スタートアップ回路
【課題】イネーブル等の制御信号を用いず、且つスタートアップ動作が完了した後は消費電流が極少なるスタートアップ回路を提供する。
【解決手段】２つの電流ルートの電流が０値で且つノードＮ１１が高電位になる第１安定状態と、前記２つの電流ルートの電流が０値以外で同値になり且つノードＮ１１が前記高電位よりも低い第１所定値になる第２安定状態をもつ対象回路のためのスタートアップ回路において、ノードＮ１１の電位が第１所定値を超えているとき検出出力を出力するトランジスタＭＮ２１と、ＭＮ２１が検出出力を出力するときバイアス電圧を生成するトランジスタＭＮ２３と、ＭＮ２３でバイアス電圧が生成されるとノードＮ１１の電位を低下させるトランジスタＭＮ２２とを備える。ノードＮ１１の電圧が第１所定値に達すると、ＭＮ２１が検出出力の出力を停止し、ＭＮ２３がバイアス電圧の生成を停止し、ＭＮ２２が動作を停止する。
【解決手段】２つの電流ルートの電流が０値で且つノードＮ１１が高電位になる第１安定状態と、前記２つの電流ルートの電流が０値以外で同値になり且つノードＮ１１が前記高電位よりも低い第１所定値になる第２安定状態をもつ対象回路のためのスタートアップ回路において、ノードＮ１１の電位が第１所定値を超えているとき検出出力を出力するトランジスタＭＮ２１と、ＭＮ２１が検出出力を出力するときバイアス電圧を生成するトランジスタＭＮ２３と、ＭＮ２３でバイアス電圧が生成されるとノードＮ１１の電位を低下させるトランジスタＭＮ２２とを備える。ノードＮ１１の電圧が第１所定値に達すると、ＭＮ２１が検出出力の出力を停止し、ＭＮ２３がバイアス電圧の生成を停止し、ＭＮ２２が動作を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンスタントＧｍ回路等の対象回路の所定のノードを所定の電位に設定するスタートアップ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に、バイアス供給回路等として機能するコンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１１，Ｎ１２を所定の電位に設定する従来のスタートアップ回路３０Ａを示す。まず、コンスタントＧｍ回路１０Ａは、ソースが高電源電位ＶＤＤに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２からなるカレントミラー回路と、ソースが低電源電位ＶＳＳに接続されたＮＭＯＳトランジスタＭＮ１１，ＭＮ１２からなる別のカレントミラー回路によって構成されている。トランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２はサイズ比Ｗ／Ｌが同じ、トランジスタＭＮ１１はサイズ比Ｗ／ＬがトランジスタＭＮ１２のサイズ比Ｗ／ＬのＭ倍（Ｍ＞１）である。Ｒ１１は電流Ｉ１１、Ｉ１２の値を決める抵抗である。
【０００３】
このコンスタントＧｍ回路は、トランジスタＭＰ１１を流れる電流Ｉ１１とトランジスタＭＰ１２を流れる電流Ｉ１２は、
Ｉ１１＝Ｉ１２＝２×（１−Ｍ-1/2）／（ＳN×ＵN×Cox×Ｒ2）
と、
Ｉ１１＝Ｉ１２＝０
の２つの安定状態を持つ。
Ｍ：トランジスタＭＮ１１とＭＮ１２のサイズ比（Ｗ／Ｌ）の比
ＳN：トランジスタＭＮ１２のサイズ比（Ｗ／Ｌ）
ＵN：トランジスタＭＮ１１とＭＮ１２のキャリア移動度
Ｃox：トランジスタＭＮ１１とＭＮ１２の単位面積当たりの酸化膜容量
Ｒ：抵抗Ｒ１１の抵抗値
【０００４】
Ｉ１１＝Ｉ１２＝０は意図しない安定状態であり、このときノードＮ１１は高電源電位ＶＤＤに、ノードＮ１２は低電源電位ＶＳＳになっている。これを避け、回路中のノードＮ１１を低下させるために、スタートアップ回路３０Ａが使用される。ノードＮ１２の電位を上昇させるスタートアップ回路もある。
【０００５】
スタートアップ回路３０Ａは、ソースが高電源電位ＶＤＤに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ３１と、そのトランジスタＭＰ３１のドレインと低電源電位ＶＳＳとの間に接続された抵抗Ｒ３１、キャパシタＣ３１と、ソースが高電源電位ＶＤＤに接続されゲートがトランジスタＭＰ３１のドレインに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ３２とからなる。そして、トランジスタＭＰ３１のゲートがコンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１１に、トランジスタＭＰ３２のドレインがコンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１２に接続されている。
【０００６】
トランジスタＭＰ３１はノードＮ１１の電位を検出するためのトランジスタ、トランジスタＭＰ３２はトランジスタＭＰ３１がノードＮ１１の電位が高電位であることを検出した際にノードＮ１２の電位を上昇させるためのトランジスタ、抵抗Ｒ３１とキャパシタＣ３１は、トランジスタＭＰ３１にドレイン電流Ｉ３１が流れた際に、ノードＮ３１の電位を上昇させるために接続された負荷である。特にキャパシタＣ３１に関しては、ノードＮ３１の過渡的な電位の変動を避けるために接続されている。
【０００７】
この回路の動作について説明する。コンスタントＧｍ回路１０Ａが電流Ｉ１１＝Ｉ１２＝０という安定状態に至ったと仮定すると、トランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２，ＭＮ１１，ＭＮ１２は電流を流さないため、ノードＮ１１は高電源電位ＶＤＤになり、ノードＮ１２は低電源電位ＶＳＳになっている。ノードＮ１１が高電源電位ＶＤＤになっていると、スタートアップ回路３０ＡのトランジスタＭＰ３１はオフし、ノードＮ３１の電位は低電源電位ＶＳＳまで下降する。ノードＮ３１の電位が低電源電位ＶＳＳであれば、トランジスタＭＰ３２がオンし、ノードＮ１２に電流を注入するため、そのノードＮ１２の電位は上昇する。
【０００８】
ノードＮ１２の電位がトランジスタＭＮ１１，ＭＮ１２の閾値以上の電位になると、トランジスタＭＮ１１，ＭＮ１２はオンし、ノードＮ１１の電位は下降する。高電源電位ＶＤＤとノードＮ１１の電位差がトランジスタＭＰ３１の閾値以上になると、トランジスタＭＰ３１はオンし、電流Ｉ３１を流してノードＮ３１の電位を上昇させる。ノードＮ３１の電位の上昇によって高電源電位ＶＤＤとノードＮ３１との間の電位差がトランジスタＭＰ３２の閾値以下になると、トランジスタＭＰ３２はオフし、ノードＮ１２への電流注入を行わなくなり、これによりスタートアップ回路３０ＡはコンスタントＧｍ回路１０Ａの動作に対して影響を与えなくなる。
【０００９】
このように、スタートアップ回路３０ＡはコンスタントＧｍ回路１０Ａが意図しない状態に安定したときのみ動作し、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した状態で安定しているときには動作せず、コンスタントＧｍ回路１０Ａの動作に対して影響を与えない。
【００１０】
ところが、図６の回路においては、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した状態で安定している間中、スタートアップ回路３０Ａは常に電流Ｉ３１を流し続けなければならない。もし電流Ｉ３１が流れていなければ、ノードＮ３１は低電源電位ＶＳＳとなり、トランジスタＭＰ３２がオンし、ノードＮ１２に対して電流を注入し、ノードＮ１２の電位が上昇し、コンスタントＧｍ回路１０Ａの動作に影響を及ぼす。
【００１１】
