JPH03108758A - Paired transistor and electronic circuit utilizing same - Google Patents
Paired transistor and electronic circuit utilizing sameInfo
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は、例えば半導体集積回路装置内に形成されるペ
アトランジスタに係り、特に前記ペアトランジスタの電
極配置構造の改良に関する。また本発明はこの電極配置
構造を有するペアトランジスタを利用する種々の電子回
路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a pair of transistors formed, for example, in a semiconductor integrated circuit device, and particularly relates to an improvement in the electrode arrangement structure of the pair of transistors. The present invention also relates to various electronic circuits that utilize paired transistors having this electrode arrangement structure.
(従来の技術)
一対の同一特性のトランジスタを並列に接続したペアト
ランジスタを利用するアナログ回路が種々知られている
。このようなアナログ回路の一つとして、例えばスイッ
チド・キャパシタ・フィルタ(S CF : 5w1t
ched Capacitor Filter)回路が
ある。(Prior Art) Various analog circuits are known that utilize a pair of transistors in which a pair of transistors having the same characteristics are connected in parallel. One such analog circuit is, for example, a switched capacitor filter (SCF: 5w1t).
There is a ched capacitor filter) circuit.
ずなわち、このSCF回路がアクティブフィルタ回路の
一種で抵抗やキャパシタなどの受動素子と、トランジス
タ、オペアンプなどの能動素子とで構成される通常のア
クティブフィルタ回路内の抵抗をスイッチとキャパシタ
によるスイッチド・キャパシタ(S C)に置き換える
ことによって同じ機能を果たしている回路であることは
周知のところである。In other words, this SCF circuit is a type of active filter circuit in which the resistance in a normal active filter circuit, which is composed of passive elements such as resistors and capacitors, and active elements such as transistors and operational amplifiers, is replaced by a switch and a capacitor. - It is well known that this circuit can perform the same function by replacing it with a capacitor (SC).
第20図はこのようなペアトランジスタをスイッチとし
て採用したSC回路の回路構成図である。FIG. 20 is a circuit diagram of an SC circuit using such a pair of transistors as a switch.
すなわち入力端子1と出力端子2の間にスイッチaXb
が直列に接続され、このスイッチa、bの接続中点3が
キャパシタCを介して接地されている。これらのスイッ
チa、bは同一特性を有する一対のトランジスタを用い
たペアi・ランジスタで構成されている。ここで前記ス
イッチaおよびbは、図示しない制御回路により、交互
にオン/オフするようになされているものとする。That is, switch aXb is connected between input terminal 1 and output terminal 2.
are connected in series, and a connecting point 3 between switches a and b is grounded via a capacitor C. These switches a and b are composed of a pair of transistors using a pair of transistors having the same characteristics. Here, it is assumed that the switches a and b are alternately turned on and off by a control circuit (not shown).
いま入力端子1に電圧Eを印加した状態で、前記スイッ
チaをオンすると共に、スイッチbをオフにしたとする
と、キャパシタCに充電電流1inが流れて電圧Eに充
電される。そこで前記キャパシタCの容量を小さいもの
とすれば、前記キャパシタCはごく短時間で充電され、
前記充電電流Iinはすぐにゼロとなる。次にスイッチ
aをオフとなるとともに、スイッチbをオンにしたとす
ると前記キャパシタCは放電され、放電電流I out
が出力端子2へ流れ、やがて完全に放電し前記放電電流
1 outはゼロになる。Now, with voltage E applied to input terminal 1, if switch a is turned on and switch b is turned off, a charging current of 1 inch flows through capacitor C, and the capacitor C is charged to voltage E. Therefore, if the capacitance of the capacitor C is made small, the capacitor C will be charged in a very short time.
The charging current Iin immediately becomes zero. Next, when switch a is turned off and switch b is turned on, the capacitor C is discharged and the discharge current I out
flows to the output terminal 2, and eventually it is completely discharged and the discharge current 1out becomes zero.
従ってスイッチa、bのオン/オフを一定の速度で繰り
返すと充電電流Ijnの平均値と放電電流I outの
平均値とが同値になる。これを十分に長い時間で考えれ
ば入力側から見た前記キャパシタCは、等偏曲にちょう
ど前記平均値の電流(I inもしくはIout)と等
しい電流が流れる抵抗と考えることができる。Therefore, when the switches a and b are turned on and off repeatedly at a constant speed, the average value of the charging current Ijn and the average value of the discharging current I out become the same value. If this is considered over a sufficiently long period of time, the capacitor C viewed from the input side can be considered as a resistor through which a current exactly equal to the average value current (Iin or Iout) flows in an equilateral curve.
さらに重要なことは、キャパシタCの容量が変わらない
ものとして、スイッチa、bのオン/オフの速度を2倍
にすれば、流れる平均電流値も2倍になる。つまりその
オン/オフの周期を制御すれば、前記した等偏曲な抵抗
の値を可変した如く前記平均電流値を変化させることが
できる。このため発熱などの問題を持つ抵抗を使うこと
が出来ない前記SCF回路は集積回路化に適しており、
半導体集積回路装置の分野で広く用いられている。More importantly, assuming that the capacitance of capacitor C does not change, if the on/off speed of switches a and b is doubled, the average current value flowing will also be doubled. In other words, by controlling the on/off period, the average current value can be changed in the same way as the value of the equipolar resistance described above. For this reason, the SCF circuit, which cannot use resistors that have problems such as heat generation, is suitable for integrated circuits.
It is widely used in the field of semiconductor integrated circuit devices.
つぎに第21図に前述したスイッチa、b部分に用いる
ペアトランジスタの回路図を示す。すなわち、前記スイ
ッチaを構成するトランジスタTriの片極の制御電極
(ドレイン)と前記スイッチbを構成するトランジスタ
Tr2の他極の制御電極(ソース)とが接続される。Next, FIG. 21 shows a circuit diagram of a pair of transistors used in the switches a and b described above. That is, the one-pole control electrode (drain) of the transistor Tri constituting the switch a and the other-pole control electrode (source) of the transistor Tr2 constituting the switch b are connected.
さらに前記トランジスタTriの他極の制御電極(ソー
ス)は入力端子1、前記トランジスタTr2の片極の制
御電極(ドレイン)は出力端子2、前記トランジスタT
riとTr2の接続点は外付けのキャパシタC(図示せ
ず)を接続する接続端子3にそれぞれ接続されている。Further, the control electrode (source) of the other pole of the transistor Tri is input terminal 1, the control electrode (drain) of one pole of the transistor Tr2 is the output terminal 2, and the control electrode (drain) of the other pole of the transistor Tri
The connection points between ri and Tr2 are respectively connected to connection terminals 3 to which external capacitors C (not shown) are connected.
また、各トランジスタT rl、 T r2の各入力電
極(ゲート)は、両トランジスタが交互にオン/オフ動
作するように、互いに反対位相の関係にあるクロックパ
ルス(φ、φ)が供給されるクロック入力端子4.5に
接続されている。In addition, each input electrode (gate) of each transistor T rl and T r2 is supplied with clock pulses (φ, φ) having opposite phases to each other so that both transistors are alternately turned on and off. It is connected to input terminal 4.5.
このような構成のペアトランジスタ回路では寄生容量(
ミラー容量)として後述するようなCMal 、 C
Ma2 、 CMblおよびCMb2が存在する。In a paired transistor circuit with such a configuration, parasitic capacitance (
CMal, C as described later as Miller capacity)
Ma2, CMbl and CMb2 are present.
以下、これらの寄生容量について図面を参照し説明する
。第22図は第21図のSC回路を実際の半導体基板上
に設けた場合の配置図であり、また第23図は第22図
のX−X一方向で指示する断面図である。These parasitic capacitances will be explained below with reference to the drawings. FIG. 22 is a layout diagram of the SC circuit shown in FIG. 21 provided on an actual semiconductor substrate, and FIG. 23 is a sectional view taken along the line X--X in FIG. 22.
すなわち、このSC回路を構成するペアトランジスタは
半導体基板6にイオン注入により両トランジスタT r
l、 T r2のソースもしくは、ドレインとなるソ
ース/ドレインの注入層7,8.9を形成し、その上に
絶縁層(図示せず)を挟みゲート電極10.11を形成
して成る一対の金属酸化膜半導体(M OS : Me
tal−Oxid−8eII11conductor)
形トランジスタである。このMO8形構造としているた
めに注入層7,8.9とゲート電極1011との間に寄
生容量が存在する。その寄生容量は注入層7とゲート電
極10間にCMal、前記ゲート電極10と注入層8間
にCMa2、前記注入層8とゲート電極11間にCMb
l、前記ゲート電極11と注入層9間にCMb2がある
。これらの寄生容量の容量値はゲート電極1屹 11と
注入層7゜8.9との絶縁層の膜厚にと、ゲート電極1
屹11と注入層7,8.9との横方向の重なり幅m等に
よって決定される。That is, the paired transistors constituting this SC circuit are formed by ion implantation into the semiconductor substrate 6.
