JP2001118025A - Threshold detecting circuit, thershold adjusting circuit, and squaring circuit - Google Patents

Threshold detecting circuit, thershold adjusting circuit, and squaring circuit

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JP2001118025A
JP2001118025A JP30125699A JP30125699A JP2001118025A JP 2001118025 A JP2001118025 A JP 2001118025A JP 30125699 A JP30125699 A JP 30125699A JP 30125699 A JP30125699 A JP 30125699A JP 2001118025 A JP2001118025 A JP 2001118025A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a threshold detecting circuit and a threshold adjusting circuit which is suitable to a squaring circuit which can obtain a high-precision multiplication result with a relatively low soursce voltage and the squaring circuit. SOLUTION: A 1st current corresponding to a reference voltage Vref is supplied to an NMOS transistor(TR) 113, a 2nd current which is higher than the 1st current by a level allowed as a detection error is supplied to a PMOS TR 114, and a current which is the difference between the 1st and 2nd currents is supplied to an NMOS TR 115, and the threshold of the NMOS TR 115 is detected and reference bias voltages of the NMOS TRs 115 and 132 are adjusted by an operational amplifier 121 so that the threshold becomes equal to the reference voltage Vref, thus obtaining the voltage which is the square of an input voltage Vin.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、しきい値検出回
路、しきい値調整回路、および二乗回路に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a threshold detection circuit, a threshold adjustment circuit, and a squaring circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、アナログ信号を入力し、入力
されたアナログ信号を乗算する乗算回路が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a multiplication circuit for inputting an analog signal and multiplying the input analog signal.

【0003】図4は、従来の乗算回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional multiplication circuit.

【0004】図4に示す乗算回路400には、直流電圧
Vdが重畳されたアナログ電圧vdが入力される入力端
子411と、各一端が入力端子411に共通接続された
2つのNMOSトランジスタ412,413と、それら
NMOSトランジスタ412,413のゲートに接続さ
れた入力端子414,415とが備えられている。入力
端子414には直流電圧Vgが重畳されたアナログ電圧
vgが入力され、入力端子415には直流電圧Vgが入
力される。
[0004] A multiplication circuit 400 shown in FIG. 4 has an input terminal 411 to which an analog voltage vd on which a DC voltage Vd is superimposed is input, and two NMOS transistors 412 and 413 each having one end commonly connected to the input terminal 411. And input terminals 414, 415 connected to the gates of the NMOS transistors 412, 413. An analog voltage vg on which the DC voltage Vg is superimposed is input to the input terminal 414, and the DC voltage Vg is input to the input terminal 415.

【0005】また、この乗算回路400には、各一方の
入力側がNMOSトランジスタ412,413の各他端
に接続された電流電圧変換回路416,417と、それ
ら電流電圧変換回路416,417の各他方の入力側に
共通接続された入力端子418が備えられている。電流
電圧変換回路416は、演算増幅回路416aと抵抗素
子416bから構成されており、電流電圧変換回路41
7は、演算増幅回路417aと抵抗素子417bから構
成されている。また、入力端子418には直流電圧Vd
が入力される。
The multiplying circuit 400 has current-voltage converting circuits 416 and 417 each having one input connected to the other end of each of the NMOS transistors 412 and 413, and the other of the current-voltage converting circuits 416 and 417. Is provided with an input terminal 418 that is commonly connected to the input side. The current-voltage conversion circuit 416 includes an operational amplification circuit 416a and a resistance element 416b.
7 comprises an operational amplifier circuit 417a and a resistance element 417b. The input terminal 418 has a DC voltage Vd
Is entered.

【0006】さらに、乗算回路400には、入力側が電
流電圧変換回路416,417の出力側に接続された減
算回路419と、その減算回路419の出力側に接続さ
れた出力端子420が備えられている。
Further, the multiplying circuit 400 is provided with a subtraction circuit 419 whose input side is connected to the output side of the current-voltage conversion circuits 416 and 417, and an output terminal 420 connected to the output side of the subtraction circuit 419. I have.

【0007】このように構成された乗算回路400で
は、アナログ電圧vgが正の電圧値の場合、NMOSト
ランジスタ412,413の飽和領域において流れる電
流I1,I2は、以下のように表わされる。
In the multiplication circuit 400 configured as described above, when the analog voltage vg has a positive voltage value, the currents I 1 and I 2 flowing in the saturation region of the NMOS transistors 412 and 413 are expressed as follows.

【0008】I1=β1{(Vg+vg-Vd-Vt1)v
d+vd2/2} I2=β2{(Vg-Vd-Vt2)vd+vd2/2} 但し、β1,β2はプロセス(チャネル幅W,チャネル長
Lやキャリアの移動等)で定まる定数、Vt1,Vt2
NMOSトランジスタ412,413のしきい値であ
る。
I 1 = β 1 {(Vg + vg−Vd−Vt 1 ) v
d + vd 2/2} I 2 = β 2 {(Vg-Vd-Vt 2) vd + vd 2/2} where, β 1, β 2 are constants determined by the process (channel width W, the channel length L and the carrier movement, etc.) , Vt 1 and Vt 2 are threshold values of the NMOS transistors 412 and 413.

【0009】ここで、電流電圧変換回路416,417
を構成する抵抗素子416b,417bの値を1Ωとす
ると、電流電圧変換回路416,417から出力される
電圧v1,v2は、 v1=Vd-I1 v2=Vd-I2 となる。従って、減算回路419のゲインを1とし、か
つβ1=β2,Vt1=Vt2とすると、出力端子420の
電圧v0は、 v0=β1vgvd となる。このようにして、図4に示す乗算回路400
で、入力されたアナログ電圧vgとアナログ電圧vdと
の乗算が行なわれる。ここで、入力されたアナログ電圧
vgとアナログ電圧vdの値が同一の場合、二乗回路が
実現される。
Here, the current-voltage conversion circuits 416, 417
Constituting the resistance element 416b, when the 1Ω the value of 417b, voltages v1, v2 output from the current-voltage conversion circuit 416 and 417 becomes v1 = Vd-I 1 v2 = Vd-I 2. Therefore, assuming that the gain of the subtraction circuit 419 is 1, β 1 = β 2 , and Vt 1 = Vt 2 , the voltage v0 at the output terminal 420 is v0 = β 1 vgvd. Thus, the multiplication circuit 400 shown in FIG.
Then, the multiplication of the input analog voltage vg and analog voltage vd is performed. Here, when the values of the input analog voltage vg and analog voltage vd are the same, a squaring circuit is realized.

【0010】尚、アナログ電圧vgが負の電圧値の場合
も、上述したアナログ電圧vgが正の電圧値の場合と同
様にして、入力されたアナログ電圧vgとアナログ電圧
vdとの乗算が行なわれる。
When the analog voltage vg is a negative voltage value, the multiplication of the input analog voltage vg and the analog voltage vd is performed in the same manner as in the case where the analog voltage vg is a positive voltage value. .

【0011】しかし、乗算回路400を構成する2つの
NMOSトランジスタ412,413の、チャネル幅
W,チャネル長L等を表わすトランジスタサイズやしき
い値等の特性を同一に製造することは困難であり、この
ため必ずしもβ1=β2,Vt1=Vt2とはならず、従っ
て高い精度で乗算を行なうことは困難であるという問題
がある。
However, it is difficult to manufacture the two NMOS transistors 412 and 413 constituting the multiplying circuit 400 with the same characteristics such as transistor size representing the channel width W and channel length L and the threshold value. For this reason, β 1 = β 2 and Vt 1 = Vt 2 are not necessarily satisfied, and there is a problem that it is difficult to perform multiplication with high accuracy.

【0012】そこで、特公昭63−46474号公報
に、1つのNMOSトランジスタを用いてアナログ信号
の乗算を行なう乗算回路が提案されている。
Therefore, Japanese Patent Publication No. 63-47474 proposes a multiplication circuit for multiplying an analog signal using one NMOS transistor.

【0013】図5は、特公昭63−46474号公報に
提案された乗算回路の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a multiplication circuit proposed in Japanese Patent Publication No. 63-47474.

【0014】尚、図4に示す乗算回路400の構成要素
と同一の構成要素には同じ符号を付して説明する。
The same components as those of the multiplying circuit 400 shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

【0015】図5に示す乗算回路500には、前述した
入力端子411,418,NMOSトランジスタ41
2,電流電圧変換回路416,減算回路419,出力端
子420と、各一端がNMOSトランジスタ412のゲ
ートに共通接続されるとともに、各他端が直流電圧Vg
が重畳されたアナログ電圧vgが入力される入力端子4
14,直流電圧Vgが入力される入力端子415に接続
されたスイッチ511,512が備えられている。
The multiplication circuit 500 shown in FIG. 5 has the above-mentioned input terminals 411 and 418 and the NMOS transistor 41
2, a current-voltage conversion circuit 416, a subtraction circuit 419, and an output terminal 420, one end of which is commonly connected to the gate of the NMOS transistor 412, and the other end of which is connected to the DC voltage Vg.
Terminal 4 to which analog voltage vg on which is superimposed is input
14. Switches 511 and 512 connected to an input terminal 415 to which the DC voltage Vg is input are provided.

【0016】また、乗算回路500には、各一端が電流
電圧変換回路416の出力側に共通接続されたスイッチ
513,514と、入力側がスイッチ513,514の
他端に接続されるとともに出力側が減算回路419の入
力側に接続されたサンプルホールド回路515,516
が備えられている。
The multiplying circuit 500 has switches 513 and 514 each having one end commonly connected to the output side of the current-voltage conversion circuit 416, and an input side connected to the other ends of the switches 513 and 514 and an output side subtracting. Sample and hold circuits 515 and 516 connected to the input side of the circuit 419
Is provided.

【0017】この乗算回路500では、先ず、図示しな
いスイッチ切替手段によりスイッチ511,512がオ
ン状態,オフ状態にされるとともに、スイッチ513,
514もオン状態,オフ状態にされる。すると、NMO
Sトランジスタ412を経由して電流電圧変換回路41
6に電流I1が流れ、その電流電圧変換回路416で電
流・電圧変換された電圧v1が出力される。この電圧v
1はスイッチ513を経由してサンプルホールド回路5
15に保持される。次いで、スイッチ511,512が
オフ状態,オン状態に切り替えられるとともに、スイッ
チ513,514もオフ状態,オン状態に切り替えられ
て、NMOSトランジスタ412を経由して電流電圧変
換回路416に電流I2が流れその電流電圧変換回路4
16から電圧v2が出力される。この電圧v2はスイッ
チ514を経由してサンプルホールド回路516に保持
される。これらの電圧v1,v2が減算回路419に入
力され、図4を参照して説明したと同様にして、その減
算回路419から出力端子420に電圧v0(β1vg
vd)が出力される。この電圧v0は、1つのNMOS
トランジスタ412を用いて得られたものであるため、
互いに異なるサイズや特性を有する2つのMOSトラン
ジスタを用いた場合と比較し、高い精度で乗算結果を得
ることができる。
In the multiplication circuit 500, first, the switches 511 and 512 are turned on and off by switch switching means (not shown), and the switches 513 and
514 is also turned on and off. Then NMO
Current-voltage conversion circuit 41 via S-transistor 412
The current I 1 flows through the current 6, and the voltage v 1 obtained by current / voltage conversion by the current / voltage conversion circuit 416 is output. This voltage v
1 is a sample-and-hold circuit 5 via a switch 513.
15 is held. Next, the switches 511 and 512 are switched between the off state and the on state, and the switches 513 and 514 are also switched between the off state and the on state, so that the current I 2 flows to the current-voltage conversion circuit 416 via the NMOS transistor 412. The current-voltage conversion circuit 4
16 outputs a voltage v2. This voltage v2 is held in the sample and hold circuit 516 via the switch 514. These voltages v1 and v2 are input to the subtraction circuit 419, and the voltage v0 (β 1 vg) is output from the subtraction circuit 419 to the output terminal 420 in the same manner as described with reference to FIG.
vd) is output. This voltage v0 is one NMOS
Since this is obtained using the transistor 412,
The multiplication result can be obtained with higher accuracy than when two MOS transistors having different sizes and characteristics are used.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した乗算
回路500では、乗算結果の精度を高めるには、NMO
Sトランジスタ412の非飽和領域を広く確保する必要
があり、従って高い電源電圧が必要であるという問題が
ある。
However, in the multiplication circuit 500 described above, in order to improve the accuracy of the multiplication result, the NMO
There is a problem that it is necessary to secure a wide unsaturated region of the S transistor 412, and therefore a high power supply voltage is required.

【0019】また、特公平4−50633号公報には、
エンハンス形のMOSトランジスタに起因して発生する
高調波歪みやバイアス電圧の印加に伴う構成の複雑化を
避けるために、デプリーション形のMOSトランジスタ
を用いた乗算回路が提案されている。しかし、この乗算
回路では、デプリーション形のMOSトランジスタの製
造にあたり多くの工程が必要であるという問題がある。
In Japanese Patent Publication No. 50633/1992,
A multiplication circuit using a depletion-type MOS transistor has been proposed in order to avoid harmonic distortion generated due to the enhancement-type MOS transistor and the complexity of the configuration due to the application of a bias voltage. However, this multiplying circuit has a problem that many steps are required for manufacturing a depletion type MOS transistor.

【0020】さらに、特公平1−59622号公報や特
公平2−52307号公報には、集積化にあたり比較的
大きな面積や消費電力を必要とする抵抗素子に代えて、
コンデンサ素子を用いた乗算回路が提案されている。し
かし、一般に、コンデンサ素子の容量精度は低く、コン
デンサ素子の容量精度を高めるためには、特別なプロセ
スが必要であるという問題がある。
Further, Japanese Patent Publication No. 1-59622 and Japanese Patent Publication No. 2-52307 disclose a resistance element which requires a relatively large area and power consumption for integration.
A multiplication circuit using a capacitor element has been proposed. However, in general, there is a problem that the capacitance accuracy of the capacitor element is low, and a special process is required to increase the capacitance accuracy of the capacitor element.

【0021】また、特公平5−42033号公報やUS
パテント(パテントNo.4585961)には、MO
Sトランジスタの飽和領域を用いた二乗回路が提案され
ている。しかし、これらの公報に提案された技術では、
入力段において、電源電圧とグラウンドとの間に3つの
MOSトランジスタが直列接続された構成であるため、
比較的高い電源電圧が必要であるという問題がある。
Further, Japanese Patent Publication No. 5-42033 and US Pat.
MO (Patent No. 4585961)
A squaring circuit using a saturation region of an S transistor has been proposed. However, in the technology proposed in these publications,
In the input stage, since three MOS transistors are connected in series between the power supply voltage and the ground,
There is a problem that a relatively high power supply voltage is required.

【0022】本発明は、上記事情に鑑み、比較的低い電
源電圧で精度の高い乗算結果が得られる二乗回路に好適
なしきい値検出回路、しきい値調整回路、およびその二
乗回路を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a threshold detecting circuit, a threshold adjusting circuit, and a square adjusting circuit suitable for a square circuit capable of obtaining a highly accurate multiplication result with a relatively low power supply voltage. With the goal.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のしきい値検出回路は、 (1_1)所定の参照電圧に応じた第1の電流を流す第
1の定電流回路 (1_2)その第1の定電流回路に直列に接続され上記
参照電圧に応じて、上記第1の電流と比べ検出誤差とし
て許容できるレベル分だけ電流値が高い第2の電流を流
す第2の定電流回路 (1_3)上記第1の定電流回路に並列にダイオード接
続され、上記第2の電流と上記第1の電流との差分の電
流を流す、しきい値検出対象用の第1のMOSトランジ
スタを備えたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a threshold value detecting circuit comprising: (1_1) a first constant current circuit for flowing a first current corresponding to a predetermined reference voltage; A second constant current circuit connected in series to the first constant current circuit and flowing a second current having a current value higher than the first current by an allowable level as a detection error in accordance with the reference voltage; 1_3) A first MOS transistor for threshold value detection, which is diode-connected in parallel with the first constant current circuit and flows a current having a difference between the second current and the first current, is provided. It is characterized by the following.

【0024】また、上記目的を達成する本発明のしきい
値調整回路は、 (2_1)所定の参照電圧に応じた第1の電流を流す第
1の定電流回路 (2_2)その第1の定電流回路に直列に接続され上記
参照電圧に応じて、上記第1の電流と比べ検出誤差とし
て許容できるレベル分だけ電流値が高い第2の電流を流
す第2の定電流回路 (2_3)上記第1の定電流回路に並列にダイオード接
続され、上記第2の電流と上記第1の電流との差分の電
流を流す第1のMOSトランジスタ (2_4)上記第1の定電流回路と上記第2の定電流回
路とが接続されたノードの電圧が上記参照電圧と等しく
なるように上記第1のMOSトランジスタの基板バイア
ス電圧を調整する基板バイアス電圧調整回路を備えたこ
とを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a threshold adjustment circuit comprising: (2_1) a first constant current circuit for flowing a first current according to a predetermined reference voltage; and (2_2) a first constant current circuit. A second constant current circuit connected in series with the current circuit and flowing a second current having a current value higher than the first current by an allowable level as a detection error in accordance with the reference voltage, (2_3) the second constant current circuit; A first MOS transistor which is diode-connected in parallel with the first constant current circuit and flows a current having a difference between the second current and the first current; (2_4) the first MOS transistor and the second MOS transistor; A substrate bias voltage adjusting circuit for adjusting a substrate bias voltage of the first MOS transistor so that a voltage of a node connected to the constant current circuit becomes equal to the reference voltage.

【0025】さらに、上記目的を達成する本発明の二乗
回路は、 (3_1)所定の参照電圧に応じた第1の電流を流す第
1の定電流回路 (3_2)その第1の定電流回路に直列に接続され上記
参照電圧に応じて、上記第1の電流と比べ検出誤差とし
て許容できるレベル分だけ電流値が高い第2の電流を流
す第2の定電流回路 (3_3)上記第1の定電流回路に並列にダイオード接
続され、上記第2の電流と上記第1の電流との差分の電
流を流す第1のMOSトランジスタ (3_4)上記第1の定電流回路と上記第2の定電流回
路とが接続されたノードの電圧が上記参照電圧と等しく
なるように上記第1のMOSトランジスタの基板バイア
ス電圧を調整する基板バイアス電圧調整回路 (3_5)ゲートに入力電圧が入力されその入力電圧に
応じた電流を流す、上記基板バイアス電圧調整回路によ
り上記第1のMOSトランジスタの基板バイアス電圧と
同じ基板バイアス電圧に調整された第2のMOSトラン
ジスタを備えたことを特徴とする。
Further, the squaring circuit of the present invention that achieves the above object includes: (3_1) a first constant current circuit for flowing a first current corresponding to a predetermined reference voltage; and (3_2) a first constant current circuit. A second constant current circuit connected in series and flowing a second current having a current value higher by a level allowable as a detection error than the first current in accordance with the reference voltage, (3_3) the first constant current circuit; A first MOS transistor which is diode-connected in parallel with the current circuit and flows a current having a difference between the second current and the first current; (3_4) the first constant current circuit and the second constant current circuit And a substrate bias voltage adjusting circuit for adjusting the substrate bias voltage of the first MOS transistor so that the voltage of the node connected to the first MOS transistor becomes equal to the reference voltage. Flow Flip current, characterized by comprising a second MOS transistor which is adjusted to the same substrate bias voltage and the substrate bias voltage of the first MOS transistor by the substrate bias voltage adjustment circuit.

【0026】本発明は、MOSトランジスタの,飽和領
域における電流特性に着目してなされたものであり、例
えばNMOSトランジスタの場合、その飽和領域におけ
る電流Iは、 I=β/2(Vgs-Vt)2 …(A) と表わすことができる。但し、βはプロセスで定まる定
数、VgsはNMOSトランジスタのゲート・ソース間
電圧、VtはNMOSトランジスタのしきい値である。
ここで、NMOSトランジスタに微小電流を流すことに
よりVtを求め、その求めたVtを、例えば0に調整す
ると、上述した式(A)は I∝Vgs2 …(B) となる。このような電流Iを電圧に変換すれば、Vgs
2に比例した電圧が得られる。
The present invention focuses on the current characteristics of a MOS transistor in the saturation region. For example, in the case of an NMOS transistor, the current I in the saturation region is I = β / 2 (Vgs−Vt). 2 ... (A). Where β is a constant determined by the process, Vgs is the gate-source voltage of the NMOS transistor, and Vt is the threshold value of the NMOS transistor.
Here, when Vt is obtained by passing a small current through the NMOS transistor, and the obtained Vt is adjusted to, for example, 0, the above equation (A) becomes I∝Vgs 2 ... (B). If such a current I is converted into a voltage, Vgs
A voltage proportional to 2 is obtained.

【0027】本発明のしきい値検出回路は、第1のMO
Sトランジスタに、検出誤差として許容できるレベルと
しての、上記第2の電流と第1の電流との差分の電流を
流す構成であり、その差分の電流を十分小さくすること
により第1のMOSトランジスタのしきい値を求めるこ
とができる。
The threshold detection circuit according to the present invention comprises a first MO
The configuration is such that a current of a difference between the second current and the first current as a level allowable as a detection error is supplied to the S transistor, and the current of the first MOS transistor is reduced by sufficiently reducing the difference current. A threshold can be determined.

【0028】また、本発明のしきい値調整回路は、基板
バイアス電圧調整回路で第1の定電流回路と第2の定電
流回路とが接続されたノードの電圧が参照電圧と等しく
なるように、第1のMOSトランジスタの基板バイアス
電圧を調整するものであるため、その第1のMOSトラ
ンジスタのしきい値を参照電圧で調整することができ
る。
Further, the threshold value adjusting circuit according to the present invention is arranged such that the voltage of the node connected to the first constant current circuit and the second constant current circuit in the substrate bias voltage adjusting circuit becomes equal to the reference voltage. Since the substrate bias voltage of the first MOS transistor is adjusted, the threshold value of the first MOS transistor can be adjusted by the reference voltage.

【0029】さらに、本発明の二乗回路は、基板バイア
ス電圧調整回路により第1のMOSトランジスタの基板
バイアス電圧と同じ基板バイアス電圧に調整された第2
のMOSトランジスタを備え、その第2のMOSトラン
ジスタのゲートに入力電圧を入力しその入力電圧に応じ
た電流を流すものであるため、第2のMOSトランジス
タを、例えばNMOSトランジスタとすると、そのNM
OSトランジスタの飽和領域における電流Iは、 I=β/2(Vin-Vref)2 …(C) と表わすことができる。但し、VinはNMOSトラン
ジスタのゲートに入力される、上述した式(A)におけ
るゲート・ソース間電圧Vgsに代わる入力電圧であ
る。またVrefは、上述した式(A)におけるNMO
Sトランジスタのしきい値Vtに代わる参照電圧であ
る。ここで、Vrefを、例えば0に調整すると、上述
した式は I∝Vin2 となる。このような電流Iを電圧に変換すれば、入力さ
れた入力電圧Vinの二乗に比例した電圧が得られる。
Further, in the squaring circuit of the present invention, the substrate bias voltage is adjusted to the same substrate bias voltage as the substrate bias voltage of the first MOS transistor by the substrate bias voltage adjusting circuit.
Since an input voltage is input to the gate of the second MOS transistor and a current corresponding to the input voltage flows therethrough, if the second MOS transistor is, for example, an NMOS transistor, its NM
The current I in the saturation region of the OS transistor can be expressed as I = β / 2 (Vin−Vref) 2 (C). Here, Vin is an input voltage that is input to the gate of the NMOS transistor and replaces the gate-source voltage Vgs in the above-described equation (A). Vref is NMO in the above-described equation (A).
This is a reference voltage replacing the threshold value Vt of the S transistor. Here, if Vref is adjusted to, for example, 0, the above equation becomes I∝Vin 2 . By converting the current I into a voltage, a voltage proportional to the square of the input voltage Vin is obtained.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0031】図1は、本発明の第1実施形態のしきい値
検出回路の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a threshold detection circuit according to a first embodiment of the present invention.

【0032】図1に示すしきい値検出回路110には、
電源電圧VddとグラウンドGND間に直列接続された
PMOSトランジスタ111およびNMOSトランジス
タ112と、そのNMOSトランジスタ112のゲート
に接続されて所定の参照電圧Vrefが入力される入力
端子116が備えられている。
The threshold detection circuit 110 shown in FIG.
A PMOS transistor 111 and an NMOS transistor 112 connected in series between the power supply voltage Vdd and the ground GND, and an input terminal 116 connected to the gate of the NMOS transistor 112 and receiving a predetermined reference voltage Vref are provided.

【0033】また、このしきい値検出回路110には、
ゲートが入力端子116に接続されその入力端子116
に入力された参照電圧Vrefに応じた第1の電流I1
を流すNMOSトランジスタ113(本発明にいう第1
の定電流回路に相当)が備えられている。
The threshold detecting circuit 110 includes:
The gate is connected to the input terminal 116 and the input terminal 116
Current I 1 according to the reference voltage Vref input to
NMOS transistor 113 (the first transistor according to the present invention)
).

【0034】さらに、しきい値検出回路110には、N
MOSトランジスタ113に直列に接続され参照電圧V
refに応じて、第1の電流I1と比べ検出誤差として
許容できるレベル分だけ電流値が高い第2の電流I2
流すPMOSトランジスタ114(本発明にいう第2の
定電流回路に相当)が備えられている。このPMOSト
ランジスタ114のゲートは、PMOSトランジスタ1
11のゲート、およびPMOSトランジスタ111とN
MOSトランジスタ112との接続点に接続されてい
る。
Further, the threshold value detection circuit 110
The MOS transistor 113 is connected in series with the reference voltage V
Depending on the ref, the first current I 1 level amount corresponding current values acceptable as detection error compared to shed high second current I 2 PMOS transistor 114 (corresponding to a second constant current circuit according to this invention) Is provided. The gate of the PMOS transistor 114 is connected to the PMOS transistor 1
11 and the PMOS transistors 111 and N
It is connected to a connection point with the MOS transistor 112.

【0035】また、しきい値検出回路110には、NM
OSトランジスタ113に並列にダイオード接続される
とともに出力端子117に接続された、第2の電流I2
と第1の電流I1との差分の電流Idsを流す、しきい値
検出対象用のNMOSトランジスタ115(本発明にい
う第1のMOSトランジスタに相当)が備えられてい
る。ここで、PMOSトランジスタ111,NMOSト
ランジスタ112,113,115と、PMOSトラン
ジスタ114とのトランジスタサイズ比は、1:1+α
(αは1から10%程度)である。
The threshold detection circuit 110 includes NM
The second current I 2 , which is diode-connected in parallel with the OS transistor 113 and connected to the output terminal 117,
An NMOS transistor 115 (equivalent to the first MOS transistor according to the present invention) for detecting a threshold value, through which a current I ds of a difference between the current and the first current I 1 flows. Here, the transistor size ratio of the PMOS transistor 111, the NMOS transistors 112, 113 and 115, and the PMOS transistor 114 is 1: 1 + α.
(Α is about 1 to 10%).

【0036】このように構成されたしきい値検出回路1
10の入力端子116に、所定の参照電圧Vrefが入
力される。すると、NMOSトランジスタ112,11
3がオン状態になる。NMOSトランジスタ112がオ
ン状態になるため、PMOSトランジスタ111,11
4のゲート電位が低下し、PMOSトランジスタ11
1,114がオン状態になり、それらPMOSトランジ
スタ111,114には、サイズ比1:1+αに見合っ
た電流が流れる。即ち、PMOSトランジスタ111に
は、電源電圧Vdd→PMOSトランジスタ111→N
MOSトランジスタ112→グラウンドGNDの経路で
サイズ比1に見合った電流I3が流れる。一方、PMO
Sトランジスタ114には、ゲートに入力された参照電
圧Vrefによりオン状態にされたNMOSトランジス
タ113に流れる電流I1と、そのNMOSトランジス
タ113に並列接続されたNMOSトランジスタ115
に流れる電流Idsとの合計であるサイズ比(1+α)に
見合った電流I2が流れる。
The threshold value detecting circuit 1 configured as described above
A predetermined reference voltage Vref is input to ten input terminals 116. Then, the NMOS transistors 112 and 11
3 is turned on. Since the NMOS transistor 112 is turned on, the PMOS transistors 111, 11
4, the gate potential of the PMOS transistor 11 decreases.
1 and 114 are turned on, and a current corresponding to the size ratio of 1: 1 + α flows through the PMOS transistors 111 and 114. That is, the power supply voltage Vdd → the PMOS transistor 111 → N
A current I 3 corresponding to a size ratio of 1 flows through a path from the MOS transistor 112 to the ground GND. Meanwhile, PMO
The S transistor 114 includes a current I 1 flowing through the NMOS transistor 113 turned on by the reference voltage Vref input to the gate, and an NMOS transistor 115 connected in parallel to the NMOS transistor 113.
The current I 2 flows in accordance with the size ratio (1 + α) which is the sum of the current I ds flowing through the current I ds .

【0037】ここで、出力端子117には、NMOSト
ランジスタ115に流れる電流Idsによる、そのNMO
Sトランジスタ115の飽和領域におけるゲート・ソー
ス間の電圧Vgsが出力される。この電圧Vgsは、 Vgs=Vt+(2Ids/β)1/2 と表すことができる。但し、βはプロセスで定まる定
数、VtはNMOSトランジスタ115のしきい値であ
る。ここで、電流Idsは、検出誤差として許容できるレ
ベルの十分小さい電流であり、従って電圧Vgsは、 Vgs≒Vt となる。このようにして、NMOSトランジスタ115
のしきい値Vtが検出される。次に、このしきい値Vt
を用いて、入力されるアナログ電圧を二乗して出力する
二乗回路について説明する。
Here, the output terminal 117 has its NMO due to the current I ds flowing through the NMOS transistor 115.
A voltage Vgs between the gate and source in the saturation region of S transistor 115 is output. This voltage Vgs can be expressed as Vgs = Vt + (2I ds / β) 1/2. Here, β is a constant determined by the process, and Vt is the threshold value of the NMOS transistor 115. Here, the current I ds is a sufficiently small current of a level allowable as a detection error, and therefore, the voltage Vgs becomes Vgs ≒ Vt. Thus, the NMOS transistor 115
Is detected. Next, the threshold Vt
, A squaring circuit for squaring and outputting an input analog voltage will be described.

【0038】図2は、本発明の第1実施形態の二乗回路
の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of the squaring circuit according to the first embodiment of the present invention.

【0039】図2に示す二乗回路100には、図1に示
すしきい値検出回路110と、そのしきい値検出回路1
10を構成するNMOSトランジスタ113とPMOS
トランジスタ114とが接続されたノードの電圧が参照
電圧Vrefと等しくなるようにNMOSトランジスタ
115の基板バイアス電圧を調整するオペアンプ121
(本発明にいう基板バイアス電圧調整回路に相当)が備
えられている。尚、しきい値検出回路110およびオペ
アンプ121からしきい値調整回路120が構成されて
いる。
The squaring circuit 100 shown in FIG. 2 includes a threshold detecting circuit 110 shown in FIG.
10 and NMOS transistor 113 and PMOS
An operational amplifier 121 for adjusting the substrate bias voltage of the NMOS transistor 115 so that the voltage of the node connected to the transistor 114 becomes equal to the reference voltage Vref.
(Corresponding to the substrate bias voltage adjusting circuit according to the present invention). Note that a threshold adjustment circuit 120 is composed of the threshold detection circuit 110 and the operational amplifier 121.

【0040】また、二乗回路100には、参照電圧Vr
efよりも高い入力電圧vinが入力される入力端子1
31と、その入力端子131にゲートが接続されそのゲ
ートに入力された入力電圧vinに応じた電流を流す、
オペアンプ121によりNMOSトランジスタ115の
基板バイアス電圧と同じ基板バイアス電圧に調整された
NMOSトランジスタ132(本発明にいう第2のMO
Sトランジスタ)が備えられている。
The squaring circuit 100 has a reference voltage Vr
input terminal 1 to which an input voltage vin higher than ef is input
31 and a gate connected to its input terminal 131 to flow a current according to the input voltage vin input to the gate;
The NMOS transistor 132 (the second MO of the present invention) adjusted to the same substrate bias voltage as the substrate bias voltage of the NMOS transistor 115 by the operational amplifier 121.
S transistor).

【0041】さらに、二乗回路100には、電源電圧V
ddとNMOSトランジスタ132間に配置されたPM
OSトランジスタ133と、ゲートがPMOSトランジ
スタ133のゲートに接続されるとともにNMOSトラ
ンジスタ132とPMOSトランジスタ133との接続
点に接続されたPMOSトランジスタ134と、そのP
MOSトランジスタ134とグラウンドGND間に配置
された抵抗素子135と、PMOSトランジスタ134
と抵抗素子135との接続点に接続された出力端子13
6とが備えられている。
Furthermore, the power supply voltage V
PM disposed between dd and the NMOS transistor 132
An OS transistor 133, a PMOS transistor 134 having a gate connected to the gate of the PMOS transistor 133 and connected to a connection point between the NMOS transistor 132 and the PMOS transistor 133;
A resistance element 135 disposed between the MOS transistor 134 and the ground GND;
Terminal 13 connected to the connection point between
6 are provided.

【0042】このように構成された二乗回路100の入
力端子116,131に参照電圧Vref,入力電圧v
inが入力される。すると、オペアンプ121の正相入
力にはNMOSトランジスタ113とPMOSトランジ
スタ114とが接続されたノードの電圧(しきい値V
t)が入力され、また逆相入力には参照電圧Vrefが
入力される。オペアンプ121では、そのノードの電圧
が参照電圧Vrefと等しくなるように、そのオペアン
プ121からNMOSトランジスタ115のバックゲー
トに向けて調整電圧が出力され、これによりNMOSト
ランジスタ115の基板バイアス電圧が調整される。
The reference voltage Vref and the input voltage v are applied to the input terminals 116 and 131 of the squaring circuit 100 thus configured.
in is input. Then, the voltage (threshold V) at the node to which the NMOS transistor 113 and the PMOS transistor 114 are connected is input to the positive-phase input of the operational amplifier 121.
t) is input, and the reference voltage Vref is input to the negative-phase input. In the operational amplifier 121, an adjustment voltage is output from the operational amplifier 121 to the back gate of the NMOS transistor 115 so that the voltage of the node becomes equal to the reference voltage Vref, and the substrate bias voltage of the NMOS transistor 115 is adjusted. .

【0043】また、NMOSトランジスタ132のゲー
トには入力電圧vinが入力されており、そのNMOS
トランジスタ132のバックゲートにもオペアンプ12
1からの調整電圧が入力され、これによりNMOSトラ
ンジスタ132はオン状態になる。すると、PMOSト
ランジスタ133とNMOSトランジスタ132の接続
点の電位が低下してPMOSトランジスタ133がオン
状態になり、電源電圧Vdd→PMOSトランジスタ1
33→NMOSトランジスタ132→グラウンドGND
の経路で電流が流れる。また、PMOSトランジスタ1
34もオン状態になり、電源電圧Vdd→PMOSトラ
ンジスタ134→抵抗素子135→グラウンドGNDの
経路で電流が流れる。ここで、PMOSトランジスタ1
34に流れる電流をIとすると、この電流Iは、 I=β/2(vin-Vref)2 …(1)と表わ
される。ここで、抵抗素子135の値Rを2/βとする
と、出力端子13 6の電圧voは v0=(vin-Vref)2 …(2) と表わされる。さらに、Vref=0とすれば(2)式
は、 v0=(vin)2 …(3) と表わされる。このようにして、入力電圧vinが2乗
された電圧v0が得られる。
The input voltage vin is input to the gate of the NMOS transistor 132.
The operational amplifier 12 is also provided on the back gate of the transistor 132.
The adjustment voltage from 1 is input, whereby the NMOS transistor 132 is turned on. Then, the potential at the connection point between the PMOS transistor 133 and the NMOS transistor 132 decreases, and the PMOS transistor 133 turns on, and the power supply voltage Vdd → the PMOS transistor 1
33 → NMOS transistor 132 → Ground GND
The current flows through the path. Also, the PMOS transistor 1
34 is also turned on, and a current flows through the path of the power supply voltage Vdd → the PMOS transistor 134 → the resistance element 135 → the ground GND. Here, the PMOS transistor 1
Assuming that the current flowing through I is I, this current I is expressed as I = β / 2 (vin−Vref) 2 (1). Here, assuming that the value R of the resistance element 135 is 2 / β, the voltage vo at the output terminal 136 is expressed as v0 = (vin−Vref) 2 (2). Further, if Vref = 0, equation (2) is represented as follows: v0 = (vin) 2 ... (3) Thus, the voltage v0 obtained by squaring the input voltage vin is obtained.

【0044】上述したように、本実施形態の二乗回路1
00では、NMOSトランジスタ115の飽和領域にお
けるしきい値Vtが参照電圧Vrefと等しくなるよう
にオペアンプ121でNMOSトランジスタ115の基
板バイアス電圧に調整されるとともに、入力電圧vin
が入力されたNMOSトランジスタ132もその基板バ
イアス電圧に調整されて、上記(3)式で表わされる、
入力電圧vinが2乗された電圧v0を得るものである
ため、従来の、乗算結果の精度を高めるために高い電源
電圧を印加して非飽和領域を広げる技術や、入力段にお
いて電源電圧とグラウンド間に3つのMOSトランジス
タが直列接続された技術と比較し、比較的低い電源電圧
で精度の高い乗算結果が得られる。
As described above, the squaring circuit 1 of the present embodiment
At 00, the operational amplifier 121 adjusts the threshold voltage Vt in the saturation region of the NMOS transistor 115 to be equal to the reference voltage Vref to the substrate bias voltage of the NMOS transistor 115, and the input voltage vin.
Is also adjusted to its substrate bias voltage, and is expressed by the above equation (3).
Since a voltage v0 obtained by squaring the input voltage vin is obtained, a conventional technique for expanding a non-saturation region by applying a high power supply voltage in order to improve the accuracy of the multiplication result, and a power supply voltage and a ground in an input stage. Compared to the technique in which three MOS transistors are connected in series, a highly accurate multiplication result can be obtained with a relatively low power supply voltage.

【0045】図3は、本発明の第2実施形態の二乗回路
の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a squaring circuit according to a second embodiment of the present invention.

【0046】前述した第1実施形態の二乗回路100で
は、NMOSトランジスタのしきい値Vtを用いた例で
説明したが、本実施形態ではPMOSトランジスタのし
きい値Vtを用いた例で説明する。図3に示す二乗回路
200を構成するしきい値検出回路210には、電源電
圧VddとグラウンドGND間に直列接続されたPMO
Sトランジスタ212およびNMOSトランジスタ21
1と、そのPMOSトランジスタ212のゲートに接続
されて所定の参照電圧Vrefが入力される入力端子2
16が備えられている。また、ゲートが入力端子216
に接続されその入力端子216に入力された参照電圧V
refに応じた第1の電流I1を流すPMOSトランジ
スタ213(本発明にいう第1の定電流回路に相当)が
備えられている。さらに、そのPMOSトランジスタ2
13に直列に接続され参照電圧Vrefに応じて、第1
の電流I1と比べ検出誤差として許容できるレベル分だ
け電流値が高い第2の電流I2を流すNMOSトランジ
スタ214(本発明にいう第2の定電流回路に相当)が
備えられている。このNMOSトランジスタ214のゲ
ートは、NMOSトランジスタ211のゲート、および
PMOSトランジスタ212とNMOSトランジスタ2
11の接続点に接続されている。また、PMOSトラン
ジスタ213に並列にダイオード接続された、第2の電
流I2と第1の電流I1との差分の電流Isdを流す、しき
い値検出対象用のPMOSトランジスタ215(本発明
にいう第1のMOSトランジスタに相当)が備えられて
いる。ここで、PMOSトランジスタ212,213,
215,NMOSトランジスタ211と、NMOSトラ
ンジスタ214とのトランジスタサイズ比は、1:1+
α(αは1から10%程度)である。
In the squaring circuit 100 of the first embodiment, the example using the threshold value Vt of the NMOS transistor has been described. In the present embodiment, the example using the threshold value Vt of the PMOS transistor will be described. A threshold detection circuit 210 included in the squaring circuit 200 shown in FIG. 3 has a PMO connected in series between the power supply voltage Vdd and the ground GND.
S transistor 212 and NMOS transistor 21
1 and an input terminal 2 connected to the gate of the PMOS transistor 212 and receiving a predetermined reference voltage Vref
16 are provided. The gate is connected to the input terminal 216.
And the reference voltage V input to its input terminal 216
A PMOS transistor 213 (corresponding to a first constant current circuit according to the present invention) for flowing a first current I1 according to ref is provided. Further, the PMOS transistor 2
13 in series with the first reference voltage Vref according to the reference voltage Vref.
The current I 1 level amount corresponding current values acceptable as detection error compared to shed high second current I 2 NMOS transistor 214 (corresponding to a second constant current circuit according to the present invention) is provided. The gate of the NMOS transistor 214 is connected to the gate of the NMOS transistor 211 and the PMOS transistor 212 and the NMOS transistor 2.
11 connection points. Further, in parallel to the diode-connected PMOS transistor 213, a second current I 2 and flow difference of the current I sd between the first current I 1, the PMOS transistor 215 (the present invention for threshold detection target (Corresponding to the first MOS transistor referred to above). Here, the PMOS transistors 212, 213,
215, the transistor size ratio between the NMOS transistor 211 and the NMOS transistor 214 is 1: 1+
α (α is about 1 to 10%).

【0047】また、二乗回路200には、しきい値検出
回路210を構成するPMOSトランジスタ213とN
MOSトランジスタ214とが接続されたノードの電圧
が参照電圧Vrefと等しくなるようにPMOSトラン
ジスタ215の基板バイアス電圧を調整するオペアンプ
221(本発明にいう基板バイアス電圧調整回路に相
当)が備えられている。尚、しきい値検出回路210と
オペアンプ221からしきい値調整回路220が構成さ
れている。
Further, the squaring circuit 200 has a PMOS transistor 213 and a N
An operational amplifier 221 (corresponding to a substrate bias voltage adjusting circuit according to the present invention) that adjusts the substrate bias voltage of the PMOS transistor 215 so that the voltage of the node connected to the MOS transistor 214 becomes equal to the reference voltage Vref is provided. . Note that a threshold value adjusting circuit 220 is configured by the threshold value detecting circuit 210 and the operational amplifier 221.

【0048】さらに、二乗回路200には、参照電圧V
refよりも低い入力電圧vinが入力される入力端子
231と、その入力端子231にゲートが接続されその
ゲートに入力された入力電圧vinに応じた電流を流
す、オペアンプ221によりPMOSトランジスタ21
5の基板バイアス電圧と同じ基板バイアス電圧に調整さ
れたPMOSトランジスタ232(本発明にいう第2の
MOSトランジスタ)と、そのPMOSトランジスタ2
32とグラウンドGND間に配置されたNMOSトラン
ジスタ233が備えられている。
Further, the reference voltage V
An input terminal 231 to which an input voltage vin lower than ref is input, and a gate connected to the input terminal 231 to flow a current corresponding to the input voltage vin input to the gate.
5, the PMOS transistor 232 (the second MOS transistor according to the present invention) adjusted to the same substrate bias voltage as the substrate bias voltage of the PMOS transistor 2
An NMOS transistor 233 is provided between the gate 32 and the ground GND.

【0049】また、二乗回路200には、ゲートがNM
OSトランジスタ233のゲートに接続されるとともに
PMOSトランジスタ232とNMOSトランジスタ2
33との接続点に接続されたNMOSトランジスタ23
8と、そのNMOSトランジスタ238と電源電圧Vd
d間に配置されたPMOSトランジスタ237が備えら
れている。さらに、ゲートがPMOSトランジスタ23
7のゲートに接続されるとともにPMOSトランジスタ
237とNMOSトランジスタ238との接続点に接続
されたPMOSトランジスタ234と、PMOSトラン
ジスタ234とグラウンドGND間に配置された抵抗素
子235と、PMOSトランジスタ234と抵抗素子2
35との接続点に接続された出力端子236とが備えら
れている。
In the squaring circuit 200, the gate is NM.
Connected to the gate of the OS transistor 233, the PMOS transistor 232 and the NMOS transistor 2
NMOS transistor 23 connected to the connection point 33
8, the NMOS transistor 238 and the power supply voltage Vd
There is provided a PMOS transistor 237 arranged between d. Further, the gate is a PMOS transistor 23
7, a PMOS transistor 234 connected to a connection point between the PMOS transistor 237 and the NMOS transistor 238, a resistance element 235 disposed between the PMOS transistor 234 and the ground GND, and a PMOS transistor 234 and a resistance element. 2
And an output terminal 236 connected to a connection point with the output terminal 235.

【0050】このように構成された二乗回路200の入
力端子216,231に参照電圧Vref,入力電圧v
inが入力される。すると、PMOSトランジスタ21
2,213がオン状態になる。PMOSトランジスタ2
12がオン状態になるため、NMOSトランジスタ21
1,214のゲート電位が上昇し、NMOSトランジス
タ211,214がオン状態になり、NMOSトランジ
スタ211に電流I3が流れる。一方、NMOSトラン
ジスタ214には、ゲートに入力された参照電圧Vre
fによりオン状態にされたPMOSトランジスタ213
に流れる電流I 1と、そのPMOSトランジスタ213
に並列接続されたPMOSトランジスタ215に流れる
電流Isdとの合計である電流I2が流れる。ここで、電
流Isdは、検出誤差として許容できるレベルの十分小さ
い電流であり、従って、前述した図1に示すしきい値検
出回路110の場合と同様にして、PMOSトランジス
タ215のしきい値Vtが検出される。
The input and output of the squaring circuit 200 thus configured
The reference voltage Vref and the input voltage v
in is input. Then, the PMOS transistor 21
2, 213 are turned on. PMOS transistor 2
12 is turned on, the NMOS transistor 21
The gate potentials of the transistors 1 and 214 rise and the NMOS transistors
The transistors 211 and 214 are turned on, and the NMOS transistors
The current IThreeFlows. On the other hand, NMOS transistors
The reference voltage Vre input to the gate is
PMOS transistor 213 turned on by f
Current I flowing through 1And its PMOS transistor 213
To the PMOS transistor 215 connected in parallel to
Current IsdCurrent I which is the sum ofTwoFlows. Where
Style IsdIs small enough to be acceptable as a detection error.
Therefore, the threshold current shown in FIG.
As in the case of the output circuit 110, the PMOS transistor
The threshold value Vt of the data 215 is detected.

【0051】このしきい値Vtは、オペアンプ221の
正相入力に入力される。また、オペアンプ221の逆相
入力には参照電圧Vrefが入力されている。オペアン
プ221では、しきい値Vtが参照電圧Vrefと等し
くなるように、そのオペアンプ221からPMOSトラ
ンジスタ215のバックゲートに調整電圧が入力され、
これによりPMOSトランジスタ215の基板バイアス
電圧が調整される。
The threshold value Vt is input to the positive phase input of the operational amplifier 221. Further, a reference voltage Vref is input to an opposite-phase input of the operational amplifier 221. In the operational amplifier 221, an adjustment voltage is input from the operational amplifier 221 to the back gate of the PMOS transistor 215 so that the threshold value Vt becomes equal to the reference voltage Vref.
Thereby, the substrate bias voltage of the PMOS transistor 215 is adjusted.

【0052】また、PMOSトランジスタ232のゲー
トには入力電圧vinが入力されており、そのPMOS
トランジスタ232のバックゲートにはオペアンプ22
1からの調整電圧が入力され、これによりPMOSトラ
ンジスタ232がオン状態になる。すると、NMOSト
ランジスタ233,238の接続点の電位が上昇し、こ
れらNMOSトランジスタ233,238がオン状態に
なり、これに伴いPMOSトランジスタ237,234
もオン状態になり、従って電源電圧Vdd→PMOSト
ランジスタ234→抵抗素子235→グラウンドGND
の経路で電流Iが流れる。出力端子236には、前述し
た図2に示す二乗回路100の場合と同様にして、この
電流Iに基づいた電圧vo=(vin)2、即ち入力電
圧vinが2乗された電圧v0が出力される。
The input voltage vin is input to the gate of the PMOS transistor 232,
The operational amplifier 22 is connected to the back gate of the transistor 232.
The adjustment voltage from 1 is input, whereby the PMOS transistor 232 is turned on. Then, the potential of the connection point between the NMOS transistors 233 and 238 rises, and the NMOS transistors 233 and 238 are turned on, and accordingly, the PMOS transistors 237 and 234
Is also turned on, so that the power supply voltage Vdd → the PMOS transistor 234 → the resistance element 235 → the ground GND
The current I flows through the path. As in the case of the squaring circuit 100 shown in FIG. 2, the voltage vo = (vin) 2 based on the current I, that is, the voltage v0 obtained by squaring the input voltage vin is output to the output terminal 236. You.

【0053】このように第2実施形態の二乗回路200
では、PMOSトランジスタ215の飽和領域における
しきい値Vtが参照電圧Vrefと等しくなるようにオ
ペアンプ221でPMOSトランジスタ215の基板バ
イアス電圧に調整されるとともに、入力電圧vinが入
力されたPMOSトランジスタ232もその基板バイア
ス電圧に調整されて、入力電圧vinが2乗された電圧
v0を得るものであるため、やはり比較的低い電源電圧
で精度の高い乗算結果が得られる。
As described above, the squaring circuit 200 of the second embodiment
Then, the threshold voltage Vt in the saturation region of the PMOS transistor 215 is adjusted to the substrate bias voltage of the PMOS transistor 215 by the operational amplifier 221 so that the threshold voltage Vt becomes equal to the reference voltage Vref. Since the voltage v0 is obtained by squaring the input voltage vin by adjusting to the substrate bias voltage, a highly accurate multiplication result can also be obtained with a relatively low power supply voltage.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的低い電源電圧で精度の高い乗算結果が得られる二
乗回路に好適なしきい値検出回路、しきい値調整回路、
およびその二乗回路を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
A threshold detection circuit, a threshold adjustment circuit, and a threshold circuit suitable for a squaring circuit that can obtain a highly accurate multiplication result at a relatively low power supply voltage.
And its squaring circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態のしきい値検出回路の回
路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a threshold detection circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態の二乗回路の回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram of a squaring circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2実施形態の二乗回路の回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram of a squaring circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】従来の乗算回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional multiplication circuit.

【図5】特公昭63−46474号公報に提案された乗
算回路の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a multiplication circuit proposed in Japanese Patent Publication No. 63-46474.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,200 二乗回路 110,210 しきい値検出回路 111,114,133,134,212,213,2
15,232,234,237 PMOSトランジス
タ 112,113,115,132,211,214,2
33,238 NMOSトランジスタ 116,131,216,231 入力端子 117,136,236 出力端子 120,220 しきい値調整回路 121,221 オペアンプ 135,235 抵抗素子
100, 200 Square circuit 110, 210 Threshold value detection circuit 111, 114, 133, 134, 212, 213, 2
15, 232, 234, 237 PMOS transistors 112, 113, 115, 132, 211, 214, 2
33,238 NMOS transistor 116,131,216,231 Input terminal 117,136,236 Output terminal 120,220 Threshold adjustment circuit 121,221 Operational amplifier 135,235 Resistance element

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の参照電圧に応じた第1の電流を流
す第1の定電流回路と、 該第1の定電流回路に直列に接続され前記参照電圧に応
じて、前記第1の電流と比べ検出誤差として許容できる
レベル分だけ電流値が高い第2の電流を流す第2の定電
流回路と、 前記第1の定電流回路に並列にダイオード接続され、前
記第2の電流と前記第1の電流との差分の電流を流す、
しきい値検出対象用の第1のMOSトランジスタとを備
えたことを特徴とするしきい値検出回路。
A first constant current circuit for supplying a first current according to a predetermined reference voltage; a first constant current circuit connected in series to the first constant current circuit and the first current according to the reference voltage; A second constant current circuit for flowing a second current having a current value higher by a level allowable as a detection error than that of the second constant current circuit, and a diode connected in parallel to the first constant current circuit; A current of a difference from the current of 1
A threshold value detection circuit comprising: a first MOS transistor for detecting a threshold value.
【請求項2】 所定の参照電圧に応じた第1の電流を流
す第1の定電流回路と、 該第1の定電流回路に直列に接続され前記参照電圧に応
じて、前記第1の電流と比べ検出誤差として許容できる
レベル分だけ電流値が高い第2の電流を流す第2の定電
流回路と、 前記第1の定電流回路に並列にダイオード接続され、前
記第2の電流と前記第1の電流との差分の電流を流す第
1のMOSトランジスタと、 前記第1の定電流回路と前記第2の定電流回路とが接続
されたノードの電圧が前記参照電圧と等しくなるように
前記第1のMOSトランジスタの基板バイアス電圧を調
整する基板バイアス電圧調整回路とを備えたことを特徴
とするしきい値調整回路。
2. A first constant current circuit for flowing a first current according to a predetermined reference voltage, and the first current connected in series to the first constant current circuit and according to the reference voltage. A second constant current circuit for flowing a second current having a current value higher by a level allowable as a detection error than that of the second constant current circuit, and a diode connected in parallel to the first constant current circuit; A first MOS transistor through which a current different from the first current flows, and a voltage at a node connected to the first constant current circuit and the second constant current circuit being equal to the reference voltage. A threshold adjustment circuit for adjusting a substrate bias voltage of the first MOS transistor.
【請求項3】 所定の参照電圧に応じた第1の電流を流
す第1の定電流回路と、 該第1の定電流回路に直列に接続され前記参照電圧に応
じて、前記第1の電流と比べ検出誤差として許容できる
レベル分だけ電流値が高い第2の電流を流す第2の定電
流回路と、 前記第1の定電流回路に並列にダイオード接続され、前
記第2の電流と前記第1の電流との差分の電流を流す第
1のMOSトランジスタと、 前記第1の定電流回路と前記第2の定電流回路とが接続
されたノードの電圧が前記参照電圧と等しくなるように
前記第1のMOSトランジスタの基板バイアス電圧を調
整する基板バイアス電圧調整回路と、 ゲートに入力電圧が入力され該入力電圧に応じた電流を
流す、前記基板バイアス電圧調整回路により前記第1の
MOSトランジスタの基板バイアス電圧と同じ基板バイ
アス電圧に調整された第2のMOSトランジスタとを備
えたことを特徴とする二乗回路。
3. A first constant current circuit for flowing a first current according to a predetermined reference voltage, and the first current connected in series to the first constant current circuit and according to the reference voltage. A second constant current circuit for flowing a second current having a current value higher by a level allowable as a detection error than that of the second constant current circuit, and a diode connected in parallel to the first constant current circuit; A first MOS transistor through which a current different from the first current flows, and a voltage at a node connected to the first constant current circuit and the second constant current circuit being equal to the reference voltage. A substrate bias voltage adjusting circuit for adjusting a substrate bias voltage of the first MOS transistor; an input voltage being input to a gate and flowing a current corresponding to the input voltage; Base Squaring circuit which is characterized in that a second MOS transistor which is adjusted to the same substrate bias voltage and the bias voltage.
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