JPH1022742A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH1022742A
JPH1022742A JP8172158A JP17215896A JPH1022742A JP H1022742 A JPH1022742 A JP H1022742A JP 8172158 A JP8172158 A JP 8172158A JP 17215896 A JP17215896 A JP 17215896A JP H1022742 A JPH1022742 A JP H1022742A
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JP
Japan
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variation
circuit
transistor
converter
output signal
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JP8172158A
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Makoto Kumazawa
誠 熊澤
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device with a dispersion correction circuit by which variation in the circuit characteristics due to dispersion in the manufacture process is surely corrected without changing a mask. SOLUTION: A dispersion detection circuit 11 detects variation in an operating characteristics of a transistor(TR) due to process dispersion. An A/D converter 12 applies A/D conversion to an output signal of the dispersion detection circuit 11. A selection circuit 17 selects an internal circuit 18 to cancel the dispersion in the operating characteristics of the TR among a pulrality of internal circuits 18 whose operating characteristics differ and activates the selected circuit 18, based on an output signal from the A/D converter 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、プロセスのばら
つきによる回路動作のばらつきを補正する補正機能を備
えた半導体集積回路装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having a correction function for correcting a variation in circuit operation due to a variation in a process.

【0002】近年の半導体集積回路装置は、高集積化及
び多機能化が益々進み、これにともなって内部回路の複
雑化及び大規模化が進んでいる。このような半導体集積
回路装置では、プロセスのばらつきにより回路特性に大
きな影響が及ぶため、この特性変化を規格内に維持する
ためのばらつき補正回路が備えられている。そして、ば
らつき補正回路により回路特性を最適に補正して、歩留
りの向上を図る必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor integrated circuit devices have become more highly integrated and multifunctional, and as a result, internal circuits have become more complicated and larger in scale. Such a semiconductor integrated circuit device has a variation correction circuit for maintaining the characteristic change within a standard because the process variation greatly affects the circuit characteristics. Then, it is necessary to optimally correct the circuit characteristics by the variation correction circuit to improve the yield.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来の半導体集積回路に搭載されるばら
つき補正回路の一例を図5に示す。オペアンプ1を構成
するNチャネルMOSトランジスタTr1,Tr2のソース
は、NチャネルMOSトランジスタTr3を介してグラン
ドGNDに接続される。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of a variation correction circuit mounted on a conventional semiconductor integrated circuit. The sources of the N-channel MOS transistors Tr1 and Tr2 constituting the operational amplifier 1 are connected to the ground GND via the N-channel MOS transistor Tr3.

【0004】前記トランジスタTr3のゲートには、バイ
アス電圧生成回路2からバイアス電圧VB が供給され
る。バイアス電圧生成回路2は、抵抗R1とNチャネル
MOSトランジスタTr4が電源VccとグランドGNDと
の間に直列に接続され、同トランジスタTr4のゲートは
そのドレインに接続される。
[0004] A bias voltage VB is supplied from the bias voltage generation circuit 2 to the gate of the transistor Tr3. In the bias voltage generation circuit 2, a resistor R1 and an N-channel MOS transistor Tr4 are connected in series between a power supply Vcc and a ground GND, and the gate of the transistor Tr4 is connected to its drain.

【0005】従って、トランジスタTr4はダイオードと
して動作し、トランジスタTr4のしきい値に相当する電
圧がバイアス電圧VB として出力され、前記トランジス
タTr3のゲートにバイアス電圧VB が供給されると、同
トランジスタTr3にバイアス電流Iが流れて、オペアン
プ1が活性化される。
Therefore, the transistor Tr4 operates as a diode, and a voltage corresponding to the threshold value of the transistor Tr4 is output as the bias voltage VB. When the bias voltage VB is supplied to the gate of the transistor Tr3, the transistor Tr3 is turned on. The bias current I flows, and the operational amplifier 1 is activated.

【0006】前記トランジスタTr1,Tr2のゲートに
は、入力信号IN,バーINが入力され、その入力信号
IN,バーINに基づいて、トランジスタTr2のドレイ
ン電位がHレベルあるいはLレベルとなる。
The input signals IN and / IN are input to the gates of the transistors Tr1 and Tr2, and the drain potential of the transistor Tr2 goes high or low based on the input signals IN and / IN.

【0007】前記トランジスタTr2のドレインは、オペ
アンプ1の出力部を構成するPチャネルMOSトランジ
スタTr5のゲートに接続され、同トランジスタTr5のソ
ースは電源Vccに接続され、ドレインは出力端子To に
接続されるとともに、NチャネルMOSトランジスタT
r6を介してグランドGNDに接続される。
The drain of the transistor Tr2 is connected to the gate of a P-channel MOS transistor Tr5 constituting the output section of the operational amplifier 1, the source of the transistor Tr5 is connected to the power supply Vcc, and the drain is connected to the output terminal To. With the N-channel MOS transistor T
Connected to ground GND via r6.

