JPH04128909A - 集積回路 - Google Patents

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〕 本発明は、それぞれ定電流源を有する複数の回路ブロッ
クを有して成る集積回路に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、それぞれ定電流源を有する複数の回路ブロッ
クを有して成る集積回路において、集積回路に供給され
る電源電圧に影響を受けない定電圧回路ブロックからの
一定電圧出力に基づき基準電流又は基準電圧を形成し、
上記各回路ブロックの定電流源の電流を制御することに
より、各回路ブロックの定電流源の電流についての電源
依存性をなくすようにしたものである。

〔従来の技術〕

一般に集積回路（ＩＣ）、特に大規模集積回路（ＬＳＩ
）内部には、複数の回路ブロックが設けられて、これら
の回路ブロック毎にそれぞれ定電流源が設けられている
ことが多い。これらの定電流源の多くは、トランジスタ
のいわゆる活性領域（能動領域）に見られる定電流特性
を利用することによって実現されている。

具体的には、例えば各回路ブロック毎に１人力多出力構
成のカレントミラー回路を設け、このカレントミラー回
路の各出力トランジスタをそれぞれ定を流源として用い
るようにして回路ブロック内の定電流源の電流値を揃え
ている。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、ＪＣＪ？：）ＬｓＩの定格として指定されて
いる回路電源電圧は、例えば９■〜１２Ｖのように一定
の幅をもっており、この電源電圧の範囲内であれば正常
な動作が行われることが保証されている。しかしながら
、電源電圧が例えば９■のときと１２Ｖのときとでは、
上記各回路ブロック内の定電流源を流れる電流値が異な
って、消費電流あるいは消費電力が異なってくる。この
ように電源電圧の変化に応じて定電流源の電流値が変化
することは好ましくなく、消費電流の電源電圧依存性を
なくすことが望ましい。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、各回路ブロック内の定電流源での消費電流の電源電圧
依存性をなくすことができるような集積回路の提供を目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る集積回路は、それぞれ定電流源を有する複
数の回路ブロックを有して成る集積回路において、少な
くとも集積回路に供給される電源電圧に影響を受けない
定電圧回路ブロックからの一定電圧出力に基づき基ｆ＄
雷電流は基準電圧を形成し、上記各回路ブロックの定電
流源にそれぞれ供給することにより、上述の５題を解決
する。

ここで、上記電源電圧に影響を受けない定電圧回路ブロ
ックとしては、いわゆるバンドギャップリファレンス回
路（あるいはバンドギヤ、プレギュレータ）等が挙げら
れる。このバンドギャップリファレンス回路は、ベース
−エミッタ接合の負の温度係数と、異なる電流密度でバ
イアスされた対のベース−エミッタ接合の電圧量差の正
の温度係数とによって、温度補償の行われた一定の基準
電圧を出力するものであるが、さらにこの出力電圧は、
略々０″Ｋに外挿したＳｔのエネルギーバンドギャップ
電圧によって決まり、電源電圧に依存しないことが知ら
れている。

〔作　用〕

定電圧回路ブロックからの一定電圧出力は電源電圧に依
存せず一定を保つため、各回路ブロック内の定電流源に
よる消費電流の電源電圧依存性をなくすことができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係る集積回路の一実施例の概略構成
を示すブロック回路図である。

この第１図において、定電圧回路ブロック１０は、Ｖ　
ｃｃ電源の電圧変化や温度変化によって影響を受けない
例えばバンドギャップリファレンス回路（あるいはバン
ドギャップレギュレータ）等が用いられる。この定電圧
回路ブロック１０からの一定電圧出力は、抵抗１１を介
し例えばＮＰＮ型トランジスタ１２のコレクタに送られ
ており、このトランジスタ１２のエミッタは抵抗１３を
介して接地されている。トランジスタ１２のコレクタは
例えばＮＰＮ型トランジスタ１４のベースに接続され、
このトランジスタ１４のコレクタはＶ　ｃｃ電源に接続
されると共に、エミッタはトランジスタ１２のベースに
接続されている。また、このトランジスタ１２のベース
は、ダイオード１５及び抵抗１６を介して接地されてい
る。このトランジスタ１２のベースからの信号が、各回
路ブロック２０．３０．４０等の各定電流源に制御信号
として送られている。すなわち、回路ブロック２０では
、定電流源となる例えばＮＰＮ型トランジスタ２１のベ
ースに上記トランジスタ１２のベースが接続されており
、トランジスタ２１のエミッタは抵抗２２を介して接地
されている。このトランジスタ２１は、例えば一対のＮ
ＰＮ型トランジスタ２３．２４より成るエミッタ共通差
動対の共通エミッタに接続される定電流源として用いら
れており、上記トランジスタ１２との間で一種のカレン
トミラー回路を構成することで、トランジスタ１２のコ
レクターエミッタ間を流れる電流に等しい電流がトラン
ジスタ２１のコレクターエミッタ間を流れるようになっ
ている。他の回路ブロック３０．４０の定電流源３１．
４１等も同様であり、これらの各定電流源３１．４１等
には例えばＮＰＮ型トランジスタがそれぞれ用いられ、
各ベースが上記トランジスタ１２のベースに接続される
構成となっている。なお、トランジスタ１４は、各定電
＠源となるトランジスタのベース電流を供給するための
ものである。

