KR19990045478A - 차동증폭기 - Google Patents

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KR19990045478A
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고이치 야마사키
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이토 기요시
세이코 인스트루먼트 가부시키가이샤
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Abstract

CMOS 단일칩 IC 형태로 제조된 차동증폭기는 바이폴라 소자에 의해 구성된 경우보다 그 입력 옵셋 전압이 불리하다. 통상의 CMOS 공정에 의해 구성된 바이폴라 소자는, CMOS 차동증폭기에서 입력 옵셋전압에 가장 큰 영향을 주는 차동증폭단에서 사용되며, 그 결과, 입력 옵셋 전압이 감소된 차동증폭기를 얻을 수 있다.

Description

차동증폭기
본 발명은, CMOS 단일칩(CMOS monolithic) IC 형태로 만들어진 차동 증폭기(differential amplifier) 및 CMOS 단일칩 IC 형태로 만들어진 차동증폭기를 사용하는 장치에 관한 것이다.
종래의 CMOS 차동 증폭기의 일예는 도 2에 도시한 바와 같다.
차동 증폭단(101)은, 출력 트랜지스터(5)의 게이트로 접속되는 출력단을 가지고 있어서 출력 트랜지스터(5)를 직접 구동하도록 한다. 입력 트랜지스터(2)의 비반전 게이트 전압(non-inverted gate voltage)은 입력 트랜지스터(1)의 반전 게이트 전압(inverted gate voltage)보다 높을 때, 차동증폭기 출력단으로서의 출력 트랜지스터(5)의 전압값은 하이(High)로 된다. 반면에, 입력 트랜지스터(2)의 비반전 게이트 전압은 입력 트랜지스터(1)의 반전 게이트 전압보다 낮을 때, 차동증폭기 출력단으로서의 출력 트랜지스터(5)의 전압값은 로우(Low)로 된다.
CMOS 소자에 의해 형성된 차동증폭기는 일반적으로 최대 약 ±10mV의 입력 옵셋 전압을 가지는 반면, 바이폴라(bipolar) 소자에 의해 형성된 차동증폭기는 일반적으로 최대 약 ±5mV의 입력 옵셋 전압을 가진다. 그러므로, CMOS 소자에 의해 형성된 차동증폭기의 입력 옵셋 전압은 바이폴라 소자에 의해 형성된 것보다 입력 옵셋이 나쁘게 된다.
또한, CMOS 소자에서, 차동증폭기의 입력 옵셋 전압을 개선하는 것은, 도 2에 도시된 저항기(8, 9) 및 다른 소자등을 칩 위에서 레이저 등을 사용하여 트리밍(trimming)하는 것으로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이러한 과정은 칩 위(on-chip)의 점유공간이 요구되므로 칩 크기를 증가시키는 결과를 초래한다.
트리밍 공정의 추가 및 칩 크기의 증가는 비용을 증가시키는 원인이 되어 문제가 있다.
또한, 트리밍을 사용하여 입력 옵셋 전압이 개선된 CMOS 차동증폭기는 칩 크기가 크며, 그 결과 패키지를 증가시키게 되어, 이동용 장치와 같은 작은 장치에 설치하는 경우에는 적합하지 못하다.
본원 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 통상의 CMOS 공정에 의해 바이폴라 소자가 구성되며, CMOS 차동증폭기의 입력 옵셋 전압에 대해 영향을 주는 소자는 바이폴라 소자에 의해 교체된다.
도 1은 본원 발명의 제1실시예의 상세한 회로도,
도 2는 종래의 CMOS 연산증폭기의 블록도의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 본원 발명의 제1실시예의 차동증폭기의 차동증폭단에 사용되는 바이폴라 소자의 구조를 일예로서 도시한 레이아웃 도면,
도 4는 본원 발명의 제2실시예의 상세한 회로도,
도 5는 본원 발명의 제2실시예의 차동증폭단에서 사용되는 바이폴라 소자의 구조에 대한 일 예를 도시한 레이아웃 도면,
도 6은 본원 발명의 제3실시예의 상세한 회로도,
도 7은 본원 발명의 제4실시예의 상세한 회로도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 컬렉터 지역 12: 에미터 지역
13: 베이스 지역 14: 웰 컨텍트(well contact)
15: P형 기판 16: 알미늄 배선부
101, 102, 103: 차동증폭단
본원 발명에 따르면, 통상의 CMOS 공정에 의해 구성된 바이폴라 소자가 입력 옵셋 전압에 대해 최대의 영향을 주는 차동증폭단에서 사용된다. 이 때문에, 저렴하며, 소형의 장치에 탑재 가능하고, 트리밍 공정의 추가나 칩사이즈의 증가 없이도 입력 옵셋 전압이 작은 차동증폭기를 얻을 수 있다.
이하 첨부도면을 참고하여 본원 발명의 제1실시예를 설명하도록 한다.
본원 발명의 차동증폭기의 차동증폭단에서 사용되는 바이폴라 소자의 구조는 도 3에 도시되어 있다. 도면부호 "11" 및 "12"는 P채널 MOSFET의 드레인 및 소스이며, "13"은 N형 웰(N Well) 지역이며, "14"는 웰 컨텍트(well contact)이다. 또한 "15"는 P형 기판(P substrate) 지역이고, "16"은 알루미늄 배선부(aluminum interconnection)이다. "11"은 컬렉터 지역으로, "12"는 에미터 지역으로, "13"은 베이스 지역으로 각각 제공되어, 레이아웃에 의하면, 횡방향 PNP형 트랜지스터(lateral PNP transistor)로서의 기능이 주어지고, 도 3에 도시된 것처럼 베이스 지역(13)은 원형으로 그 중앙이 맞추어진 에미터 지역(12) 및 컬렉터 지역(11) 사이에 오게 된다.
본원 발명의 상세한 회로도의 일예는 도 1에 도시한 바와 같다. 차동증폭단(102)의 반전 입력 소자(21) 및 비반전 입력소자(22)는 P채널 MOSFET 대신에 도 3에 도시된 바와 같은 PNP 트랜지스터로 대치된다. 차동증폭기는 입력소자(21, 22)에 의해 가장 큰 영향을 받는 입력 옵셋을 가진다. 이러한 소자를 바이폴라 트랜지스터로 대체함으로써, 입력 옵셋이 개선된다.
도 4에서, 차동증폭단(103)의 반전 입력소자(31) 및 비반전 입력소자(32)는 N채널 MOSFET 대신에 NPN형 트랜지스터로 대체되었다. 이 경우에서도, P 채널 MOSFET가 PNP형 트랜지스터로 대체 경우와 유사하게 입력옵셋은 개선된다.
이 경우의 NPN형 트랜지스터는 도 5에 도시한 바와 같은 구조를 가지며, PNP 트랜지스터에 유사하게 CMOS공정에 의해 형성될 수 있다.
도 6은, 차동증폭단(104)의 전류 거울 회로부(current mirror circuit section)에서의 소자(63, 64)가 N채널 MOSFET에서 NPN 트랜지스터로 대체된 예를 도시한 것이다. 이 경우도 입력 옵셋을 개선할 수 있다.
도 7은, 차동증폭단(105)의 전류 거울 회로부에서의 소자(73, 74)가 P채널 MOSFET에서 PNP 트랜지스터로 대체된 예를 도시한 것이다. 이 경우 역시 입력 옵셋을 개선할 수 있다.
본 발명은 기존의 CMOS공정에 의해 바이폴라 트랜지스터를 구성하며, 차동증폭기 옵셋에 이용된다면, 그 목적을 이룰 수 있다. 이러한 실시예에 대해서 회로의 형태가 반드시 동일할 필요는 없다.
바이폴라 트랜지스터는 통상의 CMOS 공정에 의해 구성되며, 입력 옵셋 전압에 대해 영향을 주는 소자에 대해서 바이폴라 소자를 사용하는 것은, 차동증폭기를 저렴하게 제조할 수 있게 하며, 소형의 장치에 설치할 수 있도록 하고 또한 트리밍 공정의 추가시키거나 칩 크기를 증가시키지 않고도 입력 옵셋 전압을 작게 할 수 있다.

