(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧供給端子にアノードが接続された第1のダイオードと、
上記第1のダイオードのカソードと第1のノードとの間に接続された第1のキャパシタと、
電圧供給端子と上記第1のノードとの間に接続され、第1のクロック信号に応じて上記第1のノードに第1の電流を供給するための第1の電流源と、
上記第1のノードと基準電位との間に接続され、上記第1のクロック信号と相補的な第2のクロック信号に応じて上記第1のノードに第2の電流を供給するための第2の電流源と、
上記第1のダイオードのカソードにアノードが接続された第2のダイオードと、
上記第2のダイオードのカソードと第2のノードとの間に接続された第2のキャパシタと、
電圧供給端子と上記第2のノードとの間に接続され、第2のクロック信号に応じて上記第2のノードに第3の電流を供給するための第3の電流源と、
上記第2のノードと基準電位との間に接続され、上記第1のクロック信号に応じて上記第2のノードに第4の電流を供給するための第4の電流源と、
上記第1のノードと上記第2のノードとを所定の電圧範囲に保持するための電圧保持手段と、
を有し、
上記第1及び第4の電流源が第1及び第2のノードにそれぞれ第1及び第4の電流を供給する状態と、上記第2及び第3の電流源が上記第1及び第2のノードにそれぞれ上記第2及び第3の電流を供給する状態とが繰り返されることにより、上記第2のダイオードのカソードに上記電圧供給端子に印加される電圧を昇圧した電圧が供給される、
電圧供給回路。
【請求項２】
上記電圧保持手段が、
上記第1のノードと基準電位との間に接続され、ベースに第1のバイアス電圧が印加される第1のトランジスタと、
上記第2のノードと基準電位との間に接続され、ベースに上記第1のバイアス電圧が印加される第2のトランジスタと、
電圧供給端子と上記第1のノードとの間に接続され、ベースに上記第1のバイアス電圧よりも低い第2のバイアス電圧が印加される第3のトランジスタと、
電圧供給端子と上記第2のノードとの間に接続され、ベースに上記第2のバイアス電圧が印加される第4のトランジスタと、
を有する、
請求項1に記載の電圧供給回路。
【請求項３】
上記電圧保持手段が、電圧供給端子と基準電位との間に直列に接続された第1、第2及び第3の抵抗素子を更に有し、
上記第1の抵抗素子と上記第2の抵抗素子との接続中点から上記第1のバイアス電圧が供給され、上記第2の抵抗素子と上記第3の抵抗素子との接続中点から上記第2のバイアス電圧が供給される、
請求項2に記載の電圧供給回路。
【請求項４】
第5及び第6のトランジスタを有し、上記第1及び第2のクロック信号に応じて動作する第1の差動回路と、
第7及び第8のトランジスタを有し、上記第1及び第2のクロック信号に応じて動作する第2の差動回路と、
上記第5のトランジスタに対して直列に接続された第9のトランジスタと、
上記第6のトランジスタに対して直列に接続された第10のトランジスタと、
上記第7のトランジスタに対して直列に接続された第11のトランジスタと、
上記第8のトランジスタに対して直列に接続された第12のトランジスタと、
を更に有し、
上記第1の電流源が上記第9のトランジスタに接続されてカレントミラー回路を構成する第13のトランジスタを有し、
上記第2の電流源が上記第12のトランジスタに接続されてカレントミラー回路を構成する第14のトランジスタを有し、
上記第3の電流源が上記第10のトランジスタに接続されてカレントミラー回路を構成する第15のトランジスタを有し、
上記第4の電流源が上記第11のトランジスタに接続されてカレントミラー回路を構成する第16のトランジスタを有する、
請求項2又は3に記載の電圧供給回路。
【請求項５】
上記第1、第2、第7、第8、第9、第10、第13及び第15のトランジスタがpnpトランジスタであり、
上記第3、第4、第5、第6、第11、第12、第14及び第16のトランジスタがnpnトランジスタである、
請求項4に記載の電圧供給回路。
【請求項６】
上記電圧保持手段が、電圧供給端子と上記第1の抵抗素子との間に接続され、ダイオード接続されたpnpトランジスタと、上記第3の抵抗素子と基準電位との間に接続され、ダイオード接続されたnpnトランジスタとを更に有する、
請求項3乃至5の何れかに記載の電圧供給回路。
【請求項７】
上記第1及び第2のダイオードがショットキーダイオードである、
