JP2020135746A - 電流生成回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、第1端子から第1電流が供給される第1抵抗と、第2端子から第2電流が供給される第2抵抗と、第1正側入力端子に第1抵抗に生ずる電位が供給され、第1負側入力端子に第2抵抗に生ずる電位が供給される第1アンプ回路と、ゲートが第1アンプ回路の出力端子に接続され、ソースが第1負側入力端子に接続され、ドレインが第1差電流端子に接続された第1MOSトランジスタとを備える。
【選択図】図1
Description
これにより、センサ装置は、例えば、図5に示すような電流差を求める回路(例えば、特許文献1参照)により、2個のセンサ素子の各々から出力される電流それぞれの電流差を求め、この電流差に基づくセンシング処理を行なう。
すなわち、上記回路は、電流I1により抵抗501に生じる電位と、電流I2により抵抗502に生ずる電位との電位差を同様とする電流I3を注入し、この電流I3を電流I1と電流I2との差電流とする。
すなわち、電流I1の経路には、電位差を検出する抵抗501に加え、抵抗509、バイポーラトランジスタ503、505、507、511が設けられている。一方、電流I2の経路には、電位差を検出する抵抗502に加え、抵抗510、バイポーラトランジスタ504、506、508、512が設けられている。
ここで、電流I1の経路と電流I2の経路とは、差電流を精度良く生成するため、それぞれを構成する各素子が同様の特性を有するように作成される必要がある。
このため、抵抗501及び502の各々に供給される電流I1、I2のそれぞれに、経路における素子の製造プロセスバラツキに起因した誤差成分が含まれる。
特に、電流I1の経路における素子と電流I2の経路における素子との製造プロセスバラツキが、一方が電流を増加させて他方が電流を減少させる誤差成分として生じた場合、生成される差電流は大きな誤差を含む。
そして、特許文献1は、誤差成分が含まれた電流I1及び電流I2の各々の電流の差として差電流I3が注入されてしまう。
このため、特許文献1は、電流I1と電流I2との差電流を高い精度で生成することは困難である。
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による電流生成回路の構成例を示す回路図である。電流生成回路1は、抵抗101(第1抵抗)、抵抗102(第2抵抗)、アンプ回路103(第1アンプ回路)、アンプ回路104(第2アンプ回路)、NMOSトランジスタ105(第1MOSトランジスタ)及びNMOSトランジスタ106(第2MOSトランジスタ)の各々を備えている。上記NMOSトランジスタ105及び106の各々は、エンハンスメント型のNチャネルMOSトランジスタである。
抵抗102は、一端が端子T12(第2端子)、アンプ回路103の負側入力端子103N(第1負側入力端子)、アンプ回路104の正側入力端子104P(第2正側入力端子)及びNMOSトランジスタ105のソースに接続され、他端が接地(VSS)端子に接続されている。
アンプ回路104は、出力端子104OがNMOSトランジスタ106のゲートに接続されている。
NMOSトランジスタ105は、ドレインが差電流端子T13_1(第1差電流端子)に接続されている。
NMOSトランジスタ106は、ドレインが差電流端子T13_2(第2差電流端子)に接続されている。
端子T12には、外部回路(例えば、他のセンサ素子)により電流I2が注入される。
差電流端子T13_1には、外部回路から電流I3_1が注入される。
差電流端子T13_2には、外部回路から電流I3_2が注入される。
・I1>I2の場合
I1>I2の場合、V101>V102となり、VP1>VP2となる。
ここで、電圧V101は、電流I1が抵抗101に流れた際、電圧降下により抵抗101の両端に生じる電位である。同様に、電圧V102は、電流I2が抵抗102に流れた際、電圧降下により抵抗102の両端に生じる電位である。
これにより、NMOSトランジスタ106は、ゲートに電圧VSSが印加されるため、オフ状態となり、差電流端子T13_2から抵抗101に対して電流I3_2(ドレイン電流)を注出しない。そのため、電圧V101は、電流I1が流れることによる電圧降下として、抵抗101の両端で生成される。
そして、NMOSトランジスタ105は、ゲートに上記電圧VCON1が印加されることにより、差電流端子T13_1から抵抗102に対して、電圧VCON1に比例する電流I3_1を注入する。
このとき、電位VP2が電位VP1と同一の電圧となった場合、アンプ回路103は、出力端子103Oから出力する電圧を、所定の電圧値VCN1で固定して出力する。
この所定の電圧値VCN1がゲートに印加された際に、NMOSトランジスタ105がドレイン電流として、差電流端子T13_1から流し込む電流I3_1が、電流I1に対する電流I2の差電流である。
I1<I2の場合、V101<V102となり、VQ1<VQ2となる。
このとき、アンプ回路103は、負側入力端子103Nに入力される電位VP2が、正側入力端子103Pに入力される電位VP1を超えるため、出力端子103Oから電圧VSSを出力する。
これにより、NMOSトランジスタ105は、ゲートに電圧VSSが印加されるため、オフ状態となり、差電流端子T13_1から抵抗102に対して電流I3_1(ドレイン電流)を注入しない。そのため、電圧V102は、電流I2が流れることによる電圧降下として、抵抗102の両端で生成される。