A pair of source/drain injection layers 7, 8.9 which become the source or drain of T r2 are formed, and a gate electrode 10.11 is formed thereon with an insulating layer (not shown) sandwiched therebetween. Metal oxide semiconductor (MOS: Me
tal-Oxid-8eII11 conductor)
It is a type transistor. Due to this MO8 type structure, a parasitic capacitance exists between the injection layers 7, 8.9 and the gate electrode 1011. The parasitic capacitances are CMa1 between the injection layer 7 and the gate electrode 10, CMa2 between the gate electrode 10 and the injection layer 8, and CMb between the injection layer 8 and the gate electrode 11.
l, there is CMb2 between the gate electrode 11 and the injection layer 9; The capacitance value of these parasitic capacitances depends on the thickness of the insulating layer between the gate electrode 11 and the injection layer 7.
It is determined by the lateral overlap width m between the hood 11 and the injection layers 7, 8.9, etc.
前述したようなMO8構造のペアトランジスタ回路では
、第21図に示したように前記スイ・ソチaがオンから
オフするときに寄生容量CMa2の存在でフィードスル
ーエラーが起こり、キャノくシタが接続される接続端子
3へ電荷が流れ込む。それと同時に前記スイッチbはオ
フからオン動作し、寄生容量CMblを介してその電荷
を引き込んでしまい、結果的に前記接続端子3には出力
されない。In the MO8 structure pair transistor circuit described above, as shown in FIG. 21, a feedthrough error occurs due to the presence of the parasitic capacitance CMa2 when the switch a turns off from on, and the canister is connected. Charge flows into the connecting terminal 3. At the same time, the switch b turns on from off, drawing in the charge via the parasitic capacitance CMbl, and as a result, it is not output to the connection terminal 3.
つまり前記フィードスルーエラーによる電荷は、前記ス
イッチaとbが動作する時、互いに打ち消し合いオフセ
ットとしては現れない。That is, when the switches a and b operate, charges due to the feedthrough error cancel each other out and do not appear as an offset.
この配置はソース/ドレイン及び配線を共有できるため
小型になる利点をもち、さらに各端子に外部から配線し
やすいため、一般に用いられている。This arrangement has the advantage of being compact because the source/drain and wiring can be shared, and is also commonly used because it is easy to wire each terminal from the outside.
また第24図は、ペアトランジスタを2組使ったSC回
路を示す。すなわち入力端子1と接地間に第1のペアト
ランジスタでなるスイ・ソチa1、blが接続され、出
力端子2と接地間に第2のペアトランジスタでなるスイ
ッチa2、b2が接続されている。また前記スイッチa
1とblの接続点3aと、前記a2とb2の接続点3b
にキャパシタCが接続されている。この回路は前記入力
端子1と前記出力端子2との電位差をキャパシタCに充
電し、その充電する電流が出力端子2へ流れ、後の充電
完了時に前記電流は流れなくなる。Further, FIG. 24 shows an SC circuit using two pairs of transistors. That is, a first pair of transistors a1 and bl are connected between the input terminal 1 and the ground, and a second pair of transistors a2 and b2 are connected between the output terminal 2 and the ground. In addition, the switch a
The connection point 3a between 1 and bl, and the connection point 3b between a2 and b2
A capacitor C is connected to. This circuit charges a capacitor C with the potential difference between the input terminal 1 and the output terminal 2, the charging current flows to the output terminal 2, and the current stops flowing when charging is completed later.
(発明が解決しようとする課題)
前記寄生容量CMatとCMa2、またはCMblとC
Mb2の容量値は見かけ上、同容量値になっている。し
かしながら実際は、半導体基板にイオン注入して注入層
を形成する際に、一般に半導体基0
板に垂直方向に注入されるイオンの入射角度が傾いた場
合、ゲート電極10.11と注入層7,8゜9との幅p
の位置ずれが半導体基板全面にわたって起き、そのため
に各寄生容量が異なることが生じる。(Problem to be Solved by the Invention) The parasitic capacitances CMat and CMa2, or CMbl and C
The capacitance values of Mb2 are apparently the same. However, in reality, when forming an implanted layer by implanting ions into a semiconductor substrate, generally speaking, if the incident angle of the ions implanted perpendicularly to the semiconductor substrate is tilted, the gate electrode 10, 11 and the implanted layers 7, 8 Width p with ゜9
The positional shift occurs over the entire surface of the semiconductor substrate, which causes each parasitic capacitance to be different.
ここで、注入層8を例にとって考えると、形成時に注入
層8が本来形成される破線で示す位置]2と実際に形成
された注入層8の位置が、ゲート電極10.11に対し
て、幅pたけ位置ずれを起こしたとすると、前記寄生容
量cMa2とCMblを比較すると、前記ゲート電極1
0.11と注入層8の対向する面積が広い前記寄生容量
CMa2の方が容量が大きくなる。Here, taking the injection layer 8 as an example, the position shown by the broken line where the injection layer 8 is originally formed at the time of formation] 2 and the position of the injection layer 8 actually formed are as follows with respect to the gate electrode 10.11. Assuming that the position is shifted by a width p, comparing the parasitic capacitance cMa2 and CMbl, it is found that the gate electrode 1
0.11, the parasitic capacitance CMa2 having a larger area facing the injection layer 8 has a larger capacitance.
このように、トランジスタのソース/ドレインの注入層
の形成時に半導体基板の水平面に対して、本来は垂直に
入射すべき打ち込みイオンがわずかに傾いて入射した時
、この傾きにより前記注入層はゲートに対して一定の方
向に偏って位置ずれが発生する。そのために実際の寄生
容量は、同一容量値とはならず、前記スイッチaとbの
動作によ1
リフイードスルーエラーで発生ずる電荷を取り込みきれ
なくなる。すなわち電荷を互いに打ち消すことが出来き
なくなり、クロックパルスに同期した電荷が接続端子3
にフィードスルーする。この結果、前記電荷のフィード
スルーは出力値へ影響して、出力オフセットを発生する
。In this way, when the implanted ions, which should normally be incident perpendicularly to the horizontal plane of the semiconductor substrate, are incident at a slight angle when forming the implanted layers for the source/drain of a transistor, this inclination causes the implanted layers to become closer to the gate. On the other hand, positional deviation occurs in a certain direction. Therefore, the actual parasitic capacitances do not have the same capacitance value, and the charges generated due to the 1 refeed-through error due to the operation of the switches a and b cannot be captured completely. In other words, the charges cannot cancel each other out, and the charges synchronized with the clock pulse are transferred to the connection terminal 3.
feedthrough to. As a result, the charge feedthrough affects the output value and generates an output offset.
さらにこのような寄生容量と同様に各注入層とゲート酸
化膜間に寄生抵抗が存在し、これらの寄生抵抗も前記位
置ずれから非対称になり電流性能に影響を与える。Furthermore, similar to such parasitic capacitance, parasitic resistances exist between each injection layer and the gate oxide film, and these parasitic resistances also become asymmetrical due to the positional deviation and affect current performance.
前述した従来のペアトランジスタを種々の電子回路に用
いると、前記ペアトランジスタの動作時にフィードスル
ー・エラーによって発生したオフセット電圧により、オ
ペアンプ等のオフセットが起こり易くなっている。When the conventional paired transistors described above are used in various electronic circuits, offset voltages generated by feedthrough errors during the operation of the paired transistors tend to cause offsets in operational amplifiers and the like.
本発明は、それぞれのトランジスタのソース/ドレイン
とゲート間の各位置ずれを同一方向に偏らせて形成し、
同一の寄生容量および寄生抵抗を有する電極を共に接続
してペアトランジスタを構成する。これによりスイッチ
の動作時に発生ずる 2
フィードスルーエラ〜による電荷を引き込みオフセット
が起きないペアトランジスタを提供することを目的とし
ている。In the present invention, each transistor is formed so that each positional shift between the source/drain and gate is biased in the same direction,
Electrodes having the same parasitic capacitance and resistance are connected together to form a pair of transistors. The object of this invention is to provide a pair of transistors in which the charge due to the feed-through error that occurs when the switch is operated is drawn in, and no offset occurs.
