JP4473627B2 - Constant current source, amplifier circuit and constant voltage circuit using the constant current source - Google Patents

Constant current source, amplifier circuit and constant voltage circuit using the constant current source Download PDF

Info

Publication number
JP4473627B2
JP4473627B2 JP2004113039A JP2004113039A JP4473627B2 JP 4473627 B2 JP4473627 B2 JP 4473627B2 JP 2004113039 A JP2004113039 A JP 2004113039A JP 2004113039 A JP2004113039 A JP 2004113039A JP 4473627 B2 JP4473627 B2 JP 4473627B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
circuit unit
time
outputs
conversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004113039A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005301410A (en
Inventor
弘造 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2004113039A priority Critical patent/JP4473627B2/en
Publication of JP2005301410A publication Critical patent/JP2005301410A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4473627B2 publication Critical patent/JP4473627B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)

Description

本発明は、自己較正が可能な定電流源に関し、特にモニタ電流源の電流値を時間変換し、変換された時間に基づいたデジタル信号によって複数の定電流回路の電流値を設定するようにした定電流源と、該定電流源を使用した増幅回路及び定電圧回路に関する。   The present invention relates to a constant current source capable of self-calibration, and in particular, converts a current value of a monitor current source into a time, and sets a current value of a plurality of constant current circuits by a digital signal based on the converted time. The present invention relates to a constant current source, an amplifier circuit using the constant current source, and a constant voltage circuit.

図8は、半導体装置内でよく用いられている従来の基準電流源100の回路例を示した図である。
図8において、基準電流源100は、デプレッション型のNMOSトランジスタM101とエンハンスメント型のNMOSトランジスタM102で構成されている。なお、以下、特に明記していないMOSトランジスタはすべてエンハンスメント型である。
NMOSトランジスタM101のゲートはソースに接続され、該接続部はNMOSトランジスタM102のドレインに接続されている。また、NMOSトランジスタM102のゲートとドレインが接続されている。
FIG. 8 is a diagram showing a circuit example of a conventional reference current source 100 that is often used in a semiconductor device.
In FIG. 8, the reference current source 100 includes a depletion type NMOS transistor M101 and an enhancement type NMOS transistor M102. In the following description, all MOS transistors not particularly specified are of the enhancement type.
The gate of the NMOS transistor M101 is connected to the source, and the connection is connected to the drain of the NMOS transistor M102. The gate and drain of the NMOS transistor M102 are connected.

図9は、NMOSトランジスタM101及びM102におけるゲート電圧とドレイン電流との関係例を示した図である。
図9から分かるように、NMOSトランジスタM101は、ゲート電圧が0Vのときでも電流値i0のドレイン電流が流れる。NMOSトランジスタM101のゲートがソースに接続されていることから、NMOSトランジスタM101のドレイン電流は電流値i0になる。NMOSトランジスタM102のドレイン電流は、NMOSトランジスタM101のドレイン電流と同じであるためやはり電流値i0になる。NMOSトランジスタM102のゲート電圧Vg102は、NMOSトランジスタM102のドレイン電流が電流値i0になる電圧値に設定され、基準電流源100は、簡易の基準電圧源としても利用されている。
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship example between the gate voltage and the drain current in the NMOS transistors M101 and M102.
As can be seen from FIG. 9, in the NMOS transistor M101, a drain current having a current value i0 flows even when the gate voltage is 0V. Since the gate of the NMOS transistor M101 is connected to the source, the drain current of the NMOS transistor M101 has a current value i0. Since the drain current of the NMOS transistor M102 is the same as the drain current of the NMOS transistor M101, the current value is also i0. The gate voltage Vg102 of the NMOS transistor M102 is set to a voltage value at which the drain current of the NMOS transistor M102 becomes a current value i0, and the reference current source 100 is also used as a simple reference voltage source.

しかし、デプレッション型のNMOSトランジスタは、製造プロセスでのバラツキが大きく、ドレイン電流の電流値i0のバラツキは、+100%から−60%の範囲になる。更に温度依存性も大きいため、図8のような回路では、電流精度が要求される用途に使用することができなかった。
そこで、製造プロセスでのバラツキに影響されない定電流源として、図10で示すようなものがあった(例えば、特許文献1参照。)。
図10の定電流源110は、3つのNMOSトランジスタM112〜M114と、該3つのNMOSトランジスタM112〜M114から1回のドナーイオンのインプランテーションのみで作られるデプレッション型のNMOSトランジスタM111とで構成され、NMOSトランジスタM111〜M114において、サブストレートゲートとソースがそれぞれ接続されている。
However, the depletion type NMOS transistor has a large variation in the manufacturing process, and the variation of the current value i0 of the drain current is in the range of + 100% to −60%. Further, since the temperature dependency is large, the circuit as shown in FIG. 8 cannot be used for applications requiring current accuracy.
Therefore, there is a constant current source as shown in FIG. 10 that is not affected by variations in the manufacturing process (for example, see Patent Document 1).
The constant current source 110 in FIG. 10 includes three NMOS transistors M112 to M114 and a depletion type NMOS transistor M111 that is made from the three NMOS transistors M112 to M114 by only one implantation of donor ions. In the NMOS transistors M111 to M114, the substrate gate and the source are respectively connected.

チャネルの幅及び長さの比と導電係数との積からなるチャネル係数において、NMOSトランジスタM111のチャネル係数とNMOSトランジスタM112のチャネル係数との比の平方根と、NMOSトランジスタM111のチャネル係数とNMOSトランジスタM113のチャネル係数との比の平方根との和が1となる物理的寸法のパターンで、NMOSトランジスタM111〜M114を接続している。   In the channel coefficient that is the product of the channel width and length ratio and the conductivity coefficient, the square root of the ratio of the channel coefficient of the NMOS transistor M111 and the channel coefficient of the NMOS transistor M112, the channel coefficient of the NMOS transistor M111, and the NMOS transistor M113 The NMOS transistors M111 to M114 are connected in a physical dimension pattern in which the sum of the square root of the ratio and the channel coefficient is 1.

この結果、図10の定電流源110では、NMOSトランジスタM111〜M114のパターンを特定のサイズとし、NMOSトランジスタM111を、NMOSトランジスタM112〜114から1回のドナーイオンのインプランテーションのみで作ることにより、打ち込みイオンの総数を、正確に制御することができ、定電流値の製造プロセスでのバラツキを小さくすることができ、更に温度特性のコントロールも容易になった。
特開平6−4160号公報
As a result, in the constant current source 110 of FIG. 10, the pattern of the NMOS transistors M111 to M114 is set to a specific size, and the NMOS transistor M111 is formed by only one implantation of donor ions from the NMOS transistors M112 to 114. The total number of implanted ions can be accurately controlled, variation in the constant current value manufacturing process can be reduced, and temperature characteristics can be easily controlled.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-4160

しかし、このような従来の定電流源では、製造プロセスが制約されてしまうため、他の特性を向上させるために別の製造プロセスを使うといったことができなくなるという問題があった。また、温度特性のコントロールが容易になった反面、温度特性そのものが大きくなるという問題があり、更に、トランジスタのしきい値電圧のばらつき自体は改善されていないため、定電流源からの電流のばらつきそのものは残ってしまうという問題があった。また、デプレッション型、エンハンスメント型のどちらのMOSトランジスタとも、W(チャネル幅)/L(チャネル長)のサイズ比に制約があるため、該制約とは異なるW/Lサイズ比が必要で、温度特性フラットなED型基準電圧源と共用することができず、結果として総消費電流が増加するという問題があった。   However, such a conventional constant current source has a problem in that the manufacturing process is restricted, so that another manufacturing process cannot be used to improve other characteristics. In addition, while the temperature characteristics can be easily controlled, there is a problem that the temperature characteristics themselves become large, and further, the variation in the threshold voltage of the transistor itself has not been improved. There was a problem that it remained. In addition, both the depletion-type and enhancement-type MOS transistors have restrictions on the size ratio of W (channel width) / L (channel length), so a W / L size ratio different from the restrictions is required, and temperature characteristics There is a problem in that it cannot be shared with a flat ED type reference voltage source, resulting in an increase in total current consumption.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、製造プロセスの制約がなく、MOSトランジスタのしきい値のバラツキや温度依存性の影響を受けず、更にED型基準電圧源と共用することが可能な定電流源、並びにその定電流源を使用した増幅回路及び定電圧回路を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, has no manufacturing process restrictions, is not affected by variations in threshold values of the MOS transistors, and is not affected by temperature dependence. Further, the ED type reference voltage is provided. It is an object to obtain a constant current source that can be shared with a power source, and an amplifier circuit and a constant voltage circuit using the constant current source.

