JP2008141269A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の外部接続用端子の数を増やさず、外部に出力する電圧のダイナミックレンジを広げることである。
【解決手段】ＭＯＳトランジスタＴＲ１とＴＲ２からなる回路は、ＲＳＳＩ回路の出力電流に比例した電流を出力するカレントミラー回路を構成している。ＭＯＳトランジスタＴＲ１とＴＲ２のゲートは外部接続用端子ＰＤ１に接続され、その外部接続用端子ＰＤ１には可変抵抗ＶＲと平滑用キャパシタＣ１が並列に接続されている。この可変抵抗ＶＲの抵抗値を変化させることでカレントミラー回路の出力電流を調整する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、出力電圧を調整する回路が外付けされる半導体装置に関する。

ラジオのチュナー用ＩＣには、ＲＳＳＩ回路等の信号の検出回路が設けられている。このような検出回路では、その出力電圧レベルを調整する調整回路が設けられている。
図３は、ＲＳＳＩ回路の出力インピーダンスを下げるために、ＲＳＳＩ回路の出力側に差動増幅器を設けたＩＣの要部の回路図である。

信号電流源Ｉ１は、ＲＳＳＩ回路の脈流の出力電流を示す電流源である。この信号電流源Ｉ１の出力電流は、調整回路３２に外部接続用パッドＰＤ１を介して接続される可変抵抗ＶＲの抵抗値を変化させることで調整できる。

ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ３１のドレインに信号電流源Ｉ１が接続され、ドレインとゲートが接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ３１とＴＲ３２のゲートは互いに接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ３２のソースは抵抗Ｒ１を介して接地されている。

差動増幅器３３の非反転入力端子には、ＭＯＳトランジスタＴＲ３２のドレイン電圧が入力し、反転入力端子には差動増幅器３３の出力が帰還されている。差動増幅器３３の出力は抵抗Ｒ１２を介して外部接続用端子ＰＤ２に出力されている。

上記のＭＯＳトランジスタＴＲ３１、ＴＲ３２、差動増幅器３３等は半導体装置３１に搭載されている。
外部接続用端子ＰＤ２には平滑用キャパシタＣ１が接続されている。この平滑用キャパシタＣ１は、ＲＳＳＩ回路の出力電圧である、差動増幅器３３の出力電圧を平滑するためのものである。

図３の回路は、ＭＯＳトランジスタＴＲ３２と外部接続用端子ＰＤ２との間に差動増幅器３３を設けることで回路の出力インピーダンスを下げることができる。しかしながら、図３の回路は、ＭＯＳトランジスタＴＲ３２に流れる電流が脈流電流であるので、差動増幅器３３の出力電圧も脈流電圧となる。そして、その脈流電圧を外付けの平滑用キャパシタＣ１で平滑しているので、平滑した電圧はピーク値の約６４％の値となり、出力電圧のダイナミックレンジが狭くなるという問題点があった。

特許文献１には、ＲＳＳＩ回路の出力電圧レベルと、後段のＡ／Ｄコンバータの入力レベルが一致しない場合に、トランジスタのコレクタに接続した可変抵抗の値を変化させ２個の定電流回路に流れる電流を調整して出力電圧レベルを調整することが記載されている。

特許文献２には、液晶を駆動するドライバＩＣにおいて、バイアス電圧調整回路のバイアス調整端子間を、開放、短絡及び外付け抵抗が接続される状態を切り換え可能にすることが記載されている。
特開平１０−３３６０６３号公報 特開２０００−２６７０６４号公報

小型のＩＣが必要な用途では、ＩＣの外部接続用端子の数を増やさずに、外部出力電圧のダイナミックレンジを広げることが求められている。
本発明の課題は、半導体装置の外部接続用端子の数を増やさずに、外部に出力する電圧のダイナミックレンジを広げることである。

本発明の半導体装置は、第１の外部接続用端子と、前記第１の外部接続用端子にゲートまたはベースが共通接続され、検出回路の出力電流に応じた電流を出力するトランジスタからなるカレントミラー回路と、前記カレントミラー回路の出力電流に応じた電圧を第２の外部接続用端子を介して外部に出力するソースまたはエミッタホロワ回路を有し、前記第１の外部接続用端子に外付けされ、前記第２の外部接続用端子の出力電圧を調整する出力電圧調整回路を設ける。

この発明によれば、半導体装置の外部接続用端子の数を増やさずに、外部に出力する電圧の調整ができ、かつ出力電圧のダイナミックレンジを広げることができる。
上記の発明の半導体装置において、前記出力電圧調整回路は、前記カレントミラー回路の共通ゲートまたはベースに並列に接続される可変抵抗と平滑用キャパシタとからなる。

