JPH02114308A - 定電圧発生回路 - Google Patents
定電圧発生回路Info
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- JPH02114308A JPH02114308A JP63268596A JP26859688A JPH02114308A JP H02114308 A JPH02114308 A JP H02114308A JP 63268596 A JP63268596 A JP 63268596A JP 26859688 A JP26859688 A JP 26859688A JP H02114308 A JPH02114308 A JP H02114308A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に関し、特に半導体集積回路に搭載
される出力変動の温度依存性が極めて低い定電圧発生回
路の回路構成に関する。
される出力変動の温度依存性が極めて低い定電圧発生回
路の回路構成に関する。
従来この種の回路はΔvT型定型圧電圧発生回路ばれ、
第3図に一例を示すように、互いに閾値電圧の異なる一
対のNチャネルMOS型出電界効果トランジスター(以
下MOSFETと略称する)301及び302により構
成される差動入力部312と、この差動入力部312の
出力を増幅する少なくとも一段の増幅部313(第3図
では、MOSFET306及び307で構成される1段
インバータ)と、これら差動入力部312及び増幅部3
13とカレントミラー構成で接続される定電流発生部3
14(第3図では、MOSFET30B及び309で構
成される)から成り、差動入力部312の正転入力であ
るMOSFET302のゲート電極が接地され、差動入
力部312のMOSFET301,302の基板電位は
自分自身のソース電位であるノード310の電位になっ
ている。
第3図に一例を示すように、互いに閾値電圧の異なる一
対のNチャネルMOS型出電界効果トランジスター(以
下MOSFETと略称する)301及び302により構
成される差動入力部312と、この差動入力部312の
出力を増幅する少なくとも一段の増幅部313(第3図
では、MOSFET306及び307で構成される1段
インバータ)と、これら差動入力部312及び増幅部3
13とカレントミラー構成で接続される定電流発生部3
14(第3図では、MOSFET30B及び309で構
成される)から成り、差動入力部312の正転入力であ
るMOSFET302のゲート電極が接地され、差動入
力部312のMOSFET301,302の基板電位は
自分自身のソース電位であるノード310の電位になっ
ている。
尚、第3図中MO3FET303,306,308はP
チャネルMOSFET、残りのMOS F E Tは全
てNチャネルMOSFETであり、PチャネルMO3F
ETの基板電位は全て電源電圧に接続され、Nチャネル
MOSFETの基板電位はMOSFET301,302
を除いて全て接地さhている。
チャネルMOSFET、残りのMOS F E Tは全
てNチャネルMOSFETであり、PチャネルMO3F
ETの基板電位は全て電源電圧に接続され、Nチャネル
MOSFETの基板電位はMOSFET301,302
を除いて全て接地さhている。
但し、MOSFET302は本従来技術例ではゲートソ
ース間電圧が負になるため、その状態で飽和領域動作す
るデイプリージョンタイプでなければならない。又、一
般には出力ノード311と反転入力ノード301の間に
は、トリミング回路と呼ばれる出力電圧調整回路が設け
られるが、本発明とは直接関係がないので省略している
。
ース間電圧が負になるため、その状態で飽和領域動作す
るデイプリージョンタイプでなければならない。又、一
般には出力ノード311と反転入力ノード301の間に
は、トリミング回路と呼ばれる出力電圧調整回路が設け
られるが、本発明とは直接関係がないので省略している
。
回路動作の概要は、次の通りである。
反転入力のMOSFET301に出力ノード311が入
力されているので負帰還がかかり、出力ノード311に
はMOSFET301及び302に流れるドレイン電流
比がトランジスター303及び304のチャネル領域の
W/L比と同じになるような電圧が現われる。この際、
差動入力部312のMOSFET301,302の基板
電位が自分自身のソース電位であるノード310の電位
になっているので、温度変化等により各トランジスター
の動作条件が変化しても基板−ソース間電圧が変化しな