この発明に係る定電流源は、設定された電流値の定電流を生成して出力する定電流源において、
所定のモニタ電流i1を生成して出力するモニタ電流源と、
入力された制御信号S2に応じて、該モニタ電流源からのモニタ電流値を時間に変換する動作を開始し、該変換が終了すると所定の変換終了信号S3を出力する電流−時間変換回路部と、
該電流−時間変換回路部に前記制御信号S2を出力して動作制御を行い、該電流−時間変換回路部による変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力する電流設定コード生成回路部と、
該電流設定コード生成回路部から出力される電流設定コードS4に応じた電流を生成して出力する少なくとも1つの定電流回路部と、
を備え、
前記電流設定コード生成回路部は、入力された制御信号S1に応じて前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させ、該変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力し、定電流回路部から出力される定電流値の補正を行うものである。
The constant current source according to the present invention is a constant current source that generates and outputs a constant current having a set current value.
A monitor current source for generating and outputting a predetermined monitor current i1;
A current-time conversion circuit unit that starts an operation of converting the monitor current value from the monitor current source into time according to the input control signal S2, and outputs a predetermined conversion end signal S3 when the conversion is completed; ,
A current setting code that outputs and outputs the control signal S2 to the current-time conversion circuit unit and generates and outputs a current setting code S4 corresponding to the time required for the conversion by the current-time conversion circuit unit A generation circuit unit;
At least one constant current circuit unit that generates and outputs a current according to the current setting code S4 output from the current setting code generation circuit unit;
With
The current setting code generation circuit unit causes the current-time conversion circuit unit to start time conversion of the monitor current value according to the input control signal S1, and the current setting code according to the time required for the conversion S4 is generated and output, and the constant current value output from the constant current circuit unit is corrected.

具体的には、前記電流−時間変換回路部は、
前記モニタ電流値に比例した電流を生成して出力する第1比例電流生成回路と、
該第1比例電流生成回路の出力電流によって充電されるコンデンサと、
所定の基準電圧Vrを生成して出力する基準電圧発生回路と、
前記コンデンサの端子電圧Vcと該基準電圧Vrとの電圧比較を行い、該比較結果に応じた信号を出力する比較回路と、
前記制御信号S2に応じて前記コンデンサに充電された電荷を放電する放電回路と、
を備え、
前記放電回路は、前記制御信号S2に応じてモニタ電流値を時間に変換する動作を開始する場合、前記コンデンサに対して放電を停止させて第1比例電流生成回路の出力電流によって充電させ、前記比較回路は、該コンデンサの端子電圧Vcが基準電圧Vrになると前記所定の変換終了信号S3を出力するようにした。
Specifically, the current-time conversion circuit unit includes:
A first proportional current generation circuit that generates and outputs a current proportional to the monitor current value;
A capacitor charged by the output current of the first proportional current generating circuit;
A reference voltage generation circuit that generates and outputs a predetermined reference voltage Vr;
A comparison circuit for performing a voltage comparison between the terminal voltage Vc of the capacitor and the reference voltage Vr and outputting a signal according to the comparison result;
A discharge circuit for discharging the electric charge charged in the capacitor in response to the control signal S2,
With
When starting the operation of converting the monitor current value into time according to the control signal S2, the discharge circuit stops discharging the capacitor and charges it with the output current of the first proportional current generation circuit, The comparison circuit outputs the predetermined conversion end signal S3 when the terminal voltage Vc of the capacitor reaches the reference voltage Vr.

また、前記電流設定コード生成回路部は、
前記制御信号S1に応じて、前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させる変換制御回路と、
該変換制御回路が前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させてから、電流−時間変換回路部が前記所定の変換終了信号S3を出力するまでの時間を計測する時間計測回路と、
該時間計測回路の計測時間T1と所定の基準時間Tsとの差分に応じたm(正の整数)ビットのデジタル信号である電流設定コードS4を生成して出力するコード生成回路と、
を備えるようにした。
In addition, the current setting code generation circuit unit
A conversion control circuit for causing the current-time conversion circuit unit to start time conversion of a monitor current value in response to the control signal S1;
The time from when the conversion control circuit starts time conversion of the monitor current value to the current-time conversion circuit unit until the current-time conversion circuit unit outputs the predetermined conversion end signal S3 is measured. A time measurement circuit;
A code generation circuit that generates and outputs a current setting code S4 that is a digital signal of m (positive integer) bits corresponding to a difference between the measurement time T1 of the time measurement circuit and a predetermined reference time Ts;
I was prepared to.

また、前記定電流回路部は、
所定の基準電流i2を生成して出力する基準電流源と、
該基準電流i2に比例した複数の電流をそれぞれ生成して出力する第2比例電流生成回路と、
前記電流設定コードS4に応じて該第2比例電流生成回路から出力された各比例電流の少なくとも1つを選択して出力する選択回路と、
を備えるようにした。
The constant current circuit section is
A reference current source for generating and outputting a predetermined reference current i2;
A second proportional current generation circuit that generates and outputs a plurality of currents proportional to the reference current i2,
A selection circuit that selects and outputs at least one of the respective proportional currents output from the second proportional current generation circuit in accordance with the current setting code S4;
I was prepared to.

一方、前記モニタ電流i1と前記基準電流i2は、比例関係にあるようにし、前記基準電流源は、モニタ電流源をなすようにしてもよい。   On the other hand, the monitor current i1 and the reference current i2 may be in a proportional relationship, and the reference current source may be a monitor current source.

また、前記電流設定コード生成回路部は、電源投入時又は起動時に、前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させることを指示する前記制御信号S1が入力されるようにした。   The current setting code generation circuit unit receives the control signal S1 instructing the current-time conversion circuit unit to start time conversion of the monitor current value at power-on or startup. I made it.

また、前記電流設定コード生成回路部は、所定の時間ごとに、前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させることを指示する前記制御信号S1が入力されるようにしてもよい。   Further, the current setting code generation circuit unit receives the control signal S1 instructing the current-time conversion circuit unit to start time conversion of the monitor current value every predetermined time. May be.

前記モニタ電流源、電流−時間変換回路部、電流設定コード生成回路部及び定電流回路部は、1チップ半導体装置に集積され、前記モニタ電流源、電流−時間変換回路部及び電流設定コード生成回路部は、1チップにそれぞれ1つ集積されるようにしてもよい。   The monitor current source, current-time conversion circuit unit, current setting code generation circuit unit, and constant current circuit unit are integrated in a one-chip semiconductor device, and the monitor current source, current-time conversion circuit unit, and current setting code generation circuit One unit may be integrated on each chip.

また、この発明に係る増幅回路は、定電流源からバイアス電流が供給される増幅回路において、
前記定電流源は、
所定のモニタ電流i1を生成して出力するモニタ電流源と、
入力された制御信号S2に応じて、該モニタ電流源からのモニタ電流値を時間に変換する動作を開始し、該変換が終了すると所定の変換終了信号S3を出力する電流−時間変換回路部と、
該電流−時間変換回路部に前記制御信号S2を出力して動作制御を行い、該電流−時間変換回路部による変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力する電流設定コード生成回路部と、
該電流設定コード生成回路部から出力される電流設定コードS4に応じた電流を生成して出力する少なくとも1つの定電流回路部と、
を備え、
前記電流設定コード生成回路部は、入力された制御信号S1に応じて前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させ、該変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力し、定電流回路部から出力される定電流値の補正を行うものである。
The amplifier circuit according to the present invention is an amplifier circuit to which a bias current is supplied from a constant current source.
The constant current source is:
A monitor current source for generating and outputting a predetermined monitor current i1;
A current-time conversion circuit unit that starts an operation of converting the monitor current value from the monitor current source into time according to the input control signal S2, and outputs a predetermined conversion end signal S3 when the conversion is completed; ,
A current setting code that outputs and outputs the control signal S2 to the current-time conversion circuit unit and generates and outputs a current setting code S4 corresponding to the time required for the conversion by the current-time conversion circuit unit A generation circuit unit;
At least one constant current circuit unit that generates and outputs a current according to the current setting code S4 output from the current setting code generation circuit unit;
With
The current setting code generation circuit unit causes the current-time conversion circuit unit to start time conversion of the monitor current value according to the input control signal S1, and the current setting code according to the time required for the conversion S4 is generated and output, and the constant current value output from the constant current circuit unit is corrected.

