專利名稱：偏壓電壓生成電路、放大電路、流水線型ad轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏壓電壓生成電路及放大電路。本發(fā)明尤其涉及控制偏壓電路的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在移動(dòng)電話中裝載圖像攝影功能、圖像再現(xiàn)功能、動(dòng)畫(huà)攝影功能、動(dòng)畫(huà)再現(xiàn)功能等各種附加功能，強(qiáng)烈要求降低內(nèi)置的放大電路的功耗。尤其是內(nèi)置了模一數(shù)轉(zhuǎn)換器(下面稱AD轉(zhuǎn)換器)的單片LSI逐年細(xì)微化，必須進(jìn)一步降低電源電壓。作為高轉(zhuǎn)換精度的AD轉(zhuǎn)換電路，已知多級(jí)流水線型AD轉(zhuǎn)換器(例如參照專利文獻(xiàn)1)。另外，已知在AD轉(zhuǎn)換器中內(nèi)置運(yùn)算放大器，在向該運(yùn)算放大器施加偏壓的電路中加快輸出電壓上升的技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)平9-69776號(hào)公報(bào)(全文、圖1)專利文獻(xiàn)2實(shí)開(kāi)平5-17712號(hào)公報(bào)(全文、圖1)(發(fā)明所要解決的問(wèn)題)在上述放大電路中，因?yàn)橥ǔ２徽撈鋭?dòng)作內(nèi)容如何都持續(xù)施加偏壓電壓，所以消耗超過(guò)必需的功率。另一方面，即便通過(guò)在不需功率的待機(jī)期間，較長(zhǎng)時(shí)間截止偏壓電壓來(lái)謀求節(jié)電，為減少該截止期間的泄漏也必需設(shè)置電容器等部件，存在電路面積增大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而作出，其目的在于對(duì)施加偏壓電壓的電路減少功耗。
(解決課題的手段)
本發(fā)明的一種形態(tài)是偏壓電壓生成電路。該電路具有生成應(yīng)向規(guī)定負(fù)載施加的偏壓電壓的驅(qū)動(dòng)部；和在應(yīng)向所述負(fù)載施加偏壓電壓的期間，對(duì)應(yīng)于該負(fù)載中必需的電流量的變化，來(lái)切換驅(qū)動(dòng)部具有的電流驅(qū)動(dòng)能力的控制部。
“規(guī)定負(fù)載”，是例如AD轉(zhuǎn)換器或包含在其中的放大器等必需的電流量周期性變化的電路?！皯?yīng)施加偏壓電壓的期間”，例如是規(guī)定負(fù)載應(yīng)動(dòng)作的期間，意在除去不施加偏壓電壓的期間。即，控制部在電流驅(qū)動(dòng)能力不為零的范圍內(nèi)，使電流驅(qū)動(dòng)細(xì)微變化。這樣，進(jìn)行細(xì)微控制以使在負(fù)載動(dòng)作期間的功耗變?yōu)楸匦璧木妥阋缘牧浚芍\求整體節(jié)省功率。
驅(qū)動(dòng)部可包含并聯(lián)連接的、電流驅(qū)動(dòng)能力不同的多個(gè)偏壓電路，也可包含并聯(lián)連接的、電流驅(qū)動(dòng)能力相同的多個(gè)偏壓電路。這些多個(gè)偏壓電路可以分別輸出互不相同的偏壓電壓，也可分別輸出相同的偏壓電壓。控制部可通過(guò)控制多個(gè)偏壓電路中動(dòng)作的電路數(shù)，來(lái)切換電流驅(qū)動(dòng)能力。多個(gè)偏壓電路可以選擇輸出大致相當(dāng)于電源電壓值的第1偏壓電壓和不同于電源電壓的規(guī)定值的第2偏壓電壓。
偏壓電路可包含CMOS晶體管，將在電源電位與接地電位之間，使PMOS晶體管及NMOS晶體管串聯(lián)連接，將共同的漏極連接于各自的柵極上，并從漏極輸出偏壓電壓；截?cái)嘤稍揅MOS晶體管產(chǎn)生的貫穿電流的開(kāi)關(guān)元件；和控制來(lái)自CMOS晶體管的偏壓電壓輸出的開(kāi)關(guān)元件。控制部可通過(guò)向分別包含于多個(gè)偏壓電路中的開(kāi)關(guān)元件發(fā)送控制信號(hào)，來(lái)控制動(dòng)作的電路數(shù)。
本發(fā)明的另一形態(tài)是放大電路。該電路具有交互反復(fù)自動(dòng)歸零動(dòng)作和放大動(dòng)作的放大部；向放大部提供偏壓電壓的驅(qū)動(dòng)部；和對(duì)應(yīng)于在放大部的自動(dòng)歸零動(dòng)作和放大動(dòng)作中必需的電流量的變化，來(lái)切換驅(qū)動(dòng)部具有的電流驅(qū)動(dòng)能力的控制部。該放大電路，例如也可是具有根據(jù)輸入模擬電壓、分別階段性地從上位生成數(shù)位數(shù)字值的多級(jí)轉(zhuǎn)換單元的多級(jí)流水線型AD轉(zhuǎn)換器。此時(shí)，可控制電流驅(qū)動(dòng)能力，以向最要求高模擬精度的初級(jí)轉(zhuǎn)換單元驅(qū)動(dòng)較大的電流，向第2級(jí)以后的轉(zhuǎn)換單元驅(qū)動(dòng)較小的電流。
