JP2000151398A

JP2000151398A - チャージポンプ

Info

Publication number: JP2000151398A
Application number: JP10324706A
Authority: JP
Inventors: 嘉茂 ▲よし▼川; Yoshishige Yoshikawa; Yoshio Horiike; 良雄堀池; Hideo Yanai; 秀生谷内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2000-05-30
Anticipated expiration: 2018-11-16
Also published as: JP4075164B2

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電流が小さく、不感帯が小さい定電流型
チャージポンプを得る。【解決手段】上昇指示信号および下降指示信号が出力
されていないときに定電流源１０、１１の電流値を所定
値より小さい値に設定することにより消費電流を抑え、
予め定電流源に小さい電流を流してカレントミラー回路
の入力側トランジスタ８、９のゲート−ソース間容量に
電荷を充電しておくことにより出力の立ち上がり時の遅
延時間を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主としてコードレ
スリモコン、ページャ、携帯電話等の無線通信機器のＰ
ＬＬ周波数シンセサイザに用いられるチャージポンプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のチャージポンプの構成を
示す回路図である。

【０００３】図６において、１は位相比較器、２は上昇
指示信号入力端子、３は下降指示信号入力端子、４は電
流流出用トランジスタ、５は電流流入用トランジスタ、
６は第１のスイッチング用トランジスタ、７は第２のス
イッチング用トランジスタ、８は第１のカレントミラー
回路の入力側トランジスタ、９は第２のカレントミラー
回路の入力側トランジスタ、１０は第１の定電流源、１
１は第２の定電流源、１２は出力端子、１３はインバー
タ、１４はメインカウンタ信号入力端子、１５はリファ
レンスカウンタ信号入力端子、１６が電源端子である。

【０００４】図６を用いて従来のチャージポンプの動作
について説明する。位相比較器１のメインカウンタ信号
入力端子１４にはＶＣＯ（Voltage Controlled Oscilla
tor）の信号を所定分周数で分周した信号が入力され
る。またリファレンスカウンタ信号入力端子１５には水
晶発振器などの基準信号を所定分周数で分周した信号が
入力される。位相比較器１は上記２つの信号の相対的な
位相差に応じて上昇指示信号または下降指示信号を出力
する。上昇指示信号が出力された時には、チャージポン
プは電流を流出し出力端子に接続されたＶＣＯの周波数
制御端子に並列接続されたコンデンサに電荷を充電する
ことでＶＣＯの発振周波数を上昇させ、下降指示信号が
出力された時にはチャージポンプは電流を流入し前記コ
ンデンサの電荷を放電することでＶＣＯの発振周波数を
下降させる。以上のような操作をフィードバックループ
を構成して継続的に行うことによりＶＣＯ周波数を目的
の周波数に収束することができる。このようなフィード
バックループはＰＬＬ（Phase Locked Loop）と呼ばれ
ている。

【０００５】さて、図６において第１の定電流源１０に
は第１のカレントミラー回路の入力側トランジスタ８が
接続され、カレントミラー回路の出力側トランジスタと
してはたらく電流流出用トランジスタ４に電流値がミラ
ーされる。ここで、電流流出用トランジスタ４の動作電
流は第１の定電流源１０の電流値および第１のカレント
ミラー回路の入力側トランジスタ８と電流流出用トラン
ジスタ４の素子サイズの比によって決まる値である。例
えば、第１の定電流源１０の電流値を１００μA、素子
サイズの比を１：１０とすると、電流流出用トランジス
タ４の動作電流は１.０mAとなる。

【０００６】電流流出用トランジスタ４のソースと電源
端子１６の間には第１のスイッチング用トランジスタ６
が挿入され、上昇指示信号入力端子２と第１のスイッチ
ング用トランジスタ６のゲートはインバータ１３を通じ
て接続されている。

【０００７】電流流出用トランジスタ４のドレインは出
力端子１２に接続されている。同様に第２の定電流源１
１には第２のカレントミラー回路の入力側トランジスタ
９が接続され、カレントミラー回路の出力側トランジス
タとしてはたらく電流流入用トランジスタ５に電流値が
ミラーされる。電流流入用トランジスタ５のソースとグ
ランドの間には第２のスイッチング用トランジスタ７が
挿入され、下降指示信号入力端子３と第２のスイッチン
グ用トランジスタ７のゲートが接続されている。

