JP2003258581A - クランプ回路 - Google Patents

クランプ回路

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JP2003258581A JP2002050008A JP2002050008A JP2003258581A JP 2003258581 A JP2003258581 A JP 2003258581A JP 2002050008 A JP2002050008 A JP 2002050008A JP 2002050008 A JP2002050008 A JP 2002050008A JP 2003258581 A JP2003258581 A JP 2003258581A
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    • G05F3/242Regulating voltage or current wherein the variable is DC using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体集積回路装置の内部に設けられ、端子
電圧を所定電圧にクランプ可能で、クランプ電圧の温度
変動が小さいクランプ回路を提供する。 【解決手段】 通常動作時にQ12とQ14は線形領域
でオンとなる。低電位側をクランプするクランプ回路1
8において、入力電圧検出回路20は端子電圧VinをQ
13でレベルシフトし直列抵抗回路23で分圧して検出
電圧Va1を出力し、基準電圧生成回路21は0VをQ1
5でレベルシフトし直列抵抗回路25で分圧して基準電
圧Vr1を出力する。コンパレータ22はVa1とVr1とを
比較し、Va1がVr1よりも低下するとQ11がオフから
オンに反転する。Q12とQ14、Q13とQ15はそ
れぞれ同一特性とされ、直列抵抗回路23と25の直列
抵抗値が等しい。高電位側をクランプするクランプ回路
19も同様である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置として構成され当該半導体集積回路装置の信号入力端
子に入力される電圧をクランプするクランプ回路に関す
る。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】近年、大規模半導体集
積回路装置(LSI)について、その動作速度をより速
めるとともにチップ面積をより縮小化することを目的と
して製造工程の微細化が進んでいる。この微細化に伴っ
て、例えばMOSデバイスの場合ゲート酸化膜の膜厚が
薄くなるため、十分な素子寿命を確保するためにゲート
印加電圧を低電圧化するとともに、素子の破壊を防止す
るために過大な電圧が印加されないように保護する必要
が生じる。
【0003】前者に対しては、降圧回路を用いた電源電
圧の低電圧化が有効であり、主としてLSIの内部ロジ
ック回路に用いられている。後者に対しては、外部信号
入力端子と内部回路との間に設けられたバッファ回路ま
たはインターフェース回路にクランプ回路を付加した
り、LSIの外部にクランプ回路を付加することが有効
である。
【0004】このクランプ回路に係る従来構成につい
て、自動車のECU(Electronic Control Unit)に用い
られる回路構成を例に図2を参照しながら説明する。こ
の図2において、制御基板1には、バッテリ電圧VBを
入力して制御用の電源電圧VDD(5V±5%)を出力す
る電源IC2、センサ信号や通信信号などを入力し種々
の制御を実行する制御IC3、および制御IC3の外部
に設けられたクランプ回路4が搭載されている。
【0005】コネクタ5の端子5cから入力されるセン
サ信号および端子5dから入力される通信信号は、それ
ぞれ抵抗R1、R2を介して制御IC3内部のバッファ
回路6、7に入力される。制御IC3の外部において、
端子5c、5dとグランド線8との間には上記クランプ
回路4を構成するツェナー電圧5.3Vのツェナーダイ
オードD1、D2が接続されている。
【0006】また、制御IC3の内部において、バッフ
ァ回路6、7の各入力端子とグランド線8との間にはそ
れぞれダイオードD3、D4が接続され、バッファ回路
6、7の各入力端子と制御電源線9との間にはそれぞれ
ダイオードD5、D6が接続されている。これらダイオ
ードD3〜D6により制御IC3内部のクランプ回路1
0が構成されている。
【0007】この構成では、バッファ回路6、7の入力
電圧は入力信号のレベルによらず5.3V以下、−VF
(約−0.5V)以上に制限される。従って、バッファ
回路6、7をはじめとする制御IC3の内部回路には、
高電位側が5V+10%(=5.5V)、低電位側が−
10%(=−0.5V)の耐圧を持つMOSデバイスの
製造工程(低耐圧デバイス工程)を採用できる。しか
し、制御IC3が多数の信号を入力する場合には、各信
号ごとにツェナーダイオードが必要となり、制御基板1
の面積が増大するとともにコストが上昇するという問題
がある。
【0008】これに対し、ツェナーダイオードD1、D
2を除いた場合、入力信号の高電位側の制限電圧は、電
源電圧VDDの電圧変動(5V±5%)を考慮すると5.
