JPS60103827A - 電圧変換回路 - Google Patents

電圧変換回路

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JPS60103827A
JPS60103827A JP58212083A JP21208383A JPS60103827A JP S60103827 A JPS60103827 A JP S60103827A JP 58212083 A JP58212083 A JP 58212083A JP 21208383 A JP21208383 A JP 21208383A JP S60103827 A JPS60103827 A JP S60103827A
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    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is DC
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
    • G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
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    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00—Networks using active elements
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、電源電圧の中間レベルを出力する電圧変換回
路に関する。
従来技術と問題点 ダイナミックRAMのメモリセルの一部を構成するキャ
パシタ電極へは電源電圧(5■)の中間レベル例えば2
.5Vを与えたりするが、丈積回路で電源電圧の中間レ
ベルを必要するケースはま\ある。中間し今ルば簡単に
は第1図に示すように抵抗分圧回路を使用して得られる
。この図でR1゜R2ば電源電圧Vccを分圧して中間
レベルの電圧■cc′を得、これを負荷回路りへ与える
抵抗である。R1=R2ならV cc′−V cc/ 
2であるが、負荷回路りが電流をとるものであるとこの
関係はくずれる。また本例では+5Vの電源VccとO
Vの電源Vssの間に抵抗R1,R2が直列になって接
続され、常時VccからVssへ向う電流を流し、電力
消費を伴なう点もこの回路の欠点である。該電力消費を
小にするには抵抗R1,I’;!2のイ1?(を人にす
ればよいが、抵抗値が犬であると負荷電流によるノード
Nの電圧V cc′の上記変動か犬きくな常時消費電力
を少なくしかつ負荷電流による負荷電圧V cc′ の
変動を少なくするには第2図の回路が有効である。この
回路では抵抗R1,R2による電源Vccの分圧電圧を
Mlst−ランジスタQ1のゲートに与え、負荷回路り
は該トランジスタQ1を通して電源Vcc、へ接続する
。従って負荷電流はトランジスタQ1のトレイン、ソー
スを流れ、分圧回路R1R2には流れないので負荷電流
による負荷電圧■cc′の変動はなく、しかも分圧回路
はM I S +−ランジスタQ1のゲートに電圧を与
えるだk)なので高抵抗にしてよく、消費電力は少ない
。ノードN1の電圧VNと負荷電圧Vcc′ との間に
ばVN −Vtb=Vcc’ の関係があるので、Vc
c′−Vccが要求されるならVH=Vth+Vcc/
2に選定する。しかしこの回路ではトランジスタQ1の
しきい値電圧■E11が負荷電圧■cc′に直接影響し
、Vtbは集積回路製造プロセスで変るので製品毎に負
荷電圧Vcc′ のハラつきがあるという問題を有する
。
発明の目的 本発明はか−る点を改善し、負荷電圧VCC’がドライ
バトランジスタQ1のVtbの影響を受けないようにし
ようとするもの−である。
発明の構成 本発明の電圧変換回路は負荷と直列になって電源間に接
続されるMlst・ランジスタと、該M+s1−ランジ
スタのゲートに、電源電圧を分割しかつ該MIS)ラン
ジスタのしきい値電圧を補償して負荷に該電源電圧を分
割した電圧を供給させる、インピーダンス手段とMIS
I−ランジスタからなるゲート電圧制御回路とを備える
ことを特徴とするが、次に実施例を参照しながらこれを
説明する。
発明の実施例 第3図は本発明の実施例を示し、全図を通してそ・うで
あるが第1図、第2図などと間し部分には同じ符号が付
しである。第2図と比較すれば明らかなように第3図で
は分圧回路(ゲート電圧制御回路)にMOSトランジス
タQ2.Q3を挿入した点が異なる。第3図の回路てば
ノートN2の電位はVLl+、ノードN3の電位は2 
V Lhであり、R1=R2とするとノードN1の電位
は(V cc −2V th)/ 2+2Vth=Vc
c/2+Vthである。なおトランジスタQ1〜Q3は
同じ半導体基板上に同じ工程で作られるので、同じしき
い値電圧を持つとしてよい。ノードN1が上記電位を持
つなら負荷電圧Vcc′ はそれよりvthだげ低い電
圧、従ワてVcc/2である。こうして1〜ランジスタ
のしきい値に無関係な電圧Vcc’を負荷りに供給する
ことができる。
第4図は本発明の第2の実施例を示す。第3図の回路は
負荷りが電流を取込む(V cc−Q I L−Vss
の経路で電流が流れる)ことを前提としており、負荷り
から電流が流出することは想定していない。第4図は負
荷tが電流を流出させる場合にも対処するものである。
この第4図の回路でR1,R2,Q2.Q3.Qlの経
路は第3図と同しであり、負荷電圧V cc′をVLb
に無関係にVcc/2に保持する。MISトランジスタ
Q4.、Q5゜Q6、抵抗R3,R4は、負荷りから1
−ランジスタQ4を通って電源Vssへ電流が流れる場
合に負荷電圧■cc′をV cc/ 2に保持する回路
である。
ここでQ a Q 5 Q 6ばPチャネルトランンス
タである。即ち、ノードN6の電位はV cc −V 
tb、ノードN5の電位はV cc−2V thであり
、ノードN4の電位はR3=R4なら(V cc −2
V Lh) / 2−VCC/2 Vむhである。1−
