JP2006314059A - Semiconductor device - Google Patents

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Kenji Komori
健司 小森
Atsushi Hirabayashi
敦志 平林
Yumiko Mito
由美子 水戸
Katsuyori Sato
克頼 佐藤
Hidemichi Takeuchi
秀倫 竹内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To relax operation frequency band restrictions, by enabling removal of DC offset and gain control and raise the cut-off frequency. <P>SOLUTION: A semiconductor device has an input terminal 101; and a CMOS inverter circuit 107 in which a bias current supply circuit 102, a PMOS transistor 103, an NMOS transistor 104 and an NMOS transistor 105 are connected in series between a VDD and the GND and which has a DC offset correction circuit 106 for supplying optimal voltage to the gate of the NMOS transistor 105. In the circuits, a capacitor 108 is connected between the connecting point of the drain of the PMOS transistor 103 and that of the NMOS transistor 104 and the connecting point of the drain of the NMOS transistor of a gate ground circuit 115 and the source of an NMOS transistor 114. The gate ground circuit 115 is constituted of an NMOS transistor 113, having control voltage Vg1 supplied to its gate; and an NMOS transistor 111, where the source to which control voltage Vg2 is supplied to a gate is connected to the drain of the NMOS transistor 113. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置に関し、特にCMOSを構成するNMOSトランジスタ及びPMOSトランジスタの製造プロセス毎に生じる素子特性のばらつきに起因して発生するDCオフセットを除去するとともにゲイン制御を行う増幅回路を構成する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and in particular, a semiconductor that constitutes an amplifier circuit that removes a DC offset generated due to variations in element characteristics generated in each manufacturing process of an NMOS transistor and a PMOS transistor constituting a CMOS and controls gain. Relates to the device.

近年、デジタル信号処理技術の進歩に伴ったデジタル機器製造の増大に応じて、デジタル機器内部に設けられた半導体装置において、CMOS集積回路が大幅に使用されるようになっている。ところが、高周波信号、映像信号、音声信号等は、アナログ信号として処理するほうが容易な場合もあり、またA/D変換回路、D/A変換回路、クロック発振回路等を実現するためにはアナログ信号処理が必要である。   2. Description of the Related Art In recent years, CMOS integrated circuits have come to be used greatly in semiconductor devices provided in digital devices in accordance with the increase in digital device manufacturing accompanying the advancement of digital signal processing technology. However, high-frequency signals, video signals, audio signals, etc. may be easier to process as analog signals, and in order to realize A / D conversion circuits, D / A conversion circuits, clock oscillation circuits, etc., analog signals Processing is required.

CMOSインバータ回路を使用した増幅回路は、簡素な構成で高利得性能が得られるため、上述したアナログ信号処理の回路に適している。然るに、出力DCバイアスを最適状態で使用するには、CMOSインバータ回路を構成するNMOSトランジスタとPMOSトランジスタの閾値電圧、飽和電流等の動作パラメータが完全に一致する必要があるが、製造上NMOSトランジスタとPMOSトランジスタの動作パラメータを完全に一致させることは不可能であり、回路上の工夫が必要である。   An amplifier circuit using a CMOS inverter circuit is suitable for the above-described analog signal processing circuit because high gain performance can be obtained with a simple configuration. However, in order to use the output DC bias in an optimum state, it is necessary that the operating parameters such as the threshold voltage and saturation current of the NMOS transistor and the PMOS transistor constituting the CMOS inverter circuit are completely the same. It is impossible to make the operating parameters of the PMOS transistors completely coincide with each other, and it is necessary to devise a circuit.

特許文献1には、CMOSインバータ回路の出力DCバイアスを最適なバイアス状態にできるようにした増幅回路の一例が開示されている。図12は、特許文献1に開示された増幅回路の回路図を引用したものである。この増幅回路は、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタCMOSインバータ回路の動作電流をPMOSトランジスタ21のゲートに与える制御電圧VC23により、CMOSインバータを構成するNMOSトランジスタ2とPMOSトランジスタ3に流れる動作電流を制御することができる。そして、NMOSトランジスタ2とPMOSトランジスタ3の閾値電圧、飽和電流等の動作パラメータが製造上バラツキ等の理由により一致しないため、同一形状のCMOSインバータ回路22、15,16,17の出力DCバイアスの最適なバイアス状態(例えばGND電圧とVDD電圧の中間電圧)からの誤差であるDCオフセットを検出し、これを最小とするようにNMOSトランジスタ17のゲート電圧を設定し、この電圧を先のCMOSインバータ2,3,21,13を構成するNMOSトランジスタ13のゲート電圧に与えることで、CMOSインバータ2,3,21,13の出力DCバイアスを最適なバイアス状態としている。   Patent Document 1 discloses an example of an amplifier circuit that can set an output DC bias of a CMOS inverter circuit to an optimum bias state. FIG. 12 shows a circuit diagram of the amplifier circuit disclosed in Patent Document 1. This amplifying circuit can control the operating current flowing in the NMOS transistor 2 and the PMOS transistor 3 constituting the CMOS inverter by the control voltage VC23 which gives the operating current of the NMOS transistor and the PMOS transistor CMOS inverter circuit to the gate of the PMOS transistor 21. it can. Since the operating parameters such as the threshold voltage and the saturation current of the NMOS transistor 2 and the PMOS transistor 3 do not coincide with each other due to manufacturing variations, the optimum output DC bias of the CMOS inverter circuits 22, 15, 16, and 17 having the same shape is obtained. A DC offset which is an error from a bias state (for example, an intermediate voltage between the GND voltage and the VDD voltage) is detected, the gate voltage of the NMOS transistor 17 is set so as to minimize this, and this voltage is set to the previous CMOS inverter 2. , 3, 21, and 13 are applied to the gate voltage of the NMOS transistor 13 so that the output DC bias of the CMOS inverters 2, 3, 21, and 13 is in an optimum bias state.

特許第3613232号公報Japanese Patent No. 3613232

特許文献1で開示されている増幅回路の一例では、出力バイアス電位を最適値に設定しバイアス電流を可変とすることでアンプのゲイン調整が可能であるが、ゲインを小さく設定するには動作電流を少なくする必要がある。入力信号の電流値が大きい状況でゲインを小さくするとバイアス電流が小さくなり、出力信号の歪みが増大するため、RFシステムの増幅器に使用した場合、混変調特性が劣化する等の特性悪化を生じることが懸念される。また、ノイズ及び歪みを低減するために動作電流を多く流す場合、構成するMOSトランジスタのサイズを大きくする必要があり寄生容量が増大する。寄生容量が増大すると、寄生容量と負荷抵抗とによって構成されるLPFのカットオフ周波数が減少され、結果として使用可能な周波数帯域が制限されるという問題点があった。   In the example of the amplifier circuit disclosed in Patent Document 1, the gain of the amplifier can be adjusted by setting the output bias potential to an optimum value and making the bias current variable. Need to be reduced. If the gain is decreased when the current value of the input signal is large, the bias current decreases and the distortion of the output signal increases. Therefore, when used in an amplifier of an RF system, characteristic deterioration such as deterioration of intermodulation characteristics occurs. Is concerned. In addition, when a large amount of operating current is supplied in order to reduce noise and distortion, it is necessary to increase the size of the MOS transistor to be configured, and parasitic capacitance increases. When the parasitic capacitance is increased, the cutoff frequency of the LPF constituted by the parasitic capacitance and the load resistance is reduced, and as a result, the usable frequency band is limited.

そこで、本発明は、上述した従来の実情に鑑みて提案されたものであり、DCオフセットを除去するとともにゲイン制御を可能とし、カットオフ周波数を上昇して動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成する半導体装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described conventional situation, and an amplifier circuit that can remove a DC offset and enable gain control, and can increase the cut-off frequency and relax the operating frequency band limitation. An object of the present invention is to provide a semiconductor device.

上述した目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、交流信号電圧が入力される入力端子と、PMOSトランジスタと、第1のNMOSトランジスタと、該PMOSトランジスタの電源電圧側に接続されたバイアス電流供給回路と、該第1のNMOSトランジスタの接地側に接続された第2のNMOSトランジスタと、DCオフセットを除去するように該第2のNMOSトランジスタのゲート電圧値を可変にするDCオフセット補正回路とを有するCMOSインバータ回路と、第1の制御電圧がゲートに供給される第3のNMOSトランジスタと、第2の制御電圧がゲートに供給されソースが第3のNMOSトランジスタのドレインに接続された第4のNMOSトランジスタとを有するゲート接地回路と、PMOSトランジスタのドレインと第1のNMOSトランジスタのドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタのドレインと第4のNMOSトランジスタのソースとの接続点との間に接続されたコンデンサと、第4のNMOSトランジスタのドレインと電源電圧の間に接続された負荷回路と、第4のNMOSトランジスタのドレインと上記負荷回路の接続点に接続される出力端子とを備え、CMOSインバータ回路のコンダクタンスとゲート接地回路のコンダクタンスを独立して設定することでゲイン制御を可能とし、また、CMOSインバータの出力インピーダンスをゲート接地回路のコンダクタンス値により低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスより定まるカットオフ周波数を上昇させて、動作周波数帯域制限を緩和できる。   In order to achieve the above-described object, a semiconductor device according to the present invention is connected to an input terminal to which an AC signal voltage is input, a PMOS transistor, a first NMOS transistor, and a power supply voltage side of the PMOS transistor. DC offset correction that makes the gate voltage value of the second NMOS transistor variable so as to remove the DC offset, the bias current supply circuit, the second NMOS transistor connected to the ground side of the first NMOS transistor A CMOS inverter circuit having a circuit, a third NMOS transistor to which the first control voltage is supplied to the gate, a second control voltage to the gate, and a source connected to the drain of the third NMOS transistor A grounded gate circuit having a fourth NMOS transistor and a PMOS transistor; And a capacitor connected between a connection point of the drain of the first NMOS transistor and a connection point of the drain of the third NMOS transistor and the source of the fourth NMOS transistor, and a drain of the fourth NMOS transistor And a load circuit connected between the power supply voltage, a drain of the fourth NMOS transistor, and an output terminal connected to the connection point of the load circuit, the conductance of the CMOS inverter circuit and the conductance of the gate ground circuit are independent. The gain control is possible by setting the output impedance, and the output frequency of the CMOS inverter is set lower by the conductance value of the grounded gate circuit, so that the cutoff frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance is increased and the operating frequency is increased. Bandwidth limitation can be relaxed.