25V+VF(約6V弱)となる。このため、バッファ
回路6、7には上述した低耐圧デバイス工程を採用する
ことができず、例えば6Vの耐圧を持つMOSデバイス
の製造工程(高耐圧デバイス工程)を採用する必要が生
じ、工程追加によるコストの増大や動作速度の低下など
の問題が生じてしまう。また、図2に示すクランプ回路
4、10は、温度変化によるクランプ電圧の変動が比較
的大きいという特性を有している。
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、半導体集積回路装置の内部に設けら
れ、信号入力端子に印加される電圧を所定電圧にクラン
プ可能であって、そのクランプ電圧の温度変動が小さい
クランプ回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載した手段
によれば、入力電圧検出回路は、半導体集積回路装置の
信号入力端子に入力される電圧(端子電圧)を第1のト
ランジスタによりレベルシフトし第1の抵抗回路を介し
て検出電圧を出力し、基準電圧生成回路は、第2の電源
線の電圧を第2のトランジスタによりレベルシフトし第
2の抵抗回路を介して基準電圧を出力する。比較回路
は、これら検出電圧と基準電圧とを比較し、信号入力端
子と引込電圧を持つノードとの間に接続されたスイッチ
回路は、その比較結果であるクランプ動作指令信号に基
づいてオンオフ動作を行う。この場合、検出電圧と基準
電圧との相対関係において、検出電圧は端子電圧に相当
し、基準電圧は端子電圧に対するクランプ電圧に相当す
る。
【0011】例えば高電位側のクランプ動作の場合、検
出電圧(端子電圧)が基準電圧(クランプ電圧)以下の
時にはスイッチ回路がオフ状態となり、端子電圧は半導
体集積回路装置内に形成された内部回路にそのまま与え
られる。一方、検出電圧(端子電圧)が基準電圧(クラ
ンプ電圧)を超えている時にはスイッチ回路がオン状態
となり、端子電圧はクランプ電圧を超えない範囲内に設
定されている引込電圧に近付く。そして、端子電圧がク
ランプ電圧以下になるとスイッチ回路がオフ状態に戻
る。
【0012】これにより、過電圧の入力に対し端子電圧
を所望するクランプ電圧にクランプできる。本手段によ
れば、半導体集積回路装置の外付け部品は、電流を制限
するための抵抗等を除き不要となるので、半導体集積回
路装置が搭載された基板の面積を縮小できるとともにコ
ストを低減できる。
【0013】入力電圧検出回路と基準電圧生成回路は、
それぞれ抵抗回路とレベルシフト用のトランジスタとが
直列に接続された構成を備えており、両回路について抵
抗回路の構成を適宜設定することにより、クランプ電圧
を第2の電源電圧と異なる所望する値に設定することが
できる。
【0014】また、入力電圧検出回路と基準電圧生成回
路は、ともに抵抗回路を有し且つ第1のトランジスタと
第2のトランジスタが同一特性とされているので、比較
回路に入力される検出電圧と基準電圧の温度特性はほぼ
等しくなる。従って、例えば車両に搭載されるECUな
ど温度変動範囲が広い機器に適用した場合であっても、
クランプ電圧が変動しにくいという効果が得られる。
【0015】請求項2に記載した手段によれば、第1の
抵抗回路の全抵抗値と第2の抵抗回路の全抵抗値が等し
く設定されているので、温度変動に対する第1、第2の
抵抗回路の抵抗値の変化が等しくなり、温度変動に対す
るクランプ電圧の変動が一層小さくなる。
【0016】請求項3に記載した手段によれば、第1お
よび第2の抵抗回路は複数の抵抗性素子からなる分圧回
路であって、検出電圧および基準電圧は各分圧回路の分
圧点から取り出されるので、この分圧比を適宜設定する
ことによりクランプ電圧を任意に設定可能となる。
【0017】請求項4に記載した手段によれば、第1の
電源線と第1および第2の抵抗回路との間にそれぞれ介
在する第3および第4のトランジスタは、イネーブル信
