JPH11340805A - Timer circuit - Google Patents

Timer circuit

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JPH11340805A
JPH11340805A JP14341498A JP14341498A JPH11340805A JP H11340805 A JPH11340805 A JP H11340805A JP 14341498 A JP14341498 A JP 14341498A JP 14341498 A JP14341498 A JP 14341498A JP H11340805 A JPH11340805 A JP H11340805A
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Hiromitsu Iwata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a timer circuit capable of being used for measurement over a long time, without the use of an externally mounted capacitor and has less dispersion in its measurement time. SOLUTION: In this timer circuit that has a 1st transistor(TR) Q13, a 1st current source I5 supplying a constant current between a collector and an emitter of the 1st TR Q13, a resistor R1 provided between a base of the 1st TR Q13 and a constant level point, a 2nd TR Q1, a 2nd current source I1 supplying a constant current between a collector and an emitter of the 2nd TR Q1, a capacitor C1 provided between a base of the 2nd TR Q1 and the constant level point, and a comparison means that compares the charging voltage of the capacitor C1 with a voltage across the resistor for detecting that the size relation of the voltages is reversed, the 1st TR Q13 and the 2nd TR Q1 are formed on the same silicon substrate.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ICに内蔵された
タイマ回路、発振回路等の、時間制御を行う回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a circuit for performing time control, such as a timer circuit and an oscillation circuit built in an IC.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、タイマ回路等のIC化において、
IC内におけるコンデンサの占める面積は大きく、特に
大容量のコンデンサが必要な場合、その占有面積は非常
に大きくなり、外付けのコンデンサを用いざるを得ない
例が数多くあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, when an IC such as a timer circuit is used,
The area occupied by a capacitor in an IC is large, and particularly when a large-capacity capacitor is required, the area occupied is extremely large, and in many cases, an external capacitor must be used.

【0003】定電流をコンデンサに充電し、この充電時
間で時間を計測するタイマ回路において、ICに内蔵さ
れるコンデンサを用いて、長時間計測が可能な回路を実
現しようとすると、容易にIC化できる容量値には限界
があるので、微少な電流を生成する必要があった。この
とき、トランジスタを微少電流領域で動作させなければ
ならず、安定性に欠けていた。これを防ぐため、トラン
ジスタにある程度の電流を流し、このトランジスタのベ
ース電流を充電用電流として用いる手法があった。
In a timer circuit which charges a capacitor with a constant current and measures the time based on the charging time, it is easy to implement a circuit capable of measuring a long time by using a capacitor built in the IC. Since there is a limit to the capacity value that can be obtained, it is necessary to generate a small current. At this time, the transistor had to be operated in a very small current region, and thus lacked stability. In order to prevent this, there has been a method in which a certain amount of current is applied to a transistor and a base current of the transistor is used as a charging current.

【0004】実開昭63−30027公報は、タイマ時
間の長時間化を目的として、コンパレータの入力バイア
ス電流を、コンデンサの充電用定電流として用いたタイ
マ回路の一例である。図3は、このタイマ回路を、本発
明の第1実施形態と同一のコンパレータを用いて実現し
た場合の回路図である。
Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-30027 discloses an example of a timer circuit in which an input bias current of a comparator is used as a constant current for charging a capacitor for the purpose of extending a timer time. FIG. 3 is a circuit diagram when the timer circuit is realized using the same comparator as that of the first embodiment of the present invention.

【0005】図3の回路では、タイマ時間T1は、 T1=C1×(Vref−VCEsatQ7)/(I1
/hFEQ1) と表現できる。ただし、 VCEsatQ7: Q7のコレクタ・エミッタ間飽和
電圧 hFEQ1: Q1の電流増幅率 である。上式において、IC内部で容易に実現できる回
路定数としては、 C1=100pF,VCEsatQ7=0.1V,I1
=1μA,hFEQ1=100 程度であり、Vref=2.1Vとすると、タイマ時間
T1を20msecとすることができ、タイマ時間の長
時間化を実現することができる。
In the circuit shown in FIG. 3, the timer time T1 is calculated as follows: T1 = C1 × (Vref−VCEsatQ7) / (I1
/ HFEQ1). Here, VCEsatQ7: collector-emitter saturation voltage of Q7 hFEQ1: current amplification factor of Q1. In the above equation, circuit constants that can be easily realized inside the IC include: C1 = 100 pF, VCEsatQ7 = 0.1 V, I1
= 1 μA, hFEQ1 = 100, and when Vref = 2.1 V, the timer time T1 can be set to 20 msec, and the timer time can be lengthened.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この手法で
は、トランジスタのhFEの絶対誤差が、タイマ時間に
直接影響するため、タイマ時間のばらつきが大きい。ト
ランジスタのhFEの絶対誤差を−50%〜+100%
とすると、タイマ時間T1の誤差も−50%〜+100
%となる。
However, in this method, since the absolute error of the hFE of the transistor directly affects the timer time, the variation in the timer time is large. Absolute error of hFE of transistor is -50% to + 100%
Then, the error of the timer time T1 is also -50% to +100.
%.

