JPS61148906A - Mos増幅出力回路 - Google Patents

Mos増幅出力回路

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JPS61148906A
JPS61148906A JP59270856A JP27085684A JPS61148906A JP S61148906 A JPS61148906 A JP S61148906A JP 59270856 A JP59270856 A JP 59270856A JP 27085684 A JP27085684 A JP 27085684A JP S61148906 A JPS61148906 A JP S61148906A
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JP
Japan
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output
mosfet
mosfets
current
circuit
Prior art date
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JP59270856A
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English (en)
Inventor
Takaaki Noda
孝明 野田
Jiro Sakaguchi
治朗 坂口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】 、〔技術分野〕 この発明は、MOSFET (絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ)によ、り構成された増幅出力回路に関する
もので、アナログ増幅出力回路に利用して有効な技術に
関するものである。
〔背景技術〕
MOSFETにより構成されたアナログ増幅出力回路と
して、第2図に示しような回路が、例えば雑誌I EE
E  Journal of 5olid−3tate
Circuits Vol 5C17N16  (19
82年12月)頁969〜頁982によっ°C公知であ
る。
差動増幅回路の出力は、そのままPチャンネル出力MO
SFETQ30を駆動する。上記差動増幅回路の出力は
、ソースフォロワ回路を構成するMOSFETQ28に
よってレベルシフトされ、上記出力MOSFETQ30
とプッシュプル形態にされたNチャンネル出力MOSF
ETQ31を駆動するものである。
この回路にあっては、差動増幅MOSFETQ24、Q
25のドレインに設けられた電流ミラー形態のアクティ
ブ負荷回路が設けられているので、両人力信号が等しい
無信号時に、両差動MOSFETQ24.Q25のドレ
イン電流が等しくなり、擬似的にMOSFETQ26と
出力MOSFETQ30とは電流ミラー回路と同様な動
作を行うので、比較的精度良くバイア電流(アイドリン
グ電流)の設定を行うことができる。しかしながら、他
方の出力MOSFETQ31のゲートには、MOSFE
TQ28によってレベルシフトされた電圧が供給される
ので、素子特性のバラツキの影響を受けて、上記アイド
リング電流の設定が難しくオフセント電圧の発止の原因
になっている。上記素子特性のバラツキの影響を軽減す
るためには、上記前MOSFETQ30.Q31に流れ
るアイドリング電流を大きくすればよいが、その分消費
電流が大きくなってしまう、また、MOSFETQ27
が飽和領域で動作するために、出力MOSFETQ31
のゲート電圧VAは、MOSFETQ27のしきい値電
圧v thp分しか上昇できない。
このため、ワーストケースとして、PチャンネルMO3
FETのしきい値電圧v thpが絶対値的に小さい方
にバラツキを生じると、出力MOSFETQ31の振り
込み電圧が小さくなってしまう。
これによって、電流駆動能力が不足してしまう。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、低消費電力で駆動能力の向上を図つ
たMO3増幅出力回路を提供することに ゛ある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、第1導電型の差動増幅MO3FETと、その
ドレインに設けられた電流ミラー形態の第2導電型の負
荷MO3FETとを含む第1の差動増幅回路と、上記第
1導電型の差動増@MO3FETとともにゲートが共通
化された第2導電型の差動増幅MO3FETと、そのド
レインに設けられた電流ミラー形態の第1導電型の負荷
MO3FETとを含む第2の差動増幅回路とにそれぞれ
共通のバイアス回路で形成されたバイアス電流で動作さ
せると°ともに、上記第1の差動増幅回路の出力によっ
てプッシュプル出力回路を構成する第2導電型の出力M