つまり、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定動作状態にあるときであっても、スタートアップ回路３０Ａも電流を消費することになる。この定常電流を防ぐ方法として、特許文献２に記載がある。この特許文献２では、レベルシフタ回路のスタートアップ回路としてコンスタントＧｍ回路を用いており、さらにそのコンスタントＧｍ回路にスタートアップ回路が接続されている。このコンスタントＧｍ回路１０Ａとスタートアップ回路３０Ｂの構成を図７に示す。
【００１２】
この図７の回路のスタートアップ回路３０Ｂでは、そこに流れる電流Ｉ３１を制御するトランジスタＭＮ３２とそのトランジスタＭＮ３２を制御するイネーブル信号ＥＮが追加されている。他は図６に示したものと同じである。
【００１３】
スタートアップ回路３０Ｂが動作する状態にあるとき、イネーブル信号ＥＮは高電源電位ＶＤＤであるため、トランジスタＭＮ３２はオンして、電流Ｉ３１を流す。しかし、スタートアップ回路３０Ｂが動作しない状態では、イネーブル信号ＥＮは低電源電位ＶＳＳであり、トランジスタＭＮ３２はオフする。この状態で、トランジスタＭＰ３１がオン状態を続けると、ノードＮ３１の電位は上昇し、高電源電位ＶＤＤにまで達すると上昇は止まる。これ以降、トランジスタＭＰ３１はオン状態にあるが、トランジスタＭＰ３１のソースとドレインの電位が同じになっているため電流Ｉ３１を流さない。このようにして、トランジスタＭＮ３２をスイッチとして用いることにより、コンスタントＧｍ回路が意図した安定状態にあるときは、スタートアップ回路３０Ｂに定常電流を流さないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特願２００６−５０４３７号公報
【特許文献２】特願２０１０−２８８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図７に示すスタートアップ回路３０Ｂは、イネーブル信号ＥＮを生成し制御するための特別の回路が必要となり、回路の複雑化やコスト増の問題が生じる。
【００１６】
本発明の目的は、イネーブル信号等の制御信号を用いず、且つスタートアップ動作が完了した後は消費電流を極少にして、低消費電力を実現したスタートアップ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明のスタートアップ回路は、第１の電位と第２の電位との間の２つの電流ルートの電流が０値以外の所定の比になり且つ該電流ルートの電流量を制御する第１のノードが前記第１の電位と前記第２の電位との間の第１の所定値になる第１の安定状態と、前記２つの電流ルートの電流が０値で且つ前記第１のノードが前記第１の所定値から前記第１の電位もしくは前記第２の電位の方向に離れた第２の所定値になる第２の安定状態とを持つ対象回路のためのスタートアップ回路において、前記第１のノードの電位が前記第１の所定値から前記第２の所定値に近づく方向に離れているときに検出電流を生成する検出部と、該検出部が前記検出電流を生成するときにバイアス電圧を生成するバイアス部と、該バイアス部でバイアス電圧が生成されると前記第１のノードの電圧を前記第１の所定値に近づける制御電流を生成する制御部とを備え、前記第１のノードの電位が前記第１の所定値になると、前記検出部が前記検出電流の生成を停止し、前記バイアス部が前記バイアス電圧の生成を停止し、前記制御部が前記制御電流の生成を停止する、ことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のスタートアップ回路において、前記検出部は、ゲート又はベースが前記第１のノードに接続されドレイン又はコレクタが前記第１の電位に接続された第１の導電型の第１のトランジスタからなり、前記制御部は、ドレイン又はコレクタが前記第１のトランジスタのゲート又はベースに接続され、ソース又はエミッタが前記第２の電位に接続された第１の導電型の第２のトランジスタからなり、前記バイアス部は、前記第２のトランジスタのゲート又はベースと前記第２の電位との間にダイオード接続された第１の導電型の第３のトランジスタからなる、ことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項２に記載のスタートアップ回路において、前記第１のトランジスタのソース又はエミッタと前記第３のトランジスタとの間に第１の導電型のダイオード接続の１又は２以上のトランジスタを直列接続したことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のスタートアップ回路において、前記対象回路は、ソース又はエミッタが高電源電位に接続された第２の導電型の第４のトランジスタと、ゲート又はベースおよびドレイン又はコレクタが該第４のトランジスタのゲート又はベースと第１のノードに共通接続された第２の導電型の第５のトランジスタと、ソース又はエミッタが抵抗を介して低電源電位に接続された第１の導電型の第６のトランジスタと、ゲート又はベースおよびドレイン又はコレクタが該第６のトランジスタのゲート又はベースと第２のノードに共通接続された第１の導電型の第７のトランジスタとを有し、前記第５と第６のトランジスタのドレイン又はコレクタが共通接続され、前記第４と第７のトランジスタのドレイン又はコレクタが共通接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のスタートアップ回路は、対象回路の第１のノードが第１の電位になって所望の安定状態になると、検出部による検出電流の生成と、バイアス部によるバイアス電流の生成が停止される。このため、低消費電流を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図３】本発明の第３の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図４】本発明の第４の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図５】本発明の第５の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図６】従来のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図７】従来の別のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図８】第１の実施例の動作特性図である。
【図９】コンスタントＧｍ回路のノードＮ１１に高電圧を瞬間的に印加したときの第１の実施例の動作特性図である。
【図１０】コンスタントＧｍ回路のノードＮ１２に低電圧を瞬間的に印加したときの第１の実施例の動作特性図である。
【図１１】（ａ）はスタートアップ回路を持たないコンスタントＧｍ回路のノードＮ１１に高電圧を瞬間的に印加したときの動作特性図、（ｂ）はスタートアップ回路を持たないコンスタントＧｍ回路のノードＮ１２に低電圧を瞬間的に印加したときの動作特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施例＞
図１に本発明の第１の実施例のスタートアップ回路２０ＡとコンスタントＧｍ回路１０Ａを示す。スタートアップ回路２０Ａは、ドレインを高電源電位ＶＤＤに接続し、ゲートをコンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１１に接続したＮＭＯＳトランジスタＭＮ２１と、ドレインをトランジスタＭＮ２１のゲートに接続し、ゲートをトランジスタＭＮ２１のソースに接続し、ソースを低電源電位ＶＳＳに接続したＮＭＯＳトランジスタＭＮ２２と、ドレインとゲートをトランジスタＭＮ２１のソースに接続し、ソースを低電源電位ＶＳＳに接続したダイオード接続のＮＭＯＳトランジスタＭＮ２３と、によって構成されている。コンスタントＧｍ回路１０Ａは図６、図７で説明したものと同じである。
