JP2009140261A - 半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】より安定して定電流回路を起動する。
【解決手段】第２の電圧ＧＮＤが供給される制御電極、ノードＮ３と接続された第１の電極、及び第２の電圧供給用ノードＮ８の電位に基づいた電流が流入する第４のノードＮ４と接続された第２の電極を備えると共に、第１の電極と第２の電極との間に所定量の電流を通電させるために制御電極に供給される電圧の大きさを表す閾値を所定値としたトランジスタＭ７、ノードＮ４と接続された制御電極、第１の電圧が供給される第１の電極、及びノードＮ２と接続された第２の電極を備えると共に、閾値を所定値より小さくしたトランジスタＭ５を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路に関する。

従来、低電力化、低消費電力化、小型化、及び高速化を満足する半導体集積回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の半導体集積回路は、図３に示すように、定電流回路部とスタートアップ回路部とを含んでいる。この定電流回路部は、動作点が２つ存在し、それぞれの動作点は、以下のようになる。
（１）Ｉ１＝Ｉ２＝０Ａ（ノードＮ１の電位は電源電圧ＶＤＤ、ノードＮ２の電位は接地電圧ＧＮＤ）
（２）トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ３、及びＭ４の各々の相互コンダクタンスｇｍを、それぞれｇｍ１、ｇｍ２、ｇｍ３、及びｇｍ４とした場合
Ｉ１＝ｋ＊Ｔ／ｑ＊｛ｌｎ（ｇｍ１＊ｇｍ２／ｇｍ３＊ｇｍ４）｝
Ｉ２＝ｇｍ２／ｇｍ１＊Ｉ１
ここで、
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：電子の電荷量
である。

ここで、スタートアップを行う際には、定電流回路に電流を流して、動作点を（２）によって示されるＩ１及びＩ２の電流値まで引き上げる必要がある。

特許文献１に記載の半導体集積回路のスタートアップ回路部は、図３に示すように、Ｍ５（ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ）、Ｍ６（ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ）、Ｃ１（静電容量素子）を含んで構成されている。この場合に、電源ＶＤＤを立ち上げた場合、初期の状態は、上記の（１）によって示される動作点の状態であり、ノードＮ１の電位は電源電圧ＶＤＤレベルである。このため、Ｍ６はオンせずＣ１はチャージされない。従って、Ｃ１の電荷は０であるので、ノードＮ３の電位は、ほぼ接地電圧ＧＮＤレベルである。そのため、Ｍ５はオンして、Ｍ４（ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ）に電流を流し込む。これにより、電流ミラーとなっているＭ３（ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ）、及びＭ１（ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ）に電流が流れ、Ｍ１の電流ミラーとなっているＭ６に電流が流れることになる。その後、ノードＮ３は電源電圧レベルＶＤＤまでチャージされてＭ５はオフし、定電流回路は（２）によって示される動作点で安定する。

