JP2002023870A - Reference voltage circuit and voltage regulator using the reference voltage circuit - Google Patents
Reference voltage circuit and voltage regulator using the reference voltage circuitInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低消費電流で立ち上がり立ち下がり時間が短
く低出力雑音特性をもつ基準電圧回路および該基準電圧
回路を用いたボルテージ・レギュレータの提供。
【解決手段】 基準電圧回路のA点の電圧とB点の電圧
を比較器2により比較し、A点の電圧がB点の電圧より
高い場合にはスイッチSW1をオンし、容量Cに電荷を
高速充電する。容量Cに電荷が蓄積されることによりA
点の電圧とB点の電圧が等しくなるとスイッチSW1は
オフする。これによって、ローパス・フィルタを用いて
リップル除去率を改善した基準電圧回路においても、基
準電圧の立ち上がり時間を短くでき、高速動作が可能に
なる。また容量Cに蓄積された電荷をスイッチSW2を
通して強制的に放電するようにしている。これにより基
準電圧回路の出力電圧を高速に降下させることができ、
その結果、消費電流を削減することができる。
(57) [PROBLEMS] To provide a reference voltage circuit having low current consumption, short rise and fall times, and low output noise characteristics, and a voltage regulator using the reference voltage circuit. SOLUTION: A voltage at a point A and a voltage at a point B of a reference voltage circuit are compared by a comparator 2, and when the voltage at the point A is higher than the voltage at the point B, a switch SW1 is turned on and a charge is stored in a capacitor C. Charge fast. When charge is accumulated in the capacitor C, A
When the voltage at the point becomes equal to the voltage at the point B, the switch SW1 is turned off. Thereby, even in the reference voltage circuit in which the ripple rejection rate is improved by using the low-pass filter, the rise time of the reference voltage can be shortened, and high-speed operation can be performed. Further, the electric charge accumulated in the capacitor C is forcibly discharged through the switch SW2. This allows the output voltage of the reference voltage circuit to drop quickly,
As a result, current consumption can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、携帯電
話、パソコン、ファクシミリ装置などに使用されるボル
テージ・レギュレータの基準電圧回路に係り、特に、出
力雑音を低減でき、立ち上がりや立ち下がり時間が短
く、リップル除去率が高い基準電圧回路、およびそれを
用いたボルテージ・レギュレータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reference voltage circuit of a voltage regulator used in, for example, a cellular phone, a personal computer, a facsimile apparatus, etc., and more particularly to a technique capable of reducing output noise and having a short rise and fall time. And a reference voltage circuit having a high ripple rejection ratio, and a voltage regulator using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は、従来の一般的なボルテージ・レ
ギュレータの回路構成を示す図である。同図において、
21は基準電圧源、22は誤差増幅回路(差動増幅回
路)、23は出力トランジスタ、24は出力端子、R
1,R2は抵抗である。基準電圧源21から出力された
電圧Vrefと、出力トランジスタ23と抵抗R1,R2
から検出された電圧を誤差増幅回路22で比較し、その
比較結果により出力トランジスタ23を制御するように
して、出力端子24への出力電圧Voutを安定化させて
いる。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional general voltage regulator. In the figure,
21 is a reference voltage source, 22 is an error amplifier circuit (differential amplifier circuit), 23 is an output transistor, 24 is an output terminal, R
1 and R2 are resistors. The voltage Vref output from the reference voltage source 21, the output transistor 23 and the resistors R1 and R2
Are detected by the error amplifier circuit 22, and the output transistor 23 is controlled based on the comparison result to stabilize the output voltage Vout to the output terminal 24.
【0003】このときの出力電圧Voutは、(R1+R
2)/R2*Vrefで表わされ、Vrefに比例しているの
で、Vrefの変動がそのまま出力電圧の変動をもたら
す。ボルテージ・レギュレータの性能を向上させるため
には、リップル除去率(電源変動に対する出力電圧の変
動)を改善する必要があり、特開平8−272461号
公報にはそのための構成が提案されている。The output voltage Vout at this time is (R1 + R
2) Since it is represented by / R2 * Vref and is proportional to Vref, the fluctuation of Vref directly causes the fluctuation of the output voltage. In order to improve the performance of the voltage regulator, it is necessary to improve the ripple rejection ratio (fluctuation in output voltage with respect to fluctuation in power supply), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-272461 proposes a configuration therefor.
