JPH07105674B2 - 半導体差動増幅回路 - Google Patents

半導体差動増幅回路

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JPH07105674B2
JPH07105674B2 JP1088932A JP8893289A JPH07105674B2 JP H07105674 B2 JPH07105674 B2 JP H07105674B2 JP 1088932 A JP1088932 A JP 1088932A JP 8893289 A JP8893289 A JP 8893289A JP H07105674 B2 JPH07105674 B2 JP H07105674B2
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transistors
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transistor
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amplifier circuit
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/06Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
    • G11C7/062Differential amplifiers of non-latching type, e.g. comparators, long-tailed pairs

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  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明の2つの駆動端がそれぞれ異なる出力ラインに接
続される指導増幅器が複数個備えられた半導体差動増幅
回路に関する。
〔従来の技術〕
第3図はこの種の差動増幅回路の従来例を示す回路図で
ある。
出力ラインDA,DBに接続され、出力ラインDA,DBに電源を
供給しているP型MOSトランジスタQA,QB(以降、トラン
ジスタQA,QBと記す)と、それぞれ3個のN型MOSトラン
ジスタを含む複数の差動増幅回路CK1,CK2,〜,CKnとから
なっている。
差動増幅回路CK1,CK2,〜,CKnの各トランジスタTA1,TA2
〜,TAnのチャネルの一端は出力ラインDAに、各トランジ
スタTB1,TB2,〜,TBnのチャネルの一端は出力ラインDB
に、各トランジスタTC1,TC2,〜,TCnチャネルの一端はト
ランジスタTA1,TA2,〜,TAnおよびトランジスタTB1,TB2,
〜,TBnのチャネルの他端に、各トランジスタTC1,TC2,
〜,TCnのチャネルの他端はアースにそれぞれ接続されて
いる。また、差動増幅回路CK1,CK2,〜,CKnの各トランジ
スタTA1TA2,〜,TAnはそれぞれ入力信号INA1,INA2,〜,IN
Anをゲートに入力し、各トランジスタTB1,TB2,〜,TBn
それぞれ入力信号INB1,INB2,〜,INBnをゲートに入力
し、各トランジスタTC1,TC2,〜,TCnはそれぞれ選択信号
Y1,Y2,〜,Ynをゲートに入力する。この場合、トランジ
スタTA1,TA2,〜,TAnおよびトランジスタTB1,TB2,〜,TBn
は駆動用トランジスタであり、トランジスタTC1,TC2,
〜,TCnは差動増幅器選択用トランジスタである。
次に第3図の従来例の動作について差動増幅回路CK1
例として説明する。
選択信号Y1がハイレベル(以降、“H"と記す)となり、
差動増幅回路CK1が選択され、微小電位差を有する相補
信号である入力信号INA1,INB1の電位VINA1,VINB1がV
INA1>VINB1になったとする。また節点P1の電位をVP1,
トランジスタTA1,TB1のコンダクタンスをβA1B1とす
ると、トランジスタTA1のゲート電位VGA1はVGA1=VGA1
−VP1となり、トランジスタTB1のゲート電位VGB1はVGB1