また、この発明に係る定電圧回路は、定電流源からバイアス電流が供給される誤差増幅回路を使用した定電圧回路において、
前記定電流源は、
所定のモニタ電流i1を生成して出力するモニタ電流源と、
入力された制御信号S2に応じて、該モニタ電流源からのモニタ電流値を時間に変換する動作を開始し、該変換が終了すると所定の変換終了信号S3を出力する電流−時間変換回路部と、
該電流−時間変換回路部に前記制御信号S2を出力して動作制御を行い、該電流−時間変換回路部による変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力する電流設定コード生成回路部と、
該電流設定コード生成回路部から出力される電流設定コードS4に応じた電流を生成して出力する少なくとも1つの定電流回路部と、
を備え、
前記電流設定コード生成回路部は、入力された制御信号S1に応じて前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させ、該変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力し、定電流回路部から出力される定電流値の補正を行うものである。
Further, the constant voltage circuit according to the present invention is a constant voltage circuit using an error amplifier circuit to which a bias current is supplied from a constant current source.
The constant current source is:
A monitor current source for generating and outputting a predetermined monitor current i1;
A current-time conversion circuit unit that starts an operation of converting the monitor current value from the monitor current source into time according to the input control signal S2, and outputs a predetermined conversion end signal S3 when the conversion is completed; ,
A current setting code that outputs and outputs the control signal S2 to the current-time conversion circuit unit and generates and outputs a current setting code S4 corresponding to the time required for the conversion by the current-time conversion circuit unit A generation circuit unit;
At least one constant current circuit unit that generates and outputs a current according to the current setting code S4 output from the current setting code generation circuit unit;
With
The current setting code generation circuit unit causes the current-time conversion circuit unit to start time conversion of the monitor current value according to the input control signal S1, and the current setting code according to the time required for the conversion S4 is generated and output, and the constant current value output from the constant current circuit unit is corrected.

本発明によれば、1チップに多数の定電流源が集積された半導体装置の各定電流回路部の電流値を、モニタ電流源の電流値を測定することで各定電流回路部の電流値と設計値とのズレ量を調べ、該ズレ量に基づいて定電流回路部の電流値を補正する信号を生成し、該補正信号によって各定電流回路部の電流値を補正するようにした。このことから、製造プロセスの制約や、MOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきによる影響もなく、しかもED型基準電圧源との共用も可能な、高精度の定電流源を得ることができる。
また、モニタ電流源の電流値測定を所定の時間ごとに繰り返し行い、その度に電流補正量の更新を行うようにしたため、温度依存性の大きい定電流源においても、温度変化による電流の変化を補正することができ、高精度の電流を出力することができる。
According to the present invention, the current value of each constant current circuit unit is measured by measuring the current value of each constant current circuit unit of the semiconductor device in which a large number of constant current sources are integrated on one chip, and the current value of the monitor current source. And a design value are examined, a signal for correcting the current value of the constant current circuit unit is generated based on the deviation amount, and the current value of each constant current circuit unit is corrected by the correction signal. From this, it is possible to obtain a highly accurate constant current source that is not affected by restrictions on the manufacturing process and variations in the threshold voltage of the MOS transistor and that can be shared with the ED type reference voltage source.
In addition, since the current value measurement of the monitor current source is repeated every predetermined time and the current correction amount is updated each time, even in a constant current source having a large temperature dependence, the current change due to the temperature change Correction can be performed, and a highly accurate current can be output.

次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第1の実施の形態.
図1は、本発明の第1の実施の形態における定電流源の構成例を示したブロック図である。
図1において、定電流源1は、所定のモニタ電流を生成するモニタ電流源2と、該モニタ電流源2で生成された電流値を時間に変換する電流−時間変換回路3と、該電流−時間変換回路3から入力される変換終了信号S3に基づいて、電流設定コードS4を生成し出力する電流設定コード生成回路4と、該電流設定コード生成回路4の起動制御を行う制御回路5と、電流設定コードS4に応じた電流値の定電流を生成して出力する複数の定電流回路A1〜An(nは、n>0の整数)とを備えている。
Next, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
First embodiment.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a constant current source according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a constant current source 1 includes a monitor current source 2 that generates a predetermined monitor current, a current-time conversion circuit 3 that converts a current value generated by the monitor current source 2 into time, and the current- Based on the conversion end signal S3 input from the time conversion circuit 3, a current setting code generation circuit 4 that generates and outputs a current setting code S4; a control circuit 5 that controls activation of the current setting code generation circuit 4; A plurality of constant current circuits A1 to An (n is an integer of n> 0) that generates and outputs a constant current having a current value corresponding to the current setting code S4.

制御回路5は、CPU等で構成され必要に応じて電流設定コード生成回路4に起動信号S1を出力する。該起動信号S1は、機器に電源が投入されたときや、スタンバイ状態から起動したときに一度だけ出力されるようにしてもよいし、所定の時間経過する度に出力されるようにしてもよい。
定電流回路A1〜Anは、基準電流源をそれぞれ備え、モニタ電流源2や該基準電流源の温度特性が大きい場合等においては、機器の使用中に機器内の温度が上昇するとモニタ電流源2や前記基準電流源の電流値が変化する。このため、起動信号S1が所定の時間経過する度に出力されるようにして、温度変化により生じた前記基準電流源の電流変化を補正することが望ましい。
The control circuit 5 is composed of a CPU or the like, and outputs a start signal S1 to the current setting code generation circuit 4 as necessary. The activation signal S1 may be output only once when the device is turned on or activated from the standby state, or may be output every time a predetermined time elapses. .
The constant current circuits A1 to An each include a reference current source. When the temperature characteristics of the monitor current source 2 or the reference current source are large, the monitor current source 2 Or the current value of the reference current source changes. For this reason, it is desirable to correct the current change of the reference current source caused by the temperature change so that the start signal S1 is output every time a predetermined time elapses.

電流設定コード生成回路4は、起動信号S1が入力されると、測定開始信号S2を生成して電流−時間変換回路3に出力する。電流−時間変換回路3には、モニタ電流源2が接続され、電流−時間変換回路3は、測定開始信号S2が入力されると、モニタ電流源2の電流値を時間に変換して、該変換が終了すると変換終了信号S3を生成して電流設定コード生成回路4に出力する。電流設定コード生成回路4は、測定開始信号S2を出力してから変換終了信号S3が入力されるまでの時間T1を測定し、該測定した時間T1と所定の基準時間Tsとを比較してその差分に応じたm(正の整数)ビットのデジタル信号である電流設定コードS4を生成し定電流回路A1〜Anにそれぞれ出力する。   When the activation signal S1 is input, the current setting code generation circuit 4 generates a measurement start signal S2 and outputs it to the current-time conversion circuit 3. A monitor current source 2 is connected to the current-time conversion circuit 3, and when the measurement start signal S2 is input, the current-time conversion circuit 3 converts the current value of the monitor current source 2 into time, When the conversion is completed, a conversion end signal S3 is generated and output to the current setting code generation circuit 4. The current setting code generation circuit 4 measures a time T1 from the output of the measurement start signal S2 to the input of the conversion end signal S3, and compares the measured time T1 with a predetermined reference time Ts. A current setting code S4, which is an m (positive integer) bit digital signal corresponding to the difference, is generated and output to the constant current circuits A1 to An, respectively.

定電流回路A1〜Anは、モニタ電流源2と電流値が比例した(等しい場合も含む)電流を生成して出力する基準電流源を備え、該基準電流源の電流値に電流設定コードS4に応じた補正を施した値の電流をそれぞれ出力する。
モニタ電流源2と定電流回路A1〜Anの基準電流源には、製造プロセスによって電流値が大きくばらつく前記図8のような構成の基準電流源を使用することができる。電流設定コード生成回路4は、電流−時間変換回路3による高精度な電流−時間変換と、該変換された時間を高精度の基準時間Tsとを比較することによって、モニタ電流源2の電流値のばらつき量を求め、該ばらつき量を補正するデータを、デジタル信号である電流設定コードS4にして、各定電流回路A1〜Anへそれぞれ出力する。このようにすることにより、各定電流回路A1〜Anから出力される電流が所定の電流値になるように補正することができる。
The constant current circuits A1 to An each include a reference current source that generates and outputs a current whose current value is proportional to (and is equal to) that of the monitor current source 2. A current having a value corrected accordingly is output.
As the reference current source for the monitor current source 2 and the constant current circuits A1 to An, the reference current source having the configuration as shown in FIG. The current setting code generation circuit 4 compares the current value of the monitor current source 2 with a high-accuracy current-time conversion by the current-time conversion circuit 3 and a high-accuracy reference time Ts. , And the data for correcting the variation amount is output to each of the constant current circuits A1 to An as the current setting code S4 which is a digital signal. By doing in this way, it can correct | amend so that the electric current output from each constant current circuit A1-An may become a predetermined electric current value.

