JPH07221561A - Bias circuit and amplifier using the same - Google Patents

Bias circuit and amplifier using the same

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JPH07221561A
JPH07221561A JP6028876A JP2887694A JPH07221561A JP H07221561 A JPH07221561 A JP H07221561A JP 6028876 A JP6028876 A JP 6028876A JP 2887694 A JP2887694 A JP 2887694A JP H07221561 A JPH07221561 A JP H07221561A
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JP
Japan
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transistors
circuit
cascode
transistor
bias
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Application number
JP6028876A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Tokiwa
耕司 常盤
Hiroaki Idogawa
寛昭 伊戸川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To achieve a high gain of an amplifier body and a wide input/output dynamic range by inserting a transistor (TR) with a high transconductance into a cascade circuit of a bias circuit so as to shift a voltage. CONSTITUTION:The bias circuit has a 1st circuit in cascade connection of N- channel transistors (TRs) TRB2 and TRB4 and a 2nd circuit in cascade connection of P-channel TRs TRB5 and TRB7 and TRs B3, B6 with high trans- conductance are inserted respectively into the 1st and 2nd circuits. Then bias voltages VB3, VB4 and VB2, VB2 are applied to them. Thus, it is possible to decrease the voltages VB3, VB2 by the TRB3, TRB6 of the 1st and 2nd circuits. Thus, a gate-source voltage of an output stage TR of cascade connection of the amplifier circuit is reduced and the saturation region in the static characteristic of the TRs is extended and a wide input dynamic range is obtained.

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、バイアス回路及びこれ
を用いた増幅器に関し、特に広入出力ダイナミックレン
ジ化を可能とするバイアス回路及びこれを用いた増幅器
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bias circuit and an amplifier using the bias circuit, and more particularly to a bias circuit and an amplifier using the bias circuit which can achieve a wide input / output dynamic range.

【0002】[0002]

【従来の技術】図12は、一般的な加入者系装置を説明
する概略図である。図において、1は加入者側装置であ
り、2は局側の装置である。加入者側装置1は、電話端
末等に接続されるとともに、網終端回路10を有し、通
信ケーブルに接続される。 一方、局側装置2は、交換
機20及び複数の網終端回路21、22を有し、同様に
網終端回路21、22のそれぞれは対応する加入者側1
と接続すべく通信ケーブルに接続される。
2. Description of the Related Art FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a general subscriber system device. In the figure, 1 is a subscriber side device, and 2 is a station side device. The subscriber side device 1 is connected to a telephone terminal or the like, has a network terminating circuit 10, and is connected to a communication cable. On the other hand, the station side device 2 has an exchange 20 and a plurality of network termination circuits 21 and 22, and each of the network termination circuits 21 and 22 similarly corresponds to the subscriber side 1
Is connected to the communication cable to connect with.

【0003】ここで、加入者側装置1と局側装置2との
距離は、0〜数Km(平均7Km)と非常に広範囲にわ
たっている。これは、通信ケーブルを伝送される信号の
振幅の大きさの幅の広さを意味することにもなる。
Here, the distance between the subscriber-side device 1 and the station-side device 2 is very wide, ranging from 0 to several Km (7 Km on average). This also means a wide range of the amplitude of the signal transmitted through the communication cable.

【0004】したがって、これに対応するには網終端回
路10、21、22の入力ダイナミックレンジの広範囲
化が要求される。また、網終端回路10、21、22で
は伝送波形の等化を行うが、この等化は、網終端回路1
0、21、22内に備えられるA/D変換器において、
A/D変換されたデジタル信号を処理することで行われ
る。
Therefore, in order to deal with this, widening of the input dynamic range of the network terminating circuits 10, 21, 22 is required. Further, the network termination circuits 10, 21 and 22 perform equalization of the transmission waveform. This equalization is performed by the network termination circuit 1.
In the A / D converter provided in 0, 21, and 22,
It is performed by processing the A / D converted digital signal.

【0005】したがって、網終端回路10、21、22
の広入力ダイナミックレンジ化のためには、このA/D
変換器に搭載される増幅器(以下アンプという)の広入
力ダイナミックレンジ化が必要である。
Therefore, the network termination circuits 10, 21, 22
In order to increase the input dynamic range of
It is necessary to widen the input dynamic range of the amplifier (hereinafter referred to as amplifier) mounted on the converter.

【0006】図13は、このようなA/D変換器に搭載
されるアンプ本体回路の一例であり、ソース側を共通と
するトランジスタTR11、TR12で構成される差動対の
ドレイン側バランス電流出力をカスコード型出力段を負
荷として用い高ゲイン電圧、出力を得るように構成され
ている。
FIG. 13 shows an example of an amplifier main circuit mounted in such an A / D converter, which is a drain side balanced current output of a differential pair composed of transistors TR11 and TR12 having a common source side. Is configured to obtain a high gain voltage and an output by using a cascode type output stage as a load.

