(57)【要約】【課題】  温度を検出する機能を有する半導体集積回路装置において、温度の検出に使用する電圧の温度依存性を大きくするためには、動作電源電圧を高くする必要があった。【解決手段】  温度に比例した第１の電流を出力する温度電流変換回路と、温度依存性が極めて小さい第２の電流を出力する定電流源回路と、前記第１の電流から前記第２の電流を差分に比例する第３の電流を出力する電流減算回路と、前記第３の電流を電圧に変換する電流電圧変換回路とを具備することで、低い動作電源電圧下において、温度依存性の大きい電圧を生成することが可能になる。【選択図】図４
2006125902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化に応じた第１の電流を出力する温度電流変換回路と、
前記第１の電流に比べて温度依存性が小さい第２の電流を出力する定電流源回路と、
前記第１の電流と前記第２の電流の差分に相当する第３の電流を入力し、前記第３の電流を電圧に変換し出力する電流電圧変換回路とを具備することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体集積回路装置において、
前記温度電流変換回路は、
電源電位を与える電源線と、
接地電位を与える基準線と、
その一端子が前記電源線に接続された第１のＭＯＳトランジスタと、前記第１のＭＯＳの他端子が接続された第１の抵抗と、前記第１の抵抗に接続され複数個が並列接続されたＰＮ接合ダイオードとからなり、前記基準線で終端された第１の電流経路と、
その一端子が前記電源線に接続された第２のＭＯＳトランジスタと、前記第２のＭＯＳの他端子が接続されたＰＮ接合ダイオードとからなり、前記基準線で終端された第２の電流経路と、
前記電源線と前記温度電流変換回路の出力端子との間に第３のＭＯＳトランジスタが接続された第３の電流経路と、
非反転入力端子が前記第１のＭＯＳトランジスタの他端子に接続され、反転入力端子が前記第２のＭＯＳトランジスタの他端子に接続され、その出力端子が前記第１乃至第３のＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続された第１の演算増幅回路とを有することを特徴とした半導体集積回路装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体集積回路装置において、
前記温度電流変換回路は、
電源電位を与える電源線と、
接地電位を与える基準線と、
その一端子が前記電源線に接続された第４のＭＯＳトランジスタと、前記第４のＭＯＳの他端子が接続された第２の抵抗と、前記第２の抵抗に接続された第３の抵抗と、前記第３の抵抗に接続され複数個が並列接続されたＰＮ接合ダイオードとからなり、前記基準線で終端された第４の電流経路と、
前記第４のＭＯＳの他端子に接続された第４の抵抗と、前記第４の抵抗に接続されたＰＮ接合ダイオードとからなり、前記基準線で終端された第５の電流経路と、
前記電源線と前記温度電流変換回路の出力端子との間に第５のＭＯＳトランジスタが接続された第６の電流経路と、
非反転入力端子が前記第２の抵抗と前記第３の抵抗の接続点に接続され、反転入力端子が前記第４の抵抗と前記ＰＮ接合ダイオードとの接続点に接続され、その出力端子が前記第４および第５のＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続された第２の演算増幅回路とを有することを特徴とした半導体集積回路装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体集積回路装置において、
前記温度電流変換回路は、
電源電位を与える電源線と、
接地電位を与える基準線と、
その一端子が前記電源線に接続された第６のＭＯＳトランジスタと、前記第６のＭＯＳの他端子に接続された第５の抵抗と、前記第５の抵抗に接続され複数個が並列接続されたＰＮ接合ダイオードとからなり、第６の抵抗を介して前記基準線で終端された第７の電流経路と、
その一端子が前記電源線に接続された第７のＭＯＳトランジスタと、前記第７のＭＯＳの他端子に接続されたＰＮ接合ダイオードとからなり、前記第６の抵抗を介して前記基準線で終端された第８の電流経路と、