号に応じてオンオフ状態が切り替えられるスイッチ回路
として機能する。これにより、必要時においてのみ入力
電圧検出回路と基準電圧生成回路に電流を供給するよう
に制御でき、クランプ回路の消費電流を低減することが
できる。
【0018】請求項5に記載した手段によれば、第1の
電源線と第1および第2の抵抗回路との間にそれぞれ介
在する第3および第4のトランジスタは、同一特性であ
ってそれぞれ入力電圧検出回路および基準電圧生成回路
に相等しいバイアス電流を供給するので、両回路はより
バランスのとれた状態で動作し、クランプ電圧は温度変
動による影響を受けにくくなる。
【0019】請求項6に記載した手段によれば、クラン
プ電圧を超える電圧の入力に対して端子電圧がクランプ
電圧に固定されるので、A/Dコンバータへの入力電圧
はそのクランプ動作開始時の電圧のまま保持され、クラ
ンプ動作時においても妥当な変換結果が得られる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図1を参照しながら説明する。図1は、入力電圧に対
する正負の過電圧保護機能を有する半導体集積回路装置
の電気的構成を示している。この半導体集積回路装置1
1(以下、IC11と称す)は、車両の電子制御装置
(ECU)内の制御基板(図示せず)に搭載されてい
る。
【0021】制御基板には電源IC(図示せず)も搭載
されており、IC11はこの電源ICから電源端子1
2、13を介して電源電圧VDDの供給を受けて動作する
ようになっている。この電源電圧VDDは、例えば5V±
5%の電圧精度を有している。各電源端子12、13
は、IC11の内部においてそれぞれ高電位側の電源線
14、低電位(GND)側の電源線15に接続されてい
る。
【0022】IC11は、CMOSプロセスにより製造
されており、A/Dコンバータ16をはじめ図示しない
各種のアナログ回路およびディジタル回路を備えてい
る。また、寿命を考慮した上でのIC11の素子耐圧
は、例えば高電位側が5.5V、低電位側が−0.5V
となっているため、入力端子17(信号入力端子に相
当)に上記素子耐圧を超える電圧が印加されることがな
いように、高電位側をクランプするクランプ回路18と
低電位側をクランプするクランプ回路19とを備えてい
る。
【0023】A/Dコンバータ16は、入力端子17か
ら入力された0.0Vから5.0Vの電圧範囲内の電圧
に対し、所定の分解能によりA/D変換を実行するよう
になっている。図1においては1チャンネルのみを示し
ているが、実際のICでは複数の入力端子、複数チャン
ネルを持つA/Dコンバータおよびマルチプレクサが設
けられており、それに伴って各入力端子ごとにクランプ
回路18、19が設けられている。また、上記制御基板
においてIC11の各入力端子への信号経路には、電流
制限用の抵抗Raが設けられている。
【0024】クランプ回路18は、入力電圧検出回路2
0、基準電圧生成回路21、コンパレータ22(比較回
路に相当)、および入力端子17と電源線15との間に
接続されたNチャネル型トランジスタQ11(スイッチ
回路に相当)から構成されている。
【0025】このうち入力電圧検出回路20は、第1の
電源線14と第2の電源線15との間にPチャネル型ト
ランジスタQ12(第3のトランジスタに相当)のソー
ス・ドレイン間、抵抗R11とR12との直列抵抗回路
23(第1の抵抗回路に相当)およびPチャネル型トラ
ンジスタQ13(第1のトランジスタに相当)のソース
・ドレイン間が直列に接続された構成となっている。ト
ランジスタQ12、Q13のゲートは、それぞれイネー
ブル信号線24、入力端子17に接続されている。
【0026】また、基準電圧生成回路21は、入力電圧
検出回路20とほぼ同様の構成を備えている。すなわ
ち、電源線14と15との間にPチャネル型トランジス
タQ14(第4のトランジスタに相当)のソース・ドレ
