JP2005184654A - Current mirror circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路において低消費電力モードを含むモード切り替え機能を有しモード切り替え時の高速動作回復時間(以下、高速リカバリ時間という)と低消費電力を備えた高速リカバリ時間に対応したカレントミラー回路に関するものである。 The present invention has a mode switching function including a low power consumption mode in a semiconductor integrated circuit, and a current corresponding to a fast recovery time (hereinafter referred to as a fast recovery time) at the time of mode switching and a fast recovery time with low power consumption. The present invention relates to a mirror circuit.
以下に、従来の低消費電力型のカレントミラー回路について説明する。 A conventional low power consumption current mirror circuit will be described below.
図3に従来の低消費電力機能付きのカレントミラー回路の構成図を示す。図3において、2は電流源、3はアンプ、C1はカレントミラー回路の発振防止またはそのノードにつく寄生容量を意味し、カレントミラー回路は一般的によく知られているものである。図3に示すように、電流源2、カレントミラー回路の電流受部、及び寄生容量C1が接続され、さらに低消費電力モード時にVCCからカレントミラー回路を介さず電流源2の電流を供給するためのSW(スイッチ)3の一端が接続され、SW3の他端はVCCに接続される。
FIG. 3 shows a configuration diagram of a conventional current mirror circuit with a low power consumption function. In FIG. 3,
ミラーされた電流を出力するトランジスタQ3のコレクタには対接地(GND)間に電流電圧変換のための負荷抵抗R6が接続され、この負荷抵抗R6で変換された電圧Vrefがアンプ3の基準電圧として利用される。 A load resistor R6 for current / voltage conversion is connected between the collector and the ground (GND) of the transistor Q3 that outputs the mirrored current, and the voltage Vref converted by the load resistor R6 is used as a reference voltage of the amplifier 3. Used.
以下にその動作を説明する。制御信号VctrlによってSW3のオン/オフ制御が行われ、SW3がオン時はカレントミラー回路の電流受部である図3中のA点の電位がVCCにショートされるため電流源2の電流I0はすべてカレントミラー回路を介さずVCCから供給されることになる。
The operation will be described below. SW3 is turned on / off by the control signal Vctrl. When SW3 is on, the potential at point A in FIG. 3 which is the current receiving part of the current mirror circuit is shorted to VCC, so that the current I0 of the
すなわち、I1=0でSW3の部分において電流はI2=I0である。このとき、カレントミラー回路のミラー電流I3はゼロとなるため、アンプ3の入力の基準となる電圧はVref=I3×R6であり、I3=0であるためVref=0であると同時にアンプ3も非動作状態となる。 That is, I1 = 0 and the current in the SW3 portion is I2 = I0. At this time, since the mirror current I3 of the current mirror circuit becomes zero, the reference voltage of the input of the amplifier 3 is Vref = I3 × R6, and since I3 = 0, Vref = 0 and at the same time the amplifier 3 It becomes a non-operation state.
次に、SW3がオフにモード変化した時、SW3の部分で電流がゼロとなり、カレントミラー回路の電流がI0となりミラー比を1で考えるとI3=I0となってVref=I3×R6に回復し、アンプ3も通常アンプとしての動作をする。 Next, when SW3 changes to OFF mode, the current becomes zero at SW3, the current of the current mirror circuit becomes I0, and when the mirror ratio is considered as 1, I3 = I0 and Vref = I3 × R6 is restored. The amplifier 3 also operates as a normal amplifier.
しかしながら、このような従来の構成では、モード切り替え時のリカバリ時間(動作回復時間)の高速性が要求される場合などは、リカバリ時間が遅いという欠点を有していた。以下にその動作を説明する。 However, such a conventional configuration has a drawback in that the recovery time is slow when high speed recovery time (operation recovery time) at the time of mode switching is required. The operation will be described below.
図4は従来の図3に示す低消費電力型のカレントミラー回路の動作(a)〜(g)を示すタイミングチャートである。ここでは動作説明の簡単化のためトランジスタQ1及びQ2はスイッチング動作(すなわち、A点の電圧VAが一定値に達してはじめて電流が流れる)と仮定している。 FIG. 4 is a timing chart showing the operations (a) to (g) of the conventional low power consumption type current mirror circuit shown in FIG. Here, for simplification of the operation description, it is assumed that the transistors Q1 and Q2 perform a switching operation (that is, a current flows only when the voltage VA at the point A reaches a certain value).
