JPH09321595A - スイッチ回路及びこれを用いたad変換回路 - Google Patents

スイッチ回路及びこれを用いたad変換回路

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JPH09321595A
JPH09321595A JP8130275A JP13027596A JPH09321595A JP H09321595 A JPH09321595 A JP H09321595A JP 8130275 A JP8130275 A JP 8130275A JP 13027596 A JP13027596 A JP 13027596A JP H09321595 A JPH09321595 A JP H09321595A
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JP
Japan
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circuit
drain
source
switch
dummy
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Application number
JP8130275A
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English (en)
Inventor
Mitsuhiko Noda
光彦 野田
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で不要なノイズ信号の電圧レベル
を容易に低減できるようにし、電圧レベルを高精度に伝
達することのできるスイッチ回路を提供できるようにす
るとともに、電圧レベルを高精度に伝達できるスイッチ
回路を用いて高精度なアナログデジタル変換器を容易に
提供できるようにする。 【解決手段】 PMOST1のソース及びドレインとN
MOST2のソース及びドレインとがそれぞれ接続さ
れ、PMOST1及びNMOST2を略同時に導通及び
遮断するようにそのゲート電圧が制御されるスイッチ部
1と、スイッチ部1の共通接続されたソース及びドレイ
ンの一方とゲートとの間に形成される寄生容量(C1及
びC2)と略同一の容量値になるような寄生容量(C3
乃至C6)を有するダミー部2と、から構成され、スイ
ッチ部1の共通接続されたソース及びドレインの一方に
ダミー部2が接続され、ダミー部2が接続された側を信
号出力(OUT)として用いるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はCMOS構造の半導
体装置で用いられるスイッチ回路に関し、詳しくはスイ
ッチ回路の回路構成に関する。
【0002】
【従来の技術】CMOS構造の半導体装置内では、フリ
ップフロップ回路やバス配線への接続回路等でデジタル
信号をスイッチングするためやアナログデジタル変換回
路(AD変換器)等でアナログ電圧を伝達するため等
に、図4に示すアナログスイッチ回路といわれるスイッ
チ回路が良く用いられている。
【0003】図4のスイッチ回路は、P型のMOSトラ
ンジスタ(以下「PMOS」と略す)T1のソース及び
ドレインとN型のMOSトランジスタ(以下「NMO
S」と略す)T2のソース及びドレインがそれぞれ接続
されてスイッチ部1を構成するとともに、制御入力CI
NがNMOST2のゲート及びインバータ回路G1の入
力に接続され、インバータ回路G1の出力(CINB)
がPMOST1のゲートに接続されている。尚、出力端
子OUTは図示しないインバータ回路やコンパレータ回
路等の入力に接続されている。
【0004】動作について説明する。スイッチ部1のス
イッチング動作は、制御入力CINが高(H)レベルの
ときにPMOST1及びNMOST2が略同時に導通
(ON)し、入力端子INに接続されたソース(または
ドレイン)領域(入力側領域)から出力端子OUTに接
続されたドレイン(またはソース)領域(出力側領域)
に信号を伝達するとともに、制御入力CINが低(L)
レベルのときには遮断状態(OFF)になって信号の伝
達ができなくなる。
【0005】図5(a)のタイミングチャートに基づい
て、スイッチング動作を更に説明する。タイミングt1
では、制御入力CINがHレベルになってスイッチ部1
が導通し、入力端子INから入力されたLレベルの入力
信号が出力端子OUTに伝達されている。タイミングt
2では、制御入力CINがLレベルになってスイッチ部
1が遮断し、出力端子OUTの信号レベルはスイッチ部
1が遮断される直前の信号レベルを保持するようにな
る。タイミングt3では、制御入力CINによりスイッ
チ部1が遮断されたままなので、入力端子INの電圧レ
ベルがHレベルに変化しているものの、出力端子OUT
の信号レベルはLレベルを保持したままになっている。
同様に、タイミングt4では入力端子INから出力端子
OUTにHレベルの信号が伝達され、タイミングt5で
はそのデータを保持するように動作している。
【0006】尚、タイミングt1以前の出力端子OUT
の出力レベルは、スイッチ部1が遮断されたままで入力
端子INからの信号を取り込めないとともに、リーク電
流やノイズ等により信号レベルが変動することがあり確
定されない。また、出力端子OUTの信号レベルの保持
は、出力端子OUTにつながる図示しない配線や回路等
によって形成された寄生容量によって行われている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CMO
