JP2005346522A - Charging circuit for noise pass capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レギュレータＩＣ用等に使用されるノイズパスコンデンサの充電回路に係るもので、高速充電を可能にするノイズパスコンデンサの充電回路に関するものである。 The present invention relates to a noise path capacitor charging circuit used for regulator ICs and the like, and more particularly to a noise path capacitor charging circuit that enables high-speed charging.
半導体集積回路においてシリコンのバンドギャップが基準電圧に利用されることが多い。シリコンのバンドギャップをレギュレータの基準電圧として使用した場合、ここで得られる基準電圧には回路の構成上大きなノイズが含まれてしまう。このノイズは誤差増幅器で増幅されて出力に現れてしまうが、最近の通信機器においては高度な特性が要求されるのでノイズは極力小さくすることが望ましい。 In semiconductor integrated circuits, the band gap of silicon is often used as a reference voltage. When the silicon band gap is used as the reference voltage of the regulator, the reference voltage obtained here includes a large noise due to the circuit configuration. This noise is amplified by an error amplifier and appears in the output. However, since recent communication equipment requires advanced characteristics, it is desirable to reduce the noise as much as possible.
ノイズを低減するためにレギュレータにおいては、図３に示したように、基準電圧と誤差増幅器との間に抵抗31とコンデンサ32で構成するＲＣフィルタを挿入している。このフィルタの抵抗値、容量値を大きくすればするほどノイズ低減の効果があるが、その反面図３に示したように、電圧の立ち上がり時間が非常に遅くなる問題を生じる。
In order to reduce noise, in the regulator, as shown in FIG. 3, an RC filter composed of a
高速な立ち上がりを得る目的で、基準電圧と誤差増幅器とを結合してＲＣフィルタを構成する抵抗41にダイオード43を並列に接続すると、図４に示したように、動作初期電圧は高速で立ち上がるが、抵抗の両端電圧がダイオードのVf＝0.65Ｖ分となったときにダイオードには電流が流れなくなり、電圧の立ち上がりも満足できるものとはならない。すなわち、その0.65Ｖ低い電圧に達した後は、ＣＲの時定数によって徐々に電圧が上昇することになる。
本発明は、できるだけ早くコンデンサを充電させて、オフセット電圧が少ない回路を提供するものである。すなわち、レギュレータＩＣの初期動作開始時の電圧立ち上がりを早くし、オーバーシュートを生じさせずに基準電圧よりも上昇しないように制御したフィルタ回路のバッファ機能を有する回路を提供するものである。 The present invention provides a circuit with a low offset voltage by charging a capacitor as soon as possible. That is, it is an object of the present invention to provide a circuit having a buffer function of a filter circuit that is controlled so that the voltage rise at the start of the initial operation of the regulator IC is accelerated and does not rise above the reference voltage without causing overshoot.
本発明は、基準電圧源と誤差増幅器との間にフィルタ回路を含むバッファ回路を構成する差動増幅回路を介在させることによって上記の課題を解決するものである。すなわち、基準電圧源と誤差アンプの間に一端が接続されて他端が接地されるコンデンサとを具えたノイズパスコンデンサの充電回路において、上記基準電圧源と誤差アンプの間に差動アンプ回路を具えたバッファ回路が接続され、その差動アンプを構成するトランジスタにオフセットを持たせたことに特徴を有するものである。 The present invention solves the above problem by interposing a differential amplifier circuit constituting a buffer circuit including a filter circuit between a reference voltage source and an error amplifier. That is, in a noise path capacitor charging circuit having a capacitor having one end connected between the reference voltage source and the error amplifier and the other end grounded, a differential amplifier circuit is provided between the reference voltage source and the error amplifier. The provided buffer circuit is connected, and the transistor constituting the differential amplifier is offset.
本発明によれば、従来ＣＲフィルタだけの構成で立ち上がり時間が数十msを要していたところが、数十μsで立ち上げることができ、十分なノイズ低減効果が得られる。高速充電が終了するとこの回路は非動作状態となる。バッファ回路の構成によってはコンデンサを接続するノイズパスNp端子の電圧が基準電圧以上に上昇してしまう場合がある。レギュレータは電圧が上昇することを防止するものであり、異常に上昇することは好ましくない。本発明の回路構成によればそのような異常事態は発生せず、電圧が異常上昇する前に動作を停止する。バッファ回路の利得は１である。 According to the present invention, a conventional configuration using only a CR filter, which requires a rise time of several tens of ms, can be started up in several tens of μs, and a sufficient noise reduction effect can be obtained. When the fast charge is finished, this circuit becomes inactive. Depending on the configuration of the buffer circuit, the voltage at the noise path Np terminal to which the capacitor is connected may rise above the reference voltage. The regulator prevents the voltage from rising, and it is not preferable that the regulator rise abnormally. According to the circuit configuration of the present invention, such an abnormal situation does not occur, and the operation is stopped before the voltage abnormally rises. The gain of the buffer circuit is unity.