【００２１】
トランジスタＭＮ２１はノードＮ１１の電位の検出用のトランジスタ（請求項の検出部としての第１のトランジスタに相当）である。トランジスタＭＮ２２はトランジスタＭＮ２１がノードＮ１１の電位が高電位であることを検出した際にノードＮ１１の電位を低下させるためのトランジスタ（請求項の制御部としての第２のトランジスタ）である。トランジスタＭＮ２３は導通することによりトランジスタＭＮ２２にゲートバイアスを与えるトランジスタ（請求項のバイアス部としての第３のトランジスタに相当）である。
【００２２】
さて、コンスタントＧｍ回路１０Ａの電流Ｉ１１＝Ｉ１２＝０のとき、ノードＮ１１が高電源電位ＶＤＤに、ノードＮ１２が低電源電位ＶＳＳであるとする。このとき、トランジスタＭＮ２１はオンし、ノードＮ２１に電流を注入し、ノードＮ２１の電位は上昇する。ノードＮ２１の電位がトランジスタＭＮ２２，ＭＮ２３の閾値電圧まで上昇すると、そのトランジスタＭＮ２２，ＭＮ２３はオンし、トランジスタＭＮ２３はノードＮ２１の電位を下げようとするが、トランジスタＭＮ２３に電流が流れている間のノードＮ２１の電位は、トランジスタＭＮ２３の閾値電圧以上の電位を保つ。よって、トランジスタＭＮ２２はトランジスタＭＮ２３が電流を流している間は電流を流し続け、ノードＮ１１の電位を下げる。
【００２３】
ノードＮ１１の電位がノードＮ２１の電位とトランジスタＭＮ２１の閾値電圧の和以下の電位になると、トランジスタＭＮ２１はオフし、ノードＮ２１に電流は注入されなくなる。その後、トランジスタＭＮ２３によりノードＮ２１の電位は下げられ、ノードＮ２１の電位がトランジスタＭＮ２３の閾値電圧以下になると、トランジスタＭＮ２３はオフし、ノードＮ２１の電位は下降しなくなる。また、このときトランジスタＭＮ２２もオフするため、ノードＮ１１の電位も下降しなくなる。以上の過程を経た後、最終的にノードＮ１１はスタートアップ回路２０ＡによりトランジスタＭＮ２１，ＭＮ２３の閾値電圧の和（およそＮＭＯＳトランジスタ閾値電圧の２倍）まで下降し、コンスタントＧｍ回路１０Ａは意図した安定状態まで移行する。
【００２４】
コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態で一度落ち着くと、スタートアップ回路２０Ａは電流を流すことはない。ただし、コンスタントＧｍ回路１０Ａの意図した安定状態において、ノードＮ１１の電位はトランジスタＭＮ２３の閾値電圧とトランジスタＭＮ２１の閾値電圧の和以下でなければならない。
【００２５】
ここで、高電源電位ＶＤＤ＝１．２Ｖ、低電源電位ＶＳＳ＝０Ｖとして、ノードＮ１１＝１．２Ｖ、ノードＮ１２＝０Ｖを初期状態としたときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２の遷移特性のシミュレーション結果を図８に示す。トランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２，ＭＮ１１，ＭＮ１２の閾値は０．４Ｖである。この図８からわかるように、ノードＮ１１，Ｎ１２の電圧が意図した安定状態（Ｎ１１＝０．４５Ｖ、Ｎ１２＝０．７Ｖ）に至るまでの間は、スタートアップ回路２０ＡのトランジスタＭＮ２２は電流Ｉ２２（図８では、ＩＤ＿Ｍ２２）を流しているが、ノードＮ１１，Ｎ１２の電圧が意図した安定状態に至った後は、トランジスタＭＮ２２へはほとんど電流が流れていない。
【００２６】
なお、この例では、電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）が０Ａに落ち着くのはほぼ１ｎｓ後であるが、トランジスタＭＮ２２の駆動力をより大きくすれば、ノードＮ１１の電流の引き抜き量が大きくなり、より高速で０Ａに落ち着く。また、図１に仮想線で示したように、ノードＮ２１と低電源電位ＶＳＳとの間に抵抗Ｒ２１を接続することでも、ノードＮ１１の電流の引き抜き量が大きくなり高速化できるが、この場合はトランジスタＭＮ２２の立ち上がりに時間がかかり、そのオンタイミングが遅くなる。
【００２７】
次に、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態に至った後に、ノードＮ１１に何らかの原因で高電圧が瞬間的に印加したときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）の遷移特性のシミュレーション結果を図９に示す。この場合でも、図９からわかるように、図８の場合と全く同様に、ノードＮ１１，Ｎ２１の電圧が意図した安定状態に至った後は、電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）はほとんど流れていない。
【００２８】
次に、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態に至った後に、ノードＮ１２に何らかの原因で低電圧が瞬間的に印加したときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２の遷移特性のシミュレーション結果を図１０に示す。この場合でも、図１０からわかるように、図８の場合と全く同様に、ノードＮ１１，Ｎ２１の電圧が意図した安定状態に至った後は、電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）はほとんど流れていない。
【００２９】
次に、参考までに、スタートアップ回路がない場合に、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態に至った後に、コンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１１に高電圧を瞬間的に印加したときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）の遷移特性のシミュレーション結果を図１１（ａ）に示す。また、スタートアップ回路がない場合に、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態に至った後に、コンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１２に高電圧を瞬間的に印加したときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）の遷移特性のシミュレーション結果を図１１（ｂ）に示す。
【００３０】
図１１（ａ）、（ｂ）のいずれの場合も、スタートアップ回路２０Ａがないにも拘わらず、安定状態に落ち着いているが、スタートアップ回路２０Ａがある場合の特性（図９、図１０）と比べると、安定状態になるまでに長い時間がかかっていることがわかる。また、実際の回路では、安定状態に落ち着かず、ノードＮ１１が高電源電位ＶＤＤに、ノードＮ１２が低電源電位ＶＳＳにロックした状態に陥る場合もある。
【００３１】
このように、本実施例のスタートアップ回路２０Ａを用いることにより、電源投入時にコンスタントＧｍ回路１０Ａを迅速に安定状態にさせることができるばかりか、一旦安定状態になった後に外乱により安定状態が崩れた際にも、迅速に安定状態に復帰させることができ、しかも、コンスタントＧｍ回路１０Ａが安定状態である間はスタートアップ回路２０Ａの消費電流を小さくできる利点がある。
【００３２】
＜第２の実施例＞