【0004】図5は、上記公開公報に提案された改良さ
れたボルテージ・レギュレータの回路構成を示す図であ
り、基準電圧源21の出力に、抵抗Rfと容量Cfから
なるローパス・フィルタ25を設けたものである。b点
における電位は容量Cfへの電荷の蓄積に伴って大きく
なり、容量Cfに十分電荷が蓄積されるとb点の電位は
安定する。この構成により基準電圧源21のリップル除
去率を改善することができ、その結果、ボルテージ・レ
ギュレータのリップル除去率も改善することができる。FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of an improved voltage regulator proposed in the above-mentioned publication. A low-pass filter 25 including a resistor Rf and a capacitor Cf is provided at the output of a reference voltage source 21. It is a thing. The potential at point b increases with the accumulation of charge in the capacitor Cf, and when the charge is sufficiently accumulated in the capacitor Cf, the potential at point b is stabilized. With this configuration, the ripple rejection of the reference voltage source 21 can be improved, and as a result, the ripple rejection of the voltage regulator can also be improved.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図5の回路では、基準
電圧回路出力電位の立ち上がり時間は基準電圧源21に
流れる電流量で決定される。ローパス・フィルタ15と
して十分効果があるような抵抗Rfと容量Cfを用い
て、従来の消費電流の基準電圧源を使った場合には、立
ち上がりに数百msec必要であり、通信機器など高速
動作が要求される用途に向いていない。In the circuit of FIG. 5, the rise time of the output potential of the reference voltage circuit is determined by the amount of current flowing through the reference voltage source 21. When a conventional reference voltage source of current consumption is used by using a resistor Rf and a capacitor Cf which are sufficiently effective as the low-pass filter 15, several hundred msec is required for rising, and high-speed operation such as communication equipment is required. Not suitable for required applications.
【0006】また、基準電位の立ち上がり時間を短くす
るためには基準電圧源21に流れる電流量を大きくする
か、容量値の小さい容量Cfを用いる必要があるが、基
準電圧源21に流れる電流量を大きくした場合は消費電
流が増大してしまい、また容量値の小さい容量Cfを用
いた場合はローパス・フィルタ25の性能が低下してし
まうという問題がある。In order to shorten the rise time of the reference potential, it is necessary to increase the amount of current flowing through the reference voltage source 21 or use a capacitor Cf having a small capacitance value. Is increased, the current consumption increases, and when the capacitance Cf having a small capacitance value is used, there is a problem that the performance of the low-pass filter 25 is reduced.
【0007】本発明の目的は、上記問題点を解消し、低
消費電流であることに加えて、立ち上がり時間や立ち下
がり時間が短く低出力雑音特性をもつ基準電圧回路、該
基準電圧回路を用いたボルテージ・レギュレータを提供
することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a reference voltage circuit having low output current characteristics with low rise time and fall time in addition to low current consumption. To provide a voltage regulator.
【0008】具体的には、請求項1記載の発明は、基準
電圧の立ち上がり時間を短くし、高速動作し、さらに消
費電流が小さい基準電圧回路を実現することを目的とし
ている。また、請求項2記載の発明は、電源がオフされ
た場合などに基準電圧回路の出力電圧降下を高速に行え
るようにし、消費電流を削減することを目的としてい
る。More specifically, an object of the present invention is to realize a reference voltage circuit which shortens the rise time of a reference voltage, operates at high speed, and consumes less current. Another object of the present invention is to reduce the current consumption by allowing the output voltage of the reference voltage circuit to drop at a high speed when the power is turned off.
【0009】また、請求項3記載の発明は、ローパス・
フィルタとして十分大きさを持つ容量(C)と抵抗
(R)をIC内に内蔵することが困難な場合に有効な基
準電圧回路を提供することを、請求項4記載の発明は、
ローパス・フィルタの特性の向上が可能な基準電圧回路
を提供することを目的としている。Further, the invention according to claim 3 is a low-pass
The invention according to claim 4 is to provide an effective reference voltage circuit when it is difficult to incorporate a capacitor (C) and a resistor (R) having sufficiently large sizes as a filter in an IC.
It is an object of the present invention to provide a reference voltage circuit capable of improving the characteristics of a low-pass filter.
【0010】また、請求項5記載の発明は、比較器の動
作が不安定になるのを防止することが可能な基準電圧回
路を、請求項6記載の発明は充電用スイッチと放電用ス
イッチの具体的構成を提供することを目的とし、請求項
7記載の発明は、低消費電流であることに加えて、立ち
上がり時間や立ち下がり時間が短く低出力雑音特性をも
つボルテージ・レギュレータを提供することを目的とし
ている。The invention according to claim 5 provides a reference voltage circuit capable of preventing the operation of the comparator from becoming unstable, and the invention according to claim 6 provides the reference voltage circuit for the charging switch and the discharging switch. It is an object of the present invention to provide a voltage regulator having a low output current characteristic with a short rise time and a fall time in addition to low current consumption. It is an object.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明請求項1記載の基準電圧回路は、基準電圧源
(1)と、一方の入力端子(+)に基準電圧源(1)の
出力が抵抗(R)を介して接続され、他方の入力端子
(−)に前記基準電圧源(1)または該基準電圧源とは
別の基準電圧源(1’)の出力が接続された比較器
(2)と、第1電源(Vdd)と第2電源(Vss)の
間に直列接続された充電用スイッチ(SW1)と容量
(C)とを有し、比較器(2)の出力が充電用スイッチ
(SW1)の制御端子に接続され、充電用スイッチ(S
W1)と容量(C)の接続点が比較器(2)の一方の入
力端子(+)に接続され、充電用スイッチ(SW1)と
容量(C)の接続点の電圧を出力基準電圧(Vout)
としたことを特徴としている(図1、図2参照)。In order to achieve the above object, a reference voltage circuit according to a first aspect of the present invention comprises a reference voltage source (1) and a reference voltage source (1) connected to one input terminal (+). ) Is connected via a resistor (R), and the other input terminal (-) is connected to the output of the reference voltage source (1) or a reference voltage source (1 ') different from the reference voltage source. A comparator (2), a charging switch (SW1) and a capacitor (C) connected in series between the first power supply (Vdd) and the second power supply (Vss). The output is connected to the control terminal of the charging switch (SW1), and the charging switch (S
A connection point between W1) and the capacitance (C) is connected to one input terminal (+) of the comparator (2), and a voltage at a connection point between the charging switch (SW1) and the capacitance (C) is output to the output reference voltage (Vout). )
(See FIGS. 1 and 2).
