JPS603214A - 基板バイアス回路 - Google Patents

基板バイアス回路

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JPS603214A
JPS603214A JP11022683A JP11022683A JPS603214A JP S603214 A JPS603214 A JP S603214A JP 11022683 A JP11022683 A JP 11022683A JP 11022683 A JP11022683 A JP 11022683A JP S603214 A JPS603214 A JP S603214A
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JP
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circuit
level shift
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switch
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JP11022683A
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Kazunari Yamamoto
一成 山本
Seiji Okamoto
岡本 清治
Mutsuo Kataoka
片岡 睦雄
Kuniharu Uchimura
内村 国治
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Oki Electric Industry Co Ltd
NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Oki Electric Industry Co 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。

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
位を作シ出す基板バイアス回路に関する。
(従来技術) フィルタ回路を半導体集積回路として実現するだめの有
力な手段の1つとして、スイッチト・キャノ々シタを用
いた方法が知られている。
このようにスイッチト・キヤパシタを用いて構成された
フィルタをスイッチト・キヤ、r9シタ・フィルタ(以
下S 、C−Fという)というが、構成素子であるスイ
ッチには通常CMO8半導体スイッチが用いられる。こ
のようなCMO8半導体スイッチを用いると、ソース、
ドレインと半導体基板との間の接合容量や、ケゝ−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はダミースイッチ(以下り、S、Wという)で、半導
体基板内に形成されたスイッチによって検出される電源
雑音信号と等価な信号を検出するだめに使用される。D
、S、Wlはスイッチに凝してほぼ同一の形状でしかも
スイッチの近傍に設ける。
N型半導体基板を用いてC,MOSスイッチを構成した
場合には、N−MOSスイッチはN型半導体基板内に設
けたPウェル内に形成される。1ノはN−MOS D、
S、’W 、 12はP −MOS D、S、Wで、各
々のケ5−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、Wllのソースとり、S、W
 12のドレイン、およびり、S、WIJのドレインと
り、S、W 12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っている場合にはり、S、Wl
は常時オン状態になっているが、D、S、Wllのケ9
−トを低圧電源20に、D、S、W 12のりゞ−トを
高圧電源10に接続すれば逆にオフ状態となる。従って
この2つの状態を適宜組合わせてり、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はり、S、W2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の一方の入力にフィードバ
ッ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■。U、となる。
基板バイアス電位■。utは、スイッチの搭載されてい
る基板にバイアス電位として供給される。前述したCM
OSスイッチを用いた場合にはN −MOSスイッチが
形成されているP−ウェルに接続される。
第1図に示したり、S、Wlについても同様に、N−M
OS D、S、W 11のP−ウェル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り、S、W7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によって低電圧電源20の電圧に近いレベルま
で電圧をシフトされてP−ウェル13に帰還されること
により相殺される。−力検出アンプ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。このときり、S、Wl
 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。
(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、7’、?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って結果的にバイア
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で発生するオフセッ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V。utに重畳されるだめ
、基板バイアス電位の変動をもたらす。前述したように
り、S、W 11 。
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
V。utが接地レベルよシ高い電圧になると、これが接
続されているP−ウェル基板とソース・ドレインとの間
のP 、N接合およびP−ウェル基板の形成母体である
N型基板とによって形成される寄生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測的接地点に
流れ込んでしまう。また検出アンf2にレベルシフト回
路5を多数並列接続して、多数のスイッチのP−ウェル
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グート容量)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11
]帯域を狭帯域化してしまう。従って、電源雑音信号が
高周波になると十分ICその機能を発揮出来なくなって
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・ば、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iヒ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
形成したスイッチの浮遊容量を介しで漏れてくる電源雑
音信号と等価な信号を検出するダミースイッチと、この
ダミースイッチにバイアスを与える高インピーダンス回
路と、前記ダミースイッ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[1]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7ノトして前記スイッチおよびダ
