JPH03159405A - Amplifier circuit - Google Patents
Amplifier circuitInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、増幅回路に関する。より詳細には、本発明は
、ダイオードおよび/または抵抗等の複数の電圧降下素
子によって構成されたレベルシフト役と、カスコード接
続された少なくとも1対のFETによって構成された増
幅段とを含む半導体集積回路の新規な構成に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to amplifier circuits. More specifically, the present invention provides a semiconductor integrated circuit including a level shifter configured with a plurality of voltage drop elements such as diodes and/or resistors, and an amplification stage configured with at least one pair of cascode-connected FETs. Concerning new configurations of circuits.
従来の技術
FETを使用して構成される半導体集積回路において、
特に利得を向上させる目的で使用される増幅回路の構成
にカスコード接続がある。In a semiconductor integrated circuit configured using conventional technology FET,
A cascode connection is a configuration of an amplifier circuit used particularly for the purpose of improving gain.
第3図は、このようなカスコード接続によって構成され
た増幅回路の典型的な構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a typical configuration of an amplifier circuit configured by such a cascode connection.
同図に示すように、カスコード接続による増幅回路は、
互いに縦列接続されたFETQ.、Q2およびQ3 に
よって構威されている。ここで、最も高電圧側に接続さ
れたFETQ3は、そのゲートとソースとを短絡されて
負荷素子として機能している。一方、最も低電圧側に接
続されたQl は、そのゲートに前段からの入力を接続
されている。As shown in the figure, the amplifier circuit with cascode connection is
FETQ. , Q2 and Q3. Here, the FET Q3 connected to the highest voltage side has its gate and source short-circuited and functions as a load element. On the other hand, Ql connected to the lowest voltage side has its gate connected to the input from the previous stage.
また、FETQ2のゲートには、独立した電源V。In addition, an independent power supply V is connected to the gate of FETQ2.
からバイアス電圧が供給され、FETQ,とQ2とはカ
スコード接続されている。A bias voltage is supplied from FETQ and Q2, and FETQ and Q2 are connected in cascode.
このように構成された増幅回路では、前段からの入力信
号を受ける入力FETQ,とカスコード接続FETQ2
とがいずれも飽和領域で動作することが前提となってい
る。このため、入力FETとカスコードFETが同一特
性のFETで構成される場合、ゲートが交流的に接地さ
れるカスコ−ドFETQ2のゲートには、入力FETQ
.の入力電位に対して数ボルト高電圧側にシフトした電
位が印加されている。In the amplifier circuit configured in this way, an input FETQ receives an input signal from the previous stage, and a cascode connection FETQ2.
It is assumed that both operate in the saturated region. Therefore, when the input FET and the cascode FET are configured with FETs with the same characteristics, the gate of the cascode FETQ2 whose gate is grounded in an alternating current manner is connected to the input FETQ.
.. A potential shifted several volts higher than the input potential is applied.
このように構成されたカスコード接続による増幅回路で
は、そのゲートが交流的に低インピーダンスで終端され
ることにより、入力側FETからみた帰還容量を抑圧し
、帯域を拡げる効果がある。In the cascode-connected amplifier circuit configured in this way, the gate is terminated with low AC impedance, thereby suppressing the feedback capacitance seen from the input side FET and having the effect of widening the band.
発明が解決しようとする問題点
ところで、上述のようなカスコード接続による増幅回路
を設計する場合、カスコードFETQ2のゲートに印加
する直流バイアス電圧は、独立して用意した電源回路や
、抵抗素子により構成した抵抗分割回路によって生或し
た専用の電位から供給されている。従って、このバイア
ス電圧を発生する回路のために、回路の規模が拡大する
ことが避けられなかった。Problems to be Solved by the Invention By the way, when designing an amplifier circuit using the cascode connection as described above, the DC bias voltage applied to the gate of the cascode FET Q2 may be generated using an independently prepared power supply circuit or a resistance element. It is supplied from a dedicated potential generated by a resistive divider circuit. Therefore, it was inevitable that the circuit for generating this bias voltage would increase the size of the circuit.
