JP2018137620A - Amplifier circuit - Google Patents

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小林 健二
Kenji Kobayashi
健二 小林
智洋 福田
Tomohiro Fukuda
智洋 福田
修治 中下
Shuji Nakashita
修治 中下
カレブ 鈴木
Karebu Suzuki
カレブ 鈴木
吉田 幸久
Yukihisa Yoshida
幸久 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplifier circuit in which the drain-source resistance value of a field effect transistor in off state can be obtained.SOLUTION: An amplifier circuit 10 includes an operational amplifier 11 having an inverted input terminal, a non-inverted input terminal, and an output terminal, a field effect transistor 12 having an inverted input terminal connected with a drain terminal, and an output terminal connected with the source terminal, a field effect transistor 40 showing the same drain-source resistance value as the first field effect transistor 12, when the same gate voltage as the first field effect transistor 12 is applied to the gate terminal, and a voltage application part 15 for applying the same gate voltage to the gate terminal of the first field effect transistor 12, and the gate terminal of the second field effect transistor 40.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、増幅回路に関する。   The present invention relates to an amplifier circuit.

従来、センサ等の被増幅回路からの微小信号を増幅して出力する増幅回路が用いられている。   Conventionally, an amplifier circuit that amplifies and outputs a minute signal from an amplified circuit such as a sensor has been used.

例えば、加速度を検出する微小電気機械センサ、又はエネルギー粒子を検出する光半導体センサが、航空宇宙の分野で用いられている。また、脳波等を検出する微小電気機械センサが医療の分野で用いられている。   For example, microelectromechanical sensors that detect acceleration or optical semiconductor sensors that detect energetic particles are used in the field of aerospace. In addition, microelectromechanical sensors that detect brain waves and the like are used in the medical field.

微小電気機械センサは、例えば、静電容量変化に伴う電荷量の変化を出力する。また、光半導体センサは、例えば、光エネルギーを電気エネルギーに変換した電流を出力する。   The microelectromechanical sensor outputs, for example, a change in the amount of charge accompanying a change in capacitance. The optical semiconductor sensor outputs a current obtained by converting light energy into electrical energy, for example.

このようなセンサの出力信号の大きさは非常に小さく、また、センサの出力インピーダンスは非常に高いので、低い出力インピーダンスを有する増幅回路を用いてセンサの出力信号を増幅することが行われている。   Since the magnitude of the output signal of such a sensor is very small and the output impedance of the sensor is very high, the output signal of the sensor is amplified using an amplification circuit having a low output impedance. .

そのため、増幅回路に対して、非常に低い、低雑音の入力換算雑音特性が求められる。一般に、増幅回路の入力換算雑音は、初段トランジスタの入力換算雑音及び利得の決定や入力端子のバイアス機能を備える帰還抵抗に起因する雑音電流により決定される。   Therefore, a very low and low noise input conversion noise characteristic is required for the amplifier circuit. In general, the input conversion noise of the amplifier circuit is determined by the noise conversion current due to the feedback conversion resistor having the input conversion noise and gain of the first stage transistor and the bias function of the input terminal.

帰還抵抗に起因する雑音電流の大きさは、(4kT/R)1/2で表される。ここで、kはボルツマン定数であり、Tは温度であり、Rは帰還抵抗値である。 The magnitude of the noise current caused by the feedback resistance is represented by (4 kT / R) 1/2 . Here, k is a Boltzmann constant, T is a temperature, and R is a feedback resistance value.

帰還抵抗の雑音電流を低減するためには、帰還抵抗値Rを数Gオーム以上にすることが求められる場合がある。   In order to reduce the noise current of the feedback resistor, the feedback resistance value R may be required to be several G ohms or more.

図1は、従来例の増幅回路を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional amplifier circuit.

図1に示す増幅回路110は、被増幅回路から入力した信号を増幅する。   The amplifier circuit 110 illustrated in FIG. 1 amplifies a signal input from the circuit to be amplified.

増幅回路110は、反転入力端子111aと、非反転入力端子111bと、出力端子111cを有する演算増幅器111と、帰還抵抗としての電界効果トランジスタ112を有する。電界効果トランジスタ112のソース端子は、演算増幅器111の出力端子111cと接続され、電界効果トランジスタ112のドレイン端子は、演算増幅器111の反転入力端子111aと接続される。電界効果トランジスタ112のドレイン・ソース間抵抗は、演算増幅器111の入力電位を決定するためのバイアス抵抗として用いられる。   The amplifier circuit 110 has an inverting input terminal 111a, a non-inverting input terminal 111b, an operational amplifier 111 having an output terminal 111c, and a field effect transistor 112 as a feedback resistor. The source terminal of the field effect transistor 112 is connected to the output terminal 111 c of the operational amplifier 111, and the drain terminal of the field effect transistor 112 is connected to the inverting input terminal 111 a of the operational amplifier 111. The drain-source resistance of the field effect transistor 112 is used as a bias resistance for determining the input potential of the operational amplifier 111.

増幅回路110は、増幅する信号を、演算増幅器111の反転入力端子111aに入力し、増幅した信号を、演算増幅器111の出力端子111cから出力する。   The amplifier circuit 110 inputs a signal to be amplified to the inverting input terminal 111a of the operational amplifier 111, and outputs the amplified signal from the output terminal 111c of the operational amplifier 111.

雑音電流を低減するためには、電界効果トランジスタ112の帰還抵抗値を、1Gオーム以上にすることが好ましい。   In order to reduce the noise current, the feedback resistance value of the field effect transistor 112 is preferably set to 1 G ohm or more.

そこで、増幅回路110は、帰還抵抗として電界効果トランジスタ112のオフ状態のドレイン・ソース間抵抗を用いている。   Therefore, the amplifier circuit 110 uses the drain-source resistance of the field effect transistor 112 in the off state as the feedback resistance.

増幅回路110は、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗値を制御するために、電界効果トランジスタ112のゲート端子に対して、しきい値電圧以下のゲート電圧を印加する抵抗補正部115を備える。電界効果トランジスタ112のオフ状態のドレイン・ソース間抵抗は、例えば、数十Mオーム〜数百Gオームの範囲で制御され得る。   The amplifier circuit 110 includes a resistance correction unit 115 that applies a gate voltage equal to or lower than a threshold voltage to the gate terminal of the field effect transistor 112 in order to control the drain-source resistance value of the field effect transistor 12. . The drain-source resistance of the field effect transistor 112 in the off state can be controlled, for example, in the range of several tens of M ohms to several hundreds G ohms.

電界効果トランジスタ112のオフ状態のドレイン・ソース間抵抗は、温度により大きく変化するので、抵抗補正部115は、温度変化に対して線形に変化する電圧又は電流を出力する温度検出部114と、温度検出部114が出力する電流又は電圧に基づいて、電界効果トランジスタ112のドレイン・ソース間抵抗が所定の値になるように、電界効果トランジスタ112のゲート端子に対して、しきい値電圧以下のゲート電圧を印加する制御回路115aを有する。   Since the drain-source resistance of the field-effect transistor 112 in the off state varies greatly with temperature, the resistance correction unit 115 includes a temperature detection unit 114 that outputs a voltage or current that linearly changes with respect to the temperature change, Based on the current or voltage output from the detection unit 114, the gate terminal of the field effect transistor 112 has a gate voltage equal to or lower than the threshold voltage so that the drain-source resistance of the field effect transistor 112 becomes a predetermined value. A control circuit 115a for applying a voltage is included.

このように、増幅回路110は、電界効果トランジスタ112のゲート端子に対して、しきい値電圧以下のゲート電圧を印加することにより、小さな消費電力で、雑音の少ない増幅信号を生成する。   As described above, the amplifier circuit 110 generates an amplified signal with low power consumption and low noise by applying a gate voltage lower than the threshold voltage to the gate terminal of the field effect transistor 112.

