JPH06169565A - ドロップアウトの小さい昇圧電源付きオンチップ電圧調整器 - Google Patents
ドロップアウトの小さい昇圧電源付きオンチップ電圧調整器Info
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- JPH06169565A JPH06169565A JP3350668A JP35066891A JPH06169565A JP H06169565 A JPH06169565 A JP H06169565A JP 3350668 A JP3350668 A JP 3350668A JP 35066891 A JP35066891 A JP 35066891A JP H06169565 A JPH06169565 A JP H06169565A
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- voltage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ソース・フォロワとして動作する直列調整素子
に結合された差動増幅器を含む内部オンチップ調整器回
路の新しい昇圧電源を提供する。 【構成】前記差動増幅器の昇圧電源を構築するために電
圧ポンプ回路が設けられる。電圧ポンプはそれにパルス
を供給するリング発振器を含むことが望ましい。新しい
オンチップ電圧調整器はnウェルのCMOS技術の回路につ
いて設計され、BiCMOS並びにnウェルCMOS回路にも適用
できる。新しい回路はソース・フォロワとして動作する
直列調整素子のゲートの電位を高くする昇圧手法を利用
し、電源排除も改善する。更にこれらの回路はクランプ
・ダイオードを用いて直列調整素子のゲートの負電圧ス
イングを制限し且つ電圧調整器回路の設定時間を改善す
ることが望ましい。オンチップ調整器回路は小さなドロ
ップアウト電圧調整器での使用にも適し、外部電源に対
する感度が小さくなり、クランプ・ダイオードを用いて
フィードバック・ループの設定時間を改善し、且つ静的
又は動的に制御されたポンプ回路が利用できる。
に結合された差動増幅器を含む内部オンチップ調整器回
路の新しい昇圧電源を提供する。 【構成】前記差動増幅器の昇圧電源を構築するために電
圧ポンプ回路が設けられる。電圧ポンプはそれにパルス
を供給するリング発振器を含むことが望ましい。新しい
オンチップ電圧調整器はnウェルのCMOS技術の回路につ
いて設計され、BiCMOS並びにnウェルCMOS回路にも適用
できる。新しい回路はソース・フォロワとして動作する
直列調整素子のゲートの電位を高くする昇圧手法を利用
し、電源排除も改善する。更にこれらの回路はクランプ
・ダイオードを用いて直列調整素子のゲートの負電圧ス
イングを制限し且つ電圧調整器回路の設定時間を改善す
ることが望ましい。オンチップ調整器回路は小さなドロ
ップアウト電圧調整器での使用にも適し、外部電源に対
する感度が小さくなり、クランプ・ダイオードを用いて
フィードバック・ループの設定時間を改善し、且つ静的
又は動的に制御されたポンプ回路が利用できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、ソース・フォ
ロワとして動作する直列調整素子に結合された差動増幅
器を含む内部のオンチップ調整器回路の新しい昇圧(ブ
ースト)電源に関する。より詳しくは、本発明に従って
電圧ポンプ回路が設けられ、差動増幅器のブースト電源
が構築される。
ロワとして動作する直列調整素子に結合された差動増幅
器を含む内部のオンチップ調整器回路の新しい昇圧(ブ
ースト)電源に関する。より詳しくは、本発明に従って
電圧ポンプ回路が設けられ、差動増幅器のブースト電源
が構築される。
【0002】
【従来の技術】CMOS技術によってゲートの長さが縮
小するにつれて、絶縁破壊、突抜け現象に関連した問
題、及び(又は)ホットキャリアに関連した問題を避け
るために電源電圧を下げる必要がある。しかしながら、
システム電源は(予見しうる将来において)基準レベ
ル、例えば、5 V 又は 3.3/3.6 V に留まる傾向にある
ので、容易に外部電源電圧を下げることはできない。こ
れらの要求を満たす1つの方法は、システム電源及びス
ケーリングされた内部電源の間の差に等しいドロップア
ウト電圧を有するオンチップ電圧調整器を用いることで
ある。典型的なCMOSオンチップ調整器回路はソース
・フォロワ・モードで動作する差動増幅器及び直列調整
素子から成る。しかしながら、これらの回路は小さなド
ロップアウトの使用、例えば3.3/3.6乃至2.5 V 変換に
は不適であり、且つ不十分な電源排除による問題も生じ
る。
小するにつれて、絶縁破壊、突抜け現象に関連した問
題、及び(又は)ホットキャリアに関連した問題を避け
るために電源電圧を下げる必要がある。しかしながら、
システム電源は(予見しうる将来において)基準レベ
ル、例えば、5 V 又は 3.3/3.6 V に留まる傾向にある
ので、容易に外部電源電圧を下げることはできない。こ
れらの要求を満たす1つの方法は、システム電源及びス
ケーリングされた内部電源の間の差に等しいドロップア
ウト電圧を有するオンチップ電圧調整器を用いることで
ある。典型的なCMOSオンチップ調整器回路はソース
・フォロワ・モードで動作する差動増幅器及び直列調整
素子から成る。しかしながら、これらの回路は小さなド
ロップアウトの使用、例えば3.3/3.6乃至2.5 V 変換に
は不適であり、且つ不十分な電源排除による問題も生じ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的は
ソース・フォロワとして動作する直列調整素子に結合さ
れた差動増幅器を含み前記差動増幅器のブースト電源は
