JPH11186860A - Differential amplifier circuit - Google Patents
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- JPH11186860A JPH11186860A JP10111240A JP11124098A JPH11186860A JP H11186860 A JPH11186860 A JP H11186860A JP 10111240 A JP10111240 A JP 10111240A JP 11124098 A JP11124098 A JP 11124098A JP H11186860 A JPH11186860 A JP H11186860A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は差動増幅回路に関
し、特に入力信号と参照信号との電位差を増幅して相補
的な両相信号を出力する差動増幅回路に関するものであ
る。The present invention relates to a differential amplifier circuit and, more particularly, to a differential amplifier circuit which amplifies a potential difference between an input signal and a reference signal and outputs complementary two-phase signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】GaAs半導体はSiに比べ、電子の移
動度が数倍速く、更に半絶縁性基板を容易に得ることが
できるために、集積化を図る際に回路の寄生容量を低減
出来、高速論理動作が可能との考えから、このようなG
aAs回路を用いた10Gbps以上の動作速度を有す
る光通信システムの実用化に向けた取り組みが盛んに行
われている。更に、テラビット伝送を視野に入れた20
〜40GbpsICの開発も進められている。2. Description of the Related Art A GaAs semiconductor has several times faster electron mobility than Si, and a semi-insulating substrate can be easily obtained. Considering that high-speed logic operation is possible, such G
2. Description of the Related Art Efforts have been actively made for practical use of an optical communication system using an aAs circuit and having an operation speed of 10 Gbps or more. Furthermore, with a view to terabit transmission, 20
Development of 4040 Gbps ICs is also underway.
【0003】特に、10Gbps以上の高速光通信シス
テムでは、前置増幅器の後段に接続される利得可変増幅
器の高速化が前置増幅器に比較して困難であることか
ら、この対策として前置増幅器の出力を相補出力とし、
利得可変増幅器を両相駆動で動作させる回路構成が考え
られている。このような回路には、図11に示した様
な、相補出力が容易に得られるGaAsソース結合論理
回路(以下、SCFL回路と記述する)が適している。In particular, in a high-speed optical communication system of 10 Gbps or higher, it is difficult to increase the speed of a variable gain amplifier connected after the preamplifier as compared with the preamplifier. Complementary output,
A circuit configuration for operating a variable gain amplifier by bi-phase driving has been considered. For such a circuit, a GaAs source-coupled logic circuit (hereinafter, referred to as an SCFL circuit) which can easily obtain a complementary output as shown in FIG. 11 is suitable.
【0004】このSCFL回路は図11に示すように、
負荷として用いられる抵抗1の一端が電源端子100に
接続され、他端が出力端子41に接続され、抵抗2の一
端が電源端子100に接続され、他端が出力端子42に
接続され、電界効果トランジスタ(以下FEΤと記述す
る)11のドレイン電極は出力端子41に接続され、ゲ
ート電極は入力端子51に接続され、ソース電極は節点
61に接続され、FET12のドレイン電極は出力端子
42に接続され、ゲート電極は入力端子52に接続さ
れ、ソース電極は節点61に接続され、FET13のド
レイン電極は節点61に接続され、ゲート電極は制御端
子43に接続され、ソース電極は電源端子101に接続
された構成を有している。[0004] This SCFL circuit, as shown in FIG.
One end of the resistor 1 used as a load is connected to the power terminal 100, the other end is connected to the output terminal 41, one end of the resistor 2 is connected to the power terminal 100, the other end is connected to the output terminal 42, The drain electrode of the transistor (hereinafter referred to as FE #) 11 is connected to the output terminal 41, the gate electrode is connected to the input terminal 51, the source electrode is connected to the node 61, and the drain electrode of the FET 12 is connected to the output terminal 42. , The gate electrode is connected to the input terminal 52, the source electrode is connected to the node 61, the drain electrode of the FET 13 is connected to the node 61, the gate electrode is connected to the control terminal 43, and the source electrode is connected to the power terminal 101. Configuration.
【0005】いま、一方の入力端子51に他方の入力端
子52に対して十分高い電圧が印加された場合、FET
11に電流が流れ、FET13はカットオフするので出
力端子11の電位は低下し、出力端子42の電位は上昇
する。When a sufficiently high voltage is applied to one input terminal 51 to the other input terminal 52, the FET
11, a current flows through the FET 11 and the FET 13 is cut off, so that the potential of the output terminal 11 decreases and the potential of the output terminal 42 increases.
【0006】−方、入力端子51に低い電圧が印加され
た時には、FET11はカットオフし、FET12に電
流が流れるので出力端子41の電位は上昇し、出力端子
42の電位は低下して、結果として相補出力が得られる
のである。On the other hand, when a low voltage is applied to the input terminal 51, the FET 11 is cut off, and a current flows through the FET 12, so that the potential of the output terminal 41 increases and the potential of the output terminal 42 decreases. To obtain a complementary output.
【0007】通常、入力端子のどちらかの電位は参照電
位として与えられ、この電位と入力信号電位との差電圧
が増幅される。このような回路を用いて、前置増幅器を
構成する場合には、光信号の強弱に応じた受光素子電流
の変動にも対応出来るように回路を構成しなければなら
ず、それに対して参照電位を外部から与えるか、内部で
発生させなければならない。Normally, one of the potentials of the input terminals is given as a reference potential, and the difference voltage between this potential and the input signal potential is amplified. When a preamplifier is configured using such a circuit, the circuit must be configured to cope with fluctuations in the light-receiving element current according to the intensity of the optical signal. Must be provided externally or generated internally.
【0008】従来、この対策には、特開平8−1957
19号公報に示されたカレントミラーを用いる手法が用
いられている。この回路は図12に示すように受光素子
204の電流をカレントミラー回路202を用いて第2
プリアンプ203で増幅することで、入力信号の平均値
が参照電位となるようにオフセット補償がなされる。Conventionally, this measure has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-1957.
A technique using a current mirror disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 19 is used. As shown in FIG. 12, this circuit uses a current mirror circuit 202 to supply a current of the light receiving element 204 to a second
By amplifying by the preamplifier 203, offset compensation is performed so that the average value of the input signal becomes the reference potential.
【0009】図12の回路では、受光素子204の出力
を第1プリアンプ201を介して差動増幅回路200の
一方の人力端に入力すると共に、受光素子204にカレ
ントミラー回路202を接続し、このカレントミラー回
路の出力を第2プリアンプ203を介して差動増幅回路
200の他方の入力端に入力しているので、受光素子に
流れる平均電流と同じ値の電流に基づく信号を差動増幅
回路の他方の入力端に入力することになり、これにより
差動増幅回路の出力におけるオフセット電圧を無くし、
オフセット補償がなされるものである。In the circuit shown in FIG. 12, the output of the light receiving element 204 is input to one input terminal of the differential amplifier circuit 200 via the first preamplifier 201, and a current mirror circuit 202 is connected to the light receiving element 204. Since the output of the current mirror circuit is input to the other input terminal of the differential amplifier circuit 200 via the second preamplifier 203, a signal based on a current having the same value as the average current flowing through the light receiving element is output from the differential amplifier circuit. Input to the other input terminal, thereby eliminating the offset voltage at the output of the differential amplifier circuit,
Offset compensation is performed.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この回
路では、オフセット補償用に第2プリアンプが必要とな
るために、回路の消費電力が増大してしまう問題があ
る。さらに、参照信号を用いる場合には、差動増幅回路
を両相信号で駆動する場合に比べて電圧利得が半分にな
ってしまう問題がある。However, this circuit has a problem that the power consumption of the circuit increases because the second preamplifier is required for offset compensation. Further, when the reference signal is used, there is a problem that the voltage gain is reduced to half as compared with the case where the differential amplifier circuit is driven by the two-phase signal.
