JP7704572B2 - Output Circuit - Google Patents
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Description
本発明は、出力回路に関する。 The present invention relates to an output circuit.
オープンドレインの出力端子は、例えばマイコンと、それにより駆動されるモータドライバ回路など電源電圧の異なるIC間で通信を行う際のインタフェースの出力としてしばしば用いられる。出力端子として用いられるトランジスタのドレインは、電源電圧に抵抗などでプルアップされる。このため、抵抗の両端が短絡した場合、トランジスタに大きな電流が流れて破損する場合がある。このため、トランジスタに流れる電流を制限する過電流保護回路が必要となる。 Open-drain output terminals are often used as interface outputs when communicating between ICs with different power supply voltages, such as a microcontroller and a motor driver circuit driven by it. The drain of a transistor used as an output terminal is pulled up to the power supply voltage by a resistor or other device. For this reason, if both ends of the resistor are shorted, a large current may flow through the transistor, damaging it. For this reason, an overcurrent protection circuit is required to limit the current flowing through the transistor.
このような過電流保護回路として特許文献1、2に記載されたものが提案されている。特許文献1の過電流保護回路は、トランジスタに流れる電流を検出し、過電流が流れたと判定した場合、トランジスタをオフする。しかしながら、特許文献1の過電流保護回路は、トランジスタが複数ある場合、複数のトランジスタ毎に電流を検出する電流センス抵抗、過電流を判定するアンプが必要であるため、回路規模が大きくなる、という問題があった。
Such overcurrent protection circuits are proposed in
特許文献2の過電流保護回路は、出力端子となるオープンドレインのトランジスタをカレントミラー回路の出力とし、入力のトランジスタに参照電流を供給する。この過電流保護回路によれば、入力のトランジスタ及び出力のトランジスタのゲートアスペクト比と参照電流により出力のトランジスタの制限電流が決まる。例えば、このカレントミラー回路の入出力間の電流比を100倍程度にして50mAで電流制限する場合、参照電流は500μA程度になる。この参照電流を小さくしようとすると、出力のトランジスタのゲート幅を入力のトランジスタのゲート幅に対して大きくする必要があり、オープンドレインのトランジスタの素子面積が拡大する、という問題があった。
The overcurrent protection circuit of
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成でかつ消費電流が小さく出力端子であるオープンドレインのトランジスタの小型化が可能な出力回路を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide an output circuit that has a simple configuration, consumes little current, and allows for miniaturization of the open-drain transistor that serves as the output terminal.
前述した目的を達成するために、本発明に係る出力回路は、下記[1]~[4]を特徴としている。
[1]
出力端子にドレインが接続される第1のMOSトランジスタと、
ドレイン及びソースがそれぞれ前記第1のMOSトランジスタのゲート及びソースに接続され、ゲートに前記第1のMOSトランジスタをオン又はオフにするための駆動信号が入力される第2のMOSトランジスタと、
ソースがお互いに電流源に接続され、ゲートアスペクト比が異なる第3のMOSトランジスタ及び第4のMOSトランジスタのゲートを差動入力段とするトランスコンダクタンスアンプと、第1の抵抗と、前記トランスコンダクタンスアンプの出力に応じた電流を前記第1の抵抗に供給する第5のMOSトランジスタと、を有し、前記第3のMOSトランジスタ及び前記第4のMOSトランジスタのゲート間に前記第1の抵抗を接続することにより、前記トランスコンダクタンスアンプによる負帰還で定まる電流を前記第1の抵抗に流す電流生成部と、
前記第5のMOSトランジスタにゲートおよびソースがそれぞれ共通接続された第6のMOSトランジスタと、前記第6のMOSトランジスタにミラーされた前記第5のMOSトランジスタに流れる電流と等しい電流が供給される第2の抵抗およびドレイン・ゲートがダイオード接続された第7のMOSトランジスタと、を有し、前記第2の抵抗に発生する電圧降下と前記第7のMOSトランジスタのゲート・ソース電圧に応じた駆動電圧を前記第1のMOSトランジスタのゲート・ソース間に供給する出力駆動部と、を備え、
前記第1のMOSトランジスタのドレイン電流を、前記第1の抵抗と前記第2の抵抗の比と、前記第1のMOSトランジスタのトランスコンダクタンス係数と前記第4のMOSトランジスタのトランスコンダクタンス係数の比と、に応じた値に制限する、
出力回路であること。
[2]
[1]に記載の出力回路において、
前記第1のMOSトランジスタのドレイン電圧が低下したときに前記出力駆動部から前記第1のMOSトランジスタのゲート・ソース間に供給する前記駆動電圧を遮断して前記第1のMOSトランジスタのゲート電圧を引き上げるスイッチをさらに備えた、
出力回路であること。
[3]
[2]に記載の出力回路において、
前記スイッチは、ドレイン・ソースが前記第2の抵抗とグランドとの間に接続され、ゲートが前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続された第8のMOSトランジスタから構成される、
出力回路であること。
[4]
[1]~[3]の何れか1項に記載の出力回路において、
前記第1のMOSトランジスタ及び前記出力駆動部が、複数設けられ、
複数の前記出力駆動部の前記第6のMOSトランジスタが1つの前記第5のMOSトランジスタにカレントミラー接続されている、
出力回路であること。
In order to achieve the above-mentioned object, an output circuit according to the present invention is characterized by the following [1] to [4].
[1]
