JP2002258954A - Voltage regulator - Google Patents

Voltage regulator

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JP2002258954A
JP2002258954A JP2001060175A JP2001060175A JP2002258954A JP 2002258954 A JP2002258954 A JP 2002258954A JP 2001060175 A JP2001060175 A JP 2001060175A JP 2001060175 A JP2001060175 A JP 2001060175A JP 2002258954 A JP2002258954 A JP 2002258954A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage regulator capable of performing a low power supply voltage operation with low current consumption. SOLUTION: This voltage regulator is provided with a detecting circuit 3 for outputting a voltage VFB corresponding to an output voltage, a differential pair 4 for operating the differential amplification of the voltage VFB and a reference voltage VREF, a first current mirror circuit 5 constituting the load of a transistor to which the reference voltage VREF of the differential pair 4 is inputted for outputting currents corresponding to currents flowing through the transistor from the other output edge, a second current mirror circuit 6 constituting the load of the transistor to which the voltage VFB of the differential pair 4 is inputted for outputting currents corresponding to currents through the transistor from the other output edge, a third current mirror circuit 8 connected with the respective other output edges of the first current mirror circuit 5 and the second current mirror circuit 6, and an output circuit 9 for outputting currents corresponding to the voltage of the joint of the second current mirror circuit 6 and the third current mirror circuit 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボルテージレギュ
レータに関し、特に低電圧動作及び低消費電流が要求さ
れる携帯機器等に使用されるボルテージレギュレータに
関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a voltage regulator, and more particularly, to a voltage regulator used for portable equipment or the like that requires low voltage operation and low current consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、従来のボルテージレギュレータ
の回路例を示した図である。図3のボルテージレギュレ
ータ100では、基準電圧発生回路101からの基準電
圧VREFと、出力電圧VOUTの検出を行う検出回路
104の抵抗102及び103で出力電圧VOUTが分
圧された分圧電圧VFBは、差動増幅段105で電圧比
較され、該比較結果に応じて出力段106をなすPチャ
ネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSトランジス
タと呼ぶ)107の制御を行って一定の出力電圧VOU
Tが出力される。差動増幅段105は、カレントミラー
回路を形成するPチャネル型MOSトランジスタ11
1,112と、差動対をなすNチャネル型MOSトラン
ジスタ(以下、NMOSトランジスタと呼ぶ)113,
114と、定電流源115とで構成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a diagram showing a circuit example of a conventional voltage regulator. In the voltage regulator 100 of FIG. 3, the reference voltage VREF from the reference voltage generation circuit 101 and the divided voltage VFB obtained by dividing the output voltage VOUT by the resistors 102 and 103 of the detection circuit 104 for detecting the output voltage VOUT are represented by: The voltage is compared by the differential amplifying stage 105, and a P-channel MOS transistor (hereinafter, referred to as a PMOS transistor) 107 forming the output stage 106 is controlled in accordance with the comparison result, so that a constant output voltage VOU is obtained.
T is output. The differential amplification stage 105 includes a P-channel MOS transistor 11 forming a current mirror circuit.
1, 112 and an N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor) 113 forming a differential pair.
114 and a constant current source 115.

【0003】一方、図4は、従来のボルテージレギュレ
ータの他の回路例を示した図であり、図4のボルテージ
レギュレータ100aは、図3の差動増幅段105と出
力段106との間に、PMOSトランジスタ116及び
定電流源117で構成された増幅段120を追加した3
段の増幅段を備えるレギュレータであり、出力電圧VO
UTの高速な制御を行うことができる。
FIG. 4 is a diagram showing another example of a circuit of a conventional voltage regulator. The voltage regulator 100a shown in FIG. 4 is provided between a differential amplifier stage 105 and an output stage 106 shown in FIG. 3. Added amplification stage 120 composed of PMOS transistor 116 and constant current source 117
A regulator having a plurality of amplification stages, the output voltage VO
High-speed control of the UT can be performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図3のボルテ
ージレギュレータ100では、出力電圧VOUTが印加
される負荷RLの抵抗値が小さい場合、PMOSトラン
ジスタ107のゲート電圧が、差動増幅段105によっ
て、ゲート−ソース間電圧Vgsを確保するために低い
値に制御される。
However, in the voltage regulator 100 of FIG. 3, when the resistance value of the load RL to which the output voltage VOUT is applied is small, the gate voltage of the PMOS transistor 107 is increased by the differential amplification stage 105. It is controlled to a low value to secure the gate-source voltage Vgs.