偏壓電路可包含CMOS晶體管，將在電源電位與接地電位之間，使PMOS晶體管及NMOS晶體管串聯(lián)連接、將漏極連接于各自的柵極上，并從漏極輸出偏壓電壓；截?cái)嘤稍揅MOS晶體管產(chǎn)生的貫穿電流的開(kāi)關(guān)元件；和控制來(lái)自CMOS晶體管的偏壓電壓輸出的開(kāi)關(guān)元件?？刂撇靠赏ㄟ^(guò)向分別包含于多個(gè)偏壓電路的開(kāi)關(guān)元件發(fā)送控制信號(hào)，來(lái)控制動(dòng)作的電路數(shù)。
在本形態(tài)中，也可通過(guò)細(xì)微地調(diào)整驅(qū)動(dòng)電流，來(lái)減少放大電路中的功耗。
另外，上述構(gòu)成要素的任意組合或在方法、裝置、系統(tǒng)等之間相互置換本發(fā)明的構(gòu)成要素或表現(xiàn)的形態(tài)，作為本發(fā)明的形態(tài)是有效的。


圖1是表示局部包含本實(shí)施方式的偏壓電壓生成電路的圖像處理電路的基本結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示第1實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示第1偏壓電壓生成電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是表示第1實(shí)施方式中的第1轉(zhuǎn)換部的動(dòng)作變化與控制部的控制關(guān)系的時(shí)間圖。
圖5是表示第2實(shí)施方式中的第1轉(zhuǎn)換部的動(dòng)作變化與控制部的控制關(guān)系的時(shí)間圖。
圖6是表示第3實(shí)施方式中第1偏壓電壓生成電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示第5實(shí)施方式中第1偏壓電壓生成電路的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是表示第6實(shí)施方式中第1偏壓電壓生成電路的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
(第1實(shí)施方式)圖1是表示局部包含本實(shí)施方式的偏壓電壓生成電路的圖像處理電路的基本結(jié)構(gòu)。CDD(Charge Coupled Device)和CMOS傳感器等的圖象傳感器12取入來(lái)自被攝物的光后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并輸入到單片LSI(LargeScale Integration)10。在單片LSI10中，內(nèi)置AGC(Auto Gain Control)14、AD轉(zhuǎn)換器20、DSP(Digital Signal Processor)16。AGC14放大從圖象傳感器12接收的電信號(hào)，AD轉(zhuǎn)換 20將放大了的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，DSP16對(duì)轉(zhuǎn)換了的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮等的處理。在單片LSI10中內(nèi)置的各結(jié)構(gòu)由規(guī)定的電壓電源供電。
AD轉(zhuǎn)換器20包含用于實(shí)現(xiàn)低功耗的偏壓電壓生成電路，作為單片LSI10整體也實(shí)現(xiàn)低功耗，尤其是適于裝載在省電要求高的移動(dòng)電話等便攜終端。另外，該偏壓電壓生成電路及包含其的AD轉(zhuǎn)換器20，因?yàn)椴粚?dǎo)致電容器的容量增加所引起的電路面積增大，所以適于裝載在單片LSI10。
圖2表示第1實(shí)施方式的AD轉(zhuǎn)換器20的結(jié)構(gòu)。AD轉(zhuǎn)換器20通過(guò)從第1轉(zhuǎn)換部22到第n轉(zhuǎn)換部28的n級(jí)轉(zhuǎn)換單元，階段性地處理10位的AD轉(zhuǎn)換。初級(jí)的第1轉(zhuǎn)換部22處理4位，由第2級(jí)以后的轉(zhuǎn)換部處理剩余的位。在N＝4時(shí)，從第2級(jí)至第4級(jí)可分別各處理2位。
第1轉(zhuǎn)換部22包含第1AD轉(zhuǎn)換電路32、第1DA轉(zhuǎn)換電路34、第1減法電路36、第1放大電路38。第1AD轉(zhuǎn)換電路32是從上位將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成規(guī)定數(shù)位的數(shù)字信號(hào)的輔助AD轉(zhuǎn)換電路。這里例如向第1DA轉(zhuǎn)換電路34和數(shù)字輸出電路30輸出4位的數(shù)字值。第1DA轉(zhuǎn)換電路34將從第1AD轉(zhuǎn)換電路32輸出的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。第1減法電路36將原始的輸入模擬信號(hào)與來(lái)自第1DA轉(zhuǎn)換電路34的模擬信號(hào)的差輸入到第1放大電路38，第1放大電路38放大該差后發(fā)送到第2轉(zhuǎn)換部24。第1放大電路38例如是開(kāi)關(guān)電容器型放大器。也可合并第1減法電路36和第1放大電路38作為差動(dòng)放大電路。
