(57)【要約】【課題】  温度変動等に依存しない一定の振幅の信号を生成する回路を提供する。【解決手段】  オペアンプ１１の非反転入力端子には基準電圧Ｖref が与えられる。抵抗回路１２の抵抗値は、オペアンプ１１の出力により制御される。抵抗回路１２を介して流れる電流Ｉinは、カレントミラー回路１３、１４により受け渡され、電流Ｉo が生成される。電源電圧ＶＤＤから電流Ｉo により生成される電圧を減じることにより得られる電圧Ｖo がオペアンプ１１の反転入力端子に与えられる。電圧Ｖo が一定になるように電流値がフィードバック制御される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の入力端子に基準電圧が与えられるオペアンプと、
上記オペアンプの出力により抵抗値が調整される抵抗手段と、
上記抵抗手段を介して流れる電流に対応する電流を出力する電流受渡し手段と、
上記電流受渡し手段が出力する電流に対応する帰還電圧を上記オペアンプの他方の入力端子に与える帰還電圧生成手段と、
上記電流受渡し手段が出力する電流に基づいて決まる振幅の信号を出力する出力手段、
を有する信号生成回路。
【請求項２】
上記抵抗手段は、上記オペアンプの出力がゲートに与えられるＭＯＳトランジスタを含んで構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の信号生成回路。
【請求項３】
上記基準電圧は、電源電圧から一定の電圧を減じることにより生成され、
上記帰還電圧は、上記電源電圧から上記電流受渡し手段が出力する電流に比例する電圧を減じることにより生成される
ことを特徴とする請求項１に記載の信号生成回路。
【請求項４】
上記出力手段は、１組の抵抗を含む差動回路であり、上記電流受渡し手段が出力する電流をその１組の抵抗に交互に流すことにより差動信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の信号生成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定の振幅の信号を生成する回路に係わる。
【背景技術】
【０００２】
様々な電気回路において、一定の電圧が必要になることがある。例えば、出力電圧を制御するための参照電圧、あるいはセンサ出力を判断するためのしきい値電圧として使用されることがある。そして、このような一定の電圧は、例えば、バンドギャップリファレンス回路により生成される。
【０００３】
また、一定の振幅を持った信号が必要なことも多々ある。例えば、回路上で使用されるクロック信号や通信システムで使用される各種基準信号などは、しばしば、一定の振幅を有することが要求される。ここで、一定の振幅の信号を生成するためには、例えば、一定の電流を生成する電流源を用意し、その一定の電流を抵抗体に供給／停止させる方式が考えられる。この場合、この抵抗体の両端電圧を利用して一定振幅の信号を取り出すことができる。そして、信号生成のために使用される定電流源回路は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の定電流源回路は、負帰還ループを持つ増幅器のバイアス設定用抵抗に流れる電流の温度補償を行うことにより、温度変化の影響の少ない一定の電流を生成する。そして、特許文献１には、そのような電流源を利用して信号を生成する回路が記載されている。なお、特許文献２には、オペアンプは用いてないが、差動増幅回路を利用して出力が基準電圧になるような基準電流回路が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１２２０４８号公報（図１、段落００１０〜００１４）
【特許文献２】特開平９−２７５３２０号公報（図１、段落００２６〜００４０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、一定の電流を得るための定電流源は、通常、回路構成が複雑であり回路規模が大きくなる。また、温度に依存しない一定の電流を生成しても、その電流を流す抵抗体の抵抗値が変動してしまうと、一定の電圧または一定の振幅の信号を生成することは出来ない。
【０００６】
本発明の目的は、温度変動等に依存しない一定の振幅の信号を生成する回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の信号生成回路は、一方の入力端子に基準電圧が与えられるオペアンプと、上記オペアンプの出力により抵抗値が調整される抵抗手段と、上記抵抗手段を介して流れる電流に対応する電流を出力する電流受渡し手段と、上記電流受渡し手段が出力する電流に対応する帰還電圧を上記オペアンプの他方の入力端子に与える帰還電圧生成手段と、上記電流受渡し手段が出力する電流に基づいて決まる振幅の信号を出力する出力手段、とを有する。
【０００８】
上記信号生成回路において、オペアンプの帰還ループは、基準電圧と帰還電圧とが互いに一致するように動作する。このとき、オペアンプの出力は抵抗手段の抵抗値を制御し、これにより電流受渡し手段により受け渡される電流も変化する。すなわち、電流を制御することにより一定の帰還電圧が生成される。そして、出力手段が出力する信号を生成するための電流は、一定の帰還電圧を生成するための電流と同様に上記電流受渡し手段から得られる。よって、出力手段が生成する電圧、すなわち出力手段が出力する信号の振幅も一定になる。