CMOSインバータ回路は、第1のNMOSトランジスタの接地側にバイアス電流供給回路が接続され、第1のPMOSトランジスタの電源電圧側に第2のPMOSトランジスタが接続され、DCオフセット補正回路が第2のPMOSトランジスタのゲート電圧値を可変にする構成にすることもできる。   In the CMOS inverter circuit, the bias current supply circuit is connected to the ground side of the first NMOS transistor, the second PMOS transistor is connected to the power supply voltage side of the first PMOS transistor, and the DC offset correction circuit is the second PMOS. A configuration in which the gate voltage value of the transistor can be made variable is also possible.

また、ゲート接地回路は、第1の制御電圧がゲートに供給される第3のPMOSトランジスタと、第2の制御電圧がゲートに供給されソースが第3のPMOSトランジスタのドレインに接続された第4のPMOSトランジスタとを有する構成とすることもできる。   The grounded gate circuit includes a third PMOS transistor to which the first control voltage is supplied to the gate, and a fourth PMOS transistor to which the second control voltage is supplied to the gate and the source is connected to the drain of the third PMOS transistor. The PMOS transistor can also be configured.

本発明に係る半導体装置は、CMOSインバータ回路のコンダクタンスとゲート接地回路のコンダクタンスとを互いに独立して設定することでゲイン制御が可能である。またこれにより、大入力信号時に利得を小さくする場合であっても出力信号の歪みが増大することなく、RFシステムの増幅回路に使用した場合の混変調特性の劣化を回避することができる。また、CMOSインバータ回路の出力インピーダンスをゲート接地回路のコンダクタンス値に応じて低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスより定まるカットオフ周波数を上昇でき、動作周波数帯域制限を緩和することができる。   The semiconductor device according to the present invention can perform gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit and the conductance of the gate ground circuit independently of each other. This also prevents degradation of the intermodulation characteristics when used in an amplifier circuit of an RF system without increasing the distortion of the output signal even when the gain is reduced at the time of a large input signal. Also, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit low according to the conductance value of the grounded gate circuit, the cutoff frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance can be increased, and the operating frequency band limitation can be relaxed.

また、本発明に係る半導体装置は、負荷手段としてMOSトランジスタを用いた可変式としてゲート接地回路のバイアス電流と負荷手段の電流をDCオフセット補正手段において自動制御することにより出力端のバイアスが所定の値に定まり、最適な動作を実現することができる。また、負荷手段としてMOSトランジスタを用いた可変式負荷としてゲート接地回路のバイアス電流と負荷手段の電流値を制御することで、出力端におけるバイアス電流が所定の値に定まり、最適な動作を実現することができる。   In addition, the semiconductor device according to the present invention is configured such that the bias current of the grounded gate circuit and the current of the load means are automatically controlled by the DC offset correction means as a variable type using a MOS transistor as the load means, so that the bias of the output terminal is predetermined. The value is determined and an optimum operation can be realized. Also, by controlling the bias current of the gate grounding circuit and the current value of the load means as a variable load using a MOS transistor as the load means, the bias current at the output terminal is set to a predetermined value, thereby realizing an optimum operation. be able to.

以下、本発明の具体例について図面を参照して詳細に説明する。図1〜図11は、DCオフセットを除去するとともにゲイン制御を可能としカットオフ周波数を上昇して動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成する半導体装置を説明する図である。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 to FIG. 11 are diagrams for explaining a semiconductor device that constitutes an amplifier circuit that removes a DC offset, enables gain control, raises a cutoff frequency, and relaxes an operating frequency band limitation.

本発明の第1の具体例として示す半導体装置100は、図1に示すように、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、PMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、PMOSトランジスタ103の電源電圧(以下、VDDという。)側に接続されたバイアス電流供給回路102と、第1のNMOSトランジスタ104の接地(以下、GNDという。)側に接続された第2のNMOSトランジスタ105と、第2のNMOSトランジスタ105のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路106とで構成されたDCオフセット補正機能を備えたCMOSインバータ回路107を有する。   As shown in FIG. 1, a semiconductor device 100 shown as a first specific example of the present invention includes an input terminal 101 to which an AC signal voltage Vin is input, a PMOS transistor 103, a first NMOS transistor 104, and a PMOS transistor. 103, a bias current supply circuit 102 connected to the power supply voltage (hereinafter referred to as VDD) side, and a second NMOS transistor 105 connected to the ground (hereinafter referred to as GND) side of the first NMOS transistor 104. And a CMOS inverter circuit 107 having a DC offset correction function including a DC offset correction circuit 106 that supplies an optimum voltage to the gate of the second NMOS transistor 105.

また、半導体装置100は、入力端子114からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のNMOSトランジスタ113と、入力端子112からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のNMOSトランジスタ113のドレインに接続された第4のNMOSトランジスタ111を備えたゲート接地回路115を有する。   In the semiconductor device 100, the third NMOS transistor 113 is supplied with the control voltage Vg1 from the input terminal 114 to the gate, and the control voltage Vg2 is supplied from the input terminal 112 to the gate, and the source is the drain of the third NMOS transistor 113. A grounded gate circuit 115 including a fourth NMOS transistor 111 connected to the first NMOS transistor 111.

そして、半導体装置100は、PMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタ113のドレインと第4のNMOSトランジスタ111のソースの接続点との間にコンデンサ108が接続されている。また、第4のNMOSトランジスタ111のドレインとVDDの間には、負荷回路109が接続されており、第4のNMOSトランジスタ111のドレインと負荷回路109の接続点に出力端子110が接続され出力電圧Voutが出力される。   The semiconductor device 100 includes a connection point between the drain of the PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104, and a connection point between the drain of the third NMOS transistor 113 and the source of the fourth NMOS transistor 111. A capacitor 108 is connected. In addition, a load circuit 109 is connected between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and VDD, and an output terminal 110 is connected to a connection point between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and the load circuit 109 to output voltage. Vout is output.

なお、負荷回路109は、抵抗等の受動素子のほかMOSトランジスタ等のアクティブ負荷を使用することもできる。この場合、CMOSインバータ回路107では、バイアス電流供給回路102により最適なバイアス電流Id1が、また第2のNMOSトランジスタ105のゲートにはDCオフセット補正回路106により最適な電圧が設定されている。DCオフセット補正回路106において設定されたVn1は、下式(1)の条件を満たしている。   The load circuit 109 can use an active load such as a MOS transistor in addition to a passive element such as a resistor. In this case, in the CMOS inverter circuit 107, the optimum bias current Id1 is set by the bias current supply circuit 102, and the optimum voltage is set by the DC offset correction circuit 106 at the gate of the second NMOS transistor 105. Vn1 set in the DC offset correction circuit 106 satisfies the condition of the following expression (1).

Figure 2006314059
Figure 2006314059

また、PMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点からの出力交流電流i0は、下式(2)に示すようになり、これはバイアス電流Id1によって制御することができることがわかる。   The output AC current i0 from the connection point between the drain of the PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104 is expressed by the following equation (2), which can be controlled by the bias current Id1. Recognize.

Figure 2006314059
Figure 2006314059

i0は、コンデンサ108を介して第4のNMOSトランジスタ111のソース及び第3のNMOSトランジスタ113のドレインに供給される。i0は、第4のNMOSトランジスタ111及び第3のNMOSトランジスタ113のバイアス電流Id2により定まる第4のNMOSトランジスタ111のソースコンダクタンスgm2及び第3のNMOSトランジスタ113のドレインコンダクタンスgd1により分流されて、負荷回路109に供給されて出力端子110から電圧Voutとして出力される。   i 0 is supplied to the source of the fourth NMOS transistor 111 and the drain of the third NMOS transistor 113 through the capacitor 108. i0 is shunted by the source conductance gm2 of the fourth NMOS transistor 111 and the drain conductance gd1 of the third NMOS transistor 113 determined by the bias current Id2 of the fourth NMOS transistor 111 and the third NMOS transistor 113, and is loaded into the load circuit. 109 and output from the output terminal 110 as the voltage Vout.

ここで、第4のNMOSトランジスタ111が飽和領域動作、また第3のNMOSトランジスタ113が3極管領域動作となるように、第4のNMOSトランジスタ111のソース及び第3のNMOSトランジスタ113のドレインの接続点の電位Vsを下式(3)の電圧条件を満たして決定する。   Here, the source of the fourth NMOS transistor 111 and the drain of the third NMOS transistor 113 are controlled so that the fourth NMOS transistor 111 operates in the saturation region and the third NMOS transistor 113 operates in the triode region. The potential Vs at the connection point is determined so as to satisfy the voltage condition of the following expression (3).

Figure 2006314059
Figure 2006314059

gm2及びgd1は、制御電圧Vg1及びVg2により、下式(4)により制御される。   gm2 and gd1 are controlled by the following expression (4) by the control voltages Vg1 and Vg2.

Figure 2006314059
Figure 2006314059

このように、半導体装置100は、CMOSインバータ回路107のコンダクタンスとゲート接地回路115のコンダクタンスをそれぞれ独立して設定することによりゲイン制御を可能とし、CMOSインバータの出力インピーダンスをゲート接地回路のコンダクタンス値に応じて低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスより定まるカットオフ周波数とを上昇させ、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成している。   Thus, the semiconductor device 100 enables gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit 107 and the conductance of the gate ground circuit 115 independently, and the output impedance of the CMOS inverter is set to the conductance value of the gate ground circuit. Accordingly, the amplifier circuit is configured to increase the cut-off frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance by setting the value lower, thereby relaxing the operating frequency band limitation.

なお、CMOSインバータ回路107のVDD側にバイアス電流供給回路102を接続し、GND側に第2のNMOSトランジスタ105とDCオフセット補正回路106を接続しているが、逆に、GND側にバイアス電流供給回路102を接続し、VDD側にPMOSトランジスタ103とDCオフセット補正回路106とを接続することでも同様の作用を実現できる。また、半導体装置100は、ゲート接地回路115を2つのNMOSトランジスタを備え、これと電源Vddとの間に負荷回路109を挿入する回路構成としているが、ゲート接地回路115を2つのPMOSトランジスタで構成し、これとGNDとの間に負荷回路を接続することでも同様の作用を実現できる。   Note that the bias current supply circuit 102 is connected to the VDD side of the CMOS inverter circuit 107 and the second NMOS transistor 105 and the DC offset correction circuit 106 are connected to the GND side. Conversely, the bias current supply is supplied to the GND side. The same operation can be realized by connecting the circuit 102 and connecting the PMOS transistor 103 and the DC offset correction circuit 106 to the VDD side. In the semiconductor device 100, the grounded gate circuit 115 includes two NMOS transistors, and the load circuit 109 is inserted between the NMOS transistor and the power supply Vdd. The grounded gate circuit 115 includes two PMOS transistors. However, the same operation can be realized by connecting a load circuit between this and GND.