特開2015−122635号公報JP2015-122635A

電界効果トランジスタのオフ状態のドレイン・ソース間抵抗は、ゲート幅又はゲート長の影響を受けて変化する。そのため、製造のバラツキにより電界効果トランジスタのゲート幅又はゲート長が異なると、ドレイン・ソース間抵抗にもバラツキが生じる。また、パッケージへの収容等に起因する寄生抵抗の影響を受け、実際の電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗は、設計した抵抗値と異なる値となることがある。   The drain-source resistance in the off state of the field effect transistor changes under the influence of the gate width or gate length. Therefore, if the gate width or gate length of the field effect transistor differs due to manufacturing variations, the drain-source resistance also varies. In addition, the drain-source resistance of an actual field-effect transistor may be different from the designed resistance value due to the influence of parasitic resistance caused by accommodation in a package or the like.

そこで、実際の電界効果トランジスタのオフ状態のドレイン・ソース間抵抗を求めて、ドレイン・ソース間抵抗が所定の値になるように、電界効果トランジスタ112のゲート端子に対して印加されるゲート電圧を決定することが望まれる。   Therefore, the drain-source resistance in the off state of the actual field-effect transistor is obtained, and the gate voltage applied to the gate terminal of the field-effect transistor 112 is set so that the drain-source resistance becomes a predetermined value. It is desirable to decide.

本明細書では、電界効果トランジスタのオフ状態のドレイン・ソース間抵抗値を求めることができる増幅回路を提供することを課題とする。   It is an object of the present specification to provide an amplifier circuit capable of obtaining a drain-source resistance value in an off state of a field effect transistor.

また、本明細書では、増幅回路の電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗値を求める方法を提供することを課題とする。   It is another object of the present specification to provide a method for obtaining a drain-source resistance value of a field effect transistor of an amplifier circuit.

本明細書に開示する増幅回路によれば、反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子とを有する演算増幅器と、上記反転入力端子にドレイン端子が接続され、上記出力端子にソース端子が接続された第1電界効果トランジスタと、ゲート端子に対して、上記第1電界効果トランジスタと同じゲート電圧が印加された場合に、上記第1電界効果トランジスタと同じドレイン・ソース間抵抗値を示す、第2電界効果トランジスタと、上記第1電界効果トランジスタのゲート端子、及び、上記第2電界効果トランジスタのゲート端子に対して、同じゲート電圧を印加する電圧印加部と、を備える。   According to the amplifier circuit disclosed in this specification, an operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, a drain terminal is connected to the inverting input terminal, and a source terminal is connected to the output terminal. When the same gate voltage as that of the first field effect transistor is applied to the connected first field effect transistor and the gate terminal, the same drain-source resistance value as that of the first field effect transistor is exhibited. A second field effect transistor; a gate terminal of the first field effect transistor; and a voltage application unit that applies the same gate voltage to the gate terminal of the second field effect transistor.

また、本明細書に開示する方法によれば、反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子とを有する演算増幅器と、上記反転入力端子にドレイン端子が接続され、上記出力端子にソース端子が接続された第1電界効果トランジスタと、ゲート端子に対して、上記第1電界効果トランジスタと同じゲート電圧が印加された場合に、上記第1電界効果トランジスタと同じドレイン・ソース間抵抗値を示す、第2電界効果トランジスタと、上記第1電界効果トランジスタのゲート端子、及び、上記第2電界効果トランジスタのゲート端子に対して、同じゲート電圧を印加する電圧印加部と、を備える増幅回路を用いて、所定の温度において、上記第2電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を変化させながら、上記第2電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗値を測定する。   According to the method disclosed in this specification, an operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, a drain terminal connected to the inverting input terminal, and a source terminal connected to the output terminal When the same gate voltage as that of the first field effect transistor is applied to the first field effect transistor connected to the gate terminal and the gate terminal, the same drain-source resistance value as that of the first field effect transistor is exhibited. An amplifier circuit comprising: a second field effect transistor; a gate terminal of the first field effect transistor; and a voltage application unit that applies the same gate voltage to the gate terminal of the second field effect transistor. The second field effect transistor is changed while changing the voltage applied to the gate terminal of the second field effect transistor at a predetermined temperature. To measure the drain-to-source resistance value of the data.

上述した本明細書に開示する増幅回路によれば、電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗値を求めることができる。   According to the above-described amplifier circuit disclosed in the present specification, the drain-source resistance value of the field effect transistor can be obtained.

また、本明細書に開示する方法によれば、増幅回路が備える電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗値を求めることができる。   Further, according to the method disclosed in this specification, the drain-source resistance value of the field effect transistor included in the amplifier circuit can be obtained.

従来例の増幅回路を示す図である。It is a figure which shows the amplifier circuit of a prior art example. 本明細書に開示する増幅回路の第1実施形態を示す図である。1 is a diagram illustrating a first embodiment of an amplifier circuit disclosed in this specification. FIG. 電界効果トランジスタのドレイン・ソース間電流とゲート・ソース間電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drain-source current of a field effect transistor, and the gate-source voltage. 電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗値とゲート・ソース間電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drain-source resistance value of a field effect transistor, and the gate-source voltage. 電界効果トランジスタのドレイン・ソース間電流とドレイン・ソース間電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the drain-source current and drain-source voltage of a field effect transistor. 本明細書に開示する増幅回路の第2実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the amplifier circuit disclosed to this specification. 本明細書に開示する増幅回路の第3実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the amplifier circuit disclosed to this specification. (A)は、バッファの一例を示す図であり、(B)は、バッファの他の例を示す図である。(A) is a figure which shows an example of a buffer, (B) is a figure which shows the other example of a buffer. 本明細書に開示する増幅回路の他の実施形態の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of other embodiment of the amplifier circuit disclosed to this specification.

以下、本明細書で開示する好ましい増幅回路の第1実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。   Hereinafter, a first preferred embodiment of an amplifier circuit disclosed in the present specification will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.

図2は、本明細書に開示する増幅回路の第1実施形態を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a first embodiment of the amplifier circuit disclosed in this specification.

本実施形態の増幅回路10は、被増幅回路20から入力した信号を増幅して出力する。   The amplifier circuit 10 of this embodiment amplifies and outputs the signal input from the circuit 20 to be amplified.

被増幅回路20は、微小電気機械である可変静電容量センサ21と、可変静電容量センサ21に所定の電圧を印加する定電圧源22を有する。可変静電容量センサ21としては、例えば、加速度計又はジャイロスコープ等を用いることができる。外力を受けた可変静電容量センサ21の静電容量が変化すると、可変静電容量センサ21に蓄えられる電荷量が変化する。増幅回路10は、可変静電容量センサ21が出力する電荷変化信号を入力して、増幅された電圧信号を出力する。   The circuit 20 to be amplified has a variable capacitance sensor 21 that is a micro electric machine, and a constant voltage source 22 that applies a predetermined voltage to the variable capacitance sensor 21. As the variable capacitance sensor 21, for example, an accelerometer or a gyroscope can be used. When the capacitance of the variable capacitance sensor 21 receiving an external force changes, the amount of charge stored in the variable capacitance sensor 21 changes. The amplifier circuit 10 receives the charge change signal output from the variable capacitance sensor 21 and outputs an amplified voltage signal.

増幅回路10は、反転入力端子11aと、非反転入力端子11bと、出力端子11cを有する演算増幅器11と、帰還静電容量としてのコンデンサ13と、帰還抵抗としての電界効果トランジスタ12を備える。被増幅回路20の出力信号は、反転入力端子11aに入力され、演算増幅器11の出力信号は出力端子11cから出力される。非反転入力端子11bは接地される。本実施形態の電界効果トランジスタ12は、Pチャネルであるが、Nチャネルの電界効果トランジスタを用いてもよい。   The amplifier circuit 10 includes an inverting input terminal 11a, a non-inverting input terminal 11b, an operational amplifier 11 having an output terminal 11c, a capacitor 13 as a feedback capacitance, and a field effect transistor 12 as a feedback resistor. The output signal of the circuit to be amplified 20 is input to the inverting input terminal 11a, and the output signal of the operational amplifier 11 is output from the output terminal 11c. The non-inverting input terminal 11b is grounded. Although the field effect transistor 12 of the present embodiment is a P channel, an N channel field effect transistor may be used.