【0011】本発明の目的は、単相信号から両相信号を
得ることができ、素子数の増大及び消費電力の増大を抑
制でき、しかも高い電圧利得と広いダイナミックレンジ
が得られる差動増幅回路を提供することである。An object of the present invention is to provide a differential amplifier circuit capable of obtaining a two-phase signal from a single-phase signal, suppressing an increase in the number of elements and an increase in power consumption, and obtaining a high voltage gain and a wide dynamic range. It is to provide.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】第1の発明の差動回路
は、入力信号と参照信号の電位差を増幅する差動回路に
おいて、参照信号の電圧を入力信号を積分手段で平均化
した信号として入力する構成を有している。A differential circuit according to a first aspect of the present invention is a differential circuit for amplifying a potential difference between an input signal and a reference signal, wherein the voltage of the reference signal is converted into a signal obtained by averaging the input signal by an integrating means. It has a configuration for inputting.
【0013】第2の発明の差動回路は、前記積分手段が
容量と抵抗及び定電流特性を有する素子の直列接続で構
成された回路構成を有している。A differential circuit according to a second aspect of the present invention has a circuit configuration in which the integrating means is configured by connecting elements having capacitance, resistance and constant current characteristics in series.
【0014】第3の発明の差動回路は、前記積分手段が
ダイオードのカソード電極が抵抗及び定電流特性を有す
る素子の直列構成の一端に接続され、アノ一ド電極が電
源端子に接続された構成を有している。In a differential circuit according to a third aspect of the present invention, the integrating means has a cathode electrode of the diode connected to one end of a series configuration of elements having resistance and constant current characteristics, and an anode electrode connected to a power supply terminal. It has a configuration.
【0015】第4の発明の差動回路は、差動対FETの
各々がカスコード接続されたトランジスタを夫々有して
おり、これ等カスコード接続されたトランジスタの各制
御電位及び参照信号の電圧として与えるべく、前記入力
信号を平均化した信号を生成する積分手段を有してい
る。In the differential circuit according to a fourth aspect of the present invention, each of the differential pair FETs has a cascode-connected transistor, and these transistors are applied as control potentials and reference signal voltages of the cascode-connected transistors. For this purpose, an integrating means for generating a signal obtained by averaging the input signal is provided.
【0016】第5の発明の差動回路は、差動対トランジ
スタの各々に更にカスコード接続されたトランジスタを
有し、これ等カスコード接続されたトランジスタの各制
御電極に、電源電圧と前記参照信号の電圧との間に設け
られた容量分割回路の分割電圧を付与している。The differential circuit according to a fifth aspect of the present invention further includes a cascode-connected transistor for each of the differential pair transistors, and a control electrode of each of the cascode-connected transistors has a power supply voltage and the reference signal of the reference signal. And a divided voltage of a capacitance dividing circuit provided between the divided voltage and the voltage.
【0017】第6の発明の差動回路は、前記積分手段が
容量素子の機能を有するダイオードと、定電流特性を有
する能動素子と、抵抗素子との直列接続回路からなり、
前記ダイオードの端子電圧を前記参照信号としている。In a differential circuit according to a sixth aspect of the present invention, the integrating means comprises a series connection circuit of a diode having a function of a capacitance element, an active element having a constant current characteristic, and a resistance element.
The terminal voltage of the diode is used as the reference signal.
【0018】第7の発明の差動回路は、前記積分手段が
ダイオードと容量素子との直列接続回路からなり、前記
ダイオードの端子電圧を前記参照信号としている。According to a seventh aspect of the present invention, in the differential circuit, the integrating means includes a series connection circuit of a diode and a capacitor, and a terminal voltage of the diode is used as the reference signal.
【0019】第8の発明の差動回路は、前記積分手段が
抵抗素子の機能を有するダイオードと容量素子の機能を
有する逆方向接続されたダイオードとの直列接続回路か
らなり、前記ダイオード間の端子電圧を前記参照信号と
している。In a differential circuit according to an eighth aspect of the present invention, the integrating means comprises a series connection circuit of a diode having a function of a resistance element and a diode connected in a reverse direction having a function of a capacitance element, and a terminal between the diodes. The voltage is used as the reference signal.
【0020】本発明の作用を述べる。第1の発明による
差動回路においては、参照信号の電圧を人力信号を積分
回路で平均化した信号として入力する構成を有している
ため、入力信号の電位が変動した場合でも、常にその信
号の平均値が参照信号として与えられることから、素子
のばらつきや、受光素子の電流変化に追随した電位が得
られる。従って、広いダイナックレンジをえることが可
能である。The operation of the present invention will be described. The differential circuit according to the first aspect of the present invention has a configuration in which the voltage of the reference signal is input as a signal obtained by averaging the human input signal by the integration circuit. Therefore, even when the potential of the input signal changes, the signal is always output. Is given as a reference signal, a potential that follows variations in the elements and changes in the current of the light receiving elements can be obtained. Therefore, a wide dynamic range can be obtained.
【0021】第2の発明による差動回路においては、入
力信号を積分回路で平均化した信号として与えるため
に、積分回路が容量と抵抗及び定電流特性を有する素子
の直列接続で構成された回路構成を有している。このた
め、入力信号の電位が変動した場合でも、常にその信号
の平均値が参照信号として与えられることから、素子の
ばらつきや、受光素子の電流変化に追随した電位が得ら
れる。従って、広いダイナミックレンジをえることが可
能である。In the differential circuit according to the second aspect of the present invention, in order to give an input signal as a signal averaged by the integrating circuit, the integrating circuit is configured by series connection of elements having capacitance, resistance and constant current characteristics. It has a configuration. For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range.
【0022】しかも、この構成では、積分回路の負荷容
量の影響を低減するために、抵抗値を大きく設定せずと
も、定電流性を有する素子が積分回路に流れる電流を制
限するために、高速動作が可能である。しかも、通常大
きな面積を必要とする抵抗素子のサイズを小さくできる
利点がある。Further, in this configuration, in order to reduce the effect of the load capacitance of the integrating circuit, the element having a constant current property limits the current flowing through the integrating circuit without setting a large resistance value. Operation is possible. In addition, there is an advantage that the size of the resistance element which usually requires a large area can be reduced.
【0023】第3の発明の差動回路では、参照信号の電
圧を入力信号を積分回路で平均化した信号として与える
ために、積分回路がダイオードのカソード電極が抵抗及
び定電流特性を有する素子の直列構成のー端に接続さ
れ、アノ一ド電極が電源端子に接続された構成を有して
いる。In the differential circuit according to the third aspect of the present invention, in order to provide the voltage of the reference signal as a signal obtained by averaging the input signal by the integrating circuit, the integrating circuit includes a diode whose cathode electrode has a resistance and a constant current characteristic. It has a configuration in which the anode electrode is connected to a power supply terminal and connected to one end of the series configuration.
【0024】このため、入力信号の電位が変動した場合
でも常にその信号の平均値が参照信号として与えられる
ことから、素子のばらつきや、受光素子の電流変化に追
随した電位が得られる。従って、広いダイナミックレン
ジをえることが可能である。しかも、この構成では、ダ
イオードの容量で積分回路を構成することで、大面積を
必要とする容量素子を小さくできる利点がある。For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in the elements and changes in the current of the light receiving elements can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. In addition, this configuration has an advantage that a capacitance element requiring a large area can be reduced by forming the integration circuit with the capacitance of the diode.
【0025】第4の発明の差動回路は、入力信号と参照
信号の電位差を増幅する差動回路において、この差動回
路のペアFETがカスコード接続されており、カスコー
ド接続の高電位側ペアFETのゲート電位と参照信号の
電圧を入力信号を積分回路で平均化した信号として与え
る構成を有している。According to a fourth aspect of the present invention, in a differential circuit for amplifying a potential difference between an input signal and a reference signal, a pair FET of the differential circuit is cascode-connected, and a cascode-connected high-potential pair FET is connected. And a reference signal voltage as an average signal of an input signal by an integrating circuit.
