JPH05150736A - インピーダンス変換回路 - Google Patents

インピーダンス変換回路

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JPH05150736A
JPH05150736A JP31793791A JP31793791A JPH05150736A JP H05150736 A JPH05150736 A JP H05150736A JP 31793791 A JP31793791 A JP 31793791A JP 31793791 A JP31793791 A JP 31793791A JP H05150736 A JPH05150736 A JP H05150736A
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JP
Japan
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current
transistor
potential
supplied
differential amplifier
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JP31793791A
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English (en)
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Takeshi Nakashiro
剛 中城
Takeshi Suyama
健 須山
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 容量性負荷への充放電中は十分な電流駆動能
力を持たせ、容量性負荷への充放電終了後は、差動増幅
回路の定電流(バイアス電流)を軽減して無駄な電力消
費を無くすことが可能なインピーダンス変換回路を提供
する。 【構成】 並列に接続された2つの異なる差動増幅回路
と、各々の差動増幅回路の基準電圧入力端子に電位差を
持たせて電位を供給する手段とを具備し、各々の差動増
幅回路の定電流を極力小さくするとともに、駆動用電流
を大きくなるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインピーダンス変換回路
に関するものであり、特に低消費電力化が要求される分
野、例えば、バッテリー駆動液晶表示装置の液晶駆動用
電源に使用されるものである。
【0002】
【従来技術】従来のインピーダンス変換回路としての差
動増幅回路の回路構成を図6に示し、以下これに基づき
説明する。
【0003】PMOSトランジスタP1のドレインとP
MOSトランジスタP2のソースとPMOSトランジス
タP3のソースを接続し、PMOSトランジスタP2の
ドレインとNMOSトランジスタN1のドレインとNM
OSトランジスタN3のゲートとキャパシタC1の一方
の端子を接続し、PMOSトランジスタP3のドレイン
とNMOSトランジスタN1のゲートとNMOSトラン
ジスタN2のゲート及びそのドレインを接続し、PMO
SトランジスタP3のゲートとPMOSトランジスタP
4のドレインとNMOSトランジスタN3のドレインと
キャパシタC1の他方の端子を接続する。
【0004】PMOSトランジスタP1のゲートとPM
OSトランジスタP4のゲートには定電流源による定電
圧VBPを供給し、PMOSトランジスタP2のゲート
(基準電圧入力端子)には電源電位抵抗分割による中間
バイアスV+ を供給し、PMOSトランジスタP1のソ
ースとPMOSトランジスタP4のソースに高電位(V
DD)を供給し、NMOSトランジスタN1とNMOSト
ランジスタN2とNMOSトランジスタN3のそれぞれ
のソースには低電位(VEE)を供給する。
【0005】次に回路動作を説明する。
【0006】PMOSトランジスタP1とPMOSトラ
ンジスタP4のそれぞれのゲートには定電流源による電
圧VBPが供給されているので、PMOSトランジスタP
1とPMOSトランジスタP4はそれぞれ設定された定
電流を流す。差動増幅回路の出力C点はドライブトラン
ジスタを介し、容量性負荷へ接続され、この負荷に対し
充放電を行う。(ここで、ドライブトランジスタ=負荷
駆動用トランジスタ)抵抗分割比により決定された中間
電位V+ がPMOSトランジスタP2のゲートに供給さ
れ、このV+ とPMOSトランジスタP3のゲートに供
給される電圧Va (差動増幅回路出力電圧)がPMOS
トランジスタP1〜3及びNMOSトランジスタN1〜
2で構成されるコンパレータ回路によって比較される。
【0007】容量性負荷放電時(V+ <Va )、PMO
SトランジスタP2はPMOSトランジスタP3よりも
強いON状態となり、コンパレータ回路内の電流はIc1
>Ic2となり、A点の電位は下がり、NMOSトランジ
