JPH10173452A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH10173452A
JPH10173452A JP33604396A JP33604396A JPH10173452A JP H10173452 A JPH10173452 A JP H10173452A JP 33604396 A JP33604396 A JP 33604396A JP 33604396 A JP33604396 A JP 33604396A JP H10173452 A JPH10173452 A JP H10173452A
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JP
Japan
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operational amplifier
transistors
transistor
circuit
volume
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JP33604396A
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Inventor
Hideyuki Yamada
秀幸 山田
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミュート及びボリューム切換え時のノイズ発
生を抑制したボリューム回路を持つ半導体集積回路を提
供する。 【解決手段】 入力信号のレベルを調整して取り出す第
1の可変抵抗回路VR1と、この第1の可変抵抗回路V
R1から取り出された信号が入力される第1の演算増幅
器OP1を用いた電圧フォロアと、この電圧フォロアの
出力がレベル調整用の第2の可変抵抗回路VR2を介し
て信号入力端子に供給される第2の演算増幅器OP2を
用いた可変利得アンプとを有するボリューム回路が集積
形成された半導体集積回路において、第1の演算増幅器
OP1と第2の演算増幅器OP2を互いに隣接する位置
に配置して、ミュート及びボリューム切換え時のノイズ
発生を抑制した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ボリューム回路
等を構成する二つの演算増幅器が集積形成された半導体
集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】音声信号を扱う半導体集積回路のボリュ
ーム回路として、従来図9に示すように二つの演算増幅
器OP1,OP2を用いたものが知られている。入力信
号INは可変抵抗VR1で電圧レベルが調整され、演算
増幅器OP1を用いた電圧フォロアを介して、可変利得
アンプに入力される。可変利得アンプは、演算増幅器O
P2と、その入力抵抗となる可変抵抗VR2により構成
されている。
【0003】可変抵抗VR1,VR2は実際には、ラダ
ー抵抗とスイッチ群により構成されて、それぞれのスイ
ッチの選択により入力信号レベルの調整と利得調整が行
われる。この従来のボリューム回路では、入力信号ゼロ
(無音)時またはゼロ入力信号ミュート(消音)時、及
び電圧レベルの変化時(即ちボリューム切換え時)に、
“ボッ”というノイズが発生する。この“ボッ”音の原
因は、二つの演算増幅器OP1,OP2のオフセット電
圧の差に起因する。このことを具体的に以下に説明す
る。
【0004】図10は、図9のボリューム回路のボリュ
ーム動作時の等価回路である。演算増幅器OP1,OP
2のオフセット電圧をそれぞれ、VOF1 ,VOF2 とする
と、入力信号電圧viに対して、図10の状態で各部の
電圧電流関係は、下記数1のように表される。
【0005】
【数1】
【0006】数1から、電流を消去して出力電圧voを
求めると、下記数2のようになる。
【0007】
【数2】
【0008】数2から、vi=0の無音時は、出力電圧
voは次のようになる。
【0009】
【数3】
【0010】一方、ミュート時は、その等価回路は、可
変抵抗VR1の制御により入力信号レベルがゼロとな
り、可変抵抗VR2の制御によりここから演算増幅器O
P2の入力端子への経路は切られて、図11のようにな
る。このとき、出力電圧voは、下記数4となる。
【0011】
【数4】
【0012】数3と数4の差分、(Rf/Rs)(VOF
1−VOF2)が、無音時とミュート時の出力の差であり、
従って二つの演算増幅器OP1,OP2のオフセット電
圧の差が“ボッ”音の原因となる。また、数3の右辺が
示すように、抵抗RfとRsのボリューム調整により直
流電圧成分が変動することによる“ボッ”音が発生す
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のボ
リューム回路では、二つの演算増幅器のオフセット電圧
の差がミュートとボリューム切換え時の“ボッ”音の原
因となっていた。この発明は、上記事情を考慮してなさ
れたもので、二つの演算増幅器の特性のばらつきを効果
的に低減した半導体集積回路、特にミュートとボリュー
ム切換え時のノイズ発生を抑制したボリューム回路を有
