JPH04239809A - 振幅制限回路 - Google Patents

振幅制限回路

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JPH04239809A
JPH04239809A JP3022816A JP2281691A JPH04239809A JP H04239809 A JPH04239809 A JP H04239809A JP 3022816 A JP3022816 A JP 3022816A JP 2281691 A JP2281691 A JP 2281691A JP H04239809 A JPH04239809 A JP H04239809A
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JP
Japan
Prior art keywords
analog switch
voltage
terminal
inverting input
output terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP3022816A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Sawamura
陽 沢村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Priority to US07/821,075 priority patent/US5210503A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general
    • H03G11/02Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general by means of diodes
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general

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  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、振幅制限回路に関し
、詳しくは、VTRのFG,CTL等のセンサ信号の増
幅器の振幅制限回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の振幅制限回路を用いた振
幅制限増幅器の一例を図5に示す。演算増幅器1は、非
反転入力端子2にバイアス電圧VB が印加され、反転
入力端子3に直流カットのためのコンデンサ4及び抵抗
R2 を介して増幅すべき信号が入力され、出力端子5
と反転入力端子3との間に帰還抵抗R1 が接続された
反転増幅器となっている。並列に接続された2つのダイ
オード7,8により構成された振幅制限回路6は、出力
端子5と反転入力端子3との間に帰還抵抗R1 と並列
に接続されている。ここで、ダイオード7は反転入力端
子3から出力端子5へと順方向電流が流れる向きに接続
され、ダイオード8はそれとは逆の向きに接続されてい
る。
【0003】信号が増幅されることによって出力端子5
の電圧はバイアス電圧VB を中心として変化する。出
力端子5の電圧が反転入力端子3の電圧よりも高くなり
、その電位差がダイオードの順方向電圧降下Vf に達
したとき、ダイオード8に順方向電流が流れるため、出
力端子5の電圧の最大値はVB+Vf に制限される。 一方、出力端子5の電圧が反転入力端子3の電圧よりも
低くなり、その電位差がVf に達したときには、ダイ
オード7に順方向電流が流れるため、出力端子5の電圧
の最小値はVB −Vf に制限される。したがって、
出力端子5から出力される信号は、バイアス電圧VB 
を中心とした振幅Vf の信号となる。
【0004】ところが、このような従来の振幅制限回路
をCMOS構成の集積回路にする場合には、以下のよう
な問題点を生じている。ダイオード7及び8は、他の周
辺の回路から独立していなければならないが、通常のC
MOSプロセスではこれらをフローティング状態にする
ことができない。CMOSプロセスにおいてダイオード
7及び8をフローティングさせるためには、絶縁膜を形
成して多層化しなければならないが、そうすると回路の
集積率が低下するとともに製造工程の複雑化をまねくこ
とになる。
【0005】図6は、従来の振幅制限回路の他の一例を
示す回路図である。この振幅制限回路9は、2つのP型
MOSFET10,11で構成されていて、P型MOS
FET10のドレイン端子とP型MOSFET11のソ
