JP2003273672A - 差動増幅回路 - Google Patents
差動増幅回路Info
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Abstract
に動作する差動増幅回路を提供する。 【解決手段】 定電流源のPチャネル型トランジスタ
1、2と、差動入力の電圧Vin−、Vin+がゲート
に印加されるPチャネル型トランジスタ3、4と、負荷
のNチャネル型トランジスタ5、6と、出力段のNチャ
ネル型トランジスタ7とから差動増幅回路が構成されて
いる。ここで、Nチャネル型トランジスタ5〜7として
低耐圧トランジスタが用いられている。また、Nチャネ
ル型トランジスタ5〜7に印加される電圧を緩和するた
めにNチャネル型トランジスタ8、9が設けられてい
る。
Description
する。
がある。この回路は2つの入力信号の電位差を増幅して
出力するものである。従来の差動増幅回路の回路例を図
2に示す。差動増幅回路は、定電流源を構成するPチャ
ネル型トランジスタ1、2と、差動入力の電圧Vin
−、Vin+がゲートに印加されるPチャネル型トラン
ジスタ3、4と、負荷のNチャネル型トランジスタ5、
6と、出力段のNチャネル型トランジスタ7とを有して
構成されている。
は、電源電圧VDDの電源端子に接続され、互いのゲー
トには最適なバイアス電圧Vbが印加され、そのバイア
ス電圧Vbに応じた定電流I1、I2がトランジスタ
1、2に流れる。
加されるPチャネル型トランジスタ3、4は、互いのソ
ースがトランジスタ1のドレインに接続され、その電位
差に応じた電流I3、I4が流れる。
は、カレントミラー接続され、それぞれのドレインがP
チャネル型トランジスタ3、4のドレインに接続されて
いる。そして、Nチャネル型トランジスタ5、6には等
しい定電流が流れる。
ドレインがPチャネル型トランジスタ2のドレインに接
続され、Pチャネル型トランジスタ4のドレインがゲー
トに接続されており、Pチャネル型トランジスタ4に流
れる電流に応じたゲート電圧Vdを増幅した電圧Voを
ドレインから出力する。
Vin+が入力電圧Vin−と等しい場合には、Pチャ
ネル型トランジスタ3、4に流れる電流I3、I4は等
しい(I3=I4)。しかし、入力電圧Vin+が入力
電圧Vin−よりも高い場合(Vin+>Vin−)に
は、Pチャネル型トランジスタ3に流れる電流I3は増
加し、Pチャネル型トランジスタ4に流れる電流I4は
減少する(I3>I4)。このため、Nチャネル型トラ
ンジスタ7のゲート電圧Vdは低下し、出力電圧Voは
上昇する。また、入力電圧Vin+が入力電圧Vin−
よりも低い場合(Vin−>Vin+)には、Pチャネ
ル型トランジスタ3に流れる電流I3は減少し、Pチャ
ネル型トランジスタ4に流れる電流I4は増加する(I
4>I3)。このため、Nチャネル型トランジスタ7の
ゲート電圧Vdは上昇し、出力電圧Voは低下する。
in+と入力電圧Vin−の電位差を増幅し、出力端子
から出力電圧Voを出力する。
は、同一チップ上に形成され、差動増幅回路を構成する
Pチャネル型トランジスタ1〜4とNチャネル型トラン
ジスタ5〜7の閾値電圧Vtには、製造上のばらつきが
生じる。そして、製造ばらつきでPチャネル型トランジ
スタ1〜4の閾値電圧Vtが低く、Nチャネル型トラン
ジスタ5〜7の閾値電圧Vtが高くなると、電源電圧V
DD、入力電圧Vin+、Vin−が低電圧の場合、P
チャネル型トランジスタ3、4に流れる電流I3、I4
の変化量が小さくなる。このため、Nチャネル型トラン
ジスタ7のゲート電圧Vdの変動幅が小さくなり、Nチ
ャネル型トランジスタ7が正常にスイッチング動作しな
くなるという問題がある。
圧、差動入力の電圧が低電圧でも正常に動作する差動増
幅回路を提供することを目的とする。
め、請求項1に記載の発明では、第1、第2の入力電圧
(Vin−、Vin+)がゲートにそれぞれ印加される
第1、第2のPチャネル型トランジスタ(3、4)と、
第1、第2のPチャネル型トランジスタ(3、4)に接
続され、カレントミラー接続された第1、第2のNチャ
ネル型トランジスタ(5、6)と、第2のPチャネル型
トランジスタ(4)に流れる電流(I4)に応じた電圧
がゲート電圧として印加される出力段のNチャネル型ト
ランジスタ(7)と、第1、第2のPチャネル型トラン
ジスタ(3、4)に定電流(I1)を供給する定電流回
路(1)とを備え、第1、第2の入力電圧の電位差に応
じた電圧(Vo)を出力段のNチャネル型トランジスタ
(7)から出力するように構成された差動増幅回路にお
いて、第1、第2のNチャネル型トランジスタ(5、
6)および出力段のNチャネル型トランジスタ(7)と
して低耐圧トランジスタを用いたことを特徴としてい
