JP4213146B2 - Differential amplifier - Google Patents

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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。
B.Razavi著、黒田忠広訳 「アナログCMOS集積回路の設計」 基礎編、p.83、丸善 B.Razavi著、黒田忠広訳 「アナログCMOS集積回路の設計」 応用編、p.394、丸善
The circuit of the differential pair and the source follower constituting the differential amplifier is described in the following document.
B. Razavi, translated by Tadahiro Kuroda “Design of Analog CMOS Integrated Circuits”, Basics, p. 83, Maruzen B. Razavi, translated by Tadahiro Kuroda “Design of Analog CMOS Integrated Circuits” Application, p. 394, Maruzen

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 transistor 100 and a transistor 101 to which a non-inverting input and an inverting input are respectively applied are connected to the ground by a current source 102 and are connected to a power supply voltage VDD by transistors 103 and 105. The diode-connected transistors 103 and 105 constitute a current mirror circuit with the transistor 104 and the transistor 106, respectively. The transistor 104 and the transistor 106 through which a copy current flows in the current mirror circuit are connected to the load side resistors 107 and 108, respectively. The voltages applied to the resistors 107 and 108 are taken out as output voltages.

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 node 1 or the node 2 starts to drop from the power supply voltage VDD. When the potential of the node 1 or the node 2 falls below the value obtained by subtracting the threshold voltage from the power supply voltage, a current starts to flow through the transistors 103 and 105, and this current flows to the output resistance side by the current mirror circuit to generate an output voltage.

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 transistor 103 or 105. FIG. 25 is an explanatory diagram of this delay time. In the figure, the voltage of the node 1 or the node 2 starts to decrease from the time when the input signal is turned on, that is, H, but the transistor 103 until the value becomes equal to or less than the value obtained by subtracting the threshold voltage from the power supply voltage as described above. , Or 105, no current flows, so that the current on the copy side of the current mirror, that is, the start of the rise of the current flowing through the transistor 104 or transistor 106 is also delayed by that amount, and the output voltage has a similar delay. become.

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。
特開平10−209844号公報 「小振幅信号入力インタフェイス回路」 特開平11−127042号公報 「差動増幅器」 特開2001−251149号公報 「増幅回路」
There are the following documents as conventional techniques related to such a differential amplifier.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-209844 “Small Amplitude Signal Input Interface Circuit” Japanese Patent Laid-Open No. 11-127042 “Differential Amplifier” Japanese Patent Laid-Open No. 2001-251149 “Amplification Circuit”

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 Patent Document 1, the number of clocked inverters is reduced and the performance is improved in order to improve the operation speed in the normal operation mode other than the IDDQ test mode as a test method of the semiconductor integrated circuit and reduce the circuit area. An interface circuit is disclosed.

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。   Patent Document 2 discloses a differential amplifier that can reduce the average current consumption in the entire input range by making the output current variable according to the level of the non-inverting input voltage.

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。   Patent Document 3 discloses an amplifying circuit that has a constant transconductance that does not depend on changes in ambient temperature and variations in process conditions during manufacturing, and can maintain a constant amplification factor and output resistance.

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 transistor 200 and the current source 10 are connected in series between the node 1 and the ground, and the transistor 201 and the current source 11 are connected in series between the node 2 and the ground. . Here, the two transistors 200 and 201 are transistors that are turned on when the input voltages VIN + and VIN− corresponding to the nodes 1 and 2, respectively, are L and turned off when the voltages are H.

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, transistors 200 and 201 are both n-channel transistors, and the two to which an input signal is applied are connected to the gates of transistors 1 and 2 and the gates of transistors 200 and 201 by inverters 202 and 203, respectively. . This is for turning on the two transistors 200 and 201 when the values of the input signals VIN + and VIN− are L. If the transistors 200 and 201 are, for example, p-channel transistors, inverters 202 and 203 are used. Is unnecessary, and the gates of the transistor 1 and the transistor 200 and the gates of the transistor 2 and the transistor 201 are directly connected.

