JPH0221687B2 - - Google Patents

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JPH0221687B2
JPH0221687B2 JP11022683A JP11022683A JPH0221687B2 JP H0221687 B2 JPH0221687 B2 JP H0221687B2 JP 11022683 A JP11022683 A JP 11022683A JP 11022683 A JP11022683 A JP 11022683A JP H0221687 B2 JPH0221687 B2 JP H0221687B2
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JP
Japan
Prior art keywords
circuit
high impedance
switch
level shift
detection amplifier
Prior art date
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Expired
Application number
JP11022683A
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English (en)
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JPS603214A (ja
Inventor
Kazunari Yamamoto
Seiji Okamoto
Mutsuo Kataoka
Kuniharu Uchimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp, Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS603214A publication Critical patent/JPS603214A/ja
Publication of JPH0221687B2 publication Critical patent/JPH0221687B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) この発明は電源雑音信号を打消すための基板バ
イアス電位を作り出す基板バイアス回路に関す
る。
(従来技術) フイルタ回路を半導体集積回路として実現する
ための有力な手段の1つとして、スイツチト・キ
ヤパシタを用いた方法が知られている。
このようにスイツチト・キヤパシタを用いて構
成されたフイルタをスイツチト・キヤパシタ・フ
イルタ(以下S.C・Fという)というが、構成素
子であるスイツチには通常CMOS半導体スイツ
チが用いられる。このようなCMOS半導体スイ
ツチを用いると、ソース、ドレインと半導体基板
との間の接合容量や、ゲート容量などの浮遊容量
を介して電源雑音信号が漏れてくる。この電源雑
音信号はS・C・Fを構成する演算増巾器に入力
されて増巾され、電源雑音除去比(以下PSRRと
いう)を劣化させる原因となる。
これを解決する1つの方法として、第1図に示
したような基板バイアス回路が提案されている。
1はダミースイツチ(以下D.S.Wという)で、
半導体基板内に形成されたスイツチによつて検出
される電源雑音信号と等価な信号を検出するため
に使用される。D.S.W1はスイツチに凝してほぼ
同一の形状でしかもスイツチの近傍に設ける。
N型半導体基板を用いてCMOSスイツチを構
成した場合には、N−MOSスイツチはN型半導
体基板内に設けたPウエル内に形成される。11
はN−MOS D.S.W、12はP−MOS D.S.W
で、各々のゲートはそれぞれ高圧電源10、低圧
電源20に接続されている。D.S.W11のソース
とD.S.W12のドレイン、およびD.S.W11のド
レインとD.S.W12のソースはそれぞれ共通接続
されそれぞれ検出アンプ2の一方の入力端子、高
インピーダンス回路3の出力端子に接続されてい
る。
このような接続関係になつている場合にはD.S.
W1は常時オン状態になつているが、D.S.W11
のゲートの低圧電源20に、D.S.W12のゲート
を高圧電源10に接続すれば逆にオフ状態とな
る。従つてこの2つの状態を適宜組合わせてD.S.
Wを構成することにより、オン状態とオフ状態に
おける電源雑音信号を検出することが出来る。
検出アンプ2はD.S.W1が検出した電源雑音信