ース端子とが演算増幅器1の反転入力端子3に接続され
、P型MOSFET10のソース端子とP型MOSFE
T11のドレイン端子とが演算増幅器1の出力端子5に
接続されている。P型MOSFET10のゲート端子は
反転入力端子3に接続されている。一方、P型MOSF
ET11のゲート端子は出力端子5に接続されている。
【0006】これも、出力端子5の電圧はバイアス電圧
VB を中心として変化する。出力端子5の電圧が反転
入力端子3の電圧よりも高くなり、その電位差がスレッ
ショルドレベルVth1 に達したとき、P型MOSF
ET10のソースからドレインへと電流が流れるため、
出力端子5の電圧の最大値はVB +Vth1 に制限
される。一方、出力端子5の電圧が反転入力端子3の電
圧よりも低くなり、その電位差がスレッショルドレベル
Vth2 に達したときには、P型MOSFET11の
ソースからドレインへと電流が流れるため、出力端子5
の電圧の最小値はVB −Vth2 に制限される。と
ころが、P型MOSFET10及び11のバックゲート
電圧は、ともに電源電圧VDDに固定されている。その
ため、出力端子5の電圧が反転入力端子3の電圧VB 
よりも高くなってP型MOSFET10のソースからド
レインへと電流が流れ出すときのソースドレイン間の電
位差(スレッショルドレベル)Vth1 と、出力端子
5の電圧が反転入力端子3の電圧VB よりも低くなっ
てP型MOSFET11のソースからドレインへと電流
が流れ出すときのソースドレイン間の電位差(スレッシ
ョルドレベル)Vth2 とは異なる値となる。Vth
1 とVth2 とは等しい値ではないので、上下均等
に振幅制限を行うことができない。P型MOSFET1
0と11は、N型MOSFETに置き換えることもでき
るが、その場合には両者のバックゲート電圧はGND(
0[V])に固定されるため、同様にVth1 とVt
h2 とが等しくならず、やはり上下均等に振幅制限を
行うことができない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な従来技術の問題点を解決するためのものであって、通
常のCMOSプロセスで製作でき、上下均等に振幅制限
を行うことが可能な振幅制限回路を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
のこの発明の振幅制限回路の特徴は、バックゲート端子
が基板からフローティングされ、ソース端子か又はドレ
イン端子のいずれか一方が演算増幅器の反転入力端子に
接続され、そのいずれか他方が演算増幅器の出力端子に
接続されたMOSFETと、このMOSFETのゲート
端子と反転入力端子との間に接続された第1のアナログ
スイッチと、ゲート端子と出力端子との間に接続された
第2のアナログスイッチと、バックゲート端子と反転入
力端子との間に接続された第3のアナログスイッチと、
バックゲート端子と出力端子との間に接続された第4の
アナログスイッチとを有し、MOSFETがP型である
場合には、出力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも
低いときに第1のアナログスイッチと第4のアナログス
イッチとがオフするとともに第2のアナログスイッチと
第3のアナログスイッチとがオンし、出力端子の電圧が
反転入力端子の電圧よりも高いときに第1のアナログス
イッチと第4のアナログスイッチとがオンするとともに
第2のアナログスイッチと第3のアナログスイッチとが
オフし、MOSFETがN型である場合には、出力端子
の電圧が反転入力端子の電圧よりも低いときに第1のア
ナログスイッチと第4のアナログスイッチとがオンする
とともに第2のアナログスイッチと第3のアナログスイ
ッチとがオフし、出力端子の電圧が反転入力端子の電圧
よりも高いときに第1のアナログスイッチと第4のアナ
ログスイッチとがオフするとともに第2のアナログスイ
ッチと第3のアナログスイッチとがオンするものである
【0009】
【作用】1つのMOSFETをスライス用の回路として
用い、演算増幅器の出力端子の電圧と反転入力端子の電
圧との関係に応じて4つのアナログスイッチを選択的に
オン・オフさせることによって、演算増幅器の出力端子
の電圧が反転入力端子よりも高くなり、その電位差がス
レッショルドレベルVthに達したときには前記のMO
SFETを介して出力端子から反転入力端子へと電流を
流し、出力端子の電圧が反転入力端子よりも低くなり、
その電位差がVthに達したときには前記のMOSFE
Tを介して反転入力端子から出力端子へと電流を流すよ
うにしているため、出力端子の電圧はバイアス電圧VB
 を中心として上下とも等しくVthの振幅に制限され
る。
【0010】
