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JP2006352398A - 遅延回路 - Google Patents

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JP2006352398A
JP2006352398A JP2005174557A JP2005174557A JP2006352398A JP 2006352398 A JP2006352398 A JP 2006352398A JP 2005174557 A JP2005174557 A JP 2005174557A JP 2005174557 A JP2005174557 A JP 2005174557A JP 2006352398 A JP2006352398 A JP 2006352398A
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delay
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voltage
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Iwao Fukushi
巌 福士
Takashi Noma
隆嗣 野間
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Murata Manufacturing Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

【課題】安定した短い遅延時間を生成する。
【解決手段】遅延回路は、第1キャパシタと、第1電流源と、入力信号が一方の論理値の場合に第1キャパシタに所定の電圧を印加する第1スイッチと、入力信号が他方の論理値の場合に第1キャパシタと第1電流源とを電気的に接続する第2スイッチと、第1キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、入力信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する遅延信号を出力する第1遅延生成回路と、第2キャパシタと、第2電流源と、遅延信号が一方の論理値の場合に第2キャパシタに所定の電圧を印加する第3スイッチと、遅延信号が他方の論理値の場合に第2キャパシタと第2電流源とを電気的に接続する第4スイッチと、第2キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、遅延信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する出力信号を出力する第2遅延生成回路と、を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、遅延回路に関する。
コンデンサの充放電特性を利用した遅延回路が一般的に用いられている。例えば、特許文献1には、コンデンサに充電された電圧をコンパレータで検出することにより出力信号を切り替える遅延回路が開示されている。
図9は、コンパレータを用いた遅延回路の一般的な構成を示す図である。遅延回路100は、オペアンプ101、NPN型トランジスタ102、抵抗103、P型MOSFET111〜117、N型MOSFET121〜125、コンデンサ131、コンパレータ132、スイッチ133、及び電源141,142を備えている。
オペアンプ101、NPN型トランジスタ102、及び抵抗103は、電圧−電流変換回路を形成している。オペアンプ101の非反転入力端子には、例えば、安定した電圧であるバンドギャップ電圧Vbgが入力されている。そして、オペアンプ101の特性により、オペアンプ101の反転入力端子の電圧、つまり、A点の電圧もVbgとなる。したがって、抵抗103の抵抗値をRとすると、A点の電流IはVbg/Rとなる。
P型MOSFET111,112のソースには、電源電圧Vccが印加され、ゲートは接地されており、常にオンの状態となっている。そして、P型MOSFET114のソースは、P型MOSFET111のドレインと接続され、P型MOSFET115のソースは、P型MOSFET112のドレインと接続されている。また、P型MOSFET114,115のゲート同士が接続され、P型MOSFET114のゲートとドレインとが接続されている。つまり、P型MOSFET114,115は電流ミラー回路を構成しており、定電流Iが流れることとなる。
また、P型MOSFET113のソースには、電源電圧Vccが印加され、ゲートには入力信号が印加されている。つまり、P型MOSFET113は、入力信号がLレベルのときにオンとなる。そして、P型MOSFET116のソースは、P型MOSFET113のドレインと接続され、P型MOSFET116のゲートは、P型MOSFET114のゲートと接続されている。つまり、P型MOSFET114,116は電流ミラー回路を構成しており、P型MOSFET113がオンのときに、定電流IがP型MOSFET116を流れることとなる。
また、N型MOSFET121は、ドレインがN型MOSFET123のソースと接続され、ゲートには電源電圧Vccが印加され、ソースが接地されている。つまり、N型MOSFET121は常にオンの状態となっている。また、N型MOSFET122は、ドレインがN型MOSFET124のソースと接続され、ゲートに入力信号が印加され、ソースが接地されている。つまり、N型MOSFET122は、入力信号がHレベルのときにオンとなる。
また、N型MOSFET123のドレインは、P型MOSFET115のドレインと接続され、N型MOSFET124のドレインは、P型MOSFET116のドレインと接続されている。また、N型MOSFET123,124のゲート同士が接続され、N型MOSFET123のゲートとドレインとが接続されている。つまり、N型MOSFET123,124は電流ミラー回路を構成しており、N型MOSFET122がオンのときに、定電流IがN型MOSFET124を流れることとなる。
