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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024091075
(43)【公開日】2024-07-04
(54)【発明の名称】電流源回路
(51)【国際特許分類】
   G05F 1/563 20060101AFI20240627BHJP
   G05F 3/24 20060101ALI20240627BHJP
   G05F 3/26 20060101ALI20240627BHJP
【FI】
G05F1/563
G05F3/24 A
G05F3/26
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022207384
(22)【出願日】2022-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100169823
【弁理士】
【氏名又は名称】吉澤 雄郎
(72)【発明者】
【氏名】河原崎 太
(72)【発明者】
【氏名】入江 浩一
(72)【発明者】
【氏名】桑原 啓輔
【テーマコード(参考)】
5H420
【Fターム(参考)】
5H420BB13
5H420CC02
5H420DD02
5H420EA12
5H420EA18
5H420EA23
5H420EA24
5H420EA48
5H420EB37
5H420GG01
5H420NA17
5H420NB03
5H420NB20
5H420NB25
5H420NB27
5H420NB33
5H420NB36
5H420NC02
(57)【要約】
【課題】複数のICを用いる場合でも、ICの外部に必要な基準抵抗の個数を低減する。
【解決手段】本開示に係る電流源回路10は、第1の端子101から供給される第1の電流に基づいて第2の電流及び第3の電流を生成する電流入力部11と、第2の電流に基づいて第4の電流を生成し、第4の電流を第2の端子102から供給する電流出力部12と、を備える。電流入力部11は、第3の電流をIC100の内部回路に供給する。第1の端子101は、IC100とは別のIC100の第2の端子102と接続可能であり、別のIC100の第2の端子102が供給する第4の電流を第1の電流として供給されることが可能である。第2の端子102は、さらなる別のIC100の第1の端子101と接続可能であり、さらなる別のIC100の第1の端子101に供給される第1の電流を第4の電流として供給することが可能である。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の端子及び第2の端子を備えるICに含まれる電流源回路であって、
前記第1の端子から供給される第1の電流に基づいて第2の電流及び第3の電流を生成する電流入力部と、
前記電流入力部から供給される前記第2の電流に基づいて第4の電流を生成し、当該第4の電流を前記第2の端子から供給する電流出力部と、
を備え、
前記電流入力部は、前記第3の電流を前記ICの内部回路に供給し、
前記第1の電流、前記第2の電流、前記第3の電流及び前記第4の電流は、同じ大きさの電流であり、
前記第1の端子は、前記ICとは別のICの第2の端子と接続可能であり、前記別のICの第2の端子が供給する第4の電流を前記第1の電流として供給されることが可能であり、
前記第2の端子は、前記別のICとは別のさらなる別のICの第1の端子と接続可能であり、前記さらなる別のICの第1の端子に供給される第1の電流を前記第4の電流として供給することが可能である、電流源回路。
【請求項2】
請求項1に記載の電流源回路において、
前記第1の端子と前記電流入力部との間に接続されている電流生成部をさらに備え、
前記電流生成部は、
前記ICの外部において前記第1の端子とグランドとの間に基準抵抗が接続されると、前記基準抵抗と前記ICの内部で生成されている基準電圧とに基づいて生成される前記第1の電流を前記第1の端子から供給されることが可能であり、
前記第1の端子が前記別のICの第2の端子に接続されると、前記別のICの第2の端子が供給する第4の電流を前記第1の電流として供給されることが可能であり、
前記第1の端子から供給された前記第1の電流を前記電流入力部に供給する、電流源回路。
【請求項3】
請求項2に記載の電流源回路において、
前記電流生成部は、オペアンプとMOSトランジスタとを備え、
前記オペアンプの反転入力端子及び前記MOSトランジスタのソースは、前記第1の端子に接続され、
前記オペアンプの非反転入力端子は、前記基準電圧に接続され、
前記オペアンプの出力端子は、前記MOSトランジスタのゲートに接続され、
前記MOSトランジスタのドレインは、前記電流入力部に接続されている、電流源回路。
【請求項4】
請求項2に記載の電流源回路において、
前記電流生成部は、オペアンプと、MOSトランジスタと、第1スイッチとを備え、
前記オペアンプの反転入力端子及び前記MOSトランジスタのソースは、前記第1の端子に接続され、
前記第1スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子に接続され、前記非反転入力端子が、前記基準電圧と、前記基準電圧より高い第1の基準電圧とのいずれに接続されるかを切り替え可能であり、
