JPS6052106A - 増幅器 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、増幅器忙関し、特に人力信号の微小変化を検
出するためのＭ　ＯＳ　）ランジスタを用いた低消費電
力の増幅器に関するものである。

〔発明の背景〕

例えば、半導体メモリにおいては、センス増幅器として
、入力信号の微小な変化を検出する回路が必要となる。

いま、第１図に示すような人力信号を検出する場合を考
える。すなわち、初期状態では電圧が■。

であり、ある時刻ｔ０に微小電圧ΔＶだけ変化して（Ｖ
ｏ＋Δ■）になったとする。

この電圧変化が生じた時刻ｔ。を検出するために、例え
ば、第２図に示すようなカレントミラー形の差動増幅器
を使用した場合について説明する。

この増幅器は、２個の入力φｉｎｌとφｉｎ２の電圧を
比較した結果を、出力φｏｕｔ＆ｃ取り出すものである
。この増幅器のφｉｎｌを人力信号とし、φｉｎ２とし
て基準になる電圧、例えば（ｖ０＋△■／２）を入力す
れば、信号電圧がｖｏから（■。

十△Ｖ）Ｋ変化すると、最初は出力φ。ｕｔに電圧が現
われなかったか、入力が変化した時点で出力φｏｕｔに
電圧が現われるので、この出力φ。ｕｉの電圧便化によ
り変化時刻１ｏを検出することができる。

しかし、この差動増幅器は、入力信号の電圧変化がない
間も定常電流が一方のトランジスタを介して流れるため
、消費電力が太きいという欠点がある。

〔発明の目白り〕

本発明の目的は、このような従来の欠点をなくし、入力
信号の電圧が微小に変化する時刻を、高感度かつ低消費
電力で検出できる増幅器を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明の増幅器は、ゲートが
入力端子、ドレインか出力端子にそれぞれ接続され、上
記ゲートとドレインとが短絡されることＫより、動作点
がサブスレッショルド領域に設定される増幅用ＭＯ８）
ランジスタ、該ＭＯＳトランジスタのゲートまたはドレ
インを電源に接続する第１のスイッチ手段、上記ＭＯ８
）ランジスタのゲートとドレインを短絡または開放する
第２のスイッチ手段、および上記ＭＯ８）ランジスタに
流れる電流を制御する第３のスイッチ手段を有すること
に特徴がある。

〔発明の実施例〕

第３図は、本発明の第１実施例を示す増幅器の構成図お
よび動作波形図である。

第３図（ａ）に示す回路は、増幅用ｎチャネルＭＯＳト
ランジスタ１と３個のスイッチ用ｎチャネルＭＯＳトラ
ンジスタ１１，１２．１３から構成される。

微小電圧変化を検出できる低消費電力の増幅器を実現す
るためには、入力１ｄ号電圧の変化がない間は電流が流
れず、電圧が変化したときだげ電流が流れるようにすれ
ばよいことに層目し、ＭＯＳトランジス′り１を利用し
て、その動作点を等通状態と非導通状態の境界付近、つ
まりサブスレッショルド領域に設定しておく。

第３図（ｂ）のφ１．φ３．φ、はスイッチ用ＭＯ８）
ランジスタ１１，１２．１３のゲート電圧、φｉｎは入
力電圧、φｏｕｔは出方電圧である。

先ず、第３図（ｂ）（７）φ１おｊびφｔ　をｌｏｌ、
１１１に示すように高電圧（ここではほぼ電源電圧ＶＣ
Ｃとし、以下“Ｈ”と記す）にし、φ、を１２１に示す
ように低電圧（ここでは、はぼｏ（■）とし、以下“Ｌ
“と記す）にする。この状態では、ＭＯＳトランジスタ
１１および１２が導通、１３が非導電状態となるため、
入力φｉｎおよび出力φｏｕｔの電圧はそれぞれ１３１
および１４１ＪＣ示すように、ともに（Ｖｃｃ−ＶＴＮ
）となる。なお、ここでＶＴＮはｎチャネ／Ｉ／ＭＯＳ
トランジスタｌ、１１，１２゜ｌ凸の各閾値電圧で、Ｖ
ＴＮ＞Ｏである。

