JPH11214998A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH11214998A
JPH11214998A JP10009429A JP942998A JPH11214998A JP H11214998 A JPH11214998 A JP H11214998A JP 10009429 A JP10009429 A JP 10009429A JP 942998 A JP942998 A JP 942998A JP H11214998 A JPH11214998 A JP H11214998A
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type sensor
circuit
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Hiroyuki Nakamura
博之 中村
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R19/2506—Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
    • G01R19/2509—Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電流出力型センサーの出力信号をＡＤ変換処
理する場合に、電流出力型のセンサーの出力電流を直接
電流型ＡＤ変換手段に接続することで、簡易な回路構成
とすることができ、素子数の減少、消費電力の減少を図
ることができる。 【解決手段】 電流出力型センサー１と、電流出力型セ
ンサー１の出力側に接続され、該電流出力型センサーの
出力を直接ＡＤ変換する電流型ＡＤ変換手段３と、を有
する。また、電流型ＡＤ変換手段は１ピットＡＤ変換器
３が複数直列に接続されている。また、電流出力型セン
サー１と電流型ＡＤ変換手段３とは、同一半導体基板上
に形成されている。

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に係
わり、特に電流出力型センサーとこの電流出力型センサ
ーの出力を信号処理する手段とを有する半導体集積回路
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電流出力型センサーの出力信号を
信号処理する場合、図３に示す構成の回路が用いられ
る。図３では電流出力型センサーはフォトダイオードで
ある。
【０００３】図３において、フォトダイオード１から出
力される電流は暗時から明時まで、およそ８０ｄＢ以上
のダイナミックレンジが求められ、これを例えば５Ｖ単
一電源で信号処理する場合、まずオプアンプ２３とダイ
オード３３によって、対数圧縮を行なう。オプアンプ２
３の出力ＶO1は、
【０００４】
【数１】 である。ここで、ＶCは基準電圧、ＩS1はフォトダイオ
ードの逆方向飽和電流、ＩOPはフォトダイオード出力電
流である。
【０００５】出力ＶO1は、更に暗電流を補償する為のト
ランジスタ４３によって、出力ＶO2となる。出力Ｖ
O2は、
【０００６】
【数２】 である。ここで、ＩBは定電流５３の値、ＩS2はトラン
ジスタ４３の逆方向飽和電流である。
【０００７】従って、出力ＶO2は、
【０００８】
【数３】 であり、ＩS1とＩS2を等しいとすると、
【０００９】
【数４】 となる。
【００１０】また、図３において、６３はインピーダン
ス変更の為のバッファーであり、９３は抵抗７３，８３
と共にＡＤ（アナログ−デジタル）変換器への入力レン
ジへ信号を合わせる為のオプアンプで、オプアンプ９３
の出力ＶOは、
【００１１】
【数５】 である。ここで、Ｒ1は抵抗７３の値、Ｒ2は抵抗８３の
値である。この出力ＶOは、ＡＤ変換された後に、例え
ばＣＰＵ等へ通信される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では電流出力型センサーの出力信号を処理する為
に、オプアンプ、定電流源、基準電源、ＡＤ変換器等の
複数の回路ブロックを必要とし、素子数の増大、消費電
力の増加といった問題があり、さらにはチップサイズの
増加、コストの増加といった点に結び付くことになる。
【００１３】本発明の目的は、かかる点に鑑みなされた
もので、電流出力型センサーの出力をより少ない素子数
（回路構成）で構成するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、電流出力型センサーと、該電流出力型センサーの出
力側に接続され、該電流出力型センサーの出力を直接Ａ
Ｄ（アナログ−デジタル）変換する電流型ＡＤ変換手段
と、を有するものである。
【００１５】本発明によれば、電流のままＡＤ変換する
ことで、従来のような、電流−電圧変換（対数圧縮）、
インピーダンス変換、ゲイン調整等が全て不要になり、
回路構成をより簡単に、かつ高速化、低コスト化が達成
される。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の半導体集積回路の一実施
例を示すブロック図である。図１において、１はフォト
ダイオード、フォトトランジスタ等の電流出力型のセン
サー（ここでは、フォトダイオード）、２は電源、３は
１ｂｉｔの電流入力型ＡＤ変換器、４は基準電流を発生
する定電流源である。
【００１８】さらに、図２は図１の１ｂｉｔ（ビット）
の電流入力型ＡＤ変換器３を示す図であり、図２におい
