JPS603218A - Transistor amplifier - Google Patents

Transistor amplifier

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Publication number
JPS603218A
JPS603218A JP11143283A JP11143283A JPS603218A JP S603218 A JPS603218 A JP S603218A JP 11143283 A JP11143283 A JP 11143283A JP 11143283 A JP11143283 A JP 11143283A JP S603218 A JPS603218 A JP S603218A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain
gate
source
voltage
mos fet
Prior art date
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Pending
Application number
JP11143283A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Soneda
曽根田 光生
Toshiichi Maekawa
敏一 前川
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS603218A publication Critical patent/JPS603218A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the linearity and high frequency characteristic of an amplifier by preventing a drain-source resistance of an MOSFET from fluctuating because of an input signal voltage. CONSTITUTION:A drain of the MOSFET1 is connected to a source of the MOS FET3, a gate of the MOSFET1 is connected to a gate of the MOSFET3 via a resistor 13 and a constant current source 18 is connected between the gate of the MOSFET3 and a power supply terminal 17. This constant current source 18 and the resistor 13 form a gate bias voltage of the enhancement MOSFET3. Further, the drain of the MOSFET3 is connected to the source of the enhancement MOSFET4, and an output terminal 15 is led out its connecting point. The drain and gate of the MOSFET4 are connected in common and its connecting point is connected to a power supply terminal 17 as a load. Then the drain of the MOSFET2 is connected to the power supply terminal 17.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は例えばMOS FETを使用したアンプに適
用して好適なトランジスタアンプに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a transistor amplifier suitable for application to, for example, an amplifier using a MOS FET.

[背景技術とその問題点」 第1図にお・いて、1及び2は、互いのソースが共通接
続されたMOS FETを示し、このMOS FET1
及び2の互いのゲートに差動的に入力信号源11が接続
されておシ、ソース共通接続点に定電流源12が接続さ
れている。まだ、ドレイン及びゲートが共通接続された
MOSFET4のソースが一方のMOS FET 1の
ドレインに接続されると共に、一方のMOS FET 
1のドレインから出力端子15が導出される。更に、他
方のMOSFET2のトレインが電源端子17に接続さ
れる。
[Background technology and problems thereof] In Fig. 1, 1 and 2 indicate MOS FETs whose sources are commonly connected, and this MOS FET 1
An input signal source 11 is differentially connected to the gates of and 2, and a constant current source 12 is connected to the source common connection point. Still, the source of MOSFET 4, whose drain and gate are commonly connected, is connected to the drain of one MOS FET 1, and
An output terminal 15 is led out from the drain of 1. Furthermore, the other MOSFET 2 train is connected to the power supply terminal 17.

上述の差動アンプにおいて、利得をAv、 MOSFE
T 1及びMOSFET4の相互コンダクタンスをそれ
ぞれg1711.及びgm4. MOS FET10ド
レイ7−ソース間抵抗をrlとすると、利得は で示される。一般にMOS FETの相互コンダクタン
スgmハ、ドレイン電流をID、ゲート・ソース間電圧
を■Gs、チャンネル幅をW、チャンネル長をり。
In the above differential amplifier, the gain is Av, MOSFE
The transconductance of T1 and MOSFET4 is g1711. and gm4. If the resistance between the drain 7 and the source of the MOS FET 10 is rl, the gain is expressed as. In general, the mutual conductance of a MOS FET is gm, the drain current is ID, the gate-source voltage is Gs, the channel width is W, and the channel length is L.

利得定数をβeffとすると で示される。また、 MOS FETのドレイン・ソー
ス間電圧をVDs、アーリー電圧を■Aとするとで示さ
れる。ここで、アーリー電圧VAは各MO3FETに固
有な値であり、IDは定電流であるから、ドレイン・ノ
ース間抵抗rdの値は、ドレイン・ソース間電圧VDS
の変化によシ変動することになる。
Letting the gain constant be βeff, it is expressed as follows. Further, assuming that the drain-source voltage of the MOS FET is VDs and the early voltage is ■A, it is expressed as follows. Here, since the early voltage VA is a value unique to each MO3FET and ID is a constant current, the value of the drain-north resistance rd is equal to the drain-source voltage VDS
It will fluctuate depending on changes in.

