JP4833455B2 - Constant voltage generation circuit and semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧安定化技術に係り、特にオーバーシュートやアンダーシュート発生時に速やかに出力電圧を回復させ安定化ならしめることが可能な定電圧発生回路および半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は、従来の一般的な定電圧回路の構成を説明するための図である。
同図に示すように、従来の一般的な定電圧回路は、誤差増幅器A31、P型の出力トランジスタQ35、および抵抗R33から構成され、出力トランジスタQ35のゲートは誤差増幅器A31の出力に接続され、出力トランジスタQ35のソースは電源Vddへ、出力トランジスタQ35のドレインは抵抗R33を介してグランドVssに接地されるとともに誤差増幅器A31の非反転入力端子(+)へ接続される。また、誤差増幅器A31の反転入力端子(−)には内部基準電圧Vrefが入力される。さらに、出力トランジスタQ35のドレインには容量C33を含む負荷回路が接続される。
【0003】
以上の構成を有する定電圧回路において、負荷が任意の時点で電力を消費した時、容量C33を含む負荷回路への出力電圧Voutに変動を生じるが、この出力電圧Voutを誤差増幅器A31の非反転入力端子(+)に入力して反転入力端子(−)に入力される内部基準電圧Vrefと比較し、その比較結果により出力トランジスタQ35のゲート電位を上下させて出力トランジスタQ35のオン抵抗を制御するようにしている。これにより、出力電圧VoutをVrefと略等しくすることができ、結果的に出力電圧Voutの定電圧化を図ることを可能にしている。
【0004】
図10は、特許第3085562号公報「基準電圧発生回路および内部降圧回路」に開示された内部降圧回路,配線等価回路,および負荷回路の回路構成例を説明するための図である。本公報に開示されたものは、外部電源電圧を降圧して内部電源電圧を生成する回路に関するものである。
【0005】
図10に示すように、本公報に開示された内部降圧回路40は誤差増幅器(差動増幅器)A41と出力トランジスタQ45から構成され、内部電源供給線Voutと出力トランジスタQ45のゲートとの間に出力トランジスタQ45のゲート容量以上の容量値を持つ帰還容量C41が接続されている。また、配線等価回路50は抵抗R54,2つの容量C53およびC54から構成され、負荷回路60は信号φによりゲートが制御されるP型トランジスタQ66、N型トランジスタQ67、負荷容量C65、および抵抗R63から構成されている。
【0006】
図10の構成において、信号φによりP型トランジスタQ66とN型トランジスタQ67に高速スイッチング動作を行わせて負荷容量C65を制御する場合、帰還容量C41により出力電圧Voutの変化が容量結合を介して遅延なく出力トランジスタQ45のゲートに伝達されるため、応答遅延により内部電源電圧Voutが振動することを抑制できる。
【0007】
図11は、特開2000−47740号公報「電圧補助回路および半導体集積回路装置」に開示された電圧補助回路を含む半導体集積回路の構成を説明するための図であり、内部降圧回路80、電圧補助回路70、および負荷回路(内部回路)90が示されている。
【0008】
同図において、内部降圧回路80は誤差増幅器(コンパレータ)A81と出力トランジスタQ85から構成され、電圧補助回路70は定電流源I71およびP型トランジスタQ71〜73、コンパレータA72、容量C71から構成されている。
【0009】
電圧補助回路70において、P型トランジスタQ71は電源VddとコンパレータA72の反転入力端子(−)との間に接続される。P型トランジスタQ71のゲートはコンパレータA72の反転入力端子(−)と接続される。定電流源I71はノードZ71とグランドVssとの間に接続される。定電流源I71およびP型トランジスタQ71の直列接続構成により、電源電圧Vddに対して一定電圧をノードZ71に発生させる。
【0010】
P型トランジスタQ72は電源VddとノードZ72との間に接続される。P型トランジスタQ72のゲートはノードZ72と接続される。容量C71およびP型トランジスタQ72は直列接続されて分圧回路を構成している。P型トランジスタQ72はノードZ72の電位に応答してオン/オフする。
【0011】
P型トランジスタQ73は電源Vddと出力ノードZ70との間に接続される。P型トランジスタQ73のゲートはコンパレータA72の出力に接続される。コンパレータA72はノードZ71の電圧とノードZ72の電圧とを入力し、それらを比較する。P型トランジスタQ73はコンパレータA72によるノードZ71の電圧とノードZ72の電圧と比較結果に応答してオン/オフの制御が行われる。
【0012】
本構成において、定常状態でノードZ72の方がノードZ71よりも高電位になるように設定しておく。この状態で、負荷回路90の動作により例えば出力電圧Voutが急激に低下したとすると、ノードZ72の電位、すなわちコンパレータA72の非反転入力端子(+)の電位が容量C71のカップリングにより低下する。この結果、コンパレータA72の出力はLレベルになり、P型トランジスタQ73がオンする。
【0013】
これにより出力ノードZ70が充電され、またコンパレータA72の非反転入力端子(+)の電位もP型トランジスタQ72を介して充電されるためコンパレータA72の出力がHレベルになるまで回復し、一連の充電動作が終了する。このように、電圧補助回路70は、急激に出力電圧Voutが低下したときにその微分成分のみに応答して出力端子を充電する。なお、本公報(特開2000−47740号公報)には、N型トランジスタを用いた対グランド側への電圧補助回路についても言及されている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
図9に示す従来の一般的な定電圧回路では、出力トランジスタQ35のドレインとグランドVss間に接続される抵抗R33に流れる電流は定常的な漏れ電流として全体の消費電流に影響を与えるため、携帯端末機器などのシステムにおいては抵抗R33は数MΩ〜数十MΩオーダの値が選定されるのが一般的である。また、出力トランジスタQ35の電流駆動能力は、定電圧回路の立ち上がり特性を向上することや、負荷回路が必要とする電流供給能力の最大値で決定されるため、大きな駆動能力が得られるように設計され、システムによっては数十mA〜数百mAのオーダに達する。
【0015】
このように定常的な消費電流を抑えること、高い電流供給能力を維持すること、という2つの要求を満たすために、従来から高抵抗値の抵抗R33と駆動能力の高い出力トランジスタQ35を組み合わせる方法が採用されている。一方、定電圧回路の出力電圧配線には配線容量が寄生し、また出力端子にはその性格上からノイズ成分除去のため負荷回路の一部として安定化容量C33が接続されることも多い。
【0016】
ここで、このようなシステムにおいて、抵抗R33と出力トランジスタQ35の電流駆動能力に大きな差があることによって、出力端子に接続された容量C33により過渡応答特性が著しく悪化するという問題が生じる。
【0017】
すなわち、電源Vddに突発的なノイズが重畳されたり、内部基準電圧Vrefに正ノイズが発生したりすると、出力電圧Voutが規定値より高くなる。また、負荷回路の動作により出力電流が急激に減少する際に、ドレイン電圧−誤差増幅器−出力トランジスタQ35の制御ループの動作遅れによって出力電圧Voutがオーバシュートを起こす。この状態を後述する図3および図5の破線で示す。
【0018】
この図3および図5の破線に示すように、出力トランジスタQ35の高い駆動能力により容量C33に電荷が充電され、一度このような電荷が充電されると、今度は電荷を放電するパスが高抵抗値のR33しか存在しないために、容量C33に充電された電荷により長時間にわたり出力電圧Voutが高く維持されるという現象が生じる。また、このような出力電圧を上昇させる外的要因が短い周期で加わると出力電圧Voutが恒常的に上昇するという問題があった。
