JP7227732B2 - clamp circuit - Google Patents

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Description

本明細書中に開示されている発明は、クランプ回路に関する。 The invention disclosed herein relates to clamp circuits.

図10は、カレントミラーの第1従来例を示す図である。本従来例のカレントミラー100において、トランジスタM1は、基準電流I1が入力される入力トランジスタに相当し、トランジスタM2~M4は、それぞれ、トランジスタM1とペアを成してミラー電流Im1~Im3を出力する出力トランジスタに相当する。 FIG. 10 is a diagram showing a first conventional example of a current mirror. In the conventional current mirror 100, the transistor M1 corresponds to an input transistor to which the reference current I1 is input, and the transistors M2 to M4 are paired with the transistor M1 to output mirror currents Im1 to Im3. Corresponds to an output transistor.

このようなカレントミラー100に高い入力電圧VIN(例えば40V)が印加される場合には、トランジスタM1~M4として、それぞれ、入力電圧VIN以上のドレイン・ソース間耐圧を持つ高耐圧素子(例えば50V耐圧素子)を使用する必要がある。 When a high input voltage VIN (for example, 40V) is applied to the current mirror 100, each of the transistors M1 to M4 has a high withstand voltage element (for example, 50V withstand voltage) having a drain-source withstand voltage higher than the input voltage VIN. element) must be used.

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1を挙げることができる。 As an example of conventional technology related to the above, Patent Document 1 can be cited.

特開平6-259032号公報JP-A-6-259032

しかしながら、トランジスタM1~M4として高耐圧素子を用いると、それぞれの相対ばらつき(サイズ比のばらつき)が大きくなるので、ミラー電流Im1~Im3の出力精度が悪化してしまう。なお、トランジスタM1~M4のサイズを大型化すれば、それぞれの相対ばらつきを低減し得るが、カレントミラー100の面積が大きくなってしまう。 However, if high-voltage elements are used as the transistors M1 to M4, relative variations (variation in size ratio) between the transistors M1 to M4 become large, and the output accuracy of the mirror currents Im1 to Im3 deteriorates. If the sizes of the transistors M1 to M4 are increased, the respective relative variations can be reduced, but the area of the current mirror 100 is increased.

図11A及び図11Bは、カレントミラーの第2従来例を示す図である。なお、図11Aはカレントミラー動作時(I1オン時)の様子を示しており、図11Bはカレントミラー停止時(I1オフ時)の様子を示している。 11A and 11B are diagrams showing a second conventional example of a current mirror. 11A shows the state when the current mirror is in operation (when I1 is on), and FIG. 11B shows the state when the current mirror is stopped (when I1 is off).

本従来例のカレントミラー100は、先出のトランジスタM1~M4に加えてトランジスタM5~M8を有するカスコード型である。なお、トランジスタM1~M4としては、低耐圧素子(対サブストレート耐圧は十分に高い素子であり、例えば5~7V耐圧素子)が使用されている。一方、トランジスタM5~M8には、高耐圧素子が使用されている。 The conventional current mirror 100 is of a cascode type having transistors M5 to M8 in addition to the transistors M1 to M4 described above. As the transistors M1 to M4, low withstand voltage elements (elements with sufficiently high withstand voltage against the substrate, for example, 5 to 7 V withstand voltage elements) are used. On the other hand, high voltage elements are used for the transistors M5 to M8.

ミラー電流Im1~Im3は、トランジスタM1~M4のサイズ比で決定される。トランジスタM1~M4は、低耐圧素子なので、相対精度が良く、面積も小さい。ただし、トランジスタM2~M4は、それぞれのドレイン・ソース間耐圧が低いので、トランジスタM6~M8を用いてトランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧を抑える必要がある。 Mirror currents Im1-Im3 are determined by the size ratio of transistors M1-M4. Since the transistors M1 to M4 are low withstand voltage elements, they have good relative accuracy and small area. However, since the transistors M2 to M4 each have a low withstand voltage between the drain and the source, it is necessary to suppress the voltage between the drain and the source of each of the transistors M2 to M4 using the transistors M6 to M8.

具体的に述べると、図11Aで示したように、カレントミラー100の動作時(=基準電流I1のオン時)には、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧が所定のバイアス電圧(=トランジスタM1~M8それぞれのオンスレッショルド電圧Vth、簡単のために全て同値と仮定)で一定となる。そのため、トランジスタM2~M4が低耐圧素子でも問題なく動作する。 Specifically, as shown in FIG. 11A, when the current mirror 100 is in operation (=when the reference current I1 is on), the drain-source voltage of each of the transistors M2 to M4 is a predetermined bias voltage (= The on-threshold voltage Vth of each of the transistors M1 to M8 (assumed to be the same value for simplicity) is constant. Therefore, even if the transistors M2 to M4 are low withstand voltage elements, they can operate without problems.

なお、トランジスタM6~M8は、それぞれ、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧をクランプすることを目的として設けられており、それぞれの相対ばらつきは、ミラー電流Im1~Im3の出力精度に殆ど影響しない。そのため、トランジスタM6~M8は、小さいサイズでも足りる。 The transistors M6 to M8 are provided for the purpose of clamping the voltages between the drain and source of the transistors M2 to M4, respectively, and the relative variation of each of them almost affects the output accuracy of the mirror currents Im1 to Im3. do not. Therefore, the transistors M6 to M8 can be small in size.

また、トランジスタM6~M8を設けることにより、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧を定格電圧以下にクランプする効果のほか、トランジスタM1~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧を固定することで、ミラー電流Im1~Im3の電源依存性を改善する効果も享受することができる。 Further, by providing the transistors M6 to M8, in addition to the effect of clamping the voltage between the drain and source of each of the transistors M2 to M4 below the rated voltage, by fixing the voltage between the drain and source of each of the transistors M1 to M4, The effect of improving the power supply dependence of the mirror currents Im1 to Im3 can also be enjoyed.

このように、本従来例のカレントミラー100は、その動作時(=基準電流I1のオン時)には特に問題を生じないが、図11Bで示したように、その非動作時(=基準電流I1のオフ時)にノードA、B及びCがハイインピーダンスとなる。そのため、ノードA、B及びCの電位は、トランジスタM2~M4に流れるリーク電流と、トランジスタM6~M8に流れるリーク電流とのバランスで決定される。 As described above, the current mirror 100 of the conventional example does not cause any particular problem during operation (=when the reference current I1 is on), but as shown in FIG. 11B, when it is not in operation (=reference current When I1 is off), nodes A, B and C become high impedance. Therefore, the potentials of the nodes A, B and C are determined by the balance between the leakage currents flowing through the transistors M2 to M4 and the leakage currents flowing through the transistors M6 to M8.

仮に、トランジスタM2~M4に流れるリーク電流よりも、トランジスタM6~M8に流れるリーク電流の方が大きい場合、ノードA、B及びCの電位は、どんどん低下していくので、最終的にはトランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間耐圧を超え、素子の破壊に至るおそれがある。 If the leak current flowing through the transistors M6 to M8 is larger than the leak current flowing through the transistors M2 to M4, the potentials of the nodes A, B, and C will gradually decrease, so that the potential of the transistor M2 will eventually drop. There is a possibility that the withstand voltage between the drain and the source of each of ˜M4 will be exceeded, leading to destruction of the element.

図12A及び図12Bは、カレントミラーの第3従来例を示す図である。なお、図12Aはカレントミラー動作時(I1オン時)の様子を示しており、図12Bはカレントミラー停止時(I1オフ時)の様子を示している。 12A and 12B are diagrams showing a third conventional example of a current mirror. 12A shows the state when the current mirror is in operation (when I1 is on), and FIG. 12B shows the state when the current mirror is stopped (when I1 is off).

本従来例のカレントミラー100では、上記の課題(=非動作時のリーク電流による低耐圧素子の破壊)を解決するために、トランジスタM2~M4に対して並列に、ツェナーダイオードD1~D3が挿入されている。なお、ツェナーダイオードD1~D3の降伏電圧Vzは、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間耐圧よりも低い。 In the conventional current mirror 100, Zener diodes D1 to D3 are inserted in parallel with the transistors M2 to M4 in order to solve the above problem (=destruction of the low withstand voltage element due to leakage current during non-operation). It is Note that the breakdown voltage Vz of the Zener diodes D1-D3 is lower than the drain-source breakdown voltage of each of the transistors M2-M4.

これにより、カレントミラー100の非動作時(=基準電流I1のオフ時)において、トランジスタM6~M8のリーク電流が原因で、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧が上昇しようとしても、これを定格電圧以下に抑えることができる。 As a result, when the current mirror 100 is not operating (=when the reference current I1 is off), even if the drain-source voltages of the transistors M2 to M4 try to rise due to the leakage currents of the transistors M6 to M8, this can be kept below the rated voltage.

また、カレントミラー100の動作時(=基準電流I1のオン時)には、先述の通り、トランジスタM5~M8の働きで、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧がオンスレッショルド電圧Vthに固定される。従って、ツェナーダイオードD1~D3が動作することは無く、カレントミラー100の動作に影響を及ぼすことはない。 When the current mirror 100 is in operation (=when the reference current I1 is on), the drain-source voltages of the transistors M2 to M4 are fixed at the on-threshold voltage Vth by the functions of the transistors M5 to M8, as described above. be done. Therefore, the Zener diodes D1 to D3 do not operate, and the operation of the current mirror 100 is not affected.

しかしながら、本従来例のカレントミラー100では、ミラー電流の出力系統毎にツェナーダイオードを設ける必要がある。図12A及び図12Bでは、カレントミラー100が3本の出力系統を持つので、最低3つのツェナーダイオードが必要となるが、出力系統が増えれば、その本数に応じてツェナーダイオードも増やす必要がある。ツェナーダイオードは、決して小さい素子ではないので、その数が増えれば、カレントミラー100の面積を増大させる要因となってしまう。 However, in the conventional current mirror 100, it is necessary to provide a Zener diode for each mirror current output system. In FIGS. 12A and 12B, the current mirror 100 has three output systems, so at least three Zener diodes are required. If the number of output systems increases, the number of Zener diodes also needs to be increased. Zener diodes are by no means small elements, so if the number of them increases, it becomes a factor of increasing the area of the current mirror 100 .

