JP5356895B2 - Bias amplifier - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bias amplifier which prevents a malfunction caused by influences of power supply voltage variation or noise. <P>SOLUTION: A bias amplifier includes: an amplifier circuit 10A, of which the non-inverted input terminal is connected to a first reference voltage Vref1 and of which the inverted input terminal is connected to an output terminal 1, including a phase compensating capacitor C1 which is connected between a gate of an internal output transistor MN3 and the output terminal 1, and a shutoff transistor MN4 for turning off the output transistor MN3; a stabilizing capacitor C2 connected between the output terminal 1 and a ground GND; a malfunction detecting circuit 20 which outputs a detecting signal when a voltage Vout of the output terminal 1 becomes below a second reference voltage Vref2; and a current source circuit 30 for charging the stabilizing capacitor C2. The malfunction detecting circuit 20 outputs the detecting signal, so that the shutoff transistor MN4 turns off the output transistor MN3 and the current source circuit 30 charges the stabilizing capacitor C2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、LCDドライブ用のバイアス増幅器に係り、特に電源変動や外部からのノイズを受けた際の誤動作を検出し動作を停止するバイアス増幅器に関するものである。   The present invention relates to a bias amplifier for an LCD drive, and more particularly to a bias amplifier that detects a malfunction when receiving power supply fluctuation or external noise and stops the operation.

汎用的に用いられる従来型増幅器として、たとえば図10(a)に示すような構成が知られている。図10(a)において、ボルテージフォロワとして働くアンプ回路10は、非反転入力端子(+)を第1の基準電圧Vref1に接続し、反転入力端子(−)を出力端子1に接続して構成される。出力端子1と接地GNDとの間には安定化容量C2が接続されている。よって、このアンプ回路10では、基準電圧Vref1がアンプ回路10でインピーダンス変換され、出力端子1に出力する。つまり、アンプ回路10は基準電圧Vref1のインピーダンス変換を行い、出力端子1に接続される負荷に応じて一定の電圧を出力する役割を担っている。安定化容量C2は、出力端子1の電圧を急激な負荷変動に対して安定化させるためのものである。   As a conventional amplifier used for general purposes, for example, a configuration as shown in FIG. 10A is known. In FIG. 10A, an amplifier circuit 10 serving as a voltage follower is configured by connecting a non-inverting input terminal (+) to a first reference voltage Vref1 and connecting an inverting input terminal (−) to an output terminal 1. The A stabilizing capacitor C2 is connected between the output terminal 1 and the ground GND. Therefore, in this amplifier circuit 10, the reference voltage Vref 1 is impedance-converted by the amplifier circuit 10 and is output to the output terminal 1. That is, the amplifier circuit 10 performs the impedance conversion of the reference voltage Vref1 and plays a role of outputting a constant voltage according to the load connected to the output terminal 1. The stabilizing capacitor C2 is for stabilizing the voltage at the output terminal 1 against a sudden load fluctuation.

アンプ回路10は、図11に示すように、差動入力回路を構成する電流源I1、PMOSトランジスタMP1,MP2と、能動負荷としてカレントミラー接続されるNMOSトランジスタMN1,MN2と、出力回路を構成するNMOSトランジスタMN3および電流源I2と、位相補償容量C1とを備える。VDDは高電位電源電圧、VSSは低電位電源電圧である。   As shown in FIG. 11, the amplifier circuit 10 constitutes an output circuit with a current source I1 and PMOS transistors MP1 and MP2 constituting a differential input circuit, and NMOS transistors MN1 and MN2 connected as current mirrors as active loads. An NMOS transistor MN3, a current source I2, and a phase compensation capacitor C1 are provided. VDD is a high potential power supply voltage, and VSS is a low potential power supply voltage.

ところで、LCDドライバの実装形態として、COG(Chip On Glass)がある。この実装形態では、ガラス基板上で配線を行うため配線抵抗が高くなる。このため、LCDドライバの電源端子には、ITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウムスズ)配線抵抗が存在する。図10(b)は、図10(a)に示した構成の増幅器にこの実装形態を適用して、透明電極膜によるITO配線抵抗R0を挿入した回路図である。このようなITO配線抵抗R0の存在により、アンプ回路10の電源ラインはインピーダンスの高い状態となり、ノイズが重畳し易くなる。しかし、上記増幅器の回路構成では電源電圧の変動やノイズに対しての対策は一切取られていない。   Incidentally, there is COG (Chip On Glass) as a mounting form of the LCD driver. In this mounting mode, wiring resistance is increased because wiring is performed on the glass substrate. For this reason, ITO (Indium Tin Oxide) wiring resistance exists at the power supply terminal of the LCD driver. FIG. 10B is a circuit diagram in which an ITO wiring resistance R0 made of a transparent electrode film is inserted by applying this mounting form to the amplifier having the configuration shown in FIG. Due to the presence of the ITO wiring resistance R0, the power line of the amplifier circuit 10 is in a high impedance state, and noise is easily superimposed. However, the amplifier circuit configuration takes no measures against fluctuations in power supply voltage and noise.

また、従来では、バイアス増幅器の出力電圧に電圧ずれが生じ、誤差電圧が発生した場合の駆動能力を補う補助機能、あるいは電源投入直後の回路の立ち上がり時間を短くすることを目的とした特許文献1が提案されている。   Conventionally, a voltage deviation occurs in the output voltage of the bias amplifier, and an auxiliary function that compensates for driving capability when an error voltage occurs, or a patent document 1 aimed at shortening the rise time of a circuit immediately after power-on. Has been proposed.

