(57)【要約】【課題】本発明は、低電源電圧時にも安定した基準電圧を生成するとともに一定の駆動能力を維持する基準電圧発生回路を提供することを目的とする。【解決手段】基準電圧発生・比較部１と、駆動部２と、Ｍ個の駆動部予備回路２１〜２Ｍを有する。基準電圧発生・比較部は、基準電圧ＶＲＥＦを生成し、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が負帰還電圧として基準電圧発生・比較部に入力され、基準電圧発生・比較部から生成される基準電圧との比較後に、基準電圧発生・比較部の出力端から駆動部とＭ個の駆動部予備回路へ出力され、基準電圧発生回路の電源電圧ＶＤＤＡが異なる場合は、駆動部とＭ個の駆動部予備回路の少なくともいずれかの駆動後に基準電圧発生回路の出力端に出力され、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が基準電圧発生・比較部から生成される基準電圧で一定になるように制御される。ここで、Ｍは、１以上の整数である。【選択図】図２
2011192272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準電圧発生・比較部と、駆動部と、が設けられ、該基準電圧発生・比較部により、基準電圧が生成され、該基準電圧発生・比較部の出力端に前記駆動部が接続されており、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が負帰還電圧として該基準電圧発生・比較部に入力され、該基準電圧発生・比較部から生成される基準電圧との比較後に、基準電圧発生・比較部の出力端から駆動部へ出力され、基準電圧発生回路の電源電圧が第１のＯＮ電圧を超えた場合は、駆動部の駆動後に駆動部の出力端から基準電圧発生回路の出力端に出力されることで、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が基準電圧発生・比較部から生成される基準電圧で一定になる基準電圧発生回路において、
基準電圧発生回路が、基準電圧発生・比較部の出力端に接続されているＭ個（Ｍは、１以上の整数）の駆動部予備回路をさらに有し、第１の駆動部予備回路〜第Ｍの駆動部予備回路が、第１のＯＮ電圧〜第ＭのＯＮ電圧にそれぞれ対応しており、第１のＯＮ電圧〜第ＭのＯＮ電圧は、順次逓減し、第Ｎの駆動部予備回路（Ｎは、１以上でＭ以下の整数）が、基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満の場合にＯＮ動作され、
基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が負帰還電圧として前記基準電圧発生・比較部に入力され、該基準電圧発生・比較部から生成される基準電圧との比較後に、基準電圧発生・比較部の出力端からＭ個の駆動部予備回路へ出力され、基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満の場合は、少なくとも第Ｎの駆動部予備回路の駆動後に少なくとも第Ｎの駆動部予備回路の出力端から基準電圧発生回路の出力端に出力されることを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項２】
請求項１に記載の基準電圧発生回路において、
各駆動部予備回路が、予備駆動部と、切換部と、切換制御部を有し、
切換部の一方の入力端に基準電圧発生回路の電源電圧が接続され、切換制御部の出力端に切換部の他方の入力端が接続され、切換部の出力端に予備駆動部の電源入力端が接続され、基準電圧発生・比較部の出力端に予備駆動部の制御端が接続され、予備駆動部の出力端に基準電圧発生回路の出力端が接続されており、
基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満の場合は、少なくとも第Ｎの駆動部予備回路において、切換制御部の出力端から制御電圧を出力し、切換部に対し、予備駆動部を基準電圧発生回路の電源電圧に接続させ、予備駆動部をＯＮ動作させることを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項３】
請求項１に記載の基準電圧発生回路において、
各駆動部予備回路が、予備駆動部と、切換部と、切換制御部を有し、
予備駆動部の電源入力端に基準電圧発生回路の電源電圧が接続され、基準電圧発生・比較部の出力端に予備駆動部の制御端が接続され、予備駆動部の出力端に切換部の一方の入力端が接続され、切換制御部の出力端に切換部の他方の入力端が接続され、基準電圧発生・比較部の出力端に予備駆動部の制御端が接続され、切換部の出力端に基準電圧発生回路の出力端が接続されており、
基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満の場合は、少なくとも第Ｎの駆動部予備回路において、切換制御部の出力端から制御電圧を出力し、切換部に対し、予備駆動部を基準電圧発生回路の電源電圧に接続させ、予備駆動部をＯＮ動作させることを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項４】
請求項２または３に記載の基準電圧発生回路において、
各駆動部予備回路における切換制御部が、カレントミラー回路と、電圧降下回路と、ＯＮ電圧制御回路を有し、
カレントミラー回路の２つの入力端に基準電圧発生回路の電源電圧が接続され、カレントミラー回路の一方の出力端に電圧降下回路の一方の入力端が接続され切換制御部の出力端をなし、カレントミラー回路の他方の出力端にＯＮ電圧制御回路を介して電圧降下回路の他方の入力端が接続されていることを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項５】