【0007】このカスコード型出力段は、トランジスタ
TR1 〜TR4 及びTR6 〜TR9の各々がカスコード
接続されている。更に、トランジスタTR5 、TR10
は、差動対を構成し、それぞれのゲートが出力OM、O
Pと接続されて、コモン(共通)モードフィードバック
を構成している。
In this cascode type output stage, each of the transistors TR1 to TR4 and TR6 to TR9 is cascode connected. Furthermore, transistors TR5 and TR10
Form a differential pair, and their gates output OM and O.
It is connected to P to form common mode feedback.

【0008】図13において、VD 、VS は、それぞれ
ドレイン側及び、ソース側電源である。VB1〜VB4は、
バイアス電圧であり、VR は固定電圧である。バイアス
電圧VB1〜VB4は、図14に示す従来のバイアス回路に
より供給される。
In FIG. 13, VD and VS are power supplies on the drain side and the source side, respectively. VB1 to VB4 are
It is a bias voltage and VR is a fixed voltage. The bias voltages VB1 to VB4 are supplied by the conventional bias circuit shown in FIG.

【0009】更に、IM(−)、IP(+)はアンプ本
体回路の入力であり、OM、OPは、アンプ本体回路の
出力である。
Further, IM (-) and IP (+) are inputs to the amplifier body circuit, and OM and OP are outputs from the amplifier body circuit.

【0010】図14に示す従来のバイアス回路は、電源
VDとVS間に形成された、NチャネルトランジスタT
RB2、TRB4とPチャネルトランジスタTRB1のカスコ
ード回路とPチャネルトランジスタTRB5、TRB7、T
RB8、TRB10 のカスコード回路により構成される。
The conventional bias circuit shown in FIG. 14 is an N-channel transistor T formed between power supplies VD and VS.
Cascode circuit of RB2, TRB4 and P channel transistor TRB1 and P channel transistors TRB5, TRB7, T
It is composed of the cascode circuit of RB8 and TRB10.

【0011】今、図13のアンプ本体回路のカスコード
型出力段を構成するカスコードトランジスタ回路につい
て考察する。カスコードトランジスタ回路は、トランジ
スタTR1 〜TR2 、TR3 〜TR4 、TR6 〜TR7
及びTR8 〜TR9 で構成されている。
Now, let us consider the cascode transistor circuit which constitutes the cascode type output stage of the amplifier body circuit of FIG. The cascode transistor circuit includes transistors TR1 to TR2, TR3 to TR4, TR6 to TR7.
And TR8 to TR9.

【0012】これらカスコードトランジスタ回路に使用
されるトランジスタの静特性は、図15に示す如くであ
る。図15において、横軸にトランジスタのドレイン−
ソース間電圧VDS、縦軸にドレイン電流ID が示され
る。更に(i)は、ゲート−ソース間電圧VGS≒900
mVの時の特性である。同様に(ii)は、ゲート−ソ
ース間電圧VGS≒200mVの時の特性であり、(ii
i)は、ゲート−ソース間電圧VGS≒0mV、したがっ
てID ≒0の時の特性である。
The static characteristics of the transistors used in these cascode transistor circuits are as shown in FIG. In FIG. 15, the horizontal axis represents the drain of the transistor −
The source-to-source voltage VDS and the vertical axis represent the drain current ID. Further, (i) is the gate-source voltage VGS≈900.
It is a characteristic at the time of mV. Similarly, (ii) is the characteristic when the gate-source voltage VGS ≈ 200 mV, and (ii)
i) is the characteristic when the gate-source voltage VGS≈0 mV, and thus ID≈0.

【0013】図より明らかなように、各特性の飽和領域
においては、わずかなID の変化により、VDSが大きく
変化することが理解される。
As is clear from the figure, in the saturation region of each characteristic, it is understood that VDS greatly changes with a slight change in ID.

【0014】この特性を利用して、図13のアンプ本体
回路では、トランジスタTR11、TR12の入力差動対で
制御された電流ID が、カスコード型出力段により高ゲ
インの電圧となって、出力端OM、OPに出力される。
即ち、ID の僅かな変化で、VDSが大きく変化すること
になる。
Utilizing this characteristic, in the amplifier body circuit of FIG. 13, the current ID controlled by the input differential pair of the transistors TR11 and TR12 becomes a high gain voltage by the cascode type output stage, and the output terminal Output to OM and OP.
That is, a slight change in ID causes a large change in VDS.

【0015】しかし、ここで重要なのは、高出力電圧ゲ
インと共に、図12に関連して説明したように、終端網
回路の如き入力ダイナミックレンジの広範囲化が要求さ
れる場合に対応する広入出力ダイナミックレンジであ
る。
However, what is important here is a high output voltage gain and a wide input / output dynamic corresponding to a case where a wide input dynamic range such as a termination network circuit is required as described with reference to FIG. It is a range.

