200的 PM0S晶體管MP2和電流源CS2、以及運(yùn)算放大器300的PM0S晶體管MPLUMPLR構(gòu)成電流鏡 電路。PM0S晶體管MP2的柵極和漏極的電位作為偏置電位VrefPL從偏置輸出端子R0UT2 輸出。
[0121] 偏置輸出端子R0UT3連接于NM0S晶體管麗2的柵極和漏極。由偏置電路200的 NM0S晶體管麗2和電流源CS4、以及運(yùn)算放大器300的NM0S晶體管MNUUMNUR構(gòu)成電流鏡 電路。NM0S晶體管麗2的柵極和漏極的電位作為偏置電位VrefNU從偏置輸出端子R0UT3 輸出。
[0122] 偏置輸出端子R0UT4連接于NM0S晶體管麗1的柵極和漏極。由偏置電路200的 NM0S晶體管麗1和電流源CS3、以及運(yùn)算放大器300的NM0S晶體管MNTC構(gòu)成電流鏡電路。 NM0S晶體管MN1的柵極和漏極的電位作為偏置電位VrefTC從偏置輸出端子R0UT4輸出。
[0123] 在具有以上的結(jié)構(gòu)的第四比較對(duì)象電路140中，當(dāng)將存在于運(yùn)算放大器300的最 終級(jí)的分支的NM0S晶體管MNLR的漏極和源極間的電壓設(shè)為VdsNl時(shí)，相位補(bǔ)償電容元件 CC1的兩端的電壓Vpnee由以下的式子（28)表示。
[0124] 因而，上述的式子（8)能夠如以下的式子（29)那樣變形。 VH- ￥dsN1 >Vthcc ? ? (29)
[0125] 如式子（29)所示，第四比較對(duì)象電路140中的相位補(bǔ)償電容元件CC1的工作點(diǎn)與 上述的第一比較對(duì)象電路110不同（參考式子（26))，不受根據(jù)電流Iss而變化的控制電位 Vcont的影響。進(jìn)而，NM0S晶體管MNLR的漏極和源極間的電壓VdsNl不受電流Iss的影 響。因而，在使電流Iss變大時(shí)，式子（29)比式子（26)容易成立。因而，電流Iss難以受到 起因于相位補(bǔ)償電容元件CC1的工作點(diǎn)的限制。
[0126] 此外，如果是一般的設(shè)計(jì)手法，能夠簡(jiǎn)單地使電位VH比閾值Vthcc和電壓VdsNl 相加后的值大，因此，能夠簡(jiǎn)單地滿足式子（29)。
[0127] 進(jìn)而，在第四比較對(duì)象電路140中，相位補(bǔ)償電容元件CC1能夠受到鏡像效應(yīng)。因 而，相位補(bǔ)償電容元件CC1的有效的電容值增大，相位補(bǔ)償電容元件CC1的面積效率變得良 好。在以下關(guān)于該方面進(jìn)行說明。
[0128] 首先，使用圖10所示的源極接地放大電路150來說明鏡像效應(yīng)的概念。在圖10 所示的源極接地放大電路150中，NM0S晶體管MN10的源極連接于接地電位VSS。此外，在 NM0S晶體管匪10的柵極和漏極之間連接有電容元件CC10。然后，NM0S晶體管麗10的漏 極經(jīng)由輸出電阻R10連接于正電源電位VDD。
[0129] 在此，在關(guān)于包括電容元件的放大電路在用小信號(hào)等效電路來考慮它的情況下相 對(duì)于電容元件的一端中的電位變化而電容元件的另一端中的電位在反方向上增益倍變化 的情況下，電容元件能夠受到鏡像效應(yīng)。
[0130] 源極接地放大電路150中的輸入電位vl和輸出電位v2的關(guān)系由以下的式子（30) 表不。
[0131]gm表示NM0S晶體管麗10的跨導(dǎo)，rlO表示輸出電阻R10的電阻值，A10表示源極 接地放大電路150的增益的大小。
[0132] 施加于電容元件CC10的兩端的電壓vpn由以下的式子（31)表示。
[0133] 在A10 1的情況下，根據(jù)式子（31)，施加于電容元件CC10的兩端的電壓vpn被 做成輸入電位vl的增益A10倍。其結(jié)果是，能視為具有電容元件CC10的電容值的A10倍 的電容值的電容元件連接于源極接地放大電路150的輸入端子（NM0S晶體管MN10的柵極)。 也就是說，電容元件CC10受到鏡像效應(yīng)。
[0134] 接下來，關(guān)于第四比較對(duì)象電路140中的相位補(bǔ)償電容元件CC1受到的鏡像效應(yīng) 進(jìn)行說明。圖11是示出關(guān)于第四比較對(duì)象電路140的一部分的電路的小信號(hào)等效電路。
