(57)【要約】【課題】時定数のばらつきの少ない時定数回路を提供する。【解決手段】ｐｎｐトランジスタＱ１と、ｐｎｐトランジスタＱ２と、電流源１と、初期化回路４と、充電用コンデンサ５と、基準電圧源６とを有する時定数回路において、初期化回路４が、充電用コンデンサ５の電位Ｖｃを接地電位に固定しもしくは充電用コンデンサに影響を与えないという２つの機能を選択的に提供する能力を持ち、ｐｎｐトランジスタＱ１のエミッタとｐｎｐトランジスタＱ２のエミッタと、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率の増減に比例して電流が変化する電流源１を接続し、ｐｎｐトランジスタＱ１のベースに基準電圧源６の基準電圧Ｖｒｅｆを接続し、ｐｎｐトランジスタＱ２のベースに充電用コンデンサ５と、初期化回路４を接続し、ｐｎｐトランジスタＱ１のコレクタ電流あるいはｐｎｐトランジスタＱ２のコレクタ電流を出力とする。【選択図】　　　　図１
2004147048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のｐｎｐトランジスタと、第２のｐｎｐトランジスタと、第１の電流源と、初期化回路と、充電用コンデンサと、基準電圧源とを有する時定数回路において、
初期化回路が、充電用コンデンサの電位を接地電位に固定しもしくは充電用コンデンサに影響を与えないという２つの機能を選択的に提供する能力を持ち、
第１のｐｎｐトランジスタのエミッタと第２のｐｎｐトランジスタのエミッタと、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率の増減に比例して電流が変化する第１の電流源を接続し、第１のｐｎｐトランジスタのベースに基準電圧源を接続し、第２のｐｎｐトランジスタのベースに充電用コンデンサと、初期化回路を接続し、第１のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流あるいは第２のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流を出力とすることを特徴とする時定数回路。
【請求項２】
請求項１にかかる時定数回路において、第２の電流源と、第３のｐｎｐトランジスタと、第４のｐｎｐトランジスタと、第５のｐｎｐトランジスタと、第１のｎｐｎトランジスタと、第２のｎｐｎトランジスタと、第３のｎｐｎトランジスタと、抵抗を備え、
第１のｐｎｐトランジスタのコレクタを第１のｎｐｎトランジスタのベースに接続し、前記第２のｐｎｐトランジスタのコレクタを接地し、第１のｎｐｎトランジスタのエミッタを接地し、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率の増減に比例して電流値が変化する第２の電流源を第３のｐｎｐトランジスタのエミッタに接続し、第３のｐｎｐトランジスタのコレクタを接地し、第３のｐｎｐトランジスタのベースを第２のｎｐｎトランジスタのベースに接続し、第２のｎｐｎトランジスタのエミッタを接地し、第２のｎｐｎトランジスタのコレクタを第４のｐｎｐトランジスタのベースと第４のｐｎｐトランジスタのコレクタと第５のｐｎｐトランジスタのベースを接続し、第４のｐｎｐトランジスタのエミッタと第５のｐｎｐトランジスタのエミッタと電源を接続し、第５のｐｎｐトランジスタのコレクタと第１のｎｐｎトランジスタのコレクタを接続することにより、前記第１のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流が、第３のｐｎｐトランジスタのベース電流よりも大きいか否かを検出することを特徴とする時定数回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の時定数回路を用いることを特徴とするパワーオンリセット回路。
【請求項４】