=VINB1−VP1となる。この場合VINA1>VINB1であるか
ら、VGA1>VGB1、βA1>βB1となるので、出力ラインD
A,DBの出力電位VDA,VDBはVDA<VDBとなる。出力電位差
(VDB−VDA)と入力電位差(VINB1−VINA1)との比が差
動増幅回路CK1の増幅率であり、負荷回路の電流能力
と、トランジスタTA1,TB1,TC1の電流能力とにより決定
される。
第4図は他の従来例を示す回路図である。第3図のもの
と比較すると、トランジスタTA1,TA2,〜,TAnと出力ライ
ンDAとの間にそれぞれN型MOSトランジスタTD1,TD2,〜,
TDn(以降、トランジスタTD1,TD2,〜,TDnと記す)が挿
入接続され、トランジスタTB1,TB2,〜,TBnと出力ライン
DBとの間にそれぞれN型MOSトランジスタTE1,TE2,〜,T
En(以降、トランジスタTE1,TE2,〜,TEnと記す)が挿入
接続されている点が異なる。トランジスタTD1,TD2,〜,T
DnおよびトランジスタTE1,TE2,〜,TEnはそれぞれゲート
に選択信号Y1,Y2,〜,Ynを入力する。この回路におい
て、トランジスタTA1,TA2,〜,TAn,TB1,TB2,〜,TBn,TC1,
TC2,〜,TCnは、選択信号Y1,Y2,〜,Ynが“H"の時は、第
3図のものもと同様に動作する。しかし、選択信号Y1,Y
2,〜,Ynが非選択でロウレベル(以降、“L"と記す)の
時は、トランジスタTA1,TA2,〜,TAn,TB1,TB2,〜,TBn
出力ラインDA,DBから切り離される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した第3図、第4図で示す従来例は以下に述べるよ
うに欠点がある。
先ず、第3図のものは、出力ラインDA,DBに各差動増幅
器CK1,CK2,〜,CKnのトランジスタTA1,TA2,〜,TAn,TB1,T
B2,〜,TBnが直接接続されているので、例えば、差動増
幅器CK1が選択され、電位VDAが“L"電位VDBが“H"とな
り、非選択の差動増幅器CK2,CK3,〜,CKnの入力信号の電
位VINA1,VINA2,〜,VINAn,VINB1,VINB2,〜,VINBnが“H"
になると、電位VDBが下る。つまり、トランジスタTA1,T
A2,〜,TAnのゲート電位VGA1,VGA2,〜,VGAnと電位VDA
電位差がしきい値電圧を超えると、トランジスタTA1,T
A2,〜,TAnはオン状態になり、節点P2,P2,〜,Pnの電位が
下降する。節点P2,P3,〜,Pnの電位が下降して、トラン
ジスタTB1,TB2,〜,TBnのゲート電位VGB1,VGB2,〜,VGBn
と節点P2,P3,〜,Pnとの電位差がしきい値電圧を超える
と、トランジスタTB2,TB3,〜,TBnはオン状態になり、電
位VDBが下る。つまり、出力電位差と入力電位差との比
である増幅率を大きくするようにトランジスタTA1,TA2,
〜,TAn,TB1,TB2,〜,TBnを設定すると、非選択の差動増
幅器の入力電位が“H"になった場合、“H"である出力ラ
イン側から“L"である出力ライン側に駆動用のトランジ
スタTA1,TA2,〜,TAn,TB1,TB2,〜,TBnを介して電荷がリ
ークしてしまうため増幅率を大きく設定できない。
次に第4図のものは、非選択の差動増幅器をトランジス
タTD1,TD2,〜,TDn,TE1,TE2,〜,TEnが出力ラインDA,DBか
ら切り離しているため、第3図のもののようなリークは
発生しない。しかし、トランジスタTA1,TA2,〜,TAn,
TB1,TB2,〜,TBnは、出力ラインDA,DBを駆動するのに、
トランジスタTD1,TD2,〜,TDn,TE1,TE2,〜,TEnを介して
行わなければならない。したがって、第3図のトランジ
スタTA1,TA2,〜,TAn,TB1,TB2,〜,TBnと等価な駆動能力
を得るためには、第4図のトランジスタTA1,TA2,〜,
TAn,TB1,TB2,〜,TBn,TD1,TD2,〜,TDn,TE1,TE2,〜,TEn
寸法を大きくしなければならない。これらの寸法が大き
くなること、特にトランジスタTD1,TD2,〜,TDn,TE1,