次に、φ、は“ｌ（ＴＩのままで、φ、を１０２，１０
３に示すように“Ｌ”とし、その後φ、を１２．２，１
２３に示すように“Ｈ″にする。この状態では、ＭＯＳ
トランジスタ１１は非導通、ＭＯＳトランジスタ１２．
１３は導通状態となる。この状態では、ＭＯＳトランジ
スタｌのゲートとドレインとはトランジスタ１２により
実質的に短絡されており、またソース（Ａ点）はトラン
ジスタ１３を通して接地されている。したがって、トラ
ンジスタ１のゲートとドレイン、すなわち入力電圧φｉ
ｎと出力電圧φｏｕｔは、１３２，１３３および１４２
，１４３に示すように、その電圧がＶＴＮになるまでト
ランジスタ１，１３を通して放電される。次に、φ。

を１１２，１１３に示すように“Ｌ”にして、φｊｎと
φｏｕｔとを切り離す。

以上の操作により、増幅用ＭＯ８）ランジスタｌの動作
点が設定された。この状態では、トランジスタ１のゲー
ト電圧はｖＴＮ　％　ソース電圧は。閏であるから、ト
ランジスタ１はサブスレッショルド領域にある。この状
態で、入力φｉｎの電圧が１３４、１３５に示すように
微小電圧△Ｖだけ上昇したとすると、増幅用ＭＯ８）ラ
ンジスタ１が導通状態になる。φｏｕｔは、トランジス
タ１および１３を通して放電され、１４４，１４５に示
すようにその電圧＋’１０（ｖ）になる。このφ。ｕｔ
がＶＴＮから０（Ｖ）に電圧変化することによって、φ
１゜の電圧が変化したことを検出することができる。

第４図は、本発明の第２実施例を示す増幅器の構成図と
動作タイムチャートである。

第３図＋ａ）の回路では、φｉｎとφｏｕｔとを充電す
るために、Ｖｃｃとφ。旧との間にＭＯ８’ｈランジス
タ１１を挿入しているが、第４図（ａ）の回路では、Ｉ
ｖｌ　ＯＳ　）ランジスタ１４をＶｃｃとφｉｎ　の間
に挿入している。このようにしても、第４図（ｂｌに示
すように、動作は第３図の回路と全く同一であって、φ
ｉ　ｎおよびφ。ｕｌを（ＶＣＣ’　ＶＴＮ　）に充電
することができる。

第５図は、本発明の第３実施例を示す増幅器の回路図と
動作タイムチャートである。

第５図（ａ）においては、ｖｃｃとφｉｎとの間、およ
びＶＣＣとφ。ｕｔとの間の両方にＭＯＳ）ランジスタ
１４および１１を挿入した場合であって、第５図（ｂｌ
に示すように、このようにしても第３図、第４図の場合
と動作は全く同じである。

第６図は、本発明の第４実施例を示す増幅器の回路図と
動作タイムチャートである。

第６図（ａ）に示すように、ｖｃｃとφｏｕｔの間にＰ
チャネルＭＯ５）う／ラスタ２１を挿入してもよい。こ
の場合には、トランジスタ２１のゲートに印加するパル
スＴＩを、第５図妊おけるφ１に対し“Ｈ”と“Ｌ”を
逆にする必要がある。なお、この場合φｏｕｔは第６図
（ｂ）の１４１に示すように、（Ｖｃｃ　−ＶＴＮ）で
はなく、ＶＣＣまで充電されるが、放電時にはトランジ
スタ１３を介して行われるたメ、ＶＴＮマで放電され、
動作点設定のためには特に支障はない。

第７図は、本発明の第δ実施例を示す増幅器の回路図と
動作タイムチャートである。

第３図（ａｌのＭＯＳ）ランジスタは、φ１を“Ｈ”に
した際に貫通′亀流が流れることを防止するためのもの
である。すなわち、第３図（ａ）のトランジスタ１３を
除いてＡ点を直接接地すると、ＭＯＳ）ランジスタ１１
およびｌを通してＶＣＣからアースに電流が流れてしま
う。このような貫通電流を防止する方法としては、第３
図（ａ）に示した方法に限定されることはない。

第７図（ａ）に示すように、増幅用ＭＯ８）ランジスタ
１のソースを、パルスφ、に接続する方法も可能である
。ここで、φ４は、第７図（ｂ）に示すように、φ、が
“Ｈ”の間は“Ｈ”であるパルスである。