一定電流を二つのトランジスタに振り分けて流し、一方のトランジスタ側ではベースに基準電圧を印加し、もう一方のトランジスタ側ではベースに充電用コンデンサと充電用コンデンサのリセット回路とを接続し、充電用コンデンサをリセット後に充電を行い、基準電圧側のトランジスタの電流が増加する時期を検出して、上記リセット時からの時間を決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アナログ的に長時間のタイマー回路を構成する時定数回路に関する。さらに、本発明は、初期化回路を用いて充電用コンデンサの電位を接地電位に設定した後、初期化回路を開放状態に設定することによって定義される初期化の後、所定の時間が経過した後、出力する時定数回路に関する。特に、電源投入後、長時間のリセットパルスを出力することを特徴とするパワーオンリセット回路を構成するための時定数回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の動作をしているデジタル回路においては、ある一定の時間間隔を持ったパルスを発生させることは非常に簡単である。しかしながら、ある種の装置における電源投入時には、デジタル回路自体が正常に働いていないので、デジタル回路のパルスを用いて任意の幅の（長時間の）パルスを発生させることが困難である。このような場合には、アナログ回路からなる時定数回路を用いて長時間のパルスを発生させることが要求される。この場合、アナログ回路を用いて時定数回路を構成するには、コンデンサを微小な電流で、精度よく充電させることが要求される。しかも、このような回路においては小型化の要求があり、コンデンサをＩＣの内部に形成することとなるが、チップ内ではその面積が限られ小さな容量としなければならない。つまり、もともと小さな於容量に対してできるだけ微小な電流で充電することで、長時間のタイミングを確保しなければならない。そのためには充電電流値を精確にかつできるだけ小さくすることが必要となる。しかしながらアナログ回路でよく使用されるバイポーラトランジスタは、電流増幅率のばらつきが非常に大きいという問題がある。
【０００３】
アナログ回路を用いたタイマー回路の典型的な従来技術例を、図４を用いて説明する。タイマー回路は、初期化回路４と、充電用コンデンサ５と、基準電圧源６と、コンパレータ１０とから構成される。一方を接地した充電用コンデンサ５に初期化回路４とコンパレータ１０の一方の入力を接続し、コンパレータ１０のもう一方の入力に基準電圧源６を接続する。
【０００４】
このタイマー回路は、初期化回路４の動作によって充電用コンデンサ５の電荷を０に初期化し、初期化回路を解除した後にコンパレータ１０の入力電流を用いて充電用コンデンサ５を充電し、充電用コンデンサ５の充電電位Ｖｃが基準電圧源６の基準電圧Ｖｒｅｆを超えた時にコンパレータ１０出力が反転することを利用している。すなわち、電源電圧の立ち上がり期間中に、初期化回路４を動作させて充電用コンデンサ５の充電電位Ｖｃを接地電位に設定した後、初期化回路４を開放状態に設定することにより、コンパレータ１０の入力電流によって充電用コンデンサ５を充電して、電源の立ち上がりに同期して長時間のパルスを出力するパワーオンリセット回路を構成することが可能となる　（例えば、特許文献１参照）　。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６３−０３００２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記タイマー回路においては、充電用コンデンサ５の充電電流としてコンパレータ１０の入力電流を利用していることから、コンパレータ１０を構成するトランジスタの製造時に生じる電流増幅率のばらつきによって、充電電流がトランジスタの電流増幅率に比例して変化し、時定数のばらつきが大きくなるという問題がある。
【０００７】
また、上記タイマー回路においては、充電用コンデンサ５の充電電圧Ｖｃが、時間の経過とともに基準電圧Ｖｒｅｆ付近まで上昇したとき、充電用コンデンサ５を充電する充電電流が減少し、充電電流の時間直線性が悪化し、時定数回路の時定数の精度が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑み、例えばパワーオンリセット回路を構成する時定数回路において、時定数のばらつきの少ない回路構成を提供することを第１の課題とする。
【０００９】