基準電圧源と誤差増幅器との間にフィルタ回路を挟み、電圧バッファ回路を構成する差動増幅器を具えることを基本構成とするものであるが、以下のようにしてオフセットを持たせることができる。差動増幅回路を構成するトランジスタのエミッタサイズを変えるが、基準電圧側のトランジスタのサイズを１としたら、誤差増幅器側のトランジスタのサイズを１より大きくしてオフセットを持たせる。通常差動増幅器ではできるだけオフセットがないように構成するが、本発明においては数mVから数十ｍVのオフセットが発生するようにトランジスタを形成する。 The basic configuration is to include a differential amplifier that constitutes a voltage buffer circuit by sandwiching a filter circuit between a reference voltage source and an error amplifier. However, an offset can be provided as follows. . The emitter size of the transistors constituting the differential amplifier circuit is changed. If the size of the transistor on the reference voltage side is 1, the size of the transistor on the error amplifier side is made larger than 1 to have an offset. Normally, a differential amplifier is configured to have as little offset as possible, but in the present invention, a transistor is formed so that an offset of several mV to several tens of mV is generated.
トランジスタのサイズによるＶBEの差電圧は以下のようになる。
ΔVBE＝VT１ｎ（Ｎ）
ここで、Nはエミッタの面積比で、VTは26mVである。必要とするオフセットを得るためにはＮを所定の整数とすればよい。差動増幅器の＋、−のノード間は高抵抗で結ばれる（この抵抗はノイズフィルタの一部を構成する）。誤差増幅器側のノードにコンデンサが接続されるが、差動増幅器にオフセットを持たせるためにトランジスタのサイズが変えられている。
The difference voltage of V BE according to the transistor size is as follows.
ΔV BE = V T 1n (N)
Here, N emitter area ratio of, V T is 26 mV. In order to obtain the required offset, N may be a predetermined integer. The + and − nodes of the differential amplifier are connected with a high resistance (this resistance forms part of a noise filter). A capacitor is connected to the node on the error amplifier side, but the size of the transistor is changed to give an offset to the differential amplifier.
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は本発明によるノイズパスコンデンサの充電回路を含むレギュレータＩＣを示す回路図で、図２はそのバッファ回路を構成する差動増幅器の回路構成を示す回路図である。図１に示したレギュレータにおいて、オン−オフコントロール（control）によってオフからオンになってレギュレータの動作が開始され、基準電圧Vrefが立ち上げられる。バッファアンプがなければCRフィルタ回路によってNp端子電圧はゆっくりと上昇する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a regulator IC including a noise path capacitor charging circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a differential amplifier constituting the buffer circuit. The regulator shown in FIG. 1 is turned on from off by on-off control (control) to start the operation of the regulator, and the reference voltage Vref is raised. Without a buffer amplifier, the Np pin voltage rises slowly due to the CR filter circuit.
バッファアンプがあると、バンドギャップ電圧が高速で立ち上がって1.25Ｖに達しても、バッファアンプのNp端子側電圧は、高抵抗を介してコンデンサが接続されているので、まだ低い状態である。このため、図２のVref側のトランジスタTr1のベース電流が流れ、これによってトランジスタTr3（PNP）を駆動し、Np端子に接続されたコンデンサ22は急速に充電される。 With the buffer amplifier, even if the band gap voltage rises at a high speed and reaches 1.25 V, the Np terminal side voltage of the buffer amplifier is still low because the capacitor is connected via a high resistance. Therefore, the base current of the transistor Tr 1 on the Vref side in FIG. 2 flows, thereby driving the transistor Tr 3 (PNP), and the capacitor 22 connected to the Np terminal is rapidly charged.
充電によってNp端子電圧が上昇すると、Np端子側の差動トランジスタにはサイズ差が設けられているのでその面積に比例したVBEの差ができるため、トランジスタTr１のベース電圧以下でもトランジスタTr２はオンし、トランジスタTr1はオフする。トランジスタTr3がオフとなるので、この差動増幅回路によるコンデンサの充電は行われなくなる。 When Np terminal voltage increases by charging, the size difference to the differential transistors of Np terminal side is provided since it is the difference between V BE in proportion to the area, even below the base voltage of the transistor Tr 1 transistor Tr 2 is turned on, the transistor Tr 1 is turned off. Since the transistor Tr 3 is turned off, the charging of the capacitor by the differential amplifier circuit is not performed.