前記オペアンプの出力端子は、前記MOSトランジスタのゲートに接続され、
前記MOSトランジスタのドレインは、前記電流入力部に接続されている、電流源回路。
【請求項5】
請求項2に記載の電流源回路において、
前記電流生成部は、オペアンプと、MOSトランジスタと、第2スイッチとを備え、
前記オペアンプの反転入力端子及び前記MOSトランジスタのソースは、前記第1の端子に接続され、
前記オペアンプの非反転入力端子は、前記基準電圧に接続され、
前記第2スイッチは、前記オペアンプの出力端子と前記MOSトランジスタのゲートとの間に接続され、前記ゲートが、前記出力端子と第2の基準電圧とのいずれに接続されるかを切り替え可能であり、
前記MOSトランジスタのドレインは、前記電流入力部に接続されており、
前記第2の基準電圧は、前記第2スイッチが、前記ゲートと前記第2の基準電圧とが接続されるように前記第2スイッチが切り替えられているときに、前記MOSトランジスタのソースの電圧が前記基準電圧よりも高い電圧となるように設定されている、電流源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電流源回路に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、基準電流を生成する電流源回路を含むIC(Integrated Circuit)が知られている。例えば、特許文献1は、外部抵抗を用いて基準電流を生成し、ミラー回路を用いて、基準電流と同一の電流を生成する電流源回路の構成を開示している。
【0003】
通常、IC内部の抵抗は20~30%程度のばらつきがあるため、IC内部の抵抗を用いて基準電流を生成すると、精度の高い基準電流を生成することはできない。
【0004】
そのため、ICの外部に基準抵抗を備える構成とし、ICの外部の基準抵抗に基づいて基準電流を生成する場合が多い。ICの外部に設けることが可能な汎用品の基準抵抗は、0.1%程度以下のばらつきのものがあるため、精度の高い基準電流を生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002-344300号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のように、ICの外部に基準抵抗を備える構成とすれば、精度の高い基準電流を生成することができる。
【0007】
しかしながら、複数のICを用いる場合、ICの個数分の基準抵抗が必要となる。高精度の基準抵抗はコストが高いため、複数のICを用いるとコストが高くなるという問題があった。
【0008】
そこで、本開示は、複数のICを用いる場合でも、ICの外部に必要な基準抵抗の個数を低減することができる電流源回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
幾つかの実施形態に係る電流源回路は、第1の端子及び第2の端子を備えるICに含まれる電流源回路であって、前記第1の端子から供給される第1の電流に基づいて第2の電流及び第3の電流を生成する電流入力部と、前記電流入力部から供給される前記第2の電流に基づいて第4の電流を生成し、当該第4の電流を前記第2の端子から供給する電流出力部と、を備え、前記電流入力部は、前記第3の電流を前記ICの内部回路に供給し、前記第1の電流、前記第2の電流、前記第3の電流及び前記第4の電流は、同じ大きさの電流であり、前記第1の端子は、前記ICとは別のICの第2の端子と接続可能であり、前記別のICの第2の端子が供給する第4の電流を前記第1の電流として供給されることが可能であり、前記第2の端子は、前記別のICとは別のさらなる別のICの第1の端子と接続可能であり、前記さらなる別のICの第1の端子に供給される第1の電流を前記第4の電流として供給することが可能である。このような電流源回路によれば、複数のICを用いる場合でも、ICの外部に必要な基準抵抗の個数を低減することができる。
【0010】
一実施形態に係る電流源回路において、前記第1の端子と前記電流入力部との間に接続されている電流生成部をさらに備え、前記電流生成部は、前記ICの外部において前記第1の端子とグランドとの間に基準抵抗が接続されると、前記基準抵抗と前記ICの内部で生成されている基準電圧とに基づいて生成される前記第1の電流を前記第1の端子から供給されることが可能であり、前記第1の端子が前記別のICの第2の端子に接続されると、前記別のICの第2の端子が供給する第4の電流を前記第1の電流として供給されることが可能であり、前記第1の端子から供給された前記第1の電流を前記電流入力部に供給してもよい。これにより、第1の端子とグランドとの間に基準抵抗を接続するだけで基準電流を生成することができる。
【0011】
一実施形態に係る電流源回路において、前記電流生成部は、オペアンプとMOSトランジスタとを備え、前記オペアンプの反転入力端子及び前記MOSトランジスタのソースは、前記第1の端子に接続され、前記オペアンプの非反転入力端子は、前記基準電圧に接続され、前記オペアンプの出力端子は、前記MOSトランジスタのゲートに接続され、前記MOSトランジスタのドレインは、前記電流入力部に接続されていてもよい。これにより、シンプルな構成で電流生成部を構成することができる。
【0012】