ミースイッ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ッチとの接続点の
インピーダンスを高インピーダンスに保ったままレベル
シフトする手段を介して前記ダミースイッチをバイアス
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
ブロック図を示したものである。第1図に示しだと同一
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f2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f2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ッファとしてレベルシフト
回路を挿入することが望ましい。この役割をばたすのが
レベルシフト回路5ノでアル。
基板バイアス電位V。utは、レベルシフト回路51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5ノを挿入しておけば、その出力に基板パーイ
アスミ位供給用のレベルシフト回路52を多数並列接続
し光としても検出アンf20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と肌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5ノ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り、S、W
’l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の挿入にあたっては、高イ
ンピーダンス回路3とり、S、V1/lとの接続点のイ
ンピーダンスを高インピーダンスに保ったままでレベル
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図に示したブロック図をC−MO8回路と
して実現した実際の結線図を示しだものである。図中に
点線で囲んで番号を伺した部分はそれぞれ第2図の同一
番号部分に対応する。捷だM1〜M2Bはトランジスタ
を、MDI〜M D 4はり、S、Wlを構成するトラ
ンジスタをそれぞれ示す。
トランジスタMJ 、M2はバイアス回路を構成してお
り、端子4θに印加される基準電圧によシ安定なバイア
ス電圧を作成する。トランジスタM3〜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とり、S、WJとの接続点6の
iU駆動点インピーダンス高くするだめのレベルシフト
手段として、トランジスタMIOとMllとを差動増巾
段の負荷であるトランジスタMI2とM13に縦続接続
してそのダートとドレインとを結んだ等測的な高抵抗素
子を用いている。と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っても、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MD1〜M D 4はり、S、Wlを構成
するものであるが、S、C,Fのスイッチにおいてはス
イッ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MD7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MIS〜M24は検出アンプ2を、トランジスタ
M25 、M26およびM27.M2R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.M
24によっ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のオフセット電圧による影
響も緩和される3、即ち、高インピーダンス回路3のオ
フセット電圧によって接続点7の電圧が仮に高電圧電源
lθと同一レベル程度となったとしても、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V。u
t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02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だが、この
1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とり、S、Wlの接続点のイ
ンピーダンスを高インピーダンスに保ったit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MIOと
Mllを用いた回路を示したが、例えば高抵抗によって
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だの
で、S、C,Fのスイッ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。従って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ック図、第2図
はこの発明の一実施例を示しだブロック図、第3図は第
2図の詳細回路図である。 1・・・ダミースイッチ(D、S、W) 、2・・・検
出アンプ0.3・・・高インピーダンス回路、4・・・
減衰器、5、.51 。 52.53・・・レベルソフト回路、’6 、14・・
・接続点。 特許出願人 沖電気工業株式会社 l 事件の表示 昭和58年 特 許 願第110226号2、発明の名
称 基板バイアス回路 3、補正をする者 事件との関係 特許串 願 人 任 所(〒105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12
号沖電気工業株式会社内 氏名(6892) 弁理士 鈴木敏明 電話 501−3111(大代表) 5、補正の対象 明細書中「発明の詳細な説明」の欄6
 補正の内容 (1) 明細si4頁第7行目ニr D 、 S 、W
2 JとあるのをrD、s、Wjlと補正する。 (2)回書第冊頁第19行目の後に下記を挿入する。 「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に適尚なケ゛−ト電圧を与える
ことによりトランジスタM16.M17i等化的に抵抗
として動作させている。」 (3)図面「第3図」を別紙のとおυ補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板内に形成したスイッ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
    イッチと、このダミースイッチにバイアスを与える高イ
    ンピーダンス回路と、前記ダミースイッチが検出した信
    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
    の検出アノノの出力電圧をレベルシフトして前記スイッ
    チの搭載された半導体基板へのバイアス電位を力えるレ
    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ッチとの接続
    点の・インピーダンスを高インピーダンスに保ったまま
    レベルシフトする手段を介して前記ダミースイッチをバ
    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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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