JPH10335946A - 線形特性保証回路 - Google Patents

線形特性保証回路

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JPH10335946A
JPH10335946A JP15734697A JP15734697A JPH10335946A JP H10335946 A JPH10335946 A JP H10335946A JP 15734697 A JP15734697 A JP 15734697A JP 15734697 A JP15734697 A JP 15734697A JP H10335946 A JPH10335946 A JP H10335946A
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JP
Japan
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inverter
stage
circuit
nmos
pmos
Prior art date
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Pending
Application number
JP15734697A
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English (en)
Inventor
Nagaaki Shu
長明 周
Takashi Chin
傑 陳
Takashi Tomatsu
隆 戸松
Yuichi Sato
雄一 佐藤
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.)
Yozan Inc
Original Assignee
Yozan Inc
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Publication date
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Priority to DE69808176T priority patent/DE69808176T2/de
Priority to US09/087,924 priority patent/US6025752A/en
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Publication of JPH10335946A publication Critical patent/JPH10335946A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 pMOSとnMOSを直列接続してなるイン
バータを奇数段直列接続し、帰還キャパシタンスで入出
力を接続した回路において、インバータのオフセットを
解消する。 【構成】 pMOSまたはnMOSのゲートに可変のバ
イアス電圧を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路装置
内の線形特性保証回路に係り、特にpMOSとnMOS
を直列接続してなるインバータを奇数段直列に接続し、
最終段インバータの出力を帰還キャパシタンスを介して
初段インバータの入力に接続し、発振防止回路により出
力の発振を防止した線形特性保証回路に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ科学におけるデジタル技術
は、微細加工技術の進歩にともなって著しい発展を遂げ
てきたが、その設備投資金額は加速度的に増加しつつあ
り、現在アナログ技術およびアナログ・デジタル混在技
術が注目されている。そこで出願人はアナログ電圧入力
を充分な線形性および駆動能力をもって後段に伝達する
線形特性保証回路を出願している(特開平07−094
957号等)。
【0003】図5に示すように、出願人の提案した線形
特性保証回路は、pMOSとnMOSを直列接続してな
るインバータI51、I52、I53を直列に接続し、
入力電圧AINを入力キャパシタンスCIを介して初段
インバータI51に入力し、最終段インバータI53の
出力を帰還キャパシタンスCFを介して初段インバータ
I51の入力に接続したもので、これらインバータのゲ
イン積による高いゲイン、および帰還キャパシタンスC
Fによる帰還路によって入力電圧AINの反転出力AO
UTを高い線形特性および駆動能力をもって生成する。
またI51出力とI52入力の間には、レジスタンスR
およびキャパシタンスCmよりなる、RC直列回路が接
続され、その位相補償機能によりAOUTの発振が防止
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の線形
特性保証回路においては、インバータI51〜I53に
おけるnMOS、pMOSの閾値に製造上の誤差があっ
たときに、出力電圧AOUTにオフセットが生じるとい
う問題があった。本発明はこのような従来の問題点を解
消すべく創案されたもので、インバータの製造誤差によ
るオフセットを吸収し得る線形特性保証回路を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る線形特性保
証回路は、インバータにおけるpMOSまたはnMOS
のゲートに可変のバイアス電圧を接続し、これによって
オフセットをコントロールするものである。
【0006】
【発明の実施の態様】次に本発明に係る線形特性保証回
路の第1実施例を図面に基づいて説明する。なお図中従
来例と同一もしくは相当部分には同一符号を付して示
す。
【0011】
【実施例】図1において、線形特性保証回路は、pMO
S(P11で示す。)、nMOS(N11で示す。)よ
りなる初段インバータI11、pMOS(P12で示