【0005】この場合、NMOSトランジスタ113に
おける、しきい値をVthとすると共にドレイン−ソー
ス間電圧をVdsとすると、定電流源115の両端に必
要な電圧とNMOSトランジスタ113における(VR
EF−Vth+Vds)を加えた電圧よりも、PMOS
トランジスタ107のゲート電圧を低くすることができ
なかった。このため、電源電圧VDDが低下したとき
等、PMOSトランジスタ107に十分なゲート−ソー
ス間電圧Vgsが確保することができなくなると、出力
電圧VOUTは低下していく。すなわち、低電源電圧で
の正常な動作ができないという問題があった。
In this case, assuming that the threshold value of the NMOS transistor 113 is Vth and the drain-source voltage is Vds, the voltage required across the constant current source 115 and (VR
EF−Vth + Vds), the PMOS
The gate voltage of the transistor 107 could not be reduced. Therefore, when a sufficient gate-source voltage Vgs cannot be ensured in the PMOS transistor 107, for example, when the power supply voltage VDD decreases, the output voltage VOUT decreases. That is, there is a problem that normal operation at a low power supply voltage cannot be performed.

【0006】これに対して、図4のボルテージレギュレ
ータの場合、出力段106におけるPMOSトランジス
タ107のゲート電圧は、ほぼ電源電圧VDDから接地
電圧GNDまで制御できる。しかし、差動増幅段10
5、増幅段120及び出力段106の3段の増幅段を備
えているため、特に低消費電流で動作させる場合、位相
設計が難しくなることから、定電流源115及び117
の各電流を合わせると、数十μA以上の電流が必要にな
り、低消費電流のボルテージレギュレータが必要な場合
には消費電流が大きいという問題があった。
On the other hand, in the case of the voltage regulator of FIG. 4, the gate voltage of the PMOS transistor 107 in the output stage 106 can be controlled almost from the power supply voltage VDD to the ground voltage GND. However, the differential amplifier stage 10
5, the amplification stage 120 and the output stage 106 have three amplification stages, so that the phase design becomes difficult particularly when operated with low current consumption. Therefore, the constant current sources 115 and 117 are used.
When the above currents are combined, a current of several tens of μA or more is required, and when a voltage regulator with low current consumption is required, the current consumption is large.

【0007】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、低消費電流で、かつ低電源電
圧動作が可能であるボルテージレギュレータを得ること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to obtain a voltage regulator that can operate with low current consumption and low power supply voltage.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明に係るボルテー
ジレギュレータは、あらかじめ設定された基準電圧を基
に所定の電圧を生成して出力端子から出力するボルテー
ジレギュレータにおいて、出力端子からの出力電圧の検
出を行い、該検出した出力電圧に応じた電圧を生成して
出力する検出回路部と、該検出回路部の出力電圧と上記
基準電圧との差動増幅を行う1対のトランジスタからな
る差動対と、該差動対に対して所定のバイアス電流の供
給を行う定電流源と、一方の出力端に接続された差動対
における基準電圧が入力されるトランジスタに対して負
荷をなすと共に該トランジスタに流れる電流に応じた電
流を他方の出力端から出力する第1カレントミラー回路
部と、一方の出力端に接続された差動対における検出回
路部からの出力電圧が入力されるトランジスタに対して
負荷をなすと共に該トランジスタに流れる電流に応じた
電流を他方の出力端から出力する第2カレントミラー回
路部と、第1カレントミラー回路部及び第2カレントミ
ラー回路部の各他方の出力端に接続された第3カレント
ミラー回路部と、第2カレントミラー回路部と該第3カ
レントミラー回路部との接続部の電圧に応じた電流を出
力端子から出力する出力回路部とを備えるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A voltage regulator according to the present invention generates a predetermined voltage based on a preset reference voltage and outputs the voltage from an output terminal. And a differential circuit comprising a pair of transistors for performing differential amplification of the output voltage of the detection circuit unit and the reference voltage by generating and outputting a voltage corresponding to the detected output voltage. A constant current source for supplying a predetermined bias current to the differential pair, and a load for a transistor to which a reference voltage is input in the differential pair connected to one output terminal, and A first current mirror circuit for outputting a current corresponding to a current flowing through the other output terminal, and an output voltage from a detection circuit unit of a differential pair connected to one output terminal. A second current mirror circuit unit that forms a load on a transistor to which is input and outputs a current corresponding to a current flowing through the transistor from the other output terminal; a first current mirror circuit unit and a second current mirror circuit unit And a third current mirror circuit connected to the other output terminals of the first and second output mirrors, and an output circuit for outputting a current corresponding to a voltage of a connection between the second current mirror circuit and the third current mirror circuit from an output terminal. Unit.

【0009】具体的には、上記第3カレントミラー回路
部は、第1カレントミラー回路部の他方の出力端から流
れる電流に応じた電流を第2カレントミラー回路部の他
方の出力端に流すように動作する。
Specifically, the third current mirror circuit section causes a current corresponding to the current flowing from the other output terminal of the first current mirror circuit section to flow to the other output terminal of the second current mirror circuit section. Works.