【0019】
これに対し、図10に示した如き特許第3085562号公報に開示された回路においては、出力ノード(Vout)と出力トランジスタQ45のゲート間に接続した帰還容量C41による容量結合を介して出力電圧Voutの変化を遅延なく出力トランジスタQ45のゲートに伝達するようにして、応答遅延により内部電源電圧Voutが振動することを抑制することを可能にしている。
【0020】
しかし、この場合に接続する帰還容量C41は出力トランジスタQ45のゲート容量以上の容量が必要であり、また対象とする負荷回路60が半導体記憶装置で、常時接続される容量C53が微小(pFオーダ)且つ定常的な出力電流が存在する場合には有効であるが、出力電流が0A〜数十mAまで変動し、容量C53がμFオーダに至るようなケースでは対応不可能である。つまり、このような状況では容易にオーバーシュートを発生し、さらに余分な電圧を放電する手段を有していない。
【0021】
また、図11に示した如き特開2000−47740号公報に開示された回路では、急激な出力電圧(Vout)の変動を、容量C71を介してコンパレータA72の非反転入力端子(+)に入力し、この入力電圧と第2の基準電圧である反転入力端子(−)の入力電圧を比較することにより、出力電圧(Vout)が急激に変動した場合のみ出力ノードを充電あるいは放電する回路を提案している。しかしこの場合、回路構成が複雑で占有面積が大きく、また従来の定電圧回路と同様の帰還系を利用しているので、系に内在する応答遅延の問題から主となる定電圧回路に比べてことさら高速に反応させることは不可能である。
【0022】
さらに、図11の回路においては、コンパレータA72および第2の基準電圧源に常時電流が流れ、且つコンパレータA72の応答速度はその電流量で決定されるため、高速化が要求される場合は、ある程度の電流量を確保する必要がある。一方、コンパレータA72の両入力端子の定常的な電圧関係を充電用トランジスタ(Q73)が非アクティブであるように設定することが要求されるが、これはコンパレータA72の製造バラツキによるオフセットの問題と合わせて考慮すべき事項である。
【0023】
そこで、本願出願人は、先に特願2000−138489号「電圧発生方式、電圧発生回路、ボルテージレギュレータ、およびそれらを用いた携帯端末機器」(平成12年5月11日出願)を出願した。この出願では、過渡応答性を改善した基準電圧発生回路(先願発明)を提案している。
【0024】
図12は、上記先願発明に係る基準電圧発生回路の一例を説明するための図である。
同図において、基準電圧発生回路100は、直列接続されたP型トランジスタQ101と第1抵抗R101からなる充電用回路と、直列接続された第2抵抗R102とN型トランジスタQ102からなる放電用回路を有している。
【0025】
内部基準電圧回路120からの基準電圧Vrefの入力を、第1誤差増幅器A101の反転入力端子(−)に供給するとともに、第3ダイオードD103と抵抗R103を介して接地し、その分圧点電位を第2誤差増幅器A102の反転入力端子(−)へ供給している。出力電圧Voutを第1誤差増幅器A101と第2誤差増幅器A102の非反転入力端子(+)に供給する。
【0026】
また、第1誤差増幅器A101の出力をP型トランジスタQ101のゲートに、第2誤差増幅器A102の出力をN型トランジスタQ102のゲートに供給する。
【0027】
これに加えて、電源端子VddからグランドVssの方向に導通する2つのダイオードを直列接続した第4ダイオードD104を第2抵抗R102とN型トランジスタQ102の間に設け、出力電圧Voutから第4ダイオードD104の両端に第1ダイオードD101と第2ダイオードD102とを逆並列に接続している。
【0028】
さらに、高抵抗値の第2抵抗R102と並列に接続されるP型トランジスタQ104のゲートが、ゲート抵抗R104を介して第1電源端子Vddに接続され、さらにゲートコンデンサC104を介して第2抵抗R102と第4ダイオードD104の接続点に接続されている。つまり、P型トランジスタQ104のゲートに接続されるゲート抵抗R104とゲートコンデンサC104とがハイパスフィルタを構成している。ゲート抵抗R104とゲートコンデンサC104とで構成されるハイパスフィルタにより、出力電圧Voutが低下した瞬間、その低下が生じている分だけゲート抵抗R104に電圧が印加され、P型トランジスタQ104をオンさせる。
【0029】
出力電圧Voutの上昇の高速性をトランジスタQ101で確保し、出力電圧Voutの降下をトランジスタQ102で確保するとともに、出力電圧Voutの変動の微分成分をN型トランジスタQ104に伝達するようにしたため、出力電圧Voutが設定電圧より一時的に低下した瞬間だけN型トランジスタQ104がオンし、時間遅れなく出力電圧Voutの降下を抑制し安定化することができる。
【0030】
しかし、上記先願発明では、ゲート抵抗R104とゲートコンデンサC104とで構成されるハイパスフィルタと組み合わせるトランジスタQ104のしきい値Vthをキャンセルすることについて考慮していないため、トランジスタQ104のしきい値Vthが0Vの場合には有効であるが、そのままの構成では一般的に効果が充分ではない。あるいは低しきい値(Vth≒0V)のトランジスタを組み合わせた場合には製造バラツキなどによりトランジスタQ104が常時オンして無効電流が流れ、出力ノードの制御系に影響を与えてしまうという問題点がある。
【0031】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、オーバーシュートやアンダーシュート発生時に速やかに出力電圧を回復させ安定化ならしめることが可能で、かつ構成が簡単でプロセスによるバラツキを受けにくく、動作が安定で、遅延時間が短く、且つ占有面積が少なく、定常的な無効電流が極めて微小である定電圧発生回路(請求項)ならびに半導体装置(請求項)を提供することを目的としている。
【0038】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次のような特徴を有する。すなわち、(1)請求項記載の発明は、定電圧回路(20)と、該定電圧回路(20)の出力ノード(Vout)と第1の電源(Vdd)の間に設けられ、第1の電極が第1の電源(Vdd)に接続され、第2の電極が電力供給配線あるいは出力ノード(Vout)に接続され、制御電極が電力供給配線あるいは出力ノード(Vout)と第1の電源(Vdd)の間に形成された第1のハイパスフィルタの出力点に接続された第1のトランジスタ(Q2)と、定電圧回路(20)の出力ノード(Vout)と第2の電源(Vss)の間に設けられ、第1の電極が第2の電源(Vss)に接続され、第2の電極が電力供給配線あるいは出力ノード(Vout)に接続され、制御電極が電力供給配線あるいは出力ノード(Vout)と第2の電源(Vss)の間に形成された第2のハイパスフィルタの出力点に接続された第2のトランジスタ(Q3)と、第1の電源(Vdd)と第2の電源(Vss)の間に直列に接続された、飽和結線された第3のトランジスタ(Q1)と定電流源(I1)あるいは抵抗と飽和結線された第4のトランジスタ(Q4)を有し、第1のハイパスフィルタが第3のトランジスタ(Q1)と定電流源(I1)あるいは抵抗との接続点に接続され、第2のハイパスフィルタが定電流源(I1)あるいは抵抗と第4のトランジスタ(Q4)との接続点に接続されたことを特徴としている(図2)。
【0039】
)請求項記載の発明は、請求項において、第1および第2のハイパスフィルタを、それぞれ抵抗(R1,R2)と容量の直列接続で構成し、各ハイパスフィルタの出力点を該抵抗と容量の接続点にしたことを特徴としている(図2)。
【0040】
