JP3528725B2 - Power amplifier circuit - Google Patents

Power amplifier circuit

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JP3528725B2 JP34261299A JP34261299A JP3528725B2 JP 3528725 B2 JP3528725 B2 JP 3528725B2 JP 34261299 A JP34261299 A JP 34261299A JP 34261299 A JP34261299 A JP 34261299A JP 3528725 B2 JP3528725 B2 JP 3528725B2
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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、電力増幅回路に係
り、特にCMOSトランジスタを有し、且つAB級で動
作するプッシュプル増幅回路に関する。本発明は、例え
ば、携帯電話装置、携帯用ゲーム機のように電池寿命を
確保する必要のある省電力型機器に使用するに好適な電
力増幅回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier circuit, and more particularly to a push-pull amplifier circuit having a CMOS transistor and operating in class AB. The present invention relates to a power amplifier circuit suitable for use in, for example, a power-saving device such as a mobile phone device or a portable game machine that needs to ensure battery life.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、CMOSトランジスタを備え
たプッシュプル型電力増幅回路は広く用いられている。
図3は従来のこの種の電力増幅回路の構成を示す。同図
において、電力増幅回路は、バイアス回路20と、差動
増幅回路22と、レベルシフト回路24と、出力回路2
6と有している。差動増幅回路22は、カレントミラー
回路を構成するPMOSトランジスタT2、T5と、+
側入力信号INがゲート端子に入力されるNMOSトラ
ンジスタT6と、−側入力信号INがゲート端子に入力
されるNMOSトランジスタT3とからなる差動入力回
路と、定電流源を構成するNMOSトランジスタT4と
を有している。
2. Description of the Related Art Conventionally, push-pull type power amplifier circuits having CMOS transistors have been widely used.
FIG. 3 shows the configuration of a conventional power amplifier circuit of this type. In the figure, the power amplifier circuit includes a bias circuit 20, a differential amplifier circuit 22, a level shift circuit 24, and an output circuit 2.
It has 6. The differential amplifier circuit 22 includes PMOS transistors T2 and T5 that form a current mirror circuit, and +
A differential input circuit including an NMOS transistor T6 having a gate terminal to which the side input signal IN is input, an NMOS transistor T3 having a − side input signal IN to the gate terminal, and an NMOS transistor T4 forming a constant current source. have.

【0003】カレントミラー回路を構成するPMOSト
ランジスタT2、T5のソース側は正電圧電源VDDと接
続されている。バイアス回路20は、動作バイアス点の
設定用抵抗R1と、バイアス電圧発生用のNMOSトラ
ンジスタT1を有しており、正電圧電源VDDと負電圧電
源VSSとの間に挿入されている。差動増幅回路22を構
成するNMOSトランジスタトランジスタT4は、バイ
アス回路20により飽和領域に動作点が設定され、定電
流源として機能している。レベルシフト回路24は、N
MOSトランジスタT9、T10を有しており、出力回
路26は、相補的に接続されたPMOSトランジスタT
7、NMOSトランジスタT8を有しており、PMOS
トランジスタT7、NMOSトランジスタT8の共通接
続されたドレインに出力端子outが接続されている。
The sources of the PMOS transistors T2 and T5 forming the current mirror circuit are connected to the positive voltage power source VDD. The bias circuit 20 has an operating bias point setting resistor R1 and a bias voltage generating NMOS transistor T1, and is inserted between the positive voltage power supply VDD and the negative voltage power supply VSS. The operating point of the NMOS transistor transistor T4 forming the differential amplifier circuit 22 is set in the saturation region by the bias circuit 20, and it functions as a constant current source. The level shift circuit 24 has N
The output circuit 26 has MOS transistors T9 and T10, and the output circuit 26 is complementarily connected to the PMOS transistor T.
7, has an NMOS transistor T8, and has a PMOS
The output terminal out is connected to the commonly connected drains of the transistor T7 and the NMOS transistor T8.

