JPH01808A - semiconductor circuit - Google Patents

semiconductor circuit

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JPH01808A
JPH01808A JP62-155780A JP15578087A JPH01808A JP H01808 A JPH01808 A JP H01808A JP 15578087 A JP15578087 A JP 15578087A JP H01808 A JPH01808 A JP H01808A
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JP
Japan
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fet
gate width
current source
output
semiconductor substrate
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JP62-155780A
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JPS64808A (en
Inventor
信夫 志賀
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体回路に関するもので、特にソースフォロ
ワ回路と呼ばれるものに使用される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor circuit, and is particularly used for a so-called source follower circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体回路の出力バッファには、ソースフォロワ回路と
呼ばれるものが広く用いられている。第4図(a)はこ
のような従来回路の一例の回路図で、前段回路10の出
力信号により動作する出力用の電界効果トランジスタ(
FET)1には、電流源としての電界効果トランジスタ
(FET)2が接続されている。ここで、FET2は半
導体基板上で形成される抵抗などにより代替することも
可能であるが、抵抗値が大きいほど電圧利得が1に近づ
くため望ましく、通常は電界効果トランジスタが用いら
れる。通常、集積回路の電源電圧として使用される電圧
(2〜10V)では抵抗値を大きくすることができず、
抵抗値を大きくしようとすると電源電圧が大きくならざ
る得ない。
A circuit called a source follower circuit is widely used as an output buffer of a semiconductor circuit. FIG. 4(a) is a circuit diagram of an example of such a conventional circuit, in which an output field effect transistor (
A field effect transistor (FET) 2 is connected to the FET 1 as a current source. Here, the FET 2 can be replaced by a resistor formed on a semiconductor substrate, but the larger the resistance value, the closer the voltage gain is to 1, so it is preferable, and a field effect transistor is usually used. Normally, it is not possible to increase the resistance value with the voltage (2 to 10 V) used as the power supply voltage for integrated circuits.
If you try to increase the resistance value, the power supply voltage will inevitably increase.

そこで、一般には第4図(a>の如き回路構成となって
いるが、これは次のような特徴を有している。すなわち
、ソースフォロワ回路は入力インピーダンスが高くて出
力インピーダンスが低く、かつ電圧利得がほぼ1(実際
には1より少し低い。)であることを特徴としている。
Therefore, the circuit configuration shown in Figure 4 (a) is generally adopted, but this has the following characteristics.In other words, the source follower circuit has high input impedance, low output impedance, and It is characterized by a voltage gain of approximately 1 (actually a little lower than 1).

従って、例えばICにおける増幅回路の出力バッフ7と
して用いれば、前段回路からの信号が電圧振幅がさほど
減衰することなく出力され、かつ負荷の駆動能力を向上
させることができる。
Therefore, when used as the output buffer 7 of an amplifier circuit in an IC, for example, the signal from the previous stage circuit is outputted without much attenuation of the voltage amplitude, and the driving ability of the load can be improved.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、半導体基板で所定の特性を有するFET
を形成することは容易でない。このため、相互コンダク
タンスg、の如き素子定数にバラツキが現れ、従って出
力インピーダンスZ。、にもバラツキが生じてしまう。
However, FETs with predetermined characteristics on semiconductor substrates
is not easy to form. Therefore, variations appear in element constants such as mutual conductance g, and therefore output impedance Z. , variations also occur.

このような素子定数のバラツキを補償するため(は、例
えば第4図(b)に示されるようなインピーダンス調整
端子を設けることも考えられる。
In order to compensate for such variations in element constants, it is conceivable to provide an impedance adjustment terminal as shown in FIG. 4(b), for example.

これは、FET2のゲート端子をインピーダンス調整端
子に接続し、チップの外部からFET2のゲート電位を
可変にすることにより、FET2のゲート・ソース間電
圧Vg、を調整して相互コンダクタンスq ひいては出
力インピーダンスZ。を調整しようとするものである。
This is done by connecting the gate terminal of FET2 to the impedance adjustment terminal and making the gate potential of FET2 variable from outside the chip, thereby adjusting the gate-source voltage Vg of FET2 and changing the mutual conductance q and, in turn, the output impedance Z. . This is an attempt to adjust the

しかしながら、このようにするとインピーダンス調整端
子に雑音(ノイズ)が重畳されやすく、出力インピーダ
ンスZ。を安定化することが難しくなる。
However, if this is done, noise is likely to be superimposed on the impedance adjustment terminal, and the output impedance Z. becomes difficult to stabilize.