O3FETを駆動し、上記第2の差動増幅回路の出力に
よって第1導電型の出力MO3FETを駆動するもので
ある。
〔実施例〕
第1図には、この発明の一実施例の回路図が示されてい
る。同図の各回路素子は、公知のCMO3(相補型MO
3)集積回路の製造技術によって、1個の単結晶シリコ
ンのような半導体基板上において形成される。同図にお
いて、ソース・ドレイン間に直線が付加されたMOS 
F ETはPチャンネル型である。
特に制限されないが、集積回路は、単結晶N型シリコン
からなる半導体基板に形成される。PチャンネルMOS
 F ETは、かかる半導体基板表面に形成されたソー
ス領域、ドレイン領域及びソース領域とドレイン領域と
の間の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を介し
て形成されたポリシリコンからなるようなゲート電極か
ら構成される。NチャンネルMO3FETは、上記半導
体基板表面に形成されたP型ウェル領域に形成される。
これによって、半導体基板は、その上に形成された複数
のPチャンネルMOS F ETの共通の基板ゲートを
構成する。P型ウェル領域は、その上に形成されたNチ
ャンネルMO3FETの基体ゲートを構成する。
Pチャンネル型の差動増幅MO3F−ETQ5゜Q6の
ゲートは、それぞれ入力端子IN(−)。
IN(+)に結合される。この差動増幅MOSFETQ
5.Q6の共通ソースと正の電圧端子+Vとの間には、
バイアス電流を流すPチャンネルMOSFETQ4が設
けられる。上記差動増幅MOSFETQ5.Q6のドレ
インと負の電圧端子−■との間には、電流ミラー形態の
Nチャンネル負荷MOSFETQ?、C8が設けられる
Nチャンネル型の差動増幅MOSFETQI O。
Qllのゲートは、それぞれ上記入力端子IN(−) 
、  IN (+)に結合される。これにより、両差動
画路は、共通の入力端子IN (−) 、  IN (
+)を持つようにされる。この差動増幅MOSFETQ
I O,Ql 1の共通ソースと負の電圧端子−■との
間には、バイアス電流を流すNチャンネルMOSFET
Q9が設けられる。上記差動増幅MOSFETQI O
,Ql 1のドレインと正の電圧端子+Vとの間には、
電流ミラー形態のPチャンネル負荷MOSFETQ12
.C13が設けられる。
上記両差動増幅回路は、次のバイアス回路により形成さ
れたバイアス電流によって動作さ、せられる、すなわち
、直列形態にされたPチャンネルMOSFETQ3.C
2及びNチャンネJl/MOSFETQIにより、バイ
アス電流が形成される。上記PチャンネルMOSFET
Q3は、上記MOSFETQ4とともに電流ミラー形態
にされ、両MOSFETQ3とC4のサイズ比に従った
バイアス電流をMOSFETQ4から得るものである。
また、MOSFETQIは、上記MOSFETQ9とと
もに電流ミラー形態にされ、両MOSFETQI、Q9
のサイズ比に従ったバイアス電流をMOSFETQ9か
ら得るものである。この実施例では、上記MOSFET
Q3とC4の比とMO3FBTQIとQ9との比を等し
くすることによって、両差動増幅回路のバイアス電流を
等しく設定する。
プッシュプル形態にされたPチャンネル出力MOSFE
TQ17とN + ヤニ/ネル出力MOSFETQ16
は、それぞれ両差動増幅回路の出力信号によって駆動さ
れる。すなわち、Pチャンネル出力MOSFETQ17
のゲートには、Nチャンネル全差動増幅MOSFETQ
I 1のドレイン出力が供給される。Nチャンネル出力
MOSFETQ16のゲートには、Pチャンネル型差動
増幅MOSFETQ6のドレイン出力が供給される。
なお、高域周波数信号におけ番位相補償?ために、出力
MOSFETQ!74.Q16のそ糺ぞれのドレイン出
力は、共通の抵抗素子として作用する並列形態のNチャ
ンネルMOSFETQI 4゜C15とキャパシタC1
,C2を介して高域周波数信号を負帰還させるものであ
る。上記MOSFETQ14とC15は、それぞれゲー
トに定常的に負の電圧−■と正の電圧+Vが供給される
ことによって抵抗素子としての動作を行う。
この実施例回路においては、無信号時において、差動増
幅MOSFETQ5とC6は、それぞれl/2のバイア
ス電流を流す、これにより、電流ミラー形態のMOSF
ETQ7とQBは、同et流を流すので、両MOSFE
TQ7とC8のドレイン電圧は等しくされる。したがっ
て、上記MOSFETQ8のドレイン出力がゲートに供
給された出力MO,S F ETQ 16は、擬似的に
上記MOSFETQ7と電流ミラー形態にされる。した
がって、上記バイアス電流の設定と、上記MO5FBT
Q7と出力MO8FETQI 6とのサイズ比により、
比較的精度良く出力MOSFETQI 6の′ アイド
リング電流を設定することができる。
上記無信号時に他方の羞勤増111M03FETQ10
とQllは、それぞれ1/2のバイアス電流を流す、こ
れにより、電流ミラー形態のMOSFETQ12とC1
3は、同じ電流を流すので、両MOSFETQI 2と
C13のドレイン電圧は等しくされる。したがって、上
記MOSFETQI3のドレイン出力がゲートに供給さ
れた出力MOSFETQ17は、擬似的に上記MOSF
ETQ12と電流ミラー形態にされる。したがって、上
記バイアス電流の設定と、上記MOSFETQI2と出
力MOSFETQ17とのサイズ比により、比較的精度
良く出力MOSFETQ)7のアイドリング電流を設定
することができる。これにより、再出力MOSFETQ
16.Q17のアイドリング電流を小さく設定するこた
ができ、はVB級増幅動作を行わせるとこができる。
また、それぞれの振り込み電圧は、前記第2図に示した
レベルシフト回路を介して駆動される出力MO3FET
(7)ように負荷MO3FETのしきい値電圧による制
約を受けないから、上記B緩動作と相俟って、比較的小
さなサイズの出力MO3FETにより大きな駆動電流を
得ることができる。
ちなみに、出力MOSFETQI 6のゲート電圧は、
最大ΔV (Vout −(−V) −Vthn  V
thp−nフフQ16 )まで上昇できる。
ここで、Voutは、出力端子OUTの出力電圧、V 
th nはNチャンネルMOS F ETのしきい値電
圧、vthpはPチャンネルMOS F ETのしきい
値電圧、Inは出力MOSFETQI 6に流れる電流
、βQ16は、出力MOSFETQI 6のチャンネル
導電率である。このことは、Pチャンネル出力MOSF
ETQI 7においても、はり同様になる。
〔効 果〕 (1)互いにMOSFETの導電型が対称形態にされた
一対の差動増幅回路によって形成された出力信号により
、プッシュプル形態のNチャンネルMO3FETとPチ
ャンネルMO3FETとを駆動することにより、そのア
イドリング電流の設定をMOSFETのサイズ比により
精度良く設定することができる。これにより、上記出力
MO3FETをB緩動作ないしこれに近い動作点で動作
させることができるから、低消費電力で大きな駆動能力
を得ることができるという効果が得られる。
伐)上記(1)により、出力MO3FETの駆動電圧を
大きくできるから、小さなサイズのMOSFETによっ
て大きな駆動電流を得ることができるという効果が得ら
れる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、差動増幅回路
において、電源リップル除去率を高くするために、電流
ミラー形態の負荷MO3FETのゲートと回路の接地電
位点との間にキャパシタを設ける等のような付加的な回
路を設けるものであってもよい。また、バイアス回路は
、定電流を形成するとともに電流ミラー回路によって差
動増幅回路にバイアス電流を供給するものであれば何で
あってもよい。
〔利用分野〕
この発明は、MO3増幅出力回路として、例えばディジ
タル電話交換装置を構成するニーダ/デコーダ等に広く
利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す回路図、第2図は
、従来のMO3ilI幅出力回路の一例を示す回路図で
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.第1導電型のMOSFETにより構成された差動増
    幅MOSFETQ5,Q6と、その共通ソースに設けら
    れたMOSFETQ4と、上記MOSFETQ5,Q6
    のドレインに設けられ、電流ミラー形態の第2導電型の
    負荷MOSFETQ7,Q8とからなる第1の差動増幅
    回路と、第2導電型のMOSFETにより構成され、そ
    のゲートが上記差動増幅MOSFETQ5,Q6のゲー
    トにそれぞれ共通接続された差動増幅MOSFETQ1
    0,Q11と、その共通ソースに設けられたMOSFE
    TQ9と、上記MOSFETQ10,Q11のドレイン
    に設けられ、電流ミラー形態の第1導電型の負荷MOS
    FETQ12,Q13とからなる第2の差動増幅回路と
    、上記MOSFETQ4とQ9にそれぞれ電流ミラー形
    態にされたMOSFETQ3,Q1を含みバイアス電流
    を形成するバイアス回路と、上記第1の差動増幅回路の
    出力を受けて、ドレインから出力信号を送出する第2導
    電型の出力MOSFETQ16と、上記第2の差動増幅
    回路の出力を受けて上記出力MOSFETQ16とは相
    補的に動作させられ、ドレインから出力信号を送出する
    第1導電型の出力MOSFETQ17とを具備すること
    を特徴とするMOS増幅出力回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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