JPH10276076A - Semiconductor circuit - Google Patents

Semiconductor circuit

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JPH10276076A
JPH10276076A JP9079708A JP7970897A JPH10276076A JP H10276076 A JPH10276076 A JP H10276076A JP 9079708 A JP9079708 A JP 9079708A JP 7970897 A JP7970897 A JP 7970897A JP H10276076 A JPH10276076 A JP H10276076A
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JP
Japan
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voltage
field
fet
effect transistor
source electrode
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JP9079708A
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Japanese (ja)
Inventor
Shohei Seki
昇平 関
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a circuit that switches a voltage over a breakdown voltage of a single field effect transistor(FET). SOLUTION: With an input voltage Vi set to 0 V, FETs 13-1, 13-2 are conductive, and since the resistance of voltage uniformizing resistors 14-1, 14-2 is sufficiently higher than the resistance of a load resistor 15, an output voltage Vo is pulled up to a power supply voltage Vdd. In this case, nearly a uniform voltage is applied to the FETs 13-1, 13-2 by the voltage uniformizing resistors 14-1, 14-2. When the input voltage Vi is gradually increased and exceeds 0.1 V, the FET 13-1 is conductive, and a source level of the FET 13-2 is increased by a source-drain voltage of the FET 13-1, but a threshold voltage is set lower, then the FET 13-2 is made conductive nearly similarly.

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】本発明は、電界効果トランジ
スタ(以下、「FET」という)としてGaAsMES
FETやMOSFET等を用いた半導体回路、特に単体
FETの耐圧以上の電圧をスイッチする半導体回路に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a GaAs MES as a field effect transistor (hereinafter referred to as "FET").
The present invention relates to a semiconductor circuit using FETs, MOSFETs, and the like, and more particularly to a semiconductor circuit that switches a voltage higher than the withstand voltage of a single FET.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、FETを用いた半導体回路(例え
ば、反転増幅器)に関する技術として、次のような文献
に記載されるものがあった。 文献名:McGraw-Hill,Inc,1983,D.A.Hodges et al."ANA
LYSIS AND DESIGN OFDIGITAL INTEGRATED CIRCUITS",P.
68-69 図2は、前記文献に記載された従来の反転増幅器の回路
図である。この反転増幅器は、入力電圧を入力する入力
端子1、及び出力電圧を出力する出力端子2を有し、該
入力端子1にnチャネル形FET3のゲート電極が接続
されている。FET3のソース電極はグランド(GN
D)に接続され、このドレイン電極が出力端子2に接続
されている。出力端子2と電源電圧Vddとの間には、
負荷抵抗4が接続されている。このような反転増幅器に
おいて、入力端子1に入力される入力電圧がFET3の
閾値電圧以下の状態では、該FET3がオフ状態とな
り、出力端子2は負荷抵抗4によって電源電圧Vddに
プルアップされ、該出力端子2から電源電圧Vddが出
力される。この状態から入力電圧を上げてゆくと、FE
T3がオン状態となり、該FET3のオン抵抗が徐々に
下がり、出力端子2はGND電位にプルダウンされるこ
とになり、出力電圧が下がる。このように、入力電圧を
上げてゆくと出力電圧が下がり、反転増幅動作をする。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique relating to a semiconductor circuit (for example, an inverting amplifier) using an FET, there is a technique described in the following literature. Reference: McGraw-Hill, Inc, 1983, DAHodges et al. "ANA
LYSIS AND DESIGN OFDIGITAL INTEGRATED CIRCUITS ", P.
FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional inverting amplifier described in the above-mentioned document. The inverting amplifier has an input terminal 1 for inputting an input voltage and an output terminal 2 for outputting an output voltage. The input terminal 1 is connected to the gate electrode of an n-channel FET 3. The source electrode of FET3 is ground (GN
D), and this drain electrode is connected to the output terminal 2. Between the output terminal 2 and the power supply voltage Vdd,
The load resistance 4 is connected. In such an inverting amplifier, when the input voltage input to the input terminal 1 is equal to or lower than the threshold voltage of the FET 3, the FET 3 is turned off, and the output terminal 2 is pulled up to the power supply voltage Vdd by the load resistor 4, and Power supply voltage Vdd is output from output terminal 2. When the input voltage is increased from this state, FE
T3 is turned on, the on-resistance of the FET 3 gradually decreases, and the output terminal 2 is pulled down to the GND potential, so that the output voltage decreases. As described above, as the input voltage is increased, the output voltage is decreased, and an inverting amplification operation is performed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反転増幅器のような半導体回路では、FET3がオフ状
態のときは該FET3のドレイン電極・ソース電極間に
電源電圧Vddがすべて印加されることになり、該FE
T3のドレイン・ソース間耐圧を越える電源電圧Vdd
の回路には使用できないという課題があった。本発明
は、前記従来技術が持っていた課題を解決し、単体FE
Tの耐圧以上の電圧をスイッチする半導体回路を提供す
ることを目的とする。
However, in a conventional semiconductor circuit such as an inverting amplifier, when the FET 3 is off, the entire power supply voltage Vdd is applied between the drain electrode and the source electrode of the FET 3. , The FE
Power supply voltage Vdd exceeding withstand voltage between drain and source of T3
There was a problem that it could not be used for the circuit. The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and provides a single FE
It is an object of the present invention to provide a semiconductor circuit for switching a voltage higher than a withstand voltage of T.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のうちの請求項1の発明は、反転増幅器等の
半導体回路において、電圧スイッチ手段と均圧化手段と
を備えている。電圧スイッチ手段は、k個(但し、kは
2以上の正の整数)のnチャネル形FETを有し、該第
1のFETのソース電極が低電圧ノードに、該第kのF
ETのドレイン電極が高電圧ノードにそれぞれ接続さ
れ、該第i(但し、1≦i≦k−1)のFETのドレイ
ン電極と該第i+1のFETのソース電極が接続され、
該第1から第kまでのすべてのFETのゲート電極が入
力端子に接続され、かつ該第i+1のFETの閾値電圧
が該第iのFETの閾値電圧よりも低く設定されてい
る。均圧化手段は、前記高電圧ノードと前記低電圧ノー
ドとの間に接続され、前記入力端子から入力される入力
電圧のゲート制御によって前記第1から第kまでのすべ
てのFETがオフのとき、これらの各FETに対して均
一なソース・ドレイン間電圧をそれぞれ印加するもので
ある。そして、前記入力端子と前記第1のFETのソー
ス電極との間の電圧により、前記第kのFETのドレイ
ン電極から前記第1のFETのソース電極へ流れる電流
を制御する構成にしている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor circuit such as an inverting amplifier, comprising a voltage switch means and a voltage equalizing means. . The voltage switch means includes k (where k is a positive integer of 2 or more) n-channel FETs, and the source electrode of the first FET is connected to the low-voltage node and the k-th F-channel FET is connected to the low-voltage node.
A drain electrode of the ET is connected to the high voltage node, and a drain electrode of the i-th (where 1 ≦ i ≦ k−1) FET is connected to a source electrode of the i + 1-th FET;
The gate electrodes of all the first to k-th FETs are connected to the input terminal, and the threshold voltage of the (i + 1) th FET is set lower than the threshold voltage of the i-th FET. The equalizing means is connected between the high voltage node and the low voltage node, and when all the first to k-th FETs are off by gate control of an input voltage input from the input terminal. A uniform source-drain voltage is applied to each of these FETs. The current flowing from the drain electrode of the k-th FET to the source electrode of the first FET is controlled by the voltage between the input terminal and the source electrode of the first FET.

【0005】請求項2の発明では、請求項1のnチャネ
ル形FETをpチャネル形FETに置き換え、さらに、
k個のFETの閾値電圧の関係を逆にしている。即ち、
請求項2の半導体回路では、電圧スイッチ手段と、請求
項1と同様の均圧化手段とを備えている。電圧スイッチ
手段は、k個(但し、kは2以上の正の整数)のpチャ
ネル形FETを有し、該第1のFETのソース電極が高
電圧ノードに、該第kのFETのドレイン電極が低電圧
ノードにそれぞれ接続され、該第i(但し、1≦i≦k
−1)のFETのドレイン電極と該第i+1のFETの
ソース電極が接続され、該第1から第kまでのすべての
FETのゲート電極が入力端子に接続され、かつ該第i
+1のFETの閾値電圧が該第iのFETの閾値電圧よ
りも高く設定されている。そして、前記入力端子と前記
第1のFETのソース電極との間の電圧により、前記第
1のFETのソース電極から前記第kのFETのドレイ
ン電極へ流れる電流を制御する構成にしている。
According to a second aspect of the present invention, the n-channel FET of the first aspect is replaced with a p-channel FET.
