JP2013110596A - Double source follower circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドレインが接地されたMOSトランジスタを2つ含むソースフォロア回路に関する。 The present invention relates to a source follower circuit including two MOS transistors whose drains are grounded.
ソースフォロア回路は、ドレイン端子を固定電位にバイアスし、ゲートに信号を入力し、ソース端子から出力信号を得る増幅回路である。ソースフォロア回路は、その利得が略1程度であるが、出力抵抗が小さいため、出力バッファとして用いられている。このようなソースフォロア回路の従来技術としては、例えば、非特許文献1に記載されている。
図10は、上記した従来技術を説明するための図であって、N型のMOSFET(以下、nMOSFETと記す)を使ったソースフォロア回路を示している。図10に示したソースフォロア回路は、ゲート端子が入力端子VINに接続されるトランジスタMNと、トランジスタMNのソース端子に接続される電流源1021と、負荷容量素子である容量素子1022と、を含んでいる。電流源1021によって電流IBNが流れ、容量素子1022の容量値はCLである。ソースフォロア回路の出力端子VOUTは、電流源1021、容量素子1022に接続されている。
A source follower circuit is an amplifier circuit that biases a drain terminal to a fixed potential, inputs a signal to a gate, and obtains an output signal from the source terminal. The source follower circuit has a gain of about 1 but is used as an output buffer because of its low output resistance. As a conventional technique of such a source follower circuit, for example, it is described in Non-Patent
FIG. 10 is a diagram for explaining the above-described conventional technique, and shows a source follower circuit using an N-type MOSFET (hereinafter referred to as nMOSFET). The source follower circuit shown in FIG. 10 includes a transistor MN whose gate terminal is connected to the input terminal VIN, a
図11は、図10に示したソースフォロア回路の動作を説明するための図である。図11では、図10に示した回路に、入力端子VINに入力される信号と、出力端子VOUTから出力される信号とを書き込んだ図である。入力端子VINに入力される信号、出力端子VOUTから出力される信号は、いずれも立ち上り、立ち下りを有するように変化するパルス状の電圧信号である。本明細書で着目するのは、この電圧信号のうち、立ち上りのピークの値が比較的大きい電圧値を持つ信号であり、このような信号を、以降、「大信号パルス」と記す。 FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the source follower circuit shown in FIG. FIG. 11 is a diagram in which a signal input to the input terminal VIN and a signal output from the output terminal VOUT are written in the circuit shown in FIG. The signal input to the input terminal VIN and the signal output from the output terminal VOUT are both pulsed voltage signals that change so as to have rising and falling edges. In this specification, attention is paid to a signal having a voltage value having a relatively large rising peak value, and such a signal is hereinafter referred to as a “large signal pulse”.
図11中に示した大信号パルスSIN1、SOUT1は、横方向が時間を示し、縦方向が電圧値を示している。このため、大信号パルスSIN1、SOUT1のいずれにおいても、立ち上り、あるいは立ち下り時間は大信号パルスが変化する間の傾きによって表される。傾きが急峻であるほど、大信号パルスの立ち上り時間、または立ち下り時間が短いことを示す。
図11に示したように、入力端子VINには、立ち上る瞬間の大信号パルスSIN1が入力された場合、トランジスタMNのゲート、ソース間電圧が大きく上昇する。このとき、トランジスタMNには瞬間的に大電流IMNが流れ、大電流IMNと、電流IBNとの差分の電流によって容量素子1022が充電される。
In the large signal pulses SIN1 and SOUT1 shown in FIG. 11, the horizontal direction indicates time and the vertical direction indicates voltage value. For this reason, in either of the large signal pulses SIN1 and SOUT1, the rising or falling time is represented by the slope during the change of the large signal pulse. The steeper the slope, the shorter the rise time or the fall time of the large signal pulse.
As shown in FIG. 11, when the large signal pulse SIN1 at the moment of rising is input to the input terminal VIN, the voltage between the gate and the source of the transistor MN greatly increases. At this time, a large current IMN flows instantaneously through the transistor MN, and the
容量素子1022が充電されることにより、出力端子VOUTの電位が上昇する。このとき、容量素子1022を充電する電流(IMN−IBN)は大きく、出力端子VOUTから出力される大信号パルスSOUT1の立ち上り時間は短いものとなる。
図12は、立ち下る瞬間の大信号パルスSIN2が入力された場合の、図10に示したソースフォロア回路の動作を説明するための図である。なお、図12中に示した大信号パルスSIN2、SOUT2も、SIN1、SOUT1と同様に、横方向が時間を示し、縦方向が電圧値を示している。
When the
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the source follower circuit shown in FIG. 10 when the large signal pulse SIN2 at the moment of falling is inputted. In the large signal pulses SIN2 and SOUT2 shown in FIG. 12, the horizontal direction indicates time and the vertical direction indicates voltage values, similarly to SIN1 and SOUT1.