請求項４に記載の基準電圧発生回路において、
各駆動部予備回路の切換制御部における電圧降下回路が、電流源回路と、電流源回路により生成されるミラー電流源回路と、降下抵抗のいずれかからなることを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項６】
請求項４に記載の基準電圧発生回路において、
各駆動部予備回路の切換制御部におけるカレントミラー回路が、同種類の第１電界効果トランジスタと第２電界効果トランジスタからなり、第１電界効果トランジスタと第２電界効果トランジスタのソースに、基準電圧発生回路の電源電圧が接続され、第１電界効果トランジスタと第２電界効果トランジスタのゲートが互いに接続され、かつ第２電界効果トランジスタのドレインに接続されており、
ＯＮ電圧制御回路は、１つの電界効果トランジスタ、または、複数の縦列接続された電界効果トランジスタからなり、各電界効果トランジスタのゲートとドレインが互いに接続されており、
電圧降下回路は、第３ディプレッション電界効果トランジスタと第４ディプレッション電界効果トランジスタからなり、第３ディプレッション電界効果トランジスタのソースとゲートが接地され、第３ディプレッション電界効果トランジスタのドレインに、カレントミラー回路における第１電界効果トランジスタのドレインが接続され切換制御部の出力端をなし、第４ディプレッション電界効果トランジスタのソースとゲートが接地され、第４ディプレッション電界効果トランジスタのドレインに、ＯＮ電圧制御回路の出力端が接続され、
各駆動部予備回路のＯＮ電圧が、ＯＮ電圧制御回路をなす電界効果トランジスタとカレントミラー回路をなす第２電界効果トランジスタの閾値電圧の総和と等しいことを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項７】
請求項２または３に記載の基準電圧発生回路において、
基準電圧発生回路の電源電圧と接地電圧の間に、駆動部予備回路と同数のＭ個の分圧出力端を有する１つの分圧回路が接続され、Ｍ個の分圧出力端から、順次逓増するＭ個の出力電圧がそれぞれ出力され、第１の駆動部予備回路〜第Ｍの駆動部予備回路の切換制御部の一方の入力端に、出力電圧が順次逓増する１つの分圧出力端が順次接続され、各駆動部予備回路における切換制御部の他方の入力端に１つの基準電圧が接続され、切換制御部が、２つの入力端から入力される電圧の比較を行い、切換制御部の出力端から切換部へ制御電圧を出力することを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項８】
請求項７に記載の基準電圧発生回路において、
各駆動部予備回路における切換制御部の他方の入力端に、基準電圧発生回路の出力端が接続されていることを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項９】
請求項１に記載の基準電圧発生回路において、
駆動部と各予備駆動部が、異なる閾値電圧を有するトランジスタからなることを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の基準電圧発生回路において、
第１の駆動部予備回路〜第Ｍの駆動部予備回路は、各駆動部予備回路における予備駆動部をなすトランジスタの閾値電圧が順次漸次逓減し、
駆動部をなすトランジスタの閾値電圧が、第１の予備駆動部をなすトランジスタの閾値電圧よりも大きいことを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項１１】
請求項１に記載の基準電圧発生回路において、
各駆動部予備回路における切換部が、トランジスタからなることを特徴とする基準電圧発生回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準電圧発生回路に関し、特に、低電源電圧時にも安定した基準電圧を生成するとともに、一定の駆動能力を維持する基準電圧発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
基準電圧は、電子回路において幅広く用いられており、電子回路において非常に重要な役割を果たしているため、高安定性の基準電圧を生成するとともに一定の駆動能力を有する基準電圧発生回路への需要が切実になってきている。
【０００３】
図１は、従来技術における基準電圧発生回路の回路構成図である。図１に示された基準電圧発生回路においては、ＶＤＤＡが、基準電圧発生回路の電源電圧を表し、ＶＲＥＦが、基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧を表している。該回路による基準電圧発生の基本原理は、以下の通りである。
【０００４】
トランジスタＮＤ１は、Ｎｃｈディプレッション型電界効果トランジスタであり、トランジスタＮＤ１を電流源とし、トランジスタＮＤ１が飽和領域で動作すると、トランジスタＮＤ１のゲートとソースが接続されているため、トランジスタＮＤ１を流れるドレイン電流Ｉｄ＿ＮＤ１は、Ｉｄ＿ＮＤ１＝Ｋ＿ＮＤ１×（Ｖｇｓ＿ＮＤ１−Ｖｔｈ＿ＮＤ１）２となる。ここで、Ｖｇｓ＿ＮＤ１は、トランジスタＮＤ１のゲート−ソース間電圧であり、Ｖｔｈ＿ＮＤ１は、トランジスタＮＤ１の閾値電圧であり、Ｋ＿ＮＤ１＝０．５×μｎ×Ｃｏｘ×Ｗ／Ｌとなる。ここで、μｎは、キャリア移動度であり、Ｗは、トランジスタＮＤ１のチャネル幅であり、Ｌは、トランジスタＮＤ１のチャネル長であり、Ｃｏｘは、単位面積あたりのゲート酸化膜容量である。
【０００５】
