KR101133590B1 - Input buffer circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 회로에 관한 것으로서, 특히 입력 버퍼 회로에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor circuit, and more particularly to an input buffer circuit.
도 1은 일반적인 아날로그 마이크로폰(1)의 등가 회로를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an equivalent circuit of a general
일반적으로 아날로그 마이크로폰(1)은 커패시턴스(Cm, Cin), 입력 버퍼(3) 및 증폭기(5)로 구성된다.In general, the
도 2는 도 1의 입력 버퍼(3)의 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram of the
도 2에 도시된 바와 같이, 입력 버퍼(3)는 전원단과 접지단 사이에 연결된 트랜지스터(M1, M2) 및 트랜지스터(M2)의 입력단에 연결된 정전기 방지 회로(7)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
아날로그 마이크로폰(1)의 입력 전압(Vin)은 아래의 식으로 표현할 수 있다.The input voltage Vin of the
Vin = Cm/(Cm + Cin)*VsVin = Cm / (Cm + Cin) * Vs
이때 Cm은 진동판 커패시턴스를 나타내고, Cin은 입력 커패시턴스를 나타낸다.In this case, Cm represents diaphragm capacitance, and Cin represents input capacitance.
상기 식으로부터 알 수 있는 것은, 입력 전압(Vs)이 입력 버퍼(3)의 입력단(Vin)에 제대로 전달되기 위해서는 조건(Cm ? Cin)을 만족해야 한다.As can be seen from the above equation, in order for the input voltage Vs to be properly delivered to the input terminal Vin of the
이때 입력 커패시턴스(Cin)는 아래의 식으로 표현할 수 있다.In this case, the input capacitance Cin can be expressed by the following equation.
Cin = A*CoxCin = A * Cox
이때 A는 입력 버퍼(3)를 구성하는 트랜지스터(이하, 입력 트랜지스터)의 면적이고, Cox는 산화막 커패시턴스를 나타낸다.At this time, A is the area of a transistor (hereinafter, referred to as an input transistor) constituting the
식에서 알 수 있는 바와 같이, 입력 커패시턴스(Cin)를 감소시키기 위해서는 A를 작게 하거나 Cox를 작게 하면 된다.As can be seen from the equation, in order to reduce the input capacitance Cin, A may be made small or Cox may be made small.
그런데 Cox는 반도체 공정에서 결정되므로 회로 측면에서는 A를 작게 해야 한다.However, since Cox is determined in the semiconductor process, A must be made small in terms of circuits.
마이크로폰(1)의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio)는 입력 트랜지스터의 플리커(Flicker) 잡음 즉, 1/F(Frequency) 잡음에 관련되며, 입력 트랜지스터의 면적에 반비례한다.The signal to noise ratio of the
입력 트랜지스터의 면적이 커지면 잡음이 줄어드는 반면, 입력 커패시턴스(Cin)가 커지므로 입력 손실이 발생하게 된다.The larger the area of the input transistor, the smaller the noise, while the larger the input capacitance (Cin), resulting in input loss.
즉, 입력 트랜지스터의 면적에 대하여 입력 커패시턴스(Cin)와 잡음이 서로 트레이드 오프(Trade-off) 관계라 할 수 있다.In other words, the input capacitance Cin and the noise may be a trade-off relationship with respect to the area of the input transistor.
예를 들어, 맴스(Microelectromechanical System: MEMS) 마이크로폰의 경우, 진동판 커패시턴스가 1pF 정도이며, 입력단 커패시턴스는 0.1pF(pico Farad) 이하를 필요로 하고 있으나, 상술한 이유로 종래의 기술에서는 아날로그 마이크로폰의 성능을 최적화시키는데 한계가 존재할 수 밖에 없었다.For example, in the case of a microelectromechanical system (MEMS) microphone, the diaphragm capacitance is about 1pF, and the input stage capacitance requires 0.1 pF (pico Farad) or less. There was no limit to optimization.
본 발명의 실시예는 신호대 잡음비를 높일 수 있도록 한 입력 버퍼 회로를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an input buffer circuit to increase the signal-to-noise ratio.
