JPH11136044A - Differential amplifier - Google Patents

Differential amplifier

Info

Publication number
JPH11136044A
JPH11136044A JP9301906A JP30190697A JPH11136044A JP H11136044 A JPH11136044 A JP H11136044A JP 9301906 A JP9301906 A JP 9301906A JP 30190697 A JP30190697 A JP 30190697A JP H11136044 A JPH11136044 A JP H11136044A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input
current
output
voltage
differential
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.)
Granted
Application number
JP9301906A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3376259B2 (en
Inventor
Noritoshi Satou
憲俊 佐藤
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP30190697A priority Critical patent/JP3376259B2/en
Publication of JPH11136044A publication Critical patent/JPH11136044A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3376259B2 publication Critical patent/JP3376259B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the settling speed of a differential amplifier with its low power consumption by outputting the current output of a differential detection means which detects the difference of input voltage of differential input stages after converting the current output into the voltage output via a current/ voltage conversion means and using the voltage current as the charging current of the differential input stages via a current feedback part. SOLUTION: When the input signals of the fast changing voltage are applied to the input terminals 100 and 102 of an input amplifier stage 600, these input signals are transmitted to the input transistors TR 400 and 402 of a feedback circuit 500 according to the voltage change. If the voltage corresponding to the transmitted current varies at a level higher than the threshold voltage levels of the output TR 424 and 426, the current corresponding to the input signal is supplied to the stage 600. Thus, it's possible to fast settle the stage 600 with no useless power consumption just by supplying instantaneously the necessary current and without increasing the steady current.

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、差動増幅器に関
し、特にセットリング特性のよい低消費電力化した差動
増幅器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential amplifier and, more particularly, to a low power consumption differential amplifier having good settling characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の差動増幅器の回路構成を図3に示
す。本差動増幅器は、(「超LSIのためのアナログ集
積回路設計技術 下巻」原著者P.R.グレイ、R.
G.メイヤー、発行所 培風館p.317参照)によっ
て紹介されているMOS型演算増幅器である。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a circuit configuration of a conventional differential amplifier. The present differential amplifier is described in "Analog Integrated Circuit Design Technology for VLSI, Volume 2"
G. FIG. Mayer, Issuing Office Baifukan p. 317) is introduced.

【0003】図3に示す差動増幅器の回路について以下
に説明する。バイアス電圧104に接続されたn型MO
Sの定電流源トランジスタ204は、一対の入力n型ト
ランジスタ200,202の共通ソースに接続し、入力
トランジスタ200,202に流れる和の電流を、一定
になるように働く。
The circuit of the differential amplifier shown in FIG. 3 will be described below. N-type MO connected to bias voltage 104
The S constant current source transistor 204 is connected to a common source of the pair of input n-type transistors 200 and 202, and functions to make the sum current flowing through the input transistors 200 and 202 constant.

【0004】入力端子100,102に入力された電圧
は、入力トランジスタ200,202で電流に変換さ
れ、差電圧分が能動負荷p型トランジスタ206,20
8として増幅されて、電圧に変換され、入力トランジス
タ202のドレインの出力電圧が出力p型トランジスタ
210のゲート電極に印加され、出力トランジスタ21
0で増幅されて、出力端子106に出力される。
[0004] Voltages input to input terminals 100 and 102 are converted into currents by input transistors 200 and 202, and the difference voltage is applied to active load p-type transistors 206 and 20.
8 and is converted into a voltage. The output voltage of the drain of the input transistor 202 is applied to the gate electrode of the output p-type transistor 210, and the output transistor 21
The signal is amplified by 0 and output to the output terminal 106.

【0005】また、差動増幅器の動作を安定させるため
に、位相補償容量300が、出力トランジスタ210の
ゲートと、出力端子106の間に接続される。
A phase compensation capacitor 300 is connected between the gate of the output transistor 210 and the output terminal 106 to stabilize the operation of the differential amplifier.

【0006】さらに、出力端子106に付く負荷抵抗を
ドライブするために、出力定電流源n型MOSトランジ
スタ212のドレインが出力端子106に接続され、出
力定電流源トランジスタ212のゲートは、バイアス電
圧104に接続される。
Further, in order to drive a load resistor attached to the output terminal 106, the drain of the output constant current source n-type MOS transistor 212 is connected to the output terminal 106, and the gate of the output constant current source transistor 212 is connected to the bias voltage 104. Connected to.

【0007】この差動増幅器のセットリングタイムの最
大値は、入力トランジスタ202、能動負荷トランジス
タ206に流れる電流の最大値、すなわち、電流源トラ
ンジスタ204に定常的に流れる電流値iを、位相補償
容量300の容量Cと、出力の変動電圧Vで割った値t
=i/CV secで定義される。
The maximum value of the settling time of this differential amplifier is determined by the maximum value of the current flowing through the input transistor 202 and the active load transistor 206, that is, the current value i constantly flowing through the current source transistor 204, A capacitance t of 300 and a value t divided by the output fluctuation voltage V
= I / CV sec.

