JPS58191528A - 差動レベルシフト回路 - Google Patents

差動レベルシフト回路

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JPS58191528A
JPS58191528A JP57074882A JP7488282A JPS58191528A JP S58191528 A JPS58191528 A JP S58191528A JP 57074882 A JP57074882 A JP 57074882A JP 7488282 A JP7488282 A JP 7488282A JP S58191528 A JPS58191528 A JP S58191528A
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JP
Japan
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connection point
potential
circuit
output
output terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP57074882A
Other languages
English (en)
Inventor
Masunori Sugimoto
杉本 益規
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
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58191528A publication Critical patent/JPS58191528A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0005Modifications of input or output impedance

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はMOSFET を主な構成素子とし、ある直流
電位を中心とする差動信号を他の直流電位を中心とする
差動信号に変換する差動レベルシフト回路に関する。
リニア集積回路に於て差動信号を扱う際に必要な最も基
本的な回路動作の1つは入力信号の差動成分のみを出力
に伝え同相成分を出来るだけ伝えないようにすることで
ある。
例えば広い同相電圧範囲を持つ信号で狭い同相入力電圧
範囲しか持たない回路を駆動しようとする場合、その回
路の前に、入力信号の同相電圧範囲が変化しても出力の
同相電圧範囲が、駆動しようとする回路の同相入力電圧
範囲内に収まるように同相電位を変化させる差動レベル
シフト回路を置(ことが必要となる。
この差動レベルシフト回路は、差動信号成分に対しては
できるだけ減衰が少ないことが望まれる。
また、このレベルシフト回路を置いたことによる周波数
特性の劣化を小さく抑えるためにその出力抵抗が充分小
さいことも同時に要求される。
入力信号の直流電位を移動させる回路としては第1図に
示すソース・フォロワ回路が広(用いられる。第1図に
於て1と2はMOSFETである。
MO8FETIのゲート電極は入力端子3に接続されて
いる。MOSFET2のゲート電、極が接続された端子
4には直流バイアス電圧が加えられる。入力端子3に入
力される信号は端子4に加えられるバイアス電圧によっ
て決まる電位移動を受は出力端子5に表われる。
差動信号の電位移動を行なうためには第1図に示すソー
スフォロワ回路を2組用いれば良い。さらに入力信号の
同相電位の変化に対し出力の同相電位をほぼ一定に保つ
には出力の同相電位をバイアス電圧に帰還してやれば良
い。そのような回路を第2図に示す。
第2図に於て11と13.12と14はそれぞれ電気的
特性の整合がとられたMOSFETであり、15と16
は差動信号が印加される入力端子であり、17.18は
差動出力が得られる出力端子である。
19は出力端子17と18の電位変化の和をMOSFE
T 12 と14の互いのゲート電極が接続された点2
0に加えるアナログ加算回路である。
入力端子15と16に加えられた差動信号は出力端子1
7と18に互℃・に逆方向で同じ大きさの電位変化を生
じる。この電位変化は回路19では打ち消し合うので接
続点20の電位は変化せず一定のままである。したがっ
℃この場合MO8FETIIと12からなる回路及びM
OSFET 13と14からなる回路はそれぞれが第1
図に示すソースフォロワ回路と同様の回路になり、入力
端子15と16に加えられた信号は電位移動を受けそれ
ぞれ出力端子17と18に現われる。
一方入力端子15と16に同相信号が印加された場合、
出力端子17と18には同じ方向の電位変化が生じ、こ
れは回路19によって加え合わされ接続点20に印加さ
れる。この接続点20に生じた電位変化は出力端子17
と18に生じた電位変化を打ち消すよう働(ので、結果
として出力端子17と18上の電位変化は小さく抑えら
れる。
このようにして入力信号の差動成分は出力端子17と1
8に表われるのに対し同相成分は出力端子にはほとんど
表われない。
第2図に示す回路の欠点は出力抵抗が充分小さくできな
い場合があることである。MOSFET 11の相斤コ
ンタクタンスをg  とするとき、第2l1 図の回路の出力抵抗はほぼ2/g1□1に等しく。
gWL□1は消費電力と電位移動の大きさで決定されて
しまう。
従って特に広帯域の回路に用いようとする場合第2図に
示す回路でれ充分小さい出力抵抗が得られない場合が実
際にしばしば生じる。
本発明はこの点に鑑み、差動入力信号の差動成分をほぼ
減衰なしに出力に伝え、同相成分の出力への影響が小さ
いと同時に、消費電力を増すことなしに出力抵抗を必要
なだけ小さくすることので^る全く新規な差動レベルシ
フト回路を提供することを目的とする。
本発明によればドレイン電極を第1の電源に接続しゲー
ト電極を第1の入力端子に接続しソース電極を第1の出
力端子に接続した第1のMOSFETと、ドレイン電極
を前記第1の電源に接続しゲート電極を第2の入力端子
に接続しソース電極を第1の接続点に接続した第2のM
OSFETと、ドレイン電極を前記第1の出力端子に接
続しゲート電極を第2の接続点に接続しソー入電、極を
第2の電源に接続した第3のMOSFETと、ドレイン
電極を前記第1の接続点に接続しゲート電極を前記第2
の接続点に接続しソース電極を前記第2の電源に接続し
た第4のMOSFETと、ドレイン電極を前記第1の接
続点に接続しゲート電極を第3の接続点に接続しソース
電極を前記第2の電源に接続した第5のMOSFETと
、ドレイン電極を前記第1の電源に接続しゲート電極を
前記第2の入力端子に接続しソース電極を第2の出力端
子に接続した第6のMOSFETと、ドレイン電極を前
記第1の電源に接続しゲート電極を前記第1の入力端子
に接続しソース電極を第4の接続点に接続した第7のM
OSFETと、ドレイン電極を前記第2の出力端子に接
続しゲート電極を前記第3の接続点に接続しソース電極
を前記第2の電源に接続した第8のMOSFETと、ド
レイン電極を前記第4の接続点に接続しゲート電極を前
記第3の接続点に接続しソース電極を前記第2の電源に
接続した第9のMOSFETと、トレイン電極を前記第
4の接続点に接続しゲート′#I極を前記第2の接続点
に接続しソース電極を前記第2の電、源に接続した第1
0のMOSFETと、前記第1の出力端子の電位変化と
前記第1の接続点の電位変化を加え合わせて前記第2の
接続点に印加する第1の手段と、前記第2の出力端子の
電位変化と前記第4の接続点の電位変化を加え合わせて
前記第3の接続点に印加する第2の手段を具備すること
・と%微とする差動レベルシフト回路が得られる。
以下、本発明を一実施例を表わす第3図に従って詳細に
説明する。
第3図に於て31と32と36と37は互いに電気的特
性の整合のとられたMOSFETである。33と38は
電気的特性の整合かとられたMOSFETである。34
と35と39と40は互いに電気的特性の整合のとられ
たMOSFETでありその利得定数は33及び38の半
分である。利得定数が半分のMOSFETを得るには典
型的にはゲート長を等しくゲート幅を半分にすれば良い
。41と42Fi同相成分を含む差動信号が印加される
入力端子である。
43と44は電位移動した差動信号が得られる出力端子
である。45は出力端子43と接続点47の電位変化を
加算して接続点48に印加する回路である。46は出力
端子44と接続点50の電位変化を加算して接続点49
に印加する回路である。
51及び52は電源である。
まず入力端子41と42に差動信号が印加された場合を
考える。この場合出力端子43と接続点47、及び出力
端子44と接続点50には同じ大きさで互いに逆向きの
電位変化が生じ、従って接続点48と49には電位変化
が生じず一定電位に保たれる。このためRIiO8FE
T31と33及びMO8FET36と38は第1図と同
様のンースフォロヮ回路をそれぞれ形成するので出力増
子43及び44には入力信号が電位移動を受けて表われ
る。
次に入力端子41と42に同相信号が印加された場合を
考える。この場合は出力端子43と接続点47及び出力
端子44と接続点50には同じ大きさ同じ向きの電位変
化が生じ、接続点48と49の電位変化を引き起こす。
これは出力端子43と44に生じた電位変化を打ち消す
向きに働(ので、結果として43と44の電位はほとん
ど変化しない。
次に第3図の回路の出力抵抗を第2図の回路との比較に
於て考察する。出力抵抗は入力信号が零の時に出力端子
に印加した電位変化と出力電流の変化量の比である。第
2図の回路に於ては出力端子17と18に印加された大
きさが同じで互いに逆向きの市1位変化は回路19に於
ては打ち消し合い接続点20の市8位は変化しない。こ
のため出力電流の変化はMOSFET 11と13を流
れる電流の変化によるだけであり、従って出力抵抗は前
述の如くほぼ2/g    となる。
ll しかし第3図の回路に於ては接続点48と49に生じた
大きさが同じで逆向きの電位変化はMO8FET 34
.35.39.40の働きにより入力信号が零の時の接
続点47と50の電位が一定に保たれることを考慮する
と、入力信号が零の状態で出方端子43と44に加えた
大きさが同じで逆向きの電位変化は、回路45と46の
入力信号の和に対する利得をAとすると、A倍されて接
続点48と49に表われる。従って第3図の回路に於て
はMO8FET33と38を流れる電流屯変化するので
、出力電流の変化はMOSFET 31と33を流れる
電流の変化とMOSFET 36と38を流れる電流の
変化の合計となる。このため出力抵抗FiMO8FET
 31と33の相互フンタフタンスをgm31とgm3
3とすると、はぼ2/(5m3□+A−gm33)とな
る。
さて第2図に於けるgmll従つて第3図に於ける’m
3□は消費電力と電位移動量で決定されてしまうことは
前に述べた。ところがgm33は接続点48及び49の
動作点電位を電源520電位に近づけてい(ことで原理
的にはいくらかも大きくすることができる。実際にgm
33をgm31に比べ1桁以上太き(することは一般に
答易でEる。従うて第3図の回路の出力抵抗は回路45
と回路46の利?18 Aが1/2の場合でも第2図の
回路に比較しはるかに小さくすることができ、Aが1/
2より大きい場合はさらに小さくすることが可能である
第3図中に示した回路45と46を具体的に示した一実
施例を第4図に示す。第4図に於てMO8FET61,
62.6’l、64.65.66.67.68.69.
70は第3図のMOSFET 31.32.33.34
.35.36.37.38.39.40にそれぞれ対応
する。また77と78は第3図の41と42に対応する
入力端子であり、79と80は第3図の43と44に対
応する出力端子であり、接続点81.82.83.84
は第3図の47.48.49.50にそれぞれ対応する
MOSFET 71.72.74.75は互いに電気的
特性の整合のとられたMOSFETであり、73と76
は電気的特性の整合のとられたMOSFETである。M
OSFET 73と76のゲート電極はバイアス電、圧
が印加されている端子85と86に接続されている。
MOSFET 71.72.73からなる回路と74.
75.76からなる回路の動作はまった(同じであるの
で前者の動作のみを説明する。出力端子79と接続点8
1に生じる大きさが同じで逆向きの電位変化はMOSF
ET 71と72を流れる電流に等量逆向きの変化を生
じるので合計の電流は変化せず、従って接続点82の電
位は変化しない。また、出力端子79と接続点81に生
じる同じ向き同じ大きさの電位変化に対しては、MOS
FET 71.72.73はソースフォロワ回路として
働き、接続点82に電位変化が生じる。従って、MO8
FET71.72.73け第3図の回路45を実現した
例となっており、利得Aはほぼ1/2である。
以上述べた如(本発明によると、出力抵抗がきわめて低
い差動レベルシフト回路を得ることができ、特に広帯域
のIJ ニア集積回路に於て大きな効果がある。
尚、実施例に於ては差動出力を得るものとして説明した
。しかじ差動出力の1方のみを利用することも可能であ
り、この場合本発明の回路は低出力抵抗の差動シングル
エンド変換回路として動作する。
また、実施例を説明するに当って、第3図に於てMOS
FET 31と32と36と37、ま九Mo5rET3
3と38、またMOSFET 34と35と39と40
、また第4図に於てMOSFET 61と62と66と
67、またMOSFET 63と68、またMO8FE
T64と65と69と70、またMOSFET 71と
72と74と75、またMOSFET 73と76のそ
れぞれは電気的特性の整合がとられているものとした。
しかしこれは典型的な例に過ぎず、入力信号の差動成分
に比較し同相成分が出力に与える影響を小さくし、かつ
小さい出力抵抗を得ることは必ずしもこの条件に従わな
(でも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はソースフォロワ回路を示す。第2図はソースフ
ォロワ回路を2組用いさらに同相信号の出力への影響を
小さくしたレベルシフト回路を示す。第3図は本発明の
一実施例を示す。第4図はg3図をさらに具体的にした
一実施例を示す。 図に於て番号はそれぞれ以下のものを示す。 1.2.11,12,13.14.31,32.33.
34゜35.36.37.38.39.40.61,6
2.63,64.65.66.67.68,69.70
.71,72.73.74.75.76はMOSFET
である。3.15.16.41.4277.78は入力
端子である。5.17.18.43.4479.80は
出力端子である64.85.86はバイアス電圧印別端
子である。6.7.21.22.51.52.87.8
8は電源である。19.45.46はアナログ加算回路
である。20.47.48.49.50.81,848
3.84は接続点である。 才1図 才?図 ヤ 3 図 才t/−図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ドレイン電極を第1の電源に接続しゲート電極を第1の
    入力端子に接続しソース電極を第1の出力端子に接続し
    た第1のMOSFETと、ドレイン電極を前記第1の電
    源に接続しゲート電極を第2の入力端子に接続しソース
    電極を第1の接続点に接続した第2のMOSFETと、
    ドレイン電極を前記第1の出力端子に接続しゲート電極
    を第2の接続点に接続しソース電極を第2の電源に接続
    した第3のMOSFETと、ドレイン電極を前記第1の
    接続点に接続しゲート1、極を前記第2の接続点に接続
    しソース1.極を前記第2の電源に接続した第4のMO
    SFETと、ドレイン電極を前記第1の接続点に接続し
    ゲート電、極を第3の接続点に接続しソース電極を前記
    第2の電源に接続した第5のMOS F ETと、ドレ
    イン電極を前記第1の電源に接続しゲート電極を前記第
    2の入力端子に接続しソース電極を第2の出力端子に接
    続した第6のMOSFETと、ドレイン電極を前記第1
    の電源に接続しゲート電極を前記第1の入力端子に接続
    しソース電極を第4の接続点に接続した第7のMOSF
    ETと、ドレイン電極を前記第2の出力端子に接続しゲ
    ート電極を前記第3の接続点に接続しソース電極を前記
    第2の電源に接続した第8のMOSFETと、ドレイン
    電極を前記第4の接続点に接続しゲート電極を前記第3
    の接続点に接続しソース電極を前記第2の電、源に接続
    した第9のMOSFETと、ドレイン電極を前記第4の
    接続点に接続しゲート電極を前記第2の接続点に接続し
    ソース電極を前記第2の電源に接続した第10のMOS
    FETと、前記第1の出力端子の電位変化と前記第1の
    接続点の電位変化を加え合わせて前記第2の接続点に印
    加する第1の手段と、前記第2の出力端子の電位変化と
    前記第4の接続点の電1位変化を加え合わせ前記第3の
    接続点に印加する第2の手段を具備することを特徴とす
    る差動ンペルシフト回路。
JP57074882A 1982-05-04 1982-05-04 差動レベルシフト回路 Pending JPS58191528A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03278645A (ja) * 1990-03-27 1991-12-10 Nec Corp 直流補償回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03278645A (ja) * 1990-03-27 1991-12-10 Nec Corp 直流補償回路

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