て、６は入力された信号電流を受けるＮ型カレントミラ
ー回路、７はＮ型カレント・ミラー回路６の出力が入力
されるＰ型カレントミラー回路、８は各１ｂｉｔ電流入
力型ＡＤ変換器３の比較基準電流を発生する為、定電流
源４に接続されるＮ型カレント・ミラー回路、９はＰ型
カレントミラー回路７の出力と比較基準電流を発生する
Ｎ型カレント・ミラー回路８の出力を比較する電流比較
器、１０は電流比較器９の出力により制御されるアナロ
グスイッチである。図４は更に図２の回路の具体的な構
成を示す回路構成図である。
【００１９】上記構成において、電流出力型センサー１
の出力電流Ｉ0がＮ型カレント・ミラー回路６に入力さ
れると、Ｐ型カレントミラー回路７はＮ型カレント・ミ
ラー回路６の出力電流Ｉ1によって駆動される。Ｐ型カ
レントミラー回路７によって発生する信号電流は、２×
Ｉ0に設定され、Ｉ2＝２×Ｉ0、Ｉ3＝２×Ｉ0となる。
Ｉ2はＮ型カレントミラー回路８によって発生している
基準電流Ｉrefとともに電流比較器９に入力され、電流
比較器９は、 Ｉ2 ≧ Ｉref のとき“１”を Ｉ2 ＜ Ｉref のとき“０”を 出力する。
【００２０】電流比較器９が“１”を出力すると、アナ
ログスイッチ１０がオンし、次段の１ｂｉｔ電流入力型
ＡＤ変換器へは信号電流Ｉ2と基準電流Ｉrefとの差電流
ΔＩ、 ΔＩ＝Ｉ2−Ｉref が入力される。
【００２１】電流比較器９が“０”を出力すると、アナ
ログスイッチ１０がオフし、次段の１ｂｉｔ電流入力型
ＡＤ変換器へは信号電流Ｉ3（＝Ｉ2）が入力される。
【００２２】ｎｂｉｔｓのＡＤ変換出力を得るために
は、それぞれ同一の（実質的同一を含む）基準電流に設
定されたｎ個の１ｂｉｔ電流入力型ＡＤ変換器を直列に
接続し、各１ｂｉｔＡＤ変換器に入力される電流を２倍
しながら、上記動作を次々に行なうことで可能となる。
勿論、Ｐ型カレント・ミラー回路７で入力電流を２倍す
ることなく、基準電流をＭＳＢから１／２倍していくこ
とでも同じ結果が得られるが、集積回路としては、Ｐ型
カレント・ミラー回路７で入力電流を２倍する方が同一
セルを用いることができ有利である。
【００２３】本実施例の半導体集積回路は同一半導体基
板上に形成される。図５は同一半導体基板上に１つのセ
ンサー（フォトダイオード）とｎｂｉｔの電流入力型Ａ
Ｄ変換器を形成した場合の概略的レイアウト図であり、
図６は同一半導体基板上に光エリアセンサー（フォトダ
イオードがマトリクス状に配列）、タイミング制御回
路、電流サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路、ｎｂｉｔ
の電流入力型ＡＤ変換器を形成した場合の概略的レイア
ウト図である。
【００２４】なお、本発明に用いることができる、電流
入力型ＡＤ変換器は上記の構成のものに限定されず、た
とえば、特開平５−３３５９５６号公報に開示されてい
る電流入力型ＡＤ変換器を用いることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電流出力型のセンサーの出力電流を直接電流型ＡＤ変換
手段に接続することで、簡易な回路構成とすることがで
き、素子数の減少、消費電力の減少を図ることができ
る。
【００２６】また、電流出力型のセンサーに直接１ｂｉ
ｔ電流入力型ＡＤ変換器をｎ個直列に接続することで、
ｎｂｉｔのデジタル出力を得ることができ、素子数の大
幅な削減とこれに伴なう消費電力の削減、チップサイズ
の削減とコスト削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体集積回路の一実施例を示すブロ
ック図である。
【図２】図１の１ｂｉｔの電流入力型ＡＤ変換器３を示
す図である。
【図３】電流出力型センサーの出力信号を信号処理する
回路の回路構成図である。
【図４】図２の回路の具体的な構成を示す回路構成図で
ある。
【図５】同一半導体基板上に１つのセンサーとｎ個の電
流入力型ＡＤ変換器を形成した場合の概略的レイアウト
図である。
【図６】同一半導体基板上に光エリアセンサー、タイミ
ング制御回路、電流サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回
路、ｎ個の電流入力型ＡＤ変換器を形成した場合の概略
的レイアウト図である。
【符号の説明】
１ 電流型のセンサー（フォトダイオード） ２ 電源 ３ １ｂｉｔの電流入力型ＡＤ変換器 ４ 定電流源 ５ ＧＮＤ ６ Ｎ型カレントミラー回路 ７ Ｐ型カレントミラー回路 ８ Ｎ型カレント・ミラー回路 ９ 電流比較器 １０ アナログスイッチ １３ 基準電源 ２３、６３、９３ オプアンプ ３３ ダイオード ４３ Ｐ型トランジスタ ５３ 定電流源 ７３、８３ 抵抗 １０３ 電圧入力ＡＤ変換器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電流出力型センサーと、該電流出力型セ
    ンサーの出力側に接続され、該電流出力型センサーの出
    力を直接ＡＤ変換する電流型ＡＤ変換手段と、を有する
    半導体集積回路。
  2. 【請求項２】 前記電流型ＡＤ変換手段は１ビットＡＤ
    変換器が複数直列に接続されている請求項１に記載の半
    導体集積回路。
  3. 【請求項３】 前記電流出力型センサーと前記電流型Ａ
    Ｄ変換手段とは、同一半導体基板上に形成されている請
    求項１または請求項２に記載の半導体集積回路。
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