特に、相互コンダクタンスglnを高くするため、チャ
ンネル長りを短かくすると、アーリー電圧が低くなりド
レイン・ソース間抵抗rdが小さくなると共に、ドレイ
ン・ソース間電圧VDSの変化による影響が大きくなる
In particular, when the channel length is shortened in order to increase the mutual conductance gln, the Early voltage decreases, the drain-source resistance rd decreases, and the influence of changes in the drain-source voltage VDS increases.

第1図に示す差動アンプの利得は、前述のように、MO
S FETの相互コンダクタンスgmとMOSFET 
10ドレイン・ソース間抵抗1−1の値によるので、ド
レイン・ソース間抵抗r1が入力信号に応じたドレイン
・ソース間電圧VDSにより変化すると、アンプの直線
性が悪くなる問題点が生じる。
As mentioned above, the gain of the differential amplifier shown in FIG.
S FET transconductance gm and MOSFET
10 depends on the value of the drain-source resistance 1-1. Therefore, if the drain-source resistance r1 changes depending on the drain-source voltage VDS according to the input signal, a problem arises in that the linearity of the amplifier deteriorates.

更に、MOS FET 1のゲート・ドレイン間に存在
する帰還容量のため高周波特性が悪い欠点もあった。
Furthermore, the feedback capacitance existing between the gate and drain of the MOS FET 1 has the disadvantage of poor high frequency characteristics.

「発明の目的」 この発明は、直線性が優れ、高周波特性の良好ナトラン
ジスタアンプの提供を目的とするものである。
``Object of the Invention'' The object of the present invention is to provide a transistor amplifier with excellent linearity and good high frequency characteristics.

「発明の概要」 この発明は、そのソースが第1の基準電位点に接続され
た第1のトランジスタのゲートに入力信号源が接続され
、第1のトランジスタのドレインが第2のトランジスタ
のソースに接続され、第1のトランジスタのゲートが第
2のトランジスタのゲートに接続され、第2のトランジ
スタのドレインが負荷を介して第2の基準電位点に接続
されるようにしたことを特徴とするトランジスタアンプ
である。
"Summary of the Invention" This invention provides an input signal source connected to the gate of a first transistor whose source is connected to a first reference potential point, and a drain of the first transistor connected to a source of a second transistor. A transistor characterized in that the gate of the first transistor is connected to the gate of the second transistor, and the drain of the second transistor is connected to a second reference potential point via a load. It's an amplifier.

「実施例」 この発明の第1の実施例について図面を参照して説明す
る。第2図において1及び2は互いのソースが共通接続
されたエンハンスメント形のMOSFETを示し、この
MOSFET1及び2の互いのゲートに差動的に入力信
号源11が接続されており、ソース共通接続点に定電流
源12が接続され、差動アンプが構成される。
"Embodiment" A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 2, reference numerals 1 and 2 indicate enhancement type MOSFETs whose sources are commonly connected, and an input signal source 11 is differentially connected to the gates of MOSFETs 1 and 2, and the source common connection point is A constant current source 12 is connected to constitute a differential amplifier.

MOS FET 1のドレインがMOS FET3のソ
ースに接続され、MOS FET 1のゲートが抵抗器
13を介してMOSFET3のゲートに接続され、MO
S FET3のゲートと電源端子17の間に定電流源1
8が接続される。この定電流源18と抵抗器13は、エ
ンハンスメント形のMOS FET 3のゲートバイア
ス電圧を形成する。まだ、MOS FET3のドレイン
がエンハンスメント形のMOS FET4のソースに接
続され、その接続点から出力端子15が導出される。M
OS FET 4のドレインとゲートは共通接続され、
その接続点が電源端子“17に接続され負荷とされる。
The drain of MOS FET 1 is connected to the source of MOS FET 3, the gate of MOS FET 1 is connected to the gate of MOSFET 3 via resistor 13, and the MO
Constant current source 1 is connected between the gate of S FET 3 and power supply terminal 17.
8 is connected. This constant current source 18 and resistor 13 form a gate bias voltage of the enhancement type MOS FET 3. The drain of the MOS FET 3 is still connected to the source of the enhancement type MOS FET 4, and the output terminal 15 is led out from the connection point. M
The drain and gate of OS FET 4 are commonly connected,
The connection point is connected to the power supply terminal "17" and is used as a load.

