JPS6276816A - Ｉｉｌ回路の電源回路 - Google Patents

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】 ［発明の利用分野〕 本発明は、ＩＩＬ１ｇｌ路部を含む集積回路にお。

いて、その工ＩＬ回路部に供給する電源回路に。

係り、特に省電力化に好適な′ｆＬ源回路に関する。

〔発明の背景〕

従来（７）Ｉ工Ｌ　（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｉｎｊｅ
ｃｔｉｏｎ　　。

Ｌｏｇｉｃ　）　　回路部に供給される電源回路として
。

は、第２図に示されているような回路が一般的。

に使用されていた。図において、　　１　、１’はラテ
。

ジル形ＰＮＰ　）ランジスタ、２，２はＮＰＮ　）う５
ンンスタ、６，６　はＩＩＬ基本インバータ回路、。

４は入力端子、５は出力端子、６はインジェク゛夕端子
、７は抵抗％　８は電圧源である。ここに、。

ＩＩＬ基本インバータ３，６　はインジェクタと・呼ば
れるラテラル形ＰＮＰトランジスタ１　、１　１０とそ
のコレクタにベースが接続された縦形ＮＰＮ・トランジ
スタ２，２のコンプリメンタリベアで構・成されている
。このような構成の回路において。

ＩＩＬ回路部の電源となるインジェクタ端子乙に。

供給される電源は、抵抗７を介して電圧源８に、５接続
されていた。この電圧源８の電圧は、イン。

ジェクタ端子６に生じる電圧すなわちＰＮＰ）う。

ンジスタ１，１′のＶＢＩＩ　（ベース、エビツメ間）
。

電圧（二。、７ｖ）のばらつきや、温度変化等によ。

る抵抗７に流れる電流変動が十分小さくなるよ。

うに、比較的高い電圧値が選ばれている。この。

ため、少なくとも上記ＶＢＩ電圧の数倍の電圧が゛抵抗
７の両端に印加されていた。したがって、。

実際にＩＩＬ回路部で必要とされる消費電力の数倍の電
力が抵抗７によりむだに消費されていたＪ壕だ、このイ
ンジェクタ端子６に流れる電流。

電は１１５回路内の最高動作周波数により決めら。

れる。ｔなわち、１ゲート当りの遅延量は第５゜図に示
されているように、横軸に消費電力、縦。

軸に伝播遅延時間をとれば、特性９に示すよう１０にな
る。このため、工ＩＬ回路部を含む集積回・路において
は、１１５回路内の最高動作周波数を・十分に駆動でき
るだけのインジェクタ電流！流を供・給する必要がある
。更に、この電流量は、集積・回路の作成上のばらつき
や温度変化などによる１゜特性９の変１１１１をも考慮
して、より多くの電流を。

供給しなければならなかった。以上のように、。

従来技術では１本来の工ＩＬ回路部で必要とする。

消費電力に対して数倍の電力をロスしていると。

いう欠点があった。この電力ロス低減手段の−。

、　３　＋ つとして、■工り回路と同一チップ上に集積した。

リニア回路の電流に、このインジェクタ電流を。

利用することが考えられる。その特許の例とし。

て特開昭５６−１４６５２９号がある。

また、他の手段として、効率のよいスイッチ５／グレギ
具レータで構成した電源よりインジェ。

クタ電流を供給することが考えられる。スイッ゛テング
レギエレータについて詳しい特許の例と。

して、特公昭５８−４７０４８号がある。

〔発明の目的）　　　　　　　　　　　　　　　　１０
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を・改善し、
ＩＩＬ回路部に供給する電力を必要最小限で、かつ効率
の良い電源回路を提供すること・にある。

〔発明の概要〕１５ 前記目的を達成するために１本発明は、高効。

率のスイッチング、レギユレータで構成した可。

変電圧源、この可変電圧源の出力電圧を制御型。

圧とする工ＩＬで構成した電圧制御形見振器、と。

の電圧制御発振器の出力周波数が１１５回路内、。

、４　。

の最高動作周波数に対応した発振周波数になる。

ように前記可変電圧源を制御する手段及び本可。

変電圧源の起動手段とを具備し、これらにょっ。

て帰還ループを構成し必要最小限の電力を前記。

電圧制御形見振器と同−乗積回路内にある工ＩＬ”回路
部に供給する。

〔発明の実施例〕

以下に、本発明を実施例によって説明する。。

第１図は１本発明のブロック図、第４図は、そ。

の主要部の信号波形図、第５図は、本発明の主１゜要部
のブロック図、第６図は、本発明の一実施・例の回路図
、第７図は、その電圧検出手段の入・出力特性図、第８
図、第９図は、本発明の他の・実施例の回路図である。