する半導体集積回路を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明は、入力信号の
電圧レベルを調整して取り出す第1の可変抵抗手段と、
この第1の可変抵抗手段から取り出された信号が入力さ
れる第1の演算増幅器を用いた電圧フォロアと、この電
圧フォロアの出力がレベル調整用の第2の可変抵抗手段
を介して信号入力端子に供給される第2の演算増幅器を
用いた可変利得アンプとを有するボリューム回路が集積
形成された半導体集積回路において、前記第1の演算増
幅器と前記第2の演算増幅器は互いに隣接する位置に配
置されていることを特徴としている。この発明において
好ましくは、前記第1の演算増幅器の差動トランジスタ
対と前記第2の演算増幅器の差動トランジスタ対が互い
に隣接する位置に配置されていることを特徴とする。
【0015】この発明はまた、入力信号の電圧レベルを
調整して取り出す第1の可変抵抗手段と、この第1の可
変抵抗手段から取り出された信号が入力される第1の演
算増幅器を用いた電圧フォロアと、この電圧フォロアの
出力がレベル調整用の第2の可変抵抗手段を介して信号
入力端子に供給される第2の演算増幅器を用いた可変利
得アンプとを有するボリューム回路が集積形成された半
導体集積回路において、第1の列上に連続して配置され
た第1〜第4のトランジスタと、第1の列に隣接する第
2の列上にそれぞれ前記第1〜第4のトランジスタに隣
接して連続して配置された第5〜第8のトランジスタを
有し、前記第1の演算増幅器の差動トランジスタ対の一
方が第1と第7のトランジスタの並列接続により、他方
が第3と第5のトランジスタの並列接続により構成さ
れ、前記第2の演算増幅器の差動トランジスタ対の一方
が第2と第8のトランジスタの並列接続により、他方が
第4と第6のトランジスタの並列接続により構成されて
いることを特徴としている。
【0016】この発明は更に、互いに隣接する第1及び
第2の演算増幅器が集積形成された半導体集積回路にお
いて、第1の列上に連続して配置された第1〜第4のト
ランジスタと、第1の列に隣接する第2の列上にそれぞ
れ前記第1〜第4のトランジスタに隣接して連続して配
置された第5〜第8のトランジスタを有し、前記第1の
演算増幅器の差動トランジスタ対の一方が第1と第7の
トランジスタの並列接続により、他方が第3と第5のト
ランジスタの並列接続により構成され、前記第2の演算
増幅器の差動トランジスタ対の一方が第2と第8のトラ
ンジスタの並列接続により、他方が第4と第6のトラン
ジスタの並列接続により構成されていることを特徴とし
ている。
【0017】この発明によると、ボリューム回路を構成
する第1,第2の演算増幅器を隣接配置することによ
り、集積回路製造プロセスのばらつきがあったとして
も、第1,第2の演算増幅器のオフセット電圧の差が小
さい状態が得られ、従ってこれらの演算増幅器のオフセ
ット電圧の差に起因するミュート及びボリューム切換え
時のノイズ発生を抑制することができる。特に、第1,
第2の演算増幅器の差動トランジスタ対を隣接配置する
ことにより、より効果的にミュート及びボリューム切換
え時のノイズ発生を抑制することができる。
【0018】更にこの発明においては、第1の列上に連
続して配置された第1〜第4のトランジスタと、第1の
列に隣接する第2の列上に第1〜第4のトランジスタに
隣接して連続して配置された第5〜第8のトランジスタ
を用いて、2個ずつのトランジスタの並列接続によって
第1,第2の演算増幅器の差動トランジスタ対を構成す
る。この場合、並列接続する2個ずつのトランジスタの
組み合わせを、たすき掛け配置、即ち、第1の演算増幅
器については第1と第7,第3と第5のトランジスタの
並列接続とし、第2の演算増幅器については第2と第
8,第4と第6のトランジスタの並列接続とする。これ
により、隣接配置される第1及び第2の二つの演算増幅
器の差動トランジスタ対の特性のばらつきは極めて小さ
いものとなり、特にボリューム回路に適用したときに一
層効果的にミュート及びボリューム切換え時のノイズ低
減が図られる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図1は、この発明の一実施例に係
る半導体集積回路のボリューム回路部の等価回路であ
る。信号入力端子INには、入力信号レベルを減衰させ
る第1の可変抵抗回路VR1が設けられている。第1の
可変抵抗回路VR1は、入力端子INと基準電位端子V
REF の間に直列接続された抵抗R1(R11,R12,…)
とその接続ノードを選択するスイッチS1(S11,S1
2,…)を組み合わせて構成されている。スイッチS1
の選択により電圧レベルが調整された信号は、第1の演
算増幅器0P1を用いた電圧フォロアを介して第2の可
変抵抗回路VR2に供給される。
【0020】第2の可変抵抗回路VR2は、電圧フォロ
ア出力端子とボリューム回路出力端子OUTの間に直列
接続された抵抗R2(R21,R22,…)と、これらの抵
抗の接続ノードを選択するスイッチS2(S21,S22,
…)により構成されている。スイッチS2の一端は共通
に第2の演算増幅器OP2の反転入力端子に接続されて
いる。第2の演算増幅器OP2の非反転入力端子は基準