【0007】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたもので、外付けのコンデンサを用いることなく、
長時間計測が可能で、かつ、計測時間のばらつきが小さ
いタイマ回路を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and does not use an external capacitor.
Provided is a timer circuit which can measure for a long time and has a small variation in measurement time.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、第1のトランジスタと、この第1のトランジスタの
コレクタ・エミッタ間に一定電流を流す第1の電流源
と、前記第1のトランジスタのベースと定電位点との間
に設けられた抵抗と、第2のトランジスタと、この第2
のトランジスタのコレクタ・エミッタ間に一定電流を流
す第2の電流源と、前記第2のトランジスタのベースと
定電位点との間に設けられたコンデンサと、このコンデ
ンサの充電電圧と前記抵抗に発生する電圧とを比較し、
これらの電圧の大小関係が反転したことを検出する比較
手段とをもち、前記第1のトランジスタと第2のトラン
ジスタは同一シリコン基板上に形成されたことを特徴と
するタイマ回路である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first transistor, a first current source for flowing a constant current between a collector and an emitter of the first transistor, and the first transistor. A resistor provided between the base of the transistor and the constant potential point; a second transistor;
A second current source for flowing a constant current between the collector and the emitter of the transistor, a capacitor provided between the base of the second transistor and a constant potential point, a charging voltage of the capacitor and a voltage generated in the resistor. To the voltage
A timer circuit having comparison means for detecting that the magnitude relationship between these voltages has been reversed, wherein the first transistor and the second transistor are formed on the same silicon substrate.

【0009】請求項2に記載の発明は、前記第1のトラ
ンジスタおよび第2のトランジスタが複数設けられたこ
とを特徴とする請求項1に記載のタイマ回路である。
The invention according to claim 2 is the timer circuit according to claim 1, wherein a plurality of the first transistors and a plurality of second transistors are provided.

【0010】請求項3に記載の発明は、バイポーラトラ
ンジスタで構成された差動入力段をもつコンパレータ
と、前記差動入力段の一方の入力と定電位点との間に設
けられたコンデンサと、前記差動入力段のもう一方の入
力と定電位点との間に設けられた抵抗と、この抵抗にベ
ース端子を接続されたトランジスタと、このトランジス
タのコレクタ・エミッタ間に一定電流を流す電流源とを
もつことを特徴とするICに内蔵されたタイマ回路であ
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a comparator having a differential input stage composed of a bipolar transistor, a capacitor provided between one input of the differential input stage and a constant potential point, A resistor provided between the other input of the differential input stage and a constant potential point, a transistor having a base terminal connected to the resistor, and a current source for flowing a constant current between the collector and the emitter of the transistor And a timer circuit built in the IC.

【0011】請求項4に記載の発明は、前記差動入力段
およびトランジスタが複数設けられたことを特徴とする
請求項3に記載のタイマ回路である。
The invention according to claim 4 is the timer circuit according to claim 3, wherein a plurality of the differential input stages and a plurality of transistors are provided.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態の構成を、
図1のIC内部の回路図を用いて説明する。なお、以下
に説明する素子は、すべてIC内部に設けられた素子で
ある。図中のQ1,Q2,Q10,Q11,Q12,Q
13はPNPトランジスタ、Q3,Q4,Q5,Q6,
Q7,Q8,Q9はNPNトランジスタである。I1,
I2,I3,I4,I5は定電流源である。B1,B
2,B3は緩衝素子、C1は充電用コンデンサ、R1は
基準電圧を発生させるための抵抗である。なお、I1〜
I5は、同じ符号でこれらの定電流源が供給する電流値
をも表すものとする。また、C1およびR1は、同じ符
号でこのコンデンサの容量値および抵抗の抵抗値をも表
すものとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the first embodiment of the present invention is as follows.
This will be described with reference to the circuit diagram inside the IC shown in FIG. Note that the elements described below are all elements provided inside the IC. Q1, Q2, Q10, Q11, Q12, Q in the figure
13 is a PNP transistor, Q3, Q4, Q5, Q6
Q7, Q8 and Q9 are NPN transistors. I1,
I2, I3, I4 and I5 are constant current sources. B1, B
2, B3 are buffer elements, C1 is a charging capacitor, and R1 is a resistor for generating a reference voltage. In addition, I1
I5 also indicates the current value supplied by these constant current sources with the same reference numerals. In addition, C1 and R1 have the same reference numerals and represent the capacitance value of the capacitor and the resistance value of the resistor.

【0013】CTL,Vref,VCC,GND,OU
Tは、前記ICに設けられた端子である。CTLは制御
端子、Vrefは一定電圧供給用端子、VCCは電源端
子、GNDは接地端子、OUTは出力端子である。
CTL, Vref, VCC, GND, OU
T is a terminal provided on the IC. CTL is a control terminal, Vref is a constant voltage supply terminal, VCC is a power supply terminal, GND is a ground terminal, and OUT is an output terminal.