一実施形態に係る電流源回路において、前記電流生成部は、オペアンプと、MOSトランジスタと、第1スイッチとを備え、前記オペアンプの反転入力端子及び前記MOSトランジスタのソースは、前記第1の端子に接続され、前記第1スイッチは、前記オペアンプの非反転入力端子に接続され、前記非反転入力端子が、前記基準電圧と、前記基準電圧より高い第1の基準電圧とのいずれに接続されるかを切り替え可能であり、前記オペアンプの出力端子は、前記MOSトランジスタのゲートに接続され、前記MOSトランジスタのドレインは、前記電流入力部に接続されていてもよい。これにより、電流出力部の設計を容易にすることができる。
【0013】
一実施形態に係る電流源回路において、前記電流生成部は、オペアンプと、MOSトランジスタと、第2スイッチとを備え、前記オペアンプの反転入力端子及び前記MOSトランジスタのソースは、前記第1の端子に接続され、前記オペアンプの非反転入力端子は、前記基準電圧に接続され、前記第2スイッチは、前記オペアンプの出力端子と前記MOSトランジスタのゲートとの間に接続され、前記ゲートが、前記出力端子と第2の基準電圧とのいずれに接続されるかを切り替え可能であり、前記MOSトランジスタのドレインは、前記電流入力部に接続されており、前記第2の基準電圧は、前記第2スイッチが、前記ゲートと前記第2の基準電圧とが接続されるように前記第2スイッチが切り替えられているときに、前記MOSトランジスタのソースの電圧が前記基準電圧よりも高い電圧となるように設定されていてもよい。これにより、電流出力部の設計を容易にすることができる。
【発明の効果】
【0014】
本開示によれば、複数のICを用いる場合でも、ICの外部に必要な基準抵抗の個数を低減することができる電流源回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】一実施形態に係る電流源回路を含むICの概略構成を示す図である。
図2図1に示すICを複数個接続した構成を示す図である。
図3】第1の変形例に係る電流源回路を含むICの概略構成を示す図である。
図4図3に示すICを複数個接続した構成を示す図である。
図5】第2の変形例に係る電流源回路を含むICの概略構成を示す図である。
図6図5に示すICを複数個接続した構成を示す図である。
図7】第3の変形例に係る電流源回路を含むICの概略構成を示す図である。
図8図7に示すICを複数個接続した構成を示す図である。
図9】比較例に係る電流源回路を含むICの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
(比較例)
最初に比較例に係る電流源回路を含むICについて説明する。
【0017】
図9は、比較例に係る電流源回路510を含むIC500を示す図である。図9においては、2つのIC500-1~500-2を示している。IC500-1~500-2について特に区別する必要がない場合、単にIC500と記載して説明する。
【0018】
IC500は、電流源回路510を備える。電流源回路510は、IC500の内部回路が使用する基準電流Irefを生成する回路である。
【0019】
IC500は、端子501を備える。端子501とグラントとの間には、基準抵抗600が接続されている。
【0020】
基準抵抗600は、IC500の外部に設置される汎用の抵抗である。IC500の内部回路で使用する基準電流Irefを高精度の電流とするため、通常、基準抵抗600には高精度の抵抗が用いられる。
【0021】
電流源回路510は、カレントミラー520と、電流生成部530とを備える。
【0022】
カレントミラー520は、電流生成部530から供給される電流をコピーし、コピーした電流をIC500の内部回路に供給する回路である。
【0023】
電流生成部530は、基準抵抗600と、IC500の内部で生成されている基準電圧Vrefとに基づいて基準電流Irefを生成し、生成した基準電流Irefをカレントミラー520に供給する回路である。
【0024】
電流生成部530は、オペアンプ531と、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ532とを備える。
【0025】
オペアンプ531は、非反転入力端子に入力される基準電圧Vrefと、反転入力端子に入力される端子501の電圧とが同じ電圧になるように、トランジスタ532のゲート電圧を制御する。
【0026】
上述のオペアンプ531の制御により、端子501の電圧は、基準電圧Vrefと同じ電圧となる。したがって、基準抵抗600の抵抗値をRrefとすると、基準電流Irefは、以下の式で表される。
Iref=Vref/Rref
【0027】
電流生成部530は、このようにして生成した基準電流Irefをカレントミラー520に供給する。カレントミラー520は、基準電流Irefをコピーし、IC500の内部回路に供給する。
【0028】
比較例に係るIC500は、基準電流を生成するために、基準抵抗600を必要とする。図9には、2つのIC500-1~500-2を示しているが、このように、IC500が2つある場合、基準抵抗600が2つ必要となる。また、より一般的に、IC500がN個ある場合、基準抵抗600はN個必要となる。
【0029】
比較例に係る電流源回路510を含むIC500は、以下の(1)~(3)のような問題点がある。