図2は、図1の電流−時間変換回路3の回路例を示した図である。
図2において、電流−時間変換回路3は、モニタ電流源2から供給された電流値に比例した電流を出力するカレントミラー回路を形成するPMOSトランジスタM1,M2と、PMOSトランジスタM2のドレインに接続されたコンデンサC1と、コンデンサC1に並列に接続されコンデンサC1の電荷を放電するNMOSトランジスタM3と、所定の基準電圧Vrを生成して出力する基準電圧発生回路11と、コンデンサC1の端子電圧Vc及び基準電圧Vrの電圧比較を行う比較回路CMP1とで構成されている。なお、PMOSトランジスタM1,M2は第1比例電流生成回路をなし、NMOSトランジスタM3は放電回路をなす。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit example of the current-time conversion circuit 3 of FIG.
In FIG. 2, the current-time conversion circuit 3 is connected to PMOS transistors M1 and M2 that form a current mirror circuit that outputs a current proportional to the current value supplied from the monitor current source 2, and to the drain of the PMOS transistor M2. The capacitor C1, the NMOS transistor M3 connected in parallel to the capacitor C1, and discharging the electric charge of the capacitor C1, the reference voltage generating circuit 11 for generating and outputting a predetermined reference voltage Vr, the terminal voltage Vc and the reference of the capacitor C1 The comparator circuit CMP1 compares the voltages Vr. The PMOS transistors M1 and M2 form a first proportional current generation circuit, and the NMOS transistor M3 forms a discharge circuit.

PMOSトランジスタM1及びM2の各ソースは電源電圧Vddにそれぞれ接続され、PMOSトランジスタM1及びM2の各ゲートは接続され、該接続部はPMOSトランジスタM1のドレインに接続されている。PMOSトランジスタM1のドレインと接地電圧との間にはモニタ電流源2が接続され、PMOSトランジスタM2のドレインと接地電圧との間にはコンデンサC1及びNMOSトランジスタM3が並列に接続されている。コンデンサC1の端子電圧、すなわちPMOSトランジスタM2、NMOSトランジスタM3及びコンデンサC1との接続部の電圧Vcは、比較回路CMP1の非反転入力端に入力され、比較回路CMP1の反転入力端には基準電圧Vrが入力されている。NMOSトランジスタM3のゲートには測定開始信号S2が入力され、比較回路CMP1の出力信号は、変換終了信号S3をなす。   The sources of the PMOS transistors M1 and M2 are connected to the power supply voltage Vdd, the gates of the PMOS transistors M1 and M2 are connected, and the connection is connected to the drain of the PMOS transistor M1. A monitor current source 2 is connected between the drain of the PMOS transistor M1 and the ground voltage, and a capacitor C1 and an NMOS transistor M3 are connected in parallel between the drain of the PMOS transistor M2 and the ground voltage. The terminal voltage of the capacitor C1, that is, the voltage Vc at the connection portion between the PMOS transistor M2, the NMOS transistor M3, and the capacitor C1, is input to the non-inverting input terminal of the comparison circuit CMP1, and the reference voltage Vr is applied to the inverting input terminal of the comparison circuit CMP1. Is entered. The measurement start signal S2 is input to the gate of the NMOS transistor M3, and the output signal of the comparison circuit CMP1 forms the conversion end signal S3.

図3は、図2の各部の波形例を示したタイミングチャートである。
図3において、測定開始信号S2がハイレベルである間は、NMOSトランジスタM3がオンしているため、PMOSトランジスタM2から出力される電流はNMOSトランジスタM3でバイパスされ、コンデンサC1の端子電圧Vcは0Vである。次に、測定開始信号S2がローレベルに変化すると、NMOSトランジスタM3がオフし、PMOSトランジスタM2から出力された電流によってコンデンサC1は充電され、時間の経過にしたがって端子電圧Vcが上昇する。端子電圧Vcが基準電圧Vrになると、比較回路CMP1の出力信号がローレベルからハイレベルになり、該出力信号が変換終了信号S3として出力される。
FIG. 3 is a timing chart showing waveform examples of the respective parts in FIG.
In FIG. 3, since the NMOS transistor M3 is on while the measurement start signal S2 is at the high level, the current output from the PMOS transistor M2 is bypassed by the NMOS transistor M3, and the terminal voltage Vc of the capacitor C1 is 0V. It is. Next, when the measurement start signal S2 changes to a low level, the NMOS transistor M3 is turned off, the capacitor C1 is charged by the current output from the PMOS transistor M2, and the terminal voltage Vc increases as time passes. When the terminal voltage Vc becomes the reference voltage Vr, the output signal of the comparison circuit CMP1 changes from the low level to the high level, and the output signal is output as the conversion end signal S3.

測定開始信号S2がハイレベルからローレベルに変化してから、変換終了信号S3がローレベルからハイレベルに変化するまでの時間T1は、モニタ電流源2の電流値i1に比例する。該時間T1は、モニタ電流i1の電流値の他に、コンデンサC1の静電容量や基準電圧Vrの各精度によっても変動するが、これらの精度はモニタ電流源2の電流値i1と比較して、製造プロセスにおけるバラツキを小さくすることができる。更に精度を上げる必要がある場合は、コンデンサC1と基準電圧Vrのいずれか、又は両方をトリミングによって調整することができる構成にし、トリミングを施すことによって精度を上げることもできる。   The time T1 from when the measurement start signal S2 changes from the high level to the low level until the conversion end signal S3 changes from the low level to the high level is proportional to the current value i1 of the monitor current source 2. The time T1 varies depending on the accuracy of the capacitance of the capacitor C1 and the reference voltage Vr in addition to the current value of the monitor current i1, but these accuracy are compared with the current value i1 of the monitor current source 2. The variation in the manufacturing process can be reduced. When it is necessary to further increase the accuracy, either the capacitor C1 and the reference voltage Vr or both can be adjusted by trimming, and the accuracy can be increased by trimming.

次に、図4は、図1の電流設定コード生成回路4の構成例を示したブロック図である。
図4において、電流設定コード生成回路4は、測定開始信号生成回路21、時間計測回路22及びコード生成回路23で構成されている。なお、測定開始信号生成回路21は変換制御回路をなす。
測定開始信号生成回路21は、所定の起動信号S1が入力されると、測定開始信号S2を生成して電流−時間変換回路3に出力すると共に、開始信号S5を生成して時間計測回路22に出力する。
Next, FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the current setting code generation circuit 4 of FIG.
In FIG. 4, the current setting code generation circuit 4 includes a measurement start signal generation circuit 21, a time measurement circuit 22, and a code generation circuit 23. Note that the measurement start signal generation circuit 21 forms a conversion control circuit.
When a predetermined activation signal S1 is input, the measurement start signal generation circuit 21 generates a measurement start signal S2 and outputs the measurement start signal S2 to the current-time conversion circuit 3, and also generates a start signal S5 to the time measurement circuit 22. Output.

時間計測回路22は、所定の周波数のクロック信号CP、電流−時間変換回路3からの変換終了信号S3及び測定開始信号生成回路21からの開始信号S5がそれぞれ入力され、計測時間T1を示すデータ信号S6を生成してコード生成回路23に出力する。更に、コード生成回路23には、所定の基準時間Tsを示すデータ信号Ssが入力され、コード生成回路23は、測定した時間T1と所定の基準時間Tsとを比較してその差分に応じた電流設定コードS4を生成し定電流回路A1〜Anにそれぞれ出力する。   The time measurement circuit 22 receives a clock signal CP having a predetermined frequency, a conversion end signal S3 from the current-time conversion circuit 3, and a start signal S5 from the measurement start signal generation circuit 21, and a data signal indicating the measurement time T1. S6 is generated and output to the code generation circuit 23. Further, the data signal Ss indicating the predetermined reference time Ts is input to the code generation circuit 23, and the code generation circuit 23 compares the measured time T1 with the predetermined reference time Ts and compares the current according to the difference. A setting code S4 is generated and output to each of the constant current circuits A1 to An.

