JPS6221412B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6221412B2
JPS6221412B2 JP54106242A JP10624279A JPS6221412B2 JP S6221412 B2 JPS6221412 B2 JP S6221412B2 JP 54106242 A JP54106242 A JP 54106242A JP 10624279 A JP10624279 A JP 10624279A JP S6221412 B2 JPS6221412 B2 JP S6221412B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistors
input
differential amplifier
clock signal
gates
Prior art date
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Expired
Application number
JP54106242A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5630321A (en
Inventor
Shunichi Suzuki
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.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP10624279A priority Critical patent/JPS5630321A/en
Publication of JPS5630321A publication Critical patent/JPS5630321A/en
Publication of JPS6221412B2 publication Critical patent/JPS6221412B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01Shaping pulses
    • H03K5/02Shaping pulses by amplifying
    • H03K5/023Shaping pulses by amplifying using field effect transistors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Manipulation Of Pulses (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、2相のクロツク信号で制御され差動
型増幅器またはコンパレータとして機能する高感
度増幅器に関するものである。通常の差動増幅器
には固有の入力オフセツトがあり、このオフセツ
ト以上の差動信号が入力されないと信号として検
知できない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a high sensitivity amplifier that is controlled by two-phase clock signals and functions as a differential amplifier or comparator. A normal differential amplifier has a unique input offset, and unless a differential signal greater than this offset is input, it cannot be detected as a signal.

本発明では新規な信号入力方式により差動信号
電圧を増幅して差動増巾器固有の入力オフセツト
以下のレベルの差動入力であつても充分に検知で
きるようにした高感度増幅器を提供せんとするも
のである。
The present invention provides a high-sensitivity amplifier that uses a novel signal input method to amplify differential signal voltages and can sufficiently detect differential inputs even at levels below the input offset unique to differential amplifiers. That is.

本発明の高感度増幅器は、第1および第2の入
力端子と、上記第1入力端子に接続された第1お
よび第4のトランジスタと、上記第2入力端子に
接続された第2および第3のトランジスタと、第
1および第2のキヤパシタと、差動増幅器とを備
え、上記第1および第3のトランジスタの他端は
互いに接続されて第1のキヤパシタに接続され、
上記第2および第4のトランジスタの他端は互い
に接続されて第2のキヤパシタに接続され、上記
第1および第2のキヤパシタの他端は、それぞれ
上記差動増幅器の第1および第2の入力点に接続
され、上記第1および第2のトランジスタのゲー
トは第1のクロツク信号で駆動され、上記第3お
よび第4のトランジスタのゲートは上記第1のク
ロツク信号とは重ならない第2のクロツク信号で
駆動され、上記第3および第4のトランジスタが
導通している間は上記差動増幅器の第1および第
2の入力点がそれぞれ一定電位にバイアスされて
いるようにした、ことを特徴とするものである。
The high sensitivity amplifier of the present invention includes first and second input terminals, first and fourth transistors connected to the first input terminal, and second and third transistors connected to the second input terminal. a transistor, first and second capacitors, and a differential amplifier, the other ends of the first and third transistors are connected to each other and to the first capacitor,
The other ends of the second and fourth transistors are connected to each other and to a second capacitor, and the other ends of the first and second capacitors are connected to the first and second inputs of the differential amplifier, respectively. the gates of the first and second transistors are driven by a first clock signal, and the gates of the third and fourth transistors are driven by a second clock signal that does not overlap with the first clock signal. The differential amplifier is driven by a signal, and the first and second input points of the differential amplifier are biased to a constant potential while the third and fourth transistors are conductive. It is something to do.

以下、本発明の実施の一例について図面を参照
しながら具体的に説明し、本発明を理解する一助
とする。
Hereinafter, an example of the implementation of the present invention will be specifically described with reference to the drawings to help understand the present invention.

