JP2002258956A - 電圧制御回路 - Google Patents
電圧制御回路Info
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- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路の規模を大きくすることなく、負荷電流
が急激に増大した場合の出力電圧の降下量を低減できる
ようにする。 【解決手段】 本発明は、出力トランジスタQ1のゲー
ト端子GTRGを接地電圧VSSにプリチャージするプリチャ
ージNMOSトランジスタQ2と、このトランジスタQ2の
ゲート端子にパルス信号を供給するパルス発生回路11
と、内部電源電圧VDDintの電圧降下を検知してパルス
発生回路11を活性化する第2のオペアンプ12と、内
部電源電圧VDDintと接地電圧VSSとの間に直列接続さ
れた3つの抵抗R10,R11,R12とを備えている。内部
電源電圧VDDintが1.17Vを下回ると、所定期間だけプ
リチャージNMOSトランジスタQ2をオンさせて、出力ト
ランジスタQ1のゲート電圧を急速に引き下げるため、
内部電源電圧VDDintを迅速に引き上げることができ
る。また、プリチャージNMOSトランジスタQ2が短い周
期でオン・オフを繰り返さないようにする。
が急激に増大した場合の出力電圧の降下量を低減できる
ようにする。 【解決手段】 本発明は、出力トランジスタQ1のゲー
ト端子GTRGを接地電圧VSSにプリチャージするプリチャ
ージNMOSトランジスタQ2と、このトランジスタQ2の
ゲート端子にパルス信号を供給するパルス発生回路11
と、内部電源電圧VDDintの電圧降下を検知してパルス
発生回路11を活性化する第2のオペアンプ12と、内
部電源電圧VDDintと接地電圧VSSとの間に直列接続さ
れた3つの抵抗R10,R11,R12とを備えている。内部
電源電圧VDDintが1.17Vを下回ると、所定期間だけプ
リチャージNMOSトランジスタQ2をオンさせて、出力ト
ランジスタQ1のゲート電圧を急速に引き下げるため、
内部電源電圧VDDintを迅速に引き上げることができ
る。また、プリチャージNMOSトランジスタQ2が短い周
期でオン・オフを繰り返さないようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
内部で用いられ電源電圧を降圧する機能をもつ電圧制御
回路に関する。
内部で用いられ電源電圧を降圧する機能をもつ電圧制御
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図7はチップ内に内蔵される従来の電源
降圧回路の回路図である。図7の電源降圧回路は、外部
から供給された電源電圧VDD=1.8Vを受けて、基準電
圧VREFに基づいて内部電源電圧VDDint=1.2Vを生成
する。生成された内部電源電圧VDDintは、チップ内の
各部に供給される。また、基準電圧VREF=0.8Vはチッ
プ内の不図示の基準電圧発生回路から供給される。
降圧回路の回路図である。図7の電源降圧回路は、外部
から供給された電源電圧VDD=1.8Vを受けて、基準電
圧VREFに基づいて内部電源電圧VDDint=1.2Vを生成
する。生成された内部電源電圧VDDintは、チップ内の
各部に供給される。また、基準電圧VREF=0.8Vはチッ
プ内の不図示の基準電圧発生回路から供給される。
【0003】図7の電源降圧回路は、第1のオペアンプ
(出力トランジスタ制御回路)1と、出力トランジスタ
Q1と、出力トランジスタQ1のドレイン端子と接地端
子との間に直列接続された抵抗R0,R1と、同ドレイ
ン端子と接地端子との間に接続された安定化キャパシタ
C1とを有する。抵抗R0,R1の抵抗値は、抵抗R
0,R1間の接続ノードNC1が基準電圧VREF=0.8V
に等しくなるように制御される。
(出力トランジスタ制御回路)1と、出力トランジスタ
Q1と、出力トランジスタQ1のドレイン端子と接地端
子との間に直列接続された抵抗R0,R1と、同ドレイ
ン端子と接地端子との間に接続された安定化キャパシタ
C1とを有する。抵抗R0,R1の抵抗値は、抵抗R
0,R1間の接続ノードNC1が基準電圧VREF=0.8V
に等しくなるように制御される。
【0004】すなわち、抵抗R0,R1の間には、
(1)式の関係が成り立つ。
(1)式の関係が成り立つ。
【0005】 (R0+R1)/R1=VDDint/VREF=1.2/0.8 …(1) この(1)式を展開すると、(2)式が得られる。
【0006】R1=2R0 (2) 第1のオペアンプ1は、図8に示すように、トランジス
タQ2〜Q6からなるカレントミラー型差動増幅器で構
成され、基準電圧VREFとノードNC1の電圧とが等し
くなるように出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGを
フィードバック制御する。抵抗R0,R1の抵抗比は
(2)のように決められるので、内部電源電圧VDDint
は1.2Vに制御される。
タQ2〜Q6からなるカレントミラー型差動増幅器で構
成され、基準電圧VREFとノードNC1の電圧とが等し
くなるように出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGを
フィードバック制御する。抵抗R0,R1の抵抗比は
(2)のように決められるので、内部電源電圧VDDint
は1.2Vに制御される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】次に、図7の回路の問
