JP2016208298A - Differential amplifier - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the CMRR and/or expand the common mode input range.SOLUTION: A differential input stage 110 differentially amplifies a differential input signal. An input differential pair 112 receives a differential input signal. A current mirror circuit 114 is formed of bipolar transistors and is provided as a load to the input differential pair 112. A first current source CS1 supplies a tail current Ito the input differential pair 112. An amplification stage 120 amplifies the output signal of the differential input stage 110. The base of a fifth transistor Q5 is connected to the output of the differential input stage 110. A second current source CS2 supplies a bias current Ito the fifth transistor Q5. A balance circuit 122 is inserted between the fifth transistor Q5 and the second current source CS2 and changes the potential Vat the connection point with the second current source CS2 according to the differential input signal.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、差動増幅器に関する。   The present invention relates to a differential amplifier.

2つの入力電圧の差を増幅するために、差動増幅器が利用される。差動増幅器の性能を表す指標のひとつとして、同相信号除去比(CMRR:Common-Mode Rejection Ration)がある。   A differential amplifier is used to amplify the difference between the two input voltages. One of the indexes representing the performance of the differential amplifier is a common-mode rejection ratio (CMRR).

従来では、高いCMRRを得るために、差動増幅器を構成するトランジスタや抵抗の素子バラツキを低減する配慮を施した上で、トリミングなどの手法により抵抗値や電流値を細かく調整するなどの手法が採られていた。   Conventionally, in order to obtain a high CMRR, after giving consideration to reducing element variations of transistors and resistors constituting a differential amplifier, a technique such as finely adjusting a resistance value or a current value by a technique such as trimming has been used. It was taken.

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、CMRRが改善され、および/または同相入力範囲の広い差動増幅器の提供にある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and one of exemplary purposes thereof is to provide a differential amplifier with improved CMRR and / or a wide common-mode input range.

本発明のある態様は、差動増幅器に関する。差動増幅器は、差動入力信号を差動増幅する差動入力段と、差動入力段の出力信号を増幅する増幅段と、を備える。差動入力段は、差動入力信号を受ける入力差動対と、バイポーラトランジスタで構成され、入力差動対に対して負荷として設けられたカレントミラー回路と、入力差動対にテイル電流を供給する第1電流源と、を含む。増幅段は、そのベースが差動入力段の出力と接続されるバイポーラトランジスタである増幅トランジスタと、増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第2電流源と、増幅トランジスタと第2電流源の間に挿入され、差動入力信号に応じて、第2電流源との接続点の電位を変化させる。   One embodiment of the present invention relates to a differential amplifier. The differential amplifier includes a differential input stage that differentially amplifies a differential input signal, and an amplification stage that amplifies the output signal of the differential input stage. The differential input stage is composed of an input differential pair that receives a differential input signal, a bipolar transistor, a current mirror circuit provided as a load for the input differential pair, and a tail current supplied to the input differential pair A first current source. The amplifying stage is inserted between the amplifying transistor and the second current source, an amplifying transistor whose base is connected to the output of the differential input stage, a second current source for supplying a bias current to the amplifying transistor, and the amplifying transistor. In response to the differential input signal, the potential at the connection point with the second current source is changed.

同相入力電圧が変化すると、第1電流源が生成するテイル電流が変化する。バランス回路を設けたことにより、第2電流源が生成するバイアス電流も、同相入力電圧に追従して変化するようになる。これにより増幅トランジスタのベース電流の入力電圧特性を、カレントミラー回路のベース電流の合計の入力電圧特性に近づけることができる。その結果、差動入力段の電流バランスを改善することができ、同相信号除去比を改善し、あるいは、同相入力範囲を広げることができる。   When the common-mode input voltage changes, the tail current generated by the first current source changes. By providing the balance circuit, the bias current generated by the second current source also changes following the common-mode input voltage. As a result, the input voltage characteristic of the base current of the amplifying transistor can be brought close to the total input voltage characteristic of the base current of the current mirror circuit. As a result, the current balance of the differential input stage can be improved, the common-mode signal rejection ratio can be improved, or the common-mode input range can be expanded.

バランス回路は、差動入力信号に応じて、第2電流源との接続点の電位を、第1電流源と入力差動対の接続点の電位に近づけてもよい。
これにより、第2電流源の両端間の電圧が第1電流源の両端間の電圧に近づくこととなり、同相信号除去比の改善の効果を高め、あるいは、同相入力範囲をより広げることができる。
The balance circuit may bring the potential at the connection point between the second current source and the potential at the connection point between the first current source and the input differential pair in accordance with the differential input signal.
As a result, the voltage between both ends of the second current source approaches the voltage between both ends of the first current source, and the effect of improving the common-mode signal rejection ratio can be enhanced, or the common-mode input range can be further expanded. .

バランス回路は、入力差動対と同型・同極性であるトランジスタのペアを含み、トランジスタのペアのエミッタ/ソース同士が共通に接続され、トランジスタのペアのコレクタ/ドレイン同士が共通に接続され、トランジスタのペアそれぞれのベース/ゲートには、差動入力信号に応じた信号が入力されてもよい。
この構成により、第1電流源の両端間電圧と、第2電流源の両端間電圧を、差動入力信号の同相入力電圧レベルに依存せずに、精度よく均一化することができる。
The balance circuit includes a pair of transistors having the same type and polarity as the input differential pair, and the emitter / source of the transistor pair is connected in common, and the collector / drain of the transistor pair is connected in common. A signal corresponding to the differential input signal may be input to the base / gate of each pair.
With this configuration, it is possible to equalize the voltage across the first current source and the voltage across the second current source with high accuracy without depending on the common-mode input voltage level of the differential input signal.

第1電流源と第2電流源は同一の構造を有してもよい。第1電流源と第2電流源はそれぞれ、同型・同極性であり、共通の信号によりバイアスされたトランジスタを含んでもよい。   The first current source and the second current source may have the same structure. Each of the first current source and the second current source may include transistors having the same type and the same polarity and biased by a common signal.

入力差動対はPNP型バイポーラトランジスタで構成され、カレントミラー回路は、NPN型バイポーラトランジスタで構成され、増幅トランジスタはNPN型バイポーラトランジスタで構成され、バランス回路を構成するトランジスタのペアはPNP型バイポーラトランジスタで構成されてもよい。   The input differential pair is composed of a PNP type bipolar transistor, the current mirror circuit is composed of an NPN type bipolar transistor, the amplification transistor is composed of an NPN type bipolar transistor, and the pair of transistors constituting the balance circuit is a PNP type bipolar transistor. It may be constituted by.

入力差動対はNPN型バイポーラトランジスタで構成され、カレントミラー回路は、PNP型バイポーラトランジスタで構成され、増幅トランジスタはPNP型バイポーラトランジスタで構成され、バランス回路を構成するトランジスタのペアはNPN型バイポーラトランジスタで構成されてもよい。   The input differential pair is composed of an NPN type bipolar transistor, the current mirror circuit is composed of a PNP type bipolar transistor, the amplification transistor is composed of a PNP type bipolar transistor, and the pair of transistors constituting the balance circuit is an NPN type bipolar transistor. It may be constituted by.

