JPH0730340A - 改良した共通モードのリジェクションを有する差動入力段 - Google Patents
改良した共通モードのリジェクションを有する差動入力段Info
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- JPH0730340A JPH0730340A JP3240303A JP24030391A JPH0730340A JP H0730340 A JPH0730340 A JP H0730340A JP 3240303 A JP3240303 A JP 3240303A JP 24030391 A JP24030391 A JP 24030391A JP H0730340 A JPH0730340 A JP H0730340A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45183—Long tailed pairs
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
- H03F3/3001—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors
- H03F3/3022—CMOS common source output SEPP amplifiers
- H03F3/3023—CMOS common source output SEPP amplifiers with asymmetrical driving of the end stage
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- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
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- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
- H03F3/45632—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection in differential amplifiers with FET transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45695—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection in differential amplifiers with FET transistors as the active amplifying circuit by using feedforward means
- H03F3/45699—Measuring at the input circuit of the differential amplifier
- H03F3/45717—Controlling the loading circuit of the differential amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45626—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising biasing means controlled by the input signal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 共通モード入力信号によって誘起される電流
増分用の別のソースを設けて、差動入力段の出力電流の
増分を差動/シングル・エンド変換器を通って流さず、
出力電圧に影響を及ぼさないようにする。1次および2
次差動入力トランジスタを有する差動入力段50が提供
され、ここで同じ共通モード入力信号に応答して動作す
る上記の2次差動トランジスタ58,60は上記の1次
差動トランジスタ52,54を通って流れる電流と等し
い電流を導通して1次差動トランジスタに流れる名目電
流を供給する。デュアル出力電流ミラー64,66,6
8は1次差動トランジスタを通って流れる電流を供給し
ているので、1次差動トランジスタを通って流れている
差動電流に応答して通常動作している差動/シングル・
エンド変換器36は、共通モード入力信号によって誘起
されるいずれの電流の増分も導通せず、したがって、そ
の出力電圧には変化が生じない。
増分用の別のソースを設けて、差動入力段の出力電流の
増分を差動/シングル・エンド変換器を通って流さず、
出力電圧に影響を及ぼさないようにする。1次および2
次差動入力トランジスタを有する差動入力段50が提供
され、ここで同じ共通モード入力信号に応答して動作す
る上記の2次差動トランジスタ58,60は上記の1次
差動トランジスタ52,54を通って流れる電流と等し
い電流を導通して1次差動トランジスタに流れる名目電
流を供給する。デュアル出力電流ミラー64,66,6
8は1次差動トランジスタを通って流れる電流を供給し
ているので、1次差動トランジスタを通って流れている
差動電流に応答して通常動作している差動/シングル・
エンド変換器36は、共通モード入力信号によって誘起
されるいずれの電流の増分も導通せず、したがって、そ
の出力電圧には変化が生じない。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、1般的に差動入力段に
関し、更に詳しくは、改良した共通モードのリジェクシ
ョンを有する演算増幅器の差動入力段に関する。
関し、更に詳しくは、改良した共通モードのリジェクシ
ョンを有する演算増幅器の差動入力段に関する。
【0002】
【従来の技術】全てではないにしても、大部分の演算増
幅器は差動入力信号に応答して1般的に差動/シングル
・エンド変換器によって代表的な出力電圧に変換される
差動出力電流を発生する差動入力段を有している。もし
差動入力信号がバランスしていれば、差動入力段の差動
出力電流はゼロである。差動入力信号がバランスした状
態から離れるにしたがって、差動出力電流はこれにつれ
て大きさが増加し、したがって出力電圧を増加させる。
理想的には、入力信号がバランスしない場合にのみ、差
動入力段は非ゼロの差動出力電流を発生する。しかし、
従来の差動入力段はその入力に現れる共通モード信号を
受けやすく、このことによって、また非ゼロの出力電流
が発生され、出力電圧に望ましくないシフトが生じる。
幅器は差動入力信号に応答して1般的に差動/シングル
・エンド変換器によって代表的な出力電圧に変換される
差動出力電流を発生する差動入力段を有している。もし
差動入力信号がバランスしていれば、差動入力段の差動