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 digital camera 15 and a personal computer 16 are connected by a USB cable 17. For example, image data is transferred from the digital camera 15 side to the personal computer 16 by a USB cable 17. A driver circuit for transferring the image data is provided inside the digital camera 15, and a differential amplifier is used as the driver circuit.

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 USB interface 22, a random access memory 23, and a peripheral circuit 24.

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 driver circuit 25 configured by the differential amplifier targeted by the present invention is a part of the USB interface 22, and sends image data, for example, to the personal computer 16 via the USB cable 17 under the control of the MPU 20.

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 transistors 200 and 201 and the two inverters 202 and 203 are omitted, the current source 10 is directly connected to the node 1, and the current source 11 is directly connected to the node 2. ing.

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 current sources 10 and 11 are directly connected between the node 1 and the node 2 and the ground, whereby the input voltages VIN + and VIN− applied to the transistors 1 and 2 constituting the differential amplifier. Regardless of the value, in the current mirror circuit, by always passing a very small current through the transistors 4 and 6 through which the monitor current flows, the cutoff of these transistors can be prevented and the operation of the differential amplifier can be speeded up. It becomes possible.

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 transistors 200 and 201 only when the corresponding input is L, the transistor 4 in which the monitor current of the current mirror circuit flows when the input voltage is both L. 6 can be speeded up even when the USB standard data transfer is started, for example, and when the corresponding input is H, a minute current not to cut off is not supplied. As a result, overall power consumption can be suppressed.

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 node 1 and node 2 corresponding to FIG. 4, or a circuit element or the like is connected between node 1 and node 2. An embodiment in which a current for preventing the transistor through which the monitor current of the current mirror circuit flows is always allowed to flow will be described, and an embodiment directly corresponding to FIG. This will be described as ten examples.

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, transistors 32 and 33 are connected between the transistor 5 through which the current copied in the current mirror circuit flows, and the transistor 7 and the resistors 8 and 9, respectively, and the connection point between the transistor 5 and the transistor 32, In other words, the current source Ie30 is connected to the node 3, and the connection point between the transistor 7 and the transistor 33, that is, the current source Id31 is connected to the node 4 is different. The resistors 8 and 9 have a role of a terminating resistor on the data transmission side in the driver circuit as shown in FIG.

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 node 1 and the node 2, respectively, even if the input is L, a very small current always flows through the transistors 4 and 6, so that these transistors are not cut off. It has become. However, since this minute current flows through the transistor 4 or the transistor 6, the current that flows through the current mirror circuit, that is, the transistor that flows through the current mirror circuit, that is, the transistor 5 and the transistor 7 also flows. There is a problem that.

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 node 3 and the node 4, respectively, the current flowing through the transistor 5 and the transistor 7 is allowed to flow to the current source side without flowing to the termination resistor 8 or 9. Even if the current flows to the current source side in this way, the voltages at the nodes 3 and 4 are not completely zero, and an output voltage is generated. Therefore, transistors 32 and 33 are inserted, and the gate voltage bias is input. The output voltage can be reduced to 0 by adjusting the potential to be lower than the potential of the node 3 or the node 4 by the threshold voltage so that these transistors are turned off in the state of L. When the input voltage becomes H and a relatively large current flows through the transistor 5 or 6, the potential of the node 3 or the node 4 rises, the Vgs in the transistor 32 or the transistor 33 increases, and the current becomes the termination resistor 8, Or it will flow to 9.

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 transistor 4 or the transistor 6 is not cut off even if the current flowing through the current source Ia10 or Ib11 is very small. 1 or the voltage of the node 2 decreases, and the current flowing through the transistor 4 or the transistor 6 increases. Note that the voltage at the node 1 or the node 2 is always lower than the power supply voltage by a threshold voltage or more.

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 current sources 37 and 38 and three transistors 39, 40, and 41 for determining bias voltages biasn1 and biasn2, and these bias voltages are two transistors 35, As a whole, the current source Ic12 of FIG.