前記電源線と前記温度電流変換回路の出力端子との間に第８のＭＯＳトランジスタが接続された第９の電流経路と、
非反転入力端子が前記第６のＭＯＳトランジスタの他端子に接続され、反転入力端子が前記第７のＭＯＳトランジスタの他端子に接続され、その出力端子が前記第６乃至第８のＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続された第３の演算増幅回路とを有することを特徴とした半導体集積回路装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体集積回路装置において、
前記温度電流変換回路は、
電源電位を与える電源線と、
接地電位を与える基準線と、
その一端子が前記電源線に接続された第９のＭＯＳトランジスタと、前記第９のＭＯＳの他端子が接続された第７の抵抗と、前記第７の抵抗に接続された第８の抵抗と、前記第８の抵抗に接続され複数個が並列接続されたＰＮ接合ダイオードとからなり、第９の抵抗を介して前記基準線で終端された第１０の電流経路と、
前記第９のＭＯＳの他端子に接続された第１０の抵抗と、前記第１０の抵抗に接続されたＰＮ接合ダイオードとからなり、第９の抵抗を介して前記基準線で終端された第１０の電流経路と、
前記第９のＭＯＳの他端子と前記温度電流変換回路の出力端子との間に接続された第１１の抵抗とからなる第１１の電流経路とを有し、
非反転入力端子が前記第７の抵抗と前記第８の抵抗の接続点に接続され、反転入力端子が前記第１０の抵抗と前記ＰＮ接合ダイオードとの接続点に接続され、その出力端子が前記第９のＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続された第４の演算増幅回路とを有することを特徴とした半導体集積回路装置。
【請求項６】
請求項３に記載の半導体集積回路装置において、
前記電流電圧変換回路は、
第１の基準電位が接続された非反転入力端子と、前記温度電流変換回路の出力端子が接続された反転入力端子とを有する第５の演算増幅回路と、
前記温度電流変換回路の出力端子と前記電流電圧変換回路の出力端子とを接続するように介在する第１２の抵抗とを有し、
前記電流電圧変換回路の出力端子に発生する電位が前記第１の基準電位と等しくなるように制御し、
前記温度電流変換回路が出力する第１の電流と前記定電流源回路が出力する第２の電流との差分に比例した前記第３の電流を生成し、前記第３の電流を前記第１２の抵抗に流すことで、温度に比例した電圧を出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体集積回路装置において、
前記第１の基準電位に、前記第５のＭＯＳトランジスタのドレイン端子に発生する電圧を用いることを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項８】
請求項６に記載の半導体集積回路装置において、
前記第１の基準電位に、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との接続点に発生する電圧または、前記第４の抵抗と前記第４の抵抗に接続されたＰＮ接合ダイオードとの接続点に発生する電圧を用いることを特徴とした半導体集積回路装置。
【請求項９】
請求項５に記載の半導体集積回路装置において、
前記電流電圧変換回路は、
第１の基準電位が接続された非反転入力端子と、前記温度電流変換回路の出力端子が接続された反転入力端子とを有する第５の演算増幅回路と、
前記温度電流変換回路の出力端子と前記電流電圧変換回路の出力端子とを接続するように介在する第１２の抵抗とを有し、
前記電流電圧変換回路の出力端子に発生する電位が前記第１の基準電位と等しくなるように制御し、
前記温度電流変換回路が出力する第１の電流と前記定電流源回路が出力する第２の電流との差分に比例した前記第３の電流を生成し、前記第３の電流を前記第１２の抵抗に流すことで、温度に比例した電圧を出力することを特徴とする半導体集積回路装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体集積回路装置において、
前記第１の基準電位に、第７の抵抗と前記第８の抵抗との接続点に発生する電圧または、前記第１０の抵抗と前記第１０の抵抗に接続されたＰＮ接合ダイオードとの接続点に発生する電圧を用いることを特徴とした半導体集積回路装置。
