JP4029958B2 - Semiconductor circuit - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は差動増幅回路やカレントミラー回路を構成する半導体回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図12は一般的な差動増幅回路の構成を示す図である。NMOSトランジスタ11,12の共通接続されたソース端子は電流源13に接続されている。また、トランジスタ11,12のドレイン端子には、それぞれ負荷抵抗16,17が接続されている。電流源13の電流量は、トランジスタ11、12に流れる電流量の和に等しくなっている。トランジスタ11,12のゲート端子には、そのトランジスタ11,12のしきい電圧以上のバイアス電圧Vbが与えられる。
【0003】
ここで、トランジスタ11,12には、差動信号としてΔVが入力しており、トランジスタ11のゲート端子への入力電圧がΔV/2だけ増え、トランジスタ12のゲート端子への入力電圧がΔV/2だけ減ったとする。このとき、トランジスタ11,12のドレイン電流は、ゲート電圧の変化分と相互コンダクタンスで決まる。すなわち、トランジスタ11のドレイン電流は「相互コンダクタンス×ΔV」だけ増え、トランジスタ12のドレイン電圧は「相互コンダクタンス×ΔV」だけ減る。その結果、負荷抵抗16,17に流れる電流によって、ドレイン電圧が変化する。
【0004】
つまり、2個のゲート端子に入力された電圧差ΔVは、増幅されてドレイン電圧差として現れる。このとき、ゲート電圧差とドレイン電圧差の関係は、
ドレイン電圧差=ゲート電圧差×相互コンダクタンス×出力抵抗 (1)
によって表される。ここで、相互コンダクタンスとはドレイン電流をゲート電圧で微分したものであり、ゲート電圧の変化に対するドレイン電流の増加率を表す。また、出力抵抗は、トランジスタのドレイン抵抗と負荷抵抗が並列接続されたものと等価である。
【0005】
一方、図13は一般的なカレントミラー回路の構成を示す図である。NMOSトランジスタ21のドレイン端子とゲート端子およびNMOSトランジスタ22のゲート端子が電流源23に接続されている。また両トランジスタ21,22のソース端子が接地に共通接続されている。
【0006】
カレントミラー回路は、トランジスタ21に流れる電流I21と同じ大きさの電流をI22としてトランジスタ22に流すものである。トランジスタ21,22のドレイン抵抗が大きければ、ドレイン電流のドレイン電圧依存性は小さいので、両トランジスタ21,22でのドレイン電圧が異なっても、等しいゲート電圧が与えられているので、トランジスタ22に流れる電流I22は、トランジスタ21に流れる電流I21とほとんど等しくなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
差動増幅回路、カレントミラー回路ともに、トランジスタの大きなドレイン抵抗を利用しているが、微細プロセスではドレイン抵抗が小さい。すなわち、現在の微細プロセスによって作成されるチャネル長の短いMOSトランジスタは、短チャネル効果により、そのドレイン抵抗が小さい。そのため、微細プロセスを用いる場合には、図12に示したような差動増幅回路では高利得が得られず、また図13に示したようなカレントミラー回路では2個のトランジスタに流れる電流の誤差が大きくなるという問題があり、これらは低電源電圧時に特に顕著であった。
【0008】
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、その目的は、ドレイン電流のドレイン電圧依存性を小さくすることによって等価的にドレイン抵抗を大きくし、低電源電圧時においても、高利得の差動増幅回路と理想特性に近いカレントミラー回路を実現することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1の発明は、第1および第2のMOSトランジスタのソース端子を共通接続し、前記第1のMOSトランジスタのボディ端子と前記第2のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第1のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第2のMOSトランジスタのボディ端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路とした。
請求項2の発明は、請求項1において、前記第1および第2のMOSトランジスタの共通接続のソース端子と電源端子間に電流源を接続してなることを特徴とする半導体回路とした。
請求項3の発明は、請求項1において、前記第1および第2のMOSトランジスタのゲート端子を共通接続し、且つ該共通接続したゲート端子と前記第1のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路とした。
請求項4の発明は、第1および第2のMOSトランジスタのソース端子を共通接続し、前記第1のMOSトランジスタのボディ端子と前記第2のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第1のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第2のMOSトランジスタのボディ端子との間を開放し、前記第1および2のMOSトランジスタのゲート端子を共通接続し、且つ該共通接続したゲート端子と前記第1のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路とした。
請求項5の発明は、請求項2において、前記第1および第2のMOSトランジスタのドレイン端子に第3および第4のMOSトランジスタのドレイン端子をそれぞれ接続し、該第3のMOSトランジスタのボディ端子と前記第4のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第3のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第4のMOSトランジスタのボディ端子とを接続し、前記第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタのゲート端子を共通接続し、該共通接続したゲート端子と前記第3のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路とした。