a first MOS transistor having a drain connected to an output terminal;
a second MOS transistor, the drain and source of which are connected to the gate and source of the first MOS transistor, respectively , and the gate of which receives a drive signal for turning the first MOS transistor on or off;
a current generating unit including: a transconductance amplifier having gates of a third MOS transistor and a fourth MOS transistor, the sources of which are connected to a current source and which have different gate aspect ratios, as a differential input stage; a first resistor; and a fifth MOS transistor which supplies a current corresponding to an output of the transconductance amplifier to the first resistor, the current generating unit connecting the first resistor between the gates of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor, thereby causing a current determined by negative feedback by the transconductance amplifier to flow through the first resistor;
an output drive section including a sixth MOS transistor having a gate and a source commonly connected to the fifth MOS transistor, a second resistor to which a current equal to the current flowing through the fifth MOS transistor mirrored by the sixth MOS transistor is supplied, and a seventh MOS transistor having a diode-connected drain-gate, and the output drive section supplies a drive voltage between the gate and source of the first MOS transistor according to a voltage drop occurring in the second resistor and a gate-source voltage of the seventh MOS transistor,
limiting a drain current of the first MOS transistor to a value according to a ratio of the first resistance to the second resistance and a ratio of a transconductance coefficient of the first MOS transistor to a transconductance coefficient of the fourth MOS transistor;
It is an output circuit.
[2]
In the output circuit according to [1],
a switch for cutting off the drive voltage supplied from the output drive unit between the gate and source of the first MOS transistor when the drain voltage of the first MOS transistor drops, thereby raising the gate voltage of the first MOS transistor;
It is an output circuit.
[3]
In the output circuit according to [2],
the switch is composed of an eighth MOS transistor having a drain-source connected between the second resistor and ground and a gate connected to the drain of the first MOS transistor;
It is an output circuit.
[4]
In the output circuit according to any one of [1] to [3],
a plurality of the first MOS transistors and a plurality of the output driving units are provided;
the sixth MOS transistors of the plurality of output driving units are current-mirror-connected to one of the fifth MOS transistors;
It is an output circuit.
本発明によれば、簡単な構成でかつ消費電流が小さく出力端子であるオープンドレインのトランジスタの小型化が可能な出力回路を提供することができる。 The present invention provides an output circuit that has a simple configuration, consumes little current, and allows for miniaturization of the open-drain transistor that serves as the output terminal.
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. The details of the present invention will become clearer by reading the following description of the embodiment of the invention (hereinafter referred to as "embodiment") with reference to the attached drawings.