出力電流はゼロである。差動入力信号がバランスした状
態から離れるにしたがって、差動出力電流はこれにつれ
て大きさが増加し、したがって出力電圧を増加させる。
理想的には、入力信号がバランスしない場合にのみ、差
動入力段は非ゼロの差動出力電流を発生する。しかし、
従来の差動入力段はその入力に現れる共通モード信号を
受けやすく、このことによって、また非ゼロの出力電流
が発生され、出力電圧に望ましくないシフトが生じる。
【0003】「共通モードのリジェクション」という用
語は、同時に両方の入力に同じ大きさの同相の信号とし
て現れ、差動/シングル・エンド変換器の出力信号に望
ましくないシフトを発生する共通モード入力信号を演算
増幅器の差動入力段がいかにうまく拒絶するかの尺度で
ある。出力電圧に対する共通モードの入力信号の比率は
1般的にデシベル(dB)で表され、これは、共通モー
ド入力信号が所与の場合、演算増幅器がゼロの出力電圧
を保持する範囲を示す。1般的な共通モードのリジェク
ション比は100dBである。
語は、同時に両方の入力に同じ大きさの同相の信号とし
て現れ、差動/シングル・エンド変換器の出力信号に望
ましくないシフトを発生する共通モード入力信号を演算
増幅器の差動入力段がいかにうまく拒絶するかの尺度で
ある。出力電圧に対する共通モードの入力信号の比率は
1般的にデシベル(dB)で表され、これは、共通モー
ド入力信号が所与の場合、演算増幅器がゼロの出力電圧
を保持する範囲を示す。1般的な共通モードのリジェク
ション比は100dBである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】共通モードのリジェク
ション比を改良するために多くの技術が考案され、これ
らの1つは、入力段の差動トランジスタの共通ソース端
子に高いインピーダンスを与えるカスコード(casc
ode)電流ソース(2つの直列トランジスタ)として
従来技術の議論に含まれている。差動入力トランジスタ
のソースに高いインピーダンスをえる目的は、出力信号
にシフトを生じる主な要素である共通モード入力信号に
よって誘起される全ての電流の流れの増分を抑制するこ
とである。カスコード電流ソースのような従来技術によ
る解決法は、カスコード電流ソースのインピーダンスを
電流増分を抑制するのに十分な大きさにすることが困難
であるという点で、満足な共通モードのリジェクション
を与える場合に1つまたはこれ以上の問題を依然として
有している。更に、カスコード電流ソースの2つの直列
に結合したトランジスタによって、差動入力信号の動的
範囲が制限される。より望ましいアプローチは、電流の
増分を抑制しようとすることではなく、この電流の増分
用の別のソースを設けることであり、その結果、差動入
力段の出力電流の増分は差動/シングル・エンド変換器
を通って流れず、したがってその出力電圧に影響を及ぼ
さない。
ション比を改良するために多くの技術が考案され、これ
らの1つは、入力段の差動トランジスタの共通ソース端
子に高いインピーダンスを与えるカスコード(casc
ode)電流ソース(2つの直列トランジスタ)として
従来技術の議論に含まれている。差動入力トランジスタ
のソースに高いインピーダンスをえる目的は、出力信号
にシフトを生じる主な要素である共通モード入力信号に
よって誘起される全ての電流の流れの増分を抑制するこ
とである。カスコード電流ソースのような従来技術によ
る解決法は、カスコード電流ソースのインピーダンスを
電流増分を抑制するのに十分な大きさにすることが困難
であるという点で、満足な共通モードのリジェクション
を与える場合に1つまたはこれ以上の問題を依然として
有している。更に、カスコード電流ソースの2つの直列
に結合したトランジスタによって、差動入力信号の動的
範囲が制限される。より望ましいアプローチは、電流の
増分を抑制しようとすることではなく、この電流の増分
用の別のソースを設けることであり、その結果、差動入
力段の出力電流の増分は差動/シングル・エンド変換器
を通って流れず、したがってその出力電圧に影響を及ぼ
さない。
【0005】したがって、差動入力信号の全範囲に渡っ
て共通モード入力信号が存在する場合に実質的にゼロの
出力信号を与えるための改良した共通モードのリジェク
ションを有する差動入力段に対する必要性が存在する。
て共通モード入力信号が存在する場合に実質的にゼロの
出力信号を与えるための改良した共通モードのリジェク
ションを有する差動入力段に対する必要性が存在する。
【0006】したがって、本発明の目的は、改良した差
動入力段を提供することである。
動入力段を提供することである。
【0007】本発明の他の目的は、高い共通モードのリ
ジェクション比を有する改良した差動入力段を提供する
ことである。
ジェクション比を有する改良した差動入力段を提供する
ことである。
【0008】本発明の更に他の目的は、差動入力信号の
全領域に渡って共通モード入力信号の存在する場合、実
質的にゼロの出力信号を有する改良した差動入力段を提
供することである。
全領域に渡って共通モード入力信号の存在する場合、実
質的にゼロの出力信号を有する改良した差動入力段を提
供することである。
【0009】本発明の更に他の目的は、共通モード入力
信号によって誘起された全ての電流の増分用の別のソー
スを設け、その結果、差動入力段の出力信号の増分が差
動/シングル・エンド変換器を通って流れず、したがっ
てその出力電圧に影響を及ぼさない改良した差動入力段
を提供することである。
信号によって誘起された全ての電流の増分用の別のソー
スを設け、その結果、差動入力段の出力信号の増分が差
動/シングル・エンド変換器を通って流れず、したがっ
てその出力電圧に影響を及ぼさない改良した差動入力段
を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記およびその他の目的
によれば、第1および第2入力信号に応答する差動入力
段が提供され、これは、第1および第2電流を発生する
第1および第2出力を有する電流供給回路によって構成
される。第1および第2トランジスタのゲートは結合さ
れて第1および第2入力信号を受け取り、これらのトラ
ンジスタのソースはこの電流供給回路の第1出力に結合
される。電流ミラー回路が含まれ、これは1つの入力と
第1および第2出力を有し、それぞれの出力電流を発生
し、これらの出力の合計は第1電流に等しい。電流ミラ
ー回路の第1出力は第1トランジスタのドレインに結合
され、第2出力は第2トランジスタのドレインに結合さ
れる。第1回路は電流ミラー回路の入力と電流供給回路
の第2出力に結合され、第1および第2信号に応答して
動作して第2電流を導通する。
によれば、第1および第2入力信号に応答する差動入力
段が提供され、これは、第1および第2電流を発生する
第1および第2出力を有する電流供給回路によって構成
