JP4104767B2 - 基準電圧回路 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は基準電圧回路において、特に低消費電流化した回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば携帯電話に組み込まれるスピーカーアンプなど、本体停止時においても待ち受け動作し続けなければならないものがある。外部からの呼出信号の受信があった場合、直ちにメインスイッチをONにし、本体を立ち上げねばならないため、必要最低限の動作電流を要するものである。
【0003】
このような場合、図4に示すように、電源1に一方の端子を接続した第1の抵抗12と、第1の抵抗12の他方の端子に一方の端子を接続し、GND2に他方の端子を接続した第2の抵抗13と、第1の抵抗12と第2の抵抗13との接続点に一方の端子を接続し、GND2に他方の端子を接続したキャパシタ14から構成し、第1の抵抗12と第2の抵抗13との接続点を基準電圧出力端子4としたものがある。
【0004】
また、図5に示すように、電源1に一方の端子を接続した第1のスイッチ素子30と、第1のスイッチ素子30の他方の端子に一方の端子を接続した第1の抵抗12と、第1の抵抗12の他方の端子に一方の端子を接続し、GND2に他方の端子を接続した第2の抵抗13と、第1の抵抗12と第2の抵抗13との接続点に一方の端子を接続し、GND2に他方の端子を接続したキャパシタ14から構成し、第1の抵抗12と第2の抵抗13との接続点を基準電圧出力端子4としたものもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図4に示した回路では、常に第1、第2の抵抗12、13に電流が流れており、たとえ基準電圧回路に接続されるアプリケーションの機能停止時においても無駄な電流が流れている。
【0006】
一方、図5の回路では、スイッチ素子30を開くことにより、第1、第2の抵抗12、13に流れる電流を抑えることはできるが、スイッチ素子30を閉じる時、キャパシタ14ヘの充電により基準電圧が安定するまで時間が掛かる。
【0007】
本発明は上記問題点を解決し、基準電圧回路に接続されるアプリケーションの機能停止時に多くの電流が流れることはなく、さらには基準電圧回路に接続されるアプリケーションが機能復帰時に基準電圧が安定するまで時間がかからないように動作させることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第1の発明に係る基準電圧回路は、電源に直列順方向接続された少なくとも1つのPN接合からなる第1のPN接合群と、該第1のPN接合群に直列接続した第2のPN接合群と、該第1のPN接合群と第2のPN接合群の間に接続した出力端子とを具備する基準電圧回路であって、前記第1及び第2のPN接合群の各PN接合両端にかかる電圧がすべて当該各PN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、前記第1のPN接合群に第1の抵抗及び該第1の抵抗に直列接続された第1のスイッチ素子が並列接続され、前記第2のPN接合群に第2の抵抗及び該第2の抵抗に直列接続された第2のスイッチ素子並びにキャパシタがそれぞれ並列接続され、前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子は同期開閉し、前記第1及び第2のPN接合群のそれぞれに掛かる電圧の比と、前記第1及び第2のスイッチ素子が閉じたときに前記第1及び第2の抵抗のそれぞれに掛かる電圧の比が等しいことを特徴とする。
【0009】
また、第2の発明に係る基準電圧回路は、電源に直列順方向接続された少なくとも1つのPN接合からなる第1のPN接合群と、該第1のPN接合群に直列接続した第2のPN接合群と、該第1のPN接合群と第2のPN接合群の間に接続した出力端子とを具備する基準電圧回路であって、前記第1及び第2のPN接合群の各PN接合両端にかかる電圧がすべて当該各PN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、電源に直列順方向接続された少なくとも1つのPN接合からなる第1のPN接合群と、該第1のPN接合群に直列接続した第2のPN接合群と、該第1のPN接合群と第2のPN接合群の間に接続した出力端子とを具備する基準電圧回路であって、前記第1及び第2のPN接合群の各PN接合両端にかかる電圧がすべて当該各PN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