図１で説明した第１の実施例のスタートアップ回路２０Ａにおいて、もしも、コンスタントＧｍ回路１０Ａの安定状態において、ノードＮ１１の電位がトランジスタＭＮ２１の閾値電圧とトランジスタＭＮ２３の閾値電圧の和以上の電位となる場合には、図２に示す第２の実施例のスタートアップ回路２０Ｂのように、トランジスタＭＮ２１のソースとトランジスタＭＮ２３のドレインとの間に、ダイオード接続のＮＭＯＳトランジスタＭＮ２４を追加すればよい。これにより、ノードＮ１１の電位がトランジスタＭＮ２１，ＭＮ２３，ＭＮ２４の閾値電圧の和以下であれば、スタートアップ回路１０Ａは動作しないことを補償できる。さらに、トランジスタＭＮ２４にダイオード接続の別のトランジスタを追加直列接続することで、スタートアップ回路が動作するノードＮ１１の電位の範囲を変更できる。
【００３３】
＜第３の実施例＞
図１および図２で説明した第１および第２の実施例のスタートアップ回路２０Ａ，２０Ｂでは、高くなっているノードＮ１１の電位を下げてコンスタントＧｍ回路を安定状態へと移行させたが、逆に、低くなっているノードＮ２１の電位を上げることにより、コンスタントＧｍ回路１０Ａを安定状態にすることも可能である。その場合の第３の実施例を図３に示す。
【００３４】
図３において、スタートアップ回路２０Ｃは、ゲートがノードＮ１２に接続されドレインが低電源電位ＶＳＳに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ２１と、ゲートがトランジスタＭＰ２１のソースに接続されドレインがノードＮ１２に接続されソースが高電源電位ＶＤＤに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ２２と、ソースが高電源電位ＶＤＤに接続されドレインとゲートがトランジスタＭＰ２２のゲートに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ２３とで構成されている。
【００３５】
トランジスタＭＰ２１はノードＮ１２の電位の検出用のトランジスタ（請求項の検出部としての第１のトランジスタに相当）である。トランジスタＭＰ２２はトランジスタＭＰ２１がノードＮ１２の電位が低電位であることを検出した際にノードＮ１２の電位を上昇させるためのトランジスタ（請求項の制御部としての第２のトランジスタに相当）である。トランジスタＭＰ２３は導通することによりトランジスタＭＰ２２にゲートバイアスを与えるトランジスタ（請求項のバイアス部としての第３のトランジスタに相当）である。
【００３６】
本実施例では、コンスタントＧｍ回路１０ＡがＩ１１＝Ｉ１２＝０という意図しない安定状態に入った場合、ノードＮ１２の電位は低電源電位ＶＳＳとなっている。このため、トランジスタＭＰ２３はオンしノードＮ２２の電位を下げる。ノードＮ２２の電位がトランジスタＭＰ２１，ＭＰ２２の閾値電圧以下になると、トランジスタＭＰ２１，ＭＰ２２はオンし電流を流す。トランジスタＭＰ２１はノードＮ１２に対して電流を注入し、ノードＮ１２の電位を上げる。ノードＮ１２の電位とノードＮ２２の電位の電位差がトランジスタＭＰ２１の閾値電圧以下になると、トランジスタＭＰ２１はオフし、電流Ｉ２２は流れなくなる。さらに、トランジスタＭＰ２３がノードＮ２２に対して電流を注入し、高電源電位ＶＤＤとノードＮ２２の間の電位差がトランジスタＭＰ２３の閾値電圧以下になると、トランジスタＭＰ２３はオフし、同時にトランジスタＭＰ２２もオフする。
【００３７】
＜第４の実施例＞
図４に、カスコードカレントミラー回路を有するコンスタントＧｍ回路１０Ｂにスタートアップ回路２０Ａを使用した例を示す。このコンスタントＧｍ回路１０Ｂは、図１〜図３で説明したコンスタントＧｍ回路１０ＡのトランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２に対して、外部バイアス電圧Ｖｂ１がゲートに印加されるＰＭＯＳトランジスタＭＰ１３，ＭＰ１４をそれぞれカスコード接続し、さらに、トランジスタＭＮ１１，ＭＮ１２に対して、外部バイアス電圧Ｖｂ２がゲートに印加されるＮＭＯＳトランジスタＭＮ１３，ＭＮ１４をそれぞれカスコード接続したものである。動作は図１で説明した第１の実施例での動作と同様に行われる。
【００３８】
＜第５の実施例＞
図５に図４で説明したコンスタントＧｍ回路１０Ｂに対して、図３で説明したスタートアップ回路２０Ｃを組み合わせた第５の実施例を示す。この実施例では、第３の実施例での動作と同様な動作が行われる。
【００３９】
＜その他の実施例＞
以上ではＭＯＳトランジスタを使用した例で説明したが、バイポーラトランジスタを使用する場合でも同様に実施できる。このときは、ＭＯＳトランジスタのゲート、ソース、ドレインは、バイポーラトランジスタのベース、エミッタ、コレクタにそれぞれ置き換わる。
【符号の説明】
【００４０】
１０Ａ，１０Ｂ：コンスタントＧｍ回路
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ：スタートアップ回路
３０Ａ，３０Ｂ：スタートアップ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンスタントＧｍ回路等の対象回路の所定のノードを所定の電位に設定するスタートアップ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に、バイアス供給回路等として機能するコンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１１，Ｎ１２を所定の電位に設定する従来のスタートアップ回路３０Ａを示す。まず、コンスタントＧｍ回路１０Ａは、ソースが高電源電位ＶＤＤに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２からなるカレントミラー回路と、ソースが低電源電位ＶＳＳに接続されたＮＭＯＳトランジスタＭＮ１１，ＭＮ１２からなる別のカレントミラー回路によって構成されている。トランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２はサイズ比Ｗ／Ｌが同じ、トランジスタＭＮ１１はサイズ比Ｗ／ＬがトランジスタＭＮ１２のサイズ比Ｗ／ＬのＭ倍（Ｍ＞１）である。Ｒ１１は電流Ｉ１１、Ｉ１２の値を決める抵抗である。
【０００３】
このコンスタントＧｍ回路は、トランジスタＭＰ１１を流れる電流Ｉ１１とトランジスタＭＰ１２を流れる電流Ｉ１２は、
Ｉ１１＝Ｉ１２＝２×（１−Ｍ-1/2）／（ＳN×ＵN×Cox×Ｒ2）
と、
Ｉ１１＝Ｉ１２＝０
の２つの安定状態を持つ。
Ｍ：トランジスタＭＮ１１とＭＮ１２のサイズ比（Ｗ／Ｌ）の比
ＳN：トランジスタＭＮ１２のサイズ比（Ｗ／Ｌ）
ＵN：トランジスタＭＮ１１とＭＮ１２のキャリア移動度
Ｃox：トランジスタＭＮ１１とＭＮ１２の単位面積当たりの酸化膜容量
Ｒ：抵抗Ｒ１１の抵抗値
【０００４】
Ｉ１１＝Ｉ１２＝０は意図しない安定状態であり、このときノードＮ１１は高電源電位ＶＤＤに、ノードＮ１２は低電源電位ＶＳＳになっている。これを避け、回路中のノードＮ１１を低下させるために、スタートアップ回路３０Ａが使用される。ノードＮ１２の電位を上昇させるスタートアップ回路もある。
【０００５】
