JPS60148209A - 差動増幅器 - Google Patents

差動増幅器

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JPS60148209A
JPS60148209A JP59004312A JP431284A JPS60148209A JP S60148209 A JPS60148209 A JP S60148209A JP 59004312 A JP59004312 A JP 59004312A JP 431284 A JP431284 A JP 431284A JP S60148209 A JPS60148209 A JP S60148209A
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JP
Japan
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stage
differential amplifier
circuit
output
differential
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JP59004312A
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JPH0244404B2 (ja
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Kiyuuichi Haruyama
穹一 晴山
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NEC Corp
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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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】 本発明は差動入力差動出力端子を有する差動増幅器に関
するものヤあL%にモノリシック集積回路で実現するに
適した差動増幅器に関するものである。
従来差動増幅器としてはNチャンネルMOSモノサシ、
り集情化するに適した回路が提嘱されているが、入出力
電圧範囲に制約が有シ応用範囲が限定されていた。
本発明の目的はかかる制約を受けないCMOSモノリシ
ック集積化するに適した回路を提供することにある。
本発明の他の目的は従来回路の同相帰還回路部分から受
ける入出力動作電圧範囲の制約を回避するとどのできる
回路構成手段を提供することにある。
本発明による差動増幅器は一対の入力端子と一対の出力
端子をそれぞれ有する第1及び第2の差動増幅段を有し
、上記第2差動増幅段の電流センス回路と、電流ミラー
回路と、上記電流センス回路と、上記電流センス回路の
出力を上記電流ミラー回路の入力へ導く回路接続と、上
記電、流ミラ・−回路の出力を上記第1差動増幅段の能
動負荷電流制御端子へ導く回路接続とで構成されている
本発明の一態様によれば第1第2の第1導電型電界効果
トランジスタ(り下FETと略す)で構成した共通ソー
ス差動段と、該共通ソース点と第1の電源端子間への定
電流源の回路接続と、第3第4の第2導電型FETで構
成した励動負荷回路とからなる第1の差動増幅回路と、
ソースが共に第2の電源端子へ接続された第5第6の第
2導電型FBTで構成した差動段と、ソースが共に第1
の電源端子へ接続された第7第8の第1導電凰FETで
構成した能動負荷回路とからなる第2の作i増幅回路と
、ゲート及びソースが前記第5のFETのゲー)4びソ
ースと各々共通接続された第9の第2導を型FE’l’
と、ゲート及びソースが前記第6のFETのゲート及び
ソースと各々共通接続された第10の第2導電捜FET
と、第11第12の第1導電型FETの各々のゲートと
第11FETのドレインとの共通接続を入力とし第12
PETのビレ1.ンを出力とする電流ミラー回路と。
ゲートドレインが共通接続された第13の第2導電型F
B’f’と、該共通接続点の上記電流ミラー回路の出力
と前記第3把4のF’ETの各々のゲートへの回路とか
らなる同相帰還回路とを有し、上記第1第2のFBTの
ゲートの第1第2の差動入力端子への接続と、上記第5
第7FE’l’のドレインの第1の出力端子への回路接
続と、上記第6第8FETのドレインの第2の出力端子
への回路接続と、上記第7第8のFETのゲートの同相
帰還入力端子への共通接続とを少くとも有する差動増巾
器が得られる。
以下図面に従って説明する。
第1図は従来のNMO8構成の差動増幅器の例であって
米国インデル社のDaniel 8enderowic
z氏の論文t%A Family of Differ
ential NMO8AnalogCirctyit
s for’pCM Codec Fllter Ch
ip“IEEB Journal of 8o1id 
−5tate C1rcuitsvo1.8C−17,
No−6,Dec、1982に開示された技術である。
FETE、2は入力差動段201を構成している。ディ
プリーションFET3,4は能動負荷口202を構成し
、FET1〜4と電流源となる。
pE’rsoとで差動増幅段を構成している。
また差動接続されたFET5.6は出力差動段203を
構成し、ディプリーション1’ET7. 8はその能動
負荷回路204を構成し、これらと電流源となるFBT
51とで第2の差動増幅段が構成されている。回路20
6および207は入力101゜102と出力端子103
,104間のオフセット補償回路である。
FBT5,6の共通ソース接続点から電流源FET50
のゲートへ至る回路接続は同相帰還ループであシ初段の
差動増幅段の同相出力電位と第2の差動増幅段の同相入
力電位の安定バイアス化に貢献している。また容量とF
B’l’のシリーズ回路207と206は周波数補償回
路である。
ところで第1図の回路の入力段の同相出力バイアス電位
はFE’l’50のゲート・ソース間電圧(V4S) 
とFBT5又HsoVG8とで決tDf17゜1の電源
端子110から2XVGSの電位となる。
したがって初段のトランジスタ1.2が線形動作する同
相入力電圧範囲は略IVeQ〜2.5VQGの電圧範囲
となり非常に狭い電圧範囲となっている。
一方出力段の差動増幅段の同相出力電圧範囲はFET5
,6のゲートが2・vQsなる電位に同相バイアスされ
ているためaI2xV4“8以上の電圧範囲に限定され
る。
一般に広い同相入出力電圧範囲を有しない差動増幅器は
その応用範囲が著しく限定されるという欠点を有してい
る。
第1図のNMO8回路のFET3,4,5,6をPチャ
ンネルF’ETで置き代えた回路は相補型MOS (0
MO8) 回路技術で容易に実現しうるが。
PチャンネルFE’l”の有する出力インピーダンスが
ディプリーションMO8(FET3.4.5.6)の出
力インピーダンス(ゲートソース短絡点を見込むインピ
ーダンス)に比して有位であることによる同相出力電圧
範囲の拡大が得られるだけである。
第2図はIEEB Jovrnal of 5olid
 5tate C1rc−tyits 、 ■ol −
8C−6、No6 、 Dec、 1971に掲載され
た論文ゝ’A High −Voltage Mono
lithicOpertional Amplifie
r 〃に開示されているバイポーラトランジスタを用い
た差動増幅器の他の従来例である。逆導電型トランジス
タを用いる事によって同相入力電圧範囲は拡大している
第2図と同等の回路をCMO8集積回路で構成した例を
第3図に示す。
出力段の差動増幅段の差動FE75.6をPチャンネル
型、負荷回路(7,8)をNチャンネル型FB’l’で
構成することによ)同相入力電圧範囲は拡大されるが同
相出力電圧範囲はさらに効果的回路手段を用いなければ
拡大することはできない。
次に第4図を参照して本発明の基本構成を示す。
第4図に於いて入力端子101,102の接続された第
1(入力段)の差動増幅段200と出力端子103,1
04の接続された第2(出力段)の差動段210とに対
し、第2段目210の動作電流を検出し、初段の能動負
荷へ帰還する電流センス回路220を設けることによシ
安定な直流バイアス点を待っている。端子105は差動
段210へのバイアス電1圧(VB)端子である。
第5図を参照して本発明で用いる出力段増幅器210の
構成について説明する。第5図に於いて。
NchFET7.’8が能動負荷、Pch FET5゜
6.9,10が差動段(5,6)及び電流センスFB’
l’差動段(9,10)を構成する。これによって差動
増幅回路であって電源まで出力振幅可能な回路を提供し
ている。ここでpch FET5゜9は前段からの出力
信号を受ける端子121に。
pch FET6,10は同様に差動入力端子1222
に接続されている。端子123はセンス電流出力端子で
ある。
本発明による差動増巾回路の具体的実施例を第6図を参
照して説明する。なお、第1図との共通部分には同一番
号をトtしておる。
電流ミラー回路205とPチャンネルFBT13とFE
T9.toとで同相帰還ループが構成され初段の同相出
力電圧と、出力段差動増幅器の差動段203を安定バイ
アスしている。入力段の差動増巾器の同相出力電位は第
2の′Wi、源端♀120からFET5.又は6のVに
rls1段落の電位点であり、したがって第1の差動増
幅段の同相入力電圧は著しく拡大された事になるすなわ
ち同相入力範囲は第1の電源端子から略2VGS高い電
位から第2の電源端子から略1vQ8落ちの電位まで広
い電圧範囲に拡大された。一方間相出力電圧範囲第1第
2の電源電圧範囲間で動作し最大の電圧範囲で動作する
ととになる。但し線形動作する範囲は各々の電源電圧か
ら(v5B−VT)1段狭まるのみであシこの範囲でも
従来例に比して著しく拡大されている。
同第2(出力)段目の差動増幅の同相電圧は第1図、第
2図共差動出力端子103,104から同相帰還入力端
子105への帰還回路(β−Net−work)によシ
安定バイアスされる。
第7図を参照して本発明の他の実施例について説明する
本実施例はバイポーラトランジスタを用いて構成された
ものである。入力段の差動回路は、入力端子101,1
02にペースが接続したNPN)ランジスタBl、B2
による差動入力対と、 PNPトランジスタB3,33
4.B13によって構成されるミラー型負荷回路によっ
て構成される。出力段の差動回路は入力用PNP )ラ
ンジスタB5゜B6、センス用PNP )ランジスタB
9.BIOおよびNpN負荷トランジスタB7.B41
によって構成される。トランジスタB9.B10のコレ
クタはトランジスタB12.Bllによって構成される
ミラー回路に入力されている。
本実施例も第6図の実施例と同様に動作することは明ら
かである。
以上説明した通シ、本発明の差動増幅器は同相入出力電
圧範囲を著しく拡大しており広い応用範囲に適用しうる
有効な差動増幅回路手段を提供している。
さらに本発明は従来例に比して構成素子数を特に増加す
る事なく構成できる上にCI=108構成とする事によ
る同相ループの開ループゲインと共に差動入力から差動
出力への差動利得も著しく向上しておシ当技術分野に於
ける応用範囲の広い差動増幅器を提供している。
【図面の簡単な説明】
第1図はNMOS構成の従来の差動増巾器を示す回路図
、第2図はバイポーラトランジスタ構成の従来の差動増
巾器を示す回路図、第3図は0MO8構成の従来の差動
増巾回路を示す回路図、第4図は本発明の基本的構成を
示すブロック図、第5図は本発明による出力段差動回路
の回路図、第6図は本発明の具体的実施例を示す回路図
、第7図は本発明の他の実施例を示す回路図である。 1〜10・・・・・・FBI、Bl〜B13・川・・バ
イポーラトランジスタ。 (( \ \ 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)縦読接続された第1及び第2の差動増幅段を有す
    る差動増幅器に於いて、前記第2の差動増幅段の電流を
    センスするセンス回路と、電流ミラー回路と、前記電流
    センス回路の出力を前記電流ミラー回路の人力へ導く回
    路接続と、前記電流ミラー回路の出力を前記第1差動増
    幅段の能動負荷電流制御端子へ導く回路接続とを有する
    ことを特徴とする差動増幅器。 伐)該第2の差動増幅段が、ソースが共に第1の電源端
    子へ接続された第1=篭型F E T対で構成された能
    動負荷回路と、ソースが共に第2の電源端子へ接続され
    たi2導電型FET対で構成された差動段とで構成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
    の差動増幅器。 (3)該センス回路が前記差動段を構成する第2導電型
    FET対とソース及びゲートが共通接続された第24′
    tIL型電流セン、スFET対で構成され。 K 寛a+シセンスFET対の各々のドレインを電流セ
    ンス回路の出力へ導く回路接続を有することを特徴とす
    る特許請求の範、曲調(2)項記載の差動増幅器。
JP59004312A 1984-01-13 1984-01-13 差動増幅器 Granted JPS60148209A (ja)

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JP59004312A JPS60148209A (ja) 1984-01-13 1984-01-13 差動増幅器

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JPS60148209A true JPS60148209A (ja) 1985-08-05
JPH0244404B2 JPH0244404B2 (ja) 1990-10-03

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990018189A (ko) * 1997-08-26 1999-03-15 윤종용 폴디드 캐스 코드 연산 증폭기 회로
KR100507297B1 (ko) * 2001-08-24 2005-08-09 가부시끼가이샤 도시바 차동증폭회로 및 액정표시장치 구동용 반도체 집적회로
JP2007306086A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Kawasaki Microelectronics Kk 入力バッファ

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KR19990018189A (ko) * 1997-08-26 1999-03-15 윤종용 폴디드 캐스 코드 연산 증폭기 회로
KR100507297B1 (ko) * 2001-08-24 2005-08-09 가부시끼가이샤 도시바 차동증폭회로 및 액정표시장치 구동용 반도체 집적회로
JP2007306086A (ja) * 2006-05-09 2007-11-22 Kawasaki Microelectronics Kk 入力バッファ

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JPH0244404B2 (ja) 1990-10-03

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