請求項6の発明は、請求項2において、前記第1および第2のMOSトランジスタのドレイン端子に第3および第4のMOSトランジスタのドレイン端子をそれぞれ接続し、該第3のMOSトランジスタのボディ端子と前記第4のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第3のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第4のMOSトランジスタのボディ端子との間を開放し、前記第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタのゲート端子を共通接続し、該共通接続したゲート端子と前記第3のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路とした。
請求項7の発明は、請求項2、5又は6において、前記電流源が、前記第1および第2のMOSトランジスタの共通接続されたソース端子にドレイン端子が接続された第5のMOSトランジスタと、該第5のMOSトランジスタとゲート端子が共通接続された第6のMOSトランジスタとからなり、該第5のMOSトランジスタのボディ端子と前記第6のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第5のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第6のMOSトランジスタのボディ端子とを接続し、前記第5のMOSトランジスタおよび第6のMOSトランジスタの共通接続したゲート端子と前記第6のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第6のMOSトランジスタのソース端子と前記第6のMOSトランジスタのソース端子とを共通接続してなることを特徴とする半導体回路とした。
請求項8の発明は、請求項2、5又は6において、前記電流源が、前記第1および第2のMOSトランジスタの共通接続されたソース端子にドレイン端子が接続された第7のMOSトランジスタと、該第7のMOSトランジスタとゲート端子が共通接続された第8のMOSトランジスタとからなり、該第7のMOSトランジスタのボディ端子と前記第8のMOSトランジスタのドレイン端子との間を開放し、前記第7のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第8のMOSトランジスタのボディ端子とを接続し、前記第7のMOSトランジスタおよび第8のMOSトランジスタの共通接続したゲート端子と前記第8のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第7のMOSトランジスタのソース端子と前記第8のMOSトランジスタのソース端子とを共通接続してなることを特徴とする半導体回路とした。
【0015】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態]
図1は請求項1の発明の差動回路の構成を示す図である。NMOSトランジスタ11、12のソース端子を共通接続し、トランジスタ11のドレイン端子をトランジスタ12のボディ端子に接続し、トランジスタ12のドレイン端子をトランジスタ11のボディ端子に接続している。
【0016】
図2は図1の回路構成のトランジスタ11,12の共通ソース端子と接地(一方の電源端子)間に電流源13を接続した請求項2の発明の回路構成を示す図である。図2の構成では、両トランジスタ11,12のドレイン電流の和が一定となるため、ゲート電圧差やドレイン電流差がドレイン電圧差として現れる。
【0017】
差動増幅回路として用いる場合、図3に示すように、各トランジスタ11、12のドレイン端子に電流源14,15を接続し、2個のゲート端子に差動信号を入力する。このとき、電流源14、15の電流をIとすると、電流源13の電流は2Iとなる。
【0018】
両トランジスタ11,12のゲート端子の差動信号に応じて片方のドレイン電圧が低下する場合、他方のドレイン電圧は上昇することとなる。ドレイン電圧が低下したときには、ドレイン抵抗の影響でドレイン電流が減少する。しかしながら、ボディ端子が接続されている他方のドレイン端子の電位は上昇している。ボディ端子の電位が上昇すると、基板バイアス効果によりトランジスタのしきい電圧が低くなり、ドレイン電流が増大する。したがって、ドレイン電圧の低下によるドレイン電流の減少と、しきい電圧の低下によるドレイン電流の増加により、ドレイン電流の変化は小さくなる。逆に、ドレイン電圧が上昇した時にはドレイン電流が増大するが、他方のドレイン電圧が低下するためボディ端子の電位が低下し、ドレイン電流を減少させる。
【0019】
このように、ドレイン電圧の変化によるドレイン電流の変化を小さく抑えることができるため、等価的にドレイン抵抗が大きくなる。差動増幅器の直流利得は、前記した式(1)に示すように、「相互コンダクタンス×出力抵抗」であるので、本構成によれば、等価的にドレイン抵抗が大きくなるので出力抵抗が大きくなり直流利得を大きく得ることができる。
【0020】
なお、図3において、2個のトランジスタ11,12のドレイン側に接続された電流源14,15を、図4に示すように抵抗16、17に置き換えてもよい。また、図5に示すように、PMOSトランジスタ18,19からなるカレントミラー回路で構成された能動負荷に置き換えてもよい。さらに、本第1の実施形態で示した差動回路は、差動対をNMOSトランジスタで構成しているが、これをPMOSトランジスタに置き換えてもよい。このときの能動負荷は、NMOSトランジスタのカレントミラー回路の構成とする。
【0021】
[第2の実施形態]
図6は請求項3の発明のカレントミラー回路の構成を示す図である。ここでは、ソース端子を共通接続したNMOSトランジスタ21,22のゲート端子を共通接続し、そのゲート端子をトランジスタ21のドレイン端子と電流源23の共通接続点に接続すると共に、トランジスタ21のボディ端子とトランジスタ22のドレイン端子を接続し、トランジスタ22のボディ端子とトランジスタ21のドレイン端子を接続している。
【0022】
前記したように、ゲートが共通接続された一方のトランジスタのボディ端子を他方のトランジスタのドレイン端子に接続し、他方のトランジスタのボディ端子を一方のトランジスタのドレイン端子に接続することにより、等価的にドレイン抵抗が大きくなる。そのため、ドレイン電流はドレイン電圧の変化に依存せず一定となり、理想特性に近いカレントミラー回路を実現できる。