【0016】入出力ダイナミックレンジが広いというこ
とは、図15の静特性において、飽和領域でのVDS幅が
どれだけ広いかということに等しくなる。VDS幅を広げ
ることは、図15より理解されるように、VGSを小さい
値にすることにより可能である。
The wide input / output dynamic range is equivalent to the wide VDS width in the saturation region in the static characteristic of FIG. The VDS width can be increased by setting VGS to a small value, as can be understood from FIG.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ここで、図14の従来
のバイアス回路の構成に戻り再び説明する。図13のア
ンプ本体回路のカスコード出力段のトランジスタTR3
とTR4 、及びトランジスタTR8 とTR9 のカスコー
ド回路に注目すると、これらに対するバイアス電圧VB3
、VB4は、図14の実線で囲まれた回路、即ちトラン
ジスタTRB2、TRB4のカスコード回路から供給されて
いる。
The structure of the conventional bias circuit shown in FIG. 14 will be described again. Transistor TR3 of the cascode output stage of the amplifier main circuit of FIG.
Pay attention to the cascode circuit of the transistors TR4 and TR4 and the transistors TR8 and TR9, the bias voltage VB3
, VB4 are supplied from the circuit surrounded by the solid line in FIG. 14, that is, the cascode circuit of the transistors TRB2 and TRB4.

【0018】トランジスタTRB2、TRB4のそれぞれ
は、ゲートとドレイン間が接続され、ドレインとソース
間の電圧降下を利用して、それぞれのドレインからバイ
アス電圧VB3 、VB4をアンプ本体回路のトランジスタ
TR3 とTR8 、及びトランジスタTR4 とTR9 のゲ
ートに供給している。
Each of the transistors TRB2 and TRB4 has a gate and a drain connected to each other, and by utilizing the voltage drop between the drain and the source, bias voltages VB3 and VB4 are supplied from the respective drains to the transistors TR3 and TR8 of the amplifier main circuit. And to the gates of transistors TR4 and TR9.

【0019】しかしながら、トランジスタをカットオフ
させないためには、ドレインとソース間の電圧VDSは、
Vt +ΔV(Vt はトランジスタのしきい値電圧)より
大きいことが必要である。したがって、かかる回路から
バイアス電圧VB3 、VB4を供給する場合は、トランジ
スタTR3 とTR8 、及びトランジスタTR4 とTR9
のVGSを小さくすることが困難であった。
However, in order to prevent the transistor from being cut off, the voltage VDS between the drain and the source is
It is necessary to be larger than Vt + ΔV (Vt is the threshold voltage of the transistor). Therefore, when the bias voltages VB3 and VB4 are supplied from such a circuit, the transistors TR3 and TR8 and the transistors TR4 and TR9 are supplied.
It was difficult to reduce VGS of.

【0020】更にこの結果、飽和領域が広く取れず、し
たがってダイナミックレンジを広く取れないという問題
があった。かかる点に鑑みて本発明は、かかる従来の問
題を解決するバイアス回路及びこれを用いた増幅器を提
供することを目的とする。
Further, as a result, there is a problem that the saturation region cannot be widened and therefore the dynamic range cannot be widened. In view of such a point, the present invention has an object to provide a bias circuit and an amplifier using the bias circuit, which solves the conventional problems.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明にしたがうバイア
ス回路の基本的構成は、電源間に複数のトランジスタを
カスコードに接続したカスコード回路を有し、この複数
のトランジスタのうちの所要のトランジスタのソースも
しくはドレインの電圧をバイアス電圧として出力する回
路であって、前記カスコード回路中に、トランスコンダ
クタンスの高いトランジスタを挿入接続して、電圧シフ
トを行うようにする。
A basic configuration of a bias circuit according to the present invention has a cascode circuit in which a plurality of transistors are connected to a cascode between power supplies, and a source of a required transistor among the plurality of transistors is provided. Alternatively, it is a circuit that outputs a drain voltage as a bias voltage, and a transistor having high transconductance is inserted and connected in the cascode circuit to perform voltage shift.

【0022】具体的態様では、前記電源間に複数のトラ
ンジスタをカスコードに接続したカスコード回路は、複
数のNチャネルトランジスタ(TRB2、TRB4)のカス
コード接続を有する第一の回路と、複数のPチャネルト
ランジスタ(TRB5、TRB7)のカスコード接続を有す
る第二の回路とを有する。そして前記第一及び第二の回
路中にそれぞれトランスコンダクタンスの高いトランジ
スタ(TRB3、TRB5)が挿入接続されている。
In a specific mode, a cascode circuit in which a plurality of transistors are connected in cascode between the power supplies is a first circuit having a cascode connection of a plurality of N-channel transistors (TRB2, TRB4) and a plurality of P-channel transistors. A second circuit having a cascode connection of (TRB5, TRB7). Transistors (TRB3, TRB5) having high transconductance are inserted and connected in the first and second circuits, respectively.

【0023】また、本発明にしたがう増幅器は、平衡信
号が入力される差動対のトランジスタ(TR11、TR1
2) と、この差動対のトランジスタ(TR11、TR12)
の出力によりドレイン電流が変化し、これに対応してド
レイン−ソース間電圧(VDS)が変化するカスコードに
接続されたトランジスタ(TR1 〜TR4 、TR6 〜T
R9 )を有するカスコード出力段を備え、本発明の基本
とする前記バイアス回路からのバイアス電圧が前記カス
コード出力段のトランジスタ(TR1 〜TR4 、TR6
〜TR9 )のゲートに供給される。
The amplifier according to the present invention includes a differential pair of transistors (TR11, TR1) to which a balanced signal is input.
2) and this differential pair of transistors (TR11, TR12)
Of the transistors (TR1 to TR4, TR6 to T) connected to the cascode in which the drain current changes according to the output of the output and the drain-source voltage (VDS) changes correspondingly.
R9) is provided, and the bias voltage from the bias circuit, which is the basis of the present invention, is included in the cascode output stage transistors (TR1 to TR4, TR6).
~ TR9) gate.