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。 Specific embodiments of the present invention are described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
第1実施形態の出力回路1Aは、図1に示すように、オープンドレインの出力端子となるトランジスタMN6(第1のMOSトランジスタ)と、トランジスタMN4(第2のMOSトランジスタ)と、電流生成部2と、出力駆動部3と、を備えている。トランジスタMN6は、ドレインが出力端子Toutに接続され、ソースがグランドに接続されている。また、出力端子Toutとグランドとの間には、抵抗RL、バッテリV2が接続される。
First Embodiment
1, the
トランジスタMN4は、NchのMOSFETから構成されている。トランジスタMN4は、ドレイン・ソースがトランジスタMN6のゲート・ソース間に接続されている。このトランジスタMN4のゲートにトランジスタMN6をオン又はオフするための駆動信号VINが供給される。このトランジスタMN4に駆動信号VINが供給され、トランジスタMN4がオンすると、トランジスタMN6のゲート・ソースが短絡されて、トランジスタMN6がオフする。一方、トランジスタMN4の駆動信号VINが遮断され、トランジスタMN4がオフすると、トランジスタMN6はゲート・ソース間に後述するゲート電圧Vgsn6が供給されてオンする。 Transistor MN4 is composed of an Nch MOSFET. The drain and source of transistor MN4 are connected between the gate and source of transistor MN6. A drive signal VIN is supplied to the gate of transistor MN4 to turn transistor MN6 on or off. When the drive signal VIN is supplied to transistor MN4 and transistor MN4 turns on, the gate and source of transistor MN6 are shorted and transistor MN6 turns off. On the other hand, when the drive signal VIN of transistor MN4 is cut off and transistor MN4 turns off, a gate voltage Vgsn6 (described later) is supplied between the gate and source of transistor MN6 and transistor MN6 turns on.
電流生成部2は、1/R1に比例したドレイン電流Idp3を生成する回路である。また、出力駆動部3は、ドレイン電流Idp3と等しいドレイン電流Idp4を抵抗R2に供給することにより、R2/R1に比例したゲート・ソース電圧Vgsn6(駆動電圧)を生成して、トランジスタMN6のゲート・ソースに供給する回路である。ここで、R1およびR2は抵抗R1および抵抗R2の抵抗値である。
The
電流生成部2は、トランスコンダクタンスアンプAMPと、トランジスタMP3(第5のMOSトランジスタ)と、抵抗R1(第1の抵抗)と、トランジスタMN3と、を備えている。トランスコンダクタンスアンプAMPは、トランジスタMP1、MP2から構成されるカレントミラー回路21と、トランジスタMN1、MN2(第3、第4のMOSトランジスタ)から構成される差動入力段22と、電流源I1と、を有している。
The
カレントミラー回路21を構成するトランジスタMP1、MP2は、PchのMOSFETから構成されている。トランジスタMP1、MP2のソースがバッテリV1から供給される電源電圧VDDに接続され、トランジスタMP1、MP2のゲート同士が接続される。トランジスタMP2は、ゲートとドレインが接続される。トランジスタMP1、MP2は、カレントミラー比が1:1となるように設けられている。これにより、トランジスタMP1、MP2のドレイン電流が等しくなる。
The transistors MP1 and MP2 that make up the
差動入力段22を構成するトランジスタMN1、MN2は、NchのMOSFETから構成されている。トランジスタMN1のドレインが、トランジスタMP1のドレインに接続され、トランジスタMN2のドレインが、トランジスタMP2のドレインに接続される。トランジスタMN1、MN2のソースは、電流源I1に接続される。また、トランジスタMN1のアスペクト比>トランジスタMN2のアスペクト比となる。本実施形態では、トランジスタMN1のアスペクト比:トランジスタMN2のアスペクト比を4:1としている。電流源I1は、トランジスタMN1、MN2のソースとグランドとの間に接続される。
The transistors MN1 and MN2 constituting the
トランジスタMP3、抵抗R1、トランジスタMN3は互いに直列接続されている。トランジスタMP3は、PchのMOSFETから構成されている。トランジスタMP3は、ゲートがトランスコンダクタンスアンプAMPの出力(トランジスタMP1、MN1のドレイン)に接続されている。トランジスタMP3は、ソースが電源電圧VDDに接続されている。抵抗R1は、トランジスタMP3のドレインと後述するトランジスタMN3のドレインとの間に接続されている。 Transistor MP3, resistor R1, and transistor MN3 are connected in series with each other. Transistor MP3 is composed of a Pch MOSFET. The gate of transistor MP3 is connected to the output of the transconductance amplifier AMP (the drains of transistors MP1 and MN1). The source of transistor MP3 is connected to the power supply voltage VDD. Resistor R1 is connected between the drain of transistor MP3 and the drain of transistor MN3, which will be described later.