図5は、図4の各信号例を示したタイミングチャートである。
図5において、測定開始信号生成回路21は、制御回路5からの起動信号S1を受けて測定開始信号S2を生成し電流−時間変換回路3に出力すると共に、開始信号S5を生成して時間計測回路22に出力する。なお、測定開始信号S2と開始信号S5は同じ信号であってもよい。
時間計測回路22は、開始信号S5がローレベルに変化してから、変換終了信号S3がハイレベルに変化するまでに入力されるクロック信号CPのパルス数を計数し、計測時間T1を示すデータ信号S6を生成する。
コード生成回路23は、計測時間T1を示すデータ信号S6と基準時間Tsを示すデータ信号Ssを比較し、該差分に応じたデータ信号を電流設定コードS4として出力する。なお、基準時間Tsを示すデータ信号Ssは、モニタ電流源2の電流値が設計値と同じときには、時間計測回路22から出力されるデータ信号S6と同じになる。
FIG. 5 is a timing chart showing examples of signals in FIG.
In FIG. 5, the measurement start signal generation circuit 21 receives the activation signal S1 from the control circuit 5, generates a measurement start signal S2, outputs it to the current-time conversion circuit 3, and generates a start signal S5 to measure time. Output to the circuit 22. Note that the measurement start signal S2 and the start signal S5 may be the same signal.
The time measurement circuit 22 counts the number of pulses of the clock signal CP input from when the start signal S5 changes to the low level until the conversion end signal S3 changes to the high level, and the data signal indicating the measurement time T1 S6 is generated.
The code generation circuit 23 compares the data signal S6 indicating the measurement time T1 with the data signal Ss indicating the reference time Ts, and outputs a data signal corresponding to the difference as the current setting code S4. The data signal Ss indicating the reference time Ts is the same as the data signal S6 output from the time measuring circuit 22 when the current value of the monitor current source 2 is the same as the design value.

図6は、図1の定電流回路A1〜Anの回路例を示した図である。なお、定電流回路A1〜Anは同じ回路構成をなすことから、図6では、任意の定電流回路Ak(k=1〜n)を例にして示している。
定電流回路Akは、デプレッション型のNMOSトランジスタM10と、NMOSトランジスタM11〜M18とで形成されている。NMOSトランジスタM10及びNMOSトランジスタM11は、モニタ電流源2の電流値i1と同じか又は比例した電流値i2を生成して出力する基準電流源25をなし、NMOSトランジスタM11〜M15は、電流値i2に比例した電流をそれぞれ生成して出力するカレントミラー回路26を形成する。また、NMOSトランジスタM16〜M18は、カレントミラー回路26の各出力端に対応して接続されたスイッチをそれぞれなす。なお、カレントミラー回路26は第2比例電流生成回路を、NMOSトランジスタM16〜M18は選択回路をそれぞれなす。
FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit example of the constant current circuits A1 to An of FIG. Since the constant current circuits A1 to An have the same circuit configuration, FIG. 6 shows an arbitrary constant current circuit Ak (k = 1 to n) as an example.
The constant current circuit Ak is formed by a depletion type NMOS transistor M10 and NMOS transistors M11 to M18. The NMOS transistor M10 and the NMOS transistor M11 form a reference current source 25 that generates and outputs a current value i2 that is the same as or proportional to the current value i1 of the monitor current source 2, and the NMOS transistors M11 to M15 have the current value i2. A current mirror circuit 26 for generating and outputting proportional currents is formed. The NMOS transistors M16 to M18 form switches connected to the output terminals of the current mirror circuit 26, respectively. The current mirror circuit 26 forms a second proportional current generation circuit, and the NMOS transistors M16 to M18 form a selection circuit.

基準電流源25は、モニタ電流源2の出力電流i1に比例した電流を出力し、温度特性をモニタ電流源2に合わせるためには、モニタ電流源2と同一の回路構成にするのが望ましい。
カレントミラー回路26において、NMOSトランジスタM11〜M15の各ゲートはそれぞれ接続され、NMOSトランジスタM11〜M15の各ソースはそれぞれ接地電圧に接続されている。このため、NMOSトランジスタM12〜M15の各ドレイン電流i12〜i15は、それぞれ定電流i2に比例した電流になる。該比例定数は、NMOSトランジスタM11のトランジスタサイズと、NMOSトランジスタM12〜M15の各トランジスタサイズとの比で決まる。また、NMOSトランジスタM12〜M15の各ドレイン電流i12〜i15をすべて同じになるようにしてもよいし、別々の電流になるように設定してもよい。
The reference current source 25 outputs a current proportional to the output current i1 of the monitor current source 2 and preferably has the same circuit configuration as the monitor current source 2 in order to match the temperature characteristics with the monitor current source 2.
In the current mirror circuit 26, the gates of the NMOS transistors M11 to M15 are connected to each other, and the sources of the NMOS transistors M11 to M15 are connected to the ground voltage. Therefore, the drain currents i12 to i15 of the NMOS transistors M12 to M15 are currents proportional to the constant current i2. The proportionality constant is determined by the ratio between the transistor size of the NMOS transistor M11 and the transistor sizes of the NMOS transistors M12 to M15. Further, the drain currents i12 to i15 of the NMOS transistors M12 to M15 may all be the same, or may be set to be different currents.

NMOSトランジスタM16〜M18において、各ソースはNMOSトランジスタM13〜M15の対応するドレインにそれぞれ接続されている。NMOSトランジスタM16〜M18の各ゲートには、電流設定コードS4の対応するビットデータ信号がそれぞれ入力されている。更に、NMOSトランジスタM12のドレインと、NMOSトランジスタM16〜M18の各ドレインはそれぞれ接続され、該接続部は出力端子OUTkをなしている。
NMOSトランジスタM12のドレインにスイッチをなすトランジスタが接続されていないのは、電流設定コードS4の各ビットデータ信号がすべてローレベルである場合においても、最低限の出力電流値を確保するようにしたためである。言うまでもなく、用途によっては、NMOSトランジスタM12〜M15の各ドレインにそれぞれスイッチをなすトランジスタを設けるようにしてもよい。
In the NMOS transistors M16 to M18, each source is connected to a corresponding drain of the NMOS transistors M13 to M15. A bit data signal corresponding to the current setting code S4 is input to each gate of the NMOS transistors M16 to M18. Further, the drain of the NMOS transistor M12 and the drains of the NMOS transistors M16 to M18 are connected to each other, and the connection portion forms an output terminal OUTk.
The reason why the transistor forming the switch is not connected to the drain of the NMOS transistor M12 is that the minimum output current value is secured even when all the bit data signals of the current setting code S4 are all at the low level. is there. Needless to say, depending on the application, a transistor may be provided for each drain of the NMOS transistors M12 to M15.

定電流回路Akの出力電流は、出力端子OUTkから出力され、該出力電流値は、スイッチが接続されていないNMOSトランジスタM12のドレイン電流i12と、電流設定コードS4に応じてオンしているスイッチが接続されているNMOSトランジスタのドレイン電流との合計電流値となる。例えば、NMOSトランジスタM16及びM18がそれぞれオンした場合の設定電流値は、(i12+i13+i15)となる。
また、NMOSトランジスタM13のトランジスタサイズを1とし、NMOSトランジスタM14のトランジスタサイズを2にすると共に、NMOSトランジスタM15のトランジスタサイズを4にすると、8通りの電流値を設定することができる。なお、図6では、カレントミラー回路26を形成する3つのNMOSトランジスタM13〜M15にそれぞれスイッチを設けたが、用途によっては、スイッチを接続するNMOSトランジスタの数を増減して目的の電流精度を得るようにすればよい。
The output current of the constant current circuit Ak is output from the output terminal OUTk, and the output current value is determined by the drain current i12 of the NMOS transistor M12 not connected to the switch and the switch that is turned on according to the current setting code S4. This is the total current value with the drain current of the connected NMOS transistor. For example, the set current value when the NMOS transistors M16 and M18 are turned on is (i12 + i13 + i15).
When the transistor size of the NMOS transistor M13 is 1, the transistor size of the NMOS transistor M14 is 2, and the transistor size of the NMOS transistor M15 is 4, eight current values can be set. In FIG. 6, a switch is provided for each of the three NMOS transistors M13 to M15 forming the current mirror circuit 26. However, depending on the application, the number of NMOS transistors connected to the switch is increased or decreased to obtain a desired current accuracy. What should I do?

1チップの半導体装置の中に多くの電流源を集積した場合、従来は電流源ごとに、所定の電流値になるようにトリミングをそれぞれ行う必要があった。しかし、基準電流源25の電流値のばらつきは製造プロセスのバラツキによって発生するため、半導体ウエハごとには該ばらつきが大きく異なっていても、同じウエハ上であればばらつきは小さく、しかも、ウエハ上の距離が近いほど該ばらつきも小さくなる。更に、同一チップ上であればその差はほとんどないため、同一チップ上に作られたモニタ電流源2と基準電流源25との電流比のバラツキは極めて小さい。そのため、モニタ電流源2についてだけ設計上の電流値との偏差を調べることにより、同一チップ上にある他の基準電流源25についても設計電流値との偏差はモニタ電流源2の場合とほぼ同じと推定することができる。   When many current sources are integrated in a one-chip semiconductor device, it has conventionally been necessary to perform trimming so that each current source has a predetermined current value. However, since the variation in the current value of the reference current source 25 occurs due to variations in the manufacturing process, even if the variation differs greatly for each semiconductor wafer, the variation is small on the same wafer, and on the wafer. The closer the distance, the smaller the variation. Further, since there is almost no difference if they are on the same chip, the variation in the current ratio between the monitor current source 2 and the reference current source 25 made on the same chip is extremely small. Therefore, by examining the deviation from the design current value only for the monitor current source 2, the deviation from the design current value for the other reference current sources 25 on the same chip is almost the same as in the case of the monitor current source 2. Can be estimated.