【0024】[0024]

【作用】本発明においては、増幅回路のカスコード出力
段のトランジスタに供給するバイアス電圧回路におい
て、トランスコンダクタンスの高いトランジスタを挿入
している。
In the present invention, a transistor having a high transconductance is inserted in the bias voltage circuit which supplies the transistor in the cascode output stage of the amplifier circuit.

【0025】これにより、低電圧シフトが可能である。
したがって、増幅回路のカスコード出力段のトランジス
タのVGSを小さくすることが可能である。これにより、
トランジスタの静特性における飽和領域を広げることが
可能であり、広入力ダイナミックレンジが得られる。
As a result, a low voltage shift is possible.
Therefore, VGS of the transistor in the cascode output stage of the amplifier circuit can be reduced. This allows
It is possible to widen the saturation region in the static characteristics of the transistor and obtain a wide input dynamic range.

【0026】[0026]

【実施例】図1は、本発明の第一の実施例のバイアス回
路である。このバイアス回路は、図13で説明したアン
プ本体回路の対応するバイアス電圧を供給する回路であ
り、図14の従来回路との比較において図1は、実線で
囲まれた回路に特徴を有する。
1 is a bias circuit according to a first embodiment of the present invention. This bias circuit is a circuit that supplies the corresponding bias voltage of the amplifier main body circuit described in FIG. 13. In comparison with the conventional circuit of FIG. 14, FIG. 1 is characterized by the circuit surrounded by a solid line.

【0027】即ち、図1において、トランジスタTRB2
とTRB4との間にトランジスタTRB3が、またトランジ
スタTRB5とTRB7との間にトランジスタTRB6が備え
られている。トランジスタTRB2〜TRB4とTRB5〜T
RB7は、それぞれNチャネル型とPチャネル型で相違
し、それぞれバイアス電圧VB3、VB4 及びVB3、VB4
を供給する。
That is, in FIG. 1, the transistor TRB2
A transistor TRB3 is provided between the transistors TRB4 and TRB4, and a transistor TRB6 is provided between the transistors TRB5 and TRB7. Transistors TRB2-TRB4 and TRB5-T
RB7 is different between the N-channel type and the P-channel type and has bias voltages VB3, VB4 and VB3, VB4, respectively.
To supply.

【0028】更に、トランジスタTRB3及びTRB6は、
高コンダクタンスのトランジスタである。この等価回路
は、図2に示すように抵抗R0 と伝達コンダクタンスg
dsの並列接続で表される。
Further, the transistors TRB3 and TRB6 are
It is a high-conductance transistor. This equivalent circuit has a resistance R0 and a transfer conductance g as shown in FIG.
It is represented by the parallel connection of ds.

【0029】更にトランジスタTRB3及びTRB6を含む
回路に注目すると、図2において、VB3−VB4=Iref
×(R0 /R0 ・gds+1)より、Vt には影響を受け
ず、高いゲート電圧とゲート長、幅を選択することによ
り低電圧シフト(200mV)が実現可能である。
Further focusing on the circuit including the transistors TRB3 and TRB6, in FIG. 2, VB3−VB4 = Iref
From x (R0 / R0.gds + 1), Vt is not affected, and a low voltage shift (200 mV) can be realized by selecting a high gate voltage, gate length and width.

【0030】したがって、トランジスタTRB2及びTR
B4のVDSは、図14に示す従来の回路と同様に1V程度
であるとすると、トランジスタTRB3によりバイアス電
圧VB3が、800mV程度低下される。
Therefore, the transistors TR B2 and TR
Assuming that VDS of B4 is about 1V as in the conventional circuit shown in FIG. 14, the bias voltage VB3 is lowered by about 800 mV by the transistor TRB3.

【0031】このため、図3のアンプ本体回路におい
て、トランジスタTR3 、TR8 のVGSを小さくできる
ので、図15で説明したとおりに、飽和領域を広くする
ことが可能である。したがって、アンプのダイナミック
レンジを広くすることが可能である。
Therefore, in the amplifier main body circuit of FIG. 3, since VGS of the transistors TR3 and TR8 can be made small, the saturation region can be widened as described with reference to FIG. Therefore, it is possible to widen the dynamic range of the amplifier.

【0032】また、図1において、実線で囲まれたPチ
ャネル型のトランジスタTRB5〜TRB7においても同様
にトランジスタTRB6によりバイアス電圧VB2を小さく
することが可能である。これにより、図13のアンプ本
体回路のカスコード出力段のトランジスタTR2 、TR
7 のVGSを小さくできるので、これらの飽和領域を広く
することが可能である。
Further, in the P-channel type transistors TRB5 to TRB7 surrounded by the solid line in FIG. 1, the bias voltage VB2 can be similarly reduced by the transistor TRB6. As a result, the transistors TR2 and TR of the cascode output stage of the amplifier main circuit of FIG.
Since VGS of 7 can be made small, it is possible to widen these saturation regions.