【0026】このため、入力信号の電位が変動した場合
でも、常にその信号の平均値が参照信号として与えられ
ることから、素子のばらつきや、受光素子の電流変化に
追随した電位が得られる。従って、広いダイナミックレ
ンジを得ることが可能である。しかも、この構成では、
カスコード接続されたぺアFETの等価的なドレインコ
ンダクタンスを小さくできる為に高い電圧利得が実現で
きる。さらに、カスコード接続された高電位側FETの
ゲート電位も積分回路から得ているために、変動に応じ
た電位が印加できるために広いしきい値範囲での安定動
作が可能である。For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, a wide dynamic range can be obtained. Moreover, in this configuration,
Since the equivalent drain conductance of the cascode-connected pair FET can be reduced, a high voltage gain can be realized. Further, since the gate potential of the cascode-connected high-potential side FET is also obtained from the integration circuit, a potential corresponding to the fluctuation can be applied, so that a stable operation in a wide threshold range is possible.
【0027】第5の発明の差動回路は、入力信号と参照
信号の電位差を増幅する差動回路において、ペアFET
がカスコード接続されており、参照信号の電圧として入
力信号を積分回路で平均化した信号として与え、カスコ
ード接続の高電位側ペアFETのゲート電位を前記積分
回路の出力端子と電源端子間に直列接続された容量で、
電源と積分回路出力間電圧を分割した電位で与える構成
を有している。According to a fifth aspect of the present invention, in a differential circuit for amplifying a potential difference between an input signal and a reference signal,
Are cascode-connected, and the input signal is given as a reference signal voltage as an averaged signal by the integration circuit, and the gate potential of the cascode-connected high-potential side pair FET is connected in series between the output terminal and the power supply terminal of the integration circuit. With the given capacity
It has a configuration in which a voltage between the power supply and the output of the integration circuit is given by a divided potential.
【0028】このため、人力信号の電位が変動した場合
でも常にその信号の平均値が参照信号として与えられる
ことから、素子のばらつきや、受光素子の電流変化に追
随した電位が得られる。従って、広いダイナミックレン
ジをえることが可能である。しかも、この構成では、カ
スコード接続されたペアFETの等価的なドレインコン
ダクタンスを小さくできる為に高い電圧利得が実現でき
る。さらに、カスコード接続された高電位側FETのゲ
ート電位を積分回路出力と電源端子の電圧を容量分割し
た電位を与えていることから、変動に応じた電位が印加
できるために広いしきい値範囲での安定動作が可能であ
る。加えて、容量分割の値を与えることにより、正のし
きい値電圧を有するFETにおいても駆動能力を大きく
出来るようにバイアスを調整できる。For this reason, even when the potential of the human input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. Moreover, in this configuration, a high voltage gain can be realized because the equivalent drain conductance of the cascode-connected pair FET can be reduced. Furthermore, since the gate potential of the cascode-connected high-potential-side FET is given as a potential obtained by dividing the voltage of the integrating circuit output and the voltage of the power supply terminal by a capacitance, a potential corresponding to the fluctuation can be applied, so that a wide threshold range Can be operated stably. In addition, by giving the value of the capacitance division, the bias can be adjusted so that the driving capability can be increased even in the FET having the positive threshold voltage.
【0029】第6の発明の差動回路は、入力信号と参照
信号の電位差を増幅する差動回路において、該差動回路
のペアFETがカスコード接続されており、参照信号の
電圧を、入力信号を積分回路で平均化した信号として与
え、カスコード接続の高電位側ペアFETのゲート電位
を前記積分回路の出力端子と電源端子間に直列に逆接続
されたダイオードで、電源と積分回路出力間電圧を分割
した電位で与える構成を有している。A differential circuit according to a sixth aspect of the present invention is a differential circuit for amplifying a potential difference between an input signal and a reference signal, wherein a pair of FETs of the differential circuit is cascode-connected, and a voltage of the reference signal is applied to the input signal. As a signal averaged by an integrating circuit, and the gate potential of the cascode-connected high-potential side pair FET is connected in series and reversely between the output terminal and the power supply terminal of the integrating circuit. Is given by the divided potential.
【0030】このため、入力信号の電位が変動した場合
でも常にその信号の平均値が参照信号として与えられる
ことから、素子のばらつきや、受光素子の電流変化に追
随した電位が得られる。従って、広いダイナミックレン
ジをえることが可能である。しかも、この構成では、カ
スコード接続されたペアFETの等価的なドレインコン
ダクタンスを小さくできる為に高い電圧利得が実現でき
る。さらに、カスコード接続された高電位側FETのゲ
ート電位を積分回路出力と電源端子の電圧をダイオード
の容量分割した電位を与えていることから、変動に応じ
た電位が印加できるために広いしきい値範囲での安定動
作が可能である。For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in the elements and changes in the current of the light receiving elements can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. Moreover, in this configuration, a high voltage gain can be realized because the equivalent drain conductance of the cascode-connected pair FET can be reduced. Furthermore, since the gate potential of the cascode-connected high-potential side FET is given as a potential obtained by dividing the output of the integrating circuit and the voltage of the power supply terminal by the capacitance of the diode, a potential corresponding to the fluctuation can be applied, so that a wide threshold Stable operation within the range is possible.
【0031】加えて、容量分割の値を与えることによ
り、正のしきい値電圧を有するFETにおいても駆動能
力を大きく出来るようにバイアスを調整できる。また、
容量をダイオードの逆接続で構成していることから素子
のサイズを小さくできる利点もある。In addition, by giving the value of the capacitance division, the bias can be adjusted so that the driving capability can be increased even in the FET having a positive threshold voltage. Also,
Since the capacitance is formed by the reverse connection of the diode, there is an advantage that the size of the element can be reduced.
【0032】第7の発明による差動回路においては、入
力信号を積分回路で平均化した信号として与えるため
に、積分回路がダイオードと容量素子の直列接続で構成
された回路構成を有している。このため、入力信号の電
位が変動した場合でも、常にその信号の平均値が参照信
号として与えられることから、素子のばらつきや、受光
素子の電流変化に追随した電位が得られる。従って、広
いダイナミックレンジをえることが可能である。しか
も、この回路において、抵抗素子の機能を有するダイオ
ードは、順方向立ち上がり電圧以下にバイアスされるの
で、数百KΩ以上の等価抵抗を得ることも可能である。
従って、小さな面積で数百KHz 程度の入力信号に対応し
た積分定数を得ることも可能である。In the differential circuit according to the seventh aspect of the invention, in order to provide an input signal as a signal averaged by the integration circuit, the integration circuit has a circuit configuration in which a diode and a capacitance element are connected in series. . For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. In addition, in this circuit, the diode having the function of the resistance element is biased at a forward rising voltage or less, so that an equivalent resistance of several hundred KΩ or more can be obtained.
Therefore, it is possible to obtain an integration constant corresponding to an input signal of about several hundred KHz in a small area.
【0033】第8の発明による差動回路においては、入
力信号を積分回路で平均化した信号として与えるため
に、積分回路がダイオードと容量素子の機能を有する逆
方向接続されたダイオードとの直列接続で構成された回
路構成を有している。このため、入力信号の電位が変動
した場合でも、常にその信号の平均値が参照信号として
与えられることから、素子のばらつきや、受光素子の電
流変化に追随した電位が得られる。従って、広いダイナ
ミックレンジをえることが可能である。しかも、この回
路において、抵抗素子の機能を有するダイオードは、順
方向立ち上がり電圧以下にバイアスされるので、数百K
Ω以上の等価抵抗を得ることも可能であり、しかも、容
量素子の機能を有する逆方向接続されたダイオードは、
小面積でも高い容量値が得られる。従って、小さな面積
で数百KHz 程度の入力信号に対応した積分定数を得るこ
とも可能である。In the differential circuit according to the eighth aspect, in order to provide an input signal as a signal averaged by the integrating circuit, the integrating circuit includes a series connection of a diode and a reverse-connected diode having a function of a capacitive element. Has a circuit configuration configured as follows. For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. In addition, in this circuit, the diode having the function of the resistance element is biased to a voltage equal to or lower than the forward rising voltage.