【0008】前記トランジスタTr6のゲートには、前記
バイアス電圧VB が供給される。バイアス電圧生成回路
2に電源Vccが供給されて、バイアス電圧VB が出力さ
れている状態では、トランジスタTr6は常時オンされ
る。また、前記トランジスタTr6のサイズは前記トラン
ジスタTr5のサイズに比較して十分に小さく設定され
て、トランジスタTr6はトランジスタTr5に対し高抵抗
として動作する。
The bias voltage VB is supplied to the gate of the transistor Tr6. When the power supply Vcc is supplied to the bias voltage generation circuit 2 and the bias voltage VB is output, the transistor Tr6 is always turned on. Further, the size of the transistor Tr6 is set sufficiently smaller than the size of the transistor Tr5, and the transistor Tr6 operates as a high resistance to the transistor Tr5.

【0009】従って、入力信号IN,バーINに基づい
て、トランジスタTr5がオンされると、出力端子To か
ら出力される出力信号OUTはHレベルとなり、トラン
ジスタTr5がオフされると、出力信号OUTはLレベル
となる。
Therefore, when the transistor Tr5 is turned on based on the input signals IN and / IN, the output signal OUT output from the output terminal To becomes H level, and when the transistor Tr5 is turned off, the output signal OUT becomes It becomes L level.

【0010】上記のように構成されたオペアンプ1で
は、プロセスのばらつきによりトランジスタTr4のしき
い値が変動すると、バイアス電圧VB が変動する。する
と、トランジスタTr3に流れるバイアス電流Iが変動す
るためオペアンプ1の回路特性が変動してしまう。
In the operational amplifier 1 configured as described above, when the threshold value of the transistor Tr4 fluctuates due to process variations, the bias voltage VB fluctuates. Then, since the bias current I flowing through the transistor Tr3 varies, the circuit characteristics of the operational amplifier 1 vary.

【0011】そこで、バイアス電圧VB の変動によるオ
ペアンプ1の回路特性の変動を抑制するためにばらつき
補正回路3があらかじめ設けられている。このばらつき
補正回路3は、前記トランジスタTr3に隣接して、同ト
ランジスタTr3とはそれぞれ異なるサイズのNチャネル
MOSトランジスタTr7〜Tr9があらかじめレイアウト
される。
Therefore, a variation correction circuit 3 is provided in advance to suppress a variation in circuit characteristics of the operational amplifier 1 due to a variation in the bias voltage VB. In the variation correction circuit 3, N-channel MOS transistors Tr7 to Tr9 each having a different size from the transistor Tr3 are laid out in advance adjacent to the transistor Tr3.

【0012】そして、製造されたサンプルによりプロセ
スのばらつきによるバイアス電圧VB の変動の傾向を把
握した上で、マスクを変更することにより、トランジス
タTr3及びトランジスタTr7〜Tr9の中から、バイアス
電圧VB の変動を相殺してバイアス電流Iの変動を抑制
し得るサイズのトランジスタが選択される。
[0012] After grasping the tendency of the variation of the bias voltage VB due to the process variation from the manufactured sample, the mask is changed to change the bias voltage VB from the transistor Tr3 and the transistors Tr7 to Tr9. Are selected so that the fluctuation of the bias current I can be suppressed by canceling the bias current.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
たオペアンプでは、ばらつき補正回路3を構成するトラ
ンジスタのサイズがマスクの変更により選択される。す
なわち、このようなオペアンプ1を搭載した半導体集積
回路装置は、ウェハ上に形成される多数のチップにそれ
ぞれ形成される。
In the operational amplifier configured as described above, the size of the transistor constituting the variation correction circuit 3 is selected by changing the mask. That is, a semiconductor integrated circuit device equipped with such an operational amplifier 1 is formed on a large number of chips formed on a wafer.

【0014】そして、プロセスのばらつきの傾向に応じ
て、マスクの変更により全チップのばらつき補正回路3
において、同様なトランジスタの変更が行われる。とこ
ろが、前記プロセスのばらつきによるバイアス電圧VB
の変動は、ウェハの外周部のチップと中央部のチップと
で異なることがある。すると、上記のようなマスクの変
更により、各チップ内のばらつき補正回路3において同
様な補正を行っても、各チップの回路特性を揃えること
はできない。
Then, the variation correction circuit 3 for all chips is changed by changing the mask in accordance with the tendency of process variation.
In the above, a similar transistor change is performed. However, the bias voltage VB due to the process variation
May vary between the chips at the outer peripheral portion and the chips at the central portion of the wafer. Then, even if the same correction is performed in the variation correction circuit 3 in each chip by changing the mask as described above, the circuit characteristics of each chip cannot be made uniform.