トランジスタＮ１は、Ｎｃｈエンハンスメント型電界効果トランジスタであり、トランジスタＮ１が飽和領域で動作する場合は、トランジスタＮ１を流れるドレイン電流Ｉｄ＿Ｎ１は、Ｉｄ＿Ｎ１＝Ｋ＿Ｎ１×（Ｖｇｓ＿Ｎ１−Ｖｔｈ＿Ｎ１）２となる。ここで、Ｖｇｓ＿Ｎ１は、トランジスタＮ１のゲート−ソース間電圧であり、Ｖｔｈ＿Ｎ１は、トランジスタＮ１の閾値電圧であり、Ｋ＿Ｎ１＝０．５×μｎ×Ｃｏｘ×Ｗ／Ｌとなる。ここで、μｎは、キャリア移動度であり、Ｗは、トランジスタＮＤ１のチャネル幅であり、Ｌは、トランジスタＮＤ１のチャネル長であり、Ｃｏｘは、単位面積あたりのゲート酸化膜容量である。
【０００６】
トランジスタＰ１、Ｐ２は、カレントミラー回路をなしており、トランジスタＰ１、Ｐ２を流れる電流が等しい。すなわち、トランジスタＮＤ１を流れるドレイン電流Ｉｄ＿ＮＤ１は、トランジスタＮ１を流れるドレイン電流Ｉｄ＿Ｎ１と等しく、Ｋ＿ＮＤ１×（Ｖｇｓ＿ＮＤ１−Ｖｔｈ＿ＮＤ１）２＝Ｋ＿Ｎ１×（Ｖｇｓ＿Ｎ１−Ｖｔｈ＿Ｎ１）２となる。このため、Ｖｇ＿Ｎ１＝［（Ｋ１／Ｋ２）×（Ｖｔｈ＿ＮＤ１）２］１／２+Ｖｔｈ＿Ｎ１となる。以上から、トランジスタＮ１のゲート電圧Ｖｇ＿Ｎ１は、該基準電圧発生回路の電源電圧の影響を受けない定電圧であることが分かる。
【０００７】
該基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧ＶＲＥＦは、負帰還電圧としてトランジスタＮ１のゲートに入力され、トランジスタＮ１のゲート電圧Ｖｇ＿Ｎ１との比較後に、トランジスタＮ１のゲートからトランジスタＮ２に出力され、トランジスタＮ２の駆動後にトランジスタＮ２ソース電極から基準電圧発生回路の出力端に出力され、該基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧ＶＲＥＦがトランジスタＮ１のゲート電圧で一定になるとともに、トランジスタＮ２から該基準電圧発生回路の出力端へ駆動電流が出力され、該基準電圧発生回路が一定の駆動能力を有するようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、理想的な基準電圧発生回路は、電源電圧の影響を受けずに安定した基準電圧を生成するとともに一定の駆動能力を維持すべきであるが、図１に示した基準電圧発生回路においては、該基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧ＶＲＥＦが該基準電圧発生回路の開ループ増幅の影響を受けているという問題があった。なお、基準電圧ＶＲＥＦは（１）式で示される。
【０００９】
ＶＲＥＦ＝Ｖｇ＿Ｎ１／（１+１／Ａｖ）      (1)
ここで、Ａｖは、基準電圧発生回路の開ループ増幅であり、下記の（２）、（３）式で表される２つの部分から構成されており、下記の（４）式で表される。
【００１０】
ＡＶ１≒ｇｍ＿Ｎ１×（ｇｍ＿Ｐ４+ｇｍｂ＿Ｐ４）×ｒ０＿Ｐ４×ｒ０＿Ｐ２  (2)
ＡＶ２≒ｇｍ＿Ｎ２／（（Ｉｏｕｔ／ＶＲＥＦ）+ｇｍ＿Ｎ２）      (3)
ＡＶ＝ＡＶ１×ＡＶ２      (4)
ここで、ｇｍ＿Ｎ１は、トランジスタＮ１のトランスコンダクタンスであり、ｇｍ＿Ｐ４は、トランジスタＰ４のトランスコンダクタンスであり、ｇｍｂ＿Ｐ４は、トランジスタＰ４のバルク効果トランスコンダクタンスであり、ｒ０＿Ｐ４は、トランジスタＰ４の等価抵抗であり、ｒ０＿Ｐ２は、トランジスタＰ２の等価抵抗であり、ｇｍ＿Ｎ２は、トランジスタＮ２のトランスコンダクタンスであり、Ｉｏｕｔは、該基準電圧発生回路の出力端から出力される駆動電流であり、ＶＲＥＦは、該基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧である。
【００１１】
Ａｖ２≒１であることから、Ａｖ≒ＡＶ１となり、Ａｖ≒ｇｍ＿Ｎ１×（ｇｍ＿Ｐ４+ｇｍｂ＿Ｐ４）×ｒ０＿Ｐ４×ｒ０＿Ｐ２となる。理想的な状況では、該基準電圧発生回路の開ループ増幅は無限大になり、該基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧ＶＲＥＦは、トラジスタＮ１のゲート電圧で一定になる。
【００１２】
しかしながら、電源電圧が低値に降下時、トランジスタＮ２から該基準電圧発生回路の出力端へ出力される駆動電流が変化しない場合は、トランジスタＮ２のゲート電圧も変化しておらず、このため、電源電圧の降下により、電源電圧とトランジスタＮ２のゲート間の電圧降下である、トランジスタＰ２、Ｐ４のソースとドレイン間の電圧降下を招くことになり、トランジスタＰ２、Ｐ４が飽和領域から線形領域に入ってしまう。トランジスタＰ２、Ｐ４が飽和領域から線形領域に入ってからは、Ｐ２、Ｐ４のトランスコンダクタンスと等価抵抗が小さくなるため、該基準電圧発生回路の開ループ増幅Ａｖの降下が著しくなり、その結果、該基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧ＶＲＥＦの降下を招いてしまうという問題があった。以上から、図１に示された従来の基準電圧発生回路は、電源電圧が低値まで低下した場合、安定した基準電圧の生成と一定の駆動能力の維持が不可能であることが分かる。
【００１３】