請求項1乃至6の何れかに記載の電圧供給回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧供給回路、特にチャージポンプ昇圧回路を用いて電源電圧と異なる電圧を供給する電圧供給回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電源電圧と異なる電圧、例えば、電源電圧より高い電圧を発生するために、通常、インダクタンス素子を用いたスイッチング電源、またはキャパシタンス素子を用いたチャージポンプタイプの昇圧回路が使用される。
【０００３】
図４は、チャージポンプタイプの昇圧回路を用いた電圧供給回路の一例を示している。図示のように、この電圧供給回路において、昇圧回路は、電源電圧ＶCCの供給端子Ｔ1 と昇圧電圧の出力端子Ｔ2 との間で同方向に直列接続されている複数段のダイオードＤ１，Ｄ２，…，Ｄｎ、一方の電極が上記ダイオード間の接続点に接続され、他方の電極に駆動信号が入力されるキャパシタＣ１，Ｃ２，…、上記キャパシタＣ１，Ｃ２，…に上記駆動信号を供給するチャージポンプ駆動回路、及び出力電圧を平滑化するための出力キャパシタＣout によって構成されている。
チャージポンプ駆動回路は、入力されるクロック信号ＣＬＫに従って、クロック信号ＣＬＫと同じ周波数で、位相が互いに反転する２種類の駆動電圧を生成して、キャパシタＣ１，Ｃ２，…に交互に入力する。
【０００４】
こうして構成されたチャージポンプタイプの昇圧回路によって、チャージポンプとして設けられているキャパシタＣ１，Ｃ２，…が入力される駆動電圧に従って交互に充放電を繰り返すことによって、電源電圧ＶCCより高い電圧が出力端子Ｔ2 から得られる。電源電圧ＶCCに応じて昇圧回路の段数を適宜設計することによって、所望の高電圧を発生することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のチャージポンプタイプの昇圧回路、またはスイッチング電源は、スイッチング動作時に大きなスパイク電流が発生するため、アナログ回路と共存させた場合、クロストークによってアナログ回路にノイズが混入するおそれがある。
【０００６】
図５は、クロック信号ＣＬＫ及び電源電流Ｉs の波形を示す波形図である。図示のように、クロック信号の半周期毎にチャージポンプ駆動回路においてスイッチング動作が行われるので、スパイク電流が発生する。即ち、チャージポンプタイプの昇圧回路において、チャージポンプ駆動回路に供給されるクロック信号の２倍の周波数を持つノイズが発生する。
【０００７】
このノイズは、動作原理上低減できないものであり、この影響を抑制するため、回路素子の配置変更などクロストークの低減をはかるための措置をとったり、ノイズの伝搬を遮蔽するための工夫を施したりする必要があって、回路構成が複雑になり、コスト増を招くという不利益があった。
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、動作時のスパイク電流の発生を抑制することにより、ノイズを低減でき、回路構成の簡素化及びコストの低減を実現できる電圧供給回路を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電圧供給回路は、電圧供給端子にアノードが接続された第1のダイオードと、上記第1のダイオードのカソードと第1のノードとの間に接続された第1のキャパシタと、電圧供給端子と上記第1のノードとの間に接続され、第1のクロック信号に応じて上記第1のノードに第1の電流を供給するための第1の電流源と、上記第1のノードと基準電位との間に接続され、上記第1のクロック信号と相補的な第2のクロック信号に応じて上記第1のノードに第2の電流を供給するための第2の電流源と、上記第1のダイオードのカソードにアノードが接続された第2のダイオードと、上記第2のダイオードのカソードと第2のノードとの間に接続された第2のキャパシタと、電圧供給端子と上記第2のノードとの間に接続され、第2のクロック信号に応じて上記第2のノードに第3の電流を供給するための第3の電流源と、上記第2のノードと基準電位との間に接続され、上記第1のクロック信号に応じて上記第2のノードに第4の電流を供給するための第4の電流源と、上記第1のノードと上記第2のノードとを所定の電圧範囲に保持するための電圧保持手段とを有し、上記第1及び第4の電流源が第1及び第2のノードにそれぞれ第1及び第4の電流を供給する状態と、上記第2及び第3の電流源が上記第1及び第2のノードにそれぞれ上記第2及び第3の電流を供給する状態とが繰り返されることにより、上記第2のダイオードのカソードに上記電圧供給端子に印加される電圧を昇圧した電圧が供給される。