また、カスコード増幅段を多段接続する場合には、前述
の直流バイアス電位を集積回路内で複数のゲートに供給
しなければならないので、特に集積化する場合のパター
ンレイアウトは非常に複雉なものとなる。更に、第3図
に示したカスコード増幅段はシングルエンドのものであ
るが、これを差動力スコード増幅段として構成した場合
には、パターンレイアウトは更に複雉になり、カスコー
ド接続による増幅回路を採用する場合の大きな障害とな
っている。Furthermore, when multiple cascode amplifier stages are connected, the aforementioned DC bias potential must be supplied to multiple gates within the integrated circuit, so the pattern layout, especially when integrated, is extremely complex. Become. Furthermore, the cascode amplification stage shown in Figure 3 is a single-ended one, but if this is configured as a differential power scode amplification stage, the pattern layout becomes even more complex, and an amplifier circuit using cascode connection is used. This is a major obstacle when it comes to doing so.
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、カ
スコード接続の有利な特徴を保持しつつ、より簡潔なレ
イアウトで実現できる新規な増幅回路の構成を提供する
ことをその目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a novel amplifier circuit configuration that can solve the above-mentioned problems of the prior art and can be realized with a simpler layout while retaining the advantageous features of the cascode connection.
課題を解決するための手段
即ち、本発明に従うと、一端に入力が結合され、複数の
電圧降下素子が直列に連結して構成されるレベルシフト
段と、該レベルシフト役の出力を入力信号としてゲート
に印加される第1のFETと、バイアス電圧がゲートに
印加される第2のFETとをカスコード接続して構成さ
れる増幅段とを含む回路において、該第2FETのゲー
トが、該レベルシフト段を構成する複数の電圧降下素子
の途中の節点(ノード)に接続されており、該レベルシ
フト段の中間電位がバイアス電位として該第2FETの
ゲートに印加されるように構成されていることを特徴と
する増幅回路が提供される。Means for solving the problem, that is, according to the present invention, includes a level shift stage having an input coupled to one end and comprising a plurality of voltage drop elements connected in series, and an output of the level shifter as an input signal. In a circuit including an amplification stage configured by cascode-connecting a first FET to which a bias voltage is applied to the gate and a second FET to which a bias voltage is applied to the gate, the gate of the second FET is connected to the level shifter. It is connected to a node in the middle of a plurality of voltage drop elements constituting a stage, and is configured such that the intermediate potential of the level shift stage is applied as a bias potential to the gate of the second FET. An amplification circuit with features is provided.
作用
本発明に係る増幅回路は、特に前段にレベルシフト段を
含むカスコード増幅段において、カスコード接続FET
のゲート電位を、前段のレベルシフ}&の中間電位から
供給することをその主要な特徴としている。即ち、本発
明に係る増幅回路においては、カスコード接続FETの
ゲートには前段の変調電圧に基づく中間電位が印加され
る。Operation The amplifier circuit according to the present invention has a cascode-connected FET, especially in a cascode amplification stage including a level shift stage at the front stage.
Its main feature is that the gate potential of is supplied from the intermediate potential of the preceding stage level shift }&. That is, in the amplifier circuit according to the present invention, an intermediate potential based on the modulation voltage of the previous stage is applied to the gate of the cascode-connected FET.
従って、本発明に係る増幅回路では、ゲート電位を発生
するための特別な電源回路は必要なく、また、レイアウ
ト上、増幅段に隣接して配置されるレベルシフト段から
ゲート電圧を供給するので、ゲート電圧を供給するため
の配線は非常に短く、また、単純なパターンで足りる。Therefore, in the amplifier circuit according to the present invention, a special power supply circuit for generating the gate potential is not required, and the gate voltage is supplied from the level shift stage arranged adjacent to the amplifier stage due to the layout. The wiring for supplying the gate voltage is very short and requires only a simple pattern.
このような本発明に係る増幅回路の構成は、入力側にレ
ベルシフト回路が接続される場合が多いGaAsME
S F ETを使用した集積回路において特に有利に適
用することができる。また、増幅段とレベルシフト段と
を組み合わせた回路を多数反復して形或される多段接続
構成において特に有利である。The configuration of the amplifier circuit according to the present invention is suitable for GaAsME, in which a level shift circuit is often connected to the input side.
It can be applied particularly advantageously in integrated circuits using S FETs. Moreover, it is particularly advantageous in a multi-stage connection configuration formed by repeating a large number of circuits that combine an amplification stage and a level shift stage.