It is also possible to obtain an equivalent resistance of Ω or more, and a diode connected in the reverse direction that has the function of a capacitive element,
A high capacitance value can be obtained even with a small area. Therefore, it is possible to obtain an integration constant corresponding to an input signal of about several hundred KHz in a small area.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図によっ
て説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0035】図1は発明による差動回路の第1の実施例
を示した図である。本実施例では、51は入力端子、4
1,42は出力端子、100,101は電源端子、43
は制御端子である。以下、同様の構成には同一の番号を
付けて記述する。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the differential circuit according to the present invention. In this embodiment, 51 is an input terminal, 4
1, 42 are output terminals; 100, 101 are power terminals;
Is a control terminal. Hereinafter, similar configurations are denoted by the same reference numerals.
【0036】図1の差動回路においては、負荷として用
いられる抵抗1の一端が電源端子100に接続され、他
端が出力端子41に接続され、抵抗2の−端が電源端子
100に接続され、他端が出力端子42に接続され、F
ET11のドレイン電極は出力端子41に接続され、ゲ
ート電極は入力端子51に接続され、ソース電極は節点
61に接続され、FET12のドレイン電極は出力端子
42に接続され、ゲート電極は節点62に接続され、ソ
ース電極は節点61に接続され、FET13のドレイン
電極は節点61に接続され、ゲート電極は制御端子43
に接続され、ソース電極は電源端子101に接続されて
いる。In the differential circuit shown in FIG. 1, one end of a resistor 1 used as a load is connected to a power supply terminal 100, the other end is connected to an output terminal 41, and the minus end of the resistor 2 is connected to the power supply terminal 100. , The other end is connected to the output terminal 42,
The drain electrode of ET11 is connected to output terminal 41, the gate electrode is connected to input terminal 51, the source electrode is connected to node 61, the drain electrode of FET 12 is connected to output terminal 42, and the gate electrode is connected to node 62. The source electrode is connected to the node 61, the drain electrode of the FET 13 is connected to the node 61, and the gate electrode is connected to the control terminal 43.
, And the source electrode is connected to the power supply terminal 101.
【0037】積分回路を構成する抵抗71の一端が入力
端子51に接続され、他端が節点62に接続され、容量
素子72の一端が節点62に接続され、他端が接地され
ていた構成を有している。One end of a resistor 71 constituting an integrating circuit is connected to the input terminal 51, the other end is connected to a node 62, one end of a capacitive element 72 is connected to the node 62, and the other end is grounded. Have.
【0038】いま、人力端子51に高い電圧が印加され
た場合、FET11に電流が流れ、FET12はカット
オフするので出力端子41の電位は低下し、出力端子4
2の電位は上昇する。一方、入力端子51に低い電圧が
印加された時には、FET11はカットオフし、FET
12に電流が流れるので出力端子41の電位は上昇し、
出力端子42の電位は低下し、相補出力が得られる。Now, when a high voltage is applied to the human input terminal 51, a current flows through the FET 11 and the FET 12 cuts off, so that the potential of the output terminal 41 decreases and the output terminal 4
The potential of 2 rises. On the other hand, when a low voltage is applied to the input terminal 51, the FET 11 is cut off,
12, the current at the output terminal 41 rises,
The potential of the output terminal 42 decreases, and a complementary output is obtained.
【0039】この回路の節点62の電位(積分回路の積
分出力)は入力信号の平均値となるように容量と抵抗値
の積(以下時定数と記述する)を大きく設計する。The product of the capacitance and the resistance (hereinafter referred to as a time constant) is designed to be large so that the potential at the node 62 of this circuit (the integration output of the integration circuit) becomes the average value of the input signal.
【0040】図2はこの回路の回路シミュレーション結
果を示した図である。シミュレーションではFETのゲ
ート長を0.25μmとし、ゲート幅はFET11及び
12が90μm、FET13が70μm、抵抗1及び2
は150Ω、抵抗71が2KΩ、容量72は200pF
とした。また、FETのしきい値は−0.3Vとし、F
ETの性能指標である最大相互コンダクタンスgmmaxは
400mS/mm、最高電流遮断周波数fT は40GH
zを仮定した。FIG. 2 is a diagram showing a circuit simulation result of this circuit. In the simulation, the gate length of the FET is 0.25 μm, the gate width is 90 μm for the FETs 11 and 12, 70 μm for the FET 13, and the resistances 1 and 2
Is 150Ω, the resistance 71 is 2KΩ, and the capacitance 72 is 200pF
And The threshold value of the FET is -0.3 V,
The maximum transconductance gmmax, which is a performance index of ET, is 400 mS / mm, and the maximum current cutoff frequency fT is 40 GH.
z was assumed.
【0041】図2において、入力信号51の周波数は動
作の理解がしやすいように1GHzとした。62は積分
回路の波形であり、入力信号の平均値が出力されている
ことがわかる。41は差動回路の出力波形である。In FIG. 2, the frequency of the input signal 51 is set to 1 GHz so that the operation can be easily understood. Reference numeral 62 denotes a waveform of the integration circuit, which indicates that the average value of the input signal is output. 41 is an output waveform of the differential circuit.
【0042】図3は第2の発明による差動回路の実施例
を示した図である。図3の差動回路においては、図1と
は積分回路の構成が相違する。すなわち、積分回路は、
容量72と、抵抗71と、定電流特性を有する能動素子
(FET73)との直列接続で構成された回路構成を有
している。この回路でも、出力端子に相補出力信号が得
られる。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the differential circuit according to the second invention. The difference circuit of FIG. 3 differs from that of FIG. 1 in the configuration of the integration circuit. That is, the integration circuit
It has a circuit configuration composed of a capacitor 72, a resistor 71, and an active element (FET 73) having a constant current characteristic connected in series. Also in this circuit, a complementary output signal is obtained at the output terminal.
【0043】この回路でも、節点62の電位は入力信号
の平均値となるように時定数を大きく設計する必要があ
るが、FET73のゲート幅を小さくすることで、抵抗
71の抵抗値を小さくしても積分回路の寄生容量が入力
側に影響を及ぼさない様にすることができる。従って、
広い範囲のダイナミックレンジが得られると共に、IC
サイズを小とすることができる。In this circuit as well, it is necessary to design the time constant to be large so that the potential of the node 62 becomes the average value of the input signal. However, by reducing the gate width of the FET 73, the resistance value of the resistor 71 is reduced. Even so, it is possible to prevent the parasitic capacitance of the integrating circuit from affecting the input side. Therefore,
A wide dynamic range can be obtained and IC
The size can be reduced.
【0044】しかも、この構成では、積分回路の負荷容
量の影響を低減するために、抵抗値を大きく設定せずと
も、定電流性を有するトランジスタ素子73が積分回路
に流れる電流を制限するために、高速動作が可能であ
る。Moreover, in this configuration, in order to reduce the effect of the load capacitance of the integrating circuit, the transistor element 73 having a constant current property limits the current flowing through the integrating circuit without setting a large resistance value. , High-speed operation is possible.
【0045】図4は第3の発明による差動回路の実施例
を示した図である。図4の差動回路においては、図1と
は積分回路の構成が相違する。すなわち、積分回路は、
容量機能を有する逆極性接続のダイオード74と、抵抗
71と、定電流特性を有する能動素子(FET73)と
の直列接続で構成された回路構成を有している。この回
路でも、出力端子に相補出力信号が得られる。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the differential circuit according to the third invention. The difference circuit of FIG. 4 differs from that of FIG. 1 in the configuration of the integration circuit. That is, the integration circuit
It has a circuit configuration composed of a series connection of a diode 74 having a reverse polarity connection having a capacitance function, a resistor 71, and an active element (FET 73) having a constant current characteristic. Also in this circuit, a complementary output signal is obtained at the output terminal.