【0010】また、上記第1カレントミラー回路部は、
差動対の負荷をなす第1トランジスタと、該第1トラン
ジスタに流れる電流に応じた電流を他方の出力端から出
力する第2トランジスタとで構成され、上記第2カレン
トミラー回路部は、差動対の負荷をなす第3トランジス
タと、該第3トランジスタに流れる電流に応じた電流を
他方の出力端から出力する第4トランジスタとで構成さ
れ、更に、第3カレントミラー回路部は、第1カレント
ミラー回路部の他方の出力端に接続された第5トランジ
スタと、第2カレントミラー回路部の他方の出力端に接
続された第6トランジスタとで構成され、第1トランジ
スタの電流供給能力に対する第2トランジスタの電流供
給能力の割合と、第3トランジスタの電流供給能力に対
する第4トランジスタの電流供給能力の割合との比は、
第5トランジスタの電流供給能力と第6トランジスタの
電流供給能力との比に等しくなるようにした。
[0010] Further, the first current mirror circuit section includes:
A first transistor forming a load of the differential pair; and a second transistor outputting a current corresponding to a current flowing through the first transistor from the other output terminal. A third transistor forming a pair of loads, and a fourth transistor outputting a current corresponding to a current flowing through the third transistor from the other output terminal. Further, the third current mirror circuit unit includes a first current mirror circuit. A fifth transistor connected to the other output terminal of the mirror circuit unit and a sixth transistor connected to the other output terminal of the second current mirror circuit unit. The ratio of the ratio of the current supply capability of the transistor to the ratio of the current supply capability of the fourth transistor to the current supply capability of the third transistor is:
The current supply capability of the fifth transistor is set equal to the ratio of the current supply capability of the sixth transistor.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の実
施の形態におけるボルテージレギュレータの構成例を示
したブロック図である。図1において、ボルテージレギ
ュレータ1は、所定の基準電圧VREFを生成して出力
する基準電圧発生回路2と、出力電圧VOUTの検出を
行い該検出した出力電圧VOUTに応じた電圧VFBを
生成して出力する検出回路3と、基準電圧VREFと該
検出回路3からの出力電圧VFBとの差動増幅を行う1
対のトランジスタで構成された差動対4とを備えてい
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a voltage regulator according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a voltage regulator 1 generates and outputs a predetermined reference voltage VREF, and a reference voltage generation circuit 2, which detects an output voltage VOUT and generates and outputs a voltage VFB corresponding to the detected output voltage VOUT. 1 that performs differential amplification of the reference voltage VREF and the output voltage VFB from the detection circuit 3
And a differential pair 4 composed of a pair of transistors.

【0012】また、ボルテージレギュレータ1は、電源
電圧VDDと差動対4の一方のトランジスタとの間に一
方の出力端が接続された第1カレントミラー回路5と、
電源電圧VDDと差動対4の他方のトランジスタとの間
に一方の出力端が接続された第2カレントミラー回路6
と、差動対4と接地との間に接続された定電流源7とを
備えている。更に、ボルテージレギュレータ1は、第1
カレントミラー回路5の他方の出力端及び第2カレント
ミラー回路6の他方の出力端が接続された第3カレント
ミラー回路8と、第2カレントミラー回路6と第3カレ
ントミラー回路8との接続部の電圧に応じた電流を負荷
RLに出力する出力回路9とを備えている。
The voltage regulator 1 includes a first current mirror circuit 5 having one output terminal connected between the power supply voltage VDD and one transistor of the differential pair 4;
A second current mirror circuit 6 having one output terminal connected between the power supply voltage VDD and the other transistor of the differential pair 4
And a constant current source 7 connected between the differential pair 4 and the ground. Further, the voltage regulator 1 has the first
A third current mirror circuit 8 to which the other output terminal of the current mirror circuit 5 and the other output terminal of the second current mirror circuit 6 are connected, and a connection portion between the second current mirror circuit 6 and the third current mirror circuit 8 And an output circuit 9 for outputting a current corresponding to the voltage of the load RL to the load RL.

【0013】図2は、図1で示したボルテージレギュレ
ータ1をCMOSで形成した場合を例にして示した回路
図である。図2において、検出回路3は、出力電圧VO
UTと接地との間に接続された抵抗R1とR2との直列
回路で構成されており、差動対4は、一対のNチャネル
型MOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタと
呼ぶ)QN1及びQN2で構成されている。検出回路3
は、出力電圧VOUTを抵抗R1とR2で分圧して分圧
電圧VFBを生成し出力する。NMOSトランジスタQ
N1のゲートには基準電圧VREFが、NMOSトラン
ジスタQN2のゲートには分圧電圧VFBがそれぞれ入
力されている。NMOSトランジスタQN1及びQN2
の各ソースは接続され、該接続部は定電流源7を介して
接地されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a case where the voltage regulator 1 shown in FIG. 1 is formed by CMOS. In FIG. 2, the detection circuit 3 includes an output voltage VO
The differential pair 4 is configured by a series circuit of resistors R1 and R2 connected between the UT and the ground, and the differential pair 4 is configured by a pair of N-channel MOS transistors (hereinafter, referred to as NMOS transistors) QN1 and QN2. Have been. Detection circuit 3
Generates and outputs a divided voltage VFB by dividing the output voltage VOUT by the resistors R1 and R2. NMOS transistor Q
The reference voltage VREF is input to the gate of N1, and the divided voltage VFB is input to the gate of the NMOS transistor QN2. NMOS transistors QN1 and QN2
Are connected, and the connection is grounded via a constant current source 7.