イン間、抵抗R13とR14との直列抵抗回路25(第
2の抵抗回路に相当)およびPチャネル型トランジスタ
Q15(第2のトランジスタに相当)のソース・ドレイ
ン間が直列に接続された構成となっている。トランジス
タQ14、Q15のゲートは、それぞれイネーブル信号
線24、電源線15に接続されている。
【0027】ここで、トランジスタQ12とQ14、ト
ランジスタQ13とQ15は、それぞれ同一特性とされ
ており、直列抵抗回路23と25の直列抵抗値は互いに
等しく設定されている。
【0028】コンパレータ22は、差動増幅回路26と
出力回路27とから構成されている。差動増幅回路26
において、Pチャネル型トランジスタQ16とQ17は
差動入力トランジスタであって、反転入力端子に相当す
るトランジスタQ16のゲートは、分圧回路である直列
抵抗回路23の分圧ノードに接続され、非反転入力端子
に相当するトランジスタQ17のゲートは、分圧回路で
ある直列抵抗回路25の分圧ノードに接続されている。
【0029】これらトランジスタQ16、Q17と電源
線14との間にはトランジスタQ18が接続され、トラ
ンジスタQ16、Q17と電源線15との間には、トラ
ンジスタQ19、Q20からなる能動負荷回路が接続さ
れている。トランジスタQ17とQ20との共通接続点
が、差動増幅回路26の出力ノードn1である。なお、
トランジスタQ18のゲートは、バイアス電圧VBIAS1
を有するバイアス線28に接続されている。
【0030】出力回路27は、電源線14と15との間
に出力ノードn2を挟んでPチャネル型トランジスタQ
21とNチャネル型トランジスタQ22とが直列に接続
された構成となっている。上記差動増幅回路24の出力
ノードn1は、トランジスタQ22のゲートに接続さ
れ、さらにトランジスタQ23と位相補償用のコンデン
サC11とを介して出力回路22の出力ノードn2に接
続されている。また、出力ノードn2は、上述したトラ
ンジスタQ11のゲートに接続されている。
【0031】一方、クランプ回路19も上述したクラン
プ回路18と同様の回路構成を備えており、入力電圧検
出回路29、基準電圧生成回路30、コンパレータ31
(比較回路に相当)、および入力端子17と電源線14
との間に接続されたPチャネル型トランジスタQ24
(スイッチ回路に相当)から構成されている。
【0032】ただし、上述したクランプ回路18は低電
位側をクランプするために電源線15を基準電源線とし
て構成されているのに対し、クランプ回路19は高電位
側をクランプするために電源線14を基準電源線として
構成されている点を異にする。すなわち、クランプ回路
19においては、電源線15が第1の電源線に相当し、
電源線14が第2の電源線に相当する。従って、クラン
プ回路19は、上述したクランプ回路18において電源
線14と15とを入れ替えた接続にするとともに、各ト
ランジスタの導電型を入れ替えた構成となっている。
【0033】ここで、クランプ回路19におけるトラン
ジスタQ24〜Q36、抵抗R15〜R18、コンデン
サC12、ノードn3、n4は、それぞれクランプ回路
18におけるトランジスタQ11〜Q23、抵抗R11
〜R14、コンデンサC11、ノードn1、n2に相当
する。また、抵抗R15とR16との直列抵抗回路3
2、抵抗R17とR18との直列抵抗回路34、差動増
幅回路35、出力回路36、イネーブル信号線33、バ
イアス線37は、それぞれクランプ回路18における直
列抵抗回路23、直列抵抗回路25、差動増幅回路2
6、出力回路27、イネーブル信号線24、バイアス線
28に相当する。
【0034】次に、入力端子17に対する過電圧保護動
作について説明する。まず、低電位側をクランプするク
ランプ回路18の動作について説明する。イネーブル信
号線24により与えられるイネーブル信号SEN1は、通
常動作時においてLレベル(0V)となり、トランジス