この回路構成では、自己バイアス回路に電流が流れ出さない限り、スタートアップ回路はオフすることは無いため、定電流回路は電源立ち上がりスピードによらず、（２）によって示される動作点に安定することが可能となる。
特開２００２−１２４６３７号広報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の半導体集積回路では、以下のような問題がある。すなわち、低電圧動作が可能な定電流回路では、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、及びＭ４のトランジスタとして低い閾値Ｖｔ（例えば、０．１Ｖ）を使用する場合が多い。この場合、スタートアップ回路で使用しているＭ６は、Ｍ１と電流ミラーしているため、すなわち、Ｍ１とカレントミラー回路を構成しているため、Ｍ６にはＭ１と同じ低い閾値Ｖｔのトランジスタが用いられる。一般的にトランジスタは閾値Ｖｔが低いほどオフリーク電流が大きくなり、また、温度が高くなればなるほどオフリーク電流が大きくなる。そのため、低い閾値Ｖｔを使用し、電源電圧の立ち上がりが遅い場合、定電流回路が動作する以前（ノードＮ１の電位が電源電圧ＶＤＤレベルになる以前）に、Ｍ６のオフリーク電流によってノードＮ３がチャージされて、ノードＮ３の電位が電源電圧ＶＤＤレベルになってしまう。これによって、定電流回路にスタートアップ電流を供給するＭ５が常時、非導通状態になってしまい、定電流回路に電流を供給できないため、定電流回路が起動できなくなってしまう、という問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するために成されたものであり、より安定して定電流回路を起動することができる半導体集積回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の半導体集積回路は、第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードと接続された第１のカレントミラー回路と、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されると共に、前記第１のカレントミラー回路からの電流が流入する第１のノード及び第２のノードを介して前記第１のカレントミラー回路と接続された第２のカレントミラー回路と、前記第１のノードの電圧が供給される制御電極、前記第１の電圧が供給される第１の電極、及び前記第１のノードの電圧に基づいた電流が流入する第３のノードと接続された第２の電極を備えた第１のトランジスタ、前記第２の電圧が供給される制御電極、前記第３のノードと接続された第１の電極、及び前記第２の電圧供給用ノードの電位に基づいた電流が流入する第４のノードと接続された第２の電極を備えると共に、該第１の電極と該第２の電極との間に所定量の電流を通電させるために該制御電極に供給される電圧の大きさを表す閾値を所定値とした第２のトランジスタ、前記第４のノードと接続された制御電極、前記第１の電圧が供給される第１の電極、及び前記第２のノードと接続された第２の電極を備えると共に、前記閾値を前記所定値より小さくした第３のトランジスタ、並びに一方の端子が前記第４のノードと接続され、他方の端子が前記第２の電圧供給用ノードと接続された静電容量素子を備えた起動部とを含んで構成されている。

上記目的を達成するために、請求項２に係る発明の半導体集積回路は、第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードと接続された第１のカレントミラー回路と、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されると共に、前記第１のカレントミラー回路からの電流が流入する第１のノード及び第２のノードを介して前記第１のカレントミラー回路と接続された第２のカレントミラー回路と、前記第１のノードの電圧が供給される制御電極、前記第１の電圧が供給される第１の電極、及び前記第１のノードの電圧に基づいた電流が流入する第３のノードと接続された第２の電極を備えた第１のトランジスタ、前記第２の電圧が供給される制御電極、前記第３のノードと接続された第１の電極、及び前記第２の電圧供給用ノードの電位に基づいた電流が流入する第４のノードと接続された第２の電極を備えると共に、相互コンダクタンスを所定値とした第２のトランジスタ、前記第４のノードと接続された制御電極、前記第１の電圧が供給される第１の電極、及び前記第２のノードと接続された第２の電極を備えると共に、相互コンダクタンスを前記所定値より大きくした第３のトランジスタ、並びに一方の端子が前記第４のノードと接続され、他方の端子が前記第２の電圧供給用ノードと接続された静電容量素子を備えた起動部とを含んで構成されている。

上記目的を達成するために、請求項３に係る発明は、第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードと接続された第１のカレントミラー回路と、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されると共に、前記第１のカレントミラー回路からの電流が流入する第１のノード及び第２のノードを介して前記第１のカレントミラー回路と接続された第２のカレントミラー回路と、一方の端子が前記第１の電圧供給用ノードの電圧に基づいた電流が流入する第３のノードと接続され他方の端子が前記第１の電圧供給用ノードと接続された静電容量素子、前記第２のノードの電圧が供給される制御電極、前記第２の電圧が供給される第１の電極、及び前記第２のノードの電圧に基づいた電流が流入する第４のノードと接続された第２の電極を備えた第１のトランジスタ、前記第１の電圧が供給される制御電極、前記第４のノードと接続された第１の電極、及び前記第３のノードと接続された第２の電極を備えると共に、該第１の電極と該第２の電極との間に所定量の電流を通電させるために該制御電極に供給される電圧の大きさを表す閾値を所定値とした第２のトランジスタ、並びに前記第３のノードと接続された制御電極、前記第２の電圧が供給される第１の電極、及び前記第１のノードと接続された第２の電極を備えると共に、前記閾値を前記所定値より小さくした第３のトランジスタを備えた起動部とを含んで構成されている。