【0014】PNPトランジスタQ1,Q2、NPNト
ランジスタQ3,Q4,Q5,Q6、定電流源I1,I
2,I3,I4、緩衝素子B3は、PNP差動入力のコ
ンパレータを構成している。Q1,Q2のベースがコン
パレータの入力、B3の出力が、コンパレータの出力と
なっている。
PNP transistors Q1, Q2, NPN transistors Q3, Q4, Q5, Q6, constant current sources I1, I
2, I3, I4 and the buffer element B3 constitute a PNP differential input comparator. The bases of Q1 and Q2 are the inputs of the comparator, and the output of B3 is the output of the comparator.

【0015】コンパレータの一方の入力であるQ1のベ
ースには、このQ1のベース電流を充電するためのコン
デンサC1が接続されている。また、コンパレータのも
う一方の入力であるQ2のベースには、コンパレータの
基準電圧発生用の抵抗R1が接続されている。さらに、
R1には、このR1にベース電流を流すため、PNPト
ランジスタQ13のベースが接続されている。Q13の
エミッタには、このQ13に一定電流を流すための電流
源I5が接続されている。コンパレータの出力であるB
3の出力は、ICの出力端子OUTに接続されている。
A capacitor C1 for charging the base current of Q1 is connected to the base of Q1, which is one input of the comparator. A resistor R1 for generating a reference voltage of the comparator is connected to the base of Q2, which is the other input of the comparator. further,
The base of a PNP transistor Q13 is connected to R1 to allow a base current to flow through R1. A current source I5 for supplying a constant current to Q13 is connected to the emitter of Q13. B which is the output of the comparator
The output of No. 3 is connected to the output terminal OUT of the IC.

【0016】制御端子CTLは、緩衝素子B1,B2を
介してNPNトランジスタQ7,Q8のベースに接続さ
れている。緩衝素子B1,B2は、Q7,Q8に充分な
ベース電流を供給するためのものである。Q7は、コン
デンサC1の電荷を放電し、タイマをリセットするため
のものであり、Q8は、コンパレータの出力をLowレ
ベルに固定するためのものである。
The control terminal CTL is connected to the bases of NPN transistors Q7, Q8 via buffer elements B1, B2. The buffer elements B1 and B2 are for supplying a sufficient base current to Q7 and Q8. Q7 is for discharging the electric charge of the capacitor C1 and resetting the timer, and Q8 is for fixing the output of the comparator to the low level.

【0017】NPNトランジスタQ9、PNPトランジ
スタQ10,Q11は、コンパレータにヒステリシスを
設けるための回路である。PNPトランジスタQ12
は、前記ヒステリシスを設けるための回路中のQ11
が、コンデンサC1を充電する際の上限をクランプする
ためのもので、そのエミッタがC1に、ベースが一定電
圧供給用端子Vrefに接続されている。
The NPN transistor Q9 and the PNP transistors Q10 and Q11 are circuits for providing a comparator with hysteresis. PNP transistor Q12
Is Q11 in the circuit for providing the hysteresis.
Are used to clamp the upper limit when charging the capacitor C1, and its emitter is connected to C1 and its base is connected to the constant voltage supply terminal Vref.

【0018】次に、第1実施形態の動作を説明する。Q
1のベース電位がQ2のベース電位より低いとき、Q1
とQ2のエミッタは接続されていて同電位なので、Q2
のベース・エミッタ間電圧がQ1のベース・エミッタ間
電圧より小さくなり、Q2はOFFする。すると、Q2
と直列に接続されたQ3もOFFし、Q3とカレントミ
ラーを形成しているQ4もOFFする。すると、Q4の
コレクタの電位が上昇し、ここに接続されたQ5のベー
スの電位も上昇する。すると、Q5がONし、Q5のコ
レクタの電位が下降するので、同じ点に接続されたQ6
のベースの電位も下降する。すると、Q6はOFFし、
Q6のコレクタ電位が上昇し、コンパレータの出力はH
ighレベルとなる。逆に、Q1のベース電位がQ2の
ベース電位より高いとき、Q6はONし、Q6のコレク
タ電位が下降し、コンパレータの出力はLowレベルと
なる。
Next, the operation of the first embodiment will be described. Q
1 is lower than the base potential of Q2, Q1
And the emitter of Q2 are connected and at the same potential,
Becomes smaller than the base-emitter voltage of Q1, and Q2 turns off. Then Q2
Q3, which is connected in series with Q3, is also turned off, and Q4, which forms a current mirror with Q3, is also turned off. Then, the potential of the collector of Q4 increases, and the potential of the base of Q5 connected thereto also increases. Then, Q5 is turned on and the potential of the collector of Q5 falls, so that Q6 connected to the same point
The potential of the base also drops. Then, Q6 turns off,
The collector potential of Q6 rises and the output of the comparator becomes H
It becomes the high level. Conversely, when the base potential of Q1 is higher than the base potential of Q2, Q6 turns on, the collector potential of Q6 drops, and the output of the comparator goes low.