【請求項１１】
請求項２及至５に記載の半導体集積回路装置において、
前記定電流源回路は、
前記電源線と前記基準線との間に、第１３の抵抗と第１０のＭＯＳトランジスタが直列接続され、
前記基準線と温度電流変換回路の出力端子との間に第１１のＭＯＳトランジスタが接続され、
前記第１３の抵抗と前記第１０のＭＯＳトランジスタとを接続する接続点の電位が入力される非反転入力端子と、第２の基準電位が入力される反転入力端子とを有する第６の演算増幅回路の出力端子が前記第１０及び前記第１１のＭＯＳトランジスタのゲート端子に接続されていることを特徴とした半導体集積回路装置。
【請求項１２】
請求項２及至５に記載の半導体集積回路装置において、
前記定電流源回路は、
前記基準線と温度電流変換回路の出力端子の間に第１４の抵抗が接続されていることを特徴とした半導体集積回路装置。
【請求項１３】
アンテナを構成するコイルと、
請求項１及至１２のいずれかに記載の半導体集積回路装置を搭載する非接触電子装置であって、
前記コイルが前記半導体集積回路装置のアンテナ接続端子に接続されていることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の非接触電子装置であって、
前記コイルが請求項１及至１１のいずれかに記載の半導体集積回路装置上に設けられた配線層を用いて形成されることを特徴とする非接触電子装置。
【請求項１５】
アンテナを構成するコイルと、
請求項１及至１２のいずれかに記載の半導体集積回路装置と、
前記半導体集積回路装置の出力信号を入力し電源回路に出力信号を送る制御回路とを備え、
前記電源回路の温度変化にともなう電圧変動を補償することを特徴とする非接触電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度を測定する機能を有する半導体集積回路装置に係り、特に、半導体集積回路装置に搭載される温度電圧変換回路に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
カード内に半導体集積回路装置及びアンテナを搭載した、いわゆる非接触型ＩＣカードは、リーダ・ライタ装置と半導体集積回路装置との間で情報の交換を行い、非接触型ＩＣカードが保持しているデータの送信、リーダ・ライタから送信されたデータの保持など様々な機能を実現する。
非接触型ＩＣカードに搭載された半導体集積回路装置は、リーダ・ライタ装置から供給された高周波信号を、非接触型ＩＣカードに搭載されたアンテナで受信し、アンテナの両端に発生した電圧を整流及び平滑化し内部回路の動作に必要な内部電圧を形成する。
近年、この非接触型ＩＣカードに対する高機能化の要求が高まっている。これに伴い、非接触型ＩＣカードに搭載される半導体集積回路装置の消費電流が増大し、十分な内部電圧を生成することが困難になりつつあり、リーダ・ライタとの通信距離を拡大するためには、内部に搭載する回路の低電圧動作化が必要である。
【０００３】
従来、半導体集積回路装置の周囲温度を測定するために、ダイオードやＭＯＳトランジスタの温度特性を利用することで温度を電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換回路などによって、信号処理が容易なディジタル信号に変換していた（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１には、周囲温度を検出して行う制御をワンチップで行うことが可能となる半導体集積回路装置が記載されている。また、特許文献２には、温度判定をするときのみ動作することにより、消費電流を低減し、動作電流によるチップの温度上昇を低減して正確な温度判定を可能とする温度検出回路が記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１や特許文献２に示される手段において、温度の検出に使用する電圧の温度依存性を大きくするためには、複数のダイオードやＭＯＳトランジスタを直列接続することが必要であった。そのため、回路の動作電源電圧が高くなり、低い電源電圧下における動作が困難であるという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３０７０１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２５８１１１号公報
