JPH02143709A

JPH02143709A - センサ回路装置

Info

Publication number: JPH02143709A
Application number: JP1255116A
Authority: JP
Inventors: Dieter Draxelmayr; デイーター、ドラクセルマイル
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1990-06-01
Also published as: DE3881886D1; US4972107A; EP0360915B1; ATE90817T1; EP0360915A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は請求項１の前文によるセンサ回路装置に関す
るものである。

（従来の技術〕多くの回路に対して、代替的にディジタル信号源および
別の、好ましくは第２のディジタル信号源を使用し得る
ことが要求される。たとえば多くの集積回路に対して、
外部クロック発生器、もしくは−緒に集積された内部ク
ロック発生器に対する周波数決定要素、たとえば抵抗ま
たはコンデンサが接続されるべき外部端子が設けられて
いる。

ただし集積回路のなかに、内部または外部クロック発生
器の選択的な作動を可能にする回路装置が必要である。

内部クロック発生器に対する周波数決定要素として１つ
またはそれ以上のコンデンサを有する集積回路アナログ
デバイスＡＤ７５Ｂ２は知られている。コンデンサに対
しては通常光（放）電電流源が必要である。外部クロッ
ク発生器を外部端子に接続する際には、この外部クロッ
ク発生器が内部クロック発生器を通常プルインする。す
なわち外部クロック発生器は内部クロック発生器に対す
る追従する充（放）電電流を一緒に駆動しなければなら
ない。こうして損失が生ずる。他方においてコンデンサ
は任意に小さくは選定され得ない。

なぜならば、コンデンサはパッド、ボンド、ハウジング
、プレートなどから成る寄生キャパシタンスよりも大き
くなければならないからである。しかし、それによって
、より高いクロック周波数が達成されるべきであれば、
作動のために比較的大きい電流が必要である。なぜなら
ば、小さい電流は小さい振幅に、従ってまた大きいノイ
ズ敏感性に通ずるからである。センサおよびスイッチ機
能は装置により与えられていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、センサ回路として外部配線の種類を確
認し、また両信号源の間の定められ切換を、高い周波数
において電流を比較的小さくまた損失を低くすることが
できるようにする回路装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、冒頭に記載した種類の装置において、請求
項１の特徴部分に記載の手段によって解決される。

本発明の有利な実施例は請求項２以下にあげられている
。

〔発明の効果〕

本発明によるセンサ回路装置は、センサ部分が１つのデ
ィジタル信号源もしくは別の信号源の１つの機能決定要
素を有する外部配線の種類を確認し、またそれに関係し
て１つの信号源の出力のみを通過接続するという利点を
有する。さらに本発明は、別の信号源に対する電流が高
い周波数まで、ノイズイミユニティを低下させることな
く、小さく保たれ得るという利点を有する。さらに本発
明は、場合によっては必要な時定数が積分キャパシタン
スにより実現され得るという利点を提供する。

その際に積分キャパシタンスは増幅器またはシュミット
トリガ要素のトランジスタのジオメトリ−により有利に
構成される。最後に本発明は、１つのディジタル信号源
の接続の際に別の信号源が完全にスイッチオフされ得る
ので、…失が比較的わずかに保たれ得るという利点を有
する。

〔実権例〕

以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。

図面には、選択的な配線代替ａ）ディジタル信号源ｂ）別の信号源を有する本発明によるセンサ装置の概要回路図が示され
ている。

図面によれば、本発明によるセンサ装置のセンサ部分は
、制御端子ＳＥを介して制御可能であり固定電流源に抗
して動作する電流源から成っている。この制御可能な電
流源はｔ流ミラー回路ＭＰｌおよびＭＰ２により形成さ
れ、そのうちＭＰＩはダイオードとして接続されている
。それぞれ両電流源トランジスタＭＰＩおよびＭＰ２の
１つに直列に別のトランジスタ、ＭＮ２およびＭＰ３が
接続されており、それらの共通のゲート端子は制御端子
ＳＲと接続されている。ＭＮ２およびＭＰ３はその伝導
形式に関して互いに相補性である。