【０００９】
上記信号生成回路において、上記抵抗手段は、上記オペアンプの出力がゲートに与えられるＭＯＳトランジスタを含んで構成されるようにしてもよい。ＭＯＳトランジスタは、そのゲートに与えられる信号に応じて電流値を変えることができるので、可変抵抗成分として使用できる。この構成によれば、抵抗値の調整が容易である。
【００１０】
また、上記信号生成回路において、上記基準電圧が電源電圧から一定の電圧を減じることにより生成され、上記帰還電圧が上記電源電圧から上記電流受渡し手段が出力する電流に比例する電圧を減じることにより生成されるようにしてもよい。この構成によれば、電源電圧が変動すると、その変動分だけ基準電圧も変動し、さらにその変動分だけ帰還電圧も変動する。このため、電源電圧が変動しても、電源電圧と帰還電圧との差分は一定であり、一定の振幅の信号が得られる。
【００１１】
さらに、上記信号生成回路において、上記出力手段は、１組の抵抗を含む差動回路であり、上記電流受渡し手段が出力する電流をその１組の抵抗に交互に流すことにより差動信号を生成するようにしてもよい。この場合、一定の振幅を持った差動信号を容易に生成できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構成で、温度変化によらず一定の振幅を持った信号を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態の信号生成回路の回路図である。実施形態の信号生成回路１は、フィードバック系において電流を可変させることにより一定の電圧および一定の振幅の信号を生成するものである。
オペアンプ１１は、負帰還ループを有しており、その非反転入力端子に基準電圧Ｖrefが与えられている。ここで、基準電圧Ｖref は、電源電圧ＶＤＤから生成されるようにしてもよい。この場合、基準電圧Ｖref は、例えば、バンドギャップリファレンス回路等により生成される温度に依存しない一定の電圧を電源電圧ＶＤＤから減じることにより得るようにしてもよい。また、オペアンプ１１の反転入力端子には、後述する電圧Ｖo が与えられる。さらに、オペアンプ１１の出力は、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１のゲートに与えられる。
【００１４】
ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１は、抵抗Ｒ１に直列に接続されると共に、抵抗Ｒs に並列に接続されている。また、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１を介して流れる電流は、オペアンプ１１の出力により制御される。すなわち、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１を抵抗成分Ｒmos とすると、その抵抗値は、オペアンプ１１の出力により制御されることになる。そうすると、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒs 、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１から構成される抵抗回路１２の合成抵抗は「Ｒ１＋（Ｒs ×Ｒmos ）／（Ｒs ＋Ｒmos ）」であり、その抵抗値もオペアンプ１１の出力により制御されることになる。なお、特許請求の範囲に記載の「抵抗手段」は、この実施例では、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１または抵抗回路１２に相当する。
【００１５】
ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ２は、ソースが抵抗回路１２に接続されており、ドレインが、後述するカレントミラー回路１３の入力側ｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ３のドレインと接続されている。また、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ２のゲートには、所定の電圧Ｖinが印可されている。よって、抵抗回路１２を介して流れる電流Ｉinは、抵抗回路１２の抵抗値に依存する。すなわち、電流Ｉinは、オペアンプ１１の出力により制御されることになる。
【００１６】
カレントミラー回路１３は、入力側ｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ３（以下、入力側トランジスタＭ３）および出力側ｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ４（以下、出力側トランジスタＭ４）を含み、入力側トランジスタＭ３を介して電流Ｉinが流れる。そして、カレントミラー回路１３は、その電流Ｉinを出力側に受け渡す。ここで、カレントミラー回路１３の出力電流Ｉint は、電流Ｉinに比例する。
【００１７】
