JPH0578211B2 - - Google Patents

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JPH0578211B2
JPH0578211B2 JP58212083A JP21208383A JPH0578211B2 JP H0578211 B2 JPH0578211 B2 JP H0578211B2 JP 58212083 A JP58212083 A JP 58212083A JP 21208383 A JP21208383 A JP 21208383A JP H0578211 B2 JPH0578211 B2 JP H0578211B2
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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
    • G05F3/24Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • G05F3/242Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/24Frequency-independent attenuators
    • H03H11/245Frequency-independent attenuators using field-effect transistor

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、電源電圧の中間レベルを出力する電
圧変換回路に関する。
従来技術と問題点 ダイナミツクRAMのメモリセルの一部を構成
するキヤパシタ電極へは電源電圧(5V)の中間
レベル例えば2.5Vを与えたりするが、集積回路
で電源電圧の中間レベルを必要とするケースは
まゝある。中間レベルは簡単には第1図に示すよ
うに抵抗分圧回路を使用して得られる。この図で
R1,R2は電源電圧Vccを分圧して中間レベル
の電圧Vcc′を得、これを負荷回路Lへ与える抵
抗である。R1=R2ならVcc′=Vcc/2であるが、
負荷回路Lが電流をとるものであるとこの関係は
くずれる。また本例では+5Vの電源Vccと0Vの
電源Vssの間に抵抗R1,R2が直列になつて接
続され、常時VccからVssへ向う電流を流し、電
力消費を伴なう点もこの回路の欠点である。該電
力消費を小にするには抵抗R1,R2の値を大に
すればよいが、抵抗値が大であると負荷電流によ
るノードNの電圧Vcc′の上記変動が大きくなる。
常時消費電力を少なくしかつ負荷電流による負
荷電圧Vcc′の変動を少なくするには第2図の回
路が有効である。この回路では抵抗R1,R2に
よる電源Vccの分圧電圧をMISトランジスタQ1
のゲートに与え、負荷回路Lは該トランジスタQ
1を通して電源Vccへ接続する。従つて負荷電流
はトランジスタQ1のドレイン、ソースを流れ、
分圧回路R1,R2には流れないので負荷電流に
よる負荷電圧Vcc′の変動はなく、しかも分圧回
路はMISトランジスタQ1のゲートに電圧を与え
るだけなので高抵抗にしてよく、消費電力は少な
い。ノードN1の電圧VNと負荷電圧Vcc′との間
にはVN−Vth=Vcc′の関係があるので、Vcc′=
Vcc/2が要求されるならVN=Vth+Vcc/2に
選定する。しかしこの回路ではトランジスタQ1
のしきい値電圧Vthが負荷電圧Vcc′に直接影響
し、Vthは集積回路製造プロセスで変るので製品
毎に負荷電圧Vcc′のバラつきがあるという問題
を有する。
発明の目的 本発明はかゝる点を改善し、負荷電圧Vcc′が
ドライバトランジスタQ1のVthの影響を受けな
いようにしようとするものである。
発明の構成 本発明の電圧変換回路は、n,mをn>mなる
整数として電源電圧と出力電圧の比をm/nと
し、 電源間に互いに直列に接続されてなる第1のイ
ンピーダンス手段R1、第2のインピーダンス手
段R2、複数nの第1のMISトランジスタQ2,
Q3と、 負荷と直列になつて電源間に接続され、1以上
の数(n−m)のMISトランジスタであつて、該
第1のインピーダンス手段R1と該第2のインピ
ーダンス手段R2の接続点N1の電圧から該1以
上の数(n−m)のMISトランジスタのしきい値
の合計を差引いた結果の出力電圧を負荷に供給す
る該1以上の数n−mの第2のMISトランジスタ
Q1,Q8とを備え、 該複数nの第1のMISトランジスタQ2,Q3
は、各々該1以上の数(n−m)の第2のMISト
ランジスタQ1,Q8の各々と略同じしきい値を
有し、かつ各々のゲート・ドレイン間が共通接続
され、 該1以上の数(n−m)の第2のMISトランジ
スタQ1,Q8はダーリントン接続されており、 第1のインピーダンス手段の抵抗値をR1、第
2のインピーダンス手段の抵抗値をR2としたと
き、抵抗比〔R2/R1+R2〕をm/nに等しく
し、上記出力電圧を上記しきい値とは無関係な値
としたことを特徴とするが、次に実施例を参照し
ながらこれを説明する。
発明の実施例 第3図は本発明の実施例を示し、全図を通して
そうであるが第1図、第2図などと同じ部分には
同じ符号が付してある。第2図と比較すれば明ら
かなように第3図では分圧回路(ゲート電圧制御
回路)にMOSトランジスタQ2,Q3を挿入し
た点が異なる。第3図の回路ではノードN2の電
位はVth、ノードN3の電位は2Vthであり、R1
=R2とするとノードN1の電位は(Vcc−
2Vth)/2+2Vth=Vcc/2+Vthである。な
おトランジスタQ1〜Q3は同じ半導体基板上に
同じ工程で作られるので、同じしきい値電圧を持
つとしてよい。ノードN1が上記電位をもつなら
負荷電圧Vcc′はそれよりVthだけ低い電圧、従つ
てVcc/2である。こうしてトランジスタのしき
い値に無関係な電圧Vcc′を負荷Lに供給するこ
とができる。
第4図は本発明の第2の実施例を示す。第3図
の回路は負荷Lが電流を取込む(Vcc−Q1−L
−Vssの経路で電流が流れる)ことを前提として
おり、負荷Lから電流が流出することは想定して
いない。第4図は負荷Lが電流を流出させる場合