そして、コンデンサ131は、一端がP型MOSFET116のドレイン及びN型MOSFET124のドレインと接続され、他端が接地されている。したがって、入力信号がLレベルのときは、P型MOSFET113がオン、N型MOSFET122がオフとなることにより、P型MOSFET116を流れる定電流Iがコンデンサ131に流れ込み、コンデンサ131が充電される。また、入力信号がHレベルのときは、P型MOSFET113がオフ、N型MOSFET122がオンとなることにより、コンデンサ131に蓄えられた電荷がN型MOSFET124を流れる定電流Iにより放電される。
コンパレータ132は、非反転入力端子に入力されるコンデンサ131の電圧と、反転入力端子に入力される基準電圧との比較結果を出力する。スイッチ133は、遅延回路100の出力信号がHレベルのときは、電源141により供給される電圧Vrefを基準電圧としてコンパレータ132に入力し、遅延回路100の出力信号がLレベルのときは、電源142により供給される電圧Vcc−Vrefを基準電圧としてコンパレータ132に入力する。
そして、P型MOSFET117のソースに電源電圧Vccが印加され、ドレインがN型MOSFET125のドレインと接続されている。また、N型MOSFET125のソースは接地され、P型MOSFET117及びN型MOSFET125のゲートにコンパレータ132の出力が入力されている。つまり、P型MOSFET117及びN型MOSFET125はCMOSインバータ回路を構成しており、P型MOSFET117のドレインとN型MOSFET125のドレインとの接続点の電圧は、コンパレータ132の出力を反転したものとなる。そして、このインバータの出力が遅延回路100の出力信号となっている。
図10は、遅延回路100の動作を示すタイミングチャートである。まず、初期状態を時刻t0とすると、この状態では入力信号がLレベルであるため、P型MOSFET113がオンとなり、P型MOSFET116を流れる定電流Iによりコンデンサ131が充電され、コンデンサ131の電圧はVccとなっている。そのため、コンパレータ132の出力はHレベル、遅延回路100の出力信号はLレベルとなっている。
時刻t1に入力信号がLレベルからHレベルに変化すると、P型MOSFET113がオフとなり、N型MOSFET122がオンとなる。これにより、コンデンサ131に蓄えられた電荷がN型MOSFET124を流れる定電流Iにより放電されはじめ、コンデンサ131の電圧が徐々に低下していく。時刻t2に、コンデンサ131の電圧が基準電圧であるVcc−Vrefより小さくなると、コンパレータ132は、出力をLレベルに切り替えはじめ、コンパレータ132自身の遅延により、時刻t3にコンパレータ132の出力がLレベルとなる。そして、時刻t3にコンパレータ132の出力がLレベルとなると、遅延回路100の出力信号がHレベルとなる。つまり、時刻t1から時刻t3までが、入力信号がLレベルからHレベルに変化する際の遅延時間Tdlyとなっている。
その後、時刻t1’に入力信号がHレベルからLレベルに変化すると、P型MOSFET113がオンとなり、N型MOSFET122がオフとなる。これにより、P型MOSFET116を流れる定電流Iによりコンデンサ131が充電されはじめ、コンデンサ131の電圧が徐々に上昇していく。そして、時刻t2’に、コンデンサ131の電圧が基準電圧であるVrefより大きくなると、コンパレータ132は、出力をHレベルに切り替えはじめ、コンパレータ132自身の遅延により、時刻t3’にコンパレータ132の出力がHレベルとなる。そして、時刻t3’にコンパレータ132の出力がHレベルとなると、遅延回路100の出力信号がLレベルとなる。つまり、時刻t1’から時刻t3’までが、入力信号がHレベルからLレベルに変化する際の遅延時間Tdlyとなっている。
特開2003−8410号公報
ところで、コンデンサ131に定電流Iを用いて充電または放電を行う場合、コンデンサ131の容量をCとすると、コンデンサ131の電圧がΔVだけ変化する際に必要な時間Tは、T=C・ΔV/Iとなる。したがって、遅延回路100を用いて短い遅延時間Tdlyを生成するためには、コンデンサ131の容量を小さくする必要がある。
一方、コンデンサ131に充放電を行うための電流源となっているP型MOSFET116及びN型MOSFET124については、定電流性を確保するためにゲート長を大きくする必要がある。そのため、P型MOSFET116及びN型MOSFET124の寄生容量が大きくなってしまい、コンデンサ131の容量を小さくしたとしても、P型MOSFET116及びN型MOSFET124の寄生容量によって遅延時間Tdlyが長くなってしまうこととなる。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、安定した短い遅延時間を生成可能な遅延回路を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の遅延回路は、第1キャパシタと、第1電流源と、入力信号が一方の論理値の場合に前記第1キャパシタに所定の電圧を印加する第1スイッチと、前記入力信号が他方の論理値の場合に前記第1キャパシタと前記第1電流源とを電気的に接続する第2スイッチと、前記第1キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記入力信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する遅延信号を出力する第1遅延生成回路と、第2キャパシタと、第2電流源と、前記遅延信号が一方の論理値の場合に前記第2キャパシタに所定の電圧を印加する第3スイッチと、前記遅延信号が他方の論理値の場合に前記第2キャパシタと前記第2電流源とを電気的に接続する第4スイッチと、前記第2キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記遅延信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する出力信号を出力する第2遅延生成回路と、を備えることとする。