(1)基準抵抗600に用いる高精度な抵抗はコストが高い。IC500が複数ある場合、IC500の個数分の基準抵抗600が必要となるため全体のコストが高くなる。
(2)プリント基板に複数のIC500を実装する場合、IC500の個数分の基準抵抗600をプリント基板に実装する必要があるため、プリント基板において基準抵抗600が実装されている部分の面積が大きくなる。
(3)基準抵抗600は、所定の割合の故障率がある。プリント基板に複数のIC500を実装する場合、複数の基準抵抗600を使用するため、基準抵抗600の故障率×IC500の個数分で全体の故障率を考える必要があり、全体の故障率が高くなる。
【0030】
(本開示の電流源回路)
図1は、一実施形態に係る電流源回路10を含むIC100の概略構成を示す図である。図1を参照して、一実施形態に係る電流源回路10の構成及び機能について説明する。
【0031】
IC100は、電流源回路10を備える。また、IC100は、第1の端子101と、第2の端子102とを備える。第1の端子101は、後述する電流入力部11に接続されている。第2の端子102は、後述する電流出力部12に接続されている。
【0032】
電流源回路10は、IC100の内部回路が使用する基準電流を、IC100の内部回路に供給する回路である。
【0033】
電流源回路10は、電流入力部11と、電流出力部12とを備える。
【0034】
電流入力部11は、第1の端子101に接続されている。電流入力部11は、第1の端子101から電流を供給されることができる。電流入力部11が第1の端子101から供給される電流は、IC100の内部回路において基準電流として使用される電流と同じ大きさの電流である。
【0035】
なお、本実施形態において、電流入力部11が第1の端子101から電流を供給されるという表現を使う場合、電流の向きは問わない。電流の向きが、第1の端子101から電流入力部11に向かう場合と、電流入力部11から第1の端子101に向かう場合とのいずれの場合であっても、電流入力部11が第1の端子101から電流を供給されるという表現を使う。
【0036】
図1に示す例においては、電流入力部11は、第1の端子101から、第1の電流I1を供給されている。第1の電流I1は、IC100の内部回路において基準電流として使用される電流と同じ大きさの電流である。
【0037】
電流入力部11は、第1の端子101から供給される第1の電流I1に基づいて、第2の電流I2及び第3の電流I3を生成する。第2の電流I2及び第3の電流I3は、第1の電流I1と同じ大きさの電流である。
【0038】
電流入力部11は、第1の電流I1をコピーして、第2の電流I2及び第3の電流I3を生成してよい。電流入力部11は、これに限定されないが、例えばカレントミラー回路であってよい。
【0039】
電流入力部11は、生成した第2の電流I2を電流出力部12に供給する。また、電流入力部11は、生成した第3の電流I3を、IC100の内部回路に基準電流として供給する。
【0040】
電流出力部12は、電流入力部11から供給される第2の電流I2に基づいて、第4の電流I4を生成する。第4の電流I4は、第2の電流I2と同じ大きさの電流である。
【0041】
電流出力部12は、第2の電流I2をコピーして、第4の電流I4を生成してよい。電流出力部12は、これに限定されないが、例えばカレントミラー回路であってよい。
【0042】
このように、第2の電流I2及び第3の電流I3が第1の電流I1と同じ大きさであり、第4の電流I4が第2の電流I2と同じ大きさであるため、第1の電流I1、第2の電流I2、第3の電流I3及び第4の電流I4は、全て同じ大きさの電流である。
【0043】
電流出力部12は、第2の端子102に接続されている。電流出力部12は、生成した第4の電流I4を、第2の端子102から他のIC100に供給することができる。
【0044】
なお、本実施形態において、電流出力部12が第2の端子102から電流を供給するという表現を使う場合、電流の向きは問わない。電流の向きが、電流出力部12から第2の端子102に向かう場合と、第2の端子102から電流出力部12に向かう場合とのいずれの場合であっても、電流出力部12が第2の端子102から電流を供給するという表現を使う。
【0045】
IC100は、複数のIC100を数珠つなぎに接続することが可能な構成である。この際、第1の端子101は、別のIC100の第2の端子102と接続可能である。第2の端子102は、別のIC100の第1の端子101と接続可能である。なお、この場合、第2の端子102に接続される別のIC100は、第1の端子101に接続される別のIC100とは別のさらなる別のIC100である。
【0046】
図2に、複数のIC100-1~100-3を数珠つなぎに接続している様子を示す。なお、図2においては、3個のIC100-1~100-3を数珠つなぎに接続している様子を示しているが、これは一例である。数珠つなぎに接続するIC100の個数は、2個であってもよいし、4個以上であってもよい。
【0047】
図2に示す例においては、IC100-1の第1の端子101には、電流生成回路200が接続されている。また、IC100-1の第2の端子102は、IC100-2の第1の端子101に接続されている。また、IC100-2の第2の端子102は、IC100-3の第1の端子101に接続されている。