ソースフォロア回路に立ち下る瞬間の大信号パルスSIN2が入力された場合、瞬間的に、トランジスタMNのゲート、ソース間電圧がしきい値以下になり、トランジスタMNがオフされる。このため、電流IBNによって容量素子1022放電されることにより、出力端子VOUTの電位が下降する。このとき、容量素子1022を放電する電流は定電流であるから、出力端子VOUTから出力される大信号パルスSOUT2の立ち下り時間は、SIN2の立ち下り時間に比べて長いものとなる。
When the large signal pulse SIN2 at the moment of falling to the source follower circuit is input, the voltage between the gate and source of the transistor MN instantaneously becomes lower than the threshold value, and the transistor MN is turned off. For this reason, the
図13は、P型のMOSFET(以下、pMOSFETと記す)を用いた従来技術のソースフォロア回路を示した図である。図13に示したソースフォロア回路は、ゲート端子が入力端子VINに接続されるトランジスタMPと、トランジスタMPのソース端子に接続される電流源1021と、容量素子1022と、を含んでいる。電流源1021によって電流IBPが流れ、容量素子1022の容量値はCLである。ソースフォロア回路の出力端子VOUTは、電流源1021、容量素子1022に接続されている。
FIG. 13 is a diagram showing a conventional source follower circuit using a P-type MOSFET (hereinafter referred to as pMOSFET). The source follower circuit shown in FIG. 13 includes a transistor MP whose gate terminal is connected to the input terminal VIN, a
図14は、立ち上がる瞬間の大信号パルスSIN3が入力された場合の、図13に示したソースフォロア回路の動作を説明するための図である。なお、図12中に示した大信号パルスSIN3、SOUT3も、横方向が時間を示し、縦方向が電圧値を示している。
ソースフォロア回路に大信号パルスSIN3が入力された場合、瞬間的に、トランジスタMPのゲート、ソース間電圧がしきい値以下になり、トランジスタMPがオフされる。このため、電流IBPによって容量素子1022が充電されることにより、出力端子VOUTの電位が上昇する。このとき、容量素子1022を放電する電流は定電流であるから、出力端子VOUTから出力される大電流パルスSOUT3の立ち上り時間は、SIN3の立ち上り時間に比べて長いものとなる。
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the source follower circuit shown in FIG. 13 when the large signal pulse SIN3 at the moment of rising is inputted. In the large signal pulses SIN3 and SOUT3 shown in FIG. 12, the horizontal direction indicates time and the vertical direction indicates voltage value.
When the large signal pulse SIN3 is input to the source follower circuit, the voltage between the gate and source of the transistor MP instantaneously falls below the threshold value, and the transistor MP is turned off. For this reason, the
図15は、立ち下がる瞬間の大信号パルスSIN4が入力された場合の、図13に示したソースフォロア回路の動作を説明するための図である。なお、図15中に示した大信号パルスSIN4、SOUT4も、横方向が時間を示し、縦方向が電圧値を示している。
図15に示したように、入力端子VINに立ち下る瞬間の大信号パルスSIN4が入力された場合、トランジスタMPのゲート、ソース間電圧が大きく上昇する。このとき、トランジスタMPには瞬間的に大電流IMPが流れ、大電流IMPと、電流IBPとの差分の電流によって容量素子1022が放電される。
FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the source follower circuit shown in FIG. 13 when the large signal pulse SIN4 at the moment of falling is inputted. In the large signal pulses SIN4 and SOUT4 shown in FIG. 15, the horizontal direction indicates time and the vertical direction indicates voltage value.
As shown in FIG. 15, when the large signal pulse SIN4 at the moment of falling to the input terminal VIN is input, the voltage between the gate and the source of the transistor MP greatly increases. At this time, a large current IMP flows instantaneously through the transistor MP, and the
容量素子1022が放電されることにより、出力端子VOUTの電位が下降する。このとき、容量素子1022が放電する電流(IMP−IBP)は大きく、出力端子VOUTから出力される大信号パル氏S4の立ち下り時間は短いものとなる。
以上説明したように、nMOSFETを用いたソースフォロア回路に大信号パルスが入力された場合の出力信号では、立ち上り時間に比べて立ち下り時間が長くなる。また、pMOSFETを用いたソースフォロア回路に大信号が入力された場合の出力信号では、立ち下り時間に比べて立ち上り時間が長くなる。つまり、従来のソースフォロア回路では、大きな信号に対して応答する信号の、立ち上り、または立ち下りの一方が遅くなっている。
As the
As described above, in the output signal when a large signal pulse is input to the source follower circuit using nMOSFET, the fall time becomes longer than the rise time. In addition, in the output signal when a large signal is input to the source follower circuit using the pMOSFET, the rise time is longer than the fall time. That is, in the conventional source follower circuit, one of rising or falling of a signal responding to a large signal is delayed.
しかしながら、ソースフォロア回路では、出力されるパルス信号の立ち上り、あるいは立ち下りの時間が短いほど高速に動作することができる。このため、ソースフォロア回路には、出力信号の立ち上り、立ち下りの両方を、より高速化することが求められている。
出力信号の立ち上り、立ち下りの両方を早くするには、図10〜15に示した電流源1021を流れる電流IBPをより大きな電流にすることが考えられる。しかし、電流源に大電流を流すことは、ソースフォロア回路の消費電力を大きくすることになるため、望ましくない。
However, the source follower circuit can operate at higher speed as the rise time or fall time of the output pulse signal is shorter. For this reason, the source follower circuit is required to speed up both rising and falling of the output signal.
In order to speed up both rising and falling of the output signal, it can be considered that the current IBP flowing through the
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、電流源によって流れる電流量を増大させることなく、出力信号の立ち上り、立ち下りを高速化することができるダブルソースフォロア回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a double source follower circuit capable of speeding up the rise and fall of an output signal without increasing the amount of current flowing by a current source. With the goal.
本発明の一態様のダブルソースフォロア回路は、第1MOSトランジスタ(例えば図1に示したnMOSFET102)を含む第1ソースフォロア回路と、前記第1MOSトランジスタとは極性が異なる第2MOSトランジスタ(例えば図1に示したpMOSFET101)を含む第2ソースフォロア回路と、前記第1ソースフォロア回路、前記第2ソースフォロア回路に入力信号を入力する、前記第1ソースフォロア回路、前記第2ソースフォロア回路に共通の共通入力端子(例えば図1に示した入力端子111)と、前記第1ソースフォロア回路、前記第2ソースフォロア回路から出力信号を出力する、前記第1ソースフォロア回路、前記第2ソースフォロア回路に共通の共通出力端子(例えば図1に示した出力端子112)と、を含むことを特徴とする。
A double source follower circuit according to one embodiment of the present invention includes a first source follower circuit including a first MOS transistor (for example, the nMOSFET 102 illustrated in FIG. 1) and a second MOS transistor (for example, illustrated in FIG. 1) having a polarity different from that of the first MOS transistor. Common to the first source follower circuit and the second source follower circuit, which input an input signal to the second source follower circuit including the pMOSFET 101), the first source follower circuit, and the second source follower circuit. Common to the first source follower circuit and the second source follower circuit that output an output signal from an input terminal (for example, the
本発明の一態様のダブルソースフォロア回路は、前記共通入力端子が、前記第1ソースフォロア回路の入力端子に直接接続され、前記第2ソースフォロア回路の入力端子に容量素子(例えば図1に示した容量素子121)を介して接続されることが望ましい。
本発明の一態様のダブルソースフォロア回路は、前記第2ソースフォロア回路の入力端子(例えば図1に示したバイアス端子122)が、所望の電位にバイアスされることが望ましい。
In the double source follower circuit of one embodiment of the present invention, the common input terminal is directly connected to the input terminal of the first source follower circuit, and a capacitor (for example, shown in FIG. 1) is connected to the input terminal of the second source follower circuit. It is desirable to be connected through a capacitive element 121).
In the double source follower circuit of one embodiment of the present invention, it is preferable that an input terminal (for example, the
本発明の一態様のダブルソースフォロア回路は、前記共通出力端子が、前記第1ソースフォロア回路の出力端子または前記第2ソースフォロア回路の出力端子の一方に直接接続され、前記共通出力端子が直接接続されていない、他方の前記出力端子に容量素子(例えば図5に示した容量素子507、例えば図6に示した容量素子607)を介して接続されることが望ましい。
In the double source follower circuit of one embodiment of the present invention, the common output terminal is directly connected to one of the output terminal of the first source follower circuit or the output terminal of the second source follower circuit, and the common output terminal is directly It is desirable to connect to the other output terminal that is not connected via a capacitive element (for example, the
本発明の一態様のダブルソースフォロア回路は、前記共通出力端子が、前記第1ソースフォロア回路の出力端子(例えば図5に示したnMOSFET102のドレイン(端子))及び前記第2ソースフォロア回路の出力端子(例えば図5に示したpMOSFETのドレイン(端子))と、それぞれ容量素子(例えば図1に示した容量素子107、108)を介して接続されることが望ましい。
In the double source follower circuit of one embodiment of the present invention, the common output terminal includes an output terminal of the first source follower circuit (for example, a drain (terminal) of the nMOSFET 102 illustrated in FIG. 5) and an output of the second source follower circuit. It is desirable to be connected to a terminal (for example, the drain (terminal) of the pMOSFET shown in FIG. 5) via a capacitive element (for example, the
本発明の一態様のダブルソースフォロア回路は、前記第1ソースフォロア回路の出力端子(例えば図1に示したnMOSFET102のドレイン(端子))または前記第2ソースフォロア回路の出力端子(例えば図1に示したpMOSFET101のドレイン(端子))が、所望の電位にバイアスされている(例えば図1に示したバイアス端子113)ことが望ましい。
The double source follower circuit of one embodiment of the present invention includes an output terminal of the first source follower circuit (for example, the drain (terminal) of the nMOSFET 102 illustrated in FIG. 1) or an output terminal of the second source follower circuit (for example, FIG. 1). The drain (terminal) of the
本発明の一態様のダブルソースフォロア回路は、前記第1MOSトランジスタと同じ極性の第3MOSトランジスタ(例えば図4に示したnMOSFET102b)を含む第3ソースフォロア回路と、前記第2MOSトランジスタと同じ極性の第4MOSトランジスタ(例えば図4に示したpMOSFET101b)を含む第4ソースフォロア回路と、前記第3ソースフォロア回路、前記第4ソースフォロア回路に、前記入力信号と極性が逆の逆極性入力信号を入力する、前記第3ソースフォロア回路、前記第4ソースフォロア回路に共通の共通逆極性入力端子(例えば図4に示した入力端子111b)と、前記第3ソースフォロア回路、前記第4ソースフォロア回路から前記出力信号と逆の極性の逆極性信号を出力する、前記第3ソースフォロア回路、前記第4ソースフォロア回路に共通の共通逆極性出力端子(例えば図4に示した出力端子112b)と、をさらに含むことが望ましい。
The double source follower circuit according to one embodiment of the present invention includes a third source follower circuit including a third MOS transistor (for example, the nMOSFET 102b illustrated in FIG. 4) having the same polarity as the first MOS transistor, and a second source follower circuit having the same polarity as the second MOS transistor. A reverse polarity input signal having a polarity opposite to that of the input signal is input to a fourth source follower circuit including a 4MOS transistor (for example, the
本発明によれば、出力信号の立ち上り、立ち下りのいずれにあっても、第1MOSトランジスタ、第2MOSトランジスタの一方が立ち上り、立ち下りのための電流を補うことができる。このため、立ち上る瞬間、立ち下る瞬間のいずれの大信号パルスが入力された場合においても、出力信号が入力信号に遅れることなく高速に立ち上り、立ち下がるダブルソースフォロア回路を提供することができる。 According to the present invention, whether the output signal rises or falls, one of the first MOS transistor and the second MOS transistor rises and the current for falling can be compensated. For this reason, it is possible to provide a double source follower circuit in which the output signal rises and falls quickly without delaying the input signal, regardless of whether the large signal pulse is input at the moment of rising or falling.
以下、本発明の第1実施形態〜第7実施形態について説明する。なお、本発明のソースフォロア回路は、pMOSFETを含むソースフォロア回路とnMOSFETを含むソースフォロア回路とによって構成されている。このため、第1実施形態〜第7実施形態のソースフォロア回路を、本明細書では、ダブルソースフォロア回路と記す。 Hereinafter, first to seventh embodiments of the present invention will be described. The source follower circuit according to the present invention includes a source follower circuit including a pMOSFET and a source follower circuit including an nMOSFET. For this reason, the source follower circuits of the first to seventh embodiments are referred to as a double source follower circuit in this specification.
(第1実施形態)
・回路構成
図1は、本発明の第1実施形態のダブルソースフォロア回路を説明するための図である。第1実施形態のダブルソースフォロア回路は、pMOSFET101、nMOSFET102、抵抗素子105、110、DCカットの容量素子106、107、108、負荷容量素子である容量素子109、電流源103、104を含んでいる。
(First embodiment)
Circuit Configuration FIG. 1 is a diagram for explaining a double source follower circuit according to a first embodiment of the present invention. The double source follower circuit of the first embodiment includes a
図1に示したダブルソースフォロア回路は、pMOSFET101を含むソースフォロア回路と、nMOSFET102を含むソースフォロア回路の2つのソースフォロア回路を備えている。pMOSFET101、nMOSFET102のいずれにあっても、ゲート(ゲートに接続されるゲート端子)がソースフォロア回路の入力端子となっている。また、pMOSFET101を含むソースフォロア回路の出力端子をpMOSFET101のソース(ソースに接続されるソース端子)とし、nMOSFET102を含むソースフォロア回路の出力端子をnMOSFET102のドレイン(ドレインに接続されるドレイン端子)とする。
また、本明細書の第1実施形態、第3実施形態ないし第7実施形態では、pMOSFET101及び電流源103を1つのソースフォロア回路とし、nMOSFET102及び電流源104を1つのソースフォロア回路とする。それぞれMOSFETの入力端子、出力端子を対応するソースフォロア回路の入力端子、出力端子とする。
The double source follower circuit shown in FIG. 1 includes two source follower circuits including a source follower circuit including a
In the first embodiment, the third embodiment to the seventh embodiment of the present specification, the
pMOSFET101、nMOSFET102は、いずれもグランド端子VSS、電源端子VDDとの間に設けられている。pMOSFET101のソースと電源端子VDDとの間のノード117には、電流源103が設けられている。nMOSFET102のソースと電源端子VDDとの間のノード118には、電流源104が設けられている。pMOSFET101、nMOSFET102のドレインはグランド端子VSSに接地されていて、pMOSFET101、nMOSFET102はいずれもソースフォロア回路を構成する。電流源103を流れる電流をIBP、電流源104を流れる電流をIBNと記す。
The
pMOSFET101のゲート端子には抵抗素子105の一端が接続されている。抵抗素子105の他端はバイアス端子122に接続されている。nMOSFET102のゲート端子は入力端子111に接続されている。入力端子111には、入力電圧VINが入力されている。pMOSFET101のゲートとnMOSFET102のゲート端子とは、ノード121によって接続されている。ノード121には容量素子106が設けられている。入力端子111は、pMOSFET101、nMOSFET102に共通の入力端子である。
One end of a
ノード117にはノード119の一端が接続されていて、ノード119の他端は、pMOSFET101、nMOSFET102に共通の出力端子112に接続されている。出力端子112から出力される出力電圧の値を、VOUTと記す。
ノード118には、ノード120の一端が接続されていて、ノード120の他端はバイアス端子113に接続されている。出力端子112は、pMOSFET101、nMOSFET102に共通の出力端子である。
One end of a
One end of the
ノード119、120にはノード116が接続されていて、ノード119、120はノード116によって互いに接続されている。ノード119において、pMOSFET101のソースと、ノード116との接続点119aとの間に容量素子107が設けられている。容量素子107のキャパシタンスはC2である。また、ノード120においては、nMOSFET102のドレインとノード116との接続点120aとの間に容量素子108が設けられている。
A
さらに、ノード119においては、接続点119aと出力端子112との間にノード115が接続されていて、ノード115他の端部は接地されている。ノード115には容量素子109が設けられている。接続点120aとバイアス端子113との間のノード120には、抵抗素子110が設けられている。
このようなダブルソースフォロア回路では、nMOSFET102のゲートが入力端子111に直接接続され、pMOSFET101のゲート端子は、入力端子111に容量素子106を介して接続される。pMOSFET101のゲート端子のDCレベルは、抵抗素子105を介してバイアス端子122から供給される適切な電位によりバイアスされている。
Further, in the
In such a double source follower circuit, the gate of the
pMOSFET101を用いたソースフォロア回路と、nMOSFET102を用いたソースフォロア回路の各出力は、それぞれ容量素子107、108を介して結合し、ダブルソースフォロア回路の出力端子112に接続される。nMOSFET102の出力端子のDCレベルは、抵抗素子110を介してバイアス端子113から供給される適切な電位によってバイアスされている。
The outputs of the source follower circuit using the
・動作
次に、大信号パルスが入力されたときの、図1に示したダブルソースフォロア回路の挙動を説明する。
図2は、図1に示した回路に、大信号パルスを記入した図である。大信号パルスとは、比較的大きな値の電圧信号であり、かつ、パルス波形を有する信号である。図2に示した大信号パルスでは、いずれも横方向の長さが時間を示し、縦方向の長さが電圧の値を示している。このため、傾きが急峻な大信号パルスほど立ち上り、立ち下りの時間が短いことを示している。
Operation Next, the behavior of the double source follower circuit shown in FIG. 1 when a large signal pulse is input will be described.
FIG. 2 is a diagram in which large signal pulses are written in the circuit shown in FIG. The large signal pulse is a voltage signal having a relatively large value and a signal having a pulse waveform. In the large signal pulses shown in FIG. 2, the length in the horizontal direction indicates time, and the length in the vertical direction indicates the voltage value. For this reason, it is shown that the larger the signal pulse with a steep slope, the shorter the rise and fall times.
図2では、入力端子111に、図2(b)に示した立ち上る瞬間の大信号パルスが入力される。入力端子111に、図2(b)に示した大信号パルスが入力されると、nMOSFETのゲート、ソース間電圧が上昇する。このとき、nMOSFET102には、瞬間的に電流IMNが流れる。
大信号パルスの電圧値が比較的大きいため、nMOSFET102のゲート、ソース間電圧は大きく上昇し、nMOSFET102に流れる電流IMNは大電流となる。電流IMNと電流IBNとの差分電流によって容量素子108、容量素子109が充電される。
In FIG. 2, the large signal pulse at the moment of rising shown in FIG. When the large signal pulse shown in FIG. 2B is input to the
Since the voltage value of the large signal pulse is relatively large, the gate-source voltage of the
また、図2(b)に示した大信号パルスは、図2(a)に示すように、容量素子106を介してpMOSFET101のゲート端子に入力される。このとき、pMOSFET101のゲート、ソース間電圧は瞬間的に閾値以下になり、pMOSFET101がオフされる。このため、電流源103によって流れる電流IBPによって容量素子107に電荷が蓄積される。容量素子107に蓄積された電荷は、容量素子109を充電する。
Also, the large signal pulse shown in FIG. 2B is input to the gate terminal of the
以上の動作により、第1実施形態では、容量素子109をIMN−IBN+IBPの電流によって充電し、大信号パルスとして出力される出力電圧VOUTを上昇させることができる。大信号パルスは比較的大きい電圧信号であるから、容量素子109を充電する電流が大きく、図2(c)に示すように、出力電圧VOUT(大信号パルス)は、短時間のうちに立ち上るようになる。
With the above operation, in the first embodiment, the
図3は、図1に示した回路に、大信号パルスを記入した図である。図3では、入力端子111に、図3(e)に示した立ち下る瞬間の大信号パルスが入力される。図3(e)に示した大信号パルスが入力されると、nMOSFET102のゲート、ソース間電圧が瞬間的に閾値以下になり、nMOSFET102はオフされる。このため、電流IBNによって容量素子109に蓄積された電荷は、容量素子108を介して放電される。
FIG. 3 is a diagram in which large signal pulses are entered in the circuit shown in FIG. In FIG. 3, the large signal pulse at the falling instant shown in FIG. When the large signal pulse shown in FIG. 3E is input, the voltage between the gate and source of the
また、大信号パルスは、図3(d)に示すように、容量素子106を介してpMOSFET101のゲート端子に入力される。このとき、pMOSFET101のゲート、ソース間電圧が上昇し、pMOSFET101には電流IMPが瞬間的に流れる。大信号パルスの値が比較的大きいため、pMOSFET101のゲート、ソース間電圧の上昇も大きく、電流IMPは大電流になる。
Further, the large signal pulse is input to the gate terminal of the
電流IMPと電流源103のIBPとの差分の電流は、容量素子107を介して容量素子109を放電させる。以上の動作により、第1実施形態では、容量素子109から電流IMP−IBP+IBNが放電され、大信号パルスとして出力される出力電圧VOUTが下降する。電流IMP−IBP+IBNの値が大きいため、図3(f)に示すように、出力電圧VOUT(大信号パルス)は、短時間のうちに立ち下がるようになる。
The difference current between the current IMP and the current source IBP discharges the
以上、説明したように、第1実施形態によれば、容量素子109の充電時にはpMOSFET101が充電の電流を補って出力信号VOUTを、入力信号VINの立ち上りに遅れることなく立ち上るようにすることができる。また、容量素子109の放電時にはnMOSFET102が放電の電流を補って出力信号VOUTを、入力信号VINの立ち下りに遅れることなく立ち下るようにすることができる。このため、第1実施形態は、立ち上る瞬間、立ち下る瞬間のいずれの大信号パルスが入力された場合においても、出力信号VOUTが高速に立ち上り、立ち下がるソースフォロア回路を提供することができる。
また、第1実施形態は、以上説明した構成に限定されるものではなく、例えば、電流源103、104に代えて、電流が一定になるように動作する抵抗素子を設けるようにしてもよい。
As described above, according to the first embodiment, when the
The first embodiment is not limited to the configuration described above. For example, instead of the
(第2実施形態)
・回路構成
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態のダブルソースフォロア回路は、第1実施形態で説明したダブルソースフォロア回路を差動回路として構成したものである。
図4は、本発明の第2実施形態のダブルソースフォロア回路を説明するための図である。なお、本明細書の以下に記す第2実施形態ないし第7実施形態では、図1に示した構成と同様の機能を有する構成には図1に示した符号と同様の符号を付し、その説明の一部を略す。
第2実施形態のダブルソースフォロア回路は、pMOSFET101a、101b、nMOSFET102a、102b、抵抗素子105a、105b、110a、110b、DCカットの容量素子106a、106b、107a、107b、108a、108b、負荷容量素子である容量素子109a、109b、電流源103a、103b、104a、104bを含んでいる。実施形態2では、pMOSFET101及び電流源103aを1つのソースフォロア回路とし、pMOSFET101b及び電流源103bを1つのソースフォロア回路とし、nMOSFET102a及び電流源104aを1つのソースフォロア回路とし、nMOSFET102b及び電流源104bを1つのソースフォロア回路とする。
(Second Embodiment)
Circuit Configuration Next, a second embodiment of the present invention will be described. The double source follower circuit of the second embodiment is configured by configuring the double source follower circuit described in the first embodiment as a differential circuit.
FIG. 4 is a diagram for explaining a double source follower circuit according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment to the seventh embodiment described below in this specification, components having the same functions as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference symbols as those shown in FIG. A part of the explanation is omitted.
The double source follower circuit of the second embodiment includes
また、図4に示した第2実施形態では、以上述べた構成のうち、符号に「a」が付く構成は、入力端子111aに入力信号VINNが入力されたときに動作する。符号に「b」が付く構成は、入力端子111bに入力信号VINPが入力されたときに動作する。符号に「a」が付く構成の動作によって出力端子112aから出力信号VONが出力され、符号に「b」が付く構成の動作によって出力端子112bから出力信号VOPが出力される。
Further, in the second embodiment shown in FIG. 4, among the configurations described above, the configuration with “a” attached to the reference operates when the input signal VINN is input to the
入力端子111aは、nMOSFET102aのゲート端子に接続され、pMOSFET101aのゲート端子に容量素子106aを介して接続されている。pMOSFET101aのゲート端子のDCレベルは、バイアス端子122から抵抗素子105aを介して供給される適切な電圧によってバイアスされている。
入力端子111bは、nMOSFET102bのゲート端子に接続され、また、pMOSFET101bのゲート端子に容量素子106bを介して接続されている。pMOSFET101bのゲート端子のDCレベルは、バイアス端子122から抵抗素子105bを介して供給される適切な電位によってバイアスされている。
The
The
nMOSFET102aのソース端子と、pMOSFET101aのソース端子とは、容量素子107a、108aを介して結合されている。容量素子107a、108aは、出力端子112aに接続されている。出力端子112aのDCレベルは、抵抗素子110aを介してバイアス端子113から供給される適切な電位によってバイアスされている。
nMOSFET102bのドレイン端子と、pMOSFET101bのソース端子は、容量素子107b、108bを介して結合し、出力端子112bに接続されている。出力端子112bのDCレベルは、バイアス端子から抵抗素子110bを介して供給される適切な電位によってバイアスされている。
The source terminal of the
The drain terminal of the
・動作
以上説明した第2実施形態のダブルソースフォロア回路には、極性が反転した差動信号が入力される。図中に「a」を付した構成と、「b」を付した構成とは、それぞれが対応する信号によって第1実施形態と同様に動作する。この結果、出力端子112aから出力信号VONが、出力端子112bから出力信号VOPが出力される。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態を説明する。
図5は、第3実施形態のダブルソースフォロア回路を説明するための図である。図5に示した第3実施形態のダブルソースフォロア回路は、図1に示した容量素子107、108に代えて、DCカットの容量素子507を備える点で第1実施形態と相違する。また、第3実施形態では、nMOSFET102のドレインに接続されるノード510が容量素子507を介して出力端子112に接続されている。
Operation The differential signal with the polarity reversed is input to the double source follower circuit of the second embodiment described above. The configuration with “a” and the configuration with “b” in the figure operate in the same manner as in the first embodiment by corresponding signals. As a result, the output signal VON is output from the
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram for explaining the double source follower circuit according to the third embodiment. The double source follower circuit of the third embodiment shown in FIG. 5 is different from that of the first embodiment in that a DC-
このような第3実施形態によれば、出力端子112のDCレベルがpMOSFET101を用いたソースフォロア回路の出力で決定する。このため、第3実施形態のダブルソースフォロア回路では、図1に示したバイアス端子113が必要なくなる。さらに、第3実施形態では、図1に示した容量素子107、108に代えて容量素子507を設けている。さらに、図1に示した抵抗素子110も不要になることから、素子の部品点数を低減し、回路の小型化にも寄与することができる。
According to the third embodiment, the DC level of the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態を説明する。
図6は、本発明の第4実施形態のダブルソースフォロア回路を説明するための図である。第4実施形態では、図5に示した第3実施形態のnMOSFET102の出力端子をダブルソースフォロア回路の出力端子112とする。そして、pMOSFET101の出力端子に接続されるノード616は、DCカットの容量素子607を介して出力端子112に接続するものとした。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a diagram for explaining a double source follower circuit according to a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the output terminal of the
このような第4実施形態によれば、出力端子112のDCレベルがnMOSFET102を用いたソースフォロア回路の出力で決定する。このため、第4実施形態のダブルソースフォロア回路では、図1に示したバイアス端子113が必要なくなる。さらに、第4実施形態では、図1に示した容量素子107、108に代えて容量素子607を設けている。さらに、図1に示した抵抗素子110も不要になることから、素子の部品点数を低減し、回路の小型化にも寄与することができる。
According to such a fourth embodiment, the DC level of the
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態を説明する。
図7は、本発明の第5実施形態のダブルソースフォロア回路を説明するための図である。第5実施形態では、pMOSFET101の入力端子がダブルソースフォロア回路の入力端子111に接続される点で図1に示した構成と相違する。第5実施形態では、nMOSFET102の入力端子が、容量素子106を介して入力端子111に接続されている。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining a double source follower circuit according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is different from the configuration shown in FIG. 1 in that the input terminal of the
(第6実施形態)
次に、本発明の第6実施形態を説明する。
図8は、本発明の第6実施形態のダブルソースフォロア回路を説明するための図である。第6実施形態では、pMOSFET101の入力端子がダブルソースフォロア回路の入力端子111に直接接続される点で図5に示した構成と相違する。第6実施形態では、nMOSFET102の入力端子が、容量素子106を介して入力端子111に接続されている。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a diagram for explaining a double source follower circuit according to a sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment differs from the configuration shown in FIG. 5 in that the input terminal of the
(第7実施形態)
次に、本発明の第7実施形態を説明する。