【0008】一方、差動増幅器の特性中、スルーレート
は、入力に立ち上がりの速い理想的なパルスを加えたと
きの、出力電圧の立ち上がり時間をオシロスコープで観
測し、出力電圧の変化をV/μsなどで表す。パルスの
代わりに正弦波を使って、周波数を少しずつ上昇させ、
出力波形がひずみを生じない最高周波数とその時の振幅
からも求めることができる。高スルーレートOPアンプ
では、数100V/μs,特別なものでは数kV/μs
のものもある。これにより、OPアンプの出力が高周波
でいかに振幅電圧を大きくとれるかの目安を与える。
On the other hand, among the characteristics of the differential amplifier, the slew rate is obtained by observing the rise time of the output voltage with an oscilloscope when an ideal pulse having a fast rise is applied to the input, and measuring the change in the output voltage by V / μs. And so on. Using a sine wave instead of a pulse, increase the frequency little by little,
It can also be obtained from the maximum frequency at which the output waveform does not cause distortion and the amplitude at that time. Several hundred V / μs for high slew rate OP amplifier, several kV / μs for special one
Some are. This provides a measure of how large the amplitude voltage can be obtained at a high frequency from the output of the OP amplifier.

【0009】従って、差動増幅器のセットリングタイム
は入力パルスの立ち上がり時に入力段のダイナミックレ
ンジと高周波特性とが高いほど短縮されることはスルー
レートと同じだが、出力段の位相補償用の容量のために
出力波形になまりが出てしまって、差動増幅器としての
セットリングタイム特性が悪化してしまうという表現で
用いられる。
Therefore, although the settling time of the differential amplifier is reduced as the dynamic range and the high frequency characteristics of the input stage are higher at the rising of the input pulse, the same as the slew rate, the settling time of the phase compensating capacitor of the output stage is reduced. For this reason, the output waveform is dull and the settling time characteristics of the differential amplifier are deteriorated.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】この様な差動増幅器で
は、セットリングを高速にするためには、入力トランジ
スタ対のバイアス電流を増加させる必要がある。
In such a differential amplifier, it is necessary to increase the bias current of the input transistor pair in order to increase the settling speed.

【0011】従来は上記説明の通り、このバイアス電流
を定電流源で与えているため、セットリング時にのみ必
要な大電流を確保するために、定常的に消費電流を増加
させなければならないという問題点があった。
Conventionally, as described above, since this bias current is provided by a constant current source, the current consumption must be constantly increased in order to secure a large current required only during settling. There was a point.

【0012】[発明の目的]本発明は、差動増幅器の低
消費電力でのセットリングの高速化を目的とする。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to speed up the setting of a differential amplifier with low power consumption.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するもので、定常電流で動作する差動入力段と、該差
動入力段の出力を受けて出力する差動増幅出力段と、前
記差動入力段と前記差動増幅出力段との結合回路を安定
に動作することを補償する位相補償回路とからなる差動
増幅器において、前記差動入力段の入力電圧に差が生じ
たことを検出する差動検出段と、該差動検出段の電流出
力を電圧出力に変換する電流/電圧変換部と、該電流/
電圧変換部の出力を前記差動入力段の補充電流とする電
流帰還部とを備えたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention achieves the above object and comprises a differential input stage operating at a steady current, and a differential amplifier output stage receiving and outputting the output of the differential input stage. In a differential amplifier comprising a phase compensation circuit for compensating stable operation of a coupling circuit between the differential input stage and the differential amplification output stage, a difference occurs in an input voltage of the differential input stage. Detection stage, a current / voltage converter for converting a current output of the differential detection stage into a voltage output,
A current feedback unit that uses the output of the voltage conversion unit as a supplementary current for the differential input stage.

【0014】また、上記差動増幅器において、前記前記
差動入力段はMOSトランジスタ対と、該MOSトラン
ジスタ対の共通ソースに接続した定電流源MOSトラン
ジスタと、前記MOSトランジスタ対の各ドレインに接
続したカレントミラー構成の能動負荷トランジスタ対と
から構成され、前記差動増幅出力段は前記能動負荷トラ
ンジスタ対の一方にゲートを接続した出力MOSトラン
ジスタと、該出力MOSトランジスタの負荷となる定電
流源MOSトランジスタとから構成され、前記位相補償
回路は前記能動負荷トランジスタ対の一方と前記出力M
OSトランジスタの出力と間に接続されていることを特
徴とする。
In the above differential amplifier, the differential input stage is connected to a pair of MOS transistors, a constant current source MOS transistor connected to a common source of the pair of MOS transistors, and each drain of the pair of MOS transistors. The differential amplification output stage includes an output MOS transistor having a gate connected to one of the active load transistor pairs, and a constant current source MOS transistor serving as a load of the output MOS transistor. Wherein the phase compensation circuit comprises one of the pair of active load transistors and the output M
It is characterized by being connected between the output of the OS transistor.

【0015】さらに、上記差動増幅器において、差動検
出段は前記差動入力段の出力を一方の入力端子に受ける
帰還差動トランジスタ対を有し、前記電流/電圧変換部
は前記帰還差動トランジスタ対の負荷に接続されたゲー
トとドレインを直結した変換MOSトランジスタからな
り、前記電流帰還部は前記変換MOSトランジスタのド
レインをゲートに接続した帰還MOSトランジスタとか
らなり、該帰還MOSトランジスタのドレインを前記差
動入力段の電流供給部に接続したことを特徴とする。
Further, in the above differential amplifier, the differential detection stage has a feedback differential transistor pair receiving an output of the differential input stage at one input terminal, and the current / voltage conversion section is configured to control the feedback differential stage. The current feedback section comprises a conversion MOS transistor having a gate connected directly to a drain connected to the load of the transistor pair, and the current feedback section comprises a feedback MOS transistor having a drain connected to the gate of the conversion MOS transistor. It is characterized in that it is connected to a current supply section of the differential input stage.