このように構成することで、カレントミラー回路の共通ゲートまたはベースに平滑した電圧を印加できるので、カレントミラー回路の出力電流を、検出回路の出力電流に応じて電流値が変化し、かつ平滑された電流にすることができる。

上記の発明の半導体装置において、前記カレントミラー回路は、前記検出回路の出力電流がドレインまたはソースに入力される第１のＭＯＳトランジスタと、前記第１のＭＯＳトランジスタとゲートが共通接続された第２のＭＯＳトランジスタからなり、前記可変抵抗と前記平滑用キャパシタは、一方の端子が前記第１の外部接続用端子を介して前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲートに共通に接続され、他方の端子が接地または電源電圧に接続されている。

このように構成することで、第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲートに平滑された直流電圧を印加できるので、カレントミラー回路の出力電流を、検出回路の出力電流に応じて電流値が変化し、かつ平滑された直流電流にすることができる。これにより、外部接続用端子の出力電圧のダイナミックレンジを広げることができる。

上記の発明の半導体装置において、前記検出回路は、無線信号の受信信号強度を検出するＲＳＳＩ回路である。
このように構成することで、可変抵抗の抵抗値を変化させたときに、ＲＳＳＩ回路の受信信号強度に対する出力電流の変化を示す特性の傾きを一定にすることができ、出力電流の変化範囲を抵抗値に依存せずほぼ一定にすることができる。

本発明によれば、半導体装置の外部接続用端子の数を増やさず、外部に出力する電圧の調整ができ、さらに出力電圧のダイナミックレンジを広げることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の半導体装置１１の回路の一部と、半導体装置１１の出力電圧を調整する出力電圧調整回路１２を示す図である。

第１の実施の形態は、半導体装置１１に実装されたＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）回路の出力電流を外付けの可変抵抗ＶＲで調整する場合の回路を示している。ＲＳＳＩ回路の出力電流は脈流の電流であり、その脈流の電流を信号電流源Ｉ１で表している。

信号電流源Ｉ１は、電源電圧ＶＤＤとｎチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ１のドレインとの間に接続されている。ｎチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ１のドレインはゲートに接続され、ＭＯＳトランジスタＴＲ１とＴＲ２のゲートは、直列接続された２個の静電気保護用の抵抗Ｒ０を介して互いに接続されている。このＭＯＳトランジスタＴＲ１とＴＲ２はカレントミラー回路を構成している。

ＭＯＳトランジスタＴＲ１とＴＲ２のゲートに接続された２個の抵抗Ｒ０の接続点は外部接続用パッド（端子）ＰＤ１に接続され、その外部接続用パッドＰＤ１には、外付けの平滑用キャパシタＣ１と可変抵抗ＶＲが並列に接続されている。この平滑用キャパシタＣ１と可変抵抗ＶＲは出力電圧調整回路１２を構成している。

ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレインには、ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ３のドレインが接続され、ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ３のソースは電源電圧ＶＤＤに接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ３とｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ４のゲートは互いに接続され、さらに、そのゲートはｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ３のドレインに接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ４のドレインは抵抗Ｒ１を介して接地されている。ＭＯＳトランジスタＴＲ３とＴＲ４には同じ大きさの電流が流れ、これらの回路もカレントミラー回路を構成している。

差動増幅器１３の非反転入力端子には抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖａが入力し、反転入力端子には抵抗Ｒ２の両端の電圧が入力している。差動増幅器１３の出力はＭＯＳトランジスタＴＲ５のゲートに入力し、ＭＯＳトランジスタＴＲ５のドレインは電源電圧ＶＤＤに接続され、ソースは抵抗Ｒ２を介して接地されている。ＭＯＳトランジスタＴＲ５はソースホロワ回路を構成しており、ソース電圧（抵抗Ｒ２の両端の電圧）は外部接続用パッドＰＤ２を介して外部に出力される。差動増幅器１３は、外部接続用パッドＰＤ２の出力電圧が電圧Ｖａと等しくなるようにＭＯＳトランジスタＴＲ５のゲート電圧を制御している。

上記のＭＯＳトランジスタＴＲ１〜ＴＲ５、差動増幅器１３等は半導体装置１１に搭載されており、可変抵抗ＶＲと平滑用キャパシタＣ１は外付けされている。
次に、以上のような構成の回路の動作を説明する。ＲＳＳＩ回路の出力電圧である外部接続用パッドＰＤ２の出力電圧を調整するために、可変抵抗ＶＲの値を増加または減少させると、ＭＯＳトランジスタＴＲ１、ＴＲ２のゲート電圧が変化し、ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレイン電流が変化する。ＭＯＳトランジスタＴＲ２のドレイン電流が変化すると、ＭＯＳトランジスタＴＲ３とＴＲ４のゲート電圧が変化し、ＭＯＳトランジスタＴＲ４のドレイン電流が変化する。