【0014】また、第1カレントミラー回路5は、Pチ
ャネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSトランジ
スタと呼ぶ)QP1及びQP2で形成されている。PM
OSトランジスタQP1のゲート及びドレイン並びにP
MOSトランジスタQP2のゲートは接続され、PMO
SトランジスタQP1及びQP2の各ソースはそれぞれ
電源電圧VDDに接続されている。更に、PMOSトラ
ンジスタQP1のドレインは、差動対4をなすNMOS
トランジスタQN1のドレインに接続され、PMOSト
ランジスタQP2のドレインは、第3カレントミラー回
路8に接続されている。
The first current mirror circuit 5 is formed by P-channel MOS transistors (hereinafter, referred to as PMOS transistors) QP1 and QP2. PM
Gate and drain of OS transistor QP1 and P
The gate of the MOS transistor QP2 is connected, and the PMO
Each source of the S transistors QP1 and QP2 is connected to the power supply voltage VDD. Further, the drain of the PMOS transistor QP1 is connected to an NMOS
The drain of the transistor QN1 is connected, and the drain of the PMOS transistor QP2 is connected to the third current mirror circuit 8.

【0015】同様に、第2カレントミラー回路6は、P
MOSトランジスタQP3及びQP4で形成されてい
る。PMOSトランジスタQP3のゲート及びドレイン
並びにPMOSトランジスタQP4のゲートは接続さ
れ、PMOSトランジスタQP3及びQP4の各ソース
はそれぞれ電源電圧VDDに接続されている。更に、P
MOSトランジスタQP3のドレインは、差動対4をな
すNMOSトランジスタQN2のドレインに接続され、
PMOSトランジスタQP4のドレインは、第3カレン
トミラー回路8に接続されている。
Similarly, the second current mirror circuit 6
It is formed by MOS transistors QP3 and QP4. The gate and drain of the PMOS transistor QP3 and the gate of the PMOS transistor QP4 are connected, and each source of the PMOS transistors QP3 and QP4 is connected to the power supply voltage VDD. Furthermore, P
The drain of the MOS transistor QP3 is connected to the drain of the NMOS transistor QN2 forming the differential pair 4,
The drain of the PMOS transistor QP4 is connected to the third current mirror circuit 8.

【0016】第3カレントミラー回路8は、カレントミ
ラー回路を形成する同一特性のNMOSトランジスタQ
N3及びQN4で構成されている。NMOSトランジス
タQN3のゲート及びドレイン並びにNMOSトランジ
スタQN4のゲートは接続され、NMOSトランジスタ
QN3及びQN4の各ソースはそれぞれ接地されてい
る。更に、NMOSトランジスタQN3のドレインは、
第1カレントミラー回路5を形成するPMOSトランジ
スタQP2のドレインに接続され、NMOSトランジス
タQN4のドレインは、第2カレントミラー回路6を形
成するPMOSトランジスタQP4のドレインに接続さ
れている。
The third current mirror circuit 8 includes NMOS transistors Q having the same characteristics forming a current mirror circuit.
N3 and QN4. The gate and drain of the NMOS transistor QN3 and the gate of the NMOS transistor QN4 are connected, and the sources of the NMOS transistors QN3 and QN4 are grounded. Further, the drain of the NMOS transistor QN3 is
The drain of the PMOS transistor QP2 forming the first current mirror circuit 5 is connected, and the drain of the NMOS transistor QN4 is connected to the drain of the PMOS transistor QP4 forming the second current mirror circuit 6.

【0017】NMOSトランジスタQN4とPMOSト
ランジスタQP4との接続部は、出力回路9をなすPM
OSトランジスタQP5のゲートに接続されている。出
力回路9のPMOSトランジスタQP5において、ソー
スは電源電圧VDDに接続され、ドレインは検出回路3
の抵抗R1に接続され、該接続部から出力電圧VOUT
が出力される。該出力電圧VOUTは、負荷抵抗RLに
印加される。
The connection between the NMOS transistor QN4 and the PMOS transistor QP4 is connected to the PM
It is connected to the gate of OS transistor QP5. In the PMOS transistor QP5 of the output circuit 9, the source is connected to the power supply voltage VDD, and the drain is
Of the output voltage VOUT
Is output. The output voltage VOUT is applied to the load resistance RL.

