JPS59221672A - Current detecting circuit - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make a high-speed response possible by feeding constantly a constant-bias current to a current detecting circuit consisting of MOSFETs connected in series. CONSTITUTION:Field effect transistors MOSFETs 1 and 2 applied with bias voltages VB1 and VB2 are connected in series, and a signal current source 4 and a bias current source 6 are connected to the source of the FET2. Further, a reference power source is connected to the drain of the FET1, and a source follower circuit 5 is connected to the connection point between both FETs 1 and 2. When the signal current of the signal current source 4 and the bias current of the bias current source 6 are denoted as I and IS respectively and the gate potential of the FET1 is represented as V, the source potential VS of the FET2 is as shown by an equation (where A is a constant, L is the gate length of the FET1, and W is the gate width of the FET2), so the signal current I is calculated. Then, even when the signal current I is zero, neither of the FETs 1 and 2 enters a floating state because of the bias current IB, and a high-speed response is made possible.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はアナログＭＯ８％積回路において微小電流を検
出する電流検出回路に関τる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a current detection circuit for detecting minute current in an analog MO8% product circuit.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

一般にアナログＭＯＳ集積回路においては、微小電流乞
遅れ時間なく検出でることが重要である場合が多い。例
えば測光システムにおける微小光による微小電流の検出
である。In general, in analog MOS integrated circuits, it is often important to be able to detect minute currents without any delay. An example is the detection of a minute current using a minute amount of light in a photometry system.

このような微小電流の検出に用いられる従来の電流検出
回路な第１図に示で。この電流検出回路はＭＯＳ）ラン
ジスタ１，２とソースフォロワ回路５で構成されており
、ＭＯＳ）ランジスタ１゜２のゲートにはそれぞれバイ
アス電圧ｖ、、、Ｖ、、が印加されている。ＭＯＳ）ラ
ンジスタ１のドレインは基準電源に接続され、ＭＯＳ）
ランジスタ１のソースとＭＯＳ）ランジスタ２のドレイ
ンが接続され、ソースフォロワ回路５はこの接続点の電
位ン検出でる。検出てべき信号電流源４は、ＭＯＳトラ
η次、夕２のソースに接続されている。このためＭＯＳ
）う沙入夕・２のソースは等節約に大きな静電容量３ン
介して接地されている。この静電容量３は検出対象であ
る微小電流が集積回路の広い領域から集められろことが
多いため、この電流の流入する、あるいは流出する領域
が広い面積にわたって存在でることにより生ずるもので
ある。ＭＯＳトランジスタ１．２のゲートにはそれぞれ
所定のバイアス刊圧Ｖａ＋　ｒ　％ｕが印加されている
ので、ＭＯＳトランジスタ１．２は飽和領域で動作でる
。A conventional current detection circuit used to detect such minute currents is shown in FIG. This current detection circuit is composed of MOS transistors 1 and 2 and a source follower circuit 5, and bias voltages v, , , V, are applied to the gates of the MOS transistors 1 and 2, respectively. MOS) The drain of transistor 1 is connected to the reference power supply, MOS)
The source of the transistor 1 and the drain of the MOS transistor 2 are connected, and the source follower circuit 5 detects the potential at this connection point. The signal current source 4 to be detected is connected to the source of the MOS transistor ηth order and source 2. For this reason, MOS
) The source of 2 is grounded through a large capacitance 3 to save energy. This capacitance 3 is generated because the small current to be detected is often collected from a wide area of the integrated circuit, and the area into which this current flows in or out exists over a wide area. Since a predetermined bias voltage Va+ r %u is applied to the gates of the MOS transistors 1.2, the MOS transistors 1.2 operate in the saturation region.