なお、φ４のＨ”レベルは■ｃｃでなくてもよく、貫通
電流を防止するためには、（ＶＣＣ２ＶＴＮ）以上の電
圧であればよい。

第８図は、本発明の第６実施例を示す増＠器の回路構成
図である。

増幅器を２個以上用いる場合には、第３図（ａＪに示す
ＭＯＳ）ランジスタ１３を、増幅器間で共有することが
できる。すなわち、第８図には、３個の増幅器でＭＯＳ
トランジスタ１３を共有している例を示している。第７
図および第８図に示す実施例に比較して、増幅器１個当
りのトランジスタ数が少ないという利点がある。

また、第７図および第８図に示す実施例においても、φ
ｉｎとφｏｕｔとを充電する方法について、第４図から
第６図に示すような変形が可能である。

第９図は、本発明の第７実施例を示す増幅器の回路図と
動作タイムチャートである。

φ、を“Ｈ１１にした際に、多少の貫通電流が流れても
差し支えない場合、消費′亀カは多少増加するカ、第９
１ｊｌ　（ａ）　ニ示スように、ＭＯＳトランジスタ１
３を抵抗３ｏで置き換える方法も可能である。

この実施例では、第９図（ｂ）の１０１．Ｉｌｌに示す
ように、φ、およびφ、を“Ｈ”にしてＭＯＳ）ランジ
スタ１１および１２を導通状態にしたとき、φｉｎおよ
びφ。ｕｔの電圧は、１３１と１４１に示すように、２
個のＭＯＳトランジスタ１１，１のオン抵抗ＲＩＩ＋　
Ｒｒおよび抵抗３ｏの値Ｒ３゜の比で定まる、いわゆる
レシオ電圧■Ｒとなる。すなわち、レシオ電圧ｖＲは次
式で表わされる。

次ニ、第９　図（ｂ）　ｆ）　φｔ　を、１０２，１０
３に示すように“Ｌ”にしてトランジスタ１１を非導通
にしたとき、φｉｎおよびφｏｕｔの電圧は１３２，１
３３および１４２，１４３に示すようＫ、ＶＴＮまで下
降する。したがって、ｖＲ≧ＶＴＮとなるように抵抗３
０の値を選ぶ必要がある。特に、Ｒｓｏ”０でも、■Ｒ
≧ＶＴＮが成立する場合、つまり（１１＋／（Ｒ＋＋＋
Ｒ＋））Ｖｃｃ≧ＶＴＮの場合には、抵抗３０を取り除
いてＡ点を直接接地してもよい。第９図（ｂ）のこれ以
降の回ｆＮ１動作は、第３図の場合と同じである。第９
図の実施例では、第３図の実施例に比べて必要なパルス
の数が１つ少ないという利点がある。また、第９図（ａ
）の回路においても、第４図から第６図まで忙示した変
形が可能である。それに応じて■Ｒの値が多少変化する
が、いずれにしても、ｖＲ≧ＶＴＩ（となるように抵抗
３０の値を決めればよい。

第１０図は、本発明の第８失施例を示す増幅器の回路図
と動作タイムチャートである。

第１Ｏ図（ａ）の実施例では、第３図（ａ）の回路にお
いて、出力φ。ｕｔと電源ｖＤＤとの間にＭＯＳ）ラン
ジスタ１５を挿入している。この回路の動作を、次に述
べる。

先ず、増幅用ＭＯ８）ランジスタ１の動作点がサブスレ
ッショルド領域になるように、トランジスタｌのゲート
、つまりφｉｎの電圧を設定するのであるが、その手順
は第３図の実施例の場合と同じである。すなわち、最初
にφ２およびφ、を“Ｈ”にし、次にφ、を“Ｌ”に、
続いてφ３を“Ｈ”にすることによって、φｉｎおよび
φｏｕｔｆ）ＩＨｒ圧を１３３および１４３に示すよう
にＶＴＮに設定する。

以上の電圧鰻重を行った後、追加されたＭＯＳトランジ
スタ１５のゲート電圧φ、を、１６２゜１６３に示すよ
うに高電圧（−１Ｖｏｏ）にして、ＭＯＳ）ランジスタ
１５を導通状態にする。これによって、出力φｏｕｔは
１４６．１４７に示すように、再び（ＶＤＤ　ＶＴＮ）
まで充電される（ただシｚ　Ｖｂｎ　ＶＴＮ　＞　ＶＴ
Ｎ　）　。