【0048】
IC100-1の第1の端子101に接続される電流生成回路200は、基準電流Irefを生成可能な任意の回路であってよい。IC100-1の第1の端子101には、電流生成回路200が生成した基準電流Irefが、第1の電流I1として供給される。
【0049】
図2に示す例においては、電流生成回路200は、オペアンプ201と、MOSトランジスタ202と、基準抵抗203とを備える。
【0050】
オペアンプ201は、非反転入力端子に入力される基準電圧Vrefと、反転入力端子に入力される電圧とが同じ電圧になるように、MOSトランジスタ202のゲート電圧を制御する。
【0051】
上述のオペアンプ201の制御により、反転入力端子の電圧は、基準電圧Vrefと同じ電圧となる。したがって、基準抵抗203の抵抗値をRrefとすると、電流生成回路200が生成する基準電流Irefは、以下の式で表される。
Iref=Vref/Rref
【0052】
電流生成回路200は、このようにして生成した基準電流Irefを、IC100-1の第1の端子101に第1の電流I1として供給する。
【0053】
電流生成回路200が供給する基準電流Irefが、IC100-1の第1の端子101に第1の電流I1として供給されると、IC100-2の第2の端子102は、第4の電流I4を、IC100-2の第1の端子101に第1の電流I1として供給する。
【0054】
IC100-1の第2の端子102が供給する第4の電流I4が、IC100-2の第1の端子101に第1の電流I1として供給されると、IC100-2の第2の端子102は、第4の電流I4を、IC100-3の第1の端子101に第1の電流I1として供給する。
【0055】
図2において、基準電流Iref、第1の電流I1及び第4の電流I4は全て同じ大きさの電流である。したがって、IC100-1~100-3には、基準電流Irefと同じ大きさの電流が第1の電流I1として供給される。
【0056】
以上のような一実施形態に係る電流源回路10によれば、複数のIC100を用いる場合でも、IC100の外部に必要な基準抵抗の個数を低減することができる。より具体的には、本実施形態に係る電流源回路10を含むIC100は、他のIC100が供給する電流を第1の端子101から供給されることができ、また、第2の端子102から他のIC100に電流を供給することができる。そのため、複数のIC100を数珠つなぎに接続した場合、IC100の外部に必要な基準抵抗の個数は1個だけでよい。例えば、図9に示した比較例に係るIC500の場合、IC500がN個あると、N個の基準抵抗が必要であるが、本実施形態に係るIC100は、N個のIC100を数珠つなぎに接続した場合であっても、必要な基準抵抗の個数は1個である。例えば、図2を参照すると、1つの基準抵抗203のみが用いられている。
【0057】
このように必要な基準抵抗の個数を1/Nに減らすことができるため、本実施形態に係る電流源回路10は、複数のIC100を使用する場合に、基準抵抗にかかるコストを低減することができる。また、基準抵抗が実装されている面積を低減することができる。また、基準抵抗全体の故障率を低減することができる。
【0058】
(第1の変形例)
図3は、第1の変形例に係る電流源回路10aを含むIC100aの概略構成を示す図である。第1の変形例に係る電流源回路10aは、電流入力部11と、電流出力部12と、電流生成部13とを備える。
【0059】
第1の変形例に係る電流源回路10aは、電流生成部13を備えるという点で、図1に示した電流源回路10と相違する。第1の変形例に係る電流源回路10aについては、図1に示した電流源回路10との相違点について主に説明し、図1に示した電流源回路10と共通する内容については適宜説明を省略する。
【0060】
電流生成部13は、第1の端子101と、電流入力部11との間に接続されている。電流生成部13は、オペアンプ131と、MOSトランジスタ132とを備える。オペアンプ131は、任意の構成のオペアンプであってよい。MOSトランジスタ132は、NMOSであってよい。
【0061】
オペアンプ131の反転入力端子及びMOSトランジスタ132のソースは、第1の端子101に接続されている。オペアンプ131の非反転入力端子は、基準電圧Vrefに接続されている。基準電圧Vrefは、IC100aの内部において任意の方法で生成されている電圧である。オペアンプ131の出力端子は、MOSトランジスタ132のゲートに接続されている。MOSトランジスタ132のドレインは、電流入力部11に接続されている。
【0062】
図4に、複数のIC100a-1~100a-3を数珠つなぎに接続している様子を示す。なお、図4においては、3個のIC100a-1~100a-3を数珠つなぎに接続している様子を示しているが、これは一例である。数珠つなぎに接続するIC100aの個数は、2個であってもよいし、4個以上であってもよい。
【0063】
図4に示す例においては、IC100a-1の第1の端子101には、基準抵抗301が接続されている。また、IC100a-1の第2の端子102は、IC100a-2の第1の端子101に接続されている。また、IC100a-2の第2の端子102は、IC100a-3の第1の端子101に接続されている。
【0064】
