JPH0774977B2 - 電圧源 - Google Patents
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- JPH0774977B2 JPH0774977B2 JP63508408A JP50840888A JPH0774977B2 JP H0774977 B2 JPH0774977 B2 JP H0774977B2 JP 63508408 A JP63508408 A JP 63508408A JP 50840888 A JP50840888 A JP 50840888A JP H0774977 B2 JPH0774977 B2 JP H0774977B2
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Description
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。
るCMOS ICの分野で特に有用であり、この特定電圧の値
はこの回路に使用されるトランジスタのしきい値電圧VT
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。
は、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;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。
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け入れ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が好ましい。
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。
示す回路図である。
回路図である。
らに詳しく説明される。
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。電極ミラーへ
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。
チャンネルトランジスタのしきい値電圧VTの2倍に設定
される。したがって、 VREF=2VT ・・・・・・・・(0) 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Iは、次式て与えら
れる。
を流れる電流は、 I1=K1(2VT−VT)2=K1VT 2 ・・・・・・・・(1) である。これは電流ミラーに対する電流入力であり、ト
ランジスタM3を流れるミラーからの電流出力は、 I3=xI1=xK1VT 2 ・・・・・(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。
スタM4のドレインに接続され、このドレインは電圧源回
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。
続された場合、このトランジスタのドレイン・ソース間
電圧V4は以下のように求められる。
よって、VTに対する1より大きい所定の比率にすること
ができる。
タM1のゲート電極に接続された場合、トランジスタM4は
ドライオード領域で動作させることができる。この場
合、出力電圧V4は次式で与えられる。
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。
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のドレイン電極に接続することによって比V4/VT
は1よりも大きくなる。
+1)・VT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、 I1=K1{(n+1)VT−VT}2 =K1(nVT)2 ・・・・・・・(9) 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
得る。
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)大きくするために電源電圧VDDを高くする必要が
ある。したがって、便宜上VREF=2VTに設定すると、便
利である。
回路を第2図に示す。この図において、トランジスタM
ないしM4は第1図のそれと同等で、これの出力電圧はV4
である。基準電圧VREF=V1は電圧供給線VDD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M01およびM02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M0
1およびM02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。
はこれらのゲイン定数。
が、I0は電源電圧VDDによって決まり、K0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I3は次式で与えられる。
I3は次式の値で減算しなくてはならない。
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M01およびM
02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。
として働く。トランジスタM7の出力電圧V5は次式で与え
られる。
流I5は次式で与えられる。
確に実現するためには、2I0/K0の項をさらに打ち消す必
要がある。
加えることによって実現できる。K6−2K1と設定するこ
とにより次式が得られる。
し、次式による電圧を発生する。
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。
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。p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。
Claims (6)
- 【請求項1】用いるトランジスタのしきい値電圧(VT)
に比例した電圧を出力(OUT)に発生させる電圧源回路
であって: 入力および出力を有し、第1基準電位線(VDD)に接続
された電流ミラー(M2,M3); しきい値電圧に比例した入力基準電圧(VREF)を受け、
しきい値電圧に依存した基準電流を前記電流ミラー入力
に供給する基準電流源(M1);ならびに 前記電流ミラー出力に接続された第1電流電極と、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
電圧を受けるように接続された制御電極とを有し、前記
基準電流に依存した電圧を前記第1電流電極において発
生するバイアス・トランジスタ(M4); によって構成され、該バイアス・トランジスタの第1電
流電極が当該電圧源回路の出力(OUT)を形成すること
を特徴とする電圧源回路。 - 【請求項2】用いるトランジスタのしきい値電圧(VT)
に比例した電圧を出力(OUT)に発生させる電圧源回路
であって: 入力および出力を有し、第1基準電位線(VDD)に接続
された電流ミラー(M2,M3); しきい値電圧に比例した入力基準電圧(VREF)を受け、
しきい値電圧に依存した基準電流を前記電流ミラー入力
に供給する基準電流源(M1);ならびに 前記電流ミラー出力に接続された第1電流電極と、第2
基準電位線に接続された第2電流電極と、前記第1電流
電極に接続された制御電極とを有し、前記基準電流に依
存した電圧を前記第1電流電極において発生するバイア
ス・トランジスタ(M4); によって構成され、該バイアス・トランジスタの第1電
流電極が当該電圧源回路の出力(OUT)を形成すること
を特徴とする電圧源回路。 - 【請求項3】前記基準電流原は、前記電流ミラー入力に
接続された第1電流電極と、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(VREF)を受
けるための制御電極とを有するトランジスタ(M1)によ
って構成される; ことを特徴とする請求項1または2記載の電圧源回路。 - 【請求項4】前記入力基準電圧の値は、しきい値電圧の
実質的に2倍であり、第2ダイオード接合トランジスタ
(M02)を介して前記第2基準電位線に接続された第1
ダイオード接合トランジスタ(M01)のゲート電極にお
いてもたらされる; ことを特徴とする請求項3記載の電圧源回路。 - 【請求項5】電圧源回路の出力電圧をしきい値電圧に比
例するよう出力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調整手段(M5,M6,M
7); をさらに含むことを特徴とする請求項4記載の電圧源回
路。 - 【請求項6】前記調整手段は、第1調整トランジスタ
(M7)と第2調整トランジスタ(M5)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(VREF)を受けるよ
う接続されたゲート電極とを有し、前記第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(M02)のゲート電極に接続され、電流ミラー出力
において発生する電流から調整電流を減じる; ことを特徴とする請求項5記載の電圧源回路。
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