【0023】
なお、本カレントミラー回路はNMOSトランジスタ21,22で構成しているが、これをPMOSトランジスタに置き換えてもよい。また、出力側のトランジスタ22のサイズをトランジスタ21のサイズのn倍とすることによって、電流I22をI21のn倍にすることができる。
【0024】
[第3の実施形態]
図7は請求項4の発明の定電流源回路の構成を示す図である。ここでは、カレントミラー回路による定電流源回路を挙げる。電流源23がドレイン端子とゲート端子に接続されるNMOSトランジスタ21に対して、NMOSトランジスタ22のゲート端子をトランジスタ21のゲート端子に、ドレイン端子をトランジスタ21のボディ端子に接続する。
【0025】
電流源23により一定の電流I21を与えておくことにより、カレントミラー作用によりトランジスタ22により回路ブロックヘ電流を供給できる。このとき、ドレイン端子とゲート端子が共通接続されたトランジスタ21のドレイン電圧は一定であるので、このトランジスタ21のドレイン端子は、回路ブロックヘの電流源となるトランジスタ22のボディ端子と接続する必要がない。
【0026】
なお、トランジスタ22のサイズをトランジスタ21のサイズのn倍とすることによって、I22をI21のn倍にすることができる。
【0027】
[第4の実施形態]
図8は図5に示した能動負荷を接続した差動増幅回路(第1の実施形態)において、その能動負荷をPMOSトランジスタ24,25からなるカレントミラー回路(第2の実施形態)に置き換えた差動増幅回路である。この能動負荷は図7のカレントミラー回路(第3の実施形態)に置き換えても良い。また、図9は図12に示した従来の差動増幅回路において、負荷抵抗16,17の部分をPMOSトランジスタ24,25からなるカレントミラー回路(第2の実施形態)に置き換えた差動増幅回路である。このような構成にすることによって、高利得の差動増幅回路が実現できる。
【0028】
[第5の実施形態]
図10は図3の差動増幅回路(第1の実施形態)の電流源13を、図6のカレントミラー回路(第2の実施形態)に置き換えた差動増幅回路である。なお、この電流源13は図7のカレントミラー回路(第3の実施形態)に置き換えても良い。このような構成にすることにより、高利得の差動増幅回路が実現できる。
【0029】
[第6の実施形態]
図11は図10(第5の実施形態)で示した差動増幅回路において、電流源14、15をPMOSトランジスタ24,25からなるカレントミラー回路(第2の実施形態)の能動負荷に置き換えたものである。なお、この能動負荷としては図7のカレントミラー回路(第3の実施形態)のトランジスタ極性をP型にした回路を使用することもできる。このような構成にすることにより、高利得の差動増幅回路が実現できる。
【0030】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、等価的にドレイン抵抗を大きくすることができるので、低電源電圧であっても、差動増幅回路に用いれば大きな直流利得を得ることができ、カレントミラーに用いれば理想特性に近い特性を得ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態の差動回路の回路図である。
【図2】 図1の差動回路の共通ソース端子に電流源を付けた差動回路の回路図である。
【図3】 図2の差動回路の各ドレイン端子に電流源を付けた差動増幅回路の回路図である。
【図4】 図3の差動増幅回路のドレイン端子の電流源を負荷抵抗に置き換えた差動増幅回路の回路図である。
【図5】 図3の差動増幅回路のドレイン端子の電流源をカレントミラー回路からなる能動負荷に置き換えた差動増幅回路の回路図である。
【図6】 第2の実施形態のカレントミラー回路の回路図である。
【図7】 第3の実施形態の定電流源回路の回路図である。
【図8】 第4の実施形態の差動増幅回路の回路図である。
【図9】 第4の実施形態の差動増幅回路の変形例の回路図である。
【図10】第5の実施形態の差動増幅回路の回路図である。
【図11】 第6の実施形態の差動増幅回路の回路図である。
【図12】 従来の差動増幅回路の回路図である。
【図13】 従来のカレントミラー回路の回路図である。
【符号の説明】
11,12:NMOSトランジスタ、13,14,15:電流源、16、17:負荷抵抗、18、19:PMOSトランジスタ
21,22:NMOSトランジスタ、23:電流源
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor circuit constituting a differential amplifier circuit and a current mirror circuit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a general differential amplifier circuit. The commonly connected source terminals of the NMOS transistors 11 and 12 are connected to the current source 13. Load resistors 16 and 17 are connected to the drain terminals of the transistors 11 and 12, respectively. The current amount of the current source 13 is equal to the sum of the current amounts flowing in the transistors 11 and 12. A bias voltage Vb higher than the threshold voltage of the transistors 11 and 12 is applied to the gate terminals of the transistors 11 and 12.
[0003]
