JP2914005B2 - Differential amplifier circuit - Google Patents

Differential amplifier circuit

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JP2914005B2
JP2914005B2 JP12002592A JP12002592A JP2914005B2 JP 2914005 B2 JP2914005 B2 JP 2914005B2 JP 12002592 A JP12002592 A JP 12002592A JP 12002592 A JP12002592 A JP 12002592A JP 2914005 B2 JP2914005 B2 JP 2914005B2
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克治 木村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、差動増幅回路に係り、
特にMOSトランジスタで構成される差動増幅回路に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential amplifier circuit,
In particular, the present invention relates to a differential amplifier circuit composed of MOS transistors.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOSトランジスタで差動増幅回路を構
成する場合、トランスコンダクタンスの直線性が問題と
なるが、この直線性を改善した差動増幅回路としては、
従来、例えば図11や図12、図13に示すものが知られてい
る。これらは、以下に示す文献に詳記されているので参
照されたし。
2. Description of the Related Art When a differential amplifier circuit is composed of MOS transistors, the linearity of transconductance poses a problem. As a differential amplifier circuit with improved linearity,
Conventionally, for example, those shown in FIGS. 11, 12, and 13 are known. These are referred to since they are described in detail in the following documents.

【0003】図11:A.Nedungadi and T.R.Viswanathan
“Design of Linear CMOS Transco-nductance Element
s”IEEE TRANSACTION ON CIRCUITS AND SYSTEMS, VOL,C
AS-31,NO.10,pp.891-894,OCTOBER 1984.
FIG. 11: A. Nedungadi and TRViswanathan
“Design of Linear CMOS Transco-nductance Element
s ”IEEE TRANSACTION ON CIRCUITS AND SYSTEMS, VOL, C
AS-31, NO.10, pp.891-894, OCTOBER 1984.

【0004】図12:Zhenhua Wang and Walter Guggenbu
hl“A Voltage-Controllable Line-ar MOS Transconduc
tor Using Bias Offset Technique ”IEEE JOURNAL OF
SOL-ID-STATE CIRCUITS,VOL.25,NO.1,PP.315-317,FEBRU
ARY 1990.
FIG. 12: Zhenhua Wang and Walter Guggenbu
hl “A Voltage-Controllable Line-ar MOS Transconduc
tor Using Bias Offset Technique ”IEEE JOURNAL OF
SOL-ID-STATE CIRCUITS, VOL.25, NO.1, PP.315-317, FEBRU
ARY 1990.

【0005】図13:Francois Krummenacher and Norber
t Joehl “A 4-MHz CMOS Continuo-us-Time Filter wit
h On-Chip Automatic Tuning”IEEE JOURNAL OF SOLID-
STA-TE CIRCUITS,V0L.23,NO.3 pp.750-758,JUNE 1988.
FIG. 13: Francois Krummenacher and Norber
t Joehl “A 4-MHz CMOS Continuo-us-Time Filter wit
h On-Chip Automatic Tuning ”IEEE JOURNAL OF SOLID-
STA-TE CIRCUITS, V0L.23, NO.3 pp.750-758, JUNE 1988.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらトラン
スコンダクタンスの直線性を改善した従来の差動増幅回
路では、回路規模が増大するという問題がある。
However, the conventional differential amplifier circuit having improved transconductance linearity has a problem that the circuit scale is increased.