S構造で形成された図4のスイッチ部1は、各ゲートと
出力側領域とが酸化膜等の絶縁膜を介して対抗している
ので、構造的な寄生容量C1及びC2がそれぞれ形成さ
れて破線で示すように接続されてしまう。これらの寄生
容量があると、図5(b)に同図(a)の楕円A領域内
を部分拡大して示すように、入力端子INの信号レベル
に変化がないにも係わらず、各寄生容量によって制御入
力CINの信号レベルの変化に応じたスパイク状のノイ
ズ信号(Np1、Np2)が出力端子OUTに伝達され
る「クロック・フィード・スルー」という現象を生じて
しまい、出力端子OUTに保持される電圧値を入力端子
INの電圧値から変化させてしまうことがある。
【0008】従って、アナログデジタル変換器(以下
「AD変換器」と略す)等でアナログ電圧をデジタル値
に変換するとき、入力された電圧と異なる電圧を変換す
ることになり、AD変換器の絶対精度を向上するのが難
くなっていた。また、発生したノイズ信号の大きさ(V
N )が出力端子OUTに接続された回路の入力スレッシ
ョルド電圧を越えるような場合には、発生した不要信号
により予期しない動作(誤動作)をしてしまうこともあ
った。
【0009】尚、ノイズ信号の大きさは、各寄生容量の
容量値や制御入力CINのレベル変化の速さや入力端子
IN及び出力端子OUTに接続された回路のインピーダ
ンスや負荷容量等により決定され、スイッチ回路1が遮
断されて出力端子OUT側のインピーダンスが高くなる
タイミングt2等でノイズ信号の電圧レベルが大きくな
り易い。
【0010】そこで本発明はこれらの問題を解決し、簡
単な構成で不要なノイズ信号の電圧レベルを容易に低減
できるようにし、電圧レベルを高精度に伝達することの
できるスイッチ回路を提供できるようにすることを目的
とする。また、電圧レベルを高精度に伝達できるスイッ
チ回路を用いて高精度なアナログデジタル変換器を容易
に提供できるようにすることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
めに、請求項1の記載に係わるスイッチ回路は、第1の
PMOST1のソース及びドレインと第1のNMOST
2のソース及びドレインとがそれぞれ接続され、第1の
PMOST1及び第1のNMOST2を略同時に導通及
び遮断するようにそのゲート電圧が制御されるスイッチ
部1と、スイッチ部1の共通接続されたソース及びドレ
インの一方とゲートとの間に形成される寄生容量(C1
及びC2)と略同一の容量値になるような寄生容量(C
3乃至C6)を有するダミー部2と、から構成され、ス
イッチ部1の共通接続されたソース及びドレインの一方
にダミー部2が接続され、ダミー部2が接続された側を
信号出力(OUT)として用いることを特徴とする。
【0012】また、請求項2の記載に係わるスイッチ回
路は、請求項1に記載のスイッチ回路において、ダミー
部2は、第2のPMOST4のソース及びドレインと第
2のNMOST3のソース及びドレインが全て接続さ
れ、スイッチ部1と逆のタイミングでスイッチング動作
するようにゲート電圧が制御されていることを特徴とす
る。
【0013】請求項3の記載に係わるアナログデジタル
変換回路は、請求項1または請求項2に記載のスイッチ
回路をコンパレータ回路の入力回路に用いたことを特徴
とする。本発明のようなスイッチ回路の構成をとること
により、スイッチ部1に発生するノイズ信号とは逆方向
のノイズ信号をダミー部2に発生するようになり、各ノ
イズ信号がお互いの信号レベルを打ち消し合うようにな
る。
【0014】
【実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を参照し
ながら詳細に説明する。尚、本明細書では全図面を通し
て同一または同様の回路要素には同一の符号を付して説
明を簡略化するようにしている。図1は本発明のスイッ
チ回路の実施形態を示し、PMOST1、NMOST2
及びインバータ回路G1とからなる従来のスイッチ部1
に加えて、その出力端子側と出力端子OUTとの間にN
MOST3とPMOST4とからなるダミー部2を設け
た構成になっている。
【0015】ダミー部2は、PMOST4のソース及び
ドレインとNMOST3のソース及びドレインが全て共
通接続され、PMOST4のゲートにはNMOST2と
同じ制御入力CINが接続され、NMOST3のゲート
にはPMOST1と同じ制御入力CINBが接続された
構成になっている。また、NMOST3及びPMOST
4のゲートとその入出力となるソース及びドレインとの
間には、スイッチ部1と同様に構造的な寄生容量C3乃
至C6がそれぞれ形成されている。
【0016】このような構成なので、図2にタイミング
チャートを示すように、従来と同様なスイッチング動作
を行うことができるのは勿論のこと、ノイズ信号の電圧
レベルが低減できるようになっている。即ち、図5
(b)で示したタイミングでは、従来と同様に制御入力
CINの信号レベルが変化するときに寄生容量C1及び
C2によるスイッチ部1のノイズ信号が発生するととも
に、ダミー部2の各寄生容量によるノイズ信号がスイッ
チ部1のノイズ信号とは逆方向に発生するので、各ノイ
ズ信号がお互いの信号を打ち消し合うようになり、出力
端子OUTに現れるノイズ信号の電圧レベルは低減され
るようになる。
【0017】図3は本発明の実施形態を示す模式的なレ
イアウト図例を示し、11はP型の半導体基板上に形成
されたNウェルを示し、12はPMOSやNMOSのソ