この特許文献1は、図7に示すように、上記の図10(a)に示す回路に、NMOSトランジスタMN5を追加し、そのトランジスタMN5のソースをアンプ回路10の出力端子1へ、ゲートを第1の基準電圧Vref1へ、ドレインを高電位電源電圧VDDへ、それぞれ接続したものである。この特許文献1では、アンプ回路10が動作する前に、トランジスタMN5により安定化容量C2への充電が行われ、出力電圧Voutの立ち上がり時間を短縮することができる。また、この特許文献1では、出力電圧Voutが低下したとき、トランジスタMN5により安定化容量C2に充電が行われ、アンプ回路10の駆動能力を補うこともできる。   As shown in FIG. 7, in this patent document 1, an NMOS transistor MN5 is added to the circuit shown in FIG. 10A, the source of the transistor MN5 is connected to the output terminal 1 of the amplifier circuit 10, and the gate is connected to the first circuit. 1 is connected to the reference voltage Vref1, and the drain is connected to the high potential power supply voltage VDD. In Patent Document 1, before the amplifier circuit 10 operates, the stabilization capacitor C2 is charged by the transistor MN5, and the rise time of the output voltage Vout can be shortened. In Patent Document 1, when the output voltage Vout decreases, the stabilization capacitor C2 is charged by the transistor MN5, and the driving capability of the amplifier circuit 10 can be supplemented.

特願2001−117648号公報Japanese Patent Application No. 2001-117648

ところが、特許文献1に記載の回路は、アンプ回路10の特性改善を目指すものであり、ノイズに対する予防機能は図られていない。   However, the circuit described in Patent Document 1 aims to improve the characteristics of the amplifier circuit 10 and does not have a preventive function against noise.

LCDドライバでは、液晶駆動に必要な一定の電圧を発生させるバイアス増幅器を内蔵するが、その多くは低消費電流化の図られた増幅器となっている。低消費電流化の図られた増幅器は、スルーレートが小さいため回路動作が遅く、ノイズの速度に対して回路内のノードが追従できない問題がある。   The LCD driver has a built-in bias amplifier that generates a constant voltage necessary for driving the liquid crystal, and many of them are amplifiers with low current consumption. An amplifier with low current consumption has a problem in that the circuit operation is slow because the slew rate is small, and the nodes in the circuit cannot follow the noise speed.

ここで、詳細な課題説明のため、ノイズの発生原因、および誤動作のメカニズムを図10および図11を参照して説明する。LCDドライバ実装形態では、ガラス基板上で配線させるため、前記したようにITO配線抵抗R0が存在し、アンプ回路10の電源ラインが高インピーダンスとなるので、そこにノイズが重畳しやすくなる。   Here, in order to explain in detail, the cause of noise and the mechanism of malfunction will be described with reference to FIGS. In the LCD driver mounting form, since wiring is performed on the glass substrate, the ITO wiring resistance R0 exists as described above, and the power supply line of the amplifier circuit 10 has high impedance, so that noise is easily superimposed thereon.

LCDパネルの駆動方式には、フレーム反転駆動方式、ライン反転駆動方式があるが、いずれの場合においても、印加電圧の極性を反転させて駆動させている。極性の切り替わり時において、パネルの電荷は全て放電され、逆の極性に駆動される。この切り替わり時における電流によって、図10(b)のITO配線抵抗R0に電圧降下が生じ、LCDドライバ内の低電位電源電圧VSSのラインにノイズとなって現れる。LCDドライバ内の電源端子が全て共通となっている場合、そこに内蔵されるバイアス増幅器内の電源ラインにも同様のノイズが発生し、誤動作の原因となる。   There are a frame inversion driving method and a line inversion driving method as LCD panel driving methods. In either case, the polarity of the applied voltage is inverted to drive the LCD panel. When the polarity is switched, all the charges on the panel are discharged and driven to the opposite polarity. Due to the current at the time of switching, a voltage drop occurs in the ITO wiring resistance R0 in FIG. 10B and appears as noise in the line of the low potential power supply voltage VSS in the LCD driver. When all the power supply terminals in the LCD driver are common, the same noise is generated in the power supply line in the bias amplifier built in the LCD driver, resulting in malfunction.

以下に誤動作のメカニズムを説明する。従来より用いられるアンプ回路10の基本構成では、図11に示したように、位相補償容量C1を設ける必要がある。特にバイアス増幅器の役割は電圧バッファであるため、構成としてはボルテージフォロワで使用されることが多い。こうした場合、アンプ回路10は最も発振しやすい構成となり、位相補償を行うための容量C1を挿入することが必要とされる。この位相補償容量C1は、出力段利得が存在する領域ではミラー容量として機能し、内部ノードAからは電圧利得倍大きく見え、この容量C1の存在によりポールは低周波側へシフトし、アンプ回路10の安定動作が可能となる。容量C1の存在により、アンプ動作の安定は保たれるが、ノイズに対しての回路への影響を以下に説明する。   The malfunction mechanism will be described below. In the basic configuration of the amplifier circuit 10 used conventionally, it is necessary to provide a phase compensation capacitor C1 as shown in FIG. In particular, since the role of the bias amplifier is a voltage buffer, the configuration is often used in a voltage follower. In such a case, the amplifier circuit 10 is most likely to oscillate, and it is necessary to insert a capacitor C1 for performing phase compensation. This phase compensation capacitor C1 functions as a mirror capacitor in the region where the output stage gain exists, and appears to be twice as large as the voltage gain from the internal node A. Due to the presence of this capacitor C1, the pole is shifted to the low frequency side. Stable operation is possible. Although the amplifier operation is stable due to the presence of the capacitor C1, the influence of noise on the circuit will be described below.