図9は、本発明の第7実施形態のダブルソースフォロア回路を説明するための図である。第7実施形態は、pMOSFET102の出力端子が、ダブルソースフォロア回路の出力端子112に直接接続される点で図6に示した構成と相違する。第7実施形態では、pMOSFET101の出力端子が、容量素子607を介して出力端子112に接続されている。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a diagram for explaining a double source follower circuit according to a seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment is different from the configuration shown in FIG. 6 in that the output terminal of the
以上説明した本発明の実施形態1ないし7によれば、そのピーク値が比較的大きいパルス電圧が入力された場合、パルスの立ち上り、立ち下りのいずれにおいても出力電圧が高速に立ち上るソースフォロア回路を提供することができる。このため、実施形態1ないし7によれば、高速に動作するソースフォロア回路を提供することができる。
また、本発明は、このような構成を、ソースフォロア回路を2つ備えるダブルソースフォロアによって実現することができる。このため、ソースフォロア回路のMOSトランジスタに大電流を供給する必要がなく、電力消費量を抑えることができる。
According to the first to seventh embodiments of the present invention described above, when a pulse voltage having a relatively large peak value is input, the source follower circuit in which the output voltage rises at high speed at both the rising and falling edges of the pulse. Can be provided. Therefore, according to
Further, according to the present invention, such a configuration can be realized by a double source follower including two source follower circuits. For this reason, it is not necessary to supply a large current to the MOS transistor of the source follower circuit, and the power consumption can be suppressed.
なお、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項1により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
It should be noted that the scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, but includes all embodiments that provide the same effects as those intended by the present invention. Further, the scope of the present invention is not limited to the combination of features of the invention defined by
本発明のダブルソースフォロア回路は、高い周波数で動作することが可能であるから、高周波で使用される無線機等に好適である。 Since the double source follower circuit of the present invention can operate at a high frequency, it is suitable for a radio device or the like used at a high frequency.
106〜108 容量素子
103,104,103a,104a 電流源
105,110,105a,105b,110a,110b 抵抗素子
106,107,108,109,106a,106b,107a,107b108a,108b,507,607 容量素子
111,111a,111b 入力端子
112,112a,112b 出力端子
113,122 バイアス端子
116,117,118,119,120,121,510,616 ノード
119a,120a 接続点
106-108
Claims (7)
前記第1MOSトランジスタとは極性が異なる第2MOSトランジスタを含む第2ソースフォロア回路と、
前記第1ソースフォロア回路、前記第2ソースフォロア回路に入力信号を入力する、前記第1ソースフォロア回路、前記第2ソースフォロア回路に共通の共通入力端子と、
前記第1ソースフォロア回路、前記第2ソースフォロア回路から出力信号を出力する、前記第1ソースフォロア回路、前記第2ソースフォロア回路に共通の共通出力端子と、
を含むことを特徴とするダブルソースフォロア回路。 A first source follower circuit including a first MOS transistor;
A second source follower circuit including a second MOS transistor having a polarity different from that of the first MOS transistor;
A common input terminal common to the first source follower circuit and the second source follower circuit for inputting an input signal to the first source follower circuit and the second source follower circuit;
A common output terminal common to the first source follower circuit and the second source follower circuit, which outputs an output signal from the first source follower circuit and the second source follower circuit;
A double source follower circuit comprising:
前記第2MOSトランジスタと同じ極性の第4MOSトランジスタを含む第4ソースフォロア回路と、
前記第3ソースフォロア回路、前記第4ソースフォロア回路に、前記入力信号と極性が逆の逆極性入力信号を入力する、前記第3ソースフォロア回路、前記第4ソースフォロア回路に共通の共通逆極性入力端子と、
前記第3ソースフォロア回路、前記第4ソースフォロア回路から前記出力信号と逆の極性の逆極性信号を出力する、前記第3ソースフォロア回路、前記第4ソースフォロア回路に共通の共通逆極性出力端子と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のダブルソースフォロア回路。 A third source follower circuit including a third MOS transistor having the same polarity as the first MOS transistor;
A fourth source follower circuit including a fourth MOS transistor having the same polarity as the second MOS transistor;
A common reverse polarity common to the third source follower circuit and the fourth source follower circuit, wherein a reverse polarity input signal having a polarity opposite to that of the input signal is input to the third source follower circuit and the fourth source follower circuit. An input terminal;
A common reverse polarity output terminal common to the third source follower circuit and the fourth source follower circuit that outputs a reverse polarity signal having a reverse polarity to the output signal from the third source follower circuit and the fourth source follower circuit. When,
The double source follower circuit according to claim 1, further comprising:
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