スタN1とNMOSトランジスタ2がOFFする方向へ
向かうのでB点の電位は上がる。B点の電位レベルが上
がることにより、NMOSトランジスタN3が強いON
状態となり、大電位IBNが流れ、容量性負荷は放電さ
れ、Va の電位は下がる。
【0008】一方、容量性負荷充電時(V+ >Va )、
PMOSトランジスタP2はPMOSトランジスタP3
よりも弱いON状態となりIc1<Ic2となり、A点の電
位は上がり、NMOSトランジスタN1とNMOSトラ
ンジスタN2はONする方向へ向かうのでB点の電位は
下がる。B点の電位レベルが下がることにより、NMO
SトランジスタN3がOFFする方向へ向かうのでIBN
は小さくなり、容量性負荷はPMOSトランジスタP4
の流す定電流IBPにより充電され、Va は上がる。
【0009】容量性負荷が充放電され、V+ =Va とな
るとIc1=Ic2となり、コンパレータ回路は安定し定電
流IBPがVDD、PMOSトランジスタP4、NMOSト
ランジスタP3、VEEの順に流れる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図7は従来
のインピーダンス変換回路の電流特性図を示すものであ
る。図6に示すC点の電位(Va )の変化に対し、C点
にはPMOSトランジスタP4とNMOSトランジスタ
N3による電流が流れる。負の電流はNMOSトランジ
スタN3の電流供給能力により大きな電流値を得られる
が、正の電流はPMOSトランジスタP4による定電流
によりリミットされる。正の電流を得るにはPMOSト
ランジスタP4の定電流供給能力を上げればよいが、こ
の定電流は常時流すので消費電流上大きくすることはで
きない。従って、従来のインピーダンス変換回路は正の
大電流を得られないという欠点があった。
【0011】本発明のインピーダンス変換回路はこのよ
うな課題に着目してなされたものであり、その目的とす
るところは、容量性負荷を駆動するためのインピーダン
ス変換回路において、容量性負荷への充放電中は十分な
電流駆動能力を持たせ、容量性負荷への充放電終了後
は、差動増幅回路の定電流(バイアス電流)を軽減して
無駄な電力消費を無くすことが可能なインピーダンス変
換回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のインピーダンス変換回路は、並列に接続
された2つの異なる差動増幅回路と、各々の差動増幅回
路の基準電圧入力端子に電位差を持たせて電位を供給す
る手段とを具備し、各々の差動増幅回路の定電流を極力
小さくするとともに、駆動用電流を大きくなるように設
定する。
【0013】
【作用】すなわち、本発明においては、2つの異なる差
動増幅回路を並列に接続し、かつ、各々の差動増幅回路
の基準電圧入力端子に電位差を持たせて電位を供給す
る。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図1を参照して説明す
る。
【0015】まず、回路構成を説明する。PMOSトラ
ンジスタP11のドレインとPMOSトランジスタP1
2のソースとPMOSトランジスタP13のソースを接
続する。また、PMOSトランジスタP12のドレイン
とNMOSトランジスタP11のドレインとNMOSト
ランジスタP13のゲートとキャパシタC11の一方の
端子を接続する。さらに、PMOSトランジスタP13
のドレインとNMOSトランジスタN11のゲートとN
MOSトランジスタN12のゲート及びそのドレインを
接続する。
【0016】また、PMOSトランジスタP13のゲー
トとPMOSトランジスタP14のドレインとNMOS
トランジスタN13のドレインとキャパシタC11の他
方の端子を接続し、この接続線をVA とする。以上によ
り構成される回路を以下“第1の差動増幅回路”と呼
ぶ。
【0017】次に、PMOSトランジスタP21のドレ
インとNMOSトランジスタN21のドレインとPMO
SトランジスタP23のゲートとキャパシタC21の一
方の端子を接続する。また、PMOSトランジスタP2
1のゲートとPMOSトランジスタP22のゲート及び
そのドレインとNMOSトランジスタN22のドレイン
を接続する。さらに、NMOSトランジスタN21のソ
ースとNMOSトランジスタN22のソースとNMOS
トランジスタN23のドレインを接続する。
【0018】また、NMOSトランジスタN22のゲー
トとPMOSトランジスタP23のドレインとNMOS
トランジスタN24のドレインとキャパシタC21の他
方の端子を接続し、この接続線をVB とする。以上によ
り構成される回路を以下“第2の差動増幅回路”と呼
ぶ。
【0019】次に、第1の差動増幅回路のVAと第2の
差動増幅回路のVBを接続し、この接続点をVCとし、
VCの電位をVout とする。
【0020】さらに、中間バイアス生成用抵抗R1 、R
2 と電位差生成用抵抗rをR1 、r、R2 の順に直列に
接続する。R1 とrの接続点を第1の差動増幅回路の基