ランジスタQ4ば1〕チャネル1−ランジスクとすると
ノート’N4の電位はVcc’よりQ4のVtt+だけ
低いから、結果V cc′はVcc/2になる。こうし
て第4図の回路では、負荷へ電流が流入する場合でもま
た負荷から電流が流出する場合でも、負荷電圧をvth
に無関係に一定にできる。
第5図および第6図は本発明の第3.第4の実施例を示
し、前省は負荷電圧V cc′をV cc/ 3に、後
者ば負荷電圧Vcc′を2 V cc/ 3に保つ。即
ち第5図でノードN7の電位は3 V tl+、抵抗R
1゜R2ば2R1=Iマ2に選ふのでノートN1の′電
位は(Vcc−3Vth) /3+3’Vtl+=Vc
c/’3+2V th、 i荷重圧Vcc′ はこれよ
りV12段落ちであるからVcc/3である。また第6
図ではノードN7の電位は3 V th、 R1= 2
 R2としてノードN1の電位は2 (Vcc 3 V
 th) / 3 +3 V Lh=2 V cc/ 
3 + V、tl+、負荷電圧Vcc’ はそれよりv
th1段落ちであるから2 V cc/ 3である。
−膜化すると、Vcc′−mVcc/nなる負荷電圧を
(UるにはゲーI・電圧制御回路の抵抗分圧回路に挿入
されるトランジスタQ2.Q、3.・・・・・・として
n個のトランジスタを用い、負荷回路に挿入される1−
ランジスタQ1のゲート回路に挿入されるトランジスタ
Q8・・・・・・として+1− rn (lfjのトラ
ンジスタを用い抵抗比R2/(R1+R2)をm / 
nにすればよい。こうしてvthの影3を受げない種々
の負荷電圧■CC′を得ることができる。但しrn。
r)ば共に整数で、m<nである。
第1図のような抵抗分圧回路で消費電力を小にするため
抵抗値を大にすると、時定数が大になるから負荷電圧の
立上りは第7図(a+に示すように緩やかになる。第3
図などのようにトランジスタQ1等を使用すると負荷電
圧VCC′ の立上りは第7図(blの如く迅速になり
、電源投入で直らに動作状態に入ることができる。
第3図などの回路で抵抗R2はし1示位置ではなく、例
えばQ3とVss間に移してもよく、結果は同じである
。なおこの方が、トランジスタのVthはバンクバイア
ス効果を受けるので、Q2. Q3のソース電位が上っ
てQlのそれに近すき、等しいvthにするという点で
有利である。
更に第7図は第3図における抵抗R+、Rxをデプレシ
ョントランジスタ’f” +〜Tn、T1′〜T n 
′ で置換えた実施例である。同一トランンノ、夕、同
一〕−ドは同じ記号で示しである。一般にMISダイナ
ミックメモリで使用されるポリシリコン層、拡散層の抵
抗は数10Ω/口程度と低い。
これら抵抗層を使用しここで必要とされる数100にΩ
の抵抗を得るためには、数10万μ2の面積が必要とさ
れる。これを避けるために抵抗のかわりに1個又は複数
個のデプレショントランジスタを直列に接続して使用す
ると良い。これにより少ない面積でかつ電流を少なく押
える事かできる。
発明のタノ果 ツ、゛上説明したように本発明によれば消費電力が少な
く、負荷電流による電圧降下が少なく、負荷1−ランジ
スタのvthの影曾を受けない高安定度の電圧変換回路
がiMられる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来回路の例を示ず回路図、第3
図〜第7図は本発明の実施例を示す回路図、第8図ば1
−ランシスタ使用効果を示すグラフである。 図面でVcc、Vssは電源電圧、Lは負荷、Qlは負
(■jと直列なMISI−ランジスタ、R1,R2゜Q
2.Q3.Q8・・・・・・は制御電圧回路である。 出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 第1図 第8図 第4図 A′;5図 第01隠i 第′7図 手続、補正1勺(自発) IJ目Δ・1」59年11月22日 1芋d干庁艮′目′ 志 賀 字 殿 −:1 一゛−1 1、A11f−1−の表示 11目+u 5 8 !llに(ヶ。fl−ル5(第 
212083 季少2、発明の名イ9Ji 屯土変侯回路 3、 f+Ii正奮する者 4j件との関祇 z1今、rF出願人 IJE ノツ[円1茅川示川1’lid市中jJi l
I−1=小田中1015 lj地名称 (522)IA
士通体式+2社 代次省 山 本 早 與 4、K 埋 人 T101 1五 ノツ「 来示4+3士lC用区宕4−1j”J’
3J″14m5夛第−米ヒルL1.6 (7υ17)計
理± [(゛ 柳 □・ :イ、ざ・、lI 5、イ山正+ji箭の日刊 な し 6、 +’+lLn二Vこより工胃刀■する元・力の奴
 な し8捕旧の内存 (1)明l1lIII書第6負18行のr2R1=RZ
J勿「R1−2R2」に補正する。 (2)同第7貞2行の自宅1=2■尤2」trzlζ1
=R2Jに袖IEする。 (3)同747Jll何の「n−InJをl−n −m
 l Jに補正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)負荷と直列になって電源間に接続されるMXSト
    ランジスタと、 該M I S I−ランジスタのゲートに、電源電圧を
    分割しかつ該M I S+−ランジスタのしきい値電圧
    を補償して負荷に該電源電圧を分割した電圧を供給さセ
    る、インピーダンス手段とMISトランジスタからなる
    ゲート電圧制御回路とを備えることを特徴とする電圧変
    換回路。
  2. (2)前記インピーダンス手段が抵抗から成ることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の電圧変換回路。 (311iIJ 記インピーダンス手段がデプレション
    トランジスタから成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の電圧変換回路。
JP58212083A 1983-11-11 1983-11-11 電圧変換回路 Granted JPS60103827A (ja)

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