そこで、本発明は、従来技術における前記問題に鑑みて、低電源電圧時にも安定した基準電圧を生成するとともに一定の駆動能力を維持する基準電圧発生回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基準電圧発生回路は、基準電圧発生・比較部と、駆動部と、を有し、基準電圧発生・比較部が、基準電圧を生成し、該基準電圧発生・比較部の出力端に駆動部が接続されており、基準電圧発生回路の電源電圧が第１のＯＮ電圧を超える場合は、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が負帰還電圧として基準電圧発生・比較部に入力され、基準電圧発生・比較部から生成される基準電圧との比較後に、基準電圧発生・比較部の出力端から駆動部へ出力され、駆動部の駆動後に駆動部の出力端から基準電圧発生回路の出力端に出力され、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が基準電圧発生・比較部から生成される基準電圧で一定になり、基準電圧発生回路は、基準電圧発生・比較部の出力端に接続されているＭ個（Ｍは、１以上の整数）の駆動部予備回路をさらに有し、第１の駆動部予備回路〜第Ｍの駆動部予備回路が、第１のＯＮ電圧〜第ＭのＯＮ電圧にそれぞれ対応しており、第１のＯＮ電圧〜第ＭのＯＮ電圧は、順次逓減し、第Ｎの駆動部予備回路（Ｎは、１以上でＭ以下の整数）は、基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満の場合にＯＮ動作を行い、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が負帰還電圧として該基準電圧発生・比較部に入力され、基準電圧発生・比較部から生成される基準電圧との比較後に、基準電圧発生・比較部の出力端からＭ個の駆動部予備回路へ出力され、基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満であると、少なくとも第Ｎの駆動部予備回路を駆動後に少なくとも第Ｎの駆動部予備回路の出力端から基準電圧発生回路の出力端に出力されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の基準電圧発生回路によれば、従来技術のように、いずれの電源電圧値の場合も同一の駆動部により動作するのではなく、異なる動作特性の複数の駆動部予備回路を有し、電源電圧値の変化に応じて、動作特性が異なる電源電圧に適した駆動部予備回路により動作を行っているため、電源電圧が低下した場合にも、本発明の基準電圧発生回路は、安定した基準電圧を生成するとともに、一定の駆動能力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術における基準電圧発生回路の回路構成図である。
【図２】本発明の基準電圧発生回路のブロック図である。
【図３】本発明の基準電圧発生回路における駆動部予備回路の具体構成及び他の部との関係を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１における基準電圧発生回路の回路構成図である。
【図５】本発明の実施例２における基準電圧発生回路の回路構成図である。
【図６】本発明と図１に示された従来技術の出力電圧と電源電圧を示す曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１８】
図２は、本発明の基準電圧発生回路のブロック図である。図２に示されたように、本発明の基準電圧発生回路は、基準電圧発生・比較部１と、駆動部２と、Ｍ個の駆動部予備回路２１〜２Ｍ（Ｍは、１以上の整数）が設けられている。
【００１９】
基準電圧発生・比較部１は、基準電圧を生成し、該基準電圧発生・比較部１の出力端は駆動部２とＭ個の駆動部予備回路２１〜２Ｍに接続され、駆動部２の出力端は基準電圧発生回路の出力端に接続され、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が負帰還電圧として該基準電圧発生・比較部１に入力され、該基準電圧発生・比較部１により生成される基準電圧との比較後に、基準電圧発生・比較部１の出力端から駆動部２へ出力され、基準電圧発生回路の電源電圧が第１のＯＮ電圧を超えると、駆動部２の駆動後に駆動部２の出力端から基準電圧発生回路の出力端に出力されることで、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が基準電圧発生・比較部１により生成される基準電圧で一定になるようにする。
【００２０】
第１の駆動部予備回路２１〜第Ｍの駆動部予備回路２Ｍは、第１のＯＮ電圧〜第ＭのＯＮ電圧にそれぞれ対応しており、第１のＯＮ電圧〜第ＭのＯＮ電圧は、漸次逓減し、第Ｎの駆動部予備回路２Ｎ（Ｎは、１以上でＭ以下の整数）は、基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満になると、ＯＮ動作される。
【００２１】
基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧は、負帰還電圧として基準電圧発生・比較部１に入力され、基準電圧発生・比較部１から生成される基準電圧との比較後に、基準電圧発生・比較部１の出力端からＭ個の駆動部予備回路２１〜２Ｍへ出力され、基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満になると、少なくとも第Ｎの駆動部予備回路２Ｎの駆動後に少なくとも第Ｎの駆動部予備回路２Ｎの出力端から基準電圧発生回路の出力端に出力されることで、基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧が基準電圧発生・比較部１で生成される基準電圧で一定になる。
【００２２】
図３は、本発明の基準電圧発生回路における駆動部予備回路の具体構成及び他の部手段との関係を示すブロック図である。図３に示されているように、各駆動部予備回路は、予備駆動部５１と、切換部３１と、切換制御部４１を有し、ここで、切換部３１の一方の入力端が基準電圧発生回路の電源電圧ＶＤＤＡに接続され、切換制御部４１の出力端が切換部３１の他方の入力端に接続され、切換部３１の出力端が予備駆動部５１の電源入力端に接続され、基準電圧発生・比較部１の出力端が予備駆動部の制御端に接続され、予備駆動部の出力端が基準電圧発生回路の出力端に接続されている。
【００２３】
