JPH09130166A - Cmos differential amplifier circuit - Google Patents

Cmos differential amplifier circuit

Info

Publication number
JPH09130166A
JPH09130166A JP7279094A JP27909495A JPH09130166A JP H09130166 A JPH09130166 A JP H09130166A JP 7279094 A JP7279094 A JP 7279094A JP 27909495 A JP27909495 A JP 27909495A JP H09130166 A JPH09130166 A JP H09130166A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
differential
current mirror
input stage
mirror circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7279094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shikiko Nachi
志貴子 名知
Morohisa Yamamoto
師久 山本
Atsuhiko Nakauchi
篤彦 仲内
Masanori Suganuma
政典 菅沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Microcomputer System Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Microcomputer System Ltd
Priority to JP7279094A priority Critical patent/JPH09130166A/en
Publication of JPH09130166A publication Critical patent/JPH09130166A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the changes of both gain and phase frequency characteristics and to secure the satisfactory DG(differential gain) and DP(differential phase) characteristics by regulating the larger one of both currents amplified by a 1st or 3rd current mirror circuit by the other smaller current. SOLUTION: When a pair of input signals V (+) and V (-) are set at the same level, the voltage of the same level as these input signals is outputted to an output terminal OUT. If the potential of the signal V (+) rises under such conditions, the current I1 flowing to a MOS transistor TR MN9 increases and the current I2 flowing to a TR MN10 reduces. Therefore, the gate voltage of a MOS TR MP7 placed at the output side of a 1st current mirror circuit 23 rises to try to increase the drain current of the TR MP7. Thus the on- resistance of the TR MP7 reduces. Then the gate voltage of a MOS TR MN13 of a 3rd current mirror circuit 24 drops to try to reduce the drain current of the TR MN13. Thus the on-resistance of the TR MN13 increases. As a result, the output voltage rises.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、信号増幅技術特に
CMOS差動増幅回路に関し、例えば映像信号処理用L
SIにおける映像信号への文字加算機能や映像信号の多
重加算(ピクチャーインピクチャー)機能、映像信号の
A/D変換機能等に必要なビデオバッファ回路に利用し
て有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal amplification technique, in particular a CMOS differential amplifier circuit, for example, an L for video signal processing.
The present invention relates to a technology effectively used in a video buffer circuit required for a character addition function to a video signal in SI, a multiple addition (picture in picture) function of a video signal, an A / D conversion function of a video signal, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明者等は、映像信号処理に使用され
る増幅回路として、図4に示すようなCMOS差動増幅
回路について検討した。
2. Description of the Related Art The present inventors have examined a CMOS differential amplifier circuit as shown in FIG. 4 as an amplifier circuit used for video signal processing.

【0003】図4に示されているCMOS差動増幅回路
は、ソース共通接続された一対の差動入力MOSトラン
ジスタMN1,MN2よりなる差動入力段11と、その
ドレインに各々接続された負荷MOSトランジスタMP
1,MP2よりなる能動負荷回路12と、ゲートに定電
圧V1が印加されたMOSトランジスタMN3よりなる
定電流源13と、上記差動入力段11の出力電位をゲー
トに受けるMOSトランジスタMN4と定電流用MOS
トランジスタMN5とからなるレベルシフト段14と、
電源電圧Vccと接地点との間に直列接続されたMOS
トランジスタMP3,MN6からなるプッシュプル型出
力段15と、上記差動入力段11の出力ノードn1と出
力端子OUTとの間に直列接続された抵抗R1と容量C
1からなる位相補償回路Zfとによって構成されてい
る。
The CMOS differential amplifier circuit shown in FIG. 4 has a differential input stage 11 composed of a pair of differential input MOS transistors MN1 and MN2 whose sources are commonly connected, and a load MOS connected to each drain thereof. Transistor MP
1, MP2, an active load circuit 12, a constant current source 13 made up of a MOS transistor MN3 having a constant voltage V1 applied to its gate, a MOS transistor MN4 receiving at its gate the output potential of the differential input stage 11, and a constant current. MOS
A level shift stage 14 comprising a transistor MN5,
MOS connected in series between the power supply voltage Vcc and the ground point
A push-pull type output stage 15 composed of transistors MP3 and MN6, a resistor R1 and a capacitor C connected in series between the output node n1 of the differential input stage 11 and the output terminal OUT.
1 and a phase compensation circuit Zf.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記C
MOS差動増幅回路を映像信号処理に適用した場合には
以下のような問題点があることを見い出した。
DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention
We have found the following problems when the MOS differential amplifier circuit is applied to video signal processing.

【0005】即ち、映像信号の振幅(ピーク・トゥ・ピ
ーク)は標準で2Vと大きく、また周波数帯域も10M
Hzと広い。図4のCMOS差動増幅回路では、レベル
シフト回路14を用いることにより出力VoutのDC
電圧によるノードn1の電圧VMの変化を低減し、結果
として出力VoutのDC電圧が変化しても静的な利得
および位相の周波数特性の変化を少なくすることができ
る。
That is, the amplitude (peak-to-peak) of the video signal is as standard as large as 2V, and the frequency band is 10M.
As wide as Hz. In the CMOS differential amplifier circuit of FIG. 4, by using the level shift circuit 14, DC of the output Vout
The change in the voltage VM of the node n1 due to the voltage can be reduced, and as a result, even if the DC voltage of the output Vout changes, the change in the static gain and phase frequency characteristics can be reduced.

【0006】しかしながら、ビデオバッファとして使用
する場合には、出力端子を入力端子V(−)に接続して
ボルテージフォロワを構成しかつ大振幅の信号を扱うた
め、その過渡期に入力端子V(+)とV(−)との間に
入力電位差が発生し、負帰還回路Zfを介して負帰還さ
れるノードn1のインピーダンスが大幅に変化する。そ
のため、入力信号のDC電圧によって、さらには入力信
号の電圧変化過渡期には利得および位相の周波数特性が
変化し、結果としてビデオバッファとしてのDG(微分
利得)特性やDP(微分位相)特性が悪くなるという問
題点があることが明らかになった。
However, when it is used as a video buffer, the output terminal is connected to the input terminal V (-) to form a voltage follower and a large amplitude signal is handled, so that the input terminal V (+ ) And V (-), an input potential difference is generated, and the impedance of the node n1 negatively fed back via the negative feedback circuit Zf changes significantly. Therefore, the frequency characteristics of the gain and the phase change due to the DC voltage of the input signal, and further in the transition period of the voltage change of the input signal. It became clear that there was a problem of getting worse.

【0007】さらに、映像信号処理用LSIには、アナ
ログ回路のみならずディジタル回路も共存しており、同
一チップ上のプラス電源(Vcc)もしくはマイナス電
源(GND)に半導体基板を介してディジタル回路から
のノイズがのることがある。図4に示されている差動増
幅回路にあっては、出力段15にソース接地型のMOS
トランジスタを使用しているため、電源ライン(Vcc
ライン,GNDライン)を通してディジタル回路部から
のノイズ(リップル)が入ってくるという問題点があ
る。
Further, not only analog circuits but also digital circuits coexist in the video signal processing LSI, and the digital circuits are connected to the positive power source (Vcc) or the negative power source (GND) on the same chip via the semiconductor substrate. May have noise. In the differential amplifier circuit shown in FIG. 4, the output stage 15 has a source-grounded MOS.
Since a transistor is used, the power supply line (Vcc
There is a problem that noise (ripple) from the digital circuit section enters through the line and the GND line).