最初に、IC100a-1に含まれる電流源回路10aの電流生成部13の動作について説明する。電流生成部13は、第1の端子101とグランドとの間に基準抵抗301が接続されると、IC100aの内部で生成されている基準電圧Vrefと、基準抵抗301とに基づいて基準電流Irefを生成する。
【0065】
電流生成部13のオペアンプ131は、非反転入力端子に入力される基準電圧Vrefと、第1の端子101に接続されている反転入力端子に入力される電圧とが同じ電圧になるように、MOSトランジスタ132のゲート電圧を制御する。
【0066】
上述のオペアンプ131の制御により、第1の端子101の電圧は、基準電圧Vrefと同じ電圧となる。したがって、基準抵抗301の抵抗値をRrefとすると、電流生成部13が生成する基準電流Irefは、以下の式で表される。
Iref=Vref/Rref
【0067】
IC100a-1の第1の端子101には、基準電流Irefが第1の電流I1として供給される。電流生成部13は、第1の電流I1を電流入力部11に供給する。その後の電流入力部11及び電流出力部12の動作は、図1に示した電流源回路10が備える電流入力部11及び電流出力部12の動作と同様である。
【0068】
続いて、IC100a-2に含まれる電流源回路10aの電流生成部13の動作について説明する。
【0069】
IC100a-2の第1の端子101は、IC100a-1の第2の端子102に接続されている。そのため、IC100a-2の第1の端子101には、IC100a-1の第2の端子102が供給する第4の電流I4が、第1の電流I1として供給される。
【0070】
この場合、電流生成部13のオペアンプ131の反転入力端子はハイインピーダンスであるため、第1の電流I1は、MOSトランジスタ132に流れる。
【0071】
また、オペアンプ131は、非反転入力端子に入力される基準電圧Vrefと、第1の端子101に接続されている反転入力端子に入力される電圧とが同じ電圧になるように、MOSトランジスタ132のゲート電圧を制御するため、第1の端子101の電圧はVrefとなる。
【0072】
オペアンプ131は、MOSトランジスタ132が第1の電流I1を流すことができるように、MOSトランジスタ132のゲート電圧を制御する。
【0073】
このようにして、IC100a-1の第2の端子102からIC100a-2の第1の端子101に供給された第1の電流I1は、そのまま、IC100a-2の電流入力部11に供給される。
【0074】
IC100a-3に含まれる電流源回路10aの電流生成部13の動作も、IC100a-2に含まれる電流源回路10aの電流生成部13の動作と同様である。したがって、第1の変形例に係る電流源回路10aにおいても、第1の電流I1、第2の電流I2、第3の電流I3及び第4の電流I4は、全て同じ大きさの電流である。
【0075】
図4を参照すると、IC100a-1に含まれる電流源回路10aは、電流生成部13を備えているため、IC100a-1の第1の端子101とグランドとの間に基準抵抗301を接続するだけで基準電流Irefを生成することができる。そのため、図2に示したIC100-1と異なり、第1の端子101に電流生成回路200を接続することが不要である。したがって、図2に示すような電流生成回路200を外部に設ける必要がないため、その分のコスト及び面積を低減することができる。また、基準抵抗301は、電流生成回路200よりも故障率が低いため、故障率を低減することができる。
【0076】
また、図4に示すように、IC100a-1~100a-3を数珠つなぎする場合、電流生成部13の内部でスイッチを切り替えるというような動作をする必要がなく、単純に接続するだけでよい。そのため、電流生成部13を、スイッチなどを含まない単純な構成とすることができ、コスト及び面積を低減することができる。
【0077】
(第2の変形例)
図5は、第2の変形例に係る電流源回路10bを含むIC100bの概略構成を示す図である。第2の変形例に係る電流源回路10bは、電流入力部11と、電流出力部12と、電流生成部13bとを備える。
【0078】
第2の変形例に係る電流源回路10bは、電流生成部13bの構成が、第1の変形例に係る電流源回路10aの電流生成部13と異なるという点で、第1の変形例に係る電流源回路10aと相違する。第2の変形例に係る電流源回路10bについては、第1の変形例に係る電流源回路10aとの相違点について主に説明し、第1の変形例に係る電流源回路10aと共通する内容については適宜説明を省略する。
【0079】
電流生成部13bは、第1の端子101と、電流入力部11との間に接続されている。電流生成部13bは、オペアンプ131と、MOSトランジスタ132と、第1スイッチ133とを備える。オペアンプ131は、任意の構成のオペアンプであってよい。MOSトランジスタ132は、NMOSであってよい。
【0080】
第1スイッチ133は、オペアンプ131の非反転入力端子に接続されている。第1スイッチ133は、オペアンプ131の非反転入力端子が、基準電圧Vrefと、基準電圧Vrefより高い電圧である第1の基準電圧V1とのいずれに接続されるかを切り替えることができる。第1の基準電圧V1は、IC100bの内部において任意の方法で生成されていてよい。第1スイッチ133は、任意の構成のスイッチであってよい。
【0081】
