JP2010263579A - Differential amplifier circuit - Google Patents

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誠吾 木村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce an offset voltage of two transistors in an output couple, caused by increase in variation of relative precision. <P>SOLUTION: A differential amplifier circuit includes: a first Nch transistor MN1 in which an input signal INa is input to its gate; an Nch transistor MN2 in which an input signal INb is input to its gate; an Nch transistor MN3 which becomes a current source by connecting sources of the Nch transistors MN1 and MN2; a Pch transistor MP4 in which a drain of the Nch transistor MN1 and a back gate of a Pch transistor MP5 are connected to its source, and an output signal OUTb is output from its drain; and the Pch transistor MP5 in which a drain of the Nch transistor MN2 and a back gate of the Pch transistor MP4 are connected to its source, and an output signal OUTa is output from its drain. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、差動増幅回路に関し、特にソース接地増幅回路にゲート接地増幅回路を積み重ねたカスコード(cascode)型の差動増幅回路に関する。   The present invention relates to a differential amplifier circuit, and more particularly to a cascode type differential amplifier circuit in which a grounded-gate amplifier circuit is stacked on a common-source amplifier circuit.

差動増幅回路は、対となる2個のMOSトランジスタの閾値が揃っていないと、双方のトランジスタのドレイン電圧が同一とならず、出力にオフセット電圧が発生する。このようなオフセット電圧を低減するための差動増幅器が特許文献1において開示されている。この差動増幅器は、差動増幅回路の能動負荷のトランジスタのしきい値電圧をしきい値電圧調整回路により調整し、オフセット電圧を調整する。また、しきい値電圧調整回路が、1以上の抵抗と、該抵抗の組み合わせ状態を調整するための1以上のヒューズと、組み合わされた抵抗に電流を供給するための第2の電流源とからなり、組み合わされた抵抗と第2の電流源との共通接続点をバックゲートに接続する。   In the differential amplifier circuit, if the threshold values of the two MOS transistors in a pair are not aligned, the drain voltages of both transistors are not the same, and an offset voltage is generated at the output. A differential amplifier for reducing such an offset voltage is disclosed in Patent Document 1. This differential amplifier adjusts the threshold voltage of the active load transistor of the differential amplifier circuit by the threshold voltage adjusting circuit to adjust the offset voltage. The threshold voltage adjustment circuit includes one or more resistors, one or more fuses for adjusting a combination state of the resistors, and a second current source for supplying a current to the combined resistors. Thus, a common connection point between the combined resistor and the second current source is connected to the back gate.

また、特許文献2には、オフセット電圧をキャンセルする機能を有する入力バッファ回路が記載されている。図4は、この入力バッファ回路の回路図である。ここでは、主要部のみを概略説明する。出力信号OUTBは第1のローパスフィルタ回路に入力され、第1のローパスフィルタ回路は、所定の期間、出力信号OUTBを積分する。その積分結果は、電圧値V2aとしてキャパシタ4sにストアされる。同様に、出力信号OUTは第2のローパスフィルタ回路に入力され、第2のローパスフィルタ回路は、上記の所定の期間、出力信号OUTを積分する。その積分結果は、電圧値V2bとしてキャパシタ4tにストアされる。差動増幅回路5は、電圧値V2a,V2bを増幅することにより、トランジスタ1x,1yの設計仕様に合わせて、適切な電圧V3a,V3bを生成して出力する。電圧V3a,V3bはトランジスタ1x,1yの各バックゲートにそれぞれ印加される。   Further, Patent Document 2 describes an input buffer circuit having a function of canceling an offset voltage. FIG. 4 is a circuit diagram of this input buffer circuit. Here, only the main part will be schematically described. The output signal OUTB is input to the first low-pass filter circuit, and the first low-pass filter circuit integrates the output signal OUTB for a predetermined period. The integration result is stored in the capacitor 4s as the voltage value V2a. Similarly, the output signal OUT is input to the second low-pass filter circuit, and the second low-pass filter circuit integrates the output signal OUT for the predetermined period. The integration result is stored in the capacitor 4t as the voltage value V2b. The differential amplifier circuit 5 generates and outputs appropriate voltages V3a and V3b in accordance with the design specifications of the transistors 1x and 1y by amplifying the voltage values V2a and V2b. The voltages V3a and V3b are applied to the back gates of the transistors 1x and 1y, respectively.

特開平11−312930号公報JP 11-31930 A 特開2004−343277号公報JP 2004-343277 A

以下の分析は本発明において与えられる。   The following analysis is given in the present invention.

特許文献1に記載の差動増幅器は、しきい値電圧調整回路によってオフセット電圧が調整されるが、個々の差動増幅器に対して一々調整を行わなければならず生産性に劣る。   In the differential amplifier described in Patent Document 1, the offset voltage is adjusted by the threshold voltage adjustment circuit. However, adjustment must be performed for each differential amplifier one by one, resulting in poor productivity.

一方、特許文献2に記載の入力バッファ回路は、上記のような調整を不要とするものの、一定の周波数で動作している状態でしかオフセット電圧を低減することができない。すなわち、クロック信号として使われる回路に対してオフセット電圧を低減できるが、周波数が変化する入力波形に対してはオフセット電圧を低減する効果が薄れる。その理由は、所定の期間、一定の周波数でトグル動作している出力信号を積分して、結果をキャパシタに蓄えた後にオフセット電圧をキャンセルする為である。   On the other hand, although the input buffer circuit described in Patent Document 2 does not require the adjustment as described above, the offset voltage can be reduced only in a state of operating at a constant frequency. That is, although the offset voltage can be reduced for a circuit used as a clock signal, the effect of reducing the offset voltage is reduced for an input waveform whose frequency changes. The reason for this is to cancel the offset voltage after integrating the output signal that is toggled at a constant frequency for a predetermined period and storing the result in the capacitor.

図5を用いてオフセットを低減するメカニズムについて詳細に説明する。図5は、従来の入力バッファ回路においてオフセット電圧が低減される様子を示す図である。IN、INBは入力波形、OUT、OUTBは出力波形、各CRP、CRNはOUTとOUTBが交差するクロスポイントを示している。図5に示すように期間T1の一定の周波数でIN、INBがトグルしているデータ区間では、オフセット電圧のキャンセルが機能して2つの出力のクロスポイントCRP、CRNが近くなる。   The mechanism for reducing the offset will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing how the offset voltage is reduced in a conventional input buffer circuit. IN and INB indicate input waveforms, OUT and OUTB indicate output waveforms, and CRP and CRN indicate cross points where OUT and OUTB intersect. As shown in FIG. 5, in the data section in which IN and INB are toggled at a constant frequency in the period T1, the offset voltage cancellation functions and the two output cross points CRP and CRN become close to each other.

一方、期間T2の様に高い周波数と低い周波数が混在した入力では、出力波形のOUT、OUTBのハイレベルの期間又はローレベルの期間の差が異なるのでオフセット電圧を低減する効果が薄れる。その理由は、所定の期間、出力信号OUT、OUTBのコモンモード電圧(OUT、OUTBがプラス方向及びマイナス方向の双方に同程度の微小振幅で振れている時のハイレベルとローレベルの中心電圧値)を検出してその積分結果を電圧値V2a、V2bとしてキャパシタ4s、4tにストアして、電圧値V2aと電圧値V2bとの差をオフセット電圧に反映させている。したがって、一定時間ハイレベルの期間又はローレベルの期間の差が異なると、V2aとV2bとの電位差は一方がハイレベルで他方がローレベルの電圧となり、OUT、OUTBのコモンモード電圧を検出することができず、キャパシタにオフセット電圧を蓄えることが出来ない。このため、オフセット電圧を低減できなくなり、2つの出力波形OUT、OUTBは、オフセット電圧が原因で振幅にずれが生じてしまう。つまり従来例では常に一定の周波数で動作するクロック信号には適用できるが、高周波と低周波が混在したデータではオフセット電圧を低減することができない時間が生じて、2つの出力振幅にずれが生じてクロスポイントCRP、CRNがずれてしまい、ジッタ(遅延差)が大きくなってしまう。   On the other hand, in the input where the high frequency and the low frequency are mixed as in the period T2, the difference in the high level period or the low level period of the output waveforms OUT and OUTB is different, so the effect of reducing the offset voltage is diminished. The reason for this is that the common mode voltage of the output signals OUT and OUTB for a predetermined period (the center voltage values of the high level and the low level when the OUT and OUTB are swinging with the same minute amplitude in both the positive and negative directions) ) Is stored in the capacitors 4s and 4t as voltage values V2a and V2b, and the difference between the voltage value V2a and the voltage value V2b is reflected in the offset voltage. Therefore, if the difference between the high level period or the low level period is different for a certain time, the potential difference between V2a and V2b becomes one of the high level and the other becomes the low level voltage, and the common mode voltage of OUT and OUTB is detected. The offset voltage cannot be stored in the capacitor. For this reason, the offset voltage cannot be reduced, and the two output waveforms OUT and OUTB have a deviation in amplitude due to the offset voltage. In other words, in the conventional example, it can be applied to a clock signal that always operates at a constant frequency, but in the case of data in which high frequency and low frequency are mixed, there occurs a time during which the offset voltage cannot be reduced, resulting in a deviation between the two output amplitudes. Cross points CRP and CRN are shifted, and jitter (delay difference) increases.

本発明の1つのアスペクト(側面)に係る差動増幅回路は、カスコード型であって、それぞれのトランジスタが互いのソースとバックゲートとを接続する出力対を出力段に備える。   A differential amplifier circuit according to one aspect (side surface) of the present invention is a cascode type, and each transistor includes an output pair that connects a source and a back gate to each other in an output stage.

本発明によれば、相対精度のばらつきの増加が原因で生じる出力対の2つのトランジスタのオフセット電圧を低減させることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the offset voltage of the two transistors of the output pair caused by an increase in relative accuracy variation.

本発明の第1の実施例に係る差動増幅回路の回路図である。1 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a first example of the present invention. FIG. 本発明の第2の実施例に係る差動増幅回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a second example of the present invention. 本発明の第3の実施例に係る差動増幅回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a third example of the present invention. 従来の入力バッファ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional input buffer circuit. 従来の入力バッファ回路においてオフセット電圧が低減される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that an offset voltage is reduced in the conventional input buffer circuit.

本発明の実施形態に係る差動増幅回路は、カスコード型であって、それぞれのトランジスタ(図1のMP4、MP5)が互いのソースとバックゲートとを接続する出力対を出力段に備える。   The differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention is a cascode type, and each of the transistors (MP4 and MP5 in FIG. 1) includes an output pair in which the source and the back gate are connected to each other in the output stage.

差動増幅回路において、入力段を折り返し型としてもよい。   In the differential amplifier circuit, the input stage may be a folded type.

差動増幅回路において、入力段の差動対(図1のMN1、MN2)がNchトランジスタで構成され、出力対(図1のMP4、MP5)がPchトランジスタで構成されるようにしてもよい。   In the differential amplifier circuit, the differential pair (MN1, MN2 in FIG. 1) in the input stage may be configured by Nch transistors, and the output pair (MP4, MP5 in FIG. 1) may be configured by Pch transistors.

差動増幅回路において、入力段の差動対(図2のMP1、MP2)がPchトランジスタで構成され、出力対(図2のMN4、MN5)がNchトランジスタで構成されるようにしてもよい。   In the differential amplifier circuit, the differential pair at the input stage (MP1 and MP2 in FIG. 2) may be configured by Pch transistors, and the output pair (MN4 and MN5 in FIG. 2) may be configured by Nch transistors.

差動増幅回路において、入力段がNchトランジスタで構成される第1の差動対(図3のMN1、MN2)とPchトランジスタで構成される第2の差動対(図3のMP1、MP2)とを備え、出力段が、Nchトランジスタで構成され、第2の差動対と接続する第1の出力対(図3のMN4、MN5)と、Pchトランジスタで構成され、第1の差動対と接続する第2の出力対(図3のMP4、MP5)とを備えるようにしてもよい。   In the differential amplifier circuit, the first differential pair (MN1, MN2 in FIG. 3) whose input stage is composed of Nch transistors and the second differential pair (MP1, MP2 in FIG. 3) composed of Pch transistors. The output stage is composed of an Nch transistor, and is composed of a first output pair (MN4, MN5 in FIG. 3) connected to the second differential pair, and a Pch transistor, and the first differential pair And a second output pair (MP4 and MP5 in FIG. 3) connected to each other.

より具体的に、差動増幅回路は、第1の入力信号をゲートに入力する第1のトランジスタ(図1のMN1)と、第2の入力信号をゲートに入力する第2のトランジスタ(図1のMN2)と、第1および第2のトランジスタのソースを接続して電流源となる第3のトランジスタ(図1のMN3)と、第1のトランジスタのドレインと第5のトランジスタのバックゲートとをソースに接続してドレインから第2の出力信号を出力する第4のトランジスタ(図1のMP4)と、第2のトランジスタのドレインと第4のトランジスタのバックゲートとをソースに接続してドレインから第1の出力信号を出力する第5のトランジスタ(図1のMP5)と、を備え、第1、第2および第3のトランジスタと第4および第5のトランジスタとは逆の導電型であることが好ましい。   More specifically, the differential amplifier circuit includes a first transistor (MN1 in FIG. 1) that inputs a first input signal to the gate, and a second transistor (FIG. 1) that inputs a second input signal to the gate. MN2), a third transistor (MN3 in FIG. 1) that serves as a current source by connecting the sources of the first and second transistors, a drain of the first transistor, and a back gate of the fifth transistor A fourth transistor (MP4 in FIG. 1) that is connected to the source and outputs a second output signal from the drain, and a drain of the second transistor and a back gate of the fourth transistor are connected to the source and connected from the drain. And a fifth transistor (MP5 in FIG. 1) that outputs a first output signal, wherein the first, second, and third transistors and the fourth and fifth transistors have opposite conductivity types. Rukoto is preferable.

以上のような差動増幅回路によれば、出力対のそれぞれのトランジスタが互いのソースとバックゲートとを接続する(クロスさせる)ことで、相対精度のばらつきの増加が原因で生じた出力対の2つのトランジスタのオフセット電圧(Vtオフセット)を低減させることができる。また、個々の差動増幅回路に対して調整を行う必要はなく生産性に優れる。   According to the differential amplifier circuit as described above, each transistor of the output pair connects (crosses) the source and the back gate of each other, so that the output pair generated due to the increase in relative accuracy variation The offset voltage (Vt offset) of the two transistors can be reduced. Further, it is not necessary to adjust each differential amplifier circuit, and the productivity is excellent.

以下、実施例に即し、図面を参照して詳しく説明する。   Hereinafter, it will be described in detail with reference to the drawings in accordance with embodiments.

図1は、本発明の第1の実施例に係る差動増幅回路の回路図である。図1において、差動増幅回路は、NchトランジスタMN1、MN2、MN3、PchトランジスタMP4、MP5、抵抗素子R1〜R4を備える。   FIG. 1 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the differential amplifier circuit includes Nch transistors MN1, MN2, and MN3, Pch transistors MP4 and MP5, and resistance elements R1 to R4.

NchトランジスタMN1は、ドレインをノードN1に接続し、ソースをNchトランジスタMN3のドレインに接続し、ゲートに入力信号INaを入力する。NchトランジスタMN2は、ドレインをノードN2に接続し、ソースをNchトランジスタMN3のドレインに接続し、ゲートに入力信号INbを入力する。NchトランジスタMN3は、ソースを接地し、ゲートにバイアス電圧Vb1を与え、NchトランジスタMN1、MN2に対し電流源として機能する。   The Nch transistor MN1 has a drain connected to the node N1, a source connected to the drain of the Nch transistor MN3, and an input signal INa input to the gate. The Nch transistor MN2 has a drain connected to the node N2, a source connected to the drain of the Nch transistor MN3, and an input signal INb input to the gate. The Nch transistor MN3 grounds the source, applies a bias voltage Vb1 to the gate, and functions as a current source for the Nch transistors MN1 and MN2.

PchトランジスタMP4は、ノードN1であるソースを抵抗素子R3を介して電源VDDに接続し、ドレインを出力信号OUTbの出力端とすると共に抵抗素子R1を介して接地し、バックゲートをノードN2に接続し、ゲートにバイアス電圧Vb2を与える。PchトランジスタMP5は、ノードN2であるソースを抵抗素子R4を介して電源VDDに接続し、ドレインを出力信号OUTaの出力端とすると共に抵抗素子R2を介して接地し、バックゲートをノードN1に接続し、ゲートにバイアス電圧Vb2を与える。   In the Pch transistor MP4, the source which is the node N1 is connected to the power supply VDD via the resistor element R3, the drain is connected to the output terminal of the output signal OUTb and grounded via the resistor element R1, and the back gate is connected to the node N2. The bias voltage Vb2 is applied to the gate. In the Pch transistor MP5, the source which is the node N2 is connected to the power supply VDD via the resistor element R4, the drain is connected to the output terminal of the output signal OUTa and grounded via the resistor element R2, and the back gate is connected to the node N1. The bias voltage Vb2 is applied to the gate.

以上のような構成の差動増幅回路は、フォールデッド(折り返し)カスコード回路として構成され、入力信号INaを増幅して同相の出力信号OUTaとして出力し、入力信号INaと差動(逆相)となる入力信号INbを増幅して同相の出力信号OUTbとして出力する。   The differential amplifier circuit configured as described above is configured as a folded (folded) cascode circuit, amplifies the input signal INa, and outputs it as an in-phase output signal OUTa. The input signal INb is amplified and output as an in-phase output signal OUTb.

このようなフォールデッドカスコード回路の出力対であるPchトランジスタMP4、MP5において、相対精度に起因してトランジスタの電流駆動能力に差が生じた場合に、しきい値(スレッショルド)電圧の変化によるオフセット電圧(Vtオフセット)を抑える作用が働く。   In the Pch transistors MP4 and MP5 which are output pairs of such a folded cascode circuit, when a difference occurs in the current drive capability of the transistors due to relative accuracy, an offset voltage due to a change in threshold voltage The action of suppressing (Vt offset) works.

例えば、PchトランジスタMP4のスレッショルドが下がり、PchトランジスタMP5のスレッショルドが上がったとする。この場合、PchトランジスタMP4のトランジスタの駆動能力は相対的にPchトランジスタMP5よりも高くなり、PchトランジスタMP4のソース(ノードN1)の電位がPchトランジスタMP5のソース(ノードN2)よりも低くなる。単にこの状態ではPchトランジスタMP4、MP5の駆動能力差によって、出力端における信号の立ち上がりと立下りの遅延差も大きくなる。   For example, it is assumed that the threshold of the Pch transistor MP4 is lowered and the threshold of the Pch transistor MP5 is raised. In this case, the drive capability of the Pch transistor MP4 is relatively higher than that of the Pch transistor MP5, and the potential of the source (node N1) of the Pch transistor MP4 is lower than that of the Pch transistor MP5 (node N2). Simply in this state, the difference in delay between the rising edge and the falling edge of the signal at the output terminal also becomes large due to the difference in driving capability between the Pch transistors MP4 and MP5.

これに対し、図1の差動増幅回路では、PchトランジスタMP4のバックゲートと、対をなすPchトランジスタMP5のソースとを接続している。PchトランジスタMP4のトランジスタの駆動能力が大きくなると、PchトランジスタMP4の等価抵抗が小さくなり、電流が多く流れてPchトランジスタMP4のソース(ノードN1)の電位は、PchトランジスタMP5のソース(ノードN2)よりも低くなる。ノードN2と比べて相対的に電位が低いノードN1を、駆動能力の小さくなったPchトランジスタMP5のバックゲートに接続しているので、PchトランジスタMP5は、基板バイアス電圧が下がり、チャネルが形成され易くなる。したがって、PchトランジスタMP5のスレッショルド電圧は下がり、PchトランジスタMP5の駆動能力は相対的に大きくなる。   On the other hand, in the differential amplifier circuit of FIG. 1, the back gate of the Pch transistor MP4 and the source of the paired Pch transistor MP5 are connected. When the driving capability of the Pch transistor MP4 increases, the equivalent resistance of the Pch transistor MP4 decreases, so that a large amount of current flows and the potential of the source (node N1) of the Pch transistor MP4 is higher than that of the source of the Pch transistor MP5 (node N2). Also lower. Since the node N1 having a relatively low potential compared to the node N2 is connected to the back gate of the Pch transistor MP5 having a low driving capability, the Pch transistor MP5 has a low substrate bias voltage, and a channel is easily formed. Become. Therefore, the threshold voltage of the Pch transistor MP5 decreases, and the drive capability of the Pch transistor MP5 becomes relatively large.

一方、駆動能力が大きいPchトランジスタMP4は、相対的に電位の高いノードN2をバックゲートに接続しているので、PchトランジスタMP4の基板バイアス電圧は高くなり、チャネルが形成され難くなる。したがって、PchトランジスタMP4のスレッショルド電圧は上がり、PchトランジスタMP4の駆動能力は小さくなる。   On the other hand, since the Pch transistor MP4 having a large driving capability connects the node N2 having a relatively high potential to the back gate, the substrate bias voltage of the Pch transistor MP4 becomes high and it is difficult to form a channel. Therefore, the threshold voltage of the Pch transistor MP4 increases, and the drive capability of the Pch transistor MP4 decreases.

このようにPchトランジスタMP4、MP5においてスレッショルド電圧の差が原因で相対的に駆動能力に差のある場合、バックゲートとソースとの接続によってPchトランジスタMP4、MP5における駆動能力差が小さくなるように制御される。この結果、出力端における信号の立ち上がりと立下りの遅延差(ジッタ)が小さくなる。   In this way, when there is a relative difference in driving capability due to the difference in threshold voltage between the Pch transistors MP4 and MP5, control is performed so that the difference in driving capability between the Pch transistors MP4 and MP5 is reduced by connecting the back gate and the source. Is done. As a result, the delay difference (jitter) between the rise and fall of the signal at the output end is reduced.

すなわち、本実施例のフォールデッドカスコード回路は、差動出力部の出力トランジスタのバックゲートで対をなすトランジスタのソースとクロスに接続する構成とすることで、容量素子(積分回路)および差動AMPを介すことなくバックゲートに相対精度が原因で生じた電位差を瞬時にフィードバックする。したがって、従来例で説明した出力の周波数が高い場合と低い場合が混在する場合であっても、差動の対をなすトランジスタで相対的な能力差を瞬時に小さくして、トランジスタのオフセット電圧を低減することができる。その結果、2つのトランジスタの出力でハイ/ローレベルの電位差が小さくなり、立ち上がりと立下りの遅延差が小さくなるのでジッタ特性が改善される。   That is, the folded cascode circuit of the present embodiment is configured such that the back gate of the output transistor of the differential output section is connected to the source of the transistor paired with the cross, so that the capacitive element (integrator circuit) and the differential AMP are connected. The potential difference caused by the relative accuracy is instantaneously fed back to the back gate without going through. Therefore, even when the output frequency described in the conventional example is high and low, the relative capability difference is instantaneously reduced between the differential pair of transistors, and the transistor offset voltage is reduced. Can be reduced. As a result, the potential difference between the high and low levels at the outputs of the two transistors is reduced, and the delay difference between the rise and fall is reduced, so that the jitter characteristics are improved.

図2は、本発明の第2の実施例に係る差動増幅回路の回路図である。図2において、差動増幅回路は、PchトランジスタMP1、MP2、MP3、NchトランジスタMN4、MN5、抵抗素子R5〜R8を備える。本実施例の差動増幅回路は、図1の差動増幅回路におけるNchトランジスタMN1、MN2、MN3、PchトランジスタMP4、MP5、抵抗素子R1〜R4を、それぞれPchトランジスタMP1、MP2、MP3、NchトランジスタMN4、MN5、抵抗素子R5〜R8に置き換え、電源VDDと接地とを入れ替えた構成を有する。すなわち、本実施例の差動増幅回路は、入力段がPchトランジスタ対で構成され、出力段がNchトランジスタ対で構成されるフォールデッドカスコード回路であり、第1の実施例の差動増幅回路に対しトランジスタの導電型が反転した関係にある。第1の実施例と同様に動作し、対をなすNchトランジスタMN4、MN5のオフセット電圧を低減する。   FIG. 2 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the differential amplifier circuit includes Pch transistors MP1, MP2, and MP3, Nch transistors MN4 and MN5, and resistance elements R5 to R8. The differential amplifier circuit of this embodiment includes Nch transistors MN1, MN2, MN3, Pch transistors MP4, MP5, and resistance elements R1 to R4 in the differential amplifier circuit of FIG. 1, and Pch transistors MP1, MP2, MP3, Nch transistors, respectively. It is replaced with MN4, MN5 and resistance elements R5 to R8, and the power supply VDD and ground are replaced. That is, the differential amplifier circuit of this embodiment is a folded cascode circuit in which the input stage is configured by a Pch transistor pair and the output stage is configured by an Nch transistor pair. On the other hand, the conductivity type of the transistor is inverted. The operation is the same as in the first embodiment, and the offset voltages of the paired Nch transistors MN4 and MN5 are reduced.

本実施例の差動増幅回路は、入力信号INa、INbを入力する初段にPchトランジスタが用いられるので、入力信号INa、INbの振幅中心電圧が低い時に有効である。   The differential amplifier circuit of this embodiment is effective when the amplitude center voltage of the input signals INa and INb is low because the Pch transistor is used in the first stage for inputting the input signals INa and INb.

図3は、本発明の第3の実施例に係る差動増幅回路の回路図である。第3の実施例の差動増幅回路は、出力段が縦積み構成となるNchトランジスタ対およびPchトランジスタ対を備えるフォールデッドカスコード回路である。図3において、図1および図2と同一の符号は、同一物を表し、その説明を省略する。   FIG. 3 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention. The differential amplifier circuit of the third embodiment is a folded cascode circuit including an Nch transistor pair and a Pch transistor pair whose output stages are vertically stacked. 3, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 represent the same items, and the description thereof is omitted.

入力信号INaは、PchトランジスタMP1およびNchトランジスタMN1のそれぞれのゲートに共通に供給される。入力信号INbは、PchトランジスタMP2およびNchトランジスタMN2のそれぞれのゲートに共通に供給される。また、PchトランジスタMP4およびNchトランジスタMN4のそれぞれのドレインは、共通に接続され、出力信号OUTbを出力する。PchトランジスタMP5およびNchトランジスタMN5のそれぞれのドレインは、共通に接続され、出力信号OUTaを出力する。   The input signal INa is supplied in common to the gates of the Pch transistor MP1 and the Nch transistor MN1. The input signal INb is supplied in common to the gates of the Pch transistor MP2 and the Nch transistor MN2. The drains of the Pch transistor MP4 and the Nch transistor MN4 are connected in common and output an output signal OUTb. The drains of the Pch transistor MP5 and the Nch transistor MN5 are connected in common and output the output signal OUTa.

このような構成の差動増幅回路は、実施例1、2と同様にPchトランジスタMP4、MP5、NchトランジスタMN4、MN5の各バックゲートに対し、それぞれ対をなすPchトランジスタMP5、MP4、NchトランジスタMN5、MN4のソースとクロス接続することで、トランジスタの基板が順方向に或いは逆方向にバイアスされてトランジスタの駆動能力を大きく或いは小さくする。したがって、出力対をなすトランジスタにおける駆動能力差を相対的に小さくし、トランジスタにおけるオフセット電圧を低減することができる。   Similar to the first and second embodiments, the differential amplifier circuit having such a configuration has a pair of Pch transistors MP5, MP4, and Nch transistor MN5 that are paired with each of the back gates of the Pch transistors MP4 and MP5 and Nch transistors MN4 and MN5. By cross-connecting with the source of MN4, the substrate of the transistor is biased forward or backward to increase or decrease the driving capability of the transistor. Therefore, it is possible to relatively reduce the driving capability difference in the transistors forming the output pair, and to reduce the offset voltage in the transistors.

第3の実施例の差動増幅回路によれば、入力信号を受ける初段において、入力信号の振幅中心電圧が低い場合(接地付近の場合)にはPchトランジスタMP1、MP2が機能し、入力信号の振幅中心電圧が高い場合(VDD付近の場合)にはNchトランジスタMN1、MN2が機能する。したがって、入力信号の振幅中心電圧が低い電圧から高い電圧まで幅広い動作範囲に亘り良好に動作する。   According to the differential amplifier circuit of the third embodiment, when the amplitude center voltage of the input signal is low (near ground) in the first stage that receives the input signal, the Pch transistors MP1 and MP2 function, When the amplitude center voltage is high (in the vicinity of VDD), the Nch transistors MN1 and MN2 function. Therefore, the input signal operates satisfactorily over a wide operation range from a low voltage to a high voltage.

なお、第1〜第3の実施例の差動増幅回路において、抵抗素子をカレントミラーなどの電流源で構成するようにしてもよい。   In the differential amplifier circuits of the first to third embodiments, the resistance element may be configured by a current source such as a current mirror.

以上のような第1〜第3の実施例の差動増幅回路によれば、差動出力部の対をなすトランジスタの各バックゲートにそれぞれ対をなす各トランジスタのソースとクロスさせて接続することで、トランジスタにおける駆動能力差を相対的に小さくすることが可能である。したがって、フォールデッドカスコード回路の出力において、相対精度のばらつきが原因で増加するオフセット電圧を減少させることができる。   According to the differential amplifier circuits of the first to third embodiments as described above, the respective back gates of the transistors forming the pair of the differential output sections are connected to the sources of the respective transistors forming a pair. Thus, the drive capability difference in the transistor can be relatively reduced. Therefore, the offset voltage that increases due to the variation in relative accuracy can be reduced in the output of the folded cascode circuit.

なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。   It should be noted that the disclosures of the aforementioned patent documents and the like are incorporated herein by reference. Within the scope of the entire disclosure (including claims) of the present invention, the embodiments and examples can be changed and adjusted based on the basic technical concept. Various combinations and selections of various disclosed elements are possible within the scope of the claims of the present invention. That is, the present invention of course includes various variations and modifications that could be made by those skilled in the art according to the entire disclosure including the claims and the technical idea.

MN1〜MN5 Nchトランジスタ
MP1〜MP5 Pchトランジスタ
N1〜N4 ノード
R1〜R8 抵抗素子
MN1-MN5 Nch transistors MP1-MP5 Pch transistors N1-N4 Nodes R1-R8 Resistance elements

Claims (6)

カスコード型であって、
それぞれのトランジスタが互いのソースとバックゲートとを接続する出力対を出力段に備えることを特徴とする差動増幅回路。
Cascode type,
A differential amplifier circuit comprising: an output stage including an output pair in which each transistor connects a source and a back gate to each other.
入力段を折り返し型とすることを特徴とする請求項1記載の差動増幅回路。   2. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein the input stage is a folded type. 入力段の差動対がNchトランジスタで構成され、出力対がPchトランジスタで構成されることを特徴とする請求項2記載の差動増幅回路。   3. The differential amplifier circuit according to claim 2, wherein the differential pair of the input stage is composed of an Nch transistor and the output pair is composed of a Pch transistor. 入力段の差動対がPchトランジスタで構成され、出力対がNchトランジスタで構成されることを特徴とする請求項2記載の差動増幅回路。   3. The differential amplifier circuit according to claim 2, wherein the differential pair of the input stage is composed of a Pch transistor and the output pair is composed of an Nch transistor. 入力段がNchトランジスタで構成される第1の差動対とPchトランジスタで構成される第2の差動対とを備え、
出力段が、Nchトランジスタで構成され、第2の差動対と接続する第1の出力対と、Pchトランジスタで構成され、第1の差動対と接続する第2の出力対とを備えることを特徴とする請求項2記載の差動増幅回路。
The input stage comprises a first differential pair composed of Nch transistors and a second differential pair composed of Pch transistors,
The output stage includes an Nch transistor and includes a first output pair connected to the second differential pair, and a second output pair configured of a Pch transistor and connected to the first differential pair. The differential amplifier circuit according to claim 2.
第1の入力信号をゲートに入力する第1のトランジスタと、
第2の入力信号をゲートに入力する第2のトランジスタと、
前記第1および第2のトランジスタのソースを接続して電流源となる第3のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのドレインと第5のトランジスタのバックゲートとをソースに接続してドレインから第2の出力信号を出力する第4のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのドレインと前記第4のトランジスタのバックゲートとをソースに接続してドレインから第1の出力信号を出力する前記第5のトランジスタと、
を備え、
前記第1、第2および第3のトランジスタと前記第4および第5のトランジスタとは逆の導電型であることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一に記載の差動増幅回路。
A first transistor for inputting a first input signal to a gate;
A second transistor for inputting a second input signal to the gate;
A third transistor that serves as a current source by connecting the sources of the first and second transistors;
A fourth transistor that connects a drain of the first transistor and a back gate of the fifth transistor to a source and outputs a second output signal from the drain;
A fifth transistor that connects a drain of the second transistor and a back gate of the fourth transistor to a source and outputs a first output signal from the drain;
With
6. The differential amplifier circuit according to claim 3, wherein the first, second, and third transistors and the fourth and fifth transistors have opposite conductivity types.
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