上記目的を達成するために、請求項４に係る発明は、第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードと接続された第１のカレントミラー回路と、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されると共に、前記第１のカレントミラー回路からの電流が流入する第１のノード及び第２のノードを介して前記第１のカレントミラー回路と接続された第２のカレントミラー回路と、一方の端子が前記第１の電圧供給用ノードの電圧に基づいた電流が流入する第３のノードと接続され他方の端子が前記第１の電圧供給用ノードと接続された静電容量素子、前記第２のノードの電圧が供給される制御電極、前記第２の電圧が供給される第１の電極、及び前記第２のノードの電圧に基づいた電流が流入する第４のノードと接続された第２の電極を備えた第１のトランジスタ、前記第１の電圧が供給される制御電極、前記第４のノードと接続された第１の電極、及び前記第３のノードと接続された第２の電極を備えると共に、相互コンダクタンスを所定値とした第２のトランジスタ、並びに前記第３のノードと接続された制御電極、前記第２の電圧が供給される第１の電極、及び前記第１のノードと接続された第２の電極を備えると共に、相互コンダクタンスを前記所定値より大きくした第３のトランジスタを備えた起動部とを含んで構成されている。

本発明の半導体集積回路によれば、より安定して定電流回路を起動することができる、という効果が得られる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態の半導体集積回路に係わる回路図である。

初めに、本発明の第１の実施の形態の半導体集積回路の構成を説明する。本発明の第１の実施の形態の半導体集積回路１０は、第１の電圧（例えば、１Ｖの電源電圧ＶＤＤ）が供給される第１の電圧供給用ノードＮ７、第１の電圧よりも低い第２の電圧（例えば、接地電圧ＧＮＤ）が供給される第２の電圧供給用ノードＮ８、定電流回路部１２、及びスタートアップ回路１４を備えている。

定電流回路部１２は、第１のノードＮ１と、第２のノードＮ２と、第１のカレントミラー回路１０１と、第２のカレントミラー回路１０２と、抵抗部Ｒ１とを含んで構成されている。

第１のカレントミラー回路１０１は、２つの第１導電型のトランジスタ（ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ）Ｍ１、Ｍ２により構成されている。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタは、制御電極（ゲート電極）と、第１の電極（例えばソース電極）と、第２の電極（例えばドレイン電極）とにより構成されている。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１及びＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２の各制御電極は、お互いに接続されている。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１及びＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２の各第１の電極は、第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードＮ７と接続されている。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１の第２の電極は第１のノードＮ１と接続され、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２の第２の電極は第２のノードＮ２と接続されている。なお、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１の制御電極は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１の第２の電極と接続（短絡）されている。ここで、第１のカレントミラー回路１０１は、制御電極に第１の電圧レベルの電圧が供給されると非導通状態となり、第２の電圧レベルの電圧が供給されると導通状態となる。なお、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１の第１の電極と第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードＮ７とが直接接続され、第２の電極と制御電極とが直接接続されていることにより、従来の半導体集積回路に比べ、高速に動作を行える。

第２のカレントミラー回路１０２は、２つの第２導電型のトランジスタ（ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ）Ｍ３、Ｍ４により構成されている。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタは、制御電極（ゲート電極）と、第１の電極（例えばソース電極）と、第２の電極（例えばドレイン電極）とにより構成されている。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３及びＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４の各制御電極は、お互いに接続されている。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３の第１の電極は抵抗部Ｒ１の一方の端子と接続され、第２の電極は第１のノードＮ１と接続されている。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４の第１の電極は第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードＮ８と接続され、第２の電極は第２のノードＮ２と接続されている。なお、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４の制御電極は、第２の電極と接続（短絡）されている。ここで、第２のカレントミラー回路１０２は、制御電極に第１の電圧レベルの電圧が供給されると導通状態となり、第２の電圧レベルの電圧が供給されると非導通状態となる。