本明細書中に開示されている発明は、本願の発明者により見出された上記課題に鑑み、小面積で保護対象素子の耐圧破壊を防ぐクランプ回路を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The invention disclosed in the present specification is intended to provide a clamp circuit having a small area and capable of preventing withstand voltage breakdown of an element to be protected.

本明細書中に開示されているクランプ回路は、電子回路の構成要素として第1ノードと第2ノードとの間に接続された第1導電型の第1トランジスタを保護対象素子とするものであって、前記電子回路の非動作時に前記第1トランジスタの両端間電圧を制限するクランプ素子として、前記第2ノードと第3ノードとの間に接続され、その制御端が第4ノードに接続された第2導電型の第2トランジスタを有し、前記第2ノードは、前記クランプ回路がなければ前記電子回路の非動作時にハイインピーダンスとなるノードであり、前記第3ノード及び前記第4ノードには、それぞれ、前記電子回路の動作時に前記第2トランジスタがオフし、前記電子回路の非動作時に前記第2トランジスタがオンする電圧が印加されている構成(第1の構成)とされている。 The clamp circuit disclosed in this specification uses a first transistor of a first conductivity type connected between a first node and a second node as a component of an electronic circuit as an element to be protected. is connected between the second node and the third node as a clamp element for limiting the voltage across the first transistor when the electronic circuit is not operating, and the control end thereof is connected to the fourth node. a second transistor of a second conductivity type; the second node is a node that becomes high impedance when the electronic circuit is not in operation without the clamp circuit; , respectively, a voltage is applied to turn off the second transistor when the electronic circuit is in operation and to turn on the second transistor when the electronic circuit is not in operation (first configuration).

なお、第1の構成から成るクランプ回路において、前記第1トランジスタがPチャネル型又はpnp型であり、前記第2トランジスタがNチャネル型又はnpn型であり、前記電子回路の動作時における前記第2ノードの印加電圧をV2とし、前記第3ノードの印加電圧をV3とし、前記第4ノードの印加電圧をV4とし、前記第2トランジスタのオンスレッショルド電圧をVthとし、V4≦V2+VthかつV3>V4-Vthが成立する構成(第2の構成)にするとよい。 In addition, in the clamp circuit having the first configuration, the first transistor is a P-channel type or a pnp type, the second transistor is an N-channel type or an npn type, and when the electronic circuit operates, the second The voltage applied to the node is V2, the voltage applied to the third node is V3, the voltage applied to the fourth node is V4, the on-threshold voltage of the second transistor is Vth, and V4≦V2+Vth and V3>V4− A configuration (second configuration) that satisfies Vth is preferable.

また、第1の構成から成るクランプ回路において、前記第1トランジスタがNチャネル型又はnpn型であり、前記第2トランジスタがPチャネル型又はpnp型であり、前記電子回路の動作時における前記第2ノードの印加電圧をV2とし、前記第3ノードの印加電圧をV3とし、前記第4ノードの印加電圧をV4とし、前記第2トランジスタのオンスレッショルド電圧をVthとし、V4≧V2-VthかつV3<V4+Vthが成立する構成(第3の構成)にするとよい。 Further, in the clamp circuit having the first configuration, the first transistor is an N-channel type or an npn type, the second transistor is a P-channel type or a pnp type, and the second The voltage applied to the node is V2, the voltage applied to the third node is V3, the voltage applied to the fourth node is V4, the on-threshold voltage of the second transistor is Vth, and V4≧V2−Vth and V3< A configuration (third configuration) in which V4+Vth is established is preferable.

また、第1~第3いずれかの構成から成るクランプ回路において、前記電子回路は、基準電流に応じたミラー電流を生成するカレントミラーであり、前記第1トランジスタは、前記基準電流が入力される入力トランジスタとペアを成して前記ミラー電流を出力する出力トランジスタとして用いられている構成(第4の構成)にするとよい。 Further, in the clamp circuit having any one of the first to third configurations, the electronic circuit is a current mirror that generates a mirror current corresponding to a reference current, and the first transistor receives the reference current. A configuration (fourth configuration) that is used as an output transistor that forms a pair with an input transistor and outputs the mirror current may be employed.

また、第4の構成から成るクランプ回路において、前記カレントミラーは、前記第1トランジスタを複数用いて前記ミラー電流を複数系統に出力する多出力型であり、前記第2トランジスタは、前記第1トランジスタ毎に設けられており、前記第2トランジスタの制御端は、共通に接続されている構成(第5の構成)にするとよい。 Further, in the clamp circuit having the fourth configuration, the current mirror is a multi-output type that uses a plurality of the first transistors to output the mirror currents to a plurality of systems, and the second transistor is the first transistor. and the control terminals of the second transistors are connected in common (fifth configuration).

また、第4または第5の構成から成るクランプ回路において、前記カレントミラーは、前記基準電流をオン/オフする機能を備えている構成(第6の構成)にするとよい。 Further, in the clamp circuit having the fourth or fifth configuration, the current mirror preferably has a configuration (sixth configuration) having a function of turning on/off the reference current.

また、第6の構成から成るクランプ回路において、前記カレントミラーは、カスコード型であり、前記基準電流のオン時には前記第2ノードが所定のバイアス電圧に固定される構成(第7の構成)にするとよい。 Further, in the clamp circuit having the sixth configuration, if the current mirror is of a cascode type and the second node is fixed at a predetermined bias voltage when the reference current is turned on (seventh configuration), good.

また、第1~第7いずれかの構成から成るクランプ回路は、前記第4ノードの印加電圧を定めるダイオード又はダイオード接続トランジスタと、前記ダイオード又は前記ダイオード接続トランジスタの駆動電流を生成する電流源とをさらに有する構成(第8の構成)にするとよい。 Further, the clamp circuit having any one of the first to seventh configurations includes a diode or a diode-connected transistor that determines the voltage applied to the fourth node, and a current source that generates a drive current for the diode or the diode-connected transistor. It is preferable to adopt a configuration (eighth configuration) that further includes.

また、第1~第7いずれかの構成から成るクランプ回路において、前記第4ノードは、前記第1トランジスタの制御端に接続されている構成(第9の構成)にするとよい。 In the clamp circuit having any one of the first to seventh configurations, the fourth node may be connected to the control terminal of the first transistor (ninth configuration).

また、第1~第9いずれかの構成から成るクランプ回路において、前記第3ノードは、前記第1ノードまたは前記第4ノードに接続された構成(第10の構成)にするとよい。 In the clamp circuit having any one of the first to ninth configurations, the third node may be connected to the first node or the fourth node (tenth configuration).

本明細書中に開示されている発明によれば、小面積で保護対象素子の耐圧破壊を防ぐことのできるクランプ回路を提供することが可能となる。 According to the invention disclosed in this specification, it is possible to provide a clamp circuit that can prevent breakdown of a device to be protected from breakdown with a small area.

カレントミラーとクランプ回路の第1実施形態(I1オン時)を示す図The figure which shows 1st Embodiment (when I1 is ON) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第1実施形態(I1オフ時)を示す図The figure which shows 1st Embodiment (when I1 is off) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第2実施形態(I1オン時)を示す図The figure which shows 2nd Embodiment (when I1 is on) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第2実施形態(I1オフ時)を示す図The figure which shows 2nd Embodiment (when I1 is off) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第3実施形態(I1オン時)を示す図The figure which shows 3rd Embodiment (when I1 is ON) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第3実施形態(I1オフ時)を示す図The figure which shows 3rd Embodiment (when I1 is off) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第4実施形態(I1オン時)を示す図The figure which shows 4th Embodiment (when I1 is on) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第4実施形態(I1オフ時)を示す図The figure which shows 4th Embodiment (when I1 is off) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第5実施形態(I3オン時)を示す図The figure which shows 5th Embodiment (when I3 is ON) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第5実施形態(I3オフ時)を示す図The figure which shows 5th Embodiment (when I3 is off) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第6実施形態(I3オン時)を示す図A diagram showing a sixth embodiment of the current mirror and clamp circuit (when I3 is on) カレントミラーとクランプ回路の第6実施形態(I3オフ時)を示す図A diagram showing a sixth embodiment of the current mirror and clamp circuit (when I3 is off) カレントミラーとクランプ回路の第7実施形態(I3オン時)を示す図The figure which shows 7th Embodiment (when I3 is ON) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第7実施形態(I3オフ時)を示す図The figure which shows 7th Embodiment (at the time of I3 OFF) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第8実施形態(I3オン時)を示す図The figure which shows 8th Embodiment (when I3 is ON) of a current mirror and a clamp circuit カレントミラーとクランプ回路の第8実施形態(I3オフ時)を示す図The figure which shows 8th Embodiment (when I3 is off) of a current mirror and a clamp circuit クランプ回路の第9実施形態(第1~4実施形態の上位概念)を示す図A diagram showing a ninth embodiment of the clamp circuit (generic concept of the first to fourth embodiments) クランプ回路の第10実施形態(第5~8実施形態の上位概念)を示す図A diagram showing a tenth embodiment of the clamp circuit (general concept of the fifth to eighth embodiments) カレントミラーの第1従来例を示す図FIG. 11 is a diagram showing a first conventional example of a current mirror; カレントミラーの第2従来例(動作時)を示す図FIG. 4 shows a second conventional example of a current mirror (during operation); カレントミラーの第2従来例(停止時)を示す図A diagram showing a second conventional example of a current mirror (when stopped) カレントミラーの第3従来例(動作時)を示す図FIG. 10 is a diagram showing a third conventional example of a current mirror (during operation); カレントミラーの第3従来例(停止時)を示す図A diagram showing a third conventional example of a current mirror (when stopped)

<第1実施形態>
図1A及び図1Bは、カレントミラー及びこれに導入されるクランプ回路の第1実施形態を示す図である。なお、図1Aはカレントミラー動作時(I1オン時)の様子を示しており、図1Bはカレントミラー停止時(I1オフ時)の様子を示している。
<First embodiment>
1A and 1B show a first embodiment of a current mirror and a clamping circuit implemented therein. FIG. 1A shows the state during current mirror operation (when I1 is on), and FIG. 1B shows the state when the current mirror is stopped (when I1 is off).