タQ12とQ14は線形領域でオン状態となる。一方、
IC11が低消費電力モードに設定されている場合に
は、イネーブル信号SEN1はHレベル(VDD)となり、
トランジスタQ12とQ14はオフ状態となる。
【0035】イネーブル信号SEN1がLレベルの場合、
入力電圧検出回路20から出力される検出電圧Va1は、
ソースフォロアの接続形態を持つトランジスタQ13に
よるレベルシフトと直列抵抗回路23による分圧作用と
によって決定される。入力端子17の電圧をVin、トラ
ンジスタQ12のドレイン・ソース間電圧(絶対値)を
VDS(Q12) 、トランジスタQ13のゲート・ソース間電
圧(絶対値)をVGS(Q13) とし、抵抗R11、R12の
各抵抗値を符号と同じR11、R12で表せば、検出電
圧Va1は次の(1)式で示す値となる。 Va1=Vin+VGS(Q13)+R12/(R11+R12) ×(VDD−VDS(Q12)−VGS(Q13)−Vin)…(1)
【0036】一方、基準電圧生成回路21から出力され
る基準電圧Vr1も、ソースフォロアの接続形態を持つト
ランジスタQ15によるレベルシフトと直列抵抗回路2
5による分圧作用とによって決定される。トランジスタ
Q14のドレイン・ソース間電圧(絶対値)をVDS(Q1
4)、トランジスタQ15のゲート・ソース間電圧(絶対
値)をVGS(Q15) とし、抵抗R13、R14の各抵抗値
を符号と同じR13、R14で表せば、基準電圧Vr1は
次の(2)式で示す値となる。 Vr1=VGS(Q15) +R14/(R13+R14) ×(VDD−VDS(Q14) −VGS(Q15) )…(2)
【0037】上述したようにトランジスタQ12とQ1
4、トランジスタQ13とQ15はそれぞれ同一特性と
されているので、次の(3)式と(4)式も成立する。 VDS(Q12) =VDS(Q14) =VDS …(3) VGS(Q13) =VGS(Q15) =VGS …(4)
【0038】また、直列抵抗回路23と25の直列抵抗
値が等しく設定されているので、特に端子電圧Vinが0
V付近である場合、入力電圧検出回路20に流れる電流
と基準電圧生成回路21に流れる電流とはほぼ等しくな
り、上記(3)式と(4)式に示す関係はより厳密に成
立する。
【0039】コンパレータ22は検出電圧Va1と基準電
圧Vr1とを比較する。コンパレータ22の出力が反転す
る時の端子電圧Vinすなわちクランプ電圧VCL1 は、
(3)式、(4)式およびR11+R12=R13+R
14に示す関係の下で、Va1=Vr1から端子電圧Vinを
求めることにより、次の(5)式のように導出される。 VCL1 =(R11−R13)/R11×(VDD−VDS−VGS) …(5)
【0040】本実施形態では、低電位側の素子耐圧が−
0.5Vで、A/Dコンバータ16が0.0V以上の端
子電圧Vinを変換電圧範囲としているため、R11<R
13としてクランプ電圧VCL1 を例えば−0.25Vに
設定している。そして、端子電圧Vinがこのクランプ電
圧VCL1 よりも低下すると、トランジスタQ22がオフ
してノードn2の電圧が上昇し、トランジスタQ11が
オフからオンに反転する。ノードn2の電圧は、本発明
でいうクランプ動作指令信号に相当する。
【0041】この時、電源線15からトランジスタQ1
1、入力端子17、抵抗Raの経路で電流が流れ、端子
電圧Vinは0Vに向かって上昇する。端子電圧Vinがク
ランプ電圧VCL1 以上になるとトランジスタQ11は再
びオフになる。その結果、IC11の外部からクランプ
電圧VCL1 を(低電位方向に)超える電圧が入力されて
も、端子電圧Vinはクランプ電圧VCL1 にクランプされ
る。
【0042】ところで、入力電圧検出回路20と基準電
圧生成回路21とは、ともにスイッチ回路として機能す
るトランジスタ(Q12、Q14)と、抵抗回路(R1
1とR12、R13とR14)と、レベルシフトを行う