さらに本発明は、前記ペアトランジスタを採用すること
により、オフセット電圧を小さくした種々の電子回路を
提供することを目的としている。A further object of the present invention is to provide various electronic circuits with reduced offset voltages by employing the paired transistors.
[発明の構成コ
(課題を解決するための手段)
本発明は前記目的を達成するために、半導体基板上に第
1および第2のトランジスタの入力電極及び一対の制御
電極がそれぞれ同配置で同一方向に並べて形成され且つ
両トランジスタが制御電極を共用すること無く別個に形
成し、前記第1および第2のトランジスタが、同特性を
有するようなペアトランジスタを形成する。[Structure of the Invention (Means for Solving the Problems)] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides that the input electrodes and the pair of control electrodes of the first and second transistors are arranged in the same manner and are the same on the semiconductor substrate. The first and second transistors form a pair of transistors that are arranged in a direction and are separately formed without sharing a control electrode, so that the first and second transistors have the same characteristics.
さらにその第1および第2のそれぞれのトランジスタの
入力電極に対して同側にある制御電極の一方が接続され
、それぞれの他方が入出力端となる構成のペアトランジ
スタを提供し課題を解決することかできる。Furthermore, to solve the problem by providing a pair of transistors having a configuration in which one of the control electrodes on the same side as the input electrode of each of the first and second transistors is connected, and the other of each becomes an input/output terminal. I can do it.
3
また本発明のペアトランジスタの配置構成を例えばスイ
ッチド・キャパシタ回路と、スイッチド・キャパシタ・
フィルタ回路と、サンプル・アンド・ホールド回路と、
チョッパ・コンパレータ回路および、カレントミラ一定
電流回路などの電子回路に応用して課題を解決すること
ができる。3 Furthermore, the arrangement configuration of the paired transistors of the present invention can be applied to, for example, a switched capacitor circuit and a switched capacitor circuit.
A filter circuit, a sample and hold circuit,
The problem can be solved by applying it to electronic circuits such as chopper/comparator circuits and current mirror constant current circuits.
(作用)
以上のようなペアトランジスタの配置に形成された第1
と第2のトランジスタは、入力電極に対して同一方向に
ある制御電極は同じ寄生容量になり、しかも別個に形成
されている。このことがら前述したようにオフセット電
圧を小さくすることができる。(Function) The first transistor formed in the arrangement of pair transistors as described above
The control electrodes of the transistor and the second transistor that are in the same direction with respect to the input electrode have the same parasitic capacitance, and are formed separately. This allows the offset voltage to be reduced as described above.
さらに、前記寄生容量たけでなく、寄生抵抗が対称のペ
アトランジスタも構成することができる。Furthermore, a pair of transistors having symmetrical parasitic resistances as well as the parasitic capacitances can be configured.
さらに本発明のペアトランジスタの配置構成をスイッチ
ド・キャパシタ回路と、スイッチド・キャパシタ・フィ
ルタ回路と、サンプル・アンド・ホールド回路と、チョ
ッパ・コンパレータ回路および、カレントミラ一定電流
回路などの電子回路 4
に応用することによりそれぞれのオフセット電圧を小さ
くすることができる。Furthermore, the arrangement configuration of the paired transistors of the present invention can be applied to electronic circuits such as switched capacitor circuits, switched capacitor filter circuits, sample-and-hold circuits, chopper comparator circuits, and current mirror constant current circuits. By applying this method to the above, each offset voltage can be reduced.
(実施例)
以下、図面を参照して本発明の実施例につき詳細に説明
する。第1図はペアトランジスタの構成を示す断面図で
、第2図はペアトランジスタの配置を示す平面図、第3
図はその回路図である。(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Figure 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the pair transistors, Figure 2 is a plan view showing the arrangement of the pair transistors, and Figure 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the pair transistors.
The figure is its circuit diagram.
すなわちスイッチaを構成するトランジスタTriはソ
ース/ドレインの注入層7,8上に絶縁層(図示せず)
を介してゲート電極10を設は構成されている。同様に
スイッチbを構成するトランジスタTr2は前記トラン
ジスタTriと注入層を共有せずにソース/ドレインの
注入層9.13を設け、それらの上に絶縁層(図示せず
)を介してゲト電極11を設は構成されている。また入
力端子1は前記注入層7に接続されている。That is, the transistor Tri constituting the switch a has an insulating layer (not shown) on the source/drain injection layers 7 and 8.
A gate electrode 10 is provided through the gate electrode. Similarly, the transistor Tr2 constituting the switch b does not share an injection layer with the transistor Tri, but is provided with source/drain injection layers 9 and 13, and a gate electrode 11 is provided thereon via an insulating layer (not shown). The settings are configured. Further, the input terminal 1 is connected to the injection layer 7.
そして、出力端子2は前記注入層9に接続され、および
キャパシタ(図示せず)へ接続される接続端子3は前記
注入層8.13の両方に接続される。The output terminal 2 is then connected to said injection layer 9, and the connection terminal 3 connected to a capacitor (not shown) is connected to both said injection layers 8.13.
また各トランジスタを動作させるために、ゲート5
電極10.11に接続されたクロック入力端子4゜5に
反対位相のクロックパルス(φ、7;)をそれぞれ供給
する。In order to operate each transistor, clock pulses (φ, 7;) of opposite phases are supplied to the clock input terminal 4.5 connected to the gate 5 electrode 10.11.
このような構成に於いては、従来と同様にトランジスタ
Triは、ゲート電極10と前記注入層7の間に寄生容
量CMalを持ち、ゲート電極10と前記注入層8との
間に寄生容fn CMg2を持つ。さらに前記トランジ
スタTr2は、ゲート電極11と前記注入層13の間に
寄生容i CMb2を持ち、ゲート電極11と前記注入
層9の間に寄生容量CMblを持つ。In such a configuration, the transistor Tri has a parasitic capacitance CMal between the gate electrode 10 and the injection layer 7, and a parasitic capacitance fn CMg2 between the gate electrode 10 and the injection layer 8, as in the conventional case. have. Further, the transistor Tr2 has a parasitic capacitance i CMb2 between the gate electrode 11 and the injection layer 13, and a parasitic capacitance CMbl between the gate electrode 11 and the injection layer 9.
この場合、各注入層は同工程で同時にイオン注入される
ため、ゲートに対して同じ距離の位置ずれになる。従っ
て、ゲートに対して同じ側の注入層との横方向の重なり
幅qとrは等しい幅となるので、前記寄生容量CMal
とCMblは同容量になる。同様に寄生容jtcMa2
とCMb2も横方向の重なり幅が等しくなるので同容量
になる。In this case, since each implanted layer is ion-implanted at the same time in the same process, the positions are shifted by the same distance with respect to the gate. Therefore, since the lateral overlap widths q and r with the injection layer on the same side with respect to the gate are equal, the parasitic capacitance CMa
and CMbl have the same capacity. Similarly, the parasitic capacity jtcMa2
and CMb2 have the same width of overlap in the lateral direction, so they have the same capacity.
すなわちペアトランジスタの配置は、第2図に示すよう
に各トランジスタに形成されるゲート電 6
極10,11が互いに平行に対峙し、前記トランジスタ
Triの注入層8と前記トランジスタTr2の注入層1
3を接続端子3に共通接続することにより前記接続端子
3に接続される各トランジスタの寄生容量は前述したよ
うに等しくなる。That is, the arrangement of the paired transistors is such that the gate electrodes 10 and 11 formed in each transistor face each other in parallel, and the injection layer 8 of the transistor Tri and the injection layer 1 of the transistor Tr2 are arranged as shown in FIG.
3 to the connection terminal 3, the parasitic capacitances of the respective transistors connected to the connection terminal 3 become equal as described above.
従って、スイッチaがオンからオフになるときに起こる
フィードスルーエラーにより、寄生容量CMg2を介し
て、キャパシタが接続される接続端子3に電荷が流れ込
む。それと同時に前記スイッチbはオフからオン動作し
、前記CMg2と同じ容量の寄生容量CMb2を介して
その電荷を引き込む。Therefore, due to the feedthrough error that occurs when switch a is turned off from on, charges flow into the connection terminal 3 to which the capacitor is connected via the parasitic capacitance CMg2. At the same time, the switch b turns on from off, drawing in the charge through the parasitic capacitance CMb2 having the same capacitance as the CMg2.
従って、結果的に前記接続端子3にはその電荷は出力さ
れない。すなわち各ゲートに寄生した寄生容量のフィー
ドスルーエラーによりスルーする電荷は互いに打ち消す
ことができる。Therefore, as a result, the charge is not output to the connection terminal 3. That is, the charges passing through due to the feed-through error of the parasitic capacitance parasitic to each gate can cancel each other out.
