JP4213146B2 - Differential amplifier - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置に係り、さらに詳しくは出力を負荷側に電流で受け渡すためのカレントミラー回路を備える差動増幅器、例えば高速のデータ転送用ドライバとして用いられる差動増幅器の高速動作方式に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a high-speed operation method of a differential amplifier including a current mirror circuit for passing an output to a load side with a current, for example, a differential amplifier used as a high-speed data transfer driver.
差動増幅器は広範に利用されている。図24はそのような差動増幅器の一般的な構成例を示す。この差動増幅器はダイオード接続された負荷を持つ差動対と、ソースフォロワの回路を組み合わせたものであり、その組合せによってカレントミラーの回路が構成され、差動増幅器の出力は、負荷側に電流によって受け渡される形式となっている。 Differential amplifiers are widely used. FIG. 24 shows a general configuration example of such a differential amplifier. This differential amplifier is a combination of a differential pair having a diode-connected load and a source follower circuit. A current mirror circuit is configured by the combination, and the output of the differential amplifier has a current on the load side. It is in the format passed by.
このように差動増幅器を構成する差動対とソースフォロワの回路については次の文献に述べられている。
図24においてそれぞれ非反転入力と反転入力とが与えられるトランジスタ100とトランジスタ101は、電流源102によってアースと接続され、トランジスタ103と105によって電源電圧VDDと接続されている。ダイオード接続のトランジスタ103と105はそれぞれトランジスタ104、トランジスタ106とカレントミラー回路を構成しており、そのカレントミラー回路でコピー電流が流れるトランジスタ104、トランジスタ106はそれぞれ負荷側の抵抗107、108と接続され、抵抗107、108にかかる電圧が出力電圧として取り出される。
In FIG. 24, a
図24において入力信号VIN+、またはVIN−のどちらか一方がHになるとノード1、またはノード2の電圧が電源電圧VDDから下がり始める。ノード1、またはノード2の電位が電源電圧から閾値電圧を引いた値を下回るとトランジスタ103、105に電流が流れ始め、この電流がカレントミラー回路によって出力抵抗側に流れ、出力電圧が発生する。
In FIG. 24, when either the input signal VIN + or VIN− becomes H, the voltage of the
しかしながら図24の回路では入力信号がオン、すなわちHになった時点からトランジスタ103、または105に電流が流れるまでに遅延時間が存在する。図25はこの遅延時間の説明図である。同図において入力信号がオン、すなわちHになった時点からノード1、またはノード2の電圧が下がり始めるが、その値が前述のように電源電圧から閾値電圧を引いた値以下になるまでトランジスタ103、または105には電流が流れず、従ってカレントミラーのコピー側の電流、すなわちトランジスタ104、またはトランジスタ106を流れる電流の立ち上がり開始の時点もそれだけ遅れることになり、出力電圧も同様の遅延を持つことになる。
However, in the circuit of FIG. 24, there is a delay time from when the input signal is turned on, that is, when the input signal is H, until a current flows through the
差動増幅器が高速データ転送用のドライバ回路として用いられる場合には、このような遅延時間が大きな問題となる。特にUSB(ユニバーサル・シリアル・バス)2.0規格のように480Mbpsの転送速度を実現するためには、100ps程度の遅延時間が問題となってくる。さらにUSB2.0のストレス試験規格を満足するためには、低耐圧高速トランジスタを使用することは困難であり、また大きな電流を流す必要もあるため、トランジスタサイズが大きくなり、負荷容量も大きくなって遅延時間も大きくなるという問題点もある。 When the differential amplifier is used as a driver circuit for high-speed data transfer, such a delay time becomes a serious problem. In particular, in order to realize a transfer speed of 480 Mbps as in the USB (Universal Serial Bus) 2.0 standard, a delay time of about 100 ps becomes a problem. Furthermore, in order to satisfy the USB 2.0 stress test standard, it is difficult to use a low-breakdown-voltage high-speed transistor, and it is necessary to pass a large current, which increases the transistor size and the load capacity. There is also a problem that the delay time becomes large.
このような差動増幅器に関する従来技術として次のような文献がある。
特許文献1では、半導体集積回路の試験方法としてのIDDQテストモード以外の通常動作モードでの動作速度を向上させるとともに、回路面積を縮小させるために、クロックドインバータの数を削減し、性能を向上させたインタフェース回路が開示されている。
In
特許文献2には、非反転入力電圧のレベルに応じて出力電流を可変とすることによって、全入力範囲における平均消費電流を削減することができる差動増幅器が開示されている。
特許文献3には、周囲温度の変化や製造時のプロセス条件のばらつきに依存しない一定の相互コンダクタンスを有し、増幅率や出力抵抗を一定に保つことができる増幅回路が開示されている。
しかしながらこれらの従来技術においても、図24のようなカレントミラー回路を備えた差動増幅器においてカレントミラー回路を構成するトランジスタが、対応する入力電圧がLの時にカットオフされて動作に遅延が生ずるという問題点を解決することができなかった。 However, even in these prior arts, the transistors constituting the current mirror circuit in the differential amplifier having the current mirror circuit as shown in FIG. 24 are cut off when the corresponding input voltage is L, and the operation is delayed. The problem could not be solved.
さらに例えば差動増幅器を含む半導体装置がUSB規格のデータ転送用に用いられ、差動増幅器に対する2つの入力信号VIN+とVIN−の両方がLの状態からデータ転送が開始されるときに、動作に遅延が生ずるという問題点もあった。 Further, for example, when a semiconductor device including a differential amplifier is used for USB standard data transfer, and data transfer is started when both of the two input signals VIN + and VIN− to the differential amplifier are in an L state, the operation is performed. There was also a problem that a delay occurred.
本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、対応する入力電圧がLの時、あるいは2つの入力電圧がともにLの時に、カレントミラー回路を構成するトランジスタをカットオフさせないようにすることによって、差動増幅器の動作の高速化を実現することである。 In view of the above problems, the problem of the present invention is to prevent the transistors constituting the current mirror circuit from being cut off when the corresponding input voltage is L or when both of the two input voltages are L. It is to realize high speed operation of the differential amplifier.