トランジスタ(Q13、Q15)とが直列に接続された
回路構成を有するとともに、それぞれに流れる電流がほ
ぼ等しいので、検出電圧Va1と基準電圧Vr1の温度特性
はほぼ等しくなる。従って、IC11の温度が変動して
も、クランプ電圧VCL1 の変動が非常に小さくなる。
【0043】以上、クランプ回路18の動作について説
明したが、高電位側をクランプするクランプ回路19も
同様の動作となる。すなわち、入力電圧検出回路29か
ら出力される検出電圧Va2、基準電圧生成回路30から
出力される基準電圧Vr2は、それぞれ次の(6)式、
(7)式となる。
【0044】 Va2=Vin−VGS(Q26) −R16/(R15+R16) ×(Vin−VDS(Q25) −VGS(Q26) )…(6) Vr2=VDD−VGS(Q28) −R18/(R17+R18) ×(VDD−VDS(Q27) −VGS(Q28) )…(7)
【0045】トランジスタQ25とQ27、トランジス
タQ26とQ28はそれぞれ同一特性とされているの
で、次の(8)式と(9)式も成立する。 VDS(Q25) =VDS(Q27) =VDS …(8) VGS(Q26) =VGS(Q28) =VGS …(9)
【0046】クランプ電圧VCL2 は、(8)式、(9)
式およびR15+R16=R17+R18に示す関係の
下でVa2=Vr2から端子電圧Vinを求めることにより、
次の(10)式のように導出される。 VCL2 =VDD+(R17−R15)/R15×(VDD−VDS−VGS) …(10)
【0047】本実施形態では、高電位側の素子耐圧が
5.5Vで、A/Dコンバータ16が5.0V以下の端
子電圧Vinを変換電圧範囲としているため、R17>R
15としてクランプ電圧VCL2 を例えば5.25Vに設
定している。そして、端子電圧Vinがこのクランプ電圧
VCL2 よりも上昇すると、トランジスタQ35がオフし
てノードn4の電圧が低下し、トランジスタQ24がオ
フからオンに反転する。ノードn4の電圧は、本発明で
いうクランプ動作指令信号に相当する。
【0048】この時、抵抗Ra、入力端子17、トラン
ジスタQ24、電源線14の経路で電流が流れ、端子電
圧Vinは5Vに向かって下降する。端子電圧Vinがクラ
ンプ電圧VCL2 以下になるとトランジスタQ35は再び
オフになる。その結果、IC11の外部からクランプ電
圧VCL2 を(高電位方向に)超える電圧が入力されて
も、端子電圧Vinはクランプ電圧VCL2 にクランプされ
る。また、IC11の温度が変動しても、クランプ電圧
VCL2 の変動が非常に小さくなる。
【0049】以上説明したように、本実施形態によれば
IC11にクランプ回路18、19を設けたので、A/
Dコンバータ16への入力端子17にクランプ電圧VCL
1 、VCL2を超える電圧が入力された場合に、その端子
電圧Vinをクランプ電圧VCL1、VCL2 にクランプする
ことができる。このクランプ電圧VCL1 、VCL2 は、A
/Dコンバータ16の変換電圧範囲外であって且つ素子
耐圧以内の値に設定されているので、入力電圧に対し精
度の低下を招くことなくA/D変換が行われるととも
に、IC11を過電圧から保護できる。
【0050】車両に搭載されたECUは他のECUとの
間で通信を行うが、この通信線の電位は電源電圧VDDに
対し1V程度上昇したり、グランド電位に対し1V程度
低下する場合がある。IC11は、外来のサージ電圧の
みならず、こうした通信線の電圧に対しても保護され
る。
【0051】クランプ回路18、19はIC11内に構
成されるので、外付け部品は電流を制限するための抵抗
Raだけとなり、IC11が搭載された制御基板の面積
を縮小できるとともにコストを低減できる。特に、多く
の入力端子を備えたICに対してはより大きな縮小効
果、低減効果が得られる。
【0052】また、入力電圧検出回路20、29を設け