第１図の本発明のブロック図で、第２図と同１５−個所
及び同等部分には同一符号をつけている。。

１０〜１２はＰＮＰ　トランジスタ、１３〜１５はＮＰ
Ｎ　）。

ランンスタ、１６は電圧制御形見振器、１７はＩＩＬ。

回路部、１８は電圧源、１９は端子、　　２１．２２は
抵。

抗、２６は位相比較手段、２４はＰＮＰ）ランジス、。

タ、２５はダイオード、２６はコイル、２７はコン。

デンサ、２８はＩＪ　ニア回路部、２９は系積回路を。

それぞれ示す。第４図は第６図の主要部の信号。

波形を示す。

ここに、抵抗２１、トランジスタ２４、ダイ第５−ド２
５．コイル２６及びコンデンサ２７は、スイ。

ツテングレギーレータを構成している。また、。

電圧制御形見振器１６はＰＮＰ　）ランジスタ１０　。

（１１，１２）とＮＰＮ　）ランジスタ１６（１４，１
５）。

の組合せによるＩＩＬインバータ回路を６個り１０ング
状に接続した構成である。ここで、インク・エクタ端子
６に供給される電流量（または電圧・値）ニヨってＩＩ
Ｌインバータの伝播遅延時間・け第６図に示されている
ように変動するため、・例えば前記電流量が減れば出力
発振周波数が小１５さくなる方向に変化する。この出力
は、位相比。

較手段２６の一方に入力される。（この波形は、。

第４図の波形６０に示されている。）この位相比較手段
２３の他方の入力として、ＩＩＬ回路部１７゜で使用す
る最大動作周波数に応じた基準周波数。

（波形５５）を端子１９に入力し、電圧制御発振。

器１６の発振周波数（波形５０）を前記基準周波数。

３５に合わせるものである。この位相比較手段２６とし
ては１例えば２人力のＮＡＮＤゲ〜トを用い。

ることにより、出力成形５１を得ることができるｔこの
ようにして得た出力波形６１をトランジスタ。

２４のベースに印加し、コレクタ波形６６を得る。。

この出力はダイオード２５、コイル２６．コンデ。

ンサにより平滑きれて直流電圧（波形３３）をイ“ンジ
エクタ端子乙に供給する。ここで、抵抗２２１０は原理
的に零オームで良りが、実用上、小さな・抵抗値を挿入
する方が良い。この実施例によれ・ば、精度良く電圧制
御発振器１６の発振周波数を・設定することができるた
め、■工り回路部１７のゲートあたりの伝播遅延時間を
精度良く管理でき１５る。したがって、必要最小限のＩ
ＩＬ回路部への。

電源供給を実税できる。また、第１図の電圧側。

御形発損器１６はＩＩＬインバータ３個をリング。

状に接続したが５必要に厄じて更に多数（但し。

全数個）の工ＩＬインバータをリング状□に接続μ、７
　。

でも良い。このように、効率の良いスイツチン。

グレギーレータを用いてＩＩＬ回路部に電源を供給する
ことにより、電圧源１８の電圧値の制限が。

なくなり、リニア回路２８と共用しても電力ロス。

が少ないという１０点もある。ここで、上記位相５比較
手段２３もＩＩＬＸ子で構成し、インジエク・夕電流を
、インジェクタ端子６から供給する。・このようにして
、電圧制御形見振器１６がどのよ・うな発振周波数で発
振しても、対応できるとい・う利点がある。しかし、電
源投入時には、コン１゜デンサ２７には電荷が充電され
ていないので、ト・ランジスタ２４がＯＮＩ、ないとイ
ンジェクタ電流が流れない。その場合、位相比較手段２
５の出力が。