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings, but the following disclosure is only one embodiment of the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention in any way.
実施例
第2図は、前段にレベルシフト段を備えたカスコード接
続による増幅回路の従来の構成例を示す回路図である。Embodiment FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional configuration example of an amplifier circuit using a cascode connection and having a level shift stage at the front stage.
同図に示すように、この回路は、n個のダイオードD1
〜Doを電流に対して順方向に縦列接続し、電流源を介
して低電圧電源V,で柊端したレベルシフト段と、FE
TQ,〜FETQ3によって構成された増幅段とから構
成されている。As shown in the figure, this circuit consists of n diodes D1
~Do is connected in series in the forward direction with respect to the current, and the level shift stage is connected to the low voltage power supply V, via the current source, and the FE
It is composed of an amplification stage composed of TQ, .about.FETQ3.
ここで、FETQ3は、ゲートとソースとを短絡させて
非線型抵抗負荷として使用されている。Here, FETQ3 is used as a nonlinear resistive load by shorting its gate and source.
また、FETQ.とQ2とはカスコード接続されてオリ
、FETQ,のゲートにレベルシフト段の出力が入力さ
れ、FETQ2のゲートには独立した電源v0からバイ
アス電圧が供給されており、出力は、FETQ2のドレ
インとFETQ3のソースとの接続点から取り出されて
いる。尚、電源Vcは、第2図においては1つの記号に
よって表示されているが、実際には複数の素子からなる
抵抗分割回路等により構成されている。Also, FETQ. and Q2 are connected in cascode, and the output of the level shift stage is input to the gate of FETQ, the bias voltage is supplied to the gate of FETQ2 from an independent power supply v0, and the output is connected to the drain of FETQ2 and FETQ3. is extracted from the connection point with the source. Although the power supply Vc is indicated by a single symbol in FIG. 2, it is actually constituted by a resistor divider circuit or the like consisting of a plurality of elements.
このような従来の増幅回路は、第2図に示すように1つ
の回路だけを使用するのであれば比較的容易に構成する
ことができる。しかしながら、これを差動増幅器として
構成した場合、更に、多没に構成した場合には、電源V
,をその数だけ付加するか、バイアス電源を供給するた
めの配線を弓き回さなければならない。Such a conventional amplifier circuit can be constructed relatively easily if only one circuit is used as shown in FIG. However, if this is configured as a differential amplifier, or if it is configured as a multiple amplifier, the power supply V
, or wires for supplying bias power must be routed.
第1図は、本発明に従って構成された増幅回路の構成例
であり、第2図に対比して、基本的には同じ構成のレベ
ルシフト段と増幅段とから構成されている。FIG. 1 shows an example of the configuration of an amplifier circuit constructed according to the present invention, and in contrast to FIG. 2, it is basically composed of a level shift stage and an amplification stage of the same construction.
即ち、レベルシフト段は、電流に対して順方向に縦列接
続されたn個のダイオードD1〜D,,により構成され
ており、一方、増幅段は、F E T Q.,〜F E
T Q3によって構成されている。That is, the level shift stage is composed of n diodes D1 to D, , connected in series in the forward direction with respect to the current, while the amplification stage is composed of F E T Q. ,~FE
It is composed of TQ3.
但し、FETQ2のゲートは、レベルシフト段を構成す
るダイオードD3とD,との接続点に接続されている。However, the gate of FETQ2 is connected to the connection point between diodes D3 and D forming the level shift stage.
従って、このレベルシフト段を構戒するダイオードが、
GaAsショットキダイオードであるとすると、FET
Q2のゲートには、レベルシフト段の出力よりも約2.
2V高電圧側にシフトした同相の電圧がバイアス電圧と
して印加される。Therefore, the diode that monitors this level shift stage is
Assuming it is a GaAs Schottky diode, the FET
The gate of Q2 has a voltage of about 2.
An in-phase voltage shifted to the high voltage side of 2V is applied as a bias voltage.
尚、FETQ.のゲートとFETQ2のゲートとの間に
挿入される形になるダイオードD1、D2およびD3が
GaAsショットキダイオードである場合は、その個数
が2〜3個以上であることが好ましい。Furthermore, FETQ. When the diodes D1, D2, and D3 inserted between the gate of FET Q2 and the gate of FET Q2 are GaAs Schottky diodes, it is preferable that the number of diodes is 2 to 3 or more.
