JPH08298416A - ゲイン調整機能付差動増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ゲイン調整により入出力信号の帯域が制限され
ることをなく、高速信号を扱うことのできるゲイン調整
機能付差動増幅器を得る。 【構成】調整用電流源２１，２２及び２３の各電流値を
調整することにより、入力トランジスタ１３，１４と並
列に極性を逆にして接続した調整用トランジスタ２５，
２６のドレイン電流を調整して入力トランジスタ１３，
１４のドレイン電流の変動量を小さくし、ロード用トラ
ンジスタ１８，２０のドレイン電流の変動量を小さくさ
せると、ゲインＧは入力トランジスタ１３，１４及び調
整用トランジスタ２５，２６の相互コンダンクタンスの
差、Ｇｍ_IN−Ｇｍ_C とロード用トランジスタ１８，２０
の相互コンダクタンスＧｍ_L との比で決まり、このとき
入力トランジスタ１３，１４及びロード用トランジスタ
１８，２０のバイアス電流はゲイン調整によって影響を
受けないからこれらトランジスタのＶ_ON電圧はゲイン調
整によって変化しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ゲインを調整すること
の可能なゲイン調整機能付差動増幅器に関し、特に、そ
のダイナミックレンジに悪影響を与えることなくゲイン
調整を行うことのできるゲイン調整機能付差動増幅器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゲイン調整機能付差動増幅器に
は、例えば、図４に示すものがある。これは、差動信号
が入力される一対の入力ＦＥＴ１０１及び１０２と、こ
の入力ＦＥＴ１０１及び１０２の負荷である一対のロー
ド用ＦＥＴ１０３及び１０４と、入力ＦＥＴ１０１及び
１０２のドレイン電流の総量を制限する定電流源１０５
とから構成される差動増幅器１１０のゲイン調整を行う
ようにしたものであり、電源供給側電源ラインとロード
用ＦＥＴ１０３及び１０４のソースとの間にロード用Ｆ
ＥＴ１０３及び１０４のそれぞれと並列に調整用電流源
１０６及び１０７を接続し、これら調整用電流源１０６
及び１０７の電流値Ｉ_C を調整することにより、ロード
用ＦＥＴ１０３及び１０４のドレイン電流を変化させ、
ロード用ＦＥＴ１０３及び１０４の相互コンダクタンス
Ｇｍ_L を調整している。

【０００３】そして、このゲイン調整機能付差動増幅器
１００のゲインＧは、入力用ＦＥＴ１０１及び１０２の
相互コンダクタンスＧｍ_INと、ロード用ＦＥＴ１０３及
び１０４の相互コンダクタンスＧｍ_L とを用いれば、次
式（１）で表すことができるから、ロード用ＦＥＴ１０
３及び１０４の相互コンダクタンスＧｍ_L を調整するこ
とによって、ゲインＧが調整されるようになっている。

【０００４】 Ｇ＝Ｇｍ_IN／Ｇｍ_L ……（１） しかしながら、この図４に示すゲイン調整機能付差動増
幅器１００では、調整用電流源１０６及び１０７の電流
値Ｉ_C を、一般にはＰチャネル形ＭＯＳトランジスタに
より形成しているため、このドレイン電流によってゲイ
ン調整機能付差動増幅器１００の出力インピーダンスが
ロード用ＦＥＴ１０３及び１０４のインピーダンスより
も支配的になってしまい、よって、ゲイン調整機能付差
動増幅器１００のゲインが前記（１）式で表されず、調
整用電流源１０６及び１０７の出力インピーダンスと入
力用ＦＥＴ１０１及び１０２の相互コンダクタンスＧｍ
_INとで決定されるため、ゲイン調整機能付差動増幅器１
００の帯域が減少し、高速信号が扱えないという問題が
ある。