【0015】従って、マスクによるばらつきの補正で
は、各チップの回路特性を十分に揃えることはできない
ため、ウェハ上のすべてのチップの回路特性を規格内に
収めることができないことがある。この結果、歩留りを
十分に向上させることができないため、製造コストが上
昇するという問題点がある。
[0015] Therefore, in the correction of the variation due to the mask, the circuit characteristics of each chip cannot be made sufficiently uniform, so that the circuit characteristics of all the chips on the wafer may not be within the standard. As a result, since the yield cannot be sufficiently improved, there is a problem that the manufacturing cost increases.

【0016】また、マスクを変更するだけでは、製造装
置の動作状態の連続する経時変化によるプロセスのばら
つきには対処できないという問題点がある。この発明の
目的は、マスクを変更することなく、製造プロセスのば
らつきによる回路特性の変動を確実に補正し得るばらつ
き補正回路を備えた半導体集積回路装置を提供すること
にある。
Further, there is a problem that the process variation due to the continuous aging of the operation state of the manufacturing apparatus cannot be dealt with only by changing the mask. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device provided with a variation correction circuit capable of reliably correcting a change in circuit characteristics due to a variation in a manufacturing process without changing a mask.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】図1は、本発明の請求項
1の原理説明図である。すなわち、ばらつき検出回路1
1は、プロセスのばらつきによるトランジスタの動作特
性の変動を検出する。A/D変換器12は、前記ばらつ
き検出回路11の出力信号をA/D変換する。選択回路
17は、前記A/D変換器12の出力信号に基づいて、
動作特性の異なる複数の内部回路18の中から前記トラ
ンジスタの動作特性の変動を相殺する内部回路18を選
択して動作させる。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of claim 1 of the present invention. That is, the variation detection circuit 1
1 detects a change in the operating characteristics of the transistor due to a process variation. The A / D converter 12 A / D converts the output signal of the variation detection circuit 11. The selection circuit 17 is based on the output signal of the A / D converter 12,
From among the plurality of internal circuits having different operating characteristics, an internal circuit for canceling the variation in the operating characteristics of the transistor is selected and operated.

【0018】請求項2では、前記ばらつき検出回路は、
高電位側電源と低電位側電源との間に、抵抗と、ダイオ
ード接続したトランジスタとを直列に接続し、前記抵抗
とトランジスタとの接続点から該トランジスタのしきい
値を検出する。
According to a second aspect, the variation detection circuit includes:
A resistor and a diode-connected transistor are connected in series between the high-potential-side power supply and the low-potential-side power supply, and a threshold value of the transistor is detected from a connection point between the resistor and the transistor.

【0019】請求項3では、前記ばらつき検出回路は、
リングオシレータと、該リングオシレータの出力信号周
波数を電圧値に変換するF/V変換器とから構成され
る。請求項4では、前記選択回路は、前記A/D変換器
のデジタル出力信号をデコードするデコーダと、前記デ
コーダの出力信号に基づいて、オペアンプのバイアス電
流を設定する複数の異なるサイズのトランジスタの中か
らいずれか一つを選択して動作させるスイッチ回路とか
ら構成される。
According to a third aspect, the variation detection circuit includes:
It comprises a ring oscillator and an F / V converter for converting the output signal frequency of the ring oscillator into a voltage value. 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the selection circuit includes a decoder for decoding a digital output signal of the A / D converter and a plurality of transistors of different sizes for setting a bias current of an operational amplifier based on the output signal of the decoder. And a switch circuit for selecting and operating one of the switches.

【0020】(作用)請求項1では、ばらつき検出回路
の出力信号がA/D変換器でA/D変換され、そのA/
D変換器の出力信号に基づいて、プロセスのばらつきを
相殺する動作特性を備えた回路が選択回路で選択され
る。
(Function) In the first aspect, the output signal of the variation detection circuit is A / D converted by the A / D converter, and the A / D conversion is performed.
Based on the output signal of the D converter, a circuit having an operation characteristic for canceling process variations is selected by a selection circuit.

【0021】請求項2では、ばらつき検出回路により、
プロセスのばらつきによるトランジスタのしきい値の変
動が検出される。請求項3では、ばらつき検出回路によ
り、リングオシレータの出力信号周波数を電圧値に変換
した信号が検出されて、プロセスのばらつきによるトラ
ンジスタのしきい値の変動が検出される。
According to the second aspect, the variation detecting circuit provides
A change in the threshold value of the transistor due to a process variation is detected. According to the third aspect, the variation detection circuit detects a signal obtained by converting the output signal frequency of the ring oscillator into a voltage value, and detects a variation in the threshold value of the transistor due to a variation in the process.

【0022】請求項4では、A/D変換器のデジタル出
力信号がデコーダでデコードされ、そのデコード信号に
基づいて、スイッチ回路によりオペアンプのバイアス電
流を設定する複数のトランジスタの中から、プロセスの
ばらつきによるトランジスタのしきい値の変動を相殺す
るようなサイズのトランジスタが選択される。
According to the present invention, the digital output signal of the A / D converter is decoded by the decoder, and the variation in the process is selected from among a plurality of transistors for setting the bias current of the operational amplifier by the switch circuit based on the decoded signal. Is selected such that the fluctuation of the threshold value of the transistor due to the above is canceled.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図2は、この発明を具体化した一
実施の形態のばらつき補正回路を備えたオペアンプを示
す。前記従来例と同一構成部分は同一符号を付して説明
する。
FIG. 2 shows an operational amplifier having a variation correction circuit according to an embodiment of the present invention. The same components as those in the conventional example will be described with the same reference numerals.