【００１０】
また、本発明のおいては、好適には、上記電圧保持手段が、上記第1のノードと基準電位との間に接続され、ベースに第1のバイアス電圧が印加される第1のトランジスタと、上記第2のノードと基準電位との間に接続され、ベースに上記第1のバイアス電圧が印加される第2のトランジスタと、電圧供給端子と上記第1のノードとの間に接続され、ベースに上記第1のバイアス電圧よりも低い第2のバイアス電圧が印加される第3のトランジスタと、電圧供給端子と上記第2のノードとの間に接続され、ベースに上記第2のバイアス電圧が印加される第4のトランジスタとを有する。
【００１１】
また、本発明においては、好適には、上記電圧保持手段が、電圧供給端子と基準電位との間に直列に接続された第1、第2及び第3の抵抗素子を更に有し、上記第1の抵抗素子と上記第2の抵抗素子との接続中点から上記第1のバイアス電圧が供給され、上記第2の抵抗素子と上記第3の抵抗素子との接続中点から上記第2のバイアス電圧が供給される。
【００１２】
さらに、本発明においては、好適には、上記第１および第２のダイオードがショットキーダイオードである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
第１実施形態
図１は本発明に係る電圧供給回路の第１の実施形態を示す回路図である。
図示のように、本実施形態の電圧供給回路は、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃout 、及びチャージポンプ駆動回路１０によって構成されている。
【００１４】
図１に示すように、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、電源電圧端子Ｔ1と出力端子Ｔ2 との間に直列接続されている。
キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、一方の電極がダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のカソードにそれぞれ接続され、他方の電極がチャージポンプ駆動回路１０のノードＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３にそれぞれ接続されている。
キャパシタＣout は、出力端子Ｔ2 と接地電位ＧＮＤとの間に接続され、出力電圧Ｖout を平滑化するために設けられている。
【００１５】
本実施形態の電圧供給回路は、チャージポンプ式の昇圧回路によって構成されている。駆動回路１０によってチャージポンプとして動作するキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３にそれぞれ駆動電流が供給される。これらのキャパシタは供給される駆動電流に従って交互に充放電を繰り返し、それによって、出力端子Ｔ2 から電源電圧ＶCCよりも高い電圧Ｖout が得られる。
なお、図１では、一例として、３段の昇圧段からなる昇圧回路を示しているが、実際の電圧供給回路において、電源電圧ＶCC及び所望の出力電圧Ｖout に応じて、昇圧回路の段数が適宜設定される。
【００１６】
以下、チャージポンプ駆動回路１０の構成について説明する。
図示のように、チャージポンプ駆動回路１０は、電流源ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ４，ＩＳ５，ＩＳ６、ｎｐｎトランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４、ｐｎｐトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４及び抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって構成されている。
【００１７】
電流源ＩＳ１は、電源電圧ＶCCの供給線とノードＮＤ１との間に接続され、電流源ＩＳ２は、ノードＮＤ１と接地電位ＧＮＤとの間に接続されている。トランジスタＰ１のコレクタは電源電圧ＶCCの供給線に接続され、エミッタはノードＮＤ１に接続されている。トランジスタＱ１のエミッタはノードＮＤ１に接続され、コレクタは接地されている。
電流源ＩＳ１とＩＳ２は、それぞれ位相反転のクロック信号によって制御される。これらの電流源は、クロック信号に応じて一定の電流を出力する。
【００１８】