される。第1および第2トランジスタのゲートは結合さ
れて第1および第2入力信号を受け取り、これらのトラ
ンジスタのソースはこの電流供給回路の第1出力に結合
される。電流ミラー回路が含まれ、これは1つの入力と
第1および第2出力を有し、それぞれの出力電流を発生
し、これらの出力の合計は第1電流に等しい。電流ミラ
ー回路の第1出力は第1トランジスタのドレインに結合
され、第2出力は第2トランジスタのドレインに結合さ
れる。第1回路は電流ミラー回路の入力と電流供給回路
の第2出力に結合され、第1および第2信号に応答して
動作して第2電流を導通する。
【0011】図1を参照して従来の技術を詳細に説明す
る。図1に示す従来技術による従来の差動入力段10は
トランジスタ16,18によって形成されるカスコード
電流ソースに結合された共通ソースを有するトランジス
タ12,14を有する。トランジスタ16,18のゲー
トはバイアス電位VBIAS1 およびVBIAS2 にそれぞれ応
答し、トランジスタ18のソースは1般的にアース電位
で動作する電源用導体20に結合される。トランジスタ
12,14のドレインはトランジスタ22,24のドレ
インおよびトランジスタ26,28のドレインにそれぞ
れ結合され、1方トランジスタ22と24のソースはV
DDのような正の電位で動作する電源用導体30に結合さ
れる。トランジスタ26,28のソースは電源用導体2
0に結合され、トランジスタ26,28のゲートは結合
されてバイアス電位VBIAS3 を受け取り、1方トランジ
スタ22,24のゲートは共にトランジスタ22のドレ
インに結合されて従来の電流ミラー回路を形成する。ノ
ード32,34は、ノード34における出力信号の高イ
ンピーダンス点としてそれぞれトランジスタ22,24
のドレインに設けられる。電流ソース・トランジスタ2
6,28をカスコード・トランジスタ対として設けるこ
とによって更に高いインピーダンスをノード34に与え
ることが可能であることが理解できる。同様に、他の電
流ミラー状のトランジスタ22,24をノード32,3
4および電源用導体30との間でカスコードすることが
できることもまた理解できる。トランジスタ22,24
によって形成される電流ミラーと電流供給トランジスタ
26,28を組み合わせると、これは差動/シングル・
エンド変換器36として動作し、これは結合されてトラ
ンジスタ12,14を流れる電流を受け取ると共にノー
ド34に1つの出力電圧を与える。通常の動作の期間
中、トランジスタ12,14は、入力38,40に加え
られた差動入力信号に応答して差動電流を導通するバラ
ンスした差動対として機能する。トランジスタ22を流
れる電流はトランジスタ12とトランジスタ26の両方
に供給され、トランジスタ24を流れる電流はトランジ
スタ14とトランジスタ28によって形成される電流源
との間に分割される。トランジスタ26,28によっ
て、これらのトランジスタのゲートに加えらる同じバイ
アス電位VBIAS3の性質により等しい電流が導通され
る。入力38に加えられる信号が入力40に加えられる
信号よりも小さい場合の差動入力信号がバランスしてい
ないと、トランジスタ12はトランジスタ16,18を
通って供給されるテール(tail)電流のより小さい
部分を導通する。電流−ΔIはトランジスタ12,トラ
ンジスタ22を通って流れ、ここでこの電流は電流ミラ
ーによってミラーされて電流−ΔIとしてトランジスタ
24から流出する。入力40における電位がより高けれ
ば、トランジスタ14を通って電流+ΔIが導通されて
−2ΔIの合計差動電流が与えられ、これはノード34
に流入してこのノード34の電位を低下させる。また
は、入力38に加えられる信号が入力40に加えられる
信号よりも大きければ、差動電流プラス2ΔIがノード
34に流れ込み、これはノード34の電位を上昇させ
る。したがって、差動入力信号は差動入力段10と差動
/シングル・エンド変換器36によってノード34にお
けるシングル・エンド(単1)出力信号に変換される。
1つの重要な点は差動入力段10の共通モードのリジェ
クションであり、ここで入力38,40に加えられた同
相で等しい大きさの共通モード信号によってノード34
における出力信号に若干の変化が発生される。例えば、
入力38,40に加えられた高い共通モード信号が所定
であり、両方の入力信号が同じ量だけ増加するとすれ
ば、トランジスタ12,14のソースにおける増加した
電位のためにテール電流の増分がトランジスタ16,1
8を流れるが、これはこれらのトランジスタの有限のド
レイン/ソース抵抗によるものである。このテール電流
の増分はまたトランジスタ12,14およびトランジス
タ22,24を通って流れ、これによってノード34に
おける出力電位を低下させるが、このことは、良好な共
通モードのリジェクションを求める場合には望ましくな
い結果である。トランジスタ16,18をカスコード構
成にすることによって、これらのトランジスタを通るイ
ンピーダンスを増加することにより、トランジスタの電
流ソースが1つである場合と比較して共通モード入力信
号からのある種の免疫性が与えられる。しかし、トラン
ジスタ16,18を通るインピーダンスは限定されてい
るため、より高い抵抗によってテール電流の増分の流れ
を抑制しようとする試みは部分的な共通モードのリジェ
クションを達成することができるに過ぎない。カスコー
ド電流ソースの物理的特性が所与であるとすると電流の
流れの増分の影響に対応するため他のアプローチが必要
である。すなわち、電流の流れの増分を差動/シングル
・エンド変換器36から隔離してその出力に対して共通
モード入力信号が流れるのを避けることが重要である。
更に、トランジスタ16,18のカスコード構成によ
って、入力38,40に加えられる入力信号の単1の大
きさはトランジスタ16,18の飽和電圧+トランジス
タ12,14のゲート/ソース電位との合計よりも常に
大きくなければならないという点で、差動入力信号の動
的範囲が電源導体20に対して制限される。多くの用途
は全範囲の差動入力信号を必要とするので、テール電流
ソースを1つのトランジスタに制限することがしばしば
必要である。不幸にして、1つのトランジスタによる電
流ソースはトランジスタ12,14のソースと電源導体
20との間のインピーダンスを減少させ、これによって
共通モード入力信号に応答してテール電流の流れの増分
を増加させると共に共通モードのリジェクション比を低
下させる。
る。図1に示す従来技術による従来の差動入力段10は
トランジスタ16,18によって形成されるカスコード
電流ソースに結合された共通ソースを有するトランジス
タ12,14を有する。トランジスタ16,18のゲー
トはバイアス電位VBIAS1 およびVBIAS2 にそれぞれ応
答し、トランジスタ18のソースは1般的にアース電位
