(57)【要約】  少なくとも１つのバンドギャップダイオードを有するバンドギャップ回路用スタートアップ回路が提供される。当該スタートアップ回路は、スタートアップ電圧をバンドギャップ回路に提供するためのコンパレータを含む。当該コンパレータは、第１の入力端子で第１のリファレンス電圧を受信するように接続され、コンパレータの出力は、フィードバックループにて第２の入力端子に接続される。コンパレータの第１の入力端子の第１のリファレンス電圧を生成するためのリファレンス電圧回路が提供される。当該リファレンス電圧回路は、バンドギャップ回路内の少なくとも１つのバンドギャップダイオードと適合されるスタートアップ回路ダイオードを含む。そういうわけで、バンドギャップダイオードにおけるいかなる温度変化及び／又はプロセス変動も、スタートアップ回路ダイオードにより適合され、それにより、正確で信頼できるリファレンス電圧、よってバンドギャップ回路用スタートアップ電圧を提供する。【選択図】図３
2010506282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのバンドギャップダイオードを含むバンドギャップ回路用スタートアップ回路であって、該スタートアップ回路は、スタートアップ電圧をバンドギャップ回路に提供するためのコンパレータ−該コンパレータは、第１の入力端子で第１のリファレンス電圧を受信し、該コンパレータの出力は、フィードバックループにて第２の入力端子に接続される−と、該コンパレータの該第１の入力端子の該第１のリファレンス電圧を生成するためのリファレンス電圧回路とを含み、該リファレンス電圧回路は、スタートアップ回路ダイオードを含み、該スタートアップ回路ダイオードは、該バンドギャップ回路内の少なくとも１つのバンドギャップダイオードに適合されている、スタートアップ回路。
【請求項２】
前記コンパレータは、前記スタートアップ回路ダイオードの電圧を前記バンドギャップダイオードの電圧と比較し、該スタートアップ回路ダイオードの電圧が該バンドギャップダイオードの電圧より低い場合に前記バンドギャップ回路を始動させるためのスタートアップ電圧を供給するように適合されている、請求項１に記載のスタートアップ回路。
【請求項３】
前記スタートアップ回路ダイオードに電流を供給するための定電流源をさらに含む、請求項１又は請求項２に記載のスタートアップ回路。
【請求項４】
前記スタートアップ回路ダイオードは、前記バンドギャップ回路内の前記少なくとも１つのバンドギャップダイオードと同じ種類である、先行する請求項のいずれか１項に記載のスタートアップ回路。
【請求項５】
前記スタートアップ回路ダイオードは、前記バンドギャップ回路内の前記少なくとも１つのバンドギャップダイオードと同じ順電圧特性を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載のスタートアップ回路。
【請求項６】
前記リファレンス電圧回路は、第１及び第２のレジスタを含む電圧除算回路を含み、該第１及び第２のレジスタを接続するノードは、前記第１のリファレンス電圧を前記コンパレータに供給し、前記スタートアップ回路ダイオードは、該電圧除算回路と並列に接続される、先行する請求項のいずれか１項に記載のスタートアップ回路。
【請求項７】
少なくとも１つのバンドギャップダイオードを含むバンドギャップ回路用スタートアップ電圧を提供する方法であって、該方法は、該スタートアップ電圧を該バンドギャップ回路に提供するためのコンパレータ−該コンパレータは、第１の入力端子で第１のリファレンス電圧を受信し、該コンパレータの出力は、フィードバックループにて第２の入力端子に接続される−を提供するステップと、該コンパレータの該第１の入力端子の該第１のリファレンス電圧を生成するためのリファレンス電圧回路を提供するステップとを含み、該リファレンス電圧回路は、スタートアップ回路ダイオードを含み、該スタートアップ回路ダイオードは、該バンドギャップ回路内の少なくとも１つのバンドギャップダイオードに適合されている、方法。
【請求項８】