第2轉(zhuǎn)換部24包含第2AD轉(zhuǎn)換電路42、第2DA轉(zhuǎn)換電路44、第2減法電路46、第2放大電路48。這些各結(jié)構(gòu)分別與第1轉(zhuǎn)換部22的第1AD轉(zhuǎn)換電路32、第1DA轉(zhuǎn)換電路34、第1減算電路36、第1放大電路38相同地動(dòng)作。其中，第2AD轉(zhuǎn)換電路42例如輸出第1AD轉(zhuǎn)換電路32的輸出位的下位的2位。
第(n-1)轉(zhuǎn)換部26包含第(n-1)AD轉(zhuǎn)換電路52、第(n-1)DA轉(zhuǎn)換電路54、第(n-1)減法電路56、第(n-1)放大電路58。這些各結(jié)構(gòu)也分別與第1轉(zhuǎn)換部22的第1AD轉(zhuǎn)換電路32、第1DA轉(zhuǎn)換電路34、第1減法電路36、第1放大電路38相同地動(dòng)作。其中，第(n-1)AD轉(zhuǎn)換電路52輸出前級(jí)的輸出位的下位的2位。第n轉(zhuǎn)換部28包含第nAD轉(zhuǎn)換電路60。第nAD轉(zhuǎn)換電路60輸出最下位的2位。數(shù)字輸出電路30，合成自第1轉(zhuǎn)換部22、第2轉(zhuǎn)換部24、第(n-1)轉(zhuǎn)換部26、第n轉(zhuǎn)換部28接收的數(shù)字信號(hào)，輸出10位的數(shù)字信號(hào)。
第1偏壓電壓生成電路70、第2偏壓電壓生成電路72、第3偏壓電壓生成電路74、第4偏壓電壓生成電路76，具有下述圖3中所述的結(jié)構(gòu)。同時(shí)，分別向第1轉(zhuǎn)換部22、第2轉(zhuǎn)換部24、第(n-1)轉(zhuǎn)換部26、第n轉(zhuǎn)換部28施加偏壓電壓。
圖3表示第1偏壓電壓生成電路70的結(jié)構(gòu)。第1偏壓電壓生成電路70具有驅(qū)動(dòng)部80和控制部88。驅(qū)動(dòng)部80生成應(yīng)施加到第1轉(zhuǎn)換部22的第1放大電路38等負(fù)載的偏壓電壓?？刂撇?8在應(yīng)向負(fù)載施加偏壓電壓的期間，對(duì)應(yīng)于該負(fù)載必需的電流量的變化，來(lái)切換驅(qū)動(dòng)部80具有的電流驅(qū)動(dòng)能力。
驅(qū)動(dòng)部80包含第1偏壓電路82及第2偏壓電路84，作為并聯(lián)連接的、電流驅(qū)動(dòng)能力不同的多個(gè)偏壓電路。第1偏壓電路82包含由在電源電位VDD與接地電位VSS之間串聯(lián)連接的第1晶體管Tr1及第2晶體管Tr2構(gòu)成的CMOS晶體管；和作為截?cái)嘤稍揅MOS晶體管產(chǎn)生的貫穿電流的開(kāi)關(guān)元件的第3晶體管Tr3。第1晶體管Tr1是P溝道MOS晶體管，第2晶體管Tr2是N溝道MOS晶體管。第1晶體管Tr1及第2晶體管Tr2具有共同的漏極，形成使該漏極與各個(gè)柵極短路的二極管連接。共同的漏極輸出經(jīng)第1晶體管Tr1及第2晶體管Tr2的導(dǎo)通電阻分壓的電壓作為偏壓電壓。在該輸出路徑中設(shè)置作為控制輸出的開(kāi)關(guān)元件的第1輸出用晶體管Tr10。
第2偏壓電路84也還包含由在電源電位VDD與接地電位VSS之間串聯(lián)連接的第4晶體管Tr4及第5晶體管Tr5構(gòu)成的CMOS晶體管；和作為截?cái)嘤稍揅MOS晶體管產(chǎn)生的貫穿電流的開(kāi)關(guān)元件的第6晶體管Tr6。第4晶體管Tr4是P溝道MOS晶體管，第5晶體管Tr5是N溝道MOS晶體管。第4晶體管Tr4及第5晶體管Tr5也具有共同的漏極，形成使該漏極與各個(gè)柵極短路的二極管連接。共同的漏極輸出經(jīng)第4晶體管Tr4及第5晶體管Tr5的導(dǎo)通電阻分壓的電壓作為偏壓電壓。在該輸出路徑中設(shè)置作為控制輸出的開(kāi)關(guān)元件的第2輸出用晶體管Tr20。
來(lái)自第1偏壓電路82的偏壓電壓輸出路徑與來(lái)自第2偏壓電路84的偏壓電壓的輸出路徑連接，施加到第1轉(zhuǎn)換部22。
第1偏壓電路82與第2偏壓電路84的電流驅(qū)動(dòng)能力不同，但輸出的偏壓電壓相等。即，第1偏壓電路82中的第1晶體管Tr1及第2晶體管Tr2的元件尺寸比，與第2偏壓電路84中的第4晶體管Tr4及第5晶體管Tr5的元件尺寸比相同。維持這樣的尺寸比不變，通過(guò)增大第1晶體管Tr1及第2晶體管Tr2，或者，第4晶體管Tr4及第5晶體管Tr5的尺寸，來(lái)具有不同的電流驅(qū)動(dòng)能力。一般來(lái)說(shuō)，貫穿電流越大則電流驅(qū)動(dòng)能力越大。
控制部88向第3晶體管Tr3、第6晶體管Tr6、第1輸出用晶體管Tr10、及第2輸出用晶體管Tr20各自的柵極施加控制信號(hào)來(lái)進(jìn)行導(dǎo)通、截止控制。即，第1偏壓電路82通過(guò)控制部88的第3晶體管Tr3及第1輸出用晶體管Tr10的導(dǎo)通截止控制，來(lái)切換動(dòng)作狀態(tài)與非動(dòng)作狀態(tài)。同樣地，第2偏壓電路84通過(guò)控制部88的第6晶體管Tr6及第2輸出用晶體管Tr20的導(dǎo)通截止控制，來(lái)切換動(dòng)作狀態(tài)與非動(dòng)作狀態(tài)。