コンデンサ13は、出力端子11cと反転入力端子11aとの間に配置され、電荷を検出するために用いられる。電界効果トランジスタ12のソース端子は、出力端子11cと接続され、電界効果トランジスタ12のドレイン端子は、反転入力端子11aと接続される。電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗は、演算増幅器11の入力電位を決定するためのバイアス抵抗として用いられる。   The capacitor 13 is disposed between the output terminal 11c and the inverting input terminal 11a, and is used for detecting charges. The source terminal of the field effect transistor 12 is connected to the output terminal 11c, and the drain terminal of the field effect transistor 12 is connected to the inverting input terminal 11a. The drain-source resistance of the field effect transistor 12 is used as a bias resistance for determining the input potential of the operational amplifier 11.

次に、増幅回路10の基本的な動作を以下に説明する。   Next, the basic operation of the amplifier circuit 10 will be described below.

被増幅回路20の定電圧源22の電圧をVとして、被増幅回路20の可変静電容量センサ21の静電容量がΔC変化すると、可変静電容量センサ21に蓄えられる電荷量は、ΔQ=ΔC×Vだけ変化する。増幅回路10のコンデンサ13の静電容量をCfとすると、可変静電容量センサ21の静電容量がΔC変化することにより、コンデンサ13の端子間の電位差の変化ΔVfは、ΔVf=ΔQ/Cf=ΔC×V/Cfとなる。 When the voltage of the constant voltage source 22 of the amplified circuit 20 is V 0 and the capacitance of the variable capacitance sensor 21 of the amplified circuit 20 changes by ΔC, the amount of charge stored in the variable capacitance sensor 21 is ΔQ = ΔC × V 0 changes. Assuming that the capacitance of the capacitor 13 of the amplifier circuit 10 is Cf, the change in the potential difference ΔVf between the terminals of the capacitor 13 is ΔVf = ΔQ / Cf = ΔC × V 0 / Cf.

演算増幅器11の非反転入力端子11bは接地されており、非反転入力端子11bと反転入力端子11aとは仮想短絡しているので、反転入力端子11aの電位もゼロとなるため、出力端子11cの電圧は、ΔC×V/Cfとなる。このようにして、可変静電容量センサ21の静電容量変化ΔCが、演算増幅器11の出力電圧として取り出される。 Since the non-inverting input terminal 11b of the operational amplifier 11 is grounded and the non-inverting input terminal 11b and the inverting input terminal 11a are virtually short-circuited, the potential of the inverting input terminal 11a is also zero. The voltage is ΔC × V 0 / Cf. In this way, the capacitance change ΔC of the variable capacitance sensor 21 is extracted as the output voltage of the operational amplifier 11.

ここで、演算増幅器11の反転入力端子11aが直流的に開放されていると、リーク電流の流入によってコンデンサ13が充電されるので、演算増幅器11の出力電圧が変動する。そこで、帰還抵抗としての電界効果トランジスタ12を、出力端子11cと反転入力端子11aとの間に配置して、直流分をバイアスしている。具体的には、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗が、帰還抵抗として用いられる。なお、電界効果トランジスタ12によりバイアスされる直流分には、低い周波数の交流成分も含まれる。可変静電容量センサ21の静電容量変化の周期は、例えば、数kHzの大きさであり、この周波数以上の交流成分は、コンデンサ13を通って帰還される。   Here, when the inverting input terminal 11a of the operational amplifier 11 is opened in a direct current manner, the capacitor 13 is charged by the inflow of the leakage current, so that the output voltage of the operational amplifier 11 varies. Therefore, a field effect transistor 12 as a feedback resistor is disposed between the output terminal 11c and the inverting input terminal 11a to bias the DC component. Specifically, the drain-source resistance of the field effect transistor 12 is used as a feedback resistance. Note that the DC component biased by the field effect transistor 12 includes an AC component having a low frequency. The cycle of the capacitance change of the variable capacitance sensor 21 is, for example, several kHz, and an AC component having a frequency equal to or higher than this frequency is fed back through the capacitor 13.

可変静電容量センサ21の出力信号のレベルは非常に小さく、また、可変静電容量センサ21の出力インピーダンスは非常に高い。そのため、増幅回路10は、非常に低い、低雑音の入力換算雑音電流特性が求められる。そこで、増幅回路10では、帰還抵抗値を大きくすることにより、低雑音の入力換算雑音特性を実現している。増幅回路10は、可変静電容量センサ21の電荷変化信号を増幅するので、帰還抵抗値が高いと帰還抵抗を流れる電流は少なくなるため、雑音電流を低減できる。   The level of the output signal of the variable capacitance sensor 21 is very small, and the output impedance of the variable capacitance sensor 21 is very high. Therefore, the amplifier circuit 10 is required to have a very low and low noise input conversion noise current characteristic. Therefore, the amplifier circuit 10 realizes low noise input conversion noise characteristics by increasing the feedback resistance value. Since the amplifier circuit 10 amplifies the charge change signal of the variable capacitance sensor 21, if the feedback resistance value is high, the current flowing through the feedback resistor is reduced, so that the noise current can be reduced.

また、増幅回路10は、集積回路として形成されることが好ましい。   The amplifier circuit 10 is preferably formed as an integrated circuit.

そこで、本実施形態では、帰還抵抗として電界効果トランジスタのオフ状態のドレイン・ソース間抵抗を用いることにより、増幅回路10の集積化を可能にしている。   Therefore, in the present embodiment, the amplifier circuit 10 can be integrated by using the drain-source resistance of the field effect transistor in the off state as the feedback resistance.

以下、電界効果トランジスタのオフ状態のドレイン・ソース間抵抗について、説明する。   Hereinafter, the drain-source resistance in the off state of the field effect transistor will be described.

図3は、電界効果トランジスタのドレイン・ソース間電流とゲート・ソース間電圧との関係を示す図である。図4は、電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗値とゲート・ソース間電圧との関係を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the drain-source current and the gate-source voltage of the field effect transistor. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the drain-source resistance value and the gate-source voltage of the field effect transistor.

図3に示すように、ドレイン・ソース間電圧VDSが一定の下では、しきい値電圧VTHよりも低いゲート・ソース間電圧VGSが印加された状態(オフ状態)では、電界効果トランジスタのドレイン・ソース間電流IDSは非常に小さい。 As shown in FIG. 3, under the drain-source voltage V DS is constant, the state of low gate-source voltage V GS than the threshold voltage V TH is applied (OFF state), the field-effect transistor The drain-source current I DS is very small.

これは、図4に示すように、電界効果トランジスタのオフ状態の抵抗(以下、オフ抵抗ともいう)であるドレイン・ソース間抵抗RDSが、数十Mオーム〜数百Gオームの大きさを有するためである。 This is because, as shown in FIG. 4, the resistance of the OFF state of the field-effect transistor (hereinafter, off resistance also referred to as) the drain-source resistance R DS is found a size of several tens of M ohms to several hundred G ohms It is for having.

増幅回路10では、このオフ状態のドレイン・ソース間抵抗RDSを、帰還抵抗として用いることにより、非常に低い、低雑音の入力換算雑音特性を実現している。 In the amplifier circuit 10, the drain-source resistance R DS of the off-state, by using as a feedback resistor, very low, thereby realizing the equivalent input noise characteristics of low noise.

このオフ状態のドレイン・ソース間抵抗RDSは、ゲート・ソース間電圧VGSとしきい値電圧VTHとの差(VGS−VTH)の指数関数の逆数に比例して変化する。 The drain-source of the off-state resistance R DS is changed in proportion to the inverse of the exponential function of the difference between the gate-source voltage V GS and the threshold voltage V TH (V GS -V TH) .