トランジスタMN3は、NchのMOSFETから構成されている。トランジスタMN3は、ゲートがドレインに接続されたダイオード接続となり、ソースがグランドに接続されている。このトランジスタMN3は、差動入力段22を構成するトランジスタMN1、MN2の動作電圧を設定するために設けられている。トランジスタMN1、MN2の動作電圧を設定する構成であればよく、トランジスタMN3以外の構成としてもよい。
Transistor MN3 is composed of an Nch MOSFET. Transistor MN3 is diode-connected with its gate connected to its drain, and its source connected to ground. This transistor MN3 is provided to set the operating voltage of transistors MN1 and MN2 that constitute the
上述した差動入力段22を構成するトランジスタMN1のゲートが、抵抗R1のグランド側の一端に接続され、トランジスタMN2のゲートが、抵抗R1の電源VDD側の一端に接続される。これにより、抵抗R1に流れるトランジスタMP3のドレイン電流Idp3を、トランスコンダクタンスアンプAMPによる負帰還で定まる電流とすることができる。
The gate of the transistor MN1 constituting the
トランスコンダクタンスアンプAMPは、カレントミラー回路21によりトランジスタMN1、MN2に同じドレイン電流が流れるように動作する。また、トランジスタMN1のアスペクト比>トランジスタMN2のアスペクト比である。このため、トランスコンダクタンスアンプAMPは、抵抗R1に電圧降下を発生させ、トランジスタMN1のゲート電圧をトランジスタMN2のゲート電圧よりも低くして、トランジスタMN1、MN2のドレイン電流Idn1、Idn2を等しくする。即ち、トランスコンダクタンスアンプAMPは、トランジスタMN1、MN2のドレイン電流Idn1、Idn2が互いに等しくなるような、出力をトランジスタMP3のゲートに出力する。これにより、後述するようにトランジスタMP3のドレイン電流Idp3は、1/R1に比例した電流となる。
The transconductance amplifier AMP operates so that the same drain current flows through the transistors MN1 and MN2 by the
出力駆動部3は、トランジスタMP4(第6のMOSトランジスタ)と、抵抗R2(第2の抵抗)と、トランジスタMN5(第7のMOSトランジスタ)と、を有している。トランジスタMP4と、抵抗R2と、トランジスタMN5と、は互いに直列接続されている。トランジスタMP4は、PchのMOSFETから構成されている。トランジスタMP4は、トランジスタMP3にゲート同士、ソース同士が共通接続され、トランジスタMP3、MP4のアスペクト比は1:1に設けられている。これにより、トランジスタMP3のドレイン電流Idp3が、トランジスタMP4のドレイン電流Idp4にミラーされ、ドレイン電流Idp3、Idp4が等しくなる。
The
抵抗R2は、トランジスタMP4のドレインと、トランジスタMN5のドレインとの間に接続され、ドレイン電流Idp4が供給される。トランジスタMN5は、NchのMOSFETから構成されている。トランジスタMN5は、ゲートがドレインに接続されたダイオード接続となり、ソースがグランドに接続されている。 Resistor R2 is connected between the drain of transistor MP4 and the drain of transistor MN5, and a drain current Idp4 is supplied to it. Transistor MN5 is composed of an Nch MOSFET. Transistor MN5 is diode-connected with its gate connected to its drain, and its source connected to ground.
トランジスタMN1のドレイン電流Idn1とトランジスタMN1のゲート・ソース電圧Vgsn1との関係式は以下の式(1)により表される。 The relationship between the drain current Idn1 of transistor MN1 and the gate-source voltage Vgsn1 of transistor MN1 is expressed by the following equation (1).