【0016】本発明による高速セットリング差動増幅器
は、各々のゲートを入力端子とし、ソースを共通接続し
た一対の入力トランジスタ対と、前記入力トランジスタ
対の共通ソースに接続し、バイアス電流を供給する電流
源トランジスタと、前記入力トランジスタ対のドレイン
からの出力電流を各々のドレインに入力し、一方のドレ
インを共通のゲートに接続した能動負荷トランジスタ対
と、前記能動負荷トランジスタ対の出力電圧を入力し
て、増幅する出力増幅段と、前記能動負荷トランジスタ
対の出力と、出力増幅段の出力端子の間に、接続した位
相補償容量と、前記能動負荷トランジスタ対のゲート電
圧を一方の入力とし、他方の入力を、入力トランジスタ
対の入力電圧が等しい時の能動負荷トランジスタ対のゲ
ート電圧と等しい基準電圧とし、ソースを共通接続した
帰還回路の入力トランジスタ対と、前記帰還回路の入力
トランジスタ対の共通ソースにバイアス電流を供給する
帰還回路の電流源トランジスタと、前記帰還回路の入力
トランジスタ対のドレインからの出力電流を入力して電
圧に変換する一対の電流−電圧変換回路と、前記一対の
電流−電圧変換回路の出力電圧を夫々のゲートに接続
し、前記入力増幅段の入力トランジスタ対の共通ソース
にドレインを接続した帰還回路の出力トランジスタ対を
持ち、前記電流−電圧変換回路の出力電圧の出力電圧
が、入力トランジスタ対の入力電圧が等しいときには、
前記帰還回路の出力トランジスタのスレッシュホルド電
圧以下となることを特徴とした差動増幅器で、入力増幅
段のゲートに印加される2つの入力電圧に差が生じたと
き、つまり、能動負荷トランジスタのゲート電圧が、帰
還回路の入力トランジスタに与えた基準電圧からある方
向にずれたときには、帰還回路の一方の入力トランジス
タの出力電流が増加し、逆方向にずれたときには、帰還
回路の他方の入力トランジスタの出力電流が増加するよ
うに動作し、復帰回路の各々の入力トランジスタの出力
電流を入力する帰還回路の一対の電流−電圧変換回路
が、帰還回路の入力トランジスタの電流の増加に伴い、
出力電圧を増加させるように動作し、帰還回路の一対の
出力トランジスタの一方のゲート電圧のスレッシュホル
ド電圧以上になったときに、帰還回路の出力トランジス
タが動作することにより、入力増幅段のバイアス電流を
増加させるように動作することを特徴とする。
A high-speed settling differential amplifier according to the present invention supplies a bias current by connecting each gate to an input terminal, a pair of input transistors having sources commonly connected, and a common source of the input transistors. A current source transistor, an output current from the drain of the input transistor pair is input to each drain, an active load transistor pair having one drain connected to a common gate, and an output voltage of the active load transistor pair is input. An output amplifying stage to amplify, an output of the active load transistor pair, a phase compensation capacitor connected between output terminals of the output amplifying stage, and a gate voltage of the active load transistor pair as one input; Of the active load transistor pair when the input voltage of the input transistor pair is equal A voltage, and an input transistor pair of a feedback circuit having a source connected in common, a current source transistor of a feedback circuit that supplies a bias current to a common source of the input transistor pair of the feedback circuit, and a drain of the input transistor pair of the feedback circuit. A pair of current-to-voltage conversion circuits for inputting the output current to a voltage and connecting the output voltages of the pair of current-to-voltage conversion circuits to respective gates, and a common source for the input transistor pair of the input amplification stage. When the output voltage of the output voltage of the current-voltage conversion circuit is equal to the input voltage of the input transistor pair,
The differential amplifier is characterized in that the difference between the two input voltages applied to the gate of the input amplifying stage is equal to or lower than the threshold voltage of the output transistor of the feedback circuit. When the voltage deviates in a certain direction from the reference voltage applied to the input transistor of the feedback circuit, the output current of one input transistor of the feedback circuit increases, and when the voltage deviates in the reverse direction, the output current of the other input transistor of the feedback circuit increases. A pair of current-voltage conversion circuits of a feedback circuit that operates so that the output current increases and inputs the output current of each input transistor of the return circuit, with an increase in the current of the input transistor of the feedback circuit,
Operates to increase the output voltage, and when the output voltage of one of the pair of output transistors of the feedback circuit becomes equal to or higher than the threshold voltage, the output transistor of the feedback circuit operates to increase the bias current of the input amplification stage. The operation is performed so as to increase.

【0017】[作用]差動増幅器の入力に、大きな差動
電圧が加えられた場合に差動増幅器の入力段のバイアス
電流を増加させる様に働く帰還回路を備える。
[Effect] A feedback circuit is provided which acts to increase the bias current of the input stage of the differential amplifier when a large differential voltage is applied to the input of the differential amplifier.