ここで、電界効果トランジスタのしきい値電圧VTHは温度に対して線形に変化する。温度が高くなると、しきい値電圧VTHは減少し、温度が低くなると、しきい値電圧VTHは増加する。このように、温度変化によりしきい値電圧VTHが変化すると、ゲート・ソース間電圧VGSとしきい値電圧VTHとの差(VGS−VTH)の逆数が変化するので、ドレイン・ソース間抵抗RDSが指数関数的に変化する。 Here, the threshold voltage V TH of the field effect transistor changes linearly with respect to temperature. As the temperature increases, the threshold voltage V TH decreases, and as the temperature decreases, the threshold voltage V TH increases. Thus, when the threshold voltage V TH changes due to temperature change, the reciprocal of the difference (V GS −V TH ) between the gate-source voltage V GS and the threshold voltage V TH changes, so that the drain-source The resistance R DS changes exponentially.

そこで、増幅回路10では、温度変化によるドレイン・ソース間抵抗RDSの変動を補正する抵抗補正部15(図2参照)を有する。 Therefore, the amplifier circuit 10 includes a resistance correction unit 15 (see FIG. 2) that corrects fluctuation of the drain-source resistance RDS due to temperature change.

図4に示すように、ゲート・ソース間電圧VGSが一定の場合、しきい値電圧VTHが変化することにより、温度が高くなると、ドレイン・ソース間抵抗RDSは低くなり、一方、温度が低くなると、ドレイン・ソース間抵抗RDSは高くなる。 As shown in FIG. 4, when the gate-source voltage V GS is constant, the drain-source resistance R DS decreases as the temperature increases due to the change in the threshold voltage V TH , whereas the temperature Becomes lower, the drain-source resistance RDS becomes higher.

そこで、抵抗補正部15は、ゲート・ソース間電圧VGSとしきい値電圧VTHとの差(VGS−VTH)が一定になるように、電界効果トランジスタ12のゲート端子に対して、しきい値電圧以下のゲート電圧Vを印加して、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗RDSが所定の値になるように制御する。図4に示す例では、ドレイン・ソース間抵抗RDSが5Gオームになるように、ゲート電圧を制御することを示している。 Therefore, the resistance correction unit 15 is configured to adjust the gate terminal of the field effect transistor 12 so that the difference (V GS −V TH ) between the gate-source voltage V GS and the threshold voltage V TH is constant. by applying a threshold voltage below the gate voltage V G, and controls so that the drain-to-source resistance R DS of the FET 12 becomes a predetermined value. The example shown in FIG. 4 shows that the gate voltage is controlled so that the drain-source resistance RDS is 5 Gohm.

図5は、電界効果トランジスタのドレイン・ソース間電流とドレイン・ソース間電圧との関係を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the drain-source current and the drain-source voltage of the field effect transistor.

オフ状態の電界効果トランジスタでは、ドレイン・ソース間電流IDSとドレイン・ソース間電圧VDSとの間には比例関係があり、比例係数がドレイン・ソース間抵抗RDSとなる。 In the off-state field effect transistor, there is a proportional relationship between the drain-source current I DS and the drain-source voltage V DS, and the proportional coefficient is the drain-source resistance R DS .

演算増幅器11の反転入力端子11a及び被増幅回路20の入力抵抗は非常に大きいので、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間電圧VDSは、実質的にゼロとなり、ドレイン・ソース間電圧VDSは、しきい値電圧よりも低い値となっている。このように、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間電圧VDSは低い値なので、増幅回路10の動作は、ドレイン・ソース間電流IDSとドレイン・ソース間電圧VDSとが線形な関係を有する領域で行われる。 Since the input resistance of the inverting input terminal 11a of the operational amplifier 11 and the circuit 20 to be amplified is very large, the drain-source voltage V DS of the field effect transistor 12 is substantially zero, and the drain-source voltage V DS is The value is lower than the threshold voltage. Thus, since the drain-source voltage V DS of the field effect transistor 12 is low, the operation of the amplifier circuit 10 has a linear relationship between the drain-source current I DS and the drain-source voltage V DS. Done in the area.

そして、増幅回路10に求められる帰還抵抗値は、このドレイン・ソース間電流IDSとドレイン・ソース間電圧VDSとの比により決定される。 The feedback resistance value required for the amplifier circuit 10 is determined by the ratio between the drain-source current IDS and the drain-source voltage VDS .

次に、抵抗補正部15について、以下に更に説明する。   Next, the resistance correction unit 15 will be further described below.

抵抗補正部15は、電界効果トランジスタ12との温度差が10℃以下の位置に配置され、温度変化に対して線形に変化する電圧又は電流を出力する温度検出部14を有する。抵抗補正部15は、温度検出部14が出力する電流又は電圧に基づいて、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗が所定の値になるように、電界効果トランジスタ12のゲート端子に対して、しきい値電圧以下のゲート電圧を印加する。   The resistance correction unit 15 includes a temperature detection unit 14 that is disposed at a position where the temperature difference from the field effect transistor 12 is 10 ° C. or less and outputs a voltage or current that changes linearly with respect to a temperature change. Based on the current or voltage output from the temperature detection unit 14, the resistance correction unit 15 is connected to the gate terminal of the field effect transistor 12 so that the drain-source resistance of the field effect transistor 12 becomes a predetermined value. A gate voltage lower than the threshold voltage is applied.

抵抗補正部15は、温度検出部14が出力する電流又は電圧に基づいて、温度検出部14の温度を求め、求めた温度に基づいて、電界効果トランジスタ12のゲート端子に印加するゲート電圧を決定する。   The resistance correction unit 15 determines the temperature of the temperature detection unit 14 based on the current or voltage output from the temperature detection unit 14, and determines the gate voltage to be applied to the gate terminal of the field effect transistor 12 based on the calculated temperature. To do.

図2に示すように、抵抗補正部15は、温度検出部14が出力する電流又は電圧のアナログ信号をデジタル信号に変換するADコンバータ33と、演算部31と、記憶部32と、演算部31が出力するゲート電圧のデジタル信号をアナログ信号に変換するDAコンバータ34を有する。   As shown in FIG. 2, the resistance correction unit 15 includes an AD converter 33 that converts an analog signal of the current or voltage output from the temperature detection unit 14 into a digital signal, a calculation unit 31, a storage unit 32, and a calculation unit 31. Has a DA converter 34 for converting the digital signal of the gate voltage output from the digital signal into an analog signal.

記憶部32は、温度検出部14が出力する電流又は電圧と温度検出部14の温度との関係、及び温度検出部14の温度と電界効果トランジスタ12のゲート端子に印加するゲート電圧との関係を記憶する。   The storage unit 32 shows the relationship between the current or voltage output from the temperature detection unit 14 and the temperature of the temperature detection unit 14, and the relationship between the temperature of the temperature detection unit 14 and the gate voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor 12. Remember.

温度検出部14が出力する電流又は電圧と温度検出部14の温度との関係は、温度と、温度検出部14が出力する電流又は電圧との関係を事前に測定して、記憶部32に記憶される。温度検出部14の温度と電界効果トランジスタ12のゲート端子に印加するゲート電圧との関係は、各温度において、電界効果トランジスタ12のゲート・ソース間電圧VGSとしきい値電圧VTHとの差(VGS−VTH)が所定の値になるゲート電圧が決定されて、記憶部32に記憶される。 The relationship between the current or voltage output from the temperature detection unit 14 and the temperature of the temperature detection unit 14 is stored in the storage unit 32 by measuring the relationship between the temperature and the current or voltage output from the temperature detection unit 14 in advance. Is done. The relationship between the temperature of the temperature detector 14 and the gate voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor 12 is the difference between the gate-source voltage V GS of the field effect transistor 12 and the threshold voltage V TH at each temperature ( A gate voltage at which V GS −V TH ) becomes a predetermined value is determined and stored in the storage unit 32.