そして、NMOSトランジスタ106は、ゲートに上記電圧VCON2が印加されることにより、差電流端子T13_2から抵抗101に対して、電圧VCON2に比例する電流I3_2を注入する。
このとき、電位VP1が上昇して電位VP2と同一の電圧となった場合、アンプ回路104は、出力端子104Oから出力する電圧を、所定の電圧値VCN2で固定して出力する。
この所定の電圧値VCN2がゲートに印加された際に、 NMOSトランジスタ106がドレイン電流として、差電流端子T13_2から流し込む電流I3_2が、電流I2に対する電流I1の差電流である。
このため、本実施形態によれば、差電流を求める際の誤差が、抵抗101及び抵抗102の製造プロセスバラツキによる抵抗値のずれのみとなり、高い精度で電流I1及びI2の差電流を生成することができる。
PMOSトランジスタ1013は、ソースが定電流源1011を介して電源(VSS)端子に接続され、ゲートがアンプ回路103(104)の正側入力端子103P(104P)と接続され、ドレインがNMOSトランジスタ1015のドレイン及びNMOSトランジスタ1017のゲートに接続されている。
NMOSトランジスタ1015は、ドレインがNMOSトランジスタ1017のゲートに接続され、ソースが接地(VSS)端子に接続されている。
上記NMOSトランジスタ1014及び1015は、カレントミラー回路を構成している。
NMOSトランジスタ1017は、ドレインが定電流源1016を介して電源(VDD)端子及びアンプ回路103(104)の出力端子103O(104O)に接続され、ソースが接地(VSS)端子に接続されている。
このため、本実施形態によれば、MOSトランジスタで構成されたアンプ回路103を用いることにより、高い精度で電流I1及びI2の差電流を生成することができる。
この構成において、端子数を削減することを目的とし、電流I1及びI2のいずれが大きいかの検出が必要な場合、アンプ回路103及び104のそれぞれの出力端子の電圧から、電流I1及びI2のいずれが他方より大きいかを検出することが可能である。
この条件下の場合においては、アンプ回路104、NMOSトランジスタ106及び差電流端子T13_2を設ける必要がなく、回路を簡単化することができる。
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態について説明する。図3は、本発明の第2の実施形態による電流生成回路の構成例を示す回路図である。電流生成回路2は、抵抗201(第1抵抗)、抵抗202(第2抵抗)、アンプ回路203(第1アンプ回路)、アンプ回路204(第2アンプ回路)、PMOSトランジスタ205(第1MOSトランジスタ)及びPMOSトランジスタ206(第2MOSトランジスタ)の各々を備えている。上記PMOSトランジスタ205及び206の各々は、エンハンスメント型のPチャネルMOSトランジスタである。
抵抗202は、一端が電源(VDD)端子に接続され、他端が端子T22(第2端子)、アンプ回路203の負側入力端子203N、アンプ回路204の正側入力端子204P及びPMOSトランジスタ205のソースに接続されている。
アンプ回路204は、出力端子204OがPMOSトランジスタ206のゲートに接続されている。
PMOSトランジスタ205は、ドレインが差電流端子T23_1(第1差電流端子)に接続されている。
PMOSトランジスタ206は、ドレインが差電流端子T23_2(第2差電流端子)に接続されている。
端子T22には、外部回路(例えば、他のセンサ素子)により電流I2が注出される。
差電流端子T23_1には、外部回路に電流I3_1が注出される。
差電流端子T23_2には、外部回路に電流I3_2が注出される。
・I1>I2の場合
I1>I2の場合、V201>V202となり、VQ1<VQ2となる。
このとき、アンプ回路204は、負側入力端子204Nに入力される電位VQ1が、正側入力端子204Pに入力される電位VQ2未満であるため、出力端子204Oから電圧VDDを出力する。
これにより、PMOSトランジスタ206は、ゲートに電圧VDDが印加されるため、オフ状態となり、差電流端子T13_2から抵抗201に対して電流I3_2を注出しない。そのため、電圧V201は、電流I1が流れることによる電圧降下として、抵抗201の両端で生成される。
そして、PMOSトランジスタ205は、ゲートに上記電圧VCON3が印加されることにより、差電流端子T23_1から抵抗202に対して、電圧VCON3に比例する電流I3_1を注出する。
このとき、電圧V202が上昇し、電位VQ2が低下して電位VQ1と同一の電圧となった場合、アンプ回路203は、出力端子203Oから出力する電圧を、所定の電圧値VCN3で固定して出力する。
この所定の電圧値VCN3がゲートに印加された際に、PMOSトランジスタ205がドレイン電流として、差電流端子T23_1から流し出す電流I3_1が、電流I1に対する電流I2の差電流である。
I1<I2の場合、V101<V102となり、VQ1>VQ2となる。
このとき、アンプ回路203は、負側入力端子203Nに入力される電位VQ2が、正側入力端子203Pに入力される電位VQ1未満であるため、出力端子203Oから電圧VDDを出力する。