そこで本発明は、半導体基板に形成される電流源用のF
ETの素子定数にバラツキが生じても、容易に出力イン
ピーダンスを調整することができ、しかも雑音に対して
も安定な半導体回路を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides an F for a current source formed on a semiconductor substrate.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor circuit whose output impedance can be easily adjusted even if variations occur in the element constants of an ET, and which is stable against noise.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明に係る半導体回路は、半導体基板と、所定の前段
回路からの信号を入力して動作するよう半導体基板に形
成された出力用FETと、この出力用FETのソース端
子にそれぞれのドレイン端子が接続され、かつそれぞれ
のゲート端子とドレイン端子が短絡されて半導体基板に
形成された少な、くとも2つの電流源用FETとを備え
、上記の少なくとも2つの電流源用FETのドレイン端
子のうちの少なくとも1つが選択されて電源端子に接続
されていることを特徴とする。
A semiconductor circuit according to the present invention includes a semiconductor substrate, an output FET formed on the semiconductor substrate to operate by inputting a signal from a predetermined pre-stage circuit, and a drain terminal connected to a source terminal of the output FET. at least two current source FETs formed on a semiconductor substrate with their respective gate terminals and drain terminals short-circuited; It is characterized in that at least one is selected and connected to the power supply terminal.

〔作用〕[Effect]

本発明に係る半導体回路は、以上の通りに構成されるの
で、半導体基板に形成された少なくとも2つの電流源用
FETから、所望のものを少なくとも1つ選択して出力
用FETに接続することにより、素子定数のバラツキを
補償して出力インピーダンスの調整をすることが可能に
なる。
Since the semiconductor circuit according to the present invention is configured as described above, by selecting at least one desired current source FET from at least two current source FETs formed on a semiconductor substrate and connecting it to the output FET. , it becomes possible to adjust the output impedance by compensating for variations in element constants.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面の第1図ないし第3図を参照して、本発
明のいくつかの実施例を説明する。なお、図面の説明に
おいて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明
を省略する。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 of the accompanying drawings. In addition, in the description of the drawings, the same elements are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

まず、実施例の具体的な説明に先立って、本発明の詳細
な説明すると次のようになる。一般に、第2図のような
ソースフォロワ回路における出力インピーダンスZ。は
、FET2を理想的な定電流源とみなすと、 Zo〜、1 / (gm1+ gdsl )     
”・(1)と表わすことができる。ここで、qIIll
はFET1の相互コンダクタンスであり、’ dslは
FET1のドレインコンダクタンスである。そして、痛
常はgllll〉Q dslであるので、出力インピー
ダンスZoの値がどのようなものとなるかについては、
相互コンダクタンスgII11が支配的な要因となる。
First, prior to a specific description of the embodiments, the present invention will be described in detail as follows. Generally, the output impedance Z in a source follower circuit as shown in FIG. Considering FET2 as an ideal constant current source, Zo~, 1/(gm1+gdsl)
”・(1) Here, qIIll
is the transconductance of FET1, and 'dsl is the drain conductance of FET1. And since the normal condition is gllll>Q dsl, the value of the output impedance Zo is as follows:
The mutual conductance gII11 is the dominant factor.

すなわち、上記の(1)式はZ。〜1/gI111と表
わすことができる。
That is, the above equation (1) is Z. ~1/gI111.

で表わすことができる。ここで、K1は比例定数であり
、W、1はFET1のゲート幅であり、■0,1はFE
TIのゲート・ソース電圧であり、vthlはFET1
のしきい値電圧である。そして、ゲート・ソース電圧■
。、1はしきい値電圧Vth1に比べて大きいので、ド
レイン電流■dの値がどのようなものとなるかについて
は、ゲート・ソース電圧V0,1が支配的な要因となる
It can be expressed as Here, K1 is a proportionality constant, W,1 is the gate width of FET1, and ■0,1 is the FE
TI gate-source voltage, vthl is FET1
is the threshold voltage of And the gate-source voltage
. , 1 are larger than the threshold voltage Vth1, the gate-source voltage V0,1 is the dominant factor in determining the value of the drain current ■d.

そこで、上記の(1) 、 (2)式より49互コンダ
ンタンスg1.I11とドレイン電流■dの関係を求め
ると、gm 1−a I d/ c7 V gslとな
る。
Therefore, from the above equations (1) and (2), 49 reciprocal conductance g1. The relationship between I11 and drain current ■d is determined as gm 1-a I d/c7 V gsl.

従って、上記(3)式よりドレイン電流Idを制御すれ
ば相互コンダクタンスgm1を制御できることがわかり
、ざらに前述の(1)式より相互コンダクタンスgII
11を制御すれば出力インピーダンスZoを制御できる
ことがわかる。
Therefore, from the above equation (3), it can be seen that the mutual conductance gm1 can be controlled by controlling the drain current Id, and roughly from the above equation (1), the mutual conductance gII
It can be seen that by controlling 11, the output impedance Zo can be controlled.