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 transistors 51 and 52, the current source Ib11 includes transistors 53 and 54, the current source Ie30 includes transistors 46 and 47, and the current source Id31 includes transistors 48 and 49.

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 transistors 32 and 33 connects the transistors 42 and 43 to which the two bias voltages biasn2 and biasn1 are respectively applied to the gates as shown in the lower right of FIG. By using the two transistors 44 and 45 in between, the transistor 32 or the transistor 33 is determined to be in an off state when the input voltage is L as described above. This determination will be further described later.

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 transistors 51 and 52 and 53 and 54 respectively constituting the two current sources Ia10 and Ib11 of FIG. The difference is that a transistor 56 connecting two output points is provided. In the figure, for example, when the input voltage VIN + to the gate of the transistor 1 is H, a minute current flows through the transistor 6 through the transistor 56. Therefore, the transistor 6 which has been cut off in the circuit of the conventional example is not cut off, and a high-speed response is possible as in the first embodiment of FIG. The transistor 56 may be any element that can pass a minute current, and may be replaced with a resistor, for example.

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-channel transistors 44 and 45 connected in two stages and the current flowing therethrough. It is explanatory drawing of the electric current and voltage value at the time of the adjustment and determination of the transistor size of the transistors 32 and 33 which this bias voltage is given to a gate.

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 transistor 6 when the input voltage VIN− to the gate of the transistor 2 is L is 300 μA, the transistor 7 has a current of 1.8 mA which is six times according to the size ratio of the transistor in the current mirror. Flows. This current basically flows through the current source Id, that is, the transistors 48 and 49.

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 transistors 7 and 33, that is, the potential of the node 4 is 2.2V, the current starts to flow through the transistor 33 when the potential of the bias is lowered by a threshold voltage (about 0.6V). FIG. 10 is an explanatory diagram of the relationship between this current and the value of bias. Since it is difficult to accurately determine the value of bias when the current of Tr33 actually starts to flow, in this embodiment, the value of bias when the current is 100 μA is obtained by estimation from FIG.

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 transistors 5 and 32, that is, the potential of the node 3 is high, and a current flows through the transistor 32 even when the bias is close to VDD. Therefore, as shown in FIG. 11, the size of the transistor 32 is determined so that a desired current (here, 18 mA) flows when the biasp is the estimated value.

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β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 transistor 36 has a size of the transistor 41, the value of the current Iref2 flowing therethrough, the following equation using a threshold voltage Vr, and the parameter beta 1 that is proportional to the channel width and channel length of the transistor 41 Determined by.

Figure 0004213146
次にトランジスタ35のゲート電圧biasn2は、同様にトランジスタ39のサイズ、およびパラメータβと、電流Iref1とから次式によって決定される。
Figure 0004213146
Then the gate voltage biasn2 of the transistor 35 are similarly sized transistor 39, and a parameter beta 2, is determined from the current Iref1 Prefecture by the following equation.

Figure 0004213146
低電圧用カレントミラー回路においては、2つの参照電流の値を同一(Iref1=Iref2)、トランジスタ41とトランジスタ39のサイズ比を4対1にすることによって、バイアス電圧biasn2の値は次式によって決定される。
Figure 0004213146
In the low-voltage current mirror circuit, the values of the two reference currents are the same (Iref1 = Iref2), and the size ratio of the transistors 41 and 39 is set to 4 to 1, whereby the value of the bias voltage biasn2 is determined by the following equation: Is done.