る。
作するように閾値電圧が低くなっているので、電源電
圧、差動入力の電圧が低電圧の場合でも、第1、第2の
Pチャネル型トランジスタ(3、4)に流れる電流(I
3、I4)の変化量を大きくすることができ、出力段の
Nチャネル型トランジスタ(7)を正常にスイッチング
動作させて出力電圧(Vo)をより確実に制御すること
ができる。
1、第2の電圧緩和用トランジスタ(8、9)を備える
ようにすれば、電源電圧が高電圧になったときでも低耐
圧トランジスタ(5〜7)の動作を正常に行わせること
ができる。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
動増幅回路の構成を図1に示す。なお、図2に示すもの
と同一部分には、同一符号を付して説明を省略し、以下
異なる部分についてのみ説明する。
スタ5〜7として低耐圧トランジスタが用いられてい
る。低耐圧トランジスタは、2.5V、3.3V等の低
電源電圧において動作するように最適化されたもので、
低電源電圧でも動作するように閾値電圧Vtが低く、ド
レイン−ソース間抵抗も小さくなっている。Pチャネル
型トランジスタ1〜4としては、耐圧が5Vのものが用
いられている。なお、耐圧が5Vのトランジスタの閾値
電圧Vtは、1.05V程度であるのに対し、耐圧が
3.3Vのトランジスタの閾値電圧Vtは、0.55V
程度である。
タ5、6の闘値電圧Vtを低くすることにより、電源電
圧VDD、入力電圧Vin+、Vin−が低電圧の場合
でもPチャネル型トランジスタ3、4に流れる電流I
3、I4の変化量を大きくすることができる。また、出
力段のNチャネル型トランジスタ7の闘値電圧Vtを低
くすることにより、出力段のNチャネル型トランジスタ
7を正常にスイッチング動作させて出力電圧Voをより
確実に制御することができる。
ンジスタ1〜4の闘値電圧Vtが低く、Nチャネル型ト
ランジスタ5〜7の閾値電圧Vtが高くなった場合で
も、出力段のNチャネル型トランジスタ7を動作させる
ことができ、より大きな製造ばらつきでも出力電圧Vo
を制御することができる。
して低耐圧トランジスタを用いた場合、電源電圧VDD
が高電圧になったときの耐圧が問題となる場合がある。
そこで、この実施形態では、Nチャネル型トランジスタ
5〜7に印加される電圧を緩和するためにNチャネル型
トランジスタ8、9が設けられている。
ドレインに、Nチャネル型トランジスタ8のゲートとド
レインが接続され、カレントミラー接続されたNチャネ
ル型トランジスタ3、4のゲートに、Nチャネル型トラ
ンジスタ8のソースが接続されている。また、Pチャネ
ル型トランジスタ2のドレインに、Nチャネル型トラン
ジスタ9のドレインが接続され、Nチャネル型トランジ
スタ7のドレインにNチャネル型トランジスタ9のドレ
インが接続されている。なお、Nチャネル型トランジス
タ9のゲートには、抵抗10、11によって電源電圧V
DDを分圧した分圧電圧が印加される。
高電圧になり、Nチャネル型トランジスタ6のドレイン
電圧が耐圧以上の電圧の場合には、Nチャネル型トラン
ジスタ8はオン状態となり、カレントミラー接続された
Nチャネル型トランジスタ5、6のゲート電圧が上昇す
る。そして、Nチャネル型トランジスタ5、6のドレイ
ン−ソース間電圧が小さくなり、Nチャネル型トランジ
スタ5、6のドレイン電圧が低下する。このようにし
て、Nチャネル型トランジスタ5、6のドレインに印加
される電圧は緩和される。
トには、抵抗10、11によって電源電圧VDDを分圧
した分圧電圧が印加されており、Nチャネル型トランジ
スタ9のドレイン−ソース間の電位差により、Nチャネ
ル型トランジスタ7に印加される電圧が緩和される。な
お、Nチャネル型トランジスタ9のゲート電圧、すなわ
ち抵抗10、11による分圧電圧は、低電源電圧動作
時、高電源電圧動作時のバランスを考えて設定されてい
る。
ジスタ1〜4の耐圧が5Vで、低耐圧トランジスタの耐
圧が3.3V、2.5Vの例を用いて説明したが、Pチ
ャネル型トランジスタ1〜4の耐圧が3.3V、2.5
Vのものを用いる場合、低耐圧トランジスタにはPチャ
ネル型トランジスタ1〜4よりも低い耐圧、例えば、
2.5V、1.2Vのものを用いればよい。また、Pチ
ャネル型トランジスタ1〜4の耐圧が7Vのものを用い
る場合には、低耐圧トランジスタにはPチャネル型トラ
ンジスタ1〜4よりも低い耐圧、例えば5V、2.5
V、1.2Vのものを用いるなど、閾値電圧Vtが低く
ドレイン−ソース間抵抗の小さいトランジスタを用いれ
ばよい。
路構成を示す図である。
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 第1、第2の入力電圧(Vin−、Vi
