JPH06196633A - 演算増巾器 - Google Patents

演算増巾器

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Publication number
JPH06196633A
JPH06196633A JP5184036A JP18403693A JPH06196633A JP H06196633 A JPH06196633 A JP H06196633A JP 5184036 A JP5184036 A JP 5184036A JP 18403693 A JP18403693 A JP 18403693A JP H06196633 A JPH06196633 A JP H06196633A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
resistors
operational amplifier
mirror circuit
current mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5184036A
Other languages
English (en)
Inventor
Ferdinando Lari
フェルディナンド・ラーリ
Pietro Erratico
ピエトロ・エラーティコ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SGS THOMSON MICROELECTRONICS
STMicroelectronics SRL
Original Assignee
SGS THOMSON MICROELECTRONICS
SGS Thomson Microelectronics SRL
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Filing date
Publication date
Application filed by SGS THOMSON MICROELECTRONICS, SGS Thomson Microelectronics SRL filed Critical SGS THOMSON MICROELECTRONICS
Publication of JPH06196633A publication Critical patent/JPH06196633A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3211Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in differential amplifiers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 増巾器集積回路上の占有面積を最小にする。 【構成】 縮退抵抗R9,R10はエピタキシャル・ウ
ェル内に実施され、このウェルが寄生ダイオードD1,
D2に関連付けられ、そして各ダイオードD1,D2が
対応する縮退抵抗R9,R10とそれぞれ並列に接続さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、一対の縮退抵抗が設
けられたカレント・ミラー回路を含む差動セル・トラン
スコンダクタ入力段及び前記カレント・ミラー回路中の
トランジスタによって直接駆動される利得段を備えた型
式の演算増巾器に関するものである。
【0002】上述した型式の演算増巾器の構成は、通
常、利得段の後に接続されて信号入力端子の1つに帰還
接続された出力バッファによって完成される。
【0003】
【従来の技術】周知のように、この発明の特定応用分野
では、増巾器入力段の性能を最適にしようとする要求が
ある。この目的を達成するため、2個のいわゆる縮退抵
抗が通常、設けられ、これら縮退抵抗は入力段に組み込
まれたカレント・ミラー回路の対応する入力脚及び出力
脚とそれぞれ関連付けられる。
【0004】カレント・ミラー回路は、正常動作では、
各縮退抵抗の両端間に約200mVの電圧を発生するサ
イズにされ、そのため利得段を駆動するトランジスタの
コレクタ/エミッタ電圧が約1.2Vの値に保持され、
これによりトランジスタが飽和されるのを防止する。
【0005】しかしながら、電源電圧の落ち込みが急に
発生する場合のような或る種の特定動作状態では、入力
段に組み込まれたトランジスタのnpn接合又はpnp
接合に“ブレイクダウン”が現れることが起こり得る。
【0006】これは大きなブレイク電流を生じ、この電
流はカレント・ミラー回路に伝播して利得段を駆動する
トランジスタを飽和させる。利得段は、通常、ダーリン
トン構成に接続された一対のトランジスタを備えてい
る。
【0007】もしこの利得段が全導通状態に駆動される
ならば、これは出力バッファを負の電源電圧値例えばグ
ランド電位値に近い電位まで駆動する。
【0008】もし演算増巾器がその大部分の場合のよう
に出力端子と反転入力端子の間に帰還接続部を含むなら
ば、この入力もグランド電位値に近い電位に駆動され、
これによりブレイクダウン電流を保持する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】これらは全てデバイス
の実際のラッチアップ状態になり、このデバイスはもは
やラッチアップ状態から離れられない。そのような重大
な欠点を避けるために、従来技術は縮退抵抗の1個すな
わちカレント・ミラー回路の入力脚に関連した抵抗と並
列にダイオードを接続することを提案した。実際には、
このダイオードは、ベースがコレクタに短絡され且つ前
記抵抗の一端とグランドの間に接続されたnpnトラン
ジスタによって形成される。
【0010】幾つかの方法では利点も有り且つ事実上そ
の目的を達成するが、この従来技術には余分な素子従っ
てそのための適当な面積が増巾器集積回路上で必要であ
る。
【0011】この発明の下記の技術的課題は、従来の解
決策での諸制限を打破するような構造上且つ機能上の特
色を持ちながら、増巾器集積回路上に占有されるべき面
積を最小にする改良された演算増巾器を提供することで
ある。
【0012】この発明が立脚する解決策は、縮退抵抗に
関連した寄生ダイオードの存在を活用することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】このアイデアに基づき、
技術的課題は、各縮退抵抗がエピタキシャル・ウェル内
に実施され、このウェルに寄生ダイオードが関連付けら
れ、そして各ダイオードが前記縮退抵抗の対応するもの
と並列に接続される演算増巾器によって解決される。
【0014】
【実施例】この発明に係る演算増巾器の特色や利点は、
添付図面に一例として示した実施例についての以下の詳
しい説明から明らかであろう。図1において、1はこの
発明を具体化した演算増巾器である。この演算増巾器1
は差動セル入力段2を備え、この入力段2は、電源Vs
に対して共通コレクタ構成に接続されたnpn型の一対
のバイポーラ・トランジスタQ3,Q4を有する。
【0015】このようなトランジスタのそれぞれのベー
スB3,B4は入力段2の入力端子である。詳しく云う