本発明の別の態様もまた、差動増幅器である。この差動増幅器は、NPN型バイポーラトランジスタまたはNMOSトランジスタであり、そのベース/ゲートに差動入力信号の一方が入力される第1トランジスタと、NPN型バイポーラトランジスタまたはNMOSトランジスタであり、そのベース/ゲートに差動入力信号の他方が入力され、そのエミッタ/ソースが第1トランジスタのエミッタ/ソースと接続される第2トランジスタと、PNP型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタが第1トランジスタのコレクタ/ドレインと接続され、そのベースコレクタ間が接続され、そのエミッタが電源ラインと接続される第3トランジスタと、PNP型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタが第2トランジスタのコレクタ/ドレインと接続されており、そのベースが第3トランジスタのベースと接続され、そのエミッタが電源ラインと接続される第4トランジスタと、第1トランジスタおよび第2トランジスタのエミッタ/ソースと接続される第1電流源と、NPN型バイポーラトランジスタであり、そのベースが第4トランジスタのコレクタと接続され、そのエミッタが電源ラインと接続される第5トランジスタと、第1トランジスタと同型・同極性であり、そのベース/ゲートに第1トランジスタのベース/ゲートと同電位の信号が入力され、そのコレクタ/ドレインが第5トランジスタのコレクタと接続される第6トランジスタと、第2トランジスタと同型・同極性であり、そのベース/ゲートに第2トランジスタのベース/ゲートと同電位の信号が入力され、そのコレクタ/ドレインが第5トランジスタのコレクタと接続される第7トランジスタと、第6トランジスタのエミッタ/ソースおよび第7トランジスタのエミッタ/ソースと接続され、バイアス電流を供給する第2電流源と、を備える。   Another aspect of the present invention is also a differential amplifier. This differential amplifier is an NPN-type bipolar transistor or NMOS transistor, and is a first transistor in which one of differential input signals is input to its base / gate, and an NPN-type bipolar transistor or NMOS transistor, and its base / gate. The other of the differential input signals is input to the second transistor, the emitter / source of which is connected to the emitter / source of the first transistor, and the PNP bipolar transistor, the collector of which is the collector / drain of the first transistor. A third transistor whose emitter is connected to the power supply line, and a PNP bipolar transistor, whose collector is connected to the collector / drain of the second transistor, and whose base is connected. Is the third A fourth transistor whose emitter is connected to the power supply line, a first current source connected to the emitter / source of the first transistor and the second transistor, and an NPN bipolar transistor, The fifth transistor, whose base is connected to the collector of the fourth transistor and whose emitter is connected to the power supply line, has the same type and polarity as the first transistor, and has the same base / gate as the base / gate of the first transistor. A potential signal is input, a sixth transistor having a collector / drain connected to the collector of the fifth transistor, the same type and the same polarity as the second transistor, and the base / gate of the second transistor The same potential signal is input, and the collector / drain is the fifth transistor. Comprising a seventh transistor connected to the collector, it is connected to the emitter / source of the emitter / source and the seventh transistor of the sixth transistor, a second current source for supplying a bias current, a.

本発明のさらに別の態様もまた、差動増幅器である。この差動増幅器は、PNP型バイポーラトランジスタまたはPMOSトランジスタであり、そのベース/ゲートに差動入力信号の一方が入力される第1トランジスタと、PNP型バイポーラトランジスタまたはPMOSトランジスタであり、そのベース/ゲートに差動入力信号の他方が入力され、そのエミッタ/ソースが第1トランジスタのエミッタ/ソースと接続される第2トランジスタと、NPN型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタが第1トランジスタのコレクタ/ドレインと接続され、そのベースコレクタ間が接続され、そのエミッタが接地ラインと接続される第3トランジスタと、NPN型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタが第2トランジスタのコレクタ/ドレインと接続されており、そのベースが第3トランジスタのベースと接続され、そのエミッタが接地ラインと接続される第4トランジスタと、第1トランジスタおよび第2トランジスタのエミッタ/ソースと接続される第1電流源と、PNP型バイポーラトランジスタであり、そのベースが第4トランジスタのコレクタと接続され、そのエミッタが接地ラインと接続される第5トランジスタと、第1トランジスタと同型・同極性であり、そのベース/ゲートに第1トランジスタのベース/ゲートと同電位の信号が入力され、そのコレクタ/ドレインが第5トランジスタのコレクタと接続される第6トランジスタと、第2トランジスタと同型・同極性であり、そのベース/ゲートに第2トランジスタのベース/ゲートと同電位の信号が入力され、そのコレクタ/ドレインが第5トランジスタのコレクタと接続される第7トランジスタと、第6トランジスタのエミッタ/ソースおよび第7トランジスタのエミッタ/ソースと接続され、バイアス電流を供給する第2電流源と、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is also a differential amplifier. This differential amplifier is a PNP type bipolar transistor or PMOS transistor, and is a first transistor in which one of the differential input signals is input to its base / gate, and a PNP type bipolar transistor or PMOS transistor, and its base / gate. The other of the differential input signals is input to the second transistor, the emitter / source of which is connected to the emitter / source of the first transistor, and the NPN bipolar transistor, the collector of which is the collector / drain of the first transistor. A third transistor having an emitter connected to the ground line, an NPN bipolar transistor, and a collector connected to the collector / drain of the second transistor, Is the third A fourth transistor whose emitter is connected to the ground line, a first current source connected to the emitter / source of the first transistor and the second transistor, and a PNP-type bipolar transistor, The fifth transistor, whose base is connected to the collector of the fourth transistor and whose emitter is connected to the ground line, has the same type and polarity as the first transistor, and has the same base / gate as the base / gate of the first transistor. A potential signal is input, a sixth transistor having a collector / drain connected to the collector of the fifth transistor, the same type and the same polarity as the second transistor, and the base / gate of the second transistor The same potential signal is input, and the collector / drain is the fifth transistor. Comprising a seventh transistor connected to the collector, it is connected to the emitter / source of the emitter / source and the seventh transistor of the sixth transistor, a second current source for supplying a bias current, a.

同相入力電圧が変化すると、第1電流源が生成するテイル電流が変化する。バランス回路を設けたことにより、第2電流源が生成するバイアス電流は、テイル電流に追従して変化する。これにより第3トランジスタおよび第4トランジスタのベース電流の合計と、第5トランジスタのベース電流の入力電圧特性を揃えることができ、同相信号除去比を改善し、あるいは、同相入力範囲を広げることができる。   When the common-mode input voltage changes, the tail current generated by the first current source changes. By providing the balance circuit, the bias current generated by the second current source changes following the tail current. As a result, the total base current of the third transistor and the fourth transistor and the input voltage characteristics of the base current of the fifth transistor can be made uniform, the common-mode signal rejection ratio can be improved, or the common-mode input range can be expanded. it can.

差動増幅器は、ひとつの半導体基板に一体集積化されてもよい。
「一体集積化」とは、回路の構成要素のすべてが半導体基板上に形成される場合や、回路の主要構成要素が一体集積化される場合が含まれ、回路定数の調節用に一部の抵抗やキャパシタなどが半導体基板の外部に設けられていてもよい。
The differential amplifier may be integrated on a single semiconductor substrate.
“Integrated integration” includes the case where all of the circuit components are formed on a semiconductor substrate and the case where the main components of the circuit are integrated. A resistor, a capacitor, or the like may be provided outside the semiconductor substrate.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。   Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, and the like are also effective as an aspect of the present invention.