まず、図4(a)はSW3の制御信号VctrlでありSW3がオン→オフの切り替え入力をしている。図4(b)に示すように、SW3がオン→オフに切り替わったあとI1がゼロからI0に切り替わる。また、図3中のA点の電位はVCCからスタートして寄生容量C1に蓄えられた電荷は電流I1によって放電される。このA点の電位が一定値になるところまでの放電電圧、すなわち初期値と一定値との電圧差ΔVAは(数1)で表される。 First, FIG. 4A shows a control signal Vctrl of SW3, and SW3 inputs switching from on to off. As shown in FIG. 4B, after SW3 is switched from on to off, I1 is switched from zero to I0. Further, the potential at point A in FIG. 3 starts from VCC, and the charge stored in the parasitic capacitance C1 is discharged by the current I1. The discharge voltage until the potential at the point A becomes a constant value, that is, the voltage difference ΔVA between the initial value and the constant value is expressed by (Equation 1).
図4(g)はアンプ3の出力であり、図4(f)の波形における電圧Vrefが本来の動作電圧に回復してから出力信号が出始める。図4(g)中のt2はリカバリ時間であり決定要因はA点電圧のリカバリ時間で、この時間は寄生容量C1と電流I0と電圧差ΔVAで決まり(数2)で表される。 FIG. 4G shows the output of the amplifier 3, and the output signal begins to be output after the voltage Vref in the waveform of FIG. 4F has recovered to the original operating voltage. In FIG. 4G, t2 is the recovery time, and the determining factor is the recovery time of the voltage at the point A. This time is determined by the parasitic capacitance C1, the current I0, and the voltage difference ΔVA, and is expressed by (Expression 2).
結果として電圧差ΔVAによって決まるリカバリ時間t2が、高速なリカバリ時間を要求される回路においては大きなリカバリ時間となってしまう。 As a result, the recovery time t2 determined by the voltage difference ΔVA becomes a large recovery time in a circuit that requires a fast recovery time.
また、リカバリ時間を高速にするために考えられる解決の手段の1つとしてSW3を無くしカレントミラー回路に電流を常時流すことにより高速化は実施できるが、反面低消費電力化ができないという欠点を有する。 In addition, as one of the possible solutions for speeding up the recovery time, the speed can be increased by eliminating the SW3 and allowing the current to flow constantly through the current mirror circuit, but it has the disadvantage that the power consumption cannot be reduced. .
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、消費電力も削減しつつ高速化を行うことができるカレントミラー回路を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a current mirror circuit capable of speeding up while reducing power consumption.
この目的を達成するために、本発明のカレントミラー回路は、電流源の電流をミラーするカレントミラー回路であって、カレントミラー回路の電流受部と電流源の接続点にカレントミラー回路の抵抗との抵抗比によって分配率を任意に設定した電流分配を目的とし、カレントミラー回路の電流受部と同様の構成を持った第1のスイッチによって切り離しが可能な第1の電流分配手段を備え、カレントミラー回路でミラーされた電流を出力するトランジスタと接地との間に電流電圧変換を目的とした第1の負荷抵抗が接続され、第1の負荷抵抗によって作られる基準電圧が各モードによって一定値となるように、第1の負荷抵抗の抵抗値を電流分配率に応じて可変する第2のスイッチが、一端を第1の負荷抵抗とトランジスタとの接続点に接続し、かつ他端が接地された第2の負荷抵抗に他端を接続しており、第1のスイッチによって各モードが電流分配手段のオン/オフのどちらであっても基準電圧を同電圧とすることを特徴とする。 In order to achieve this object, the current mirror circuit of the present invention is a current mirror circuit that mirrors the current of the current source, and the resistance of the current mirror circuit is connected to the connection point between the current receiving portion of the current mirror circuit and the current source. The first current distribution means that can be separated by a first switch having the same configuration as the current receiving part of the current mirror circuit is provided for the purpose of current distribution in which the distribution ratio is arbitrarily set by the resistance ratio of A first load resistor for the purpose of current-voltage conversion is connected between the transistor that outputs the current mirrored by the mirror circuit and the ground, and the reference voltage generated by the first load resistor is set to a constant value in each mode. The second switch that varies the resistance value of the first load resistor according to the current distribution ratio is connected to one end of the first load resistor and the transistor. The other end is connected to a second load resistor whose other end is grounded, and the reference voltage is set to the same voltage regardless of whether each mode is on / off of the current distribution means by the first switch. It is characterized by that.