)請求項記載の発明は、請求項において、各ハイパスフィルタを構成する抵抗および容量のうち、抵抗(R1,R2)を第1の電源(Vdd)または第2の電源(Vss)と各トランジスタ(Q2,Q3)の制御電極との間に設け、容量(C1,C2)を各トランジスタ(Q2,Q3)の制御電極と電力供給配線あるいは出力ノード(Vout)の間に設けたことを特徴としている(図2)。
【0041】
)請求項記載の半導体装置は、請求項3のいずれか1項に記載の定電圧発生回路を構成要素として具備させた半導体装置である。
【0042】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る定電圧発生回路の実施例を説明するための図であり、電圧安定化回路10と、定電圧回路20と、負荷回路30を示している。定電圧回路20は誤差増幅器A1とP型トランジスタQ5と抵抗R3からなり、負荷回路30は負荷と容量C3を有する。
【0043】
本実施例に係る電圧安定化回路10は一対の安定化回路構成を有する。同図に示すように、その一方の安定化回路構成は、定電流源I1、P型トランジスタQ1およびQ2、容量C1、抵抗R1から構成され、もう一方の安定化回路構成は、定電流源I1’、N型トランジスタQ3およびQ4、容量C2、抵抗R2から構成される。これら一対の安定化回路構成は夫々独立して機能しており、対象とする出力ノードによっては必ずしも充電時と放電時の両方とも必要というわけではなく、充電時に機能する安定化回路(例えば、後述する図6(a)、図7(a)、図8(a)参照)、または放電時に機能する安定化回路(例えば、後述する図6(b)、図7(b)、図8(b)参照)のいずれか一方のみでよい。
【0044】
P型トランジスタQ1、抵抗R1および容量C1は、電源Vdd〜出力ノードVout間に接続され、P型トランジスタQ1のソースは電源Vddに、P型トランジスタQ1のゲートおよびドレインは抵抗R1に接続されるとともに定電流源I1を介してグランドVssへ、またP型トランジスタQ2が電源Vdd〜出力ノード間に配置され、P型トランジスタQ2のソースは電源Vddへ、P型トランジスタQ2のドレインは出力ノードへ、P型トランジスタQ2のゲートは容量C1と抵抗R1の接続点に夫々接続される。
【0045】
一方、N型トランジスタQ4、抵抗R2および容量C2はグランドVss〜出力ノード間に接続される。N型トランジスタQ4のソースはグランドVssに、N型トランジスタQ4のゲートおよびドレインは抵抗R2に接続されるとともに定電流源I1’を介して電源Vddへ、またN型トランジスタQ3がグランドVss〜出力ノード間に配置され、N型トランジスタQ3のソースはグランドVssへ、N型トランジスタQ3のドレインは出力ノードへ、N型トランジスタQ3のゲートは容量C2と抵抗R2の接続点に夫々接続される。
【0046】
なお、図1においては、それぞれ定電流源を有する一対の安定化回路構成を組み合わせて用いているが、図2に示すように、図1の定電流源I1と定電流源I1’を一つの定電流源I1で共通化(兼用)してP型トランジスタQ1とN型トランジスタQ4の間に直列接続し、定電流源I1を一対の安定化回路構成で兼用するようにしてもよい。また、定電流源I1の代わりに単純に高抵抗を設ける構成にしてもよい。
【0047】
以上のように、容量C1と抵抗R1、あるいは容量C2と抵抗R2で構成されるハイパスフィルタの出力が、それぞれ各電源間に接続されたP型トランジスタQ2とN型トランジスタQ3のゲートに加えられる構成を採用することにより、定常的には容量C1および容量C2には出力ノードの設定電圧〜電源間の電圧よりも各トランジスタのしきい値分だけ少ない電圧が充電されてバランスしている。この時、P型トランジスタQ2とN型トランジスタQ3はともにオフ状態にある。
【0048】
次に、負荷変動により出力ノードの電圧が設定電圧より過渡的に変動した時を考える。この場合、その変動量の微分成分が容量を介してP型トランジスタQ2とN型トランジスタQ3のゲートに伝えられこれらのトランジスタを制御する。例えば出力電圧Voutが上昇した時は直ちにN型トランジスタQ3がオンしてその電圧を放電し、反対に出力電圧Voutが降下した時は直ちにP型トランジスタQ2がオンして電圧を充電し、その後定電圧を保つ。
【0049】
なお、P型トランジスタQ1およびN型トランジスタQ4は、P型トランジスタQ2とN型トランジスタQ3のしきい値Vthの影響をキャンセルするためのトランジスタであり、本回路の本来の特性自体は、P型トランジスタQ1およびN型トランジスタQ4と組み合わされる定電流源I1の電流値には左右されない。
【0050】
図3は、図1に示した回路構成を用いて求めた負荷回路に流れる負荷電流とそのときの出力電圧の時間的変化を示す特性図である。図3において、出力電圧における実線は図2に示した本発明の実施例の回路構成における出力電圧の変化を、出力電圧における破線は図9に示した従来の一般的な定電圧回路における出力電圧の変化を示す図である(図4、図5も同様)。
【0051】
本例で用いた各素子の具体的な物理値の一例を示すと、抵抗R1およびR2の抵抗値は100MΩ、容量C1およびC2の容量は10pF、トランジスタQ2およびQ3のW/Lサイズは500μ/2μ、定電流源I1(定電流源I1’)の電流値は1nAであり、これは十分に現実的な値であり、容易に実現可能である。
【0052】
図4は、図3における負荷電流の立ち上がり時の出力電圧を拡大して示した図である。同図に示すように、負荷電流の立ち上がり時における出力電圧のアンダーシュートやオーバーシュートは、従来の一般的な定電圧回路の場合に比較して本願回路構成(図2参照)の場合の方が減少しており、より急速に安定状態になることがわかる。
【0053】
図5は、図3における負荷電流の立ち下がり時の出力電圧を拡大して示した図である。同図に示すように、負荷電流の立ち下がり時における出力電圧は、従来の一般的な定電圧回路の場合は上昇したままであるが(図9の説明参照)、本願回路構成(図4参照)の場合は上昇した後直ちに低下して安定することがわかる。
【0054】
このように、抵抗と容量からなるハイパスフィルタを設けることにより負荷電流の過渡的な変動時にその微分成分を得、この微分成分によりトランジスタQ2あるいはQ3をオン制御して出力電圧を速やかに安定化させるようにしたため、効果的な電圧安定化回路を実現できる。
【0055】
また上述したように、充電時に機能する安定化回路構成と放電時に機能する安定化回路構成は必ずしも常に両方とも備えている必要はなく、適用する回路によってはいずれか一方のみでよい。図6〜図8は一方の安定化回路構成のみを有する例を示す図であり、これら各図において(a)は充電時に機能する安定化回路構成のみを有する例、(b)は放電時に機能する安定化回路構成のみを有する例を示している。
【0056】
なお、図1、図2、図6(a)または図6(b)では、ハイパスフィルタと電源(VddまたはVss)の間に充電または放電を行うトランジスタ(P型トランジスタQ2またはN型トランジスタQ3)のしきい値Vthと同等の電圧を発生する一導電性の飽和結線されたトランジスタ(P型トランジスタQ1およびN型トランジスタQ4)を設けているが、該しきい値Vthと同等の電圧を発生する構成としては必ずしもトランジスタである必要はなく、しきい値Vthと同等の電圧を発生する電圧源であれば如何なるものであってもよい。
【0057】
図7(a)はハイパスフィルタと電源Vddの間に充電を行うトランジスタQ2のしきい値Vthと同等の電圧を発生する電圧源を設けた回路図であり、図7(b)はハイパスフィルタと電源Vssの間に放電を行うトランジスタQ3のしきい値Vthと同等の電圧を発生する電圧源を設けた回路図である。しかし、該電圧源として図1,図2,図6に示したように充放電を行うトランジスタ(Q2,Q3)と同様のプロセスで作製されるトランジスタ(Q1,Q4)を用いるようにすればプロセスによるバラツキが少なくなり安定した動作を行う安定化回路が得られる。
【0058】
