半導體電路和放大電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及放大電路。
【背景技術】
[0002] 如專利文獻1~3所記載的那樣，關于運算放大器等放大電路提出了各種技術。
[0003] 現有技術文獻 專利文獻 專利文獻1 :日本特開2008-228029號公報； 專利文獻2 :日本特開2009-246780號公報； 專利文獻3 :日本特開2009-246985號公報。
【發明內容】
[0004] 發明要解決的課題 如專利文獻1~3所記載的那樣，有時相位補償用的電容元件連接于放大電路。關于相 位補償用的電容元件，期望其面積效率良好。
[0005] 另一方面，期望放大電路的輸出范圍廣。
[0006] 于是，本發明鑒于上述的方面而完成，其目的在于提供一種能夠容易地擴展放大 電路的輸出范圍并且能夠使相位補償用的電容元件的面積效率提高的技術。
[0007] 用于解決課題的方案 為了解決上述課題，本發明的半導體電路的一個方式具備：控制對象電路；以及放大 電路，輸出控制所述控制對象電路的控制信號，輸入來自所述控制對象電路的反饋信號，所 述放大電路和所述控制對象電路構成具有多個極點的反饋回路，所述半導體電路還具備所 述反饋回路中的相位補償用的半導體電容元件，所述放大電路具有：輸出支路，包括從第一 電流端子輸出所述控制信號并且第二電流端子連接于電源電位的第一晶體管；以及包括共 源共柵電路的支路，所述支路與所述輸出支路并聯連接，所述共源共柵電路包括：具有第三 和第四電流端子的第二晶體管、以及具有第五和第六電流端子的第三晶體管，所述第四電 流端子和所述第五電流端子彼此連接，在所述第四和第五電流端子與所述控制對象電路之 間連接有受到鏡像效應的所述半導體電容元件。
[0008] 此外，在本發明的半導體電路的一個方式中，所述輸出支路還包括第四晶體管，所 述第四晶體管具有連接于所述第一晶體管的所述第一電流端子的第七電流端子和第八電 流端子，包括所述共源共柵電路的所述支路還包括第五晶體管，所述第五晶體管具有連接 于所述第二晶體管的所述第三電流端子的第九電流端子和第十電流端子，所述第四晶體管 的所述第八電流端子和所述第五晶體管的第十電流端子彼此連接。
[0009] 此外，在本發明的半導體電路的一個方式中，所述控制對象電路是驅動負載的驅 動器電路，所述放大電路控制所述驅動器電路的輸出。
[0010] 此外，在本發明的半導體電路的一個方式中，所述驅動器電路具有用于控制該驅 動器電路的輸出的電流源或電壓源，所述放大電路將所述控制信號輸出到所述電流源或者 所述電壓源的控制端子。
[0011] 此外，在本發明的半導體電路的一個方式中，所述驅動器電路的輸出是差分輸出， 所述反饋信號是所述差分輸出的一個輸出電位、所述差分輸出的另一個輸出電位、或者所 述差分輸出的中間電位。
[0012] 此外，在本發明的半導體電路的一個方式中，所述驅動器電路在該驅動器電路的 輸出端子與所述電流源或者所述電壓源之間還具備開關電路，所述半導體電容元件的一端 連接于所述電流源或者所述電壓源的、所述開關電路側的端子。
[0013] 此外，在本發明的半導體電路的一個方式中，所述驅動器電路具備： 由第一和第二輸出端子構成的差分輸出端子；高電位側的第一和第二開關元件；以及 低電位側的第三和第四開關元件，所述第一和第二開關元件的一端彼此連接，所述第三和 第四開關元件的一端彼此連接，所述第一和第三開關元件的另一端連接于所述第一輸出端 子，所述第二和第四開關元件的另一端連接于所述第二輸出端子。
[0014] 此外，本發明的放大電路的一個方式是具備上述的半導體電路的放大電路。
[0015] 發明效果 根據本發明的一個方式，能夠擴展放大電路的輸出范圍并且使相位補償用的半導體電 容元件的面積效率提高。