図1は、本発明の差動増幅器の原理的な構成図である。同図は、従来例の図24と比較して本発明の原理を示すものである。図24と比較すると、ノード1とアースとの間にトランジスタ200と電流源10とが直列に接続され、またノート゛2とアースとの間にトランジスタ201と電流源11とが直列に接続されている。ここで2つのトランジスタ200、201は、それぞれノード1、ノード2に対応する入力電圧VIN+、VIN−がLの時にオンとなり、Hの時にオフとなるトランジスタである。
FIG. 1 is a principle configuration diagram of a differential amplifier according to the present invention. This figure shows the principle of the present invention in comparison with the conventional example of FIG. Compared to FIG. 24, the
すなわち本発明の差動増幅器においては、差動増幅器を構成し、その差動増幅器に対する2つの入力のうちのそれぞれ1つが与えられるトランジスタの端子のうちで、差動増幅器の出力点となりうる端子のそれぞれに接続される2つのトランジスタであって、接続され、出力点となりうる端子を持つトランジスタに与えられる入力がLの時にオン、Hの時にオフとなる2つのトランジスタと、その2つのトランジスタとアースとの間に接続される電流源とが備えられる。なお、ここで電流源は図1のように別々のものでなく、1つの電流源で兼用することも当然可能である。 That is, in the differential amplifier of the present invention, a terminal of a transistor that constitutes a differential amplifier and can serve as an output point of the differential amplifier among the terminals of the transistors to which one of the two inputs to the differential amplifier is provided. Two transistors connected to each other, which are connected to each other and have a terminal that can serve as an output point, are turned on when the input is L, and are turned off when the input is H, and the two transistors and the ground And a current source connected to each other. Here, the current sources are not separate as shown in FIG. 1, and it is naturally possible to use a single current source.
本発明の原理をより機能的に述べれば、本発明の差動増幅器は前述の入力のそれぞれ1つが与えられるトランジスタと、差動増幅器の出力を負荷側に電流で受け渡すためのカレントミラー回路のモニタ電流が流れるトランジスタとの接続点に接続され、入力が与えられるトランジスタとカレントミラー回路とに対応する入力がLである時にのみ、モニタ電流が流れるトランジスタをカットオフさせない電流を流すカットオフ防止手段を備えるものである。 To describe the principle of the present invention more functionally, the differential amplifier of the present invention includes a transistor to which each one of the aforementioned inputs is provided, and a current mirror circuit for passing the output of the differential amplifier to the load side as a current. Cut-off prevention means for supplying a current that does not cut off the transistor through which the monitor current flows, only when the input corresponding to the transistor to which the monitor current flows and the input corresponding to the transistor to which the monitor current flows and the current mirror circuit is L Is provided.
図1においてトランジスタ200、201は、ともにnチャネルトランジスタであり、入力信号が与えられる2つのとトランジスタ1、2のゲートと、トランジスタ200、201のゲートとはそれぞれインバータ202、203によって接続されている。これは入力信号VIN+、VIN−の値がLの時に2つのトランジスタ200、201をオンとするためのものであり、トランジスタ200、201が、例えばpチャネルトランジスタであるとすれば、インバータ202、203は不必要となり、トランジスタ1とトランジスタ200のゲート相互間、およびトランジスタ2とトランジスタ201のゲート相互間は直接に接続される。
In FIG. 1,
以上のように本発明によれば、差動増幅器への入力が与えられるトランジスタと、出力を負荷に受け渡すためのカレントミラー回路との接続点に、対応する入力がLの時にのみ、カレントミラー回路のモニタ電流が流れるトランジスタをカットオフさせることのないように、電流を流す動作が実行される。 As described above, according to the present invention, only when the input corresponding to the connection point between the transistor supplied with the input to the differential amplifier and the current mirror circuit for passing the output to the load is L, the current mirror An operation of flowing a current is performed so as not to cut off the transistor through which the monitor current of the circuit flows.
本発明によれば、例えば負荷側に電流で出力を受け渡すカレントミラー回路を備える差動増幅器において、差動増幅器への2つの入力電圧がともにLの時を含めて、入力電圧がLの時にカレントミラー回路におけるモニタ電流が流れるトランジスタをカットオフさせることなく、差動増幅器の高速動作を可能とすることができる。またこのカットオフさせないための電流を、入力電圧がLの時にのみ流すことによって、入力電圧がHの時にもその電流を流す場合に比較して、消費電力を低減させることが可能となる。 According to the present invention, for example, in a differential amplifier including a current mirror circuit that delivers an output with a current to the load side, when the two input voltages to the differential amplifier are both L, the input voltage is L The high-speed operation of the differential amplifier can be achieved without cutting off the transistor through which the monitor current flows in the current mirror circuit. Further, by supplying the current for preventing the cut-off only when the input voltage is L, it is possible to reduce the power consumption as compared with the case where the current is supplied even when the input voltage is H.
本発明が対象とする差動増幅器は、例えばUSBケーブルを用いたデータ転送を行う場合のデータ転送用ドライバ回路に用いられるものである。図2は、そのようなUSBケーブルを用いたデジタルカメラとパーソナルコンピュータの接続システムの全体構成図である。同図においてデジタルカメラ15とパソコン16とはUSBケーブル17によって接続され、例えばデジタルカメラ15側から画像データがUSBケーブル17によってパソコン16に転送される。この画像データの転送のためのドライバ回路がデジタルカメラ15の内部に設けられ、そのドライバ回路として差動増幅器が用いられる。
The differential amplifier targeted by the present invention is used in a driver circuit for data transfer when performing data transfer using a USB cable, for example. FIG. 2 is an overall configuration diagram of a connection system between a digital camera and a personal computer using such a USB cable. In the figure, a