同様に、電流源ＩＳ３は、電源電圧ＶCCの供給線とノードＮＤ２との間に接続され、電流源ＩＳ４は、ノードＮＤ２と接地電位ＧＮＤとの間に接続されている。トランジスタＰ２のコレクタは電源電圧ＶCCの供給線に接続され、エミッタはノードＮＤ２に接続されている。トランジスタＱ２のエミッタはノードＮＤ２に接続され、コレクタは接地されている。
【００１９】
さらに、電流源ＩＳ５は、電源電圧ＶCCの供給線とノードＮＤ３との間に接続され、電流源ＩＳ６は、ノードＮＤ３と接地電位ＧＮＤとの間に接続されている。トランジスタＰ３のコレクタは電源電圧ＶCCの供給線に接続され、エミッタはノードＮＤ３に接続されている。トランジスタＱ３のエミッタはノードＮＤ３に接続され、コレクタは接地されている。
【００２０】
電流源ＩＳ１，ＩＳ４，ＩＳ５は、同相のクロック信号によって制御され、また、電流源ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ６は、上記クロック信号と位相反転のクロック信号によって制御される。また、すべての電流源は動作時に同じ電流Ｉを出力する。
例えば、チャージポンプ駆動回路１０に入力されるクロック信号ＣＬＫがローレベルのとき、バッファＢＵＦ１の出力がハイレベル、バッファＢＵＦ２の出力がローレベルにそれぞれ保持される。これに応じて、電流源ＩＳ１，ＩＳ４，ＩＳ５は動作し、それぞれ電流Ｉを出力する。このとき、電流源ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ６は動作せず、電流を出力しない。
【００２１】
一方、クロック信号ＣＬＫがハイレベルのとき、バッファＢＵＦ１の出力がローレベル、バッファＢＵＦ２の出力がハイレベルにそれぞれ保持される。これに応じて、電流源ＩＳ１，ＩＳ４，ＩＳ５は動作せず、電流を出力しない。逆に、電流源ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ６は動作し、それぞれ電流Ｉを出力する。
【００２２】
トランジスタＱ４、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びトランジスタＰ４は、電源電圧ＶCCの供給線と接地電位ＧＮＤとの間に直列接続されている。そのうち、トランジスタＱ４において、エミッタが電源電圧ＶCCの供給線に接続され、ベースとコレクタが抵抗素子Ｒ１に接続されている。また、トランジスタＰ４において、コレクタとベースが抵抗素子Ｒ３に接続され、エミッタが接地されている。即ち、トランジスタＱ４とＰ４は、ダイオードとして動作する。
【００２３】
抵抗素子Ｒ１とＲ２の接続点からバイアス電圧Ｖbs1 が生成され、抵抗素子Ｒ２とＲ３の接続点からバイアス電圧Ｖbs2 が生成される。バイアス電圧Ｖbs1 がトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のベースに印加され、バイアス電圧Ｖbs2 がトランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３のベースに印加される。
ここで、例えば、電源電圧ＶCCを５Ｖとすると、バイアス電圧Ｖbs1 とＶbs2がそれぞれ４Ｖと１Ｖに等しくなるように、トランジスタＱ４，Ｐ４及び抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値がそれぞれ設定される。
【００２４】
このように構成されたチャージポンプ駆動回路１０において、ｎｐｎトランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３、ｐｎｐトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３及びバイアス電圧Ｖbs1 とＶbs2 を生成するトランジスタＱ４，Ｐ４及び抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって電圧クランプ回路が構成されている。この電圧クランプ回路によって、ノードＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３及びＮＤ４の電圧は一定の範囲内に保持される。
【００２５】
例えば、ここで、ｎｐｎトランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３のベース−エミッタ間電圧をＶbep とし、ｐｎｐトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３のベース−エミッタ間電圧をＶben とすると、ノードＮＤ１の電圧ＶND1 がバイアス電圧Ｖbs2 よりベース−エミッタ間電圧Ｖbep 分低くなるとき、即ち、ＶND1 ＜Ｖbs2 −Ｖbep のとき、トランジスタＰ１が導通し、それ以外のときトランジスタＰ１が遮断する。
