CN109075753B - 半导体集成电路、传感器读取装置及传感器读取方法 - Google Patents

半导体集成电路、传感器读取装置及传感器读取方法 Download PDF

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Abstract

传感器读取装置中，具有对来自传感器阵列(11)中所包含的各传感器元件的传感器信号进行放大并输出的功能的IC芯片(10)具备与各传感器元件相连接的多个信道放大器(111‑1～n)。当输出开关(114)导通，IC芯片(10)处于输出状态时，依次切换信道开关(112‑1～n)，从信道放大器(111‑1～n)依次输出传感器放大信号。当输出开关(114)断开，IC芯片(10)处于非输出状态时，使信道放大器(111‑1～n)的运算放大器的偏置电流降低来设为低功耗状态，并降低运算放大器的增益。

Description

半导体集成电路、传感器读取装置及传感器读取方法
技术领域
本发明涉及具有依次读取从由多个传感器元件构成的传感器阵列提取出的电信号的功能的半导体集成电路、传感器读取装置及传感器读取方法。
背景技术
以往，使用将多个传感器元件排列成一列而构成的传感器阵列来读取图像的技术得到有效运用。在用于读取通过磁性墨水印刷于纸等的磁信息的磁读取装置中，作为传感器元件，使用将磁性转换为电信息的MR(Magnetro Resistive：磁阻)传感器。利用开关依次选择与各传感器元件逐个相连接的信道放大器的输出，从而能读取图像。
在这样的读取装置中，从传感器元件输出的电信号的振幅较为微弱。因此，对该电信号进行放大的信道放大器需要利用较大的增益来提高信号电平，并且需要将放大器中产生的噪声电平抑制得较低以确保较高的SNR(Signal to Noise Ratio：信噪比)。此外，在信道放大器中，也已知从传感器元件的输出信号中去除直流分量来得到较高的SNR的技术(例如，专利文献1)。
这里，为了实现低噪声化，信道放大器的偏置电流变得较高。由于信道放大器需要与传感器元件的个数对应，因此，例如，若设信道放大器的偏置电流为1mA、电源电压为5V，则在使用500个传感器元件的装置中，消耗电流达到500mA，功耗达到2.5W。由此，存在如下问题：伴随向装置供电的电源的高容量化而引起高成本化，因装置的发热而引起搭载在装置内部的元器件的寿命降低。
针对上述问题，提出了如下技术：进行仅将与信道放大器的输出相连接的开关处于导通状态的信道放大器设为驱动状态、在除此以外时设为低功耗状态的控制，由此来降低平均功耗(例如，专利文献2)。该功耗的下降描述为能通过将构成信道放大器的运算放大器的偏置源的电压值设为低于通常的驱动状态的值来实现。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2013－38764号公报
专利文献2：日本专利特开昭59-154511号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
当构成各信道放大器的运算放大器在输入级具备差动对晶体管时，在运算放大器的非反相输入端子与反相输入端子之间，有时会具有因2个晶体管的阈值电压的偏差而引起的偏移电压。通常，调整与运算放大器的非反相输入端子相连接的电压源的电压值，以使得该偏移电压为0。
然而，电压源的电压值的调整在运算放大器处于驱动状态时进行，因此，在运算放大器处于低功耗状态时，运算放大器的偏移电压相对于驱动状态的值发生变动，其结果是，所产生的偏移电压以信道放大器的较大的增益被放大。因而，输出级的偏移电压成为超过电源电压的值，运算放大器的输出中，输出与电源相同的电压(以下，表示为“跟随”)。此时，运算放大器内部的晶体管成为截止或不饱和状态等异常的状态。
若将信道放大器从这样的状态控制为驱动状态，则到截止的晶体管再次导通为止需要时间，信道放大器的响应时间增大。其结果导致超过扫描所需的收敛时间的要求，因此，需要采取降低时钟的频率等应对措施，存在动作速度下降的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种半导体集成电路，能实现低功耗化，而不降低动作速度。
解决技术问题所采用的技术方案
为了达到上述目的，本发明的半导体集成电路包括：多个第1放大器，该多个第1放大器分别对从多个传感器元件输入的传感器信号进行放大；多个第1开关，该多个第1开关与多个第1放大器的输出相连接，进行导通或断开的切换；以及第2开关，该第2开关对于外部输出端子，对经由第1开关从第1放大器输出的传感器放大信号进行导通或断开的切换。