図3は、図2のデジタルカメラ内部のLSI構成とデータ転送方式の説明図である。同図においてデジタルカメラ内部のLSIは、全体を制御するマイクロプロセッサ(MPU)20、バス21、USBインタフェース22、ランダム・アクセス・メモリ23、および周辺回路24によって構成されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an LSI configuration and a data transfer method inside the digital camera of FIG. In the figure, the LSI in the digital camera is constituted by a microprocessor (MPU) 20 that controls the whole, a bus 21, a
本発明が対象とする差動増幅器によって構成されるドライバ回路25は、USBインタフェース22の一部であり、MPU20の制御によって、例えば画像データをUSBケーブル17を介してパソコン16に送るものである。
The
図4は、本発明の差動増幅器の最も基本的な構成図である。同図を図1の原理構成図と比較すると、2つのトランジスタ200と201、および2つのインバータ202、203が省略され、電流源10がノード1に、電流源11がノード2に直接に接続されている。
FIG. 4 is the most basic configuration diagram of the differential amplifier of the present invention. When this figure is compared with the principle configuration diagram of FIG. 1, the two
すなわち図4では、電流源10、11がノード1、ノード2とアースとの間に直接に接続されることによって、差動増幅器を構成するトランジスタ1、2に与えられる入力電圧VIN+、VIN−の値の如何にかかわらず、カレントミラー回路においてモニタ電流が流れるトランジスタ4と6に常に微小な電流を流すことによって、これらのトランジスタのカットオフを防止して差動増幅器の動作を高速とすることが可能になる。
That is, in FIG. 4, the
前述のように図1の原理構成においては、トランジスタ200、201をそれぞれ対応する入力がLの時にのみオンとすることによって、入力電圧がともにLの時にはカレントミラー回路のモニタ電流が流れるトランジスタ4、6をともにカットオフさせることなく、例えばUSB規格のデータ転送の開始時においても動作を高速化させることができ、また対応する入力がHの時にはこのカットオフさせないための微小な電流を流さないことにより、全体的な消費電力を抑えることが可能となる。
As described above, in the principle configuration of FIG. 1, by turning on the
以下の説明においては、まず最初に図4に対応してノード1とノード2とに直接に電流源が接続されるか、あるいはノード1とノード2との間に回路素子などを接続することによって、カレントミラー回路のモニタ電流が流れるトランジスタをカットオフさせないための電流を常に流しておく実施例について説明し、図1に直接対応するか、あるいは類似した実施例については、後述する第8から第10の実施例として説明する。
In the following description, first, a current source is directly connected to
図4においては、カレントミラー回路においてコピーされる電流が流れるトランジスタ5、およびトランジスタ7と抵抗8、および9の間にそれぞれトランジスタ32、33が接続され、またトランジスタ5とトランジスタ32との接続点、すなわちノード3に電流源Ie30が接続され、またトランジスタ7とトランジスタ33の接続点、すなわちノード4に電流源Id31が接続されている点が異なっている。なお抵抗8、9は図3のようなドライバ回路においてデータ送信側の終端抵抗の役割を持っている。
In FIG. 4,
図4において電流源Ia10、Ib11をそれぞれノード1とノード2とに接続することによって入力がLであっても常にトランジスタ4、およびトランジスタ6に微小電流が流され、これらのトランジスタがカットオフされないようになっている。しかしながらこの微小な電流がトランジスタ4、またはトランジスタ6に流れていることによって、カレントミラー回路のコピーされる電流が流れるトランジスタ、すなわちトランジスタ5とトランジスタ7にも電流が流れるために出力電圧が発生してしまうという問題点がある。
In FIG. 4, by connecting the current sources Ia10 and Ib11 to the
そこでノード3とノード4とにそれぞれ電流源Ie30、Id31を接続することによって、トランジスタ5とトランジスタ7に流れる電流を終端抵抗8、または9に流さずに電流源側に流すことにする。またこのように電流源側に流すとしても、ノード3、ノード4の電圧は完全には0とならず、出力電圧が発生するために、トランジスタ32と33を挿入し、そのゲート電圧bisapを入力がLの状態でこれらのトランジスタがオフとなっているように、すなわちノード3、またはノード4の電位から閾値電圧分程度下がった電位に調節することによって出力電圧を0とすることができる。そして入力電圧がHとなり、トランジスタ5、または6に比較的大きな電流が流れる状態では、ノード3、ノード4の電位が上がり、トランジスタ32、またはトランジスタ33におけるVgsが大きくなり、電流が終端抵抗8、または9に流れることになる。
Therefore, by connecting the current sources Ie30 and Id31 to the
図5は、例えば図4の基本構成図における電流変化の説明図である。入力電圧VINがオンとなる前は、電流源Ia10、またはIb11に流れる電流が微小であっても、トランジスタ4、またはトランジスタ6はカットオフされていない状態となっており、VINがオンとなるとノード1、またはノード2の電圧が低下し、トランジスタ4、またはトランジスタ6に流れる電流は増加する。なおノード1、またはノード2の電圧は、常に電源電圧から閾値電圧分以上下がった状態となっている。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a current change in the basic configuration diagram of FIG. 4, for example. Before the input voltage VIN is turned on, the
図6は、図4の基本回路に対応する入力信号と出力信号のタイムチャートである。同図において一番上の入力信号に比較して、図24で説明したような従来回路では、入力信号の立ち上がり開始の時点から出力信号立ち上がり開始の時点まで100ps程度の遅延があるのに対して、本発明の回路ではその遅延は数ps程度となり、従来例の回路のようにクロスポイントのずれやデューティ比の相違などの問題点が解決される。 FIG. 6 is a time chart of input signals and output signals corresponding to the basic circuit of FIG. Compared to the uppermost input signal in the figure, in the conventional circuit as described in FIG. 24, there is a delay of about 100 ps from the time when the input signal rises to the time when the output signal rises. In the circuit of the present invention, the delay is about several ps, and problems such as cross-point shift and duty ratio difference are solved as in the conventional circuit.
図7は、本発明の差動増幅器の第1の実施例の構成図である。この第1の実施例では、バイアス回路としてMOSFETの基本的な物理パラメータとしての相互コンダクタンスや出力抵抗が電流Iを用いて簡単に表現可能である電流バイアス回路が用いられ、またカレントミラーにおいて電流を正確にコピーするためにバイアス回路がカスケード型とされ、さらに電流源回路の出力電圧の下限値を低くできる低電圧用カレントミラー回路が用いられている。 FIG. 7 is a block diagram of the first embodiment of the differential amplifier of the present invention. In the first embodiment, a current bias circuit in which mutual conductance and output resistance as basic physical parameters of a MOSFET can be easily expressed by using a current I is used as a bias circuit, and a current mirror is used to generate a current. For accurate copying, a bias circuit is a cascade type, and a low-voltage current mirror circuit that can lower the lower limit value of the output voltage of the current source circuit is used.
