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JP3857793B2 - Operational amplifier circuit - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はオペアンプ回路に関し、さらに詳しくいえば、オペアンプ回路の第1極性の入力側MOSトランジスタと第2極性の入力側MOSトランジスタとの対称性が崩れることにより発生するオフセット電圧のバラツキを低減するオペアンプ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
以下で、従来のオペアンプ回路について図面を参照しながら説明する。図3はオペアンプ回路を説明するための回路図であり、図4は当該オペアンプ回路を構成するMOSトランジスタの配置を説明するためのレイアウト図である。また、このようなオペアンプ回路は、特開平7−273567号公報等に開示されたものがある。
【0003】
従来のオペアンプ回路の入力側MOSトランジスタ部分のレイアウトは、MOSトランジスタを用いたオペアンプ回路の場合、通常は、図4に示すようにMOSトランジスタを配置している。特に、トランジスタサイズが大きい場合には、図4に示すように各MOSトランジスタA,B,C,D,E,F,G,Hを並列接続している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来のオペアンプ回路のレイアウト方法では、オペアンプ回路の第1極性の入力側MOSトランジスタと第2極性の入力側MOSトランジスタとの対称性が崩れると、オフセット電圧が発生する。従って、図4に示すような第1極性(例えば、プラス(+))の入力側MOSトランジスタと、第2極性(例えば、マイナス(−))の入力側MOSトランジスタは、できる限り近づけて配置することで、例えばゲート酸化膜膜厚のバラツキ等による面内バラツキが最小となるように配置する必要がある。また、ゲート電極形成時のマスクずれ等を考慮して、MOSトランジスタの向きを揃えるのは、絶対条件である。
【0005】
従って、本発明では面内バラツキが最小となるようにオペアンプ回路を配置することで、オフセット電圧のバラツキの低減化を可能とするオペアンプ回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の欠点に鑑み成されたもので、複数個のMOSトランジスタが並列接続されて成る第1極性の入力部と複数個のMOSトランジスタが並列接続されて成る第2極性の入力部とから成るオペアンプ回路において、 前記複数個のMOSトランジスタは極性の異なるMOSトランジスタ同士がドレイン共通で交互に配置されていることを特徴とするものである。
【0007】
また、複数個のMOSトランジスタが並列接続されて成る第1極性の入力部と複数個のMOSトランジスタが並列接続されて成る第2極性の入力部とから成るオペアンプ回路において、前記複数個のMOSトランジスタは極性の異なるMOSトランジスタ同士が隣り合わせに配置された1対のMOSトランジスタ群を有し、各MOSトランジスタ群同士が線対称になるように配置されていることを特徴とするものである。
【0008】
更に、前記複数個のMOSトランジスタが同極性のMOSトランジスタ毎に所望の最小単位に細分化されていることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下で、本発明に係るオペアンプ回路の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るオペアンプ回路を説明するためのレイアウト図である。
【0010】
本発明の第1の実施形態に係るオペアンプ回路と従来のオペアンプ回路との相違点は、従来では、図4に示すように第1極性(例えば、プラス(+))の入力側MOSトランジスタと第2極性(例えば、マイナス(−))の入力側MOSトランジスタとをそれぞれ並列に複数個(例えば、4個)ずつ配置していたが、本発明では図1に示すように従来の4個のトランジスタを所望の最小単位(例えば、2個ずつ)に細分化し、プラス(+)の入力側MOSトランジスタとマイナス(−)の入力側MOSトランジスタとをそれぞれ並列に2個ずつ配置し、プラス(+)の入力側のMOSトランジスタ群A,BとE,F及びマイナス(−)の入力側MOSトランジスタ群C,DとG,Hとをそれぞれ配線1、2を介してコンタクト3接続したことである。
【0011】