準電位入力端子であるPMOSトランジスタP12のゲ
ートに接続する。また、rとR2 の接続点を第2の差動
増幅回路の基準電圧入力端子であるNMOSトランジス
タN21のゲートに接続する。
【0021】さらに、PMOSトランジスタP11、P
MOSトランジスタP14及びPMOSトランジスタP
21、PMOSトランジスタP22、PMOSトランジ
スタP23の各々のソースと抵抗R1 の一端に高電位V
DDを供給する。
【0022】NMOSトランジスタN11、NMOSト
ランジスタN12、NMOSトランジスタN13及びN
MOSトランジスタN23、NMOSトランジスタN2
4の各々のソースと抵抗R2 の一端に低電位VEEを供給
する。
【0023】PMOSトランジスタP11、PMOSト
ランジスタP14のそれぞれのゲートには定電流源によ
る電圧VBPを供給する。また、NMOSトランジスタN
23、NMOSトランジスタN24のそれぞれのゲート
には定電流源による電圧VBNを供給する。
【0024】以下に回路動作を説明する。
【0025】中間バイアス生成用抵抗と電位差生成用抵
抗により、抵抗rの両端の電位は、 (r+R2 )/(R1 +r+R2 )×(VDD−VEE) …(1) R2 /(R1 +r+R2 )×(VDD−VEE) …(2) また、抵抗rの両端の電位差は(1)−(2)により、 r/(R1 +r+R2 )×(VDD−VEE) …(3) となる。
【0026】ここで、(1)の電位は第1の差動増幅回
路の基準電圧入力端子に、(2)の電位は第2の差動増
幅回路の基準電圧入力端子へそれぞれ供給される。ま
た、Vc にはドライブトランジスタを介し、容量性負荷
が接続され、この負荷に対し充放電を行う。
【0027】PMOSトランジスタP14はゲートに定
電圧VBPが供給されているので定電流IPPを流し、NM
OSトランジスタN24はゲートに定電圧VBNが供給さ
れているので定電流INNを流す。IPPとINNは常時流す
ので極力小さな電流値となるように設定する。
【0028】Vc 点にはIPPとINN及び第1の差動増幅
回路により決定されるNMOSトランジスタN13の流
す電流IPNと第2の差動増幅回路により決定されるPM
OSトランジスタP23の流す電流INPの合成電流I
AMP が流れ、このIAMPにより容量性負荷への充放電を
行う。
【0029】容量性負荷充電時は、Vout <(2)<
(1)の電位となっており、第1の差動増幅回路におい
て、(1)とVout の電位がPMOSトランジスタP1
1〜13とNMOSトランジスタN11〜12で構成さ
れるコンパレータ回路で比較される。
【0030】(1)>Vout よりD点の電位レベルが下
がり、NMOSトランジスタN13はOFFする方向へ
向かいIPNは小さくなる。第2の差動増幅回路では
(2)とVout がPMOSトランジスタP21〜22と
NMOSトランジスタN21〜23で構成されるコンパ
レータ回路で比較される。(2)>Vout よりE点の電
位レベルは下がり、PMOSトランジスタP23はON
する方向へ向かいINPは大きくなる。Vout の電位はV
EEに近い程IPNは微少電流に、INPは大電流となり、こ
の結果IAMP は正の大電流となって容量性負荷の充電を
行う。容量性負荷放電時はVout >(1)>(2)の電
位となっている。
【0031】第1の差動増幅回路では(1)<Vout
り、コンパレータ回路で比較された結果、D点の電位レ
ベルは上がりNMOSトランジスタN13はONする方
向へ向かいIPNは大きくなる。第2の差動増幅回路で
は、(2)<Vout よりコンパレータ回路で比較された
結果、E点の電位レベルが上がり、PMOSトランジス
タP23はOFFする方向へ向かいINPは小さくなる。
out の電位がVDDに近い程IPNは大電流に、INPは微
少電流となり、この結果IANP は負の大電流となって容
量性負荷の放電を行う。
【0032】容量性負荷の充放電後は、(1)≧Vout
≧(2)の電位となっており、第1の差動増幅回路では
(1)≧Vout よりコンパレータ回路で比較された結果
D点の電位レベルは下がり、NMOSトランジスタN1
3はOFFする方向へ向かいIPNは小さくなる。第2の
差動増幅回路ではVout >(2)よりコンパレータ回路
で比較された結果E点の電位は上がり、PMOSトラン
ジスタP23はOFFする方向へ向かいINPは小さくな
る。Vout =(1)又はVout =(2)の電位となって
もIPN、INPは共に小さい。
【0033】容量性負荷への充放電後のIPN=INPは微
少電流となり、|IAMP |=|IPP|+|INN|(|I
PP|=|INN|)となる。(1)≧Vout≧(2)の電
位時を差動増幅回路の安定状態と定義する。
【0034】安定状態の電位、電位幅はR1 とrとR2
の分割抵抗比により任意に設定できるが(1)と(2)
の電位差を0Vとすると第1の差動増幅回路及び第2の