一方の差動アンプを構成するMOS FET2のドレイ
ンが、電源端子17に接続される。
The drain of MOS FET 2 constituting one differential amplifier is connected to power supply terminal 17 .

」二連のこの発明の第1の実施例の構成において、MO
S FET 1のゲートに、入力信号源11から高いレ
ベルの電圧が供給されると、 MOS FETIのドレ
インにおける電圧は下がろうとする。一方、入力信号源
11により MOS FET 1に加られるものと同相
の高いレベルの電圧が、抵抗器13を介してMOS F
、ET 3のゲートに供給されると、 MOS FET
3のソースにおける電圧が上がろうとする。MO3FE
T’1のドレインとMOSFET3のソースとが互いニ
接続されているので、その接続点(A点)の電位は、互
いの電圧変化により打ち消され変動せず、MOS 、F
ET 1のドレイン・ソース間電圧は信号電圧によって
変化しない。
” In the configuration of the first embodiment of this invention of two series, MO
When a high level voltage is supplied to the gate of S FET 1 from the input signal source 11, the voltage at the drain of MOS FET I tends to decrease. On the other hand, a high level voltage in phase with that applied to MOS FET 1 by input signal source 11 is applied to MOS FET 1 via resistor 13.
, ET 3 is supplied to the gate of MOS FET
The voltage at the source of 3 is going to rise. MO3FE
Since the drain of T'1 and the source of MOSFET3 are connected to each other, the potential at the connection point (point A) is canceled by each other's voltage changes and does not fluctuate.
The drain-source voltage of ET1 does not change depending on the signal voltage.

上述の関係を第3図に小信号等価回路を示し、説明する
。第3図において、gml−5m4はMOS FET1
〜4の相互コンダクタンスを示し、rl、f3はMOS
 FET 1及び3のドレイン・ソース間電圧を示し、
vin、va旧はそれぞれ入力電圧、出力電圧を示し、
vaはA点の電圧を示す。A点の電圧vaは第3である
。0式において、Va=Oとなるのは、の時であシ、0
式よシ、 r3gm3− (1−3+ ;) gm+ = 0−■
ここでra>iならば ra(gm3−gml)= 0・・・・開・■・°・g
In3L:gml・曲面■ MO5FETの相互コンダクタンスは、で決まるので0
式より、 W 、W (TJ:)3−(T)1・・・・・・・・・■の関係が
成り立つ時、A点に信号電圧が現れず、ドレイン・ソー
ス間抵抗による非直線性が生じない。
The above relationship will be explained by showing a small signal equivalent circuit in FIG. In Figure 3, gml-5m4 is MOS FET1
It shows a transconductance of ~4, rl, f3 are MOS
Indicates the drain-source voltage of FETs 1 and 3,
vin and va indicate the input voltage and output voltage, respectively.
va indicates the voltage at point A. The voltage va at point A is third. In the 0 formula, Va=O when , 0
The formula is r3gm3- (1-3+ ;) gm+ = 0-■
Here, if ra>i, ra(gm3-gml) = 0...open・■・°・g
In3L: gml/curved surface■ The mutual conductance of MO5FET is determined by, so it is 0.
From the formula, when the relationship W, W (TJ:)3-(T)1......■ holds true, no signal voltage appears at point A, and nonlinearity due to drain-source resistance occurs. does not occur.

第4図は、この発明の第2の実施例を示す。第2の実施
例においては、第1の実施例と異なり、MOS FET
 3のゲートと抵抗器13の接続点と直流電源端子19
との間に抵抗器14が接続される。
FIG. 4 shows a second embodiment of the invention. In the second embodiment, unlike the first embodiment, MOS FET
Connection point between gate 3 and resistor 13 and DC power supply terminal 19
A resistor 14 is connected between the two.

乙の時、A点の電位が信号電圧の影響を受けないために
は、抵抗器13の抵絖値をR1,抵抗器14の抵抗値を
R2とすると 2 (Rl +R2)gm3”F grn l °°−,,
,@の関係を満足する必要がある。
In case B, in order for the potential at point A to be unaffected by the signal voltage, if the resistance value of resistor 13 is R1 and the resistance value of resistor 14 is R2, then 2 (Rl + R2)gm3"F grn l °°−,,
, @ relationship must be satisfied.