この低電圧用カレントミラー回路は、バイアス電圧biasn1、およびbiasn2を決めるための2つの参照電流源37、38、3つのトランジスタ39、40、41とを備え、これらのバイアス電圧が2つのトランジスタ35、36のゲートに与えられて全体として図4の電流源Ic12が構成されている。
This low-voltage current mirror circuit includes two reference
また図4における他の4つの電流源が、それぞれこの2つのバイアス電圧がゲートに与えられる2つのトランジスタによって構成されている。電流源Ia10はトランジスタ51と52、電流源Ib11はトランジスタ53と54、電流源Ie30はトランジスタ46と47、電流源Id31はトランジスタ48と49によって構成されている。
Further, the other four current sources in FIG. 4 are constituted by two transistors each having the two bias voltages applied to the gate. The current source Ia10 includes
またトランジスタ32、トランジスタ33のゲートに与えられるバイアス電圧biaspは、図7の右下に示すように2つのバイアス電圧biasn2とbiasn1とがそれぞれゲートに与えられるトランジスタ42とトランジスタ43を接続し、さらにVDDとの間に2つのトランジスタ44とトランジスタ45を使用することによって、前述のように入力電圧がLの時にトランジスタ32、またはトランジスタ33がオフの状態になるように決定される。この決定についてはさらに後述する。
The bias voltage biasp applied to the gates of the
図8は、差動増幅器の第2の実施例の構成図である。同図を図7の第1の実施例と比較すると、図7の2つの電流源Ia10、Ib11をそれぞれ構成するそれぞれ2つのトランジスタ51と52、および53と54の代わりに、差動増幅器の2つの出力点を結ぶトランジスタ56が設けられている点が異なっている。同図においては、例えばトランジスタ1のゲートへの入力電圧VIN+がHの時には、トランジスタ6にはトランジスタ56を通して微小な電流が流れる。従って従来例の回路においてはカットオフしていたトランジスタ6はカットオフされず、図7の第1の実施例と同様に高速な応答が可能となる。なお、このトランジスタ56は微小な電流を流せる素子であればよく、例えば抵抗で代用してもよい。
FIG. 8 is a configuration diagram of a second embodiment of the differential amplifier. Comparing this figure with the first embodiment of FIG. 7, instead of the two
次にこれらの2つの実施例におけるバイアス電圧の決定について図9から図11を用いてさらに説明する。図9は図7の第1の実施例におけるバイアス電圧biasp決定時の回路内の具体的な電流値の説明図である。すなわち例えば図7の第1の実施例において、バイアス電圧biaspの値は2段接続されたpチャネルトランジスタ44、45のトランジスタサイズと、そこに流れる電流を調節して決定されるが、図9はその調整、およびこのバイアス電圧がゲートに与えられるトランジスタ32、33のトランジスタサイズの決定時における電流、電圧値の説明図である。
Next, determination of the bias voltage in these two embodiments will be further described with reference to FIGS. FIG. 9 is an explanatory diagram of specific current values in the circuit when the bias voltage biasp is determined in the first embodiment of FIG. That is, for example, in the first embodiment of FIG. 7, the value of the bias voltage biasp is determined by adjusting the transistor size of the p-
図9においてトランジスタ2のゲートへの入力電圧VIN−がLのときにトランジスタ6に流れる電流を300μAとすると、カレントミラーにおけるトランジスタのサイズ比に応じてトランジスタ7には6倍の1.8mAの電流が流れる。この電流は基本的には電流源Id側、すなわちトランジスタ48、49に流れる。
In FIG. 9, assuming that the current flowing through the
この時トランジスタ7と33との接続点、すなわちノード4の電位を2.2Vとすると、biaspの電位をこれより閾値電圧分(約0.6V)低くするとトランジスタ33に電流が流れ始める。図10はこの電流とbiaspの値との関係の説明図である。実際にTr33の電流が流れはじめるときのbiaspの値を正確に決定することは困難であるため、本実施形態では電流が100μAとなるときのbiaspの値を図10から見積もりによって求めた。
At this time, if the connection point between the
一方トランジスタ5と32との接続点、すなわちノード3の電位は高く、biaspがVDDに近い値でもトランジスタ32には電流が流れる。そこで図11に示すように、biaspがこの見積もり値のときに所望の電流(ここでは18mA)が流れるようにトランジスタ32のサイズを決定した。
On the other hand, the connection point between the
次に例えば図7における各電流源を構成する2つのトランジスタ、例えば35と36のゲートに与えられるバイアス電圧biasn1とbiasn2との決定について説明する。例えばトランジスタ36のゲートに与えられるbiasn1は、トランジスタ41のサイズと、そこに流れる電流Iref2の値と、閾値電圧Vr、およびトランジスタ41のチャネル幅とチャネル長に比例したパラメータβ1を用いて次式によって決定される。
Next, for example, determination of the bias voltages biasn1 and biasn2 applied to the gates of two transistors constituting the respective current sources in FIG. For example biasn1 applied to the gate of the
図12は、最も基本的なカレントミラー回路を使用した差動増幅器の第3の実施例の構成図である。同図は、参照電流60と2つのトランジスタ61,62によって構成される基本的カレントミラー回路を用いた差動増幅器の構成例である。第3の実施例では、図4の4つの電流源Ia10、Ib11、Ie30、およびId31もそれぞれ1つのトランジスタ68、69、66、および67によって構成されている。これらのトランジスタのゲートには、それぞれバイアス電圧biasn1がトランジスタ61のゲートから与えられる。さらにこの電圧がトランジスタ63のゲートにも与えられ、例えば図7におけると同様にpチャネルトランジスタ64、65の2段接続によって2つのトランジスタ32、33のゲートに与えられるバイアス電圧biaspが決定されている。
FIG. 12 is a configuration diagram of a third embodiment of the differential amplifier using the most basic current mirror circuit. This figure shows a configuration example of a differential amplifier using a basic current mirror circuit composed of a reference current 60 and two
この第3の実施例に用いられている基本カレントミラー回路では、カレントミラーの精度がやや低くなる。特に微細化プロセスが進むと、飽和領域におけるゲート電流Id対ドレイン・ソース間電圧Vds特性の傾斜が大きくなり、例えばトランジスタ61と62のトランジスタサイズの比を1対1としても、トランジスタ61と62とでVdsの値が異なる場合には、トランジスタ61とトランジスタ62とに流れる電流を等しくすることができない。
In the basic current mirror circuit used in the third embodiment, the accuracy of the current mirror is slightly lowered. In particular, as the miniaturization process proceeds, the slope of the gate current Id vs. drain-source voltage Vds characteristics in the saturation region increases. For example, even if the transistor size ratio of the
このような電流源回路の性能は、電流源回路の出力抵抗を大きくすることによって改善される。この出力抵抗を大きくするための代表的な方法は、カスケード回路である。すなわち参照電流をモニタする回路と、コピー電流を作り出す回路をともにカスケード構造、すなわち素子を複数段積み上げた構造にすることによって、出力抵抗の大きい電流源回路を作ることができる。 The performance of such a current source circuit is improved by increasing the output resistance of the current source circuit. A typical method for increasing the output resistance is a cascade circuit. That is, a current source circuit with a large output resistance can be made by combining a circuit for monitoring the reference current and a circuit for generating a copy current together in a cascade structure, that is, a structure in which a plurality of elements are stacked.