抵抗部Ｒ１の一方の端子は第３のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３の第１の電極と接続され、他方の端子は第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードＮ８と接続されている。第１のノードＮ１と第２のノードＮ２とに流れる電流は、第２のカレントミラー回路１０２の電流利得により定まり、抵抗部Ｒ１によって決定されている。

スタートアップ回路部１４は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５と、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６と、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７と、静電容量素子（例えば、コンデンサ）Ｃ１と、第３のノードＮ３、第４のノードＮ４とにより構成されている。

ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５の制御電極は第４のノードＮ４と接続され、第１の電極は第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードＮ７と接続され、第２の電極は第２のノードＮ２と接続されている。ここで、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５は、制御電極に第１の電圧レベルの電圧が供給されると非導通状態となり、第２の電圧レベルの電圧が供給されると導通状態となる。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６の制御電極は第１のカレントミラー回路１０１の制御電極（第１のノードＮ１でも良い）と接続され、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６とはカレントミラー回路を構成している。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６の第１の電極は第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードＮ７と接続され、第２の電極は第３のノードＮ３と接続されている。ここで、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６は、制御電極に第１の電圧レベルの電圧が供給されると非導通状態となり、第２の電圧レベルの電圧が供給されると導通状態となる。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７の制御電極は第２の電圧が供給されるノードと接続され、第１の電極は第３のノードＮ３と接続され、第２の電極は第４のノードＮ４と接続されている。ここで、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７は、制御電極に第１の電圧レベルの電圧が供給されると非導通状態となり、第２の電圧レベルの電圧が供給されると導通状態となる。静電容量素子Ｃ１の一方の端子は第４のノードＮ４と接続され、他方の端子は第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されている。

なお、上記で説明したトランジスタ、例えばＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ５、Ｍ６は低電圧動作を可能にするため低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗ（例えば、０．５Ｖ）が使用されているが、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７は、この低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗよりも高い閾値Ｖｔ−ｈｉｇｈ（例えば、０．９Ｖ）が使用されている。なお、これらの閾値は、所定の電流Ｉｓが流れる場合のソース−ゲート間の電位差（いわゆるＶ_BE）を表している。

次に、本発明の第１の実施の形態の半導体集積回路の動作を説明する。

電源立ち上げ時において、第１のノードＮ１の電圧レベルは、ほぼ第１の電圧レベルであり、第２のノードＮ２の電圧レベルは、ほぼ第２の電圧レベルであり、第４のノードＮ４の電圧レベルは、ほぼ第２の電圧レベルである。よって、スタートアップ回路部１４のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５の制御電極には、第２の電圧が供給される。従って、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５は導通状態となり、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５を介して、第２のノードＮ２に電流が流れる。これにより、第２のノードＮ２の電圧レベルは上昇し、第２のカレントミラー回路１０２のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３及びＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４は導通状態となる。よって、第１のノードＮ１に電流が流れ、第１のノードＮ１の電圧レベルが降下する。第１のノードＮ１の電圧レベルが第２の電圧レベルまで降下すると、第１のカレントミラー回路１０１のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１及びＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２は導通状態となる。よって、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１を介して、第１のノードＮ１に電流が流れる。また、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２を介して、第２のノードＮ２に電流が流れる。

一方、第１のノードＮ１の電圧レベルが降下することにより、スタートアップ回路部１４のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６の制御電極に供給される電圧の電圧レベルも降下する。第１のノードＮ１の電圧レベルが第２の電圧レベルまで降下すると、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６は導通状態となり、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６、及び初期状態で導通状態となっているＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７を介して第４のノードＮ４及び静電容量素子Ｃ１に電流が流れる。そして、静電容量素子Ｃ１は電荷を徐々に蓄え、容量一杯に電荷が蓄えられると、第４のノードＮ４に電流は流れなくなる。ここで、静電容量素子Ｃ１が電荷を蓄えることにより、第４のノードＮ４の電圧が上昇する。第４のノードＮ４の電圧レベルが第１の電圧レベルまで上昇すると、スタートアップ回路部１４のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５は非導通状態となる。このとき、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５は非導通状態となるが、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２には、すでに電流が流れている。そのため、定電流回路部１２は、以降、安定して動作することができる。