[0135] 如圖11所示，在小信號(hào)等效電路中，運(yùn)算放大器300的NM0S晶體管MNLR能夠視 為電流源CS20,運(yùn)算放大器300的PM0S晶體管MPUR、MPLR能夠視為等效電阻R20。此外， 在小信號(hào)等效電路中，運(yùn)算放大器300的NM0S晶體管MNUR的柵極能夠視為接地。然后，在 小信號(hào)等效電路中，驅(qū)動(dòng)器電路400中的、從電流源CSU的輸出端子CSUo到電流源CSL的 輸出端子CSLo的電路能夠視為等效電阻R21。
[0136] 因?yàn)槟軐M0S晶體管MNUR的柵極視為接地，所以關(guān)于在相位補(bǔ)償電容元件CC1 流動(dòng)的小信號(hào)電流icc，其全部在NM0S晶體管MNUR流動(dòng)。其結(jié)果是，根據(jù)等效電阻R20的 等效電阻值r20,由以下的式子（32)表示的小信號(hào)電位vent產(chǎn)生在NM0S晶體管MNUR的漏 極。
[0137] 構(gòu)成電流源CSU的PM0S晶體管MPCSU流出使小信號(hào)電位vent為其跨導(dǎo)gmCSU倍 而得到的小信號(hào)電流i20。小信號(hào)電流i20由以下的式子（33)表示。
[0138] 當(dāng)使等效電阻R21的電阻值為r21時(shí)，在電流源CSU的輸出端子CSUo產(chǎn)生由以下 的式子（34)表不的小信號(hào)電位vh。
[0139] 式子（34)中的A20表示驅(qū)動(dòng)器電路400的增益的大小，由以下的式子（35)表示。
[0140] 在此，柵極接地的NM0S晶體管MNUR的源極的小信號(hào)電位v20如以下的式子（36) 那樣能夠用NM0S晶體管MNUR的跨導(dǎo)gmMNUR的倒數(shù)和小信號(hào)電流ice的積來表示。
[0141] 因而，小信號(hào)電位vh能夠用以下的式子（37)表示。
[0142] 因而，施加于相位補(bǔ)償電容元件CC1的兩端的電壓vpn20由以下的式子（38)表示。
[0143] 根據(jù)式子（38)，在r20XgmMNUR=l時(shí)，相位補(bǔ)償電容元件CC1能夠受到與圖10中 的電容元件CC10受到的鏡像效應(yīng)同樣的鏡像效應(yīng)。也就是說，以成為r20XgmMNUR彡1的 方式調(diào)整NM0S晶體管MNUR的特性，由此，能夠視為具有相位補(bǔ)償電容元件CC1的電容值的 A20倍的電容值的電容元件連接于電流源CSU的控制端子CSUc。
[0144] 像這樣，在第四比較對(duì)象電路140中，電流Iss(振幅V0D)難以受到起因于相位補(bǔ) 償電容元件CC1的工作點(diǎn)的限制，并且相位補(bǔ)償電容元件CC1能夠受到鏡像效應(yīng)。
[0145] 然而，在輸出端子OUT和接地電位VSS之間存在由NM0S晶體管MNUR、MNLR構(gòu)成的 共源共柵電路，因此，有時(shí)不能使控制電位Vent的下限值的設(shè)定小到由電流源CSU的工作 點(diǎn)決定的下限值。
[0146] 當(dāng)將為了使NM0S晶體管MNLR在飽和區(qū)域工作而需要的漏極和源極間的電壓的大 小設(shè)為VdsNl_sat、將為了使NM0S晶體管MNUR在飽和區(qū)域工作而需要的漏極和源極間的 電壓的大小設(shè)為VdsN2_sat時(shí)，控制電位Vent如以下的式子（39)所示的那樣比VdsNl_sat 和VdsN2sat相加后的倌大。
[0147] 在此，決定電流源CSU的工作點(diǎn)的上述的式子（22)能夠變形為以下的式子（40)。 Vent>VH- |VthCSU| ? ? - (4 0)
[0148] 根據(jù)式子（39)、（40)，在以下的式子（41)成立的情況下，控制電位Vent的下限值 的設(shè)定起因于共源共柵電路的存在而被限制，而不能小到由電流源CSU的工作點(diǎn)決定的下 限值。
[0149] 因而，在第四比較對(duì)象電路140中，難以使電流Iss變大，其結(jié)果是，難以使輸出差 分信號(hào)的振幅V0D變大。
[0150] 像這樣，在第四比較對(duì)象電路140中，運(yùn)算放大器300的輸出級(jí)包括共源共柵電 路，因此，難以擴(kuò)展運(yùn)算放大器300的輸出范圍。
[0151] 于是，在本實(shí)施方式中，提供一種能夠容易地?cái)U(kuò)展運(yùn)算放大器等放大電路的輸出 范圍并且能夠提高相位補(bǔ)償電容元件的面積效率的半導(dǎo)體電路。