以上、図1,図2,図6,および図7を用いて説明したように、P型トランジスタQ2とN型トランジスタQ3のしきい値Vthの影響をトランジスタまたは電圧源を用いてキャンセルすることにより、遅延時間が短く、且つ占有面積が少なく、定常的な無効電流が極めて微小である電圧安定化回路を実現することができる。特に図1,図2、図6に示すように、充放電を行うトランジスタのしきい値Vthの影響を、同様な構造を有するトランジスタを用いてキャンセルするようにすれば、簡単な構成で、プロセスによるバラツキを受けにくい、安定した動作の電圧安定化回路を実現することができる。
【0059】
なお、P型トランジスタQ2とN型トランジスタQ3のしきい値Vthの影響をキャンセルする必要がなければ、単に、図8(a)に示すように充電用トランジスタQ2のゲートにハイパスフィルタを、および/または図8(b)に示すように放電用トランジスタQ3のゲートにハイパスフィルタを設けるようにしてもよい。この構成によれば、非常に簡単な構成で、定常的にノード電圧を制御する系には何ら影響を与えず、負荷変動により出力ノードの電圧が過渡的に変動した場合に、その微分成分にのみに応答して出力電圧を速やかに安定化させることができるようになる。
【0060】
以上、特に電圧安定化回路へ適用した場合の実施例を中心に本発明を説明したが、本発明は直接説明した電圧安定化回路や電圧発生回路に限らず、電圧変動が発生した場合に、速やかに安定化させる必要がある回路を含む全ての回路に適用可能であり、またこのような電圧安定化回路や電圧発生回路を組み込むことによって同様の効果を有する半導体装置を得ることができる。
【0064】
【発明の効果】
請求項1〜3および4記載の発明によれば、オーバーシュートやアンダーシュート発生時に速やかに出力電圧を回復させ安定化ならしめることが可能で、かつ構成が簡単でプロセスによるバラツキを受けにくく、動作が安定で、遅延時間が短く、且つ占有面積が少なく、定常的な無効電流が極めて微小である定電圧発生回路および半導体装置を実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電圧安定化回路の実施例を説明するための図である。
【図2】図1の変形例で、定電流源を兼用した例を示す図である。
【図3】図2に示した回路構成を用いて求めた負荷回路に流れる負荷電流とそのときの出力電圧の時間的変化を示す特性図である。
【図4】図3における負荷電流の立ち上がり時の出力電圧を拡大して示した図である。
【図5】図3における負荷電流の立ち下がり時の出力電圧を拡大して示した図である。
【図6】一方の安定化回路構成のみを有する例を示す図である(その1:ハイパスフィルタを用いた例)。
【図7】一方の安定化回路構成のみを有する例を示す図である(その2:電圧源を用いた例)。
【図8】一方の安定化回路構成のみを有する例を示す図である(その3:トランジスタを用いた例)。
【図9】従来の一般的な定電圧回路の構成を説明するための図である。
【図10】特許第3085562号公報に開示された内部降圧回路,配線等価回路,および負荷回路の回路構成例を説明するための図である。
【図11】特開2000−47740号公報に開示された電圧補助回路を含む半導体集積回路の構成を説明するための図である。
【図12】先願発明(特願2000−138489号)に係る基準電圧発生回路の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
10:電圧安定化回路、20:定電圧回路、30:負荷回路、
I1,I1’:定電流源、Q1〜Q5:トランジスタ、C1〜C3:容量、R1〜R3:抵抗、Vdd:電源(第1の電源)、Vss:電源(第2の電源)、Vout:出力ノード(または出力電圧)、Vth:しきい値(またはしきい値Vthを有する電圧源)、A1:誤差増幅器。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a voltage stabilization technique, and can particularly quickly recover and stabilize the output voltage when an overshoot or undershoot occurs.ConstantThe present invention relates to a voltage generation circuit and a semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a diagram for explaining the configuration of a conventional general constant voltage circuit.
As shown in the figure, the conventional general constant voltage circuit includes an error amplifier A31, a P-type output transistor Q35, and a resistor R33. The gate of the output transistor Q35 is connected to the output of the error amplifier A31. The source of the output transistor Q35 is connected to the power supply Vdd, and the drain of the output transistor Q35 is connected to the ground Vss via the resistor R33 and is connected to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier A31. The internal reference voltage Vref is input to the inverting input terminal (−) of the error amplifier A31. Further, a load circuit including a capacitor C33 is connected to the drain of the output transistor Q35.
[0003]
In the constant voltage circuit having the above configuration, when the load consumes power at an arbitrary time, the output voltage Vout to the load circuit including the capacitor C33 varies, and this output voltage Vout is non-inverted by the error amplifier A31. The internal reference voltage Vref input to the input terminal (+) and input to the inverting input terminal (−) is compared, and the gate potential of the output transistor Q35 is raised or lowered according to the comparison result to control the on-resistance of the output transistor Q35. I am doing so. As a result, the output voltage Vout can be made substantially equal to Vref, and as a result, the output voltage Vout can be made constant.
