(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に電圧が供給され、直列接続された複数の電圧発生手段と、切換動作により上記複数の電圧発生手段間の何れか１カ所の発生電圧を任意に出力端子へ導くスイッチと、上記複数の電圧発生手段の一端に接続され、上記複数の電圧発生手段間における最大発生電圧よりも高い充電電圧を発生し、上記出力端子に導かれる電圧が低い発生電圧から高い発生電圧に切り換えられる上記切換動作時に上記充電電圧を上記出力端子に導く第１充電手段と、上記複数の電圧発生手段の他端に接続され、上記複数の電圧発生手段間における最低発生電圧よりも低い放電電圧を発生し、上記出力端子に導かれる電圧が高い発生電圧から低い発生電圧に切り換えられる上記切換動作時に上記放電電圧を上記出力端子に導く第１放電手段とを備えた定電圧発生装置。
【請求項２】
両端に電圧が供給され、直列接続された複数の電圧発生手段と、切換動作により上記複数の電圧発生手段間の何れか１カ所の発生電圧を任意に出力端子へ導くスイッチと、上記出力端子に接続され、上記複数の電圧発生手段間における最大発生電圧よりも高い充電電圧を発生し、上記出力端子に導かれる電圧が低い発生電圧から高い発生電圧に切り換えられる上記切換動作時に上記充電電圧を上記出力端子に導く第２充電手段と、上記出力端子に接続され、上記複数の電圧発生手段間における最低発生電圧よりも低い放電電圧を発生し、上記出力端子に導かれる電圧が高い発生電圧から低い発生電圧に切り換えられる上記切換動作時に上記放電電圧を上記出力端子に導く第２放電手段とを備えた定電圧発生装置。
【請求項３】
第１または第２充電手段が充電電圧を出力端子に導く動作と、第１または第２放電手段が放電電圧を上記出力端子に導く動作とを、スイッチによる切換動作における複数の電圧発生手段間の発生電圧が何れも上記出力端子に導かれていない期間に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の定電圧発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の電圧を発生し、そのうち任意の１つの電圧を選択して出力する半導体装置などに搭載される定電圧発生装置に係り、特に逐次比較方式のＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換装置などのように、複数の電圧を発生し、そのうち任意の電圧を逐次選択して出力するような、電圧の切り換えが頻繁な装置で使用する場合に、出力電圧を低い電圧から高い電圧に切り換えたり、高い電圧から低い電圧に切り換える際に、その装置内の寄生容量が電圧の立ち上がり、または立ち下がりの妨げとして働くことで出力電圧が任意の電圧レベルに到達するまでの時間が嵩むため、その出力電圧が任意の電圧に安定するまでの時間を短縮することができ、また簡単な回路で構成することができる定電圧発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の定電圧発生装置の構成を示す回路図であり、図において、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４はノードＮ１とＮ５との間に直列に接続されることによりラダー抵抗器を構成する抵抗器、Ｎ１，Ｎ５は各抵抗器Ｒ１〜Ｒ４に電圧を供給するノード、Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４は抵抗器Ｒ１とＲ２、Ｒ２とＲ３、Ｒ３とＲ４との間で発生する電圧Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を取り出すノードである。
【０００３】
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は接続／切断動作により各ノードＮ２〜Ｎ４の何れかをノードＮ６に接続することによって、各電圧Ｖ２〜Ｖ４の何れかを出力端子ＯＴへ出力するスイッチ、Ｃ１はノードＮ６に接続された寄生容量、Ｎ６は各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れかによって選択された各電圧Ｖ２〜Ｖ４の何れかを出力端子ＯＴへ導くノード、ＯＴは図示せぬ後段装置へ各電圧Ｖ２〜Ｖ４の何れかを出力する出力端子である。
【０００４】
次に動作について説明する。
ここで、図６はこの従来例における定電圧発生装置において出力端子に任意の電圧を導くためのノードに発生する電圧の経時変化を示すタイムチャートである。また、図６（ａ）はノードＮ６の電圧レベルが電圧Ｖ４から電圧Ｖ３に上昇するときのノードＮ６に発生する電圧の経時変化を示し、図６（ｂ）はノードＮ６の電圧レベルが電圧Ｖ２から電圧Ｖ３に降下するときのノードＮ６に発生する電圧の経時変化を示す。但し、（ａ）、（ｂ）ともにある時間ｔｓにおいてノードＮ６の電圧を切り換える動作を行うものとして説明する。
【０００５】
まず図６（ａ）の電圧レベルが上昇する場合について説明する。スイッチＳＷ３のみがオンし、スイッチＳＷ１とＳＷ２がオフしており、ノードＮ６に既に電圧Ｖ４が発生している場合に、時間ｔｓでスイッチＳＷ３をオフし、スイッチＳＷ２をオンし、ノードＮ６に発生する電圧をＶ３に切り換えると、変化する電位差Ｖ３−Ｖ４分だけノードＮ６の電位は上昇することになる。
【０００６】
ここで、ノードＮ６には寄生容量Ｃ１が付加しているため寄生容量Ｃ１も同時にチャージアップすることになる。つまり出力電圧が上昇するには、出力電圧を発生させるノードＮ６自体とそれに付加する寄生容量Ｃ１をチャージアップすることになるため、ノードＮ６に発生する電圧が、目的となる電圧レベルに達成する時間Δｔ１は、切り換わるノードＮ３からノードＮ６に流れ込む電流で、切り換わる電圧とそれ以前に発生していた電圧の電位差Ｖ３−Ｖ４分をチャージアップする時間に等しく、ノードＮ６に流れ込む電流の大きさに依存し、切り換わる前後の電位差とチャージアップ時に流れる電流経路に接続する負荷によって求まる。
【０００７】
次に図６（ｂ）の電圧レベルが降下する場合において、ノードＮ６には既に電圧Ｖ２が発生しており、時間ｔｓで電圧をＶ３に切り換える場合、図６（ａ）の場合と同様にノードＮ６自体とそれに付加する寄生容量Ｃ１をディスチャージすることになるため、ノードＮ６の電圧の降下に要する時間Δｔ２は、ノードＮ６から切り換わるノードＮ３へ流れ出す電流で電位差Ｖ２−Ｖ３分をディスチャージする時間に等しく、ノードＮ６から流れ出る電流の大きさに依存するため、切り換わる前後の電位差とディスチャージ時に流れる電流経路に接続する負荷によって求まる。
【０００８】
このように従来の定電圧発生装置においては、出力電圧を切り換えるのに要する時間は、電圧切り換え時に切り換わる任意の電圧を有するノードから出力端子ＯＴへ流れる電流が、出力端子ＯＴとこれに付加される寄生容量を切り換わる前後の電位差分、充放電する時間に等しく、切り換わる前後の電位差と電流経路に接続される負荷より得られる電流値が大きい程、充電時は出力端子ＯＴおよび出力端子ＯＴに付加される寄生容量を充電する時間が早まり、逆に放電時には出力端子ＯＴおよびそれに付加される寄生容量に貯まった電荷が抜けるのが早くなるため、電圧切り換えに要する時間は短くなる。
【０００９】
このような従来の定電圧発生装置における逐次比較方式のＡ／Ｄ変換装置に適用した場合の回路構成を図７に示し、その説明を行う。
【００１０】
図７において、８は端子１，２を介して電源電圧が供給される上述で説明した定電圧発生装置、９は定電圧発生装置８から出力される比較基準電圧４と比較対象電圧３とを比較し、その比較結果６を出力する比較器、１０は比較結果６を入力順に保持するデータ保持手段である。
【００１１】
定電圧発生装置８で発生された比較基準電圧４が比較器９に入力されると、比較器９は、その比較基準電圧４と比較対象電圧３との大小関係を判定し、この比較結果６をデータ保持手段１０へ出力する。例えば、比較対象電圧３が比較基準電圧４より大きい場合は、電源電圧と同じ電圧を、小さい場合は０の電圧を比較結果６としてデータ保持手段１０へ出力する。
【００１２】
データ保持手段１０は、その比較結果６を入力順に保持する。例えば、比較結果６を第１回目、２回目、３回目、…と入力順に並べて保持することによって、比較結果６における上記した電源電圧と同じ電圧をデータ「１」、他の０の電圧をデータ「０」とすると、２進数で表示することができる。つまり、ディジタル表示することができる。
【００１３】
また、一方で比較器９での比較結果６は、定電圧発生装置８にフィードバックされる。定電圧発生装置８では、次に比較対象電圧３と比較すべき比較基準電圧４を選択するが、その比較すべき比較基準電圧４は、比較器９からフィードバックされた比較結果６に支配され、その比較結果６によって次に比較すべき値が決まる。
【００１４】
例えば、比較基準電圧４が電源電圧（ＶＣＣ）の半分の電圧（ＶＣＣ／２）である場合に、比較結果６が比較対象電圧３は比較基準電圧４よりも大きいことを示す場合は、次の比較基準電圧４はＶＣＣ×３／４となり、小さいことを示す場合はＶＣＣ／４となる。このように定電圧発生装置８から発生する電圧が決定される。
【００１５】
また、７はＡ／Ｄ変換装置の動作の基準となる基準時間を示す信号であり、上記で動作を述べた定電圧発生装置８、比較器９、データ保持手段１０の個々の動作基準となる基準時間である。この基準時間によって、個々の機能が統制のとれた動作を行うことができ、これによってＡ／Ｄ変換装置としての動作が確立するようになっている。
【００１６】
この種の他の従来例として、特開昭６２−２５８５２１号公報に示されたＡ／Ｄ変換装置がある。これは、Ａ／Ｄ変換装置を構成する第１のスイッチと第２のスイッチとの共通接続点と電源との間に、直列にバイアス供給回路と第４のスイッチ（第３のスイッチはこの説明では省略）を設けることによって、上記の共通接続点に発生する寄生容量を前置校正動作に強制的に急速に充放電させ、また分圧用の各抵抗値を高くし、精度良く高速で且つ低消費電力のＭＯＳ集積回路に適したＡ／Ｄ変換装置を得るものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の定電圧発生装置は以上のように構成されているので、ある電圧から任意の電圧に切り換えを行う場合、切り換え後の電圧と切り換え前の電圧との電位差および切り換え時に流れる電流値に、電圧切り換え時間が支配され、このため出力端子に流れる電流が小さい場合、出力電圧を切り換えるのに要する時間が長くなるなどの課題があった。
【００１８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で出力電圧の切換時間を短くすることができる定電圧発生装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る定電圧発生装置は、スイッチの切換動作により複数の電圧発生手段間の何れか１カ所の発生電圧を任意に出力端子へ導く場合において、導かれる電圧が低い発生電圧から高い発生電圧に切り換えられる場合、複数の電圧発生手段の一端に接続された第１充電手段により複数の電圧発生手段間における最大発生電圧よりも高い充電電圧を出力端子に導き、導かれる電圧が高い発生電圧から低い発生電圧に切り換えられる場合、複数の電圧発生手段の他端に接続された第１放電手段により複数の電圧発生手段間における最低発生電圧よりも低い充電電圧を出力端子に導くように構成したものである。
【００２０】
この発明に係る定電圧発生装置は、スイッチの切換動作により複数の電圧発生手段間の何れか１カ所の発生電圧を任意に出力端子へ導く場合において、導かれる電圧が低い発生電圧から高い発生電圧に切り換えられる場合、出力端子に接続された第２充電手段により複数の電圧発生手段間における最大発生電圧よりも高い充電電圧を出力端子に導き、導かれる電圧が高い発生電圧から低い発生電圧に切り換えられる場合、出力端子に接続された第１放電手段により複数の電圧発生手段間における最低発生電圧よりも低い充電電圧を出力端子に導くように構成したものである。
【００２１】
この発明に係る定電圧発生装置は、第１または第２充電手段が充電電圧を出力端子に導く動作と、第１または第２放電手段が放電電圧を出力端子に導く動作とを、スイッチによる切換動作における複数の電圧発生手段間の発生電圧が何れも出力端子に導かれていない期間に行うように構成したものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による定電圧発生装置の構成を示す回路図であり、図において、ＬＲ１，ＬＲ２，ＬＲ３，ＬＲ４，ＬＲ５，ＬＲ６はノードＮ０とＮ６との間に直列に接続されることによりラダー抵抗器を構成する抵抗器（電圧発生手段）、Ｎ０，Ｎ６は各抵抗器ＬＲ１〜ＬＲ６に電圧を供給するノード、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５は抵抗器ＬＲ１とＬＲ２、ＬＲ２とＬＲ３、ＬＲ３とＬＲ４、ＬＲ４とＬＲ５、ＬＲ５とＬＲ６の間に発生する電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５を取り出すノードである。
【００２３】
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５は接続／切断動作により各ノードＮ１〜Ｎ５の何れかをノードＮ７に接続することによって、各電圧Ｖ１〜Ｖ５の何れかを出力端子ＯＴへ出力するスイッチ、ＣはノードＮ７に接続された寄生容量、Ｎ７は各スイッチＳＷ１〜ＳＷ５の何れかによって選択された各電圧Ｖ１〜Ｖ５の何れかを出力端子ＯＴへ導くノード、ＯＴは図示せぬ後段装置へ各電圧Ｖ１〜Ｖ５の何れかを出力する出力端子である。
【００２４】
Ｔ１は高い電圧へ切り換える場合にノードＮ７および寄生容量Ｃへ、最も高い電圧Ｖ１を任意時間供給する充電手段（第１充電手段）、Ｔ２は低い電圧へ切り換える場合にノードＮ７および寄生容量Ｃへ、最も低い電圧Ｖ５を任意時間供給する放電手段（第１放電手段）である。
【００２５】
次に動作について説明する。
ここで、図２はこの実施の形態１における定電圧発生装置において出力端子に任意の電圧を導くためのノードに発生する電圧の経時変化を示すタイムチャートである。
【００２６】
但し、図２（ａ）はスイッチＳＷ１のオン／オフ、（ｂ）はスイッチＳＷ２のオン／オフ、（ｃ）はスイッチＳＷ３のオン／オフ、（ｄ）はスイッチＳＷ４のオン／オフ、（ｅ）はスイッチＳＷ５のオン／オフを示し、（ｆ）はノードＮ７に発生する電圧の経時変化を示し、また、同図のｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６はノードＮ７に発生する電圧が切り換わる時の時刻を示す。
【００２７】
現在、ノードＮ７に発生している電圧がＶ４であり、時刻ｔ１で切り換える電圧がＶ４よりも電位の高いＶ３であるとする。この場合、オン状態のスイッチＳＷ４が時刻ｔ１でオフすると同時に、オフ状態のスイッチＳＷ３がオンすることでノードＮ７に発生している電圧が切り換わる。このときノードＮ７の電圧は、従来例で説明したように時定数が大きいので曲線Ａで表す電圧変化を行う。
【００２８】
しかし、時刻ｔ１においてスイッチＳＷ４がオフとされ、これによってノードＮ７に接続されているノードがない間に、充電手段Ｔ１のスイッチＳＷ１を任意時間Δｔオンさせ、これによって切り換わる電圧Ｖ３よりもさらに高い電圧Ｖ１を有するノードＮ１をＮ７と接続することで、寄生容量ＣおよびノードＮ７を充電する電流がノードＮ１より供給される。
【００２９】
ここで、ノードＮ１に一旦接続することで、切り換わる前後の電位差がＶ１−Ｖ４で電流経路の負荷がＬＲ１となるので、上記の電位差がＶ３−Ｖ４で電流経路の負荷がＬＲ１＋ＬＲ２＋ＬＲ３に比べると、切り換わる前後の電位差が大きくなる一方、電流経路の負荷が小さくなるので、ノードＮ７に供給される電流も大きくなる。
【００３０】
これによって、ノードＮ７と寄生容量Ｃの充電速度が上がり、即ち時定数が小さくなり、ノードＮ７で発生する電圧が、曲線Ｂで示すように急唆に立ち上がり、これによって充電時間を早めることができる。
【００３１】
その後、ノードＮ７の電圧が目的の電圧Ｖ３に充分近づいた時にスイッチＳＷ１をオフさせ、ノードＮ７をＮ１と切断し、スイッチＳＷ３をオンすることでノードＮ７とＮ３を接続すれば、ノードＮ７の電圧はノードＮ３が有する電圧Ｖ３で安定することになる。
【００３２】
時刻ｔ２，ｔ５の場合も上記と同様であり、現在接続されているノードＮ３およびＮ２と切断した後、任意時間ΔｔだけノードＮ１と接続することで、この間、切換対象電圧Ｖ３，Ｖ２よりも大きい電圧Ｖ１でノードＮ７と寄生容量Ｃを充電するため、結果として充電時間が短縮される。
【００３３】
この逆に、時刻ｔ３でノードＮ７に発生している電圧Ｖ２がこれよりも低いＶ３に切り換わる場合、まず、オン状態のスイッチＳＷ２がオフとなって、ノードＮ７と接続されていたノードＮ２が切断される。この後、オフ状態のスイッチＳＷ３がオンとなって、切り換える電圧Ｖ３を有するノードＮ３がノードＮ７に接続される前に、放電手段Ｔ２のスイッチＳＷ５を任意時間Δｔオンさせ、これによって電圧Ｖ３よりも低い電圧Ｖ５を有するノードＮ５をノードＮ７に接続する。
【００３４】
この接続によって、放電時にノードＮ７からＮ５へ流れる電流はノードＮ２とＮ５の電位差Ｖ２−Ｖ５と電流経路に接続する抵抗器ＬＲ６で求められ、切り換わる前後の電位差がＶ２−Ｖ３で、電流経路に接続される抵抗器はＬＲ４＋ＬＲ５＋ＬＲ６で得られることでもわかるように、電圧が切り換わる前後で一旦、ノードＮ５に接続することにより、放電時の電位差を大きくし、電流経路に付加する抵抗も少なくすることができる。
【００３５】
このことから、放電時に流れる電流が大きくなり、放電時間が短縮され、即ち時定数が小さくなって電圧切換時間を短くすることができる。このようにノードＮ７に発生する電圧の特性曲線は、従来技術がＥをたどるのに対し、この実施の形態１ではＤをたどる。即ち、上記したように、放電時に流れる電流を大きくできるため、曲線Ｅよりも急激に降下し、目的の電圧レベルまで下がったところでスイッチＳＷ５をオフし、オフ状態のスイッチＳＷ３をオンし、ノードＮ３をＮ７と接続することでＤの曲線になる。時刻ｔ４，ｔ６の場合も上記説明と同様である。
【００３６】
このような実施の形態１の定電圧発生装置を、従来例で説明した図７に示す逐次比較方式のＡ／Ｄ変換装置に適用した場合の説明を行う。
【００３７】
従来例では、基準時間を与える信号７のみで定電圧発生装置８は駆動されており、比較結果６は、単に、次に比較器９で必要となる比較基準電圧４を、定電圧発生装置８で選択するに過ぎなかった。
【００３８】
この実施の形態１では比較結果６によって、前記のとおり次に比較器９で比較すべき電圧を定電圧発生装置で発生させる機能と、充放電時間を加速する手段が充電側か放電側かを判断する機能と、信号７による時間制御で定電圧発生装置８が次の比較基準電圧４を発生する前に、充電手段Ｔ１もしくは放電手段Ｔ２のどちらかのみをオンさせる機能を合わせ持つ。
【００３９】
以前に発生していた電圧に対して、次に発生すべき電圧の方が高くまたは低くなるかは比較結果６で推測でき、信号７で与えられる次の時間で定電圧発生装置８が発生する比較基準電圧４を切り換える以前に、例えば比較器９での比較結果６を出力する時間と同じ時間で、比較結果６に対応した方の充電手段Ｔ１または放電手段Ｔ２を電圧が切り換わる動作に先立って動作させれば、制御用の信号線を新たに用意することなく既存の信号線で実現できる。
【００４０】
ところで、前述した実施の形態１の定電圧発生装置では、充放電時において電圧が切り換わる以前にノードＮ７と接続されていたノードが切断された後で、ノードＮ７がどの電圧発生ノードＮ２〜Ｎ４とも接続されていない期間に、充放電速度を加速する充放電手段Ｔ１，Ｔ２のスイッチＳＷ１，ＳＷ５をオンし、これによってノードＮ１，Ｎ５のノードと接続するスイッチング制御について図２を参照して説明した。
【００４１】
しかし、電圧切換時間を短縮するために、ノードＮ７がノードＮ１またはＮ５の充放電速度を加速するノードと接続する期間は、ノードＮ７が以前に接続していたノードと切り換わるノードに接続していない期間に限定しない。
【００４２】
つまり、ノードＮ７がＮ１またはＮ５の充放電速度を加速するノードと接続する期間は、以前に接統していたノードがノードＮ７と切断するよりも以前に、ノードＮ７に充放電速度を加速するノードＮ１，Ｎ５を接続しても良い。
【００４３】
この逆に、切り換わるノードがノードＮ７と接続した後に、ノードＮ７から充放電速度を加速するノードＮ１，Ｎ５を切断しても良い。
【００４４】
このように、電圧切換時間を短縮するために出力端子ＯＴに接続されたノードＮ７と、ノードＮ１またはＮ５の充放電速度を加速するノードとを接続する期間は、出力端子ＯＴが出力する電圧を切り換えるため、接続していたノードと切断する期間がオーバーラップしても良い。また切り換わるべきノードと接続する期間がオーバーラップしてもかまわない。
【００４５】
さらに、電圧切換時間を短縮するために出力端子ＯＴに接続する充放電速度を加速するノードはＮ１およびＮ５に限定しない。例えば、図２で出力電圧がＶ４からＶ３に切り換わる時刻ｔ１において、上記の説明ではノードＮ７はＮ１と接続することで充電速度を加速し電圧切換時間を短縮すると説明した。しかし、充電速度を加速するノードは、切り換わるべきノードよりも高い電圧Ｖ２を有していれば、充電手段Ｔ１以外のノードＮ２でもよく、逆に図２の時刻ｔ３のように放電速度を加速するために接続するノードは、必ずしも放電手段Ｔ２のノードＮ５でなくても、切り換わる電圧Ｖ３よりも低い電圧Ｖ４を有するノードＮ４で良い。
【００４６】
さらに、充放電手段Ｔ１，Ｔ２を構成する形態は、上記要素に限定するものでなく、電圧を発生する手段であるならば良く、また単にスイッチのみで構成する形態を取っても構わない。さらに電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ４も電圧を発生させるものであるならばキャパシタであっても能動素子を使用した回路であっても構わない。
【００４７】
以上のように、この実施の形態１によれば、両端に電源電圧が供給されるラダー抵抗器に複数のスイッチを介して、ラダー抵抗器の何れか１つの抵抗器間と出力端子とを接続する構成に、ラダー抵抗器の最大電圧出力抵抗器と出力端子との間に、スイッチング制御によって最大電圧を出力端子に供給できる充電手段を接続し、また、ラダー抵抗器の最低電圧出力抵抗器と出力端子との間に、スイッチング制御によって最低電圧を出力端子に供給できる放電手段を接続して構成したので、簡単な回路構成で出力電圧の切換時間を短くすることができる効果が得られる。
【００４８】
また、定電圧発生装置で、充放電時に電圧切換時間を短縮するために任意のスイッチをオン／オフする制御は他の電圧切り換え動作の制御とオーバーラップしても良いので、制御が容易となる効果が得られる。
【００４９】
さらに、電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ６で発生する電圧降下により、電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ６から電圧を取り出すノードと出力端子との間に流れる電流が小さく、希望する時間内で出力端子および出力端子に付加する寄生容量Ｃの充放電が完了できないくらい電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ６のノードＮ０とＮ６間にかかる電圧が低い場合であっても、出力端子に発生する電圧に対して電位差がいつも最大になる電圧発生手段で充放電するため、充放電時間を短縮することが可能となる効果が得られる。
【００５０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による定電圧発生装置の構成を示す回路図であり、図において、ＬＲ１，ＬＲ２，ＬＲ３，ＬＲ４はノードＮ０とＮ４との間に直列に接続されることによりラダー抵抗器を構成する抵抗器、Ｎ０，Ｎ４は各抵抗器ＬＲ１〜ＬＲ４に電源電圧を供給するノード、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３は抵抗器ＬＲ１とＬＲ２、ＬＲ２とＬＲ３、ＬＲ３とＬＲ４との間で発生する電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を取り出すノードである。
【００５１】
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３は接続／切断動作により各ノードＮ１〜Ｎ３の何れかをノードＮ５に接続することによって、各ノードＮ１〜Ｎ３に発生する電圧Ｖ１〜Ｖ３の何れかを出力端子ＯＴへ出力するスイッチ、Ｃ１はノードＮ５に接続された寄生容量、Ｎ５は充電手段（第２充電手段）Ｔ１ａを介してノードＮ６と、放電手段（第２放電手段）Ｔ２ａを介してノードＮ７とに接続されると共に、出力端子ＯＴに接続され、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の何れかによって選択された各電圧Ｖ１〜Ｖ３の何れかを出力端子ＯＴへ導くノード、ＯＴは図示せぬ後段装置へ各電圧Ｖ１〜Ｖ３の何れかを出力する出力端子である。
【００５２】
Ｎ６はノードＮ５および寄生容量Ｃ１を充電するのに充分な電流を充電手段Ｔ１ａに供給するためのノード、Ｎ７はノードＮ５および寄生容量Ｃ１に溜まった電荷を放電させるのに充分な電流を放電手段Ｔ２ａに供給するためのノード、Ｔ１ａはノードＮ５および寄生容量Ｃ１に電流を供給する充電手段、Ｔ２ａはノードＮ５と寄生容量Ｃ１に溜まった電荷を放電する放電手段である。
【００５３】
次に動作について説明する。
ここで、図４はこの実施の形態２における定電圧発生装置において出力端子に任意の電圧を導くためのノードに発生する電圧の経時変化を示すタイムチャートである。但し、図４（ａ）は充電手段Ｔ１ａのオン／オフ、（ｂ）は放電手段Ｔ２ａのオン／オフ、（ｃ）はノードＮ５に発生する電圧の経時変化を示す。
【００５４】
まず、図４（ｃ）に示すとおり、時刻ｔ１において、ノードＮ５の電圧がＶ３からＶ２に切り換わる場合について説明する。オン状態のスイッチＳＷ３がオフして、ノードＮ５に接続されていたノードＮ３が切断されたとする。ここで、オフ状態のスイッチＳＷ２がオンしてノードＮ２がＮ５に接続されたとすると、ノードＮ５の電圧はＧで示すように時定数の大きい曲線を描いて上昇する。
【００５５】
しかし、オフ状態のスイッチＳＷ２がオンしてノードＮ５とＮ２が接続する間Δｔに、充電手段Ｔ１ａをオンすると、ノードＮ６からＮ５へ電流が流れる。ここでノードＮ６からＮ５へ流れる電流を、切換対象の電圧Ｖ２を有するノードＮ２よりも多く流れるように充電手段Ｔ１ａの例えば、電流増幅能力を大きくしたり、オン抵抗値を小さくすれば、ノードＮ５および寄生容量Ｃ１の充電速度を加速して充電時間を短縮することができる。即ち、Ｈで示すように時定数の小さい曲線で急峻に電圧を上昇させることができる。
【００５６】
時刻ｔ２でノードＮ５の電圧がＶ２からＶ１に切り換わる揚合、さらに時刻ｔ５でノードＮ５の電圧がＶ３からＶ１に切り換わる場合もこれと同様であり、オン状態のスイッチＳＷ２もしくはＳＷ３がオフすることで、ノードＮ５に接続されていたノードＮ２もしくはＮ３が切断され、オフ状態のスイッチＳＷ１がオンしてノードＮ５とＮ１が接続される間Δｔに、充電手段Ｔ１ａをオンすることでノードＮ６からＮ５へ電流が流れる。ここでノードＮ６からＮ５へ流れる電流を、切換対象の電圧Ｖ２またはＶ３を有するノードＮ２よりも多く流れるように設定することで充電時間を短縮することができる。
【００５７】
次に、以前に発生していた電圧Ｖ１に対して切り換わる電圧Ｖ２が低い場合について説明する。図４の（ｃ）に示すとおり、時刻ｔ３において、オンしていたスイッチＳＷ１がオフし、ノードＮ５に接続されていたノードＮ１が切断されたとする。ここで、オフ状態のスイッチＳＷ２がオンしてノードＮ５とＮ２が接続されたとすると、ノードＮ５の電圧はＧで示すように時定数の大きい曲線を描いて下降する。
【００５８】
しかし、オフ状態のスイッチＳＷ２がオンしてノードＮ５とＮ３が接続される間に放電手段Ｔ２ａをオンすることでノードＮ５からＮ７へ電流が流れる。
【００５９】
ここでノードＮ５からＮ７へと流れる電流を、ノードＮ５とＮ３が接続した時よりも多く流れるように放電手段Ｔ２ａの例えば、オン抵抗値を小さくなるように調整すればノードＮ５および寄生容量Ｃ１の放電速度を加速し、充電時間を短縮することができる。即ち、Ｊで示すように時定数の小さい曲線で急峻に電圧を下降させることができる。
【００６０】
時刻ｔ４でノードＮ５の電圧がＶ２からＶ３に切り換わる場合、さらに時刻ｔでノードＮ５の電圧がＶ１からＶ３に切換わる場合もこれと同様であり、オンしていたスイッチＳＷ２もしくはＳＷ１がオフすることでノードＮ５と接続されていたノードＮ２もしくはＮ１が切断され、オフ状態のスイッチＳＷ１がオンしてノードＮ５とＮ２が接続される間Δｔに、放電手段Ｔ２ａをオンすることでノードＮ５からＮ７へ電流が流れる、ここで時刻ｔ３の場合と同様に寄生容量Ｃ１の放電速度を加速でき充電時間を短縮することができる。
【００６１】
但し、実施の形態２は充放電用の充放電手段Ｔ１ａ，Ｔ２ａが出力電圧を供給する電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ４とは独立している定電圧発生装置の一例を示すものであり、充放電手段Ｔ１ａ，Ｔ２ａは充電手段Ｔ１ａ、放電手段Ｔ２ａのどちらか一方のみを有する形態を取っても構わない。
【００６２】
さらに、充放電手段Ｔ１ａ，Ｔ２ａを１つの回路で構成し、出力の切り換え等で充放電が実現できるのならばそれでも良い。また電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ４も電圧を発生させるものであるならばキャパシタであっても能動素子を使用した回路であっても構わない。
【００６３】
以上のように、この実施の形態２によれば、ノードＮ５で発生する電圧が切り換わる時に、必要とする充放電の電圧を、ノードＮ６に接続し、電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ４と独立した充放電手段Ｔ１ａ，Ｔ２ａから供給することで充放電時に使用する電圧を電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ４で発生させる電圧とは異なる電圧に設定することができる効果が得られる。
【００６４】
同時に切り換わる電圧が以前の電圧より高いか低いかによって充放電手段Ｔ１ａ，Ｔ２ａを任意時間オン／オフさせることで、充放電時にノードＮ５に印加していた電圧と切り換わる電圧との電位差を大きく取ることが可能となり、これにより充放電時にノードＮ５から流れ出る電流およびＮ５に流れ込む電流が大きくなり、充放電速度が加速され電圧切換時間を短縮することができる効果が得られる。
【００６５】
さらに、電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ４で発生する電圧降下により、電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ４と出力端子ＯＴの間に流れる電流が小さく、希望する時間内で出力端子ＯＴおよび寄生容量Ｃ１の充放電が完了できないくらいノードＮ１とＮ５の間にかかる電圧が低い場合であっても、電圧発生手段ＬＲ１〜ＬＲ４とは独立した充放電手段Ｔ１ａ，Ｔ２ａで充放電時に出力端子ＯＴにかかる電圧を供給するため充放電時に充放電手段Ｔ１ａ，Ｔ２ａが出力端子ＯＴに印加する電圧を注意して設定すれば動作可能となる効果が得られる。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、簡単な回路構成で出力端子の出力電圧の切換時間を短くすることができる効果がある。
【００６７】
この発明によれば、出力端子および出力端子に接続される寄生容量の充放電が完了できないくらい複数の電圧発生手段間にかかる電圧が低い場合であっても、電圧発生手段とは独立した第１の充放電手段あるいは第２の充放電手段で出力端子に充放電を行うため、低電圧動作が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による定電圧発生装置の構成を示す回路図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による定電圧発生装置において出力端子に任意の電圧を導くためのノードに発生する電圧の経時変化を示すタイムチャートである。
【図３】  この発明の実施の形態２による定電圧発生装置の構成を示す回路図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による定電圧発生装置において出力端子に任意の電圧を導くためのノードに発生する電圧の経時変化を示すタイムチャートである。
【図５】  従来例の定電圧発生装置の構成を示す回路図である。
【図６】  従来例の定電圧発生装置において出力端子に任意の電圧を導くためのノードに発生する電圧の経時変化を示すタイムチャートである。
【図７】  従来の定電圧発生装置を逐次比較方式のＡ／Ｄ変換装置に適用した場合の回路構成図である。
【符号の説明】
ＬＲ１〜ＬＲ６  抵抗器（電圧発生手段）、ＳＷ１〜ＳＷ５  スイッチ、ＯＴ出力端子、Ｔ１  充電手段（第１充電手段）、Ｔ２  放電手段（第１放電手段）、Ｔ１ａ  充電手段（第２充電手段）、Ｔ２ａ  放電手段（第２放電手段）。
【図１】
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【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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【図７】
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