JPH02502136A - 電圧源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電　　圧　　源 技術分野 本発明は電圧源回路に関し、詳しくは、その回路に使用するトランジスタのしき い値電圧に依存した特定の電圧を供給する電圧源回路に関する。

背景技術 このような回路は、特定の電圧を与えることが有利である０ＭＯ３ＩＣの分野で 特に有用であり、この特定電圧■　に比例する。このトランジスタはｎチャンネ ルの電界■ 効果トランジスタまたはｐチャンネルの電界効果トランジスタのいずれでも可能 である。適用例の１つは論理回路であり、ここでは、回路中のトランジスタをス イッチするため、しきい値電圧によって決まる電圧が必要とされ、その結果、論 理的な決定がこの回路によって行われる。他の適用例はセンシング増幅器であり 、この場合増幅器の入力に接続されている線は、この増幅器の感度を改善するた め、しきい値電圧に比例した電圧によってあらかじめ充電される。

したがって、本発明の目的は、使用するトランジスタのしきい値電圧に依存した 電圧を発生する電圧源回路を提供することである。

発明の開示 上記目的を達成するため、本発明に従った電圧源回路は、入力および出力を有し 第１基単電位線に接続された電流ミラー：電流ミラーの入力に接続された基準電 流源；ならびに電流ミラーの出力に接続された第１電流電極、第２基準電位線に 接続された第２電流電極、および基準電流に依存する電圧を第１電流電極におい て発生するように接続された制御電極を有するバイアス・トランジスタ；によっ て構成され、前記電流ミラー出力は当該電圧源回路の出力を形成する。

基準電流源は、前記電流ミラー人力に接続された第１電流電極、前記第２基準電 位線に接続された第２電流電極および入力基準電圧を受は入れるための制ｔＭｌ 電極を有するトランジスタによって構成されることが好ましい。

以下にざらに詳しく説明するように、バイアス・トランジスタの制御電極は、入 力基準電圧または電流ミラー出力における電圧レベルのいずれかが入力されるよ うに接続可能であり、どちらに接続するかは電圧源回路から出力される要求電圧 によって決まる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明による電圧源回路の基本的な実施例を示す回路図である。

第２図は、本発明による電圧源回路の他の実施例を示す回路図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、以下に述べる図面を参照することによってざらに詳しく説明される。

第１図は、ｎチャンネル・トランジスタのしきい値電圧によって決まる電圧を与 える電圧源回路の回路図を示す。

この回路は、ｐチャンネル・トランジスタＭ２とＭ３によって構成される電流ミ ラーによって構成され、各トランジスタの電流電極の１つは電源線ＶＤＤに接続 される。トランジスタＭ２はダイオード結合されて第２電流電極は自己のゲート 電極に接続され、このゲート電極はまたトランジスタＭ３のゲート電極に接続さ れる。電流ミラーへの入力は、トランジスタＭ２の第２電流電極によって構成さ れ、この第２電流電極はｎチャンネル・トランジスタＭ１の第１電流電極に接続 される。このトランジスタの第２電流電極はアース基準電位線に接続され、ゲー ト電極は入力基準電圧ＶＲＥＦを入力するように接続される。

電圧源回路の本実施例において、入力基準電圧ＶＲＥＦはｎチャンネルトランジ スタのしきい値電ＤＩ　Ｖ　７の２倍に設定される。したがって、 ｖＲＥＦ　＝２ｖ丁　・　・　・　・　・　・　・　・　（Ｏ）一般に、しきい 値電圧ｖＴを有し、電圧Ｖによってバイアスされるトランジスタに流れる電流■ は、次式で与えられる。

ここでＫはトランジスタのゲイン定数、トランジスタＭ１を流れる電流は、 ンジスタＭ３を流れるミラーからの電流出力は、ｌ３−Ｘ１１＝ＸＫＩＶＴ　　 ”””（２）ここでＸはトランジスタＭ２およびＭ３の幾何学比によって決定さ れる定数である。

電流ミラーの出力はｎチャンネル・バイアス・トランジスタＭ４のドレインに接 続され、このトレインは電圧源回路の出力を形成する。トランジスタＭ４のソー スはアース基準電位線に接続され、トランジスタＭ４のゲートは、自己のドレイ ンまたはトランジスタＭ１のゲート電極のいずれかに接続され、これは電圧源回 路から要求される出力電圧によって決まる。

もしトランジスタＭ４のゲート電極が自己のドレインに接続された場合、このト ランジスタのドレイン・ソース間上式を変形すると、次式が与えられる。

したがって、出力電圧Ｖ４は、ＸＫ１／に４を適当に選ぶことによって、Ｖ丁に 対する１より大きい所定の比率にすることができる。

同様に、もしトランジスタＭ４のゲート電極がトランジスタＭ１のゲート電極に 接続された場合、トランジスタＭ４はトライオード領域で動作させることができ る。このに選ぶことによりしきい値電圧ＶＴより低くすることができることが理 解できる。

したがって、トランジスタＭ４のゲート電極をトランジスタＭ１のゲート電極に 接続することによって、比Ｖ４／ＶＴは１未満であり、トランジスタＭ４のゲー ト電極をトランジスタＭ４のドレインＮ極に接続することによって比■４／ｖ工 は１よりも大きくなる。

上述の計算はＶＲＥＦ−２ＶＴとして行われたが、Ｖ　ＲＥＦは（ｎ＋１＞・Ｖ 丁のいずれの値を用いても同様の結果が得られる。この場合、 トランジスタＭ４　のゲート電極を自己のドレイン電極に接続することによって 、（２）、（３）式と同様に次式をトランジスタＭ１に電流を発生させるために は、ｎはＯより大きくなくてはならない。しかしＶＲＥＦが直列に接続されたダ イオード接続トランジスタによって発生された場合、比ＶＲＥＦ　／ＶＴを２よ り（すなわち３または４または５以上）大きくするためには電源電圧ＶＤＤを高 くする必要がめる。したがって、便宜上ｖＲＥＦ””２ＶＴに設定すると便利で ある。

はぼ２Ｖ丁の値を有する電圧ＶＲＥＦが発生されている１つの回路を第２図に示 す。この図において、トランジスタＭ１ないしＭ４は第１図のそれと同等で、こ れの出力電圧は■４である。基準電圧ＶＲＥＦ”’Ｖｌは電圧供給線■ひＤと基 準電位線との間に直列に接続された、抵抗ＲおよびトランジスタＭＯ１ａよびＭ Ｏ２によって発生される。しかし、この基準電圧ＶＲＥＦは、ダイオード結合さ れているトランジスタＭｏｌおよびＭＯ２のために正確に２ＶＴにならない。こ れらにかかる電圧は次式で与えられる。

ここで１゜はトランジスタＭＯ１およびＭＯ２を流れる電流、ＫＯはこれらのゲ イン定数。

工０もＫｏもどちらも一定の値を有するとは考えられないが、ＩＯは電源電圧Ｖ ＤＤによって決まり、Ｋｏはプロセス・パラメータおよび温度の関数である。第 １図の回路において（０）式を参照して、電圧Ｖ１によって制御される電流■３ は次式で与えられる。

＋４１ｏ／に０）・・・・・・・（１２）この電流はトランジスタＭ４に供給さ れる。

比ｖ４／■■をＸ　ＫＩ　ＶＴ　”と正確に等しい値にするた第２図に示すよう に、この値の電流は、別のトランジスタＭ５、Ｍ６およびＭ７を使用してＩ３か ら減じることができる。トランジスタＭ５、およびＭ７はアース基準電位線と電 流ミラーの出力との間に直列に接続され、この電流ミラーはトランジスタＭ３お よびＭ４によって構成される。

トランジスタＭ５のゲートはトランジスタＭ１のゲートに接続され、トランジス タＭ７のゲートはトランジスタＭＯ１およびＭＯ２の接続点に接続される。トラ ンジスタＭ６はアース基準電位線と電流ミラーの入力との間に接続され、トラン ジスタＭ６のゲートはトランジスタＭ７のゲートに接続される。

トランジスタＭ７は広いチャンネルを有し、電圧フォロワとして働く。トランジ スタＭ７の出力電圧ｖ５は次式でトランジスタＭ５を流れ、トライオード領域で 動作する雪上式に（１３）式を代入して次式が得られる。

Ｉ５　＝に５　　（２ＶＴ　ｒ　＋３Ｉｏ／に□　＞・・・・・（１４） Ｋ５　を次のように設定する。

Ｋ５−２ＸＫ１ 上式を（１４）式に代入し、次式が得られる。

Ｉ５−２　Ｘ　Ｋ１　　（２ＶＴ　ｎ　＋３　ｆＢラヘτ）これはｘＫ１■Ｔ２ の必要な値に近いが、比Ｖ４／ｖ■を非常に正確に実現するためには２１ｏ／Ｋ Ｑの項をざらに打ち消す必要がある。

このことは、電流１１にトランジスタＭ６を流れる電流１６を加えることによっ て実現できる。Ｋ６＝２Ｋｌと設定することにより次式が得られる。

２　。

Ｉ４　＝Ｘ　（１１＋１６　＞　　Ｉ５　＝ＸＫＩ　ＶＴ　　・（１７）トラン ジスタＭ４に流れる電流Ｉ４は必要とされる値を上式はトランジスタＭ４のゲー トが自己のドレインに接続される場合であり、さらに、 上式はトランジスタＭ４のゲートがトランジスタＭ１のゲートに接続される場合 の電圧を示す。

上述の説明は、本発明による回路の実施例を参照し、電圧は本発明の回路で発生 され、この電圧値はｎチャンネルトランジスタのしきい値電圧に比例している。

ｎチャンネルトランジスタのしきい値電圧に比例して電圧を発生させるために、 上述の回路に相補的な回路を使用することが可能である。

ＦＩＧ、７ 国際調査報告 ＳＡ　　　　２４７７０

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．電圧源回路であって： 入力および出力を有し、第１基準電位線に接続された電流ミラー； 該電流ミラーの入力に接続された基準電流源；ならびに前記電流ミラーの出力に 接続された第１電流電極、第２基準電位線に接続された第２電流電極、および基 準電流に依存する電圧を第１電流電極において発生するように接続された制御電 極を有するバイアス・トランジスタ；によって構成され、前記電流ミラーの出力 が当該電圧源回路の出力を形成することを特徴とする電圧源回路。
2. ２．前記基準電流源は、前記電流ミラーの入力に接続された第１電流電極、前記 第２基準電位線に接続された第２電流電極および入力基準電圧を入力するための 制御電極を有するトランジスタによって構成される；ことを特徴とする請求の範 囲第１項記載の電圧源回路。
3. ３．前記入力基準電圧は、前記基準電流源を形成するトランジスタのしきい値電 圧のほほ２倍の値を有する；ことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電圧源回 路。
4. ４．前記バイアス・トランジスタの制御電極は、前記入力基準電圧を入力するよ うに接続される；ことを特徴とする請求の範囲第２項または第３項のいすれかに 記載の電圧源回路。
5. ５．前記バイアス・トランジスタの制御電極は、前記電圧ミラーの出力に接続さ れる； ことを特徴とする請求の範囲第２項または第３項のいすれかに記載の電圧源回路 。
6. ６．前記入力基準電圧は、第２ダイオード結合トランジスタと前記第１基準電位 線との間に接続された第１ダイオード結合トランジスタのゲート電極で発生する ；ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の電圧源回路。
7. ７．電圧源回路の出力にむける電圧を修正するため、電流ミラーの入力および出 力における電流を調整する手段；によってさらに構成されることを特徴とする請 求の範囲第６項記載の電圧源回路。
8. ８．前記調整手段は第１調整トランジスタと第２調整トランジスタとから構成さ れ、第１調整トランジスタは前記電流ミラーの出力と第２調整トランジスタの第 １電流電極との間に直列に接続され、第２調整トランジスタは調整電流を電流ミ ラーの出力で発生する電流から減じるよう、前記第２基準電位線に接続された第 ２電流電極と前記入力基準電圧を入力するように接続されたゲート電極とを有し 、第１調整トランジスタのゲート電極は前記第２ダイオード接合トランジスタの ゲート電極に接続される；ことを特徴とする請求の範囲第７項記載の電圧源回路 。
9. ９．前記調整手段は、電流ミラーの入力と第２基準電位線との間に接続された第 ３調整トランジスタによってさらに構成され、調整電流を基準電流源によって発 生された電流に加えるため、前記第３調整トランジスタのゲート電極が前記第２ ダイオード接合トランジスタに接続される；ことを特徴とする請求の範囲第８項 記載の電圧源回路。