基準電圧発生回路の電源電圧が第ＮのＯＮ電圧未満になると、少なくとも第Ｎの駆動部予備回路２Ｎにおいて、切換制御部４Ｎの出力端から制御電圧を出力し、切換部３Ｎに対し、予備駆動部５Ｎを基準電圧発生回路の電源電圧に接続させ、予備駆動部５ＮにＯＮ動作を行わせている。
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施例について、図面を参照しながら、詳細に説明する。
【００２５】
図４は、本発明の実施例１の基準電圧発生回路の回路構成図である。図４に示されているように、本発明の実施例１における基準電圧発生・比較部１は、Ｐｃｈ電界効果トランジスタＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４と、Ｎｃｈディプレッション型電界効果トランジスタＮＤ１、ＮＤ２、ＮＤ３と、Ｎｃｈエンハンスメント型電界効果トランジスタＮ１と、を有し、駆動部２は、閾値電圧の小さいＮｃｈエンハンスメント型電界効果トランジスタＮ２を有する。基準電圧発生・比較回路１と駆動部２の回路構成は、図１に示された従来技術と同様であり、本発明の改善点は、駆動部予備回路の設計にある。以下、駆動部予備回路の構成と動作原理について詳細に説明する。
【００２６】
第１の駆動部予備回路において、予備駆動部は、Ｎｃｈエンハンスメント型電界効果トランジスタであるトランジスタＮ１１からなり、切換部は、Ｐｃｈ電界効果トランジスタであるトランジスタＳＷ１からなり、切換制御部は、Ｐｃｈ電界効果トランジスタであるトランジスタＰ１１、Ｐ１２と、Ｎｃｈディプレッション型電界効果トランジスタであるトランジスタＮＤ１２、ＮＤ１３と、Ｎｃｈエンハンスメント型電界効果トランジスタであるトランジスタＮ１２、Ｎ１３、Ｎ１４からなる。
【００２７】
切換制御部においては、トランジスタＰ１１、Ｐ１２がカレントミラー回路をなし、トランジスタＮＤ１２、ＮＤ１３が電圧降下回路をなし、トランジスタＮ１２、Ｎ１３、Ｎ１４が、ＯＮ電圧制御回路をなしている。
【００２８】
カレントミラー回路の２つの入力端が基準電圧発生回路の電源電圧ＶＤＤＡに接続され、カレントミラー回路の一方の出力端が電圧降下回路の一方の入力端に接続され切換制御部の出力端をなし、カレントミラー回路の他方の出力端がＯＮ電圧制御回路を介して電圧降下回路の他方の入力端に接続されている。
【００２９】
具体的には、トランジスタＰ１１、Ｐ１２からなるカレントミラー回路において、トランジスタＰ１１とトランジスタＰ１２のソースが、基準電圧発生回路の電源電圧ＶＤＤＡに接続され、トランジスタＰ１１とトランジスタＰ１２のゲートが互いに接続され、かつトランジスタＰ１２のドレインに接続されている。トランジスタＮ１２、Ｎ１３、Ｎ１４からなるＯＮ電圧制御回路においては、各トランジスタＮ１２、Ｎ１３、Ｎ１４のゲートとドレインが互いに接続されており、トランジスタＮ１２のソースが電圧降下回路におけるトランジスタＮ１３のドレインに接続され、トランジスタＮ１２のドレインがトランジスタＮ１３のソースに接続され、トランジスタＮ１３のドレインがトランジスタＮ１４のソースに接続され、トランジスタＮ１４のドレインがカレントミラー回路におけるトランジスタＰ１２のドレインに接続されている。トランジスタＮＤ１２、ＮＤ１３からなる電圧降下回路において、トランジスタＮＤ１２のソースとゲートが接地され、トランジスタＮＤ１３のドレインとカレントミラー回路におけるトランジスタＰ１１のドレインが接続され切換制御部の出力端をなしており、トランジスタＮＤ１３のソースとゲートが接地されている。
【００３０】
切換制御部の出力端が、切換部をなすトランジスタＳＷ１のゲートに接続され、トランジスタＳＷ１のソースが、基準電圧発生回路の電源電圧ＶＤＤＡに接続され、トランジスタＳＷ１のドレインが、予備駆動部をなすトランジスタＮ１１のドレインに接続されている。トランジスタＮ１１のゲートが基準電圧発生・比較部１の出力端（すなわち、トランジスタＮＤ３のドレイン）に接続され、トランジスタＮ１１のソースが、基準電圧発生回路の出力端に接続されている。
【００３１】
第１の駆動部予備回路は、予備駆動部としてのトランジスタＮ１１のＯＮ動作時のＯＮ電圧に対応しており、第１の駆動部予備回路のＯＮ電圧は、ＯＮ電圧制御回路をなすトランジスタＮ１２、Ｎ１３、Ｎ１４とカレントミラー回路をなすトランジスタＰ１２の閾値電圧の総和と等しい。
【００３２】
第２の駆動部予備回路は、第１の駆動部予備回路と基本的に同一であり、第２の駆動部予備回路も、予備駆動部としてのＮｃｈディプレッション型電界効果トランジスタＮＤ２１のＯＮ動作時のＯＮ電圧に対応しており、第２の駆動部予備回路のＯＮ電圧は、ＯＮ電圧制御回路をなすトランジスタＮ２２、Ｎ２３とカレントミラー回路をなすトランジスタＰ２２の閾値電圧の総和と等しい。
【００３３】
第２の駆動部予備回路の第１の駆動部予備回路との相違点は、第２の駆動部予備回路のＯＮ電圧が、第１の駆動部予備回路のＯＮ電圧よりも小さく、第２の駆動部予備回路における予備駆動部を構成するトランジスタＮＤ２１の閾値電圧が、第１の駆動部予備回路における予備駆動部を構成するトランジスタＮ１１の閾値電圧よりも小さいことである。
【００３４】
実施例１において、第１の駆動部予備回路と、第２の駆動部予備回路の動作原理は基本的に同じであり、ここで、該２つの駆動部予備回路動作について説明する。
【００３５】
第１の駆動部予備回路において、トランジスタＮＤ１２は、電流源として０・１μＡの電流を供給し、トランジスタＮＤ１３は、電流源として１μＡの電流を供給する。基準電圧発生回路の電源電圧が、第１の駆動部予備回路のＯＮ電圧未満になると、基準電圧発生回路の電源電圧が、トランジスタＮ１２、Ｎ１３、Ｎ１４とトランジスタＰ１２の閾値電圧の総和未満になるため、トランジスタＮ１２、Ｎ１３、Ｎ１４とトランジスタＰ１２はＯＦＦ状態になり、トランジスタＮ１２、Ｎ１３、Ｎ１４とトランジスタＰ１２に電流が流れなくなる。トランジスタＰ１１、Ｐ１２は、カレントミラー回路をなしているため、トランジスタＰ１１にも電流が流れなくなり、電流源としてのトランジスタＮＤ１２のドレインからトランジスタＳＷ１のゲートへトランジスタＳＷ１をＯＮするための制御電圧が出力される。トランジスタＳＷ１がＯＮされると、予備駆動部としてのトランジスタＮ１１が基準電圧発生回路の電源電圧に接続され、トランジスタＮ１１がＯＮ動作する。
