JPH11234061A - 基準電圧発生回路 - Google Patents

基準電圧発生回路

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JPH11234061A
JPH11234061A JP10040996A JP4099698A JPH11234061A JP H11234061 A JPH11234061 A JP H11234061A JP 10040996 A JP10040996 A JP 10040996A JP 4099698 A JP4099698 A JP 4099698A JP H11234061 A JPH11234061 A JP H11234061A
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Japan
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load
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JP10040996A
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Toru Sekiguchi
亨 関口
Kenichi Ogasawara
健一 小笠原
Tetsuo Iri
哲郎 伊理
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップ面積を増大させることなく、スタンバ
イ状態からの復帰時間を短縮させること。 【解決手段】 基準電圧発生部1と、該基準電圧発生
部で発生した基準電圧をインピーダンス変換して出力す
るボルテージホロワ回路2と、該ボルテージホロワ回路
2から出力する基準電圧を平滑する平滑コンデンサ4と
を有し、ボルテージホロワ回路2をオペアンプで構成
し、スタンバイ時に該オペアンプの出力トランジスタの
サイズを小さいサイズに切り替え、平滑用コンデンサ4
に微小電流を流してそのコンデンサ4の基準電圧を保持
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路で
構成し、負荷が大きく変動しても安定した基準電圧を出
力するようにした基準電圧発生回路に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図6に従来の基準電圧発生回路の概略構
成を示す。1はバンドギャップ電圧等を利用した基準電
圧発生源、2は発生した基準電圧を低インピーダンスで
出力するためのボルテージホロワ回路、3は基準電圧Vr
efが供給される負荷、4はこの負荷3の切り替えや変動
により基準電圧Vrefが変動することを防止するための平
滑用コンデンサである。
【0003】このような構成は、負荷3が例えばSCF
(スイッチドキャパシタフィルタ)回路等のように、キ
ャパシタの充放電を繰り返す負荷の場合、或いは複数の
負荷3の内の数負荷の動作状態から数10負荷の動作状
態に切り替わるように負荷が重くなった場合等に、供給
する基準電圧Vrefが変動するので、これを安定させるた
めに用いられる。
【0004】図7はボルテージホロワ回路2を構成する
オペアンプの回路図である。この回路は、差動増幅回路
が差動接続のPMOSトランジスタMP11,MP12
と、電流源としてのPMOSトランジスタMP13と、
カレントミラー構成の能動負荷としてのNMOSトラン
ジスタNM11,MN12とから構成されている。
【0005】出力回路は電流源としてのPMOSトラン
ジスタMP14と差動増幅回路の出力で制御されるNM
OSトランジスタMN13とから構成されている。MN
14はバイアススイッチ用のNMOSトランジスタ、M
P15はトランジスタMP13,MP14とで各々カレ
ントミラー回路を構成するPMOSトランジスタであ
る。SW11〜SW13は通常動作時はオフ、スタンバ
イ時にオンとなるスタンバイ切替用のスイッチである。
【0006】このオペアンプは、動作時においては、ス
イッチSW11〜SW13がオフし、かつ、トランジス
タMN14のゲートにバイアス電圧VBが入力する。こ
れにより、トランジスタMP13,MP14が電流源と
して動作し、トランジスタMP11,MP12のゲート
に入力する電圧の差分が増幅されて出力する。一方、ス
タンバイ時においては、SW11〜SW13がオンし、
回路全体の動作が停止する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このため、このオペア
ンプをボルテージホロワ回路2として使用すると、スタ
ンバイ時に動作が停止するために、そのスタンバイ期間