また、同一チップ上に基準電流源25が数多く作られているが、その中の1つをモニタ電流源2としても使用することもできる。図6において、NMOSトランジスタM19はNMOSトランジスタM11とカレントミラー回路を構成しており、端子27は電流−時間変換回路3に接続されている。NMOSトランジスタM19のドレイン電流i1は基準電流源25からの電流値i2に比例した電流となっており、モニタ電流源2をなしている。また、定電流回路A1〜An内の各基準電流源25の1つをモニタ電流源2に兼用することにより、モニタ電流源2を別途設ける必要がなくなる。   Further, many reference current sources 25 are formed on the same chip, and one of them can be used as the monitor current source 2. In FIG. 6, an NMOS transistor M19 forms a current mirror circuit with the NMOS transistor M11, and a terminal 27 is connected to the current-time conversion circuit 3. The drain current i1 of the NMOS transistor M19 is a current proportional to the current value i2 from the reference current source 25 and constitutes the monitor current source 2. Further, since one of the reference current sources 25 in the constant current circuits A1 to An is also used as the monitor current source 2, it is not necessary to separately provide the monitor current source 2.

図7は、定電圧回路を構成する誤差増幅回路に定電流源1を使用した場合の例を示した図である。なお、図7では定電圧回路としてシリーズレギュレータを例にして示している。
図7において、定電圧回路30は、入力電圧である電源電圧Vddから所定の定電圧を生成し出力電圧Voとして出力端子OUTから出力する。
定電圧回路30は、所定の基準電圧Vsを生成して出力する基準電圧発生回路31と、出力電圧Voを分圧して分圧電圧VFBを生成し出力する出力電圧検出用の抵抗R1,R2と、ゲートに入力される信号に応じて出力端子OUTに出力する電流の制御を行うPMOSトランジスタからなる出力ドライバトランジスタM24と、分圧電圧VFBが基準電圧Vsになるように出力電圧制御トランジスタM24の動作制御を行う誤差増幅回路32とを備えている。
FIG. 7 is a diagram showing an example in which the constant current source 1 is used in the error amplifier circuit that constitutes the constant voltage circuit. In FIG. 7, a series regulator is shown as an example of the constant voltage circuit.
In FIG. 7, the constant voltage circuit 30 generates a predetermined constant voltage from the power supply voltage Vdd, which is an input voltage, and outputs it from the output terminal OUT as the output voltage Vo.
The constant voltage circuit 30 includes a reference voltage generation circuit 31 that generates and outputs a predetermined reference voltage Vs, and output voltage detection resistors R1 and R2 that divide the output voltage Vo to generate and output a divided voltage VFB. The output driver transistor M24, which is a PMOS transistor that controls the current output to the output terminal OUT in accordance with the signal input to the gate, and the operation of the output voltage control transistor M24 so that the divided voltage VFB becomes the reference voltage Vs. And an error amplifier circuit 32 that performs control.

誤差増幅回路32は、カレントミラー回路を形成するPMOSトランジスタM20及びM21と、差動対をなすNMOSトランジスタM22及びM23と、定電流源1とを備えている。PMOSトランジスタM20及びM21のカレントミラー回路は、NMOSトランジスタM22及びM23の差動対の負荷をなし、定電流源1は、該カレントミラー回路及び該差動対で形成された回路に対して所定のバイアス電流を供給する。PMOSトランジスタM20及びM21の各ソースは電源電圧Vddに接続され、PMOSトランジスタM20及びM21の各ゲートは接続され、該接続部はPMOSトランジスタM21のドレインに接続されている。PMOSトランジスタM20のドレインはNMOSトランジスタM22のドレインに接続され、該接続部は誤差増幅回路32の出力端をなし出力ドライバトランジスタM24のゲートに接続されている。   The error amplification circuit 32 includes PMOS transistors M20 and M21 forming a current mirror circuit, NMOS transistors M22 and M23 forming a differential pair, and the constant current source 1. The current mirror circuit of the PMOS transistors M20 and M21 constitutes a load of the differential pair of the NMOS transistors M22 and M23, and the constant current source 1 has a predetermined value with respect to the circuit formed by the current mirror circuit and the differential pair. Supply bias current. The sources of the PMOS transistors M20 and M21 are connected to the power supply voltage Vdd, the gates of the PMOS transistors M20 and M21 are connected, and the connection is connected to the drain of the PMOS transistor M21. The drain of the PMOS transistor M20 is connected to the drain of the NMOS transistor M22, and the connection portion forms the output terminal of the error amplifier circuit 32 and is connected to the gate of the output driver transistor M24.

また、PMOSトランジスタM21のドレインはNMOSトランジスタM23のドレインに接続され、NMOSトランジスタM22のゲートには基準電圧Vsが入力され、NMOSトランジスタM23のゲートには分圧電圧VFBが入力されている。NMOSトランジスタM22及びM23の各ソースは接続され、該接続部と接地電圧との間に定電流源1が接続されている。すなわち、NMOSトランジスタM22及びM23の各ソースの接続部は、定電流源1の定電流回路A1の出力端子OUT1に接続されている。
このような構成において、誤差増幅回路32のバイアス電流源に定電流源1を使用したことから、誤差増幅回路32のバイアス電流を精度よく設定することができる。
The drain of the PMOS transistor M21 is connected to the drain of the NMOS transistor M23. The reference voltage Vs is input to the gate of the NMOS transistor M22, and the divided voltage VFB is input to the gate of the NMOS transistor M23. The sources of the NMOS transistors M22 and M23 are connected, and the constant current source 1 is connected between the connection portion and the ground voltage. That is, the connection portions of the sources of the NMOS transistors M22 and M23 are connected to the output terminal OUT1 of the constant current circuit A1 of the constant current source 1.
In such a configuration, since the constant current source 1 is used as the bias current source of the error amplifier circuit 32, the bias current of the error amplifier circuit 32 can be set with high accuracy.

一方、定電圧回路30では、多量の負帰還を施しているため、図示していないが定電圧回路30の発振防止用に位相補償が行われている。該位相補償の量が少ないと定電圧回路30が発振するため、位相補償の量は大きめに設定している。しかし位相補償の量が大きすぎると、応答速度が遅くなり過ぎるという不具合が発生する。また、位相補償の量は誤差増幅回路32のバイアス電流と関連があるため、位相補償の量を適切に設定するためには、誤差増幅回路32のバイアス電流が所定の電流値の範囲内に収まっていることが重要である。   On the other hand, in the constant voltage circuit 30, since a large amount of negative feedback is performed, phase compensation is performed to prevent oscillation of the constant voltage circuit 30 although not shown. Since the constant voltage circuit 30 oscillates when the amount of phase compensation is small, the amount of phase compensation is set large. However, if the amount of phase compensation is too large, there arises a problem that the response speed becomes too slow. Further, since the amount of phase compensation is related to the bias current of the error amplifier circuit 32, the bias current of the error amplifier circuit 32 falls within a predetermined current value range in order to appropriately set the amount of phase compensation. It is important that

そこで、定電流源1を使用することにより、誤差増幅回路32に高精度のバイアス電流を供給することができるため、位相補償の余裕量を小さくすることができ、定電圧回路30の応答速度を上げることができると共に、定電圧回路30の消費電流のバラツキを抑えることができる。また、1チップの半導体装置内に、図7で示した回路構成の定電圧回路を多数備えていても、1つのモニタ電流源2のモニタ電流i1を測定するだけで、すべての定電圧回路の各バイアス電流を所定の電流範囲にそれぞれ収めることができる。   Therefore, by using the constant current source 1, a highly accurate bias current can be supplied to the error amplifying circuit 32. Therefore, the amount of phase compensation can be reduced, and the response speed of the constant voltage circuit 30 can be reduced. In addition, it is possible to suppress the variation in current consumption of the constant voltage circuit 30. Further, even if a large number of constant voltage circuits having the circuit configuration shown in FIG. 7 are provided in a one-chip semiconductor device, all of the constant voltage circuits can be measured only by measuring the monitor current i1 of one monitor current source 2. Each bias current can be stored in a predetermined current range.