【0018】ここで、差動対4において、基準電圧VR
EFと分圧電圧VFBが釣り合っている状態から、何ら
かの原因で出力電圧VOUTが低下した場合の各部の動
作について説明する。出力電圧VOUTが低下すると分
圧電圧VFBは低下し、NMOSトランジスタQN2の
ドレイン電流は、NMOSトランジスタQN1のドレイ
ン電流よりも低下する。このため、PMOSトランジス
タQP2のゲート電圧は低下すると共に、PMOSトラ
ンジスタQP4のゲート電圧は上昇し、NMOSトラン
ジスタQN4において、ゲート−ソース電圧Vgsは上
昇するがドレイン電流は低下することからドレイン−ソ
ース電圧Vdsは低下する。従って、出力回路9のPM
OSトランジスタQP5のゲート電圧は低下してPMO
SトランジスタQP5の電流駆動能力が大きくなること
により、出力電圧VOUTを上昇させることができる。
Here, in the differential pair 4, the reference voltage VR
The operation of each unit when the output voltage VOUT drops for some reason from the state where EF and the divided voltage VFB are balanced will be described. When the output voltage VOUT drops, the divided voltage VFB drops, and the drain current of the NMOS transistor QN2 drops below the drain current of the NMOS transistor QN1. As a result, the gate voltage of the PMOS transistor QP2 decreases and the gate voltage of the PMOS transistor QP4 increases. In the NMOS transistor QN4, the gate-source voltage Vgs increases but the drain current decreases, so that the drain-source voltage Vds Drops. Therefore, the PM of the output circuit 9
The gate voltage of the OS transistor QP5 decreases and the PMO
The output voltage VOUT can be increased by increasing the current driving capability of the S transistor QP5.

【0019】次に、差動対4において、基準電圧VRE
Fと分圧電圧VFBが釣り合っている状態から、何らか
の原因で出力電圧VOUTが上昇した場合の各部の動作
について説明する。出力電圧VOUTが上昇すると分圧
電圧VFBは上昇し、NMOSトランジスタQN2のド
レイン電流は、NMOSトランジスタQN1のドレイン
電流よりも増加する。このため、PMOSトランジスタ
QP2のゲート電圧は上昇すると共に、PMOSトラン
ジスタQP4のゲート電圧は低下し、NMOSトランジ
スタQN4において、ゲート−ソース電圧Vgsは低下
するがドレイン電流は増加することからドレイン−ソー
ス電圧Vdsは上昇する。従って、出力回路9のPMO
SトランジスタQP5のゲート電圧は上昇してPMOS
トランジスタQP5の電流駆動能力が小さくなることに
より、出力電圧VOUTを低下させることができる。
Next, in the differential pair 4, the reference voltage VRE
The operation of each unit when the output voltage VOUT rises for some reason from the state where F and the divided voltage VFB are balanced will be described. When the output voltage VOUT rises, the divided voltage VFB rises, and the drain current of the NMOS transistor QN2 increases more than the drain current of the NMOS transistor QN1. For this reason, the gate voltage of the PMOS transistor QP2 increases, the gate voltage of the PMOS transistor QP4 decreases, and the gate-source voltage Vgs decreases but the drain current increases in the NMOS transistor QN4. Rises. Therefore, the PMO of the output circuit 9
The gate voltage of the S transistor QP5 rises and the PMOS
The output voltage VOUT can be reduced by reducing the current driving capability of the transistor QP5.

【0020】一方、差動対4において、基準電圧VRE
Fと分圧電圧VFBが釣り合っている状態の各部の動作
について説明する。基準電圧VREFと分圧電圧VFB
が釣り合っている場合、NMOSトランジスタQN1,
QN2の各ドレイン電流及びPMOSトランジスタQP
1,QP3の各ドレイン電流はそれぞれ等しくなる。従
って、PMOSトランジスタQP1とカレントミラー回
路を形成するPMOSトランジスタQP2のドレイン電
流は、PMOSトランジスタQP1とQP2とのサイズ
比に応じた値となる。同様に、PMOSトランジスタQ
P3とカレントミラー回路を形成するPMOSトランジ
スタQP4のドレイン電流は、PMOSトランジスタQ
P3とQP4とのサイズ比に応じた値となる。
On the other hand, in the differential pair 4, the reference voltage VRE
The operation of each unit in a state where F and the divided voltage VFB are balanced will be described. Reference voltage VREF and divided voltage VFB
Are balanced, the NMOS transistors QN1,
Each drain current of QN2 and PMOS transistor QP
1 and QP3 have the same drain current. Therefore, the drain current of the PMOS transistor QP2 forming the current mirror circuit with the PMOS transistor QP1 has a value corresponding to the size ratio between the PMOS transistors QP1 and QP2. Similarly, the PMOS transistor Q
The drain current of the PMOS transistor QP4 forming a current mirror circuit with P3 is
The value corresponds to the size ratio between P3 and QP4.

【0021】PMOSトランジスタQP1〜QP4は、
同じサイズのトランジスタを使用するが、例えば消費電
流を低下させたい場合は、PMOSトランジスタQP1
とQP2のサイズ比及びPMOSトランジスタQP3と
QP4とのサイズ比を共に小さくして調整する。また、
例えば出力電圧VOUTの変動に対する動作速度を速く
したい場合は、PMOSトランジスタQP1とQP2の
サイズ比及びPMOSトランジスタQP3とQP4との
サイズ比を共に大きくして調整する。なお、サイズ比と
は、MOSトランジスタのゲート幅の比又はゲート長の
比を示している。
The PMOS transistors QP1 to QP4 are
Although transistors of the same size are used, for example, if it is desired to reduce current consumption, the PMOS transistor QP1
And the size ratio between the PMOS transistors QP3 and QP4 are both reduced. Also,
For example, when it is desired to increase the operation speed with respect to the fluctuation of the output voltage VOUT, the size ratio between the PMOS transistors QP1 and QP2 and the size ratio between the PMOS transistors QP3 and QP4 are both increased. Note that the size ratio indicates the ratio of the gate width or the gate length of the MOS transistor.

【0022】また、PMOSトランジスタQP1のサイ
ズP1に対するPMOSトランジスタQP2のサイズP
2の割合と、PMOSトランジスタQP3のサイズP3
に対するPMOSトランジスタQP4のサイズP4の割
合との比は、NMOSトランジスタQN3のサイズN3
とNMOSトランジスタQN4のサイズN4との比に等
しくなるように各MOSトランジスタを形成するとよ
い。すなわち、下記(1)式が成り立つように各MOS
トランジスタを形成するとよい。 (P2/P1):(P4/P3)=N3:N4………………(1)
The size P1 of the PMOS transistor QP2 with respect to the size P1 of the PMOS transistor QP1
2 and the size P3 of the PMOS transistor QP3
And the ratio of the size P4 of the PMOS transistor QP4 to the ratio of the size N3 of the NMOS transistor QN3
It is preferable that each MOS transistor is formed so as to have a ratio equal to the size N4 of the NMOS transistor QN4. That is, each MOS transistor is set so that the following equation (1) holds.
A transistor may be formed. (P2 / P1): (P4 / P3) = N3: N4 (1)

【0023】このような構成にすることによって、出力
回路9のPMOSトランジスタQP5のゲート電圧をほ
ぼ電源電圧VDDから接地電圧まで制御することがで
き、より低い電源電圧VDDまでレギュレーション動作
を行うことができる。例えば、定電流源7の両端に0.
2V、差動対4をなすNMOSトランジスタQN1,Q
N2の各しきい値を0.3V、基準電圧VREFを0.6
Vとすると、図3で示した従来のボルテージレギュレー
タよりも0.5V以上の低電圧化を行うことができる。
また、PMOSトランジスタQP1とQP2、及びPM
OSトランジスタQP3とQP4は、それぞれカレント
ミラー回路を構成し増幅段ではないことから、図3で示
した従来のボルテージレギュレータと同様、2段の増幅
段を備えたレギュレータであるため、消費電流を例えば
数十μAから数uAに抑えて、位相設計をすることが可
能となる。
With such a configuration, the gate voltage of the PMOS transistor QP5 of the output circuit 9 can be controlled almost from the power supply voltage VDD to the ground voltage, and the regulation operation can be performed down to the lower power supply voltage VDD. . For example, a voltage of 0.
2V, NMOS transistors QN1, QN forming differential pair 4
Each threshold value of N2 is 0.3 V, and the reference voltage VREF is 0.6.
Assuming that the voltage is V, the voltage can be reduced to 0.5 V or more as compared with the conventional voltage regulator shown in FIG.
Further, the PMOS transistors QP1 and QP2, and PM
The OS transistors QP3 and QP4 each constitute a current mirror circuit and are not an amplification stage. Therefore, like the conventional voltage regulator shown in FIG. 3, the OS transistors QP3 and QP4 have a two-stage amplification stage. It is possible to design the phase while suppressing it from several tens μA to several uA.

【0024】[0024]