【特許文献３】特開平１１−４５１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、低い動作電源電圧下において、大きな温度依存性を持つ電圧を出力することが可能である温度電圧変換回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
→主な請求項挿入
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、本発明に係る半導体集積回路装置及び非接触電子装置は、温度に比例した第１の電流を出力する温度電流変換回路と、温度依存性が極めて小さい第２の電流を出力する定電流源回路と、前記第１の電流から前記第２の電流を差分に比例する第３の電流を出力する電流減算回路と、前記第３の電流を電圧に変換する電流電圧変換回路とを具備することで、温度依存性の大きい電圧を生成する機能を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、本発明に係る半導体集積回路装置及び非接触電子装置は、低い動作電源電圧下においても、温度依存性の大きい電圧を生成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る半導体集積回路装置及び非接触電子装置について、添付図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の半導体集積回路装置及び非接触電子装置の第１の実施例を示す基本構成のブロック図である。
図１において、Ｕ１は非接触電子装置、Ｕ２は非接触電子装置Ｕ１に搭載される半導体集積回路装置、Ｌ１は非接触電子装置Ｕ１に搭載されるアンテナである。アンテナＬ１と並列に接続された容量Ｃ１は、共振回路を構成する。半導体集積回路装置Ｕ２は、電源回路Ｕ３、内部回路Ｕ４、及びアンテナＬ１を接続するためのアンテナ端子ＬＡ及びＬＢを有している。
【００１２】
図２に、非接触電子装置Ｕ１の構造を示す。
非接触電子装置Ｕ１は、樹脂モールドされたプリント基板Ｕ１１によってカードの形態を成す。外部のリーダ・ライタＵ１４からの電磁波を受けるアンテナＬ１は、プリント基板Ｕ１１の配線により形成される渦巻き状のコイルＵ１２によって構成される。１個のＩＣチップＵ１３で構成された半導体集積回路装置Ｕ２は、プリント基板Ｕ１１に実装され、ＩＣチップＵ１３にアンテナとなるコイルＵ１２が接続される。
【００１３】
リーダ・ライタＵ１４からの電磁波を受けたアンテナＬ１は、アンテナ端子ＬＡ及びＬＢに高周波の交流信号を出力する。交流信号は、部分的に情報信号（データ）によって変調されている。
本発明は、典型的には外部と入出力端子をカードの表面に持たない非接触電子装置、いわゆる非接触型ＩＣカードに適用される。勿論、非接触インターフェースと入出力のための端子を持つデュアルタイプＩＣカードに用いても良い。また、特に限定はされないが、半導体集積回路装置Ｕ２は、公知の半導体集積回路装置の製造技術によって、単結晶シリコン等のような１個の半導体基板上に形成される。
【００１４】
図３に、図１に示した半導体集積回路装置上にアンテナコイルを形成した構造を示す。
外部のリーダ・ライタからの電磁波を受けるアンテナＬ１は、半導体集積回路装置Ｕ１５の上の配線層によって形成される渦巻状のコイルＵ１６によって構成され、半導体集積回路装置Ｕ１５上のアンテナ端子ＬＡ及びＬＢに接続される。このように、非接触電子装置とは、カードの形態を成す非接触型ＩＣカードに限定されるものではない。
【００１５】
図１において、電源回路Ｕ３は、整流回路、平滑容量から構成される。勿論、電源回路Ｕ３が出力する電圧ＶＤＤが所定の電圧レベルを超えないように制御するレギュレータ回路を設けても良い。
