JP5470128B2 - 定電圧回路、コンパレータおよびそれらを用いた電圧監視回路 - Google Patents
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Description
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
図2(a)、(b)は、第1の実施の形態に係る定電圧回路100の構成を示す回路図である。定電圧回路100は、電流源10、第1トランジスタM1、第2トランジスタM2、第3トランジスタM3を備える。
(1)第3トランジスタM3のゲートN1(第1トランジスタM1と第2トランジスタM2の接続ノード)の電圧Vref1
(2)第3トランジスタM3のソースN2(第1トランジスタM1と電流源10の接続ノード)の電圧Vref2
続いて電流源10の構成を説明する。
図2(a)の電流源10は、第4トランジスタM4、第7トランジスタM7および定電流源12を含む。第4トランジスタM4および第7トランジスタM7はPチャンネルMOSFETであり、カレントミラー回路を構成する。第4トランジスタM4は、定電流源12が生成する基準電流Iref’をコピーし、基準電流Irefを生成する。
図2(b)の電流源10は、構成がシンプルであり、素子数が少ないという利点を有する。なお電流源10の構成は図2(a)、(b)のそれらには限定されない。
第1トランジスタM1および第2トランジスタM2を含む経路には、基準電流Irefの一部IM1が流れる。その結果、接続ノードN1の電位Vref1は、
Vref=VthM2 …(1)
に安定化される。ここでVthM2は、第2トランジスタM2のゲートソース間しきい値電圧である。
Vref2=Vref1+VthM3=VthM2+VthM3 …(2)
に安定化される。ここでVthM3は、第3トランジスタM3のゲートソース間しきい値電圧である。
続いて、第2実施の形態に係るコンパレータを説明する。
半導体集積回路において、2つの電圧の大小関係を比較する目的でコンパレータが利用される。
ソースフォロア404は、定電流源22と出力トランジスタM25を含む。トランジスタM22のドレイン電圧は、出力トランジスタM25のゲートに入力される。
図4において定電圧素子24は、ゲートドレイン間が接続されたPチャンネルMOSFETである。この定電圧素子24の両端間の電圧は、MOSFETのゲートソース間しきい値電圧Vth以上にクランプされる。定電圧素子24としては、PチャンネルMOSFETに代えて、ダイオードを利用してもよいし、その他の定電圧素子を利用してもよい。あるいは定電圧素子24は、直列に接続されたMOSFETとダイオードを含んでもよい。
初期状態(t<t0)において、INA<INBが成り立っているものとする。このときトランジスタM22側に電流が流れ、出力トランジスタM25のゲート電圧Vgは、その下限レベルVL’≒Vbias+VdsM22をとる。出力トランジスタM25のゲートソース間電圧Vgsは、そのしきい値電圧Vthpより大きいため、出力トランジスタM25はオンしており、出力電圧OUTはハイレベル(Vdd)をとる。
初期状態において、INA<INBが成り立っているものとする。このときトランジスタM22側に電流が流れ、出力トランジスタM25のゲート電圧Vgは、その下限レベルVL≒Vbias+VdsM22+Vthをとる。つまりINA<INBなる状態における出力トランジスタM25のゲート電圧Vgは、定電圧素子24の両端間の電圧Vth分、図4のコンパレータ400よりも高く保たれている。
Claims (10)
- 基準電流を生成する電流源と、
その一端が前記電流源と接続され、かつそのゲートソース間が接続されたデプレッション型の第1MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)と、
その一端が前記第1MOSFETの他端と接続され、その他端が固定電圧端子と接続され、かつそのゲートドレイン間が接続されたエンハンスメント型の第2MOSFETと、
その一端が前記電流源と接続され、その他端が前記固定電圧端子と接続され、かつそのゲートが前記第1MOSFETと前記第2MOSFETの接続点と接続されたエンハンスメント型のPチャンネルの第3MOSFETと、
を備え、前記第3MOSFETのゲート電圧およびそのソース電圧の少なくとも一方に応じた電圧を出力することを特徴とする定電圧回路。 - 前記第1MOSFETおよび前記第2MOSFETは、PチャンネルMOSFETであることを特徴とする請求項1に記載の定電圧回路。
- 前記第1MOSFETおよび前記第2MOSFETは、NチャンネルMOSFETであることを特徴とする請求項1に記載の定電圧回路。
- 前記第1MOSFETはPチャンネルMOSFETであり、前記第2MOSFETはNチャンネルMOSFETであることを特徴とする請求項1に記載の定電圧回路。
- 前記第1MOSFETはNチャンネルMOSFETであり、前記第2MOSFETはPチャンネルMOSFETであることを特徴とする請求項1に記載の定電圧回路。
- 前記電流源は、
そのゲートおよびソースが固定電圧端子と接続された、前記第1MOSFETと同一導電型の第5MOSFETと、
そのゲートおよびソースが前記固定電圧端子と接続された、前記第3MOSFETと同一導電型の第6MOSFETと、
を含み、前記第5、第6MOSFETの共通に接続されたドレインから前記基準電流を出力することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の定電圧回路。 - 第1電圧と第2電圧を比較し、比較結果を示す出力電圧を生成するコンパレータであって、
前記第1電圧、第2電圧がそれぞれ入力される差動対と、
前記差動対にテイル電流を供給するテイル電流源と、
前記差動対に接続される負荷回路と、
電流源および前記電流源の経路上に設けられた出力トランジスタを含み、前記出力トランジスタのオンの程度が前記差動対を構成する一方のトランジスタに流れる電流に応じて変化するソースフォロアと、
前記差動対を構成する前記一方のトランジスタと前記出力トランジスタの制御端子の間に挿入された定電圧素子と、
を備えることを特徴とするコンパレータ。 - 前記定電圧素子は、ゲートドレイン間が接続されたMOSFETを含むことを特徴とする請求項7に記載のコンパレータ。
- 前記定電圧素子は、ダイオードを含むことを特徴とする請求項7に記載のコンパレータ。
- 監視対象の電圧を所定の基準電圧と比較する電圧監視回路であって、
前記基準電圧を生成する請求項1から6のいずれかに記載の定電圧回路と、
前記監視対象の電圧を前記基準電圧と比較する請求項7から9のいずれかに記載のコンパレータと、
を備えることを特徴とする電圧監視回路。
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