此外，还包括控制电路，该控制电路进行以下控制：在第2开关导通时，进行第1开关的切换，以使得逐个依次输出多个第1放大器的输出信号，并在第2开关断开时，对于多个第1放大器中的至少1个以上的第1放大器，将偏置电流和增益设为比第2开关导通时的第1设定值要低的第2设定值。
发明效果
根据本发明，能实现低功耗化，而不降低动作速度。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的传感器读取装置的结构的框图。
图2是示出实施方式1所涉及的IC芯片的内部结构的图。
图3是示出实施方式1所涉及的信道放大器的电路结构的图。
图4是示出信道放大器的电路结构的图。
图5是实施方式1所涉及的传感器读取装置的动作流程。
图6是实施方式1所涉及的IC芯片的时序图。
图7是实施方式2所涉及的传感器读取装置的动作流程。
图8是实施方式2所涉及的IC芯片的时序图。
图9是示出实施方式3所涉及的信道放大器的电路结构的图。
图10是示出实施方式4所涉及的IC芯片的内部结构的图。
图11是实施方式4所涉及的IC芯片的时序图。
图12是示出其他实施方式所涉及的信道放大器的电路结构的图。
图13是示出其他实施方式所涉及的信道放大器的电路结构的图。
具体实施方式
实施方式1
在图1中示出本发明实施方式1所涉及的传感器读取装置1的结构。传感器读取装置1如图1所示，包括：将多个传感器元件排列成一列而得到的传感器阵列11、21、31、41；以及具有对从各传感器元件输出的传感器信号进行放大并输出的功能的IC(IntegratedCircuit：半导体集成电路)芯片10、20、30、40。在IC芯片10、20、30、40与由外部提供的时钟信号同步，并且相对于触发信号经过了预先确定的延迟时间后，对从各传感器阵列输入的传感器信号进行放大，并依次选择并输出由此得到的传感器放大信号。
传感器阵列11、21、31、41分别具有n个传感器元件。传感器阵列11、21、31、41所具备的各传感器元件是检测任意信息的任意元件，彼此具有同等的性能。本实施方式中，对各传感器元件由对通过磁性墨水印刷于纸等的磁信息进行检测、并将磁信息转换成电信息的MR(Magnetro Resistive：磁阻)传感器构成的情况进行说明。
IC芯片10、20、30、40对从传感器阵列11、21、31、41各自的n个(n为2以上的整数)传感器元件输出的电信号(传感器信号)进行放大并依次输出。IC芯片10、20、30、40分别具有触发输入端子101、201、301、401；时钟输入端子102、202、302、402；触发输出端子103、203、303、403；以及信号输出端子131、231、331、431。
触发输入信号(TRG_IN)从外部输入至IC芯片10的触发输入端子101。IC芯片10、20、30的触发输出端子103、203、303输出的触发输出信号(TRG_OUT)分别输入至IC芯片20、30、40的触发输入端子201、301、401。另外，IC芯片40的触发输出端子403未连接至任何位置，该端子可以在芯片内部或外部进行终端。
IC芯片10、20、30、40的时钟输入端子102、202、302、402互相短路，时钟信号(CLK)从外部输入。此外，信号输出端子131、231、331、431互相短路，并输出有输出信号(OUT)。
IC芯片10、20、30、40由彼此相同的结构构成。图2是示出IC芯片10的内部结构的图。对IC芯片10进行详细说明。IC芯片10如图2所示，具有：分别接收从传感器阵列11的n个传感器元件输出的电信号(传感器信号)并以规定的增益进行放大的n个信道放大器111；以及使信道放大器的输出信号(传感器放大信号)导通或断开的n个信道开关112。信道放大器111-p、信道开关112-p依次连接至传感器阵列11的n个传感器元件中的第p个传感器元件(p为1至n的整数)。
此外，IC芯片10、20、30、40具有：对从n个信道放大器111经由信道开关112而接收到的传感器放大信号中的任一个进行放大并输出的输出放大器113；以及使输出放大器113的输出导通或断开的输出开关114。
此外，IC芯片10、20、30、40具有控制电路115，该控制电路115基于所输入的时钟信号(CLK)及触发输入信号(TRG_IN)，对信道放大器111-1～n、信道开关112-1～n及输出开关113进行控制，并且输出触发输出信号(TRG_OUT)。相同的控制信号s11从控制电路115输入至信道放大器111-1～n。