一方、ドレイン電流Idについては、FET2となる。On the other hand, for the drain current Id, it is FET2.

ここで、K2は比例定数であり、Wg2はFET2のゲ
ート幅で必り、Vth2はFET2のしぎい1直電圧で
おる。従って、上記(4)式よりドレイン電流1d、は
FET2のゲート幅Wg2に比例することになる。
Here, K2 is a proportionality constant, Wg2 is necessarily the gate width of FET2, and Vth2 is the threshold 1 direct voltage of FET2. Therefore, from the above equation (4), the drain current 1d is proportional to the gate width Wg2 of the FET2.

以上の結果、FET2のゲート幅Wg2を大きくすれば
出力インピーダンスZ。を小さくすることができ、逆に
FET2のゲート幅Wg2を小さくすれば出力インピー
ダンスZ。を大きくすることができることがわかる。本
発明はこれを利用するものであって、FET2のゲート
幅を等励時に調整することにより、出力インピーダンス
Z。を調整しようとするもので必る。すなわち、第3図
に示されるように、FET2のゲート幅W、2が例えば
150μmで必るときに、平均的には(g、=100%
(平均値)のときには)出力インピーダンスZ。とじて
50Ωのものが得られるときでも、相互コンダクタンス
g、に±30%のバラツキが必ると出力インピーダンス
Z。には、同図中の記号Aにて示すだけのバラツキが現
れる。そこで、相互コンダクタンスg、が小さくなる方
向にバラツキをもったときには、FET2のゲート幅W
g2を140μm、130μm・・・へど等励時に狭く
し、相互コンダクタンスg、が大きくなる方向にバラツ
キをもったときには、FET2のゲート幅Wg1を16
0μm、170μm・・・へと等励時に広くしていく。
As a result of the above, if the gate width Wg2 of FET2 is increased, the output impedance Z will be increased. On the other hand, if the gate width Wg2 of FET2 is made small, the output impedance Z can be made small. It turns out that it is possible to make it larger. The present invention utilizes this, and the output impedance Z is adjusted by adjusting the gate width of FET2 during constant excitation. This is necessary if you are trying to adjust the That is, as shown in FIG. 3, when the gate width W, 2 of FET 2 is necessarily 150 μm, on average (g, = 100%
(when it is an average value) output impedance Z. Even if a 50Ω value is obtained, if there is a ±30% variation in the mutual conductance g, the output impedance Z. , there appears a variation as indicated by the symbol A in the figure. Therefore, when the mutual conductance g varies in the direction of decreasing, the gate width W of FET2
When g2 is narrowed to 140 μm, 130 μm, etc. during uniform excitation, and the mutual conductance g is varied in the direction of increasing, the gate width Wg1 of FET2 is set to 16
The width is increased to 0 μm, 170 μm, etc. during constant excitation.

これによって、出力インピーダンスZ。This results in output impedance Z.

の調整が可能になる。adjustment becomes possible.

次に、第1図を参照して本発明の一実施例を説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図は実施例の回路図である。図示の通り、出力用の
FET1のソース端子には、5個の電流源用FET21
〜25が並列に接続されている。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment. As shown in the figure, five current source FETs 21 are connected to the source terminal of output FET 1.
~25 are connected in parallel.

そして、FET2’l〜25のそれぞれのゲート・ソー
ス間は短絡されており、それぞれのソース端子は負の電
源端子V  〜V、35に導かれている。
The gates and sources of the FETs 2'1 to 25 are short-circuited, and the source terminals of the FETs 2'1 to 25 are connected to negative power terminals V1 to V, 35, respectively.