ここで、本発明の原理について詳細に説明すると、電源立ち上げが遅い場合には、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５、Ｍ７以外の各トランジスタ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６）は、初期状態でオフしている状態（非導通状態）ではあるが、電圧が上がるにつれて、オフリーク電流を発生するようになる。ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６がオフリーク電流を発生すると、ノードＮ３の電圧レベルは第１の電圧に近いレベルになる。ここで、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７は初期状態で導通状態であるため、静電容量素子Ｃ１に電荷がチャージされて、ノードＮ４の電圧レベルは上昇する。このノードＮ４の電圧レベルが上昇して、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５が非導通状態となるまでに、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５は電流をＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４に供給し、定電流回路部１２に起動をかける。

電源立ち上げ途中でのＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５とＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７とのオン電流を比較した場合、上述したようにＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５には低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗ（例えば、０．５Ｖ）が使用され、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７には、この低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗよりも高い閾値Ｖｔ−ｈｉｇｈ（例えば、０．９Ｖ）が使用されているので、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のオン電流は、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７のオン電流よりも大きくなる。これにより、静電容量素子Ｃ１へ電荷をチャージする前にＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５がオン状態（導通状態）となることで、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のオン電流をスタートアップさせるためのスタートアップ電流として定電流回路部１２に供給し、起動をかけることになる。その後、ノードＮ４は第１の電圧レベルまでチャージされて、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５はオフ状態となって、定電流回路部１２は下記の（３）が示す動作点で安定する。
（３）トランジスタＭ１、Ｍ２、Ｍ３、及びＭ４の各々の相互コンダクタンスｇｍを、それぞれｇｍ１、ｇｍ２、ｇｍ３、及びｇｍ４とした場合
Ｉ１＝ｋ＊Ｔ／ｑ＊｛ｌｎ（ｇｍ１＊ｇｍ２／ｇｍ３＊ｇｍ４）｝
Ｉ２＝ｇｍ２／ｇｍ１＊Ｉ１
ここで、
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：絶対温度
ｑ：電子の電荷量
であり、＊は乗算記号を表す。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ６と静電容量素子Ｃ１との間に、高い閾値Ｖｔ−ｈｉｇｈ（例えば、０．９Ｖ）が使用されたＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７を設けたことで、低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗ（例えば、０．５Ｖ）が使用されたトランジスタで構成されている定電流回路部１２での電源電圧ＶＤＤの立ち上がりが遅い場合でも、必ずＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５がオン状態となり、定電流回路部１２にスタートアップ電流を供給し、確実に上記の（３）が示す動作点に安定することが可能となる。

なお、第１の実施の形態において、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５に低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗ（例えば、０．５Ｖ）を使用して、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７に、この低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗよりも高い閾値Ｖｔ−ｈｉｇｈ（例えば、０．９Ｖ）を使用することにより、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のオン電流が、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７のオン電流よりも大きくなる例について説明したが、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５の相互コンダクタンスｇｍ５よりＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７の相互コンダクタンスｇｍ７が小さくなるようにすることにより、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５のオン電流が、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ７のオン電流よりも大きくなるようにしてもよい。

［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態の半導体集積回路に係わる回路図である。

本発明の第２の実施の形態の半導体集積回路は、本発明の第１の実施の形態の半導体集積回路のスタートアップ回路部１４におけるＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ５、Ｍ６、Ｍ７の代わりに、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８、Ｍ９、Ｍ１０を設けた構成になっている。