【００３６】
トランジスタＮ１１がＯＮ動作の場合、基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧は、負帰還電圧として基準電圧発生・比較部１に入力され、基準電圧発生・比較部１で生成される基準電圧との比較後、基準電圧発生・比較部１の出力端（即ち、トランジスタＮＤ３のドレイン）からトランジスタＮ１１に出力され、トランジスタＮ１１の駆動後に、トランジスタＮ１１のソースから基準電圧発生回路の出力端に出力される。
【００３７】
第２駆動部予備回路において、予備駆動部としてのトランジスタＮＤ２１のＯＮ動作原理は、トランジスタＮ１１のＯＮ動作原理と同様であり、即ち、基準電圧発生回路の電源電圧が第２の駆動部予備回路のＯＮ電圧未満になると、トランジスタＮＤ２１がＯＮ動作する。
【００３８】
トランジスタＮＤ２１がＯＮ動作の場合、基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧は、負帰還電圧として基準電圧発生・比較部１に入力され、基準電圧発生・比較部１から生成される基準電圧との比較後、基準電圧発生・比較部１の出力端（即ち、トランジスタＮＤ３のドレイン）からトランジスタＮＤ２１に出力され、トランジスタＮＤ２１の駆動後に、トランジスタＮＤ２１のソースから基準電圧発生回路の出力端に出力される。
第２の駆動部予備回路のＯＮ電圧が第１の駆動部予備回路のＯＮ電圧未満であるため、基準電圧発生回路の電源電圧が第２の駆動部予備回路のＯＮ電圧未満になると、トランジスタＮＤ２１とトランジスタＮ１１ともＯＮ動作する。
【００３９】
実施例１においては、切換制御部において、トランジスタＮＤ１２、ＮＤ１３からなる電流源回路を電圧降下回路としているが、ここで、電圧降下回路の構成方法は例示的なもので、本発明はこれに制限されておらず、本発明では、電流源回路、電流源回路により生成されるミラー電流源回路、降下抵抗や、同等の機能を実現可能な他の機器によって電圧降下回路を構成してもよい。
【００４０】
実施例１において、第１の駆動部予備回路と第２の駆動部予備回路におけるＯＮ電圧制御回路をなすトランジスタの数が異なっているが、ここで、トランジスタの数は例示的なもので、本発明はこれに制限されておらず、トランジスタの数は同一であってもよく、ＯＮ電圧制御回路をなすトランジスタが異なる駆動部予備回路のＯＮ電圧を異ならせることができれば、トランジスタの数は同一であってもよい。
【００４１】
実施例１において、基準電圧発生回路は２つの駆動部予備回路が設けられているが、ここで、駆動部予備回路の数は例示的なもので、本発明はこれに制限されておらず、本発明の基準電圧発生回路は、基準電圧発生・比較部の出力端に接続されるＭ個（ここで、Ｍは１以上の整数である）の駆動部予備回路が備えられていてもよい。
【００４２】
第１の駆動部予備回路〜第Ｍの駆動部予備回路は、第１のＯＮ電圧〜第ＭのＯＮ電圧にそれぞれ対応しており、第１のＯＮ電圧〜第ＭのＯＮ電圧は、順次逓減し、各駆動部予備回路は、基準電圧発生回路の電源電圧が該駆動部予備回路のＯＮ電圧未満になると、ＯＮ動作される。第１の駆動部予備回路〜第Ｍの駆動部予備回路は、各駆動部予備回路における予備駆動部をなすトランジスタの閾値電圧が順次逓減し、駆動部２をなすトランジスタＮ２の閾値電圧が、第１の予備駆動部をなすトランジスタの閾値電圧より大きくなっている。
【００４３】
図５は、本発明の実施例２の基準電圧発生回路の回路構成図である。図５に示されているように、本発明の実施例２における、基準電圧発生・比較部１と、駆動部２の回路構成は、図１に示された従来技術と同じであるため、下記では、本発明の実施例２の実施例１との相違点のみ説明する。
【００４４】
図５に示されるように、本発明の実施例においては、２つの駆動部予備回路が設けられている。第１の駆動部予備回路において、予備駆動部は、Ｎｃｈエンハンスメント型電界効果トランジスタであるトランジスタＮ１１からなり、切換部は、Ｐｃｈ電界効果トランジスタであるトランジスタＳＷ１からなり、切換制御部は、コンパレータＣＭＰ１からなる。
【００４５】
第２の駆動部予備回路において、予備駆動部は、Ｎｃｈディプレッション型電界効果トランジスタであるトランジスタＮＤ２１からなり、切換部は、Ｐｃｈ電界効果トランジスタであるトランジスタＳＷ２からなり、切換制御部は、コンパレータＣＭＰ２からなる。
【００４６】
基準電圧発生回路の電源電圧と接地電圧の間には、駆動部予備回路と同数の２つの分圧出力端を有する、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３からなる分圧回路が接続され、ここで、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の間が第１の分圧出力端となり、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の間が、第２の分圧出力端となり、第１の分圧出力端から出力される電圧が、第２の分圧出力端から出力される電圧よりも小さくなっている。
【００４７】