電圧ポンプ回路を設けて構築する内部のオンチップ調整
器回路の新しいブースト電源を提供することである。
ソース・フォロワとして動作する直列調整素子に結合さ
れた差動増幅器を含み前記差動増幅器のブースト電源は
電圧ポンプ回路を設けて構築する内部のオンチップ調整
器回路の新しいブースト電源を提供することである。
【0004】更に本発明の目的はソース・フォロワ回路
に結合された差動増幅器を含む内部のオンチップ調整器
回路のブースト電源構造及び差動増幅器のブースト電源
を構築するための電圧ポンプにパルスを供給するリング
発振器を含む電圧ポンプ回路を提供することである。
に結合された差動増幅器を含む内部のオンチップ調整器
回路のブースト電源構造及び差動増幅器のブースト電源
を構築するための電圧ポンプにパルスを供給するリング
発振器を含む電圧ポンプ回路を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の従来の技
術の回路に関連した問題を解決するnウェルCMOS技
術の回路の新しいオンチップ電圧調整器を提供する。こ
の新しい回路はソース・フォロワとして動作する直列調
整素子のゲートでの電圧を上げるために昇圧技術を利用
し且つ電源排除についても改善する。更に、これらの回
路は直列調整素子のゲートでの負電圧スイングを制限し
且つ電圧調整回路の設定時間を改善するためにクランプ
・ダイオードを用いることが望ましい。前記新しい手法
はBiCMOS電圧調整器ならびにnウェルCMOS回
路に適用することができる。前記開示された回路におい
て、差動増幅器は相補形pチャネルFETデバイス及び
nチャネルFETデバイスを含み、電圧ポンプ回路のブ
ースト電源は前記pチャネルFETデバイスに結合され
る。
術の回路に関連した問題を解決するnウェルCMOS技
術の回路の新しいオンチップ電圧調整器を提供する。こ
の新しい回路はソース・フォロワとして動作する直列調
整素子のゲートでの電圧を上げるために昇圧技術を利用
し且つ電源排除についても改善する。更に、これらの回
路は直列調整素子のゲートでの負電圧スイングを制限し
且つ電圧調整回路の設定時間を改善するためにクランプ
・ダイオードを用いることが望ましい。前記新しい手法
はBiCMOS電圧調整器ならびにnウェルCMOS回
路に適用することができる。前記開示された回路におい
て、差動増幅器は相補形pチャネルFETデバイス及び
nチャネルFETデバイスを含み、電圧ポンプ回路のブ
ースト電源は前記pチャネルFETデバイスに結合され
る。
【0006】昇圧手法を用いる本発明のオンチップ調整
器回路は、小さなドロップアウト電圧調整器への応用に
よく適合し、より小さい外部電源感度を有し、フィード
バック・ループの設定時間を改善するクランプ・ダイオ
ードを用い、そして静的又は動的に制御されるポンプ回
路を利用する。
器回路は、小さなドロップアウト電圧調整器への応用に
よく適合し、より小さい外部電源感度を有し、フィード
バック・ループの設定時間を改善するクランプ・ダイオ
ードを用い、そして静的又は動的に制御されるポンプ回
路を利用する。
【0007】幾つかの良好な実施例では、電圧ポンプ及
びリング発振器は静的電圧ポンプ及びリング発振器回路
を含む。代りに、電圧ポンプ及びリング発振器は動的に
制御された電圧ポンプ及びリング発振器回路を含むこと
があり、動的に制御された電圧ポンプ及びリング発振器
回路はインバータを介してソース・フォロワのゲートに
結合された追加の差動増幅器からフィードバックする際
に電圧制御される。
びリング発振器は静的電圧ポンプ及びリング発振器回路
を含む。代りに、電圧ポンプ及びリング発振器は動的に
制御された電圧ポンプ及びリング発振器回路を含むこと
があり、動的に制御された電圧ポンプ及びリング発振器
回路はインバータを介してソース・フォロワのゲートに
結合された追加の差動増幅器からフィードバックする際
に電圧制御される。
【0008】より詳しくは、1つの実施例において、電
圧ポンプはp拡散によりn拡散ウェルに作られたpnダ
イオードを含む。もう1つの実施例では、電圧ポンプ回
路は差動増幅器の電気的なロードとして結合される。
圧ポンプはp拡散によりn拡散ウェルに作られたpnダ
イオードを含む。もう1つの実施例では、電圧ポンプ回
路は差動増幅器の電気的なロードとして結合される。
【0009】
【実施例】CMOS技術によってゲートの長さがスケー
ルダウンされるにつれて、絶縁破壊、突抜け現象、及び
(又は)ホットキャリアに関連した問題を避けるために
電源電圧を下げる必要がある。しかしながら、システム
電源は(予見しうる将来において)基準レベル、例え
ば、5 V 又は 3.3/3.6 V に留まる傾向にあるので、外
部電源電圧は容易に下げることはできない。これらの要
求を満たす1つの方法は、システム電源及びスケーリン
グされた内部電源の間の差に等しいドロップアウト電圧
を有するオンチップ電圧調整器を用いることである。
ルダウンされるにつれて、絶縁破壊、突抜け現象、及び
(又は)ホットキャリアに関連した問題を避けるために
電源電圧を下げる必要がある。しかしながら、システム
電源は(予見しうる将来において)基準レベル、例え
ば、5 V 又は 3.3/3.6 V に留まる傾向にあるので、外
部電源電圧は容易に下げることはできない。これらの要
求を満たす1つの方法は、システム電源及びスケーリン
グされた内部電源の間の差に等しいドロップアウト電圧
を有するオンチップ電圧調整器を用いることである。
【0010】下記の回路の説明において、MP1のよう
なデバイスは、全てが通常のソース、ドレーン及びゲー
トを有するpチャネルFETを指す。VTpoのような表示
はボディ効果がないときのpチャネルFETのしきい電
圧を指すが、VTn のような表示はソースが接地即ち0ボ
ルトではないときのnチャネルFETのしきい電圧を指