【0033】図3は、本発明の第二の実施例回路であ
り、図1と同様の記号は、同一または類似のものを示し
ている。図3の回路は、図5のアンプ本体回路のバイア
ス回路として使用される。図5のアンプ本体回路は、図
13の回路との比較において、Nチャネルトランジスタ
TR11、TR12の差動対と相対的にPチャネルトランジ
スタTR18、TR19による差動対を持つ点に特徴を有す
る。
FIG. 3 shows a second embodiment circuit of the present invention, and the same symbols as in FIG. 1 indicate the same or similar. The circuit of FIG. 3 is used as a bias circuit of the amplifier body circuit of FIG. The amplifier main circuit of FIG. 5 is characterized in that it has a differential pair of P-channel transistors TR18 and TR19 relative to the differential pair of N-channel transistors TR11 and TR12, as compared with the circuit of FIG.

【0034】一方、図3のバイアス回路は、トランジス
タTRV1、TRV2が挿入され、トランジスタの段数を合
わせバイアス電位のバラツキを解消している。
On the other hand, in the bias circuit of FIG. 3, transistors TRV1 and TRV2 are inserted, and the number of stages of the transistors is adjusted to eliminate the variation in bias potential.

【0035】更に、図3において、トランジスタTRP1
〜TRP4を有し、これらをパワーダウン信号(PD)により
アンプ本体回路の電流を流さないように所定の極性にク
リップするようにしている。これにより、アンプ本体回
路にパワーダウン信号(PD)で制御されるトランジスタを
設けることがなく、寄生容量の削減効果が得られる。
Further, in FIG. 3, the transistor TRP1
.About.TRP4, and these are clipped to a predetermined polarity by the power down signal (PD) so that the current of the amplifier main circuit does not flow. As a result, it is possible to obtain the effect of reducing the parasitic capacitance without providing the transistor controlled by the power down signal (PD) in the amplifier body circuit.

【0036】図4は、本発明の第三の実施例であり、図
3の回路において、トランジスタTRB1にVPRの電位を
与え、電流源として使用することにより、トランジスタ
TRB2を削除可能としたものである。また、図4におい
て、バイアス電流を決めているトランジスタTRB1を抵
抗に置き換えることも可能である。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In the circuit of FIG. 3, the transistor TRB1 can be eliminated by applying the potential of VPR to the transistor TRB1 and using it as a current source. is there. Further, in FIG. 4, the transistor TRB1 which determines the bias current can be replaced with a resistor.

【0037】図6は、本発明の第四の実施例のバイアス
回路である。図6の回路は、図1の回路との比較におい
て、トランジスタTRB11 〜TRB16 を並列に設け、新
たにバイアス電圧VB5、VB6を供給できるようにしたも
のである。
FIG. 6 shows a bias circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The circuit of FIG. 6 is different from the circuit of FIG. 1 in that transistors TRB11 to TRB16 are provided in parallel so that the bias voltages VB5 and VB6 can be newly supplied.

【0038】即ち、図6の回路は、多数のバイアス電圧
の供給が必要な場合の構成である。図のように、トラン
ジスタTRB2、TRB4とトランジスタTRB8、TRB10
を対応させ、更にトランジスタTRB5、TRB7とトラン
ジスタTRB11 、TRB13 を対応させるように、Pチャ
ネル型トランジスタとPチャネル型トランジスタ、Nチ
ャネル型トランジスタとNチャネル型トランジスタとを
対とするように多段で折り返していくことにより、多数
のバイアス電圧の供給が可能である。
That is, the circuit of FIG. 6 has a configuration in which a large number of bias voltages need to be supplied. As shown in the figure, transistors TRB2, TRB4 and transistors TRB8, TRB10
And the transistors TRB5, TRB7 and the transistors TRB11, TRB13 are associated with each other, so that the P-channel type transistor and the P-channel type transistor and the N-channel type transistor and the N-channel type transistor are paired and folded back in multiple stages. As a result, it is possible to supply a large number of bias voltages.

【0039】図7は、本発明の第五の実施例バイアス回
路であり、図8は、このバイアス回路が接続されるアン
プ本体回路の実施例である。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the bias circuit of the present invention, and FIG. 8 shows an embodiment of an amplifier main circuit to which the bias circuit is connected.

【0040】図8のアンプ本体回路において、特に図5
のアンプ本体回路との比較において、トランジスタTCM
1 〜TCM6 を更に設け、出力段とともに入力段にも独立
に、且つNチャネル、Pチャネル双方にコモンモードフ
ィードバックをかける構成である。
In the amplifier main body circuit of FIG. 8, especially in FIG.
In comparison with the amplifier body circuit of
1 to TCM6 are further provided, and common mode feedback is applied to both the N and P channels independently of the output stage and the input stage.

【0041】即ち、トランジスタTCM1 とTCM2 の差動
対により出力段のPチャネル側にもコモンモードフィー
ドバックがかけられている。更に、トランジスタTCM5
とTCM6 の差動対及び、TCM3 とTCM4 の差動対により
それぞれ入力段のNチャネル及びPチャネル双方にコモ
ンモードフィードバックがかけられている。
That is, common mode feedback is also applied to the P channel side of the output stage by the differential pair of the transistors TCM1 and TCM2. Furthermore, the transistor TCM5
Common mode feedback is applied to both the N and P channels of the input stage by the differential pair of TCM6 and TCM6 and the differential pair of TCM3 and TCM4.

【0042】したがって、この構成に対応して、図7の
バイアス回路は、図3との比較において、トランジスタ
TRV1、TRV2の他に、トランジスタTRV3を設けてい
る。図7及び図8の回路では、コモンモードフィードバ
ックゲインの向上による出力同相電位の改善、入出力段
独立コモンモードフィードバックによる設計の容易化が
図られる。
Therefore, in response to this structure, the bias circuit of FIG. 7 is provided with a transistor TRV3 in addition to the transistors TRV1 and TRV2 in comparison with FIG. In the circuits of FIGS. 7 and 8, the output common-mode potential is improved by improving the common mode feedback gain, and the design is facilitated by the input / output stage independent common mode feedback.

【0043】図9は、本発明の適用例であって、特に図
12で説明した網終端回路10、21、22に搭載され
るA/D変換器の構成例である。ΔΣ変調器30と移動
平均フィルタ(デジタルフィルタ)40により構成され
る。そしてこのΔΣ変調器30に本発明のバイアス回路
が用いられている。
FIG. 9 is an application example of the present invention, and is a configuration example of the A / D converter mounted in the network terminating circuits 10, 21, and 22 described with reference to FIG. It is composed of a ΔΣ modulator 30 and a moving average filter (digital filter) 40. The bias circuit of the present invention is used for this ΔΣ modulator 30.

【0044】更に具体的には、ΔΣ変調器30は、図1
0に示されるようにアナログ減算器31、本発明のバイ
アス回路及びそれを用いた増幅器を有する積分器32、
コンパレータ33及び1ビットD/A変換器34により
構成される。
More specifically, the ΔΣ modulator 30 is similar to that shown in FIG.
0, an analog subtractor 31, an integrator 32 having a bias circuit of the present invention and an amplifier using the bias circuit,
It is composed of a comparator 33 and a 1-bit D / A converter 34.

【0045】変調出力としてだされる1ビットごとの信
号は、1ビットD/A変換器34の出力と入力アナログ
信号との差がアナログ減算器31から出力される。この
差出力は、本発明のバイアス回路及びそれを用いた増幅
器を有する積分器32で積分され、コンパレータ33に
おいて所定値と比較される。そして、積分器32からの
積分出力が所定値を越える時、1ビット出力が変調結果
として送りだされる。
With respect to the signal for each bit output as the modulation output, the difference between the output of the 1-bit D / A converter 34 and the input analog signal is output from the analog subtractor 31. This difference output is integrated by an integrator 32 having a bias circuit of the present invention and an amplifier using the bias circuit, and compared with a predetermined value by a comparator 33. Then, when the integrated output from the integrator 32 exceeds a predetermined value, a 1-bit output is sent out as the modulation result.

【0046】図11は、更に詳細に図10の本発明バイ
アス回路による積分器32の構成を示すブロック図であ
る。図11において、320が本発明のバイアス回路で
あり、321は、このバイアス回路によりバイアス電圧
が供給されるアンプ本体回路で構成される演算増幅器で
ある。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the integrator 32 according to the bias circuit of the present invention in FIG. 10 in more detail. In FIG. 11, 320 is a bias circuit of the present invention, and 321 is an operational amplifier composed of an amplifier main circuit to which a bias voltage is supplied by this bias circuit.

【0047】322、323は、容量であり、アナログ
スイッチ324と325、326と327がそれぞれ対
でオン/オフ制御されて、差信号のアナログ入力を容量
323にサンプリング蓄積しながら演算増幅器321の
帰還容量322に積分値として蓄積する。これにより演
算増幅器321から積分値が出力される。
Reference numerals 322 and 323 denote capacitors. The analog switches 324 and 325, 326 and 327 are on / off controlled in pairs, and the analog input of the difference signal is sampled and stored in the capacitor 323 while being fed back to the operational amplifier 321. It is accumulated in the capacitor 322 as an integrated value. As a result, the integrated value is output from the operational amplifier 321.

【0048】ここで、本発明のバイアス回路320を用
いアンプ本体回路321の広入力ダイナミックレンジが
得られるので、正確なアナログ積分出力が得られる。
Since the wide input dynamic range of the amplifier main circuit 321 can be obtained by using the bias circuit 320 of the present invention, an accurate analog integrated output can be obtained.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上実施例にしたがい説明したように、
本発明のバイアス回路により、アンプ本体回路における
カスコード出力段のトランジスタの動作域を広い飽和領
域に確保することが可能である。これにより、高ゲイン
と広入出力ダイナミックレンジを可能とするアンプが提
供される。
As described above according to the embodiments,
With the bias circuit of the present invention, it is possible to secure the operating range of the transistor in the cascode output stage in the amplifier main body circuit in a wide saturation region. This provides an amplifier that enables high gain and a wide input / output dynamic range.

【0050】また、かかるアンプを加入者系装置の網終
端回路に用いることにより、加入者側装置と、局側装置
間の距離のばらつきにも対応が容易に可能である。
Further, by using such an amplifier in the network terminating circuit of the subscriber system device, it is possible to easily cope with variations in the distance between the subscriber side device and the station side device.

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

【図1】本発明の第一の実施例回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1におけるTRB3の等価回路を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an equivalent circuit of TRB3 in FIG.

【図3】本発明の第二の実施例回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第三の実施例回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第二、または第三の実施例と接続され
るアンプ本体回路の構成例を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of an amplifier main body circuit connected to the second or third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第四の実施例回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第五の実施例回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第五の実施例と接続されるアンプ本体
回路の構成例を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of an amplifier main body circuit connected to the fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の適用例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing an application example of the present invention.

【図10】図9のΔΣ変調器の構成例を示すブロック図
である。
10 is a block diagram showing a configuration example of a ΔΣ modulator of FIG. 9.

【図11】図10の積分器の構成例を示すブロック図で
ある。
11 is a block diagram showing a configuration example of an integrator in FIG.

【図12】本発明の必要性を説明する加入者系装置の概
略図である。
FIG. 12 is a schematic diagram of a subscriber system device explaining the necessity of the present invention.

【図13】アンプ本体回路の構成例である。FIG. 13 is a configuration example of an amplifier main circuit.

【図14】従来のバイス回路の構成例回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional vise circuit.

【図15】従来の問題点を説明するトランジスタの静特
性である。
FIG. 15 is a static characteristic of a transistor for explaining a conventional problem.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加入者側装置 2 局側装置 20 交換機 10、21、22 網終端装置 TRB1〜TRB16 本発明のバイアス回路の構成トランジ
スタ TR1 〜TR19 アンプ本体回路の構成トランジスタ VB1〜VB4 バイアス電圧 VS ソース電圧 VD ドレイン電圧
1 subscriber side device 2 station side device 20 switch 10, 21, 22 network terminating device TRB1 to TRB16 Bias circuit constituent transistors TR1 to TR19 amplifier body circuit constituent transistors VB1 to VB4 bias voltage VS source voltage VD drain voltage

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電源間に複数のトランジスタをカスコード
に接続したカスコード回路を有し、 該複数のトランジスタのうちの所要のトランジスタのソ
ースもしくはドレインの電圧をバイアス電圧として出力
するバイアス回路において、 該カスコード回路中に、トランスコンダクタンスの高い
トランジスタを挿入接続して、電圧シフトを行うように
したことを特徴とするバイアス回路。
1. A bias circuit having a cascode circuit in which a plurality of transistors are connected to a cascode between power supplies, and which outputs a source or drain voltage of a required transistor among the plurality of transistors as a bias voltage. A bias circuit characterized in that a transistor having high transconductance is inserted and connected in the circuit to perform voltage shift.
【請求項2】請求項1において、前記電源間に複数のト
ランジスタをカスコードに接続したカスコード回路は、 複数のNチャネルトランジスタ(TRB2、TRB4)のカ
スコード接続を有する第一の回路と、 複数のPチャネルトランジスタ(TRB5、TRB7)のカ
スコード接続を有する第二の回路とを有し、 該第一及び第二の回路中にそれぞれトランスコンダクタ
ンスの高いトランジスタ(TRB3、TRB6)が挿入接続
されていることを特徴とするバイアス回路。
2. The cascode circuit according to claim 1, wherein a plurality of transistors are connected in cascode between the power supplies, a first circuit having cascode connections of a plurality of N-channel transistors (TRB2, TRB4), and a plurality of P-channel transistors. A second circuit having a cascode connection of channel transistors (TRB5, TRB7), wherein high transconductance transistors (TRB3, TRB6) are respectively inserted and connected in the first and second circuits. Characteristic bias circuit.
【請求項3】請求項2において、 前記第一の回路に更にPチャネルトランジスタ(TRB
1)、前記第二の回路に更にNチャネルトランジスタ
(TRB8〜TRB10)が接続されていることを特徴とする
バイアス回路。
3. The P-channel transistor (TRB) according to claim 2, further comprising:
1), A bias circuit characterized in that N-channel transistors (TRB8 to TRB10) are further connected to the second circuit.
【請求項4】請求項3において、 前記第一の回路において、前記Pチャネルトランジスタ
(TRB1)が抵抗に置き換えられた構成であることを特
徴とするバイアス回路。
4. The bias circuit according to claim 3, wherein in the first circuit, the P-channel transistor (TRB1) is replaced with a resistor.
【請求項5】請求項3において、 前記第一の回路において、前記Pチャネルトランジスタ
(TRB1)に所定のゲート電位を与え、電流源としたこ
とを特徴とするバイアス回路。
5. The bias circuit according to claim 3, wherein in the first circuit, a predetermined gate potential is applied to the P-channel transistor (TRB1) to serve as a current source.
【請求項6】平衡信号が入力される差動対のトランジス
タ(TR11、TR12) と、 該差動対のトランジスタ(TR11、TR12) の出力によ
りドレイン電流が変化し、これに対応してドレイン−ソ
ース間電圧(VDS)が変化するカスコードに接続された
トランジスタ(TR1 〜TR4 、TR6 〜TR9 )を有
するカスコード出力段を備え、 請求項1に記載のバイアス回路からのバイアス電圧が該
カスコード出力段のトランジスタ(TR1 〜TR4 、T
R6 〜TR9 )のゲートに供給されることを特徴とする
増幅器。
6. A differential pair of transistors (TR11, TR12) to which a balanced signal is input, and a drain current changes due to the outputs of the differential pair of transistors (TR11, TR12). 2. A cascode output stage having transistors (TR1 to TR4, TR6 to TR9) connected to a cascode whose source-to-source voltage (VDS) changes, wherein the bias voltage from the bias circuit according to claim 1 is the cascode output stage. Transistors (TR1 to TR4, T
An amplifier characterized in that it is supplied to the gates of R6 to TR9).
【請求項7】請求項1に記載のバイアス回路において、
前記複数のトランジスタのうちの所要のトランジスタの
ソースもしくはドレインをパワーダウン信号(PD)
で、アンプ本体回路の電流を流さない極性にクリップす
るようにしたことを特徴とする請求項6に記載の増幅
器。
7. The bias circuit according to claim 1, wherein:
A power down signal (PD) is applied to the source or drain of a required transistor of the plurality of transistors.
7. The amplifier according to claim 6, wherein the amplifier body circuit is clipped to a polarity that does not allow current to flow.
【請求項8】請求項6において、 前記カスコード出力段は、更にコモン(同相)モードフ
ィードバックトランジスタ(TR5 、TR10)を有し、
且つ請求項1に記載のバイアス回路の前記カスコード回
路に対応するトランジスタ(TRV1、TRV2)を有し、
トランジスタ段数を調整することを特徴とする増幅器。
8. The cascode output stage according to claim 6, further comprising a common mode feedback transistor (TR5, TR10),
And a transistor (TRV1, TRV2) corresponding to the cascode circuit of the bias circuit according to claim 1,
An amplifier characterized by adjusting the number of transistor stages.
【請求項9】平衡信号が入力される第一の差動対のNチ
ャネルトランジスタ(TR11、TR12) と第二の差動対
のPチャネルトランジスタ(TR18、TR19) と、 該第一、第二の差動対のトランジスタ(TR11、TR1
2、TR18、TR19) の出力によりドレイン電流が変化
し、これに対応してドレイン−ソース間電圧(VDS)が
変化する、請求項1に記載のバイアス回路からのバイア
ス電圧がそれぞれのゲートに供給されたPチャネルトラ
ンジスタ(TR1 、TR2 、TR6 、TR7 )とNチャ
ネルトランジスタ(TR3 、TR4 、TR8 、TR9 )
を有するカスコード出力段と、 該カスコード出力段のPチャネル側及びNチャネル側に
接続されたそれぞれ差動対の第一、第二のコモンモード
フィードバックトランジスタ(TCM1 、TCM2、TR1
0、TR5)及び該第一の差動対のNチャネルトランジス
タ(TR11、TR12) の共通ソースに接続された差動対
の第一の入力側コモンモードフィードバックトランジス
タ(TCM5 、TCM6 )と該第二の差動対のPチャネルト
ランジスタ(TR18、TR19)の共通ドレインに接続さ
れた差動対の第二の入力側コモンモードフィードバック
トランジスタ(TCM3 、TCM4 )を有することを特徴と
する増幅器。
9. A first differential pair of N channel transistors (TR11, TR12) to which a balanced signal is input, a second differential pair of P channel transistors (TR18, TR19), and said first and second Differential pair of transistors (TR11, TR1
2. The bias voltage from the bias circuit according to claim 1, wherein the drain current changes according to the output of (2, TR18, TR19), and the drain-source voltage (VDS) changes correspondingly. P-channel transistors (TR1, TR2, TR6, TR7) and N-channel transistors (TR3, TR4, TR8, TR9)
And a first and second common mode feedback transistors (TCM1, TCM2, TR1) of a differential pair respectively connected to the P channel side and the N channel side of the cascode output stage.
0, TR5) and the first input common mode feedback transistor (TCM5, TCM6) of the differential pair connected to the common source of the N-channel transistors (TR11, TR12) of the first differential pair, and the second An amplifier having a second pair of common mode feedback transistors (TCM3, TCM4) on the input side of the differential pair connected to the common drain of the P-channel transistors (TR18, TR19) of the differential pair.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100410615B1 (en) * 1996-12-27 2004-03-30 페어차일드코리아반도체 주식회사 Folding cascode type differential amplifier
JP2004274207A (en) * 2003-03-06 2004-09-30 Renesas Technology Corp Bias voltage generator circuit and differential amplifier

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