オペアンプ131の反転入力端子及びMOSトランジスタ132のソースは、第1の端子101に接続されている。オペアンプ131の出力端子は、MOSトランジスタ132のゲートに接続されている。MOSトランジスタ132のドレインは、電流入力部11に接続されている。
【0082】
図6に、複数のIC100b-1~100b-3を数珠つなぎに接続している様子を示す。なお、図6においては、3個のIC100b-1~100b-3を数珠つなぎに接続している様子を示しているが、これは一例である。数珠つなぎに接続するIC100bの個数は、2個であってもよいし、4個以上であってもよい。
【0083】
図6に示す例においては、IC100b-1の第1の端子101には、基準抵抗301が接続されている。また、IC100b-1の第2の端子102は、IC100b-2の第1の端子101に接続されている。また、IC100b-2の第2の端子102は、IC100b-3の第1の端子101に接続されている。
【0084】
最初に、IC100b-1に含まれる電流源回路10bの電流生成部13bの動作について説明する。第1の端子101に基準抵抗301が接続されているIC100b-1においては、電流生成部13bの第1スイッチ133は、基準電圧Vrefとオペアンプ131の非反転入力端子とが接続されるように切り替えられている。そのため、電流生成部13bの動作は、第1の変形例に係る電流源回路10aが備える電流生成部13の動作と同様である。
【0085】
続いて、IC100b-2に含まれる電流源回路10bの電流生成部13bの動作について説明する。
【0086】
IC100b-2の第1の端子101は、IC100b-1の第2の端子102に接続されている。このように、第1の端子101に他のIC100bの第2の端子102が接続されているIC100bにおいては、電流生成部13bの第1スイッチ133は、第1の基準電圧V1とオペアンプ131の非反転入力端子とが接続されるように切り替えられている。
【0087】
この場合、IC100b-2の電流生成部13bのオペアンプ131は、非反転入力端子に入力される第1の基準電圧V1と、第1の端子101に接続されている反転入力端子に入力される電圧とが同じ電圧になるように、MOSトランジスタ132のゲート電圧を制御する。そのため、第1の端子101の電圧は、第1の基準電圧V1となる。
【0088】
IC100b-2の第1の端子101の電圧が第1の基準電圧V1であるため、IC100b-1の第2の端子102の電圧も第1の基準電圧V1となる。したがって、IC100b-1の電流出力部12の出力電圧も第1の基準電圧V1となる。
【0089】
第1の基準電圧V1は、基準電圧Vrefよりも高い電圧である。そのため、電流出力部12の出力電圧として許容しなければならない最小電圧を基準電圧Vrefより高い電圧とすることができる。したがって、電流出力部12の設計を容易にすることができる。
【0090】
IC100b-3に含まれる電流源回路10bの電流生成部13bの動作も、IC100b-2に含まれる電流源回路10bの電流生成部13bの動作と同様である。
【0091】
(第3の変形例)
図7は、第3の変形例に係る電流源回路10cを含むIC100cの概略構成を示す図である。第3の変形例に係る電流源回路10cは、電流入力部11と、電流出力部12と、電流生成部13cとを備える。
【0092】
第3の変形例に係る電流源回路10cは、電流生成部13cの構成が、第1の変形例に係る電流源回路10aの電流生成部13と異なるという点で、第1の変形例に係る電流源回路10aと相違する。第3の変形例に係る電流源回路10cについては、第1の変形例に係る電流源回路10aとの相違点について主に説明し、第1の変形例に係る電流源回路10aと共通する内容については適宜説明を省略する。
【0093】
電流生成部13cは、第1の端子101と、電流入力部11との間に接続されている。電流生成部13cは、オペアンプ131と、MOSトランジスタ132と、第2スイッチ134とを備える。オペアンプ131は、任意の構成のオペアンプであってよい。MOSトランジスタ132は、NMOSであってよい。
【0094】
第2スイッチ134は、オペアンプ131の出力端子とMOSトランジスタ132のゲートとの間に接続されている。第2スイッチ134は、MOSトランジスタ132のゲートが、オペアンプ131の出力端子と、第2の基準電圧V2とのいずれに接続されるかを切り替えることができる。第2の基準電圧V2は、IC100cの内部において任意の方法で生成されていてよい。第2スイッチ134は、任意の構成のスイッチであってよい。
【0095】
オペアンプ131の反転入力端子及びMOSトランジスタ132のソースは、第1の端子101に接続されている。オペアンプ131の非反転入力端子は、基準電圧Vrefに接続されている。MOSトランジスタ132のドレインは、電流入力部11に接続されている。
【0096】
図8に、複数のIC100c-1~100c-3を数珠つなぎに接続している様子を示す。なお、図8においては、3個のIC100c-1~100c-3を数珠つなぎに接続している様子を示しているが、これは一例である。数珠つなぎに接続するIC100cの個数は、2個であってもよいし、4個以上であってもよい。
【0097】