また、前記第1スイッチは、前記入力信号が一方の論理値の場合に前記第1キャパシタに電源電圧を印加し、前記第1キャパシタを充電するスイッチであり、前記第2スイッチは、前記入力信号が他方の論理値の場合に前記第1キャパシタと前記第1電流源の上流側とを電気的に接続し、前記第1キャパシタを放電するスイッチであり、前記第3スイッチは、前記遅延信号が一方の論理値の場合に前記第2キャパシタに前記電源電圧を印加し、前記第2キャパシタを充電するスイッチであり、前記第4スイッチは、前記遅延信号が他方の論理値の場合に前記第2キャパシタと前記第2電流源の上流側とを電気的に接続し、前記第2キャパシタを放電するスイッチであることとすることができる。
また、前記第1スイッチは、前記入力信号が一方の論理値の場合に前記第1キャパシタに接地電圧を印加し、前記第1キャパシタを放電するスイッチであり、前記第2スイッチは、前記入力信号が他方の論理値の場合に前記第1キャパシタと前記第1電流源の下流側とを電気的に接続し、前記第1キャパシタを充電するスイッチであり、前記第3スイッチは、前記遅延信号が一方の論理値の場合に前記第2キャパシタに前記接地電圧を印加し、前記第2キャパシタを放電するスイッチであり、前記第4スイッチは、前記遅延信号が他方の論理値の場合に前記第2キャパシタと前記第2電流源の下流側とを電気的に接続し、前記第2キャパシタを充電するスイッチであることとすることもできる。
また、前記第1スイッチ及び前記第3スイッチは、第1ゲート長を有するMOSFETであり、前記第1電流源及び前記第2電流源は複数のMOSFETを用いて構成されており、前記第1電流源及び前記第2電流源の少なくとも最終段の前記MOSFETは、前記第1ゲート長より大きい第2ゲート長を有することとすることができる。
また、前記第1遅延生成回路は、前記第1キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記遅延信号を出力するインバータであり、前記第2遅延生成回路は、前記第2キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記出力信号を出力するインバータであることとすることができる。
さらに、本発明の遅延回路は、入力電圧をスイッチング制御するスイッチング回路と、前記スイッチング回路のスイッチングにより発生する電圧を平滑化して出力電圧とする平滑回路と、前記出力電圧に応じた電圧と基準電圧との比較結果である比較信号を出力する比較回路と、前記比較信号を遅延させた前記スイッチング回路のオンオフを制御するための出力信号を出力する遅延回路と、を含んで構成されるリップルコンバータにおける前記遅延回路であって、第1キャパシタと、第1電流源と、入力信号が一方の論理値の場合に前記第1キャパシタに所定の電圧を印加する第1スイッチと、前記入力信号が他方の論理値の場合に前記第1キャパシタと前記第1電流源とを電気的に接続する第2スイッチと、前記第1キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記入力信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する遅延信号を出力する第1遅延生成回路と、第2キャパシタと、第2電流源と、前記遅延信号が一方の論理値の場合に前記第2キャパシタに所定の電圧を印加する第3スイッチと、前記遅延信号が他方の論理値の場合に前記第2キャパシタと前記第2電流源とを電気的に接続する第4スイッチと、前記第2キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記遅延信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する出力信号を出力する第2遅延生成回路と、を備えることとすることができる。
安定した短い遅延時間を生成可能な遅延回路を提供することができる。
<<第1の実施形態>>
==回路構成==
図1は、本発明の第1の実施形態である遅延回路の構成を示す図である。遅延回路10は、オペアンプ11、NPN型トランジスタ12、抵抗13、P型MOSFET21〜28、N型MOSFET31〜38、コンデンサ41,42、及びインバータ51〜54を備えている。
オペアンプ11、NPN型トランジスタ12、及び抵抗13は、電圧−電流変換回路を形成している。オペアンプ11の非反転入力端子には、例えば、安定した電圧であるバンドギャップ電圧Vbgが入力されている。そして、オペアンプ11の特性により、オペアンプ11の反転入力端子の電圧、つまり、A点の電圧もVbgとなる。したがって、抵抗13の抵抗値をRとすると、A点の電流IはVbg/Rとなる。なお、遅延回路10を集積化する場合は、端子14を設けることにより、抵抗13を遅延回路10の外部に接続することとしてもよい。このように抵抗13を外部に設けることにより、抵抗13の抵抗値によって定電流Iを調整し、遅延回路10により生成される遅延時間を変更することができる。
P型MOSFET21〜23のソースには、電源電圧Vccが印加され、ゲートは接地されており、常にオンの状態となっている。そして、P型MOSFET24のソースは、P型MOSFET21のドレインと接続され、P型MOSFET25のソースは、P型MOSFET22のドレインと接続されている。また、P型MOSFET26のソースは、P型MOSFET23のドレインと接続されている。そして、P型MOSFET24〜26のゲート同士が接続され、P型MOSFET24のゲートとドレインとが接続されている。つまり、P型MOSFET24〜26は電流ミラー回路を構成しており、定電流Iが流れることとなる。
また、P型MOSFET27のソースには、電源電圧Vccが印加され、ゲートには入力信号が印加されている。つまり、P型MOSFET27(第1スイッチ)は、入力信号がLレベルのときにオンとなる。
また、N型MOSFET31は、ドレインがN型MOSFET35のソースと接続され、ゲートには電源電圧Vccが印加され、ソースが接地されている。つまり、N型MOSFET31は常にオンの状態となっている。また、N型MOSFET32は、ドレインがN型MOSFET36のソースと接続され、ゲートに入力信号が印加され、ソースが接地されている。つまり、N型MOSFET32(第2スイッチ)は、入力信号がHレベルのときにオンとなる。