本実施形態において、カレントミラー10は、基準電流I1に応じて3系統のミラー電流Im1~Im3を生成する多出力型であり、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタM1~M8と電流源CS1を含む。 In this embodiment, the current mirror 10 is of a multi-output type that generates three systems of mirror currents Im1-Im3 according to the reference current I1, and includes P-channel MOS field effect transistors M1-M8 and a current source CS1.

トランジスタM1~M4それぞれのソースは、いずれも、入力電圧VIN(例えば40V)の印加端に接続されている。トランジスタM1~M4それぞれのゲートは、いずれもトランジスタM1のドレインに接続されている。トランジスタM1~M4それぞれのドレインは、それぞれ、トランジスタM5~M8それぞれのソースに接続されている。トランジスタM5~M8それぞれのゲートは、いずれも、トランジスタM5のドレインに接続されている。トランジスタM5のドレインは、基準電流I1を生成する電流源CS1の第1端に接続されている。電流源CS1の第2端は、接地端に接続されている。トランジスタM6~M8それぞれのドレインは、ミラー電流Im1~Im3の出力端に相当する。 The sources of the transistors M1 to M4 are all connected to the application terminal of the input voltage VIN (40 V, for example). Gates of the transistors M1 to M4 are all connected to the drain of the transistor M1. The drains of the transistors M1-M4 are connected to the sources of the transistors M5-M8, respectively. The gates of the transistors M5 to M8 are all connected to the drain of the transistor M5. The drain of transistor M5 is connected to a first end of a current source CS1 that produces a reference current I1. A second end of the current source CS1 is connected to the ground end. The drains of the transistors M6-M8 correspond to the output terminals of the mirror currents Im1-Im3.

なお、トランジスタM1~M4としては、低耐圧素子(対サブストレート耐圧は十分に高い素子であり、例えば5~7V耐圧素子)が使用されている。一方、トランジスタM5~M8には、高耐圧素子が使用されている。 As the transistors M1 to M4, low withstand voltage elements (elements with sufficiently high withstand voltage against the substrate, for example, 5 to 7 V withstand voltage elements) are used. On the other hand, high voltage elements are used for the transistors M5 to M8.

このように、カレントミラー10自体は、第2従来例(図11A及び図12B)で示したカスコード型のカレントミラー100と何ら変わりはない。そのため、カレントミラー10自体の動作については、重複した説明を割愛する。 Thus, the current mirror 10 itself is no different from the cascode-type current mirror 100 shown in the second conventional example (FIGS. 11A and 12B). Therefore, redundant description of the operation of the current mirror 10 itself is omitted.

クランプ回路11は、カレントミラー10を形成するトランジスタM2~M4を保護対象素子とし、カレントミラー10の非動作時(=基準電流I1のオフ時)において、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧を定格電圧以下に制限するための機能ブロックであり、トランジスタM2~M4毎のクランプ素子として、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタM9~M11を含む。また、クランプ回路11は、トランジスタM9~M11それぞれのゲート電圧を定めるツェナーダイオードD4と、ツェナーダイオードD4の駆動電流I2を生成する電流源CS2と、をさらに含む。 The clamp circuit 11 uses the transistors M2 to M4 that form the current mirror 10 as elements to be protected. to a rated voltage or less, and includes N-channel MOS field effect transistors M9 to M11 as clamping elements for each of the transistors M2 to M4. The clamp circuit 11 further includes a Zener diode D4 that determines the gate voltage of each of the transistors M9-M11, and a current source CS2 that generates a drive current I2 for the Zener diode D4.

トランジスタM9~M11それぞれのドレインは、入力電圧VINの印加端に接続されている。トランジスタM9~M11それぞれのソースは、それぞれ、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン(=ノードA、B及びC)に接続されている。トランジスタM9~M11それぞれのゲートは、いずれも、ツェナーダイオードD4のアノードと電流源CS2の第1端に接続されている。ツェナーダイオードD4のカソードは、入力電圧VINの印加端に接続されている。電流源CS2の第2端は、接地端に接続されている。 The drains of the transistors M9 to M11 are connected to the application terminal of the input voltage VIN. The sources of the transistors M9-M11 are respectively connected to the drains (=nodes A, B and C) of the transistors M2-M4. Gates of the transistors M9 to M11 are all connected to the anode of the Zener diode D4 and the first end of the current source CS2. The cathode of the Zener diode D4 is connected to the application terminal of the input voltage VIN. A second end of the current source CS2 is connected to ground.

このように、本実施形態のクランプ回路11では、単一のツェナーダイオードD4と、3つのトランジスタM9~M11を組み合わせることにより、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧が定格電圧以下に制限されている。 Thus, in the clamp circuit 11 of the present embodiment, by combining the single Zener diode D4 and the three transistors M9 to M11, the drain-source voltage of each of the transistors M2 to M4 is limited to the rated voltage or less. ing.

以下、具体的に説明する。カレントミラー10の非動作時(=基準電流I1のオフ時)において、クランプ回路11がなければハイインピーダンスとなるノードA、B及びCには、それぞれ、トランジスタM9~M11それぞれのソースが接続されている。また、トランジスタM9~M11それぞれのゲートには、ツェナーダイオードD4を用いて決定される任意のバイアス電圧(=VIN-Vz)が印加されている。 A specific description will be given below. When the current mirror 10 is not operating (=when the reference current I1 is off), the nodes A, B, and C, which would be high impedance if the clamp circuit 11 were not present, are connected to the sources of the transistors M9 to M11, respectively. there is An arbitrary bias voltage (=VIN-Vz) determined using a Zener diode D4 is applied to the gates of the transistors M9 to M11.

従って、カレントミラー10の非動作時(=基準電流I1のオフ時)において、トランジスタM6~M8のリーク電流が原因で、ノードA、B及びCに電圧低下が生じたとしても、トランジスタM9~M11それぞれのゲートに印加されるバイアス電圧(=VIN-Vz)よりもさらにオンスレッショルドVthだけ低い電圧まで、ノードA、B及びCの電圧が低下した時点で、トランジスタM9~M11がオンする。 Therefore, when the current mirror 10 is not operating (=when the reference current I1 is off), even if a voltage drop occurs at the nodes A, B and C due to leakage currents of the transistors M6 to M8, the transistors M9 to M11 When the voltages of the nodes A, B and C drop to a voltage lower than the bias voltage (=VIN-Vz) applied to each gate by the ON threshold Vth, the transistors M9 to M11 are turned on.

その結果、ノードA、B及びCの更なる電圧低下を防ぐことができるので、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧を定格電圧以下に抑えることが可能となり、延いては、トランジスタM2~M4それぞれの耐圧破壊を防ぐことが可能となる。 As a result, it is possible to prevent a further voltage drop at the nodes A, B, and C, so that the voltage between the drain and source of each of the transistors M2 to M4 can be suppressed below the rated voltage. It is possible to prevent breakdown of each M4.

なお、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧は、ツェナーダイオードD4を用いて決定される上限値(=Vz+Vth)にクランプされる。従って、ツェナーダイオードD4の降伏電圧Vzは、この上限値(=Vz+Vth)がトランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間耐圧を超えないように選択すればよい。 The drain-source voltage of each of the transistors M2 to M4 is clamped to the upper limit value (=Vz+Vth) determined using the Zener diode D4. Therefore, the breakdown voltage Vz of the Zener diode D4 should be selected so that the upper limit (=Vz+Vth) does not exceed the drain-source breakdown voltage of each of the transistors M2 to M4.

また、カレントミラー10の動作時(=基準電流I1のオン時)には、トランジスタM5~M8の働きにより、ノードA、B及びCが所定のバイアス電圧(=VIN-Vth)に固定される。従って、クランプ回路11が動作することは無く、カレントミラー10の動作に影響を及ぼすことはない。 Further, when the current mirror 10 is in operation (=when the reference current I1 is on), the nodes A, B and C are fixed at a predetermined bias voltage (=VIN-Vth) by the action of the transistors M5 to M8. Therefore, the clamp circuit 11 does not operate and the operation of the current mirror 10 is not affected.

また、本実施形態のクランプ回路11であれば、カレントミラー10の出力系統(延いては保護対象素子)が更に多くなっても、ツェナーダイオードD4を増やす必要がない。従って、小面積で保護対象素子の耐圧破壊を防ぐことが可能となる。 Further, with the clamp circuit 11 of the present embodiment, even if the number of output systems (and thus protection target elements) of the current mirror 10 increases, there is no need to increase the number of Zener diodes D4. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage breakdown of the element to be protected with a small area.

また、クランプ素子として機能するトランジスタM9~M11は、トランジスタM6~M8に流れるリーク電流を供給できればよいので、それほど大きな電流能力を必要としない。従って、それぞれの素子サイズは必要最小限で足りるので、仮に、カレントミラー10における出力系統の増大に伴い、クランプ素子の個数を増やす必要が生じたとしても、クランプ回路11の面積は殆ど大きくならない。 Also, the transistors M9 to M11 functioning as clamping elements do not require a very large current capability as long as they can supply the leakage current flowing through the transistors M6 to M8. Therefore, since the minimum size of each element is sufficient, even if it becomes necessary to increase the number of clamping elements as the number of output systems in the current mirror 10 increases, the area of the clamping circuit 11 hardly increases.

なお、クランプ素子に相当するトランジスタM9~M11は、npn型バイポーラトランジスタに置き換えてもよい。同様に、カレントミラー10を形成するトランジスタM1~M8(保護対象素子に相当するトランジスタM2~M4を含む)は、pnp型バイポーラトランジスタに置き換えてもよい。 The transistors M9 to M11 corresponding to clamp elements may be replaced with npn bipolar transistors. Similarly, the transistors M1 to M8 (including the transistors M2 to M4 corresponding to the elements to be protected) forming the current mirror 10 may be replaced with pnp type bipolar transistors.