控制部88通過(guò)控制第1偏壓電路82及第2偏壓電路84中動(dòng)作的電路數(shù)，來(lái)切換驅(qū)動(dòng)部80整體的電流驅(qū)動(dòng)能力。例如在第1轉(zhuǎn)換部22必需較大電流期間，使第1偏壓電路82及第2偏壓電路84兩方動(dòng)作，在用較小電流就足以的期間，可僅使第1偏壓電路82及第2偏壓電路84之一動(dòng)作。第1偏壓電路82及第2偏壓電路84的電流驅(qū)動(dòng)能力，與控制部88的第3晶體管Tr3、第6晶體管Tr6、第1輸出用晶體管Tr10、及第2輸出用晶體管Tr20的控制定時(shí)，對(duì)應(yīng)于作為偏壓電壓施加對(duì)象的第1轉(zhuǎn)換部22必需的電流量的變化來(lái)設(shè)計(jì)。
圖4是表示第1實(shí)施方式中的第1轉(zhuǎn)換部22的動(dòng)作變化與控制部88的控制關(guān)系的時(shí)間圖。在圖中從上順序表示包含在第1轉(zhuǎn)換部22中的第1放大電路38的動(dòng)作模式、第3晶體管Tr3的導(dǎo)通截止定時(shí)、第6晶體管Tr6的導(dǎo)通截止定時(shí)。下面，第3晶體管Tr3的導(dǎo)通截止定時(shí)也是第1輸出用晶體管Tr10的導(dǎo)通截止定時(shí)，第6晶體管Tr6的導(dǎo)通截止定時(shí)是第2輸出用晶體管Tr20的導(dǎo)通截止定時(shí)。第1放大電路38交互反復(fù)自動(dòng)歸零動(dòng)作和放大動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，在自動(dòng)歸零動(dòng)作期間必需較大的電流，在放大動(dòng)作期間用較小的電流就足以了。與之相一致，控制部88在自動(dòng)歸零動(dòng)作期間導(dǎo)通第3晶體管Tr3及第6晶體管Tr6兩方，在放大動(dòng)作期間截止第3晶體管Tr3，僅原樣導(dǎo)通第6晶體管Tr6。這樣，可實(shí)現(xiàn)在施加偏壓電壓的電路中的功耗量的細(xì)微調(diào)整。
第2偏壓電路84的電流驅(qū)動(dòng)能力根據(jù)在第1放大電路38的放大動(dòng)作期間中第1轉(zhuǎn)換部22必需的電流量來(lái)設(shè)計(jì)。第1偏壓電路82的電流驅(qū)動(dòng)能力也可根據(jù)在第1放大電路38的自動(dòng)歸零動(dòng)作期間中第1轉(zhuǎn)換部22必需的電流量和第2偏壓電路84的電流驅(qū)動(dòng)能力來(lái)設(shè)計(jì)。另外，截止第3晶體管Tr3或第6晶體管Tr6的期間，是包含在第1轉(zhuǎn)換部22為激活狀態(tài)期間中的較短的期間。因此，與在等待期間截止不同，減小泄漏電流所導(dǎo)致的影響，降低了另外設(shè)置電容器等部件的必要性。即，一面可避免電路面積的增大，一面可減少在施加偏壓電壓的電路中的功耗。
(第2實(shí)施方式)本實(shí)施方式的偏壓電壓生成電路與第1實(shí)施方式的不同之處在于控制部的第1偏壓電路及第2偏壓電路的控制定時(shí)，但其他的結(jié)構(gòu)與第1
圖5是表示第2實(shí)施方式中的第1轉(zhuǎn)換部22的動(dòng)作變化與控制部88的控制關(guān)系的時(shí)間圖。本實(shí)施方式中，在自動(dòng)歸零動(dòng)作期間中，尤其是在自動(dòng)歸零剛開(kāi)始之后必須較大的電流，在剩余的自動(dòng)歸零期間用較小的電流就足以。與之相一致，控制部88在自動(dòng)歸零剛開(kāi)始之后的期間導(dǎo)通第3晶體管Tr3及第6晶體管Tr6兩方，在剩余的自動(dòng)歸零期間截止第3晶體管Tr3，僅原樣導(dǎo)通第6晶體管Tr6。并且，在放大動(dòng)作期間第6晶體管Tr6也截止。因此，第2偏壓電路84的電流驅(qū)動(dòng)能力可根據(jù)在除第1放大電路38的自動(dòng)歸零剛開(kāi)始之后以外的自動(dòng)歸零動(dòng)作期間中第1轉(zhuǎn)換部22必須的電流量來(lái)設(shè)計(jì)。第1偏壓電路82的電流驅(qū)動(dòng)能力根據(jù)在第1放大電路38的自動(dòng)歸零剛開(kāi)始之后第1轉(zhuǎn)換部22必須的電流量和第2偏壓電路84的電流驅(qū)動(dòng)能力來(lái)設(shè)計(jì)。
(第3實(shí)施方式)本實(shí)施方式的偏壓電壓生成電路與第1、2實(shí)施方式的不同之處在于，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部的多個(gè)偏壓電路的電流驅(qū)動(dòng)能力全部相同，但其他的結(jié)構(gòu)與第1或第2實(shí)施方式相同。
圖6表示第1偏壓電壓生成電路70的結(jié)構(gòu)。在第1偏壓生成電路70中，驅(qū)動(dòng)部80包含第1偏壓電路82、第2偏壓電路84、和第3偏壓電路86。這些偏壓電路具有相同的電流驅(qū)動(dòng)能力。即，構(gòu)成第1偏壓電路82的第1、2晶體管Tr1、Tr2的元件尺寸及尺寸比、構(gòu)成第2偏壓電路84的第4、5晶體管Tr4、Tr5的元件尺寸及尺寸比、和構(gòu)成第3偏壓電路86的第7、8晶體管Tr7、Tr8的元件尺寸及尺寸比全部相同。