【0012】また、請求項2記載の基準電圧回路は、請
求項1記載の基準電圧回路において、さらに、前記充電
用スイッチ(SW1)と容量(C)の接続点と、第2電
源(Vss)との間に放電用スイッチ(SW2)を設け
たことを、請求項3記載の基準電圧回路は、さらに、充
電用スイッチ(SW1),放電用スイッチ(SW2),
抵抗(R),または容量(C)を選択的に外付けとした
ことを特徴としている。The reference voltage circuit according to claim 2 is the reference voltage circuit according to claim 1, further comprising: a connection point between the charging switch (SW1) and the capacitor (C); and a second power supply (Vss). The reference voltage circuit according to claim 3, further comprising a discharging switch (SW2), a charging switch (SW1), a discharging switch (SW2),
It is characterized in that a resistor (R) or a capacitor (C) is selectively externally provided.
【0013】また、請求項4記載の基準電圧回路は、さ
らに、抵抗(R)や容量(C)を調整可能としたこと
を、請求項5記載の基準電圧回路は、さらに、比較器
(2)の判定レベルにヒステリシスを持たせたことを、
請求項6記載の基準電圧回路は、さらに、充電用スイッ
チ(SW1)または放電用スイッチ(SW2)をMOS
トランジスタで構成したことを特徴としている。The reference voltage circuit according to a fourth aspect of the present invention is further characterized in that the resistance (R) and the capacitance (C) can be adjusted. The reference voltage circuit according to the fifth aspect further comprises a comparator (2). ) Has hysteresis in the judgment level,
The reference voltage circuit according to claim 6, further comprising a switch for charging (SW1) or a switch for discharging (SW2).
It is characterized by comprising a transistor.
【0014】また、本発明のボルテージ・レギュレータ
は、請求項1〜6の何れか1項に記載の基準電圧回路を
具備することを特徴としている。Further, a voltage regulator according to the present invention is provided with the reference voltage circuit according to any one of the first to sixth aspects.
【0015】さらに詳しく説明すると、本発明では、電
荷を急速に充電するためのスイッチ(SW1)を設ける
ことで、基準電圧の立ち上がり時間を短くし、高速動作
する基準電圧回路を実現している(請求項1)。また本
発明の基準電圧回路では電荷を急速に充電するための充
電用スイッチ(SW1)がオンしている間のみ一時的に
消費電流が大きく、基準電圧が立ちあがった後は充電用
スイッチ(SW1)をオフすることで消費電流を小さく
することを可能にした(請求項1)。More specifically, in the present invention, by providing a switch (SW1) for rapidly charging electric charges, the rise time of the reference voltage is shortened, and a reference voltage circuit that operates at high speed is realized. Claim 1). Further, in the reference voltage circuit of the present invention, the consumption current is large temporarily only while the charge switch (SW1) for rapidly charging the charge is on, and after the reference voltage rises, the charge switch (SW1). The current consumption can be reduced by turning off the switch (claim 1).
【0016】一方、基準電圧回路がオフされるとき、そ
の出力電圧の立ち下がり時間は容量に蓄積された電荷が
放電(ディスチャージ)される時間で決まる。容量に蓄
積された電荷が基準電圧源または比較器だけを介して放
電される場合、十分短い時間で基準電圧回路の出力電圧
を立ち下げることができない。そこで、本発明では、放
電用のスイッチ(SW2)を設けて、電源がオフされた
場合などに基準電圧回路の出力電圧降下を高速に行える
ようにし、消費電流を削減するようにした(請求項
2)。On the other hand, when the reference voltage circuit is turned off, the fall time of the output voltage is determined by the time for discharging (discharging) the charge stored in the capacitor. When the charge stored in the capacitor is discharged only through the reference voltage source or the comparator, the output voltage of the reference voltage circuit cannot fall in a sufficiently short time. Therefore, in the present invention, a discharge switch (SW2) is provided so that the output voltage drop of the reference voltage circuit can be performed at a high speed when the power is turned off, and the current consumption is reduced. 2).
【0017】また、ローパス・フィルタとして十分大き
さを持つ容量(C)と抵抗(R)をIC内に内蔵するこ
とが困難な場合がある。また、仮に内蔵したとしても、
その内蔵された容量や抵抗の値は後から変更することは
できない。同様に、スイッチもICに内蔵することが困
難な場合がある。そこで抵抗、容量、充電用スイッチ、
または放電用スイッチを選択的に外付けにするようにし
た(請求項3)。また、抵抗や容量の値を調整可能とす
ることで本発明の基準電圧回路の実現が容易になるとと
もにローパス・フィルタの特性の向上が可能になる(請
求項4)。In some cases, it is difficult to incorporate a capacitor (C) and a resistor (R) having sufficiently large sizes as a low-pass filter in an IC. Also, even if it is built in,
The values of the built-in capacitance and resistance cannot be changed later. Similarly, it may be difficult to incorporate a switch into an IC. So resistance, capacity, charge switch,
Alternatively, the discharge switch is selectively externally provided (claim 3). Further, by making the resistance and capacitance values adjustable, the reference voltage circuit of the present invention can be easily realized, and the characteristics of the low-pass filter can be improved (claim 4).