第１の駆動部予備回路における切換制御部をなすコンパレータＣＭＰ１の一方の入力端が、第１の分圧出力端に接続され、他方の入力端が基準電圧発生回路の出力端に接続され、出力端が切換部をなすトランジスタＳＷ１のゲートに接続されている。トランジスタＳＷ１のソースは、基準電圧発生回路の電源電圧に接続され、トランジスタＳＷ１のドレインは、予備駆動部をなすトランジスタＮ１１のドレインに接続されている。トランジスタＮ１１のゲートは、基準電圧発生・比較部１の出力端（すなわち、トランジスタＮＤ３のドレイン）に接続されている。トランジスタＮ１１のソースは、基準電圧発生回路の出力端に接続されている。
【００４８】
第２の駆動部予備回路における切換制御部をなすコンパレータＣＭＰ２の一方の入力端が、第２の分圧出力端に接続され、他方の入力端が基準電圧発生回路の出力端に接続され、出力端が切換部をなすトランジスタＳＷ２のゲートに接続されている。切換部をなすトランジスタＳＷ２と予備駆動部をなすトランジスタＮＤ２１の回路における接続方式は、第１の駆動部予備回路の場合と同様である。
【００４９】
コンパレータＣＭＰ１は、第１の分圧出力端からの出力電圧と基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧との比較を行い、第１の分圧出力端からの出力電圧が基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧未満であると、コンパレータＣＭＰ１からトランジスタＳＷ１をＯＮ状態とするための制御電圧を出力する。トランジスタＳＷ１がＯＮ状態となると、予備駆動部としてトランジスタＮ１１が基準電圧発生回路の電源電圧に接続され、トランジスタＮ１１がＯＮ動作する。
【００５０】
トランジスタＮ１１がＯＮ動作の場合、基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧は、負帰還電圧として基準電圧発生・比較部１に入力され、基準電圧発生・比較部１により生成される基準電圧との比較後、基準電圧発生・比較部１の出力端（即ち、トランジスタＮＤ３のドレイン）からトランジスタＮ１１に出力され、トランジスタＮ１１を駆動後に、トランジスタＮ１１のソースから基準電圧発生回路の出力端に出力される。
【００５１】
第２駆動部予備回路において、予備駆動部としてのトランジスタＮＤ２１のＯＮ動作原理は、トランジスタＮ１１のＯＮ動作原理と同様であり、即ち、第２分圧出力端から出力される電圧が基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧未満となると、トランジスタＮＤ２１がＯＮ動作する。
【００５２】
トランジスタＮＤ２１がＯＮ動作の場合、基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧は、負帰還電圧として基準電圧発生・比較部１に入力され、基準電圧発生・比較部１で生成される基準電圧との比較後、基準電圧発生・比較部１の出力端（即ち、トランジスタＮＤ３のドレイン）からトランジスタＮＤ２１に出力され、トランジスタＮＤ２１を駆動後に、トランジスタＮＤ２１のソースから基準電圧発生回路の出力端に出力される。
【００５３】
第１の分圧出力端からの出力電圧が第２の分圧出力端からの出力電圧未満であるため、第２の分圧出力端からの出力電圧が基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧未満になると、第１の分圧出力端からの出力電圧も基準電圧発生回路の出力端からの出力電圧未満になり、この場合、トランジスタＮＤ２１とトランジスタＮ１１ともＯＮ動作する。
【００５４】
実施例２において、基準電圧発生回路は２つの駆動部予備回路が設けられているが、ここで、駆動部予備回路の数は例示的なもので、本発明はこれに制限されておらず、本発明の基準電圧発生回路は、基準電圧発生・比較部の出力端に接続されるＭ個の駆動部予備回路が備えられていてもよい。ここで、Ｍは１以上の整数である。
【００５５】
第１の駆動部予備回路〜第Ｍの駆動部予備回路の切換制御部の一方の入力端は、順次逓増する１つの分圧出力端に順次接続され、切換制御部の他方の入力端は、基準電圧発生回路の出力端に接続されており、切換制御部は、２つの入力端から入力される電圧の比較を行い、切換制御部の出力端から切換部へ制御電圧を出力する。第１の駆動部予備回路〜第Ｍの駆動部予備回路は、各駆動部予備回路における予備駆動部をなすトランジスタの閾値電圧が順次逓減し、駆動部２をなすトランジスタＮ２の閾値電圧は、第１の予備駆動回路をなすトランジスタの閾値電圧よりも大きくなっている。
【００５６】
実施例２においては、各駆動部予備回路において、切換制御部をなすコンパレータの一方の入力端が一方の分圧出力端に接続され、他方の入力端が基準電圧発生回路の出力端に接続されているが、ここで、切換制御部の他方の入力端の接続形式は、例示的なもので、本発明はこれに制限されず、本発明の各駆動部予備回路における切換制御部の他方の入力端も、他の基準電圧に接続されてもよく、各駆動部予備回路における切換制御部の他方の入力端に接続される基準電圧が、該駆動部予備回路のＯＮ電圧と該駆動部予備回路の切換制御部の一方の入力端に接続される分圧出力端の分圧係数の積と等しくなればよい。ここで、各分圧出力端の分圧係数は、該分圧出力端から出力される電圧の電源電圧における比率である。
【００５７】
前述の詳細な実施例から分かるように、本発明の基準電圧発生回路は、異なる動作特性の複数の駆動部予備回路を有しており、電源電圧値の変化に応じて、動作特性が異なる電源電圧に適した駆動部予備回路により動作を行う。具体的には、本発明の基準電圧発生回路は、電源電圧ＶＤＤＡがだんだん降下していくと、閾値電圧がだんだん降下するトランジスタを駆動部として選択する。一般に、閾値電圧が小さいトランジスタは同じ駆動電流を出力する場合にゲート電圧も小さい。そのため、電源電圧が低い値まで降下したときに、トランジスタから該基準電圧発生回路の出力端へ出力される駆動電流が一定に維持される場合には、トランジスタＰ２、Ｐ４のソース-ドレイン間の電圧が電源電圧に応じて降下しないように、該トランジスタのゲート電圧も降下させる選択をすることで、該基準電圧発生回路の開ループ増幅Ａｖが降下しないようにする。その結果、該基準電圧発生回路の出力端から出力される電圧ＶＲＥＦが電源電圧降下時にもトランジスタＮ１のゲート電圧で一定になるようにする。