<第2実施形態>
図2A及び図2Bは、カレントミラー及びこれに導入されるクランプ回路の第2実施形態を示す図である。なお、図2Aはカレントミラー動作時(I1オン時)の様子を示しており、図2Bはカレントミラー停止時(I1オフ時)の様子を示している。
<Second embodiment>
2A and 2B show a second embodiment of the current mirror and the clamping circuit implemented therein. FIG. 2A shows the state when the current mirror is in operation (when I1 is on), and FIG. 2B shows the state when the current mirror is stopped (when I1 is off).

本実施形態のクランプ回路11は、先出の第1実施形態(図1A及び図1B)をベースとしつつ、ツェナーダイオードD4に代えて、ダイオード接続されたPチャネル型MOS電界効果トランジスタM12を含む。すなわち、トランジスタM12のソースは、入力電圧VINの印加端に接続されており、トランジスタM12のドレイン及びゲートは、いずれもトランジスタM9~M11それぞれのゲートに接続されている。 The clamp circuit 11 of this embodiment is based on the first embodiment (FIGS. 1A and 1B) and includes a diode-connected P-channel MOS field effect transistor M12 instead of the Zener diode D4. That is, the source of the transistor M12 is connected to the application terminal of the input voltage VIN, and the drain and gate of the transistor M12 are both connected to the gates of the transistors M9 to M11.

この場合、トランジスタM9~M11それぞれのゲートに対して、トランジスタM12を用いて決定される任意のバイアス電圧(=VIN-Vth)が印加されることになる。 In this case, an arbitrary bias voltage (=VIN-Vth) determined using the transistor M12 is applied to each gate of the transistors M9 to M11.

なお、トランジスタM12のオンスレッショルド電圧Vthについては、カレントミラー10の動作に影響を及ぼさず、かつ、カレントミラー10の非動作時において、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧を定格電圧以下に制限し得る範囲で任意に調整すればよい。 Note that the on-threshold voltage Vth of the transistor M12 does not affect the operation of the current mirror 10, and when the current mirror 10 is not operating, the voltage between the drain and source of each of the transistors M2 to M4 is kept below the rated voltage. It may be arbitrarily adjusted within the limitable range.

本実施形態のクランプ回路11であれば、ツェナーダイオードを一つも用いないので、先出の第1実施形態(図1A及び図1B)よりも面積を小さくすることが可能となる。 Since the clamp circuit 11 of this embodiment does not use any Zener diodes, it is possible to make the area smaller than that of the first embodiment (FIGS. 1A and 1B).

また、本図の吹き出し枠内で示したように、ダイオード接続トランジスタについては、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタに限らず、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタ、pnp型バイポーラトランジスタ、若しくは、npn型バイポーラトランジスタを用いても構わない。 Further, as shown in the balloon frame of this figure, the diode-connected transistor is not limited to the P-channel MOS field effect transistor, but may be an N-channel MOS field effect transistor, a pnp bipolar transistor, or an npn bipolar transistor. can be used.

<第3実施形態>
図3A及び図3Bは、カレントミラー及びこれに導入されるクランプ回路の第3実施形態を示す図である。なお、図3Aはカレントミラー動作時(I1オン時)の様子を示しており、図3Bはカレントミラー停止時(I1オフ時)の様子を示している。
<Third Embodiment>
3A and 3B illustrate a third embodiment of the current mirror and the clamping circuit implemented therein. FIG. 3A shows the state when the current mirror is in operation (when I1 is on), and FIG. 3B shows the state when the current mirror is stopped (when I1 is off).

本実施形態のクランプ回路11では、先出の第1実施形態(図1A及び図1B)ないしは第2実施形態(図2A及び図2B)をベースとしつつ、トランジスタM9~M11それぞれのゲートをトランジスタM1~M4それぞれのゲート(以下ではノードDと呼ぶ)に接続することにより、電流源CS2とツェナダイオードD4(ないしはトランジスタM12)が割愛されている。 The clamp circuit 11 of this embodiment is based on the first embodiment (FIGS. 1A and 1B) or the second embodiment (FIGS. 2A and 2B), and the gates of the transistors M9 to M11 are replaced by the transistor M1. . . . M4 (hereafter referred to as node D), the current source CS2 and Zener diode D4 (or transistor M12) are omitted.

このように、トランジスタM9~M11それぞれのゲート電圧として、カレントミラー10のノードDに印加される電圧を利用することも可能である。 Thus, it is possible to use the voltage applied to the node D of the current mirror 10 as the gate voltage of each of the transistors M9 to M11.

カレントミラー10の動作時(=基準電流I1のオン時)において、ノードDには、VIN-Vthが印加される。そのため、トランジスタM9~M11がオンするためには、ノードA、B及びCそれぞれの印加電圧がVIN-2Vthまで下がる必要がある。しかし、ノードA、B及びCそれぞれの印加電圧は、トランジスタM6~M8の働きにより、いずれもVIN-Vthに固定されるので、トランジスタM9~M11はオンしない。 VIN-Vth is applied to the node D when the current mirror 10 is in operation (=when the reference current I1 is on). Therefore, in order to turn on the transistors M9 to M11, the voltage applied to each of the nodes A, B and C must drop to VIN-2Vth. However, since the voltages applied to the nodes A, B and C are all fixed at VIN-Vth by the action of the transistors M6-M8, the transistors M9-M11 are not turned on.

一方、カレントミラー10の非動作時(=基準電流I1のオフ時)において、ノードDの電位は、VIN~(VIN-Vth)の変動幅を持つ不定値となる。そのため、仮に、トランジスタM6~M8のリーク電流が原因で、ノードA、B及びCに電圧低下が生じたとしても、トランジスタM9~M11それぞれのゲートに印加されるノードDの不定電位よりもさらにオンスレッショルドVthだけ低い電圧まで、ノードA、B及びCの電圧が低下した時点で、トランジスタM9~M11がオンする。その結果、トランジスタM2~M4それぞれのドレイン・ソース間電圧は、Vth~2Vthの電圧範囲でクランプされるので、トランジスタM2~M4の耐圧破壊を防ぐことが可能となる。 On the other hand, when the current mirror 10 is not operating (=when the reference current I1 is off), the potential of the node D becomes an indefinite value with a fluctuation range of VIN to (VIN-Vth). Therefore, even if a voltage drop occurs at the nodes A, B, and C due to the leak currents of the transistors M6 to M8, the on-state potential is higher than the indefinite potential of the node D applied to the gates of the transistors M9 to M11. When the voltages of the nodes A, B and C drop to a voltage lower than the threshold Vth, the transistors M9 to M11 are turned on. As a result, the voltage between the drain and the source of each of the transistors M2 to M4 is clamped within the voltage range of Vth to 2Vth, so that breakdown of the transistors M2 to M4 can be prevented.

<第4実施形態>
図4A及び図4Bは、カレントミラー及びこれに導入されるクランプ回路の第4実施形態を示す図である。なお、図4Aはカレントミラー動作時(I1オン時)の様子を示しており、図4Bはカレントミラー停止時(I1オフ時)の様子を示している。
<Fourth Embodiment>
4A and 4B are diagrams showing a fourth embodiment of the current mirror and the clamping circuit implemented therein. FIG. 4A shows the state when the current mirror is in operation (when I1 is on), and FIG. 4B shows the state when the current mirror is stopped (when I1 is off).

本実施形態のクランプ回路11では、先出の第3実施形態(図3A及び図3B)をベースとしつつ、トランジスタM9~M11それぞれのドレインが入力電圧VINの印加端ではなくそれぞれのゲートに接続されている。このように、トランジスタM9~M11それぞれのドレインをそれぞれのゲートと共通に接続した場合であっても、先と同様の効果を得ることが可能である。 The clamp circuit 11 of this embodiment is based on the above-described third embodiment (FIGS. 3A and 3B), but the drains of the transistors M9 to M11 are connected to their respective gates instead of the input voltage VIN application terminal. ing. In this way, even when the drains of the transistors M9 to M11 are commonly connected to the respective gates, the same effects as above can be obtained.

なお、本実施形態では、第3実施形態(図3A及び図3B)をベースとした例を挙げたが、第1実施形態(図1A及び図1B)、ないしは、第2実施形態(図2A及び図2B)をベースとしつつ、トランジスタM9~M11それぞれのドレインを入力電圧VINの印加端ではなくそれぞれのゲートに接続しても構わない。 In addition, in this embodiment, an example based on the third embodiment (FIGS. 3A and 3B) was given, but the first embodiment (FIGS. 1A and 1B) or the second embodiment (FIGS. 2A and 2B), the drains of the transistors M9 to M11 may be connected to their respective gates instead of the input voltage VIN application terminal.

<第5実施形態>
図5A及び図5Bは、カレントミラー及びこれに導入されるクランプ回路の第5実施形態を示す図である。なお、図5Aはカレントミラー動作時(I3オン時)の様子を示しており、図5Bはカレントミラー停止時(I3オフ時)の様子を示している。
<Fifth Embodiment>
5A and 5B are diagrams showing a fifth embodiment of a current mirror and a clamping circuit implemented therein. 5A shows the state when the current mirror is in operation (when I3 is on), and FIG. 5B shows the state when the current mirror is stopped (when I3 is off).

本実施形態において、カレントミラー20は、基準電流I3に応じて3系統のミラー電流Im4~Im6を生成する多出力型であり、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタM13~M20と電流源CS3を含む。 In this embodiment, the current mirror 20 is of a multi-output type that generates three systems of mirror currents Im4-Im6 according to the reference current I3, and includes N-channel MOS field effect transistors M13-M20 and a current source CS3.

トランジスタM13~M16それぞれのソースは、いずれも接地端に接続されている。トランジスタM13~M16それぞれのゲートは、いずれもトランジスタM13のドレインに接続されている。トランジスタM13~M16それぞれのドレインは、それぞれ、トランジスタM17~M20それぞれのソースに接続されている。トランジスタM17~M29それぞれのゲートは、いずれも、トランジスタM17のドレインに接続されている。トランジスタM17のドレインは、基準電流I3を生成する電流源CS3の第1端に接続されている。電流源CS3の第2端は、入力電圧VIN(例えば40V)の印加端に接続されている。トランジスタM17~M20それぞれのドレインは、ミラー電流Im4~Im6の出力端に相当する。 The sources of the transistors M13 to M16 are all connected to the ground terminal. Gates of the transistors M13 to M16 are all connected to the drain of the transistor M13. The drains of the transistors M13-M16 are connected to the sources of the transistors M17-M20, respectively. The gates of the transistors M17 to M29 are all connected to the drain of the transistor M17. The drain of transistor M17 is connected to a first end of a current source CS3 that produces a reference current I3. The second end of the current source CS3 is connected to the application end of the input voltage VIN (eg 40V). The drains of the transistors M17-M20 correspond to the output terminals of the mirror currents Im4-Im6.

