JPH01212111A - Off-set fluctuation preventing circuit - Google Patents
Off-set fluctuation preventing circuitInfo
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- JPH01212111A JPH01212111A JP63036842A JP3684288A JPH01212111A JP H01212111 A JPH01212111 A JP H01212111A JP 63036842 A JP63036842 A JP 63036842A JP 3684288 A JP3684288 A JP 3684288A JP H01212111 A JPH01212111 A JP H01212111A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、MOSLSIで構成されたスイッチトキャパ
シタ回路において、MOS)ランジスタのスレッショル
ド電圧の経時変化を原因とする、演算増幅器出力オフセ
ット電圧の変動を防止する回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention is directed to a switched capacitor circuit configured with MOSLSI, in which fluctuations in operational amplifier output offset voltage caused by changes over time in the threshold voltage of a MOS transistor are suppressed. Regarding the circuit to prevent.
近年、LSI回路の微細化が急激に進行しており、MO
SアナログICにおいても、トランジスタのサイズが増
々小さくなっている。このため、トランジスタ特性の経
時変化が大きくなる傾向にある。特にトランジスタのチ
ャンネル長が、数μmのオーダになると、ゲート酸化膜
中の不純物イオンが、電界によって移動ゝする等の原因
でvT(スレッショルド電圧)が著しく変動することが
報告されている。(参考文献 :“5ECONDARY
5LOWTRAPPING−A NEW MOIST
URE INDUCED INSTABILITYPH
ENOMENON IN 5CALED ClO2DE
VICES″by M、Noyori他1982年IE
fJ/PROC,IRPS)。In recent years, the miniaturization of LSI circuits has progressed rapidly, and MO
Even in S analog ICs, the size of transistors is becoming smaller and smaller. Therefore, changes in transistor characteristics over time tend to increase. In particular, it has been reported that when the channel length of a transistor is on the order of several micrometers, vT (threshold voltage) fluctuates significantly due to factors such as movement of impurity ions in the gate oxide film by the electric field. (Reference: “5ECONDARY
5LOWTRAPPING-A NEW MOIST
URE INDUCED INSTABILITIES
ENOMENON IN 5CALED ClO2DE
VICES″by M, Noyori et al. 1982 IE
fJ/PROC, IRPS).
アナログLSIで問題となるのは、演算増幅器の差動対
を構成するトランジスタの閾値vTが、左右アンバラン
スに変動した場合であり、これは出力オフセット電圧の
顕著な変動を引き起す。■?の変動量はトランジスタに
加わるバイアス電圧によって異なっている。演算増幅器
の反転及び非反転入力端子のイマージナルショート状態
が、崩れた場合には、差動対を構成する左右のトランジ
スタのバイアス電圧に大きな差が生じ、長時間この状態
が続くと、VTのアンバランスな変動が発生する。この
ため、演算増幅器の出力オフセット電圧が増大し、ひい
ては、アナログLSI全体の性能を大きく損うことにな
る。この様な不具合を防止するには、LSIに電源が印
加さ九ている間は、必ず演算増幅器の反転入力端子及び
、非反転入力端子がイマージナルショートになる様にす
る必要がある。A problem with analog LSIs is when the threshold value vT of the transistors constituting the differential pair of the operational amplifier fluctuates in an unbalanced manner between the left and right sides, which causes a noticeable fluctuation in the output offset voltage. ■? The amount of variation varies depending on the bias voltage applied to the transistor. If the inherent short state between the inverting and non-inverting input terminals of the operational amplifier breaks down, a large difference will occur in the bias voltages of the left and right transistors that make up the differential pair, and if this state continues for a long time, the VT Unbalanced fluctuations occur. As a result, the output offset voltage of the operational amplifier increases, which in turn greatly impairs the overall performance of the analog LSI. In order to prevent such problems, it is necessary to ensure that the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier are always short-circuited while power is being applied to the LSI.