一方、入力φｉｎはＶＴＨのまま変化しないから、増幅
用ＭＯＳトランジスタ１の動作点は依然としてサブスレ
ッショルド領域にある。この状態で、入力φｉｎの電圧
が１３４．１３５１ｃ示すように、微小電圧△Ｖだけ上
昇すると、増幅用へ４０Ｓ）うンジスタｌが導通状態と
なる。φｏｕｔはトランジスタｌおよび１３を通して放
電され、１４４．１４５に示すようにその重圧はＯ（Ｖ
）となる。このように、φｏｕｔが（ＶＤＤ　ＶＴＮ　
）から０（ｖ）に電圧変化することによって、φｉｎの
電圧が変化したことを検出できる。

本実施例では、第３図の実施例に比較して、φｏｕｔの
電圧の振幅が大きい、つまり第３図では変化する振幅は
ＶＴＮであるのに対し、第１０図では（Ｖａｎ　ＶＴＮ
）であるという利点がある。

なお、第１０図では、ＭＯＳトランジスタ１５のドレイ
ンに接続する電源■ＤＤを、ＭＯＳトランジスタ１１の
ドレインとは別の電源としているが。

同じ電源ＶＣＣを用いてもよいことは勿論である。

部１１図は、本発明の第９実施例を示す増幅器の回路図
と動作タイムチャートである。

第１１図には、第１０図の変形例が示され、第１０図の
ＭＯＳ）ランジスタ１１と１５の電源を同一のＶＣＣに
した場合が示されている。同じ電源ＶＣＣを用いるとき
は、第１１図（ａ）に示すように、ンジスタ１５を取り
除くことができる。ただし、トランジスタ１１のゲート
に印加するパルスは、第１１図（ｂ）に示すように、２
回“Ｈ”にする必要がある。

第１２図は、本発明の第１０実施例を示す増幅器の回路
図と動作タイムチャートである。

第１２図には、第１０図と第１１図の変形例が示されて
いる。すなわち、φｉｎの電圧設定後にφｏｕｔを再充
電する場合でも、第４図〜第６図に示すような変形は可
能である。第１２図の実施例は、第６図と同じように、
φｉｎとφｏｕｔとの充電にＰチャネルＭＯ８）ランジ
スタ２１を用いた例である。ＭＯＳ）ランジスタ２１は
、φｏｕｔの再充電も兼ねているために、再充電の際に
はφ。ｕｔは１４６に示すように（Ｖｃｃ　−ＶＴＮ　
）ではなくＶＣＣまで充電される。したがって、第１２
図では、第１１図の場合よりもさらにφｏｕｔの電圧の
振幅が大きいという利点がある。

第１３図は、本発明の第１１実施例を示す増幅器の回路
図と動作タイムチャートである。

第１３図は、第１０図、第１１図め変形例を示すもので
、第７図と同じように、増幅用ＭＯ３）ランジスタ１の
ソースをパルスφ４に接続したものである。パルスφ４
は、φ、が最初に“Ｈ”になる間タケ“Ｈ″となるパル
スであって、電圧値は必ずしもＶＣＣでなくとも貫通電
流を防止するための（ＶＣＣ２ＶＴＮ）以上の値であれ
ばよい。