確定しないのでこのスイッチングレギ具レータ。

の起動回路を位相比較手段２５内に設けている。１５こ
のブロック図をｇ５図に示す。図において、。

第１図と同−個所及び同等部分は同一符号で示。

す。５７は位想比較器、３８は起動回路である。。

起動回路６日はインジェクタ端子乙の電圧を検出。

して、所定電圧に達するまでトランジスタ２４を、。

、　８　。

ＯＮさせる回路である。以下この起動回路の具。

体的な実施例を第６図、第７図により説明するｇ図にお
いて、第１図、第５図と同−個所及び同。

等部分は同一符号で示す。５９，４０．４１はイン・ジ
エクタ抵抗、４２〜５２は抵抗、５６〜５９はＮＰＮ５
トランジスタである。電源投入時、トランジス。

り５８　、５９はＯＦＦ　ｌ、ている。よって、トラン
ジ。

スタ５６，５７がＯＮＬ、５５が０ＦＩＰ、　５４がＯ
ＮＬ・て、トランジスタ２４をＯＮさせる。イ／ジェク
・夕端子乙の電圧が所定の電圧まで上昇すると、　１０
トランジスタ５９がＯＮＬ、トランジスタ５６，５７゜
がＯＦＦ、　　）ランジスタ５５がＯＮ、）ランジスタ
。

５４がｏｙｙして、起動回路６日がＯＦＦすることに。

なる。それ以降、トランジスタ２４は、位相比。

較器６７　で制御される。起動回路６８の０ＦＦｆも。

所定電圧は、ＩＩＬ回路群が確実に動作する・電。

圧まで上げる。すなわち、確実に動作するイン。

ジエクメ電流を供給する。し九がって、通常動。

作電圧は、このＯＦＦ電圧よりも低くなる。よっ。

て、再起動電圧は、通常動作電圧よりも更に低２゜く設
定しなければならない。上記起動回路の０ＰｆＩ′電圧
に達し、位相比較器３７′で制御されている。

時、トランジスタ５７は、トランジスタ５８がｏトして
いることにより、　　０Ｆｆｌ’状態に維持される。・
したがって、抵抗４４．４５で決まる再起動電圧にイン
ジェクタ端子６の電圧が下がるまで、本起・動回路３８
は再起動しない。このインジェクタ端・子６の電圧Ｖ＋
とトランジスタ５４のベース電圧・■２の関係、すなわ
ち、本起動回路５８の入出力・特性を第７図に示す。す
べて、ＮＰＮ）ランジス】０りで構成できるという効果
がある。

次に、本発明の第２夾施例を第８図により説。

明する。図において、第６図と同−個所及び同。

等部分は同一符号で示す。６０．６１は抵抗、６２゜は
ＮＰＮ　）ランジスメである。この回路の動作４第６図
の動作とほぼ同じである。第６図のトランジスタ５６　
、５７を２つのエミッタを持つ逆方向ＮＰＮ　）ランジ
スタロ２で置き換えたものである。この回路では、比較
的素子数が少なくて実現できる効果がある。

次に１本発明の第６実施例を第９図により説。

明する。図において、第６図と同−個所及び同。

等部分は同一符号で示す。６６〜７６は抵抗、７４゜は
ＰＮＰ　）ランジスタ、７５〜７７はＮＰＮ　）ランク
・スタである。この回路では、′ｉ１源投入時、トラ５
／ジスタ７ノはＯＦＦ、）ランジスタフ５がＯＮ、・ト
ランジスタ５５がＯＦＦ、トランジスタ５４がＯＮ・し
て、トランジスタ２４がＯＮして、インジェク・メ端子
６の直圧を上げる。トランジスタ７７が・ＯＮする電圧
（Ｖｕ）は、抵抗６４．６Ｂ、６７．７０を１０それぞ
れＲ＋　、Ｒｘ、Ｒｅ、Ｒａとすると。

ココテ、Ｖｏ　ａ　：　ｉ［源１　Ｂ　（１）　電圧値
ＶＢＨＩ　：　）ランジスタフ７のベースエ１５１ツタ
電圧（約０　、７Ｖ） ここで、トランジスタ７７がＯＮすると、トラ。