また、N型MOSFET35のドレインは、P型MOSFET25のドレインと接続され、N型MOSFET36のドレインは、P型MOSFET27のドレインと接続されている。また、N型MOSFET35,36のゲート同士が接続され、N型MOSFET35のゲートとドレインとが接続されている。つまり、N型MOSFET35,36は電流ミラー回路を構成しており、N型MOSFET32がオンのときに、定電流IがN型MOSFET36を流れることとなる。なお、P型MOSFET21,22,24,25、N型MOSFET31,35,36により、本発明の第1電流源が構成されている。
そして、コンデンサ41(第1キャパシタ)は、一端がP型MOSFET27のドレイン及びN型MOSFET36のドレイン(第1電流源の上流側)と接続され、他端が接地されている。したがって、入力信号がLレベルのときは、P型MOSFET27がオン、N型MOSFET32がオフとなり、電源電圧Vccがコンデンサ41に印加されることにより、コンデンサ41が充電される。また、入力信号がHレベルのときは、P型MOSFET27がオフ、N型MOSFET32がオンとなることにより、コンデンサ41に蓄えられた電荷がN型MOSFET36を流れる定電流Iにより放電される。
インバータ51,52(第1遅延生成回路)は、コンデンサ41の電圧に応じて動作する回路である。図2は、インバータ51の構成例を示す図である。なお、インバータ52〜54についても、図2に示すインバータ51と同様の構成となっている。インバータ51は、P型MOSFET61及びN型MOSFET62によって構成されている。P型MOSFET61のソースに電源電圧Vccが印加され、ドレインがN型MOSFET62のドレインと接続されている。そして、N型MOSFET62のソースは接地されている。
したがって、インバータ51に入力されるコンデンサ41の電圧が所定の閾値電圧よりも大きくなると、P型MOSFET61がオフ、N型MOSFET62がオンとなり、P型MOSFET61のドレインとN型MOSFET62のドレインとの接続点の電圧は、Lレベルとなる。また、コンデンサ41の電圧が所定の閾値電圧よりも小さくなると、P型MOSFET61がオン、N型MOSFET62がオフとなり、P型MOSFET61のドレインとN型MOSFET62のドレインとの接続点の電圧は、Hレベルとなる。そして、インバータ52は、インバータ51の出力を反転して出力する。
また、P型MOSFET28のソースには、電源電圧Vccが印加され、ゲートにはインバータ52の出力である遅延信号が印加されている。つまり、P型MOSFET28(第3スイッチ)は、遅延信号がLレベルのときにオンとなる。
また、N型MOSFET33は、ドレインがN型MOSFET37のソースと接続され、ゲートには電源電圧Vccが印加され、ソースが接地されている。つまり、N型MOSFET33は常にオンの状態となっている。また、N型MOSFET34は、ドレインがN型MOSFET38のソースと接続され、ゲートにインバータ52から出力される遅延信号が印加され、ソースが接地されている。つまり、N型MOSFET34(第4スイッチ)は、遅延信号がHレベルのときにオンとなる。
また、N型MOSFET37のドレインは、P型MOSFET26のドレインと接続され、N型MOSFET38のドレインは、P型MOSFET28のドレインと接続されている。また、N型MOSFET37,38のゲート同士が接続され、N型MOSFET37のゲートとドレインとが接続されている。つまり、N型MOSFET37,38は電流ミラー回路を構成しており、N型MOSFET34がオンのときに、定電流IがN型MOSFET38を流れることとなる。なお、P型MOSFET21,23,24,26、N型MOSFET33,37,38により、本発明の第2電流源が構成されている。
そして、コンデンサ42(第2キャパシタ)は、一端がP型MOSFET28のドレイン及びN型MOSFET38のドレイン(第2電流源の上流側)と接続され、他端が接地されている。したがって、インバータ52から出力される遅延信号がLレベルのときは、P型MOSFET28がオン、N型MOSFET34がオフとなり、電源電圧Vccがコンデンサ42に印加されることにより、コンデンサ42が充電される。また、インバータ52から出力される遅延信号がHレベルのときは、P型MOSFET28がオフ、N型MOSFET34がオンとなることにより、コンデンサ42に蓄えられた電荷がN型MOSFET38を流れる定電流Iにより放電される。
インバータ53,54(第2遅延生成回路)は、コンデンサ42の電圧に応じて動作する回路である。インバータ53は、コンデンサ42の電圧が所定の閾値電圧よりも大きくなると、Lレベルの信号を出力し、コンデンサ42の電圧が所定の閾値電圧よりも小さくなると、Hレベルの信号を出力する。そして、インバータ54は、インバータ53の出力を反転したものを、遅延回路10の出力信号として出力する。
==動作説明==
次に、遅延回路10の動作について説明する。図3は、第1の実施形態の遅延回路10の動作を示すタイミングチャートである。まず、初期状態を時刻t0とすると、この状態では入力信号がLレベルであるため、P型MOSFET27がオンとなり、電源電圧Vccがコンデンサ41に印加され、コンデンサ41の電圧はVccまで充電されている。そのため、インバータ51の出力はLレベル、インバータ52の出力はHレベルとなっている。
そして、インバータ52の出力がHレベルであるため、P型MOSFET28がオフ、N型MOSFET34がオンとなり、コンデンサ42に蓄えられた電荷がN型MOSFET38を流れる定電流Iにより放電され、0Vとなっている。そのため、インバータ53の出力はHレベル、インバータ54の出力はLレベルとなっている。
時刻t1に入力信号がLレベルからHレベルに変化すると、P型MOSFET27がオフとなり、N型MOSFET32がオンとなる。これにより、コンデンサ41に蓄えられた電荷がN型MOSFET36を流れる定電流Iにより放電されはじめ、コンデンサ41の電圧が徐々に低下していく。時刻t2に、コンデンサ41の電圧がインバータ51の閾値電圧(例えばVcc/2)より小さくなると、インバータ51の出力がHレベルとなり、インバータ52の出力がLレベルとなる。つまり、入力信号がLレベルからHレベルへ変化してから遅延時間Tdly後に、インバータ51,52の出力が変化することとなる。