【0019】Q7,Q8は、制御端子CTLの電位レベ
ルに応じてON,OFFする。CTL端子の電位レベル
がHighのとき、Q7,Q8はONする。Q7がON
すると、Q7のコレクタに接続されたコンデンサC1の
電荷が放電され、タイマーがリセットされる。また、Q
8がONすると、コンパレータの出力が、Q6のON/
OFFによらず、Lowレベルに固定される。
Q7 and Q8 are turned ON and OFF according to the potential level of the control terminal CTL. When the potential level of the CTL terminal is High, Q7 and Q8 are turned on. Q7 is ON
Then, the charge of the capacitor C1 connected to the collector of Q7 is discharged, and the timer is reset. Also, Q
8 turns ON, the output of the comparator turns ON / OFF of Q6.
It is fixed at the Low level irrespective of OFF.

【0020】CTL端子の電位レベルがLowになる
と、Q7,Q8はOFFする。Q7がOFFすると、C
1は充電可能な状態になり、タイマーの計時がスタート
する。また、Q8がOFFすると、コンパレータの出力
がLowレベル固定の状態から解除され、Q6のON/
OFFによって決定される状態となる。ただし、CTL
端子がLowにされた直後は、コンデンサC1の電荷が
放電されており、Q1のベース電位がQ2のベース電位
より低い。すると、Q6はOFFするので、コンパレー
タの出力はHighとなる。
When the potential level of the CTL terminal becomes low, Q7 and Q8 are turned off. When Q7 turns off, C
1 is ready for charging, and the timer starts counting. When Q8 is turned off, the output of the comparator is released from the fixed low level state, and Q6 is turned on / off.
The state is determined by OFF. However, CTL
Immediately after the terminal is set to Low, the charge of the capacitor C1 is discharged, and the base potential of Q1 is lower than the base potential of Q2. Then, since Q6 is turned off, the output of the comparator becomes High.

【0021】コンパレータの入力となるQ1,Q2のベ
ース電位は、次のようにして決定される。CTL端子の
電位レベルがHighで、Q7がONのとき、Q1のベ
ース電位は、Q7のコレクタ・エミッタ間飽和電圧VC
EsatQ7と同じになる。一方、Q2のベース電位
は、抵抗R1にQ13のベース電流が流れることにより
発生する電圧R1×(I5/hFEQ13)となる。た
だし、hFEQ13は、Q13の電流増幅率である。R
1×(I5/hFEQ13)をVCEsatQ7より高
く設定しておけば、Q6はOFFするが、CTL端子に
より制御されるQ8はONしているため、このコンパレ
ータの出力レベルはLowとなる。
The base potentials of Q1 and Q2, which are input to the comparator, are determined as follows. When the potential level of the CTL terminal is High and Q7 is ON, the base potential of Q1 is the collector-emitter saturation voltage VC of Q7.
It becomes the same as EsatQ7. On the other hand, the base potential of Q2 is a voltage R1 × (I5 / hFEQ13) generated when the base current of Q13 flows through the resistor R1. Here, hFEQ13 is the current amplification factor of Q13. R
If 1 × (I5 / hFEQ13) is set higher than VCEsatQ7, Q6 turns off, but since Q8 controlled by the CTL terminal is on, the output level of this comparator becomes Low.

【0022】CTL端子の電位レベルをLowにして、
Q7をOFFすると、コンデンサC1へQ1のベース電
流が流れ込むので、Q1のベース電位は、時間と共に上
昇する。また、このとき、Q8もOFFされるので、コ
ンパレータの出力はQ6により決まる状態になる。CT
L端子がHighからLowにされた直後は、Q6はO
FFしており、コンパレータの出力はHighとなる。
When the potential level of the CTL terminal is set to Low,
When Q7 is turned off, the base current of Q1 flows into the capacitor C1, so that the base potential of Q1 rises with time. At this time, Q8 is also turned off, so that the output of the comparator is in a state determined by Q6. CT
Immediately after the L terminal is changed from High to Low, Q6 is
FF is performed, and the output of the comparator becomes High.

【0023】CTL端子の電位レベルをHighからL
owへ反転した時刻をゼロとすると、時刻TにおけるQ
1のベース電位は、((I1/hFEQ1)×T)/C
1となる。ただし、hFEQ1は、Q1の電流増幅率で
ある。一方、Q2のベース電位は、時刻に依らず R1
×(I5/hFEQ13)一定である。
The potential level of the CTL terminal is changed from High to L
Assuming that the time inverted to ow is zero, Q at time T
1 is ((I1 / hFEQ1) × T) / C
It becomes 1. Here, hFEQ1 is the current amplification factor of Q1. On the other hand, the base potential of Q2 is R1 regardless of time.
× (I5 / hFEQ13) Constant.