同様に、ノードＮＤ１の電圧ＶND1 がバイアス電圧Ｖbs1 よりベース−エミッタ間電圧Ｖben 分高いとき、即ち、ＶND1 ＞Ｖbs1 ＋Ｖben のとき、トランジスタＱ１が導通し、それ以外のときトランジスタＱ１が遮断する。
この結果、ノードＮＤ１の電圧ＶND1 がＶbs2 −Ｖbep より大きく、Ｖbs1 ＋Ｖben より小さい範囲内に保持される。即ち、Ｖbs2 −Ｖbep ＜ＶND1 ＜Ｖbs1＋Ｖben の状態が常に保たれる。また、ノードＮＤ１と同様に、他のノードＮＤ２，ＮＤ３も同様に所定の電圧範囲内に保持される。
【００２６】
以下、図１を参照しつつ、本実施形態のチャージポンプ駆動回路１０及び昇圧回路全体の動作について説明する。
チャージポンプ駆動回路１０に、所定の周波数を持つクロック信号ＣＬＫが供給され、バッファＢＵＦ１とＢＵＦ２の出力に相補的なクロック信号が生成される。電流源ＩＳ１，ＩＳ２，…，ＩＳ６は、この相補的なクロック信号によって制御され、それぞれのタイミングで動作して定電流Ｉを出力する。
【００２７】
例えば、クロック信号ＣＬＫがローレベルのとき、バッファＢＵＦ１の出力がハイレベル、バッファＢＵＦ２の出力がローレベルに保持されるので、これに応じて、電流源ＩＳ１，ＩＳ４とＩＳ５が動作し、それぞれ定電流Ｉを出力する。一方、このとき電流ＩＳ２，ＩＳ３及びＩＳ６は動作しない。このため、図示のように、ノードＮＤ１からキャパシタＣ１に電流Ｉc1が流れ、同様に、ノードＮＤ３からキャパシタＣ３に電流Ｉc3が流れる。一方、キャパシタＣ２からノードＮＤ２に電流ＩC2が流れる。
これによって、キャパシタＣ１に蓄積した電荷が、ダイオードＤ２を介してキャパシタＣ２に送られ、また、キャパシタＣ３に蓄積した電荷が、ダイオードＤ４を介して出力端子Ｔ2 に送られる。
【００２８】
次に、クロック信号ＣＬＫがハイレベルのとき、バッファＢＵＦ１の出力がローレベル、バッファＢＵＦ２の出力がハイレベルに保持される。これに応じて、電流源ＩＳ２，ＩＳ３及びＩＳ６が動作し、それぞれ定電流Ｉを出力する。また、このとき電流ＩＳ１，ＩＳ４とＩＳ５は動作しない。このため、図１に示す電流方向とは逆に、キャパシタＣ１からノードＮＤ１に電流Ｉc1が流れ、同様に、キャパシタＣ３からノードＮＤ３に電流Ｉc3が流れる。一方、ノードＮＤ２からキャパシタＣ２に電流ＩC2が流れる。
これによって、電源電圧ＶCC側からダイオードＤ１を介してキャパシタＣ１に電荷が注入され、また、キャパシタＣ２に蓄積した電荷が、ダイオードＤ３を介してキャパシタＣ３に送られる。
【００２９】
電流源ＩＳ１，ＩＳ２，…，ＩＳ６の電流値をＩとし、さらに、電源電圧ＶCCからダイオードＤ１を介してキャパシタＣ１に供給される電流もＩとすると、昇圧動作時に、電源電圧ＶCCからチャージポンプ駆動回路１０及び初段のダイオードＤ１に供給される電流の合計値が、常に一定の電流値２Ｉに保持される。即ち、本実施形態の電圧供給回路において、チャージポンプ昇圧回路において従来の電圧源駆動方式を電流源駆動方式に変更することによって、昇圧動作に伴なうスパイク電流の発生が抑制される。このため、昇圧回路を用いた電圧供給回路と他のアナログ回路が混在した場合でも、クロストークによるアナログ回路へのノイズの混入を低減でき、回路のノイズ特性を改善できる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、チャージポンプ駆動回路１０に所定の周波数のクロック信号ＣＬＫが供給されると、チャージポンプ駆動回路１０において、電流源ＩＳ１，ＩＳ２，…，ＩＳ６がそれぞれクロック信号ＣＬＫによって設定される所定のタイミングで動作し、駆動電流を出力する。これらの駆動電流に応じてキャパシタＣ１，Ｃ２，…が交互にチャージまたはディスチャージされ、前段の昇圧段のキャパシタに蓄積された電荷が順次後段の昇圧段のキャパシタに送られるので、昇圧段毎に昇圧された電圧が発生され、出力端子Ｔ2 から電源電圧ＶCCより高い昇圧電圧が得られる。また、チャージポンプ型の昇圧回路において、電流源によってキャパシタを駆動するので、昇圧動作時のスパイクノイズを低減でき、他のアナログ回路に与える影響を低減できる。
【００３１】
第２実施形態
図２は本発明に係る電圧供給回路の第２の実施形態を示す回路図であり、電圧供給回路の具体的な回路構成例を示している。
