半导体电路和放大电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及放大电路。
【背景技术】
[0002] 如专利文献1~3所记载的那样，关于运算放大器等放大电路提出了各种技术。
[0003] 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2008-228029号公报； 专利文献2 :日本特开2009-246780号公报； 专利文献3 :日本特开2009-246985号公报。
【发明内容】
[0004] 发明要解决的课题 如专利文献1~3所记载的那样，有时相位补偿用的电容元件连接于放大电路。关于相 位补偿用的电容元件，期望其面积效率良好。
[0005] 另一方面，期望放大电路的输出范围广。
[0006] 于是，本发明鉴于上述的方面而完成，其目的在于提供一种能够容易地扩展放大 电路的输出范围并且能够使相位补偿用的电容元件的面积效率提高的技术。
[0007] 用于解决课题的方案 为了解决上述课题，本发明的半导体电路的一个方式具备：控制对象电路；以及放大 电路，输出控制所述控制对象电路的控制信号，输入来自所述控制对象电路的反馈信号，所 述放大电路和所述控制对象电路构成具有多个极点的反馈回路，所述半导体电路还具备所 述反馈回路中的相位补偿用的半导体电容元件，所述放大电路具有：输出支路，包括从第一 电流端子输出所述控制信号并且第二电流端子连接于电源电位的第一晶体管；以及包括共 源共栅电路的支路，所述支路与所述输出支路并联连接，所述共源共栅电路包括：具有第三 和第四电流端子的第二晶体管、以及具有第五和第六电流端子的第三晶体管，所述第四电 流端子和所述第五电流端子彼此连接，在所述第四和第五电流端子与所述控制对象电路之 间连接有受到镜像效应的所述半导体电容元件。
[0008] 此外，在本发明的半导体电路的一个方式中，所述输出支路还包括第四晶体管，所 述第四晶体管具有连接于所述第一晶体管的所述第一电流端子的第七电流端子和第八电 流端子，包括所述共源共栅电路的所述支路还包括第五晶体管，所述第五晶体管具有连接 于所述第二晶体管的所述第三电流端子的第九电流端子和第十电流端子，所述第四晶体管 的所述第八电流端子和所述第五晶体管的第十电流端子彼此连接。
[0009] 此外，在本发明的半导体电路的一个方式中，所述控制对象电路是驱动负载的驱 动器电路，所述放大电路控制所述驱动器电路的输出。
[0010] 此外，在本发明的半导体电路的一个方式中，所述驱动器电路具有用于控制该驱 动器电路的输出的电流源或电压源，所述放大电路将所述控制信号输出到所述电流源或者 所述电压源的控制端子。
[0011] 此外，在本发明的半导体电路的一个方式中，所述驱动器电路的输出是差分输出， 所述反馈信号是所述差分输出的一个输出电位、所述差分输出的另一个输出电位、或者所 述差分输出的中间电位。
[0012] 此外，在本发明的半导体电路的一个方式中，所述驱动器电路在该驱动器电路的 输出端子与所述电流源或者所述电压源之间还具备开关电路，所述半导体电容元件的一端 连接于所述电流源或者所述电压源的、所述开关电路侧的端子。
[0013] 此外，在本发明的半导体电路的一个方式中，所述驱动器电路具备： 由第一和第二输出端子构成的差分输出端子；高电位侧的第一和第二开关元件；以及 低电位侧的第三和第四开关元件，所述第一和第二开关元件的一端彼此连接，所述第三和 第四开关元件的一端彼此连接，所述第一和第三开关元件的另一端连接于所述第一输出端 子，所述第二和第四开关元件的另一端连接于所述第二输出端子。
[0014] 此外，本发明的放大电路的一个方式是具备上述的半导体电路的放大电路。
[0015] 发明效果 根据本发明的一个方式，能够扩展放大电路的输出范围并且使相位补偿用的半导体电 容元件的面积效率提高。
【附图说明】
[0016] 图1是示出半导体电路的结构的图。
[0017] 图2是示出第一比较对象电路的结构的图。
[0018] 图3是示出第一比较对象电路的结构的图。
[0019] 图4是示出驱动器电路内的各电位的关系的图。
[0020] 图5是示出第二比较对象电路的结构的图。
[0021] 图6是示出第三比较对象电路的结构的图。
[0022] 图7是示出第四比较对象电路的结构的图。
[0023] 图8是示出第四比较对象电路的运算放大器的结构的图。
[0024] 图9是示出第四比较对象电路的偏置电路的结构的图。
[0025] 图10是用于说明镜像效应的图。
[0026] 图11是示出第四比较对象电路的一部分的小信号等效电路的图。
[0027] 图12是示出半导体电路的一部分的结构的图。
[0028] 图13是示出半导体电路的一部分的结构的图。
[0029] 图14是示出半导体电路的放大电路的结构的图。
[0030] 图15是示出半导体电路的一部分的小信号等效电路的图。
[0031] 图16是示出半导体电路中的各种电位和各种电压的图。
[0032] 图17是示出半导体电路中的各种电位和各种电压的关系的图。
[0033] 图18是示出半导体电路的变形例的一部分的结构的图。
【具体实施方式】
[0034] 〈实施方式的半导体电路的概要〉 图1是示出实施方式的半导体电路1的结构的图。本实施方式的半导体电路1例如 是半导体集成电路，被收存于一个封装内。半导体电路1是在例如LVDS(low-voltage differentialsignaling:低电压差分信令）、mini_LVDS、VML(voltage-modelogic:电压 模式逻辑）等中使用的输出缓冲电路。