【0004】このように構成された電力増幅回路におい
ては、バイアス回路20で正電圧電源VDDと負電源電圧
VSSとの差電圧からトランジスタT1での電圧降下を差
し引いた電圧が抵抗R1に加わり、NB節点で抵抗R1
とNMOSトランジスタT1が接続された直流回路に電
流が流れる。この電流の大きさは、バイアス電圧の形で
NB節点を通して各素子に供給され、各素子の動作点が
決定される。差動増幅回路22では、NMOSトランジ
スタT3とT6、並びにPMOSトランジスタT2とT
5とは特性が相等しいものが用いられている。N3節点
は、PMOSトランジスタT5とNMOSトランジスタ
T6の共通接続点で、N3節点電圧VN3は+側入力信号
電圧V+INと−側入力信号電圧V-INとの差電圧(V+IN
−V-IN)の変化に応じて大きく変動する。即ち、PM
OSトランジスタT5、NMOSトランジスタT6のド
レイン電流IDとドレイン・ソース間電圧VDSに起因する
負荷抵抗を用いて、アクティブロードにより電圧利得を
高めている。
In the power amplifier circuit configured as described above, the bias circuit 20 adds a voltage obtained by subtracting the voltage drop at the transistor T1 from the difference voltage between the positive power supply voltage VDD and the negative power supply voltage VSS to the resistor R1, and NB Resistance R1 at the node
A current flows through the DC circuit to which the NMOS transistor T1 is connected. The magnitude of this current is supplied to each element through the NB node in the form of a bias voltage, and the operating point of each element is determined. In the differential amplifier circuit 22, the NMOS transistors T3 and T6, and the PMOS transistors T2 and T6.
Those having the same characteristics as 5 are used. The N3 node is a common connection point of the PMOS transistor T5 and the NMOS transistor T6, and the N3 node voltage V N3 is a difference voltage (V + IN) between the + side input signal voltage V + IN and the − side input signal voltage V −IN.
It greatly fluctuates according to the change of −V −IN ). That is, PM
Using the load resistance due to the OS transistor T5, NMOS transistors T6 drain current I D and the drain-source voltage V DS, to enhance the voltage gain by an active load.

【0005】出力回路26は、NMOSトランジスタT
8がPMOSトランジスタT7の負荷として動作するア
クティブロードとなっていると共に、NMOSトランジ
スタT8にはNMOSトランジスタT9を通して信号が
加えられて動作する。PMOSトランジスタT7はN3
節点電圧VN3に応じてPMOSトランジスタT7の電流
が変化する。コンデンサCcは高周波において利得を低
下させて、発振を防止する。この電流の変化はアクティ
ブロードにより大振幅の信号に変換されて出力端子out
から出力される。レベルシフト回路24は、差動増幅回
路22から供給される差電圧(V+IN−V-IN)の電圧レ
ベルを変換して、出力回路26に供給している。
The output circuit 26 includes an NMOS transistor T
8 is an active load that operates as the load of the PMOS transistor T7, and a signal is applied to the NMOS transistor T8 through the NMOS transistor T9 to operate. The PMOS transistor T7 is N3
The current of the PMOS transistor T7 changes according to the node voltage V N3 . The capacitor Cc lowers the gain at high frequencies and prevents oscillation. This change in current is converted into a large-amplitude signal by the active load and output terminal out
Is output from. Level shift circuit 24 converts the voltage level of the differential voltage supplied from the differential amplifier circuit 22 (V + IN -V -IN) , are supplied to the output circuit 26.

【0006】そして、信号増幅をリニアに行うA級動作
をさせる場合には、入力信号の有無に拘わらず、常時バ
イアス電流を流す。他方、大電力増幅回路の場合にはB
級動作をさせるため、バイアス電圧をゼロ電圧として無
信号時にバイアス電流が流れるのを防止する。しかし、
B級動作ではゼロ電流付近における特性の非直線性に起
因するクロスオーバ歪が発生する。そこで、クロスオー
バ歪を防止する為、バイアス電流を常時、僅かに流すA
B級動作が用いられている。
When the class A operation for linearly amplifying the signal is performed, the bias current is always supplied regardless of the presence or absence of the input signal. On the other hand, in the case of a high power amplifier circuit, B
In order to perform the class operation, the bias voltage is set to zero voltage to prevent the bias current from flowing when there is no signal. But,
In class B operation, crossover distortion occurs due to the nonlinearity of the characteristics near zero current. Therefore, in order to prevent crossover distortion, a small amount of bias current is always applied A
Class B operation is used.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の電力増幅回路にあっては、信号が入力されてい
ない状態でも出力回路にある程度、アイドリング電流を
流してたために消費電力が大きいという問題があった。
特に携帯電話装置等の携帯用電子機器にあっては、電池
により電子回路に電源供給がされているために、消費電
力の低減は大きな課題となっていた。また携帯用機器で
は限定されたスーペースに回路を実装する必要性がある
ことからIC化に適した低電圧駆動の回路が望まれる。
However, in the conventional power amplifier circuit of this type, the power consumption is large because an idling current is supplied to the output circuit to some extent even when no signal is input. was there.
Particularly in portable electronic devices such as mobile phone devices, the reduction of power consumption has been a major issue because the electronic circuits are powered by batteries. Further, since it is necessary to mount a circuit in a limited space in a portable device, a low-voltage drive circuit suitable for an IC is desired.