スタートアップ回路３０Ａは、ソースが高電源電位ＶＤＤに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ３１と、そのトランジスタＭＰ３１のドレインと低電源電位ＶＳＳとの間に接続された抵抗Ｒ３１、キャパシタＣ３１と、ソースが高電源電位ＶＤＤに接続されゲートがトランジスタＭＰ３１のドレインに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ３２とからなる。そして、トランジスタＭＰ３１のゲートがコンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１１に、トランジスタＭＰ３２のドレインがコンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１２に接続されている。
【０００６】
トランジスタＭＰ３１はノードＮ１１の電位を検出するためのトランジスタ、トランジスタＭＰ３２はトランジスタＭＰ３１がノードＮ１１の電位が高電位であることを検出した際にノードＮ１２の電位を上昇させるためのトランジスタ、抵抗Ｒ３１とキャパシタＣ３１は、トランジスタＭＰ３１にドレイン電流Ｉ３１が流れた際に、ノードＮ３１の電位を上昇させるために接続された負荷である。特にキャパシタＣ３１に関しては、ノードＮ３１の過渡的な電位の変動を避けるために接続されている。
【０００７】
この回路の動作について説明する。コンスタントＧｍ回路１０Ａが電流Ｉ１１＝Ｉ１２＝０という安定状態に至ったと仮定すると、トランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２，ＭＮ１１，ＭＮ１２は電流を流さないため、ノードＮ１１は高電源電位ＶＤＤになり、ノードＮ１２は低電源電位ＶＳＳになっている。ノードＮ１１が高電源電位ＶＤＤになっていると、スタートアップ回路３０ＡのトランジスタＭＰ３１はオフし、ノードＮ３１の電位は低電源電位ＶＳＳまで下降する。ノードＮ３１の電位が低電源電位ＶＳＳであれば、トランジスタＭＰ３２がオンし、ノードＮ１２に電流を注入するため、そのノードＮ１２の電位は上昇する。
【０００８】
ノードＮ１２の電位がトランジスタＭＮ１１，ＭＮ１２の閾値以上の電位になると、トランジスタＭＮ１１，ＭＮ１２はオンし、ノードＮ１１の電位は下降する。高電源電位ＶＤＤとノードＮ１１の電位差がトランジスタＭＰ３１の閾値以上になると、トランジスタＭＰ３１はオンし、電流Ｉ３１を流してノードＮ３１の電位を上昇させる。ノードＮ３１の電位の上昇によって高電源電位ＶＤＤとノードＮ３１との間の電位差がトランジスタＭＰ３２の閾値以下になると、トランジスタＭＰ３２はオフし、ノードＮ１２への電流注入を行わなくなり、これによりスタートアップ回路３０ＡはコンスタントＧｍ回路１０Ａの動作に対して影響を与えなくなる。
【０００９】
このように、スタートアップ回路３０ＡはコンスタントＧｍ回路１０Ａが意図しない状態に安定したときのみ動作し、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した状態で安定しているときには動作せず、コンスタントＧｍ回路１０Ａの動作に対して影響を与えない。
【００１０】
ところが、図６の回路においては、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した状態で安定している間中、スタートアップ回路３０Ａは常に電流Ｉ３１を流し続けなければならない。もし電流Ｉ３１が流れていなければ、ノードＮ３１は低電源電位ＶＳＳとなり、トランジスタＭＰ３２がオンし、ノードＮ１２に対して電流を注入し、ノードＮ１２の電位が上昇し、コンスタントＧｍ回路１０Ａの動作に影響を及ぼす。
【００１１】
つまり、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定動作状態にあるときであっても、スタートアップ回路３０Ａも電流を消費することになる。この定常電流を防ぐ方法として、特許文献２に記載がある。この特許文献２では、レベルシフタ回路のスタートアップ回路としてコンスタントＧｍ回路を用いており、さらにそのコンスタントＧｍ回路にスタートアップ回路が接続されている。このコンスタントＧｍ回路１０Ａとスタートアップ回路３０Ｂの構成を図７に示す。
【００１２】
この図７の回路のスタートアップ回路３０Ｂでは、そこに流れる電流Ｉ３１を制御するトランジスタＭＮ３２とそのトランジスタＭＮ３２を制御するイネーブル信号ＥＮが追加されている。他は図６に示したものと同じである。
【００１３】
スタートアップ回路３０Ｂが動作する状態にあるとき、イネーブル信号ＥＮは高電源電位ＶＤＤであるため、トランジスタＭＮ３２はオンして、電流Ｉ３１を流す。しかし、スタートアップ回路３０Ｂが動作しない状態では、イネーブル信号ＥＮは低電源電位ＶＳＳであり、トランジスタＭＮ３２はオフする。この状態で、トランジスタＭＰ３１がオン状態を続けると、ノードＮ３１の電位は上昇し、高電源電位ＶＤＤにまで達すると上昇は止まる。これ以降、トランジスタＭＰ３１はオン状態にあるが、トランジスタＭＰ３１のソースとドレインの電位が同じになっているため電流Ｉ３１を流さない。このようにして、トランジスタＭＮ３２をスイッチとして用いることにより、コンスタントＧｍ回路が意図した安定状態にあるときは、スタートアップ回路３０Ｂに定常電流を流さないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特願２００６−５０４３７号公報
【特許文献２】特願２０１０−２８８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、図７に示すスタートアップ回路３０Ｂは、イネーブル信号ＥＮを生成し制御するための特別の回路が必要となり、回路の複雑化やコスト増の問題が生じる。
【００１６】
本発明の目的は、イネーブル信号等の制御信号を用いず、且つスタートアップ動作が完了した後は消費電流を極少にして、低消費電力を実現したスタートアップ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明のスタートアップ回路は、第１の電位と第２の電位との間の２つの電流ルートの電流が０値以外の所定の比になり且つ該電流ルートの電流量を制御する第１のノードが前記第１の電位と前記第２の電位との間の第１の所定値になる第１の安定状態と、前記２つの電流ルートの電流が０値で且つ前記第１のノードが前記第１の所定値から前記第１の電位もしくは前記第２の電位の方向に離れた第２の所定値になる第２の安定状態とを持つ対象回路のためのスタートアップ回路において、前記第１のノードの電位が前記第１の所定値から前記第２の所定値に近づく方向に離れているときに検出電流を生成する検出部と、該検出部が前記検出電流を生成するときにバイアス電圧を生成するバイアス部と、該バイアス部でバイアス電圧が生成されると前記第１のノードの電圧を前記第１の所定値に近づける制御電流を生成する制御部とを備え、前記第１のノードの電位が前記第１の所定値になると、前記検出部が前記検出電流の生成を停止し、前記バイアス部が前記バイアス電圧の生成を停止し、前記制御部が前記制御電流の生成を停止する、ことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載のスタートアップ回路において、前記検出部は、ゲート又はベースが前記第１のノードに接続されドレイン又はコレクタが前記第１の電位に接続された第１の導電型の第１のトランジスタからなり、前記制御部は、ドレイン又はコレクタが前記第１のトランジスタのゲート又はベースに接続され、ソース又はエミッタが前記第２の電位に接続された第１の導電型の第２のトランジスタからなり、前記バイアス部は、前記第２のトランジスタのゲート又はベースと前記第２の電位との間にダイオード接続された第１の導電型の第３のトランジスタからなる、ことを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項２に記載のスタートアップ回路において、前記第１のトランジスタのソース又はエミッタと前記第３のトランジスタとの間に第１の導電型のダイオード接続の１又は２以上のトランジスタを直列接続したことを特徴とする。
