JPH10145148A - 負帰還回路 - Google Patents

負帰還回路

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JPH10145148A
JPH10145148A JP29901596A JP29901596A JPH10145148A JP H10145148 A JPH10145148 A JP H10145148A JP 29901596 A JP29901596 A JP 29901596A JP 29901596 A JP29901596 A JP 29901596A JP H10145148 A JPH10145148 A JP H10145148A
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JP
Japan
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voltage
electrodes
drain
drain electrodes
fet
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Application number
JP29901596A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Sekimoto
康彦 関本
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相余裕を改善した降圧回路を提供する。 【解決手段】 各ソース電極S1〜S5と各ドレイン電
極D1〜D8との間は、ポリシリコンパターンPSで接
続され、それらの間にはゲート電極G1〜G9が形成さ
れる。また、ドレイン電極D1,D2の間にはコンデン
サC1が形成される。同様に、ドレイン電極D3,D4
の間、ドレイン電極D5,D6の間、ドレイン電極D
7,D8の間にコンデンサC2〜C4が各々形成され
る。このため、各コンデンサC1〜C4と各ゲートG1
〜G9の配線距離を短くすることができる。このため、
ミラー容量を構成するコンデンサC1〜C4とゲート電
極G1〜G9の配線距離を短くなる。これにより、信号
の遅延時間を減少させ、降圧回路の位相余裕を改善する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LSIに好適な負
帰還回路に関する。
【0002】
【従来の技術】集積回路の高密度化・高速化に伴い、サ
ブミクロンプロセスが採用されつつある。サブミクロン
プロセスにあっては、より微細なパターンをウエハ上に
形成するため、酸化膜の耐圧が低くなる。このため、サ
ブミクロンプロセスを用いて作成されたLSIの電源電
圧は通常3.3Vに制限される。一方、実際の製品にお
いては、5Vの電源電圧を用いているLSIが多い。そ
こで、酸化膜厚をI/o部では厚くし、内部回路ではサ
ブミクロンプロセスで用いられる厚さとするLSIが開
発されている。
【0003】この場合には、I/o部では5Vの電源電
圧が、内部回路では3.3Vの電源電圧が用いられる。
これでは、電源が2系統必要となるので降圧回路をLS
Iの内部に設けて、外部からは5Vの電源電圧を給電す
るようにしている。
【0004】ここで、従来の降圧回路を図面を用いて説
明する。図3は、従来の降圧回路の回路図である。図に
おいて、オペアンプ1の出力端子は、PMOSで構成さ
れるFET2のゲートに接続される。このFET2のソ
ースには5Vの電源電圧Vccが給電され、また、その
ドレインは内部回路3と接続される。このため、FET
2は内部回路3に給電を行うドライバとして機能し、F
ET2のドレイン電圧VDLは内部回路3の電源電圧とし
て用いられる。
【0005】また、FET2のドレイン電圧VDLは抵抗
R1と抵抗R2で分圧されて、オペアンプ1の正入力端
子にフィードバックされる。一方、オペアンプ1の負入
力端子には、基準電圧Vrefが供給される。このため、
正入力端子の電圧が基準電圧Vrefを上回ればオペアン
プ1の出力電圧が上昇しFET2がオフ状態なる。この
ため、FET2のドレイン電圧VDLが下降する。一方、
正入力端子の電圧が基準電圧Vrefを下回ればオペアン
プ1の出力電圧が下降しFET2がオン状態なる。この
ため、FET2のドレイン電圧VDLが上昇する。このよ
うに、降圧回路はオペアンプ1とFET2が直列結合し
た負帰還増幅器として構成されるため、ドレイン電圧V
DLは安定した電圧となる。なお、抵抗R1の値を8K
Ω、抵抗R2の値を25KΩ、基準電圧Vrefを2.5
Vに設定すれば、ドレイン電圧VDLを3.3Vにでき
る。
【0006】ところで、負帰還増幅器では出力が入力に
フィードバックされるため、発振し易くなる。図4は上
述した降圧回路のボード線図である。この場合のゲイン
−周波数特性は、オペアンプ1の特性であるG01とF
ET2の特性であるG02の和G01+G02として表
される。また、位相−周波数特性も同様に、θ01とθ
02の和θ01+θ02として表すことができる。この
ボード線図から、位相余裕がほとんどなく、発振し易い
状態であることがことが判る。
【0007】そこで、この系を安定させるために、位相
補償回路が用いられる。位相補償回路には各種の方式が
あるが、LSIではサイズ的に最も小さくなるミラー補
償がよく用いられる。図3に示したコンデンサCがミラ
ー補償回路に相当する。この場合、コンデンサCはFE
T2のゲート−ドレイン間に接続され、ミラー容量を構
成する。これによって、電源電圧VDLの変動と同相の変
化をFET2のゲートに加えることができる。この場合