【0018】これにより、従来高速度セットリングを実
現する場合には、差動増幅器の入力段のバイアス電流
を、定常的に増加させていたのを、セットリング時のみ
増加させる事によって、定常的な消費電流の増加を、押
さえる事ができる。
As a result, when the conventional high-speed settling is realized, the bias current at the input stage of the differential amplifier is steadily increased, but is increased only at the time of settling. It is possible to suppress a large increase in current consumption.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細に説明する。
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0020】図1を参照すると、本発明の最良の実施の
形態は、入力増幅段600、出力増幅段800、位相補
償容量300、帰還回路500からなり、帰還回路50
0が、入力増幅段600に差動電圧が生じた場合のみ、
入力増幅段600の電流を増加させるように動作するこ
とが必要である。
Referring to FIG. 1, the preferred embodiment of the present invention comprises an input amplifier stage 600, an output amplifier stage 800, a phase compensation capacitor 300, and a feedback circuit 500.
0 only when a differential voltage is present at the input amplification stage 600,
It is necessary to operate to increase the current of the input amplification stage 600.

【0021】[第一の実施形態]次に本発明の第一の実
施形態ついて図面を参照して、説明する。図1は、本発
明の第一の実施形態の回路図である。
[First Embodiment] Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【0022】本実施形態の高速セットリング差動増幅器
は、差動入力端子100,102を持つ入力増幅段60
0と、出力端子106を持つ出力増幅段800と、位相
補償容量300と、帰還回路500とバイアス電圧源端
子104を備える。
The high-speed settling differential amplifier of this embodiment has an input amplification stage 60 having differential input terminals 100 and 102.
0, an output amplification stage 800 having an output terminal 106, a phase compensation capacitor 300, a feedback circuit 500, and a bias voltage source terminal 104.

【0023】この入力増幅段600が、n型MOSトラ
ンジスタ200と202からなる差動入力トランジスタ
対と、n型バイアス電流源MOSトランジスタ204
と、p型MOSトランジスタ206と208からなる能
動負荷トランジスタ対で構成される。
The input amplifying stage 600 includes a differential input transistor pair including n-type MOS transistors 200 and 202 and an n-type bias current source MOS transistor 204.
And an active load transistor pair composed of p-type MOS transistors 206 and 208.

【0024】また、出力増幅段800が、入力増幅段6
00の出力で制御されるp型MOSの出力トランジスタ
210と、n型MOSの定電流源トランジスタ212の
直列接続で構成され、位相補償容量300が、入力増幅
段600の出力と出力端子106の間に接続されて、位
相的な回転による回路の不正な発振を防止し、安定な動
作を補償している。
The output amplifying stage 800 is connected to the input amplifying stage 6.
The output of the input amplifier stage 600 is connected between the output of the input amplifying stage 600 and the output terminal 106 by a series connection of a p-type MOS output transistor 210 controlled by an output of 00 and an n-type MOS constant current source transistor 212. To prevent the circuit from erroneously oscillating due to the phase rotation, thereby compensating for a stable operation.

【0025】さらに、帰還回路500は、p型MOSト
ランジスタ400,402からなる入力トランジスタ対
と、p型バイアス電流源MOSトランジスタ404と、
p型MOSトランジスタ402のゲートに基準電圧を与
えるp型の基準電圧源MOSトランジスタ408と、n
型MOSトランジスタ416,422からなる第一の電
流−電圧変換回路と、n型MOSトランジスタ414,
420からなる第二の電流−電圧変換回路と、第一の電
流−電圧変換回路の出力で制御され、入力増幅段600
のバイアス電流を増加させるn型の帰還回路の第一の出
力MOSトランジスタ424と、第二の電流−電圧変換
回路の出力で制御され、入力増幅段600のバイアス電
流を増加させるn型の帰還回路の第二の出力MOSトラ
ンジスタ426と、p型バイアス電流源MOSトランジ
スタ404にバイアス電圧を与えるp型のMOSトラン
ジスタ406と、MOSトランジスタ406にバイアス
電流を与えるn型のMOSトランジスタ410と、MO
Sトランジスタ408にバイアス電流を与えるn型のM
OSトランジスタ412で構成される。
Further, the feedback circuit 500 includes an input transistor pair composed of p-type MOS transistors 400 and 402, a p-type bias current source MOS transistor 404,
a p-type reference voltage source MOS transistor 408 for applying a reference voltage to the gate of the p-type MOS transistor 402;
A first current-voltage conversion circuit composed of n-type MOS transistors 416 and 422;
And a second current-to-voltage conversion circuit 420 and an output of the first current-to-voltage conversion circuit.
The first output MOS transistor 424 of the n-type feedback circuit that increases the bias current of the n-type feedback circuit, and the n-type feedback circuit that is controlled by the output of the second current-voltage conversion circuit and increases the bias current of the input amplification stage 600 A second output MOS transistor 426, a p-type MOS transistor 406 for applying a bias voltage to the p-type bias current source MOS transistor 404, an n-type MOS transistor 410 for applying a bias current to the MOS transistor 406,
N-type M for applying a bias current to S transistor 408
It is composed of an OS transistor 412.