続いて、第1の具体例として示す半導体装置100において小信号の場合の動作を、図2を用いて説明する。   Next, an operation in the case of a small signal in the semiconductor device 100 shown as the first specific example will be described with reference to FIG.

CMOSインバータ回路107において、入力端子101の交流信号電圧Vinは、変換係数gm0で電流i0に変換され、コンデンサ108を介して第4のNMOSトランジスタ111のソースと第3のNMOSトランジスタ113のドレインに供給される。   In the CMOS inverter circuit 107, the AC signal voltage Vin at the input terminal 101 is converted into a current i 0 by a conversion coefficient gm 0 and supplied to the source of the fourth NMOS transistor 111 and the drain of the third NMOS transistor 113 via the capacitor 108. Is done.

i0は、第3のNMOSトランジスタ113において、gd1と第4のNMOSトランジスタ111のソースと第3のNMOSトランジスタ113のドレインの接続点に発生する交流電圧vsにより定まる交流電流i1と、第4のNMOSトランジスタ111においてgm2とvsにより定まる交流電流i2により、下式(5)に示すように分流される。   In the third NMOS transistor 113, i0 is an AC current i1 determined by an AC voltage vs generated at the connection point between gd1, the source of the fourth NMOS transistor 111, and the drain of the third NMOS transistor 113, and the fourth NMOS transistor 113. In the transistor 111, the current is shunted as shown in the following equation (5) by the alternating current i2 determined by gm2 and vs.

Figure 2006314059
Figure 2006314059

負荷回路109には、i2が流れ、出力交流電圧Voutが発生するため、負荷回路109のコンダクタンスをgLとすると、入出力利得G(式中Gain)は下式(6)により定まる。gm0だけでなく、式(4)に示した制御電圧Vg1及びVg2によってgd1及びgm2が制御可能であるので、これにより入出力利得をコントロールすることができる。   Since i2 flows through the load circuit 109 and the output AC voltage Vout is generated, if the conductance of the load circuit 109 is gL, the input / output gain G (Gain in the equation) is determined by the following equation (6). Since not only gm0 but also gd1 and gm2 can be controlled by the control voltages Vg1 and Vg2 shown in the equation (4), the input / output gain can be controlled.

Figure 2006314059
Figure 2006314059

したがって、半導体装置100は、CMOSインバータ回路のコンダクタンスとゲート接地回路115のコンダクタンスをそれぞれ独立して設定することによりゲイン制御が可能になる。そのため、大入力信号時に利得を小さくしても出力信号の歪の増大がなく、RFシステムの増幅回路に使用した場合の混変調特性の劣化を回避できる。   Therefore, the semiconductor device 100 can perform gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit and the conductance of the gate ground circuit 115 independently. For this reason, even if the gain is reduced for a large input signal, there is no increase in distortion of the output signal, and deterioration of the cross modulation characteristics when used in an amplifier circuit of an RF system can be avoided.

また加えて、半導体装置100は、ノイズ及び歪みを低減するためにCMOSインバータの動作電流を多く流しても、負荷抵抗と寄生容量により構成されるLPFのカットオフ周波数が減少されて使用可能周波数帯域が制限されるといった虞がない。CMOSインバータ回路107の出力点の抵抗値Rs、寄生容量をCsとしたときのカットオフ周波数は、下式(7)で定まる。   In addition, in the semiconductor device 100, even if a large operating current of the CMOS inverter is passed to reduce noise and distortion, the cut-off frequency of the LPF constituted by the load resistance and the parasitic capacitance is reduced, and the usable frequency band. There is no risk of being restricted. The cutoff frequency when the resistance value Rs at the output point of the CMOS inverter circuit 107 and the parasitic capacitance is Cs is determined by the following equation (7).

Figure 2006314059
Figure 2006314059

式(7)によれば、カットオフ周波数は、負荷回路109と無関係に設定できるため、LPFのカットオフ周波数の低下を緩和して周波数帯域の制限を回避できる。   According to Expression (7), the cutoff frequency can be set regardless of the load circuit 109, and therefore, the reduction in the cutoff frequency of the LPF can be mitigated and the limitation of the frequency band can be avoided.

なお、半導体装置100は、小信号の場合も同様、CMOSインバータ回路107のVDD側にバイアス電流供給回路102を接続し、GND側に第2のNMOSトランジスタ105とDCオフセット補正回路106を接続しているが、逆に、GND側にバイアス電流供給回路102を接続し、VDD側にPMOSトランジスタ103とDCオフセット補正回路106とを接続することでも同様の作用を実現できる。また、半導体装置100は、ゲート接地回路115を2つのNMOSトランジスタを備え、これと電源Vddとの間に負荷回路109を挿入する回路構成としているが、ゲート接地回路115を2つのPMOSトランジスタで構成し、これとGNDとの間に負荷回路を接続することでも同様の作用を実現できる。   As in the case of a small signal, the semiconductor device 100 has a bias current supply circuit 102 connected to the VDD side of the CMOS inverter circuit 107 and a second NMOS transistor 105 and a DC offset correction circuit 106 connected to the GND side. However, conversely, the same operation can be realized by connecting the bias current supply circuit 102 to the GND side and connecting the PMOS transistor 103 and the DC offset correction circuit 106 to the VDD side. In the semiconductor device 100, the grounded gate circuit 115 includes two NMOS transistors, and the load circuit 109 is inserted between the NMOS transistor and the power supply Vdd. The grounded gate circuit 115 includes two PMOS transistors. However, the same operation can be realized by connecting a load circuit between this and GND.

次に、本発明の第2の具体例として示す半導体装置200を、図3を用いて説明する。図1で示した半導体装置1では、CMOSインバータ回路107のVDD側にバイアス電流供給回路102を接続しGND側にNMOSトランジスタとDCオフセット補正回路106とを接続したのに対して、半導体装置200は、GND側にバイアス電流供給回路を接続し、VDD側にPMOSトランジスタとDCオフセット補正回路とを接続することで同様の作用を実現している。図3に示す半導体装置200において上述した半導体装置100と同様の作用効果を有する構成については、同一番号を付け、詳細な説明は省略する。   Next, a semiconductor device 200 shown as a second specific example of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device 1 shown in FIG. 1, the bias current supply circuit 102 is connected to the VDD side of the CMOS inverter circuit 107 and the NMOS transistor and the DC offset correction circuit 106 are connected to the GND side. The same action is realized by connecting a bias current supply circuit to the GND side and connecting a PMOS transistor and a DC offset correction circuit to the VDD side. 3 having the same functions and effects as those of the semiconductor device 100 described above are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

半導体装置200は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、CMOSインバータ構成したPMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続されたバイアス電流供給回路302と、PMOSトランジスタ103のVDD側に接続されたPMOSトランジスタ305と、PMOSトランジスタ305のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路306とを備えDCオフセット補正機能を備えたCMOSインバータ回路307を有する。   The semiconductor device 200 includes an input terminal 101 to which an AC signal voltage Vin is input, a PMOS transistor 103 configured as a CMOS inverter, a first NMOS transistor 104, and a bias current connected to the GND side of the first NMOS transistor 104. CMOS inverter circuit including a supply circuit 302, a PMOS transistor 305 connected to the VDD side of the PMOS transistor 103, and a DC offset correction circuit 306 for supplying an optimum voltage to the gate of the PMOS transistor 305 and having a DC offset correction function 307.

また、半導体装置200は、入力端子114からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のNMOSトランジスタ113と、入力端子112からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のNMOSトランジスタ113のドレインに接続された第4のNMOSトランジスタ111を備えるゲート接地回路115を有する。   In the semiconductor device 200, the third NMOS transistor 113 is supplied with the control voltage Vg1 from the input terminal 114 to the gate, and the control voltage Vg2 is supplied from the input terminal 112 to the gate, and the source is the drain of the third NMOS transistor 113. A gate ground circuit 115 including a fourth NMOS transistor 111 connected to the first NMOS transistor 111.

そして、半導体装置200は、PMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタ113のドレインと第4のNMOSトランジスタ111のソースの接続点との間にコンデンサ108が接続されている。また、第4のNMOSトランジスタ111のドレインとVDDの間には、負荷回路109が接続されており、第4のNMOSトランジスタ111のドレインと負荷回路109の接続点に出力端子110が接続され出力電圧Voutが出力される。   The semiconductor device 200 includes a connection point between the drain of the PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104, and a connection point between the drain of the third NMOS transistor 113 and the source of the fourth NMOS transistor 111. A capacitor 108 is connected. In addition, a load circuit 109 is connected between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and VDD, and an output terminal 110 is connected to a connection point between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and the load circuit 109 to output voltage. Vout is output.

このように、半導体装置200は、GND側にバイアス電流供給回路302を接続しVDD側にPMOSトランジスタ104とDCオフセット補正回路306とを接続する点が特徴である。   As described above, the semiconductor device 200 is characterized in that the bias current supply circuit 302 is connected to the GND side, and the PMOS transistor 104 and the DC offset correction circuit 306 are connected to the VDD side.

半導体装置200は、CMOSインバータ回路307のコンダクタンスとゲート接地回路115とのコンダクタンスをそれぞれ独立して設定することでゲイン制御を可能とし、また、CMOSインバータ回路307の出力インピーダンスをゲート接地回路115のコンダクタンス値によって低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスで定まるカットオフ周波数を上昇し動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成している。   The semiconductor device 200 enables gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit 307 and the conductance of the gate ground circuit 115 independently, and the output impedance of the CMOS inverter circuit 307 can be controlled by the conductance of the gate ground circuit 115. By setting the value lower depending on the value, an amplifier circuit is configured that can increase the cutoff frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation.