【0024】オペアンプ1の差動回路を構成するトラン
ジスタTr1,Tr2のソースとグランドGNDとの間に
は、直列に接続されたNチャネルMOSトランジスタT
r11 ,Tr15 と、直列に接続されたNチャネルMOSト
ランジスタTr12 ,Tr16 と、直列に接続されたNチャ
ネルMOSトランジスタTr13 ,Tr17 と、直列に接続
されたNチャネルMOSトランジスタTr14 ,Tr18 と
が並列に接続される。
An N-channel MOS transistor T connected in series is connected between the sources of the transistors Tr1 and Tr2 constituting the differential circuit of the operational amplifier 1 and the ground GND.
r11 and Tr15, N-channel MOS transistors Tr12 and Tr16 connected in series, N-channel MOS transistors Tr13 and Tr17 connected in series, and N-channel MOS transistors Tr14 and Tr18 connected in series Is done.

【0025】前記トランジスタTr15 〜Tr18 は、前記
従来例のトランジスタTr3、Tr7〜Tr9と同様にそれぞ
れ異なるサイズのトランジスタで構成され、例えばトラ
ンジスタTr15 〜Tr18 の順でサイズが小さくなるよう
に設定され、そのトランジスタTr15 〜Tr18 のゲート
には、前記バイアス電圧生成回路3から出力されるバイ
アス電圧VB が入力される。
The transistors Tr15 to Tr18 are formed of transistors having different sizes, similarly to the transistors Tr3 and Tr7 to Tr9 of the conventional example. The transistors Tr15 to Tr18 are set so as to decrease in size in the order of the transistors Tr15 to Tr18. The bias voltage VB output from the bias voltage generation circuit 3 is input to the gates of the transistors Tr15 to Tr18.

【0026】ばらつき電圧検出回路11は、抵抗R2と
NチャネルMOSトランジスタTr19 とから前記バイア
ス電圧生成回路3と同様に構成され、前記バイアス電圧
VBと等しい検出電圧VS をA/D変換器12に出力す
る。
The variation voltage detection circuit 11 is constructed similarly to the bias voltage generation circuit 3 by using a resistor R2 and an N-channel MOS transistor Tr19, and outputs a detection voltage VS equal to the bias voltage VB to the A / D converter 12. I do.

【0027】前記A/D変換器12は、前記検出電圧V
S を2ビットのデジタル信号D0,D1に変換してフリ
ップフロップ回路13a,13bに出力する。前記検出
電圧VS の適正値は、0.7Vである。また、前記A/
D変換器12を例えばフラッシュ型で構成すれば、A/
D変換器12を構成する4個のコンパレータに入力され
る基準電圧は、例えば0.55V,0.65V,0.7
5V,0.85Vに設定される。
The A / D converter 12 detects the detection voltage V
S is converted into 2-bit digital signals D0 and D1 and output to flip-flop circuits 13a and 13b. An appropriate value of the detection voltage VS is 0.7V. In addition, A /
If the D converter 12 is configured as a flash type, for example, A /
The reference voltages input to the four comparators constituting the D converter 12 are, for example, 0.55 V, 0.65 V, 0.7
5 V and 0.85 V are set.

【0028】従って、検出電圧VS が0.55V〜0.
65Vの範囲にあるときは、デジタル信号D0,D1が
「00」となり、検出電圧VS が0.65V〜0.75
Vの範囲にあるときは、デジタル信号D0,D1が「0
1」となり、検出電圧VS が0.75V〜0.85Vの
範囲にあるときは、デジタル信号D0,D1が「10」
となり、検出電圧VS が0.85Vを越えると、デジタ
ル信号D0,D1が「11」となる。
Therefore, when the detection voltage VS is 0.55 V to 0.
When it is in the range of 65V, the digital signals D0 and D1 become "00" and the detection voltage VS becomes 0.65V to 0.75V.
V, the digital signals D0 and D1 are “0”.
1 ", and when the detection voltage VS is in the range of 0.75 V to 0.85 V, the digital signals D0 and D1 become" 10 ".
When the detection voltage VS exceeds 0.85 V, the digital signals D0 and D1 become "11".

【0029】前記フリップフロップ回路13aは、デジ
タル信号D0をラッチしてデコーダ14に出力し、前記
フリップフロップ回路13bは、デジタル信号D1をラ
ッチして前記デコーダ14に出力する。
The flip-flop circuit 13a latches the digital signal D0 and outputs it to the decoder 14, and the flip-flop circuit 13b latches the digital signal D1 and outputs it to the decoder 14.