カレントミラー回路１４は、入力側ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ５（以下、入力側トランジスタＭ５）および出力側ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ６、Ｍ７（以下、出力側トランジスタＭ６、Ｍ７）を含み、カレントミラー回路１３の出力側トランジスタＭ４のドレインと、入力側トランジスタＭ５のドレインとが接続されている。したがって、カレントミラー回路１３の出力電流である電流Ｉintが入力側トランジスタＭ５を介して流れる。そして、その電流Ｉintに比例する電流が出力側トランジスタＭ６、Ｍ７を介してそれぞれ流れる。ここで、この実施例では、出力側トランジスタＭ６、Ｍ７を介して流れる電流Ｉo が互いに同じであるものとするが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
【００１８】
このように、カレントミラー回路１３、１４は、抵抗回路１２を介して流れる電流Ｉinをその出力側に受け渡すことにより、電流Ｉo を生成する。ここで、カレントミラー回路１３、１４の電流比がそれぞれ１：１であれば、電流Ｉin＝電流Ｉo となるが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特許請求の範囲に記載の「電流受渡し手段」は、この実施例では、カレントミラー回路１３、１４に相当する。
【００１９】
抵抗Ｒ２は、その一方の端子に電源電圧ＶＤＤが印可され、他方の端子はカレントミラー回路１４の出力側トランジスタＭ６に接続されている。このため、この抵抗Ｒ２を介して電流Ｉo が流れ、その両端電圧は「Ｉo ×Ｒ２」になる。そして、抵抗Ｒ２とカレントミラー回路１４との接続点Ａは、オペアンプ１１の反転入力端子に接続される。即ち、点Ａの電圧（即ち、点Ａと接地レベルとの間の電圧）Ｖoが、帰還電圧としてオペアンプ１１に与えられる。なお、特許請求の範囲に記載の「帰還電圧生成手段」は、この実施例では、抵抗Ｒ２（および点Ａをオペアンプ１１の反転入力端子に接続するための信号線）に相当する。
【００２０】
上記構成の信号生成回路１において、オペアンプ１１の負帰還ループは、その反転入力端子および非反転入力端子にそれぞれ印可される電圧が互いに一致するように動作する。具体的には、点Ａの電圧Ｖoを基準電圧Ｖref に一致させるような電流Ｉin、電流Ｉint 、電流Ｉo が自動的に生成される。この結果、下記の関係式が得られる。
抵抗Ｒ２の両端電圧＝ＶＤＤ−Ｖo ＝ＶＤＤ−Ｖref 
ここで、電源電圧ＶＤＤは一定であるものとする。また、 基準電圧Ｖref は、バンドギャップリファレンス回路等により生成される温度に依存しない一定の電圧を電源電圧ＶＤＤから減じることにより得られるものとする。そうすると、抵抗Ｒ２の両端電圧も一定になる。
【００２１】
抵抗Ｒ２の両端電圧は、温度等に依存して抵抗回路１２の抵抗値（抵抗Ｒ１または抵抗Ｒs の抵抗値、またはｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１の特性）、あるいは抵抗Ｒ２の抵抗値が変化しても、帰還ループの制御により点Ａの電圧Ｖo が基準電圧Ｖref に一致するように制御されるため、一定である。例えば、温度変化により抵抗回路１２の抵抗値が標準値よりも大きくなったとすると、電流Ｉinが小さくなり、それに伴って電流Ｉo も小さくなるので、抵抗Ｒ２の両端電圧は所定値よりも小さくなろうとする。しかし、点Ａの電圧が基準電圧Ｖref に一致するようにオペアンプ１１の出力が変化し、これによりｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１の抵抗値が小さくなるので、抵抗回路１２の抵抗値は全体として上述の標準値に戻る。よって、電流Ｉin、電流Ｉo が大きくなり、抵抗Ｒ２の両端電圧は上述の所定値に戻る。すなわち、抵抗Ｒ２の両端電圧は一定の値に保持される。
【００２２】
抵抗Ｒ３（出力手段）は、抵抗Ｒ２と同様に、その一方の端子に電源電圧ＶＤＤが印可され、他方の端子はカレントミラー回路１４の出力側トランジスタＭ７に接続されている。そして、この抵抗Ｒ３を介して電流Ｉo が流れる。ここで、出力側トランジスタＭ７を介して流れる電流Ｉo は、この実施例では、出力側トランジスタＭ６を介して流れる電流と同じである。したがって、抵抗Ｒ２と同様に、抵抗Ｒ３の両端電圧も一定になる。
【００２３】
そうすると、この回路構成において「抵抗Ｒ３を介して電流Ｉo を流す状態」および「抵抗Ｒ３を介して電流を流さない状態」を交互に繰り返せば、一定の振幅の信号が生成される。この場合、出力端子１５の電位は、抵抗Ｒ３に電流を流さない期間は「ＶＤＤ」となり、抵抗Ｒ３を介して電流Ｉo を流している期間は「ＶＤＤ−Ｒ３×Ｉo 」となる。
【００２４】
なお、上述の実施例では、電源電圧ＶＤＤが一定であるものとして説明をしたが、基準電圧Ｖref が電源電圧ＶＤＤから温度によらない一定電圧を減じることにより得られる場合は、電源電圧ＶＤＤが変動した場合であっても、抵抗Ｒ２、Ｒ３の両端電圧、すなわち出力端子１５を介して出力される信号の振幅は一定である。例えば、標準状態において電源電圧が５．０ボルトであり、基準電圧Ｖref が３．０ボルトであるものとする。この場合、抵抗Ｒ２の両端電圧は２．０ボルトになる。そして、何らかの原因により電源電圧ＶＤＤが４．８ボルトに低下したものとする。そうすると、基準電圧Ｖref も２．８ボルトに低下するので、抵抗Ｒ２の両端電圧は２．０ボルトのままである。すなわち、出力端子１５を介して出力される信号の振幅も一定である。
【００２５】