【0026】入力端子100と102に入力される電圧
の間に差がない時のトランジスタ408とトランジスタ
206の各々のドレイン電流と各々のトランジスタのW
/L(W:MOSトランジスタのゲートのチャネル幅、
L:該ゲートのチャネル長)との比率を同一の比率にな
るように設計し、帰還回路500の入力トランジスタ4
02に与える基準電圧を発生させる。トランジスタ41
4と416は、トランジスタ404に流す電流の1/2
倍以上、1倍未満の定電流を流せるサイズに設計し、入
力端子100と102に入力される電圧に差がないとき
には、トランジスタ400,402の各々のドレインか
らの出力電流は、トランジスタ416,414のみに流
れ、トランジスタ422,420に流れないので、トラ
ンジスタ422,420のドレイン電圧が、出力トラン
ジスタ424,426のスレッシュホルド電圧以下にな
り、トランジスタ424,426がオフしており、入力
増幅段600のバイアス電流が増加しないよう働く。こ
れにより、通常時の消費電力を最小に設定される。
When there is no difference between the voltages input to the input terminals 100 and 102, the drain current of each of the transistors 408 and 206 and the W of each transistor
/ L (W: channel width of gate of MOS transistor,
L: the channel length of the gate), and the input transistor 4 of the feedback circuit 500 is designed to have the same ratio.
02 to generate a reference voltage. Transistor 41
4 and 416 are の of the current flowing through the transistor 404.
Designed to have a size that allows a constant current of twice or more and less than one time to flow, and when there is no difference between the voltages input to the input terminals 100 and 102, the output currents from the drains of the transistors 400 and 402 are transistors 416 and 414 Since the current flows only through the transistors 422 and 420, the drain voltage of the transistors 422 and 420 becomes lower than the threshold voltage of the output transistors 424 and 426, and the transistors 424 and 426 are turned off. It works so that the bias current does not increase. As a result, the power consumption during normal operation is set to the minimum.

【0027】上記の構成により、入力端子100と10
2に入力される電圧に差が生じ、入力端子102の入力
電圧が入力端子100の入力電圧より大きいときには、
トランジスタ400のドレインからの出力電流が増加
し、トランジスタ422と424がオンして電流が流
れ、入力増幅段600のバイアス電流が増加して、高速
なセットリングが可能になるという効果を持つ。
With the above configuration, the input terminals 100 and 10
When a difference occurs in the voltage input to the input terminal 2 and the input voltage of the input terminal 102 is higher than the input voltage of the input terminal 100,
The output current from the drain of the transistor 400 increases, the transistors 422 and 424 are turned on, a current flows, and the bias current of the input amplifying stage 600 increases, so that high-speed settling becomes possible.

【0028】また、入力端子102の入力電圧が入力端
子100の入力電圧より小さくなったときには、トラン
ジスタ402のドレインからの出力電流が増加し、トラ
ンジスタ420,426がオンして電流が流れ、入力増
幅段600のバイアス電流が増加して、高速なセットリ
ングが可能になるという効果を持つ。
When the input voltage of the input terminal 102 becomes smaller than the input voltage of the input terminal 100, the output current from the drain of the transistor 402 increases, and the transistors 420 and 426 are turned on to allow a current to flow. This has the effect that the bias current of stage 600 is increased, enabling fast settling.

【0029】従って、高速変化電圧の入力信号が入力端
子100,102に印加されると、その変化に応じて帰
還回路500の差動増幅トランジスタ400,402に
伝送され、伝送された電流に対応した電圧がその出力ト
ランジスタ424,426のスレッシュホルド電圧以上
の変化の場合に、入力信号に応じた電流を入力増幅段6
00に供給するので、入力増幅段600では瞬時に必要
な電流を流すのみで高速なセットリングが可能であって
消費電力の無駄な浪費を防止できる。
Therefore, when the input signal of the high-speed change voltage is applied to the input terminals 100 and 102, the input signal is transmitted to the differential amplifier transistors 400 and 402 of the feedback circuit 500 in accordance with the change, and corresponds to the transmitted current. When the voltage changes more than the threshold voltage of the output transistors 424 and 426, a current corresponding to the input signal is supplied to the input amplification stage 6.
Since the input current is supplied to the input amplifier stage 600, the input amplifier stage 600 can perform high-speed settling only by passing a necessary current instantaneously, thereby preventing wasteful power consumption.

【0030】[第二の実施形態]図2は、本発明の第二
の実施形態の回路図である。本実施形態と第一の実施形
態との違いは、帰還回路500の電流−電圧変換回路
を、抵抗430と、432で構成した点である。本実施
形態の入力増幅段600と、出力段800とは第一の実
施形態と同様なので、重複する説明を省略する。
[Second Embodiment] FIG. 2 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the current-voltage conversion circuit of the feedback circuit 500 is configured by resistors 430 and 432. The input amplifying stage 600 and the output stage 800 of the present embodiment are the same as those of the first embodiment, and a duplicate description will be omitted.

【0031】抵抗430,432はp型MOSトランジ
スタ404に流れる電流の1/2の電流が流れたときに
は、帰還回路500の出力MOSトランジスタ424と
426のしきい値電圧(スレッシュホールド電圧)以下
になるように設計する。
The resistances of the resistors 430 and 432 become lower than the threshold voltage (threshold voltage) of the output MOS transistors 424 and 426 of the feedback circuit 500 when a half of the current flowing through the p-type MOS transistor 404 flows. To be designed.