【0030】前記フリップフロップ回路13a,13b
は、電源投入時に入力されるリセット信号RSによりそ
の出力信号がリセットされる。前記デコーダ14は、前
記フリップフロップ回路13a,13bでラッチされた
デジタル信号D0,D1をデコードして、デコード信号
DE1〜DE4を出力する。前記デコード信号DE1〜
DE4は、いずれか一つがHレベルとなる。
The flip-flop circuits 13a and 13b
The output signal is reset by a reset signal RS input when the power is turned on. The decoder 14 decodes the digital signals D0 and D1 latched by the flip-flop circuits 13a and 13b, and outputs decoded signals DE1 to DE4. The decode signals DE1 to DE1
Any one of DE4 becomes H level.

【0031】デジタル信号D0,D1が「00」となる
と、デコード信号DE1だけがHレベルとなり、デジタ
ル信号D0,D1が「01」となると、デコード信号D
E2だけがHレベルとなり、デジタル信号D0,D1が
「10」となると、デコード信号DE3だけがHレベル
となり、デジタル信号D0,D1が「11」となると、
デコード信号DE4だけがHレベルとなる。
When the digital signals D0 and D1 become "00", only the decode signal DE1 becomes H level, and when the digital signals D0 and D1 become "01", the decode signal D1 becomes "00".
When only E2 becomes H level and the digital signals D0 and D1 become "10", only the decode signal DE3 becomes H level and when the digital signals D0 and D1 become "11",
Only the decode signal DE4 becomes H level.

【0032】前記デコード信号DE1〜DE4は、前記
トランジスタTr11 〜Tr14 のゲートにそれぞれ入力さ
れる。従って、前記トランジスタTr11 〜Tr14 はスイ
ッチとして動作し、いずれか一つがオンされる。
The decode signals DE1 to DE4 are input to the gates of the transistors Tr11 to Tr14, respectively. Therefore, the transistors Tr11 to Tr14 operate as switches, and one of them is turned on.

【0033】次に、上記のように構成されたばらつき補
正回路の作用を説明する。検出電圧VS が適正値である
とき、すなわちバイアス電圧VB が適正値であるときに
は、デジタル信号D0,D1が「01」となり、デコー
ド信号DE2だけがHレベルとなって、トランジスタT
r12 がオンされる。すると、オペアンプ1はトランジス
タTr16 で設定されるバイアス電流で動作する。
Next, the operation of the variation correction circuit configured as described above will be described. When the detection voltage VS has an appropriate value, that is, when the bias voltage VB has an appropriate value, the digital signals D0 and D1 become "01", only the decode signal DE2 becomes H level, and the transistor T
r12 is turned on. Then, the operational amplifier 1 operates with the bias current set by the transistor Tr16.

【0034】プロセスのばらつきによりバイアス電圧V
B が上昇すると、同時に検出電圧VS も上昇する。検出
電圧VS の上昇によりデジタル信号D0,D1が「1
0」となると、トランジスタTr13 がオンされる。する
と、オペアンプ1はトランジスタTr17 で設定されるバ
イアス電流で動作する。すなわち、バイアス電圧VB が
A/D変換器12の1LSB分上昇すると、オペアンプ
1のバイアス電流を設定するトランジスタTr16 がトラ
ンジスタTr17 に切り換えられてサイズが縮小され、バ
イアス電圧VB の上昇にともなうバイアス電流の増大が
抑制される。
The bias voltage V
When B rises, the detection voltage VS also rises. Due to the rise of the detection voltage VS, the digital signals D0 and D1 become "1".
When it becomes "0", the transistor Tr13 is turned on. Then, the operational amplifier 1 operates with the bias current set by the transistor Tr17. That is, when the bias voltage VB rises by 1 LSB of the A / D converter 12, the transistor Tr16 for setting the bias current of the operational amplifier 1 is switched to the transistor Tr17 to reduce the size, and the bias current VB increases with the rise of the bias voltage VB. The increase is suppressed.

【0035】また、バイアス電圧VB がさらに上昇する
と、検出電圧VS の上昇によりデジタル信号D0,D1
が「11」となり、トランジスタTr14 がオンされる。
すると、オペアンプ1はトランジスタTr18 で設定され
るバイアス電流で動作するため、バイアス電圧VB の上
昇にともなうバイアス電流の増大が抑制される。
When the bias voltage VB further rises, the digital signals D0 and D1 are increased due to the rise of the detection voltage VS.
Becomes "11", and the transistor Tr14 is turned on.
Then, since the operational amplifier 1 operates with the bias current set by the transistor Tr18, the increase in the bias current due to the increase in the bias voltage VB is suppressed.