【0018】また、比較器の判定レベルにヒステリシス
を持たせたことで、比較器の動作を安定させることがで
きる。Further, by providing the comparator with a hysteresis in the determination level, the operation of the comparator can be stabilized.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る基準電圧回
路の一実施例を説明するための構成図である。本実施例
は、図5に示した如き抵抗と容量を用いた従来の基準電
圧回路に、容量を高速充電するためのスイッチと、高速
放電するためのスイッチを設け、高速動作を可能にする
とともに、消費電流を削減したものである。同図におい
て、1および1’は基準電圧源、2は比較器、Rは抵
抗、Cは容量であり、SW1およびSW2はそれぞれ充
電用スイッチおよび放電用スイッチである。FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a reference voltage circuit according to the present invention. In the present embodiment, a switch for rapidly charging a capacitor and a switch for discharging at a high speed are provided in a conventional reference voltage circuit using a resistor and a capacitor as shown in FIG. , In which the current consumption is reduced. In the figure, 1 and 1 'are reference voltage sources, 2 is a comparator, R is a resistor, C is a capacitor, and SW1 and SW2 are a charging switch and a discharging switch, respectively.
【0020】図1は、図5の基準電圧源とローパス・フ
ィルタからなる基準電圧回路の部分の改良構成を示した
もので、それ以降の構成は図5と同じであるので省略し
てある。図1の基準電圧回路のB点の電圧すなわち出力
電圧Voutが、図5の誤差増幅回路(差動増幅回路)
22の一方の入力端子(−)に接続され、ボルテージ・
レギュレータを構成するものとする。FIG. 1 shows an improved configuration of a portion of a reference voltage circuit comprising a reference voltage source and a low-pass filter shown in FIG. 5, and the configuration thereafter is omitted because it is the same as that of FIG. The voltage at the point B of the reference voltage circuit of FIG. 1, that is, the output voltage Vout is the error amplifier circuit (differential amplifier circuit) of FIG.
22 is connected to one input terminal (-) of the
It is assumed that a regulator is configured.
【0021】まず、図1を用いて、立ち上がり時、すな
わち充電時の動作について説明する。基準電圧回路のA
点の電圧とB点の電圧を比較器2により比較し、B点の
電圧がA点の電圧より低い間はスイッチSW1がオン
し、容量Cに電荷が高速充電されて蓄積される。容量C
に電荷が蓄積されることによりB点の電圧がA点の電圧
が等しくなるとスイッチSW1をオフにする。First, the operation at the time of startup, that is, at the time of charging will be described with reference to FIG. A of the reference voltage circuit
The voltage at the point and the voltage at the point B are compared by the comparator 2, and while the voltage at the point B is lower than the voltage at the point A, the switch SW1 is turned on, and the charge is rapidly charged and accumulated in the capacitor C. Capacity C
The switch SW1 is turned off when the voltage at the point B becomes equal to the voltage at the point A due to the accumulation of electric charges in the switch SW1.
【0022】これによって、図5に示したような抵抗と
容量からなるローパス・フィルタを用いて出力ノイズを
小さくしてリップル除去率を改善するようにした基準電
圧回路においても、基準電圧の立ち上がり時間を短くで
き、高速動作が可能になる。Thus, even in the reference voltage circuit in which the output noise is reduced by using the low-pass filter including the resistor and the capacitor as shown in FIG. Can be shortened, and high-speed operation can be performed.
【0023】なお、このときの2つの基準電圧源1およ
び1’は必ずしも等しい回路構成でなくてもよい。さら
に2つの基準電圧源1および1’の出力電圧も必ずしも
等しくなくてもよい。Note that the two reference voltage sources 1 and 1 'do not necessarily have to have the same circuit configuration. Furthermore, the output voltages of the two reference voltage sources 1 and 1 'need not necessarily be equal.
【0024】また、上記実施例では2つの基準電圧源1
および1’を用いた例を示したが、2つの基準電圧源を
用いずに、単一の基準電圧源だけを用いて同様の機能を
達成することができる。その場合の例を図2に示す。図
2において、基準電圧源1の出力電圧を比較器2’の一
方の入力とし、基準電圧源1の出力電圧を抵抗Rを介し
て比較器2’の他方の入力とした点以外は図1と同じ構
成であり、同じ効果を有している。In the above embodiment, two reference voltage sources 1
Although the example using お よ び and 'has been shown, similar functions can be achieved using only a single reference voltage source without using two reference voltage sources. FIG. 2 shows an example of such a case. 2, except that the output voltage of the reference voltage source 1 is used as one input of the comparator 2 'and the output voltage of the reference voltage source 1 is used as the other input of the comparator 2' via the resistor R. And has the same effect.