n+)がゲートにそれぞれ印加される第1、第2のPチ
ャネル型トランジスタ(3、4)と、 前記第1、第2のPチャネル型トランジスタ(3、4)
に接続され、カレントミラー接続された第1、第2のN
チャネル型トランジスタ(5、6)と、 前記第2のPチャネル型トランジスタ(4)に流れる電
流(I4)に応じた電圧がゲート電圧として印加される
出力段のNチャネル型トランジスタ(7)と、 前記第1、第2のPチャネル型トランジスタ(3、4)
に定電流(I1)を供給する定電流回路(1)とを備
え、前記第1、第2の入力電圧の電位差に応じた電圧
(Vo)を前記出力段のNチャネル型トランジスタ
(7)から出力するように構成された差動増幅回路にお
いて、 前記第1、第2のNチャネル型トランジスタ(5、6)
および前記出力段のNチャネル型トランジスタ(7)と
して低耐圧トランジスタを用いたことを特徴とする差動
増幅回路。 - 【請求項2】 前記第1、第2のNチャネル型トランジ
スタ(5、6)に印加される電圧を緩和する第1の電圧
緩和用トランジスタ(8)と、前記出力段のNチャネル
型トランジスタ(7)に印加される電圧を緩和する第2
の電圧緩和用トランジスタ(9)と、を備えたことを特
徴とする請求項1に記載の差動増幅回路。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2002070135A JP3855810B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 差動増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JP2003273672A true JP2003273672A (ja) | 2003-09-26 |
JP3855810B2 JP3855810B2 (ja) | 2006-12-13 |
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ID=29200790
Family Applications (1)
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JP2002070135A Expired - Fee Related JP3855810B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 差動増幅回路 |
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Country | Link |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100745989B1 (ko) | 2005-09-26 | 2007-08-06 | 삼성전자주식회사 | 차동 증폭기 |
JP2008015875A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源回路 |
US7777531B2 (en) | 2007-10-30 | 2010-08-17 | Texas Instruments Incorporated | Low power low voltage differential signaling (LVDS) output drivers |
EP3923473A4 (en) * | 2019-11-28 | 2022-06-15 | Changxin Memory Technologies, Inc. | COMPARATOR |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070135A patent/JP3855810B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2008015875A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電源回路 |
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EP3923473A4 (en) * | 2019-11-28 | 2022-06-15 | Changxin Memory Technologies, Inc. | COMPARATOR |
US11683027B2 (en) | 2019-11-28 | 2023-06-20 | Changxin Memory Technologies, Inc. | Comparators |
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