前記スタートアップ回路ダイオードの電圧を前記バンドギャップダイオードの電圧と比較し、該スタートアップ回路ダイオードの電圧が該バンドギャップダイオードの電圧より低い場合に前記バンドギャップ回路を始動させる前記スタートアップ電圧を生成するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スタートアップ回路ダイオードに電流を供給するための定電流源が提供される、請求項７又は請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スタートアップ回路ダイオードは、前記バンドギャップ回路内の前記少なくとも１つのバンドギャップダイオードと同じ種類である、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記スタートアップ回路ダイオードは、前記バンドギャップ回路内の前記少なくとも１つのバンドギャップダイオードと同じ順電圧特性を有する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記リファレンス電圧回路は、第１及び第２のレジスタを含む電圧除算回路を含み、該第１及び第２のレジスタを接続するノードは、前記第１のリファレンス電圧を前記コンパレータに供給し、前記スタートアップ回路ダイオードは、該電圧除算回路と並列に接続される、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の技術分野）
本発明は、バンドギャップ回路用スタートアップ回路、特に、ウルトラワイドバンド装置に使用される低電圧バンドギャップ回路用スタートアップ回路、に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
ウルトラワイドバンドは、デジタルデータを３．１〜１０．６ＧＨｚという非常に広い周波数帯域にわたって伝送する無線技術である。それは、超低伝送電力、通常−４１ｄＢｍ／ＭＨｚ未満、を使用するため、当該技術は、既存のＷｉ−Ｆi、ＧＳＭ、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ、などの他の伝送周波数に文字通り隠れることが可能である。これは、ウルトラワイドバンドが他の無線周波数技術と共存可能であることを意味する。しかしながら、これには、通信を通常５〜２０メートルの距離に制限するという制限がある。
【０００３】
ＵＷＢ（ウルトラワイドバンド）には２つのアプローチがある。すなわち、ＵＷＢの特性を有するパルス波形から信号を構築する時間領域アプローチと、従来のＦＦＴベースの直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）をマルチ（周波数）バンドに用いてＭＢ−ＯＦＤＭを行う周波数領域変調アプローチである。両ＵＷＢアプローチは、周波数スペクトルにおいて非常に広い帯域幅を網羅するスペクトル成分を発生させ（それ故「ウルトラワイドバンド」という用語）、それにより、帯域幅は、中心周波数の２０パーセント以上、通常少なくとも５００ＭＨｚ、を占める。
【０００４】
非常に広い帯域幅を備えたウルトラワイドバンドのこれらの特性は、ＵＷＢが家庭又はオフィス環境において高速無線通信を提供するための理想的な技術であることを意味し、それにより、当該通信装置は互いに２０ｍの範囲内にある。
【０００５】
図１は、ウルトラワイドバンド通信用マルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）システムにおける周波数バンドの配置を示す。当該ＭＢ−ＯＦＤＭシステムは、各々５２８ＭＨｚである１４のサブバンドから構成され、アクセス方式としてサブバンド間で３１２ｎｓの周期で周波数ホッピングを利用する。各サブバンド内では、ＯＦＤＭ−ＱＰＳＫ／ＤＣＭ符号化をデータ送信に用いる。約５ＧＨｚ、現在５．１〜５．８ＧＨｚのサブバンドは、既存の狭帯域システム、例えば、８０２．１１ａＷＬＡＮシステム、セキュリティ・エージェンシー通信システム、航空業界、との混信を避けるため、空けておかれていることに留意されたい。
【０００６】
１４のサブバンドは、５つのバンドグループに分けられ、４つは、５２８ＭＨｚのサブバンドを３つ有し、１つは、５２８ＭＨｚのサブバンドを２つ有する。図１に示すように、第１のバンドグループは、サブバンド１、サブバンド２、及びサブバンド３を含む。例示のＵＷＢシステムは、バンドグループのサブバンド間で周波数ホッピングを利用し、第１のデータシンボルは、バンドグループの第１の周波数サブバンドにおいて第１の３１２．５ｎｓ時間間隔で送信され、第２のデータシンボルは、バンドグループの第２の周波数サブバンドにおいて第２の３１２．５ｎｓ時間間隔で送信され、第３のデータシンボルは、バンドグループの第３の周波数サブバンドにおいて第３の３１２．５ｎｓ時間間隔で送信される。したがって、各時間間隔の間、データシンボルは、５２８ＭＨｚの帯域幅を有する各サブバンド、例えば、５２８ＭＨｚのベースバンド信号を有する中心周波数３９６０ＭＨｚのサブバンド２、において送信される。