図２は、本発明に係る信号生成回路の実施例である。ここで信号生成回路２０は、一定の振幅の差動信号を生成する。なお、オペアンプ１１、抵抗回路１２、カレントミラー回路１３、１４、トランジスタＭ１〜Ｍ７、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒs は、図１を参照しながら説明した通りである。
【００２６】
差動回路（出力手段）２１は、１組の抵抗Ｒ４、Ｒ５、及び１組のｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８、Ｍ９を備える。ここで、抵抗Ｒ４、Ｒ５の抵抗値は互いに同じであり、それらの一方の端子にはそれぞれ電源電圧ＶＤＤが印可され、他方の端子はそれぞれｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８、Ｍ９のドレインに接続されている。また、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８、Ｍ９のソースは、カレントミラー回路１４の出力側トランジスタＭ７に接続されている。さらに、１組のｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８、Ｍ９のゲートには、不図示の制御回路によりそれらを交互にオン状態にするための制御信号が与えられる。なお、抵抗Ｒ４とｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８との接続点から出力端子２２が引き出され、抵抗Ｒ５とｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ９との接続点から出力端子２３が引き出されている。
【００２７】
上記構成の信号生成回路２０において、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８がオン状態であり且つｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ９がオフ状態のときは、電流Ｉo は、抵抗Ｒ４およびｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８を介して流れ、抵抗Ｒ５を介しては電流が流れない。よって、このとき、出力端子２２の電位は、「ＶＤＤ−Ｒ４×Ｉo 」となり、出力端子２３の電位は「ＶＤＤ」となる。一方、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８がオフ状態であり且つｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ９がオン状態のときは、電流Ｉo は、抵抗Ｒ５およびｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ９を介して流れ、抵抗Ｒ４を介しては電流が流れない。よって、このとき、出力端子２２の電位は、「ＶＤＤ」となり、出力端子２３の電位は「ＶＤＤ−Ｒ５×Ｉo 」となる。
【００２８】
このように、信号生成回路２０において、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ８、Ｍ９を交互にオン状態に制御すれば、図３に示すような差動信号が生成される。そして、出力端子２２および２３を介して出力される信号の振幅は、それぞれ「Ｒ４×Ｉo 」及び「Ｒ５×Ｉo 」である。ところで、この電流Ｉo は、図１を参照しながら説明したように、抵抗Ｒ２の両端電圧を一定に保つようにフィードバック制御されている。よって、この信号生成回路２０から出力される信号の振幅「Ｒ４×Ｉo 」及び「Ｒ５×Ｉo 」もそれぞれ一定になる。
【００２９】
なお、上述の実施例では、オペアンプ１１の出力により抵抗値が制御される素子としてＭＯＳトランジスタが使用されているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、同等の特性を有する他の素子に置き換えるようにしてもよい。また、各カレントミラー回路の電流比は、特に限定されるものではない。
【００３０】
また、上述の実施例で使用しているｎチャネルＭＯＳトランジスタ、ｐチャネルＭＯＳトランジスタを、それぞれｐチャネルＭＯＳトランジスタ、ｎチャネルＭＯＳトランジスタに置き換えるようにしてもよい。ただし、この場合、電源および接地への接続を変更する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の信号生成回路の回路図である。
【図２】本発明に係る信号生成回路の実施例である。
【図３】図２に示す信号生成回路が生成する差動信号を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      信号生成回路
１１    オペアンプ
１２    抵抗回路
１３、１４  カレントミラー回路
１５    出力端子
２０    信号生成回路
２１    差動回路
２２、２３  出力端子
Ｍ１〜Ｍ９  トランジスタ
【図１】
2005347785.tif 000003
【図２】
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【図３】
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