【０００５】この問題を回避するために、例えば、図５
に示すように、フォールデッド・カスコード形の差動増
幅器１１０を用いたものがある。この差動増幅器１１０
は、差動信号が入力される入力ＦＥＴ１１１及び１１２
と、これら入力ＦＥＴ１１１及び１１２のドレイン電流
の総量を制限する定電流源１１３と、入力ＦＥＴ１１１
と並列に接続される、バイアス用トランジスタ１１５及
びロード用ＦＥＴ１１６の直列回路と、入力ＦＥＴ１１
２と並列に接続される、バイアス用トランジスタ１１７
及びロード用ＦＥＴ１１８の直列回路と、入力用ＦＥＴ
１１１及びロード用ＦＥＴ１１６のドレイン電流の総量
を制限する定電流源１１９と、入力ＦＥＴ１１２及びロ
ード用ＦＥＴ１１８のドレイン電流の総量を制限する定
電流源１２０とで差動増幅器１１０を構成している。そ
して、電源供給側電源ラインと定電流源１１９及び１２
０のソースとの間に定電流源１１９及び１２０のそれぞ
れと並列に調整用電流源１２１及び１２２を接続し、調
整用電流源１２１及び１２２の電流値Ｉ_C を調整するこ
とによりロード用ＦＥＴ１１６及び１１８のドレイン電
流を制御している。

【０００６】そして、このゲイン調整機能付差動増幅器
１００のゲインＧは前記（１）式により求められるか
ら、ロード用ＦＥＴ１１６及び１１８のドレイン電流を
制御し、その相互コンダクタンスＧｍ_L を調整すること
により、ゲインＧを調整することができるようになって
いる。また、例えば、図６に示すように、図５の構成に
おいて、入力ＦＥＴ１１１及び１１２のドレイン電流の
総量を制限する定電流源１１３と並列に、さらに、電流
値２Ｉ_C の調整用電流源１２５を接続し、調整用電流源
１２１，１２２及び１２５の電流値を調整することによ
り、入力ＦＥＴ１１１及び１１２のドレイン電流の総量
を調整している。

【０００７】そして、この差動増幅器１１０のゲインＧ
は上記（１）式により求められるから、入力ＦＥＴ１１
１及び１１２のドレイン電流を調整することにより、そ
の相互コンダクタンスＧｍ_INを調整し、ゲインＧを調整
するようになっている。そして、上述の図５又は図６に
示すような構成にすることにより、出力インピーダンス
の増加により帯域劣化がほとんど生じることなく、ゲイ
ン調整を行うことが可能となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフォールデッド・カスコード形の差動増幅器を用い
たゲイン調整機能付差動増幅器のうち、例えば、図５の
ゲイン調整機能付差動増幅器では、ゲインＧを大きくす
る場合には、調整用電流源１２１及び１２２の電流値Ｉ
_C を小さくし、ロード用ＦＥＴ１１６及び１１８に流れ
る電流を減少させ、ロード用ＦＥＴ１１６及び１１８の
相互コンダクタンスＧｍ_L を減少させてゲインＧを増加
させるが、このとき、ロード用ＦＥＴ１１６及び１１８
のドレイン電流を減少させているため、次式（２）によ
り決定されるＶ_ON電圧Ｖ_ONが減少する。

【０００９】 Ｖ_ON＝Ｖ_GS−Ｖ_TH＝α・Ｉ_D ^1/2 ……（２） ここで、Ｖ_GSはゲート・ソース間電圧、Ｖ_THはしきい値
電圧、αはＭＯＳトランジスタのプロセス，ゲートサイ
ズ等によって決定される値、Ｉ_D はドレイン電流であ
る。したがって、出力電圧の可変範囲が減少し、ゲイン
Ｇを大きくしようとしているのにも関わらず、Ｖ_ON電圧
で制限されてしまい、ゲイン調整機能付差動増幅器１０
０の調整範囲が狭くなってしまうという問題がある。

【００１０】また、例えば、図６のゲイン調整機能付差
動増幅器では、ゲインＧを小さくする場合に、各調整用
電流源１２１，１２２，１２５の電流値を小さくし、入
力ＦＥＴ１１１及び１１２に流れる電流を減少させ、入
力ＦＥＴ１１１及び１１２の相互コンダクタンスＧｍ_IN
を減少させてゲインＧを減少させるが、このとき、入力
ＦＥＴ１１１及び１１２のドレイン電流を減少させてい
るために、前記（２）式から明らかなように入力ＦＥＴ
１１１及び１１２のＶ_on電圧を減少させていることにな
り、入力信号が制限されてしまうという問題がある。

