JP2005020513A - Differential amplifier circuit - Google Patents

Differential amplifier circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2005020513A
JP2005020513A JP2003184242A JP2003184242A JP2005020513A JP 2005020513 A JP2005020513 A JP 2005020513A JP 2003184242 A JP2003184242 A JP 2003184242A JP 2003184242 A JP2003184242 A JP 2003184242A JP 2005020513 A JP2005020513 A JP 2005020513A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
differential amplifier
circuit
amplifier circuit
impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003184242A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Komurasaki
浩史 小紫
Tetsuya Hirama
哲也 平間
Naoyuki Kato
直之 加藤
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.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2003184242A priority Critical patent/JP2005020513A/en
Publication of JP2005020513A publication Critical patent/JP2005020513A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high gain with respect to an ac input signal while suppressing the influence of a dc offset in a differential amplifier circuit. <P>SOLUTION: A first transistor M1 and a second transistor M2 constitute a differential pair being the input stage of this differential amplifier circuit, and both respective source terminals are connected to one end of a constant current source Ib. A third transistor M3 and a fourth transistor M4 constitute a current mirror circuit, and their drain terminals are respectively connected to the drain terminal of the first transistor and the drain terminal of the second transistor. An impedance circuit Z, wherein impedance becomes low with respect to a dc signal and impedance becomes high with respect to an ac signal, is connected between the drain terminal of the first transistor M1 and the drain terminals of the second transistor M2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動増幅回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
差動増幅回路は一般的に、2つのトランジスタから成る差動対、当該差動対を流れる電流を一定に保つための定電流源、および差動対を構成する各トランジスタ(以下「差動対トランジスタ」)に流れる電流変動を電圧信号に変換するための負荷抵抗を有する。
【0003】
そのような従来の差動増幅回路の動作を説明する。まず、2つの差動対トランジスタの制御端子には、差動入力信号を構成する第1および第2の入力信号がそれぞれ入力される。差動対を流れる電流(即ち、2つの差動対トランジスタを流れる電流の和)は定電流源によって一定に保たれるため、結果として、差動対トランジスタそれぞれを流れる電流は、第1の入力信号と第2の入力信号との電圧差に応じて増減することとなる。その電流変動は負荷抵抗によって電圧信号に変換され出力される。つまり差動増幅回路は、差動対に入力される第1の入力信号と第2の入力信号との電圧差を増幅するように動作する。
【0004】
ここで、差動対トランジスタの相互コンダクタンスをgm、負荷抵抗の抵抗値をRcとすると、差動増幅回路の利得Aは、
A=gm・Rc
となる。
【0005】
よって、差動増幅回路で高利得を得るためには高インピーダンスの負荷を使用すればよい。そのような負荷としては、例えばカレントミラー回路が使用される。カレントミラー回路は、内部インピーダンスが非常に大きい一種の定電流回路として扱うことができる。従って、カレントミラー回路を差動増幅回路の負荷として使用することにより、非常に大きな利得を得ることができる。
【0006】
また、負荷としてカレントミラー回路を用いた差動増幅回路において、2つの差動対トランジスタのコレクタ間に接続した負荷抵抗をさらに備えた構成もある(特許文献1)。この場合、当該負荷抵抗には理論的に交流成分のみが流れ、直流成分はカレントミラー回路に吸収される。よって、出力信号には直流成分が重畳せず交流成分のみが現れる。
【0007】
【特許文献1】
特開平6−224657号公報(第3−4頁、第1−5図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
負荷としてカレントミラー回路を用いた差動増幅回路において、2つの差動対トランジスタ間、或いはカレントミラー回路を構成する2つのトランジスタ間における特性のミスマッチに起因して直流オフセットが生じる場合がある。その場合、当該差動増幅回路の利得が非常に大きいため、当該直流オフセットが高利得で増幅されてしまい、出力電圧(出力信号)が所望のバイアスポイントにならないという問題が生じる。
【0009】
例えば上記特許文献1の差動増幅回路において、2つの差動対トランジスタのコレクタ間に接続される負荷抵抗の抵抗値を小さくすれば、上記直流オフセットの影響を小さく抑えることができるものと考えられる。しかし、当該負荷抵抗は差動増幅回路の出力インピーダンスに対して並列に接続されているため、その抵抗値を小さくすると回路の利得が下がってしまう。
【0010】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、直流オフセットの影響を抑えつつ、交流の入力信号に対しては高い利得を得ることが可能な差動増幅回路を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る差動増幅回路は、第1トランジスタおよび第2トランジスタから成る差動対と、前記第1トランジスタの第1接続端子および前記第2トランジスタの第1接続端子が同一端に接続された定電流源と、前記第1トランジスタの第2接続端子に接続した第3トランジスタおよび前記第2トランジスタの第2接続端子に接続した第4トランジスタから成るカレントミラー回路と、前記第1トランジスタの第2接続端子と前記第2トランジスタの第2接続端子との間に接続され、直流信号に対してはインピーダンスが低く、交流信号に対してはインピーダンスが高いインピーダンス回路を備える。
【0012】
【発明の実施の形態】
<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1に係る差動増幅回路を示す回路図であり、差動入力、シングル出力型の差動増幅回路を示している。nMOSトランジスタである第1トランジスタM1および第2トランジスタM2は、差動増幅回路の入力段である差動対を構成している。第1トランジスタM1および第2トランジスタM2のゲート端子(制御端子)は、差動増幅回路の信号入力端子として機能する。第1トランジスタM1および第2トランジスタM2のソース端子(第1接続端子)は、共に定電流源Ibの一端に接続される。定電流源Ibの他端は接地される。
【0013】
pMOSトランジスタである第3トランジスタM3および第4トランジスタM4は、ゲート端子同士が接続されカレントミラー回路を構成している。第3トランジスタM3のドレイン端子は第1トランジスタのドレイン端子(第2接続端子)に接続され、第4トランジスタM4のドレイン端子は第2トランジスタのドレイン端子(第2接続端子)に接続される。第3トランジスタM3および第4トランジスタM4のソース端子は、共に電源Vddに接続される。このように当該差動増幅回路は、第3トランジスタM3および第4トランジスタM4から成るカレントミラー回路を能動負荷として有している。
【0014】
本発明においては、第1トランジスタM1のドレイン端子と第2トランジスタM2のドレイン端子との間に、所定のインピーダンス回路Zが接続される。本実施の形態において、このインピーダンス回路Zは、直流信号に対してはインピーダンスが低く、交流信号に対してはインピーダンスが高くなるように動作するものである。
【0015】
本実施の形態に係る差動増幅回路の動作を説明する。差動増幅回路の信号入力端子(第1トランジスタM1および第2トランジスタM2のゲート端子)には、差動入力信号がそれぞれ入力される。ここで、当該差動入力信号のうち、第1トランジスタM1のゲート端子への入力を第1入力信号Vin1、第2トランジスタM2のゲート端子への入力を第2入力信号Vin2とする。
【0016】
差動対には定電流源Ibが接続されているため、当該差動対を流れる電流、即ち第1トランジスタM1および第2トランジスタM2を流れる電流の和は一定である。そのため、例えば第1トランジスタM1を流れる電流がΔIだけ増えると、第2トランジスタM2を流れる電流がΔIだけ減少するように動作する。その結果、第1トランジスタM1および第2トランジスタM2それぞれを流れる電流は、第1入力信号Vin1と第2入力信号Vin2との電圧差の変化に応じて増減する。この電流の増減は第1トランジスタM1、第2入力信号Vin2それぞれのドレイン端子の電圧を変化させ、出力信号Voutが得られる。つまり、当該差動増幅回路は、第1入力信号Vin1と第2入力信号Vin2との電圧差の変動を増幅した出力信号Voutを出力する。
【0017】
本実施の形態においては、インピーダンス回路Zが差動増幅回路の出力インピーダンスに対して並列に接続されている。上記のように当該インピーダンス回路Zは、直流信号に対してはインピーダンスが低く、交流信号に対してはインピーダンスが高くなるように動作するので、当該差動増幅回路は、直流成分に対しては利得が小さく、交流成分に対しては利得が大きくなる。即ち、直流オフセットに対しては利得が小さいので、出力信号Voutには直流オフセットの影響を受けにくくなる。また、交流的に変化する第1入力信号Vin1および第2入力信号Vin2に対しては高い利得を得ることができる。従って、利得の大きい出力信号Voutを所望のバイアスポイントにすることが容易になる。
【0018】
本実施の形態に係るインピーダンス回路Zとしては、インダクタ素子が挙げられる。図2は実施の形態1に係る差動増幅回路の具体例を示す図であり、図1におけるインピーダンス回路Zをインダクタ素子Lにより構成したものである。この回路の動作は以上の説明と同様である。インピーダンス回路Zをインダクタ素子Lで構成した場合、直流利得は理論的に0となるので直流オフセットの影響は受けない。そして入力信号の周波数が高い程、インダクタ素子Lのインピーダンスは大きくなり、差動増幅回路の利得は大きくなる。なお、実際のインダクタ素子は自己共振周波数が存在するため、入力信号の周波数がある程度高くなると逆にインピーダンス値が小さくなって差動増幅回路の利得が下がってくることも考えられるが、極端に利得が低下しなければ本発明の主旨から逸脱するものではない。
【0019】
以上の説明においては、差動対およびカレントミラー回路をMOSトランジスタで構成した例を示したが、それに代えてバイポーラトランジスタにより構成することも可能である。また図1、図2の構成とは反対に、差動対をpMOSトランジスタで構成し、カレントミラー回路をnMOSトランジスタで構成することも可能であることは明らかである(バイポーラトランジスタを用いる場合も同様に、差動対およびカレントミラー回路のそれぞれを、npn型トランジスタおよびpnp型トランジスタの何れで構成してもよい)。さらに、負荷となるカレントミラー回路としては、例えばカスコード型のカレントミラー回路等、図1、図2に示した以外のものを使用してもよい。
【0020】
<実施の形態2>
実施の形態2に係る差動増幅回路の回路構成は、上で示した図1と同様である。但し、本実施の形態に係るインピーダンス回路Zは、直流信号に対してはインピーダンスが低く、所定の周波数帯の交流信号に対してはインピーダンスが高くなる共振回路である。即ち、当該差動増幅回路は、直流成分に対しては利得が小さく、交流成分に対しては所定の周波数帯で特に利得が大きくなる。
【0021】
従って、本実施の形態によれば、出力信号Voutは直流オフセットの影響を受けにくくなると共に、所定の周波数帯の第1入力信号Vin1および第2入力信号Vin2に対しては高い利得を得ることができる。なお、差動増幅回路における信号増幅の動作は実施の形態1と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【0022】
本実施の形態に係るインピーダンス回路Zである共振回路としては、互いに並列接続したインダクタ素子および容量素子が挙げられる。図3は実施の形態2に係る差動増幅回路の具体例を示す図であり、図1におけるインピーダンス回路Zを、インダクタ素子L1および容量素子C1によって構成したものである。インダクタ素子L1と容量素子C1とは互いに並列に接続され、特定の共振周波数でインピーダンスが高くなる共振回路を構成している。
【0023】
この構成によれば、直流利得は0となるので直流オフセットの影響は受けない。そして入力信号の周波数が共振回路の共振周波数の場合、当該共振回路のインピーダンスは大きくなり、差動増幅回路の利得は大きくなる。よって、インダクタ素子L1のリアクタンスおよび容量素子C1のキャパシタンスを調整し、共振回路の共振周波数を第1入力信号Vin1および第2入力信号Vin2の動作周波数帯に設定することにより、直流オフセットの影響を抑えつつ、第1入力信号Vin1および第2入力信号Vin2に対しては高利得を得ることができる。従って、特定の動作周波数の入力信号に対し、利得の大きい出力信号Voutを所望のバイアスポイントにすることが容易になる。
【0024】
<実施の形態3>
差動増幅回路の利得を高める目的で、複数個の差動増幅回路をカスケード接続することが考えられる。従来の差動増幅回路をカスケード接続すると直流利得がさらに増大され、直流オフセットの影響がより顕著に現れてしまう。また、例えばインダクタ負荷の差動増幅回路をカスケード接続した場合、カスケード接続された個々の差動増幅回路の出力ノードが電源ノードとして働き、次段の差動増幅回路の入力段の差動対トランジスタに高い電圧が印加される場合があり、差動対トランジスタに高耐圧のものを使用する必要が生じる。
【0025】
実施の形態3においては、上記実施の形態1あるいは実施の形態2の差動増幅回路を複数個カスケード接続した構成を有する差動増幅回路を提案する。即ち、本実施の形態に係る差動増幅回路は図4のような構成となる。同図において参照符号A1〜A3は、それぞれ実施の形態1あるいは実施の形態2の差動増幅回路である。なお、図1〜図3では、差動増幅回路の出力はシングル出力として説明したが、図4の差動増幅回路A1およびA2のように差動出力する場合は、第1トランジスタM1および第2トランジスタM2両方のドレイン端子から出力信号を得る(即ち、インピーダンス回路Zの両端が出力ノードとなる)。
【0026】
本実施の形態によれば、実施の形態1,2よりも更に高利得な差動増幅回路を得ることができる。また、それぞれの差動増幅回路A1,A2,A3は直流利得が小さいため、カスケード接続しても直流利得の増大の問題は抑えられる。さらに、差動増幅回路A1,A2,A3の負荷は内部インピーダンスの高いカレントミラー回路であるので、例えば差動増幅回路A1やA2の出力ノードは次段の差動増幅回路の入力段トランジスタ(第1トランジスタM1あるいは第2トランジスタM2)のゲート−ソース間電圧によって適切にバイアスされる。よって、当該入力段のトランジスタの耐圧特性は問題とならない。
【0027】
なお、図4においては3つの差動増幅回路をカスケード接続した例を示したが、本発明においてカスケード接続される差動増幅回路の数は3つに限られるものでないことは言うまでも無い。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る差動増幅回路は、直流信号に対しては利得が小さく、交流信号に対してのみ利得が大きくなる。即ち、直流オフセットに対しては利得が小さくなるので、出力は直流オフセットの影響を受けにくくなる。また、交流的に変化する入力信号対しては高い利得を得ることができる。従って、利得の大きい出力信号を所望のバイアスポイントにすることが容易になる。また、当該差動増幅回路はカスケード接続しての使用に対応可能であり、それによりさらに高い利得を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に係る差動増幅回路を示す回路図である。
【図2】実施の形態1に係る差動増幅回路の具体例を示す回路図である。
【図3】実施の形態2に係る差動増幅回路の具体例を示す回路図である。
【図4】実施の形態3に係る差動増幅回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
M1 第1トランジスタ、M2 第2トランジスタ、M3 第3トランジスタ、M4 第4トランジスタ、Z インピーダンス回路、L,L1 インダクタ素子、C1 容量素子、Ib 定電流源、Vdd 電源。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a differential amplifier circuit.
[0002]
[Prior art]
Generally, a differential amplifier circuit includes a differential pair composed of two transistors, a constant current source for keeping a current flowing through the differential pair constant, and each transistor constituting the differential pair (hereinafter referred to as “differential pair”). A load resistance for converting a current fluctuation flowing through the transistor ") into a voltage signal.
[0003]
The operation of such a conventional differential amplifier circuit will be described. First, the first and second input signals constituting the differential input signal are respectively input to the control terminals of the two differential pair transistors. Since the current flowing through the differential pair (ie, the sum of the currents flowing through the two differential pair transistors) is kept constant by the constant current source, as a result, the current flowing through each of the differential pair transistors is the first input. It increases or decreases according to the voltage difference between the signal and the second input signal. The current fluctuation is converted into a voltage signal by a load resistance and output. That is, the differential amplifier circuit operates to amplify the voltage difference between the first input signal and the second input signal input to the differential pair.
[0004]
Here, when the mutual conductance of the differential pair transistor is gm and the resistance value of the load resistance is Rc, the gain A of the differential amplifier circuit is
A = gm · Rc
It becomes.
[0005]
Therefore, in order to obtain a high gain in the differential amplifier circuit, a high impedance load may be used. For example, a current mirror circuit is used as such a load. The current mirror circuit can be handled as a kind of constant current circuit having a very large internal impedance. Therefore, a very large gain can be obtained by using the current mirror circuit as a load of the differential amplifier circuit.
[0006]
Further, there is a configuration in which a differential amplifier circuit using a current mirror circuit as a load further includes a load resistor connected between collectors of two differential pair transistors (Patent Document 1). In this case, only the AC component theoretically flows through the load resistance, and the DC component is absorbed by the current mirror circuit. Therefore, only the AC component appears in the output signal without the DC component superimposed.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-6-224657 (page 3-4, FIG. 1-5)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In a differential amplifier circuit using a current mirror circuit as a load, a DC offset may occur due to a characteristic mismatch between two differential pair transistors or between two transistors constituting the current mirror circuit. In this case, since the gain of the differential amplifier circuit is very large, the DC offset is amplified with a high gain, causing a problem that the output voltage (output signal) does not become a desired bias point.
[0009]
For example, in the differential amplifier circuit of Patent Document 1, it is considered that if the resistance value of the load resistor connected between the collectors of the two differential pair transistors is reduced, the influence of the DC offset can be reduced. . However, since the load resistance is connected in parallel to the output impedance of the differential amplifier circuit, the circuit gain decreases when the resistance value is reduced.
[0010]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a differential amplifier circuit capable of obtaining a high gain for an AC input signal while suppressing the influence of a DC offset. For the purpose.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the differential amplifier circuit according to the present invention, the differential pair including the first transistor and the second transistor, the first connection terminal of the first transistor, and the first connection terminal of the second transistor are connected to the same end. A current mirror circuit comprising a constant current source, a third transistor connected to the second connection terminal of the first transistor, and a fourth transistor connected to the second connection terminal of the second transistor; An impedance circuit is connected between the connection terminal and the second connection terminal of the second transistor, and has an impedance circuit having a low impedance for a DC signal and a high impedance for an AC signal.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a circuit diagram showing a differential amplifier circuit according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a differential input, single output type differential amplifier circuit. The first transistor M1 and the second transistor M2 which are nMOS transistors constitute a differential pair which is an input stage of the differential amplifier circuit. The gate terminals (control terminals) of the first transistor M1 and the second transistor M2 function as signal input terminals of the differential amplifier circuit. The source terminals (first connection terminals) of the first transistor M1 and the second transistor M2 are both connected to one end of the constant current source Ib. The other end of the constant current source Ib is grounded.
[0013]
The third transistor M3 and the fourth transistor M4 which are pMOS transistors have their gate terminals connected to each other to form a current mirror circuit. The drain terminal of the third transistor M3 is connected to the drain terminal (second connection terminal) of the first transistor, and the drain terminal of the fourth transistor M4 is connected to the drain terminal (second connection terminal) of the second transistor. The source terminals of the third transistor M3 and the fourth transistor M4 are both connected to the power supply Vdd. Thus, the differential amplifier circuit has a current mirror circuit composed of the third transistor M3 and the fourth transistor M4 as an active load.
[0014]
In the present invention, a predetermined impedance circuit Z is connected between the drain terminal of the first transistor M1 and the drain terminal of the second transistor M2. In the present embodiment, the impedance circuit Z operates so that the impedance is low for a DC signal and the impedance is high for an AC signal.
[0015]
The operation of the differential amplifier circuit according to this embodiment will be described. Differential input signals are respectively input to signal input terminals (gate terminals of the first transistor M1 and the second transistor M2) of the differential amplifier circuit. Here, among the differential input signals, the input to the gate terminal of the first transistor M1 is the first input signal Vin1, and the input to the gate terminal of the second transistor M2 is the second input signal Vin2.
[0016]
Since the constant current source Ib is connected to the differential pair, the current flowing through the differential pair, that is, the sum of the currents flowing through the first transistor M1 and the second transistor M2 is constant. Therefore, for example, when the current flowing through the first transistor M1 increases by ΔI, the current flowing through the second transistor M2 operates so as to decrease by ΔI. As a result, the current flowing through each of the first transistor M1 and the second transistor M2 increases or decreases according to a change in the voltage difference between the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2. This increase / decrease in current changes the voltage at the drain terminal of each of the first transistor M1 and the second input signal Vin2, and an output signal Vout is obtained. That is, the differential amplifier circuit outputs the output signal Vout obtained by amplifying the fluctuation of the voltage difference between the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2.
[0017]
In the present embodiment, the impedance circuit Z is connected in parallel to the output impedance of the differential amplifier circuit. As described above, the impedance circuit Z operates so as to have a low impedance with respect to a DC signal and a high impedance with respect to an AC signal. Therefore, the differential amplifier circuit has a gain with respect to a DC component. Is small and the gain is large for the AC component. That is, since the gain is small with respect to the DC offset, the output signal Vout is less susceptible to the DC offset. Further, a high gain can be obtained for the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2 that change in an alternating manner. Therefore, it becomes easy to set the output signal Vout having a large gain to a desired bias point.
[0018]
An example of the impedance circuit Z according to the present embodiment is an inductor element. FIG. 2 is a diagram showing a specific example of the differential amplifier circuit according to the first embodiment, in which the impedance circuit Z in FIG. The operation of this circuit is the same as described above. When the impedance circuit Z is composed of the inductor element L, the DC gain is theoretically 0, so that it is not affected by the DC offset. As the frequency of the input signal increases, the impedance of the inductor element L increases and the gain of the differential amplifier circuit increases. Since an actual inductor element has a self-resonant frequency, it is conceivable that when the frequency of the input signal increases to some extent, the impedance value decreases and the gain of the differential amplifier circuit decreases. If it does not decrease, it does not depart from the gist of the present invention.
[0019]
In the above description, an example in which the differential pair and the current mirror circuit are configured by MOS transistors has been described. However, a bipolar transistor may be used instead. It is obvious that the differential pair can be composed of a pMOS transistor and the current mirror circuit can be composed of an nMOS transistor as opposed to the structure of FIGS. 1 and 2 (the same applies when using a bipolar transistor). In addition, each of the differential pair and the current mirror circuit may be composed of either an npn type transistor or a pnp type transistor). Further, as the current mirror circuit serving as a load, for example, a cascode current mirror circuit or the like other than those shown in FIGS. 1 and 2 may be used.
[0020]
<Embodiment 2>
The circuit configuration of the differential amplifier circuit according to the second embodiment is the same as that shown in FIG. However, the impedance circuit Z according to the present embodiment is a resonance circuit that has a low impedance for a DC signal and a high impedance for an AC signal in a predetermined frequency band. That is, the differential amplifier circuit has a small gain with respect to the DC component and a particularly large gain with respect to the AC component in a predetermined frequency band.
[0021]
Therefore, according to the present embodiment, the output signal Vout is not easily affected by the DC offset, and a high gain can be obtained for the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2 in a predetermined frequency band. it can. Since the signal amplification operation in the differential amplifier circuit is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted here.
[0022]
Examples of the resonant circuit that is the impedance circuit Z according to the present embodiment include an inductor element and a capacitive element connected in parallel to each other. FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the differential amplifier circuit according to the second embodiment, in which the impedance circuit Z in FIG. 1 is configured by an inductor element L1 and a capacitive element C1. The inductor element L1 and the capacitive element C1 are connected in parallel to each other to constitute a resonance circuit in which the impedance is increased at a specific resonance frequency.
[0023]
According to this configuration, the direct current gain is 0, so that it is not affected by the direct current offset. When the frequency of the input signal is the resonance frequency of the resonance circuit, the impedance of the resonance circuit increases and the gain of the differential amplifier circuit increases. Therefore, by adjusting the reactance of the inductor element L1 and the capacitance of the capacitive element C1, and setting the resonance frequency of the resonance circuit to the operating frequency band of the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2, the influence of the DC offset is suppressed. On the other hand, a high gain can be obtained for the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2. Therefore, it becomes easy to set the output signal Vout having a large gain as a desired bias point with respect to an input signal having a specific operating frequency.
[0024]
<Embodiment 3>
In order to increase the gain of the differential amplifier circuit, it is conceivable to cascade a plurality of differential amplifier circuits. When the conventional differential amplifier circuits are cascade-connected, the DC gain is further increased, and the influence of the DC offset appears more remarkably. Further, for example, when the differential amplification circuit of the inductor load is cascade-connected, the output node of each cascaded differential amplification circuit works as a power supply node, and the differential pair transistor of the input stage of the next-stage differential amplification circuit In some cases, a high voltage is applied to the differential pair transistor, and it is necessary to use a differential transistor having a high breakdown voltage.
[0025]
In the third embodiment, a differential amplifier circuit having a configuration in which a plurality of differential amplifier circuits of the first embodiment or the second embodiment are cascade-connected is proposed. That is, the differential amplifier circuit according to the present embodiment has a configuration as shown in FIG. In the figure, reference numerals A1 to A3 denote the differential amplifier circuits of the first embodiment or the second embodiment, respectively. 1 to 3, the output of the differential amplifier circuit has been described as a single output. However, when differential output is performed as in the differential amplifier circuits A1 and A2 of FIG. 4, the first transistor M1 and the second transistor An output signal is obtained from both drain terminals of the transistor M2 (that is, both ends of the impedance circuit Z become output nodes).
[0026]
According to the present embodiment, it is possible to obtain a differential amplifier circuit having higher gain than those of the first and second embodiments. Further, since each of the differential amplifiers A1, A2, and A3 has a small DC gain, the problem of increase in DC gain can be suppressed even if cascade connection is made. Further, since the loads of the differential amplifier circuits A1, A2 and A3 are current mirror circuits having high internal impedance, for example, the output nodes of the differential amplifier circuits A1 and A2 are input stage transistors (first stage differential amplifier circuits). It is appropriately biased by the gate-source voltage of one transistor M1 or second transistor M2). Therefore, the withstand voltage characteristic of the transistor in the input stage does not matter.
[0027]
Although FIG. 4 shows an example in which three differential amplifier circuits are cascade-connected, it goes without saying that the number of differential amplifier circuits cascade-connected in the present invention is not limited to three.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, the differential amplifier circuit according to the present invention has a small gain for a DC signal and a large gain only for an AC signal. That is, since the gain is small with respect to the DC offset, the output is not easily affected by the DC offset. Further, a high gain can be obtained for an input signal that changes in an alternating manner. Therefore, it becomes easy to set an output signal having a large gain as a desired bias point. In addition, the differential amplifier circuit can be used in cascade connection, whereby a higher gain can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a differential amplifier circuit according to a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of a differential amplifier circuit according to the first embodiment;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of a differential amplifier circuit according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a differential amplifier circuit according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
M1 first transistor, M2 second transistor, M3 third transistor, M4 fourth transistor, Z impedance circuit, L, L1 inductor element, C1 capacitor element, Ib constant current source, Vdd power supply.

Claims (5)

第1トランジスタおよび第2トランジスタを有する差動対と、
前記第1トランジスタの第1接続端子および前記第2トランジスタの第1接続端子が同一端に接続された定電流源と、
前記第1トランジスタの第2接続端子に接続した第3トランジスタおよび前記第2トランジスタの第2接続端子に接続した第4トランジスタを有するカレントミラー回路と、
前記第1トランジスタの第2接続端子と前記第2トランジスタの第2接続端子との間に接続され、直流信号に対する場合に比べて交流信号に対してはインピーダンスが高いインピーダンス回路を備える
ことを特徴とする差動増幅回路。
A differential pair having a first transistor and a second transistor;
A constant current source in which the first connection terminal of the first transistor and the first connection terminal of the second transistor are connected to the same end;
A current mirror circuit having a third transistor connected to the second connection terminal of the first transistor and a fourth transistor connected to the second connection terminal of the second transistor;
An impedance circuit is connected between the second connection terminal of the first transistor and the second connection terminal of the second transistor, and has an impedance circuit having a higher impedance with respect to an AC signal than that with respect to a DC signal. Differential amplifier circuit.
請求項1に記載の差動増幅回路であって、
前記インピーダンス回路は、インダクタ素子を含む
ことを特徴とする差動増幅回路。
The differential amplifier circuit according to claim 1,
The differential amplifier circuit, wherein the impedance circuit includes an inductor element.
請求項1に記載の差動増幅回路であって、
前記インピーダンス回路は、
所定の周波数帯の交流信号に対して共振する共振回路である
ことを特徴とする差動増幅回路。
The differential amplifier circuit according to claim 1,
The impedance circuit is:
A differential amplifier circuit characterized by being a resonant circuit that resonates with an AC signal in a predetermined frequency band.
請求項3に記載の差動増幅回路であって、
前記共振回路は、互いに並列に接続されたインダクタ素子および容量素子を含む
ことを特徴とする差動増幅回路。
The differential amplifier circuit according to claim 3,
The resonant circuit includes an inductor element and a capacitor element connected in parallel to each other.
請求項1から請求項4のいずれかに記載の差動増幅回路を複数個カスケード接続した差動増幅回路。5. A differential amplifier circuit in which a plurality of differential amplifier circuits according to claim 1 are cascade-connected.
JP2003184242A 2003-06-27 2003-06-27 Differential amplifier circuit Pending JP2005020513A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003184242A JP2005020513A (en) 2003-06-27 2003-06-27 Differential amplifier circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003184242A JP2005020513A (en) 2003-06-27 2003-06-27 Differential amplifier circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005020513A true JP2005020513A (en) 2005-01-20

Family

ID=34184071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003184242A Pending JP2005020513A (en) 2003-06-27 2003-06-27 Differential amplifier circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005020513A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107968634A (en) * 2016-10-20 2018-04-27 瑞萨电子株式会社 Semiconductor devices

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107968634A (en) * 2016-10-20 2018-04-27 瑞萨电子株式会社 Semiconductor devices
CN107968634B (en) * 2016-10-20 2023-11-14 瑞萨电子株式会社 Semiconductor device with a semiconductor layer having a plurality of semiconductor layers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7420423B2 (en) Active balun device
US9236841B2 (en) Current-feedback operational amplifier
KR100946815B1 (en) Programmable low noise amplifier and method
KR100705326B1 (en) Feedback-type variable gain amplifier and method of controlling the same
TWI225729B (en) Improved variable gain amplifier
US7298210B2 (en) Fast settling, low noise, low offset operational amplifier and method
US9716470B2 (en) Apparatus and methods for compensating an operational amplifier
US6429735B1 (en) High speed output buffer
EP1914887B1 (en) Differential amplifier with current source controlled through differential feedback
EP1444777B1 (en) A power amplifier module with distortion compensation
JP2001223546A (en) Multistage signal amplifier circuit
US6545502B1 (en) High frequency MOS fixed and variable gain amplifiers
JP5065280B2 (en) Transconductance stage configuration
US8766726B2 (en) Operational amplifier with improved frequency compensation
US7508264B1 (en) DC-couples RF multi-stage amplifier
US20040046593A1 (en) Circuit for low noise, fully differential amplication
JP2006279599A (en) Amplifying circuit
TWI623193B (en) Power amplifier circuit
CN210183292U (en) Follower circuit structure with built-in negative feedback
JP2007060069A (en) Differential output circuit
JP2005020513A (en) Differential amplifier circuit
US20050057309A1 (en) Transistor amplifier
JP2005348239A (en) Power amplification apparatus
US20230055295A1 (en) Low-noise amplifier (lna) with high power supply rejection ratio (psrr)
JP2010273284A (en) High frequency amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080926

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081014

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090224