号を増巾して出力する。検出アンプ2の出力は減
衰器4を介して高インピーダンス回路3の一方の
入力にフイードバツクされると同時にレベルシフ
ト回路5を介して基板バイアス電位Vputとなる。
基板バイアス電位Vputは、スイツチの搭載されて
いる基板にバイアス電位として供給される。前述
したCMOSスイツチを用いた場合にはN−MOS
スイツチが形成されているP−ウエルに接続され
る。第1図に示したD.S.W1についても同様に、
N−MOS D.S.W11のP−ウエル13に接続さ
れる。
高インピーダンス回路3は、その出力インピー
ダンスが高くなるように構成された、一般には差
動増巾器からなる回路で、この高出力インピーダ
ンスとD.S.W1の浮遊容量との接続により電源雑
音信号を検出する。検出アンプ2で電源雑音信号
は逆相に増巾され、レベルシフト回路5によつて
低電圧電源20の電圧に近いレベルまで電圧をシ
フトされてP−ウエル13に帰還されることによ
り相殺される。一方検出アンプ2の出力は減衰器
4により減衰させられた後に逆相信号として高イ
ンピーダンス回路3に直流帰還をかける。このと
きD.S.W11,12のソース、ドレインは等価的
に接地レベルにバイアスされている。
(従来技術の問題点) このような従来の基板バイアス回路では、一般
に高インピーダンス回路3、検出アンプ2はとも
に差動増巾器を用いて構成されるので、その出力
が等価的に接地レベルにバイアスされるような上
述の如き使用をすると、差動増巾段の負荷トラン
ジスタの各々のドレイン電圧が不平衡な状態で動
作することになつて結果的にバイアス電流が不平
衡な状態で動作することになり安定性が悪くな
る。
また検出アンプ2から高インピーダンス回路3
への帰還ループ中に減衰器4があるため、高イン
ピーダンス回路3で発生するオフセツト電圧が減
衰比の逆数倍として検出アンプ2の出力に現われ
る。これがレベルシフト回路5を介して基板バイ
アス電位Vputに重畳されるため、基板バイアス電
位の変動をもたらす。前述したようにD.S.W1
1,12のソース、ドレインは等価的に接地レベ
ルにバイアスされているので、仮にレベルシフト
回路5の出力電圧Vputが接地レベルより高い電圧
になると、これが接続されているP−ウエル基板
とソース・ドレインとの間のPN接合およびP−
ウエル基板の形成母体であるN型基板とによつて
形成される寄生NPNトランジスタを順方向にド
ライブすることになり、高電圧電源10からソー
ス、ドレインを通して大電流が等価的接地点に流
れ込んでしまう。また検出アンプ2にレベルシフ
ト回路5を多数並列接続して、多数のスイツチの
P−ウエルに基板バイアス電位を供給しようとし
た場合には、検出アンプ2の出力にレベルシフト
回路5の入力部の容量(多くは入力トランジスタ
のゲート容量)が多数負荷容量として接続された
ことになり、検出アンプ2の増巾帯域を狭帯域化
してしまう。従つて、電源雑音信号が高周波にな
ると十分にその機能を発揮出来なくなつてしまう
という欠点を有していた。
(発明の目的) この発明の目的は、動作が安定でしかも基板バ
イアス電位の変動が少なくかつ高周波の電源雑音
信号に対しても十分応答可能な基板バイアス回路
を提供するにある。
(発明の概要) この発明は上記目的を達成するために、半導体
基板内に形成したスイツチの浮遊容量を介して漏
れてくる電源雑音信号と等価な信号を検出するダ
ミースイツチと、このダミースイツチにバイアス
を与える高インピーダンス回路と、前記ダミース
イツチが検出した信号を増巾し減衰器を介して前
記高インピーダンス回路に直流帰還をかける差動
増巾段を有する検出アンプと、この検出アンプの
出力電圧をレベルシフトして前記スイツチおよび
ダミースイツチの搭載基板へバイアス電位を与え
るレベルシフト回路とを有してなる基板バイアス
回路において、前記差動増巾段に前記レベルシフ
ト回路を少なくとも2段縦続接続しその中間接続
点から前記減衰器を介して前記高インピーダンス
回路に直流帰還をかけ、かつ前記高インピーダン
ス回路と前記ダミースイツチとの接続点のインピ
ーダンスを高インピーダンスに保つたままレベル
シフトする手段を介して前記ダミースイツチをバ
イアスするようにした事を特徴とする。以下この
発明の詳細を実施例に基づいて説明する。
(発明の実施例) 第2図はこの発明の一実施例に係る基板バイア
ス回路のブロツク図を示したものである。第1図
に示したと同一部分には同一符号を付し説明は省
略する。
51,52はレベルシフト回路で検出アンプ2
の出力に縦続接続される。その中間接続点14か
ら高インピーダンス回路3に対する直流帰還がか