控制部88通過(guò)分別向第3晶體管Tr3、第6晶體管Tr6、第9晶體管Tr9發(fā)送控制信號(hào)，導(dǎo)通截止控制第1偏壓電路82、第2偏壓電路84、第3偏壓電路86各自的動(dòng)作。第1偏壓電路82、第2偏壓電路84、第3偏壓電路86中動(dòng)作的電路數(shù)及其導(dǎo)通截止定時(shí)與第1、2實(shí)施方式相同，可對(duì)應(yīng)于第1轉(zhuǎn)換部22必須的電流量的變化來(lái)設(shè)計(jì)。
另外，在第1實(shí)施方式中，因?yàn)闃?gòu)成第1偏壓電路82及第2偏壓電路84的各晶體管的尺寸比相同，所以在原理上認(rèn)為輸出相同的偏壓電壓，但是，因尺寸自身不同，也可能在晶體管的特性上出現(xiàn)若干差異，輸出的偏壓電壓也略微不同。在本實(shí)施方式中，因不只尺寸比，尺寸自身也相同，所以可更確實(shí)地減小特性不同所導(dǎo)致的偏壓電壓的偏差。
(第4實(shí)施方式)本實(shí)施方式的偏壓電壓生成電路與第1～3實(shí)施方式的不同之處在于，由于各自不同的電流驅(qū)動(dòng)能力，向多級(jí)流水線型AD轉(zhuǎn)換電路具有的多級(jí)轉(zhuǎn)換單元施加偏壓電壓。在圖2中，作為初級(jí)的第1轉(zhuǎn)換部22必須10位的精度，相反第2級(jí)的第2轉(zhuǎn)換部24用10-4+1＝7位的精度就足以。這樣，初級(jí)和第2級(jí)以后必須的位精度不同，要求的模擬精度不同。因此，第1轉(zhuǎn)換部22必須較大的電流，相反從第2級(jí)以后的第2轉(zhuǎn)換部24到第n轉(zhuǎn)換部28的各轉(zhuǎn)換單元用較小的電流就足以。與之相一致，設(shè)計(jì)構(gòu)成第1偏壓電壓生成電路70到第4偏壓電壓生成電路76的偏壓電路內(nèi)的元件尺寸或控制部88的控制定時(shí)，以使第1偏壓電壓生成電路70的電流驅(qū)動(dòng)能力與從第2偏壓電壓生成電路72到第4偏壓電壓生成電路76的電流驅(qū)動(dòng)能力不同。
(實(shí)施方式5)本實(shí)施方式的偏壓電壓生成電路與其它實(shí)施方式的不同之處在于，驅(qū)動(dòng)部中包含的偏壓電路的結(jié)構(gòu)為威爾遜型電流鏡。
圖7表示實(shí)施方式5的第1偏壓電壓生成電路的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)部80包含第10晶體管Tr30、第11晶體管Tr31、第12晶體管Tr32、第13晶體管Tr33、第14晶體管Tr34。第10晶體管Tr30與第11晶體管Tr31是各自的尺寸比大致相等的p溝道MOS晶體管，形成電流鏡。第10晶體管Tr30與第11晶體管Tr31共同的源電極與電源電位VDD連接，共同的柵電極與第10晶體管Tr30的漏電極短路。
第12晶體管Tr32與第13晶體管Tr33是各自的尺寸比不同的n溝道MOS晶體管，形成電流鏡。第12晶體管Tr32的漏電極與第10晶體管Tr30的漏電極連接，第13晶體管Tr33的漏電極與第11晶體管Tr31的漏電極連接，共同的柵電極與第13晶體管Tr33的漏電極短路。第12晶體管Tr32的源電極與接地電位連接，第13晶體管Tr33的源電極與第14晶體管Tr34的漏電極連接。第14晶體管Tr34的源電極與接地電位連接。
第14晶體管Tr34由控制部88來(lái)控制導(dǎo)通截止。在第14晶體管Tr34截止的情況下，第10晶體管Tr30與第11晶體管Tr31導(dǎo)通，第12晶體管Tr32與第13晶體管Tr33截止，所以將作為與電源電位VDD大致相等的值的第1偏壓電壓輸出到第1變換部22。若第14晶體管Tr34導(dǎo)通，則第10晶體管Tr30、第11晶體管Tr31、第12晶體管Tr32、第13晶體管Tr33全部導(dǎo)通，所以將作為第12晶體管Tr32與第13晶體管Tr33的尺寸比之差所對(duì)應(yīng)值的第2偏壓電壓輸出到第1變換部22。
這樣，在本實(shí)施方式中，控制部88在應(yīng)向作為負(fù)荷的第1變換部22施加偏壓電壓的期間，可對(duì)應(yīng)于第1變換部22必需的電流量的變化來(lái)切換驅(qū)動(dòng)部80具有的電流驅(qū)動(dòng)能力。即，控制部88可由彼此不同的第1偏壓電壓與第2偏壓電壓來(lái)切換驅(qū)動(dòng)部80的輸出。
(實(shí)施方式6)本實(shí)施方式的偏壓電壓生成電路與在偏壓電壓生成電路中采用威爾遜型電流鏡的實(shí)施方式5的不同之處在于，驅(qū)動(dòng)部中包含的偏壓電路的結(jié)構(gòu)為一般電流鏡。
圖8表示實(shí)施方式6的第1偏壓電壓生成電路的結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)部80包含第15晶體管Tr40、第16晶體管Tr41、第17晶體管Tr42、第18晶體管Tr43。第15晶體管Tr40與第16晶體管Tr41分別是p溝道MOS晶體管，形成電流鏡。第15晶體管Tr40與第16晶體管Tr41各自的源電極與電源電位VDD連接，共同的柵電極與第15晶體管Tr40的漏電極短路。
第17晶體管Tr42是n溝道MOS晶體管，漏電極與柵電極短路，其漏電極與第16晶體管Tr41的漏電極連接。第17晶體管Tr42的源電極與接地電位連接。從第16晶體管Tr41和第17晶體管Tr42的漏電極向第1放大電路38輸出對(duì)應(yīng)于第15晶體管Tr40與第16晶體管Tr41各自的尺寸比的偏壓電壓。