[0004]
FIG. 10 is a diagram for explaining a circuit configuration example of an internal voltage down converting circuit, a wiring equivalent circuit, and a load circuit disclosed in Japanese Patent No. 3085562 “Reference voltage generating circuit and internal voltage down converting circuit”. What is disclosed in this publication relates to a circuit that steps down an external power supply voltage to generate an internal power supply voltage.
[0005]
As shown in FIG. 10, the internal step-down circuit 40 disclosed in this publication is composed of an error amplifier (differential amplifier) A41 and an output transistor Q45, and outputs between the internal power supply line Vout and the gate of the output transistor Q45. A feedback capacitor C41 having a capacitance value greater than or equal to the gate capacitance of the transistor Q45 is connected. The wiring equivalent circuit 50 includes a resistor R54, two capacitors C53 and C54, and the load circuit 60 includes a P-type transistor Q66, an N-type transistor Q67, a load capacitor C65, and a resistor R63 whose gates are controlled by a signal φ. It is configured.
[0006]
In the configuration of FIG. 10, when the load capacitance C65 is controlled by causing the P-type transistor Q66 and the N-type transistor Q67 to perform a high-speed switching operation by the signal φ, the change of the output voltage Vout is delayed via capacitive coupling by the feedback capacitance C41. Therefore, the internal power supply voltage Vout can be prevented from oscillating due to a response delay.
[0007]
FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration of a semiconductor integrated circuit including a voltage auxiliary circuit disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-47740 “Voltage Auxiliary Circuit and Semiconductor Integrated Circuit Device”. An auxiliary circuit 70 and a load circuit (internal circuit) 90 are shown.
[0008]
In the figure, an internal step-down circuit 80 includes an error amplifier (comparator) A81 and an output transistor Q85, and a voltage auxiliary circuit 70 includes a constant current source I71 and P-type transistors Q71 to Q73, a comparator A72, and a capacitor C71. .
[0009]
In the voltage auxiliary circuit 70, the P-type transistor Q71 is connected between the power supply Vdd and the inverting input terminal (−) of the comparator A72. The gate of the P-type transistor Q71 is connected to the inverting input terminal (−) of the comparator A72. The constant current source I71 is connected between the node Z71 and the ground Vss. Due to the series connection configuration of constant current source I71 and P-type transistor Q71, a constant voltage is generated at node Z71 with respect to power supply voltage Vdd.
[0010]
P-type transistor Q72 is connected between power supply Vdd and node Z72. P type transistor Q72 has its gate connected to node Z72. The capacitor C71 and the P-type transistor Q72 are connected in series to form a voltage dividing circuit. P-type transistor Q72 is turned on / off in response to the potential of node Z72.
[0011]
P-type transistor Q73 is connected between power supply Vdd and output node Z70. The gate of P-type transistor Q73 is connected to the output of comparator A72. The comparator A72 inputs the voltage of the node Z71 and the voltage of the node Z72 and compares them. The P-type transistor Q73 is controlled to be turned on / off in response to the comparison result between the voltage at the node Z71 and the voltage at the node Z72 by the comparator A72.
[0012]
In this configuration, the node Z72 is set to have a higher potential than the node Z71 in a steady state. In this state, for example, if the output voltage Vout suddenly decreases due to the operation of the load circuit 90, the potential of the node Z72, that is, the potential of the non-inverting input terminal (+) of the comparator A72 decreases due to the coupling of the capacitor C71. As a result, the output of the comparator A72 becomes L level, and the P-type transistor Q73 is turned on.
[0013]
As a result, the output node Z70 is charged, and the potential of the non-inverting input terminal (+) of the comparator A72 is also charged through the P-type transistor Q72, so that the output of the comparator A72 is recovered to the H level, and a series of charging is performed. The operation ends. In this way, the voltage auxiliary circuit 70 charges the output terminal in response to only the differential component when the output voltage Vout suddenly decreases. This publication (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-47740) also mentions a voltage auxiliary circuit to the ground side using an N-type transistor.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional general constant voltage circuit shown in FIG. 9, the current flowing through the resistor R33 connected between the drain of the output transistor Q35 and the ground Vss affects the overall current consumption as a steady leakage current. In a system such as a terminal device, the resistor R33 is generally selected to have a value on the order of several MΩ to several tens of MΩ. In addition, the current drive capability of the output transistor Q35 is determined by improving the rising characteristics of the constant voltage circuit and the maximum value of the current supply capability required by the load circuit, so that it is designed to obtain a large drive capability. Depending on the system, it can reach the order of several tens of mA to several hundred mA.
[0015]
In order to satisfy the two requirements of suppressing the steady consumption current and maintaining the high current supply capability, there has conventionally been a method of combining the resistor R33 having a high resistance value and the output transistor Q35 having a high drive capability. It has been adopted. On the other hand, wiring capacitance is parasitic on the output voltage wiring of the constant voltage circuit, and a stabilization capacitor C33 is often connected to the output terminal as a part of the load circuit in order to remove noise components due to its nature.
[0016]
Here, in such a system, there is a problem that the transient response characteristic is significantly deteriorated due to the capacitor C33 connected to the output terminal due to the large difference in the current drive capability between the resistor R33 and the output transistor Q35.
[0017]
That is, if sudden noise is superimposed on the power supply Vdd or positive noise is generated on the internal reference voltage Vref, the output voltage Vout becomes higher than the specified value. In addition, when the output current rapidly decreases due to the operation of the load circuit, the output voltage Vout causes an overshoot due to the operation delay of the control loop of the drain voltage-error amplifier-output transistor Q35. This state is indicated by a broken line in FIGS. 3 and 5 described later.
[0018]
As shown by the broken lines in FIGS. 3 and 5, the capacitor C33 is charged with the high drive capability of the output transistor Q35. Once such a charge is charged, the path for discharging the charge is now a high resistance. Since only the value R33 exists, a phenomenon occurs in which the output voltage Vout is maintained high for a long time due to the charge charged in the capacitor C33. In addition, when such an external factor for increasing the output voltage is applied in a short cycle, there is a problem that the output voltage Vout constantly increases.
[0019]
On the other hand, in the circuit disclosed in Japanese Patent No. 3085562 as shown in FIG. 10, the output voltage Vout is obtained through capacitive coupling by the feedback capacitor C41 connected between the output node (Vout) and the gate of the output transistor Q45. Is transmitted to the gate of the output transistor Q45 without delay, so that it is possible to suppress the oscillation of the internal power supply voltage Vout due to the response delay.
[0020]
However, the feedback capacitor C41 connected in this case needs to be larger than the gate capacitance of the output transistor Q45, the load circuit 60 to be processed is a semiconductor memory device, and the capacitor C53 that is always connected is very small (pF order). It is effective when there is a steady output current, but it cannot be handled in a case where the output current fluctuates from 0 A to several tens of mA and the capacitance C53 reaches the μF order. That is, in such a situation, there is no means for easily generating an overshoot and discharging an extra voltage.