電源回路Ｕ３が出力する電圧ＶＤＤが、内部回路Ｕ４の電源電圧ＶＤＤとして供給される。内部回路Ｕ４は、受信回路Ｕ５、送信回路Ｕ６、制御部Ｕ７、メモリＵ８、Ａ／Ｄ変換回路Ｕ９、温度電圧変換回路Ｕ１０から構成される。受信回路Ｕ５は、非接触電子装置に備えられるアンテナＬ１によって受信された交流信号に重畳された情報信号を復調してディジタルの情報信号として制御部Ｕ７に供給する。送信回路Ｕ６は、制御部Ｕ７から出力されるディジタル信号の情報信号を受け、アンテナＬ１が受信している交流信号を同情報信号によって変調する。リーダ・ライタＵ１４は、アンテナＬ１からの電磁波の反射が上記変調によって変化するのを受けて、制御部Ｕ７からの情報信号を受信する。メモリＵ８は制御部Ｕ７との間で復調された情報データや送信データの記録などに利用される。温度電圧変換回路Ｕ１０は、温度を電圧に変換し、電圧信号ＶｏｕｔとしてＡ／Ｄ変換回路Ｕ９に出力する。Ａ／Ｄ変換回路Ｕ９は、温度電圧変換回路Ｕ１０から出力された電圧Ｖｏｕｔをディジタル信号に変換し、制御部Ｕ７に供給する。
【００１６】
図４は、本実施例の半導体集積回路装置に搭載される温度電圧変換回路Ｕ１０の基本構成を示すブロック図である。
【００１７】
図４において、温度に比例した電流Ｉａを出力する温度電流変換回路Ｂ１と、温度依存性が極めて小さい一定電流を出力する定電流源回路Ｂ２と、前記出力電流Ｉａから前記出力電流Ｉｂを減算した差分電流に比例した電流Ｉｃを出力する電流減算回路Ｂ３と、電流を電圧に変換する電流電圧変換回路Ｂ４とから構成され、電流電圧変換回路Ｂ４から温度に比例した出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。
【００１８】
図５に、本実施例の半導体集積回路装置に搭載される温度電圧変換回路Ｕ１０の基本的回路構成図を示す。
図５において、温度電圧変換回路は、温度電流変換回路Ｂ１と定電流源回路Ｂ２と電流減算機能を有する電流電圧変換回路Ｂ５から構成され、前記温度電流変換回路Ｂ１は、電源電圧端子とグランド端子の間に、ＭＯＳトランジスタＭ１と抵抗Ｒ１とＮ個が並列接続されたＰＮ接合ダイオードＤ１が直列接続され、電源電圧端子とグランド端子の間に、ＭＯＳトランジスタＭ２とＰＮ接合ダイオードＤ２が直列接続され、非反転入力端子（＋）が前記ＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン端子に接続され、反転入力端子（−）が前記ＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン端子に接続された演算増幅回路Ａ１の出力端子が前記ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２のゲート端子に接続され、前記ＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン端子の電圧Ｖ１と前記ＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン端子の電圧Ｖ２が等しくなるように制御され、前記演算増幅回路Ａ１の出力端子にゲート端子が接続されたＭＯＳトランジスタＭ３から出力電流Ｉａが得られ、前記定電流源回路Ｂ２は、電源電圧端子とグランド端子の間に、前記ＭＯＳトランジスタＭ３と直列に接続され、温度依存性が極めて小さい一定電流Ｉｂを出力し、前記電流電圧変換回路Ｂ３は、非反転入力端子（＋）に基準電圧Ｖ４が入力され、反転入力端子（−）が前記ＭＯＳトランジスタＭ３と前記定電流源回路Ｂ２の接続点に接続された演算増幅回路Ａ２の出力端子と、前記ＭＯＳトランジスタＭ３と定電流源回路Ｂ２の接続点との間に抵抗Ｒ２が接続され、前記ＭＯＳトランジスタＭ３と前記定電流源回路Ｂ２の接続点に発生する電圧Ｖ３が基準電圧Ｖ４と等しくなるように制御され、前記演算増幅回路Ａ２の出力端子から出力電圧Ｖｏｕｔが得られる。
以下、図５の動作原理を説明する。ここでは、説明を簡略化するために、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２のトランジスタサイズは等しいものとする。
演算増幅回路Ａ１の帰還動作により、式（１）が満たされる。
Ｖ１＝Ｖ２  …（１）
前述のように、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２のトランジスタサイズが等しいことから、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２に流れる電流Ｉ１及びＩ２は等しい。また、前掲の特許文献３には、出力電圧の温度依存性と電源電圧依存性が小さい、シリコンのバンドギャップ値とほぼ等しい基準電圧を発生するバンドギャップ基準電圧発生回路の動作原理と、電源電圧が１．２５Ｖ以下でも動作が可能な基準電圧発生回路が記載されている。この特許文献３を引用すれば、ダイオードの順方向電圧ＶＦは式（２）となる。
ＶＦ＝ＶＴ・ｌｎ（ＩＦ／Ｉｓ）  …（２）
ただし、ＶＴ＝ｋＴ／ｑ  （Ｔは絶対温度（Ｋ）、ｑは素電荷、ｋはボルツマン定数）
ここで、ＶＴは熱電圧、Ｉｓは飽和電流、ＩＦはダイオードに流れる電流を表す。式（１）及び式（２）より、抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧ΔＶＦは、式（３）となる。
ΔＶＦ＝ＶＴ・ｌｎＮ  …（３）
したがって、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２に流れる電流Ｉ１は、式（４）となり、温度に比例した特性を持つ。
Ｉ１＝ΔＶＦ／Ｒ１＝（１／Ｒ１）・ＶＴ／ｌｎＮ  …（４）
ここで、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２とＭＯＳトランジスタＭ３のゲート・ソース間電圧が等しいことから、ＭＯＳトランジスタＭ３に流れる電流Ｉａは、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２に流れる電流Ｉ１に比例した電流になり、この電流Ｉａが前記温度電圧変換回路Ｂ１の出力電流となる。
前記演算増幅回路Ａ２の帰還動作により、前記出力電流Ｉａと定電流源回路Ｂ２が流す電流Ｉｂの差分電流Ｉｃが抵抗Ｒ２に流れる。これより、出力電圧Ｖｏｕｔは、式（５）のように表される。
Ｖｏｕｔ＝Ｖ４−Ｒ２・Ｉｃ  …（５）
ここで、出力電流Ｉａが式（４）に比例していることから、出力電流Ｉａが温度に比例することは明らかである。
したがって、前記差分電流Ｉｃが温度に比例することは明確であり、抵抗Ｒ２の抵抗値を調整することで、出力電圧Ｖｏｕｔの温度依存性が容易に変更できることがわかる。
【００１９】
図６に、本実施例の温度電圧変換回路Ｕ１０が出力する電圧信号Ｖｏｕｔの特性を示す。
式（５）から、出力電圧Ｖｏｕｔは基準電圧Ｖ４を基準に、温度に比例した特性を示す。例えば、温度測定範囲を温度Ｔ１からＴ２の範囲とした場合、出力電圧Ｖｏｕｔが、後段に接続されるＡ／Ｄ変換回路の入力範囲内に入るように抵抗Ｒ２の抵抗値を調整すれば、Ａ／Ｄ変換回路の最大分解能を活かすことが容易になる。また、基準電圧Ｖ４を低くすることで、温度電圧変換回路をより低い電源電圧下での動作も可能になる。
【実施例２】
【００２０】
図７は、実施例１の図１及び図５で示した半導体集積回路装置の温度電圧変換回路を構成する定電流源回路Ｂ２の構成を示す回路図である。
本実施例の定電流源回路Ｂ２は、電源電圧ＶＤＤとグランドの間に抵抗Ｒ３とＭＯＳトランジスタＭ４を直列接続し、非反転入力端子（＋）を抵抗Ｒ３とＭＯＳトランジスタＭ４の接続点に接続し、反転入力端子（−）に基準電圧Ｖ５を入力した演算増幅回路Ａ３の出力電圧を、ＭＯＳトランジスタＭ４及びソース端子をグランド端子に接続したＭＯＳトランジスタＭ５のゲート端子に接続した構成である。本実施例の温度電流変換回路Ｂ１及び電流電圧変換回路Ｂ５は、図５に示したものと同じである。
【００２１】
抵抗Ｒ３の両端には、一定の電圧（ＶＤＤ−Ｖ５）が印加されるため、ＭＯＳトランジスタＭ４に流れる電流Ｉ３は、式（６）のように表される。
Ｉ３＝（ＶＤＤ−Ｖ５）／Ｒ３  …（６）
抵抗Ｒ３の温度依存性が極めて小さければ、ＭＯＳトランジスタＭ４に流れる電流Ｉ３の温度依存性は極めて小さくなる。したがって、電源電圧ＶＤＤが一定であり、ＭＯＳトランジスタＭ５に流れる電流Ｉｂの温度依存性が、前記温度電流変換回路Ｂ１の出力電流Ｉａに比べ小さくなる程度に、抵抗Ｒ３の温度依存性が極めて小さければ、ＭＯＳトランジスタＭ５に流れる電流Ｉｂを温度依存性が極めて小さい一定電流を出力する定電流源回路Ｂ２の出力電流として利用できる。
【実施例３】
【００２２】
図８は、実施例１の図１及び図５で示した半導体集積回路装置の温度電圧変換回路を構成する定電流源回路Ｂ２の他の構成を示す回路図である。