【0007】本発明の目的は、回路規模を増大させずに
トランスコンダクタンスの直線性を改善できる新規構成
の差動増幅回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a differential amplifier circuit having a novel configuration which can improve the linearity of transconductance without increasing the circuit scale.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の差動増幅回路は次の如き構成を有する。即ち、
第1発明の差動増幅回路は、トランスコンダクタンスパ
ラメータと駆動電流が組ごとに互いに異なる2組の差動
対で構成され; 差動入力対が、一方の差動対における
FET(MOSトランジスタ)対の一方のFETと他方
の差動対におけるFET対の他方のFETとのゲート同
士及び一方の差動対におけるFET対の他方のFETと
他方の差動対におけるFET対の一方のFETとのゲー
ト同士をそれぞれ共通接続して構成され; 差動出力対
が、各差動対におけるFET対の一方のFETのドレイ
ン同士及び他方のFETのドレイン同士をそれぞれ共通
接続して構成される; ことを特徴とするものである。
To achieve the above object, a differential amplifier circuit according to the present invention has the following configuration. That is,
The differential amplifier circuit according to the first invention is a transconductor
The differential input pair is composed of two FETs (MOS transistors) of one differential pair and one FET of the other differential pair. The gates of the pair of other FETs and the gates of the other pair of FETs in one differential pair and the other pair of FETs in the other differential pair are connected in common; The output pair is formed by commonly connecting the drains of one FET and the drains of the other FET of the FET pair in each differential pair.

【0009】また、第2発明の差動増幅回路は、トラン
スコンダクタンスパラメータと駆動電流が組ごとに互い
に異なる(N≧3)の差動対で構成され; 差動入
力対が、各差動対におけるFET(MOSトランジス
タ)対の一方のFETのゲート同士及び他方のFETの
ゲート同士をそれぞれ共通接続して構成され; 差動出
力対が、少なくとも1つのFET対の他方のFETと残
余のFET対の一方のFETとのドレイン同士及びその
少なくとも1つのFET対の一方のFETと残余のFE
T対の他方のFETとのドレイン同士をそれぞれ共通接
続して構成される; ことを特徴とするものである。
[0009] The differential amplifier circuit of the second invention, Trang
The conductance parameter and the drive current
To be a differential pair of different N sets (N ≧ 3); a differential input pair, the differential pair in the FET (MOS transistors) to the one FET of gates and other the gates of the FET, respectively A differential output pair, the drains of the other one of the at least one pair of FETs and one of the remaining pair of FETs, and one of the at least one pair of FETs and the remaining FE.
The drains of the T pair and the other FETs are connected to each other in common;

【0010】[0010]

【作用】次に、前記の如く構成される本発明の差動増幅
回路の作用を説明する。本発明では、2組の差動対(第
1発明)または3組以上の差動対(第2発明)をそのF
ET対相互間の入出力を所定の関係で接続してある。従
って、特別の付加回路を要せずに構成できるので、回路
規模を増大させることなくトランスコンダクタンスの直
線性を改善できる差動増幅回路を提供できる。
Next, the operation of the differential amplifier circuit of the present invention configured as described above will be described. In the present invention, two differential pairs (first invention) or three or more differential pairs (second invention) are
The input and output between the ET pairs are connected in a predetermined relationship. Therefore, since the configuration can be made without the need for a special additional circuit, it is possible to provide a differential amplifier circuit that can improve the linearity of the transconductance without increasing the circuit scale.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の第1実施例に係る差動増幅回路
を示す。この差動増幅回路は、2つの差動対、即ち、
(M1、M2)のトランジスタ対及びこれを駆動する定
電流源1(値I0)を備える差動対と、(M3、M4)の
トランジスタ対及びこれを駆動する定電流源2(値a×
0)を備える差動対とを中心に構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a differential amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention. This differential amplifier circuit has two differential pairs:
A (M1, M2) transistor pair and a differential pair including a constant current source 1 (value I 0 ) for driving the same, and a (M3, M4) transistor pair and a constant current source 2 (value a ×
I 0 ).

【0012】ここに、トランジスタのトランスコンダク
タンスパラメータβは、モビリティμ、単位面積当たり
のゲート酸化膜容量COX、ゲート幅W及びゲート長L
を用いて数式1と表せるが、トランジスタ対(M1、M
2)のそれを1とすると、トランジスタ対(M3、M
4)ではb倍となっている。なお、定数aと同bは同時
に1となることはないが、a≦1、b≦1である。尚、
数式1から明らかな如く、同一製造工程で生産され、モ
ビリティμと、単位面積当たりのゲート酸化膜容量C
OX とが同一である場合には、トランスコンダクタンス
パラメータβの相違は、ゲート幅Wとゲート長Lとの比
(W/L)に基づいて決定される。
Here, the transconductance parameter β of the transistor is represented by mobility μ, gate oxide film capacitance C OX per unit area, gate width W, and gate length L.
Can be expressed as Equation (1) using the transistor pair (M1, M1
Assuming that that of 2) is 1, the transistor pair (M3, M
In 4), it is b times. The constants a and b do not become 1 at the same time, but a ≦ 1 and b ≦ 1. still,
As is evident from Equation 1, the module is produced in the same manufacturing process,
And the gate oxide film capacitance C per unit area
If OX is the same, transconductance
The difference of the parameter β is the ratio of the gate width W to the gate length L.
(W / L).