スタートアップ回路部１４のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８の制御電極は第５のノードＮ５と接続され、第１の電極は第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードＮ８と接続され、第２の電極は第１のノードＮ１と接続されている。ここで、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８は、制御電極に第１の電圧レベルの電圧が供給されると導通状態となり、第２の電圧レベルの電圧が供給されると非導通状態となる。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ９の制御電極は第２のカレントミラー回路１０２の制御電極（第２のノードＮ２でも良い）と接続され、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３とＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ９とはカレントミラー回路を構成している。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ９の第１の電極は第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードＮ８と接続され、第２の電極は第６のノードＮ６と接続されている。ここで、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ９は、制御電極に第１の電圧レベルの電圧が供給されると導通状態となり、第２の電圧レベルの電圧が供給されると非導通状態となる。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０の制御電極は第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードＮ７と接続され、第１の電極は第５のノードＮ５と接続され、第２の電極は第６のノードＮ６と接続されている。ここで、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０は、制御電極に第１の電圧レベルの電圧が供給されると導通状態となり、第２の電圧レベルの電圧が供給されると非導通状態となる。静電容量素子Ｃ１の一方の端子は第５のノードＮ５と接続され、他方の端子は第１の電圧が供給されるノードと接続されている。

なお、上記で説明したトランジスタ、例えばＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３、Ｍ４、Ｍ８、Ｍ９は低電圧動作を可能にするため低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗ（例えば、０．５Ｖ）が使用されているが、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０は、この低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗよりも高い閾値Ｖｔ−ｈｉｇｈ（例えば、０．９Ｖ）が使用されている。なお、これらの閾値は、上記で説明したように、所定の電流Ｉｓが流れる場合のソース−ゲート間の電位差（いわゆるＶ_BE）を表している。

次に、本発明の第２の実施の形態の半導体集積回路の動作を説明する。

電源立ち上げ時において、第１のノードＮ１の電圧レベルは、ほぼ第１の電圧レベルであり、第２のノードＮ２の電圧レベルは、ほぼ第２の電圧レベルであり、第５のノードＮ５の電圧レベルは、ほぼ第１の電圧レベルである。よって、スタートアップ回路部１４のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８の制御電極には、第１の電圧が供給される。従って、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８は導通状態となり、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８を介して、第１のノードＮ１に電流が流れる。それにより、第１のノードＮ１の電圧レベルは降下し、第１のカレントミラー回路１０１のＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１及びＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ２は導通状態となる。よって、第２のノードＮ２に電流が流れ、第２のノードＮ２の電圧レベルが上昇する。第２のノードＮ２の電圧レベルが第１の電圧レベルまで上昇すると、第２のカレントミラー回路１０２のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ３及びＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ４は導通状態となる。よって、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２に電流が流れる。

一方、第２のノードＮ２の電圧レベルが上昇することにより、スタートアップ回路部１４のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ９の制御電極に供給される電圧の電圧レベルも上昇する。第２のノードＮ２の電圧レベルが第１の電圧レベルまで上昇すると、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ９は導通状態となる。また、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０は初期状態で導通状態となっている。これにより、静電容量素子Ｃ１の蓄えている電荷が徐々に流れてなくなることにより、第５のノードＮ５の電圧が降下する。第５のノードＮ５の電圧レベルが第２の電圧レベルまで降下すると、スタートアップ回路部１４のＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８は非導通状態となる。このとき、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８は非導通状態となるが、第１のノードＮ１及び第２のノードＮ２には、すでに電流が流れている。そのため、定電流回路部１２は、以降、安定して動作することができる。

ここで、本発明の原理について詳細に説明すると、電源立ち上げが遅い場合には、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８、Ｍ１０以外の各トランジスタ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ９）は、初期状態でオフしている状態（非導通状態）ではあるが、電圧が上がるにつれて、オフリーク電流を発生するようになる。ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ９がオフリーク電流を発生すると、ノードＮ６の電圧レベルは第１の電圧に近いレベルになる。ここで、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０は初期状態で導通状態であるため、静電容量素子Ｃ１から電荷がディスチャージされて、徐々にノードＮ５の電圧レベルが下降する。このノードＮ５の電圧レベルが下降して、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８がオフ状態となるまで、ＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８は電流をＰチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１に供給し、定電流回路部１２に起動をかける。