このような構成では、別途電源を設けることなくカスコ
ードFETのゲートに有効なバイアス電圧を供給するこ
とができるので、差動増幅器を構成した場合や多段接続
した場合にも、回路の規模が拡大したりレイアウトが複
雑になったりすることがない。With this configuration, an effective bias voltage can be supplied to the gate of the cascode FET without providing a separate power supply, so the scale of the circuit can be expanded even when configuring a differential amplifier or connecting multiple stages. The layout will not become complicated.
発明の効果
以上説明したように、本発明に係る増幅回路は、カスコ
ードFETのゲート電位を発生するための特別な電源回
路が必要なく、レイアウト上、増幅段に隣接して配置さ
れるレベルシフト段からゲート電圧を供給するので、ゲ
ート電圧を供給するための配線は非常に短く、また、単
純なパターンで足りる。Effects of the Invention As explained above, the amplifier circuit according to the present invention does not require a special power supply circuit for generating the gate potential of the cascode FET, and the level shift stage arranged adjacent to the amplifier stage due to the layout. Since the gate voltage is supplied from the gate, the wiring for supplying the gate voltage is very short and a simple pattern is sufficient.
従って、差動構成にしたり多段接続した場合にも回路の
規模を拡大することがなく、またレイアウトも非常に容
易である。Therefore, even when using a differential configuration or connecting in multiple stages, the scale of the circuit does not increase, and the layout is very easy.
第1図は、本発明に係る増幅回路の基本的な構成を示す
回路図であり、
第2図および第3図は、従来の増幅回路の典型的な構成
を示す回路図である。
〔主な参照符合〕
Q,、Q2、Q3・・FET,
D1〜D0・・・・・ダイオードFIG. 1 is a circuit diagram showing the basic configuration of an amplifier circuit according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are circuit diagrams showing typical configurations of conventional amplifier circuits. [Main reference symbols] Q,, Q2, Q3...FET, D1~D0...Diode
Claims (3)
列に連結して構成されるレベルシフト段と、該レベルシ
フト段の出力を入力信号としてゲートに印加される第1
のFETと、バイアス電圧がゲートに印加される第2の
FETとをカスコード接続して構成される増幅段とを含
む回路において、該第2FETのゲートが、該レベルシ
フト段を構成する複数の電圧降下素子の途中の節点(ノ
ード)に接続されており、該レベルシフト段の中間電位
がバイアス電位として該第2FETのゲートに印加され
るように構成されていることを特徴とする増幅回路。(1) A level shift stage having an input coupled to one end and configured by connecting a plurality of voltage drop elements in series;
FET and a second FET to which a bias voltage is applied to the gate are connected in cascode. 1. An amplifier circuit connected to a node in the middle of a drop element, and configured such that an intermediate potential of the level shift stage is applied as a bias potential to the gate of the second FET.
ベルシフト段を構成する電圧降下素子が、GaAsを基
体とするダイオードであることを特徴とする増幅回路。(2) The amplifier circuit according to claim 1, wherein the voltage drop element constituting the level shift stage is a diode based on GaAs.
あって、前記第1および第2のFETが、GaAsを基
体とするFETであることを特徴とする増幅回路。(3) The amplifier circuit according to claim 1 or 2, wherein the first and second FETs are FETs based on GaAs.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29895489A JPH03159405A (en) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | Amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP29895489A JPH03159405A (en) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | Amplifier circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03159405A true JPH03159405A (en) | 1991-07-09 |
Family
ID=17866332
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP29895489A Pending JPH03159405A (en) | 1989-11-17 | 1989-11-17 | Amplifier circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH03159405A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017108355A (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | Amplifier circuit and voltage regulator |
-
1989
- 1989-11-17 JP JP29895489A patent/JPH03159405A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017108355A (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-15 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | Amplifier circuit and voltage regulator |
KR20170069923A (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-21 | 에스아이아이 세미컨덕터 가부시키가이샤 | Amplifier circuit and voltage regulator |
CN106896856A (en) * | 2015-12-11 | 2017-06-27 | 精工半导体有限公司 | Amplifying circuit and voltage regulator |
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