这里，为了对来自传感器元件的微弱的信号进行放大而使信道放大器111低噪声化，因此，偏置电流较高。信道放大器111需要与传感器元件的个数对应，因而在传感器元件的个数较多的情况下，功耗变得非常高。因而，进行如下控制来降低平均功耗，即：仅在输出开关114处于导通输出状态时将信道放大器111设为驱动状态，在除此以外时设为低功耗状态。
图3是示出信道放大器111的电路结构的图。为了低噪声化而使信道放大器111具有LPF特性。因此，信道放大器111如图3所示，成为如下结构：将由前级运算放大器1101构成的电压跟随放大器、电阻1104以及由后级的运算放大器1102构成的反相放大器相连接。
在构成反相放大器的运算放大器1102的反相输入端子1112与输出端子1113之间，电容器1103、电阻1105、以及串联连接的电阻1106和开关1107互相并联连接。由电阻1105的值来决定反相放大器的增益，但在开关1107导通时，成为利用电阻1106来降低增益的结构。
从控制电路115输入至所有信道放大器111-1～n的控制信号s11输入至运算放大器1101、1102及开关1107。控制信号s11是根据IC芯片10是否处于低功耗状态来进行切换的信号。
在图4中示出构成反相放大器的运算放大器1102的电路结构例。在使用了图4的运算放大器1102的情况下，通过将偏置源1123的电压设为与驱动状态相比较低的值，从而能使偏置电流降低，设为低功耗状态。
运算放大器1102在非反相输入端子1111与反相输入端子1112间具有主要因差动对晶体管1121与1122的阈值电压的偏差而引起的偏移电压ΔVi。调整施加至运算放大器1102的非反相输入端子1111的电压源1100的电压值，以使得信道放大器111的输出端子1001的电压成为预先确定的范围的值(以下，称为公共电压：common voltage)。为了抵消偏移电压，电压源1100的电压成为相对于公共电压偏移了―ΔVi的值。
这里，对断开开关1107且增益较大时的运算放大器1102的偏移电压ΔVi对信道放大器111的输出电压造成的影响进行说明。以下说明中，R1104是电阻1104的电阻值，R1105是电阻1105的电阻值，C1103是电容器1103的电容。
首先，从信道放大器111的输入端子1000观察输出端子1001时的电压增益Av由下式来表示。
Av＝R1105/R1104 (1)
此外，信道放大器111的截止频率fc及时间常数τ由下式来表示。
fc＝1/(2π·R1105·C1103) (2)
τ＝R1105·C1103 (3)
另外，这里，假设构成信道放大器111的运算放大器1101及运算放大器1102的增益相对于信道放大器111的增益Av足够大，并且GB乘积(Gain Bandwidth Product：增益带宽乘积)相对于fc足够大。
此外，从电压源1100观察信道放大器111的输出端子1001时的电压增益Avos由下式来表示。
Avos＝(R1104+R1105)/R1104 (4)
根据式(1)及(4)，电压增益Avos由下式来表示。
Avos＝1+Av (5)
在信道放大器111中，断开开关1107时的、相对于运算放大器1102的偏移ΔVi的输出电压的增益与式(5)相等，因此，在信道放大器111的输出端子1001处观测到的偏移电压ΔVo由下式来表示。
成为ΔVo＝Avos·ΔVi (6)
为了使得可利用与IC芯片10的输出相连接的ADC(Analog to DigitalConverter：模数转换器)来处理从传感器元件输出的微弱的传感器信号，将信道放大器111的Av的值设定为100左右。此时Avos为101，例如，在ΔVi＝10mV的情况下，ΔVo为1.01V。
这里，调整电压源1100的电压值，以使得在信道放大器111的驱动状态下运算放大器1102的偏移电压ΔVi为0。
此外，为了降低IC芯片10整体的功耗，在输出开关114导通、处于输出状态时将信道放大器111设为驱动状态，而在断开输出开关114、使其处于非输出状态时设为低功耗状态。
若使运算放大器1101、1102的偏置电流降低并设为低功耗状态，则运算放大器1101、1102的偏移电压相对于驱动状态的电压值发生变动，其结果是信道放大器111的输出电压具有偏移。