【0032】ここで、入力端子102の入力電圧が入力
端子100の入力電圧より大きいときには、MOSトラ
ンジスタ400のドレインからの出力電流が増加し、抵
抗432の電圧が増加し、MOSトランジスタ424の
スレッシュホールド電圧より大きくなったときにMOS
トランジスタ424に電流が流れ、入力電圧に応じた定
常電流に補充電流が供給される。
Here, when the input voltage of the input terminal 102 is higher than the input voltage of the input terminal 100, the output current from the drain of the MOS transistor 400 increases, the voltage of the resistor 432 increases, and the threshold of the MOS transistor 424 increases. When the voltage becomes larger than the MOS
A current flows through the transistor 424, and a supplementary current is supplied to a steady current corresponding to the input voltage.

【0033】また、入力端子100の入力電圧が入力端
子102の入力電圧より大きいときには、MOSトラン
ジスタ402のドレインからの出力電流が増加し、抵抗
430の電圧が増加し、MOSトランジスタ426のス
レッシュホールド電圧より大きくなったときにMOSト
ランジスタ426に電流が流れ、入力電圧に応じた定常
電流に加えた補充電流が供給される。
When the input voltage of input terminal 100 is higher than the input voltage of input terminal 102, the output current from the drain of MOS transistor 402 increases, the voltage of resistor 430 increases, and the threshold voltage of MOS transistor 426 increases. When it becomes larger, a current flows through the MOS transistor 426, and a supplementary current is supplied in addition to the steady-state current corresponding to the input voltage.

【0034】当然、入力端子100の入力電圧と入力端
子102の入力電圧とが一致する場合には、入力増幅段
に流れる電流はミニマムになるように設定されている。
Naturally, when the input voltage of the input terminal 100 and the input voltage of the input terminal 102 match, the current flowing through the input amplification stage is set to a minimum.

【0035】こうして、入力電圧に一定以上の差異電圧
が入力されたときに、入力増幅段600のバイアス電流
が増加することにより、高速なセットリングが可能にな
り、一定以下の差異電圧が入力された場合には、定常の
電流によってセットリングが達成できるので、結果とし
てセットリングの高速化と共に低消費電力を図れるとい
う効果を奏することができる。
As described above, when a difference voltage equal to or more than a certain value is input to the input voltage, the bias current of the input amplification stage 600 increases, thereby enabling high-speed settling, and a difference voltage equal to or less than a certain value is input. In such a case, settling can be achieved with a steady current, and as a result, the effect of increasing the speed of settling and reducing power consumption can be achieved.

【0036】これにより、第一の実施形態では、帰還回
路500の入力トランジスタの出力電流の増加と、帰還
回路500の出力トランジスタの出力電流の増加が、比
例関係であるのに対して、本実施形態では、MOSトラ
ンジスタのVGS−ID 特性にしたがって出力電流が増加
する、つまり帰還回路500の入力MOSトランジスタ
400,402の出力電流の増加と、帰還回路500の
出力電流の増加が2乗特性の関係になり、より急峻なセ
ットリングを実現できるという効果を持つ。
Thus, in the first embodiment, the increase in the output current of the input transistor of the feedback circuit 500 is proportional to the increase in the output current of the output transistor of the feedback circuit 500. in the form, the output current increases in accordance with V GS -I D characteristic of the MOS transistor, that is an increase in the output current of the input MOS transistors 400 and 402 of the feedback circuit 500, increasing the square characteristics of the output current of the feedback circuit 500 And the steep settling can be realized.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の差動増幅
器は、従来例と比較し、定常電流を増加させずに、高速
なセットリングを実現できるという効果を持つ。
As described above, the differential amplifier of the present invention has an effect that high-speed settling can be realized without increasing the steady-state current as compared with the conventional example.

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

【図1】本発明の第1の実施形態の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明に関する従来例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional example according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,102 入力端子 104 バイアス電圧端子 106 出力端子 200,202 入力増幅段入力トランジスタ 204 バイアス電流源トランジスタ 206,208 能動負荷トランジスタ 210,212 出力トランジスタ 300 位相補償容量 400,402 帰還回路入力トランジスタ 408 基準電圧発生トランジスタ 416,420 帰還回路の出力トランジスタ 414,416,420,422 電流−電圧変換回路
トランジスタ 430,432 電流−電圧変換抵抗
100, 102 Input terminal 104 Bias voltage terminal 106 Output terminal 200, 202 Input amplification stage input transistor 204 Bias current source transistor 206, 208 Active load transistor 210, 212 Output transistor 300 Phase compensation capacitance 400, 402 Feedback circuit input transistor 408 Reference voltage Generation transistors 416, 420 Output transistors 414, 416, 420, 422 of the feedback circuit Current-voltage conversion circuit transistors 430, 432 Current-voltage conversion resistors

