JPH0673092B2 - 定電圧発生回路 - Google Patents

定電圧発生回路

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JPH0673092B2
JPH0673092B2 JP63090518A JP9051888A JPH0673092B2 JP H0673092 B2 JPH0673092 B2 JP H0673092B2 JP 63090518 A JP63090518 A JP 63090518A JP 9051888 A JP9051888 A JP 9051888A JP H0673092 B2 JPH0673092 B2 JP H0673092B2
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JP
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mosfet
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敏且 神保
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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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は定電圧発生回路に関し、特に出力電圧の設定範
囲が広く、安定した特性の定電圧発生回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体装置において、外部から供給される電圧と
は異なる電圧が必要な場合には、定電圧発生回路が用い
られる。第5図に従来の定電圧発生回路の回路図を示
す。P型のMOS型電界効果トランジスター(以下MOSFET
という)M41のゲートとドレインと、P型MOSFETM42のソ
ースと基板電位を接続し、P型MOSFETM41のソースと基
板電位は第1の電圧源V41に接続し、P型MOSFETM42のゲ
ートとドレインは第2の前圧源V42に接続し、P型MOSFE
TM41のゲートとドレインとP型MOSFET M42のソースと
基板電位との接続点を出力端子VOUT4としている。次に
この回路の動作について説明する。第5図は第4図に示
した従来例の特性図であり、横軸に、出力VOUT4の電圧
を、縦軸にP型MOSFET M41,M42に流れる電流を示して
いる。P型MOSFETM41は、第5図実線41に示すように、
P型MOSFET M41のしきい値電圧をVTP41とすると、V
OUT4の電圧がV41−|VTP41|からV41の範囲では、電流は
流れず、VOUT4の電圧がV41−|VTP41|より低い場合に電
流が流れる。P型MOSFET M42は、第5図実線42に示す
ように、P型MOSFETM42のしきい値電圧をVTP42とする
と、VOUT4の電圧がV42からV42+|VTP42|の範囲では電流
は流れず、VOUT4の電圧がV42+|VTP42|よりも高い場合
に電流が流れる。すると、安定状態での出力VOUT4の電
圧は第5図の実線41と42の交点で示される電圧V5とな
る。また、この電圧V5の値は、次式(1)によって決定
される。
ここでgm41:P型MOSFET M41の相互伝達コンダクタンス gm:42:P型MOSFET M42の相互伝達コンダクタンス 〔発明が解決しようとする課題〕 上述した従来の定電圧発生回路は、第5図からわかるよ
うに、出力VOUT4の電圧は、V42+|VTP42|からV41−|V
TP41|の範囲でしか設定できないという欠点がある。さ
らに、第4図で、V41=10V,V42=5V,VTP41=VTP42=−1
V,gm41/gm42=2/1 とするこのによって、第6図に示すように、P型MOSFET
M41に流れる電流は実線61に、P型MOSFET M42に流れ
る電流は実線62となり、出力VOUT4の電圧は8Vが得られ
る。しかし、半導体装置の製造過程で、P型MOSFETM41,
M42のしきい値電圧VTP41,VTP42が変化し、VTP41=VTP42
=−0.5Vになると、第6図の特性は、第7図に示すよう
に、P型MOSFET M41に流れる電流は実線71に、P型MOS
FET M42に流れる電流は実線72にそれぞれ変化し、出力
VOUT4の電圧も約8.17Vと変化してしまう欠点がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の定電圧発生回路は、第1の導電型を有する第1
のMOSFETと、第1の導電型を有する第2のMOSFETを直列
に接続し、第1と第2のMOSFETの基板電位は、各々のMO
SFETのソースと同電位とし、第1の導電型を有する第3
のMOSFETのソースと基板電位を第1のMOSFETのドレイン
に接続し、第3のMOSFETのドレインとゲートを第1のMO
SFETのゲートに接続し、第1の導電型を有する第4のMO
SFETのソースと基板電位を第2のMOSFETのドレインに接
続し、第4のMOSFETのドレインとゲートを第2のMOSFET
のゲートに接続し、第1のMOSFETのソースと基板電位に
第1の電圧源を接続し、第2のMOSFETのドレインと第4
のMOSFETのソースと基板電位に第2の電圧源を接続し、
第1と第2のMOSFETとの接続点を出力端子としている。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の回路図である。第1の電圧
源V11と第2の電圧源V12の間に、P型MOSFET M11とM12
を直列に接続し、P型MOSFET M13のソースと基板電位
をP型MOSFET M11のドレインに接続し、ゲートとドレ
インは、P型MOSFET M11のゲートに接続し、P型MOSFE
T M14のソースと基板電位をP型MOSFET M12のドレイ
ンに接続し、ゲートとドレインはP型MOSFET M12のゲ
ートに接続し、P型MOSFET M11とM12の接続点を出力端
子VOUT1としている。次にこの実施例の回路動作を説明
する。第2図は第1図に示した回路の特性図であり、横
軸に出力VOUT1の電圧を、縦軸にP型MOSFET M11,M12
流れる電流を示している。P型MOSFET M11,M12,M13,M
14のしきい値電圧が全てVTP1で等しいとすると、P型MO
SFET M11のゲート電圧VG11は、P型MOSFET M11のドレ
イン電圧をVD11とすると、P型MOSFET M13によりVG11
=VD11−|VTP1|となる。しかるにP型MOSFET M11に流
れる電流は第5図実線21に示すように、P型MOSFET M
11のドレイン、すなわち出力VOUT1の電圧がV11より低い
領域で電流が流れる。次にP型MOSFETM12のゲート電圧V
G12は、P型MOSFET M12のドレイン電圧をVD12とする
と、P型MOSFETM14によりVG12=VD12−|VTP1|となる。
しかるにP型MOSFET M12に流れる電流は、第5図実線2
2に示すように、P型MOSFET M12のソースすなわち出力
VOUT1の電圧がV12よりも高い領域で電流が流れる。する
と安定状態での出力VOUT1の電圧は、第2図の実線21と
実線22の交点で示される電圧V2となる。また、この電圧
V2の値は、P型MOSFET M11,M12,M13,M14のしきい値電
圧が全て等しいとすると、次式(2)によって決定され
る。
ここで、gm11:P型MOSFET M11の相互伝達コンダクタン
ス gm12:P型MOSFET M12の相互伝達コンダクタンス この式(2)からもわかるように、本実施例では、gm11
とgm12を設定することにより、出力端子VOUT1の電圧
は、電圧源V11とV12の間の任意の電圧に設定でき、また
P型MOSFET M11,M12,M13,M14のしきい値電圧が等しけ
れば、そのしきい値電圧の値が変化したとしても、出力
端子VOUT1の電圧は変化しない。
第3図は本発明の実施例2の回路図である。第1と電圧
源V31と第2の電圧源V32の間にP型MOSFET M31とM32
直列に接続し、P型MOSFET M33のソースと基板電位を
P型MOSFET M31のドレインに接続し、ゲートとドレイ
ンはP型MOSFET M31のゲートに接続し、P型MOSFET M
34のソースと基板電位をP型MOSFET M32のドレインに
接続し、ゲートとドレインはP型MOSFET M32のゲート
に接続し、N型ディプリーションMOSFET M35のドレイ
ンをP型MOSFET M31のゲートとP型MOSFET M33のゲー
トとドレインとの接続点に接続し、ゲートとソースは接
地電位VSSに接続し、N型ディプリーションMOSFET M36
のドレインをP型MOSFETM32のゲートとP型MOSFET M34
のゲートとドレインとの接続点に接続し、ゲートとソー
スは接地電位VSSに接続し、P型MOSFET M31とM32の接
続点を出力端子VOUT3としている。この実施例では、出
力VOUT3の特性は、第1図に示した実施例と同様の特性
が得られるが、N型ディプリーションMOSFET M35,M36
を設け、P型MOSFET M31のゲートとP型MOSFET M33
ゲートとドレインとの接続点およびP型MOSFET M32
ゲートとP型MOSFET M34のゲートとドレインとの接続
点から接地電位に微笑電流を流すことにより、電圧源V
31,V32の電圧が変動した時P型MOSFET M31またはM32
ゲートがフローティング状態となり、回路動作が不安定
になることを防上している。
〔発明の効果〕
以上説明したよに本発明は、2つの電圧源の間に直列に
接続されたMOSFETのゲートとドレインとの間に、このMO
SFETのしきい値電圧と等しい電位差を発生させるバイア
ス手段を設けることにより、出力電圧の設定範囲が広
く、また半導体装置の製造過程において、しきい値電圧
が変化したとしても出力電圧の特性が変化しないという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す定電圧発生回路の回路
図、第2図は第1図に示した本発明の定電圧発生回路の
特性図、第3図は本発明の一実施例を示す定電圧発生回
路の回路図、第4図は従来の定電圧発生回路の回路図、
第5図は第4図に示した従来の定電圧発生回路の特性
図、第6図は第4図に示した従来の定電圧発生回路の特
性図、第7図は第4図に示した従来の定電圧発生回路の
特性図、 V11,V12〜V42……電圧源、M11,M12〜M42……MOSFET、V
SS……接地電位、VOUT1,VOUT3,VOUT4……出力端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の導電型を有する第1のMOS型電界効
    果トランジスターと、第1の導電型を有する第2のMOS
    型電界効果トランジスターを直列に接続し、前記第1と
    第2のMOS型電界効果トランジスターの基板電位は、該
    第1と第2のMOS型電界効果トランジスターのソースと
    同電位とし、第1の導電型を有する第3のMOS型電界効
    果トランジスターのソースと基板電位を前記第1のMOS
    型電界効果トランジスターのドレインに接続し、第3の
    MOS型電界効果トランジスターのドレイとゲートを前記
    第1のMOS型電解効果トランジスターのゲートに接続
    し、第1の導電型を有する第4のMOS型電界効果トラン
    ジスターのソースと基板電位を前記第2のMOS型電界効
    果トランジスターのドレインに接続し、第4のMOS型電
    界効果トランジスターのドレインとゲートを前記第2の
    MOS型電界効果トランジスターのゲートに接続し、前記
    第1のMOS型電界効果トランジスターのソースと基板電
    位に第1の電圧源を接続し、前記第2のMOSFETのドレイ
    ンと前記第4のMOSFETのソースと基板電位に第2の電圧
    源を接続し、前記第1と第2のMOS型電界効果トランジ
    スターとの接続点を出力端子とする定電圧発生回路。
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