JPH0640621B2 - Mos型集積回路装置 - Google Patents

Mos型集積回路装置

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JPH0640621B2
JPH0640621B2 JP61093601A JP9360186A JPH0640621B2 JP H0640621 B2 JPH0640621 B2 JP H0640621B2 JP 61093601 A JP61093601 A JP 61093601A JP 9360186 A JP9360186 A JP 9360186A JP H0640621 B2 JPH0640621 B2 JP H0640621B2
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    • G05F1/46Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/462Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC as a function of the requirements of the load, e.g. delay, temperature, specific voltage/current characteristic
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    • H03K19/00384Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters in field effect transistor circuits
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路に関し、特にソース電位が電源
電位と異なるMOSトランジスタのバックゲートへの電
位の与え方に関する構造に関する。
〔従来の技術〕
P型基板に形成されたNウエル中にMOSトランジスタ
またはN型基板に形成されたPウエル中のチャンネルM
OSトランジスタは、そのソースに定電流回路等が接続
されることにより電源電位とは独立したソース電極電位
を持つことがある。従って、従来からソース電極と基板
から絶縁されたウエル(バックゲート)の電位差によっ
て生じている基板バイアス効果を防ぐための方法が採ら
れてきた。例えば1つの方法として、PチャンネルMO
Sトランジスタの場合には、バックゲート電極に電源電
圧をかけることによってバックゲートの電位を最高電位
にし、またNチャンネルMOSトランジスタの場合に
は、バックゲート電極に接地電源を接続してバックゲー
トの電位を接地電位にすることにより電位差が生じるの
を防止する方法が採られていた。
また、他の方法として、MOSトランジスタのソース電
極とバックゲート電極を直接接続することによって、ソ
ース電極とバックゲート電極の電位を同じにする構成が
広く使用されてきた。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、MOSトランジスタのバックゲート電極
を電源に接続した場合には、ソース電極電位の変化がバ
ックゲート電極電位とは追従していないため、ソース電
極とバックゲート電極の電位差によって、逆バイアスが
かかり、しきい値電圧が変化してしまう欠点があった。
そこで、しきい値電圧が変化しないように、バックゲー
ト電極にソース電極の電位を追従させるため、ゲート電
極とソース電極を直接接続する構成が広く用いられてき
た。
しかし、MOSトランジスタのバックゲート電極をソー
ス電極に直接に接続した構成においては、ソース領域と
ドレイン領域の面積に比べて、バックゲート領域のウエ
ルの表面積が非常に大きいため、ソース領域とドレイン
領域の容量に比べて、バックゲート領域の容量が非常に
大きなものとなる。そのため、ソース電極の非常に大き
な容量(バックゲート領域の容量)が接続されているこ
とになる。従って、ソース領域の容量が増加した形とな
り、ソース領域の電位が変化する際には、バックゲート
領域の持つ容量も充放電する必要があり、スイッチング
速度が遅くなるという欠点があった。
従って、本発明の目的は、大きな容量がソース電極に付
加されることがない、スイッチング速度に優れたMOS
型集積回路を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明によれば、ソース・ドレイン電流路、ゲート電極
及びバックゲート領域を有するMOSトランジスタと、
約1倍の利得を持つ増幅器及び定電流源とを有し、前記
増幅器の入力と出力は各々ソース・ドレイン電流路とバ
ックゲート領域に接続され、前記定電流源は、ソース・
ドレインの一方の電流路と電源端子の間に接続され、入
力信号はゲート電極に接続されている。
[作用] 本発明の構成とすることによって、MOSトランジスタ
のソース電極とバックゲート電極の間には、約1倍の利
得を持つ増幅器が介在していることになる。よって、ソ
ース電極とバックゲート領域を容量的に切り離すことが
