JPH0284761A - 基準電圧発生回路 - Google Patents

基準電圧発生回路

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JPH0284761A
JPH0284761A JP63237720A JP23772088A JPH0284761A JP H0284761 A JPH0284761 A JP H0284761A JP 63237720 A JP63237720 A JP 63237720A JP 23772088 A JP23772088 A JP 23772088A JP H0284761 A JPH0284761 A JP H0284761A
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JP
Japan
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misfet
power supply
voltage
reference voltage
misfets
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Application number
JP63237720A
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English (en)
Inventor
Tadahide Takada
高田 正日出
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路の内部電源リミッタ回路用基準
電圧発生回路に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体集積回路は使用する電界効果トランジスタ
(以下、MISFETという)のデバイスサイズを微細
化することにより集積度を上げ、超LSIや超々LSI
のチップを実現しており、例えば半導体メモリの分野で
は、16MビットのダイナミックRAM (DRAM)
が既に試作されている。
このような大容量DRAMはチップサイズを既存のメモ
リと同レベルに維持する必要があるため、1μm以下の
ゲート長のMISFETが使用される。しかし、このM
ISFETのゲート長が1μm以下になると、従来の電
源電圧5Vで動作させた場合はホットキャリア等により
MISFETの特性劣化が生じ易くなるので、集積回路
の長期的な信頼性を確保するためには5V以下の低電圧
で動作させることが必要になる。他方、電源電圧に関し
ては、既存システムとの互換性の面から5■電源を用い
るのが有利であるため、チップの内部に低電圧源となる
電源電圧変換回路を内蔵させ、しかも、チップの外部電
源電圧は5Vにし、かつ内部動作電圧は5■以下の電圧
にして用いるのが最も有利になる。
この電源電圧変換回路は、基準電圧発生回路と差動増幅
器と大電流供給用トランジスタとから構成され、内部電
源線には外部電源電圧VCCから降圧された基準電圧発
生回路の出力電圧が印加されるようになっている。例え
ば、外部電源電圧が5Vで、基準電圧発生回路の出力電
圧が3.3Vの時には、内部電源線には3.3■の電圧
が供給される。つまり、内部電源線の電圧は基準電圧発
生回路の出力電圧と同じ電圧に設定されるため、基準電
圧発生回路の出力特性が所望の電源電圧変換特性を満足
する必要がある。
一般に、短チャネルMISFETを信頼性良く動作させ
る電源電圧変換特性としては、第3図に示す実線Aのよ
うに、3〜4v以上の外部電源電圧に対して3〜4vの
一定電圧が内部電源電圧として与えられる関係が望まし
い。
この電源電圧変換特性を与える基準電圧発生回路の例と
しては、雑誌「アイ・イー・イー・イー・ジャーナル・
オブ・ソリッドステート・サーキッツ(IEEE JO
URNAL OF 5OLID−8TATE CIRC
UITS) J 、 SC−19巻、第5号、第634
〜640頁(1984年10月発行)所載の堀氏らの論
文「高S/N比設計による実験的1MビットD RA 
M (An Experimenta! IMbit 
DRAM Ba5edon High S/N Des
ign ) Jが知られている。
第4図はこの論文に紹介された基準電圧発生回路の説明
をする回路図である。第4図でかかる基準電圧発生回路
は高抵抗素子1とゲートとドレインが共通接続されたN
型MISFET2,3.4が直列に接続された回路構成
となる。この回路で、高抵抗素子1の抵抗値Rの逆数(
1/R)に比べて、N型MISFETのコンダクタンス
をはるかに大きくなるように設定すると、出力端子N1
の電圧はMISFETの閾値電圧Vthのほぼ3倍の一