次に、本発明の第3の具体例について図4を用いて説明する。第3の具体例として示す半導体装置300は、図1に示した半導体装置100におけるゲート接地回路115をゲートに制御電圧が供給された2つのPMOSトランジスタのGND側に負荷回路を接続して同様の作用を実現したものである。   Next, a third specific example of the present invention will be described with reference to FIG. A semiconductor device 300 shown as the third specific example is similar in that a load circuit is connected to the GND side of two PMOS transistors to which a control voltage is supplied with the gate ground circuit 115 in the semiconductor device 100 shown in FIG. The action is realized.

半導体装置300は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、第1のPMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、第1のPMOSトランジスタ103のVDD側に接続されたバイアス電流供給回路102と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続された第2のNMOSトランジスタ105と、第2のNMOSトランジスタ105のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路106とを備えDCオフセット補正機能を備えたCMOSインバータ回路107を有する。   The semiconductor device 300 has a bias current supply connected to the VDD side of the input terminal 101 to which the AC signal voltage Vin is input, the first PMOS transistor 103, the first NMOS transistor 104, and the first PMOS transistor 103. The circuit 102, a second NMOS transistor 105 connected to the GND side of the first NMOS transistor 104, and a DC offset correction circuit 106 for supplying an optimum voltage to the gate of the second NMOS transistor 105 are provided. A CMOS inverter circuit 107 having a correction function is included.

また、半導体装置300は、入力端子414からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のPMOSトランジスタ413と、入力端子412からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のPMOSトランジスタ413のドレインに接続された第4のPMOSトランジスタ411とを備えるゲート接地回路415を有する。   The semiconductor device 300 has a third PMOS transistor 413 to which the control voltage Vg1 is supplied from the input terminal 414 to the gate, and a source from which the control voltage Vg2 is supplied to the gate from the input terminal 412 and the source is the drain of the third PMOS transistor 413. And a fourth PMOS transistor 411 connected to the gate grounding circuit 415.

そして半導体装置300は、第1のPMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のPMOSトランジスタ413と第4のPMOSトランジスタ411の接続点との間にコンデンサ108が接続されている。また、第4のPMOSトランジスタ411のドレインとGNDの間には、負荷回路409が接続されており、第4のPMOSトランジスタ411のドレインと負荷回路409の接続点に出力端子410が接続され出力電圧Voutが出力される。   The semiconductor device 300 includes a capacitor 108 between a connection point of the drain of the first PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104 and a connection point of the third PMOS transistor 413 and the fourth PMOS transistor 411. Is connected. In addition, a load circuit 409 is connected between the drain of the fourth PMOS transistor 411 and GND, and an output terminal 410 is connected to a connection point between the drain of the fourth PMOS transistor 411 and the load circuit 409. Vout is output.

このように半導体装置300は、CMOSインバータ回路107のコンダクタンスとゲート接地回路415のコンダクタンスとをそれぞれ独立して設定する構成とすることにより、ゲイン制御を可能とした。また、CMOSインバータ回路107の出力インピーダンスをゲート接地回路415のコンダクタンス値によって低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスから決定されるカットオフ周波数を上昇し、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成することができる。   As described above, the semiconductor device 300 is configured such that the conductance of the CMOS inverter circuit 107 and the conductance of the gate ground circuit 415 are set independently, thereby enabling gain control. Further, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit 107 low by the conductance value of the grounded gate circuit 415, an amplification circuit that can increase the cutoff frequency determined from the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation. Can be configured.

次に、本発明の第4の具体例について図5を用いて説明する。図1に示した半導体装置100では、CMOSインバータ回路107は、VDD側にバイアス電流供給回路102が接続され、GND側にNMOSトランジスタとDCオフセット補正回路106が接続されて構成されたが、第4の具体例として示す半導体装置400は、逆に、GND側にバイアス電流供給回路を接続し、VDD側にPMOSトランジスタとDCオフセット補正回路を接続することを特徴としている。また、ゲート接地回路を、ゲートに制御電圧Vg1、Vg2が供給された2つのPMOSトランジスタ413,414で構成し、このゲート接地回路のGND側に負荷回路409を接続することで同様の作用を実現したものである。   Next, a fourth specific example of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device 100 shown in FIG. 1, the CMOS inverter circuit 107 is configured by connecting the bias current supply circuit 102 to the VDD side and connecting the NMOS transistor and the DC offset correction circuit 106 to the GND side. On the contrary, the semiconductor device 400 shown as a specific example is characterized in that a bias current supply circuit is connected to the GND side, and a PMOS transistor and a DC offset correction circuit are connected to the VDD side. In addition, the gate grounding circuit is composed of two PMOS transistors 413 and 414 whose gates are supplied with control voltages Vg1 and Vg2, and the load circuit 409 is connected to the GND side of the gate grounding circuit to achieve the same operation. It is a thing.

半導体装置400は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、第1のPMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続されたバイアス電流供給回路302と、第1のPMOSトランジスタ103のVDD側に接続された第2のPMOSトランジスタ305と、第2のPMOSトランジスタ305のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路306とを備えDCオフセット補正機能を備えたCMOSインバータ回路307を有する。   The semiconductor device 400 has a bias current supply connected to the input terminal 101 to which the AC signal voltage Vin is input, the first PMOS transistor 103, the first NMOS transistor 104, and the GND side of the first NMOS transistor 104. A DC offset includes a circuit 302, a second PMOS transistor 305 connected to the VDD side of the first PMOS transistor 103, and a DC offset correction circuit 306 that supplies an optimum voltage to the gate of the second PMOS transistor 305. A CMOS inverter circuit 307 having a correction function is provided.

また、半導体装置400は、入力端子414からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のPMOSトランジスタ413と、入力端子412からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のPMOSトランジスタ413のドレインに接続された第4のPMOSトランジスタ411とを備えるゲート接地回路415を有する。   In the semiconductor device 400, the third PMOS transistor 413 is supplied with the control voltage Vg1 from the input terminal 414 to the gate, and the source is supplied with the control voltage Vg2 from the input terminal 412 to the gate, and the source is the drain of the third PMOS transistor 413. And a fourth PMOS transistor 411 connected to the gate grounding circuit 415.

そして半導体装置400は、第1のPMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のPMOSトランジスタ413と第4のPMOSトランジスタ411の接続点との間にコンデンサ108が接続されている。また、第4のPMOSトランジスタ411のドレインとGNDの間には、負荷回路409が接続されており、第4のPMOSトランジスタ411のドレインと負荷回路409の接続点に出力端子410が接続され出力電圧Voutが出力される。   The semiconductor device 400 includes a capacitor 108 between a connection point of the drain of the first PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104 and a connection point of the third PMOS transistor 413 and the fourth PMOS transistor 411. Is connected. In addition, a load circuit 409 is connected between the drain of the fourth PMOS transistor 411 and GND, and an output terminal 410 is connected to a connection point between the drain of the fourth PMOS transistor 411 and the load circuit 409. Vout is output.

このように半導体装置400は、CMOSインバータ回路307のコンダクタンスとゲート接地回路415のコンダクタンスをそれぞれ独立して設定する構成とすることによって、ゲイン制御を可能とした。また、CMOSインバータ回路307の出力インピーダンスをゲート接地回路415のコンダクタンス値によって低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスから決定されるカットオフ周波数を上昇させ、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成することができる。   As described above, the semiconductor device 400 is configured such that the conductance of the CMOS inverter circuit 307 and the conductance of the gate ground circuit 415 are set independently, thereby enabling gain control. In addition, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit 307 to be low by the conductance value of the gate ground circuit 415, an amplifier circuit that can increase the cutoff frequency determined from the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation. Can be configured.

次に、本発明の第5の具体例について図6を用いて説明する。この半導体装置500は、図1に示す半導体装置100におけるバイアス電流供給回路102をPMOSトランジスタと制御電圧を用いて電圧制御可能にするとともに、図1に示すDCオフセット補正回路106を高周波除去手段と演算増幅器とで構成した例である。   Next, a fifth specific example of the present invention will be described with reference to FIG. This semiconductor device 500 enables voltage control of the bias current supply circuit 102 in the semiconductor device 100 shown in FIG. 1 using a PMOS transistor and a control voltage, and the DC offset correction circuit 106 shown in FIG. This is an example constituted by an amplifier.

半導体装置500は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、第1のPMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続された第2のNMOSトランジスタ105と、第2のNMOSトランジスタ105のゲートに最適な電圧を供給する目的で高周波除去回路と演算増幅器とを備えたDCオフセット補正回路106で構成されDCオフセット補正機能を有するCMOSインバータ回路107を備えている。ここで、バイアス電流供給回路102は、第2のPMOSトランジスタ617とゲートとVDD間電圧616により構成されている。   The semiconductor device 500 includes an input terminal 101 to which an AC signal voltage Vin is input, a first PMOS transistor 103, a first NMOS transistor 104, and a second NMOS connected to the GND side of the first NMOS transistor 104. A CMOS inverter circuit 107 having a DC offset correction function including a DC offset correction circuit 106 having a high frequency elimination circuit and an operational amplifier for the purpose of supplying an optimum voltage to the gate of the NMOS transistor 105 and the second NMOS transistor 105. It has. Here, the bias current supply circuit 102 includes a second PMOS transistor 617, a gate-VDD voltage 616.

また、半導体装置500は、入力端子114からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のNMOSトランジスタ113と、入力端子112からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のNMOSトランジスタ113のドレインに接続された第4のNMOSトランジスタ111とを備えるゲート接地回路115を有する。   In addition, the semiconductor device 500 includes a third NMOS transistor 113 to which the control voltage Vg1 is supplied from the input terminal 114 to the gate, and a source from which the control voltage Vg2 is supplied to the gate from the input terminal 112. The source is the drain of the third NMOS transistor 113. And a fourth NMOS transistor 111 connected to the gate ground circuit 115.

そして、半導体装置500は、第1のPMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタ113のドレインと第4のNMOSトランジスタ111のソースの接続点との間にコンデンサ108が接続されている。また第4のNMOSトランジスタ111のドレインとVDDの間には負荷回路109が接続されており、第4のNMOSトランジスタ111のドレインと負荷回路109の接続点には出力端子110が接続されて出力電圧Voutが出力される。   The semiconductor device 500 includes a connection point between the drain of the first PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104, a connection point between the drain of the third NMOS transistor 113 and the source of the fourth NMOS transistor 111. A capacitor 108 is connected between the two. A load circuit 109 is connected between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and VDD, and an output terminal 110 is connected to a connection point between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and the load circuit 109 to output voltage. Vout is output.