【附圖說明】
[0016] 圖1是示出半導體電路的結構的圖。
[0017] 圖2是示出第一比較對象電路的結構的圖。
[0018] 圖3是示出第一比較對象電路的結構的圖。
[0019] 圖4是示出驅動器電路內的各電位的關系的圖。
[0020] 圖5是示出第二比較對象電路的結構的圖。
[0021] 圖6是示出第三比較對象電路的結構的圖。
[0022] 圖7是示出第四比較對象電路的結構的圖。
[0023] 圖8是示出第四比較對象電路的運算放大器的結構的圖。
[0024] 圖9是示出第四比較對象電路的偏置電路的結構的圖。
[0025] 圖10是用于說明鏡像效應的圖。
[0026] 圖11是示出第四比較對象電路的一部分的小信號等效電路的圖。
[0027] 圖12是示出半導體電路的一部分的結構的圖。
[0028] 圖13是示出半導體電路的一部分的結構的圖。
[0029] 圖14是示出半導體電路的放大電路的結構的圖。
[0030] 圖15是示出半導體電路的一部分的小信號等效電路的圖。
[0031] 圖16是示出半導體電路中的各種電位和各種電壓的圖。
[0032] 圖17是示出半導體電路中的各種電位和各種電壓的關系的圖。
[0033] 圖18是示出半導體電路的變形例的一部分的結構的圖。
【具體實施方式】
[0034] 〈實施方式的半導體電路的概要〉 圖1是示出實施方式的半導體電路1的結構的圖。本實施方式的半導體電路1例如 是半導體集成電路，被收存于一個封裝內。半導體電路1是在例如LVDS(low-voltage differentialsignaling:低電壓差分信令）、mini_LVDS、VML(voltage-modelogic:電壓 模式邏輯）等中使用的輸出緩沖電路。
[0035] 如圖1所示，半導體電路1具備偏置電路2、放大電路3、以及驅動器電路4。偏置 電路2生成在放大電路3中需要的各種偏置電位并輸出。放大電路3輸出控制驅動器電路 4的控制信號CS。驅動器電路4是對于放大電路3的控制對象電路，驅動負載。在放大電 路3的輸入級輸入來自驅動器電路4的反饋信號FS。放大電路3通過將控制信號CS提供 到驅動器電路4來控制驅動器電路4的輸出。
[0036] 在本實施方式的半導體電路1中，放大電路3和驅動器電路4構成具有多個極點 的反饋回路。在半導體電路1設置有該反饋回路中的相位補償用的電容元件CC。電容元件 CC是由M0S(metaloxidesemiconductor:金屬氧化物半導體）晶體管等構成的半導體電 容元件。電容元件CC的一端和另一端分別連接于放大電路3和驅動器電路4。以后，將相 位補償用的電容元件稱為"相位補償電容元件"。
[0037] 在以下，詳細地說明了本實施方式的半導體電路1，但是，在這之前，關于與該半導 體電路1進行比較的比較對象電路進行說明。
[0038] 〈第一比較對象電路〉 圖2是示出第一比較對象電路110的結構的圖。如圖2所示，第一比較對象電路110 具備作為放大電路的運算放大器300、驅動負載的驅動器電路400、以及相位補償電容元件 CC1。如后述的那樣，在第一比較對象電路110中，運算放大器300和驅動器電路400構成 具有多個極點的反饋回路。相位補償電容元件CC1是該反饋回路中的相位補償用的電容元 件。相位補償電容元件CC1是由M0S(metaloxidesemiconductor)晶體管等構成的半導 體電容元件。
[0039] 向第一比較對象電路110提供第一電源電位VDD和比其小的第二電源電位VSS。 第一比較對象電路110將第一電源電位VDD和第二電源電位VSS作為電源來工作。第一電 源電位VDD例如是正的電位，第二電源電位VSS例如是接地電位（0V)。以后，將第一電源電 位VDD稱為"正電源電位VDD"，將第二電源電位VSS稱為"接地電位VSS"。