TE2,〜,TEnが大きくなることは、出力ラインDA,DBが有
する容量(キャパシタンス)が大きくなることに通じ
る。なぜなら、出力ラインDA,DBの容量、つまり差動増
幅器の駆動負荷は、出力ラインDA,DBの布線容量と、ト
ランジスタTD1,TD2,〜,TDn,TE1,TE2,〜,TEnの拡散容量
との総和だからである。従って駆動能力が第3図のもの
と等価になったとしても駆動負荷容量の増大が差動増幅
器のデータ伝達時間の遅延をもたらし、速い動作をさせ
ることができない。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体差動増幅回路は、第1,第2の負荷を介し
て電源がそれぞれ供給されている第1,第2の出力ライン
と、それぞれ第1,第2の入力端、第1,第2の駆動端、選
択信号端を有し、第1,第2の駆動端はそれぞれ第1,第2
の出力ラインに接続された複数の差動増幅器とからなる
半導体差動増幅回路であって、 前記各差動増幅器は、 チャネルの一端が第1の駆動端に、ゲートが第1の入力
端にそれぞれ接続された第1のトランジスタと、 チャネルの一端が第2の駆動端に、ゲートが第2の入力
端にそれぞれ接続された第2のトランジスタと、 一端が第1,第2のトランジスタのチャネルの他端に、他
端がアースにそれぞれ接続され、選択信号端が選択され
た電位になると、第1,第2のトランジスタのチャネルの
他端をアースに接続するスイッチング回路と、 チャネルの一端がそれぞれ第1,第2のトランジスタのゲ
ートに接続され、各差動増幅器が選択されていないとき
は、第1,第2のトランジスタがインアクテイブになるよ
うに第1,第2のトランジスタのゲートにバイアスを与え
る第4,第5のトランジスタとを有する。
〔作用〕
非選択の差動増幅器においては、スイッチング回路が第
1,第2のトランジスタのチャネルの他端を電源の一端で
あるアースから切離し、かつ第4,第5のトランジスタが
第1,第2のトランジスタのゲートに第1,第2のトランジ
スタがインアクティーブになるバイアスを与えるので第
1,第2のトランジスタは接続されている第1,第2の出力
ラインに何ら動作を行わない。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は本発明の差動増幅回路の第1の実施例を示す回
路図である。
本実施例は第3図の従来例にトランジスタTF1,TF2,〜,T
Fn,TG1,TG2,〜,TGnおよびインバータN1,N2〜,Nnを付加
したものである。
トランジスタTF1,TF2,〜,TFnのチャネルの一端はそれぞ
れトランジスタTA1,TA2〜,TAnのゲートに、他端はアー
スに接続されている。トランジスタTG1,TD2,〜,TGnのチ
ャネルの一端はそれぞれトランジスタTB1,TB2,〜,TBn
ゲートに、他端はアースに、ゲートはトランジスタTF1,
TF2,〜,TFnのゲートに接続されている。インバータN1,N
2〜,Nnは、入力端がそれぞれトランジスタTF1,TF2,〜,T
Fnのゲートに接続され、それぞれ選択信号Y1,Y2〜,Yn
入力し、出力端がそれぞれトランジスタTC1,TC2,〜,TCn
のゲートに接続されている。本実施例の場合、選択信号
Y1,Y2〜,Ynが“L"のときそれぞれ差動増幅器AK1,AK2,
〜,AKnが選択される。
次に第1図の実施例の動作について差動増幅器AK1が選
択された場合を例として説明する。本実施例の場合、選
択信号Y1が“L"の場合差動増幅器AK1が選択されるもの
とする。
選択信号Y1が“L"の場合は、トランジスタTF1,TG1はオ
フ、インバータN1の出力は“H"であるからトランジスタ
TC1はオンとなり、差動増幅器AK1は第3図の差動増幅器
CK1と同様に動作する。
しかし、選択信号Y1が“H"の場合トランジスタTF1,TG1
はオン、トランジスタTC1はオフとなり、トランジスタT
A1,TB1は、入力信号INA1,INB1の電位とは無関係に、イ
ンアクティブになる。
第2図は本発明の第2の実施例を示す回路図である。
本実施例は第1図の実施例と比較し、トランジスタTF1,
TF2,〜,TFn,TG1,TG2,〜,TGnのゲートがそれぞれトラン