The relationship between the threshold voltages of the k FETs is reversed. That is,
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor circuit including a voltage switch and a voltage equalizing unit similar to the first aspect. The voltage switch means has k (where k is a positive integer of 2 or more) p-channel FETs, and the source electrode of the first FET is connected to the high voltage node, and the drain electrode of the k-th FET is connected to the high voltage node. Are connected to the low voltage nodes, respectively, and the ith (where 1 ≦ i ≦ k
-1) the drain electrode of the FET is connected to the source electrode of the (i + 1) th FET, the gate electrodes of all the first to k-th FETs are connected to the input terminal, and
The threshold voltage of the +1 FET is set higher than the threshold voltage of the i-th FET. The current flowing from the source electrode of the first FET to the drain electrode of the k-th FET is controlled by the voltage between the input terminal and the source electrode of the first FET.

【0006】請求項1の発明によれば、以上のように半
導体回路を構成したので、例えば、低電圧ノードと同一
の入力電圧を入力端子に入力すると、k個のFETがオ
フ状態となる。このとき、均圧化手段により、高電圧ノ
ードの電圧よりも低い電圧が各FETのソース電極・ド
レイン電極間に均等に加わる。入力端子の入力電圧を徐
々に上げ、第1のFETの閾値電圧を越えると、該第1
のFETがオン状態になり、第i+1のFETの閾値電
圧が第iのFETの閾値電圧よりも低く設定されている
ので、第2〜第kのFETもほぼ同様にオン状態となっ
てゆく。請求項2の発明によれば、k個のFETを流れ
る電流の方向が請求項1の発明とは逆になるだけで、前
記とほぼ同様の作用となる。
According to the first aspect of the present invention, since the semiconductor circuit is configured as described above, for example, when the same input voltage as the low voltage node is input to the input terminal, k FETs are turned off. At this time, a voltage lower than the voltage of the high voltage node is evenly applied between the source electrode and the drain electrode of each FET by the equalizing means. When the input voltage of the input terminal is gradually increased and exceeds the threshold voltage of the first FET, the first
Are turned on, and the threshold voltage of the (i + 1) th FET is set lower than the threshold voltage of the ith FET, so that the second to kth FETs are also turned on in substantially the same manner. According to the second aspect of the present invention, the operation is substantially the same as that of the first aspect, except that the direction of the current flowing through the k FETs is reversed.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の半導体回路の実
施形態を示す反転増幅器の回路図である。この反転増幅
器は、入力電圧Viを入力する入力端子11と、出力電
圧Voを出力する出力端子12とを有している。出力端
子12に接続された高電圧ノードNhとGNDに接続さ
れた低電圧ノードNlとの間には、入力電圧Viによっ
てゲート制御される電圧スイッチ手段が接続されてい
る。電圧スイッチ手段は、k個(例えば、2個)の第1
のnチャネル形FET13−1と第2のnチャネル形F
ET13−2との直列回路で構成され、該第1のFET
13−1の閾値電圧Vtに比べて第2のFET13−2
の閾値電圧Vtが低く設定されている。第1及び第2の
FET13−1,13−2のゲート電極は入力端子11
に接続され、該第1のFET13−1のソース電極が低
電圧ノードNlに接続され、該第1のFET13−1の
ドレイン電極と第2のFET13−2のソース電極とが
接続されている。第2のFET13−2のドレイン電極
は、高電圧ノードNhに接続されている。
FIG. 1 is a circuit diagram of an inverting amplifier showing an embodiment of a semiconductor circuit according to the present invention. This inverting amplifier has an input terminal 11 for inputting an input voltage Vi, and an output terminal 12 for outputting an output voltage Vo. Between the high voltage node Nh connected to the output terminal 12 and the low voltage node Nl connected to GND, a voltage switch means gate-controlled by the input voltage Vi is connected. The voltage switch means includes k (for example, two) first switches.
N-channel type FET 13-1 and second n-channel type F
The first FET is configured by a series circuit with the ET13-2.
13-1 compared with the threshold voltage Vt of the second FET 13-2.
Are set low. The gate electrodes of the first and second FETs 13-1 and 13-2 are connected to the input terminal 11.
The source electrode of the first FET 13-1 is connected to the low voltage node Nl, and the drain electrode of the first FET 13-1 is connected to the source electrode of the second FET 13-2. The drain electrode of the second FET 13-2 is connected to the high voltage node Nh.

【0008】また、高電圧ノードNhと低電圧ノードN
lとの間には、均圧化手段が接続されている。均圧化手
段は、FET13−1,13−2がオフのとき、これら
の各FET13−1,13−2に対して均一なソース・
ドレイン間電圧Vsdをそれぞれ印加するものであり、
線形抵抗である均圧用抵抗14−1,14−2の直列回
路で構成され、この抵抗14−1と14−2の接続点が
FET13−1のドレイン電極及びFET13−2のソ
ース電極に接続されている。高電圧ノードNhと電源電
圧Vddとの間には、負荷抵抗15が接続され、入力電
圧Viを反転した出力電圧Voを出力端子12から出力
するようになっている。ここで、第1及び第2のnチャ
ネル形FET13−1,13−2は、ゲート長が0.5
μm、ゲート幅が30μmの耐熱性W−AlゲートのG
aAsMESFETを用いており、第1のFET13−
1の閾値電圧Vtが0.1V、第2のFET13−2の
閾値電圧Vtが−1.5Vに設定されている。第1のF
ET13−1のK値は10mS/V、第2のFET13
−2のK値は10mS/Vである。均圧用抵抗14−
1,14−2の抵抗値は10KΩ、負荷抵抗15の抵抗
値は1KΩ、及び電源電圧Vddは3.3Vにしてい
る。
Further, a high voltage node Nh and a low voltage node N
1 is connected to a pressure equalizing means. When the FETs 13-1 and 13-2 are turned off, the equalizing means supplies a uniform source voltage to each of the FETs 13-1 and 13-2.
And a drain-to-drain voltage Vsd.
It is composed of a series circuit of equalizing resistors 14-1 and 14-2, which are linear resistors. A connection point between the resistors 14-1 and 14-2 is connected to a drain electrode of the FET 13-1 and a source electrode of the FET 13-2. ing. A load resistor 15 is connected between the high voltage node Nh and the power supply voltage Vdd, and outputs an output voltage Vo obtained by inverting the input voltage Vi from the output terminal 12. Here, the first and second n-channel FETs 13-1 and 13-2 have a gate length of 0.5.
μm, G of heat-resistant W-Al gate with gate width of 30 μm
aAsMESFET is used, and the first FET13-
The threshold voltage Vt of 1 is set to 0.1V, and the threshold voltage Vt of the second FET 13-2 is set to -1.5V. The first F
The K value of ET13-1 is 10 mS / V, and the second FET 13
The K value of -2 is 10 mS / V. Equalizing resistor 14-
1, 14-2 have a resistance value of 10KΩ, the load resistance 15 has a resistance value of 1KΩ, and the power supply voltage Vdd is 3.3V.

【0009】次に、図1の反転増幅器の動作を説明す
る。入力端子11の入力電圧Viを0Vにすると、FE
T13−1,13−2はオフ状態となる。抵抗14−
1,14−2の抵抗値は合計で20KΩであり、負荷抵
抗15に比較して十分大きいため、出力端子12の出力
電圧Voはほぼ電源電圧Vddにプルアップされる。こ
のとき、抵抗14−1,14−2により、FET13−
1,13−2にほぼ均等な電圧約1.6Vが加わる。入
力電圧Viを徐々に上げ、0.1Vを越えると、FET
13−1がオン状態になる。FET13−2のソース電
位は、FET13−1のソース・ドレイン間電圧Vsd
1分だけ高くなっているが、逆にこのFET13−2の
閾値電圧VtがFET13−1の閾値電圧Vtよりも低
く設定されているので、該FET13−2もほぼ同様に
オン状態となっていく。この様子が図3に示されてい
る。図3は、入力電圧Viを0Vから1Vまで変化させ
たときのFET13−1,13−2のソース・ドレイン
間電圧Vsd1,Vsd2の変化と出力電圧Voの変化
を回路シミュレータでシミュレーションした結果を示す
もので、図1の入力電圧変化に対する要部の電圧変化特
性図である。この図3から明らかなように、FET13
−1,13−2にほぼ均一に電圧がかかっており、しか
も、その最大値が1.6Vを越えていない。
Next, the operation of the inverting amplifier of FIG. 1 will be described. When the input voltage Vi of the input terminal 11 is set to 0 V, FE
T13-1 and 13-2 are turned off. Resistance 14-
Since the resistance values of the resistors 14 and 14-2 are 20 KΩ in total and sufficiently larger than the load resistor 15, the output voltage Vo of the output terminal 12 is almost pulled up to the power supply voltage Vdd. At this time, the resistors 13-1 and 14-2 cause the FET 13-
A substantially uniform voltage of about 1.6 V is applied to 1,13-2. When the input voltage Vi is gradually increased and exceeds 0.1 V, the FET
13-1 is turned on. The source potential of the FET 13-2 is the source-drain voltage Vsd of the FET 13-1.
Although it is higher by one minute, on the contrary, since the threshold voltage Vt of the FET 13-2 is set lower than the threshold voltage Vt of the FET 13-1, the FET 13-2 is also substantially turned on. . This is shown in FIG. FIG. 3 shows the results of a circuit simulator simulating changes in the source-drain voltages Vsd1 and Vsd2 of the FETs 13-1 and 13-2 and changes in the output voltage Vo when the input voltage Vi is changed from 0V to 1V. FIG. 2 is a diagram showing a voltage change characteristic of a main part with respect to an input voltage change in FIG. 1. As is apparent from FIG.
The voltage is applied almost uniformly to -1 and 13-2, and the maximum value does not exceed 1.6V.

【0010】以上のように、本実施形態では次のような
効果がある。2個のFET13−1,13−2のソース
電極・ドレイン電極を縦続接続したとき、これらの各F
ET13−1,13−2のソース・ドレイン間電圧Vs
d1,Vsd2は、流れるドレイン電流が共に等しい条
件でバランスした点で決まる。また、FET13−1,
13−2のオフ時のソース・ドレイン間電流特性は、サ
ブスレシュホールド領域と呼ばれる。ソース・ドレイン
間電流は、ソース・ドレイン間電圧Vsd1,Vsd2
の指数関数的に変化するので、FET13−1,13−
2の素子のばらつき等が少しでも生ずると、全体の電圧
が2個のFET13−1,13−2のソース電極・ドレ
イン電極のどちらかにほとんど印加される状態となるこ
とは想像に難くない。ここで、本実施形態のように、抵
抗14−1,14−2を設けたことにより、FET13
−1,13−2がオフ時には、抵抗14−1,14−2
の分圧により、2個のFET13−1,13−2に均等
な電圧が印加されることになる。この結果、原理上、最
大のスイッチ可能な電圧として、FET13−1,13
−2のソース・ドレイン間耐圧のほぼ2倍となる。抵抗
14−1,14−2として、例えば、半導体で製作した
線形抵抗を使用した場合、素子ばらつきによる分圧比の
変動は、FET13−1,13−2のサブスレシュホー
ルド特性に基づく変動に比べて極めて小さいといえ、安
定した特性が得られる。
As described above, this embodiment has the following effects. When the source electrode and the drain electrode of the two FETs 13-1 and 13-2 are connected in cascade, each of these F
Source-drain voltage Vs of ET13-1 and 13-2
d1 and Vsd2 are determined by a point where the drain currents flowing are balanced under the same condition. In addition, FET13-1,
The off-source-drain current characteristic of 13-2 is called a sub-threshold region. The source-drain current is the source-drain voltage Vsd1, Vsd2
Of the FETs 13-1, 13-
It is not hard to imagine that if any variation or the like of the two elements occurs, the entire voltage will be almost applied to either the source electrode or the drain electrode of the two FETs 13-1 and 13-2. Here, by providing the resistors 14-1 and 14-2 as in the present embodiment, the FET 13
When -1 and 13-2 are off, the resistors 14-1 and 14-2
, A uniform voltage is applied to the two FETs 13-1 and 13-2. As a result, in principle, the FETs 13-1, 13
-2, which is almost twice the source-drain breakdown voltage. When, for example, a linear resistor made of a semiconductor is used as the resistors 14-1 and 14-2, the fluctuation of the voltage division ratio due to the element variation is smaller than the fluctuation based on the sub-threshold characteristics of the FETs 13-1 and 13-2. Although it is extremely small, stable characteristics can be obtained.

【0011】一方、入力電圧Viを上げてゆき、FET
13−1,13−2をオンさせる場合、例えば、先にF
ET13−1がオンとなり、FET13−2がオフのま
まの状態が続くと、該FET13−2のソース電極・ド
レイン電極間に電源電圧Vddがほとんど印加されるこ
とになり、耐圧が要求されてしまう。そこで、本実施形
態では、FET13−2の閾値電圧VtをFET13−
1の閾値電圧Vtに比べて低く設定したので、オフ時に
は該FET13−2のソース電位がGND電位より高く
なっているが、等価的にその電位を下げる効果となり、
FET13−1と13−2がほぼ同様なオン特性とな
る。そのため、一方のFET(13−1または13−
2)のソース電極・ドレイン電極に極端に電圧が印加さ
れることがなく、ほぼ均等にかかる。
On the other hand, as the input voltage Vi is increased, the FET
When turning on 13-1 and 13-2, for example, F
If the ET 13-1 is turned on and the FET 13-2 remains off, the power supply voltage Vdd is almost applied between the source electrode and the drain electrode of the FET 13-2, and a breakdown voltage is required. . Thus, in the present embodiment, the threshold voltage Vt of the FET 13-2 is
1 is set lower than the threshold voltage Vt of 1, the source potential of the FET 13-2 is higher than the GND potential at the time of off, but has the effect of equivalently lowering the potential.
The FETs 13-1 and 13-2 have substantially the same ON characteristics. Therefore, one FET (13-1 or 13-
Voltage is not applied extremely to the source electrode and the drain electrode in 2), and the voltage is applied almost uniformly.

【0012】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例
えば、次の(a)〜(e)のようなものがある。 (a) 上記実施形態の均圧化手段は、線形抵抗からな
る抵抗14−1,14−2を用いて構成しているが、均
圧化できれば素子は何でもよい。例えば、非線形抵抗や
ダイオード、さらにこれらを組み合わせた回路ネットワ
ークや演算増幅器等の能動的な回路でも良い。 (b) 上記実施形態の電圧スイッチ手段は、2個のn
チャネル形FET13−1,13−2によって構成して
いるが、3個以上のnチャネル形FETを用い、これら
のFETの閾値電圧Vtを低電圧ノードNl側のFET
から高電圧ノードNh側のFETへ順に下がるように設
定し、均圧用抵抗14−1,14−2の数もそれに見合
った分だけ設ければ、上記実施形態と同様の作用、効果
が得られる。 (c) 上記実施形態のnチャネル形FET13−1,
13−2は、pチャネル形FETに置き換えても良い。
この場合、電源電圧Vddを負電圧にし(即ち、図1の
低電圧ノードNlが高電圧ノードに、高電圧ノードNh
が低電圧ノードになる)、閾値電圧Vtの関係を逆にす
れば良い(即ち、FETの閾値電圧VtをGND側のF
ETから順に上がるように設定する)。このような構成
にしても、上記実施形態と同様の効果が得られる。ま
た、前記(b)と同様に、電圧スイッチ手段を構成する
pチャネル形FETの数は、3個以上でも良い。 (d) 上記実施形態及び前記(a)〜(c)の変形例
では、電圧スイッチ手段を構成するFETとしてGaA
sMESFETを用いた例を説明したが、MOSFET
等の他のFETで構成しても、ほぼ同様の作用、効果が
得られる。 (e) 上記実施形態及び前記(a)〜(d)では、半
導体回路の例として反転増幅器について説明したが、図
1の負荷抵抗15を他の回路に代える、つまり電圧スイ
ッチ手段及び均圧化手段を他の回路に組込むことによ
り、種々の半導体回路を構成することが可能である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, there are the following modifications (a) to (e). (A) Although the equalizing means of the above embodiment is configured using the resistors 14-1 and 14-2 formed of linear resistors, any element may be used as long as the equalizing can be performed. For example, an active circuit such as a nonlinear resistor or a diode, a circuit network combining these, an operational amplifier, or the like may be used. (B) The voltage switch means of the above embodiment is composed of two n
Although it is constituted by the channel type FETs 13-1 and 13-2, three or more n-channel type FETs are used, and the threshold voltage Vt of these FETs is reduced by the FET on the low voltage node Nl side.
, And the voltage equalizing resistors 14-1 and 14-2 are provided in proportion to the number of FETs on the high voltage node Nh side. . (C) The n-channel FET 13-1 of the above embodiment,
13-2 may be replaced with a p-channel FET.
In this case, the power supply voltage Vdd is set to a negative voltage (that is, the low voltage node Nl in FIG.
Becomes a low voltage node), and the relationship of the threshold voltage Vt may be reversed (that is, the threshold voltage Vt of the FET is changed to F-side on the GND side).
Set up in order from ET). Even with such a configuration, the same effects as in the above embodiment can be obtained. Further, as in (b) above, the number of p-channel FETs constituting the voltage switch means may be three or more. (D) In the above embodiment and the modified examples (a) to (c), GaAs is used as the FET constituting the voltage switch means.
The example using the sMESFET has been described.
Even with other FETs, substantially the same operation and effect can be obtained. (E) In the above embodiment and the above (a) to (d), the inverting amplifier was described as an example of the semiconductor circuit. However, the load resistor 15 in FIG. By incorporating the means into another circuit, various semiconductor circuits can be formed.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明で
は、電圧スイッチ手段と均圧化手段とを備え、入力端子
と第1のFETのソース電極との間の電圧により、第k
のFET(または第1のFET)のドレイン電極(また
はソース電極)から第1のFET(または第kのFE
T)のソース電極(またはドレイン電極)へ流れる電流
を制御する構成にしたので、FETがオフ状態のときに
は、均圧化手段によってそれらの各FETに均等な電圧
が印加されることになり、最大のスイッチ可能な電圧を
従来のものよりも高くできる。さらに、分圧化手段の素
子ばらつきによる分圧比の変動は、FETのサブスレシ
ュホールド特性に基づく変動に比べて極めて小さいの
で、安定した特性が得られる。その上、入力電圧を上げ
てゆき、電圧スイッチ手段を構成するFETをオンさせ
る場合、各FETの閾値電圧を所定の関係に設定したの
で、各FETがほぼ同様なオン特性となり、あるFET
のソース電極・ドレイン電極に極端に電圧が印加される
ことがなく、各FETにほぼ均等に電圧がかかる。従っ
て、単体FETの耐圧以上の電圧をスイッチする半導体
回路を実現できる。
As described above in detail, the present invention includes the voltage switch means and the equalizing means, and the voltage between the input terminal and the source electrode of the first FET is changed by the voltage between the input terminal and the source electrode of the first FET.
From the drain electrode (or source electrode) of the first FET (or the first FET) to the first FET (or the k-th FE).
Since the configuration is such that the current flowing to the source electrode (or drain electrode) of T) is controlled, when the FETs are off, an equal voltage is applied to each of the FETs by the equalizing means. Can be higher than the conventional one. Further, since the fluctuation of the voltage dividing ratio due to the element variation of the voltage dividing means is extremely smaller than the fluctuation based on the sub-threshold characteristic of the FET, stable characteristics can be obtained. In addition, when increasing the input voltage and turning on the FETs constituting the voltage switch means, the threshold voltages of the FETs are set in a predetermined relationship, so that each FET has substantially the same ON characteristics,
No voltage is applied to the source electrode / drain electrode extremely, and a voltage is applied to each FET almost uniformly. Therefore, a semiconductor circuit that switches a voltage higher than the withstand voltage of a single FET can be realized.

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

【図1】本発明の実施形態を示す反転増幅器の回路図で
ある。
FIG. 1 is a circuit diagram of an inverting amplifier showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来の反転増幅器の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional inverting amplifier.

【図3】図1の入力電圧変化に対する要部の電圧変化特
性図である。
3 is a voltage change characteristic diagram of a main part with respect to the input voltage change of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 入力端子 12 出力端子 13−1,13−2 FET 14−1,14−2 均圧用抵抗 15 負荷抵抗 Nl 低電圧ノード Nh 高電圧ノード Vi 入力電圧 Vo 出力電圧 Vdd 電源電圧 11 Input terminal 12 Output terminal 13-1, 13-2 FET 14-1, 14-2 Equalizing resistor 15 Load resistance Nl Low voltage node Nh High voltage node Vi Input voltage Vo Output voltage Vdd Power supply voltage

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 k個(但し、kは2以上の正の整数)の
nチャネル形電界効果トランジスタを有し、該第1の電
界効果トランジスタのソース電極が低電圧ノードに、該
第kの電界効果トランジスタのドレイン電極が高電圧ノ
ードにそれぞれ接続され、該第i(但し、1≦i≦k−
1)の電界効果トランジスタのドレイン電極と該第i+
1の電界効果トランジスタのソース電極が接続され、該
第1から第kまでのすべての電界効果トランジスタのゲ
ート電極が入力端子に接続され、かつ該第i+1の電界
効果トランジスタの閾値電圧が該第iの電界効果トラン
ジスタの閾値電圧よりも低い電圧スイッチ手段と、 前記高電圧ノードと前記低電圧ノードとの間に接続さ