【０００８】電流流入用トランジスタ５のドレインは出
力端子１２に接続されている。ここに示す従来例のチャ
ージポンプはActive Highで動作するとし、位相比較器
の出力がHighレベルのとき電流流出または流入を行うも
のとする。位相比較器１から出力がないときには第１お
よび第２ののスイッチング用トランジスタ６、７がオフ
となっているため、出力端子１２から電流流出および流
入はない。位相比較器１から上昇指示信号入力端子２に
入力があるとインバータ１３を介して第１のスイッチン
グ用トランジスタ６がオンとなり、出力端子１２から規
定の電流値（上述の例では１.０mA）で電流が流出され
る。また、位相比較器１から下降指示信号入力端子３に
入力があると第２のスイッチング用トランジスタ７がオ
ンとなり、出力端子１２から規定の電流値で電流が流入
される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
例に示す従来のチャージポンプでは、位相比較器１から
出力がないときの消費電流が大きいという課題があっ
た。すなわち、第１および第２の定電流源１０、１１に
常に電流を流しているため、チャージポンプから電流流
出、流入を行わないときでも電流を消費するという課題
があった。上述の例では流出側、流入側それぞれ１００
μA必要であり、合計２００μAが無効電流となる。その
ため電池駆動などの理由で消費電流を抑えたい機器へ採
用する場合の障害となっていた。

【００１０】また、別の方法としてチャージポンプから
電流流出、流入を行わないときに第１および第２の定電
流源１０、１１の電流をオフする構成があげられる。こ
の場合は、例えば図６に示す従来例の第１および第２の
定電流源１０、１１をオンオフするスイッチを付加する
ことにより構成される。この場合には消費電流を抑える
ことが可能であるが、出力の立ち上がり特性に課題があ
った。つまり、図６に示す第１のカレントミラー回路の
入力側トランジスタ８のゲート−ソース間容量Ｃgsのた
めに第１の定電流源１０をオンしたときの第１のカレン
トミラー回路の入力側トランジスタ８の立ち上がりに遅
延が生じる。つまり、ゲート−ソース間容量Ｃgsへの充
電を第１の定電流源で行うことになるからである。この
遅延時間は数ｎsec〜数十ｎsecであるためパルス幅の小
さな上昇指示信号に対しては出力端子１２から電流流出
されず反応しなくなってしまう。下降指示信号に対して
も同様である。つまりチャージポンプに不感帯が生じる
という課題があった。

【００１１】発明は上記の課題を解決するものであり、
位相比較器から出力がないときの消費電流を抑え、不感
帯が小さいチャージポンプを提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上昇指示信号
および下降指示信号が出力されていないときに定電流源
の電流値を所定値より小さい値に設定することにより消
費電流を抑え、予め定電流源に小さい電流を流してカレ
ントミラー回路の入力側トランジスタのゲート−ソース
間容量に電荷を充電しておくことにより出力の立ち上が
り時の遅延時間を小さくすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】位相比較器から出力される上昇指
示信号および下降指示信号に応じて出力端子からそれぞ
れ電流流出および電流流入を行う定電流型チャージポン
プであって、第１の定電流源から第１のカレントミラー
回路を通じて動作電流が設定され出力が出力端子に接続
された電流流出用トランジスタと、前記電流流出用トラ
ンジスタと電源間に挿入され前記上昇指示信号に応じて
オンする第１のスイッチング用トランジスタと、第２の
定電流源から第２のカレントミラー回路を通じて動作電
流が設定され出力が前記出力端子に接続された電流流入
用トランジスタと、前記電流流入用トランジスタとグラ
ンド間に挿入され前記下降指示信号に応じてオンする第
２のスイッチング用トランジスタと、前記上昇指示信号
が出力されていないときに前記第１の定電流源の電流値
を所定値より小さくする第１の電流設定手段と、前記下
降指示信号が出力されていないときに前記第２の定電流
源の電流値を所定値より小さくする第２の電流設定手段
を備えるものである。そして、上昇指示信号および下降
指示信号が出力されていないときの消費電流を抑えるこ
とができると共に、上昇指示信号および下降指示信号が
出力されたときの遅延時間を大幅に小さくできる。

【００１４】また、電流設定手段として第１のカレント
ミラー回路の出力側トランジスタのソースと電源または
グランド間に第１のスイッチおよび第１の抵抗を互いに
並列に挿入し、第２のカレントミラー回路の出力側トラ
ンジスタのソースと電源またはグランド間に第２のスイ
ッチおよび第２の抵抗を互いに並列に挿入し、前記第１
のスイッチは上昇指示信号に応じてオンし、前記第２の
スイッチは下降指示信号に応じてオンすることにより前
記上昇信号または前記下降信号が出力されていないとき
にカレントミラー回路の動作電流を小さくするものであ
る。そして、少ない素子を用い簡単な回路で構成でき
る。

