JPH0143483B2 - - Google Patents

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JPH0143483B2
JPH0143483B2 JP55108518A JP10851880A JPH0143483B2 JP H0143483 B2 JPH0143483 B2 JP H0143483B2 JP 55108518 A JP55108518 A JP 55108518A JP 10851880 A JP10851880 A JP 10851880A JP H0143483 B2 JPH0143483 B2 JP H0143483B2
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circuit
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Tatsuji Asakawa
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Seiko Epson Corp
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03F3/45Differential amplifiers
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    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
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    • HELECTRICITY
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    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45456Indexing scheme relating to differential amplifiers the CSC comprising bias stabilisation means, e.g. DC-level stability, positive or negative temperature coefficient dependent control
    • HELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタに
よつて構成される電子回路用定電流回路に関する
ものである。
〔従来の技術〕
定電流が供給されて動作する従来の電子回路と
して、絶縁ゲート型電界効果トランジスタによつ
て構成される差動増幅器を第1図に示す。
Pチヤネルトランジスタ(以下PTと略す)1
1とNチヤネルトランジスタ(以下NTと略す)
12は、差動増幅段の定電流源NT13ののバイ
アス回路であり、NT13と直列接続される差動
入力トランジスタ対TN14,15と、更に直列
接続される負荷トランジスタ対rPT16,17と
は差動増幅段であり、この差動増幅段出力を入力
されるPT18と、定電流源NT19は出力段で
あり、全体として差動増幅器を構成している。同
図において、バイアス回路のPT11,NT12
及び定電流源NT13が定電流回路を構成する。
バイアス回路のNT12はPT11に比してコン
ダクタンスがかなり高く設計されるので、12は
13のゲート・ソース間にNTの閾値電圧近傍の
電圧Vgを入力する。
〔発明が解決しようとする課題〕
この従来の定電流回路において、NT13が飽
和領域で動作する時の電流がI=β/2(VGS−VT2 、(β:コンダクタンス係数、VGS:NT13の
ゲート・ソース間電圧、VT:NT13の閾値電
圧)である。VGSはNT12の閾値電圧Vgとなる
ため、定電流源トランジスタNT13の実効ゲー
ト電圧が低いままであり、トランジスタ13の幾
何学的寸法すなわちβを大きくしなければ動作電
流を大きくできなかつた。言い換えれば、トラン
ジスタの寸法を大きくしなければ、電子回路を構
成する差動増幅段14乃至17には電流が十分に
流れないという欠点があつた。電流が十分に流れ
なければ電子回路は入力に対する応答が遅れてし
まい、電子回路を構成する差動増幅器全体として
は、増幅率の周波数特性をのばせなくなる。
本発明は、上記問題点を除去し、定電流源トラ
ンジスタによつて動作電流が決定づれられる電子
回路に対して、定電流源トランジスタの寸法を大
きくしなくとも大きな動く動作電流を供給でき、
電子回路の動作を高速化することを可能とすると
共に、定電流回路を半導体集積回路上に構成し、
製造する場合の定電流回路の電気的特性の製造ば
らつきを小さくすることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、電子回
路に直列接続されて電子回路に流れる電流を決定
づける定電流源トランジスタのゲートとソースの
間に、その定電流源トランジスタと同極性のバイ
アス用トランジスタの閾値電圧と、本質的に電源
電圧依存性を持たない予め定められた一定電圧と
の和の電圧を入力することを特徴とする。
〔作用〕
本発明の上記構成によれば、先の電流式におけ
るVGSが定電流源トランジスタと同極性のバイア
ス用トランジスタの閾値電圧と一定電圧の和の電
圧となる。仮に説明のため、定電流源トランジス
タとバイアス用トランジスタの閾値電圧が等しい
とすると、VGS−VT=(一定電圧)となり、従来
に比べて定電流源トランジスタの実効ゲート電圧
が高まり、このトランジスタの寸法を大きくして