【0046】この回路でも、節点62の電位は入力信号
の平均値となるように時定数を大きく設計する必要があ
るが、FET73のゲート幅を小さくすることで、抵抗
71の抵抗値を小さくしても積分回路の寄生容量が入力
側に影響を及ぼさない様にすることができる。更に、ダ
イオードの逆接続にて容量を構成しているので、大面積
を必要とする容量素子のサイズを小さくできる。従っ
て、広い範囲のダイナミックレンジが得られると共に、
ICサイズを小とすることができる。Also in this circuit, it is necessary to design the time constant to be large so that the potential of the node 62 becomes the average value of the input signal. However, by reducing the gate width of the FET 73, the resistance value of the resistor 71 is reduced. Even so, it is possible to prevent the parasitic capacitance of the integrating circuit from affecting the input side. Further, since the capacitance is formed by the reverse connection of the diode, the size of the capacitance element requiring a large area can be reduced. Therefore, a wide dynamic range can be obtained,
The IC size can be reduced.
【0047】図5は第4の発明による差動回路の実施例
を示した図である。図5の差動回路においては、図1の
回路における差動対FET11,12が更にカスコード
接続されたFET14,15を有している。これ等FE
T14,15のゲート電極には、積分回路の積分出力
(節点62の出力)が供給されている。他の構成は図1
のそれと同一であり、その説明は省略する。この回路で
も、出力端子に相補出力信号が得られる。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the differential circuit according to the fourth invention. In the differential circuit of FIG. 5, the differential pair FETs 11 and 12 in the circuit of FIG. 1 further include cascode-connected FETs 14 and 15. These FE
To the gate electrodes of T14 and T15, the integrated output of the integrating circuit (the output of the node 62) is supplied. Other configurations are shown in FIG.
The description is omitted. Also in this circuit, a complementary output signal is obtained at the output terminal.
【0048】この回路でも、節点62の電位は入力信号
の平均値となるように時定数を大きく設計する必要があ
るが、FET73のゲート幅を小さくすることで、抵抗
71の抵抗値を小さくしても積分回路の寄生容量が入力
側に影響を及ぼさない様にすることができる。また、差
動回路にカスコード接続構成を採用しているために、ペ
アFETの等価的なドレインコンダクタンスを小さくで
きるので、高い電圧利得が可能である。In this circuit as well, it is necessary to design a large time constant so that the potential of the node 62 becomes the average value of the input signal. However, by reducing the gate width of the FET 73, the resistance value of the resistor 71 is reduced. Even so, it is possible to prevent the parasitic capacitance of the integrating circuit from affecting the input side. In addition, since the cascode connection configuration is employed in the differential circuit, the equivalent drain conductance of the paired FET can be reduced, so that a high voltage gain is possible.
【0049】しかも、差動回路にカスコード接続された
高電位側FET14,15のゲート電圧は積分回路から
得ているので、素子特性の変動に応じたバイアスがここ
でもなされているので、広い範囲のダイナミックレンジ
を得ることができると共に、ICサイズを小とし得る。Further, since the gate voltages of the high-potential side FETs 14 and 15 cascode-connected to the differential circuit are obtained from the integrating circuit, a bias corresponding to the fluctuation of the element characteristics is applied here, so that a wide range is provided. The dynamic range can be obtained, and the IC size can be reduced.
【0050】図6は第5の発明による差動回路の実施例
を示した図である。図6の差動回路においては、図5の
回路におけるカスコード接続されたFET14,15の
ゲート電極に、容量75〜77による分割回路の分割出
力が供給されている。この容量分割回路は電源100と
節点62との間の電圧を分割するものであり、容量75
と76との接続部63の分割電圧をゲート電圧としてい
る。他の構成は図5のそれと同一であり、その説明は省
略する。この回路でも、出力端子に相補出力信号が得ら
れる。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the differential circuit according to the fifth invention. In the differential circuit of FIG. 6, the divided output of the divided circuit by the capacitors 75 to 77 is supplied to the gate electrodes of the cascode-connected FETs 14 and 15 in the circuit of FIG. This capacitance dividing circuit divides the voltage between the power supply 100 and the node 62,
The divided voltage at the connection 63 between the gates 76 and 76 is defined as the gate voltage. The other configuration is the same as that of FIG. 5, and the description is omitted. Also in this circuit, a complementary output signal is obtained at the output terminal.
【0051】この回路でも、節点62の電位は入力信号
の平均値となるように時定数を大きく設計する必要があ
るが、FET73のゲート幅を小さくすることで、抵抗
71の抵抗値を小さくしても積分回路の寄生容量が入力
側に影響を及ぼさない様にすることができる。In this circuit as well, it is necessary to design the time constant to be large so that the potential of the node 62 becomes the average value of the input signal. However, by reducing the gate width of the FET 73, the resistance value of the resistor 71 is reduced. Even so, it is possible to prevent the parasitic capacitance of the integrating circuit from affecting the input side.
【0052】更に、差動回路にカスコード接続構成を採
用しているので、ペアFETの等価的なドレインコンダ
クタンスを小さくできるので、高い電圧利得が可能であ
る。また、カスコード接続された高電位側FET14,
15のゲート電圧は、積分出力と電源電位との電圧を容
量分割する様になっているので、当該カスコード接続ペ
アFETの駆動能力を向上させるために、節点63の電
位を分割数、または容量の値で高くすることが可能であ
る。よって、FETの閾値が正となるエンハンスメント
型FETを使用しても高速な回路を実現できると共に、
素子特性の変動に応じたバイアスがここでもなされてい
るので、広い範囲のダイナミックレンジを得ることがで
きると共に、ICサイズを小とし得る。Further, since the cascode connection configuration is employed in the differential circuit, the equivalent drain conductance of the paired FET can be reduced, so that a high voltage gain is possible. Also, the cascode-connected high-potential-side FET 14,
Since the gate voltage of the reference voltage 15 is divided by the capacity between the voltage of the integrated output and the power supply potential, the potential of the node 63 is divided by the number of divisions or the capacity of the capacitance in order to improve the driving capability of the cascode-connected pair FET. It is possible to increase by value. Therefore, a high-speed circuit can be realized even if an enhancement-type FET in which the threshold value of the FET is positive is used,
Since the bias according to the variation of the element characteristics is also applied here, a wide dynamic range can be obtained and the IC size can be reduced.
【0053】図7は図6の回路のシミュレーション結果
を示した図である。シミュレーションでは、FETのゲ
ート長を0.25μmとし、ゲート幅はFET11及び
12が90μm、FET14,15が110μm,FE
T13が70μm、FET73が15μm、抵抗1及び
2は150Ω、抵抗71が2KΩ、容量72は200p
F、容量75〜77は15pFとした。また、FETの
しきい値は−0.3Vとし、FETの性能指標である最
大相互コンダクタンスgmmaxは400mS/mm、最高
電流遮断周波数fT は40GHzを仮定した。FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the circuit of FIG. In the simulation, the gate length of the FET was 0.25 μm, the gate width was 90 μm for FETs 11 and 12, 110 μm for FETs 14 and 15, FE
T13 is 70 μm, FET 73 is 15 μm, resistances 1 and 2 are 150Ω, resistance 71 is 2KΩ, and capacitance 72 is 200p
F and the capacitances 75 to 77 were 15 pF. Also, the threshold value of the FET was assumed to be -0.3 V, the maximum transconductance gmmax which is a performance index of the FET was assumed to be 400 mS / mm, and the maximum current cutoff frequency fT was assumed to be 40 GHz.
【0054】図7において、入力信号51の周波数は動
作の理解がしやすいように1GHzとした。62は積分
回路の波形であり、入力信号の平均値が出力されている
ことがわかる。41は差動回路の出力波形である。尚、
63は容量分割出力の波形である。In FIG. 7, the frequency of the input signal 51 is 1 GHz so that the operation can be easily understood. Reference numeral 62 denotes a waveform of the integration circuit, which indicates that the average value of the input signal is output. 41 is an output waveform of the differential circuit. still,
63 is a waveform of the capacity division output.
【0055】図8は第6の発明による差動回路の実施例
を示した図である。図8の差動回路においては、図6の
回路における積分回路の構成が相違するものであり、図
4の積分回路の構成採用している。すなわち、ダイオー
ド74と、定電流源素子73と、抵抗71との直列接続
回路構成である。他の構成は図6のそれと同一であり、
その説明は省略する。この回路でも、出力端子に相補出
力信号が得られる。FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the differential circuit according to the sixth invention. In the differential circuit of FIG. 8, the configuration of the integration circuit in the circuit of FIG. 6 is different, and the configuration of the integration circuit of FIG. 4 is adopted. That is, the circuit is a series connection circuit configuration of the diode 74, the constant current source element 73, and the resistor 71. The other configuration is the same as that of FIG.