Here, ΔV is input to the transistors 11 and 12 as a differential signal, the input voltage to the gate terminal of the transistor 11 is increased by ΔV / 2, and the input voltage to the gate terminal of the transistor 12 is ΔV / 2. Suppose that it only decreased. At this time, the drain currents of the transistors 11 and 12 are determined by the change in the gate voltage and the mutual conductance. That is, the drain current of the transistor 11 increases by “mutual conductance × ΔV”, and the drain voltage of the transistor 12 decreases by “mutual conductance × ΔV”. As a result, the drain voltage changes depending on the current flowing through the load resistors 16 and 17.
[0004]
That is, the voltage difference ΔV input to the two gate terminals is amplified and appears as a drain voltage difference. At this time, the relationship between the gate voltage difference and the drain voltage difference is:
Drain voltage difference = Gate voltage difference x Mutual conductance x Output resistance (1)
Represented by Here, the mutual conductance is obtained by differentiating the drain current with respect to the gate voltage, and represents the increasing rate of the drain current with respect to the change of the gate voltage. The output resistance is equivalent to that in which the drain resistance and the load resistance of the transistor are connected in parallel.
[0005]
On the other hand, FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a general current mirror circuit. The drain terminal and gate terminal of the NMOS transistor 21 and the gate terminal of the NMOS transistor 22 are connected to the current source 23. The source terminals of both transistors 21 and 22 are commonly connected to ground.
[0006]
In the current mirror circuit, a current having the same magnitude as the current I21 flowing through the transistor 21 is passed through the transistor 22 as I22. If the drain resistance of the transistors 21 and 22 is large, the drain voltage dependency of the drain current is small. Therefore, even if the drain voltages of both the transistors 21 and 22 are different, the same gate voltage is applied, so that the transistor 22 flows. The current I22 is almost equal to the current I21 flowing through the transistor 21.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Both the differential amplifier circuit and the current mirror circuit use a large drain resistance of a transistor, but the drain resistance is small in a fine process. That is, a MOS transistor with a short channel length produced by a current fine process has a low drain resistance due to the short channel effect. For this reason, when a fine process is used, a high gain cannot be obtained with the differential amplifier circuit as shown in FIG. 12, and an error in the current flowing through two transistors in the current mirror circuit as shown in FIG. Which are particularly noticeable at low power supply voltages.