また、前記ペアトランジスタは第4図に示すように配置
することもでき、この回路図を第5図に示す。すなわち
、この配置は前述した第2図では平行に対峙していたゲ
ート電極10.11が横一列に形成され、スイッチbの
注入層13の配線は 7
注入層9の配線に交差せず接続端子3に接続される。こ
の回路はミラー回路等を組み込むときに有用な配置であ
る。Further, the paired transistors can also be arranged as shown in FIG. 4, and a circuit diagram thereof is shown in FIG. That is, in this arrangement, the gate electrodes 10 and 11, which faced each other in parallel in FIG. Connected to 3. This circuit is a useful arrangement when incorporating a mirror circuit or the like.
なお、本発明のペアトランジスタは各注入層および各ゲ
ート電極の配置が前述した配置であれば良く、配線は種
々の応用に応じて適宜変更可能なことは勿論である。In the pair transistor of the present invention, each injection layer and each gate electrode may be arranged as described above, and it goes without saying that the wiring can be changed as appropriate depending on various applications.
このような本発明によるペアトランジスタは種々の応用
を有している。以下それらのいくつかの応用を図面を参
照して説明する。第1の応用例として第6図は本発明に
よるペアトランジスタをサンプル・アンド・ホールド回
路(以下、S/H回路に省略)に採用した配置図であり
、第7図はその回路図である。また本発明に応用した前
記S/H回路と比較のために従来のS/H回路の配置図
を第8図、その回路図を第9図に示す。Such paired transistors according to the present invention have various applications. Some of these applications will be explained below with reference to the drawings. As a first application example, FIG. 6 is a layout diagram in which a pair of transistors according to the present invention is employed in a sample-and-hold circuit (hereinafter abbreviated as S/H circuit), and FIG. 7 is a circuit diagram thereof. Further, for comparison with the S/H circuit applied to the present invention, a layout diagram of a conventional S/H circuit is shown in FIG. 8, and a circuit diagram thereof is shown in FIG. 9.
すなわち、第8図および第9図に示す従来のS/H回路
はスイッチa、bを構成するペアトランジスタT rl
、 T r2が注入層14を共用し、この注入層14
はホールドキャパシタC1を介して接8
地される。このS/H回路は前記注入層14とトランジ
スタTriのゲート電極15間に寄生容量CMd、トラ
ンジスタTr2のゲート電極16と前記注入層14との
間に寄生容量CMel及び、前記ゲート電極16と注入
層17との間に寄生容量CMe2を持つ。That is, the conventional S/H circuit shown in FIGS. 8 and 9 uses a pair of transistors T rl configuring switches a and b.
, T r2 share the injection layer 14, and this injection layer 14
is grounded via a hold capacitor C1. This S/H circuit has a parasitic capacitance CMd between the injection layer 14 and the gate electrode 15 of the transistor Tri, a parasitic capacitance CMel between the gate electrode 16 of the transistor Tr2 and the injection layer 14, and a parasitic capacitance CMel between the gate electrode 16 and the injection layer 14. 17 and has a parasitic capacitance CMe2.
このような構成のS/H回路において、スイ・ソチa(
トランジスタT rL)がオフする時に前記寄生容量C
Mdの存在で発生ずるクロック・フィードスルーエラー
による電荷がホールドキャパシタC1に飛び込み、ホー
ルド電圧に充電される。同時にスイッチbがオンして前
記寄生容量CMelとCMe2の存在で発生するクロッ
ク・フィードスルエラーによって前記ホールド電圧から
、ある電荷量が前記寄生容icMelとCMe2を介し
てクロックパルス入力端子5に引き込まれる。このため
出力される前記ホールド電圧の電圧が降下してしまう。In an S/H circuit with such a configuration, Sui-Sochi a (
When the transistor TrL) is turned off, the parasitic capacitance C
Charge due to a clock feedthrough error caused by the presence of Md jumps into the hold capacitor C1 and is charged to the hold voltage. At the same time, switch b is turned on and a certain amount of charge is drawn into the clock pulse input terminal 5 from the hold voltage through the parasitic capacitors icMel and CMe2 due to a clock feedthrough error that occurs due to the presence of the parasitic capacitors CMel and CMe2. . Therefore, the voltage of the output hold voltage drops.
またスイッチb(トランジスタT r2)がオフすると
きに、寄生容fficMe2の存在で発生するクロック
・フィードスルーエラーによる電荷が出9
力端子2に流れ込み、実際のホールド電圧に誤差を生じ
る。Furthermore, when switch b (transistor Tr2) is turned off, charges due to a clock feedthrough error caused by the presence of parasitic capacitance fficMe2 flow into output terminal 2, causing an error in the actual hold voltage.
これに対し第6図および第7図は、本発明のペアトラン
ジスタの配置を採用し、ダミートランジスタTr3を追
加したS/H回路である。On the other hand, FIGS. 6 and 7 show S/H circuits that employ the pair transistor arrangement of the present invention and add a dummy transistor Tr3.
すなわちこのS/H回路は、前述した第8図のペアI・
ランジスタの間にダミートランジスタTr3を挿入して
、それらのゲート電極15.16を一直線」二に並び替
えた配置である。つまりゲート電極15は入力端子]を
接続されたトランジスタTriのゲートと同相のクロッ
クパルスφを入力されるトランジスタTr3のゲートが
一直線上に配置される構成で、そのゲート電極]5の延
長線上にトランジスタTr2のゲート電極]6が並ぶよ
うに配置する。またトランジスタTriのドレインとト
ランジスタTr2のソースを接続すると共に、それらを
ホールドキャパシタC1を介して接地する。In other words, this S/H circuit consists of the pair I and I in FIG.
In this arrangement, a dummy transistor Tr3 is inserted between the transistors, and their gate electrodes 15 and 16 are arranged in a straight line. In other words, the gate electrode 15 is arranged in a straight line with the gate of the transistor Tr3, which receives the clock pulse φ having the same phase as the gate of the transistor Tri connected to the input terminal, and the gate electrode 15 is arranged in a straight line on the extension of the gate electrode 5. The gate electrodes of Tr2]6 are arranged so that they are lined up. Further, the drain of the transistor Tri and the source of the transistor Tr2 are connected, and they are grounded via the hold capacitor C1.
さらにトランジスタTr2のドレイン17を出力端子2
に接続すると共に前記ダミートランジスタTr3のソー
ス18に接続する。Furthermore, the drain 17 of the transistor Tr2 is connected to the output terminal 2.
It is also connected to the source 18 of the dummy transistor Tr3.
0
このような構成のS/H回路には、トランジスタTri
のゲート・ドレイン間の寄生容量CMdとトランジスタ
Tr2のゲート・ソース間の寄生容量CMeLとは、同
容量値を持ち、またトランジスタTr2のゲート・ドレ
イン間の寄生容icMe2とダミートランジスタTr8
のゲート・ソース間の寄生容fficMcとも同じ容量
値を持っている。0 In the S/H circuit with such a configuration, the transistor Tri
The parasitic capacitance CMd between the gate and drain of transistor Tr2 and the parasitic capacitance CMeL between the gate and source of transistor Tr2 have the same capacitance value.
The gate-source parasitic capacitance fficMc has the same capacitance value.
従ってこのS/H回路は、前記寄生容量が同容量値であ
るからスイッチa、bがオン/オフするときに前記寄生
容量の存在によってクロック・フィードスルーエラーし
た電荷量と同じ電荷量を弓き込むことができ、フィード
スルーした電荷を打ち消すことかできる。Therefore, since the parasitic capacitances have the same capacitance value, this S/H circuit dissipates the same amount of charge as the amount of charge that causes a clock feedthrough error due to the presence of the parasitic capacitance when switches a and b turn on/off. The feedthrough charge can be canceled out.
つぎに第10図は、第7図および第9図のS/H回路の
出力端子2からそれぞれ出力される出力ホールド電圧の
出力波形0UTI、0UT2の関係をタロツクパルスφ
および入力電圧VINの変化と共に示す波形図である。Next, FIG. 10 shows the relationship between the output waveforms 0UTI and 0UT2 of the output hold voltages output from the output terminal 2 of the S/H circuits in FIGS.
FIG. 3 is a waveform diagram showing changes in the input voltage VIN.