けられる。前述したように、このような帰還ルー
プを構成する場合には、検出アンプ2の差動増巾
段のバイアス電流が不平衡な状態で動作すること
のないようにバツフアとしてレベルシフト回路を
挿入することが望ましい。この役割をはたすのが
レベルシフト回路51である。
基板バイアス電位Vputは、レベルシフト回路5
1の出力端にさらに縦続接続したレベルシフト回
路52を介して取出される。また、十分周波数帯
域の広いレベルシフト回路51を挿入しておけ
ば、その出力に基板バイアス電位供給用のレベル
シフト回路52を多数並列接続したとしても検出
アンプ2の周波数帯域を狭帯域化させることはな
い。
高インピーダンス回路3とD.S.W1との接続に
関しても差動増巾段の不平衡動作を防止するため
に、第2図中に点線で示したようなレベルシフト
回路53を挿入することが必要となる。このレベ
ルシフト回路53はレベルシフト回路51と等価
な動作を行う。
しかし、レベルシフト回路は一般にソースホロ
ワ回路を用いて構成されるためその出力インピー
ダンスは低い。検出アンプ2の出力に接続される
レベルシフト回路51,52は出力インピーダン
スが低くても問題ないが、高インピーダンス回路
3の出力に接続されるレベルシフト回路53の出
力インピーダンスが低いとD.S.W1から有効に電
源雑音信号を検出することが出来ない。
そこでレベルシフト回路53の挿入にあたつて
は、高インピーダンス回路3とD.S.W1との接続
点のインピーダンスを高インピーダンスに保つた
ままでレベルシフトする手段を採用する必要があ
る。具体的手段については後述する。
第3図は第2図に示したブロツク図をC−
MOS回路として実現した実際の結線図を示した
ものである。図中に点線で囲んで番号を付した部
分はそれぞれ第2図の同一番号部分に対応する。
またM1〜M28はトランジスタを、MD1〜
MD4はD.S.W1を構成するトランジスタをそれ
ぞれ示す。
トランジスタM1,M2はバイアス回路を構成
しており、端子40に印加される基準電圧により
安定なバイアス電圧を作成する。トランジスタM
3〜M13は高インピーダンス回路3を構成し、
トランジスタM4とM5およびトランジスタM6
とM7からなるカレントミラ回路により差動増巾
段のバイアス電流を小さくして、その出力インピ
ーダンスを高くするように設計されている。
高インピーダンス回路3とD.S.W1との接続点
6の駆動点インピーダンスを高くするためのレベ
ルシフト手段として、トランジスタM10とM1
1とを差動増巾段の負荷であるトランジスタM1
2とM13に縦続接続してそのゲートとドレイン
とを結んだ等価的な高低抗素子を用いている。こ
のようにすると接続点6の駆動点インピーダンス
は高い状態に保たれるし、差動増巾段のバイアス
電流の不平衡も解消することが出来る。即ち、接
続点6の電位が強制的に接地レベルになつても、
負荷トランジスタM12とM13のドレイン電位
はほぼ同電位で動作し、平衡状態に保たれる。ト
ランジスタM14〜M17は減衰器を形成してお
り、トランジスタM14,M15なるバイアス回
路でトランジスタM16,M17に適当なゲート
電圧を与えることによりトランジスタM16,M
17を等化的に抵抗として動作させている。
トランジスタMD1〜MD4はD.S.W1を構成
するものであるが、S.C.Fのスイツチにおいては
スイツチが導通の場合と非導通の場合とがあるた
め、それぞれその状態を凝して2種類で構成して
いる。トランジスタMD1とMD2は導通状態
を、トランジスタMD3とMD4は非導通状態を
それぞれ表わしている。トランジスタM18〜M
24は検出アンプ2を、トランジスタM25,M
26およびM27,M28はそれぞれレベルシフ
ト回路51,52を構成している。検出アンプ2
とレベルシフト回路51との接続点7の電位は、
第1図に示した従来の回路のように接地レベルに
強制的に設定されてしまうことはないので、トラ
ンジスタM23,M24によつて構成される負荷
回路は平衡状態で動作する。
また高インピーダンス回路3のオフセツト電圧
による影響も緩和される。即ち、高インピーダン
ス回路3のオフセツト電圧によつて接続点7の電
圧が仮に高電圧電源10と同一レベル程度となつ
たとしても、レベルシフト回路51が挿入されて
いるため基板バイアス電位Vputを接地レベルより
も高い電位にならないように設定出来る。
なお本実施例では検出アンプ2の出力に接続す
るレベルシフト回路の段数を2段とした場合を示
したが、この発明は2段に限定されるものではな
い。必要に応じて多段接続をとることが出来る