本実施例の定電流源回路Ｂ２は、温度電流変換回路Ｂ１の出力端子とグランドの間に抵抗Ｒ４を接続した構成である。本実施例の温度電流変換回路Ｂ１及び電流電圧変換回路Ｂ５は、図５及び図７に示したものと同じである。
図５で示したように、温度電流変換回路Ｂ１の出力端子の電圧Ｖ３は、電流電圧変換回路Ｂ５を構成する演算増幅回路Ａ２の帰還動作によって、演算増幅回路Ａ２の反転入力端子（−）に入力される電圧Ｖ４と等しい。
【００２３】
入力電圧Ｖ４は一定であることから、抵抗Ｒ４の両端には電圧Ｖ４が印加されることになる。したがって、抵抗Ｒ４に流れる電流Ｉｂは式（７）のように表される定電流になる。
Ｉｂ＝Ｖ４／Ｒ４  …（７）
このように演算増幅回路Ａ２の帰還動作を利用することで、電源電圧ＶＤＤが変動しても一定の電流を出力することが可能になると共に、定電流源Ｂ２を抵抗Ｒ４だけで構成することができるため、チップ面積を小さくすることが可能になる。
【実施例４】
【００２４】
図９は、実施例１の図１及び図５で示した半導体集積回路装置の温度電圧変換回路を構成する温度電流変換回路Ｂ１の他の構成を示す回路図である。
本実施例の温度電流変換回路Ｂ１は、図５におけるＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２の代わりに、演算増幅回路Ａ１の出力電圧がゲート端子に印加されたＭＯＳトランジスタＭ６のドレイン端子と、演算増幅回路Ａ１の非反転入力端子（＋）及び反転入力端子（−）の間にそれぞれ抵抗Ｒ５及びＲ６を接続したものである。このようにすることで、図５で示した温度電流変換回路Ｂ１におけるＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２と同等の機能を実現すると共に、ＭＯＳトランジスタＭ６のドレイン端子に、温度依存性が極めて小さい電圧Ｖ６を得ることができるものである。
ここでは、説明を簡略化するために、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２のトランジスタサイズは等しいものとする。
【００２５】
式（４）から、ＭＯＳトランジスタＭ６のドレイン端子に発生する電圧Ｖ６は、前記ダイオードＤ２の順方向電圧ＶＦ２と抵抗Ｒ６の両端に発生する電圧の和で表されることから、式（８）のように表される。
Ｖ６＝ＶＦ２＋（Ｒ６／Ｒ１）・ＶＴ・ｌｎＮ  …（８）
特許文献３にも示されるように、Ｒ６の値を調整することで、ＭＯＳトランジスタＭ６のドレイン端子に発生する電圧Ｖ６は、温度依存性が極めて小さいバンドギャップ基準電圧となる。
【００２６】
したがって、出力電圧Ｖ６を電流電圧変換回路Ｂ５を構成する演算増幅回路Ａ２の非反転入力端子（＋）に入力することで、温度電流変換回路Ｂ１の出力端子電圧Ｖ３は、該出力電圧Ｖ６と等しくなり、抵抗Ｒ４が定電流源として動作することが可能になる。
このように、温度電流変換回路Ｂ１に定電圧源としての機能を付加することで、演算増幅回路Ａ２の非反転入力端子（＋）に入力するための別の基準電圧回路が不要となり、チップ面積を小さくすることが可能になる。
また、ＭＯＳトランジスタＭ３及びＭ６のドレイン端子も同電位になることから、ＭＯＳトランジスタが有するドレインコンダクタンスの影響による電流誤差が極めて小さくなり、温度電圧変換回路の出力電圧Ｖｏｕｔの電圧誤差を小さくすることも可能になる。
【実施例５】
【００２７】
図１０は、実施例１の図１及び図５で示した半導体集積回路装置の温度電圧変換回路を構成する温度電流変換回路Ｂ１のまた別の構成を示す回路図である。
本実施例の温度電流変換回路Ｂ１は、図５で示した温度電流変換回路Ｂ１を構成するダイオードＤ１及びＤ２のカソード端子とグランド端子の間に、抵抗Ｒ７を挿入した構成である。
このとき、式（８）と同様に、ＭＯＳトランジスタＭ１のドレイン端子に発生する電圧Ｖ１、及び、ＭＯＳトランジスタＭ２のドレイン端子に発生する電圧Ｖ２を算出すると、式（９）のようになる。
Ｖ１＝Ｖ２＝ＶＦ１＋（２・Ｒ７／Ｒ１）・ＶＴ・ｌｎＮ  …（８）
図９と同様に、本実施例において抵抗Ｒ７の値を設定することで、ＭＯＳトランジスタＭ１及びＭ２のドレイン端子に、温度依存性が極めて小さい出力電圧Ｖ１及びＶ２を得ることが可能になる。
したがって、出力電圧Ｖ１またはＶ２を温度依存性が極めて小さい基準電圧として使用することができ、実施例４と同様の効果を得ることができる。
また、抵抗Ｒ７には、ＭＯＳトランジスタＭ１に流れる電流Ｉ１の２倍の電流が流れるため、図９で示した抵抗Ｒ５及びＲ６の抵抗値の半分にすることができ、チップ面積を小さくすることが可能になる。
【実施例６】
【００２８】
図１１は、実施例１の図１及び図５で示した半導体集積回路装置の温度電圧変換回路を構成する温度電流変換回路Ｂ１の更に別の構成を示す回路図である。
本実施例の温度電流変換回路Ｂ１は、図５におけるＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ３の代わりに、演算増幅回路Ａ１の出力電圧がゲート端子に印加されたＭＯＳトランジスタＭ７のドレイン端子と、演算増幅回路Ａ１の非反転入力端子（＋）及び反転入力端子（−）及び温度電流変換回路Ｂ１の出力端子の間に抵抗Ｒ８及びＲ９及びＲ１０をそれぞれ接続することで、図１０で示した温度電流変換回路Ｂ１におけるＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ３と同等の機能を実現するものである。
【００２９】
一般に、同一チップ内の隣接配置されたＭＯＳトランジスタの相対誤差に比べ、同一チップ内の隣接配置された抵抗の相対誤差が小さいことから、本実施例のように抵抗によって電流を分配することで、温度電流変換回路Ｂ１の出力電流Ｉａの誤差を低減することが可能になる。
以上、本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、図５において、ＰＭＯＳトランジスタを用いて回路が構成されているが、ＮＭＯＳ用いて構成することも可能である。
図１の非接触電子装置において、電源回路、受信部、送信部、制御部、メモリを複数の半導体集積回路装置で構成するものであっても良い。この発明は、温度を測定する機能を有する半導体集積回路装置及び非接触電子装置に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の半導体集積回路装置及び非接触電子装置の第１の実施例の基本構成図。
【図２】アンテナと本発明の半導体集積回路装置とを有する非接触電子装置の配線基板及びリーダ・ライタの斜視図。
【図３】チップ上の配線層によって形成されるアンテナコイルを有する半導体集積回路装置の上面図。
【図４】実施例１の半導体集積回路装置に搭載される温度電圧変換回路の基本構成図。
【図５】実施例１の半導体集積回路装置に搭載される温度電圧変換回路の基本的回路構成図。
【図６】図５に示した温度電圧変換回路の温度-電圧変換特性図。
【図７】図５に示した定電流源回路の一例を示す回路図。
【図８】図５に示した定電流源回路の他の構成を示す回路図。
【図９】図５に示した温度電流変換回路の他の構成を示す回路図。
【図１０】図５に示した温度電流変換回路のまた別の構成を示す回路図。
【図１１】図５に示した温度電流変換回路の更に別の構成を示す回路図。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ１〜Ａ３…演算増幅回路、
Ｂ１…温度-電流変換回路、
Ｂ２…定電流源回路、
Ｂ３…電流減算回路、
Ｂ４〜Ｂ５…電流電圧変換回路、
Ｃ１…共振容量、
Ｄ１〜Ｄ２…ＰＮ接合ダイオード
Ｉａ,Ｉｂ,Ｉｃ,Ｉ１,Ｉ２,Ｉ３…電流、
Ｌ１…アンテナ、
ＬＡ〜ＬＢ…アンテナ接続端子、
Ｍ１〜Ｍ６…ＭＯＳトランジスタ、
Ｒ１〜Ｒ１０…抵抗、
Ｖ１〜Ｖ６…各接続点の電圧、
ＶＤＤ…電源電圧、
Ｖｏｕｔ…出力電圧、
Ｕ１…非接触電子装置、
Ｕ２…半導体集積回路装置、
Ｕ３…電源回路、
Ｕ４…内部回路、
Ｕ５…受信回路、
Ｕ６…送信回路、
Ｕ７…制御部、
Ｕ８…メモリ、
Ｕ９…Ａ／Ｄ変換回路、
Ｕ１０…温度電圧変換回路、
Ｕ１１…プリント基板、
Ｕ１２…コイル、
Ｕ１３…ＩＣチップ、
Ｕ１４…リーダ・ライタ、
Ｕ１５…半導体集積回路装置、
Ｕ１６…半導体集積回路装置上の配線層で形成されるコイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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