第18晶體管Tr43是n溝道MOS晶體管，其漏電極與第15晶體管Tr40的漏電極連接，源電極連接接地電位。從控制部88向第18晶體管Tr43的柵電極施加2次電壓。
控制部88包含第19晶體管Tr50、第20晶體管Tr51、第1開(kāi)關(guān)100、第2開(kāi)關(guān)101、第3開(kāi)關(guān)102、第4開(kāi)關(guān)103?？刂撇?8在向驅(qū)動(dòng)部80輸出第1電壓時(shí)，接通第1開(kāi)關(guān)100和第3開(kāi)關(guān)102，斷開(kāi)第2開(kāi)關(guān)101和第4開(kāi)關(guān)103?？刂撇?8在向驅(qū)動(dòng)部80輸出第2電壓時(shí)，斷開(kāi)第1開(kāi)關(guān)100和第3開(kāi)關(guān)102，接通第2開(kāi)關(guān)101和第4開(kāi)關(guān)103。第19晶體管Tr50與第20晶體管Tr51各自的尺寸比不同，施加到驅(qū)動(dòng)部80上的第1電壓與第2電壓的值也不同。
第18晶體管Tr43驅(qū)動(dòng)在向柵電極施加第1電壓的情況和施加第2電壓的情況下值不同的電流。由此，對(duì)應(yīng)于控制部88的控制，切換流入第18晶體管Tr43的電流值，從驅(qū)動(dòng)部80輸出的偏壓電壓的值也切換成不同值。
這樣，在本實(shí)施方式中，控制部88在應(yīng)向作為負(fù)荷的第1變換部22施加偏壓電壓的期間，可對(duì)應(yīng)于第1變換部22必需的電流量的變化來(lái)切換驅(qū)動(dòng)部80具有的電流驅(qū)動(dòng)能力。即，控制部88可由彼此不同的第1偏壓電壓與第2偏壓電壓來(lái)切換驅(qū)動(dòng)部80的輸出。
另外，在本實(shí)施方式中示例了第1放大電路38來(lái)作為偏壓電壓的施加對(duì)象，但也可以其它的比較器來(lái)作為偏壓電壓的施加對(duì)象。例如，將第1AD轉(zhuǎn)換電路32、第2AD轉(zhuǎn)換電路42、第(n-1)AD轉(zhuǎn)換電路52、第nAD轉(zhuǎn)換電路60各自中包含的比較器作為偏壓電壓的施加對(duì)象，或?qū)⒌?放大電路48或第(n-1)放大電路58作為偏壓電壓的施加對(duì)象。
上面根據(jù)實(shí)施方式說(shuō)明本發(fā)明。該實(shí)施方式是例示，在各構(gòu)成要素或各處理過(guò)程的組合上可有各種變形例，另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解這樣的變形例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。下面例舉變形例。
第1實(shí)施方式的圖4表示在自動(dòng)歸零動(dòng)作切換為放大動(dòng)作的定時(shí)，控制部88截止第3晶體管Tr3。在變形例中，在自動(dòng)歸零動(dòng)作切換為放大動(dòng)作的定時(shí)以后，到下次自動(dòng)歸零動(dòng)作開(kāi)始之前的任意的定時(shí)，控制部88控制截止第3晶體管Tr3。
第2實(shí)施方式的圖5表示在自動(dòng)歸零剛開(kāi)始之后的必需較大電流的期間結(jié)束的定時(shí)，控制部88截止第3晶體管Tr3。變形例中，從自動(dòng)歸零剛開(kāi)始之后的必需較大電流的期間結(jié)束到切換為放大動(dòng)作的定時(shí)之前的任意定時(shí)，控制部88控制截止第3晶體管Tr3。另外，圖5表示在轉(zhuǎn)換為放大動(dòng)作的定時(shí)，控制部88截止第6晶體管Tr6。在變形例中，從自動(dòng)歸零剛開(kāi)始之后的必需較大電流的期間結(jié)束到下次自動(dòng)歸零開(kāi)始之前的任意定時(shí)，控制部88控制截止第6晶體管Tr6。
在第1～3實(shí)施方式中，由2～3個(gè)偏壓電路構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部80。在變形例中，可由超過(guò)該個(gè)數(shù)的偏壓電路構(gòu)成，也可使電流動(dòng)作能力相同的偏壓電路與電流動(dòng)作能力不同的偏壓電路混合構(gòu)成。
在第4實(shí)施方式中，分為初級(jí)第1轉(zhuǎn)換部22、和從第2級(jí)以后的第2轉(zhuǎn)換部24至第n轉(zhuǎn)換部28來(lái)說(shuō)明電流驅(qū)動(dòng)能力的差異。在變形例中，例如在第2級(jí)以后后級(jí)必需的電流量變小時(shí)，與之一致，從第2偏壓電壓生成電路72到第4偏壓電壓生成電路76的電流驅(qū)動(dòng)能力也慢慢減小。
在圖2中，在第1轉(zhuǎn)換部22、第2轉(zhuǎn)換部24、第(n-1)轉(zhuǎn)換部26中分別包含一個(gè)放大電路。在變形例中，例如在初級(jí)第1轉(zhuǎn)換部22中進(jìn)一步設(shè)置采樣保持電路等的放大電路，考慮該放大電路的動(dòng)作中必需的電流后，設(shè)計(jì)構(gòu)成第1偏壓電壓生成電路70的偏壓電路及控制部88的控制定時(shí)。同樣地，施加在圖1所示的AGC14上的偏壓電壓也可通過(guò)與各實(shí)施方式相同的偏壓電壓生成電路生成。