【００５８】
図６は、本発明と図１に示された従来技術の出力電圧と電源電圧を示す曲線図である。図６から明らかなように、本発明の基準電圧発生回路は、図１に示された従来技術に比べて、電源電圧ＶＤＤＡが２Ｖまで降下時の安定した基準電圧ＶＲＥＦの出力能力が大幅に改善していることがわかる。
【００５９】
表１は、本発明と図１に示された従来技術の電源電圧降下時の直流開ループ増幅の比較データである。
【表１】
2011192272.tif 000003
【００６０】
表２は、本発明と図１に示された従来技術の電源電圧降下時のライン変調性の比較データである。
【表２】
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【００６１】
表３は、本発明と図１に示された従来技術の電源電圧降下時の電源リップル抑制比の比較データである。
【表３】
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【００６２】
表１〜表３から、図１に示された従来技術に比べて、本発明の基準電圧発生回路は、電圧降下時、直流開ループ増幅とライン変調性と電源リップル抑制の３方面とも、改善されていることが分かる。
【００６３】
本発明の実施例１と実施例２においては、各駆動部予備回路における切換部は、電源電圧と予備駆動部間に接続されているが、予備駆動部が電源電圧と切換部間に接続されても、同様に本発明を実現することができる。この場合、予備駆動部、切換部及び切換制御部の具体的な接続形式としては、予備駆動部の電源入力端を基準電圧発生回路の電源電圧に接続し、基準電圧発生・比較部の出力端を予備駆動部の制御端に接続し、予備駆動部の出力端を切換部の一方の入力端に接続し、切換制御部の出力端を切換部の他方の入力端に接続し、切換部の出力端を基準電圧発生回路の出力端に接続する。
【００６４】
本発明の実施例１と実施例２においては、駆動部２と複数の駆動部予備回路における複数の予備駆動部が、同時にＯＮ動作を行う場合があるが、この場合は、異なる閾値電圧を有するトランジスタを用いることで、そのうちの１つの駆動部が主に動作に参加するようにする。
【００６５】
もちろん、１つの駆動部のみにＯＮ動作を行わせ、他の駆動部はＯＮ動作しないようにしてもよい。本発明の実施例１と実施例２のもとで、駆動部２と電源電圧の間にも、１つの切換部を接続し、各駆動部予備回路において、切換制御部が、切換部へ出力する制御電圧を、反転後に他の駆動部予備回路の切換部に出力することで、１つの駆動部のみにＯＮ動作を行わせ、他の駆動部はＯＮ動作しないようにすることが可能となる。
【００６６】
なお、本発明の前述の実施例に用いられる各機器は、当業者が当該分野の公知常識から、Ｐｃｈ電界効果トランジスタの代わりに、Ｎｃｈ電界効果トランジスタを用いてよく、Ｎｃｈ電界効果トランジスタの代わりに、Ｐｃｈ電界効果トランジスタを用いてもよく、本発明の前述の実施例に用いられる各機器の代わりに、同じ機能を果たす他の機器を用いてもよく、或いは、各機器間の接続形式を変更してもよい。これらは全て本発明の保護範囲を逸脱しないものである。
【００６７】
以上のように、本発明の特定の実施例について説明してきたが、これらの実施例は、例示的な説明に過ぎず、本発明の範囲がこれに制限されるものではない。実際に、本願に記載された基準電圧発生回路は、様々な他の形式により実施されてもよい。なお、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本願に記載された基準電圧発生回路への各種省略、代替、変更等が可能であり、特許請求の範囲及び同等の内容には、本発明の範囲と趣旨内のこれらの各種形式や修正が含まれているものとする。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００６９】
本願は、２０１０年３月１１日に出願された中国特許出願番号２０１０１０１３１２８４号に基づく優先権を主張するものであり、中国特許出願番号２０１０１０１３１２８４号の全内容を本願に援用する。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、基準電圧発生回路及びこれを用いた種々の電子回路に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１    基準電圧発生・比較部
２    駆動部
２１〜２Ｍ    駆動部予備回路
３１    切換部
４１    切換制御部
５１    予備駆動部
Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２、ＳＷ１、ＳＷ２    Ｐｃｈ電界効果トランジスタ
ＮＤ１〜ＮＤ３、ＮＤ１２、ＮＤ１３、ＮＤ２１〜ＮＤ２３、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ１１〜Ｎ１４、Ｎ２２、Ｎ２３    Ｎｃｈ電界効果トランジスタ
ＣＭＰ１、ＣＭＰ２    コンパレータ
Ｒ１〜Ｒ３    抵抗
ＶＲＥＦ    基準電圧
ＶＤＤＡ    電源電圧
【図１】
2011192272.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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