、前記出力端子と前記電源の高電位側の間に前記第1のPN接合群と直列に第1の抵抗が接続され、前記出力端子と前記電源の低電位側の間に前記第2のPN接合群と直列に第2の抵抗が設けられ、前記第1のPN接合群に第1のスイッチ素子が並列接続され、前記第2のPN接合群に前記第1のスイッチ素子と同期開閉する第2のスイッチ素子が並列接続され、該第1及び第2のスイッチ素子が開いたときに前記第1のPN接合群と前記第1の抵抗に掛かる電圧の合計値と前記第2のPN接合群と前記第2の抵抗に掛かる電圧の合計値の比と、前記第1及び第2のスイッチ素子が閉じたときに前記第1及び第2の抵抗のそれぞれに掛かる電圧の比とが等しいことを特徴とする。
【0010】
また、第3の発明に係る基準電圧回路は、電源に直列に順方向接続され、少なくとも1つのPN接合からなる第1、第2のPN接合群及び該第1のPN接合群と該第2のPN接合群の間に直列接続された第3のPN接合と、該第3のPN接合のアノード側端部にベースが接続され、前記電源の高電位側にコレクタが接続されたNPNトランジスタと、前記第3のPN接合のカソード側端部にベースが接続され、前記電源の低電位側にコレクタが接続され、前記NPNトランジスタのエミッタに自己のエミッタが接続されたPNPトランジスタと、前記NPNトランジスタと前記PNPトランジスタの両エミッタに接続された出力端子と、該出力端子と前記電源の高電位側の間に直列接続された第1の抵抗及び第1のスイッチ素子と、前記出力端子と前記電源の低電位側間に直列接続された第2の抵抗及び第2のスイッチ素子と、該第2の抵抗及び第2のスイッチ素子と並列接続されたキャパシタとを具備し、前記第1及び第2のPN接合群並びに前記第3のPN接合の各PN接合両端にかかる電圧がすべて当該各PN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、前記NPNトランジスタのV BE と前記PNPトランジスタのV BE がそれぞれのベースとエミッタ間で形成されるPN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、前記第1及び第2のスイッチ素子が開いたときに前記NPNトランジスタのV BE と前記第1のPN接合群に掛かる電圧の合計値と前記PNPトランジスタのV BE と前記第2のPN接合群に掛かる電圧の合計値の比と、前記第1及び第2のスイッチ素子が閉じたときに前記第1及び第2の抵抗のそれぞれに掛かる電圧の比が等しいことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
第1図は本発明の実施例で、1は電源、2はGND、3は制御入力端子、4は基準電圧出力端子、5はダイオード群、6はNPNトランジスタ、7はPNPトランジスタ、8はP型MOSトランジスタ、9はN型MOSトランジスタ、10はP型MOSトランジスタ、11はN型MOSトランジスタ、12、13は抵抗、14はキヤパシタである。
【0013】
ダイオード群5を各ダイオード両端にかかる電圧がビルトイン・ポテンシャル以内となるような個数のダイオードにより構成している。このうち、任意の1つのダイオードのアノードに電源1にコレクタが接続されたNPNトランジスタ6のベースを接続し、カソードにGND2にコレクタが接続されたPNPトランジスタ7のベースを接続している。そして、NPNトランジスタ6とPNPトランジスタ7のエミッタ同士を接続して、その接続点を基準電圧出力端子4としている。即ち、電源1からNPNトランジスタ6のベース接続点までのダイオード及びNPNトランジスタ6のベース〜エミッタ間のPN接合と、PNPトランジスタ7のベース接続点からGND2までのダイオード及びPNPトランジスタ7のベース〜エミッタ間のPN接合のそれぞれに掛かる順方向電圧の比によって基準電圧が決定される。
【0014】
また、NPNトランジスタ6とPNPトランジスタ7それぞれのベース〜エミッタ間のPN接合に掛かる電圧(VBE)もそれらPN接合におけるビルトインポテンシャル以内としている。なお、図示しないが、基準電圧出力端子4に接続される回路(アプリケーション)の入力端子は、制御入力端子3をLレベルとした時には高インピーダンスとなるように設定してあるものとする。
【0015】
一方、ダイオード群5と並列に抵抗12、13が直列接続されたものが設けられ、その抵抗12と13の接続点が基準電圧出力端子4に接続されている。また、その接続点と電源1の間に抵抗12と直列にP型MOSトランジスタ10が接続され、接続点とGND2の間に抵抗13と直列にN型MOSトランジスタ11が接続されている。P型MOSトランジスタ10のゲートはP型MOSトランジスタ8とN型MOSトランジスタ9からなるインバーターの出力に接続され、N型MOSトランジスタ11のゲートはインバーターの制御入力端子3に接続している。