このように、本第1の実施の形態における定電流源は、モニタ電流源2から供給されるモニタ電流i1の偏差を正確に調べ、該偏差の量をデジタル信号として定電流回路A1〜Anにそれぞれ出力し、各定電流回路A1〜An内の各基準電流源25の電流値i2をそれぞれ補正するようにした。このことから、従来のように製造プロセスの制約を受ける回路を使用することなく、出力電流を所定の電流値に設定することができる。   As described above, the constant current source in the first embodiment accurately checks the deviation of the monitor current i1 supplied from the monitor current source 2, and uses the deviation amount as a digital signal to the constant current circuits A1 to An. Each is output, and the current value i2 of each reference current source 25 in each constant current circuit A1 to An is corrected. Thus, the output current can be set to a predetermined current value without using a circuit that is restricted by the manufacturing process as in the prior art.

本発明の第1の実施の形態における定電流源の構成例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structural example of the constant current source in the 1st Embodiment of this invention. 図1の電流−時間変換回路3の回路例を示した図である。It is the figure which showed the circuit example of the current-time conversion circuit 3 of FIG. 図2の各部の波形例を示したタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing an example of waveforms at various parts in FIG. 2. FIG. 図1の電流設定コード生成回路4の構成例を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a current setting code generation circuit 4 in FIG. 1. 図4の各信号例を示したタイミングチャートである。5 is a timing chart showing an example of each signal in FIG. 4. 図1の定電流回路Ak(k=1〜n)の回路例を示した図である。It is the figure which showed the circuit example of constant current circuit Ak (k = 1-n) of FIG. 定電圧回路を構成する誤差増幅回路に定電流源1を使用した場合の例を示した図である。It is the figure which showed the example at the time of using the constant current source 1 for the error amplifier circuit which comprises a constant voltage circuit. 従来の基準電流源100の回路例を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit example of a conventional reference current source 100. 図8のNMOSトランジスタM101及びM102におけるゲート電圧とドレイン電流との関係例を示した図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship example between a gate voltage and a drain current in the NMOS transistors M101 and M102 of FIG. 従来の定電流源の例を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed the example of the conventional constant current source.

符号の説明Explanation of symbols

1 定電流源
2 モニタ電流源
3 電流−時間変換回路
4 電流設定コード生成回路
5 制御回路
21 測定開始信号生成回路
22 時間計測回路
23 コード生成回路
25 基準電流源
26 カレントミラー回路
30 定電圧回路
31 基準電圧発生回路
32 誤差増幅回路
A1〜An 定電流回路
M24 出力ドライバトランジスタ
R1,R2 抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Constant current source 2 Monitor current source 3 Current-time conversion circuit 4 Current setting code generation circuit 5 Control circuit 21 Measurement start signal generation circuit 22 Time measurement circuit 23 Code generation circuit 25 Reference current source 26 Current mirror circuit 30 Constant voltage circuit 31 Reference voltage generation circuit 32 Error amplification circuit A1 to An constant current circuit M24 Output driver transistor R1, R2 resistance

Claims (11)