請求項４にかかる発明は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載のスタートアップ回路において、前記対象回路は、ソース又はエミッタが高電源電位に接続された第２の導電型の第４のトランジスタと、ゲート又はベースおよびドレイン又はコレクタが該第４のトランジスタのゲート又はベースと第１のノードに共通接続された第２の導電型の第５のトランジスタと、ソース又はエミッタが抵抗を介して低電源電位に接続された第１の導電型の第６のトランジスタと、ゲート又はベースおよびドレイン又はコレクタが該第６のトランジスタのゲート又はベースと第２のノードに共通接続された第１の導電型の第７のトランジスタとを有し、前記第５と第６のトランジスタのドレイン又はコレクタが共通接続され、前記第４と第７のトランジスタのドレイン又はコレクタが共通接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のスタートアップ回路は、対象回路の第１のノードが第１の電位になって所望の安定状態になると、検出部による検出電流の生成と、バイアス部によるバイアス電流の生成が停止される。このため、低消費電流を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図２】本発明の第２の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図３】本発明の第３の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図４】本発明の第４の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図５】本発明の第５の実施例のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図６】従来のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図７】従来の別のスタートアップ回路とコンスタントＧｍ回路の回路図である。
【図８】第１の実施例の動作特性図である。
【図９】コンスタントＧｍ回路のノードＮ１１に高電圧を瞬間的に印加したときの第１の実施例の動作特性図である。
【図１０】コンスタントＧｍ回路のノードＮ１２に低電圧を瞬間的に印加したときの第１の実施例の動作特性図である。
【図１１】（ａ）はスタートアップ回路を持たないコンスタントＧｍ回路のノードＮ１１に高電圧を瞬間的に印加したときの動作特性図、（ｂ）はスタートアップ回路を持たないコンスタントＧｍ回路のノードＮ１２に低電圧を瞬間的に印加したときの動作特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１の実施例＞
図１に本発明の第１の実施例のスタートアップ回路２０ＡとコンスタントＧｍ回路１０Ａを示す。スタートアップ回路２０Ａは、ドレインを高電源電位ＶＤＤに接続し、ゲートをコンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１１に接続したＮＭＯＳトランジスタＭＮ２１と、ドレインをトランジスタＭＮ２１のゲートに接続し、ゲートをトランジスタＭＮ２１のソースに接続し、ソースを低電源電位ＶＳＳに接続したＮＭＯＳトランジスタＭＮ２２と、ドレインとゲートをトランジスタＭＮ２１のソースに接続し、ソースを低電源電位ＶＳＳに接続したダイオード接続のＮＭＯＳトランジスタＭＮ２３と、によって構成されている。コンスタントＧｍ回路１０Ａは図６、図７で説明したものと同じである。
【００２１】
トランジスタＭＮ２１はノードＮ１１の電位の検出用のトランジスタ（請求項の検出部としての第１のトランジスタに相当）である。トランジスタＭＮ２２はトランジスタＭＮ２１がノードＮ１１の電位が高電位であることを検出した際にノードＮ１１の電位を低下させるためのトランジスタ（請求項の制御部としての第２のトランジスタ）である。トランジスタＭＮ２３は導通することによりトランジスタＭＮ２２にゲートバイアスを与えるトランジスタ（請求項のバイアス部としての第３のトランジスタに相当）である。
【００２２】
さて、コンスタントＧｍ回路１０Ａの電流Ｉ１１＝Ｉ１２＝０のとき、ノードＮ１１が高電源電位ＶＤＤに、ノードＮ１２が低電源電位ＶＳＳであるとする。このとき、トランジスタＭＮ２１はオンし、ノードＮ２１に電流を注入し、ノードＮ２１の電位は上昇する。ノードＮ２１の電位がトランジスタＭＮ２２，ＭＮ２３の閾値電圧まで上昇すると、そのトランジスタＭＮ２２，ＭＮ２３はオンし、トランジスタＭＮ２３はノードＮ２１の電位を下げようとするが、トランジスタＭＮ２３に電流が流れている間のノードＮ２１の電位は、トランジスタＭＮ２３の閾値電圧以上の電位を保つ。よって、トランジスタＭＮ２２はトランジスタＭＮ２３が電流を流している間は電流を流し続け、ノードＮ１１の電位を下げる。
【００２３】
ノードＮ１１の電位がノードＮ２１の電位とトランジスタＭＮ２１の閾値電圧の和以下の電位になると、トランジスタＭＮ２１はオフし、ノードＮ２１に電流は注入されなくなる。その後、トランジスタＭＮ２３によりノードＮ２１の電位は下げられ、ノードＮ２１の電位がトランジスタＭＮ２３の閾値電圧以下になると、トランジスタＭＮ２３はオフし、ノードＮ２１の電位は下降しなくなる。また、このときトランジスタＭＮ２２もオフするため、ノードＮ１１の電位も下降しなくなる。以上の過程を経た後、最終的にノードＮ１１はスタートアップ回路２０ＡによりトランジスタＭＮ２１，ＭＮ２３の閾値電圧の和（およそＮＭＯＳトランジスタ閾値電圧の２倍）まで下降し、コンスタントＧｍ回路１０Ａは意図した安定状態まで移行する。
【００２４】
コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態で一度落ち着くと、スタートアップ回路２０Ａは電流を流すことはない。ただし、コンスタントＧｍ回路１０Ａの意図した安定状態において、ノードＮ１１の電位はトランジスタＭＮ２３の閾値電圧とトランジスタＭＮ２１の閾値電圧の和以下でなければならない。
【００２５】
ここで、高電源電位ＶＤＤ＝１．２Ｖ、低電源電位ＶＳＳ＝０Ｖとして、ノードＮ１１＝１．２Ｖ、ノードＮ１２＝０Ｖを初期状態としたときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２の遷移特性のシミュレーション結果を図８に示す。トランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２，ＭＮ１１，ＭＮ１２の閾値は０．４Ｖである。この図８からわかるように、ノードＮ１１，Ｎ１２の電圧が意図した安定状態（Ｎ１１＝０．４５Ｖ、Ｎ１２＝０．７Ｖ）に至るまでの間は、スタートアップ回路２０ＡのトランジスタＭＮ２２は電流Ｉ２２（図８では、ＩＤ＿Ｍ２２）を流しているが、ノードＮ１１，Ｎ１２の電圧が意図した安定状態に至った後は、トランジスタＭＮ２２へはほとんど電流が流れていない。
【００２６】
なお、この例では、電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）が０Ａに落ち着くのはほぼ１ｎｓ後であるが、トランジスタＭＮ２２の駆動力をより大きくすれば、ノードＮ１１の電流の引き抜き量が大きくなり、より高速で０Ａに落ち着く。また、図１に仮想線で示したように、ノードＮ２１と低電源電位ＶＳＳとの間に抵抗Ｒ２１を接続することでも、ノードＮ１１の電流の引き抜き量が大きくなり高速化できるが、この場合はトランジスタＭＮ２２の立ち上がりに時間がかかり、そのオンタイミングが遅くなる。