The description is omitted. Also in this circuit, a complementary output signal is obtained at the output terminal.
【0056】この回路でも、節点62の電位は入力信号
の平均値となるように時定数を大きく設計する必要があ
るが、FET73のゲート幅を小さくすることで、抵抗
71の抵抗値を小さくしても積分回路の寄生容量が入力
側に影響を及ぼさない様にすることができる。In this circuit as well, it is necessary to design a large time constant so that the potential of the node 62 becomes the average value of the input signal. However, by reducing the gate width of the FET 73, the resistance value of the resistor 71 is reduced. Even so, it is possible to prevent the parasitic capacitance of the integrating circuit from affecting the input side.
【0057】更に、差動回路にカスコード接続構成を採
用しているので、ペアFETの等価的なドレインコンダ
クタンスを小さくできるので、高い電圧利得が可能であ
る。また、カスコード接続された高電位側FET14,
15のゲート電圧は、積分出力と電源電位との電圧を容
量分割する様になっているので、当該カスコード接続ペ
アFETの駆動能力を向上させるために、節点63の電
位を分割数、または容量の値で高くすることが可能であ
る。よって、FETの閾値が正となるエンハンスメント
型FETを使用しても高速な回路を実現できると共に、
素子特性の変動に応じたバイアスがここでもなされてい
る。Furthermore, since the cascode connection configuration is employed in the differential circuit, the equivalent drain conductance of the paired FET can be reduced, so that a high voltage gain is possible. Also, the cascode-connected high-potential-side FET 14,
Since the gate voltage of the reference voltage 15 is divided by the capacity between the voltage of the integrated output and the power supply potential, the potential of the node 63 is divided by the number of divisions or the capacity of the capacitance in order to improve the driving capability of the cascode-connected pair FET. It is possible to increase by value. Therefore, a high-speed circuit can be realized even if an enhancement-type FET in which the threshold value of the FET is positive is used,
The bias according to the fluctuation of the element characteristics is also applied here.
【0058】また、容量をダイオード74の逆極性接続
にて実現しているので、大面積を必要とする容量が不要
となり、チップサイズの縮小が可能となる。従って、広
い範囲のダイナミックレンジを得ることができ、ICサ
イズも小となる。Further, since the capacitance is realized by the reverse polarity connection of the diode 74, a capacitance requiring a large area is not required, and the chip size can be reduced. Accordingly, a wide dynamic range can be obtained, and the IC size can be reduced.
【0059】図9は第7の発明による差動回路の実施例
を示した図である。図9の差動回路においては、図1と
は積分回路の構成が相違する。すなわち、積分回路は、
ダイオード75と容量素子72との直列接続で構成され
た回路構成を有している。この回路でも、出力端子に相
補出力信号が得られる。FIG. 9 is a diagram showing an embodiment of the differential circuit according to the seventh invention. The difference circuit of FIG. 9 differs from that of FIG. 1 in the configuration of the integration circuit. That is, the integration circuit
The circuit has a circuit configuration in which a diode 75 and a capacitor 72 are connected in series. Also in this circuit, a complementary output signal is obtained at the output terminal.
【0060】この回路でも、節点62の電位は入力信号
の平均値となるように時定数を大きく設計する必要があ
るが、ダイオード75は、順方向立ち上がり電圧以下に
バイアスされているので、数百KΩ以上の等価抵抗を得
ることも可能である。従って、小さな面積で数百KHz 程
度の入力信号に対応した積分定数を得ることも可能であ
る。In this circuit as well, it is necessary to design the time constant to be large so that the potential of the node 62 becomes the average value of the input signal. However, since the diode 75 is biased below the forward rising voltage, several hundreds It is also possible to obtain an equivalent resistance of KΩ or more. Therefore, it is possible to obtain an integration constant corresponding to an input signal of about several hundred KHz in a small area.
【0061】図10は、第8の発明による差動回路の実
施例を示した図である。図10の差動回路においては、
図9とは積分回路の構成が相違する。すなわち、積分回
路は、ダイオード75とダイオード74との直列接続で
構成された回路構成を有している。ダイオード75は抵
抗の機能を有し、ダイオード74は容量素子の機能を有
しており、当該ダイオード74はダイオード75とは逆
極性となるように接続されている。この回路でも、出力
端子に相補出力信号が得られる。FIG. 10 is a diagram showing an embodiment of the differential circuit according to the eighth invention. In the differential circuit of FIG.
The configuration of the integration circuit is different from that of FIG. That is, the integration circuit has a circuit configuration configured by connecting the diode 75 and the diode 74 in series. The diode 75 has a function of a resistor, and the diode 74 has a function of a capacitor. The diode 74 is connected to have a polarity opposite to that of the diode 75. Also in this circuit, a complementary output signal is obtained at the output terminal.
【0062】この回路でも、ダイオード74のカソード
となる節点62の電位は入力信号の平均値となるように
時定数を大きく設計する必要があるが、ダイオード75
は、順方向立ち上がり電圧以下にバイアスされているの
で、数百KΩ以上の等価抵抗を得ることも可能である。
従って、小さな面積で数百KHz 程度の入力信号に対応し
た積分定数を得ることも可能である。In this circuit also, it is necessary to design the time constant to be large so that the potential of the node 62 serving as the cathode of the diode 74 becomes the average value of the input signal.
Is biased below the forward rise voltage, so that an equivalent resistance of several hundred KΩ or more can be obtained.
Therefore, it is possible to obtain an integration constant corresponding to an input signal of about several hundred KHz in a small area.
【0063】また、容量をダイオード74の逆極性接続
にて実現しているので、大面積を必要とする容量が不要
となり、チップサイズの縮小が可能となる。従って、広
い範囲のダイナミックレンジを得ることができ、ICサ
イズも小となる。Further, since the capacitance is realized by the reverse polarity connection of the diode 74, a capacitance requiring a large area is not required, and the chip size can be reduced. Accordingly, a wide dynamic range can be obtained, and the IC size can be reduced.
【0064】[0064]
【発明の効果】本発明による第1の差動回路において
は、参照信号の電圧を入力信号を積分回路で平均化した
信号として入力する構成を有しているために入力信号の
電位が変動した場合でも常にその信号の平均値が参照信
号として与えられることから、素子のばらつきや、受光
素子の電流変化に追随した電位が得られる。従って、広
いダイナミックレンジをえることが可能である。The first differential circuit according to the present invention has a configuration in which the voltage of the reference signal is input as a signal obtained by averaging the input signal by the integration circuit, so that the potential of the input signal fluctuates. Even in this case, since the average value of the signal is always given as the reference signal, a potential that follows variations in the elements and changes in the current of the light receiving elements can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range.
【0065】本発明による第2の差動回路においては、
入力信号を積分回路で平均化した信号として与えるため
に、前記積分回路が容量と抵抗及び定電流特性を有する
素子の直列接続で構成された回路構成を有している。こ
のため、入力信号の電位が変動した場合でも常にその信
号の平均値が参照信号として与えられることから、素子
のばらつきや、受光素子の電流変化に追随した電位が得
られる。従って、広いダイナミックレンジをえることが
可能である。しかも、この構成では、積分回路の負荷容
量の影響を低減するために、抵抗値を大きく設定せずと
も、定電流性を有する素子が積分回路に流れる電流を制
限するために、高速動作が可能である。しかも、通常大
きな面積を必要とする抵抗素子のサイズを小さくできる
利点がある。In the second differential circuit according to the present invention,
In order to provide an input signal as a signal averaged by the integration circuit, the integration circuit has a circuit configuration in which elements having capacitance, resistance, and constant current characteristics are connected in series. For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as a reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. Moreover, in this configuration, high-speed operation is possible because the element with constant current limits the current flowing through the integration circuit without setting a large resistance value in order to reduce the effect of the load capacitance of the integration circuit. It is. In addition, there is an advantage that the size of the resistance element which usually requires a large area can be reduced.
