JP3080226B2 - Logarithmic amplification circuit with amplification and rectification circuit - Google Patents

Logarithmic amplification circuit with amplification and rectification circuit

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JP3080226B2
JP3080226B2 JP10054039A JP5403998A JP3080226B2 JP 3080226 B2 JP3080226 B2 JP 3080226B2 JP 10054039 A JP10054039 A JP 10054039A JP 5403998 A JP5403998 A JP 5403998A JP 3080226 B2 JP3080226 B2 JP 3080226B2
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    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers
    • G06G7/24Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers for evaluating logarithmic or exponential functions, e.g. hyperbolic functions

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は対数増幅回路に関
し、さらに言えば、半導体集積回路上に好適に実現で
き、温度特性に優れ、対数特性を容易に変更することの
できる対数増幅回路に関する。
The present invention relates to a logarithmic amplifier circuit, and more particularly, to a logarithmic amplifier circuit which can be suitably implemented on a semiconductor integrated circuit, has excellent temperature characteristics, and can easily change logarithmic characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の対数増幅回路の一例として、特開
平9−36686号公報に開示された回路がある。一般
に、対数増幅は、縦続接続された複数の差動増幅回路の
入力信号または出力信号のそれぞれを対応する整流回路
に入力し、それら整流回路の出力信号のそれぞれを加算
することで実現される。この従来の対数増幅回路では、
各段の差動増幅回路と整流回路に代えてトリプルテール
・セルを用いることで差動増幅回路と整流回路の機能を
一つの回路セルで行うようにしている。
2. Description of the Related Art As an example of a conventional logarithmic amplifier circuit, there is a circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-36686. In general, logarithmic amplification is realized by inputting input signals or output signals of a plurality of cascaded differential amplifier circuits to corresponding rectifier circuits, and adding each of the output signals of the rectifier circuits. In this conventional logarithmic amplifier circuit,
By using a triple tail cell instead of the differential amplifier circuit and rectifier circuit of each stage, the functions of the differential amplifier circuit and rectifier circuit are performed by one circuit cell.

【0003】図13は、上記従来の対数増幅回路を構成
するトリプルテール・セルを示す。
FIG. 13 shows a triple tail cell constituting the above-mentioned conventional logarithmic amplifier circuit.

【0004】図13において、ソース結合された3つの
nチャンネル電界効果型トランジスタ(Metal-Oxide-Se
miconductor Field-Effect Transistor、MOSFE
T)(以下、MOSトランジスタという)M101、M
102、M103は、定電流源101(電流値:I0
によって駆動され、トリプルテール・セルを構成する。
MOSトランジスタM101とM102のゲートは、そ
れぞれ当該トリプルテール・セルの入力端子を構成す
る。定電流源101の一方の端子はMOSトランジスタ
M101、M102、M103のソースに結合され、他
方の端子は接地されている。
In FIG. 13, three n-channel field-effect transistors (Metal-Oxide-Se
miconductor Field-Effect Transistor, MOSFE
T) (hereinafter referred to as MOS transistors) M101, M
102 and M103 are constant current sources 101 (current value: I 0 )
And form a triple tail cell.
The gates of the MOS transistors M101 and M102 form the input terminals of the triple tail cell, respectively. One terminal of the constant current source 101 is coupled to the sources of the MOS transistors M101, M102, M103, and the other terminal is grounded.

【0005】MOSトランジスタM101のドレインは
抵抗器104(抵抗値:R)の一方の端子に接続され、
MOSトランジスタM102のドレインは抵抗器105
(抵抗値:R)の一方の端子に接続されている。抵抗器
104と105の他方の端子は互いに接続され、さらに
定電圧源102(電圧値:VR)を介して接地されてい
る。
[0005] The drain of the MOS transistor M101 is connected to one terminal of a resistor 104 (resistance value: R).
The drain of the MOS transistor M102 is connected to the resistor 105
(Resistance value: R). The other terminals of the resistors 104 and 105 are connected to each other, and are further grounded via a constant voltage source 102 (voltage value: V R ).

【0006】MOSトランジスタM101とM102の
ドレインは、電源電圧VDDが印加された電源電圧線に負
荷抵抗器106と107(抵抗値:RL)を介してそれ
ぞれ接続されている。MOSトランジスタM101とM
102のドレインは、それぞれ当該トリプルテール・セ
ルの増幅出力端子を構成する。MOSトランジスタM1
03のドレインは、当該トリプルテール・セルの整流出
力端子を構成する。
The drains of the MOS transistors M101 and M102 are connected to the power supply voltage line to which the power supply voltage V DD is applied via load resistors 106 and 107 (resistance value: R L ), respectively. MOS transistors M101 and M
The drains of 102 respectively constitute the amplification output terminals of the triple tail cell. MOS transistor M1
The drain of 03 constitutes the rectified output terminal of the triple tail cell.

【0007】MOSトランジスタM103のゲートに
は、定電圧源103によって制御電圧Vbが印加されて
いて、そのドレインに流れる電流ISQが整流出力電流と
して取り出される。増幅出力電圧は、MOSトランジス
タM101とM102のドレイン間から取り出される。
The control voltage Vb is applied to the gate of the MOS transistor M103 by the constant voltage source 103, and the current ISQ flowing through the drain is taken out as a rectified output current. The amplified output voltage is taken out between the drains of the MOS transistors M101 and M102.

【0008】上記トリプルテール・セルにおいては、M
OSトランジスタM101とM102のドレインに流れ
る電流をそれぞれID101、ID102とすると、差動出力電
流ΔI(=ID101−ID102)は入力電圧Viにほぼ比例
する。MOSトランジスタM101とM102のドレイ
ンに接続された負荷抵抗器106と107により差動出
力電流ΔIを電圧変換すると、それらのドレインに出力
電圧VO1とVO2が得られる。差動出力電圧ΔV(=VO1
−VO2)も入力電圧Viにほぼ比例するので、差動増幅
回路の機能が得られる。
In the triple tail cell, M
When the current flowing through the drain of the OS transistors M101 and M102, respectively I D101, I D102, the differential output current ΔI (= I D101 -I D102) is substantially proportional to the input voltage V i. When the differential output current ΔI is converted by the load resistors 106 and 107 connected to the drains of the MOS transistors M101 and M102, output voltages V O1 and V O2 are obtained at the drains. Differential output voltage ΔV (= V O1
Since -V O2) also approximately proportional to the input voltage V i, the function of the differential amplifier circuit is obtained.

【0009】一方、MOSトランジスタM103のドレ
インに流れる電流ISQは、両波整流特性を持ち、したが
って整流回路の機能が得られる。
On the other hand, the current I SQ flowing to the drain of the MOS transistor M103 has a double-wave rectification characteristic, and thus a function of a rectification circuit is obtained.

【0010】上記従来の対数増幅回路では、図12のト
リプルテール・セルを複数個、コンデンサ(静電容量
値:C)を介して縦続接続し、それぞれのトリプルテー
ル・セルから出力される電流ISQを加算器により加算す
る。その加算器の出力が入力電圧Viに対して対数特性
を持つ。
In the above-mentioned conventional logarithmic amplifier circuit, a plurality of triple tail cells shown in FIG. 12 are cascaded via a capacitor (capacitance value: C), and a current I output from each triple tail cell is connected. SQ is added by an adder. The output of the adder has a logarithmic characteristic with respect to the input voltage V i.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の対数増幅回
路では、図12のトリプルテール・セルでは、増幅出力
信号となる出力電圧VO1とVO2が負荷抵抗器109と1
10により生成されるため、次のような問題点がある。
In the conventional logarithmic amplifier circuit described above, in the triple tail cell of FIG. 12, output voltages V O1 and V O2 serving as amplified output signals are applied to load resistors 109 and 1 respectively.
10 has the following problems.

【0012】一般に、MOSトランジスタを使用した回
路の出力電流は、トランスコンダクタンスパラメータβ
に比例する。ここで、トランスコンダクタンスパラメー
タβは、およそ絶対温度の(−3/2)乗に比例する
が、常温付近では一次近似されて絶対温度に反比例する
と考えてよい。このため、MOSトランジスタを用いた
増幅回路においても、その出力電流は温度に依存し、い
わゆる温度特性を持つ。その出力電流は、その他にも駆
動電流の温度特性や負荷抵抗の温度特性にも依存する。
Generally, the output current of a circuit using a MOS transistor has a transconductance parameter β
Is proportional to Here, the transconductance parameter β is approximately proportional to the absolute temperature raised to the power of (−3/2), but it can be considered that it is linearly approximated at room temperature and inversely proportional to the absolute temperature. Therefore, even in an amplifier circuit using a MOS transistor, the output current depends on the temperature, and has a so-called temperature characteristic. The output current also depends on the temperature characteristics of the drive current and the temperature characteristics of the load resistance.

【0013】したがって、図12のトリプルテール・セ
ルを使用した従来の対数増幅回路では、そのトリプルテ
ール・セルの増幅出力の電圧利得が温度依存性を持つた
め、こうした差動増幅回路の電圧利得の温度依存性が対
数特性の温度依存性となって現れる。その結果、出力信
号の対数特性の温度依存性を小さくできないという問題
がある。
Therefore, in the conventional logarithmic amplifier circuit using the triple tail cell shown in FIG. 12, the voltage gain of the amplified output of the triple tail cell has a temperature dependency. The temperature dependence appears as the temperature dependence of the logarithmic characteristic. As a result, there is a problem that the temperature dependence of the logarithmic characteristic of the output signal cannot be reduced.

【0014】そこで、本発明の目的は、出力信号の対数
特性の温度依存性を小さくできる対数増幅回路を提供す
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a logarithmic amplifier which can reduce the temperature dependence of the logarithmic characteristic of an output signal.

【0015】本発明の他の目的は、出力信号の対数特性
を容易に変更することができる対数増幅回路を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a logarithmic amplifier circuit capable of easily changing the logarithmic characteristic of an output signal.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】(1) 本発明の第1の
対数増幅回路は、縦続接続された第1段〜第n段(nは
2以上の整数)の増幅・整流回路を備え、前記第1段の
増幅・整流回路の入力端子には初期入力信号が入力さ
れ、前記第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の入
力端子には、前記第1段〜第(n−2)段の増幅・整流
回路の増幅出力信号がそれぞれ入力され、前記第2段〜
第(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力端子から
は、それら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の
増幅出力信号がそれぞれ出力され、且つ前記第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の整流出力端子からは、
それら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の整流
出力信号がそれぞれ出力され、前記第n段の増幅・整流
回路の入力端子には、前記(n−1)段の増幅・整流回
路の増幅出力信号が入力され、且つ前記第n段の増幅・
整流回路の整流出力端子からは、その第n段の増幅・整
流回路の整流出力信号が出力され、前記第1段〜第n段
の増幅・整流回路の第1〜第nの整流出力は加算され
て、前記初期入力信号を対数増幅した出力信号を得るよ
うに構成された対数増幅回路において、前記第1段〜第
n段の増幅・整流回路のそれぞれは、ソース結合された
第1および第2のMOSトランジスタにより形成される
MOS差動対と、前記第1および第2のMOSトランジ
スタの負荷としてそれぞれ動作する第3および第4のM
OSトランジスタと、ソース結合された第5、第6およ
び第7のMOSトランジスタにより形成され且つ単一の
テール電流で駆動されるトリプルテール・セルと、前記
第5および第6のMOSトランジスタの負荷としてそれ
ぞれ動作する第8および第9のMOSトランジスタを含
んでいると共に、前記第3および第4のMOSトランジ
スタのゲートには第1定電圧が共通に印加され、前記第
5および第6のMOSトランジスタのゲート間に前記第
1および第2のMOSトランジスタのドレイン間に生成
される差動電圧が印加され、前記第8および第9のMO
Sトランジスタのゲートには第2定電圧が共通に印加さ
れ、前記MOS差動対を形成する前記第1および第2の
MOSトランジスタのゲートが、対応する増幅・整流回
路の前記入力端子を形成し、前記トリプルテール・セル
を形成する前記第5および第6のMOSトランジスタの
ドレインが、対応する増幅・整流回路の増幅出力端子を
形成し、前記トリプルテール・セルを形成する前記第7
のMOSトランジスタのドレインが、対応する増幅・整
流回路の整流出力端子を形成していることを特徴とす
る。
(1) A first logarithmic amplifier circuit according to the present invention includes first to n-th (n is an integer of 2 or more) cascade-connected amplifier / rectifier circuits. An initial input signal is input to an input terminal of the first stage amplifying / rectifying circuit, and an input terminal of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuit is connected to the first to the (n-1) th stage. The amplified output signals of the (n-2) -stage amplification / rectification circuits are input, respectively, and
From the amplification output terminals of the (n-1) th stage amplification / rectification circuit, the amplification output signals of the second stage to the (n-1) th stage amplification / rectification circuit are output, respectively, and the second stage -From the rectification output terminal of the (n-1) th stage amplification / rectification circuit,
The rectified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output, respectively, and the input terminal of the n-th amplifying / rectifying circuit is connected to the (n-1) th amplifying / rectifying circuit. The amplified output signal of the rectifier circuit is input, and the n-th stage amplification is performed;
A rectification output terminal of the rectification circuit outputs a rectification output signal of the n-th stage amplification / rectification circuit, and the first to n-th rectification outputs of the first to n-th stage amplification / rectification circuits are added. In the logarithmic amplifier circuit configured to obtain an output signal obtained by logarithmically amplifying the initial input signal, each of the first to n-th amplifying / rectifying circuits includes first and second source-coupled amplifying / rectifying circuits. A MOS differential pair formed by two MOS transistors, and third and fourth Ms operating as loads of the first and second MOS transistors, respectively.
An OS transistor, a triple tail cell formed by source-coupled fifth, sixth and seventh MOS transistors and driven by a single tail current; and as a load for the fifth and sixth MOS transistors In addition to the eighth and ninth MOS transistors operating respectively, a first constant voltage is commonly applied to the gates of the third and fourth MOS transistors, and the fifth and sixth MOS transistors A differential voltage generated between the drains of the first and second MOS transistors is applied between the gates, and the eighth and ninth MO transistors are applied.
A second constant voltage is commonly applied to the gates of the S transistors, and the gates of the first and second MOS transistors forming the MOS differential pair form the input terminals of the corresponding amplifying / rectifying circuits. The drains of the fifth and sixth MOS transistors forming the triple tail cell form an amplification output terminal of a corresponding amplification and rectification circuit, and the seventh tail forming the triple tail cell.
The drains of the MOS transistors form a rectification output terminal of a corresponding amplifying / rectifying circuit.

【0017】(2) 本発明の第1の対数増幅回路で
は、第1段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれが、ソ
ース結合された第1および第2のMOSトランジスタに
より形成されるMOS差動対と、第1および第2のMO
Sトランジスタの負荷としてそれぞれ動作する第3およ
び第4のMOSトランジスタと、ソース結合された第
5、第6および第7のMOSトランジスタにより形成さ
れ且つ単一のテール電流で駆動されるトリプルテール・
セルと、第5および第6のMOSトランジスタの負荷と
してそれぞれ動作する第8および第9のMOSトランジ
スタを含んで構成されている。そして、第3および第4
のMOSトランジスタのゲートには第1定電圧が共通に
印加され、前記第5および第6のMOSFETのゲート
間に前記第1および第2のMOSFETのドレイン間に
生成される差動電圧が印加され、第8および第9のMO
Sトランジスタのゲートには第2定電圧が共通に印加さ
れている。
(2) In the first logarithmic amplifier circuit of the present invention, each of the first to n-th amplifying / rectifying circuits includes a MOS transistor formed by source-coupled first and second MOS transistors. Differential pair and first and second MOs
A third and fourth MOS transistor respectively operating as a load of an S transistor, and a triple tail transistor formed by source-coupled fifth, sixth and seventh MOS transistors and driven by a single tail current.
It comprises a cell and eighth and ninth MOS transistors which operate as loads for the fifth and sixth MOS transistors, respectively. And the third and fourth
A first constant voltage is commonly applied to the gates of the MOS transistors, and a differential voltage generated between the drains of the first and second MOSFETs is applied between the gates of the fifth and sixth MOSFETs. , Eighth and Ninth MOs
The second constant voltage is commonly applied to the gates of the S transistors.

【0018】さらに、MOS差動対を形成する第1およ
び第2のMOSトランジスタのゲートが、対応する増幅
・整流回路の入力端子を形成し、トリプルテール・セル
を形成する第5および第6のMOSトランジスタのドレ
インが、対応する増幅・整流回路の増幅出力端子を形成
し、トリプルテール・セルを形成する第7のMOSトラ
ンジスタのドレインが、対応する増幅・整流回路の整流
出力端子を形成している。
Furthermore, the gates of the first and second MOS transistors forming the MOS differential pair form the input terminals of the corresponding amplifying / rectifying circuits, and the fifth and sixth MOS transistors form the triple tail cell. The drain of the MOS transistor forms the amplification output terminal of the corresponding amplification and rectification circuit, and the drain of the seventh MOS transistor forming the triple tail cell forms the rectification output terminal of the corresponding amplification and rectification circuit. I have.

【0019】よって、第1段〜第n段の増幅・整流回路
のそれぞれにおいて、入力信号が増幅・整流回路の入力
端子に印加されると、その入力信号に対して二乗特性を
持つ第1および第2のMOSトランジスタのドレイン電
流は、それらの負荷として動作する第3および第4のM
OSトランジスタにより平方根(ルート)圧縮されて電
圧に変換される。その結果、第1および第2のMOSト
ランジスタのドレイン間に差動出力電圧(すなわち、M
OS差動対の差動出力電圧)が生成される。その差動出
力電圧は入力信号に対して線形となり、そして、その比
例定数(すなわち利得)は、MOS差動対を構成するM
OSトランジスタのトランスコンダクタンス・パラメー
タやMOS差動対を駆動するテール電流値に依存しな
い。
Therefore, in each of the first to n-th amplifying / rectifying circuits, when an input signal is applied to the input terminal of the amplifying / rectifying circuit, the first and n-th stages have first and second square characteristics with respect to the input signal. The drain currents of the second MOS transistors are equal to the third and fourth M
The square root (root) is compressed by the OS transistor and converted into a voltage. As a result, the differential output voltage between the drains of the first and second MOS transistors (that is, M
The differential output voltage of the OS differential pair is generated. The differential output voltage is linear with respect to the input signal, and its proportionality constant (ie, gain) is
It does not depend on the transconductance parameter of the OS transistor or the tail current value for driving the MOS differential pair.

【0020】さらに、MOS差動対の差動出力電圧が第
5および第6のMOSトランジスタのゲート間に印加さ
れると、第5および第6のMOSトランジスタのドレイ
ン電流はその差動出力電圧に対して二乗特性を持つ。そ
れらドレイン電流は、第5および第6のMOSトランジ
スタの負荷として動作する第8および第9のMOSトラ
ンジスタによって平方根圧縮されて電圧に変換される。
その結果、第5および第6のMOSトランジスタのドレ
イン間に差動出力電圧(すなわち、トリプルテール・セ
ルの差動出力電圧)が生成され、増幅出力端子から増幅
出力信号として出力される。その増幅出力信号は、トリ
プルテール・セルの入力電圧に対して線形となり、同時
に、MOS差動対の入力電圧(すなわち、当該増幅・整
流回路の入力電圧)に対して線形となる。そして、その
比例定数(すなわち、電圧利得)は、トリプルテール・
セルを構成するMOSトランジスタのトランスコンダク
タンス・パラメータやトリプルテール・セルを駆動する
テール電流の値に依存しない。
Further, when the differential output voltage of the MOS differential pair is applied between the gates of the fifth and sixth MOS transistors, the drain currents of the fifth and sixth MOS transistors are reduced to the differential output voltage. On the other hand, it has a square characteristic. The drain currents are converted to voltages by the square root compression by the eighth and ninth MOS transistors operating as loads of the fifth and sixth MOS transistors.
As a result, a differential output voltage (ie, a differential output voltage of the triple tail cell) is generated between the drains of the fifth and sixth MOS transistors, and is output from the amplified output terminal as an amplified output signal. The amplified output signal is linear with respect to the input voltage of the triple tail cell, and at the same time, linear with respect to the input voltage of the MOS differential pair (that is, the input voltage of the amplifying / rectifying circuit). And the proportionality constant (ie, voltage gain) is
It does not depend on the transconductance parameter of the MOS transistor constituting the cell or the value of the tail current driving the triple tail cell.