れ、前記入力端子から入力される入力電圧のゲート制御
によって前記第1から第kまでのすべての電界効果トラ
ンジスタがオフのとき、これらの各電界効果トランジス
タに対して均一なソース・ドレイン間電圧をそれぞれ印
加する均圧化手段とを備え、 前記入力端子と前記第1の電界効果トランジスタのソー
ス電極との間の電圧により、前記第kの電界効果トラン
ジスタのドレイン電極から前記第1の電界効果トランジ
スタのソース電極へ流れる電流を制御する構成にしたこ
とを特徴とする半導体回路。
1. A semiconductor device comprising: k (where k is a positive integer of 2 or more) n-channel field-effect transistors, wherein a source electrode of the first field-effect transistor is connected to a low-voltage node; The drain electrodes of the field effect transistors are connected to the high voltage nodes, respectively, and the i-th (where 1 ≦ i ≦ k−
1) the drain electrode of the field-effect transistor and the i +
The source electrode of the first field-effect transistor is connected, the gate electrodes of all the first to k-th field-effect transistors are connected to the input terminal, and the threshold voltage of the (i + 1) -th field-effect transistor is the i-th field-effect transistor. Voltage switch means lower than the threshold voltage of the field-effect transistor, and connected between the high-voltage node and the low-voltage node, and the first to k-th gates are controlled by gate control of an input voltage input from the input terminal. Equalizing means for applying a uniform source-drain voltage to each of the field-effect transistors when all of the field-effect transistors are off, the input terminal and the first field-effect transistor The voltage between the source electrode of the transistor and the drain electrode of the k-th field-effect transistor causes the first field-effect transistor to Semiconductor circuit is characterized in that the configuration for controlling the current flowing to the source electrode of Njisuta.
【請求項2】 k個(但し、kは2以上の正の整数)の
pチャネル形電界効果トランジスタを有し、該第1の電
界効果トランジスタのソース電極が高電圧ノードに、該
第kの電界効果トランジスタのドレイン電極が低電圧ノ
ードにそれぞれ接続され、該第i(但し、1≦i≦k−
1)の電界効果トランジスタのドレイン電極と該第i+
1の電界効果トランジスタのソース電極が接続され、該
第1から第kまでのすべての電界効果トランジスタのゲ
ート電極が入力端子に接続され、かつ該第i+1の電界
効果トランジスタの閾値電圧が該第iの電界効果トラン
ジスタの閾値電圧よりも高い電圧スイッチ手段と、 前記高電圧ノードと前記低電圧ノードとの間に接続さ
れ、前記入力端子から入力される入力電圧のゲート制御
によって前記第1から第kまでのすべての電界効果トラ
ンジスタがオフのとき、これらの各電界効果トランジス
タに対して均一なソース・ドレイン間電圧をそれぞれ印
加する均圧化手段とを備え、 前記入力端子と前記第1の電界効果トランジスタのソー
ス電極との間の電圧により、前記第1の電界効果トラン
ジスタのソース電極から前記第kの電界効果トランジス
タのドレイン電極へ流れる電流を制御する構成にしたこ
とを特徴とする半導体回路。
2. A semiconductor device comprising: k (where k is a positive integer of 2 or more) p-channel field-effect transistors, wherein a source electrode of the first field-effect transistor is connected to a high-voltage node and The drain electrodes of the field-effect transistors are connected to the low-voltage nodes, respectively, and the ith (where 1 ≦ i ≦ k−
1) the drain electrode of the field-effect transistor and the i +
The source electrode of the first field-effect transistor is connected, the gate electrodes of all the first to k-th field-effect transistors are connected to the input terminal, and the threshold voltage of the (i + 1) -th field-effect transistor is the i-th field-effect transistor. Voltage switch means higher than the threshold voltage of the field-effect transistor, and connected between the high-voltage node and the low-voltage node, and the first to k-th gates are controlled by gate control of an input voltage input from the input terminal. Equalizing means for applying a uniform source-drain voltage to each of the field-effect transistors when all of the field-effect transistors are off, the input terminal and the first field-effect transistor The voltage between the source electrode of the transistor and the source electrode of the first field-effect transistor causes the k-th field-effect transistor to move from the source electrode of the first field-effect transistor. Semiconductor circuit is characterized in that the arrangement for controlling a current flowing to the drain electrode of the register.
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