【０００７】
ＵＷＢシステムの基本的なタイミング構造は、スーパーフレームである。スーパーフレームは、２５６の媒体アクセススロット（ＭＡＳ）から構成され、各ＭＡＳは、規定の期間、例えば、２５６μｓ、を有する。各スーパーフレームは、ビーコンピリオドで開始され、１以上の連続したＭＡＳの間継続する。ビーコンピリオドにおける第１のＭＡＳの開始は、「ビーコンピリオド開始」として知られる。
【０００８】
ウルトラワイドバンドの技術的特性は、データ通信領域におけるアプリケーションに展開されていることを意味する。例えば、以下の環境におけるケーブル交換に焦点を合わせたさまざまなアプリケーションが存在する：
−ＰＣと、周辺機器、すなわち、ハードディスクドライブ、ＣＤライター、プリンター、スキャナーなどの外部デバイス、の間の通信。
−テレビ、無線手段により接続するデバイス、無線スピーカー、などのホームエンタテイメント。
−例えば、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ、ＭＰ３プレーヤー、などの携帯端末とパソコンの間の通信。
【０００９】
バンドギャップ回路は、ウルトラワイドバンド装置に使用される集積回路を含め、集積回路に広く使用されている電圧リファレンス回路である。
【００１０】
従来のバンドギャップ回路は、１．２５Ｖのリファレンス電圧を生成する。しかしながら、H Banba他著の文献（”A CMOS bandgap reference
circuit with sub 1 V operation”IEEE Journal of Solid State Circuits, vol.34,
May 1999, pages 670-674）は、１Ｖ以下で動作するバンドギャップ回路を発表した。当該バンドギャップ回路は、望ましくは０．１３μｍＣＭＯＳプロセス技術及び以下において必要とされる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】「A CMOS bandgapreference circuit with sub 1 V operation」IEEE Journalof Solid State Circuits, vol.34, May 1999, pages 670-674
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
当該新たな低電圧バンドギャップ回路は、さらなる問題を引き起こす。特に、当該回路は、２つ以上の収束点を有するため、異なる出力が生成される（この側面については、図２及び図４を参照して以下にて詳細に述べる）。所望のものとの異なる出力は、バンドギャップ回路を電圧リファレンスに依存する回路に機能障害を引き起こす。低電圧バンドギャップ回路を確実に動作させ、所望の電圧が出力されるようにするためには、異なる形態のスタートアップ回路が必要とされる。
【００１３】
前記Banba他著の文献は、スタートアップのデジタルリセットソリューションについて説明している。これは、起動時に外部デジタルリセットパルスを必要とする。このソリューションは、供給に際し大きい電流スパイク（メインのＰＭＯＳデバイスが収束のためスタートアップ時に急激にスイッチオンされることによって発生する）を発生させるため、最適とはいえない。
【００１４】
他の知られるスタートアップ回路は、温度変化及び／又はプロセス変動、あるいはオペアンプのオフセットミスマッチに悩まされる。例えば、図２は、レジスタ３，５、及びＮＭＯＳトランジスタ７の形のソースフォロワから成る電圧除算回路を構成する従来のスタートアップ回路を示す。点Ａは、スタートアップを要求するノードに接続される。スタートアップ中、点Ａの電圧が点Ｃの電圧以下になると、電流がＮＭＯＳトランジスタ７を流れる。通常動作中、点Ａの電圧が点Ｃの電圧以上になると、電流はＮＭＯＳトランジスタ７を流れなくなる。この回路は、ゼロ収束点での使用には適しているが、この点は、温度変化やプロセス変動に応じて変化するため、当該回路は、ダイオードスレッショルド付近のバンドギャップでの使用には適さない。
【００１５】
本発明の目的は、温度変化及び／又はプロセス変動、及び／又は、オペアンプのオフセットミスマッチに耐える、信頼性のあるバンドギャップ回路用スタートアップ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（発明の記載）