さらに、本発明は、パワーオンリセット回路を構成するための時定数回路において、時定数の精度の低下を防止することを第２の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、アナログ回路で多用される２つのバイポーラトランジスタからなるコンパレータを用いて時定数回路を構成し、コンパレータを流れる一定電流を二つのトランジスタに振り分けて流し、その一方のトランジスタ側にほとんど一定電流が流れるように設定することによって、この電流の流れ初めの初期状態ではリニアな電流増加が得られるという原理を利用する。電流がリニアな期間は、コンデンサの充電時間と充電電圧とが比例するので、時間設定が容易であるが、電流が徐々に増加してくると、残りの他方のトランジスタ側にも電流が流れ始め、この時点でリニアリティが崩れてくる。したがって、この残りの他方のトランジスタ側の電流の流れ初めを、精度よく検出することが必要となる。
【００１１】
そして、微小電流を発生させるために、バイポーラトランジスタの電流増幅の逆を利用する。つまりバイポーラトランジスタのエミッタ（またはコレクタ）電流からベース電流を得る。バイポーラトランジスタは、ベース電流とエミッタ（コレクタ）電流の間には電流増幅率（ｈＦＥ）が非常に大きいという課題があり、さらにこの電流増幅率は製造ばらつきで７０〜２００％であり、温度変化でばらつきがさらに加速されるという問題がある。したがって、本発明においては、電流増幅率に依存しない回路構成とし、コンデンサは小型化を計るために外付けでなくＩＣチップに内蔵させて充電する構成とした。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明にかかる時定数回路は、第１のｐｎｐトランジスタと、第２のｐｎｐトランジスタと、第１の電流源と、初期化回路と、充電用コンデンサと、基準電圧源とを有する時定数回路において、初期化回路が、充電用コンデンサの電位を接地電位に固定しもしくは充電用コンデンサに影響を与えないという２つの機能を選択的に提供する能力を持ち、第１のｐｎｐトランジスタのエミッタと第２のｐｎｐトランジスタのエミッタと、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率の増減に比例して電流が変化する第１の電流源を接続し、第１のｐｎｐトランジスタのベースに基準電圧源を接続し、第２のｐｎｐトランジスタのベースに充電用コンデンサと、初期化回路を接続し、第１のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流あるいは第２のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流を出力とする時定数回路である。
【００１３】
この構成によれば、充電用コンデンサを初期化後、第２のｐｎｐトランジスタのベース電流を、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率に依存しない充電電流として利用し、充電用コンデンサを充電し、第１のｐｎｐトランジスタと第２のｐｎｐトランジスタを用いて基準電圧と充電用コンデンサの電位を比較し、充電用コンデンサの電位が基準電圧付近に到達したときに信号を出力する。充電用コンデンサへの充電がｐｎｐトランジスタの電流増幅率に依存しない第２のトランジスタのベース電流のみによって行われるために、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率に依存しない時定数をもつ時定数回路が構成され、第１の課題を解決することができる。
【００１４】
さらに、本発明にかかる時定数回路は、上記時定数回路において、第２の電流源と、第３のｐｎｐトランジスタと、第４のｐｎｐトランジスタと、第５のｐｎｐトランジスタと、第１のｎｐｎトランジスタと、第２のｎｐｎトランジスタと、第３のｎｐｎトランジスタと、抵抗を備え、第１のｐｎｐトランジスタのコレクタを第１のｎｐｎトランジスタのベースに接続し、前記第２のｐｎｐトランジスタのコレクタを接地し、第１のｎｐｎトランジスタのエミッタを接地し、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率の増減に比例して電流値が変化する第２の電流源を第３のｐｎｐトランジスタのエミッタに接続し、第３のｐｎｐトランジスタのコレクタを接地し、第３のｐｎｐトランジスタのベースを第２のｎｐｎトランジスタのベースに接続し、第２のｎｐｎトランジスタのエミッタを接地し、第２のｎｐｎトランジスタのコレクタを第４のｐｎｐトランジスタのベースと第４のｐｎｐトランジスタのコレクタと第５のｐｎｐトランジスタのベースを接続し、第４のｐｎｐトランジスタのエミッタと第５のｐｎｐトランジスタのエミッタと電源を接続し、第５のｐｎｐトランジスタのコレクタと第１のｎｐｎトランジスタのコレクタを接続することにより、前記第１のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流が、第３のｐｎｐトランジスタのベース電流よりも大きいか否かを検出することにより、精度の良い時定数をもつ時定数回路である。
