first and second transistors are connected to each other, a power supply voltage is supplied to the one end via a resistor, a first control signal input to the gate of the first transistor, and the second A current output switch circuit that operates as a constant current source in response to a second control signal input to the gate of the transistor and controls the output current;
A first differential amplifier circuit that outputs the first and second control signals to the current output switch circuit;
A current drawing switch circuit configured by cascode-connecting a constant current source circuit and a second differential amplifier circuit, and controlling a drawn current according to third and fourth control signals input to the second differential amplifier circuit;
A charge pump comprising:
第１、第２トランジスタの電流通路の一端同士が接続され、前記一端に抵抗を介して基準電位が供給されると共に、前記第１トランジスタのゲートに入力される第３制御信号、及び前記第２トランジスタのゲートに入力される第４制御信号に応じて定電流源として動作し引き込み電流を制御する電流引き込みスイッチ回路と、
前記電流引き込みスイッチ回路に前記第３、第４制御信号を出力する第２差動増幅回路と、
を具備することを特徴とするチャージポンプ。A current output switch circuit configured by cascode-connecting a constant current source circuit and a first differential amplifier circuit, and controlling an output current in accordance with first and second control signals input to the first differential amplifier circuit;
One ends of the current paths of the first and second transistors are connected to each other, a reference potential is supplied to the one end via a resistor, a third control signal input to the gate of the first transistor, and the second A current drawing switch circuit which operates as a constant current source in response to a fourth control signal input to the gate of the transistor and controls the drawn current;
A second differential amplifier circuit for outputting the third and fourth control signals to the current drawing switch circuit;
A charge pump comprising:
トランジスタにより構成された差動増幅器と、
前記差動増幅器を構成するトランジスタと極性が逆のトランジスタを含むレベルシフト回路と、
一端が前記レベルシフト回路に接続され、他端が前記差動増幅器のそれぞれの出力に接続された２つの抵抗と、
前記差動増幅器のバイアス電流である定電流源と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のチャージポンプ。 Each of the first and second differential amplifier circuits includes:
A differential amplifier composed of transistors;
A level shift circuit including a transistor having a polarity opposite to that of the transistor constituting the differential amplifier;
Two resistors having one end connected to the level shift circuit and the other end connected to the respective outputs of the differential amplifier;
A constant current source which is a bias current of the differential amplifier;
The charge pump according to claim 1, comprising:
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