βを大きくしなくとも大きな電流を流すことがで
きる。
また、本発明によれば、上記和の電圧に定電流
源トランジスタと同極性のトランジスタの閾値電
圧を含んでいる。従つて、製造時で各トランジス
タに生ずる閾値電圧のばらつきは、VGS−VTの式
により、定電流源トランジスタとバイアス用トラ
ンジスタの同極性のトランジスタ同士で相殺され
るため、結果的に製造ばらつきが定電流に及ぼす
影響が小さくなる。
〔実施例〕
以下、実施例に基づき本発明を説明する。
本発明の実施例を、第2,3,4,5図に示
す。差動増幅器の差動増幅段及び出力段の回路
は、第1図と同じであるので同符号を添えてあ
る。第1図との相違は、それぞれそのバイアス回
路にある。
第2図は、本質的に電源電圧依存性を持たない
予め定められた一定電圧を生成する定電圧源22
と、差動増幅段の定電流源トランジスタ13と同
極性でゲート・ドレインの共通接続されたコンダ
クタンス係数の大きいバイアス用トランジスタ2
3の直列接続に電流源21から電流を供給するこ
とにより、23の閾値電圧と22の予め定められ
た一定電圧との和の電圧Vgを生成したものであ
る。
同図において、NT14,15、PT16,1
7からなる差動増幅段は電子回路を構成し、この
電子回路の定電流源トランジスタ13のゲート・
ソース間に一定電圧と23の閾値電圧の和の電圧
VGが生成される。
従つて定電流源トランジスタ13の実効ゲート
電圧は、定電圧源の存在により高くなり、トラン
ジスタ寸法を大きくしなくとも大きな電流を流せ
る。また、閾値電圧のばらつきも同極性のトラン
ジスタ同士13,23で相殺し合うことができ
る。
第3図は、予め定められた一定電圧を同極性ト
ランジスタ対の互いに異なる閾値電圧により構成
したものである。トランジスタ31乃至39は、
第1図11乃至19に対応し、同極性トランジス
タ対34と35は互いに閾値電圧が異なり、35
はデプレシヨン型で、そのゲートがVSS電位に接
続され、35より閾値電圧が高い34のゲートが
出力に接続されているので、出力には閾値電圧差
が生じ、その出力に差動増幅段の定電流源トラン
ジスタと同極性でゲート・ドレインの共通接続さ
れたコンダクタンス係数の大きいトランジスタ4
0が直列接続されているので、38から電流を供
給することにより40のドレインには、同極性ト
ランジスタ対34,35の異なる閾値電圧の差の
電圧と40の閾値電圧の和の電圧VGを生成して
いる。すなわち、同図では定電圧源である39の
ソース・ドレイン間にトランジスタ対34と35
の異なる閾値電圧の差の電圧が生成され、バイア
ス用トランジスタである40のソース・ドレイン
間に40の閾値電圧が生成されてている。
第4図は、予め定められた一定電圧を同極性ト
ランジスタ対の互いに異なる閾値電圧の差電圧の
整数倍の電圧により構成したもので、バイアス回
路部分だけ示している。閾値電圧の差電圧を生成
する回路は、第3図と同一であり、トランジスタ
31乃至39より構成される。トランジスタ39
のソース・ドレイン間に閾値電圧の差電圧を生成
する。トランジスタ41乃至45が差電圧を整数
倍する回路であり、PT42と43のコンダクタ
ンス係数の比とNT41と44,45のコンダク
タンス係数の比を等しくすることにより行なわ
れ、NT41のゲート・ソース間の電圧がNT4
4,45のゲート(ドレイン)・ソース間に生成
される。44,45を含めてゲート・ドレインの
共通接続されたNTをn個直列接続すれば、差電
圧のn倍の電圧がとれる。45に、更にゲート・
ドレインの共通接続されたコンダクタンス係数が
44,45より相当大きいトランジスタ46を直
列接続することによりVGとして、閾値電圧の差
電圧の整数倍の電圧と46の閾値電圧との和の電
圧が生成される。すなわち、同図では定電圧源を
構成する44,45の各ソース・ドレイン間に異
なる閾値電圧の差の電圧が生成され、バイアス用
トランジスタである46のソース・ドレイン間に
NTの閾値電圧が生成されている。
第5図は、予め定められた一定電圧を同極性ト
ランジスタ対の互いに異なる閾値電圧の差電圧の
実数倍の電圧により構成したもので、バイアス回
路部分だけ示している。閾値電圧の差電圧を生成
する回路は、第3図と同一であり、トランジスタ
31乃至38と抵抗体51により構成され抵抗体
51の両端間にNT34,35の異なる閾値電圧
の差電圧が生成される。トランジスタ52と抵抗
体53が差電圧を実数倍する回路であり、38の
コンダクタンス係数と51の抵抗の積と、52の
コンダクタンス係数と53の抵抗の積の比がその
実数になる。53に更にコンダクタンス係数の大
きいNT54を接続することにより、VGとして閾
値電圧の差電圧の実数倍の電圧と54の閾値電圧
との和の電圧が生成される。すなわち、同図では
定電圧源である53の両端に異なる閾値電圧の差
電圧を実数倍した電圧が生成され、バイアス用ト
ランジスタである54のソース・ドレイン間に
NTの閾値電圧が生成されている。
第3,4,5図における異なる閾値電圧は、同
極性、同幾何寸法のトランジスタ対の一方のゲー
トチヤネル部にイオンを打ち込む(チヤネルドー
ピング)ことにより、閾値電圧を変移させる。若
しくは、一方のゲート材料を変えることによる仕
事関数等により閾値電圧を変移させる、等により
達成される。後者の場合、多結晶シリコンをゲー
ト材料とする場合は、一方をN型、他方をP型と
する等の方法を用いることができる。
〔発明の効果〕
以上述べた本発明は、電子回路の定電流源トラ
ンジスタの実効ゲート電圧を予め定められた本質
的に電源電圧依存性のない一定電圧若しくはその
近傍電圧とすることにより、電気的特性を改善し
たもので、その効用として、定電流源トランジス