で動作する電源用導体20に結合される。トランジスタ
12,14のドレインはトランジスタ22,24のドレ
インおよびトランジスタ26,28のドレインにそれぞ
れ結合され、1方トランジスタ22と24のソースはV
DDのような正の電位で動作する電源用導体30に結合さ
れる。トランジスタ26,28のソースは電源用導体2
0に結合され、トランジスタ26,28のゲートは結合
されてバイアス電位VBIAS3 を受け取り、1方トランジ
スタ22,24のゲートは共にトランジスタ22のドレ
インに結合されて従来の電流ミラー回路を形成する。ノ
ード32,34は、ノード34における出力信号の高イ
ンピーダンス点としてそれぞれトランジスタ22,24
のドレインに設けられる。電流ソース・トランジスタ2
6,28をカスコード・トランジスタ対として設けるこ
とによって更に高いインピーダンスをノード34に与え
ることが可能であることが理解できる。同様に、他の電
流ミラー状のトランジスタ22,24をノード32,3
4および電源用導体30との間でカスコードすることが
できることもまた理解できる。トランジスタ22,24
によって形成される電流ミラーと電流供給トランジスタ
26,28を組み合わせると、これは差動/シングル・
エンド変換器36として動作し、これは結合されてトラ
ンジスタ12,14を流れる電流を受け取ると共にノー
ド34に1つの出力電圧を与える。通常の動作の期間
中、トランジスタ12,14は、入力38,40に加え
られた差動入力信号に応答して差動電流を導通するバラ
ンスした差動対として機能する。トランジスタ22を流
れる電流はトランジスタ12とトランジスタ26の両方
に供給され、トランジスタ24を流れる電流はトランジ
スタ14とトランジスタ28によって形成される電流源
との間に分割される。トランジスタ26,28によっ
て、これらのトランジスタのゲートに加えらる同じバイ
アス電位VBIAS3の性質により等しい電流が導通され
る。入力38に加えられる信号が入力40に加えられる
信号よりも小さい場合の差動入力信号がバランスしてい
ないと、トランジスタ12はトランジスタ16,18を
通って供給されるテール(tail)電流のより小さい
部分を導通する。電流−ΔIはトランジスタ12,トラ
ンジスタ22を通って流れ、ここでこの電流は電流ミラ
ーによってミラーされて電流−ΔIとしてトランジスタ
24から流出する。入力40における電位がより高けれ
ば、トランジスタ14を通って電流+ΔIが導通されて
−2ΔIの合計差動電流が与えられ、これはノード34
に流入してこのノード34の電位を低下させる。また
は、入力38に加えられる信号が入力40に加えられる
信号よりも大きければ、差動電流プラス2ΔIがノード
34に流れ込み、これはノード34の電位を上昇させ
る。したがって、差動入力信号は差動入力段10と差動
/シングル・エンド変換器36によってノード34にお
けるシングル・エンド(単1)出力信号に変換される。
1つの重要な点は差動入力段10の共通モードのリジェ
クションであり、ここで入力38,40に加えられた同
相で等しい大きさの共通モード信号によってノード34
における出力信号に若干の変化が発生される。例えば、
入力38,40に加えられた高い共通モード信号が所定
であり、両方の入力信号が同じ量だけ増加するとすれ
ば、トランジスタ12,14のソースにおける増加した
電位のためにテール電流の増分がトランジスタ16,1
8を流れるが、これはこれらのトランジスタの有限のド
レイン/ソース抵抗によるものである。このテール電流
の増分はまたトランジスタ12,14およびトランジス
タ22,24を通って流れ、これによってノード34に
おける出力電位を低下させるが、このことは、良好な共
通モードのリジェクションを求める場合には望ましくな
い結果である。トランジスタ16,18をカスコード構
成にすることによって、これらのトランジスタを通るイ
ンピーダンスを増加することにより、トランジスタの電
流ソースが1つである場合と比較して共通モード入力信
号からのある種の免疫性が与えられる。しかし、トラン
ジスタ16,18を通るインピーダンスは限定されてい
るため、より高い抵抗によってテール電流の増分の流れ
を抑制しようとする試みは部分的な共通モードのリジェ
クションを達成することができるに過ぎない。カスコー
ド電流ソースの物理的特性が所与であるとすると電流の
流れの増分の影響に対応するため他のアプローチが必要
である。すなわち、電流の流れの増分を差動/シングル
・エンド変換器36から隔離してその出力に対して共通
モード入力信号が流れるのを避けることが重要である。
更に、トランジスタ16,18のカスコード構成によ
って、入力38,40に加えられる入力信号の単1の大
きさはトランジスタ16,18の飽和電圧+トランジス
タ12,14のゲート/ソース電位との合計よりも常に
大きくなければならないという点で、差動入力信号の動
的範囲が電源導体20に対して制限される。多くの用途
は全範囲の差動入力信号を必要とするので、テール電流
ソースを1つのトランジスタに制限することがしばしば
必要である。不幸にして、1つのトランジスタによる電
流ソースはトランジスタ12,14のソースと電源導体
20との間のインピーダンスを減少させ、これによって
共通モード入力信号に応答してテール電流の流れの増分
を増加させると共に共通モードのリジェクション比を低
下させる。
【0012】
【実施例】図2は改良した差動入力段50を示し、この
差動入力段50は入力38,40に加えられる差動入力
信号に応答し、1次差動トランジスタ52,54を有
し、これらの1次トランジスタ52,54の各々は結合
されて差動入力信号を受け取るゲートと、トランジスタ
56のドレインに共に結合されたソースを有する。トラ
ンジスタ58,60によって構成される2次差動対もま
た差動入力信号に応答し、トランジスタ62のドレイン
に結合された共通ソースを有する。トランジスタ56,
62のゲートはバイアス信号VBIAS2 に応答し、1方こ
れらのトランジスタ56,62のソースは電源導体20
に結合され、したがって同じ電流を導通する。差動入力
段50は、またトランジスタ64,66,68によって
構成されるディユアル出力電流ミラーを有し、これらの
トランジスタの各々は電源導体30に結合された共通ソ
ースを有する。トランジスタ64のドレインはトランジ
スタ52のドレインに結合され、トランジスタ66のド
レインはトランジスタ58,60のドレインに結合さ
れ、1方トランジスタ68のドレインはトランジスタ5
4のドレインに結合される。トランジスタ64,66,
68のゲートは共にトランジスタ66のドレインに結合
される。差動/シングル・エンド変換器36のような同
じ機能を有する他の構成要素には図1で使用したのと同
じ参照番号が付けられている。
差動入力段50は入力38,40に加えられる差動入力
信号に応答し、1次差動トランジスタ52,54を有
し、これらの1次トランジスタ52,54の各々は結合
されて差動入力信号を受け取るゲートと、トランジスタ
56のドレインに共に結合されたソースを有する。トラ
ンジスタ58,60によって構成される2次差動対もま
た差動入力信号に応答し、トランジスタ62のドレイン
に結合された共通ソースを有する。トランジスタ56,
62のゲートはバイアス信号VBIAS2 に応答し、1方こ
れらのトランジスタ56,62のソースは電源導体20
に結合され、したがって同じ電流を導通する。差動入力
段50は、またトランジスタ64,66,68によって
構成されるディユアル出力電流ミラーを有し、これらの
トランジスタの各々は電源導体30に結合された共通ソ
ースを有する。トランジスタ64のドレインはトランジ
スタ52のドレインに結合され、トランジスタ66のド
レインはトランジスタ58,60のドレインに結合さ
れ、1方トランジスタ68のドレインはトランジスタ5
4のドレインに結合される。トランジスタ64,66,
68のゲートは共にトランジスタ66のドレインに結合
される。差動/シングル・エンド変換器36のような同
じ機能を有する他の構成要素には図1で使用したのと同
じ参照番号が付けられている。
【0013】差動入力段50の動作は下記の通りであ
る。差動入力信号がバランスしている場合、トランジス
タ52,54は各々トランジスタ56のゲートに加えら
れたバイアス電位VBIAS2 によって決定されるのと同じ
名目電流を導通する。トランジスタ58,60のゲート
はまた差動入力信号に応答し、電流供給トランジスタ6
2はまたバイアス電位VBIAS2 を受け取るので、トラン
ジスタ58,60はトランジスタ52,54と同じ電流
を導通する。トランジスタ66,58,60,62を有
する導通経路を通って流れる電流はトランジスタ64,
68によってミラーされ、トランジスタ52,54を通
って流れる名目電流を与える。したがって、バイアス電
位VBIAS2 と共通モード入力信号に応答する電流供給ト
ランジスタ62によって、カレント・ミラー(64−6
8)に対する入力電流が決定される。バイアス電位VBI
AS3 によって、トランジスタ26,28およびトランジ
スタ22,24によって形成される電流ミラーを通って
流れる所定の電流が設けられるが、トランジスタ22,
24から差動入力段50には電流が流れない。したがっ
て、バランスした状態の場合、トランジスタ52,54
を通って流れる電流は従来技術で教示されているように
差動/シングル・エンド変換器36にょって供給される
のではなくて、それぞれトランジスタ64,68によっ
て供給される。
る。差動入力信号がバランスしている場合、トランジス
タ52,54は各々トランジスタ56のゲートに加えら
れたバイアス電位VBIAS2 によって決定されるのと同じ
名目電流を導通する。トランジスタ58,60のゲート
はまた差動入力信号に応答し、電流供給トランジスタ6
2はまたバイアス電位VBIAS2 を受け取るので、トラン
ジスタ58,60はトランジスタ52,54と同じ電流
を導通する。トランジスタ66,58,60,62を有
する導通経路を通って流れる電流はトランジスタ64,
68によってミラーされ、トランジスタ52,54を通
って流れる名目電流を与える。したがって、バイアス電
位VBIAS2 と共通モード入力信号に応答する電流供給ト
ランジスタ62によって、カレント・ミラー(64−6
8)に対する入力電流が決定される。バイアス電位VBI
AS3 によって、トランジスタ26,28およびトランジ
スタ22,24によって形成される電流ミラーを通って
流れる所定の電流が設けられるが、トランジスタ22,
24から差動入力段50には電流が流れない。したがっ
て、バランスした状態の場合、トランジスタ52,54
を通って流れる電流は従来技術で教示されているように
差動/シングル・エンド変換器36にょって供給される
のではなくて、それぞれトランジスタ64,68によっ
て供給される。
【0014】もし共通モード入力信号がトランジスタ5
2,54のゲートに加えられた信号のレベルを引き上げ
るべきであれば、トランジスタ52,54のソースに発
生した電位もまた増加し、従来技術について論じたよう
に、テール電流の増分をトランジスタ56を介して流
す。差動トランジスタ58,60のゲートに共通モード
入力信号が加えられる場合には、同じテール電流の増分
がトランジスタ62およびトランジスタ58,60を介
して流れ、かつトランジスタ66を通って流れ続け、こ
こでこのテール電流の増分はトランジスタ64,68に
よってミラーされて電流の増分をトランジスタ52,5
4に供給する。したがって、共通モード入力信号がバラ
ンスしている場合には、トランジスタ64,68がトラ
ンジスタ52,54にいずれかの電流の増分の変化を供
給する場合、トランジスタ22,24から差動入力段5
0にいずれの電流も流れない。ノード32,34の電位
は変化しないままであり、これによって改良した共通モ
ードのリジェクションが提供される。従来技術の場合に
1般的であるように、テール電流の流れの増分を抑制し
ようとするのではなく、本発明はトランジスタ58,6
0によって電流の流れの増分を検出し、トランジスタ6
4−68のディユアル出力電流ミラーによってこれらの
ための別のソースを提供する。
2,54のゲートに加えられた信号のレベルを引き上げ
るべきであれば、トランジスタ52,54のソースに発
生した電位もまた増加し、従来技術について論じたよう
に、テール電流の増分をトランジスタ56を介して流
す。差動トランジスタ58,60のゲートに共通モード
入力信号が加えられる場合には、同じテール電流の増分
がトランジスタ62およびトランジスタ58,60を介
して流れ、かつトランジスタ66を通って流れ続け、こ
こでこのテール電流の増分はトランジスタ64,68に
よってミラーされて電流の増分をトランジスタ52,5
4に供給する。したがって、共通モード入力信号がバラ
ンスしている場合には、トランジスタ64,68がトラ
ンジスタ52,54にいずれかの電流の増分の変化を供
給する場合、トランジスタ22,24から差動入力段5
0にいずれの電流も流れない。ノード32,34の電位
は変化しないままであり、これによって改良した共通モ
ードのリジェクションが提供される。従来技術の場合に
1般的であるように、テール電流の流れの増分を抑制し
ようとするのではなく、本発明はトランジスタ58,6
0によって電流の流れの増分を検出し、トランジスタ6
4−68のディユアル出力電流ミラーによってこれらの
ための別のソースを提供する。
【0015】トランジスタ52,54を流れる電流がト
ランジスタ58,60に流れる電流と比例するように、
トランジスタ58,60のサイズを縮尺することがまた
可能である。このような用途の場合、トランジスタ6
4,68がトランジスタ52,54の名目電流を供給し
続けるように、トランジスタ64−68は同じように縮
尺しなければならない。更に、テール電流の流れの増分
を減少させるトランジスタ52,54のソースにより高
いインピーダンスを与えるため、電流供給トランジスタ
56,62をカスコード・トランジスタ対と取り替えて
もよいことが理解できる。共通モード入力信号によって
どのような電流が要求されようと、トランジスタ64,
68はその電流を供給し続ける。
ランジスタ58,60に流れる電流と比例するように、
トランジスタ58,60のサイズを縮尺することがまた
可能である。このような用途の場合、トランジスタ6
4,68がトランジスタ52,54の名目電流を供給し
続けるように、トランジスタ64−68は同じように縮
尺しなければならない。更に、テール電流の流れの増分
を減少させるトランジスタ52,54のソースにより高
いインピーダンスを与えるため、電流供給トランジスタ
56,62をカスコード・トランジスタ対と取り替えて
もよいことが理解できる。共通モード入力信号によって
どのような電流が要求されようと、トランジスタ64,
68はその電流を供給し続ける。
【0016】差動入力信号がバランスしていない場合、
トランジスタ52,54およびトランジスタ58,60
は各々差動電流+ΔIと−ΔIを導通する。しかし、ト
ランジスタ58,60のドレインは共に結合されている
ので後者を流れる差動電流は打ち消し合ってトランジス
タ64−68の入出力電流に変化を生じない。したがっ
て、トランジスタ22,24はトランジスタ52,54
の差動電流を供給し、この差動電流によって、ノード3
4の出力信号はバランスしていない差動入力信号に応答
して適当に変更される。このバランスしていない差動入
力信号は、したがって差動入力段50と差動/シングル
・エンド変換器36によってノード34におけるシング
ル・エンド(単1)出力信号に変換される。
トランジスタ52,54およびトランジスタ58,60
は各々差動電流+ΔIと−ΔIを導通する。しかし、ト
ランジスタ58,60のドレインは共に結合されている
ので後者を流れる差動電流は打ち消し合ってトランジス
タ64−68の入出力電流に変化を生じない。したがっ
て、トランジスタ22,24はトランジスタ52,54
の差動電流を供給し、この差動電流によって、ノード3
4の出力信号はバランスしていない差動入力信号に応答
して適当に変更される。このバランスしていない差動入
力信号は、したがって差動入力段50と差動/シングル
・エンド変換器36によってノード34におけるシング
ル・エンド(単1)出力信号に変換される。
【0017】図3は本発明の他の実施例を示し、ここで
差動入力段70は図2で説明した構成要素からトランジ
スタ60を取り除いたのと同じ構成要素を有している。
トランジスタ64−68によって形成される電流ミラー
に対する入力電流はバイアス電位VBIAS2 に応答して動
作するトランジスタ62を介して、なお供給されるとい
う点でトランジスタ60はオプションである。図3の構
成の1つの利点は、図2のトランジスタ60のゲートと
関連するトランジスタ54のゲートにおけるストレー
(stray)容量の減少である。図3の実施例によっ
て差動電流ΔIが電流ミラー・トランジスタ64−68
に流入することが可能であるが、この影響は1般的に小
さく、過渡的応答の期間のみ発生する。いくつかの用途
では、ストレー容量が削減されているという利点に鑑み
てこのエラーは受け入れ可能なものである。
差動入力段70は図2で説明した構成要素からトランジ
スタ60を取り除いたのと同じ構成要素を有している。
トランジスタ64−68によって形成される電流ミラー
に対する入力電流はバイアス電位VBIAS2 に応答して動
作するトランジスタ62を介して、なお供給されるとい
う点でトランジスタ60はオプションである。図3の構
成の1つの利点は、図2のトランジスタ60のゲートと
関連するトランジスタ54のゲートにおけるストレー
(stray)容量の減少である。図3の実施例によっ
て差動電流ΔIが電流ミラー・トランジスタ64−68
に流入することが可能であるが、この影響は1般的に小
さく、過渡的応答の期間のみ発生する。いくつかの用途
では、ストレー容量が削減されているという利点に鑑み
てこのエラーは受け入れ可能なものである。
【0018】図4は更に他の実施例である差動入力段8
0を示し、ここでは電流ソース56,62が電流供給ト
ランジスタ82として組み合わされている。この実施例
の場合、トランジスタ56を流れる電流の2倍がトラン
ジスタ82を流れるようにバイアス電位VBIAS2 を1般
的に選択する。図4に示す差動入力段80の動作は、図
2の議論に従うものであり、トランジスタ52,54を
流れる共通モード入力信号からの電流の増分はトランジ
スタ58,60を流れる電流の増分と等しい。電流の増
分はディユアル出力電流ミラーによって反射され、トラ
ンジスタ52,54に電流の増分を供給する。また、同
様の機能を有する構成要素は図2で使用しているものと
同じ参照番号を付している。
0を示し、ここでは電流ソース56,62が電流供給ト
ランジスタ82として組み合わされている。この実施例
の場合、トランジスタ56を流れる電流の2倍がトラン
ジスタ82を流れるようにバイアス電位VBIAS2 を1般
的に選択する。図4に示す差動入力段80の動作は、図
2の議論に従うものであり、トランジスタ52,54を
流れる共通モード入力信号からの電流の増分はトランジ
スタ58,60を流れる電流の増分と等しい。電流の増
分はディユアル出力電流ミラーによって反射され、トラ
ンジスタ52,54に電流の増分を供給する。また、同
様の機能を有する構成要素は図2で使用しているものと
同じ参照番号を付している。
【0019】図5は本発明の更に他の実施例を差動入力
段90として示し、これは逆極性のトランジスタを使用
している、すなわちpチャンネルの素子はnチャンネル
の素子に変換され、逆のチャンネルの場合には逆のチャ
ンネルに変換されている。更に、電源導体20,30に
加えられる供給電圧は交換されている。機能と動作全体
は同じであるため、差動入力段90の構成要素には図2
に使用してしているのと同じ参照番号を付している。し
たがって、改良した差動入力段はpチャンネルの形態ま
たはnチャンネルの形態のいずれかで実行することがで
きる。
段90として示し、これは逆極性のトランジスタを使用
している、すなわちpチャンネルの素子はnチャンネル
の素子に変換され、逆のチャンネルの場合には逆のチャ
ンネルに変換されている。更に、電源導体20,30に
加えられる供給電圧は交換されている。機能と動作全体
は同じであるため、差動入力段90の構成要素には図2
に使用してしているのと同じ参照番号を付している。し
たがって、改良した差動入力段はpチャンネルの形態ま
たはnチャンネルの形態のいずれかで実行することがで
きる。
【0020】
【発明の効果】したがって、ここで説明したのは1次お
よび2次の差動入力トランジスタを有する新規な差動入
力段であり、ここで同じ共通モードの入力信号に応答し
て動作する2次差動トランジスタは1次差動トランジス
タを介してディユアル出力電流ミラーに流入するのと等
しい電流を導通し、1次差動トランジスタに流れる名目
電流を供給する。差動入力段の出力に結合された差動/
シングル・エンド変換器は共通モード入力信号に対して
いずれの電流も供給せず、したがって、その出力電圧が
影響されることはない。
よび2次の差動入力トランジスタを有する新規な差動入
力段であり、ここで同じ共通モードの入力信号に応答し
て動作する2次差動トランジスタは1次差動トランジス
タを介してディユアル出力電流ミラーに流入するのと等
しい電流を導通し、1次差動トランジスタに流れる名目
電流を供給する。差動入力段の出力に結合された差動/
シングル・エンド変換器は共通モード入力信号に対して
いずれの電流も供給せず、したがって、その出力電圧が
影響されることはない。
【図1】従来の、差動入力段を示す概略図である。
【図2】本発明の1実施例を示す概略図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す概略図である。
50 差動入力段 38,40 入力 22,24,26,28,52,54,56,58,6
0,62,64,66,68 トランジスタ 20 電源導体 34 ノード 36 差動/シングル・エンド変換器
0,62,64,66,68 トランジスタ 20 電源導体 34 ノード 36 差動/シングル・エンド変換器
Claims (5)
- 【請求項1】 第1および第2入力信号に応答する差動
入力段(50)において、上記の差動入力段は:第1お
よび第2出力を有し第1および第2電流を供給する電流
供給手段(56,52);各々がゲート、ドレインおよ
びソースを有する第1(52)および第2(54)トラ
ンジスタであって、上記のゲートはそれぞれ結合されて
第1および第2入力信号を受け取り、上記のソースは上
記の電流供給手段の上記の第1出力に結合される上記の
第1および第2トランジスタ;1つの入力と第1および
第2出力を有し合計が上記の第1電流と等しくなるそれ
ぞれの出力電流を供給する電流ミラー回路(64,6
6,68)であって、上記の第1出力は上記の第1トラ
ンジスタの上記のドレインに結合され、上記の第2出力
は上記の第2トランジスタの上記のドレインに結合され
る上記の電流ミラー回路;および上記の電流ミラー回路
の上記の入力と上記の電流供給手段の上記の第2出力と
の間に結合され、第1および第2入力信号に応答して上
記の第2電流を導通する第1手段(58,60);によ
って構成されることを特徴とする差動入力段。 - 【請求項2】 上記の電流ミラー回路は:ゲート、ドレ
インおよびソースを有する第3トランジスタ(66)で
あって、上記のゲートおよびドレインは上記の電流ミラ
ー回路の上記の入力に共に結合される上記の第3トラン
ジスタ;ゲート、ドレインおよびソースを有する第4ト
ランジスタ(64)であって、上記のソースは動作電位
の上記の第1ソースに結合され、上記のドレインは上記
の第1トランジスタの上記のドレインに結合され、上記
のゲートは上記の第3トランジスタの上記のゲートに結
合される上記の第4トランジスタ;およびゲート、ドレ
インおよびソースを有する第5トランジスタ(68)で
あって、上記のソースは動作電位の上記の第1ソースに
結合され、上記のドレインは上記の第2トランジスタの
上記のドレインに結合され、上記のゲートは上記の第3
トランジスタの上記のゲートに結合される上記の第5ト
ランジスタ;を有することを特徴とする請求項1記載の
差動入力段。 - 【請求項3】 上記の第1手段はゲート、ドレインおよ
びソースを有する第6トランジスタ(58)を有し、上
記のドレインは上記の第3トランジスタの上記のドレイ
ンに結合され、上記のソースは上記の電流供給手段の上
記の第2出力に結合され、上記のゲートは結合されて第
1入力信号を受け取ることを特徴とする請求項2記載の
差動入力段。 - 【請求項4】 上記の第1手段はゲート、ドレインおよ
びソースを有する第7トランジスタ(60)を更に有
し、上記のドレインは上記の第3トランジスタの上記の
ドレインに結合され、上記のソースは上記の電流供給手
段の上記の第2出力に結合され、上記のゲートは結合さ
れて第2入力信号を受け取ることを特徴とする請求項3
記載の差動入力段。 - 【請求項5】 差動入力段を介して共通モードのリジェ
クションを行う方法において、上記の方法は:差動入力
段(50)の差動的に結合された第1および第2トラン
ジスタ(52,54)の制御入力における第1および第
2共通モード入力信号を受け取る段階;上記の差動的に
結合された第1および第2トランジスタを介して電流を
導通する段階;上記の第1および第2共通モード入力信
号によって誘起された上記の第1電流の変動を検出する
段階;上記の第1電流で検出されたのと同じ変動を有す
る第2電流を供給する段階;および上記の第2電流をミ
ラーして上記の差動的に結合された第1および第2トラ
ンジスタを介して流れる上記の第1電流を供給する段
階;によって構成されることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/577,232 US5032797A (en) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | Differential input stage having improved common mode rejection |
US577232 | 1990-09-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0730340A true JPH0730340A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=24307837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3240303A Pending JPH0730340A (ja) | 1990-09-04 | 1991-08-28 | 改良した共通モードのリジェクションを有する差動入力段 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5032797A (ja) |
EP (1) | EP0530415A1 (ja) |
JP (1) | JPH0730340A (ja) |
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JP2007043289A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Toshiba Corp | 増幅回路とこれを用いたフィルタ及び無線通信装置 |
JP2008028533A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Renesas Technology Corp | レシーバアンプ回路 |
JP2021164055A (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | ザインエレクトロニクス株式会社 | 全差動アンプ |
Families Citing this family (12)
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US5568561A (en) * | 1993-04-22 | 1996-10-22 | Whitlock; William E. | Differential line receiver with common-mode AC bootstrapping |
EP0765543B1 (en) * | 1994-06-15 | 2001-10-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Differential amplifier with common-mode rejection for low supply voltages |
EP0690561B1 (en) * | 1994-06-30 | 2001-10-31 | STMicroelectronics S.r.l. | Method for erasing a common mode current signal and transconductor assembly using such method |
GB9516025D0 (en) * | 1995-08-04 | 1995-10-04 | Philips Electronics Uk Ltd | Amplifier |
US6044036A (en) * | 1998-05-13 | 2000-03-28 | Motorola, Inc. | Buffer circuit, memory device, and integrated circuit for receiving digital signals |
US6577187B1 (en) | 2000-06-15 | 2003-06-10 | Upstate Audio | Powered transducer preamplifier with DC level shifting circuit |
DE602004016986D1 (de) * | 2004-08-13 | 2008-11-20 | Dialog Semiconductor Gmbh | Differenzverstärkerstufe mit niedriger Versorgungsspannung |
JP2009530952A (ja) * | 2006-03-23 | 2009-08-27 | エヌエックスピー ビー ヴィ | 同相利得を反転する入力段を有する差動増幅器 |
US8872562B2 (en) | 2013-03-21 | 2014-10-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
JP6673645B2 (ja) * | 2015-04-23 | 2020-03-25 | ローム株式会社 | 差動増幅器 |
CN109274344B (zh) * | 2018-08-30 | 2019-07-26 | 华南理工大学 | 一种四输入运算放大器及其应用的采样电路和采样方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US4213098A (en) * | 1979-02-09 | 1980-07-15 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Semiconductor differential amplifier having feedback bias control for stabilization |
DE2938592A1 (de) * | 1979-09-24 | 1981-04-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Operationsverstaerker in ig-fet-technologie |
US4573020A (en) * | 1984-12-18 | 1986-02-25 | Motorola, Inc. | Fully differential operational amplifier with D.C. common-mode feedback |
US4897611A (en) * | 1988-10-28 | 1990-01-30 | Micro Linear Corporation | Very high gain positive feedback CMOS transconductance amplifier |
-
1990
- 1990-09-04 US US07/577,232 patent/US5032797A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-28 JP JP3240303A patent/JPH0730340A/ja active Pending
- 1991-09-05 EP EP91308122A patent/EP0530415A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005269555A (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | New Japan Radio Co Ltd | 入力電流補償回路付き差動増幅回路 |
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JP2007043289A (ja) * | 2005-08-01 | 2007-02-15 | Toshiba Corp | 増幅回路とこれを用いたフィルタ及び無線通信装置 |
JP2008028533A (ja) * | 2006-07-19 | 2008-02-07 | Renesas Technology Corp | レシーバアンプ回路 |
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