JPH05120887A - Differential amplifying circuit - Google Patents

Differential amplifying circuit

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JPH05120887A
JPH05120887A JP3279379A JP27937991A JPH05120887A JP H05120887 A JPH05120887 A JP H05120887A JP 3279379 A JP3279379 A JP 3279379A JP 27937991 A JP27937991 A JP 27937991A JP H05120887 A JPH05120887 A JP H05120887A
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JP
Japan
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circuit
differential amplifier
level
output
amplifier circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP3279379A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomonori Hasegawa
朋紀 長谷川
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd filed Critical NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the current consumption per chip in a semiconductor integrated circuit by automatically stopping the current flowing to a differential amplifying circuit in the case of excess of the output level of this differential amplifying circuit over a prescribed level. CONSTITUTION:When a reset signal 105 is inputted from the external and is applied to one terminals of NOR circuits 13 and 14, control signals 107 and 106 are outputted as control signals in the low level and the high level respectively correspondingly to the output levels of circuits 13 and 14. Then, transfer gates 10 and 11 are turned off, and transfer gates 9 and 12 are turned on. Simultaneously, the signal 107 in the low level is inputted to gates of PMOS transistors TRS 1 and 2, and TRs 1 and 2 are turned off. The signal 106 in the high level is inputted to the gate of an NMOS TR 7 forming a current source to turn on the TR 7, and a current starts to flow to the TR 7. Thus, the amplifying function is stopped if the output level exceeds a prescribed value in the normal operation state of the differential amplifying circuit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は差動増幅回路に関し、特
に、半導体集積回路において用いられる差動増幅回路に
間する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential amplifier circuit, and more particularly to a differential amplifier circuit used in a semiconductor integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の、CMOSトランジスタにより構
成されている差動増幅回路は、図4に示されるように、
PMOSトランジスタ26および27と、NMOSトラ
ンジスタ28、29および30とにより構成されてい
る。図4において、PMOSトランジスタ26および2
7は抵抗素子として作用し、NMOSトランジスタ28
および29は、特性が同一のペア・トランジスタとし
て、データ入力115および116に対する増幅作用に
寄与しており、また、NMOSトランジスタ30は、ゲ
ートに外部より供給されるバイアス電圧119を介して
電流源として作用している。
2. Description of the Related Art A conventional differential amplifier circuit composed of CMOS transistors, as shown in FIG.
It is composed of PMOS transistors 26 and 27 and NMOS transistors 28, 29 and 30. In FIG. 4, PMOS transistors 26 and 2
7 acts as a resistance element, and NMOS transistor 28
And 29 contribute as a pair transistor having the same characteristics to the amplifying action on the data inputs 115 and 116, and the NMOS transistor 30 acts as a current source via a bias voltage 119 externally supplied to the gate. It is working.

【0003】データ入力信号115および116の電圧
変化に対応して、これらのデータ入力信号をゲートに入
力しているNMOSトランジスタ26および27のチャ
ネル抵抗が変化し、またPMOSトランジスタ28およ
び29による電圧増幅作用により、データ入力115お
よび116の電圧差が増幅されて、データ出力信号11
7および116として出力される。
Corresponding to the voltage changes of the data input signals 115 and 116, the channel resistances of the NMOS transistors 26 and 27 inputting these data input signals to their gates are changed, and the voltage amplification by the PMOS transistors 28 and 29 is performed. By action, the voltage difference between the data inputs 115 and 116 is amplified and the data output signal 11
It is output as 7 and 116.