この従来の電流検出回路の動作を説明でる。信号電流源
４による電流′ｌｆＩとでると、定常状態ではＭＯＳト
ランジスタ１のソースのｔＪｔ　位Ｖｓは、ＭＯＳトラ
ンジスタ１が飽和状態で動作しているので、次式の如く
なる。The operation of this conventional current detection circuit will now be explained. When the current 'lfI from the signal current source 4 is generated, the tJt level Vs of the source of the MOS transistor 1 in a steady state becomes as shown in the following equation since the MOS transistor 1 operates in a saturated state.

Ｖｓ　＝ｖｏ　−Ａ　（Ｌ／Ｗ　＞ＪＴ　　　　　　−
（１）ただし、　Ｖｏ＋ＸＭＯＳ　）ランジスタ１のゲ
ートの電位、ＬおよびＷはそれぞれＭＯＳ　トランジス
タ１のゲート長とゲート幅、Ａは酸化膜厚等で錠まる定
数である。ソースフォロワ回路５により（１）式の電位
変化？検出丁れば、電流値■がわかる。Vs = vo −A (L/W > JT −
(1) However, Vo+XMOS) The potential of the gate of the transistor 1, L and W are the gate length and gate width of the MOS transistor 1, respectively, and A is a constant determined by the oxide film thickness, etc. Potential change in equation (1) due to source follower circuit 5? If detected, the current value (■) can be determined.

しかしながら、この従来の電流検出回路では次のよ５な
問題点がある。丁なわち、信号電流源４から信号電流の
供給がない場合は信号電流源４の出力端が開方状態とな
り、ＭＯＳ）ランジスタ１゜２のソースがフローティン
グ状態となる。そのため、このソース領域は熱電子放出
等の効果によって電位が上昇する。したがって再び信号
電流源４から信号電流が通流しはじめても、まずＭＯＳ
トランジスタ２０ンースの電位ン下降させて、続いてＭ
ＯＳ）ランジスタ１のソースの電位を下降させた後、は
じめて（１）式であられされる゛電位を検出することが
できる。このようにこの電流検出回路では検出に不感時
間があるため、急速な応答が要求されるシステムでは用
いることができなかったわ〔発明の目的〕 本発明は上記事情？青磁してなされたもので、不感時間
のない高速応答が可能な電流検出回路？提供することン
目的とする。However, this conventional current detection circuit has the following five problems. That is, when no signal current is supplied from the signal current source 4, the output end of the signal current source 4 is in an open state, and the source of the MOS transistor 1.2 is in a floating state. Therefore, the potential of this source region increases due to effects such as thermionic emission. Therefore, even if the signal current starts to flow from the signal current source 4 again, first the MOS
The potential of transistor 20 is lowered, and then M
Only after lowering the potential of the source of transistor 1 (OS) can the potential given by equation (1) be detected. As described above, this current detection circuit has a dead time in detection, so it could not be used in a system that requires a rapid response. [Objective of the Invention] The present invention does not meet the above-mentioned circumstances. A current detection circuit made of celadon and capable of high-speed response with no dead time? The purpose is to provide.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この目的を達成するために本発明による電流検出回路は
、常に一定のバイアス電流Ｙ通流でるバイアス電流源７
備えたことを特徴とｆる。To achieve this purpose, the current detection circuit according to the present invention uses a bias current source 7 that always passes a constant bias current Y.
It is characterized by the fact that it is equipped with