第5図はこの発明の第3の実施例を示す。第3の実施例
は、 MOS FET 3としてディプレッション型の
MOS FET 3’を使用するようにしたものである
FIG. 5 shows a third embodiment of the invention. In the third embodiment, a depression type MOS FET 3' is used as the MOS FET 3.

上述の第1及び第2の実施例のように、エンハンスメン
ト型MO5FET3を使用するのと異なり、バイアス電
圧を供給する必要がなく 、MOS FET 1のゲー
トとMOS FET 3’のゲートが直結され、このゲ
ート共通接続点に入力信号源11の一方の側が接続され
ている。
As in the first and second embodiments described above, unlike the case where the enhancement type MO5FET 3 is used, there is no need to supply a bias voltage, and the gate of MOS FET 1 and the gate of MOS FET 3' are directly connected. One side of the input signal source 11 is connected to the gate common connection point.

第6図はこの発明の第4の実施例を示す。この第4の実
施例は第3の実施例と同様に、ディプレッション型MO
3FET 3’ 、 5’を使用した場合の実施例であ
る。この第4の実施例では、差動アンプを構成する他方
のMOS FET 2においても同様にMOSFET 
2のゲートとMOS FF、T s’のゲートを共通接
続し、MOS FET 2のドレインをMOS FET
 5’のソースに接続し、 MOS FET 5’のド
レインを負荷のMOSFET6のソースに接続し、その
接続点からも出力端子16を導出するようにしだもので
ある。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the invention. Similar to the third embodiment, this fourth embodiment is a depression type MO
This is an example in which 3FETs 3' and 5' are used. In this fourth embodiment, the other MOSFET 2 constituting the differential amplifier also has a MOSFET
The gate of MOS FET 2 and the gate of MOS FF, T s' are commonly connected, and the drain of MOS FET 2 is connected to the MOS FET.
The drain of MOS FET 5' is connected to the source of MOSFET 6 of the load, and the output terminal 16 is also led out from the connection point.

第7図はこの発明の第5の実施例を示す。第5の実施例
は、この発明を単一段増幅器に適用した実施例である。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the invention. The fifth embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a single stage amplifier.

第7図において、共にアンプ・ンスメント型のMOS 
FET 7のゲートとMOS FET 8のゲートが直
流電源23を介して接続され、MOSFET 7のゲー
トに入力端子20が接続されている。
In Figure 7, both amplifier type MOS
The gate of FET 7 and the gate of MOS FET 8 are connected via a DC power supply 23, and the gate of MOSFET 7 is connected to an input terminal 20.

MOSFET7のドレインがMOS FET8のソース
に接続され、MOS FET 80ドレインが負荷のM
OS FET9のソースに接続され、その接続点から出
力端子21が導出される。MOS FET 9のゲート
とドレインが共通接続され、この共通接続点が電源端子
22に接続される。
The drain of MOSFET7 is connected to the source of MOSFET8, and the drain of MOSFET80 is connected to the load M
It is connected to the source of the OS FET 9, and an output terminal 21 is led out from the connection point. The gate and drain of the MOS FET 9 are commonly connected, and this common connection point is connected to the power supply terminal 22.

第8図は、第5の実施例においてディプレッション型M
O3FET 8’を使用した場合の第6の実施例を示す
。第5の実施例のように直流電源23が必要とされず、
MOS FET 7のゲートとMOS FET 8’の
ゲートが直結される。
FIG. 8 shows the depression type M in the fifth embodiment.
A sixth embodiment in which O3FET 8' is used will be shown. Unlike the fifth embodiment, the DC power supply 23 is not required,
The gate of MOS FET 7 and the gate of MOS FET 8' are directly connected.

以上のこの発明i第3.第4.第5及び第6の実施例に
おいても、信号電圧によってドレイン・ソース間抵抗が
変動することを防止でき、アンプの直線性を改善するこ
とができる。
The above-mentioned third part of this invention. 4th. In the fifth and sixth embodiments as well, it is possible to prevent the drain-source resistance from varying due to the signal voltage, and it is possible to improve the linearity of the amplifier.

