JP2007251507A - Differential amplifier circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential amplifier circuit capable of substantially extending a common mode input voltage range at an input stage. <P>SOLUTION: First and second P-channel MOS transistors 1, 2 provided to execute a differential amplification operation configure the input stage, the differential amplifier circuit is provided with first and second threshold voltage control circuits 101a, 101b configured to control a back gate level of the transistors 1, 2 in response to a level of an input signal applied to respective gates of the two transistors 1, 2, and the common mode input voltage range for the first and second transistors configuring the input stage is extended. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、差動増幅回路に係り、特に、同相入力電圧範囲の拡大を図ったものに関する。   The present invention relates to a differential amplifier circuit, and more particularly to a circuit in which an in-phase input voltage range is expanded.

従来、C−MOS半導体素子を用いて構成された演算増幅器(以下、「C−MOS演算増幅器」と称する)において、入力段のPチャンネルMOSトランジスタの閾値電圧Vthが同相入力電圧範囲を決定する要因の一つとなることは既に知られている通りである。
通常、C−MOS演算増幅器の入力段に用いられるトランジスタの閾値電圧は、その使用プロセスで定まるゼロバイアス時の閾値電圧VTH0と、バックゲート電位VBGで定まる基板バイアス時の閾値電圧VTH1の2種類のデータに基づいて定まるものとなっている。そして、従来、基板バイアス時のVTH1を決定する一つの要因であるバックゲート電圧VBGは、従来、ソース電位≦VBG≦電源電圧の間で固定されており、それに伴い、基板バイアス時の閾値電圧VTH1も固定されていたために、同相入力電圧範囲は、入力信号に関係無く、そのVTH1で一定となっていた。
Conventionally, in an operational amplifier configured using C-MOS semiconductor elements (hereinafter referred to as “C-MOS operational amplifier”), the threshold voltage Vth of the P-channel MOS transistor in the input stage determines the common-mode input voltage range. It is already known to be one of the following.
Normally, the threshold voltage of a transistor used in the input stage of a C-MOS operational amplifier has two types of threshold voltage VTH0 at the time of zero bias determined by its use process and threshold voltage VTH1 at the time of substrate bias determined by the back gate potential VBG. It is determined based on the data. Conventionally, the back gate voltage VBG, which is one factor determining VTH1 at the time of substrate bias, is conventionally fixed between the source potential ≦ VBG ≦ power supply voltage, and accordingly, the threshold voltage VTH1 at the time of substrate bias. Therefore, the common-mode input voltage range is constant at VTH1 regardless of the input signal.

図9及び図10には、このような従来のC−MOS演算増幅器の回路構成例が示されている。
すなわち、図9に示された差動増幅回路は、その入力段が2つのPチャンネルMOSトランジスタTr15,Tr16により構成されており、双方のトランジスタTr15,Tr16のバックゲートが共にソースに接続されて、バックゲート電位がソース電位に固定されたものとなっている。
FIGS. 9 and 10 show circuit configuration examples of such a conventional C-MOS operational amplifier.
That is, in the differential amplifier circuit shown in FIG. 9, the input stage is composed of two P-channel MOS transistors Tr15 and Tr16, and the back gates of both transistors Tr15 and Tr16 are both connected to the source, The back gate potential is fixed to the source potential.

また、図10に示された差動増幅回路においては、入力段を構成する2つのPチャンネルMOSトランジスタTr15,Tr16のバックゲートが電源ラインに接続されて、バックゲート電位が電源電圧V+に固定された構成となっている。   In the differential amplifier circuit shown in FIG. 10, the back gates of the two P-channel MOS transistors Tr15 and Tr16 constituting the input stage are connected to the power supply line, and the back gate potential is fixed to the power supply voltage V +. It becomes the composition.

一方、従来、C−MOS演算増幅器の入力段がNチャンネルMOSトランジスタにより構成される場合、基板バイアス時のVTH1を決定する一つの要因であるバックゲート電圧VBGは、最低電位≦VBG≦ソース電圧となるように設定されていた。
図11及び図12には、このように入力段がNチャンネルMOSトランジスタにより構成されたC−MOS演算増幅器におけるバックゲートの電位設定の例が示されている。
すなわち、図11に示された差動増幅回路においては、入力段を構成する2つのNチャンネルMOSトランジスタTr17,Tr18のバックゲートがソースに接続されて、バックゲート電位は、ソース電位に固定されるよう構成されたものとなっている。
また、図12に示された差動増幅回路においては、NチャンネルMOSトランジスタTr17,Tr18のバックゲートがグランドに接続されて、バックゲート電位は、最低電位、すなわち、グランド電位に固定されるよう構成されたものとなっている。
On the other hand, when the input stage of the C-MOS operational amplifier is conventionally composed of N-channel MOS transistors, the back gate voltage VBG, which is one factor that determines VTH1 at the time of substrate bias, is the minimum potential ≦ VBG ≦ source voltage. Was set to be.
FIG. 11 and FIG. 12 show an example of setting the potential of the back gate in the C-MOS operational amplifier in which the input stage is composed of N-channel MOS transistors in this way.
That is, in the differential amplifier circuit shown in FIG. 11, the back gates of the two N-channel MOS transistors Tr17 and Tr18 constituting the input stage are connected to the source, and the back gate potential is fixed to the source potential. It is configured as follows.
In the differential amplifier circuit shown in FIG. 12, the back gates of the N-channel MOS transistors Tr17 and Tr18 are connected to the ground, and the back gate potential is fixed to the lowest potential, that is, the ground potential. It has been made.

このように、従来、C−MOS演算増幅器において、入力段を構成するトランジスタのバックゲート電位VBGが、ソース電位≦VBG≦電源電圧、又は、最低電位≦VBG≦ソース電圧、のいずれかを満たす電圧に固定されていたため、それにより、入力段を構成するトランジスタの基板バイアス時の閾値電圧も固定され、同相入力電圧範囲は入力信号に関係無く一定となり、入力信号のダイナミックレンジが充分ではない。   As described above, in the conventional C-MOS operational amplifier, the back gate potential VBG of the transistor constituting the input stage satisfies the source potential ≦ VBG ≦ the power supply voltage or the lowest potential ≦ VBG ≦ the source voltage. As a result, the threshold voltage at the time of substrate bias of the transistors constituting the input stage is also fixed, the common-mode input voltage range is constant regardless of the input signal, and the dynamic range of the input signal is not sufficient.

このような問題を解決する方策として、例えば、ソースフォロワ回路を入力バッファ回路として設け、このソースフォロワ回路を介して差動増幅器の入力段を構成する2つのトランジスタに入力信号が印加されるよう構成されたものなどが提案されている(例えば、特許文献1等参照)。   As a measure for solving such a problem, for example, a source follower circuit is provided as an input buffer circuit, and an input signal is applied to two transistors constituting the input stage of the differential amplifier via the source follower circuit. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開平8−37431号公報(第2−5頁、図1−図5)JP-A-8-37431 (page 2-5, FIGS. 1-5)

しかしながら、上記公報に開示された回路では、差動増幅回路の入力段を構成する2つのトランジスタのバックゲート電位は依然として固定状態であり、入力バッファ回路としてのソースフォロワ回路によって、入力段を構成する2つのトランジスタの入力範囲が見かけ上拡大されるだけであり、入力段を構成する2つのトランジスタの本来の入力範囲が本質的に拡大されるものではない。   However, in the circuit disclosed in the above publication, the back gate potentials of the two transistors constituting the input stage of the differential amplifier circuit are still fixed, and the input stage is constituted by the source follower circuit as the input buffer circuit. The input range of the two transistors is only apparently expanded, and the original input range of the two transistors constituting the input stage is not essentially expanded.

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、入力段の同相入力電圧範囲を従来に比してより拡大することができる差動増幅回路を提供するものである。
本発明の他の目的は、入力段における同相入力電圧範囲を本質的に拡大することのできる差動増幅回路を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a differential amplifier circuit capable of further expanding the common-mode input voltage range of the input stage as compared with the related art.
Another object of the present invention is to provide a differential amplifier circuit capable of essentially expanding the common-mode input voltage range in the input stage.

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る差動増幅回路は、
差動増幅動作をなすよう設けられた2つのMOSトランジスタにより入力段が構成されてなる差動増幅回路であって、
前記2つのMOSトランジスタのそれぞれに対して、それぞれのゲートに印加される入力信号のレベルに応じてMOSトランジスタのバックゲート電位を制御し、同相入力電圧範囲の拡大を可能としてなる閾値電圧制御回路を設けてなるものである。
かかる構成において、前記閾値電圧制御回路は、制御回路用第1のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第2のNチャンネルMOSトランジスタがプッシュプル接続されて設けられ、各々のゲートは相互に接続されて入力信号が印加される一方、ドレインは相互に接続されると共に、同じくプッシュプル接続されて設けられた制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタの相互に接続されたゲートに接続され、当該制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタのドレインは相互に接続されて制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記制御回路用第1、第3及び第5のPチャンネルMOSトランジスタの各々のソース並びにバックゲートには電源電圧が印加される一方、前記制御回路用第2及び第4のNチャンネルMOSトランジスタのソースとグランドとの間には、定電流源が設けられ、
前記制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタのドレインは、差動増幅回路の入力段を構成する前記MOSトランジスタのバックゲートに接続されると共に、抵抗器を介して差動増幅回路の入力段を構成する前記MOSトランジスタのソースに接続されてなるものが好適である。
また、前記閾値電圧制御回路は、制御回路用第1のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第2のNチャンネルMOSトランジスタがプッシュプル接続されて設けられ、各々のゲートは相互に接続されて入力信号が印加される一方、ドレインは相互に接続されると共に、同じくプッシュプル接続されて設けられた制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタの相互に接続されたゲートに接続され、当該制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタのドレインは相互に接続されて制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記制御回路用第1及び第3のPチャンネルMOSトランジスタの各々のソース並びに前記制御回路用第1、第3及び第5のPチャンネルMOSトランジスタのバックゲートには電源電圧が印加される一方、前記制御回路用第2及び第4のNチャンネルMOSトランジスタのソースとバックゲートは相互に接続され、当該相互の接続点とグランドとの間には、定電流源が設けられ、
前記制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタのソースには、前記電源電圧以上の電圧が印加される一方、ドレインは、差動増幅回路の入力段を構成する前記MOSトランジスタのバックゲートに接続されると共に、抵抗器を介してグランドに接続されてなるものも好適である。
In order to achieve the above object of the present invention, a differential amplifier circuit according to the present invention includes:
A differential amplifier circuit in which an input stage is configured by two MOS transistors provided to perform a differential amplification operation,
For each of the two MOS transistors, a threshold voltage control circuit that controls the back gate potential of the MOS transistor according to the level of the input signal applied to the respective gate and enables the common-mode input voltage range to be expanded. It is provided.
In this configuration, the threshold voltage control circuit is provided by push-pull connection between the first P-channel MOS transistor for control circuit and the second N-channel MOS transistor for control circuit, and the respective gates are connected to each other. While the input signal is applied, the drains are connected to each other, and the third P-channel MOS transistor for the control circuit and the fourth N-channel MOS transistor for the control circuit, which are also connected by push-pull connection, are connected to each other. The drains of the third P-channel MOS transistor for control circuit and the drain of the fourth N-channel MOS transistor for control circuit are connected to each other and connected to the gate of the fifth P-channel MOS transistor for control circuit. Connected to
While the power supply voltage is applied to the source and back gate of each of the first, third and fifth P channel MOS transistors for the control circuit, the source of the second and fourth N channel MOS transistors for the control circuit A constant current source is provided between the
The drain of the fifth P-channel MOS transistor for the control circuit is connected to the back gate of the MOS transistor constituting the input stage of the differential amplifier circuit, and the input stage of the differential amplifier circuit is connected via a resistor. What is connected to the source of the said MOS transistor to comprise is suitable.
The threshold voltage control circuit is provided by push-pull connection of a first P-channel MOS transistor for control circuit and a second N-channel MOS transistor for control circuit, and each gate is connected to each other to input signal. Is applied to the drain, and the drain is connected to each other, and the third P-channel MOS transistor for the control circuit and the fourth N-channel MOS transistor for the control circuit, which are also provided in a push-pull connection, are connected to each other. The drains of the third P-channel MOS transistor for control circuit and the fourth N-channel MOS transistor for control circuit are connected to each other and connected to the gate of the fifth P-channel MOS transistor for control circuit. And
While a power supply voltage is applied to the source of each of the first and third P channel MOS transistors for the control circuit and the back gate of the first, third and fifth P channel MOS transistors for the control circuit, The sources and back gates of the second and fourth N-channel MOS transistors for the control circuit are connected to each other, and a constant current source is provided between the connection point and the ground.
A voltage higher than the power supply voltage is applied to the source of the fifth P-channel MOS transistor for the control circuit, while the drain is connected to the back gate of the MOS transistor constituting the input stage of the differential amplifier circuit. In addition, the one connected to the ground through a resistor is also preferable.

本発明によれば、入力信号の大きさに応じてバックゲート電位を変えて、基板バイアス時におけるMOSトランジスタの閾値電圧を変え得るように構成したので、入力段における同相入力電圧範囲を、従来と異なり、見かけ上ではなく、本質的に拡大することができ、より大きな同相信号に対応できる差動増幅回路を提供することができるという効果を奏するものである。   According to the present invention, the back gate potential is changed in accordance with the magnitude of the input signal so that the threshold voltage of the MOS transistor at the time of substrate bias can be changed. Unlike this, it is possible to provide a differential amplifier circuit that can be enlarged essentially, not apparently, and can handle a larger in-phase signal.

以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図4を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における差動増幅回路の第1の基本構成例について、図1を参照しつつ説明する。
図1は、特に、差動増幅回路の入力段における基本構成例を示すものであり、かかる入力段は、差動動作するよう接続された第1及び第2のトランジスタ(図1においては、それぞれ「Tr1」、「Tr2」と表記)1,2と、これら第1及び第2のトランジスタ1,2に対応してそれぞれ設けられ、詳細は後述するが入力信号の大きさに応じてトランジスタの閾値電圧を制御する第1及び第2の閾値電圧制御回路(図1においては、それぞれ「VTHCONT(1)」、「VTHCONT(2)」と表記)101a,101bとを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a first basic configuration example of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 particularly shows a basic configuration example in an input stage of a differential amplifier circuit. The input stage includes first and second transistors connected in a differential operation (in FIG. 1, And "Tr1" and "Tr2") are provided corresponding to the first and second transistors 1 and 2, respectively, and the threshold value of the transistor according to the magnitude of the input signal will be described in detail later. First and second threshold voltage control circuits for controlling voltage (in FIG. 1, "VTHCONT (1)" and "VTHCONT (2)" respectively) 101a and 101b are configured as main components. It has become.

以下、かかる回路構成について具体的に説明する。
まず、第1及び第2のトランジスタ1,2は、PチャンネルMOSトランジスタが用いられており、これら第1及び第2のトランジスタ1,2は、ソースが相互に接続されると共に、電源電圧V+で動作し定電流I1を出力する第1の定電流源21に接続されている。
また、第1のトランジスタ1のドレインは、第1の抵抗器(図1においては「R1」と表記)25を介して、第2のトランジスタ2のドレインは、第2の抵抗器(図1においては「R2」と表記)26を介して、それぞれグランドに接続されると共に、後段のアンプ(図1においては「A1」と表記)11の入力段に接続されている。
そして、第1のトランジスタ1のゲートは、第1の差動入力端子(図1においては「IN1」と表記)31に、第2のトランジスタ2のゲートは、第2の差動入力端子(図1においては「IN2」と表記)32に、それぞれ接続されており、外部から入力信号が印加されるようになっている。
Hereinafter, the circuit configuration will be specifically described.
First, P-channel MOS transistors are used for the first and second transistors 1 and 2, and the sources of the first and second transistors 1 and 2 are connected to each other and at the power supply voltage V +. It is connected to a first constant current source 21 that operates and outputs a constant current I1.
In addition, the drain of the first transistor 1 is connected to the first resistor 25 (denoted as “R1” in FIG. 1), and the drain of the second transistor 2 is connected to the second resistor (in FIG. 1). Are each connected to the ground via the R 26) and connected to the input stage of the subsequent amplifier 11 (shown as “A 1” in FIG. 1).
The gate of the first transistor 1 is a first differential input terminal (indicated as “IN1” in FIG. 1) 31 and the gate of the second transistor 2 is a second differential input terminal (shown in FIG. 1). In FIG. 1, they are connected to each other, and an input signal is applied from the outside.

第1の閾値電圧制御回路101aは、その入力段が第1のトランジスタ1のゲートに、そして、出力段が第1のトランジスタ1のバックゲートに、それぞれ接続される一方、第2の閾値電圧制御回路101bは、その入力段が第2のトランジスタ2のゲートに、そして、出力段が第2のトランジスタ2のバックゲートに、それぞれ接続されている。これら第1及び第2の閾値電圧制御回路101a,101bは、基本的に同一の回路構成を有してなるものである。   The first threshold voltage control circuit 101a has an input stage connected to the gate of the first transistor 1 and an output stage connected to the back gate of the first transistor 1, while the second threshold voltage control circuit The circuit 101 b has an input stage connected to the gate of the second transistor 2 and an output stage connected to the back gate of the second transistor 2. These first and second threshold voltage control circuits 101a and 101b basically have the same circuit configuration.

かかる構成において、第1及び第2の差動入力端子31,32へ印加された入力信号のレベルが高い場合、第1及び第2の閾値電圧制御回路101a,101bにより第1及び第2のトランジスタ1,2のバックゲート電位が低くなるよう制御される一方、逆に入力信号のレベルが低い場合、第1及び第2の閾値電圧制御回路101a,101bにより第1及び第2のトランジスタ1,2のバックゲート電位が高くなるよう制御され、それに伴い第1及び第2のトランジスタ1,2の閾値電圧が制御されることによって制御同相入力電圧範囲が従来に比して広く確保されるようになっている。   In this configuration, when the level of the input signal applied to the first and second differential input terminals 31 and 32 is high, the first and second threshold voltage control circuits 101a and 101b cause the first and second transistors. On the other hand, when the level of the input signal is low while the back gate potential of 1 and 2 is controlled to be low, the first and second transistors 1 and 2 are controlled by the first and second threshold voltage control circuits 101a and 101b. As the back gate potential of the first and second transistors 1 and 2 is controlled accordingly, the control common-mode input voltage range is secured wider than in the conventional case. ing.

次に、本発明の実施の形態における差動増幅回路の第2の基本構成例について、図2を参照しつつ説明する。なお、図1に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第2の基本構成例は、先の図1に示された第1の基本構成例において、第1及び第2のトランジスタ1,2のドレイン側に設けられた抵抗負荷に代えて、いわゆるアクティブ負荷を設けた構成とした点が異なるものである。
Next, a second basic configuration example of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, different points will be mainly described.
This second basic configuration example is different from the first basic configuration example shown in FIG. 1 in place of the so-called active load instead of the resistive load provided on the drain side of the first and second transistors 1 and 2. The difference is that the load is provided.

以下、具体的に説明すれば、まず、第1及び第2のトランジスタ1,2のドレイン側には、第3及び第4のトランジスタ3,4が次述するように接続されて
アクティブ負荷を構成するようにして設けられている。
すなわち、第3及び第4のトランジスタ(図2においては、それぞれ「Tr3」、「Tr4」と表記)3,4は、NチャンネルMOSトランジスタが用いられており、第3のトランジスタ3のドレインは、第3及び第4のトランジスタ3,4の各々のゲートと共に第1のトランジスタ1のドレインに接続されている。一方、第4のトランジスタ4のドレインは、第2のトランジスタ2のドレインに接続されると共に、後段のアンプ(図2においては「A2」と表記)12の入力段に接続されている。
さらに、第3及び第4のトランジスタ3,4の各々のソースとバックゲートは、共にグランドに接続されたものとなっている。
More specifically, first, the active load is constructed by connecting the third and fourth transistors 3 and 4 to the drain side of the first and second transistors 1 and 2 as described below. It is provided as you do.
That is, N-channel MOS transistors are used for the third and fourth transistors (represented as “Tr3” and “Tr4” in FIG. 2), respectively, and the drain of the third transistor 3 is The gates of the third and fourth transistors 3 and 4 are connected to the drain of the first transistor 1 together with the gates thereof. On the other hand, the drain of the fourth transistor 4 is connected to the drain of the second transistor 2 and to the input stage of the subsequent amplifier 12 (denoted as “A2” in FIG. 2).
Further, the sources and back gates of the third and fourth transistors 3 and 4 are both connected to the ground.

かかる構成においても、第1及び第2のトランジスタ1,2の閾値電圧が、それぞれに対応する第1及び第2の閾値電圧制御回路101a,101bによって制御されて、同相入力電圧範囲の拡大がなされる点については、基本的に先の図1に示された基本構成例と同一である。   Also in such a configuration, the threshold voltages of the first and second transistors 1 and 2 are controlled by the corresponding first and second threshold voltage control circuits 101a and 101b, respectively, and the common-mode input voltage range is expanded. This is basically the same as the basic configuration example shown in FIG.

次に、第1及び第2の閾値電圧制御回路101a,101bの具体回路例について、図3及び図4を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、第1の閾値電圧制御回路101aと第2の閾値電圧制御回路101bを区別する必要のない場合には、閾値電圧制御回路101と称することとする。
最初に、図3を参照しつつ閾値電圧制御回路の第1の具体回路構成例について説明する。
この第1の具体回路構成例において、閾値電圧制御回路101は、PチャンネルMOSトランジスタである第5、第7及び第9のトランジスタ(図3においては、それぞれ「Tr5」、「Tr7」、「Tr9」と表記)5,7,9と、NチャンネルMOSトランジスタである第6及び第8のトランジスタ(図3においては、それぞれ「Tr6」、「Tr8」と表記)6,8と、第2の定電流源22とを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
Next, specific circuit examples of the first and second threshold voltage control circuits 101a and 101b will be described with reference to FIGS. In the following description, the first threshold voltage control circuit 101a and the second threshold voltage control circuit 101b are referred to as the threshold voltage control circuit 101 when it is not necessary to distinguish them.
First, a first specific circuit configuration example of the threshold voltage control circuit will be described with reference to FIG.
In the first specific circuit configuration example, the threshold voltage control circuit 101 includes fifth, seventh, and ninth transistors that are P-channel MOS transistors (in FIG. 3, “Tr5”, “Tr7”, “Tr9”, respectively). 5), 7 and 9, N-channel MOS transistors 6 and 8 (referred to as “Tr6” and “Tr8” in FIG. 3, respectively) 6, 8 and second constants. The current source 22 is configured as a main component.

以下、具体的な回路接続について説明すれば、まず、閾値電圧制御回路101の入力段を構成する第5及び第6のトランジスタ5,6は、いわゆるプッシュプル接続されて設けられている。すなわち、第5及び第6のトランジスタ5,6は、ゲートが相互に接続されて、入力端子として先の図1において説明したように、第1の差動入力端子31又は第2の差動入力端子32に接続されるものとなっている。
そして、第5のトランジスタ(制御回路用第1のPチャンネルMOSトランジスタ)5のソース及びバックゲートには、電源電圧V+が印加されるようになっている一方、ドレインは、第6のトランジスタ6のドレインと共に、第7及び第8のトランジスタ7,8のゲートに接続されている。
第6のトランジスタ(制御回路用第2のNチャンネルMOSトランジスタ)6は、バックゲートが開放状態とされる一方、ソースは、第8のトランジスタ8のソースと接続されて、その接続点とグランドとの間には、定電流I2を出力する第2の定電流源22に接続されている。
Hereinafter, specific circuit connections will be described. First, the fifth and sixth transistors 5 and 6 constituting the input stage of the threshold voltage control circuit 101 are provided by so-called push-pull connection. That is, the gates of the fifth and sixth transistors 5 and 6 are connected to each other, and the first differential input terminal 31 or the second differential input is used as the input terminal as described in FIG. The terminal 32 is connected.
The power supply voltage V + is applied to the source and back gate of the fifth transistor (first P-channel MOS transistor for control circuit) 5, while the drain is connected to the sixth transistor 6. Along with the drain, it is connected to the gates of the seventh and eighth transistors 7 and 8.
The sixth transistor (second N-channel MOS transistor for control circuit) 6 has its back gate open, while its source is connected to the source of the eighth transistor 8, its connection point and ground Is connected to a second constant current source 22 that outputs a constant current I2.

第7及び第8のトランジスタ(制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタ及び制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタ)7,8は、第5及び第6のトランジスタ5,6同様、いわゆるプッシュプル接続されて設けられている。すなわち、第7及び第8のトランジスタ7,8は、ドレイン同士が接続されると共に、第9のトランジスタ(制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタ)9のゲートに接続される一方、第7のトランジスタ7のソース及びバックゲートには、第5のトランジスタ5同様に電源電圧V+が印加されるようになっている。また、第8のトランジスタ8のバックゲートは、開放状態とされている。   The seventh and eighth transistors (the third P-channel MOS transistor for the control circuit and the fourth N-channel MOS transistor for the control circuit) 7 and 8 are so-called push-pull, like the fifth and sixth transistors 5 and 6. Connected and provided. That is, the seventh and eighth transistors 7 and 8 are connected to the gate of the ninth transistor (fifth P-channel MOS transistor for control circuit) 9 while the drains are connected to each other. The power supply voltage V + is applied to the source and back gate of the transistor 7 as in the fifth transistor 5. The back gate of the eighth transistor 8 is open.

第9のトランジスタ9は、ソース及びバックゲートに、電源電圧V+が印加されるようになっている一方、ドレインには第3の抵抗器(図3においては「R3」と表記)27の一端が接続されている。
そして、第9のトランジスタ9のドレインと第3の抵抗器27の接続点は、閾値電圧の制御対象となるトランジスタのバックゲート、すなわち、先の図1に示された第1又は第2のトランジスタ1、2のバックゲートに接続される一方、第3の抵抗器27の他端は、閾値電圧の制御対象となるトランジスタのソース、すなわち、第1又は第2のトランジスタ1、2のソースに接続されるものとなっている。
なお、上記構成において、PチャンネルMOSトランジスタとNチャンネルMOSトランジスタには、適宜、C−MOSトランジスタを用いるようにすると好適である。
The ninth transistor 9 is configured such that the power supply voltage V + is applied to the source and the back gate, while one end of a third resistor (indicated as “R3” in FIG. 3) 27 is connected to the drain. It is connected.
The connection point between the drain of the ninth transistor 9 and the third resistor 27 is the back gate of the transistor whose threshold voltage is to be controlled, that is, the first or second transistor shown in FIG. The other end of the third resistor 27 is connected to the source of the transistor whose threshold voltage is to be controlled, that is, the source of the first or second transistor 1 or 2. It is supposed to be.
In the above configuration, it is preferable to appropriately use C-MOS transistors for the P-channel MOS transistor and the N-channel MOS transistor.

次に、かかる構成における動作について説明する。
まず、第5及び第6のトランジスタ5,6のゲートに、第1又は第2の差動入力端子31、32を介して入力信号が印加されると、その信号レベルに応じて第5又は第6のトランジスタ5、6のいずれかが導通状態となる。すなわち、信号レベルが高い場合には、第6のトランジスタ6が導通状態となる一方、第5のトランジスタ5は非導通状態となる。そのため、次段の第7のトランジスタ7は導通状態となる一方、第8のトランジスタ8は非導通状態となる。その結果、第9のトランジスタ9は非導通状態となる。
Next, the operation in this configuration will be described.
First, when an input signal is applied to the gates of the fifth and sixth transistors 5 and 6 via the first or second differential input terminals 31 and 32, the fifth or sixth transistor 5 or 6 depends on the signal level. One of the transistors 5 and 6 is turned on. That is, when the signal level is high, the sixth transistor 6 is turned on, while the fifth transistor 5 is turned off. Therefore, the seventh transistor 7 in the next stage is turned on, while the eighth transistor 8 is turned off. As a result, the ninth transistor 9 is turned off.

第9のトランジスタ9が非導通状態となることで、そのドレイン電位は第3の抵抗器27を介して接続される第1又は第2のトランジスタ1、2のソースとほぼ同電位となる。
また、第9のトランジスタ9のドレインは、第1又は第2のトランジスタ1、2のソースと直列に接続されているため、最終的に、第1又は第2のトランジスタ1、2のソースとバックゲートが同電位となる。
かかる状態において、PチャンネルMOSトランジスタの閾値電圧VTHは、下記する式によって表される。
Since the ninth transistor 9 is turned off, the drain potential thereof is substantially the same as the source of the first or second transistor 1 or 2 connected via the third resistor 27.
Since the drain of the ninth transistor 9 is connected in series with the source of the first or second transistor 1 or 2, the source of the first or second transistor 1 or 2 is finally connected to the back. The gate is at the same potential.
In such a state, the threshold voltage VTH of the P-channel MOS transistor is expressed by the following equation.

VTH=VTH0−γ{(|2φF+VSB|)1/2−(|2φF|)1/2}・・・式1 VTH = VTH0−γ {(| 2φF + VSB |) 1/2 − (| 2φF |) 1/2 } Equation 1

ここで、VTH0は、ゼロバイアス時の閾値電圧であり、VTH0=φMS+2φF+Qdep/Coxと求められるものである。
そして、Qdep=(4qεsi|φF|Psub)1/2と表され、また、φF=(KT/q)ln(Psub/ni)と表される。
なお、ここで、γは再結合の割合、φFはフェルミ準位、VSBはソース・バックゲート間電圧、φMSはポリゲートとシリコン基板の仕事関数の差、Qdepは空乏層の電荷量、Coxはゲート酸化膜の容量、εsiはシリコンの比誘電率、PsubはP基板の不純物濃度、niは真性半導体中の正孔密度である。
Here, VTH0 is a threshold voltage at the time of zero bias, and is obtained as VTH0 = φMS + 2φF + Qdep / Cox.
Qdep = (4qεsi | φF | Psub) 1/2 and φF = (KT / q) ln (Psub / ni).
Here, γ is the recombination rate, φF is the Fermi level, VSB is the source-back gate voltage, φMS is the work function difference between the polygate and the silicon substrate, Qdep is the charge amount of the depletion layer, and Cox is the gate. The capacitance of the oxide film, εsi is the relative dielectric constant of silicon, Psub is the impurity concentration of the P substrate, and ni is the hole density in the intrinsic semiconductor.

上述したように、第1又は第2のトランジスタ1、2のソースとバックゲートが同電位となるため、式1において、VSB=0である。したがって、信号レベルが高い場合には、VTH=VTH0となることが解る。
ところで、ゲート・ソース間電位VGSは、下記する式によって表される。
As described above, since the source and back gate of the first or second transistor 1 or 2 have the same potential, VSB = 0 in Equation 1. Therefore, it can be seen that when the signal level is high, VTH = VTH0.
By the way, the gate-source potential VGS is expressed by the following equation.

VGS=(2ID/K)1/2(L/W)1/2−VTH・・・式2 VGS = (2ID / K) 1/2 (L / W) 1 / 2- VTH Formula 2

ここで、ID はドレイン電流、Kはボルツマン定数、Lはチャンネル長、Wはチャンネル幅である。
上述したように、入力信号のレベルが高い場合、VTH=VTH0となるので、この場合、ゲート・ソース間電位VGSは、VGS=(2ID/K)1/2(L/W)1/2−VTH0となる。
Here, ID is the drain current, K is the Boltzmann constant, L is the channel length, and W is the channel width.
As described above, when the level of the input signal is high, VTH = VTH0. In this case, the gate-source potential VGS is VGS = (2 ID / K) 1/2 (L / W) 1/2 −. VTH0.

一方、上述とは逆に、第1又は第2の差動入力端子31、32への入力信号レベルが低い場合、第5のトランジスタ5が導通状態となる一方、第6のトランジスタ6は非導通状態となる。そして、第5のトランジスタ5の導通により、次段の第8のトランジスタ8が導通状態となる一方、第7のトランジスタ7は非導通状態となる。これにより、第9のトランジスタ9は、導通状態となる。第9のトランジスタ9の導通により、ドレイン電位は、最高電位、すなわち、電源電圧V+とほぼ同電位となる。その結果、第1又は第2のトランジスタ1、2のバックゲート電位も電源電圧V+と同電位となる。   On the other hand, contrary to the above, when the input signal level to the first or second differential input terminals 31 and 32 is low, the fifth transistor 5 is turned on, while the sixth transistor 6 is turned off. It becomes a state. When the fifth transistor 5 is turned on, the eighth transistor 8 in the next stage is turned on, while the seventh transistor 7 is turned off. As a result, the ninth transistor 9 becomes conductive. Due to the conduction of the ninth transistor 9, the drain potential becomes the highest potential, that is, substantially the same potential as the power supply voltage V +. As a result, the back gate potential of the first or second transistor 1 or 2 is also the same as the power supply voltage V +.

したがって、VSB≠0であるので、これを先の式1に当てはめると、VTH≦VTH0となる。
このため、先の式2で求められるゲート・ソース間電位VGSは、先に述べた入力信号レベルが高い場合のゲート・ソース間電位VGSに比して低くなる。
このように、入力信号レベルが高い場合には、バックゲート電位が引き下げられてゲート・ソース間電位VGSが低下せしめられる一方、入力信号レベルが低い場合には、バックゲート電位が引き上げられてゲート・ソース間電位VGSが上昇せしめられることで、入力信号に応じて同相入力電圧範囲が拡大されることとなる。
Therefore, since VSB ≠ 0, if this is applied to the previous equation 1, VTH ≦ VTH0.
For this reason, the gate-source potential VGS obtained by the above equation 2 is lower than the gate-source potential VGS when the input signal level is high as described above.
As described above, when the input signal level is high, the back gate potential is lowered and the gate-source potential VGS is lowered. On the other hand, when the input signal level is low, the back gate potential is raised and the gate-source potential is increased. By increasing the source potential VGS, the common-mode input voltage range is expanded according to the input signal.

次に、閾値電圧制御回路101の第2の具体回路構成例について、図4を参照しつつ説明する。
なお、図3に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
この第2の具体回路構成例は、先の図3に示された回路を基本として、次述するような点が異なるものである。
すなわち、まず、第6及び第8のトランジスタ6,8の各々のバックゲートは、それぞれのソースに接続されたものとなっている。
また、第9のトランジスタ9は、ソースに最高電位が印加されるものとなっている。なお、最高電位は、この構成例の場合、電源電圧V+以上の電圧であればよい。
さらに、第3の抵抗器27の他端、すなわち、先の図3において、第1又は第2のトランジスタ1、2のソースに接続されていた他端は、グランド(最低電位)に接続されたものとなっている。
Next, a second specific circuit configuration example of the threshold voltage control circuit 101 will be described with reference to FIG.
Note that the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, different points will be mainly described.
The second specific circuit configuration example is different from the circuit shown in FIG. 3 in the following points.
That is, first, the back gates of the sixth and eighth transistors 6 and 8 are connected to the respective sources.
In the ninth transistor 9, the highest potential is applied to the source. In this configuration example, the maximum potential may be a voltage equal to or higher than the power supply voltage V +.
Further, the other end of the third resistor 27, that is, the other end connected to the source of the first or second transistor 1 or 2 in FIG. 3 is connected to the ground (lowest potential). It has become a thing.

かかる構成においても、基本的には、図3で説明したと同様に、入力信号レベルが高い場合には、バックゲート電位が引き下げられてゲート・ソース間電位VGSが低下せしめられる一方、入力信号レベルが低い場合には、バックゲート電位が引き上げられてゲート・ソース間電位VGSが上昇せしめられることで、入力信号に応じて同相入力電圧範囲が拡大されるよう動作するものとなっている。   Even in such a configuration, basically, as described with reference to FIG. 3, when the input signal level is high, the back gate potential is lowered and the gate-source potential VGS is lowered, while the input signal level is reduced. Is low, the back gate potential is raised and the gate-source potential VGS is raised, so that the common-mode input voltage range is expanded in accordance with the input signal.

図5乃至図8には、本発明の実施の形態における差動増幅回路の種々の特性例が示されており、以下、これらの特性例について説明する。
最初に、図5には、閾値電圧制御回路101として図3に示された回路構成を用いた場合の差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化特性を示す特性例が、従来回路における特性例と共に示されており、同図において、縦軸は入力オフセット電圧を、横軸は同相入力電圧を、それぞれ示している。なお、図6乃至図8についても、縦軸、横軸は図5同様であるとする。
5 to 8 show various characteristic examples of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, and these characteristic examples will be described below.
First, FIG. 5 shows a characteristic example showing a change characteristic of the input offset voltage with respect to the common-mode input voltage in the differential amplifier circuit when the circuit configuration shown in FIG. 3 is used as the threshold voltage control circuit 101. In the same figure, the vertical axis represents the input offset voltage, and the horizontal axis represents the common-mode input voltage. 6 to 8, the vertical axis and the horizontal axis are the same as those in FIG.

図5において、実線で表された特性線(図5において「Variable VTH Circuit」と表記)は、図3に示された回路構成を用いた本発明の実施の形態における差動増幅回路の同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化を、また、点線で表された特性線(図5において「VBG=Vsource」と表記)は、図9に示された回路構成の従来の差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化を、それぞれ示すものである。なお、図5に示された特性は、V+=7V、雰囲気温度25℃の条件下で測定されたものである。かかる測定条件は、後述する図6乃至図8についても同様である。
しかして、図5によれば、本発明の実施の形態における差動増幅回路では、従来回路に比して同相入力電圧の入力範囲が負極側へ大凡0.8V程拡大されていることが確認できる(図5の符号Aの箇所参照)。
In FIG. 5, the characteristic line represented by a solid line (indicated as “Variable VTH Circuit” in FIG. 5) is the common-mode input of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention using the circuit configuration shown in FIG. The change in the input offset voltage with respect to the voltage, and the characteristic line represented by a dotted line (indicated as “VBG = Vsource” in FIG. 5) are the common-mode inputs in the conventional differential amplifier circuit having the circuit configuration shown in FIG. The change of the input offset voltage with respect to the voltage is shown respectively. The characteristics shown in FIG. 5 were measured under the conditions of V + = 7 V and an ambient temperature of 25 ° C. The measurement conditions are the same for FIGS. 6 to 8 described later.
Thus, according to FIG. 5, it is confirmed that in the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, the input range of the common-mode input voltage is expanded to about 0.8 V toward the negative side as compared with the conventional circuit. It can be done (see the location of symbol A in FIG. 5).

次に、図6について説明する。同図には、図10に示された従来回路の特性例が、本発明の実施の形態における差動増幅回路の特性例と共に示されている。
この図6に示された本発明の実施の形態における差動増幅回路の特性例は、図5に示されたものと同一であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
一方、図6において、図10に示された回路構成を有する従来の差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化が点線の特性線(図6において「VBG=V+」と表記)で示されている。
Next, FIG. 6 will be described. In the same figure, the characteristic example of the conventional circuit shown in FIG. 10 is shown together with the characteristic example of the differential amplifier circuit in the embodiment of the present invention.
The characteristic example of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG. 5, and therefore detailed description thereof is omitted here. .
On the other hand, in FIG. 6, the change in the input offset voltage with respect to the common-mode input voltage in the conventional differential amplifier circuit having the circuit configuration shown in FIG. 10 is indicated by a dotted characteristic line (indicated as “VBG = V +” in FIG. 6). It is shown.

図6によれば、本発明の実施の形態における差動増幅回路では、従来回路に比して同相入力電圧の入力範囲が正極側へ大凡0.5V程拡大されていることが確認できる(図6の符号Bの箇所参照)。   According to FIG. 6, in the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, it can be confirmed that the input range of the common-mode input voltage is expanded to about 0.5 V toward the positive electrode side as compared with the conventional circuit (FIG. 6). (Refer to the location of symbol B in FIG. 6).

次に、図7について説明する。同図には、図4に示された回路構成を用いた場合の差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化特性を示す特性線が、従来回路における特性線と共に示されている。
同図において、実線で表された特性線(図7において「Variable VTH Circuit」と表記)は、図4に示された回路構成を用いた本発明の実施の形態における差動増幅回路の同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化を、また、点線で表された特性線(図7において「VBG=Vsource」と表記)は、図11に示された回路構成の従来の差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化を、それぞれ示すものである。
Next, FIG. 7 will be described. In the figure, a characteristic line showing a change characteristic of the input offset voltage with respect to the common-mode input voltage in the differential amplifier circuit when the circuit configuration shown in FIG. 4 is used is shown together with the characteristic line in the conventional circuit.
In the figure, the characteristic line represented by a solid line (indicated as “Variable VTH Circuit” in FIG. 7) is the common-mode input of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention using the circuit configuration shown in FIG. The change in the input offset voltage with respect to the voltage and the characteristic line (indicated as “VBG = Vsource” in FIG. 7) represented by a dotted line are the common-mode inputs in the conventional differential amplifier circuit having the circuit configuration shown in FIG. The change of the input offset voltage with respect to the voltage is shown respectively.

図7によれば、本発明の実施の形態における差動増幅回路では、従来回路に比して同相入力電圧の入力範囲が正極側へ大凡0.6V程拡大されていることが確認できる(図7の符号Cの箇所参照)。   According to FIG. 7, in the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, it can be confirmed that the input range of the common-mode input voltage is expanded to about 0.6 V toward the positive side as compared with the conventional circuit (FIG. 7). 7)

次に、図8について説明する。同図には、図12に示された従来回路の特性例が、本発明の実施の形態における差動増幅回路の特性例と共に示されている。
この図8に示された本発明の実施の形態における差動増幅回路の特性例は、図7に示されたものと同一であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。
一方、図12に示された回路構成の従来の差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化が点線の特性線(図8において「VBG=V+」と表記)で示されている。
Next, FIG. 8 will be described. In this figure, a characteristic example of the conventional circuit shown in FIG. 12 is shown together with a characteristic example of the differential amplifier circuit in the embodiment of the present invention.
Since the characteristic example of the differential amplifier circuit in the embodiment of the present invention shown in FIG. 8 is the same as that shown in FIG. 7, detailed description thereof will be omitted here. .
On the other hand, the change of the input offset voltage with respect to the common-mode input voltage in the conventional differential amplifier circuit having the circuit configuration shown in FIG. 12 is indicated by a dotted characteristic line (indicated as “VBG = V +” in FIG. 8).

図8によれば、本発明の実施の形態における差動増幅回路では、従来回路に比して同相入力電圧の入力範囲が負極側へ大凡0.4V程拡大されていることが確認できる(図8の符号Dの箇所参照)。   According to FIG. 8, in the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, it can be confirmed that the input range of the common-mode input voltage is expanded to about 0.4 V toward the negative side as compared with the conventional circuit (FIG. 8). (Refer to the location of reference numeral 8 in FIG. 8).

本発明の実施の形態における差動増幅回路の第1の基本回路構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 1st example of a basic circuit structure of the differential amplifier circuit in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における差動増幅回路の第2の基本回路構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the 2nd basic circuit structural example of the differential amplifier circuit in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における差動増幅回路に用いられる閾値電圧制御回路の第1の具体回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 1st specific circuit structural example of the threshold voltage control circuit used for the differential amplifier circuit in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における差動増幅回路に用いられる閾値電圧制御回路の第2の具体回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd specific circuit structural example of the threshold voltage control circuit used for the differential amplifier circuit in embodiment of this invention. 図3に示された閾値電圧制御回路を用いた差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化特性を、図9に示された従来回路の特性と共に示す特性線図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing a change characteristic of the input offset voltage with respect to the common-mode input voltage in the differential amplifier circuit using the threshold voltage control circuit shown in FIG. 3 together with the characteristics of the conventional circuit shown in FIG. 9. 図3に示された閾値電圧制御回路を用いた差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化特性を、図10に示された従来回路の特性と共に示す特性線図である。FIG. 11 is a characteristic diagram illustrating a change characteristic of an input offset voltage with respect to an in-phase input voltage in a differential amplifier circuit using the threshold voltage control circuit illustrated in FIG. 3 together with characteristics of the conventional circuit illustrated in FIG. 10. 図4に示された閾値電圧制御回路を用いた差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化特性を、図11に示された従来回路の特性と共に示す特性線図である。FIG. 12 is a characteristic diagram showing a change characteristic of an input offset voltage with respect to an in-phase input voltage in a differential amplifier circuit using the threshold voltage control circuit shown in FIG. 4 together with characteristics of the conventional circuit shown in FIG. 11. 図4に示された閾値電圧制御回路を用いた差動増幅回路における同相入力電圧に対する入力オフセット電圧の変化特性を、図12に示された従来回路の特性と共に示す特性線図である。FIG. 13 is a characteristic diagram showing a change characteristic of the input offset voltage with respect to the common-mode input voltage in the differential amplifier circuit using the threshold voltage control circuit shown in FIG. 4 together with the characteristic of the conventional circuit shown in FIG. 12. 従来の差動増幅回路の第1の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 1st circuit structural example of the conventional differential amplifier circuit. 従来の差動増幅回路の第2の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 2nd circuit structural example of the conventional differential amplifier circuit. 従来の差動増幅回路の第3の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 3rd circuit structural example of the conventional differential amplifier circuit. 従来の差動増幅回路の第4の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the 4th circuit structural example of the conventional differential amplifier circuit.

符号の説明Explanation of symbols

5…第5のトランジスタ(制御回路用第1のPチャンネルMOSトランジスタ)
6…第6のトランジスタ(制御回路用第2のNチャンネルMOSトランジスタ)
7…第7のトランジスタ(制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタ)
8…第8のトランジスタ(制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタ)
8…第9のトランジスタ(制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタ)
101a…第1の閾値電圧制御回路
101b…第2の閾値電圧制御回路
5 ... Fifth transistor (first P-channel MOS transistor for control circuit)
6 ... Sixth transistor (second N-channel MOS transistor for control circuit)
7 ... Seventh transistor (third P-channel MOS transistor for control circuit)
8: Eighth transistor (fourth N-channel MOS transistor for control circuit)
8. Ninth transistor (fifth P-channel MOS transistor for control circuit)
101a ... first threshold voltage control circuit 101b ... second threshold voltage control circuit

Claims (3)

差動増幅動作をなすよう設けられた2つのMOSトランジスタにより入力段が構成されてなる差動増幅回路であって、
前記2つのMOSトランジスタのそれぞれに対して、それぞれのゲートに印加される入力信号のレベルに応じてMOSトランジスタのバックゲート電位を制御し、同相入力電圧範囲の拡大を可能としてなる閾値電圧制御回路を設けてなることを特徴とする差動増幅回路。
A differential amplifier circuit in which an input stage is configured by two MOS transistors provided to perform a differential amplification operation,
For each of the two MOS transistors, a threshold voltage control circuit that controls the back gate potential of the MOS transistor according to the level of the input signal applied to the respective gate and enables the common-mode input voltage range to be expanded. A differential amplifier circuit characterized by being provided.
前記閾値電圧制御回路は、制御回路用第1のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第2のNチャンネルMOSトランジスタがプッシュプル接続されて設けられ、各々のゲートは相互に接続されて入力信号が印加される一方、ドレインは相互に接続されると共に、同じくプッシュプル接続されて設けられた制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタの相互に接続されたゲートに接続され、当該制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタのドレインは相互に接続されて制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記制御回路用第1、第3及び第5のPチャンネルMOSトランジスタの各々のソース並びにバックゲートには電源電圧が印加される一方、前記制御回路用第2及び第4のNチャンネルMOSトランジスタのソースとグランドとの間には、定電流源が設けられ、
前記制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタのドレインは、差動増幅回路の入力段を構成する前記MOSトランジスタのバックゲートに接続されると共に、抵抗器を介して差動増幅回路の入力段を構成する前記MOSトランジスタのソースに接続されてなることを特徴とする請求項1記載の閾値電圧制御回路。
The threshold voltage control circuit is provided by push-pull connection between a first P-channel MOS transistor for control circuit and a second N-channel MOS transistor for control circuit, and each gate is connected to each other to apply an input signal. On the other hand, the drains are connected to each other, and the third P-channel MOS transistor for control circuit and the fourth N-channel MOS transistor for control circuit, which are also connected by push-pull connection, are connected to each other. The drains of the third P-channel MOS transistor for control circuit and the fourth N-channel MOS transistor for control circuit are connected to each other and connected to the gate of the fifth P-channel MOS transistor for control circuit,
While the power supply voltage is applied to the source and back gate of each of the first, third and fifth P channel MOS transistors for the control circuit, the source of the second and fourth N channel MOS transistors for the control circuit A constant current source is provided between the
The drain of the fifth P-channel MOS transistor for the control circuit is connected to the back gate of the MOS transistor constituting the input stage of the differential amplifier circuit, and the input stage of the differential amplifier circuit is connected via a resistor. 2. The threshold voltage control circuit according to claim 1, wherein the threshold voltage control circuit is connected to a source of the MOS transistor constituting the MOS transistor.
前記閾値電圧制御回路は、制御回路用第1のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第2のNチャンネルMOSトランジスタがプッシュプル接続されて設けられ、各々のゲートは相互に接続されて入力信号が印加される一方、ドレインは相互に接続されると共に、同じくプッシュプル接続されて設けられた制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタの相互に接続されたゲートに接続され、当該制御回路用第3のPチャンネルMOSトランジスタと制御回路用第4のNチャンネルMOSトランジスタのドレインは相互に接続されて制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記制御回路用第1及び第3のPチャンネルMOSトランジスタの各々のソース並びに前記制御回路用第1、第3及び第5のPチャンネルMOSトランジスタのバックゲートには電源電圧が印加される一方、前記制御回路用第2及び第4のNチャンネルMOSトランジスタのソースとバックゲートは相互に接続され、当該相互の接続点とグランドとの間には、定電流源が設けられ、
前記制御回路用第5のPチャンネルMOSトランジスタのソースには、前記電源電圧以上の電圧が印加される一方、ドレインは、差動増幅回路の入力段を構成する前記MOSトランジスタのバックゲートに接続されると共に、抵抗器を介してグランドに接続されてなることを特徴とする請求項1記載の閾値電圧制御回路。
The threshold voltage control circuit is provided by push-pull connection between a first P-channel MOS transistor for control circuit and a second N-channel MOS transistor for control circuit, and each gate is connected to each other to apply an input signal. On the other hand, the drains are connected to each other, and the third P-channel MOS transistor for control circuit and the fourth N-channel MOS transistor for control circuit, which are also connected by push-pull connection, are connected to each other. The drains of the third P-channel MOS transistor for control circuit and the fourth N-channel MOS transistor for control circuit are connected to each other and connected to the gate of the fifth P-channel MOS transistor for control circuit,
While a power supply voltage is applied to the source of each of the first and third P channel MOS transistors for the control circuit and the back gate of the first, third and fifth P channel MOS transistors for the control circuit, The sources and back gates of the second and fourth N-channel MOS transistors for the control circuit are connected to each other, and a constant current source is provided between the connection point and the ground.
A voltage higher than the power supply voltage is applied to the source of the fifth P-channel MOS transistor for the control circuit, while the drain is connected to the back gate of the MOS transistor constituting the input stage of the differential amplifier circuit. The threshold voltage control circuit according to claim 1, wherein the threshold voltage control circuit is connected to the ground via a resistor.
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