そして、時刻t2にインバータ52の出力(遅延信号)がHレベルからLレベルに変化することにより、P型MOSFET28がオン、N型MOSFET34がオフとなる。これにより、電源電圧Vccがコンデンサ42に印加され、コンデンサ42の電圧が急速にVccまで充電される。そのため、インバータ53の出力はLレベル、インバータ54の出力はHレベルに変化する。
その後、時刻t1’に入力信号がHレベルからLレベルに変化すると、P型MOSFET27がオンとなり、N型MOSFET32がオフとなる。これにより、電源電圧Vccがコンデンサ41に印加され、コンデンサ41の電圧が急速にVccまで充電される。そのため、インバータ51の出力はLレベル、インバータ52の出力はHレベルに変化する。
そして、時刻t1’にインバータ52の出力(遅延信号)がLレベルからHレベルに変化することにより、P型MOSFET28がオフ、N型MOSFET34がオンとなる。これにより、コンデンサ42に蓄えられた電荷がN型MOSFET38を流れる定電流Iにより放電されはじめ、コンデンサ42の電圧が徐々に低下していく。時刻t2’に、コンデンサ42の電圧がインバータ53の閾値電圧より小さくなると、インバータ53の出力がHレベルとなり、インバータ54の出力がLレベルとなる。つまり、インバータ52から出力される遅延信号がLレベルからHレベルへ変化してから、遅延時間Tdly後に、インバータ53,54の出力が変化することとなる。
したがって、インバータ54から出力される信号は、入力信号を遅延時間Tdlyだけ遅延させた信号となる。このように、遅延回路10においては、コンデンサ41,42を定電流によって放電する際の時間を用いて遅延時間を生成しており、充電用の定電流を生成するMOSFETを備えていない。つまり、充電用の定電流を生成するMOSFETと放電用の定電流を生成するMOSFETとを両方とも備えた遅延回路と比較して、コンデンサ41,42に並列につく寄生容量が小さくなり、遅延時間Tdlyが短くなる。なお、P型MOSFET27,28はスイッチとして動作すればよいため、電流源であるN型MOSFET36,38と比較してゲート長は十分小さくなっている。したがって、P型MOSFET27,28の寄生容量はコンデンサ41,42の容量と比較して十分小さく、遅延時間Tdlyへの影響は小さい。
<<第2の実施形態>>
==回路構成==
図4は、本発明の第2の実施形態である遅延回路の構成を示す図である。第1の実施形態では、コンデンサ41,42の放電を定電流で行うことにより遅延時間Tdlyを生成することとしていたが、第2の実施形態では、コンデンサ41,42の充電を定電流で行うことにより遅延時間Tdlyを生成することとしている。
遅延回路70は、オペアンプ11、NPN型トランジスタ12、抵抗13、P型MOSFET21,24,27,28,71,72、N型MOSFET32,34、コンデンサ41,42、及びインバータ51〜54を備えている。
P型MOSFET71のソースは、P型MOSFET27のドレインと接続され、P型MOSFET71のゲートは、P型MOSFET24のゲートと接続されている。つまり、P型MOSFET24,71は電流ミラー回路を構成しており、P型MOSFET27がオンのときに、定電流IがP型MOSFET71(第1電流源)を流れることとなる。
そして、コンデンサ41(第1キャパシタ)は、一端がP型MOSFET71のドレイン(第1電流源の下流側)及びN型MOSFET32のドレインと接続され、他端が接地されている。したがって、入力信号がLレベルのときは、P型MOSFET27(第2スイッチ)がオン、N型MOSFET32(第1スイッチ)がオフとなり、P型MOSFET71を流れる定電流Iがコンデンサ41に流れ込み、コンデンサ41が充電される。また、入力信号がHレベルのときは、P型MOSFET27がオフ、N型MOSFET32がオンとなることにより、コンデンサ41に接地電圧が印加され、コンデンサ41が放電される。
また、P型MOSFET72のソースは、P型MOSFET28のドレインと接続され、P型MOSFET72のゲートは、P型MOSFET24のゲートと接続されている。つまり、P型MOSFET24,72は電流ミラー回路を構成しており、P型MOSFET28がオンのときに、定電流IがP型MOSFET72(第2電流源)を流れることとなる。
そして、コンデンサ42(第2キャパシタ)は、一端がP型MOSFET72のドレイン(第2電流源の下流側)及びN型MOSFET34のドレインと接続され、他端が接地されている。したがって、インバータ52から出力される遅延信号がLレベルのときは、P型MOSFET28(第4スイッチ)がオン、N型MOSFET34(第3スイッチ)がオフとなり、P型MOSFET72を流れる定電流Iがコンデンサ42に流れ込み、コンデンサ42が充電される。また、インバータ52から出力される遅延信号がHレベルのときは、P型MOSFET28がオフ、N型MOSFET34がオンとなることにより、コンデンサ42に接地電圧が印加され、コンデンサ42が放電される。
==動作説明==
図5は、第2の実施形態の遅延回路70の動作を示すタイミングチャートである。まず、初期状態を時刻t0とすると、この状態では入力信号がHレベルであるため、P型MOSFET32がオンとなり、接地電圧がコンデンサ41に印加され、コンデンサ41は放電されている。そのため、インバータ51の出力はHレベル、インバータ52の出力はLレベルとなっている。
そして、インバータ52の出力がLレベルであるため、P型MOSFET28がオン、N型MOSFET34がオフとなり、P型MOSFET72を流れる定電流Iによりコンデンサ42の電圧はVccまで充電されている。そのため、インバータ53の出力はLレベル、インバータ54の出力はHレベルとなっている。
時刻t1に入力信号がHレベルからLレベルに変化すると、P型MOSFET27がオンとなり、N型MOSFET32がオフとなる。これにより、P型MOSFET27を流れる定電流Iによりコンデンサ41が充電されはじめ、コンデンサ41の電圧が徐々に上昇していく。時刻t2に、コンデンサ41の電圧がインバータ51の閾値電圧(例えばVcc/2)より大きくなると、インバータ51の出力がLレベルとなり、インバータ52の出力がHレベルとなる。つまり、入力信号がHレベルからLレベルへ変化してから遅延時間Tdly後に、インバータ51,52の出力が変化することとなる。