【0016】
また、基準電圧出力端子4とGND2の間に抵抗13及びN型MOSトランジスタ11と並列にキャパシタ14が接続されている。
【0017】
次に回路動作について述べる。まず、制御入力端子3をHレベルとしたときには、その信号が直接N型MOSトランジスタ11のゲートに入力されるとともに、P型MOSトランジスタ8とN型MOSトランジスタ9で構成されたインバーター出力LがP型MOSトランジスタ1Oのゲートに入力されるため、MOSトランジスタ10、11がともにONとなり、基準電圧出力端子4には抵抗12、13で設定された電圧が発生する。
【0018】
次に、制御入力端子をLレベルとしたとき、MOSトランジスタ10、11がともにOFFとなり、基準電圧出力端子4にはダイオード群5で設定された電圧が発生する。なおかつダイオード群5の各ダイオード両端にかかる電圧がビルトインポテンシャル以内であるため、流れる電流は図2に示すように微少となる。このとき、基準電圧出力端子4に接続されるアプリケーションが高インピーダンスとなることで、発生する基準電圧は基準電圧出力端子4に接続されるアプリケーションの影響を受けず安定であり、かつ低消費電流化が図れる。例えば携帯電話の待ち受け状態時には、呼出信号受信に必要最低限の電流さえ流れていれば良いので、図1の回路を採用して、その必要最低限の電流値に合わせてダイオード群5の順方向電流を決定すれば、無駄な電流を流さずに済む。
【0019】
また、交流的に基準電圧出力端子のインピーダンスを下げるためのキャパシタ14がある場合でも、ダイオード群5による基準電圧と抵抗12、13による基準電圧とを同じ値としておけば、制御電圧によって基準電圧出力端子の電圧は変化しない。
【0020】
ところで、NPNトランジスタ6とPNPトランジスタ7は、制御入力端子3をLレベルとしたときの電源1の変動に対してキャパシタ14の充放電を速く行えるという効果があるので、アプリケーション停止時のキャパシタ14の充電量を調整し、アプリケーション立ち上げ時に即座に基準電圧を供給できる。
【0021】
但し、時定数が十分小さい場合や電源1の電圧レベルの変動が小さい場合などは、NPNトランジスタ6とPNPトランジスタ7は必要無い。この場合、ダイオード群5を2分割する任意の接続点を基準電圧出力端子として構成すれば良い。この際の基準電圧は、分割された一方のダイオード群と他方のダイオード群によって分割された電源電圧値となる。
【0022】
なお、この場合において、各ダイオードに掛かる電圧がビルトインポテンシャル以内になっていれば、それらに抵抗が直列接続されていても良い。この際、図3に示すように、抵抗21、22を第1及び第2のダイオード群23、24のそれぞれに直列に挿入し、第1及び第2のダイオード群23、24のそれぞれに並列にMOSトランジスタ等のスイッチ素子25、26を挿入して、スイッチ素子25、26を同期開閉する構成とすれば、スイッチ素子25、26の開時には微小電流が流れ、閉時には大電流が流れるようにすることができ、図1に示した回路よりも単純な回路にすることが可能となる。この場合においても、スイッチ素子25、26の開時及び閉時のそれぞれに出力される基準電圧の値が同一となるように、ダイオード群23、24の順方向電圧及び抵抗21、22の電圧降下の値を調整する。
【0023】
以上の説明から明かなように、本発明によれば、所望の基準電圧を低消費電流で得ることができ、第1、第2の発明によれば、同一の基準電圧をスイッチ素子の開閉によって、大小2通りの出力電流に切り替えることができ、第3の発明によってさらにアプリケーション停止時の電源の変動に対してキャパシタの充放電を早く行なうことができる。
【0024】
従って、基準電圧回路に接続されるアプリケーションの機能停止時に多くの電流を流すことなく、さらにアプリケーションの機能復帰時には瞬時に立ち上げることが可能となる。このように、本発明は携帯電話をはじめとする、アプリケーションが停止中にそのアプリケーションの起動信号の受信待ちをするような電化製品について、その低消費電流化や安定動作に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における基準電圧回路の構成例を示す図である。
【図2】ダイオード順方向電流対印加電圧特性を示すグラフである。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図4】従来の基準電圧回路の例を示す回路図である。