す。VCCはシステム電源である。VREFは所望のV
DD(INT)の値で供給される基準電圧でありVDD
(INT)を発生させるために用いる。VSSは基板の電
圧であり、VWはノードWの電圧である。VDはダイオード
接合を横切る電圧降下である。VCC(INT)は差動増
幅器の電源として本発明に従って昇圧される内部ブース
ト電圧である。
なデバイスは、全てが通常のソース、ドレーン及びゲー
トを有するpチャネルFETを指す。VTpoのような表示
はボディ効果がないときのpチャネルFETのしきい電
圧を指すが、VTn のような表示はソースが接地即ち0ボ
ルトではないときのnチャネルFETのしきい電圧を指
す。VCCはシステム電源である。VREFは所望のV
DD(INT)の値で供給される基準電圧でありVDD
(INT)を発生させるために用いる。VSSは基板の電
圧であり、VWはノードWの電圧である。VDはダイオード
接合を横切る電圧降下である。VCC(INT)は差動増
幅器の電源として本発明に従って昇圧される内部ブース
ト電圧である。
【0011】図1はソース・フォロワ・モードで動作す
る差動増幅器及び直列調整回路素子を含む従来の技術の
典型的なCMOSオンチップ電圧調整器回路を示す。図
1に示すように、典型的なCMOSオンチップ電圧調整
器回路はソース・フォロワ・モードで動作する差動増幅
器(MN2-MN4及びMP1-MP2)及び直列調整素子
(MN1)から成る。差動増幅器回路において、pチャネ
ル・デバイス及びnチャネル・デバイスは通常の相補形
に配列される。ノードYの最大レベルはVCCであるの
で、この調整器はMN1のしきい電圧であるVTn の最小
ドロップアウト電圧(=VCC−VCC(INT))を有す
る。(例えば、デプレション形デバイスの)固有のしき
い注入のない2.5 V のnウェル技術の場合、VTn はおよ
そ1 Vである。出力電圧が一時的に低下すると、フィー
ドバック・ループを正しく動作させるために電圧の頭上
スペースの追加が必要であり、この回路は 3.3/3.6 V
か2.5 V への変換のような小さなドロップアウトに使用
するのにはうまく適合しない。この回路のもう1つの問
題はノードYにおける電源排除が不十分なことである。
従って、ノードYに現われるVCC変動は次にVDD
(INT)に現われ、少し減少する。これらの問題は直列
素子MN1のPMOSFETを用いて解決することがで
きるが、外乱後にVDD(INT)をVREFに復元する
回路応答は遅くなる。VDD(INT)がVREFよりも
高いとき、この回路はノードYに大きな負電圧スイング
(例えば、VY,min = VW)も生じる。VYがVDD(IN
T)+VTnよりも低い限りMN1はオフになるので、不必
要に大きなスイングは回路の設定時間を遅くする。
る差動増幅器及び直列調整回路素子を含む従来の技術の
典型的なCMOSオンチップ電圧調整器回路を示す。図
1に示すように、典型的なCMOSオンチップ電圧調整
器回路はソース・フォロワ・モードで動作する差動増幅
器(MN2-MN4及びMP1-MP2)及び直列調整素子
(MN1)から成る。差動増幅器回路において、pチャネ
ル・デバイス及びnチャネル・デバイスは通常の相補形
に配列される。ノードYの最大レベルはVCCであるの
で、この調整器はMN1のしきい電圧であるVTn の最小
ドロップアウト電圧(=VCC−VCC(INT))を有す
る。(例えば、デプレション形デバイスの)固有のしき
い注入のない2.5 V のnウェル技術の場合、VTn はおよ
そ1 Vである。出力電圧が一時的に低下すると、フィー
ドバック・ループを正しく動作させるために電圧の頭上
スペースの追加が必要であり、この回路は 3.3/3.6 V
か2.5 V への変換のような小さなドロップアウトに使用
するのにはうまく適合しない。この回路のもう1つの問
題はノードYにおける電源排除が不十分なことである。
従って、ノードYに現われるVCC変動は次にVDD
(INT)に現われ、少し減少する。これらの問題は直列
素子MN1のPMOSFETを用いて解決することがで
きるが、外乱後にVDD(INT)をVREFに復元する
回路応答は遅くなる。VDD(INT)がVREFよりも
高いとき、この回路はノードYに大きな負電圧スイング
(例えば、VY,min = VW)も生じる。VYがVDD(IN
T)+VTnよりも低い限りMN1はオフになるので、不必
要に大きなスイングは回路の設定時間を遅くする。
【0012】本発明は図1の回路に関連した問題を解決
するnウェルCMOS技術の新しいオンチップ電圧調整
器を提供する。新しい回路は昇圧技術を利用してMN1
のゲート電圧を上げて電源排除を改善する。開示された
回路の中には、クランプ・ダイオードを用いてノードY
の負電圧スイングを制限することが望ましいものもあ
る。新しい手法はBiCMOS電圧調整器にも適用する
ことができる。この場合、高利得を有するバイポーラ・
トランジスタを用いて性能を向上させることができる。
回路の微細な部分は個々の使用例によって異なるかも知
れない。クランプ・ダイオードを持つ新しい回路では、
最大ドロップアウト電圧は VTn+|VTp|よりも小さくそ
れに近いものと仮定する。
するnウェルCMOS技術の新しいオンチップ電圧調整
器を提供する。新しい回路は昇圧技術を利用してMN1
のゲート電圧を上げて電源排除を改善する。開示された
回路の中には、クランプ・ダイオードを用いてノードY
の負電圧スイングを制限することが望ましいものもあ
る。新しい手法はBiCMOS電圧調整器にも適用する
ことができる。この場合、高利得を有するバイポーラ・
トランジスタを用いて性能を向上させることができる。
回路の微細な部分は個々の使用例によって異なるかも知
れない。クランプ・ダイオードを持つ新しい回路では、
最大ドロップアウト電圧は VTn+|VTp|よりも小さくそ