【実施例】以下、この発明の一実施例について、図面を
参照して詳細に説明する。図1は、この発明の振幅制限
回路の一実施例を表す回路図である。演算増幅器1の反
転入力端子3と出力端子5との間には、帰還抵抗R1 
と並列にP型MOSFET13が接続されている。この
P型MOSFET13は、基板に形成されたウェル領域
に作られ、そのバックゲートは、基板からフローティン
グされた状態になっていてバックゲート端子に接続され
ている。P型MOSFET13のゲート端子と反転入力
端子3との間には第1のアナログスイッチ14が接続さ
れ、P型MOSFET13のゲート端子と出力端子5と
の間には第2のアナログスイッチ15が接続されている
。また、P型MOSFET13のバックゲート端子と反
転入力端子3との間には第3のアナログスイッチ16が
接続され、P型MOSFET13のバックゲート端子と
出力端子12との間には第4のアナログスイッチ17が
接続されている。コンパレータ18は、反転入力端子3
と出力端子5の電圧を比較し、出力端子5の電圧のほう
が高いときには“L”を出力し、反転入力端子3の電圧
のほうが高いときには“H”を出力する。このコンパレ
ータ18とインバータ19により、出力端子5の電圧が
反転入力端子3の電圧よりの高いときには第1のアナロ
グスイッチと第4のアナログスイッチ17とがオンする
とともに第2のアナログスイッチ15と第3のアナログ
スイッチ16とがオフし、出力端子5の電圧が反転入力
端子3の電圧よりも低いときには第1のアナログスイッ
チと第4のアナログスイッチ17とがオフするとともに
第2のアナログスイッチ15と第3のアナログスイッチ
16とがオンする。
【0011】図2(a)は、出力端子5の電圧が反転入
力端子3の電圧よりも低いときのこの振幅制限回路の等
価回路を表す図であり、同図(b)は同図(a)の回路
に正弦波が入力されたときの出力波形を示している。出
力端子5の電圧が反転入力端子3よりも低いと、コンパ
レータ18の出力は“H”,インバータ19の出力は“
L”となるため、第1のアナログスイッチ14と第4の
アナログスイッチ17がオフし、第2のアナログスイッ
チ15と第3のアナログスイッチ16がオンする。した
がって、P型MOSFET13は、バックゲート端子が
反転入力端子3に接続され、ゲート端子が出力端子5に
接続された状態となる。そのため、出力端子5と反転入
力端子3との電位差がスレッショルドレベルVthに達
すると、反転入力端子3からP型MOSFET13を通
って出力端子5へと電流が流れる。その結果、出力端子
5の電圧の最低値はVB −Vthに制限されることに
なる。
【0012】図3(a)は、出力端子5の電圧が反転入
力端子3の電圧よりも高いときのこの振幅制限回路の等
価回路を表す図であり、同図(b)は同図(a)の回路
に正弦波が入力されたときの出力波形を示している。出
力端子5の電圧が反転入力端子3よりも高いと、コンパ
レータ18の出力は“L”,インバータ19の出力は“
H”となるため、第1のアナログスイッチ14と第4の
アナログスイッチ17オンし、第2のアナログスイッチ
15と第3のアナログスイッチ16がオフする。したが
って、P型MOSFET13は、バックゲート端子が出
力端子5に接続され、ゲート端子が反転入力端子3に接
続された状態となる。そのため、出力端子5と反転入力
端子3との電位差がスレッショルドレベルVthに達す
ると、出力端子5からP型MOSFET13を通って反
転入力端子3へと電流が流れる。その結果、出力端子5
の電圧の最高値はVB +Vthに制限されることにな
る。
【0013】以上の説明においては、MOSFETとし
てP型MOSFET13を用いた場合を例に説明したが
、同様にN型MOSFETを用いてもこの発明の振幅制
限回路を実現することができる。ただし、N型MOSF
ETを用いる場合には、出力端子5の電圧が反転入力端
子3よりも高いときに第1のアナログスイッチ14と第
4のアナログスイッチ17とがオフするとともに第2の
アナログスイッチ15と第3のアナログスイッチ16と
がオンし、出力端子5の電圧が反転入力端子3よりも低
いときに第1のアナログスイッチ14と第4のアナログ
スイッチ17とがオンするとともに第2のアナログスイ
ッチ15と第3のアナログスイッチ16とがオフするよ
うな回路構成とする。
【0014】また、以上説明した実施例では、演算増幅
器1を用いて反転増幅器を構成した回路に振幅制限回路
12を付加した場合を例に説明したが、非反転増幅器を
構成した回路であってもこの発明の振幅制限回路を適用
することができる。図4は、この発明の振幅制限回路1
2を非反転増幅器に適用した一実施例を示す回路図であ
る。
【0015】