[0021]
Further, in the circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-47740 as shown in FIG. 11, an abrupt change in output voltage (Vout) is input to the non-inverting input terminal (+) of the comparator A72 via the capacitor C71. Then, by comparing this input voltage with the input voltage of the inverting input terminal (−) which is the second reference voltage, a circuit for charging or discharging the output node only when the output voltage (Vout) fluctuates rapidly is proposed. is doing. However, in this case, the circuit configuration is complicated and the occupation area is large, and the feedback system similar to the conventional constant voltage circuit is used. Therefore, compared with the main constant voltage circuit due to the response delay problem inherent in the system. It is impossible to react even faster.
[0022]
Furthermore, in the circuit of FIG. 11, current always flows through the comparator A72 and the second reference voltage source, and the response speed of the comparator A72 is determined by the amount of current. It is necessary to ensure the amount of current. On the other hand, the steady voltage relationship between both input terminals of the comparator A72 is required to be set so that the charging transistor (Q73) is inactive. This is combined with the offset problem due to manufacturing variations of the comparator A72. This is a matter to be considered.
[0023]
Accordingly, the applicant of the present application has previously filed Japanese Patent Application No. 2000-138489 “Voltage generation method, voltage generation circuit, voltage regulator, and portable terminal device using them” (filed on May 11, 2000). This application proposes a reference voltage generating circuit (prior invention) with improved transient response.
[0024]
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of the reference voltage generating circuit according to the prior invention.
In the figure, a reference voltage generating circuit 100 includes a charging circuit composed of a P-type transistor Q101 and a first resistor R101 connected in series, and a discharging circuit composed of a second resistor R102 and an N-type transistor Q102 connected in series. Have.
[0025]
The input of the reference voltage Vref from the internal reference voltage circuit 120 is supplied to the inverting input terminal (−) of the first error amplifier A101 and grounded via the third diode D103 and the resistor R103. This is supplied to the inverting input terminal (−) of the second error amplifier A102. The output voltage Vout is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the first error amplifier A101 and the second error amplifier A102.
[0026]
The output of the first error amplifier A101 is supplied to the gate of the P-type transistor Q101, and the output of the second error amplifier A102 is supplied to the gate of the N-type transistor Q102.
[0027]
In addition, a fourth diode D104 is provided between the second resistor R102 and the N-type transistor Q102, in which two diodes that are conductive from the power supply terminal Vdd to the ground Vss are connected in series, and the fourth diode D104 is output from the output voltage Vout. A first diode D101 and a second diode D102 are connected in antiparallel to both ends of the first and second diodes D102 and D102.
[0028]
Further, the gate of the P-type transistor Q104 connected in parallel with the second resistor R102 having a high resistance value is connected to the first power supply terminal Vdd via the gate resistor R104, and further to the second resistor R102 via the gate capacitor C104. And a connection point of the fourth diode D104. That is, the gate resistor R104 and the gate capacitor C104 connected to the gate of the P-type transistor Q104 constitute a high-pass filter. By the high-pass filter constituted by the gate resistor R104 and the gate capacitor C104, the voltage is applied to the gate resistor R104 at the moment when the output voltage Vout decreases, and the P-type transistor Q104 is turned on.
[0029]
Since the transistor Q101 secures the high speed of the output voltage Vout, the transistor Q102 secures the drop of the output voltage Vout, and the differential component of the fluctuation of the output voltage Vout is transmitted to the N-type transistor Q104. Only when the Vout temporarily drops below the set voltage, the N-type transistor Q104 is turned on, and the drop in the output voltage Vout can be suppressed and stabilized without time delay.
[0030]
However, since the above-mentioned prior invention does not consider canceling the threshold value Vth of the transistor Q104 combined with the high-pass filter composed of the gate resistor R104 and the gate capacitor C104, the threshold value Vth of the transistor Q104 is Although effective in the case of 0 V, the effect is generally not sufficient in the configuration as it is. Alternatively, when a transistor with a low threshold (Vth≈0V) is combined, there is a problem that the transistor Q104 is always turned on due to manufacturing variations and a reactive current flows, which affects the output node control system. .
[0031]
  The present invention has been made in view of the above problems, and can quickly recover and stabilize the output voltage when an overshoot or undershoot occurs, and has a simple configuration and is less susceptible to process variations. The operation is stable, the delay time is short, the occupied area is small, and the steady reactive current is extremely small.ConstantVoltage generation circuit (claim)1~3) And semiconductor devices (claims)4).
[0038]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following features. That is, (1)Claim1The described invention is provided with a constant voltage circuit (20), an output node (Vout) of the constant voltage circuit (20), and a first power supply (Vdd), and the first electrode is connected to the first power supply (Vdd). Vdd), the second electrode is connected to the power supply wiring or the output node (Vout), and the control electrode is formed between the power supply wiring or the output node (Vout) and the first power supply (Vdd). The first transistor (Q2) connected to the output point of the first high-pass filter, and provided between the output node (Vout) of the constant voltage circuit (20) and the second power supply (Vss), The electrode is connected to the second power supply (Vss), the second electrode is connected to the power supply wiring or the output node (Vout), and the control electrode is connected to the power supply wiring or the output node (Vout) and the second power supply (Vss). Formed during) The second transistor (Q3) connected to the output point of the second high-pass filter is connected in series between the first power supply (Vdd) and the second power supply (Vss), and is saturated. The third transistor (Q1) and the constant current source (I1) or the fourth transistor (Q4) saturatedly connected to the resistor is included, and the first high-pass filter includes the third transistor (Q1) and the constant current source ( I2) or a connection point with a resistor, and the second high-pass filter is connected to a constant current source (I1) or a connection point between the resistor and the fourth transistor (Q4) (FIG. 2). ).
[0039]
(2Claim2The described invention is claimed.1The first and second high-pass filters are configured by series connection of resistors (R1, R2) and capacitors, respectively, and the output point of each high-pass filter is the connection point of the resistor and capacitor ( Figure 2).
[0040]
(3Claim3The described invention is claimed.2, Among the resistors and capacitors constituting each high-pass filter, the resistors (R1, R2) are connected between the first power supply (Vdd) or the second power supply (Vss) and the control electrodes of the transistors (Q2, Q3). The capacitor (C1, C2) is provided between the control electrode of each transistor (Q2, Q3) and the power supply wiring or the output node (Vout) (FIG. 2).
[0041]
(4Claim4The semiconductor device described is, ContractClaim1~In any one of 3A semiconductor device comprising the constant voltage generation circuit described above as a constituent element.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a constant voltage generation circuit according to the present invention, and shows a voltage stabilization circuit 10, a constant voltage circuit 20, and a load circuit 30. The constant voltage circuit 20 includes an error amplifier A1, a P-type transistor Q5, and a resistor R3, and the load circuit 30 has a load and a capacitor C3.