본 발명의 실시예는 패드; 일정한 바이어스 전압을 생성하도록 구성된 바이어싱부; 상기 바이어스 전압을 입력 받아 상기 패드를 통해 입력되는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성하도록 구성된 증폭부; 및 상기 출력 신호를 피드백 받아 상기 바이어스 전압을 조정하도록 구성된 노이즈 방지 피드백 루프를 포함함을 특징으로 한다.An embodiment of the present invention is a pad; A biasing unit configured to generate a constant bias voltage; An amplifier configured to receive the bias voltage and amplify an input signal input through the pad to generate an output signal; And an anti-noise feedback loop configured to receive the output signal and adjust the bias voltage.
본 발명의 실시예는 패드; 상기 패드를 통해 입력된 입력 신호에 응답하여 출력 신호를 생성하도록 구성된 소스 팔로워 회로; 및 상기 소스 팔로워 회로의 드레인 단자와 접지 단자 사이에 연결된 저항을 포함함을 다른 특징으로 한다.An embodiment of the present invention is a pad; A source follower circuit configured to generate an output signal in response to an input signal input through the pad; And a resistor connected between the drain terminal and the ground terminal of the source follower circuit.
본 발명의 실시예는 패드; 상기 패드를 통해 입력된 입력 신호에 응답하여 출력 신호를 생성하도록 구성된 소스 팔로워 회로; 상기 소스 팔로워 회로의 드레인 단자와 접지 단자 사이에 연결된 제 1 저항; 및 상기 제 1 저항과 병렬로 연결된 커패시터를 포함함을 또 다른 특징으로 한다.An embodiment of the present invention is a pad; A source follower circuit configured to generate an output signal in response to an input signal input through the pad; A first resistor coupled between the drain terminal of the source follower circuit and a ground terminal; And a capacitor connected in parallel with the first resistor.
이때 패드는 적층된 제 1 내지 제 3 금속 격자를 포함하고, 상기 제 1 금속 격자와 상기 제 3 금속 격자는 서로 동일한 모양이며, 상기 제 2 금속 격자는 상기 제 1 금속 격자와 일부 영역이 중첩되는 모양을 갖는 것을 또 다른 특징으로 한다.In this case, the pad may include stacked first to third metal gratings, and the first metal grating and the third metal grating may have the same shape, and the second metal grating may overlap the first metal grating with some regions. Having a shape is another feature.
이때 패드는 상기 제 1 금속 격자 상부에 적층되는 금속판을 더 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In this case, the pad may further include a metal plate stacked on the first metal lattice.
이때 노이즈 방지 피드백 루프는 상기 출력 신호에 포함된 상기 증폭부의 열 잡음에 상응하는 전압 변화에 직접 또는 증폭부의 열 잡음을 복제함에 따른 전압 변화에 응답하여 상기 바이어스 전압을 조절함으로써 상기 열 잡음을 제거하도록 구성됨을 또 다른 특징으로 한다.The noise prevention feedback loop may be configured to remove the thermal noise by adjusting the bias voltage directly to a voltage change corresponding to the thermal noise of the amplifier included in the output signal or in response to a voltage change caused by replicating the thermal noise of the amplifier. It is another feature of the configuration.
본 발명의 실시예는 트랜지스터 사이즈를 크게 함과 동시에 입력 커패시턴스 또한 감소시킴으로써 잡음을 최소화하여 신호대 잡음비를 높일 수 있다.The embodiment of the present invention can increase the signal size by minimizing noise by increasing the transistor size and reducing the input capacitance.