なお、トランジスタM13~M16としては、低耐圧素子(対サブストレート耐圧は十分に高い素子であり、例えば5~7V耐圧素子)が使用されている。一方、トランジスタM17~M20には、高耐圧素子が使用されている。 As the transistors M13 to M16, low withstand voltage elements (elements with sufficiently high withstand voltage against the substrate, for example, 5 to 7 V withstand voltage elements) are used. On the other hand, high voltage elements are used for the transistors M17 to M20.

このように、カレントミラー20自体は、第2従来例(図11A及び図12B)で示したカスコード型のカレントミラー100を極性反転させたもの(=基準電流I3及びミラー電流Im4~Im6の流れる方向を逆向きにしたもの)に他ならない。そのため、カレントミラー20自体の動作については、重複した説明を割愛する。 In this way, the current mirror 20 itself is the cascode current mirror 100 shown in the second conventional example (FIGS. 11A and 12B) whose polarity is reversed (=flow direction of reference current I3 and mirror currents Im4 to Im6). is reversed). Therefore, redundant description of the operation of the current mirror 20 itself is omitted.

クランプ回路21は、カレントミラー20を形成するトランジスタM14~M16を保護対象素子とし、カレントミラー20の非動作時(=基準電流I3のオフ時)において、トランジスタM14~M16それぞれのドレイン・ソース間電圧を定格電圧以下に制限するための機能ブロックであり、トランジスタM14~M16毎のクランプ素子として、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタM21~M23を含む。また、クランプ回路21は、トランジスタM21~M23それぞれのゲート電圧を定めるツェナーダイオードD5と、ツェナーダイオードD5の駆動電流I4を生成する電流源CS4と、をさらに含む。 The clamp circuit 21 uses the transistors M14 to M16 that form the current mirror 20 as elements to be protected. to a rated voltage or less, and includes P-channel MOS field effect transistors M21 to M23 as clamping elements for each of the transistors M14 to M16. The clamp circuit 21 further includes a Zener diode D5 that determines the gate voltage of each of the transistors M21 to M23, and a current source CS4 that generates the drive current I4 for the Zener diode D5.

トランジスタM21~M23それぞれのドレインは、接地端に接続されている。トランジスタM21~M23それぞれのソースは、それぞれ、トランジスタM14~M16それぞれのドレイン(=ノードE、F及びG)に接続されている。トランジスタM21~M23それぞれのゲートは、いずれも、ツェナーダイオードD5のカソードと電流源CS4の第1端に接続されている。ツェナーダイオードD5のアノードは、接地端に接続されている。電流源CS4の第2端は、入力電圧VINの印加端に接続されている。 Each drain of the transistors M21 to M23 is connected to the ground terminal. The sources of the transistors M21 to M23 are respectively connected to the drains (=nodes E, F and G) of the transistors M14 to M16. Gates of the transistors M21 to M23 are all connected to the cathode of the Zener diode D5 and the first terminal of the current source CS4. The anode of Zener diode D5 is connected to the ground terminal. A second end of the current source CS4 is connected to the application end of the input voltage VIN.

このように、本実施形態のクランプ回路21では、単一のツェナーダイオードD5と、3つのトランジスタM21~M23を組み合わせることにより、トランジスタM14~M16それぞれのドレイン・ソース間電圧が定格電圧以下に制限されている。 Thus, in the clamp circuit 21 of the present embodiment, by combining the single Zener diode D5 and the three transistors M21 to M23, the drain-source voltage of each of the transistors M14 to M16 is limited to the rated voltage or less. ing.

以下、具体的に説明する。カレントミラー20の非動作時(=基準電流I3のオフ時)において、クランプ回路21がなければハイインピーダンスとなるノードE、F及びGには、それぞれ、トランジスタM21~M23それぞれのソースが接続されている。また、トランジスタM21~M23それぞれのゲートには、ツェナーダイオードD5を用いて決定される任意のバイアス電圧(=Vz)が印加されている。 A specific description will be given below. When the current mirror 20 is not operating (=when the reference current I3 is off), the sources of the transistors M21 to M23 are connected to the nodes E, F, and G, which would be high impedance if the clamp circuit 21 were not present. there is An arbitrary bias voltage (=Vz) determined using a Zener diode D5 is applied to the gates of the transistors M21 to M23.

従って、カレントミラー20の非動作時(=基準電流I3のオフ時)において、トランジスタM18~M20のリーク電流が原因で、ノードE、F及びGに電圧上昇が生じたとしても、トランジスタM21~M23それぞれのゲートに印加されるバイアス電圧(=Vz)よりもさらにオンスレッショルドVthだけ高い電圧まで、ノードE、F及びGの電圧が上昇した時点で、トランジスタM21~M23がオンする。 Therefore, when the current mirror 20 is not in operation (=when the reference current I3 is off), even if the leakage currents of the transistors M18 to M20 cause voltage rises at the nodes E, F, and G, the transistors M21 to M23 When the voltages of the nodes E, F and G rise to a voltage higher than the bias voltage (=Vz) applied to each gate by the on-threshold Vth, the transistors M21 to M23 are turned on.

その結果、ノードE、F及びGの更なる電圧上昇を防ぐことができるので、トランジスタM14~M16それぞれのドレイン・ソース間電圧を定格電圧以下に抑えることが可能となり、延いては、トランジスタM14~M16の耐圧破壊を防ぐことが可能となる。 As a result, it is possible to prevent the voltages of the nodes E, F, and G from further rising, so that the voltage between the drain and the source of each of the transistors M14 to M16 can be suppressed below the rated voltage. It becomes possible to prevent breakdown of M16.

なお、トランジスタM14~M16それぞれのドレイン・ソース間電圧は、ツェナーダイオードD5を用いて決定される上限値(=Vz+Vth)にクランプされる。従って、ツェナーダイオードD5の降伏電圧Vzは、この上限値(=Vz+Vth)がトランジスタM14~M16それぞれのドレイン・ソース間耐圧を超えないように選択すればよい。 The drain-source voltage of each of the transistors M14 to M16 is clamped to the upper limit value (=Vz+Vth) determined using the Zener diode D5. Therefore, the breakdown voltage Vz of the Zener diode D5 should be selected so that the upper limit (=Vz+Vth) does not exceed the drain-source breakdown voltage of each of the transistors M14 to M16.

また、カレントミラー20の動作時(=基準電流I3のオン時)には、トランジスタM18~M20の働きにより、ノードE、F及びGが所定のバイアス電圧(=Vth)に固定される。従って、クランプ回路21が動作することは無く、カレントミラー20の動作に影響を及ぼすことはない。 Further, when the current mirror 20 is in operation (=when the reference current I3 is on), the nodes E, F and G are fixed at a predetermined bias voltage (=Vth) by the functions of the transistors M18 to M20. Therefore, the clamp circuit 21 does not operate and the operation of the current mirror 20 is not affected.

また、本実施形態のクランプ回路21であれば、カレントミラー20の出力系統(延いては保護対象素子)が更に多くなっても、ツェナーダイオードD5を増やす必要がない。従って、小面積で保護対象素子の耐圧破壊を防ぐことが可能となる。 Further, with the clamp circuit 21 of the present embodiment, even if the number of output systems (and thus protection target elements) of the current mirror 20 increases, there is no need to increase the number of Zener diodes D5. Therefore, it is possible to prevent the withstand voltage breakdown of the element to be protected with a small area.

また、クランプ素子として機能するトランジスタM21~M23は、トランジスタM18~M20に流れるリーク電流を引き込めればよいので、それほど大きな電流能力を必要としない。従って、それぞれの素子サイズは必要最小限で足りるので、仮に、カレントミラー20における出力系統の増大に伴い、クランプ素子の個数を増やす必要が生じたとしても、クランプ回路21の面積は殆ど大きくならない。 Also, the transistors M21 to M23 functioning as clamping elements need not have a very large current capability because they only need to draw in the leakage current flowing through the transistors M18 to M20. Therefore, since the minimum size of each element is sufficient, even if it becomes necessary to increase the number of clamping elements as the number of output systems in the current mirror 20 increases, the area of the clamping circuit 21 hardly increases.

なお、クランプ素子に相当するトランジスタM21~M23は、pnp型バイポーラトランジスタに置き換えてもよい。同様に、カレントミラー20を形成するトランジスタM13~M20(保護対象素子に相当するトランジスタM14~M16を含む)は、npn型バイポーラトランジスタに置き換えてもよい。 The transistors M21 to M23 corresponding to clamp elements may be replaced with pnp type bipolar transistors. Similarly, the transistors M13-M20 (including the transistors M14-M16 corresponding to the elements to be protected) forming the current mirror 20 may be replaced with npn-type bipolar transistors.

このように、本実施形態(図5A及び図5B)は、第1実施形態(図1A及び図1B)の極性を反転したものに相当するが、先と同様の効果を享受することが可能である。 Thus, the present embodiment (FIGS. 5A and 5B) corresponds to the first embodiment (FIGS. 1A and 1B) with the polarity reversed, but can enjoy the same effects as above. be.

<第6実施形態>
図6A及び図6Bは、カレントミラー及びこれに導入されるクランプ回路の第6実施形態を示す図である。なお、図6Aはカレントミラー動作時(I3オン時)の様子を示しており、図6Bはカレントミラー停止時(I3オフ時)の様子を示している。
<Sixth embodiment>
6A and 6B are diagrams showing a sixth embodiment of the current mirror and the clamping circuit implemented therein. FIG. 6A shows the state when the current mirror is in operation (when I3 is on), and FIG. 6B shows the state when the current mirror is stopped (when I3 is off).

