JP2008236660A - Inverter amplifier - Google Patents

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哲朗 丸山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, in an inverter amplifier constituted of field effect transistors, since an amplification factor is made worse by gate voltage variation in a field effect transistor that is a constant current source and voltage variation is mixed via a DC bias electric wire in multi-stage connection, adverse influences are exerted each other and desired performance can not be obtained. <P>SOLUTION: An inverter amplifier of the present invention comprises a voltage variation prevention circuit at the gate terminal of a field effect transistor that is a constant current source constituting the amplifier. The voltage variation prevention circuit suppresses voltage variation or the like propagating to the gate terminal. In such a configuration, the gate voltages of field effect transistors constituting the amplifier are not varied and amplification can be performed without impairing an amplification factor of the inverter amplifier. Even in multi-stage connection, the factor that makes each amplifier unstable can be excluded, thereby also accomplishing an amplifier that performs great amplification. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、所定の導電型のトランジスタを組み合わせた増幅回路に関し、特に標準時刻情報信号を含む標準電波を受信し、時刻を表示する電波修正時計に用いるインバータアンプに関する。   The present invention relates to an amplifier circuit in which transistors of a predetermined conductivity type are combined, and more particularly to an inverter amplifier used in a radio-controlled timepiece that receives a standard radio wave including a standard time information signal and displays the time.

電波修正時計は、数万年に1秒とも言われる精度を持つ原子時計による時刻情報や日付情報を含む標準電波(例えば、40kHzの電波)を内蔵するアンテナで受信し、時刻の誤差を修正する機能を具備している時計である。このため、常時正確な時刻を表示することが可能であり、時刻修正の手間を省くことができるため、近年急速に普及しつつある。   Radio correction clocks receive standard radio waves (eg, 40 kHz radio waves) containing time information and date information from atomic clocks with an accuracy of one second in tens of thousands of years, and correct time errors. This is a watch with a function. For this reason, it is possible to always display an accurate time, and the time adjustment can be saved.

電波修正時計において、標準電波の受信性能を決める要因は、アンテナ特性と受信回路特性とがある。特に受信回路は、低消費電力が要求されることから、搭載する増幅回路の改良が進んでいる。受信回路は、微弱な標準電波を受信し標準時刻情報信号を検波するため、入力部に高倍率な増幅回路が必要である。つまり、この増幅回路の低消費電力化の要求が高いのである。
このため、増幅回路には、回路の消費電流低減と小型化とを考慮し、電界効果型トランジスタなどを使ったインバータアンプが多く用いられる。
In the radio-controlled timepiece, factors that determine the reception performance of standard radio waves include antenna characteristics and receiving circuit characteristics. In particular, since the receiving circuit is required to have low power consumption, the mounted amplifier circuit is being improved. Since the receiving circuit receives a weak standard radio wave and detects a standard time information signal, a high-magnification amplifier circuit is required at the input unit. That is, there is a high demand for lower power consumption of the amplifier circuit.
For this reason, an inverter amplifier using a field effect transistor or the like is often used for the amplifier circuit in consideration of reduction of current consumption and miniaturization of the circuit.

従来知られているインバータアンプは、異なる導電形のトランジスタを組み合わせた高倍率の増幅回路であり、簡易な構成による小型化、低消費電力化が可能であるという特徴を有するため、多くの提案を見るものである。   Conventionally known inverter amplifiers are high-amplification amplifier circuits that combine transistors of different conductivity types, and have the characteristics that they can be reduced in size and power consumption with a simple configuration. It is what you see.

このような従来から知られるインバータアンプを電波修正時計に用いるには、入力信号の大きさに合わせた増幅倍率制御が必要であるが、線形な増幅倍率制御が難しいという問題があった。このような問題を解決するための技術は散見される(例えば、特許文献1参照。)。   In order to use such a conventionally known inverter amplifier for a radio-controlled timepiece, it is necessary to control the amplification factor according to the magnitude of the input signal, but there is a problem that it is difficult to control the linear amplification factor. A technique for solving such a problem is often seen (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に従来技術として記載している技術は、インバータアンプとしては一般的なものであり、その技術を図を用いて説明する。図7は特許文献1に示した従来技術を説明するためにその趣旨を逸脱しないように書き直した回路図である。図7において、10,11は電界効果型トランジスタ、1は信号入力線、2,4は電源線、3は直流バイアス電線、5は信号出力線、6は直流バイアス電源回路である。   The technique described in Patent Document 1 as a conventional technique is general as an inverter amplifier, and the technique will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a circuit diagram rewritten so as not to depart from the gist of the prior art shown in Patent Document 1. In FIG. In FIG. 7, 10 and 11 are field effect transistors, 1 is a signal input line, 2 and 4 are power supply lines, 3 is a DC bias wire, 5 is a signal output line, and 6 is a DC bias power supply circuit.

直流バイアス電源6の負側端子は接地、正側端子は電界効果型トランジスタ11のゲート端子に接続し、信号入力線1は、電界効果型トランジスタ10のゲート端子に接続している。
電界効果型トランジスタ11のソース端子は電源線4に接続し、電界効果型トランジスタ10のソース端子は、電源線2に接続している。電界効果型トランジスタ11,10のドレイン端子同士を接続し、信号出力線5としている。つまり、電源線2,4の間に電界効果型トランジスタ11,10を直列接続している。
また、電界効果型トランジスタ11のサブストレート端子は電源線4に接続し、電界効果型トランジスタ10のサブストレート端子は電源線2に接続している。
The negative side terminal of the DC bias power supply 6 is grounded, the positive side terminal is connected to the gate terminal of the field effect transistor 11, and the signal input line 1 is connected to the gate terminal of the field effect transistor 10.
The source terminal of the field effect transistor 11 is connected to the power supply line 4, and the source terminal of the field effect transistor 10 is connected to the power supply line 2. The drain terminals of the field effect transistors 11 and 10 are connected to form a signal output line 5. That is, the field effect transistors 11 and 10 are connected in series between the power supply lines 2 and 4.
The substrate terminal of the field effect transistor 11 is connected to the power supply line 4, and the substrate terminal of the field effect transistor 10 is connected to the power supply line 2.

電源線2,4に、電源線4側を正とする図示しない直流電源を接続し、直流バイアス電源回路6にて電源線2と電源線4との電位の中間値にあたる電位を電界効果型トランジスタ11のゲートに加え、信号線入力1にアナログ信号を加えると、信号出力線5には増幅
された信号線入力1と逆相の信号が現れる。
直流バイアス電源回路6の電位を増減させることで、信号出力線5に現れる信号の増幅率を変えることができる。
A DC power supply (not shown) having the power supply line 4 side positive is connected to the power supply lines 2 and 4, and a potential corresponding to an intermediate value between the power supply line 2 and the power supply line 4 is set in the DC bias power supply circuit 6. When an analog signal is applied to the signal line input 1 in addition to the gate 11, a signal having a phase opposite to that of the amplified signal line input 1 appears on the signal output line 5.
By increasing or decreasing the potential of the DC bias power supply circuit 6, the amplification factor of the signal appearing on the signal output line 5 can be changed.

特開昭56−2715号公報(第2頁、第1図)Japanese Patent Laid-Open No. 56-2715 (page 2, Fig. 1)

図7に示す特許文献1に従来技術として記載している技術は、直流バイアス電線3の電圧により電界効果型トランジスタ10,11で構成されるインバータアンプの増幅率を線形に制御できるというメリットがあるが、発明者が検討したところによると、直流バイアス電線3に直列に抵抗成分が付加されているとき、インバータアンプの増幅率を悪化させるという問題があることがわかった。   The technique described as the prior art in Patent Document 1 shown in FIG. 7 has an advantage that the amplification factor of the inverter amplifier composed of the field effect transistors 10 and 11 can be linearly controlled by the voltage of the DC bias wire 3. However, according to a study by the inventors, it has been found that when a resistance component is added in series to the DC bias wire 3, there is a problem that the amplification factor of the inverter amplifier is deteriorated.

すでに述べた通り、図7に示したインバータアンプは、電界効果型トランジスタで構成している。このよう回路は、ディスクリート(単機能部品)の組み合わせで構成する場合と半導体基板に集積して形成する場合とがある。その双方の場合において、各部品や各素子の配線が引き回されることがあり、この配線が、直流バイアス電線3とすると、この電線には配線抵抗などの抵抗成分が直列に接続してしまうことがある。   As already described, the inverter amplifier shown in FIG. 7 is composed of a field effect transistor. Such a circuit may be constituted by a combination of discrete (single function parts) or may be formed by being integrated on a semiconductor substrate. In both cases, the wiring of each component and each element may be routed. If this wiring is a DC bias electric wire 3, resistance components such as wiring resistance are connected in series to this electric wire. Sometimes.

バイアス電源回路6に直列して抵抗成分が挿入され、電界効果型トランジスタ11のゲート端子に接続した場合、信号出力線5に現れた信号波形に応じて電界効果型トランジスタ11のゲート電圧が変化し、信号入力線1に入力された波形と逆位相の波形が現れるため定電圧を保つことができず、電界効果型トランジスタ10,11で構成されるインバータアンプの増幅率を悪化させてしまうのである。   When a resistance component is inserted in series with the bias power supply circuit 6 and connected to the gate terminal of the field effect transistor 11, the gate voltage of the field effect transistor 11 changes according to the signal waveform appearing on the signal output line 5. Since a waveform having a phase opposite to that of the signal input line 1 appears, a constant voltage cannot be maintained, and the amplification factor of the inverter amplifier composed of the field effect transistors 10 and 11 is deteriorated. .

このような問題を引き起こすバイアス電源回路6に直列して挿入する抵抗成分は、上述のような配線抵抗のほか、バイアス電源回路6自身の内部抵抗も含む。   The resistance component inserted in series in the bias power supply circuit 6 causing such a problem includes the internal resistance of the bias power supply circuit 6 itself in addition to the wiring resistance as described above.

また、このようなインバータアンプを多段接続して入力信号を大増幅する場合には、直流バイアス電圧線3を通して各インバータアンプの電圧変動が混合されてしまい、予期せぬ帰還が電界効果型トランジスタ11のゲート端子にかかる。このため、各インバータアンプが互いに悪影響を及ぼし、発振に至る場合もある。特に、バイアス電源回路6が電池の場合は、内部抵抗が高く、このような問題が著しい。   Further, when such inverter amplifiers are connected in multiple stages to greatly amplify the input signal, the voltage fluctuations of the inverter amplifiers are mixed through the DC bias voltage line 3, and an unexpected feedback is caused by the field effect transistor 11. Over the gate terminal. For this reason, the inverter amplifiers may adversely affect each other, resulting in oscillation. In particular, when the bias power supply circuit 6 is a battery, the internal resistance is high, and such a problem is remarkable.

つまり、従来知られている技術では、構成する素子に抵抗成分が付加したり、用いるバイアス電源回路の内部抵抗に制約があったりするため、実際に使用しようとすると正常に動作させるための制約が多く、実用的ではなかった。   In other words, in the conventionally known technology, a resistance component is added to the constituent elements, or the internal resistance of the bias power supply circuit to be used is limited, so there is a restriction for normal operation when trying to use it. Many were not practical.

本発明のインバータアンプは、これらの問題を解決するためになされるものであって、電圧変動防止手段を備え、インバータアンプを構成する電界効果型トランジスタのゲート電圧の変動を抑制し、理論どおりの増幅率を得るための増幅回路を提供するものである。   The inverter amplifier of the present invention is made in order to solve these problems, and includes a voltage fluctuation preventing means, suppresses the fluctuation of the gate voltage of the field effect transistor constituting the inverter amplifier, and follows the theory. An amplifier circuit for obtaining an amplification factor is provided.

上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採用する。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.

一導電型の第1のトランジスタと、一導電型とは異なる導電形の第2のトランジスタとを第1の電源と第2の電源との間に直列接続してなり、互いの出力端子を共通にすると共に、互いの入力端子にそれぞれ異なる電圧信号を入力するインバータアンプにおいて、
第1のトランジスタまたは第2のトランジスタのどちらか一方の入力端子と、電圧信号
を発生する発生源との間に電圧変動防止手段を介挿し、電圧変動防止手段の動作によって、電圧信号の変動を補正することを特徴とする。
A first transistor of one conductivity type and a second transistor of a conductivity type different from the one conductivity type are connected in series between the first power source and the second power source, and their output terminals are shared. In the inverter amplifier that inputs different voltage signals to each other's input terminals,
A voltage fluctuation preventing means is inserted between the input terminal of either the first transistor or the second transistor and a generation source for generating a voltage signal, and the fluctuation of the voltage signal is controlled by the operation of the voltage fluctuation preventing means. It is characterized by correcting.

電圧変動防止手段は、入力ノードと出力ノードとの間に抵抗手段を直列に接続し、出力ノードと第1の電源または第2の電源との間に容量手段を接続するフィルタ回路であることを特徴とする。   The voltage fluctuation preventing means is a filter circuit in which a resistance means is connected in series between an input node and an output node, and a capacitive means is connected between the output node and the first power supply or the second power supply. Features.

電圧変動防止手段は、入力ノードに入力する電圧信号を発生する発生源の電圧信号を所定の電圧信号に変換して出力する定電圧回路であることを特徴とする。   The voltage fluctuation preventing means is a constant voltage circuit that converts a voltage signal of a generation source that generates a voltage signal input to an input node into a predetermined voltage signal and outputs the voltage signal.

定電圧回路は、基準電流源と差動増幅回路と出力回路とを有する電圧レギュレータ回路であることを特徴とする。   The constant voltage circuit is a voltage regulator circuit having a reference current source, a differential amplifier circuit, and an output circuit.

本発明のインバータアンプは、増幅率を制御する電界効果トランジスタのゲート電圧に生じる電圧変動を防止する電圧変動防止手段を備えている。この電圧変動防止手段は、インバータアンプを構成する電界効果型トランジスタにおけるゲート電圧の変動を抑制できるため、誤動作もなく設計値通りの増幅率を得ることができる。
また、インバータアンプを多段接続して増幅率を大きくする必要がある場合でも、定電流源となっている各増幅段の電界効果型トランジスタのゲート電圧に現れた電圧変動を除去でき、直流バイアス電圧線を通した混合を防止できるため、増幅回路が不安定となる要因を排除することが可能である。
The inverter amplifier according to the present invention includes voltage fluctuation preventing means for preventing voltage fluctuation occurring in the gate voltage of the field effect transistor for controlling the amplification factor. Since this voltage fluctuation preventing means can suppress the fluctuation of the gate voltage in the field effect transistor constituting the inverter amplifier, it is possible to obtain an amplification factor as designed without malfunction.
In addition, even when it is necessary to increase the amplification factor by connecting inverter amplifiers in multiple stages, voltage fluctuations appearing in the gate voltage of the field effect transistor of each amplification stage that is a constant current source can be removed, and the DC bias voltage Since mixing through the wire can be prevented, it is possible to eliminate a factor that makes the amplifier circuit unstable.

このように、本発明のインバータアンプは、電圧変動防止手段を備えているため、電圧信号を発生する発生源に電池を用いても、期待通りの増幅率を得ることができ、微小な入力信号に対して増幅率を制御しながら大増幅することができる。   As described above, since the inverter amplifier of the present invention includes the voltage fluctuation preventing means, even if a battery is used as a generation source for generating a voltage signal, an expected amplification factor can be obtained, and a minute input signal can be obtained. In contrast, a large amplification can be performed while controlling the amplification factor.

以下に、本発明に係るインバータアンプの実施形態を図面参照しながら詳細に説明する。本発明の実施形態では、標準電波を受信し時刻修正する電波修正時計の受信回路に用いるインバータアンプとして用いる場合を例にして説明する。
なお、本実施形態においては、インバータアンプを構成するトランジスタを電界効果型トランジスタとし、Pチャンネル型とNチャンネル型とを用いる例で説明する。
Embodiments of an inverter amplifier according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the embodiment of the present invention, a case will be described as an example where the inverter amplifier is used in a reception circuit of a radio-controlled timepiece that receives standard radio waves and corrects the time.
In the present embodiment, an example in which the transistors constituting the inverter amplifier are field effect transistors and P-channel and N-channel types are used will be described.

[全体ブロックの説明:図1]
図1は、本発明のインバータアンプの第1の実施形態を説明するブロック図である。図1において、50,51は電界効果型トランジスタ、52は電圧変動防止手段としての電圧変動防止回路、61は信号入力線、62,64,68は電源線、63は電圧変動防止回路52の入力ノード、65は信号出力線、66は直流バイアス電源、67は抵抗素子、69は電圧変動防止回路52の出力ノードである。
電解効果型トランジスタ51は、例えばPチャンネル型とし、電解効果型トランジスタ50は、例えばNチャンネル型とすることができる。
[Description of whole block: Fig. 1]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a first embodiment of an inverter amplifier according to the present invention. In FIG. 1, 50 and 51 are field effect transistors, 52 is a voltage fluctuation prevention circuit as voltage fluctuation prevention means, 61 is a signal input line, 62, 64 and 68 are power supply lines, and 63 is an input of the voltage fluctuation prevention circuit 52. Reference numeral 65 denotes a signal output line, 66 denotes a DC bias power supply, 67 denotes a resistance element, and 69 denotes an output node of the voltage fluctuation preventing circuit 52.
The field effect transistor 51 can be a P-channel type, for example, and the field effect transistor 50 can be an N-channel type, for example.

なお、この回路への供給電源は負電源で説明する。つまり、電源線64はグランド(例えば、0V)とし、電源線68,62は負の電圧を出力する電源手段に接続する。もちろん、正電源で動作させてもよく、そのときは、電源線68,62をグランドとし、電源線64を正の電圧を出力する電源手段に接続してもよい。   The power supply to this circuit will be described as a negative power supply. That is, the power supply line 64 is grounded (for example, 0 V), and the power supply lines 68 and 62 are connected to power supply means for outputting a negative voltage. Of course, the power supply may be operated with a positive power supply. In this case, the power supply lines 68 and 62 may be grounded and the power supply line 64 may be connected to power supply means for outputting a positive voltage.

直流バイアス電源66は、負側端子が電源線68に接続し、正側端子は電圧変動防止回路52の入力ノード63に接続し、電圧変動防止回路52の出力である出力ノード69は
、電界効果型トランジスタ51のゲート端子と接続している。
電界効果型トランジスタ51のソース端子は、電源線64に接続し、電界効果型トランジスタ50のソース端子は、電源線62に接続している。また、電界効果型トランジスタ51,50のドレイン端子同士は接続し、信号出力線65に接続している。電界効果型トランジスタ51のサブストレート端子は電源線64に接続し、電界効果型トランジスタ50のサブストレート端子は電源線62に接続している。
The DC bias power supply 66 has a negative terminal connected to the power supply line 68, a positive terminal connected to the input node 63 of the voltage fluctuation prevention circuit 52, and an output node 69 that is an output of the voltage fluctuation prevention circuit 52 has a field effect. The gate terminal of the type transistor 51 is connected.
The source terminal of the field effect transistor 51 is connected to the power supply line 64, and the source terminal of the field effect transistor 50 is connected to the power supply line 62. The drain terminals of the field effect transistors 51 and 50 are connected to each other and connected to the signal output line 65. The substrate terminal of the field effect transistor 51 is connected to the power supply line 64, and the substrate terminal of the field effect transistor 50 is connected to the power supply line 62.

電界効果型トランジスタ50のゲート端子には、信号入力線61が接続している。入力信号線61の信号は、図示しない回路から得られるタイムコードを含む入力信号である。なお、電界効果型トランジスタ50のゲート端子とドレイン端子とは、抵抗素子67で接続している。
信号入力線61より入力する入力信号は、抵抗素子67により帰還回路が構成された電界効果型トランジスタ50により増幅するが、増幅率は電界効果型トランジスタ51のゲート端子とソース端子との間の電圧により制御される。
A signal input line 61 is connected to the gate terminal of the field effect transistor 50. The signal on the input signal line 61 is an input signal including a time code obtained from a circuit (not shown). The gate terminal and the drain terminal of the field effect transistor 50 are connected by a resistance element 67.
An input signal input from the signal input line 61 is amplified by the field effect transistor 50 in which a feedback circuit is configured by the resistance element 67, and the amplification factor is a voltage between the gate terminal and the source terminal of the field effect transistor 51. Controlled by

すでに説明したように、直流バイアス電源66が電池、あるいは定電圧を保持する能力に乏しい電圧供給回路を用いる場合は、直流バイアス電源66の電圧により駆動される複数の回路動作に伴い電圧変動を受けやすく、理想電源として定電圧を維持することが難しくなる。
本発明のインバータアンプは、直流バイアス電源66と電界効果型トランジスタ51のゲート端子との間に電圧変動防止回路52を設けている。これにより、他の回路から混入する電圧変動を除去し電界効果型トランジスタ51のゲート電圧を一定に保つことができる。
また、信号出力線65の増幅波形の一部が電界効果型トランジスタ51のゲートに出現し、電界効果型トランジスタ50,51で構成するインバータアンプの増幅率が低下する問題も、この電圧変動防止回路52で電界効果型トランジスタ51のゲート端子の電圧変動を抑制することで、防ぐことができる。
As described above, when the DC bias power supply 66 uses a battery or a voltage supply circuit having a low ability to hold a constant voltage, it is subject to voltage fluctuations accompanying a plurality of circuit operations driven by the voltage of the DC bias power supply 66. It is easy to maintain a constant voltage as an ideal power source.
In the inverter amplifier of the present invention, a voltage fluctuation preventing circuit 52 is provided between the DC bias power supply 66 and the gate terminal of the field effect transistor 51. As a result, voltage fluctuations mixed in from other circuits can be removed and the gate voltage of the field effect transistor 51 can be kept constant.
Another problem is that a part of the amplified waveform of the signal output line 65 appears at the gate of the field effect transistor 51 and the amplification factor of the inverter amplifier composed of the field effect transistors 50 and 51 decreases. This can be prevented by suppressing the voltage fluctuation at the gate terminal of the field effect transistor 51 at 52.

[インバータアンプの多段接続の説明:図2]
本発明のインバータアンプは、電圧変動防止回路52を有しており、電界効果型トランジスタ51のゲート電圧の変動を抑制できるため、インバータアンプの増幅率を悪化させることがない。もちろん、このインバータアンプを直列に接続し、多段接続して入力信号を大増幅させてもよい。その場合においても、電圧変動防止回路52をインバータアンプの段数ごとに設ければよく、そのような構成にすることによって、各インバータアンプでの電圧変動を各電圧変動防止回路52で抑制できるから、インバータアンプは安定動作することができる。
[Description of multi-stage connection of inverter amplifier: Fig. 2]
The inverter amplifier of the present invention includes the voltage fluctuation prevention circuit 52 and can suppress fluctuations in the gate voltage of the field effect transistor 51, so that the amplification factor of the inverter amplifier is not deteriorated. Of course, this inverter amplifier may be connected in series and connected in multiple stages to greatly amplify the input signal. Even in such a case, the voltage fluctuation prevention circuit 52 may be provided for each number of stages of the inverter amplifiers. With such a configuration, the voltage fluctuation in each inverter amplifier can be suppressed by each voltage fluctuation prevention circuit 52. The inverter amplifier can operate stably.

その様子を示すのが、図2である。本発明のインバータアンプの第2の実施形態を説明するブロック図である。図2において、200a〜200cは図1に示すインバータアンプ、500a〜500cは、図1に示す電圧変動防止回路52である。213,214は容量素子、223は第1の信号入力線、224は第1の信号出力線、225は第2の信号入力線、226は第2の信号出力線、227は第3の信号入力線である。228は第3の信号出力線であり、この多段アンプの出力信号線である。なお、すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。   This is shown in FIG. It is a block diagram explaining 2nd Embodiment of the inverter amplifier of this invention. 2, 200a to 200c are the inverter amplifiers shown in FIG. 1, and 500a to 500c are the voltage fluctuation preventing circuit 52 shown in FIG. 213 and 214 are capacitive elements, 223 is a first signal input line, 224 is a first signal output line, 225 is a second signal input line, 226 is a second signal output line, and 227 is a third signal input. Is a line. Reference numeral 228 denotes a third signal output line, which is an output signal line of this multistage amplifier. In addition, the same number is provided to the same structure already demonstrated.

図2に示すように、3つのインバータアンプと電圧変動防止回路とを接続し、3段の多段アンプを構成している。各インバータアンプ間には容量素子213,214が挿入されている。電圧変動防止回路500a,500b,500c入力は、直流バイアス電源66に接続している。   As shown in FIG. 2, three inverter amplifiers and a voltage fluctuation preventing circuit are connected to form a three-stage multistage amplifier. Capacitance elements 213 and 214 are inserted between the inverter amplifiers. Voltage fluctuation prevention circuits 500a, 500b, and 500c inputs are connected to a DC bias power supply 66.

第1の信号入力線223から入力された信号は、インバータアンプ200aで増幅し、第1の信号出力線224に出力する。第1の信号出力線224の増幅信号は、容量素子213で直流成分が除去され、第2の入力信号線225を伝いインバータアンプ200bで増幅し、第2の信号出力線226に出力する。
第2の信号出力線226の増幅信号は、容量素子214で直流成分が除去され、第3の入力信号線227を伝いインバータアンプ200cで増幅し、第3の信号出力線228に出力する。
The signal input from the first signal input line 223 is amplified by the inverter amplifier 200 a and output to the first signal output line 224. The amplified signal of the first signal output line 224 is removed from the direct current component by the capacitor 213, is transmitted through the second input signal line 225, is amplified by the inverter amplifier 200 b, and is output to the second signal output line 226.
The amplified signal of the second signal output line 226 is removed from the DC component by the capacitor 214, is transmitted through the third input signal line 227, is amplified by the inverter amplifier 200 c, and is output to the third signal output line 228.

また、電圧変動防止回路500a,500b,500cの各入力は、直流バイアス電源66に接続しており、入力ノード63から伝播してくる電圧変動を除去すると共に、それぞれのインバータアンプの出力によって各インバータアンプを構成する電界効果型トランジスタのゲート端子に生じる電圧変動を抑制する。   Further, each input of the voltage fluctuation preventing circuits 500a, 500b, 500c is connected to a DC bias power supply 66, and voltage fluctuations propagated from the input node 63 are removed, and each inverter is output by the output of each inverter amplifier. Voltage fluctuations generated at the gate terminal of the field effect transistor constituting the amplifier are suppressed.

[電圧変動防止回路の説明1:図3,図4]
次に、電圧変動防止回路52を説明する。図3は図1に示す電圧変動防止回路52の一例を説明する回路図である。図3において、70は抵抗素子、71は容量素子、72は電源ノードである。すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。
[Description of Voltage Fluctuation Prevention Circuit 1: FIGS. 3 and 4]
Next, the voltage fluctuation preventing circuit 52 will be described. FIG. 3 is a circuit diagram for explaining an example of the voltage fluctuation preventing circuit 52 shown in FIG. In FIG. 3, 70 is a resistance element, 71 is a capacitance element, and 72 is a power supply node. The same numbers are assigned to the same configurations already described.

入力ノード63と出力ノード69との間に抵抗素子70を直列に接続し、抵抗素子70と出力ノード69との接続点と電源ノード72との間に容量素子71を接続している。
この電源ノード72は、一定の電圧を有する電源手段に接続するノードであり、例えば、グランドまたは電源線68に接続する。
A resistance element 70 is connected in series between the input node 63 and the output node 69, and a capacitance element 71 is connected between a connection point between the resistance element 70 and the output node 69 and the power supply node 72.
The power supply node 72 is a node connected to power supply means having a constant voltage, and is connected to the ground or the power supply line 68, for example.

図3に示す電圧変動防止回路52の一例は、一種のフィルタ回路であって、電界効果型トランジスタ51のゲートに伝播した信号出力線65の出力波形による電圧変動を、コンデンサ71で平滑化し入力ノード63に電圧変動を伝達させないように抵抗素子70で分離する1次のローパスフィルタである。
この回路は、直流バイアス電源66により駆動される別の回路からの電圧変動も排除できる。
An example of the voltage fluctuation prevention circuit 52 shown in FIG. 3 is a kind of filter circuit, in which voltage fluctuation due to the output waveform of the signal output line 65 propagated to the gate of the field effect transistor 51 is smoothed by the capacitor 71 and input node This is a first-order low-pass filter that is separated by a resistance element 70 so that voltage fluctuations are not transmitted to 63.
This circuit can also eliminate voltage fluctuations from another circuit driven by the DC bias power supply 66.

この回路に用いる抵抗素子70と容量素子71の時定数は自由に選択することができる。この場合の時定数とは、抵抗素子70の抵抗値と容量素子71の容量値を乗算した値である。この時定数は、インバータアンプの能力や電気特性、本発明のインバータアンプを用いる回路やシステムの仕様に合わせて自由に変更することができる。
例えば、電界効果型トランジスタ51のゲートに伝播する電圧変動の周波数やその値によっては、抵抗素子70をあまり大きくしない方がよい場合もある。そのときは、その抵抗値を鑑みて、容量素子71の容量値を大きくするのである。
もちろん、図2に示すようにインバータアンプを直列に接続し、多段接続して入力信号を大増幅させるとき、電圧変動防止回路500a,500b,500cでそれぞれその時定数を個別に変更してもよいことは言うまでもない。
The time constants of the resistance element 70 and the capacitance element 71 used in this circuit can be freely selected. The time constant in this case is a value obtained by multiplying the resistance value of the resistance element 70 and the capacitance value of the capacitance element 71. This time constant can be freely changed in accordance with the capacity and electrical characteristics of the inverter amplifier and the specifications of the circuit and system using the inverter amplifier of the present invention.
For example, depending on the frequency of voltage fluctuation propagating to the gate of the field effect transistor 51 and its value, it may be better not to make the resistance element 70 too large. At that time, in view of the resistance value, the capacitance value of the capacitive element 71 is increased.
Of course, when the inverter amplifiers are connected in series as shown in FIG. 2 and connected in multiple stages to greatly amplify the input signal, the time constants may be individually changed in the voltage fluctuation preventing circuits 500a, 500b, 500c. Needless to say.

図3に示す電圧変動防止回路52は、1次のローパスフィルタであるが、電界効果型トランジスタ51のゲート電圧変動が著しい場合には、図3に示す回路を複数個直列に接続し、高次のローパスフィルタとしてもよい。   The voltage fluctuation preventing circuit 52 shown in FIG. 3 is a primary low-pass filter. However, when the gate voltage fluctuation of the field effect transistor 51 is significant, a plurality of circuits shown in FIG. It is good also as a low-pass filter.

図4は、図1に示す電圧変動防止回路52の一例を説明する回路図であって、図3に示す例とは異なる構成の回路である。図4において、73は電界効果型トランジスタであり、すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。   FIG. 4 is a circuit diagram for explaining an example of the voltage fluctuation prevention circuit 52 shown in FIG. 1, and is a circuit having a configuration different from the example shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 73 denotes a field effect transistor, and the same reference numerals are given to the same components already described.

図4に示す例と図3に示す例との違いは、容量素子71の代わりに電界効果型トランジ
スタ73を用いている点である。電界効果型トランジスタ73は、抵抗素子70と出力ノード69との接続点と電源ノード72との間に直列に接続している。電界効果型トランジスタ73のゲート端子は電源ノード72に接続している。電源ノード72に接続する電源手段に関しては、図3に示す構成と同一である。
The difference between the example shown in FIG. 4 and the example shown in FIG. 3 is that a field effect transistor 73 is used instead of the capacitor 71. Field effect transistor 73 is connected in series between a connection point between resistance element 70 and output node 69 and power supply node 72. The gate terminal of the field effect transistor 73 is connected to the power supply node 72. The power supply means connected to the power supply node 72 is the same as that shown in FIG.

本発明のインバータアンプを半導体装置として半導体基板に集積して構成するとき、電界効果型トランジスタ73は、通常の電界効果型トランジスタと同一の構造とすることができる。このため、容量素子71を用いる場合に比べて、素子の占有面積を小さくすることができる。
なお、図4に示す構成についても1次のローパスフィルタであって、図3に示す構成と動作は同じであるため、その説明は省略する。
When the inverter amplifier of the present invention is integrated as a semiconductor device on a semiconductor substrate, the field effect transistor 73 can have the same structure as a normal field effect transistor. For this reason, compared with the case where the capacitive element 71 is used, the occupation area of an element can be made small.
The configuration shown in FIG. 4 is also a primary low-pass filter, and the operation is the same as the configuration shown in FIG.

[電圧変動防止回路の説明2:図5,図6]
次に、電圧変動防止回路52のさらに別の構成例を説明する。図5は図1に示す電圧変動防止回路52の一例を説明する回路図であって、すでに説明した構成とは異なる回路である。図5において、52aは定電圧回路である。すでに説明した同一の構成には同一の番号を付与している。
[Description of Voltage Fluctuation Prevention Circuit 2: FIGS. 5 and 6]
Next, still another configuration example of the voltage fluctuation preventing circuit 52 will be described. FIG. 5 is a circuit diagram for explaining an example of the voltage fluctuation preventing circuit 52 shown in FIG. 1, and is a circuit different from the configuration already described. In FIG. 5, 52a is a constant voltage circuit. The same numbers are assigned to the same configurations already described.

図5に示す定電圧回路52aは、電源線62と電源線64とに接続し、その間の一定の電圧を出力する電圧回路である。この定電圧回路52aの構成は、特に限定しないが、電源線62と電源線64との間に電界効果型トランジスタや抵抗素子を直列に接続してなる構成を用いることができる。大切なことは、電源線62や電源線64の変動に対しても一定の電圧を出力するということである。   The constant voltage circuit 52a shown in FIG. 5 is a voltage circuit that is connected to the power supply line 62 and the power supply line 64 and outputs a constant voltage therebetween. The configuration of the constant voltage circuit 52a is not particularly limited, but a configuration in which a field effect transistor or a resistance element is connected in series between the power supply line 62 and the power supply line 64 can be used. What is important is that a constant voltage is output even when the power supply line 62 and the power supply line 64 vary.

図6は、図5に示す定電圧回路52aの構成を説明する回路図であって、レギュレータ回路の一例を示すものである。
図6において、80aはリファレンス電圧を発生する基準電流源、80bは差動増幅回路、80cは出力回路である。
図6において、81は抵抗素子、93は容量素子、82,83,84,85は基準電流源80aを構成する電界効果型トランジスタ、86,87,88,89,90は差動増幅回路80bを構成する電界効果型トランジスタ、91,92は出力回路80cを構成する電界効果型トランジスタである。100,101は電源線である。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating the configuration of the constant voltage circuit 52a shown in FIG. 5, and shows an example of a regulator circuit.
In FIG. 6, reference numeral 80a is a reference current source for generating a reference voltage, 80b is a differential amplifier circuit, and 80c is an output circuit.
In FIG. 6, 81 is a resistance element, 93 is a capacitance element, 82, 83, 84 and 85 are field effect transistors constituting the reference current source 80a, and 86, 87, 88, 89 and 90 are differential amplifier circuits 80b. Field effect transistors 91 and 92 are field effect transistors constituting the output circuit 80c. Reference numerals 100 and 101 denote power supply lines.

図6に示すレギュレータ回路は、基準電流源80aで発生したリファレンス電圧を1倍の差動増幅回路で増幅し、出力回路80cで所定の電圧に電圧変換して出力する。もちろん、図6に示すレギュレータ回路の構成は一例であって、その回路構成は特に限定するものではなく、自由に変更が可能である。例えば、差動増幅回路80bの倍率を変更してもよいのである。   The regulator circuit shown in FIG. 6 amplifies the reference voltage generated by the reference current source 80a by a 1 × differential amplifier circuit, converts the voltage into a predetermined voltage by the output circuit 80c, and outputs the voltage. Of course, the configuration of the regulator circuit shown in FIG. 6 is an example, and the circuit configuration is not particularly limited, and can be freely changed. For example, the magnification of the differential amplifier circuit 80b may be changed.

図5,図6に示す定電圧回路52aは、電界効果型トランジスタ51のゲート電圧を一定に保つように動作する。このため、信号出力線65から伝播する電圧変動をおさえ、たとえ電源線62,64が電圧変動をしたとしても、常に一定のゲート電圧を電界効果型トランジスタ51のゲート端子に印加する。
したがって、他の回路から混入する電圧変動を除去し電界効果型トランジスタ51のゲート電圧を一定に保つことができる。
The constant voltage circuit 52a shown in FIGS. 5 and 6 operates so as to keep the gate voltage of the field effect transistor 51 constant. For this reason, the voltage fluctuation propagating from the signal output line 65 is suppressed, and a constant gate voltage is always applied to the gate terminal of the field effect transistor 51 even if the power supply lines 62 and 64 undergo voltage fluctuation.
Therefore, voltage fluctuations mixed in from other circuits can be removed and the gate voltage of the field effect transistor 51 can be kept constant.

図5,図6に示す定電圧回路52aは、もちろん図2に示すような複数のインバータアンプと電圧変動防止回路とを接続した多段アンプにも用いることができる。その際は、インバータアンプごとに定電圧回路52aの回路構成や定電圧の電圧を変更してもよく、本発明のインバータアンプを用いる回路やシステムの仕様に合わせて自由に変更することが
できる。
The constant voltage circuit 52a shown in FIGS. 5 and 6 can also be used for a multistage amplifier in which a plurality of inverter amplifiers and a voltage fluctuation preventing circuit as shown in FIG. 2 are connected. In that case, the circuit configuration of the constant voltage circuit 52a and the voltage of the constant voltage may be changed for each inverter amplifier, and can be freely changed according to the specifications of the circuit and system using the inverter amplifier of the present invention.

本発明のインバータアンプは、実施部品点数の少ない小型な回路構成で増幅率を損なわずほぼ線形に制御できるインバータ回路を実現できる。このため、入力信号の大きさに合わせた増幅倍率制御が必要である自動利得制御装置や高精度を要求される電波修正時計用に搭載する増幅回路として好適である。   The inverter amplifier of the present invention can realize an inverter circuit that can be controlled almost linearly without losing the amplification factor with a small circuit configuration with a small number of implemented parts. For this reason, it is suitable as an automatic gain control device that requires amplification magnification control in accordance with the magnitude of the input signal or an amplification circuit mounted for a radio-controlled timepiece that requires high accuracy.

本発明の電圧変動防止回路を備えたインバータアンプの構成を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the structure of the inverter amplifier provided with the voltage variation prevention circuit of this invention. 本発明の電圧変動防止回路を備えたインバータアンプによる多段接続の一例を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining an example of the multistage connection by the inverter amplifier provided with the voltage variation prevention circuit of this invention. 本発明のインバータアンプの電圧変動防止回路を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the voltage variation prevention circuit of the inverter amplifier of this invention. 本発明のインバータアンプの電圧変動防止回路の異なる例を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the example from which the voltage variation prevention circuit of the inverter amplifier of this invention differs. 本発明のインバータアンプの電圧変動防止回路のさらに異なる例を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the further different example of the voltage variation prevention circuit of the inverter amplifier of this invention. 本発明のインバータアンプの電圧変動防止回路を構成する定電圧回路の一例であるレギュレータ回路を説明する回路図であるFIG. 3 is a circuit diagram illustrating a regulator circuit which is an example of a constant voltage circuit constituting the voltage fluctuation prevention circuit of the inverter amplifier of the present invention. 特許文献1に示した従来技術を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the prior art shown in patent document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

50,51 電界効果型トランジスタ
52 電圧変動防止回路
52a 定電圧回路
61 信号入力線
62,64,68 電源線
63 入力ノード
65 信号出力線
66 直流バイアス電源
67 抵抗素子
69 出力ノード
50, 51 Field effect transistor 52 Voltage fluctuation prevention circuit 52a Constant voltage circuit 61 Signal input line 62, 64, 68 Power supply line 63 Input node 65 Signal output line 66 DC bias power supply 67 Resistive element 69 Output node

Claims (4)

一導電型の第1のトランジスタと、該一導電型とは異なる導電形の第2のトランジスタとを第1の電源と第2の電源との間に直列接続してなり、互いの出力端子を共通にすると共に、互いの入力端子にそれぞれ異なる電圧信号を入力するインバータアンプにおいて、
前記第1のトランジスタまたは前記第2のトランジスタのどちらか一方の前記入力端子と、前記電圧信号を発生する発生源との間に電圧変動防止手段を介挿し、該電圧変動防止手段の動作によって、前記電圧信号の変動を補正することを特徴とするインバータアンプ。
A first transistor of one conductivity type and a second transistor of a conductivity type different from the one conductivity type are connected in series between the first power source and the second power source, and the output terminals of each other are connected. In the inverter amplifier that is common and inputs different voltage signals to each other's input terminals,
A voltage fluctuation preventing means is inserted between the input terminal of one of the first transistor or the second transistor and a generation source for generating the voltage signal, and by the operation of the voltage fluctuation preventing means, An inverter amplifier that corrects fluctuations of the voltage signal.
前記電圧変動防止手段は、入力ノードと出力ノードとの間に抵抗手段を直列に接続し、該出力ノードと前記第1の電源または前記第2の電源との間に容量手段を接続するフィルタ回路であることを特徴とする請求項1に記載のインバータアンプ。   The voltage fluctuation preventing means is a filter circuit in which a resistance means is connected in series between an input node and an output node, and a capacitance means is connected between the output node and the first power supply or the second power supply. The inverter amplifier according to claim 1, wherein: 前記電圧変動防止手段は、前記入力ノードに入力する前記電圧信号を発生する発生源の電圧信号を所定の電圧信号に変換して出力する定電圧回路であることを特徴とする請求項1に記載のインバータアンプ。   2. The constant voltage circuit according to claim 1, wherein the voltage fluctuation preventing means is a constant voltage circuit that converts a voltage signal of a generation source that generates the voltage signal input to the input node into a predetermined voltage signal and outputs the voltage signal. Inverter amplifier. 前記定電圧回路は、基準電流源と差動増幅回路と出力回路とを有する電圧レギュレータ回路であることを特徴とする請求項3に記載のインバータアンプ。   4. The inverter amplifier according to claim 3, wherein the constant voltage circuit is a voltage regulator circuit having a reference current source, a differential amplifier circuit, and an output circuit.
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