JP2007081694A - Differential amplifier circuit, receiver circuit, oscillation circuit, and driver circuit - Google Patents

Differential amplifier circuit, receiver circuit, oscillation circuit, and driver circuit Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential amplifier circuit capable of reducing a difference between a delay time during rising and that of during falling, and a receiver circuit, an oscillation circuit, and a driver circuit using the same. <P>SOLUTION: Bias voltages generated in nodes N31, N32b become almost constant even if the polarity of a differential input signal is changed to either of a positive polarity and a negative polarity. Thus, there is generated a state that currents are always made to flow in N channel-side load transistors (MN21, MN22, MN21b, and MN22b) at each cascode. By this, it is possible to extremely reduce a time required for charging and discharging the nodes N31, N32b. Therefore, it is possible to make almost equal the delay time during the rising and that of during the falling of a non-inverting output signal O(+) and an inverting output signal O(-). Consequently, the differential amplifier circuit is applicable to a high-speed circuit since the pulse width of an input signal and that of an output signal become almost identical. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、差動増幅回路とそれを用いたレシーバ回路、発振回路及びドライバ回路に係り、例えば小振幅差動信号用のフォールデッドカスコード型差動増幅回路に関するものである。   The present invention relates to a differential amplifier circuit and a receiver circuit, an oscillation circuit, and a driver circuit using the differential amplifier circuit, for example, a folded cascode differential amplifier circuit for a small amplitude differential signal.

LVDS(low voltage differential signaling)に代表される小振幅差動信号のインターフェイスは、例えばディジタルカメラやカメラ付き携帯電話機などの撮像装置においてイメージセンサが発生した画像データを他の信号処理チップへ高速に転送する場合や、ノート型パーソナルコンピュータやPDA(personal digital assistant)などの携帯機器に搭載される薄型のディスプレイパネルに大量の画像データを転送する場合などに用いられており、バスを構成するデジタル信号の本数を減らしてシステムの小形軽量化を実現したり、画質に影響する不要な電磁波の輻射を低減したりするための重要な技術である。   The low-amplitude differential signal interface represented by LVDS (low voltage differential signaling) transfers image data generated by the image sensor to other signal processing chips at high speed, for example, in an imaging device such as a digital camera or a mobile phone with a camera. Used to transfer a large amount of image data to a thin display panel mounted on a portable device such as a notebook personal computer or PDA (personal digital assistant). This is an important technology for reducing the number of units to reduce the size and weight of the system and to reduce unnecessary electromagnetic radiation that affects image quality.

小振幅の差動信号を受信するため、レシーバ側の回路には一般に差動増幅回路が用いられる。ドライバ側のGND電位とレシーバ側のGND電位とが別々に変動する場合や、信号線間にクロストークが生じる場合でも正常に差動信号を伝送できるように、LVDSの規格では差動信号のコモンモード電圧の変動幅が規定されている。レシーバ側の回路には、「レイル・トゥ・レイル(rail to rail)」(登録商標)で動作可能なCMOSの差動増幅回路を用いることが多い。   In order to receive a small-amplitude differential signal, a differential amplifier circuit is generally used as a circuit on the receiver side. The differential signal common is used in the LVDS standard so that the differential signal can be normally transmitted even when the GND potential on the driver side and the GND potential on the receiver side are separately varied or when crosstalk occurs between the signal lines. The fluctuation range of the mode voltage is specified. As a circuit on the receiver side, a CMOS differential amplifier circuit that can operate on “rail to rail” (registered trademark) is often used.

CMOSの半導体集積回路に構成されるアナログ回路においては、回路を構成するMOSトランジスタが動作状態になるように電圧を印加するため、アナログ回路の電源電圧はデジタル回路用の電源電圧よりも高い電圧、例えば3V〜5Vに設定される。しかしながら昨今では、半導体プロセスの微細化に伴い、アナログ回路も例えば1.5V〜2.5V程度の低い電源電圧で動作することが要求されている。例えば低電源電圧のLVDS(sub_LVDS)においては、‘2×Vth’(‘Vth’はMOSトランジスタのしきい値を示す)程度の低い電源電圧において数百MHzの動作スピードが要求されている。また、携帯機器においてはバッテリの使用時間を極力長くするために、回路の低消費電力化が求められている。   In an analog circuit configured in a CMOS semiconductor integrated circuit, a voltage is applied so that a MOS transistor configuring the circuit is in an operating state. Therefore, the power supply voltage of the analog circuit is higher than the power supply voltage for the digital circuit. For example, it is set to 3V-5V. However, in recent years, with the miniaturization of semiconductor processes, analog circuits are also required to operate with a low power supply voltage of about 1.5 V to 2.5 V, for example. For example, in a low power supply voltage LVDS (sub_LVDS), an operation speed of several hundred MHz is required at a power supply voltage as low as ‘2 × Vth’ (where ‘Vth’ represents a threshold value of a MOS transistor). In portable devices, in order to extend the battery usage time as much as possible, low power consumption of the circuit is required.

特開平9−74340号公報(特許文献1)には、差動入力信号をPチャネルのFETで受けるヒステリシス機能付きの第1のコンパレータ回路と、差動入力信号をNチャネルのFETで受けるヒステリシス機能付きの第2のコンパレータ回路と、各々のコンパレータ回路の出力信号のスキューを調整する遅延回路と、各遅延回路の出力信号の論理演算を行う論理ゲートとを有した回路が開示されている。
しかし、この回路は、2つのコンパレータ回路のヒステリシス特性と遅延回路の遅延特性の影響により、数百MHzの高速動作には適していない。
Japanese Patent Laid-Open No. 9-74340 (Patent Document 1) discloses a first comparator circuit having a hysteresis function for receiving a differential input signal by a P-channel FET and a hysteresis function for receiving a differential input signal by an N-channel FET. A circuit having a second comparator circuit with a delay, a delay circuit that adjusts the skew of the output signal of each comparator circuit, and a logic gate that performs a logical operation on the output signal of each delay circuit is disclosed.
However, this circuit is not suitable for high-speed operation of several hundred MHz because of the hysteresis characteristics of the two comparator circuits and the delay characteristics of the delay circuit.

特許第3626988号明細書(特許文献2)には、Nチャンネル入力の差動入力回路を有するフォールデッドカスコード型差動増幅回路の後段に、入出力間をトランジスタによってショートしたインバータを組み合わせた回路が開示されている。
しかし、この回路は、差動入力回路がNチャンネル入力だけで構成されているため、入力信号の電圧がNMOSトランジスタのしきい値‘Vth’以下にずれてしまうと動作しない。
Japanese Patent No. 3629898 (Patent Document 2) includes a circuit in which an inverter whose input and output are short-circuited by a transistor is combined in a subsequent stage of a folded cascode differential amplifier circuit having an N-channel input differential input circuit. It is disclosed.
However, this circuit does not operate when the voltage of the input signal deviates below the threshold value 'Vth' of the NMOS transistor because the differential input circuit is composed of only N-channel inputs.

特許第3202196号明細書(特許文献3)には、差動入力対を2対有するNチャンネル入力の差動入力回路と、同じく差動入力対を2対有するPチャンネル入力の差動入力回路と含んだ初段回路と、当該初段回路から出力される差動信号を増幅する通常の構成の差動増幅回路とを備えた回路が開示されている。初段回路に設けられている2つの差動入力回路は、その相補の出力同士が接続されており、この接続点のノードから1対の差動信号を出力する。
初段回路は、一見するとレイル・トゥ・レイル(登録商標)で動作するように思われるが、初段回路の入力電圧範囲はグランドより‘Vth’だけ高い電圧から、電源電圧VDDより‘Vth’だけ低い電圧までの範囲である。入力電圧が‘GND+Vth’より低い場合や‘VDD−Vth’より高い場合、初段回路は動作しない。また、初段回路の出力電圧範囲は‘入力電圧±Vth’であり、電源電圧範囲においてフルスイングしないため、2段目の差動増幅回路の入力電圧範囲は初段回路とずれてしまう可能性がある。
Japanese Patent No. 3202196 (Patent Document 3) discloses an N-channel input differential input circuit having two differential input pairs, and a P-channel input differential input circuit having two differential input pairs. A circuit is disclosed that includes a first-stage circuit that includes the differential-amplifier circuit having a normal configuration that amplifies a differential signal output from the first-stage circuit. Complementary outputs of the two differential input circuits provided in the first stage circuit are connected to each other, and a pair of differential signals are output from the node at this connection point.
At first glance, the first stage circuit seems to operate rail-to-rail (registered trademark), but the input voltage range of the first stage circuit is higher than ground by 'Vth' and lower than power supply voltage VDD by 'Vth'. Range up to voltage. When the input voltage is lower than “GND + Vth” or higher than “VDD−Vth”, the first stage circuit does not operate. In addition, the output voltage range of the first stage circuit is 'input voltage ± Vth', and the full swing does not occur in the power supply voltage range. .

特開2000−138573号公報(特許文献4)には、Nチャンネル入力の差動入力回路の出力とPチャンネル入力の差動入力回路の出力とを接続した回路が開示されている。
しかし、この回路の入力電圧範囲は‘GND+Vth’から‘VDD−Vth’までであり、入力電圧が‘GND+Vth’より低い場合や‘VDD−Vth’より高い場合には動作しないことがある。
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-138573 (Patent Document 4) discloses a circuit in which the output of an N-channel input differential input circuit and the output of a P-channel input differential input circuit are connected.
However, the input voltage range of this circuit is from “GND + Vth” to “VDD−Vth”, and may not operate when the input voltage is lower than “GND + Vth” or higher than “VDD−Vth”.

特開2002−319854号公報(特許文献5)には、共通の入力信号が与えられるNチャンネル入力の差動入力回路及びPチャンネル入力の差動入力回路と、入力信号の電圧と基準電圧とを比較し、当該比較結果に応じた選択信号を出力する比較器と、この選択信号に基づいて、上記2つの差動入力回路の何れか一方の出力を選択するセレクタとを有する回路が開示されている。
この特許文献5の回路では、比較器に用いられる差動回路の入力電圧範囲に問題がなかったとしても、入力から出力までの遅延時間は、Nチャンネル入力の差動入力回路あるいはPチャンネル入力の差動入力回路の何れか選択された方の回路の遅延時間にセレクタの遅延時間を加算したものとなる。Nチャンネル入力の差動入力回路においては、カレントミラー型負荷を構成するPMOSトランジスタのゲート電圧が‘VDD−Vth’付近に貼りつく場合と、‘入力電圧−Vth’付近に低下する場合とでは、PMOSトランジスタに流れる電流が大きく異なっているため、出力の立ち上がり時の遅延時間と出力の立下り時の遅延時間とが異なる。Pチャンネル入力の差動入力回路についても同様であり、出力の立ち上がり時の遅延時間と出力の立下り時の遅延時間とが異なる。したがって、この特許文献5の回路では、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅が異なってしまい、数百MHzの高速動作に適さない。
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-319854 (Patent Document 5) describes an N-channel input differential input circuit and a P-channel input differential input circuit to which a common input signal is applied, and the input signal voltage and reference voltage. A circuit is disclosed that includes a comparator that compares and outputs a selection signal according to the comparison result, and a selector that selects an output of one of the two differential input circuits based on the selection signal. Yes.
In the circuit of Patent Document 5, even if there is no problem in the input voltage range of the differential circuit used for the comparator, the delay time from input to output is the difference between the N-channel input differential input circuit or the P-channel input. The delay time of the selector is added to the delay time of the circuit selected from either of the differential input circuits. In an N-channel input differential input circuit, when the gate voltage of the PMOS transistor constituting the current mirror type load is stuck near 'VDD-Vth' and when it falls near 'input voltage -Vth', Since the currents flowing through the PMOS transistors are greatly different, the delay time at the output rise time and the delay time at the output fall time are different. The same applies to the differential input circuit of the P channel input, and the delay time at the rise of the output is different from the delay time at the fall of the output. Therefore, the circuit of Patent Document 5 is different from the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal, and is not suitable for high-speed operation of several hundred MHz.

特開2004−112424号公報(特許文献6)には、電源電圧VDD1で動作するPチャンネル入力の差動入力段に電源電圧VDD2で動作するカレントミラー負荷のNチャンネル入力の差動出力段を組み合わせた回路が開示されている。電源電圧を全体的に低くすると部分的に回路が動作しなくなるため、特許文献6の回路では、必要な部分だけ高い電源電圧を供給している。これは、電源の低電圧化があまり重要でない場合に適用可能な方法である。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-112424 (Patent Document 6) combines a P-channel input differential input stage operating at a power supply voltage VDD1 with an N-channel input differential output stage of a current mirror load operating at a power supply voltage VDD2. A circuit is disclosed. When the power supply voltage is lowered as a whole, the circuit partially does not operate. Therefore, in the circuit of Patent Document 6, a high power supply voltage is supplied only to a necessary part. This is a method that can be applied when lowering the voltage of the power supply is not very important.

特開2003−249829号公報(特許文献7)では、一般的なフォールデッドカスコード型の差動増幅回路と、米国特許第4,958,133号明細書において開示された自己バイアス型の差動増幅回路と、特許文献7の発明者により提案された差動増幅回路とが比較検討されている。これらは、何れもレイル・トゥ・レイル(登録商標)の動作が可能な差動増幅回路である。   In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-249829 (Patent Document 7), a general folded cascode differential amplifier circuit and a self-bias differential amplifier disclosed in US Pat. No. 4,958,133 are disclosed. A circuit and a differential amplifier circuit proposed by the inventor of Patent Document 7 have been compared and studied. These are all differential amplifier circuits capable of Rail-to-Rail (registered trademark) operation.

図16は、レイル・トゥ・レイル(登録商標)で動作する一般的なフォールデッドカスコード型差動増幅回路の第1の例を示す図である。
図16に示す差動増幅回路151は、NMOSトランジスタMN31,MN32,MN41〜MN44と、PMOSトランジスタMP31,MP32,MP41〜MP44と、定電流源ISN2,ISP2とを有する。
FIG. 16 is a diagram illustrating a first example of a general folded cascode differential amplifier circuit operating on rail-to-rail (registered trademark).
The differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16 includes NMOS transistors MN31, MN32, MN41 to MN44, PMOS transistors MP31, MP32, MP41 to MP44, and constant current sources ISN2 and ISP2.

NMOSトランジスタMN31及びMN32の共通のソース端子は、定電流源ISN2を介してグランド電位GNDの電源線(以降、GND線と記す)に接続される。PMOSトランジスタMP31及びMP32の共通のソース端子は、定電流源ISP2を介して電源電圧VDDの電源線(以降、VDD線と記す)に接続される。
NMOSトランジスタMN31及びPMOSトランジスタMP31のゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN32及びPMOSトランジスタMP32のゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
NMOSトランジスタMN41は、ノードN41とGND線との間に接続される。NMOSトランジスタMN43は、ノードN61とノードN41との間に接続される。ノードN41には、PMOSトランジスタMP31のドレイン電流が入力される。
NMOSトランジスタMN42は、ノードN42とGND線との間に接続される。NMOSトランジスタMN44は、ノードN62とノードN42との間に接続される。ノードN42には、PMOSトランジスタMP32のドレイン電流が入力される。
PMOSトランジスタMP41は、VDD線とノードN51との間に接続される。PMOSトランジスタMP43は、ノードN51とノードN61との間に接続される。ノードN51には、NMOSトランジスタMN31のドレイン電流が入力される。
PMOSトランジスタMP42は、VDD線とノードN52との間に接続される。PMOSトランジスタMP44は、ノードN52とノードN62との間に接続される。ノードN52には、NMOSトランジスタMN32のドレイン電流が入力される。
NMOSトランジスタMN43及びMN44のゲートには、バイアス電圧BN2が入力される。PMOSトランジスタMP41及びMP42のゲートには、バイアス電圧BP1が入力される。PMOSトランジスタMP43及びMP44のゲートには、バイアス電圧BP2が入力される。
NMOSトランジスタMN41及びMN42のゲートは、ノードN61に接続される。
A common source terminal of the NMOS transistors MN31 and MN32 is connected to a power supply line of the ground potential GND (hereinafter referred to as a GND line) via a constant current source ISN2. A common source terminal of the PMOS transistors MP31 and MP32 is connected to a power supply line of the power supply voltage VDD (hereinafter referred to as VDD line) via the constant current source ISP2.
A non-inverted input signal IN (+) is input to the gates of the NMOS transistor MN31 and the PMOS transistor MP31, and an inverted input signal IN (−) is input to the gates of the NMOS transistor MN32 and the PMOS transistor MP32.
The NMOS transistor MN41 is connected between the node N41 and the GND line. The NMOS transistor MN43 is connected between the node N61 and the node N41. The drain current of the PMOS transistor MP31 is input to the node N41.
The NMOS transistor MN42 is connected between the node N42 and the GND line. The NMOS transistor MN44 is connected between the node N62 and the node N42. The drain current of the PMOS transistor MP32 is input to the node N42.
The PMOS transistor MP41 is connected between the VDD line and the node N51. The PMOS transistor MP43 is connected between the node N51 and the node N61. The drain current of the NMOS transistor MN31 is input to the node N51.
The PMOS transistor MP42 is connected between the VDD line and the node N52. The PMOS transistor MP44 is connected between the node N52 and the node N62. The drain current of the NMOS transistor MN32 is input to the node N52.
A bias voltage BN2 is input to the gates of the NMOS transistors MN43 and MN44. A bias voltage BP1 is input to the gates of the PMOS transistors MP41 and MP42. A bias voltage BP2 is input to the gates of the PMOS transistors MP43 and MP44.
The gates of the NMOS transistors MN41 and MN42 are connected to the node N61.

図16に示す差動増幅回路151において、NMOSトランジスタMN31及びMN32は、Nチャンネル側の差動入力トランジスタであり、PMOSトランジスタMP31及びMP32は、Pチャンネル側の差動入力トランジスタである。
また、NMOSトランジスタMN41及びMN42は、カスコード段のGND側の抵抗負荷回路であり、NMOSトランジスタMN43及びMN44は、Nチャンネル側のカスコードトランジスタである。
PMOSトランジスタMP41及びMP42は、カスコード段のVDD側の抵抗負荷回路であり、PMOSトランジスタMP43及びMP44はPチャンネル側のカスコードトランジスタである。
ノードN61にはカスコード段の反転出力信号が発生し、ノードN62にはカスコード段の非反転出力信号O(+)が発生する。
ノードN61の電圧をNMOSトランジスタMN41及びMN42のゲートにバイアス電圧として供給することにより、ワイドレンジ型のカスコード回路が構成される。このカスコード回路において、PMOSトランジスタMP43に流れる電流とNMOSトランジスタMN43に流れる電流とが概ね等しくなるように、ノードN61の電圧が設定されてカレントミラー回路として動作する。
差動入力トランジスタに入力される差動信号(IN(+),IN(−))は、カスコード段で増幅され、その増幅結果がノードN61から出力信号O(+)として出力される。
In the differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16, NMOS transistors MN31 and MN32 are N-channel side differential input transistors, and PMOS transistors MP31 and MP32 are P-channel side differential input transistors.
The NMOS transistors MN41 and MN42 are resistance load circuits on the GND side of the cascode stage, and the NMOS transistors MN43 and MN44 are cascode transistors on the N channel side.
The PMOS transistors MP41 and MP42 are resistive load circuits on the VDD side of the cascode stage, and the PMOS transistors MP43 and MP44 are cascode transistors on the P channel side.
An inverted output signal of the cascode stage is generated at the node N61, and a non-inverted output signal O (+) of the cascode stage is generated at the node N62.
By supplying the voltage of the node N61 to the gates of the NMOS transistors MN41 and MN42 as a bias voltage, a wide-range cascode circuit is configured. In this cascode circuit, the voltage of the node N61 is set so that the current flowing through the PMOS transistor MP43 and the current flowing through the NMOS transistor MN43 are substantially equal, and operates as a current mirror circuit.
The differential signals (IN (+), IN (−)) input to the differential input transistor are amplified in the cascode stage, and the amplification result is output from the node N61 as the output signal O (+).

図16に示す差動増幅回路151の入力電圧範囲は、グランド電位GNDから電源電圧VDDまでの範囲であり、出力電圧範囲も概ねグランド電位GNDから電源電圧VDDまでの範囲である。このため、この差動増幅回路から出力される信号を受ける次段の回路には、通常のインバータ、又は、入出力を抵抗でショートしたインバータを用いることができる。   The input voltage range of the differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16 is a range from the ground potential GND to the power supply voltage VDD, and the output voltage range is also a range from the ground potential GND to the power supply voltage VDD. For this reason, a normal inverter or an inverter whose input / output is short-circuited by a resistor can be used for the next-stage circuit that receives a signal output from the differential amplifier circuit.

図16に示す差動増幅回路151は、後述のシミュレーション結果(図6)において示すように、出力の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間とが異なっており、その影響により、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅とが異なってしまう。したがって、特許文献7において指摘されているように、高速動作には適していない。
しかしながら、基準電流を用いて各々のバイアス電圧(BN1,BP1,BP2)を最適に設計すれば、低い周波数領域において、バイアス電圧を1種類に削減した方式よりも低い電源電圧で動作させることが可能である。また、基準電流源を用いることにより、周波数特性のばらつきや消費電流の電源電圧依存性を小さくすることができる。
In the differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16, the delay time at the rise of the output is different from the delay time at the fall, as shown in a simulation result (FIG. 6) to be described later. And the pulse width of the output signal are different. Therefore, as pointed out in Patent Document 7, it is not suitable for high-speed operation.
However, if each bias voltage (BN1, BP1, BP2) is optimally designed by using the reference current, it is possible to operate at a lower power supply voltage than a system in which the bias voltage is reduced to one type in a low frequency region. It is. Further, by using the reference current source, it is possible to reduce the frequency characteristic variation and the power supply voltage dependency of the current consumption.

図17は、レイル・トゥ・レイル(登録商標)で動作する一般的なフォールデッドカスコード型差動増幅回路の第2の例を示す図である。
図17に示す差動増幅回路152と図16に示した差動増幅回路151との相違点は、カスコード段のノードN61及びN62の平均電圧が‘VDD/2’付近になるようにNMOSトランジスタMN43とMN44のゲートに入力するバイアス電圧がコモンフィードバック回路51によって制御される点にある。
このような遅延が伴うフィードバック制御は、周波数帯域が数MHz程度のアナログ的な用途では問題にはならないが、LVDSのような数百MHzの用途ではうまく動作しない。
FIG. 17 is a diagram illustrating a second example of a general folded cascode differential amplifier circuit that operates on rail-to-rail (registered trademark).
The difference between the differential amplifier circuit 152 shown in FIG. 17 and the differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16 is that the NMOS transistor MN43 is such that the average voltage of the nodes N61 and N62 in the cascode stage is around 'VDD / 2'. And the bias voltage input to the gates of the MN 44 is controlled by the common feedback circuit 51.
Feedback control with such a delay is not a problem in analog applications where the frequency band is about several MHz, but does not work well in applications of several hundred MHz such as LVDS.

図18は、米国特許第4,958,133号明細書において開示された自己バイアス型の差動増幅回路を示す。
図18に示す差動増幅回路153は、NMOSトランジスタMN31〜MN33,MN41〜MN44と、PMOSトランジスタMP31〜MP33,MP41〜MP44とを有する。
FIG. 18 shows a self-bias type differential amplifier circuit disclosed in US Pat. No. 4,958,133.
The differential amplifier circuit 153 shown in FIG. 18 includes NMOS transistors MN31 to MN33, MN41 to MN44, and PMOS transistors MP31 to MP33, MP41 to MP44.

NMOSトランジスタMN31及びMN32の共通のソース端子は、NMOSトランジスタMN33を介してGND線に接続される。PMOSトランジスタMP31及びMP32の共通のソース端子は、PMOSトランジスタMP33を介してVDD線に接続される。
NMOSトランジスタMN31及びPMOSトランジスタMP31のゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN32及びPMOSトランジスタMP32のゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
NMOSトランジスタMN41は、ノードN41とGND線との間に接続される。NMOSトランジスタMN43は、ノードN61とノードN41との間に接続される。ノードN41には、PMOSトランジスタMP31のドレイン電流が入力される。
NMOSトランジスタMN42は、ノードN42とGND線との間に接続される。NMOSトランジスタMN44は、ノードN62とノードN42との間に接続される。ノードN42には、PMOSトランジスタMP32のドレイン電流が入力される。
PMOSトランジスタMP41は、VDD線とノードN51との間に接続される。PMOSトランジスタMP43は、ノードN51とノードN61との間に接続される。ノードN51には、NMOSトランジスタMN31のドレイン電流が入力される。
PMOSトランジスタMP42は、VDD線とノードN52との間に接続される。PMOSトランジスタMP44は、ノードN52とノードN62との間に接続される。ノードN52には、NMOSトランジスタMN32のドレイン電流が入力される。
NMOSトランジスタMN41〜MN44及びMN33のゲート、並びに、PMOSトランジスタMP41〜MP44及びMP33のゲートは、ノードN61に共通に接続される。
The common source terminal of the NMOS transistors MN31 and MN32 is connected to the GND line via the NMOS transistor MN33. The common source terminal of the PMOS transistors MP31 and MP32 is connected to the VDD line via the PMOS transistor MP33.
A non-inverted input signal IN (+) is input to the gates of the NMOS transistor MN31 and the PMOS transistor MP31, and an inverted input signal IN (−) is input to the gates of the NMOS transistor MN32 and the PMOS transistor MP32.
The NMOS transistor MN41 is connected between the node N41 and the GND line. The NMOS transistor MN43 is connected between the node N61 and the node N41. The drain current of the PMOS transistor MP31 is input to the node N41.
The NMOS transistor MN42 is connected between the node N42 and the GND line. The NMOS transistor MN44 is connected between the node N62 and the node N42. The drain current of the PMOS transistor MP32 is input to the node N42.
The PMOS transistor MP41 is connected between the VDD line and the node N51. The PMOS transistor MP43 is connected between the node N51 and the node N61. The drain current of the NMOS transistor MN31 is input to the node N51.
The PMOS transistor MP42 is connected between the VDD line and the node N52. The PMOS transistor MP44 is connected between the node N52 and the node N62. The drain current of the NMOS transistor MN32 is input to the node N52.
The gates of the NMOS transistors MN41 to MN44 and MN33 and the gates of the PMOS transistors MP41 to MP44 and MP33 are commonly connected to the node N61.

図18に示す差動増幅回路153において、NMOSトランジスタMN31及びMN32は、Nチャンネル側の差動入力トランジスタであり、PMOSトランジスタMP31及びMP32は、Pチャンネル側の差動入力トランジスタである。
また、NMOSトランジスタMN41及びMN42は、カスコード段のGND側の抵抗負荷回路であり、NMOSトランジスタMN43及びMN44は、Nチャンネル側のカスコードトランジスタである。
PMOSトランジスタMP41及びMP42は、カスコード段のVDD側の抵抗負荷回路であり、PMOSトランジスタMP43及びMP44はPチャンネル側のカスコードトランジスタである。
ノードN61にはカスコード段の反転出力信号が発生し、ノードN62にはカスコード段の非反転出力信号O(+)が発生する。
ノードN61の電圧は、PMOSトランジスタMP43に流れる電流とNMOSトランジスタMN43に流れる電流とが概ね等しくなるように設定される。
差動入力トランジスタに入力される差動信号(IN(+),IN(−))は、カスコード段で増幅され、その増幅結果がノードN61から出力信号O(+)として出力される。
In the differential amplifier circuit 153 shown in FIG. 18, NMOS transistors MN31 and MN32 are N-channel side differential input transistors, and PMOS transistors MP31 and MP32 are P-channel side differential input transistors.
The NMOS transistors MN41 and MN42 are resistance load circuits on the GND side of the cascode stage, and the NMOS transistors MN43 and MN44 are cascode transistors on the N channel side.
The PMOS transistors MP41 and MP42 are resistive load circuits on the VDD side of the cascode stage, and the PMOS transistors MP43 and MP44 are cascode transistors on the P channel side.
An inverted output signal of the cascode stage is generated at the node N61, and a non-inverted output signal O (+) of the cascode stage is generated at the node N62.
The voltage of the node N61 is set so that the current flowing through the PMOS transistor MP43 and the current flowing through the NMOS transistor MN43 are substantially equal.
The differential signals (IN (+), IN (−)) input to the differential input transistor are amplified in the cascode stage, and the amplification result is output from the node N61 as the output signal O (+).

図19は、図18に示した自己バイアス型の差動増幅回路153における各信号波形のシミュレーション結果の一例を示す図である。図20は、図19の電圧波形の一部を抜き出して時間軸を拡大したものである。図19,図20の例では、電源電圧VDD、入力差動信号のコモンモード電圧Vcom、入力差動信号の電圧振幅Vin、入力差動信号の周波数fをそれぞれ以下のように設定した条件の下でシミュレーションを行っている。
VDD=2.5[V];
Vcom=0.0〜2.5[V];
Vin=Vcom±50[mV];
f=200[MHz];
FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a simulation result of each signal waveform in the self-bias type differential amplifier circuit 153 illustrated in FIG. FIG. 20 shows a part of the voltage waveform shown in FIG. In the examples of FIGS. 19 and 20, the power supply voltage VDD, the common mode voltage Vcom of the input differential signal, the voltage amplitude Vin of the input differential signal, and the frequency f of the input differential signal are respectively set as follows. The simulation is done.
VDD = 2.5 [V];
Vcom = 0.0 to 2.5 [V];
Vin = Vcom ± 50 [mV];
f = 200 [MHz];

図19(A)及び図20(A)において、実線‘IN(+)’及び‘IN(−)’は、相補の入力信号の電圧波形を示す。
図19(B)及び図20(B)において、点線‘O(+)_o’は、差動増幅回路153の出力信号の電圧波形を示す。
図19(C)及び図20(C)において、点線‘INV_O(+)_o’は、差動増幅回路153の出力信号をインバータで増幅した結果の電圧波形を示す。
図19(D)及び図20(D)において、点線‘BS_o’は、カスコード段の反転出力(ノードN61)の電圧波形を示す。
In FIGS. 19A and 20A, solid lines “IN (+)” and “IN (−)” indicate voltage waveforms of complementary input signals.
In FIG. 19B and FIG. 20B, the dotted line “O (+) _ o” indicates the voltage waveform of the output signal of the differential amplifier circuit 153.
In FIG. 19C and FIG. 20C, a dotted line “INV_O (+) _ o” indicates a voltage waveform as a result of amplifying the output signal of the differential amplifier circuit 153 by the inverter.
In FIG. 19D and FIG. 20D, the dotted line “BS_o” indicates the voltage waveform of the inverted output (node N61) of the cascode stage.

図19(D)及び図20(D)における点線‘BS_o’の電圧波形は、NMOSトランジスタMN41〜MN44,MN33、PMOSトランジスタMP41〜MP44,MP33のゲートに供給されるバイアス電圧の波形を表している。このシミュレーション波形によると、各トランジスタのゲートに入力されるバイアス電圧は、入力差動信号(IN(+),IN(−))のコモンモード電圧がGND側にあるかVDD側にあるかに応じて約60mV変動し、更に、差動入力信号の極性が正か負かに応じて約30mV〜60mV変動する。   The voltage waveform of the dotted line 'BS_o' in FIGS. 19D and 20D represents the waveform of the bias voltage supplied to the gates of the NMOS transistors MN41 to MN44 and MN33 and the PMOS transistors MP41 to MP44 and MP33. . According to this simulation waveform, the bias voltage input to the gate of each transistor depends on whether the common mode voltage of the input differential signal (IN (+), IN (−)) is on the GND side or the VDD side. And about 30 mV to 60 mV depending on whether the polarity of the differential input signal is positive or negative.

図18に示す差動増幅回路153では、入力信号が変化すると、カスコード段の反転出力(ノードN62)が約30mV〜60mV変化し、この反転出力がバイアス電圧としてNMOSトランジスタMN41とMN42のゲートに負帰還し、それから出力電圧が確定する。そのため、動作速度に若干のロスが生じる。
また、入力電圧範囲はグランド電位GNDから電源電圧VDDまでの範囲であるが、出力電圧範囲は概ねバイアス電圧(≒VDD/2)を中心とした‘±Vth’の範囲であり、電源電圧範囲においてフルスイングしない。そのため、次段の回路も差動増幅回路153と同様なバイアス電圧を基準とする差動回路にするか、あるいは、論理しきい電圧をバイアス電圧付近に設定したインバータにする必要がある。次段にインバータを接続した場合、論理しきい電圧がバイアス電圧からずれると、入力信号と出力信号のパルス幅が異なってしまう。
In the differential amplifier circuit 153 shown in FIG. 18, when the input signal changes, the inverted output (node N62) of the cascode stage changes by about 30 mV to 60 mV. Feedback and then the output voltage is determined. Therefore, a slight loss occurs in the operation speed.
The input voltage range is the range from the ground potential GND to the power supply voltage VDD, but the output voltage range is a range of '± Vth' that is centered on the bias voltage (≈VDD / 2). Do not swing. For this reason, the next-stage circuit must also be a differential circuit based on a bias voltage similar to that of the differential amplifier circuit 153, or an inverter having a logic threshold voltage set near the bias voltage. When an inverter is connected to the next stage, if the logic threshold voltage deviates from the bias voltage, the pulse widths of the input signal and the output signal are different.

図21は、特許文献7の発明者によって提案されたフォールデッドカスコード型の差動増幅回路の構成を示す図である。
図21に示す差動増幅回路154は、本体の増幅部AMP11と、バイアス電圧生成用の擬似回路PSAMP12とを有する。差動増幅部AMP11は、差動増幅回路153と同様に、NMOSトランジスタMN31〜MN33,MN41〜MN44と、PMOSトランジスタMP31〜MP33,MP41〜MP44とを有する。擬似回路PSAMP12は、NMOSトランジスタMN31b〜MN33b,MN41b〜MN44bと、PMOSトランジスタMP31b〜MP33b,MP41b〜MP44bとを有する。
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a folded cascode differential amplifier circuit proposed by the inventor of Patent Document 7. In FIG.
A differential amplifier circuit 154 shown in FIG. 21 includes an amplifier AMP11 of the main body and a pseudo circuit PSAMP12 for generating a bias voltage. Similar to the differential amplifier circuit 153, the differential amplifier AMP11 includes NMOS transistors MN31 to MN33, MN41 to MN44, and PMOS transistors MP31 to MP33, MP41 to MP44. The pseudo circuit PSAMP12 includes NMOS transistors MN31b to MN33b, MN41b to MN44b, and PMOS transistors MP31b to MP33b, MP41b to MP44b.

本体の増幅部AMP11の各構成要素は、図18に示す差増増幅回路153における同一符号の構成要素と同様な接続関係を有する。ただし、NMOSトランジスタMN41〜MN44及びMN33のゲート、並びに、PMOSトランジスタMP41〜MP44及びMP33のゲートは、擬似回路PSAMP12のノードN61b及びN62bに共通に接続される。また、ノードN61において反転出力信号O(+)、ノードN62において非反転出力信号O(−)が発生し、この2つの信号が入力差動信号(IN(+),IN(−))に対応する出力差動信号となっている。   Each component of the main amplifier unit AMP11 has the same connection relationship as the component of the same reference sign in the differential amplifier circuit 153 shown in FIG. However, the gates of the NMOS transistors MN41 to MN44 and MN33 and the gates of the PMOS transistors MP41 to MP44 and MP33 are commonly connected to the nodes N61b and N62b of the pseudo circuit PSAMP12. Further, an inverted output signal O (+) is generated at the node N61, and a non-inverted output signal O (−) is generated at the node N62. These two signals correspond to the input differential signals (IN (+), IN (−)). Output differential signal.

擬似回路PSAMP12の各構成要素は次のように接続される。
NMOSトランジスタMN31b及びMN32bの共通のソース端子は、NMOSトランジスタMN33bを介してGND線に接続される。PMOSトランジスタMP31b及びMP32bの共通のソース端子は、PMOSトランジスタMP33bを介してVDD線に接続される。
NMOSトランジスタMN31b及びPMOSトランジスタMP31bのゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN32b及びPMOSトランジスタMP32bのゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
NMOSトランジスタMN41bは、ノードN41bとGND線との間に接続される。NMOSトランジスタMN43bは、ノードN61bとノードN41bとの間に接続される。ノードN41bには、PMOSトランジスタMP31bのドレイン電流が入力される。
NMOSトランジスタMN42bは、ノードN42bとGND線との間に接続される。NMOSトランジスタMN44bは、ノードN62bとノードN42bとの間に接続される。ノードN42bには、PMOSトランジスタMP32bのドレイン電流が入力される。
PMOSトランジスタMP41bは、VDD線とノードN51bとの間に接続される。PMOSトランジスタMP43bは、ノードN51bとノードN61bとの間に接続される。ノードN51bには、NMOSトランジスタMN31bのドレイン電流が入力される。
PMOSトランジスタMP42bは、VDD線とノードN52bとの間に接続される。PMOSトランジスタMP44bは、ノードN52bとノードN62bとの間に接続される。ノードN52bには、NMOSトランジスタMN32bのドレイン電流が入力される。
ノードN61bとノードN62bは互いに接続される。
NMOSトランジスタMN41b〜MN44b及びMN33bのゲート、並びに、PMOSトランジスタMP41b〜MP44b及びMP33bのゲートは、ノードN61b及びN62bに共通に接続される。
Each component of the pseudo circuit PSAMP12 is connected as follows.
A common source terminal of the NMOS transistors MN31b and MN32b is connected to the GND line via the NMOS transistor MN33b. A common source terminal of the PMOS transistors MP31b and MP32b is connected to the VDD line via the PMOS transistor MP33b.
A non-inverted input signal IN (+) is input to the gates of the NMOS transistor MN31b and the PMOS transistor MP31b, and an inverted input signal IN (−) is input to the gates of the NMOS transistor MN32b and the PMOS transistor MP32b.
The NMOS transistor MN41b is connected between the node N41b and the GND line. The NMOS transistor MN43b is connected between the node N61b and the node N41b. The drain current of the PMOS transistor MP31b is input to the node N41b.
The NMOS transistor MN42b is connected between the node N42b and the GND line. The NMOS transistor MN44b is connected between the node N62b and the node N42b. The drain current of the PMOS transistor MP32b is input to the node N42b.
The PMOS transistor MP41b is connected between the VDD line and the node N51b. The PMOS transistor MP43b is connected between the node N51b and the node N61b. The drain current of the NMOS transistor MN31b is input to the node N51b.
The PMOS transistor MP42b is connected between the VDD line and the node N52b. The PMOS transistor MP44b is connected between the node N52b and the node N62b. The drain current of the NMOS transistor MN32b is input to the node N52b.
Node N61b and node N62b are connected to each other.
The gates of the NMOS transistors MN41b to MN44b and MN33b and the gates of the PMOS transistors MP41b to MP44b and MP33b are commonly connected to the nodes N61b and N62b.

擬似回路PSAMP12において、NMOSトランジスタMN31b及びMN32bは、Nチャンネル側の差動入力トランジスタであり、PMOSトランジスタMP31b及びMP32bは、Pチャンネル側の差動入力トランジスタである。
また、NMOSトランジスタMN41b及びMN42bは、カスコード段のGND側の抵抗負荷回路であり、NMOSトランジスタMN43b及びMN44bは、Nチャンネル側のカスコードトランジスタである。
PMOSトランジスタMP41b及びMP42bは、カスコード段のVDD側の抵抗負荷回路であり、PMOSトランジスタMP43b及びMP44bはPチャンネル側のカスコードトランジスタである。
ノードN61bはカスコード段の反転出力、ノードN62bはカスコード段の非反転出力であり、擬似回路PSAMP12ではこれらの相補の出力同士が接続されている。この接続点(ノードN61b及びN62b)に発生する電圧は、PMOSトランジスタMP43及びMP44に流れる電流とNMOSトランジスタMN43及びMN44に流れる電流とが概ね等しくなるように設定される。
In the pseudo circuit PSAMP12, the NMOS transistors MN31b and MN32b are N-channel side differential input transistors, and the PMOS transistors MP31b and MP32b are P-channel side differential input transistors.
The NMOS transistors MN41b and MN42b are resistance load circuits on the GND side of the cascode stage, and the NMOS transistors MN43b and MN44b are cascode transistors on the N channel side.
The PMOS transistors MP41b and MP42b are resistance load circuits on the VDD side of the cascode stage, and the PMOS transistors MP43b and MP44b are cascode transistors on the P channel side.
The node N61b is an inverted output of the cascode stage, the node N62b is a non-inverted output of the cascode stage, and these complementary outputs are connected to each other in the pseudo circuit PSAMP12. The voltage generated at this connection point (nodes N61b and N62b) is set so that the current flowing through the PMOS transistors MP43 and MP44 is substantially equal to the current flowing through the NMOS transistors MN43 and MN44.

図21に示す差動増幅回路154は、バイアス電圧が1本に単純化されており、かつ、図18に示した自己バイアス型の差動増幅回路153のように負帰還がかからず非常に高速に動作する。そのため、この回路は例えばシンクロナスSRAMなどに適用されている。図21に示すように、擬似回路によって本体の増幅部のバイアス電圧を生成する方式を、以下では擬似回路バイアス型と呼ぶ。   The differential amplifier circuit 154 shown in FIG. 21 has a bias voltage simplified to one, and unlike the self-bias type differential amplifier circuit 153 shown in FIG. Operates at high speed. Therefore, this circuit is applied to, for example, a synchronous SRAM. As shown in FIG. 21, a method of generating a bias voltage for the amplification unit of the main body using a pseudo circuit is hereinafter referred to as a pseudo circuit bias type.

図19及び図20において実線で示す波形は、図21に示す擬似回路バイアス型の差動増幅回路154における各信号波形のシミュレーション結果の一例を示す。シミュレーションの条件は、図18に示す自己バイアス型の差動増幅回路153と同じである。
図19(A)及び図20(A)において、実線‘IN(+)’及び‘IN(−)’は、相補の入力信号の電圧波形を示す。
図19(B)及び図20(B)において、実線‘O(+)’は、差動増幅回路154の出力信号の電圧波形を示す。
図19(C)及び図20(C)において、実線‘INV_O(+)’は、差動増幅回路154の出力信号をインバータで増幅した結果の電圧波形を示す。
図19(D)及び図20(D)において、実線‘BS’は、擬似回路PSAMP12のノードN61b、N62bに発生する電圧波形を示す。
19 and FIG. 20, the waveform indicated by the solid line shows an example of the simulation result of each signal waveform in the pseudo-circuit bias type differential amplifier circuit 154 shown in FIG. The simulation conditions are the same as those of the self-bias type differential amplifier circuit 153 shown in FIG.
In FIGS. 19A and 20A, solid lines “IN (+)” and “IN (−)” indicate voltage waveforms of complementary input signals.
In FIG. 19B and FIG. 20B, the solid line “O (+)” indicates the voltage waveform of the output signal of the differential amplifier circuit 154.
In FIG. 19C and FIG. 20C, a solid line “INV_O (+)” indicates a voltage waveform as a result of amplifying the output signal of the differential amplifier circuit 154 by an inverter.
In FIG. 19D and FIG. 20D, a solid line “BS” indicates a voltage waveform generated at the nodes N61b and N62b of the pseudo circuit PSAMP12.

図19(D)及び図20(D)における実線‘BS’の電圧波形は、増幅部AMP11の各トランジスタ(MN41〜MN44、MN33、MP41〜MP44、MP33)のゲートに供給されるバイアス電圧の波形を表している。このシミュレーション波形によると、増幅部AMP11に供給されるバイアス電圧は、入力差動信号(IN(+),IN(−))のコモンモード電圧がGND側にあるかVDD側にあるかに応じて約60mV変動しているが、自己バイアス方式の点線の波形‘BS_o’と異なり、差動入力信号の極性に応じた変動はほとんど見られない。   The voltage waveform of the solid line 'BS' in FIGS. 19D and 20D is the waveform of the bias voltage supplied to the gate of each transistor (MN41 to MN44, MN33, MP41 to MP44, MP33) of the amplifier AMP11. Represents. According to this simulation waveform, the bias voltage supplied to the amplifying unit AMP11 depends on whether the common mode voltage of the input differential signals (IN (+), IN (−)) is on the GND side or the VDD side. Although it fluctuates by about 60 mV, unlike the self-bias type dotted waveform 'BS_o', there is almost no fluctuation according to the polarity of the differential input signal.

図21に示す擬似回路バイアス型の差動増幅回路154において、入力電圧範囲はグランド電位GNDから電源電圧VDDまでの範囲であるが、出力電圧範囲は概ねバイアス電圧(≒VDD/2)を中心とした‘±Vth’の範囲であり、電源電圧範囲においてフルスイングしない。そのため、図18に示す自己バイアス型の差動増幅回路153と同様に、次段に接続したインバータの論理しきい電圧がバイアス電圧付近からずれていると、入力信号と出力信号のパルス幅が異なってしまう。   In the pseudo-circuit bias type differential amplifier circuit 154 shown in FIG. 21, the input voltage range is a range from the ground potential GND to the power supply voltage VDD, but the output voltage range is centered around the bias voltage (≈VDD / 2). In the range of “± Vth” and does not fully swing in the power supply voltage range. Therefore, similarly to the self-bias type differential amplifier circuit 153 shown in FIG. 18, if the logic threshold voltage of the inverter connected to the next stage is deviated from the vicinity of the bias voltage, the pulse widths of the input signal and the output signal are different. End up.

また、図20のシミュレーション結果において、相補の差動入力信号が交差してからインバータ出力が変化するまでの全体の遅延時間が0.6ns〜1nsであるのに対して、自己バイアス方式と擬似回路バイアス方式の差は約0.1nsとそれほど大きくない。この原因としては、自己バイアス方式においては差動入力信号の極性の変化によってカスコード段の反転出力側の電圧も変化するが、その変化量が約30mV〜60mVと小さいことや、非反転出力O(+)だけで比較した場合に、擬似回路バイアス方式の方が自己バイアス方式よりも振幅が小さくなっていることが考えられる。このため、擬似回路バイアス方式では、差動増幅回路10の相補の出力を更に差動回路で受けるような場合にメリットが大きくなると考えられる。   In the simulation results of FIG. 20, the overall delay time from the crossing of the complementary differential input signals to the change of the inverter output is 0.6 ns to 1 ns, whereas the self-bias method and the pseudo circuit The difference in bias method is not so large as about 0.1 ns. This is because, in the self-bias method, the voltage on the inverting output side of the cascode stage also changes due to the change in the polarity of the differential input signal, but the amount of change is as small as about 30 mV to 60 mV, or the non-inverting output O ( When comparing only with (+), it is conceivable that the pseudo-circuit bias method has a smaller amplitude than the self-bias method. For this reason, in the pseudo circuit bias system, it is considered that the merit is increased when the complementary output of the differential amplifier circuit 10 is further received by the differential circuit.

なお、上述した図18に示す差動増幅回路153や図21に示す差動増幅回路154では、何れもそのカスコード段において、VDD線とGND線との間にPMOSトランジスタのダイオード接続回路とNMOSトランジスタのダイオード接続回路とが直列に接続されている。このため、電源電圧VDDが‘2×Vth’より小さい場合には消費電流が全く流れなくなり、それ以上では、概ね‘(VDD/2−Vth)^2’に比例した消費電流が流れる。その結果、電源電圧やプロセスばらつきの影響を受けて、周波数特性と消費電力が大きく変動する。したがって、図18に示す差動増幅回路153や図21に示す差動増幅回路154は、LVDSのように汎用の規格を満足しなければならない入出力回路にはあまり適していない。   In the differential amplifier circuit 153 shown in FIG. 18 and the differential amplifier circuit 154 shown in FIG. 21 described above, the diode connection circuit of the PMOS transistor and the NMOS transistor are connected between the VDD line and the GND line in the cascode stage. The diode connection circuit is connected in series. For this reason, when the power supply voltage VDD is smaller than “2 × Vth”, the consumption current stops flowing at all, and when the power supply voltage VDD is higher than that, a consumption current proportional to ‘(VDD / 2−Vth) ^ 2’ flows. As a result, the frequency characteristics and power consumption greatly vary under the influence of power supply voltage and process variations. Therefore, the differential amplifier circuit 153 shown in FIG. 18 and the differential amplifier circuit 154 shown in FIG. 21 are not very suitable for an input / output circuit that must satisfy general-purpose standards such as LVDS.

他方、特開2000−31810号公報(特許文献8)においては、LVDSドライバの出力トランジスタを制御する単入力相補出力変換用の抵抗負荷型の差動増幅回路が開示されている。また、特許3202196号明細書(特許文献9)においては、LVDSドライバの出力トランジスタを制御する単入力相補出力変換用のカレントミラー負荷型の差動増幅回路が開示されている。上記のように、LVDSのレシーバ側だけでなくドライバ側においても、低電源電圧で、高速に動作する差動増幅回路が必要とされている。   On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-31810 (Patent Document 8) discloses a resistance load type differential amplifier circuit for single input complementary output conversion for controlling an output transistor of an LVDS driver. Japanese Patent No. 3202196 (Patent Document 9) discloses a current mirror load type differential amplifier circuit for single input complementary output conversion for controlling an output transistor of an LVDS driver. As described above, a differential amplifier circuit that operates at high speed with a low power supply voltage is required not only on the receiver side of the LVDS but also on the driver side.

特開平成9−74340号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 9-74340 特許第3626988号明細書Japanese Patent No. 3269898 Specification 特許第3202196号明細書Patent No. 3202196 特開2000−138573号公報JP 2000-138573 A 特開2002−319854号公報JP 2002-319854 A 特開2004−112424号公報JP 2004-112424 A 特開2003−249829号公報JP 2003-249829 A 特開2000−31810号公報JP 2000-31810 A 特許3202196号明細書Japanese Patent No. 3202196

ところで、図16に示すフォールデッドカスコード型差動増幅回路151は、以下に述べるように出力の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間とが異なるため、数百MHzの高速動作には適さないという不利益がある。   By the way, the folded cascode differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16 is suitable for high-speed operation of several hundred MHz because the delay time at the output rise time and the delay time at the fall time are different as described below. There is a disadvantage of not.

非反転入力信号IN(+)がロウレベル、反転入力信号IN(−)がハイレベルのとき、カスコード段の反転出力(ノードN61)に発生する信号はハイレベル、非反転出力(ノードN62)に発生する信号O(+)はロウレベルになる。このとき、ノードN61のハイレベルの電圧がゲートに入力されるNMOSトランジスタMN41及びMN42の電流は大きくなる。また、NMOSトランジスタMN43、MN44並びにPMOSトランジスタMP43、MP44に流れる電流も大きくなる。この状態においては、各トランジスタに流れる電流が大きくなるため、次の状態へ変化する速度が速くなる。   When the non-inverted input signal IN (+) is at low level and the inverted input signal IN (−) is at high level, the signal generated at the inverted output (node N61) of the cascode stage is generated at the high level and non-inverted output (node N62). The signal O (+) to be turned to the low level. At this time, the currents of the NMOS transistors MN41 and MN42 to which the high level voltage of the node N61 is input to the gate increase. Further, the current flowing through the NMOS transistors MN43 and MN44 and the PMOS transistors MP43 and MP44 also increases. In this state, since the current flowing through each transistor increases, the speed of changing to the next state increases.

非反転入力信号IN(+)がロウレベルからハイレベル、反転入力信号IN(−)がハイレベルからロウレベルに変化すると、Nチャンネル側の差動入力のNMOSトランジスタMN31はオフからオンへ変化し、NMOSトランジスタMN32はオンからオフへ変化する。また、Pチャンネル側の差動入力のPMOSトランジスタMP31はオンからオフへ変化し、PMOSトランジスタMP32はオフからオンに変化する。
このとき、NMOSトランジスタMN31がオンへ変化することにより、ノードN51からNMOSトランジスタMN31へ流れる電流が増大し、PMOSトランジスタMP43に流れる電流が減少する。また、PMOSトランジスタMP31がオフへ変化することにより、PMOSトランジスタMP31からノードN41へ流れる電流が減少し、NMOSトランジスタMN43に流れる電流が増大する。すなわち、PMOSトランジスタMP43の電流が減少し、NMOSトランジスタMN43の電流が増大する。そのため、NMOSトランジスタMN41とMN42のゲート容量に蓄積される電荷が放電され、ノードN61の電圧がハイレベルからロウレベルへ変化する。ノードNN61がロウレベルに変化すると、NMOSトランジスタMN41及びMN42に流れる電流が減少する。
他方、PMOSトランジスタMP32がオンへ変化することにより、PMOSトランジスタMP32からノードN42へ流れ込む電流が増大するが、このときNMOSトランジスタMN42に流れる電流が減少するため、ノードN42の電圧が上昇し、NMOSトランジスタMN42のゲートとソースとの間の電圧が低下して、NMOSトランジスタMN44の電流が減少する。また、NMOSトランジスタMN32がオフへ変化することにより、ノードN52からNMOSトランジスタMN32へ流れる電流が減少し、PMOSトランジスタMP44に流れる電流が増大する。すなわち、NMOSトランジスタMN44の電流が減少し、PMOSトランジスタMP44の電流が増大する。そのため、ノードN62から出力の負荷容量へ充電電流が流れて、非反転出力の信号O(+)がロウレベルからハイレベルに立ち上がる。
When the non-inverted input signal IN (+) changes from low level to high level and the inverted input signal IN (−) changes from high level to low level, the N-channel differential input NMOS transistor MN31 changes from off to on, and NMOS The transistor MN32 changes from on to off. Further, the P-channel side differential input PMOS transistor MP31 changes from on to off, and the PMOS transistor MP32 changes from off to on.
At this time, when the NMOS transistor MN31 is turned on, the current flowing from the node N51 to the NMOS transistor MN31 increases, and the current flowing to the PMOS transistor MP43 decreases. Further, when the PMOS transistor MP31 is turned off, the current flowing from the PMOS transistor MP31 to the node N41 is decreased, and the current flowing to the NMOS transistor MN43 is increased. That is, the current of the PMOS transistor MP43 decreases and the current of the NMOS transistor MN43 increases. As a result, the charges accumulated in the gate capacitances of the NMOS transistors MN41 and MN42 are discharged, and the voltage at the node N61 changes from the high level to the low level. When the node NN61 changes to the low level, the current flowing through the NMOS transistors MN41 and MN42 decreases.
On the other hand, when the PMOS transistor MP32 is turned on, the current flowing from the PMOS transistor MP32 to the node N42 increases. At this time, the current flowing to the NMOS transistor MN42 decreases, so that the voltage at the node N42 increases and the NMOS transistor The voltage between the gate and source of MN42 decreases, and the current of NMOS transistor MN44 decreases. Further, when the NMOS transistor MN32 is turned off, the current flowing from the node N52 to the NMOS transistor MN32 decreases, and the current flowing to the PMOS transistor MP44 increases. That is, the current of the NMOS transistor MN44 decreases and the current of the PMOS transistor MP44 increases. Therefore, a charging current flows from the node N62 to the output load capacitance, and the non-inverted output signal O (+) rises from the low level to the high level.

非反転入力信号IN(+)がハイレベル、反転入力信号IN(−)がロウレベルのとき、カスコード段の反転出力(ノードN61)に発生する信号はロウレベル、非反転出力(ノードN62)に発生する信号O(+)はハイレベルになる。このとき、ノードN61のロウレベルの電圧がゲートに入力されるNMOSトランジスタMN41及びMN42の電流は小さくなる。また、NMOSトランジスタMN43、MN44並びにPMOSトランジスタMP43、MP44に流れる電流も小さくなる。この状態では、各トランジスタに流れる電流が小さくなるため、次の状態へ変化する速度が遅くなる。   When the non-inverted input signal IN (+) is at a high level and the inverted input signal IN (−) is at a low level, a signal generated at the inverted output (node N61) of the cascode stage is generated at a low level and a non-inverted output (node N62). The signal O (+) becomes high level. At this time, the current of the NMOS transistors MN41 and MN42 to which the low level voltage of the node N61 is input to the gate becomes small. Further, the current flowing through the NMOS transistors MN43 and MN44 and the PMOS transistors MP43 and MP44 is also reduced. In this state, since the current flowing through each transistor is small, the speed of changing to the next state is slow.

非反転入力信号IN(+)がハイレベルからロウレベル、反転入力信号IN(−)がロウレベルからハイレベルに変化すると、Nチャンネル側の差動入力のNMOSトランジスタMN31はオンからオフへ変化し、NMOSトランジスタMN32はオフからオンへ変化する。また、Pチャンネル側の差動入力のPMOSトランジスタMP31はオフからオンへ変化し、PMOSトランジスタMP32はオンからオフに変化する。
このとき、NMOSトランジスタMN31がオフへ変化することにより、ノードN51からNMOSトランジスタMN31へ流れる電流が減少し、PMOSトランジスタMP43に流れる電流が増大する。また、PMOSトランジスタMP31がオンへ変化することにより、PMOSトランジスタMP31からノードN41へ流れる電流が増大し、NMOSトランジスタMN43に流れる電流が減少する。すなわち、PMOSトランジスタMP43の電流が増大し、NMOSトランジスタMN43の電流が減少する。そのため、NMOSトランジスタMN41とMN42のゲート容量に電荷が蓄積され、ノードN61の電圧がロウレベルからハイレベルへ変化する。ノードNN61がハイレベルに変化すると、NMOSトランジスタMN41及びMN42に流れる電流が増大する。
他方、PMOSトランジスタMP32がオフへ変化することにより、PMOSトランジスタMP32からノードN42へ流れ込む電流が減少するが、このときNMOSトランジスタMN42に流れる電流が増大するため、ノードN42の電圧が低下し、NMOSトランジスタMN42のゲートとソースとの間の電圧が上昇して、NMOSトランジスタMN44の電流が増大する。また、NMOSトランジスタMN32がオンへ変化することにより、ノードN52からNMOSトランジスタMN32へ流れる電流が増大し、PMOSトランジスタMP44に流れる電流が減少する。すなわち、NMOSトランジスタMN44の電流が増大し、PMOSトランジスタMP44の電流が減少する。そのため、出力の負荷容量からノードN62へ放電電流が流れて、非反転出力の信号O(+)がハイレベルからロウレベルへ立ち下がる。
When the non-inverted input signal IN (+) changes from high level to low level and the inverted input signal IN (−) changes from low level to high level, the N-channel differential input NMOS transistor MN31 changes from on to off. The transistor MN32 changes from off to on. Further, the P-channel side differential input PMOS transistor MP31 changes from off to on, and the PMOS transistor MP32 changes from on to off.
At this time, when the NMOS transistor MN31 is turned off, the current flowing from the node N51 to the NMOS transistor MN31 decreases, and the current flowing to the PMOS transistor MP43 increases. Further, when the PMOS transistor MP31 is turned on, the current flowing from the PMOS transistor MP31 to the node N41 increases, and the current flowing to the NMOS transistor MN43 decreases. That is, the current of the PMOS transistor MP43 increases and the current of the NMOS transistor MN43 decreases. Therefore, charges are accumulated in the gate capacitances of the NMOS transistors MN41 and MN42, and the voltage at the node N61 changes from the low level to the high level. When the node NN61 changes to the high level, the current flowing through the NMOS transistors MN41 and MN42 increases.
On the other hand, when the PMOS transistor MP32 is turned off, the current flowing from the PMOS transistor MP32 to the node N42 decreases. At this time, the current flowing to the NMOS transistor MN42 increases, so that the voltage at the node N42 decreases, and the NMOS transistor The voltage between the gate and source of MN42 increases, and the current of NMOS transistor MN44 increases. Further, when the NMOS transistor MN32 is turned on, the current flowing from the node N52 to the NMOS transistor MN32 increases, and the current flowing to the PMOS transistor MP44 decreases. That is, the current of the NMOS transistor MN44 increases and the current of the PMOS transistor MP44 decreases. Therefore, a discharge current flows from the output load capacitance to the node N62, and the non-inverted output signal O (+) falls from the high level to the low level.

NMOSトランジスタMN42に流れる電流は、NMOSトランジスタMN41とMN42のゲート容量が充電されないと増大しない。したがって、このゲート容量を充電する期間、すなわち非反転出力の信号O(+)がロウレベルへ立ち下がる期間において遅延時間が長くなる。
このため、図16に示すフォールデッドカスコード型差動増幅回路151では、非反転出力O(+)の立下り時の遅延時間の方が立ち上がりの遅延時間よりも長くなり、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅が異なってしまう。出力信号のパルス幅が異なると、出力信号のデューティー比が所望の値(例えば50%)からずれるため、動作マージンが減少してしまい、高速な動作が困難になる。
The current flowing through the NMOS transistor MN42 does not increase unless the gate capacitances of the NMOS transistors MN41 and MN42 are charged. Accordingly, the delay time becomes longer in the period for charging the gate capacitance, that is, the period in which the non-inverted output signal O (+) falls to the low level.
For this reason, in the folded cascode differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16, the delay time at the fall of the non-inverted output O (+) is longer than the delay time at the rise, and the pulse width of the input signal The pulse width of the output signal will be different. When the pulse width of the output signal is different, the duty ratio of the output signal is deviated from a desired value (for example, 50%), so that the operation margin is reduced and high-speed operation becomes difficult.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間との差を小さくすることができる差動増幅回路と、これを用いることによって高速な動作が可能なレシーバ回路、発振回路及びドライバ回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a differential amplifier circuit capable of reducing the difference between the delay time at the rise time and the delay time at the fall time, and by using the differential amplifier circuit. An object of the present invention is to provide a receiver circuit, an oscillation circuit, and a driver circuit that can operate at high speed.

本発明の第1の観点に係る差動増幅回路は、共通の差動信号を入力する第1増幅部と第2増幅部とを具備する。上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部とを有する。上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、第3ノードと、上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタとを含む。上記第1増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと、上記第2増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、上記第1増幅部及び上記第2増幅部において上記共通接続されていない他の2つの第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する。   A differential amplifier circuit according to a first aspect of the present invention includes a first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting a common differential signal. Each of the first amplifying unit and the second amplifying unit generates a first differential current that flows in a direction to be discharged from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal. And a second differential current generator that generates a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input. Part, a first cascode part that inputs one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship of decreasing one when one increases, and the other when one increases And a second cascode portion for inputting the other one current of the first differential current and the other one current of the second differential current. Each of the first cascode section and the second cascode section includes a first node that inputs one current of the first differential current, and a second node that inputs one current of the second differential current; , A third node, a first conductivity type first transistor for controlling the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant, and a current flowing from the first power supply line to the second node A second transistor of a second conductivity type that is controlled to keep constant, and an impedance that controls the impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant. A third transistor of the first conductivity type, and a fourth transistor of the second conductivity type that controls an impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant. Including. The third node of the first cascode section or the second cascode section in the first amplification section and the third node of the first cascode section or the second cascode section in the second amplification section are connected in common. The two third nodes connected in common have a relation that when one voltage rises when the two third nodes are separated from each other, the other voltage falls, and the above-mentioned third node included in the first amplification unit One of the first transistor and the second transistor increases or decreases the current in common according to the voltage of the third node connected in common, and the first transistor included in the second amplifying unit And any one of the second transistors increases or decreases the current in common according to the voltage of the third node connected in common, and From the other two of the third node that is not the common connected in serial the second amplifying unit, and outputs the amplified result of the differential signal of the input.

本発明の第2の観点に係る差動増幅回路は、共通の差動信号を入力する第1増幅部と第2増幅部とを具備する。上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部とを有する。上記第1増幅部は、一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部とを更に有する。上記第2増幅部は、一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第3カスコード部を更に有する。上記第1カスコード部、上記第2カスコード部及び上記第3カスコード部の各々は、上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、第3ノードと、上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタとを含む。上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと上記第3カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、上記共通接続されていない第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する。   A differential amplifier circuit according to a second aspect of the present invention includes a first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting a common differential signal. Each of the first amplifying unit and the second amplifying unit generates a first differential current that flows in a direction to be discharged from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal. And a second differential current generator that generates a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input. Part. The first amplifying unit includes a first cascode unit that inputs one current of the first differential current and one current of the second differential current that have a relationship in which one decreases when the other increases. And a second cascode section for inputting the other one current of the first differential current and the other one current of the second differential current which are in a relationship of decreasing the other when the voltage increases. The second amplifying unit further includes a third cascode unit that inputs a current of the first differential current and a current of the second differential current that have a relationship in which one increases and the other decreases. . Each of the first cascode unit, the second cascode unit, and the third cascode unit receives a first node that inputs one of the first differential currents and a current of the second differential current. The second node to be input, the third node, the first transistor of the first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant, and the first power supply line to the above-mentioned A second conductivity type second transistor that controls the current flowing to the second node to be constant, and between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant. The second transistor for controlling the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node and the second transistor of the first conductivity type for controlling the impedance of the second node are kept constant. Conductive type 4th tiger And a register. The third node of the first cascode part or the second cascode part and the third node of the third cascode part are connected in common, and the two third nodes connected in common are separated from each other. In this case, when one voltage increases, the other voltage decreases, and either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplifying unit is connected in common. The current is commonly increased or decreased according to the voltage of the third node, and one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit is connected to the commonly connected third node. The current is increased or decreased in common according to the voltage of, and the amplification result of the input differential signal is output from the third node not connected in common.

上記第1及び第2の観点に係る差動増幅回路によれば、上記共通接続された2つの第3ノードには、一方の電圧が上昇するように駆動が働いた場合に他方の電圧が低下するように逆の駆動が働く。そのため、上記入力の差動信号が変化しても、当該2つの第3ノードの電圧変化は抑制される。   According to the differential amplifier circuit according to the first and second aspects, when the drive is performed so that one of the two commonly connected third nodes is increased, the other voltage is decreased. The reverse drive works like that. Therefore, even if the input differential signal changes, the voltage change of the two third nodes is suppressed.

本発明の第3の観点に係る差動増幅回路は、共通の差動信号を入力する第1増幅部と第2増幅部とを具備する。上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部とを有する。上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、第3ノードと、上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタとを含む。上記第2増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードが共通に接続されており、上記第2増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、上記第1増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、上記第1増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する。   A differential amplifier circuit according to a third aspect of the present invention includes a first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting a common differential signal. Each of the first amplifying unit and the second amplifying unit generates a first differential current that flows in a direction to be discharged from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal. And a second differential current generator that generates a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input. Part, a first cascode part that inputs one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship of decreasing one when one increases, and the other when one increases And a second cascode portion for inputting the other one current of the first differential current and the other one current of the second differential current. Each of the first cascode section and the second cascode section includes a first node that inputs one current of the first differential current, and a second node that inputs one current of the second differential current; , A third node, a first conductivity type first transistor for controlling the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant, and a current flowing from the first power supply line to the second node A second transistor of a second conductivity type that is controlled to keep constant, and an impedance that controls the impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant. A third transistor of the first conductivity type, and a fourth transistor of the second conductivity type that controls an impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant. Including. The third node of the first cascode part and the second cascode part in the second amplifying part is connected in common, and either one of the first transistor or the second transistor in the second amplifying part is Depending on the voltage of the third node connected in common, the current is increased or decreased in common, and one of the first transistor and the second transistor in the first amplifier is connected in common. In accordance with the voltage of the third node, the current is increased or decreased in common, and the differential signal of the input is amplified from the third node of the first cascode unit and the second cascode unit in the first amplifier unit. Output the result.

上記第3の観点に係る差動増幅回路によると、上記第2増幅部における上記第1カスコード部の第1ノードと上記第2カスコード部の第1ノードには、上記第1差動電流の片方ずつの電流が入力されるため、これら2つのノードには、一方が増大すると他方が減少する関係を有した電流が入力される。また、上記第2増幅部における上記第1カスコード部の第2ノードと上記第2カスコード部の第2ノードには、上記第2差動電流の片方ずつの電流が入力されるため、これら2つのノードにも、一方が増大すると他方が減少する関係を有した電流が入力される。したがって、上記第2増幅部の共通接続された2つの第3ノードには、一方の電圧が上昇するように駆動が働いた場合に他方の電圧が低下するように逆の駆動が働く。そのため、上記入力の差動信号が変化しても、当該2つの第3ノードの電圧変化は抑制される。   According to the differential amplifier circuit of the third aspect, one of the first differential currents is applied to the first node of the first cascode unit and the first node of the second cascode unit in the second amplifier unit. Since each current is input, a current having a relationship in which when one increases, the other decreases. In addition, since each of the second differential currents is input to the second node of the first cascode unit and the second node of the second cascode unit in the second amplification unit, The node also receives a current having a relationship in which one increases and the other decreases. Therefore, in the two third nodes connected in common to the second amplifying unit, when driving is performed so that one voltage is increased, reverse driving is performed so that the other voltage is decreased. Therefore, even if the input differential signal changes, the voltage change of the two third nodes is suppressed.

上記第1の観点の差動増幅回路において、上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ及び上記第4トランジスタは、絶縁ゲート型のトランジスタであっても良い。上記第1差動電流発生部は、各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第1差動電流を出力する、上記第2導電型を有した絶縁ゲート型の第1トランジスタ対と、上記第1トランジスタ対のソースと上記第1電源線との間に接続され、上記第2導電型を有する絶縁ゲート型の第5トランジスタとを含んでも良い。上記第2差動電流発生部は、各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第2差動電流を出力する、上記第1導電型を有した絶縁ゲート型の第2トランジスタ対と、上記第2トランジスタ対のソースと上記第2電源線との間に接続され、上記第1導電型を有する絶縁ゲート型の第6トランジスタとを含んでも良い。上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ、上記第4トランジスタ、上記第5トランジスタ及び上記第6トランジスタの各ゲートが、上記共通接続された第3ノードに接続されても良い。   In the differential amplifier circuit according to the first aspect, the first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor may be insulated gate transistors. The first differential current generator includes a first pair of insulated gate transistors having the second conductivity type, each source being connected in common, and outputting the first differential current from each drain. And an insulated gate fifth transistor having the second conductivity type connected between the source of the first transistor pair and the first power supply line. The second differential current generator includes a pair of insulated gate second transistors having the first conductivity type, each source being connected in common, and outputting the second differential current from each drain. A sixth transistor of an insulated gate type having the first conductivity type and connected between the source of the second transistor pair and the second power supply line may be included. The gates of the first transistor, the second transistor, the third transistor, the fourth transistor, the fifth transistor, and the sixth transistor may be connected to the commonly connected third node.

本発明の第4の観点に係るレシーバ回路は、1対の信号線を介して伝送される差動電流を差動電圧に変換する電流電圧変換回路と、上記電流電圧変換回路から出力される上記差動電圧を増幅する差動増幅回路とを具備し、上記差動増幅回路として、上記第1乃至第3の観点に係る差動増幅回路の何れかを用いる。   A receiver circuit according to a fourth aspect of the present invention includes a current-voltage conversion circuit that converts a differential current transmitted through a pair of signal lines into a differential voltage, and the above-described output from the current-voltage conversion circuit. A differential amplifier circuit that amplifies the differential voltage, and any of the differential amplifier circuits according to the first to third aspects is used as the differential amplifier circuit.

本発明の第5の観点に係る発振回路は、入力される差動信号を遅延させて出力する複数のリング状に接続された遅延段を有する発振部と、上記複数の遅延段の少なくとも1つから出力される差動信号を増幅する少なくとも1つの差動増幅回路とを具備し、上記差動増幅回路として、上記第1乃至第3の観点に係る差動増幅回路の何れかを用いる。   An oscillation circuit according to a fifth aspect of the present invention includes an oscillation unit having a plurality of delay stages connected in a ring shape for delaying and outputting an input differential signal, and at least one of the plurality of delay stages And at least one differential amplifier circuit for amplifying the differential signal output from the first differential amplifier circuit. Any one of the differential amplifier circuits according to the first to third aspects is used as the differential amplifier circuit.

本発明の第6の観点に係る発振回路は、入力信号と基準信号との差を差動信号として入力し増幅する差動増幅回路と、上記差動増幅回路の増幅結果に応じた差動電流を1対の信号線に出力する出力回路とを具備し、上記差動増幅回路として、上記第1乃至第3の観点に係る差動増幅回路の何れかを用いる。   An oscillation circuit according to a sixth aspect of the present invention includes a differential amplifier circuit that inputs and amplifies a difference between an input signal and a reference signal as a differential signal, and a differential current corresponding to the amplification result of the differential amplifier circuit Are output to a pair of signal lines, and any one of the differential amplifier circuits according to the first to third aspects is used as the differential amplifier circuit.

本発明によれば、増幅結果の信号を発生するトランジスタに供給されるバイアス電圧が差動入力信号に応じて変動し難くなるため、当該バイアス電圧の変動により生じる遅延時間を抑制し、立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間との差を小さくすることができる。   According to the present invention, the bias voltage supplied to the transistor that generates the amplification result signal is less likely to fluctuate according to the differential input signal. Therefore, the delay time caused by the fluctuation of the bias voltage is suppressed, and The difference between the delay time and the delay time at the time of falling can be reduced.

図1は、本発明の実施形態に係る差動増幅回路の第1の構成例を示す図である。
この図1について説明する前に、まず図2〜図4に示す簡易な構成の差動増幅回路を例に挙げて、本実施形態に係る差動増幅回路のバイアス方式の分類を説明する。
FIG. 1 is a diagram illustrating a first configuration example of a differential amplifier circuit according to an embodiment of the present invention.
Before describing FIG. 1, first, the classification of bias systems of the differential amplifier circuit according to the present embodiment will be described by taking the differential amplifier circuit having a simple configuration shown in FIGS. 2 to 4 as an example.

図2(A)は、アナログ用途の差動増幅回路の差動入力段として一般的に用いられる、カレントミラー負荷型の差動増幅回路155の一例を示す。
図2(A)に示す差動増幅回路155は、NMOSトランジスタMN51,MN52と、PMOSトランジスタMP61,MP62と、定電流源ISN3とを有する。
FIG. 2A shows an example of a current mirror load type differential amplifier circuit 155 that is generally used as a differential input stage of a differential amplifier circuit for analog use.
The differential amplifier circuit 155 shown in FIG. 2A includes NMOS transistors MN51 and MN52, PMOS transistors MP61 and MP62, and a constant current source ISN3.

NMOSトランジスタMN51及びMN52はNチャンネルの差動入力トランジスタであり、その共通のソースが定電流源ISN3を介してGND線に接続される。
NMOSトランジスタMN51のゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN52のゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
NMOSトランジスタMN52のドレインとPMOSトランジスタMP62のドレインとが互いに接続され、その接続点のノードに非反転出力信号O(+)が発生する。
NMOSトランジスタMN51のドレインとPMOSトランジスタMP61のドレインとが互いに接続され、その接続点のノードXPGTに反転出力信号O(−)が発生する。
PMOSトランジスタMP61及びMP62は、カレントミラー型の負荷回路を構成する。PMOSトランジスタMP61及びMP62のゲートは、ノードXPGTに共通接続され、そのソースはVDD線に共通接続される。この負荷回路において、PMOSトランジスタMP61は、ドレインとゲートが接続されたダイオード接続回路を構成する。
The NMOS transistors MN51 and MN52 are N-channel differential input transistors, and a common source thereof is connected to the GND line via the constant current source ISN3.
The non-inverted input signal IN (+) is input to the gate of the NMOS transistor MN51, and the inverted input signal IN (−) is input to the gate of the NMOS transistor MN52.
The drain of the NMOS transistor MN52 and the drain of the PMOS transistor MP62 are connected to each other, and a non-inverted output signal O (+) is generated at the node of the connection point.
The drain of the NMOS transistor MN51 and the drain of the PMOS transistor MP61 are connected to each other, and the inverted output signal O (−) is generated at the node XPGT at the connection point.
The PMOS transistors MP61 and MP62 constitute a current mirror type load circuit. The gates of the PMOS transistors MP61 and MP62 are commonly connected to the node XPGT, and the sources thereof are commonly connected to the VDD line. In this load circuit, the PMOS transistor MP61 constitutes a diode connection circuit in which a drain and a gate are connected.

図2(A)に示す差動増幅回路155において、ノードXPGTに生じる反転出力信号O(−)は非反転出力信号O(+)と比較して振幅が小さいため、反転出力信号O(−)を直接インバータに入力することはできない。コンパレータ等の用途で差動増幅回路155の出力信号を取り出す場合、通常は、振幅の大きな非反転出力信号O(+)のみにインバータを接続し、シングル形式の信号として取り出す。   In the differential amplifier circuit 155 shown in FIG. 2A, the inverted output signal O (−) generated at the node XPGT has a smaller amplitude than the non-inverted output signal O (+). Cannot be input directly to the inverter. When the output signal of the differential amplifier circuit 155 is taken out for use as a comparator or the like, usually, an inverter is connected only to the non-inverted output signal O (+) having a large amplitude and is taken out as a single type signal.

非反転入力信号IN(+)がロウレベルで反転入力信号IN(−)がハイレベルの場合、NMOSトランジスタMN51がオフし、反転出力信号(−)は電源電圧VDD側に上昇し、‘VDD−Vth’に達する。このとき、ダイオード接続回路を構成するPMOSトランジスタMP61はオフし、PMOSトランジスタMP61及びMP62にほとんど電流が流れなくなる。この状態で非反転入力信号IN(+)がロウレベルからハイレベル、反転入力信号IN(−)がハイレベルからロウレベルに変化すると、NMOSトランジスタMN51がオンし、PMOSトランジスタMP61及びMP62のゲート容量に蓄積された電荷が引き抜かれ、ノードXPGTの電圧が低下する。PMOSトランジスタMP62に流れる電流は、ノードXPGTの電圧低下に応じて徐々に増大する。
このように、図2(A)に示す差動増幅回路155では、非反転出力信号O(+)がロウレベルのとき、カレントミラー型の負荷回路に電流が流れなくなるため、非反転出力信号O(+)がロウレベルからハイレベルに立ち上がる時の遅延時間が、その立下り時の遅延時間に比べて長くなる。そのため、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅が異なってしまい、高速な動作において問題となる。
When the non-inverted input signal IN (+) is at a low level and the inverted input signal IN (−) is at a high level, the NMOS transistor MN51 is turned off, and the inverted output signal (−) rises to the power supply voltage VDD side, and 'VDD−Vth 'Reach. At this time, the PMOS transistor MP61 constituting the diode connection circuit is turned off, and almost no current flows through the PMOS transistors MP61 and MP62. In this state, when the non-inverting input signal IN (+) changes from the low level to the high level and the inverting input signal IN (−) changes from the high level to the low level, the NMOS transistor MN51 is turned on and accumulated in the gate capacitances of the PMOS transistors MP61 and MP62. The extracted charge is extracted, and the voltage of the node XPGT decreases. The current flowing through the PMOS transistor MP62 gradually increases as the voltage at the node XPGT decreases.
In this way, in the differential amplifier circuit 155 shown in FIG. 2A, when the non-inverted output signal O (+) is at a low level, no current flows through the current mirror type load circuit. The delay time when +) rises from the low level to the high level becomes longer than the delay time at the fall. Therefore, the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal are different, which causes a problem in high-speed operation.

図2(B)は、上述した差動増幅回路155の問題点を改善し、SRAMのデータ読み出し用コンパレータなどに用いられる、カレントミラー負荷型の差動増幅回路156の一例を示す。
図2(B)に示す差動増幅回路156は、非反転出力信号O(+)を発生するカレントミラー負荷型の差動増幅部AMP21と、反転出力信号O(−)を発生するカレントミラー負荷型の差動増幅部AMP22とを有する。差動増幅部AMP21において反転信号を出力するノード(XPGT)は、差動増幅部AMP22において非反転信号を出力するノード(PGTb)と共通に接続されており、両者のカレントミラー負荷には共通のバイアス電圧が供給されている。
差動増幅部AMP21は、図2(A)に示す差動増幅回路155と同一の構成を有する。
差動増幅部AMP22は、NMOSトランジスタMN51b,MN52bと、PMOSトランジスタMP61b,MP62bと、定電流源ISN3bとを有する。
FIG. 2B shows an example of a current mirror load type differential amplifier circuit 156 that improves the above-described problems of the differential amplifier circuit 155 and is used in a data read comparator of an SRAM.
The differential amplifier circuit 156 shown in FIG. 2B includes a current mirror load type differential amplifier AMP21 that generates a non-inverted output signal O (+) and a current mirror load that generates an inverted output signal O (−). And a differential amplifier AMP22 of the type. The node (XPGT) that outputs the inverted signal in the differential amplifier AMP21 is commonly connected to the node (PGTb) that outputs the non-inverted signal in the differential amplifier AMP22, and is shared by both current mirror loads. A bias voltage is supplied.
The differential amplifier AMP21 has the same configuration as that of the differential amplifier circuit 155 shown in FIG.
The differential amplifier AMP22 includes NMOS transistors MN51b and MN52b, PMOS transistors MP61b and MP62b, and a constant current source ISN3b.

NMOSトランジスタMN51b及びMN52bは、差動増幅部AMP22におけるNチャンネルの差動入力トランジスタであり、その共通のソースは定電流源ISN3bを介してGND線に接続される。差動増幅部AMP22における差動入力トランジスタ(MN51b,MN52b)のソースは、差動増幅部AMP21における差動入力トランジスタ(MN51,MN52)のソースと共通に接続される。
NMOSトランジスタMN51bのゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN52bのゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
NMOSトランジスタMN52bのドレインとPMOSトランジスタMP62bのドレインとが互いに接続され、その接続点のノードが差動増幅部AMP21のノードXPGTに接続される。
NMOSトランジスタMN51bのドレインとPMOSトランジスタMP61bのドレインとが互いに接続され、その接続点のノードに反転出力信号O(−)が発生する。
PMOSトランジスタMP61b及びMP62bは、カレントミラー型の負荷回路を構成する。PMOSトランジスタMP61b及びMP62のゲートbは、差動増幅部AMP21のノードXPGTに共通接続され、そのソースはVDD線に共通接続される。負荷回路において、PMOSトランジスタMP62bは、ドレインとゲートが接続されたダイオード接続回路を構成する。
The NMOS transistors MN51b and MN52b are N-channel differential input transistors in the differential amplifier AMP22, and a common source thereof is connected to the GND line via the constant current source ISN3b. The sources of the differential input transistors (MN51b, MN52b) in the differential amplifier AMP22 are commonly connected to the sources of the differential input transistors (MN51, MN52) in the differential amplifier AMP21.
The non-inverted input signal IN (+) is input to the gate of the NMOS transistor MN51b, and the inverted input signal IN (−) is input to the gate of the NMOS transistor MN52b.
The drain of the NMOS transistor MN52b and the drain of the PMOS transistor MP62b are connected to each other, and the node at the connection point is connected to the node XPGT of the differential amplifier AMP21.
The drain of the NMOS transistor MN51b and the drain of the PMOS transistor MP61b are connected to each other, and an inverted output signal O (−) is generated at the node of the connection point.
The PMOS transistors MP61b and MP62b constitute a current mirror type load circuit. The gates b of the PMOS transistors MP61b and MP62 are commonly connected to the node XPGT of the differential amplifier AMP21, and the sources thereof are commonly connected to the VDD line. In the load circuit, the PMOS transistor MP62b constitutes a diode connection circuit in which the drain and the gate are connected.

差動増幅回路156において、ダイオード接続回路を構成するPMOSトランジスタMP61及びMP62bのドレイン(ノードXPGT)には、非反転入力信号IN(+)を入力するNMOSトランジスタMN51のドレインと反転入力信号IN(−)を入力するNMOSトランジスタMN52bのドレインとが並列に接続されている。差動入力信号の極性が正負の何れであっても、NMOSトランジスタMN51又はMN52bがオンするため、ダイオード接続回路を構成するPMOSトランジスタMP61及びMP62bには常に電流が流れる。これにより、ノードXPGTに発生するバイアス電圧の変動が小さくなり、その充放電の時間が短くなるため、非反転出力信号O(+)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間とがほぼ等しくなる。また、反転出力信号O(−)の電圧波形は、ノードXPGTのバイアス電圧を中心にして非反転出力信号O(+)の波形を反転させた波形に近似する。   In the differential amplifier circuit 156, the drain of the PMOS transistor MP61 and MP62b constituting the diode connection circuit (node XPGT) is connected to the drain of the NMOS transistor MN51 that receives the non-inverted input signal IN (+) and the inverted input signal IN (− ) Is connected in parallel to the drain of the NMOS transistor MN52b. Even if the polarity of the differential input signal is positive or negative, since the NMOS transistor MN51 or MN52b is turned on, a current always flows through the PMOS transistors MP61 and MP62b constituting the diode connection circuit. As a result, the fluctuation of the bias voltage generated at the node XPGT is reduced and the charge / discharge time is shortened. Therefore, the delay time at the rise and the delay time at the fall of the non-inverted output signal O (+) are almost equal. Will be equal. The voltage waveform of the inverted output signal O (−) approximates a waveform obtained by inverting the waveform of the non-inverted output signal O (+) with the bias voltage at the node XPGT as the center.

なお、差動入力トランジスタのサイズが充分大きく、これらがオンのときに電流を律則しない場合、PMOSトランジスタMP62及びMP61bには何れか一方に電流が流れるのに対して、PMOSトランジスタMP61及びMP62bには両方に電流が流れる。そのため、差動増幅回路156は、バイアス電圧の生成に関わるトランジスタ(MP61、MP62b、MN51、MN52b)のゲート本数を、信号の出力に関わるトランジスタ(MP62、MP61b、MN52、MN51b)のゲート本数と同じにしても、あるいは、半分にしても動作可能である。ただし、半分以下にすると、ダイオード接続回路を構成する小さいサイズのPMOSトランジスタが、信号出力用の数倍大きなPMOSトランジスタのゲート容量を駆動することになり、バランスが崩れてしまう。   If the size of the differential input transistors is sufficiently large and the current is not regulated when they are on, the current flows to one of the PMOS transistors MP62 and MP61b, whereas the current flows to the PMOS transistors MP61 and MP62b. Current flows through both. Therefore, in the differential amplifier circuit 156, the number of gates of the transistors (MP61, MP62b, MN51, MN52b) involved in the generation of the bias voltage is the same as the number of gates of the transistors (MP62, MP61b, MN52, MN51b) involved in the signal output. However, it is possible to operate in half or half. However, if it is less than half, the small-size PMOS transistor constituting the diode connection circuit drives the gate capacitance of the PMOS transistor several times larger for signal output, and the balance is lost.

図3は、カレントミラー型の負荷回路のバイアス電圧を擬似回路によって発生する差動増幅回路157の一例を示す。
図3に示す差動増幅回路157は、本体の差動増幅部AMP23と、バイアス電圧生成用の擬似回路PSAMP23とを有する。
本体の差動増幅部AMP23は、NMOSトランジスタMN51,MN52と、PMOSトランジスタMP61,MP62と、定電流源ISN3とを有する。
擬似回路PSAMP23は、NMOSトランジスタMN51b,MN52bと、PMOSトランジスタMP61b,MP62bと、定電流源ISN3bとを有する。
FIG. 3 shows an example of a differential amplifier circuit 157 that generates a bias voltage of a current mirror type load circuit by a pseudo circuit.
The differential amplifier circuit 157 shown in FIG. 3 includes a main body differential amplifier AMP23 and a bias voltage generation pseudo circuit PSAMP23.
The differential amplifier AMP23 of the main body includes NMOS transistors MN51 and MN52, PMOS transistors MP61 and MP62, and a constant current source ISN3.
The pseudo circuit PSAMP23 includes NMOS transistors MN51b and MN52b, PMOS transistors MP61b and MP62b, and a constant current source ISN3b.

本体の差動増幅部AMP23において、NMOSトランジスタMN51及びMN52はNチャンネルの差動入力トランジスタであり、その共通のソースが定電流源ISN3を介してGND線に接続される。
NMOSトランジスタMN51のゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN52のゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
NMOSトランジスタMN52のドレインとPMOSトランジスタMP62のドレインとが互いに接続され、その接続点のノードに非反転出力信号O(+)が発生する。
NMOSトランジスタMN51のドレインとPMOSトランジスタMP61のドレインとが互いに接続され、その接続点のノードに反転出力信号O(−)が発生する。
PMOSトランジスタMP61及びMP62のゲートは、擬似回路PSAMP23によって生成されるバイアス電圧BSを入力し、そのソースはVDD線に共通接続される。
In the differential amplifier AMP23 of the main body, NMOS transistors MN51 and MN52 are N-channel differential input transistors, and a common source thereof is connected to the GND line via a constant current source ISN3.
The non-inverted input signal IN (+) is input to the gate of the NMOS transistor MN51, and the inverted input signal IN (−) is input to the gate of the NMOS transistor MN52.
The drain of the NMOS transistor MN52 and the drain of the PMOS transistor MP62 are connected to each other, and a non-inverted output signal O (+) is generated at the node of the connection point.
The drain of the NMOS transistor MN51 and the drain of the PMOS transistor MP61 are connected to each other, and an inverted output signal O (−) is generated at the node of the connection point.
The gates of the PMOS transistors MP61 and MP62 receive the bias voltage BS generated by the pseudo circuit PSAMP23, and their sources are commonly connected to the VDD line.

擬似回路PSAMP23において、NMOSトランジスタMN51b及びMN52bはNチャンネルの差動入力トランジスタであり、その共通のソースが定電流源ISN3bを介してGND線に接続される。
NMOSトランジスタMN51bのゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN52bのゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
NMOSトランジスタMN52b及びPMOSトランジスタMP62bのドレイン、並びに、NMOSトランジスタMN51b及びPMOSトランジスタMP61bのドレインが共通に接続され、この共通接続点にバイアス電圧BSが発生する。バイアス電圧BSは、PMOSトランジスタMP61及びMP62のゲートに入力されると共に、上述した差動増幅部AMP23のPMOSトランジスタMP61及びMP62のゲートにも入力される。PMOSトランジスタMP61及びMP62のソースは、VDD線に共通接続される。
In the pseudo circuit PSAMP23, the NMOS transistors MN51b and MN52b are N-channel differential input transistors, and a common source thereof is connected to the GND line via the constant current source ISN3b.
The non-inverted input signal IN (+) is input to the gate of the NMOS transistor MN51b, and the inverted input signal IN (−) is input to the gate of the NMOS transistor MN52b.
The drains of the NMOS transistor MN52b and the PMOS transistor MP62b and the drains of the NMOS transistor MN51b and the PMOS transistor MP61b are connected in common, and a bias voltage BS is generated at this common connection point. The bias voltage BS is input to the gates of the PMOS transistors MP61 and MP62, and is also input to the gates of the PMOS transistors MP61 and MP62 of the differential amplifier AMP23 described above. The sources of the PMOS transistors MP61 and MP62 are commonly connected to the VDD line.

差動増幅回路157において、各々ダイオード接続回路を構成するPMOSトランジスタMP61bのドレイン及びPMOSトランジスタMP62bのドレインには、非反転入力信号IN(+)を入力するNMOSトランジスタMN51bのドレインと反転入力信号IN(−)を入力するNMOSトランジスタMN52bのドレインとが並列に接続されている。差動入力信号の極性が正負の何れであっても、NMOSトランジスタMN51b又はMN52bがオンするため、PMOSトランジスタMP61b及びMP62bには常に電流が流れる。このときPMOSトランジスタMP61b及びMP62bの各々には、定電流源ISN3bに流れる電流の半分の電流、すなわち差動入力信号が釣り合っている場合と概ね同じ電流が流れるため、PMOSトランジスタMP61b及びMP62bのゲートには一定のバイアス電圧BSが発生する。これにより、ノードXPGTに発生するバイアス電圧BSの変動が微小になり、その充放電の時間が短くなるため、非反転出力信号O(+)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間とがほぼ等しくなる。反転出力信号O(−)の電圧波形は、ノードXPGTのバイアス電圧を中心にして非反転出力信号O(+)の波形を反転させた波形に近似するため、反転出力信号O(−)についても立ち上がり時と立下り時の遅延がほぼ等しくなる。   In the differential amplifier circuit 157, the drain of the PMOS transistor MP61b and the drain of the PMOS transistor MP62b, each of which constitutes a diode connection circuit, and the drain of the NMOS transistor MN51b that inputs the non-inverted input signal IN (+) and the inverted input signal IN ( The drain of the NMOS transistor MN52b for inputting-) is connected in parallel. Even if the polarity of the differential input signal is positive or negative, since the NMOS transistor MN51b or MN52b is turned on, a current always flows through the PMOS transistors MP61b and MP62b. At this time, each of the PMOS transistors MP61b and MP62b has a current that is half the current flowing through the constant current source ISN3b, that is, substantially the same current as when the differential input signal is balanced, so that the PMOS transistors MP61b and MP62b have their gates connected to the gates. Generates a constant bias voltage BS. As a result, the fluctuation of the bias voltage BS generated at the node XPGT becomes minute and the charge / discharge time is shortened. Therefore, the delay time when the non-inverted output signal O (+) rises and the delay time when it falls Are almost equal. The voltage waveform of the inverted output signal O (−) approximates a waveform obtained by inverting the waveform of the non-inverted output signal O (+) around the bias voltage of the node XPGT. The delay at the rise and fall is almost equal.

図3に示す差動増幅回路157では、擬似回路PSAMP23の内部でバイアス電圧BSが生成されるため、擬似回路PSAMP23におけるトランジスタのゲート本数を本体の差動増幅部AMP23におけるトランジスタのゲート本数の半分にして小型化を図ることが可能である。ただし、バイアス電圧BSが本体の差動増幅部AMP23にフィードバックされずに生成されるため、トランジスタの特性ばらつきの影響を受けて回路動作のバランスが崩れやすい。   In the differential amplifier circuit 157 shown in FIG. 3, since the bias voltage BS is generated inside the pseudo circuit PSAMP23, the number of gates of the transistors in the pseudo circuit PSAMP23 is made half the number of gates of the transistors in the differential amplifier AMP23 of the main body. It is possible to reduce the size. However, since the bias voltage BS is generated without being fed back to the differential amplifying unit AMP23 of the main body, the balance of circuit operation tends to be lost due to the influence of transistor characteristic variations.

図4は、2つの差動増幅部における一方の反転出力と他方の非反転出力とを接続することによってバイアス電圧を発生する差動増幅回路の一例を示す。
図4に示す差動増幅回路158は、非反転出力信号O(+)を発生するカレントミラー負荷型の差動増幅部AMP21と、反転出力信号O(−)を発生するカレントミラー負荷型の差動増幅部AMP22とを有する。差動増幅部AMP21において反転信号を出力するノード(XPGT)は、差動増幅部AMP22において非反転信号を出力するノード(PGTb)と共通に接続されており、両者のカレントミラー負荷には共通のバイアス電圧が供給されている。
FIG. 4 shows an example of a differential amplifier circuit that generates a bias voltage by connecting one inverted output and the other non-inverted output in two differential amplifiers.
4 is different from a current mirror load type differential amplifier AMP21 that generates a non-inverted output signal O (+) and a current mirror load type that generates an inverted output signal O (−). Dynamic amplification part AMP22. The node (XPGT) that outputs the inverted signal in the differential amplifier AMP21 is commonly connected to the node (PGTb) that outputs the non-inverted signal in the differential amplifier AMP22, and is shared by both current mirror loads. A bias voltage is supplied.

図4に示す差動増幅回路158における差動増幅部AMP21及びAMP22は、図2(B)に示す差動増幅回路156における差動増幅部AMP21及びAMP22と同じ構成を有している。図4に示す差動増幅回路158が図2(B)に示す差動増幅回路156と異なっている点は、差動増幅部AMP21の差動入力トランジスタ(MN51、MN52)の共通接続されたソースと差動増幅部AMP21の差動入力トランジスタ(MN51、MN52)の共通接続されたソースとが分離している点にある。   The differential amplifiers AMP21 and AMP22 in the differential amplifier circuit 158 shown in FIG. 4 have the same configuration as the differential amplifiers AMP21 and AMP22 in the differential amplifier circuit 156 shown in FIG. The difference between the differential amplifier circuit 158 shown in FIG. 4 and the differential amplifier circuit 156 shown in FIG. 2B is that the differential input transistors (MN51 and MN52) of the differential amplifier AMP21 are connected in common. And the differentially connected source of the differential input transistors (MN51, MN52) of the differential amplifier AMP21 are separated from each other.

差動増幅回路158においては、差動増幅部AMP21の反転出力と差動増幅部AMP22の非反転出力とが接続されており、相補的な2つの出力が競合した状態になっている。ダイオード接続回路を構成するPMOSトランジスタMP61及びMP62bのドレイン(ノードXPGT)には、非反転入力信号IN(+)を入力するNMOSトランジスタMN51のドレインと反転入力信号IN(−)を入力するNMOSトランジスタMN52bのドレインとが並列に接続されている。差動入力信号の極性が正負の何れであっても、NMOSトランジスタMN51又はMN52bがオンするため、ダイオード接続回路を構成するPMOSトランジスタMP61及びMP62bには常に電流が流れる。このときPMOSトランジスタMP61及びMP62bに流れる電流は、定電流源ISN3若しくは定電流源ISN3bに流れる電流の半分の電流、すなわち差動入力信号が釣り合っている場合と概ね同じ電流になり、PMOSトランジスタMP61及びMP62bのゲート(ノードXPGT)には一定のバイアス電圧が発生する。これにより、ノードXPGTに発生するバイアス電圧の変動が微小になり、その充放電の時間が短くなるため、非反転出力信号O(+)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間とがほぼ等しくなる。また、反転出力信号O(−)の電圧波形は、ノードXPGTのバイアス電圧を中心にして非反転出力信号O(+)の波形を反転させた波形に近似するため、反転出力信号O(−)についても立ち上がり時と立下り時の遅延がほぼ等しくなる。   In the differential amplifier circuit 158, the inverted output of the differential amplifier unit AMP21 and the non-inverted output of the differential amplifier unit AMP22 are connected, and two complementary outputs compete with each other. The drains of the PMOS transistors MP61 and MP62b constituting the diode connection circuit (node XPGT) are the drain of the NMOS transistor MN51 that receives the non-inverted input signal IN (+) and the NMOS transistor MN52b that receives the inverted input signal IN (−). Is connected in parallel with the drain of Even if the polarity of the differential input signal is positive or negative, since the NMOS transistor MN51 or MN52b is turned on, a current always flows through the PMOS transistors MP61 and MP62b constituting the diode connection circuit. At this time, the currents flowing through the PMOS transistors MP61 and MP62b are substantially the same as when the differential input signal is balanced, that is, half the current flowing through the constant current source ISN3 or the constant current source ISN3b. A constant bias voltage is generated at the gate (node XPGT) of MP62b. As a result, the fluctuation of the bias voltage generated at the node XPGT becomes minute, and the charge / discharge time is shortened. Therefore, the delay time when the non-inverted output signal O (+) rises and the delay time when it falls Almost equal. Further, since the voltage waveform of the inverted output signal O (−) approximates a waveform obtained by inverting the waveform of the non-inverted output signal O (+) around the bias voltage of the node XPGT, the inverted output signal O (−) As for, the delay at the rise and fall is almost equal.

図3に示す差動増幅回路157では、トランジスタの特性ばらつきの影響を受けて動作バランスが崩れやすいのに対して、図4に示す差動増幅回路158では、トランジスタの特性が多少ばらついても図2(B)に示す差動増幅回路156と同様に安定して動作する。   In the differential amplifier circuit 157 shown in FIG. 3, the balance of operation is easily lost due to the influence of variations in transistor characteristics, whereas in the differential amplifier circuit 158 shown in FIG. 4, the transistor characteristics vary slightly. It operates stably as in the differential amplifier circuit 156 shown in FIG.

これら4つの差動増幅回路155〜158において、図2(A)に示す差動増幅回路155は自己バイアス型、図3に示す差動増幅回路157は擬似回路バイアス型に分類することができる。図4に示す差動増幅回路158は、2つの差動増幅部における一方の反転出力と他方の非反転出力とを接続し、相補関係にある出力同士を競合させることによってバイアス電圧を発生することから、ここでは「競合バイアス型」という名前を付けて分類することにする。図2(B)に示す差動増幅回路156は、競合バイアス型と擬似回路バイアス型の中間のタイプである。   Among these four differential amplifier circuits 155 to 158, the differential amplifier circuit 155 shown in FIG. 2A can be classified as a self-bias type, and the differential amplifier circuit 157 shown in FIG. 3 can be classified as a pseudo circuit bias type. A differential amplifier circuit 158 shown in FIG. 4 generates a bias voltage by connecting one inverted output and the other non-inverted output of two differential amplifiers and competing for complementary outputs. Therefore, here, it will be classified as “competitive bias type”. The differential amplifier circuit 156 shown in FIG. 2B is an intermediate type between the competitive bias type and the pseudo circuit bias type.

以上の分類から分かるように、差動増幅回路のバイアス電圧の変動を小さくして出力信号の立ち上がり時間と立下り時間の遅延時間の差を小さくする回路方式として、擬似回路バイアス型の他に競合バイアス型が考えられる。図1に示す差動増幅回路101は、この競合バイアス型に該当する。   As can be seen from the above classification, in addition to the pseudo-circuit bias type, there is competition as a circuit method that reduces the difference in the delay time between the rise time and fall time of the output signal by reducing the fluctuation of the bias voltage of the differential amplifier circuit. A bias type is conceivable. The differential amplifier circuit 101 shown in FIG. 1 corresponds to this competitive bias type.

図1の説明に移る。
図1に示す差動増幅回路101は、増幅部AMP1及びAMP2を有する。
Turning to the description of FIG.
A differential amplifier circuit 101 illustrated in FIG. 1 includes amplifiers AMP1 and AMP2.

[増幅部AMP1]
増幅部AMP1は、差動電流発生部11,12とカスコード部21,22を有する。
[Amplifier AMP1]
The amplifying unit AMP1 includes differential current generating units 11 and 12 and cascode units 21 and 22.

差動電流発生部11は、VDD線からGND線に向かって吐き出す方向に流れる差動電流を発生する回路であり、例えば図1に示すように、PMOSトランジスタMP11,MP12と定電流源ISP1を有する。
PMOSトランジスタMP11及びMP12は、互いのソースが共通に接続され、そのドレインから差動電流を出力する。定電流源ISP1は、VDD線からPMOSトランジスタMP11及びMP2の共通接続されたソースへ一定の電流を流す。PMOSトランジスタMP11のゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、PMOSトランジスタMP12のゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
The differential current generator 11 is a circuit that generates a differential current that flows in the direction of discharging from the VDD line toward the GND line, and includes, for example, PMOS transistors MP11 and MP12 and a constant current source ISP1 as shown in FIG. .
The PMOS transistors MP11 and MP12 have their sources connected in common and output a differential current from their drains. The constant current source ISP1 allows a constant current to flow from the VDD line to the commonly connected sources of the PMOS transistors MP11 and MP2. A non-inverted input signal IN (+) is input to the gate of the PMOS transistor MP11, and an inverted input signal IN (−) is input to the gate of the PMOS transistor MP12.

差動電流発生部12は、VDD線からGND線に向かって引き込む方向に流れる差動電流を発生する回路であり、例えば図1に示すように、NMOSトランジスタMN11,MN12と定電流源ISN1を有する。
NMOSトランジスタMN11及びMN12は、互いのソースが共通に接続され、そのドレインから差動電流を出力する。定電流源ISN1は、NMOSトランジスタMN11及びMN2の共通接続されたソースからGND線へ一定の電流を流す。NMOSトランジスタMN11のゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN12のゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
The differential current generator 12 is a circuit that generates a differential current that flows in the direction of drawing from the VDD line toward the GND line. For example, as shown in FIG. 1, the differential current generator 12 includes NMOS transistors MN11 and MN12 and a constant current source ISN1. .
The NMOS transistors MN11 and MN12 have their sources connected in common and output a differential current from their drains. The constant current source ISN1 allows a constant current to flow from the commonly connected sources of the NMOS transistors MN11 and MN2 to the GND line. The non-inverted input signal IN (+) is input to the gate of the NMOS transistor MN11, and the inverted input signal IN (−) is input to the gate of the NMOS transistor MN12.

カスコード部21は、差動電流発生部11において発生する差動電流の1の電流と差動電流発生部12において発生する差動電流の1の電流とを入力し、これらの2つの入力電流に応じた出力電流を発生するカスコード増幅回路を構成する。カスコード部21に入力される2つの電流は、その一方が増大すると他方が減少する関係を有している。
カスコード部21は、例えば図1に示すように、NMOSトランジスタMN21,MN23とPMOSトランジスタMP21,MP23を有する。
NMOSトランジスタMN21は、ノードN11からGND線へ流れる電流をノードN31の電圧に応じて一定に保つように制御する。NMOSトランジスタMN21のドレインがノードN11に、そのソースがGND線に、そのゲートがノードN31に接続される。
NMOSトランジスタMN23は、ノードN11の電圧が一定に保たれるようにノードN31とノードN11との間のインピーダンスを制御する。NMOSトランジスタMN23のソースがノードN11に、そのドレインがノードN31に接続され、そのゲートに所定のバイアス電圧BN2が供給される。
PMOSトランジスタMP21は、VDD線からノードN21へ流れる電流を所定のバイアス電圧BP1に応じて一定に保つように制御する。PMOSトランジスタMP21のドレインがノードN21に、そのソースがVDD線に接続され、そのゲートにバイアス電圧BP1が供給される。
PMOSトランジスタMP23は、ノードN21の電圧が一定に保たれるようにノードN21とノードN31との間のインピーダンスを制御する。PMOSトランジスタMP23のソースがノードN21に、そのドレインがノードN31に接続され、そのゲートに所定のバイアス電圧BP2が供給される。
ノードN11には、差動電流発生部11において発生する差動電流の片方の電流(図1の例ではPMOSトランジスタMP11のドレイン電流)が入力される。
ノードN21には、差動電流発生部12において発生する差動電流の片方の電流(図1の例ではNMOSトランジスタMN11のドレイン電流)が入力される。
The cascode unit 21 inputs a differential current 1 generated in the differential current generation unit 11 and a differential current 1 generated in the differential current generation unit 12, and inputs these two input currents. A cascode amplifier circuit that generates a corresponding output current is configured. The two currents input to the cascode portion 21 have a relationship in which when one increases, the other decreases.
As shown in FIG. 1, for example, the cascode section 21 includes NMOS transistors MN21 and MN23 and PMOS transistors MP21 and MP23.
The NMOS transistor MN21 controls the current flowing from the node N11 to the GND line so as to be kept constant according to the voltage of the node N31. The drain of the NMOS transistor MN21 is connected to the node N11, its source is connected to the GND line, and its gate is connected to the node N31.
The NMOS transistor MN23 controls the impedance between the node N31 and the node N11 so that the voltage of the node N11 is kept constant. The source of the NMOS transistor MN23 is connected to the node N11, the drain thereof is connected to the node N31, and a predetermined bias voltage BN2 is supplied to the gate thereof.
The PMOS transistor MP21 controls the current flowing from the VDD line to the node N21 so as to be kept constant according to a predetermined bias voltage BP1. The drain of the PMOS transistor MP21 is connected to the node N21, the source is connected to the VDD line, and the bias voltage BP1 is supplied to the gate.
The PMOS transistor MP23 controls the impedance between the node N21 and the node N31 so that the voltage of the node N21 is kept constant. The source of the PMOS transistor MP23 is connected to the node N21, the drain thereof is connected to the node N31, and a predetermined bias voltage BP2 is supplied to the gate thereof.
The node N11 receives one of the differential currents generated in the differential current generator 11 (the drain current of the PMOS transistor MP11 in the example of FIG. 1).
The node N21 receives one of the differential currents generated in the differential current generator 12 (the drain current of the NMOS transistor MN11 in the example of FIG. 1).

カスコード部22は、差動電流発生部11において発生する差動電流の他の1の電流(カスコード部21に入力されない方の電流)と差動電流発生部12において発生する差動電流の他の1の電流(カスコード部21に入力されない方の電流)とを入力し、これらの2つの入力電流に応じた出力電流を発生するカスコード増幅回路を構成する。カスコード部22に入力される2つの電流は、その一方が増大すると他方が減少する関係を有している。
カスコード部22は、例えば図1に示すように、NMOSトランジスタMN22,MN24とPMOSトランジスタMP22,MP24を有する。
NMOSトランジスタMN22は、ノードN12からGND線へ流れる電流をノードN31の電圧に応じて一定に保つように制御する。NMOSトランジスタMN22のドレインがノードN12に、そのソースがGND線に、そのゲートがノードN31に接続される。
NMOSトランジスタMN24は、ノードN12の電圧が一定に保たれるようにノードN32とノードN12との間のインピーダンスを制御する。NMOSトランジスタMN24のソースがノードN12に、そのドレインがノードN32に接続され、そのゲートにバイアス電圧BN2が供給される。
PMOSトランジスタMP22は、VDD線からノードN22へ流れる電流をバイアス電圧BP1に応じて一定に保つように制御する。PMOSトランジスタMP22のドレインがノードN22に、そのソースがVDD線に接続され、そのゲートにバイアス電圧BP1が供給される。
PMOSトランジスタMP24は、ノードN22の電圧が一定に保たれるようにノードN22とノードN32との間のインピーダンスを制御する。PMOSトランジスタMP24のソースがノードN22に、そのドレインがノードN32に接続され、そのゲートに所定のバイアス電圧BP2が供給される。
ノードN12には、差動電流発生部11において発生する差動電流の片方の電流(図1の例ではPMOSトランジスタMP12のドレイン電流)が入力される。
ノードN22には、差動電流発生部12において発生する差動電流の片方の電流(図1の例ではNMOSトランジスタMN12のドレイン電流)が入力される。
The cascode unit 22 includes another one of the differential currents generated in the differential current generation unit 11 (the current not input to the cascode unit 21) and the other differential currents generated in the differential current generation unit 12. The cascode amplifier circuit is configured to input one current (current not input to the cascode section 21) and generate an output current corresponding to these two input currents. The two currents input to the cascode portion 22 have a relationship in which when one increases, the other decreases.
As shown in FIG. 1, for example, the cascode unit 22 includes NMOS transistors MN22 and MN24 and PMOS transistors MP22 and MP24.
The NMOS transistor MN22 controls the current flowing from the node N12 to the GND line so as to be kept constant according to the voltage of the node N31. The drain of the NMOS transistor MN22 is connected to the node N12, its source is connected to the GND line, and its gate is connected to the node N31.
The NMOS transistor MN24 controls the impedance between the node N32 and the node N12 so that the voltage of the node N12 is kept constant. The source of the NMOS transistor MN24 is connected to the node N12, the drain thereof is connected to the node N32, and the bias voltage BN2 is supplied to the gate thereof.
The PMOS transistor MP22 controls the current flowing from the VDD line to the node N22 so as to be kept constant according to the bias voltage BP1. The drain of the PMOS transistor MP22 is connected to the node N22, the source is connected to the VDD line, and the bias voltage BP1 is supplied to the gate.
The PMOS transistor MP24 controls the impedance between the node N22 and the node N32 so that the voltage of the node N22 is kept constant. The source of the PMOS transistor MP24 is connected to the node N22, the drain thereof is connected to the node N32, and a predetermined bias voltage BP2 is supplied to the gate thereof.
The node N12 receives one of the differential currents generated in the differential current generator 11 (in the example of FIG. 1, the drain current of the PMOS transistor MP12).
One of the differential currents generated in the differential current generator 12 (the drain current of the NMOS transistor MN12 in the example of FIG. 1) is input to the node N22.

[増幅部AMP2]
増幅部AMP2は、差動電流発生部11b,12bとカスコード部21b,22bを有する。
[Amplifier AMP2]
The amplifying unit AMP2 includes differential current generating units 11b and 12b and cascode units 21b and 22b.

差動電流発生部11bは、VDD線からGND線に向かって吐き出す方向に流れる差動電流を発生する回路であり、例えば図1に示すように、PMOSトランジスタMP11b,MP12bと定電流源ISP1bを有する。
PMOSトランジスタMP11b及びMP12bは、互いのソースが共通に接続され、そのドレインから差動電流を出力する。定電流源ISP1bは、VDD線からPMOSトランジスタMP11b及びMP12bの共通接続されたソースへ一定の電流を流す。PMOSトランジスタMP11bのゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、PMOSトランジスタMP12bのゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
The differential current generator 11b is a circuit that generates a differential current that flows in the direction of discharging from the VDD line toward the GND line. For example, as shown in FIG. 1, the differential current generator 11b includes PMOS transistors MP11b and MP12b and a constant current source ISP1b. .
The PMOS transistors MP11b and MP12b have their sources connected in common and output a differential current from their drains. The constant current source ISP1b allows a constant current to flow from the VDD line to the commonly connected sources of the PMOS transistors MP11b and MP12b. The non-inverted input signal IN (+) is input to the gate of the PMOS transistor MP11b, and the inverted input signal IN (−) is input to the gate of the PMOS transistor MP12b.

差動電流発生部12bは、VDD線からGND線に向かって引き込む方向に流れる差動電流を発生する回路であり、例えば図1に示すように、NMOSトランジスタMN11b,MN12bと定電流源ISN1bを有する。
NMOSトランジスタMN11b及びMN12bは、互いのソースが共通に接続され、そのドレインから差動電流を出力する。定電流源ISN1bは、NMOSトランジスタMN11b及びMN12bの共通接続されたソースからGND線へ一定の電流を流す。NMOSトランジスタMN11bのゲートには非反転入力信号IN(+)が入力され、NMOSトランジスタMN12bのゲートには反転入力信号IN(−)が入力される。
The differential current generator 12b is a circuit that generates a differential current that flows in the direction of drawing from the VDD line toward the GND line. For example, as shown in FIG. 1, the differential current generator 12b includes NMOS transistors MN11b and MN12b and a constant current source ISN1b. .
The NMOS transistors MN11b and MN12b have their sources connected in common and output a differential current from their drains. The constant current source ISN1b allows a constant current to flow from the commonly connected sources of the NMOS transistors MN11b and MN12b to the GND line. The non-inverted input signal IN (+) is input to the gate of the NMOS transistor MN11b, and the inverted input signal IN (−) is input to the gate of the NMOS transistor MN12b.

カスコード部21bは、差動電流発生部11bにおいて発生する差動電流の1の電流と差動電流発生部12bにおいて発生する差動電流の1の電流とを入力し、これらの2つの入力電流に応じた出力電流を発生するカスコード増幅回路を構成する。カスコード部21bに入力される2つの電流は、その一方が増大すると他方が減少する関係を有している。
カスコード部21bは、例えば図1に示すように、NMOSトランジスタMN21b,MN23bとPMOSトランジスタMP21b,MP23bを有する。
NMOSトランジスタMN21bは、ノードN11bからGND線へ流れる電流をノードN32bの電圧に応じて一定に保つように制御する。NMOSトランジスタMN21bのドレインがノードN11bに、そのソースがGND線に、そのゲートがノードN32bに接続される。
NMOSトランジスタMN23bは、ノードN11bの電圧が一定に保たれるようにノードN31bとノードN11bとの間のインピーダンスを制御する。NMOSトランジスタMN23bのソースがノードN11bに、そのドレインがノードN31bに接続され、そのゲートに所定のバイアス電圧BN2が供給される。
PMOSトランジスタMP21bは、VDD線からノードN21bへ流れる電流をバイアス電圧BP1に応じて一定に保つように制御する。PMOSトランジスタMP21bのドレインがノードN21bに、そのソースがVDD線に接続され、そのゲートにバイアス電圧BP1が供給される。
PMOSトランジスタMP23bは、ノードN21bの電圧が一定に保たれるようにノードN21bとノードN31bとの間のインピーダンスを制御する。PMOSトランジスタMP23bのソースがノードN21bに、そのドレインがノードN31bに接続され、そのゲートにバイアス電圧BP2が供給される。
ノードN11bには、差動電流発生部11bにおいて発生する差動電流の片方の電流(図1の例ではPMOSトランジスタMP11bのドレイン電流)が入力される。
ノードN21bには、差動電流発生部12bにおいて発生する差動電流の片方の電流(図1の例ではNMOSトランジスタMN11bのドレイン電流)が入力される。
The cascode unit 21b inputs a differential current 1 generated in the differential current generation unit 11b and a differential current 1 generated in the differential current generation unit 12b, and inputs these two input currents. A cascode amplifier circuit that generates a corresponding output current is configured. The two currents input to the cascode portion 21b have a relationship in which when one increases, the other decreases.
For example, as shown in FIG. 1, the cascode portion 21b includes NMOS transistors MN21b and MN23b and PMOS transistors MP21b and MP23b.
The NMOS transistor MN21b controls to keep the current flowing from the node N11b to the GND line constant according to the voltage of the node N32b. The drain of the NMOS transistor MN21b is connected to the node N11b, its source is connected to the GND line, and its gate is connected to the node N32b.
The NMOS transistor MN23b controls the impedance between the node N31b and the node N11b so that the voltage of the node N11b is kept constant. The source of the NMOS transistor MN23b is connected to the node N11b, the drain thereof is connected to the node N31b, and a predetermined bias voltage BN2 is supplied to the gate thereof.
The PMOS transistor MP21b controls the current flowing from the VDD line to the node N21b so as to be kept constant according to the bias voltage BP1. The drain of the PMOS transistor MP21b is connected to the node N21b, the source is connected to the VDD line, and the bias voltage BP1 is supplied to the gate.
The PMOS transistor MP23b controls the impedance between the node N21b and the node N31b so that the voltage of the node N21b is kept constant. The source of the PMOS transistor MP23b is connected to the node N21b, the drain thereof is connected to the node N31b, and the bias voltage BP2 is supplied to the gate thereof.
The node N11b receives one of the differential currents generated in the differential current generator 11b (in the example of FIG. 1, the drain current of the PMOS transistor MP11b).
The node N21b receives one of the differential currents generated in the differential current generator 12b (in the example of FIG. 1, the drain current of the NMOS transistor MN11b).

カスコード部22bは、差動電流発生部11bにおいて発生する差動電流の他の1の電流(カスコード部21bに入力されない方の電流)と差動電流発生部12bにおいて発生する差動電流の他の1の電流(カスコード部21bに入力されない方の電流)とを入力し、これらの2つの入力電流に応じた出力電流を発生するカスコード増幅回路を構成する。カスコード部22bに入力される2つの電流は、その一方が増大すると他方が減少する関係を有している。
カスコード部22bは、例えば図1に示すように、NMOSトランジスタMN22b,MN24bとPMOSトランジスタMP22b,MP24bを有する。
NMOSトランジスタMN22bは、ノードN12bからGND線へ流れる電流をノードN32bの電圧に応じて一定に保つように制御する。NMOSトランジスタMN22bのドレインがノードN12bに、そのソースがGND線に、そのゲートがノードN32bに接続される。
NMOSトランジスタMN24bは、ノードN12bの電圧が一定に保たれるようにノードN32bとノードN12bとの間のインピーダンスを制御する。NMOSトランジスタMN24bのソースがノードN12bに、そのドレインがノードN32bに接続され、そのゲートにバイアス電圧BN2が供給される。
PMOSトランジスタMP22bは、VDD線からノードN22bへ流れる電流をバイアス電圧BP1に応じて一定に保つように制御する。PMOSトランジスタMP22bのドレインがノードN22bに、そのソースがVDD線に接続され、そのゲートにバイアス電圧BP1が供給される。
PMOSトランジスタMP24bは、ノードN22bの電圧が一定に保たれるようにノードN22bとノードN32bとの間のインピーダンスを制御する。PMOSトランジスタMP24bのソースがノードN22bに、そのドレインがノードN32bに接続され、そのゲートに所定のバイアス電圧BP2が供給される。
ノードN12bには、差動電流発生部11bにおいて発生する差動電流の片方の電流(図1の例ではPMOSトランジスタMP12bのドレイン電流)が入力される。
ノードN22bには、差動電流発生部12bにおいて発生する差動電流の片方の電流(図1の例ではNMOSトランジスタMN12bのドレイン電流)が入力される。
The cascode unit 22b is configured to receive another one of the differential currents generated in the differential current generation unit 11b (the current that is not input to the cascode unit 21b) and another differential current generated in the differential current generation unit 12b. The cascode amplifier circuit is configured to input one current (current not input to the cascode portion 21b) and generate an output current corresponding to these two input currents. The two currents input to the cascode portion 22b have a relationship in which when one increases, the other decreases.
As shown in FIG. 1, for example, the cascode section 22b includes NMOS transistors MN22b and MN24b and PMOS transistors MP22b and MP24b.
The NMOS transistor MN22b controls the current flowing from the node N12b to the GND line to be kept constant according to the voltage of the node N32b. The drain of the NMOS transistor MN22b is connected to the node N12b, its source is connected to the GND line, and its gate is connected to the node N32b.
The NMOS transistor MN24b controls the impedance between the node N32b and the node N12b so that the voltage of the node N12b is kept constant. The source of the NMOS transistor MN24b is connected to the node N12b, the drain thereof is connected to the node N32b, and the bias voltage BN2 is supplied to the gate thereof.
The PMOS transistor MP22b controls to keep the current flowing from the VDD line to the node N22b constant according to the bias voltage BP1. The drain of the PMOS transistor MP22b is connected to the node N22b, the source is connected to the VDD line, and the bias voltage BP1 is supplied to the gate.
The PMOS transistor MP24b controls the impedance between the node N22b and the node N32b so that the voltage of the node N22b is kept constant. The source of the PMOS transistor MP24b is connected to the node N22b, the drain thereof is connected to the node N32b, and a predetermined bias voltage BP2 is supplied to the gate thereof.
The node N12b receives one of the differential currents generated in the differential current generator 11b (in the example of FIG. 1, the drain current of the PMOS transistor MP12b).
The node N22b receives one of the differential currents generated in the differential current generator 12b (the drain current of the NMOS transistor MN12b in the example of FIG. 1).

増幅部AMP1におけるカスコード部21のノードN31は、増幅部AMP2におけるカスコード部22bのノードN32bに接続される。
他方、増幅部AMP1におけるカスコード部22のノードN32からは非反転出力信号O(+)が出力され、増幅部AMP2におけるカスコード部21bのノードN31bからは反転出力信号O(+)が出力される。この2つ出力信号(O(+),O(−))は、入力差動信号(IN(+),IN(−))を増幅した結果として差動増幅回路101から出力される差動信号である。
The node N31 of the cascode unit 21 in the amplification unit AMP1 is connected to the node N32b of the cascode unit 22b in the amplification unit AMP2.
On the other hand, the non-inverted output signal O (+) is output from the node N32 of the cascode unit 22 in the amplification unit AMP1, and the inverted output signal O (+) is output from the node N31b of the cascode unit 21b in the amplification unit AMP2. The two output signals (O (+), O (−)) are the differential signals output from the differential amplifier circuit 101 as a result of amplifying the input differential signals (IN (+), IN (−)). It is.

上述した構成を有する差動増幅回路101において、ノードN31とノードN32bは、互いを切り離した場合に一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する相補的な関係を有している。すなわち、両者を切り離して2つの増幅部を独立させた場合、ノードN31は増幅部AMP1の反転出力、ノードN32は増幅部AMP2の非反転出力となっている。差動増幅回路101では、この相補的な出力を接続することによって両者を競合させ、その接続点に発生するバイアス電圧の安定化を図っている。
例えば非反転入力信号IN(+)が反転入力信号IN(−)より高電圧になる正の極性においてその電圧差が上昇する場合、PMOSトランジスタMP11のドレイン電流が減少し、NMOSトランジスタMN11のドレイン電流が増大するため、PMOSトランジスタMP23の電流が減少し、NMOSトランジスタMN23の電流が増大する。一方、この場合PMOSトランジスタMP12bのドレイン電流が増大し、NMOSトランジスタMN12bのドレイン電流が減少するため、PMOSトランジスタMP24bの電流が増大し、NMOSトランジスタMN24bの電流が減少する。その結果、PMOSトランジスタMP23の電流減少とPMOSトランジスタMP24bの電流増大とが打ち消し合うとともに、NMOSトランジスタMN23の電流増大とNMOSトランジスタMN24bの電流減少とが打ち消し合うため、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧がほぼ一定に保たれる。
In the differential amplifier circuit 101 having the above-described configuration, the node N31 and the node N32b have a complementary relationship in which when one voltage is increased when the other is disconnected, the other voltage is decreased. That is, when the two amplifying units are made independent by separating the two, the node N31 is the inverting output of the amplifying unit AMP1, and the node N32 is the non-inverting output of the amplifying unit AMP2. In the differential amplifier circuit 101, the complementary outputs are connected to compete with each other to stabilize the bias voltage generated at the connection point.
For example, when the voltage difference increases in the positive polarity where the non-inverted input signal IN (+) is higher than the inverted input signal IN (−), the drain current of the PMOS transistor MP11 decreases and the drain current of the NMOS transistor MN11. Increases, the current of the PMOS transistor MP23 decreases and the current of the NMOS transistor MN23 increases. On the other hand, in this case, since the drain current of the PMOS transistor MP12b increases and the drain current of the NMOS transistor MN12b decreases, the current of the PMOS transistor MP24b increases and the current of the NMOS transistor MN24b decreases. As a result, the current decrease in the PMOS transistor MP23 and the current increase in the PMOS transistor MP24b cancel each other, and the current increase in the NMOS transistor MN23 and the current decrease in the NMOS transistor MN24b cancel each other, so that the bias voltage generated at the nodes N31 and N32b. Is kept almost constant.

このように、図1に示す差動増幅回路101によれば、差動入力信号の極性が正負の何れに変化する場合でも、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧がほぼ一定になり、各カスコード部のNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22,MN21b,MN22b)には常に電流が流れた状態になる。これにより、ノードN31及びN32bの充放電に要する時間が非常に短くなるため、非反転出力信号O(+)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。また、反転出力信号O(−)の電圧波形は、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧を中心にして非反転出力信号O(+)の波形を反転させた波形に近似するため、反転出力信号O(−)についても非反転出力信号O(+)と同様に立ち上がり時と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。立ち上がり時と立下り時の遅延時間がほぼ等しくなると、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅がほぼ同じになり、出力信号のパルスのデューティー比が所望の値(例えば50%)からずれることによる動作マージンの減少を抑制できるため、高速な回路への適用が可能になる。   As described above, according to the differential amplifier circuit 101 shown in FIG. 1, the bias voltage generated at the nodes N31 and N32b becomes almost constant regardless of whether the polarity of the differential input signal changes between positive and negative. The current always flows through the load transistors (MN21, MN22, MN21b, MN22b) on the N channel side of the unit. As a result, the time required for charging and discharging the nodes N31 and N32b becomes very short, so that the delay time when the non-inverted output signal O (+) rises and the delay time when it falls can be made substantially equal. Further, the voltage waveform of the inverted output signal O (−) approximates a waveform obtained by inverting the waveform of the non-inverted output signal O (+) around the bias voltage generated at the nodes N31 and N32b. Also for O (−), the delay time at the time of rise and at the time of fall can be made substantially equal as in the non-inverted output signal O (+). When the delay time at the rise time and the fall time are substantially equal, the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal become substantially the same, and the duty ratio of the pulse of the output signal deviates from a desired value (for example, 50%). Therefore, it is possible to suppress the reduction of the operation margin due to the above, and thus it can be applied to a high-speed circuit.

また、バイアス用の相補の出力電圧の平均値(コモンモード電圧)が帰還するため、入力電圧範囲、電源電圧範囲が広いというレイル・トゥ・レイル(登録商標)型のCMOS差動増幅回路の特長が損なわれることがない。   In addition, the rail-to-rail (registered trademark) type CMOS differential amplifier circuit features a wide input voltage range and power supply voltage range because the average value (common mode voltage) of complementary output voltages for bias is fed back. Will not be damaged.

次に、本発明の実施形態に係る差動増幅回路の第2の構成例について、図5を参照して説明する。   Next, a second configuration example of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5に示す第2の構成例の差動増幅回路102は、増幅部AMP1及びPSAMP2を有する。
増幅部AMP1は、図1に示す差動増幅回路101における同一符号の構成要素と同じであるため、説明を割愛する。
The differential amplifier circuit 102 of the second configuration example illustrated in FIG. 5 includes an amplifier unit AMP1 and PSAMP2.
The amplifying unit AMP1 is the same as the components with the same reference numerals in the differential amplifier circuit 101 shown in FIG.

増幅部PSAMP2は、図1に示す差動増幅回路101においてバイアス電圧の生成に寄与しない増幅部AMP2の反転出力側のカスコード部21bを削除したものであり、他の構成については増幅部AMP2と同じである。
削除したカスコード部21bに接続されるNMOSトランジスタMN11b及びMP11bのドレインは、好適には図5に示すようにお互いを接続する。ただし、増幅部PSAMP2の非反転出力側の機能にあまり影響しないのであれば、NMOSトランジスタMN11bのドレインをVDD線に接続し、PMOSトランジスタMP11bのドレインをGND線に接続する形態や、両方のドレインをオープン状態(すなわち、カスコード部21bを削除したままの状態)にする形態でも良い。
The amplification unit PSAMP2 is obtained by deleting the cascode unit 21b on the inverting output side of the amplification unit AMP2 that does not contribute to the generation of the bias voltage in the differential amplification circuit 101 shown in FIG. It is.
The drains of the NMOS transistors MN11b and MP11b connected to the deleted cascode portion 21b are preferably connected to each other as shown in FIG. However, if the function of the non-inverted output side of the amplifier unit PSAMP2 is not significantly affected, the drain of the NMOS transistor MN11b is connected to the VDD line, the drain of the PMOS transistor MP11b is connected to the GND line, and both drains are connected. An open state (that is, a state in which the cascode portion 21b is deleted) may be used.

上述した第2の構成例の差動増幅回路102においても、第1の構成例の差動増幅回路101と同様に、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧が差動入力信号の極性の変化に依らずほぼ一定になり、各カスコード部のNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22,MN22b)には常に電流が流れた状態になる。これにより、ノードN31及びN32bの充放電に要する時間が非常に短くなるため、非反転出力信号O(+)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。立ち上がり時と立下り時の遅延時間がほぼ等しくなると、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅がほぼ同じになるため、高速な回路への適用が可能になる。   Also in the differential amplifier circuit 102 of the second configuration example described above, as in the differential amplifier circuit 101 of the first configuration example, the bias voltage generated at the nodes N31 and N32b changes the polarity of the differential input signal. Regardless, it becomes almost constant, and a current always flows through the load transistors (MN21, MN22, MN22b) on the N channel side of each cascode portion. As a result, the time required for charging and discharging the nodes N31 and N32b becomes very short, so that the delay time when the non-inverted output signal O (+) rises and the delay time when it falls can be made substantially equal. When the delay time at the time of rising and that at the time of falling are substantially equal, the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal become substantially the same, so that it can be applied to a high-speed circuit.

図6は、図5に示す第2の構成例の差動増幅回路102と図16に示す自己バイアス型の差動増幅回路151における電圧波形のシミュレーション結果の一例を示す図である。図6の例では、電源電圧VDD、入力差動信号の電圧振幅Vin、入力差動信号の周波数fをそれぞれ以下のように設定した条件の下でシミュレーションを行っている。
VDD=2.5[V];
Vin=1.25[V]±50[mV];
f=200[MHz];
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of voltage waveform simulation results in the differential amplifier circuit 102 of the second configuration example illustrated in FIG. 5 and the self-bias type differential amplifier circuit 151 illustrated in FIG. In the example of FIG. 6, the simulation is performed under the conditions in which the power supply voltage VDD, the voltage amplitude Vin of the input differential signal, and the frequency f of the input differential signal are set as follows.
VDD = 2.5 [V];
Vin = 1.25 [V] ± 50 [mV];
f = 200 [MHz];

図6において、実線‘IN(+)’及び‘IN(−)’は相補の入力信号の電圧波形を示す。
実線‘O(+)’は差動増幅回路102の非反転出力信号を示し、点線‘O(+)_o’は差動増幅回路151の非反転出力信号を示す。
実線‘INV_O(+)’は差動増幅回路102の非反転出力信号をインバータで受けて出力した信号を示し、点線‘INV_O(+)_o’は差動増幅回路151の非反転出力信号をインバータで受けて出力した信号を示す。
実線‘BS’は差動増幅回路102のバイアス電圧(ノードN31,N31bの電圧)を示し、点線‘BS_o’は差動増幅回路151のバイアス電圧(ノードN61の電圧)を示す。
In FIG. 6, solid lines 'IN (+)' and 'IN (-)' indicate voltage waveforms of complementary input signals.
A solid line “O (+)” indicates a non-inverted output signal of the differential amplifier circuit 102, and a dotted line “O (+) _ o” indicates a non-inverted output signal of the differential amplifier circuit 151.
A solid line 'INV_O (+)' indicates a signal obtained by receiving and outputting the non-inverted output signal of the differential amplifier circuit 102 by an inverter, and a dotted line 'INV_O (+) _ o' indicates the non-inverted output signal of the differential amplifier circuit 151 as an inverter. The signal received and output at.
A solid line 'BS' indicates a bias voltage (voltage at nodes N31 and N31b) of the differential amplifier circuit 102, and a dotted line 'BS_o' indicates a bias voltage (voltage at node N61) of the differential amplifier circuit 151.

図6のシミュレーション結果に示すように、図16に示す差動増幅回路151では、出力信号(‘O(+)_o’)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間とが異なっており、その影響で入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅とが異なっている。一方、図5に示す差動増幅回路102では、両者の遅延時間がほぼ等しくなっており、入出力信号のパルス幅が一定に保たれている。また、図5に示す差動増幅回路102のバイアス電圧(‘BS’)は、図16に示す差動増幅回路151のバイアス電圧(‘BS_o’)に比べて変動が小さくなっている。   As shown in the simulation result of FIG. 6, in the differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16, the delay time at the rise of the output signal ('O (+) _ o') is different from the delay time at the fall. As a result, the pulse width of the input signal is different from the pulse width of the output signal. On the other hand, in the differential amplifier circuit 102 shown in FIG. 5, the delay times of both are substantially equal, and the pulse width of the input / output signal is kept constant. Further, the fluctuation of the bias voltage ('BS') of the differential amplifier circuit 102 shown in FIG. 5 is smaller than that of the bias voltage ('BS_o') of the differential amplifier circuit 151 shown in FIG.

図7は、図5に示す第2の構成例の差動増幅回路102と図16に示す自己バイアス型の差動増幅回路151における電流波形のシミュレーション結果の一例を示す図である。図5の例におけるシミュレーション条件は、図6と同じである。
図7(A)において、実線‘IN(+)’及び‘IN(−)’は、相補の入力信号の電圧波形を示す。
図7(B)において、実線‘I(MN23)’及び‘I(MP23)’は、差動増幅回路102におけるNMOSトランジスタMN23及びPMOSトランジスタMP23の電流波形を示す。点線‘I(MN43)’及び‘I(MP43)’は、差動増幅回路151におけるNMOSトランジスタMN43及びPMOSトランジスタMP43の電流波形を示す。
図7(C)において、実線‘I(MN24)’及び‘I(MP24)’は、差動増幅回路102におけるNMOSトランジスタMN24及びPMOSトランジスタMP24の電流波形を示す。点線‘I(MN44)’及び‘I(MP44)’は、差動増幅回路151におけるNMOSトランジスタMN44及びPMOSトランジスタMP44の電流波形を示す。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of simulation results of current waveforms in the differential amplifier circuit 102 of the second configuration example illustrated in FIG. 5 and the self-bias type differential amplifier circuit 151 illustrated in FIG. The simulation conditions in the example of FIG. 5 are the same as those in FIG.
In FIG. 7A, solid lines “IN (+)” and “IN (−)” indicate voltage waveforms of complementary input signals.
In FIG. 7B, solid lines 'I (MN23)' and 'I (MP23)' indicate current waveforms of the NMOS transistor MN23 and the PMOS transistor MP23 in the differential amplifier circuit 102. Dotted lines 'I (MN43)' and 'I (MP43)' indicate current waveforms of the NMOS transistor MN43 and the PMOS transistor MP43 in the differential amplifier circuit 151.
In FIG. 7C, solid lines “I (MN24)” and “I (MP24)” indicate current waveforms of the NMOS transistor MN24 and the PMOS transistor MP24 in the differential amplifier circuit 102. Dotted lines 'I (MN44)' and 'I (MP44)' indicate current waveforms of the NMOS transistor MN44 and the PMOS transistor MP44 in the differential amplifier circuit 151.

図7のシミュレーション結果に示すように、差動増幅回路151では非反転入力信号IN(+)がハイレベル、反転入力信号IN(−)がロウレベルのときにNMOSトランジスタMN43及びPMOSトランジスタMP43の電流が共に減少しているため、非反転入力信号IN(+)がハイレベルからロウレベル、反転入力信号IN(−)がロウレベルからハイレベルへ変化するときに、NMOSトランジスタMN44及びPMOSトランジスタMP44の電流の立ち上がりタイミングが遅延している。
一方、差動増幅回路102では、非反転入力信号IN(+)がハイレベル、反転入力信号IN(−)がロウレベルのときでもNMOSトランジスタMN23の電流は減少していないため、非反転入力信号IN(+)がハイレベルからロウレベル、反転入力信号IN(−)がロウレベルからハイレベルへ変化するとき、この変化に素早く追従してNMOSトランジスタMN24及びPMOSトランジスタMP24の電流が立ち上がっている。
As shown in the simulation result of FIG. 7, in the differential amplifier circuit 151, when the non-inverted input signal IN (+) is at the high level and the inverted input signal IN (−) is at the low level, the currents of the NMOS transistor MN43 and the PMOS transistor MP43 are Since both decrease, when the non-inverted input signal IN (+) changes from the high level to the low level and the inverted input signal IN (−) changes from the low level to the high level, the current rise of the NMOS transistor MN44 and the PMOS transistor MP44. Timing is delayed.
On the other hand, in the differential amplifier circuit 102, even when the non-inverting input signal IN (+) is high level and the inverting input signal IN (−) is low level, the current of the NMOS transistor MN23 does not decrease. When (+) changes from a high level to a low level and the inverted input signal IN (−) changes from a low level to a high level, the currents of the NMOS transistor MN24 and the PMOS transistor MP24 rise quickly following this change.

本実施形態に係る差動増幅回路102は、図6及び図7のシミュレーション結果に示すように、‘2×Vth’程度の低い電源電圧においても数百MHzの高速動作を実現可能である。   As shown in the simulation results of FIGS. 6 and 7, the differential amplifier circuit 102 according to the present embodiment can realize a high-speed operation of several hundred MHz even with a low power supply voltage of about “2 × Vth”.

次に、本実施形態に係る差動増幅回路の第3の構成例について、図8を参照して説明する。   Next, a third configuration example of the differential amplifier circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図8に示す差動増幅回路103は、増幅部AMP1及びAMP3を有する。
増幅部AMP1は、図1に示す差動増幅回路101における同一符号の構成要素と同じであるため、説明を割愛する。
A differential amplifier circuit 103 illustrated in FIG. 8 includes amplifiers AMP1 and AMP3.
The amplifying unit AMP1 is the same as the components with the same reference numerals in the differential amplifier circuit 101 shown in FIG.

増幅部AMP3は、カスコード部21b及び22bにおけるNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21b,MN22b)のゲートに所定のバイアス電圧BN1を供給し、Pチャンネル側の負荷トランジスタ(MP21b,MP22b)のゲートにノードN32bの電圧を供給するように増幅部AMP2を修正したものであり、他の構成は増幅部AMP2と同じである。   The amplifying unit AMP3 supplies a predetermined bias voltage BN1 to the gates of the N-channel side load transistors (MN21b, MN22b) in the cascode units 21b and 22b, and a node N32b to the gate of the P-channel side load transistors (MP21b, MP22b). The amplifying unit AMP2 is modified so as to supply the same voltage, and the other configuration is the same as that of the amplifying unit AMP2.

上述した第3の構成例の差動増幅回路103では、第1の構成例の差動増幅回路101と同様に、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧BSが差動入力信号の極性の変化に依らずほぼ一定になり、増幅部AMP1のカスコード部21及び22におけるNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22)並びに増幅部AMP3のカスコード部21b,22bにおけるPチャンネル側の負荷トランジスタ(MP21b,MP22b)には常に電流が流れた状態になる。これにより、ノードN31及びN32bの充放電に要する時間が非常に短くなるため、非反転出力信号O(+)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。また、反転出力信号O(−)の電圧波形は、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧を中心にして非反転出力信号O(+)の波形を反転させた波形に近似するため、反転出力信号O(−)についても非反転出力信号O(+)と同様に立ち上がり時と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。立ち上がり時と立下り時の遅延時間がほぼ等しくなると、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅がほぼ同じになるため、高速な回路への適用が可能になる。   In the differential amplifier circuit 103 of the third configuration example described above, as with the differential amplifier circuit 101 of the first configuration example, the bias voltage BS generated at the nodes N31 and N32b changes the polarity of the differential input signal. Regardless, it is almost constant, and the N-channel load transistors (MN21, MN22) in the cascode portions 21 and 22 of the amplifier AMP1 and the P-channel load transistors (MP21b, MP22b) in the cascode portions 21b, 22b of the amplifier AMP3. Always has a current flowing through it. As a result, the time required for charging and discharging the nodes N31 and N32b becomes very short, so that the delay time when the non-inverted output signal O (+) rises and the delay time when it falls can be made substantially equal. Further, the voltage waveform of the inverted output signal O (−) approximates a waveform obtained by inverting the waveform of the non-inverted output signal O (+) around the bias voltage generated at the nodes N31 and N32b. Also for O (−), the delay time at the time of rise and at the time of fall can be made substantially equal as in the non-inverted output signal O (+). When the delay time at the time of rising and that at the time of falling are substantially equal, the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal become substantially the same, so that it can be applied to a high-speed circuit.

なお、上述した差動増幅回路103においては、増幅部AMP1及び増幅部AMP3における負荷トランジスタのバイアス方法が異なっている。そのため、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧の変動を小さくするために、例えば、NMOSトランジスタMN21b、MN22bのサイズをNMOSトランジスタMN21、MN22のサイズよりも大きくしたり、PMOSトランジスタMP21b、MP22bのサイズをPMOSトランジスタMP21、MP22のサイズよりも小さくしたりすることによって、回路動作のバランスを図る方法が有効である。   In the differential amplifier circuit 103 described above, the load transistor biasing methods in the amplifiers AMP1 and AMP3 are different. Therefore, in order to reduce the fluctuation of the bias voltage generated at the nodes N31 and N32b, for example, the size of the NMOS transistors MN21b and MN22b is made larger than the size of the NMOS transistors MN21 and MN22, or the size of the PMOS transistors MP21b and MP22b is increased. A method of balancing the circuit operation by making the size smaller than the size of the PMOS transistors MP21 and MP22 is effective.

次に、本実施形態に係る差動増幅回路の第4の構成例について、図9を参照して説明する。   Next, a fourth configuration example of the differential amplifier circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図9に示す差動増幅回路104は、増幅部AMP1及びPSAMP3を有する。
増幅部AMP1は、図1に示す差動増幅回路101における同一符号の構成要素と同じであるため、説明を割愛する。
The differential amplifier circuit 104 illustrated in FIG. 9 includes amplifiers AMP1 and PSAMP3.
The amplifying unit AMP1 is the same as the components with the same reference numerals in the differential amplifier circuit 101 shown in FIG.

増幅部PSAMP3は、カスコード部22bにおけるNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN22b)のゲートに所定のバイアス電圧BN1を供給し、Pチャンネル側の負荷トランジスタ(MP22b)のゲートにノードN32bの電圧を供給するように増幅部PSAMP2を修正したものであり、他の構成は増幅部PSAMP2と同じである。   The amplifying unit PSAMP3 supplies a predetermined bias voltage BN1 to the gate of the N-channel side load transistor (MN22b) in the cascode unit 22b, and supplies the voltage of the node N32b to the gate of the P-channel side load transistor (MP22b). The amplifier unit PSAMP2 is modified, and the other configuration is the same as that of the amplifier unit PSAMP2.

上述した第4の構成例の差動増幅回路104においても、第2の構成例の差動増幅回路102と同様に、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧が差動入力信号の極性の変化に依らずほぼ一定になり、増幅部AMP1のカスコード部21におけるNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22)並びに増幅部PSAMP3のカスコード部22bにおけるPチャンネル側の負荷トランジスタ(MN22b)には常に電流が流れた状態になる。これにより、ノードN31及びN32bの充放電に要する時間が非常に短くなるため、非反転出力信号O(+)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。立ち上がり時と立下り時の遅延時間がほぼ等しくなると、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅がほぼ同じになため、高速な回路への適用が可能になる。   In the differential amplifier circuit 104 of the fourth configuration example described above, as in the differential amplifier circuit 102 of the second configuration example, the bias voltage generated at the nodes N31 and N32b changes the polarity of the differential input signal. Regardless of this, the current always flows through the N-channel side load transistors (MN21, MN22) in the cascode portion 21 of the amplifier AMP1 and the P-channel side load transistor (MN22b) in the cascode portion 22b of the amplifier PSAMP3. It becomes a state. As a result, the time required for charging and discharging the nodes N31 and N32b becomes very short, so that the delay time when the non-inverted output signal O (+) rises and the delay time when it falls can be made substantially equal. When the delay time at the time of rising and the time of falling are substantially equal, the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal become substantially the same, so that it can be applied to a high-speed circuit.

なお、上述した差動増幅回路104においては、増幅部AMP1及び増幅部PSAMP3における負荷トランジスタのバイアス方法が異なっている。そのため、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧の変動を小さくするためには、例えば、NMOSトランジスタMN22bのサイズをNMOSトランジスタMN21,MN22のサイズよりも大きくしたり、PMOSトランジスタMP22bのサイズをPMOSトランジスタMP21,MP22のサイズよりも小さくしたりすることによって、回路動作のバランスを図る方法が有効である。   In the above-described differential amplifier circuit 104, the load transistor biasing methods in the amplifiers AMP1 and PSAMP3 are different. Therefore, in order to reduce the fluctuation of the bias voltage generated at the nodes N31 and N32b, for example, the size of the NMOS transistor MN22b is made larger than the sizes of the NMOS transistors MN21 and MN22, or the size of the PMOS transistor MP22b is changed to the PMOS transistor MP21. , And a method of balancing circuit operations by making the size smaller than the size of MP22 is effective.

次に、本実施形態に係る差動増幅回路の第5の構成例について、図10を参照して説明する。   Next, a fifth configuration example of the differential amplifier circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図10に示す差動増幅回路105は、擬似回路バイアス型の差動増幅回路であり、増幅部AMP4及びPSAMP4を有する。
増幅部AMP4は、カスコード部21及び22におけるNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22)のゲートに、増幅部PSAMP4で生成されるバイアス電圧BSを供給し、かつ、ノードN31から反転出力信号O(−)を出力するように増幅部AMP1を修正したものであり、他の構成は増幅部AMP1と同じである。
増幅部PSAMP4は、カスコード部21bのノードN31bとカスコード部22bのノードN32bとを共通に接続し、その接続点に発生するバイアス電圧BSを増幅部AMP4に供給するように増幅部AMP2を修正したものであり、他の構成は増幅部AMP2と同じである。
A differential amplifier circuit 105 illustrated in FIG. 10 is a pseudo-circuit bias type differential amplifier circuit, and includes an amplifier unit AMP4 and PSAMP4.
The amplifying unit AMP4 supplies the bias voltage BS generated by the amplifying unit PSAMP4 to the gates of the N-channel side load transistors (MN21, MN22) in the cascode units 21 and 22, and the inverted output signal O ( The amplifying unit AMP1 is modified to output-), and the other configuration is the same as that of the amplifying unit AMP1.
The amplifying unit PSAMP4 is obtained by modifying the amplifying unit AMP2 so that the node N31b of the cascode unit 21b and the node N32b of the cascode unit 22b are connected in common and a bias voltage BS generated at the connection point is supplied to the amplifying unit AMP4. Other configurations are the same as those of the amplification unit AMP2.

上述した構成を有する差動増幅回路105において、増幅部PSAMP4のノードN31bとノードN32bは、互いを切り離した場合に一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する相補的な関係を有している。差動増幅回路105では、この相補的な出力同士を接続することによって、その接続点に発生する一定のバイアス電圧を発生させている。
例えば非反転入力信号IN(+)が反転入力信号IN(−)より高電圧になる正の極性においてその電圧差が上昇する場合、PMOSトランジスタMP11bのドレイン電流が減少し、NMOSトランジスタMN11bのドレイン電流が増大するため、PMOSトランジスタMP23bの電流が減少し、NMOSトランジスタMN23bの電流が増大する。一方、この場合PMOSトランジスタMP12bのドレイン電流が増大し、NMOSトランジスタMN12bのドレイン電流が減少するため、PMOSトランジスタMP24bの電流が増大し、NMOSトランジスタMN24bの電流が減少する。その結果、PMOSトランジスタMP23bの電流減少とPMOSトランジスタMP24bの電流増大とが打ち消し合うとともに、NMOSトランジスタMN23bの電流増大とNMOSトランジスタMN24bの電流減少とが打ち消し合うため、ノードN31b及びN32bに発生するバイアス電圧BSがほぼ一定に保たれる。
In the differential amplifier circuit 105 having the above-described configuration, the node N31b and the node N32b of the amplifying unit PSAMP4 have a complementary relationship in which when one voltage increases, the other voltage decreases when they are separated from each other. . In the differential amplifier circuit 105, the complementary outputs are connected to generate a constant bias voltage generated at the connection point.
For example, when the voltage difference increases in the positive polarity where the non-inverted input signal IN (+) is higher than the inverted input signal IN (−), the drain current of the PMOS transistor MP11b decreases and the drain current of the NMOS transistor MN11b. Increases, the current of the PMOS transistor MP23b decreases and the current of the NMOS transistor MN23b increases. On the other hand, in this case, since the drain current of the PMOS transistor MP12b increases and the drain current of the NMOS transistor MN12b decreases, the current of the PMOS transistor MP24b increases and the current of the NMOS transistor MN24b decreases. As a result, the current decrease in the PMOS transistor MP23b and the current increase in the PMOS transistor MP24b cancel each other, and the current increase in the NMOS transistor MN23b and the current decrease in the NMOS transistor MN24b cancel each other. BS is kept almost constant.

このように、図10に示す差動増幅回路105によれば、差動入力信号の極性が正負の何れに変化する場合でも、ノードN31b及びN32bに発生するバイアス電圧BSがほぼ一定になり、各カスコード部のNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22,MN21b,MN22b)には常に電流が流れた状態になる。これにより、ノードN31b及びN32bの充放電に要する時間が非常に短くなるため、非反転出力信号O(+)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。また、反転出力信号O(−)についても、非反転出力信号O(+)と同様に立ち上がり時と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。立ち上がり時と立下り時の遅延時間がほぼ等しくなると、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅がほぼ同じになるため、高速な回路への適用が可能になる。   As described above, according to the differential amplifier circuit 105 shown in FIG. 10, the bias voltage BS generated at the nodes N31b and N32b becomes substantially constant regardless of whether the polarity of the differential input signal changes to positive or negative. A current always flows through the load transistors (MN21, MN22, MN21b, MN22b) on the N channel side of the cascode portion. As a result, the time required for charging and discharging the nodes N31b and N32b becomes very short, so that the delay time when the non-inverted output signal O (+) rises and the delay time when it falls can be made substantially equal. Also, for the inverted output signal O (−), similarly to the non-inverted output signal O (+), the delay time at the rise time and the fall time can be made substantially equal. When the delay time at the time of rising and that at the time of falling are substantially equal, the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal become substantially the same, so that it can be applied to a high-speed circuit.

また、図10に示す差動増幅回路106によれば、増幅部PSAMP4の内部でバイアス電圧BSが生成されるため、増幅部PSAMP4におけるトランジスタのゲート本数を増幅部AMP4におけるトランジスタのゲート本数の半分に減らして回路の小型化を図ることが可能である。   Further, according to the differential amplifier circuit 106 shown in FIG. 10, since the bias voltage BS is generated inside the amplification unit PSAMP4, the number of gates of the transistors in the amplification unit PSAMP4 is reduced to half the number of gates of the transistors in the amplification unit AMP4. It is possible to reduce the circuit size by reducing the number of circuits.

次に、本実施形態に係る差動増幅回路の第6の構成例について、図11を参照して説明する。   Next, a sixth configuration example of the differential amplifier circuit according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図11に示す差動増幅回路106は、自己バイアス型の差動増幅回路であり、増幅部AMP5及びAMP6を有する。
増幅部AMP5は、差動電流発生部11における定電流源ISP1をPMOSトランジスタMSP1に置換し、差動電流発生部12における定電流源ISN1をNMOSトランジスタMSN1に置換するように、増幅部AMP1を修正したものである。
増幅部AMP6は、差動電流発生部11bにおける定電流源ISP1bをPMOSトランジスタMSP1bに置換し、差動電流発生部12bにおける定電流源ISN1bをNMOSトランジスタMSN1bに置換するように、増幅部AMP2を修正したものである。
また、増幅部AMP5のノードN31と増幅部AMP6のノードN32bとが共通に接続されており、この接続点に発生するバイアス電圧BSが、定電流源用のトランジスタ(MSN1,MSP1,MSN1b,MSP1b)のゲート並びにカスコード部のトランジスタ(MN21〜MN24,MP21〜MN24,MN21b〜MN24b,MP21b〜MN24b)のゲートへそれぞれ入力されている。
A differential amplifier circuit 106 illustrated in FIG. 11 is a self-biased differential amplifier circuit, and includes amplifiers AMP5 and AMP6.
The amplifying unit AMP5 modifies the amplifying unit AMP1 so that the constant current source ISP1 in the differential current generating unit 11 is replaced with the PMOS transistor MSP1, and the constant current source ISN1 in the differential current generating unit 12 is replaced with the NMOS transistor MSN1. It is what.
The amplifying unit AMP6 modifies the amplifying unit AMP2 so that the constant current source ISP1b in the differential current generating unit 11b is replaced with the PMOS transistor MSP1b, and the constant current source ISN1b in the differential current generating unit 12b is replaced with the NMOS transistor MSN1b. It is what.
Also, the node N31 of the amplifier AMP5 and the node N32b of the amplifier AMP6 are connected in common, and the bias voltage BS generated at this connection point is a constant current source transistor (MSN1, MSP1, MSN1b, MSP1b). And gates of cascode transistors (MN21 to MN24, MP21 to MN24, MN21b to MN24b, MP21b to MN24b), respectively.

すなわち、図11に示す差動増幅回路106では、図1に示す差動増幅回路101に供給するバイアス電圧BN1,BP1,BP2をノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧BSに共通化し、更に、定電流源を構成するトランジスタに供給するバイアス電圧についても、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧BSでまかなっている。   That is, in the differential amplifier circuit 106 shown in FIG. 11, the bias voltages BN1, BP1, and BP2 supplied to the differential amplifier circuit 101 shown in FIG. 1 are shared with the bias voltage BS generated at the nodes N31 and N32b, The bias voltage supplied to the transistors constituting the current source is also covered by the bias voltage BS generated at the nodes N31 and N32b.

上述した差動増幅回路106によれば、ノードN31及びN32bに発生するバイアス電圧BSが差動入力信号の極性の変化に依らずほぼ一定になり、カスコード部の負荷トランジスタは常に電流が流れた状態になる。これにより、ノードN31及びN32bの充放電に要する時間が非常に短くなるため、非反転出力信号O(+)及び反転出力信号O(−)の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間をほぼ等しくすることができる。立ち上がり時と立下り時の遅延時間がほぼ等しくなると、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅がほぼ同じになるため、高速な回路への適用が可能になる。   According to the above-described differential amplifier circuit 106, the bias voltage BS generated at the nodes N31 and N32b becomes substantially constant regardless of the change in the polarity of the differential input signal, and the load transistor in the cascode portion is always in a state where current flows. become. As a result, the time required for charging and discharging the nodes N31 and N32b becomes very short, so that the delay time at the rise time and the delay time at the fall time of the non-inverted output signal O (+) and the inverted output signal O (−) are reduced. Can be approximately equal. When the delay time at the time of rising and that at the time of falling are substantially equal, the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal become substantially the same, so that it can be applied to a high-speed circuit.

次に、本実施形態に係る差動増幅回路を応用したLVDS回路について、図12を参照して説明する。
携帯機器に搭載されるイメージセンサが発生した画像データを他の信号処理チップに高速に転送する場合や、携帯機器に搭載される薄型のディスプレイパネルに大量の画像データを転送する場合などにおいて、バスを構成するデジタル信号の本数を減らしてシステムの小型軽量化を実現したり、画質に影響する不要輻射の発生を大幅に低減したりするために、LVDSに代表される小振幅の差動信号技術が用いられている。
Next, an LVDS circuit to which the differential amplifier circuit according to this embodiment is applied will be described with reference to FIG.
When transferring image data generated by an image sensor mounted on a mobile device to another signal processing chip at high speed, or when transferring a large amount of image data to a thin display panel mounted on a mobile device. In order to reduce the number of digital signals that make up the system and reduce the size and weight of the system, and to significantly reduce the generation of unwanted radiation that affects image quality, differential signal technology with a small amplitude typified by LVDS Is used.

図12の例において送信側の回路は、パラレル・シリアル変換回路201とLVDSドライバ202によって構成される。
LVDSドライバ202は、各々が1対の信号線を駆動するドライバDV0〜DVnと、入力クロック信号CK1に同期したクロック信号CK2を発生するPLL回路U1とを有する。
In the example of FIG. 12, the transmission side circuit includes a parallel / serial conversion circuit 201 and an LVDS driver 202.
The LVDS driver 202 includes drivers DV0 to DVn each driving a pair of signal lines, and a PLL circuit U1 that generates a clock signal CK2 synchronized with the input clock signal CK1.

PLL回路U1は、周波数Φ×1のクロック信号CK1に基づいて、その周波数をn倍化した周波数Φ×nのクロック信号を発生する。   Based on the clock signal CK1 having the frequency Φ × 1, the PLL circuit U1 generates a clock signal having the frequency Φ × n obtained by multiplying the frequency by n.

パラレル・シリアル変換回路201は、PLL回路U1から供給される周波数Φ×1のクロック信号に同期してnビットのパラレルデータ(画像データや制御信号など)を取り込み、これを周波数Φ×nのクロック信号に同期してシリアル化したデータSD1〜SDnに変換する。   The parallel / serial conversion circuit 201 captures n-bit parallel data (image data, control signal, etc.) in synchronization with the clock signal having the frequency Φ × 1 supplied from the PLL circuit U1, and takes this as a clock having the frequency Φ × n. The data is converted into serialized data SD1 to SDn in synchronization with the signal.

ドライバDV1〜DVnは、それぞれシリアルデータSD1〜SDnを入力し、入力データに応じてデータ伝送用の信号線対を駆動する。ドライバDV1〜DVnの正負の出力端子からは、周波数Φ×n(数百MHzのビットレート)で電流の流れる方向が切り替わる差動信号が出力される。   The drivers DV1 to DVn receive serial data SD1 to SDn, respectively, and drive a signal line pair for data transmission according to the input data. From the positive and negative output terminals of the drivers DV1 to DVn, a differential signal in which the direction of current flow is switched at a frequency Φ × n (bit rate of several hundred MHz) is output.

クロック信号伝送用のドライバDV0は、PLL回路U1から出力される同期用のクロック信号CK2(周波数Φ×nあるいはΦ×1)に応じて、クロック伝送用の信号線対を駆動する。ドライバDV0の正負の出力端子からは、クロック信号CK2の周波数に応じて、周波数Φ×nあるいはΦ×1(数百MHzのビットレートあるいはその1/nのビットレート)で電流の流れる方向が切り替わる差動信号が出力される。   The clock signal transmission driver DV0 drives the signal line pair for clock transmission in accordance with the synchronization clock signal CK2 (frequency Φ × n or Φ × 1) output from the PLL circuit U1. From the positive and negative output terminals of the driver DV0, the direction of current flow is switched at a frequency Φ × n or Φ × 1 (a bit rate of several hundred MHz or a 1 / n bit rate thereof) according to the frequency of the clock signal CK2. A differential signal is output.

他方、図12の例において受信側の回路は、シリアル・パラレル変換回路203とLVDSレシーバ204によって構成される。
LVDSレシーバ204は、終端抵抗RT0〜RTnと、各々が1対の信号線によって伝送される差動信号を増幅するレシーバRV0〜RVnと、レシーバRV0によって受信されたクロック信号CK3に同期したクロック信号CK4を発生するPLL回路U2とを有する。
On the other hand, in the example of FIG. 12, the circuit on the receiving side is constituted by a serial / parallel conversion circuit 203 and an LVDS receiver 204.
The LVDS receiver 204 includes termination resistors RT0 to RTn, receivers RV0 to RVn each amplifying differential signals transmitted by a pair of signal lines, and a clock signal CK4 synchronized with the clock signal CK3 received by the receiver RV0. PLL circuit U2 for generating

ドライバDV0〜DV1の駆動によって各信号対に流れる差動電流は、それぞれ終端抵抗RT0〜RTnにおいて例えば100mVp-p〜350mVp-pの振幅を有した差動電圧に変換され、レシーバRV0〜RVnに入力される。   The differential currents flowing in the signal pairs by driving the drivers DV0 to DV1 are converted into differential voltages having amplitudes of, for example, 100 mVp-p to 350 mVp-p in the termination resistors RT0 to RTn, and input to the receivers RV0 to RVn. Is done.

レシーバRV1〜RVnは、終端抵抗RT1〜RTnにおいて差動電圧に変換された信号を増幅し、シングル形式のシリアルデータSD1〜SDnに変換して出力する。
レシーバRV0は、終端抵抗RT0において差動電圧に変換された信号を増幅し、シングル形式のクロック信号CK3に変換して出力する。
The receivers RV1 to RVn amplify the signals converted into differential voltages by the termination resistors RT1 to RTn, convert them into single-format serial data SD1 to SDn, and output them.
The receiver RV0 amplifies the signal converted into the differential voltage by the termination resistor RT0, converts the signal into a single format clock signal CK3, and outputs it.

PLL回路U2は、クロック信号CK3に基づいて、周波数Φ×1及びΦ×nのクロック信号を発生する。
シリアル・パラレル変換回路203は、PLL回路U2から供給される周波数Φ×nのクロック信号に同期して受信されたシリアルデータSD1〜SDnを取り込み、これをPLL回路U2から供給される周波数Φ×1のクロック信号に同期してnビットのパラレルデータに変換する。シリアル・パラレル変換回路203によってパラレル化されたデータは、例えばD/A変換器の入力側レジスタなどに書き込まれる。
The PLL circuit U2 generates clock signals with frequencies Φ × 1 and Φ × n based on the clock signal CK3.
The serial / parallel conversion circuit 203 takes in the serial data SD1 to SDn received in synchronization with the clock signal having the frequency Φ × n supplied from the PLL circuit U2, and the frequency Φ × 1 supplied from the PLL circuit U2. Are converted into n-bit parallel data in synchronization with the clock signal. The data parallelized by the serial / parallel conversion circuit 203 is written in, for example, an input side register of a D / A converter.

図12に示すLVDSドライバ202とLVDSレシーバ204のように、異なる基板に搭載される半導体集積回路を小振幅の差動信号の配線で結ぶシステムにおいては、ドライバ側の基板のGND電位とレシーバ側の基板のGND電位とが別々に変動したり、配線間でクロストークを起こしたりする場合があり、信号を正確に伝送する際の障害となる。LVDSの規格では、差動信号のコモンモード電圧の変動幅が規定されており、これに対応するため、汎用のレシーバには、レイル・トゥ・レイル(登録商標)で動作するCMOSの差動増幅回路を用いることが多い。また、半導体プロセスの微細化に伴い、アナログ回路用の電源電圧も、例えば1.5V〜2.5Vと一層の低電源電圧化が要求されている。例えば、携帯電話用の低電源電圧のLVDS(sub_LVDS)においては、2×Vth程度の低電源電圧において数百MHzの動作スピードが要求されている。   In a system in which semiconductor integrated circuits mounted on different substrates are connected with small-amplitude differential signal wirings, such as the LVDS driver 202 and the LVDS receiver 204 shown in FIG. 12, the GND potential of the driver side substrate and the receiver side The GND potential of the substrate may vary separately or crosstalk may occur between wirings, which is an obstacle to the accurate transmission of signals. In the LVDS standard, the fluctuation range of the common mode voltage of the differential signal is stipulated, and in order to cope with this, a general-purpose receiver has a CMOS differential amplification that operates on rail-to-rail (registered trademark). Circuits are often used. In addition, with the miniaturization of semiconductor processes, the power supply voltage for analog circuits is required to be further reduced to, for example, 1.5V to 2.5V. For example, in a low power supply voltage LVDS (sub_LVDS) for a cellular phone, an operation speed of several hundred MHz is required at a low power supply voltage of about 2 × Vth.

レシーバRV0〜RVnとして、例えば図16に示す差動増幅回路151を用いると、出力の立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間とが異なるため、入力信号のパルス幅と出力信号のパルス幅とが異なり、最適なデューティー比からずれて動作マージンが減少してしまう。その結果、回路を高速に動作させることが困難となる。
また、レシーバRV0〜RVnとして、図17に示す差動増幅回路152を用いると、コモンフィードバック回路51による制御が間に合わず、バイアス電圧が最適値から大きくずれてしまい、正常な動作が困難になる。
また、レシーバRV0〜RVnとして、図18に示す自己バイアス型の差動増幅回路153や図21に示す差動増幅回路154を用いると、‘2×Vth’程度の低い電源電圧で動作させることが困難である。
For example, when the differential amplifier circuit 151 shown in FIG. 16 is used as the receivers RV0 to RVn, the delay time at the rise of the output and the delay time at the fall of the output are different. Therefore, the pulse width of the input signal and the pulse width of the output signal Unlike this, the operation margin is reduced by deviating from the optimum duty ratio. As a result, it becomes difficult to operate the circuit at high speed.
When the differential amplifier circuit 152 shown in FIG. 17 is used as the receivers RV0 to RVn, the control by the common feedback circuit 51 is not in time, and the bias voltage is greatly deviated from the optimum value, so that normal operation becomes difficult.
When the self-bias type differential amplifier circuit 153 shown in FIG. 18 or the differential amplifier circuit 154 shown in FIG. 21 is used as the receivers RV0 to RVn, the receivers RV0 to RVn can be operated with a low power supply voltage of about “2 × Vth”. Have difficulty.

そこで、レシーバRV0〜RVnとして、図1に示す第1の構成例の差動増幅回路101や図5に示す第2の構成例の差動増幅回路102、図8に示す第3の構成例の差動増幅回路103、図9に示す第4の構成例の差動増幅回路104、図10に示す第5の構成例の差動増幅回路105を用いれば、‘2×Vth’程度の低い電源電圧でありながら数百MHzの周波数で高速に回路を動作させることが可能である。   Therefore, as the receivers RV0 to RVn, the differential amplifier circuit 101 of the first configuration example shown in FIG. 1, the differential amplifier circuit 102 of the second configuration example shown in FIG. 5, and the third configuration example of FIG. If the differential amplifier circuit 103, the differential amplifier circuit 104 of the fourth configuration example shown in FIG. 9, and the differential amplifier circuit 105 of the fifth configuration example shown in FIG. 10 are used, the power supply is as low as about “2 × Vth”. It is possible to operate the circuit at a high speed with a frequency of several hundred MHz while being a voltage.

また、レシーバRV0〜RVnとして、図8に示した第6の構成例の差動増幅回路106を用いれば、‘3×Vth’程度の低い電源電圧において数百MHzの周波数で回路を動作させることが可能である。   Further, if the differential amplifier circuit 106 of the sixth configuration example shown in FIG. 8 is used as the receivers RV0 to RVn, the circuit can be operated at a frequency of several hundred MHz with a low power supply voltage of about “3 × Vth”. Is possible.

図13は、図12に示すLVDS回路におけるドライバ側のPLL回路U1の構成例を示す。
図13に示すPLL回路U1は、制御電圧Vcntに応じた周波数を有するクロック信号CLK2を出力する電圧制御発振回路303と、クロック信号CLK2をN分周するN分周器304と、N分周されたクロック信号CLK’と供給されるクロック信号CLKの位相を比較する位相比較器301と、位相比較器301の比較結果に応じてキャパシタを充電若しくは放電するチャージポンプ回路302とを有し、このキャパシタに発生する電圧が制御電圧Vcntとして電圧制御発振回路303に入力される。
図示を省略するが、レシーバ側のPLL回路U2についても、図13と同様な構成で実現可能である。
FIG. 13 shows a configuration example of the PLL circuit U1 on the driver side in the LVDS circuit shown in FIG.
The PLL circuit U1 shown in FIG. 13 is N-divided by a voltage-controlled oscillation circuit 303 that outputs a clock signal CLK2 having a frequency corresponding to the control voltage Vcnt, an N-frequency divider 304 that divides the clock signal CLK2 by N. A phase comparator 301 that compares the phases of the clock signal CLK ′ and the supplied clock signal CLK, and a charge pump circuit 302 that charges or discharges the capacitor according to the comparison result of the phase comparator 301. Is generated as a control voltage Vcnt and input to the voltage controlled oscillation circuit 303.
Although not shown, the PLL circuit U2 on the receiver side can also be realized with the same configuration as in FIG.

LVDS用のドライバ又はLVDS用のレシーバには、PLL回路やDLL回路を内蔵する場合が多く、ドライバと同様な低い電源電圧で動作することが要求される。PLL回路は、例えば、図13に示すように、電圧制御発振回路、N分周器、位相比較器、チャージポンプ回路から構成される。N分周器は、電圧制御発振回路のクロック出力に駆動されて、過渡的には周波数Φ×nよりも2倍程度高い周波数まで動作しなければならない。   An LVDS driver or LVDS receiver often incorporates a PLL circuit or a DLL circuit, and is required to operate with a low power supply voltage similar to that of the driver. For example, as shown in FIG. 13, the PLL circuit includes a voltage controlled oscillation circuit, an N frequency divider, a phase comparator, and a charge pump circuit. The N divider is driven by the clock output of the voltage controlled oscillation circuit, and must transiently operate to a frequency about twice as high as the frequency Φ × n.

図14は、電圧制御発振回路303の構成の一例を示す図である。
電圧制御発振回路303は、例えば図14に示すように、差動信号を遅延させて出力する複数のリング状に接続された遅延段403,404,…,408を有する。各遅延段の電流源に供給される制御電圧Vcntに応じて、電流源に流れる電流値が変化し、これに応じて遅延段の動作速度が変化することによって、発振周波数が制御される。各遅延段の差動入力のトランジスタおよび電流源のトランジスタがNMOSトランジスタで構成されている場合、各遅延段の差動出力はVDD側で発振する。また、各遅延段の差動入力のトランジスタおよび電流源のトランジスタがPMOSトランジスタで構成されている場合、各遅延段の差動出力はGND側で発振する。すなわち、遅延段の出力信号は、電源電圧範囲においてフルスィングする信号ではない。そのため、この出力信号を直接インバータで受けてフルスィングの信号に変換しようとすると、‘2×Vth’程度の低電源電圧においては、インバータの論理しきい電圧の電源電圧依存性やプロセス依存性の影響を受けて立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間がばらついてしまい、クロック信号のデューティーが最適な値(例えば50%)から大きくずれる。そのようなクロック信号では、回路を高い周波数で安定に動作させることが困難である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the configuration of the voltage controlled oscillation circuit 303.
As shown in FIG. 14, for example, the voltage controlled oscillation circuit 303 includes delay stages 403, 404,..., 408 connected in a ring shape for delaying and outputting differential signals. The value of the current flowing through the current source changes according to the control voltage Vcnt supplied to the current source of each delay stage, and the operating speed of the delay stage changes accordingly, whereby the oscillation frequency is controlled. When the differential input transistor and the current source transistor of each delay stage are composed of NMOS transistors, the differential output of each delay stage oscillates on the VDD side. Further, when the differential input transistor and the current source transistor of each delay stage are composed of PMOS transistors, the differential output of each delay stage oscillates on the GND side. That is, the output signal of the delay stage is not a signal that performs full swing in the power supply voltage range. Therefore, if this output signal is directly received by the inverter and converted to a full swing signal, the power supply voltage dependency or process dependency of the logic threshold voltage of the inverter is low at a low power supply voltage of about 2 × Vth. Due to the influence, the delay time at the rise and the delay time at the fall vary, and the duty of the clock signal greatly deviates from an optimum value (for example, 50%). With such a clock signal, it is difficult to stably operate the circuit at a high frequency.

そこで、図14に示す電圧制御発振回路303では、各遅延段の相補の出力信号を取り出すための差動増幅回路401,402として、上述した第1〜第5の構成例の差動増幅回路(101〜105)を用いる。これにより、‘2×Vth’程度の低い電源電圧でありながら、立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間を同一に保ちつつ、数百MHzのスピードを損なうことなしに、遅延段の発振信号をフルスィングの信号に変換することが可能である。   Therefore, in the voltage controlled oscillation circuit 303 shown in FIG. 14, as the differential amplifier circuits 401 and 402 for extracting complementary output signals of the respective delay stages, the differential amplifier circuits (first to fifth configuration examples) described above ( 101-105). This allows the delay stage to oscillate without sacrificing the speed of several hundred MHz while maintaining the same delay time at the rise and the delay time at the fall while maintaining a low power supply voltage of about '2 × Vth'. It is possible to convert the signal to a full swing signal.

また、差動増幅回路401,402として第6の構成例の差動増幅回路6を用いれば、‘3×Vth’程度の低電源電圧において、立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間を同一に保ちつつ、数百MHzのスピードを損なうことなしに、遅延段の発振信号をフルスィングの信号に変換することが可能である。   Further, if the differential amplifier circuit 6 of the sixth configuration example is used as the differential amplifier circuits 401 and 402, the delay time at the rise time and the delay time at the fall time are reduced at a low power supply voltage of about '3 × Vth'. While maintaining the same, it is possible to convert the oscillation signal of the delay stage into a full swing signal without impairing the speed of several hundred MHz.

図15は、LVDSドライバ202に用いられるドライバDV0〜DVnの構成の一例を示す図である。
ドライバDVi(iは0からnまでの整数を示す)は、例えば図15に示すように、差動増幅回路501と、インバータ502,503と、出力回路504とを有する。
差動増幅回路501は、パラレル・シリアル変換回路201から出力されるシングル形式のシリアルデータSDiを差動信号へ変換するとともに、その信号レベルをデジタル用の電源電圧VDD1に適合したレベルからアナログ用の電源電圧VDD2(>VDD2)に適合したレベルへ変換する。差動増幅回路501は、シリアルデータSDiと基準電圧Vrefとの差を増幅し、増幅結果を差動信号として出力する。
出力回路504は、差動増幅回路501からインバータ502,503を介して入力される差動信号に応じて差動電流を発生し、これを1対の信号線に出力する。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the configuration of drivers DV0 to DVn used in the LVDS driver 202.
The driver DVi (i represents an integer from 0 to n) includes a differential amplifier circuit 501, inverters 502 and 503, and an output circuit 504, for example, as shown in FIG.
The differential amplifier circuit 501 converts the single-format serial data SDi output from the parallel / serial conversion circuit 201 into a differential signal, and changes the signal level from a level suitable for the digital power supply voltage VDD1 to an analog signal. Conversion to a level suitable for the power supply voltage VDD2 (> VDD2). The differential amplifier circuit 501 amplifies the difference between the serial data SDi and the reference voltage Vref, and outputs the amplification result as a differential signal.
The output circuit 504 generates a differential current according to the differential signal input from the differential amplifier circuit 501 via the inverters 502 and 503, and outputs this to a pair of signal lines.

差動増幅回路501として上述した本実施形態に係る差動増幅回路を用いれば、立ち上がり時の遅延時間と立下り時の遅延時間を同一に保てるため、数百MHzの周波数で高速に回路を動作させることが可能である。   If the differential amplifier circuit according to this embodiment described above is used as the differential amplifier circuit 501, the delay time at the time of rising and the delay time at the time of falling can be kept the same, so that the circuit operates at a high frequency of several hundred MHz. It is possible to make it.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態のみに限定されるものではなく、種々のバリエーションを含んでいる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to said form, Various modifications are included.

図1の例では、Nチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22,MN21b,MN22b)に供給するバイアス電圧をノードN31及びN32bから供給しているが、この逆に、Pチャンネル側の負荷トランジスタ(MP21,MP22,MP21b,MP22b)に供給するバイアス電圧をノードN31及びN32bから供給しても良い。   In the example of FIG. 1, the bias voltage supplied to the N-channel side load transistors (MN21, MN22, MN21b, MN22b) is supplied from the nodes N31 and N32b. , MP22, MP21b, MP22b) may be supplied from the nodes N31 and N32b.

図5の例では、Nチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22,MN22b)に供給するバイアス電圧をノードN31及びN32bから供給しているが、この逆に、Pチャンネル側の負荷トランジスタ(MP21,MP22,MP22b)に供給するバイアス電圧をノードN31及びN32bから供給しても良い。
また、図5の例では、増幅部AMP2からカスコード回路21bを削除することによって増幅部PSAMP2が構成されているが、増幅部AMP2からカスコード回路22bを削除することによって増幅部PSAMP2を構成しても良い。この場合、増幅部AMP1の非反転出力(N32)と増幅部PSAMP2の反転出力(N31b)とを接続して競合させることによりバイアス電圧を発生し、増幅部AMP1のノードN31から反転出力信号O(−)を出力するようにしても良い。
In the example of FIG. 5, the bias voltage supplied to the N-channel side load transistors (MN21, MN22, MN22b) is supplied from the nodes N31 and N32b, but conversely, the P-channel side load transistors (MP21, MP22). , MP22b) may be supplied from nodes N31 and N32b.
In the example of FIG. 5, the amplification unit PSAMP2 is configured by deleting the cascode circuit 21b from the amplification unit AMP2. However, the amplification unit PSAMP2 may be configured by deleting the cascode circuit 22b from the amplification unit AMP2. good. In this case, a bias voltage is generated by connecting and competing the non-inverted output (N32) of the amplifying unit AMP1 and the inverted output (N31b) of the amplifying unit PSAMP2, and the inverted output signal O (from the node N31 of the amplifying unit AMP1 is generated. -) May be output.

図8の例では、増幅部AMP1の反転出力(N31)とNチャンネルの負荷トランジスタ(MN21,MN22)のゲートとを接続し、増幅部AMP3の非反転出力(N32b)とPチャンネル側の負荷トランジスタ(MP21b,MP22b)のゲートとを接続しているが、これとは逆に、増幅部AMP1の反転出力(N31)とPチャンネル側の負荷トランジスタ(MP21,MP22)のゲートとを接続し、増幅部AMP3の非反転出力(N32b)とNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21b,MN22b)のゲートとを接続しても良い。   In the example of FIG. 8, the inverting output (N31) of the amplifying unit AMP1 and the gates of the N-channel load transistors (MN21, MN22) are connected, and the non-inverting output (N32b) of the amplifying unit AMP3 and the load transistor on the P-channel side. (MP21b, MP22b) is connected to the gate, but conversely, the inverted output (N31) of the amplifier AMP1 and the gate of the load transistor (MP21, MP22) on the P channel side are connected and amplified. The non-inverting output (N32b) of the unit AMP3 and the gates of the N-channel side load transistors (MN21b, MN22b) may be connected.

図9の例では、増幅部AMP1の反転出力(N31)とNチャンネルの負荷トランジスタ(MN21,MN22)のゲートとを接続し、増幅部AMP3の非反転出力(N32b)とPチャンネル側の負荷トランジスタ(MP22b)のゲートとを接続しているが、これとは逆に、増幅部AMP1の反転出力(N31)とPチャンネル側の負荷トランジスタ(MP21,MP22)のゲートとを接続し、増幅部AMP3の非反転出力(N32b)とNチャンネル側の負荷トランジスタ(MN22b)のゲートとを接続しても良い。
また、図5の例では、増幅部AMP2からカスコード回路21bを削除することによって増幅部PSAMP2が構成されているが、増幅部AMP2からカスコード回路22bを削除することによって増幅部PSAMP2を構成しても良い。この場合、増幅部AMP1の非反転出力(N32)と増幅部PSAMP2の反転出力(N31b)とを接続して競合させることによりバイアス電圧を発生し、増幅部AMP1のノードN31から反転出力信号O(−)を出力するようにしても良い。
In the example of FIG. 9, the inverting output (N31) of the amplifying unit AMP1 and the gates of the N-channel load transistors (MN21, MN22) are connected, and the non-inverting output (N32b) of the amplifying unit AMP3 and the P-channel side load transistor are connected. (MP22b) is connected to the gate, but conversely, the inverted output (N31) of the amplifier AMP1 and the gates of the load transistors (MP21, MP22) on the P channel side are connected to each other, and the amplifier AMP3 The non-inverted output (N32b) may be connected to the gate of the N-channel side load transistor (MN22b).
In the example of FIG. 5, the amplification unit PSAMP2 is configured by deleting the cascode circuit 21b from the amplification unit AMP2. However, the amplification unit PSAMP2 may be configured by deleting the cascode circuit 22b from the amplification unit AMP2. good. In this case, a bias voltage is generated by connecting and competing the non-inverted output (N32) of the amplifying unit AMP1 and the inverted output (N31b) of the amplifying unit PSAMP2, and the inverted output signal O (from the node N31 of the amplifying unit AMP1 is generated. -) May be output.

図10の例では、Nチャンネル側の負荷トランジスタ(MN21,MN22,MN21b,MN22b)に供給するバイアス電圧をノードN31及びN32bから供給しているが、これとは逆に、Pチャンネル側の負荷トランジスタ(MP21,MP22,MP21b,MP22b)に供給するバイアス電圧をノードN31及びN32bから供給しても良い。   In the example of FIG. 10, the bias voltage supplied to the N-channel side load transistors (MN21, MN22, MN21b, MN22b) is supplied from the nodes N31 and N32b. A bias voltage supplied to (MP21, MP22, MP21b, MP22b) may be supplied from the nodes N31 and N32b.

図14では、本実施形態に係る差動増幅回路を電圧制御発振回路303へ応用する例を示したが、本実施形態に係る差動増幅回路は電圧制御遅延回路にも同様に応用可能である。また、本実施形態に係る差動増幅回路は、図13、図14に示すようにPLL回路へ応用することも可能であるし、DLL回路にも同様に応用可能である。   FIG. 14 shows an example in which the differential amplifier circuit according to the present embodiment is applied to the voltage controlled oscillation circuit 303. However, the differential amplifier circuit according to the present embodiment can be similarly applied to a voltage controlled delay circuit. . In addition, the differential amplifier circuit according to the present embodiment can be applied to a PLL circuit as shown in FIGS. 13 and 14, and can be applied to a DLL circuit as well.

本発明の実施形態に係る差動増幅回路の第1の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 1st structural example of the differential amplifier circuit which concerns on embodiment of this invention. 差動増幅回路におけるバイアス電圧の供給方法の分類を説明するための第1の図である。It is a 1st figure for demonstrating the classification | category of the supply method of the bias voltage in a differential amplifier circuit. 差動増幅回路におけるバイアス電圧の供給方法の分類を説明するための第2の図である。It is a 2nd figure for demonstrating the classification | category of the supply method of the bias voltage in a differential amplifier circuit. 差動増幅回路におけるバイアス電圧の供給方法の分類を説明するための第3の図である。It is a 3rd figure for demonstrating the classification | category of the supply method of the bias voltage in a differential amplifier circuit. 本発明の実施形態に係る差動増幅回路の第2の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd structural example of the differential amplifier circuit which concerns on embodiment of this invention. 図5に示す第2の構成例の差動増幅回路と図16に示す自己バイアス型の差動増幅回路における電圧波形のシミュレーション結果の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of simulation results of voltage waveforms in the differential amplifier circuit of the second configuration example shown in FIG. 5 and the self-bias type differential amplifier circuit shown in FIG. 16. 図5に示す第2の構成例の差動増幅回路と図16に示す自己バイアス型の差動増幅回路における電流波形のシミュレーション結果の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of simulation results of current waveforms in the differential amplifier circuit of the second configuration example shown in FIG. 5 and the self-bias type differential amplifier circuit shown in FIG. 16. 本発明の実施形態に係る差動増幅回路の第3の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd structural example of the differential amplifier circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る差動増幅回路の第4の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 4th structural example of the differential amplifier circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る差動増幅回路の第5の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 5th structural example of the differential amplifier circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る差動増幅回路の第6の構成例を示す図である。It is a figure which shows the 6th structural example of the differential amplifier circuit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る差動増幅回路を応用したLVDS回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the LVDS circuit which applied the differential amplifier circuit which concerns on embodiment of this invention. 図12に示すLVDS回路におけるPLL回路の構成の一例を示す。13 shows an example of the configuration of a PLL circuit in the LVDS circuit shown in FIG. 図12に示すLVDS回路における電圧制御発振回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the voltage controlled oscillation circuit in the LVDS circuit shown in FIG. LVDSドライバに用いられるドライバ回路の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the driver circuit used for an LVDS driver. 一般的なフォールデッドカスコード型差動増幅回路の第1の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of a general folded cascode type | mold differential amplifier circuit. 一般的なフォールデッドカスコード型差動増幅回路の第2の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of a general folded cascode type | mold differential amplifier circuit. 自己バイアス型の差動増幅回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a self-bias type differential amplifier circuit. 図18及び図21に示す自己バイアス型の差動増幅回路における各信号波形のシミュレーション結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the simulation result of each signal waveform in the self-bias type differential amplifier circuit shown in FIG.18 and FIG.21. 図19に示すシミュレーション結果の一部を拡大して表示した図である。It is the figure which expanded and displayed a part of simulation result shown in FIG. フォールデッドカスコード型の差動増幅回路の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a folded cascode type | mold differential amplifier circuit.

符号の説明Explanation of symbols

11,12,11b,12b…差動電流発生部、21,22,21b,22b…カスコード部、101〜106,401,402,501…差動増幅回路、201…パラレル・シリアル変換回路、202…LVDSドライバ、203…シリアル・パラレル変換回路、204…LVDSレシーバ、301…位相比較器、302…チャージポンプ回路、303…電圧制御発振回路、304…分周器、403〜408…遅延段、504…出力回路、MN11,MN12,MSN1,MN21〜MN24,MN11b,MN12b,MSN1b,MN21b〜MN24b…NMOSトランジスタ、MP11,MP12,MSP1,MP21〜MP24,MP11b,MP12b,MSP1b,MP21b〜MP24b…PMOSトランジスタ、ISP1,ISN1,ISP1b,ISN1b…定電流源、AMP1〜AMP6,PSAMP2〜PSAMP4…増幅部、DV0〜DVn…ドライバ回路、RV0〜RVn…レシーバ回路、RT0〜RTn…終端抵抗   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12, 11b, 12b ... Differential current generation part 21, 22, 21b, 22b ... Cascode part, 101-106, 401, 402, 501 ... Differential amplification circuit, 201 ... Parallel / serial conversion circuit, 202 ... LVDS driver, 203 ... serial / parallel conversion circuit, 204 ... LVDS receiver, 301 ... phase comparator, 302 ... charge pump circuit, 303 ... voltage controlled oscillation circuit, 304 ... frequency divider, 403 to 408 ... delay stage, 504 ... Output circuit, MN11, MN12, MSN1, MN21 to MN24, MN11b, MN12b, MSN1b, MN21b to MN24b ... NMOS transistor, MP11, MP12, MSP1, MP21 to MP24, MP11b, MP12b, MSP1b, MP21b to MP24b ... PMOS transistor, ISP , ISN1, ISP1b, ISN1b ... constant current source, AMP1~AMP6, PSAMP2~PSAMP4 ... amplification unit, DV0~DVn ... driver circuit, RV0~RVn ... receiver circuit, RT0~RTn ... terminating resistor

Claims (17)

共通の差動信号を入力する第1増幅部と第2増幅部とを具備し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を有し、
上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第1増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと、上記第2増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、
上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、
上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部において上記共通接続されていない他の2つの第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
差動増幅回路。
A first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting a common differential signal;
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
Each of the first cascode portion and the second cascode portion is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
The third node of the first cascode section or the second cascode section in the first amplification section and the third node of the first cascode section or the second cascode section in the second amplification section are connected in common. And
The two third nodes connected in common have a relationship in which when one is increased, the other voltage is decreased when one voltage is increased.
Either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplification unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential signal of the input is output from the other two third nodes that are not commonly connected in the first amplification unit and the second amplification unit.
Differential amplifier circuit.
共通の差動信号を入力する第1増幅部と第2増幅部とを具備し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と
を有し、
上記第1増幅部は、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を更に有し、
上記第2増幅部は、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第3カスコード部
を更に有し、
上記第1カスコード部、上記第2カスコード部及び上記第3カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと上記第3カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、
上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、
上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記共通接続されていない第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
差動増幅回路。
A first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting a common differential signal;
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
The first amplification unit includes:
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
The second amplification unit includes:
A third cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
Each of the first cascode part, the second cascode part, and the third cascode part is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
The third node of the first cascode part or the second cascode part and the third node of the third cascode part are connected in common,
The two third nodes connected in common have a relationship in which when one is increased, the other voltage is decreased when one voltage is increased.
Either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplification unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential signal of the input is output from the third node that is not connected in common.
Differential amplifier circuit.
共通の差動信号を入力する第1増幅部と第2増幅部とを具備し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を有し、
上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第2増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードが共通に接続されており、
上記第2増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
差動増幅回路。
A first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting a common differential signal;
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
Each of the first cascode portion and the second cascode portion is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
A third node of the first cascode section and the second cascode section in the second amplification section is connected in common;
Either one of the first transistor and the second transistor in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor in the first amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
From the third node of the first cascode unit and the second cascode unit in the first amplification unit, the amplification result of the differential signal of the input is output.
Differential amplifier circuit.
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ及び上記第4トランジスタは、絶縁ゲート型のトランジスタであり、
上記第1差動電流発生部は、
各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第1差動電流を出力する、上記第2導電型を有した絶縁ゲート型の第1トランジスタ対と、
上記第1トランジスタ対のソースと上記第1電源線との間に接続され、上記第2導電型を有する絶縁ゲート型の第5トランジスタと
を含み、
上記第2差動電流発生部は、
各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第2差動電流を出力する、上記第1導電型を有した絶縁ゲート型の第2トランジスタ対と、
上記第2トランジスタ対のソースと上記第2電源線との間に接続され、上記第1導電型を有する絶縁ゲート型の第6トランジスタと
を含み、
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ、上記第4トランジスタ、上記第5トランジスタ及び上記第6トランジスタの各ゲートが、上記共通接続された第3ノードに接続される、
請求項1に記載の差動増幅回路。
The first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are insulated gate transistors,
The first differential current generator is
A pair of insulated gate first transistors having the second conductivity type, each source being connected in common and outputting the first differential current from each drain;
An insulated gate type fifth transistor connected between the source of the first transistor pair and the first power supply line and having the second conductivity type;
The second differential current generator is
An insulated gate type second transistor pair having the first conductivity type, each source being connected in common and outputting the second differential current from each drain;
An insulated gate type sixth transistor having the first conductivity type connected between the source of the second transistor pair and the second power supply line;
The gates of the first transistor, the second transistor, the third transistor, the fourth transistor, the fifth transistor, and the sixth transistor are connected to the commonly connected third node.
The differential amplifier circuit according to claim 1.
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ及び上記第4トランジスタは、絶縁ゲート型のトランジスタであり、
上記第1差動電流発生部は、各々のソースが共通に接続され、当該共通接続されたソースに一定の電流を入力し、各々のドレインから上記第1差動電流を出力する、上記第2導電型を有した絶縁ゲート型の第1トランジスタ対を含み、
上記第2差動電流発生部は、各々のソースが共通に接続され、当該共通接続されたソースに一定の電流を入力し、各々のドレインから上記第2差動電流を出力する、上記第1導電型を有した絶縁ゲート型の第2トランジスタ対を含む、
請求項1、2又は3の何れか1つに記載の差動増幅回路。
The first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are insulated gate transistors,
In the first differential current generator, the sources are commonly connected, a constant current is input to the commonly connected sources, and the first differential current is output from each drain. A first pair of insulated gate transistors having a conductivity type;
In the second differential current generator, the sources are connected in common, a constant current is input to the commonly connected sources, and the second differential current is output from each drain. Including an insulated gate type second transistor pair having a conductivity type;
The differential amplifier circuit according to claim 1.
1対の信号線を介して伝送される差動電流を差動電圧に変換する電流電圧変換回路と、
上記電流電圧変換回路から出力される上記差動電圧を増幅する差動増幅回路と
を具備し、
上記差動増幅回路は、上記差動電圧を共に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動電圧に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動電圧に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を有し、
上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第1増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと、上記第2増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、
上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、
上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部において上記共通接続されていない他の2つの第3ノードから、上記入力の差動電圧の増幅結果を出力する、
レシーバ回路。
A current-voltage conversion circuit that converts a differential current transmitted through a pair of signal lines into a differential voltage;
A differential amplifier circuit that amplifies the differential voltage output from the current-voltage converter circuit,
The differential amplifier circuit includes a first amplifier unit and a second amplifier unit that input the differential voltage together,
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line according to the differential voltage of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in accordance with the input differential voltage;
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
Each of the first cascode portion and the second cascode portion is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
The third node of the first cascode section or the second cascode section in the first amplification section and the third node of the first cascode section or the second cascode section in the second amplification section are connected in common. And
The two third nodes connected in common have a relationship in which when one is increased, the other voltage is decreased when one voltage is increased.
Either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplification unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential voltage of the input is output from the other two third nodes that are not commonly connected in the first amplification unit and the second amplification unit.
Receiver circuit.
1対の信号線を介して伝送される差動電流を差動電圧に変換する電流電圧変換回路と、
上記電流電圧変換回路から出力される上記差動電圧を増幅する差動増幅回路と
を具備し、
上記差動増幅回路は、上記差動電圧を共に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動電圧に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動電圧に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と
を有し、
上記第1増幅部は、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を更に有し、
上記第2増幅部は、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第3カスコード部
を更に有し、
上記第1カスコード部、上記第2カスコード部及び上記第3カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと上記第3カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、
上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、
上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記共通接続されていない第3ノードから、上記入力の差動電圧の増幅結果を出力する、
レシーバ回路。
A current-voltage conversion circuit that converts a differential current transmitted through a pair of signal lines into a differential voltage;
A differential amplifier circuit that amplifies the differential voltage output from the current-voltage converter circuit,
The differential amplifier circuit includes a first amplifier unit and a second amplifier unit that input the differential voltage together,
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line according to the differential voltage of the input;
A second differential current generating unit that generates a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in accordance with the differential voltage of the input;
The first amplification unit includes:
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
The second amplification unit includes:
A third cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
Each of the first cascode part, the second cascode part, and the third cascode part is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
The third node of the first cascode part or the second cascode part and the third node of the third cascode part are connected in common,
The two third nodes connected in common have a relationship in which when one is increased, the other voltage is decreased when one voltage is increased.
Either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplification unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential voltage of the input is output from the third node not connected in common.
Receiver circuit.
1対の信号線を介して伝送される差動電流を差動電圧に変換する電流電圧変換回路と、
上記電流電圧変換回路から出力される上記差動電圧を増幅する差動増幅回路と
を具備し、
上記差動増幅回路は、上記差動電圧を共に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動電圧に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動電圧に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を有し、
上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第2増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードが共通に接続されており、
上記第2増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードから、上記入力の差動電圧の増幅結果を出力する、
レシーバ回路。
A current-voltage conversion circuit that converts a differential current transmitted through a pair of signal lines into a differential voltage;
A differential amplifier circuit that amplifies the differential voltage output from the current-voltage converter circuit,
The differential amplifier circuit includes a first amplifier unit and a second amplifier unit that input the differential voltage together,
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line according to the differential voltage of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in accordance with the input differential voltage;
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
Each of the first cascode portion and the second cascode portion is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
A third node of the first cascode section and the second cascode section in the second amplification section is connected in common;
Either one of the first transistor and the second transistor in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor in the first amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential voltage of the input is output from the third node of the first cascode unit and the second cascode unit in the first amplification unit.
Receiver circuit.
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ及び上記第4トランジスタは、絶縁ゲート型のトランジスタであり、
上記第1差動電流発生部は、
各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第1差動電流を出力する、上記第2導電型を有した絶縁ゲート型の第1トランジスタ対と、
上記第1トランジスタ対のソースと上記第1電源線との間に接続され、上記第2導電型を有する絶縁ゲート型の第5トランジスタと
を含み、
上記第2差動電流発生部は、
各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第2差動電流を出力する、上記第1導電型を有した絶縁ゲート型の第2トランジスタ対と、
上記第2トランジスタ対のソースと上記第2電源線との間に接続され、上記第1導電型を有する絶縁ゲート型の第6トランジスタと
を含み、
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ、上記第4トランジスタ、上記第5トランジスタ及び上記第6トランジスタの各ゲートが、上記共通接続された第3ノードに接続される、
請求項6に記載のレシーバ回路。
The first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are insulated gate transistors,
The first differential current generator is
A pair of insulated gate first transistors having the second conductivity type, each source being connected in common and outputting the first differential current from each drain;
An insulated gate type fifth transistor connected between the source of the first transistor pair and the first power supply line and having the second conductivity type;
The second differential current generator is
An insulated gate type second transistor pair having the first conductivity type, each source being connected in common and outputting the second differential current from each drain;
An insulated gate type sixth transistor having the first conductivity type connected between the source of the second transistor pair and the second power supply line;
The gates of the first transistor, the second transistor, the third transistor, the fourth transistor, the fifth transistor, and the sixth transistor are connected to the commonly connected third node.
The receiver circuit according to claim 6.
入力される差動信号を遅延させて出力する複数のリング状に接続された遅延段を有する発振部と、
上記複数の遅延段の少なくとも1つから出力される差動信号を増幅する少なくとも1つの差動増幅回路と
を具備し、
上記複数の遅延段の各々は、入力される制御信号に応じて遅延が変化し、
上記差動増幅回路は、
上記遅延段からの差動信号を共通に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を有し、
上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第1増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと、上記第2増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、
上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、
上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部において上記共通接続されていない他の2つの第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
発振回路。
An oscillating unit having a plurality of ring-shaped delay stages for outputting an input differential signal with a delay, and
At least one differential amplifier circuit for amplifying a differential signal output from at least one of the plurality of delay stages;
Each of the plurality of delay stages changes in delay according to an input control signal,
The differential amplifier circuit is
A first amplifying unit and a second amplifying unit for commonly inputting a differential signal from the delay stage;
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
Each of the first cascode portion and the second cascode portion is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
The third node of the first cascode section or the second cascode section in the first amplification section and the third node of the first cascode section or the second cascode section in the second amplification section are connected in common. And
The two third nodes connected in common have a relationship in which when one is increased, the other voltage is decreased when one voltage is increased.
Either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplification unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential signal of the input is output from the other two third nodes that are not commonly connected in the first amplification unit and the second amplification unit.
Oscillator circuit.
入力される差動信号を遅延させて出力する複数のリング状に接続された遅延段を有する発振部と、
上記複数の遅延段の少なくとも1つから出力される差動信号を増幅する少なくとも1つの差動増幅回路と
を具備し、
上記複数の遅延段の各々は、入力される制御信号に応じて遅延が変化し、
上記差動増幅回路は、
上記遅延段からの差動信号を共通に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と
を有し、
上記第1増幅部は、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を更に有し、
上記第2増幅部は、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第3カスコード部
を更に有し、
上記第1カスコード部、上記第2カスコード部及び上記第3カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと上記第3カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、
上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、
上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記共通接続されていない第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
発振回路。
An oscillating unit having a plurality of ring-shaped delay stages for outputting an input differential signal with a delay, and
At least one differential amplifier circuit for amplifying a differential signal output from at least one of the plurality of delay stages;
Each of the plurality of delay stages changes in delay according to an input control signal,
The differential amplifier circuit is
A first amplifying unit and a second amplifying unit for commonly inputting a differential signal from the delay stage;
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
The first amplification unit includes:
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
The second amplification unit includes:
A third cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
Each of the first cascode part, the second cascode part, and the third cascode part is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
The third node of the first cascode part or the second cascode part and the third node of the third cascode part are connected in common,
The two third nodes connected in common have a relationship in which when one is increased, the other voltage is decreased when one voltage is increased.
Either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplification unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential signal of the input is output from the third node that is not connected in common.
Oscillator circuit.
入力される差動信号を遅延させて出力する複数のリング状に接続された遅延段を有する発振部と、
上記複数の遅延段の少なくとも1つから出力される差動信号を増幅する少なくとも1つの差動増幅回路と
を具備し、
上記複数個の遅延段の各々は、入力される制御信号に応じて遅延が変化し、
上記差動増幅回路は、
上記遅延段からの差動信号を共通に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を有し、
上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第2増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードが共通に接続されており、
上記第2増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
発振回路。
An oscillating unit having a plurality of ring-shaped delay stages for outputting an input differential signal with a delay, and
At least one differential amplifier circuit for amplifying a differential signal output from at least one of the plurality of delay stages;
Each of the plurality of delay stages changes in delay according to an input control signal,
The differential amplifier circuit is
A first amplifying unit and a second amplifying unit for commonly inputting a differential signal from the delay stage;
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
Each of the first cascode portion and the second cascode portion is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
A third node of the first cascode section and the second cascode section in the second amplification section is connected in common;
Either one of the first transistor and the second transistor in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor in the first amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
From the third node of the first cascode unit and the second cascode unit in the first amplification unit, the amplification result of the differential signal of the input is output.
Oscillator circuit.
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ及び上記第4トランジスタは、絶縁ゲート型のトランジスタであり、
上記第1差動電流発生部は、
各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第1差動電流を出力する、上記第2導電型を有した絶縁ゲート型の第1トランジスタ対と、
上記第1トランジスタ対のソースと上記第1電源線との間に接続され、上記第2導電型を有する絶縁ゲート型の第5トランジスタと
を含み、
上記第2差動電流発生部は、
各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第2差動電流を出力する、上記第1導電型を有した絶縁ゲート型の第2トランジスタ対と、
上記第2トランジスタ対のソースと上記第2電源線との間に接続され、上記第1導電型を有する絶縁ゲート型の第6トランジスタと
を含み、
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ、上記第4トランジスタ、上記第5トランジスタ及び上記第6トランジスタの各ゲートが、上記共通接続された第3ノードに接続される、
請求項10に記載の発振回路。
The first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are insulated gate transistors,
The first differential current generator is
A pair of insulated gate first transistors having the second conductivity type, each source being connected in common and outputting the first differential current from each drain;
An insulated gate type fifth transistor connected between the source of the first transistor pair and the first power supply line and having the second conductivity type;
The second differential current generator is
An insulated gate type second transistor pair having the first conductivity type, each source being connected in common and outputting the second differential current from each drain;
An insulated gate type sixth transistor having the first conductivity type connected between the source of the second transistor pair and the second power supply line;
The gates of the first transistor, the second transistor, the third transistor, the fourth transistor, the fifth transistor, and the sixth transistor are connected to the commonly connected third node.
The oscillation circuit according to claim 10.
入力信号と基準信号との差を差動信号として入力し増幅する差動増幅回路と、
上記差動増幅回路の増幅結果に応じた差動電流を1対の信号線に出力する出力回路と
を具備し、
上記差動増幅回路は、上記差動信号を共に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を有し、
上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第1増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと、上記第2増幅部における上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、
上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、
上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部において上記共通接続されていない他の2つの第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
ドライバ回路。
A differential amplifier circuit that inputs and amplifies the difference between the input signal and the reference signal as a differential signal;
An output circuit that outputs a differential current corresponding to the amplification result of the differential amplifier circuit to a pair of signal lines;
The differential amplifier circuit includes a first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting the differential signals together,
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
Each of the first cascode portion and the second cascode portion is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
The third node of the first cascode section or the second cascode section in the first amplification section and the third node of the first cascode section or the second cascode section in the second amplification section are connected in common. And
The two third nodes connected in common have a relationship in which when one is increased, the other voltage is decreased when one voltage is increased.
Either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplification unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential signal of the input is output from the other two third nodes that are not commonly connected in the first amplification unit and the second amplification unit.
Driver circuit.
入力信号と基準信号との差を差動信号として入力し増幅する差動増幅回路と、
上記差動増幅回路の増幅結果に応じた差動電流を1対の信号線に出力する出力回路と
を具備し、
上記差動増幅回路は、上記差動信号を共に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と
を有し、
上記第1増幅部は、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を更に有し、
上記第2増幅部は、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第3カスコード部
を更に有し、
上記第1カスコード部、上記第2カスコード部及び上記第3カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第1カスコード部若しくは上記第2カスコード部の第3ノードと上記第3カスコード部の第3ノードとが共通に接続されており、
上記共通接続された2つの第3ノードは、両者を切り離した場合に、一方の電圧が上昇すると他方の電圧が低下する関係を有しており、
上記第1増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第2増幅部に含まれる上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記共通接続されていない第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
ドライバ回路。
A differential amplifier circuit that inputs and amplifies the difference between the input signal and the reference signal as a differential signal;
An output circuit that outputs a differential current corresponding to the amplification result of the differential amplifier circuit to a pair of signal lines;
The differential amplifier circuit includes a first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting the differential signals together,
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
The first amplification unit includes:
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
The second amplification unit includes:
A third cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
Each of the first cascode part, the second cascode part, and the third cascode part is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
The third node of the first cascode part or the second cascode part and the third node of the third cascode part are connected in common,
The two third nodes connected in common have a relationship in which when one is increased, the other voltage is decreased when one voltage is increased.
Either one of the first transistor and the second transistor included in the first amplification unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor included in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
The amplification result of the differential signal of the input is output from the third node that is not connected in common.
Driver circuit.
入力信号と基準信号との差を差動信号として入力し増幅する差動増幅回路と、
上記差動増幅回路の増幅結果に応じた差動電流を1対の信号線に出力する出力回路と
を具備し、
上記差動増幅回路は、上記差動信号を共に入力する第1増幅部と第2増幅部とを有し、
上記第1増幅部及び上記第2増幅部の各々は、
上記入力の差動信号に応じて、第1電源線から第2電源線へ向かって吐き出す方向に流れる第1差動電流を発生する第1差動電流発生部と、
上記入力の差動信号に応じて、上記第1電源線から上記第2電源線へ向かって引き込む方向に流れる第2差動電流を発生する第2差動電流発生部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の1の電流と上記第2差動電流の1の電流とを入力する第1カスコード部と、
一方が増大すると他方が減少する関係にある上記第1差動電流の他の1の電流と上記第2差動電流の他の1の電流とを入力する第2カスコード部と
を有し、
上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の各々は、
上記第1差動電流の片方の電流を入力する第1ノードと、
上記第2差動電流の片方の電流を入力する第2ノードと、
第3ノードと、
上記第1ノードから上記第2電源線へ流れる電流を一定に保つように制御する第1導電型の第1トランジスタと、
上記第1電源線から上記第2ノードへ流れる電流を一定に保つように制御する第2導電型の第2トランジスタと、
上記第1ノードの電圧が一定に保たれるように上記第1ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第1導電型の第3トランジスタと、
上記第2ノードの電圧が一定に保たれるように上記第2ノードと上記第3ノードとの間のインピーダンスを制御する上記第2導電型の第4トランジスタと
を含み、
上記第2増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードが共通に接続されており、
上記第2増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部における上記第1トランジスタ及び上記第2トランジスタの何れか一方は、上記共通接続された第3ノードの電圧に応じて、その電流を共通に増大若しくは減少させ、
上記第1増幅部における上記第1カスコード部及び上記第2カスコード部の第3ノードから、上記入力の差動信号の増幅結果を出力する、
ドライバ回路。
A differential amplifier circuit that inputs and amplifies the difference between the input signal and the reference signal as a differential signal;
An output circuit that outputs a differential current corresponding to the amplification result of the differential amplifier circuit to a pair of signal lines;
The differential amplifier circuit includes a first amplifying unit and a second amplifying unit for inputting the differential signals together,
Each of the first amplification unit and the second amplification unit is
A first differential current generator that generates a first differential current that flows in a direction of discharging from the first power supply line toward the second power supply line in response to the differential signal of the input;
A second differential current generator for generating a second differential current that flows in a direction of drawing from the first power supply line toward the second power supply line in response to the input differential signal;
A first cascode section for inputting one current of the first differential current and one current of the second differential current that are in a relationship in which one increases and the other decreases;
A second cascode section for inputting the other current of the first differential current and the other current of the second differential current that are in a relationship of decreasing when the other increases.
Each of the first cascode portion and the second cascode portion is
A first node for inputting one of the first differential currents;
A second node for inputting one of the second differential currents;
A third node;
A first transistor of a first conductivity type that controls the current flowing from the first node to the second power supply line to be constant;
A second transistor of a second conductivity type that controls the current flowing from the first power supply line to the second node to be constant;
A third transistor of the first conductivity type that controls an impedance between the first node and the third node so that the voltage of the first node is kept constant;
A second transistor of the second conductivity type that controls the impedance between the second node and the third node so that the voltage of the second node is kept constant;
A third node of the first cascode section and the second cascode section in the second amplification section is connected in common;
Either one of the first transistor and the second transistor in the second amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
Either one of the first transistor and the second transistor in the first amplifying unit commonly increases or decreases the current according to the voltage of the third node connected in common,
From the third node of the first cascode unit and the second cascode unit in the first amplification unit, the amplification result of the differential signal of the input is output.
Driver circuit.
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ及び上記第4トランジスタは、絶縁ゲート型のトランジスタであり、
上記第1差動電流発生部は、
各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第1差動電流を出力する、上記第2導電型を有した絶縁ゲート型の第1トランジスタ対と、
上記第1トランジスタ対のソースと上記第1電源線との間に接続され、上記第2導電型を有する絶縁ゲート型の第5トランジスタと
を含み、
上記第2差動電流発生部は、
各々のソースが共通に接続され、各々のドレインから上記第2差動電流を出力する、上記第1導電型を有した絶縁ゲート型の第2トランジスタ対と、
上記第2トランジスタ対のソースと上記第2電源線との間に接続され、上記第1導電型を有する絶縁ゲート型の第6トランジスタと
を含み、
上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第3トランジスタ、上記第4トランジスタ、上記第5トランジスタ及び上記第6トランジスタの各ゲートが、上記共通接続された第3ノードに接続される、
請求項14に記載のドライバ回路。
The first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are insulated gate transistors,
The first differential current generator is
A pair of insulated gate first transistors having the second conductivity type, each source being connected in common and outputting the first differential current from each drain;
An insulated gate type fifth transistor connected between the source of the first transistor pair and the first power supply line and having the second conductivity type;
The second differential current generator is
An insulated gate type second transistor pair having the first conductivity type, each source being connected in common and outputting the second differential current from each drain;
An insulated gate type sixth transistor having the first conductivity type connected between the source of the second transistor pair and the second power supply line;
The gates of the first transistor, the second transistor, the third transistor, the fourth transistor, the fifth transistor, and the sixth transistor are connected to the commonly connected third node.
The driver circuit according to claim 14.
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