RU1575850C - Интегральный К-МОП дифференциальный усилитель - Google Patents

Abstract

Изобретение откоситс  к электронной технике и может быть использо- эано при разработке аналоговых интегральных схем операционных усилителей, компараторов напр жений, аналого-цифровых преобразователен и других схем, содержащих К-МОП дифференциальные усилители. Цель изобретени  - расширение диапазона входных синфазных сигналов, повышение коэффициентов усилени  и подавлени  синфазных входных сигналов, снижение низкочастотных входных шумов. К-МОП дифферен - циальныи усилитель включает транчис- тор 1 генератора тока, пару входных транзисторов 2 и 3, истоки которых соединены со стоком транзистора генератора тока, и пару нагрузочных транзисторов 4 и 5. В области канала входных транзисторов сформированы мелкие области, образующие встроенный канал при нулевом смещении истоков относительно их подложки, при этом максимальном смещении исток- подложка эффективное пороговое напр жение входных транзисторов долтно превышать пороговое направление нагрузочных транзисторов. 1 ил. с СО С

Description

Изобретение относитс  к электрон- нок технике и может быть использовано при разработке аналоговых интегральных схем операционных усилителей, компараторов напр жени , аналого-цифровых преобразователей и других схем, содержащих К-МОП дифференциальные усилители (ДУ).

Цель изобретени  - расширение входных синфазных сигналов, повышение коэффициентов усилени  и подавлени  синфазных входных сигналов, снижение высокочастотных входных шумов.

На чертеже итоОра ена электрическа  схема ДУ с р-кан.шьными входными транзисторами.

Р-канальный транзистор 1 выполн ет функции генератора тока ДУ, р-каналь- ные транзисторы 2 и 3 с общим истоком , подключенным к стоку генератора тока, и подложкой, подключенной к источнику положительного питани ,  вл ютс  активными (входными) приборами , а транзисторы 4 и 5 с каналами n-типа  вл ютс  нагрузками входных транзисторов ДУ. Дл  определенности покатан частный случай, когда нагрузочные транзисторы,4 и 5 включены по схеме токового зеркала, образу  несимметричный выход ДУ, Дл  нор, ильной работы ДУ необходимо, чтобч все п ть транзисторов работали в пглогоп

СЛ 1

сл

ро

СЛ

области ВАХ, т„е. в области насыщени . В ДУ согласно изобретению это достигаетс  тем, что при обработке входных сигналов, близких к потенциа

лу U

се

входные транзисторы 2 и 3

имеют встроенный канал с напр жением

NpZ

2C9K(UTH +

qЈs(U

-S4Ucc Выражение дает минимальную,величину концентрации примеси в подложках входных транзисторов при которой еще возможна реализаци  ДУ по изобретению в зависимости от параметров транзисторов и режима работы ДУ, при этом Ucc и Ujj - напр жени  положительного и отрицательного питани ; С0(с - емкость затворного диэлектрика МОП- транзисторов; UTH - пороговое напр жение нагрузочных МОП-транзисторов} 10 - посто нный ток генератора тока

т

К„

к.

дифференциального усилител ; jv0 , ирх , Кн - удельна  крутизна МОП-транзисторов генератора тока, входных и нагрузочных соответственно; 65 диэлектрическа  проницаемость; q - зар д электрона; U8x MMN минимальный уровень входных синфазных сигналов.

Глубина перекомпенсированной области встроенного канала задана не более 0,2 мкм, так как при большей глубине канал невозможно перекрыть приемлемым напр жением на затворе. Концентраци  примеси в области встроенного канала задана в диапазоне (2-6) «10 1/см3 дл  обеспечени  напр жени  отсечки встроенного канала на уровне 0,3-0,8 В, что соответствует минимальному напр жению насыщени  обычно используемых транзисторов генератора тока. При этом максимальный допустимый уровень входного синфазного сигнала достигает Ucc.

В отличие от известного ДУ встроенный канал имеетс  только у входных транзисторов, а транзистор генератора

тока имеет индуцированный канал с большой величиной порогового напр жени , так как концентраци  примеси в его подложке повышена до уровн  большего И

п мин

Последнее позвол ет обеспечить высокое дифференциальное сопротивление транзистора генератора тока, а следовательно, повысить коэффициент подавлени  синфазных входных

а

1575850

отсечки более

т.е. при сохранении дл  транзистора 1 режима насыщени  входные транзисторы 2 и 3 при потенциале на их затворах, равном UCc, остаютс  нормально открытыми и нормальное функционирование ДУ сохран етс .

1о

+ 10.

вХ (МИН

I)4

«

15

20

25

Lb J.lЈ ч . .2КМ 2KB

сигналов и снизить коэффициенты вли ни  источников питани . Нар ду с обеспечением расширенного вплоть до суммы питающих напр жений рабочего диапазона входных синфазных сигналов, использование изобретени  позвол ет повысить коэффициент усилени  ДУ за счет повышенной концентрации примеси в подложке входных транзисторов, и, следовательно, повышение дифференциального сопротивлени  сток-исток входных транзисторов, особенно если они имеют короткие каналы. В отличие от известных ДУ при таком повышении концентрации примеси в подложке входных транзисторов и транзистора генератора тока не ведет к сужению диапазона входных сигналов и, следовательно , не ограничено сверху. Снижение уровн  низкочастотных шумов за вл емого ДУ обусловлено, во-первых, возможностью использовани  длиннока- нальных нагрузочных транзисторов с низкой крутизной, которые практически не внос т вклад в общий шум ДУ, и, во-вторых,.снижением шумов входных транзисторов за счет наличи  скрытого канала в мелкой перекомпенсированной области, отделенного от границы с затворным диэлектриком обедненным елеем. В последнем случае носители в скрытом (заглУбленном в

45 объем ) канале не рассеиваютс  на ловушках границы с окислом, что ведет к повышению удельной крутизны транзистора , а также снижению НЧ-шума тока канала.

30

35

40

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Интегральный К-МОП дифференциальный усилитель, включающий МОП-транзистор генератора тока с каналом первого типа проводимости, два входных МОП-транзистора с каналами второго типа проводимости с обисим истоком, подключенным к стоку транзипора генератора тока, с затворами,  вл ющимис  входами дифференциального усилител  и стоками, подключенными соответственно к стокам двух нагрузочных МСП-транзисторов с каналами второго типа проводимости -с общим истоком , оба затвора которых подключены К стоку одного из входных транзисторов , а подложка, в которой сформированы транзистор генератора тока и два входных транзистора, подключена к истоку транзистора генератора тока, обличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона входных

   синфазных сигналов, повышени  коэффи,- циента усилени  и подавлени  сннфаз- ных входных сигналов, снижени  низко частотных входных шумов, в области каналов входных МОП-транзисторов выполнены области первого типа проводимости глубиной менее 0,2 мкм концентрацией (2-6)-10 1/смэ, при этом МОП-транзистор генератора тока и входные транзисторы выполнены в подложке с эффективной концентрацией (Nn) примеси второго типа проводимости на глубине, превышающей 0,2 мкм, удов- летв.ор ющей условию

   де U

   ее

   HUjj Со

   UfH1  -

   емкость затворного диэлектрика МОП-транзисторов ;

   пороговое напр жение нагрузочных МОП-транзисторов;

   посто нный ток генератора тока дифференциального усилител ;

   25

   #

   ее

   крутизна МОП-тралзисторов генератора тока, входных и нагрузочных со ответственно; Ј5 диэлектрическа  проницаемость подложки} q - зар д электрона} . UBx уйми минимальный уровень входных синфазных сигналов

   Г

   Ц0#Л7