【0021】他方、第7MOSトランジスタのドレイン
電流は、トリプルテール・セルの入力電圧に対して二乗
特性を持ち、そのドレイン電流は整流出力端子から整流
出力信号として出力される。
On the other hand, the drain current of the seventh MOS transistor has a square characteristic with respect to the input voltage of the triple tail cell, and the drain current is output as a rectified output signal from the rectified output terminal.

【0022】このように、縦続接続された第1段〜第n
段の増幅・整流回路において、それらの増幅出力信号の
電圧利得がトランスコンダクタンス・パラメータやテー
ル電流の値に依存しない。また、特開平9−36686
号公報に開示された従来の回路のように負荷抵抗を使用
していない。よって、第1段〜第n段の増幅・整流回路
の整流出力信号が温度の影響を受けることがなくなる。
すなわち、本発明の第1の対数増幅回路では、出力信号
の対数特性の温度依存性が低減される。
As described above, the first to n-th cascade-connected
In the amplifying and rectifying circuits of the stages, the voltage gain of the amplified output signal does not depend on the value of the transconductance parameter or the tail current. Also, JP-A-9-36686
No load resistor is used as in the conventional circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-157,086. Therefore, the rectified output signals of the first to n-th amplifying / rectifying circuits are not affected by the temperature.
That is, in the first logarithmic amplifier circuit of the present invention, the temperature dependence of the logarithmic characteristic of the output signal is reduced.

【0023】(3) 本発明の第1の対数増幅回路の好
ましい例では、前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の
それぞれにおいて、前記第7MOSFETのゲートに第
3定電圧が印加される。この場合には、それぞれの増幅
・整流回路の整流出力電流が理想的な二乗特性を持つ。
(3) In a preferred example of the first logarithmic amplifier circuit of the present invention, a third constant voltage is applied to the gate of the seventh MOSFET in each of the first to n-th amplification / rectification circuits. You. In this case, the rectified output current of each amplifying / rectifying circuit has an ideal square characteristic.

【0024】(4) 本発明の対数増幅回路の他の好ま
しい例では、前記第1段〜第n段の増幅・整流回路のそ
れぞれにおいて、前記第7MOSFETのゲートに第3
定電圧が印加されており、前記第1段〜第n段の増幅・
整流回路の少なくとも一つにおいて前記第3定電圧の電
圧値が変更可能であって、その第3定電圧の電圧値を変
えることによって前記出力信号の対数特性を調整可能と
される。この場合、当該対数増幅回路の出力信号の対数
特性を容易に変更することができる。
(4) In another preferred example of the logarithmic amplifier circuit according to the present invention, in each of the first to n-th amplifying / rectifying circuits, a third gate is connected to the gate of the seventh MOSFET.
A constant voltage is applied, and the first to n-th amplification /
The voltage value of the third constant voltage can be changed in at least one of the rectifier circuits, and the logarithmic characteristic of the output signal can be adjusted by changing the voltage value of the third constant voltage. In this case, the logarithmic characteristic of the output signal of the logarithmic amplifier circuit can be easily changed.

【0025】(5) 本発明の第2の対数増幅回路は、
縦続接続された第1段〜第n段(nは2以上の整数)の
増幅・整流回路を備え、前記第1段の増幅・整流回路の
入力端子には初期入力信号が入力され、前記第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の入力端子には、前記第
1段〜第(n−2)段の増幅・整流回路の増幅出力信号
がそれぞれ入力され、前記第2段〜第(n−1)段の増
幅・整流回路の増幅出力端子からは、それら第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号がそれぞ
れ出力され、且つ前記第2段〜第(n−1)段の増幅・
整流回路の整流出力端子からは、それら第2段〜第(n
−1)段の増幅・整流回路の整流出力信号がそれぞれ出
力され、前記第n段の増幅・整流回路の入力端子には、
前記(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号が入
力され、且つ前記第n段の増幅・整流回路の整流出力端
子からは、その第n段の増幅・整流回路の整流出力信号
が出力され、前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の第
1〜第nの整流出力は加算されて、前記初期入力信号を
対数増幅した出力信号を得るように構成された対数増幅
回路において、前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の
それぞれは、ソース結合された第1および第2のMOS
トランジスタにより形成されるMOS差動対と、前記第
1および第2のMOSトランジスタの負荷としてそれぞ
れ動作する第3および第4のMOSトランジスタと、ソ
ース結合された第5、第6、第7および第8のMOSト
ランジスタにより形成され且つ単一のテール電流で駆動
されるクァドリテール・セルと、前記第5および第6の
MOSトランジスタの負荷としてそれぞれ動作する第9
および第10のMOSトランジスタを含んでいると共
に、前記第3および第4のMOSトランジスタのゲート
には第1定電圧が共通に印加され、前記第5および第6
のMOSトランジスタのゲート間に前記第1および第2
のMOSトランジスタのドレイン間に生成される差動電
圧が印加され、前記第9および第10のMOSトランジ
スタのゲートには第2定電圧が共通に印加され、前記M
OS差動対を形成する前記第1および第2のMOSトラ
ンジスタのゲートが、対応する増幅・整流回路の前記入
力端子を形成し、前記クァドリテール・セルを形成する
前記第5および第6のMOSトランジスタのドレイン
が、対応する増幅・整流回路の増幅出力端子を形成し、
前記クァドリテール・セルを形成する前記第7および第
8のMOSトランジスタのドレインが、共通接続されて
対応する増幅・整流回路の整流出力端子を形成している
ことを特徴とする。
(5) The second logarithmic amplifier circuit of the present invention comprises:
A first stage to an n-th stage (n is an integer of 2 or more) cascaded amplifier / rectifier circuits; an input terminal of the first stage amplifier / rectifier circuit is supplied with an initial input signal; Input terminals of the first to (n-2) th amplifying / rectifying circuits are input to input terminals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits, respectively. From the amplification output terminals of the amplification / rectification circuits of the (n-1) th stage, the amplification output signals of the amplification / rectification circuits of the second to (n-1) th stages are respectively output. 2nd stage to (n-1) th stage amplification
From the rectification output terminals of the rectifier circuit, the second stage to the (n
-1) A rectified output signal of the amplifying / rectifying circuit of the stage is output, and an input terminal of the amplifying / rectifying circuit of the n-th stage is
An amplified output signal of the (n-1) stage amplifying / rectifying circuit is input, and a rectified output signal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit is supplied from a rectified output terminal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit. Is output, and the first to n-th rectified outputs of the first to n-th amplification / rectification circuits are added to obtain an output signal obtained by log-amplifying the initial input signal. In the circuit, each of the first to n-th amplifying / rectifying circuits includes first and second source-coupled MOS transistors.
A MOS differential pair formed by transistors, third and fourth MOS transistors respectively operating as loads of the first and second MOS transistors, and fifth, sixth, seventh and seventh sources coupled to each other. A fourth tail cell formed by eight MOS transistors and driven by a single tail current; and a ninth cell operating as a load of the fifth and sixth MOS transistors, respectively.
And a tenth MOS transistor, and a first constant voltage is commonly applied to the gates of the third and fourth MOS transistors.
Between the gates of the first and second MOS transistors.
A differential voltage generated between the drains of the MOS transistors is applied, and a second constant voltage is commonly applied to the gates of the ninth and tenth MOS transistors.
The gates of the first and second MOS transistors forming an OS differential pair form the input terminals of a corresponding amplifying / rectifying circuit, and the fifth and sixth MOS transistors form the quadritail cell. Form the amplification output terminal of the corresponding amplification and rectification circuit,
The drains of the seventh and eighth MOS transistors forming the quadri-tail cell are commonly connected to form a rectification output terminal of a corresponding amplifying / rectifying circuit.

【0026】(6) 本発明の第2の対数増幅回路は、
本発明の第1の対数増幅回路において、トリプルテール
・セルをクアドリテール・セルに代えたものに相当す
る。
(6) The second logarithmic amplifier circuit of the present invention comprises:
In the first logarithmic amplifier circuit according to the present invention, this corresponds to a circuit in which a triple tail cell is replaced with a quadrature cell.

【0027】クアドリテール・セルを形成する第7およ
び第8のMOSトランジスタのドレインを共通接続した
ものは、トリプルテール・セルと等価な動作を行うか
ら、本発明の第1の対数増幅回路において述べたのと同
じ理由により、整流出力信号が温度の影響を受けること
がないので、対数特性の温度依存性が小さくなる。
The one in which the drains of the seventh and eighth MOS transistors forming the quadri-tail cell are connected in common performs an operation equivalent to that of the triple-tail cell, and is described in the first logarithmic amplifier circuit of the present invention. For the same reason, the temperature of the rectified output signal is not affected by the temperature, so that the temperature dependence of the logarithmic characteristic is reduced.

【0028】(7) 本発明の第2の対数増幅回路の好
ましい例では、前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の
それぞれにおいて、前記第7MOSFETのゲートに第
3定電圧が印加される。 この場合には、それぞれの増
幅・整流回路の整流出力電流が理想的な二乗特性を持
つ。
(7) In a preferred example of the second logarithmic amplifier circuit according to the present invention, a third constant voltage is applied to the gate of the seventh MOSFET in each of the first to nth amplification / rectification circuits. You. In this case, the rectified output current of each amplifying / rectifying circuit has an ideal square characteristic.

【0029】(8) 本発明の第2の対数増幅回路の他
の好ましい例では、前記第1段〜第n段の増幅・整流回
路のそれぞれにおいて、前記第7MOSFETのゲート
に第3定電圧が印加されており、前記第1段〜第n段の
増幅・整流回路の少なくとも一つにおいて前記第3定電
圧の電圧値が変更可能であって、その第3定電圧の電圧
値を変えることによって前記出力信号の対数特性を調整
可能とされる。この場合、当該対数増幅回路の出力信号
の対数特性を容易に変更することができる。
(8) In another preferable example of the second logarithmic amplifier circuit of the present invention, in each of the first to n-th amplification / rectification circuits, a third constant voltage is applied to the gate of the seventh MOSFET. And the voltage value of the third constant voltage can be changed in at least one of the first to n-th amplifying / rectifying circuits, and by changing the voltage value of the third constant voltage. The logarithmic characteristic of the output signal can be adjusted. In this case, the logarithmic characteristic of the output signal of the logarithmic amplifier circuit can be easily changed.

【0030】(9) 本発明の第3の対数増幅回路は、
縦続接続された第1段〜第n段(nは2以上の整数)の
増幅・整流回路を備え、前記第1段の増幅・整流回路の
入力端子には初期入力信号が入力され、前記第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の入力端子には、前記第
1段〜第(n−2)段の増幅・整流回路の増幅出力信号
がそれぞれ入力され、前記第2段〜第(n−1)段の増
幅・整流回路の増幅出力端子からは、それら第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号がそれぞ
れ出力され、且つ前記第2段〜第(n−1)段の増幅・
整流回路の整流出力端子からは、それら第2段〜第(n
−1)段の増幅・整流回路の整流出力信号がそれぞれ出
力され、前記第n段の増幅・整流回路の入力端子には、
前記(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号が入
力され、且つ前記第n段の増幅・整流回路の整流出力端
子からは、その第n段の増幅・整流回路の整流出力信号
が出力され、前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の第
1〜第nの整流出力は加算されて、前記初期入力信号を
対数増幅した出力信号を得るように構成された対数増幅
回路において、前記第1段の増幅・整流回路は、ソース
結合された第1および第2のMOSトランジスタにより
形成されるMOS差動対と、前記第1および第2のMO
Sトランジスタの負荷としてそれぞれ動作する第3およ
び第4のMOSトランジスタと、ソース結合された第
5、第6および第7のMOSトランジスタにより形成さ
れ且つ単一のテール電流で駆動される第1トリプルテー
ル・セルと、前記第5および第6のMOSトランジスタ
の負荷としてそれぞれ動作する第8および第9のMOS
トランジスタを含んでいると共に、前記第3および第4
のMOSトランジスタのゲートには第1定電圧が共通に
印加され、前記第5および第6のMOSトランジスタの
ゲート間に前記第1および第2のMOSトランジスタの
ドレイン間に生成される差動電圧が印加され、前記第8
および第9のMOSトランジスタのゲートには第2定電
圧が共通に印加され、前記MOS差動対を形成する前記
第1および第2のMOSトランジスタのゲートが、前記
第1段の増幅・整流回路の前記入力端子を形成し、前記
第1トリプルテール・セルを形成する前記第5および第
6のMOSトランジスタのドレインが、前記第1段の増
幅・整流回路の増幅出力端子を形成し、前記第1トリプ
ルテール・セルを形成する前記第7のMOSトランジス
タのドレインが、前記第1段の増幅・整流回路の整流出
力端子を形成しており、前記第2段〜第n段の増幅・整
流回路のそれぞれは、ソース結合された第10、第11
および第12のMOSトランジスタにより形成され且つ
単一のテール電流で駆動される第2トリプルテール・セ
ルと、前記第10および第11のMOSトランジスタの
負荷としてそれぞれ動作する第13および第14のMO
Sトランジスタを含んでいると共に、前記第13および
第14のMOSトランジスタのゲートには定電圧が共通
に印加され、前記第2トリプルテール・セルを形成する
前記第10および第11のMOSトランジスタのゲート
が、前記第2段〜第n段の対応する増幅・整流回路の前
記入力端子を形成し、前記第2トリプルテール・セルを
形成する前記第10および第11のMOSトランジスタ
のドレインが、前記第2段〜第n段の対応する増幅・整
流回路の増幅出力端子を形成し、前記トリプルテール・
セルを形成する前記第12のMOSトランジスタのドレ
インが、前記第2段〜第n段の対応する増幅・整流回路
の整流出力端子を形成していることを特徴とする。
(9) The third logarithmic amplifier circuit of the present invention comprises:
A first stage to an n-th stage (n is an integer of 2 or more) cascaded amplifier / rectifier circuits; an input terminal of the first stage amplifier / rectifier circuit is supplied with an initial input signal; Input terminals of the first to (n-2) th amplifying / rectifying circuits are input to input terminals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits, respectively. From the amplification output terminals of the amplification / rectification circuits of the (n-1) th stage, the amplification output signals of the amplification / rectification circuits of the second to (n-1) th stages are respectively output. 2nd stage to (n-1) th stage amplification
From the rectification output terminals of the rectifier circuit, the second stage to the (n
-1) A rectified output signal of the amplifying / rectifying circuit of the stage is output, and an input terminal of the amplifying / rectifying circuit of the n-th stage is
An amplified output signal of the (n-1) stage amplifying / rectifying circuit is input, and a rectified output signal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit is supplied from a rectified output terminal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit. Is output, and the first to n-th rectified outputs of the first to n-th amplification / rectification circuits are added to obtain an output signal obtained by log-amplifying the initial input signal. In the circuit, the first stage amplifying / rectifying circuit includes a MOS differential pair formed by source-coupled first and second MOS transistors, and a first and second MO.
A third and fourth MOS transistor respectively operating as a load of an S transistor, and a first triple tail formed by source-coupled fifth, sixth and seventh MOS transistors and driven by a single tail current A cell and eighth and ninth MOS transistors respectively operating as loads of the fifth and sixth MOS transistors
A third transistor and a third transistor.
A first constant voltage is commonly applied to the gates of the MOS transistors, and a differential voltage generated between the drains of the first and second MOS transistors is applied between the gates of the fifth and sixth MOS transistors. Applied to the eighth
A second constant voltage is commonly applied to the gates of the first and second MOS transistors, and the gates of the first and second MOS transistors forming the MOS differential pair are connected to the first-stage amplification and rectification circuit. And the drains of the fifth and sixth MOS transistors forming the first triple tail cell form an amplified output terminal of the first stage amplifying / rectifying circuit; The drain of the seventh MOS transistor forming one triple tail cell forms a rectification output terminal of the first stage amplifying / rectifying circuit, and the second to n-th stage amplifying / rectifying circuits are provided. Are source-coupled tenth and eleventh
And a third triple-tail cell formed by the twelfth and twelfth MOS transistors and driven by a single tail current, and thirteenth and fourteenth MOs acting as loads on the tenth and eleventh MOS transistors, respectively.
A gate of the thirteenth and fourteenth MOS transistors, wherein a constant voltage is commonly applied to the gates of the thirteenth and fourteenth MOS transistors to form the second triple tail cell; Form the input terminals of the corresponding amplifying / rectifying circuits of the second to n-th stages, and the drains of the tenth and eleventh MOS transistors forming the second triple tail cell are connected to the The amplification output terminals of the corresponding amplification and rectification circuits of the second to n-th stages are formed, and the triple tail
The drain of the twelfth MOS transistor forming a cell forms a rectification output terminal of the corresponding amplification / rectification circuit of the second to n-th stages.

【0031】(10) 本発明の第3の対数増幅回路
は、本発明の第1の対数増幅回路の第2〜第n段の増幅
・整流回路のMOS差動対とその負荷として動作するM
OSトランジスタを省略したものに相当する。
(10) The third logarithmic amplifier circuit of the present invention comprises a MOS differential pair of the second to n-th stage amplifying / rectifying circuits of the first logarithmic amplifier circuit of the present invention and M which operates as a load thereof.
This is equivalent to omitting the OS transistor.

【0032】第2段〜第n段の増幅・整流回路を構成す
る第2トリプルテール・セルの差動出力電圧(すなわ
ち、増幅・整流回路の増幅出力信号)は、その入力信号
(すなわち、当該増幅・整流回路の入力信号)にほぼ比
例し、その利得は、当該トリプルテール・セルを構成す
るMOSトランジスタのトランスコンダクタンス・パラ
メータやトリプルテール・セルを駆動するテール電流の
値に依存しない。
The differential output voltage (ie, the amplified output signal of the amplifying / rectifying circuit) of the second triple tail cell constituting the second to n-th amplifying / rectifying circuits is input to the input signal (ie, the relevant amplified signal). The gain is substantially independent of the transconductance parameter of the MOS transistor forming the triple tail cell and the value of the tail current driving the triple tail cell.

【0033】他方、第2トリプルテール・セルを構成す
る第12MOSトランジスタのドレイン電流は、第2ト
リプルテール・セルの入力信号(すなわち、対応する増
幅・整流回路の入力信号)に対して二乗特性を持ち、そ
のドレイン電流が整流出力端子から整流出力信号として
出力される。その整流出力信号は、当該増幅・整流回路
の入力電圧の二乗に比例する。
On the other hand, the drain current of the twelfth MOS transistor forming the second triple tail cell has a square characteristic with respect to the input signal of the second triple tail cell (ie, the input signal of the corresponding amplifying / rectifying circuit). And the drain current is output from the rectification output terminal as a rectification output signal. The rectified output signal is proportional to the square of the input voltage of the amplifying / rectifying circuit.

【0034】このため、初期入力信号を対数増幅した出
力信号の利得は、トランスコンダクタンス・パラメータ
やテール電流の値に依存しない。さらに、特開平9−3
6686号公報に開示された従来の回路のように負荷抵
抗を使用していない。よって、整流出力信号が温度の影
響を受けることがないので、初期入力信号を対数増幅し
た出力信号の対数特性の温度依存性が小さくなる。
For this reason, the gain of the output signal obtained by logarithmically amplifying the initial input signal does not depend on the value of the transconductance parameter or the tail current. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 9-3
No load resistor is used unlike the conventional circuit disclosed in US Pat. No. 6,686. Therefore, since the rectified output signal is not affected by the temperature, the temperature dependency of the logarithmic characteristic of the output signal obtained by logarithmically amplifying the initial input signal is reduced.