本実施形態のクランプ回路21は、先出の第5実施形態(図5A及び図5B)をベースとしつつ、ツェナーダイオードD5に代えて、ダイオード接続されたNチャネル型MOS電界効果トランジスタM24を含む。すなわち、トランジスタM24のソースは、接地端に接続されており、トランジスタM24のドレイン及びゲートは、いずれもトランジスタM21~M23それぞれのゲートに接続されている。 The clamp circuit 21 of this embodiment is based on the fifth embodiment (FIGS. 5A and 5B) and includes a diode-connected N-channel MOS field effect transistor M24 in place of the Zener diode D5. That is, the source of the transistor M24 is connected to the ground terminal, and the drain and gate of the transistor M24 are all connected to the gates of the transistors M21 to M23.

この場合、トランジスタM21~M23それぞれのゲートには、トランジスタM24を用いて決定される任意のバイアス電圧(=Vth)が印加されることになる。 In this case, an arbitrary bias voltage (=Vth) determined using the transistor M24 is applied to each gate of the transistors M21 to M23.

なお、トランジスタM24のオンスレッショルド電圧Vthについては、カレントミラー20の動作に影響を及ぼさず、かつ、カレントミラー20の非動作時において、トランジスタM14~M16それぞれのドレイン・ソース間電圧を定格電圧以下に制限し得る範囲で任意に調整すればよい。 Note that the on-threshold voltage Vth of the transistor M24 does not affect the operation of the current mirror 20, and when the current mirror 20 is not operating, the voltage between the drain and source of each of the transistors M14 to M16 is kept below the rated voltage. It may be arbitrarily adjusted within the limitable range.

本実施形態のクランプ回路21であれば、ツェナーダイオードを一つも用いないので、先出の第5実施形態(図5A及び図5B)よりも面積を小さくすることが可能となる。 Since the clamp circuit 21 of this embodiment does not use any Zener diodes, it is possible to make the area smaller than that of the fifth embodiment (FIGS. 5A and 5B).

また、本図の吹き出し枠内で示したように、ダイオード接続トランジスタについては、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタに限らず、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタ、npn型バイポーラトランジスタ、若しくは、pnp型バイポーラトランジスタを用いても構わない。 Further, as shown in the balloon frame of this drawing, the diode-connected transistor is not limited to the N-channel MOS field effect transistor, but may be a P-channel MOS field effect transistor, an npn bipolar transistor, or a pnp bipolar transistor. can be used.

このように、本実施形態(図6A及び図6B)は、第2実施形態(図2A及び図2B)の極性を反転したものに相当するが、先と同様の効果を享受することが可能である。 Thus, the present embodiment (FIGS. 6A and 6B) corresponds to the second embodiment (FIGS. 2A and 2B) with the polarity reversed, but can enjoy the same effects as above. be.

<第7実施形態>
図7A及び図7Bは、カレントミラー及びこれに導入されるクランプ回路の第7実施形態を示す図である。なお、図7Aはカレントミラー動作時(I3オン時)の様子を示しており、図7Bはカレントミラー停止時(I3オフ時)の様子を示している。
<Seventh embodiment>
7A and 7B are diagrams showing a seventh embodiment of a current mirror and a clamping circuit implemented therein. FIG. 7A shows the state when the current mirror is in operation (when I3 is on), and FIG. 7B shows the state when the current mirror is stopped (when I3 is off).

本実施形態のクランプ回路21では、先出の第5実施形態(図5A及び図5B)ないしは第6実施形態(図6A及び図6B)をベースとしつつ、トランジスタM21~M23それぞれのゲートをトランジスタM13~M16それぞれのゲート(以下ではノードHと呼ぶ)に接続することにより、電流源CS4とツェナダイオードD5(ないしはトランジスタM24)が割愛されている。 The clamp circuit 21 of this embodiment is based on the fifth embodiment (FIGS. 5A and 5B) or the sixth embodiment (FIGS. 6A and 6B), and the gates of the transistors M21 to M23 are replaced by the transistor M13. ˜M16 (hereafter referred to as node H), the current source CS4 and Zener diode D5 (or transistor M24) are omitted.

このように、トランジスタM21~M23それぞれのゲート電圧として、カレントミラー20のノードHに印加される電圧を利用することも可能である。 Thus, it is possible to use the voltage applied to the node H of the current mirror 20 as the gate voltage of each of the transistors M21 to M23.

カレントミラー20の動作時(=基準電流I3のオン時)において、ノードHには、Vthが印加される。そのため、トランジスタM21~M23がオンするためには、ノードE、F及びGそれぞれの印加電圧が2Vthまで上がる必要がある。しかし、ノードE、F及びGそれぞれの印加電圧は、トランジスタM18~M20の働きにより、いずれもVthに固定されるので、トランジスタM21~M23はオンしない。 Vth is applied to the node H when the current mirror 20 is in operation (=when the reference current I3 is on). Therefore, in order to turn on the transistors M21 to M23, the voltage applied to each of the nodes E, F and G must rise to 2Vth. However, since the voltages applied to the nodes E, F, and G are all fixed at Vth by the action of the transistors M18-M20, the transistors M21-M23 are not turned on.

一方、カレントミラー20の非動作時(=基準電流I3のオフ時)において、ノードHの電位は、GND~Vthの変動幅を持つ不定値となる。そのため、仮に、トランジスタM18~M20のリーク電流が原因でノードE、F及びGに電圧上昇が生じたとしても、トランジスタM21~M23それぞれのゲートに印加されるノードHの不定電位よりもさらにオンスレッショルドVthだけ高い電圧まで、ノードE、F及びGの電圧が上昇した時点で、トランジスタM21~M23がオンする。その結果、トランジスタM14~M16それぞれのドレイン・ソース間電圧は、Vth~2Vthの電圧範囲でクランプされるので、トランジスタM14~M16の耐圧破壊を防ぐことが可能となる。 On the other hand, when the current mirror 20 is not operating (=when the reference current I3 is off), the potential of the node H becomes an indefinite value having a fluctuation range of GND to Vth. Therefore, even if the leakage currents of the transistors M18 to M20 cause voltage rises at the nodes E, F, and G, the on-threshold potential is higher than the indefinite potential of the node H applied to the gates of the transistors M21 to M23. When the voltages of the nodes E, F and G rise to a voltage higher by Vth, the transistors M21 to M23 are turned on. As a result, the voltage between the drain and source of each of the transistors M14 to M16 is clamped within the voltage range of Vth to 2Vth, so that breakdown of the transistors M14 to M16 can be prevented.

このように、本実施形態(図7A及び図7B)は、第3実施形態(図3A及び図3B)の極性を反転したものに相当するが、先と同様の効果を享受することが可能である。 Thus, the present embodiment (FIGS. 7A and 7B) corresponds to the third embodiment (FIGS. 3A and 3B) with the polarity reversed, but can enjoy the same effects as above. be.

<第8実施形態>
図8A及び図8Bは、カレントミラー及びこれに導入されるクランプ回路の第8実施形態を示す図である。なお、図8Aはカレントミラー動作時(I3オン時)の様子を示しており、図8Bはカレントミラー停止時(I3オフ時)の様子を示している。
<Eighth embodiment>
8A and 8B are diagrams showing an eighth embodiment of a current mirror and a clamping circuit implemented therein. FIG. 8A shows the state when the current mirror is in operation (when I3 is on), and FIG. 8B shows the state when the current mirror is stopped (when I3 is off).

本実施形態のクランプ回路21では、先出の第7実施形態(図7A及び図7B)をベースとしつつ、トランジスタM21~M23それぞれのドレインが接地端ではなくそれぞれのゲートに接続されている。このように、トランジスタM21~M23それぞれのドレインをそれぞれのゲートと共通に接続した場合であっても、先と同様の効果を得ることが可能である。 The clamp circuit 21 of this embodiment is based on the seventh embodiment (FIGS. 7A and 7B), but the drains of the transistors M21 to M23 are connected to their respective gates instead of being grounded. In this manner, even when the drains of the transistors M21 to M23 are commonly connected to the respective gates, the same effects as above can be obtained.

なお、本実施形態では、第7実施形態(図7A及び図7B)をベースとした例を挙げたが、第5実施形態(図5A及び図5B)、ないしは、第6実施形態(図6A及び図6B)をベースとしつつ、トランジスタM21~M23それぞれのドレインを接地端ではなくそれぞれのゲートに接続しても構わない。 In addition, in this embodiment, an example based on the seventh embodiment (FIGS. 7A and 7B) was given, but the fifth embodiment (FIGS. 5A and 5B) or the sixth embodiment (FIGS. 6A and 6B), the drains of the transistors M21 to M23 may be connected to their respective gates instead of being grounded.

このように、本実施形態(図8A及び図8B)は、第4実施形態(図4A及び図4B)の極性を反転したものに相当するが、先と同様の効果を享受することが可能である。 Thus, the present embodiment (FIGS. 8A and 8B) corresponds to the fourth embodiment (FIGS. 4A and 4B) with the polarity reversed, but can enjoy the same effects as above. be.

<上位概念化(第9実施形態、第10実施形態)>
図9Aは、クランプ回路の第9実施形態(=第1~第4実施形態の上位概念に相当)を示す図である。また、図9Bは、クランプ回路の第10実施形態(=第5~第8実施形態の上位概念に相当)を示す図である。
<Generic conceptualization (ninth and tenth embodiments)>
FIG. 9A is a diagram showing a ninth embodiment of the clamp circuit (=corresponding to the general concept of the first to fourth embodiments). FIG. 9B is a diagram showing a tenth embodiment of the clamp circuit (=corresponding to the general concept of the fifth to eighth embodiments).

まず、第9実施形態(図9A)について説明する。本実施形態のクランプ回路12は、電子回路を構成するPチャネル型MOS電界効果トランジスタMP1を保護対象素子とする。トランジスタMP1のソースは、ノードn11に接続されている。また、トランジスタMP1のドレインは、ノードn12に接続されている。なお、ノードn12は、クランプ回路12がなければ電子回路の非動作時にハイインピーダンスとなるノードである。 First, the ninth embodiment (FIG. 9A) will be described. In the clamp circuit 12 of this embodiment, a P-channel MOS field effect transistor MP1 constituting an electronic circuit is used as an element to be protected. The source of transistor MP1 is connected to node n11. Also, the drain of the transistor MP1 is connected to the node n12. Note that the node n12 is a node that becomes high impedance when the electronic circuit is not in operation if the clamp circuit 12 is not present.