また、トランジスタMN2のドレイン電流Idn2とトランジスタMN1のゲート・ソース電圧Vgsn1との関係式は以下の式(2)により表される。 The relationship between the drain current Idn2 of transistor MN2 and the gate-source voltage Vgsn1 of transistor MN1 is expressed by the following equation (2).
また、上述したように、カレントミラー回路21によりトランジスタMN1、MN2に同じドレイン電流が流れるように動作し、下記の式(3)、(4)に示すように、トランジスタMN1、MN2のドレイン電流Idn1、Idn2は互いに等しく、その和は、電流源I1に等しい。
Idn1=Idn2 …(3)
Idn1+Idn2=I1 …(4)
また、トランジスタMN1のアスペクト比:トランジスタMN2のアスペクト比を4:1とすると、下記の式(5)が得られる。
βn1=4βn2 …(5)
As described above, the
Idn1=Idn2...(3)
Idn1+Idn2=I1...(4)
Furthermore, if the aspect ratio of the transistor MN1:the aspect ratio of the transistor MN2 is 4:1, the following formula (5) is obtained.
βn1=4βn2...(5)
上記式(1)~(5)により、トランジスタMP3のドレイン電流Idp3は下記の式(6)で表すことができる。式(6)に示すように、ドレイン電流Idp3は、1/R1に比例する。 From the above equations (1) to (5), the drain current Idp3 of transistor MP3 can be expressed by the following equation (6). As shown in equation (6), the drain current Idp3 is proportional to 1/R1.
トランジスタMP4のドレイン電流Idp4は、ドレイン電流Idp3がミラーされ、下記の式(7)で表すことができる。 The drain current Idp4 of transistor MP4 is a mirror of the drain current Idp3 and can be expressed by the following equation (7).
このため、抵抗R2にドレイン電流Idp4を供給すると、抵抗R2には、下記の式(8)に示す電圧降下VR2が生じる。 Therefore, when a drain current Idp4 is supplied to resistor R2, a voltage drop VR2 occurs across resistor R2, as shown in the following equation (8).
また、トランジスタMN5のゲート・ソース電圧Vgsn5は下記の式(9)で表すことができる。 Furthermore, the gate-source voltage Vgsn5 of transistor MN5 can be expressed by the following equation (9).
また、トランジスタMN6のゲート・ソース電圧Vgsn6は、下記の式(10)により表すことができる。 Furthermore, the gate-source voltage Vgsn6 of transistor MN6 can be expressed by the following equation (10):
ここで、トランジスタMN5のゲートアスペクト比を大きく取りトランスコンダクタンス係数βn5を大きくすると、ゲート・ソース電圧Vgsn5は閾値電圧Vthnに近くなるため、下記の式(11)で表すことができる。 Here, if the gate aspect ratio of transistor MN5 is increased and the transconductance coefficient βn5 is made large, the gate-source voltage Vgsn5 becomes closer to the threshold voltage Vthn, and can be expressed by the following equation (11).
また、トランジスタMN6のドレイン電流Idn6は下記の式(12)で表すことができる。 Furthermore, the drain current Idn6 of transistor MN6 can be expressed by the following equation (12).
よって、式(11)、(12)より、ドレイン電流Idn6は、下記の式(13)で表すことができる。 Therefore, from equations (11) and (12), the drain current Idn6 can be expressed by the following equation (13).