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各々のゲートを入力端子とし、ソースを
共通接続した一対の入力トランジスタ対と、前記入力ト
ランジスタ対の共通ソースに接続し、バイアス電流を供
給する電流源トランジスタと、前記入力トランジスタ対
のドレインからの出力電流を各々のドレインに入力し、
一方のドレインを共通のゲートに接続した能動負荷トラ
ンジスタ対と、前記能動負荷トランジスタ対の出力電圧
を入力して、増幅する出力増幅段と、前記能動負荷トラ
ンジスタ対の出力と前記出力増幅段の出力端子の間に、
接続した位層補償容量と、前記能動負荷トランジスタ対
のゲート電圧を一方の入力とし、他方の入力を、前記入
力トランジスタ対の入力電圧が等しい時の能動負荷トラ
ンジスタ対のゲート電圧と等しい基準電圧とし、ソース
を共通接続した帰還回路の入力トランジスタ対と、前記
帰還回路の入力トランジスタ対の共通のソースにバイア
ス電流を供給する帰還回路の電流源トランジスタと、前
記帰還回路の入力トランジスタ対のドレインからの出力
電流を入力して電圧に変換する一対の電流−電圧変換回
路と、前記一対の電流−電圧変換回路の出力電圧を各々
のゲートに接続し、前記入力増幅段の入力トランジスタ
対の共通ソースにドレインを接続した前記帰還回路の出
力トランジスタ対を持ち、前記電流−電圧変換回路の出
力電圧の出力電圧が、前記入力トランジスタ対の入力電
圧が等しいときには、前記帰還回路の出力トランジスタ
のスレッシュホルド電圧以下となることを特徴とした差
動増幅器。
1. A pair of input transistors each having a gate as an input terminal and having a source connected in common, a current source transistor connected to a common source of the input transistor pair and supplying a bias current, and the input transistor pair. The output current from the drain of each is input to each drain,
An active load transistor pair having one drain connected to a common gate, an output amplifying stage for receiving and amplifying an output voltage of the active load transistor pair, an output of the active load transistor pair and an output of the output amplifying stage Between the terminals,
The connected layer compensation capacitance and the gate voltage of the pair of active load transistors are set as one input, and the other input is set as a reference voltage equal to the gate voltage of the pair of active load transistors when the input voltage of the pair of input transistors is equal. An input transistor pair of a feedback circuit having a source connected in common, a current source transistor of a feedback circuit for supplying a bias current to a common source of the input transistor pair of the feedback circuit, and a drain from an input transistor pair of the feedback circuit. A pair of current-voltage conversion circuits for inputting an output current and converting the voltage to a voltage, and connecting the output voltages of the pair of current-voltage conversion circuits to respective gates, to a common source of the input transistor pair of the input amplification stage. An output voltage of an output voltage of the current-to-voltage conversion circuit having an output transistor pair of the feedback circuit connected to a drain; , The input transistors when the input voltage of the pair are equal, the differential amplifier is characterized in that the Suresshuhorudo voltage below the output transistor of the feedback circuit.
【請求項2】 定常電流で動作する差動入力段と、該差
動入力段の出力を受けて出力する差動増幅出力段と、前
記差動入力段と前記差動増幅出力段との結合回路を安定
に動作することを補償する位相補償回路とからなる差動
増幅器において、 前記差動入力段の入力電圧に差が生じたことを検出する
差動検出段と、該差動検出段の電流出力を電圧出力に変
換する電流/電圧変換部と、該電流/電圧変換部の出力
を前記差動入力段の補充電流とする電流帰還部とを備え
たことを特徴とする差動増幅器。
2. A differential input stage operating at a steady current, a differential amplification output stage receiving and outputting an output of the differential input stage, and coupling the differential input stage and the differential amplification output stage. A differential amplifier comprising: a phase compensation circuit that compensates for stable operation of the circuit; and a differential detection stage that detects that a difference has occurred in the input voltage of the differential input stage; A differential amplifier, comprising: a current / voltage converter for converting a current output to a voltage output; and a current feedback unit for using an output of the current / voltage converter as a supplementary current for the differential input stage.
【請求項3】 請求項2に記載の差動増幅器において、
前記前記差動入力段はMOSトランジスタ対と、該MO
Sトランジスタ対の共通ソースに接続した定電流源MO
Sトランジスタと、前記MOSトランジスタ対の各ドレ
インに接続したカレントミラー構成の能動負荷トランジ
スタ対とから構成され、前記差動増幅出力段は前記能動
負荷トランジスタ対の一方にゲートを接続した出力MO
Sトランジスタと、該出力MOSトランジスタの負荷と
なる定電流源MOSトランジスタとから構成され、前記
位相補償回路は前記能動負荷トランジスタ対の一方と前
記出力MOSトランジスタの出力と間に接続されている
ことを特徴とする差動増幅器。
3. The differential amplifier according to claim 2, wherein
The differential input stage includes a MOS transistor pair and the MO transistor pair.
Constant current source MO connected to common source of S transistor pair
An S-transistor, and a current mirror active load transistor pair connected to each drain of the MOS transistor pair. The differential amplification output stage includes an output MO having a gate connected to one of the active load transistor pairs.
An S transistor and a constant current source MOS transistor serving as a load of the output MOS transistor, wherein the phase compensation circuit is connected between one of the pair of active load transistors and the output of the output MOS transistor. Characteristic differential amplifier.
【請求項4】 請求項2又は3に記載の差動増幅器にお
いて、差動検出段は前記差動入力段の出力を一方の入力
端子に受ける帰還差動トランジスタ対を有し、前記電流
/電圧変換部は前記帰還差動トランジスタ対の負荷に接
続されたゲートとドレインを直結した変換MOSトラン
ジスタからなり、前記電流帰還部は前記変換MOSトラ
ンジスタのドレインをゲートに接続した帰還MOSトラ
ンジスタとからなり、該帰還MOSトランジスタのドレ
インを前記差動入力段の電流供給部に接続したことを特
徴とする差動増幅器。
4. The differential amplifier according to claim 2, wherein the differential detection stage has a feedback differential transistor pair receiving an output of the differential input stage at one input terminal, and wherein the current / voltage is different. The conversion unit includes a conversion MOS transistor having a gate and a drain directly connected to the load of the feedback differential transistor pair, and the current feedback unit includes a feedback MOS transistor having a drain connected to the gate of the conversion MOS transistor. A differential amplifier, wherein a drain of the feedback MOS transistor is connected to a current supply section of the differential input stage.
【請求項5】 請求項2又は3に記載の差動増幅器にお
いて、差動検出段は前記差動入力段の出力を一方の入力
端子に受ける帰還差動トランジスタ対を有し、前記電流
/電圧変換部は前記帰還差動トランジスタ対の負荷にそ
れぞれ接続された抵抗からなり、前記電流帰還部は各抵
抗をゲートに接続した帰還MOSトランジスタとからな
り、該帰還MOSトランジスタのドレインを前記差動入
力段の電流供給部に接続したことを特徴とする差動増幅
器。
5. The differential amplifier according to claim 2, wherein the differential detection stage has a feedback differential transistor pair that receives an output of the differential input stage at one input terminal, and wherein the current / voltage is different. The conversion section comprises a resistor connected to the load of the feedback differential transistor pair, and the current feedback section comprises a feedback MOS transistor having each resistance connected to the gate, and the drain of the feedback MOS transistor is connected to the differential input. A differential amplifier connected to a current supply section of a stage.
【請求項6】 請求項4又は5に記載の差動増幅器にお
いて、前記帰還差動トランジスタ対の負荷として定電流
源MOSトランジスタが接続され、該定電流源MOSト
ランジスタのゲートには一定電圧のバイアス電圧を供給
され、該バイアス電圧は前記出力MOSトランジスタの
負荷となる定電流源MOSトランジスタのゲートに供給
されることを特徴とする差動増幅器。
6. The differential amplifier according to claim 4, wherein a constant current source MOS transistor is connected as a load of the feedback differential transistor pair, and a constant voltage bias is applied to a gate of the constant current source MOS transistor. A differential amplifier, wherein a voltage is supplied, and the bias voltage is supplied to a gate of a constant current source MOS transistor serving as a load of the output MOS transistor.
JP30190697A 1997-11-04 1997-11-04 Differential amplifier Expired - Fee Related JP3376259B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30190697A JP3376259B2 (en) 1997-11-04 1997-11-04 Differential amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30190697A JP3376259B2 (en) 1997-11-04 1997-11-04 Differential amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11136044A true JPH11136044A (en) 1999-05-21
JP3376259B2 JP3376259B2 (en) 2003-02-10

