專利名稱：差分放大器電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體集成電路的差分放大器電路。
作為常規(guī)的差分放大器電路，已知有圖5中示出的電路。這就是說，該常規(guī)的差分放大器電路由差分對100、恒流源106和電流鏡像電路101構成，其中，差分對100包括增強型P-MOS晶體管102和103，增強型P-MOS晶體管102和103的源極互相連接，恒流源106的一端連接到該差分對的源極，其另一端連接到電源Vdd，電流鏡像電路101包括增強型N-MOS晶體管104和105。形成該差分對100的增強型P-MOS晶體管102的柵極連接到非反相輸入端1上，而增強型P-MOS晶體管103的柵極連接到反相輸入端2上，該差分對的增強型P-MOS晶體管103和電流鏡像電路101的增強型N-MOS晶體管105的各個漏極連接到輸出端3上。
在非反相輸入端1的電壓VINP大于反相輸入端2的電壓VINN的情況下，輸出端3的電壓VOUT變成高電平，而在VINP小于VINN的情況下，VOUT變成低電平。
圖5中示出的常規(guī)的差分放大器電路使約10mV的偏移電壓得以產(chǎn)生，這導致該CMOS差分放大器電路的一個嚴重缺點。
另外，在圖5中示出的常規(guī)的差分放大器電路中，在非反相輸入端1或反相輸入端2的電壓接近于GND(地電位)的情況下，形成差分對的增強型P-MOS晶體管102或103變成非飽和狀態(tài)，這導致下述的問題偏移電壓的更加惡化，工作速度的降低或工作的不正常。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于調整偏移電壓的電路和一種用于防止差分對的增強型P-MOS晶體管變成非飽和狀態(tài)的電平移動電路。


圖1示出按照第1實施例的差分放大器電路的電路圖。
圖2示出能利用激光器來調整電流的恒流源的電路圖。
圖3示出按照本發(fā)明的第2實施例的差分放大器電路的電路圖。
圖4示出按照本發(fā)明的第3實施例的差分放大器電路的電路圖。
圖5示出常規(guī)的差分放大器電路的電路圖。
在本發(fā)明中，將一種能通過修整(trimming)來改變電流值的恒流源和一種由增強型P-MOS晶體管形成的漏極接地電路加到差分放大器電路的各個輸入端上。
以下，將參照附圖來描述本發(fā)明的實施例。
圖1示出按照本發(fā)明的第1實施例的差分放大器電路的電路圖。該差分放大器電路除了由增強型P-MOS晶體管102和103構成的差分對100和由增強型N-MOS晶體管104和105構成的電流鏡像電路101外，還包括恒流源109和110以及漏極接地電路107和108，其中，恒流源109和110能通過使用激光器等進行修整來改變電流值，電路107和108由用來進行電平移動的增強型P-MOS晶體管來構成。如果假定能改變電流的恒流源109的輸出電流是I109，則在增強型P-MOS晶體管107的柵極與源極間的電壓VSG107由表達式(1)來給出。VSG107=Vtp÷2μ·Cox·LW·I109---(1)]]>類似地，如果假定能改變電流的恒流源110的輸出電流是I110，則在增強型P-MOS晶體管108的柵極與源極間的電壓VSG108由表達式(2)來給出。VSG108=Vtp÷2μ·Cox·LW·I110---(2)]]>其中，Vtp是增強型P-MOS晶體管的閾值電壓，μ是遷移率，Cox是單位面積的柵極電容，L是柵極長度，和W是柵極寬度。
由此，如果假定在非反相輸入端1處的電壓是VINP，在反相輸入端2處的電壓是VINN，則根據(jù)表達式(1)和(2)，在點A和B處的電壓VA和VB由下述的表達式來給出。
VA=VINP+VSG107 …(3)VB=VINN+VSG108 …(4)根據(jù)表達式(3)和(4)，在VINP-VINN=0時的VA-VB由下述的表達式來給出。
VA-VB=VSG107-VSG108 …(5)將表達式(1)和(2)代到表達式(5)中，以得到下述的表達式。VA-VB=2μ·CoxLWI109-2μ·Cox·LW·I110---(6)]]>
如果假定由圖1中示出的差分放大器電路產(chǎn)生的偏移電壓是Vos，則總的偏移電壓Vos(total)由下述的表達式來給出。