【0024】Q1のベース電位である((I1/hFE
Q1)×T)/C1が、Q2のベース電位であるR1×
(I5/hFEQ13)より低いあいだは、Q6はOF
Fしており、CTL端子により制御されるQ8もOFF
しているので、コンパレータの出力レベルはHighと
なる。時間の経過と共に、Q1のベース電位が上昇し、
やがてQ2のベース電位を越える。すると、Q6はOF
FからONへ推移し、出力レベルはHighからLow
へ反転する。
The base potential of Q1 ((I1 / hFE
Q1) × T) / C1 is the base potential of Q2, R1 ×
Q6 is OF while lower than (I5 / hFEQ13)
F and Q8 controlled by CTL terminal is also OFF
Therefore, the output level of the comparator becomes High. Over time, the base potential of Q1 rises,
Eventually, it exceeds the base potential of Q2. Then, Q6 is OF
The state changes from F to ON, and the output level changes from High to Low.
Flip to

【0025】従って、CTL端子をHighからLow
へ反転させた時刻から、Q1のベース電位がQ2のベー
ス電位と同じ電位に到達するまでの時間を、出力端子O
UTが、Highレベルを出力している時間として検出
することができ、検出時間T1は、 T1=C1×(R1×(I5/hFEQ13)−VCE
satQ7)/(I1/hFEQ1) で表される。
Therefore, the CTL terminal is changed from High to Low.
The time required for the base potential of Q1 to reach the same potential as the base potential of Q2 from the time of inversion to the output terminal O
The UT can be detected as the time during which the UT is outputting the High level, and the detection time T1 is T1 = C1 × (R1 × (I5 / hFEQ13) −VCE
satQ7) / (I1 / hFEQ1).

【0026】Q1のベース電位がQ2のベース電位を越
えた時、Q9,Q10,Q11の働きにより、Q11の
コレクタ電流が急激にC1に流れ込み、Q1のベース電
位を上昇させ、速やかに状態遷移を確定させる。このと
き、Q12は、Q1のベース電位の上限をクランプする
素子として作用する。これは、Q1のベース電位すなわ
ちC1の充電電圧があまりに高くなると、Q7で再度こ
のコンデンサC1の電荷を放電しタイマー回路をリセッ
トする際に、Q7あるいはB1に大きな駆動能力が要求
されてくるからである。また、B3は、このタイマー回
路の後段に接続される回路を適切にドライブするための
緩衝素子として作用する。
When the base potential of Q1 exceeds the base potential of Q2, the collector current of Q11 suddenly flows into C1 by the action of Q9, Q10 and Q11, causing the base potential of Q1 to rise and causing a state transition immediately. determine. At this time, Q12 acts as an element that clamps the upper limit of the base potential of Q1. This is because if the base potential of Q1, that is, the charging voltage of C1 becomes too high, a large driving capability is required for Q7 or B1 when the charge of the capacitor C1 is discharged again in Q7 to reset the timer circuit. is there. Further, B3 functions as a buffer element for appropriately driving a circuit connected to the subsequent stage of the timer circuit.

【0027】上記のタイマ回路では、時間計測用コンデ
ンサへの充電電流として、トランジスタのベース電流を
用いることにより、微少電流での充電が可能となり、タ
イマ時間の長時間化が可能となっている。これととも
に、Q2のベース電位である比較用定電圧を、トランジ
スタQ13のベース電流を抵抗R1に流して発生させて
いる。従って、トランジスタのhFEのばらつきによる
タイマ時間の誤差は、前記検出時間T1の算出式を参照
すると、Q1とQ13のhFEが分母と分子にあるの
で、Q1とQ13のhFEの相対誤差のみとなる。この
とき、VCEsatQ7はR1×(I5/hFEQ1
3)に比べて微小なので無視できる。ここで、前記のす
べてのトランジスタは、同一のIC内に設けられている
ので、同一のプロセスを経て作成されており、各トラン
ジスタ間のhFEの相対誤差は、絶対誤差と比較すると
非常に小さいので、前記検出時間T1の誤差も非常に小
さくなる。
In the above-mentioned timer circuit, by using the base current of the transistor as the charging current for the time measuring capacitor, it is possible to charge with a very small current, and the timer time can be lengthened. At the same time, a comparison constant voltage, which is the base potential of Q2, is generated by flowing the base current of transistor Q13 through resistor R1. Therefore, the error of the timer time due to the variation in the hFE of the transistor is only the relative error of the hFE of Q1 and Q13 since the hFE of Q1 and Q13 is in the denominator and the numerator when the calculation formula of the detection time T1 is referred to. At this time, VCEsatQ7 is R1 × (I5 / hFEQ1
Since it is minute compared to 3), it can be ignored. Here, since all the transistors are provided in the same IC, they are manufactured through the same process, and the relative error of hFE between each transistor is very small as compared with the absolute error. The error in the detection time T1 is also very small.

【0028】IC内部の回路定数として、容易に実現で
きる値の上限は、I1=1μA,I5=1mA,C1=
100pF,R1=210kΩ,hFEQ1=100,
hFEQ13=100,VCEsatQ7=0.1V程
度であり、このときT1は20msecとなる。また、
Q1とQ9のhFEの相対誤差は±10%程度であり、
このときT1の誤差も±10%となる。
The upper limits of values that can be easily realized as circuit constants inside the IC are I1 = 1 μA, I5 = 1 mA, and C1 =
100 pF, R1 = 210 kΩ, hFEQ1 = 100,
hFEQ13 = 100, VCEsatQ7 = about 0.1 V, and at this time, T1 becomes 20 msec. Also,
The relative error of hFE between Q1 and Q9 is about ± 10%,
At this time, the error of T1 is also ± 10%.