と、ベースB3は演算増巾器1の非反転入力端子(+)
になり、ベースB4は反転入力端子(−)になる。各ト
ランジスタQ3,Q4は、それぞれカレント・ミラー回
路3,4に接続されたエミッタE3,E4を有する。各
カレント・ミラー回路3,4は一対のpnpバイポーラ
・トランジスタから成り、その一方がダイオード構成で
ある。従って、第1の一対のトランジスタQ5,Q6は
カレント・ミラー回路3を形成し、そして第2の一対の
トランジスタQ7,Q8は他のカレント・ミラー回路4
を形成する。
【0016】両対のトランジスタQ5,Q6及びQ7,
Q8は、そのベースが共通に接続され且つnpnトラン
ジスタQ10のコレクタC10に接続されている。この
トランジスタQ10のエミッタは0.5kΩの抵抗R6
を介してグランドに接続されている。トランジスタQ1
0のベースB10は他のnpnトランジスタQ9のベー
スB9と共通に接続され、トランジスタQ9はトランジ
スタQ10と組み合わせてカレント・ミラー回路6を形
成する。トランジスタQ9はダイオード構成であり、そ
のベースB9とコレクタC9が共通に接続されるが、エ
ミッタE9は1kΩの抵抗R5を介してグランドに接続
されている。コレクタC9は、pnp型のバイアス用ト
ランジスタQ1のコレクタC1にも接続されている。こ
のトランジスタQ1のエミッタE1は4kΩの抵抗R1
を介して電源Vsに接続されている。
【0017】都合の良いことには、演算増巾器1の入力
段2は別なカレント・ミラー回路5を備え、その入力端
子8、出力端子9がそれぞれ非反転入力端子(+)、反
転入力端子(−)と関連付けられる。このカレント・ミ
ラー回路5は、ベースB11とB12が共通に接続され
た後に抵抗R11を介してグランドに接続されている第
1、第2のトランジスタQ11,Q12を備えている。
第2のトランジスタQ12は、入力段2の後に接続され
た利得段7をドライブするためのものである。第3のト
ランジスタQ17はトランジスタQ11,Q12にベー
ス電流を流し、そのベースB17がカレント・ミラー回
路5中の第1のトランジスタQ11のコレクタC11に
接続されている。トランジスタQ11,Q12のコレク
タC11,C12はそれぞれカレント・ミラー回路3,
4に接続されている。トランジスタQ11,Q12のエ
ミッタE11,E12は直接グランドに接続される代わ
りに、縮退抵抗R9,R10を介して接続される。これ
ら縮退抵抗はカレント・ミラー回路5の性能を最適にす
るために接続されている。
【0018】上述した利得段7はダーリントン接続され
た一対のnpn型トランジスタQ13,Q14を備え
る。一方のトランジスタQ13は、そのベースB13が
トランジスタQ12のコレクタC12に接続され、その
エミッタが18kΩの抵抗R7を介してグランドに接続
され、そしてそのコレクタが10kΩの抵抗R3を介し
て電源Vsに接続されている。他方のトランジスタQ1
4は、そのエミッタがグランドに接続され、そのコレク
タC14がコンデンサC及び0.5kΩの抵抗R4から
成る直列回路を介してトランジスタQ13のベースB1
3に接続されると共にバイアス用トランジスタQ2(2
kΩの抵抗R2を介してトランジスタQ1と並列に接続
された)にも接続されている。
【0019】上述したコレクタC14は出力バッファ1
0にも接続され、この出力バッファ10はダーリントン
接続された一対のトランジスタQ15,Q16を備え、
そのコレクタが共通に接続され且つエミッタE15,E
16が入力段2の反転入力端子(−)に、例えば前者が
20kΩの抵抗R8を介して接続されている。これらエ
ミッタは演算増巾器1の事実上出力端子Uを構成する。
【0020】入力段2に接続されたカレント・ミラー回
路5の構成に戻れば、図3のN−型エピタキシャル・ウ
ェル11内にモノリシック形態で縮退抵抗R9,R10
が実施されることに注目されたい。ウェル11は埋没層
13が部分的に間挿された半導体基板12上に形成され
る。スカッタリング法例えばnpnトランジスタQ11
及びQ12の共通ベースを形成するのに使用されたのと
同一のP型ドーパント・スカッタリング工程を使用して
縮退抵抗R9及びR10が形成される。或は、これら縮
退抵抗R9及びR10はP−型イオン・インプランテー
ション14にて形成することもできる。
【0021】これら縮退抵抗R9及びR10が組み込ま
れた半導体集積回路の拡大垂直断面図が図3に概略図で
示される。ウェル11と各縮退抵抗R9,R10の間の
N−P接合が寄生ダイオードを構成することができる。
好都合なことには、この発明によれば、この寄生ダイオ
ードはN+型コンタクト領域16及び金属層15を介し
て対応する縮退抵抗と並列に接続されている。詳しく云
えば、第1のダイオードD1(図1)は縮退抵抗R9と
並列に接続され、そして第2のダイオードD2は他の縮
退抵抗R10と並列に接続されている。
【0022】これら接続はP−N接合を事実上順バイア
スすることによって実施される。すなわち、縮退抵抗R
9及びR10を含むウェル11はこれら縮退抵抗R9及
びR10に印加される最低の電位までバイアスされる。
ダイオードD1及びD2は約200ミリボルトの電位ま
で順バイアスされる。周知のように、室温では閾値電圧
はP−N接合に対して600〜700ミリボルトであ
り、従ってこの発明で行われた接続は演算増巾器の動作
に摂動を導入しない。
【0023】本願明細書の初めの方で述べたように、電
源電圧の大きくて急な変動を含む特定の作動状態に出会
う場合に、この発明の回路構成は利得段7を駆動するト
ランジスタQ12が飽和されるのを防止できる。詳しく
云えば、そのような特定の作動状態のせいで大電流がト
ランジスタQ3,Q5及びQ6に流れるならば、抵抗R
9及びR19の両端間の電圧はウェル11にそれぞれ設
けられたダイオードD1,D2によって約600ミリボ
ルトの値にまだロックされる。このようにして、トラン
ジスタQ12の可能な飽和及び演算増巾器のラッチ・ア
ップは避けられる。
【0024】
【発明の効果】この発明によって提案された解決策は、
従来技術が示唆した方法と事実上逆の方法で技術的問題
を解決することを認めるのが重要である。事実、集積回
路中に存在するどんな寄生ダイオードもその両端を短絡
することによって月並みに消滅される。この発明によっ
て提案された解決策は、その代わり、どんな付加部品を
使用することに頼らずラッチ・アップ現象を避けなが
ら、集積回路によって占有される表面面積を最小にす
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を具体化した演算増巾器の回路図であ
る。
【図2】この発明の演算増巾器に含まれたモノリシック
集積回路の詳細を拡大して示す正面図である。
【図3】図2を線C−C沿いに切った垂直断面図であ
る。
【符号の説明】
1 演算増巾器 2 入力段 5 カレント・ミラー回路 7 利得段 11 エピタキシャル・ウェル Q12 トランジスタ R9,R10 縮退抵抗 D1,D2 寄生ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピエトロ・エラーティコ イタリア国、20100 ミラノ、ヴィア・シ スモンディ 6