先出の第1~第4実施形態に当てはめると、トランジスタMP1を含む電子回路がカレントミラー10に相当し、トランジスタMP1がトランジスタM2~M4それぞれに相当し、ノードn11が入力電圧VINの印加端に相当し、ノードn12がノードA、B及びCそれぞれに相当する。 When applied to the first to fourth embodiments described above, the electronic circuit including the transistor MP1 corresponds to the current mirror 10, the transistor MP1 corresponds to each of the transistors M2 to M4, and the node n11 is applied to the input voltage VIN. , and node n12 corresponds to nodes A, B, and C, respectively.

また、クランプ回路12は、上記した電子回路の非動作時にトランジスタMP1のドレイン・ソース間電圧を制限するクランプ素子としてNチャネル型MOS電界効果トランジスタMN1を有する。トランジスタMN1のソースは、ノードn12に接続されている。トランジスタMN1のドレインは、ノードn13に接続されている。トランジスタMN1のゲートは、ノードn14に接続されている。 The clamp circuit 12 also has an N-channel MOS field effect transistor MN1 as a clamp element for limiting the voltage between the drain and source of the transistor MP1 when the electronic circuit described above is not in operation. The source of transistor MN1 is connected to node n12. The drain of transistor MN1 is connected to node n13. The gate of transistor MN1 is connected to node n14.

先出の第1~第4実施形態に当てはめると、トランジスタMN1がトランジスタM9~M11それぞれに相当する。なお、ノードn13は、例えば、ノードn11に接続してもよいし、或いは、ノードn14に接続してもよい。前者の接続形態が先出の第1~第3実施形態に相当し、後者の接続形態が先出の第4実施形態に相当する。また、ノードn14は、例えば、ツェナダイオードやダイオード接続型トランジスタを用いて決定されるバイアス電圧の印加端に接続してもよいし、或いは、トランジスタMP1のゲートに接続してもよい。前者の接続形態が先出の第1または第2実施形態に相当し、後者の接続形態が先出の第3または第4実施形態に相当する。 When applied to the first to fourth embodiments described above, the transistor MN1 corresponds to the transistors M9 to M11, respectively. Note that the node n13 may be connected to the node n11, or may be connected to the node n14, for example. The former connection form corresponds to the above-mentioned first to third embodiments, and the latter connection form corresponds to the above-mentioned fourth embodiment. Also, the node n14 may be connected to a bias voltage application terminal determined by using, for example, a Zener diode or a diode-connected transistor, or may be connected to the gate of the transistor MP1. The former connection form corresponds to the above-mentioned first or second embodiment, and the latter connection form corresponds to the above-mentioned third or fourth embodiment.

ここで、ノードn13及びn14には、それぞれ、電子回路の動作時にトランジスタMN1がオフし、電子回路の非動作時にトランジスタMN1がオンするための適切な電圧を印加しておく必要がある。 Appropriate voltages must be applied to the nodes n13 and n14 to turn off the transistor MN1 when the electronic circuit is in operation and to turn on the transistor MN1 when the electronic circuit is not in operation.

上記の印加条件について見ると、ノードn11の印加電圧をV1とし、電子回路の動作時におけるノードn12の印加電圧をV2とし、ノードn13の印加電圧をV3とし、ノードn14の印加電圧をV4とし、トランジスタMN1のオンスレッショルド電圧をVthとし、トランジスタMP1のドレイン・ソース間耐圧をVmaxとすると、(1)V4≦V2+Vth、(2)V3>V4-Vth、かつ、(3)V1-(V4-Vth)<Vmaxが成立する。 Regarding the above application conditions, the voltage applied to the node n11 is V1, the voltage applied to the node n12 during the operation of the electronic circuit is V2, the voltage applied to the node n13 is V3, the voltage applied to the node n14 is V4, Assuming that the on-threshold voltage of the transistor MN1 is Vth and the breakdown voltage between the drain and source of the transistor MP1 is Vmax, (1) V4≦V2+Vth, (2) V3>V4−Vth, and (3) V1−(V4−Vth) )<Vmax holds.

条件式(1)を満たすことにより、電子回路の動作時には、トランジスタMN1がオフするので、クランプ回路12が電子回路の動作に影響を及ぼすことがない。 By satisfying the conditional expression (1), the transistor MN1 is turned off during the operation of the electronic circuit, so that the clamp circuit 12 does not affect the operation of the electronic circuit.

また、条件式(2)を満たすことにより、電子回路の非動作時には、トランジスタMN1がオンするので、ノードn12がハイインピーダンスとならない。 Further, by satisfying the conditional expression (2), the transistor MN1 is turned on when the electronic circuit is not in operation, so the node n12 does not become high impedance.

また、条件式(3)を満たすことにより、電子回路の非動作時でも、トランジスタMP1の耐圧破壊を防止することが可能となる。 Further, by satisfying the conditional expression (3), breakdown of the transistor MP1 can be prevented even when the electronic circuit is not in operation.

例えば、先出の第1実施形態では、V1=VIN、V2=VIN-Vth、V3=VIN、V4=VIN-Vzであり、上記の条件式(1)~(3)をいずれも満たしている。また、第2~第4実施形態においても、全ての条件式(1)~(3)が成立している。 For example, in the first embodiment described above, V1=VIN, V2=VIN-Vth, V3=VIN, and V4=VIN-Vz, which satisfy all of the above conditional expressions (1) to (3). . Also in the second to fourth embodiments, all conditional expressions (1) to (3) are established.

次に第10実施形態(図9B)について説明する。本実施形態のクランプ回路22は、電子回路を構成するNチャネル型MOS電界効果トランジスタMN2を保護対象素子とする。トランジスタMN2のソースは、ノードn21に接続されている。また、トランジスタMN2のドレインは、ノードn22に接続されている。なお、ノードn22は、クランプ回路22がなければ電子回路の非動作時にハイインピーダンスとなるノードである。 Next, a tenth embodiment (FIG. 9B) will be described. The clamp circuit 22 of this embodiment uses the N-channel MOS field effect transistor MN2 that constitutes an electronic circuit as an element to be protected. The source of transistor MN2 is connected to node n21. Also, the drain of the transistor MN2 is connected to the node n22. It should be noted that the node n22 is a node that becomes high impedance when the electronic circuit is not in operation if the clamp circuit 22 is not present.

先出の第5~第8実施形態に当てはめると、トランジスタMN2を含む電子回路がカレントミラー20に相当し、トランジスタMN2がトランジスタM14~M16それぞれに相当し、ノードn21が接地端に相当し、ノードn22がノードE、F及びGそれぞれに相当する。 When applied to the above fifth to eighth embodiments, the electronic circuit including the transistor MN2 corresponds to the current mirror 20, the transistor MN2 corresponds to each of the transistors M14 to M16, the node n21 corresponds to the ground terminal, and the node n22 correspond to nodes E, F and G, respectively.

また、クランプ回路22は、上記した電子回路の非動作時にトランジスタMN2のドレイン・ソース間電圧を制限するクランプ素子としてPチャネル型MOS電界効果トランジスタMP2を有する。トランジスタMP2のソースは、ノードn22に接続されている。トランジスタMP2のドレインは、ノードn23に接続されている。トランジスタMP2のゲートは、ノードn24に接続されている。 The clamp circuit 22 also has a P-channel MOS field effect transistor MP2 as a clamp element for limiting the voltage between the drain and source of the transistor MN2 when the electronic circuit is not in operation. The source of transistor MP2 is connected to node n22. The drain of transistor MP2 is connected to node n23. The gate of transistor MP2 is connected to node n24.

先出の第5~第8実施形態に当てはめると、トランジスタMP2がトランジスタM21~M23それぞれに相当する。なお、ノードn23は、例えば、ノードn21に接続してもよいし、或いは、ノードn24に接続してもよい。前者の接続形態が先出の第5~第7実施形態に相当し、後者の接続形態が先出の第8実施形態に相当する。また、ノードn24は、例えば、ツェナダイオードやダイオード接続型トランジスタを用いて決定されるバイアス電圧の印加端に接続してもよいし、或いは、トランジスタMN2のゲートに接続してもよい。前者の接続形態が先出の第5または第6実施形態に相当し、後者の接続形態が先出の第7または第8実施形態に相当する。 When applied to the fifth to eighth embodiments, the transistor MP2 corresponds to each of the transistors M21 to M23. Note that the node n23 may be connected to the node n21, or may be connected to the node n24, for example. The former connection form corresponds to the previously mentioned fifth to seventh embodiments, and the latter connection form corresponds to the previously mentioned eighth embodiment. Also, the node n24 may be connected to a bias voltage application terminal determined by using, for example, a Zener diode or a diode-connected transistor, or may be connected to the gate of the transistor MN2. The former connection form corresponds to the above fifth or sixth embodiment, and the latter connection form corresponds to the above seventh or eighth embodiment.

ここで、ノードn23及びn24には、それぞれ、電子回路の動作時にトランジスタMP2がオフし、電子回路の非動作時にトランジスタMP2がオンするための適切な電圧を印加しておく必要がある。 Appropriate voltages must be applied to the nodes n23 and n24 so that the transistor MP2 is turned off when the electronic circuit is in operation and the transistor MP2 is turned on when the electronic circuit is not in operation.

上記の印加条件について見ると、ノードn21の印加電圧をV1とし、電子回路の動作時におけるノードn22の印加電圧をV2とし、ノードn23の印加電圧をV3とし、ノードn24の印加電圧をV4とし、トランジスタMP2のオンスレッショルド電圧をVthとし、トランジスタMN2のドレイン・ソース間耐圧をVmaxとすると、(1)V4≧V2-Vth、(2)V3<V4+Vth、かつ、(3)(V4+Vth)-V1<Vmaxが成立する。 Regarding the above application conditions, the voltage applied to the node n21 is V1, the voltage applied to the node n22 during the operation of the electronic circuit is V2, the voltage applied to the node n23 is V3, the voltage applied to the node n24 is V4, Assuming that the on-threshold voltage of the transistor MP2 is Vth and the breakdown voltage between the drain and source of the transistor MN2 is Vmax, (1) V4≧V2−Vth, (2) V3<V4+Vth, and (3) (V4+Vth)−V1< Vmax is established.