ところが、MOSアナログLSIの主流となりつつある
スイッチトキャパシタ回路では、スイッチを駆動するり
四ツクが途絶すると、演算増幅器の反転入力端子が、は
ぼ直流的にオーブンとなり、電位が不定になる。この場
合、非反転入力端子は通常のスイッチトキャパシタフィ
ルタでは必ずアナロググランドに直結されているのに対
し、反転入力端子は、スイッチのジャンクションリーク
などにより、時間の経過とともに、アナロググランドと
は異なる電位に変動する。以上のことから、スイッチト
キャパシタ回路では、駆動クロックが無い間は、演算増
幅器差動部のバイアスが左右で大きく異っており、この
状態が長時間続くとVTのアンバランスな変動が生じ、
出力オフセット電圧が増大する。However, in switched capacitor circuits, which are becoming mainstream in MOS analog LSIs, when a switch is driven or four circuits are interrupted, the inverting input terminal of the operational amplifier almost becomes a direct current oven, and the potential becomes unstable. In this case, while the non-inverting input terminal is always directly connected to the analog ground in a normal switched capacitor filter, the inverting input terminal becomes at a potential different from the analog ground over time due to junction leakage of the switch. fluctuate. From the above, in a switched capacitor circuit, while there is no drive clock, the bias of the differential section of the operational amplifier is greatly different between the left and right sides, and if this state continues for a long time, unbalanced fluctuations in VT will occur.
Output offset voltage increases.
以上の現象を以下に図面を用いて説明する。第4図は、
通常のスイッチトキャパシタ回路の代表例である。クロ
ックφ1.φ2は互いに位相が反転し、排他的な2相ク
ロツクである。駆動クロック7φ1.φ2が有る間は、
スイッチやコンデンサを介して、電荷が供給されるため
演算増幅器が飽和しない限り、反転入力端子16と非反
転入力端子17はイマージナルショート状態になってい
る。The above phenomenon will be explained below using the drawings. Figure 4 shows
This is a typical example of a normal switched capacitor circuit. Clock φ1. φ2 are exclusive two-phase clocks whose phases are inverted to each other. Drive clock 7φ1. While there is φ2,
Since charge is supplied via a switch or a capacitor, the inverting input terminal 16 and the non-inverting input terminal 17 are in an immanent short state unless the operational amplifier is saturated.
この状態では、差動対のバイアスのアンバランスはほと
んど発生しない。ところが、駆動クロックが途絶すると
、スイッチ7と8及びスイッチ8と9は一方がONの時
は必ず他方がOFFになる様に停止するので、反転入力
端子16は、どの場合でも直流的にオープンになる。こ
の場合、反転入力端子16の電位は、長期的には、スイ
ッチ7及びスイッチ8でのジャンクションリーク電流で
決まる値に収束し、非反転入力端子17とは異なる電位
となる。故に、差動対を構成するトランジスタのバイア
スに大差が生じ% VTのアンバランスな変動が発生す
る。In this state, bias imbalance of the differential pair hardly occurs. However, when the drive clock is interrupted, switches 7 and 8 and switches 8 and 9 are stopped so that when one is ON, the other is always OFF, so the inverting input terminal 16 is open in terms of DC in any case. Become. In this case, the potential of the inverting input terminal 16 converges to a value determined by the junction leak currents in the switches 7 and 8 in the long term, and becomes a potential different from that of the non-inverting input terminal 17. Therefore, a large difference occurs in the biases of the transistors constituting the differential pair, resulting in unbalanced fluctuations in %VT.
本発明の目的は、以上の変動を防止することにある。An object of the present invention is to prevent the above fluctuations.
本発明では、スイッチトキャパシタ回路の駆動クロック
の有無を検出する手段を従来の回路に追加し、アナログ
スイッチを用いて、駆動クロックが検出されない時だけ
演算増幅器の反転入力端子を出力端子と短絡する。これ
によって演算増幅器の差動対トランジスタのバイアス差
を無くし、■?のアンバランスな変動による出力オフセ
ット電圧の増大を防止している。In the present invention, a means for detecting the presence or absence of a driving clock for the switched capacitor circuit is added to the conventional circuit, and an analog switch is used to short-circuit the inverting input terminal of the operational amplifier to the output terminal only when the driving clock is not detected. This eliminates the bias difference between the differential pair transistors of the operational amplifier, and ■? This prevents an increase in the output offset voltage due to unbalanced fluctuations in the output voltage.