本発明によれば、少なくとも１つのバンドギャップダイオードを含むバンドギャップ回路用スタートアップ回路が提供される。当該スタートアップ回路は、スタートアップ電圧をバンドギャップ回路に提供するためのコンパレータを含み、当該コンパレータは、第１の入力端子で第１のリファレンス電圧を受信するために接続され、当該コンパレータの出力は、フィードバックループにて第２の入力端子に接続される。当該スタートアップ回路はまた、コンパレータの第１の入力端子の第１のリファレンス電圧を生成するためのリファレンス電圧回路を含み、当該リファレンス電圧回路は、スタートアップ回路ダイオードを含み、当該スタートアップ回路ダイオードは、バンドギャップ回路内の少なくとも１つのバンドギャップダイオードと適合される。
【００１７】
本発明の別の側面によれば、少なくとも１つのバンドギャップダイオードを含むバンドギャップ回路用スタートアップ電圧を供給する方法が提供される。当該方法は、バンドギャップ回路のスタートアップ電圧を生成するためのコンパレータ−当該コンパレータは、第１の入力端子で第１のリファレンス電圧を受信するために接続され、当該コンパレータの出力は、フィードバックループにて第２の入力端子に接続される−を提供するステップと、コンパレータの第１の入力端子の第１のリファレンス電圧を生成するためのリファレンス電圧回路を提供するステップとを含み、当該リファレンス電圧回路は、スタートアップ回路ダイオードを含み、当該スタートアップ回路ダイオードは、バンドギャップ回路内の少なくとも１つのバンドギャップダイオードと適合される。
【００１８】
本発明は、バンドギャップダイオードと実質的に同一のダイオードをスタートアップ回路に使用してスタートアップ回路のターンオン／オフを決定するリファレンス電圧を生成するため、そのようにして生成されたリファレンス電圧は、温度が変化するにつれてバンドギャップに追従する。したがって、本発明は、温度変化及び／又はプロセス変動の影響を受けにくいという利点を有する。
【００１９】
本発明のよりよい理解のため、また、本発明がどのように実施されるかをより明確に示すため、ほんの一例として、以下の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】マルチバンドＯＦＤＭアライアンス（ＭＢＯＡ）承認のＭＢ−ＯＦＤＭシステムの周波数スペクトルを示す。
【図２】従来のスタートアップ回路を示す。
【図３】本発明に係るバンドギャップ回路及びスタートアップ回路の図である。
【図４】図３のノードＡ，Ｂにおける電圧の電流による変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（本発明の好適な実施形態の詳細な説明）
図３は、本発明に係るバンドギャップ回路２及びスタートアップ回路４の図である。
【００２２】
バンドギャップ回路２は、正電源電圧２１、例えば、１．２Ｖ又は１．５Ｖの電源電圧、及びＰＭＯＳトランジスタ２２を含む。
【００２３】
バンドギャップ回路は、レジスタ２４と並列に接続された第１のバンドギャップダイオード２３をさらに含む。サンプル電圧Ａは、このレジスタ２４を通過する。
【００２４】
バンドギャップ回路は、レジスタ２６と直列に直列に接続された複数のバンドギャップダイオード２５をさらに含む。この結合は、さらにレジスタ２７と並列に接続される。サンプル電圧Ｂは、このレジスタ２７を通過する。
【００２５】
サンプル電圧Ａ，Ｂは、オペアンプ２８の入力となり、オペアンプ２８の出力は、ＰＭＯＳトランジスタ２２に接続される。さらなるレジスタ２９は、ＰＭＯＳトランジスタ２２とグランドの間に接続され、出力バンドギャップ電圧を生成する。
【００２６】
バンドギャップ回路２は、正確なリファレンス電圧を生成する。しかしながら、上述のように、バンドギャップ回路２は、スタートアップ中に問題に直面する可能性があり、当該回路は、自身で初期電圧を生成することができない。これは、図４を参照して説明されているが、図４は、電圧Ａ，Ｂが電流によってどのように変化するかを示すグラフである。
【００２７】
図４に示すように、オペアンプ２８の入力Ａ及び入力Ｂが等しい収束点が３つ存在する。１つ目は、０Ｖの点である。２つ目は、ダイオードスレッショルド電圧付近（例えば、約５５０ｍＶ）の点であり、３つ目は、ダイオードスレッショルド電圧以上（例えば、約７００ｍＶ）の点である。望ましくは、ダイオード２３，２５のそれぞれは、同じ種類であり、同じスレッショルド電圧を有する。
【００２８】