【0008】この発明の目的は、入力信号のDC電圧の
変化に対する利得および位相の周波数特性の変化が少な
く、ビデオバッファとしてのDG(微分利得)特性やD
P(微分位相)特性が良好で、しかも電源ラインを通し
て入ってくるディジタル回路からのノイズに強いCMO
S差動増幅回路を提供することにある。
An object of the present invention is that the change in the frequency characteristics of the gain and the phase with respect to the change in the DC voltage of the input signal is small, and the DG (differential gain) characteristics and D as a video buffer are obtained.
CMO with good P (differential phase) characteristics and strong against noise from digital circuits coming in through the power supply line
It is to provide an S differential amplifier circuit.

【0009】この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面
から明らかになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。
The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application is as follows.

【0011】すなわち、差動入力段の一方の差動入力M
OSトランジスタに流れる電流を1:K(K>1)の比
で増幅する第1のカレントミラー回路と、他方の差動入
力MOSトランジスタに流れる電流を1:L(L>1,
L≠K)の比で増幅する第2のカレントミラー回路と、
この第2のカレントミラー回路で増幅された電流をさら
に1:M(M=K/L)の比で増幅するカスコード型の
第3のカレントミラー回路を設けて、上記第1のカレン
トミラー回路で増幅された電流を第3のカレントミラー
回路の出力電流と加算合成し、第1のカレントミラー回
路で増幅された電流または第3のカレントミラー回路で
増幅された電流のうち少ない方によって他方の電流が規
制されるようにして出力電圧を得るようにしたものであ
る。
That is, one differential input M of the differential input stage
The first current mirror circuit that amplifies the current flowing through the OS transistor at a ratio of 1: K (K> 1) and the current flowing through the other differential input MOS transistor at 1: L (L> 1,
A second current mirror circuit for amplifying at a ratio of L ≠ K),
A cascode-type third current mirror circuit for further amplifying the current amplified by the second current mirror circuit at a ratio of 1: M (M = K / L) is provided, and the first current mirror circuit is provided. The amplified current is added and combined with the output current of the third current mirror circuit, and the smaller one of the current amplified by the first current mirror circuit and the current amplified by the third current mirror circuit is the other current. Is regulated to obtain an output voltage.

【0012】上記構成によれば、第3のカレントミラー
回路をカスコード型としているため、入力信号のDC電
位の変化に対して電流利得の変化が少なく、また正負の
入力信号に差が生ずる過渡期にも電流利得の変化が少な
い。その結果、ボルテージフォロワを構成して、映像信
号処理用LSIにおける映像信号への文字加算機能や映
像信号の多重加算機能、映像信号のA/D変換機能に必
要なビデオバッファ回路として利用した場合に、利得お
よび位相の周波数特性の変化が少なく、良好なDG(微
分利得)特性およびDP(微分位相)特性が得られる。
しかも、カレントミラー回路は電源電圧のリップル除去
率が良好なため、電源ラインを通して入ってくるディジ
タル回路からのノイズに強いCMOS差動増幅回路を実
現することができる。
According to the above configuration, since the third current mirror circuit is of the cascode type, the change of the current gain is small with respect to the change of the DC potential of the input signal, and the transition period in which the difference between the positive and negative input signals occurs. However, the change in current gain is small. As a result, when a voltage follower is configured and used as a video buffer circuit required for a character addition function to a video signal in a video signal processing LSI, a multiple addition function of a video signal, and an A / D conversion function of the video signal. , The change in the frequency characteristics of gain and phase is small, and good DG (differential gain) characteristics and DP (differential phase) characteristics can be obtained.
Moreover, since the current mirror circuit has a good ripple removal rate of the power supply voltage, it is possible to realize a CMOS differential amplifier circuit that is resistant to noise from the digital circuit that enters through the power supply line.

【0013】なお、位相補償は、出力端子と第3のカレ
ントミラー回路の電流入力ノードとの間に容量を接続す
ることにより行なう。この場合、第3のカレントミラー
回路、の入力ノードのインピーダンスが変化が小さく、
位相補償用容量による負帰還特性の変化も少ない。
The phase compensation is performed by connecting a capacitor between the output terminal and the current input node of the third current mirror circuit. In this case, the impedance of the input node of the third current mirror circuit changes little,
There is little change in the negative feedback characteristic due to the phase compensation capacitance.

【0014】また、上記差動入力段を、それぞれ独立し
た電流源で動作する各々1:aとa:1の寸法比のMO
Sトランジスタで構成された2組の差動入力段に置き換
えるようにしても良い。このように構成すると、差動入
力段の出力電流は定電流源に流れる出力電流は定電流源
に流れる電流の1/(a+1)となり、2組の差動入力
段は正負の入力信号に差がある場合、互いに逆相の交流
電流を出力するため出力回路の動作がAB級増幅動作と
なり、消費電流を減らすことができる。
Further, the differential input stages are operated by independent current sources, and MO having a dimensional ratio of 1: a and a: 1, respectively.
It may be replaced with two sets of differential input stages composed of S transistors. With this configuration, the output current of the differential input stage becomes 1 / (a + 1) of the current flowing to the constant current source, and the two differential input stages have a difference between positive and negative input signals. In such a case, since alternating currents having opposite phases are output, the operation of the output circuit is a class AB amplifying operation, and the current consumption can be reduced.

【0015】さらに、上記差動入力段を、それぞれ独立
した電流源で動作するPチャネルMOSトランジスタ対
とNチャネルMOSトランジスタ対で構成された2組の
差動入力段に置き換えるようにしても良い。これにより
線形動作する許容入力電圧範囲を広げることができる。
Further, the differential input stage may be replaced with two sets of differential input stages each composed of a P-channel MOS transistor pair and an N-channel MOS transistor pair which operate by independent current sources. As a result, the allowable input voltage range for linear operation can be expanded.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明に係るCMOS差動増幅回路
の第1の実施例を示す。
FIG. 1 shows a first embodiment of a CMOS differential amplifier circuit according to the present invention.

【0018】この実施例のCMOS差動増幅回路は、ソ
ース共通接続された一対の差動入力MOSトランジスタ
MN9とMN10とからなる差動入力段22と、その共
通ソースと接地点との間に直列接続された定電流用MO
SトランジスタMN7とMN8からなる電流源21と、
上記差動入力MOSトランジスタMN9,MN10のド
レインと電源電圧Vcc(例えば5V)との間に接続さ
れた第1および第2のカレントミラー回路23と、該第
1および第2のカレントミラー回路23の出力側に接続
されたカスコード型の第3のカレントミラー回路24
と、位相補償回路Zfとによって構成されている。
In the CMOS differential amplifier circuit of this embodiment, a differential input stage 22 composed of a pair of differential input MOS transistors MN9 and MN10 whose sources are commonly connected, and a differential input stage 22 connected in series between the common source and a ground point. MO for connected constant current
A current source 21 composed of S transistors MN7 and MN8,
Of the first and second current mirror circuits 23 connected between the drains of the differential input MOS transistors MN9 and MN10 and the power supply voltage Vcc (for example, 5 V), and the first and second current mirror circuits 23. Cascode type third current mirror circuit 24 connected to the output side
And a phase compensation circuit Zf.

【0019】上記第1のカレントミラー回路は、上記差
動入力段11の一方の負荷MOSトランジスタMP4と
これとゲートが共通に接続されたMOSトランジスタM
P7とからなり、MP4のW/L(ゲート幅/ゲート
長)値とMP7のW/L値との比が1:K(K>1)に
設定されることにより差動入力MOSトランジスタMN
9に流れる電流をK倍に増幅する。第2のカレントミラ
ー回路は、上記差動入力段11の他方の負荷MOSトラ
ンジスタMP5とこれとゲートが共通に接続されたMO
SトランジスタMP6とからなり、W/L値が1:L
(L>1,L≠K)に設定されることにより差動入力M
OSトランジスタMN10に流れる電流をL倍に増幅す
る。
In the first current mirror circuit, one load MOS transistor MP4 of the differential input stage 11 and a MOS transistor M whose gate is commonly connected to this load MOS transistor MP4.
P7 and the ratio of the W / L (gate width / gate length) value of MP4 to the W / L value of MP7 is set to 1: K (K> 1), so that the differential input MOS transistor MN
The current flowing through 9 is amplified K times. The second current mirror circuit is an MO transistor whose gate is commonly connected to the other load MOS transistor MP5 of the differential input stage 11.
Consisting of S-transistor MP6 and W / L value of 1: L
By setting (L> 1, L ≠ K), the differential input M
The current flowing through the OS transistor MN10 is amplified L times.

【0020】上記第3のカレントミラー回路24は、第
2のカレントミラー回路(23)を構成するPチャネル
MOSトランジスタMP6のドレインと接地点との間に
直列に接続されたNチャネルMOSトランジスタMN1
1,MN12と、第1のカレントミラー回路(23)を
構成するPチャネルMOSトランジスタMP7のドレイ
ンと接地点との間に直列に接続されたNチャネルMOS
トランジスタMN13,MN14とからなり、MOSト
ランジスタMN11とMN13とがゲートを共通に、ま
たMN12とMN14がゲートを共通に接続されている
とともに、MN11とMN13、またMN12とMN1
4のW/L値がそれぞれ1:M(M=K/L)の比に形
成されることにより第2のカレントミラー回路で増幅さ
れた電流をさらにM倍に増幅するように構成されてい
る。
The third current mirror circuit 24 is an N-channel MOS transistor MN1 connected in series between the drain of the P-channel MOS transistor MP6 forming the second current mirror circuit (23) and the ground point.
1, MN12, and an N-channel MOS connected in series between the drain of the P-channel MOS transistor MP7 forming the first current mirror circuit (23) and the ground point.
MOS transistors MN11 and MN13 have their gates connected in common, MN12 and MN14 have their gates connected in common, and MN11 and MN13, MN12 and MN1.
The W / L values of 4 are formed to have a ratio of 1: M (M = K / L), respectively, so that the current amplified by the second current mirror circuit is further amplified by M times. .

【0021】この実施例では、上記第1のカレントミラ
ー回路を構成するPチャネルMOSトランジスタMP7
のドレインと第3のカレントミラー回路24を構成する
NチャネルMOSトランジスタMN13のドレインとの
接続ノードn2に出力端子OUTが接続されている。
In this embodiment, a P-channel MOS transistor MP7 which constitutes the first current mirror circuit described above.
The output terminal OUT is connected to a connection node n2 between the drain of the N-channel MOS transistor MN13 and the drain of the N-channel MOS transistor MN13 forming the third current mirror circuit 24.

【0022】また、上記位相補償回路Zfは、第1およ
び第2のカレントミラー回路23を構成するMOSトラ
ンジスタMP6,MP7と第3のカレントミラー回路2
4を構成するMOSトランジスタMN11,MN13と
の接続ノードn2,n3間に接続された容量C2によっ
て構成されており、この容量C2は負帰還素子として作
用する。上記容量C2としてはMOSトランジスタのゲ
ート容量を利用することが可能である。ただし、MOS
トランジスタのゲート容量を使用する場合には、容量値
が電圧依存性を有するので、使用するプロセス技術によ
っては、電圧依存性のない例えば層間絶縁膜を誘電体と
し上部電極と下部電極にポリシリコン層もしくは金属層
を用いた容量を使用するのが妥当である。
The phase compensation circuit Zf includes the MOS transistors MP6 and MP7 forming the first and second current mirror circuits 23 and the third current mirror circuit 2.
4 is constituted by a capacitance C2 connected between connection nodes n2 and n3 with the MOS transistors MN11 and MN13 constituting the capacitance No. 4, and this capacitance C2 acts as a negative feedback element. The gate capacitance of the MOS transistor can be used as the capacitance C2. However, MOS
When the gate capacitance of a transistor is used, the capacitance value depends on the voltage. Therefore, depending on the process technology used, for example, an interlayer insulating film that does not depend on the voltage is used as a dielectric, and a polysilicon layer is used for the upper and lower electrodes. Alternatively, it is appropriate to use a capacity using a metal layer.

【0023】この実施例のCMOS差動増幅回路は、一
対の入力信号V(+),V(−)が入力されると、差動
入力段22のMOSトランジスタMN9とMN10には
入力信号V(+),V(−)に応じた電流I1,I2を
出力する。これらの電流I1,I2は第1および第2の
カレントミラー回路23によってそれぞれK倍とL倍に
それぞれ増幅される。さらに、第2のカレントミラー回
路の出力側の電流I4は、カスコード型の第3のカレン
トミラー回路24によってM倍に増幅される。このとき
MはM=K/Lに設定されているため、MOSトランジ
スタMN13に流れる電流I5は、L・M・I2=L
(K/L)I2=K・I2で示されるように、差動入力
段22のMOSトランジスタMN10に流れる電流I2
のL倍となる。
In the CMOS differential amplifier circuit of this embodiment, when a pair of input signals V (+) and V (-) is input, the input signal V (is input to the MOS transistors MN9 and MN10 of the differential input stage 22. Currents I1 and I2 corresponding to +) and V (-) are output. These currents I1 and I2 are respectively amplified by K times and L times by the first and second current mirror circuits 23, respectively. Further, the current I4 on the output side of the second current mirror circuit is amplified by M times by the cascode type third current mirror circuit 24. At this time, since M is set to M = K / L, the current I5 flowing through the MOS transistor MN13 is L · M · I2 = L
(K / L) I2 = Current I2 flowing in the MOS transistor MN10 of the differential input stage 22 as shown by K · I2
Will be L times.

【0024】この実施例では、一対の入力信号V
(+),V(−)が同一レベルの場合、第1のカレント
ミラー回路で増幅されてMOSトランジスタMP7に流
れる電流I3と第3のカレントミラー回路24で増幅さ
れMOSトランジスタMN13に流れる電流I5とは、
同一の大きさとなり、出力端子OUTには入力信号と同
一レベルの電圧が出力される(この実施例では、一対の
入力信号V(+),V(−)がVcc/2=2.5Vの
場合、出力電圧が2.5Vとなる)。
In this embodiment, a pair of input signals V
When (+) and V (-) are at the same level, the current I3 amplified by the first current mirror circuit and flowing through the MOS transistor MP7 and the current I5 amplified by the third current mirror circuit 24 through the MOS transistor MN13 are detected. Is
The voltage is the same and a voltage of the same level as the input signal is output to the output terminal OUT (in this embodiment, the pair of input signals V (+) and V (-) is Vcc / 2 = 2.5V). In this case, the output voltage will be 2.5V).

【0025】この状態で、入力信号V(+)の電位が上
昇すると、MOSトランジスタMN9に流れる電流I1
が増加し、MN10に流れる電流I2が減少する。これ
によって、第1のカレントミラー回路の出力側のMOS
トランジスタMP7はそのドレイン電流を増加させよう
とゲート電圧が上昇してオン抵抗が下がり、第3のカレ
ントミラー回路24のMOSトランジスタMN13はそ
のドレイン電流を減少させようとゲート電圧が降下して
オン抵抗が高くなる。その結果、出力電圧Voutが上
昇する。
In this state, when the potential of the input signal V (+) rises, the current I1 flowing in the MOS transistor MN9
Increases, and the current I2 flowing through MN10 decreases. As a result, the MOS on the output side of the first current mirror circuit
The gate voltage of the transistor MP7 rises to decrease its on-resistance in order to increase its drain current, and the MOS transistor MN13 of the third current mirror circuit 24 drops its gate voltage to decrease its drain current in order to decrease its on-resistance. Becomes higher. As a result, the output voltage Vout increases.

【0026】一方、上記平衡状態から入力信号V(+)
の電位が降下するとMOSトランジスタMN9に流れる
電流I1が減少し、MN10に流れる電流I2が増加す
る。これによって、第1のカレントミラー回路の出力側
のMOSトランジスタMP7はそのドレイン電流を減少
させようとゲート電圧が降下してオン抵抗が増加し、第
3のカレントミラー回路24のMOSトランジスタMN
13はそのドレイン電流を増加させようとゲート電圧が
上昇してオン抵抗が低くなる。その結果、出力電圧Vo
utが下がる。
On the other hand, from the above-mentioned balanced state, the input signal V (+)
When the potential of the voltage drops, the current I1 flowing through the MOS transistor MN9 decreases and the current I2 flowing through MN10 increases. As a result, the gate voltage of the MOS transistor MP7 on the output side of the first current mirror circuit drops to reduce its drain current and the ON resistance increases, and the MOS transistor MN of the third current mirror circuit 24 increases.
In No. 13, the gate voltage rises and the on-resistance decreases in order to increase the drain current. As a result, the output voltage Vo
ut goes down.

【0027】また、この実施例の差動増幅回路は、第1
カレントミラー回路と第3のカレントミラー回路の出力
側の電流がマッチングしない場合にも、ノードn3のイ
ンピーダンスの変化も小さく、そのため位相補償回路に
よる負帰還特性の変化も少ないという利点がある。
Further, the differential amplifier circuit of this embodiment has the first
Even when the currents on the output side of the current mirror circuit and the output current of the third current mirror circuit do not match, the change in the impedance of the node n3 is small, and therefore, the change in the negative feedback characteristic by the phase compensation circuit is small.

【0028】さらに、この実施例のCMOS差動増幅回
路においては、差動入力段21の定電流源として、ゲー
トが定電圧V3,V4によってバイアスされた直列接続
のMOSトランジスタMN7とMN8とから構成されて
いるため、トランジスタMN7がMN8のドレイン電流
が入力信号のDC電圧変動の影響を受けないように動作
するため、入力電圧の影響が少ない電流で差動入力段を
バイアスすることができる。MOSトランジスタMN7
のゲートに印加されるバイアス電圧V3,V4として
は、例えばV3が1.2Vのような定電圧、またV4が
2.8Vのような定電圧が選択される。
Further, in the CMOS differential amplifier circuit of this embodiment, the constant current source of the differential input stage 21 is composed of MOS transistors MN7 and MN8 connected in series, the gates of which are biased by constant voltages V3 and V4. Therefore, the transistor MN7 operates so that the drain current of the MN8 is not affected by the DC voltage fluctuation of the input signal, so that the differential input stage can be biased with a current that is less affected by the input voltage. MOS transistor MN7
As the bias voltages V3 and V4 applied to the gates of, the constant voltage such that V3 is 1.2V and the constant voltage such that V4 is 2.8V are selected.

【0029】なお、上記K,L,Mの値としては、例え
ば「6」,「2.5」,「2.4」のような値が考えら
れる。また、上記実施例のCMOS差動増幅回路を公知
の半導体製造技術によって形成する場合、使用するプロ
セス技術が1μプロセスであれば上記サイズ比K,L,
Mはそのまま電流比になるのでなんら問題はないが、異
なる精度の加工技術を使用する場合には、K,L,Mの
うちKについてはサイズ比がそのまま電流比にならない
ので、Kの値についてはこれを若干補正してその値を決
定する等の工夫が必要であることがシミュレーションに
よって明らかになった。例えば0.8μプロセスのよう
な加工技術を使用する場合、MOSトランジスタMP4
とMP7の電流比をKするにはサイズ比は電流比Kの値
よりも若干大きい値とするのが妥当である。
The values of K, L, and M may be values such as "6", "2.5", "2.4". Further, when the CMOS differential amplifier circuit of the above embodiment is formed by a known semiconductor manufacturing technique, if the process technique used is 1 μ process, the size ratios K, L,
Since M becomes the current ratio as it is, there is no problem, but when using processing technologies of different precision, the size ratio does not become the current ratio for K out of K, L, M, so the value of K It has been clarified by simulation that it is necessary to devise a method such as correcting this slightly and determining the value. For example, when using a processing technique such as 0.8 μ process, the MOS transistor MP4
In order to K the current ratio of MP7 and MP7, it is appropriate to set the size ratio to a value slightly larger than the value of the current ratio K.

【0030】図2および図3に本発明に係るCMOS差
動増幅回路の第2および第3の実施例を示す。このうち
図2には、低消費電流化を図ったCMOS差動増幅回路
の例を、また図3には入力電圧の許容範囲を拡大したC
MOS差動増幅回路の例を示す。
2 and 3 show second and third embodiments of the CMOS differential amplifier circuit according to the present invention. Of these, FIG. 2 shows an example of a CMOS differential amplifier circuit for lowering the current consumption, and FIG. 3 shows C with an expanded allowable range of the input voltage.
An example of a MOS differential amplifier circuit is shown.

【0031】図2のCMOS差動増幅回路は、定電圧V
5,V6でバイアスされたカスコード型定電流源31,
32を各々独立に有する2組の差動入力段33,34を
持ち、差動入力段33を構成する差動MOSトランジス
タMN19とMN20はW/L値の比がa:1とされ、
差動入力段34を構成する差動MOSトランジスタMN
22とMN21はW/L値の比が1:aとされ、MN1
9とMN22のゲートに正の入力信号V(+)が、また
MN20とMN21のゲートに負の入力信号V(−)が
入力されるように構成されている。
The CMOS differential amplifier circuit of FIG. 2 has a constant voltage V
5, a cascode type constant current source 31 biased by V6,
There are two sets of differential input stages 33 and 34 each independently having 32, and the differential MOS transistors MN19 and MN20 forming the differential input stage 33 have a W / L value ratio of a: 1.
Differential MOS transistor MN that constitutes the differential input stage 34
22 and MN21 have a W / L value ratio of 1: a.
The positive input signal V (+) is input to the gates of MN20 and MN22, and the negative input signal V (-) is input to the gates of MN20 and MN21.

【0032】差動入力段34を構成する差動MOSトラ
ンジスタMN22のドレインに接続された負荷MOSト
ランジスタMP9とこれとゲートが共通に接続されたM
OSトランジスタMP11とによって、また差動入力段
33を構成する差動MOSトランジスタMN20のドレ
インに接続された負荷MOSトランジスタMP8とこれ
とゲートが共通に接続されたMOSトランジスタMP1
0とによって、第1および第2のカレントミラー回路3
5が構成されている。さらに、上記MOSトランジスタ
MP10,MP11のドレイン側にMOSトランジスタ
MN11,MN13;MN12,MN14からなる第3
のカレントミラー回路24が接続されている。
A load MOS transistor MP9 connected to the drain of the differential MOS transistor MN22 constituting the differential input stage 34 and an M having its gate commonly connected.
A load MOS transistor MP8 connected to the drain of the differential MOS transistor MN20 constituting the differential input stage 33 by the OS transistor MP11 and a MOS transistor MP1 having its gate commonly connected.
0 and the first and second current mirror circuits 3
5 are configured. Further, the third side including the MOS transistors MN11, MN13; MN12, MN14 on the drain side of the MOS transistors MP10, MP11.
Current mirror circuit 24 is connected.

【0033】上記第1のカレントミラー回路は、MOS
トランジスタMP9とMP11のW/L(ゲート幅/ゲ
ート長)の比が1:K(K>1)に設定されることによ
り電流をK倍に増幅する。第2のカレントミラー回路
は、MOSトランジスタMP8とMP10のW/Lが
1:L(L>1,L≠K)に設定されることにより電流
をL倍に増幅する。さらに、上記第3のカレントミラー
回路24は、第1の実施例と同様に、MOSトランジス
タMN11とMN13、またMN12とMN14がそれ
ぞれ1:M(M=K/L)の寸法比に形成されることに
より電流をM倍に増幅するように構成されている。
The first current mirror circuit is a MOS
The current is amplified K times by setting the ratio of W / L (gate width / gate length) of the transistors MP9 and MP11 to 1: K (K> 1). The second current mirror circuit amplifies the current L times by setting W / L of the MOS transistors MP8 and MP10 to 1: L (L> 1, L ≠ K). Further, in the third current mirror circuit 24, as in the first embodiment, the MOS transistors MN11 and MN13, and MN12 and MN14 are formed to have a size ratio of 1: M (M = K / L). As a result, the current is amplified M times.

【0034】この実施例のCMOS差動増幅回路は、差
動入力段33を構成する差動MOSトランジスタMN1
9とMN20はW/L値の比がa:1とされ、差動入力
段34を構成する差動MOSトランジスタMN22とM
N21はW/L値の比が1:aとされることによって、
第1および第2のカレントミラー回路35の入力側のM
OSトランジスタMP8とMP9に流れる電流を、第1
の実施例における第1および第2のカレントミラー回路
23の入力側のMOSトランジスタMP4とMP5に流
れる電流が各々定電流源21を流れる電流の1/2であ
るのに対し、定電流源31と32を流れる電流の1/
(a+1)とすることができる。これによって、カレン
トミラー回路の出力側に流れる電流も第1の実施例に比
べて少なくすることができ、回路全体の消費電流を減ら
すことができる。つまり、第2の実施例のCMOS差動
増幅回路はAB級増幅動作する。なお、上記aの値とし
ては、「5」から「10」程度が妥当である。
In the CMOS differential amplifier circuit of this embodiment, the differential MOS transistor MN1 forming the differential input stage 33 is used.
9 and MN20 have a W / L value ratio of a: 1, and differential MOS transistors MN22 and M constituting the differential input stage 34
N21 has a W / L value ratio of 1: a,
M on the input side of the first and second current mirror circuits 35
The current flowing through the OS transistors MP8 and MP9 is
While the currents flowing through the MOS transistors MP4 and MP5 on the input side of the first and second current mirror circuits 23 in the above embodiment are half the currents flowing through the constant current source 21, respectively, 1 of the current flowing through 32
It can be (a + 1). As a result, the current flowing on the output side of the current mirror circuit can be reduced as compared with the first embodiment, and the current consumption of the entire circuit can be reduced. That is, the CMOS differential amplifier circuit of the second embodiment performs class AB amplification operation. It is to be noted that it is appropriate that the value of the above-mentioned a is about "5" to "10".

【0035】図3のCMOS差動増幅回路は、定電圧V
7,V8でバイアスされたカスコード型定電流源41
と、NチャネルMOSFETからなる差動MOSトラン
ジスタMN25,MN26よりなる差動入力段43と、
定電圧V9,V10でバイアスされたカスコード型定電
流源42と、PチャネルMOSFETからなる差動MO
SトランジスタMP14,MP15よりなる差動入力段
44とを備えている。そして、上記MOSトランジスタ
MN25とMP14のゲートに正の入力信号V(+)
が、またMN26とMP15のゲートに負の入力信号V
(−)が入力されるように構成されている。
The CMOS differential amplifier circuit of FIG. 3 has a constant voltage V
Cascode type constant current source 41 biased by 7, V8
And a differential input stage 43 composed of differential MOS transistors MN25 and MN26 composed of N-channel MOSFETs,
A differential MO composed of a P-channel MOSFET and a cascode type constant current source 42 biased by constant voltages V9 and V10.
The differential input stage 44 includes S transistors MP14 and MP15. The positive input signal V (+) is applied to the gates of the MOS transistors MN25 and MP14.
However, a negative input signal V is applied to the gates of MN26 and MP15.
(-) Is input.

【0036】また、上記2組の差動入力段のうち43に
は、第1の実施例と同様に構成された第1〜第3のカレ
ントミラー回路45,46,24が接続されている。さ
らに、この実施例では、差動入力段44の負荷MOSト
ランジスタMN27とMN28にはこれらと1:1のサ
イズ比とされたMOSトランジスタMN30,MN29
からなる第4のカレントミラー回路47が設けられ、こ
れらのMOSトランジスタMN29,MN30のドレイ
ンは差動入力段43側の負荷MOSトランジスタMP1
6,MP17のドレイン(ゲート)に接続されている。
従って、負荷MOSトランジスタMP16には差動MO
SトランジスタMN25とMP15に流れる電流を加算
した電流が流れ、負荷MOSトランジスタMP17には
差動MOSトランジスタMN26とMP14に流れる電
流を加算した電流が流れるようにされる。
The first to third current mirror circuits 45, 46 and 24, which are constructed in the same manner as in the first embodiment, are connected to 43 of the two sets of differential input stages. Further, in this embodiment, the load MOS transistors MN27 and MN28 of the differential input stage 44 have MOS transistors MN30 and MN29 having a size ratio of 1: 1 with them.
Is provided, and the drains of these MOS transistors MN29 and MN30 are load MOS transistors MP1 on the differential input stage 43 side.
6, connected to the drain (gate) of MP17.
Therefore, a differential MO is applied to the load MOS transistor MP16.
A current obtained by adding the currents flowing through the S transistors MN25 and MP15 flows, and a current obtained by adding the currents flowing through the differential MOS transistors MN26 and MP14 flows through the load MOS transistor MP17.

【0037】これによって、入力信号V(+)とV
(−)が比較的小さくなってMOSトランジスタMN2
5とMN26に流れる電流がかなり少なくなった場合
に、P−MOS差動入力段44側の出力電流がカレント
ミラー回路47によってMOSトランジスタMN30と
MN29に転写されるため、N−MOS差動入力段43
側の負荷MOSトランジスタMP16,MP17に一定
の電流が流れ、線形動作する許容入力電圧範囲が広くな
る。
Thus, the input signals V (+) and V
(-) Becomes relatively small and the MOS transistor MN2
5 and MN26, the output current on the P-MOS differential input stage 44 side is transferred to the MOS transistors MN30 and MN29 by the current mirror circuit 47, so that the N-MOS differential input stage. 43
A constant current flows through the load MOS transistors MP16 and MP17 on the side, and the allowable input voltage range for linear operation is widened.

【0038】以上説明したように、上記実施例はいずれ
も、差動入力段の一方の差動入力MOSトランジスタに
流れる電流を1:K(K>1)の比で増幅する第1のカ
レントミラー回路と、他方の差動入力MOSトランジス
タに流れる電流を1:L(L>1,L≠K)の比で増幅
する第2のカレントミラー回路と、この第2のカレント
ミラー回路で増幅された電流をさらに1:M(M=K/
L)の比で増幅するカスコード型の第3のカレントミラ
ー回路を設けて、上記第1のカレントミラー回路で増幅
された電流を第3のカレントミラー回路の出力電流と加
算合成し、第1のカレントミラー回路で増幅された電流
または第3のカレントミラー回路で増幅された電流のう
ち少ない方によって他方の電流が規制されるようにして
出力電圧を得るように構成されているので、第3のカレ
ントミラー回路をカスコード型としているため、入力信
号のDC電位の変化に対して電流利得の変化が少なく、
また正負の入力信号に差が生ずる過渡期にも電流利得の
変化が少ない。また、位相補償は、出力端子と第3のカ
レントミラー回路の電流入力ノードとの間に容量を接続
することにより行なっているので、第3のカレントミラ
ー回路の入力ノードのインピーダンスが変化が小さく、
位相補償用容量による負帰還特性の変化も少ない。その
結果、ボルテージフォロワを構成して、映像信号処理用
LSIにおける映像信号への文字加算機能や映像信号の
多重加算機能、映像信号のA/D変換機能に必要なビデ
オバッファ回路として利用した場合に、利得および位相
の周波数特性の変化が少なく、良好なDG(微分利得)
特性およびDP(微分位相)特性が得られる。しかも、
カレントミラー回路は電源電圧のリップル除去率が良好
なため、電源ラインを通して入ってくるディジタル回路
からのノイズに強いCMOS差動増幅回路を実現するこ
とができるという効果がある。
As described above, in each of the above embodiments, the first current mirror for amplifying the current flowing through one of the differential input MOS transistors in the differential input stage at a ratio of 1: K (K> 1). Circuit, a second current mirror circuit that amplifies the current flowing through the other differential input MOS transistor at a ratio of 1: L (L> 1, L ≠ K), and is amplified by this second current mirror circuit. The current is further 1: M (M = K /
A third cascode current mirror circuit that amplifies at a ratio of L) is provided, and the current amplified by the first current mirror circuit is added and combined with the output current of the third current mirror circuit to obtain the first current mirror circuit. Since the other current is regulated by the smaller one of the current amplified by the current mirror circuit and the current amplified by the third current mirror circuit, the output voltage is obtained. Since the current mirror circuit is a cascode type, the change in the current gain is small with respect to the change in the DC potential of the input signal,
Also, the change in current gain is small even during the transitional period when a difference between the positive and negative input signals occurs. Further, since the phase compensation is performed by connecting a capacitance between the output terminal and the current input node of the third current mirror circuit, the impedance of the input node of the third current mirror circuit is small, and
There is little change in the negative feedback characteristic due to the phase compensation capacitance. As a result, when a voltage follower is configured and used as a video buffer circuit required for a character addition function to a video signal in a video signal processing LSI, a multiple addition function of a video signal, and an A / D conversion function of the video signal. , DG (differential gain) with little change in frequency characteristics of gain and phase
A characteristic and a DP (differential phase) characteristic are obtained. Moreover,
Since the current mirror circuit has a good ripple removal rate of the power supply voltage, there is an effect that it is possible to realize a CMOS differential amplifier circuit that is resistant to noise from a digital circuit that enters through the power supply line.

【0039】さらに、各カレントミラー回路による電流
増幅比を1以上(K>1,L>1,M>1)としている
ため、ボルテージフォロワとして動作する場合のDCオ
フセットは、カレントミラー回路を構成するMOSトラ
ンジスタ(MP4とMP7,MP5とMP6,MN11
とMN13およびMN12とMN14)のばらつきによ
るオフセットが、差動入力段からはそれぞれ1/K,1
/L,1/M・L,1/M・Lにしか見えないため、実
質的に入力段を構成する差動MOSトランジスタ対(M
N9,MN10)のばらつきによるオフセットのみとな
り、差動MOSトランジスタ対のオフセットに負荷MO
Sトランジスタ対のオフセットを加算したものがDCオ
フセットとなる図4の差動増幅回路に比べて小さくなる
という効果がある。
Further, since the current amplification ratio by each current mirror circuit is 1 or more (K> 1, L> 1, M> 1), the DC offset when operating as a voltage follower constitutes a current mirror circuit. MOS transistors (MP4 and MP7, MP5 and MP6, MN11
And MN13 and MN12 and MN14) are offset by 1 / K, 1 from the differential input stage, respectively.
/ L, 1 / M · L, 1 / M · L, the differential MOS transistor pair (M
(N9, MN10) is the only offset due to the variation, and the load MO is added to the offset of the differential MOS transistor pair.
There is an effect that the sum of the offsets of the pair of S transistors is smaller than the differential amplifier circuit of FIG.

【0040】また、第2の実施例のように、上記差動入
力段を、それぞれ独立した電流源で動作する各々1:a
とa:1の寸法比のMOSトランジスタで構成された2
組の差動入力段に置き換えるようにすると、差動入力段
の出力電流は定電流源に流れる出力電流は定電流源に流
れる電流の1/(a+1)となり、2組の差動入力段は
正負の入力信号に差がある場合には、互いに逆相の交流
電流を出力するため出力回路の動作がAB級増幅動作と
なり、消費電流を減らすことができるという効果があ
る。
Further, as in the second embodiment, each of the differential input stages is operated by an independent current source 1: a.
And a composed of MOS transistors of a: 1 size ratio 2
If the differential input stages are replaced, the output current of the differential input stage becomes 1 / (a + 1) of the current flowing in the constant current source, and the output current of the two differential input stages becomes When there is a difference between the positive and negative input signals, alternating currents having opposite phases are output, so that the operation of the output circuit is a class AB amplifying operation, which has the effect of reducing current consumption.

【0041】さらに、第3の実施例のように、上記差動
入力段を、それぞれ独立した電流源で動作するPチャネ
ルMOSトランジスタ対とNチャネルMOSトランジス
タ対で構成された2組の差動入力段に置き換えることに
より、線形動作する許容入力電圧範囲を広げることがで
きるという効果がある。
Further, as in the third embodiment, the differential input stage has two sets of differential inputs composed of a P-channel MOS transistor pair and an N-channel MOS transistor pair which are operated by independent current sources. By replacing with a stage, there is an effect that the allowable input voltage range for linear operation can be expanded.

【0042】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば図1
および図3の実施例では、位相補償回路Zfを容量C2
のみで構成しているが、図2の実施例のように容量C2
と直列に抵抗R2を接続するようにしてもよい。また、
逆に図2の実施例における容量C2と抵抗R2とからな
る位相補償回路Zfを、容量C2のみからなる位相補償
回路としてもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. Figure 1
In the embodiment of FIG. 3, the phase compensation circuit Zf is connected to the capacitor C2.
Although it is configured by only the capacitor C2 as in the embodiment of FIG.
The resistor R2 may be connected in series with. Also,
On the contrary, the phase compensating circuit Zf including the capacitor C2 and the resistor R2 in the embodiment of FIG. 2 may be a phase compensating circuit including only the capacitor C2.

【0043】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である映像信
号処理用LSIにおけるビデオバッファ回路を例にとっ
て説明したが、この発明はそれに限定されるものでな
く、ボルテージフォロワとして使用する差動増幅回路一
般に利用することができる。
In the above description, the invention made by the present inventor has been mainly described by taking the video buffer circuit in the video signal processing LSI which is the field of application as the background, but the present invention is not limited thereto. Instead, it can be used for general differential amplifier circuits used as voltage followers.

【0044】[0044]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0045】すなわち、入力信号のDC電圧の変化に対
する利得および位相の周波数特性の変化が少なく、ビデ
オバッファとしてのDG(微分利得)特性やDP(微分
位相)特性が良好で、しかも電源ラインを通して入って
くるディジタル回路からのノイズに強くかつDCオフセ
ットの小さなCMOS差動増幅回路を実現することがで
きる。
That is, changes in frequency characteristics of gain and phase with respect to changes in DC voltage of an input signal are small, DG (differential gain) characteristics and DP (differential phase) characteristics as a video buffer are excellent, and the power is supplied through a power supply line. It is possible to realize a CMOS differential amplifier circuit that is resistant to noise from an incoming digital circuit and has a small DC offset.

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

【図1】本発明に係るCMOS差動増幅回路の第1の実
施例を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a CMOS differential amplifier circuit according to the present invention.

【図2】本発明に係るCMOS差動増幅回路の第2の実
施例を示す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a second embodiment of a CMOS differential amplifier circuit according to the present invention.

【図3】本発明に係るCMOS差動増幅回路の第3の実
施例を示す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the CMOS differential amplifier circuit according to the present invention.

【図4】本発明に先立って検討したCMOS差動増幅回
路の一例を示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a CMOS differential amplifier circuit examined prior to the present invention.

【符号の説明】 21,31,32,41,42 電流源 22,33,34,43,44 差動入力段 23,35,45,46 カレントミラー回路 24 第3のカレントミラー回路(カスコード型カレン
トミラー回路)
[Description of Reference Signs] 21, 31, 32, 41, 42 Current Sources 22, 33, 34, 43, 44 Differential Input Stages 23, 35, 45, 46 Current Mirror Circuit 24 Third Current Mirror Circuit (cascode type current (Mirror circuit)

フロントページの続き (72)発明者 仲内 篤彦 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 菅沼 政典 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内Front page continuation (72) Inventor Atsuhiko Nakauchi 5-22-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Microcomputer System Co., Ltd. (72) Inori Masanori Suganuma 5-22, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo No. 1 inside Hitachi Microcomputer System Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ソース共通接続された一対の差動MOS
トランジスタからなる差動入力段と、上記差動MOSト
ランジスタの共通ソースに接続された電流源と、上記差
動入力段の一方の差動MOSトランジスタに流れる電流
を1:K(K>1)の比で増幅するMOSトランジスタ
で構成された第1のカレントミラー回路と、他方の差動
入力MOSトランジスタに流れる電流を1:L(L>
1,L≠K)の比で増幅するMOSトランジスタで構成
された第2のカレントミラー回路と、この第2のカレン
トミラー回路で増幅された電流をさらに1:M(M=K
/L)の比で増幅するMOSトランジスタで構成された
カスコード型の第3のカレントミラー回路を設けて、上
記第1のカレントミラー回路で増幅された電流を第3の
カレントミラー回路の出力電流と加算合成し、第1のカ
レントミラー回路で増幅された電流または第3のカレン
トミラー回路で増幅された電流のうち少ない方によって
他方の電流が規制されるようにして出力電圧を得るよう
にしたことを特徴とするCMOS差動増幅回路。
1. A pair of differential MOS transistors whose sources are commonly connected.
A differential input stage composed of transistors, a current source connected to a common source of the differential MOS transistor, and a current flowing through one differential MOS transistor of the differential input stage of 1: K (K> 1) The current flowing through the first current mirror circuit composed of the MOS transistor for amplifying by the ratio and the other differential input MOS transistor is 1: L (L> L).
The second current mirror circuit composed of a MOS transistor for amplifying at a ratio of 1, L ≠ K, and the current amplified by the second current mirror circuit is further 1: M (M = K).
/ L), a cascode-type third current mirror circuit configured by a MOS transistor that amplifies at a ratio of / L) is provided, and the current amplified by the first current mirror circuit is used as an output current of the third current mirror circuit. The output voltage is obtained by adding and synthesizing so that the other current is regulated by the smaller one of the current amplified by the first current mirror circuit and the current amplified by the third current mirror circuit. A CMOS differential amplifier circuit characterized by:
【請求項2】 上記電流源は、直列接続された複数のM
OSトランジスタからなることを特徴とする請求項1に
記載のCMOS差動増幅回路。
2. The current source comprises a plurality of Ms connected in series.
The CMOS differential amplifier circuit according to claim 1, comprising an OS transistor.
【請求項3】 出力端子と上記第3のカレントミラー回
路の入力端子との間に、容量もしくは直列形態の容量お
よび抵抗で構成された位相補償回路が接続されてなるこ
とを特徴とする請求項1または2に記載のCMOS差動
増幅回路。
3. A phase compensating circuit composed of a capacitor or a capacitor in series form and a resistor is connected between the output terminal and the input terminal of the third current mirror circuit. 1. The CMOS differential amplifier circuit according to 1 or 2.
【請求項4】 ソース共通接続されそのW/L値の比が
a:1である一対の差動MOSトランジスタからなる第
1の差動入力段と、当該第1の差動入力段の差動MOS
トランジスタの共通ソースに接続された第1の電流源
と、ソース共通接続されそのW/L値の比がa:1であ
りかつ第1の差動入力段と同一の入力信号が入力される
ようにされた一対の差動MOSトランジスタからなる第
2の差動入力段と、当該第2の差動入力段の差動MOS
トランジスタの共通ソースに接続された第2の電流源と
を備え、上記第1の差動入力段に上記第1のカレントミ
ラー回路が、また上記第2の差動入力段に上記第2のカ
レントミラー回路が、それぞれ接続されてなることを特
徴とする請求項1、2または3に記載のCMOS差動増
幅回路。
4. A first differential input stage comprising a pair of differential MOS transistors which are commonly connected to sources and have a W / L value ratio of a: 1, and a differential of the first differential input stage. MOS
A first current source connected to the common source of the transistor and a source commonly connected so that the W / L value ratio is a: 1 and the same input signal as that of the first differential input stage is input. Second differential input stage composed of a pair of differential MOS transistors, and a differential MOS of the second differential input stage
A second current source connected to a common source of the transistor, the first differential input stage includes the first current mirror circuit, and the second differential input stage includes the second current source. 4. The CMOS differential amplifier circuit according to claim 1, wherein mirror circuits are connected to each other.
【請求項5】 ソース共通接続された一対の第1導電型
のMOSトランジスタからなる第1の差動入力段と、当
該第1の差動入力段の差動MOSトランジスタの共通ソ
ースに接続された第1の電流源と、ソース共通接続され
上記第1の差動入力段と同一の入力信号が入力されるよ
うにされた上記第1導電型と異なるキャリアで動作する
一対の第2導電型のMOSトランジスタからなる第2の
差動入力段と、当該第2の差動入力段の差動MOSトラ
ンジスタの共通ソースに接続された第2の電流源と、上
記第2の差動入力段の2つの出力ノードに接続され1:
1の比で電流を流す第4と第5のカレントミラー回路と
を備え、該第4と第5ののカレントミラー回路の出力側
電流が上記第1の差動入力段の2つの出力電流と同一極
性の動作を行なう上記第1および第2のカレントミラー
回路の入力側から流されるように接続がなされているこ
とを特徴とする請求項1、2、3または4に記載のCM
OS差動増幅回路。
5. A first differential input stage composed of a pair of first-conductivity-type MOS transistors whose sources are commonly connected, and a common source of differential MOS transistors of the first differential input stage. A first current source and a pair of second conductivity type, which are connected in common to the sources and are operated by a carrier different from the first conductivity type, to which the same input signal as the first differential input stage is input. A second differential input stage consisting of a MOS transistor, a second current source connected to the common source of the differential MOS transistors of the second differential input stage, and the second differential input stage. Connected to one output node 1:
A fourth and a fifth current mirror circuit for flowing a current at a ratio of 1, and the output side currents of the fourth and fifth current mirror circuits are the two output currents of the first differential input stage. 5. The CM according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the first and second current mirror circuits that operate in the same polarity are connected so as to flow from the input side.
OS differential amplifier circuit.
【請求項6】 上記出力端子が反転入力端子側に直結さ
れ、非反転入力端子には映像信号が入力されてなる請求
項1、2、3、4または5に記載のCMOS差動増幅回
路を備えてなることを特徴とする映像信号処理装置。
6. The CMOS differential amplifier circuit according to claim 1, wherein the output terminal is directly connected to the inverting input terminal side, and the video signal is input to the non-inverting input terminal. A video signal processing device comprising:
JP7279094A 1995-10-26 1995-10-26 Cmos differential amplifier circuit Withdrawn JPH09130166A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7279094A JPH09130166A (en) 1995-10-26 1995-10-26 Cmos differential amplifier circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7279094A JPH09130166A (en) 1995-10-26 1995-10-26 Cmos differential amplifier circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09130166A true JPH09130166A (en) 1997-05-16

Family

ID=17606339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7279094A Withdrawn JPH09130166A (en) 1995-10-26 1995-10-26 Cmos differential amplifier circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09130166A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002232239A (en) * 2001-02-01 2002-08-16 Akita Kaihatsu Center Ard:Kk Operational amplifier
JP2007251984A (en) * 2000-12-22 2007-09-27 Atheros Communications Inc Apparatus used within transmitter
JP2011151637A (en) * 2010-01-22 2011-08-04 New Japan Radio Co Ltd Phase compensation circuit of error amplifier
JP2012194733A (en) * 2011-03-16 2012-10-11 Fujitsu Semiconductor Ltd Current mirror circuit and amplifier circuit having the same
JP2016531535A (en) * 2013-09-24 2016-10-06 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Interlock circuit for protecting the electrical system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007251984A (en) * 2000-12-22 2007-09-27 Atheros Communications Inc Apparatus used within transmitter
JP2002232239A (en) * 2001-02-01 2002-08-16 Akita Kaihatsu Center Ard:Kk Operational amplifier
JP2011151637A (en) * 2010-01-22 2011-08-04 New Japan Radio Co Ltd Phase compensation circuit of error amplifier
JP2012194733A (en) * 2011-03-16 2012-10-11 Fujitsu Semiconductor Ltd Current mirror circuit and amplifier circuit having the same
JP2016531535A (en) * 2013-09-24 2016-10-06 ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Interlock circuit for protecting the electrical system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5442318A (en) Gain enhancement technique for operational amplifiers
US7405622B2 (en) Operational amplifier with less offset
US4958133A (en) CMOS complementary self-biased differential amplifier with rail-to-rail common-mode input-voltage range
US5808513A (en) Rail-to-rail input common mode range differential amplifier that operates with very low rail-to-rail voltages
EP1215815B1 (en) Transconductance amplifier, filter using the transconductance amplifier and tuning circuitry for transconductance amplifier in the filter
US5475339A (en) Op amp with rail to rail output swing and employing an improved current mirror circuit
JPS60116212A (en) Differential arithmetic amplifier having common mode feedback
US4573020A (en) Fully differential operational amplifier with D.C. common-mode feedback
US20060012429A1 (en) Self biased differential amplifier
JP4070533B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
EP0240114B1 (en) A comparator for comparing differential input signals and method therefor
JPH052037A (en) Zero cross detecting circuit
US20060125567A1 (en) Amplifier circuit
EP1435693B1 (en) Amplification circuit
US6624696B1 (en) Apparatus and method for a compact class AB turn-around stage with low noise, low offset, and low power consumption
JPH0235485B2 (en)
JP3671899B2 (en) Transconductance amplifier circuit
JPH09130166A (en) Cmos differential amplifier circuit
US20060119431A1 (en) Differential operational amplifier
JP3971605B2 (en) Gain boost operational amplification circuit
JPH0292008A (en) Cmos operational amplifier
JP4724670B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH0828630B2 (en) Operational amplifier circuit
JP4532847B2 (en) Differential amplifier
US7005921B2 (en) Common-mode feedback circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030107