[0152]〈實(shí)施方式的半導(dǎo)體電路的詳細(xì)說明〉 圖12是示出本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電路1具備的驅(qū)動(dòng)器電路4和放大電路3的結(jié)構(gòu)的 圖。本實(shí)施方式的放大電路3例如是運(yùn)算放大器。以后，有時(shí)將放大電路3稱為"運(yùn)算放大 器3"。
[0153] 本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)器電路4具有與上述的驅(qū)動(dòng)器電路400相同的結(jié)構(gòu)。此外，本 實(shí)施方式的偏置電路2 (參考圖1)具有與上述的偏置電路200相同的結(jié)構(gòu)。在以下，關(guān)于 本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電路1，以與上述的第四比較對(duì)象電路140的不同之處為中心進(jìn)行說 明。
[0154] 相位補(bǔ)償電容元件CC的一端連接于電流源CSU的輸出端子CSUo。此外，相位補(bǔ)償 電容元件CC的另一端連接于運(yùn)算放大器3具有的反饋端子FP。從驅(qū)動(dòng)器電路4反饋到運(yùn) 算放大器3的反饋電位FB是圖1中的反饋信號(hào)FS，從運(yùn)算放大器3輸出的控制電位Vent 是圖1中的控制信號(hào)CS。
[0155] 圖13與圖3同樣地是示出用NM0S晶體管MNCC構(gòu)成相位補(bǔ)償電容元件CC、用PM0S 晶體管MPCSU構(gòu)成電流源CSU、用NM0S晶體管MNCSL構(gòu)成電流源CSL的情況下的驅(qū)動(dòng)器電 路4和放大電路3的結(jié)構(gòu)的圖。
[0156] 如圖13所示，構(gòu)成相位補(bǔ)償電容元件CC的NM0S晶體管MNCC的柵極連接于電流 源CSU的輸出端子CSUo。然后，NM0S晶體管MNCC的漏極和源極彼此連接，并且連接于運(yùn)算 放大器3的反饋端子FP。
[0157] 圖14是示出本實(shí)施方式的運(yùn)算放大器3的結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施方式的運(yùn)算放大器3 為在圖8所示的運(yùn)算放大器300中追加了PM0S晶體管MPLL2、MPLR2和NM0S晶體管MNLL2、 MNLR2的運(yùn)算放大器。在以下，關(guān)于運(yùn)算放大器3,以與運(yùn)算放大器300的不同之處為中心 進(jìn)行說明。
[0158]PM0S晶體管MPLL2、MPLR2的源極分別與輸入級(jí)的NM0S晶體管MNINP、MNINN的漏 極連接。PM0S晶體管MPLL2、MPLR2的柵極彼此連接，并且與PM0S晶體管MPLL、MPLR的柵 極連接。PM0S晶體管MPLL2、MPLR2的漏極分別與NM0S晶體管MNLL2、MNLR2的漏極連接。 NM0S晶體管MNLL2、MNLR2的源極與接地電位VSS連接。NM0S晶體管MNLL2、MNLR2的柵極 彼此連接并且與NM0S晶體管MNLL、MNLR的柵極連接。
[0159] 在本實(shí)施方式的運(yùn)算放大器3中，與上述的運(yùn)算放大器300不同，輸出端子OUT連 接于PM0S晶體管MPLR2和NM0S晶體管MNLR2的漏極。因而，PM0S晶體管MPLR2和NM0S晶 體管MNLR2的漏極的電位作為控制電位Vent從輸出端子OUT輸出。
[0160] 此外，在本實(shí)施方式的運(yùn)算放大器3中，與運(yùn)算放大器300同樣地，反饋端子FP連 接于NMOS晶體管MNUR的源極和NMOS晶體管MNLR的漏極。因而，相位補(bǔ)償電容元件CC的 一端連接于NM0S晶體管MNUR的源極和NM0S晶體管MNLR的漏極。
[0161] 如能夠從以上的說明理解的那樣，在本實(shí)施方式的運(yùn)算放大器3中，相對(duì)于輸出 控制電位Vent的輸出分支BR0而并聯(lián)連接有反饋端子FP被連接的相位補(bǔ)償用分支BRC。 在相位補(bǔ)償用分支BRC中包括由NM0S晶體管MNUR、MNLR構(gòu)成的共源共柵電路。
[0162] 在本實(shí)施方式的半導(dǎo)體電路1中，與第四比較對(duì)象電路140同樣地，相位補(bǔ)償電容 元件CC的一端不是連接于輸出端子OUT而是連接于NM0S晶體管MNUR的源極和NM0S晶體 管MNLR的漏極。因而，與第四比較對(duì)象電路140同樣地，電流Iss(振幅V0D)難以受到起 因于相位補(bǔ)償電容元件CC的工作點(diǎn)的限制。