できる。従って、バックゲート領域と基板との接合で形
成される大きな容量がソース電極に付加されることはな
い。但し、増幅器の持つ容量は付加されるが、この容量
はバックゲート領域と基板との接合で形成される大きな
容量に比べれば小さなものである。このため、高速の動
作速度を得ることができる。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例の回路図である。MOS
トランジスタQは定電流源Iと負荷抵抗ROUT1との
間に接続され、負荷抵抗ROUT1への定電流の印加を入力
端子Cに加わるクロック入力に応じてスイッチしてい
る。増幅器A1はMOSトランジスタQのソース電位
を入力とし、MOSトランジスタQのバックゲートに
出力が接続されており、その利得は“1”に設定されて
いる。
MOSトランジスタQのバックゲートと基板間のPN
接合に基づく大きな容量は、増幅基A1の低インピーダ
ンスの出力に接続され、MOSトランジスタQ1のソー
スの接続点に付加される容量としてはわずかに増幅器A
の小さな入力ゲート容量となり、この接続点の容量が
低減される。また、MOSトランジスタQのソースと
バックゲートは利得“1”の増幅器Aを介して接続さ
れているためソースとバックゲートの電位は常に等しく
保たれる。このため、基板バイアス効果によるしきい値
電圧の増加は起らない。
第2図は本発明の第2の実施例である。MOSトランジ
スタQ11,Q12の各ソースは定電流電源I11に接続され
ており、各ドレインはそれぞれ負荷抵抗R12,R13に接
続されている。入力端子C11,C12に加わるクロック入
力により定電流電源I11からの定電流を負荷抵抗R12
流すかR13に流すかを切り換えている。MOSトランジ
スタQ13のゲートにはMOSトランジスタQ11,Q12
ソースが接続されており、MOSトランジスタQ13のソ
ースにはMOSトランジスタQ11,Q12のバックゲート
および抵抗R11が接続されている。この場合、MOSト
ランジスタQ13はほぼ利得“1”のソースフォロワ増幅
器を構成している。このため、MOSトランジスタQ13
の動作は第1図の増幅器Aと同じである。
第3図は本発明の第3の実施例である。これは、第1の
実施例の場合においてPチャンネルトランジスタQ1
使ったものであったが、本実施例ではNチャンネルMO
SトランジスタQ21を用いたものである。すなわち、入
力端子C21に加わるクロック入力をゲートに受けるNチ
ャンネルMOSトランジスタQ21のドレインには負荷抵
抗ROUT2が接続され、ソースには定電流電源I21が接続
されるとともに利得“1”の増幅器Aの入力にも接続
されている。この増幅器Aの出力がNチャンネルMO
SトランジスタQ21のバックゲートに与えられている。
かかる構成によっても、第1の実施例と同様の動作およ
び効果を得ることができる。
次に本発明の第4の実施例について説明する。本実施例
は電流加算型のD/Aコンバータであり、そのブロック
図が第4図に各電流セルの回路図が第5図にそれぞれ示
されている。DB0乃至DB7の8ビット構成のディジタ
ルデータは入力端子10乃至17に供給され、入力バッフ
ァ23に採り込まれる。ディジタルデータのうち最下位
ビットDB7は第1のラッチ回路27へ供給され、第4乃
至第7ビットDB3乃至DB6は第1のデコーダ回路2
5に供給される。このデコーダ回路25は16の第1制御
信号を発生し第1のラッチ回路27へ供給する。最上位
ビットDB0,第2ビットDB1および第3ビットDB
2は第2のデコーダ回路24へ供給される。このデコー
ダ24は8つの第2制御信号と8つの第3制御信号を発
生し第2のラッチ回路26へ供給する。ラッチ回路26
および27は、端子18へ供給されるサンプリングパル
スSPに応答して最下位ビットデータおよび第1乃至第
3制御信号をラッチする。
CC01乃至CC716は電流セルを示し、マトリック状に
配置されている。各電流セルは第1乃至第3の制御入力
端子CI1乃至CI3、第1および第2出力端子Oおよび
、そしてバイアス入力端子BIを有しており、その具体
的回路構成については第5図を参照しながら後で詳細に
説明する。
同一列に配置された電流セルの第1の制御入力端子CI
1は共通接続され、第1のラッチ回路27から第1制御
信号Cが供給される。同一の行に配置された電流セルC
Cの第2と第3の制御入力端子CI2とCI3はそれぞれ
共通接続され、第2のラッチ回路26から第2と第3制
御信号A,Bがそれぞれ供給されている。電流セルCC
01乃至CC716の第1出力端子O,第2出力端子、そ
してバイアス入力端子BIは、第1の電流出力端子2
1、第2の電流出力端子22、そしてバイアス回路28の
出力端子にそれぞれ共通接続されている。電流セルCC
01乃至CC716の電流容量は実質的に同一に設定されて
いる。第1および第2制御信号C,Aが共にハイレベル
のとき又は第3制御信号Bがハイレベルのとき、各電流
セルCC01乃至CC716は第1の出力端子Oに電流を発
生し、それ以外のときは第2の出力端子に電流を発生
する。
電流セルCC01乃至CC716の電流容量の半分に設定さ
れた1/2電流セルCC00が設けられている。このセル
は、最下位ビットDB7で制御され、そのデータが