这里，为了简化说明，若假设仅运算放大器1102具有偏移，并且该低功耗状态下的运算放大器1102的偏移电压ΔVi相对于驱动状态的该电压发生10mV左右的变动，则根据式(6)，信道放大器111的输出中的偏移电压ΔVo达到1.01V。
若将运算放大器1102的电源电压设为1.8V、将公共电压VCOM设为0.9V，则信道放大器111的输出电压Vout由下式来表示。
Vout＝VCOM+ΔVo＝1.91[V] (7)
Vout的值超过了电源电压1.8V。实际上无法输出这样的值，因此，运算放大器1102输出(跟随)电源电压。此时，运算放大器1102内部的晶体管成为截止或不饱和状态等偏置异常的状态。
若将信道放大器111从这样的状态控制为驱动状态，则到截止的晶体管再次导通为止需要时间，从而产生以下问题：信道放大器111的响应时间增大，超过扫描所需的收敛时间的要求。
本实施方式中，为了解决该问题，对信道放大器111附加增益控制功能，并在低功耗状态下控制为比驱动状态要低的增益。具体而言，在由运算放大器1102构成的反相放大器中，作为反馈电阻的电阻1105并联连接有互相串联连接的开关1107和电阻1106。
在信道放大器111的驱动状态时断开开关1107，在低功耗状态时使开关1107导通。由此，低功耗状态时电流流过电阻1106，从而降低电阻1105与电阻1106的合成电阻值，使得由运算放大器1102构成的反相放大器的增益减小。
低功耗状态、即开关1107处于导通状态时的信道放大器111的电压增益Avstb由下式来表示。
Avstb＝Rfb/R1104 (8)
式(8)中，Rfb表示并联连接R1105和R1106时的合成电阻值。例如，若成为R1106＝R1104，则式(8)的Avstb大致成为1，若将运算放大器1102的偏移ΔVi设为与之前的计算相同的10mV，则因ΔVi而产生的信道放大器111的输出电压偏移ΔVo如下所示。
ΔVo≈2·ΔVi＝20mV (9)
即，即使处于低功耗状态，也不会发生信道放大器输出的跟随等异常状态。由此，能向低功耗状态进行控制而不降低动作速度，能实现传感器读取装置1的低功耗化。
如上所示那样构成的传感器读取装置1的动作流程在图5中示出。以由触发输入信号(TRG_IN)决定的动作开始时刻为起点，首先，扫描IC芯片10并输出，接着，依次扫描IC芯片20、IC芯片30、IC芯片40并输出。各IC芯片10、20、30、40的信号输出端子131、231、331、431仅在各个IC芯片10、20、30、40进行扫描的期间成为输出(导通)状态，除此以外控制为非输出(断开)状态。
图6是IC芯片10的时序图。IC芯片10在图6所示的时刻进行动作，从而实现图5所示的传感器读取装置1的动作流程。IC芯片10与时钟信号(CLK)的上升沿同步地进行动作。控制电路115在触发输入信号(TRG_IN)为高电平且时钟信号(CLK)为上升沿的时刻使输出开关114导通来将IC芯片10设为输出状态，与此同时使选择信道的信道开关112-1导通。然后，在下个时钟信号的上升沿的时刻断开信道开关112-1并使信道开关112-2导通。同样地，在下个时钟信号的上升沿的时刻断开信道开关112-2并使信道开关112-3导通，依次使信道开关112-3、……、112-n断开、导通，来依次输出第2～n个信道的数据。
输出开关114控制为在信道开关112-1～n中的任一个导通的期间导通而成为输出状态，除此以外断开而成为非输出状态。此外，控制电路115生成输入至下个IC芯片20的触发输出信号(TRG-OUT)并输出。从触发输出端子103输出的触发输出信号(TRG_OUT)作为触发输入信号(TRG_IN)输入至IC芯片20的触发输入端子201。
当输出开关114导通并处于输出状态时，从控制电路115输出的控制信号s11位于低电平。接收该控制信号s11，信道放大器111将运算放大器1101、1102的偏置电流设为通常的驱动状态的设定值，断开开关1107并将运算放大器1102的增益设为驱动状态的设定值。
当输出开关114断开并处于非输出状态时，从控制电路115输出的控制信号s11位于高电平。接收该控制信号s11，信道放大器111使偏置电流降低至低功耗状态的设定值，使开关1107导通并使运算放大器1102的增益降低至低功耗状态的设定值。