도 1은 일반적인 아날로그 마이크로폰(1)의 구성을 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 입력 버퍼(3)의 회로도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아날로그 마이크로폰(100)의 블록도,
도 4 내지 도 6은 도 3의 입력 버퍼(300)의 실시예들(300-1 ~ 300-3)의 회로도,
도 7은 일반적인 패드의 형태를 나타낸 도면,
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 패드(310)의 형태 및 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a general
FIG. 2 is a circuit diagram of the
3 is a block diagram of an
4 to 6 are circuit diagrams of embodiments 300-1 to 300-3 of the
7 is a view showing the form of a general pad,
8A to 8E are views for explaining the shape and manufacturing method of the
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아날로그 마이크로폰(100)의 블록도이다.3 is a block diagram of an
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 아날로그 마이크로폰(100)은 음압 변환부(200), 입력 버퍼(300) 및 증폭부(400)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the
음압 변환부(200)는 일렉트릿(Electret) 콘덴서 방식 또는 멤스(MEMS) 방식의 진동판이 될 수 있다.The
음압 변환부(200)는 음압을 미세 전압 형태로 변환하여 입력 버퍼(300)에 제공한다.The
입력 버퍼(300)는 음압 변환부(200)의 출력을 패드(IN)(310)를 통해 입력 받아 전원 레벨로 버퍼링하여 출력 신호(OUTPRE)를 생성한다.The
증폭부(400)는 입력 버퍼(300)의 출력 신호(OUTPRE)를 증폭하여 출력 신호(OUT)를 생성한다.The
이때 입력 버퍼(300)는 추후 상세히 설명하겠지만, 입력 커패시턴스를 최소화하면서, 입력 버퍼(300)를 구성하는 트랜지스터의 사이즈를 크게하여 플리커(Flicker) 잡음을 줄임으로써 신호 대 잡음비(SNR)가 높아지도록 설계된다.In this case, the
도 4 내지 도 6은 도 3의 입력 버퍼(300)의 실시예들(300-1 ~ 300-3)의 회로도이다.4 through 6 are circuit diagrams of embodiments 300-1 through 300-3 of the
본 발명의 입력 버퍼(300)는 도 4 내지 도 6과 같이 구성될 수 있다.The
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입력 버퍼(300-1)는 패드(310), 바이어싱부(330), 예비 증폭부(340), 정전기 방지부(350) 및 노이즈 방지 피드백 루프(360)를 포함한다.First, as shown in FIG. 4, the input buffer 300-1 according to the embodiment of the present invention includes a
패드(310)는 도 3의 음압 변환부(200)와 연결되어 신호를 입력 받도록 구성된다. 패드(310)는 와이어링(Wiring) 또는 범프 볼(Bump Ball) 등이 연결되는 곳이다.The
바이어싱부(330)는 커런트 미러링 동작을 통해 예비 증폭부(340)에 일정한 바이어스 전압을 공급하도록 구성된다.The
바이어싱부(Biasing Block)(330)는 커런트 미러(Current Mirror)로 구성할 수 있다. 커런트 미러는 복수개의 트랜지스터(M11 ~ M13)를 포함한다.The
예비 증폭부(340)는 바이어스 전압을 입력 받고, 패드(310)를 통해 입력되는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호(OUTPRE)를 생성하도록 구성된다.The
예비 증폭부(340)는 복수의 트랜지스터(M14, M15)로 이루어진 소스 팔로워(Source Follower) 및 저항(Rs)을 포함한다.The
정전기 방지부(350)는 패드(310)를 통해 유입되는 정전기를 방지하도록 구성된다.The
노이즈 방지 피드백 루프(360)는 바이어싱부(330) 및 예비 증폭부(340)를 연결하는 피드백 루프를 형성하고, 그 루프를 통해 예비 증폭부(340)의 열 잡음(Thermal Noise)을 제거하도록 구성된다.The noise
노이즈 방지 피드백 루프(360)는 트랜지스터(M16)를 포함하며, 트랜지스터(M16)의 게이트가 예비 증폭부(340)의 저항(Rs)의 일단과 연결되고, 소오스가 접지되며, 드레인이 바이어싱부(330)의 트랜지스터들(M11, M13)의 게이트와 공통 연결된다.The noise
이때 입력 버퍼(300-1)의 주된 잡음원은 예비 증폭부(340)의 플리커(Flicker) 잡음 즉, 1/F(Frequency) 잡음과 열 잡음이다. 특히, 열 잡음은 예비 증폭부(340)의 동작에 따라 트랜지스터들(M14, M15) 및 저항(Rs)에 나타난다. 그리고 이러한 열 잡음으로 인하여 출력 신호(OUTPRE)의 전압 레벨이 정상 레벨에 비해 달라지게 된다.In this case, the main noise sources of the input buffer 300-1 are flicker noises of the
노이즈 방지 피드백 루프(360)는 바이어싱부(330) 및 예비 증폭부(340)를 연결하는 피드백 루프를 형성한다.The noise
따라서 노이즈 방지 피드백 루프(360)는 열잡음에 의한 예비 증폭부(340)의 전압 변화에 응답하여 트랜지스터(M16)가 동작한다.Therefore, in the noise
그리고 트랜지스터(M16)의 동작에 따라 바이어싱부(330)의 바이어스 전압이 조절 됨으로써 출력 신호(OUTPRE)에 포함된 열 잡음으로 인한 전압 차가 제거된다.As the bias voltage of the
이때 입력 버퍼(300-1)의 입력 커패시턴스는 트랜지스터(M15)의 게이트의 커패시턴스와 트랜지스터(M16)의 게이트의 커패시턴스의 직렬 연결 값에 해당한다.In this case, the input capacitance of the input buffer 300-1 corresponds to the series connection value of the capacitance of the gate of the transistor M15 and the capacitance of the gate of the transistor M16.