【００１５】また、電流設定手段として第１のカレント
ミラー回路の出力側トランジスタに並列に前記第１のカ
レントミラー回路の出力側トランジスタより素子サイズ
が小さい第１の補助トランジスタを設け、第２のカレン
トミラー回路の出力側トランジスタに並列に前記第２の
カレントミラー回路の出力側トランジスタより素子サイ
ズの小さい第２の補助トランジスタを設け、上昇指示信
号が出力されていないときは前記第１のカレントミラー
回路の出力側トランジスタをオフし、下降指示信号が出
力されていないときは前記第２のカレントミラー回路の
出力側トランジスタをオフすることにより前記上昇信号
または前記下降信号が出力されていないときにカレント
ミラー回路の動作電流を小さくするものである。そし
て、カレントミラー回路の電流を小さくしたときの電流
精度を上げることができる。

【００１６】また、位相比較器から出力される上昇指示
信号および下降指示信号に応じて出力端子からそれぞれ
電流流出および電流流入を行う定電流型チャージポンプ
であって、第１の定電流源から第１のカレントミラー回
路を通じて動作電流が設定され出力が出力端子に接続さ
れた電流流出用トランジスタと、前記電流流出用トラン
ジスタと電源間に挿入された第１のスイッチング用トラ
ンジスタと、第２の定電流源から第２のカレントミラー
回路を通じて動作電流が設定され出力が前記出力端子に
接続された電流流入用トランジスタと、前記電流流入用
トランジスタとグランド間に挿入された第２のスイッチ
ング用トランジスタと、制御回路を備え、前記制御回路
は位相比較器から出力される上昇指示信号の立ち上がり
タイミングで前記第１の定電流源をオンし前記上昇指示
信号の立ち上がりタイミングから第１の遅延時間経過し
たタイミングで前記第１のスイッチング用トランジスタ
をオンし前記上昇指示信号の立ち下がりタイミングより
前記第１の遅延時間経過したタイミングで前記第１の定
電流源と前記第１のスイッチング用トランジスタをオフ
し、更に前記制御回路は前記位相比較器から出力される
下降指示信号の立ち上がりタイミングで前記第２の定電
流源をオンし前記下降指示信号の立ち上がりタイミング
から第２の遅延時間経過したタイミングで前記第２のス
イッチング用トランジスタをオンし前記下降指示信号の
立ち下がりタイミングより前記第２の遅延時間経過した
タイミングで前記第２の定電流源と前記第２のスイッチ
ング用トランジスタをオフするものである。そして、消
費電流を抑えるために上昇および下降指示信号が出力さ
れていないときに電流流出用および電流流入用トランジ
スタを駆動する電流源をオフにしても不感帯を無くすこ
とができる。

【００１７】また、位相比較器から出力される上昇指示
信号および下降指示信号に応じて出力端子からそれぞれ
電流流出および電流流入を行う定電流型チャージポンプ
であって、第１の定電流源から第１のカレントミラー回
路を通じて動作電流が設定され出力が出力端子に接続さ
れた電流流出用トランジスタと、前記電流流出用トラン
ジスタと電源間に挿入された第１のスイッチング用トラ
ンジスタと、第２の定電流源から第２のカレントミラー
回路を通じて動作電流が設定され出力が前記出力端子に
接続された電流流入用トランジスタと、前記電流流入用
トランジスタとグランド間に挿入された第２のスイッチ
ング用トランジスタと、制御回路を備え、前記制御回路
は位相比較器から出力される上昇指示信号の立ち上がり
タイミングで前記第１の定電流源を第１の所定電流に設
定し前記上昇指示信号の立ち上がりタイミングから第１
の遅延時間経過したタイミングで前記第１のスイッチン
グ用トランジスタをオンし前記上昇指示信号の立ち下が
りタイミングより前記第１の遅延時間経過したタイミン
グで前記第１のスイッチング用トランジスタをオフする
と共に前記第１の定電流源を前記第１の所定電流より小
さな電流である第１の小電流に設定し、更に前記制御回
路は前記位相比較器から出力される下降指示信号の立ち
上がりタイミングで前記第２の定電流源を第２の所定電
流に設定し前記下降指示信号の立ち上がりタイミングか
ら第２の遅延時間経過したタイミングで前記第２のスイ
ッチング用トランジスタをオンし前記下降指示信号の立
ち下がりタイミングより前記第２の遅延時間経過したタ
イミングで前記第２のスイッチング用トランジスタをオ
フすると共に前記第２の定電流源を前記第２の所定電流
より小さな電流である第２の小電流に設定するものであ
る。そして、遅延時間を小さくできるため求められる遅
延素子ばらつきや温度特性を緩和することができる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。