れに近いものと仮定する。
【0013】図2Bは差動増幅器のブースト電源を構築
するために電圧ポンプ回路を利用し且つノードYの負電
圧スイングを制限するクランプ・ダイオードも含む本発
明の小さなドロップアウト電圧調整器回路の部分的なブ
ロック図をおおまかに示す。クランプ・ダイオードはド
ロップアウト電圧を増すために、もし必要なら、直列に
スタックすることができる。
するために電圧ポンプ回路を利用し且つノードYの負電
圧スイングを制限するクランプ・ダイオードも含む本発
明の小さなドロップアウト電圧調整器回路の部分的なブ
ロック図をおおまかに示す。クランプ・ダイオードはド
ロップアウト電圧を増すために、もし必要なら、直列に
スタックすることができる。
【0014】図2Aは差動増幅器のブースト電源を構築
するためにリング発振器を含み且つクランプ・ダイオー
ドも含む電圧ポンプ回路の第1の実施例を詳細に示す。
図1の回路と比較して、図2Aに示す回路は、差動増幅
器のブースト電源VCC(INT)を構築する、VCC
から電源が供給されるリング発振器を含む電圧ポンプ回
路(MP4-MP6、CPUMP1-CPUMP2、CS
TORE)、及びノードYの負電圧スイングを制限する
p-MOSFETを特徴とする。リング発振器は電圧ポン
プ回路のパルスを供給するために利用されるが、代替の
実施例では、代りにクロック即ち水晶発振器のような他
のパルス源を利用することがある。リング発振器は5段
配列のインバータ(図6に相補形の上部p-デバイス及び
下部n-デバイスとして詳細に示す)として示されるが、
代替実施例では3段、4段又は他の段数を用いることが
ある。電圧ポンプは典型的な回路であり、MP6はダイ
オードとして作用してCPUMP2をある電圧まで充電
し、MP5はダイオードとして作用してCPUMP1を
CPUMP2における前記電圧よりも高い電圧まで充電
し、そしてMP4はダイオードとして作用してCSTO
REをCPUMP1における前記電圧よりも高い電圧、
即ちVCC(INT)まで充電する。図2Aにおいて、電
圧ポンプは2段階の電圧ポンプとして示されているが、
他の実施例では、異なる段階数の電圧ポンプが使用され
ることもある。
するためにリング発振器を含み且つクランプ・ダイオー
ドも含む電圧ポンプ回路の第1の実施例を詳細に示す。
図1の回路と比較して、図2Aに示す回路は、差動増幅
器のブースト電源VCC(INT)を構築する、VCC
から電源が供給されるリング発振器を含む電圧ポンプ回
路(MP4-MP6、CPUMP1-CPUMP2、CS
TORE)、及びノードYの負電圧スイングを制限する
p-MOSFETを特徴とする。リング発振器は電圧ポン
プ回路のパルスを供給するために利用されるが、代替の
実施例では、代りにクロック即ち水晶発振器のような他
のパルス源を利用することがある。リング発振器は5段
配列のインバータ(図6に相補形の上部p-デバイス及び
下部n-デバイスとして詳細に示す)として示されるが、
代替実施例では3段、4段又は他の段数を用いることが
ある。電圧ポンプは典型的な回路であり、MP6はダイ
オードとして作用してCPUMP2をある電圧まで充電
し、MP5はダイオードとして作用してCPUMP1を
CPUMP2における前記電圧よりも高い電圧まで充電
し、そしてMP4はダイオードとして作用してCSTO
REをCPUMP1における前記電圧よりも高い電圧、
即ちVCC(INT)まで充電する。図2Aにおいて、電
圧ポンプは2段階の電圧ポンプとして示されているが、
他の実施例では、異なる段階数の電圧ポンプが使用され
ることもある。
【0015】NMOSダイオードは深刻なボディ効果に
より電圧降下が大きくなることがあるので、ダイオード
電圧降下を小さくするために回路はポンプ回路内のダイ
オードにp-MOSFETを用いることが望ましい。これ
らのp-MOSFETのウェルは通常の動作では最高の電
圧(即ち、VCC(INT))のノードに結合する必要があ
る。よって、電力が上向きのときポンプ回路が作用する
前に、MP6及びMP3のソースにおけるpn接合は順方
向にバイアスされ、VCC(INT)はVCC−VDから
始まる。これは電圧をVCC(INT)に高める時間を
短くする。寄生基板pnp の利得は十分に低くすべきであ
り、ラッチアップ(latch-up)を阻止するために回路は慎
重にレイアウトする必要がある。
より電圧降下が大きくなることがあるので、ダイオード
電圧降下を小さくするために回路はポンプ回路内のダイ
オードにp-MOSFETを用いることが望ましい。これ
らのp-MOSFETのウェルは通常の動作では最高の電
圧(即ち、VCC(INT))のノードに結合する必要があ
る。よって、電力が上向きのときポンプ回路が作用する
前に、MP6及びMP3のソースにおけるpn接合は順方
向にバイアスされ、VCC(INT)はVCC−VDから
始まる。これは電圧をVCC(INT)に高める時間を
短くする。寄生基板pnp の利得は十分に低くすべきであ
り、ラッチアップ(latch-up)を阻止するために回路は慎
重にレイアウトする必要がある。
【0016】差動増幅器はブースト電源VCC(IN
T)(>VCC)から動作するので、MN1のゲート
(ノードY)は図1の回路の場合よりも高い電圧で駆動
される。従って、新しい回路は小さなドロップアウト電
圧調整にうまく適合する。更に、VCCの高周波ノイズ
は昇圧されたノードVCC(INT)から減結合される
から、ノードYにおける電源排除は改善される。ノード
Yの低いレベルはクランプ・ダイオードMP3によりV
CC−|VTp| に制限されるので、フィードバック・ル
ープ(差動増幅器とMN1の組合せ)の設定時間は短く
なる。
T)(>VCC)から動作するので、MN1のゲート
(ノードY)は図1の回路の場合よりも高い電圧で駆動