図示のように、本実施形態の件圧供給は、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃout 、及びチャージポンプ駆動回路１００によって構成されている。
【００３２】
ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４及びＤ５は、電源電圧ＶCCの供給端子Ｔ1と出力端子Ｔ2 との間に直列接続されている。
キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４は、一方の電極がダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３及びＤ４のカソードにそれぞれ接続され、他方の電極がチャージポンプ駆動回路１００のノードＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３及びＮＤ４にそれぞれ接続されている。
キャパシタＣout は、出力端子Ｔ2 と接地電位ＧＮＤとの間に接続され、出力電圧Ｖout を平滑化するために設けられている。
【００３３】
本実施形態の電圧供給回路は、チャージポンプ式の昇圧回路によって構成されている。チャージポンプ駆動回路１００によってチャージポンプを構成するキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４にそれぞれ駆動電流が供給される。これらのキャパシタは供給される駆動電流に従って交互に充放電を繰り返し、それによって、出力端子Ｔ2 から電源電圧ＶCCよりも高い昇圧電圧Ｖout が得られる。
【００３４】
なお、図２に示す回路例は、４段の昇圧段からなる昇圧回路を示しているが、実際の電圧供給回路において、電源電圧ＶCC及び所望の出力電圧Ｖout に応じて、昇圧回路の段数が適宜設定される。
【００３５】
以下、チャージポンプ駆動回路１００の構成について説明する。
図示のように、チャージポンプ回路駆動１００は、電流源ＩＳ１，ＩＳ２、ｐｎｐトランジスタＱ１，Ｑ２，…，Ｑ１５、ｎｐｎトランジスタＰ１，Ｐ２，…，Ｐ１５、及び抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３によって構成されている。
【００３６】
図示のように、トランジスタＰ１とＰ２のベースにそれぞれ差動クロック信号ＣＬＫが入力される。トランジスタＰ１とＰ２のエミッタが共通に接続され、その接続点が電流源ＩＳ１に接続されている。即ち、トランジスタＰ１とＰ２によって差動回路が構成され、電流源ＩＳ１は、当該差動回路に動作電流を供給する。
トランジスタＰ１とＰ２のコレクタにそれぞれ接続されているトランジスタＱ１とＱ３は、差動回路の負荷を構成する。また、トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ９およびＱ１３は、カレントミラー回路を構成し、トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ１１およびＱ１５は、カレントミラー回路を構成している。
【００３７】
トランジスタＱ５とＱ６のベースにそれぞれ差動クロック信号ＣＬＫが入力される。トランジスタＱ５とＱ６のエミッタが共通に接続され、その接続点が電流源ＩＳ２に接続されている。即ち、トランジスタＱ５とＱ６によって差動回路が構成され，電流源ＩＳ２は、当該差動回路に動作電流を供給する。
トランジスタＱ５とＱ６のコレクタにそれぞれ接続されているトランジスタＰ４とＰ６は、差動回路の負荷を構成する。また、トランジスタＰ３，Ｐ４，Ｐ１１およびＰ１５は、カレントミラー回路を構成し、トランジスタＰ５，Ｐ６，Ｐ９およびＰ１３は、カレントミラー回路を構成している。
【００３８】
トランジスタＱ７、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びトランジスタＰ７は、電源電圧ＶCCの供給線と接地電位ＧＮＤとの間に直列接続されている。トランジスタＱ７のエミッタが電源電圧ＶCCの供給線に接続され、ベースとコレクタは抵抗素子Ｒ１に接続されている。トランジスタＰ７のエミッタが接地され、ベースとコレクタは抵抗素子Ｒ３に接続されている。抵抗素子Ｒ１とＲ２の接続点からバイアス電圧Ｖbs1 が生成され、抵抗素子Ｒ２とＲ３の接続点からバイアス電圧Ｖbs2 が生成される。バイアス電圧Ｖbs1 がトランジスタＱ８，Ｑ１０，Ｑ１２およびＱ１４のベースに印加され、バイアス電圧Ｖbs2 がトランジスタＰ８，Ｐ１０，Ｐ１２およびＰ１４のベースに印加される。
