[发明专利]半导体集成电路、传感器读取装置及传感器读取方法

说明书

传感器读取装置中，具有对来自传感器阵列(11)中所包含的各传感器元件的传感器信号进行放大并输出的功能的IC芯片(10)具备与各传感器元件相连接的多个信道放大器(111‑1～n)。当输出开关(114)导通，IC芯片(10)处于输出状态时，依次切换信道开关(112‑1～n)，从信道放大器(111‑1～n)依次输出传感器放大信号。当输出开关(114)断开，IC芯片(10)处于非输出状态时，使信道放大器(111‑1～n)的运算放大器的偏置电流降低来设为低功耗状态，并降低运算放大器的增益。

技术领域

本发明涉及具有依次读取从由多个传感器元件构成的传感器阵列提取出的电信号的功能的半导体集成电路、传感器读取装置及传感器读取方法。

背景技术

以往，使用将多个传感器元件排列成一列而构成的传感器阵列来读取图像的技术得到有效运用。在用于读取通过磁性墨水印刷于纸等的磁信息的磁读取装置中，作为传感器元件，使用将磁性转换为电信息的MR(Magnetro Resistive：磁阻)传感器。利用开关依次选择与各传感器元件逐个相连接的信道放大器的输出，从而能读取图像。

在这样的读取装置中，从传感器元件输出的电信号的振幅较为微弱。因此，对该电信号进行放大的信道放大器需要利用较大的增益来提高信号电平，并且需要将放大器中产生的噪声电平抑制得较低以确保较高的SNR(Signal to Noise Ratio：信噪比)。此外，在信道放大器中，也已知从传感器元件的输出信号中去除直流分量来得到较高的SNR的技术(例如，专利文献1)。

这里，为了实现低噪声化，信道放大器的偏置电流变得较高。由于信道放大器需要与传感器元件的个数对应，因此，例如，若设信道放大器的偏置电流为1mA、电源电压为5V，则在使用500个传感器元件的装置中，消耗电流达到500mA，功耗达到2.5W。由此，存在如下问题：伴随向装置供电的电源的高容量化而引起高成本化，因装置的发热而引起搭载在装置内部的元器件的寿命降低。

针对上述问题，提出了如下技术：进行仅将与信道放大器的输出相连接的开关处于导通状态的信道放大器设为驱动状态、在除此以外时设为低功耗状态的控制，由此来降低平均功耗(例如，专利文献2)。该功耗的下降描述为能通过将构成信道放大器的运算放大器的偏置源的电压值设为低于通常的驱动状态的值来实现。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2013－38764号公报

专利文献2：日本专利特开昭59-154511号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

当构成各信道放大器的运算放大器在输入级具备差动对晶体管时，在运算放大器的非反相输入端子与反相输入端子之间，有时会具有因2个晶体管的阈值电压的偏差而引起的偏移电压。通常，调整与运算放大器的非反相输入端子相连接的电压源的电压值，以使得该偏移电压为0。

然而，电压源的电压值的调整在运算放大器处于驱动状态时进行，因此，在运算放大器处于低功耗状态时，运算放大器的偏移电压相对于驱动状态的值发生变动，其结果是，所产生的偏移电压以信道放大器的较大的增益被放大。因而，输出级的偏移电压成为超过电源电压的值，运算放大器的输出中，输出与电源相同的电压(以下，表示为“跟随”)。此时，运算放大器内部的晶体管成为截止或不饱和状态等异常的状态。

若将信道放大器从这样的状态控制为驱动状态，则到截止的晶体管再次导通为止需要时间，信道放大器的响应时间增大。其结果导致超过扫描所需的收敛时间的要求，因此，需要采取降低时钟的频率等应对措施，存在动作速度下降的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种半导体集成电路，能实现低功耗化，而不降低动作速度。

解决技术问题所采用的技术方案