【0066】本発明による第3の差動回路においては、
参照信号の電圧を入力信号を積分回路で平均化した信号
として与えるために、積分回路がダイオードのカソード
電極が抵抗及び定電流特性を有する素子の直列構成の一
端に接続され、アノ一ド電極が電源端子に接続された構
成を有している。このため、入力信号の電位が変動した
場台でも常にその信号の平均値が参照信号として与えら
れることから、素子のばらつきや、受光素子の電流変化
に追随した電位が得られる。従って、広いダイナミック
レンジをえることが可能である。しかも、この構成で
は、ダイオードの容量で積分回路を構成することで、大
面積を必要とする容量素子を小さくできる利点がある。In the third differential circuit according to the present invention,
In order to provide the voltage of the reference signal as a signal obtained by averaging the input signal by the integration circuit, the integration circuit is connected to one end of a series configuration of elements having a diode having a resistance and a constant current characteristic, and an anode electrode connected to the anode electrode. It has a configuration connected to a power supply terminal. Therefore, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. In addition, this configuration has an advantage that a capacitance element requiring a large area can be reduced by forming the integration circuit with the capacitance of the diode.
【0067】本発明による第4の差動回路においては、
入力信号と参照信号の電位差を増幅する差動回路におい
て、該差動回路のペアFETがカスコード接続されてお
り、カスコード接続の高電位側ペアFETのゲート電位
と参照信号の電圧を入力信号を積分回路で平均化した信
号として与える構成を有している。このため、入力信号
の電位が変動した場合でも常にその信号の平均値が参照
信号として与えられることから、素子のばらつきや、受
光素子の電流変化に追随した電位が得られる。従って、
広いダイナミックレンジをえることが可能である。しか
も、この構成では、カスコード接続されたペアFETの
等価的なドレインコンダクタンスを小さくできる為に高
い電圧利得が実現できる。さらに、カスコード接続され
た高電位側FETのゲート電位も積分回路から得ている
ために、変動に応じた電位が印加できるために広いしき
い値範囲での安定動作が可能である。In the fourth differential circuit according to the present invention,
In a differential circuit that amplifies the potential difference between an input signal and a reference signal, the pair FETs of the differential circuit are cascode-connected, and the input signal is integrated with the gate potential of the cascode-connected high-potential side pair FET and the voltage of the reference signal. It has a configuration for giving a signal averaged by a circuit. For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as a reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore,
It is possible to obtain a wide dynamic range. Moreover, in this configuration, a high voltage gain can be realized because the equivalent drain conductance of the cascode-connected pair FET can be reduced. Further, since the gate potential of the cascode-connected high-potential side FET is also obtained from the integration circuit, a potential corresponding to the fluctuation can be applied, so that a stable operation in a wide threshold range is possible.
【0068】本発明による第5の差動回路においては、
入力信号と参照信号の電位差を増幅する差動回路におい
て、該差動回路のペアFETがカスコード接続されてお
り、参照信号の電圧を入力信号を積分回路で平均化した
信号として与え、カスコード接続の高電位側ペアFET
のゲート電位を前記積分回路の出力端子と電源端子間に
直列接続された容量で、電源と積分回路出力間電圧を分
割した電位で与える構成を有している。In the fifth differential circuit according to the present invention,
In a differential circuit that amplifies a potential difference between an input signal and a reference signal, a pair FET of the differential circuit is cascode-connected, and the voltage of the reference signal is given as a signal obtained by averaging the input signal with an integration circuit, and the cascode connection is performed. High potential side pair FET
Of the integration circuit is connected in series between the output terminal and the power supply terminal of the integration circuit, and the voltage between the power supply and the output of the integration circuit is given as a divided potential.
【0069】このため、入力信号の電位が変動した場合
でも常にその信号の平均値が参照信号として与えられる
ことから、素子のばらつきや、受光素子の電流変化に追
随した電位が得られる。従って、広いダイナミックレン
ジをえることが可能である。しかも、この構成では、カ
スコード接続されたペアFETの等価的なドレインコン
ダクタンスを小さくできる為に高い電圧利得が実現でき
る。さらに、カスコード接続された高電位側FETのゲ
ード電位を積分回路出力と電源端子の電圧を容量分割し
た電位を与えていることから、変動に応じた電位が印加
できるために広いしきい値範囲での安定動作が可能であ
る。加えて、容量分割の値を与えることにより、正のし
きい値電圧を有するFETにおいても駆動能力を大きく
できるようにバイアスを調整できる。For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as the reference signal, so that a potential that follows variations in the elements and changes in the current of the light receiving elements can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. Moreover, in this configuration, a high voltage gain can be realized because the equivalent drain conductance of the cascode-connected pair FET can be reduced. Furthermore, since the gate potential of the cascode-connected high-potential-side FET is given as a potential obtained by dividing the output of the integrating circuit and the voltage of the power supply terminal by a capacitance, a potential corresponding to the fluctuation can be applied, so that a wide threshold range is provided. Can be operated stably. In addition, by giving the value of the capacitance division, the bias can be adjusted so that the driving capability can be increased even in the FET having the positive threshold voltage.
【0070】本発明による第6の差動回路においては、
入力信号と参照信号の電位差を増幅する差動回路におい
て、該差動回路のペアFETがカスコード接続されてお
り、参照信号の電圧を入力信号を積分回路で平均化した
信号として与え、カスコード接続の高電位側ペアFET
のゲート電位を積分回路の出力端子と電源端子間に直列
に逆接続されたダイオードで、電源と積分回路出力間電
圧を分割した電位で与える構成を有している。このた
め、入力信号の電位が変動した場合でも常にその信号の
平均値が参照信号として与えられることから、素子のば
らつきや、受光素子の電流変化に追随した電位が得られ
る。従って、広いダイナミックレンジをえることが可能
である。In the sixth differential circuit according to the present invention,
In a differential circuit that amplifies a potential difference between an input signal and a reference signal, a pair FET of the differential circuit is cascode-connected, and the voltage of the reference signal is given as a signal obtained by averaging the input signal with an integration circuit, and the cascode connection is performed. High potential side pair FET
The diode is connected in series and reversely between the output terminal of the integration circuit and the power supply terminal, and has a configuration in which the voltage between the power supply and the output of the integration circuit is given as a divided potential. For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as a reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range.
【0071】しかも、この構成では、カスコード接続さ
れたペアFETの等価的なドレインコンダクタンスを小
さくできる為に高い電圧利得が実現できる。さらに、カ
スコード接続された高電位側FETのゲート電位を積分
回路出力と電源端子の電圧をダイオードの容量分削した
電位を与えていることから、変動に応じた電位が印加で
きるために広いしきい値範囲での安定動作が可能であ
る。加えて、容量分割の値を与えることにより、正のし
きい値電圧を有するFETにおいても駆動能力を大きく
出来るようにバイアスを調整できる。また、容量をダイ
オードの逆接続で構成していることから素子のサイズを
小さくできる利点もある。Moreover, in this configuration, a high voltage gain can be realized because the equivalent drain conductance of the paired cascode-connected FETs can be reduced. Furthermore, since the gate potential of the cascode-connected high-potential-side FET is given by the integration circuit output and the potential of the power supply terminal divided by the capacity of the diode, a potential corresponding to the fluctuation can be applied, so that a wide threshold is applied. Stable operation in the value range is possible. In addition, by giving the value of the capacitance division, the bias can be adjusted so that the driving capability can be increased even in the FET having the positive threshold voltage. In addition, there is an advantage that the size of the element can be reduced because the capacitance is formed by reverse connection of the diode.