【0029】次に本発明の第2実施形態を、図2を参照
して説明する。第2実施形態は、IC内部に設けられた
コンデンサの充放電を利用した、高精度の発振周波数を
もった低周波発振回路である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is a low-frequency oscillating circuit having a high-precision oscillating frequency utilizing charging and discharging of a capacitor provided inside an IC.

【0030】この発振回路は、定電流源I10,I2
0、コンデンサC10、抵抗R10、PNPトランジス
タQ14,Q20,Q70,Q80,Q100、NPN
トランジスタQ30,Q40,Q50,Q60,Q9
0、一定電圧供給用端子Vref、電源端子VCC、接
地端子GNDにより構成されている。ここで、I10,
I20は、定電流源を表すと同時に、これらの定電流源
が供給する電流値をも表す。また、C10,R10は、
コンデンサおよび抵抗を表すと同時に、これらの素子の
容量値および抵抗値をも表す。さらに、Vrefは、一
定電圧供給用端子を表すと共に、この端子に印可される
電圧をも表す。
This oscillation circuit comprises constant current sources I10 and I2
0, capacitor C10, resistor R10, PNP transistors Q14, Q20, Q70, Q80, Q100, NPN
Transistors Q30, Q40, Q50, Q60, Q9
0, a constant voltage supply terminal Vref, a power supply terminal VCC, and a ground terminal GND. Where I10,
I20 represents a constant current source and also represents a current value supplied by these constant current sources. Also, C10 and R10 are
The capacitance value and the resistance value of these elements are also shown at the same time as expressing the capacitor and the resistance. Further, Vref represents a constant voltage supply terminal, and also represents a voltage applied to this terminal.

【0031】トランジスタQ14とQ20は差動入力段
を形成しており、これらのトランジスタのベース電位の
高低によって、どちらか一方がONしたとき、もう一方
がOFFする関係にある。また、トランジスタQ50と
Q60も同様の関係にある。ただし、Q14,Q20は
PNPトランジスタなので、ベース電位が低い方がON
するのに対して、Q50,Q60はNPNトランジスタ
なので、ベース電位が高い方がONする。さらに、Q1
4とQ50、Q20とQ60のベースどうしが接続され
ているので、Q14のベース電位がQ20のベース電位
より低いと、Q50のベース電位がQ60のベース電位
より低いことになり、Q14およびQ60がONし、Q
20およびQ50がOFFする。逆に、Q14のベース
電位がQ20のベース電位より高いと、Q14およびQ
60がOFFし、Q20およびQ50がONする。
The transistors Q14 and Q20 form a differential input stage, and when one of the transistors is turned on, the other is turned off, depending on the level of the base potential of these transistors. The transistors Q50 and Q60 have a similar relationship. However, since Q14 and Q20 are PNP transistors, the one with a lower base potential is ON.
On the other hand, since Q50 and Q60 are NPN transistors, the transistor having a higher base potential is turned on. Furthermore, Q1
4 and Q50, and the bases of Q20 and Q60 are connected to each other. If the base potential of Q14 is lower than the base potential of Q20, the base potential of Q50 is lower than the base potential of Q60, and Q14 and Q60 are turned on. Then Q
20 and Q50 are turned off. Conversely, if the base potential of Q14 is higher than the base potential of Q20, Q14 and Q14
60 is turned off, and Q20 and Q50 are turned on.

【0032】Q14のベース電位がQ20のベース電位
より低いとき、Q14がON、Q50がOFFとなるの
で、コンデンサC10はQ14のベース電流で充電さ
れ、時間とともにQ14の電位は上昇する。一方、Q6
0もONとなるので、このQ60に直列に接続されたQ
70がONし、このQ70とカレントミラーを構成する
Q80もONする。すると、このQ80に直列に接続さ
れたQ100もONする。その結果、抵抗R10には、
PNPトランジスタQ100のベース電流IBQ100
の流入と、NPNトランジスタQ60のベース電流IB
Q60の流出が起こる。このとき、流入電流IBQ10
0が流出電流IBQ60より多くなる様、PNPトラン
ジスタQ70,Q80より成るカレントミラーの電流比
(n1)をあらかじめ設定しておく。すると、Q60の
ベース電位すなわちQ20のベース電位は、Vrefを
基準にして、R10×(IBQ100−IBQ60)だ
け加算した値になる。
When the base potential of Q14 is lower than the base potential of Q20, Q14 is turned on and Q50 is turned off, so that capacitor C10 is charged with the base current of Q14, and the potential of Q14 rises with time. On the other hand, Q6
0 is also turned on, so the Q connected in series with this Q60
70 is turned on, and Q80 forming a current mirror with this Q70 is also turned on. Then, Q100 connected in series to Q80 is also turned on. As a result, the resistor R10 has
Base current IBQ100 of PNP transistor Q100
And the base current IB of the NPN transistor Q60
Outflow of Q60 occurs. At this time, the inflow current IBQ10
The current ratio (n1) of the current mirror including the PNP transistors Q70 and Q80 is set in advance so that 0 becomes larger than the outflow current IBQ60. Then, the base potential of Q60, that is, the base potential of Q20 becomes a value obtained by adding R10 × (IBQ100−IBQ60) based on Vref.

【0033】C10が充電されてゆき、Q14のベース
電位がQ20のベース電位より高くなると、Q14がO
FF、Q50がONとなるので、今度はC10はQ50
のベース電流で放電される。すると、Q14のベース電
位は、時間とともに低下する状態となる。一方、Q20
もONとなるので、このQ20に直列に接続されたQ3
0がONし、このQ30とカレントミラーを構成するQ
40もONする。すると、このQ40に直列に接続され
たQ90もONする。その結果、抵抗R10には、NP
NトランジスタQ90のベース電流IBQ90の流出
と、PNPトランジスタQ20のベース電流IBQ20
の流入が起こる。このとき、流出電流IBQ90が流入
電流IBQ20より多くなる様、NPNトランジスタQ
30,Q40より成るカレントミラーの電流比(n2)
をあらかじめ設定しておく。すると、Q60のベース電
位すなわちQ20のベース電位は、Vrefを基準にし
て、R10×(IBQ90−IBQ20)だけ減算され
た値になる。
When C10 is charged and the base potential of Q14 becomes higher than the base potential of Q20, Q14 becomes O
Since FF and Q50 are turned on, C10 is now set to Q50
Discharge at the base current of Then, the base potential of Q14 is reduced with time. On the other hand, Q20
Is also turned on, so that Q3 connected in series to this Q20
0 turns ON, and Q30 and Q constituting the current mirror
40 is also turned on. Then, the Q90 connected in series with the Q40 is also turned on. As a result, NP is added to the resistor R10.
Outflow of base current IBQ90 of N transistor Q90 and base current IBQ20 of PNP transistor Q20
Inflow occurs. At this time, the NPN transistor Q is set so that the outflow current IBQ90 becomes larger than the inflow current IBQ20.
Current ratio (n2) of current mirror consisting of 30, Q40
Is set in advance. Then, the base potential of Q60, that is, the base potential of Q20 becomes a value obtained by subtracting R10 × (IBQ90−IBQ20) with reference to Vref.

【0034】上記の設定により、コンデンサC10の上
側端子の電位は、低電位Vref−R10×(IBQ9
0−IBQ20)から高電位Vref+R10×(IB
Q100−IBQ60)間の電圧範囲にて、Q14のベ
ース電流IBQ14による充電と、Q50のベース電流
IBQ50による放電とを繰り返す発振回路となる。
With the above setting, the potential of the upper terminal of the capacitor C10 becomes low potential Vref-R10 × (IBQ9
0-IBQ20) to high potential Vref + R10 × (IB
In the voltage range between Q100 and IBQ60), the oscillation circuit repeats charging with the base current IBQ14 of Q14 and discharging with the base current IBQ50 of Q50.

【0035】第2実施形態は、本発明の発振回路への適
用例であり、第1実施形態と同様に、コンデンサC10
の充放電電流としてトランジスタQ14,Q50のベー
ス電流を用いることにより、低周波数の発振回路を実現
している。さらに、抵抗R10にトランジスタQ90と
Q20のベース電流の差、あるいはQ100とQ60の
ベース電流の差の値の電流を流すことにより高低2種類
の基準電圧を発生させている。このとき、発振周波数
は、第1実施形態と同様にトランジスタのベース電流ど
うしの比によって決まるので、hFEの絶対誤差が相殺
され、高精度な低周波発振回路が実現できる。
The second embodiment is an example in which the present invention is applied to an oscillation circuit. As in the first embodiment, the capacitor C10
A low frequency oscillation circuit is realized by using the base currents of the transistors Q14 and Q50 as the charge / discharge currents of the transistors Q14 and Q50. Further, by passing a current having a value equal to the difference between the base currents of the transistors Q90 and Q20 or the difference between the base currents of the transistors Q100 and Q60 to the resistor R10, two kinds of high and low reference voltages are generated. At this time, the oscillation frequency is determined by the ratio of the base currents of the transistors, as in the first embodiment. Therefore, the absolute error of hFE is canceled, and a high-precision low-frequency oscillation circuit can be realized.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は、第1のトランジスタと、この
第1のトランジスタのコレクタ・エミッタ間に一定電流
を流す第1の電流源と、前記第1のトランジスタのベー
スと定電位点との間に設けられた抵抗と、第2のトラン
ジスタと、この第2のトランジスタのコレクタ・エミッ
タ間に一定電流を流す第2の電流源と、前記第2のトラ
ンジスタのベースと定電位点との間に設けられたコンデ
ンサと、このコンデンサの充電電圧と前記抵抗に発生す
る電圧とを比較し、これらの電圧の大小関係が反転した
ことを検出する比較手段とをもち、前記第1のトランジ
スタと第2のトランジスタは同一シリコン基板上に形成
されたことを特徴とするタイマ回路である。
According to the present invention, there is provided a first transistor, a first current source for supplying a constant current between the collector and the emitter of the first transistor, and a connection between the base of the first transistor and a constant potential point. A resistor provided therebetween, a second transistor, a second current source for flowing a constant current between the collector and the emitter of the second transistor, and a resistor between a base of the second transistor and a constant potential point. And a comparing means for comparing the charging voltage of the capacitor with the voltage generated in the resistor, and detecting that the magnitude relationship between these voltages has been inverted. The second transistor is a timer circuit formed on the same silicon substrate.

【0037】すなわち、一定のコレクタ電流で動作する
前記第1のトランジスタのベース電流を前記抵抗に流す
ことにより基準電圧を発生させ、かつ、やはり一定のコ
レクタ電流で動作する前記第2のトランジスタのベース
電流を用いて前記コンデンサの充放電を行い、前記比較
手段で、前記基準電圧と前記コンデンサの充電電圧とを
比較し、これらの電圧の大小関係が反転するのを検出し
ている。
That is, a reference voltage is generated by flowing a base current of the first transistor operating at a constant collector current to the resistor, and a base of the second transistor also operating at a constant collector current. The capacitor is charged and discharged using a current, and the comparing means compares the reference voltage with the charged voltage of the capacitor, and detects that the magnitude relationship between these voltages is inverted.

【0038】従って、トランジスタのhFEの絶対ばら
つきを相殺することができ、タイマ時間がhFEの絶対
ばらつきの影響を受けることがなくなった。その結果、
大容量の外付けコンデンサを用いることなく、IC内部
に設けられたコンデンサを用いて、長時間の時間計測を
行いながら、高精度な時間計測が可能になった。
Therefore, the absolute variation in hFE of the transistor can be offset, and the timer time is not affected by the absolute variation in hFE. as a result,
Without using a large-capacity external capacitor, high-precision time measurement can be performed while performing long-time measurement using a capacitor provided inside the IC.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施形態であるタイマ回路の回
路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a timer circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第2実施形態である発振回路の回路
図。
FIG. 2 is a circuit diagram of an oscillation circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 従来のタイマ回路の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional timer circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1,Q2,Q10〜Q14,Q20,Q70,Q8
0,Q100 PNPトランジスタ Q3〜Q9,Q30,Q40,Q50,Q60,Q90
NPNトランジスタ I1〜I5,I10,I20 定電流源 B1〜B3 緩衝素子 C1,C10 コンデンサ R1,R10 抵抗 CTL 制御端子 Vref 一定電圧供給用端子 VCC 電源端子 GND 接地端子 OUT 出力端子
Q1, Q2, Q10 to Q14, Q20, Q70, Q8
0, Q100 PNP transistors Q3 to Q9, Q30, Q40, Q50, Q60, Q90
NPN transistor I1 to I5, I10, I20 Constant current source B1 to B3 Buffer element C1, C10 Capacitor R1, R10 Resistance CTL Control terminal Vref Constant voltage supply terminal VCC Power supply terminal GND Ground terminal OUT Output terminal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1のトランジスタと、 この第1のトランジスタのコレクタ・エミッタ間に一定
電流を流す第1の電流源と、 前記第1のトランジスタのベースと定電位点との間に設
けられた抵抗と、 第2のトランジスタと、 この第2のトランジスタのコレクタ・エミッタ間に一定
電流を流す第2の電流源と、 前記第2のトランジスタのベースと定電位点との間に設
けられたコンデンサと、 このコンデンサの充電電圧と前記抵抗に発生する電圧と
を比較し、これらの電圧の大小関係が反転したことを検
出する比較手段とをもち、 前記第1のトランジスタと第2のトランジスタは同一シ
リコン基板上に形成されたことを特徴とするタイマ回
路。
1. A first transistor, a first current source for flowing a constant current between a collector and an emitter of the first transistor, and a first current source provided between a base of the first transistor and a constant potential point. A second transistor, a second current source that allows a constant current to flow between the collector and the emitter of the second transistor, and a resistor between the base of the second transistor and a constant potential point. A capacitor for comparing a charging voltage of the capacitor with a voltage generated in the resistor, and detecting that the magnitude relationship between the voltages is inverted; and a first transistor and a second transistor, A timer circuit formed on the same silicon substrate.
【請求項2】 前記第1のトランジスタおよび第2のト
ランジスタが複数設けられたことを特徴とする請求項1
に記載のタイマ回路。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of said first transistors and a plurality of second transistors are provided.
2. The timer circuit according to 1.
【請求項3】 バイポーラトランジスタで構成された差
動入力段をもつコンパレータと、 前記差動入力段の一方の入力と定電位点との間に設けら
れたコンデンサと、 前記差動入力段のもう一方の入力と定電位点との間に設
けられた抵抗と、 この抵抗にベース端子を接続されたトランジスタと、 このトランジスタのコレクタ・エミッタ間に一定電流を
流す電流源とをもつことを特徴とするICに内蔵された
タイマ回路。
3. A comparator having a differential input stage constituted by a bipolar transistor; a capacitor provided between one input of the differential input stage and a constant potential point; It is characterized by having a resistor provided between one input and a constant potential point, a transistor having a base terminal connected to the resistor, and a current source for flowing a constant current between the collector and the emitter of the transistor. A timer circuit built into an IC that performs
【請求項4】 前記差動入力段およびトランジスタが複
数設けられたことを特徴とする請求項3に記載のタイマ
回路。
4. The timer circuit according to claim 3, wherein a plurality of differential input stages and transistors are provided.
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