Figure 0004213146
図7、および図8の第1の実施例と第2の実施例では、低電圧用カレントミラー回路を用いることによって、カレントミラーの精度を上げることができ、また出力電圧を低下させてCMOSアナログ回路が利用できる電圧値範囲を広げることができる実施例について説明したが、本発明の差動増幅器ではこのような低電圧用カレントミラー回路に限定することなく、各種のカレントミラー回路を使用することが可能である。低電圧用カレントミラー回路を含む各種の低電圧用カレントミラー回路の詳細については次の文献に記載されている。
谷口健二 CMOSアナログ回路入門−バイアス回路 Design Wave Magazine2002 August,p.153
Figure 0004213146
In the first and second embodiments of FIG. 7 and FIG. 8, the accuracy of the current mirror can be increased by using the low-voltage current mirror circuit, and the output voltage is lowered to reduce the CMOS analog. Although the embodiment that can expand the voltage value range that can be used by the circuit has been described, the differential amplifier of the present invention is not limited to such a low-voltage current mirror circuit, and various current mirror circuits can be used. Is possible. Details of various low-voltage current mirror circuits including the low-voltage current mirror circuit are described in the following documents.
Kenji Taniguchi Introduction to CMOS Analog Circuit-Bias Circuit Design Wave Magazine 2002 August, p. 153

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 transistors 61 and 62. In the third embodiment, the four current sources Ia10, Ib11, Ie30, and Id31 of FIG. 4 are also constituted by one transistor 68, 69, 66, and 67, respectively. A bias voltage biasn1 is applied from the gate of the transistor 61 to the gates of these transistors. Further, this voltage is also applied to the gate of the transistor 63. For example, the bias voltage biasp applied to the gates of the two transistors 32 and 33 is determined by the two-stage connection of the p-channel transistors 64 and 65 as in FIG. .

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 transistors 61 and 62 is 1: 1, the transistors 61 and 62 When the values of Vds are different, the currents flowing through the transistors 61 and 62 cannot be made equal.

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-stage transistors 71 and 72 for monitoring the reference current, and two-stage transistors 35 and 36 for producing a copy current. The circuit for generating the four current sources Ia10, Ib11, Ie30, Id31 and the bias biasp is the same as that of the first embodiment in FIG. 7, and is denoted by the same reference numeral.

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 reference currents 75 and 76, two transistors 77 and 78 that monitor these reference currents, and two transistors 35 and 36 that generate a copy current. The other four current sources and the circuit for generating the bias voltage biasp are of the same type as those of the first embodiment of FIG. 7 as in the fourth embodiment of FIG.

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 transistor 4 constituting the current mirror circuit during the period when the transistor 1 is off. Current flows through the transistors 46 and 47 corresponding to the current source Ie30. However, depending on the semiconductor manufacturing process, the current flowing through the transistor 5 constituting the current mirror circuit becomes 1.8 mA + ΔIds. There is a possibility that the current of ΔIds may flow out of the output terminal as a leakage current.

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 resistor 8 is output as Vout +, first, current flows through the transistors 46 and 47, and the transistors 5 and 32 As a result, the potential of the node 3 that is the connection point of the transistor 32 rises, the drain-source voltage Vds of the transistor 32 is determined accordingly, and the potential of the output Vout + is finally determined. Here, the impedance of the constant current source Ie30 constituted by the transistors 46 and 47 is high, and it takes time until the potential of the node 3 is determined, which causes a problem of jitter of the output voltage Vout +. Further, since the currents of the transistors 46 and 47 vary due to the process variation, the jitter variation due to the process variation is large.

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 nodes 3 and 4 is two transistors 75 and 76 on the node 3 side, and two transistors corresponding to the current source. 81 and 82 and on the node 4 side, two transistors 77 and 78 and transistors 83 and 84 corresponding to current sources are different.

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 node 3 side, when the input signal VIN + is L and VIN− is H, the transistor 75 is turned on and 76 is turned off. Therefore, when the transistor 1 constituting the differential pair is off, the current flowing through the transistor 4, for example, the current 1.8 mA flowing through the transistor 5 corresponding to 300 μA, is supplied to the transistors 81 and 82 constituting the current source via the transistor 75. Will flow into. By setting the currents of the current sources of the two transistors 81 and 82 to a value larger than 1.8 mA, for example, 2 mA, the leakage current ΔIds can be reduced even if the current flowing through the transistor 5 becomes larger than 1.8 mA due to process variations. Absorption by the current of the current source constituted by the transistors 81 and 82 is possible without flowing to the transistor 32 side.

