JPH07336163A - Ｍｏｓ ｏｔａ - Google Patents

Ｍｏｓ ｏｔａ

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JPH07336163A
JPH07336163A JP6127887A JP12788794A JPH07336163A JP H07336163 A JPH07336163 A JP H07336163A JP 6127887 A JP6127887 A JP 6127887A JP 12788794 A JP12788794 A JP 12788794A JP H07336163 A JPH07336163 A JP H07336163A
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differential
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Katsuharu Kimura
克治 木村
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NEC Corp
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体集積回路上に形成される線形動作入力電
圧範囲の広いＭＯＳ ＯＴＡを実現する。 【構成】本発明のＯＴＡは、２乗回路の出力電流で駆動
される差動対から構成され、２乗回路が、出力を共通に
接続された２対のトランジスタが共通のテール電流で駆
動されるクァドリテールセルにおいて、前記第一のトラ
ンジスタ対には、差動入力信号が入力され、第二のトラ
ンジスタ対は入力が共通に接続されて差動入力信号の直
流電圧が入力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアナログ信号を増幅する
差動増幅器に関し、特に半導体集積回路上に構成される
線形動作する最適化バイアス差動対からなるＯＴＡ（Ｏ
ｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎ
ｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の最適化バイアス差動対は、ＭＯ
Ｓ ＯＴＡといわれ、不平衡型交叉接続クァッドセルを
２乗回路として用いたものが、Ｎｅｄｕｎｇａｄｉ等に
より最初に提案された。（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔ
ｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ，Ｖｏｌ．ＣＡＳ−３１，ＮＯ．１０，ｐｐ．８
９１−８９４，Ｏｃｔ．１９９８４）同一チップ上では
素子間の整合性は良いと仮定し、チャネル長変調と基板
効果を無視すると、おのおののＭＯＳトランジスタのド
レイン電流は、
【０００３】
【０００４】ここで、β＝μ（Ｃox／２）（Ｗ／Ｌ）は
トランスコンダクタンス・パラメータであり、μはキャ
リアの実効モビリティ、Ｃoxは単位面積当たりのゲート
酸化膜容量、Ｗ、Ｌはそれぞれ、ゲート幅、ゲート長で
ある。また、ＶTHはスレッショルド電圧、ＶGS1 はそれ
ぞれのケート・ソース間電圧である。
【０００５】（１ａ）式の２乗則はもともショックレー
の式を近似したものである。
【０００６】テール電流ＩSS1 で駆動されるＭＯＳ差動
対の差動出力電流は、
【０００７】
【０００８】と表される。したがって、入力電圧の２乗
特性を持つテール電流で駆動して差動対のトランスコン
ダクタンス完全に補償することができる。最適化バイア
ス差動対のテール電流の条件は、
【０００９】
【００１０】である。
【００１１】図９に示す、Ｎｅｄｕｎｇａｄｉ等が提案
した、不平衡型交叉接続クァッドセルの出力電流ＩL
は、
【００１２】
【００１３】差動対を不平衡型交叉接続クァッドセルの
出力電流で駆動してバイアスを最適化するには、テール
電流を、
【００１４】
【００１５】Ｎｅｄｕｎｇａｄｉ等は、図１０に示すよ
うに、ｎ＝２，ｎ＝２．１，ｎ＝２．１５５，ｎ＝２．
２，ｎ＝２．３の場合についてＳＰＩＣＥシュミレーシ
ョンして、トランスコンダクタンスが、ｎ＝２．１５５
の場合に、０．１％以下になることを述べている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】Ｎｅｄｕｎｇａｄｉ等
が提案した、不平衡型交叉接続クァッドセルを用いた最
適化バイアス差動対では、不平衡型交叉接続クアッドセ
ルを構成する不平衡差動対（Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｓ
ｏｕｒｃｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｐａｉｒ）のトランジス
タのゲートＷ／Ｌ比を１：１＋２／√３（＝２．１５４
７）に設定する必要がある。この値では、事実上ＬＳＩ
化できないという問題がある。また、ｎの値を整数値に
丸め込むと、当然のことながら、直線性が犠牲になる。
また、回路規模も大きくなるという欠点がある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明のＯＴＡは、２乗
回路の出力電流で駆動される差動対から構成され、２乗
回路が、出力を共通に接続された２対のトランジスタ対
が共通のテール電流で駆動されるクァドリテールセルに
おいて、前記第一のトランジスタ対には、差動入力信号
が入力され、第二のトランジスタ対は入力が共通に接続
されて差動入力信号の直流電圧が入力される。
【００１８】
【実施例】図１に、本発明請求項１に示す最適化バイア
ス差動対からなるＯＴＡのブロック図を示す。図２に、
こうして得られる最適化バイアス差動対の入出力特性を
示す。図３に本発明請求項１に示したクァドリテールセ
ルを用いた最適化バイアス差動対からなるＯＴＡの基本
回路構成を示す。
【００１９】４つのトランジスタがテール電流を共通に
したクアッドセルの出力電流ＩL は、
【００２０】
【００２１】差動対をクァドリテールセルの出力電流で
駆動してバイアスを最適化するには、テール電流を、
【００２２】
【００２３】次に、クアドリテールセルを用いた最適化
バイアス差動対の実現回路を図５に示す。差動出力電流
は、
【００２４】
【００２５】図６に入出力（伝達）特性を示す。また、
図７に入出力の非直線特性を示す。
【００２６】トランスコンダクタンスは、（１０）式を
入力電圧Ｖ1 で微分すれば求まる。
【００２７】
【００２８】
【００２９】図８にトランスコンダクタンス特性を示
す。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の最適化バ
イアス差動対で構成されるＭＯＳ ＯＴＡでは、小さな
回路規模で実現でき、直線となる入力電圧範囲も広くで
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明請求項１の最適化バイアス差動対の一実
施例を示すブロック図。
【図２】図１に示す最適化バイアス差動対の入出力特
性。
【図３】本発明請求項１の最適化バイアス差動対の基本
回路図。
【図４】図３に示す２常会路の入出力特性図。
【図５】本発明請求項１の最適化バイアス差動対の一実
施例を示す回路図。
【図６】本発明請求項１の一実施例を示す最適化バイサ
ウ差動対から構成されたＭＯＳＯＴＡの入出力特性図。
【図７】本発明請求項１の一実施例を示す最適化バイア
ス差動対から構成されたＭＯＳＯＴＡ入出力特性の非線
形特性。
【図８】本発明請求項１の一実施例を示す最適化バイア
ス差動対から構成されたＭＯＳＯＴＡのトランスコンダ
クタンス特性。
【図９】従来回路図。
【図１０】図９の回路の入出力特性図。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２乗回路の出力電流で駆動される差動対
    から構成され、２乗回路が、出力を共通に接続された２
    対のトランジスタ対が共通のテール電流で駆動されるク
    ァドリテールセルにおいて、前記第一のトランジスタ対
    には、差動入力信号が入力され、第二のトランジスタ対
    は入力が共通に接続されて差動入力信号の直流電圧が入
    力されることを特徴とするＭＯＳ ＯＴＡ。
JP6127887A 1994-06-09 1994-06-09 Ｍｏｓ ｏｔａ Expired - Lifetime JP2556293B2 (ja)

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