ンンスタ７５がＯＦＦ、　　）ランジスタフ４．７６が
。

ＯＮｆる。したがってトランジスタ５５がＯＮし、。

トランジスタ５４がＯＦＦシて、起動回路５８は２゜、
１１　。

ＯＦＦする。そして、この起動回路３８の再起動電圧（
ＶＬ）は、 ここで、Ｒ暴／Ｒ４：ＲＩとＲ４の並列抵抗値　　５と
なる。

以上の回路では、　ＶＨとＶＬの電圧をそれぞれ。

別の抵抗値で設定できるので、設計が容易であ。

るという効果がある。

〔発明の効果〕　　　　　　　　　　　　　　　□００
本発明よれば、ＩＩＬ回路部の１ゲートあ　。

たりの伝播遅延時間を正確に管理できるため、。

″工゛工り回路部の必要動作周波数に応じた最小の。

電力を効率の良い、確実に起動できるスイッチ。

ングレギーレータより■工り回路部に供給する　、。

ことができる。したがって、ＮＩＬ回路部を含む回路の
省電力化に大きに効果がある。

ｐ＋＋えば、第２図の従来回路では、約５ｖの電圧源が
必要であったのに対して５本発明の回路では約０．７Ｖ
の電圧源で済み、電源消費電力を・　１２・ 約１／７に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロック図、＃Ｉ２図は従来・のＩＩ
Ｌ回路部とその電源を示す回路図、第３図はＩＩＬ回路
の特性図、第４図は第１図の主要部の信号波形図、第５
図は本発明の主要部のプロ・ツタ図、第６図は本発明の
一実施例の回路図、・第７図は、その′電圧検出手段の
入出力特性図、。 第８図、第９図は、本発明の他の実施例の回路。 図である。　　　　　　　　　　　　　　　　１゜６．
６　用ＩＩＬ基本インバータ １６・・・電圧制御発振器　　　１７・・・ＩＩＬ１１
回路２３・・・位相比較手段　　　　２４山トランジス
タ。 ２５山タイオー）’　　　　　　２１５・・・コイル２
７・・・コンテン９　　　　　２８・・・リニア回路部
、５２９・・・集積回路 ５７　、５７　内位相比較器　　　３８・・・起動回路
４２〜５０山抵抗　　　　　　５５〜５９・・・トラン
ジスタ ｏＯ，６１山抵抗　　　　　　６２・・・トランジスタ
６６〜７５・・・抵抗 ７４・・・ＰＮＰ　）ランジスメ ７５〜７７・・・ＮＰＮ　）ランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＩＩＬ回路で構成されたディジタル回路を含む集積
   回路の該ＩＩＬ回路の電源回路において、スイッチング
   レギュレータで構成した可変電圧源と、上記ＩＩＬ回路
   の伝達遅延時間検出手段と、上記ＩＩＬ回路の伝達遅延
   時間が所定の値になるように上記可変電圧源の出力電圧
   を制御する制御手段と、上記可変電圧源の起動手段を具
   備し、これらによつて閉ループを構成するようにしたこ
   とを特徴とするＩＩＬ回路の電源回路。 ２、前記ＩＩＬ回路の伝達遅延時間検出手段と前記可変
   電圧源の出力電圧制御手段を、ＩＩＬで構成した電圧制
   御形発振器と該電圧制御発振器の出力周波数がＩＩＬ回
   路内の最高動作周波数に対応した発振周波数になるよう
   に前記可変電圧源を制御する制御手段で構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の ＩＩＬ回路の電源回路。 ３、可変電圧源の制御手段が、前記ＩＩＬ回路で使用す
   る最大動作周波数に応じた基準周波数を一つの入力とす
   る位相比較器によつて構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲２項に記載されたＩＩＬ回路の電源回路
   。 ４、前記可変電圧源の起動手段を、該可変電圧源の通常
   動作電圧より高い電圧を第１の検出電圧とし、また、通
   常動作電圧より低い電圧を第２の検出電圧とするシュミ
   ットトリガ回路と、該シュミットトリガ回路の出力に応
   じて上記可変電圧源を起動する起動手段で構成したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＩＩＬ回路の
   電源回路。