図13はそのようなカスケードカレントミラー回路を使用した差動増幅器の第4の実施例の構成図である。この第4の実施例においては、カスケードカレントミラーが参照電流70、参照電流をモニタする二段のトランジスタ71、72、コピー電流を作り出す二段のトランジスタ35、36によって構成されている。4つの電流源Ia10、Ib11、Ie30、Id31、およびバイアスbiaspを作り出す回路は図7における第1の実施例と同様の回路となっており、同一の符号をつけて示してある。
FIG. 13 is a configuration diagram of a fourth embodiment of a differential amplifier using such a cascade current mirror circuit. In this fourth embodiment, the cascade current mirror is composed of a reference current 70, two-
図13の第4の実施例で使用されたカスケードカレントミラー回路では、電流源回路の出力電圧の下限値が大きくなるという問題がある。すなわちこのカレントミラー回路は、飽和領域で動作する4つのMOSFETによって構成されており、このような飽和特性領域で動作するMOSFETのゲート・ソース間には、閾値電圧Vrに加えて、電流を流すためにゲート電極にさらに余分に印加すべき電圧としてのオーバードライブ電圧を加える必要がある。カスケードカレントミラー回路では、出力電圧の下限値は閾値電圧とオーバードライブ電圧の2倍との値の加算値となり、出力電圧の下限値は約0.9Vとなる。 The cascade current mirror circuit used in the fourth embodiment of FIG. 13 has a problem that the lower limit value of the output voltage of the current source circuit becomes large. That is, this current mirror circuit is composed of four MOSFETs operating in the saturation region, and a current flows between the gate and source of the MOSFET operating in such a saturation characteristic region in addition to the threshold voltage Vr. In addition, it is necessary to apply an overdrive voltage as a voltage to be additionally applied to the gate electrode. In the cascade current mirror circuit, the lower limit value of the output voltage is an addition value of the threshold voltage and twice the overdrive voltage, and the lower limit value of the output voltage is about 0.9V.
図14は、出力電圧の下限値をオーバードライブ電圧の2倍程度にすることができる変形カスケードカレントミラーを使用した差動増幅器の第5の実施例の構成図である。同図において変形カスケードカレントミラー回路は、2つの参照電流75、76、これらの参照電流をモニタする2つのトランジスタ77、78、コピー電流を作り出す2つのトランジスタ35、36によって構成されている。その他の4つの電流源とバイアス電圧biaspを作り出す回路は、図13の第4の実施例におけると同様に図7の第1の実施例と同じ形式であり、同一の符号をつけてある。
FIG. 14 is a configuration diagram of a fifth embodiment of the differential amplifier using the modified cascade current mirror that can lower the lower limit value of the output voltage to about twice the overdrive voltage. In the figure, the modified cascade current mirror circuit includes two
この第5の実施例において用いられている変形カスケードカレントミラー回路においても、電流をモニタする回路の内部で参照電流Iref2が流れる回路がカスケード接続となっていないために誤差が生じる。この誤差を防ぐためにこの部分をカスケード接続としたものが、図7の第1の実施例において用いられている低電圧用カレントミラー回路である。すなわちこの第1の実施例、および図8の第2の実施例においては、カレントミラーとしての性能が高く、また出力電圧の下限も低くすることができる低電圧用カレントミラー回路を用いて差動増幅器が構成されている。 Even in the modified cascade current mirror circuit used in the fifth embodiment, an error occurs because the circuit through which the reference current Iref2 flows is not cascade-connected in the current monitoring circuit. In order to prevent this error, this portion is cascade-connected to the low-voltage current mirror circuit used in the first embodiment of FIG. That is, in the first embodiment and the second embodiment of FIG. 8, the low-voltage current mirror circuit that has high performance as a current mirror and can lower the lower limit of the output voltage is used for differential operation. An amplifier is configured.
なお、これら第3〜第5の実施例では、第1の実施例、すなわち図4のように2つの電流源Ia10、Ib11を用いる場合に対して各種のカレントミラー回路を用いる実施例を説明したが、図8で説明した第2の実施例に対応して各種のカレントミラー回路を使用することも当然可能である。 In the third to fifth embodiments, the first embodiment, that is, the embodiment using various current mirror circuits as compared with the case of using two current sources Ia10 and Ib11 as shown in FIG. However, it is of course possible to use various current mirror circuits corresponding to the second embodiment described with reference to FIG.
続いて本発明の他の実施例について説明する。第3の実施例から第5の実施例においては、図7で説明した第1の実施例、または図8で説明した第2の実施例を基本とする実施例について説明したが、この第1の実施例、および第2の実施例においては半導体の製造プロセスの変動の影響が残る可能性があるという問題点がある。 Next, another embodiment of the present invention will be described. In the third to fifth embodiments, the first embodiment described with reference to FIG. 7 or the second embodiment described with reference to FIG. 8 has been described. In the present embodiment and the second embodiment, there is a possibility that the influence of fluctuations in the semiconductor manufacturing process may remain.
図9で説明したように、例えば第1の実施例においてVIN+がLであり、トランジスタ1がオフとなっている期間において、カレントミラー回路を構成するトランジスタ4に流れる300μAに対応する電流1.8mAを電流源Ie30に相当するトランジスタ46と47に流す必要があるが、半導体の製造プロセスによってはカレントミラー回路を構成するトランジスタ5に流れる電流が1.8mA+ΔIdsとなってしまい、この電流をトランジスタ46、47によっては引ききれなくなり、ΔIdsの電流が漏れ電流として出力端子から流れ出る可能性がある。
As described with reference to FIG. 9, for example, in the first embodiment, VIN + is L and the current is 1.8 mA corresponding to 300 μA flowing through the
図15は、半導体の製造プロセス条件のドレインソース電流Ids対ドレインソース電圧Vds特性への影響の説明図である。同図においてプロセス製造のティピカル(TYP)条件では電流Idsの飽和は顕著に表れるが、トランジスタの動作が速くなるパワー(POW)条件では電流Idsはあまり飽和せず、Idsを例えば1.8mAに固定しようとしても、Vdsの値によっては電流が1.8mA+ΔIdsとなり、この電流ΔIdsが出力端子から漏れ電流として流れ出る可能性を生ずることになる。 FIG. 15 is an explanatory diagram of the influence of the semiconductor manufacturing process conditions on the drain-source current Ids vs. drain-source voltage Vds characteristics. In the figure, saturation of the current Ids appears remarkably under the process manufacturing typical (TYP) condition, but under the power (POW) condition where the operation of the transistor becomes fast, the current Ids does not saturate so much and the Ids is fixed at, for example, 1.8 mA. Even if an attempt is made, the current becomes 1.8 mA + ΔIds depending on the value of Vds, and this current ΔIds may flow out as a leakage current from the output terminal.