【0025】次に、立ち下がり時、すなわち放電(ディ
スチャージ)時の動作について説明する。放電速度が遅
い場合、容量Cに残っている電荷が比較器2を構成する
nチャネルMOSトランジスタ(例えば、後述する図3
のnチャネルMOSトランジスタ11)のゲートに加わ
って該nチャネルMOSトランジスタをオンにし余分の
電流を消費してしまうという問題がある。Next, the operation at the time of falling, that is, at the time of discharging (discharging) will be described. When the discharge rate is low, the charge remaining in the capacitor C is an n-channel MOS transistor constituting the comparator 2 (for example, FIG.
There is a problem that the n-channel MOS transistor 11) is turned on in addition to the gate of the n-channel MOS transistor 11) to consume extra current.
【0026】本実施例は、この問題を解消するために、
容量Cの一方の端子とグランド側端子の間にスイッチS
W2を設け、容量Cに蓄積された電荷をスイッチSW2
を通して強制的に放電するようにしている。これにより
基準電圧回路の出力電圧を高速に降下させることがで
き、その結果、消費電流を削減することができる。な
お、このスイッチSW2をオンするタイミングは、基準
電圧回路の動作を終了させるタイミング、例えばチップ
イネーブル信号をオフさせるタイミングなどを用いれば
よい。In this embodiment, in order to solve this problem,
A switch S is connected between one terminal of the capacitor C and the ground side terminal.
W2 is provided, and the charge stored in the capacitor C is
Through a forcible discharge. As a result, the output voltage of the reference voltage circuit can be rapidly reduced, and as a result, current consumption can be reduced. The timing for turning on the switch SW2 may be the timing for terminating the operation of the reference voltage circuit, for example, the timing for turning off the chip enable signal.
【0027】なお、図1の抵抗R、容量Cおよびスイッ
チSW1,SW2は必ずしもIC内蔵とする必要はな
く、いずれかまたは全てをICの外付けとしても同様の
効果が得られる。これにより、最適な抵抗R、容量Cお
よびスイッチSW1,SW2を用いることができるよう
になり、ローパス・フィルタの性能を向上できる。It should be noted that the resistor R, the capacitor C and the switches SW1 and SW2 in FIG. 1 do not necessarily need to be built in the IC, and the same effect can be obtained even if one or all of them are externally mounted on the IC. This makes it possible to use the optimum resistance R, capacitance C, and switches SW1 and SW2, thereby improving the performance of the low-pass filter.
【0028】また、抵抗Rと容量Cの値を、例えば、周
知のレーザトリミング技術を用いて調整可能(可変)に
することにより、最適の値を有する抵抗Rと容量Cを使
用できるようになり、ローパス・フィルタの性能を向上
できる。Further, by making the values of the resistor R and the capacitor C adjustable (variable) using, for example, a known laser trimming technique, it becomes possible to use the resistor R and the capacitor C having optimal values. And the performance of the low-pass filter can be improved.
【0029】上記実施例では、図1において、B点の電
圧がA点の電圧より低い間はスイッチSW1がオンし、
B点の電圧が上昇しA点の電圧と等しくなるとスイッチ
SW1がオフするとして説明したが、このような電圧設
定にした場合は次のような問題が生じる。In the above embodiment, the switch SW1 is turned on while the voltage at the point B is lower than the voltage at the point A in FIG.
Although it has been described that the switch SW1 is turned off when the voltage at the point B rises and becomes equal to the voltage at the point A, such a voltage setting causes the following problem.
【0030】すなわち、B点の電圧が上昇しA点の電圧
と等しくなりスイッチSW1がオフすると、電源Vdd
が加わらないため、B点の電圧は比較器2や基準電源1
などで放電してA点の電圧より低下してしまうが、B点
の電圧がA点の電圧より低下すると、再び比較器2の出
力によりスイッチSW1がオンしてA点の電圧を上昇さ
せる。A点の電圧が上昇すると再び比較器2の出力によ
りスイッチSW1がオフする。このように、A点の電圧
とB点の電圧が等しい付近でスイッチSW1のオンオフ
の繰返し現象が発生する。また、A点の電圧とB点の電
圧が等しい付近では、ノイズによってもスイッチSW1
のオンオフが頻繁に切り替えられてしまうことも起り得
る。That is, when the voltage at the point B rises and becomes equal to the voltage at the point A and the switch SW1 turns off, the power supply Vdd
Is not applied, the voltage at the point B is compared with the comparator 2 or the reference power supply 1
For example, when the voltage at the point B falls below the voltage at the point A, the switch SW1 is turned on again by the output of the comparator 2 to increase the voltage at the point A. When the voltage at the point A rises, the switch SW1 is turned off again by the output of the comparator 2. As described above, the ON / OFF repetition of the switch SW1 occurs near the point A voltage and the point B voltage being equal. When the voltage at the point A and the voltage at the point B are equal to each other, the switch SW1 is also affected by noise.
May be frequently switched on and off.