“1”ときは第1の出力端子Oに、“0”のときは第2
の出力端子にそれぞれ電流を発生する。セルCC00
第1および第2の出力端子O,は第1および第1およ
び第2の電流出力端子21,22にそれぞれ接続されてい
る。
第1のデコーダ回路25は、第4乃至第7ビットDB3
乃至DB6のデータに対し次の第1表で示すデコード信
号、すなわち第1制御信号C乃至C16のレベルを決定
する。
なお、第1表で“H”はハイレベルを、“L”はロウレ
ベルを示す。以下の説明においても同様である。
第2のデコーダ回路は、最上位ビットDB0、第2ビッ
トDB1および第3ビットDB2のデータに対し、以下
の第2表で示すように、第2制御信号A1乃至A8および
第3制御信号B1乃至B8のレベルを決定する。
この結果、DB0乃至DB7の8ビット構成の入力ディ
ジタルデータが“1”ずつ増加するたびに、第1の電流
出力端子21から発生される出力電流I0は1/2電流
セルCC00の電流容量値ずつ増加し、第2の電流出力端
子22からの電流0はその電流値ずつ減少する。
第5図に電流セルCC01乃至CC716の各々の具体的回
路図を示する。各トランジスタの導電型を現わすため
に、Pチャンネル型のものには“P”を、Nチャンネル
型のものには“N”を第5図に示す。電流VDD−GND
間にトランジスタQ33乃至Q35が直列に接続されてお
り、Q33,Q35のゲートに第3入力端子CI3を介して
第3制御信号Bが供給される。Q33のドレイン−GND
間にQ30乃至Q32が直列接続され、Q30,Q31のゲート
に第1入力端子CI1を介して第1制御信号Cが供給さ
れる。Q32,Q34のゲートに第2入力端子を介して第2
制御信号Aが供給される。したがって、第1および第2
制御信号C,Aが共にハイレベルにあるとき又は第2制
御信号Bがハイレベルにあるとき、Q34,Q35の接続点
にロウレベルが現われる。このレベルはQ36,Q37のイ
ンバータで反転され、Q38,Q41のゲートに供給され
る。Q40がQ38,Q41の間に挿入され、Q39がQ38と並
列接続されている。トランジスタQ42のゲートにはバイ
アス端子BIを介してバイアス電圧が供給されており、
したがってこのトランジスタは定電流源として動作す
る。コンデンサC2はフィルタ用である。トランジスタ
43,Q47のソースがQ42のドレインに接続されてい
る。Q43,Q47のバックゲートには、本発明に従って、
トランジスタQ44,Q45で構成される利得1のソースフ
ォロワ増幅器を介してQ43,Q47のソース電圧が供給さ
れており、Q43,Q47の閾値増加が防止されている。Q
47のゲートはQ39,Q40の接続点に接続され、Q47のゲ
ートはQ46,Q48の接続点に接続されている。Q39,Q
40のゲートにはQ43,Q47のソース電圧が供給されてい
る。コンデンサC1もフィルタ用である。
したがって、Q34,Q35の接続点にロウレベルが現われ
ると、Q43のゲート電圧Q47よりも低くなり、Q42によ
る定電流源の電流は、Q43を介して第1の出力端子Oに
発生する。Q34,Q35の接続点がハイレベルのときは、
47を介して第2の出力端子に電流出力が得られる。
〔発明の効果〕
以上のとおり、ソース電位を入力とした利得が約1倍の
増幅器の出力を、MOSトランジスタのバックゲートに
接続することにより、バックゲートの大きな容量をソー
ス領域と容量的に分離することができる。それによっ
て、MOSトランジスタのソース容量の増大と、しきい
値電圧の増加をおさえることができ、MOS型集積回路
におけるスイッチング速度を向上させることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明の第1乃至第3の実施例を示
す回路図、第4図および第5図は本発明の第4の実施例
を示すブロック図および回路図である。 Q,Q11,Q12,Q13,Q21……MOSトランジス
タ、A,A……増幅器、ROUT1,ROUT2……負荷抵
抗、R11,R12,R13……抵抗、I,I11,I21……
定電流電源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8321−5J H03K 19/094 D

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ソース・ドレイン電流路、ゲート電極及び
    バックゲート領域を有するMOSトランジスタと、約1
    倍の利得を持つ増幅器及び電流源とを有し、前記増幅器
    の入力と出力は各々前記MOSトランジスタの前記ソー
    スと前記バックゲート領域とに接続され、前記電流源は
    前記MOSトランジスタの前記ソースと電源端子との間
    に接続され、入力信号は前記MOSトランジスタのゲー
    ト電極に供給されることを特徴とするMOS型集積回路
    装置。
JP61093601A 1985-04-22 1986-04-22 Mos型集積回路装置 Expired - Fee Related JPH0640621B2 (ja)

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