【0008】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、低電圧駆動が可能で、かつバイアス安定度
が高く、直線性の高い電力増幅回路を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a power amplifier circuit which can be driven at a low voltage, has high bias stability, and has high linearity.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、+側入力信号と−側入力
信号と差電圧信号を増幅する差動増幅回路と、該差動
増幅回路の出力信号を増幅する増幅回路と、相補的に接
続された第1のPMOSトランジスタ及び第1のNMO
Sトランジスタからなり、該PMOSトランジスタとN
MOSトランジスタの接続点が負荷に接続されてなる出
力回路と、前記出力回路を構成する第1のPMOSトラ
ンジスタ及び第1のNMOSトランジスタと各々、カレ
ントミラー回路を構成する第2のPMOSトランジスタ
及び第2のNMOSトランジスタと、無信号入力時に該
第2のPMOSトランジスタ及び第2のNMOSトラン
ジスタに流れる電流を設定するバイアス設定手段とを有
し、前記増幅回路の出力信号電流を所定の倍率に増倍し
た電流を前記出力回路を介して前記負荷に供給する電流
ブースト回路とを備え、前記電流ブースト回路は、通常
は前記第2のPMOSトランジスタ及び第2のNMOS
トランジスタには微小電流が流れるように前記バイアス
設定手段によりバイアス設定されており、前記差動増幅
回路に信号が入力された際には前記増幅回路により増幅
された信号電流と前記微小電流とが重畳された電流が流
れるように構成されたことを特徴とする。
To achieve the above object, according to the Invention The, the invention according to claim 1, + side input signal and - a differential amplifier circuit for amplifying a difference voltage signal between the negative input signal, the An amplifier circuit for amplifying an output signal of the differential amplifier circuit, a first PMOS transistor and a first NMO which are complementarily connected to each other.
It consists of an S transistor, and the PMOS transistor and N
An output circuit in which a connection point of the MOS transistor is connected to a load, and a first PMOS transistor that constitutes the output circuit.
The transistor and the first NMOS transistor
Second PMOS transistor forming a mirror circuit
And the second NMOS transistor, and
A second PMOS transistor and a second NMOS transistor
Bias setting means for setting the current flowing through the transistor
And a current boost circuit that supplies a current obtained by multiplying the output signal current of the amplifier circuit to a predetermined multiplication factor to the load via the output circuit, and the current boost circuit is usually
Is the second PMOS transistor and the second NMOS
The bias is applied so that a minute current flows through the transistor.
The bias is set by the setting means, and the differential amplification is performed.
Amplifies when a signal is input to the circuit
Current that is a superposition of the generated signal current and the minute current flows.
It is characterized in that it is configured to be .

【0010】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の電力増幅回路において、前記所定の倍率は、カ
レントミラー回路を構成する前記第1のPMOSトラン
ジスタ及び第1のNMOSトランジスタと前記第2のP
MOSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタの
トランジスタサイズ比により設定されることを特徴とす
る。
The invention described in claim 2 is the same as claim 1.
In the power amplifier circuit described in the paragraph 1,
The first PMOS transistor forming the rent mirror circuit
The transistor and the first NMOS transistor and the second P
Of the MOS transistor and the second NMOS transistor
Characterized by being set by the transistor size ratio
It

【0011】[0011]

