KR100212159B1 - Output voltage compensated transfer gate - Google Patents

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KR100212159B1 KR1019970008914A KR19970008914A KR100212159B1 KR 100212159 B1 KR100212159 B1 KR 100212159B1 KR 1019970008914 A KR1019970008914 A KR 1019970008914A KR 19970008914 A KR19970008914 A KR 19970008914A KR 100212159 B1 KR100212159 B1 KR 100212159B1
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Abstract

본 발명은 출력전압 보상형 전송 게이트에 관한 것으로서, 특히 동일한 형이며 트랜지스터 크기가 다른 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터가 병렬로 접속하여 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터가 동시에 온되고 상기 제 2 트랜지스터가 상기 제 1 트랜지스터 보다 소정시간 늦게 오프되는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output voltage compensated transfer gate, in particular a first transistor and a second transistor of the same type and having different transistor sizes are connected in parallel so that the first and second transistors are simultaneously turned on and the second transistor is It is turned off later than the first transistor by a predetermined time.

따라서, 본 발명은 출력전압에 발생하는 오차전압의 크기를 최소화시킬 수 있어 아날로그 응용회로에 효과적으로 사용할 수 있다.Therefore, the present invention can minimize the magnitude of the error voltage generated in the output voltage can be effectively used in analog application circuit.

Description

출력전압 보상형 전송 게이트Output Voltage Compensated Transfer Gate

본 발명은 모스형 전송 게이트에 관한 것으로서, 특히 입력전압에 동일한 출력전압을 출력할 수 있도록 에러전압을 최소화한 출력전압 보상형 전송 게이트에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a MOS type transfer gate, and more particularly, to an output voltage compensation type transfer gate in which an error voltage is minimized to output an output voltage equal to an input voltage.

일반적으로 모스형 전계 효과 트랜지스터는 금속 전극인 게이트와 반도체 기판사이에 걸리는 전압에 의해 소오스로부터 전자가 끌려와 채널이 형성되며 이 채널의 전자가 드레인으로 나간다. 그러므로, 채널의 형성 및 소멸과정이 고속으로 일어나므로 주로 증폭소자 내지 스위칭소자로 쓰인다.In general, in a MOS type field effect transistor, electrons are attracted from a source to form a channel by a voltage applied between a gate, which is a metal electrode, and a semiconductor substrate, and electrons of the channel go to a drain. Therefore, since the formation and disappearance of the channel occurs at a high speed, it is mainly used as an amplifier or a switching device.

도 1은 종래의 모스 전계 효과 트랜지스터를 나타낸 회로도로서, nMOS 트랜지스터(2)와 접지사이에 직렬로 접속된 커패시터(C)로 구성된다.Fig. 1 is a circuit diagram showing a conventional MOS field effect transistor, which is composed of a capacitor C connected in series between an nMOS transistor 2 and ground.

도 2는 도 1을 설명하기 위한 파형도로서, Φ는 nMOS 트랜지스터의 게이트를 구동시키는 클럭신호이고, Vin은 입력전압을 나타내며 Vout은 출력전압을 나타낸다.FIG. 2 is a waveform diagram illustrating FIG. 1, where Φ is a clock signal for driving a gate of an nMOS transistor, Vin is an input voltage, and Vout is an output voltage.

도 1 및 도 2를 참조하여 보면, 상기 nMOS 트랜지스터(2)가 클럭신호(Φ)의 상승에지에 동기하여 온되었을 경우 드레인과 소오스 사이의 채널에 일정한 양의 전하가 존재하며 그 전하값은 다음과 같다.Referring to FIGS. 1 and 2, when the nMOS transistor 2 is turned on in synchronization with the rising edge of the clock signal Φ, a certain amount of charge is present in a channel between the drain and the source. Is the same as

[수학식 1][Equation 1]

Figure kpo00001
Figure kpo00001

수학식 1에서

Figure kpo00002
Figure kpo00003
은 트랜지스터의 폭,
Figure kpo00004
은 트랜지스터의 길이,
Figure kpo00005
는 단위 면적당 게이트-옥사이드 커패시터,
Figure kpo00006
는 트랜지스터의 게이트와 소오스사이 전압,
Figure kpo00007
는 트랜지스터의 문턱전압을 나타낸다.In Equation 1
Figure kpo00002
Figure kpo00003
The width of the transistor,
Figure kpo00004
The length of the transistor,
Figure kpo00005
Is the gate-oxide capacitor per unit area,
Figure kpo00006
Is the voltage between the gate and source of the transistor,
Figure kpo00007
Represents the threshold voltage of the transistor.

한편, 상기 nMOS 트랜지스터(2)가 오프될 경우 채널내에 있던 전하들은 트랜지스터의 소오스와 드레인쪽으로 빠져 나가고, 이들 전하들은 커패시터(C)에 충전된 전압인 출력전압(Vout)에 오차전압으로 작용한다. 이에 따라 클럭신호(Φ)가 하강에지일 때 출력전압(Vout)은 입력전압(Vin)에 오차전압이 더해져 출력된다. 이와같은 현상을 전하주입(charge injection)이라 하고, 이러한 전하주입에 의해 발생되는 비선형적인 출력전압은 회로의 스위칭 동작에 심각한 영향을 미친다.On the other hand, when the nMOS transistor 2 is turned off, the charges in the channel exit to the source and drain of the transistor, and these charges act as an error voltage on the output voltage Vout, which is the voltage charged in the capacitor C. Accordingly, when the clock signal Φ is a falling edge, the output voltage Vout is output by adding an error voltage to the input voltage Vin. This phenomenon is called charge injection, and the nonlinear output voltage generated by such charge injection seriously affects the switching operation of the circuit.

그러므로, 회로에 발생되는 전하주입 현상을 보상하기 위해 도 3 및 도 4 와 같은 더미 모스 전계 효과 트랜지스터나 상보형 모스전계 효과 트랜지스터를 사용한다.Therefore, a dummy MOS field effect transistor or a complementary MOS field effect transistor as shown in FIGS. 3 and 4 is used to compensate for the charge injection phenomenon generated in the circuit.

도 3은 종래의 더미 모스전계 효과 트랜지스터를 나타낸 회로도로서, 제 1 nMOS 트랜지스터(4)와, 소오스 단자와 드레인 단자가 공통 접속되고 제 1 nMOS 트랜지스터(4)에 직렬로 접속된 제 2 nMOS 트랜지스터(6) 및 상기 제 2 nMOS 트랜지스터(6)로 구성된다.3 is a circuit diagram illustrating a conventional dummy MOS field effect transistor, in which a first nMOS transistor 4, a source terminal and a drain terminal are commonly connected, and a second nMOS transistor 4 connected in series with the first nMOS transistor 4. 6) and the second nMOS transistor 6.

도 4는 종래의 상보형 모스 전계 효과 트랜지스터를 나타낸 회로도로서, nMOS 트랜지스터(8)와, 상기 nMOS 트랜지스터(8)에 병렬로 접속된 pMOS 트랜지스터(10)와, pMOS 트랜지스터(10)로 구성된다.4 is a circuit diagram showing a conventional complementary MOS field effect transistor, which is composed of an nMOS transistor 8, a pMOS transistor 10 connected in parallel to the nMOS transistor 8, and a pMOS transistor 10.

그러나, 도 3 및 도 4와 같은 트랜지스터들은 상반되는 두 클럭신호(Φ,

Figure kpo00008
)가 발생부위로부터 각 트랜지스터로 오는 동안 경로에 발생하는 지연 현상과 상보형 모스 전계 효과 트랜지스터에서 nMOS와 pMOS 트랜지스터의 트랜지스터 형이 다르므로 입력전압과 출력전압이 동일하지 않을 수 있다.However, the transistors as shown in FIGS. 3 and 4 have opposite clock signals Φ,
Figure kpo00008
The delay between the path and the complementary MOS field effect transistor in the path from the generation site to each transistor, the transistor type of the nMOS and pMOS transistors are different, the input voltage and the output voltage may not be the same.

따라서, 트랜지스터가 오프되고 난 후 트랜지스터의 채널내에 발생된 전하가 출력전압에 더해져 오차전압으로 출력되기 때문에 이를 보상하는 트랜지스터에 의해서도 트랜지스터에 발생된 전하의 영향을 완전하게 제거할 수 없다는 문제점이 있다.Therefore, since the charge generated in the channel of the transistor after the transistor is turned off is output as an error voltage in addition to the output voltage, there is a problem that the effect of the charge generated in the transistor cannot be completely eliminated even by the transistor compensating for this.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 트랜지스터의 채널내에 발생되는 전하의 영향을 최소한으로 줄일 수 있는 출력전압 보상형 전송 게이트를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an output voltage compensation type transfer gate which can minimize the influence of charges generated in a channel of a transistor in order to solve the above problems of the prior art.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 동일한 형이며 트랜지스터 크기가 다른 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터가 병렬로 접속하여 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터가 동시에 온되고 상기 제 2 트랜지스터가 상기 제 1 트랜지스터 보다 소정시간 늦게 오프되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the device of the present invention is of the same type and has a first transistor and a second transistor having different transistor sizes connected in parallel so that the first and second transistors are simultaneously turned on and the second transistor is connected to the first transistor. It is characterized in that the predetermined time is turned off later.

도 1은 종래의 모스 전계 효과 트랜지스터를 나타낸 회로도.1 is a circuit diagram showing a conventional MOS field effect transistor.

도 2는 도 1을 설명하기 위한 파형도.FIG. 2 is a waveform diagram for explaining FIG. 1. FIG.

도 3은 종래의 더미 모스 전계 효과 트랜지스터를 나타낸 회로도.3 is a circuit diagram showing a conventional dummy MOS field effect transistor.

도 4는 종래의 상보형 모스 전계 효과 트랜지스터를 나타낸 회로도.4 is a circuit diagram showing a conventional complementary MOS field effect transistor.

도 5는 본 발명에 따른 출력전압 보상형 전송 게이트를 나타낸 회로도.5 is a circuit diagram showing an output voltage compensation type transfer gate according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 출력전압 보상형 전송 게이트의 작동을 설명하기 위한 파형도.Figure 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the output voltage compensation type transfer gate according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

20 : 제 1 트랜지스터. 22 : 제 2 트랜지스터.20: first transistor. 22: second transistor.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 출력전압 보상형 전송 게이트의 일 실시예를 나타내는 회로도로서, 제 1 nMOS 트랜지스터(20)와, 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(20)보다 트랜지스터의 길이와 폭이 작은 2 nMOS 트랜지스터(22)가 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(20)에 병렬로 접속된다.5 is a circuit diagram illustrating an embodiment of an output voltage compensation type transfer gate according to an embodiment of the present invention, in which a first nMOS transistor 20 and a 2 nMOS transistor having a length and a width smaller than the first nMOS transistor 20 are smaller. 22 is connected in parallel with the first nMOS transistor 20.

도 6은 도 5를 설명하기 위한 파형도로서, Φ1은 제 1 nMOS 트랜지스터의 게이트로 공급되는 클럭신호이고, Φ2는 제 2 nMOS 트랜지스터의 게이트로 공급되는 클럭신호이다.FIG. 6 is a waveform diagram illustrating FIG. 5, where Φ 1 is a clock signal supplied to the gate of the first nMOS transistor and Φ 2 is a clock signal supplied to the gate of the second nMOS transistor.

도 5 및 도 6을 참조하여 보면, 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(20)와 상기 제 2 nMOS 트랜지스터(22)는 게이트로 입력되는 Φ1 및 Φ2 클럭신호의 상승에지에 각각 턴온된다.5 and 6, the first nMOS transistor 20 and the second nMOS transistor 22 are turned on at rising edges of the Φ 1 and Φ 2 clock signals input to the gate, respectively.

상기 Φ1 클럭신호의 하강에지에 동기하여 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(20)가 턴오프될 경우 제 1 nMOS 트랜지스터(20)의 채널내에 존재하는 전하, 즉

Figure kpo00009
는 상기 트랜지스터(20)의 소오스와 드레인으로 빠져간다. 이때 상기 전하(
Figure kpo00010
)는 접지와 제 1 nMOS 트랜지스터(20)와 제 2 nMOS 트랜지스터(22)가 공통 접속된 노드 사이에 접속된 커패시터(C)에 충전된 전압에 더해져 출력전압(Vout)에 오차전압으로 작용한다.Charge present in the channel of the first nMOS transistor 20 when the first nMOS transistor 20 is turned off in synchronization with the falling edge of the Φ 1 clock signal, that is,
Figure kpo00009
Passes to the source and the drain of the transistor 20. Where the charge (
Figure kpo00010
) Is added to the voltage charged in the capacitor C connected between the ground and the node where the first nMOS transistor 20 and the second nMOS transistor 22 are commonly connected to act as an error voltage on the output voltage Vout.

소정시간 td가 경과된 후에 상기 제 2 nMOS 트랜지스터(22)가 상기 Φ2 클럭신호의 하강에지에 동기하여 턴온프되어 상기 제 2 nMOS 트랜지스터(22)의 채널내에 존재하는 전하

Figure kpo00011
는 상기 트랜지스터(22)의 소오스와 드레인으로 빠져나간다. 이때 커패시터(C)에 충전된 전압은 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(20)에 의한 영향을 받지 않고, 제 2 nMOS 트랜지스터(22)에 의한 전하(
Figure kpo00012
)에 영향을 받는다.After a predetermined time td has elapsed, the second nMOS transistor 22 is turned on in synchronization with the falling edge of the Φ 2 clock signal to exist in the channel of the second nMOS transistor 22.
Figure kpo00011
Exits to the source and drain of the transistor 22. At this time, the voltage charged in the capacitor C is not affected by the first nMOS transistor 20, and the charge of the second nMOS transistor 22
Figure kpo00012
) Is affected.

그러므로, 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(20)가 턴오프될 경우 발생되는 전하값

Figure kpo00013
보다 상기 제 2 nMOS 트랜지스터(22)가 턴오프될 경우 발생되는 전하값
Figure kpo00014
이 휠씬 작기 때문에 출력전압(Vout)에 영향을 미치는 오차전압을 최소한의 크기로 줄인다.Therefore, a charge value generated when the first nMOS transistor 20 is turned off
Figure kpo00013
The charge value generated when the second nMOS transistor 22 is turned off
Figure kpo00014
Because of this small size, the error voltage affecting the output voltage (Vout) is reduced to a minimum size.

따라서, 본 발명은 트랜지스터 디자인 규칙에 따라 상기 제 2 트랜지스터의 크기를 최소한으로 하여 출력전압에 발생하는 에러전압의 크기를 최소한으로 줄일 수 있다.Accordingly, the present invention can minimize the size of the error voltage generated in the output voltage by minimizing the size of the second transistor according to the transistor design rule.

본 발명은 동일한 형이며 최소한의 트랜지스터 크기를 가지는 트랜지스터와 다른 크기를 가지는 트랜지스터가 동시에 온되며 또한, 최소한의 크기를 가지는 트랜지스터가 다른 트랜지스터보다 소정시간 후에 오프시켜 출력전압에 발생하는 오차전압의 크기를 최소화시킬 수 있으므로 아날로그 응용회로에 효과적으로 사용할 수 있다.According to the present invention, a transistor having the same type and having a minimum transistor size and a transistor having a different size are turned on at the same time, and the transistor having the minimum size is turned off after a predetermined time than other transistors to reduce the magnitude of the error voltage generated in the output voltage. It can be minimized and effectively used in analog application circuits.

Claims (4)

동일한 형이며 트랜지스터 크기가 다른 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터가 병렬로 접속하여 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터가 동시에 온되고 상기 제 2 트랜지스터가 상기 제 1 트랜지스터 보다 소정시간 늦게 오프되는 것을 특징으로 하는 출력전압 보상형 전송 게이트.An output of the same type and having a first transistor having a different transistor size and a second transistor connected in parallel so that the first and second transistors are simultaneously turned on and the second transistor is turned off a predetermined time later than the first transistor; Voltage compensated transfer gate. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터는 n형 모스 전계 효과 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 출력전압 보상형 전송 게이트.The output voltage compensated transfer gate of claim 1, wherein the first transistor and the second transistor include an n-type MOS field effect transistor. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터는 p형 모스 전계 효과 트랜지스터를 구비하는 것을 특징으로 하는 출력전압 보상형 전송 게이트.The output voltage compensation transfer gate of claim 1, wherein the first transistor and the second transistor include a p-type MOS field effect transistor. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터 중에서 어느 한 개의 트랜지스터는 주어진 디자인 법칙의 최소 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 출력전압 보상형 전송게이트.The output voltage compensation transfer gate as set forth in claim 1, wherein any one of the first transistor and the second transistor has a minimum size of a given design rule.
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