ここで、半導体装置500に適用するバイアス電流供給回路102について説明する。   Here, the bias current supply circuit 102 applied to the semiconductor device 500 will be described.

バイアス電流供給回路102は、ソースをVDDに接続した第2のPMOSトランジスタ617のゲートに制御電圧616を与える回路構成となっている。このとき第2のPMOSトランジスタ617のソースゲート間電圧をVc1とすると、供給バイアス電流Id1は、下式(8)に示すように決定される。Vc1と閾値電圧の差分の2乗に比例した電流が供給される。   The bias current supply circuit 102 has a circuit configuration in which a control voltage 616 is applied to the gate of the second PMOS transistor 617 whose source is connected to VDD. At this time, assuming that the source-gate voltage of the second PMOS transistor 617 is Vc1, the supply bias current Id1 is determined as shown in the following equation (8). A current proportional to the square of the difference between Vc1 and the threshold voltage is supplied.

Figure 2006314059
Figure 2006314059

半導体装置500に適用したバイアス電流供給回路102は、図1に示した半導体装置100を基本とする構成に適用するためPMOSトランジスタを用いて構成したが、NMOSトランジスタを用いれば、図3に示す半導体装置200、図5に示す半導体装置400を基本とする回路構成に適用することができる。   The bias current supply circuit 102 applied to the semiconductor device 500 is configured using a PMOS transistor to be applied to the configuration based on the semiconductor device 100 illustrated in FIG. 1, but if an NMOS transistor is used, the semiconductor illustrated in FIG. The present invention can be applied to the circuit configuration based on the device 200 and the semiconductor device 400 shown in FIG.

次に、半導体装置500に適用するDCオフセット補正回路106について説明する。   Next, the DC offset correction circuit 106 applied to the semiconductor device 500 will be described.

DCオフセット補正回路106は、CMOSインバータ回路107の出力を抵抗626(図6中R1)とコンデンサ625(図6中C1)とからなる低域通過フィルタ(LPF)に接続し、高周波成分を除去して、演算増幅器620の非反転入力に接続する。基準電圧624(図6中Vref)を演算増幅器620の反転入力に接続し、演算増幅器620の出力をCMOSインバータ回路107の第2のNMOSトランジスタ105のゲートに供給することで、CMOSインバータ回路107のDCオフセットが最小となるように帰還ループ106が作用し、補正電圧Vn1が設定されるようになっている。ここで、演算増幅器620の出力とGNDとの間に接続されたコンデンサ618(図6中C2)は、帰還動作を安定させる働きをしているが、帰還動作が安定していれば、削除してもよい。   The DC offset correction circuit 106 connects the output of the CMOS inverter circuit 107 to a low-pass filter (LPF) composed of a resistor 626 (R1 in FIG. 6) and a capacitor 625 (C1 in FIG. 6) to remove high-frequency components. To the non-inverting input of the operational amplifier 620. The reference voltage 624 (Vref in FIG. 6) is connected to the inverting input of the operational amplifier 620, and the output of the operational amplifier 620 is supplied to the gate of the second NMOS transistor 105 of the CMOS inverter circuit 107. The feedback loop 106 operates so as to minimize the DC offset, and the correction voltage Vn1 is set. Here, the capacitor 618 (C2 in FIG. 6) connected between the output of the operational amplifier 620 and GND functions to stabilize the feedback operation. If the feedback operation is stable, the capacitor 618 is deleted. May be.

なお、半導体装置500に適用したDCオフセット補正回路106は、図1に示した半導体装置100を基本とする回路に適用できる構成として説明したが、演算増幅器620の入力極性を逆転すれば、図3に示す半導体装置200、図5に示す半導体装置400を基本とする回路構成に適用することができる。   Note that the DC offset correction circuit 106 applied to the semiconductor device 500 has been described as a configuration applicable to a circuit based on the semiconductor device 100 shown in FIG. 1, but if the input polarity of the operational amplifier 620 is reversed, FIG. The present invention can be applied to a circuit configuration based on the semiconductor device 200 shown in FIG. 5 and the semiconductor device 400 shown in FIG.

以上説明したように、半導体装置500は、CMOSインバータ回路107のコンダクタンスとゲート接地回路115のコンダクタンスとをそれぞれ独立して設定することにより、ゲイン制御を可能にした。また、CMOSインバータ回路107の出力インピーダンスをゲート接地回路115のコンダクタンス値によって低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスから決定されるカットオフ周波数を上昇させ、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成することができる。   As described above, the semiconductor device 500 enables gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit 107 and the conductance of the gate ground circuit 115 independently. In addition, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit 107 low by the conductance value of the grounded gate circuit 115, an amplifier circuit that can increase the cutoff frequency determined from the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation. Can be configured.

次に、本発明の第6の具体例について図7を用いて説明する。この半導体装置600は、図1に示す半導体装置100における負荷回路109をPMOSトランジスタと制御電圧とを用いて電圧制御可能にした例である。   Next, a sixth example of the present invention will be described with reference to FIG. This semiconductor device 600 is an example in which the load circuit 109 in the semiconductor device 100 shown in FIG. 1 is voltage-controllable using a PMOS transistor and a control voltage.

半導体装置600は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、PMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、PMOSトランジスタ103のVDD側に接続されたバイアス電流供給回路102と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続された第2のNMOSトランジスタ105と、第2のNMOSトランジスタ105のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路106とからなりDCオフセット補正機能を備えたCMOSインバータ回路107とを有する。   The semiconductor device 600 includes an input terminal 101 to which an AC signal voltage Vin is input, a PMOS transistor 103, a first NMOS transistor 104, a bias current supply circuit 102 connected to the VDD side of the PMOS transistor 103, a first A CMOS having a DC offset correction function, which includes a second NMOS transistor 105 connected to the GND side of the NMOS transistor 104 and a DC offset correction circuit 106 for supplying an optimum voltage to the gate of the second NMOS transistor 105. And an inverter circuit 107.

また、半導体装置600は、入力端子114からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のNMOSトランジスタ113と、入力端子112からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のNMOSトランジスタ113のドレインに接続された第4のNMOSトランジスタ111とを備えるゲート接地回路115を有する。   In the semiconductor device 600, the third NMOS transistor 113 is supplied with the control voltage Vg1 from the input terminal 114 to the gate, and the source is supplied with the control voltage Vg2 from the input terminal 112 to the gate, and the source is the drain of the third NMOS transistor 113. And a fourth NMOS transistor 111 connected to the gate ground circuit 115.

そして、半導体装置600は、第1のPMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタ113のドレインと第4のNMOSトランジスタ111のソースの接続点との間にコンデンサ108が接続されている。   The semiconductor device 600 includes a connection point between the drain of the first PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104, a connection point between the drain of the third NMOS transistor 113 and the source of the fourth NMOS transistor 111. A capacitor 108 is connected between the two.

半導体装置600では、入力端子710から制御電圧Vg3が供給されるPMOSトランジスタ709によりアクティブ負荷回路が構成されている。第4のNMOSトランジスタ111のドレインとPMOSトランジスタ709のドレインとの接続点には、出力端子110が接続され出力電圧Voutが出力される。   In the semiconductor device 600, an active load circuit is configured by the PMOS transistor 709 to which the control voltage Vg3 is supplied from the input terminal 710. An output terminal 110 is connected to a connection point between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and the drain of the PMOS transistor 709, and an output voltage Vout is output.

半導体装置600に適用される負荷回路から供給されるバイアス電流Id3は、下式(9)で定まる。Id3は、VDD電圧(式中Vdd)と制御電圧Vg3と閾値電圧Vthpとの差分の2乗に比例した値になっている。   A bias current Id3 supplied from a load circuit applied to the semiconductor device 600 is determined by the following equation (9). Id3 is a value proportional to the square of the difference between the VDD voltage (Vdd in the equation), the control voltage Vg3, and the threshold voltage Vthp.

Figure 2006314059
Figure 2006314059

この負荷回路では、ゲート接地回路115から供給されるId2とId3とが一致するとき、出力端子110のバイアスが所定値に決まり、最適な動作を実現することができる。   In this load circuit, when Id2 and Id3 supplied from the grounded gate circuit 115 coincide with each other, the bias of the output terminal 110 is determined to be a predetermined value, and an optimum operation can be realized.

以上説明したように、半導体装置600は、CMOSインバータ回路107のコンダクタンスとゲート接地回路115のコンダクタンスとをそれぞれ独立して設定する回路構成としたことにより、ゲイン制御が可能になった。また、CMOSインバータ回路107の出力インピーダンスをゲート接地回路115のコンダクタンス値によって低く設定することにより、寄生容量と出力インピーダンスで決定されるカットオフ周波数を上昇させ、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成することができる。   As described above, the semiconductor device 600 has a circuit configuration in which the conductance of the CMOS inverter circuit 107 and the conductance of the gate ground circuit 115 are independently set, thereby enabling gain control. Further, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit 107 to be low by the conductance value of the grounded gate circuit 115, an amplifier circuit that can increase the cutoff frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation. Can be configured.

次に、本発明の第7の具体例について図8を用いて説明する。この半導体装置700は、図7に示す半導体装置600において、ゲート接地回路115から供給されるId2と負荷手段を構成するPMOSトランジスタ709から供給されるId3とを一致させ、出力端子110のバイアスが所定値に定まるように第2のDCオフセット補正回路816を追加して制御電圧Vg3を制御できる回路構成とした例である。   Next, a seventh example of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device 700 shown in FIG. 7, Id2 supplied from the grounded gate circuit 115 and Id3 supplied from the PMOS transistor 709 constituting the load means are made to coincide with each other, and the bias of the output terminal 110 is predetermined. In this example, a second DC offset correction circuit 816 is added so that the control voltage Vg3 can be controlled so as to be fixed to a value.

半導体装置700は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、PMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、PMOSトランジスタ103のVdd側に接続されたバイアス電流供給回路102と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続された第2のNMOSトランジスタ105と、第2のNMOSトランジスタ105のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路106とから構成されるDCオフセット補正機能をもったCMOSインバータ回路107を有する。   The semiconductor device 700 includes an input terminal 101 to which an AC signal voltage Vin is input, a PMOS transistor 103, a first NMOS transistor 104, a bias current supply circuit 102 connected to the Vdd side of the PMOS transistor 103, a first Having a DC offset correction function comprising a second NMOS transistor 105 connected to the GND side of the NMOS transistor 104 and a DC offset correction circuit 106 for supplying an optimum voltage to the gate of the second NMOS transistor 105. A CMOS inverter circuit 107 is provided.

また、半導体装置700は、入力端子114からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のNMOSトランジスタ113と、入力端子112からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のNMOSトランジスタ113のドレインに接続された第4のNMOSトランジスタ111とを備えるゲート接地回路115を有する。   In the semiconductor device 700, the third NMOS transistor 113 is supplied with the control voltage Vg1 from the input terminal 114 to the gate, and the source is supplied with the control voltage Vg2 from the input terminal 112 to the gate, and the source is the drain of the third NMOS transistor 113. And a fourth NMOS transistor 111 connected to the gate ground circuit 115.

そして、半導体装置700は、第1のPMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタ113のドレインと第4のNMOSトランジスタ111のソースの接続点との間にコンデンサ108が接続されている。   The semiconductor device 700 includes a connection point between the drain of the first PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104, a connection point between the drain of the third NMOS transistor 113 and the source of the fourth NMOS transistor 111. A capacitor 108 is connected between the two.

また、半導体装置700は、DCオフセット補正回路816からの制御電圧Vg3がゲートに供給されるPMOSトランジスタ709を用いた負荷手段を備え、第4のNMOSトランジスタ111のドレインとPMOSトランジスタ709との接続点に接続される出力端子110により出力電圧Voutが出力されている。   In addition, the semiconductor device 700 includes load means using a PMOS transistor 709 to which the control voltage Vg3 from the DC offset correction circuit 816 is supplied to the gate, and a connection point between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and the PMOS transistor 709. The output voltage Vout is output from the output terminal 110 connected to the.

なお、DCオフセット補正回路816の回路構成としては、DCオフセット検出点を出力端子110として、入力端子710から入力される制御電圧Vg3を制御することで、図6に示す半導体装置500のDCオフセット補正回路106を適用することができる。   Note that the DC offset correction circuit 816 has a circuit configuration in which the DC offset detection point is set as the output terminal 110 and the control voltage Vg3 input from the input terminal 710 is controlled, so that the DC offset correction of the semiconductor device 500 illustrated in FIG. Circuit 106 can be applied.

以上説明したように、半導体装置700は、CMOSインバータ回路107のコンダクタンスとゲート接地回路115のコンダクタンスとをそれぞれ独立して設定することでゲイン制御を可能とした。また、CMOSインバータ回路107の出力インピーダンスをゲート接地回路115のコンダクタンス値によって低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスで決定されるカットオフ周波数を上昇させ、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成することができる。   As described above, the semiconductor device 700 enables gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit 107 and the conductance of the gate ground circuit 115 independently. In addition, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit 107 low according to the conductance value of the grounded gate circuit 115, an amplifier circuit that can increase the cutoff frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation. Can be configured.

次に、本発明の第8の具体例について図9を用いて説明する。この半導体装置800は、図7に示す半導体装置600において、ゲート接地回路115から供給されるId2と負荷手段を構成するPMOSトランジスタ709から供給されるId3とを一致させ、出力端子110のバイアスが所定値に定まるように第2のDCオフセット補正回路816を追加することで制御電圧Vg2を制御できる回路構成とした例である。   Next, an eighth specific example of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device 800 shown in FIG. 7, the Id2 supplied from the grounded gate circuit 115 and the Id3 supplied from the PMOS transistor 709 constituting the load means are matched with each other in the semiconductor device 600 shown in FIG. In this example, a second DC offset correction circuit 816 is added so that the control voltage Vg2 can be controlled so as to be fixed to a value.

半導体装置800は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、PMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、PMOSトランジスタ103のVDD側に接続されたバイアス電流供給回路102と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続された第2のNMOSトランジスタ105と、第2のNMOSトランジスタ105のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路106で構成されDCオフセット補正機能を備えたCMOSインバータ回路107を有する。   The semiconductor device 800 includes an input terminal 101 to which an AC signal voltage Vin is input, a PMOS transistor 103, a first NMOS transistor 104, a bias current supply circuit 102 connected to the VDD side of the PMOS transistor 103, a first A CMOS having a DC offset correction function, which includes a second NMOS transistor 105 connected to the GND side of the NMOS transistor 104 and a DC offset correction circuit 106 for supplying an optimum voltage to the gate of the second NMOS transistor 105. An inverter circuit 107 is included.

また、半導体装置800は、入力端子114からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のNMOSトランジスタ113と、DCオフセット補正回路816からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のNMOSトランジスタ113のドレインに接続された第4のNMOSトランジスタ111とを備えるゲート接地回路115を有する。   In the semiconductor device 800, the third NMOS transistor 113 is supplied with the control voltage Vg1 from the input terminal 114 to the gate, and the control voltage Vg2 is supplied from the DC offset correction circuit 816 to the gate, and the source is the third NMOS transistor 113. A grounded gate circuit 115 including a fourth NMOS transistor 111 connected to the drain of the first NMOS transistor 111.

そして、半導体装置800は、第1のPMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタ113のドレインと第4のNMOSトランジスタ111のソースの接続点との間にコンデンサ108が接続されている。   The semiconductor device 800 includes a connection point between the drain of the first PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104, a connection point between the drain of the third NMOS transistor 113 and the source of the fourth NMOS transistor 111. A capacitor 108 is connected between the two.

また、半導体装置800は、入力端子710から制御電圧Vg3がゲートに供給されたPMOSトランジスタ709を用いた負荷手段を備え、第4のNMOSトランジスタ111のドレインとPMOSトランジスタ709との接続点に接続される出力端子110により出力電圧Voutが出力されている。   The semiconductor device 800 includes a load unit using a PMOS transistor 709 to which a control voltage Vg3 is supplied to the gate from an input terminal 710, and is connected to a connection point between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and the PMOS transistor 709. The output voltage Vout is output from the output terminal 110.

以上説明したように、半導体装置800は、CMOSインバータ回路107のコンダクタンスとゲート接地回路115のコンダクタンスとをそれぞれ独立して設定することでゲイン制御を可能とした。また、CMOSインバータ回路107の出力インピーダンスをゲート接地回路115のコンダクタンス値によって低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスで決定されるカットオフ周波数を上昇させ、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成することができる。   As described above, the semiconductor device 800 enables gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit 107 and the conductance of the gate ground circuit 115 independently. In addition, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit 107 low according to the conductance value of the grounded gate circuit 115, an amplifier circuit that can increase the cutoff frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation. Can be configured.

なお、DCオフセット補正回路816の回路構成としては、DCオフセット検出点を出力端子110として、入力端子112から入力される制御電圧Vg2を制御することで、図6に示す半導体装置500のDCオフセット補正回路106を適用することができるが、この構成に限定されない。   Note that the DC offset correction circuit 816 has a circuit configuration in which the DC offset correction point of the semiconductor device 500 shown in FIG. 6 is controlled by controlling the control voltage Vg2 input from the input terminal 112 using the DC offset detection point as the output terminal 110. Although the circuit 106 can be applied, it is not limited to this structure.

次に、本発明の第9の具体例について図10を用いて説明する。この半導体装置900は、図7に示す半導体装置600において、ゲート接地回路115から供給されるId2と負荷手段を構成するPMOSトランジスタ709から供給されるId3とを一致させ、出力端子110のバイアスが所定値に定まるように第2のDCオフセット補正回路816を追加することで制御電圧Vg1を制御できる回路構成とした例である。   Next, a ninth example of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device 900 shown in FIG. 7, the Id2 supplied from the grounded gate circuit 115 and the Id3 supplied from the PMOS transistor 709 constituting the load means are made to coincide with each other, and the bias of the output terminal 110 is predetermined. In this example, a second DC offset correction circuit 816 is added so that the control voltage Vg1 can be controlled so as to be fixed to a value.

半導体装置900は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、PMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、PMOSトランジスタ103のVDD側に接続されたバイアス電流供給回路102と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続された第2のNMOSトランジスタ105と、第2のNMOSトランジスタ105のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路106で構成されDCオフセット補正機能を備えたCMOSインバータ回路107を有する。   The semiconductor device 900 includes an input terminal 101 to which an AC signal voltage Vin is input, a PMOS transistor 103, a first NMOS transistor 104, a bias current supply circuit 102 connected to the VDD side of the PMOS transistor 103, a first A CMOS having a DC offset correction function, which includes a second NMOS transistor 105 connected to the GND side of the NMOS transistor 104 and a DC offset correction circuit 106 for supplying an optimum voltage to the gate of the second NMOS transistor 105. An inverter circuit 107 is included.

また、半導体装置900は、第3のNMOSトランジスタ113と、入力端子112からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のNMOSトランジスタ113のドレインに接続された第4のNMOSトランジスタ111とを備えるゲート接地回路115を有し、第3のNMOSトランジスタ113にDCオフセット補正回路816からゲートに制御電圧Vg1が供給される点が特徴である。   The semiconductor device 900 also includes a third NMOS transistor 113 and a fourth NMOS transistor 111 whose control voltage Vg2 is supplied from the input terminal 112 to the gate and whose source is connected to the drain of the third NMOS transistor 113. It has a gate grounding circuit 115 and is characterized in that a control voltage Vg1 is supplied to the third NMOS transistor 113 from the DC offset correction circuit 816 to the gate.

そして、半導体装置900は、第1のPMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタ113のドレインと第4のNMOSトランジスタ111のソースの接続点との間にコンデンサ108が接続されている。   The semiconductor device 900 includes a connection point between the drain of the first PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104, a connection point between the drain of the third NMOS transistor 113 and the source of the fourth NMOS transistor 111. A capacitor 108 is connected between the two.

また、半導体装置900は、入力端子710から制御電圧Vg3がゲートに供給されたPMOSトランジスタ709を用いた負荷手段を備え、第4のNMOSトランジスタ111のドレインとPMOSトランジスタ709との接続点に接続される出力端子110により出力電圧Voutが出力されている。   In addition, the semiconductor device 900 includes a load unit using a PMOS transistor 709 to which the control voltage Vg3 is supplied to the gate from the input terminal 710, and is connected to a connection point between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and the PMOS transistor 709. The output voltage Vout is output from the output terminal 110.

以上説明したように、半導体装置900は、CMOSインバータ回路107のコンダクタンスとゲート接地回路115のコンダクタンスとをそれぞれ独立して設定することでゲイン制御を可能とした。また、CMOSインバータ回路107の出力インピーダンスをゲート接地回路115のコンダクタンス値によって低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスで決定されるカットオフ周波数を上昇させ、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成することができる。   As described above, the semiconductor device 900 enables gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit 107 and the conductance of the gate ground circuit 115 independently. In addition, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit 107 low according to the conductance value of the grounded gate circuit 115, an amplifier circuit that can increase the cutoff frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation. Can be configured.

なお、DCオフセット補正回路816の回路構成としては、DCオフセット検出点を出力端子110として、入力端子114から入力される制御電圧Vg1を制御することで、図6に示す半導体装置500のDCオフセット補正回路106を適用することができるが、この構成に限定されない。   Note that, as a circuit configuration of the DC offset correction circuit 816, the DC offset correction point of the semiconductor device 500 shown in FIG. 6 is controlled by controlling the control voltage Vg1 input from the input terminal 114 with the DC offset detection point as the output terminal 110. Although the circuit 106 can be applied, it is not limited to this structure.

次に、本発明の第10の具体例について図11を用いて説明する。この半導体装置1000は、図7に示す半導体装置600において、ゲート接地回路115から供給されるId2と負荷手段を構成するPMOSトランジスタ709から供給されるId3とを一致させ、出力端子110のバイアスが所定値に定まるように第2のDCオフセット補正回路816を追加することで制御電圧Vg1及び制御電圧Vg2を同時に制御できる回路構成とした例である。   Next, a tenth example of the present invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device 1000 shown in FIG. 7, the Id2 supplied from the grounded gate circuit 115 and the Id3 supplied from the PMOS transistor 709 constituting the load means are matched with each other in the semiconductor device 600 shown in FIG. In this example, the second DC offset correction circuit 816 is added so that the control voltage Vg1 and the control voltage Vg2 can be controlled simultaneously.

半導体装置1000は、交流信号電圧Vinが入力される入力端子101と、PMOSトランジスタ103と、第1のNMOSトランジスタ104と、PMOSトランジスタ103のVDD側に接続されたバイアス電流供給回路102と、第1のNMOSトランジスタ104のGND側に接続された第2のNMOSトランジスタ105と、第2のNMOSトランジスタ105のゲートに最適な電圧を供給するDCオフセット補正回路106で構成されDCオフセット補正機能を備えたCMOSインバータ回路107を有する。   The semiconductor device 1000 includes an input terminal 101 to which an AC signal voltage Vin is input, a PMOS transistor 103, a first NMOS transistor 104, a bias current supply circuit 102 connected to the VDD side of the PMOS transistor 103, a first A CMOS having a DC offset correction function, which includes a second NMOS transistor 105 connected to the GND side of the NMOS transistor 104 and a DC offset correction circuit 106 for supplying an optimum voltage to the gate of the second NMOS transistor 105. An inverter circuit 107 is included.

また、半導体装置1000は、DCオフセット補正回路816からゲートに制御電圧Vg1が供給される第3のNMOSトランジスタ113と、DCオフセット補正回路816からゲートに制御電圧Vg2が供給されソースが第3のNMOSトランジスタ113のドレインに接続された第4のNMOSトランジスタ111とを備えるゲート接地回路115を有する点が特徴である。   In the semiconductor device 1000, the third NMOS transistor 113 to which the control voltage Vg1 is supplied from the DC offset correction circuit 816 to the gate, and the control voltage Vg2 from the DC offset correction circuit 816 to the gate and the source is the third NMOS transistor. It is characterized in that it has a grounded gate circuit 115 including a fourth NMOS transistor 111 connected to the drain of the transistor 113.

そして、半導体装置1000は、第1のPMOSトランジスタ103のドレインと第1のNMOSトランジスタ104のドレインの接続点と、第3のNMOSトランジスタ113のドレインと第4のNMOSトランジスタ111のソースの接続点との間にコンデンサ108が接続されている。   The semiconductor device 1000 includes a connection point between the drain of the first PMOS transistor 103 and the drain of the first NMOS transistor 104, a connection point between the drain of the third NMOS transistor 113 and the source of the fourth NMOS transistor 111. A capacitor 108 is connected between the two.

また、半導体装置1000は、入力端子710から制御電圧Vg3がゲートに供給されたPMOSトランジスタ709を用いた負荷手段を備え、第4のNMOSトランジスタ111のドレインとPMOSトランジスタ709との接続点に接続される出力端子110により出力電圧Voutが出力されている。   In addition, the semiconductor device 1000 includes load means using a PMOS transistor 709 whose gate is supplied with a control voltage Vg3 from an input terminal 710, and is connected to a connection point between the drain of the fourth NMOS transistor 111 and the PMOS transistor 709. The output voltage Vout is output from the output terminal 110.

このとき制御電圧Vg1,Vg2は、下式(10)に示すように設定でき、特にK=0のとき、制御電圧Vg1と制御電圧Vg2とが同一電圧になる。   At this time, the control voltages Vg1 and Vg2 can be set as shown in the following equation (10). In particular, when K = 0, the control voltage Vg1 and the control voltage Vg2 are the same voltage.

Figure 2006314059
Figure 2006314059

以上説明したように、半導体装置1000は、CMOSインバータ回路107のコンダクタンスとゲート接地回路115のコンダクタンスとをそれぞれ独立して設定することでゲイン制御を可能とした。また、CMOSインバータ回路107の出力インピーダンスをゲート接地回路115のコンダクタンス値によって低く設定することで、寄生容量と出力インピーダンスで決定されるカットオフ周波数を上昇させ、動作周波数帯域制限を緩和できる増幅回路を構成することができる。   As described above, the semiconductor device 1000 enables gain control by setting the conductance of the CMOS inverter circuit 107 and the conductance of the gate ground circuit 115 independently. In addition, by setting the output impedance of the CMOS inverter circuit 107 low according to the conductance value of the grounded gate circuit 115, an amplifier circuit that can increase the cutoff frequency determined by the parasitic capacitance and the output impedance and relax the operating frequency band limitation. Can be configured.

なお、DCオフセット補正回路816の回路構成としては、DCオフセット検出点を出力端子110として、制御電圧Vg1及び制御電圧Vg2を制御することで、図6に示す半導体装置500のDCオフセット補正回路106を適用することができるが、この構成に限定されない。   Note that the DC offset correction circuit 816 is configured such that the DC offset detection circuit 106 of the semiconductor device 500 shown in FIG. 6 is controlled by controlling the control voltage Vg1 and the control voltage Vg2 using the DC offset detection point as the output terminal 110. Although applicable, it is not limited to this structure.

本発明の第1の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a semiconductor device shown as a first specific example of the present invention; 上記半導体装置に小信号が流入する場合を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the case where a small signal flows in into the said semiconductor device. 本発明の第2の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as the 2nd example of this invention. 本発明の第3の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as the 3rd example of this invention. 本発明の第4の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as the 4th example of this invention. 本発明の第5の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as the 5th example of this invention. 本発明の第6の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as the 6th example of this invention. 本発明の第7の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as the 7th example of this invention. 本発明の第8の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as the 8th example of this invention. 本発明の第9の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as the 9th example of this invention. 本発明の第10の具体例として示す半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the semiconductor device shown as a 10th example of this invention. 従来の半導体装置を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

100 半導体装置、 101 入力端子、 102 バイアス電流供給回路、 103 PMOSトランジスタ、 104 第1のNMOSトランジスタ、 105 第2のNMOSトランジスタ、 105 DCオフセット補正回路、 107 CMOSインバータ回路、 108 コンデンサ、 109 負荷回路、 110 出力端子、 111 第4のNMOSトランジスタ、 112 入力端子、 113 第3のNMOSトランジスタ、 114 入力端子、 115 ゲート接地回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor device 101 Input terminal 102 Bias current supply circuit 103 PMOS transistor 104 First NMOS transistor 105 Second NMOS transistor 105 DC offset correction circuit 107 CMOS inverter circuit 108 Capacitor 109 Load circuit 110 output terminal, 111 fourth NMOS transistor, 112 input terminal, 113 third NMOS transistor, 114 input terminal, 115 gate ground circuit

Claims (15)