【００１５】
この構成によれば、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率に依存しない第３のｐｎｐトランジスタのベース電流を第２のｎｐｎトランジスタのベースに入力し、第２のｎｐｎトランジスタより出力されるｎｐｎトランジスタの電流増幅率に比例して変化する電流を、第４のｐｎｐトランジスタと第５のｐｎｐトランジスタによって構成されるカレントミラー構造によって、第５のｐｎｐトランジスタのコレクタより出力している。第１のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流を第１のｎｐｎトランジスタにより増幅し、第１のｎｐｎトランジスタのコレクタより出力される。時定数回路の出力は第５のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流と第１のｎｐｎトランジスタのコレクタ電流の大小関係により決定される。出力を決定する前記２つの電流は、それぞれｎｐｎトランジスタの電流増幅率に比例して変化するため、出力のｎｐｎトランジスタの電流増幅率に対する依存性は存在しない。すなわち、第１のｐｎｐトランジスタのコレクタ電流と、トランジスタの電流増幅率により変化しない第３のｐｎｐトランジスタのベース電流の大小関係により出力が決定される。出力を決定する境界条件の電流値を第２のトランジスタのコレクタ電流に対して十分に小さく設定することで、充電電流が十分な直線性を持った領域で時定数を決定することが可能となり、第２の課題を解決することが出来る。
【００１６】
さらに、本発明は、時定数回路において、一定電流を二つのトランジスタに振り分けて流し、一方のトランジスタ側ではベースに基準電圧を印加し、もう一方のトランジスタ側ではベースにコンデンサとコンデンサのリセット回路とを接続し、コンデンサをリセット後に充電を行い、基準電圧側のトランジスタの電流が増加する時期を検出して、上記リセット時からの時間を決定している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる時定数回路の第１の実施の形態を、図１の回路図を用いて説明する。時定数回路は、第１の電流源１およびｐｎｐトランジスタＱ１ならびにｐｎｐトランジスタＱ２とからなるコンパレータ１０と、初期化回路４と、充電用コンデンサ５と、基準電圧源６とを有して構成される。ｐｎｐトランジスタの電流増幅率をｈＦＥ１とする。ｐｎｐトランジスタＱ２のベース電位、すなわち、充電用コンデンサ５の充電電圧をＶｃとする。第１の電流源１は、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率に比例して電流が変化する電流源である。初期化回路４は、初期化期間中に充電用コンデンサ５の充電電圧Ｖｃを接地電圧に固定する能力を持ち、初期化期間の終了と同時に開放状態となる能力を有する。
【００１８】
第１の電流源１の例として図３に示す回路を用いる。第１の電流源１は、ｐｎｐトランジスタＱ９、ｐｎｐトランジスタＱ１２と、ｐｎｐトランジスタＱ１３と、ｎｐｎトランジスタＱ１０と、ｎｐｎトランジスタＱ１１と、第３の電流源３とを有して構成される。第３の電流源３は電流値Ｉ１の定電流源である。
【００１９】
ｐｎｐトランジスタＱ９、ｐｎｐトランジスタＱ１２、ｐｎｐトランジスタＱ１３のエミッタは、それぞれ電圧源Ｖｃｃに接続される。ｐｎｐトランジスタＱ９のコレクタは、エミッタが接地されたｎｐｎトランジスタＱ１０のコレクタおよびベースと、エミッタが接地されたｎｐｎトランジスタＱ１１のベースに接続される。ｐｎｐトランジスタＱ９のベースは他端が接地された第３の電流源３に接続される。
【００２０】
ｐｎｐトランジスタＱ１２のコレクタは、自己のベースとｐｎｐトランジスタＱ１３のベースに接続されるとともに、ｎｐｎトランジスタＱ１１のコレクタに接続される。ｐｎｐトランジスタＱ１２のベースは、ｐｎｐトランジスタＱ１３のベースに接続される。
【００２１】
ｐｎｐトランジスタＱ１３のコレクタは第１の電流源１の出力とされる。