が、その場合にはその中間接続点から直流帰還を
かけるように構成すれば良い。また高インピーダ
ンス回路3とD.S.W1の接続点のインピーダンス
を高インピーダンスに保つたままレベルシフトす
る手段として本実施例ではトランジスタM10と
M11を用いた回路を示したが、例えば高抵抗に
よつてこれを置きかえることも出来る。
(発明の効果) 以上実施例に基づいて詳細に説明したように、
この発明では、レベルシフト回路を追加ししかも
高インピーダンス回路の回路構成を変更する事に
より検出アンプおよび高インピーダンス回路を安
定に動作させるようにしたので、S.C.Fのスイツ
チを介して漏れてくる電源雑音信号を有効に除去
する事が出来る。従つてPSRR特性の改善に大き
く寄与する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の基板バイアス回路のブロツク
図、第2図はこの発明の一実施例を示したブロツ
ク図、第3図は第2図の詳細回路図である。 1……ダミースイツチ(D.S.W)、2……検出
アンプ、3……高インピーダンス回路、4……減
衰器、5,51,52,53……レベルシフト回
路、6,14……接続点。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板内に形成したスイツチの浮遊容量
    を介して漏れてくる電源雑音信号と等価な信号を
    検出するダミースイツチと、このダミースイツチ
    にバイアスを与える高インピーダンス回路と、前
    記ダミースイツチが検出した信号を増巾し減衰器
    を介して前記高インピーダンス回路に直流帰還を
    かける差動増巾段を有する検出アンプと、この検
    出アンプの出力電圧をレベルシフトして前記スイ
    ツチの搭載された半導体基板へのバイアス電位を
    与えるレベルシフト回路とを有してなる基板バイ
    アス回路において、前記差動増巾段に前記レベル
    シフト回路を少なくとも2段縦続接続しその中間
    接続点から前記減衰器を介して前記高インピーダ
    ンス回路に直流帰還をかけ、かつ前記高インピー
    ダンス回路と前記ダミースイツチとの接続点のイ
    ンピーダンスを高インピーダンスに保つたままレ
    ベルシフトする手段を介して前記ダミースイツチ
    をバイアスするようにした事を特徴とする基板バ
    イアス回路。
JP11022683A 1983-06-21 1983-06-21 基板バイアス回路 Granted JPS603214A (ja)

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JP11022683A JPS603214A (ja) 1983-06-21 1983-06-21 基板バイアス回路

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JP11022683A JPS603214A (ja) 1983-06-21 1983-06-21 基板バイアス回路

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Publication Number Publication Date
JPS603214A JPS603214A (ja) 1985-01-09
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ID=14530282

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JP11022683A Granted JPS603214A (ja) 1983-06-21 1983-06-21 基板バイアス回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0525488U (ja) * 1991-09-06 1993-04-02 株式会社不二工 面発光表示器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0525488U (ja) * 1991-09-06 1993-04-02 株式会社不二工 面発光表示器

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JPS603214A (ja) 1985-01-09

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