【0012】本発明によれば、+側入力信号と−側入力
信号と差電圧信号を増幅する差動増幅回路と、該差動
増幅回路の出力信号を増幅する増幅回路と、相補的に接
続された第1のPMOSトランジスタ及び第1のNMO
Sトランジスタからなり、該PMOSトランジスタとN
MOSトランジスタの接続点が負荷に接続されてなる出
力回路と、前記増幅回路の出力信号電流を所定の倍率に
増倍した電流を前記出力回路を介して前記負荷に供給す
る電流ブースト回路とを有するので、低電圧駆動が可能
で、かつアイドル電流を極めて小さい電流値となるよう
に抑制することができ、それ故バイアス安定度を高くす
ることができる。また電流ブースト回路に供給される電
流と出力回路に供給する電流との比率をプロセスで正確
に設定することができるので、直線性の高い電力増幅回
路が得られる。
According to the present invention , the differential amplifier circuit for amplifying the differential voltage signal between the + side input signal and the-side input signal, and the amplifier circuit for amplifying the output signal of the differential amplifier circuit are complementarily provided. Connected first PMOS transistor and first NMO
It consists of an S transistor, and the PMOS transistor and N
An output circuit in which a connection point of the MOS transistor is connected to a load, and a current boost circuit for supplying a current obtained by multiplying the output signal current of the amplifier circuit to a predetermined multiplication factor to the load via the output circuit Therefore, low voltage driving is possible, and the idle current can be suppressed to an extremely small current value, and therefore the bias stability can be increased. Further, since the ratio of the current supplied to the current boost circuit and the current supplied to the output circuit can be set accurately in the process, a power amplification circuit having high linearity can be obtained.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1に本発明の実施の形態に係る
電力増幅回路の構成を示す。同図において、本発明の実
施の形態に係る電力増幅回路は、+側入力信号と−側入
力信号と差電圧信号を増幅する差動増幅回路10と、
該差動増幅回路10の出力信号を増幅する増幅回路12
と、相補的に接続されたPMOSトランジスタMP6及
びNMOSトランジスタMN7からなり、該PMOSト
ランジスタMP6のドレインとNMOSトランジスタM
N7のドレインとが接続された接続点が出力端子OUTを
介して負荷RLに接続されてなる出力回路16と、増幅
回路12の出力信号電流を所定の倍率に増倍した電流を
出力回路16を介して負荷RLに供給する電流ブースト
回路14とを有している。尚、負荷RLは本実施の形態
では携帯電話装置等の携帯用電子機器に使用されるスピ
ーカである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a power amplifier circuit according to an embodiment of the present invention. In the figure, the power amplifier circuit according to an embodiment of the present invention, the positive side input signal and - a differential amplifier circuit 10 for amplifying a difference voltage signal between the positive input signal,
Amplifier circuit 12 for amplifying the output signal of the differential amplifier circuit 10.
And a complementary connected PMOS transistor MP6 and NMOS transistor MN7. The drain of the PMOS transistor MP6 and the NMOS transistor M
The output circuit 16 in which the connection point to which the drain of N7 is connected is connected to the load RL via the output terminal OUT, The current boost circuit 14 supplies the load RL via the current boost circuit 14. The load RL is a speaker used in a portable electronic device such as a mobile phone device in this embodiment.

【0014】差動増幅回路10は、+側入力信号(+I
N)が入力されるPMOSトランジスタMP1と、−側
入力信号(−IN)が入力されるPMOSトランジスタ
MP2のソースが共通接続され、電流源11を介して電
源VDDに接続された差動入力回路と、PMOSトラン
ジスタMP1、MP2のドレイン側に接続された、NM
OSトランジスタMN1、MN2からなるカレントミラ
ー回路とから構成されている。また、増幅回路12は、
差動増幅回路10の出力信号を増幅するNMOSトラン
ジスタNM3と、NMOSトランジスタNM3のドレイ
ンと電源VDDとの間に接続された定電流源13とから
なる。NMOSトランジスタNM3のソースは電源VS
Sに接続されている。
The differential amplifier circuit 10 has a + side input signal (+ I
N) is input to the PMOS transistor MP1, and the source of the PMOS transistor MP2 to which the − side input signal (−IN) is input are commonly connected, and a differential input circuit is connected to the power supply VDD via the current source 11. , NM connected to the drain side of the PMOS transistors MP1 and MP2
The current mirror circuit includes OS transistors MN1 and MN2. Further, the amplifier circuit 12 is
It is composed of an NMOS transistor NM3 for amplifying the output signal of the differential amplifier circuit 10, and a constant current source 13 connected between the drain of the NMOS transistor NM3 and the power supply VDD. The source of the NMOS transistor NM3 is the power supply VS
It is connected to S.