【００２７】
次に、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態に至った後に、ノードＮ１１に何らかの原因で高電圧が瞬間的に印加したときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）の遷移特性のシミュレーション結果を図９に示す。この場合でも、図９からわかるように、図８の場合と全く同様に、ノードＮ１１，Ｎ２１の電圧が意図した安定状態に至った後は、電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）はほとんど流れていない。
【００２８】
次に、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態に至った後に、ノードＮ１２に何らかの原因で低電圧が瞬間的に印加したときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２の遷移特性のシミュレーション結果を図１０に示す。この場合でも、図１０からわかるように、図８の場合と全く同様に、ノードＮ１１，Ｎ２１の電圧が意図した安定状態に至った後は、電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）はほとんど流れていない。
【００２９】
次に、参考までに、スタートアップ回路がない場合に、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態に至った後に、コンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１１に高電圧を瞬間的に印加したときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）の遷移特性のシミュレーション結果を図１１（ａ）に示す。また、スタートアップ回路がない場合に、コンスタントＧｍ回路１０Ａが意図した安定状態に至った後に、コンスタントＧｍ回路１０ＡのノードＮ１２に高電圧を瞬間的に印加したときのノードＮ１１，Ｎ１２の電圧とトランジスタＭＮ２２を流れる電流Ｉ２２（＝ＩＤ＿Ｍ２２）の遷移特性のシミュレーション結果を図１１（ｂ）に示す。
【００３０】
図１１（ａ）、（ｂ）のいずれの場合も、スタートアップ回路２０Ａがないにも拘わらず、安定状態に落ち着いているが、スタートアップ回路２０Ａがある場合の特性（図９、図１０）と比べると、安定状態になるまでに長い時間がかかっていることがわかる。また、実際の回路では、安定状態に落ち着かず、ノードＮ１１が高電源電位ＶＤＤに、ノードＮ１２が低電源電位ＶＳＳにロックした状態に陥る場合もある。
【００３１】
このように、本実施例のスタートアップ回路２０Ａを用いることにより、電源投入時にコンスタントＧｍ回路１０Ａを迅速に安定状態にさせることができるばかりか、一旦安定状態になった後に外乱により安定状態が崩れた際にも、迅速に安定状態に復帰させることができ、しかも、コンスタントＧｍ回路１０Ａが安定状態である間はスタートアップ回路２０Ａの消費電流を小さくできる利点がある。
【００３２】
＜第２の実施例＞
図１で説明した第１の実施例のスタートアップ回路２０Ａにおいて、もしも、コンスタントＧｍ回路１０Ａの安定状態において、ノードＮ１１の電位がトランジスタＭＮ２１の閾値電圧とトランジスタＭＮ２３の閾値電圧の和以上の電位となる場合には、図２に示す第２の実施例のスタートアップ回路２０Ｂのように、トランジスタＭＮ２１のソースとトランジスタＭＮ２３のドレインとの間に、ダイオード接続のＮＭＯＳトランジスタＭＮ２４を追加すればよい。これにより、ノードＮ１１の電位がトランジスタＭＮ２１，ＭＮ２３，ＭＮ２４の閾値電圧の和以下であれば、スタートアップ回路１０Ａは動作しないことを補償できる。さらに、トランジスタＭＮ２４にダイオード接続の別のトランジスタを追加直列接続することで、スタートアップ回路が動作するノードＮ１１の電位の範囲を変更できる。
【００３３】
＜第３の実施例＞
図１および図２で説明した第１および第２の実施例のスタートアップ回路２０Ａ，２０Ｂでは、高くなっているノードＮ１１の電位を下げてコンスタントＧｍ回路を安定状態へと移行させたが、逆に、低くなっているノードＮ２１の電位を上げることにより、コンスタントＧｍ回路１０Ａを安定状態にすることも可能である。その場合の第３の実施例を図３に示す。
【００３４】
図３において、スタートアップ回路２０Ｃは、ゲートがノードＮ１２に接続されドレインが低電源電位ＶＳＳに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ２１と、ゲートがトランジスタＭＰ２１のソースに接続されドレインがノードＮ１２に接続されソースが高電源電位ＶＤＤに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ２２と、ソースが高電源電位ＶＤＤに接続されドレインとゲートがトランジスタＭＰ２２のゲートに接続されたＰＭＯＳトランジスタＭＰ２３とで構成されている。
【００３５】
トランジスタＭＰ２１はノードＮ１２の電位の検出用のトランジスタ（請求項の検出部としての第１のトランジスタに相当）である。トランジスタＭＰ２２はトランジスタＭＰ２１がノードＮ１２の電位が低電位であることを検出した際にノードＮ１２の電位を上昇させるためのトランジスタ（請求項の制御部としての第２のトランジスタに相当）である。トランジスタＭＰ２３は導通することによりトランジスタＭＰ２２にゲートバイアスを与えるトランジスタ（請求項のバイアス部としての第３のトランジスタに相当）である。
【００３６】
本実施例では、コンスタントＧｍ回路１０ＡがＩ１１＝Ｉ１２＝０という意図しない安定状態に入った場合、ノードＮ１２の電位は低電源電位ＶＳＳとなっている。このため、トランジスタＭＰ２３はオンしノードＮ２２の電位を下げる。ノードＮ２２の電位がトランジスタＭＰ２１，ＭＰ２２の閾値電圧以下になると、トランジスタＭＰ２１，ＭＰ２２はオンし電流を流す。トランジスタＭＰ２１はノードＮ１２に対して電流を注入し、ノードＮ１２の電位を上げる。ノードＮ１２の電位とノードＮ２２の電位の電位差がトランジスタＭＰ２１の閾値電圧以下になると、トランジスタＭＰ２１はオフし、電流Ｉ２２は流れなくなる。さらに、トランジスタＭＰ２３がノードＮ２２に対して電流を注入し、高電源電位ＶＤＤとノードＮ２２の間の電位差がトランジスタＭＰ２３の閾値電圧以下になると、トランジスタＭＰ２３はオフし、同時にトランジスタＭＰ２２もオフする。
【００３７】
＜第４の実施例＞
図４に、カスコードカレントミラー回路を有するコンスタントＧｍ回路１０Ｂにスタートアップ回路２０Ａを使用した例を示す。このコンスタントＧｍ回路１０Ｂは、図１〜図３で説明したコンスタントＧｍ回路１０ＡのトランジスタＭＰ１１，ＭＰ１２に対して、外部バイアス電圧Ｖｂ１がゲートに印加されるＰＭＯＳトランジスタＭＰ１３，ＭＰ１４をそれぞれカスコード接続し、さらに、トランジスタＭＮ１１，ＭＮ１２に対して、外部バイアス電圧Ｖｂ２がゲートに印加されるＮＭＯＳトランジスタＭＮ１３，ＭＮ１４をそれぞれカスコード接続したものである。動作は図１で説明した第１の実施例での動作と同様に行われる。
【００３８】
＜第５の実施例＞
図５に図４で説明したコンスタントＧｍ回路１０Ｂに対して、図３で説明したスタートアップ回路２０Ｃを組み合わせた第５の実施例を示す。この実施例では、第３の実施例での動作と同様な動作が行われる。