本発明のある態様によれば、差動増幅器のCMRRを改善し、および/または同相入力範囲を広げることができる。   According to an aspect of the present invention, the CMRR of the differential amplifier can be improved and / or the common mode input range can be increased.

実施の形態に係る差動増幅器の回路図である。1 is a circuit diagram of a differential amplifier according to an embodiment. FIG. 差動増幅器の具体的な構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the specific structural example of a differential amplifier. 第1電流源および第2電流源の回路図である。It is a circuit diagram of the 1st current source and the 2nd current source. 比較技術に係る差動増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the differential amplifier which concerns on a comparison technique. 図5(a)〜(c)は、図4の差動増幅器のシミュレーション結果を示す図である。5A to 5C are diagrams showing simulation results of the differential amplifier of FIG. 図6(a)、(b)は、図2、図3の差動増幅器のシミュレーション結果を示す図である。6A and 6B are diagrams showing simulation results of the differential amplifiers of FIGS. 第1変形例に係る差動増幅器の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a differential amplifier according to a first modification. 第4変形例に係る差動増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the differential amplifier which concerns on a 4th modification.

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings. The same or equivalent components, members, and processes shown in the drawings are denoted by the same reference numerals, and repeated descriptions are omitted as appropriate. The embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

本明細書において、「部材Aが、部材Bと接続された状態」とは、部材Aと部材Bが物理的に直接的に接続される場合や、部材Aと部材Bが、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
同様に、「部材Cが、部材Aと部材Bの間に設けられた状態」とは、部材Aと部材C、あるいは部材Bと部材Cが直接的に接続される場合のほか、電気的な接続状態に影響を及ぼさない他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。
In this specification, “the state in which the member A is connected to the member B” means that the member A and the member B are physically directly connected, or the member A and the member B are electrically connected. The case where it is indirectly connected through another member that does not affect the state is also included.
Similarly, “the state in which the member C is provided between the member A and the member B” refers to the case where the member A and the member C or the member B and the member C are directly connected, as well as an electrical condition. It includes the case of being indirectly connected through another member that does not affect the connection state.

図1は、実施の形態に係る差動増幅器100の回路図である。差動増幅器100は差動入力端子INP,INNに差動入力信号Vp,Vnを受け、差動増幅して出力端子OUTから出力する。差動増幅器100の電源ライン102には電源電圧VCCが供給され、接地ライン104には接地電位VGNDが供給される。 FIG. 1 is a circuit diagram of a differential amplifier 100 according to an embodiment. The differential amplifier 100 receives differential input signals Vp and Vn at differential input terminals INP and INN, differentially amplifies them, and outputs them from an output terminal OUT. A power supply voltage VCC is supplied to the power supply line 102 of the differential amplifier 100, and a ground potential V GND is supplied to the ground line 104.

差動増幅器100は、差動入力段110、増幅段120、出力段130を備える。差動入力段110は、差動入力信号Vp,Vnを差動増幅する。増幅段120は、差動入力段110の出力信号Vsを増幅する。出力段130は、増幅段120の後段に設けられ、出力信号Vsに応じた出力信号VOUTを生成する。出力段130は省略されてもよい。 The differential amplifier 100 includes a differential input stage 110, an amplification stage 120, and an output stage 130. The differential input stage 110 differentially amplifies the differential input signals Vp and Vn. The amplification stage 120 amplifies the output signal Vs of the differential input stage 110. The output stage 130 is provided after the amplification stage 120, and generates an output signal VOUT corresponding to the output signal Vs. The output stage 130 may be omitted.

差動入力段110は、入力差動対112、カレントミラー回路114、第1電流源CS1を備える。入力差動対112は、差動入力信号Vp,Vnを受ける。   The differential input stage 110 includes an input differential pair 112, a current mirror circuit 114, and a first current source CS1. The input differential pair 112 receives differential input signals Vp and Vn.

カレントミラー回路114は、バイポーラトランジスタで構成され、入力差動対112に対して負荷として設けられる。カレントミラー回路114は、カレントミラー負荷とも称される。第1電流源CS1は、入力差動対112にテイル電流Iを供給する。入力差動対112は、第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2を含む。第1トランジスタQ1、第2トランジスタQ2はPNP型バイポーラトランジスタであり、それらのエミッタは共通に接続される。第1トランジスタQ1のベースには、第8トランジスタQ8を介して差動入力信号の一方Vpが入力され、第2トランジスタQ2のベースには、第9トランジスタQ9を介して差動入力信号の他方Vnが入力される。第8トランジスタQ8、第9トランジスタQ9は、第3電流源CS3、第4電流源CS4によってバイアスされている。 The current mirror circuit 114 is composed of a bipolar transistor, and is provided as a load for the input differential pair 112. The current mirror circuit 114 is also referred to as a current mirror load. The first current source CS1 supplies the tail current I 1 to the input differential pair 112. The input differential pair 112 includes a first transistor Q1 and a second transistor Q2. The first transistor Q1 and the second transistor Q2 are PNP-type bipolar transistors, and their emitters are connected in common. One Vp of the differential input signal is input to the base of the first transistor Q1 via the eighth transistor Q8, and the other Vn of the differential input signal is input to the base of the second transistor Q2 via the ninth transistor Q9. Is entered. The eighth transistor Q8 and the ninth transistor Q9 are biased by the third current source CS3 and the fourth current source CS4.

カレントミラー回路114は、NPN型バイポーラトランジスタである第3トランジスタQ3、第4トランジスタQ4を含む。第3トランジスタQ3のコレクタは、第1トランジスタQ1のコレクタと接続され、第4トランジスタQ4のコレクタは、第2トランジスタQ2のコレクタと接続される。第3トランジスタQ3、第4トランジスタQ4のエミッタは接地ラインと接続される。第1電流源CS1は、第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2の共通のエミッタと接続され、入力差動対112にテイル電流Iを供給する。 The current mirror circuit 114 includes a third transistor Q3 and a fourth transistor Q4 which are NPN type bipolar transistors. The collector of the third transistor Q3 is connected to the collector of the first transistor Q1, and the collector of the fourth transistor Q4 is connected to the collector of the second transistor Q2. The emitters of the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 are connected to the ground line. The first current source CS1 is connected to the common emitter of the first transistor Q1 and the second transistor Q2, to supply a tail current I 1 to the input differential pair 112.

増幅段120は、増幅トランジスタ(以下、第5トランジスタとも称する)Q5、第2電流源CS2、バランス回路122を含む。第5トランジスタQ5のベースは差動入力段110の出力116と接続される。第5トランジスタQ5は、第3トランジスタQ3および第4トランジスタQ4と同型かつ同極性(つまりNPN型バイポーラトランジスタ)であり、そのベースが第4トランジスタQ4のコレクタと接続され、そのエミッタは接地ライン104と接続される。第2電流源CS2は、第5トランジスタQ5にバイアス電流Iを供給する。 The amplification stage 120 includes an amplification transistor (hereinafter also referred to as a fifth transistor) Q5, a second current source CS2, and a balance circuit 122. The base of the fifth transistor Q5 is connected to the output 116 of the differential input stage 110. The fifth transistor Q5 has the same type and polarity as the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 (that is, an NPN type bipolar transistor), its base is connected to the collector of the fourth transistor Q4, and its emitter is connected to the ground line 104. Connected. The second current source CS2 supplies a bias current I 2 to the fifth transistor Q5.

バランス回路122は、第5トランジスタQ5と第2電流源CS2の間に挿入される。バランス回路122は、差動入力信号Vp,Vnに応じて、第2電流源CS2との接続点の電位Vを変化させる。 The balance circuit 122 is inserted between the fifth transistor Q5 and the second current source CS2. Balance circuit 122, the differential input signal Vp, depending on Vn, changing the potential V 2 at the connection point between the second current source CS2.

より好ましくは、バランス回路122は、差動入力信号Vp,Vnに応じて、第2電流源CS2との接続点の電位Vを、第1電流源CS1と入力差動対112の接続点の電位Vに近づける。言い換えれば第2電流源CS2の両端間の電圧VCE2を第1電流源CS1の両端間の電圧VCE1に近づける。 More preferably, the balance circuit 122, the differential input signal Vp, depending on Vn, the potential V 2 at the connection point between the second current source CS2, the connection point of the first current source CS1 and the input differential pair 112 close to the potential V 1. In other words, the voltage V CE2 across the second current source CS2 is brought close to the voltage V CE1 across the first current source CS1.

出力段130は、バイアス電流Iと第5トランジスタQ5のコレクタ電流IC5の差分電流(I−IC5)を増幅し、もしくは第5トランジスタQ5のコレクタ電圧VC5を増幅する。 The output stage 130 amplifies the differential current (I 2 -I C5 ) between the bias current I 2 and the collector current I C5 of the fifth transistor Q5, or amplifies the collector voltage V C5 of the fifth transistor Q5.

以上が差動増幅器100の全体構成である。本発明は、図1の回路図あるいは上記説明から把握されるさまざまな具体的な構成を包含する。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や回路動作の理解を容易、明確化するために、より具体的な回路構成を説明する。   The above is the overall configuration of the differential amplifier 100. The present invention includes various specific configurations grasped from the circuit diagram of FIG. 1 or the above description. Hereinafter, more specific circuit configurations will be described in order to facilitate and clarify the essence and circuit operation of the invention, not to narrow the scope of the present invention.

図2は、差動増幅器100の具体的な構成例を示す回路図である。バランス回路122は、入力差動対112と同型・同極性であるトランジスタのペア(第6トランジスタ、第7トランジスタ)Q6、Q7を含む。本実施の形態において第6トランジスタQ6、第7トランジスタQ7はPNP型バイポーラトランジスタであり、エミッタ/ソース同士が共通に接続され、コレクタ/ドレイン同士が共通に接続される。トランジスタのペアQ6、Q7それぞれのベース/ゲートには、差動入力信号Vp,Vnに応じた信号が入力される。図2では、第6トランジスタQ6のベースには、第1トランジスタQ1のベースと同電位の信号が入力される。第7トランジスタQ7のベースには、第2トランジスタQ2のベースと同電位の信号が入力される。   FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a specific configuration example of the differential amplifier 100. The balance circuit 122 includes transistor pairs (sixth transistor and seventh transistor) Q6 and Q7 having the same type and polarity as the input differential pair 112. In the present embodiment, the sixth transistor Q6 and the seventh transistor Q7 are PNP-type bipolar transistors, and the emitters / sources are connected in common and the collectors / drains are connected in common. Signals corresponding to the differential input signals Vp and Vn are input to the bases / gates of the transistor pairs Q6 and Q7, respectively. In FIG. 2, a signal having the same potential as that of the base of the first transistor Q1 is input to the base of the sixth transistor Q6. A signal having the same potential as that of the base of the second transistor Q2 is input to the base of the seventh transistor Q7.

第6トランジスタQ6と第7トランジスタQ7のエミッタは共通に接続される。また第6トランジスタQ6と第7トランジスタQ7のコレクタも共通に接続される。第6トランジスタQ6のベースは、第1トランジスタQ1のベースと共通に接続され、差動入力信号の一方Vpに応じた信号Vp+VBEが入力される。第7トランジスタQ7のベースは、第2トランジスタQ2のベースと共通に接続され、差動入力信号の他方Vnに応じた信号Vn+VBEが入力される。VBEは、バイポーラトランジスタのベースエミッタ間電圧である。 The emitters of the sixth transistor Q6 and the seventh transistor Q7 are connected in common. The collectors of the sixth transistor Q6 and the seventh transistor Q7 are also connected in common. The base of the sixth transistor Q6 is connected in common with the base of the first transistor Q1, and a signal Vp + V BE corresponding to one of the differential input signals Vp is input. The base of the seventh transistor Q7 is connected in common with the base of the second transistor Q2, and a signal Vn + V BE corresponding to the other Vn of the differential input signals is input. V BE is a base-emitter voltage of the bipolar transistor.

また第1電流源CS1と第2電流源CS2は同一構造を有する。図3は、第1電流源CS1および第2電流源CS2の回路図である。第1電流源CS1と第2電流源CS2は、同型、同極性の第12トランジスタQ12、第13トランジスタQ13を含む。第12トランジスタQ12および第13トランジスタQ13は、共通の第14トランジスタQ14を入力とするカレントミラー回路を構成しており、第12トランジスタQ12および第13トランジスタQ13は、共通の信号VBIASによりバイアスされる。第14トランジスタQ14には、基準電流源140からの基準電流IREFが供給され、第14トランジスタQ14のベース電位が、バイアス信号VBIASとして第12トランジスタQ12および第13トランジスタQ13それぞれのベースに与えられる。第1電流源CS1、第2電流源CS2はそれぞれ、基準電流IREFに比例したテイル電流I、バイアス電流Iを出力する。 The first current source CS1 and the second current source CS2 have the same structure. FIG. 3 is a circuit diagram of the first current source CS1 and the second current source CS2. The first current source CS1 and the second current source CS2 include a twelfth transistor Q12 and a thirteenth transistor Q13 of the same type and the same polarity. The twelfth transistor Q12 and the thirteenth transistor Q13 form a current mirror circuit having the common fourteenth transistor Q14 as an input, and the twelfth transistor Q12 and the thirteenth transistor Q13 are biased by a common signal V BIAS. . The fourteenth transistor Q14 is supplied with the reference current I REF from the reference current source 140, and the base potential of the fourteenth transistor Q14 is applied as the bias signal V BIAS to the bases of the twelfth transistor Q12 and the thirteenth transistor Q13. . The first current source CS1 and the second current source CS2 output a tail current I 1 and a bias current I 2 that are proportional to the reference current I REF , respectively.

図2に戻る。出力段130は、オープンコレクタ形式、電流シンク(吸い込み)形式であり、第10トランジスタQ10、第11トランジスタQ11、第5電流源CS5、抵抗R1を備える。   Returning to FIG. The output stage 130 has an open collector type and a current sink (suction) type, and includes a tenth transistor Q10, an eleventh transistor Q11, a fifth current source CS5, and a resistor R1.

第10トランジスタQ10はNPN型バイポーラトランジスタであり、エミッタが接地され、ベースが第5トランジスタQ5のコレクタと接続される。第5電流源CS5は、第10トランジスタQ10のコレクタと接続され、定電流Iを生成する。抵抗R1は、第10トランジスタQ10のコレクタと接地ライン104の間に設けられる。 The tenth transistor Q10 is an NPN bipolar transistor, the emitter is grounded, and the base is connected to the collector of the fifth transistor Q5. Fifth current source CS5 is connected to the collector of the tenth transistor Q10, and generates a constant current I 5. The resistor R1 is provided between the collector of the tenth transistor Q10 and the ground line 104.

以上が差動増幅器100の構成である。続いてその動作を説明する。   The above is the configuration of the differential amplifier 100. Next, the operation will be described.

差動増幅器100の利点は、バランス回路122を有しない比較技術に係る差動増幅器との対比によって明確となる。図4は、比較技術に係る差動増幅器100rの回路図である。図4を参照し、オフセット電圧が発生する原因を考察する。   The advantage of the differential amplifier 100 becomes clear by comparison with the differential amplifier according to the comparison technique that does not have the balance circuit 122. FIG. 4 is a circuit diagram of a differential amplifier 100r according to a comparative technique. The cause of the occurrence of the offset voltage will be considered with reference to FIG.

図4の差動増幅器100rにおいて、以下の関係式が成り立つ。
=IC1+IC2 …(1)
C1=IC3+IB34 …(2)
C2=IC4+IB5 …(3)
C3=IC4 …(4)
In the differential amplifier 100r of FIG. 4, the following relational expression holds.
I 1 = I C1 + I C2 (1)
I C1 = I C3 + I B34 (2)
I C2 = I C4 + I B5 (3)
I C3 = I C4 (4)

図5(a)〜(c)は、図4の差動増幅器100rのシミュレーション結果を示す図である。CMRRや同相入力範囲を検討するために、Vp=Vn=VINとし、同相入力電圧VINを変化させたときの応答が示される。図5(a)は、第1トランジスタQ1のエミッタ電圧Vを、図5(b)は、第1電流源CS1が生成するテイル電流Iを、図5(c)は、ベース電流IB5およびIB3,4を示す。 5A to 5C are diagrams illustrating simulation results of the differential amplifier 100r in FIG. In order to examine the CMRR and the common-mode input range, the response when Vp = Vn = VIN and the common-mode input voltage VIN is changed is shown. 5A shows the emitter voltage V 1 of the first transistor Q 1 , FIG. 5B shows the tail current I 1 generated by the first current source CS 1 , and FIG. 5C shows the base current I B5. And IB3,4 .

図4において、式(5)が成り立つ。
=VIN+VBE+VBE …(5)
図5(a)にはこの関係が示される。第1電流源CS1の両端間電圧VCE1は、式(6)で与えられる。
CE1=VCC−V=VCC−(VIN+2×VBE) …(6)
第2電流源CS2は、図3に示すようにカレントミラー回路で構成されるため、同相入力電圧VINが増大すると、第12トランジスタQ12のコレクタエミッタ間電圧VCE1が小さくなり、アーリー効果によってテイル電流Iが減少する。図5(b)はこの関係を示す。
In FIG. 4, equation (5) holds.
V 1 = V IN + V BE + V BE (5)
FIG. 5A shows this relationship. The voltage V CE1 across the first current source CS1 is given by Equation (6).
V CE1 = V CC −V 1 = V CC − (V IN + 2 × V BE ) (6)
The second current source CS2 is constitutively by a current mirror circuit as shown in FIG. 3, when the common mode input voltage V IN is increased, the collector-emitter voltage V CE1 of the 12th transistor Q12 is reduced, the tail by the Early effect current I 1 is reduced. FIG. 5B shows this relationship.

図5(c)を参照する。第5トランジスタQ5のコレクタ電圧をVと書く。第2電流源CS2の両端間電圧VCE2は、式(7)で与えられる。
CE2=VCC−V …(7)
ここでVは、第8トランジスタQ8のベースエミッタ間電圧と等しいため、第2電流源CS2の両端間電圧VCE2は、入力電圧VINに依存せずに実質的に一定となる。したがって第2電流源CS2におけるアーリー効果は実質的に無視することができ、I、すなわち第5トランジスタQ5のコレクタ電流IC5は一定であり、したがって第5トランジスタQ5のベース電流IB5も一定となる。
Reference is made to FIG. The collector voltage of the fifth transistor Q5 written as V 2. The voltage V CE2 across the second current source CS2 is given by Expression (7).
V CE2 = V CC −V 2 (7)
Here V 2, since equal base-emitter voltage of the eighth transistor Q8, the voltage across V CE2 of the second current source CS2 is substantially constant regardless of the input voltage V IN. Therefore, the Early effect in the second current source CS2 can be substantially ignored, and I 2 , that is, the collector current I C5 of the fifth transistor Q5 is constant, so that the base current I B5 of the fifth transistor Q5 is also constant. Become.

ベース電流IB5が一定であるのに対して、カレントミラー回路114のベース電流IB34は、同相入力電圧に応じて変動するから、IB5≠IB34となる。その結果、IC1≠IC2となり、オフセット電圧が発生する。このように比較技術では、ベース電流IB5とIB34のミスマッチがオフセット電圧の要因となる。このオフセット電圧は、電流増幅率hfeが小さいと、一層顕著となる。なおこの考察を当業者の一般的な認識と捉えてはならない。 While the base current I B5 is constant, the base current I B34 of the current mirror circuit 114 varies according to the common-mode input voltage, so that I B5 ≠ I B34 . As a result, I C1 ≠ I C2 and an offset voltage is generated. As described above, in the comparison technique, the mismatch between the base currents I B5 and I B34 causes the offset voltage. This offset voltage becomes more prominent when the current amplification factor h fe is small. This consideration should not be regarded as a general recognition of those skilled in the art.

続いて、実施の形態に係る差動増幅器100の動作を説明する。図6(a)、(b)は、図2、図3の差動増幅器100のシミュレーション結果を示す図である。図6(a)には、ベース電流IB5,IB34が示される。図6(b)には、実施の形態に係る差動増幅器100のオフセット電圧が実線(i)で、比較技術に係る差動増幅器100rのオフセット電圧が破線(ii)で示される。 Subsequently, the operation of the differential amplifier 100 according to the embodiment will be described. 6A and 6B are diagrams showing simulation results of the differential amplifier 100 of FIGS. FIG. 6A shows base currents I B5 and I B34 . In FIG. 6B, the offset voltage of the differential amplifier 100 according to the embodiment is indicated by a solid line (i), and the offset voltage of the differential amplifier 100r according to the comparison technique is indicated by a broken line (ii).

同相入力電圧VINが変動すると第1電流源CS1の電圧VCE1が変動するが、バランス回路122によって、VCE2≒VCE1が成り立つように電圧Vが調節される。その結果、第2電流源CS2が生成するバイアス電流Iが、アーリー効果の影響により、テイル電流Iに追従して変動する。バイアス電流Iが変動することで、第5トランジスタQ5のベース電流IB5が、カレントミラー回路114のベース電流IB34に追従する。つまり、差動増幅器100においては式(8)が成り立つ。
B5≒IB34 …(8)
その結果、IC1≒IC2が成り立ち、ベース電流IB5とIB34のミスマッチに起因するオフセット電圧を大幅に低減することができる。
When common-mode input voltage V IN varies the voltage V CE1 of the first current source CS1 is varied by the balance circuit 122, a voltage V 2 are adjusted to V CE2V CE1 holds. As a result, the bias current I 2 second current source CS2 is generated, due to the influence of the Early effect, varies so as to follow the tail current I 1. As the bias current I 2 changes, the base current I B5 of the fifth transistor Q5 follows the base current I B34 of the current mirror circuit 114. That is, in the differential amplifier 100, Expression (8) is established.
I B5 ≒ I B34 (8)
As a result, I C1 ≈I C2 is established, and the offset voltage caused by the mismatch between the base currents I B5 and I B34 can be greatly reduced.

以上が差動増幅器100の動作である。実施の形態に係る差動増幅器100によれば、CMRRを改善し、および/または同相入力範囲を広げることができる。   The above is the operation of the differential amplifier 100. According to the differential amplifier 100 according to the embodiment, CMRR can be improved and / or the common-mode input range can be expanded.

従来行われていた電流リペア(あるいは抵抗リペア)によるオフセット電圧の改善方法では、図6(b)の特性(ii)を傾きを変えずに上下にシフトさせるものと言える。実施の形態に係る差動増幅器100は、特性(ii)の傾きを、(i)のようにフラットにすることができる点で有利である。   In the conventional method for improving the offset voltage by current repair (or resistance repair), it can be said that the characteristic (ii) in FIG. 6B is shifted up and down without changing the slope. The differential amplifier 100 according to the embodiment is advantageous in that the slope of the characteristic (ii) can be made flat as in (i).

特に、バランス回路122を入力差動対112と同型、同極性のトランジスタで構成したことにより、差動入力段110、増幅段120はいずれも、電源ライン102と接地ライン104の間に、電流源、PNP型バイポーラトランジスタ、NPN型バイポーラトランジスタがスタックされる同一構成を有する。これにより、差動入力段110と増幅段120の対称性が高まり、テイル電流Iとバイアス電流Iの入力電圧依存性VINを整合させることができ、CMRRを改善し、および/または同相入力範囲を広げることができる。 In particular, since the balance circuit 122 is composed of transistors having the same type and the same polarity as the input differential pair 112, the differential input stage 110 and the amplification stage 120 are both connected between the power supply line 102 and the ground line 104. , A PNP type bipolar transistor and an NPN type bipolar transistor have the same configuration. This increases the symmetry of the amplifier stage 120 a differential input stage 110, an input voltage dependence V IN of the tail current I 1 and the bias current I 2 can be matched, to improve CMRR, and / or phase The input range can be expanded.

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。   The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. is there. Hereinafter, such modifications will be described.

(第1変形例)
図7は、第1変形例に係る差動増幅器100aの回路図である。この差動増幅器100aは、PNP型バイポーラトランジスタとNPN型バイポーラトランジスタを置換し、天地を反転した構成である。
(First modification)
FIG. 7 is a circuit diagram of a differential amplifier 100a according to a first modification. The differential amplifier 100a has a configuration in which the PNP bipolar transistor and the NPN bipolar transistor are replaced and the top and bottom are inverted.

(第2変形例)
差動増幅器100は、バイCMOSプロセスで構成されてもよく、この場合、いくつかのトランジスタはMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)で構成することができ、ベースをゲート、コレクタをドレイン、エミッタをソースと読み替え、PNP型をPチャンネル、NPN型をNチャンネルと読み替えればよい。たとえば第1トランジスタQ1、第2トランジスタQ2および第6トランジスタQ6、第7トランジスタQ7をMOSFETで構成してもよいし、第1電流源CS1および第2電流源CS2のトランジスタをMOSFETで構成してもよい。
(Second modification)
The differential amplifier 100 may be constituted by a bi-CMOS process. In this case, some transistors can be constituted by MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), the base is the gate, the collector is the drain, and the emitter is the emitter. It may be read as source, PNP type is read as P channel, and NPN type is read as N channel. For example, the first transistor Q1, the second transistor Q2, the sixth transistor Q6, and the seventh transistor Q7 may be configured by MOSFETs, or the transistors of the first current source CS1 and the second current source CS2 may be configured by MOSFETs. Good.

(第3変形例)
差動入力段110において、第8トランジスタQ8、第9トランジスタQ9、第3電流源CS3、第4電流源CS4を省略し、第1トランジスタQ1、第2トランジスタQ2のベース(あるいはゲート)に、差動入力信号Vp,Vnが直接入力されてもよい。
(Third Modification)
In the differential input stage 110, the eighth transistor Q8, the ninth transistor Q9, the third current source CS3, and the fourth current source CS4 are omitted, and the difference between the base (or gate) of the first transistor Q1 and the second transistor Q2 is made. The dynamic input signals Vp and Vn may be directly input.

(第4変形例)
バランス回路122の構成は、実施の形態で説明したそれには限定されない。図8は、第4変形例に係る差動増幅器100bの回路図である。図8のバランス回路122bは、トランジスタQ15、Q16をさらに含む。トランジスタQ15のベースは、第8トランジスタQ8のベースと接続され、トランジスタQ16のベースは、第9トランジスタQ9のベースと接続される。この構成によれば、バランス回路122bと第2電流源CS2の接続点の電位Vは、第1電流源CS1と入力差動対112の接続点の電位Vと等しくVIN+VBE×2となる。
(Fourth modification)
The configuration of the balance circuit 122 is not limited to that described in the embodiment. FIG. 8 is a circuit diagram of a differential amplifier 100b according to a fourth modification. The balance circuit 122b of FIG. 8 further includes transistors Q15 and Q16. The base of the transistor Q15 is connected to the base of the eighth transistor Q8, and the base of the transistor Q16 is connected to the base of the ninth transistor Q9. According to this configuration, the potential of the connection point of the balance circuit 122b and the second current source CS2 V 2 equals V IN + V BE × 2 the potential V 1 of the connection point of the first current source CS1 and the input differential pair 112 It becomes.

(第5変形例)
バランス回路122は別の構成であってもよい。たとえばバランス回路122は、差動入力信号Vp,Vnの同相成分を検出し、同相成分に応じて第2電流源CS2との接続点の電圧Vを変化させてもよい。あるいは差動入力信号Vp,Vnの一方にもとづいて、電位Vを変化させてもよい。
(5th modification)
The balance circuit 122 may have another configuration. For example balancing circuit 122, the differential input signal Vp, it detects the in-phase component of Vn, may be changed voltage V 2 at the node between the second current source CS2 in accordance with the phase component. Alternatively the differential input signal Vp, on the basis of one of the Vn, may be changed potential V 2.

実施の形態では、バランス回路122が、第2電流源CS2とバランス回路122の接続点の電位Vが、第1電流源CS1と入力差動対112の接続点の電位Vと実質的に等しくなるように構成されたが、本発明はそれには限定されない。同相入力電圧がもう少し狭くてかまわない場合、あるいはもう少し大きなオフセット電圧が許容される場合には、バランス回路122は、接続点の電位Vを電位Vと入力電圧に対して同じ傾向で変化させる程度であっても、比較技術に比べてオフセット電圧の影響を改善できる。 In the embodiment, the balance circuit 122, the potential V 2 at the connection point of the second current source CS2 and the balance circuit 122, the input differential pair 112 of the potential V 1 and substantially at the connection point between the first current source CS1 Although configured to be equal, the present invention is not so limited. If input common mode voltage may be a little more narrow, or that is a little large offset voltage is acceptable, the balance circuit 122, is changed in the same trend potential V 2 at the connection point with respect to the potential V 1 and the input voltage Even if it is about, the influence of the offset voltage can be improved as compared with the comparative technique.

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。   Although the present invention has been described using specific terms based on the embodiments, the embodiments only illustrate the principles and applications of the present invention, and the embodiments are defined in the claims. Many variations and modifications of the arrangement are permitted without departing from the spirit of the present invention.

100…差動増幅器、102…電源ライン、104…接地ライン、110…差動入力段、112…入力差動対、114…カレントミラー回路、120…増幅段、122…バランス回路、130…出力段、I…テイル電流、I…バイアス電流、Q1…第1トランジスタ、Q2…第2トランジスタ、Q3…第3トランジスタ、Q4…第4トランジスタ、Q5…第5トランジスタ、Q6…第6トランジスタ、Q7…第7トランジスタ、Q8…第8トランジスタ、Q9…第9トランジスタ、Q10…第10トランジスタ、Q11…第11トランジスタ、CS1…第1電流源、CS2…第2電流源、CS3…第3電流源、CS4…第4電流源、CS5…第5電流源、R1…抵抗。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Differential amplifier, 102 ... Power supply line, 104 ... Ground line, 110 ... Differential input stage, 112 ... Input differential pair, 114 ... Current mirror circuit, 120 ... Amplification stage, 122 ... Balance circuit, 130 ... Output stage , I 1 ... tail current, I 2 ... bias current, Q 1 ... first transistor, Q 2 ... second transistor, Q 3 ... third transistor, Q 4 ... fourth transistor, Q 5 ... fifth transistor, Q 6 ... sixth transistor, Q 7 ... 7th transistor, Q8 ... 8th transistor, Q9 ... 9th transistor, Q10 ... 10th transistor, Q11 ... 11th transistor, CS1 ... 1st current source, CS2 ... 2nd current source, CS3 ... 3rd current source, CS4 ... fourth current source, CS5 ... fifth current source, R1 ... resistance.

Claims (11)

差動入力信号を差動増幅する差動入力段と、前記差動入力段の出力信号を増幅する増幅段と、を備え、
前記差動入力段は、
前記差動入力信号を受ける入力差動対と、
バイポーラトランジスタで構成され、前記入力差動対に対して負荷として設けられたカレントミラー回路と、
前記入力差動対にテイル電流を供給する第1電流源と、を含み、
前記増幅段は、
そのベースが前記差動入力段の出力と接続されるバイポーラトランジスタである増幅トランジスタと、
前記増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第2電流源と、
前記増幅トランジスタと前記第2電流源の間に挿入され、前記差動入力信号に応じて、前記第2電流源との接続点の電位を変化させるバランス回路と、
を含むことを特徴とする差動増幅器。
A differential input stage for differentially amplifying a differential input signal; and an amplification stage for amplifying an output signal of the differential input stage,
The differential input stage is:
An input differential pair receiving the differential input signal;
A current mirror circuit composed of a bipolar transistor and provided as a load for the input differential pair;
A first current source for supplying a tail current to the input differential pair,
The amplification stage includes:
An amplification transistor whose base is a bipolar transistor connected to the output of the differential input stage;
A second current source for supplying a bias current to the amplification transistor;
A balance circuit inserted between the amplifying transistor and the second current source, and changing a potential at a connection point with the second current source according to the differential input signal;
A differential amplifier.
前記バランス回路は、前記差動入力信号に応じて、前記第2電流源との接続点の電位を、前記第1電流源と前記入力差動対の接続点の電位に近づけることを特徴とする請求項1に記載の差動増幅器。   The balance circuit makes the potential at the connection point between the second current source and the potential at the connection point between the first current source and the input differential pair in accordance with the differential input signal. The differential amplifier according to claim 1. 前記バランス回路は、前記入力差動対と同型・同極性であるトランジスタのペアを含み、前記トランジスタのペアのエミッタ/ソース同士が共通に接続され、前記トランジスタのペアのコレクタ/ドレイン同士が共通に接続され、前記トランジスタのペアそれぞれのベース/ゲートには、前記差動入力信号に応じた信号が入力されることを特徴とする請求項1または2に記載の差動増幅器。   The balance circuit includes a pair of transistors having the same type and the same polarity as the input differential pair, the emitter / source of the pair of transistors is connected in common, and the collector / drain of the pair of transistors is shared 3. The differential amplifier according to claim 1, wherein a signal corresponding to the differential input signal is input to a base / gate of each of the pair of transistors connected. 前記第1電流源と前記第2電流源は同一の構造を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の差動増幅器。   The differential amplifier according to claim 1, wherein the first current source and the second current source have the same structure. 前記第1電流源と前記第2電流源はそれぞれ、同型・同極性であり、共通の信号によりバイアスされるトランジスタを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の差動増幅器。   5. The differential amplifier according to claim 1, wherein each of the first current source and the second current source includes a transistor having the same type and the same polarity and biased by a common signal. 6. . 前記入力差動対はPNP型バイポーラトランジスタで構成され、
前記カレントミラー回路は、NPN型バイポーラトランジスタで構成され、
前記増幅トランジスタはNPN型バイポーラトランジスタで構成され、
前記バランス回路を構成する前記トランジスタのペアはPNP型バイポーラトランジスタで構成されることを特徴とする請求項3に記載の差動増幅器。
The input differential pair is composed of a PNP bipolar transistor,
The current mirror circuit is composed of an NPN bipolar transistor,
The amplification transistor is an NPN bipolar transistor,
4. The differential amplifier according to claim 3, wherein the pair of transistors constituting the balance circuit is composed of a PNP bipolar transistor.
前記入力差動対はNPN型バイポーラトランジスタで構成され、
前記カレントミラー回路は、PNP型バイポーラトランジスタで構成され、
前記増幅トランジスタはPNP型バイポーラトランジスタで構成され、
前記バランス回路を構成する前記トランジスタのペアはNPN型バイポーラトランジスタで構成されることを特徴とする請求項3に記載の差動増幅器。
The input differential pair is composed of an NPN bipolar transistor,
The current mirror circuit is composed of a PNP bipolar transistor,
The amplification transistor is composed of a PNP bipolar transistor,
The differential amplifier according to claim 3, wherein the pair of transistors constituting the balance circuit is constituted by an NPN bipolar transistor.
NPN型バイポーラトランジスタまたはNMOSトランジスタであり、そのベース/ゲートに差動入力信号の一方が入力される第1トランジスタと、
NPN型バイポーラトランジスタまたはNMOSトランジスタであり、そのベース/ゲートに差動入力信号の他方が入力され、そのエミッタ/ソースが前記第1トランジスタのエミッタ/ソースと接続される第2トランジスタと、
PNP型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタが前記第1トランジスタのコレクタ/ドレインと接続され、そのベースコレクタ間が接続され、そのエミッタが電源ラインと接続される第3トランジスタと、
PNP型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタが前記第2トランジスタのコレクタ/ドレインと接続されており、そのベースが前記第3トランジスタのベースと接続され、そのエミッタが電源ラインと接続される第4トランジスタと、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタのエミッタ/ソースと接続される第1電流源と、
NPN型バイポーラトランジスタであり、そのベースが前記第4トランジスタのコレクタと接続され、そのエミッタが前記電源ラインと接続される第5トランジスタと、
前記第1トランジスタと同型・同極性であり、そのベース/ゲートに前記第1トランジスタのベース/ゲートと同電位の信号が入力され、そのコレクタ/ドレインが前記第5トランジスタのコレクタと接続される第6トランジスタと、
前記第2トランジスタと同型・同極性であり、そのベース/ゲートに前記第2トランジスタのベース/ゲートと同電位の信号が入力され、そのコレクタ/ドレインが前記第5トランジスタのコレクタと接続される第7トランジスタと、
前記第6トランジスタのエミッタ/ソースおよび前記第7トランジスタのエミッタ/ソースと接続され、バイアス電流を供給する第2電流源と、
を備えることを特徴とする差動増幅器。
A first transistor which is an NPN-type bipolar transistor or an NMOS transistor, and one of the differential input signals is input to the base / gate thereof;
A second transistor, which is an NPN bipolar transistor or NMOS transistor, the other of which is input to the base / gate of the differential input signal, and whose emitter / source is connected to the emitter / source of the first transistor;
A PNP-type bipolar transistor having a collector connected to the collector / drain of the first transistor, a base collector connected to the third transistor, and an emitter connected to the power supply line;
A PNP-type bipolar transistor having a collector connected to the collector / drain of the second transistor, a base connected to the base of the third transistor, and an emitter connected to the power supply line; ,
A first current source connected to an emitter / source of the first transistor and the second transistor;
An NPN bipolar transistor having a base connected to the collector of the fourth transistor and an emitter connected to the power supply line;
A signal having the same type and polarity as the first transistor, a signal having the same potential as the base / gate of the first transistor is input to the base / gate, and the collector / drain is connected to the collector of the fifth transistor. 6 transistors,
A signal having the same type and polarity as the second transistor, a signal having the same potential as the base / gate of the second transistor is input to the base / gate, and the collector / drain is connected to the collector of the fifth transistor. 7 transistors,
A second current source connected to the emitter / source of the sixth transistor and the emitter / source of the seventh transistor to supply a bias current;
A differential amplifier comprising:
PNP型バイポーラトランジスタまたはPMOSトランジスタであり、そのベース/ゲートに差動入力信号の一方が入力される第1トランジスタと、
PNP型バイポーラトランジスタまたはPMOSトランジスタであり、そのベース/ゲートに差動入力信号の他方が入力され、そのエミッタ/ソースが前記第1トランジスタのエミッタ/ソースと接続される第2トランジスタと、
NPN型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタが前記第1トランジスタのコレクタ/ドレインと接続され、そのベースコレクタ間が接続され、そのエミッタが接地ラインと接続される第3トランジスタと、
NPN型バイポーラトランジスタであり、そのコレクタが前記第2トランジスタのコレクタ/ドレインと接続されており、そのベースが前記第3トランジスタのベースと接続され、そのエミッタが接地ラインと接続される第4トランジスタと、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタのエミッタ/ソースと接続される第1電流源と、
PNP型バイポーラトランジスタであり、そのベースが前記第4トランジスタのコレクタと接続され、そのエミッタが前記接地ラインと接続される第5トランジスタと、
前記第1トランジスタと同型・同極性であり、そのベース/ゲートに前記第1トランジスタのベース/ゲートと同電位の信号が入力され、そのコレクタ/ドレインが前記第5トランジスタのコレクタと接続される第6トランジスタと、
前記第2トランジスタと同型・同極性であり、そのベース/ゲートに前記第2トランジスタのベース/ゲートと同電位の信号が入力され、そのコレクタ/ドレインが前記第5トランジスタのコレクタと接続される第7トランジスタと、
前記第6トランジスタのエミッタ/ソースおよび前記第7トランジスタのエミッタ/ソースと接続され、バイアス電流を供給する第2電流源と、
を備えることを特徴とする差動増幅器。
A first transistor, which is a PNP-type bipolar transistor or PMOS transistor, and one of the differential input signals is input to its base / gate;
A PNP-type bipolar transistor or a PMOS transistor, the second transistor having the other input of the differential input signal inputted to its base / gate and the emitter / source connected to the emitter / source of the first transistor;
An NPN bipolar transistor having a collector connected to the collector / drain of the first transistor, a base collector connected to the third transistor, and an emitter connected to the ground line;
An NPN-type bipolar transistor having a collector connected to the collector / drain of the second transistor, a base connected to the base of the third transistor, and an emitter connected to the ground line; ,
A first current source connected to an emitter / source of the first transistor and the second transistor;
A PNP-type bipolar transistor having a base connected to the collector of the fourth transistor and an emitter connected to the ground line;
A signal having the same type and polarity as the first transistor, a signal having the same potential as the base / gate of the first transistor is input to the base / gate, and the collector / drain is connected to the collector of the fifth transistor. 6 transistors,
A signal having the same type and polarity as the second transistor, a signal having the same potential as the base / gate of the second transistor is input to the base / gate, and the collector / drain is connected to the collector of the fifth transistor. 7 transistors,
A second current source connected to the emitter / source of the sixth transistor and the emitter / source of the seventh transistor to supply a bias current;
A differential amplifier comprising:
差動入力信号を差動増幅する差動入力段と、前記差動入力段の出力信号を増幅する増幅段と、を備え、
前記差動入力段は、
前記差動入力信号を受ける入力差動対と、
バイポーラトランジスタで構成され、前記入力差動対に対して負荷として設けられたカレントミラー回路と、
前記入力差動対にテイル電流を供給する第1電流源と、を含み、
前記増幅段は、
そのベースが前記差動入力段の出力と接続されるバイポーラトランジスタである増幅トランジスタと、
前記増幅トランジスタにバイアス電流を供給する第2電流源と、
前記第2電流源の両端間の電圧を、前記第1電流源の両端間の電圧に近づけるバランス回路と、
を含むことを特徴とする差動増幅器。
A differential input stage for differentially amplifying a differential input signal; and an amplification stage for amplifying an output signal of the differential input stage,
The differential input stage is:
An input differential pair receiving the differential input signal;
A current mirror circuit composed of a bipolar transistor and provided as a load for the input differential pair;
A first current source for supplying a tail current to the input differential pair,
The amplification stage includes:
An amplification transistor whose base is a bipolar transistor connected to the output of the differential input stage;
A second current source for supplying a bias current to the amplification transistor;
A balance circuit for bringing the voltage across the second current source close to the voltage across the first current source;
A differential amplifier.
ひとつの半導体基板に一体集積化されることを特徴とする請求項1から10のいずれかに記載の差動増幅器。   11. The differential amplifier according to claim 1, wherein the differential amplifier is monolithically integrated on one semiconductor substrate.
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