条件式(1)を満たすことにより、電子回路の動作時には、トランジスタMP2がオフするので、クランプ回路22が電子回路の動作に影響を及ぼすことがない。 By satisfying the conditional expression (1), the transistor MP2 is turned off during the operation of the electronic circuit, so that the clamp circuit 22 does not affect the operation of the electronic circuit.

また、条件式(2)を満たすことにより、電子回路の非動作時には、トランジスタMP2がオンするので、ノードn22がハイインピーダンスとならない。 Further, by satisfying the conditional expression (2), the transistor MP2 is turned on when the electronic circuit is not in operation, so the node n22 does not become high impedance.

また、条件式(3)を満たすことにより、電子回路の非動作時でも、トランジスタMN2の耐圧破壊を防止することが可能となる。 Further, by satisfying the conditional expression (3), breakdown of the transistor MN2 can be prevented even when the electronic circuit is not in operation.

例えば、先出の第5実施形態では、V1=GND、V2=Vth、V3=GND、V4=Vzであり、上記の条件式(1)~(3)をいずれも満たしている。また、第6~第8実施形態においても、全ての条件式(1)~(3)が成立している。 For example, in the fifth embodiment described above, V1=GND, V2=Vth, V3=GND, and V4=Vz, satisfying all of the above conditional expressions (1) to (3). Also in the sixth to eighth embodiments, all conditional expressions (1) to (3) are established.

このように、クランプ回路12及び22の適用対象は、先出のカレントミラー10及び20に限定されるものではなく、クランプ回路がなければハイインピーダンスとなり得るノードを持つ電子回路全般(カスコード回路など)に広く適用することが可能である。 In this way, the application of the clamp circuits 12 and 22 is not limited to the current mirrors 10 and 20 described above, but general electronic circuits (such as cascode circuits) having nodes that can become high impedance without the clamp circuits. It can be widely applied to

また、保護対象素子(トランジスタMP1及びMN2)、並びに、クランプ素子(トランジスタMN1及びMP2)は、いずれもMOS電界効果トランジスタに限らず、それぞれをバイポーラトランジスタに置き換えてもよい。すなわち、トランジスタMP1及びMP2は、それぞれ、pnp型バイポーラトランジスタであってもよい。また、トランジスタMN1及びMN2は、それぞれ、npn型バイポーラトランジスタであってもよい。 Moreover, the elements to be protected (transistors MP1 and MN2) and the clamp elements (transistors MN1 and MP2) are not limited to MOS field effect transistors, and may be replaced with bipolar transistors. That is, the transistors MP1 and MP2 may each be a pnp bipolar transistor. Also, the transistors MN1 and MN2 may each be an npn-type bipolar transistor.

<その他の変形例>
また、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other Modifications>
In addition to the above-described embodiments, the various technical features disclosed in this specification can be modified in various ways without departing from the gist of the technical creation. That is, the above-described embodiments should be considered as examples and not restrictive in all respects, and the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments. It is to be understood that a range and equivalents are meant to include all changes that fall within the range.

本明細書中に開示されている発明は、例えば、車載製品、デスクトップPC、ノートPC、タブレット端末、白物家電、産業機器、事務機器など、様々な用途の製品(特に、高耐圧化が必要な電子回路全般)に広く利用することが可能である。 The invention disclosed in this specification is applicable to products for various applications (in particular, products that require high withstand voltage), such as in-vehicle products, desktop PCs, notebook PCs, tablet terminals, white goods, industrial equipment, and office equipment. general electronic circuits).

10、20、100 カレントミラー
11、21 クランプ回路
A~E、n11~n14、n21~n24 ノード
CS1~CS4 電流源
D1~D5 ツェナダイオード
M1~M8、M12、M21~M23、MP1、MP2 PMOSFET
M9~M11、M13~M20、M24、MN1、MN2 NMOSFET
10, 20, 100 Current mirror 11, 21 Clamp circuit A to E, n11 to n14, n21 to n24 Node CS1 to CS4 Current source D1 to D5 Zener diode M1 to M8, M12, M21 to M23, MP1, MP2 PMOSFET
M9-M11, M13-M20, M24, MN1, MN2 NMOSFETs

Claims (10)

電子回路の構成要素として第1ノードと第2ノードとの間に接続された第1導電型の第1トランジスタを保護対象素子とするクランプ回路であって、
前記電子回路の非動作時に前記第1トランジスタの両端間電圧を制限するクランプ素子として、前記第2ノードと第3ノードとの間に接続され第2導電型の第2トランジスタを有し、
前記第2トランジスタの制御端は、第4ノードに接続されており、
前記第2ノードは、前記クランプ回路が非動作時、すなわち、導通していないときには前記電子回路の非動作時にハイインピーダンスとなるノードであり、
前記第3ノード及び前記第4ノードには、それぞれ、前記電子回路の動作時に前記第2トランジスタがオフし、前記電子回路の非動作時に前記第2トランジスタがオンする電圧が印加されていることを特徴とするクランプ回路。
A clamp circuit in which a first transistor of a first conductivity type connected between a first node and a second node as a component of an electronic circuit is an element to be protected,
a second conductivity type second transistor connected between the second node and the third node as a clamp element for limiting the voltage across the first transistor when the electronic circuit is not in operation;
a control end of the second transistor is connected to a fourth node;
the second node is a node that becomes high impedance when the electronic circuit is not operating when the clamp circuit is not operating, that is, is not conducting;
Voltages are applied to the third node and the fourth node, respectively, to turn off the second transistor when the electronic circuit is in operation and to turn on the second transistor when the electronic circuit is not in operation. A clamp circuit characterized by:
前記第1トランジスタがPチャネル型又はpnp型であり、前記第2トランジスタがNチャネル型又はnpn型であり、前記電子回路の動作時における前記第2ノードの印加電圧をV2とし、前記第3ノードの印加電圧をV3とし、前記第4ノードの印加電圧をV4とし、前記第2トランジスタのオンスレッショルド電圧をVthとし、V4≦V2+VthかつV3>V4-Vthが成立することを特徴とする請求項1に記載のクランプ回路。 The first transistor is of P-channel type or pnp type, the second transistor is of N-channel type or npn type, the voltage applied to the second node during operation of the electronic circuit is V2, and the third node is and V3 is the applied voltage of the fourth node, V4 is the applied voltage of the fourth node, Vth is the on-threshold voltage of the second transistor, and V4≤V2+Vth and V3>V4-Vth are satisfied. clamp circuit described in . 前記第1トランジスタがNチャネル型又はnpn型であり、前記第2トランジスタがPチャネル型又はpnp型であり、前記電子回路の動作時における前記第2ノードの印加電圧をV2とし、前記第3ノードの印加電圧をV3とし、前記第4ノードの印加電圧をV4とし、前記第2トランジスタのオンスレッショルド電圧をVthとし、V4≧V2-VthかつV3<V4+Vthが成立することを特徴とする請求項1に記載のクランプ回路。 The first transistor is an N-channel type or an npn type, the second transistor is a P-channel type or a pnp type, the voltage applied to the second node during operation of the electronic circuit is V2, and the third node is V3 is the applied voltage of the fourth node, V4 is the applied voltage of the fourth node, Vth is the on-threshold voltage of the second transistor, and V4≧V2−Vth and V3<V4+Vth are satisfied. clamp circuit described in . 前記電子回路は、基準電流に応じたミラー電流を生成するカレントミラーであり、前記第1トランジスタは、前記基準電流が入力される入力トランジスタとペアを成して前記ミラー電流を出力する出力トランジスタとして用いられていることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載のクランプ回路。 The electronic circuit is a current mirror that generates a mirror current corresponding to a reference current, and the first transistor is an output transistor that is paired with an input transistor to which the reference current is input and outputs the mirror current. 4. The clamp circuit according to any one of claims 1 to 3, which is used. 前記カレントミラーは、前記第1トランジスタを複数用いて前記ミラー電流を複数系統に出力する多出力型であり、前記第2トランジスタは、前記第1トランジスタ毎に設けられており、前記第2トランジスタの制御端は、共通に接続されていることを特徴とする請求項4に記載のクランプ回路。 The current mirror is of a multi-output type that uses a plurality of the first transistors to output the mirror current to a plurality of systems, and the second transistor is provided for each of the first transistors. 5. A clamp circuit according to claim 4, wherein the control terminals are connected in common. 前記カレントミラーは、前記基準電流をオン/オフする機能を備えていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載のクランプ回路。 6. A clamp circuit according to claim 4, wherein said current mirror has a function of turning on/off said reference current. 前記カレントミラーは、カスコード型であり、前記基準電流のオン時には前記第2ノードが所定のバイアス電圧に固定されることを特徴とする請求項6に記載のクランプ回路。 7. The clamp circuit according to claim 6, wherein said current mirror is of a cascode type, and said second node is fixed at a predetermined bias voltage when said reference current is on. 前記第4ノードの印加電圧を定めるダイオード又はダイオード接続トランジスタと、前記ダイオード又は前記ダイオード接続トランジスタの駆動電流を生成する電流源と、をさらに有することを特徴とする請求項1~請求項7のいずれか一項に記載のクランプ回路。 8. The device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a diode or a diode-connected transistor that determines the applied voltage of the fourth node, and a current source that generates a drive current for the diode or the diode-connected transistor. or the clamp circuit according to claim 1. 前記第4ノードは、前記第1トランジスタの制御端に接続されていることを特徴とする請求項1~請求項7のいずれか一項に記載のクランプ回路。 8. The clamp circuit according to claim 1, wherein said fourth node is connected to a control terminal of said first transistor. 前記第3ノードは、前記第1ノードまたは前記第4ノードに接続されていることを特徴とする請求項1~請求項9のいずれか一項に記載のクランプ回路。 10. The clamp circuit according to claim 1, wherein said third node is connected to said first node or said fourth node.
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