しかし、Vref側の電圧が高いために抵抗R21を通してフィルタコンデンサは引き続き充電されてNp端子電圧が上昇し、バッファアンプはさらに充電しない方向に傾き、その目的とする動作を終了する。この動作が行われるトランジスタTr１（基準電圧）とトランジスタTr2（Np端子電圧）とのベース電圧差は数十mＶとごく僅かで、トランジスタTr１、Tr２のベース電圧が同じとなるのは極めて短時間である。なお、基準電圧の発生する雑音電圧は100数十μＶであるため、バッファアンプのオフセット電圧を超えることはない。そのため、RCフィルタは有効に動作し、ノイズ低減の動作を十分に果たすことができる。 However, since the voltage on the Vref side is high, the filter capacitor is continuously charged through the resistor R21 and the Np terminal voltage rises, and the buffer amplifier further tilts in a direction not to be charged, and the intended operation ends. The base voltage difference between the transistor Tr 1 (reference voltage) and the transistor Tr 2 (Np terminal voltage) in which this operation is performed is very small, tens of mV, and the base voltages of the transistors Tr 1 and Tr 2 are the same. It is extremely short time. Note that the noise voltage generated by the reference voltage is 100 tens of μV, and therefore does not exceed the offset voltage of the buffer amplifier. Therefore, the RC filter operates effectively and can sufficiently perform the noise reduction operation.
充電が停止した後端子電圧はさらに上昇し、トランジスタTr1が動作しない方向になるため、回路にヒステリシスを設けなくても、オン−オフを繰り返す等の発振状態の発生はない。上記の説明ではバイポーラトランジスタの例を示したが、トランジスタをCMOS構成としてもよい。 The terminal voltage after the charging is stopped further increased, since the direction in which the transistor Tr 1 does not operate, even without providing a hysteresis circuit, ON - no occurrence of oscillation state such as repeated off. In the above description, an example of a bipolar transistor is shown, but the transistor may have a CMOS configuration.
本発明は、レギュレータＩＣ等への利用に適しており、バンドギャップを基準電圧として用い、そのノイズ低減をＲＣフィルタによって行う回路に最適のものである。 The present invention is suitable for use in a regulator IC or the like, and is optimal for a circuit that uses a band gap as a reference voltage and performs noise reduction using an RC filter.
21、31、41：抵抗
22、32、42：コンデンサ
43：ダイオード
15：バッファ
Tr1〜Tr3：トランジスタ
21, 31, 41: Resistance
22, 32, 42: Capacitor
43: Diode
15: Buffer
Tr 1 to Tr 3 : Transistor
Claims (4)
上記基準電圧源と誤差アンプの間に差動アンプ回路を具えたバッファ回路が接続されたことを特徴とするノイズパスコンデンサの充電回路。 In a noise path capacitor charging circuit comprising a capacitor having one end connected between the reference voltage source and the error amplifier and the other end grounded,
A noise path capacitor charging circuit, wherein a buffer circuit including a differential amplifier circuit is connected between the reference voltage source and the error amplifier.
上記基準電圧源と誤差アンプの間に差動アンプ回路を具えたバッファ回路が接続され、その差動アンプを構成するトランジスタにオフセットを持たせたことを特徴とするノイズパスコンデンサの充電回路。 In a noise path capacitor charging circuit comprising a capacitor having one end connected between the reference voltage source and the error amplifier and the other end grounded,
A charging circuit for a noise path capacitor, wherein a buffer circuit having a differential amplifier circuit is connected between the reference voltage source and the error amplifier, and an offset is given to a transistor constituting the differential amplifier.
上記基準電圧源と誤差アンプの間に差動アンプ回路を具えたバッファ回路が接続され、その差動アンプを構成するトランジスタのエミッタのサイズを変えてオフセットを持たせたことを特徴とするノイズパスコンデンサの充電回路。 In a noise path capacitor charging circuit comprising a capacitor having one end connected between the reference voltage source and the error amplifier and the other end grounded,
A noise path in which a buffer circuit having a differential amplifier circuit is connected between the reference voltage source and the error amplifier, and an offset is provided by changing the size of the emitter of a transistor constituting the differential amplifier. Capacitor charging circuit.
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| US8044708B2 (en) | 2008-12-22 | 2011-10-25 | Panasonic Corporation | Reference voltage generator |
| JP2017010433A (en) * | 2015-06-25 | 2017-01-12 | 株式会社デンソー | Power supply circuit |
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2004
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