ジスタTC1,TC2,〜,TCnのチャネルの一端に接続され、P
型MOSトランジスタTH1,TH2,〜,THnがそれぞれトランジ
スタTC1,TC2,〜,TCnの一端と電源間に接続され、トラン
ジスタTC1,TC2,〜,TCn,TH1,TH2,〜,THnのゲートはそれ
ぞれ選択信号Y1,Y2〜,Ynを入力している。つまり、第1
図の実施例のインバータN1,N2,〜,Nnの代りにP型MOSト
ランジスタTH1,TH2,〜,THnが用いられており、回路が簡
単になっている。また、選択信号Y1,Y2,〜,Ynが“H"と
きそれぞれ差動増幅器BK1,BK2,〜,BKnが選択されるもの
とする。
従って、例えば選択信号Y1が“H"となり、差動増幅器BK
1が選択されたとすると、トランジスタTC1はオン、トラ
ンジスタTH1はオフとなり、節点P1は“L"となる。節点P
1が“L"となると、トランジスタTF1,TG1はオフとなり、
差動増幅器BK1は第3図の差動増幅器CK1と同様に動作す
る。
しかし、選択信号Y1が“L"の場合は、トランジスタTC1
はオフ、トランジスタTH1はオンとなり、節点P1は“H"
となる。したがってトランジスタTF1,TG1はオンとな
り、トランジスタTA1,TB1は完全にインアクティブとな
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、非選択の差動増幅器にお
いては、スイッチング回路と、第4,第5のトランジスタ
とが第1,第2のトランジスタを完全にインアクティブさ
せることにより、第1,第2の出力ライン間の電位差が第
1,第2のトランジスタを介して減少することを防ぐこと
ができ、結果的に伝達時間の遅延を生ずることなく、差
動増幅器の増幅率を上げることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体差動増幅回路の第1の実施例を
示す回路図、第2図は第2の実施例を示す回路図、第3
図、第4図は従来例を示す回路図である。 DA,DB……出力ライン、 QA,QB,TA1,TA2,〜,TAn,TB1,TB2,〜,TBn,TC1,TC2,〜,
TCn,TD1,TD2,〜,TDn,TE1,TE2,〜,TEn,TF1,TF2,〜,TFn,T
G1,TG2,〜,TGn,TH1,TH2,〜,THn……トランジスタ、 AK1,AK2,〜,AKn,BK1,BK2,〜,BKn,CK1,CK2,〜,CKn,DK1,D
K2,〜,DKn……差動増幅器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1,第2の負荷を介して電源がそれぞれ供
    給されている第1,第2の出力ラインと、それぞれ第1,第
    2の入力端、第1,第2の駆動端、選択信号端を有し、第
    1,第2の駆動端はそれぞれ第1,第2の出力ラインに接続
    された複数の差動増幅器とからなる半導体差動増幅回路
    であって、 前記各差動増幅器は、 チャネルの一端が第1の駆動端に、ゲートが第1の入力
    端にそれぞれ接続された第1のトランジスタと、 チャネルの一端が第2の駆動端に、ゲートが第2の入力
    端にそれぞれ接続された第2のトランジスタと、 一端が第1,第2のトランジスタのチャネルの他端に、他
    端がアースにそれぞれ接続され、選択信号端が選択され
    た電位になると、第1,第2のトランジスタのチャネルの
    他端をアースに接続するスイッチング回路と、 チャネルの一端がそれぞれ第1,第2のトランジスタのゲ
    ートに接続され、各差動増幅器が選択されていないとき
    は、第1,第2のトランジスタがインアクテイブになるよ
    うに第1,第2のトランジスタのゲートにバイアスを与え
    る第4,第5のトランジスタとを有する半導体差動増幅回
    路。
JP1088932A 1989-04-06 1989-04-06 半導体差動増幅回路 Expired - Lifetime JPH07105674B2 (ja)

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