【００３９】
上述したように、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３およびＣ４の一方の電極がダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３およびＤ４のカソードにそれぞれ接続され、他方の電極がノードＮＤ１，ＮＤ２，ＮＤ３およびＮＤ４にそれぞれ接続されている。ノードＮＤ１に、トランジスタＰ９，Ｑ９及びトランジスタＰ８，Ｑ８が接続されている。同様に、ノードＮＤ２に、トランジスタＰ１１，Ｑ１１及びトランジスタＰ１０，Ｑ１０が接続されている。ノードＮＤ３に、トランジスタＰ１３，Ｑ１３及びトランジスタＰ１２，Ｑ１２が接続されている。さらに、ノードＮＤ４に、トランジスタＰ１５，Ｑ１５及びトランジスタＰ１４，Ｑ１４が接続されている。
【００４０】
ノードＮＤ１に接続されているトランジスタＱ９とＰ９は、入力されるクロック信号ＣＬＫに応じて駆動電流Ｉs1とＩs2を供給する。なお、図２に示すように、駆動電流Ｉs1はトランジスタＱ９を介して、電源電圧ＶCCの供給線からノードＮＤ１に入力される、いわゆるソース電流であり、駆動電流Ｉs2はトランジスタＰ９を介してノードＮＤ１から接地電位ＧＮＤに引き込まれる、いわゆるシンク電流である。入力されるクロック信号ＣＬＫに応じて、トランジスタＰ９とＱ９が交互に電流出力を行うので、駆動電流Ｉs1とＩs2が交互にノードＮＤ１に供給される。ソース電流Ｉs1がノードＮＤ１に入力されるとき、キャパシタＣ１がチャージされ、逆にシンク電流Ｉs2がノードＮＤ１からトランジスタＰ９のコレクタに引き込まれるとき、キャパシタＣ１がディスチャージされる。
【００４１】
３段目のキャパシタＣ３に駆動電流を供給するトランジスタＰ１３，Ｑ１３は、それぞれトランジスタＰ９，Ｑ９と同じタイミングで動作する。逆に、２段目及び４段目のキャパシタＣ２、Ｃ４に駆動電流を供給するトランジスタＰ１１、Ｑ１１及びＰ１５、Ｑ１５は、トランジスタＰ９，Ｑ９と逆のタイミングで動作する。即ち、トランジスタＰ９，Ｐ１３及びＱ１１，Ｑ１５が動作するとき、トランジスタＰ１１，Ｐ１５及びＱ９，Ｑ１３は駆動電流を出力しない非動作状態にある。このとき、トランジスタＱ１１とＱ１５によってノードＮＤ２とＮＤ４に駆動電流Ｉs1が供給される。
逆に、トランジスタＰ９，Ｐ１３及びＱ１１，Ｑ１５が非動作状態にあるとき、トランジスタＱ９とＱ１３がノードＮＤ１とＮＤ３にソース電流を供給し、トランジスタＰ１１とＰ１５がノードＮＤ２とＮＤ４からシンク電流を引き込む。
【００４２】
以下、本実施形態の電圧供給回路の動作について説明する。
トランジスタＰ１とＰ２によって構成された差動回路において、クロック信号ＣＬＫに応じて、トランジスタＰ１とＰ２が交互に導通する。電流源ＩＳ１によって供給される電流が導通する側のトランジスタに流れる。これに応じて、トランジスタＱ１とＱ３に交互に電流が流れる。例えば、トランジスタＱ１に電流が流れるとき、カレントミラー回路によって、トランジスタＱ９とＱ１３に駆動電流Ｉs1が出力される。一方、トランジスタＱ３に電流が流れるとき、カレントミラー回路によって、トランジスタＱ１１とＱ１５に駆動電流Ｉs1が出力される。
【００４３】
また、トランジスタＱ５とＱ６によって構成された差動回路において、クロック信号ＣＬＫに応じて、トランジスタＱ５とＱ６が交互に導通する。電流源ＩＳ２によって供給される電流が導通する側のトランジスタに流れる。これに応じて、トランジスタＰ４とＰ６に交互に電流が流れる。例えば、トランジスタＰ４に電流が流れるとき、カレントミラー回路によって、トランジスタＰ１１とＰ１５に駆動電流Ｉs2が流れる。一方、トランジスタＰ６に電流が流れるとき、カレントミラー回路によって、トランジスタＰ９とＰ１３に駆動電流Ｉs2が出力される。
【００４４】
クロック信号ＣＬＫに応じて、トランジスタＱ１とＰ４には、クロック信号ＣＬＫがハイレベルに保持されているクロック信号ＣＬＫの半周期の間電流が流れ、逆に、トランジスタＱ３とＰ６には、クロック信号ＣＬＫがローレベルに保持されているクロック信号ＣＬＫの半周期の間電流が流れる。
【００４５】
トランジスタＱ１とＰ４に電流が流れているとき、カレントミラー回路によって、トランジスタＱ９，Ｑ１３から駆動電流Ｉs1が出力され、また、トランジスタＰ１１，Ｐ１５に駆動電流Ｉs2が引き込まれる。これに応じて、キャパシタＣ１とＣ３に駆動電流Ｉs1が供給されるので、これらのキャパシタがチャージされる。一方、キャパシタＣ２からトランジスタＰ１１に電流Ｉs2が引き込まれ、キャパシタＣ４からトランジスタＰ１５に電流Ｉs2が引き込まれるので、これらのキャパシタがディスチャージされる。