【0035】(11) 本発明の第3の対数増幅回路の
好ましい例では、前記第7および第12のMOSトラン
ジスタのゲートに直流電圧が印加される。
(11) In a preferred example of the third logarithmic amplifier circuit of the present invention, a DC voltage is applied to the gates of the seventh and twelfth MOS transistors.

【0036】この場合には、それぞれの増幅・整流回路
の整流出力電流が高精度な二乗特性を持つ。
In this case, the rectified output current of each amplifying / rectifying circuit has a highly accurate square characteristic.

【0037】(12) 本発明の第3の対数増幅回路の
さらに好ましい例では、前記第7MOSトランジスタの
ゲートに第1直流電圧が印加され、前記第12MOSト
ランジスタのゲートに第2直流電圧が印加され、前記第
1および第2の直流電圧のそれぞれを可変して前記整流
出力信号のそれぞれを可変する。
(12) In a further preferred example of the third logarithmic amplifier circuit of the present invention, a first DC voltage is applied to a gate of the seventh MOS transistor, and a second DC voltage is applied to a gate of the twelfth MOS transistor. , Each of the first and second DC voltages is varied to vary each of the rectified output signals.

【0038】この場合、第7および第12のMOSトラ
ンジスタのドレイン電流がそのゲート電圧に応じて変化
するので、整流出力信号のそれぞれを可変することがで
き、当該対数増幅回路の出力信号の対数特性を制御する
ことができる。
In this case, since the drain currents of the seventh and twelfth MOS transistors change according to their gate voltages, each of the rectified output signals can be varied, and the logarithmic characteristic of the output signal of the logarithmic amplifier circuit can be obtained. Can be controlled.

【0039】(13) 本発明の第4の対数増幅器は、
縦続接続された第1段〜第n段(nは2以上の整数)の
増幅・整流回路を備え、前記第1段の増幅・整流回路の
入力端子には初期入力信号が入力され、前記第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の入力端子には、前記第
1段〜第(n−2)段の増幅・整流回路の増幅出力信号
がそれぞれ入力され、前記第2段〜第(n−1)段の増
幅・整流回路の増幅出力端子からは、それら第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号がそれぞ
れ出力され、且つ前記第2段〜第(n−1)段の増幅・
整流回路の整流出力端子からは、それら第2段〜第(n
−1)段の増幅・整流回路の整流出力信号がそれぞれ出
力され、前記第n段の増幅・整流回路の入力端子には、
前記(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号が入
力され、且つ前記第n段の増幅・整流回路の整流出力端
子からは、その第n段の増幅・整流回路の整流出力信号
が出力され、前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の第
1〜第nの整流出力は加算されて、前記初期入力信号を
対数増幅した出力信号を得るように構成された対数増幅
回路において、前記第1段の増幅・整流回路は、ソース
結合された第1および第2のMOSトランジスタにより
形成されるMOS差動対と、前記第1および第2のMO
Sトランジスタの負荷としてそれぞれ動作する第3およ
び第4のMOSトランジスタと、ソース結合された第
5、第6、第7および第8のMOSトランジスタにより
形成され且つ単一のテール電流で駆動される第1クァド
リテール・セルと、前記第5および第6のMOSトラン
ジスタの負荷としてそれぞれ動作する第9および第10
のMOSトランジスタを含んでいると共に、前記第3お
よび第4のMOSトランジスタのゲートには第1定電圧
が共通に印加され、前記第5および第6のMOSトラン
ジスタのゲート間に前記第1および第2のMOSトラン
ジスタのドレイン間に生成される差動電圧が印加され、
前記第9および第10のMOSトランジスタのゲートに
は第2定電圧が共通に印加され、前記MOS差動対を形
成する前記第1および第2のMOSトランジスタのゲー
トが、前記第1段の増幅・整流回路の前記入力端子を形
成し、前記第1クァドリテール・セルを形成する前記第
5および第6のMOSトランジスタのドレインが、前記
第1段の増幅・整流回路の増幅出力端子を形成し、前記
第1クァドリテール・セルを形成する前記第7および第
8のMOSトランジスタのドレインが、共通接続されて
前記第1段の増幅・整流回路の整流出力端子を形成して
おり、前記第2段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれ
は、ソース結合された第11、第12、第13および第
14のMOSトランジスタにより形成され且つ単一のテ
ール電流で駆動される第2クァドリテール・セルと、前
記第11および第12のMOSトランジスタの負荷とし
てそれぞれ動作する第15および第16のMOSトラン
ジスタを含んでいると共に、前記第15および第16の
MOSトランジスタのゲートには定電圧が共通に印加さ
れ、前記第2クァドリテール・セルを形成する前記第1
1および第12のMOSトランジスタのゲートが、前記
第2段〜第n段の対応する増幅・整流回路の前記入力端
子を形成し、前記第2クァドリテール・セルを形成する
前記第11および第12のMOSトランジスタのドレイ
ンが、前記第2段〜第n段の対応する増幅・整流回路の
増幅出力端子を形成し、前記第1クァドリテール・セル
を形成する前記第13および第14のMOSトランジス
タのドレインが、共通接続されて前記第2段〜第n段の
対応する増幅・整流回路の整流出力端子を形成している
ことを特徴とする。
(13) The fourth logarithmic amplifier according to the present invention comprises:
A first stage to an n-th stage (n is an integer of 2 or more) cascaded amplifier / rectifier circuits; an input terminal of the first stage amplifier / rectifier circuit is supplied with an initial input signal; Input terminals of the first to (n-2) th amplifying / rectifying circuits are input to input terminals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits, respectively. From the amplification output terminals of the amplification / rectification circuits of the (n-1) th stage, the amplification output signals of the amplification / rectification circuits of the second to (n-1) th stages are respectively output. 2nd stage to (n-1) th stage amplification
From the rectification output terminals of the rectifier circuit, the second stage to the (n
-1) A rectified output signal of the amplifying / rectifying circuit of the stage is output, and an input terminal of the amplifying / rectifying circuit of the n-th stage is
An amplified output signal of the (n-1) stage amplifying / rectifying circuit is input, and a rectified output signal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit is supplied from a rectified output terminal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit. Is output, and the first to n-th rectified outputs of the first to n-th amplification / rectification circuits are added to obtain an output signal obtained by log-amplifying the initial input signal. In the circuit, the first stage amplifying / rectifying circuit includes a MOS differential pair formed by source-coupled first and second MOS transistors, and a first and second MO.
A third and fourth MOS transistors each acting as a load of an S transistor, and a fifth, sixth, seventh and eighth MOS transistors source coupled and driven by a single tail current. One quadritail cell and ninth and tenth cells operating as loads of the fifth and sixth MOS transistors, respectively.
And a first constant voltage is commonly applied to the gates of the third and fourth MOS transistors, and the first and second MOS transistors are connected between the gates of the fifth and sixth MOS transistors. A differential voltage generated between the drains of the two MOS transistors is applied,
A second constant voltage is commonly applied to the gates of the ninth and tenth MOS transistors, and the gates of the first and second MOS transistors forming the MOS differential pair are connected to the gate of the first stage. The drains of the fifth and sixth MOS transistors forming the input terminal of the rectifier circuit and forming the first quadritail cell form the amplified output terminal of the first stage amplifier and rectifier circuit; The drains of the seventh and eighth MOS transistors forming the first quadrilateral cell are commonly connected to form a rectified output terminal of the first stage amplifying / rectifying circuit. Each of the n-th stage amplifying / rectifying circuits is formed by source-coupled eleventh, twelfth, thirteenth and fourteenth MOS transistors and is driven by a single tail current. A second quadritail cell, and fifteenth and sixteenth MOS transistors operating as loads of the eleventh and twelfth MOS transistors, respectively, and the gates of the fifteenth and sixteenth MOS transistors are A constant voltage is commonly applied to said first and second cells to form said second quadrilateral cell.
The gates of the first and twelfth MOS transistors form the input terminals of the corresponding amplifying / rectifying circuits of the second to n-th stages, and the eleventh and twelfth MOS transistors form the second quadritail cell. The drains of the MOS transistors form the amplification output terminals of the corresponding amplification / rectification circuits of the second to nth stages, and the drains of the thirteenth and fourteenth MOS transistors forming the first quadritail cell are Are connected in common to form rectification output terminals of the corresponding amplification and rectification circuits of the second to n-th stages.

【0040】(14) 本発明の第4の対数増幅回路
は、本発明の第3の対数増幅回路において、トリプルテ
ール・セルをクアドリテール・セルに代えたものに相当
する。
(14) The fourth logarithmic amplifier circuit of the present invention corresponds to the third logarithmic amplifier circuit of the present invention in which the triple tail cell is replaced by a quadrature cell.

【0041】クアドリテール・セルを形成する第7およ
び第8のMOSトランジスタのドレインを共通接続しあ
るいは第11および第12のMOSトランジスタのドレ
インを共通接続したものは、トリプルテール・セルと等
価な動作を行うから、本発明の第1の対数増幅回路にお
いて述べたのと同じ理由により、整流出力信号が温度の
影響を受けることがないので、対数特性の温度依存性が
小さくなる。
The common connection of the drains of the seventh and eighth MOS transistors or the common connection of the drains of the eleventh and twelfth MOS transistors forming the quadritail cell is equivalent to the operation of the triple tail cell. Therefore, the rectified output signal is not affected by the temperature for the same reason as described in the first logarithmic amplifier circuit of the present invention, so that the temperature dependence of the logarithmic characteristic is reduced.

【0042】(15) 本発明の第4の対数増幅回路の
好ましい例では、前記第1段の増幅・整流回路におい
て、前記第7MOSFETのゲートに第4定電圧が印加
され、前記第2段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれ
において、前記第12MOSFETのゲートに第4定電
圧が印加される。この場合には、それぞれの増幅・整流
回路の整流出力電流が高精度な二乗特性を持つ。
(15) In a preferred example of the fourth logarithmic amplifier circuit of the present invention, in the first-stage amplification / rectification circuit, a fourth constant voltage is applied to the gate of the seventh MOSFET, and In each of the n-th stage amplifying / rectifying circuits, a fourth constant voltage is applied to the gate of the twelfth MOSFET. In this case, the rectified output current of each amplifying / rectifying circuit has a highly accurate square characteristic.

【0043】(16) 本発明の第4の対数増幅回路の
さらに好ましい例では、前記第1段の増幅・整流回路に
おいて、前記第7MOSFETのゲートに第4定電圧が
印加されると共に、前記第2段〜第n段の増幅・整流回
路のそれぞれにおいて、前記第12MOSFETのゲー
トに第5定電圧が印加され、前記第1段の増幅・整流回
路におけると前記第4定電圧および前記第2段〜第n段
の増幅・整流回路における前記第5定電圧の少なくとも
一つの電圧値が変更可能であって、それら第4定電圧ま
たは第5定電圧の電圧値を変えることによって前記出力
信号の対数特性を調整可能とされる。この場合、当該対
数増幅回路の出力信号の対数特性を調整することができ
る。
(16) In a further preferable example of the fourth logarithmic amplifier circuit of the present invention, in the first stage amplifying / rectifying circuit, a fourth constant voltage is applied to a gate of the seventh MOSFET, and In each of the second to n-th amplification / rectification circuits, a fifth constant voltage is applied to the gate of the twelfth MOSFET, and in the first-stage amplification / rectification circuit, the fourth constant voltage and the second At least one voltage value of the fifth constant voltage in the amplifying / rectifying circuit of the n-th stage can be changed, and by changing the voltage value of the fourth constant voltage or the fifth constant voltage, the logarithm of the output signal is obtained. Characteristics can be adjusted. In this case, the logarithmic characteristic of the output signal of the logarithmic amplifier circuit can be adjusted.

【0044】[0044]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付図面を参照しながら具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.

【0045】(第1の実施形態)図1に、本発明の第1
実施形態の対数増幅回路を示す。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
1 shows a logarithmic amplifier circuit according to an embodiment.

【0046】この対数増幅回路は、縦続接続されたn個
の増幅・整流回路、すなわち第1増幅・整流回路S1、
第2増幅・整流回路S2、・・・、第n増幅・整流回路
Snと、それら増幅・整流回路S1〜Snの整流出力を
加算して対数出力を生成する加算器とを備えて構成され
ている。なお、ここでは、増幅・整流回路S1〜Snの
整流出力用の配線を結合することにより、加算してい
る。換言すれば、整流出力用の配線が加算器を構成して
いる。
This logarithmic amplifier circuit includes n cascade-connected amplifier / rectifier circuits, that is, first amplifier / rectifier circuits S1,
A second amplifying / rectifying circuit S2,..., An n-th amplifying / rectifying circuit Sn, and an adder for adding rectified outputs of the amplifying / rectifying circuits S1 to Sn to generate a logarithmic output. I have. Here, the addition is performed by connecting the rectification output wirings of the amplification and rectification circuits S1 to Sn. In other words, the rectification output wiring forms an adder.

【0047】第1〜第nの増幅・整流回路S1〜Snは
いずれも同じ構成を持つので、ここでは、第1増幅・整
流回路S1について詳細に説明し、第2〜第nの増幅・
整流回路S2〜Snについての説明は省略する。
Since the first to n-th amplifying / rectifying circuits S1 to Sn have the same configuration, the first amplifying / rectifying circuit S1 will be described in detail here.
Description of the rectifier circuits S2 to Sn will be omitted.

【0048】(増幅・整流回路S1の構成)図1に示す
ように、第1増幅・整流回路S1は、ソース結合された
二つのnチャネルMOSトランジスタM1、M2により
形成されるMOS差動対4と、ソース結合された三つの
nチャネルMOSトランジスタM5、M6、M7により
形成されるトリプルテール・セル5(triple-tail cel
l)とを備えている。
(Configuration of Amplifying / Rectifying Circuit S1) As shown in FIG. 1, the first amplifying / rectifying circuit S1 includes a MOS differential pair 4 formed by two source-coupled n-channel MOS transistors M1 and M2. And a triple-tail cell 5 formed by three n-channel MOS transistors M5, M6 and M7 source-coupled to each other.
l) and

【0049】MOS差動対4を形成するMOSトランジ
スタM1、M2のソースは、定電流源1(電流値:I
SS1)を介して接地されている。このMOS差動対は、
定電流源1の生成する定電流ISS1によって駆動され
る。
The sources of the MOS transistors M1 and M2 forming the MOS differential pair 4 are a constant current source 1 (current value: I
SS1 ) is grounded. This MOS differential pair is
It is driven by the constant current ISS1 generated by the constant current source 1.

【0050】MOSトランジスタM1、M2のゲート幅
(W)とゲート長(L)の比(W/L)は、いずれも単
位MOSトランジスタのそれのK1倍である(K1は定
数、ただしK1≧1)。
The ratio (W / L) of the gate width (W) to the gate length (L) of each of the MOS transistors M1 and M2 is K 1 times that of the unit MOS transistor (K 1 is a constant, but K 1 is a constant). 1 ≧ 1).

【0051】MOSトランジスタM1、M2のゲート
は、第1増幅・整流回路S1の第1および第2の入力端
子対を形成し、それらのゲート間に当該対数増幅回路の
入力電圧Viが印加される。すなわち、この第1および
第2の入力端子対は、当該対数増幅回路の入力端子対と
して動作する。
The gates of the MOS transistors M1, M2, the first and second input terminal pair of the first amplifier and rectifier circuits S1 to form the input voltage V i of the logarithmic amplification circuit is applied between their gate You. That is, the first and second input terminal pairs operate as input terminal pairs of the logarithmic amplifier circuit.

【0052】nチャネルMOSトランジスタM3は、M
OSトランジスタM1の負荷として動作する。MOSト
ランジスタM3のソースは、MOSトランジスタM1の
ドレインに接続され、ドレインは電源電圧VDDが印加さ
れる電源電圧線に接続され、ゲートにはバイアス電圧
(直流定電圧)VBが印加される。
The n-channel MOS transistor M3 is
It operates as a load of the OS transistor M1. The source of the MOS transistor M3 is connected to the drain of the MOS transistor M1, the drain is connected to a power supply voltage line to which the power supply voltage V DD is applied, and the bias voltage (DC constant voltage) V B is applied to the gate.

【0053】nチャネルMOSトランジスタM4は、M
OSトランジスタM2の負荷として動作する。MOSト
ランジスタM4のソースは、MOSトランジスタM2の
ドレインに接続され、ドレインは電源電圧VDDが印加さ
れる電源電圧線に接続され、ゲートにはMOSトランジ
スタM3に印加されるのと同じバイアス電圧VBが印加
される。
The n-channel MOS transistor M4 is
It operates as a load of the OS transistor M2. The source of the MOS transistor M4 is connected to the drain of the MOS transistor M2, the drain is connected to a power supply voltage line to which the power supply voltage V DD is applied, and the gate is the same bias voltage V B as applied to the MOS transistor M3. Is applied.

【0054】MOSトランジスタM3、M4のゲート幅
(W)とゲート長(L)の比(W/L)は、いずれも単
位MOSトランジスタのそれのK2倍である(K2は定
数、ただしK2≧1)。
[0054] The ratio of the MOS transistor M3, the gate width of M4 (W) and gate length (L) (W / L) are both twice that of K of unit MOS transistor (K 2 is a constant, where K 2 ≧ 1).

【0055】トリプルテール・セル5を形成するnチャ
ネルMOSトランジスタM5、M6、M7のソースは、
定電流源2(電流値:I01)を介して接地されている。
このトリプルテール・セル5は、定電流源2の生成する
定電流I01により駆動され、この定電流I01がテール電
流である。
The sources of the n-channel MOS transistors M5, M6 and M7 forming the triple tail cell 5 are:
It is grounded via a constant current source 2 (current value: I 01 ).
The triple tail cell 5 is driven by a constant current I 01 generated by the constant current source 2, and the constant current I 01 is a tail current.

【0056】MOSトランジスタM5、M6のゲート
は、MOSトランジスタM1、M2のドレインにそれぞ
れ接続されている。MOSトランジスタM5、M6のド
レインは、それぞれ当該第1増幅・整流回路S1の第1
および第2の出力端子(増幅出力端子)を形成する。
The gates of the MOS transistors M5 and M6 are connected to the drains of the MOS transistors M1 and M2, respectively. The drains of the MOS transistors M5 and M6 are connected to the first amplifying / rectifying circuit S1 respectively.
And a second output terminal (amplified output terminal).

【0057】MOSトランジスタM5のゲートには、ト
ランジスタM1のドレインに生成されるMOS差動対4
の第1の出力電圧VO1が印加される。MOSトランジス
タM6のゲートには、トランジスタM2のドレインに生
成されるMOS差動対の第2の出力電圧VO2が印加され
る。これら二つの出力電圧VO1とVO2の差(すなわち、
MOS差動対4の差動出力電圧)が、トリプルテール・
セルの入力電圧となる。
The gate of the MOS transistor M5 has a MOS differential pair 4 generated at the drain of the transistor M1.
The first output voltage V O1 of is applied. The second output voltage V O2 of the MOS differential pair generated at the drain of the transistor M2 is applied to the gate of the MOS transistor M6. The difference between these two output voltages V O1 and V O2 (ie,
MOS differential pair 4 differential output voltage)
The input voltage of the cell.

【0058】MOSトランジスタM7のゲートには、制
御電圧(直流定電圧)VC1が印加される。MOSトラン
ジスタM7のドレインは、当該第1増幅・整流回路S1
の第3出力端子(整流出力端子)を形成する。
A control voltage (DC constant voltage) V C1 is applied to the gate of the MOS transistor M7. The drain of the MOS transistor M7 is connected to the first amplifying / rectifying circuit S1.
Is formed as a third output terminal (rectified output terminal).