【0015】電流ブースト回路14は、出力回路16を
構成するPMOSトランジスタMP6及びNMOSトラ
ンジスタMN7と各々、カレントミラー回路を構成する
PMOSトランジスタMP3及びNMOSトランジスタ
NM5を有している。さらに、PMOSトランジスタM
P3及びNMOSトランジスタNM5に直列にNMOS
トランジスタMN4、PMOSトランジスタMP4が接
続されている。PMOSトランジスタMP3のドレイン
はNMOSトランジスタMN4のドレインに接続され、
NMOSトランジスタMN4のソースはPMOSトラン
ジスタMP4のソースに接続されている。また、PMO
SトランジスタMP4のドレインはNMOSトランジス
タMN5のドレインに、NMOSトランジスタMN5の
ソースは電源VSSに接続されている。
The current boost circuit 14 has a PMOS transistor MP6 and an NMOS transistor MN7 forming an output circuit 16, and a PMOS transistor MP3 and an NMOS transistor NM5 forming a current mirror circuit, respectively. Furthermore, the PMOS transistor M
NMOS in series with P3 and NMOS transistor NM5
The transistor MN4 and the PMOS transistor MP4 are connected. The drain of the PMOS transistor MP3 is connected to the drain of the NMOS transistor MN4,
The source of the NMOS transistor MN4 is connected to the source of the PMOS transistor MP4. Also, PMO
The drain of the S transistor MP4 is connected to the drain of the NMOS transistor MN5, and the source of the NMOS transistor MN5 is connected to the power supply VSS.

【0016】また、電流ブースト回路14は、NMOS
トランジスタMN4、PMOSトランジスタMP4とそ
れぞれ、カレントミラー回路を構成するNMOSトラン
ジスタMN6、PMOSトランジスタMP5のソースが
共通接続されており、NMOSトランジスタMN6のド
レインは抵抗R2を介して電源VDDに、PMOSトラ
ンジスタMP5のドレインは抵抗R3を介して電源VS
Sに、それぞれ接続されている。抵抗R2、R3はバイ
アス抵抗であり、抵抗R2、R3の抵抗値により無信号
入力時にNMOSトランジスタMN6、PMOSトラン
ジスタMP5に流れる電流が設定される。
The current boost circuit 14 is an NMOS.
The sources of the transistor MN4 and the PMOS transistor MP4 and the NMOS transistor MN6 and the PMOS transistor MP5 that form the current mirror circuit are connected in common, and the drain of the NMOS transistor MN6 is connected to the power supply VDD via the resistor R2 and the source of the PMOS transistor MP5. The drain is the power supply VS through the resistor R3.
S is connected to each. The resistors R2 and R3 are bias resistors, and the resistance values of the resistors R2 and R3 set the currents flowing through the NMOS transistor MN6 and the PMOS transistor MP5 when no signal is input.

【0017】通常は、すなわち無信号入力時には、出力
回路16のPMOSトランジスタMP6、NMOSトラ
ンジスタMN7とカレントミラー回路を構成するPMO
SトランジスタMP3、NMOSトランジスタMN5
に、抵抗R2、R3及びNMOSトランジスタMN6、
MP5により微小電流(例えば、1μA)が流れるよう
にバイアス設定されており、差動増幅回路10に信号が
入力された際には増幅回路12により増幅された信号電
流と前記微小電流とが重畳された電流が流れるようにな
っている。
Normally, that is, when no signal is input, the PMO forming a current mirror circuit together with the PMOS transistor MP6 and the NMOS transistor MN7 of the output circuit 16.
S transistor MP3, NMOS transistor MN5
And resistors R2, R3 and NMOS transistor MN6,
The bias is set by MP5 so that a minute current (for example, 1 μA) flows, and when a signal is input to the differential amplifier circuit 10, the signal current amplified by the amplifier circuit 12 and the minute current are superimposed. Current is flowing.

【0018】一方、PMOSトランジスタMP3、MP
4、NMOSトランジスタMN4,MN5のトランジス
タサイズを1とすると、出力回路を構成するPMOSト
ランジスタMP6、NMOSトランジスタMN7の各々
のトランジスタサイズは例えば、300に設定される。
NMOSトランジスタMN2のドレイン−ソース間に接
続された抵抗R1、コンデンサC1と、PMOSトラン
ジスタMP4のソースと出力端子OUTとの間に接続され
たコンデンサCcは位相補償用である。
On the other hand, the PMOS transistors MP3 and MP
4. If the transistor sizes of the NMOS transistors MN4 and MN5 are set to 1, the transistor sizes of the PMOS transistor MP6 and the NMOS transistor MN7 forming the output circuit are set to 300, for example.
A resistor R1 and a capacitor C1 connected between the drain and source of the NMOS transistor MN2 and a capacitor Cc connected between the source of the PMOS transistor MP4 and the output terminal OUT are for phase compensation.