演算部31は、記憶部32が記憶する温度検出部14が出力する電流又は電圧と温度検出部14の温度との関係を参照して、温度検出部14が出力する電流又は電圧に基づいて、温度検出部14の温度を求める。また、演算部31は、記憶部32が記憶する温度検出部14の温度と電界効果トランジスタ12のゲート端子に印加するゲート電圧との関係を参照して、求めた温度に基づいて、電界効果トランジスタ12のゲート端子に印加するゲート電圧を決定する。   The calculation unit 31 refers to the relationship between the current or voltage output from the temperature detection unit 14 stored in the storage unit 32 and the temperature of the temperature detection unit 14, and based on the current or voltage output from the temperature detection unit 14, The temperature of the temperature detector 14 is obtained. In addition, the calculation unit 31 refers to the relationship between the temperature of the temperature detection unit 14 stored in the storage unit 32 and the gate voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor 12, and based on the obtained temperature, the field effect transistor The gate voltage applied to the 12 gate terminals is determined.

各温度において、電界効果トランジスタ12のゲート端子に印加されるゲート電圧と、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗値との関係を測定することについては後述する。   The measurement of the relationship between the gate voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor 12 and the drain-source resistance value of the field effect transistor 12 at each temperature will be described later.

抵抗補正部15は、温度検出部14の温度が、電界効果トランジスタ12の温度と同じであると仮定して、電界効果トランジスタ12に印加するゲート電圧を決定する。従って、温度検出部14の温度と、電界効果トランジスタ12の温度との差は近いことが好ましい。   The resistance correction unit 15 determines the gate voltage applied to the field effect transistor 12 on the assumption that the temperature of the temperature detection unit 14 is the same as the temperature of the field effect transistor 12. Therefore, it is preferable that the difference between the temperature of the temperature detector 14 and the temperature of the field effect transistor 12 is close.

この観点から、温度検出部14と電界効果トランジスタとの温度差は、好ましくは5℃以下、より好ましくは1℃以下、更に好ましくは0.5℃以下、より更に好ましくは0.1℃以下である。   From this viewpoint, the temperature difference between the temperature detection unit 14 and the field effect transistor is preferably 5 ° C. or less, more preferably 1 ° C. or less, still more preferably 0.5 ° C. or less, and still more preferably 0.1 ° C. or less. is there.

次に、電界効果トランジスタ12のゲート端子に印加されるゲート電圧と、電界効果トランジスタ12のソース・ドレイン間抵抗値との関係の測定について、以下に説明する。   Next, measurement of the relationship between the gate voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor 12 and the source-drain resistance value of the field effect transistor 12 will be described below.

図2に示すように、増幅回路10は、電界効果トランジスタ40を備える。電界効果トランジスタ40は、所定の温度において、ゲート端子に対して、電界効果トランジスタ12と同じゲート電圧が印加された場合に、電界効果トランジスタ12と同じドレイン・ソース間抵抗値を示す。   As shown in FIG. 2, the amplifier circuit 10 includes a field effect transistor 40. The field effect transistor 40 exhibits the same drain-source resistance as the field effect transistor 12 when the same gate voltage as that of the field effect transistor 12 is applied to the gate terminal at a predetermined temperature.

抵抗補正部15は、電界効果トランジスタ12のゲート端子、及び、電界効果トランジスタ40のゲート端子に対して、同じゲート電圧を印加する電圧印加部として機能する。   The resistance correction unit 15 functions as a voltage application unit that applies the same gate voltage to the gate terminal of the field effect transistor 12 and the gate terminal of the field effect transistor 40.

電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40は、同じ温度において、同じゲート電圧が印加された場合に、同じドレイン・ソース間抵抗値を示す。   The field effect transistor 12 and the field effect transistor 40 exhibit the same drain-source resistance value when the same gate voltage is applied at the same temperature.

電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40は、同一のゲート電圧とドレイン・ソース間抵抗値との関係を有する観点から、同一のゲート長及びゲート幅を有することが好ましい。また、電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40は、同一のしきい値電圧を有することが好ましい。また、電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40は、同じ温度において、同一のゲート・ソース間電圧とドレイン・ソース抵抗の関係(図4に示す関係)を有することが好ましい。   The field effect transistor 12 and the field effect transistor 40 preferably have the same gate length and gate width from the viewpoint of having the same gate voltage and drain-source resistance value. The field effect transistor 12 and the field effect transistor 40 preferably have the same threshold voltage. The field effect transistor 12 and the field effect transistor 40 preferably have the same gate-source voltage and drain-source resistance relationship (relationship shown in FIG. 4) at the same temperature.

このような観点から、電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40は、同一の製造工程を用いて、同じ製造条件で形成されることが好ましい。   From this point of view, the field effect transistor 12 and the field effect transistor 40 are preferably formed under the same manufacturing conditions using the same manufacturing process.

本明細書において、電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40が、同じ温度において、同じゲート電圧が印加された場合に、同じドレイン・ソース間抵抗値を示すことは、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗値と電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗値との差と、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗値との比が、好ましくは10%以下、より好ましくは5%以下、更に好ましくは1%以下であることをいう。   In the present specification, the field-effect transistor 12 and the field-effect transistor 40 exhibit the same drain-source resistance value when the same gate voltage is applied at the same temperature. The ratio of the difference between the resistance value between the drain and the source of the field effect transistor 12 and the resistance value between the drain and the source of the field effect transistor 12 is preferably 10% or less, more preferably 5% or less. Preferably it means 1% or less.

電界効果トランジスタ40のドレイン端子に接続されたパッド41と、電界効果トランジスタ40のソース端子に接続されたパッド42は、抵抗測定装置50に接続される。   The pad 41 connected to the drain terminal of the field effect transistor 40 and the pad 42 connected to the source terminal of the field effect transistor 40 are connected to the resistance measuring device 50.

所定の温度において、抵抗補正部15を用いて、電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40のゲート端子に印加する電圧(しきい値電圧以下)を変化させながら、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗値が、抵抗測定装置50により測定される。   Between the drain and the source of the field effect transistor 40 while changing the voltage (threshold voltage or less) applied to the gate terminals of the field effect transistor 12 and the field effect transistor 40 using the resistance correction unit 15 at a predetermined temperature. The resistance value is measured by the resistance measuring device 50.

このようにして、所定の温度において、電界効果トランジスタ40のゲート端子に印加されるゲート電圧と、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗値との関係が得られる。   In this way, the relationship between the gate voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor 40 and the drain-source resistance value of the field effect transistor 40 at a predetermined temperature is obtained.

上述したように、電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40は、同じ温度において、同じゲート電圧が印加された場合に、同じドレイン・ソース間抵抗値を示すので、電界効果トランジスタ40に対して測定された関係は、電界効果トランジスタ12に対しても適用可能である。   As described above, since the field effect transistor 12 and the field effect transistor 40 exhibit the same drain-source resistance value when the same gate voltage is applied at the same temperature, they are measured with respect to the field effect transistor 40. This relationship is also applicable to the field effect transistor 12.

そこで、所定の温度において、電界効果トランジスタ40を用いて測定されたゲート電圧とドレイン・ソース間抵抗値との関係に基づいて、電界効果トランジスタ12のゲート・ソース間電圧VGSとしきい値電圧VTHとの差(VGS−VTH)が所定の値になるゲート電圧が決定されて、記憶部32に記憶される。 Therefore, the gate-source voltage V GS and threshold voltage V V of the field-effect transistor 12 are determined based on the relationship between the gate voltage measured using the field-effect transistor 40 and the drain-source resistance value at a predetermined temperature. A gate voltage at which the difference from TH (V GS −V TH ) becomes a predetermined value is determined and stored in the storage unit 32.

上述した電界効果トランジスタ40のゲート端子に印加されるゲート電圧と、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗値との関係の測定は、増幅回路10が動作する温度範囲にわたって行われる。   The above-described measurement of the relationship between the gate voltage applied to the gate terminal of the field effect transistor 40 and the drain-source resistance value of the field effect transistor 40 is performed over a temperature range in which the amplifier circuit 10 operates.