には、電源電圧VDLが下がると同時にゲート電圧が下が
り、逆に、電源電圧VDLが上がるとゲート電圧が上が
る。したがって、ミラー容量を構成するコンデンサCに
よって、フィードフォワードの補償が行われ、系の発振
が防止される。
【0008】ここで、内部回路3の負荷電流がIBから
Lに変化したときのゲート電圧の変化をΔVi、ドレ
イン電圧の変化をΔVoで表すと、式1,2が成り立
つ。
【数1】
【0009】
【数2】
【0010】また、式1,2より以下に示す式3が成り
立つ。
【数3】 ここで、Ccはミラー容量、CgはFETのゲート容
量、WはFETのトータルW長、LはFETのトータル
L長である。この式3からミラー容量Ccを大きくする
と、ΔVoは小さくなることが判る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、実際のLS
Iにあっては、内部回路3の規模に応じて、FET2を
構成するドレイン電極、ソース電極、およびゲート電極
の数を増やして大きな電流を給電できるようにしてい
る。この場合、コンデンサCとFET2のレイアウトパ
ターンは、例えば、図5に示すものが用いらる。図にお
いて、コンデンサCは、レイアウトパターンの右側に設
けられており、ポリシリコンで形成されるポリシリコン
パターンPSを介して各ゲート電極G1〜G9に接続さ
れている。また、コンデンサCの他方の電極Ca,Cb
は、金属を材料とするパターンM2の一部として設けら
れている。そして、コンデンサCはパターンM2を介し
てドレイン電極D1〜D5と接続されている。一方、各
ソース電極S1〜S5は、金属を材料とするパターンM
1によって相互に接続されている。
【0012】このようなレイアウトでは、コンデンサC
が右側部分に集中して設けられているので、コンデンサ
Cとゲート電極G1の間では配線距離が短いが、ゲート
電極G2,ゲート電極G3…G9の順に配線距離が次第
に長くなる。このため、ポリシリコンパターンPSの距
離に応じた抵抗がコンデンサCと各ゲート電極G1〜G
9の間で生じる。この結果、例えば、ゲート電極G9に
あっては、ドレイン電圧VDLの変化が伝達されるまでに
時間遅れが生じ、ミラー補償の効果が理論値のように得
られず降圧回路の動作が不安定になるといった問題が生
じる。
【0013】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、降圧回路の動作を安定させることを目的と
する。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、集積回路の内部に形成される負帰還回路であ
って、フィードバックループを介して出力電圧が供給さ
れると、該出力電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に
応じた制御電圧を出力する比較部と、前記制御電圧が供
給される複数のゲート電極と、前記各ゲート電極の両側
に各々隣接する複数のドレイン電極および複数のソース
電極とを有する電界効果トランジスタで構成される出力
部と、前記各ドレイン電極の間に隣接して形成され前記
各ドレイン電極と電気的に接続された複数のコンデンサ
と、前記各ソース電極を相互に接続し、電源供給を受け
る第1の配線と、前記各ドレイン電極を相互に接続し、
前記出力電圧を出力する第2の配線と、前記複数のコン
デンサと前記複数のゲート電極を相互に接続する第3の
配線とを備えることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
1.実施形態の構成 以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係わる降圧
回路の構成を説明する。本実施形態に係わる降圧回路の
回路図は図3に示す従来の降圧回路と同様であり、レイ
アウトパターンが従来のものと相違する。
【0016】図1は、本実施形態に係わる降圧回路に用
いられるコンデンサCとFET2のレイアウトパターン
を示したものである。図において、ソース電極S1〜S
5とドレイン電極D1〜D8は櫛状に配置される。例え
ば、ソース電極S2はドレイン電極D2とドレイン電極
D3に挟み込まれるように配置される。また、各ソース
電極S1〜S5は金属材料からなるパターンM1によっ
て相互に接続され、そこには、降圧回路の電源電圧Vc
c(5V)が給電される。一方、各ドレイン電極D1〜
D8は、金属材料からなるパターンM2を介して接続さ
れ、パターンM2はドレイン電圧VDLを内部回路3(図
示せず)にその電源電圧として供給する。また、これら
のソース電極S1〜S5とドレイン電極D1〜D8は、
コンタクトホールHを介して、N基板に形成されたP+
の拡散層と各々接続されている。なお、P+の拡散層は
イオン注入プロセスによって形成される。
【0017】また、各ソース電極S1〜S5と各ドレイ
ン電極D1〜D8との間は、ポリシリコンパターンPS
で接続され、×印を付した部分にゲート電極G1〜G9
が形成される。なお、ゲート電極G1〜G9の下側には
+の拡散層が設けられていない。また、ドレイン電極
D1,D2の間にはコンデンサC1が形成される。同様
に、ドレイン電極D3,D4の間、ドレイン電極D5,
D6の間、ドレイン電極D7,D8の間にコンデンサC
2〜C4が各々形成される。すなわち、一箇所に形成し
ていたコンデンサCをコンデンサC1〜C4に分割して
配置している。これにより、各コンデンサC1〜C4と
各ゲートG1〜G9の配線距離を短くすることができ
る。
【0018】このため、コンデンサC1〜C4とFET
2の等価回路は、図2に示すようになる。図2におい