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 transistors 81 and 82 are supplied with biasn2 and biasn1 as bias voltages, respectively, as in the transistors 46 and 47 in FIG. Although it is assumed that the value is different from 8 mA, for example, 2 mA, for example, it is naturally possible to set the current source current to 2 mA by giving a voltage biasn3 different from the bias voltage for the transistor 47 to the transistor 82, for example. .

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 node 3 and the current source connected to the node 4 are changed in the same manner as in FIG. Since it is basically the same as in the sixth embodiment of FIG. 16, its detailed description is omitted.

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 transistor 86 connected to the node 3, the transistor 87 connected to the node 4, and the transistor 88 as a current source to which these two transistors are connected make the two current sources Ie30 and Id31 of FIG. Composed. On the node 3 side, when VIN− is H and VIN + is L, the transistor 86 is turned on, and even if the current flowing through the transistor 5 exceeds 1.8 mA due to process variation, the increase is absorbed by 2 mA flowing through the transistor 88. , Leakage current is prevented from flowing out of the output terminal. At this time, on the node 4 side, the voltage across the resistor 9 is output as Vout−, but the transistor 87 is off, and the current flowing through the current source constituted by the transistor 88 is output by the output voltage Vout−. The current is not affected. The transistors 90 and 91 in FIG. 18 and the transistor 92 constituting the current source of 300 μA correspond to the two current sources Ia10 and Ib11 in FIG. However, the actual current source is only one transistor 92.

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 transistor 90 is turned off and the transistor 91 is turned on, so that a current of 300 μA that should flow through the transistor 6 flows through the transistor 91. On the other hand, when VIN + is L and VIN− is H, the transistor 90 is turned on and 91 is turned off, so that a current of 300 μA that should flow through the transistor 4 flows through the transistor 90. As a result, only the transistor 92 is required as a current source, and power consumption can be reduced. It was found that the current consumption can be reduced by about 2.1 mA when viewed from the power source side.

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 transistor 93 constituting the current source of 3 mA.

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, transistors 90 to 92 corresponding to one current source may be used instead of the transistors 51 to 54 corresponding to two current sources. Of course, embodiments using various combinations are possible, such as changing the configuration from No. to 84 to the configuration using the transistors 86 to 88.

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 transistors 4 and 6 through which the monitor current of the current mirror circuit flows are cut off. For this reason, even if VIN− becomes H at the start of data transfer, the rise of the corresponding output Vout− is delayed by about 100 ps, for example.

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 node 5 fluctuates at the start of data transfer, and as a result, the gate potential of the transistor 88, that is, the bias voltage changes. For example, the same bias voltage is used for the transistors 92 and 93. If so, the current flowing through the transistors 88, 92, and 93 constituting the current source changes, and as a result, the output voltage becomes unstable.

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 transistors 1, 2, 86, 87, 90, 91 are all off, and no current flows through the transistors 88, 92, 93. On the other hand, a bias voltage is applied to the transistors 88, 92, and 93. These transistors are turned on, and the nodes 5, 6, and 7 are all at a potential close to 0V. Further, no current flows through the transistors 5 and 7, and the nodes 3 and 4 are in a high impedance state.

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 transistors 86, 90, and 2 are turned on. At this time, the potential of the node 3 is once pulled to the potential of the node 5 by the transistor 86 being turned on and becomes a low value.

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 transistor 90 is turned on and a minute current of 300 μA flows through the transistor 4, and as a result, a current of 1.8 mA starts flowing through the transistor 5, the potential of the node 3 rises slowly. The current does not flow through the transistor 86 until the potential of the node 3 becomes high, and the potential of the node 5 rises as the current starts to flow through the transistor 86.

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 node 5 changes the gate potential of the transistor 88, that is, the bias voltage biasn via the coupling capacitance between the gate and drain of the transistor 88. If the transistors 92 and 93 use a bias circuit that generates the same bias voltage biasn, the value of the current flowing through the transistors 88, 92, and 93 changes, and as a result, the output voltage Vout− is shown at the bottom of FIG. Thus, a voltage in which triangular noise is superimposed on the H level becomes a voltage instability, which causes a problem at the start of data transfer together with a delay in rising of the output voltage Vout−.