次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described using the drawings.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。ア
ナログスイッチ18及び、クロック検出器19が追加さ
れている以外は、第4図の回路と同じである。本発明で
は、クロック検出器19で、スイッチトキャバシタ回路
の駆動りμツクφ1またはφ2の有無を判定し、駆動ク
ロックが無い場合には、アナログスイッチ18を閉じる
。これによって、演算増幅器15では、差動対トランジ
スタのバイアスに差がなくなりVTのアンバランスな変
動による出力オフセット電圧の増大が生じない。クロッ
ク検出器19の具体的な実施例を第2図に示す。第3図
では、駆動クロックφ1.φ2が動作中は、スイッチ2
3,24及びコンデンサ25を介して電荷が常にコンデ
ンサ26に補充されるので、抵抗27の抵抗値が十分大
きければ、インバータ28の入力端子は、インバータの
スレッショルドレベルを越える電位となり、出力20が
“0”レベルになる。一方、駆動クロックが途絶えると
、コンデンサ26にたまった電荷が抵抗27を通して放
電されるので、インバータ280入力電圧が下り、出力
端子20が“1″レベルになる。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. The circuit is the same as the one shown in FIG. 4, except that an analog switch 18 and a clock detector 19 are added. In the present invention, the clock detector 19 determines whether there is a driving clock φ1 or φ2 for the switched capacitor circuit, and if there is no driving clock, the analog switch 18 is closed. As a result, in the operational amplifier 15, there is no difference in bias between the differential pair transistors, and an increase in output offset voltage due to unbalanced fluctuations in VT does not occur. A concrete example of the clock detector 19 is shown in FIG. In FIG. 3, drive clock φ1. When φ2 is operating, switch 2
3, 24 and the capacitor 25, so if the resistance value of the resistor 27 is sufficiently large, the input terminal of the inverter 28 will have a potential exceeding the threshold level of the inverter, and the output 20 will become " It becomes 0” level. On the other hand, when the driving clock is interrupted, the charge accumulated in the capacitor 26 is discharged through the resistor 27, so the input voltage of the inverter 280 decreases and the output terminal 20 becomes the "1" level.
以上により、駆動クロックの有無が判定される。Through the above steps, the presence or absence of the drive clock is determined.
第3図に、クロック検出器の他の具体例を示す。FIG. 3 shows another specific example of the clock detector.
第3図において、クロックφ1がインバータ29を介し
て入力されると、コンデンサC1,トランジスタ30.
31により交流分が整流され、コンデンサC8に電荷が
蓄積される。抵抗27の抵抗値が十分大きければ、イン
バータ280入力電圧はインバータのスレッショルド電
圧以上となり、出力端子2.0が“0”レベルになる。In FIG. 3, when clock φ1 is inputted via inverter 29, capacitor C1, transistor 30 .
31 rectifies the alternating current component, and charges are accumulated in the capacitor C8. If the resistance value of the resistor 27 is sufficiently large, the input voltage to the inverter 280 will exceed the threshold voltage of the inverter, and the output terminal 2.0 will be at the "0" level.
一方、駆動クロックが停止すると、コンデンサ27の電
荷が抵抗Rを介して放電され、インバータ28の入力電
圧が下るため、出力端子20が“1”レベルになる。以
上により駆動クロックの有無が判定される。第3図の回
路は第2図の回路と異り、入力クロックは1相のみでよ
い。クロック検出器としては、第2図、第3図の回路の
他にも数多くの構成法が実現可能である。しかし、オフ
セット変動防止回路としては、どの回路構成を用いても
、本発明の特許請求の範囲に含まれることは明白である
。On the other hand, when the driving clock stops, the charge in the capacitor 27 is discharged through the resistor R, and the input voltage of the inverter 28 drops, so that the output terminal 20 becomes the "1" level. The presence or absence of the drive clock is determined through the above steps. The circuit of FIG. 3 differs from the circuit of FIG. 2 in that only one phase of input clock is required. In addition to the circuits shown in FIGS. 2 and 3, many other configurations are possible for the clock detector. However, it is clear that any circuit configuration used as the offset fluctuation prevention circuit is within the scope of the claims of the present invention.