波形0UTIから見られるように、従来のS/H回路等
では、クロック入力端子4からゲートに供給されるクロ
ッ1
クパルスφがハイ(H)からロー(L)になると、トラ
ンジスタTrlはオフし、寄生容QCMdの存在からク
ロック・フィードスルーエラーによって発生した電荷が
前記容量CMdを介してホールドキャパシタC1に飛び
込む。同時にトランジスタTr2がオンして前記寄生容
icMelの存在によって、前記ホールドキャパシタC
1のホールド電圧からフィードスルーエラーによる電荷
か引き込まれ、前記容量CgdとCMelの容量が等し
くなれば、その差分の電荷が出力ホールド電圧0UTI
に誤差として出力される。As can be seen from the waveform 0UTI, in conventional S/H circuits, when the clock pulse φ supplied from the clock input terminal 4 to the gate changes from high (H) to low (L), the transistor Trl turns off. Due to the presence of the parasitic capacitance QCMd, charges generated due to a clock feedthrough error jump into the hold capacitor C1 via the capacitance CMd. At the same time, the transistor Tr2 is turned on, and due to the presence of the parasitic capacitance icMel, the hold capacitor C
If the charge due to the feedthrough error is drawn from the hold voltage of 1, and the capacitances of the capacitance Cgd and CMel become equal, the difference in charge becomes the output hold voltage 0UTI.
is output as an error.
またクロックパルスφがロー(L)からノ\イ(H)に
なると、前記トランジスタTr2がオンからオフして前
記寄生容量CMelの存在から、クロックフィードスル
ーエラーにより電荷か引き込まれ、出力ホールド電圧0
UTIが降下してしまう。Further, when the clock pulse φ changes from low (L) to no\ (H), the transistor Tr2 turns off from on, and due to the presence of the parasitic capacitance CMel, charge is drawn in due to a clock feedthrough error, and the output hold voltage becomes 0.
UTI drops.
ところが、第6図および第7図に示すように本発明のペ
アトランジスタの配置を採用し、またトランジスタTr
2のドレインの注入層17側にダミトランジスタTr3
を追加することにより寄生容2
fficMdとCMel 、 CMc2とCMcの容
量差がな(なり、フィードスルーした電荷かすべて対向
する寄生容量に引き込まれるので、出力ホールド電圧波
形0UT2に見られるように、ホールド電圧値に誤差を
生じない。また前記寄生容fficMe2を介して出力
に入り込むフィードスルーした電荷を同回路に加わった
容量CMcによって引き込むために出力2のホールド電
圧の電圧降下は生じない。However, as shown in FIGS. 6 and 7, the pair transistor arrangement of the present invention is adopted, and the transistor Tr
A dummy transistor Tr3 is placed on the injection layer 17 side of the drain of No.2.
By adding the parasitic capacitance 2, the capacitance difference between fficMd and CMel and CMc2 and CMc becomes small (and all feedthrough charges are drawn into the opposing parasitic capacitance, so as seen in the output hold voltage waveform 0UT2, the hold No error occurs in the voltage value.Furthermore, since the feed-through charge that enters the output via the parasitic capacitance fficMe2 is drawn in by the capacitor CMc added to the circuit, no voltage drop occurs in the hold voltage of the output 2.
さらに本発明のペアトランジスタの第2の応用例として
、チョッパ・コンパレータ回路の回路図を第11図に示
す。すなわちこの回路では、トランジスタTr4のゲー
トは第1のクロック信号φ1が入力する入力端に接続さ
れ、ソースは入力信号が供給される入力端子18に接続
されている。またi・ランジスタTr5のゲートは第2
のクロック信号φ2が入力する入力端に接続され、ソー
スは入力信号が供給される入力端子1つに接続されてい
る。これらのトランジスタT r4. T r5の両
ドレインは共通接続され、キャパシタC2を介して反転
増幅器21に接続される。また前記反転増幅器3
21の入出力端間にトランジスタTr6のソース、ドレ
インを並列接続する。さらに前記トランジスタTr6の
ドレインに、ダミートランジスタTr7のソースを接続
する。Furthermore, as a second application example of the paired transistors of the present invention, a circuit diagram of a chopper/comparator circuit is shown in FIG. That is, in this circuit, the gate of the transistor Tr4 is connected to the input terminal to which the first clock signal φ1 is input, and the source is connected to the input terminal 18 to which the input signal is supplied. Also, the gate of the i-transistor Tr5 is the second one.
The clock signal φ2 is connected to the input terminal, and the source is connected to one input terminal to which the input signal is supplied. These transistors T r4. Both drains of T r5 are commonly connected and connected to the inverting amplifier 21 via a capacitor C2. Further, the source and drain of a transistor Tr6 are connected in parallel between the input and output terminals of the inverting amplifier 321. Further, the source of a dummy transistor Tr7 is connected to the drain of the transistor Tr6.
前記トランジスタTr6はゲートとドレイン間に寄生容
NCMrを持ち、第3のクロックパルスφ3によりオン
しているときは回路上では前記反転増幅器21をバイパ
スして導通している状態になる。The transistor Tr6 has a parasitic capacitance NCMr between its gate and drain, and when it is turned on by the third clock pulse φ3, it bypasses the inverting amplifier 21 on the circuit and becomes conductive.
また前記トランジスタTrGがオフすると、前記反転増
幅器21がコンパレート出来る状態になる。Further, when the transistor TrG is turned off, the inverting amplifier 21 becomes in a state where it can perform comparison.
その際前記各ffi CMfの存在によりクロック・フ
ィトスルー・エラーによる電荷が発生する。つまり、前
記各fficMfを介して前記キャパシタC2にフィー
ドスルーした電荷が飛び込み、前記反転増幅器21を入
力オフセット電圧になる場合もある。At this time, charges are generated due to clock fit-through errors due to the presence of each ffi CMf. In other words, the charge fed through to the capacitor C2 via each fficMf may flow into the inverting amplifier 21 and become an input offset voltage.
従って、フィードスルーした前記電荷か前記キャパシタ
C2に飛び込むことを防止するために、前述したペアト
ランジスタと同じ特徴を持つ配置で注入層を形成された
ダミートランジスタTr7のソースを前記トランジスタ
Tr6のドレインに接続4
する。このダミートランジスタTr7のもつ寄生容量C
Mgは、前記容量 CMfと同容量値であり、前記l・
ランジスタTr6かオフしたときに前記各fflcMr
を介してクロック・フィードスルーした電荷を弓き込み
、前記入力オフセットの発生を防止できる。Therefore, in order to prevent the feedthrough charge from jumping into the capacitor C2, the source of the dummy transistor Tr7, which has an injection layer formed in the same arrangement as the paired transistors described above, is connected to the drain of the transistor Tr6. 4 Do it. Parasitic capacitance C of this dummy transistor Tr7
Mg has the same capacitance value as the capacitance CMf, and has the same capacitance value as the capacitance CMf.
When transistor Tr6 is turned off, each of the above fflcMr
It is possible to prevent the input offset from occurring by injecting the charge that has passed through the clock feedthrough.
また本発明のペアトランジスタの第3の応用例として、
第1]図に示したチョッパ・コンバータを複数採用した
nビット並列比較型A/D変換(Δnalog to
Digital Converter)回路を第12図
に示す。この方式はほとんど瞬時に入力信号をデジタル
化することか可能な最も早いA/D変換回路である。Further, as a third application example of the paired transistor of the present invention,
1] n-bit parallel comparison type A/D conversion (Δnalog to
A digital converter circuit is shown in FIG. This method is the fastest A/D conversion circuit that can digitize input signals almost instantaneously.
すなわち、前記A/D変換回路内のエンコード回路22
にn個のチョッパ・コンパレータ231232、・・2
3nを並列に接続する。特にチョッパ・コンパレータは
同一性能(特性)であることが要求される。特にオフセ
ットが個々に異なるとA/D変換の精度に影響する。つ
まり各コンバータに用いるトランジスタのゲートと、ソ
ース/ドレインと間の寄生容量を揃え、前記オフセット
5
を同じにする必要がある。That is, the encoding circuit 22 in the A/D conversion circuit
n chopper comparators 231232,...2
Connect 3n in parallel. In particular, chopper comparators are required to have the same performance (characteristics). In particular, if the offsets differ from one another, the accuracy of A/D conversion will be affected. In other words, it is necessary to equalize the parasitic capacitance between the gate and source/drain of the transistors used in each converter, and to make the offset 5 the same.