【0019】上記構成からなる電力増幅回路の動作につ
いて説明する。上記構成において、差動増幅回路10に
信号が入力されていない状態では電流ブースト回路14
における、抵抗R2、R3の抵抗値により設定された電
流がNMOSトランジスタMN6、PMOSトランジス
タMP5に流れる。すると、NMOSトランジスタMN
6、PMOSトランジスタMP5とカレントミラー回路
を構成するNMOSトランジスタMN4、PMOSトラ
ンジスタMP4にトランジスタ比に応じた微小電流(本
実施の形態では、例えば、1μA)が流れ、この微小電
流はPMOSトランジスタMP3、NMOSトランジス
タMN5にも流れる。
The operation of the power amplifier circuit having the above configuration will be described. In the above configuration, when the signal is not input to the differential amplifier circuit 10, the current boost circuit 14
, The current set by the resistance values of the resistors R2 and R3 flows in the NMOS transistor MN6 and the PMOS transistor MP5. Then, the NMOS transistor MN
6, a minute current (for example, 1 μA in the present embodiment) according to the transistor ratio flows through the NMOS transistor MN4 and the PMOS transistor MP4 that form a current mirror circuit with the PMOS transistor MP5, and this minute current is the PMOS transistor MP3 and the NMOS. It also flows to the transistor MN5.

【0020】この結果、PMOSトランジスタMP3、
NMOSトランジスタMN5とカレントミラー回路を構
成するPMOSトランジスタMP6、NMOSトランジ
スタMN7にはPMOSトランジスタMP3、NMOS
トランジスタMN5とPMOSトランジスタMP6、N
MOSトランジスタMN7とのトランジスタ比が1:3
00となるようにトランジスタが作製されているので、
無負荷時において出力回路16のPMOSトランジスタ
MP6、NMOSトランジスタMN7には300μAの
アイドル電流が流れる。この電流値は従来に比して非常
に小さい値である。
As a result, the PMOS transistor MP3,
A PMOS transistor MP6 and an NMOS transistor MN7 that form a current mirror circuit with the NMOS transistor MN5 include a PMOS transistor MP3 and an NMOS transistor MN7, respectively.
Transistor MN5 and PMOS transistors MP6, N
The transistor ratio with the MOS transistor MN7 is 1: 3.
Since the transistor is made to be 00,
When no load is applied, an idle current of 300 μA flows through the PMOS transistor MP6 and the NMOS transistor MN7 of the output circuit 16. This current value is a very small value as compared with the conventional one.

【0021】次に、電力増幅回路の出力端子OUTに負荷
RLが接続され、差動増幅回路10に入力端子100、
101より交流信号が入力された場合には、差動増幅回
路10より出力された差動増幅信号が増幅回路12によ
り所定のレベルまで増幅され、交流信号の正相分は、電
源VDDより電流ブースト回路14のPMOSトランジ
スタMP3、NMOSトランジスタMN4を介して増幅
回路12のNMOSトランジスタMN3に流れ込み、ま
た交流信号の逆相分は、増幅回路12のNMOSトラン
ジスタMN3のドレイン側から電流ブースト回路14の
PMOSトランジスタMP4、NMOSトランジスタM
N5に信号電流が流れ込む。
Next, the load RL is connected to the output terminal OUT of the power amplifier circuit, and the input terminal 100 is connected to the differential amplifier circuit 10.
When an AC signal is input from 101, the differential amplification signal output from the differential amplification circuit 10 is amplified to a predetermined level by the amplification circuit 12, and the positive phase component of the AC signal is boosted by the current boost from the power supply VDD. The reverse phase component of the AC signal flows from the drain side of the NMOS transistor MN3 of the amplifier circuit 12 to the PMOS transistor of the current boost circuit 14 via the PMOS transistor MP3 of the circuit 14 and the NMOS transistor MN4. MP4, NMOS transistor M
A signal current flows into N5.

【0022】増幅回路12の出力である交流信号電流の
正相分が出力される期間では、PMOSトランジスタM
P4、NMOSトランジスタMN5には信号電流が流れ
ず、PMOSトランジスタMP3、NMOSトランジス
タMN4にのみ信号電流が流れる。また、増幅回路12
の出力である交流信号電流の逆相分が出力される期間で
は、PMOSトランジスタMP3、NMOSトランジス
タMN4には信号電流が流れず、PMOSトランジスタ
MP4、NMOSトランジスタMN5にのみ信号電流が
流れる。この結果、図2に示すように、増幅回路12の
出力である交流信号電流の正相分が出力される期間で
は、電流ブースト回路14のPMOSトランジスタMP
3とカレントミラー回路を構成する出力回路16のPM
OSトランジスタMP6にはアイドル電流I0に上記交
流信号電流の300倍の電流が重畳された電流IMP6が
流れ、この電流は出力端子OUTを介して負荷RLに流れ
る(図2(B))。
During the period in which the positive phase component of the alternating current signal output from the amplifier circuit 12 is output, the PMOS transistor M
A signal current does not flow in P4 and NMOS transistor MN5, but a signal current flows only in PMOS transistor MP3 and NMOS transistor MN4. In addition, the amplifier circuit 12
In the period in which the opposite phase component of the AC signal current, which is the output of the above, is output, the signal current does not flow in the PMOS transistor MP3 and the NMOS transistor MN4, and the signal current flows only in the PMOS transistor MP4 and the NMOS transistor MN5. As a result, as shown in FIG. 2, during the period in which the positive phase component of the alternating current signal output from the amplifier circuit 12 is output, the PMOS transistor MP of the current boost circuit 14 is output.
3 and PM of the output circuit 16 which constitutes the current mirror circuit
In the OS transistor MP6, a current IMP6 in which the idle current I0 is superimposed with a current 300 times as large as the AC signal current flows, and this current flows to the load RL via the output terminal OUT (FIG. 2B).

【0023】一方、増幅回路12の出力である交流信号
電流の逆相分が出力される期間では、電流ブースト回路
14のPMOSトランジスタMN5とカレントミラー回
路を構成する出力回路16のNMOSトランジスタMN
7にはアイドル電流I0に上記交流信号電流の300倍
の電流が重畳された電流IMN7が出力端子OUTを介して負
荷RL側より流れ込む(図2(C))。したがって、負
荷RLには、電流IMP6と電流IMN7とを合成した負荷電
流ILが流れる。
On the other hand, during the period in which the opposite phase component of the AC signal current output from the amplifier circuit 12 is output, the NMOS transistor MN of the output circuit 16 forming a current mirror circuit together with the PMOS transistor MN5 of the current boost circuit 14.
A current IMN7 in which the idle current I0 and a current which is 300 times the AC signal current are superposed on the current I7 flows from the load RL side through the output terminal OUT (FIG. 2 (C)). Therefore, the load current IL, which is a combination of the current IMP6 and the current IMN7, flows through the load RL.

【0024】このように、本実施の形態に係る電力増幅
回路では、無負荷時(無信号入力時)には出力回路16
に流すアイドル電流を極めて小さい電流値となるように
抑制し、負荷時(信号入力時)には、負荷RLに大電流
を供給できるようにしている。本実施の形態では、例え
ば、増幅回路12から出力される信号電流を1mAとす
ると、負荷RLには±300mAの電流を供給できる。
As described above, in the power amplifier circuit according to this embodiment, the output circuit 16 is operated when there is no load (when no signal is input).
The idle current flowing through is suppressed so as to have an extremely small current value, and a large current can be supplied to the load RL at the time of load (signal input). In the present embodiment, for example, assuming that the signal current output from the amplifier circuit 12 is 1 mA, a current of ± 300 mA can be supplied to the load RL.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、+側入力信号と−側入力信と差電圧信号を増幅す
る差動増幅回路と、該差動増幅回路の出力信号を増幅す
る増幅回路と、相補的に接続された第1のPMOSトラ
ンジスタ及び第1のNMOSトランジスタからなり、該
PMOSトランジスタとNMOSトランジスタの接続点
が負荷に接続されてなる出力回路と、前記増幅回路の出
力信号電流を所定の倍率に増倍した電流を前記出力回路
を介して前記負荷に供給する電流ブースト回路とを有す
るので、低電圧駆動が可能で、かつアイドル電流を極め
て小さい電流値となるように抑制することができ、それ
故バイアス安定度を高くすることができる。また電流ブ
ースト回路に供給される電流と出力回路に供給する電流
との比率をプロセスで正確に設定することができるの
で、直線性の高い電力増幅回路が得られる。
As described above, according to the present invention, a differential amplifier circuit for amplifying a differential voltage signal between a + side input signal and a − side input signal, and an output signal of the differential amplifier circuit are provided. An amplifying circuit for amplifying, a first PMOS transistor and a first NMOS transistor connected in a complementary manner, and an output circuit in which a connection point of the PMOS transistor and the NMOS transistor is connected to a load; Since it has a current boost circuit that supplies a current obtained by multiplying the output signal current by a predetermined factor to the load via the output circuit, low voltage driving is possible and the idle current becomes a very small current value. Therefore, the bias stability can be increased. Further, since the ratio of the current supplied to the current boost circuit and the current supplied to the output circuit can be set accurately in the process, a power amplification circuit having high linearity can be obtained.