【００２２】
ｎｐｎトランジスタＱ１０とｎｐｎトランジスタＱ１１は、カレントミラーを構成する。ｐｎｐトランジスタＱ１２とｐｎｐトランジスタＱ１３はカレントミラーを構成する。
【００２３】
次に、回路の具体的な動作を説明する。第３の電流源３の電流Ｉ１は、ｐｎｐトランジスタＱ９により増幅される。このとき、ｐｎｐトランジスタＱ９のコレクタ電流はｈＦＥ１・Ｉ１となる。ｎｐｎトランジスタＱ１０とｎｐｎトランジスタＱ１１、ｐｎｐトランジスタＱ１２とｐｎｐトランジスタＱ１３はそれぞれカレントミラー構造を構成するので、ｐｎｐトランジスタＱ１３のコレクタ電流はｐｎｐトランジスタＱ９のコレクタ電流と等しく、ｈＦＥ１・Ｉ１となる。これにより、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率の増減に比例して変化する第１の電流源１が構成される。
【００２４】
図１において、初期化回路４が動作しているときを考える。このとき、充電用コンデンサ５は放電され続け、充電電圧Ｖｃ＝０を維持している。このとき充電電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒｅｆに比べて十分低いため、第１の定電流源１の電流はほぼすべてｐｎｐトランジスタＱ２を流れ、ｐｎｐトランジスタＱ１のコレクタ電流はほぼ０となる。
【００２５】
次に、初期化回路４が初期化を終了した後を考える。このとき、初期化回路４は開放状態にあり、充電用コンデンサ５はｐｎｐトランジスタＱ２のベース電流のみによって充電される。このとき、ｐｎｐトランジスタＱ２のエミッタ、コレクタ間を流れる電流はｈＦＥ１・Ｉ１である。ｐｎｐトランジスタＱ２のベース電流はエミッタ電流の１／ｈＦＥ１であるので、ベース電流はＩ１となり、充電用コンデンサ５はｐｎｐトランジスタの電流増幅率によって変化することがない一定の電流によって充電される。このため、充電電圧Ｖｃの時間と電圧の関係は直線的になる。
【００２６】
充電用コンデンサ５に対する充電が進み、充電電圧Ｖｃが上昇し、基準電圧Ｖｒｅｆ近傍になると、ｐｎｐトランジスタＱ１，ｐｎｐトランジスタＱ２によって構成されるコンパレータ１０が動作し、ｐｎｐトランジスタＱ１のコレクタあるいはｐｎｐトランジスタＱ２のコレクタより出力が行われる。
【００２７】
このように、この実施の形態では、充電用コンデンサ５をｐｎｐトランジスタＱ２のベース電流である微小電流Ｉ１で充電するために、ｐｎｐトランジスタＱ１およびｐｎｐトランジスタＱ２ならびに第１の電流源１からなるコンパレータ１０を用いて、微小定電流で充電できるようにした。
【００２８】
第２の実施の形態にかかる時定数回路を、図２を用いて説明する。第２の実施の形態にかかる時定数回路は、第１の電流源１、ｐｎｐトランジスタＱ１、ｐｎｐトランジスタＱ２、初期化回路４、充電用コンデンサ５、基準電圧源６からなる第１の実施の形態にかかる時定数回路と、第２の電流源２と、ｐｎｐトランジスタＱ３と、ｎｐｎトランジスタＱ４と、ｐｎｐトランジスタＱ６と、ｐｎｐトランジスタＱ７と、ｎｐｎトランジスタＱ５と、抵抗Ｒ１と、ｎｐｎトランジスタＱ８とを有して構成される。
【００２９】
ｐｎｐトランジスタＱ１のコレクタは、エミッタが接地されたｎｐｎトランジスタＱ５のベースに接続される。ｐｎｐトランジスタＱ２のコレクタは、接地される。第２の電流源２は、一端が電圧源Ｖｃｃに接続され、他端がコレクタが接地されたｐｎｐトランジスタＱ３のエミッタに接続される。ｐｎｐトランジスタＱ３のベースは、エミッタが接地されたｎｐｎトランジスタＱ４のベースに接続される。
【００３０】
ｐｎｐトランジスタＱ６、ｐｎｐトランジスタＱ７のエミッタは、それぞれ電圧源Ｖｃｃに接続される。ｐｎｐトランジスタＱ６のコレクタは、自己のベースとｐｎｐトランジスタＱ７のベースに接続されるとともに、ｎｐｎトランジスタＱ４のコレクタに接続される。ｐｎｐトランジスタＱ７のベースは、ｐｎｐトランジスタＱ６のベースに接続されるとともに、ｎｐｎトランジスタＱ４のコレクタに接続される。ｐｎｐトランジスタＱ７のコレクタは、ｎｐｎトランジスタＱ５のコレクタと、エミッタが接地されたｎｐｎトランジスタＱ８のベースに接続される。
【００３１】
ｎｐｎトランジスタＱ８のコレクタは、一端が電圧源Ｖｃｃに接続された抵抗Ｒ１の他端に接続されるとともに、時定数回路の出力とされる。
【００３２】