【0004】この従来の差動増幅回路においては、当該
差動増幅回路から出力されるデータ出力信号117およ
び118の出力レベルには無関係に、外部より入力され
るバイアス電圧119を介して電流源として機能するN
MOSトランジスタ30には、常時電流が流れている。
In this conventional differential amplifier circuit, regardless of the output levels of the data output signals 117 and 118 output from the differential amplifier circuit, a bias voltage 119 input from the outside is used as a current source. Functioning N
Current always flows through the MOS transistor 30.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の差動増
幅回路においては、図4に示されるように、電流源とし
て機能しているNMOSトランジスタ30には、外部か
ら供給されるバイアス電圧119を介して常時電流が流
れる状態となっており、当該差動増幅回路が半導体集積
回路内部において使用される場合には、1チップ当りの
消費電力が増大するという欠点がある。
In the conventional differential amplifier circuit described above, as shown in FIG. 4, the bias voltage 119 supplied from the outside is supplied to the NMOS transistor 30 functioning as a current source. A current always flows through the differential amplifier circuit, and when the differential amplifier circuit is used inside a semiconductor integrated circuit, the power consumption per chip increases.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の差動増幅回路
は、半導体集積回路内に形成される差動増幅回路におい
て、所定の二つのデータ入力信号の電圧差を増幅して出
力する差動増幅部と、前記差動増幅部のデータ出力信号
の出力レベルを入力し、所定の論理処理作用により生成
される制御信号を介して、前記差動増幅部に流れる電流
を制御するように作用する制御回路と、を備えて構成さ
れる。
A differential amplifier circuit of the present invention is a differential amplifier circuit formed in a semiconductor integrated circuit, wherein a differential amplifier circuit amplifies and outputs a voltage difference between two predetermined data input signals. The output level of the data output signal of the amplifying section and the differential amplifying section is inputted, and it operates so as to control the current flowing through the differential amplifying section via a control signal generated by a predetermined logical processing operation. And a control circuit.

【0007】なお、前記制御回路から出力される制御信
号は、前記半導体集積回路に含まれる外部回路に対し
て、前記差動増幅部の電流停止の時点を伝達するための
タイミング信号として併用されることもできる。
The control signal output from the control circuit is also used as a timing signal for transmitting the current stop time of the differential amplifier to an external circuit included in the semiconductor integrated circuit. You can also

【0008】[0008]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。本実施例は、半導体集積回路のメモリ出力部におい
て使用される場合の一例であり、図1に示されるよう
に、PMOSトランジスタ1〜4と、NMOSトランジ
スタ5〜7と、トランスファゲート9〜12、NOR回
路13、14および22、およびインバータ15〜21
を含む制御回路とを備えて構成される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The present embodiment is an example of a case where it is used in a memory output section of a semiconductor integrated circuit, and as shown in FIG. 1, PMOS transistors 1 to 4, NMOS transistors 5 to 7, transfer gates 9 to 12, NOR circuits 13, 14 and 22, and inverters 15-21
And a control circuit including.

【0010】図1において、半導体集積回路に含まれる
メモリセル(図示されない)より送られてくるデータ入
力信号101および102の電圧差は、それぞれ差動増
幅対を形成するPMOSトランジスタ5および6のゲー
トに入力されて増幅され、データ出力信号103および
104として出力される。このデータ出力信号103お
よび104は、制御回路8に含まれるトランスファゲー
ト12および9を経由して、それぞれNOR回路14お
よび13に入力されているが、データ出力信号103お
よび104の出力レベルが、これらのNOR回路14お
よび13の何れかを構成するPMOSトランジスタのし
きい値電圧を越える時点において、インバータ21より
出力される“H”レベルの制御信号107とNOR回路
22より出力される“L”レベルの制御信号106は、
トランスファゲート9、10、11および12に入力さ
れ、これにより、トランスファゲート10および11は
オン状態となり、トランスファゲート9および12はオ
フ状態となる。
In FIG. 1, the voltage difference between the data input signals 101 and 102 sent from a memory cell (not shown) included in the semiconductor integrated circuit is caused by the gates of the PMOS transistors 5 and 6 forming a differential amplifier pair, respectively. To be amplified and output as data output signals 103 and 104. The data output signals 103 and 104 are input to the NOR circuits 14 and 13 via the transfer gates 12 and 9 included in the control circuit 8, respectively, but the output levels of the data output signals 103 and 104 are When the threshold voltage of the PMOS transistor forming either of the NOR circuits 14 and 13 is exceeded, the control signal 107 of "H" level output from the inverter 21 and the "L" level output from the NOR circuit 22 are output. The control signal 106 of
It is input to the transfer gates 9, 10, 11 and 12, whereby the transfer gates 10 and 11 are turned on and the transfer gates 9 and 12 are turned off.