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の縮退抵抗(R9,R10)が設けられたカ
    レント・ミラー回路(5)を含む差動セル・トランスコン
    ダクタ入力段(2)、及び前記カレント・ミラー回路(5)中
    のトランジスタ(Q12)によって直接駆動される利得段(7)
    を備えた型式の演算増巾器(1)において、各縮退抵抗(R
    9,R10)がエピタキシャル・ウェル内に実施され、このウ
    ェルに寄生ダイオード(D1,D2)が関連付けられ、そして
    各ダイオード(D1,D2)が前記縮退抵抗(R9,R10)の対応す
    るものと並列に接続されることを特徴とする演算増巾
    器。
  2. 【請求項2】 前記ダイオードの一方(D2)が前記トラン
    ジスタ(Q12)のエミッタ(E12)とグランドの間に接続され
    ていることを特徴とする請求項1の演算増巾器。
  3. 【請求項3】 前記エピタキシャル・ウェルはN−にド
    ープされるが、前記縮退抵抗(R9,R10)はPにドープされ
    ることを特徴とする請求項1の演算増巾器。
  4. 【請求項4】 各ダイオード(D1,D2)は前記カレント・
    ミラー回路(5)中の対応するトランジスタ(Q11,Q12)のエ
    ミッタ(E11,E12)とグランドの間に接続されるされるこ
    とを特徴とする請求項1の演算増巾器。
  5. 【請求項5】 前記ダイオード(D1,D2)は200ミリボ
    ルトの電圧に順バイアスされることを特徴とする請求項
    1の演算増巾器。
  6. 【請求項6】 前記ダイオード(D1,D2)はコンタクト領
    域(16)及び金属層(15)を介して対応する抵抗に接続され
    ることを特徴とする請求項1の演算増巾器。
JP5184036A 1992-07-31 1993-07-26 演算増巾器 Pending JPH06196633A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT92830433.6 1992-07-31
EP92830433A EP0580927B1 (en) 1992-07-31 1992-07-31 Operational amplifier
US08/099,854 US5401995A (en) 1992-07-31 1993-07-30 Circuit with diode-protected emitter resistors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06196633A true JPH06196633A (ja) 1994-07-15

Family

ID=26132568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5184036A Pending JPH06196633A (ja) 1992-07-31 1993-07-26 演算増巾器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5401995A (ja)
EP (1) EP0580927B1 (ja)
JP (1) JPH06196633A (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0580927A1 (en) 1994-02-02
US5401995A (en) 1995-03-28
EP0580927B1 (en) 1997-03-05

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