このような回路構成において、定電圧回路ブロック１０
からの出力は、上述したように電源電圧に依存すること
なく一定電圧を保つため、抵抗１１、トランジスタ１２
及び抵抗１３を介して流れる電流も電源電圧に依存する
ことがない。従って、このトランジスタ１２を流れる電
流と等しい電流が、各回路ブロック２０．３０．４０等
の内部の各定電流源２１．３１．４１等を流れるから、
集積回路内での消費電流の電源依存性をなくすことがで
きる。

次に、上記電源電圧に影響を受けない定電圧回路ブロッ
クｌＯの具体的な回路として、いわゆるバンドギャップ
リファレンス回路（あるいはバンドギャップレギュレー
タ）を用いた定電圧回路について、第２図を参照しなが
ら説明する。

この第２図において、出力端子１０１からＶ　ｃｃ電源
電圧に依存しない一定電圧■。が出力され、この一定電
圧ｖ８に基づく基準電流又は基準電圧により、上記各回
路ブロック２０．３０．４０等の各定電流源の電流制御
が行われる。

出力端子１０１は、抵抗（ｌｉ！Ｒｈの抵抗１０２を介
しＶｃｃ／２の電圧ｍ１ｏ３に接続されている。

４個のＮＰＮ型トランジスタ１０４．１０５．１０６及
び１０７は、いわゆるウィルソン型のカレントミラー回
路を構成している。すなわち、トランジスタ１０４のベ
ースがコレクタと接続されることでダイオードのカソー
ドとなってトランジスタ１０５のエミッタに接続され、
トランジスタ１０４のベース（ダイオードのカソード）
がトランジスタ１０６のベースに接続され、トランジス
タ１０６のコレクタがトランジスタ１０７のエミッタに
接続され、トランジスタ１０７のベースがコレクタと接
続されることでダイオードのカソードとなってトランジ
スタ１０５のベースに接続されている。トランジスタ１
０４のエミッタ（ダイオードのアノード）は抵抗値Ｒ１
の抵抗１０Ｂを介して■。電源に接続され、トランジス
タ１０６のエミッタは抵抗値Ｒ２の抵抗１０９を介して
Ｖ　ｃｃ電源に接続されている。トランジスタ１０５の
コレクタは出力端子１０１に接続され、抵抗１０２に接
続されている。トランジスタ１０７のコレクタ（ダイオ
ードのカソード）は、異なる電流密度でバイアスされた
一対のベース−エミッタ接合を得るための一対のＮＰＮ
型トランジスタ１１１．１１２の各コレクタに、抵抗値
がいずれもＲの各抵抗１１３．１１４を介してそれぞれ
接続されている。すなわち、トランジスタ１０７のコレ
クタ（カソード）には抵抗１１３．１１４のそれぞれ一
端が接続されており、トランジスタ１１１のベースがコ
レクタに接続されてダイオードのアノードとなって抵抗
１１３の他端に接続されると共にトランジスタ１１２の
ベースに接続され、トランジスタ１１２のコレクタが抵
抗１１４の他端に接続されている。このトランジスタ１
１２のエミッタは、トランジスタ１１１のｎ倍のエミッ
タサイズを有しており、抵抗値Ｒ１の抵抗１１５を介し
て接地されている。トランジスタ１１１のエミッタは直
接的に接地されている。