図8に示す例においては、IC100c-1の第1の端子101には、基準抵抗301が接続されている。また、IC100c-1の第2の端子102は、IC100c-2の第1の端子101に接続されている。また、IC100c-2の第2の端子102は、IC100c-3の第1の端子101に接続されている。
【0098】
最初に、IC100c-1に含まれる電流源回路10cの電流生成部13cの動作について説明する。第1の端子101に基準抵抗301が接続されているIC100c-1においては、電流生成部13cの第2スイッチ134は、オペアンプ131の出力端子とMOSトランジスタ132のゲートとが接続されるように切り替えられている。そのため、電流生成部13cの動作は、第1の変形例に係る電流源回路10aが備える電流生成部13の動作と同様である。
【0099】
続いて、IC100c-2に含まれる電流源回路10cの電流生成部13cの動作について説明する。
【0100】
IC100c-2の第1の端子101は、IC100c-1の第2の端子102に接続されている。このように、第1の端子101に他のIC100cの第2の端子102が接続されているIC100cにおいては、電流生成部13cの第2スイッチ134は、第2の基準電圧V2とMOSトランジスタ132のゲートとが接続されるように切り替えられている。
【0101】
この場合、MOSトランジスタ132は、ゲートに第2の基準電圧V2を印加されたソースフォロアとして動作する。第2の基準電圧V2は、第2の基準電圧V2とMOSトランジスタ132のゲートとが接続されるように第2スイッチ134が切り替えられているときに、MOSトランジスタ132のソースの電圧が基準電圧Vrefよりも高い電圧となるように設定されていてよい。
【0102】
そうすると、IC100c-2の第1の端子101の電圧が基準電圧Vrefより高い電圧となるため、IC100c-1の第2の端子102の電圧も基準電圧Vrefより高い電圧となる。したがって、IC100c-1の電流出力部12の出力電圧も基準電圧Vrefより高い電圧となる。
【0103】
そのため、電流出力部12の出力電圧として許容しなければならない最小電圧を、基準電圧Vrefより高い電圧とすることができる。したがって、電流出力部12の設計を容易にすることができる。
【0104】
また、IC100c-2に含まれる電流源回路10cのように、電流生成部13cの第2スイッチ134が、第2の基準電圧V2とMOSトランジスタ132のゲートとが接続されるように切り替えられている場合、オペアンプ131は動作させる必要がない。そのため、オペアンプ131をオフすることにより、消費電流を低減することができる。
【0105】
IC100c-3に含まれる電流源回路10cの電流生成部13cの動作も、IC100c-2に含まれる電流源回路10cの電流生成部13cの動作と同様である。
【0106】
本開示は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。従って、先の記述は例示的であり、これに限定されない。開示の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含される。
【0107】
例えば、上述した各構成部の配置及び個数等は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の配置及び個数等は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。
【0108】
例えば、図3に示した電流生成部13において、オペアンプ131の非反転入力端子に基準電圧Vrefが接続され、反転端子に第1の端子101が接続されている。また、図3に示した電流生成部13において、MOSトランジスタ132は、NMOSである。しかしながら、電流生成部13の構成はこれに限定されない。オペアンプ131の反転入力端子に基準電圧Vrefが接続され、非反転端子に第1の端子101が接続され、MOSトランジスタ132がPMOSである構成であってもよい。図5に示した電流生成部13b及び図7に示した電流生成部13cについても同様である。
【0109】
例えば、第1の電流I1、第2の電流I2、第3の電流I3及び第4の電流I4は、逆向きであってもよい。この場合、図1に示す電流源回路10は、電流の向きを逆向きにするような構成の電流入力部11及び電流出力部12を備えていてよい。また、図3に示す電流源回路10aは、電流の向きを逆向きにするような構成の電流入力部11、電流出力部12及び電流生成部13を備えていてよい。図5に示す電流源回路10b及び図7に示す電流源回路10cにおいても同様である。
【符号の説明】
【0110】
10、10a、10b、10c 電流源回路
11 電流入力部
12 電流出力部
13、13b、13c 電流生成部
100、100a、100b、100c IC
101 第1の端子
102 第2の端子
131 オペアンプ
132 MOSトランジスタ
133 第1スイッチ
134 第2スイッチ
200 電流生成回路
201 オペアンプ
202 MOSトランジスタ
203 基準抵抗
301 基準抵抗
500 IC
501 端子
510 電流源回路
520 カレントミラー
530 電流生成部
531 オペアンプ
532 MOSトランジスタ
600 基準抵抗
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9