そして、時刻t2にインバータ52の出力(遅延信号)がLレベルからHレベルに変化することにより、P型MOSFET28がオフ、N型MOSFET34がオンとなる。これにより、接地電圧がコンデンサ42に印加され、コンデンサ42が急速に放電される。そのため、インバータ53の出力はHレベル、インバータ54の出力はLレベルに変化する。
その後、時刻t1’に入力信号がLレベルからHレベルに変化すると、P型MOSFET27がオフとなり、N型MOSFET32がオンとなる。これにより、接地電圧がコンデンサ41に印加され、コンデンサ41が急速に放電される。そのため、インバータ51の出力はHレベル、インバータ52の出力はLレベルに変化する。
そして、時刻t1’にインバータ52の出力(遅延信号)がHレベルからLレベルに変化することにより、P型MOSFET28がオン、N型MOSFET34がオフとなる。これにより、P型MOSFET28を流れる定電流Iによりコンデンサ42が充電されはじめ、コンデンサ42の電圧が徐々に上昇していく。時刻t2’に、コンデンサ42の電圧がインバータ53の閾値電圧より大きくなると、インバータ53の出力がLレベルとなり、インバータ54の出力がHレベルとなる。つまり、インバータ52から出力される遅延信号がHレベルからLレベルへ変化してから、遅延時間Tdly後に、インバータ53,54の出力が変化することとなる。
したがって、インバータ54から出力される信号は、入力信号を遅延時間Tdlyだけ遅延させた信号となる。そして、遅延回路70においては、コンデンサ41,42を定電流によって充電する際の時間を用いて遅延時間を生成しており、放電用の定電流を生成するMOSFETを備えていない。つまり、第1の実施形態における遅延回路10と同様に、充電用の定電流を生成するMOSFETと放電用の定電流を生成するMOSFETとを両方とも備えた遅延回路と比較して、コンデンサ41,42に並列につく寄生容量が小さくなり、遅延時間Tdlyが短くなる。
<<適用例>>
図6は、第1の実施形態の遅延回路10を用いた降圧型のリップルコンバータの一例を示す図である。リップルコンバータ80は、入力電圧Vinから所望の電圧Voutを生成するものであり、スイッチング回路であるN型MOSFET81,82及びインバータ83、平滑回路であるコイル84及びコンデンサ85、コンパレータ(比較回路)86、抵抗87,88、電源89、及び遅延回路10を含んで構成されている。
N型MOSFET81のゲートには、遅延回路10の出力信号が入力され、N型MOSFET82のゲートには、遅延回路10の出力信号がインバータ83を介して入力されている。つまり、遅延回路10の出力信号がHレベルのときは、N型MOSFET81がオン、N型MOSFET82がオフとなり、遅延回路10の出力信号がLレベルのときは、N型MOSFET81がオフ、N型MOSFET82がオンとなる。
N型MOSFET81がオンのとき、N型MOSFET81を流れる電流Ionがコイル84を介してコンデンサ85に流れ込み、出力電圧Voutが徐々に上昇する。その後、N型MOSFET81がオフになり、N型MOSFET82がオンになると、コイル84は電流を流し続けようとするため、N型MOSFET82からコイル84に向かって電流Ioffが流れることとなる。そして、コイル84に蓄えられたエネルギーが減少するに連れて、この電流Ioffも減少し、コンデンサ85が放電されることにより、出力電圧Voutが徐々に下降する。
コンパレータ86は、出力電圧Voutが所望の電圧となるようにN型MOSFET81,82のオンオフを制御するものであり、出力電圧Voutを抵抗87,88で分圧して得られる電圧Vfと、電源89による基準電圧Vrefとを比較する。そして、遅延回路10は、コンパレータ86の出力を所定の遅延時間Tdlyだけ遅らせて出力する。つまり、リップルコンバータ80においては、出力電圧Voutに重畳された数mVから百mV程度のリップルを用いて、N型MOSFET81,82のオンオフ制御が行われることとなる。
図7は、N型MOSFET81のオンデューティーを50%とする場合のリップルコンバータの動作を示すタイミングチャートである。まず、時刻t0においては、出力電圧Voutを分圧して得られる電圧Vfが基準電圧Vrefより小さいため、コンパレータ86の出力はHレベルとなっており、遅延回路10の出力もHレベルとなっている。そのため、N型MOSFET81がオン、N型MOSFET82がオフとなり、電圧Vfは徐々に上昇していく。
その後、時刻t1に、電圧Vfが電圧Vrefより大きくなると、コンパレータ86の出力がLレベルに変化する。そして、時刻t1から遅延時間Tdly後の時刻t2に、遅延回路10の出力がLレベルに変化する。遅延回路10の出力がLレベルになると、N型MOSFET81がオフ、N型MOSFET82がオンとなり、電圧Vfは徐々に下降していく。
その後、時刻t3に、電圧Vfが電圧Vrefより小さくなると、コンパレータ86の出力がHレベルに変化する。そして、時刻t3から遅延時間Tdly後の時刻t4に、遅延回路10の出力がHレベルに変化し、電圧Vfが再び上昇し始める。
このように、リップルコンバータ80では、遅延回路10により生成される遅延時間Tdlyによって、N型MOSFET81がオンとなっている割合であるオンデューティーが決まることとなる。そして、このオンデューティーを変更することにより、出力電圧Voutを調整することが可能となる。つまり、図7に示したオンデューティー50%の場合においては、出力電圧Voutは入力電圧Vinの1/2となるが、図8に示すように、遅延回路10によって生成される遅延時間Tdlyを短くしてオンデューティーを小さくすることにより、より小さい出力電圧Voutを得ることができる。つまり、短い遅延時間を生成することができる遅延回路10は、オンデューティーの小さいリップルコンバータを構成するために効果的に用いることができる。
なお、リップルコンバータ80においては、第1の実施形態の遅延回路10を用いることとしたが、第1の実施形態の遅延回路10のかわりに、第2の実施形態の遅延回路70を用いることも可能である。