ここで、−Ｃのハンドギヤツブリファレンス回路（ある
いはバンドギャップレギュレータ）は、一対のトランジ
スタ１１１．１１２におけるそれぞれ異なる電流密度で
バイアスされた各ベースエミッタ間電圧ＶＩＥｌ＋Ｖ。

２の差の正の温度係数と、通常のベース−エミッタ間電
圧■１の負の温度係数とによって温度補償された一定の
基準電圧を出力するものであるが、第２図の回路におい
ては、外部回路（図示せず）が有する負の温度特性を補
償するような正の温度特性を有し、■ｃｃ電源電圧に依
存しない一定の基準電圧■８を出力するような構成とし
ている。

すなわち、トランジスタ１０４〜１０７より成るウィル
ソン型カレントミラー回路の入出力側を流れる互いに等
しい電流をそれぞれｔｉ、とするとき、抵抗１１３．１
１４をそれぞれ介してトランジスタ１１１．１１２をそ
れぞれ流れる互いに等しい電流ｉ、は、ｉ、−４，／２
となる。ここで、トランジスタ１１１．１１２の各ベー
ス−エミッタ間電圧”１ｌＥｌ＋■ｌＥ□と、トランジ
スタ１１２のエミック電圧（抵抗１１５の端子間電圧）
■、との間には、 ＶＩＥＩ””ＶｌＥ□＋Ｖ。

の関係が成立するから、 ｑ　　　１３　　　　　ｑ　　　　Ｉｓｂ　　　ｑ 上記式において、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、
ｑは電気素量（電子の電荷）、■、は飽和電流をそれぞ
れ表している。ここで、上述したようにｊｋ＝２１ｂで
あるから、出力端子１０１からの出力電圧■。は、 ｂｑ となる、これは、ＲｈとＲｈの比及びトランジスタ１１
２のエミンタサイズによって出力電圧■。

が定まることを表している。

第３図は、上記電源電圧Ｖ　ｃｃに対する出力電圧■８
の関係を示しており、Ｖ　ｃｃが８ｖ〜１２Ｖの範囲で
は、電源電圧Ｖ　ｃｃに係わらず出力電圧■。

は一定の１．５■となっている。この出力電圧■Ｈの温
度特性としては、上記■式より、分子側に絶対温度Ｔが
あり、温度上昇により出力電圧■８が上昇する正の温度
係数を有しているが、外部回路のトランジスタのベース
−エミッタ間電圧等の負の温度係数を有する特性と組み
合わせることにより、温度依存性のない（温度補償され
た）一定の基準電圧を得ることも容易である。

このような電源電圧依存性が無く、必要に応じて温度依
存性も無い一定の電圧出力に基づいて、基準電流あるい
は基準電圧を形成して、各回路ブロックの基準電流制御
を行わせることにより、電源電圧が変わっても消費電流
の変化が抑えられ、省電力化が図れる。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、例えば、上記バンドギャップリファレンス回路（あ
るいはバンドギャップレギュレータ）の具体的構成は第
２図の例に限定されず、この他種々の構成の電源電圧に
依存しない定電圧回路ブロックを用いるようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る集積回
路によれば、電源電圧に影響を受けないいわゆるバンド
ギャップ回路等の定電圧回路ブロックからの一定電圧出
力に基づき基準電流又は基準電圧を形成し、集積回路内
の各回路ブロックの定電流源の電流を制御することによ
り、各回路ブロックの定電流源による消費電流の電源電
圧依存性を無くし、省電力化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る集積回路の一実施例の概略構成を
示すブロック回路図、第２図は第１図中の定電圧回路の
具体的な構成の一例を示す回路図、第３図はこの第２図
の回路のＶ工 す特性図である。 Ｖ　ｃｃ特性を示 ０・・・・・・定電圧回路ブロック ０．３０．４０・・・・・・回路ブロックト・・・・・
定電流源用トランジスタ １．４１・・・・・・定電流源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれ定電流源を有する複数の回路ブロックを有して
   成る集積回路において、 少なくとも集積回路に供給される電源電圧に影響を受け
   ない定電圧回路ブロックからの一定電圧出力に基づき基
   準電流又は基準電圧を形成し、上記各回路ブロックの定
   電流源にそれぞれ供給して電流制御することを特徴とす
   る集積回路。