次に例えば図7の第1の実施例においては、VIN+がHとなり、抵抗8の両端の電圧がVout+として出力される時に、まずトランジスタ46と47に電流が流れて、トランジスタ5とトランジスタ32との接続点であるノード3の電位が上がり、それに応じてトランジスタ32のドレインソース間電圧Vdsが決定され、最終的に出力Vout+の電位が決まることになる。ここでトランジスタ46と47によって構成される定電流源Ie30のインピーダンスは高く、ノード3の電位が決まるまでには時間がかかり、出力電圧Vout+のジッターの原因となるという問題点があった。さらにトランジスタ46、47の電流がプロセス変動によってばらつくために、プロセス変動によるジッターのばらつきも大きくなっていた。
Next, in the first embodiment of FIG. 7, for example, when VIN + becomes H and the voltage across the
図16は、本発明の第6の実施例の差動増幅回路の構成図である。同図を第1の実施例を示す図7と比較すると、ノード3、ノード4に接続されている電流源が、ノード3側では2つのトランジスタ75、76と、電流源に相当する2つのトランジスタ81、82によって、またノード4側では2つのトランジスタ77、78と、電流源に相当するトランジスタ83、84によって構成されている点が異なっている。
FIG. 16 is a configuration diagram of a differential amplifier circuit according to a sixth embodiment of the present invention. Comparing this figure with FIG. 7 showing the first embodiment, the current source connected to the
例えばノード3側では入力信号VIN+がL、VIN−がHの時、トランジスタ75はオン、76はオフとなる。したがって差動対を構成するトランジスタ1がオフの時、トランジスタ4に流れる電流、例えば300μAに対応してトランジスタ5に流れる電流1.8mAは、トランジスタ75を介して電流源を構成するトランジスタ81、82に流れることになる。この2つのトランジスタ81、82の電流源の電流を1.8mAより大きな値、例えば2mAに設定することによって、トランジスタ5に流れる電流がプロセス変動によって1.8mAより大きくなっても、漏れ電流ΔIdsをトランジスタ32側に流すことなく、トランジスタ81と82によって構成される電流源の電流によって吸収することが可能となる。
For example, on the
なおトランジスタ81、82には、図7におけるトランジスタ46、47におけると同様に、それぞれバイアス電圧としてbiasn2、biasn1が与えられるものとしているが、これは電流源の電流を、例えばトランジスタのサイズによって1.8mAと異なる値、例えば2mAに設定することを前提としているが、例えばトランジスタ82に対してトランジスタ47に対するバイアス電圧と異なる電圧biasn3を与えて、電流源電流を2mAに設定することも当然可能である。
The
図17は、差動増幅器の第7の実施例の構成図である。同図は、図8の第2の実施例に対応して、図16におけると同様にノード3に接続される電流源とノード4に接続される電流源を変更したものであり、その動作は基本的に図16の第6の実施例におけると同様であるのでその詳細な説明を省略する。
FIG. 17 is a configuration diagram of a seventh embodiment of the differential amplifier. This figure corresponds to the second embodiment of FIG. 8 in which the current source connected to the
図18は、本発明の差動増幅器の第8の実施例の構成図である。この第8の実施例では、第6、第7の実施例と同様に、プロセス変動に起因する出力端子からの漏れ電流とジッターのばらつきとを防止すると共に、例えば図4の基本構成図において2つの電流源Ia10、Ib11にそれぞれ常に例えば300μAの電流が流れていることによる消費電力増大を防止することができる実施例である。 FIG. 18 is a configuration diagram of an eighth embodiment of the differential amplifier of the present invention. In the eighth embodiment, as in the sixth and seventh embodiments, leakage current from the output terminal and variation in jitter due to process variations are prevented, and for example, 2 in the basic configuration diagram of FIG. In this embodiment, for example, an increase in power consumption due to a current of, for example, 300 μA flowing through each of the two current sources Ia10 and Ib11 can be prevented.
図18においてノード3に接続されたトランジスタ86、ノード4に接続されたトランジスタ87、およびこれらの2つのトランジスタが接続された電流源としてのトランジスタ88によって、図4の2つの電流源Ie30、Id31が構成される。ノード3側ではVIN−がH、VIN+がLの時にトランジスタ86がオンとなり、トランジスタ5を流れる電流がプロセス変動によって1.8mAより大きくなっても、その増加分がトランジスタ88に流れる2mAによって吸収され、漏れ電流が出力端子から流れ出ることが防止される。なおこの時にはノード4側では、抵抗9の両端の電圧がVout−として出力されるが、トランジスタ87はオフとなっており、トランジスタ88によって構成される電流源に流れる電流は出力電圧Vout−による出力電流に影響を及ぼすことはない。 図18のトランジスタ90、91、および300μAの電流源を構成するトランジスタ92が、図4の2つの電流源Ia10、Ib11に相当する。ただし実際の電流源はトランジスタ92の1つだけである。
18, the
図18において入力信号VIN+がH、VIN−がLの時には、トランジスタ90がオフ、91がオンとなり、トランジスタ6に流れるべき300μAの電流は、トランジスタ91を介して流れることになる。これに対して逆にVIN+がL、VIN−がHの時には、トランジスタ90がオン、91はオフとなり、トランジスタ4に流れるべき300μAの電流はトランジスタ90を介して流れることになる。その結果、電流源はトランジスタ92のみで済むことになり、消費電力を少なくすることができる。電源側で見て消費電流を2.1mA程度少なくできることが判明した。
In FIG. 18, when the input signal VIN + is H and VIN− is L, the
このように第6から第8の実施例では、プロセス変動による出力の漏れ電流をなくし、またジッターばらつきを小さくできると共に、第8の実施例ではさらに低消費電力化を図ることが可能となる。なお図18において3mAの電流源を構成するトランジスタ93などに対しては、第1から第5の実施例におけると同様の各種のカレントミラー回路を使用することも当然可能である。
As described above, in the sixth to eighth embodiments, output leakage current due to process variation can be eliminated, jitter variation can be reduced, and in the eighth embodiment, it is possible to further reduce power consumption. In FIG. 18, it is naturally possible to use various current mirror circuits similar to those in the first to fifth embodiments for the
また例えば図16の第6の実施例において、2つの電流源に相当するトランジスタ51から54の代わりに、1つの電流源に相当するトランジスタ90から92を用いることも、さらにトランジスタ75から78、81から84の構成をトランジスタ86から88を用いる構成に変更することなど、各種の組合せを用いた実施例も当然可能である。
Further, for example, in the sixth embodiment of FIG. 16,
以上においては、例えば図3において説明したように、USBケーブルを用いたデータ転送時における差動増幅器の動作の高速化について説明したが、データ転送の開始時には以上の実施例によっては解決できない問題点がある。図19、および図20は、この問題点の説明図である。 In the above, as described in FIG. 3, for example, the speeding up of the differential amplifier at the time of data transfer using a USB cable has been described. However, the problem cannot be solved by the above embodiments at the start of data transfer. There is. 19 and 20 are explanatory diagrams of this problem.