【0013】[0013]

【数1】β=μCOX(W/L)(1/2)## EQU1 ## β = μC OX (W / L) (1/2)

【0014】電圧Vinが印加される差動入力対は、2つ
のトランジスタ対の相互間において、一方のトランジス
タM1と他方のトランジスタM4のゲート同士及び他方
のトランジスタM2と一方のトランジスタM3のゲート
同士をそれぞれ共通接続して構成される。また、差動出
力対は、2つのトランジスタ対の相互間において、一方
のトランジスタM1と同M3のドレイン同士及び他方の
トランジスタM2と同M4のドレイン同士をそれぞれ共
通接続して構成される。
[0014] The differential input pair voltage V in is applied, between the two transistor pairs mutually gates of one transistor M1 and the gate and between the other transistor M2 and one transistor M3 of the other transistor M4 Are connected in common. The differential output pair is configured by mutually connecting the drains of the transistors M1 and M3 and the drains of the other transistors M2 and M4 in common between the two transistor pairs.

【0015】以上の構成において、飽和領域で動作して
いるとすると、M1のドレイン電流Id1は数式2、M2
のドレイン電流Id2は数式3、M3のドレイン電流Id3
は数式4、M4のドレイン電流Id4は数式5となる。
In the above configuration, assuming that the device operates in the saturation region, the drain current I d1 of M1 becomes
Of the drain current I d2 is the formula 3, M3 of the drain current I d3
Is given by Equation 4, and the drain current I d4 of M4 is given by Equation 5.

【0016】[0016]

【数2】Id1=β(VGS1 −VT)2 ## EQU2 ## I d1 = β (V GS1 −V T ) 2

【0017】[0017]

【数3】Id2=β(VGS2 −VT)2 ## EQU3 ## I d2 = β (V GS2 −V T ) 2

【0018】[0018]

【数4】Id3=bβ(VGS3 −VT)2 ## EQU4 ## I d3 = bβ (V GS3 −V T ) 2

【0019】[0019]

【数5】Id4=bβ(VGS4 −VT)2 ## EQU5 ## I d4 = bβ (V GS4 −V T ) 2

【0020】ここで、VT はスレッショルド電圧、V
GSi はゲート・ソース間電圧である。
Here, V T is a threshold voltage, V
GSi is a gate-source voltage.

【0021】また、定電流源1の値I0 は数式6、定電
流源2の値aI0 は数式7、入力電圧Vinは各差動対の
トランジスタ相互間のゲート・ソース間電圧の差に等し
く数式8である。
Further, a value I 0 of the constant current source 1 Equation 6, the value aI 0 The formula 7 of the constant current source 2, the difference between the input voltage V in the gate-source voltage between transistors mutual each differential pair Equation 8 is equal to

【0022】[0022]

【数6】I0 =Id1+Id2 I 0 = I d1 + I d2

【0023】[0023]

【数7】aI0 =Id3+Id4 AI 0 = I d3 + I d4

【0024】[0024]

【数8】Vin=VGS1 −VGS2 =VGS4 −VGS3 [Equation 8] V in = V GS1 -V GS2 = V GS4 -V GS3

【0025】そして、数式1〜同8から、トランジスタ
M1と同M2のドレイン電流の差電流ΔI1 は数式9、
トランジスタM3と同M4のドレイン電流の差電流ΔI
2 は数式10となる。なお、数式10において、β′は
数式11、I0 ′は数式12としてある。
From equations (1) to (8), the difference current ΔI 1 between the drain currents of the transistors M1 and M2 is given by equation (9).
The difference current ΔI between the drain currents of the transistors M3 and M4
2 becomes Equation 10. In Equation 10, β ′ is represented by Equation 11, and I 0 ′ is represented by Equation 12.