【００１９】（実施例１）図１は、本発明によるチャー
ジポンプの実施例１の構成を示す回路図である。図１に
おいて、１は位相比較器、２は上昇指示信号入力端子、
３は下降指示信号入力端子、４は電流流出用トランジス
タ、５は電流流入用トランジスタ、６は第１のスイッチ
ング用トランジスタ、７は第２のスイッチング用トラン
ジスタ、８は第１のカレントミラー回路の入力側トラン
ジスタ、９は第２のカレントミラー回路の入力側トラン
ジスタ、１０は第１の定電流源、１１は第２の定電流
源、１２は出力端子、１３はインバータ、１４はメイン
カウンタ信号入力端子、１５はリファレンスカウンタ信
号入力端子、１６が電源端子、１７は第１の電流設定手
段、１８は第２の電流設定手段である。

【００２０】図１を用いて本実施例の受信機の動作につ
いて説明する。位相比較器１のメインカウンタ信号入力
端子１４にはＶＣＯの信号を分周した信号が入力され
る。またリファレンスカウンタ信号入力端子１５には水
晶発振器などの基準信号を分周した信号が入力される。
位相比較器１は上記２つ信号の相対的な位相差に応じて
上昇指示信号または下降指示信号を出力する。

【００２１】第１の定電流源１０には第１のカレントミ
ラー回路の入力側トランジスタ８が接続され、カレント
ミラー回路の出力側トランジスタとしてはたらく電流流
出用トランジスタ４に電流値がミラーされる。ここで、
電流流出用トランジスタ４の動作電流は第１の定電流源
１０の電流値および第１のカレントミラー回路の入力側
トランジスタ８と電流流出用トランジスタ４の素子サイ
ズの比によって決まる値である。例として第１の定電流
源１０の電流値が１００μA、素子サイズの比が１：１
０の場合には、電流流出用トランジスタ４の動作電流は
約１.０mAとなる。また、上昇指示信号入力端子２の入
力信号は第１の電流設定手段１７に入力される。第１の
電流設定手段１７は、入力信号がLowの時には第１の定
電流源１０の動作電流を小さく設定する。例えば２０μ
Aに設定する。また入力信号がHighの時には第１の定電
流源１０の動作電流を規定値に設定する。例えば１００
μAに設定する。

【００２２】電流流出用トランジスタ４のソースと電源
端子１６の間には第１のスイッチング用トランジスタ６
が挿入され、上昇指示信号入力端子２と第１のスイッチ
ング用トランジスタ６のゲートはインバータ１３を通じ
て接続されている。

【００２３】電流流出用トランジスタ４のドレインは出
力端子１２に接続されている。同様に第２の定電流源１
１には第２のカレントミラー回路の入力側トランジスタ
９が接続され、カレントミラー回路の出力側トランジス
タとしてはたらく電流流入用トランジスタ５に電流値が
ミラーされる。また、下降指示信号入力端子３の入力信
号は第２の電流設定手段１８に入力される。第２の電流
設定手段は、入力信号がLowの時には第２の定電流源１
１の動作電流を小さく設定する。例えば２０μAに設定
する。また入力信号がHighの時には第１の定電流源１１
の動作電流を規定値に設定する。例えば１００μAに設
定する。

【００２４】電流流入用トランジスタ５のソースとグラ
ンドの間には第２のスイッチング用トランジスタ７が挿
入され、下降指示信号入力端子３と第２のスイッチング
用トランジスタ７のゲートが接続されている。

【００２５】電流流出用トランジスタ４のドレインは出
力端子に接続されている。本実施例のチャージポンプは
Active Highで動作するとし、位相比較器１の出力がHig
hレベルの時に電流流出または流入を行うものとする。
位相比較器１から出力がないときには第１および第２の
スイッチング用トランジスタ６、７がオフとなっている
ため、出力端子１２から電流流出および流入はない。た
だし、上述のように第１および第２の定電流源１０、１
１には規定電流（１００μA）より小さな電流（２０μ
A）が流れている。このとき第１および第２のカレント
ミラー回路の入力側トランジスタ８、９にはこれと同じ
小さな電流が流れているためオフになっていない。その
ため第１および第２のカレントミラー回路の入力側トラ
ンジスタ８、９のゲート−ソース間電圧はそれぞれしき
い電圧ＶTに近い電圧となっている。つまり第１のカレ
ントミラー回路の入力側トランジスタ８のゲート−ソー
ス間容量ＣgsにはＶTに近い電圧に対応する電荷がすで
に充電されている。次に、位相比較器１から上昇指示信
号入力端子２に入力があると、インバータ１３を介して
第１のスイッチング用トランジスタ６がオンとなると共
に、第１の電流設定手段１７により第１の定電流源１０
の電流値が規定値（１００μA）に設定されるため出力
端子１２から規定の電流値（１.０mA）が流出される。
このとき予めゲート−ソース間容量Ｃgsに電荷が充電さ
れていたため、第１のカレントミラー回路の入力側トラ
ンジスタ８のゲート電位の変化は小さい。従って規定の
電流値（１.０mA）に達するまでの時間すなわち遅延時
間が小さくなる。また、位相比較器１から下降指示信号
入力端子３に入力があるときも同様に考えることができ
同様に遅延時間が小さくなる。