Family

ID=17902546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30190697A Expired - Fee Related JP3376259B2 (en) 1997-11-04 1997-11-04 Differential amplifier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3376259B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007171225A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Sony Corp Amplifier circuit, driving circuit for liquid crystal display device, and liquid crystal display device
US7884671B2 (en) 2008-12-03 2011-02-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Low power operational amplifier
US7982537B2 (en) 2008-01-21 2011-07-19 Hitachi, Ltd. Operational amplifier

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007171225A (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Sony Corp Amplifier circuit, driving circuit for liquid crystal display device, and liquid crystal display device
US8139015B2 (en) 2005-12-19 2012-03-20 Sony Corporation Amplification circuit, driver circuit for display, and display
US7982537B2 (en) 2008-01-21 2011-07-19 Hitachi, Ltd. Operational amplifier
US7884671B2 (en) 2008-12-03 2011-02-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Low power operational amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
JP3376259B2 (en) 2003-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5266887A (en) Bidirectional voltage to current converter
KR20020008515A (en) Comparator with offset voltage
JPH0629761A (en) Differential amplifier provided with reinforced in-phase mode stability
JPH04126409A (en) Bias current control circuit
US4739281A (en) Analog buffer amplifier
JP2002314398A (en) Semiconductor integrated circuit
US6542033B2 (en) Differential amplifier circuit requiring small amount of bias current in a non-signal mode
US5021730A (en) Voltage to current converter with extended dynamic range
US20050184805A1 (en) Differential amplifier circuit
EP0240114B1 (en) A comparator for comparing differential input signals and method therefor
JPH11220341A (en) Operational amplifier
US7728669B2 (en) Output stage circuit and operational amplifier thereof
KR20030069514A (en) On-chip reference current and voltage generating circuits
US8890612B2 (en) Dynamically biased output structure
EP1488516B1 (en) CMOS inverter circuit
JPH04227515A (en) Feeding-current compensating circuit
JP2000181554A (en) Startup circuit for reference voltage generating circuit
JPH11136044A (en) Differential amplifier
US6018271A (en) Amplifier circuit with wide dynamic range and low power consumption
JPH09130162A (en) Current driver circuit with side current adjustment
CN114584082B (en) Bandwidth adjusting circuit and bandwidth adjusting method of operational amplifier
US6366169B1 (en) Fast rail-to-rail class AB output stage having stable output bias current and linear performance
US3958135A (en) Current mirror amplifiers
KR100938892B1 (en) Dynamic Current Biasing Circuit
JPH09219629A (en) Operational amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees