JP2001255950A - Bias circuit - Google Patents

Bias circuit

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JP2001255950A
JP2001255950A JP2000065658A JP2000065658A JP2001255950A JP 2001255950 A JP2001255950 A JP 2001255950A JP 2000065658 A JP2000065658 A JP 2000065658A JP 2000065658 A JP2000065658 A JP 2000065658A JP 2001255950 A JP2001255950 A JP 2001255950A
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JP
Japan
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drain
transistor
nmos transistor
current
gate
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JP2000065658A
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Japanese (ja)
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Kenichi Sato
健一 佐藤
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Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
Asahi Kasei Microdevices Corp
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Asahi Kasei Microsystems Co Ltd
Asahi Kasei Microdevices Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the influence of substrate effect. SOLUTION: In a current mirror circuit 1, the drain and gate of a pMOS transistor 14 are short-circuited, and the gates of pMOS transistors 13 and 14 are connected to each other, and the both sources are connected to a power source VDD. One terminal of a resistor 15 is connected to the drain of the pMOS transistor 13 and the gate of an nMOS transistor 11, and the other material of the resistor 15 is connected to the drain of the nMOS transistor 11, and the source of the nMOS transistor 11 is connected to ground VSS. The drain of an nMOS transistor 12 is connected to the drain of the nMOS transistor 14, and the source of the nMOS transistor 12 is connected to the ground, and the gate of the nMOS transistor 12 is connected to the drain of the nMOS transistor 11.

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、バイアス回路に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bias circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のバイアス回路としては、図3に示
すものが知られている。pMOSトランジスタ33,3
4よりなるカレントミラー回路により、nMOSトラン
ジスタ31,32はドレイン電流の比が一定になるよう
に制御されている。nMOSトランジスタ32のゲート
には、電圧VGS2が印加されている。電圧VGS2はnMO
Sトランジスタ31のゲートバイアス電圧VGS1と、抵
抗35の抵抗間電圧の和に等しい。抵抗35の抵抗間電
圧はnMOSトランジスタ31のドレイン電流I
DS1と、抵抗35の抵抗値の積に等しい。
2. Description of the Related Art A conventional bias circuit is shown in FIG.
Things are known. pMOS transistors 33, 3
4 by the current mirror circuit composed of nMOS transistors.
The resistors 31, 32 are designed so that the ratio of the drain current becomes constant.
Is controlled. Gate of nMOS transistor 32
Has a voltage VGS2Is applied. Voltage VGS2Is nMO
Gate bias voltage V of S transistor 31GS1And
It is equal to the sum of the voltages between the resistors of the anti-35. Current between resistors 35
The voltage is the drain current I of the nMOS transistor 31.
DS1And the resistance 35.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成したバイアス回路をP型シリコン基板上で製造
した場合、抵抗35の抵抗間電圧に起因して、nMOS
トランジスタ31のソース電圧がnMOSトランジスタ
32のソース電圧と異なり、nMOSトランジスタ31
の閾値Vt1が基板効果の影響を受け、nMOSトランジ
スタ32の閾値V t2と差が生じることがある。
However, this is not the case.
Circuit constructed on P-type silicon substrate
In this case, the nMOS
The source voltage of the transistor 31 is an nMOS transistor
32, unlike the nMOS transistor 31
Threshold Vt1Is affected by the substrate effect and the nMOS transistor
The threshold V of the star 32 t2And a difference may occur.

【0004】このため、バイアス電圧VGS2を小さく
抑えることが要求される低電源電圧用途等では、nMO
Sトランジスタ32の伝達コンダクタンスgm2のプロセ
ス変動と温度変化に対する変動が大きくなってしまうと
いう問題があった。
For this reason, in low power supply voltage applications where it is required to keep the bias voltage VGS2 low, nMO
There is a problem in that the variation in the conductance gm2 of the S transistor 32 with respect to the process variation and the temperature variation increases.

【0005】そこで、本発明の目的は、上記のような問
題点を解決し、基板効果の影響を受けないバイアス回路
を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a bias circuit which is not affected by the body effect.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、カレ
ントミラー回路と、抵抗の一方の端子と第1のnMOS
トランジスタのドレインとを直列接続するとともに、前
記抵抗の他方の端子と前記第1のnMOSトランジスタ
のゲートを接続してなり、前記カレントミラー回路から
の一方の電流をドレイン電流とし、ドレイン電圧を本バ
イアス回路の出力とする回路と、前記カレントミラー回
路からの他方の電流をドレイン電流とし、ゲートに前記
第1のnMOSトランジスタのドレイン電圧を印加した
第2のnMOSトランジスタとを備えたことを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a current mirror circuit, one terminal of a resistor and a first nMOS.
The drain of the transistor is connected in series, and the other terminal of the resistor is connected to the gate of the first nMOS transistor. One current from the current mirror circuit is used as a drain current, and the drain voltage is used as a main bias. A circuit as an output of the circuit, and a second nMOS transistor in which the other current from the current mirror circuit is used as a drain current and a drain voltage of the first nMOS transistor is applied to a gate. .

【0007】請求項2の発明は、抵抗の一方の端子と第
1のpMOSトランジスタのドレインとを直列接続する
とともに、前記抵抗の他方の端子と前記第1のpMOS
トランジスタのゲートを接続してなり、ドレイン電圧を
本バイアス回路の出力とする回路と、第2のpMOSト
ランジスタであって、そのゲートに前記第1のpMOS
トランジスタのドレイン電圧を印加した第2のpMOS
トランジスタと、前記第1のpMOSトランジスタのド
レイン電流を一方の電流とし、前記第2のpMOSトラ
ンジスタのドレイン電流を他方の電流とするカレントミ
ラー回路とを備えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, one terminal of the resistor and the drain of the first pMOS transistor are connected in series, and the other terminal of the resistor is connected to the first pMOS transistor.
A second transistor connected to the gate of the transistor and having a drain voltage as an output of the bias circuit; and a second pMOS transistor, the gate of which is connected to the first pMOS transistor.
Second pMOS to which a drain voltage of a transistor is applied
A transistor and a current mirror circuit that uses the drain current of the first pMOS transistor as one current and the drain current of the second pMOS transistor as the other current.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。 <第1の実施の形態>図1は本発明の第1の実施の形態
を示す。図1において、1はカレントミラー回路であ
り、pMOSトランジスタ14のドレイン・ゲート間を
短絡するとともに、pMOSトランジスタ13,14の
ゲートどうしを接続してあり、pMOSトランジスタ1
3,14のソースはともに電源VDDに接続してある。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a current mirror circuit which short-circuits the drain and gate of a pMOS transistor 14 and connects the gates of pMOS transistors 13 and 14 to each other.
Sources 3 and 14 are both connected to the power supply VDD .

【0009】15は抵抗、11はnMOSトランジスタ
であり、抵抗15の一方の端子がpMOSトランジスタ
13のドレインと、nMOSトランジスタ11のゲート
に接続してあり、抵抗15の他方の端子がnMOSトラ
ンジスタ11のドレインに接続してあり、nMOSトラ
ンジスタ11のソースがグランド(VSS)に接続してあ
る。
Reference numeral 15 denotes a resistor, and 11 denotes an nMOS transistor. One terminal of the resistor 15 is connected to the drain of the pMOS transistor 13 and the gate of the nMOS transistor 11, and the other terminal of the resistor 15 is connected to the nMOS transistor 11. It is connected to the drain, and the source of the nMOS transistor 11 is connected to the ground ( VSS ).

【0010】12はnMOSトランジスタであり、ドレ
インがpMOSトランジスタ14のドレインに接続して
あり、ソースがグランドに接続してあり、ゲートがnM
OSトランジスタ11のドレインに接続してある。
Reference numeral 12 denotes an nMOS transistor, the drain of which is connected to the drain of the pMOS transistor 14, the source of which is connected to ground, and the gate of which is nM.
It is connected to the drain of the OS transistor 11.

【0011】nMOSトランジスタ11,12は、それ
ぞれ異なるゲートバイアス電圧VGS 1,VGS2で動作して
いる。nMOSトランジスタ11,12を異なるゲート
バイアス電圧とするのは、nMOSトランジスタ11,
12のサイズを違えるか、カレントミラー回路1からの
電流IDS1とIDS2のミラー比を違えるかによって行われ
る。
[0011] nMOS transistors 11 and 12, operating at different gate bias voltages V GS 1, V GS2 respectively. The reason why the nMOS transistors 11 and 12 have different gate bias voltages is that the nMOS transistors 11 and 12
12 is changed or the mirror ratio of the currents I DS1 and I DS2 from the current mirror circuit 1 is changed.

【0012】今、電流IDS1と電流IDS2には1:Nのカ
レントミラー比があるとすると、電流IDS1と電流IDS2
の関係は
Assuming that the current I DS1 and the current I DS2 have a current mirror ratio of 1: N, the current I DS1 and the current I DS2
The relationship is

【0013】[0013]

【式1】IDS1×N=IDS2 … (1) と表すことができる。[Expression 1] I DS1 × N = I DS2 (1)

【0014】抵抗15の抵抗値をRとすると、電流I
DS1とIDS2、電圧VGS1VGS2の間には、
Assuming that the resistance value of the resistor 15 is R, the current I
DS1 and I DS2 , between the voltages V GS1 and VGS2 ,

【0015】[0015]

【式2】 IDS1=(VGS1−VGS2)/R … (2) IDS1=β1×(VGS1−Vt12/2 … (3) IDS2=β2×(VGS2−Vt22/2 … (4) の関係が成り立つ。[Formula 2] I DS1 = (V GS1 -V GS2 ) / R ... (2) I DS1 = β 1 × (V GS1 -V t1) 2/2 ... (3) I DS2 = β 2 × (V GS2 - V t2) the relationship of the 2/2 (4) is satisfied.

【0016】ここで、β1およびβ2は、nMOSトラン
ジスタ11,12のMOSトランジスタ利得係数であ
り、反転層移動度をμ、ゲート単位面積容量をC、nM
OSトランジスタ11,12の縦横サイズ比をそれぞれ
1/L1、W2/L2とすると、
Here, β 1 and β 2 are the MOS transistor gain coefficients of the nMOS transistors 11 and 12, where μ is the inversion layer mobility, C is the gate unit area capacitance, and nM
Assuming that the vertical and horizontal size ratios of the OS transistors 11 and 12 are W 1 / L 1 and W 2 / L 2 respectively,

【0017】[0017]

【式3】β1=μCW1/L1 β2=μCW2/L2 と表すことができる。Equation 3 can be expressed as β 1 = μCW 1 / L 1 β 2 = μCW 2 / L 2 .

【0018】nMOSトランジスタ12の伝達コンダク
タンスgm2は、
The transfer conductance g m2 of the nMOS transistor 12 is

【0019】[0019]

【式4】 gm2=β2×(VGS2−Vt2) … (5) と表され、式(5)に式(1)〜(4)を代入すること
により
[Expression 4] g m2 = β 2 × (V GS2 −V t2 ) (5) is obtained by substituting Expressions (1) to (4) into Expression (5).

【0020】[0020]

【式5】 (Equation 5)

【0021】と表される。## EQU2 ##

【0022】ここで、nMOSトランジスタ11,12
はソース電圧が等しいので、各閾値Vt1、Vt2が等し
く、よって、
Here, the nMOS transistors 11 and 12
Since the source voltages are equal, the respective thresholds V t1 and V t2 are equal, and

【0023】[0023]

【式6】Vt1−Vt2=0 … (7) である。V t1 −V t2 = 0 (7)

【0024】したがって、式(6)、(7)より、伝達
コンダクタンスgm2
Therefore, from equations (6) and (7), the transfer conductance g m2 is

【0025】[0025]

【式7】 Equation 7

【0026】と表される。## EQU2 ##

【0027】式(8)から、伝達コンダクタンスg
m2は、MOSトランジスタのプロセス変動と温度変化の
影響を受けないことが分かる。 <第2の実施例>図2は本発明の第2の実施の形態を示
す。本実施の形態のバイアス回路は、第1の実施の形態
において、pMOSトランジスタをnMOSトランジス
タs置換するとともに、nMOSトランジスタをpMO
Sトランジスタと置換し、電源VDDをグランド
(VSS)と置換するとともに、グランドを電源VDDと置
換した。
From equation (8), the transfer conductance g
It can be seen that m2 is not affected by the process variation and temperature change of the MOS transistor. <Second Embodiment> FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. The bias circuit according to the present embodiment is different from the first embodiment in that the pMOS transistor is replaced with the nMOS transistor s and the nMOS transistor is replaced with pMO.
Was replaced with S transistor, together with to replace the power supply VDD and the ground (V SS), it was substituted for ground and power supply V DD.

【0028】すなわち、カレントミラー回路2は、nM
OSトランジスタ24のドレイン・ゲート間を短絡する
とともに、nMOSトランジスタ23,24のゲートど
うしを接続してあり、nMOSトランジスタ23,24
のソースはともにグランド(VSS)に接続してある。
That is, the current mirror circuit 2 has nM
The drain and gate of the OS transistor 24 are short-circuited, and the gates of the nMOS transistors 23 and 24 are connected.
Are connected to the ground ( VSS ).

【0029】抵抗25の一方の端子がnMOSトランジ
スタ23のドレインと、pMOSトランジスタ21のゲ
ートに接続してあり、抵抗25の他方の端子がpMOS
トランジスタ21のドレインに接続してあり、pMOS
トランジスタ21のソースが電源VDDに接続してある。
One terminal of the resistor 25 is connected to the drain of the nMOS transistor 23 and the gate of the pMOS transistor 21, and the other terminal of the resistor 25 is connected to the pMOS transistor 23.
Connected to the drain of transistor 21
The source of the transistor 21 is connected to the power supply VDD .