にも対処するものである。この第4図の回路でR
1,R2,Q2,Q3,Q1の経路は第3図と同
じであり、負荷電圧Vcc′をVthに無関係にVcc/
2に保持する。MISトランジスタQ4,Q5,Q
6、抵抗R3,R4は、負荷Lからトランジスタ
Q4を通つて電源Vssへ電流が流れる場合に負荷
電圧Vcc′をVcc/2に保持する回路である。ここ
でQ4,Q5,Q6はPチヤンネルトランジスタであ
る。即ち、ノードN6の電位はVcc−Vth、ノー
ドN5の電位はVcc−2Vthであり、ノードN4
の電位はR3=R4なら(Vcc−2Vth)/2=
Vcc/2−Vthである。トランジスタQ4はPチ
ヤンネルトランジスタとするとノードN4の電位
はVcc′よりQ4のVthだけ低いから、結果Vcc′は
Vcc/2になる。こうして第4図の回路では、負
荷へ電流が流入する場合でもまた負荷から電流が
流出する場合でも、負荷電圧をVthに無関係に一
定にできる。
第5図および第6図は本発明の第3、第4の実
施例を示し、前者は負荷電圧Vcc′をVcc/3に、
後者は負荷電圧Vcc′を2Vcc/3に保つ。即ち第
5図でノードN7の電位は3Vth、抵抗R1,R
2はR1=2R2に選ぶのでノードN1の電位は
(Vcc−3Vth)/3+3Vth=Vcc/3+2Vth、負
荷電圧Vcc′はこれよりVth2段落ちであるから
Vcc/3である。また第6図ではノードN7の電
位は3Vth、2R1=R2としてノードN1の電位は
2(Vcc−3Vth)/3+3Vth=2Vcc/3+Vth、
負荷電圧Vcc′はそれよりVth1段落ちであるから
2Vcc/3である。
一般化すると、Vcc′=mVcc/nなる負荷電圧
を得るにはゲート電圧制御回路の抵抗分圧回路に
挿入されるトランジスタQ2,Q3,……として
n個のトランジスタを用い、負荷回路に挿入され
るトランジスタQ1のゲート回路に挿入されるト
ランジスタQ8……としてn−m−1個のトラン
ジスタを用い抵抗比R2/(R1+R2)をm/nに
すればよい。こうしてVthの影響を受けない種々
の負荷電圧Vcc′を得ることができる。但しm,
nは共に整数で、m<nである。
第1図のような抵抗分圧回路で消費電力を小に
するため抵抗値を大にすると、時定数が大になる
から負荷電圧の立上りは第7図aに示すように緩
やかになる。第3図などのようにトランジスタQ
1等を使用すると負荷電圧Vcc′の立上りは第7
図bの如く迅速になり、電源投入で直ちに動作状
態に入ることができる。
第3図などの回路で抵抗R2は図示位置ではな
く、例えばQ3とVss間に移してもよく、結果は
同じである。なおこの方が、トランジスタのVth
はバツクバイアス効果を受けるので、Q2,Q3
のソース電位が上つてQ1のそれに近ずき、等し
いVthにするという点で有利である。
更に第7図は第3図における抵抗R1,R2をデ
プレシヨントランジスタT1〜To,T1′〜To′で置
換えた実施例である。同一トランジスタ、同一ノ
ードは同じ記号で示してある。一般にMISダイナ
ミツクメモリで使用されるポリシリコン層、拡散
層の抵抗は数10Ω/□程度と低い。これら抵抗層
を使用しここで必要とされる数100KΩの抵抗を
得るためには、数10万μ2の面積が必要とされる。
これを避けるために抵抗のかわりに1個又は複数
個のデプレシヨントランジスタを直列に接続して
使用すると良い。これにより少ない面積でかつ電
流を少なく押える事ができる。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば消費電力が
少なく、負荷電流による電圧降下が少なく、負荷
トランジスタのVthの影響を受けない高安定度の
電圧変換回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来回路の例を示す回路
図、第3図〜第7図は本発明の実施例を示す回路
図、第8図はトランジスタ使用効果を示すグラフ
である。 図面でVcc,Vssは電源電圧、Lは負荷、Q1
は負荷と直列なMISトランジスタ、R1,R2,
Q2,Q3,Q8は制御電圧回路である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 n,mをn>mなる整数として電源電圧と出
    力電圧の比をm/nとし、 電源間に互いに直列に接続されてなる第1のイ
    ンピーダンス手段R1、第2のインピーダンス手
    段R2、複数nの第1のMISトランジスタQ2,
    Q3と、 負荷と直列になつて電源間に接続され、1以上
    の数(n−m)のMISトランジスタであつて、該
    第1のインピーダンス手段R1と該第2のインピ
    ーダンス手段R2の接続点N1の電圧から該1以
    上の数(n−m)のMISトランジスタのしきい値
    の合計を差引いた結果の出力電圧を負荷に供給す
    る該1以上の数(n−m)の第2のMISトランジ
    スタQ1,Q8とを備え、 該複数nの第1のMISトランジスタQ2,Q3
    は、各々該1以上の数(n−m)の第2のMISト
    ランジスタQ1,Q8の各々と略同じしきい値を
    有し、かつ各々のゲート・ドレイン間が共通接続
    され、 該1以上の数(n−m)の第2のMISトランジ
    スタQ1,Q8はダーリントン接続されており、 第1のインピーダンス手段の抵抗値をR1、第
    2のインピーダンス手段の抵抗値をR2としたと
    き、抵抗比〔R2/R1+R2〕をm/nに等しく
    し、上記出力電圧を上記しきい値とは無関係な値
    としたことを特徴とする電圧変換回路。 2 前記インピーダンス手段が抵抗から成ること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電圧変
    換回路。 3 前記インピーダンス手段がデプレツシヨント
    ランジスタから成ることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の電圧変換回路。
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