[0035] 如图1所示，半导体电路1具备偏置电路2、放大电路3、以及驱动器电路4。偏置 电路2生成在放大电路3中需要的各种偏置电位并输出。放大电路3输出控制驱动器电路 4的控制信号CS。驱动器电路4是对于放大电路3的控制对象电路，驱动负载。在放大电 路3的输入级输入来自驱动器电路4的反馈信号FS。放大电路3通过将控制信号CS提供 到驱动器电路4来控制驱动器电路4的输出。
[0036] 在本实施方式的半导体电路1中，放大电路3和驱动器电路4构成具有多个极点 的反馈回路。在半导体电路1设置有该反馈回路中的相位补偿用的电容元件CC。电容元件 CC是由M0S(metaloxidesemiconductor:金属氧化物半导体）晶体管等构成的半导体电 容元件。电容元件CC的一端和另一端分别连接于放大电路3和驱动器电路4。以后，将相 位补偿用的电容元件称为"相位补偿电容元件"。
[0037] 在以下，详细地说明了本实施方式的半导体电路1，但是，在这之前，关于与该半导 体电路1进行比较的比较对象电路进行说明。
[0038] 〈第一比较对象电路〉 图2是示出第一比较对象电路110的结构的图。如图2所示，第一比较对象电路110 具备作为放大电路的运算放大器300、驱动负载的驱动器电路400、以及相位补偿电容元件 CC1。如后述的那样，在第一比较对象电路110中，运算放大器300和驱动器电路400构成 具有多个极点的反馈回路。相位补偿电容元件CC1是该反馈回路中的相位补偿用的电容元 件。相位补偿电容元件CC1是由M0S(metaloxidesemiconductor)晶体管等构成的半导 体电容元件。
[0039] 向第一比较对象电路110提供第一电源电位VDD和比其小的第二电源电位VSS。 第一比较对象电路110将第一电源电位VDD和第二电源电位VSS作为电源来工作。第一电 源电位VDD例如是正的电位，第二电源电位VSS例如是接地电位（0V)。以后，将第一电源电 位VDD称为"正电源电位VDD"，将第二电源电位VSS称为"接地电位VSS"。
[0040] 运算放大器300将正电源电位VDD和接地电位VSS作为电源来工作。向运算放大 器300的负侧输入端子INN输入参考电位Vref。向运算放大器300的正侧输入端子INP输 入来自驱动器电路400的反馈电位Vfb。然后，从运算放大器300的输出端子OUT输出的控 制电位Vent输入到驱动器电路400。
[0041] 驱动器电路400将正电源电位VDD和接地电位VSS作为电源来工作。驱动器电路 400具备高电位侧的电流源CSU、低电位侧的电流源CSL、高电位侧的开关元件SWHL、SWHR、 低电位侧的开关元件SWLL、SWLR、以及电阻RTL、RTR。开关元件SWHL、SWHR、SWLL、SWLR的 每一个由例如M0S晶体管构成。
[0042] 高电位侧的电流源CSU的输入端子CSUi连接于正电源电位VDD，电流源CSU的输 出端子CSUo连接于开关元件SWHL、SWHR的一端。电流源CSU流出的电流Iss由来自运算 放大器300的控制电位Vent控制。向电流源CSU的控制端子CSUc输入控制电位Vent。当 控制电位Vent变小时电流Iss变大，当控制电位Vent变大时电流Iss变小。
[0043] 开关元件SWHL的另一端连接于电阻RTL的一端和开关元件SWLL的一端。开关元 件SWHR的另一端连接于电阻RTR的一端和开关元件SWLR的一端。电阻RTL的另一端和电 阻RTR的另一端彼此连接，进而连接于运算放大器300的正侧输入端子INP。因而，电阻RTL 和电阻RTR之间的节点的电位作为反馈电位Vfb而输入到运算放大器300的正侧输入端子 INP〇
[0044] 低电位侧的电流源CSL的输入端子CSLi连接于开关元件SWLL、SWLR的另一端。 电流源CSL的输出端子CSLo连接于接地电位VSS。电源Iss流向电流源CSL。
[0045] 驱动器电路400的输出成为差分输出。驱动器电路400的一个输出端子Txp连接 于彼此连接的开关元件SWHL的另一端、电阻RTL的一端和开关元件SWLL的一端。驱动器 电路400的另一个输出端子Txm连接于彼此连接的开关元件SWHR的另一端、开关元件SWLR 的一端和电阻RTR的一端。然后，在两个输出端子Txp、Txm之间连接有终端电阻Rterm。输 出端子Txp、Txm构成差分输出端子。
[0046] 终端电阻Rterm的电阻值rRterm、电阻RTL的电阻值rRTL、以及电阻RTR的电阻 值rRTR的关系为如以下的式子（1)~ (3)那样。
[0047] 电阻值rRterm为例如100Q，电阻值rRTL、rRTR为例如数kD~数十kD。
[0048] 在以上那样的结构的驱动器电路400中，通过外部的控制电路(未图示)，开关元件 SWHL、SWLR成为对而被控制，开关元件SWHR、SWLL成为对而被控制。具体而言，如图2所示， 在开关元件SWHL、SWLR-起被设定为开状态时，开关元件SWHR、SWLL-起被设定为关状态。 此外，在开关元件SWHR、SWLL-起被设定为开状态时，开关元件SWHL、SWLR-起被设定为关 状态。
[0049] 如图2所示，在开关元件SWHL、SWLR被设定为开状态并且开关元件SWHR、SWLL被 设定为关状态的状态下，电流源CSU流出的电流Iss按顺序通过开关元件SWHL、输出端子 Txp、终端电阻Rterm、输出端子Txm、开关元件SWLR而流到电流源CSL。由此，输出端子Txp 的电位变得比输出端子Txm的电位高，在输出端子Txp、Txm之间产生差分信号(差分电压)。 因而，从输出端子Txp、Txm输出差分信号。
[0050] 另一方面