いので、閾値電圧の基板−ソース間電圧依存性による閾
値電圧の変化を考慮しなくて済む。
力されているので負帰還がかかり、出力ノード311に
はMOSFET301及び302に流れるドレイン電流
比がトランジスター303及び304のチャネル領域の
W/L比と同じになるような電圧が現われる。この際、
差動入力部312のMOSFET301,302の基板
電位が自分自身のソース電位であるノード310の電位
になっているので、温度変化等により各トランジスター
の動作条件が変化しても基板−ソース間電圧が変化しな
いので、閾値電圧の基板−ソース間電圧依存性による閾
値電圧の変化を考慮しなくて済む。
上述した従来技術では、出力電圧の電源電圧変動除去比
(以下PSRRと略称する)が大きいという欠点がある
。
(以下PSRRと略称する)が大きいという欠点がある
。
その理由を、以下に説明する。
この種の回路では、トランジスターは飽和領域で動作す
るよう設計されているので、トランジスターのドレイン
電流IDは、 で表わされるものと考えて良い。但し、μは移動度、C
1は単位面積当りのゲート容量、L及びWはそれぞれチ
ャネル長及びチャネル幅、v03はゲートソース間電圧
、vT閾値電圧である。
るよう設計されているので、トランジスターのドレイン
電流IDは、 で表わされるものと考えて良い。但し、μは移動度、C
1は単位面積当りのゲート容量、L及びWはそれぞれチ
ャネル長及びチャネル幅、v03はゲートソース間電圧
、vT閾値電圧である。
今、各トランジスターのμ* L+ We Inn v
、、。
、、。
v−rを、それぞれのトランジスタ一番号の最下位桁と
同じ添字で示す(即ち、例えばμmはトランジスター3
01の移動度を示す)ものとする。
同じ添字で示す(即ち、例えばμmはトランジスター3
01の移動度を示す)ものとする。
MO3FET301及び302のドレイン電流は、(1
)式からそれぞれ と表わされるから、出力v0の変化Δv0はと表わされ
る。これら(2)、 (3)式をV。Sについて解いて ΔT ΔT ΔT ΔVTI ΔvT□ ΔT ΔT であるから、温度がΔT変化した時、VOSがΔv0゜
変化したとすると、 となる。
)式からそれぞれ と表わされるから、出力v0の変化Δv0はと表わされ
る。これら(2)、 (3)式をV。Sについて解いて ΔT ΔT ΔT ΔVTI ΔvT□ ΔT ΔT であるから、温度がΔT変化した時、VOSがΔv0゜
変化したとすると、 となる。
MOSFET303及び304のチャンネル領域のW/
L比がp : q、MOSFET309及び305のチ
ャンネル領域のW/L比が1:α、即ち であるとすると、 となる。この時 roe ΔT /’I ΔT I Vas
e VT* l ΔT・・・・・・ a9 であるから、結局(8)式の出力v0の変化Δv0は、
入力段MOSFET301,302及び、電流源MOS
FET309の閾値電圧並びに移動度の温度変動によっ
て決まるといえる。
L比がp : q、MOSFET309及び305のチ
ャンネル領域のW/L比が1:α、即ち であるとすると、 となる。この時 roe ΔT /’I ΔT I Vas
e VT* l ΔT・・・・・・ a9 であるから、結局(8)式の出力v0の変化Δv0は、
入力段MOSFET301,302及び、電流源MOS
FET309の閾値電圧並びに移動度の温度変動によっ
て決まるといえる。
今、トランジスターパラメータの一例を(8)式に代入
して出力Voの変化ΔVoを計算するとだから IDI ΔT αPIDI p+q ΔT ID2 ΔT αqI+n 1)十(1 ΔT IDI ΔT となる。
して出力Voの変化ΔVoを計算するとだから IDI ΔT αPIDI p+q ΔT ID2 ΔT αqI+n 1)十(1 ΔT IDI ΔT となる。
従って、出力V。の変化Δvoが零になるように差動入
力段MOSFET301,302のドレイン電流比p、
qを最適に設計する為に、p、qがアンバランスになり
PSRRが劣化スる。
力段MOSFET301,302のドレイン電流比p、
qを最適に設計する為に、p、qがアンバランスになり
PSRRが劣化スる。
更に、p、qを最適に設計して出力の温度変動を零にし
ても、実際には各パラメータの誤差が±10%程度ある
から、結果として支配項である閾値電圧の温度変動率の
誤差から±0.lX10−3のオーダーの出力変動が現
われる。
ても、実際には各パラメータの誤差が±10%程度ある
から、結果として支配項である閾値電圧の温度変動率の