Vos(total)=VA-VB-Vos…(7)為了將總的偏移電壓Vos(total)設置成0，根據(jù)表達式(7)，可滿足下述的表達式。
Vos=VA-VB- …(8)滿足由表達式(8)定義的條件可抵消由圖1中示出的差分放大器電路產(chǎn)生的偏移電壓Vos其結果是可將總的偏移電壓Vos(total)設置成0。
這就是說，通過諸如將參照圖2進行描述的用激光器切割熔絲的修整裝置來調整I109或I110的值，由表達式(6)或(8)得到下述的表達式，由此能將總的偏移電壓Vos(total)設置成0。Vos=2μ·Cos·LW·I109-2μ·Cox·I110---(9)]]>即使非反相輸入端1或反相輸入端2處的電位是GND，但由于增強型P-MOS晶體管107和108進行電平移動，故由表達式(3)和(4)顯然可知，滿足VA=VSG107和VB=VSG108(VA和VB通常約為0.8V)。其結果，差分對100的增強型P-MOS晶體管102或103不會變成非飽和狀態(tài)。因此，當VINP或VINN接近于GND時，不會象常規(guī)的差分放大器電路中那樣，引起偏移電壓的惡化，工作速度的降低或工作的不正常等情況。表達式(8)顯示出將總的偏移電壓設置成0的條件。但是，顯然通過適當?shù)卣{整恒流源109和110的電流I109和I110，不僅可將總的偏移電壓Vos(total)設置成0，而且可將其設置成任意的值。
圖2示出能通過使用激光器來調整電流的恒流源109和110的實施例。通過用激光器切割熔絲124至126來調整耗盡型P-MOS晶體管120～123的溝道長度L，由此能改變輸出電流。采用以串聯(lián)的方式再連接任意數(shù)目的熔絲和耗盡型P-MOS晶體管，可更精確地調整輸出電流。
圖3示出按照本發(fā)明的第2實施例的差分放大器電路。第2實施例與第1實施例之間的差別在于圖3中的其電流值為固定的恒流源111被圖1中的通過使用激光器等能調整電流的恒流源110代替。類似地，顯然第2實施例可得到與第1實施例相同的效果。同樣，即使在其電流值為固定的恒流源被圖1中的通過使用激光器等能調整電流的恒流源109代替的情況下，顯然也能得到與圖3中示出的第2實施例相同的效果。
圖4示出按照本發(fā)明的第3實施例的差分放大器電路。該差分放大器電路除了由增強型N-MOS晶體管200和201構成的差分對100和由增強型P-MOS晶體管202和203構成的電流鏡像電路101外，還包括恒流源109和110以及漏極接地電路204和205，其中，恒流源109和110能通過使用激光器等進行修整來改變電流值，電路204和205由用來進行電平移動的增強型N-MOS晶體管來構成。
類似地，在圖4中，顯然通過利用修整調整恒流源109和110的電流I109和I110可調整編移電壓。另一方面，第3實施例與第1實施例的不同之處在于當非反相輸入端1處的電壓VINP或反相輸入端2處的電壓VINN接近于Vdd時，不會引起偏移電壓的惡化，工作速度的降低或工作的不正常等情況。
在圖4中，即使將通過使用激光器等能調整電流的恒流源只用于通過使用激光器等能調整電流的恒流源109和110的任一個，將其電流值為固定的恒流源用于另一個恒流源109或110，顯然也能得到相同的效果。在按照本發(fā)明的差分放大器電路中，即使輸入電壓接近于GND，特性也不會惡化，而且通過使用修整技術可將偏移電壓設置成任意值。
權利要求
1．一種差分放大器電路，其特征在于包括恒流源，通過使用激光器等進行修整能調整電流；以及漏極接地電路和差分放大器電路，兩者串聯(lián)地連接到所述恒流源上，其中，按照由所述差分放大器電路產(chǎn)生的偏移電壓值來修整所述恒流源的電流。
全文摘要
為了即使在輸入電壓接近于GND時也將在差分級產(chǎn)生的偏移電壓設置成零并保證穩(wěn)定地工作，將通過修整能改變電流的恒流源和由耗盡型P－MOS晶體管構成的漏極接地電路加到常規(guī)的差分放大器電路的各個輸入端上。
文檔編號H03F3/34GK1238595SQ9910440
公開日1999年12月15日 申請日期1999年3月25日 優(yōu)先權日1998年3月25日
發(fā)明者福井厚夫 申請人:精工電子工業(yè)株式會社