ＭＮ２およびＭＰ３をその出力回路で直列に、また両電
流源トランジスタＭＰＩおよびＭＰ２の１つに直列に接
続することも可能である。

トランジスタＭＮ３ないしＭＮ５から成る固定電流源は
前記の制御可能な電流源に抗して動作する。トランジス
タＭＮ３およびＭＮ５は電流ミラー回路を形成し、ＭＮ
５はダイオードとして接続されている。トランジスタＭ
Ｎ４は同じくダイオードとして、または負荷要素として
接続されている。トランジスタＭＮ３の出力回路はトラ
ンジスタＭＰ３の出力回路に直列に接続されており、ま
た出力回路の接続点はセンサ部分回路の出力端を成して
いる。固定電流源のトランジスタＭＮ３ないしＭＮ５は
実施例ではｎ伝導形であり、他方において制御トランジ
スタＭＮ２およびＭＰ３を介して制御可能な電流源のト
ランジスタＭＰＩおよびＭＰ２はｐ伝導形である。制御
可能な電流源および固定電流源は相補性電流源であり、
また供給電圧源から端子■ＳＳとＶＤＤとの間の電圧を
供給される制御可能な電流源装置を形成している。

制′４Ｂ端子ＳＥはさらに、実施例ではダイオードとし
て接続されているトランジスタＭＮＩにより形成される
電位制御要素を介して回路の基準電位■ＤＤと接続され
ている。追加的に端子ＳＥはマルチプレクサＭＵＸのデ
ータ入力端および別の信号源ＳＱの制御入力端に通じて
いる。

選択的に制御端子ＳＨにディジタル信号源ＤＳＱが代替
ａ）として、また抵抗Ｒ５Ｑが代替ｂ）として接続可能
である。抵抗Ｒ３Ｑはその他方の端子で供給電位ｖＳＳ
に接続されている。

制御可能な電流源装置の出力側には、トランジスタＭＰ
４およびＭＮ６により形成されるインバタが接続されて
いる。これは相補性ＭＯ３Ｉ−ランジスタを有するイン
バータである。このインバータの後に別のインバータ■
が接続されており、インバータＩは出力側で一方ではマ
ルチプレクサＭＵＸのアドレス入力端を制御し、他方で
は別の信号源ＳＱの入力端を制御する。マルチプレクサ
ＭＵＸの出力端ＳＡはセンサ回路装置の出力端を形成し
ている。マルチプレクサは用途に応じてアナログまたは
ディジタルマルチプレクサとして構成されていてよい。

実施例ではマルチプレクサは２つの制御されるトランス
ファスイッチによりシンボル的に示されている。インバ
ータＩはしばしば有利であるが、無条件に必要ではない
。特にシュミットトリガの使用の際にはインバータ■は
省略される。

次に本発明によるセンサ回路装置の機能を説明する。

センサ部分回路は、ディジタル信号源が制御端子ＳＥに
接続されているか否かを決定する。ディジタル信号源が
十分に定められた論理レベルを供給し、またエツジの急
峻度が十分であることが前提とされている。センサ部分
回路は、本発明によれば、センサ規範が制御端子ＳＨに
おける電圧値であるように構成されている。センサ部分
回路は高抵抗で動作するので、制御端子ＳＥに接続され
ている要素はわずかじか負荷されない。

代替ａ）ではディジタル信号源ＤＳＱが制御端子ＳＨに
接続されている。トランジスタＭＰＩおよびＭＮ２から
成る制御可能な電流源の人力枝路は、制御端子ＳＥにお
ける入力電圧が定められた値を越えているときにのみ、
制御トランジスタＭＮ２のジオメトリ−により影響可能
である大きさの電流が流れる特性を有する。ゲート制御
電圧の増大と共に人力枝路を通る電流はますまず大きく
なる。ＭＰＩおよびＭＰ２は電流ミラー回路を形成して
いるので、入力枝路の電流は制御ｔｌｌ可能な電流源の
出力枝路にも流れるが、そのための前提条件は制御トラ
ンジスタＭＰ３がスイッチオフしていないことである。

しかし、ＭＰ３はＭＮ２に対して相補性の形式であり、
またそのゲート電位があまりに高くなるときにのみスイ
ッチオフする。

このしきい電圧以下ではＭＰ３は電流源または抵抗を成
す。すなわち、ディジタル信号源ＤＳＱの良好に定めら
れた論理レベルでは常に両制御トランジスタＭＮ２また
はＭＰ３の一方が遮断する。

従って、この作動状態では制御可能な電流源は電流を供
給しない。

他方においてトランジスタＭＮ３ないしＭＮ５から形成
されている固定電流源は連続的に電流を供給する０両部
分電流源は対立的に動作するので、部分電流源の部分電
流は制御可能な電流源装置の出力端において加わり合う
。どちらの部分電流源が優勢かに応じて、制御可能な電
流源装置の出力端は高電位または低電位にある。代替ａ
）では、出力端は低電位にあるので、要素ＭＰ４および
ＭＮ６またはＩから成る両インバーター増幅器の中間回
路に応じてマルチプレクサＭＵＸの制御入力端は同じく
低電位にある。この回路状態は、“０°。