ースやドレインとなる素子領域(アクティブエリア)を
示し、斜線で示される13は配線層及びMOSトランジ
スタのゲートとして用いられるポリシリコン等の配線層
を示し、14は素子間の配線として用いられるアルミニ
ウム等の金属配線層を示し、15は素子領域及び各配線
層間を接続するための接続孔(コンタクト)を示してい
る。そして、Nウェル11上にPMOST2及びPMO
ST4が形成され、P型の半導体基板上にNMOST2
及びNMOST4が形成され、PMOST1とNMOS
T2とでスイッチ部1を形成するとともに、PMOST
4とNMOST3とでダミー部2を形成するように配線
されている。尚、その形成方法は一般的なCMOS構造
の製造方法を用いれば良いので、詳細な説明は割愛す
る。
【0018】同図において、寄生容量C1を形成するP
MOST1のゲートと出力側領域との対向部分の長さ
(=チャネル幅)が、寄生容量C5及びC6を形成する
PMOST4のゲートと各素子領域(2ヶ所)との対向
部分の長さと同じになっているとともに、寄生容量C2
を形成するNMOST2のゲートと出力側領域との対向
部分の長さが、寄生容量C3及びC4を形成するNMO
ST3のゲートと各素子領域(2ヶ所)との対向部分の
長さと同じになっている。従って、スイッチ部1の寄生
容量C1とダミー部2の寄生容量(C5+C6)の容量
値が略同一になるとともに、スイッチ部1の寄生容量C
2とダミー部2の寄生容量(C3+C4)の容量値が略
同一になっている。
【0019】このように、スイッチ部1の各寄生容量と
ダミー部2の対応する各寄生容量の容量値が略同一にな
っているので、スイッチ部1によるノイズ信号の電圧レ
ベルとダミー部2によるノイズ信号の電圧レベルが略同
一になり、ノイズ信号を効率よく打ち消し合うことがで
きるようになり、出力端子OUTに出力されるノイズ信
号を殆ど無くすことができるようになる。
【0020】尚、本発明は上述の実施形態に限定される
ものではなく、N型の半導体基板を用いたCMOS構造
にも用いることができるのは勿論のこと、寄生容量値が
同じになるようにダミー部の大きさを決定すれば複数の
入力の内の一つを選択して出力するスイッチ回路を有す
るような任意の方式のアナログデジタル変換回路にも使
用することができる。また、ダミー部の入力側と出力側
を共通接続しない場合には、スイッチ部と同じ大きさの
ダミー部を形成すれば良い。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明のようなスイッチ回
路の構成をとることにより、スイッチ部に発生するノイ
ズ信号とは逆方向のノイズ信号をダミー部に発生するよ
うになり、各ノイズ信号がお互いの信号レベルを打ち消
し合うようになるので、出力端子OUTに出力されるノ
イズ信号が低減されるようになり、アナログ電圧を高精
度に伝達できるようになるという効果があるとともに、
ノイズ信号によって発生した不要な信号によって誤動作
することがなくなるという効果がある。また、アナログ
電圧を高精度に伝達できるので、高精度のアナログデジ
タル変換回路等を容易に形成できるようになるという効
果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を示す構成図、
【図2】 本発明の実施形態の動作タイミングを示す説
明図、
【図3】 本発明の実施形態を示すレイアウト図、
【図4】 従来の回路を示す構成図、
【図5】 従来の回路の動作タイミングを示す説明図で
ある。
【符号の説明】
IN :入力端子 OUT :出力端子 CIN :制御入力端子 T1、T4:PMOS(トランジスタ) T2、T3:NOMS(トランジスタ) G1 :インバータ回路 C1〜C6:寄生容量

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のPMOSのソース及びドレインと
    第1のNMOSのソース及びドレインとがそれぞれ接続
    され、前記第1のPMOS及び前記第1のNMOSを略
    同時に導通及び遮断するようにそのゲート電圧が制御さ
    れるスイッチ部と、前記スイッチ部の共通接続されたソ
    ース及びドレインの一方とゲートとの間に形成される寄
    生容量と略同一の容量値になるような寄生容量を有する
    ダミー部と、から構成され、前記スイッチ部の共通接続
    されたソース及びドレインの一方に前記ダミー部が接続
    され、前記ダミー部が接続された側を信号出力として用
    いることを特徴とするスイッチ回路。
  2. 【請求項2】 前記ダミー部は、第2のPMOSのソー
    ス及びドレインと第2のNMOSのソース及びドレイン
    が全て接続され、前記スイッチ部と逆のタイミングでス
    イッチング動作するようにゲート電圧が制御されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のスイッチ回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の前記ス
    イッチ回路をコンパレータ回路の入力回路に用いたこと
    を特徴とするアナログデジタル変換回路。
JP8130275A 1996-05-24 1996-05-24 スイッチ回路及びこれを用いたad変換回路 Pending JPH09321595A (ja)

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