ｐｎｐトランジスタの電流増幅率をｈＦＥ１とする。ｐｎｐトランジスタＱ２のベース電位、すなわち充電用コンデンサ５の充電電位をＶｃとする。第１の電流源１、第２の電流源２はそれぞれｐｎｐトランジスタの電流増幅率に比例して電流が変化する電流源であり、その電流値をそれぞれｈＦＥ１・Ｉ１、ｈＦＥ１・Ｉ２とする。初期化回路４は、初期化期間中に充電用コンデンサ５の充電電圧Ｖｃを接地電圧に固定する能力を持ち、初期化期間の終了と同時に開放状態となる能力を有する。抵抗Ｒ１は、一端を電源あるいは電圧源Ｖｃｃに接続され、もう一端を出力に接続された抵抗であり、ｎｐｎトランジスタＱ８のＯＮ、ＯＦＦによって出力電圧を変化させる。
【００３３】
ｐｎｐトランジスタＱ１とｐｎｐトランジスタＱ２および第１の電流源１はコンパレータ１０を構成する。ｐｎｐトランジスタＱ６とｐｎｐトランジスタＱ７はカレントミラーを構成する。第２の電流源２とｐｎｐトランジスタＱ３によって、ｐｎｐトランジスタＱ３のベースを出力とする定電流源を構成する。すなわち、ｐｎｐトランジスタＱ３のベース電流はエミッタ電流の１／ｈＦＥ１であり、定第２の電流源２はｈＦＥ１・Ｉ２であることから、ｐｎｐトランジスタＱ３のベース電流はｐｎｐトランジスタの電流増幅率によらずＩ２となる。これにより、ｐｎｐトランジスタの電流増幅率に依存しない微小電流を出力する定電流源を構成している。
【００３４】
ｎｐｎトランジスタＱ４、ｎｐｎトランジスタＱ５、ｐｎｐトランジスタＱ６、ｐｎｐトランジスタＱ７、ｎｐｎトランジスタＱ８及び抵抗Ｒ１によりｎｐｎトランジスタＱ４のベース電流とｎｐｎトランジスタＱ５のベース電流を比較し、ｎｐｎトランジスタＱ４のベース電流が多いときはＬｏレベルを、ｎｐｎトランジスタＱ５のベース電流が多いときはＨｉｇｈレベルをそれぞれ出力する機能を持つ回路を構成している。
【００３５】
次に、回路の具体的な動作を説明する。最初に初期化回路４が動作しているときを考える。このとき、充電用コンデンサ５は放電され続け、充電電圧Ｖｃ＝０を維持している。このとき充電電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒｅｆに比べて十分低いため、定第１の電流源１の電流はほぼすべてｐｎｐトランジスタＱ２を流れ、ｐｎｐトランジスタＱ１のコレクタ電流ＩＱ１はほぼ０となる。よってｎｐｎトランジスタＱ５のコレクタ電流は前述のｐｎｐトランジスタＱ７のコレクタ電流より十分に小さくなり、ｎｐｎトランジスタＱ８のトランジスタがＯＮし、出力はＬｏレベルとなる。
【００３６】
次に、初期化回路４が動作終了後を考える。このとき、初期化回路４は開放状態のため、充電用コンデンサ５はｐｎｐトランジスタＱ２のベース電流のみによって充電される。今、ｐｎｐトランジスタＱ１、ｐｎｐトランジスタＱ２のコレクタ電流をそれぞれＩＱ１、ＩＱ２とすると、それぞれは以下の式で表現することが出来る。
【００３７】
ここで、ＶＴ＝ｋ・Ｔ／ｑ　であり、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電気素量とする。
【００３８】
【数１】
2004147048.tif 000003
【００３９】
初期化回路４動作終了直後、充電用コンデンサ５の充電電圧Ｖｃは基準電圧Ｖｒｅｆに比べて十分低いため、第１の定電流源１の電流はほぼすべてがｐｎｐトランジスタＱ２を流れ、ＩＱ１はほぼ０となる。このとき、ＩＱ１＜＜ＩＱ２であるため、ＩＱ２＝ｈＦＥ１・Ｉ１と近似することが出来る。
【００４０】
すなわち、充電用コンデンサ５は充電電流Ｉ１によって充電させる。よって、初期化回路４の動作終了時間をｔ＝０とすると、Ｖｃ＝Ｉ１／Ｃ１・ｔとなり、時間に比例して電圧Ｖｃは上昇する。この関係式は、ＩＱ１＜＜ＩＱ２なる条件を満たしているかぎり成立し続ける。
【００４１】
初期化後、充電電圧Ｖｃが基準電圧Ｖｒｅｆに比べて十分低い電圧である期間では、ＩＱ１はほぼ０であるため、ｎｐｎトランジスタＱ５のコレクタ電流は前述のｐｎｐトランジスタＱ７のコレクタ電流より十分に小さくなり、ｎｐｎトランジスタＱ８がＯＮし、出力はＬｏレベルとなる。この状態はＩＱ１がｎｐｎトランジスタＱ４のベース電流よりも小さい期間中継続する。このＩＱ１がｎｐｎトランジスタＱ４のベース電流を超えたとき、ｎｐｎトランジスタＱ５のコレクタ電流がｐｎｐトランジスタＱ７のコレクタ電流よりも大きくなり、ｎｐｎトランジスタＱ８がＯＦＦし、出力はＨｉレベルとなる。このパルス反転の境界条件はＩＱ１＝Ｉ２となる。