【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、バックゲートが基板から独立したMOSFETを用
い、演算増幅器の出力端子の電圧と反転入力端子の電圧
との関係に応じて4つのアナログスイッチをオン・オフ
することにより、上下均等に振幅制限することができる
。また、CMOSプロセスで作成できるため、バイポー
ラプロセスでダイオードを構成するよりも製造工程が簡
略化するとともに、1つのMOSトランジスタによって
振幅制限を行うため、バイポーラプロセスでダイオード
等を用いた場合のように素子のばらつきによって上下の
均等性が崩れることがなく、より均等な振幅制限が可能
となる。さらに、振幅制限回路が動作するときは、演算
増幅器の反転入力端子と出力端子の間に接続された帰還
抵抗をバイパスするように電流が流れ、直流カットのた
めのコンデンサに電荷をチャージするため、起動応答性
が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の振幅制限回路の一実施例を表す回路
図である。
【図2】この発明の振幅制限回路の一実施例の動作を表
す図である。
【図3】この発明の振幅制限回路の一実施例の動作を表
す図である。
【図4】この発明の振幅制限回路の他の一実施例を表す
図である。
【図5】従来の振幅制限回路の一例を表す図である。
【図6】従来の振幅制限回路の他の一例を表す図である
【符号の説明】
1  演算増幅器 2  非反転入力端子 3  反転入力端子 4  コンデンサ 5  出力端子 6  従来の振幅制限回路 7  ダイオード 8  ダイオード 9  従来の振幅制限回路 10  P型MOSFET 11  P型MOSFET 12  この発明の振幅制限回路 13  P型MOSFET 14  第1のアナログスイッチ 15  第2のアナログスイッチ 16  第3のアナログスイッチ 17  第4のアナログスイッチ 18  コンパレータ 19  インバータ 20  コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  バックゲートが基板からフローティン
    グされ、それがバックゲート端子に接続され、ソース端
    子か又はドレイン端子のいずれか一方が演算増幅器の反
    転入力端子に接続され、そのいずれか他方が前記演算増
    幅器の出力端子に接続されたMOSFETと、このMO
    SFETのゲート端子と前記反転入力端子との間に接続
    された第1のアナログスイッチと、前記ゲート端子と前
    記出力端子との間に接続された第2のアナログスイッチ
    と、前記バックゲート端子と前記反転入力端子との間に
    接続された第3のアナログスイッチと、前記バックゲー
    ト端子と前記出力端子との間に接続された第4のアナロ
    グスイッチとを有し、前記MOSFETがP型である場
    合には、前記出力端子の電圧が前記反転入力端子の電圧
    よりも低いときに第1のアナログスイッチと第4のアナ
    ログスイッチとをオフさせるとともに第2のアナログス
    イッチと第3のアナログスイッチとをオンさせ、前記出
    力端子の電圧が前記反転入力端子の電圧よりも高いとき
    に第1のアナログスイッチと第4のアナログスイッチと
    をオンさせるとともに第2のアナログスイッチと第3の
    アナログスイッチとをオフさせ、前記MOSFETがN
    型である場合には、前記出力端子の電圧が前記反転入力
    端子の電圧よりも低いときに第1のアナログスイッチと
    第4のアナログスイッチとをオンさせるとともに第2の
    アナログスイッチと第3のアナログスイッチとをオフさ
    せ、前記出力端子の電圧が前記反転入力端子の電圧より
    も高いときに第1のアナログスイッチと第4のアナログ
    スイッチとをオフさせるとともに第2のアナログスイッ
    チと第3のアナログスイッチとをオンさせることを特徴
    とする振幅制限回路。
JP3022816A 1991-01-23 1991-01-23 振幅制限回路 Pending JPH04239809A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3022816A JPH04239809A (ja) 1991-01-23 1991-01-23 振幅制限回路
US07/821,075 US5210503A (en) 1991-01-23 1992-01-16 Amplitude limiting amplifier circuit

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