JPH01226204A - 非対称差動増幅器 - Google Patents

非対称差動増幅器

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JPH01226204A
JPH01226204A JP1023651A JP2365189A JPH01226204A JP H01226204 A JPH01226204 A JP H01226204A JP 1023651 A JP1023651 A JP 1023651A JP 2365189 A JP2365189 A JP 2365189A JP H01226204 A JPH01226204 A JP H01226204A
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JP
Japan
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terminal
transistor
differential amplifier
input
mos transistor
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JP1023651A
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English (en)
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Wolfgang Heimsch
ウオルフガング、ハイムシユ
Ernst Muellner
エルンスト、ミユルナー
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/017509Interface arrangements
    • H03K19/017518Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET]
    • H03K19/017527Interface arrangements using a combination of bipolar and field effect transistors [BIFET] with at least one differential stage

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はレベル変換器としての非対称差動増幅器に関
するものである。
〔従来の技術〕
差動増幅器は2つの入力端および2つの出力端を有する
対称な直流電圧増幅器である。差動増幅器はたいていの
場合2つのトランジスタにより構成されており、両トラ
ンジスタのそれぞれ1つの端子は定電流源と接続されて
いる。定電流源は、両トランジスタを通る電流の和が一
定にとどまるようにする。相異なる高さの電圧を差動増
幅器の両入力端に与えると、差動増幅器のなかの電流分
配が変化する。その際に一方のトランジスタを通る電流
は増大し、他方のトランジスタを通る電流は減少する。
しかし、両電流強度の和は、定電流源から供給される電
流強度に等しい。入力電圧差は差動増幅器において出力
電圧変化を生ずる。トランジスタにおける電圧の温度に
起因する変化はコモンモード電圧の変化と同様であり、
無作用にとどまる。従って、差動増幅器は直流電圧増幅
器としても有利に使用される。
文献により以前から差動増幅器の基本回路は知られてい
る。ティーツェーシヱンク(Tietze−3chen
k)著「半導体回路技術()Ialbleiter−3
chaltungstechnik) J第5版、第5
9頁に1つの差動増幅器の基本回路が示されており、ま
たそれに続く第59〜64頁にnpnバイポーラトラン
ジスタから成る差動増幅器の構成および作用の仕方が示
されている。それとは異なり、同文献の第89頁の第5
.14図には電界効果差動増幅器の基本回路が示されて
おり、この電界効果差動増幅器は2つのnチャネル接合
ゲート電界効果トランジスタにより実現されている。
電界効果トランジスタの応用により入力電流、帯域幅お
よび雑音に関して第4.32図中の回路にくらべてはる
かに良好な結果が得られる。電界効果差動増幅器に関す
る他の説明は前記文献の第90〜92頁にされている。
バイポーラトランジスタもしくは電界効果トランジスタ
による差動増幅器の実現は、そのつどのトランジスタ形
式に対して決定的である長所または短所をもたらす。バ
イポーラトランジスタまたはBCL技術による差動増幅
器の実現は、トランジスタを互いに絶縁する必要がある
という短所をもたらす。わずかな電荷運動の結果として
の非常にわずかな論理的出力レベルがこの技術による差
動増幅器に対して比較的高い処理速度をもたらす。
論理的出力レベルは通常0ないし200mVの範囲内に
ある。電界効果トランジスタ、たとえば0MO3技術に
よる差動増幅器の実現の際には比較的高い論理的出力レ
ヘルが生ずるが、このような回路はバイポーラトランジ
スタにより構成されている差動増幅器に(らべて遅い。
CMO3回路技術によれば、個々のトランジスタの比較
的高い実装密度が可能である。論理的出力レベルはo■
と5Vとの間である。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、混合されたECL/CMO3回路技術