定電圧が電源電圧VCCにかかわらず出力されるように
なるので、この基準電圧発生回路の出力電圧は電源電圧
VCCに対して第3図のような特性を実現することがで
きる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが従来の基準電圧発生回路をPfi基板の半導体
チップの上に作った場合には、N型MISFET2,3
.4の基板が一定電圧に共通バイアスされる。この時、
内部端子N3の電圧がVt、1.となり°、MISFE
T3のソースである端子N3の電圧はM I 5FET
4のソースである接地電圧(OV)より高いため、基板
バイアス効果によってMI 5FET3(7)閾値電圧
が■thより高<Vth十αとなる。この結果、内部端
子N2の電圧は2Vih十αとなる。MISFET2の
ソースである端子N2の電圧はMISFET3.4のソ
ース電圧より高くなるなめ、更に大きな基板バイアス効
果によってMISFET2の閾値電圧は■。十β(但し
、β〉α)となる。この結果、出力端子N1の電圧はB
Vih十α十βとなる。
従って、第4図の基準電圧発生回路では、出力電圧であ
る基準電圧がMISFETの閾値電圧Vt1と基板バイ
アス効果による変化分α及びβの3要素で決定されるた
め、集積回路の製造時におけるプロセスが変動した場合
、設計時に見積った基準電圧よりも大幅にずれた電圧が
出力される危険があった。従って、基準電圧発生回路と
しては製造プロセスの変動にかかわらず、設計された基
準電圧を正確に出力する回路が望まれている。
本発明の目的は、このような問題を解決し、製造プロセ
スの変動にできるだけ影響されず設計した基準電圧を発
生し得る基準電圧発生回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の基準電圧発生回路の構成は、第1の電源端子と
第2の電源端子との間に、高抵抗素子と、ゲートとドレ
インが共通接続され、かつ基板とソースも共通接続され
た複数のMISFETとをそれぞれ直列接続し、この直
列接続が、前記高抵抗素子と前記MISFETのうちの
第1のMISFETのドレインとを第1の接続点とし、
この第1のMISFETのソースと第2のMISFET
のドレインとを第2の接続点とするように順次接続した
ことを特徴とする。
〔作用〕
本発明の基準電圧発生回路の構成によれば、直列接続さ
れたMISFETの基板とソースが共通接続されている
ため、高抵抗素子の抵抗値の逆数に比べてMISFET
のコンダクタンスをはるかに大きくした場合、出力端子
の電圧は第2の電源電圧に各MISFETの閾値電圧v
tbを加えた電圧値となり、従来例のような基板バイア
ス効果による閾値電圧の変化がなくなり、設計した基準
電圧を製造プロセスの変動に大きく影響されずに発生さ
せることが出来る。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の第1の実施例を説明する基準電圧発生
回路の回路図である。第1図に示すように、この基準電
圧発生回路は電源端子■ccと接地端子との間に高抵抗
素子1とN型MISFET2.3.4とが直列に接続さ
れ、しがち、各N型M I 5FE72〜4はすべてゲ
ートとドレイン及び基板とソースがそれぞれ共通接続さ
れている。従って、MISFET2,3.477):7
ンダクタンスを高抵抗素子1の抵抗値の逆数よりも十分
に大きくすることにより、出力端子1oにはMISFE
T2〜4の閾値電圧VH,の和の電圧が電源電圧Vcc
にかかわらず出力される。
コノ実施例では、各MISFE72,3.4がすべて基
板とソースを短絡した回路構成であるため、第4図の従
来例のように出力電圧が基板バイアス効果によって変化
することがなく、基板とソースを短絡した場合のMIS
FETの閾値゛電圧Vthを用いて、内部端子Nl、N
2.N3の電圧はそれぞれ3 V ib、 2 V i
hとなる。つまり、端子N1の出力電圧は電源電圧VC
Cが3Vthより高い場合、電源電圧vccの変動にが
がわらず3Vthの一定電圧となる。この基準電圧発生
回路では、各MISFETの基板電圧がそれぞれ異なる
なめ、すべてのMISFETを共通の基板の上に作るこ
とができない。
そのためこの基準電圧発生回路を形成する一つの方法と
しては、W型基板の上に各MISFET用のPウェルを
作り、その上にN型MISFETを作ってそれぞれPウ
ェルとMISFETのソース電極を短絡することによっ
て実現できる。
第2図は本発明の第2の実施例の基準電圧発生回路の回
路図である。本実施例は第1におけるN型MISFET
2〜4をP型MISFET2’〜4′にかえた回路構成
で、各MISFET2’〜4′のゲートとドレイン及び