【0036】一方、プロセスのばらつきによりバイアス
電圧VB が適正値より低下すると、デジタル信号D0,
D1が「00」となり、デコード信号DE1だけがHレ
ベルとなって、トランジスタTr11 がオンされる。する
と、オペアンプ1はトランジスタTr15 で設定されるバ
イアス電流で動作する。
On the other hand, when the bias voltage VB falls below an appropriate value due to process variations, the digital signals D0,
D1 becomes "00", only the decode signal DE1 becomes H level, and the transistor Tr11 is turned on. Then, the operational amplifier 1 operates with the bias current set by the transistor Tr15.

【0037】従って、バイアス電流を設定するトランジ
スタのサイズの増大により、バイアス電圧VB の低下に
ともなうバイアス電流の減少が抑制される。上記のよう
なばらつき補正回路では、次に示す作用効果を得ること
ができる。 (イ)プロセスのばらつきによるバイアス電圧VB の変
動量が、ばらつき検出回路11及びA/D変換器12で
自動的にデジタル信号D0,D1に変換され、そのデジ
タル信号D0,D1に基づいて、バイアス電流を設定す
るトランジスタが選択され、そのトランジスタはバイア
ス電圧VB の変動によるバイアス電流の変動を相殺する
ように選択される。従って、プロセスのばらつきによる
バイアス電流の補正を自動的に行うことができる。 (ロ)マスクを変更することなく、プロセスのばらつき
を自動的に補正することができる。 (ハ)チップ毎にそれぞれ設けられたばらつき補正回路
により、プロセスのばらつきを補正することができるの
で、チップ毎にプロセスのばらつきを補正することがで
きる。従って、各チップの内部回路の動作速度が規格内
に確実に維持されるので、チップの歩留りを向上させる
ことができる。 (ニ)製造装置の動作状態の連続的な経時変化によるプ
ロセスのばらつきも、自動的に補正することができる。
Therefore, a decrease in the bias current due to a decrease in the bias voltage VB is suppressed by increasing the size of the transistor for setting the bias current. With the variation correction circuit as described above, the following operational effects can be obtained. (A) The variation of the bias voltage VB due to the process variation is automatically converted into digital signals D0 and D1 by the variation detection circuit 11 and the A / D converter 12, and the bias signal is biased based on the digital signals D0 and D1. A transistor for setting the current is selected, and the transistor is selected to offset the bias current variation due to the bias voltage VB variation. Therefore, it is possible to automatically correct the bias current due to process variations. (B) Process variations can be automatically corrected without changing the mask. (C) Since the variation in the process can be corrected by the variation correction circuit provided for each chip, the variation in the process can be corrected for each chip. Therefore, since the operation speed of the internal circuit of each chip is reliably maintained within the standard, the chip yield can be improved. (D) Variations in the process due to continuous aging of the operation state of the manufacturing apparatus can be automatically corrected.

【0038】前記実施の形態では、オペアンプ1のバイ
アス電流の変動を抑制するばらつき補正回路を示した
が、以下に示すようなばらつき補正回路を構成すること
もできる。 (1)前記実施の形態のデコーダの出力信号に基づい
て、異なるサイズのトランジスタ群で構成される多数の
回路の中からいずれかを選択して動作させることによ
り、ばらつきを補正する構成とすることもできる。 (2)前記実施の形態のデコーダの出力信号に基づい
て、異なるサイズのトランジスタで構成される多数のオ
ペアンプの中からいずれかを選択して動作させることに
より、プロセスのばらつきによるオペアンプの動作速度
の変動を補正する構成とすることもできる。 (3)前記実施の形態のデコーダの出力信号に基づい
て、異なるサイズのトランジスタで構成される多数のコ
ンパレータの中からいずれかを選択して動作させること
により、プロセスのばらつきによるコンパレータの動作
速度の変動を補正する構成とすることもできる。 (4)前記実施の形態のデコーダの出力信号に基づい
て、異なるサイズのトランジスタで構成される多数のA
/D変換器の中からいずれかを選択して動作させること
により、プロセスのばらつきによるA/D変換器の動作
速度の変動を補正する構成とすることもできる。 (5)前記実施の形態のデコーダの出力信号に基づい
て、異なるサイズのトランジスタで構成される多数のD
/A変換器の中からいずれかを選択して動作させること
により、プロセスのばらつきによるD/A変換器の動作
速度の変動を補正する構成とすることもできる。 (6)図3に示すばらつき補正回路は、プロセスのばら
つきによるPチャネルMOSトランジスタのしきい値の
変動を補正する回路である。PチャネルMOSトランジ
スタTr20 と抵抗とで構成されるばらつき電圧検出回路
11aは、同トランジスタTr20 のソースが電源Vccに
接続され、ゲート及びドレインが抵抗R3を介してグラ
ンドGNDに接続される。
In the above embodiment, the variation correction circuit for suppressing the variation of the bias current of the operational amplifier 1 has been described. However, a variation correction circuit as described below may be configured. (1) A variation is corrected by selecting and operating one of a large number of circuits composed of a group of transistors of different sizes based on the output signal of the decoder of the embodiment. Can also. (2) Based on the output signal of the decoder according to the above embodiment, one of a large number of operational amplifiers composed of transistors of different sizes is selected and operated, whereby the operational speed of the operational amplifier due to process variations is reduced. It is also possible to adopt a configuration for correcting the fluctuation. (3) Based on the output signal of the decoder of the above embodiment, by selecting and operating one of a large number of comparators composed of transistors of different sizes, the operating speed of the comparator due to process variation is reduced. It is also possible to adopt a configuration for correcting the fluctuation. (4) Based on the output signal of the decoder of the above embodiment, a number of transistors formed of transistors of different sizes
By selecting and operating one of the / D converters, it is also possible to adopt a configuration in which a change in the operation speed of the A / D converter due to a process variation is corrected. (5) Based on the output signal of the decoder of the above embodiment, a large number of Ds composed of transistors of different sizes
By selecting and operating one of the / A converters, it is also possible to adopt a configuration in which a change in the operation speed of the D / A converter due to process variations is corrected. (6) The variation correction circuit shown in FIG. 3 is a circuit that corrects a variation in the threshold value of the P-channel MOS transistor due to a process variation. In a variation voltage detection circuit 11a including a P-channel MOS transistor Tr20 and a resistor, the source of the transistor Tr20 is connected to the power supply Vcc, and the gate and the drain are connected to the ground GND via the resistor R3.

