JP5368626B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Description
(1)カレントミラーしきい値電圧ミスマッチ、ΔVth起因の電流誤差などによるΔImismatchがあり、このΔImismatchは式(1)の分母の電流成分に加算または減算される形で誤差となる。
(2)定電流発生回路から周波数電圧変換回路に至る端子NDDにおける寄生容量Cp1と端子の電圧変動ΔVNDDは分子の容量と電圧の積の成分に加算される形で誤差となる。
(3)周波数電圧変換回路の出力信号に接続される寄生容量Cp2は周波数電圧変換回路の内部容量C(t)に加算される形で誤差となる。
(4)カレントミラーのサブスレッショルドリークIoffは分母の電流成分に加算されて誤差となる。
(5)定電流発生回路、積分回路のオペアンプにおけるオフセット電圧、Vof1およびVof2はそれぞれ分母と分子の電圧成分VREFI、およびVREFCに加算されて誤差となる。
図1は、本発明の実施の形態1による半導体集積回路装置の構成例を示すブロック図、図2は、図1の半導体集積回路装置に設けられたオシレータ部における構成の一例を示すブロック図、図3は、図2のオシレータ部に設けられた基準電圧発生回路が生成する電圧の温度依存性の一例を示した説明図、図4は、図2のオシレータ部が目標の周波数より速いクロック信号を調整する過程の一例を示すタイミングチャート、図5は、図2のオシレータ部が目標の周波数より遅いクロック信号を調整する過程の一例を示すタイミングチャート、図6は、図2のオシレータ部におけるクロック信号の発振周波数と目標の周波数とが一致している場合の動作例を示すタイミングチャート、図7は、図2のオシレータ部に設けられたに電圧制御発振回路のVF特性の一例を示す説明図、図8は、本発明者が検討したトランジスタサイズによってカレントミラー比を変更して周波数切り替えする定電流発生回路の一例を示す説明図、図9は、本発明者が検討したトランジスタ個数によってカレントミラー比を変更して周波数切り替えする定電流発生回路の一例を示す説明図、図10は、図8の定電流発生回路の他例を示す説明図、図11は、図9の定電流発生回路の他例を示す説明図、図12は、本実施の形態1による静電容量素子による周波数切り替え機能を有した周波数電圧変換回路の一例を示す説明図、図13は、本実施の形態1による静電容量素子による周波数切り替え機能を有した周波数電圧変換回路の他の例を示す説明図、図14は、図12の周波数電圧変換回路の動作の一例を示すタイミングチャート、図15は、図12の周波数電圧変換回路図に設けられた静電容量素子を選択するスイッチの一例を示した説明図、図16は、図15のスイッチの他の例を示した説明図、図17は、マイナス電極側にスイッチを設けた周波数電圧変換回路の一例を示す説明図、図18は、図17の周波数電圧変換回路の他の例を示す説明図、図19は、図17の周波数電圧変換回路におけるノードの動作波形の一例を示したタイミングチャート、図20は、不定となるノードVxを基準電位レベルへリフレッシュする機能を有した周波数電圧変換回路の一例を示す説明図、図21は、図20の周波数電圧変換回路の動作の一例を示すタイミングチャート、図22は、図18の周波数電圧変換回路にリフレッシュ機能を適用した際の一例を示す説明図、図23は、図20の周波数電圧変換回路を制御する制御回路の一例を示す説明図、図24は、図23の制御回路における各部信号のタイミングチャート、図25は、図20の周波数電圧変換回路の他の回路構成を示した説明図、図26は、周波数電圧変換回路と積分回路の接続の一例を示した説明図、図27は、図26の積分回路に設けられたスイッチの一例を示す説明図、図28は、図22の周波数電圧変換回路の他の回路構成を示した説明図、図29は、図28の周波数電圧変換回路における寄生容量を最小限に抑えるレイアウトの一例を示した説明図である。
図30は、本実施の形態2による定電流発生回路の詳細な回路構成を示した説明図、図31は、図30の定電流発生回路に電流切り替え機能を持たせた際の一例を示す説明図、図32は、図31の定電流発生回路の他の例を示す説明図、図33は、図2の周波数電圧変換回路のスイッチ部における詳細な構成を示す説明図、図34は、図30の定電流発生回路が接続される周波数電圧変換回路における周波数電圧変換動作のタイミングチャート、図35は、電圧VNDDが変動した際の周波数電圧変換回路における周波数電圧変換動作のタイミングチャート、図36は、図33の周波数電圧変換回路の他の例を示した説明図、図37は、図36の周波数電圧変換回路に用いられるアナログスイッチの一例を示す説明図である。
図38は、本発明の実施の形態3による定電流発生回路の一例を示す説明図、図39は、図38の定電流発生回路における他の例を示す説明図である。
図40は、本発明の実施の形態4による基準電圧発生回路の一例を示す説明図、図41は、図40の基準電圧発生回路の簡略図、図42は、図40の基準電圧発生回路の他の例を示す説明図である。
Claims (12)
- 制御電圧に基づいて、クロック信号を生成する電圧制御発振回路と、
温度依存性を有した第1の基準電圧と電源、温度依存性をほとんど有しない第2の基準電圧とをそれぞれを生成する基準電圧発生回路と、
前記基準電圧発生回路が生成した第1の基準電圧を用いて、電源、温度依存性をほとんどもたない基準電流を生成する基準電流発生回路と、
前記基準電流発生回路が生成した基準電流を用いて、前記電圧制御発振回路が生成したクロック信号の発振周波数を電圧に変換する周波数電圧変換回路と、
前記周波数電圧変換回路から出力された電圧を積分し、前記電圧制御発振回路に出力する制御電圧を生成する積分回路とを備えたクロック発振手段と、
メモリ部と、を有し、
前記基準電圧発生回路は、前記メモリ部に予め格納された温度トリミング信号により抵抗値が定まるトリミング抵抗部を有し、
前記周波数電圧変換回路は、
第1〜第Nの静電容量部と、
選択信号に基づいて、前記第2〜前記第Nの静電容量部のうち、少なくとも1つを選択する容量選択部と、
チャージ信号、およびディスチャージ信号に基づいて、前記第1の静電容量部、および前記容量選択部が選択した静電容量部に前記基準電流をチャージ、ディスチャージするスイッチ部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1記載の半導体集積回路装置において、
前記第2〜前記第Nの静電容量部は、それぞれ静電容量値が異なる静電容量素子から構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1記載の半導体集積回路装置において、
前記第2〜前記第Nの静電容量部は、静電容量値が略同じ静電容量素子をそれぞれ個数が異なるように備えた構成からなることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記スイッチ部は、
一方の接続部に前記基準電流が供給される第1のスイッチと、
一方の接続部に、前記第1のスイッチの他方の接続部が接続され、他方の接続部に基準電位が接続される第2のスイッチとからなり、
前記容量選択部は、
一方の接続部に、前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの接続部がそれぞれ接続され、他方の接続部に、前記第2〜前記第Nの静電容量部の一方の接続部がそれぞれ接続された複数の容量選択スイッチからなり、
前記第1の静電容量部は、
一方の接続部に、前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの接続部が接続され、他方の接続部に、基準電位が接続される構成からなり、
前記第2〜前記第Nの静電容量部の他方の接続部が、基準電位がそれぞれ接続された構成からなることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記スイッチ部は、
一方の接続部に前記基準電流が供給される第1のスイッチと、
一方の接続部に、前記第1のスイッチの他方の接続部が接続され、他方の接続部に基準電位が接続される第2のスイッチとからなり、
前記第1〜前記第Nの静電容量部は、
一方の接続部に、前記第1のスイッチと前記第2のスイッチとの接続部がそれぞれ接続され、
前記容量選択部は、
一方の接続部に、前記第2〜前記第Nの静電容量部の一方の接続部がそれぞれ接続され、他方の接続部に基準電位がそれぞれ接続された複数の容量選択スイッチからなり、
前記第1の静電容量部の他方の接続部が基準電位に接続された構成からなることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項5記載の半導体集積回路装置において、
前記容量選択部は、
前記ディスチャージ信号が出力された際に、リセット信号に基づいて、選択されていない容量選択スイッチを任意の期間オンさせるリセット部を備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項4または5記載の半導体集積回路装置において、
前記容量選択スイッチは、
2つのトランジスタを直列接続した構成からなることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記容量選択部、および前記スイッチ部は、前記第1〜前記第Nの静電容量部の第1の辺側、または前記第1の辺に対向する第2の辺側のいずれかにそれぞれレイアウトされていることを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記基準電流発生回路は、
一方の接続部に電源電圧が接続された第1のトランジスタと、
一方の接続部に、前記第1のトランジスタの他方の接続部が接続された第1の電圧依存性低減用トランジスタと、
一方の接続部に、前記第1の電圧依存性低減用トランジスタの他方の接続部が接続され、他方の接続部に、基準電位が接続された抵抗と、
基準電圧を入力電圧として、前記第1のトランジスタ、および前記第1の電圧依存性低減用トランジスタを含めてボルテージフォロア回路を構成するオペアンプと、
前記第1のトランジスタとカレントミラー回路を構成する第2〜第Nのトランジスタと、
前記第2〜前記第Nのトランジスタにそれぞれ直列接続され、トランジスタサイズがそれぞれ異なる第2〜第Nの電圧依存性低減用トランジスタと、
トランジスタ部選択信号に基づいて、前記第2〜前記第Nの電圧依存性低減用トランジスタの少なくとも1つを選択してオンさせ、カレントミラー比を切り替えるトランジスタ選択部と、
前記第2〜前記第Nのトランジスタと前記第2〜前記第Nの電圧依存性低減用トランジスタと接続部と基準電位との間に接続され、前記トランジスタ選択部によって選択されていない前記電圧依存性低減用トランジスタの電流を基準電位に放電するリーク電流抑制部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項9記載の半導体集積回路装置において、
前記基準電流発生回路は、
前記リーク電流抑制部と基準電位との間に接続された電流源を備え、
前記電流源は、
前記リーク電流抑制部から放電される電流値を制御することを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記基準電圧発生回路は、
一方の接続部に正の1次の温度依存性をもつPTAT電流が供給され、複数の抵抗が直列接続された構成からなり、前記トリミング抵抗部に含まれる第1の抵抗部と、
コレクタとベースに、前記第1の抵抗部の他方の接続部がそれぞれ接続されたバイポーラトランジスタと、
一方の接続部に、前記バイポーラトランジスタのエミッタが接続され、他方の接続部に基準電位が接続され、複数の抵抗が直列接続された構成からなり、前記トリミング抵抗部に含まれる第2の抵抗部と、
一方の接続部に、前記第1の抵抗部の他方の接続部が接続され、他方の接続部に基準電位が接続され、複数の抵抗が直列接続された構成からなり、前記トリミング抵抗部に含まれる第3の抵抗部と、
第1の温度トリミング信号に基づいて、前記第1の抵抗部の任意の接続部を選択し、前記第1の基準電圧として出力し、前記トリミング抵抗部に含まれる第1の選択部と、
第2の温度トリミング信号に基づいて、前記第3の抵抗部の任意の接続部を選択し、前記第2の基準電圧として出力し、前記トリミング抵抗部に含まれる第2の選択部と、
調整用制御信号に基づいて、前記第2の抵抗部における分圧比を調整し、前記バイポーラトランジスタのベース−エミッタ電圧の温度依存性を相殺する調整部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。 - 請求項1〜10のいずれか1項に記載の半導体集積回路装置において、
前記基準電圧発生回路は、
一方の接続部に正の1次の温度依存性をもつPTAT電流が供給され、複数の抵抗が直列接続された構成からなり、前記トリミング抵抗部に含まれる第1の抵抗部と、
コレクタとベースに、前記第1の抵抗部の他方の接続部がそれぞれ接続されたバイポーラトランジスタと、
一方の接続部に、前記バイポーラトランジスタのエミッタが接続され、他方の接続部に基準電位が接続され、複数の抵抗が直列接続された構成からなり、前記トリミング抵抗部に含まれる第2の抵抗部と、
一方の接続部に、電源電圧が接続されたトランジスタと、
一方の接続部に、前記トランジスタの他方の接続部が接続され、他方の接続部に基準電位が接続され、複数の抵抗が直列接続された構成からなり、前記トリミング抵抗部に含まれる第3の抵抗部と、
負側入力端子に、前記バイポーラトランジスタのコレクタ、およびベースがそれぞれ接続され、正側入力端子に前記第3の抵抗部の中点が接続され、出力部に前記トランジスタのゲートが接続されたオペアンプと、
第1の温度トリミング信号に基づいて、前記第1の抵抗部の任意の接続部を選択し、前記第1の基準電圧として出力し、前記トリミング抵抗部に含まれる第1の選択部と、
第2の温度トリミング信号に基づいて、前記第3の抵抗部の任意の接続部を選択し、前記第2の基準電圧として出力し、前記トリミング抵抗部に含まれる第2の選択部と、
調整用制御信号に基づいて、前記第2の抵抗部における分圧比を調整し、前記バイポーラトランジスタのベース−エミッタ電圧の温度依存性を相殺する調整部とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
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