【００４２】
式（２）より時間の経過とともに充電電圧Ｖｃが上昇すると、充電用コンデンサ５の充電電流は減少していくことは明らかであるが、Ｉ２とＩ１を同程度の大きさに設定することにより、パルス反転までの期間はＩＱ１＞＞ＩＱ２を満たすことが可能である。このとき、充電電流は十分な直線性を保ち、その値はほぼＩ１になる。この条件下ではパルス反転がおきる充電電圧Ｖｃは式（２）と境界条件より、
【００４３】
【数２】
2004147048.tif 000004
【００４４】
である。通常ｈＦＥは１に対して十分に大きいため、以下の式によって近似することが可能となる。
【００４５】
【数３】
2004147048.tif 000005
【００４６】
よって、初期化回路４動作終了後からパルス反転までの時間は式（３）より
【００４７】
【数４】
2004147048.tif 000006
【００４８】
となる。また、初期化回路４に、電源電圧の立ち上がり期間中に、充電用コンデンサ５の電位を接地電位に設定したのち初期化回路４を開放状態に設定する機能を有する回路を用いることにより、電源の立ち上がりに同期して長時間のリセットパルスを出力することを特徴とするパワーオンリセット回路を構成することが可能となる。
【００４９】
この実施の形態では、電流増幅率（ｈＦＥ）依存性を吸収するために、カレントミラー回路を構成する二つのトランジスタ系において、一方では、ｎｐｎトランジスタＱ５のように検出用電流をベースに入力させ、ｈＦＥ倍する。もう一方では、ｎｐｎトランジスタＱ４のように一定電流を１／ｈＦＥ倍に絞り込んだ電流を入力させて、絞った電流をさらにｈＦＥ倍している。すなわち、一方のトランジスタ系に検出用の電流を入力させ、残り一方のトランジスタ系に別の一定電流をベース電流に変換して入力させ、両系統の電流のバランスが崩れる所を検出するようにしている。ここでｎｐｎトランジスタＱ８をインバータとして用いて、バランスが崩れる点を検出している。
【００５０】
以上の説明では、本発明にかかる時定数回路をパワーオンリセット回路に用いることを想定して説明したが、本発明は、遅延回路などその他の時定数回路として使用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、２つのｐｎｐトランジスタと、トランジスタ電流増幅率の増減に比例して変化をする電流源によって構成される、コンパレータの入力電流を充電用コンデンサの充電電流として利用し、時定数を決定している時定数回路である。この構成とすることによって、トランジスタの製造条件に依存しない微小電流を用いて充電用コンデンサを充電することが可能となり、トランジスタの製造条件に依存しない時定数回路を構成することができる。
【００５２】
また、コンパレータの出力を、トランジスタの製造条件により変化しない微小電流値と比較することにより、充電電流が十分な時間直線を持つ期間中に時間の計測を終え、精度の高い時定数回路を構成することができる。
【００５３】
この時定数回路を用いて、電源電圧に同期して精度の良い長時間のパルスを出力するパワーオンリセット回路を構成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる時定数回路の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる時定数回路の構成図。
【図３】ｐｎｐトランジスタの電流増幅率に比例して電流値が変化する電流源の構成を示す図。
【図４】従来の時定数回路の構成図。
【符号の説明】
１　第１の電流源
２　第２の電流源
３　第３の電流源
４　初期化回路
５　充電用コンデンサ
６　基準電圧源
１０　コンパレータ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ９、Ｑ１２、Ｑ１３　ｐｎｐトランジスタ
Ｑ４、Ｑ５、Ｑ８、Ｑ１０、Ｑ１１　ｎｐｎトランジスタ
ｈＦＥ１　ｐｎｐトランジスタの電流増幅率
Ｖｃ　ｐｎｐトランジスタＱ２のベース電位、すなわち充電用コンデンサ５の充電電圧
Ｖｒｅｆ　基準電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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