【図5】従来の基準電圧回路の他の例を示す回路図である。
【符号の説明】
1:電源、2:GND、3:制御入力端子、4:基準電圧出力端子、5:ダイオード群、6:NPNトランジスタ、7:PNPトランジスタ、8:P型MOSトランジスタ、9:N型MOSトランジスタ、1O:P型MOSトランジスタ、11:N型MOSトランジスタ、12,13:抵抗、14,:キャパシタ、21,22:抵抗、23:第1のダイオード群、24:第2のダイオード群、25,26,30:スイッチ素子
Claims (3)
- 電源に直列順方向接続された少なくとも1つのPN接合からなる第1のPN接合群と、該第1のPN接合群に直列接続した第2のPN接合群と、該第1のPN接合群と第2のPN接合群の間に接続した出力端子とを具備する基準電圧回路であって、前記第1及び第2のPN接合群の各PN接合両端にかかる電圧がすべて当該各PN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、前記第1のPN接合群に第1の抵抗及び該第1の抵抗に直列接続された第1のスイッチ素子が並列接続され、前記第2のPN接合群に第2の抵抗及び該第2の抵抗に直列接続された第2のスイッチ素子並びにキャパシタがそれぞれ並列接続され、前記第1のスイッチ素子と前記第2のスイッチ素子は同期開閉し、前記第1及び第2のPN接合群のそれぞれに掛かる電圧の比と、前記第1及び第2のスイッチ素子が閉じたときに前記第1及び第2の抵抗のそれぞれに掛かる電圧の比が等しいことを特徴とする基準電圧回路。
- 電源に直列順方向接続された少なくとも1つのPN接合からなる第1のPN接合群と、該第1のPN接合群に直列接続した第2のPN接合群と、該第1のPN接合群と第2のPN接合群の間に接続した出力端子とを具備する基準電圧回路であって、前記第1及び第2のPN接合群の各PN接合両端にかかる電圧がすべて当該各PN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、前記出力端子と前記電源の高電位側の間に前記第1のPN接合群と直列に第1の抵抗が接続され、前記出力端子と前記電源の低電位側の間に前記第2のPN接合群と直列に第2の抵抗が設けられ、前記第1のPN接合群に第1のスイッチ素子が並列接続され、前記第2のPN接合群に前記第1のスイッチ素子と同期開閉する第2のスイッチ素子が並列接続され、該第1及び第2のスイッチ素子が開いたときに前記第1のPN接合群と前記第1の抵抗に掛かる電圧の合計値と前記第2のPN接合群と前記第2の抵抗に掛かる電圧の合計値の比と、前記第1及び第2のスイッチ素子が閉じたときに前記第1及び第2の抵抗のそれぞれに掛かる電圧の比とが等しいことを特徴とする基準電圧回路。
- 電源に直列に順方向接続され、少なくとも1つのPN接合からなる第1、第2のPN接合群及び該第1のPN接合群と該第2のPN接合群の間に直列接続された第3のPN接合と、該第3のPN接合のアノード側端部にベースが接続され、前記電源の高電位側にコレクタが接続されたNPNトランジスタと、前記第3のPN接合のカソード側端部にベースが接続され、前記電源の低電位側にコレクタが接続され、前記NPNトランジスタのエミッタに自己のエミッタが接続されたPNPトランジスタと、前記NPNトランジスタと前記PNPトランジスタの両エミッタに接続された出力端子と、該出力端子と前記電源の高電位側の間に直列接続された第1の抵抗及び第1のスイッチ素子と、前記出力端子と前記電源の低電位側間に直列接続された第2の抵抗及び第2のスイッチ素子と、該第2の抵抗及び第2のスイッチ素子と並列接続されたキャパシタとを具備し、前記第1及び第2のPN接合群並びに前記第3のPN接合の各PN接合両端にかかる電圧がすべて当該各PN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、前記NPNトランジスタのV BE と前記PNPトランジスタのV BE がそれぞれのベースとエミッタ間で形成されるPN接合のビルトイン・ポテンシャル以内で動作し、前記第1及び第2のスイッチ素子が開いたときに前記NPNトランジスタのV BE と前記第1のPN接合群に掛かる電圧の合計値と前記PNPトランジスタのV BE と前記第2のPN接合群に掛かる電圧の合計値の比と、前記第1及び第2のスイッチ素子が閉じたときに前記第1及び第2の抵抗のそれぞれに掛かる電圧の比が等しいことを特徴とする基準電圧回路。
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