JPH0315854B2 - - Google Patents

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JPH0315854B2
JPH0315854B2 JP58086855A JP8685583A JPH0315854B2 JP H0315854 B2 JPH0315854 B2 JP H0315854B2 JP 58086855 A JP58086855 A JP 58086855A JP 8685583 A JP8685583 A JP 8685583A JP H0315854 B2 JPH0315854 B2 JP H0315854B2
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JP
Japan
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mos
node
transistor
gate
reference voltage
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JP58086855A
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Japanese (ja)
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JPS59211329A (en
Inventor
Hiroyuki Sugino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02Regulating voltage or current
    • G05F3/08Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26Current mirrors

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はPチヤネル形絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタ(以下P−MOSと言う)とNチヤネ
ル形絶縁ゲート電界効果トランジスタ(以下N−
MOSと言う)とからなる相補形絶縁ゲート電界
効果トランジスタ(以下C−MOSと言う)を用
いた低消費電力で駆動する基準電圧発生回路に関
するものである。
Detailed Description of the Invention The present invention relates to a P-channel type insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as P-MOS) and an N-channel type insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as N-MOS).
The present invention relates to a reference voltage generation circuit that uses complementary insulated gate field effect transistors (hereinafter referred to as C-MOS) and is driven with low power consumption.

第1図は従来の基準電圧発生回路を示す回路図
である。同図において、1はソースが接地VDD
れ、ドレインおよびゲートが第1のノード2に接
続された第1のP−MOS、3はドレインが第1
のノード2に接続され、ソースが負電源VSSに接
続され、ゲートが第3のノード4に接続された第
2のN−MOS、5は一端が接地VDDされ、他端は
第2のノード6に接続された抵抗、7はソースが
第2のノード6に接続され、ドレインが第3のノ
ード4に接続され、ゲートが第1のノード2に接
続された第3のP−MOS、8はドレインおよび
ゲートが第3のノード4に接続され、ソースが負
電源VSSに接続された第4のN−MOSである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional reference voltage generating circuit. In the figure, 1 is a first P -MOS whose source is grounded to V DD and whose drain and gate are connected to the first node 2; 3 is a first P-MOS whose drain is connected to the first node 2;
A second N-MOS, 5, has one end connected to the ground V DD and the other end connected to the second node 2, with its source connected to the negative power supply V SS and its gate connected to the third node 4. a resistor 7 connected to the node 6, a third P-MOS whose source is connected to the second node 6, whose drain is connected to the third node 4, and whose gate is connected to the first node 2; 8 is a fourth N-MOS whose drain and gate are connected to the third node 4, and whose source is connected to the negative power supply V SS .

なお、前記第1のP−MOS1および第2のN
−MOS3から第1の直列回路を構成し、前記抵
抗5、第3のP−MOS7および第4のN−MOS
8から第2の直列回路を構成し、そして、この第
1の直列回路と第2の直列回路とは並列に接続さ
れる。また、第1のP−MOS1と第3のP−
MOS7は形状(長さ:L、幅:W)が同じであ
るが、しきい値圧値の絶対値は第1のP−MOS
1のほうが第3のP−MOS7より大きい。また、
第2のN−MOS3と第4のN−MOS8は形状も
しきい電圧値も共に同じである。
Note that the first P-MOS 1 and the second N-MOS
- constitute a first series circuit from MOS 3, the resistor 5, third P-MOS 7 and fourth N-MOS;
8 constitutes a second series circuit, and the first series circuit and the second series circuit are connected in parallel. In addition, the first P-MOS1 and the third P-MOS
MOS7 has the same shape (length: L, width: W), but the absolute value of the threshold pressure value is the same as that of the first P-MOS.
1 is larger than the third P-MOS7. Also,
The second N-MOS 3 and the fourth N-MOS 8 have the same shape and the same threshold voltage value.

次に、上記構成による基準電圧発生回路の動作
について説明する。まず、第2のN−MOS3と
第4のN−MOS8がカレントミラー回路を構成
しているので、第1のP−MOS1と第3のP−
MOS7を流れる電流値は等しい。さらに、第1
のP−MOS1と第3のP−MOS7の形状が等し
く、ゲートが共通なので、この電流値I0は第1の
P−MOS1と第3のP−MOS7の各しきい電圧
値の絶対値|VTHP1|,|VTHP2|の差を抵抗5の
抵抗値R0で割つた値になる。すなわち、 I0=(|VTHP1|−|VTHP2|)/R0 (a) (a)式から、電流値I0は負電源電圧に依存せず一
定である。そして、第2のノード6には負電源電
圧に依存しない基準電圧V6が発生する。
Next, the operation of the reference voltage generation circuit having the above configuration will be explained. First, since the second N-MOS 3 and the fourth N-MOS 8 constitute a current mirror circuit, the first P-MOS 1 and the third P-MOS
The current values flowing through MOS7 are equal. Furthermore, the first
Since the shapes of the P-MOS1 and the third P-MOS7 are the same and the gate is common, this current value I 0 is the absolute value of each threshold voltage value of the first P-MOS1 and the third P-MOS7 | It is the value obtained by dividing the difference between V THP1 | and |V THP2 | by the resistance value R 0 of resistor 5. That is, I 0 =(|V THP1 |−|V THP2 |)/R 0 (a) From equation (a), the current value I 0 is constant regardless of the negative power supply voltage. Then, a reference voltage V 6 is generated at the second node 6 that does not depend on the negative power supply voltage.

すなわち、 V6=−(|VTHP1|−|VTHP2|) (b) ノード2および第3のノード4に発生する電圧
V2およびV4と負電源電圧との関係を含めて、第
2図に示す。そして、この回路全体を流れる消費
電流I0LDは I0LD=2I0 (c) である。
That is, V 6 =-(|V THP1 |-|V THP2 |) (b) Voltage generated at node 2 and third node 4
FIG. 2 shows the relationship between V 2 and V 4 and the negative power supply voltage. The consumption current I 0LD flowing through this entire circuit is I 0LD =2I 0 (c).

しかしながら、従来の基準電圧発生回路は前記
(a)式および(b)式からわかるように、基準電圧値を
変えずに、消費電力を下げるにはそれに反比例し
て、抵抗5の抵抗値R0を大きくする以外に方法
がない。しかも、低消費電力を要求されるLSIの
場合、抵抗5の抵抗値R0は数MΩ以上必要であ
り、このような大きな抵抗をチツプ上で実現する
際にはパターンサイズ上の制約から容易でない欠
点があつた。
However, the conventional reference voltage generation circuit
As can be seen from equations (a) and (b), the only way to reduce power consumption without changing the reference voltage value is to increase the resistance value R 0 of the resistor 5 in inverse proportion to it. Moreover, in the case of an LSI that requires low power consumption, the resistance value R 0 of resistor 5 must be several MΩ or more, and it is not easy to realize such a large resistance on a chip due to pattern size constraints. There were flaws.

したがつて、この発明の目的は抵抗の抵抗値を
大きくせずに、しかも消費電力を低減することが
できる基準電圧発生回路を提供するものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a reference voltage generation circuit that can reduce power consumption without increasing the resistance value of the resistor.

このような目的を達成するため、この発明は、
第1の電位と第1のノードとの間に接続された第
1導電形の第1のトランジスタと、第1のノード
と第2の電位との間に接続された第2導電形の第
2のトランジスタとからなる第1の直列回路、第
1の電位と第2のノードとの間に接続された抵抗
体と、第2のノードと第3のノードとの間に接続
されゲートが上記第1のトランジスタのゲートに
接続されるとともに上記第1のノードあるいは第
3のノードの一方に接続されしきい値電圧の絶対
値が上記第1のトランジスタのしきい値電圧の絶
対値より小さい第1導電形の第3のトランジスタ
と、上記第3のノードと第2の電位との間に接続
され、ゲートが上記第2のトランジスタのゲート
に接続されるとともに上記第1のノードあるいは
第3のノードの他方に接続された第2導電形の第
4のトランジスタからなる第2の直列回路、 上記第2のノードと第2の電位との間に接続さ
れ、ゲートが上記第2のトランジスタのゲートに
接続された第5のトランジスタを備えたものであ
り、以下実施例を用いて詳細に説明する。
In order to achieve this purpose, this invention
a first transistor of a first conductivity type connected between a first potential and a first node; and a second transistor of a second conductivity type connected between a first node and a second potential. a resistor connected between the first potential and the second node; and a resistor connected between the second node and the third node, the gate of which is connected between the first potential and the second node; a first transistor connected to the gate of the first transistor and connected to either the first node or the third node, the absolute value of which has a threshold voltage smaller than the absolute value of the threshold voltage of the first transistor; a third transistor of conductivity type, connected between the third node and the second potential, the gate of which is connected to the gate of the second transistor, and the first node or the third node; a second series circuit comprising a fourth transistor of a second conductivity type connected to the other of the transistors; This device includes a connected fifth transistor, and will be described in detail below using examples.

第3図はこの発明に係る基準電圧発生回路の一
実施例を示す回路図である。同図において、9は
ドレインが第2のノード6に接続され、ゲートが
第3のノード4に接続され、ソースが負電源
(VSS)に接続された第5のN−MOSである。
FIG. 3 is a circuit diagram showing one embodiment of the reference voltage generating circuit according to the present invention. In the figure, 9 is a fifth N-MOS whose drain is connected to the second node 6, whose gate is connected to the third node 4, and whose source is connected to the negative power supply (V SS ).

なお、この第5のN−MOS9のしきい電圧値
は第2のN−MOS3および第4のN−MOS8の
しきい電圧値と同じで、形状は第2のN−MOS
3および第4のN−MOS8の形状に対して、長
さLが同じで、幅WがN倍である。
The threshold voltage value of this fifth N-MOS 9 is the same as that of the second N-MOS 3 and the fourth N-MOS 8, and the shape is the same as that of the second N-MOS 9.
With respect to the shapes of the third and fourth N-MOS 8, the length L is the same and the width W is N times larger.

次に、上記構成による基準電圧発生回路の動作
について説明する。まず、第2のN−MOS3、
第4のN−MOS8、第5のN−MOS9の形状の
幅/長さ(W/L)をそれぞれW3/L3,W8
L8,W9/L9とすると、その比はW3/L3:W8
L8:W9/L9=1:1:Nである。また、第2の
N−MOS3、第4のN−MOS8、第5のN−
MOS9のしきい電圧値が等しく、ゲートが共通
であるから、それぞれのトランジスタを流れる電
流をI3,I8,I9とすると、I3:I8:I9=1:1:N
である。第1のP−MOS1、第3のP−MOS7
のしきい電圧値の絶対値や抵抗5の抵抗値R0
第1図と同じであるから、抵抗5を流れる電流I0
も前述したようになる。すなわち、 I0=(|VTHP1|−|VTHP2|)/R0 (a) ここで I0=I8+I9 (d) であるから、I8とI9の比を考えると、I3,I8,I9
それぞれ、 I3=I8=I0/(N+1) I9=N×I0/(N+1) (e) である。したがつて、回路全体での消費電流INEW
は INEW=I3+I8+I9 =I0×(N+2)/(N+1) (f) となる。
Next, the operation of the reference voltage generation circuit having the above configuration will be explained. First, the second N-MOS3,
The width/length (W/L) of the shapes of the fourth N-MOS 8 and the fifth N-MOS 9 are W 3 /L 3 and W 8 /
Assuming L 8 , W 9 /L 9 , the ratio is W 3 /L 3 :W 8 /
L 8 :W 9 /L 9 =1:1:N. In addition, the second N-MOS3, the fourth N-MOS8, and the fifth N-MOS
Since the threshold voltage values of MOS9 are the same and the gate is common, if the currents flowing through each transistor are I 3 , I 8 , and I 9 , then I 3 :I 8 :I 9 =1:1:N
It is. First P-MOS1, third P-MOS7
Since the absolute value of the threshold voltage value and the resistance value R 0 of the resistor 5 are the same as in Fig. 1, the current flowing through the resistor 5 I 0
is also as described above. That is, I 0 = (|V THP1 | − | V THP2 |)/R 0 (a) Here, I 0 = I 8 + I 9 (d), so considering the ratio of I 8 and I 9 , I 3 , I8 , and I9 are respectively I3 = I8 = I0 /(N+1) I9 =N× I0 /(N+1) (e). Therefore, the current consumption in the entire circuit I NEW
I NEW = I 3 + I 8 + I 9 = I 0 × (N+2)/(N+1) (f).

第1図に示す回路全体の消費電流IOLDと比較す
ると、(c)式および(f)式から、INEWはIOLDの(N+
2)/2(N+1)倍になつている。例えばN=
10の場合、INEWはIOLDの12/22≒0.55倍に低減さ
れることになる。また、第2のノード6から発生
される基準電圧は第1図と同じ値になる。すなわ
ち、 V6=−(|VTHP1|−|VTHP2|) (b) である。
When compared with the current consumption I OLD of the entire circuit shown in Figure 1, from equations (c) and (f), I NEW is (N+
2)/2(N+1) times. For example, N=
In the case of 10, I NEW will be reduced to 12/22≈0.55 times I OLD . Further, the reference voltage generated from the second node 6 has the same value as in FIG. That is, V 6 =−(|V THP1 |−|V THP2 |) (b).

なお、この実施例では第5のN−MOS9を流
れる電流が第2のN−MOS3および第4のN−
MOS8を流れる電流のN倍にさせるために形状
を変えたが、しきい電圧値を変えても実現できる
ことはもちろんである。
Note that in this embodiment, the current flowing through the fifth N-MOS 9 flows through the second N-MOS 3 and the fourth N-MOS.
Although we changed the shape to increase the current flowing through MOS8 by N times, it is of course possible to achieve this by changing the threshold voltage value.

第4図はこの発明に係る基準電圧発生回路の他
の実施例を示す回路図である。この場合、第1の
電位を接地VSSとし、第2の電位を正電源VDD
第1導電形のトランジスタをN−MOS、第2導
電形のトランジスタをP−MOSとして構成した
ものであり、接地VSSを基準として、正電源VDD
によらない基準電圧を発生することができること
はもちろんである。
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the reference voltage generating circuit according to the present invention. In this case, the first potential is the ground V SS and the second potential is the positive power supply V DD ,
The first conductivity type transistor is N-MOS, and the second conductivity type transistor is P- MOS .
Of course, it is possible to generate a reference voltage independent of

以上詳細に説明したように、この発明に係る基
準電圧発生回路によれば簡単な構成により、消費
電流を低減することができる。また、従来例と同
じ消費電流の場合には抵抗の値を小さくすること
ができるので、パターンサイズを小さくでき、パ
ターンサイズ上有効になるなどの効果がある。
As described above in detail, according to the reference voltage generation circuit according to the present invention, current consumption can be reduced with a simple configuration. Further, in the case of the same current consumption as in the conventional example, the value of the resistance can be reduced, so the pattern size can be reduced, which is effective in terms of pattern size.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の基準電圧発生回路を示す回路
図、第2図は第1図の負電源電圧−基準電圧特性
を示す図、第3図はこの発明に係る基準電圧発生
回路の一実施例を示す回路図、第4図はこの発明
に係る基準電圧発生回路の他の実施例を示す回路
図である。 1……第1のP−MOS、2……第1のノード、
3……第2のN−MOS、4……第3のノード、
5……抵抗、6……第2のノード、7……第3の
P−MOS、8……第4のN−MOS、9……第5
のN−MOS、10……第6のN−MOS、11…
…第7のP−MOS、12……第8のN−MOS、
13……第9のP−MOS、14……第10のP−
MOS。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional reference voltage generation circuit, FIG. 2 is a diagram showing the negative power supply voltage-reference voltage characteristics of FIG. 1, and FIG. 3 is an embodiment of the reference voltage generation circuit according to the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the reference voltage generating circuit according to the present invention. 1...First P-MOS, 2...First node,
3...Second N-MOS, 4...Third node,
5...Resistor, 6...Second node, 7...Third P-MOS, 8...Fourth N-MOS, 9...Fifth
N-MOS, 10...6th N-MOS, 11...
...7th P-MOS, 12...8th N-MOS,
13... 9th P-MOS, 14... 10th P-
M.O.S.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1の電位と第1のノードとの間に接続され
た第1導電形の第1のトランジスタと、第1のノ
ードと第2の電位との間に接続された第2導電形
の第2のトランジスタとからなる第1の直列回
路、 第1の電位と第2のノードとの間に接続された
抵抗体と、第2のノードと第3のノードとの間に
接続されゲートが上記第1のトランジスタのゲー
トに接続されるとともに上記第1のノードあるい
は第3のノードの一方に接続されしきい値電圧の
絶対値が上記第1のトランジスタのしきい値電圧
の絶対値より小さい第1導電形の第3のトランジ
スタと、上記第3のノードと第2の電位との間に
接続され、ゲートが上記第2のトランジスタのゲ
ートに接続されるとともに上記第1のノードある
いは第3のノードの他方に接続された第2導電形
の第4のトランジスタからなる第2の直列回路、 上記第2のノードと第2の電位との間に接続さ
れ、ゲートが上記第2のトランジスタのゲートに
接続された第5のトランジスタを備えた基準電圧
発生回路。
[Claims] 1. A first transistor of a first conductivity type connected between a first potential and a first node, and a first transistor connected between the first node and a second potential. a first series circuit comprising a second transistor of a second conductivity type; a resistor connected between the first potential and the second node; and a resistor connected between the second node and the third node. The absolute value of the threshold voltage is the threshold voltage of the first transistor, and the gate is connected to the gate of the first transistor, and the absolute value of the threshold voltage is the threshold voltage of the first transistor. A third transistor of a first conductivity type smaller than the absolute value of a second series circuit comprising a fourth transistor of a second conductivity type connected to the other of the node or the third node, connected between the second node and the second potential, the gate of which is A reference voltage generation circuit including a fifth transistor connected to a gate of the second transistor.
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