【００３９】
＜その他の実施例＞
以上ではＭＯＳトランジスタを使用した例で説明したが、バイポーラトランジスタを使用する場合でも同様に実施できる。このときは、ＭＯＳトランジスタのゲート、ソース、ドレインは、バイポーラトランジスタのベース、エミッタ、コレクタにそれぞれ置き換わる。
【符号の説明】
【００４０】
１０Ａ，１０Ｂ：コンスタントＧｍ回路
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ：スタートアップ回路
３０Ａ，３０Ｂ：スタートアップ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電位と第２の電位との間の２つの電流ルートの電流が０値以外の所定の比になり且つ該電流ルートの電流量を制御する第１のノードが前記第１の電位と前記第２の電位との間の第１の所定値になる第１の安定状態と、前記２つの電流ルートの電流が０値で且つ前記第１のノードが前記第１の所定値から前記第１の電位もしくは前記第２の電位の方向に離れた第２の所定値になる第２の安定状態とを持つ対象回路のためのスタートアップ回路において、
前記第１のノードの電位が前記第１の所定値から前記第２の所定値に近づく方向に離れているときに検出電流を生成する検出部と、該検出部が前記検出電流を生成するときにバイアス電圧を生成するバイアス部と、該バイアス部でバイアス電圧が生成されると前記第１のノードの電圧を前記第１の所定値に近づける制御電流を生成する制御部とを備え、
前記第１のノードの電位が前記第１の所定値になると、前記検出部が前記検出電流の生成を停止し、前記バイアス部が前記バイアス電圧の生成を停止し、前記制御部が前記制御電流の生成を停止する、
ことを特徴とするスタートアップ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のスタートアップ回路において、
前記検出部は、ゲート又はベースが前記第１のノードに接続されドレイン又はコレクタが前記第１の電位に接続された第１の導電型の第１のトランジスタからなり、
前記制御部は、ドレイン又はコレクタが前記第１のトランジスタのゲート又はベースに接続され、ソース又はエミッタが前記第２の電位に接続された第１の導電型の第２のトランジスタからなり、
前記バイアス部は、前記第２のトランジスタのゲート又はベースと前記第２の電位との間にダイオード接続された第１の導電型の第３のトランジスタからなる、
ことを特徴とするスタートアップ回路。
【請求項３】
請求項２に記載のスタートアップ回路において、
前記第１のトランジスタのソース又はエミッタと前記第３のトランジスタとの間に第１の導電型のダイオード接続の１又は２以上のトランジスタを直列接続したことを特徴とするスタートアップ回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のスタートアップ回路において、
前記対象回路は、ソース又はエミッタが高電源電位に接続された第２の導電型の第４のトランジスタと、ゲート又はベースおよびドレイン又はコレクタが該第４のトランジスタのゲート又はベースと第１のノードに共通接続された第２の導電型の第５のトランジスタと、ソース又はエミッタが抵抗を介して低電源電位に接続された第１の導電型の第６のトランジスタと、ゲート又はベースおよびドレイン又はコレクタが該第６のトランジスタのゲート又はベースと第２のノードに共通接続された第１の導電型の第７のトランジスタとを有し、前記第５と第６のトランジスタのドレイン又はコレクタが共通接続され、前記第４と第７のトランジスタのドレイン又はコレクタが共通接続されていることを特徴とするスタートアップ回路。
【請求項１】
第１の電位と第２の電位との間の２つの電流ルートの電流が０値以外の所定の比になり且つ該電流ルートの電流量を制御する第１のノードが前記第１の電位と前記第２の電位との間の第１の所定値になる第１の安定状態と、前記２つの電流ルートの電流が０値で且つ前記第１のノードが前記第１の所定値から前記第１の電位もしくは前記第２の電位の方向に離れた第２の所定値になる第２の安定状態とを持つ対象回路のためのスタートアップ回路において、
前記第１のノードの電位が前記第１の所定値から前記第２の所定値に近づく方向に離れているときに検出電流を生成する検出部と、該検出部が前記検出電流を生成するときにバイアス電圧を生成するバイアス部と、該バイアス部でバイアス電圧が生成されると前記第１のノードの電圧を前記第１の所定値に近づける制御電流を生成する制御部とを備え、
前記第１のノードの電位が前記第１の所定値になると、前記検出部が前記検出電流の生成を停止し、前記バイアス部が前記バイアス電圧の生成を停止し、前記制御部が前記制御電流の生成を停止する、
ことを特徴とするスタートアップ回路。
【請求項２】
請求項１に記載のスタートアップ回路において、
前記検出部は、ゲート又はベースが前記第１のノードに接続されドレイン又はコレクタが前記第１の電位に接続された第１の導電型の第１のトランジスタからなり、
前記制御部は、ドレイン又はコレクタが前記第１のトランジスタのゲート又はベースに接続され、ソース又はエミッタが前記第２の電位に接続された第１の導電型の第２のトランジスタからなり、
前記バイアス部は、前記第２のトランジスタのゲート又はベースと前記第２の電位との間にダイオード接続された第１の導電型の第３のトランジスタからなる、
ことを特徴とするスタートアップ回路。
【請求項３】
請求項２に記載のスタートアップ回路において、
前記第１のトランジスタのソース又はエミッタと前記第３のトランジスタとの間に第１の導電型のダイオード接続の１又は２以上のトランジスタを直列接続したことを特徴とするスタートアップ回路。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１つに記載のスタートアップ回路において、
前記対象回路は、ソース又はエミッタが高電源電位に接続された第２の導電型の第４のトランジスタと、ゲート又はベースおよびドレイン又はコレクタが該第４のトランジスタのゲート又はベースと第１のノードに共通接続された第２の導電型の第５のトランジスタと、ソース又はエミッタが抵抗を介して低電源電位に接続された第１の導電型の第６のトランジスタと、ゲート又はベースおよびドレイン又はコレクタが該第６のトランジスタのゲート又はベースと第２のノードに共通接続された第１の導電型の第７のトランジスタとを有し、前記第５と第６のトランジスタのドレイン又はコレクタが共通接続され、前記第４と第７のトランジスタのドレイン又はコレクタが共通接続されていることを特徴とするスタートアップ回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４８９９５（Ｐ２０１２−２４８９９５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７８７３（Ｐ２０１１−１１７８７３）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５０１２８５１３３）川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 (449)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５０１２８５１３３）川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 (449)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]