【0031】上述したスイッチSW1のオンオフの繰返
し現象をなくして出力を安定化するためには、比較器2
の2つの入力電圧の判定レベルにヒステリシスを持たせ
ればよい。図3は、2つの入力電圧の判定レベルにヒス
テリシスを持たせるようにした回路構成の一例を示す図
である。In order to eliminate the above-mentioned repeated ON / OFF phenomenon of the switch SW1 and to stabilize the output, the comparator 2
The hysteresis may be provided for the two input voltage determination levels. FIG. 3 is a diagram showing an example of a circuit configuration in which the determination levels of the two input voltages have hysteresis.
【0032】同図において、11,12,15はnチャ
ネルMOSトランジスタ、13,14,16,17はp
チャネルMOSトランジスタであり、nチャネルMOS
トランジスタ11とnチャネルMOSトランジスタ12
のゲートサイズ(ゲート幅/ゲート長)を同一にし、p
チャネルMOSトランジスタ13とpチャネルMOSト
ランジスタ14のゲートサイズ(ゲート幅/ゲート長
(W/L))を同一にし、pチャネルMOSトランジス
タ16とpチャネルMOSトランジスタ17のゲートサ
イズ(ゲート幅/ゲート長)を同一にする。また、pチ
ャネルMOSトランジスタ13,14の電流増幅率βを
pチャネルMOSトランジスタ16,17の電流増幅率
βより小さくするか、pチャネルMOSトランジスタ1
3,14,16の電流増幅率βをpチャネルMOSトラ
ンジスタ17の電流増幅率βより小さくする。In the figure, 11, 12, 15 are n-channel MOS transistors, and 13, 14, 16, 17 are p-channel MOS transistors.
Channel MOS transistor, n-channel MOS
Transistor 11 and n-channel MOS transistor 12
The gate size (gate width / gate length) of
The gate sizes (gate width / gate length (W / L)) of the channel MOS transistors 13 and 14 are made equal, and the gate sizes (gate width / gate length) of the p-channel MOS transistors 16 and 17 are set. Are the same. Further, the current gain β of the p-channel MOS transistors 13 and 14 is set to be smaller than the current gain β of the p-channel MOS transistors 16 and 17 or the p-channel MOS transistor 1
3, 14, 16 are made smaller than the current gain β of the p-channel MOS transistor 17.
【0033】この構成において、まず、立ち上がり時に
は、基準電圧源1’からnチャネルMOSトランジスタ
11のゲートへ加わる電圧(入力端子(−))の方が、
抵抗Rや容量Cを備える基準電圧源1からnチャネルM
OSトランジスタ12のゲートに加わる電圧(入力端子
(+))より速く立ち上がるため、nチャネルMOSト
ランジスタ11およびpチャネルMOSトランジスタ1
3,16がオン、nチャネルMOSトランジスタ12,
pチャネルMOSトランジスタ14,17がオフとな
る。このとき、nチャネルMOSトランジスタ12のド
レイン電圧はインバータを介してpチャネルMOSトラ
ンジスタからなる充電用スイッチSW1をオンにし、容
量Cを高速に充電する。In this configuration, first, at the time of rising, the voltage (input terminal (−)) applied from the reference voltage source 1 ′ to the gate of the n-channel MOS transistor 11 is higher.
From reference voltage source 1 having resistance R and capacitance C to n-channel M
Since the voltage rises faster than the voltage (input terminal (+)) applied to the gate of the OS transistor 12, the n-channel MOS transistor 11 and the p-channel MOS transistor 1
3 and 16 are on, n-channel MOS transistors 12 and
The p-channel MOS transistors 14 and 17 are turned off. At this time, the drain voltage of the n-channel MOS transistor 12 turns on the charging switch SW1 composed of the p-channel MOS transistor via the inverter, and charges the capacitor C at high speed.
【0034】この充電によりnチャネルMOSトランジ
スタ12のゲート電圧(入力端子(+))が上昇し、n
チャネルMOSトランジスタ11のゲート電圧と等しく
なった時点で、nチャネルMOSトランジスタ12がオ
ンし、pチャネルMOSトランジスタ14,17をオ
ン、nチャネルMOSトランジスタ11,pチャネルM
OSトランジスタ13,14をオフにする。nチャネル
MOSトランジスタ12がオンすることにより、そのド
レイン電圧は低下し、スイッチSW1をオフにする。By this charging, the gate voltage (input terminal (+)) of the n-channel MOS transistor 12 increases, and n
At the time when the gate voltage becomes equal to the gate voltage of the channel MOS transistor 11, the n-channel MOS transistor 12 is turned on, the p-channel MOS transistors 14, 17 are turned on, and the n-channel MOS transistor 11, p-channel M
The OS transistors 13 and 14 are turned off. When the n-channel MOS transistor 12 is turned on, its drain voltage is reduced, and the switch SW1 is turned off.