第1図は本発明の一実施例である。図に表われ
た6個のトランジスタは便宜上、nチヤネル
MOSトランジスタであるとして話を進めるが、
本発明はそれに限定されるものではない。第1お
よび第2の入力端子IN,には、それぞれトラ
ンジスタ1,3,5およびトランジスタ2,4,
6が接続され、入力部の出力点であるG,Dでそ
れぞれ差動増幅器S・Aの入力点に接続されてい
る。第1の入力端子INはトランジスタ1,4に
接続され、第2の入力端子はトランジスタ
2,3に接続されている。第1のトランジスタ1
と第3のトランジスタ3との他端はA点で接続さ
れてさらに第1のキヤパシタC1の一端に接続さ
れている。第2のトランジスタ2と第4のトラン
ジスタ4の他端はB点で接続されさらに第2のキ
ヤパシタC2の一端に接続されている。第1およ
び第2のキヤパシタC1,C2の他端は差動増幅器
S・Aの第1および第2の入力点G,Dにそれぞ
れ接続されている。第1の入力点Gはトランジス
タ5を介して、電源電位VRに接続され、第3の
トランジスタが導通している間は第1の入力点G
を一定電位VRにバイアスされている。第2の入
力点Dはトランジスタ6を介して電源電位VR′に
接続され、第4のトランジスタが導通している間
は第2の入力点Dを一定電位VR′にバイアスされ
ている。電源電位VRとVR′は同じものでよい
が、第3図と対応をとるため区別して記した。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. For convenience, the six transistors shown in the figure are n-channel transistors.
I will proceed with the discussion assuming that it is a MOS transistor, but
The invention is not limited thereto. Transistors 1, 3, 5 and transistors 2, 4, 2 are connected to the first and second input terminals IN, respectively.
6 are connected, and the output points G and D of the input section are connected to the input points of the differential amplifiers S and A, respectively. A first input terminal IN is connected to transistors 1 and 4, and a second input terminal is connected to transistors 2 and 3. first transistor 1
The other ends of the third transistor 3 and the third transistor 3 are connected at a point A, and further connected to one end of the first capacitor C1 . The other ends of the second transistor 2 and the fourth transistor 4 are connected at point B and further connected to one end of the second capacitor C2 . The other ends of the first and second capacitors C 1 and C 2 are respectively connected to the first and second input points G and D of the differential amplifier S·A. The first input point G is connected to the power supply potential V R via the transistor 5, and while the third transistor is conductive, the first input point G
is biased to a constant potential VR . The second input point D is connected to the power supply potential V R ' via the transistor 6, and while the fourth transistor is conductive, the second input point D is biased to a constant potential V R '. Although the power supply potentials V R and V R ' may be the same, they are marked separately for correspondence with FIG. 3.

第1および第2のトランジスタ1,2のゲート
には第1のクロツク信号φが入力され、第3お
よび第4のトランジスタ3,4およびバイアス制
御用のトランジスタ5,6のゲートには、第1の
クロツク信号φとは重ならない第2のクロツク
信号φが入力されている。
The first clock signal φ1 is input to the gates of the first and second transistors 1 and 2, and the first clock signal φ1 is input to the gates of the third and fourth transistors 3 and 4 and the bias control transistors 5 and 6. A second clock signal φ2 that does not overlap with the first clock signal φ1 is input.

第1図の回路動作を第2図の信号波形を用いて
説明する。まず時刻t1でクロツク信号φが+5V
になると、トランジスタ3,4,5,6が導通す
るから、キヤパシタC1,C2の電極にあたる点
A,G,B,Dの電位VA,VG,VB,VDはそれ
ぞれVIN,VR,VIN,VR′になる。
The circuit operation of FIG. 1 will be explained using the signal waveforms of FIG. 2. First, at time t1, clock signal φ2 is +5V
Then, transistors 3, 4, 5, and 6 become conductive, so the potentials V A , V G , V B , and V D at points A , G, B , and D corresponding to the electrodes of capacitors C 1 and C 2 are respectively V IN , V R , V IN , V R '.

次に時刻t3クロツク信号φが+5Vになるとト
ランジスタ1,2が導通し、VA,VBはそれぞれ
IN,VINになる。
Next, at time t3, when the clock signal φ1 becomes +5V, transistors 1 and 2 become conductive, and V A and V B become V IN and V IN , respectively.