図19は、USB2.0規格の高速データ転送における転送開始時のデータ転送のタイムチャートである。USB2.0規格では、データ信号としてデータプラス信号DPとデータマイナス信号DMとが転送される。データ転送が行われていないアイドル期間においてはこれらの信号の値はともにLであるが、データ転送開始時には、例えばDM信号が最初にHとなり、その後L、Hの区間が繰り返され、これに対してDP信号はDM信号を反転した波形として転送される。なお、データプラス信号DPは差動増幅器側では入力信号VIN+信号に相当し、データマイナス信号DMはVIN−信号に相当する。 FIG. 19 is a time chart of data transfer at the start of transfer in USB 2.0 standard high-speed data transfer. In the USB 2.0 standard, a data plus signal DP and a data minus signal DM are transferred as data signals. During an idle period in which no data transfer is performed, the values of these signals are both L. However, at the start of data transfer, for example, the DM signal first becomes H, and thereafter the L and H sections are repeated. Thus, the DP signal is transferred as a waveform obtained by inverting the DM signal. The data plus signal DP corresponds to the input signal VIN + signal on the differential amplifier side, and the data minus signal DM corresponds to the VIN− signal.
図20は、差動増幅器側における動作遅延の説明図である。同図において入力信号VIN+、VIN−の波形は図19のデータ信号DP、DMと同じである。このようにデータ転送開始時には、それまで2つの入力信号VIN+、VIN−がともにLであるため、例えば図18においてカレントミラー回路のモニタ電流が流れるトランジスタ4、6とはともにカットオフされており、このためデータ転送開始時にVIN−がHとなっても、対応する出力Vout−の立ち上がりは、例えば100ps程度遅れることになる。
FIG. 20 is an explanatory diagram of an operation delay on the differential amplifier side. In the figure, the waveforms of the input signals VIN + and VIN− are the same as the data signals DP and DM in FIG. Thus, at the start of data transfer, since the two input signals VIN + and VIN− are both L until then, for example, in FIG. 18, both the
また第8の実施例においてはデータ転送開始時に出力電圧が遅延するだけでなく、転送開始直後の出力電圧が不安定になるという問題点もある。図21は、この問題点の説明図である。すなわち第8の実施例においては、データ転送開始時にノード5の電位が変動し、その結果トランジスタ88のゲート電位、すなわちバイアス電圧が変化し、例えばトランジスタ92、93に対しても同じバイアス電圧が使用されているとすると、電流源を構成するトランジスタ88、92、93に流れる電流が変化し、結果的には出力電圧が不安定となる。
In the eighth embodiment, not only the output voltage is delayed at the start of data transfer, but also the output voltage immediately after the start of transfer becomes unstable. FIG. 21 is an explanatory diagram of this problem. That is, in the eighth embodiment, the potential of the
この問題点についてさらに説明する。図18において入力電圧VIN+、VIN−がともにLの時、トランジスタ1、2、86、87、90、91がすべてオフとなっており、トランジスタ88、92、93にも電流は流れない。一方トランジスタ88、92、93にはバイアス電圧が与えられ、これらのトランジスタはオンとなっており、ノード5、ノード6、およびノード7はすべて0Vに近い電位となっている。またトランジスタ5、7にも電流が流れず、ノード3、およびノード4はハイインピーダンスの状態になっている。
This problem will be further described. In FIG. 18, when the input voltages VIN + and VIN− are both L, the
ここでデータ転送開始時に入力の一方、例えばVIN−がHとなると、トランジスタ86、90、および2がオンとなる。この時ノード3の電位は、トランジスタ86がオンしたことによって一度ノード5の電位に引かれて低い値となる。
Here, when one of the inputs at the start of data transfer, for example, VIN− becomes H, the
一方トランジスタ90がオンし、300μAの微小電流がトランジスタ4に流れ、その結果としてトランジスタ5に1.8mAの電流が流れ始めると、ノード3の電位はゆっくりと上昇する。ノード3の電位が高くなるまでトランジスタ86には電流が流れず、トランジスタ86に電流が流れ始めることによってノード5の電位が上昇する。
On the other hand, when the
このようなノード5の電位の変動は、トランジスタ88のゲートドレイン間のカップリング容量を介してトランジスタ88のゲート電位、すなわちバイアス電圧biasnに変化を及ぼす。トランジスタ92、93が同じバイアス電圧biasnを発生するバイアス回路を使用していれば、トランジスタ88、92、93に流れる電流値が変化し、その結果として出力電圧Vout−は図21の最下部に示すようにHレベルの上に三角形状のノイズが重畳した電圧となり、電圧の不安定性として、出力電圧Vout−の立ち上がりの遅延とともに、データ転送開始時における問題点となる。
Such a change in the potential of the
図22は、差動増幅器の第9の実施例の構成図である。この実施例は図18で説明した第8の実施例におけると同様に、対応する入力の値がHの時には、カレントミラー回路を構成するトランジスタに、そのトランジスタをカットオフさせることのない微小な電流を流さずに、消費電力を低減させながら図19、20で説明したデータ転送開始時における差動増幅器の動作の遅延と、図21で説明した出力電圧の不安定とを防止することができる実施例である。 FIG. 22 is a configuration diagram of the ninth embodiment of the differential amplifier. In this embodiment, as in the eighth embodiment described with reference to FIG. 18, when the corresponding input value is H, the transistor constituting the current mirror circuit has a small current that does not cut off the transistor. In the implementation, the delay of the operation of the differential amplifier at the start of the data transfer described with reference to FIGS. 19 and 20 and the instability of the output voltage described with reference to FIG. 21 can be prevented without reducing power consumption. It is an example.