上記式(13)から明らかのようにドレイン電流Idn6は、トランジスタMN1、MN2及びMN5、MN6が同一の閾値電圧Vthn、キャリア移動度μn、ゲート酸化膜厚COXを持つ素子を使用した場合、Vthnの影響を受けない。即ち、ドレイン電流Idn6を抵抗R1、R2の比と、トランスコンダクタンス係数βn6、βn2の比とに応じた値に制限することができる。この場合、トランスコンダクタンス係数βn6、βn2の比はトランジスタMN2、MN6のサイズ比となる。結果、本実施形態は、トランジスタMN1、MN2及びMN5、MN6の素子の特性ばらつき、抵抗R1、R2の絶対値のばらつき、さらには温度変動に対して影響を受けにくいトランジスタMN6のドレイン電流Idn6の制限を行うことができる。 As is clear from the above formula (13), when transistors MN1, MN2, MN5, and MN6 use elements having the same threshold voltage Vthn, carrier mobility μn, and gate oxide thickness COX, the drain current Idn6 is not affected by Vthn. That is, the drain current Idn6 can be limited to a value according to the ratio of resistors R1 and R2 and the ratio of transconductance coefficients βn6 and βn2. In this case, the ratio of transconductance coefficients βn6 and βn2 is the size ratio of transistors MN2 and MN6. As a result, this embodiment can limit the drain current Idn6 of transistor MN6 that is less susceptible to characteristic variations in the elements of transistors MN1, MN2, MN5, and MN6, variations in the absolute values of resistors R1 and R2, and temperature fluctuations.
以上の構成によれば、ドレイン電流Idn6の制限電流が、トランジスタMN2、MN6のサイズ比だけでなく、抵抗R2、R1の抵抗値比にも応じているため、電流源I1を小さな値に絞ったとしても、トランジスタMN2、MN6のサイズ比を巨大なものとする必要がなくなる。これにより、簡単な構成でかつ消費電流が小さくトランジスタMN6の小型化を図ることができる。 With the above configuration, the limit current of the drain current Idn6 depends not only on the size ratio of the transistors MN2 and MN6 but also on the resistance value ratio of the resistors R2 and R1, so even if the current source I1 is limited to a small value, it is not necessary to make the size ratio of the transistors MN2 and MN6 huge. This allows for a simple configuration, low current consumption, and a miniaturized transistor MN6.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図2を参照して説明する。同図において、図1について上述した第1実施形態で既に説明した図1に示す出力回路1Aと同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to Fig. 2. In this figure, parts equivalent to those in the
第1実施形態と第2実施形態とで大きく異なる点は、出力回路1Bが、トランジスタMN7(スイッチ、第8のMOSトランジスタ)を備えている点である。トランジスタMN7は、NchのMOSFETから構成されている。トランジスタMN7は、ソース・ドレインがトランジスタMN5とグランドとの間に接続されている。また、トランジスタMN7は、ゲートがトランジスタMN6のドレインに接続されている。
The major difference between the first and second embodiments is that the
このトランジスタMN7の役割は、トランジスタMN6のドレイン電圧が抵抗RLの素子間の短絡などにより高い場合のみ、過電流保護機能を動作させることである。図1に示す第1実施形態の場合、トランジスタMN6のゲート・ソース電圧Vgns6が常に式(11)に示す一定値に制限される。トランジスタMN6のON抵抗Ron6は以下の式(14)で表される。 The role of this transistor MN7 is to activate the overcurrent protection function only when the drain voltage of transistor MN6 is higher than the short circuit between elements of resistor RL. In the case of the first embodiment shown in FIG. 1, the gate-source voltage Vgns6 of transistor MN6 is always limited to a constant value shown in equation (11). The ON resistance Ron6 of transistor MN6 is expressed by the following equation (14).