される。従って、新しい回路は小さなドロップアウト電
圧調整にうまく適合する。更に、VCCの高周波ノイズ
は昇圧されたノードVCC(INT)から減結合される
から、ノードYにおける電源排除は改善される。ノード
Yの低いレベルはクランプ・ダイオードMP3によりV
CC−|VTp| に制限されるので、フィードバック・ル
ープ(差動増幅器とMN1の組合せ)の設定時間は短く
なる。
【0017】図3は図2Aの電圧ポンプ回路の代りにn
ウェルの中にP拡散により作ることができるpnダイオー
ドを利用する本発明の小さなドロップアウト電圧調整器
回路の第2の実施例を示す。もし低インピーダンスのダ
イオードが必要ならば、MP4-MP6 の代りに、図3
に示すように、p拡散とnウェルの間のpnダイオードを
電圧ポンプ回路として用いることができる。
ウェルの中にP拡散により作ることができるpnダイオー
ドを利用する本発明の小さなドロップアウト電圧調整器
回路の第2の実施例を示す。もし低インピーダンスのダ
イオードが必要ならば、MP4-MP6 の代りに、図3
に示すように、p拡散とnウェルの間のpnダイオードを
電圧ポンプ回路として用いることができる。
【0018】図2A及び図3の回路の1つの利点は、差
動増幅器を通して流れるバイアス電流が昇圧ノード即ち
ブースト電源VCC(INT)から供給されることであ
る。この一定の(mA程度の)電流を供給するために、ポ
ンプ回路の実効インピーダンスは十分に小さくする必要
があり、そのためにはポンプ回路のデバイスのサイズを
大きくしなければならない。
動増幅器を通して流れるバイアス電流が昇圧ノード即ち
ブースト電源VCC(INT)から供給されることであ
る。この一定の(mA程度の)電流を供給するために、ポ
ンプ回路の実効インピーダンスは十分に小さくする必要
があり、そのためにはポンプ回路のデバイスのサイズを
大きくしなければならない。
【0019】図4は、差動増幅器のブースト電源を構築
するために、図2Aの実施例に類似のリング発振器を含
む電圧ポンプ回路を利用するがブースト電源VCC(I
NT)はMP2のソースにだけ接続し且つMP1のソー
スはVCCに接続する本発明の小さなドロップアウト電
圧調整器回路の第3の実施例を示す。図4に示すよう
に、図2A及び図3の回路の欠点はブースト電源をMP
2のソースにだけ接続することにより軽減される。静止
状態では、ポンプ回路から流れる電流は図2A及び図3
の回路で流れる電流の半分であり、従ってポンプ回路の
領域は2を係数として減らすことができる。また、VD
D(INT)がVREFよりも低いとき、ポンプ回路か
らMP4/MP2の枝路に流れる電流はほぼ0であるの
で、復元動作は改善される。
するために、図2Aの実施例に類似のリング発振器を含
む電圧ポンプ回路を利用するがブースト電源VCC(I
NT)はMP2のソースにだけ接続し且つMP1のソー
スはVCCに接続する本発明の小さなドロップアウト電
圧調整器回路の第3の実施例を示す。図4に示すよう
に、図2A及び図3の回路の欠点はブースト電源をMP
2のソースにだけ接続することにより軽減される。静止
状態では、ポンプ回路から流れる電流は図2A及び図3
の回路で流れる電流の半分であり、従ってポンプ回路の
領域は2を係数として減らすことができる。また、VD
D(INT)がVREFよりも低いとき、ポンプ回路か
らMP4/MP2の枝路に流れる電流はほぼ0であるの
で、復元動作は改善される。
【0020】本明細書に開示された全ての実施例の設計
の利点及び不利点は特定の実施例の特定の要求により大
きく異なる。しかしながら、図4の回路を実際に実現す
るのは図2Aの回路の場合よりも困難であり、大抵の実
施例では、図2Aの回路はおそらく図3及び図4の回路
よりも望ましい。
の利点及び不利点は特定の実施例の特定の要求により大
きく異なる。しかしながら、図4の回路を実際に実現す
るのは図2Aの回路の場合よりも困難であり、大抵の実
施例では、図2Aの回路はおそらく図3及び図4の回路
よりも望ましい。
【0021】図5は差動増幅器のブースト電源を構築す
るために図2A及び図4の実施例に類似のリング発振器
を含む電圧ポンプ回路を利用するが電圧ポンプ回路は差
動増幅器の負荷を提供する本発明の小さなドロップアウ
ト電圧調整器回路の第4の実施例を示す。電圧ポンプ回
路のインピーダンスは非0であり、図5に示すように差
動増幅器の能動的な負荷MP1-MP2 は除去すること
がてき、この場合、電圧ポンプ回路自身は差動増幅器の
負荷である。この新しい回路では、MP6のソースとウ
ェルの間のpnダイオードはMN1のゲート(ノードVC
C(INT))をクランプするので、クランプ・ダイオー
ド(図2A〜図4)は必要としない。差動増幅器の利得
は半減するが、この新しい回路はデバイス数は少なくな
る。差動増幅器の利得が半減されるのは、MP4-MP
6 の除去により差動増幅器の負荷の1つの枝路だけが
残るからである。ポンプ回路の負荷特性と差動増幅器の
特性との整合及びポンプ回路の最適化を同時に行う必要
があるから、この回路の実際の設計も難しくなる。
るために図2A及び図4の実施例に類似のリング発振器
を含む電圧ポンプ回路を利用するが電圧ポンプ回路は差
動増幅器の負荷を提供する本発明の小さなドロップアウ
ト電圧調整器回路の第4の実施例を示す。電圧ポンプ回
路のインピーダンスは非0であり、図5に示すように差
動増幅器の能動的な負荷MP1-MP2 は除去すること
がてき、この場合、電圧ポンプ回路自身は差動増幅器の
負荷である。この新しい回路では、MP6のソースとウ
ェルの間のpnダイオードはMN1のゲート(ノードVC
C(INT))をクランプするので、クランプ・ダイオー
ド(図2A〜図4)は必要としない。差動増幅器の利得
は半減するが、この新しい回路はデバイス数は少なくな
る。差動増幅器の利得が半減されるのは、MP4-MP