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 inverter 95 for inverting the input signal VIN + is connected to the gates of the transistors 86 and 90. The difference is that the output of an inverter 96 for inverting the input signal VIN− is connected to the gate.

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 claim 3 of the present invention is the transistors 5 and 7, the second transistor is the transistors 32 and 33, and the third transistor is This corresponds to the transistors 86 and 87.

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 transistors 86, 87, 90 and 91 are all turned on, and when VIN + is H and VIN− is L, the transistors 86 and 90 are turned on. Are off and transistors 87 and 91 are on. Further, when VIN + is L and VIN− is H, the transistors 86 and 90 are turned on and the transistors 87 and 91 are turned off.

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 transistors 90 and 91 are both turned on before the start of data transfer, so that a minute current for preventing these transistors from being cut off flows through the transistors 4 and 6 through which the monitor current of the current mirror circuit flows. The delay of the operation of the differential amplifier at the start of data transfer is prevented, and after the start of the transfer operation, the transistor whose corresponding input becomes H out of the two transistors 90 and 91 is turned off to constitute a current source. It is also possible to reduce current flowing through the transistor 92 and reduce power consumption.

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 transistors 86 and 87 are turned off before the start of data transfer. The problem that the output voltage becomes unstable as a result of being unstable is solved. That is, even when the input voltages VIN + and VIN− are both L, the transistors 86 and 87 are on, and the influence of the potential fluctuation at the node 5 on the bias voltage at the start of data transfer can be reduced. It is possible to prevent the output voltage from becoming unstable.

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-channel transistors 98 and 99 are used instead of the p-channel transistors 32 and 33, and all the transistors except the transistors 4 to 7 constituting the current mirror circuit are n-channel. The difference is that transistors are used. Note that the n-channel transistors 98 and 99 need to be off when the corresponding inputs VIN + and VIN− are L, similarly to the p-channel transistors 32 and 33, and the gate has a bias corresponding to such an operation. It is necessary to supply the voltage biasn4.

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 transistors 1 and 4 and the transistor 51 and between the transistors 2 and 6. By inserting a transistor that is turned on when the input voltages VIN + and VIN− are L respectively between the point and the transistor 53, the present invention can be applied in the same manner as in many other embodiments. In the ninth and tenth embodiments, each current source is constituted by one transistor, and the bias voltage for these transistors can be determined in the same manner as in the third embodiment of FIG. 12, for example. Of course, these current sources can be constituted by two-stage transistors as in the first embodiment.

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.