す。)、nMOS(N12で示す。)よりなる第2段イ
ンバータI12、pMOS(P13で示す。)、nMO
S(N13で示す。)よりなる最終段インバータI13
を直列接続してなり、I13の出力は帰還キャパシタン
スCFを介してI11の入力に接続されている。入力電
圧AINは入力キャパシタンスCIを介してI11に入
力され、I12入出力間には、レジスタンスRおよびキ
ャパシシタンスCmよりなる位相補償回路が接続されて
いる。ここに位相補償回路はいずれのインバータに接続
しても発振防止効果があるが、I12あるいはI13に
接続したときに特に効果が高い。またレジスタンスRと
しては純抵抗、MOS抵抗、CMOS抵抗等種々の構成
を採用し得る。
【0012】入力電圧AINはインバータI11におけ
るnMOS(N11)のゲートに接続され、以後のnM
OS(N12、N13)は前段インバータの出力がゲー
トに入力されている。一方pMOS(P11、P12、
P13)のゲートにはバイアス電圧VBが入力されてい
る。
【0013】pMOS(P11〜P13)はバイアス電
圧VBが一定のとき、ソース・ドレイン間電流一定の定
電流源として機能し、VBの変化にともなってソース・
ドレイン間電流が変化する。これにともなってnMOS
における電圧降下が変化し、オフセットを負の方向に変
化させ得る。
【0014】表1は図5の従来例においてnMOS、p
MOSの閾値電圧の条件が変化したときに生じるオフセ
ット電圧と、同一閾値電圧条件について、図1の実施例
で適切なVBを与えたときのオフセット電圧の関係を示
す。
【外1】 表1から明らかなように、バイアス電圧の印加により、
標準的閾値における−2.5mVのオフセットが−0.
10mVに減少し、nMOSの閾値が高い条件での36
3mVのオフセットが0.50mVに減少し、pMOS
の閾値が高い条件での−361mVのオフセットが0.
02mVに減少しており、オフセットは実質的に解消し
ている。なお各条件のバイアス電圧は、それぞれ、1.
520V、2.176V、0.478Vであった。
【0015】pMOS(P11〜P13)のソース・ド
レイン間電流を制御できれば、位相補償回路と同等のM
OS抵抗を構成することも可能になる。これは、条件に
よっては、位相補償回路の省略可能性を意味し、少なく
とも位相補償回路の素子サイズは縮小し得る。
【0016】図2は第2実施例を示し、第1実施例のp
MOSとnMOSの関係を逆転させたものである。図2
において、線形特性保証回路は、pMOS(P21で示
す。)、nMOS(N21で示す。)よりなる初段イン
バータI21、pMOS(P22で示す。)、nMOS
(N22で示す。)よりなる第2段インバータI22、
pMOS(P23で示す。)、nMOS(N23で示
す。)よりなる最終段インバータI23を直列接続して
なり、I23の出力は帰還キャパシタンスCFを介して
I21の入力に接続されている。入力電圧AINは入力
キャパシタンスCIを介してI21に入力されている。
【0017】入力電圧AINはインバータI21におけ
るpMOS(P21)のゲートに接続され、以後のpM
OS(P22、P23)は前段インバータの出力がゲー
トに入力されている。一方nMOS(N21、N22、
N23)のゲートにはバイアス電圧VBが入力されてい
る。
【0018】pMOS(P21〜P23)はバイアス電
圧VBが一定のとき、ドレイン・ソース間電流一定の定
電流源として機能し、VBの変化にともなって、pMO
Sにおける電圧降下が変化し、オフセットを負の方向に
変化させ得る。
【0019】図3は3段インバータI31、I32、I
33のうち第1段および第2段のインバータが第1実施
例のインバータと同様に構成され、最終段のインバータ
I33は従来と同様にpMOS、nMOSのゲートを相
互接続してなる。このような一般的CMOSインバータ
を最終段に形成したことにより、出力のダイナミレンジ
を第1、第2実施例よりも拡大し得る。
【0020】図4は第1実施例の構成に加え、バイアス
電圧を高基準電圧Vdに切り替え得るスイッチSWBが
設けられ、SWBをVdに切り替えることにより、pM
OS(P41、P42、P43)を遮断し得る。これに
よって簡易な付加回路により容易にパワーダウン構成を
実現し得る。
【0021】なお図4の構成を、図2同様、nMOSを
定電流源として使用する構成も実現可能であることはい
うまでもない。
【0022】また位相補償回路を初段あるいは最終段の
インバータに接続するように構成を変更し、レジスタン
スをMOS抵抗によって構成する等種々の変更が可能で
ある。
【0023】
【発明の効果】前述のとおり、本発明に係る線形特性保
証回路は、インバータにおけるpMOSまたはnMOS
のゲートに可変のバイアス電圧を接続し、これによって
オフセットをコントロールするので、インバータの製造
誤差によるオフセットを吸収し得るという優れた効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示す回路図である。
【図2】 本発明の第2実施例を示す回路図である。
【図3】 本発明の第3実施例を示す回路図である。
【図4】 本発明の第4実施例を示す回路図である。
【図5】 従来の線形特性保証回路を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
AIN...入力電圧 AOUT...出力電圧 CI...入力キャパシタンス CF...帰還キャパシタンス R...レジスタンス Cm...キャパシタンス I11〜I13、I21〜I23、I31〜I33、I
41〜I43、I51〜I53...インバータ P11〜P13、P21〜P23、P31〜P33、P
41〜P43、P51〜P53...pMOS N11〜N13、N21〜N23、N31〜N33、N
41〜N43、N51〜N53...nMOS Vd...基準高電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 雄一 東京都世田谷区北沢3−5−18株式会社鷹 山内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 pMOSとnMOSを直列接続してなる
    インバータを奇数段直列に接続し、最終段インバータの
    出力を帰還キャパシタンスを介して初段インバータの入
    力に接続し、発振防止回路により出力の発振を防止して
    ある半導体集積回路装置内の線形特性保証回路におい
    て、入力電圧を初段インバータにおけるnMOSのゲー
    トに接続し、各インバータの出力を次段のnMOSのゲ
    ートに接続し、各インバータのpMOSのゲートに可変
    のバイアス電圧を接続したことを特徴とする線形特性保
    証回路。
  2. 【請求項2】 pMOSとnMOSを直列接続してなる
    インバータを奇数段直列に接続し、最終段インバータの
    出力を帰還キャパシタンスを介して初段インバータの入
    力に接続し、発振防止回路により出力の発振を防止して
    ある半導体集積回路装置内の線形特性保証回路におい
    て、入力電圧を初段インバータにおけるpMOSのゲー
    トに接続し、各インバータの出力を次段のpMOSのゲ
    ートに接続し、各インバータのnMOSのゲートに可変
    のバイアス電圧を接続したことを特徴とする線形特性保
    証回路。
  3. 【請求項3】 pMOSとnMOSを直列接続してなる
    インバータを奇数段直列に接続し、最終段インバータの
    出力を帰還キャパシタンスを介して初段インバータの入
    力に接続し、発振防止回路により出力の発振を防止して
    ある半導体集積回路装置内の線形特性保証回路におい
    て、入力電圧を初段インバータにおけるnMOSのゲー
    トに接続し、最終段インバータのpMOSとnMOSの
    ゲートを相互接続し、最終段以外のインバータにおける
    nMOSのゲートを前段のnMOSのインバータ出力に
    接続し、最終段以外のインバータにおけるpMOSのゲ
    ートに可変のバイアス電圧を接続したことを特徴とする
    線形特性保証回路。
  4. 【請求項4】 pMOSとnMOSを直列接続してなる
    インバータを奇数段直列に接続し、最終段インバータの
    出力を帰還キャパシタンスを介して初段インバータの入
    力に接続し、発振防止回路により出力の発振を防止して
    ある半導体集積回路装置内の線形特性保証回路におい
    て、入力電圧を初段インバータにおけるpMOSのゲー
    トに接続し、最終段インバータのpMOSとnMOSの
    ゲートを相互接続し、最終段以外のインバータにおける
    pMOSのゲートを前段のpMOSのインバータ出力に
    接続し、最終段以外のインバータにおけるnMOSのゲ
    ートに可変のバイアス電圧を接続したことを特徴とする
    線形特性保証回路。
  5. 【請求項5】 バイアス電圧はpMOSを遮断し得る電
    圧に切り替え得ることを特徴とする請求項1または3記
    載の線形特性保証回路。
  6. 【請求項6】 バイアス電圧はnMOSを遮断し得る電
    圧に切り替え得ることを特徴とする請求項1または3記
    載の線形特性保証回路。
  7. 【請求項7】 発振防止回路は、いずれかのインバータ
    の入出力間に、レジスタンスとキャパシタンスの直列回
    路を接続してなることを特徴とする請求項1ないし6の
    いずれか1項に記載された線形特性保証回路。
  8. 【請求項8】 レジスタンスはMOS抵抗であることを
    特徴とする請求項7記載の線形特性保証回路。
  9. 【請求項9】 レジスタンスはCMOS抵抗であること
    を特徴とする請求項7記載の線形特性保証回路。
  10. 【請求項10】 pMOSとnMOSを直列接続してな
    るインバータを奇数段直列に接続し、最終段インバータ
    の出力を帰還キャパシタンスを介して初段インバータの
    入力に接続し、発振防止回路により出力の発振を防止し
    てある半導体集積回路装置内の線形特性保証回路におい
    て、発振防止回路は、最終段以外のインバータの入出力
    間に、レジスタンスとキャパシタンスの直列回路を接続
    してなることを特徴とする線形特性保証回路。
JP15734697A 1997-06-02 1997-06-02 線形特性保証回路 Pending JPH10335946A (ja)

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JP15734697A JPH10335946A (ja) 1997-06-02 1997-06-02 線形特性保証回路
EP98109867A EP0883240B1 (en) 1997-06-02 1998-05-29 Inverting amplifying circuit
KR1019980019738A KR19990006516A (ko) 1997-06-02 1998-05-29 반전증폭회로
DE69808176T DE69808176T2 (de) 1997-06-02 1998-05-29 Invertierungsverstärkerschaltung
US09/087,924 US6025752A (en) 1997-06-02 1998-06-01 Inverting amplifying circuit
CN98109555A CN1201292A (zh) 1997-06-02 1998-06-02 反相放大电路

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040106

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