[0008]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to increase the drain resistance equivalently by reducing the drain voltage dependency of the drain current, and to achieve a high gain differential even at a low power supply voltage. This is to realize a current mirror circuit close to the ideal characteristic with the amplifier circuit.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is characterized in that the source terminals of the first and second MOS transistors are connected in common , the body terminal of the first MOS transistor, the drain terminal of the second MOS transistor, And a drain terminal of the first MOS transistor and a body terminal of the second MOS transistor are connected to form a semiconductor circuit.
A second aspect of the present invention, in claim 1, and a semiconductor circuit, characterized by comprising connecting a current source between before Symbol source terminal and the power supply terminal of the common connection of the first and second MOS transistors.
A third aspect of the present invention, in claim 1, the gate terminal of the pre-Symbol first and second MOS transistors are commonly connected, and connecting the drain terminal of the gate terminal connected said common first MOS transistor Thus, the semiconductor circuit is characterized.
According to a fourth aspect of the present invention, the source terminals of the first and second MOS transistors are connected in common , the body terminal of the first MOS transistor is connected to the drain terminal of the second MOS transistor, and the first terminal is connected to the first MOS transistor. the opening between the drain terminal of the MOS transistor and the body terminal of said second MOS transistor, the gate terminal of the pre-Symbol first and second MOS transistors connected in common, said the and gate terminal connected said common first The semiconductor circuit is characterized in that it is connected to the drain terminal of one MOS transistor.
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect, the drain terminals of the third and fourth MOS transistors are connected to the drain terminals of the first and second MOS transistors, respectively, and the body terminal of the third MOS transistor wherein a drain terminal of the fourth MOS transistor is connected, to connect the body terminal of the third drain terminal and the fourth MOS transistor of the MOS transistor, the third MOS transistor and a fourth MOS and The semiconductor circuit is characterized in that the gate terminals of the transistors are connected in common, and the commonly connected gate terminal and the drain terminal of the third MOS transistor are connected.
According to a sixth aspect of the present invention, in the second aspect, the drain terminals of the third and fourth MOS transistors are connected to the drain terminals of the first and second MOS transistors, respectively, and the body terminal of the third MOS transistor Are connected to the drain terminal of the fourth MOS transistor, the drain terminal of the third MOS transistor and the body terminal of the fourth MOS transistor are opened, and the third MOS transistor and the fourth MOS transistor are connected to each other . The gate terminals of the MOS transistors are commonly connected, and the commonly connected gate terminal is connected to the drain terminal of the third MOS transistor.
A seventh aspect of the present invention is directed to the fifth MOS transistor according to the second, fifth, or sixth aspect, wherein the current source includes a fifth MOS transistor having a drain terminal connected to a commonly connected source terminal of the first and second MOS transistors. The fifth MOS transistor and a sixth MOS transistor having a gate terminal connected in common, and connecting the body terminal of the fifth MOS transistor and the drain terminal of the sixth MOS transistor, A drain terminal of the fifth MOS transistor and a body terminal of the sixth MOS transistor , a gate terminal commonly connected to the fifth MOS transistor and the sixth MOS transistor, and a drain terminal of the sixth MOS transistor; connect the door, wherein a sixth source terminal of the MOS transistor of the sixth MOS transistor To become commonly connecting the source terminal and the semiconductor circuit according to claim.
The invention of claim 8 is the seventh MOS transistor according to claim 2, 5 or 6, wherein the current source is a seventh MOS transistor having a drain terminal connected to a source terminal commonly connected to the first and second MOS transistors. The seventh MOS transistor and an eighth MOS transistor having a gate terminal connected in common, and opening between the body terminal of the seventh MOS transistor and the drain terminal of the eighth MOS transistor, The drain terminal of the seventh MOS transistor is connected to the body terminal of the eighth MOS transistor , and the gate terminal commonly connected to the seventh MOS transistor and the eighth MOS transistor is connected to the eighth MOS transistor. and connecting the drain terminal, said source terminal of the seventh MOS transistor eighth MOS transient It was a semiconductor circuit, characterized in comprising commonly connecting the source terminals of the motor.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a differential circuit according to the first aspect of the present invention. The source terminals of the NMOS transistors 11 and 12 are connected in common, the drain terminal of the transistor 11 is connected to the body terminal of the transistor 12, and the drain terminal of the transistor 12 is connected to the body terminal of the transistor 11.
[0016]
FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of the invention of claim 2 in which a current source 13 is connected between a common source terminal of the transistors 11 and 12 of the circuit configuration of FIG. 1 and ground (one power supply terminal). In the configuration of FIG. 2, since the sum of the drain currents of both transistors 11 and 12 is constant, a gate voltage difference or a drain current difference appears as a drain voltage difference.