【0011】この状態においては、同時に、“H”レベ
ルの制御信号107はPMOSトランジスタ1および2
のゲートに入力されており、これらのPMOSトランジ
スタ1および2はオン状態となり、また、“L”レベル
の制御信号106は、電流源を形成するNMOSトラン
ジスタ7のゲートにも入力されて、これにより、NMO
Sトランジスタ7もオフ状態となって、NMOSトラン
ジスタ7を介して差動増幅回路に流れる電流は遮断され
る。従って、差動増幅回路としての機能は停止され、デ
ータ出力信号103および104の出力端の電位レベル
は、供給される電源電圧のレベルに保持される。
In this state, at the same time, the "H" level control signal 107 is applied to the PMOS transistors 1 and 2.
Are input to the gate of the NMOS transistor 7 and the PMOS transistors 1 and 2 are turned on, and the “L” level control signal 106 is also input to the gate of the NMOS transistor 7 forming the current source. , NMO
The S transistor 7 is also turned off, and the current flowing through the differential amplifier circuit via the NMOS transistor 7 is cut off. Therefore, the function as the differential amplifier circuit is stopped, and the potential levels of the output terminals of the data output signals 103 and 104 are maintained at the level of the supplied power supply voltage.

【0012】次に、外部よりリセット信号105が入力
され、NOR回路13および14の他の入力端に入力さ
れると、これらのNOR回路の出力レベルに対応して、
制御信号107および106は、それぞれ“L”レベル
および“H”レベルの制御信号として出力される。これ
により、トランスファゲート10および11はオフ状態
となり、トランスファゲート9および12はオン状態と
なる。同時に、“L”レベルの制御信号107はPMO
Sトランジスタ1および2のゲートに入力されて、これ
らのPMOSトランジスタ1および2はオフ状態とな
り、また、“H”レベルの制御信号106は、電流源を
形成するNMOSトランジスタ7のゲートに入力され、
NMOSトランジスタ7がオン状態となって、NMOS
トランジスタ7に電流が流れ始める。従って、差動増幅
回路としての動作状態に戻り、データ入力信号101お
よび102の電圧差が増幅されて、正常にデータ出力信
号103および104が出力される。
Next, when the reset signal 105 is input from the outside and is input to the other input terminals of the NOR circuits 13 and 14, corresponding to the output levels of these NOR circuits,
Control signals 107 and 106 are output as "L" level and "H" level control signals, respectively. As a result, the transfer gates 10 and 11 are turned off, and the transfer gates 9 and 12 are turned on. At the same time, the "L" level control signal 107 changes the PMO
The PMOS transistors 1 and 2 are input to the gates of the S transistors 1 and 2 and turned off, and the "H" level control signal 106 is input to the gate of the NMOS transistor 7 forming a current source.
When the NMOS transistor 7 is turned on, the NMOS
Current starts to flow in the transistor 7. Therefore, it returns to the operation state as the differential amplifier circuit, the voltage difference between the data input signals 101 and 102 is amplified, and the data output signals 103 and 104 are normally output.

【0013】即ち、差動増幅回路の正常動作状態におい
て、増幅されて出力されるデータ出力信号のレベルが所
定レベルを超過すると、制御回路8による制御作用を介
して当該差動増幅回路の増幅機能が停止され、制御回路
8に対するリセット信号入力により、その増幅機能が復
帰される。従って、差動増幅回路として正常に動作する
状態以外の状態においては、差動増幅回路には一切電流
が流れない。
That is, when the level of the data output signal amplified and output exceeds a predetermined level in the normal operation state of the differential amplifier circuit, the amplifying function of the differential amplifier circuit is controlled by the control circuit 8. Is stopped and the amplification function is restored by inputting a reset signal to the control circuit 8. Therefore, no current flows in the differential amplifier circuit except in a state where the differential amplifier circuit normally operates.

【0014】なお、図2(a)、(b)、(c)および
(d)に示されるのは、上記の実施例における動作信号
のタイミング図であり、それぞれデータ入力信号101
/102、データ出力信号103/104、リセット信
号105および制御信号106を示している。
2A, 2B, 2C and 2D are timing charts of the operation signals in the above-mentioned embodiment, and the data input signal 101, respectively.
/ 102, data output signals 103/104, reset signal 105 and control signal 106.

【0015】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。図3は本実施例を示すブロック図であり、外部回
路25に対応して、演算増幅回路23と、制御回路24
とを備えて構成される。演算増幅回路23および制御回
路24は、前述の差動増幅回路および制御回路8に対応
しており、本実施例においては、データ入力信号108
および109の入力に対応して、演算増幅回路23から
出力される信号110は制御回路24に入力され、信号
110の入力に対応して制御回路24より出力される制
御信号112および113は、演算増幅回路23に帰還
されて演算増幅回路23に流れる電流が制御される。即
ち、演算増幅回路23からの信号110のレベルが所定
レベルを越えると演算増幅回路の電流は停止されるが、
制御信号112および113の出力されるタイミングに
より、外部回路25においては、演算増幅回路23にお
ける電流停止の時点を容易に判別することができる。即
ち、本実施例においては、制御回路24は、外部回路2
5に対するタイミング・ジェネレータとしての役割をも
果している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the present embodiment. The operational amplifier circuit 23 and the control circuit 24 are provided corresponding to the external circuit 25.
And is configured. The operational amplifier circuit 23 and the control circuit 24 correspond to the above-described differential amplifier circuit and the control circuit 8, and in the present embodiment, the data input signal 108.
In response to the inputs 109 and 109, the signal 110 output from the operational amplifier circuit 23 is input to the control circuit 24, and the control signals 112 and 113 output from the control circuit 24 corresponding to the input of the signal 110 are calculated. The current fed back to the amplifier circuit 23 and flowing through the operational amplifier circuit 23 is controlled. That is, when the level of the signal 110 from the operational amplifier circuit 23 exceeds a predetermined level, the current of the operational amplifier circuit is stopped,
In the external circuit 25, the time point at which the current is stopped in the operational amplifier circuit 23 can be easily determined based on the output timing of the control signals 112 and 113. That is, in this embodiment, the control circuit 24 uses the external circuit 2
It also serves as a timing generator for 5.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、差動増
幅回路の出力レベルが所定のレベルを越えた場合に、自
動的に当該差動増幅回路に流れる電流を停止することに
より、半導体集積回路における1チップ当りの消費電流
を低減することができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, when the output level of the differential amplifier circuit exceeds a predetermined level, the current flowing through the differential amplifier circuit is automatically stopped, so that the semiconductor There is an effect that the current consumption per chip in the integrated circuit can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】前記一実施例における動作信号を示すタイミン
グ図である。
FIG. 2 is a timing diagram showing operation signals in the one embodiment.

【図3】本発明の他の実施例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

【図4】従来例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜4、26、27 PMOSトランジスタ 5〜7、28〜30 NMOSトランジスタ 8、24 制御回路 9〜12 トランスファゲート 13、14、22 NOR回路 15〜21 インバータ 23 演算増幅回路 25 外部回路 1-4, 26, 27 PMOS transistor 5-7, 28-30 NMOS transistor 8, 24 Control circuit 9-12 Transfer gate 13, 14, 22 NOR circuit 15-21 Inverter 23 Operational amplifier circuit 25 External circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体集積回路内に形成される差動増幅
回路において、 所定の二つのデータ入力信号の電圧差を増幅して出力す
る差動増幅部と、 前記差動増幅部のデータ出力信号の出力レベルを入力
し、所定の論理処理作用により生成される制御信号を介
して、前記差動増幅部に流れる電流を制御するように作
用する制御回路と、 を備えることを特徴とする差動増幅回路。
1. In a differential amplifier circuit formed in a semiconductor integrated circuit, a differential amplifier section that amplifies and outputs a voltage difference between two predetermined data input signals, and a data output signal of the differential amplifier section. A control circuit that operates to control the current flowing through the differential amplification section via a control signal generated by a predetermined logical processing operation. Amplifier circuit.
【請求項2】 前記制御回路から出力される制御信号
が、前記半導体集積回路に含まれる外部回路に対して、
前記差動増幅部の電流停止の時点を伝達するためのタイ
ミング信号として併用される請求項1記載の差動増幅回
路。
2. A control signal output from the control circuit is supplied to an external circuit included in the semiconductor integrated circuit,
The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein the differential amplifier circuit is also used as a timing signal for transmitting a time point when the current of the differential amplifier section is stopped.
JP3279379A 1991-10-25 1991-10-25 Differential amplifying circuit Pending JPH05120887A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6297682B1 (en) 1999-09-30 2001-10-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Differential sense amplifier circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6297682B1 (en) 1999-09-30 2001-10-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Differential sense amplifier circuit

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