なお、第１１図の実施例は、第７図〜第９図に示す変形
も可能である。

第１４図は、本発明の第１２実施例を示す増幅器の回路
図と動作タイムチャートである。

第１４図（ａ）の回路は、第１１図（ａ）の回路と同一
構成であるが、パルスφ、の波形のみが相違している。

すなわち、第１４図（ｂ）に示すように、φｉｎノ’ｒ
ｌ圧設圧設性ツｔ、：、後、φｏｕｔを（Ｖｃｃ　ＶＴ
Ｎ　）に再設定するために、φ１を２回収上″Ｈ”にす
る。

第１４図（ｂ）では、φ、をヰ回“Ｈ″にしているが、
この理由と本実施例の利点を次に述べる。

第１１図の実施例では、φｏｕｔを（ＶＣＣＶＴＮ）に
再設定した後、φｉｎの電圧変化までの時間をあまり長
くすることができない。その理由は、ＭＯＳトランジス
タ１がこのときサブスレッショルド領域にあるため、僅
かであるがサブスレッショルド電流が流れ、このリーク
電流によってφｏｕｔの電圧が徐々に低下してしまうか
らである。この対策としては、φｉｎの電圧変化がない
ことがあらかじめ判断できる期間忙、φｏｕｔの電圧を
設定し直せばよい。第１４図の実施例では、期間３０１
，３０２゜３０３１Ｃはφｉｎの電圧変化がないことが
明らかであるため、その間に１０５−２．１０５−３．
１０５−４に示すように、φ１を“Ｈ″にしている。φ
ｏｕｔは、サブスレッショルド電流によるリークのため
、１４８−Ｌ　１４８−２．１４８−３に示すように電
圧が低下するが、φ、を“Ｈ”にすることによって、１
４９−１．１４９−２．１４９−３に示すように、電圧
低下分が補償される。なお、第１４図では、期間３０１
，３０２，３０３の３回ともφ里を“Ｈ″にしているが
、リーク電流による電圧低下分を補償できれば、例えば
期間３０２のみを“Ｈ″にしてもよい。また、リークが
全くなげれば、１４７に示すレベルを保持する。

なお、第１４図は、第１１図の実施例に、φｏｕｔの電
圧を２回以上再設定する方法を適用した場合であるが、
この方法はφｏｕｔの電圧を再設定する他の実施例、例
えば第１０図、第１２ｆＱ、第１３図にも適用可能であ
る。ただ、８１０図の場合は、φツを２回以上“Ｈ”に
する。

ところで、第１Ｏ図〜第１４図の実施例、つまりφｏｕ
ｔの電圧を再設定する方法においては、増幅用ＭＯ８）
ランジスタｌの閾値電圧のドレイン電圧依存性が問題に
なることがある。これは、φｏｕｔの電圧、つまりＭＯ
Ｓトランジスタ１のドレイン電圧が上昇することにより
、トランジスタｌの閾値電圧か下降し、トランジスタ１
が導通状態になってリーク電流が流れることである。も
し、上記リーク電流の大きさが、φｉｎの電圧が変化し
たときＫｉ＆れる電流と同程度になると、φｉｎの電圧
変化の検出が困難となる。この対策としては、増幅用Ｍ
ＯＳトランジスタｌのチャネル長を長くして、閾値電圧
のドレイン電圧依存性を小さくし、φｏｕｔの電圧変化
による閾値電圧の低下が、たかだか入力電圧の変化程度
になるようにすることが望ましい。

第１５図は、本発明の第１３実施例を示す増幅器の回路
図と動作タイムチャートである。

第３図〜第１４図の実施例では、いずれも入力φｉｎの
電圧が僅かに上昇したことを感知する増幅器であったが
、φｉｎの電圧が僅かに下降したことを感知する増幅器
を構成することも可能である。

それには、第１５図に示すように、増幅用ＭＯＳトラン
ジスタとしてＰチャネルのものを用いればよい。すなわ
ち、ＭＯＳトランジスタ２の極性を逆にし、印加パルス
の“Ｈ”と“Ｌ”とを逆にしたものである。

次に、第１５図（ａ）の回路の動作を説明する。

先ず、第１５図（ｂ）のφ、とＴ、を、１０１および２
１１に示すようにＨ″および“Ｌ”にして、ｎチャネル
ＭＯ３）ランジスタ１１およびＰチャネルＭＯ８）ラン
ジスタ２２を導通状態にする。出力φｏｕｔは２４１に
示すように０（Ｖ）Ｋなり、入力φｉｎは２３１に示す
ようにＩＶＴＰＩ　（ここで、ＶＴＰはＰチャネルＭＯ
８）ランジメタ２２０閾値電圧で、ｖＴＰ＜ｏである）
になる。次に、φ１を１０２、’１０３に示すように“
Ｌ″にし、続（・て１゜を２２２，２２３に示すように
“Ｌ”にして、トランジスタ１１を非導通、トランジス
７２３を導！状態にする。φｉｎおよびφｏｕｔは、２
３２，２３３および２４２．２４３に示すように、とも
にＶＣＣＩＶＴＰＩ　まで充電され、増幅用Ｐチャネル
ＭＯＳトランジスタ２はサブスレッショルド領域となる
。次に、■、を２１２，２１．３に示すように“Ｈ”に
してトランジスタ２２を非導通状態とし、φｉｎとφ。

ｕｔとを切り離す。

このようにして、φ１ｎの電圧設定を行った後、φ、を
１０４，１０５に示すように“Ｈ”にして、ＭＯＳ）ラ
ンジスタ１１を再び導通状態にする。

これにより、出力φｏｕｔは２４６，２４７に示すよう
に、再び０　（Ｖ）となる。一方、入力φｉｎはＶ　ｃ
ｃ　ｌ　ＶＴＰ　Ｉのまま変化しな（・ため、増幅用Ｍ
Ｏ３）ラン゛ジスタ２の動作点は、依然としてサブスレ
ッショルド領域にある。この状態で、入力φｉｎの電圧
が２３４，２３５に示すように、微小電圧△■だげ下降
すると、増幅用ＭＯＳトランジスタ２が導通状態になる
。φｏｕｔは、トランジスタ２３およびトランジスタ２
を通して充電され、その電圧は２４４．２４５に示すよ
うにＶＣＣとなる。このように、φｏｕｔがＯ（Ｖ）か
らＶｃｃＶｃ’ｆｔ圧変化することにより、φｉｎの電
圧が変化したことを検出できる。

以上の動作底り」からも明らかなように、増幅用′ＫＰ
チャネルＭＯ８）ランジスタを用いた増幅器と、ｎチャ
ヤネルＭＯ８）ランジスタを用いた増幅器とでは、電圧
の高低を逆にしただけにすぎない。

したがって、ｎチャネＡ／＋１１４ＯＳトランジスタを
用いた増幅器について述べた種々の変形例は、そのまま
ＰチャネルＭＯ３）ランジスタを用いた増幅器にも適用
することができる。

第１６図は、本発明の第１４実施例を示す増幅器の回路
図と動作タイムチャートである。

第３図〜第１５図の実施例では、いずれも増幅用ＭＯＳ
トランジスタのゲートおよびドレインを直接それぞれ人
力φｉｎおよび出力φｏｕｔとしていたが、ゲートとド
レインとの電圧を設定する際の影響がそれぞれ入力側、
出力側に及ばないようにするには、例えば第１６図（ａ
）に示すような溝底にする８猥がある。すなわち、第１
０図（ａ）では、第１２図の実施例において、入力側に
コンデンサ４０を、出力１１１１にスイッチ用へ（Ｏ８
）ランジスタ１Ｇおよび２０を追加している。

コンデンサ４０は、入力φｉｎの電圧変化を増幅用ＭＯ
８）ランジスタｌのゲー）（Ｂ点）に伝達する役目を果
たす。すなわち、入力φｉｎの電圧が１８２．１８３に
示すように、△■だけ上昇すると、Ｂ点はこの時点でフ
ローティング状態になっているので、コンデンサ４０に
よる容呈結合のために、その電圧は１３４，１３５に示
すように上昇する。Ｂ点の電圧上昇分△■′は、次の式
で与えられる。