により実現され得る差動増幅器を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は第1および第2のトランジスタ、1つの定電
流源および第1および第2の抵抗を有し、第1のトラン
ジスタの第1の端子および第2のトランジスタの第1の
端子が共通に定電流源を介して第1の端子と、また第1
のトランジスタの第2の端子が第1の抵抗を介して、ま
た第2のトランジスタの第2の端子が第2の抵抗を介し
て第2の端子上接続されており、第1の入力端が第1の
トランジスタの1つの制御端子と、また第2の入力端が
第2のトランジスタの1つの制御端子と接続されており
、また第1の出力端が第1のトランジスタの第2の端子
と、また第2の出力端が第2のトランジスタの第2の端
子と接続された非対称差動増幅器において、第1のトラ
ンジスタがMOSトランジスタ、また第2のトランジス
タがバイポーラトランジスタであり、第1の入力端にM
OSトランジスタに対する入力信号が、また第2の入力
端にMOSトランジスタに対する入力信号の最大と最小
との間の1つの参照信号が与えられる差動増幅器により
解決される。
〔発明の効果〕
本発明により得られる利点は特に、非対称差動増幅器が
混合されたECL/CMO3回路技術によりその再出力
端においてECLレヘルに相応するmV範囲の出力スト
ロークを出力し、また他方では第1の入力端において0
■と5■との間のCMOSレベルを処理し得ることにあ
る。定電流源と両トランジスタとの間の共通接続点にお
いてCMOSトランジスタのスイッチングにより生じ、
また差動増幅器の処理速度を減する内部レベル変動はバ
イポーラnpnトランジスタの組込みにより滅ぜられる
。ストロークは電流源による電流の高さにより設定され
、また差動増幅器の再出力端における出力レベルはCM
OSトランジスタの特性量のばらつきに無関係であり、
このことば差動増幅器の第2の入力端における参照電圧
の適当な選定により保証される。
〔実施例〕
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。
第1図に示されている非対称差動増幅器は第1のnチャ
ネルMOSトランジスタTRIおよび第2のnpnバイ
ポーラトランジスタTR2、定電流源SQならびに第1
および第2の抵抗w1、W2を含んでいる。第1および
第2の抵抗w1、W2の抵抗値はたとえば200Ωに選
定されてよく、また電流は定電流源SQにより1mAに
保たれるものとする。この場合、両抵抗の1つを通る電
流は1mAであり、またECLストロークに対して十分
な200m、Vの電圧降下を生ずる。nチャネルMO3
,トランジスタTRIの第1の端子およびnpnバイポ
ーラトランジスタTR2のエミッタ端子は共通に、両端
子KLIとKL3との間に接続されている定電流源SQ
を介して接地電位■、3と接続されている。nチャネル
MOSトランジスタTRIの第2の端子は第1の抵抗W
1を介して端子KL2に接続されており、またnpnバ
イポーラトランジスタTR2のコレクタ出力端は第2の
抵抗W2を介して同じく端子KL2と接続されている。
第1図による差動増幅器ではさらに端子KL2が供給電
圧VDDと接続されている。CMO8入力信号が与えら
れる第1の入力端EはnチャネルMOSトランジスタT
RIのゲート端子と接続されており、他方において、参
照信号を与えられる第2の入力端V rllfはnpn
バイポーラトランジスタTR2のベース端子と接続され
ている。
参照入力端V r a fに対する参照信号はCMO3
入力信号の低および高レベルのなかにある。差動増幅器
の第1の出力端λは反転出力信号を供給し、またnチャ
ネルMOSトランジスタTRIの第2の端子に接続され
ており、他方において第2の出力端Aは非反転出力信号
を供給し、またnpnバイポーラトランジスタTR2の
コレクタ端子と接続されている。
第1図による差動増幅器では第1のトランジスタTRI
として1つのnチャネルMOSトランジスタが設けられ
ているが、第1のトランジスタとして1つのpチャネル
MOSトランジスタを使用することも可能である。この
場合には第1および第2の出力端A、Aを互いに交換す
る必要がある。
第1図による回路は入力側のCMOSレベルと出力側の
ECLレベルとの間のレベルマツチングを行う。従って
、5■またはOVの間の論理的高°゛または“°低パレ
ベルが入力端Eに与えられ、出力端AまたはAからはm
V範囲内、たとえばOmVと数100mVとの間の出力
ストロークが取り出され得る。このことはCMO3回路
にくらべて高い処理速度を有するECL技術による回路
の直接接続を可能にする。第1図による非対称差動増幅
器は加算器セルに組込むために特によく適しており、E
CL回路による桁上げ信号の特に迅速な処理を可能にす
る。
第2図には、端子KL1とKL3との間に接続されてい
る定電流源SQの1つの実施例が示されている。この場
合、定電流源は1つの別のバイポーラnpnトランジス
タTR3を含んでおり、そのベース端子に1つの固定電
圧■、、Xが接続されており、この固定電圧■。は第1
図による非対称差動増幅器に対する電流の大きさを決定
する。別のバイポーラnpnトランジスタTR3のエミ
ッタ端子と端子KLIとの間に1つの抵抗W3が接続さ