6 の除去により差動増幅器の負荷の1つの枝路だけが
残るからである。ポンプ回路の負荷特性と差動増幅器の
特性との整合及びポンプ回路の最適化を同時に行う必要
があるから、この回路の実際の設計も難しくなる。
【0022】図6は静的電圧ポンプ回路よりもむしろ電
圧制御されるリング発振器及び追加の差動増幅器を含
み、フィードバック制御される動的電圧ポンプ回路を利
用する、本発明の小さなドロップアウト電圧調整器回路
の第5の実施例を示す。前記開示された回路は静的電圧
ポンプ回路を利用する。図6はフィードバック制御され
る動的ポンプ回路を用いる改良されたもう1つの新しい
調整器回路を示す。この新しい回路は電圧制御されたリ
ング発振器を有し、追加の素子MN5-MN7 が電圧制
御のために設けられ、追加の差動増幅器(MN8-MN
10、MP7-MP8)がフィードバックによりリング
発振器の発振周波数を制御する。フィードバック・ルー
プで制御を行うように設計することにより、この回路は
図5の回路の設計の難しさをいくらか軽減する。リング
発振器の第4及び第5の段階はそれによって電圧ポンプ
のための電力を増すために一般に設けられるものであ
る。
圧制御されるリング発振器及び追加の差動増幅器を含
み、フィードバック制御される動的電圧ポンプ回路を利
用する、本発明の小さなドロップアウト電圧調整器回路
の第5の実施例を示す。前記開示された回路は静的電圧
ポンプ回路を利用する。図6はフィードバック制御され
る動的ポンプ回路を用いる改良されたもう1つの新しい
調整器回路を示す。この新しい回路は電圧制御されたリ
ング発振器を有し、追加の素子MN5-MN7 が電圧制
御のために設けられ、追加の差動増幅器(MN8-MN
10、MP7-MP8)がフィードバックによりリング
発振器の発振周波数を制御する。フィードバック・ルー
プで制御を行うように設計することにより、この回路は
図5の回路の設計の難しさをいくらか軽減する。リング
発振器の第4及び第5の段階はそれによって電圧ポンプ
のための電力を増すために一般に設けられるものであ
る。
【0023】図6の回路の動作で、もしVDD(IN
T)がDREFよりも低ければ、ノードZは電位が高く
なり、MN5-MN7 の抵抗は小さくなる。従って、発
振周波数は高くなりポンプ回路のインピーダンスは減少
する。その結果、ブースト電源VCC(INT)はより
有効に電圧が高くなりVDD(INT)が所望のレベル
に復元するのを容易にする。VDD(INT)が基準電
圧VREFよりも高いとき、ノードZの電圧は低下しM
N5-MN7 の抵抗は増加する。これは周波数を低くし
ポンプ回路のインピーダンスが増す。よって、上昇は減
速(又は停止)し、VDD(INT)は急速に低下す
る。
T)がDREFよりも低ければ、ノードZは電位が高く
なり、MN5-MN7 の抵抗は小さくなる。従って、発
振周波数は高くなりポンプ回路のインピーダンスは減少
する。その結果、ブースト電源VCC(INT)はより
有効に電圧が高くなりVDD(INT)が所望のレベル
に復元するのを容易にする。VDD(INT)が基準電
圧VREFよりも高いとき、ノードZの電圧は低下しM
N5-MN7 の抵抗は増加する。これは周波数を低くし
ポンプ回路のインピーダンスが増す。よって、上昇は減
速(又は停止)し、VDD(INT)は急速に低下す
る。
【0024】図7は差動対MN3-MN4 が除去され、
且つゲートがノードUにより制御されるデバイスMN2
がブースト電源VCC(INT)を放電するために用い
られる、図6の実施例に類似する、本発明の第6の実施
例を示す。図7の回路で、差動増幅器の対(MN3-MN
4) を除去しブースト電源VCC(INT)を放電する
ためにMN2を用いることによりデバイス数は図6の回
路よりも減らされる。MN2のゲートはノードUにより
制御される。この回路では、MN1のゲートを制御する
ために素子MN2は素子MP7の出力を反転させる。こ
の回路の動作で、もし出力が急落すれば、ノードUの電
位も低下し、VCC(INT)が上昇して出力レベルを
復元する。反対に、ノードUの電位が高くなれば、VC
C(INT)が低くなりVDD(INT)も低くなる。
且つゲートがノードUにより制御されるデバイスMN2
がブースト電源VCC(INT)を放電するために用い
られる、図6の実施例に類似する、本発明の第6の実施
例を示す。図7の回路で、差動増幅器の対(MN3-MN
4) を除去しブースト電源VCC(INT)を放電する
ためにMN2を用いることによりデバイス数は図6の回
路よりも減らされる。MN2のゲートはノードUにより
制御される。この回路では、MN1のゲートを制御する
ために素子MN2は素子MP7の出力を反転させる。こ
の回路の動作で、もし出力が急落すれば、ノードUの電
位も低下し、VCC(INT)が上昇して出力レベルを
復元する。反対に、ノードUの電位が高くなれば、VC
C(INT)が低くなりVDD(INT)も低くなる。
【0025】前述のように、本明細書に開示された全て
の実施例の設計の利点及び不利点は特定の実施例の特定
の要求により大きく異なる。しかしながら、図5及び図
7の回路は、実際に実現する場合、図6の回路よりも設
計が難しい。大抵の実施例では、図5及び図7の回路よ
りもむしろ図6の回路がたぶん選択される。
の実施例の設計の利点及び不利点は特定の実施例の特定
の要求により大きく異なる。しかしながら、図5及び図
7の回路は、実際に実現する場合、図6の回路よりも設
計が難しい。大抵の実施例では、図5及び図7の回路よ
りもむしろ図6の回路がたぶん選択される。
【0026】本発明の電源が昇圧された小さいドロップ
アウトのオンチップ電圧調整器の幾つかの実施例及びそ
の変更が本明細書に詳細に記述されているが、本発明の
開示が多くの代替設計を示唆することは当業者には明白