ここで、例えば、ゲート酸化膜膜厚にバラツキがあり、MOSトランジスタA,B,C,D,E,F,G,Hにおいて、A=1mA,B=2mA,C=3mA,D=4mA,E=5mA,F=6mA,G=7mA,H=8mAと、右側ほど電流が流れ易くなっていたとする。
この場合、従来の配置方法によるオペアンプ回路では、プラス(+)側のトータルが10mAで、マイナス(−)側のトータルが26mAとなり、そのバラツキ差が16mAとなる。これに対して、本発明の配置方法によるオペアンプ回路では、プラス(+)側のトータルが14mAで、マイナス(−)側のトータルが22mAとなり、そのバラツキ差が8mAと、従来に比べてオフセット電圧のバラツキを低減することができる。
【0012】
また、本発明の第2の実施形態のオペアンプ回路について図2に基づき説明する。
図2に示すように本発明の第2の実施形態のオペアンプ回路は、並列接続される複数個のMOSトランジスタを第1の実施形態と同様に、同極性の4個のMOSトランジスタを所望の最小単位(例えば、2個ずつ)に細分化し、プラス(+)の入力側MOSトランジスタとマイナス(−)の入力側MOSトランジスタとをそれぞれ並列に2個ずつ配置し、更にプラス(+)の入力側のMOSトランジスタ群A,B及びG,Hとマイナス(−)の入力側MOSトランジスタ群C,D及びE,Fとをそれぞれ配線4、5を介してコンタクト3接続する。このように配置することで、プラス(+)側のトータルが18mAで、マイナス(−)側のトータルが18mAとなり、そのバラツキ差が0mAと、理論上はオフセット電圧のバラツキを更に低減することができる。
【0013】
以上、説明したように本発明によれば、複数個のトランジスタを同極性のMOSトランジスタ毎に所望の最小単位に細分化し、所望の組合せで配置することで、例えば、ゲート酸化膜膜厚のバラツキによるオフセット電圧のバラツキを低減することができる。また、本実施形態では、4個のMOSトランジスタを並列接続して成るオペアンプ回路の入力側MOSトランジスタに適用したものについて説明したが、当然のことながら、更に多数個のMOSトランジスタを並列接続して成るオペアンプ回路に対しても本発明は適用可能なものである。
【0014】
更に、本発明の第3の実施形態として、並列接続される複数個のMOSトランジスタから成るMOSトランジスタ群を極性の異なるMOSトランジスタで交互に配置し、更に同極性のMOSトランジスタ同士、即ち、例えばプラス(+)側のMOSトランジスタA,C,E及びGとマイナス(−)側のMOSトランジスタB,D,F及びHとを配線を介してコンタクト接続してなるものであっても良く、このように配置することで、プラス(+)側のトータルが16mAで、マイナス(−)側のトータルが20mAとなり、そのバラツキ差が4mAと、この場合にも従来に比べてオフセットバラツキを低減することができる。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第1極性のMOSトランジスタと第2極性のMOSトランジスタとを交互に配置したことで、例えば、ゲート酸化膜膜厚の面内バラツキによるオフセット電圧のバラツキを低減することができる。
また、複数個のトランジスタを同極性のMOSトランジスタ毎に所望の最小単位に細分化し、所望の組合せで配置することで、例えば、ゲート酸化膜膜厚の面内バラツキによるオフセット電圧のバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係るオペアンプを説明するレイアウト図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係るオペアンプを説明するレイアウト図である。
【図3】オペアンプを説明するための回路図である。
【図4】従来のオペアンプを説明するレイアウト図である。
【符号の説明】
A,B,C,D,E,F,G,H:MOSトランジスタ
1,2,4,5:配線 3:コンタクト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an operational amplifier circuit, and more specifically, an operational amplifier that reduces variations in offset voltage generated due to the symmetry between the first polarity input side MOS transistor and the second polarity input side MOS transistor of the operational amplifier circuit. Regarding the circuit.