本発明の差動増幅器の原理構成を示す図である。It is a figure which shows the principle structure of the differential amplifier of this invention. 本発明の差動増幅器が用いられる画像データ転送システムの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the image data transfer system in which the differential amplifier of this invention is used. 図2におけるデジタルカメラ内のLSIの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of LSI in the digital camera in FIG. 本発明の差動増幅器の最も基本的な構成を示す図である。It is a figure which shows the most fundamental structure of the differential amplifier of this invention. 図4の差動増幅器を構成するトランジスタに流れる電流の波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a waveform of a current flowing through a transistor constituting the differential amplifier of FIG. 本発明の差動増幅器における入力信号と出力信号の関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the relationship between the input signal and output signal in the differential amplifier of this invention. 差動増幅器の第1の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st Example of a differential amplifier. 差動増幅器の第2の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd Example of a differential amplifier. 第1、第2の実施例におけるバイアス電圧の決定時における電流値の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the electric current value at the time of the determination of the bias voltage in a 1st, 2nd Example. バイアス電圧biaspの決定法の説明図である。It is explanatory drawing of the determination method of bias voltage biasp. トランジスタサイズの決定法の説明図である。It is explanatory drawing of the determination method of transistor size. 差動増幅器の第3の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 3rd Example of a differential amplifier. 差動増幅器の第4の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 4th Example of a differential amplifier. 差動増幅器の第5の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 5th Example of a differential amplifier. プロセス変動による漏れ電流を説明する図である。It is a figure explaining the leakage current by process variation. 差動増幅器の第6の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 6th Example of a differential amplifier. 差動増幅器の第7の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 7th Example of a differential amplifier. 差動増幅器の第8の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 8th Example of a differential amplifier. 転送開始時におけるUSBデータ転送のタイムチャートである。It is a time chart of USB data transfer at the time of transfer start. データ転送開始時における差動増幅器の動作遅延の説明図である。It is explanatory drawing of the operation delay of the differential amplifier at the time of a data transfer start. データ転送開始時における差動増幅器の出力不安定の説明図である。It is explanatory drawing of the output instability of the differential amplifier at the time of a data transfer start. 差動増幅器の第9の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 9th Example of a differential amplifier. 差動増幅器の第10の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 10th Example of a differential amplifier. 差動増幅器の従来例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the prior art example of a differential amplifier. 図24の従来例における電流遅延の説明図である。It is explanatory drawing of the current delay in the prior art example of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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 current flows 5, 7 Transistors through which current mirror copy current flows 8, 9 Termination resistor 10 Current source Ia
11 Current source Ib
12 Current source Ic
15 Digital camera 16 Personal computer 17 USB cable 20 MPU
21 Bus 22 USB interface 23 RAM
24 peripheral circuit 25 driver circuit 30 current source Ie
31 Current source Id
200, 201 Transistor 202, 203 Inverter

Claims (8)

差動増幅器を構成し、該差動増幅器に対する2つの入力のうちのそれぞれ1つが与えられる各トランジスタの端子のうちで、該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
、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.
前記入力が前記各トランジスタのゲートに与えられ、該ゲートと、前記2つのトランジスタのゲートとの間にインバータが接続されることを特徴とする請求項1記載の差動増幅器。   The differential amplifier according to claim 1, wherein the input is supplied to a gate of each of the transistors, and an inverter is connected between the gate and the gates of the two transistors. 前記差動増幅器において、
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.
前記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、および前記第3のトランジスタとアースとの間に接続される電流源がそれぞれトランジスタによって構成され、
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.
前記カレントミラー回路が、電流源の出力抵抗が大きいカスケードカレントミラー回路であることを特徴とする請求項4記載の差動増幅器。   5. The differential amplifier according to claim 4, wherein the current mirror circuit is a cascade current mirror circuit in which an output resistance of a current source is large. 前記カレントミラー回路が、電流源の出力電圧の下限が低い変形カスケードカレントミラー回路であることを特徴とする請求項4記載の差動増幅器。   5. The differential amplifier according to claim 4, wherein the current mirror circuit is a modified cascade current mirror circuit in which a lower limit of an output voltage of a current source is low. 前記カレントミラー回路が、2つの参照電流を用い、コピー電流が流れるトランジスタと1つの参照電流が流れるトランジスタとをそれぞれカスケード接続とした低電圧用ミラー回路であることを特徴とする請求項4記載の差動増幅器。   5. The low-voltage mirror circuit according to claim 4, wherein the current mirror circuit is a low-voltage mirror circuit that uses two reference currents and cascades a transistor through which a copy current flows and a transistor through which one reference current flows. Differential amplifier. 差動増幅器を構成し、該差動増幅器に対する2つの入力の内のそれぞれ1つが与えられるトランジスタと、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、該入力が与えられるトランジスタへの入力がLである時にのみ該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ことを特徴とする差動増幅器。   A monitor current of a current mirror circuit that constitutes a differential amplifier and that is supplied with each one of two inputs to the differential amplifier and a current mirror circuit for passing the output of the differential amplifier to the load side flows. A differential comprising: a cutoff prevention means for flowing a current that does not cut off the transistor through which the monitor current flows only when the input to the transistor to which the input is applied is L, connected to a connection point with the transistor amplifier.
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