中に平滑用コンデンサ4の電荷が漏れて減少するので、
SW11〜SW13がオフに切り替わってスタンバイ状
態から動作状態に復帰したときに、再度平滑用コンデン
サ4を充電する必要があり、正規の基準電圧Vrefが出力
するまでに時間がかかっていた。
【0008】図5はその切替特性を示す図であり、スタ
ンバイ時(スタンバイ信号が「H」レベルでスイッチS
W11〜SW13がオン)から動作状態(スタンバイ信
号が「L」レベルでスイッチSW11〜SW13がオ
フ)に復帰したとき、出力電圧(基準電圧Vref)はその
立上りが遅れている。よって、負荷としてSCF回路を
接続していたときは、その動作が不完全となるために、
そのSCF回路の出力をその復帰完了まで停止しておく
対策が必要であった。
【0009】なお、出力する基準電圧を負荷の切替等に
よらず安定化するためには、上記した平滑用のコンデン
サ4を使用せず、オペアンプの出力トランジスタMP1
4、MN13のサイズを極めて大きくして出力インピー
ダンスを極力小さくすることも考えられ、この方法によ
れば復帰時間を短縮できるが、集積回路の面積が増大し
てコストアップにつながるという別の問題が発生する。
【0010】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、チップ面積を増大させること
なく、スタンバイ状態から動作状態への復帰時間を短縮
させ、さらに軽負荷から重負荷に切り替わるときの立上
り時間も短縮できるようにした基準電圧発生回路を提供
することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第1の発明は、基準電圧発生部と、該基準電圧発生部
で発生した基準電圧をインピーダンス変換して出力する
ボルテージホロワ回路と、該ボルテージホロワ回路から
出力する基準電圧を平滑する平滑コンデンサとを有する
基準電圧発生回路において、前記ボルテージホロワ回路
をオペアンプで構成し、無負荷又は軽負荷時に該オペア
ンプの出力電流を大負荷時電流よりも小さい電流に切り
替えて前記平滑コンデンサの基準電圧を保持させる出力
電流切替手段を設けて構成した。第2の発明は、第1の
発明において、前記出力電流切替手段を、前記無負荷又
は軽負荷時に、前記オペアンプの出力回路の電流源トラ
ンジスタのサイズを実質的に大きいサイズから小さいサ
イズに切り換える手段とした。第3の発明は、第1の発
明において、前記出力電流切替手段を、前記無負荷又は
軽負荷時に、前記オペアンプの基準電流の電流値を大き
い値から小さい値に切り換える手段とした。第4の発明
は、第1の発明において、前記出力電流切替手段を、前
記無負荷又は軽負荷時に、前記オペアンプの出力回路の
出力トランジスタのサイズを実質的に大きいサイズから
小さいサイズに切り替えると共に、前記出力回路の電流
源としての抵抗を小さい値から大きい値に切り換える手
段とした。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明では、出力基準電圧Vrefの
安定化のための平滑用コンデンサ4を使用しながも、そ
の平滑用コンデンサ4に対して、スタンバイ状態時であ
っても微小な電流(自然放電で減少する電荷を補う程度
の電流)を補給して基準電圧Vrefに相当する電圧が常時
保持されるようにして、スタンバイ状態から動作状態に
復帰するときの立上り時間を短縮化する。このために、
ボルテージホロワ回路2を構成するオペアンプの回路
に、スタンバイ状態時に平滑用コンデンサ4に微小電流
を供給する出力電流切替手段を設ける。以下、その実施
の形態を説明する。
【0013】[第1の実施の形態]図1は本発明の第1
の実施の形態のオペアンプの回路図である。この回路
は、差動増幅回路が差動接続のPMOSトランジスタM
P1,MP2と、電流源としてのPMOSトランジスタ
MP3と、カレントミラー構成の能動負荷としてのNM
OSトランジスタNM1,MN2とから構成されてい
る。
【0014】出力回路は電流源としてのPMOSトラン
ジスタMP4,MP5と差動増幅回路の出力で制御され
るNMOSトランジスタMN3,MN4とから構成され
ている。MN5は基準電流を決めるバイアス用のNMO
Sトランジスタ、MP6はトランジスタMP3〜MP5
とで各々カレントミラー回路を構成するPMOSトラン
ジスタである。C1は位相補償用コンデンサである。ト
ランジスタMP4はトランジスタMP5に対してそのサ
イズが1/Nに、またトランジスタMN3はトランジス
タMN4に対してそのサイズが1/Mに設定されてい
る。これらN,Mの値は、無負荷又は軽負荷時に平滑用
コンデンサ4の電圧(基準電圧Vref)を保持するのに十
分な電流をそのコンデンサ4に供給し得る値にし、一般