IC芯片20、30、40也与IC芯片10同样地进行扫描，依次输出数据。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，传感器读取装置1中，当具有对来自各传感器元件的信号进行放大并输出的功能的IC芯片10处于非输出状态时，对从各传感器元件输出的传感器信号进行放大的信道放大器111使运算放大器1101、1102的偏置电流降低来设为低功耗状态，并降低运算放大器1102的增益。由此，由于在处于非输出状态时不产生因运算放大器1101、1102的偏移电压而导致的异常，因此能实现低功耗化，而不使输出状态下的动作速度下降。
实施方式2
本发明实施方式2中的传感器读取装置1的结构及IC芯片10、20、30、40的内部结构与实施方式1的结构相同。数据输出的时刻等传感器读取装置1的动作的流程与实施方式1不同，因此，使用图7、8对这些进行详细说明。图7是本实施方式所涉及的传感器读取装置1的动作流程，图8是IC芯片10的时序图。
以由触发输入信号(TRG_IN)决定的动作开始时刻为起点，首先，将IC芯片10设为驱动状态。具体而言，IC芯片10的控制电路115如图8所示，从触发输入信号(TRG_IN)为高电平且时钟信号(CLK)的上升沿的时刻起，将控制信号s11设为低电平。接收该控制信号s11，信道放大器111将运算放大器1101、1102的偏置电流设为驱动状态的设定值，断开开关1107并将运算放大器1102的增益设为驱动状态的设定值。
从触发输入信号(TRG_IN)为高电平且时钟(CLK)的上升沿的时刻起的k时钟的期间作为将IC芯片10设为驱动状态并使电路收敛的非输出预充电期间而进行待机。
然后，经过k时钟的一定时间后，控制电路115使输出开关114导通来将IC芯片10设为输出状态，与此同时使信道开关112-1导通。然后，在下个时钟信号的上升沿的时刻断开信道开关112-1并使信道开关112-2导通。同样地，在下个时钟信号的上升沿的时刻断开开关112-2并使开关112-3导通，依次使开关112-3、……、112-n断开、导通，来输出第2～n个信道的数据。
在数据输出结束的时间点，断开输出开关114使其成为非输出状态，但在该时刻，从控制电路115输出的控制信号s11成为高电平。接收该控制信号s11，信道放大器111使运算放大器1101、1102的偏置电流降低至低功耗状态的设定值，使开关1107导通并使运算放大器1102的增益降低至低功耗状态的设定值。
IC芯片10的控制电路115在输出第(n-k)个信道的数据时的时钟信号的下降沿的时刻从触发输出端子103输出触发输出信号(TRG_OUT)。从触发输出端子103输出的触发输出信号(TRG_OUT)作为触发输入信号(TRG_IN)输入至IC芯片20的触发输入端子201。
在与IC芯片10同样地由触发输入信号(TRG_IN)和时钟信号(CLK)决定的时刻，IC芯片20在经过非输出预充电期间后扫描并输出数据。同样地，IC芯片30、40也在经过非输出预充电期间后依次扫描并输出数据。
由此，各IC芯片10、20、30、40仅在非输出预充电期间与数据扫描输出的期间设为驱动状态。然后，仅在非输出预充电期间后的数据扫描输出的期间使输出开关114导通并将各IC芯片10、20、30、40的输出端子131、231、331、431设为输出状态。除此以外的期间中，将各IC芯片10、20、30、40设为低功耗状态。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，传感器读取装置1中，在对从各传感器元件输出的传感器信号进行放大的信道放大器111的动作流程中，在从数据的非输出状态进入输出状态之前设置固定的非输出预充电期间。然后，控制电路115在非输出预充电期间将运算放大器1101、1102的偏置电流和运算放大器1102的增益设为驱动状态的设定值并使电路收敛之后，再输出数据。由此，在信道放大器111的截止频率相对于时钟频率较低的情况下，也能向稳定的数据输出状态进行转移。
实施方式3
本发明实施方式3中的传感器读取装置1的结构与实施方式1的结构相同。此外，数据输出的时刻等传感器读取装置1的动作流程与实施方式1、2相同。具备图9所示的信道放大器311，以代替实施方式1、2的IC芯片10、20、30、40所具备的信道放大器111。图9是示出信道放大器311的电路结构的图。
本实施方式所涉及的信道放大器311在实施方式1、2所涉及的信道放大器111的结构的基础上，与电容器1103串联地插入有开关1108。开关1108与开关1107同样地基于从控制电路115输入的控制信号s11来进行动作，在信道放大器311处于驱动状态时导通、处于低功耗状态时断开。