【0039】従って、前記トランジスタTr20 のドレイ
ンからそのトランジスタTr20 のしきい値が検出電圧V
s として出力される。前記検出電圧Vs のしきい値は、
A/D変換器12aでデジタル信号D0〜Dnに変換さ
れて、ばらつき情報として出力される。
Therefore, the threshold voltage of the transistor Tr20 changes from the drain of the transistor Tr20 to the detection voltage V.
Output as s. The threshold value of the detection voltage Vs is:
The signals are converted into digital signals D0 to Dn by the A / D converter 12a and output as variation information.

【0040】このようなばらつき情報に基づいて、前記
実施の形態と同様にプロセスのばらつきによるPチャネ
ルMOSトランジスタのしきい値の変動を自動的に補正
するばらつき補正回路を構成することができる。 (7)図4に示すばらつき補正回路は、プロセスのばら
つきによるリングオシレータの発振周波数の変動を補正
する回路である。リングオシレータ15は奇数段のイン
バータ回路が環状に接続され、プロセスのばらつきによ
り、各インバータ回路を構成するPチャネルMOSトラ
ンジスタ及びNチャネルMOSトランジスタのしきい値
が変動するため、その出力信号周波数が変動する。
Based on such variation information, it is possible to configure a variation correction circuit that automatically corrects the variation in the threshold value of the P-channel MOS transistor due to the process variation as in the above-described embodiment. (7) The variation correction circuit shown in FIG. 4 is a circuit that corrects a variation in the oscillation frequency of the ring oscillator due to a variation in the process. In the ring oscillator 15, odd-numbered stages of inverter circuits are connected in a ring shape, and the output signal frequency fluctuates because the threshold values of the P-channel MOS transistor and the N-channel MOS transistor constituting each inverter circuit fluctuate due to process variations. I do.

【0041】前記リングオシレータ15の出力信号はF
/V変換器16に入力され、リングオシレータ15の出
力信号周波数が電圧に変換される。前記F/V変換器1
6の出力信号は、A/D変換器12bに出力され、その
A/D変換器12bはF/V変換器16の出力信号をデ
ジタル信号D0〜Dnに変換してばらつき情報として出
力する。
The output signal of the ring oscillator 15 is F
/ V converter 16 and the output signal frequency of ring oscillator 15 is converted to a voltage. The F / V converter 1
The output signal of No. 6 is output to the A / D converter 12b, and the A / D converter 12b converts the output signal of the F / V converter 16 into digital signals D0 to Dn and outputs the digital signals as variation information.

【0042】このようなばらつき情報に基づいて、チッ
プ内に異なるサイズで形成された多数のトランジスタの
中からいずれかを選択して動作させたり、あるいはそれ
ぞれ異なるサイズのトランジスタで形成された多数のイ
ンバータ回路を選択して動作させて、トランジスタのし
きい値の変動を自動的に補正するばらつき補正回路を構
成することができる。
Based on such variation information, any one of a large number of transistors formed in different sizes in a chip is selected and operated, or a large number of inverters formed of transistors of different sizes are operated. By selecting and operating a circuit, a variation correction circuit that automatically corrects a change in the threshold value of the transistor can be configured.