【0059】MOSトランジスタM5、M6のゲート幅
(W)とゲート長(L)の比(W/L)は、単位MOS
トランジスタのそれのK1倍である。MOSトランジス
タM7のゲート幅(W)とゲート長(L)の比(W/
L)は、単位MOSトランジスタのそれのK3倍である
(K3は定数、ただしK3≧1)。
The ratio (W / L) of the gate width (W) to the gate length (L) of the MOS transistors M5 and M6 is equal to the unit MOS.
1 times that of the K of the transistor. The ratio of the gate width (W) to the gate length (L) of the MOS transistor M7 (W /
L) is K 3 times that of the unit MOS transistor (K 3 is a constant, but K 3 ≧ 1).

【0060】nチャネルMOSトランジスタM1と定電
流源3(電流値:ISS1/2)は、トリプルテール・セ
ル5のゲートに印加される制御電圧VC1を生成する制御
電圧生成回路を構成する。MOSトランジスタM10の
ゲートには直流定電圧VBが共通に印加されている。M
OSトランジスタM10のドレインは、電源電圧線に接
続され、そのソースは定電流源3の一端に接続されてい
る。
The n-channel MOS transistor M1 and the constant current source 3 (current value: I SS1 / 2) form a control voltage generation circuit that generates a control voltage V C1 applied to the gate of the triple tail cell 5. It is commonly applied DC constant voltage V B to the gate of the MOS transistor M10. M
The drain of the OS transistor M10 is connected to the power supply voltage line, and the source is connected to one end of the constant current source 3.

【0061】制御電圧VC1は、MOSトランジスタM1
0のソース電圧に等しい。換言すれば、制御電圧V
C1は、MOSトランジスタM10のソースに生成され
る。第1トリプルテール・セル5のMOSトランジスタ
M7のゲートは、MOSトランジスタM10のソースに
接続されている。
The control voltage V C1 is controlled by the MOS transistor M1
Equal to zero source voltage. In other words, the control voltage V
C1 is generated at the source of the MOS transistor M10. The gate of the MOS transistor M7 of the first triple tail cell 5 is connected to the source of the MOS transistor M10.

【0062】(増幅・整流回路S2〜Snの構成)第1
増幅・整流回路S1と実質的に同じ構成を持つ第2増幅
・整流回路S2では、MOS差動対を形成するMOSト
ランジスタM1、M2のゲートが、当該第2増幅・整流
回路S2の入力端子対を形成する。MOSトランジスタ
M11のゲートには、第1増幅・整流回路S1のMOS
トランジスタM5のドレインに生成された第3の出力電
圧VO3が印加される。MOSトランジスタM12のゲー
トには、第1増幅・整流回路S1のMOSトランジスタ
M6のドレインに生成された第4の出力電圧VO4が印加
される。換言すれば、当該第2増幅・整流回路S2の入
力端子間には、第1増幅・整流回路S1の増幅出力であ
る差動出力電圧(VO3−VO3)が入力される。
(Configuration of Amplifying / Rectifying Circuits S2 to Sn) First
In the second amplifying / rectifying circuit S2 having substantially the same configuration as the amplifying / rectifying circuit S1, the gates of the MOS transistors M1 and M2 forming the MOS differential pair are connected to the input terminal pair of the second amplifying / rectifying circuit S2. To form The gate of the MOS transistor M11 is connected to the MOS of the first amplifying / rectifying circuit S1.
The generated third output voltage V O3 is applied to the drain of the transistor M5. The fourth output voltage V O4 generated at the drain of the MOS transistor M6 of the first amplifying / rectifying circuit S1 is applied to the gate of the MOS transistor M12. In other words, the differential output voltage (V O3 −V O3 ), which is the amplification output of the first amplification / rectification circuit S1, is input between the input terminals of the second amplification / rectification circuit S2.

【0063】第2増幅・整流回路S2のMOSトランジ
スタM5、M6のドレインが、それぞれ当該第2増幅・
整流回路S2の第1および第2の出力端子(増幅出力端
子)を形成する。また、第2増幅・整流回路S2のMO
SトランジスタM17のドレインが、当該第2増幅・整
流回路S2の整流出力端子を形成する。この点は、第3
〜第nの増幅・整流回路S3〜Snについても同様であ
る。ただし、第n段の増幅・整流回路Snのみは、その
増幅出力端子から信号は出力されない。
The drains of the MOS transistors M5 and M6 of the second amplifying / rectifying circuit S2 are respectively connected to the second amplifying / rectifying circuit S2.
The first and second output terminals (amplification output terminals) of the rectifier circuit S2 are formed. Also, the MO of the second amplifying / rectifying circuit S2
The drain of the S transistor M17 forms a rectified output terminal of the second amplifying / rectifying circuit S2. This point is the third
The same applies to the nth amplifying / rectifying circuits S3 to Sn. However, only the n-th stage amplification / rectification circuit Sn does not output a signal from its amplification output terminal.

【0064】(増幅・整流回路S1の動作原理)次に、
図1に示した第1実施形態の対数増幅回路を構成する第
1増幅・整流回路S1の動作原理について、図2を参照
して説明する。
(Operating Principle of Amplifying / Rectifying Circuit S1)
The operation principle of the first amplifying / rectifying circuit S1 constituting the logarithmic amplifier circuit of the first embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

【0065】基板効果とチャネル長変調を無視し、飽和
領域で動作しているMOSトランジスタのドレイン電流
Dとゲート・ソース間電圧VGSの関係が二乗則に従う
ものと仮定すると、ドレイン電流IDは以下の数式(1
a)、(1b)のように表される。
Assuming that the relationship between the drain current I D and the gate-source voltage V GS of the MOS transistor operating in the saturation region obeys the square law, ignoring the body effect and channel length modulation, the drain current I D Is the following equation (1
a) and (1b).

【0066】[0066]

【数1】 (Equation 1)

【0067】数式(1a)、(1b)において、Kは、
MOSトランジスタのゲート幅(W)とゲート長(L)
の比(W/L)の単位MOSトランジスタのそれに対す
る比、βはトランスコンダクタンスパラメータ、VTH
スレッショルド電圧である。
In equations (1a) and (1b), K is
Gate width (W) and gate length (L) of MOS transistor
, The ratio (W / L) of the unit MOS transistor to that of the unit MOS transistor, β is a transconductance parameter, and V TH is a threshold voltage.

【0068】キャリアの実効モビリティをμ、単位面積
当たりのゲート酸化膜容量をCOXとすると、トランスコ
ンダクタンスパラメータβは、 β=μ(COX/2)(W/L) で定義される。
Assuming that the effective mobility of carriers is μ and the capacitance of the gate oxide film per unit area is C OX , the transconductance parameter β is defined as β = μ (C OX / 2) (W / L).

【0069】なお、キャリアの実効モビリティμは、絶
対温度Tに応じて以下の数式(2)に従って変化する。
The effective mobility μ of the carrier changes according to the following equation (2) according to the absolute temperature T.

【0070】[0070]

【数2】 (Equation 2)

【0071】トランスコンダクタンスパラメータβも、
絶対温度Tに応じて以下の数式(3)に従って変化す
る。
The transconductance parameter β is also
It changes according to the following equation (3) according to the absolute temperature T.

【0072】[0072]

【数3】 (Equation 3)

【0073】となる。Is obtained.

【0074】ただし、数式(3)、(4)において、添
え宇300は300K(=27℃)におけるμ、β、T
の値を示す。
However, in the equations (3) and (4), the suffix 300 represents μ, β, T at 300 K (= 27 ° C.).
Shows the value of

【0075】図3は、トランスコンダクタンスパラメー
タβの温度特性を示す。図3から数式(3)に示された
トランスコンダクタンスβの温度特性が理解される。
FIG. 3 shows a temperature characteristic of the transconductance parameter β. From FIG. 3, the temperature characteristic of the transconductance β shown in Expression (3) can be understood.

【0076】(a)MOS差動対について 図2は、当該対数増幅回路の第1増幅・整流回路S1を
示す。なお、図2において、図1に示されたISS1、I
01およびVCは、それぞれISS1=ISS、I01=I0およ
びVC1=VCとしている。
(A) MOS differential pair FIG. 2 shows a first amplifier / rectifier circuit S1 of the logarithmic amplifier circuit. Note that, in FIG. 2, I SS1 and I SS1 shown in FIG.
01 and V C are respectively I SS1 = I SS , I 01 = I 0 and V C1 = V C.

【0077】素子間の整合性は良いと仮定すると、MO
S差動対4の二つの出力電流、すなわちMOSトランジ
スタM1、M2のドレイン電流ID1、ID2は、それぞれ
以下の数式(4a)(4b)のように表される。
Assuming that the matching between the elements is good, the MO
The two output currents of the S differential pair 4, that is, the drain currents I D1 and I D2 of the MOS transistors M1 and M2 are respectively expressed by the following equations (4a) and (4b).

【0078】[0078]

【数4】 (Equation 4)

【0079】数式(4a)(4b)で表されるMOSト
ランジスタM1、M2のドレイン電流ID1、ID2はそれ
ぞれ、負荷となっているMOSトランジスタM3、M4
により平方根(ルート)圧縮されて電圧に変換され、出
力電圧VO1、VO2が生成される。
The drain currents I D1 and I D2 of the MOS transistors M1 and M2 represented by the equations (4a) and (4b) are the MOS transistors M3 and M4 serving as loads, respectively.
Are converted to voltages by the square root (root), and output voltages V O1 and V O2 are generated.

【0080】MOS差動対4の出力電圧VO1、VO2は、
次の数式(13a)、(13b)のように表される。
The output voltages V O1 and V O2 of the MOS differential pair 4 are
It is expressed as in the following equations (13a) and (13b).

【0081】[0081]

【数5】 (Equation 5)

【0082】したがって、MOS差動対4の差動出力電
圧ΔV1は、次の数式(6)で表される。
Therefore, the differential output voltage ΔV 1 of the MOS differential pair 4 is expressed by the following equation (6).

【0083】[0083]

【数6】 (Equation 6)

【0084】数式(6)より、MOS差動対4の差動出
力電圧ΔVは、(ID11/2−ID21/2)に比例するこ
とが理解される。
From the equation (6), it is understood that the differential output voltage ΔV of the MOS differential pair 4 is proportional to (I D11 / 2−I D21 / 2).

【0085】ここで、a、bを定数、xを変数として、
次の恒等式(6)を考える。
Here, a and b are constants, x is a variable,
Consider the following identity (6).

【0086】[0086]

【数7】 (Equation 7)

【0087】そして、恒等式(6)においてa、b、x
を下記のように設定する。
Then, in the equation (6), a, b, x
Is set as follows.

【0088】[0088]

【数8】 (Equation 8)

【0089】すると、恒等式(7)の左辺は、(ID11
/2−ID21/2)に上記数式(4a)(4b)を代入
したものに等しくなる。この時、恒等式(5)の右辺は
(K1β)1/2・Viとなる。よって、次の数式(8)が
成り立つ。
Then, the left side of the equation (7) is (I D11
/ 2−I D21 / 2) to which the above equations (4a) and (4b) are substituted. In this case, the right-hand side of the identity (5) is (K 1 β) 1/2 · V i. Therefore, the following equation (8) holds.

【0090】[0090]

【数9】 (Equation 9)

【0091】よって、数式(6)および数式(9)よ
り、次の数式(10)が成立する。
Therefore, the following expression (10) is established from the expressions (6) and (9).

【0092】[0092]

【数10】 (Equation 10)

【0093】数式(10)において、負荷用のMOSト
ランジスタM3、M4のゲート幅(W)とゲート長
(L)の比K2が、MOS差動対4を形成するMOSト
ランジスタM1、M2のゲート幅(W)とゲート長
(L)の比K1より大きいならば、このMOS差動対は
逆相の減衰器となり、K2がK1に等しいまたはK1より
小さいならば、このMOS差動対は逆相の増幅器とな
る。
In the equation (10), the ratio K 2 between the gate width (W) and the gate length (L) of the load MOS transistors M 3 and M 4 is determined by the gates of the MOS transistors M 1 and M 2 forming the MOS differential pair 4. if the ratio K 1 is greater than the width (W) and gate length (L), this MOS differential pair becomes a reverse-phase attenuator, if K 2 is equal or K 1 is smaller than the K 1, the MOS differential The moving pair becomes an out-of-phase amplifier.

【0094】数式(10)から明らかなように、MOS
トランジスタM3、M4を負荷とするMOS差動対の差
動出力電圧ΔV1は、入力電圧Viに比例する。換言すれ
ば、MOSトランジスタM3、M4を負荷とするMOS
差動対は、入力電圧Viに対して線形減衰器または線形
増幅器として動作する。そして、(K2/K1)を小さい
値に設定すれば、高利得が実現できる。
As is clear from equation (10), the MOS
Differential output voltage [Delta] V 1 of the MOS differential pair to the load transistors M3, M4 is proportional to the input voltage V i. In other words, a MOS having the MOS transistors M3 and M4 as loads
The differential pair operates as a linear attenuator or amplifier for the input voltage V i . If (K 2 / K 1 ) is set to a small value, a high gain can be realized.

【0095】また、入力電圧Viと差動出力電圧ΔV1
の比例関係において、その比例定数、すなわち、電圧利
得は(K1/K21/2となる。したがって、電圧利得に
は、テール電流値I0、およびトランスコンダクタンス
・パラメータβ、あるいは負荷抵抗値RLを含んでいな
い。これは、電圧利得が温度特性を持たないことを意味
する。
[0095] Further, in the proportional relationship between the input voltage V i and the differential output voltage [Delta] V 1, the proportionality constant, i.e., the voltage gain becomes (K 1 / K 2) 1/2 . Therefore, the voltage gain does not include the tail current value I 0 , the transconductance parameter β, or the load resistance value RL . This means that the voltage gain has no temperature characteristics.

【0096】ここで、MOS差動対4の差動出力電流を
ΔIDとすると、ΔIDはドレイン電流ID1、ID2を用い
て次の数式(11)のように表される。
[0096] Here, when the differential output current of the MOS differential pair 4 and [Delta] I D, [Delta] I D by using the drain current I D1, I D2 is expressed by the following equation (11).

【0097】[0097]

【数11】 [Equation 11]

【0098】よって、MOS差動対4の差動出力電流Δ
Dは、線形項
Therefore, the differential output current Δ of MOS differential pair 4
ID is a linear term

【0099】[0099]

【数12】 (Equation 12)

【0100】と非線形項And the nonlinear term

【0101】[0101]

【数13】 (Equation 13)

【0102】とを含んでいることが分かる。It can be seen that the following is included.

【0103】MOS差動対4を形成するMOSトランジ
スタM1、M2の結合されたソースの電圧を共通ソース
電圧VS1とすると、共通ソース電圧VS1は次の数式(1
4)のように表される。
[0103] When the MOS transistor M1, the voltage of the combined source of M2 forming the MOS differential pair 4 and the common source voltage V S1, the common source voltage V S1 is the following formula (1
It is expressed as 4).

【0104】[0104]

【数14】 [Equation 14]

【0105】数式(14)において、VCM1は差動入力
される入力電圧Viのコモンモード電圧である。
[0105] In Equation (14), V CM1 is the common mode voltage of the input voltage V i is the input differential.

【0106】数式(14)より分かるように、共通ソー
ス電圧VS1は入力電圧Viの関数となっているから、共
通ソース電圧VS1は入力電圧Viとともに変動する。ま
た、数式(14)の第3項(平方根の項)は、非線形項
(13)の2番目の平方根の(1/2)1/2に等しい。
したがって、MOS差動対4の差動出力電流ΔIDの非
線形項(13)は、共通ソース電圧VS1の変動に起因す
ることが分かる。
As can be seen from equation (14), since the common source voltage V S1 is a function of the input voltage V i , the common source voltage V S1 varies with the input voltage V i . Further, the third term (square root term) of the equation (14) is equal to (1/2) 1/2 of the second square root of the nonlinear term (13).
Therefore, the nonlinear term (13) of the differential output current [Delta] I D of the MOS differential pair 4, it can be seen that due to variations of the common source voltage V S1.

【0107】これは、MOS差動対の共通ソース電圧V
S1を一定電圧に固定できるならば、MOS差動対4を線
形動作させることができることを意味する。
This corresponds to the common source voltage V of the MOS differential pair.
If S1 can be fixed to a constant voltage, it means that the MOS differential pair 4 can be operated linearly.

【0108】出力電圧VO1、VO2のコモンモード電圧を
CM2とすると、VCM2は次の数式(15)で表される。
Assuming that the common mode voltage of the output voltages V O1 and V O2 is V CM2 , V CM2 is represented by the following equation (15).

【0109】[0109]

【数15】 (Equation 15)

【0110】数式(15)から、MOSトランジスタM
3、M4を負荷とするMOS差動対の出力電圧VO1、V
O2のコモンモード電圧VCM2は、共通ソース電圧V
S1(上記数式(14)参照)を用いて表されることが分
かる。
From equation (15), it can be seen that the MOS transistor M
3, the output voltages V O1 and V of the MOS differential pair with M4 as a load.
O2 common mode voltage V CM2 is equal to common source voltage V
It can be seen that S1 (see the above equation (14)) is used.

【0111】図4は、第1増幅・整流回路S1のMOS
差動対4の出力電圧特性の計算値を示す。
FIG. 4 shows the MOS of the first amplifying / rectifying circuit S1.
The calculated value of the output voltage characteristic of the differential pair 4 is shown.

【0112】図4において、曲線a1,a2はMOS差
動対1の出力電圧VO1、VO2をそれぞれ示し、曲線a3
は入力電圧Viのコモンモード電圧VCM2を示す。曲線a
4は電圧[−VO1+2(VB−VTH)]を示し、直線a
5は電圧[VO2−VO1+VB−VTH]を示す。直線a5
から明らかなように、MOS差動対1の差動出力電圧Δ
Vは入力電圧Viに比例する。
In FIG. 4, curves a1 and a2 indicate the output voltages V O1 and V O2 of the MOS differential pair 1, respectively, and a curve a3
Shows the common mode voltage V CM2 of the input voltage V i. Curve a
4 indicates a voltage [−V O1 +2 (V B −V TH )], and a straight line a
5 shows the voltage [V O2 -V O1 + V B -V TH]. Straight line a5
As is clear from FIG. 5, the differential output voltage Δ
V is proportional to the input voltage V i .

【0113】図5に、K2=K1=1の場合のMOS差動
対1の出力電圧特性と差動出力電圧特性の実測値を示
す。ここで使用したトランジスタ・アレーは、nチャネ
ル・パワーMOSトランジスタ・アレー(型名:μPA
572T)である。このMOSトランジスタのスレッシ
ョルド電圧VTHはおよそ1.5Vであり、トランスコン
ダクタンスパラメータβの値も、現在一般的に用いられ
ているCMOSプロセスのMOSトランジスタのトラン
スコンダクタンスパラメータβの値に対しておよそ2桁
程度大きい。したがって、電源電圧とテール電流は、入
力電圧範囲を広くするために大きくしなければならな
い。この測定においては、電源電圧を5.0V(VDD
5.0V)、テール電流を10.5mA(ISS=10.
5mA)としている。
FIG. 5 shows measured output voltage characteristics and differential output voltage characteristics of the MOS differential pair 1 when K 2 = K 1 = 1. The transistor array used here is an n-channel power MOS transistor array (model name: μPA
572T). The threshold voltage V TH of this MOS transistor is about 1.5 V, and the value of the transconductance parameter β is also approximately two digits larger than the value of the transconductance parameter β of the MOS transistor of a CMOS process that is currently generally used. About big. Therefore, the power supply voltage and tail current must be increased to widen the input voltage range. In this measurement, the power supply voltage was set to 5.0 V (V DD =
5.0 V), and tail current of 10.5 mA (I SS = 10.
5 mA).

【0114】図5において、曲線b1、b2はそれぞれ
MOS差動対1の二つの出力電圧VO1、VO2を示し、曲
線b3、b4はそれぞれMOS差動対1の差動出力電圧
ΔV1(=VO1−VO2)、−ΔV1(=VO2−VO1)を示
す。図5より、MOSトランジスタM3、M4を負荷と
するMOS差動対1の差動出力電圧ΔV1は、広い入力
電圧範囲において線形となっていることが分かる。
In FIG. 5, curves b1 and b2 show the two output voltages V O1 and V O2 of the MOS differential pair 1, respectively, and curves b3 and b4 show the differential output voltage ΔV 1 ( = V O1 -V O2 ) and -ΔV 1 (= V O2 -V O1 ). FIG. 5 shows that the differential output voltage ΔV 1 of the MOS differential pair 1 having the MOS transistors M3 and M4 as loads is linear over a wide input voltage range.

【0115】(b)MOSトリプルテール・セルについ
て 次に、MOSトランジスタM5,M6,M7からなるM
OSトリプルテール・セル5の動作について説明する。
(B) MOS Triple Tail Cell Next, MOS transistor M5, M6, M7
The operation of the OS triple tail cell 5 will be described.

【0116】MOSトリプルテール・セル5の出力電流
は、同一発明者による特開平8−83314号公報、特
開平8−84037号公報、特開平8−315056号
公報などに示されている。
The output current of the MOS triple tail cell 5 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-83314, 8-84037 and 8-315506 by the same inventor.

【0117】図2に示す第1増幅・整流回路S1では、
トリプルテール・セル5の入力端子対を形成するMOS
トランジスタM5、M6のゲートには、出力電圧VO1
O2がそれぞれ入力される。換言すれば、MOSトラン
ジスタM5、M6のゲート間には、MOS差動対4の差
動出力電圧ΔVが入力される。よって、このトリプルテ
ール・セル5の差動出力電流ΔI1は、MOSトランジ
スタM5、M6のドレイン電流をそれぞれID5、ID6
すると、 ΔI1=ID5−ID6 と表される。
In the first amplifying / rectifying circuit S1 shown in FIG.
MOS forming input terminal pair of triple tail cell 5
The output voltages V O1 ,
V O2 is input. In other words, the differential output voltage ΔV of the MOS differential pair 4 is input between the gates of the MOS transistors M5 and M6. Therefore, the differential output current [Delta] I 1 of the triple-tail cell 5, the MOS transistors M5, M6 of the drain current and I D5, I D6 respectively, are expressed as ΔI 1 = I D5 -I D6.

【0118】したがって、特開平8−83314号公報
に開示されているものによれば、このトリプルテール・
セル5の差動出力電流ΔI1は次の数式(16)のよう
に表される。
Therefore, according to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-83314, this triple tail
The differential output current ΔI 1 of the cell 5 is represented by the following equation (16).

【0119】[0119]

【数16】 (Equation 16)

【0120】ここで、MOSトランジスタM5、M6の
ゲート間に入力されるMOS差動対4の差動出力電圧Δ
1は、MOS差動対4(すなわち、当該第1増幅・整
流回路S1)への入力電圧Viに対して線形であり、ま
た、トリプルテール・セル5を形成するMOSトランジ
スタM5,M6のドレイン電流ID5、ID6は、それぞれ
トリプルテール・セル5への入力電圧ΔV1に対して二
乗特性を持っていることを考慮すると、図2の第1増幅
・整流回路S1が二乗特性を持つ電流を出力するために
は、数式(16)で表されるこのトリプルテール・セル
の差動出力電流ΔI1が入力電圧ΔV1に対して線形にな
る、換言すれば、入力電圧ΔV1に比例することが必要
である。
Here, the differential output voltage Δ of the MOS differential pair 4 inputted between the gates of the MOS transistors M5 and M6
V 1 is linear with respect to the input voltage V i to the MOS differential pair 4 (that is, the first amplifying / rectifying circuit S 1), and V 1 of the MOS transistors M 5 and M 6 forming the triple tail cell 5. Considering that the drain currents I D5 and I D6 each have a square characteristic with respect to the input voltage ΔV 1 to the triple tail cell 5, the first amplifying / rectifying circuit S1 in FIG. 2 has a square characteristic. to output current, the differential output current [Delta] I 1 of the triple-tail cell represented by formula (16) is linear to the input voltage [Delta] V 1, in other words, proportional to the input voltage [Delta] V 1 It is necessary to.

【0121】すなわち、cを定数とすると、 ΔI1=cΔV1 が成り立つことが必要である。That is, if c is a constant, it is necessary that ΔI 1 = cΔV 1 holds.

【0122】よって、上記数式(16)の分子のΔV1
の係数が定数cに等しくなければならない。つまり、以
下の数式(17)が成り立たなければならない。
Therefore, ΔV 1 of the numerator of the above formula (16)
Must be equal to the constant c. That is, the following equation (17) must be satisfied.

【0123】[0123]

【数17】 [Equation 17]

【0124】このとき、トリプルテール・セル5の差動
出力電流ΔI1は、次のようになる。
At this time, the differential output current ΔI 1 of the triple tail cell 5 is as follows.

【0125】[0125]

【数18】 (Equation 18)

【0126】また、数式(17)からこの時の制御電圧
Cを求めると、次の数式(19)のようになる。
When the control voltage V C at this time is obtained from Expression (17), the following Expression (19) is obtained.

【0127】[0127]

【数19】 [Equation 19]

【0128】よって、上記数式(16)で表されるこの
トリプルテール・セル5の差動出力電流ΔI1が入力電
圧ΔV1に対して線形になる、すなわち、図2の第1増
幅・整流回路S1が二乗特性を持つ電流を出力するため
には、制御電圧VCを数式(19)が成り立つように設
定しなければならないことになる。そして、その時のト
リプルテール・セルの差動出力電流ΔI1は、上記数式
(18)で表される。
Therefore, the differential output current ΔI 1 of the triple tail cell 5 represented by the above equation (16) becomes linear with respect to the input voltage ΔV 1 , that is, the first amplifying / rectifying circuit of FIG. In order for S1 to output a current having a square characteristic, the control voltage V C must be set so that Expression (19) holds. Then, the differential output current ΔI 1 of the triple tail cell at that time is expressed by the above equation (18).

【0129】例えば、For example,

【0130】[0130]

【数20】 (Equation 20)

【0131】の時には、制御電圧VCは次のように設定
される必要がある。
At this time, the control voltage V C needs to be set as follows.

【0132】[0132]

【数21】 (Equation 21)

【0133】以上述べたように、トリプルテール・セル
5のMOSトランジスタM7への制御電圧VCを上記数
式(19)が成り立つように設定すれば、上記数式(1
6)で表されるこのトリプルテール・セルの差動出力電
流I-は入力電圧ΔV1に対して線形になる。そして、そ
の差動出力電流ΔI1は上記数式(18)で表されるの
である。
As described above, if the control voltage V C to the MOS transistor M7 of the triple tail cell 5 is set so that the above equation (19) holds, the above equation (1)
6), the differential output current I of this triple tail cell becomes linear with respect to the input voltage ΔV 1 . Then, the differential output current ΔI 1 is represented by the above equation (18).

【0134】ところで、図2に示す第1増幅・整流回路
S1では、MOSトランジスタM3、M4を負荷とする
MOS差動対とMOSトリプルテール・セルとが縦続接
続されているので、トリプルテール・セルを形成するM
OSトランジスタM5、M6、M7の各ゲート電圧はそ
れぞれ、VO1、VO2、(VCM2+VC)となる。もし、M
OSトランジスタM7のゲート電圧(VCM2+VC)=V
G7が一定値となるならば、制御電圧VCを発生させるゲ
ート・バイアス回路を非常に簡略化できる。そこで、次
にそのために必要な条件を求める。
In the first amplifying / rectifying circuit S1 shown in FIG. 2, since the MOS differential pair having the MOS transistors M3 and M4 as loads and the MOS triple tail cells are cascaded, the triple tail cells are not connected. M that forms
The gate voltages of the OS transistors M5, M6, and M7 are V O1 , V O2 , and (V CM2 + V C ), respectively. If M
Gate voltage of the OS transistor M7 (V CM2 + V C ) = V
If G7 is a constant value, it can be very simplified gate bias circuit for generating a control voltage V C. Therefore, next, the conditions necessary for that are obtained.

【0135】出力電圧VO1、VO2のコモンモード電圧V
CM2は上記の数式(15)で表され、制御電圧VCは上記
の数式(19)を満たすので、MOSトランジスタM7
のゲート電圧VG7=(VCM2+VC)は、次の数式(2
2)のように表される。ただし、dは定数である。
The common mode voltage V of the output voltages V O1 and V O2
CM2 is represented by the above equation (15), and since the control voltage V C satisfies the above equation (19), the MOS transistor M7
Gate voltage V G7 = (V CM2 + V C ) is calculated by the following equation (2)
It is expressed as 2). Here, d is a constant.

【0136】[0136]

【数22】 (Equation 22)

【0137】上述したように、図2の第1増幅・整流回
路S1が二乗特性を持つ電流を出力するためには、トリ
プルテール・セル5の差動出力電流ΔI1がその入力電
圧ΔV1に比例することが必要であるから、数式(2
2)において入力電圧ΔV1を含む項の係数はすべてゼ
ロにならなければならない。すなわち、数式(22)は
次の数式(23)のように簡単化されなければならな
い。
As described above, in order for the first amplifying / rectifying circuit S1 of FIG. 2 to output a current having a square characteristic, the differential output current ΔI 1 of the triple tail cell 5 is reduced to its input voltage ΔV 1 Since it is necessary to be proportional, the equation (2)
In 2), all coefficients of the term including the input voltage ΔV 1 must be zero. That is, equation (22) must be simplified as in equation (23).

【0138】[0138]

【数23】 (Equation 23)

【0139】数式(23)が成立するために必要な条件
は、数式(22)において以下の関係式(24a)、
(24b)が成立することである。
The condition required to satisfy the equation (23) is the following relational equation (24a) in the equation (22):
(24b) is satisfied.

【0140】[0140]

【数24】 (Equation 24)

【0141】よって、これらの関係式(24a)と(2
4b)が満たされるように、電流値I0、ISSなどの値
を設定した場合には、数式(23)が成立し、MOSト
ランジスタM7のゲート電圧VG7=(VCM2+VC)が一
定値となる。その結果、MOSトランジスタM7に対す
る制御電圧VCを発生させるバイアス回路は、図2に示
すように非常に簡略化される。そして、その場合には、
図2の回路構成において制御電圧VCが上記数式(1
9)を満たすので、上記数式(18)で表されるよう
に、このトリプルテール・セル5の差動出力電流ΔI1
は入力電圧ΔV1に対して線形になる。
Therefore, these relational expressions (24a) and (2
As 4b) is satisfied, when setting values such as the current value I 0, I SS is established equation (23) is, the gate voltage V G7 of a MOS transistor M7 = (V CM2 + V C ) is constant Value. As a result, the bias circuit for generating the control voltage V C for the MOS transistor M7 is greatly simplified as shown in FIG. And in that case,
Control voltage V C is the formula in the circuit configuration of FIG. 2 (1
9), the differential output current ΔI 1 of the triple tail cell 5 is expressed by the equation (18).
Becomes linear with respect to the input voltage ΔV 1 .

【0142】また、上記「(a)MOS差動対につい
て」で既述したように、MOSトリプルテー・セル5へ
の入力電圧ΔV1は、MOSトランジスタM3、M4を
負荷とするMOS差動対の差動出力電圧ΔV1であり、
当該第1増幅・整流回路S1への入力電圧Viに比例す
る。
[0142] Further, as already described in the above "(a) the MOS differential pair", the input voltage [Delta] V 1 to MOS triple tape cell 5, MOS differential pair of MOS transistors M3, M4 and the load Differential output voltage ΔV 1 ,
Proportional to the input voltage V i of the to the first amplifier and rectifier circuit S1.

【0143】こうして、図2の第1増幅・整流回路S1
は、その入力電圧Viに対して二乗特性を持つ出力電流
ΔI1をMOSトリプルテール・セルの差動出力電流と
して出力することが確認されるのである。
Thus, the first amplifying / rectifying circuit S1 shown in FIG.
Is to output an output current ΔI 1 having a square characteristic with respect to the input voltage V i as a differential output current of the MOS triple tail cell.

【0144】なお、この場合には、MOSトランジスタ
M5,M6,M7で形成されるトリプルテール・セル
は、同一発明者による特開平6−152275号公報に
示されるような適応バイアス差動対として動作する。
In this case, the triple tail cell formed by MOS transistors M5, M6 and M7 operates as an adaptive bias differential pair as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-152275 by the same inventor. I do.

【0145】他方、図2に示すトリプルテール・セル5
において、MOSトランジスタM5、M6のドレイン電
流ID5、ID6はそれぞれ、負荷となっているMOSトラ
ンジスタM8、M9により平方根(ルート)圧縮されて
電圧に変換され、出力電圧VO3、VO4が生成される。ト
リプルテール・セル5の入力差動対の差動出力電圧をΔ
2とすると、MOS差動対4の場合と同様に、ΔV2
数式(25)で表される。
On the other hand, the triple tail cell 5 shown in FIG.
In, the drain currents I D5 and I D6 of the MOS transistors M5 and M6 are respectively compressed by square roots (roots) by the MOS transistors M8 and M9 serving as loads and converted into voltages, and output voltages V O3 and V O4 are generated. Is done. The differential output voltage of the input differential pair of the triple tail cell 5 is Δ
When V 2, as in the case of the MOS differential pair 4, [Delta] V 2 is expressed by Equation (25).

【0146】[0146]

【数25】 (Equation 25)

【0147】数式(25)において、負荷用のMOSト
ランジスタM8、M9のゲート幅(W)とゲート長
(L)の比K4が、トリプルテール・セル5を形成する
MOSトランジスタM5、M6のゲート幅(W)とゲー
ト長(L)の比K1より大きいならば、このトリプルテ
ール・セル5は逆相の減衰器となり、K4がK1に等しい
またはK1より小さいならば、このトリプルテール・セ
ル5は逆相の増幅器となる。
In the equation (25), the ratio K 4 between the gate width (W) and the gate length (L) of the load MOS transistors M 8 and M 9 is equal to the gates of the MOS transistors M 5 and M 6 forming the triple tail cell 5. if the ratio K 1 is greater than the width (W) and gate length (L), the triple-tail cell 5 becomes the attenuator opposite phase, if K 4 equals K 1 or K 1 smaller, this triple Tail cell 5 is an amplifier of opposite phase.

【0148】さらに、MOS差動対4において数式(1
0)が成立するので、トリプルテール・セル5の差動出
力電圧ΔV2は、数式(26)で表される。
Further, in the MOS differential pair 4, the expression (1)
0) is satisfied, the differential output voltage ΔV 2 of the triple tail cell 5 is expressed by Expression (26).

【0149】[0149]

【数26】 (Equation 26)

【0150】上記数式(26)より、トリプルテール・
セル5の差動出力電圧ΔV2がMOS差動対の入力電圧
i、すなわち、第1増幅・整流回路S1の入力電圧Vi
に比例することが分かる。この入力電圧Viと差動出力
電圧ΔV2との比例関係において、その比例定数(K12
/K241/2は、第1増幅・整流回路S1の電圧利得
に相当する。そして、電圧利得には、テール電流値
0、およびトランスコンダクタンスパラメータβ、あ
るいは負荷抵抗値RLを含んでいない。これは、電圧利
得が温度特性を持たないことを意味する。
From the above equation (26), the triple tail
Input voltage V i of the differential output voltage [Delta] V 2 of the cell 5 MOS differential pair, i.e., the input voltage V i of the first amplifier and rectifier circuits S1
It turns out that it is proportional to. A proportional relationship between the input voltage V i and the differential output voltage [Delta] V 2, the proportionality constant (K 12
/ K 2 K 4 ) 1/2 corresponds to the voltage gain of the first amplifying / rectifying circuit S1. The voltage gain does not include the tail current value I 0 , the transconductance parameter β, or the load resistance value RL . This means that the voltage gain has no temperature characteristics.

【0151】(c)動作入力電圧範囲について 次に、図2の第1増幅・整流回路S1の動作入力電圧範
囲について説明する。
(C) Operation Input Voltage Range Next, the operation input voltage range of the first amplifying / rectifying circuit S1 in FIG. 2 will be described.

【0152】トリプルテール・セル5を形成するMOS
トランジスタM5,M6のドレイン電流ID5、ID6は、
それぞれこのトリプルテール・セル5への入力電圧ΔV
1に対して二乗特性を持っているので、MOSトランジ
スタM5、M6、M7のドレイン電流ID5、ID6、ID7
は、それぞれ次の数式(27a)、(27b)(27
c)のように示される。
MOS forming triple tail cell 5
The drain currents I D5 and I D6 of the transistors M5 and M6 are
The input voltage ΔV to this triple tail cell 5 respectively
Since it has a square characteristic with respect to 1 , the drain currents I D5 , I D6 , I D7 of the MOS transistors M5, M6, M7
Are given by the following equations (27a), (27b), (27
It is shown as c).

【0153】[0153]

【数27】 [Equation 27]

【0154】このMOSトリプルテール・セル5の差動
対を構成している2つのMOSトランジスタM5、M6
の実効的なテール電流は、ドレイン電流ID5とID6の和
で表される。よって、上記数式(27a)、(27b)
を用いて次の数式(28)が得られる。
Two MOS transistors M5 and M6 forming a differential pair of this MOS triple tail cell 5
Is expressed by the sum of the drain currents ID5 and ID6 . Therefore, the above equations (27a) and (27b)
The following equation (28) is obtained using

【0155】[0155]

【数28】 [Equation 28]

【0156】数式(27c)と(28)から明らかなよ
うに、トリプルテール・セル5の二つの出力電流ID7
(ID5+ID6)はいずれもその入力電圧ΔV1の二乗に
比例し、したがって、それら出力電流ID7と(ID5+I
D6)はいずれもその入力電圧ΔV1に対して理想的な二
乗特性を持つ。
As is apparent from equations (27c) and (28), the two output currents I D7 and (I D5 + I D6 ) of the triple tail cell 5 are both proportional to the square of the input voltage ΔV 1 , Therefore, the output currents I D7 and (I D5 + I
D6) both have an ideal square characteristics for the input voltage [Delta] V 1.

【0157】次に、MOSトリプルテール・セル5の線
形入力電圧範囲とMOS差動対4の動作入力電圧範囲が
等しくなる条件を求める。
Next, a condition is determined in which the linear input voltage range of the MOS triple tail cell 5 and the operating input voltage range of the MOS differential pair 4 are equal.

【0158】まず、MOSトリプルテール・セル5を形
成するMOSトランジスタM5,M6,M7がいずれも
ピンチオフしないならば、MOS差動対4の二つの出力
電圧VO1、VO2と制御電圧VCはそれぞれ、次の数式
(29a)、(29b)、(29c)のように表され
る。
First, if none of the MOS transistors M5, M6, M7 forming the MOS triple tail cell 5 pinch off, the two output voltages V O1 , V O2 and the control voltage V C of the MOS differential pair 4 become They are respectively represented by the following mathematical expressions (29a), (29b), and (29c).

【0159】[0159]

【数29】 (Equation 29)

【0160】なお、数式(29a)、(29b)は、数
式(13a)、(13b)と同一である。
The expressions (29a) and (29b) are the same as the expressions (13a) and (13b).

【0161】ID1=ISS、ID2=0の時、上記数式(2
9a)、(29b)、(29c)は次のようになる。
When I D1 = I SS and I D2 = 0, the above equation (2)
9a), (29b) and (29c) are as follows.

【0162】[0162]

【数30】 [Equation 30]

【0163】数式(30a)を上記数式(27a)に代
入すると、ID5について次の数式(31)が得られる。
[0163] When the formula (30a) is substituted into the equation (27a), the following equation (31) is obtained for I D5.

【0164】[0164]

【数31】 (Equation 31)

【0165】数式(31)を整理すると、次の数式(3
2)のようになる。
When the equation (31) is arranged, the following equation (3) is obtained.
It looks like 2).

【0166】[0166]

【数32】 (Equation 32)

【0167】同様に、数式(30b)を上記数式(27
b)に代入すると、ID6について次の数式(33)が得
られる。
Similarly, equation (30b) is replaced by equation (27)
Substituting in b), the following equation (33) is obtained for I D6.

【0168】[0168]

【数33】 [Equation 33]

【0169】数式(33)を整理すると、次の数式(3
4)のようになる。
When the equation (33) is arranged, the following equation (3) is obtained.
It becomes like 4).

【0170】[0170]

【数34】 (Equation 34)

【0171】数式(34)から数式(32)を引くと、
次の数式(35)が得られる。
By subtracting equation (32) from equation (34),
The following equation (35) is obtained.

【0172】[0172]

【数35】 (Equation 35)

【0173】数式(35)は、MOSトリプルテール・
セル5への差動入力電圧ΔV1の最大値を示す。
Equation (35) shows that the MOS triple tail
The maximum value of the differential input voltage ΔV 1 to the cell 5 is shown.

【0174】他方、差動入力電圧ΔV1の最小値はID2
=ISS、ID1=0の時に得られ、その時のΔV1は次の
ようになる。
On the other hand, the minimum value of the differential input voltage ΔV 1 is I D2
= I SS , I D1 = 0, and ΔV 1 at that time is as follows.

【0175】[0175]

【数36】 [Equation 36]

【0176】よって、差動入力電圧ΔV1の範囲は、次
のように表されることが分かる。
Therefore, it can be seen that the range of the differential input voltage ΔV 1 is expressed as follows.

【0177】[0177]

【数37】 (37)

【0178】さらに、数式(30c)を上記数式(27
c)に代入すると、ID7について次の数式(38)が得
られる。
Further, the equation (30c) is replaced by the equation (27).
Substituting in c), the following equation (38) is obtained for I D7.

【0179】[0179]

【数38】 (38)

【0180】この数式(38)に、上記数式(34)、
(35)を代入してこれを解くと、次の数式(39)が
得られる。
This equation (38) is added to the above equation (34).
By substituting (35) and solving this, the following equation (39) is obtained.

【0181】[0181]

【数39】 [Equation 39]

【0182】よって、定電流源の1,2,3の電流値I
0,ISSと、MOSトランジスタのゲート幅とゲート長
の比の単位MOSトランジスタのそれに対する比K2
値を数式(39)を満たすように設定すれば、MOSト
リプルテール・セル5の線形入力電圧範囲がMOS差動
対4の動作入力電圧範囲に等しくなる。その結果、図2
の第1増幅・整流回路S1では、理想的な二乗特性(整
流特性)が当該第1増幅・整流回路S1の動作入力電圧
範囲の全体にわたって得られる。
Therefore, the current values I, 2 and 3 of the constant current sources
0, I SS and, by setting the value of the ratio K 2 thereto of unit MOS transistor of the ratio of the gate width to the gate length of the MOS transistor so as to satisfy the formula (39), the linear input of the MOS triple-tail cell 5 The voltage range becomes equal to the operation input voltage range of the MOS differential pair 4. As a result, FIG.
In the first amplifying / rectifying circuit S1, the ideal square characteristic (rectifying characteristic) is obtained over the entire operating input voltage range of the first amplifying / rectifying circuit S1.

【0183】そして、この場合には、図2のMOSトリ
プルテール・セル5は最大の線形入力電圧範囲を有する
適応バイアス差動対として動作する。
Then, in this case, the MOS triple tail cell 5 of FIG. 2 operates as an adaptive bias differential pair having the maximum linear input voltage range.

【0184】図2の第1増幅・整流回路S1の回路構成
を最も簡略化できるのは、例えば、K1=K2=1、K3
=2、ISS=I0/2の場合である。この時に定数cの
値は
The circuit configuration of the first amplifying / rectifying circuit S1 shown in FIG. 2 can be most simplified, for example, by K 1 = K 2 = 1, K 3
= 2, I SS = I 0/2 . At this time, the value of the constant c is

【0185】[0185]

【数40】 (Equation 40)

【0186】となる。Is obtained.

【0187】数式(40)は上記の数式(19)を満た
し、この時の定数dと制御電圧VCはそれぞれ、次の数
式(41a)、(41b)のようになる。
[0187] Equation (40) satisfies the above equation (19), respectively the control voltage V C constant d at this time, the following equation (41a), so that the (41b).

【0188】[0188]

【数41】 [Equation 41]

【0189】したがって、トランジスタを負荷とするM
OS差動対を縦続接続すれば線形増幅器となり、K2
1が1より小さくなるように設定すれば、高利得が実
現できる。
Therefore, the transistor having a load M
When OS differential pairs are cascaded, a linear amplifier is obtained, and K 2 /
If K 1 is set to be smaller than 1 , high gain can be realized.

【0190】(対数増幅回路の動作)上記の通り、図2
の第1増幅・整流回路は、線形で且つ電圧利得が(K12
/K 241/2の差動増幅回路としての機能と二乗特性
を持つ電流を出力する整流回路としての機能を持つ。し
たがって、図1に示すように、第1〜第nの増幅・整流
回路S1〜Snを縦続接続することにより、第1〜第n
の増幅・整流回路S1〜Snの整流電流I1〜Inは、図
6に示すような特性を持つ。これら整流電流I1〜I
nは、接続線9を介して加算され、出力端子10に加算
された出力電流IRSSI(=I1+I2+・・・+In)が
出力される。
(Operation of Logarithmic Amplifier) As described above, FIG.
Of the first amplifying / rectifying circuit is linear and has a voltage gain of (K12
/ K TwoKFour)1/2Function and squaring characteristics as differential amplification circuit
It has a function as a rectifier circuit that outputs a current having I
Therefore, as shown in FIG.
By connecting the circuits S1 to Sn in cascade, the first to n-th
Rectification current I of the amplification and rectification circuits S1 to Sn1~ InThe figure
It has the characteristics shown in FIG. These rectified currents I1~ I
nAre added via the connection line 9 and added to the output terminal 10.
Output current IRSSI(= I1+ ITwo+ ... + In)But
Is output.

【0191】図6は、各整流電流I1、I2、・・・、I
nおよびIRSSIと入力電圧Viとの関係を示す。図6か
ら、出力電流IRSSIが入力電圧Viに対して疑似対数特
性を持つことが分かる。
FIG. 6 shows the rectified currents I 1 , I 2 ,.
n and I RSSI to indicate the relationship between the input voltage V i. From Figure 6, it can be seen to have a pseudo logarithmic characteristic with respect to the output current I RSSI input voltage V i.

【0192】各整流出力電流I1、I2、・・・、In
温度依存性を持たなければ、出力電流IRSSIも温度依存
性を持たない。
[0192] Each rectified output currents I 1, I 2, ···, have to have temperature dependency I n, the output current I RSSI be no temperature dependence.

【0193】また、整流出力電流I1〜Inは、第1〜第
nの増幅・整流回路S1〜Snのトリプルテール・セル
に印加される各制御電圧VC1〜VCnの変化に対応して変
化する。すなわち、制御電圧VC1〜VCnを高く設定する
と整流出力電流I1〜Inは増加し、制御電圧VC1〜VCn
を低く設定すると整流出力電流I1〜Inは減少する。出
力電流IRSSIの対数特性は、縦続接統されるMOSトリ
プルテール・セルの各段の電圧利得によって、各段の受
け持つ対数特性のダイナミックレンジが決定され、前段
と後段での整流電流の重畳される部分が変わる。
[0193] Furthermore, the rectified output current I 1 ~I n corresponds to a change of the control voltage V C1 ~V Cn applied to the triple-tail cell of the amplifier and rectifier circuit S1~Sn first to n Change. That is, the control voltage V C1 ~V Cn the high rectified output current I 1 ~I n and set increases, the control voltage V C1 ~V Cn
Setting low as rectified output current I 1 ~I n decreases. In the logarithmic characteristic of the output current I RSSI , the dynamic range of the logarithmic characteristic of each stage is determined by the voltage gain of each stage of the MOS triple tail cell connected in cascade, and the rectified currents of the preceding stage and the succeeding stage are superimposed. Part changes.

【0194】したがって、制御電圧VC1〜VCnを適宜設
定することにより、対数増幅回路の対数精度や傾きなど
の対数特性を調整できる。
Therefore, by appropriately setting the control voltages V C1 to V Cn , the logarithmic characteristics such as the logarithmic accuracy and the slope of the logarithmic amplifier can be adjusted.

【0195】なお、トリプルテール・セル5の整流出力
電流I1は数式(27c)に示されるように、2乗電流
となっているので、入力電圧ViをdB表示した場合の
動作タイナミックレンジは6〜8dB程度しか確保でき
ないから、トランジスタを負荷とするMOS差動対とト
ランジスタを負荷とするMOSトリプルテール・セルの
電圧利得の積が1段当たりの総合電圧利得となる。
[0195] Incidentally, the rectified output current I 1 of the triple-tail cell 5, as shown in equation (27c), since a square current, operation Thailand Na dynamic range in the case of dB displays the input voltage V i is Since only about 6 to 8 dB can be secured, the product of the voltage gains of the MOS differential pair having the transistor as the load and the MOS triple tail cell having the transistor as the load is the total voltage gain per stage.

【0196】具体的な(K24/K12)の値は、例えば
4〜6程度である。
The specific value of (K 2 K 4 / K 12 ) is, for example, about 4 to 6.

【0197】(第2の実施形態)図7および第8図は、
本発明の第2の実施形態の対数増幅回路を示す。
(Second Embodiment) FIG. 7 and FIG.
7 shows a logarithmic amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention.

【0198】この第2実施形態の対数増幅回路は、増幅
・整流回路S1〜Snのそれぞれにおいて、トリプルテ
ール・セルに代えてクアドリテール・セル(quadritail
cell)を用いた点以外は、図1および図2の第1実施
形態の対数増幅回路と同じ構成を持つ。よって、同一の
要素には同じ符号を付して同一構成部分についての説明
は省略する。
In the logarithmic amplifier circuit of the second embodiment, in each of the amplifying / rectifying circuits S1 to Sn, a quadritail cell is used instead of a triple tail cell.
1 has the same configuration as the logarithmic amplifier circuit of the first embodiment shown in FIGS. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description of the same components will be omitted.

【0199】上述したように、図2の第1増幅・整流回
路S1のトリプルテール・セル5を構成するMOSトラ
ンジスタM7は、ゲート幅とゲート長との比(W/L)
が単位MOSトランジスタの2倍の大きさを持つ(K3
=2)。このため、そのMOSトランジスタM7をソー
ス、ドレイン、ゲートのすべてが共通接続された二つの
単位MOSトランジスタM7AとM7Bに分割すること
ができる。すなわち、図8に示すクアドリテール・セル
5Aのように変形できる。
As described above, the MOS transistor M7 forming the triple tail cell 5 of the first amplifying / rectifying circuit S1 shown in FIG. 2 has a ratio (W / L) of the gate width to the gate length.
Has twice the size of the unit MOS transistor (K 3
= 2). Therefore, the MOS transistor M7 can be divided into two unit MOS transistors M7A and M7B in which all of the source, drain and gate are commonly connected. That is, it can be deformed like the quadretail cell 5A shown in FIG.

【0200】クアドリテール・セル5Aは、トリプルテ
ール・セル5と等価であるから、第2実施形態の対数増
幅回路の動作は、第1の実施形態のそれとまったく同じ
である。
Since the quadretail cell 5A is equivalent to the triple tail cell 5, the operation of the logarithmic amplifier of the second embodiment is exactly the same as that of the first embodiment.

【0201】したがって、第1〜第nの増幅・整流回路
の整流出力電流I1〜Inのそれぞれが接続線9を介して
加算され、出力電流IRSSIが出力端子10に出力され
る。この出力電流IRSSIは、対数増幅回路の入力電圧V
iに対して対数特性を持つ。
[0202] Thus, each of the rectified output current I 1 ~I n of the amplifier and rectifier circuit of the first to n are added via the connection line 9, the output current I RSSI is output to the output terminal 10. This output current I RSSI is equal to the input voltage V of the logarithmic amplifier circuit.
It has a logarithmic characteristic for i .

【0202】また、各制御電流VC1、VC2、・・・VCn
を適宜設定することにより、出力電流IRSSIの対数特性
を変化させることができる。
Each of the control currents V C1 , V C2 ,.
Can be changed to change the logarithmic characteristic of the output current I RSSI .

【0203】図9に、クァドリテール・セル5Aを構成
するMOSトランジスタM5、M6、M7A、M7Bの
ドレイン電流ID5、ID6、ID7AおよびID7Bの特性を示
す。
FIG. 9 shows the characteristics of the drain currents I D5 , I D6 , I D7A and I D7B of the MOS transistors M5, M6, M7A, M7B constituting the quadritail cell 5A.

【0204】図9において、曲線A1、A2、A3か
ら、ドレイン電流ID5、ID6、ID7A、ID7Bがいずれも
2乗特性を持っていることが分かる。また、曲線A4か
ら、ドレイン電流ID7AおよびID7Bの和も2乗特性を持
つことも分かる。さらに、曲線A5からドレイン電流I
D5およびID7Aの和が線形特性を持ち、曲線A6からド
レイン電流ID6およびID7Bの和が線形特性を持つこと
も分かる。
In FIG. 9, it can be seen from the curves A1, A2, and A3 that the drain currents I D5 , I D6 , I D7A , and I D7B all have square characteristics. It can also be seen from the curve A4 that the sum of the drain currents I D7A and I D7B also has a square characteristic. Furthermore, the drain current I
It can also be seen from the curve A6 that the sum of D5 and I D7A has a linear characteristic, and that the sum of the drain currents I D6 and I D7B has a linear characteristic.

【0205】(第3の実施形態)図10は、本発明の第
3実施形態の対数増幅回路を示す。
(Third Embodiment) FIG. 10 shows a logarithmic amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention.

【0206】第3実施形態の対数増幅回路は、第1実施
形態の対数増幅回路と同様に、n個の増幅・整流回路S
1〜Snが縦続接続されている。第1の増幅・整流回路
S1は、第1実施形態のそれとまったく同じ構成からな
る。よって、同一の要素には同じ符号を付してその説明
は省略する。
The logarithmic amplifier of the third embodiment has n amplifying / rectifying circuits S, like the logarithmic amplifier of the first embodiment.
1 to Sn are cascaded. The first amplifying / rectifying circuit S1 has exactly the same configuration as that of the first embodiment. Therefore, the same reference numerals are given to the same elements, and the description thereof will be omitted.

【0207】他方、第2〜第nの増幅・整流回路S2〜
Snは、第1実施形態の対数増幅回路の第2〜〜第nの
増幅・整流回路S2〜SnにおけるMOS差動対を省略
したものに相当する。
On the other hand, the second to n-th amplifying / rectifying circuits S2 to S2
Sn corresponds to the logarithmic amplifier circuit of the first embodiment in which the MOS differential pairs in the second to n-th amplifying / rectifying circuits S2 to Sn are omitted.

【0208】すなわち、第2の増幅・整流回路S2は、
ソース結合された三つのnチャネルMOSトランジスタ
M5、M6、M7により形成されるトリプルテール・セ
ル5(triple-tail cell)を備えている。
That is, the second amplifying / rectifying circuit S2 comprises:
It comprises a triple-tail cell 5 formed by three source-coupled n-channel MOS transistors M5, M6, M7.

【0209】トリプルテール・セル5を形成するnチャ
ネルMOSトランジスタM15、M16、M17のソー
スは、定電流源12(電流値:I01)を介して接地され
ている。このトリプルテール・セル15は、定電流源1
2の生成する定電流I01により駆動され、この定電流I
01がテール電流である。
The sources of the n-channel MOS transistors M15, M16 and M17 forming the triple tail cell 5 are grounded via a constant current source 12 (current value: I 01 ). This triple tail cell 15 is a constant current source 1
2 driven by the constant current I 01 generated by the
01 is the tail current.

【0210】MOSトランジスタM15、M16のゲー
トは、M5およびM6のドレインのドレインにそれぞれ
接続されており、トリプルテール・セル15の入力端子
対、すなわち、第2増幅・整流回路の入力端子対を形成
する。そして、MOSトランジスタMOSトランジスタ
M15、M16のドレインは、それぞれ第2増幅・整流
回路S2の増幅出力端子を形成する。
The gates of the MOS transistors M15 and M16 are connected to the drains of the drains of M5 and M6, respectively, and form the input terminal pair of the triple tail cell 15, that is, the input terminal pair of the second amplifying / rectifying circuit. I do. The drains of the MOS transistors M15 and M16 form the amplification output terminals of the second amplification and rectification circuit S2, respectively.

【0211】MOSトランジスタM15およびM16の
ゲート間には、第1増幅・整流回路S1の出力電圧が入
力電圧として印加される。
The output voltage of the first amplifying / rectifying circuit S1 is applied as an input voltage between the gates of the MOS transistors M15 and M16.

【0212】MOSトランジスタM17は、制御電圧
(直流定電圧)VC2が印加される。MOSトランジスタ
M17のドレインは、当該第1増幅・整流回路S2の整
流出力端子を形成する。
The control voltage (DC constant voltage) V C2 is applied to the MOS transistor M17. The drain of the MOS transistor M17 forms a rectified output terminal of the first amplifying / rectifying circuit S2.

【0213】MOSトランジスタM15、M16のゲー
ト幅(W)とゲート長(L)の比(W/L)は、単位M
OSトランジスタのそれのK1倍である(K1は定数、た
だしK1≧1)。MOSトランジスタM17のゲート幅
(W)とゲート長(L)の比(W/L)は、単位MOS
トランジスタのそれのK3倍である(K3は定数、ただし
3≧1)。
The ratio (W / L) of the gate width (W) to the gate length (L) of the MOS transistors M15 and M16 is expressed in units of M
It is K 1 times that of the OS transistor (K 1 is a constant, but K 1 ≧ 1). The ratio (W / L) of the gate width (W) to the gate length (L) of the MOS transistor M17 is equal to the unit MOS.
It is K 3 times that of the transistor (K 3 is a constant, where K 3 ≧ 1).

【0214】nチャネルMOSトランジスタM20と定
電流源13(電流値:ISS1/2)は、トリプルテール
・セル15に印加される制御電圧VC2を生成する制御電
圧生成回路を構成する。MOSトランジスタM20のゲ
ートには直流定電圧VBが印加されている。MOSトラ
ンジスタM20のドレインは、電源電圧線(電源電圧V
DD)に接続され、そのソースは、定電流源13の一端に
接続されている。
The n-channel MOS transistor M20 and the constant current source 13 (current value: I SS1 / 2) form a control voltage generation circuit that generates a control voltage V C2 applied to the triple tail cell 15. DC constant voltage V B is applied to the gate of the MOS transistor M20. The drain of the MOS transistor M20 is connected to a power supply voltage line (power supply voltage V
DD ), the source of which is connected to one end of the constant current source 13.

【0215】制御電圧VC2は、MOSトランジスタM2
0のソース電圧に等しい。換言すれば、制御電圧V
C2は、MOSトランジスタM20のソースに生成され
る。トリプルテール・セル15のMOSトランジスタM
17のゲートは、MOSトランジスタM20のソースに
接続されている。
The control voltage V C2 is controlled by the MOS transistor M2
Equal to zero source voltage. In other words, the control voltage V
C2 is generated at the source of the MOS transistor M20. MOS transistor M of triple tail cell 15
The gate of 17 is connected to the source of the MOS transistor M20.

【0216】第2増幅・整流回路S2において、トリプ
ルテール・セル15は、その入力電圧にほぼ線形な差動
増幅回路として動作し、MOSトランジスタM15およ
びM16のドレイン間に入力電圧にほぼ比例する差動出
力電圧が生成される。
In the second amplifying / rectifying circuit S2, the triple tail cell 15 operates as a differential amplifying circuit that is substantially linear with respect to its input voltage, and the difference between the drains of the MOS transistors M15 and M16 is substantially proportional to the input voltage. A dynamic output voltage is generated.

【0217】差動増幅回路としての線形性は、MOS差
動対4とトリプルテール・セル5から構成される第1増
幅・整流回路S1に対して劣化するが、電圧利得は、
(K1/K41/2となる。この場合にも、電圧利得に
は、テール電流値I0、およびトランスコンダクタンス
パラメータβ、あるいは負荷抵抗値RLを含んでいな
い。これは、電圧利得が温度特性を持たないことを意味
する。
Although the linearity of the differential amplifier circuit deteriorates with respect to the first amplifier / rectifier circuit S1 composed of the MOS differential pair 4 and the triple tail cell 5, the voltage gain is
(K 1 / K 4 ) 1/2 . Also in this case, the voltage gain does not include the tail current value I 0 , the transconductance parameter β, or the load resistance value RL . This means that the voltage gain has no temperature characteristics.

【0218】他方、トリプルテール・セル15を構成す
るMOSトランジスタM17のドレインには、トリプル
テール・セル15の入力電圧の二乗に比例する電流が流
れる。そして、MOSトランジスタM17のドレイン電
流が第2増幅・整流回路の整流出力電流I2として出力
される。
On the other hand, a current proportional to the square of the input voltage of the triple tail cell 15 flows through the drain of the MOS transistor M17 constituting the triple tail cell 15. Then, the drain current of the MOS transistor M17 is output as the rectified output current I 2 of the second amplifier-rectifier circuit.

【0219】第3〜第nの増幅・整流回路S3〜Sn
は、第2増幅・整流回路と同一の構成からなる。そし
て、第3〜第nの増幅・整流回路S3〜Snからは、第
2増幅・整流回路と同様に整流出力電流I3〜Inが出力
される。
Third to nth amplifying / rectifying circuits S3 to Sn
Has the same configuration as the second amplifying / rectifying circuit. Then, the rectified output currents I 3 to In are output from the third to n- th amplifying / rectifying circuits S3 to Sn, similarly to the second amplifying / rectifying circuit.

【0220】これら、第1〜第nの増幅・整流回路の整
流出力電流I1〜Inのそれぞれが接続線9を介して加算
され、出力電流IRSSIが出力端子10に出力される。こ
の出力電流IRSSIは、対数増幅回路の入力電圧Viに対
して対数特性を持つ。
[0220] These respective rectified output current I 1 ~I n of the amplifier and rectifier circuit of the first to n are added via the connection line 9, the output current I RSSI is output to the output terminal 10. The output current I RSSI has a logarithmic characteristic with respect to the input voltage V i of the logarithmic amplification circuit.

【0221】そして、各整流電流I1、I2、・・・、I
nが温度依存性を持たなければ、出力電流IRSSIも温度
依存性を持たない。
The rectified currents I 1 , I 2 ,.
If n does not have temperature dependency, the output current I RSSI also has no temperature dependency.

【0222】また、各整流電流I1、I2、・・・、In
が第1〜第nの増幅・整流回路のトリプルテール・セル
に印加される各制御電圧VC1、VC2、・・・VCnの変化
に対応して変化する。よって、各制御電流VC1、VC2
・・・VCnを適宜設定することにより、出力電流IRSSI
の対数特性を変化させることができる。
[0222] In addition, each rectified current I 1, I 2, ···, I n
Change in response to changes in the control voltages V C1 , V C2 ,... V Cn applied to the triple tail cells of the first to n-th amplifying / rectifying circuits. Therefore, each control current V C1 , V C2 ,
... By setting V Cn appropriately, the output current I RSSI
Can be changed.

【0223】(第4の実施形態)図11は、本発明の第
4の実施形態の対数増幅回路を示す。
(Fourth Embodiment) FIG. 11 shows a logarithmic amplifier circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【0224】図11の対数増幅回路は、第3実施形態の
対数増幅回路の増幅・整流回路S1〜Snのトリプルテ
ール・セルに代えてクアドリテール・セルを用いた点以
外は、図12の第3実施形態の対数増幅回路と同じ構成
を持つ。よって、同一の要素には同じ符号を付して同一
構成部分についての説明は省略する。
The logarithmic amplifier circuit of FIG. 11 is different from the logarithmic amplifier circuit of FIG. 12 in that quadruple cells are used in place of the triple tail cells of the amplifier / rectifier circuits S1 to Sn of the logarithmic amplifier circuit of the third embodiment. It has the same configuration as the logarithmic amplifier circuit of the third embodiment. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description of the same components will be omitted.

【0225】図12の第1増幅・整流回路S1のトリプ
ルテール・セル5を構成するMOSトランジスタM7
は、ゲート幅とゲート長との比(W/L)が単位MOS
トランジスタの2倍の大きさを持つ(K3=2)ので、
そのMOSトランジスタM7をソース、ドレイン、ゲー
トのすべてが共通接続された二つの単位MOSトランジ
スタM7AとM7Bに分割することができる。すなわ
ち、クアドリテール・セル5Bのように変形できる。
MOS transistor M7 forming triple tail cell 5 of first amplifying / rectifying circuit S1 in FIG.
Means that the ratio (W / L) of gate width to gate length is unit MOS
Since it has twice the size of a transistor (K 3 = 2),
The MOS transistor M7 can be divided into two unit MOS transistors M7A and M7B in which all of the source, drain and gate are connected in common. That is, it can be deformed like the quadretail cell 5B.

【0226】また、第2の増幅・整流回路S2のトリプ
ルテール・セル15を構成するMOSトランジスタM1
7は、ゲート幅とゲート長との比(W/L)が単位MO
Sトランジスタの2倍の大きさを持つ(K3=2)の
で、そのMOSトランジスタM7をソース、ドレイン、
ゲートのすべてが共通接続された二つの単位MOSトラ
ンジスタM17AとM17Bに分割することができる。
すなわち、クアドリテール・セル15Aのように変形で
きる。第3〜第nの増幅・整流回路は、第2増幅・整流
回路と同一の構成をもつ。
The MOS transistor M1 forming the triple tail cell 15 of the second amplifying / rectifying circuit S2
7, the ratio (W / L) of the gate width to the gate length is expressed in units of MO.
Since it has twice the size of the S transistor (K 3 = 2), the MOS transistor M7 is connected to the source, the drain,
It can be divided into two unit MOS transistors M17A and M17B all of whose gates are connected in common.
That is, it can be deformed like the quadretail cell 15A. The third to n-th amplifier / rectifier circuits have the same configuration as the second amplifier / rectifier circuit.

【0227】クアドリテール・セル5Aは、トリプルテ
ール・セル5と等価であり、クァドリテール・セル15
Aは、トリプルテール・セル15と等価であるから、第
4実施形態の対数増幅回路の動作は、第3の実施形態の
それとまったく同じである。
The quadretail cell 5A is equivalent to the triple tail cell 5 and the quadretail cell 15
Since A is equivalent to the triple tail cell 15, the operation of the logarithmic amplifier of the fourth embodiment is exactly the same as that of the third embodiment.

【0228】第4実施形態の対数増幅においても、第1
〜第nの増幅・整流回路の整流出力電流I1〜Inのそれ
ぞれが接続線9を介して加算され、出力電流IRSSIが出
力端子10に出力される。この出力電流IRSSIは、対数
増幅回路の入力電圧Viに対して対数特性を持つ。
In the logarithmic amplification of the fourth embodiment, the first
Each of the rectified output current I 1 ~I n of the amplifier-rectifier circuit to n-th are added via the connection line 9, the output current I RSSI is output to the output terminal 10. The output current I RSSI has a logarithmic characteristic with respect to the input voltage V i of the logarithmic amplification circuit.

【0229】そして、各整流電流I1、I2、・・・、I
nが温度依存性を持たなければ、出力電流IRSSIも温度
依存性を持たない。
The rectified currents I 1 , I 2 ,.
If n does not have temperature dependency, the output current I RSSI also has no temperature dependency.

【0230】また、各整流電流I1、I2、・・・、In
が第1〜第nの増幅・整流回路のトリプルテール・セル
に印加される各制御電圧VC1、VC2、・・・VCnの変化
に対応して変化する。よって、各制御電流VC1、VC2
・・・VCnを適宜設定することにより、出力電流IRSSI
の対数特性を変化させることができる。
[0230] In addition, each rectified current I 1, I 2, ···, I n
Change in response to changes in the control voltages V C1 , V C2 ,... V Cn applied to the triple tail cells of the first to n-th amplifying / rectifying circuits. Therefore, each control current V C1 , V C2 ,
... By setting V Cn appropriately, the output current I RSSI
Can be changed.

【0231】(第5の実施形態)図12は、本発明の対
数増幅回路の第5の実施形態を示す。
(Fifth Embodiment) FIG. 12 shows a logarithmic amplifier circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【0232】図12の対数増幅回路は、第3実施形態の
第2〜第nの増幅・整流回路において、一つの制御電圧
生成回路により、制御電圧VC2〜VCnを供給するもので
ある。この場合、対数増幅回路の構成を簡略化できる利
点がある。
The logarithmic amplifier circuit of FIG. 12 is different from the second to n-th amplifier / rectifier circuits of the third embodiment in that the control voltages V C2 to V Cn are supplied by one control voltage generation circuit. In this case, there is an advantage that the configuration of the logarithmic amplifier circuit can be simplified.

【0233】[0233]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の対数増幅回
路では、対数特性の温度依存性を小さくすることができ
る。また、対数特性を容易に変更することができる。
As described above, the logarithmic amplifier according to the present invention can reduce the temperature dependence of the logarithmic characteristic. Further, the logarithmic characteristic can be easily changed.

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

【図1】本発明の第1実施形態の対数増幅回路の回路図
である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a logarithmic amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態の対数増幅回路を構成
する第1増幅・整流回路の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of a first amplifying / rectifying circuit included in the logarithmic amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】トランスコンダクタンスパラメータβの温度特
性である。
FIG. 3 is a temperature characteristic of a transconductance parameter β.

【図4】本発明の第1の実施形態の対数増幅回路を構成
するMOS差動対の出力電圧特性の計算値を示す特性図
である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing calculated values of output voltage characteristics of a MOS differential pair included in the logarithmic amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施形態の対数増幅回路を構成
するMOS差動対の出力電圧特性と差動出力電圧特性の
実測値を示す特性図である(K2=K1=1)。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing actual measured values of output voltage characteristics and differential output voltage characteristics of a MOS differential pair included in the logarithmic amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention (K 2 = K 1 = 1) ).

【図6】本発明の第1の実施形態の対数増幅回路の出力
電流特性および整流出力電流特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating output current characteristics and rectified output current characteristics of the logarithmic amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2実施形態の対数増幅回路の回路図
である。
FIG. 7 is a circuit diagram of a logarithmic amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施形態の対数増幅回路を構成
する第2増幅・整流回路の回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram of a second amplifying / rectifying circuit constituting a logarithmic amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施形態の対数増幅回路におい
て、クァドリテール・セルを構成するMOSトランジス
タのドレイン電流特性を示す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a drain current characteristic of a MOS transistor forming a quadritail cell in the logarithmic amplifier circuit according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施形態の対数増幅回路の回路
図である。
FIG. 10 is a circuit diagram of a logarithmic amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4実施形態の対数増幅回路の回路
図である。
FIG. 11 is a circuit diagram of a logarithmic amplifier circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5実施形態の対数増幅回路の回路
図である。
FIG. 12 is a circuit diagram of a logarithmic amplifier circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】従来の対数増幅増幅回路を構成する抵抗を負
荷としたMOSトリプルテールセルである。
FIG. 13 shows a MOS triple tail cell in which a resistor constituting a conventional logarithmic amplifier circuit is loaded.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M1,M2,M3,M4,M5,M6,M7 MOSト
ランジスタ M8,M9, M10 MOSトランジスタ M15,M16 MOSトランジスタ M17,M18,M19,M20 MOSトランジスタ M7A,M7B,M17A,M17B MOSトランジ
スタ 1,2,3,12,13, 定電流源 4 MOS差動対 5,15 トリプルテール・セル 5A,15A クァドリテール・セル
M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7 MOS transistors M8, M9, M10 MOS transistors M15, M16 MOS transistors M17, M18, M19, M20 MOS transistors M7A, M7B, M17A, M17B MOS transistors 1, 2, 3 , 12,13, constant current source 4 MOS differential pair 5,15 triple tail cell 5A, 15A quad tail cell

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03G 11/08 H03F 1/30 H03F 3/45 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03G 11/08 H03F 1/30 H03F 3/45