この第9の実施例の構成を図18の第8の実施例と比較すると、トランジスタ86と90のゲートに入力信号VIN+を反転させるためのインバータ95の出力が接続され、またトランジスタ87、91のゲートに入力信号VIN−を反転させるためのインバータ96の出力が接続されている点が異なっている。
When the configuration of the ninth embodiment is compared with that of the eighth embodiment of FIG. 18, the output of the
なお図22の第9の実施例において、本発明の特許請求の範囲の請求項3における第1のトランジスタはトランジスタ5と7に、第2のトランジスタはトランジスタ32と33に、第3のトランジスタはトランジスタ86と87に相当する。
In the ninth embodiment of FIG. 22, the first transistor in
この第9の実施例においては、入力信号VIN+、およびVIN−がともにLの時に、トランジスタ86、87、90、および91はすべてオンとなり、VIN+がH、VIN−がLの時にはトランジスタ86と90はオフ、トランジスタ87と91はオンとなる。さらにVIN+がL、VIN−がHの時にはトランジスタ86と90はオンとなり、トランジスタ87と91はオフとなる。
In the ninth embodiment, when the input signals VIN + and VIN− are both L, the
これによってデータ転送開始前の時点では、トランジスタ90、91がともにオンすることによって、カレントミラー回路のモニタ電流が流れるトランジスタ4、6にはこれらのトランジスタをカットオフさせないための微小電流が流れており、データ転送開始時点における差動増幅器の動作の遅延が防止されるとともに、転送動作開始後には2つのトランジスタ90、91のうち対応する入力がHとなったトランジスタはオフとなり、電流源を構成するトランジスタ92に流れる電流を削減し、消費電力を低減させることも可能となる。
As a result, the
またこの第9の実施例においては図21で説明した問題点、すなわち図18の第8の実施例において、データ転送開始前にトランジスタ86、87がオフとなっているためにノード5の電位が安定せず、その結果出力電圧が不安定になるという問題点が解決される。すなわち入力電圧VIN+、VIN−がともにLの時にもトランジスタ86、87はオンとなっており、ノード5の電位変動のデータ転送開始時におけるバイアス電圧への影響を減らすことができ、図21で説明した出力電圧の不安定を防止することが可能となる。
In the ninth embodiment, the problem described with reference to FIG. 21, that is, in the eighth embodiment of FIG. 18, the
図23は差動増幅器の第10の実施例の構成図である。この実施例を図22の第9の実施例と比較すると、pチャネルトランジスタ32、33の代わりにnチャネルトランジスタ98、99が用いられ、カレントミラー回路を構成するトランジスタ4〜7以外はすべてnチャネルトランジスタが用いられている点が異なっている。なおnチャネルトランジスタ98、99はpチャネルトランジスタ32、33と同様に、対応する入力VIN+、VIN−がLのときにはオフとなっていることが必要であり、ゲートにそのような動作に対応するバイアス電圧biasn4を与える必要がある。
FIG. 23 is a block diagram of the tenth embodiment of the differential amplifier. When this embodiment is compared with the ninth embodiment shown in FIG. 22, n-
以上において本発明の第9、第10の実施例について説明したがこの第9、第10の実施例における基本的な考え方、すなわちカレントミラー回路においてモニタ電流が流れるトランジスタに、2つの入力VIN+、VIN−がともにLである時にも微小電流を流しておくという考え方は、例えば図7の第1の実施例において、トランジスタ1と4との接続点とトランジスタ51との間、トランジスタ2と6の接続点とトランジスタ53との間にそれぞれ入力電圧VIN+、VIN−がLである時にオンとなるトランジスタを挿入することによって、他の多くの実施例に対してと同様に適用することが可能である。またこの第9、第10の実施例では、電流源がそれぞれ1つのトランジスタによって構成されており、それらのトランジスタに対するバイアス電圧は、例えば図12の第3の実施例におけると同様に決定することができるが、これらの電流源を第1の実施例などと同様にそれぞれ2段のトランジスタによって構成することも当然可能である。
Although the ninth and tenth embodiments of the present invention have been described above, the basic concept in the ninth and tenth embodiments, that is, two inputs VIN + and VIN + are input to the transistor through which the monitor current flows in the current mirror circuit. The concept that a very small current is allowed to flow even when both − are L is, for example, in the first embodiment of FIG. 7, between the connection point between the
またこれらの電流源を構成するトランジスタなどに対するバイアス電圧を決定するための回路としては、前述のような低電圧用カレントミラー回路、基本的カレントミラー回路、カスケードカレントミラー回路、変形カスケードカレントミラー回路など、各種のカレントミラー回路を使用できることも当然である。 Circuits for determining the bias voltage for the transistors constituting these current sources include low voltage current mirror circuits, basic current mirror circuits, cascade current mirror circuits, modified cascade current mirror circuits, etc. Of course, various current mirror circuits can be used.
1、2 入力電圧が与えられるトランジスタ
3 電流源Ic
4、6 カレントミラーのモニタ電流が流れるトランジスタ
5、7 カレントミラーのコピー電流が流れるトランジスタ
8、9 終端抵抗
10 電流源Ia
11 電流源Ib
12 電流源Ic
15 デジタルカメラ
16 パソコン
17 USBケーブル
20 MPU
21 バス
22 USBインタフェース
23 RAM
24 周辺回路
25 ドライバ回路
30 電流源Ie
31 電流源Id
200、201 トランジスタ
202、203 インバータ
1, 2 Transistors to which input voltage is applied 3 Current source Ic
4, 6 Transistors through which current mirror monitor
11 Current source Ib
12 Current source Ic
15
21
24
31 Current source Id
200, 201
Claims (8)
、該接続される、出力点となりうる端子を持つトランジスタに与えられる入力がLの時にオン、Hの時にオフとなる2つのトランジスタと、
該2つのトランジスタとアースとの間に接続される電流源とを備えることを特徴とする差動増幅器。 Two transistors that constitute a differential amplifier and are connected to each of the terminals that can be the output point of the differential amplifier among the terminals of each transistor to which one of two inputs to the differential amplifier is provided Two transistors that are turned on when the input given to the connected transistor having a terminal that can serve as an output point is L and turned off when the input is H;
A differential amplifier comprising a current source connected between the two transistors and ground.
該差動増幅器の出力を負荷側に電流で受け渡すためのカレントミラー回路を備え、前記入力の1つが与えられる各トランジスタが該カレントミラー回路においてモニタ電流が流れるトランジスタに接続されるとともに、
該カレントミラー回路においてコピー電流が流れる第1のトランジスタと、前記出力が受け渡される負荷としての抵抗との間に接続されるトランジスタであって、前記2つの入力のうちいずれか1つが与えられるトランジスタへの入力がLの時にオフとなる第2のトランジスタと、
該第1のトランジスタと第2のトランジスタとの接続点に接続され、前記2つの入力のうちいずれか1つが与えられるトランジスタへの入力がLの時にオンとなる第3のトランジスタと、
該第3のトランジスタとアースとの間に接続される電流源とをさらに備えることを特徴とする請求項1、または2記載の差動増幅器。 In the differential amplifier,
A current mirror circuit for passing the output of the differential amplifier to the load side as a current; each transistor to which one of the inputs is applied is connected to a transistor through which a monitor current flows in the current mirror circuit;
A transistor connected between a first transistor in which a copy current flows in the current mirror circuit and a resistor as a load to which the output is passed, and which is provided with either one of the two inputs A second transistor that is turned off when the input to is L;
A third transistor connected to a connection point between the first transistor and the second transistor and turned on when an input to the transistor to which any one of the two inputs is applied is L;
3. The differential amplifier according to claim 1, further comprising a current source connected between the third transistor and ground.
該トランジスタと、該トランジスタにバイアス電圧を与えるバイアス回路部とがさらにそれぞれカレントミラー回路を構成することを特徴とする請求項3記載の差動増幅器。 A current source connected between the two transistors and the ground and a current source connected between the third transistor and the ground are constituted by transistors, respectively.
4. The differential amplifier according to claim 3, wherein the transistor and a bias circuit section for applying a bias voltage to the transistor further constitute a current mirror circuit.
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