【００４６】
クロック信号ＣＬＫの次の半周期において、トランジスタＱ３とＰ６に電流が流れるので、カレントミラー回路によって、トランジスタＱ１１，Ｑ１５から駆動電流Ｉs1が出力され、また、トランジスタＰ９，Ｐ１３に駆動電流Ｉs2が引き込まれる。これに応じて、キャパシタＣ２とＣ４に駆動電流Ｉs1が供給されるので、これらのキャパシタがチャージされる。一方、キャパシタＣ１からトランジスタＰ９に電流Ｉs2が引き込まれ、キャパシタＣ３からトランジスタＰ１３に電流Ｉs2が引き込まれるので、これらのキャパシタがディスチャージされる。
【００４７】
このように、クロック信号ＣＬＫの半周期毎に、キャパシタＣ１，Ｃ３とＣ２，Ｃ４に対して交互にチャージとディスチャージが繰り返して行われるので、クロック信号ＣＬＫのある半周期の間前段のキャパシタに蓄積された電荷がクロック信号ＣＬＫの次の半周期に次段のキャパシタに送られる。このため、後段に行くほど電圧が徐々に高められる。即ち、出力端子Ｔ2 から電源電圧ＶCCより高い昇圧電圧Ｖout が得られる。
【００４８】
また、本実施形態の電圧供給回路において、チャージポンプ式の昇圧回路のキャパシタにカレントミラー回路によって駆動電流を供給して、キャパシタのチャージとディスチャージを制御することで、電源電圧ＶCCから常に一定の電流をチャージポンプ昇圧回路に供給するので、スパイク電流を低減でき、スパイク電流に伴なうアナログ回路へのクロストークの影響を抑制でき、アナログ回路の動作の安定性を改善できる。
【００４９】
図３は、本実施形態の電圧供給回路における動作時の電源電流の一例を示す波形図である。図示のように、クロック信号ＣＬＫのレベル変化に伴なって電源電流に微小な変動が生じるが、従来のチャージポンプ式昇圧回路に較べて、スパイクノイズが大幅に低減された。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の電圧供給回路によれば、チャージポンプ式の昇圧回路を用いて構成された電圧供給回路において、カレントミラー回路によって駆動電流を供給する電流源回路が設けられ、入力されるクロック信号ＣＬＫに従って、各昇圧段のキャパシタに交互にソース電流とシンク電流を供給することで、各昇圧段のキャパシタが交互にチャージとディスチャージを繰り返し、前段のキャパシタに蓄積された電荷が順次後段のキャパシタに送られ、キャパシタの電圧が徐々に高くなるので、出力端子から電源電圧ＶCCより高い昇圧電圧が得られる。キャパシタに電流源によって駆動電流を供給するので、昇圧動作時に電源電流をほぼ一定の値に保持することができ、スパイクノイズを抑制でき、他のアナログへの影響を最小限に抑制することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のチャージポンプ式昇圧回路を用いた電圧供給回路によれば、電流源によって供給される駆動電流でキャパシタの充放電を制御することによって、昇圧動作時に電源電流をほぼ一定のレベルに保持でき、スパイク電流の発生を抑制でき、ノイズのクロストークによる他のアナログ回路への影響を低減でき、アナログ回路の動作安定性を改善できる。
さらに、本実施形態の電圧供給回路によれば、従来の電圧駆動式のチャージポンプ昇圧回路に較べて、回路の規模の増加がほとんどなく、コストの増加を抑制しながら、高性能な電圧供給回路を実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電圧供給回路の第１の実施形態を示す回路図である。
【図２】本発明に係る電圧供給回路の第２の実施形態を示す回路図である。
【図３】本発明に係る電圧供給回路の第２の実施形態の昇圧動作時の信号波形を示す波形図である。
【図４】従来のチャージポンプ昇圧回路を用いる電圧供給回路の一構成例を示す回路図である。
【図５】従来の電圧供給回路の動作時の信号波形を示す波形図である。
【符号の説明】
１０，１００…チャージポンプ駆動回路、
ＶCC…電源電圧、
ＧＮＤ…接地電位。
【図１】
0003871551.tif 000002
【図２】
0003871551.tif 000003
【図３】
0003871551.tif 000004
【図４】
0003871551.tif 000005
【図５】
0003871551.tif 000006