式(14)に示すように、ON抵抗Ron6は、ゲート・ソース電圧Vgsn6が小さいほど、大きくなる。第1実施形態の場合、抵抗RLの抵抗値を小さく設定した場合、トランジスタMN6がオンしてもそのドレイン電圧を十分に下げきれない場合が考えられる。図2に示す第2実施形態はこうした点を改善するための回路である。トランジスタMN6がオンしてそのドレイン電圧が、トランジスタMN7の閾値電圧Vthnよりも低ければ、トランジスタMN7がオフする。これにより、出力駆動部3からトランジスタMN6のゲート・ソース間に供給する式(11)に示すゲート・ソース電圧Vgsn6が遮断され、トランジスタMN6のゲート電圧が電源電圧VDDまで引き上げられるため、式(14)で表されるON抵抗Ron6を下げることが出来る。抵抗RLの短絡等でドレイン電圧が下がらない場合は、トランジスタMN7がオンして、第1実施形態同様のドレイン電流の制限を行う事が出来る。
As shown in formula (14), the ON resistance Ron6 increases as the gate-source voltage Vgsn6 decreases. In the first embodiment, if the resistance value of the resistor RL is set small, the drain voltage of the transistor MN6 may not be sufficiently reduced even if the transistor MN6 is turned on. The second embodiment shown in FIG. 2 is a circuit for improving this point. If the transistor MN6 is turned on and its drain voltage is lower than the threshold voltage Vthn of the transistor MN7, the transistor MN7 is turned off. As a result, the gate-source voltage Vgsn6 shown in formula (11) supplied from the
なお、第2実施形態によれば、トランジスタMN7のゲートをトランジスタMN6のドレインに接続し、ドレイン電圧が閾値電圧Vthnより低下したときにトランジスタMN7がオフしていたが、これに限ったものではない。トランジスタMN6のドレイン電圧が入力されるコンパレータを設けて、コンパレータの出力によってトランジスタMN7をオンオフする構成としてもよい。 In the second embodiment, the gate of transistor MN7 is connected to the drain of transistor MN6, and transistor MN7 turns off when the drain voltage falls below the threshold voltage Vthn, but this is not limited to the above. A comparator may be provided to which the drain voltage of transistor MN6 is input, and transistor MN7 may be turned on and off depending on the output of the comparator.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について図3を参照して説明する。同図において、図2について上述した第2実施形態で既に説明した図2に示す出力回路1Bと同等の部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described with reference to Fig. 3. In this figure, parts equivalent to those in the
第2実施形態と第3実施形態とで大きく異なる点は、出力回路1Cは、複数(図3では2つ)のオープンドレインのトランジスタMN6、MN6Bを制御する点である。トランジスタMN6、MN6Bのドレインには抵抗RL、RLBが接続されている。即ち、第3実施形態の出力回路1Cは、複数の出力駆動部3、3Bを備えている。
The major difference between the second and third embodiments is that the
図3においては、トランジスタMP3に並列に複数の出力駆動部3、3Bを構成するトランジスタMP4、MP4Bをミラー接続して、そのドレイン電流Idp3をそれぞれ抵抗R2、R2Bに供給する。これにより、電流生成部2としては1回路で済み、従来例のような出力回路を複数設けた場合に比べ、より一層簡単な回路構成となる。
In FIG. 3, transistors MP4 and MP4B that make up
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified, improved, etc. as appropriate. In addition, the material, shape, size, number, location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary as long as they can achieve the present invention, and are not limited.
1A~1C 出力回路
2 電流生成部
3 出力駆動部
22 差動入力段
I1 電流源
MP3 トランジスタ(第5のMOSトランジスタ)
MP4 トランジスタ(第6のMOSトランジスタ)
MN1 トランジスタ(第3のMOSトランジスタ)
MN2 トランジスタ(第4のMOSトランジスタ)
MN4 トランジスタ(第2のMOSトランジスタ)
MN5 トランジスタ(第7のMOSトランジスタ)
MN6 トランジスタ(第1のMOSトランジスタ)
MN7 トランジスタ(第8のMOSトランジスタ)
R1 抵抗(第1の抵抗)
R2 抵抗(第2の抵抗)
1A to
MP4 transistor (sixth MOS transistor)
MN1 transistor (third MOS transistor)
MN2 transistor (fourth MOS transistor)
MN4 transistor (second MOS transistor)
MN5 transistor (seventh MOS transistor)
MN6 transistor (first MOS transistor)
MN7 transistor (eighth MOS transistor)
R1 Resistor (first resistor)
R2 Resistor (second resistor)
Claims (4)
ドレイン及びソースがそれぞれ前記第1のMOSトランジスタのゲート及びソースに接続され、ゲートに前記第1のMOSトランジスタをオン又はオフにするための駆動信号が入力される第2のMOSトランジスタと、
ソースがお互いに電流源に接続され、ゲートアスペクト比が異なる第3のMOSトランジスタ及び第4のMOSトランジスタのゲートを差動入力段とするトランスコンダクタンスアンプと、第1の抵抗と、前記トランスコンダクタンスアンプの出力に応じた電流を前記第1の抵抗に供給する第5のMOSトランジスタと、を有し、前記第3のMOSトランジスタ及び前記第4のMOSトランジスタのゲート間に前記第1の抵抗を接続することにより、前記トランスコンダクタンスアンプによる負帰還で定まる電流を前記第1の抵抗に流す電流生成部と、