図11において、差動対の出力ノードであるノードAの電位変化の速度は、上記容量C1の存在および低消費電流化を行っている差動対の電流源I1の存在によって、大きく制限されてしまう。よって、このノードAは、図11の配線抵抗R0に電流が流れることにより、低電位電源電圧VSSに大きな電圧変動があった場合、もしくは瞬間的なノイズの重畳によって、その電圧変動の速度に追従することが出来なくなり、出力トランジスタMN3のゲート電圧の制御が出来なくなる。   In FIG. 11, the speed of the potential change of the node A, which is the output node of the differential pair, is largely limited by the presence of the capacitor C1 and the current source I1 of the differential pair that is reducing the current consumption. End up. Therefore, this node A follows the speed of the voltage fluctuation when a large voltage fluctuation occurs in the low-potential power supply voltage VSS due to a current flowing through the wiring resistance R0 in FIG. 11 or by instantaneous noise superposition. It becomes impossible to control the gate voltage of the output transistor MN3.

低電位電源電圧VSSが瞬間的に上昇した場合(VDD側に振れた場合)を想定すると、能動負荷であるカレントミラー回路のトランジスタMN1は低電位電源電圧VSSの上昇によってダイオードとして機能するため、ノードAに電流が供給される。この時、位相補償容量C1の電荷は放電され、ノードAの電位を上昇させる。その後、低電位電源電圧VSSが本来の電圧に復帰した場合、電流源I1により位相補償容量C1を充電するため、その充電は定電流動作となり、そのノードAが本来のバイアス点に復帰するには長時間を要する。その間、出力トランジスタMN3には必要以上の高いゲート電圧が印加されるため、ドレイン電流を流してしまい、結果として出力端子1の電位を低下させてしまうこととなる。   Assuming that the low potential power supply voltage VSS rises momentarily (when it swings to the VDD side), the transistor MN1 of the current mirror circuit, which is an active load, functions as a diode due to the rise of the low potential power supply voltage VSS. A current is supplied to A. At this time, the charge of the phase compensation capacitor C1 is discharged, and the potential of the node A is raised. After that, when the low-potential power supply voltage VSS returns to the original voltage, the phase compensation capacitor C1 is charged by the current source I1, so that the charging becomes a constant current operation, and the node A returns to the original bias point. It takes a long time. Meanwhile, since a gate voltage higher than necessary is applied to the output transistor MN3, a drain current is caused to flow, and as a result, the potential of the output terminal 1 is lowered.

本発明はこのような問題を解決し、電源電圧の変動やノイズによる影響による誤動作を防止したバイアス増幅器を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a bias amplifier that solves such problems and prevents malfunction due to influences of fluctuations in power supply voltage and noise.

上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明のバイアス増幅器は、非反転入力端子が第1の基準電圧に接続され反転入力端子が出力端子に接続され、且つ内部の出力トランジスタのゲートと前記出力端子との間に接続された位相補償用容量および前記出力トランジスタをオフさせる遮断トランジスタを有するアンプ回路と、前記出力端子と接地との間に接続された安定化容量と、前記出力端子の電圧が第2の基準電圧を下回ると検出信号を出力する誤動作検出回路と、前記安定化容量を充電させる電流源回路とを具備し、前記誤動作検出回路が前記検出信号を出力することにより、前記遮断トランジスタが前記出力トランジスタをオフさせるとともに前記電流源回路が前記安定化容量を充電するようにしたことを特徴とする。   To achieve the above object, a bias amplifier according to a first aspect of the present invention has a non-inverting input terminal connected to a first reference voltage, an inverting input terminal connected to an output terminal, and a gate of an internal output transistor, An amplifier circuit having a phase compensation capacitor connected between the output terminal and a cutoff transistor for turning off the output transistor; a stabilization capacitor connected between the output terminal and ground; and A malfunction detection circuit that outputs a detection signal when the voltage falls below a second reference voltage; and a current source circuit that charges the stabilization capacitor, and the malfunction detection circuit outputs the detection signal, thereby A cutoff transistor turns off the output transistor, and the current source circuit charges the stabilization capacitor.

請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のバイアス増幅器において、前記誤動作検出回路は、前記出力端子の電圧と前記第2の基準電圧を入力して互いに比較する第1のコンパレータを備え、該第1のコンパレータから前記検出信号が出力することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the bias amplifier according to the first aspect, the malfunction detection circuit includes a first comparator that inputs the voltage of the output terminal and the second reference voltage and compares them with each other. The detection signal is output from the first comparator.

請求項3にかかる発明は、請求項1に記載のバイアス増幅器において、前記誤動作検出回路は、前記出力端子の電圧と前記第1の基準電圧を入力し、前記第1の基準電圧を予め設定した入力オフセット電圧により前記第2の基準電圧に変換して前記出力端子の電圧と比較する第2のコンパレータを備え、該第2のコンパレータから前記検出信号が出力することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the bias amplifier according to the first aspect, the malfunction detection circuit inputs the voltage of the output terminal and the first reference voltage, and presets the first reference voltage. A second comparator that converts the input reference voltage into the second reference voltage and compares it with the voltage at the output terminal is provided, and the detection signal is output from the second comparator.