誤差から±0.lX10−3のオーダーの出力変動が現
われる。
本発明の定電圧発生回路は、その基板電位が特定固定電
位に接続された互いに閾値電圧の異なる一対のMOSF
ETにより構成される差動入力部と、当該差動入力部の
出力を増幅する少なくとも一段の増幅部と、これら差動
入力部及び増幅部とカレントミラー構成で接続される定
電流発生部から成り、この差動入力部の正転入力が固定
電位点に接続され、且つ、差動入力部のMOSFETの
ドレイン電流の比が1=1であることを構成要件とする
。
位に接続された互いに閾値電圧の異なる一対のMOSF
ETにより構成される差動入力部と、当該差動入力部の
出力を増幅する少なくとも一段の増幅部と、これら差動
入力部及び増幅部とカレントミラー構成で接続される定
電流発生部から成り、この差動入力部の正転入力が固定
電位点に接続され、且つ、差動入力部のMOSFETの
ドレイン電流の比が1=1であることを構成要件とする
。
即ち、本発明では、温度変化によって基板−ソース間電
圧が変化する為、閾値電圧の基板−ソース間電圧依存性
による閾値電圧変化が起こるが、この基板−ソース間電
圧変化による閾値電圧変化が、温度変化による閾値電圧
変化を打ち消す方向に働くので、出力の温度変動を差動
入力部のドレイン電流比のアンバランスで補償する必要
がないという利点を有する。
圧が変化する為、閾値電圧の基板−ソース間電圧依存性
による閾値電圧変化が起こるが、この基板−ソース間電
圧変化による閾値電圧変化が、温度変化による閾値電圧
変化を打ち消す方向に働くので、出力の温度変動を差動
入力部のドレイン電流比のアンバランスで補償する必要
がないという利点を有する。
以下、図面に従って本発明をより詳細に説明する。
第1図(a)は、本発明の一実施例を示す回路図である
。
。
本実施例は、差動入力部がエンハンスメント、及びデイ
プリージョンタイプNチャネルMO3FET101.1
02により構成され、基板電位は接地されている。尚、
第1図中MOSFET103,104゜106.108
はPチャネルMOSFETで、残りのトランジスターは
全てNチャネルMOSFETである。又、PチャネルM
O3FETの基板電位は全て電源電圧に接続され、Nチ
ャネルMOSFETの基板電位は全て接地されている。
プリージョンタイプNチャネルMO3FET101.1
02により構成され、基板電位は接地されている。尚、
第1図中MOSFET103,104゜106.108
はPチャネルMOSFETで、残りのトランジスターは
全てNチャネルMOSFETである。又、PチャネルM
O3FETの基板電位は全て電源電圧に接続され、Nチ
ャネルMOSFETの基板電位は全て接地されている。
従来技術を示した第3図の大きな違いは、差動入力部の
MOSFETI O1,102の基板電位が自分自身の
ソース電位ではなく接地になっていることである。
MOSFETI O1,102の基板電位が自分自身の
ソース電位ではなく接地になっていることである。
その為、温度変化によるMOSFET102のゲートソ
ース間の電圧の変化は、MOSFET102のゲートが
接地されているのでノード110の変化となり、結局M
OSFETIO1及び102の基板−ソース間電圧変化
となる。
ース間の電圧の変化は、MOSFET102のゲートが
接地されているのでノード110の変化となり、結局M
OSFETIO1及び102の基板−ソース間電圧変化
となる。
今、MOSFET101及び102の閾値電圧の基板−
ソース間電圧依存係数をそれぞれに1、及びに2とする
と、(6)、 (7)式から・・・・・・ 0η ・・・・・・ αね と表わされるから、出力■。の変化Δ■。はΔT ΔT ΔT ΔT 1十に2 ΔT となる。
ソース間電圧依存係数をそれぞれに1、及びに2とする
と、(6)、 (7)式から・・・・・・ 0η ・・・・・・ αね と表わされるから、出力■。の変化Δ■。はΔT ΔT ΔT ΔT 1十に2 ΔT となる。
従って、本発明は従来技術に比べMOSFET101及
び102の閾値電圧の温度変化率の差が、基板−ソース
間電圧依存係数の関わる項(1+Kl)/(1+に2)
の分だけ小さくなる。従来技術の項で一例として使った
MOSFETでは、 K、=0.3 ・・・・・・ (2
+)K2=0.15 ・・・・・・
(21)なので (1+に+) / (1+に2) = 1.13≧1
・・・・・・ ■となり、式θωから出力電圧の温度
変化率は、Δv0 = −1,2x 10−”+1.02X 10−3ΔT と表わされる。