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明ン図示の一実施例に基づいて説明する。第２
図に本実施例による電流検出口Ｗｊｔ示す。この電流検
出回路も従来と同様に、ＭＯＳ）ランジスタ１，２とソ
ースフォロワ回路５で構成されており、さらにバイアス
電流源６ン有している点に特徴がある。ＭＯＳ）ランジ
スタ１．２はソノケートに加えられたバイアスミＬ圧ｖ
Ｂ、　、　ｖ８２により飽和領域で動作てる。ＭＯＳ）
ランジスタ１のドレインは基準電源に接続され、ＭＯＳ
）ランジスタ１のソースとＭＯＳ）ラン′ジスタ２のド
レインが接続されている。この接続点の電位ケ検出でる
ソースフォロワ回路５は、Ｄ／ｌ０８）ランジスタ５ａ
とＭＯＳ）ランジスタ５ｂにより構成されている。検出
丁べき信号電流源４はＭＯＳ）ランジスタ２のソースに
接続されており、バイアス直流源６も同じくＭＯＳトラ
ンジスタ２のソースに接続されている。なお、この電流
検出回路においてもＭＯＳ）ランジスタ２のソースに等
測的に太きな静電容量３乞介して接地されている。The present invention will be explained below based on an illustrated embodiment. Second
The figure shows a current detection port Wjt according to this embodiment. This current detection circuit is also comprised of MOS transistors 1 and 2 and a source follower circuit 5, as in the prior art, and is further characterized in that it has a bias current source 6. MOS) The transistor 1.2 is the bias L pressure v applied to the sonocate.
B, , v82 is operating in the saturation region. MOS)
The drain of transistor 1 is connected to the reference power supply, and the MOS
) The source of transistor 1 and the drain of transistor 2 are connected. The source follower circuit 5 that detects the potential of this connection point is a transistor 5a
and MOS) transistor 5b. A signal current source 4 to be detected is connected to the source of the MOS transistor 2, and a bias DC source 6 is also connected to the source of the MOS transistor 2. In this current detection circuit as well, the source of the MOS transistor 2 is grounded via a thick capacitor 3 equimetrically.

次に本実施例による電流検出回路の動作を説明する。測
定丁べき信号電流源４の信号電流ＹＩ。Next, the operation of the current detection circuit according to this embodiment will be explained. Signal current YI of signal current source 4 to be measured.

バイアス電流源６のバイアス電流％’Ｉａと′４−ると
（１）式と同様に次式が成立てる。When the bias current %'Ia and '4- of the bias current source 6 are calculated, the following equation is established similarly to equation (1).

Ｖ８＝Ｖ−Ａ（Ｌ／Ｗ）ＥＴ−・・・（２）バイアス電
流■８はあらかじめわかっているから。V8=V-A(L/W)ET-...(2) Bias current ■8 is known in advance.

ソースフォロワ回路５によりＭＯＳトランジスタ２のソ
ースの電位ＶｓＹ検出てれば、（２）式により信号電流
工がわかる。そして信号電流の供給がない場合でも、バ
イアス電流源６から常にバイアス直流ＩＩｌカ供給され
ているからＭＯＳ）ランジスタ１．２のソースがフロー
ティング状態になることはなく、この電流検出回路は常
に検出可能な定常状態となっている。したがって信号電
流がＪｉｂ流丁れば不感時間がなく直ちに検出できる。If the potential VsY of the source of the MOS transistor 2 is detected by the source follower circuit 5, the signal current factor can be determined from equation (2). Even when no signal current is supplied, the bias DC current is always supplied from the bias current source 6, so the source of the MOS transistor 1.2 will never be in a floating state, and this current detection circuit can always detect the current. It is in a steady state. Therefore, if the signal current is JIB style, there is no dead time and it can be detected immediately.

集積回路化した場合のバイアス電流源６の具体例ン第３
図、第４図に示す。第３図の具体例はＭＯＳトランジス
タ７により構成されており、そのソースは接地され、ゲ
ートには所定のバイアス電。Specific example of bias current source 6 when implemented as an integrated circuit Part 3
It is shown in Fig. 4. The specific example shown in FIG. 3 is composed of a MOS transistor 7, whose source is grounded and whose gate is connected to a predetermined bias voltage.

圧Ｖｅ　力印加され、ドレインはＭＯＳ）ランジスタ２
のソースに接続されている。バイアス電圧Ｖｓ　Ｙ調節
することによりバイアス電流Ｉｓ乞制御できる。Pressure Ve force is applied, drain is MOS) transistor 2
connected to the source. The bias current Is can be controlled by adjusting the bias voltage VsY.