[0002]
[Prior art]
A conventional operational amplifier circuit will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a circuit diagram for explaining the operational amplifier circuit, and FIG. 4 is a layout diagram for explaining the arrangement of the MOS transistors constituting the operational amplifier circuit. Such an operational amplifier circuit is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-273567.
[0003]
As for the layout of the input side MOS transistor portion of the conventional operational amplifier circuit, in the case of the operational amplifier circuit using the MOS transistor, the MOS transistor is usually arranged as shown in FIG. In particular, when the transistor size is large, the MOS transistors A, B, C, D, E, F, G, and H are connected in parallel as shown in FIG.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional operational amplifier circuit layout method, an offset voltage is generated when the symmetry between the first polarity input side MOS transistor and the second polarity input side MOS transistor of the operational amplifier circuit is lost. Therefore, the input side MOS transistor having the first polarity (for example, plus (+)) and the input side MOS transistor having the second polarity (for example, minus (−)) as shown in FIG. 4 are arranged as close as possible. Thus, for example, it is necessary to arrange the electrodes so as to minimize in-plane variation due to variations in the thickness of the gate oxide film. In addition, it is an absolute condition to align the direction of the MOS transistors in consideration of mask displacement at the time of forming the gate electrode.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an operational amplifier circuit that can reduce the variation in offset voltage by arranging the operational amplifier circuit so that the in-plane variation is minimized.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional drawbacks. A first polarity input section in which a plurality of MOS transistors are connected in parallel and a second polarity input section in which a plurality of MOS transistors are connected in parallel. The plurality of MOS transistors are characterized in that MOS transistors having different polarities are alternately arranged with a common drain.
[0007]
In the operational amplifier circuit comprising a first polarity input section formed by connecting a plurality of MOS transistors in parallel and a second polarity input section formed by connecting a plurality of MOS transistors in parallel, the plurality of MOS transistors Has a pair of MOS transistor groups in which MOS transistors having different polarities are arranged next to each other, and the MOS transistor groups are arranged so as to be line-symmetric.
[0008]
Further, the plurality of MOS transistors are subdivided into desired minimum units for each MOS transistor having the same polarity.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an operational amplifier circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a layout diagram for explaining an operational amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention.
[0010]
The difference between the operational amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention and the conventional operational amplifier circuit is that, in the prior art, as shown in FIG. A plurality of (for example, four) input-side MOS transistors having two polarities (for example, minus (−)) are arranged in parallel, but in the present invention, four conventional transistors are used as shown in FIG. Are subdivided into desired minimum units (for example, two each), plus (+) input side MOS transistors and minus (−) input side MOS transistors are arranged in parallel, and plus (+) The input side MOS transistor groups A, B and E, F, and the minus (−) input side MOS transistor groups C, D, G, and H are connected via contacts 1 and 2, respectively. A.
[0011]
Here, for example, the gate oxide film thickness varies, and in the MOS transistors A, B, C, D, E, F, G, and H, A = 1 mA, B = 2 mA, C = 3 mA, D = 4 mA, Assume that E = 5 mA, F = 6 mA, G = 7 mA, and H = 8 mA, and the current flows more easily toward the right side.
In this case, in the operational amplifier circuit according to the conventional arrangement method, the plus (+) side total is 10 mA, the minus (−) side total is 26 mA, and the variation difference is 16 mA. On the other hand, in the operational amplifier circuit according to the arrangement method of the present invention, the plus (+) side total is 14 mA, the minus (−) side total is 22 mA, and the variation difference is 8 mA, which is an offset voltage compared to the conventional case. Can be reduced.
[0012]
An operational amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, in the operational amplifier circuit of the second embodiment of the present invention, a plurality of MOS transistors connected in parallel are replaced with four MOS transistors having the same polarity as in the first embodiment. Subdivided into units (for example, two each), two positive (+) input side MOS transistors and two negative (−) input side MOS transistors are arranged in parallel, and the positive (+) input side The MOS transistor groups A, B and G, H and the negative (−) input side MOS transistor groups C, D, E, and F are connected to contacts 3 via wirings 4 and 5, respectively. With this arrangement, the plus (+) side total is 18 mA, the minus (−) side total is 18 mA, and the variation difference is 0 mA, which theoretically further reduces the variation in offset voltage. it can.