なお、負荷としてのMOS FF、T 4及び9として
は、エンハンスメント型又ハテイプレツション型の何れ
の特性のものを用いてもよい。
Note that the MOS FFs, T4, and T9 serving as loads may be of either enhancement type or power compression type.

「応用例」 この発明は、単結晶シリコンを用いたMOS FETの
みならずアモルファスシリコン、ポリンリコン。
"Application Examples" This invention applies not only to MOS FETs using single crystal silicon, but also to amorphous silicon and polycondensate silicon.

有機半導体を用いたMOS FETにも同様に適用でき
る。まだ、この発明はバイボ〜ラトランジスタ、接合型
FFEを用いたトランジスタアンプに対しても適用する
ことができる。
The present invention can be similarly applied to MOS FETs using organic semiconductors. However, the present invention can also be applied to transistor amplifiers using bibolar transistors and junction FFEs.

「発明の効果」 この発明に依れば、ドレイン・ソース間抵抗が入力信号
電圧によって変動することを防止できるので、アンプの
直線性を良好とすることができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to prevent the drain-source resistance from varying depending on the input signal voltage, so that the linearity of the amplifier can be improved.

寸だ、この発明ではトランジスタのドレインに信号電圧
があられれないので、ドレインからゲートへ容量を介し
ての帰還が生ぜず、高周波特性を良好とすることができ
る。
In fact, in this invention, since no signal voltage is applied to the drain of the transistor, feedback from the drain to the gate via the capacitance does not occur, and high frequency characteristics can be improved.

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

第1図は従来の差動アンプの接続図、第2図はこの発明
の第1の実施例の接続図、第3図はこの発明の第1の実
施例の小信号等価回路を示す接続図、第4図、第5図、
第6図、第7図及び第8図は夫々この発明の第2.第3
.第4.第5及び第6の実施例の接続図である。 1〜9・・・・・・・・・エンハンスメント型MO3F
ET、3’ 。 5’、8’・・・・・・・・・ディプレッション型MO
5FET、 11・・・・・・入力信号源、12.18
・・・・・・・・・定電流源、13゜14 ・・・・・
・・抵抗器、15,16.21・・・・・・・・・出力
端子、17.22・・・・・・・・・電源端子、20・
・・・・・・入力端子。 代理人 杉 浦 正 知 第1図 第2図 6 第5図 第1図 第6図 第8図
Fig. 1 is a connection diagram of a conventional differential amplifier, Fig. 2 is a connection diagram of a first embodiment of this invention, and Fig. 3 is a connection diagram showing a small signal equivalent circuit of the first embodiment of this invention. , Figure 4, Figure 5,
FIGS. 6, 7 and 8 are the second embodiments of this invention. Third
.. 4th. It is a connection diagram of the 5th and 6th Example. 1 to 9・・・・・・Enhancement type MO3F
ET, 3'. 5', 8'...Depression type MO
5FET, 11...Input signal source, 12.18
・・・・・・・・・Constant current source, 13゜14 ・・・・・・
...Resistor, 15, 16.21...Output terminal, 17.22...Power terminal, 20.
...Input terminal. Agent Tomo Sugiura Figure 1 Figure 2 6 Figure 5 Figure 1 Figure 6 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] そのソースが第1の基準電位点に接続された第1のトラ
ンジスタのゲートに入力信号源が接続され、上記第1の
トランジスタのドレインが第2のトランジスタのソース
に接続され、上記第1のトランジスタのゲートが上記第
2のトランジスタのゲートに接続され、上記第2のトラ
ンジスタのドレインが負荷を介して第2の基準電位点に
接続されるようにしたことを特徴とするトランジスタア
ンプ。
an input signal source is connected to the gate of a first transistor whose source is connected to a first reference potential point; a drain of the first transistor is connected to a source of a second transistor; A transistor amplifier characterized in that a gate of the transistor is connected to a gate of the second transistor, and a drain of the second transistor is connected to a second reference potential point via a load.
JP11143283A 1983-06-21 1983-06-21 Transistor amplifier Pending JPS603218A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10454430B2 (en) 2016-05-12 2019-10-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Circuit with voltage drop element

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US10454430B2 (en) 2016-05-12 2019-10-22 Huawei Technologies Co., Ltd. Circuit with voltage drop element

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