れており、その抵抗値は約500Ωである。抵抗W3の
接続により安定な定電流に通ずる電流結合が生ずる。従
って、抵抗W3はあまり小さく選定されてはならない。
第2図による定電流源は第1図による差動増幅器に対す
る定電流源の多数の実現可能性の一例を示すに過ぎない
。このような定電流源を実現するだめの他の可能性はた
とえばティーツェーシェンり(Tietze−5che
nk)著「半導体回路技術」第5版、第53〜56頁お
よび第87頁に示されている。
【図面の簡単な説明】
第1図は混合されたECL/CMO3技術による差動増
幅器の1つの実施例の回路図、第2図は差動増幅器に対
する定’i@源の1つの実施例の回路図である。 KLI〜KL3・・・端子 V3S・・・接地電位 ■。、・・・供給電圧 W1〜W3・・・抵抗 TRI・・・nチャネルMOSトランジスタTR2、T
R3・・・バイポーラnpnトランジスタ SQ・・・定電流源 ■o・・・外部電圧 E・・・差動増幅器の入力端 V r a f・・・差動増幅器の参照入力端A・・・
差動増幅器の非反転出力端 X・・・差動増幅器の反転出力端 IG I IG 2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)第1および第2のトランジスタ(TR1、TR2)
    、1つの定電流源(SQ)および第1および第2の抵抗
    (W1、W2)を有し、第1のトランジスタ(TR1)
    の第1の端子および第2のトランジスタ(TR2)の第
    1の端子が共通に定電流源(SQ)を介して第1の端子
    (KL1)と、また第1のトランジスタ(TR1)の第
    2の端子が第1の抵抗(W1)を介して、また第2のト
    ランジスタ(TR2)の第2の端子が第2の抵抗(W2
    )を介して第2の端子(KL2)と接続されており、第
    1の入力端(E)が第1のトランジスタ(TR1)の1
    つの制御端子と、また第2の入力端(V_r_e_f)
    が第2のトランジスタ(TR2)の1つの制御端子と接
    続されており、また第1の出力端(@A@)が第1のト
    ランジスタ(TR1)の第2の端子と、また第2の出力
    端(A)が第2のトランジスタ(TR2)の第2の端子
    と接続された非対称差動増幅器において、第1のトラン
    ジスタ(TR1)がMOSトランジスタ、また第2のト
    ランジスタ(TR2)がバイポーラトランジスタであり
    、第1の入力端にMOSトランジスタに対する入力信号
    が、また第2の入力端にMOSトランジスタに対する入
    力信号の最大と最小との間の1つの参照信号が与えられ
    ていることを特徴とする非対称差動増幅器。 2)第1のトランジスタ(TR1)がnチャネルMOS
    トランジスタ、また第2のトランジスタ(TR2)がn
    pnバイポーラトランジスタであることを特徴とする請
    求項1記載の非対称差動増幅器。 3)第1のトランジスタ(TR1)がpチャネルMOS
    トランジスタ、また第2のトランジスタ(TR2)がn
    pnバイポーラトランジスタであり、また第1および第
    2の出力端(A、@A@)が互いに交換されていること
    を特徴とする請求項1記載の非対称差動増幅器。 4)定電流源(SQ)が1つの別のバイポーラnpnト
    ランジスタ(TR3)を含んでおり、前記別のバイポー
    ラnpnトランジスタ(TR3)のベース端子が1つの
    固定電圧(V_e_x)と、また前記別のバイポーラn
    pnトランジスタ(TR3)のエミッタ端子が第3の抵
    抗(W3)を介して第1の端子(KL1)と、また前記
    別のバイポーラnpnトランジスタ(TR3)のコレク
    タ端子が第1のトランジスタ(TR1)の第1の端子お
    よび第2のトランジスタ(TR2)の第1の端子と接続
    されていることを特徴とする請求項1ないし3の1つに
    記載の非対称差動増幅器。 5)定電流源(SQ)がnチャネルMOSトランジスタ
    であり、nチャネルMOSトランジスタの第1の端子が
    第1の端子(KL1)と、nチャネルMOSトランジス
    タの第2の端子が第1のトランジスタ(TR1)の第1
    の端子および第2のトランジスタ(TR2)の第1の端
    子と接続されており、nチャネルMOSトランジスタの
    ゲート端子が1つの固定電圧と接続されていることを特
    徴とする請求項1ないし4の1つに記載の非対称差動増
    幅器。 6)第1の端子(KL1)が接地電位(V_3_S)と
    、また第2の端子(KL2)が供給電圧(V_D_D)
    と接続されていることを特徴とする請求項1ないし5の
    1つに記載の非対称差動増幅器。
JP1023651A 1988-02-05 1989-01-31 非対称差動増幅器 Pending JPH01226204A (ja)

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DE3803544.8 1988-02-05
DE3803544 1988-02-05

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