基板とソースを共通接続する方法は第1の実施例と同じ
である。
本実施例の基準電圧発生回路においても゛、高抵抗素子
1の抵抗値を大きくすることにより、P型MI 5FE
T2’ 〜4’ の閾値電圧VHを用いて3Vthの一
定電圧の出力電圧が得られる。この場合にも、MISF
ETの基板とソースが短絡されているので、出力電圧が
基板バイアス効果によって3Vthから変動することは
ない。
第2図の基準電圧発生回路の作り方としては、P型基板
の各MISFET用のnウェルを作り、その上にP型M
ISFETを作ってそれぞれにnウェルとMISFET
のソース電極を短絡することによって実現できる。一般
に大容量DRAMチップではP型基板が用いられるため
、第2の実施例の方が適合しやすい。
なお、各実施例において、高抵抗素子1はコンダクタン
スの小さい素子であれば抵抗に限らず、トランジスタで
あってもよい、また、直列に接続されるMISFETの
個数も3個に限定されることはなく、基準電圧の値に応
じて必要な個数を直列接続できる。更に、直列接続する
MISFETの閾値電圧Vthをすべて同じ値にする必
要はなく、互いに異なるVthを用いても良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の基準電圧発生回路は、直
列接続されたMISFETの基板とソースがそれぞれ共
通接続されているため、直列接続されたMISFETの
閾値電圧VHをそれぞれ加えた電圧が基準電圧として出
力され、従来例のような基板バイアス効果による閾値電
圧の変化によって出力電圧が変動することがない、しか
も、設計した基準電圧が基板とソースを短絡したMIS
FETの閾値電圧V11.で決定されるため、製造プロ
セスの変動に大きく影響されず基準電圧を得ることがで
き、実用に際して極めて有用な内部電源リミッタ回路用
基準電圧発生回路を実現することができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1及び第2の実施例の基
準電圧発生回路の回路図、第3図は理想的な内部電源リ
ミッタ回路の電源電圧変換特性図、第4図は従来例の基
準電圧発生回路の回路図である。 1・・・高抵抗素子、2,3.4・・・N型MISFE
T、2’、3’、4’・・・P型MISFET、10・
・・出力端子、Nl、N2.N3・・・内部接点、Vc
c・・・電源端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1の電源端子と第2の電源端子との間に、高抵抗素子
    と、ゲートとドレインが共通接続され、かつ基板とソー
    スも共通接続された複数のMISFETとをそれぞれ直
    列接続し、この直列接続が、前記高抵抗素子と前記MI
    SFETのうちの第1のMISFETのドレインとを第
    1の接続点とし、この第1のMISFETのソースと第
    2のMISFETのドレインとを第2の接続点とするよ
    うに順次接続したことを特徴とする基準電圧発生回路。
JP63237720A 1988-09-21 1988-09-21 基準電圧発生回路 Pending JPH0284761A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150188A (en) * 1989-11-30 1992-09-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Reference voltage generating circuit device
US5182468A (en) * 1989-02-13 1993-01-26 Ibm Corporation Current limiting clamp circuit
US5677643A (en) * 1994-02-17 1997-10-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Potential detecting circuit which suppresses the adverse effects and eliminates dependency of detected potential on power supply potential
JP2008168683A (ja) * 2007-01-09 2008-07-24 Yanmar Co Ltd 管理作業機
WO2014080668A1 (ja) * 2012-11-21 2014-05-30 株式会社村田製作所 高周波増幅回路

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