前記構成によれば、電流源の電流をカレントミラー回路と第1のスイッチにより、カレントミラー回路の抵抗比で任意に設定した分配率で電流分配し、カレントミラー回路の電流を無くすのではなく減らすと同時に、基準電圧の負荷抵抗も電流分配比に応じて切り替える構成として、電流削減をしながら基準電圧を電流分配手段のオン/オフいずれかのモードに依存せずにほぼ一定に保つようにして、低消費電力と高速リカバリ時間を実現することができる。 According to the above configuration, the current of the current source is distributed by the current mirror circuit and the first switch at a distribution ratio arbitrarily set by the resistance ratio of the current mirror circuit, and the current of the current mirror circuit is reduced rather than eliminated. At the same time, the load resistance of the reference voltage is switched according to the current distribution ratio, and the reference voltage is kept almost constant without depending on the on / off mode of the current distribution means while reducing the current. Low power consumption and fast recovery time can be realized.
以上説明したように、本発明によれば、低電力モード時にカレントミラー回路の電流をゼロにするのではなく削減させることによってカレントミラー回路をオフ状態ではなくオン状態にして消費電力の削減と高速リカバリ時間を同時に実現することができるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, in the low power mode, the current mirror circuit is turned on rather than turned off by reducing the current of the current mirror circuit to zero. The recovery time can be realized at the same time.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態における低消費電力で高速リカバリ時間に対応のカレントミラー回路を示す構成図である。ここで、前記従来例を示す図3において説明した構成部材に対応し実質的に同等の機能を有するものには同一の符号を付してこれを示す。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a current mirror circuit corresponding to a fast recovery time with low power consumption in an embodiment of the present invention. Here, components having substantially the same functions corresponding to the components described in FIG. 3 showing the conventional example are denoted by the same reference numerals.
図1において、1は電流分配手段の電流分配回路、2は電流源、3はアンプ、C1はカレントミラー回路の発振防止またはそのノードにつく寄生容量を意味し、カレントミラー回路は一般的によく知られているものである。 In FIG. 1, 1 is a current distribution circuit of current distribution means, 2 is a current source, 3 is an amplifier, C1 is an oscillation prevention of a current mirror circuit or a parasitic capacitance attached to its node. It is a known one.
図1に示すカレントミラー回路には、電流源2の電流をミラーするための一般的なカレントミラー回路と、電流源2とカレントミラー回路の接続点にカレントミラー回路の負荷抵抗との抵抗比によって分配率を任意に設定可能な電流分配を目的とし、カレントミラー回路の電流受部と同様の構成を持った第1のSW1によって切り離しが可能な電流分配回路1が接続されている。
The current mirror circuit shown in FIG. 1 includes a general current mirror circuit for mirroring the current of the
さらに、ミラーされた電流を出力するトランジスタQ3と電流電圧変換を目的とした負荷抵抗が対接地間に接続され、第1の負荷抵抗R4によって作られる基準電圧が各モードによって一定値となるように、負荷抵抗を電流分配率に応じて可変する第2のSW2の一端が第1の負荷抵抗R4とトランジスタQ3との接続点に接続される。この第2のSW2の他端は第2の負荷抵抗R7に接続され、さらに第2の負荷抵抗R7の他端は接地されており、第1のSWによって電流分配回路1がオン/オフのどちらであっても、第2のSW2による第1,第2の負荷抵抗R4,R7の切り替えによって、基準電圧が同電圧となるようにする構成した低消費電力で高速リカバリ時間に対応のカレントミラー回路である。 Further, a transistor Q3 that outputs a mirrored current and a load resistor for current-voltage conversion are connected between the ground and the reference voltage generated by the first load resistor R4 is a constant value in each mode. One end of the second SW2 that varies the load resistance in accordance with the current distribution ratio is connected to a connection point between the first load resistance R4 and the transistor Q3. The other end of the second SW2 is connected to the second load resistor R7, and the other end of the second load resistor R7 is grounded, and the current distribution circuit 1 is turned on / off by the first SW. Even so, by switching the first and second load resistors R4 and R7 by the second SW2, the current mirror circuit is configured so that the reference voltage becomes the same voltage and low power consumption and fast recovery time It is.
以上のように構成された本実施の形態における低消費電力で高速リカバリ時間に対応のカレントミラー回路についてその動作を説明する。 The operation of the current mirror circuit configured as described above and corresponding to the fast recovery time with low power consumption will be described.