て端子電圧Vinをレベルシフトした検出電圧Va1、Va2
を得るとともに、それと同様の回路構成を持つ基準電圧
生成回路21、30を設けて基準電圧Vr1、Vr2を得る
ように構成したので、電源電圧VDDの範囲を超える0V
以下または5V以上のクランプ電圧VCL1 、VCL2 を設
定できる。そして、直列抵抗回路23、25、32、3
4の分圧比を適宜設定することにより、所望するクラン
プ電圧VCL1 、VCL2 を設定できる。
【0053】さらに、入力電圧検出回路20、29と基
準電圧生成回路21、30は、互いに同一特性のトラン
ジスタを用いて構成され、回路電流がほぼ等しくなるよ
うに設定されているので、検出電圧Va1と基準電圧Vr1
の温度特性および検出電圧Va2と基準電圧Vr2の温度特
性はそれぞれ等しくなる。従って、温度変動範囲が広い
車両用ECUに適用した場合であっても、クランプ電圧
VCL1 、VCL2 の変動が非常に小さくなる。
【0054】入力電圧検出回路20、29および基準電
圧生成回路21、30には、電流を遮断するためのトラ
ンジスタQ12、Q25およびトランジスタQ14、Q
27が設けられているので、イネーブル信号SEN1 、S
EN2 により制御すれば必要時においてのみ電流を供給す
ることができ、クランプ回路18、19の消費電流を低
減することができる。
【0055】なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施
形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変
形または拡張が可能である。トランジスタQ12とQ1
4、トランジスタQ25とQ27をそれぞれ同一特性と
したが、上記実施形態においてこれらトランジスタQ1
2、Q14、Q25、Q27はスイッチ回路として動作
するため、ドレイン・ソース間電圧が十分に低くなれば
必ずしも同一特性とする必要はない。
【0056】トランジスタQ12、Q25、トランジス
タQ14、Q27にバイアス電圧を与え、これらトラン
ジスタQ12、Q25、14、Q27を定電流動作させ
ても良い。この場合、入力電圧検出回路20、29と基
準電圧生成回路21、30とに等しい電流を流すことに
より、両回路はバランスのとれた状態で動作し、クラン
プ電圧VCL1 、VCL2 は温度変動による影響を受けにく
くなる。
【0057】入力電圧検出回路20、29、基準電圧生
成回路21、30は、トランジスタQ12、Q25、ト
ランジスタQ14、Q27を除いた構成としても良い。
この構成であっても、消費電流の低減化を除き、上述し
た実施形態と同様の作用および効果を得ることができ
る。
【0058】直列抵抗回路23、25、32、34は、
1つの抵抗または3つ以上の抵抗の直列回路としても良
い。抵抗は、拡散抵抗やポリシリコン層抵抗などを用い
ると良い。また、抵抗に替えて線形領域にバイアスされ
たMOSトランジスタを用いても良い。
【0059】クランプ回路18と19の何れか一方を備
えた構成としても良い。クランプ動作18、19により
保護する入力端子は、アナログ入力端子に限られずディ
ジタル汎用ポートなど種々の信号入力端子であっても良
い。IC11は、バイポーラプロセスにより製造される
ものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すクランプ回路を備え
たICの電気的構成図
【図2】従来技術を示すECUの電気的構成図
【符号の説明】
11はIC(半導体集積回路装置)、14,15は電源
線、16はA/Dコンバータ、17は入力端子(信号入
力端子)、18、19はクランプ回路、20、29は入
力電圧検出回路、21、30は基準電圧生成回路、2
2、31はコンパレータ(比較回路)、23、32は直
列抵抗回路(第1の抵抗回路、分圧回路)、25、34
は直列抵抗回路(第2の抵抗回路、分圧回路)、Q1