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
のボルテージレギュレータによれば、出力端子からの出
力電圧に応じた電圧を生成して出力する検出回路部と、
該検出回路部の出力電圧と所定の基準電圧との差動増幅
を行う差動対と、該差動対に対して所定のバイアス電流
の供給を行う定電流源と、一方の出力端に接続された差
動対の基準電圧が入力されるトランジスタの負荷をなす
と共に該トランジスタに流れる電流に応じた電流を他方
の出力端から出力する第1カレントミラー回路部と、一
方の出力端に接続された差動対の検出回路部の出力電圧
が入力されるトランジスタの負荷をなすと共に該トラン
ジスタに流れる電流に応じた電流を他方の出力端から出
力する第2カレントミラー回路部と、第1カレントミラ
ー回路部及び第2カレントミラー回路部の各他方の出力
端に接続された第3カレントミラー回路部と、第2カレ
ントミラー回路部と該第3カレントミラー回路部との接
続部の電圧に応じた電流を出力端子から出力する出力回
路部とを備えるようにした。このことから、低消費電流
動作時における位相設計を容易にすることができるため
消費電流の低減を図ることができると共に、低電源電圧
での正常な動作を行うことができる。
As is apparent from the above description, according to the voltage regulator of the present invention, a detection circuit for generating and outputting a voltage corresponding to the output voltage from the output terminal;
A differential pair for differentially amplifying an output voltage of the detection circuit unit and a predetermined reference voltage, a constant current source for supplying a predetermined bias current to the differential pair, and a connection to one output terminal A first current mirror circuit unit that forms a load on a transistor to which the reference voltage of the differential pair is input and outputs a current corresponding to a current flowing through the transistor from the other output terminal, and one output terminal. A second current mirror circuit unit that forms a load on a transistor to which an output voltage of the detection circuit unit of the differential pair is input and outputs a current corresponding to a current flowing through the transistor from the other output terminal; A third current mirror circuit connected to each of the other output terminals of the circuit unit and the second current mirror circuit, and a voltage applied to a connection between the second current mirror circuit and the third current mirror circuit. And to an output circuit section for outputting the current from the output terminal. Accordingly, the phase design at the time of low current consumption operation can be facilitated, so that current consumption can be reduced, and normal operation can be performed at a low power supply voltage.

【0025】具体的には、第3カレントミラー回路部
が、第1カレントミラー回路部の他方の出力端から流れ
る電流に応じた電流を第2カレントミラー回路部の他方
の出力端に流すようにした。このことから、2段の増幅
段を備えた構成にすることができ、消費電流を抑えて位
相設計を容易に行うことができる。
Specifically, the third current mirror circuit unit causes a current corresponding to the current flowing from the other output terminal of the first current mirror circuit unit to flow to the other output terminal of the second current mirror circuit unit. did. Thus, a configuration having two amplification stages can be provided, and current consumption can be suppressed and phase design can be easily performed.

【0026】また、第1トランジスタの電流供給能力に
対する第2トランジスタの電流供給能力の割合と、第3
トランジスタの電流供給能力に対する第4トランジスタ
の電流供給能力の割合との比は、第5トランジスタの電
流供給能力と第6トランジスタの電流供給能力との比に
等しくなるようにした。このことから、低電源電圧時に
おいても、出力電圧を所定の電圧で一定にすることがで
きる。
Further, the ratio of the current supply capability of the second transistor to the current supply capability of the first transistor, and the third
The ratio of the current supply capability of the fourth transistor to the current supply capability of the transistor was set to be equal to the ratio of the current supply capability of the fifth transistor to the current supply capability of the sixth transistor. Thus, the output voltage can be kept constant at the predetermined voltage even at the time of the low power supply voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態におけるボルテージレギ
ュレータの構成例を示したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a voltage regulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1のボルテージレギュレータをCMOSで
形成した場合を例にして示した回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example in which the voltage regulator of FIG. 1 is formed of CMOS.

【図3】 従来のボルテージレギュレータの回路例を示
した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit example of a conventional voltage regulator.

【図4】 従来のボルテージレギュレータの他の回路例
を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing another circuit example of a conventional voltage regulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボルテージレギュレータ 2 基準電圧発生回路 3 検出回路 4 差動対 5 第1カレントミラー回路 6 第2カレントミラー回路 7 定電流源 8 第3カレントミラー回路 9 出力回路 RL 負荷 REFERENCE SIGNS LIST 1 voltage regulator 2 reference voltage generation circuit 3 detection circuit 4 differential pair 5 first current mirror circuit 6 second current mirror circuit 7 constant current source 8 third current mirror circuit 9 output circuit RL load