従って、前記並列比較型A/D変換回路は前記寄生容量
を揃えるため半導体基板上に形成する各コンパレータの
パターン形状を統一し、旧つ前述したペアトランジスタ
と同様にコンパレータの配置の向きを同一方向に揃える
。これによりコンパレータ間のオフセットのバラツキが
小さく押さえられ、A/D変換の精度がより改良される
。Therefore, in order to equalize the parasitic capacitance, the parallel comparison type A/D conversion circuit unifies the pattern shape of each comparator formed on the semiconductor substrate, and arranges the comparators in the same direction as in the old pair transistor described above. Align. This suppresses variations in offset between comparators and further improves the accuracy of A/D conversion.
つぎに本発明のペアトランジスタの第4の応用例として
、前述したSC回路をを採用した積分回路を第13図に
示す。この回路はトランジスタTriとTr2でなる第
1のペアトランジスタAと、トランジスタTr4とTr
5でなる第2のペアトランジスタBをキャパシタC2を
介して接続している。Next, as a fourth application example of the paired transistor of the present invention, an integrating circuit employing the above-mentioned SC circuit is shown in FIG. This circuit consists of a first pair of transistors A consisting of transistors Tri and Tr2, and transistors Tr4 and Tr.
A second pair of transistors B consisting of 5 transistors is connected via a capacitor C2.
また前記第1のペアトランジスタAのトランジスタTr
Jをオペアンプ26の負(−)入力端子に接続し、この
負入力端子と該オペアンプ26の出力端子とをキャパシ
タC3を介して接続している。Also, the transistor Tr of the first pair of transistors A
J is connected to the negative (-) input terminal of the operational amplifier 26, and this negative input terminal and the output terminal of the operational amplifier 26 are connected via a capacitor C3.
また前記オペアンプ26の正(+)入力端子、トランジ
スタTr2およびTr5のドレインは基準電6
位に接続されている。そして、トランジスタTr4のソ
ースを入力端子24とし、オペアンプ26の出力端を出
力端子27としている。Further, the positive (+) input terminal of the operational amplifier 26 and the drains of the transistors Tr2 and Tr5 are connected to the reference potential 6. The source of the transistor Tr4 is used as an input terminal 24, and the output terminal of the operational amplifier 26 is used as an output terminal 27.
このような構成の積分回路では、前記トランジスタTr
iのゲート28とドレイン29との間に寄生容ffic
MAi、前記ゲート28とソース30との間に寄生容i
cMA2、同様に前記トランジスタTr2のゲート31
とドレイン32との間に寄生容ffi CMBIが存在
する。前記容fficMA1とCMBIはトランジスタ
を同一方向に配置にすることによって同容量値になる。In the integrating circuit having such a configuration, the transistor Tr
There is a parasitic capacitance ffic between the gate 28 and drain 29 of i.
MAi, a parasitic capacitance i between the gate 28 and the source 30;
cMA2, similarly the gate 31 of the transistor Tr2
A parasitic capacitance ffi CMBI exists between the drain 32 and the drain 32 . The capacitors fficMA1 and CMBI have the same capacitance value by arranging the transistors in the same direction.
よって前記トランジスタTriがオフしたとき前記寄生
容量CMAIの存在からクロック・フィードスルーエラ
ーで発生した電荷は、前記容量CMBIに引き込まれる
ことで打ち消される。しかしながら、前記トランジスタ
Triがオン/オフしたときに前記寄生容量CMA2の
存在からクロック・フィードスルーエラーで発生した電
荷は、キャパシタC3に飛び込みオフセットしとてされ
る。Therefore, when the transistor Tri is turned off, the charge generated due to a clock feedthrough error due to the presence of the parasitic capacitance CMAI is canceled by being drawn into the capacitor CMBI. However, when the transistor Tri is turned on/off, the charge generated due to a clock feedthrough error due to the presence of the parasitic capacitance CMA2 flows into the capacitor C3 and is offset.
従って、トランジスタTr・1のゲート28に供給7
されるクロックパルス「φ」の波形と、前記クロック・
フィートスルーエラーで発生した電荷の出力オフセット
電圧「φゞ」の波形とを第14図に示す。これに示すよ
うに、出力オフセットとなる電圧■1は主に前記容量C
MA2によりクロック・フィードスルーエラーで発生し
た電荷だけになる。Therefore, the waveform of the clock pulse "φ" supplied to the gate 28 of the transistor Tr.1 and the clock pulse "φ" supplied to the gate 28 of the transistor Tr.
FIG. 14 shows the waveform of the output offset voltage "φゞ" of the charge generated due to the foot-through error. As shown in this figure, the voltage (1) which becomes the output offset is mainly caused by the capacitance C
Due to MA2, only the charge generated due to the clock feedthrough error is generated.
本発明のペアトランジスタの第5の応用例として、第1
−4図のオフセット電圧V1を常時小さくするために、
第13図で示した構成にダミートランジスタを追加した
積分回路を第15図に示す。As a fifth application example of the paired transistor of the present invention, the first
In order to constantly reduce the offset voltage V1 in Figure -4,
FIG. 15 shows an integrating circuit in which a dummy transistor is added to the configuration shown in FIG. 13.
この積分回路は前述した構成の積分回路のイマジナリア
ース点33に寄生容fficMA2と同容量の寄生容f
ficMhを持つように形成されたI・ランジスタTr
8のドレイン34を接続し、このトランジスタTr8の
ソース35は独立させ浮遊電位にする。This integrating circuit has a parasitic capacitance f with the same capacitance as the parasitic capacitance fficMA2 at the imaginary ground point 33 of the integrating circuit configured as described above.
I transistor Tr formed to have ficMh
The drain 34 of transistor Tr8 is connected, and the source 35 of this transistor Tr8 is made independent and set to a floating potential.
なお前記トランジスタTr8は、そのゲート36にトラ
ンジスタTr2に供給されるものと同位相のクロックパ
ルス岡が供給され、前記トランジスタTr2と同時のオ
ン/オフ動作する。Note that the transistor Tr8 is supplied with a clock pulse having the same phase as that supplied to the transistor Tr2 to its gate 36, and is turned on/off at the same time as the transistor Tr2.
つまり前記積分回路は、前述したトランジスタ8
Triがオフしたときに寄生容fficMA2によりク
ロック・フィードスルーエラーにより発生ずる電荷を前
記容fi CMhに引き込むので、出力オフセツト電圧
V1がさらに小さくなりオフセットを防止できる。In other words, the integration circuit draws the charge generated by the clock feedthrough error into the capacitor fi CMh by the parasitic capacitance fficMA2 when the transistor 8Tri is turned off, so that the output offset voltage V1 is further reduced and offset can be prevented. .
以上、ペアトランジスタのそれぞれのトランジスタのゲ
ートとソース間、およびゲートとドレイン間の寄生容量
の非対称に起因した課題を解決すル本発明のペアトラン
ジスタの応用例を説明したが、電流性能に影響を与える
前記寄生容量と同時に存在する寄生抵抗の非対称も前述
した本発明のペアトランジスタの配置構成を用いること
により解決することができる。以下、この寄生抵抗に重
点を置いて、本発明のベトランジスタの他の応用例を説
明する。The above describes an application example of the paired transistor of the present invention that solves the problem caused by the asymmetry of parasitic capacitance between the gate and source and between the gate and drain of each transistor in the paired transistor. The asymmetry of the parasitic resistance that exists at the same time as the parasitic capacitance given can also be solved by using the above-described arrangement of paired transistors of the present invention. Hereinafter, other application examples of the transistor of the present invention will be explained with emphasis on this parasitic resistance.
第16図は本発明のペアトランジスタの第6の応用例と
してのカレント・ミラ一定電流回路の回路図であり、第
17図はその配置構成図である。FIG. 16 is a circuit diagram of a current mirror constant current circuit as a sixth application example of the paired transistors of the present invention, and FIG. 17 is a layout diagram thereof.
このカレント・ミラ一定電流回路は本発明のペアトラン
ジスタの配置構成を採用するが、前述した2つ
第2図及至第5図とは配線か異なっている。すなわちP
チャンネル1〜ランジスタTr9のゲートを電流源■及
びそのドレイン37に接続すると共に、Pチャンネルト
ランジスタT「10のゲートに接続する。This current-mirror constant current circuit employs the arrangement of paired transistors of the present invention, but the wiring is different from the two circuits described above in FIGS. 2 to 5. That is, P
The gates of channel 1 to transistor Tr9 are connected to current source 1 and its drain 37, and also connected to the gate of P-channel transistor T10.