【００１１】そこで、この発明は上記従来の未解決の課
題に着目してなされたものであり、ゲイン調整を行うこ
とにより入力信号或いは出力信号が制限されることがな
く、且つ、高速信号に適用することのできるゲイン調整
機能付差動増幅器を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るゲイン調整機能付差動増幅器において
は、差動信号が入力される並列関係にある一対の入力ト
ランジスタと、該一対の入力トランジスタのドレイン電
流の総量を決定する定電流源と、前記差動信号が入力さ
れる並列関係にある一対の調整用トランジスタと、該一
対の調整用トランジスタのドレイン電流の総量を決定す
る電流値可変な第１の定電流源と、並列関係にある一対
の負荷トランジスタとを備えると共に、前記一対の入力
トランジスタの一方と前記一対の調整用トランジスタの
一方と前記一対の負荷トランジスタの一方とを、電流値
可変な第２の調整用電流源に並列状態に接続し、前記一
対の入力トランジスタの他方と前記一対の調整用トラン
ジスタの他方と前記一対の負荷トランジスタの他方と
を、電流値可変な第３の調整用電流源に並列状態に接続
したことを特徴としている。

【００１３】

【作用】第１，第２及び第３の調整用電流源の電流値を
調整すると、調整用トランジスタのドレイン電流が変化
し、これにより入力トランジスタのドレイン電流と、負
荷トランジスタのドレイン電流とが調整される。そし
て、並列状態にある入力トランジスタと調整用トランジ
スタとに入力される差動信号を逆極性にすれば、調整用
トランジスタのドレイン電流が入力トランジスタのドレ
イン電流の変化分を抑える方向に働くから、負荷トラン
ジスタのドレイン電流の変化分が小さくなってゲインが
減少する。逆に、並列状態にある入力トランジスタと調
整用トランジスタとに入力される差動信号を同極性にす
れば、調整用トランジスタのドレイン電流が入力トラン
ジスタのドレイン電流の変化分を増加させる方向に働く
から、負荷トランジスタのドレイン電流の変化分が大き
くなってゲインが増加する。つまり、並列状態にある入
力トランジスタ及び調整用トランジスタへの入力信号の
極性と、調整用トランジスタのドレイン電流とを調整す
ることにより、ゲインを可変にすることができる。

【００１４】そして、このとき、ゲインは入力トランジ
スタ及び調整用トランジスタの相互コンダクタンスの和
（入力トランジスタ及び調整用トランジスタへの入力信
号が同極性のとき）又は差（入力トランジスタ及び調整
用トランジスタへの入力信号が逆極性のとき）と、負荷
トランジスタの相互コンダクタンスとの比で決定され
る。

【００１５】また、第１，第２及び第３の調整用電流源
の電流値によって、入力トランジスタ及び負荷トランジ
スタのドレイン電流は変化しないから、ドレイン電流に
応じて決定されるＶ_ON電圧（ゲート・ソース間電圧とし
きい値電圧との差）が変化しないので、ゲイン調整によ
り帯域が変化することにより入力信号及び出力信号が制
限されることはなく、高速信号を扱うことも可能とな
る。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。図１
は、本発明におけるゲイン調整機能付差動増幅器の第１
実施例を示す回路図である。このゲイン調整機能付差動
増幅器１は、フォールデッド・カスコード形の差動増幅
器２と、電流値可変な調整用電流源２１，２２及び２３
と、差動増幅器２への差動信号と同一信号を入力するＮ
チャネル形ＭＯＳトランジスタからなる調整用ＦＥＴ２
５及び２６とから構成されている。

【００１７】そして、差動増幅器２は、電流値Ｉ_B ′の
定電流源１１及び１２のそれぞれと直列接続された、差
動信号を入力するＮチャネル形ＭＯＳトランジスタから
なる一対の入力トランジスタ１３及び１４とが、両電源
ライン間に並列に接続され、入力トランジスタ１３及び
１４のソースと接地側電源ライン間に電流値Ｉ_B の定電
流源１５が介挿されて形成されている。さらに、定電流
源１１と入力トランジスタ１３との間の電位と接地側電
源ラインとの間に、Ｐチャネル形ＭＯＳトランジスタか
らなるバイアス用トランジスタ１７とＮチャネル形ＭＯ
Ｓトランジスタからなる負荷トランジスタとしてのロー
ド用トランジスタ１８との直列回路とが介挿され、同様
に、定電流源１２と入力トランジスタ１４との間の電位
と接地側電源ラインとの間に、Ｐチャネル形ＭＯＳトラ
ンジスタからなるバイアス用トランジスタ１９とＮチャ
ネル形ＭＯＳトランジスタからなる負荷としてのロード
用トランジスタ２０との直列回路とが介挿されている。
そして、バイアス用トランジスタ１７及び１９には、共
通のバイアス電圧Ｖ_BIASが印加されるようになってい
る。そして、入力トランジスタ１３及び１４のドレイン
電流の総量が定電流源１５により制限されるようになっ
ている。

【００１８】そして、上記調整用電流源２１は、電源供
給側電源ラインと、定電流源１１及びバイアス用トラン
ジスタ１７間電位との間に定電流源１１と並列に接続さ
れ、同様に、上記調整用電流源２２は、電源供給側電源
ラインと、定電流源１２及びバイアス用トランジスタ１
９間電位との間に定電流源１２と並列に接続されてい
る。

【００１９】また、上記調整用トランジスタ２５は、定
電流源１１及びバイアス用トランジスタ１７間電位と接
地側電源ラインとの間に入力トランジスタ１３と並列に
接続され、同様に、調整用トランジスタ２６は、定電流
源１２及びバイアス用トランジスタ１９間電位と接地側
電源ラインとの間に入力トランジスタ１４と並列に接続
されている。さらに、調整用トランジスタ２５及び２６
と接地側電源ラインとの間に電流値可変な調整用電流源
２３が介挿され、調整用トランジスタ２５及び２６のバ
イアス電流の総量を制限している。そして、調整用電流
源２１及び２２の電流値をＩ_C ／２とすると、調整用電
流源２３の電流値はＩ_C となるように設定されている。
そして、調整用トランジスタ２５のゲートには入力トラ
ンジスタ１４への差動信号と同一信号が入力され、調整
用トランジスタ２６のゲートには入力トランジスタ１３
への差動信号と同一信号が入力され、調整用トランジス
タ２５及び２６は入力トランジスタ１３及び１４とは極
性的に逆に接続されている。

【００２０】そして、入力トランジスタ１３及び調整用
トランジスタ２５の差動信号に応じたドレイン電流ｉ₁₃
及びｉ₂₅の和と、定電流源１１の電流値Ｉ_B ′及び調整
用電流源２１の電流値Ｉ_C ／２の和との差がロード用ト
ランジスタ１８に流れ、バイアス用トランジスタ１７と
ロード用トランジスタ１８との間の電位が出力信号Ｖ
_OUT ^- として取り出されると共に、ロード用トランジス
タ１８のゲートに印加されるようになっている。

【００２１】同様に、入力トランジスタ１４及び調整用
トランジスタ２６の差動信号に応じたドレイン電流ｉ₁₄
及びｉ₂₆の和と、定電流源１２の電流値Ｉ_B ′及び調整
用電流源２２の電流値Ｉ_C ／２の和との差がロード用ト
ランジスタ２０に流れ、バイアス用トランジスタ１９と
ロード用トランジスタ２０との間の電位が出力信号Ｖ
_OUT ⁺ として取り出されると共に、ロード用トランジス
タ２０のゲートに印加されるようになっている。

【００２２】ここで、調整用電流源２３が第１の調整用
電流源に対応し、定電流源１１及び調整用電流源２１が
第２の調整用電流源に対応し、定電流源１２及び調整用
電流源２２が第３の調整用電流源に対応している。次
に、上記第１実施例の動作を説明する。例えば、調整用
電流源２１，２２及び２３の電流値が全て零であるもの
とする。この状態で、入力トランジスタ１３及び１４の
ゲートへ差動信号Ｖ_IN ⁺ 及びＶ _IN ^- を印加すると、入力
信号Ｖ_IN ⁺ 及びＶ_IN ^- に応じたドレイン電流ｉ₁₃及びｉ
₁₄が流れ、このときドレイン電流ｉ₁₃及びｉ₁₄の総量は
定電流源１５の電流値Ｉ _B により制限される。また、ド
レイン電流ｉ₁₃及びｉ₁₄が流れることによって、ロード
用トランジスタ１８及び２０には、ドレイン電流ｉ₁₃及
びｉ₁₄と定電流源１１及び１２の電流値Ｉ_B ′との差が
それぞれ流れ、これがロード用トランジスタ１８及び２
０で電圧値に変換され、出力信号Ｖ_OUT ^- 及びＶ_OUT ⁺
として出力される。

【００２３】このときの、ゲイン調整機能付差動増幅器
１のゲインＧは、入力トランジスタ１３及び１４の相互
コンダクタンスをＧｍ_IN，ロード用トランジスタ１８及
び２０の相互コンダクタンスをＧｍ_L とすると、前記
（１）式により算出することができる。この状態から、
調整用電流源２１，２２及び２３の電流値を増加させる
と、入力トランジスタ１３及び１４への差動信号Ｖ_IN ⁺
及びＶ_IN ^- に応じたドレイン電流ｉ₁₃及びｉ₁₄が流れる
と共に、調整用トランジスタ２５及び２６にもドレイン
電流ｉ₂₅及びｉ₂₆が流れ、このとき、入力トランジスタ
１３及び１４と調整用トランジスタ２５及び２６とは極
性が逆になるように接続されており、調整用トランジス
タ２５及び２６のドレイン電流ｉ₂₅及びｉ₂₆は入力トラ
ンジスタ１３及び１４のドレイン電流のｉ₁₃及びｉ₁₄の
変動量を抑える方向に働くから、ロード用トランジスタ
１８及び２０のドレイン電流ｉ₁₈及びｉ₂₀の変動量が抑
えられることになり、入力信号Ｖ_IN ⁺ 及びＶ_IN ^- に対す
る出力信号Ｖ_OUT ⁺ 及びＶ_OUT ^- の比、すなわち、ゲイ
ンＧが小さくなることになる。

【００２４】このときのゲインＧは次式（３）により算
出されることから、調整用電流源２１，２２及び２３の
電流値を増加させることによりゲインＧが減少すること
がわかる。ここで、Ｇｍ_C は調整用トランジスタ２５及
び２６の相互コンダクタンスである。 Ｇ＝（Ｇｍ_IN−Ｇｍ_C ）／Ｇｍ_L ……（３） そして、電流値Ｉ_C を零から定電流源１５の電流値Ｉ_B
まで増加させると、Ｇｍ_IN＝Ｇｍ_C となることから、上
記（３）式は零となり、ゲインＧは零となる。

【００２５】そして、ゲイン調整のために電流値Ｉ_C を
変化させて調整用電流源２１，２２及び２３の電流値を
変化させたとき、入力トランジスタ１３及び１４のドレ
イン電流は、調整用電流源２１及び２２の電流値の影響
は受けておらず、また、調整用電流源２１及び２２の電
流値は各Ｉ_C ／２であり、調整用電流源２３の電流値は
Ｉ_C であるから、ロード用トランジスタ１８及び２０の
ドレイン電流は調整用電流源２１，２２の電流値の影響
を受けることはない。よって、入力トランジスタ１３及
び１４、ロード用トランジスタ１８及び２０の各Ｖ_ON電
圧がゲイン調整によって変化することはない。

【００２６】したがって、このゲイン調整機能付差動増
幅器１のゲインＧは、差動増幅器２固有のゲインＧ２か
ら零までの間で可変となり、このとき、ゲイン調整を行
うこによって、入力トランジスタ１３及び１４及びロー
ド用トランジスタ１８及び２０の各Ｖ_ON電圧は変化しな
いから、ゲイン調整により入力信号及び出力信号の帯域
が制限されることはない。このとき、ゲイン調整によっ
て調整用トランジスタ２５及び２６のＶ_on電圧が変化す
るが、Ｖ_on電圧が増加する方向に変化するため、調整範
囲が広がる傾向になるので問題はない。

【００２７】また、ゲイン調整機能付差動増幅器１の出
力インピーダンスは、各相互コンダクタンスの比によっ
て決定されるから、ゲイン調整による差動増幅器２の帯
域の劣化はほとんどなく、高速信号を扱うことも可能で
ある。次に、本発明の第２実施例について説明する。上
記第１実施例では、調整用トランジスタ２５及び２６は
入力トランジスタ１３及び１４と極性が逆になるように
接続されているが、この第２実施例では、図２に示すよ
うに、調整用トランジスタ２５及び２６を、入力トラン
ジスタ１３及び１４と極性が同一となるように接続して
おり、これ以外は上記第１実施例と同様であるのでその
説明は省略する。

【００２８】第２実施例における調整用トランジスタ２
５及び２６は、上記第１実施例と同様に、入力トランジ
スタ１３及び１４と並列に接続され、調整用トランジス
タ２５は、定電流源１２及びバイアス用トランジスタ１
９間電位と接地側電源ラインとの間に接続され、調整用
トランジスタ２６は、定電流源１１及びバイアス用トラ
ンジスタ１７間電位と接地側電源ラインとの間に接続さ
れ、調整用トランジスタ２５及び２６と接地側電源ライ
ンとの間に調整用電流源２３が介挿されている。そし
て、調整用トランジスタ２５のゲートには、入力トラン
ジスタ１４への差動信号と同一信号が入力され、調整用
トランジスタ２６のゲートには、入力トランジスタ１３
への差動信号と同一信号が入力されるようになってい
る。

【００２９】したがって、調整用トランジスタ２５及び
２６のバイアス電流ｉ₂₅及びｉ₂₆は、入力トランジスタ
１３及び１４のバイアス電流ｉ₁₃及びｉ₁₄の変化量を増
加させる方向に働くから、ロード用トランジスタ１８及
び２０のバイアス電流ｉ₁₈及びｉ₂₀の変動量が増加し、
入力信号Ｖ_IN ⁺ 及びＶ_IN ^- に対する出力信号Ｖ_OUT ⁺及
びＶ_OUT ^- の比、すなわち、ゲインＧが大きくなること
になる。

【００３０】そして、このゲイン調整機能付差動増幅器
１′のゲインＧは次式（４）で算出することができる。 Ｇ＝（Ｇｍ_IN＋Ｇｍ_C ）／Ｇｍ_L ……（４） よって、電流値Ｉ_C を零から増加させることによって、
ゲイン調整機能付差動増幅器１′のゲインＧは、差動増
幅器２固有のゲインＧ２からゲインが増加する方向に可
変となる。このとき、入力トランジスタ１３及び１４と
調整用トランジスタ２５及び２６とが同一特性を有して
いれば、電流値Ｉ_C は零からＩ_B までの範囲で可変であ
る。

【００３１】したがって、上記第１実施例と同様に、ゲ
イン調整によって、入力トランジスタ１３及び１４及び
ロード用トランジスタ１８及び２０のＶ_ON電圧が変化し
ないから、入力電圧及び出力電圧の帯域が制限されるこ
となく、ゲインを増加させることが可能である。また、
上記第１実施例と同様に、出力インピーダンスは、各相
互コンダクタンスの比によって決定されるから、高速信
号でも適用することができる。

【００３２】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。この第３実施例は、上記第１実施例及び第２実施例
の、調整用トランジスタ２５及び２６の接続先をスイッ
チにより切り替え、差動増幅器２固有のゲインＧ２を基
準としてゲイン調整機能付差動増幅器１″のゲインＧを
増減することができるようにし、調整範囲を広くしたも
のである。

【００３３】図３に示すように、上記第１実施例及び第
２実施例の構成において、調整用トランジスタ２５及び
２６がスイッチＳＷ１及びＳＷ２を介して定電流源１１
及びバイアス用トランジスタ１７間又は定電流源１２及
びバイアス用トランジスタ１８間に接続されるようにな
っていること以外は上記第１実施例及び第２実施例と同
様であるので、同一部には同一符号を付与し、その説明
は省略する。

【００３４】この第３実施例における調整用トランジス
タ２５及び２６は、定電流源１１，１２及びバイアス用
トランジスタ１７，１９間電位と、接地側電源ラインと
の間にスイッチＳＷ１及びＳＷ２を介して接続され、調
整用トランジスタ２５及び２６と接地側電源ラインとの
間に調整用電流源２３が介挿されている。そして、調整
用トランジスタ２５のゲートには、入力トランジスタ１
４への差動信号と同一信号が入力され、調整用トランジ
スタ２６のゲートには、入力トランジスタ１３への差動
信号と同一信号が入力されるようになっている。

【００３５】そして、調整用トランジスタ２５のドレイ
ンがスイッチＳＷ１の可動接点ａと接続され、スイッチ
ＳＷ１の一方の接点ｂが定電流源１１とバイアス用トラ
ンジスタ１７との間に接続され、他方の接点ｃが定電流
源１２とバイアス用トランジスタ１９との間に接続され
ている。同様に、調整用トランジスタ２６のドレインが
スイッチＳＷ２の可動接点ａと接続され、スイッチＳＷ
２の一方の接点ｂが定電流源１２とバイアス用トランジ
スタ１９との間に接続され、他方の接点ｃが定電流源１
１とバイアス用トランジスタ１７との間に接続されてい
る。そして、このスイッチＳＷ１及びＳＷ２は、例え
ば、ＣＯＮＴ信号に基づいて差動するようになってお
り、例えば、ＣＯＮＴ信号が“Ｈ”のとき各スイッチＳ
Ｗ１及びＳＷ２の可動接点ａと接点ｂとが接続され、Ｃ
ＯＮＴ信号が“Ｌ”のとき可動接点ａと接点ｃとが接続
されるようになっている。

【００３６】次に、上記第３実施例の動作を説明する。
例えば、調整用電流源２１，２２及び２３の電流値が零
であるものとすると、この状態でのゲイン調整機能付差
動増幅器１″のゲインＧは、差動増幅器２固有のゲイン
Ｇ２となっている。この状態で、例えば、出力電圧Ｖ
_OUT ⁺ 及びＶ_OUT ^- をモニタする等によって、ゲインＧ
をゲインＧ２よりも小さくしたい場合には、ＣＯＮＴ信
号を“Ｈ”に設定する。これによりスイッチＳＷ１及び
ＳＷ２の可動接点ａと接点ｂとが接続され、このゲイン
調整機能付差動増幅器１″は図１に示す上記第１実施例
のゲイン調整機能付差動増幅器１と同一構成となる。し
たがって、この状態で電流値Ｉ_C を零からＩ_B までの範
囲で設定し、調整用電流源２１，２２及び２３の電流値
を調整することにより、現在設定されているゲインＧ２
から零までの間で、ゲインＧを調整することができる。

【００３７】逆に、ゲインＧをゲインＧ２よりも大きく
したい場合には、ＣＯＮＴ信号を“Ｌ”に設定する。こ
れにより、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の可動接点ａと接
点ｃとが接続され、このゲイン調整機能付差動増幅器
１″は図２に示す上記第２実施例のゲイン調整機能付差
動増幅器１′と同一構成となる。したがって、この状態
で電流値Ｉ_C を零から増加させ、調整用電流源２１，２
２及び２３の電流値を増加することによって、ゲインＧ
をゲインＧ２よりも増加させることができる。

【００３８】したがって、この第３実施例によれば、上
記第１及び第２実施例と同等の効果を得ることができる
と共に、特に第３実施例では、スイッチＳＷ１及びＳＷ
２によって、調整用トランジスタ２５及び２６の接続先
を変更して入力トランジスタ１３，１４及び調整用トラ
ンジスタ２５，２６の極性を切り替えることによって、
ゲイン調整機能付差動増幅器１″のゲインＧを上記第１
実施例及び第２実施例で設定可能なゲインの範囲を合わ
せた範囲で設定することができ、より広い範囲でゲイン
Ｇを設定することができる。

【００３９】なお、上記第３実施例では、スイッチＳＷ
１及びＳＷ２により調整用トランジスタ２５及び２６
を、定電流源１１とバイアス用トランジスタ１７との間
と、定電流源１２とバイアス用トランジスタ１８との間
の何れに接続するかによって、極性を変更する場合につ
いて説明したが、調整用トランジスタ２５及び２６へ入
力する差動信号を、例えばスイッチによって切り替える
ことにより、極性を変更することも可能である。

【００４０】なお、上記第１〜第３実施例では、ＭＯＳ
トランジスタで構成される差動増幅器を適用した場合に
ついて説明したが、バイポーラトランジスタ等を使用し
た増幅器でも適用することができる。また、上記第１〜
第３実施例では、定電流源１１と調整用電流源２１とで
第２の調整用電流源を形成し、定電流源１２と調整用電
流源２２とで第３の調整用電流源を形成した場合につい
て説明したが、例えば、定電流源１１と調整用電流源２
１とを１つの電流源で形成し、その電流値を定電流源１
１の電流値Ｉ_B ′から増加させるようにした場合でも上
記第１〜第３実施例と同等の効果を得ることができ、同
様に、定電流源１２と調整用電流源２２とを１つの電流
源で形成し、その電流値を定電流源１２の電流値Ｉ_B ′
から増加させるようにすることも可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るゲイ
ン調整機能付差動増幅器によれば、調整用電流源の電流
値を調整して調整用トランジスタのバイアス電流を調整
し、調整用トランジスタの相互コンダクタンスを変化さ
せることによりゲインを調整することができ、このとき
ゲインは入力トランジスタと調整用トランジスタとの和
又は差と負荷トランジスタとの比により決定され、ま
た、ゲイン調整により入力トランジスタ及び負荷トラン
ジスタのバイアス電流は影響を受けることはなく、その
Ｖ_ON電圧（ゲート・ソース間電圧としきい値電圧との
差）が変化しないから、入力信号又は出力信号の帯域が
制限されることなく、ゲイン調整を行うことができると
共に、高速信号をも扱うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるゲイン調整機能付
差動増幅器の一例を示す回路図である。

【図２】本発明の第２実施例におけるゲイン調整機能付
差動増幅器の一例を示す回路図である。

【図３】本発明の第３実施例におけるゲイン調整機能付
差動増幅器の一例を示す回路図である。

【図４】従来のゲイン調整機能付差動増幅器の一例を示
す回路図である。

【図５】従来のフォールデッド・カスコード形差動増幅
器を用いたゲイン調整機能付差動増幅器の一例を示す回
路図である。

【図６】従来のフォールデッド・カスコード形差動増幅
器を用いたゲイン調整機能付差動増幅器の一例を示す回
路図である。

【符号の説明】

１，１′，１″ ゲイン調整機能付差動増幅器 ２ 差動増幅器 １１，１２，１５ 定電流源 １３，１４ 入力トランジスタ １８，２０ ロード用トランジスタ ２１，２２，２３ 調整用電流源 ２５，２６ 調整用トランジスタ ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 差動信号が入力される並列関係にある一
   対の入力トランジスタと、該一対の入力トランジスタの
   ドレイン電流の総量を決定する定電流源と、前記差動信
   号が入力される並列関係にある一対の調整用トランジス
   タと、該一対の調整用トランジスタのドレイン電流の総
   量を決定する電流値可変な第１の定電流源と、並列関係
   にある一対の負荷トランジスタとを備えると共に、前記
   一対の入力トランジスタの一方と前記一対の調整用トラ
   ンジスタの一方と前記一対の負荷トランジスタの一方と
   を、電流値可変な第２の調整用電流源に並列状態に接続
   し、前記一対の入力トランジスタの他方と前記一対の調
   整用トランジスタの他方と前記一対の負荷トランジスタ
   の他方とを、電流値可変な第３の調整用電流源に並列状
   態に接続したことを特徴とするゲイン調整機能付差動増
   幅器。