Claims (1)

  1. 다른 전압 레벨 사이에서의 차이를 증폭하기 위한 CMOS 차동증폭기에 있어서, 입력 옵셋 전압에 영향을 주는 소자를 CMOS 공정에 의해 형성된 바이폴라 소자로 대체하여 입력 옵셋 전압을 개선하도록 한 것을 특징으로 하는 차동증폭기.
KR1019980050062A 1997-11-21 1998-11-21 차동증폭기 KR19990045478A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100821470B1 (ko) * 2002-03-29 2008-04-10 매그나칩 반도체 유한회사 선형성을 향상시킨 상호 컨덕턴스 연산 증폭 장치

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1061427B1 (en) * 1999-06-15 2002-09-11 STMicroelectronics S.r.l. Controlled current, voltage mode driving stage
US6614284B1 (en) * 2001-11-08 2003-09-02 National Semiconductor Corporation PNP multiplier
US8339197B2 (en) * 2010-12-02 2012-12-25 National Semiconductor Corporation Circuitry including matched transistor pairs

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1236879B (it) * 1989-11-22 1993-04-26 Sgs Thomson Microelectronics Circuito elettronico comparatore
IT1239899B (it) * 1990-03-22 1993-11-23 Sgs Thomson Microelectronics Amplificatore a basso rumore e alta impedenza d'ingresso, particolarmente per microfoni
US5184087A (en) * 1991-03-30 1993-02-02 Goldstar Electron Co., Ltd. Transconductance amplifier using parasitic bipolar transistors to embody a constant voltage source
US5304869A (en) * 1992-04-17 1994-04-19 Intel Corporation BiCMOS digital amplifier

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100821470B1 (ko) * 2002-03-29 2008-04-10 매그나칩 반도체 유한회사 선형성을 향상시킨 상호 컨덕턴스 연산 증폭 장치

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