【００２６】このように本実施例によれば、上昇指示信
号および下降指示信号が出力されていないときの消費電
流を数分の一ないし数十分の一に低減することができ、
かつ上昇および下降指示信号が出力されたときの出力電
流の立ち上がり時間を短くすることができる。

【００２７】（実施例２）図２は、本発明によるチャー
ジポンプの実施例２の構成を示す回路図である。図２に
おいて、１９は第１のカレントミラー回路の出力側トラ
ンジスタ、２０は第２のカレントミラー回路の出力側ト
ランジスタ、２１は第１の抵抗、２２は第２の抵抗、２
３は第１のスイッチ、２４は第２のスイッチである。ま
た、図１と同じ構成要素については同一の番号を付けて
示した。本実施例の動作は、第１の実施例の動作と基本
的には同じであるが、電流設定手段を第１および第２の
抵抗と第１および第２のスイッチを用いて構成している
ことが特徴である。

【００２８】第１の定電流源１０は第１のカレントミラ
ー回路の入力側トランジスタ８および出力側トランジス
タ１９を経由してミラーされ、電流流出用トランジスタ
４を駆動する。ここで第１のカレントミラー回路の出力
側トランジスタ１９のソースとグランド間には第１の抵
抗および第１のスイッチが互いに並列に挿入されてい
る。また、第２の定電流源１１は第２のカレントミラー
回路の入力側トランジスタ９および出力側トランジスタ
２０を経由してミラーされ、電流流入用トランジスタ５
を駆動する。ここで第２のカレントミラー回路の出力側
トランジスタ２０のソースとグランド間には第２の抵抗
および第２のスイッチが互いに並列に挿入されている。

【００２９】位相比較器１から出力がないときには第１
および第２のスイッチング用トランジスタ６、７がオフ
となっている。また、第１および第２のスイッチ２３、
２４がオフとなっている。このとき、第１および第２の
抵抗２１、２２に電流が流れ電圧降下が生じる。そして
第１および第２のスイッチがオンの時と比べると、第１
および第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタ
１９、２０のゲート−ソース間電圧が小さくなるため、
第１および第２のカレントミラー回路の出力側トランジ
スタ１９、２０に流れる電流が小さくなる。ここで、第
１および第２の抵抗２１、２２の値を適当に選ぶことに
より、第１および第２のスイッチ２３、２４がオフの時
の電流を所望の値に設定できる。例えば第１および第２
のスイッチ２３、２４がオンの時に１００μAで、オフ
の時に２０μAになるように抵抗値を選ぶことが可能で
ある。

【００３０】このように本実施例によれば、電流設定手
段を抵抗とスイッチといった簡単な回路で実現でき、第
１の実施例で述べたと同様な効果を得ることができる。

【００３１】（実施例３）図３は、本発明によるチャー
ジポンプの実施例３の構成を示す回路図である。図３に
おいて、２５は第１の補助トランジスタ、２６は第２の
補助出力側トランジスタである。また、図２と同じ構成
要素については同一の番号を付けて示した。本実施例の
動作は、実施例１の動作と基本的には同じであるが、電
流設定手段を第１および第２の補助トランジスタ２５、
２６を用いて構成していることが特徴である。

【００３２】第１の定電流源１０は第１のカレントミラ
ー回路の入力側トランジスタ８および出力側トランジス
タ１９を経由してミラーされ、電流流出用トランジスタ
４を駆動する。ここで第１のカレントミラー回路の出力
側トランジスタ１９と並列に第１の補助トランジスタ２
５が構成されている。そして第１の補助トランジスタ２
５のドレインは第１のカレントミラー回路の出力側トラ
ンジスタ１９のドレインに接続され、第１の補助トラン
ジスタ２５のソースはグランドに接続されている。ま
た、第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタ１
９のソースとグランド間に第１のスイッチ２３が挿入さ
れている。

【００３３】また、第２の定電流源１１は第２のカレン
トミラー回路の入力側トランジスタ９および出力側トラ
ンジスタ２０を経由してミラーされ、電流流入用トラン
ジスタ５を駆動する。ここで第２の補助トランジスタ２
６のドレインが第２のカレントミラー回路の出力側トラ
ンジスタ２０のドレインに接続され、第２の補助トラン
ジスタ２６のソースは電源端子１６に接続されている。
また、第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタ
２０のソースとグランド間に第２のスイッチ２４が挿入
されている。

【００３４】位相比較器１から出力がないときには第１
および第２のスイッチ２３、２４がオフとなっており、
このため第１および第２のカレントミラー回路の出力側
トランジスタ１９、２０には電流が流れず、第１および
第２の補助トランジスタ２５、２６のみに電流が流れ
る。第１および第２の補助トランジスタ２５、２６の電
流値は第１および第２の入力側トランジスタ８、９との
素子サイズの比で決まるため、第１および第２の補助ト
ランジスタ２５、２６の素子サイズを小さくすることに
より電流値を小さく設定することができる。

【００３５】このように本実施例によれば、補助トラン
ジスタをカレントミラー回路を構成する他のトランジス
タと同じ種類のトランジスタで構成しているため、電流
値を小さくしたときの電流値の精度を上げることができ
る。また、温度特性や素子ばらつきに対しても有利であ
る。そして実施例１で述べたと同様な効果を得ることが
できる。

【００３６】（実施例４）図４は、本発明によるチャー
ジポンプの実施例４の構成を示す回路図である。図４に
おいて、２７は制御回路である。また、図２と同じ構成
要素については同一の番号を付けて示した。本実施例と
第２の実施例との違いは制御回路２７を用いることであ
る。

【００３７】位相比較器１から上昇指示信号および下降
指示信号がそれぞれ上昇指示信号入力端子２および下降
指示信号入力端子３を経由して制御回路２７に入力され
る。制御回路２７は、第１および第２のスイッチング用
トランジスタ６、７と第１および第２のカレントミラー
回路の出力側トランジスタ１９、２０のソースとグラン
ド間またはソースと電源端子１６間に挿入された第１お
よび第２のスイッチ２３、２４の動作タイミングを制御
する。

【００３８】具体的な制御回路２７の動作タイミングを
説明するために図５をも用いて説明する。

【００３９】図５は上昇指示信号が出力された場合の動
作を示しているが、下降指示信号が出力された場合につ
いても同様に考えることができる。

【００４０】図５において、制御回路２７に入力され
た"（１）上昇指示信号"に対して、第１の遅延時間だけ
遅延した信号"（２）第１のスイッチング用トランジス
タの制御信号"が生成され、インバータ１３に出力する
ことで第１のスイッチング用トランジスタ６が駆動され
る。

【００４１】また、"（１）上昇指示信号"の立ち上がり
エッジでセットされ"（２）第１のスイッチング用トラ
ンジスタの制御信号"の立ち下がりエッジでリセットさ
れる信号である"（３）第１の定電流源の制御信号"が生
成される。この"（３）第１のカレントミラー回路の制
御信号"が第１のスイッチ２３を駆動することにより、
第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタ２０の
電流が規定値に設定される。

【００４２】ここで、第１の遅延時間は、第１のカレン
トミラー回路の出力側トランジスタ２０の電流立ち上が
り時間より大きく設定されている。つまり、図５におい
て"（４）第１のカレントミラー回路の電流値"に示す電
流立ち上がり特性で、十分に電流が立ち上がるのに要す
る時間だけ第１の遅延時間を持たせている。十分に立ち
上がってから"（２）第１のスイッチング用トランジス
タの制御信号"により第１のスイッチング用トランジス
タ６がオンされるため、"（５）出力端子の電流流出値"
に示すように出力端子１２からの出力パルス幅が"
（１）上昇指示信号"のパルス幅と同じになる。これに
よりチャージポンプの不感帯の発生を防ぐことができ
る。

【００４３】このように本実施例によれば、電流流出用
および流入用トランジスタとその駆動回路が完全に立ち
上がってから、第１および第２のスイッチング用トラン
ジスタをオンオフするためチャージポンプの不感帯の発
生を防ぐことができる。上昇および下降指示信号が出力
されていないときの消費電流を抑えることができるのは
他の実施例と同様である。

【００４４】尚、信号の遅延操作はインバータ回路の縦
列接続などで実現できる。また、図５において"（３）
第１のカレントミラー回路の制御信号"の生成はフリッ
プフロップなどを組み合わせたロジック回路で容易に構
成することができる。

【００４５】また、本実施例では、上昇および下降指示
信号が出力されていないときの電流抑制の操作をカレン
トミラー回路を制御することで行ったが、定電流源を直
接制御して行うこともできる。

【００４６】また、２つの定電流源を用いたが、１つの
定電流源からカレントミラー回路により分岐して構成す
ることもできる。

【００４７】また、本実施例では、上昇および下降指示
信号が出力されていないときにカレントミラー回路の電
流を小さく設定する構成としたが、電流をオフする構成
とすることもできる。

【００４８】また、図１において電流流出用トランジス
タ４のソースと電流流入用トランジスタ５のソースを接
続した構成とすることもできる。

【００４９】また、本実施例ではトランジスタとしてＦ
ＥＴを用いた場合について示したが、バイポーラトラン
ジスタ等を用いても構成できる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
チャージポンプによれば、次の効果が得られる。

【００５１】上昇指示信号および下降指示信号が出力さ
れていないときに定電流源の電流を小さく設定するた
め、消費電流を数分の一ないし数十分の一に低減するこ
とができ、かつ上昇および下降指示信号が出力されたと
きの出力電流の立ち上がり時間を短くすることができ
る。

【００５２】また、電流設定手段を抵抗とスイッチで構
成するため、簡単な回路で電流設定手段を構成すること
ができる。

【００５３】また、電流設定手段を補助トランジスタを
用いて構成しているため、電流値を小さくしたときの電
流値の精度を上げることができ、温度特性や素子ばらつ
きに対しても有利となる。

【００５４】また、電流流出用および流入用トランジス
タとその駆動回路が完全に立ち上がってから、第１およ
び第２のスイッチング用トランジスタをオンオフするた
めチャージポンプの不感帯の発生を更に確実に防ぐこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるチャージポンプの回
路図