第４図に示す具体例はＭＯＳ）ランジスタ８により構成
され、そのソース、ゲートは共に接地され、ドレインは
ＭＯＳトランジスタ２Ｊ、ノースに接続されている。ゲ
ート下の１燭値゛成圧Ｙ例えばイオン・インプランテー
ション等の１呵値制御手段ＩＣＪ−って制御して、バイ
アス電流１．Ｉ’ｌ調節できる。The specific example shown in FIG. 4 is composed of a MOS transistor 8, whose source and gate are both grounded, and whose drain is connected to the MOS transistor 2J, north. The bias current 1.0 is controlled by a value control means ICJ, such as ion implantation, for example, for ion implantation. I'l can be adjusted.

なお、本発明による′電流検出回路はｎチャンネル集積
回路によってもＰチャ〉・ネル集、債回路によっても同
泌に実現できることはいうまでもない。It goes without saying that the current detection circuit according to the present invention can be realized simultaneously by an n-channel integrated circuit, a p-channel integrated circuit, or a bonded circuit.

〔発明の効用〕[Efficacy of invention]

以上の通り、本発明によれば、遅れ時間なく、倣小成流
ケ簿出てろことが可能であり、高速応答が要求されるｄ
４１１光システムの電流検出装置として最適である−As described above, according to the present invention, it is possible to output a small copy flow without delay time, and d
Ideal as a current detection device for the 411 optical system.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来の電流検出回路の回路図、第２図は本発明
の一実施例による電流検出回りの回路図、第３図、第４
図はそれぞれ同電流検出回路のバイアス電流源の具体例
ン示す回路図である。 １．２・・・ＭＯＳ）ランジスタ、３・・・ｎ’ｔ６＠
１．１・・・信号電流源、５・・・ソースフォロワ回路
、６・・・バイアス電流源。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清第１図 手続補正書（方式） 昭和困年・・９月２日 特許庁長官　　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和団年特許願第９６０３１号 ２、発明の名称 電流検出回路 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３０７）東京芝浦電気株式会社Fig. 1 is a circuit diagram of a conventional current detection circuit, Fig. 2 is a circuit diagram of a current detection circuit according to an embodiment of the present invention, Figs.
Each figure is a circuit diagram showing a specific example of a bias current source of the same current detection circuit. 1.2...MOS) transistor, 3...n't6@
1.1... Signal current source, 5... Source follower circuit, 6... Bias current source. Applicant's agent Kiyoshi Inomata Figure 1 procedural amendment (method) September 2nd, 1947 Director-General of the Patent Office Kazuo Wakasugi 1, Indication of the case Showa Dan Patent Application No. 96031 2, Invention Name Current Detection Circuit 3, Relationship with the Amended Person Case Patent Applicant (307) Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ゲートに所定のバイアス電圧が印加され、ドレインが基
準電源に接続された第１のＭＯＳ）ランジスタと、ゲー
トに所定のバイアス電圧が印加され、ドレインが前記第
１のＭＯＳ）ランジスタのソースに接続された第２のＭ
ＯＳ）ランジスタと、この第２のＭＯＳ）ランジスタの
ドレインの電位変化ケ検出てる電位検出手段と？備え、
前記第２のＭＯＳ）ランジスタのソースに流入でる信号
電流を前記電位検出手段により検出てる電流検出回路に
おいて、 前記第２のＭＯＳ　）ランジスタのソースに常に一定の
バイアス電流ケ流入させるバイアス電流源を備えたこと
？特徴とする′電流検出回路。[Scope of Claims] A first MOS (MOS transistor) transistor whose gate has a predetermined bias voltage applied thereto and whose drain is connected to a reference power supply; A second M connected to the source of the transistor
OS) transistor and potential detection means that detects potential changes at the drain of this second MOS) transistor? Prepare,
The current detection circuit detects a signal current flowing into the source of the second MOS transistor by the potential detection means, further comprising a bias current source that always causes a constant bias current to flow into the source of the second MOS transistor. Was it? Features: Current detection circuit.