差動増幅回路の動作点のバラツキにより、バッファ側が
大電流を発生してしまうおそれがあるので、安定して動
作させるために、0.001V以上の電位差を必ず持た
す。
【0035】以上Vout とIAMP の特性を図2に示し、
本発明例の等価回路を図3に示す。以上詳述したよう
に、本発明の特徴は、2つの異なる差動増幅回路を並列
に接続し、それぞれの差動増幅回路の基準電圧入力端子
には抵抗(もしくはそれに類するもの)で電位差(0.
001〜1.0V)を持たせた電位をそれぞれ供給させ
ることにある。したがって、並列に接続された差動増幅
回路の出力電圧が基準電圧入力端子に供給した電位内よ
りも高い又は低い電位となると出力に接続される容量性
負荷に対し、十分な電流駆動能力を持ち、出力電圧が基
準電圧入力端子に供給した電位内にあると定電流源によ
る微少電流を流すことができる。
【0036】
【発明の効果】本発明のインピーダンス変換回路では、
容量性負荷を駆動するにおいて充放電時は正負とも大電
流により充放電を行い、充放電終了後は、無駄な消費電
流を軽減することが可能である。これより、本発明は、
特にハンディタイプの電卓、電子手帳等の電子機器に用
いることが電池寿命の長期化を計るのに非常に有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインピーダンス変換回路の一実施例を
示す図である。
【図2】Vout (負荷電圧)−IAMP (出力電流)特性
図である。
【図3】本発明の等価回路図である。
【図4】従来例と本発明とを対比した負荷電圧−出力電
流特性図。
【図5】従来例と本発明とを対比した消費電流特性図で
ある。
【図6】従来のインピーダンス変換回路の回路図であ
る。
【図7】従来のインピーダンス変換回路の電流供給特性
図である。
【符号の説明】
P11…PMOSトランジスタ、P12…PMOSトラ
ンジスタ、P13…PMOSトランジスタ、P14…P
MOSトランジスタ、N11…NMOSトランジスタ、
P12…NMOSトランジスタ、N13…NMOSトラ
ンジスタ、C11…キャパシタ、P21…PMOSトラ
ンジスタ、P22…PMOSトランジスタ、P23…P
MOSトランジスタ、N21…NMOSトランジスタ、
N22…NMOSトランジスタ、N23…NMOSトラ
ンジスタ、N24…NMOSトランジスタ、C21…キ
ャパシタ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 並列に接続された2つの異なる差動増幅
    回路と、 各々の差動増幅回路の基準電圧入力端子に電位差を持た
    せて電位を供給する手段とを具備し、各々の差動増幅回
    路の定電流を極力小さくするとともに、駆動用電流を大
    きくなるように設定したことを特徴とするインピーダン
    ス変換回路。
  2. 【請求項2】 上記インピーダンス変換回路を液晶ドラ
    イバー駆動用電源に使用することを特徴とする請求項1
    記載のインピーダンス変換回路。
JP31793791A 1991-12-02 1991-12-02 インピーダンス変換回路 Withdrawn JPH05150736A (ja)

Priority Applications (1)

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JP31793791A JPH05150736A (ja) 1991-12-02 1991-12-02 インピーダンス変換回路

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JP31793791A JPH05150736A (ja) 1991-12-02 1991-12-02 インピーダンス変換回路

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JPH05150736A true JPH05150736A (ja) 1993-06-18

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ID=18093691

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JP31793791A Withdrawn JPH05150736A (ja) 1991-12-02 1991-12-02 インピーダンス変換回路

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JP (1) JPH05150736A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Date Code Title Description
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Effective date: 19990311