[0040] 運算放大器300將正電源電位VDD和接地電位VSS作為電源來工作。向運算放大 器300的負側輸入端子INN輸入參考電位Vref。向運算放大器300的正側輸入端子INP輸 入來自驅動器電路400的反饋電位Vfb。然后，從運算放大器300的輸出端子OUT輸出的控 制電位Vent輸入到驅動器電路400。
[0041] 驅動器電路400將正電源電位VDD和接地電位VSS作為電源來工作。驅動器電路 400具備高電位側的電流源CSU、低電位側的電流源CSL、高電位側的開關元件SWHL、SWHR、 低電位側的開關元件SWLL、SWLR、以及電阻RTL、RTR。開關元件SWHL、SWHR、SWLL、SWLR的 每一個由例如M0S晶體管構成。
[0042] 高電位側的電流源CSU的輸入端子CSUi連接于正電源電位VDD，電流源CSU的輸 出端子CSUo連接于開關元件SWHL、SWHR的一端。電流源CSU流出的電流Iss由來自運算 放大器300的控制電位Vent控制。向電流源CSU的控制端子CSUc輸入控制電位Vent。當 控制電位Vent變小時電流Iss變大，當控制電位Vent變大時電流Iss變小。
[0043] 開關元件SWHL的另一端連接于電阻RTL的一端和開關元件SWLL的一端。開關元 件SWHR的另一端連接于電阻RTR的一端和開關元件SWLR的一端。電阻RTL的另一端和電 阻RTR的另一端彼此連接，進而連接于運算放大器300的正側輸入端子INP。因而，電阻RTL 和電阻RTR之間的節點的電位作為反饋電位Vfb而輸入到運算放大器300的正側輸入端子 INP〇
[0044] 低電位側的電流源CSL的輸入端子CSLi連接于開關元件SWLL、SWLR的另一端。 電流源CSL的輸出端子CSLo連接于接地電位VSS。電源Iss流向電流源CSL。
[0045] 驅動器電路400的輸出成為差分輸出。驅動器電路400的一個輸出端子Txp連接 于彼此連接的開關元件SWHL的另一端、電阻RTL的一端和開關元件SWLL的一端。驅動器 電路400的另一個輸出端子Txm連接于彼此連接的開關元件SWHR的另一端、開關元件SWLR 的一端和電阻RTR的一端。然后，在兩個輸出端子Txp、Txm之間連接有終端電阻Rterm。輸 出端子Txp、Txm構成差分輸出端子。
[0046] 終端電阻Rterm的電阻值rRterm、電阻RTL的電阻值rRTL、以及電阻RTR的電阻 值rRTR的關系為如以下的式子（1)~ (3)那樣。
[0047] 電阻值rRterm為例如100Q，電阻值rRTL、rRTR為例如數kD~數十kD。
[0048] 在以上那樣的結構的驅動器電路400中，通過外部的控制電路(未圖示)，開關元件 SWHL、SWLR成為對而被控制，開關元件SWHR、SWLL成為對而被控制。具體而言，如圖2所示， 在開關元件SWHL、SWLR-起被設定為開狀態時，開關元件SWHR、SWLL-起被設定為關狀態。 此外，在開關元件SWHR、SWLL-起被設定為開狀態時，開關元件SWHL、SWLR-起被設定為關 狀態。
[0049] 如圖2所示，在開關元件SWHL、SWLR被設定為開狀態并且開關元件SWHR、SWLL被 設定為關狀態的狀態下，電流源CSU流出的電流Iss按順序通過開關元件SWHL、輸出端子 Txp、終端電阻Rterm、輸出端子Txm、開關元件SWLR而流到電流源CSL。由此，輸出端子Txp 的電位變得比輸出端子Txm的電位高，在輸出端子Txp、Txm之間產生差分信號(差分電壓)。 因而，從輸出端子Txp、Txm輸出差分信號。
[0050] 另一方面