【0043】上記実施の形態から把握できる前記請求項
以外の技術思想を、以下にその効果とともに記載する。 (1)請求項4において、前記選択回路は、前記A/D
変換器のデジタル出力信号をデコードするデコーダと、
前記デコーダの出力信号に基づいて、異なるサイズのト
ランジスタ群で構成される複数の内部回路の中からプロ
セスのばらつきを相殺するように動作する内部回路を一
つ選択する。選択された内部回路の動作により、プロセ
スのばらつきが相殺される。 (2)請求項4において、前記選択回路は、前記A/D
変換器のデジタル出力信号をデコードするデコーダと、
前記デコーダの出力信号に基づいて、異なるサイズのト
ランジスタで構成される複数のオペアンプの中からプロ
セスのばらつきを相殺するように動作するオペアンプを
一つ選択する。選択されたオペアンプの動作により、プ
ロセスのばらつきが相殺される。 (3)請求項4において、前記選択回路は、前記A/D
変換器のデジタル出力信号をデコードするデコーダと、
前記デコーダの出力信号に基づいて、異なるサイズのト
ランジスタで構成される複数のコンパレータの中からプ
ロセスのばらつきを相殺するように動作するコンパレー
タを一つ選択する。選択されたコンパレータの動作によ
り、プロセスのばらつきが相殺される。
The technical ideas other than the claims which can be grasped from the above embodiment will be described below together with their effects. (1) In claim 4, the selection circuit is configured to control the A / D
A decoder for decoding the digital output signal of the converter;
Based on the output signal of the decoder, one internal circuit that operates so as to cancel the process variation is selected from among a plurality of internal circuits composed of transistor groups of different sizes. The operation of the selected internal circuit cancels out process variations. (2) In claim 4, the selection circuit is configured to control the A / D
A decoder for decoding the digital output signal of the converter;
Based on the output signal of the decoder, one operational amplifier that operates so as to cancel the process variation is selected from a plurality of operational amplifiers configured by transistors of different sizes. The operation of the selected operational amplifier cancels out process variations. (3) In claim 4, the selection circuit is configured to control the A / D
A decoder for decoding the digital output signal of the converter;
Based on the output signal of the decoder, one comparator that operates so as to cancel the process variation is selected from a plurality of comparators composed of transistors of different sizes. The operation of the selected comparator cancels out process variations.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明はマスク
を変更することなく、製造プロセスのばらつきによる回
路特性の変動を確実に補正し得るばらつき補正回路を備
えた半導体集積回路装置を提供することができる。
As described above in detail, the present invention provides a semiconductor integrated circuit device having a variation correction circuit capable of reliably correcting a change in circuit characteristics due to a variation in a manufacturing process without changing a mask. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.

【図2】 一実施の形態を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment.

【図3】 ばらつき検出回路の変形例を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a variation of the variation detection circuit.

【図4】 ばらつき検出回路の変形例を示す回路図であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a variation of the variation detection circuit.

【図5】 従来例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ばらつき検出回路 12 A/D変換器 17 選択回路 18 内部回路 11 Variation detection circuit 12 A / D converter 17 Selection circuit 18 Internal circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プロセスのばらつきによるトランジスタ
の動作特性の変動を検出するばらつき検出回路と、 前記ばらつき検出回路の出力信号をA/D変換するA/
D変換器と、 前記A/D変換器の出力信号に基づいて、動作特性の異
なる複数の内部回路の中から前記トランジスタの動作特
性の変動を相殺する内部回路を選択して動作させる選択
回路とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置。
1. A variation detection circuit for detecting a change in operation characteristics of a transistor due to a variation in a process, and an A / D converter for A / D converting an output signal of the variation detection circuit.
A D converter; and a selection circuit for selecting and operating an internal circuit that cancels a variation in the operating characteristics of the transistor from a plurality of internal circuits having different operating characteristics based on an output signal of the A / D converter. A semiconductor integrated circuit device comprising:
【請求項2】 前記ばらつき検出回路は、高電位側電源
と低電位側電源との間に、抵抗と、ダイオード接続した
トランジスタとを直列に接続し、前記抵抗とトランジス
タとの接続点から該トランジスタのしきい値を出力する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
2. The variation detection circuit according to claim 1, wherein a resistor and a diode-connected transistor are connected in series between a high-potential-side power supply and a low-potential-side power supply, and the transistor is connected from a connection point between the resistor and the transistor. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a threshold value is output.
【請求項3】 前記ばらつき検出回路は、 リングオシレータと、 該リングオシレータの出力信号周波数を電圧値に変換す
るF/V変換器とから構成したことを特徴とする請求項
1記載の半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said variation detection circuit comprises a ring oscillator, and an F / V converter for converting an output signal frequency of said ring oscillator into a voltage value. apparatus.
【請求項4】 前記選択回路は、 前記A/D変換器のデジタル出力信号をデコードするデ
コーダと、 前記デコーダの出力信号に基づいて、オペアンプのバイ
アス電流を設定する複数の異なるサイズのトランジスタ
の中からいずれか一つを選択して動作させるスイッチ回
路とから構成したことを特徴とする請求項1記載の半導
体集積回路装置。
4. The selection circuit includes: a decoder for decoding a digital output signal of the A / D converter; and a plurality of transistors of different sizes for setting a bias current of an operational amplifier based on an output signal of the decoder. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising: a switch circuit for selecting and operating one of the two.
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