である。
アウトのオンチップ電圧調整器の幾つかの実施例及びそ
の変更が本明細書に詳細に記述されているが、本発明の
開示が多くの代替設計を示唆することは当業者には明白
である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、ソース・フォロワとし
て動作する直列調整素子に結合された差動増幅器を含み
前記差動増幅器のブースト電源は電圧ポンプ回路を設け
て構築する内部のオンチップ調整器回路の新しいブース
ト電源が提供される。
て動作する直列調整素子に結合された差動増幅器を含み
前記差動増幅器のブースト電源は電圧ポンプ回路を設け
て構築する内部のオンチップ調整器回路の新しいブース
ト電源が提供される。
【図1】ソース・フォロワ・モードで動作する差動増幅
器及び直列調整回路素子を含む従来の技術の典型的なC
MOSオンチップ電圧調整器回路を示す図である。
器及び直列調整回路素子を含む従来の技術の典型的なC
MOSオンチップ電圧調整器回路を示す図である。
【図2A】差動増幅器のブースト電源を構築するために
リング発振器を含む電圧ポンプ回路を利用し且つクラン
プ・ダイオードも含む本発明の小さなドロップアウト電
圧調整器回路の第1の実施例を示す図である。
リング発振器を含む電圧ポンプ回路を利用し且つクラン
プ・ダイオードも含む本発明の小さなドロップアウト電
圧調整器回路の第1の実施例を示す図である。
【図2B】差動増幅器のブースト電源を構築するために
電圧ポンプ回路を利用し且つクランプ・ダイオードも含
む本発明の小さなドロップアウト電圧調整器回路をおお
まかに示す部分的なブロック図である。
電圧ポンプ回路を利用し且つクランプ・ダイオードも含
む本発明の小さなドロップアウト電圧調整器回路をおお
まかに示す部分的なブロック図である。
【図3】図2Aの電圧ポンプ回路の代りにnウェルの中
にP拡散によって作られたpnダイオードを利用する本発
明の小さなドロップアウト電圧調整器回路の第2の実施
例を示す図である。
にP拡散によって作られたpnダイオードを利用する本発
明の小さなドロップアウト電圧調整器回路の第2の実施
例を示す図である。
【図4】差動増幅器のブースト電源を構築するために、
図2Aの実施例に類似のリング発振器を含む電圧ポンプ
回路を利用するが、ブースト電源をMP2のソースにだ
け接続し且つMP1のソースはVCCに接続する、本発
明の小さなドロップアウト電圧調整器回路の第3の実施
例を示す図である。
図2Aの実施例に類似のリング発振器を含む電圧ポンプ
回路を利用するが、ブースト電源をMP2のソースにだ
け接続し且つMP1のソースはVCCに接続する、本発
明の小さなドロップアウト電圧調整器回路の第3の実施
例を示す図である。
【図5】差動増幅器のブースト電源を構築するために、
図2A及び図4の実施例に類似のリング発振器を含む電
圧ポンプ回路を利用するが、電圧ポンプ回路は差動増幅
器のロードを提供する、本発明の小さなドロップアウト
電圧調整器回路の第4の実施例を示す図である。
図2A及び図4の実施例に類似のリング発振器を含む電
圧ポンプ回路を利用するが、電圧ポンプ回路は差動増幅
器のロードを提供する、本発明の小さなドロップアウト
電圧調整器回路の第4の実施例を示す図である。
【図6】静的電圧ポンプ回路よりもむしろ電圧制御され
るリング発振器及び追加の差動増幅器を含み、フィード
バック制御される動的電圧ポンプ回路を利用する、本発
明の小さなドロップアウト電圧調整器回路の第5の実施
例を示す図である。
るリング発振器及び追加の差動増幅器を含み、フィード
バック制御される動的電圧ポンプ回路を利用する、本発
明の小さなドロップアウト電圧調整器回路の第5の実施
例を示す図である。
【図7】差動対MN3-MN4 は除去され、ノードUに
よりゲートが制御されるデバイスMN2はブースト電源
VCC(INT)を放電するために用いられる、図6の
実施例に類似する、本発明の第6の実施例を示す図であ
る。
よりゲートが制御されるデバイスMN2はブースト電源
VCC(INT)を放電するために用いられる、図6の
実施例に類似する、本発明の第6の実施例を示す図であ
る。
MN nチャネルFET MP pチャネルFET VCC システム電源 VCC(INT) 内部ブースト電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サン・ホー・ドン アメリカ合衆国10541、ニューヨーク州、 マホパック、グレゴア・ドライブ 407番 地 (72)発明者 ヒュン・ジョン・シン アメリカ合衆国10541、ニューヨーク州、 マホパック、ウイリアムバーグ・ドライブ 504番地
Claims (14)
- 【請求項1】a.差動増幅器手段、 b.前記差動増幅器手段の出力に結合されたソース・フ
ォロワ手段、及び c.前記差動増幅器の昇圧電源を構築するための電圧ポ
ンプ回路手段を含む 内部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電源。 - 【請求項2】前記電圧調整器回路の設定時間を改善する
ために前記ソース・フォロワのゲートに結合され負電圧
スイングを制限するクランプ・ダイオード手段を更に含
む請求項1の内部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電
源。 - 【請求項3】前記電圧ポンプ回路手段は前記電圧ポンプ
回路手段にパルスを供給するリング発振器手段を含む請
求項1の内部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電源。 - 【請求項4】前記電圧ポンプ手段及びリング発振器手段
は静的電圧ポンプ及びリング発振器回路を含む請求項3