また各トランジスタのソースは基準電位に接続され、前
記トランジスタT rloのドレイン38は電流出力端
子3つに接続される。この場合、前記I・ランジスタT
r9およびTrl、Oは、それぞれ前記ソースとゲート
の間に同じ抵抗値の寄生抵抗(ソス抵抗) Rsa、
Rsbを持ち、これを回路図中には各ソースと基準電位
間に接続された抵抗として示す。Further, the source of each transistor is connected to a reference potential, and the drain 38 of the transistor Trlo is connected to three current output terminals. In this case, the I transistor T
r9, Trl, and O are parasitic resistances (sos resistances) with the same resistance value between the source and gate, respectively; Rsa,
Rsb, which is shown in the circuit diagram as a resistor connected between each source and a reference potential.
従来のペアトランジスタを用いたカレントミラ回路では
、両方のソース抵抗が同じ抵抗値でないため、それそ゛
れのトランジスタに差かあり、出力端子に出力される電
流I2か電流源からの電流■1と同じ電流値にならない
場合があった。しかしながら、前述した本発明のペアト
ランジスタのようにトランジスタを形成するソース、ド
レイン0
等の配置方向を同様に揃えることにより、前記ソース抵
抗をRsa= Rsbにして各ソース電圧を同電位にさ
せ電流J2を電流J1に近づけることができる。In a conventional current mirror circuit using a pair of transistors, both source resistances do not have the same resistance value, so there is a difference between each transistor, and the current I2 output to the output terminal is the same as the current 1 from the current source. There were cases where the value was not reached. However, by arranging the source, drain, etc. forming the transistor in the same manner as in the paired transistor of the present invention described above, the source resistance is set to Rsa=Rsb, and each source voltage is made to be at the same potential, and the current J2 can be brought close to the current J1.
本発明のペアトランジスタの第7の応用例として、第1
6図のカレント・ミラ一定電流回路を含む差動増幅回路
を第18図に示す。すなわちこの前記増幅回路は、nチ
ャンネルトランジスタTrll 、TrJ、2で成る差
動増幅人力段40を前述したカレント・ミラ一定電流回
路41のトランジスタT r9. T rloのドレイ
ン側に付加し、トランジスタT r12のドレインから
出力を得るものである。As a seventh application example of the paired transistor of the present invention, the first
FIG. 18 shows a differential amplifier circuit including the current-mirror constant current circuit shown in FIG. That is, this amplification circuit includes a differential amplification stage 40 consisting of n-channel transistors Trll, TrJ, 2, and transistors Tr9. It is added to the drain side of transistor T rlo and output is obtained from the drain of transistor T r12.
ここで前記トランジスタのTrl、1とT r12は、
電源Vddとの間に寄生抵抗であるソース抵抗Rscと
Rsdを持ち、また前記トランジスタTr9、T rl
Oは前述したように寄生抵抗である前記ソス抵抗Rsa
、 Rsbを基準電位との間に持つ。Here, Trl,1 and Tr12 of the transistors are:
It has source resistances Rsc and Rsd which are parasitic resistances between it and the power supply Vdd, and the transistors Tr9 and Trl
O is the sos resistance Rsa which is a parasitic resistance as described above.
, Rsb between the reference potential and the reference potential.
従って、トランジスタT rllとT r12とを本発
明のペアトランジスタのように配置構成すること1
により、前記ソース抵抗RSc(!: Rsdの抵抗値
を等しくさせることができ、これにより前記増幅人力段
40に発生するオフセット電圧を小さく押さえることが
できる。Therefore, by arranging and configuring the transistors T rll and T r12 like a pair of transistors according to the present invention, the resistance values of the source resistors RSc (!: Rsd) can be made equal, and thereby the amplifying power stage 40 It is possible to suppress the offset voltage generated in the
また、本発明のペアトランジスタの第8の応用例として
、第18図の差動増幅回路を逆転舟形にした差動増幅回
路を第19図に示す。この差動増幅回路は、前述した増
幅回路段40のトランジスタのNチャンネルをPチャン
ネルに換え、流れる電流方向が逆方向になった差動増幅
出力段42と、前述の定電流回路41に用いたトランジ
スタのPチャンネルをNチャンネルに換え、流れる電流
方向が逆方向になったカレントミラ一定電流回路43か
らなる差動増幅回路である。このような構成としても、
各トランジスタを本発明のペアトランジスタタの配置構
成にすることにより、前記第17図の回路と同様の効果
を得ることができる。Further, as an eighth application example of the paired transistors of the present invention, FIG. 19 shows a differential amplifier circuit in which the differential amplifier circuit of FIG. 18 is shaped like an inverted boat. This differential amplifier circuit is used in the differential amplifier output stage 42 in which the N channel of the transistor in the amplifier circuit stage 40 described above is replaced with a P channel, and the direction of current flowing is reversed, and in the constant current circuit 41 described above. This is a differential amplifier circuit consisting of a current mirror constant current circuit 43 in which the P channel of the transistor is replaced with an N channel and the direction of current flowing is reversed. Even with this configuration,
By arranging each transistor in the paired transistor configuration of the present invention, the same effect as the circuit shown in FIG. 17 can be obtained.
その他、本発明のペアトランジスタは本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々の変形や応用が可能であることは勿
論である。In addition, it goes without saying that the paired transistors of the present invention can be modified and applied in various ways without departing from the gist of the present invention.
2
[発明の効果コ
本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。2 [Effects of the Invention] Since the present invention is configured as explained above, it produces the effects as described below.
すなわち本発明のペアトランジスタは同一方向で且つ制
御電極(ソース/ドレイン)を個別に配置構成すること
により、各入力電極(ゲート)に対して同じ側のソース
/ドレインは、ゲーi・間の寄生容量が同じ容量値にな
る。従ってトランジスタの同し側のソース/ドレインを
接続すれば、寄生容量および寄生抵抗が対称に配置され
且つ、同一特性を持つペアトランジスタを構成すること
ができる。In other words, in the paired transistors of the present invention, the control electrodes (source/drain) are arranged in the same direction and individually, so that the source/drain on the same side with respect to each input electrode (gate) is free from the parasitic The capacitance becomes the same capacitance value. Therefore, by connecting the sources and drains of the transistors on the same side, it is possible to configure a pair of transistors in which the parasitic capacitance and the parasitic resistance are arranged symmetrically and have the same characteristics.
前記ペアトランジスタはスイッチ動作に伴ないクロック
・フィールドエラーによって発生する電荷を引き込んで
打ち消すことができる。The pair of transistors can draw in and cancel charges generated by clock field errors associated with switching operations.
このペアトランジスタを種々の電子回路に応用すると、
これらの回路に影響を与え゛ているオフセット電圧を小
さくすることができる。When this pair of transistors is applied to various electronic circuits,
The offset voltage that affects these circuits can be reduced.
第1図は本発明の第1の実施例としての半導 3
体基板に形成したペアトランジスタタの構′成をあられ
す断面図、第2図および第3図は前記ペアトランジスタ
のそれぞれ配置図および回路図、第4図および第5図は
本発明の第2の実施例としてのペアトランジスタのそれ
ぞれ配置図および回路図、第6図および第7図はそれぞ
れ第1の応用例としてのサンプル・アンド・ホールド(
S/H)回路に本発明のペアトランジスタを応用した配
置図および回路図、第8図および第9図はそれぞれ比較
のための従来のS/H回路の配置図および回路図、第1
0図はS/H回路の田カホールド電圧の波形図、第31
図は第2の応用例としてのチョッパ・コンパレータ回路
に本発明のペアトランジスタを応用した回路図、第12
図は第3の応用例としてのチョッパ・コンパレータ回路
に本発明のペアトランジスタを応用した回路図、第13
図は第4の応用例として本発明のペアトランジスタを応
用した積分回路の回路図、第14図は前記積分回路のト
ランジスタへの供給クロックおよび出力オフセット電圧
の波形図、第15図は第5の応用例とし4
ての前記積分回路に本発明のペアトランジスタを応用し
た回路図、第16図および第17図はそれぞれ第6の応
用例としてのカレント・ミラ一定電流回路に本発明のペ
アトランジスタを応用した回路図および配置図、第18
図は第7の応用例としての前記カレント・ミラ一定電流
回路に差動入力段を設けた差動増幅器の回路図、第19
図は第8の応用例としての前記カレント・ミラ一定電流
回路のトランジスタのチャンネルを換え、流れる電流方
向が逆方向になった差動増幅回路の回路図、第20図は
従来のペアトランジスタを説明するために例とした第1
のSCF回路のブロック図、第21図および第22図は
それぞれ従来のペアトランジスタの回路図および配置図
、第23図は半導体基板に形成した従来のペアトランジ
スタの構成をあられず断面図、第24図は従来のペアト
ランジスタを説明するために例とした第2のSC回路の
ブロック図である。
2・・・出力端子、3・・・接続点、4,5・・・入力
電極(ゲート)、6・・・半導体基板、7,8,9゜5
13・・・制御電極(ソースおよびドレイン)26 ・
・・オペアンプ、CMal、、 CMa2. CMbl
、 CMb2−・・寄生容量、Trl、 Tr2. T
r3. Try、 Tr7. Tr8゜Tr9.