電位端子VREF に接続されている。これらの第2の可変
抵抗回路VR2と第2の演算増幅器OP2とにより、ス
イッチS2のいずれかを選択することで抵抗を選択して
利得調整ができる可変利得アンプが構成されている。第
1及び第2の可変抵抗回路VR1及びVR2内のスイッ
チSM(SM1,SM2)はいずれも、ミュート時にオ
ンされるスイッチである。
【0021】第1,第2の可変抵抗回路VR1,VR2
のスイッチS1,S2及びSMは、具体的にはCMOS
スイッチにより構成される。これらのスイッチS1,S
2及びSMのオンオフをボリューム調整信号L0〜L4
およびミュート信号Muteにより選択するためにデコ
ーダDECが設けられている。このボリューム回路は等
価的に先に説明した図9と同じであり、任意のボリュー
ム状態で図10のようになり、ミュート信号Muteが
入ったときは第1,第2の可変抵抗回路VR1,VR2
のスイッチS1,S2は全てオフ、またスイッチSMが
全てオンになって、図11の状態になる。
【0022】この実施例においては、ボリューム回路は
規格化されたセルの配置配線により構成され、その基本
レイアウトは図2のようになる。即ち、第1,第2の演
算増幅器OP1,OP2が互いに隣接して配置され、こ
れらを挟んで第1,第2の可変抵抗回路VR1,VR2
が配置され、更にその外側にデコーダDECが配置され
る。
【0023】第1,第2の演算増幅器OP1,OP2は
それぞれ、図4に示すように、差動トランジスタ対を構
成するPMOSトランジスタ(P1,P2),(P3,
P4)と、カレントミラー回路による能動負荷を構成す
るNMOSトランジスタ(N1,N2),(N3,N
4)を主体として構成される。そして、図2のレイアウ
トにおいて好ましくは、図3に示すように、各演算増幅
器OP1,OP2の差動トランジスタ対(P1,P2)
と(P3,P4)とが互いに隣接する位置に配置され
る。図3では、能動負荷のNMOSトランジスタ対(N
1,N2)と(N3,N4)も、差動トランジスタ対と
同様に隣接配置された例を示している。
【0024】この様に、二つの演算増幅器OP1,OP
2を隣接させてレイアウトすることにより、図10,図
11に示した二つの演算増幅器OP1,OP2のオフセ
ット電圧VOF1,VOF2の差は小さいものとなる。これに
より、先に数3および数4で説明した無音時とミュート
時の出力の差がほぼゼロの状態になり、従ってミュート
時に“ボッ”音が発生しない。また、ボリューム切換え
時の直流電圧成分変動がほぼゼロになり、ボリューム切
換え時の“ボッ”音も発生しない。
【0025】より好ましい実施例においては、二つの演
算増幅器OP1,OP2の差動トランジスタ対(P1,
P2),(P3,P4)は、図5に示すように、二つず
つのPMOSトランジスタ(P11,P12),(P21,P
22),(P31,P32),(P41,P42)の並列接続によ
って構成される。これらのPMOSトランジスタの組み
合わせは具体的には、図6に示すように、第1の列上に
連続する第1〜第4のPMOSトランジスタ〜と、
これら第1の列と隣接する第2の列上にそれぞれ第1〜
第4のPMOSトランジスタ〜と隣接して配置され
る第5〜第8のPMOSトランジスタ〜を用いて、
破線で示すようなたすき掛けにより行われる。なお図6
の縦方向に隣接する第1,第5のPMOSトランジスタ
,の組、第2,第6のPMOSトランジスタ,
の組、第3,第7のPMOSトランジスタ,の組、
第4,第8のPMOSトランジスタ,の組はそれぞ
れ、共通のn型ウェル61内に形成される。
【0026】図7は、図6に破線で示したたすき掛けの
組み合わせによる、図5の等価回路で示される差動トラ
ンジスタ対の具体的なレイアウト例を示す。各PMOS
トランジスタ〜は図では、斜線を施した一つのポリ
シリコンゲート電極とこれを挟むソース,ドレインとで
表しているが、より具体的には、例えば図8に示すよう
に、それぞれが更にチャネル幅の短い複数のトランジス
タの併設構造とする。図7に示す配線は模式的に示して
いるが、図の縦方向配線を第1層Al配線、横方向配線
を第2層Al配線とする2層配線により実現している。
図7のソース端子S1、ゲート端子G1,G2およびド
レイン端子D1,D2は、それぞれ図5の第1の演算増
幅器OP1側の差動トランジスタ対の端子と対応し、ソ
ース端子S2、ゲート端子G3,G4およびドレイン端
子D3,D4も同様、それぞれ図5の第2の演算増幅器
OP2側の端子と対応する。
【0027】この様にして、図5の第1の演算増幅器O
P1側の差動トランジスタ対の一方(P11,P12)が第
1,第7のトランジスタ,の併設構造、他方(P2
1,P22)が第5,第3のトランジスタ,の併設構
造により構成され、第2の演算増幅器OP2の差動トラ
ンジスタ対の一方(P31,P32)が第8,第2のトラン
ジスタ,の併設構造、他方(P41,P42)が第4,
第6のトランジスタ,の併設構造により構成され
る。
【0028】以上のように、規則的に配列される要素ト
ランジスタのたすき掛けの組み合わせにより、二つの演
算増幅器OP1,OP2の差動トランジスタ対を構成す
ることにより、二つの演算増幅器OP1,OP2の差動
トランジスタ対の特性のばらつきが殆どない状態が得ら