[0043]
The voltage stabilization circuit 10 according to the present embodiment has a pair of stabilization circuit configurations. As shown in the figure, one stabilization circuit configuration is composed of a constant current source I1, P-type transistors Q1 and Q2, a capacitor C1, and a resistor R1, and the other stabilization circuit configuration is a constant current source I1. ', N-type transistors Q3 and Q4, a capacitor C2, and a resistor R2. Each of these pair of stabilization circuit configurations functions independently, and depending on the target output node, both charging and discharging are not necessarily required. A stabilizing circuit that functions during charging (for example, described later) 6 (a), FIG. 7 (a), FIG. 8 (a)) or a stabilization circuit that functions at the time of discharging (for example, FIG. 6 (b), FIG. 7 (b), FIG. ))).
[0044]
P-type transistor Q1, resistor R1, and capacitor C1 are connected between power supply Vdd and output node Vout, the source of P-type transistor Q1 is connected to power supply Vdd, and the gate and drain of P-type transistor Q1 are connected to resistor R1. The constant current source I1 is connected to the ground Vss, and the P-type transistor Q2 is arranged between the power supply Vdd and the output node. The source of the P-type transistor Q2 is connected to the power supply Vdd, the drain of the P-type transistor Q2 is connected to the output node, The gate of the type transistor Q2 is connected to the connection point between the capacitor C1 and the resistor R1.
[0045]
On the other hand, N-type transistor Q4, resistor R2, and capacitor C2 are connected between ground Vss and the output node. The source of the N-type transistor Q4 is connected to the ground Vss, the gate and drain of the N-type transistor Q4 are connected to the resistor R2 and to the power supply Vdd via the constant current source I1 ′, and the N-type transistor Q3 is connected to the ground Vss to output node. The source of the N-type transistor Q3 is connected to the ground Vss, the drain of the N-type transistor Q3 is connected to the output node, and the gate of the N-type transistor Q3 is connected to the connection point between the capacitor C2 and the resistor R2.
[0046]
In FIG. 1, a pair of stabilizing circuit configurations each having a constant current source are used in combination, but as shown in FIG. 2, the constant current source I1 and the constant current source I1 ′ of FIG. The constant current source I1 may be shared (shared) and connected in series between the P-type transistor Q1 and the N-type transistor Q4, and the constant current source I1 may be shared by a pair of stabilization circuit configurations. Further, a configuration in which a high resistance is simply provided instead of the constant current source I1 may be used.
[0047]
As described above, the output of the high-pass filter composed of the capacitor C1 and the resistor R1 or the capacitor C2 and the resistor R2 is applied to the gates of the P-type transistor Q2 and the N-type transistor Q3 connected between the power supplies, respectively. By adopting, the capacitors C1 and C2 are balanced and charged with a voltage smaller than the set voltage of the output node to the voltage between the power supplies by the threshold value of each transistor. At this time, both the P-type transistor Q2 and the N-type transistor Q3 are in the off state.
[0048]
Next, consider the case where the voltage at the output node changes transiently from the set voltage due to load fluctuation. In this case, the differential component of the fluctuation amount is transmitted to the gates of the P-type transistor Q2 and the N-type transistor Q3 via the capacitors to control these transistors. For example, when the output voltage Vout rises, the N-type transistor Q3 is immediately turned on to discharge the voltage. On the contrary, when the output voltage Vout falls, the P-type transistor Q2 is immediately turned on to charge the voltage, and then the voltage is fixed. Keep voltage.
[0049]
Note that the P-type transistor Q1 and the N-type transistor Q4 are transistors for canceling the influence of the threshold value Vth of the P-type transistor Q2 and the N-type transistor Q3. It does not depend on the current value of the constant current source I1 combined with the Q1 and the N-type transistor Q4.
[0050]
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a temporal change in the load current flowing in the load circuit obtained using the circuit configuration shown in FIG. 1 and the output voltage at that time. In FIG. 3, the solid line in the output voltage indicates the change in the output voltage in the circuit configuration of the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, and the broken line in the output voltage indicates the output voltage in the conventional general constant voltage circuit shown in FIG. (FIG. 4 and FIG. 5 are also the same).
[0051]
An example of a specific physical value of each element used in this example is as follows. The resistance value of the resistors R1 and R2 is 100 MΩ, the capacitance of the capacitors C1 and C2 is 10 pF, and the W / L size of the transistors Q2 and Q3 is 500 μ / The current value of 2 μ and constant current source I1 (constant current source I1 ′) is 1 nA, which is a sufficiently realistic value and can be easily realized.
[0052]
FIG. 4 is an enlarged view of the output voltage when the load current rises in FIG. As shown in the figure, the undershoot and overshoot of the output voltage at the rise of the load current are more in the case of the present circuit configuration (see FIG. 2) than in the case of the conventional general constant voltage circuit. It is decreasing and it turns out that it will be in a stable state more rapidly.
[0053]
FIG. 5 is an enlarged view of the output voltage when the load current falls in FIG. As shown in the figure, the output voltage at the fall of the load current remains elevated in the case of the conventional general constant voltage circuit (see the description of FIG. 9), but the circuit configuration of the present application (see FIG. 4). In the case of), it can be seen that immediately after rising, it decreases and stabilizes.
[0054]
In this way, by providing a high-pass filter composed of a resistor and a capacitor, a differential component is obtained at the time of transient fluctuation of the load current, and the transistor Q2 or Q3 is turned on by this differential component to quickly stabilize the output voltage. As a result, an effective voltage stabilization circuit can be realized.
[0055]
Further, as described above, it is not always necessary to provide both the stabilizing circuit configuration that functions during charging and the stabilizing circuit configuration that functions during discharging, and only one of them may be provided depending on the circuit to be applied. 6 to 8 are diagrams showing examples having only one stabilization circuit configuration. In each of these drawings, (a) is an example having only a stabilization circuit configuration that functions during charging, and (b) is a function during discharging. An example having only a stabilizing circuit configuration is shown.
[0056]
In FIG. 1, FIG. 2, FIG. 6 (a) or FIG. 6 (b), a transistor (P-type transistor Q2 or N-type transistor Q3) that charges or discharges between the high-pass filter and the power supply (Vdd or Vss). There are provided one-conductive saturated-connected transistors (P-type transistor Q1 and N-type transistor Q4) that generate a voltage equivalent to the threshold value Vth, but generate a voltage equivalent to the threshold value Vth. The configuration is not necessarily a transistor, and any voltage source that generates a voltage equivalent to the threshold value Vth may be used.
[0057]
FIG. 7A is a circuit diagram in which a voltage source that generates a voltage equivalent to the threshold value Vth of the transistor Q2 that performs charging is provided between the high-pass filter and the power source Vdd, and FIG. FIG. 6 is a circuit diagram in which a voltage source that generates a voltage equivalent to a threshold value Vth of a transistor Q3 that discharges between power sources Vss is provided. However, if the transistors (Q1, Q4) manufactured by the same process as the transistors (Q2, Q3) for charging and discharging are used as the voltage source as shown in FIGS. As a result, a stabilization circuit that performs stable operation can be obtained.