TrlO、Trll 、 Trl2− l□ランシス
タ。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a pair of transistors formed on a semiconductor substrate as a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are layout diagrams of the paired transistors, respectively. 4 and 5 are layout diagrams and circuit diagrams, respectively, of a pair of transistors as a second embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are a sample diagram and a circuit diagram, respectively, as a first application example. and hold (
Figures 8 and 9 are layout diagrams and circuit diagrams in which the paired transistors of the present invention are applied to S/H) circuits, respectively, and Figure 1 is a layout diagram and circuit diagram of a conventional S/H circuit for comparison.
Figure 0 is a waveform diagram of the hold voltage of the S/H circuit, No. 31.
The figure is a circuit diagram in which the paired transistor of the present invention is applied to a chopper/comparator circuit as a second application example.
The figure is a circuit diagram in which the paired transistor of the present invention is applied to a chopper/comparator circuit as a third application example.
The figure is a circuit diagram of an integrating circuit to which paired transistors of the present invention are applied as a fourth application example, FIG. 14 is a waveform diagram of the clock supplied to the transistors of the integrating circuit and the output offset voltage, and FIG. 16 and 17 are circuit diagrams in which the paired transistors of the present invention are applied to the integration circuit described above as an application example, and FIGS. Applied circuit diagram and layout diagram, No. 18
The figure is a circuit diagram of a differential amplifier in which a differential input stage is provided in the current mirror constant current circuit as a seventh application example.
The figure is a circuit diagram of a differential amplifier circuit in which the channels of the transistors of the current mirror constant current circuit are changed and the direction of current flowing is reversed as an eighth application example. Figure 20 illustrates a conventional pair of transistors. The first example used to
21 and 22 are respectively a circuit diagram and a layout diagram of a conventional pair transistor, FIG. 23 is a cross-sectional view of the structure of a conventional pair transistor formed on a semiconductor substrate, and FIG. 24 is a block diagram of the SCF circuit of The figure is a block diagram of a second SC circuit taken as an example to explain a conventional pair transistor. 2... Output terminal, 3... Connection point, 4, 5... Input electrode (gate), 6... Semiconductor substrate, 7, 8, 9°5 13... Control electrode (source and drain) )26 ・
・・Operational amplifier, CMal, ・CMa2. CMbl
, CMb2--parasitic capacitance, Trl, Tr2. T
r3. Try, Tr7. Tr8゜Tr9.
TrlO, Trll, Trl2- l□ runcista.
Claims (8)
御電極からなる第1のトランジスタと、前記第1のトラ
ンジスタの各電極の配置と同配置であり同一形状である
入力電極及び一対の制御電極を有し、前記一対の制御電
極が前記第1のトランジスタの一対の制御電極とは互い
に分離されて、前記半導体基板上に形成された第2のト
ランジスタとを具備することを特徴とするペアトランジ
スタ。(1) A first transistor consisting of an input electrode and a pair of control electrodes formed on a semiconductor substrate, and an input electrode and a pair of control electrodes having the same arrangement and shape as each electrode of the first transistor. a pair of electrodes, the pair of control electrodes being separated from the pair of control electrodes of the first transistor and a second transistor formed on the semiconductor substrate; transistor.
用して、このペアトランジスタそれぞれの入力電極に対
して同側にある制御電極の片極が共通接続され、その片
極と反対側にあるそれぞれの制御電極の他極が入出力端
に接続され、前記共通接続された接続点を基準電位にキ
ャパシタを介して接続することを特徴とするスイッチド
・キャパシタ。(2) A pair of transistors according to claim (1) is adopted, and one pole of the control electrode on the same side as the input electrode of each of the pair of transistors is connected in common, and the other side of the control electrode is connected to the opposite side of the pair of transistors. 1. A switched capacitor, wherein the other electrode of each control electrode is connected to an input/output terminal, and the commonly connected connection point is connected to a reference potential via a capacitor.
タを採用し、 前記スイッチド・キャパシタのキャパシタに接続された
差動入力段と、前記スイッチド・キャパシタに接続され
る差動増幅回路において、 負入力端子が前記第1のトランジスタの制御電極の他極
に接続され、正入力端子が接地されたオペアンプとを具
備することを特徴とする積分回路。(3) The switched capacitor according to claim (2) is employed, and a differential input stage connected to the capacitor of the switched capacitor, and a differential amplifier connected to the switched capacitor. An integrating circuit comprising: an operational amplifier whose negative input terminal is connected to the other pole of the control electrode of the first transistor and whose positive input terminal is grounded.
ンジスタの制御電極の他極が有する寄生容量と同値の寄
生容量を有する第3のトランジスタの制御電極の片極が
前記他極に接続することを特徴とする積分回路。(4) In the integrating circuit according to claim (3), one pole of the control electrode of the third transistor having the same parasitic capacitance as the other pole of the control electrode of the first transistor has the other pole. An integral circuit characterized by being connected to a pole.
タを採用して、出力端子に接続する前記スイッチド・キ
ャパシタの第1のトランジスタの制御電極の他極が有す
る寄生容量と同容量値の寄生容量を有する第3のトラン
ジスタの制御電極の片極が前記他極に接続することを特
徴とするサンプル・アンド・ホールド回路。(5) The switched capacitor according to claim (2) is adopted, and the capacitance is the same as the parasitic capacitance of the other electrode of the control electrode of the first transistor of the switched capacitor connected to the output terminal. A sample-and-hold circuit, characterized in that one pole of a control electrode of a third transistor having a parasitic capacitance of a value of 0.05 is connected to the other pole.
タを採用し、 前記スイッチド・キャパシタの第1のトランジスタの制
御電極の他極を浮遊電位とし、第1と第2のトランジス
タのそれぞれの片極をキャパシタと反転増幅器の入力端
接続に、前記第2のトランジスタの制御電極の他極を反
転増幅器の出力端が接続することを特徴とするチョッパ
・コンパレータ。(6) The switched capacitor according to claim (2) is employed, and the other electrode of the control electrode of the first transistor of the switched capacitor is set to a floating potential, and the voltage of the first and second transistors is set to a floating potential. A chopper comparator, characterized in that one pole of each is connected to a capacitor and an input end of an inverting amplifier, and the other pole of the control electrode of the second transistor is connected to an output end of the inverting amplifier.
用し、 前記ペアトランジスタの第1のトランジスタの制御電極
の他極が入力信号となる基準電流源に接続され、また第
2のトランジスタの前記他極と同側にある制御電極の他
極が電流出力端子に接続され、第1および第2のそれぞ
れのトランジスタの片極が接地され、且つそれぞれの入
力電極が前記基準電流源に接続することを特徴とするカ
レントミラー回路。(7) A pair of transistors according to claim (1) is employed, wherein the other electrode of the control electrode of the first transistor of the pair of transistors is connected to a reference current source serving as an input signal, and the second transistor The other pole of the control electrode on the same side as the other pole of is connected to a current output terminal, one pole of each of the first and second transistors is grounded, and each input electrode is connected to the reference current source. A current mirror circuit characterized by:
、 それぞれの電極が前記カレントミラー回路に用いたペア
トランジスタと同配置に形成された差動入力段とを具備
すること特徴とする差動増幅器。(8) A current mirror circuit according to claim (7), and a differential input stage in which each electrode is formed in the same arrangement as a pair of transistors used in the current mirror circuit. Differential amplifier.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1245257A JPH03108758A (en) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Paired transistor and electronic circuit utilizing same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1245257A JPH03108758A (en) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Paired transistor and electronic circuit utilizing same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03108758A true JPH03108758A (en) | 1991-05-08 |
Family
ID=17130991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1245257A Pending JPH03108758A (en) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | Paired transistor and electronic circuit utilizing same |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH03108758A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000208710A (en) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Sony Corp | Semiconductor device |
JP2007318094A (en) * | 2006-04-28 | 2007-12-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device |
KR101373034B1 (en) * | 2006-04-28 | 2014-03-11 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP1245257A patent/JPH03108758A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2000208710A (en) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Sony Corp | Semiconductor device |
JP2007318094A (en) * | 2006-04-28 | 2007-12-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device |
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US9041112B2 (en) | 2006-04-28 | 2015-05-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device including a current mirror circuit |
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