即，在以与实施方式1同样的动作流程进行动作的情况下，开关1108在数据输出状态时导通、非输出状态时断开。在以与实施方式2同样的动作流程进行动作的情况下，开关1108在非输出预充电状态及数据输出状态时导通，在除此以外的期间断开。
由此，通过在低功耗状态时切断与电容器1103的连接，从而低功耗状态的信道放大器111的输出偏移ΔVo能保持驱动状态的输出的状态，而不对电容器1103进行充电。因此，在从低功耗状态切换为驱动状态时，信道放大器111的输出的收敛无需花费时间，因而能提高截止频率，并能进一步实现高速的动作。此外，在以与实施方式2同样的动作流程进行动作的情况下，能将非输出预充电期间设定得较短，并能进一步降低功耗。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，传感器读取装置1采用在构成IC芯片10、20、30、40所具备的信道放大器311的反相放大器的输入输出间插入互相串联连接的电容器1103和开关1108的结构，并在低功耗状态时断开开关1108。由此，在使IC芯片10、20、30、40进一步高速动作的情况下，也能向稳定的数据输出状态进行转移。
实施方式4
本发明实施方式4中的传感器读取装置1的结构与实施方式1的结构相同。具备图10所示的IC芯片50，以代替实施方式1～3的IC芯片10、20、30、40。图10是示出IC芯片50的内部结构的图。此外，图11是IC芯片50的时序图。
本实施方式所涉及的IC芯片50中，控制信号s11-1～n分别从控制电路115输入至各信道放大器111-1～n。控制信号s11-k(k为1至n的整数)在比信道开关112-k导通的时刻要早预先确定的时间的时刻成为低电平，在信道开关112-k断开的时刻成为高电平。
即，接收控制信号s11-k的信道放大器111-k从以下时刻起将运算放大器1101、1102的偏置电流和增益的值设为驱动状态的设定值，即：比信道开关112-k从断开切换为导通的时刻要早预先确定的时间的时刻。然后，在信道开关112-k从导通切换为断开的时刻起将运算放大器1101、1102的偏置电流和增益的值设为低功耗状态的设定值。由此，各信道放大器111-1～n的驱动状态和低功耗状态的转移的时刻按每个信道而偏移。
如以上所说明的那样，根据本实施方式，从比传感器读取装置1所具备的IC芯片50的各信道开关112切换为导通的时刻要早预先确定的时间的时刻起将信道放大器111设为驱动状态，并从信道开关112切换为断开的时刻起将信道放大器111设为低功耗状态。由此，各信道放大器111设为低功耗状态的时间得以延长，因此，作为整体，能进一步降低功耗。
由此，本发明中，多个第1放大器分别对从多个传感器元件输入的传感器信号进行放大，通过与各个第1放大器的输出相连接的第1开关进行导通或断开的切换，通过第2开关对经由第1开关从第1放大器输出的传感器放大信号进行导通或断开的切换。然后，进行以下控制：在第2开关导通时，进行第1开关的切换，以使得逐个依次输出从第1放大器输出的传感器放大信号，并在第2开关断开时，对于至少1个以上的第1放大器，将偏置电流和增益设为比第2开关导通时的第1设定值要低的第2设定值。由此，能实现半导体集成电路的低功耗化，而不降低动作速度。
另外，本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内当然能够进行各种变更。
例如，上述实施方式中，作为信道放大器111，设为具有将由运算放大器1101构成的电压跟随放大器、后级的电阻1104及由运算放大器1102构成的反相放大器相连接而得到的电压放大型的结构，但也可以使用其他结构。图12、13是示出其他实施方式所涉及的信道放大器411、511的电路结构的图。例如，可以使用图12所示的跨阻型的信道放大器411来代替实施方式1、2的信道放大器111。此外，也可以使用图13所示的跨阻型的信道放大器511来代替实施方式3的信道放大器311。
此外，实施方式1～3中，当输出开关114处于非输出状态时，将所有信道放大器111、311、411均设为低功耗状态，但也可以仅将一部分设为低功耗状态。
此外，当输出开关114处于非输出状态时，可以使输出放大器113的偏置电流及增益从驱动状态的设定值降低至低功耗状态的设定值。此外，也可以在低功耗状态下将插入在输出放大器113的输入输出间的电容器的电容设为非连接，由此来提高截止频率。
此外，传感器阵列11、21、31、41所具备的传感器元件设为检测磁信息的磁传感器，但也可以是检测其他任意信息的传感器。例如，可以是光传感器、压力传感器等。
本发明在不脱离本发明的广义思想与范围的情况下，可实现各种实施方式和变形。另外，上述实施方式仅用来对本发明进行说明，而不对本发明的范围进行限定。即，本发明的范围由权利要求书的范围来表示，而不由实施方式来表示。并且，在权利要求书的范围内及与其同等发明意义的范围内所实施的各种变形也视为包含在本发明的范围内。
标号说明
1 传感器读取装置
10、20、30、40、50 IC芯片
11、21、31、41 传感器阵列
101、201、301、401 触发输入端子
102、202、302、402 时钟输入端子
103、203、303、403 触发输出端子
111、111-1～n、311、411、511 信道放大器
112、112-1～n 信道开关
113 输出放大器
114 输出开关
115 控制电路
131、231、331、431 信号输出端子
1000 输入端子
1001 输出端子
1101、1102 运算放大器
1104、1105、1106 电阻
1103 电容器
1107、1108 开关
1100 电压源
1111 非反相输入端子
1112 反相输入端子
1113 输出端子
1121、1122 晶体管
1123 偏置源

Claims (14)

1.一种半导体集成电路，其特征在于，包括：
多个第1放大器，该多个第1放大器分别对从多个传感器元件输入的传感器信号进行放大；
多个第1开关，该多个第1开关与多个所述第1放大器的输出相连接，分别进行导通或断开的切换；
第2开关，该第2开关对于外部输出端子，对经由所述第1开关从所述第1放大器输出的传感器放大信号进行导通或断开的切换；以及
控制电路，该控制电路进行以下控制：在所述第2开关导通时，进行所述第1开关的切换，以使得逐个依次输出从多个所述第1放大器输出的所述传感器放大信号，并在所述第2开关断开时，对于多个所述第1放大器中的至少1个以上的所述第1放大器，将偏置电流和增益设为比所述第2开关导通时的第1设定值要低的第2设定值。
2.如权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述控制电路进行以下控制：在比将所述第2开关从断开切换为导通时要早预先确定的时间的时刻，对于所述第1放大器，使降低至所述第2设定值的偏置电流和增益增加并设定为所述第1设定值。
3.如权利要求1所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述控制电路进行以下控制：在比将各个所述第1开关从断开切换为导通时要早预先确定的时间的时刻，对于与该第1开关相连接的所述第1放大器，使降低至所述第2设定值的偏置电流和增益增加并设定为所述第1设定值。
4.如权利要求1至3的任一项所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述控制电路在所述第1放大器使偏置电流和增益降低至所述第2设定值时，将插入在该第1放大器的输入输出间的电容器的电容设为非连接，由此来提高该第1放大器的截止频率。
5.如权利要求1至3的任一项所述的半导体集成电路，其特征在于，
还具备第2放大器，该第2放大器对经由所述第1开关输出的多个所述第1放大器中的任意一个的所述传感器放大信号进行放大，
所述第2开关与所述第2放大器的输出相连接，对于外部输出端子进行导通或断开的切换，
所述控制电路进行以下控制：将所述第2开关断开时的所述第2放大器的偏置电流和增益设为比所述第2开关导通时的第3设定值要低的第4设定值。
6.如权利要求5所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述控制电路在所述第2放大器使偏置电流和增益降低至所述第4设定值时，将插入在该第2放大器的输入输出间的电容器的电容设为非连接，由此来提高该第2放大器的截止频率。
7.如权利要求1至3以及6的任一项所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述第1放大器包括第1运算放大器、第2运算放大器以及插入在所述第1运算放大器的第1输出端子和所述第2运算放大器的第2反相输入端子之间的第1电阻，
所述第1运算放大器中，所述传感器元件输出的信号输入至第1非反相输入端子，所述第1输出端子与第1反相输入端子短路，
所述第2运算放大器中，第1电压源与第2非反相输入端子相连接，在所述第2反相输入端子与第2输出端子之间插入有第2电阻，第1电容器与所述第2电阻并联连接，第3电阻和第3开关串联连接而成的电路与所述第2电阻并联连接，
通过使所述第3开关导通，来使所述第1放大器的增益降低至所述第2设定值。
8.如权利要求1至3以及6的任一项所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述第1放大器包括第2运算放大器，该第2运算放大器中，所述传感器元件输出的信号输入至反相输入端子，第1电压源与非反相输入端子相连接，在所述反相输入端子与输出端子之间插入有第2电阻，第1电容器与所述第2电阻并联连接，第3电阻和第3开关串联连接而成的电路与所述第2电阻并联连接，
通过使所述第3开关导通，来使所述第1放大器的增益降低至所述第2设定值。
9.如权利要求4所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述第1放大器包括第1运算放大器、第2运算放大器以及插入在所述第1运算放大器的第1输出端子和所述第2运算放大器的第2反相输入端子之间的第1电阻，
所述第1运算放大器中，所述传感器元件输出的信号输入至第1非反相输入端子，所述第1输出端子与第1反相输入端子短路，
所述第2运算放大器中，第1电压源与第2非反相输入端子相连接，在所述第2反相输入端子与第2输出端子之间插入有第2电阻，第3电阻和第3开关串联连接而成的电路与所述第2电阻并联连接，第1电容器和第4开关串联连接而成的电路与所述第2电阻并联连接，
通过使所述第3开关导通，来使所述第1放大器的增益降低至所述第2设定值，
在所述第1放大器使偏置电流和增益降低至所述第2设定值时，通过断开所述第4开关，来提高该第1放大器的截止频率。
10.如权利要求4所述的半导体集成电路，其特征在于，
所述第1放大器包括第2运算放大器，该第2运算放大器中，所述传感器元件输出的信号输入至反相输入端子，第1电压源与非反相输入端子相连接，在反相输入端子与输出端子之间插入有第2电阻，第3电阻和第3开关串联连接而成的电路与所述第2电阻并联连接，第1电容器和第4开关串联连接而成的电路与所述第2电阻并联连接，
通过使所述第3开关导通，来使所述第1放大器的增益降低至所述第2设定值，
在所述第1放大器使偏置电流和增益降低至所述第2设定值时，通过断开所述第4开关，来提高该第1放大器的截止频率。
11.一种传感器读取装置，其特征在于，包括：
至少2个以上的传感器阵列，该传感器阵列由多个传感器元件构成；以及至少2个以上的权利要求1至10中任一项所记载的半导体集成电路，该半导体集成电路对从所述传感器阵列中所包含的所述传感器元件输出的传感器信号进行放大，并依次输出由此得到的传感器放大信号。
12.如权利要求11所述的传感器读取装置，其特征在于，
第1所述半导体集成电路在输入了第1触发信号以后的时钟信号的时刻使所述第2开关导通，切换所述第1开关并依次输出所述传感器放大信号，在所述传感器放大信号的输出完成时，将第2触发信号输出至第2所述半导体集成电路，
第2所述半导体集成电路在输入了所述第2触发信号以后的所述时钟信号的时刻使所述第2开关导通，切换所述第1开关并依次输出所述传感器放大信号。
13.如权利要求11所述的传感器读取装置，其特征在于，
所述半导体集成电路的控制电路在输入了触发信号的时刻，使降低至所述第2设定值的所述第1放大器的偏置电流和增益增加至所述第1设定值，从输入了所述触发信号以后的时钟数为预先确定的次数以上的时刻起，使所述第2开关导通，并依次使所述第1开关导通，来输出所述传感器放大信号。
14.一种传感器读取方法，其特征在于，包括：
放大步骤，该放大步骤中，利用多个放大器对从多个传感器元件输入的传感器信号进行放大；
信号切换步骤，该信号切换步骤中，对于在所述放大步骤中放大得到的传感器放大信号，利用与各所述放大器相连接的多个第1开关来切换导通或断开，并依次输出所述传感器放大信号；
输出切换步骤，该输出切换步骤中，对于外部输出端子，利用第2开关对经由所述第1开关输出的所述传感器放大信号进行导通或断开的切换；以及
放大器设定变更步骤，该放大器设定变更步骤中，当在所述输出切换步骤中对于所述外部输出端子进行了断开时，将多个所述放大器中的至少1个以上的所述放大器的偏置电流和增益设为比对于所述外部输出端子进行了导通时的第1设定值要低的第2设定值。
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