[0017]
When used as a differential amplifier circuit, as shown in FIG. 3, current sources 14 and 15 are connected to the drain terminals of the transistors 11 and 12, and differential signals are input to the two gate terminals. At this time, if the currents of the current sources 14 and 15 are I, the current of the current source 13 is 2I.
[0018]
When the drain voltage of one of the transistors 11 and 12 decreases in accordance with the differential signal at the gate terminals, the other drain voltage increases. When the drain voltage decreases, the drain current decreases due to the influence of the drain resistance. However, the potential of the other drain terminal to which the body terminal is connected is rising. When the potential of the body terminal increases, the threshold voltage of the transistor decreases due to the substrate bias effect, and the drain current increases. Accordingly, the change in the drain current is reduced by the decrease in the drain current due to the decrease in the drain voltage and the increase in the drain current due to the decrease in the threshold voltage. Conversely, when the drain voltage increases, the drain current increases. However, since the other drain voltage decreases, the potential of the body terminal decreases and the drain current decreases.
[0019]
As described above, since the change in the drain current due to the change in the drain voltage can be kept small, the drain resistance is equivalently increased. Since the DC gain of the differential amplifier is “mutual conductance × output resistance” as shown in the above equation (1), according to this configuration, the drain resistance is equivalently increased, so that the output resistance is increased. A large DC gain can be obtained.
[0020]
In FIG. 3, the current sources 14 and 15 connected to the drain sides of the two transistors 11 and 12 may be replaced with resistors 16 and 17 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, an active load constituted by a current mirror circuit composed of PMOS transistors 18 and 19 may be substituted. Furthermore, in the differential circuit shown in the first embodiment, the differential pair is configured by an NMOS transistor, but this may be replaced by a PMOS transistor. The active load at this time is configured as a current mirror circuit of an NMOS transistor.
[0021]
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the current mirror circuit according to the third aspect of the present invention. Here, the gate terminals of the NMOS transistors 21 and 22 having the source terminals connected in common are connected in common, the gate terminals are connected to the drain terminal of the transistor 21 and the common connection point of the current source 23, and the body terminal of the transistor 21 and The drain terminal of the transistor 22 is connected, and the body terminal of the transistor 22 and the drain terminal of the transistor 21 are connected.
[0022]
As described above, by connecting the body terminal of one transistor with a common gate connected to the drain terminal of the other transistor and connecting the body terminal of the other transistor to the drain terminal of the one transistor, Drain resistance increases. Therefore, the drain current is constant without depending on the change of the drain voltage, and a current mirror circuit close to ideal characteristics can be realized.
[0023]
Although the current mirror circuit is composed of NMOS transistors 21 and 22, it may be replaced with a PMOS transistor. Further, by setting the size of the transistor 22 on the output side to n times the size of the transistor 21, the current I22 can be made n times I21.
[0024]
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a constant current source circuit according to the fourth aspect of the present invention. Here, a constant current source circuit using a current mirror circuit is cited. For the NMOS transistor 21 in which the current source 23 is connected to the drain terminal and the gate terminal, the gate terminal of the NMOS transistor 22 is connected to the gate terminal of the transistor 21 and the drain terminal is connected to the body terminal of the transistor 21.
[0025]
By supplying a constant current I21 from the current source 23, a current can be supplied to the circuit block by the transistor 22 by the current mirror action. At this time, since the drain voltage of the transistor 21 having the drain terminal and the gate terminal connected in common is constant, the drain terminal of the transistor 21 does not need to be connected to the body terminal of the transistor 22 serving as a current source to the circuit block. .
[0026]
Note that by making the size of the transistor 22 n times larger than the size of the transistor 21, I22 can be made n times larger than I21.
[0027]
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 shows a differential amplifier circuit (first embodiment) connected to the active load shown in FIG. 5 in which the active load is replaced with a current mirror circuit (second embodiment) composed of PMOS transistors 24 and 25. It is a differential amplifier circuit. This active load may be replaced with the current mirror circuit (third embodiment) of FIG. FIG. 9 shows a differential amplifier circuit in which the load resistors 16 and 17 are replaced with current mirror circuits (second embodiment) composed of PMOS transistors 24 and 25 in the conventional differential amplifier circuit shown in FIG. It is. With this configuration, a high gain differential amplifier circuit can be realized.