在第3實(shí)施方式的圖6中，示例在從各偏壓電路輸出的偏壓電壓的路徑上不設(shè)置控制輸出的開(kāi)關(guān)元件的結(jié)構(gòu)。在變形例中，與第1實(shí)施方式的圖3相同，也可在輸出路徑上設(shè)置開(kāi)關(guān)元件來(lái)控制輸出。
權(quán)利要求
1.一種偏壓電壓生成電路，其特征在于具有驅(qū)動(dòng)部，生成應(yīng)向規(guī)定的負(fù)載施加的偏壓電壓；和控制部，在應(yīng)向所述負(fù)載施加偏壓電壓期間，對(duì)應(yīng)于該負(fù)載中必須的電流量的變化，來(lái)切換所述驅(qū)動(dòng)部具有的電流驅(qū)動(dòng)能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部包含并聯(lián)連接的、電流驅(qū)動(dòng)能力不同的多個(gè)偏壓電路；所述控制部通過(guò)控制所述多個(gè)偏壓電路中動(dòng)作的電路數(shù)，來(lái)切換所述電流驅(qū)動(dòng)能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部包含并聯(lián)連接的、電流驅(qū)動(dòng)能力相同的多個(gè)偏壓電路；所述控制部通過(guò)控制所述多個(gè)偏壓電路中動(dòng)作的電路數(shù)，來(lái)轉(zhuǎn)換所述電流驅(qū)動(dòng)能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述規(guī)定的負(fù)載是包含在AD轉(zhuǎn)換器中的放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述多個(gè)偏壓電路包含CMOS晶體管，分別在電源電位與接地電位之間，使PMOS晶體管及NMOS晶體管串聯(lián)連接、將漏極連接于各自的柵極上，并從漏極輸出偏壓電壓；截?cái)嘤稍揅MOS晶體管產(chǎn)生的貫穿電流的開(kāi)關(guān)元件；和控制來(lái)自所述CMOS晶體管的偏壓電壓輸出的開(kāi)關(guān)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述多個(gè)偏壓電路包含CMOS晶體管，分別在電源電位與接地電位之間，使PMOS晶體管及NMOS晶體管串聯(lián)連接、將漏極連接于各自的柵極上，并從漏極輸出偏壓電壓；截?cái)嘤稍揅MOS晶體管產(chǎn)生的貫穿電流的開(kāi)關(guān)元件；和控制來(lái)自所述CMOS晶體管的偏壓電壓輸出的開(kāi)關(guān)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述控制部通過(guò)向分別包含于所述多個(gè)偏壓電路中的開(kāi)關(guān)元件發(fā)送控制信號(hào)，來(lái)控制動(dòng)作的電路數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述控制部通過(guò)向分別包含于所述多個(gè)偏壓電路中的開(kāi)關(guān)元件發(fā)送控制信號(hào)，來(lái)控制動(dòng)作的電路數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部包含可選擇地輸出彼此不同的第1偏壓電壓與第2偏壓電壓的偏壓電路，所述控制部對(duì)應(yīng)于所述負(fù)荷的必需電流量的變化，由所述第1偏壓電壓與所述第2偏壓電壓來(lái)切換所述驅(qū)動(dòng)部的輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的偏壓電壓生成電路，其特征在于所述偏壓電路是至少包含尺寸比不同的一對(duì)n溝道晶體管、尺寸比大致相等的一對(duì)p溝道晶體管和用于由所述第1偏壓電壓與所述第2偏壓電壓來(lái)切換輸出的開(kāi)關(guān)元件的威爾遜型電流鏡電路。
11.一種放大電路，其特征在于具有交互反復(fù)自動(dòng)歸零動(dòng)作和放大動(dòng)作的放大部；向所述放大部提供偏壓電壓的驅(qū)動(dòng)部；和控制部，對(duì)應(yīng)于在所述放大部的自動(dòng)歸零動(dòng)作和放大動(dòng)作中必需的電流量的變化，來(lái)切換所述驅(qū)動(dòng)部具有的電流驅(qū)動(dòng)能力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的放大電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部包含并聯(lián)連接的、電流驅(qū)動(dòng)能力不同的多個(gè)偏壓電路；所述控制部通過(guò)控制所述多個(gè)偏壓電路中動(dòng)作的電路數(shù)，來(lái)切換所述電流驅(qū)動(dòng)能力。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的放大電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部包含并聯(lián)連接的、電流驅(qū)動(dòng)能力相同的多個(gè)偏壓電路；所述控制部通過(guò)控制所述多個(gè)偏壓電路中動(dòng)作的電路數(shù)，來(lái)切換所述電流驅(qū)動(dòng)能力。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的放大電路，其特征在于所述多個(gè)偏壓電路包含CMOS晶體管，分別在電源電位與接地電位之間，使PMOS晶體管及NMOS晶體管串聯(lián)連接、將漏極連接于各自的柵極上，并從漏極輸出偏壓電壓；截?cái)嘤稍揅MOS晶體管產(chǎn)生的貫穿電流的開(kāi)關(guān)元件；和控制來(lái)自所述CMOS晶體管的偏壓電壓輸出的開(kāi)關(guān)元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的放大電路，其特征在于所述多個(gè)偏壓電路包含CMOS晶體管，分別在電源電位與接地電位之間，使PMOS晶體管及NMOS晶體管串聯(lián)連接、將漏極連接于各自的柵極上，并從漏極輸出偏壓電壓；截?cái)嘤稍揅MOS晶體管產(chǎn)生的貫穿電流的開(kāi)關(guān)元件；和控制來(lái)自所述CMOS晶體管的偏壓電壓輸出的開(kāi)關(guān)元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的放大電路，其特征在于所述控制部通過(guò)向分別包含于所述多個(gè)偏壓電路中的開(kāi)關(guān)元件發(fā)送控制信號(hào)，來(lái)控制動(dòng)作的電路數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的放大電路，其特征在于所述控制部通過(guò)向分別包含于所述多個(gè)偏壓電路中的開(kāi)關(guān)元件發(fā)送控制信號(hào)，來(lái)控制動(dòng)作的電路數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的放大電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)部包含可選擇地輸出彼此不同的第1偏壓電壓與第2偏壓電壓的偏壓電路，所述控制部對(duì)應(yīng)于所述負(fù)荷的必需電流量的變化，由所述第1偏壓電壓與所述第2偏壓電壓來(lái)切換所述驅(qū)動(dòng)部的輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的放大電路，其特征在于所述偏壓電路是至少包含尺寸比不同的一對(duì)n溝道晶體管、尺寸比大致相等的一對(duì)p溝道晶體管和用于由所述第1偏壓電壓與所述第2偏壓電壓來(lái)切換輸出的開(kāi)關(guān)元件的威爾遜型電流鏡電路。
20.一種流水線型AD轉(zhuǎn)換器，具有根據(jù)輸入模擬電壓、分別階段性地從上位生成數(shù)位的數(shù)字值的多級(jí)轉(zhuǎn)換單元，其特征在于具備交互反復(fù)自動(dòng)歸零動(dòng)作和放大動(dòng)作的放大部；向所述放大部提供偏壓電壓的驅(qū)動(dòng)部；和控制部，對(duì)應(yīng)于在所述放大部的自動(dòng)歸零動(dòng)作和放大動(dòng)作中必需的電流量的變化，來(lái)切換所述驅(qū)動(dòng)部具有的電流驅(qū)動(dòng)能力，所述控制部控制電流驅(qū)動(dòng)能力，以向所述多級(jí)轉(zhuǎn)換單元中至少任一轉(zhuǎn)換單元驅(qū)動(dòng)較大的電流，向其它轉(zhuǎn)換單元驅(qū)動(dòng)較小的電流。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的流水線型AD轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述控制部控制電流驅(qū)動(dòng)能力，以向初級(jí)轉(zhuǎn)換單元驅(qū)動(dòng)較大的電流，向第2級(jí)以后的轉(zhuǎn)換單元驅(qū)動(dòng)較小的電流。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可切換電流驅(qū)動(dòng)能力的偏壓電壓生成電路、放大電路、流水線型AD轉(zhuǎn)換器。對(duì)AD轉(zhuǎn)換器的放大電路施加偏壓電壓的第1偏壓電壓生成電路具有驅(qū)動(dòng)部和控制部。驅(qū)動(dòng)部包含第1偏壓電路及第2偏壓電路，作為并聯(lián)連接的、電流驅(qū)動(dòng)能力不同的多個(gè)偏壓電路。第1偏壓電路及第2偏壓電路，分別包含在電源電位與接地電位之間串聯(lián)連接的CMOS晶體管，和用于截?cái)嘭灤╇娏鞯拈_(kāi)關(guān)元件。從CMOS晶體管的漏極輸出偏壓電壓。控制部通過(guò)使第1偏壓電路及第2偏壓電路的兩方或一方導(dǎo)通，來(lái)控制驅(qū)動(dòng)部整體的電流驅(qū)動(dòng)能力。
文檔編號(hào)H03F3/42GK1533026SQ200410031790
公開(kāi)日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者谷邦之, 和田淳 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社