따라서 트랜지스터(M16)는 작은 면적을 갖도록 구현하고, 트랜지스터(M15)는 작은 플리커(Flicker) 잡음을 갖도록 상대적으로 큰 면적으로 구현한다.Therefore, the transistor M16 is implemented to have a small area, and the transistor M15 is implemented in a relatively large area to have a small flicker noise.
이와 같이 구현할 경우, 입력 커패시턴스는 실질적으로 트랜지스터(M15)와는 무관하게 트랜지스터(M16)의 커패시턴스 예를 들어, 수 fF(femto Farad)으로 구현할 수 있다.In this case, the input capacitance may be substantially implemented as a capacitance of the transistor M16, for example, several fF (femto Farad) irrespective of the transistor M15.
한편, 통상적으로 마이크로폰은 1.5V ~ 3.6V 범위의 전원 전압에서 동작해야 한다. 따라서 저전압 예를 들어, 1.5V의 전원 전압이 인가되는 경우에도 본 발명의 실시예에 따른 마이크로폰(100)이 원활하게 동작하기 위해서는 저항(Rs)에 의한 전압 강하가 0.2V 이하가 되어야 한다.On the other hand, the microphone typically must operate at a supply voltage in the range of 1.5V to 3.6V. Therefore, even when a low voltage, for example, a power supply voltage of 1.5V is applied, the voltage drop by the resistor Rs should be 0.2V or less in order for the
이를 위해서 본 발명의 실시예는 문턱전압이 매우 낮은(예를 들어, 0.1V) 네이티브(Native) 트랜지스터를 적용하여 트랜지스터(M16)를 구성한다.To this end, the embodiment of the present invention configures the transistor M16 by applying a native transistor having a very low threshold voltage (for example, 0.1V).
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 입력 버퍼(300-1)는 적절한 트랜지스터 선택 및 면적 조절을 통해 입력 커패시턴스를 최소화함은 물론이고, 플리커 잡음 및 열 잡음 또한 감소시킬 수 있다.As described above, the input buffer 300-1 according to the embodiment of the present invention can minimize flicker noise and thermal noise as well as minimize input capacitance through appropriate transistor selection and area adjustment.
또한 패드(310)의 레이아웃 개선을 통해 추가적인 입력 커패시턴스 감소가 가능하며, 이는 추후 설명하기로 한다.In addition, the layout of the
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 입력 버퍼(300-2)는 패드(310), 바이어싱부(330), 예비 증폭부(341), 정전기 방지부(350) 및 노이즈 방지 피드백 루프(361)를 포함한다.As illustrated in FIG. 5, the input buffer 300-2 according to another embodiment of the present invention may include a
이때 예비 증폭부(341) 및 노이즈 방지 피드백 루프(361)를 제외한 나머지 구성은 도 4와 동일하게 구성할 수 있다.In this case, except for the
예비 증폭부(341)는 복수의 트랜지스터(M14, M15)로 이루어진 소스 팔로워(Source Follower), 저항(Rs) 및 커패시터(Cs)를 포함한다.The
예비 증폭부(341)는 도 4의 예비 증폭부(340)에 비해 커패시터(Cs)를 더 포함한다.The
커패시터(Cs)는 소스 팔로워의 드레인 즉, 트랜지스터(M15)의 드레인과 접지단 사이에 저항(Rs)과 병렬로 연결된다.The capacitor Cs is connected in parallel with the resistor Rs between the drain of the source follower, that is, the drain of the transistor M15 and the ground terminal.
커패시터(Cs)는 매우 작은 커패시턴스 값, 예를 들어, 수 fF을 갖도록 한다.Capacitor Cs has a very small capacitance value, for example a few fF.
이 경우 입력 커패시턴스(Cin)는 아래와 같은 식으로 정의될 수 있다.In this case, the input capacitance Cin can be defined as follows.
Cin = Cin_bottom + Cin_topCin = Cin_bottom + Cin_top
이때, Cin_bottom과 Cin_top은 각각 패드(310)를 기준으로 아래측과 위측의 커패시턴스를 의미한다.In this case, Cin_bottom and Cin_top mean capacitances of the lower side and the upper side, respectively, based on the
Cin_bottom = CgdM15 + CsCin_bottom = CgdM15 + Cs
이때, CgdM15는 트랜지스터(M15)의 게이트 - 드레인 커패시턴스이다.At this time, CgdM15 is the gate-drain capacitance of the transistor M15.
Cin_top = CgsM15 + CgdM14Cin_top = CgsM15 + CgdM14
이때, CgsM15는 트랜지스터(M15)의 게이트 - 소오스 커패시턴스이고, CgdM14는 트랜지스터(M14)의 게이트 - 드레인 커패시턴스이다.At this time, CgsM15 is the gate-source capacitance of transistor M15, and CgdM14 is the gate-drain capacitance of transistor M14.
Cin_bottom에서 Cs를 CgdM15에 비해 훨씬 작게 만들면 실질적으로 Cin_bottom = Cs가 된다.In Cin_bottom, making Cs much smaller than CgdM15 results in Cin_bottom = Cs.
또한 트랜지스터(M14)의 게이트의 크기를 트랜지스터(M15)의 게이트에 비해 훨씬 작게 만들면 Cin_top = CgdM14가 되고, 그에 따라 Cin = Cs + CgdM14가 되게 할 수 있다.In addition, if the gate size of the transistor M14 is made much smaller than the gate of the transistor M15, Cin_top = CgdM14, and thus Cin = Cs + CgdM14.
결국, 트랜지스터(M14, M15)의 사이즈와 동시에 커패시턴스를 조절하여 잡음을 최소화할 수 있으므로 신호 대 잡음비를 높일 수 있다.As a result, the noise can be minimized by adjusting the capacitance at the same time as the sizes of the transistors M14 and M15, thereby increasing the signal-to-noise ratio.
노이즈 방지 피드백 루프(361)는 복수의 트랜지스터(M16, M17) 및 저항(R11)을 포함한다.The noise
노이즈 방지 피드백 루프(361)는 도 4의 노이즈 방지 피드백 루프(360)에 비해 트랜지스터(M17) 및 저항(R11)이 추가되었으며, 기본적인 동작은 서로 유사한다.The noise
도 4의 노이즈 방지 피드백 루프(360)는 예비 증폭부(340)의 저항(Rs)을 통해 직접 피드백 받는다.The noise
그러나 도 5의 노이즈 방지 피드백 루프(361)는 예비 증폭부(341)의 전류를 트랜지스터(M17)를 통해 미러링하고, 트랜지스터(M17)와 연결된 저항(R11)을 통해 피드백 받아 열 잡음에 해당하는 전압차를 제거하도록 한 것이다.However, the
또한 도 4의 경우, 저항(Rs)에 의한 전압 강하가 0.2V 이하가 되어야 하므로 출력 신호(OUTPRE)의 전압 폭이 제한될 수 있어 트랜지스터(M16)로서, 네이티브(Native) 트랜지스터를 사용하였다.In addition, in FIG. 4, since the voltage drop due to the resistor Rs should be 0.2V or less, the voltage width of the output signal OUTPRE may be limited, so that a native transistor is used as the transistor M16.
그러나 도 5의 경우, 저항(Rs)과 병렬로 커패시터(Cs)가 연결되는 구조이므로 출력 신호(OUTPRE)의 전압 폭 제한문제를 해결할 수 있다. 따라서 트랜지스터(M16)를 네이티브 트랜지스터가 아닌 일반적인 트랜지스터를 사용할 수 있으며, 그에 따라 상대적인 공정 간소화가 가능하다.However, in FIG. 5, since the capacitor Cs is connected in parallel with the resistor Rs, the voltage width limitation problem of the output signal OUTPRE may be solved. Therefore, the transistor M16 may use a general transistor instead of a native transistor, and thus a relative process simplification is possible.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입력 버퍼(300-3)는 패드(310), 바이어싱부(330), 예비 증폭부(341), 정전기 방지부(350) 및 노이즈 방지 피드백 루프(362)를 포함한다.As shown in FIG. 6, the input buffer 300-3 according to another embodiment of the present invention may include a
이때 노이즈 방지 피드백 루프(362)를 제외한 나머지 구성은 도 5와 동일하게 구성할 수 있다.At this time, the rest of the configuration except for the noise
노이즈 방지 피드백 루프(362)는 복수의 트랜지스터(M16, M17, M18) 및 저항(R11)을 포함한다.The noise
노이즈 방지 피드백 루프(362)는 도 5에 비해 트랜지스터(M18)가 추가되었다.The noise
이때 트랜지스터(M18)는 노이즈 방지 피드백 루프(362)가 도 5에 비해 보다 정확하게 열 잡음에 의한 전압 변화를 피드백할 수 있도록 추가된 것이다.In this case, the transistor M18 is added so that the noise
이와 같이 구성된 노이즈 방지 피드백 루프(362)는 예비 증폭부(341)의 전류를 트랜지스터(M17, M18)를 통해 미러링하고, 트랜지스터(M18)와 연결된 저항(R11)을 통해 피드백 받아 출력 신호(OUTPRE)의 전압 레벨이 조정되도록 함으로써 열 잡음을 제거한다.The noise
또한 본 발명의 실시예는 상술한 입력 버퍼(300)의 내부 회로를 이용한 입력 커패시턴스 감소와 별도로 패드(IN)(310)의 레이아웃을 개선함으로써 추가적인 입력 커패시턴스 감소가 가능하도록 하였으며, 이를 도 7 내지 도 8E를 참조하여 설명하기로 한다.In addition, the embodiment of the present invention further reduces the input capacitance by using the internal circuit of the
도 7은 일반적인 패드의 형태를 나타낸 도면이다.7 is a view showing the shape of a general pad.
일반적인 패드는 도 7과 같은 금속(Metal) 판이 여러층 겹쳐지는 형태로 생성된다. 따라서 거의 모든 면적이 서로 마주보게 되므로 인접한 금속판 사이에 커패시터가 형성되고, 이는 입력 신호에 잡음을 포함시키거나, 입력 신호 자체를 감쇄시키는 나쁜 역할을 한다.The general pad is formed in such a way that a plurality of metal plates as shown in FIG. 7 overlap. Therefore, almost all of the areas face each other, so capacitors are formed between adjacent metal plates, which plays a bad role in including noise in the input signal or attenuating the input signal itself.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 패드(310)의 형태 및 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.8A to 8E are views for explaining the shape and manufacturing method of the
본 발명의 실시예에 따른 패드(310)는 최상위 층은 도 7과 같은 형태의 금속판을 사용하는 반면, 그 하위층들은 도 8a와 같은 복층 격자 구조를 갖도록 한다.In the
도 8a의 패드(310)는 도 8b의 제 1 금속 격자, 도 8c의 제 2 금속 격자 및 도 8e의 제 3 금속 격자를 적층하여 이루어진다.The
즉, 도 8b의 제 1 금속 격자와 도 8c의 제 2 금속 격자를 적층하여, 도 8d의 복층 금속 격자를 생성하고, 그 위에 도 8e의 제 3 금속 격자를 적층하여 최종적으로 도 8a의 패드(310)(이때, 도 7의 금속판은 제외한 상태)를 만든다.That is, the first metal lattice of FIG. 8B and the second metal lattice of FIG. 8C are laminated to generate the multilayer metal lattice of FIG. 8D, and the third metal lattice of FIG. 8E is laminated thereon to finally form the pad (see FIG. 8A). 310 (at this time, the metal plate of Figure 7 is excluded).
이때 도 8b의 제 1 금속 격자와 도 8e의 제 3 금속 격자는 서로 동일하게 형성되는 한편, 도 8c의 제 2 금속 격자는 도 8b의 제 1 금속 격자와 어긋나는 모양으로 형성된다.At this time, the first metal lattice of FIG. 8B and the third metal lattice of FIG. 8E are formed to be identical to each other, while the second metal lattice of FIG. 8C is formed to be out of alignment with the first metal lattice of FIG. 8B.
따라서 도 8a와 같은 본 발명의 패드(310)는 인접한 층들간에 서로 마주보는 면적을 최소화한 복층 격자 구조로서, 패드(310)의 커패시턴스를 최소화할 수 있다.Accordingly, the
또한 도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 실시예에 따른 격자 구조의 일 예를 든 것일 뿐, 직사각형 또는 원과 같은 다양한 형태로 구성할 수 있다.8A to 8E are merely examples of the lattice structure according to the embodiment of the present invention, and may be configured in various forms such as a rectangle or a circle.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (20)
일정한 바이어스 전압을 생성하도록 구성된 바이어싱부;
상기 바이어스 전압을 입력 받아 상기 패드를 통해 입력되는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성하도록 구성된 증폭부; 및
상기 출력 신호를 피드백 받아 상기 바이어스 전압을 조정하도록 구성된 노이즈 방지 피드백 루프를 포함하고,
상기 증폭부 및 상기 노이즈 방지 피드백 루프는 각각 트랜지스터의 조합에 의해 구성되며,
상기 증폭부에서 상기 입력 신호를 입력 받는 트랜지스터의 게이트 면적을 상기 노이즈 방지 피드백 루프에서 상기 출력 신호를 피드백 받는 트랜지스터의 게이트 면적에 비해 크게 구성한 입력 버퍼 회로.pad;
A biasing unit configured to generate a constant bias voltage;
An amplifier configured to receive the bias voltage and amplify an input signal input through the pad to generate an output signal; And
A noise prevention feedback loop configured to receive the output signal and adjust the bias voltage,
The amplifier and the noise prevention feedback loop are each configured by a combination of transistors,
And a gate area of the transistor receiving the input signal by the amplifier is larger than a gate area of the transistor receiving the output signal in the noise prevention feedback loop.
상기 패드는
적층된 제 1 내지 제 3 금속 격자를 포함하고,
상기 제 1 금속 격자와 상기 제 3 금속 격자는 서로 동일한 모양이며,
상기 제 2 금속 격자는 상기 제 1 금속 격자와 일부 영역이 중첩되는 모양을 갖는 입력 버퍼 회로.The method of claim 1,
The pad
Comprising laminated first to third metal gratings,
The first metal grid and the third metal grid are the same shape as each other,
And the second metal grating has a shape in which a portion of the first metal grating overlaps.
상기 패드는
상기 제 1 금속 격자 상부에 적층되는 금속판을 더 포함하는 입력 버퍼 회로.The method of claim 2,
The pad
And a metal plate stacked on the first metal lattice.
상기 노이즈 방지 피드백 루프는
상기 출력 신호에 포함된 상기 증폭부의 열 잡음에 상응하는 전압 변화에 응답하여 상기 바이어스 전압을 조절함으로써 상기 열 잡음을 제거하도록 구성되는 입력 버퍼 회로.The method of claim 1,
The noise prevention feedback loop
An input buffer circuit configured to remove the thermal noise by adjusting the bias voltage in response to a voltage change corresponding to the thermal noise of the amplifier included in the output signal.
상기 패드를 통해 입력된 입력 신호에 응답하여 출력 신호를 생성하도록 구성된 소스 팔로워 회로;
상기 소스 팔로워 회로에 일정한 바이어스 전압을 제공하도록 구성된 커런트 미러; 및
상기 소스 팔로워 회로의 드레인 단자와 접지 단자 사이에 연결된 저항을 포함하며,
상기 소스 팔로워 회로는
소오스가 전원단과 연결되고 게이트에 상기 바이어스 전압을 입력 받는 제 1 트랜지스터; 및
상기 입력 신호를 게이트에 입력받고 소오스가 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 연결된 제 2 트랜지스터를 포함하는 입력 버퍼 회로.pad;
A source follower circuit configured to generate an output signal in response to an input signal input through the pad;
A current mirror configured to provide a constant bias voltage to the source follower circuit; And
A resistor connected between the drain terminal of the source follower circuit and the ground terminal,
The source follower circuit is
A first transistor having a source connected to a power supply terminal and receiving the bias voltage at a gate thereof; And
And a second transistor receiving the input signal at a gate and having a source connected to a drain of the first transistor.
게이트가 상기 저항의 일단과 연결되고, 소오스가 접지되며, 드레인이 상기 커런트 미러와 연결된 제 3 트랜지스터를 더 포함하는 입력 버퍼 회로.The method according to claim 6,
And a third transistor having a gate connected to one end of the resistor, a source connected to ground, and a drain connected to the current mirror.
상기 제 2 트랜지스터의 게이트 면적을 상기 제 3 트랜지스터의 게이트 면적에 비해 크게 하는 입력 버퍼 회로.The method of claim 9,
An input buffer circuit for increasing a gate area of the second transistor to a gate area of the third transistor.
상기 제 3 트랜지스터를 네이티브(Native) 트랜지스터로 구성하는 입력 버퍼 회로.The method of claim 9,
And an input buffer circuit comprising the third transistor as a native transistor.
상기 패드는
적층된 제 1 내지 제 3 금속 격자를 포함하고,
상기 제 1 금속 격자와 상기 제 3 금속 격자는 서로 동일한 모양이며,
상기 제 2 금속 격자는 상기 제 1 금속 격자와 일부 영역이 중첩되는 모양을 갖는 입력 버퍼 회로.The method according to claim 6,
The pad
Comprising laminated first to third metal gratings,
The first metal grid and the third metal grid are the same shape as each other,
And the second metal lattice has a shape in which a portion of the second metal lattice overlaps with the first metal lattice.
상기 패드는
상기 제 1 금속 격자 상부에 적층되는 금속판을 더 포함하는 입력 버퍼 회로.The method of claim 12,
The pad
And a metal plate stacked on the first metal lattice.
상기 패드를 통해 입력된 입력 신호에 응답하여 출력 신호를 생성하도록 구성된 소스 팔로워 회로;
상기 소스 팔로워 회로에 일정한 바이어스 전압을 제공하도록 구성된 커런트 미러;
상기 소스 팔로워 회로의 드레인 단자와 접지 단자 사이에 연결된 제 1 저항; 및
상기 제 1 저항과 병렬로 연결된 커패시터를 포함하며,
상기 소스 팔로워 회로는
소오스가 전원단과 연결되고 게이트에 상기 바이어스 전압을 입력 받는 제 1 트랜지스터, 및
상기 입력 신호를 게이트에 입력받고 소오스가 상기 제 1 트랜지스터의 드레인과 연결된 제 2 트랜지스터를 포함하는 입력 버퍼 회로.pad;
A source follower circuit configured to generate an output signal in response to an input signal input through the pad;
A current mirror configured to provide a constant bias voltage to the source follower circuit;
A first resistor coupled between the drain terminal of the source follower circuit and a ground terminal; And
A capacitor connected in parallel with the first resistor,
The source follower circuit is
A first transistor having a source connected to a power supply terminal and receiving the bias voltage at a gate thereof; and
And a second transistor receiving the input signal at a gate and having a source connected to a drain of the first transistor.
소오스가 전원단과 연결되고 게이트에 상기 바이어스 전압을 입력 받는 제 3 트랜지스터,
상기 제 3 트랜지스터의 드레인과 접지단 사이에 연결된 제 2 저항, 및
게이트가 상기 제 2 저항의 일단과 연결되고, 소오스가 접지되며, 드레인이 상기 커런트 미러와 연결된 제 4 트랜지스터를 더 포함하는 입력 버퍼 회로.The method of claim 14,
A third transistor having a source connected to a power supply terminal and receiving the bias voltage at a gate thereof;
A second resistor connected between the drain and the ground terminal of the third transistor, and
And a fourth transistor having a gate connected to one end of the second resistor, a source connected to ground, and a drain connected to the current mirror.
상기 제 2 트랜지스터의 게이트 면적을 상기 제 1 트랜지스터의 게이트 면적에 비해 크게 하는 입력 버퍼 회로.The method of claim 14,
An input buffer circuit for increasing a gate area of the second transistor compared to a gate area of the first transistor.
상기 패드는
적층된 제 1 내지 제 3 금속 격자를 포함하고,
상기 제 1 금속 격자와 상기 제 3 금속 격자는 서로 동일한 모양이며,
상기 제 2 금속 격자는 상기 제 1 금속 격자와 일부 영역이 중첩되는 모양을 갖는 입력 버퍼 회로.The method of claim 14,
The pad
Comprising laminated first to third metal gratings,
The first metal grid and the third metal grid are the same shape as each other,
And the second metal lattice has a shape in which a portion of the second metal lattice overlaps with the first metal lattice.
상기 패드는
상기 제 1 금속 격자 상부에 적층되는 금속판을 더 포함하는 입력 버퍼 회로.The method of claim 19,
The pad
And a metal plate stacked on the first metal lattice.
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