ＭＯＳトランジスタＴＲ４のドレイン電流が変化すると、抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖａが変化するので、差動増幅器１３は、ＭＯＳトランジスタＴＲ５のソース電圧、つまり外部接続用パッドＰＤ２の出力電圧が、電圧Ｖａと等しくなるようにＭＯＳトランジスタＴＲ５のゲート電圧を制御する。

図１の回路において、信号電流源Ｉ１から出力されるＲＳＳＩ回路の出力電流は脈流電流であるが平滑用キャパシタＣ１で常に平滑されるので、ＭＯＳトランジスタＴＲ１、ＴＲ２のゲート電圧は、ＲＳＳＩ回路の出力電流に応じて変化し、かつ平滑された直流電圧となる。そして、ＭＯＳトランジスタＴＲ４のドレイン電圧Ｖａと抵抗Ｒ２の両端の電圧が等しくなるように差動増幅器１３によりＭＯＳトランジスタＴＲ５のゲート電圧が制御される。差動増幅器１３の出力電圧は、接地電位から電源電圧ＶＤＤまで変化できるので、ＭＯＳトランジスタＴＲ５のソース電圧、つまり外部接続用パッドＰＤ２の出力電圧として接地電位から電源電圧ＶＤＤ付近まで変化する出力電圧を得ることができる。

上述した第１の実施の形態によれば、可変抵抗と平滑用キャパシタを外部接続用パッドＰＤ１を介してカレントミラー回路のゲートに接続することで、外付けの可変抵抗でＲＳＳＩ回路の出力電圧（外部接続用パッドＰＤ２の出力電圧）を調整するときに、出力電圧を平滑した直流電圧にすることができる。これにより、外部接続用パッドの数を増やさずに、出力電圧の変化範囲を接地電位から電源電圧ＶＤＤ付近までにすることができ、出力電圧のダイナミックレンジを広くできる。

また、可変抵抗ＶＲの抵抗値を変化させたときに、ＲＳＳＩ回路の受信信号強度に対するカレントミラー回路の出力電流の変化を示す特性の傾きを一定にできるので、出力電流の変化範囲を抵抗値に依存せずにほぼ一定にできる。また、ソースホロワ回路を用いることで外部接続用パッドＰＤ２の出力インピーダンスを小さくできる。

次に、図２は、本発明の第２の実施の形態の出力電圧調整回路２２と半導体装置２１の要部の回路を示す図である。
第２の実施の形態の回路構成は、基本的には第１の実施の形態と同じであり、異なる点は、出力電圧調整回路２２を電源電圧ＶＤＤ側に接続した点である。以下の説明では、図１の回路と同じ部分には同じ符号を付けてそれらの説明を省略する。

図２において、信号電流源Ｉ１は、ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ２１のドレインに接続されている。ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ２１とｐチャネルＭＯＳトランジスタＴＲ２２のゲートは、直列接続された２個の静電気保護用の抵抗Ｒ０を介して互いに接続され、２個の抵抗Ｒ０の接続点が外部接続用パッドＰＤ１に接続されている。ＭＯＳトランジスタＴＲ２１のゲートはドレインに接続されている。ＭＯＳトランジスタＴＲ２２のドレインは抵抗Ｒ１を介して接地されている。

差動増幅器２３の非反転入力端子には抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖｂが入力し、反転入力端子には、抵抗Ｒ２の両端の電圧が入力している。差動増幅器２３は、抵抗Ｒ２の両端の電圧、つまり外部接続用パッドＰＤ２の出力電圧が電圧Ｖｂと等しくなるようにＭＯＳトランジスタＴＲ２３のゲート電圧を制御する。ＭＯＳトランジスタＴＲ２３は、ソースホロワ回路を構成しており、回路の出力インピーダンスが小さくなっている。

上記のＭＯＳトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２、ＴＲ２３、差動増幅器２３等は半導体装置１１に搭載されている。
外部接続用パッドＰＤ１には、外付けの平滑用キャパシタＣ１と可変抵抗ＶＲが並列に接続され、平滑用キャパシタＣ１と可変抵抗ＶＲの他端は電源電圧ＶＤＤに接続されている。この平滑用キャパシタＣ１と可変抵抗ＶＲは、外部からカレントミラー回路のゲート電圧を変化させカレントミラー回路の出力電流を調整する出力電圧調整回路２２を構成している。