【0026】[0026]

【数9】 (Equation 9)

【0027】[0027]

【数10】 (Equation 10)

【0028】[0028]

【数11】β′=bβEquation 11 β ′ = bβ

【0029】[0029]

【数12】I0 ′=aI0 ## EQU12 ## I 0 '= aI 0

【0030】従って、当該差動増幅回路の差動出力電流
の差電流ΔIは、数式13となるが、当該差動増幅回路
のコンダクタンスはこの数式11を入力電圧Vinで微分
したものである(数式14)。
[0030] Thus, the differential current ΔI of the differential output current of the differential amplifier circuit is a mathematical expression 13, the conductance of the differential amplifier circuit is obtained by differentiating the equation 11 by the input voltage V in ( Equation 14).

【0031】[0031]

【数13】ΔI=ΔI1 +ΔI2 [Expression 13] ΔI = ΔI 1 + ΔI 2

【0032】[0032]

【数14】 [Equation 14]

【0033】ここで、ΔI1 及びΔI2 の微係数が0と
ならない入力電圧範囲は数式15または同16となる
が、数式15に示す入力電圧範囲ではΔI1 は数式17
で近似でき、同様に数式16に示す入力電圧範囲ではΔ
2 は数式18で近似できるので、数式14は数式19
で近似できる。
[0033] Here, the input voltage range in which the differential coefficient of [Delta] I 1 and [Delta] I 2 does not become 0 although the equation 15 or the 16, the [Delta] I 1 is an input voltage range shown in Equation 15 Equation 17
Similarly, in the input voltage range shown in Expression 16, Δ
Since I 2 can be approximated by Expression 18, Expression 14 is expressed by Expression 19
Can be approximated by

【0034】[0034]

【数15】│Vin│≦I0 /β| V in | ≦ I 0 / β

【0035】[0035]

【数16】│Vin│≦I0 ′/β′| V in | ≦ I 0 ′ / β ′

【0036】[0036]

【数17】 [Equation 17]

【0037】[0037]

【数18】 (Equation 18)

【0038】[0038]

【数19】 [Equation 19]

【0039】数式19が直線となるためには、Vin 2
項が0であれば良いので、数式11及び数式12のよう
に設定したa、bの関係は数式20を満たせば良いこと
になる。
[0039] For Equation 19 becomes a straight line, since the section V in 2 may if 0, a set as in Equation 11 and Equation 12, the relationship of b that may satisfy the formula 20 Become.

【0040】[0040]

【数20】b√b=√a[Mathematical formula-see original document] b√b = √a

【0041】従って、数式20が成立するようにI
0 ′、β′の比を選べば、近似式においてトランスコン
ダクタンスを直線にできる。図2は、a、bの値を種々
変更した場合のトランスコンダクタンスを示す。この図
2から、トランスコンダクタンスをVin=0の値に対し
て±6%程度まで許容すれば、トランスコンダクタンス
が0でない動作入力電圧範囲に対して約0.9程度まで
利用できることが分かる。
Accordingly, I is calculated so that the expression 20 is satisfied.
If the ratio of 0 'and β' is selected, the transconductance can be linearized in the approximate expression. FIG. 2 shows the transconductance when the values of a and b are variously changed. From FIG. 2, if the allowable transconductance to 6% about ± for values of V in = 0, it is understood that available up to about 0.9 relative to the operating input voltage range transconductance is not zero.

【0042】次に、図3は、本発明の第2実施例に係る
差動増幅回路を示す。この第2実施例回路は、3つの差
動対、即ち、(M1、M2)のトランジスタ対及びこれ
を駆動する定電流源1(値I0)を備える差動対と、(M
3、M4)のトランジスタ対及びこれを駆動する定電流
源2(値a×I0)を備える差動対と、(M5、M6)の
トランジスタ対及びこれを駆動する定電流源3(値a′
×I0)を備える差動対とを中心に構成される。なお、
(M1、M2)(M3、M4)(M5、M6)の3つの
トランジスタ対相互間でのコンダクタンスパラメータβ
の比は、(M1、M2):(M3、M4):(M5、M
6)=1:b:b′となっている。
Next, FIG. 3 shows a differential amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention. The circuit of the second embodiment includes three differential pairs, namely, a transistor pair of (M1, M2) and a differential pair having a constant current source 1 (value I 0 ) for driving the transistor pair, and (M
3, M4) and a differential pair including a constant current source 2 (value a × I 0 ) for driving the transistor pair, a (M5, M6) transistor pair and a constant current source 3 (value a ′
× I 0 ). In addition,
The conductance parameter β between the three transistor pairs (M1, M2) (M3, M4) (M5, M6)
Is (M1, M2) :( M3, M4) :( M5, M
6) = 1: b: b '.

【0043】図3において、入力電圧Vinが印加される
差動入力対は、3つのトランジスタ対相互間において、
一方のトランジスタ(M1とM3とM5)のゲート同士
及び他方のトランジスタ(M2とM4とM6)のゲート
同士をそれぞれ共通接続して構成される。
[0043] In FIG. 3, the differential input pair input voltage V in is applied, among the three transistor pairs each other,
The gates of one transistor (M1, M3, and M5) and the gates of the other transistors (M2, M4, and M6) are commonly connected.

【0044】また、差動出力対は、3つのトランジスタ
対相互間において、1つのトランジスタ対(M1、M
2)の一方のトランジスタM1と残余のトランジスタ対
(M3、M4)(M5、M6)の他方トランジスタ(M
4とM6)とのドレイン同士及び1つのトランジスタ対
(M1、M2)の他方のトランジスタM2と残余のトラ
ンジスタ対(M3、M4)(M5、M6)の一方トラン
ジスタ(M3とM5)とのドレイン同士をそれぞれ共通
接続して構成される。
The differential output pair includes one transistor pair (M1, M1) between the three transistor pairs.
2) and the other transistor (M) of the remaining transistor pair (M3, M4) (M5, M6).
4 and M6) and between the other transistor M2 of one transistor pair (M1, M2) and one of the remaining transistor pairs (M3, M4) (M5, M6) and the drains of transistors (M3 and M5). Are connected in common.

【0045】以上の構成において、前述と同様の手順に
より、トランジスタ対(M1、M2)のドレイン電流の
差電流ΔI1 は数式21、トランジスタ対(M3、M
4)のドレイン電流の差電流ΔI2 は数式22、トラン
ジスタ対(M5、M6)のドレイン電流の差電流ΔI3
は数式23となるので、差動出力電流ΔIは数式24と
なる。
In the above configuration, the difference current ΔI 1 between the drain currents of the transistor pair (M1, M2) is calculated by the following equation (21) using the same procedure as described above.
The difference current ΔI 2 between the drain currents of 4) is expressed by Equation 22, the difference current ΔI 3 between the drain currents of the transistor pair (M5, M6).
Is given by Expression 23, so that the differential output current ΔI is given by Expression 24.

【0046】[0046]

【数21】 (Equation 21)

【0047】[0047]

【数22】 (Equation 22)

【0048】[0048]

【数23】 (Equation 23)

【0049】[0049]

【数24】 (Equation 24)

【0050】そして、数式24において、トランスコン
ダクタンスが直線となるようにするため、Vinの3乗の
項の係数を0とおいて、a、b、a′、b′の関係を求
めると数式25となり、この第2実施例回路のトランス
コンダクタンス特性は図4に示すようになる。
[0050] In Equation 24, so that the transconductance is linear, the coefficient of the cube of section V in at a 0, a, b, a ' , b' when seeking a relationship equation 25 The transconductance characteristics of the circuit of the second embodiment are as shown in FIG.

【0051】[0051]

【数25】 (Equation 25)

【0052】次に、図5は、本発明の第3実施例に係る
差動増幅回路を示す。この第3実施例回路は、前記第2
実施例回路において差動出力対の形成方法を変更しての
ものである。即ち、差動出力対は、(M1、M2)(M
3、M4)(M5、M6)の3つのトランジスタ対相互
間において、1つのトランジスタ対(M5、M6)の他
方のトランジスタM6と残余のトランジスタ対(M1、
M2)(M3、M4)の一方のトランジスタ(M1とM
3)とのドレイン同士及び1つのトランジスタ対(M
5、M6)の一方のトランジスタM5と残余のトランジ
スタ対(M1、M2)(M3、M4)の他方トランジス
タ(M2とM4)とのドレイン同士をそれぞれ共通接続
して構成される。
FIG. 5 shows a differential amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention. The circuit of the third embodiment corresponds to the second embodiment.
In this embodiment, the method of forming the differential output pair is changed in the circuit of the embodiment. That is, the differential output pair is (M1, M2) (M
3, M4) (M5, M6), the other transistor M6 of one transistor pair (M5, M6) and the remaining transistor pair (M1, M6)
M2) One of the transistors (M1 and M4) of (M3, M4)
3) and one transistor pair (M
5, M6) and the drains of the other transistors (M2, M4) of the remaining transistor pairs (M1, M2) (M3, M4) are connected in common.

【0053】回路動作は第2実施例回路と同様であっ
て、そのトランスコンダクタンス特性は図6に示すよう
になる。
The circuit operation is the same as that of the circuit of the second embodiment, and the transconductance characteristics are as shown in FIG.

【0054】次に、図7は、本発明の第4実施例に係る
差動増幅回路を示す。この第4実施例回路は、4つの差
動対、即ち、(M1、M2)のトランジスタ対及びこれ
を駆動する定電流源1(値I0)を備える差動対と、(M
3、M4)のトランジスタ対及びこれを駆動する定電流
源2(値a×I0)を備える差動対と、(M5、M6)の
トランジスタ対及びこれを駆動する定電流源3(値a′
×I0)を備える差動対と、(M7、M8)のトランジス
タ対及びこれを駆動する定電流源4(値a″×I0)を備
える差動対とを中心に構成される。なお、(M1、M
2)(M3、M4)(M5、M6)(M7、M8)の4
つのトランジスタ対相互間でのβの比は、(M1、M
2):(M3、M4):(M5、M6):(M7、M
8)=1:b:b′:b″となっている。
FIG. 7 shows a differential amplifier circuit according to a fourth embodiment of the present invention. The circuit of the fourth embodiment includes four differential pairs, namely, a transistor pair of (M1, M2) and a differential pair including a constant current source 1 (value I 0 ) for driving the transistor pair, and (M
3, M4) and a differential pair including a constant current source 2 (value a × I 0 ) for driving the transistor pair, a (M5, M6) transistor pair and a constant current source 3 (value a ′
× a differential pair comprising a I 0), composed mainly of a differential pair comprising a (M7, M8) transistor pair and a constant current source for driving the four (the value a "× I 0). Note , (M1, M
2) 4 of (M3, M4) (M5, M6) (M7, M8)
The ratio of β between two transistor pairs is (M1, M
2): (M3, M4): (M5, M6): (M7, M
8) = 1: b: b ′: b ″.

【0055】図7において、入力電圧Vinが印加される
差動入力対は、4つのトランジスタ対相互間において、
一方のトランジスタ(M1とM3とM5とM7)のゲー
ト同士及び他方のトランジスタ(M2とM4とM6とM
8)のゲート同士をそれぞれ共通接続して構成される。
[0055] In FIG 7, the differential input pair input voltage V in is applied, among four transistor pairs each other,
The gates of one transistor (M1, M3, M5, and M7) and the other transistor (M2, M4, M6, and M7)
8) The gates are commonly connected to each other.

【0056】また、差動出力対は、4つのトランジスタ
対相互間において、(M1、M2)(M5、M6)の2
つのトランジスタ対の一方のトランジスタ(M1とM
5)と(M3、M4)(M7、M8)の2つのトランジ
スタ対の他方のトランジスタ(M4とM8)とのドレイ
ン同士及び(M1、M2)(M5、M6)の2つのトラ
ンジスタ対の他方のトランジスタ(M2とM6)と(M
3、M4)(M7、M8)の2つのトランジスタ対の一
方のトランジスタ(M3とM7)とのドレイン同士をそ
れぞれ共通接続して構成される。
Further, the differential output pair is provided between (M1, M2) and (M5, M6) between the four transistor pairs.
One of the two transistor pairs (M1 and M
5) and drains of the other transistor pair (M4 and M8) of the two transistor pairs (M3, M4) (M7, M8) and the other of the two transistor pairs of (M1, M2) (M5, M6) The transistors (M2 and M6) and (M
3, M4) (M7, M8), the drains of one of the two transistor pairs (M3 and M7) are commonly connected.

【0057】以上の構成において、追加した差動対にお
けるトランジスタM7、同M8のドレイン電流の差電流
ΔI4 は数式26となるので、当該差動増幅回路の差動
出力電流は数式27となり、これに数式21、同22、
同23及び同26の近似式を代入し、トランスコンダク
タンスが直線となるためにa、b、a′、b′、a″、
b″が満たすべき関係式を求めると数式28となる。こ
の第4実施例回路のトランスコンダクタンス特性は図8
のようになる。
In the above configuration, the difference current ΔI 4 between the drain currents of the transistors M7 and M8 in the added differential pair is given by Equation 26, and the differential output current of the differential amplifier circuit is given by Equation 27. Equations 21 and 22,
Substituting the approximations of 23 and 26 and transconductance becomes a straight line, a, b, a ', b', a ",
The relational expression to be satisfied by b ″ is obtained as Expression 28. The transconductance characteristic of the circuit of the fourth embodiment is shown in FIG.
become that way.

【0058】[0058]

【数26】 (Equation 26)

【0059】[0059]

【数27】 [Equation 27]

【0060】[0060]

【数28】 [Equation 28]

【0061】次に、図9は、本発明の第5実施例に係る
差動増幅回路を示す。この第5実施例回路は、前記第4
実施例回路において差動出力対の形成方法を変更しての
ものである。即ち、差動出力対は、(M1、M2)(M
3、M4)(M5、M6)(M7、M8)の4つのトラ
ンジスタ対相互間において、(M1、M2)(M7、M
8)の2つのトランジスタ対の一方のトランジスタ(M
1とM7)と(M3、M4)(M5、M6)の2つのト
ランジスタ対の他方のトランジスタ(M4とM6)との
ドレイン同士及び(M1、M2)(M7、M8)の2つ
のトランジスタ対の他方のトランジスタ(M2とM8)
と(M3、M4)(M5、M6)の2つのトランジスタ
対の一方のトランジスタ(M3とM5)とのドレイン同
士をそれぞれ共通接続して構成される。
FIG. 9 shows a differential amplifier circuit according to a fifth embodiment of the present invention. The circuit of the fifth embodiment is similar to that of the fourth embodiment.
In this embodiment, the method of forming the differential output pair is changed in the circuit of the embodiment. That is, the differential output pair is (M1, M2) (M
3, M4) (M5, M6) (M7, M8), (M1, M2) (M7, M
8), one of the two transistor pairs (M
1 and M7) and (M3, M4) (M5, M6), the drains of the other transistor (M4 and M6) and the two transistors of (M1, M2) (M7, M8). The other transistor (M2 and M8)
And (M3, M4) and (M5, M6), the drains of one transistor (M3 and M5) of two transistor pairs are connected in common.

【0062】回路動作は第4実施例回路と同様であっ
て、そのトランスコンダクタンス特性は図10に示すよ
うになる。
The circuit operation is the same as that of the circuit of the fourth embodiment, and the transconductance characteristic is as shown in FIG.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の差動増幅
回路によれば、2組の差動対(第1発明)または3組以
上の差動対(第2発明)をそのFET対相互間の入出力
を所定の関係で接続し、特別の付加回路を要せずに構成
できるので、回路規模を増大させることなくトランスコ
ンダクタンスの直線性を改善できる差動増幅回路を提供
できる効果がある。
As described above, according to the differential amplifier circuit of the present invention, two differential pairs (first invention) or three or more differential pairs (second invention) are connected to the FET pair. Since the input and output can be connected in a predetermined relationship and can be configured without a special additional circuit, it is possible to provide a differential amplifier circuit that can improve the transconductance linearity without increasing the circuit scale. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る差動増幅回路の回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例回路のトランスコンダクタンス特性
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a transconductance characteristic of the circuit of the first embodiment.

【図3】本発明の第2実施例に係る差動増幅回路の回路
図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図4】第2実施例回路のトランスコンダクタンス特性
図である。
FIG. 4 is a diagram of transconductance characteristics of the circuit of the second embodiment.

【図5】本発明の第3実施例に係る差動増幅回路の回路
図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図6】第3実施例回路のトランスコンダクタンス特性
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a transconductance characteristic of the circuit according to the third embodiment.

【図7】本発明の第4実施例に係る差動増幅回路の回路
図である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】第4実施例回路のトランスコンダクタンス特性
図である。
FIG. 8 is a diagram showing a transconductance characteristic of the circuit of the fourth embodiment.

【図9】本発明の第5実施例に係る差動増幅回路の回路
図である。
FIG. 9 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】第5実施例回路のトランスコンダクタンス特
性図である。
FIG. 10 is a diagram showing a transconductance characteristic of the circuit according to the fifth embodiment.

【図11】従来の差動増幅回路の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional differential amplifier circuit.

【図12】従来の差動増幅回路の回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional differential amplifier circuit.

【図13】従来の差動増幅回路の回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram of a conventional differential amplifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜4 定電流源 M1〜M8 MOSトランジスタ Vin 入力電圧1 to 4 constant current source M1~M8 MOS transistor V in input voltage

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 トランスコンダクタンスパラメータと駆
動電流が組ごとに互いに異なる2組の差動対で構成さ
れ; 差動入力対が、一方の差動対におけるFET(M
OSトランジスタ)対の一方のFETと他方の差動対に
おけるFET対の他方のFETとのゲート同士及び一方
の差動対におけるFET対の他方のFETと他方の差動
対におけるFET対の一方のFETとのゲート同士をそ
れぞれ共通接続して構成され; 差動出力対が、各差動
対におけるFET対の一方のFETのドレイン同士及び
他方のFETのドレイン同士をそれぞれ共通接続して構
成される; ことを特徴とする差動増幅回路。
A transconductance parameter and a drive
The dynamic current is composed of two differential pairs different from each other for each pair; the differential input pair is composed of the FET (M
OS transistor) The gates of one of the pair of FETs and the other of the pair of FETs in the other differential pair and the other of the pair of FETs in one differential pair and one of the pair of FETs in the other differential pair. The differential output pair is configured by commonly connecting the drains of one FET and the drain of the other FET of the FET pair in each differential pair. A differential amplifier circuit;
【請求項2】 トランスコンダクタンスパラメータと駆
動電流が組ごとに互いに異なる(N≧3)の差動対
で構成され; 差動入力対が、各差動対におけるFET
(MOSトランジスタ)対の一方のFETのゲート同士
及び他方のFETのゲート同士をそれぞれ共通接続して
構成され; 差動出力対が、少なくとも1つのFET対
の他方のFETと残余のFET対の一方のFETとのド
レイン同士及びその少なくとも1つのFET対の一方の
FETと残余のFET対の他方のFETとのドレイン同
士をそれぞれ共通接続して構成される; ことを特徴と
する差動増幅回路。
2. A transconductance parameter and a drive
N pairs (N ≧ 3) of differential pairs whose dynamic currents are different from each other in each pair ;
(MOS transistor) The gate of one of the pair of FETs and the gate of the other of the pair of FETs are connected in common; the differential output pair is composed of at least one of the other pair of FETs and one of the remaining pair of FETs. And a drain of one of the at least one pair of FETs and a drain of the other one of the remaining pairs of FETs are commonly connected to each other;
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