タに直列接続された電子回路の動作電源電圧範囲
の極めて広くすることができる。
特に、その予め定められた一定電圧は、同極性
トランジスタ対の互いに異なる閾値電圧の差の実
数倍の電圧により生成されるものである。こうす
ることにより、定電流源トランジスタの実効ゲー
ト電圧は、本質的に電源電圧依存性を持たない予
め定められた一定電圧或いはその近傍電位になる
ので、定電流源トランジスタに直列接続された電
子回路への動作電流を大きくすることが容易であ
り、かつ一定電圧を生成する基となる閾値電圧の
差の電圧は電源電圧依存性の極めて小さい電圧で
あり、かかる一定電圧を受ける定電流源トランジ
スタの電源電圧依存性も極めて小さくできる。
以上述べたバイアス回路は、差動入力トランジ
スタ対及び定電流源トランジスタを絶縁ゲート型
電界効果トランジスタで構成し、負荷トランジス
タ対、出力回路等に接合型電界効果トランジスタ
若しくはバイポーラトランジスタを使用した差動
増幅器にも利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電子回路用定電流回路を示す
図。第2図、第3図は本発明の電子回路用定電流
回路を示す図。第4図、第5図は本発明の電子回
路用定電流回路のバイアス回路を示す図。 VVDD−VSS……電源電圧、VO……差動増幅器
の出力端子、VNI……差動増幅器の正転入力端
子、VI……差動増幅器の反転入力端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電子回路にドレインが接続され該電子回路に
    流れる電流を決定づける定電流源トランジスタ
    と、該定電流源トランジスタと同極性のバイアス
    用トランジスタと、一定電圧を生成する定電圧源
    とを有し、前記バイアス用トランジスタの閾値電
    圧と前記一定電圧との和の電圧を前記定電流源ト
    ランジスタのゲートとソースの間に与えてなるこ
    とを特徴とする電子回路用定電流回路。 2 前記バイアス用トランジスタは、ゲートとド
    レインが共通接続されてなり、ソースとドレイン
    の間に該バイアス用トランジスタの閾値電圧を生
    成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の電子回路用定電流回路。 3 互いに異なる閾値電圧を有すると共に互いに
    同極性である第1及び第2のトランジスタを備
    え、前記定電圧源は該第1及び第2のトランジス
    タの異なる閾値電圧の差を実数倍した電圧を前記
    一定電圧として生成することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の電子回路用定電流回路。 4 前記電子回路は、前記定電流源トランジスタ
    と直列接続される差動入力トランジスタ対と、該
    差動入力トランジスタ対と各々直列接続される負
    荷トランジスタ対とからなることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の電子回路用定電流回
    路。 5 定電流源トランジスタのドレインが電子回路
    に直列接続され、且つ前記定電流源トランジスタ
    のソースは第1電源に接続され、前記電子回路は
    第2電源に接続されてなる電子回路用定電流回路
    において、前記定電流源トランジスタと同極性で
    あり且つゲートとドレインが共通接続されてなる
    バイアス用トランジスタと、一定電圧を生成する
    定電圧源とを有し、前記バイアス用トランジスタ
    及び前記定電圧源は互いに直列接続されてバイア
    ス回路を形成し、該バイアス回路の第1端子側は
    前記定電流源トランジスタのゲートに接続され、
    該バイアス回路の第2端子側は前記第1電源に接
    続されてなることを特徴とする電子回路用定電流
    回路。 6 互いに異なる閾値電圧を有すると共に互いに
    同極性である第1及び第2のトランジスタを備
    え、前記定電流源は該第1及び第2のトランジス
    タの異なる閾値電圧の差を実数倍した電圧を前記
    一定電圧として生成することを特徴とする特許請
    求の範囲第5項記載の電子回路用定電流回路。 7 前記電子回路は、前記定電流源トランジスタ
    に直列接続される差動入力トランジスタ対と、該
    差動入力トランジスタ対と前記第2電源の間に接
    続される負荷トランジスタ対とからなることを特
    徴とする特許請求の範囲第5項記載の電子回路用
    定電流回路。 8 前記バイアス回路の前記第1端子と前記第2
    電源の間に接続されるバイアス用電流源トランジ
    スタを備えることを特徴とする特許請求の範囲第
    5項記載の電子回路用定電流回路。
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JPS58187015A (ja) * 1982-04-26 1983-11-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> スイツチト・キヤパシタ回路
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JPS5342624A (en) * 1976-09-30 1978-04-18 Matsushita Electronics Corp Fluorescent display unit
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