制御信号VctrlによってSW1のオン/オフ制御及びSW2のオフ/オン制御が行われ、SW1がオン時SW2はオフであり、カレントミラー回路の電流受部の電流I1及び電流分配回路1の電流I2の比はトランジスタのVbeを一定電圧で近似すると抵抗R1と抵抗R5の比で決定され(数3),(数4)で表される。 SW1 ON / OFF control and SW2 OFF / ON control are performed by the control signal Vctrl. When SW1 is ON, SW2 is OFF, and the current I1 of the current receiving part of the current mirror circuit and the current I2 of the current distribution circuit 1 are The ratio is determined by the ratio of the resistor R1 and the resistor R5 when Vbe of the transistor is approximated by a constant voltage, and is expressed by (Expression 3) and (Expression 4).
図2は本実施の形態における図1に示すカレントミラー回路の動作(a)〜(g)を示すタイミングチャートである。なお、前述の従来例における説明と同様に動作説明の簡単化のためトランジスタQ1及びQ2はスイッチング動作(すなわち、A点における電圧VAが一定値に達してはじめて電流が流れる)と仮定している。 FIG. 2 is a timing chart showing the operations (a) to (g) of the current mirror circuit shown in FIG. 1 in the present embodiment. It is assumed that the transistors Q1 and Q2 perform a switching operation (that is, a current flows only when the voltage VA at the point A reaches a certain value) for the sake of simplifying the operation description as in the conventional example described above.
まず、図2(a)は各SWの制御信号VctrlでありSW1がオン→オフとSW2のオフ→オンの切り替え入力をしている。図2(b)に示すように、SW1がオン→オフに切り替わったあとI1が初期電流からI0に切り替わる、また、図1中のA点の電位は(数7),(数8)で表される電圧からスタートし、 First, FIG. 2A is a control signal Vctrl of each SW, and SW1 is switched on and off and SW2 is switched on and off. As shown in FIG. 2B, after SW1 is switched from on to off, I1 is switched from the initial current to I0, and the potential at point A in FIG. 1 is expressed by (Equation 7) and (Equation 8). Start with the voltage
図2(g)はアンプ3の出力であり、図2(f)波形における電圧Vrefが本来の動作電圧に回復してから出力信号が出始める。図2(g)中のt1はリカバリ時間であり決定要因はA点の電圧のリカバリ時間であって、この時間は寄生容量C1と電流I0と電圧差ΔVAで決まり(数10)で表される。 FIG. 2G shows the output of the amplifier 3, and the output signal starts to be output after the voltage Vref in the waveform of FIG. In FIG. 2 (g), t1 is the recovery time, and the determining factor is the recovery time of the voltage at the point A. This time is determined by the parasitic capacitance C1, the current I0, and the voltage difference ΔVA, and is expressed by (Equation 10). .
ここで、仮に電流、容量、抵抗の数値を代入して従来例とのリカバリ時間と比較してみる。例えば、I0=100μA、R1=1KΩ、R5=9KΩ、Vbe=0.7V、C1=10pFとして、従来例の(数1)で表されたΔVAをΔVAoldとした(数11)に代入すると、 Here, it is assumed that current, capacity, and resistance values are substituted and compared with the recovery time of the conventional example. For example, assuming that I0 = 100 μA, R1 = 1 KΩ, R5 = 9 KΩ, Vbe = 0.7 V, C1 = 10 pF, and ΔVA represented by (Equation 1) of the conventional example is substituted for ΔVAold, (Equation 11)
以上のように本実施の形態によれば消費電力を削減しつつ高速リカバリ時間を実現することが可能である。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize a fast recovery time while reducing power consumption.
本発明に係るカレントミラー回路は、低電力モード時にカレントミラー回路の電流を削減させて、消費電力の削減と高速リカバリ時間を同時に実現し、モード切り替え時の高速リカバリ時間と低消費電力に対応したカレントミラー回路であって、低消費電力モードを含むモード切り替え機能を有する半導体集積回路等として有用である。 The current mirror circuit according to the present invention reduces the current mirror circuit current in the low power mode to simultaneously reduce power consumption and fast recovery time, and supports fast recovery time and low power consumption during mode switching. The current mirror circuit is useful as a semiconductor integrated circuit having a mode switching function including a low power consumption mode.
1 電流分配回路
2 電流源
3 アンプ
1
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JP2003425171A JP2005184654A (en) | 2003-12-22 | 2003-12-22 | Current mirror circuit |
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CN110944424A (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-31 | 茂达电子股份有限公司 | Light emitting diode driving circuit with brightness control and driving method thereof |
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2003
- 2003-12-22 JP JP2003425171A patent/JP2005184654A/en active Pending
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CN110944424A (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-31 | 茂达电子股份有限公司 | Light emitting diode driving circuit with brightness control and driving method thereof |
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