【0030】pMOSトランジスタ22はドレインがn
MOSトランジスタ24のドレインに接続してあり、ソ
ースが電源VDDに接続してあり、ゲートがpMOSトラ
ンジスタ21のドレインに接続してある。
The pMOS transistor 22 has a drain of n
The drain is connected to the drain of the MOS transistor 24, the source is connected to the power supply V DD , and the gate is connected to the drain of the pMOS transistor 21.

【0031】本実施の形態のバイアス回路は、このよう
に構成したので、第1の実施の形態のバイアス回路と本
質的に同様の動作を行い、従って、pMOSトランジス
タ22の伝達コンダクタンスgm2は、MOSトランジス
タのプロセス変動と温度変化の影響を受けない。
Since the bias circuit of the present embodiment is configured as described above, it performs essentially the same operation as the bias circuit of the first embodiment. Therefore, the transfer conductance g m2 of the pMOS transistor 22 is It is not affected by the process variation and temperature change of the MOS transistor.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
上記のように構成したので、基板効果の影響を受けな
い。
As described above, according to the present invention,
With the above configuration, it is not affected by the substrate effect.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態を示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】バイアス回路の従来例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a conventional example of a bias circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 カレントミラー回路 11,12,21,22 nMOSトランジスタ 13,14,23,24 pMOSトランジスタ 15,25 抵抗 1, 2, current mirror circuit 11, 12, 21, 22 nMOS transistor 13, 14, 23, 24 pMOS transistor 15, 25 resistance

フロントページの続き Fターム(参考) 5H420 NA27 NB02 NB22 NB25 NC02 NE23 5J090 AA01 AA43 AA58 CA02 CA14 CN01 FA16 HA10 HA16 HA25 KA09 MA21 5J091 AA01 AA43 AA58 CA02 CA14 FA16 HA10 HA16 HA25 KA09 MA21 Continued on front page F term (reference) 5H420 NA27 NB02 NB22 NB25 NC02 NE23 5J090 AA01 AA43 AA58 CA02 CA14 CN01 FA16 HA10 HA16 HA25 KA09 MA21 5J091 AA01 AA43 AA58 CA02 CA14 FA16 HA10 HA16 HA25 KA09 MA21

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カレントミラー回路と、 抵抗の一方の端子と第1のnMOSトランジスタのドレ
インとを直列接続するとともに、前記抵抗の他方の端子
と前記第1のnMOSトランジスタのゲートを接続して
なり、前記カレントミラー回路からの一方の電流をドレ
イン電流とし、ドレイン電圧を本バイアス回路の出力と
する回路と、 前記カレントミラー回路からの他方の電流をドレイン電
流とし、ゲートに前記第1のnMOSトランジスタのド
レイン電圧を印加した第2のnMOSトランジスタとを
備えたことを特徴とするバイアス回路。
1. A current mirror circuit, comprising: connecting one terminal of a resistor and a drain of a first nMOS transistor in series, and connecting the other terminal of the resistor to a gate of the first nMOS transistor. A circuit using one current from the current mirror circuit as a drain current and using the drain voltage as an output of the bias circuit; and using the other current from the current mirror circuit as a drain current and a gate as the first nMOS transistor. And a second nMOS transistor to which a drain voltage is applied.
【請求項2】 抵抗の一方の端子と第1のpMOSトラ
ンジスタのドレインとを直列接続するとともに、前記抵
抗の他方の端子と前記第1のpMOSトランジスタのゲ
ートを接続してなり、ドレイン電圧を本バイアス回路の
出力とする回路と、 第2のpMOSトランジスタであって、そのゲートに前
記第1のpMOSトランジスタのドレイン電圧を印加し
た第2のpMOSトランジスタと、 前記第1のpMOSトランジスタのドレイン電流を一方
の電流とし、前記第2のpMOSトランジスタのドレイ
ン電流を他方の電流とするカレントミラー回路とを備え
たことを特徴とするバイアス回路。
2. The method according to claim 1, wherein one terminal of the resistor is connected in series to the drain of the first pMOS transistor, and the other terminal of the resistor is connected to the gate of the first pMOS transistor. A circuit serving as an output of the bias circuit; a second pMOS transistor having a gate to which a drain voltage of the first pMOS transistor is applied; and a drain current of the first pMOS transistor. A current mirror circuit that uses one of the currents and uses the drain current of the second pMOS transistor as the other current.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104424879A (en) * 2013-08-23 2015-03-18 三星显示有限公司 CONSTANT GM BIAS CIRCUIT INSENSITIVE TO SUPPLY VARIATIONS and display thereof
CN103092239B (en) * 2011-10-31 2016-10-19 精工半导体有限公司 Constant-current circuit and reference voltage circuit

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