を付されているデータ入力端がマルチプレクサの出力端
ＳＡに通過接続されることと同じ意味であるべきである
。すなわち、この場合、ディジタル信号源ＤＳＱは出力
側で制御端子ＳＥおよびマルチプレクサＭＵＸを介して
直接に端子ＳＡに通過接続される。１つの有利な実施例
ではインバータ■の出力端が同じく別の信号源ＳＱの制
御入力端に接続されており、低電位により別の信号源Ｓ
Ｑはスイッチオフされる。他方において高電位により別
の信号１１！ＳＱはスインチオンされる。

代替ｂ）では制御端子ＳＥは抵抗Ｒ３Ｑと接続されてい
る。抵抗Ｒ３Ｑおよび電位制御要素ＭＮ１を通って電流
が流れるので、制御端子ＳＨに直′ｆＬ電位が生ずる。

寄生キャパシタンスは制御端子ＳＥにおける直流電位に
影響せず、またはわずがしか影響しない。それはあらゆ
る場合に回路装置の特性を有利に改善する。なぜならば
、それは端子ＳＲに生ずる電位を一層平滑化することに
なるからである。

端子ＳＥへの抵抗Ｒ３Ｑの接続により両輪理レベルの間
の中間の電位が生ずるので、両制御トランジスタＭＮ２
およびＭＰ３は導通状態となる。

その後に制御可能な電流源から供給可能な電流は両輪理
しきいの一方の付近の制御電位では小さく、また中央電
位では比較的大きい。制御トランジスタおよび電位制御
要素を含めて制御可能な電流源および固定電流源は、制
御端子ＳＥにおける入力レベルを介して制御可能な電流
源装置の出力端における電位が決定されるようにデイメ
ンジョニングされる６本発明によれば、そのことは、抵
抗Ｒ３Ｑが接続されている際には電流源装置の出力端が
高電位にあることを意味する。それによりインバータ■
の出力端も高電位にあるので、一方では別の信号源ＳＱ
がスイッチオンされ得るし、他方ではマルチプレクサＭ
ＵＸの制御入力端が高電位にあるので、アドレス′１°
゛、すなわち別の信号ｔＡＳＱの出力がマルチプレクサ
の出力端子ＳＡに通過接続される。補足のために言及す
ると、要素ＭＰ４およびＭＮ６により形成される反転増
幅器はシュミットトリガとして構成されていてよい。

抵抗Ｒ３Ｑは、別の信号源ＳＱのスイッチオンおよびマ
ルチプレクサＭＵＸのアドレス入力端の制御の機能とな
らんで、別の信号源ＳＱに対する周波数決定要素として
の機能をも満足する。これはたとえば、電位制御要素Ｍ
ＮＩが別の信号源のなかの別の要素と共に電流ミラー回
路を形成し、また周波数が抵抗Ｒ３Ｑを通って流れる電
流に関係して影響されることにより行われ得る。こうし
てＳＱは電圧制御発振器（ＶＣＯ）を形成する。

ただし、制御端子ＳＥにディジタル信号源ＤＳＱ（代替
ａ））を接続する際にはディジタル信号源が電位制御要
素を通って流れる電流により負荷される。しかし全体と
して、本発明によるセンサ回路装置により生ずる損失は
比較的わずかに保たれ得る。

これまでは、制御端子ＳＥに選択的に接続すべきディジ
タル信号源ＤＳＱは論理レベルの間の切換わりの際に十
分なエツジ急峻度を有することが前提とされた。十分と
は、この関連において、論理レベルの間の電位切換わり
が内部で予め与えられた時定数に相当する切換わりより
も速く行われ、従ってセンサ回路装置が切換わらず、ま
たは制御トランジスタＭＮ２およびＭＰ３が制御可能な
電流源を連続的に遮断することを意味する。

しかし、内部時定数があまりに小さいならば、またはデ
ィジタル信号源のエツジ２、峻度がもはや十分でないな
らば、制御端子ＳＥにおける論理レベルの間のレベル切
換わりの際に短時間、制御可能な電流源の電流の流れに
通ずる電位が生ずる。