[0013]
As described above, according to the present invention, a plurality of transistors are subdivided into desired minimum units for each MOS transistor of the same polarity, and arranged in a desired combination, for example, variation in gate oxide film thickness. The variation in offset voltage due to can be reduced. Further, in the present embodiment, the application to the input side MOS transistor of the operational amplifier circuit in which four MOS transistors are connected in parallel has been described. However, as a matter of course, a larger number of MOS transistors are connected in parallel. The present invention can also be applied to an operational amplifier circuit.
[0014]
Furthermore, as a third embodiment of the present invention, a group of MOS transistors composed of a plurality of MOS transistors connected in parallel is alternately arranged with MOS transistors having different polarities, and the MOS transistors having the same polarity, that is, for example, plus The (+) side MOS transistors A, C, E, and G and the minus (−) side MOS transistors B, D, F, and H may be contact-connected through wiring, and thus In this case, the plus (+) side total is 16 mA, the minus (−) side total is 20 mA, and the variation difference is 4 mA. In this case as well, the offset variation can be reduced compared to the conventional case. it can.
[0015]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the first polarity MOS transistor and the second polarity MOS transistor are alternately arranged, so that, for example, variations in offset voltage due to in-plane variations in the gate oxide film thickness are reduced. Can be reduced.
Further, by subdividing a plurality of transistors into desired minimum units for each MOS transistor of the same polarity and arranging them in a desired combination, for example, variations in offset voltage due to in-plane variations in gate oxide film thickness are reduced. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a layout diagram illustrating an operational amplifier according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a layout diagram illustrating an operational amplifier according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram for explaining an operational amplifier;
FIG. 4 is a layout diagram illustrating a conventional operational amplifier.
[Explanation of symbols]
A, B, C, D, E, F, G, H: MOS transistors 1, 2, 4, 5: wiring 3: contact

Claims (3)

複数個のMOSトランジスタが並列接続されて成る第1極性の入力部と複数個のMOSトランジスタが並列接続されて成る第2極性の入力部とから成るオペアンプ回路において、
前記複数個のMOSトランジスタは極性の異なるMOSトランジスタ同士がドレイン共通で交互に配置されていることを特徴とするオペアンプ回路。
In an operational amplifier circuit comprising a first polarity input section formed by connecting a plurality of MOS transistors in parallel and a second polarity input section formed by connecting a plurality of MOS transistors in parallel,
An operational amplifier circuit, wherein the plurality of MOS transistors are alternately arranged with common drains of MOS transistors having different polarities.
複数個のMOSトランジスタが並列接続されて成る第1極性の入力部と複数個のMOSトランジスタが並列接続されて成る第2極性の入力部とから成るオペアンプ回路において、
前記複数個のMOSトランジスタは極性の異なるMOSトランジスタ同士が隣り合わせに配置された1対のMOSトランジスタ群を有し、各MOSトランジスタ群同士が線対称となるように配置されていることを特徴とするオペアンプ回路。
In an operational amplifier circuit comprising a first polarity input section formed by connecting a plurality of MOS transistors in parallel and a second polarity input section formed by connecting a plurality of MOS transistors in parallel,
The plurality of MOS transistors have a pair of MOS transistors in which MOS transistors having different polarities are arranged next to each other, and the MOS transistors are arranged so as to be symmetrical with each other. Operational amplifier circuit.
前記複数個のMOSトランジスタが同極性のMOSトランジスタ毎に所望の最小単位に細分化されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のオペアンプ回路。3. The operational amplifier circuit according to claim 1, wherein the plurality of MOS transistors are subdivided into desired minimum units for each MOS transistor having the same polarity.
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