び102の閾値電圧の温度変化率の差が、基板−ソース
間電圧依存係数の関わる項(1+Kl)/(1+に2)
の分だけ小さくなる。従来技術の項で一例として使った
MOSFETでは、 K、=0.3 ・・・・・・ (2
+)K2=0.15 ・・・・・・
(21)なので (1+に+) / (1+に2) = 1.13≧1
・・・・・・ ■となり、式θωから出力電圧の温度
変化率は、Δv0 = −1,2x 10−”+1.02X 10−3ΔT と表わされる。
従って、閾値電圧の温度変化率の差が従来技術より小さ
くなるのでp、qを、1:1に設計しても出力電圧の温
度変化率は従来技術と同じ程度で、しかも差動入力段を
バランスさせたことにより回路のPSRRは向上する。
くなるのでp、qを、1:1に設計しても出力電圧の温
度変化率は従来技術と同じ程度で、しかも差動入力段を
バランスさせたことにより回路のPSRRは向上する。
第1図(b)に差動入力段をバランスさせた場合とそう
でない場合のPSRRを比較して示す。
でない場合のPSRRを比較して示す。
第1図(b)中曲線112が差動入力段を3:2程度に
した場合であり、曲線113が1:1にした場合である
が、両者で大きな差があることがわかる。
した場合であり、曲線113が1:1にした場合である
が、両者で大きな差があることがわかる。
もっとも、これは−例にすぎないので使用するデバイス
によって効果の度合が変わるのは勿論である。
によって効果の度合が変わるのは勿論である。
又、差動入力段のMOSFETのチャンネル領域のW/
L比はレイアウト上回じほうが有利であるが、回路上は
回路動作を満足するものであれば異なってもかまわない
。
L比はレイアウト上回じほうが有利であるが、回路上は
回路動作を満足するものであれば異なってもかまわない
。
第2図は、本発明の他の実施例を示す回路図である。
本実施例は、差動入力部がエンハンスメント、及びデイ
プリージョンタイプPチャネルMO3FET201,2
02により構成さh、基板電位は電源電圧に接続されて
いる。
プリージョンタイプPチャネルMO3FET201,2
02により構成さh、基板電位は電源電圧に接続されて
いる。
動作原理は、第1図の実施例と同様なので説明は省略す
る。
る。
尚、第2図中MOSFET203,204,206゜2
08はNチャネルMOSFETで、残りのMOSFET
は全てPチャネルMOSFETである。
08はNチャネルMOSFETで、残りのMOSFET
は全てPチャネルMOSFETである。
又、PチャネルMOSFETの基板電位は全て電源電圧
に接続され、NチャネルMOSFETの基板電位は全て
接地されている。
に接続され、NチャネルMOSFETの基板電位は全て
接地されている。
以上、第1図及び第2図の実施例では、差動入力部がエ
ンハンスメント、及ヒティフリーションタイプであり、
基板電位は接地、又は電源電圧にしているが、本発明は
、これらに限定されるものではないことはいうまでもな
い。
ンハンスメント、及ヒティフリーションタイプであり、
基板電位は接地、又は電源電圧にしているが、本発明は
、これらに限定されるものではないことはいうまでもな
い。
以上説明したように、本発明では温度変化によって基板
−ソース間電圧が変化する為、閾値電圧の基板−ソース
間電圧依存性による閾値電圧変化が起こるが、この基板
−ソース間電圧変化による閾値電圧変化が、温度変化に
よる閾値電圧変化を打ち消す方向に働くので、出力の温
度変動を差動入力部のドレイン電流比のアンバランスで
[する必要がなく、差動入力部のドレイン電流比をバラ
ンスさせてPSRRを向上できる効果を有する。
−ソース間電圧が変化する為、閾値電圧の基板−ソース
間電圧依存性による閾値電圧変化が起こるが、この基板
−ソース間電圧変化による閾値電圧変化が、温度変化に
よる閾値電圧変化を打ち消す方向に働くので、出力の温
度変動を差動入力部のドレイン電流比のアンバランスで
[する必要がなく、差動入力部のドレイン電流比をバラ
ンスさせてPSRRを向上できる効果を有する。
第1図(a)は本発明の一実施例を示す回路図、第1図
(b)はその効果を示す利得と周波数との関係図、及び
第2図は本発明の他の実施例を示す回路図、第3図は従
来技術を示す回路図である。 101.102,105,107,109,203゜2
04.206,208,301,302,305゜30
7.309・・・・・・NチャネルMOS型電界効果ト
ランジスタ、103,104,106,108゜201
.202,205,207,209,303゜304.