上述した本実施形態の増幅回路10によれば、電界効果トランジスタ40のオフ状態のドレイン・ソース間抵抗値を測定し、この測定値に基づいて、所定の温度における電界効果トランジスタ12のゲート電圧とドレイン・ソース間抵抗値との関係を求めることができる。そして、抵抗補正部15が温度の影響を補正して、帰還抵抗である電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗値をより精確に制御できる。   According to the amplifier circuit 10 of the present embodiment described above, the drain-source resistance value of the field effect transistor 40 in the off state is measured, and the gate voltage of the field effect transistor 12 at a predetermined temperature is determined based on the measured value. The relationship with the drain-source resistance value can be obtained. Then, the resistance correction unit 15 corrects the influence of the temperature, and the resistance value between the drain and the source of the field effect transistor 12 which is a feedback resistance can be controlled more accurately.

抵抗補正部15は、温度検出部14の温度変化に対応して、電界効果トランジスタ12のゲート端子に印加するゲート電圧を生成するが、温度検出部14の温度は、例えば秒単位の間隔で変化するので、抵抗補正部15の動作に伴う消費電力は小さい。   The resistance correction unit 15 generates a gate voltage to be applied to the gate terminal of the field effect transistor 12 in response to the temperature change of the temperature detection unit 14, but the temperature of the temperature detection unit 14 changes at intervals of, for example, seconds. Therefore, the power consumption accompanying the operation of the resistance correction unit 15 is small.

次に、上述した増幅回路の第2及び第3実施形態を、図6及び図7を参照しながら、以下に説明する。第2及び第3実施形態について特に説明しない点については、上述の第1実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。   Next, second and third embodiments of the above-described amplifier circuit will be described below with reference to FIGS. Regarding points that are not particularly described in the second and third embodiments, the description in detail regarding the first embodiment is applied as appropriate. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same component.

図6は、本明細書に開示する増幅回路の第2実施形態を示す図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a second embodiment of the amplifier circuit disclosed in this specification.

本実施形態の増幅回路10は、電界効果トランジスタ40に接続するコンデンサ43を備える。コンデンサ43は、電界効果トランジスタ40のドレイン端子に接続される第1端子43aと、接地される第2端子43bとを有する。なお、コンデンサ43の第1端子43aは、電界効果トランジスタ40のソース端子に接続されていてもよい。   The amplifier circuit 10 of this embodiment includes a capacitor 43 connected to the field effect transistor 40. The capacitor 43 has a first terminal 43a connected to the drain terminal of the field effect transistor 40 and a second terminal 43b grounded. Note that the first terminal 43 a of the capacitor 43 may be connected to the source terminal of the field effect transistor 40.

コンデンサ43の第1端子43aは、パッド41とも接続している。   The first terminal 43 a of the capacitor 43 is also connected to the pad 41.

抵抗として機能する電界効果トランジスタ40と、コンデンサ43とによりローパスフィルタが形成される。   A low-pass filter is formed by the field effect transistor 40 functioning as a resistor and the capacitor 43.

パッド41及びパッド42は、周波数解析装置51と接続されて、ローパスフィルタの周波数特性が測定可能となる。   The pad 41 and the pad 42 are connected to the frequency analysis device 51 so that the frequency characteristics of the low pass filter can be measured.

電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗RDSと、コンデンサ43の静電容量Cとにより、ローパスフィルタのカットオフ周波数fc=1/(2πRDSC)が表される。ここで、コンデンサ43の静電容量Cは既知である。 The cut-off frequency fc = 1 / (2πR DS C) of the low-pass filter is represented by the drain-source resistance R DS of the field effect transistor 40 and the capacitance C of the capacitor 43. Here, the capacitance C of the capacitor 43 is known.

第1実施形態において説明したように、所定の温度において、抵抗補正部15を用いて、電界効果トランジスタ12及び電界効果トランジスタ40のゲート端子に印加する電圧(しきい値電圧以下)を変化させながら、各ゲート電圧におけるローパスフィルタの周波数特性が、周波数解析装置51により測定される。そして、測定された各ゲート電圧におけるローパスフィルタの周波数特性に基づいて、ローパスフィルタのカットオフ周波数fcが決定され、カットオフ周波数fcに基づいて、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗RDSが求められる。 As described in the first embodiment, at a predetermined temperature, the resistance correction unit 15 is used to change the voltage applied to the gate terminals of the field effect transistor 12 and the field effect transistor 40 (threshold voltage or less). The frequency characteristic of the low-pass filter at each gate voltage is measured by the frequency analysis device 51. The cut-off frequency fc of the low-pass filter is determined based on the measured frequency characteristics of the low-pass filter at each gate voltage, and the drain-source resistance R DS of the field effect transistor 40 is determined based on the cut-off frequency fc. Desired.

上述した第1実施形態では、Gオーム以上の高い抵抗値を測定可能な抵抗測定装置を用いて、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗RDSを測定していた。このような抵抗測定装置は、価格も高いので、使用することが困難な場合がある。 In the first embodiment described above, with a measurable resistance measuring device with high resistance value of above G ohms was measured drain-source resistance R DS of the FET 40. Such a resistance measuring device is expensive and may be difficult to use.

本実施形態の増幅回路10によれば、一般に入手が容易な周波数解析装置を用いて、Gオーム以上の高い抵抗値を示す電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗RDSを測定可能である。 According to the amplifier circuit 10 of the present embodiment, using commonly it is easy frequency analyzer available, it is possible to measure the drain-source resistance R DS of the FET 40 exhibits higher resistivity than G ohms.

また、本実施形態の増幅回路は、上述した第1実施形態と同様の効果を奏する。以上が、第2実施形態の増幅回路の説明である。   In addition, the amplifier circuit of this embodiment has the same effects as those of the first embodiment described above. The above is the description of the amplifier circuit of the second embodiment.

上述した第1実施形態及び第2実施形態の増幅回路では、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗RDSの測定は、増幅回路10がパッケージに収容される前であり、基板上に複数の増幅回路10が配置された状態で、行われていた。 In the amplifier circuit of the first embodiment and the second embodiment described above, the measurement of the drain-source resistance R DS of the FET 40 is before the amplifier circuit 10 is accommodated in a package, a plurality on a substrate This was performed in a state where the amplifier circuit 10 was arranged.

一方、増幅回路10が、増幅装置として個々にパッケージに収容された状態において、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗RDSを測定することが望まれる場合もある。 On the other hand, the amplifier circuit 10, individually in the state of being housed in the package as an amplifying device, in some cases it is desired to measure the drain-source resistance R DS of the FET 40.

そこで、増幅回路10が、増幅装置として個々にパッケージに収容された状態において、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗RDSを測定可能な増幅回路の第3実施形態を、図7を参照しながら、以下に説明する。 Therefore, the amplifier circuit 10, in a state where individually housed in a package as an amplifying device, a third embodiment of measurable amplifier drain-source resistance R DS of the FET 40, with reference to FIG. 7 However, it will be described below.

図7は、本明細書に開示する増幅回路の第3実施形態を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating a third embodiment of the amplifier circuit disclosed in this specification.

本実施形態の増幅回路10は、第2実施形態と同様に、電界効果トランジスタ40に接続するコンデンサ43を備える。コンデンサ43は、電界効果トランジスタ40のソース端子に接続される第1端子43aと、接地される第2端子43bを有する。   The amplifier circuit 10 of the present embodiment includes a capacitor 43 connected to the field effect transistor 40, as in the second embodiment. The capacitor 43 has a first terminal 43a connected to the source terminal of the field effect transistor 40 and a second terminal 43b grounded.

抵抗として機能する電界効果トランジスタ40と、コンデンサ43とによりローパスフィルタが形成される。   A low-pass filter is formed by the field effect transistor 40 functioning as a resistor and the capacitor 43.

また、増幅回路10は、電界効果トランジスタ40のドレイン端子に接続されるバッファ44aと、電界効果トランジスタ40のソース端子に接続されるバッファ44bを備える。   The amplifier circuit 10 includes a buffer 44 a connected to the drain terminal of the field effect transistor 40 and a buffer 44 b connected to the source terminal of the field effect transistor 40.

バッファ44aは、保護回路45aを介して、パッド41と接続する。バッファ44bは、保護回路45bを介して、パッド42と接続する。   The buffer 44a is connected to the pad 41 via the protection circuit 45a. The buffer 44b is connected to the pad 42 via the protection circuit 45b.

パッド41及びパッド42は、周波数解析装置51と接続されて、ローパスフィルタの周波数特性が測定可能となる。   The pad 41 and the pad 42 are connected to the frequency analysis device 51 so that the frequency characteristics of the low pass filter can be measured.

バッファ44a、44b、保護回路45a、45b、コンデンサ43及び電界効果トランジスタ40は、電界効果トランジスタ12及び演算増幅器11等の他の回路と共に集積化されて1つのパッケージに収容可能である。   The buffers 44a and 44b, the protection circuits 45a and 45b, the capacitor 43, and the field effect transistor 40 can be integrated with other circuits such as the field effect transistor 12 and the operational amplifier 11 and accommodated in one package.

保護回路45a、45bは、パッド41,42を介した外部からの電気的衝撃から、増幅回路10内の素子を保護する機能を有する。保護回路45a、45bとしては、例えば、静電気保護回路(ESD保護回路)を用いることができる。   The protection circuits 45 a and 45 b have a function of protecting the elements in the amplifier circuit 10 from an external electric shock through the pads 41 and 42. For example, an electrostatic protection circuit (ESD protection circuit) can be used as the protection circuits 45a and 45b.

バッファ44a、44bは、保護回路45a、45bから流れるリーク電流が、電界効果トランジスタ40に流れることを防止する。電界効果トランジスタ40に対して保護回路45a、45bからリーク電流が流れると、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗値が変化する。   The buffers 44 a and 44 b prevent leakage current flowing from the protection circuits 45 a and 45 b from flowing to the field effect transistor 40. When a leakage current flows from the protection circuits 45 a and 45 b to the field effect transistor 40, the drain-source resistance value of the field effect transistor 40 changes.

保護回路45a、45bは、パッド41、42からの静電気等の電気的衝撃が、増幅回路10の内部に印加することを防止するが、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗値の測定に対して影響を与えるリーク電流を生成する。   The protection circuits 45a and 45b prevent an electric shock such as static electricity from the pads 41 and 42 from being applied to the inside of the amplifier circuit 10, but the measurement of the resistance value between the drain and source of the field effect transistor 40 is prevented. To generate a leak current.

そこで、バッファ44a、44bを、保護回路45a、45bと電界効果トランジスタ40との間に配置して、保護回路45a、45bからのリーク電流が電界効果トランジスタ40に流れることが防止される。   Therefore, the buffers 44 a and 44 b are disposed between the protection circuits 45 a and 45 b and the field effect transistor 40, so that leakage current from the protection circuits 45 a and 45 b is prevented from flowing into the field effect transistor 40.

図8(A)は、バッファの一例を示す図であり、図8(B)は、バッファの他の例を示す図である。   FIG. 8A is a diagram illustrating an example of a buffer, and FIG. 8B is a diagram illustrating another example of the buffer.

図8(A)に示すバッファは、電界効果トランジスタ61及び抵抗62を有する。電界効果トランジスタ61のゲート端子は、パッド60aと接続する。パッド60aは、保護回路又はバッファと接続する。電界効果トランジスタ61のドレイン端子は、電源電圧等の電圧源と接続する。電界効果トランジスタ61のソース端子は、抵抗62を介して接地される。また、電界効果トランジスタ61のソース端子は、パッド60bと接続する。パッド60bは、保護回路又はバッファと接続する。   The buffer illustrated in FIG. 8A includes a field effect transistor 61 and a resistor 62. The gate terminal of the field effect transistor 61 is connected to the pad 60a. The pad 60a is connected to a protection circuit or a buffer. The drain terminal of the field effect transistor 61 is connected to a voltage source such as a power supply voltage. The source terminal of the field effect transistor 61 is grounded via the resistor 62. The source terminal of the field effect transistor 61 is connected to the pad 60b. The pad 60b is connected to a protection circuit or a buffer.

周波数解析装置51がローパスフィルタの周波数特性を測定する交流信号が適切なDCバイアス電圧と共に電界効果トランジスタ61のゲート端子に印加されると、電界効果トランジスタ61はオン状態となり、周波数解析装置51が生成する交流信号に応じて、パッド60bから信号が出力される。   When an AC signal for measuring the frequency characteristics of the low-pass filter by the frequency analysis device 51 is applied to the gate terminal of the field effect transistor 61 together with an appropriate DC bias voltage, the field effect transistor 61 is turned on, and the frequency analysis device 51 generates the frequency signal. A signal is output from the pad 60b according to the AC signal to be performed.

一方、保護回路45a、45bから流れるリーク電流が電界効果トランジスタ61のゲート端子に印加されても、リーク電流は遮断され、且つ電界効果トランジスタ61はオン状態とはならないので、保護回路45a、45bのリーク電流による電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗値の測定への影響が防止される。   On the other hand, even if the leakage current flowing from the protection circuits 45a and 45b is applied to the gate terminal of the field effect transistor 61, the leakage current is cut off and the field effect transistor 61 is not turned on. The influence of the leakage current on the measurement of the drain-source resistance value of the field effect transistor 40 is prevented.

図8(B)に示すバッファでは、図8(A)のバッファの抵抗が、電界効果トランジスタ63に置き換えられている点が、図8(A)のバッファとは異なっている。電界効果トランジスタ63のゲート端子には、電圧Vbが印加されており、常にオン状態となっている。   The buffer shown in FIG. 8B is different from the buffer shown in FIG. 8A in that the resistance of the buffer shown in FIG. 8A is replaced with a field effect transistor 63. The voltage Vb is applied to the gate terminal of the field effect transistor 63, and it is always in the on state.

バッファ44aとバッファ44bとは、同じ回路であってもよいし、異なる回路を用いていてもよい。また、図8ではNチャネルの電界効果トランジスタを用いてバッファを構成しているが、Pチャネルの電界効果トランジスタを用いてもよい。   The buffer 44a and the buffer 44b may be the same circuit or different circuits. In FIG. 8, the buffer is configured using an N-channel field effect transistor, but a P-channel field effect transistor may be used.

上述した本実施形態の増幅回路10によれば、増幅回路10がパッケージに収容された状態でも、電界効果トランジスタ40のドレイン・ソース間抵抗値を測定可能である。   According to the above-described amplifier circuit 10 of the present embodiment, the drain-source resistance value of the field effect transistor 40 can be measured even when the amplifier circuit 10 is housed in a package.

また、本実施形態の増幅回路は、上述した第1実施形態と同様の効果を奏する。   In addition, the amplifier circuit of this embodiment has the same effects as those of the first embodiment described above.

本発明では、上述した実施形態の増幅回路は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。   In the present invention, the amplifier circuit of the above-described embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In addition, the configuration requirements of one embodiment can be applied to other embodiments as appropriate.

例えば、上述した各実施形態では、抵抗補正部15は、電界効果トランジスタ12のゲート電圧としきい値電圧との差が所定の値になるように制御していたが、電界効果トランジスタ12のドレイン・ソース間抵抗が所定の値になるように制御してもよい。   For example, in each of the above-described embodiments, the resistance correction unit 15 controls the difference between the gate voltage and the threshold voltage of the field effect transistor 12 to be a predetermined value. You may control so that resistance between sources may become predetermined value.

また、上述した各実施形態では、増幅回路は、単相入力及び単相出力であったが、差動入力及び差動出力型であっても良い。   In each of the above-described embodiments, the amplifier circuit has a single-phase input and a single-phase output, but may be a differential input and differential output type.

図9は、本明細書に開示する増幅回路の更に他の実施形態の要部を示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating a main part of still another embodiment of the amplifier circuit disclosed in this specification.