[0028]
[Fifth Embodiment]
FIG. 10 shows a differential amplifier circuit in which the current source 13 of the differential amplifier circuit (first embodiment) in FIG. 3 is replaced with the current mirror circuit (second embodiment) in FIG. The current source 13 may be replaced with the current mirror circuit (third embodiment) shown in FIG. With this configuration, a high gain differential amplifier circuit can be realized.
[0029]
[Sixth Embodiment]
FIG. 11 shows the differential amplifier circuit shown in FIG. 10 (fifth embodiment), in which the current sources 14 and 15 are replaced with active loads of a current mirror circuit (second embodiment) composed of PMOS transistors 24 and 25. Is. As the active load, a circuit in which the transistor polarity of the current mirror circuit (third embodiment) in FIG. 7 is P-type can be used. With this configuration, a high gain differential amplifier circuit can be realized.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the drain resistance can be increased equivalently, so that even if the power supply voltage is low, a large DC gain can be obtained if used in a differential amplifier circuit. If used, there is an advantage that characteristics close to ideal characteristics can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a differential circuit according to a first embodiment.
2 is a circuit diagram of a differential circuit in which a current source is attached to a common source terminal of the differential circuit of FIG. 1;
3 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit in which a current source is attached to each drain terminal of the differential circuit of FIG. 2;
4 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit in which the current source at the drain terminal of the differential amplifier circuit of FIG. 3 is replaced with a load resistor.
5 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit in which a current source at a drain terminal of the differential amplifier circuit of FIG. 3 is replaced with an active load including a current mirror circuit.
FIG. 6 is a circuit diagram of a current mirror circuit of a second embodiment.
FIG. 7 is a circuit diagram of a constant current source circuit according to a third embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 9 is a circuit diagram of a modification of the differential amplifier circuit of the fourth embodiment.
FIG. 10 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a fifth embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a sixth embodiment.
FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional differential amplifier circuit.
FIG. 13 is a circuit diagram of a conventional current mirror circuit.
[Explanation of symbols]
11, 12: NMOS transistor, 13, 14, 15: current source, 16, 17: load resistance, 18, 19: PMOS transistor 21, 22: NMOS transistor, 23: current source

Claims (8)

第1および第2のMOSトランジスタのソース端子を共通接続し、前記第1のMOSトランジスタのボディ端子と前記第2のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第1のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第2のMOSトランジスタのボディ端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路。The source terminals of the first and second MOS transistors are connected in common , the body terminal of the first MOS transistor and the drain terminal of the second MOS transistor are connected, and the drain terminal of the first MOS transistor A semiconductor circuit comprising a body terminal of the second MOS transistor connected thereto. 請求項1において、
記第1および第2のMOSトランジスタの共通接続のソース端子と電源端子間に電流源を接続してなることを特徴とする半導体回路。
In claim 1,
Semiconductor circuit, characterized in that formed by connecting the current source between the source terminal and the power supply terminal of the pre-Symbol common connection of the first and second MOS transistors.
請求項1において、
記第1および第2のMOSトランジスタのゲート端子を共通接続し、且つ該共通接続したゲート端子と前記第1のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路。
In claim 1,
Before SL commonly connecting the gate terminals of the first and second MOS transistors, and semiconductor circuit, characterized in that formed by connecting the drain terminal of the gate terminal connected said common first MOS transistor.
第1および第2のMOSトランジスタのソース端子を共通接続し、前記第1のMOSトランジスタのボディ端子と前記第2のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第1のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第2のMOSトランジスタのボディ端子との間を開放し、前記第1および2のMOSトランジスタのゲート端子を共通接続し、且つ該共通接続したゲート端子と前記第1のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路。The source terminals of the first and second MOS transistors are connected in common , the body terminal of the first MOS transistor and the drain terminal of the second MOS transistor are connected, and the drain terminal of the first MOS transistor said second opening between the body terminals of MOS transistors, before Symbol gate terminals of the first and second MOS transistors are commonly connected, and a drain terminal of the gate terminal connected said common first MOS transistor A semiconductor circuit characterized by being connected to each other. 請求項2において、
前記第1および第2のMOSトランジスタのドレイン端子に第3および第4のMOSトランジスタのドレイン端子をそれぞれ接続し、該第3のMOSトランジスタのボディ端子と前記第4のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第3のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第4のMOSトランジスタのボディ端子とを接続し、前記第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタのゲート端子を共通接続し、該共通接続したゲート端子と前記第3のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路。
In claim 2,
The drain terminals of the third and fourth MOS transistors are connected to the drain terminals of the first and second MOS transistors, respectively, and the body terminal of the third MOS transistor and the drain terminal of the fourth MOS transistor are connected to each other. Connecting the drain terminal of the third MOS transistor and the body terminal of the fourth MOS transistor , connecting the gate terminals of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor in common, and connecting the common connection A semiconductor circuit comprising a gate terminal connected to a drain terminal of the third MOS transistor.
請求項2において、 前記第1および第2のMOSトランジスタのドレイン端子に第3および第4のMOSトランジスタのドレイン端子をそれぞれ接続し、該第3のMOSトランジスタのボディ端子と前記第4のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第3のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第4のMOSトランジスタのボディ端子との間を開放し、前記第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタのゲート端子を共通接続し、該共通接続したゲート端子と前記第3のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続してなることを特徴とする半導体回路。The drain terminal of each of the first and second MOS transistors is connected to the drain terminals of the third and fourth MOS transistors, respectively, and the body terminal of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor are connected. A drain terminal of the third MOS transistor, and a body terminal of the fourth MOS transistor is opened between the drain terminal of the third MOS transistor and the gate terminals of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor. A semiconductor circuit comprising a common connection and a gate terminal connected in common and a drain terminal of the third MOS transistor. 請求項2、5又は6において、前記電流源は、
前記第1および第2のMOSトランジスタの共通接続されたソース端子にドレイン端子が接続された第5のMOSトランジスタと、該第5のMOSトランジスタとゲート端子が共通接続された第6のMOSトランジスタとからなり、該第5のMOSトランジスタのボディ端子と前記第6のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第5のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第6のMOSトランジスタのボディ端子とを接続し、前記第5のMOSトランジスタおよび第6のMOSトランジスタの共通接続したゲート端子と前記第6のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第6のMOSトランジスタのソース端子と前記第6のMOSトランジスタのソース端子とを共通接続してなることを特徴とする半導体回路。
The current source according to claim 2, 5 or 6,
A fifth MOS transistor having a drain terminal connected to a commonly connected source terminal of the first and second MOS transistors; a sixth MOS transistor having a gate terminal commonly connected to the fifth MOS transistor; And connecting the body terminal of the fifth MOS transistor and the drain terminal of the sixth MOS transistor, and connecting the drain terminal of the fifth MOS transistor and the body terminal of the sixth MOS transistor. A gate terminal commonly connected to the fifth MOS transistor and the sixth MOS transistor is connected to a drain terminal of the sixth MOS transistor, and a source terminal of the sixth MOS transistor is connected to the sixth MOS transistor. A semiconductor circuit characterized by being commonly connected to the source terminal of the circuit.
請求項2、5又は6において、前記電流源は、
前記第1および第2のMOSトランジスタの共通接続されたソース端子にドレイン端子が接続された第7のMOSトランジスタと、該第7のMOSトランジスタとゲート端子が共通接続された第8のMOSトランジスタとからなり、該第7のMOSトランジスタのボディ端子と前記第8のMOSトランジスタのドレイン端子との間を開放し、前記第7のMOSトランジスタのドレイン端子と前記第8のMOSトランジスタのボディ端子とを接続し、前記第7のMOSトランジスタおよび第8のMOSトランジスタの共通接続したゲート端子と前記第8のMOSトランジスタのドレイン端子とを接続し、前記第7のMOSトランジスタのソース端子と前記第8のMOSトランジスタのソース端子とを共通接続してなることを特徴とする半導体回路。
The current source according to claim 2, 5 or 6,
A seventh MOS transistor having a drain terminal connected to a commonly connected source terminal of the first and second MOS transistors; an eighth MOS transistor having a gate terminal commonly connected to the seventh MOS transistor; The body terminal of the seventh MOS transistor and the drain terminal of the eighth MOS transistor are opened, and the drain terminal of the seventh MOS transistor and the body terminal of the eighth MOS transistor are connected to each other. connected, the seventh MOS transistor is connected to the and the drain terminal of the eighth MOS transistor connected in common to the gate terminal of the eighth MOS transistor of the seventh MOS transistor of the source terminal and the eighth semiconductor times, characterized in that the source terminal of the MOS transistor formed by common connection .
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