的には10〜数10に設定することが望ましい。
【0015】SW1,SW3は通常動作時はオフし、ス
タンバイ時にオンとなるスイッチ、SW2,SW4は通
常動作時はオンし、スタンバイ時にオフとなるスイッチ
である。前記した出力電流切替手段は、スイッチSW1
〜SW4と、トランジスタMP5,MN4とで構成され
る。以上において、出力電流切替手段は、スイッチSW
1〜SW4と、トランジスタMP4,MP5,MN3,
MN4により構成される。
【0016】さて、通常動作時では、スイッチSW1,
SW3がオフ、SW2,SW4がオンして、トランジス
タMP4,MP5が同時に動作し、トランジスタMN
3,MN4が同時に動作している。
【0017】一方、スタンバイ時では、上記と逆に、ス
イッチSW1,SW3がオン、SW2,SW4がオフし
て、トランジスタMP5,MN4が動作を停止するの
で、出力回路はサイズの極めて小さなトランジスタMP
4,MN3によって構成されることになり、その出力電
流は小さくなる。
【0018】従って、このオペアンプで構成されるボル
テージホロワ回路2の出力側に接続された平滑用コンデ
ンサ4に対し、スタンバイ時に漏れ電流により減少する
電荷分だけを供給する程度の電流を出力できるようにト
ランジスタMP4,MN3のサイズを設定しておけば、
平滑用コンデンサ4にはほぼ基準電圧Vrefに対応した電
圧が保持されるので、スタンバイ状態から復帰したと
き、平滑用コンデンサ4の電圧は瞬時に正常な基準電圧
Vrefに戻る。
【0019】図4は出力電圧(基準電圧Vref)の復帰特
性を示す図である。スタンバイ信号が「L」レベルのと
きスイッチSW1,SW3がオフ、SW2,SW4がオ
ンし、「H」レベルとのきその逆となる。
【0020】このとき、スタンバイ時に動作させるトラ
ンジスタMP4,MN3はそのサイズが極めて小さくて
済むので、チップ面積増大の問題は生じない。
【0021】[第2の実施の形態]図2は第2の実施の
形態のオペアンプの回路図である。ここでは、図1に示
した回路において、トランジスタMP4,MN3、スイ
ッチSW1〜SW4を削除した上で、バイアス用のNM
OSトランジスタMN6に並列にバイアススイッチ用の
NMOSトランジスタMN5を接続して、トランジスタ
MN5をスイッチSW5,SW6により制御するよう構
成した。トランジスタMN6はトランジスタMN5に対
してそのサイズが1/Mに設定されている。この実施の
形態における出力電流切替手段は、トランジスタMN
5,MN6とスイッチSW5,SW6により構成され
る。
【0022】通常動作時では、スイッチSW5がオン
し、SW6がオフして、基準電流を決めるトランジスタ
MN5,MN6が並列状態に接続されてトランジスタM
P6にゲート電流、ドレイン電流を供給し、電流源とし
てのトランジスタMP3,MP5のドレイン電流をその
基準電流に対応した正規の値に設定する。
【0023】一方、スタンバイ時では、スイッチSW5
がオフし、SW6がオンして、トランジスタMN5がオ
フするので、トランジスタMP6のゲート電流、ドレイ
ン電流が大幅に減少し、トランジスタMP3,MP5の
ドレイン電流も大幅に減少する。
【0024】従って、この第2の実施の形態でも、出力
側に接続された平滑用コンデンサ4に対し、スタンバイ
時に微小電流が供給され、そのコンデンサ4の電荷が保
持されるので、スタンバイから動作状態に復帰したと
き、平滑用コンデンサ4の電圧は瞬時に正常な基準電圧
に戻る。
【0025】[第3の実施の形態]図3は第3の実施の
形態のオペアンプの回路図である。ここでは、差動増幅
回路が差動接続のNMOSトランジスタMN11,MN
12と、電流源としてのNMOSトランジスタMN13
と、カレントミラー構成の能動負荷としてのPMOSト
ランジスタMP11,MP12とから構成されている。
【0026】出力回路は差動増幅回路の出力で制御され
るPMOSトランジスタMP13,MP14と、電流源
としての抵抗R1,R2とから構成されている。MP1
5は基準電流を決めるバイアス用のNMOSトランジス
タ、MN14はトランジスタMN13とでカレントミラ
ー回路を構成するNMOSトランジスタである。トラン
ジスタMP13はトランジスタMP14に対してそのサ
イズが1/Nに設定されている。C2は位相補償用コン
デンサである。
【0027】SW11、SW12は通常動作時オフし、
スタンバイ時オンするスイッチ、SW13はその逆に通
常動作時オンし、スタンバイ時オフするスイッチであ
る。
【0028】この実施の形態における出力電流切替手段
は、トランジスタMP13,MP14、スイッチSW1
1〜SW13、抵抗R1,R2により構成される。