本発明の有利な実施例によれば、この短時間の擾乱を積
分要素により抑制するようにされている。

そのために、制御可能な電流源装置の出力側でトランジ
スタＭＮ３およびＭＰ３の接続点に積分キャパシタンス
が接続されている。１つの有利な実施例では、このキャ
パシタンスはディスクリートな部品として構成されるの
ではなく、インバーター増幅器または場合によってはシ
ュミットトリガのトランジスタＭＰ４およびＭＮ６のジ
オメトリ−により構成されている。そのためにトランジ
スタのチャネル幅とチャネル長さとの比またはゲート面
積は比較的大きく選定されている。こうして増幅器のし
きい電圧が設定可能になる。電流源装置の他のトランジ
スタにくらべてチャフル幅が約２ないし４倍、またチャ
ネル長さが約４ないし１２倍の大きさであるという指摘
が根拠として役にたつ０本発明によるセンサ回路装置の
トランジスタジオメトリ−のデイメンジョニングを介し
てこうしてトランジスタのしきい電圧も時定数も特定の
限度内で互いに無関係に設定され得る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるセンサ回路装置の実施例の回路図で
ある。Ｃ・・・積分キャパシタンスＤＳＱ・・・ディジタル信号源 ■・・・インバータＭＰＩ〜ＭＰ３、ＭＮ２〜ＭＮ５・・・制御可能な電流
源装置ＭＰ４、ＭＮ６・・・増幅器ＭＵＸ・・・マルチプレクサＲ５Ｑ・・・周波数決定要素ＳＡ・・・出力端ＳＥ・・・制御端子ＳＱ・・・別の信号源

Claims

【特許請求の範囲】１）ディジタル信号源（ＤＳＱ）および別の信号源（Ｓ
Ｑ）に対するセンサ回路装置において、制御端子（ＳＥ
）を介して選択的に前記ディジタル信号源（ＤＳＱ）と
前記別の信号源（ＳＱ）の機能決定要素（ＲＳＱ）とに
接続可能である制御可能な電流源装置（ＭＰ１ないしＭ
Ｐ３、ＭＮ２ないしＭＮ５）を含んでおり、前記制御可
能な電流源装置の出力がマルチプレクサ（ＭＵＸ）のア
ドレス入力端を制御し、前記マルチプレクサのデータ入
力端に信号源（ＤＳＱ、ＳＱ）が接続されていることを
特徴とするセンサ回路装置。２）前記制御可能な電流源装置（ＭＰ１ないしＭＰ３、
ＭＮ２ないしＭＮ５）が、固定電流源（ＭＮ３ないしＭ
Ｎ５）に抗して動作する制御可能な電流源（ＭＰ１ない
しＭＰ３、ＭＮ２）であって、前記制御端子（ＳＥ）と
接続されている２つの相補性制御トランジスタ（ＭＮ２
、ＭＰ３）に直列に接続されている電流ミラー回路（Ｍ
Ｐ１、ＭＰ２）を有する制御可能な電流源を含んでいる
ことを特徴とする請求項１記載の装置。３）前記制御トランジスタ（ＭＮ２、ＭＰ３）の各１つ
が前記電流ミラー回路の入力枝路（ＭＰ１）または出力
枝路（ＭＰ２）に直列に接続されていることを特徴とす
る請求項２記載の装置。４）前記制御可能な電流源装置（ＭＰ１ないしＭＰ３、
ＭＮ２ないしＭＮ５）の後に積分キャパシタンス（Ｃ）
が接続されていることを特徴とする請求項１ないし３の
１つに記載の装置。５）前記積分キャパシタンス（Ｃ）が、前記制御可能な
電流源装置（ＭＰ１ないしＭＰ３、ＭＮ２ないしＭＮ５
）の後に接続されている増幅器（ＭＰ４、ＭＮ６）また
はシュミットトリガのトランジスタのジオメトリーによ
り構成されることを特徴とする請求項４記載の装置。６）前記制御端子（ＳＥ）と基準端子（ＶＤＤ）との間
に電位制御要素（ＭＮ１）が接続されていることを特徴
とする請求項１ないし５の１つに記載の装置。７）前記制御端子（ＳＥ）が一方では前記別の電流源（
ＳＱ）と、また他方では供給電圧端子（ＶＳＳ）に接続
されている前記別の電流源（ＳＱ）の機能決定要素とし
ての抵抗（ＲＳＱ）と接続されていることを特徴とする
請求項６記載の装置。８）前記制御可能な電流源装置（ＭＰ１ないしＭＰ３、
ＭＮ２ないしＭＮ５）の出力端が前記別の電流源（ＳＱ
）のスイッチオフ入力端と接続されていることを特徴と
する請求項１ないし７の１つに記載の装置。９）装置のしきい電圧が主としてトランジスタジオメト
リーにより決定されることを特徴とする請求項１ないし
８の１つに記載の装置。１０）装置の時定数が主としてトランジスタジオメトリ
ーにより決定されることを特徴とする請求項４ないし９
の１つに記載の装置。