JPS62176315A - 電子増幅器 - Google Patents

電子増幅器

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JPS62176315A
JPS62176315A JP61306687A JP30668786A JPS62176315A JP S62176315 A JPS62176315 A JP S62176315A JP 61306687 A JP61306687 A JP 61306687A JP 30668786 A JP30668786 A JP 30668786A JP S62176315 A JPS62176315 A JP S62176315A
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JP
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transistor
amplifier
node
gate
common mode
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JP61306687A
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ヴェイコー レイノルド サーリ
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AT&T Corp
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American Telephone and Telegraph Co Inc
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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】 弦亙分互 本発明は電子増幅器、より詳細には、電界効果トランジ
スタによって実現される全差分モノリシック演算増幅器
に関する。
見訓圀1汰 全差分演算増幅器は二重の入力および出力を持つ。これ
らは典型的には、信号電流を出力段とみなすことができ
るトランスインピーダンス段に供給する差分入力段を含
む、可聴レンジ以上の高周波数においては、この増幅器
は共通モード入力の伝送に非常に弱い。共通モード入力
とは、両方の入力に等しく同位相にて供給される信号で
ある。このような入力は、例えば、片方あるいは両方の
供給電圧のノイズから発生する。電界効果形トランジス
タ、例えば、相補形金属酸化物半導体(0MO3)技術
によって実現される増幅器は特に高周波数の共通モード
入力の影響を受は易いが、これはトランジスタの寄生キ
ャパシタンスが外来ノイズを信号経路に結合するためで
ある。
・;MO8増幅器の共通モード入力の抑止は、通常、差
分入力段を使用することによって達成される。共通モー
ド出力の抑止は帰還制御機能を提供することによって達
成される。T。
C,チョイ(T、 C,Choi)らによってI EE
Eジャーナル オブ ソリッド ステート サーキット
(I E E E Journal of 5olid
 5tateCircuits)、Vol、 S C−
18、No、 6 、1983年12月号、ヘージ65
2−664に発表の論文[通信用途のための高周波数C
MO5交換式コンデンサ フィルタ(High−Fre
quencyCMO5S%l1tched−Capac
itor Filters for Com−muni
cations Applications) ]は折
返しカスコード全差分CMO8増幅器を開示するが、こ
の増幅器はトランスインピーダンス段の中にペアの共通
モード抑止帰還トランジスタを含む、これらトランジス
タは共通ドレインを持ち、各々が負の供給電圧ノードに
隣接する信号ブランチのバイアス電流経路内に直列に存
在する。これらは、トリモードにて動作し、これらのゲ
ートは負および正の信号ブランチの対応する出力に接続
される。出力の共通モード成分に応答してバイアス電流
を制御することによって、この帰還トランジスタ ペア
は出力の共通モード成分を減少させる。しかし、反面、
これによって差分モード出力信号の二次調波成分が導入
される。
l匪箆髪! 本発明によると、全差分CMO8演算増幅器の出力の共
通モードの抑止は他方の供給電圧ノードに隣接する第2
のペアの共通モード抑止帰還回路を提供し、トリモード
にて動作し、両方の出力ブランチのバイアス電流を制御
することによってさらに向上される。第2の帰還トラン
ジスタは第1の帰還トランジスタによって生成されるの
と同一の規模で反対の極性を持つ共通モード信号の二次
調波を生成し、これによって、可聴周波数以上の周波数
においても信号ブランチの出力の二次調波が相殺される
罫JセY朦朋− 図面に示される増幅器10は差分入力段12およびトラ
ンスインピーダンス出力段14を含むが、両方とも正の
供給電圧ノードV+と負の供給電圧ノードV−との間に
接続される。
増幅器10の全てのトランジスタはエンハンスメント 
モード タイプのCMOSデバイスである。このトラン
ジスタの接続はソース−ドレイン間経路である導電チャ
ネルの接続を意味する。制御電極は″ゲート″′と呼ば
れる。トランジスタのバルク領域の接続は当業者におい
ては明白であり1図面を不用に繁雑にするのを防ぐ目的
からここでは説明を省く。
基準電圧は信号に対して一定であり、任意の該当する使
用可能なソースによって供給されるバイアス電圧である
。増幅器10にこの電圧を供給するためのバイアス回路
の一例が前述のチョイ(Choi)らの論文に説明され
ている。
入力段12はN−タイプ導電チャネル入力トランジスタ
16.18の差分ペアを持つが、これらの結合されたソ
ースは直列に接続されたN−タイプカスコード トラン
ジスタ20およびN−タイプバイアス電流捕獲トランジ
スタ22によって形成される電流源に接続される。入力
トランジスタ16.18のゲートはそれぞれ正および負
の信号人力ノード24および26を形成し、一方、対応
するドレインは出力段14に信号電流を加える。
出力段14は負及び正の信号ブランチ32゜34を持つ
が、これらブランチは対応−する電流経路内に負の信号
出力ノード36および正の信号出力ノード38を持つ、
負のブランチ32内においては、両方ともN−タイプで
あるカスコード プル ダウン トランジスタ40およ
びバイアス電流トランジスタ42がそれぞれ負の出力ノ
ード36と第1の共通モード帰還トランジスタ44のド
レインの間に接続され、トランジスタ44のソースは負
の供給電圧ノードV−に接続される。カスコード トラ
ンジスタ50および電流源トランジスタ48は、両方と
もP−タイプであるが、それぞれ負の出力ノード36と
第2の共通モード帰還トランジスタ46の間に直列に接
続され、トランジスタ46のソースは正の供給電圧V+
に接続される。正のブランチ内においては、両方ともN
−タイプであるカスコード プル ダウン トランジス
タ52およびバイアス電流トランジスタ54がそれぞれ
正の出力ノード38と第1の共通モード帰還トランジス
タ56のドレインの間に接続され、トランジスタ56は
負の出力ブランチ32内の対応するデバイス44のドレ
インに接続される。帰還トランジスタ56のソースは負
の供給電圧ノードV−に接続される。カスコード トラ
ンジスタ62および電流源トランジスタ60は、両方と
もP−タイプであるが、それぞれ正の信号出力ノード3
8と第2の共通モード帰還トランジスタ58のドレイン
の間に直列に接続され、トランジスタ58のソースは正
の供給電圧ノードV+に接続され、ドレインは負の信号
ブランチ32の対応するデバイス46に接続される。
電流源トランジスタ48および60のゲートはV+より
低い基準電圧VB1に接続される。
カスコード トランジスタ50および62のゲートはV
BIより低い基準電圧VB2に接続される。入力段12
のカスコード トランジスタ20並びにプルダウン ト
ランジスタ40および52のゲートはVB2より低い基
準電圧VB3に接続される。入力段12のバイアス電流
トランジスタ22並びにバイアス電流トランジスタ42
および54のゲートは要より低い基準電圧VB4に接続
される。入力段12のバイアス電流トランジスタ22の
ソースは第1の帰還トランジスタ44および56の共通
ドレインに接続される。負のブランチ32の帰還トラン
ジスタ44および46のゲートは負の出力ノード36に
接続され、一方、正のブランチの帰還トランジスタ56
及び58のゲートは正の出力ノード38に接続される。
基準電圧VB1からVB4は、この4つの帰還トランジ
スタ44.46,56,58がトリオード モードにて
動作し、これらの電流がゲート−ソース電圧に線形的に
応答するようなレベルにセットされる。
回路10の動作は当業者において周知であり、また前述
のチョイ(Choi)らの論文において説明されている
。本発明による追加の共通モード帰還トランジスタ46
および58は機能において反対の極性タイプの対応する
トランジスタ44および56と補間的である。
つまり、これらもトリモードにて動作し、増幅器10の
出力ノード36,38の所に存在する共通モード信号に
応答してバイアス電流を制御する。反対の極性のトラン
ジスタ46および58を加えることによって、出力ノー
ド間に第1の帰還トランジスタ ペア44゜56によっ
て生成される二次調波成分の負の値である差分出力信号
の二次調波が生成され、差分出力信号の二次調波成分が
相殺され、従って、増幅器10の差分性能が大きく向上
される。さらに、追加のトランジスタによって、総帰還
信号が増加するために、出力共通モードが抑止される。
回路1oのもう1つの特徴は、入力段12のバイアス電
流トランジスタ22のソースの帰還トランジスタ44お
よび56のドレインへの接続である。これは入力段12
および出力段14は共通プールからのバイアス電流を提
供し、共通モード帰還ペア44および56内のトリモー
ド トランジスタ内のノードに起因する差分出力ノード
を減少する。これはまた第1の帰還トランジスタとこれ
が存在する場合には電流源トランジスタ22と負の供給
電圧ノードV−との間に必要となる電流制限トランジス
タとの間の不一致に起因する共通モード出力電圧エラー
を減少する。
プル ダウン トランジスタ40.52はさらにバイア
ス電流トランジスタとしても機能し、従って、バイアス
電流トランジスタ42.54が不用となる。この場合、
電流源トランジスタ22も除去し、入力段12内のデバ
イス20のみでこの目的を達成するとともできる。この
構成も本発明に入いる。ただし、この構成は出力ノード
36,38の所の出力インピーダンスがかなり落ちるた
め幾つかの目的には不十分である。
上の回路10においては、全てのトランジスタがエンハ
ンスメントモードデバイスであるが、当業者においては
、P−タイプ トランジスタとN−タイプ トランジス
タの機能を交換してこの回路を実現できることは明白で
ある。さらに1個々の信号ブランチに対して、カスコー
ド トランジスタ、プル ダウン トランジスタ、およ
びバイアス電流トランジスタが一体となってトランスコ
ンダクタンス増幅器を構成するが、これは簡略的に1つ
の入力および出力のユニットとして表わすこともでき、
別の設計のトランスコンダクタンス増幅器と置換するこ
ともできる。本発明の概念によると、この増幅器の出力
に応答する互いに同一の線形電流制御デバイスが増幅器
と両方の供給電圧ノードの間に提供され、これによって
共通モード入力電圧の二次調波が相殺される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の好ましい実施態様による二段モノリシ
ック全差分CMO8増幅器を示す。 [主要部分の符号の説明コ 第1の信号ブランチ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・32第2の信号ブランチ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・34共通モード抑止帰還トランジ
スタ・・・・・44 、56電流源・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・42.54
図面の浄出−(内容に′&更なし) 7  1    4  ノ“。 手続補正書 昭和62年 2月19日 特許庁長官  黒 1)明 雄  殿 1、事件の表示 昭和61年特許願第306687号 2、発明の名称 電  子  増  幅  器 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 4、代理人 5、補正の対象 「曲     面」 別紙の通り正式図面を1通提出致します。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、差分入力段および増幅段を持つタイ プの相補電界効果トランジスタ回路であって、該増幅段
    が: 第1の信号ブランチ、および第2の信号ブ ランチを持ち、 該第1の信号ブランチが1つの増幅器と第 1の導電タイプの導電チャネルの第1のトリオードモー
    ドの共通モード抑止帰還トラン ジスタのドレインの間に接続された電流源を持ち、該共
    通モード抑止帰還トランジスタのソースが第1の極性の
    供給電圧ノードに接続され、該トランジスタのゲートが
    該増幅器の出力ノードに接続され、該増幅器の入力が該
    入力段の第1の出力ノードに接続され、 該第2の信号ブランチが1つの増幅器と第 1の導電タイプの導電チャネルの第1のトリオードモー
    ドの共通モード抑止帰還トラン ジスタのドレインの間に接続された電流源を持ち、該共
    通モード抑止帰還トランジスタのソースが第1の極性の
    供給電圧ノードに接続され、該トランジスタのゲートが
    該増幅器の出力ノードに接続され、該増幅器の入力が該
    入力段の第2の出力ノードに接続され、該第2のブラン
    チの第1の帰還トランジスタのドレインが該第1のブラ
    ンチの第1の帰還トランジスタのドレインに接続された
    増幅器において、 電流源42、54と第2の極性の供給電圧 ノードの間に接続された第1および第2の信号ブランチ
    32、34内の第2の導電タイプの導電チャネルの第2
    のトリモードの共通モード抑止帰還トランジスタ44、
    56が含まれ、該第2の帰還トランジスタの(V−)ゲ
    ートが対応する信号ブランチの増幅器の出力ノードに接
    続され、該第1の帰還トランジスタのドレインが一緒に
    該入力段の1つの電流源のソース側に接続されることを
    特徴とする電子増幅器。 2、特許請求の範囲第1項に記載の増幅 器において、 該ブランチの電流源がそれぞれ第2の導電 タイプの導電チャネルを持ち、ゲートが第1のバイアス
    電圧ノードに接続された1つのトランジスタを含むこと
    を特徴とする電子増幅器。 3、特許請求の範囲第2項に記載の増幅 器において、 該増幅器の個々が1つの第2の導電タイプ の導電チャネルを持つカスコードトランジ スタを含み、該カスコードトランジスタの ドレインが第1の導電タイプの導電チャネルを持つプル
    ダウントランジスタのドレイン に接続され、該カスコードトランジスタの ソースが該増幅器の入力ノードに接続され、該2つのト
    ランジスタの共通ノードが該増幅器の出力ノードに接続
    され、該カスコード トランジスタのゲートが第2のバイアス電圧ノードに接
    続され、該プルダウントランジ スタのゲートが第3のバイアス電圧ノードに接続される
    ことを特徴とする電子増幅器。 4、特許請求の範囲第3項に記載の増幅 器において、 個々のブランチ内で第1の導電タイプの導 電チャネルを持つ1つのバイアス電流トランジスタが該
    プルダウントランジスタのソ ースと該第1の帰還トランジスタのドレインの間に接続
    され、該バイアス電流トランジスタのゲートが第4のバ
    イアス電圧ノードに接続されることを特徴とする電子増
    幅器。
JP61306687A 1985-12-27 1986-12-24 電子増幅器 Pending JPS62176315A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US814204 1985-12-27
US06/814,204 US4656437A (en) 1985-12-27 1985-12-27 CMOS operational amplifier with improved common-mode rejection

Publications (1)

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JPS62176315A true JPS62176315A (ja) 1987-08-03

Family

ID=25214426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61306687A Pending JPS62176315A (ja) 1985-12-27 1986-12-24 電子増幅器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4656437A (ja)
EP (1) EP0234107A3 (ja)
JP (1) JPS62176315A (ja)
CA (1) CA1238696A (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
EP0234107A3 (en) 1988-11-23
US4656437A (en) 1987-04-07
EP0234107A2 (en) 1987-09-02
CA1238696A (en) 1988-06-28

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