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H420 BB12 CC02 DD02 EA14 EA18 EA23 EA24 EB15 EB37 FF03 NA31 NB02 NB25 NC02 NC03 NC14 NC23 NC26 NE26 NE28 5H430 BB03 BB11 EE06 FF01 HH03 5J066 AA01 AA12 CA36 CA37 FA20 HA10 HA16 HA17 HA25 KA05 KA09 KA11 MA21 ND01 ND12 ND22 ND23 PD02 TA01 5J092 AA01 AA12 CA36 CA37 FA20 HA10 HA16 HA17 HA25 KA05 KA09 KA11 MA21 TA01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H420 BB12 CC02 DD02 EA14 EA18 EA23 EA24 EB15 EB37 FF03 NA31 NB02 NB25 NC02 NC03 NC14 NC23 NC26 NE26 NE28 5H430 BB03 BB11 EE06 FF01 HH03 5J066 AA01 HA25 HA36 KA09 KA11 MA21 ND01 ND12 ND22 ND23 PD02 TA01 5J092 AA01 AA12 CA36 CA37 FA20 HA10 HA16 HA17 HA25 KA05 KA09 KA11 MA21 TA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 あらかじめ設定された基準電圧を基に所
定の電圧を生成して出力端子から出力するボルテージレ
ギュレータにおいて、 上記出力端子からの出力電圧の検出を行い、該検出した
出力電圧に応じた電圧を生成して出力する検出回路部
と、 該検出回路部の出力電圧と上記基準電圧との差動増幅を
行う1対のトランジスタからなる差動対と、 該差動対に対して所定のバイアス電流の供給を行う定電
流源と一方の出力端に接続された上記差動対における基
準電圧が入力されるトランジスタに対して負荷をなすと
共に、該トランジスタに流れる電流に応じた電流を他方
の出力端から出力する第1カレントミラー回路部と、 一方の出力端に接続された上記差動対における上記検出
回路部からの出力電圧が入力されるトランジスタに対し
て負荷をなすと共に、該トランジスタに流れる電流に応
じた電流を他方の出力端から出力する第2カレントミラ
ー回路部と、 上記第1カレントミラー回路部及び第2カレントミラー
回路部の各他方の出力端に接続された第3カレントミラ
ー回路部と、 上記第2カレントミラー回路部と該第3カレントミラー
回路部との接続部の電圧に応じた電流を上記出力端子か
ら出力する出力回路部と、を備えることを特徴とするボ
ルテージレギュレータ。
1. A voltage regulator for generating a predetermined voltage based on a preset reference voltage and outputting the generated voltage from an output terminal, wherein the output voltage from the output terminal is detected, and a voltage corresponding to the detected output voltage is detected. A detection circuit unit for generating and outputting a voltage; a differential pair including a pair of transistors for differentially amplifying an output voltage of the detection circuit unit and the reference voltage; A load is applied to a constant current source for supplying a bias current and a transistor to which a reference voltage in the differential pair connected to one output terminal is input, and a current corresponding to a current flowing through the transistor is applied to the other transistor. A first current mirror circuit section that outputs from an output terminal; and a transistor that receives an output voltage from the detection circuit section in the differential pair that is connected to one output terminal. And a second current mirror circuit for outputting a current corresponding to a current flowing through the transistor from the other output terminal, and a second current mirror circuit unit and a second current mirror circuit unit. A third current mirror circuit connected thereto; and an output circuit outputting a current corresponding to a voltage of a connection between the second current mirror circuit and the third current mirror circuit from the output terminal. A voltage regulator characterized by that:
【請求項2】 上記第3カレントミラー回路部は、第1
カレントミラー回路部の上記他方の出力端から流れる電
流に応じた電流を第2カレントミラー回路部の上記他方
の出力端に流すように動作することを特徴とする請求項
1記載のボルテージレギュレータ。
2. The first current mirror circuit section according to claim 1, wherein
2. The voltage regulator according to claim 1, wherein the voltage regulator operates so that a current corresponding to a current flowing from the other output terminal of the current mirror circuit unit flows to the other output terminal of the second current mirror circuit unit.
【請求項3】 上記第1カレントミラー回路部は、差動
対の負荷をなす第1トランジスタと、該第1トランジス
タに流れる電流に応じた電流を他方の出力端から出力す
る第2トランジスタとで構成され、上記第2カレントミ
ラー回路部は、差動対の負荷をなす第3トランジスタ
と、該第3トランジスタに流れる電流に応じた電流を他
方の出力端から出力する第4トランジスタとで構成さ
れ、更に、第3カレントミラー回路部は、第1カレント
ミラー回路部の上記他方の出力端に接続された第5トラ
ンジスタと、第2カレントミラー回路部の上記他方の出
力端に接続された第6トランジスタとで構成され、上記
第1トランジスタの電流供給能力に対する上記第2トラ
ンジスタの電流供給能力の割合と、上記第3トランジス
タの電流供給能力に対する上記第4トランジスタの電流
供給能力の割合との比が、上記第5トランジスタの電流
供給能力と上記第6トランジスタの電流供給能力との比
に等しいことを特徴とする請求項1又は2記載のボルテ
ージレギュレータ。
3. The first current mirror circuit section includes a first transistor forming a load of a differential pair and a second transistor outputting a current corresponding to a current flowing through the first transistor from the other output terminal. The second current mirror circuit section includes a third transistor forming a load of the differential pair, and a fourth transistor outputting a current corresponding to a current flowing through the third transistor from the other output terminal. Further, the third current mirror circuit unit includes a fifth transistor connected to the other output terminal of the first current mirror circuit unit and a sixth transistor connected to the other output terminal of the second current mirror circuit unit. And a ratio of the current supply capability of the second transistor to the current supply capability of the first transistor and the current supply capability of the third transistor. The ratio of the current supply capability of the fourth transistor to the current supply capability of the fourth transistor is equal to the ratio of the current supply capability of the fifth transistor to the current supply capability of the sixth transistor. Voltage regulator.
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