交流信号電圧が入力される入力端子と、
PMOSトランジスタと、第1のNMOSトランジスタと、該PMOSトランジスタの電源電圧側に接続されたバイアス電流供給回路と、該第1のNMOSトランジスタの接地側に接続された第2のNMOSトランジスタと、DCオフセットを除去するように該第2のNMOSトランジスタのゲート電圧値を可変にするDCオフセット補正回路とを有するCMOSインバータ回路と、
第1の制御電圧がゲートに供給される第3のNMOSトランジスタと、第2の制御電圧がゲートに供給されソースが第3のNMOSトランジスタのドレインに接続された第4のNMOSトランジスタとを有するゲート接地回路と、
上記PMOSトランジスタのドレインと上記第1のNMOSトランジスタのドレインの接続点と、上記第3のNMOSトランジスタのドレインと上記第4のNMOSトランジスタのソースとの接続点との間に接続されたコンデンサと、
上記第4のNMOSトランジスタのドレインと電源電圧の間に接続された負荷回路と、
上記第4のNMOSトランジスタのドレインと上記負荷回路の接続点に接続される出力端子とを備え、
上記CMOSインバータ回路のコンダクタンスと上記ゲート接地回路のコンダクタンスとが独立して設定されることを特徴とする半導体装置。
An input terminal to which an AC signal voltage is input;
A PMOS transistor, a first NMOS transistor, a bias current supply circuit connected to the power supply voltage side of the PMOS transistor, a second NMOS transistor connected to the ground side of the first NMOS transistor, and a DC offset A CMOS inverter circuit having a DC offset correction circuit that makes the gate voltage value of the second NMOS transistor variable so as to eliminate
A gate having a third NMOS transistor to which the first control voltage is supplied to the gate, and a fourth NMOS transistor to which the second control voltage is supplied to the gate and the source is connected to the drain of the third NMOS transistor A ground circuit;
A capacitor connected between a connection point of the drain of the PMOS transistor and the drain of the first NMOS transistor, and a connection point of the drain of the third NMOS transistor and the source of the fourth NMOS transistor;
A load circuit connected between the drain of the fourth NMOS transistor and a power supply voltage;
A drain of the fourth NMOS transistor and an output terminal connected to a connection point of the load circuit;
A semiconductor device characterized in that a conductance of the CMOS inverter circuit and a conductance of the grounded gate circuit are set independently.
上記バイアス電流供給回路は、ソースが電源電圧に接続された第2のPMOSトランジスタを有し、該第2のPMOSトランジスタのゲートに第3の制御電圧を与えることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The bias current supply circuit according to claim 1, further comprising: a second PMOS transistor having a source connected to a power supply voltage, and applying a third control voltage to a gate of the second PMOS transistor. Semiconductor device. 上記CMOSインバータ回路の電源電圧側に上記バイアス電流供給回路を接続し、接地側に上記第2のNMOSトランジスタと上記DCオフセット補正回路とを接続することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the bias current supply circuit is connected to a power supply voltage side of the CMOS inverter circuit, and the second NMOS transistor and the DC offset correction circuit are connected to a ground side. 上記CMOSインバータ回路の接地側に上記バイアス電流供給回路を接続し、電源電圧側に上記PMOSトランジスタと上記DCオフセット補正回路とを接続することを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the bias current supply circuit is connected to a ground side of the CMOS inverter circuit, and the PMOS transistor and the DC offset correction circuit are connected to a power supply voltage side. 上記DCオフセット補正回路は、抵抗とコンデンサからなる低域通過フィルタと、演算増幅手段とを有し、上記CMOSインバータ回路の出力が該低域通過フィルタに入力され、該低域通過フィルタの出力が上記演算増幅手段の非反転入力に接続され、基準電圧が上記演算増幅手段の反転入力に接続され、上記演算増幅手段の出力が上記第2のNMOSトランジスタのゲートに供給されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The DC offset correction circuit includes a low-pass filter composed of a resistor and a capacitor, and an operational amplification means. The output of the CMOS inverter circuit is input to the low-pass filter, and the output of the low-pass filter is The operational amplifier is connected to a non-inverting input, a reference voltage is connected to the inverting input of the operational amplifier, and the output of the operational amplifier is supplied to the gate of the second NMOS transistor. The semiconductor device according to claim 1. 上記ゲート接地回路は、上記第1の制御電圧がゲートに供給される第3のNMOSトランジスタと、上記第2の制御電圧がゲートに供給されソースが第3のNMOSトランジスタのドレインに接続された第4のNMOSトランジスタとを有し、上記負荷回路は、上記第3のNMOSトランジスタ及び上記第4のNMOSトランジスタと電源電圧との間に挿入されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The grounded gate circuit includes a third NMOS transistor to which the first control voltage is supplied to the gate, and a second NMOS transistor to which the second control voltage is supplied to the gate and a source is connected to the drain of the third NMOS transistor. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the load circuit is inserted between the third NMOS transistor and the fourth NMOS transistor and a power supply voltage. . 上記ゲート接地回路は、2つのPMOSトランジスタを有し、上記負荷回路は、該2つのPMOSトランジスタと接地との間に挿入されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the grounded gate circuit has two PMOS transistors, and the load circuit is inserted between the two PMOS transistors and the ground. 上記負荷回路は、ゲートに第3の制御電圧が供給されるPMOSトランジスタからなることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the load circuit comprises a PMOS transistor whose gate is supplied with a third control voltage. 上記第1の制御電圧の値を可変にするDCオフセット補正回路を有することを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, further comprising a DC offset correction circuit that makes the value of the first control voltage variable. 上記第2の制御電圧の値を可変にするDCオフセット補正回路を有することを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, further comprising a DC offset correction circuit that makes the value of the second control voltage variable. 上記第3の制御電圧の値を可変にするDCオフセット補正回路を有することを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, further comprising a DC offset correction circuit that makes the value of the third control voltage variable. 上記第2の制御電圧及び上記第3の制御電圧の値を可変にするDCオフセット補正回路を有することを特徴とする請求項8記載の半導体装置。   9. The semiconductor device according to claim 8, further comprising a DC offset correction circuit that makes the values of the second control voltage and the third control voltage variable. 交流信号電圧が入力される入力端子と、
第1のPMOSトランジスタと、第1のNMOSトランジスタと、該第1のNMOSトランジスタの接地側に接続されたバイアス電流供給回路と、該第1のPMOSトランジスタの電源電圧側に接続された第2のPMOSトランジスタと、第2のPMOSトランジスタのゲート電圧値を可変にするDCオフセット補正回路とを有するCMOSインバータ回路と、
第1の制御電圧がゲートに供給される第3のNMOSトランジスタと、第2の制御電圧がゲートに供給されソースが第3のNMOSトランジスタのドレインに接続された第4のNMOSトランジスタとを有するゲート接地回路と、
上記PMOSトランジスタのドレインと上記第1のNMOSトランジスタのドレインの接続点と、上記第3のNMOSトランジスタのドレインと上記第4のNMOSトランジスタのソースとの接続点との間に接続されたコンデンサと、
上記第4のNMOSトランジスタのドレインと電源電圧の間に接続された負荷回路と、
上記第4のNMOSトランジスタのドレインと上記負荷回路の接続点に接続される出力端子とを備え、
上記CMOSインバータ回路のコンダクタンスと上記ゲート接地回路のコンダクタンスとが独立して設定されることを特徴とする半導体装置。
An input terminal to which an AC signal voltage is input;
A first PMOS transistor; a first NMOS transistor; a bias current supply circuit connected to the ground side of the first NMOS transistor; and a second PMOS transistor connected to the power supply voltage side of the first PMOS transistor. A CMOS inverter circuit having a PMOS transistor and a DC offset correction circuit that makes the gate voltage value of the second PMOS transistor variable;
A gate having a third NMOS transistor to which the first control voltage is supplied to the gate, and a fourth NMOS transistor to which the second control voltage is supplied to the gate and the source is connected to the drain of the third NMOS transistor A ground circuit;
A capacitor connected between a connection point of the drain of the PMOS transistor and the drain of the first NMOS transistor, and a connection point of the drain of the third NMOS transistor and the source of the fourth NMOS transistor;
A load circuit connected between the drain of the fourth NMOS transistor and a power supply voltage;
A drain of the fourth NMOS transistor and an output terminal connected to a connection point of the load circuit;
A semiconductor device characterized in that a conductance of the CMOS inverter circuit and a conductance of the grounded gate circuit are set independently.
交流信号電圧が入力される入力端子と、
PMOSトランジスタと、第1のNMOSトランジスタと、該PMOSトランジスタの電源電圧側に接続されたバイアス電流供給回路と、該第1のNMOSトランジスタの接地側に接続された第2のNMOSトランジスタと、DCオフセットを除去するように該第2のNMOSトランジスタのゲート電圧値を可変にするDCオフセット補正回路とを有するCMOSインバータ回路と、
第1の制御電圧がゲートに供給される第3のPMOSトランジスタと、第2の制御電圧がゲートに供給されソースが第3のPMOSトランジスタのドレインに接続された第4のPMOSトランジスタとを有するゲート接地回路と、
上記第1のPMOSトランジスタのドレインと上記第1のNMOSトランジスタのドレインの接続点と、上記第3のPMOSトランジスタと上記第4のPMOSトランジスタの接続点との間に接続されたコンデンサと、
上記第4のPMOSトランジスタのドレインと電源電圧の間に接続された負荷回路と、
上記第4のPMOSトランジスタのドレインと上記負荷回路の接続点に接続される出力端子とを備え、
上記CMOSインバータ回路のコンダクタンスと上記ゲート接地回路のコンダクタンスとが独立して設定されることを特徴とする半導体装置。
An input terminal to which an AC signal voltage is input;
A PMOS transistor, a first NMOS transistor, a bias current supply circuit connected to the power supply voltage side of the PMOS transistor, a second NMOS transistor connected to the ground side of the first NMOS transistor, and a DC offset A CMOS inverter circuit having a DC offset correction circuit that makes the gate voltage value of the second NMOS transistor variable so as to eliminate
A gate having a third PMOS transistor to which the first control voltage is supplied to the gate, and a fourth PMOS transistor to which the second control voltage is supplied to the gate and whose source is connected to the drain of the third PMOS transistor A ground circuit;
A capacitor connected between a connection point of the drain of the first PMOS transistor and the drain of the first NMOS transistor, and a connection point of the third PMOS transistor and the fourth PMOS transistor;
A load circuit connected between the drain of the fourth PMOS transistor and a power supply voltage;
A drain of the fourth PMOS transistor and an output terminal connected to a connection point of the load circuit;
A semiconductor device characterized in that a conductance of the CMOS inverter circuit and a conductance of the grounded gate circuit are set independently.
交流信号電圧が入力される入力端子と、
第1のPMOSトランジスタと、第1のNMOSトランジスタと、該第1のNMOSトランジスタの接地側に接続されたバイアス電流供給回路と、該第1のPMOSトランジスタの電源電圧側に接続された第2のPMOSトランジスタと、第2のPMOSトランジスタのゲート電圧値を可変にするDCオフセット補正回路とを有するCMOSインバータ回路と、
第1の制御電圧がゲートに供給される第3のPMOSトランジスタと、第2の制御電圧がゲートに供給されソースが第3のPMOSトランジスタのドレインに接続された第4のPMOSトランジスタとを有するゲート接地回路と、
上記第1のPMOSトランジスタのドレインと上記第1のNMOSトランジスタのドレインの接続点と、上記第3のPMOSトランジスタと上記第4のPMOSトランジスタの接続点との間に接続されたコンデンサと、
上記第4のPMOSトランジスタのドレインと電源電圧の間に接続された負荷回路と、
上記第4のPMOSトランジスタのドレインと上記負荷回路の接続点に接続される出力端子とを備え、
上記CMOSインバータ回路のコンダクタンスと上記ゲート接地回路のコンダクタンスとが独立して設定されることを特徴とする半導体装置。
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A first PMOS transistor; a first NMOS transistor; a bias current supply circuit connected to the ground side of the first NMOS transistor; and a second PMOS transistor connected to the power supply voltage side of the first PMOS transistor. A CMOS inverter circuit having a PMOS transistor and a DC offset correction circuit that makes the gate voltage value of the second PMOS transistor variable;
A gate having a third PMOS transistor to which the first control voltage is supplied to the gate, and a fourth PMOS transistor to which the second control voltage is supplied to the gate and whose source is connected to the drain of the third PMOS transistor A ground circuit;
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