れ、従って二つの演算増幅器OP1,OP2のオフセッ
ト電圧のばらつきが殆どない状態が得られる。
【0029】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、ボ
リューム回路を構成する二つの演算増幅器を隣接させて
配置することにより、それらのオフセット電圧の差に起
因するミュートとボリューム切換え時のノイズ発生を抑
制したボリューム回路内蔵の半導体集積回路を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例におけるボリューム回路
を示す。
【図2】 同実施例の各回路部のレイアウト例を示す。
【図3】 同実施例の各回路部のより好ましいレイアウ
ト例を示す。
【図4】 同実施例の二つの演算増幅器の等価回路を示
す。
【図5】 他の実施例の二つの演算増幅器における差動
トランジスタ対の構成を示す。
【図6】 同実施例の差動トランジスタ対のレイアウト
例を示す。
【図7】 図6のレイアウト例をより具体的に示す。
【図8】 図7の一つのトランジスタ部の拡大レイアウ
ト例を示す。
【図9】 従来のボリューム回路の構成を示す。
【図10】 同ボリューム回路のボリューム動作時の等
価回路を示す。
【図11】 同ボリューム回路のミュート時の等価回路
を示す。
【符号の説明】
VR1…第1の可変抵抗回路、OP1…第1の演算増幅
器、VR2…第2の可変抵抗回路、OP2…第2の演算
増幅器、P1(P11,P12),P2(P21,P22)…差
動トランジスタ対、P3(P31,P32),P4(P41,
P42)…差動トランジスタ対、〜…第1〜第8のP
MOSトランジスタ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号の電圧レベルを調整して取り出
    す第1の可変抵抗手段と、この第1の可変抵抗手段から
    取り出された信号が入力される第1の演算増幅器を用い
    た電圧フォロアと、この電圧フォロアの出力がレベル調
    整用の第2の可変抵抗手段を介して信号入力端子に供給
    される第2の演算増幅器を用いた可変利得アンプとを有
    するボリューム回路が集積形成された半導体集積回路に
    おいて、 前記第1の演算増幅器と前記第2の演算増幅器は互いに
    隣接する位置に配置されていることを特徴とする半導体
    集積回路。
  2. 【請求項2】 前記第1の演算増幅器の差動トランジス
    タ対と前記第2の演算増幅器の差動トランジスタ対が互
    いに隣接する位置に配置されていることを特徴とする請
    求項1記載の半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 入力信号の電圧レベルを調整して取り出
    す第1の可変抵抗手段と、この第1の可変抵抗手段から
    取り出された信号が入力される第1の演算増幅器を用い
    た電圧フォロアと、この電圧フォロアの出力がレベル調
    整用の第2の可変抵抗手段を介して信号入力端子に供給
    される第2の演算増幅器を用いた可変利得アンプとを有
    するボリューム回路が集積形成された半導体集積回路に
    おいて、 第1の列上に連続して配置された第1〜第4のトランジ
    スタと、第1の列に隣接する第2の列上にそれぞれ前記
    第1〜第4のトランジスタに隣接して連続して配置され
    た第5〜第8のトランジスタを有し、 前記第1の演算増幅器の差動トランジスタ対の一方が第
    1と第7のトランジスタの並列接続により、他方が第3
    と第5のトランジスタの並列接続により構成され、 前記第2の演算増幅器の差動トランジスタ対の一方が第
    2と第8のトランジスタの並列接続により、他方が第4
    と第6のトランジスタの並列接続により構成されている
    ことを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 互いに隣接する第1及び第2の演算増幅
    器が集積形成された半導体集積回路において、 第1の列上に連続して配置された第1〜第4のトランジ
    スタと、第1の列に隣接する第2の列上にそれぞれ前記
    第1〜第4のトランジスタに隣接して連続して配置され
    た第5〜第8のトランジスタを有し、 前記第1の演算増幅器の差動トランジスタ対の一方が第
    1と第7のトランジスタの並列接続により、他方が第3
    と第5のトランジスタの並列接続により構成され、 前記第2の演算増幅器の差動トランジスタ対の一方が第
    2と第8のトランジスタの並列接続により、他方が第4
    と第6のトランジスタの並列接続により構成されている
    ことを特徴とする半導体集積回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016184820A (ja) * 2015-03-25 2016-10-20 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置

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