て、r1,…r4はポリシリコンパターンPSによって
生じる抵抗であるが、上述したように配線距離は短くな
っているので、抵抗値は小さな値となる。
【0019】2.実施形態の動作 次に本実施形態の動作を図2を参照しつつ説明する。図
において、内部回路3の動作によってVDLが下降し、オ
ペアンプ1の正入力端子の電圧が2.5Vを下回ると、
オペアンプ1の出力電圧が下降する。これによって、F
ETはオン状態となりVDLが上昇する。すなわち、FE
Tのドレイン電圧下降→オペアンプ1の比較動作→FE
Tのゲート電圧下降→FETのドレイン電圧上昇といっ
たフィードバックループが構成される。また、FETの
ドレイン電圧上昇すると、FETのドレイン電圧上昇→
オペアンプ1の比較動作→FETのゲート電圧上昇→F
ETのドレイン電圧下降といったフィードバックループ
が構成される。この場合、信号がループを一巡するには
時間遅れが生じるが、この時間遅れはコンデンサC1〜
C4によって改善される。
【0020】また、この例にあっては、コンデンサCを
一箇所に集中して作成した場合と比較して、コンデンサ
C1〜C4と直列に介挿される抵抗r1,…r4の値は
小さくなる。したがって、抵抗による時間遅れはほとん
ど無視でき、高域周波数領域においてミラー補償を十分
行うことができる。これにより、系全体の位相余裕を改
善することができ、安定したVDLを生成することができ
る。
【0021】なお、上述した実施形態においては降圧回
路を一例として説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、出力段にFETを用いる負帰還回路にお
いて、ミラー補償を行うものであればどのようなものに
適用しても良いことは勿論である。
【0022】
【発明の効果】上述したように本発明の発明特定事項に
よれば、補償用のコンデンサを各ゲートに隣接するよう
に形成したので、配線による信号遅延をなくして負帰還
回路の位相余裕を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係わる降圧回路のレイ
アウトパターンである。
【図2】 同実施形態に係わる降圧回路の出力段の等価
回路を示す回路図である。
【図3】 従来の降圧回路の回路図ある。
【図4】 従来の降圧回路の周波数特性を示すボード線
図である。
【図5】 従来の降圧回路のレイアウトパターンであ
る。
【符号の説明】
VDL…出力電圧、Vref…基準電圧、1…オペアンプ
(比較部)、2…FET(出力部)、G1〜G9…ゲー
ト電極、D1〜D8…ドレイン電極、S1〜S5…ソー
ス電極、C1〜C4…コンデンサ、M1…パターン(第
1の配線)、M2…パターン(第2の配線)、PS…ポ
リシリコンパターン(第3の配線)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集積回路の内部に形成される負帰還回路
    であって、 フィードバックループを介して出力電圧が供給される
    と、該出力電圧と基準電圧とを比較し、比較結果に応じ
    た制御電圧を出力する比較部と、 前記制御電圧が供給される複数のゲート電極と、前記各
    ゲート電極の両側に各々隣接する複数のドレイン電極お
    よび複数のソース電極とを有する電界効果トランジスタ
    で構成される出力部と、 前記各ドレイン電極の間に隣接して形成され前記各ドレ
    イン電極と電気的に接続された複数のコンデンサと、 前記各ソース電極を相互に接続し、電源供給を受ける第
    1の配線と、 前記各ドレイン電極を相互に接続し、前記出力電圧を出
    力する第2の配線と、 前記複数のコンデンサと前記複数のゲート電極を相互に
    接続する第3の配線と、 を備えたことを特徴とする負帰還回路。
JP29901596A 1996-11-11 1996-11-11 負帰還回路 Pending JPH10145148A (ja)

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JP29901596A JPH10145148A (ja) 1996-11-11 1996-11-11 負帰還回路

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JP29901596A JPH10145148A (ja) 1996-11-11 1996-11-11 負帰還回路

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JPH10145148A true JPH10145148A (ja) 1998-05-29

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JP29901596A Pending JPH10145148A (ja) 1996-11-11 1996-11-11 負帰還回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004509533A (ja) * 2000-09-15 2004-03-25 アセロス コミュニケーションズ インク. 集積されたパワー増幅器を有するcmosトランシーバ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004509533A (ja) * 2000-09-15 2004-03-25 アセロス コミュニケーションズ インク. 集積されたパワー増幅器を有するcmosトランシーバ

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