【0072】本発明による第7の差動回路においては、
入力信号を積分回路で平均化した信号として与えるため
に、前記積分回路がダイオードと容量素子の直列接続で
構成された回路構成を有している。このため、入力信号
の電位が変動した場合でも常にその信号の平均値が参照
信号として与えられることから、素子のばらつきや、受
光素子の電流変化に追随した電位が得られる。従って、
広いダイナミックレンジをえることが可能である。しか
も、この構成では、抵抗素子の機能を有するダイオード
は、順方向立ち上がり電圧以下にバイアスされるので、
数百KΩ以上の等価抵抗を得ることも可能である。従っ
て、小さな面積で数百KHz 程度の入力信号に対応した積
分定数を得ることも可能である。In the seventh differential circuit according to the present invention,
In order to provide an input signal as a signal averaged by the integration circuit, the integration circuit has a circuit configuration including a diode and a capacitor connected in series. For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as a reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore,
It is possible to obtain a wide dynamic range. Moreover, in this configuration, the diode having the function of the resistance element is biased to a voltage equal to or lower than the forward rising voltage.
It is also possible to obtain an equivalent resistance of several hundred KΩ or more. Therefore, it is possible to obtain an integration constant corresponding to an input signal of about several hundred KHz in a small area.
【0073】本発明による第8の差動回路においては、
入力信号を積分回路で平均化した信号として与えるため
に、前記積分回路がダイオードと容量素子の機能を有す
る逆方向接続されたダイオードの直列接続で構成された
回路構成を有している。このため、入力信号の電位が変
動した場合でも常にその信号の平均値が参照信号として
与えられることから、素子のばらつきや、受光素子の電
流変化に追随した電位が得られる。従って、広いダイナ
ミックレンジをえることが可能である。しかも、この構
成では、抵抗素子の機能を有するダイオードは、順方向
立ち上がり電圧以下にバイアスされるので、数百KΩ以
上の等価抵抗を得ることも可能である。しかも、容量素
子の機能を有する逆方向接続されたダイオードは、小面
積でも高い容量値が得られる。従って、小さな面積で数
百KHz 程度の入力信号に対応した積分定数を得ることも
可能である。In the eighth differential circuit according to the present invention,
In order to provide an input signal as a signal averaged by the integration circuit, the integration circuit has a circuit configuration including a series connection of a diode and a diode connected in the reverse direction having a function of a capacitor. For this reason, even when the potential of the input signal fluctuates, the average value of the signal is always given as a reference signal, so that a potential that follows variations in elements and changes in current of the light receiving element can be obtained. Therefore, it is possible to obtain a wide dynamic range. In addition, in this configuration, the diode having the function of the resistance element is biased at a forward rising voltage or less, so that an equivalent resistance of several hundred KΩ or more can be obtained. In addition, a reverse-connected diode having the function of a capacitor can obtain a high capacitance value even in a small area. Therefore, it is possible to obtain an integration constant corresponding to an input signal of about several hundred KHz in a small area.
【0074】これら発明により、現在の超高速ICの消
費電力を動作速度及び消費電力を維持したままで両相信
号を得ることが可能になり、将来の光通信システムに本
発明を用いれば飛躍的な性能向上が期待できる。According to these inventions, it is possible to obtain a two-phase signal while maintaining the power consumption of the present ultra-high-speed IC while maintaining the operation speed and the power consumption. High performance can be expected.
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1の回路のシミュレーション結果を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a simulation result of the circuit of FIG. 1;
【図3】本発明の他の実施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図4】本発明の更に他の実施例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図5】本発明の別の実施例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図6】本発明の更に別の実施例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図7】図6の回路のシミュレーション結果を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the circuit of FIG. 6;
【図8】本発明の他の実施例を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図9】本発明の他の実施例を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図10】本発明の他の実施例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention.
【図11】従来の一例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of the related art.
【図12】従来の他の例を示す回路図であるFIG. 12 is a circuit diagram showing another conventional example.
1,2,71 抵抗 11〜15,73 FET 41,42 出力端子 51 入力端子 62 参照信号出力 72 容量 74,75 ダイオード 1, 2, 71 Resistance 11 to 15, 73 FET 41, 42 Output terminal 51 Input terminal 62 Reference signal output 72 Capacity 74, 75 Diode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/04 10/06 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H04B 10/04 10/06
Claims (8)
る差動増幅回路であって、前記参照信号として、前記入
力信号を平均化した積分手段の出力を用いるようにした
ことを特徴とする差動増幅回路。1. A differential amplifier circuit for amplifying a potential difference between an input signal and a reference signal, wherein an output of an integrating means that averages the input signal is used as the reference signal. Differential amplifier circuit.
性を有する能動素子と、抵抗素子との直列接続回路から
なり、前記容量素子の端子電圧を前記参照信号としたこ
とを特徴とする請求項1記載の差動増幅回路。2. The method according to claim 1, wherein the integration means includes a series connection circuit of a capacitance element, an active element having a constant current characteristic, and a resistance element, and a terminal voltage of the capacitance element is used as the reference signal. The differential amplifier circuit according to claim 1.
るダイオードと、定電流特性を有する能動素子と、抵抗
素子との直列接続回路からなり、前記ダイオードの端子
電圧を前記参照信号としたことを特徴とする請求項1記
載の差動増幅回路。3. The integration means comprises a series connection circuit of a diode having a function of a capacitance element, an active element having a constant current characteristic, and a resistance element, and a terminal voltage of the diode is used as the reference signal. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein:
ード接続されたトランジスタを有し、これ等カスコード
接続されたトランジスタの各制御電極に前記積分手段の
出力を付与したことを特徴とする請求項1記載の差動増
幅回路。4. A cascode-connected transistor is further provided for each of the differential pair transistors, and an output of the integrating means is applied to each control electrode of the cascode-connected transistors. A differential amplifier circuit as described.
ード接続されたトランジスタを有し、これ等カスコード
接続されたトランジスタの各制御電極に、電源電圧と前
記参照信号の電圧との間に設けられた容量分割回路の分
割電圧を付与したことを特徴とする請求項1記載の差動
増幅回路。5. Each of the differential pair transistors further includes a cascode-connected transistor, and a control electrode of each of the cascode-connected transistors is provided between a power supply voltage and the voltage of the reference signal. 2. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein a divided voltage of the capacitance dividing circuit is applied.
るダイオードと、定電流特性を有する能動素子と、抵抗
素子との直列接続回路からなり、前記ダイオードの端子
電圧を前記参照信号としたことを特徴とする請求項5記
載の差動増幅回路。6. The integration means includes a series connection circuit of a diode having a function of a capacitance element, an active element having a constant current characteristic, and a resistance element, and a terminal voltage of the diode is used as the reference signal. The differential amplifier circuit according to claim 5, wherein:
子との直列接続回路からなり、前記容量素子の端子電圧
を前記参照信号としたことを特徴とする請求項1記載の
差動増幅回路。7. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein said integration means comprises a series connection circuit of a diode and a capacitance element, and a terminal voltage of said capacitance element is used as said reference signal.
第1ダイオードと、容量素子の機能を有し前記第1ダイ
オードとは逆方向接続された第2ダイオードとの直列接
続回路からなり、前記第2ダイオード間の端子電圧を前
記参照信号としたことを特徴とする請求項1記載の差動
増幅回路。8. The integration means comprises a series connection circuit of a first diode having a function of a resistance element and a second diode having a function of a capacitance element and connected in a reverse direction to the first diode. 2. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein a terminal voltage between the second diodes is used as the reference signal.
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US6809591B1 (en) | 2003-06-10 | 2004-10-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | AGC circuit providing control of output signal amplitude and of output signal DC level |
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JP2012169907A (en) * | 2011-02-15 | 2012-09-06 | Renesas Electronics Corp | Semiconductor device |
CN104035466A (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-10 | 立积电子股份有限公司 | Fixed voltage generating circuit |
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US20060034620A1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-02-16 | Triaccess Technologies, Inc. | Low noise optical receiver |
-
1998
- 1998-04-22 JP JP11124098A patent/JP3147082B2/en not_active Expired - Fee Related
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CN104035466B (en) * | 2013-03-05 | 2016-08-24 | 立积电子股份有限公司 | Fixed Voltage Generating Circuit |
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