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 縦続接続された第1段〜第n段(nは2
以上の整数)の増幅・整流回路を備え、 前記第1段の増幅・整流回路の入力端子には初期入力信
号が入力され、 前記第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の入力端
子には、前記第1段〜第(n−2)段の増幅・整流回路
の増幅出力信号がそれぞれ入力され、前記第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力端子からは、
それら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の増幅
出力信号がそれぞれ出力され、且つ前記第2段〜第(n
−1)段の増幅・整流回路の整流出力端子からは、それ
ら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の整流出力
信号がそれぞれ出力され、 前記第n段の増幅・整流回路の入力端子には、前記(n
−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号が入力され、
且つ前記第n段の増幅・整流回路の整流出力端子から
は、その第n段の増幅・整流回路の整流出力信号が出力
され、 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の第1〜第nの整
流出力は加算されて、前記初期入力信号を対数増幅した
出力信号を得るように構成された対数増幅回路におい
て、 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれは、ソ
ース結合された第1および第2のMOSFETにより形
成されるMOS差動対と、前記第1および第2のMOS
FETの負荷としてそれぞれ動作する第3および第4の
MOSFETと、ソース結合された第5、第6および第
7のMOSFETにより形成され且つ単一のテール電流
で駆動されるトリプルテール・セルと、前記第5および
第6のMOSFETの負荷としてそれぞれ動作する第8
および第9のMOSFETを含んでいると共に、前記第
3および第4のMOSFETのゲートには第1定電圧が
共通に印加され、前記第5および第6のMOSFETの
ゲート間に前記第1および第2のMOSFETのドレイ
ン間に生成される差動電圧が印加され、前記第8および
第9のMOSFETのゲートには第2定電圧が共通に印
加され、 前記MOS差動対を形成する前記第1および第2のMO
SFETのゲートが、対応する増幅・整流回路の前記入
力端子を形成し、前記トリプルテール・セルを形成する
前記第5および第6のMOSFETのドレインが、対応
する増幅・整流回路の増幅出力端子を形成し、前記トリ
プルテール・セルを形成する前記第7のMOSFETの
ドレインが、対応する増幅・整流回路の整流出力端子を
形成していることを特徴とする対数増幅回路。
1. A cascade-connected first to n-th stages (where n is 2
The first stage amplification / rectification circuit, an input terminal of the first stage amplification / rectification circuit is supplied with an initial input signal, and the second to (n-1) th stage amplification / rectification circuits are provided. , Input terminals of the amplification / rectification circuits of the first to (n-2) th stages are respectively input to the input terminals of the second stage to (n-1) th stage. From the amplification output terminal,
The amplified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output, respectively, and the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output.
From the rectification output terminals of the amplifying / rectifying circuits of the -1) stage, rectified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are respectively outputted, and the amplifying / rectifying of the n-th stage is performed. (N)
-1) The amplified output signal of the stage amplifying / rectifying circuit is input,
A rectified output terminal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit outputs a rectified output signal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit. In a logarithmic amplifier configured to obtain an output signal obtained by log-amplifying the initial input signal, the first to n-th amplifying and rectifying circuits each include: A MOS differential pair formed by source-coupled first and second MOSFETs, and the first and second MOSs;
A third and fourth MOSFET respectively operating as a load of a FET; a triple tail cell formed by source coupled fifth, sixth and seventh MOSFETs and driven by a single tail current; The eighth and the eighth operate as loads of the fifth and sixth MOSFETs, respectively.
And a ninth MOSFET, a first constant voltage is commonly applied to the gates of the third and fourth MOSFETs, and the first and second MOSFETs are interposed between the gates of the fifth and sixth MOSFETs. A differential voltage generated between the drains of the two MOSFETs is applied, and a second constant voltage is commonly applied to the gates of the eighth and ninth MOSFETs. And the second MO
The gates of the SFETs form the input terminals of the corresponding amplifying / rectifying circuits, and the drains of the fifth and sixth MOSFETs forming the triple tail cells form the amplifying output terminals of the corresponding amplifying / rectifying circuits. A logarithmic amplifier circuit, wherein the drain of the seventh MOSFET forming the triple tail cell forms a rectified output terminal of a corresponding amplifier / rectifier circuit.
【請求項2】 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の
それぞれにおいて、前記第7MOSFETのゲートに第
3定電圧が印加される請求項1に記載の対数増幅回路。
2. The logarithmic amplifier circuit according to claim 1, wherein a third constant voltage is applied to a gate of said seventh MOSFET in each of said first to n-th amplifying / rectifying circuits.
【請求項3】 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の
それぞれにおいて、前記第7MOSFETのゲートに第
3定電圧が印加されており、前記第1段〜第n段の増幅
・整流回路の少なくとも一つにおいて前記第3定電圧の
電圧値が変更可能であって、その第3定電圧の電圧値を
変えることによって前記出力信号の対数特性を調整可能
とした請求項1に記載の対数増幅回路。
3. In each of the first to n-th amplification / rectification circuits, a third constant voltage is applied to a gate of the seventh MOSFET, and the first to n-th amplification / rectification circuits are provided. 2. The logarithmic characteristic of the output signal according to claim 1, wherein the voltage value of the third constant voltage is changeable in at least one of the circuits, and the logarithmic characteristic of the output signal is adjustable by changing the voltage value of the third constant voltage. Logarithmic amplifier circuit.
【請求項4】 縦続接続された第1段〜第n段(nは2
以上の整数)の増幅・整流回路を備え、 前記第1段の増幅・整流回路の入力端子には初期入力信
号が入力され、 前記第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の入力端
子には、前記第1段〜第(n−2)段の増幅・整流回路
の増幅出力信号がそれぞれ入力され、前記第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力端子からは、
それら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の増幅
出力信号がそれぞれ出力され、且つ前記第2段〜第(n
−1)段の増幅・整流回路の整流出力端子からは、それ
ら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の整流出力
信号がそれぞれ出力され、 前記第n段の増幅・整流回路の入力端子には、前記(n
−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号が入力され、
且つ前記第n段の増幅・整流回路の整流出力端子から
は、その第n段の増幅・整流回路の整流出力信号が出力
され、 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の第1〜第nの整
流出力は加算されて、前記初期入力信号を対数増幅した
出力信号を得るように構成された対数増幅回路におい
て、 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれは、ソ
ース結合された第1および第2のMOSFETにより形
成されるMOS差動対と、前記第1および第2のMOS
FETの負荷としてそれぞれ動作する第3および第4の
MOSFETと、ソース結合された第5、第6、第7お
よび第8のMOSFETにより形成され且つ単一のテー
ル電流で駆動されるクァドリテール・セルと、前記第5
および第6のMOSFETの負荷としてそれぞれ動作す
る第9および第10のMOSFETを含んでいると共
に、前記第3および第4のMOSFETのゲートには第
1定電圧が共通に印加され、前記第5および第6のMO
SFETのゲート間に前記第1および第2のMOSFE
Tのドレイン間に生成される差動電圧が印加され、前記
第9および第10のMOSFETのゲートには第2定電
圧が共通に印加され、 前記MOS差動対を形成する前記第1および第2のMO
SFETのゲートが、対応する増幅・整流回路の前記入
力端子を形成し、前記クァドリテール・セルを形成する
前記第5および第6のMOSFETのドレインが、対応
する増幅・整流回路の増幅出力端子を形成し、前記クァ
ドリテール・セルを形成する前記第7および第8のMO
SFETのドレインが、共通接続されて対応する増幅・
整流回路の整流出力端子を形成していることを特徴とす
る対数増幅回路。
4. The cascade-connected first to n-th stages (n is 2
The first stage amplification / rectification circuit, an input terminal of the first stage amplification / rectification circuit is supplied with an initial input signal, and the second to (n-1) th stage amplification / rectification circuits are provided. , Input terminals of the amplification / rectification circuits of the first to (n-2) th stages are respectively input to the input terminals of the second stage to (n-1) th stage. From the amplification output terminal,
The amplified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output, respectively, and the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output.
From the rectification output terminals of the amplifying / rectifying circuits of the -1) stage, rectified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are respectively outputted, and the amplifying / rectifying of the n-th stage is performed. (N)
-1) The amplified output signal of the stage amplifying / rectifying circuit is input,
A rectified output terminal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit outputs a rectified output signal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit. In a logarithmic amplifier configured to obtain an output signal obtained by log-amplifying the initial input signal, the first to n-th amplifying and rectifying circuits each include: A MOS differential pair formed by source-coupled first and second MOSFETs, and the first and second MOSs;
A third and fourth MOSFET respectively operating as a FET load; a quad tail cell formed by source coupled fifth, sixth, seventh and eighth MOSFETs and driven by a single tail current; The fifth
And a ninth and a tenth MOSFET respectively operating as a load of the sixth MOSFET, and a first constant voltage is commonly applied to the gates of the third and fourth MOSFETs. 6th MO
The first and second MOSFETs between the gates of the SFETs;
A differential voltage generated between the drains of T is applied, a second constant voltage is commonly applied to the gates of the ninth and tenth MOSFETs, and the first and second MOSFETs forming the MOS differential pair are applied. MO of 2
The gates of the SFETs form the input terminals of the corresponding amplification and rectification circuits, and the drains of the fifth and sixth MOSFETs forming the quadritail cells form the amplification output terminals of the corresponding amplification and rectification circuits. And the seventh and eighth MOs forming the quadritail cell
The drains of the SFETs are connected in common and
A logarithmic amplifier circuit comprising a rectifier output terminal of the rectifier circuit.
【請求項5】 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の
それぞれにおいて、前記第7MOSFETのゲートに第
3定電圧が印加される請求項4に記載の対数増幅回路。
5. The logarithmic amplifier circuit according to claim 4, wherein a third constant voltage is applied to a gate of said seventh MOSFET in each of said first to n-th amplifier / rectifier circuits.
【請求項6】 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の
それぞれにおいて、前記第7MOSFETのゲートに第
3定電圧が印加されており、前記第1段〜第n段の増幅
・整流回路の少なくとも一つにおいて前記第3定電圧の
電圧値が変更可能であって、その第3定電圧の電圧値を
変えることによって前記出力信号の対数特性を調整可能
とした請求項4に記載の対数増幅回路。
6. In each of the first to n-th amplifying / rectifying circuits, a third constant voltage is applied to the gate of the seventh MOSFET, and the first to n-th amplifying / rectifying circuits are provided. 5. The logarithmic characteristic of the output signal according to claim 4, wherein the voltage value of the third constant voltage is changeable in at least one of the circuits, and the logarithmic characteristic of the output signal is adjustable by changing the voltage value of the third constant voltage. Logarithmic amplifier circuit.
【請求項7】 縦続接続された第1段〜第n段(nは2
以上の整数)の増幅・整流回路を備え、 前記第1段の増幅・整流回路の入力端子には初期入力信
号が入力され、 前記第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の入力端
子には、前記第1段〜第(n−2)段の増幅・整流回路
の増幅出力信号がそれぞれ入力され、前記第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力端子からは、
それら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の増幅
出力信号がそれぞれ出力され、且つ前記第2段〜第(n
−1)段の増幅・整流回路の整流出力端子からは、それ
ら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の整流出力
信号がそれぞれ出力され、 前記第n段の増幅・整流回路の入力端子には、前記(n
−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号が入力され、
且つ前記第n段の増幅・整流回路の整流出力端子から
は、その第n段の増幅・整流回路の整流出力信号が出力
され、 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の第1〜第nの整
流出力は加算されて、前記初期入力信号を対数増幅した
出力信号を得るように構成された対数増幅回路におい
て、 前記第1段の増幅・整流回路は、ソース結合された第1
および第2のMOSFETにより形成されるMOS差動
対と、前記第1および第2のMOSFETの負荷として
それぞれ動作する第3および第4のMOSFETと、ソ
ース結合された第5、第6および第7のMOSFETに
より形成され且つ単一のテール電流で駆動される第1ト
リプルテール・セルと、前記第5および第6のMOSF
ETの負荷としてそれぞれ動作する第8および第9のM
OSFETを含んでいると共に、前記第3および第4の
MOSFETのゲートには第1定電圧が共通に印加さ
れ、前記第5および第6のMOSFETのゲート間に前
記第1および第2のMOSFETのドレイン間に生成さ
れる差動電圧が印加され、前記第8および第9のMOS
FETのゲートには第2定電圧が共通に印加され、 前記MOS差動対を形成する前記第1および第2のMO
SFETのゲートが、前記第1段の増幅・整流回路の前
記入力端子を形成し、前記第1トリプルテール・セルを
形成する前記第5および第6のMOSFETのドレイン
が、前記第1段の増幅・整流回路の増幅出力端子を形成
し、前記第1トリプルテール・セルを形成する前記第7
のMOSFETのドレインが、前記第1段の増幅・整流
回路の整流出力端子を形成しており、 前記第2段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれは、ソ
ース結合された第10、第11および第12のMOSF
ETにより形成され且つ単一のテール電流で駆動される
第2トリプルテール・セルと、前記第10および第11
のMOSFETの負荷としてそれぞれ動作する第13お
よび第14のMOSFETを含んでいると共に、前記第
13および第14のMOSFETのゲートには第3定電
圧が共通に印加され、 前記第2トリプルテール・セルを形成する前記第10お
よび第11のMOSFETのゲートが、前記第2段〜第
n段の対応する増幅・整流回路の前記入力端子を形成
し、前記第2トリプルテール・セルを形成する前記第1
0および第11のMOSFETのドレインが、前記第2
段〜第n段の対応する増幅・整流回路の増幅出力端子を
形成し、前記トリプルテール・セルを形成する前記第1
2のMOSFETのドレインが、前記第2段〜第n段の
対応する増幅・整流回路の整流出力端子を形成している
ことを特徴とする対数増幅回路。
7. The cascade-connected first to n-th stages (where n is 2
The first stage amplification / rectification circuit, an input terminal of the first stage amplification / rectification circuit is supplied with an initial input signal, and the second to (n-1) th stage amplification / rectification circuits are provided. , Input terminals of the amplification / rectification circuits of the first to (n-2) th stages are respectively input to the input terminals of the second stage to (n-1) th stage. From the amplification output terminal,
The amplified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output, respectively, and the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output.
From the rectification output terminals of the amplifying / rectifying circuits of the -1) stage, rectified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are respectively outputted, and the amplifying / rectifying of the n-th stage is performed. (N)
-1) The amplified output signal of the stage amplifying / rectifying circuit is input,
A rectified output terminal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit outputs a rectified output signal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit. To the n-th rectified output are added to obtain an output signal obtained by logarithmically amplifying the initial input signal.
Differential pair formed by the first and second MOSFETs, third and fourth MOSFETs respectively operating as loads on the first and second MOSFETs, and fifth, sixth and seventh sources coupled to each other. A first triple tail cell formed by a single MOSFET and driven by a single tail current;
Eighth and ninth Ms acting as ET loads, respectively
An OSFET is included, a first constant voltage is commonly applied to the gates of the third and fourth MOSFETs, and the first and second MOSFETs are connected between the gates of the fifth and sixth MOSFETs. A differential voltage generated between the drains is applied, and the eighth and ninth MOSs are applied.
A second constant voltage is commonly applied to the gates of the FETs, and the first and second MOs forming the MOS differential pair are formed.
The gate of the SFET forms the input terminal of the first stage amplifying and rectifying circuit, and the drains of the fifth and sixth MOSFETs forming the first triple tail cell are the first stage amplifying and rectifying circuit. Forming the rectifier circuit amplification output terminal and forming the first triple tail cell;
The drain of the MOSFET forms the rectification output terminal of the first stage amplifying / rectifying circuit, and the second to n-th stages of the amplifying / rectifying circuits are respectively source-coupled tenth and Eleventh and twelfth MOSF
A second triple tail cell formed by ET and driven by a single tail current;
And a third constant voltage is commonly applied to the gates of the thirteenth and fourteenth MOSFETs, and the second triple tail cell And the gates of the tenth and eleventh MOSFETs form the input terminals of the corresponding amplifying and rectifying circuits of the second to nth stages, and form the second triple tail cells. 1
0 and the drains of the eleventh MOSFET are connected to the second
The first to nth stages forming corresponding amplification output terminals of corresponding amplification / rectification circuits and forming the triple tail cell;
A logarithmic amplifier circuit, wherein drains of two MOSFETs form rectification output terminals of the corresponding amplification / rectification circuits of the second to n-th stages.
【請求項8】 前記第1段の増幅・整流回路において、
前記第7MOSFETのゲートに第4定電圧が印加さ
れ、前記第2段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれに
おいて、前記第12MOSFETのゲートに第4定電圧
が印加される請求項7に記載の対数増幅回路。
8. In the first stage amplifying / rectifying circuit,
The fourth constant voltage is applied to a gate of the seventh MOSFET, and a fourth constant voltage is applied to a gate of the twelfth MOSFET in each of the second to n-th amplifying / rectifying circuits. Logarithmic amplifier circuit.
【請求項9】 前記第1段の増幅・整流回路において、
前記第7MOSFETのゲートに第4定電圧が印加され
ると共に、前記第2段〜第n段の増幅・整流回路のそれ
ぞれにおいて、前記第12MOSFETのゲートに第5
定電圧が印加され、前記第1段の増幅・整流回路におけ
ると前記第4定電圧および前記第2段〜第n段の増幅・
整流回路における前記第5定電圧の少なくとも一つの電
圧値が変更可能であって、それら第4定電圧または第5
定電圧の電圧値を変えることによって前記出力信号の対
数特性を調整可能とした請求項7に記載の対数増幅回
路。
9. The first stage amplifying / rectifying circuit,
A fourth constant voltage is applied to the gate of the seventh MOSFET, and a fifth constant is applied to the gate of the twelfth MOSFET in each of the second to n-th amplification / rectification circuits.
When a constant voltage is applied to the first stage amplifying / rectifying circuit, the fourth constant voltage and the second to n-th stage amplifying / rectifying circuits are applied.
At least one of the fifth constant voltages in the rectifier circuit can be changed, and the fourth constant voltage or the fifth constant voltage can be changed.
8. The logarithmic amplifier according to claim 7, wherein a logarithmic characteristic of the output signal can be adjusted by changing a voltage value of the constant voltage.
【請求項10】 縦続接続された第1段〜第n段(nは
2以上の整数)の増幅・整流回路を備え、 前記第1段の増幅・整流回路の入力端子には初期入力信
号が入力され、 前記第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の入力端
子には、前記第1段〜第(n−2)段の増幅・整流回路
の増幅出力信号がそれぞれ入力され、前記第2段〜第
(n−1)段の増幅・整流回路の増幅出力端子からは、
それら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の増幅
出力信号がそれぞれ出力され、且つ前記第2段〜第(n
−1)段の増幅・整流回路の整流出力端子からは、それ
ら第2段〜第(n−1)段の増幅・整流回路の整流出力
信号がそれぞれ出力され、 前記第n段の増幅・整流回路の入力端子には、前記(n
−1)段の増幅・整流回路の増幅出力信号が入力され、
且つ前記第n段の増幅・整流回路の整流出力端子から
は、その第n段の増幅・整流回路の整流出力信号が出力
され、 前記第1段〜第n段の増幅・整流回路の第1〜第nの整
流出力は加算されて、前記初期入力信号を対数増幅した
出力信号を得るように構成された対数増幅回路におい
て、 前記第1段の増幅・整流回路は、ソース結合された第1
および第2のMOSFETにより形成されるMOS差動
対と、前記第1および第2のMOSFETの負荷として
それぞれ動作する第3および第4のMOSFETと、ソ
ース結合された第5、第6、第7および第8のMOSF
ETにより形成され且つ単一のテール電流で駆動される
第1クァドリテール・セルと、前記第5および第6のM
OSFETの負荷としてそれぞれ動作する第9および第
10のMOSFETを含んでいると共に、前記第3およ
び第4のMOSFETのゲートには第1定電圧が共通に
印加され、前記第5および第6のMOSFETのゲート
間に前記第1および第2のMOSFETのドレイン間に
生成される差動電圧が印加され、前記第9および第10
のMOSFETのゲートには第2定電圧が共通に印加さ
れ、 前記MOS差動対を形成する前記第1および第2のMO
SFETのゲートが、前記第1段の増幅・整流回路の前
記入力端子を形成し、前記第1クァドリテール・セルを
形成する前記第5および第6のMOSFETのドレイン
が、前記第1段の増幅・整流回路の増幅出力端子を形成
し、前記第1クァドリテール・セルを形成する前記第7
および第8のMOSFETのドレインが、共通接続され
て前記第1段の増幅・整流回路の整流出力端子を形成し
ており、 前記第2段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれは、ソ
ース結合された第11、第12、第13および第14の
MOSFETにより形成され且つ単一のテール電流で駆
動される第2クァドリテール・セルと、前記第11およ
び第12のMOSFETの負荷としてそれぞれ動作する
第15および第16のMOSFETを含んでいると共
に、前記第15および第16のMOSFETのゲートに
は定電圧が共通に印加され、 前記第2クァドリテール・セルを形成する前記第11お
よび第12のMOSFETのゲートが、前記第2段〜第
n段の対応する増幅・整流回路の前記入力端子を形成
し、前記第2クァドリテール・セルを形成する前記第1
1および第12のMOSFETのドレインが、前記第2
段〜第n段の対応する増幅・整流回路の増幅出力端子を
形成し、前記第1クァドリテール・セルを形成する前記
第13および第14のMOSFETのドレインが、共通
接続されて前記第2段〜第n段の対応する増幅・整流回
路の整流出力端子を形成していることを特徴とする対数
増幅回路。
10. A cascade-connected first to n-th (n is an integer of 2 or more) amplification / rectification circuits, and an input terminal of the first-stage amplification / rectification circuit receives an initial input signal. The amplified output signals of the first to (n-2) th stage amplifying / rectifying circuits are input to the input terminals of the second to (n-1) th stage amplifying / rectifying circuits, respectively. From the amplification output terminals of the second to (n-1) th amplification / rectification circuits,
The amplified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output, respectively, and the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are output.
From the rectification output terminals of the amplifying / rectifying circuits of the -1) stage, rectified output signals of the second to (n-1) th amplifying / rectifying circuits are respectively outputted, and the amplifying / rectifying of the n-th stage is performed. (N)
-1) The amplified output signal of the stage amplifying / rectifying circuit is input,
A rectified output terminal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit outputs a rectified output signal of the n-th stage amplifying / rectifying circuit. To the n-th rectified output are added to obtain an output signal obtained by logarithmically amplifying the initial input signal.
Differential pair formed by the first and second MOSFETs, third and fourth MOSFETs respectively operating as loads of the first and second MOSFETs, and fifth, sixth, and seventh sources coupled to each other. And the eighth MOSF
A first quadritail cell formed by ET and driven by a single tail current;
A ninth and a tenth MOSFET respectively operating as a load of the OSFET, and a first constant voltage is commonly applied to gates of the third and fourth MOSFETs, and the fifth and sixth MOSFETs are A differential voltage generated between the drains of the first and second MOSFETs is applied between the gates of the ninth and tenth MOSFETs.
A second constant voltage is commonly applied to the gates of the MOSFETs, and the first and second MOs forming the MOS differential pair are formed.
The gate of the SFET forms the input terminal of the first stage amplifying / rectifying circuit, and the drains of the fifth and sixth MOSFETs forming the first quadritail cell are the drains of the first stage amplifying / rectifying circuit. A seventh rectifier circuit forming an amplification output terminal and the first quadritail cell;
And a drain of the eighth MOSFET is connected in common to form a rectified output terminal of the first stage amplifying / rectifying circuit. Each of the second to n-th stage amplifying / rectifying circuits has a source. A second quadritail cell formed by coupled eleventh, twelfth, thirteenth, and fourteenth MOSFETs and driven by a single tail current, and operates as a load on the eleventh and twelfth MOSFETs, respectively. The eleventh and twelfth MOSFETs including a fifteenth and a sixteenth MOSFET, wherein a constant voltage is commonly applied to the gates of the fifteenth and sixteenth MOSFETs, and the second and fourth quadritail cells are formed. Form the input terminals of the corresponding amplifying and rectifying circuits of the second to n-th stages, and form the second quadritail cells. Wherein for forming the first
The drains of the first and twelfth MOSFETs are connected to the second
The drains of the thirteenth and fourteenth MOSFETs forming the amplification output terminals of the corresponding amplification and rectification circuits of the first to n-th stages and forming the first quadritail cell are commonly connected to each other. A logarithmic amplifier circuit, wherein a rectification output terminal of a corresponding amplifying / rectifying circuit at the n-th stage is formed.
【請求項11】 前記第1段の増幅・整流回路におい
て、前記第7MOSFETのゲートに第4定電圧が印加
され、前記第2段〜第n段の増幅・整流回路のそれぞれ
において、前記第12MOSFETのゲートに第4定電
圧が印加される請求項10に記載の対数増幅回路。
11. In the first stage amplifying / rectifying circuit, a fourth constant voltage is applied to a gate of the seventh MOSFET, and in each of the second to n-th stage amplifying / rectifying circuits, the twelfth MOSFET is applied. 11. The logarithmic amplifier according to claim 10, wherein a fourth constant voltage is applied to the gate of the logarithmic amplifier.
【請求項12】 前記第1段の増幅・整流回路におい
て、前記第7MOSFETのゲートに第4定電圧が印加
されると共に、前記第2段〜第n段の増幅・整流回路の
それぞれにおいて、前記第12MOSFETのゲートに
第5定電圧が印加され、前記第1段の増幅・整流回路に
おけると前記第4定電圧および前記第2段〜第n段の増
幅・整流回路における前記第5定電圧の少なくとも一つ
の電圧値が変更可能であって、それら第4定電圧または
第5定電圧の電圧値を変えることによって前記出力信号
の対数特性を調整可能とした請求項10に記載の対数増
幅回路。
12. In the first stage amplifying / rectifying circuit, a fourth constant voltage is applied to a gate of the seventh MOSFET, and in each of the second to n-th stage amplifying / rectifying circuits, A fifth constant voltage is applied to the gate of the twelfth MOSFET, and the fifth constant voltage in the first stage amplifying / rectifying circuit and the fifth constant voltage in the second to n-th stage amplifying / rectifying circuits. 11. The logarithmic amplifier circuit according to claim 10, wherein at least one voltage value is changeable, and the logarithmic characteristic of the output signal can be adjusted by changing the voltage value of the fourth constant voltage or the fifth constant voltage.
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