差動増幅器S・Aの入力点G,Dはトランジス
タ5,6が導通しないときは浮遊状態にある。ま
た入力点G,Dの寄性容量が第1および第2のキ
ヤパシタC1,C2の容量値に比べてはるかに小さ
くなるように、C1,C2を選んである。したがつ
て、時刻t3で、VAがVINからVINに変化する
と、VGはVRから、VR+(VIN−VIN)に変化す
る。同様に時刻t3でVBがVINからVINに変化す
ると、VDはVR+(VIN−VIN)に変化する。
簡単のためVR=VRとして話を進めると、結
局、時刻t4において、差動増幅器S・Aの入力電
圧VGおよびVDの差動電圧VGDは|VIN−VIN
×2となり元の入力信号VIN,VINの差動電圧の
2倍になつている。第1および第2の入力点G,
D点の寄性容量値をCPとし、第1および第2の
キヤパシタC1,C2の容量値をCとおくと、正確
には、 VGD=|VIN−VIN|×2×C÷(C+CP) (1) となる。従つてCP≪CではVGD=2×|VIN
−VIN|となる。さらに(1)式が成立するためには
時刻t1からt4まで、入力信号VIN,VINが変化
しないことが必要である。これはVIN,VINが、
低インピーダンスの信号源あるいは大容量のキヤ
パシタから出力されればよい。
Input points G and D of the differential amplifier S.A are in a floating state when transistors 5 and 6 are not conductive. Further, C 1 and C 2 are selected so that the parasitic capacitance of input points G and D is much smaller than the capacitance values of the first and second capacitors C 1 and C 2 . Therefore, at time t3 , when V A changes from V IN to V IN , V G changes from VR to VR + (V IN - V IN ). Similarly, when V B changes from V IN to V IN at time t 3 , V D changes to V R ' 1 + (V IN - V IN ).
For the sake of simplicity, let's proceed by assuming that V R =V R ' 1. After all, at time t4 , the differential voltage V GD between the input voltages V G and V D of the differential amplifier S.A. is |V IN -V IN
×2, which is twice the differential voltage between the original input signals V IN and V IN . first and second input points G,
Assuming that the parasitic capacitance value at point D is CP and the capacitance values of the first and second capacitors C 1 and C 2 are C, the exact formula is V GD = |V IN −V IN |×2× C÷(C+C P ) (1). Therefore, for C P <<C, V GD =2×|V IN
−V IN |. Furthermore, in order for equation (1) to hold true, it is necessary that the input signals V IN and V IN do not change from time t 1 to t 4 . This means that V IN and V IN are
It may be output from a low impedance signal source or a large capacity capacitor.

従つて、,が成立する限りは、IN,を
入力点G、点Dを出力端とする(第1図の回路で
差動増幅器S・Aを除いた部分)四端子回路をn
段縦続接続して差動電圧を2n倍することが可能
である。
Therefore, as long as .
It is possible to multiply the differential voltage by 2 n times by cascading stages.

第3図は第1図中の差動増幅器S・Aの具体的
回路の一例にバイアス制御用のトランジスタ5,
6を含めて示したものであり、電源電位VR,V
R′を差動増幅器S・Aの本体から得ている例であ
る。トランジスタ7,8は、トランジスタ1,
2,3,4,5,6と同様のエンハンスメント型
であり、トランジスタ9,10はデイプリーシヨ
ン型である。トランジスタ7と8,5と6,9と
10,はそれぞれ特性が実質的に等しく設計され
ており、全体として対象構造になつている。トラ
ンジスタ9と7,10と8でそれぞれインバータ
を形成しており、トランジスタ7と8のソースは
定電流源に接続されている。トランジスタ7と8
のゲートはそれぞれ第1図の入力点G,Dに対応
する。トランジスタ9,10のゲートはそれぞれ
のソースに接続されて、増幅器の出力点out,
となつている。
FIG. 3 shows an example of a specific circuit of the differential amplifier S.A in FIG. 1, including a bias control transistor 5,
6, and the power supply potentials V R , V
This is an example in which R ' is obtained from the main body of the differential amplifier S.A. Transistors 7, 8 are transistors 1,
The transistors 9 and 10 are of the enhancement type, similar to transistors 2, 3, 4, 5, and 6, and the transistors 9 and 10 are of the depletion type. The transistors 7 and 8, 5 and 6, and 9 and 10 are designed to have substantially the same characteristics, and have a symmetrical structure as a whole. Transistors 9 and 7, 10 and 8 form an inverter, and the sources of transistors 7 and 8 are connected to a constant current source. transistors 7 and 8
The gates correspond to input points G and D in FIG. 1, respectively. The gates of transistors 9 and 10 are connected to their respective sources, and the output points out and out of the amplifier are connected to the respective sources.
It is becoming.

トランジスタ5と6は、それぞれクロツク信号
φによりトランジスタ7と8のドレインとゲー
トの接続を制御する。
Transistors 5 and 6 control the connection of the drains and gates of transistors 7 and 8 by clock signal φ2 , respectively.

クロツク信号φが+5Vのとき、トランジス
タ7と8はそれぞれゲートとドレインが短絡され
ている。すなわちトランジスタ9と7とで構成さ
れるインバータの入力点と出力点とが短絡されて
おり、同様にトランジスタ10と8とからなるイ
ンバータの入力点と出力点とが短絡されている。
従つて、各インバータの伝達特性においてもつと
も利得が高い電位に、入力点G,Dはバイアスさ
れている。入力点GおよびDの電位はトランジス
タ9と10および7と8が全く等しい特性ならば
等しくなる。
When the clock signal φ2 is +5V, the gates and drains of transistors 7 and 8 are shorted, respectively. That is, the input point and output point of the inverter made up of transistors 9 and 7 are short-circuited, and similarly the input point and output point of the inverter made up of transistors 10 and 8 are short-circuited.
Therefore, input points G and D are biased to a potential that provides the highest gain in the transfer characteristics of each inverter. The potentials at input points G and D will be equal if transistors 9 and 10 and 7 and 8 have exactly the same characteristics.