1、Q24はトランジスタ(スイッチ回路)、Q12、
Q25はトランジスタ(第3のトランジスタ)、Q1
3、Q26はトランジスタ(第1のトランジスタ)、Q
14、Q27はトランジスタ(第4のトランジスタ)、
Q15、Q28はトランジスタ(第2のトランジス
タ)、R11〜R18は抵抗(抵抗性素子)である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 彰 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 5F038 BB04 BB05 BB08 BH12 BH15 DF01 DF03 EZ20 5J030 CB03 CB07 CC02 CC06 CC08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路装置として構成され当該
    半導体集積回路装置の信号入力端子に入力される電圧を
    クランプするクランプ回路において、 第1の電源線と第2の電源線との間に第1の抵抗回路と
    ソースフォロアまたはエミッタフォロアの接続形態を持
    つ第1のトランジスタとが直列に接続され、前記第1の
    トランジスタの制御端子に前記信号入力端子の電圧が与
    えられ、前記第1の抵抗回路から検出電圧が取り出され
    る入力電圧検出回路と、 前記第1の電源線と前記第2の電源線との間に第2の抵
    抗回路とソースフォロアまたはエミッタフォロアの接続
    形態を持ち前記第1のトランジスタと同一特性を有する
    第2のトランジスタとが直列に接続され、前記第2のト
    ランジスタの制御端子に前記第2の電源線の電圧が与え
    られ、前記第2の抵抗回路から基準電圧が取り出される
    基準電圧生成回路と、 前記検出電圧と前記基準電圧とを比較し前記検出電圧が
    前記基準電圧を超えている時にクランプ動作指令信号を
    出力する比較回路と、 前記信号入力端子と所定の引込電圧を持つ電源線との間
    に接続され、前記比較回路からクランプ動作指令信号が
    出力されていることを条件としてオン動作するスイッチ
    回路とを備えていることを特徴とするクランプ回路。
  2. 【請求項2】 前記第1の抵抗回路の全抵抗値と前記第
    2の抵抗回路の全抵抗値が等しく設定されていることを
    特徴とする請求項1記載のクランプ回路。
  3. 【請求項3】 前記第1および第2の抵抗回路は複数の
    抵抗性素子からなる分圧回路であって、前記検出電圧お
    よび前記基準電圧は各分圧回路の分圧点から取り出され
    るように構成されていることを特徴とする請求項1また
    は2記載のクランプ回路。
  4. 【請求項4】 前記第1の電源線と前記第1および第2
    の抵抗回路との間にそれぞれ第3および第4のトランジ
    スタが介在し、これら第3および第4のトランジスタ
    は、イネーブル信号に応じてオン状態とオフ状態とに切
    り替えられるように構成されていることを特徴とする請
    求項1ないし3の何れかに記載のクランプ回路。
  5. 【請求項5】 前記第1の電源線と前記第1および第2
    の抵抗回路との間にそれぞれ同一特性を有する第3およ
    び第4のトランジスタが介在し、これら第3および第4
    のトランジスタは相等しいバイアス電流を出力するよう
    に構成されていることを特徴とする請求項1ないし3の
    何れかに記載のクランプ回路。
  6. 【請求項6】 前記信号入力端子は、前記半導体集積回
    路装置内に設けられたA/Dコンバータへのアナログ信
    号入力端子であることを特徴とする請求項1ないし5の
    何れかに記載のクランプ回路。
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