題点を説明する。図9は図7の電源降圧回路の負荷電流
が急激に増大した場合の内部電源電圧VDDintと出力ト
ランジスタQ1のゲート端子GTRGのシミュレーション波
形図である。具体的には、図9の時刻t=t0で負荷電
流が20mAから500mAにステップ的に増大することを仮定
しており、図示の安定化キャパシタの容量を20nFとして
いる。
題点を説明する。図9は図7の電源降圧回路の負荷電流
が急激に増大した場合の内部電源電圧VDDintと出力ト
ランジスタQ1のゲート端子GTRGのシミュレーション波
形図である。具体的には、図9の時刻t=t0で負荷電
流が20mAから500mAにステップ的に増大することを仮定
しており、図示の安定化キャパシタの容量を20nFとして
いる。
【0008】図9からわかるように、負荷電流が急激に
増大すると、内部電源電圧VDDintが一時的に1.2Vより
も降下する。内部電源電圧VDDintが降下すると、図7
の回路内のフィードバック・ループが働いて第1のオペ
アンプ1が出力トランジスタQ1のゲート電圧を下げ、
出力電流を増やして内部電源電圧VDDintを1.2Vに戻そ
うとする。
増大すると、内部電源電圧VDDintが一時的に1.2Vより
も降下する。内部電源電圧VDDintが降下すると、図7
の回路内のフィードバック・ループが働いて第1のオペ
アンプ1が出力トランジスタQ1のゲート電圧を下げ、
出力電流を増やして内部電源電圧VDDintを1.2Vに戻そ
うとする。
【0009】しかしながら、電流駆動力500mAをもつ出
力トランジスタQ1のゲート幅はミリメートル・オーダ
ーなので、そのゲート容量も10pF以上と大きな値にな
る。このようなトランジスタを駆動する第1のオペアン
プ1の電流駆動力も通常1mAのオーダーなので、第1の
オペアンプ1がゲート端子GTRGを駆動する遅延時間の時
定数は10nsのオーダーになる。
力トランジスタQ1のゲート幅はミリメートル・オーダ
ーなので、そのゲート容量も10pF以上と大きな値にな
る。このようなトランジスタを駆動する第1のオペアン
プ1の電流駆動力も通常1mAのオーダーなので、第1の
オペアンプ1がゲート端子GTRGを駆動する遅延時間の時
定数は10nsのオーダーになる。
【0010】ゲート端子GTRGの駆動に上記の遅延時間が
かかる間に、内部電源電圧VDDintは安定化キャパシタ
と負荷電流の時定数で降下を続ける。負荷電流が500mA
で、安定化キャパシタが20nFのとき、時定数は40nsにな
る。このため、図9からわかるように、ゲート端子GTRG
が下がって内部電源電圧VDDintが復帰に転じるまで、
内部電源電圧VDDintは一時的に0.96Vまで降下し、そ
の値が1.2Vに復帰するまでに20ns以上を要する。
かかる間に、内部電源電圧VDDintは安定化キャパシタ
と負荷電流の時定数で降下を続ける。負荷電流が500mA
で、安定化キャパシタが20nFのとき、時定数は40nsにな
る。このため、図9からわかるように、ゲート端子GTRG
が下がって内部電源電圧VDDintが復帰に転じるまで、
内部電源電圧VDDintは一時的に0.96Vまで降下し、そ
の値が1.2Vに復帰するまでに20ns以上を要する。
【0011】内部電源電圧VDDintの電圧の下限は、通
常、1.2V×(1-0.05)=1.14Vと仕様が決められている
ので、上記の従来例の場合には、その下限値より内部電
源電圧VDDintが下がってしまい、仕様の値に復帰する
までに20ns以上の時間がかかってしまう。
常、1.2V×(1-0.05)=1.14Vと仕様が決められている
ので、上記の従来例の場合には、その下限値より内部電
源電圧VDDintが下がってしまい、仕様の値に復帰する
までに20ns以上の時間がかかってしまう。
【0012】また、従来例において、内部電源電圧VDD
intの降下を防止するためには、安定化キャパシタと負
荷電流の時定数を大きくする目的で安定化キャパシタの
容量を例えば100nF以上にするという対策も取りうる。
intの降下を防止するためには、安定化キャパシタと負
荷電流の時定数を大きくする目的で安定化キャパシタの
容量を例えば100nF以上にするという対策も取りうる。
【0013】しかしながら、安定化キャパシタは、通
常、MOSトランジスタのゲートキャパシタで形成される
ため、安定化キャパシタの容量値を大きくすると、通
常、数mm 2〜数10mm2のチップ面積増を招いてしまう。
常、MOSトランジスタのゲートキャパシタで形成される
ため、安定化キャパシタの容量値を大きくすると、通
常、数mm 2〜数10mm2のチップ面積増を招いてしまう。
【0014】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、回路の規模を大きくすること
なく、負荷電流が急激に増大した場合の出力電圧の降下
量を低減することができる電圧制御回路を提供すること
にある。
ものであり、その目的は、回路の規模を大きくすること
なく、負荷電流が急激に増大した場合の出力電圧の降下
量を低減することができる電圧制御回路を提供すること
にある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、ソース端子またはドレイン端子に電
圧出力端子が接続された出力トランジスタと、前記電圧
出力端子の電圧が第1の電圧になるように前記出力トラ
ンジスタのゲート電圧を制御する出力トランジスタ制御
回路と、前記電圧出力端子の電圧が前記第1の電圧より
低い第2の電圧以下になったことを検出する電圧検出回
路と、前記第2の電圧以下になったことが前記電圧検出
回路により検出された時点から所定期間だけ前記出力ト
ランジスタの出力電流を増大させる電流制御回路と、を
備える。
ために、本発明は、ソース端子またはドレイン端子に電
圧出力端子が接続された出力トランジスタと、前記電圧
出力端子の電圧が第1の電圧になるように前記出力トラ
ンジスタのゲート電圧を制御する出力トランジスタ制御
回路と、前記電圧出力端子の電圧が前記第1の電圧より
低い第2の電圧以下になったことを検出する電圧検出回
路と、前記第2の電圧以下になったことが前記電圧検出
回路により検出された時点から所定期間だけ前記出力ト
ランジスタの出力電流を増大させる電流制御回路と、を
備える。
【0016】本発明では、電圧出力端子の電圧が第2の
電圧以下になったことが検出された時点から所定期間だ
け出力トランジスタの出力電流を増大させるので、負荷
電流が急激に増大した場合の出力電圧の降下量を低減で
きる。
電圧以下になったことが検出された時点から所定期間だ
け出力トランジスタの出力電流を増大させるので、負荷
電流が急激に増大した場合の出力電圧の降下量を低減で
きる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電圧制御回路
について、図面を参照しながら具体的に説明する。以下
では、半導体チップ内に内蔵され電源電圧VDDの電圧レ
ベルを降下する機能をもつ電圧制御回路について説明す
る。
について、図面を参照しながら具体的に説明する。以下
では、半導体チップ内に内蔵され電源電圧VDDの電圧レ
ベルを降下する機能をもつ電圧制御回路について説明す
る。
【0018】(第1の実施形態)図1は本発明に係る電
圧制御回路の第1の実施形態の回路図である。図1では
図7と共通する構成部分には同一符号を付しており、以
下では相違点を中心に説明する。
圧制御回路の第1の実施形態の回路図である。図1では
図7と共通する構成部分には同一符号を付しており、以
下では相違点を中心に説明する。
【0019】図1の電圧制御回路は、図7の回路の構成
に加えて、出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGを接
地電圧VSSにプリチャージするプリチャージNMOSトラン
ジスタ(充放電トランジスタ)Q2と、このトランジス
タQ2のゲート端子にパルス信号を供給するパルス発生
回路11と、内部電源電圧VDDintの電圧降下を検知し
てパルス発生回路11を活性化する第2のオペアンプ
(電圧検出回路、差動増幅器)12と、内部電源電圧V
DDintと接地電圧VSSとの間に直列接続された3つの抵
抗R10,R11,R12とを備えている。ここで、プリチャ
ージNMOSトランジスタQ2とパルス発生回路11が電流
制御回路に対応する。
に加えて、出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGを接
地電圧VSSにプリチャージするプリチャージNMOSトラン
ジスタ(充放電トランジスタ)Q2と、このトランジス
タQ2のゲート端子にパルス信号を供給するパルス発生
回路11と、内部電源電圧VDDintの電圧降下を検知し
てパルス発生回路11を活性化する第2のオペアンプ
(電圧検出回路、差動増幅器)12と、内部電源電圧V
DDintと接地電圧VSSとの間に直列接続された3つの抵
抗R10,R11,R12とを備えている。ここで、プリチャ
ージNMOSトランジスタQ2とパルス発生回路11が電流
制御回路に対応する。
【0020】抵抗R11,R12間の接続ノードND1は、
電圧VDDintを(R10+R11)とR12で抵抗分割した電
圧になる。この電圧が基準電圧VREFと略等しい電圧
(例えば、0.8V)になるように、抵抗R11,R12の抵
抗値が定められる。すなわち、(3)式の関係が成り立
つ。
電圧VDDintを(R10+R11)とR12で抵抗分割した電
圧になる。この電圧が基準電圧VREFと略等しい電圧
(例えば、0.8V)になるように、抵抗R11,R12の抵
抗値が定められる。すなわち、(3)式の関係が成り立
つ。
【0021】 1.2V×R12/(R10+R11)=0.8V …(3) (3)式を変形すると、(4)式が得られる。
【0022】R12=2(R10+R11) …(4) また、内部電源電圧VDDintが1.17Vまで降下したとき
に、抵抗R10,R11間の接続ノードND2の電圧が基準
電圧VREF=0.8Vと略等しくなるように、抵抗R10〜R
12の抵抗値が設定される。この条件を満たすには、
(5)式が成り立つ必要がある。
に、抵抗R10,R11間の接続ノードND2の電圧が基準
電圧VREF=0.8Vと略等しくなるように、抵抗R10〜R
12の抵抗値が設定される。この条件を満たすには、
(5)式が成り立つ必要がある。
【0023】 (R10+R11+R12)/(R11+R12)=1.17/0.8 …(5) (4)式と(5)式より、以下の(6)式と(7)式が
得られる。
得られる。
【0024】R10=18.5×R11 …(6) R12=39×R11 …(7) 図2は図1の第2のオペアンプ12の内部構成を示す回
路図である。図2に示すように、第2のオペアンプ12
は、第1のオペアンプ1と同様のカレントミラー型差動
増幅器の出力段に、トランジスタQ7〜Q9からなるバ
ッファ回路13を追加したものである。このようなバッ
ファ回路13を追加することにより、入力Bの電圧が入
力Aの電圧よりも高い場合は接地電圧VSSを出力し、入
力Aの電圧が入力Bの電圧よりも高い場合は電源電圧V
DDを出力する。
路図である。図2に示すように、第2のオペアンプ12
は、第1のオペアンプ1と同様のカレントミラー型差動
増幅器の出力段に、トランジスタQ7〜Q9からなるバ
ッファ回路13を追加したものである。このようなバッ
ファ回路13を追加することにより、入力Bの電圧が入
力Aの電圧よりも高い場合は接地電圧VSSを出力し、入
力Aの電圧が入力Bの電圧よりも高い場合は電源電圧V
DDを出力する。
【0025】次に、図1の電圧制御回路の動作を説明す
る。まず、内部電源電圧VDDintが所望の設定電圧1.2V
のとき、抵抗R10,R11間の接続ノードND2は基準電
圧VREF=0.8Vより高いレベルになるため、第2のオペ
アンプ12の出力はローレベルになる。
る。まず、内部電源電圧VDDintが所望の設定電圧1.2V
のとき、抵抗R10,R11間の接続ノードND2は基準電
圧VREF=0.8Vより高いレベルになるため、第2のオペ
アンプ12の出力はローレベルになる。
【0026】内部電源電圧VDDintが1.14Vまで降下す
ると、接続ノードND2の電圧レベルは基準電圧VREF
と等しくなり、内部電源電圧VDDintが1.14V未満にな
ると、接続ノードND2は基準電圧VREFより低くなっ
て第2のオペアンプ12の出力はハイレベルに遷移す
る。
ると、接続ノードND2の電圧レベルは基準電圧VREF
と等しくなり、内部電源電圧VDDintが1.14V未満にな
ると、接続ノードND2は基準電圧VREFより低くなっ
て第2のオペアンプ12の出力はハイレベルに遷移す
る。
【0027】図3はパルス発生回路11の回路図であ
る。図3に示すように、パルス発生回路11は、第2の
オペアンプ12の出力の立ち上がりエッジに基づいてパ
ルスSPを生成するパルス生成器(源パルス生成回路)
14と、パルスSPを遅延させた遅延パルスを生成する
遅延回路15と、パルス生成器14の出力と遅延回路1
5の出力との間でNOR演算を行うNORゲート(論理回路)
G1とを有する。ここで、遅延回路15とNORゲートG
1がパルス禁止回路に対応する。
る。図3に示すように、パルス発生回路11は、第2の
オペアンプ12の出力の立ち上がりエッジに基づいてパ
ルスSPを生成するパルス生成器(源パルス生成回路)
14と、パルスSPを遅延させた遅延パルスを生成する
遅延回路15と、パルス生成器14の出力と遅延回路1
5の出力との間でNOR演算を行うNORゲート(論理回路)
G1とを有する。ここで、遅延回路15とNORゲートG
1がパルス禁止回路に対応する。
【0028】パルス生成器14は、直列接続された3つ
のインバータIV1〜IV3と、第2のオペアンプ12
の出力と最終段のインバータMの出力との間でNAND演算
を行うNANDゲートG2とを有する。
のインバータIV1〜IV3と、第2のオペアンプ12
の出力と最終段のインバータMの出力との間でNAND演算
を行うNANDゲートG2とを有する。
【0029】遅延回路15は、電源端子VDDと接地端子
VSSとの間に直列接続されたPMOSトランジスタQ10、抵
抗R3およびNMOSトランジスタQ11と、インバータIV
4,IV5と、コンデンサC2とを有する。
VSSとの間に直列接続されたPMOSトランジスタQ10、抵
抗R3およびNMOSトランジスタQ11と、インバータIV
4,IV5と、コンデンサC2とを有する。
【0030】図4はパルス発生回路11の動作タイミン
グ図であり、第2のオペアンプ12の出力S1、直列接
続されたインバータの最終段の出力NN、NANDゲートG
2の出力SP、遅延回路15の出力GS、およびNORゲ
ートG1の出力S2の各波形を示している。
グ図であり、第2のオペアンプ12の出力S1、直列接
続されたインバータの最終段の出力NN、NANDゲートG
2の出力SP、遅延回路15の出力GS、およびNORゲ
ートG1の出力S2の各波形を示している。
【0031】第2のオペアンプ12の出力S1がローか
らハイになると、出力S1の立ち上がりエッジと出力N
Nの立ち下がりエッジとの時間差に応じたパルスSPが
NANDゲートG2から出力される。このパルスSPは、負
のパルスであり、遅延回路15とNORゲートG1に入力
される。
らハイになると、出力S1の立ち上がりエッジと出力N
Nの立ち下がりエッジとの時間差に応じたパルスSPが
NANDゲートG2から出力される。このパルスSPは、負
のパルスであり、遅延回路15とNORゲートG1に入力
される。
【0032】このように、NANDゲートG2は、第2のオ
ペアンプ12の出力S1がローレベルからハイレベルに
遷移するときのみパルスSPを出力し、出力S1がハイ
レベルからローレベルに遷移するときはNANDゲートG2
の出力はハイレベルのままであり、パルスSPは出力さ
れない。
ペアンプ12の出力S1がローレベルからハイレベルに
遷移するときのみパルスSPを出力し、出力S1がハイ
レベルからローレベルに遷移するときはNANDゲートG2
の出力はハイレベルのままであり、パルスSPは出力さ
れない。
【0033】遅延回路15は、抵抗RとコンデンサCと
の時定数に応じてパルスSPを遅延させ、パルス幅Δt1
の正のパルスGSを出力する。このパルスGSが出力さ
れている間、すなわち、遅延回路15の出力がハイレベ
ルのときは、NORゲートG1の出力はローレベル固定に
なり、パルスS2は出力されない。
の時定数に応じてパルスSPを遅延させ、パルス幅Δt1
の正のパルスGSを出力する。このパルスGSが出力さ
れている間、すなわち、遅延回路15の出力がハイレベ
ルのときは、NORゲートG1の出力はローレベル固定に
なり、パルスS2は出力されない。
【0034】このように、第1のオペアンプ1の出力論
理が短時間で連続して数回切り替わっても、パルス発生
回路11は、最初のパルスS2を出力してからΔt1の期
間内は後続のパルスを発生しないというノイズ・フィル
タと同様の作用を行う。ここで、Δt1は、遅延回路15
内の抵抗RとコンデンサCとの時定数を調整することに
より、例えば50nsに設定される。
理が短時間で連続して数回切り替わっても、パルス発生
回路11は、最初のパルスS2を出力してからΔt1の期
間内は後続のパルスを発生しないというノイズ・フィル
タと同様の作用を行う。ここで、Δt1は、遅延回路15
内の抵抗RとコンデンサCとの時定数を調整することに
より、例えば50nsに設定される。
【0035】図5は、図9と同様に、負荷電流が20mAか
ら500mAにステップ的に増大した場合のシミュレーショ
ン結果を示す図である。図5のt=0において負荷電流
がステップ的に増大している。負荷電流が急激に増大す
ると、上述したように内部電源電圧VDDintが低下する
が、本実施形態では、内部電源電圧VDDintが1.17Vま
で降下した時点で、パルス発生回路11が1ns幅のパル
スS2を生成する。このパルスS2は、図1のプリチャ
ージNMOSトランジスタQ2のゲート端子に入力され、こ
のトランジスタQ2をオンする。これにより、出力トラ
ンジスタQ1のゲート端子GTRGは、約1nsの間、プリチ
ャージNMOSトランジスタQ2により電荷が接地端子に引
き抜かれ、0.5V程度の低レベルに急速にプリチャージ
される。プリチャージNMOSトランジスタQ2は、パルス
発生回路11からパルスS2が出力されたときのみオン
する。
ら500mAにステップ的に増大した場合のシミュレーショ
ン結果を示す図である。図5のt=0において負荷電流
がステップ的に増大している。負荷電流が急激に増大す
ると、上述したように内部電源電圧VDDintが低下する
が、本実施形態では、内部電源電圧VDDintが1.17Vま
で降下した時点で、パルス発生回路11が1ns幅のパル
スS2を生成する。このパルスS2は、図1のプリチャ
ージNMOSトランジスタQ2のゲート端子に入力され、こ
のトランジスタQ2をオンする。これにより、出力トラ
ンジスタQ1のゲート端子GTRGは、約1nsの間、プリチ
ャージNMOSトランジスタQ2により電荷が接地端子に引
き抜かれ、0.5V程度の低レベルに急速にプリチャージ
される。プリチャージNMOSトランジスタQ2は、パルス
発生回路11からパルスS2が出力されたときのみオン
する。
【0036】出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGは
容量が大きいのに対し、第1のオペアンプ1は、図1の
回路全体の消費電流低減のため、1mA程度の電流駆動力
しかもたない。このため、第1のオペアンプ1だけで出
力トランジスタQ1のゲート端子GTRGを駆動することは
不可能である。これに対して、本実施形態は、プリチャ
ージNMOSトランジスタQ2をオンさせて、ゲート端子GT
RGの電荷を急速に接地電圧VSS側に引き抜くため、ゲー
ト端子GTRGの電圧を急速に低下させることができる。
容量が大きいのに対し、第1のオペアンプ1は、図1の
回路全体の消費電流低減のため、1mA程度の電流駆動力
しかもたない。このため、第1のオペアンプ1だけで出
力トランジスタQ1のゲート端子GTRGを駆動することは
不可能である。これに対して、本実施形態は、プリチャ
ージNMOSトランジスタQ2をオンさせて、ゲート端子GT
RGの電荷を急速に接地電圧VSS側に引き抜くため、ゲー
ト端子GTRGの電圧を急速に低下させることができる。
【0037】ここで、本実施形態は、内部電源電圧VDD
intが1.17Vを横切ってハイレベルからローレベルに降
下する際、1nsの期間だけプリチャージNMOSトランジス
タQ2をオンさせるため、このトランジスタに数10mAの
電流駆動力を持たせても、図1の回路全体の消費電流は
ほとんど増えない。したがって、プリチャージNMOSトラ
ンジスタQ2を設けても、消費電流を増やすことなく、
出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGを急速にロー側
に駆動できる。
intが1.17Vを横切ってハイレベルからローレベルに降
下する際、1nsの期間だけプリチャージNMOSトランジス
タQ2をオンさせるため、このトランジスタに数10mAの
電流駆動力を持たせても、図1の回路全体の消費電流は
ほとんど増えない。したがって、プリチャージNMOSトラ
ンジスタQ2を設けても、消費電流を増やすことなく、
出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGを急速にロー側
に駆動できる。
【0038】プリチャージNMOSトランジスタQ2がオン
すると、出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGが急速
にロー駆動され、出力トランジスタQ1の出力電流が急
激に増大する。これにより、内部電源電圧VDDintは、
大きな電圧降下を起こす前に、設定電圧1.2Vに向けて
電圧が上昇し始める。
すると、出力トランジスタQ1のゲート端子GTRGが急速
にロー駆動され、出力トランジスタQ1の出力電流が急
激に増大する。これにより、内部電源電圧VDDintは、
大きな電圧降下を起こす前に、設定電圧1.2Vに向けて
電圧が上昇し始める。
【0039】例えば、図1の例では、内部電源電圧VDD
intの一時的な電圧降下は1.14Vにとどまっており、理
論値である1.2Vから60mV程度しか電圧降下を起こして
いない。この電圧(1.14V)は、1.2V×(1-0.05)=1.1
4Vの内部電源電圧VDDintの最低値と同電圧であり、電
源仕様の範囲内に収まっていることがわかる。
intの一時的な電圧降下は1.14Vにとどまっており、理
論値である1.2Vから60mV程度しか電圧降下を起こして
いない。この電圧(1.14V)は、1.2V×(1-0.05)=1.1
4Vの内部電源電圧VDDintの最低値と同電圧であり、電
源仕様の範囲内に収まっていることがわかる。
【0040】なお、図1の内部電源電圧VDDintは、1.2
V近辺を減衰振動しながら1.2Vに収束していくが、そ
の途中の時刻t=35ns付近で再び1.17Vを横切って電圧
が降下している。ところが、パルス発生回路11は、い
ったんパルスS2を出力してからΔt1(=50ns)の期間
はパルスS2を出力しないため、内部電源電圧VDDint
が時刻t=35ns付近で1.17Vを下回っても、プリチャー
ジNMOSトランジスタQ2はオンしない。したがって、内
部電源電圧VDDintが電圧振動を起こしながら収束して
いく過程で、プリチャージNMOSトランジスタQ2が何度
もオン・オフを繰り返さなくなり、内部電源電圧VDDin
tの発振を確実に防止できる。
V近辺を減衰振動しながら1.2Vに収束していくが、そ
の途中の時刻t=35ns付近で再び1.17Vを横切って電圧
が降下している。ところが、パルス発生回路11は、い
ったんパルスS2を出力してからΔt1(=50ns)の期間
はパルスS2を出力しないため、内部電源電圧VDDint
が時刻t=35ns付近で1.17Vを下回っても、プリチャー
ジNMOSトランジスタQ2はオンしない。したがって、内
部電源電圧VDDintが電圧振動を起こしながら収束して
いく過程で、プリチャージNMOSトランジスタQ2が何度
もオン・オフを繰り返さなくなり、内部電源電圧VDDin
tの発振を確実に防止できる。
【0041】このように、第1の実施形態では、出力ト
ランジスタQ1のゲート端子GTRGの電荷を急速に接地電
圧VSS側に引き抜く目的で、第2のオペアンプ12、パ
ルス発生回路11およびプリチャージNMOSトランジスタ
Q2を設け、内部電源電圧VDDintが1.17Vを下回る
と、所定期間だけプリチャージNMOSトランジスタQ2を
オンさせて、出力トランジスタQ1のゲート電圧を急速
に引き下げるため、内部電源電圧VDDintを迅速に引き
上げることができる。したがって、内部電源電圧VDDin
tが規格で定められた電圧下限値より低くなるおそれを
回避できる。
ランジスタQ1のゲート端子GTRGの電荷を急速に接地電
圧VSS側に引き抜く目的で、第2のオペアンプ12、パ
ルス発生回路11およびプリチャージNMOSトランジスタ
Q2を設け、内部電源電圧VDDintが1.17Vを下回る
と、所定期間だけプリチャージNMOSトランジスタQ2を
オンさせて、出力トランジスタQ1のゲート電圧を急速
に引き下げるため、内部電源電圧VDDintを迅速に引き
上げることができる。したがって、内部電源電圧VDDin
tが規格で定められた電圧下限値より低くなるおそれを
回避できる。
【0042】また、プリチャージNMOSトランジスタQ2
をいったんオンさせて内部電源電圧VDDintを引き下げ
た後、Δt1の期間はプリチャージNMOSトランジスタQ2
をオンさせないようにしたため、内部電源電圧VDDint
が電圧振動しながら収束していく過程で、図1の回路が
発振するおそれはなくなる。
をいったんオンさせて内部電源電圧VDDintを引き下げ
た後、Δt1の期間はプリチャージNMOSトランジスタQ2
をオンさせないようにしたため、内部電源電圧VDDint
が電圧振動しながら収束していく過程で、図1の回路が
発振するおそれはなくなる。
【0043】(第2の実施形態)第2の実施形態は、第
1の実施形態とは異なる導電型のトランジスタを用いて
回路を構成するものである。
1の実施形態とは異なる導電型のトランジスタを用いて
回路を構成するものである。
【0044】図6は本発明に係る電圧制御回路の第2の
実施形態の回路図である。図6の電圧制御回路は、NMOS
タイプの出力トランジスタQ1aと、プリチャージPMOSト
ランジスタQ2aとを有する点で図1の回路と異なる。プ
リチャージPMOSトランジスタQ2aのソース端子は電源端
子VPPIに接続されている。この電源端子VPPIの電圧
は、電源電圧端子VDDよりも高い昇圧電圧である。この
ような昇圧電圧をプリチャージPMOSトランジスタQ2aの
ソース端子に供給する理由は、出力トランジスタQ1aの
しきい値がバックゲート効果により上昇するため、プリ
チャージPMOSトランジスタQ2aの出力電流を増やすに
は、出力トランジスタQ1aのゲート端子を電源電圧VDD
よりも高い昇圧電圧VPPIを用いて駆動する必要がある
ためである。
実施形態の回路図である。図6の電圧制御回路は、NMOS
タイプの出力トランジスタQ1aと、プリチャージPMOSト
ランジスタQ2aとを有する点で図1の回路と異なる。プ
リチャージPMOSトランジスタQ2aのソース端子は電源端
子VPPIに接続されている。この電源端子VPPIの電圧
は、電源電圧端子VDDよりも高い昇圧電圧である。この
ような昇圧電圧をプリチャージPMOSトランジスタQ2aの
ソース端子に供給する理由は、出力トランジスタQ1aの
しきい値がバックゲート効果により上昇するため、プリ
チャージPMOSトランジスタQ2aの出力電流を増やすに
は、出力トランジスタQ1aのゲート端子を電源電圧VDD
よりも高い昇圧電圧VPPIを用いて駆動する必要がある
ためである。
【0045】電源電圧VDDが1.8Vの場合、昇圧電圧VP
PIは2.3Vに設定される。この昇圧電圧は、チップ上の
不図示の昇圧電圧発生回路から供給される。
PIは2.3Vに設定される。この昇圧電圧は、チップ上の
不図示の昇圧電圧発生回路から供給される。
【0046】第2の実施形態では、内部電源電圧VDDin
tが降下すると、プリチャージPMOSトランジスタQ2aの
ゲート端子GTRGに負のパルスが印加されてプリチャージ
PMOSトランジスタQ2aがオンし、出力トランジスタQ1a
のゲート端子GTRGがハイレベルに駆動される。これによ
り、出力トランジスタQ1aの出力電流が急速に増大し、
第1の実施形態と同様に、内部電源電圧VDDintの電圧
低下を抑制できる。
tが降下すると、プリチャージPMOSトランジスタQ2aの
ゲート端子GTRGに負のパルスが印加されてプリチャージ
PMOSトランジスタQ2aがオンし、出力トランジスタQ1a
のゲート端子GTRGがハイレベルに駆動される。これによ
り、出力トランジスタQ1aの出力電流が急速に増大し、
第1の実施形態と同様に、内部電源電圧VDDintの電圧
低下を抑制できる。
【0047】このように、第2の実施形態においても、
第1の実施形態と同様に、負荷電流が急激に増大したと
きに内部電源電圧VDDintの低下を抑制できる。
第1の実施形態と同様に、負荷電流が急激に増大したと
きに内部電源電圧VDDintの低下を抑制できる。
【0048】上述した実施形態において、第1および第
2のオペアンプ1,12の回路構成は図2や図8に示し
たものに限定されない。
2のオペアンプ1,12の回路構成は図2や図8に示し
たものに限定されない。
【0049】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、電圧出力端子の電圧が第2の電圧以下になったこ
とが検出された時点から所定期間だけ出力トランジスタ
の出力電流を増大させるようにしたため、回路の規模を
大きくすることなく、負荷電流が急激に増大した場合の
出力電圧の降下量を低減することができる。
れば、電圧出力端子の電圧が第2の電圧以下になったこ
とが検出された時点から所定期間だけ出力トランジスタ
の出力電流を増大させるようにしたため、回路の規模を
大きくすることなく、負荷電流が急激に増大した場合の
出力電圧の降下量を低減することができる。
【図1】本発明に係る電圧制御回路の第1の実施形態の
回路図。
回路図。
【図2】図1の第2のオペアンプの内部構成を示す回路
図。
図。
【図3】パルス発生回路の回路図。
【図4】パルス発生回路の動作タイミング図。
【図5】負荷電流が20mAから500mAにステップ的に増大
した場合のシミュレーション結果を示す図。
した場合のシミュレーション結果を示す図。
【図6】本発明に係る電圧制御回路の第2の実施形態の
回路図。
回路図。
【図7】チップ内に内蔵される従来の電源降圧回路の回
路図。
路図。
【図8】第1のオペアンプの内部構成を示す回路図。
【図9】図7の電源降圧回路の負荷電流が急激に増大し
た場合の内部電源電圧と出力トランジスタのゲート端子
のシミュレーション波形図。
た場合の内部電源電圧と出力トランジスタのゲート端子
のシミュレーション波形図。
1 第1のオペアンプ 11 パルス発生回路 12 第2のオペアンプ 13 バイアス回路 14 源パルス生成器 15 遅延回路 Q1,Q1a 出力トランジスタ Q2 プリチャージNMOSトランジスタ Q2a プリチャージPMOSトランジスタ
Claims (7)
- 【請求項1】ソース端子またはドレイン端子に電圧出力
端子が接続された出力トランジスタと、 前記電圧出力端子の電圧が第1の電圧になるように前記
出力トランジスタのゲート電圧を制御する出力トランジ
スタ制御回路と、 前記電圧出力端子の電圧が前記第1の電圧より低い第2
の電圧以下になったことを検出する電圧検出回路と、 前記第2の電圧以下になったことが前記電圧検出回路に
より検出された時点から所定期間だけ前記出力トランジ
スタの出力電流を増大させる電流制御回路と、を備える
ことを特徴とする電圧制御回路。 - 【請求項2】前記電圧検出回路は、前記電圧出力端子の
電圧に相関する電圧と予め定めた基準電圧との電圧差に
応じた信号を出力する差動増幅器を有し、 前記電流制御回路は、 前記差動増幅器の出力信号に基づいて、所定のパルス幅
のパルス信号を出力するパルス発生回路と、 前記パルス信号に基づいて前記出力トランジスタのゲー
ト電圧を制御する充放電トランジスタと、を有すること
を特徴とする請求項1に記載の電圧制御回路。 - 【請求項3】前記差動増幅器に入力される前記電圧出力
端子の電圧に相関する電圧は、前記電圧出力端子の電圧
を抵抗分割したものであることを特徴とする請求項2に
記載の電圧制御回路。 - 【請求項4】前記パルス発生回路は、前記パルス信号を
出力してから所定期間は前記パルス信号の出力を禁止す
るパルス禁止回路を有することを特徴とする請求項2ま
たは3に記載の電圧制御回路。 - 【請求項5】前記パルス発生回路は、前記差動増幅器の
出力信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジに
基づいて源パルス信号を生成する源パルス生成回路を有
し、 前記パルス禁止回路は、 前記源パルス信号を遅延させて、前記源パルス信号のパ
ルス幅よりも広い遅延パルス信号を生成する遅延回路
と、 前記遅延パルス信号が出力されている間は前記パルス信
号の出力を禁止する論理回路と、を有することを特徴と
する請求項4に記載の電圧制御回路。 - 【請求項6】前記出力トランジスタはPMOSトランジスタ
であり、 前記充放電トランジスタはNMOSトランジスタであること
を特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の電圧制御
回路。 - 【請求項7】前記出力トランジスタはNMOSトランジスタ
であり、 前記充放電トランジスタはPMOSトランジスタであること
を特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の電圧制御
回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001052622A JP2002258956A (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 電圧制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001052622A JP2002258956A (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 電圧制御回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002258956A true JP2002258956A (ja) | 2002-09-13 |
Family
ID=18913230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001052622A Pending JP2002258956A (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 電圧制御回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002258956A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009104311A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Toshiba Corp | 定電圧電源回路 |
JP2009181381A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | New Japan Radio Co Ltd | 安定化電源回路 |
US7977932B2 (en) | 2007-09-26 | 2011-07-12 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
JP2018516408A (ja) * | 2015-06-18 | 2018-06-21 | Tdk株式会社 | 低ドロップアウト電圧レギュレータ装置 |
JP2020061148A (ja) * | 2018-10-14 | 2020-04-16 | 新唐科技股▲ふん▼有限公司 | 電圧調節用電子回路及び電圧調節方法 |
-
2001
- 2001-02-27 JP JP2001052622A patent/JP2002258956A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7977932B2 (en) | 2007-09-26 | 2011-07-12 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
US8154271B2 (en) | 2007-09-26 | 2012-04-10 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
JP2009104311A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Toshiba Corp | 定電圧電源回路 |
JP2009181381A (ja) * | 2008-01-31 | 2009-08-13 | New Japan Radio Co Ltd | 安定化電源回路 |
JP2018516408A (ja) * | 2015-06-18 | 2018-06-21 | Tdk株式会社 | 低ドロップアウト電圧レギュレータ装置 |
US10401888B2 (en) | 2015-06-18 | 2019-09-03 | Tdk Corporation | Low-dropout voltage regulator apparatus |
JP2020061148A (ja) * | 2018-10-14 | 2020-04-16 | 新唐科技股▲ふん▼有限公司 | 電圧調節用電子回路及び電圧調節方法 |
CN111045472A (zh) * | 2018-10-14 | 2020-04-21 | 新唐科技股份有限公司 | 用于电压调节的电子电路及其方法 |
CN111045472B (zh) * | 2018-10-14 | 2022-03-15 | 新唐科技股份有限公司 | 用于电压调节的电子电路及其方法 |
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