電源立ち上げ途中でのＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８とＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０とのオン電流を比較した場合、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８には低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗ（例えば、０．５Ｖ）が使用され、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０には、この低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗよりも高い閾値Ｖｔ−ｈｉｇｈ（例えば、０．９Ｖ）が使用されているので、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８のオン電流は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０のオン電流よりも大きくなる。これにより、静電容量素子Ｃ１から電荷をディスチャージする前にＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８がオン状態となることで、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８のオン電流をスタートアップさせるためのスタートアップ電流として定電流回路部１２に供給し、起動をかけることになる。その後、ノードＮ５は第２の電圧レベルまでディスチャージされて、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８はオフ状態となって、定電流回路部１２は上記の（３）が示す動作点で安定する。

以上説明したように、第２の実施形態によれば、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ９と静電容量素子Ｃ１との間に、高い閾値Ｖｔ−ｈｉｇｈ（例えば、０．９Ｖ）が使用されたＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０を設けたことで、低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗ（例えば、０．５Ｖ）が使用されたトランジスタで構成されている定電流回路部１２での電源電圧ＶＤＤの立ち上がりが遅い場合でも、必ずＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８がオン状態となり、定電流回路部１２にスタートアップ電流を供給し、確実に上記の（３）が示す動作点に安定することが可能となる。

なお、第２の実施の形態において、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８に低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗ（例えば、０．５Ｖ）を使用して、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０に、この低い閾値Ｖｔ−ｌｏｗよりも高い閾値Ｖｔ−ｈｉｇｈ（例えば、０．９Ｖ）を使用することにより、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８のオン電流が、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０のオン電流よりも大きくなる例について説明したが、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０の相互コンダクタンスｇｍ１０が、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８の相互コンダクタンスｇｍ８が小さくなるようにすることにより、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ８のオン電流が、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタＭ１０のオン電流よりも大きくなるようにしてもよい。

なお、以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の各実施の形態では、第１の電極としてソース電極、第２の電極としてドレイン電極を例に挙げて説明したが、第１の電極をドレイン電極、第２の電極をソース電極となるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体集積回路の構成を示す概略図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体集積回路の構成を示す概略図である。 従来の半導体集積回路の構成を示す概略図である。

符号の説明

１２・・・・・・・・・・・・・・・定電流回路部
１４・・・・・・・・・・・・・・・スタートアップ回路部１４
１０１・・・・・・・・・・・・・・第１のカレントミラー回路
１０２・・・・・・・・・・・・・・第２のカレントミラー回路
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ５、Ｍ６、Ｍ７・・・ＰチャンネルＭＯＳトランジスタ
Ｍ３、Ｍ４・・・・・・・・・・・・ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ

Claims (4)