前記第5のMOSトランジスタにゲートおよびソースがそれぞれ共通接続された第6のMOSトランジスタと、前記第6のMOSトランジスタにミラーされた前記第5のMOSトランジスタに流れる電流と等しい電流が供給される第2の抵抗およびドレイン・ゲートがダイオード接続された第7のMOSトランジスタと、を有し、前記第2の抵抗に発生する電圧降下と前記第7のMOSトランジスタのゲート・ソース電圧に応じた駆動電圧を前記第1のMOSトランジスタのゲート・ソース間に供給する出力駆動部と、を備え、
前記第1のMOSトランジスタのドレイン電流を、前記第1の抵抗と前記第2の抵抗の比と、前記第1のMOSトランジスタのトランスコンダクタンス係数と前記第4のMOSトランジスタのトランスコンダクタンス係数の比と、に応じた値に制限する、
出力回路。 a first MOS transistor having a drain connected to an output terminal;
a second MOS transistor, the drain and source of which are connected to the gate and source of the first MOS transistor, respectively , and the gate of which receives a drive signal for turning the first MOS transistor on or off;
a current generating unit including: a transconductance amplifier having gates of a third MOS transistor and a fourth MOS transistor, the sources of which are connected to a current source and which have different gate aspect ratios, as a differential input stage; a first resistor; and a fifth MOS transistor which supplies a current corresponding to an output of the transconductance amplifier to the first resistor, the current generating unit connecting the first resistor between the gates of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor, thereby causing a current determined by negative feedback by the transconductance amplifier to flow through the first resistor;
an output drive section including a sixth MOS transistor having a gate and a source commonly connected to the fifth MOS transistor, a second resistor to which a current equal to the current flowing through the fifth MOS transistor mirrored by the sixth MOS transistor is supplied, and a seventh MOS transistor having a diode-connected drain-gate, and the output drive section supplies a drive voltage between the gate and source of the first MOS transistor according to a voltage drop occurring in the second resistor and a gate-source voltage of the seventh MOS transistor,
limiting a drain current of the first MOS transistor to a value according to a ratio of the first resistance to the second resistance and a ratio of a transconductance coefficient of the first MOS transistor to a transconductance coefficient of the fourth MOS transistor;
Output circuit.
前記第1のMOSトランジスタのドレイン電圧が低下したときに前記出力駆動部から前記第1のMOSトランジスタのゲート・ソース間に供給する前記駆動電圧を遮断して前記第1のMOSトランジスタのゲート電圧を引き上げるスイッチをさらに備えた、
出力回路。 2. The output circuit according to claim 1,
a switch for cutting off the drive voltage supplied from the output drive unit between the gate and source of the first MOS transistor when the drain voltage of the first MOS transistor drops, thereby raising the gate voltage of the first MOS transistor;
Output circuit.
前記スイッチは、ドレイン・ソースが前記第2の抵抗とグランドとの間に接続され、ゲートが前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続された第8のMOSトランジスタから構成される、
出力回路。 3. The output circuit according to claim 2,
the switch is composed of an eighth MOS transistor having a drain-source connected between the second resistor and ground and a gate connected to the drain of the first MOS transistor;
Output circuit.
前記第1のMOSトランジスタ及び前記出力駆動部が、複数設けられ、
複数の前記出力駆動部の前記第6のMOSトランジスタが1つの前記第5のMOSトランジスタにカレントミラー接続されている、
出力回路。 In the output circuit according to any one of claims 1 to 3,
a plurality of the first MOS transistors and a plurality of the output driving units are provided;
the sixth MOS transistors of the plurality of output driving units are current-mirror-connected to one of the fifth MOS transistors;
Output circuit.
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