以上、第1及び第2の実施形態の遅延回路10,70、遅延回路10を適用したリップルコンバータ80について説明した。前述したように、遅延回路10においては、コンデンサ41,42を定電流によって放電する際の時間のみを用いて遅延時間を生成しているため、充電用の定電流を生成するMOSFETと放電用の定電流を生成するMOSFETとを両方とも備えた遅延回路と比較して、コンデンサ41,42に並列につく寄生容量が小さくなり、遅延時間Tdlyを短くすることができる。
同様に、遅延回路70においては、コンデンサ41,42を定電流によって充電する際の時間のみを用いて遅延時間を生成しているため、充電用の定電流を生成するMOSFETと放電用の定電流を生成するMOSFETとを両方とも備えた遅延回路と比較して、コンデンサ41,42に並列につく寄生容量が小さくなり、遅延時間Tdlyを短くすることができる。
なお、遅延回路10,70の何れの場合においても、スイッチとして用いられるMOSFETのゲート長は、電流源に用いられるMOSFETのゲート長よりも十分小さいものであり、スイッチとして用いられるMOSFETの寄生容量による遅延時間Tdlyへの影響は小さい。また、電流源に用いられるMOSFETのゲート長は大きく、定電流性が確保されるため、安定した遅延時間を生成することができる。
また、本実施形態においては、コンデンサ41,42の電圧に応じて動作する回路としてインバータ51〜54を用いることとしたが、インバータ51〜54のかわりに、コンパレータを用いることもできる。コンパレータを用いる場合においても、コンデンサ41,42に並列につく寄生容量が小さくなるため、遅延時間を短くすることが可能である。なお、本実施形態に示すようにインバータ51〜54を用いることにより、コンパレータによる遅延の影響を受けず、遅延時間をより短くすることができる。また、コンパレータと比較してインバータ51〜54の回路規模は小さいため、遅延回路10,70の回路規模を小さくすることができる。さらに、遅延回路10,70を集積化する場合においても、集積回路のサイズを小さくすることができる。
そして、遅延回路10,70は安定した短い遅延時間を生成することができるため、これを用いてオンデューティーまたはオフデューティーの小さいリップルコンバータを構成することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
例えば、遅延回路10,70を集積化する場合においては、コンデンサ41,42を集積回路の外部に設けることとしてもよい。この場合、集積回路の外部に接続されるコンデンサ41,42の容量を変更することにより、遅延回路10,70により生成される遅延時間Tdlyを調整することが可能となる。
また、本実施形態においては、遅延回路10,70を適用する例としてリップルコンバータ80を説明したが、遅延回路10,70の用途はこれに限られるものではなく、遅延時間を必要とする様々な回路に用いることができる。
本発明の第1の実施形態である遅延回路の構成を示す図である。 インバータの構成例を示す図である。 第1の実施形態の遅延回路の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第2の実施形態である遅延回路の構成を示す図である。 第2の実施形態の遅延回路の動作を示すタイミングチャートである。 第1の実施形態の遅延回路を用いた降圧型のリップルコンバータの一例を示す図である。 オンデューティーを50%とする場合のリップルコンバータの動作を示すタイミングチャートである。 オンデューティーを25%とする場合のリップルコンバータの動作を示すタイミングチャートである。 コンパレータを用いた遅延回路の一般的な構成を示す図である。 従来のコンパレータを用いた遅延回路の動作を示すタイミングチャートである。
符号の説明
10 遅延回路 11 オペアンプ
12 NPN型トランジスタ 13 抵抗
14 端子 21〜28 P型MOSFET
31〜38 N型MOSFET 41,42 コンデンサ
51〜54 インバータ 61 P型MOSFET
62 N型MOSFET 71,72 P型MOSFET
80 リップルコンバータ 81,82 N型MOSFET
83 インバータ 84 コイル
85 コンデンサ 86 コンパレータ
87,88 抵抗 89 電源

Claims (6)

  1. 第1キャパシタと、
    第1電流源と、
    入力信号が一方の論理値の場合に前記第1キャパシタに所定の電圧を印加する第1スイッチと、
    前記入力信号が他方の論理値の場合に前記第1キャパシタと前記第1電流源とを電気的に接続する第2スイッチと、
    前記第1キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記入力信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する遅延信号を出力する第1遅延生成回路と、
    第2キャパシタと、
    第2電流源と、
    前記遅延信号が一方の論理値の場合に前記第2キャパシタに所定の電圧を印加する第3スイッチと、
    前記遅延信号が他方の論理値の場合に前記第2キャパシタと前記第2電流源とを電気的に接続する第4スイッチと、
    前記第2キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記遅延信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する出力信号を出力する第2遅延生成回路と、
    を備えることを特徴とする遅延回路。
  2. 請求項1に記載の遅延回路であって、
    前記第1スイッチは、
    前記入力信号が一方の論理値の場合に前記第1キャパシタに電源電圧を印加し、前記第1キャパシタを充電するスイッチであり、
    前記第2スイッチは、
    前記入力信号が他方の論理値の場合に前記第1キャパシタと前記第1電流源の上流側とを電気的に接続し、前記第1キャパシタを放電するスイッチであり、
    前記第3スイッチは、
    前記遅延信号が一方の論理値の場合に前記第2キャパシタに前記電源電圧を印加し、前記第2キャパシタを充電するスイッチであり、
    前記第4スイッチは、
    前記遅延信号が他方の論理値の場合に前記第2キャパシタと前記第2電流源の上流側とを電気的に接続し、前記第2キャパシタを放電するスイッチであること、