【0035】このとき、上述したように、pチャネルM
OSトランジスタ13,14の電流増幅率βをpチャネ
ルMOSトランジスタ16,17の電流増幅率βより小
さくしたり、pチャネルMOSトランジスタ13,1
4,16の電流増幅率βをpチャネルMOSトランジス
タ17の電流増幅率βより小さくしておくことにより、
nチャネルMOSトランジスタ12のゲート電圧(入力
端子(+))が一旦高電圧になった後は、該入力端子
(+)の電圧が低下してもpチャネルMOSトランジス
タ12はオン状態を継続し充電用スイッチSW1をオフ
のまま保つ。このようにして入力端子(+)と入力端子
(−)間の判定レベルにヒステリシスを持たせることに
よりスイッチSW1の動作を安定させることが可能にな
る。At this time, as described above, the p-channel M
The current amplification factor β of the OS transistors 13 and 14 is made smaller than the current amplification factor β of the p-channel MOS transistors 16 and 17 or the p-channel MOS transistors 13 and 1
By making the current gain β of the P.4, 16 smaller than the current gain β of the p-channel MOS transistor 17,
After the gate voltage (input terminal (+)) of the n-channel MOS transistor 12 once becomes high, the p-channel MOS transistor 12 continues to be turned on and charged even if the voltage of the input terminal (+) decreases. Switch SW1 is kept off. In this manner, the operation of the switch SW1 can be stabilized by providing the determination level between the input terminal (+) and the input terminal (-) with hysteresis.
【0036】なお、上記例は、入力端子(+)の電圧が
入力端子(−)と同じ電圧まで上昇した場合に出力が切
り替わりスイッチSW1がオフするとしたが、比較器の
出力が切り替わる時の入力端子(+)と入力端子(−)
の電圧差を自由に設定することも可能である。In the above example, the output is switched and the switch SW1 is turned off when the voltage of the input terminal (+) rises to the same voltage as the input terminal (-). However, the input when the output of the comparator is switched is turned off. Terminal (+) and input terminal (-)
Can be set freely.
【0037】例えば、図3において、比較器を構成する
nチャネルMOSトランジスタ11とnチャネルMOS
トランジスタ12のゲートのチャネルサイズW/L(幅
/長さ)に違いを持たせ、入力端子(+)の電圧をV1
と入力端子(−)の電位をV2としたとき、V2−V1
が所定の値になったとき比較器の出力が切り替わるよう
にすることができる。For example, in FIG. 3, an n-channel MOS transistor 11 and an n-channel MOS
A difference is made in the channel size W / L (width / length) of the gate of the transistor 12, and the voltage of the input terminal (+) is V1
When the potential of the input terminal (−) is V2, V2−V1
Is switched to a predetermined value, the output of the comparator is switched.
【0038】一例をあげると、基準電圧源からの入力電
圧(−)が3Vで、前記所定の値が0.2Vの場合を考
えると、立ちあがり時(容量Cの充電時)に、入力電圧
(+)は、基準電圧源からの電圧とスイッチSW1を介
してVddからの電圧によって容量Cを充電しながら徐
々に上がり、2.8Vになると比較器2の出力が切り替
わり、スイッチSW1をオフにする。この構成により、
スイッチSW1をオフに切り替える2つの入力端子の電
圧差を所望のものにすることができ、本発明の基準電圧
回路の設計に自由度を与えることができる。As an example, considering the case where the input voltage (-) from the reference voltage source is 3 V and the predetermined value is 0.2 V, the input voltage (-) is raised at the time of rising (when the capacitor C is charged). +) Gradually rises while charging the capacitor C by the voltage from the reference voltage source and the voltage from Vdd via the switch SW1, and when the voltage reaches 2.8V, the output of the comparator 2 switches and the switch SW1 is turned off. . With this configuration,
The voltage difference between the two input terminals for turning off the switch SW1 can be made a desired value, and the design of the reference voltage circuit of the present invention can be given a degree of freedom.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明によれば、低消費電流で、立ち上
がり時間や立ち下がり時間が短く低出力雑音特性を有す
る基準電圧回路および該基準電圧回路を用いたボルテー
ジ・レギュレータを実現できる。According to the present invention, a reference voltage circuit having low current consumption, a short rise time and a short fall time, and low output noise characteristics, and a voltage regulator using the reference voltage circuit can be realized.
【0040】さらに詳細には、請求項1記載の発明によ
れば、基準電圧の立ち上がり時間が短くなって高速動作
し、消費電流が小さい基準電圧回路を実現できる。ま
た、請求項2記載の発明によれば、電源オフ時などに基
準電圧回路の出力電圧降下を高速に行えるようにし、消
費電流を削減することができる。More specifically, according to the first aspect of the present invention, it is possible to realize a reference voltage circuit which operates at high speed with a short rise time of the reference voltage and consumes a small amount of current. Further, according to the second aspect of the present invention, the output voltage of the reference voltage circuit can be dropped at a high speed when the power is turned off, and the current consumption can be reduced.
【0041】また、請求項3記載の発明によれば、ロー
パス・フィルタとして十分大きさを持つ容量(C),抵
抗(R),スイッチなどをIC内に内蔵することが困難
な場合にも外付けにすることにより、使用条件によって
最適な抵抗、容量、スイッチを選ぶことが可能になり、
ローパス・フィルタの性能を向上できる。さらに請求項
4記載の発明によれば、容量(C)と抵抗(R)を調整
可能としたことにより、ローパス・フィルタの特性の向
上が可能な基準電圧回路を実現できる。According to the third aspect of the present invention, even when it is difficult to incorporate a capacitor (C), a resistor (R), a switch, and the like having a sufficiently large size as a low-pass filter in an IC, it is possible to provide a low-pass filter. By attaching it, it becomes possible to select the optimal resistance, capacity, switch according to the use conditions,
The performance of the low-pass filter can be improved. Further, according to the fourth aspect of the present invention, since the capacitance (C) and the resistance (R) can be adjusted, a reference voltage circuit capable of improving the characteristics of the low-pass filter can be realized.