[0058]
As described above with reference to FIGS. 1, 2, 6, and 7, by canceling the influence of the threshold value Vth of the P-type transistor Q2 and the N-type transistor Q3 by using a transistor or a voltage source. Thus, a voltage stabilizing circuit with a short delay time, a small occupied area, and a very small steady reactive current can be realized. In particular, as shown in FIGS. 1, 2, and 6, if the influence of the threshold voltage Vth of a transistor to be charged / discharged is canceled using a transistor having a similar structure, the process can be performed with a simple configuration. Therefore, it is possible to realize a stable voltage stabilizing circuit that is less susceptible to variations due to.
[0059]
If it is not necessary to cancel the influence of the threshold value Vth of the P-type transistor Q2 and the N-type transistor Q3, a high-pass filter is simply applied to the gate of the charging transistor Q2 as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 8B, a high-pass filter may be provided at the gate of the discharging transistor Q3. According to this configuration, the system that controls the node voltage steadily with a very simple configuration has no effect, and when the output node voltage fluctuates transiently due to load fluctuation, In response to this, the output voltage can be stabilized quickly.
[0060]
As described above, the present invention has been described mainly with respect to the embodiment when applied to the voltage stabilization circuit, but the present invention is not limited to the voltage stabilization circuit and the voltage generation circuit described directly, and when voltage fluctuation occurs, The present invention can be applied to all circuits including circuits that need to be stabilized quickly, and a semiconductor device having the same effect can be obtained by incorporating such a voltage stabilizing circuit or voltage generating circuit.
[0064]
【The invention's effect】
  Claim1-3 and 4According to the described invention, when an overshoot or undershoot occurs, the output voltage can be quickly recovered and stabilized, and the configuration is simple, hardly affected by process variations, stable operation, and delay time. A constant voltage generation circuit and a semiconductor device that are short, occupy a small area, and have a very small steady reactive current can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a voltage stabilization circuit according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example in which the constant current source is also used in the modification of FIG.
3 is a characteristic diagram showing a temporal change of a load current flowing in a load circuit obtained using the circuit configuration shown in FIG. 2 and an output voltage at that time. FIG.
4 is an enlarged view showing an output voltage when the load current rises in FIG. 3. FIG.
5 is an enlarged view showing an output voltage when the load current falls in FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing an example having only one stabilization circuit configuration (part 1: example using a high-pass filter).
FIG. 7 is a diagram showing an example having only one stabilization circuit configuration (part 2: example using a voltage source).
FIG. 8 is a diagram showing an example having only one stabilizing circuit configuration (part 3: example using a transistor);
FIG. 9 is a diagram for explaining a configuration of a conventional general constant voltage circuit.
FIG. 10 is a diagram for explaining a circuit configuration example of an internal voltage down converter, a wiring equivalent circuit, and a load circuit disclosed in Japanese Patent No. 3085562;
FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration of a semiconductor integrated circuit including a voltage auxiliary circuit disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-47740.
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a reference voltage generation circuit according to the prior invention (Japanese Patent Application No. 2000-138489).
[Explanation of symbols]
10: Voltage stabilization circuit, 20: Constant voltage circuit, 30: Load circuit,
I1, I1 ′: constant current source, Q1 to Q5: transistors, C1 to C3: capacitors, R1 to R3: resistors, Vdd: power supply (first power supply), Vss: power supply (second power supply), Vout: output Node (or output voltage), Vth: threshold (or voltage source having threshold Vth), A1: error amplifier.

Claims (4)

定電圧回路と、
該定電圧回路の出力ノードと第1の電源の間に設けられ、第1の電極が前記第1の電源に接続され、第2の電極が前記電力供給配線あるいは前記出力ノードに接続され、制御電極が前記電力供給配線あるいは前記出力ノードと前記第1の電源の間に形成された第1のハイパスフィルタの出力点に接続された第1のトランジスタと、
前記定電圧回路の出力ノードと第2の電源の間に設けられ、第1の電極が前記第2の電源に接続され、第2の電極が前記電力供給配線あるいは前記出力ノードに接続され、制御電極が前記電力供給配線あるいは前記出力ノードと前記第2の電源の間に形成された第2のハイパスフィルタの出力点に接続された第2のトランジスタと、
前記第1の電源と前記第2の電源の間に直列に接続された、飽和結線された第3のトランジスタと定電流源あるいは抵抗と飽和結線された第4のトランジスタを有し、
前記第1のハイパスフィルタが前記第3のトランジスタと前記定電流源あるいは抵抗との接続点に接続され、
前記第2のハイパスフィルタが前記定電流源あるいは抵抗と前記第4のトランジスタとの接続点に接続されたことを特徴とする定電圧発生回路。
A constant voltage circuit;
Provided between the output node of the constant voltage circuit and the first power supply, the first electrode is connected to the first power supply, the second electrode is connected to the power supply wiring or the output node, and control A first transistor having an electrode connected to an output point of a first high-pass filter formed between the power supply wiring or the output node and the first power supply;
Provided between the output node of the constant voltage circuit and a second power supply, the first electrode is connected to the second power supply, the second electrode is connected to the power supply wiring or the output node, and control A second transistor having an electrode connected to an output point of a second high-pass filter formed between the power supply wiring or the output node and the second power supply;
A third transistor connected in series between the first power supply and the second power supply, and a fourth transistor connected in saturation with a constant current source or a resistor;
The first high-pass filter is connected to a connection point between the third transistor and the constant current source or resistor;
A constant voltage generation circuit, wherein the second high-pass filter is connected to a connection point between the constant current source or resistor and the fourth transistor.
請求項に記載の定電圧発生回路であって、
前記第1および第2のハイパスフィルタは、それぞれ抵抗と容量の直列接続で構成され、前記各ハイパスフィルタの出力点は抵抗と容量の接続点であることを特徴とする定電圧発生回路。
The constant voltage generation circuit according to claim 1 ,
The first and second high-pass filters are each configured by a series connection of a resistor and a capacitor, and the output point of each high-pass filter is a connection point of a resistor and a capacitor.
請求項に記載の定電圧発生回路であって、
前記各ハイパスフィルタを構成する抵抗および容量のうち、前記抵抗は前記第1または第2の電源と前記各トランジスタの制御電極との間に直列に設けられ、前記容量は前記各トランジスタの制御電極と前記電力供給配線あるいは前記出力ノードの間に直列に設けられることを特徴とする定電圧発生回路。
The constant voltage generation circuit according to claim 2 ,
Of resistance and capacitance constituting the respective high-pass filter, the resistor is provided in series between the control electrode of each transistor and the first or second power supply, the capacity and the control electrode of the respective transistors A constant voltage generating circuit, which is provided in series between the power supply wiring or the output node.
請求項3のいずれか1項に記載の定電圧発生回路を具備する半導体装置。The semiconductor device having a constant voltage generating circuit according to any one of claims 1 to 3.
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