他の入力電圧はいずれも従属回路に機能障害をもたらす可能性があるため、７００ｍＶの電圧が所望の電圧入力であることに留意されたい。したがって、スタートアップ回路には、電流を、それによって電圧を、所望のレベルに増大させることが要求される。
【００２９】
図３を参照すると、本発明に係るスタートアップ回路４は、ＭＯＳトランジスタ定電流源４１を含み、これは、定電流をダイオード４２に供給する。ダイオード４２は、第１及び第２のレジスタ４３，４４と並列に接続され、これらは、互いに直列に接続される。レジスタ４３は、ダイオード４２の電圧を公称電圧、例えば、５０ｍＶ、まで減少させる。これは、以下にてより詳細に説明するように、ヒステリシスの主な原因となることである。第１及び第２のレジスタ４３，４４を接続するノードは、コンパレータ４５への入力として接続される。コンパレータ４５の出力は、スタートアップリファレンス電圧をノードＡに供給し、フィードバックループが、コンパレータ４５の出力とコンパレータ４５の第２の入力の間で提供される。
【００３０】
コンパレータ４５は、ノードＡとノードＣの電圧を比較する。ノードＡの電圧がノードＣの電圧以下である場合、スタートアップが適用される。ノードＡの電圧がノードＣの電圧以上である場合、スタートアップはスイッチオフにされる。
【００３１】
本発明によれば、ダイオード４２は、バンドギャップ回路２内のダイオード２３及び複数のダイオード２５に適合されている、すなわち、実質的に同一である。望ましくは、ダイオード４２は、ダイオード２３と同じ種類であり、同じ順電圧特性を有する。
【００３２】
そういうわけで、バンドギャップ回路のターンオン／オフ時に、ノードＡにて絶対電圧リファレンスをトリガーに使用するのではなく、本発明は、バンドギャップダイオードに適合されたリファレンス電圧をノードＡに提供し、したがって、正確で信頼できるリファレンスを提供する。言い換えれば、バンドギャップ回路のダイオードにおける温度変化及び／又はプロセス変動は、スタートアップ回路のダイオードにおける同様の温度変化及び／又はプロセス変動に反映される。
【００３３】
そういうわけで、本発明に係るスタートアップ回路は、従来技術に比べ、複数の利点を有する。上記説明のとおり、従来のスタートアップ回路は、ゼロ電圧における問題を解決するが、ダイオードスレッショルド付近における問題は解決しない。「ダイオードスレッショルド付近」及び「ダイオードスレッショルド以上」の点が、温度変化、プロセス変動、及びミスマッチに応じて、上方・下方、また、互いに遠く・近く、に移動すると、問題はさらに複雑になる。最悪のケースは、「ダイオードスレッショルド付近」及び「ダイオードスレッショルド以上」が互いに最も近い（０．１３μｍＣＭＯＳプロセスにおいて−４０℃でおよそ１００ｍＶ）低温（例えば、０℃以下）の場合である。
【００３４】
対照的に、本発明は、バンドギャップダイオードと実質的に同一のダイオードを使用してスタートアップ回路のターンオン／オフを決定するリファレンス電圧を生成する。したがって、そのようにして生成されるリファレンス電圧は、温度が変化するにつれてバンドギャップに追従する。
【００３５】
好適な実施形態において述べた特定の電圧は、ほんの一例として提供されるものであり、本発明は、同様の回路電圧あるいは異なる電圧を有する回路にも同様に適用可能であることに留意されたい。
【００３６】
上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく、説明するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの代替の実施形態を設計することができることに留意すべきである。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」の語は、請求項に記載されている以外の要素あるいはステップの存在を除外するものではなく、「ａ」又は「ａｎ」は、複数を除外するものではなく、また、シングルプロセッサあるいは他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されている複数のユニットの機能を果たす場合がある。特許請求の範囲の中の引用符号は、その範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2010506282.tif 000008
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