の内部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電源。 - 【請求項5】前記電圧ポンプ手段及びリング発振器手段
は動的に制御された電圧ポンプ回路及びリング発振器回
路を含む請求項3の内部オンチップ電圧調整器回路の昇
圧電源。 - 【請求項6】前記動的に制御された電圧ポンプ及びリン
グ発振器回路は後続の差動増幅器からのフィードバック
で電圧制御される請求項5の内部オンチップ電圧調整器
回路の昇圧電源。 - 【請求項7】前記後続の差動増幅器手段はインバータを
介して前記ソース・フォロワ手段のゲートに結合される
請求項6の内部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電源。 - 【請求項8】前記電圧ポンプ手段はn拡散ウェルへのp
拡散によって作られたpnダイオードを含む請求項1の内
部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電源。 - 【請求項9】前記電圧ポンプ回路手段は前記差動増幅器
手段の電気的な負荷として結合される請求項1の内部オ
ンチップ電圧調整器回路の昇圧電源。 - 【請求項10】前記回路はCMOS技術によって作られ
る請求項1の内部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電
源。 - 【請求項11】前記回路はnウェルCMOS技術によっ
て作られる請求項10の内部オンチップ電圧調整器回路
の昇圧電源。 - 【請求項12】前記回路はBiCMOS技術によって作
られる請求項10の内部オンチップ電圧調整器回路の昇
圧電源。 - 【請求項13】前記差動増幅器手段は相補形pチャネル
FETデバイス及びnチャネルFETデバイスを含む請
求項1の内部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電源。 - 【請求項14】前記電圧ポンプ回路手段の昇圧電源は前
記pチャネルFETデバイスのソースに結合される請求
項13の内部オンチップ電圧調整器回路の昇圧電源。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/626,683 US5116120A (en) | 1989-12-15 | 1990-12-14 | Gas analyzer having a test chamber traversed by radiation |
US626683 | 1990-12-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06169565A true JPH06169565A (ja) | 1994-06-14 |
JP2524443B2 JP2524443B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=24511395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3350668A Expired - Lifetime JP2524443B2 (ja) | 1990-12-14 | 1991-12-12 | オンチップ電圧調整回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2524443B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002100974A (ja) * | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US7554305B2 (en) | 2004-07-13 | 2009-06-30 | Fujitsu Microelectronics Limited | Linear regulator with discharging gate driver |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03204012A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-05 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | ドロッパ型定電圧回路 |
-
1991
- 1991-12-12 JP JP3350668A patent/JP2524443B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03204012A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-05 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | ドロッパ型定電圧回路 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002100974A (ja) * | 2000-09-21 | 2002-04-05 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
US7554305B2 (en) | 2004-07-13 | 2009-06-30 | Fujitsu Microelectronics Limited | Linear regulator with discharging gate driver |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2524443B2 (ja) | 1996-08-14 |
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