この第２の実施の形態の回路の動作は、基本的には第１の実施の形態と同じであり、可変抵抗ＶＲの値を増加または減少させると、ＭＯＳトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２のゲート電圧が変化し、ＭＯＳトランジスタＴＲ２２のドレイン電流が変化する。ＭＯＳトランジスタＴＲ２２のドレイン電流が変化すると、抵抗Ｒ１の両端の電圧Ｖｂが変化するので、差動増幅器２３は、ＭＯＳトランジスタ２３のソース電圧とＭＯＳトランジスタＴＲ２２のドレイン電圧Ｖｂが等しくなるようにＭＯＳトランジスタＴＲ２３のゲート電圧を制御する。この制御の結果、ＭＯＳトランジスタＴＲ２３のソース電圧はゲート電圧とほぼ等しくなるので、外部接続用パッドＰＤ２の出力電圧のダイナミックレンジは接地電位からほぼ電源電圧ＶＤＤまでとなる。

信号電流源Ｉ１から出力されるＲＳＳＩ回路の出力電流は脈流電流であるのでＭＯＳトランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２のゲート電圧は変動することになるが、外付けの平滑用キャパシタＣ１に大きな容量のキャパシタを使用することでゲート電圧を、平滑した電圧にすることができる。これにより、ＭＯＳトランジスタＴＲ２２の出力電流を平滑された直流電流にすることができる。外部接続用パッドＰＤ２の出力電圧は、ＭＯＳトランジスタＴＲ２３のゲート電圧、つまり差動増幅器２３の出力電圧にほぼ等しく、差動増幅器２３の出力電圧は平滑された電圧となる。従って、外部接続用パッドＰＤ２から出力される出力電圧のダイナミックレンジを接地電位からほぼ電源電圧ＶＤＤまで広げることができる。

上述した第２の実施の形態によれば、外付けの可変抵抗でＲＳＳＩ回路の出力電圧を調整するときに、外部接続用パッドＰＤ２から出力される出力電圧のダイナミックレンジを接地電位からほぼ電源電圧ＶＤＤまで広げることができる。また、出力電圧を調整する可変抵抗と平滑用キャパシタを接続するための外部接続用パッドＰＤ１と、調整された電圧を出力するための外部接続用パッドＰＤ２の２個の接続用パッドを設けるだけで良いので外部接続用パッドの数が増えない。また、カレントミラー回路の構成が簡単になる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、例えば、以下のように構成しても良い。
（１）本発明はＲＳＳＩ回路に限らず、他の検出回路にも適用できる。
（２）ＭＯＳトランジスタに限らず、バイポーラトランジスタ等にも適用できる。
（３）可変抵抗ＶＲと平滑用キャパシタＣ１を並列に接続した回路を出力電圧調整回路１１，２２と呼んでいるが、半導体装置１１と可変抵抗ＶＲと平滑用キャパシタＣ１をプリント基板等に実装した回路全体を出力電圧調整回路としても良い。

第１の実施の形態の回路図である。 第２の実施の形態の回路図である。 従来の調整回路を改善した回路を示す図である。

符号の説明

１１，１２ 半導体装置
１２、２２ 出力電圧調整回路
ＰＤ１、ＰＤ２ 外部接続用パッド
ＶＲ 可変抵抗
Ｃ１ 平滑用キャパシタ
ＴＲ１〜ＴＲ５ ＭＯＳトランジスタ
ＴＲ２１からＴＲ２３ ＭＯＳトランジスタ
１３、２３ 差動増幅器

Claims (4)

1. 第１の外部接続用端子と、
   前記第１の外部接続用端子にゲートまたはベースが共通接続され、検出回路の出力電流に応じた電流を出力するトランジスタからなるカレントミラー回路と、
   第２の外部接続用端子と、
   前記カレントミラー回路の出力電流に応じた電圧を前記第２の外部接続用端子を介して外部に出力するソースまたはエミッタホロワ回路とを有し、
   前記第１の外部接続用端子に外付けされ、前記第２の外部接続用端子の出力電圧を調整する出力電圧調整回路を設けることを特徴とする半導体装置。
2. 前記出力電圧調整回路は、前記カレントミラー回路の共通ゲートまたはベースに並列に接続される可変抵抗と平滑用キャパシタからなる請求項１記載の半導体装置。
3. 前記カレントミラー回路は、前記検出回路の出力電流がドレインまたはソースに入力される第１のＭＯＳトランジスタと、前記第１のＭＯＳトランジスタとゲートが共通接続された第２のＭＯＳトランジスタからなり、
   前記可変抵抗と前記平滑用キャパシタは、一方の端子が前記第１の外部接続用端子を介して前記第１及び第２のＭＯＳトランジスタのゲートに共通に接続され、他方の端子が接地または電源電圧に接続されている請求項１記載の半導体装置。
4. 前記検出回路は、無線信号の受信信号強度を検出するＲＳＳＩ回路である請求項１記載の半導体装置。

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