設定された電流値の定電流を生成して出力する定電流源において、
所定のモニタ電流i1を生成して出力するモニタ電流源と、
入力された制御信号S2に応じて、該モニタ電流源からのモニタ電流値を時間に変換する動作を開始し、該変換が終了すると所定の変換終了信号S3を出力する電流−時間変換回路部と、
該電流−時間変換回路部に前記制御信号S2を出力して動作制御を行い、該電流−時間変換回路部による変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力する電流設定コード生成回路部と、
該電流設定コード生成回路部から出力される電流設定コードS4に応じた電流を生成して出力する少なくとも1つの定電流回路部と、
を備え、
前記電流設定コード生成回路部は、入力された制御信号S1に応じて前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させ、該変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力し、定電流回路部から出力される定電流値の補正を行うことを特徴とする定電流源。
In the constant current source that generates and outputs a constant current of the set current value,
A monitor current source for generating and outputting a predetermined monitor current i1;
A current-time conversion circuit unit that starts an operation of converting the monitor current value from the monitor current source into time according to the input control signal S2, and outputs a predetermined conversion end signal S3 when the conversion is completed; ,
A current setting code that outputs and outputs the control signal S2 to the current-time conversion circuit unit and generates and outputs a current setting code S4 corresponding to the time required for the conversion by the current-time conversion circuit unit A generation circuit unit;
At least one constant current circuit unit that generates and outputs a current according to the current setting code S4 output from the current setting code generation circuit unit;
With
The current setting code generation circuit unit causes the current-time conversion circuit unit to start time conversion of the monitor current value according to the input control signal S1, and the current setting code according to the time required for the conversion A constant current source characterized by generating and outputting S4 and correcting the constant current value output from the constant current circuit section.
前記電流−時間変換回路部は、
前記モニタ電流値に比例した電流を生成して出力する第1比例電流生成回路と、
該第1比例電流生成回路の出力電流によって充電されるコンデンサと、
所定の基準電圧Vrを生成して出力する基準電圧発生回路と、
前記コンデンサの端子電圧Vcと該基準電圧Vrとの電圧比較を行い、該比較結果に応じた信号を出力する比較回路と、
前記制御信号S2に応じて前記コンデンサに充電された電荷を放電する放電回路と、
を備え、
前記放電回路は、前記制御信号S2に応じてモニタ電流値を時間に変換する動作を開始する場合、前記コンデンサに対して放電を停止させて第1比例電流生成回路の出力電流によって充電させ、前記比較回路は、該コンデンサの端子電圧Vcが基準電圧Vrになると前記所定の変換終了信号S3を出力することを特徴とする請求項1記載の定電流源。
The current-time conversion circuit unit includes:
A first proportional current generation circuit that generates and outputs a current proportional to the monitor current value;
A capacitor charged by the output current of the first proportional current generating circuit;
A reference voltage generation circuit that generates and outputs a predetermined reference voltage Vr;
A comparison circuit for performing a voltage comparison between the terminal voltage Vc of the capacitor and the reference voltage Vr and outputting a signal according to the comparison result;
A discharge circuit for discharging the electric charge charged in the capacitor in response to the control signal S2,
With
When starting the operation of converting the monitor current value into time according to the control signal S2, the discharge circuit stops discharging the capacitor and charges it with the output current of the first proportional current generation circuit, 2. The constant current source according to claim 1, wherein the comparison circuit outputs the predetermined conversion end signal S3 when the terminal voltage Vc of the capacitor reaches the reference voltage Vr.
前記電流設定コード生成回路部は、
前記制御信号S1に応じて、前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させる変換制御回路と、
該変換制御回路が前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させてから、電流−時間変換回路部が前記所定の変換終了信号S3を出力するまでの時間を計測する時間計測回路と、
該時間計測回路の計測時間T1と所定の基準時間Tsとの差分に応じたm(正の整数)ビットのデジタル信号である電流設定コードS4を生成して出力するコード生成回路と、
を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の定電流源。
The current setting code generation circuit unit includes:
A conversion control circuit for causing the current-time conversion circuit unit to start time conversion of a monitor current value in response to the control signal S1;
The time from when the conversion control circuit starts time conversion of the monitor current value to the current-time conversion circuit unit until the current-time conversion circuit unit outputs the predetermined conversion end signal S3 is measured. A time measurement circuit;
A code generation circuit that generates and outputs a current setting code S4 that is a digital signal of m (positive integer) bits corresponding to a difference between the measurement time T1 of the time measurement circuit and a predetermined reference time Ts;
The constant current source according to claim 1, further comprising:
前記定電流回路部は、
所定の基準電流i2を生成して出力する基準電流源と、
該基準電流i2に比例した複数の電流をそれぞれ生成して出力する第2比例電流生成回路と、
前記電流設定コードS4に応じて該第2比例電流生成回路から出力された各比例電流の少なくとも1つを選択して出力する選択回路と、
を備えることを特徴とする請求項1、2又は3記載の定電流源。
The constant current circuit section is
A reference current source for generating and outputting a predetermined reference current i2;
A second proportional current generation circuit that generates and outputs a plurality of currents proportional to the reference current i2,
A selection circuit that selects and outputs at least one of the respective proportional currents output from the second proportional current generation circuit in accordance with the current setting code S4;
The constant current source according to claim 1, 2, or 3.
前記モニタ電流i1と前記基準電流i2は、比例関係にあることを特徴とする請求項4記載の定電流源。   5. The constant current source according to claim 4, wherein the monitor current i1 and the reference current i2 are in a proportional relationship. 前記基準電流源は、モニタ電流源をなすことを特徴とする請求項4又は5記載の定電流源。   6. The constant current source according to claim 4, wherein the reference current source is a monitor current source. 前記電流設定コード生成回路部は、電源投入時又は起動時に、前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させることを指示する前記制御信号S1が入力されることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の定電流源。   The current setting code generation circuit unit is supplied with the control signal S1 for instructing the current-time conversion circuit unit to start time conversion of a monitor current value at power-on or startup. The constant current source according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6. 前記電流設定コード生成回路部は、所定の時間ごとに、前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させることを指示する前記制御信号S1が入力されることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の定電流源。   The current setting code generation circuit unit receives the control signal S1 instructing the current-time conversion circuit unit to start time conversion of a monitor current value at predetermined time intervals. The constant current source according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6. 前記モニタ電流源、電流−時間変換回路部、電流設定コード生成回路部及び定電流回路部は、1チップ半導体装置に集積され、前記モニタ電流源、電流−時間変換回路部及び電流設定コード生成回路部は、1チップにそれぞれ1つ集積されることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の定電流源。   The monitor current source, current-time conversion circuit unit, current setting code generation circuit unit, and constant current circuit unit are integrated in a one-chip semiconductor device, and the monitor current source, current-time conversion circuit unit, and current setting code generation circuit 9. The constant current source according to claim 1, wherein one unit is integrated on one chip. 定電流源からバイアス電流が供給される増幅回路において、
前記定電流源は、
所定のモニタ電流i1を生成して出力するモニタ電流源と、
入力された制御信号S2に応じて、該モニタ電流源からのモニタ電流値を時間に変換する動作を開始し、該変換が終了すると所定の変換終了信号S3を出力する電流−時間変換回路部と、
該電流−時間変換回路部に前記制御信号S2を出力して動作制御を行い、該電流−時間変換回路部による変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力する電流設定コード生成回路部と、
該電流設定コード生成回路部から出力される電流設定コードS4に応じた電流を生成して出力する少なくとも1つの定電流回路部と、
を備え、
前記電流設定コード生成回路部は、入力された制御信号S1に応じて前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させ、該変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力し、定電流回路部から出力される定電流値の補正を行うことを特徴とする増幅回路。
In an amplifier circuit to which a bias current is supplied from a constant current source,
The constant current source is:
A monitor current source for generating and outputting a predetermined monitor current i1;
A current-time conversion circuit unit that starts an operation of converting the monitor current value from the monitor current source into time according to the input control signal S2, and outputs a predetermined conversion end signal S3 when the conversion is completed; ,
A current setting code that outputs and outputs the control signal S2 to the current-time conversion circuit unit and generates and outputs a current setting code S4 corresponding to the time required for the conversion by the current-time conversion circuit unit A generation circuit unit;
At least one constant current circuit unit that generates and outputs a current according to the current setting code S4 output from the current setting code generation circuit unit;
With
The current setting code generation circuit unit causes the current-time conversion circuit unit to start time conversion of the monitor current value according to the input control signal S1, and the current setting code according to the time required for the conversion An amplifier circuit characterized by generating and outputting S4 and correcting the constant current value output from the constant current circuit section.
定電流源からバイアス電流が供給される誤差増幅回路を使用した定電圧回路において、
前記定電流源は、
所定のモニタ電流i1を生成して出力するモニタ電流源と、
入力された制御信号S2に応じて、該モニタ電流源からのモニタ電流値を時間に変換する動作を開始し、該変換が終了すると所定の変換終了信号S3を出力する電流−時間変換回路部と、
該電流−時間変換回路部に前記制御信号S2を出力して動作制御を行い、該電流−時間変換回路部による変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力する電流設定コード生成回路部と、
該電流設定コード生成回路部から出力される電流設定コードS4に応じた電流を生成して出力する少なくとも1つの定電流回路部と、
を備え、
前記電流設定コード生成回路部は、入力された制御信号S1に応じて前記電流−時間変換回路部に対してモニタ電流値の時間変換を開始させ、該変換に要した時間に応じた電流設定コードS4を生成して出力し、定電流回路部から出力される定電流値の補正を行うことを特徴とする定電圧回路。
In a constant voltage circuit using an error amplification circuit to which a bias current is supplied from a constant current source,
The constant current source is:
A monitor current source for generating and outputting a predetermined monitor current i1;
A current-time conversion circuit unit that starts an operation of converting the monitor current value from the monitor current source into time according to the input control signal S2, and outputs a predetermined conversion end signal S3 when the conversion is completed; ,
A current setting code that outputs and outputs the control signal S2 to the current-time conversion circuit unit and generates and outputs a current setting code S4 corresponding to the time required for the conversion by the current-time conversion circuit unit A generation circuit unit;
At least one constant current circuit unit that generates and outputs a current according to the current setting code S4 output from the current setting code generation circuit unit;
With
The current setting code generation circuit unit causes the current-time conversion circuit unit to start time conversion of the monitor current value according to the input control signal S1, and the current setting code according to the time required for the conversion A constant voltage circuit that generates and outputs S4 and corrects the constant current value output from the constant current circuit unit.
JP2004113039A 2004-04-07 2004-04-07 Constant current source, amplifier circuit and constant voltage circuit using the constant current source Expired - Fee Related JP4473627B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004113039A JP4473627B2 (en) 2004-04-07 2004-04-07 Constant current source, amplifier circuit and constant voltage circuit using the constant current source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004113039A JP4473627B2 (en) 2004-04-07 2004-04-07 Constant current source, amplifier circuit and constant voltage circuit using the constant current source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005301410A JP2005301410A (en) 2005-10-27
JP4473627B2 true JP4473627B2 (en) 2010-06-02

Family

ID=35332909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004113039A Expired - Fee Related JP4473627B2 (en) 2004-04-07 2004-04-07 Constant current source, amplifier circuit and constant voltage circuit using the constant current source

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4473627B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11249503B2 (en) 2016-10-19 2022-02-15 Asahi Kasel Microdevices Corporation Current source with nonvolatile storage element

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4971086B2 (en) * 2007-09-13 2012-07-11 株式会社リコー Switching regulator and pulse width limit value adjusting method thereof
JP4997122B2 (en) 2008-01-15 2012-08-08 株式会社リコー Power supply circuit and operation control method thereof
JP5332248B2 (en) 2008-03-18 2013-11-06 株式会社リコー Power supply
JP4837111B2 (en) * 2009-03-02 2011-12-14 株式会社半導体理工学研究センター Reference current source circuit
JP6347630B2 (en) * 2014-03-10 2018-06-27 株式会社メガチップス Current amplifier
CN104331113A (en) * 2014-10-14 2015-02-04 苏州工业职业技术学院 High-precision numerically-controlled constant current source
US9874894B2 (en) 2015-07-16 2018-01-23 Semiconductor Components Industries, Llc Temperature stable reference current

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11249503B2 (en) 2016-10-19 2022-02-15 Asahi Kasel Microdevices Corporation Current source with nonvolatile storage element

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005301410A (en) 2005-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9785176B2 (en) Small-circuit-scale reference voltage generating circuit
US7643889B2 (en) Circuit and method of outputting temperature data of semiconductor memory apparatus
US8152363B2 (en) Temperature detection circuit
KR101059901B1 (en) Constant voltage circuit
US20010005160A1 (en) Reference voltage generation circuit using source followers
JP4217497B2 (en) Constant voltage circuit
JP6413715B2 (en) Amplifier and offset voltage correction method
JP4473627B2 (en) Constant current source, amplifier circuit and constant voltage circuit using the constant current source
US20080074192A1 (en) Circuit for correcting sensor temperature characteristics
KR20030069514A (en) On-chip reference current and voltage generating circuits
JP2001217692A (en) Voltage comparing circuit and substrate bias adjusting circuit using the same
US20060049855A1 (en) Integrated circuit
US20180052481A1 (en) Method for ultra-low-power and high-precision reference generation
JP2013073375A (en) Reference voltage circuit
TWI389449B (en) Signal receiver and voltage compensation method
JP4917864B2 (en) AD converter and adjustment method thereof
JP2009204422A (en) Semiconductor temperature sensor circuit
JP2010074587A (en) Voltage comparator
KR100795006B1 (en) Offset Voltage Measurement Apparatus
CN114726352A (en) Semiconductor device with a plurality of transistors
KR101417617B1 (en) Reference Voltage Generator
JP5384272B2 (en) Operational amplifier
JP4555018B2 (en) Constant voltage power circuit
JP2005116634A (en) Semiconductor device including plurality of reference voltage generating circuits and method for manufacturing same
JP2000163970A (en) Back-bias circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061110

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20080131

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100302

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100305

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees