JPH09153747A - Common-mode voltage feedback circuit for differential amplifier - Google Patents

Common-mode voltage feedback circuit for differential amplifier

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JPH09153747A
JPH09153747A JP31125495A JP31125495A JPH09153747A JP H09153747 A JPH09153747 A JP H09153747A JP 31125495 A JP31125495 A JP 31125495A JP 31125495 A JP31125495 A JP 31125495A JP H09153747 A JPH09153747 A JP H09153747A
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JP
Japan
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common
voltage
mode
drain
transistor
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Application number
JP31125495A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Yoshihara
敏雄 吉原
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the occupied area on an integrated circuit and to simultaneously provide low power and high gain. SOLUTION: This circuit has a common-mode output detection part 2 for detecting a common-mode voltage from differential output terminals OUT1 and OUT2 of differential amplifier 1 and a common-mode output feedback amplifier part 3 for feeding a voltage for matching an average voltage with a prescribed voltage back to a common-mode feedback terminal 4 of differential amplifier 1 while inputting the common-mode output average voltage from this commonmode output detection part 2 and the prescribed voltage based on a reference voltage VREF and differentially amplifying them. Then, the common-mode output detection part 2 is provided with MOS transistors 8 and 10 for common-mode voltage detection for which respective drains are connected to the terminals OUT1 and OUT2, sources are commonly connected and a high potential VH is supplied to gates and by using these transistors while biasing them to a triode area, the linearity of drain voltage-to-drain current is improved.

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】本発明は差動増幅器の同相電
圧帰還回路に関し、特に差動出力端子および同相帰還端
子を備えた差動増幅器の同相電圧帰還回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a common mode voltage feedback circuit for a differential amplifier, and more particularly to a common mode voltage feedback circuit for a differential amplifier having a differential output terminal and a common mode feedback terminal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、差動出力端子を有する差動増幅器
は、出力を安定化させるために、出力電圧の検出抵抗や
帰還増幅器を用いて構成している。
2. Description of the Related Art Conventionally, a differential amplifier having a differential output terminal is constructed by using a detection resistor for an output voltage and a feedback amplifier in order to stabilize the output.

【0003】図3はかかる従来の一例を示す差動増幅器
の同相電圧帰還回路図である。図3に示すように、差動
入力端子IN1,IN2および差動出力端子OUT1,
OUT2を備えた差動増幅器1の同相電圧帰還回路は、
それぞれ一端が差動出力端子OUT1,OUT2に接続
され且つ他端を共通接続する2つの同相検出抵抗22,
23と、基準電圧VREFおよび同相検出抵抗22,2
3の共通接続端を入力し、その出力を差動増幅器1の同
相帰還端子4に供給する同相帰還増幅器21とで構成さ
れる。これら差動出力端子OUT1,OUT2には、入
力端子IN1,IN2に供給された入力電圧の差電圧を
増幅したものが接地電位からの電圧として出力され、両
出力端子の平均値が同相基幹増幅器21に供給される。
FIG. 3 is a common-mode voltage feedback circuit diagram of a differential amplifier showing such a conventional example. As shown in FIG. 3, the differential input terminals IN1 and IN2 and the differential output terminals OUT1 and
The common mode voltage feedback circuit of the differential amplifier 1 having OUT2 is
Two in-phase detection resistors 22, one end of which is connected to the differential output terminals OUT1 and OUT2 and the other end of which is commonly connected,
23, the reference voltage VREF, and the common mode detection resistors 22 and 2
The common connection terminal 3 of the differential amplifier 1 is input and the output thereof is supplied to the common mode feedback terminal 4 of the differential amplifier 1. Amplified difference voltage of the input voltage supplied to the input terminals IN1 and IN2 is output as a voltage from the ground potential to the differential output terminals OUT1 and OUT2, and the average value of both output terminals is the common mode backbone amplifier 21. Is supplied to.

【0004】これらの同相検出抵抗22,23は、互い
に抵抗値の等しい抵抗素子を用い、2つの差動出力端子
OUT1,OUT2における出力電圧の平均値電圧を検
出抵抗22,23の共通接続端に生じせしめ、同相帰還
増幅器21に入力するものである。また、同相帰還増幅
器21は基準電圧VREFと検出抵抗22,23の共通
接続端に生じる出力の平均値電圧とを比較し、両者が等
しくなるように制御するために、同相電圧を差動増幅器
1の同相帰還端子4に帰還する。
These in-phase detection resistors 22 and 23 use resistance elements having the same resistance value, and the average value voltage of the output voltages at the two differential output terminals OUT1 and OUT2 is applied to the common connection end of the detection resistors 22 and 23. It is generated and input to the common-mode feedback amplifier 21. Further, the common-mode feedback amplifier 21 compares the reference voltage VREF with the average value voltage of the outputs generated at the common connection ends of the detection resistors 22 and 23, and controls the common-mode voltage so that they are equal to each other. It returns to the common-mode feedback terminal 4 of.

【0005】このように、同相電圧帰還回路は、差動増
幅器1の差動出力端子OUT1,OUT2に生ずる同相
出力電圧の平均値が基準電圧VREFに等しくなるよう
に帰還制御している。
Thus, the common-mode voltage feedback circuit performs feedback control so that the average value of the common-mode output voltages generated at the differential output terminals OUT1 and OUT2 of the differential amplifier 1 becomes equal to the reference voltage VREF.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の差動増
幅器の同相電圧帰還回路は、差動増幅器の差動出力端子
間に2つの同相検出抵抗が直列接続された構成になるた
め、これらの抵抗が差動増幅器の負荷となり、差動増幅
器の動作時の消費電力を増加させるという欠点がある。
The above-described conventional common-mode voltage feedback circuit for a differential amplifier has a structure in which two common-mode detection resistors are connected in series between the differential output terminals of the differential amplifier. There is a drawback that the resistance becomes a load of the differential amplifier and power consumption during operation of the differential amplifier increases.

【0007】また、かかる同相電圧帰還回路は、差動増
幅器をCMOSトランジスタで構成するとき、低利得し
か得られず、高利得化を実現するのが困難になるという
欠点がある。
Further, such a common-mode voltage feedback circuit has a drawback that when a differential amplifier is composed of CMOS transistors, only a low gain can be obtained and it is difficult to realize a high gain.

【0008】さらに、これらの消費電力増や低利得化の
問題を解決するために、2つの同相検出抵抗の抵抗値を
大きくすると、集積回路上に大きな面積を占めることに
なり、集積回路の低コスト化が困難になるという欠点が
ある。
Further, if the resistance values of the two common-mode detection resistors are increased in order to solve the problems of the increase in power consumption and the reduction in gain, a large area is occupied on the integrated circuit, resulting in a low integrated circuit. There is a drawback that cost reduction becomes difficult.

【0009】要するに、従来の差動増幅器の同相電圧帰
還回路においては、消費電力増を抑制するために、抵抗
値を大きくし、そこに流れる電流を小さくすることによ
り、消費電力を少なくしようとしている。
In short, in the common-mode voltage feedback circuit of the conventional differential amplifier, in order to suppress the increase in power consumption, the resistance value is increased and the current flowing therethrough is reduced, thereby reducing the power consumption. .

【0010】本発明の目的は、かかる集積回路上の占有
面積を低減し、低電力化および高利得化を実現する差動
増幅器の同相電圧帰還回路を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a common mode voltage feedback circuit for a differential amplifier which reduces the area occupied by such an integrated circuit and realizes low power consumption and high gain.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の差動増幅器の同
相電圧帰還回路は、2つの差動入力端子と2つの差動出
力端子および同相帰還端子を備えた差動増幅器と、前記
差動出力端子にそれぞれドレインを接続し且つゲートを
高電位電源に接続した同相出力検出のための第1および
第2のNMOSトランジスタと,前記第1および第2の
NMOSトランジスタのソースおよび接地間に且つドレ
インおよびゲートを短絡して接続される第3および第4
のNMOSトランジスタと,基準電圧に対応した所定電
圧を作成するために、それぞれのドレインに基準電圧を
供給し且つそれぞれのゲートを高電位電源に接続した第
5および第6のNMOSトランジスタと,前記第5およ
び第6のNMOSトランジスタのソースおよび接地間に
且つドレインおよびゲートを短絡して接続される第7お
よび第8のNMOSトランジスタとを備えた同相出力検
出部と、カレントミラー回路を形成するための第1およ
び第2のPMOSトランジスタと,前記同相出力検出部
の同相平均電圧をゲートに供給し且つドレインを前記第
1のPMOSトランジスタのドレインおよび前記同相帰
還端子に接続するとともに、ソースを接地した第9のN
MOSトランジスタと,前記基準電圧より低い所定電圧
をゲートに供給し且つドレインを前記第2のPMOSト
ランジスタのソースおよびゲートに接続するとともに、
ソースを接地した第10のNMOSトランジスタとを備
えた同相出力帰還増幅部とを有し、前記第1および第2
のNMOSトランジスタに同等の電気的特性を持たせて
構成される。
A common-mode voltage feedback circuit for a differential amplifier according to the present invention is a differential amplifier having two differential input terminals, two differential output terminals and a common-mode feedback terminal, and the differential amplifier. First and second NMOS transistors for detecting in-phase outputs, the drains of which are connected to the output terminals and the gates of which are connected to a high-potential power supply, and the drains between the sources and grounds of the first and second NMOS transistors. And third and fourth connected by shorting the gate
NMOS transistors, and fifth and sixth NMOS transistors having respective drains supplied with a reference voltage and having respective gates connected to a high-potential power supply in order to create a predetermined voltage corresponding to the reference voltage, A common-mode output detection unit including seventh and eighth NMOS transistors connected between the sources and grounds of the fifth and sixth NMOS transistors and by short-circuiting the drain and gate, and a current mirror circuit. A first and a second PMOS transistor, a common-mode average voltage of the common-mode output detector is supplied to the gate, the drain is connected to the drain of the first PMOS transistor and the common-mode feedback terminal, and the source is grounded; N of 9
A MOS transistor, and a predetermined voltage lower than the reference voltage are supplied to the gate and a drain is connected to the source and the gate of the second PMOS transistor,
A common-mode output feedback amplification section including a tenth NMOS transistor whose source is grounded, and the first and second
The NMOS transistor is provided with the same electrical characteristics.

【0012】また、本発明の差動増幅器の同相電圧帰還
回路は、2つの差動入力端子と2つの差動出力端子およ
び同相帰還端子を備えた差動増幅器と、前記差動出力端
子にそれぞれドレインを接続し且つゲートを高電位電源
に接続した同相出力検出のための第1および第2のNM
OSトランジスタと,前記第1および第2のNMOSト
ランジスタのソースおよび接地間に接続される第3およ
び第4のNMOSトランジスタと,前記第3および第4
のNMOSトランジスタのゲートに共通に接続された第
1のバイアス電圧源と,基準電圧に対応した所定電圧を
作成するために、それぞれのドレインに基準電圧を供給
し且つそれぞれのゲートを高電位電源に接続した第5お
よび第6のNMOSトランジスタと,前記第5および第
6のNMOSトランジスタのソースおよび接地間に接続
され且つゲートに前記第1のバイアス電圧源が共に接続
される第7および第8のNMOSトランジスタとを備え
た同相出力検出部と、カレントミラー回路を形成するた
めの第1および第2のPMOSトランジスタと,前記同
相出力検出部の同相平均電圧をソースに供給され且つド
レインを前記第1のPMOSトランジスタのドレインお
よび前記同相帰還端子に接続した第9のNMOSトラン
ジスタと,前記基準電圧より低い所定電圧をソースに供
給され且つドレインを前記第2のPMOSトランジスタ
のドレインに接続した第10のNMOSトランジスタ
と,前記第9および第10のNMOSトランジスタのゲ
ートに接続された第2のバイアス電圧源とを備えた同相
出力帰還増幅部とを有し、前記第1および第2のNMO
Sトランジスタに同等の電気的特性を持たせて構成され
る。
The common-mode voltage feedback circuit of the differential amplifier according to the present invention includes a differential amplifier having two differential input terminals, two differential output terminals and a common-mode feedback terminal, and the differential output terminals respectively. First and second NMs for common mode output detection with drain connected and gate connected to high potential power supply
An OS transistor, third and fourth NMOS transistors connected between the sources of the first and second NMOS transistors and ground, and the third and fourth NMOS transistors
A first bias voltage source commonly connected to the gates of the NMOS transistors, and in order to create a predetermined voltage corresponding to the reference voltage, each drain is supplied with a reference voltage and each gate is connected to a high potential power source. Fifth and sixth NMOS transistors connected to each other, and seventh and eighth transistors connected to the sources and grounds of the fifth and sixth NMOS transistors and to the gate of which the first bias voltage source is connected together. An in-phase output detection unit including an NMOS transistor, first and second PMOS transistors for forming a current mirror circuit, an in-phase average voltage of the in-phase output detection unit is supplied to the source, and a drain is the first A ninth NMOS transistor connected to the drain of the PMOS transistor and the common-mode feedback terminal, and A tenth NMOS transistor having a source supplied with a predetermined voltage lower than the voltage and having a drain connected to the drain of the second PMOS transistor; and a second bias connected to gates of the ninth and tenth NMOS transistors. A common-mode output feedback amplification section including a voltage source, and the first and second NMOs.
The S transistor is configured to have the same electrical characteristics.

【0013】さらに、本発明における同相出力帰還増幅
部は、前記同相出力検出部の前記第3および第4のNM
OSトランジスタのドレインに得られる同相平均電圧と
前記第7および第8のNMOSトランジスタのドレイン
に得られる所定電圧とが等しくなるように、前記差動増
幅器の前記同相帰還端子に同相電圧を出力して構成され
る。
Further, the in-phase output feedback amplifying section in the present invention is the third and fourth NM of the in-phase output detecting section.
The common mode voltage is output to the common mode feedback terminal of the differential amplifier so that the common mode average voltage obtained at the drain of the OS transistor and the predetermined voltage obtained at the drains of the seventh and eighth NMOS transistors become equal. Composed.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0015】図1は本発明の一実施の形態を示す差動増
幅器の同相電圧帰還回路図である。図1に示すように、
この実施の形態による同相電圧帰還回路は、差動入力端
子IN1,IN2と差動出力端子OUT1,OUT2お
よび同相帰還端子4とを備えた差動増幅器1に対し、同
相出力電圧を検出する同相出力検出部2と、この検出部
2の出力により同相帰還端子4への同相電圧を帰還する
ための同相出力帰還増幅部3とを有している。この同相
出力検出部2は、差動出力端子OUT1,OUT2にそ
れぞれドレイン電極(以下、単にドレインと称す)を接
続し且つゲート電極(以下、単にゲートと称す)を高電
位電源VHに接続した同相出力検出用NMOSトランジ
スタ8,10と、これらのNMOSトランジスタ8,1
0のソース電極(以下、単にソースと称す)および接地
間に並列接続されるとともに、ドレインおよびゲートを
短絡してダイオード機能を果すNMOSトランジスタ
9,11と、基準電圧VREFに対応した所定の電流を
作成するために、それぞれのドレインに基準電圧VRE
Fを供給し且つそれぞれのゲートに高電位電源VHを接
続したNMOSトランジスタ12,15と、これらNM
OSトランジスタ12,15のソースおよび接地間に並
列接続されるとともに、ドレインおよびゲートを短絡し
てダイオード機能を果すNMOSトランジスタ13,1
4とで構成される。また、同相出力帰還増幅部3は、カ
レントミラー回路を形成するためのPMOSトランジス
タ5,6と、同相出力検出部2の同相出力平均電圧をゲ
ートに供給し、ドレインをPMOSトランジスタ5のド
レインおよび同相帰還端子4に接続するとともに、ソー
スを接地した増幅用NMOSトランジスタ7と、同様に
基準電圧VREFより低い所定電圧をゲートに供給し、
ドレインをPMOSトランジスタ6のソースおよびゲー
トに接続するとともに、ソースを接地した増幅用NMO
Sトランジスタ16とで構成される。
FIG. 1 is a common-mode voltage feedback circuit diagram of a differential amplifier showing an embodiment of the present invention. As shown in FIG.
The common mode voltage feedback circuit according to the present embodiment detects a common mode output voltage from a differential amplifier 1 having differential input terminals IN1 and IN2, differential output terminals OUT1 and OUT2, and a common mode feedback terminal 4. It has a detection unit 2 and an in-phase output feedback amplification unit 3 for feeding back the in-phase voltage to the in-phase feedback terminal 4 by the output of the detection unit 2. This in-phase output detection unit 2 has a drain electrode (hereinafter, simply referred to as “drain”) connected to the differential output terminals OUT1 and OUT2, respectively, and a gate electrode (hereinafter, simply referred to as “gate”) connected to the high-potential power supply VH. Output detection NMOS transistors 8 and 10 and these NMOS transistors 8 and 1
The NMOS transistors 9 and 11 which are connected in parallel between the source electrode of 0 (hereinafter, simply referred to as a source) and the ground and short-circuit the drain and the gate to perform a diode function, and a predetermined current corresponding to the reference voltage VREF. A reference voltage VRE is applied to each drain to create
NMOS transistors 12 and 15 which are supplied with F and connected with a high potential power supply VH at their gates, and
The NMOS transistors 13 and 1 which are connected in parallel between the sources of the OS transistors 12 and 15 and the ground and short-circuit the drain and the gate to perform a diode function.
And 4. Further, the in-phase output feedback amplification section 3 supplies PMOS transistors 5 and 6 for forming a current mirror circuit and the in-phase output average voltage of the in-phase output detection section 2 to the gate, and the drain to the drain of the PMOS transistor 5 and the in-phase output. The amplification NMOS transistor 7 which is connected to the feedback terminal 4 and whose source is grounded, and similarly supplied to the gate with a predetermined voltage lower than the reference voltage VREF,
An NMO for amplification whose drain is connected to the source and gate of the PMOS transistor 6 and whose source is grounded.
And an S-transistor 16.

【0016】かかる同相電圧帰還回路における同相出力
検出部2の同相出力検出用NMOSトランジスタ8,1
0は、それらのゲートが高電位電源VHに接続され、さ
らにこれら同相出力検出用NMOSトランジスタ8,1
0のドレインの電位は高電位電源VHの電位よりもNM
OSトランジスタのスレッショルド電圧以上低い電位で
動作させるので、三極管領域で動作し、前述した図3の
同相検出抵抗22,23と同様の機能を果す。すなわ
ち、同相出力検出用NMOSトランジスタ8,10に対
し、NMOSトランジスタ9,11を接続したことによ
り、同相出力検出用NMOSトランジスタ8,10のソ
ース電位を常に差動出力端子OUT1,OUT2の電位
よりも低くなるようにバイアスし、同相出力検出用NM
OSトランジスタ8,10がドレイン電圧対ドレイン電
流の直線性の良好な範囲で三極管動作するようにしてい
る。
In-phase output detecting NMOS transistors 8 and 1 of the in-phase output detecting section 2 in the in-phase voltage feedback circuit.
0 has their gates connected to the high-potential power supply VH, and further these in-phase output detection NMOS transistors 8 and 1
The drain potential of 0 is NM higher than the potential of the high-potential power supply VH.
Since it is operated at a potential lower than the threshold voltage of the OS transistor, it operates in the triode region and has the same function as the in-phase detection resistors 22 and 23 of FIG. 3 described above. That is, by connecting the NMOS transistors 9 and 11 to the in-phase output detection NMOS transistors 8 and 10, the source potential of the in-phase output detection NMOS transistors 8 and 10 is always higher than the potentials of the differential output terminals OUT1 and OUT2. Biased to be low, NM for common mode output detection
The OS transistors 8 and 10 are designed to operate in a triode in a range where the drain voltage vs. drain current has a good linearity.

【0017】以下、より具体的に回路動作を説明する。The circuit operation will be described more specifically below.

【0018】まず、同相出力検出用NMOSトランジス
タ8,10は、それぞれゲートが高電位電源VHに接続
されているため、三極管領域で動作し(NMOSトラン
ジスタ12,15も同様)、共通接続されたソースに差
動出力端子OUT1,OUT2の電位の平均電圧値に対
応した電流を流す。
First, since the gates of the in-phase output detecting NMOS transistors 8 and 10 are connected to the high-potential power supply VH, they operate in the triode region (the same applies to the NMOS transistors 12 and 15) and the commonly connected sources. A current corresponding to the average voltage value of the potentials of the differential output terminals OUT1 and OUT2 is passed through.

【0019】また、これら同相出力検出用NMOSトラ
ンジスタ8,10のソースに共通接続された電流加算用
NMOSトランジスタ9,11および同相出力帰還増幅
部3のNMOSトランジスタ7は、電流ミラー回路とし
て動作するとともに、NMOSトランジスタ8,10の
ソースの電位が常に差動出力端子OUT1,OUT2の
電位よりも低くなるようにバイアスされている。
The current adding NMOS transistors 9 and 11 commonly connected to the sources of the in-phase output detecting NMOS transistors 8 and 10 and the NMOS transistor 7 of the in-phase output feedback amplifying section 3 operate as a current mirror circuit. , The source potentials of the NMOS transistors 8 and 10 are always biased to be lower than the potentials of the differential output terminals OUT1 and OUT2.

【0020】さらに、NMOSトランジスタ8,10と
同様に三極管動作する基準電圧検出用NMOSトランジ
スタ12,15は、共通接続されたソースに基準電圧V
REFに対応した電流を流す。
Further, like the NMOS transistors 8 and 10, the reference voltage detecting NMOS transistors 12 and 15 which operate in a triode are connected to the sources commonly connected to the reference voltage V.
A current corresponding to REF is passed.

【0021】同様に、同相出力検出部2におけるNMO
Sトランジスタ13,14と同相出力帰還増幅部3のN
MOSトランジスタ16は、電流ミラー回路として動作
する。また、同相出力帰還増幅部3を構成するPMOS
トランジスタ5,6およびNMOSトランジスタ7,1
6は差動増幅器として動作し、同相出力電圧の誤差を同
相帰還端子4に帰還することができる。
Similarly, the NMO in the in-phase output detector 2 is
N of the S-transistors 13 and 14 and the in-phase output feedback amplifier 3
The MOS transistor 16 operates as a current mirror circuit. In addition, the PMOS that constitutes the in-phase output feedback amplification unit 3
Transistors 5, 6 and NMOS transistors 7, 1
6 operates as a differential amplifier and can feed back the error of the common mode output voltage to the common mode feedback terminal 4.

【0022】上述したように、本実施の形態によれば、
従来の抵抗素子に替えて、三極管領域にバイアスされる
MOSトランジスタを使用することにより、同相電圧帰
還回路を縮小できるので、集積回路上の面積を低減する
ことができる。
As described above, according to this embodiment,
By using a MOS transistor biased in the triode region instead of the conventional resistance element, the common-mode voltage feedback circuit can be reduced in size, so that the area on the integrated circuit can be reduced.

【0023】例えば、CMOS拡散技術によって多少異
なるが、50kΩの抵抗を集積化した場合と、この抵抗
と同等のインピーダンスを持ったMOSトランジスタに
替えた場合とを比較すると、その占有面積を約1/40
に縮小することができる。これにより、差動出力増幅回
路を用いた集積回路の高集積化,低電力化および高精度
化を実現することができる。
For example, comparing the case where a resistor of 50 kΩ is integrated with the case where a MOS transistor having an impedance equivalent to this resistor is compared, although it is slightly different depending on the CMOS diffusion technique, the occupied area is about 1 /. 40
Can be reduced to. As a result, high integration, low power consumption and high accuracy of the integrated circuit using the differential output amplifier circuit can be realized.

【0024】上述したNMOSトランジスタ9,11お
よびNMOSトランジスタ13,14は、それぞれ単一
のNMOSトランジスタで置換えて動作させることもで
きる。
The above-mentioned NMOS transistors 9 and 11 and NMOS transistors 13 and 14 can be operated by replacing them with a single NMOS transistor.

【0025】図2は本発明の他の実施の形態を示す差動
増幅器の同相電圧帰還回路図である。図2に示すよう
に、かかる同相電圧帰還回路も図1の帰還回路と同様
に、差動入力端子IN1,IN2と差動出力端子OUT
1,OUT2および同相帰還端子4とを備えた差動増幅
器1に対し、同相出力電圧を検出する同相出力検出部2
と、この検出部2の出力により同相帰還端子4への同相
電圧を帰還するための同相出力帰還増幅部3とを有して
いる。
FIG. 2 is a common-mode voltage feedback circuit diagram of a differential amplifier showing another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, this common-mode voltage feedback circuit also has the differential input terminals IN1 and IN2 and the differential output terminal OUT similarly to the feedback circuit of FIG.
In-phase output detecting section 2 for detecting an in-phase output voltage with respect to differential amplifier 1 provided with 1, OUT2 and in-phase feedback terminal 4
And an in-phase output feedback amplification section 3 for feeding back the in-phase voltage to the in-phase feedback terminal 4 by the output of the detection section 2.

【0026】このうち、同相出力検出部2は、差動出力
端子OUT1,OUT2にそれぞれドレインを接続し且
つゲートを高電位電源VHに接続した同相出力検出用N
MOSトランジスタ8,10と、これらのNMOSトラ
ンジスタ8,10のソースおよび接地間に並列接続され
たNMOSトランジスタ9,11と、基準電圧VREF
に対応した所定の電流を作成するために、それぞれのド
レインに基準電圧VREFを供給し且つそれぞれのゲー
トに高電位電源VHを接続したNMOSトランジスタ1
2,15と、これらNMOSトランジスタ12,15の
ソースおよび接地間に並列接続されたNMOSトランジ
スタ13,14と、これらのNMOSトランジスタ9,
11,13,14の各ゲートにバイアス電圧を供給する
ための第1のバイアス電圧源20とで構成される。ま
た、同相出力帰還増幅部3は、カレントミラー回路を形
成するためのPMOSトランジスタ5,6と、同相出力
検出部2の同相出力平均電圧並びに基準電圧VREFよ
り低い所定電圧をそれぞれのドレインに供給し、ソース
をPMOSトランジスタ5のソースおよび同相帰還端子
4、並びにPMOSトランジスタ6のソースに接続した
NMOSトランジスタ18および19と、これらのNM
OSトランジスタ18,19の各ゲートにバイアス電圧
を供給するための第2のバイアス電圧源17とで構成さ
れる。
Of these, the in-phase output detecting section 2 has an in-phase output detecting N having drains connected to the differential output terminals OUT1 and OUT2 and a gate connected to the high potential power supply VH.
MOS transistors 8 and 10, NMOS transistors 9 and 11 connected in parallel between the sources of these NMOS transistors 8 and 10 and ground, and a reference voltage VREF.
NMOS transistor 1 in which a reference voltage VREF is supplied to each drain and a high potential power supply VH is connected to each gate in order to generate a predetermined current corresponding to
2, 15 and NMOS transistors 13 and 14 connected in parallel between the sources of these NMOS transistors 12 and 15 and the ground, and these NMOS transistors 9 and
A first bias voltage source 20 for supplying a bias voltage to each of gates 11, 13, and 14. The in-phase output feedback amplifying section 3 supplies the PMOS transistors 5 and 6 for forming a current mirror circuit and a predetermined voltage lower than the in-phase average output voltage and the reference voltage VREF of the in-phase output detecting section 2 to the respective drains. , NMOS sources 18 and 19 whose sources are connected to the source of the PMOS transistor 5 and the common-mode feedback terminal 4 and the source of the PMOS transistor 6, and NM of these.
A second bias voltage source 17 for supplying a bias voltage to each gate of the OS transistors 18 and 19.

【0027】かかる同相電圧帰還回路においても、同相
出力検出部2の同相出力検出用NMOSトランジスタ
8,10は、共にゲートが高電位電源VHに接続されて
いるため、三極管領域で動作する。したがって、これら
のトランジスタ11,13のソースには、差動出力端子
OUT1,OUT2の電位の平均値に対応した電圧を発
生する。また、NMOSトランジスタ9,11は第1の
バイアス電圧源20によりゲートをバイアスされるの
で、電流源として動作する。このため、同相出力検出用
NMOSトランジスタ8,10の共通接続されたソース
の電位は、常に差動出力端子OUT1又はOUT2の電
位よりも低くなるようにバイアスされる。
Also in the common-mode voltage feedback circuit, the common-mode output detection NMOS transistors 8 and 10 of the common-mode output detection unit 2 operate in the triode region because their gates are both connected to the high-potential power supply VH. Therefore, at the sources of these transistors 11 and 13, a voltage corresponding to the average value of the potentials of the differential output terminals OUT1 and OUT2 is generated. Further, since the gates of the NMOS transistors 9 and 11 are biased by the first bias voltage source 20, they operate as current sources. Therefore, the potential of the commonly connected sources of the in-phase output detection NMOS transistors 8 and 10 is always biased to be lower than the potential of the differential output terminal OUT1 or OUT2.

【0028】一方、NMOSトランジスタ12,15と
NMOSトランジスタ13,14はその共通接続点に基
準電圧VREFに対応する電圧を発生する。
On the other hand, the NMOS transistors 12 and 15 and the NMOS transistors 13 and 14 generate a voltage corresponding to the reference voltage VREF at their common connection point.

【0029】このように、同相出力平均電圧および基準
電圧に基く所定電圧をそれぞれのドレインに供給される
NMOSトランジスタ18,19と、第2のバイアス源
17と、PMOSトランジスタ5,6とで構成される同
相出力帰還増幅部3は、差動増幅器として動作するの
で、同相帰還端子4に同相出力電圧の誤差を帰還するこ
とができる。
As described above, the NMOS transistors 18 and 19 each having a predetermined voltage based on the in-phase average output voltage and the reference voltage are supplied to the drains thereof, the second bias source 17, and the PMOS transistors 5 and 6. Since the in-phase output feedback amplification section 3 operates as a differential amplifier, it is possible to feed back the error of the in-phase output voltage to the in-phase feedback terminal 4.

【0030】本実施の形態によれば、前述した図1の実
施の形態による集積回路の高集積化,低電力化および高
精度化を実現するとともに、さらに同相出力検出部2に
バイアス電圧源20を用いることにより、同相電圧帰還
回路の動作電流、すなわち、NMOSトランジスタ8,
10,12,15の総合電流を低減させることができ
る。
According to the present embodiment, high integration, low power consumption and high accuracy of the integrated circuit according to the embodiment of FIG. 1 described above are realized, and further, the bias voltage source 20 is provided to the common mode output detection unit 2. , The operating current of the common-mode voltage feedback circuit, that is, the NMOS transistor 8,
The total current of 10, 12, and 15 can be reduced.

【0031】また、上述した二つの実施の態様において
は、同相出力検出部2を形成するMOSトランジスタ8
〜15および同相出力帰還増幅部3を形成するMOSト
ランジスタ7,16あるいは18,19をN−MOSと
し、同相出力帰還増幅部3を形成するMOSトランジス
タ5,6をP−MOSとして説明したが、これらの関係
を逆にして用いることもできる。なお、そのときには、
一般的にP−MOSトランジスタの方がN−MOSトラ
ンジスタよりもしきい値電圧(Vt)の絶対値が大きい
ので、N−MOSトランジスタ8,10の三極管動作領
域となる出力電圧範囲は狭くなる。
Further, in the above-mentioned two embodiments, the MOS transistor 8 forming the in-phase output detecting section 2 is formed.
.About.15 and the MOS transistors 7, 16 or 18, 19 forming the in-phase output feedback amplifying section 3 are N-MOS, and the MOS transistors 5, 6 forming the in-phase output feedback amplifying section 3 are P-MOS. These relationships can be reversed and used. At that time,
In general, the absolute value of the threshold voltage (Vt) of the P-MOS transistor is larger than that of the N-MOS transistor, so that the output voltage range of the N-MOS transistors 8 and 10 in the triode operating region is narrowed.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の差動増幅
器の同相電圧帰還回路は、差動増幅器の差動出力端子に
それぞれ接続した同相電圧検出用MOSトランジスタお
よび所定電圧作成用のMOSトランジスタを備えた同相
出力検出部と、この同相出力検出部からの同相電圧およ
び所定電圧により同相出力電圧の誤差を差動増幅器の帰
還端子に帰還する同相出力帰還増幅部とを有し、それら
同相電圧検出用MOSトランジスタを三極管領域にバイ
アスして使用することにより、高抵抗を用いることなく
同相電圧検出部を形成できるので、高集積化,低電力化
および高利得化を実現できるという効果がある。
As described above, the common-mode voltage feedback circuit of the differential amplifier according to the present invention includes a common-mode voltage detecting MOS transistor and a predetermined voltage generating MOS transistor which are respectively connected to the differential output terminals of the differential amplifier. And a common-mode output feedback amplification section for feeding back an error of the common-mode output voltage to the feedback terminal of the differential amplifier by the common-mode voltage and the predetermined voltage from the common-mode output detection section. By biasing the detection MOS transistor to the triode region, the common-mode voltage detection section can be formed without using a high resistance, so that there is an effect that high integration, low power consumption and high gain can be realized.

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

【図1】本発明の一実施の形態を示す差動増幅器の同相
電圧帰還回路図である。
FIG. 1 is a common-mode voltage feedback circuit diagram of a differential amplifier showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施の形態を示す差動増幅器の同
相電圧帰還回路図である。
FIG. 2 is a common-mode voltage feedback circuit diagram of a differential amplifier showing another embodiment of the present invention.

【図3】従来の一例を示す差動増幅器の同相電圧帰還回
路図である。
FIG. 3 is a common-mode voltage feedback circuit diagram of a differential amplifier showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 差動増幅器 2 同相出力検出部 3 同相出力帰還増幅部 4 同相帰還端子 17,20 バイアス電圧源 IN1,IN2 差動入力端子 OUT1,OUT2 差動出力端子 VREF 基準電圧入力端子 VH 高電位電源 1 differential amplifier 2 common-mode output detection unit 3 common-mode output feedback amplification unit 4 common-mode feedback terminal 17,20 bias voltage source IN1, IN2 differential input terminal OUT1, OUT2 differential output terminal VREF reference voltage input terminal VH high-potential power supply

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2つの差動入力端子と2つの差動出力端
子および同相帰還端子を備えた差動増幅器と、前記差動
出力端子にそれぞれドレインを接続し且つゲートを高電
位電源に接続した同相出力検出のための第1および第2
のNMOSトランジスタと,前記第1および第2のNM
OSトランジスタのソースおよび接地間に且つドレイン
およびゲートを短絡して接続される第3および第4のN
MOSトランジスタと,基準電圧に対応した所定電圧を
作成するために、それぞれのドレインに基準電圧を供給
し且つそれぞれのゲートを高電位電源に接続した第5お
よび第6のNMOSトランジスタと,前記第5および第
6のNMOSトランジスタのソースおよび接地間に且つ
ドレインおよびゲートを短絡して接続される第7および
第8のNMOSトランジスタとを備えた同相出力検出部
と、カレントミラー回路を形成するための第1および第
2のPMOSトランジスタと,前記同相出力検出部の同
相平均電圧をゲートに供給し且つドレインを前記第1の
PMOSトランジスタのドレインおよび前記同相帰還端
子に接続するとともに、ソースを接地した第9のNMO
Sトランジスタと,前記基準電圧より低い所定電圧をゲ
ートに供給し且つドレインを前記第2のPMOSトラン
ジスタのソースおよびゲートに接続するとともに、ソー
スを接地した第10のNMOSトランジスタとを備えた
同相出力帰還増幅部とを有し、前記第1および第2のN
MOSトランジスタに同等の電気的特性を持たせたこと
を特徴とする差動増幅器の同相電圧帰還回路。
1. A differential amplifier having two differential input terminals, two differential output terminals and a common-mode feedback terminal, and a drain connected to each of the differential output terminals and a gate connected to a high potential power supply. First and second for in-phase output detection
NMOS transistor and the first and second NMs
Third and fourth Ns connected between the source and the ground of the OS transistor and by short-circuiting the drain and the gate
MOS transistors, fifth and sixth NMOS transistors having respective drains supplied with a reference voltage and having respective gates connected to a high-potential power supply in order to create a predetermined voltage corresponding to the reference voltage; And a seventh and an eighth NMOS transistor connected between the source and the ground of the sixth NMOS transistor and by short-circuiting the drain and the gate, and a first mirror for forming a current mirror circuit. A first and a second PMOS transistors, a common-mode average voltage of the common-mode output detector is supplied to the gate, the drain is connected to the drain of the first PMOS transistor and the common-mode feedback terminal, and the source is grounded. NMO
In-phase output feedback including an S transistor and a tenth NMOS transistor whose gate is supplied with a predetermined voltage lower than the reference voltage and whose drain is connected to the source and the gate of the second PMOS transistor and whose source is grounded. An amplifier unit, and the first and second N
A common-mode voltage feedback circuit for a differential amplifier, characterized in that a MOS transistor has the same electrical characteristics.
【請求項2】 前記同相出力帰還増幅部は、前記同相出
力検出部の前記第3および第4のNMOSトランジスタ
のドレインに得られる同相平均電圧と前記第7および第
8のNMOSトランジスタのドレインに得られる所定電
圧とが等しくなるように、前記差動増幅器の前記同相帰
還端子に同相電圧を出力する請求項1記載の差動増幅器
の同相電圧帰還回路。
2. The in-phase output feedback amplification section obtains the in-phase average voltage obtained at the drains of the third and fourth NMOS transistors and the drains of the seventh and eighth NMOS transistors of the in-phase output detection section. 2. The common-mode voltage feedback circuit of the differential amplifier according to claim 1, wherein the common-mode voltage is output to the common-mode feedback terminal of the differential amplifier so that the predetermined voltage becomes equal.
【請求項3】 2つの差動入力端子と2つの差動出力端
子および同相帰還端子を備えた差動増幅器と、前記差動
出力端子にそれぞれドレインを接続し且つゲートを高電
位電源に接続した同相出力検出のための第1および第2
のNMOSトランジスタと,前記第1および第2のNM
OSトランジスタのソースおよび接地間に接続される第
3および第4のNMOSトランジスタと,前記第3およ
び第4のNMOSトランジスタのゲートに共通に接続さ
れた第1のバイアス電圧源と,基準電圧に対応した所定
電圧を作成するために、それぞれのドレインに基準電圧
を供給し且つそれぞれのゲートを高電位電源に接続した
第5および第6のNMOSトランジスタと,前記第5お
よび第6のNMOSトランジスタのソースおよび接地間
に接続され且つゲートに前記第1のバイアス電圧源が共
に接続される第7および第8のNMOSトランジスタと
を備えた同相出力検出部と、カレントミラー回路を形成
するための第1および第2のPMOSトランジスタと,
前記同相出力検出部の同相平均電圧をソースに供給され
且つドレインを前記第1のPMOSトランジスタのドレ
インおよび前記同相帰還端子に接続した第9のNMOS
トランジスタと,前記基準電圧より低い所定電圧をソー
スに供給され且つドレインを前記第2のPMOSトラン
ジスタのドレインに接続した第10のNMOSトランジ
スタと,前記第9および第10のNMOSトランジスタ
のゲートに接続された第2のバイアス電圧源とを備えた
同相出力帰還増幅部とを有し、前記第1および第2のN
MOSトランジスタに同等の電気的特性を持たせたこと
を特徴とする差動増幅器の同相電圧帰還回路。
3. A differential amplifier having two differential input terminals, two differential output terminals and a common-mode feedback terminal, and a drain connected to each of the differential output terminals and a gate connected to a high potential power supply. First and second for in-phase output detection
NMOS transistor and the first and second NMs
Corresponding to third and fourth NMOS transistors connected between the source of the OS transistor and ground, a first bias voltage source commonly connected to the gates of the third and fourth NMOS transistors, and a reference voltage And a source of each of the fifth and sixth NMOS transistors, wherein a reference voltage is supplied to each drain and each gate is connected to a high-potential power supply in order to generate the predetermined voltage. And an in-phase output detection unit including a seventh and an eighth NMOS transistor connected to the ground and having the gate connected to the first bias voltage source, and a first and a second for forming a current mirror circuit. A second PMOS transistor,
A ninth NMOS in which the common mode average voltage of the common mode output detection unit is supplied to the source and the drain is connected to the drain of the first PMOS transistor and the common mode feedback terminal.
A transistor, a tenth NMOS transistor having a source supplied with a predetermined voltage lower than the reference voltage and a drain connected to the drain of the second PMOS transistor, and connected to gates of the ninth and tenth NMOS transistors. An in-phase output feedback amplification section including a second bias voltage source, and the first and second N
A common-mode voltage feedback circuit for a differential amplifier, characterized in that a MOS transistor has the same electrical characteristics.
【請求項4】 前記同相出力帰還増幅部は、前記同相出
力検出部の前記第3および第4のNMOSトランジスタ
のドレインに得られる同相平均電圧と前記第7および第
8のNMOSトランジスタのドレインに得られる所定電
圧とが等しくなるように、前記差動増幅器の前記同相帰
還端子に同相電圧を出力する請求項3記載の差動増幅器
の同相電圧帰還回路。
4. The in-phase output feedback amplification section obtains the in-phase average voltage obtained at the drains of the third and fourth NMOS transistors of the in-phase output detection section and the drains of the seventh and eighth NMOS transistors. The common-mode voltage feedback circuit for a differential amplifier according to claim 3, wherein the common-mode voltage is output to the common-mode feedback terminal of the differential amplifier so that the predetermined voltage becomes equal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6292056B1 (en) * 2000-07-06 2001-09-18 Credence Systems Corporation Differential amplifier with adjustable common mode output voltage
KR100645926B1 (en) * 2004-09-24 2006-11-15 매그나칩 반도체 유한회사 Fully differential amplifier circuit using common mode feedback
KR100711525B1 (en) * 2004-12-10 2007-04-27 한국전자통신연구원 Low voltage differential signalling driver circuit and control method

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KR100645926B1 (en) * 2004-09-24 2006-11-15 매그나칩 반도체 유한회사 Fully differential amplifier circuit using common mode feedback
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