ただし、Ｃ４ｏはコンデンサ４０の容量、ＣＢはＢ点の
容量である。

ＭＵＳ）シンジスタ１６および２６は、増幅用ＭＯ８）
ランジスタｌの動作点設定の間は、トランジスタ１のド
レイン（６点）の電圧変化が出力φｏｕｔに及ばないよ
うにする役目を果たす。すなわち、φｏｕｔは、トラン
ジスタ１の動作点設定の間は、パルスφ６が“Ｌ”であ
るから、ＭＯＳトランジスタ２６によって“Ｈ１１に固
定されている。動作点設定終了後、φ６を“Ｈｎにして
、６点の電圧変化がＭＯＳ）ランジスタ１６を通してφ
。ｕｔ　Ｋ伝達されるようにする。６点の電圧が、１４
４゜１４５に示すように下降すると、φｏｕｔはトラン
ジスタ１６を通して放電され、その電圧は１９２゜１９
３に示すように下降する。。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発劣によれば、増幅器忙流れる
電流は容量の充放電電流のみであって、定常電流は流れ
ないので、低消費電力で動作させることができ、また動
作点としてサブスレッショルド領域を使用しているので
、ゲート電圧の微小な変化を容易に検出でき、高感度増
幅器を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は入力信号の微小電圧変化を示す図、第２図は従
来のカレントミラー形差動増幅器の回路図、第３図から
第１０図までは、それぞれ本発明の第１の実施例から第
１４実施例までを示す増幅器の回路図および動作タイム
チャートである。 １：増幅用ｎチャネルＭＯ８）ランジスタ、２：増幅用
ＰチャネルＭＯ８）ランジスタ、１１〜１６：ｎチャネ
７ｙＭＯ８）ランジスタ、２１〜２３゜２６：Ｐチャネ
ルＭＯ８）ランジスタ、３０：抵抗、４０：コンデンサ
。 特許出願人　株式会社日立製作所 代理人弁理士磯村雅俊Ｃ′；± 第　１　図 第　２　図 第　３　図 （ａ） ■ ■４５ 第　牛　図 第５図 ４５ 第　６　図 （ａ）ｖｏ。 第９図 （ａ） ■ｏ０ 第　１０　図 Ｃす） 第１１図 第１２図 第１３図 第　１４　図 第　１５　図 ２４１　２４’／ 第１６図 第１頁の続き ０発　明　者　池　永　伸　−国分寺市東坏央研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 α）ゲートが入力端子、ドレインか出力端子にそれぞれ
   接続され、上記ゲートとドレインとが短絡されることＫ
   より、動作点がサブスレッショルド領域に設定される増
   幅用ＭＯ８）ランジスタ、該ＭＯ８）ランジスタのゲー
   トまたはドレインを電源に接続する第１のスイッチ手段
   、上記ＭＯ８）ランジスタのゲートとドレインを短絡ま
   たＩマ開放する第２のスイッチ手段、および上記ＭＯＳ
   トランジスタに流れる電流を制御する第３のスイッチ手
   段を有することを特徴とする増幅器。 し）前記第１のスイッチ手段は、増幅用ＭＯ８）ランジ
   スタのゲート・ソース間電圧の設定後、該ＭＯ８）ラン
   ジスタのドレイン・ソース間電圧を、ゲート・ソース間
   電圧より絶対値で高（・電圧に再設定するのに兼用−す
   るか、もしくは再設定する手段を別個に設けることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の増幅器。 （３）前記ドレイン・ソース間電圧の再設定は、入力電
   圧の変化が起こる前に複数回だけ行うことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の増幅器。 幡）前記増幅用ＭＯ８）ランジスタは、ドレイン・ソー
   ス間電圧の再設定による閾値電圧の変化が、入力電圧の
   変化分よりも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項または第３項記載の増幅器。 （５）前記第１のスイッチ手段は、増幅用ＭＯ８）ラン
   ジスタのゲートを電源に接続するためと、ドレインを電
   源に接続するための各々１個ずつ設げることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項、第２項、第３項または第４項
   記載の増幅器。 （６）前記第３のスイッチ手段は、第１のスイッチ手段
   がオンとなる期間だけ、オフとなるＭＯＳ）ランジスタ
   を、前記増幅用ＭＯ８）ランジスタのソースと電源との
   間に挿入することによつ−て実現されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第４項もしくは第６項に記載
   の増幅器。 （７）前記第３のスイッチ手段は、第１のスイッチ手段
   がオンとなる期間だけ増幅用ＭＯ８）ランジスタがｎチ
   ャネルの場合はハイレベル電圧ｐチャネルの場合はロー
   レベル電圧となるパルスを、増幅用ＭＯ５）ランジスタ
   のソースに印加することにより代用されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項〜第５項または第６項に記載
   の増幅器。 （８）前記第３のスイッチ手段は、複数個の増幅用ＭＯ
   ８）ランジスタに共用されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項〜第６項または第７項に記載の増幅器。 （９）前記第３のスイッチ手段は、増幅用ＭＯ８）ラン
   ジスタのソースと電源間に接続された抵抗により代用さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第δ項ま
   たは第８項記載の増幅器。 （ｌＯ）前記入力端子と出力端子は、増幅用ＭＯ８）ラ
   ンジスタのゲートとドレイン電圧を設定する際の影響が
   及ばないようにするため、入力側にコンデンサを、出力
   側にスイッチ用ＭＯ８）ランジスタを、それぞれ付加す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第８項また
   は第９項記載の増幅