1. 第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードと接続された第１のカレントミラー回路と、
   前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されると共に、前記第１のカレントミラー回路からの電流が流入する第１のノード及び第２のノードを介して前記第１のカレントミラー回路と接続された第２のカレントミラー回路と、
   前記第１のノードの電圧が供給される制御電極、前記第１の電圧が供給される第１の電極、及び前記第１のノードの電圧に基づいた電流が流入する第３のノードと接続された第２の電極を備えた第１のトランジスタ、前記第２の電圧が供給される制御電極、前記第３のノードと接続された第１の電極、及び前記第２の電圧供給用ノードの電位に基づいた電流が流入する第４のノードと接続された第２の電極を備えると共に、該第１の電極と該第２の電極との間に所定量の電流を通電させるために該制御電極に供給される電圧の大きさを表す閾値を所定値とした第２のトランジスタ、前記第４のノードと接続された制御電極、前記第１の電圧が供給される第１の電極、及び前記第２のノードと接続された第２の電極を備えると共に、前記閾値を前記所定値より小さくした第３のトランジスタ、並びに一方の端子が前記第４のノードと接続され、他方の端子が前記第２の電圧供給用ノードと接続された静電容量素子を備えた起動部と、
   を含む半導体集積回路。
2. 第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードと接続された第１のカレントミラー回路と、
   前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されると共に、前記第１のカレントミラー回路からの電流が流入する第１のノード及び第２のノードを介して前記第１のカレントミラー回路と接続された第２のカレントミラー回路と、
   前記第１のノードの電圧が供給される制御電極、前記第１の電圧が供給される第１の電極、及び前記第１のノードの電圧に基づいた電流が流入する第３のノードと接続された第２の電極を備えた第１のトランジスタ、前記第２の電圧が供給される制御電極、前記第３のノードと接続された第１の電極、及び前記第２の電圧供給用ノードの電位に基づいた電流が流入する第４のノードと接続された第２の電極を備えると共に、相互コンダクタンスを所定値とした第２のトランジスタ、前記第４のノードと接続された制御電極、前記第１の電圧が供給される第１の電極、及び前記第２のノードと接続された第２の電極を備えると共に、相互コンダクタンスを前記所定値より大きくした第３のトランジスタ、並びに一方の端子が前記第４のノードと接続され、他方の端子が前記第２の電圧供給用ノードと接続された静電容量素子を備えた起動部と、
   を含む半導体集積回路。
3. 第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードと接続された第１のカレントミラー回路と、
   前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されると共に、前記第１のカレントミラー回路からの電流が流入する第１のノード及び第２のノードを介して前記第１のカレントミラー回路と接続された第２のカレントミラー回路と、
   一方の端子が前記第１の電圧供給用ノードの電圧に基づいた電流が流入する第３のノードと接続され他方の端子が前記第１の電圧供給用ノードと接続された静電容量素子、前記第２のノードの電圧が供給される制御電極、前記第２の電圧が供給される第１の電極、及び前記第２のノードの電圧に基づいた電流が流入する第４のノードと接続された第２の電極を備えた第１のトランジスタ、前記第１の電圧が供給される制御電極、前記第４のノードと接続された第１の電極、及び前記第３のノードと接続された第２の電極を備えると共に、該第１の電極と該第２の電極との間に所定量の電流を通電させるために該制御電極に供給される電圧の大きさを表す閾値を所定値とした第２のトランジスタ、並びに前記第３のノードと接続された制御電極、前記第２の電圧が供給される第１の電極、及び前記第１のノードと接続された第２の電極を備えると共に、前記閾値を前記所定値より小さくした第３のトランジスタを備えた起動部と、
   を含む半導体集積回路。
4. 第１の電圧が供給される第１の電圧供給用ノードと接続された第１のカレントミラー回路と、
   前記第１の電圧よりも低い第２の電圧が供給される第２の電圧供給用ノードと接続されると共に、前記第１のカレントミラー回路からの電流が流入する第１のノード及び第２のノードを介して前記第１のカレントミラー回路と接続された第２のカレントミラー回路と、
   一方の端子が前記第１の電圧供給用ノードの電圧に基づいた電流が流入する第３のノードと接続され他方の端子が前記第１の電圧供給用ノードと接続された静電容量素子、前記第２のノードの電圧が供給される制御電極、前記第２の電圧が供給される第１の電極、及び前記第２のノードの電圧に基づいた電流が流入する第４のノードと接続された第２の電極を備えた第１のトランジスタ、前記第１の電圧が供給される制御電極、前記第４のノードと接続された第１の電極、及び前記第３のノードと接続された第２の電極を備えると共に、相互コンダクタンスを所定値とした第２のトランジスタ、並びに前記第３のノードと接続された制御電極、前記第２の電圧が供給される第１の電極、及び前記第１のノードと接続された第２の電極を備えると共に、相互コンダクタンスを前記所定値より大きくした第３のトランジスタを備えた起動部と、
   を含む半導体集積回路。

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