以上説明した様に、本発明を使用すれば、駆動クロック
が無い時においても、演算増幅器の差動対トランジスタ
のバイアスを等しく保つことができるので% VTのア
ンバランスの経時変化力発生しない。したがって、演算
増幅器の出力オフセットの増大が防止できる。故に、電
源がLSIに加わっている場合においても、駆動りQ−
)りを止めることができるので、バッテリーセービング
によ ゛る消費電流の低減が実現できる。As explained above, by using the present invention, even when there is no driving clock, the biases of the differential pair transistors of the operational amplifier can be kept equal, so that unbalanced power of % VT that changes over time does not occur. Therefore, an increase in the output offset of the operational amplifier can be prevented. Therefore, even when power is applied to the LSI, the driving Q-
), it is possible to reduce current consumption through battery saving.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の実施例で使用するクロック検出器を示す回路図
、第3図は本発明の実施例で用いるクロック検出器の回
路図、第4図は従来例の回路図である。
1・・・・・・入力端子、2・・・・・・出力端子、3
・・・・・・アナロググランド、4,5,6,7,8,
9,10゜11・・・・・・アナログスイッチ、12,
13,14・・・・・・コンデンサ、15・・・・・・
演算増幅器、16・・・・・・反転入力端子、17・・
・・・・非反転入力端子、18・・・・・・アナログス
イッチ、19・・・・・・クロック検出回路、20・・
・・・・クロック検出回路出力端子、21.22・・・
・・・クロック入力端子、23,24・・・・・・アナ
ログスイッチ、25.26・・・・・・コンデンサ、2
7・・・・・・抵[28,29・・・・・・インバータ
、30.31・・・・・・Nチャンネルトランジスタ。
代理人 弁理士 内 原 音
駅 今Fig. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing a clock detector used in the embodiment of the invention, and Fig. 3 is a circuit diagram showing the clock detector used in the embodiment of the invention. Circuit diagram: FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional example. 1...Input terminal, 2...Output terminal, 3
...Analog ground, 4, 5, 6, 7, 8,
9,10゜11...Analog switch, 12,
13, 14... Capacitor, 15...
Operational amplifier, 16... Inverting input terminal, 17...
...Non-inverting input terminal, 18...Analog switch, 19...Clock detection circuit, 20...
...Clock detection circuit output terminal, 21.22...
... Clock input terminal, 23, 24 ... Analog switch, 25.26 ... Capacitor, 2
7... Resistor [28, 29... Inverter, 30.31... N-channel transistor. Agent Patent Attorney Uchihara Oneki Now
Claims (1)
ャパシタ回路の駆動クロックの有無を検出するクロック
検出器と、前記スイッチトキャパシタ回路を構成する演
算増幅器の出力端子と反転入力端子間にアナログスイッ
チを有し、前記クロック検出器で前記駆動クロックが途
絶した事を検出すると前記アナログスイッチを閉じ、前
記演算増幅器の出力端子と反転入力端子を短絡すること
を特徴とするオフセット変動防止回路。The switched capacitor circuit includes a clock detector for detecting the presence or absence of a driving clock for the switched capacitor circuit, and an analog switch between an output terminal and an inverting input terminal of an operational amplifier constituting the switched capacitor circuit, and the clock detector The offset fluctuation prevention circuit is characterized in that when it detects that the driving clock is interrupted, the analog switch is closed to short-circuit the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63036842A JPH01212111A (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Off-set fluctuation preventing circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63036842A JPH01212111A (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Off-set fluctuation preventing circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01212111A true JPH01212111A (en) | 1989-08-25 |
Family
ID=12481012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63036842A Pending JPH01212111A (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Off-set fluctuation preventing circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01212111A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08204509A (en) * | 1995-01-25 | 1996-08-09 | Nec Corp | Switched capacitor circuit |
US6429719B1 (en) | 1998-11-27 | 2002-08-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Signal processing circuit for charge generation type detection device |
JP2008047997A (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Seiko Instruments Inc | Switched capacitor circuit |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63036842A patent/JPH01212111A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08204509A (en) * | 1995-01-25 | 1996-08-09 | Nec Corp | Switched capacitor circuit |
US6429719B1 (en) | 1998-11-27 | 2002-08-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Signal processing circuit for charge generation type detection device |
JP2008047997A (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Seiko Instruments Inc | Switched capacitor circuit |
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