SI ここで、FET21のゲート幅W、21は例えばW、2
1= 130 !l mとなっており、FET22〜2
4のゲート幅Wg22〜W925は、例えばWCl22
の電源端子V3,1をまず電源に接続し、次にFET2
2〜25についての負の電源端子■332〜■8,5を
選択的に電源に接続することで、全体のゲート幅Wg2
を等励時に変更できる。すなわち、例えば負の電源端子
V、32のみを選択すれば、全体のゲート幅Wg2は Wg2=Wg21+Wg22 = (130+10> μm =140I1m となり、全ての負の電源端子VSS2〜V8,5を選択
すれば、全体のゲート幅をWg2は wg2=Wg21 +wg22 +wg23 +wg2
4 +wg25= (130+10X4) μm −170μm となる。従って、等励時なゲート幅を130〜170μ
mの範囲で変更でき、相互コンダクタンスq を調整し
て出力インピーダンスZ。を調整することができる。
SI Here, the gate width W, 21 of the FET 21 is, for example, W, 2
1=130! l m, and FET22~2
4, the gate width Wg22 to W925 is, for example, WCl22.
Connect the power supply terminal V3,1 to the power supply first, then connect the FET2
By selectively connecting the negative power supply terminals 332 to 8, 5 for 2 to 25 to the power supply, the overall gate width Wg2
can be changed when uniformly excited. That is, for example, if only the negative power supply terminal V, 32 is selected, the entire gate width Wg2 becomes Wg2 = Wg21 + Wg22 = (130 + 10> μm = 140I1m), and if all the negative power supply terminals VSS2 to V8, 5 are selected, The overall gate width Wg2 is wg2 = Wg21 +wg22 +wg23 +wg2
4 +wg25= (130+10X4) μm −170 μm. Therefore, the gate width when uniformly excited is 130 to 170μ.
The output impedance Z can be changed within the range of m by adjusting the transconductance q. can be adjusted.

本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、種々
の変形が可能でおる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible.

例えば、ゲート幅調整用のFETは4個に限らず、1個
以上であれば何個であってもよい。また、調整用のFE
Tのゲート幅は、それぞれ異なるように設定してもよい
For example, the number of FETs for adjusting the gate width is not limited to four, but may be any number as long as it is one or more. In addition, FE for adjustment
The gate widths of T may be set differently.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、半導体基板に形
成された少なくとも2つの電流源用FETから、所望の
ものを少なくとも1つ選択して出力用FETに接続する
ことにより、電流源用FETのゲート幅を等励時に変え
ることが可能なので、半導体基板に、形成される電流源
用のFETの素子定数にバラツキが生じても、容易に出
力インピーダンスを調整することができ、しかも雑音に
対しても安定な半導体回路を提供することができる。
As described above in detail, in the present invention, at least one desired current source FET is selected from at least two current source FETs formed on a semiconductor substrate and connected to an output FET, thereby controlling the current source FET. Since the gate width can be changed during uniform excitation, the output impedance can be easily adjusted even if there are variations in the element constants of the current source FETs formed on the semiconductor substrate, and the output impedance can be easily adjusted. It is also possible to provide stable semiconductor circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る半導体回路の回路図、
第2図は本発明の詳細な説明する回路図、第3図はゲー
ト幅と出力インピーダンスの関係の説明図、第4図は従
来技術を説明する回路図ある。 F E T 1・・・出力用電界効果トランジスタ、F
ET2.FET21〜FET25・・・電流源用電界効
果トランジスタ。 特許出願人  住友電気工業株式会社 代理人弁理士   長谷用  芳  樹原理の説明図 第  2  図 ヨRヤ入1−\入KNq (a> 従来j 第 4 (b) 回路 図
FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor circuit according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between gate width and output impedance, and FIG. 4 is a circuit diagram for explaining the prior art. F E T 1... Output field effect transistor, F
ET2. FET21 to FET25... Field effect transistors for current sources. Patent Applicant Sumitomo Electric Industries Co., Ltd. Patent Attorney Yoshiki Hase Explanatory diagram of the principle Fig. 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板と、所定の前段回路からの信号を入力し
て動作するよう前記半導体基板に形成された出力用FE
Tと、この出力用FETのソース端子にそれぞれのドレ
イン端子が接続され、かつそれぞれのゲート端子とドレ
イン端子が短絡されて前記半導体基板に形成された少な
くとも2つの電流源用FETとを備え、前記少なくとも
2つの電流源用FETのドレイン端子のうちの少なくと
も1つが選択されて電源端子に接続されていることを特
徴とする半導体回路。 2、前記少なくとも2つの電流源用FETは、所定ゲー
ト幅の1つのFETと、このFETよりゲート幅の狭い
少なくとも1つのFETとを含み、少なくとも前記所定
ゲート幅のFETが前記電源端子に接続されていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体回路。
[Claims] 1. A semiconductor substrate and an output FE formed on the semiconductor substrate to operate by inputting a signal from a predetermined pre-stage circuit.
T, and at least two current source FETs formed on the semiconductor substrate with respective drain terminals connected to the source terminal of the output FET and respective gate terminals and drain terminals short-circuited, A semiconductor circuit characterized in that at least one of the drain terminals of at least two current source FETs is selected and connected to a power supply terminal. 2. The at least two current source FETs include one FET with a predetermined gate width and at least one FET with a gate width narrower than this FET, and at least the FET with the predetermined gate width is connected to the power supply terminal. A semiconductor circuit according to claim 1, characterized in that:
JP15578087A 1987-06-23 1987-06-23 Semiconductor circuit Pending JPS64808A (en)

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