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

【図1】 本発明の実施の形態に係る電力増幅回路の構
成を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power amplifier circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示した電力増幅回路における出力回路
の動作状態を示す波形図。
FIG. 2 is a waveform diagram showing an operating state of an output circuit in the power amplifier circuit shown in FIG.

【図3】 従来の電力増幅回路の構成を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power amplifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、22 差動増幅回路 12 増幅回路 14 電流ブースト回路 16、26 出力回路 20 バイアス回路 24 レベルシフト回路 10, 22 Differential amplifier circuit 12 amplifier circuit 14 Current boost circuit 16, 26 Output circuit 20 bias circuit 24 level shift circuit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 +側入力信号と−側入力信号と差電圧
信号を増幅する差動増幅回路と、 該差動増幅回路の出力信号を増幅する増幅回路と、 相補的に接続された第1のPMOSトランジスタ及び第
1のNMOSトランジスタからなり、該PMOSトラン
ジスタとNMOSトランジスタの接続点が負荷に接続さ
れてなる出力回路と 前記出力回路を構成する第1のPMOSトランジスタ及
び第1のNMOSトランジスタと各々、カレントミラー
回路を構成する第2のPMOSトランジスタ及び第2の
NMOSトランジスタと、無信号入力時に該第2のPM
OSトランジスタ及び第2のNMOSトランジスタに流
れる電流を設定するバイアス設定手段とを有し、 前記増
幅回路の出力信号電流を所定の倍率に増倍した電流を前
記出力回路を介して前記負荷に供給する電流ブースト回
路とを備え、 前記電流ブースト回路は、通常は前記第2のPMOSト
ランジスタ及び第2のNMOSトランジスタには微小電
流が流れるように前記バイアス設定手段によりバイアス
設定されており、前記差動増幅回路に信号が入力された
際には前記増幅回路により増幅された信号電流と前記微
小電流とが重畳された電流が流れるように構成された
とを特徴とする電力増幅回路。
1. A + side input signal and - a differential amplifier circuit for amplifying a difference voltage signal between the negative input signal, an amplifying circuit for amplifying the output signal of the differential amplifier circuit, the complementarily connected An output circuit including a first PMOS transistor and a first NMOS transistor, the connection point of the PMOS transistor and the NMOS transistor being connected to a load, and a first PMOS transistor and a first PMOS transistor forming the output circuit.
And the first NMOS transistor and a current mirror, respectively
A second PMOS transistor and a second
NMOS transistor and the second PM when no signal is input
Flow to the OS transistor and the second NMOS transistor
And a bias setting means for setting a current, and a current boost circuit that supplies a current to multiply the output signal currents of the amplifier circuit at a predetermined ratio to the load via the output circuit, the current The boost circuit is usually the second PMOS transistor.
The transistor and the second NMOS transistor are
Bias by the bias setting means so that the flow
Has been set and a signal has been input to the differential amplifier circuit.
The signal current amplified by the amplifier circuit and the
A power amplifier circuit characterized in that a current in which a small current is superimposed flows .
【請求項2】 前記所定の倍率は、カレントミラー回路
を構成する前記第1のPMOSトランジスタ及び第1の
NMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジス
タ及び第2のNMOSトランジスタのトランジスタサイ
ズ比により設定されることを特徴とする請求項1に記載
の電力増幅回路。
2. The predetermined magnification is a current mirror circuit.
Forming a first PMOS transistor and a first PMOS transistor
NMOS transistor and the second PMOS transistor
And the transistor size of the second NMOS transistor
2. The ratio according to claim 1, which is set according to the ratio.
Power amplifier circuit.
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