    を特徴とする遅延回路。
  3. 請求項1に記載の遅延回路であって、
    前記第1スイッチは、
    前記入力信号が一方の論理値の場合に前記第1キャパシタに接地電圧を印加し、前記第1キャパシタを放電するスイッチであり、
    前記第2スイッチは、
    前記入力信号が他方の論理値の場合に前記第1キャパシタと前記第1電流源の下流側とを電気的に接続し、前記第1キャパシタを充電するスイッチであり、
    前記第3スイッチは、
    前記遅延信号が一方の論理値の場合に前記第2キャパシタに前記接地電圧を印加し、前記第2キャパシタを放電するスイッチであり、
    前記第4スイッチは、
    前記遅延信号が他方の論理値の場合に前記第2キャパシタと前記第2電流源の下流側とを電気的に接続し、前記第2キャパシタを充電するスイッチであること、
    を特徴とする遅延回路。
  4. 請求項1〜3の何れか一項に記載の遅延回路であって、
    前記第1スイッチ及び前記第3スイッチは、
    第1ゲート長を有するMOSFETであり、
    前記第1電流源及び前記第2電流源は複数のMOSFETを用いて構成されており、前記第1電流源及び前記第2電流源の少なくとも最終段の前記MOSFETは、前記第1ゲート長より大きい第2ゲート長を有すること、
    を特徴とする遅延回路。
  5. 請求項1〜4の何れか一項に記載の遅延回路であって、
    前記第1遅延生成回路は、
    前記第1キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記遅延信号を出力するインバータであり、
    前記第2遅延生成回路は、
    前記第2キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記出力信号を出力するインバータであること、
    を特徴とする遅延回路。
  6. 入力電圧をスイッチング制御するスイッチング回路と、
    前記スイッチング回路のスイッチングにより発生する電圧を平滑化して出力電圧とする平滑回路と、
    前記出力電圧に応じた電圧と基準電圧との比較結果である比較信号を出力する比較回路と、
    前記比較信号を遅延させた前記スイッチング回路のオンオフを制御するための出力信号を出力する遅延回路と、
    を含んで構成されるリップルコンバータにおける前記遅延回路であって、
    第1キャパシタと、
    第1電流源と、
    入力信号が一方の論理値の場合に前記第1キャパシタに所定の電圧を印加する第1スイッチと、
    前記入力信号が他方の論理値の場合に前記第1キャパシタと前記第1電流源とを電気的に接続する第2スイッチと、
    前記第1キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記入力信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する遅延信号を出力する第1遅延生成回路と、
    第2キャパシタと、
    第2電流源と、
    前記遅延信号が一方の論理値の場合に前記第2キャパシタに所定の電圧を印加する第3スイッチと、
    前記遅延信号が他方の論理値の場合に前記第2キャパシタと前記第2電流源とを電気的に接続する第4スイッチと、
    前記第2キャパシタに充電された電圧に応じて動作し、前記遅延信号の一方の論理値から他方の論理値への変化より遅延して変化する出力信号を出力する第2遅延生成回路と、
    を備えることを特徴とする遅延回路。

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60211695A (ja) * 1984-04-06 1985-10-24 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JPH03154296A (ja) * 1989-11-10 1991-07-02 Mitsubishi Electric Corp ワンシヨツトパルス発生回路
JPH04172711A (ja) * 1990-11-06 1992-06-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体遅延回路
JPH06232708A (ja) * 1992-12-09 1994-08-19 Texas Instr Inc <Ti> 遅延回路
JPH08213886A (ja) * 1995-02-01 1996-08-20 Oki Micro Design Miyazaki:Kk 遅延回路
JP2001028195A (ja) * 1999-07-14 2001-01-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 遅延回路および半導体メモリ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60211695A (ja) * 1984-04-06 1985-10-24 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JPH03154296A (ja) * 1989-11-10 1991-07-02 Mitsubishi Electric Corp ワンシヨツトパルス発生回路
JPH04172711A (ja) * 1990-11-06 1992-06-19 Mitsubishi Electric Corp 半導体遅延回路
JPH06232708A (ja) * 1992-12-09 1994-08-19 Texas Instr Inc <Ti> 遅延回路
JPH08213886A (ja) * 1995-02-01 1996-08-20 Oki Micro Design Miyazaki:Kk 遅延回路
JP2001028195A (ja) * 1999-07-14 2001-01-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 遅延回路および半導体メモリ

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