306,308・・・・・・PチャネルMO3型電界効
果トランジスタ、110・・・・・・ソースノード、3
10・・・・・・基板電位ノード、111,211゜3
11・・・・・・出力ノード、112・・・・・・差動
入力段を3:2にした時のPSRR,113・・・・・
・差動入力段をl:1にした時のPSRR1312・・
・・・・差動入力部、313・・・・・・増幅部、31
4・・・・・・定電流発生部。 代理人 弁理士 内 原 晋 103、 lOd、106.70θ ・・・Pテ〒ネル
MO5型電野幼 釆は一75ジ′ペター ・出力ノード ・ソースノード 宅 ■ (α) 第1図(b) 翳 図 3θ3 、304. J6(S、 3θB・P+rネル
MO5でトラシ 第3 凹
(b)はその効果を示す利得と周波数との関係図、及び
第2図は本発明の他の実施例を示す回路図、第3図は従
来技術を示す回路図である。 101.102,105,107,109,203゜2
04.206,208,301,302,305゜30
7.309・・・・・・NチャネルMOS型電界効果ト
ランジスタ、103,104,106,108゜201
.202,205,207,209,303゜304.
306,308・・・・・・PチャネルMO3型電界効
果トランジスタ、110・・・・・・ソースノード、3
10・・・・・・基板電位ノード、111,211゜3
11・・・・・・出力ノード、112・・・・・・差動
入力段を3:2にした時のPSRR,113・・・・・
・差動入力段をl:1にした時のPSRR1312・・
・・・・差動入力部、313・・・・・・増幅部、31
4・・・・・・定電流発生部。 代理人 弁理士 内 原 晋 103、 lOd、106.70θ ・・・Pテ〒ネル
MO5型電野幼 釆は一75ジ′ペター ・出力ノード ・ソースノード 宅 ■ (α) 第1図(b) 翳 図 3θ3 、304. J6(S、 3θB・P+rネル
MO5でトラシ 第3 凹
Claims (1)
- 互いに閾値電圧の異なる一対のMOS型電界効果トラン
ジスターにより構成される差動入力部と、当該差動入力
部の出力を増幅する少なくとも一段の増幅部と、これら
差動入力部及び増幅部とカレントミラー構成で接続され
る定電流発生部とを含み、前記差動入力部の正転入力に
固定電位が与えられた定電圧発生回路において、前記差
動入力部のMOS型電界効果トランジスターの基板電位
が前記固定電位が与えられ、且つ、前記差動入力部のM
OS型電界効果トランジスターのドレイン電流の比が1
:1であることを特徴とする定電圧発生回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63268596A JPH02114308A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 定電圧発生回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63268596A JPH02114308A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 定電圧発生回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02114308A true JPH02114308A (ja) | 1990-04-26 |
Family
ID=17460729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63268596A Pending JPH02114308A (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 定電圧発生回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02114308A (ja) |
Cited By (8)
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-
1988
- 1988-10-24 JP JP63268596A patent/JPH02114308A/ja active Pending
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