【図２】本発明の実施例２におけるチャージポンプの回
路図

【図３】本発明の実施例３におけるチャージポンプの回
路図

【図４】本発明の実施例４におけるチャージポンプの回
路図

【図５】同ポンプにおける制御回路の制御信号を表すタ
イミングチャート

【図６】従来のチャージポンプの回路図

【符号の説明】

２上昇指示信号入力端子３下降指示信号入力端子４電流流出用トランジスタ５電流流入用トランジスタ６第１のスイッチング用トランジスタ７第２のスイッチング用トランジスタ８第１のカレントミラー回路の入力側トランジスタ９第２のカレントミラー回路の入力側トランジスタ１０第１の定電流源１１第２の定電流源１２出力端子１７第１の電流設定手段１８第２の電流設定手段１９第１のカレントミラー回路の出力側トランジスタ２０第２のカレントミラー回路の出力側トランジスタ２１第１の抵抗２２第２の抵抗２３第１のスイッチ２４第２のスイッチ２５第１の補助トランジスタ２６第２の補助トランジスタ２７制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷内秀生大阪府高槻市幸町１番１号松下電子工業株式会社内Ｆターム(参考） 5J106 AA04 BB01 BB10 CC24 EE03 EE19 GG15 GG17 HH03 JJ08 KK02 KK05 KK13 KK39 KK40 LL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位相比較器から出力される上昇指示信号お
よび下降指示信号に応じて出力端子からそれぞれ電流流
出および電流流入を行う定電流型チャージポンプであっ
て、第１の定電流源から第１のカレントミラー回路を通
じて動作電流が設定され出力が出力端子に接続された電
流流出用トランジスタと、前記電流流出用トランジスタ
と電源間に挿入され前記上昇指示信号に応じてオンする
第１のスイッチング用トランジスタと、第２の定電流源
から第２のカレントミラー回路を通じて動作電流が設定
され出力が前記出力端子に接続された電流流入用トラン
ジスタと、前記電流流入用トランジスタとグランド間に
挿入され前記下降指示信号に応じてオンする第２のスイ
ッチング用トランジスタと、前記上昇指示信号が出力さ
れていないときに前記第１の定電流源の電流値を所定値
より小さくする第１の電流設定手段と、前記下降指示信
号が出力されていないときに前記第２の定電流源の電流
値を所定値より小さくする第２の電流設定手段を備えた
チャージポンプ。
【請求項２】電流設定手段として第１のカレントミラー
回路の出力側トランジスタのソースと電源またはグラン
ド間に第１のスイッチおよび第１の抵抗を互いに並列に
挿入し、第２のカレントミラー回路の出力側トランジス
タのソースと電源またはグランド間に第２のスイッチお
よび第２の抵抗を互いに並列に挿入し、前記第１のスイ
ッチは上昇指示信号に応じてオンし、前記第２のスイッ
チは下降指示信号に応じてオンすることにより前記上昇
信号または前記下降信号が出力されていないときにカレ
ントミラー回路の動作電流を小さくする請求項１記載の
チャージポンプ。
【請求項３】電流設定手段として第１のカレントミラー
回路の出力側トランジスタに並列に前記第１のカレント
ミラー回路の出力側トランジスタより素子サイズが小さ
い第１の補助トランジスタを設け、第２のカレントミラ
ー回路の出力側トランジスタに並列に前記第２のカレン
トミラー回路の出力側トランジスタより素子サイズの小
さい第２の補助トランジスタを設け、上昇指示信号が出
力されていないときは前記第１のカレントミラー回路の
出力側トランジスタをオフし、下降指示信号が出力され
ていないときは前記第２のカレントミラー回路の出力側
トランジスタをオフすることにより前記上昇信号または
前記下降信号が出力されていないときにカレントミラー
回路の動作電流を小さくする請求項１記載のチャージポ
ンプ。
【請求項４】位相比較器から出力される上昇指示信号お
よび下降指示信号に応じて出力端子からそれぞれ電流流
出および電流流入を行う定電流型チャージポンプであっ
て、第１の定電流源から第１のカレントミラー回路を通
じて動作電流が設定され出力が出力端子に接続された電
流流出用トランジスタと、前記電流流出用トランジスタ
と電源間に挿入された第１のスイッチング用トランジス
タと、第２の定電流源から第２のカレントミラー回路を
通じて動作電流が設定され出力が前記出力端子に接続さ
れた電流流入用トランジスタと、前記電流流入用トラン
ジスタとグランド間に挿入された第２のスイッチング用
トランジスタと、制御回路を備え、前記制御回路は位相
比較器から出力される上昇指示信号の立ち上がりタイミ
ングで前記第１の定電流源をオンし前記上昇指示信号の
立ち上がりタイミングから第１の遅延時間経過したタイ
ミングで前記第１のスイッチング用トランジスタをオン
し前記上昇指示信号の立ち下がりタイミングより前記第
１の遅延時間経過したタイミングで前記第１の定電流源
と前記第１のスイッチング用トランジスタをオフし、更
に前記制御回路は前記位相比較器から出力される下降指
示信号の立ち上がりタイミングで前記第２の定電流源を
オンし前記下降指示信号の立ち上がりタイミングから第
２の遅延時間経過したタイミングで前記第２のスイッチ
ング用トランジスタをオンし前記下降指示信号の立ち下
がりタイミングより前記第２の遅延時間経過したタイミ
ングで前記第２の定電流源と前記第２のスイッチング用
トランジスタをオフするチャージポンプ。
【請求項５】位相比較器から出力される上昇指示信号お
よび下降指示信号に応じて出力端子からそれぞれ電流流
出および電流流入を行う定電流型チャージポンプであっ
て、第１の定電流源から第１のカレントミラー回路を通
じて動作電流が設定され出力が出力端子に接続された電
流流出用トランジスタと、前記電流流出用トランジスタ
と電源間に挿入された第１のスイッチング用トランジス
タと、第２の定電流源から第２のカレントミラー回路を
通じて動作電流が設定され出力が前記出力端子に接続さ
れた電流流入用トランジスタと、前記電流流入用トラン
ジスタとグランド間に挿入された第２のスイッチング用
トランジスタと、制御回路を備え、前記制御回路は位相
比較器から出力される上昇指示信号の立ち上がりタイミ
ングで前記第１の定電流源を第１の所定電流に設定し前
記上昇指示信号の立ち上がりタイミングから第１の遅延
時間経過したタイミングで前記第１のスイッチング用ト
ランジスタをオンし前記上昇指示信号の立ち下がりタイ
ミングより前記第１の遅延時間経過したタイミングで前
記第１のスイッチング用トランジスタをオフすると共に
前記第１の定電流源を前記第１の所定電流より小さな電
流である第１の小電流に設定し、更に前記制御回路は前
記位相比較器から出力される下降指示信号の立ち上がり
タイミングで前記第２の定電流源を第２の所定電流に設
定し前記下降指示信号の立ち上がりタイミングから第２
の遅延時間経過したタイミングで前記第２のスイッチン
グ用トランジスタをオンし前記下降指示信号の立ち下が
りタイミングより前記第２の遅延時間経過したタイミン
グで前記第２のスイッチング用トランジスタをオフする
と共に前記第２の定電流源を前記第２の所定電流より小
さな電流である第２の小電流に設定するチャージポン
プ。