【0042】また、請求項5記載の発明によれば、比較
器の2つの入力の判定レベルにヒステリシスを持たせた
ことにより、動作を確実に安定化することが可能な基準
電圧回路が実現できる。また、請求項6記載の発明によ
れば、充電用スイッチと放電用スイッチをMOSトラン
ジスタにしたことによりスイッチをICに内蔵化するこ
とができ、さらに請求項7記載の発明によれば、上記基
準電圧回路を用いることにより、低消費電流で、高速動
作が可能な、低出力雑音特性を有するボルテージ・レギ
ュレータを実現できる。According to the fifth aspect of the invention, the reference voltage circuit capable of reliably stabilizing the operation can be realized by providing hysteresis to the judgment level of the two inputs of the comparator. . Further, according to the invention of claim 6, since the charging switch and the discharging switch are MOS transistors, the switches can be built in the IC. By using the voltage circuit, it is possible to realize a voltage regulator having low output noise characteristics which can operate at high speed with low current consumption.
【図1】本発明に係る基準電圧回路の一実施例を説明す
るための構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a reference voltage circuit according to the present invention.
【図2】単一の基準電圧源だけを用いた図1の変形例で
ある。FIG. 2 is a modification of FIG. 1 using only a single reference voltage source.
【図3】2つの入力電圧の判定レベルにヒステリシスを
持たせた比較器の回路構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a comparator in which a determination level of two input voltages has hysteresis.
【図4】従来の一般的なボルテージ・レギュレータの回
路構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional general voltage regulator.
【図5】従来の改良されたボルテージ・レギュレータの
回路構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional improved voltage regulator.
1,1’,21:基準電圧源、 2,2’:比較器、 11〜17:MOSトランジスタ、 22:誤差増幅回路(差動増幅回路)、 23:出力トランジスタ、 24:出力端子、 25:ローパス・フィルタ、 R,R1,R2,Rf,r,r1,r2,r3:抵抗、 C,Cf:容量、 1, 1 ', 21: reference voltage source, 2, 2': comparator, 11 to 17: MOS transistor, 22: error amplifier circuit (differential amplifier circuit), 23: output transistor, 24: output terminal, 25: R, R1, R2, Rf, r, r1, r2, r3: resistance, C, Cf: capacitance,
Claims (7)
準電圧源の出力が抵抗を介して接続され、他方の入力端
子に前記基準電圧源または該基準電圧源とは別の基準電
圧源の出力が接続された比較器と、 第1電源と第2電源の間に直列接続された充電用スイッ
チと容量とを有し、 前記比較器の出力を前記充電用スイッチの制御端子に接
続し、前記充電用スイッチと容量の接続点を前記比較器
の前記一方の入力端子に接続し、前記充電用スイッチと
前記容量の接続点の電圧を出力基準電圧としたことを特
徴とする基準電圧回路。1. A reference voltage source, wherein one input terminal is connected to an output of the reference voltage source via a resistor, and the other input terminal is connected to the reference voltage source or a reference voltage source different from the reference voltage source. And a charging switch and a capacitor connected in series between a first power supply and a second power supply. An output of the comparator is connected to a control terminal of the charging switch. A reference voltage circuit, wherein a connection point between the charging switch and the capacitor is connected to the one input terminal of the comparator, and a voltage at the connection point between the charging switch and the capacitor is set as an output reference voltage. .
前記第2電源との間に放電用スイッチを設けたことを特
徴とする請求項1記載の基準電圧回路。2. A connection point between the charging switch and a capacitor,
2. The reference voltage circuit according to claim 1, wherein a discharge switch is provided between the reference voltage circuit and the second power supply.
抵抗,または容量を選択的に内蔵または外付けとしたこ
とを特徴とする請求項1または2記載の基準電圧回路。3. The switch for charging, the switch for discharging,
3. The reference voltage circuit according to claim 1, wherein a resistor or a capacitor is selectively built-in or externally mounted.
とを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の基準
電圧回路。4. The reference voltage circuit according to claim 1, wherein said resistance or capacitance is adjustable.
を持たせたことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項
に記載の基準電圧回路。5. The reference voltage circuit according to claim 1, wherein a hysteresis is provided to the judgment level of the comparator.
チをMOSトランジスタで構成したことを特徴とする請
求項1〜5の何れか1項に記載の基準電圧回路。6. The reference voltage circuit according to claim 1, wherein said charging switch or discharging switch is constituted by a MOS transistor.
電圧回路を用いたことを特徴とするボルテージ・レギュ
レータ。7. A voltage regulator using the reference voltage circuit according to claim 1. Description:
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|---|---|---|---|
| JP2000207782A JP2002023870A (en) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | Reference voltage circuit and voltage regulator using the reference voltage circuit |
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-
2000
- 2000-07-10 JP JP2000207782A patent/JP2002023870A/en active Pending
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