請求項4にかかる発明のバイアス増幅器は、非反転入力端子が第1の基準電圧に接続され反転入力端子が出力端子に接続され、且つ内部の出力トランジスタのゲートと前記出力端子との間に接続された位相補償用容量および前記出力トランジスタをオフさせる遮断トランジスタを有するアンプ回路と、前記出力端子と接地との間に接続された安定化容量と、前記出力端子の電圧と前記第1の基準電圧の差分電圧をゲート・ソース間電圧として入力する比較トランジスタを備え、該比較トランジスタに流れる電流が所定値になると検出信号を出力する誤動作検出回路とを具備し、前記誤動作検出回路が前記検出信号を出力することにより、前記遮断トランジスタが前記出力トランジスタをオフさせるとともに前記比較トランジスタを流れる電流が前記安定化容量を充電するようにしたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the non-inverting input terminal is connected to the first reference voltage, the inverting input terminal is connected to the output terminal, and is connected between the gate of the internal output transistor and the output terminal. An amplifier circuit having a phase compensation capacitor and a cutoff transistor for turning off the output transistor, a stabilization capacitor connected between the output terminal and ground, a voltage of the output terminal, and the first reference voltage A comparison transistor that inputs a differential voltage of the gate-source voltage as a gate-source voltage, and a malfunction detection circuit that outputs a detection signal when the current flowing through the comparison transistor reaches a predetermined value. By outputting the current, the cutoff transistor turns off the output transistor and flows through the comparison transistor. Characterized by being adapted to charge the stabilizing capacitor.

本発明によれば、ノイズの影響によりアンプ回路が誤動作を起こした場合でも、誤動作検出回路がそれを検出して検出信号を出力することで、アンプ回路の回路動作を止めることが可能となるため、電源電圧変動やノイズによる影響によりバイアス増幅器が誤動作することを防ぐことが可能となる。また、誤動作検出回路が検出信号を出力してから、遮断トランジスタにより出力トランジスタをオフさせるまでは瞬時であり、誤動作が頻繁に起こるような場合(ノイズが頻繁に発生する場合)であっても、出力端子の電圧の変化を最小限に抑えることが可能となり、消費電流も大幅に低減することが可能となる。   According to the present invention, even when the amplifier circuit malfunctions due to noise, the malfunction detection circuit detects the malfunction and outputs a detection signal, so that the circuit operation of the amplifier circuit can be stopped. It is possible to prevent the bias amplifier from malfunctioning due to the influence of power supply voltage fluctuations and noise. Also, it is instantaneous from when the malfunction detection circuit outputs a detection signal to when the output transistor is turned off by the cutoff transistor, even if malfunctions occur frequently (when noise frequently occurs) It is possible to minimize the change in the voltage at the output terminal, and the current consumption can be greatly reduced.

本発明におけるバイアス増幅器の基本回路の回路図である。It is a circuit diagram of the basic circuit of the bias amplifier in this invention. 本発明における第1の実施例のバイアス増幅器の回路図である。1 is a circuit diagram of a bias amplifier according to a first embodiment of the present invention. 第1の実施例のバイアス増幅器のトランジスタレベルの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the transistor level of the bias amplifier of a 1st Example. 本発明における第2の実施例のバイアス増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the bias amplifier of 2nd Example in this invention. 第2の実施例のバイアス増幅器におけるコンパレータのトランジスタレベルの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the transistor level structure of the comparator in the bias amplifier of a 2nd Example. 本発明における第3の実施例のバイアス増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the bias amplifier of 3rd Example in this invention. 特許文献1に記載の従来のバイアス増幅器の回路図である。10 is a circuit diagram of a conventional bias amplifier described in Patent Document 1. FIG. 図7のバイアス増幅器のノイズ印加時のシミュレーション結果の波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram of a simulation result when noise is applied to the bias amplifier of FIG. 7. 本発明のバイアス増幅器のノイズ印加時のシミュレーション結果の波形図である。It is a wave form diagram of the simulation result at the time of the noise application of the bias amplifier of this invention. (a)は従来のバイアス増幅器の回路図、(b)は従来のバイアス増幅器の構成にITO配線抵抗を挿入した回路図である。(A) is a circuit diagram of a conventional bias amplifier, and (b) is a circuit diagram in which an ITO wiring resistance is inserted into the configuration of the conventional bias amplifier. 従来のバイアス増幅器のトランジスタレベルの回路図である。It is a transistor level circuit diagram of a conventional bias amplifier.

<本発明の原理>
図1に本発明における誤動作検出機能付きのバイアス増幅器を示す。本発明のバイアス増幅器は、非反転入力端子(+)を第1の基準電圧Vref1に接続し、反転入力端子(−)を出力端子1に接続したアンプ回路10Aと、そのアンプ回路10Aの出力端子1と接地GNDの間に接続した安定化容量C2と、出力端子1の出力電圧Voutを入力して誤動作発生を検出する誤動作検出回路20と、出力端子1と高電位電源電圧VDDの間に接続した電流源回路30とを備える。
<Principle of the present invention>
FIG. 1 shows a bias amplifier with a malfunction detection function according to the present invention. In the bias amplifier of the present invention, a non-inverting input terminal (+) is connected to the first reference voltage Vref1, an inverting input terminal (−) is connected to the output terminal 1, and an output terminal of the amplifier circuit 10A. 1 is connected between the output terminal 1 and the high-potential power supply voltage VDD, the stabilization capacitor C2 connected between the ground terminal 1 and the ground GND, the malfunction detection circuit 20 that detects the occurrence of malfunction by inputting the output voltage Vout of the output terminal 1. Current source circuit 30.

本発明では、ノイズによるアンプ回路10Aの誤動作によって、アンプ回路10Aの出力電圧Voutが低下すると、これが誤動作検出回路20で誤動作として検出される。これによって、誤動作検出回路20は、即座にアンプ回路10Aに検出信号を出力して、そのアンプ回路10Aからの出力電圧Voutの出力を停止する。また同時に、電流源回路30を動作させて安定化容量C2を充電し、出力電圧Voutを所定の電圧まで復帰させる。この後、出力電圧Voutが所定の電圧にまで復帰すると、誤動作検出回路20で誤動作が検出されなくなり、アンプ回路10Aが通常のボルテージフォロア動作を開始するとともに、電流源回路30による安定化容量C2の充電が停止する。これにより、電源電圧変動やノイズによる影響によりバイアス増幅器が誤動作することを防ぐことが可能となる。   In the present invention, when the output voltage Vout of the amplifier circuit 10A decreases due to a malfunction of the amplifier circuit 10A due to noise, this is detected by the malfunction detection circuit 20 as a malfunction. As a result, the malfunction detection circuit 20 immediately outputs a detection signal to the amplifier circuit 10A and stops outputting the output voltage Vout from the amplifier circuit 10A. At the same time, the current source circuit 30 is operated to charge the stabilization capacitor C2, and the output voltage Vout is restored to a predetermined voltage. Thereafter, when the output voltage Vout returns to a predetermined voltage, the malfunction detection circuit 20 does not detect malfunction, the amplifier circuit 10A starts the normal voltage follower operation, and the stabilization capacitor C2 by the current source circuit 30 Charging stops. As a result, it is possible to prevent the bias amplifier from malfunctioning due to the influence of power supply voltage fluctuations and noise.

<第1の実施例>
図2に本発明における第1の実施例のバイアス増幅器を示し、図3にそのバイアス増幅器のトランジスタレベルの回路を示す。図3において、低電位電源電圧VSSのラインと接地GNDとは、ITO配線抵抗R0を介して接続され、低電位電源電圧VSSのラインは比較的インピーダンスの高い電源ノードである。
<First embodiment>
FIG. 2 shows a bias amplifier according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a transistor level circuit of the bias amplifier. In FIG. 3, the line of the low potential power supply voltage VSS and the ground GND are connected via the ITO wiring resistance R0, and the line of the low potential power supply voltage VSS is a power supply node having a relatively high impedance.

アンプ回路10Aは、図11で説明したアンプ回路10の構成に対して、ノードAと低電位電源電圧VSSの間に、遮断用のNMOSトランジスタMN4を追加接続したものである。誤動作検出回路20は、コンパレータ21と、そのコンパレータ21の反転入力端子(−)に接続される第2の基準電圧Vref2と、そのコンパレータ21の出力をアンプ回路10AのトランジスタMN4に伝えるインバータINVからなり、コンパレータ21の非反転入力端子(+)は出力端子1に接続されている。また、電流源回路30はPMOSトランジスタMP3と電流制限抵抗R1からなり、そのトランジスタMP3のゲートはコンパレータ21の出力側に接続されている。   The amplifier circuit 10A is obtained by additionally connecting a blocking NMOS transistor MN4 between the node A and the low-potential power supply voltage VSS in the configuration of the amplifier circuit 10 described in FIG. The malfunction detection circuit 20 includes a comparator 21, a second reference voltage Vref2 connected to the inverting input terminal (−) of the comparator 21, and an inverter INV that transmits the output of the comparator 21 to the transistor MN4 of the amplifier circuit 10A. The non-inverting input terminal (+) of the comparator 21 is connected to the output terminal 1. The current source circuit 30 includes a PMOS transistor MP3 and a current limiting resistor R1, and the gate of the transistor MP3 is connected to the output side of the comparator 21.

LCDパネルの駆動動作では、フレームの切り替わり時に低電位電源電圧VSSに瞬間的にパネルの放電電流が流れるため、ITO配線抵抗R0による電圧降下が発生し、低電位電源電圧VSSにひげ状の電源ノイズが発生する。この電源ノイズによって、低電位電源電圧VSSが瞬間的に上昇してノードAの電位を超えると、トランジスタMN1はダイオードとして動作する。この時、ノードAはトランジスタMN1を介して低電位電源電圧VSSとの間で電流経路が生じ、その結果、位相補償容量C1の電荷が低電位電源電圧VSSへ放電され、位相補償容量C1の端子間電位差が小さくなる。その後、時間の経過とともに低電位電源電圧VSSの電位は接地GNDの電位付近まで復帰(低下)するが、位相補償容量C1の電荷が放電されているため、その位相補償容量C1は、定電流源I1によりノードAを経由して充電され、低電位電源電圧VSSの復帰速度には追従できなくなる。その間、ノードAと低電位電源電圧VSS間の電位差は高くなり、ひいては出力トランジスタMN3のゲート・ソース間電圧Vgsが大きくなることで、その出力トランジスタMN3のドレイン電流が増大し、出力端子1の出力電圧Voutを押し下げる。   In the driving operation of the LCD panel, since the discharge current of the panel instantaneously flows in the low potential power supply voltage VSS when the frame is switched, a voltage drop due to the ITO wiring resistance R0 occurs, and the power supply noise in the form of whiskers in the low potential power supply voltage VSS. Occurs. When the low-potential power supply voltage VSS rises momentarily due to the power supply noise and exceeds the potential of the node A, the transistor MN1 operates as a diode. At this time, a current path is generated between the node A and the low potential power supply voltage VSS via the transistor MN1, and as a result, the charge of the phase compensation capacitor C1 is discharged to the low potential power supply voltage VSS, and the terminal of the phase compensation capacitor C1 The inter-potential difference is reduced. Thereafter, with the passage of time, the potential of the low potential power supply voltage VSS returns (decreases) to near the potential of the ground GND. However, since the charge of the phase compensation capacitor C1 is discharged, the phase compensation capacitor C1 It is charged via the node A by I1 and cannot follow the recovery speed of the low potential power supply voltage VSS. In the meantime, the potential difference between the node A and the low-potential power supply voltage VSS increases, and as a result, the gate-source voltage Vgs of the output transistor MN3 increases, so that the drain current of the output transistor MN3 increases, and the output of the output terminal 1 Press down the voltage Vout.

出力電圧Voutが第2の基準電圧Vref2の電位より低くなると、コンパレータ21は出力を“H”→“L”に反転させ、電流源回路30のトランジスタMP3をオンさせる。これにより、高電位電源電圧VDDから電流制限用抵抗R1を介して出力端子1へ電流が供給され、安定化容量C2が充電される。また、コンパレータ21の“L”の出力はインバータINVによって“H”に反転されて、遮断トランジスタMN4のゲートに印加する。これにより、遮断トランジスタMN4がオンしてノードAが低電位電源電圧VSSのラインに接続され、出力トランジスタMN3がオフする。   When the output voltage Vout becomes lower than the potential of the second reference voltage Vref2, the comparator 21 inverts the output from “H” to “L” and turns on the transistor MP3 of the current source circuit 30. As a result, a current is supplied from the high-potential power supply voltage VDD to the output terminal 1 via the current limiting resistor R1, and the stabilization capacitor C2 is charged. Further, the “L” output of the comparator 21 is inverted to “H” by the inverter INV and applied to the gate of the cutoff transistor MN4. As a result, the cutoff transistor MN4 is turned on, the node A is connected to the line of the low potential power supply voltage VSS, and the output transistor MN3 is turned off.

電流源回路30から供給される電流により、出力端子1の出力電圧Voutが第2の基準電圧Vref2を上回ると、コンパレータ21は再度反転して出力を“L”→“H”にし、出力トランジスタMN4をオフさせ、電流源トランジスタMP3をオフさせる。この動作により、バイアス増幅器が通常の動作へ復帰する。このように、動作停止においては、停止回路は必要としない。   When the output voltage Vout of the output terminal 1 exceeds the second reference voltage Vref2 due to the current supplied from the current source circuit 30, the comparator 21 is inverted again to change the output from “L” to “H”, and the output transistor MN4. Is turned off, and the current source transistor MP3 is turned off. This operation restores the bias amplifier to normal operation. Thus, a stop circuit is not necessary for stopping the operation.

なお、本実施例のバイアス増幅器は、その出力段構成がA級出力であり、制御する出力トランジスタMN3はNMOS型であるが、出力段の回路構成が逆極性となり、制御する出力トランジスタがPMOSトランジスタとなった場合には、回路構成機能を反対にすることで動作が可能となる。   In the bias amplifier of this embodiment, the output stage configuration is a class A output, and the output transistor MN3 to be controlled is an NMOS type, but the circuit configuration of the output stage has a reverse polarity, and the output transistor to be controlled is a PMOS transistor. In such a case, the operation can be performed by reversing the circuit configuration function.

<第2の実施例>
図4に本発明における第2の実施例のバイアス増幅器を示す。本実施例は、誤動作検出回路20Aのコンパレータ21Aの反転入力端子(−)を第1の基準電圧Vref1に接続し、第2の基準電圧Vref2を削除したものである。ただ、コンパレータ21Aの構成を図3で説明した第1の実施例と同様のコンパレータ21にしてしまうと、誤動作検出が頻繁となってしまうため、入力オフセット電圧を持たせたコンパレータ21Aを使用して、誤動作検出回路20Aを構成する。
<Second embodiment>
FIG. 4 shows a bias amplifier according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the inverting input terminal (−) of the comparator 21A of the malfunction detection circuit 20A is connected to the first reference voltage Vref1, and the second reference voltage Vref2 is deleted. However, if the configuration of the comparator 21A is the same as that of the first embodiment described with reference to FIG. 3, malfunction detection becomes frequent. Therefore, a comparator 21A having an input offset voltage is used. The malfunction detection circuit 20A is configured.

図5にこのコンパレータ21Aの構成を示す。このコンパレータ21Aは、差動対トランジスタをPMOSトランジスタMP11〜MP13で構成しているが、非反転入力端子(+)側をトランジスタMP12,MP13の直列回路で構成し、これにより実質的なPMOSトランジスタのL長(ゲート長)を伸ばすことで、コンパレータ21Aの入力電圧にオフセット電圧を生じさせ、そのオフセット電圧により基準電圧Vref1を基準電圧Vref2に変換している。このように、コンパレータ21Aにオフセット電圧を生じさせることで、第2の基準電圧Vref2を省略することが可能となる。MN11,MN12は能動負荷としてのカレントミラー回路を構成するNMOSトランジスタ、MN13はNMOSの出力トランジスタ、MP14,MP15は電流源として働くPMOSトランジスタである。   FIG. 5 shows the configuration of the comparator 21A. In this comparator 21A, the differential pair transistors are constituted by PMOS transistors MP11 to MP13, but the non-inverting input terminal (+) side is constituted by a series circuit of the transistors MP12 and MP13, so that a substantial PMOS transistor can be realized. By extending the L length (gate length), an offset voltage is generated in the input voltage of the comparator 21A, and the reference voltage Vref1 is converted to the reference voltage Vref2 by the offset voltage. As described above, the second reference voltage Vref2 can be omitted by generating the offset voltage in the comparator 21A. MN11 and MN12 are NMOS transistors constituting a current mirror circuit as an active load, MN13 is an NMOS output transistor, and MP14 and MP15 are PMOS transistors that function as current sources.

<第3の実施例>
図6に本発明における第3の実施例のバイアス増幅器を示す。本実施例のバイアス増幅器は、誤動作検出回路20Bを、エンハンスメント型の比較用NMOSトランジスタMN21と、カレントミラー接続のPMOSトランジスタMP21,MP22と、電流源I3とから構成している。比較トランジスタMN21は、そのソースをアンプ回路10Aの出力端子1に接続し、ゲートを第1の基準電圧Vref1に接続したゲート接地の構成とする。この比較トランジスタMN21のドレイン電流が、トランジスタMP21,MP22でコピーされる。このコピー電流と電流源I3の電流によりインバータ機能が実現される。
<Third embodiment>
FIG. 6 shows a bias amplifier according to a third embodiment of the present invention. In the bias amplifier of this embodiment, the malfunction detection circuit 20B is configured by an enhancement type comparison NMOS transistor MN21, current mirror-connected PMOS transistors MP21 and MP22, and a current source I3. The comparison transistor MN21 has a gate ground configuration in which the source is connected to the output terminal 1 of the amplifier circuit 10A and the gate is connected to the first reference voltage Vref1. The drain current of the comparison transistor MN21 is copied by the transistors MP21 and MP22. The inverter function is realized by the copy current and the current of the current source I3.

本実施例では、比較トランジスタMN21がゲート接地構成であるため、ノイズによるアンプ回路10Aの誤動作により、出力電圧Voutが低下して、比較トランジスタMN21のゲート・ソース間電圧Vgsが閾値を超えると、その比較トランジスタMN21がオンして、電流を出力端子1から安定化容量C2に供給する。また、このときトランジスタMP21,MP22からなるカレントミラー回路にも電流が流れるため、トランジスタMP22に流れる電流が電流源I3の電流以上となったとき、インバータ機能が働いて、アンプ回路10Aの遮断トランジスタMN4がオンし、出力トランジスタMN3をオフさせ、アンプ回路10Aの動作を停止させる。   In this embodiment, since the comparison transistor MN21 has a grounded gate configuration, when the output voltage Vout decreases due to malfunction of the amplifier circuit 10A due to noise, and the gate-source voltage Vgs of the comparison transistor MN21 exceeds the threshold value, The comparison transistor MN21 is turned on, and current is supplied from the output terminal 1 to the stabilization capacitor C2. At this time, since a current also flows through the current mirror circuit including the transistors MP21 and MP22, when the current flowing through the transistor MP22 becomes equal to or higher than the current of the current source I3, the inverter function is activated and the cutoff transistor MN4 of the amplifier circuit 10A is operated. Is turned on, the output transistor MN3 is turned off, and the operation of the amplifier circuit 10A is stopped.

<シミュレーション結果>
ここで、低電位電源電圧VSSのラインにノイズ波形を印加した場合の、前述した図7に示す従来のバイアス増幅器のシミュレーション結果波形を図8に、また、本発明における第1の実施例のバイアス増幅器のシミュレーション結果波形を図9に示す。
<Simulation results>
Here, FIG. 8 shows the simulation result waveform of the conventional bias amplifier shown in FIG. 7 when the noise waveform is applied to the line of the low potential power supply voltage VSS, and the bias of the first embodiment of the present invention. The waveform of the simulation result of the amplifier is shown in FIG.

図8における従来回路でのシミュレーション結果では、低電位電源電圧VSSの上昇(ノイズ波形)の影響によりノードAの電位が上昇し、出力ドランジスタMN3が誤動作することで、出力端子1の出力電圧Voutが低下していることが確認される。また、ノードAの電圧変化速度は電流源I1により制限されるため、動作は遅く、出力トランジスタMN3はノードAの電位が低電位電源電圧VSSの電位まで低下する間中、電流を流し続けてしまう。   In the simulation result of the conventional circuit in FIG. 8, the potential of the node A rises due to the rise of the low potential power supply voltage VSS (noise waveform), and the output transistor MN3 malfunctions, so that the output voltage Vout of the output terminal 1 is It is confirmed that it has decreased. Further, since the voltage change speed of the node A is limited by the current source I1, the operation is slow, and the output transistor MN3 continues to pass current while the potential of the node A is lowered to the potential of the low potential power supply voltage VSS. .

一方、図9における本発明の回路でのシミュレーション結果では、低電位電源電圧VSSの上昇(ノイズ波形)の影響により、出力電圧Voutの低下から誤動作検出回路20が誤動作を検出し、短時間でアンプ回路10Aへ停止信号を出力することで、ノードAの電位は本来の低電位電源電圧VSS電位へ即座に固定され、出力トランジスタMN3は誤動作していないことが確認される。   On the other hand, in the simulation result of the circuit of the present invention in FIG. 9, the malfunction detection circuit 20 detects the malfunction from the decrease of the output voltage Vout due to the rise (noise waveform) of the low potential power supply voltage VSS, and the amplifier is shortened in a short time. By outputting a stop signal to the circuit 10A, the potential of the node A is immediately fixed to the original low potential power supply voltage VSS potential, and it is confirmed that the output transistor MN3 is not malfunctioning.

10,10A:アンプ回路
20,20A,20B:誤動作検出回路、21:(第1の)コンパレータ、21A:(第2の)コンパレータ
30:電流源回路
C1:位相補償容量、C2:安定化容量
MN3:出力トランジスタ、MN4:遮断トランジスタ、MN21:比較トランジスタ
10, 10A: amplifier circuit 20, 20A, 20B: malfunction detection circuit, 21: (first) comparator, 21A: (second) comparator 30: current source circuit C1: phase compensation capacitor, C2: stabilization capacitor MN3 : Output transistor, MN4: cutoff transistor, MN21: comparison transistor

Claims (4)

非反転入力端子が第1の基準電圧に接続され反転入力端子が出力端子に接続され、且つ内部の出力トランジスタのゲートと前記出力端子との間に接続された位相補償用容量および前記出力トランジスタをオフさせる遮断トランジスタを有するアンプ回路と、前記出力端子と接地との間に接続された安定化容量と、前記出力端子の電圧が第2の基準電圧を下回ると検出信号を出力する誤動作検出回路と、前記安定化容量を充電させる電流源回路とを具備し、
前記誤動作検出回路が前記検出信号を出力することにより、前記遮断トランジスタが前記出力トランジスタをオフさせるとともに前記電流源回路が前記安定化容量を充電するようにしたことを特徴とするバイアス増幅器。
A non-inverting input terminal connected to the first reference voltage, an inverting input terminal connected to the output terminal, and a phase compensation capacitor connected between the gate of the internal output transistor and the output terminal, and the output transistor. An amplifier circuit having a cutoff transistor to be turned off, a stabilization capacitor connected between the output terminal and the ground, and a malfunction detection circuit that outputs a detection signal when the voltage of the output terminal falls below a second reference voltage; A current source circuit for charging the stabilizing capacitor,
The bias amplifier, wherein the malfunction detection circuit outputs the detection signal so that the cutoff transistor turns off the output transistor and the current source circuit charges the stabilization capacitor.
請求項1に記載のバイアス増幅器において、
前記誤動作検出回路は、前記出力端子の電圧と前記第2の基準電圧を入力して互いに比較する第1のコンパレータを備え、該第1のコンパレータから前記検出信号が出力することを特徴とするバイアス増幅器。
The bias amplifier of claim 1, wherein
The malfunction detection circuit includes a first comparator that inputs and compares the voltage of the output terminal and the second reference voltage, and the detection signal is output from the first comparator. amplifier.
請求項1に記載のバイアス増幅器において、
前記誤動作検出回路は、前記出力端子の電圧と前記第1の基準電圧を入力し、前記第1の基準電圧を予め設定した入力オフセット電圧により前記第2の基準電圧に変換して前記出力端子の電圧と比較する第2のコンパレータを備え、該第2のコンパレータから前記検出信号が出力することを特徴とするバイアス増幅器。
The bias amplifier of claim 1, wherein
The malfunction detection circuit receives the voltage of the output terminal and the first reference voltage, converts the first reference voltage into the second reference voltage by a preset input offset voltage, and converts the first reference voltage to the output terminal. A bias amplifier, comprising: a second comparator for comparing with a voltage, wherein the detection signal is output from the second comparator.
非反転入力端子が第1の基準電圧に接続され反転入力端子が出力端子に接続され、且つ内部の出力トランジスタのゲートと前記出力端子との間に接続された位相補償用容量および前記出力トランジスタをオフさせる遮断トランジスタを有するアンプ回路と、前記出力端子と接地との間に接続された安定化容量と、前記出力端子の電圧と前記第1の基準電圧の差分電圧をゲート・ソース間電圧として入力する比較トランジスタを備え、該比較トランジスタに流れる電流が所定値になると検出信号を出力する誤動作検出回路とを具備し、
前記誤動作検出回路が前記検出信号を出力することにより、前記遮断トランジスタが前記出力トランジスタをオフさせるとともに前記比較トランジスタを流れる電流が前記安定化容量を充電するようにしたことを特徴とするバイアス増幅器。
A non-inverting input terminal connected to the first reference voltage, an inverting input terminal connected to the output terminal, and a phase compensation capacitor connected between the gate of the internal output transistor and the output terminal, and the output transistor. An amplifier circuit having a cutoff transistor to be turned off, a stabilization capacitor connected between the output terminal and the ground, and a differential voltage between the voltage of the output terminal and the first reference voltage is input as a gate-source voltage. A malfunction detection circuit that outputs a detection signal when the current flowing through the comparison transistor reaches a predetermined value.
The bias amplifier, wherein the malfunction detection circuit outputs the detection signal so that the cutoff transistor turns off the output transistor and a current flowing through the comparison transistor charges the stabilization capacitor.
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