図9に示す実施形態では、演算増幅器11は、差動型の信号を入力する反転入力端子11a及び非反転入力端子11bと、差動型の信号を出力する正出力端子11d及び負出力端子11eを有する。正出力端子11dと反転入力端子11aとの間には、第1電界効果トランジスタ12aが配置され、負出力端子11eと非反転入力端子11bとの間には、第2電界効果トランジスタ12bが配置される。第1電界効果トランジスタ12aのソース端子は、正出力端子11dと接続され、第1電界効果トランジスタ12aのドレイン端子は、反転入力端子11aと接続される。また、第2電界効果トランジスタ12bのソース端子は、負出力端子11eと接続され、第2電界効果トランジスタ12bのドレイン端子は、非反転入力端子11bと接続される。   In the embodiment shown in FIG. 9, the operational amplifier 11 includes an inverting input terminal 11a and a non-inverting input terminal 11b for inputting a differential signal, and a positive output terminal 11d and a negative output terminal 11e for outputting a differential signal. Have A first field effect transistor 12a is disposed between the positive output terminal 11d and the inverting input terminal 11a, and a second field effect transistor 12b is disposed between the negative output terminal 11e and the non-inverting input terminal 11b. The The source terminal of the first field effect transistor 12a is connected to the positive output terminal 11d, and the drain terminal of the first field effect transistor 12a is connected to the inverting input terminal 11a. The source terminal of the second field effect transistor 12b is connected to the negative output terminal 11e, and the drain terminal of the second field effect transistor 12b is connected to the non-inverting input terminal 11b.

第1電界効果トランジスタ12aのゲート端子は、第3電界効果トランジスタ40aのゲート端子と接続される。第3電界効果トランジスタ40aは、第1電界効果トランジスタ12aと同じゲート電圧が印加された場合に、第1電界効果トランジスタ12aと同じドレイン・ソース間抵抗値を示す。また、第2電界効果トランジスタ12bのゲート端子は、第4電界効果トランジスタ40bのゲート端子と接続される。第4電界効果トランジスタ40bは、第2電界効果トランジスタ12bと同じゲート電圧が印加された場合に、第2電界効果トランジスタ12bと同じドレイン・ソース間抵抗値を示す。   The gate terminal of the first field effect transistor 12a is connected to the gate terminal of the third field effect transistor 40a. The third field effect transistor 40a exhibits the same drain-source resistance as that of the first field effect transistor 12a when the same gate voltage as that of the first field effect transistor 12a is applied. The gate terminal of the second field effect transistor 12b is connected to the gate terminal of the fourth field effect transistor 40b. The fourth field effect transistor 40b exhibits the same drain-source resistance as the second field effect transistor 12b when the same gate voltage as that of the second field effect transistor 12b is applied.

第1電界効果トランジスタ12a及び第3電界効果トランジスタ40aのゲート端子に対しては、抵抗補正部が、第1電界効果トランジスタ12aのドレイン・ソース間抵抗が所定の値になるように、しきい値電圧以下のゲート電圧を印加する。同様に、第2電界効果トランジスタ12b及び第4電界効果トランジスタ40bのゲート端子に対しては、抵抗補正部が、第2電界効果トランジスタ12bのドレイン・ソース間抵抗が所定の値になるように、しきい値電圧以下のゲート電圧を印加する。   For the gate terminals of the first field effect transistor 12a and the third field effect transistor 40a, the resistance correction unit sets a threshold value so that the drain-source resistance of the first field effect transistor 12a becomes a predetermined value. Apply a gate voltage below the voltage. Similarly, with respect to the gate terminals of the second field effect transistor 12b and the fourth field effect transistor 40b, the resistance correction unit causes the drain-source resistance of the second field effect transistor 12b to have a predetermined value. A gate voltage lower than the threshold voltage is applied.

10 増幅回路
11 演算増幅器
11a 反転入力端子
11b 非反転入力端子
11c 出力端子
12、12a、12b 電界効果トランジスタ
13 コンデンサ
14 温度検出部
15 抵抗補正部(電圧印加部)
20 被増幅回路
21 可変静電容量センサ
22 定電圧源
31 演算部
32 記憶部
33 ADコンバータ
34 DAコンバータ
35 定電圧源
40、40a、40b 電界効果トランジスタ
41 パッド
42 パッド
43 コンデンサ
43a 第1端子
43b 第2端子
44a バッファ
44b バッファ
45a 保護回路
45b 保護回路
50 抵抗測定装置
51 周波数解析装置
60a パッド
60b パッド
61 電界効果トランジスタ
62 抵抗
63 電界効果トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Amplifier circuit 11 Operational amplifier 11a Inverting input terminal 11b Non-inverting input terminal 11c Output terminal 12, 12a, 12b Field effect transistor 13 Capacitor 14 Temperature detection part 15 Resistance correction part (voltage application part)
20 Amplified Circuit 21 Variable Capacitance Sensor 22 Constant Voltage Source 31 Calculation Unit 32 Storage Unit 33 AD Converter 34 DA Converter 35 Constant Voltage Source 40, 40a, 40b Field Effect Transistor 41 Pad 42 Pad 43 Capacitor 43a First Terminal 43b First 2-terminal 44a buffer 44b buffer 45a protection circuit 45b protection circuit 50 resistance measurement device 51 frequency analysis device 60a pad 60b pad 61 field effect transistor 62 resistance 63 field effect transistor

Claims (4)

反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子とを有する演算増幅器と、
前記反転入力端子にドレイン端子が接続され、前記出力端子にソース端子が接続された第1電界効果トランジスタと、
ゲート端子に対して、前記第1電界効果トランジスタと同じゲート電圧が印加された場合に、前記第1電界効果トランジスタと同じドレイン・ソース間抵抗値を示す、第2電界効果トランジスタと、
前記第1電界効果トランジスタのゲート端子、及び、前記第2電界効果トランジスタのゲート端子に対して、同じゲート電圧を印加する電圧印加部と、
を備える増幅回路。
An operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal;
A first field effect transistor having a drain terminal connected to the inverting input terminal and a source terminal connected to the output terminal;
A second field effect transistor that exhibits the same drain-source resistance as the first field effect transistor when the same gate voltage as that of the first field effect transistor is applied to the gate terminal;
A voltage applying unit that applies the same gate voltage to the gate terminal of the first field effect transistor and the gate terminal of the second field effect transistor;
An amplifier circuit comprising:
前記第2電界効果トランジスタのソース端子又はドレイン端子に接続される第1端子と、接地される第2端子とを有するコンデンサを備える請求項1に記載の増幅回路。   2. The amplifier circuit according to claim 1, further comprising a capacitor having a first terminal connected to a source terminal or a drain terminal of the second field effect transistor and a second terminal grounded. 前記第2電界効果トランジスタのソース端子に接続される第1バッファと、前記第2電界効果トランジスタのドレイン端子に接続される第2バッファとを備える請求項1又は2に記載の増幅回路。   The amplifier circuit according to claim 1, further comprising: a first buffer connected to a source terminal of the second field effect transistor; and a second buffer connected to a drain terminal of the second field effect transistor. 反転入力端子と、非反転入力端子と、出力端子とを有する演算増幅器と、
前記反転入力端子にドレイン端子が接続され、前記出力端子にソース端子が接続された第1電界効果トランジスタと、
ゲート端子に対して、前記第1電界効果トランジスタと同じゲート電圧が印加された場合に、前記第1電界効果トランジスタと同じドレイン・ソース間抵抗値を示す、第2電界効果トランジスタと、
前記第1電界効果トランジスタのゲート端子、及び、前記第2電界効果トランジスタのゲート端子に対して、同じゲート電圧を印加する電圧印加部と、
を備える増幅回路を用いて、
所定の温度において、前記第2電界効果トランジスタのゲート端子に印加する電圧を変化させながら、前記第2電界効果トランジスタのドレイン・ソース間抵抗値を測定する方法。
An operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal;
A first field effect transistor having a drain terminal connected to the inverting input terminal and a source terminal connected to the output terminal;
A second field effect transistor that exhibits the same drain-source resistance as the first field effect transistor when the same gate voltage as that of the first field effect transistor is applied to the gate terminal;
A voltage applying unit that applies the same gate voltage to the gate terminal of the first field effect transistor and the gate terminal of the second field effect transistor;
Using an amplifier circuit comprising
A method of measuring a drain-source resistance value of the second field effect transistor while changing a voltage applied to a gate terminal of the second field effect transistor at a predetermined temperature.
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