【0029】通常動作時では、スイッチSW11,SW
12がオフ、SW13がオンして、トランジスタMP1
3,MP14が同時に動作し、抵抗R2が短絡されるの
で、差動増幅回路の出力電流は実質的に大きなサイズの
出力トランジスタを駆動し、また出力回路の電流源は抵
抗R2で決まる正規の電流に設定される。
【0030】スタンバイ状態では、スイッチSW11,
SW12がオン、SW13がオフして、出力回路の電流
が正規の電流の1/Nになり、電流源抵抗が大きな値
(R1+R2)に設定されるので、出力側に接続される
平滑用コンデンサ4には微小電流が供給されその電荷が
保持される。
【0031】[その他の実施の形態]なお、以上はスタ
ンバイ状態/動作状態の切り替えに連動して、出力回路
の電流源トランジスタや出力駆動トランジスタのサイズ
を切り替えたり、動作電流を切り替えたり、電流源抵抗
を切り替えたりしたが、複数の負荷を接続しておいて、
そのうちの実際に動作させる負荷の数を切り替える場合
にも適用することができる。この場合は、同時に動作さ
せる負荷の重さ(要求される負荷電流)に応じて前記ト
ランジスタサイズ、動作電流、出力抵抗等を複数段にわ
たって切り替えればよい。
【0032】
【発明の効果】以上から本発明によれば、平滑用コンデ
ンサに対して、スタンバイ時に微小電流が供給されてそ
のコンデンサの電荷が保持されるので、スタンバイから
復帰したとき、平滑用コンデンサの電圧は瞬時に正常な
基準電圧に戻るため、SCF回路に適用したときスタン
バイ解除後直ちにそのSCF回路を安定して動作させる
ことができる。また、追加する素子はサイズの極めて小
さなトランジスタや抵抗、スイッチ素子であるので、チ
ップ面積増大の問題は生じない。さらに、負荷の重さに
応じて平滑用コンデンサに供給する電流を切り替えるこ
とができるので、消費電流も必要最小限に抑えることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態のオペアンプの回路図であ
る。
【図2】 第2の実施の形態のオペアンプの回路図であ
る。
【図3】 第3の実施の形態のオペアンプの回路図であ
る。
【図4】 図1のオペアンプをボルテージホロワ回路と
して使用した基準電圧発生回路のスタンバイ/動作の切
替特性図である。
【図5】 従来のオペアンプをボルテージホロワ回路と
して使用した基準電圧発生回路のスタンバイ/動作の切
替特性図である。
【図6】 一般的な基準電圧発生回路のブロック図であ
る。
【図7】 従来のオペアンプの回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊理 哲郎 東京都豊島区西池袋1丁目17番10号 株式 会社エヌ・ジェイ・アールセミコンダクタ 内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基準電圧発生部と、該基準電圧発生部で発
    生した基準電圧をインピーダンス変換して出力するボル
    テージホロワ回路と、該ボルテージホロワ回路から出力
    する基準電圧を平滑する平滑コンデンサとを有する基準
    電圧発生回路において、 前記ボルテージホロワ回路をオペアンプで構成し、無負
    荷又は軽負荷時に該オペアンプの出力電流を大負荷時電
    流よりも小さい電流に切り替えて前記平滑コンデンサの
    基準電圧を保持させる出力電流切替手段を設けたことを
    特徴とする基準電圧発生回路。
  2. 【請求項2】前記出力電流切替手段を、前記無負荷又は
    軽負荷時に、前記オペアンプの出力回路の電流源トラン
    ジスタのサイズを実質的に大きいサイズから小さいサイ
    ズに切り換える手段としたことを特徴とする請求項1に
    記載の基準電圧発生回路。
  3. 【請求項3】前記出力電流切替手段を、前記無負荷又は
    軽負荷時に、前記オペアンプの基準電流の電流値を大き
    い値から小さい値に切り換える手段としたことを特徴と
    する請求項1に記載の基準電圧発生回路。
  4. 【請求項4】前記出力電流切替手段を、前記無負荷又は
    軽負荷時に、前記オペアンプの出力回路の出力トランジ
    スタのサイズを実質的に大きいサイズから小さいサイズ
    に切り替えると共に、前記出力回路の電流源としての抵
    抗を小さい値から大きい値に切り換える手段としたこと
    を特徴とする請求項1に記載の基準電圧発生回路。
JP10040996A 1998-02-09 1998-02-09 基準電圧発生回路 Withdrawn JPH11234061A (ja)

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