これにより、PMOSトランジスタ205は、ゲートに電圧VDDが印加されるため、オフ状態となり、差電流端子T23_1から抵抗202に対して電流I3_1を注出しない。そのため、電圧V202は、電流I2が流れることによる電圧降下として、抵抗202の両端で生成される。
そして、PMOSトランジスタ206は、ゲートに上記電圧VCON4が印加されることにより、差電流端子T23_2から抵抗201に対して、電圧VCON4に比例する電流I3_2を注出する。
このとき、電圧V201が上昇し、電位VQ1が低下して電位VQ2と同一の電圧となった場合、アンプ回路204は、出力端子204Oから出力する電圧を、所定の電圧値VCN4で固定して出力する。
この所定の電圧値VCN4がゲートに印加された際に、PMOSトランジスタ206がドレイン電流として、差電流端子T23_2から流れ出す電流I3_2が、電流I2に対する電流I1の差電流である。
このため、本実施形態によれば、差電流を求める際の誤差が、抵抗201及び抵抗202の製造プロセスバラツキによる抵抗値のずれのみとなり、高い精度で電流I1及びI2の差電流を生成することができる。
PMOSトランジスタ2012は、ソースが電源(VDD)端子に接続され、ドレインがNMOSトランジスタ2014のドレイン及びPMOSトランジスタ2016のゲートに接続されている。
上記PMOSトランジスタ2011及び2012は、カレントミラー回路を構成している。
NMOSトランジスタ2014は、ゲートがアンプ回路203(204)の正側入力端子203P(204P)と接続され、ソースが定電流源2015を介して接地(VSS)端子に接続されている。
PMOSトランジスタ2016は、ソースが電源(VDD)端子に接続され、ドレインが定電流源2017を介して接地(VSS)端子及びアンプ回路203(204)の出力端子203O(204O)に接続されている。
このため、本実施形態によれば、MOSトランジスタで構成されたアンプ回路203を用いることにより、高い精度で電流I1及びI2の差電流を生成することができる。
この構成において、端子数を削減することを目的とし、電流I1及びI2のいずれが大きいかの検出が必要な場合、アンプ回路203及び204のそれぞれの出力端子の電圧から、電流I1及びI2のいずれが他方より大きいかを検出することが可能である。
この条件下の場合においては、アンプ回路204、PMOSトランジスタ206及び差電流端子T23_2を設ける必要がなく、回路を簡単化することができる。
101,102,201,202…抵抗
103,104,203,204…アンプ回路
105,106,1014,1015,1017,2013,2014…NMOSトランジスタ
205,206,1012,1013,2011,2012,2016…PMOSトランジスタ
1011,1016,2015,2017…定電流源
P1,P2,Q1,Q2…接続点
T11,T12,T21,T22…端子
T13_1,T13_2,T23_1,T23_2…差電流端子
Claims (9)
- 第1端子から第1電流が供給される第1抵抗と、
第2端子から第2電流が供給される第2抵抗と、
第1正側入力端子に前記第1抵抗に生ずる電位が供給され、第1負側入力端子に前記第2抵抗に生ずる電位が供給される第1アンプ回路と、
ゲートが前記第1アンプ回路の出力端子に接続され、ソースが前記第1負側入力端子に接続され、ドレインが第1差電流端子に接続された第1MOSトランジスタと
を備えたことを特徴とする電流生成回路。 - 前記第1抵抗が、一端が前記第2抵抗の一端と所定の電位の端子に接続され、他端が前記第1正側入力端子に接続され、
前記第2抵抗が、他端が前記第1負側入力端子に接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電流生成回路。 - 前記第1MOSトランジスタがNチャネルMOSトランジスタである
ことを特徴とする請求項2に記載の電流生成回路。 - 前記第1MOSトランジスタがPチャネルMOSトランジスタである
ことを特徴とする請求項2に記載の電流生成回路。 - 前記所定の電位の端子がVSS端子である
ことを特徴とする請求項2に記載の電流生成回路。 - 前記所定の電位の端子がVDD端子である
ことを特徴とする請求項2に記載の電流生成回路。 - 前記第1アンプ回路がMOSトランジスタで形成されており、前記第1正側入力端子及び前記第1負側入力端子が所定のMOSトランジスタのゲートで形成されている
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の電流生成回路。 - 第2負側入力端子に前記第1抵抗に生ずる電位が供給され、第2正側入力端子に前記第2抵抗に生ずる電位が供給される第2アンプ回路と、
ゲートが前記第2アンプ回路の出力端子に接続され、ソースが前記第2負側入力端子に接続され、ドレインが第2差電流端子に接続された第2MOSトランジスタと
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の電流生成回路。 - 前記第1アンプ回路がMOSトランジスタで形成されており、前記第1正側入力端子及び前記第1負側入力端子が所定のMOSトランジスタのゲートで形成され、
前記第2アンプ回路がMOSトランジスタで形成されており、前記第2正側入力端子及び前記第2負側入力端子が所定のMOSトランジスタのゲートで形成されている
ことを特徴とする請求項8に記載の電流生成回路。
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