しかしトランジスタ7と8との間で閾値差が△
Tだけあると、入力点GとDとのバイアス電位
はほぼ△VTだけずれるので、閾値差△VTによる
差動増幅器の入力オフセツトが補償され実効入力
オフセツトは極めて小さくなる。この入力点G,
Dのバイアスレベルが第1図の電源VR,VR′に
対応している。以上説明したように例えば第1図
および第3図の回路を組合せると従来構造のもの
に比してはるかに高感度の差動増幅器が得られ
る。
However, the threshold difference between transistors 7 and 8 is △
If there is only V T , the bias potential between input points G and D will deviate by approximately ΔV T , so the input offset of the differential amplifier due to the threshold difference ΔV T is compensated for, and the effective input offset becomes extremely small. This input point G,
The bias level of D corresponds to the power supplies VR and VR ' in FIG. As explained above, by combining the circuits shown in FIGS. 1 and 3, for example, a differential amplifier having a much higher sensitivity than that of the conventional structure can be obtained.

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

第1図は本発明の一実施例としての高感度増幅
器であつて、第1および第22の入力端子IN,
と差動増幅器S・Aの第1および第2の入力点
G,Dを出力端子とした四端子回路が差動増幅器
S・Aの入力点G,Dに接続された構成になつて
いる。図中1,2,3,4はそれぞれ第1,第
2,第3,第4のトランジスタであり、C1,C2
は第1および第2のキヤパシタであり、φ,φ
は第1および第2のクロツク信号であり、5,
6はバイアス制御用のトランジスタである。第2
図は第1図の回路の動作を示す波形図である。第
3図は本発明の構成要素の一つである差動増幅器
S・Aとして使用して好適な回路の一例を示した
ものである。図中5,6は第1図の5,6に相当
するものであり便宜上併記したものである。7,
8はエンハンスメント型のトランジスタであり、
9,10はデイプリーシヨン型のトランジスタで
ある。
FIG. 1 shows a high sensitivity amplifier as an embodiment of the present invention, in which the first and 22nd input terminals IN,
A four-terminal circuit whose output terminals are the first and second input points G and D of the differential amplifier S.A is connected to the input points G and D of the differential amplifier S.A. In the figure, 1, 2, 3, and 4 are the first, second, third, and fourth transistors, respectively, and C 1 , C 2
are the first and second capacitors, and φ 1 , φ
2 are first and second clock signals; 5,
6 is a transistor for bias control. Second
The figure is a waveform diagram showing the operation of the circuit of FIG. 1. FIG. 3 shows an example of a circuit suitable for use as a differential amplifier S.A, which is one of the components of the present invention. 5 and 6 in the figure correspond to 5 and 6 in FIG. 1, and are shown together for convenience. 7,
8 is an enhancement type transistor;
9 and 10 are depletion type transistors.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1および第2の入力端子と、上記第1入力
端子に接続された第1および第4のトランジスタ
と、上記第2入力端子に接続された第2および第
3のトランジスタと、第1および第2のキヤパシ
タと、差動増幅器とを備え、上記第1および第3
のトランジスタの他端は互いに接続されて第1の
キヤパシタに接続され、上記第2および第4のト
ランジスタの他端は互いに接続されて第2のキヤ
パシタに接続され、上記第1および第2のキヤパ
シタの他端は、それぞれ上記差動増幅器の第1お
よび第2の入力点に接続され、上記第1および第
2のトランジスタのゲートは第1のクロツク信号
で駆動され、上記第3および第4のトランジスタ
のゲートは上記第1のクロツク信号とは重ならな
い第2のクロツク信号で駆動され、上記第3およ
び第4のトランジスタが導通している間は上記差
動増幅器の第1および第2の入力点がそれぞれ一
定電位にバイアスされているようにした、ことを
特徴とする高感度増幅器。
1 first and second input terminals, first and fourth transistors connected to the first input terminal, second and third transistors connected to the second input terminal, and first and fourth transistors connected to the second input terminal; a second capacitor and a differential amplifier;
The other ends of the transistors are connected together and connected to a first capacitor, the other ends of the second and fourth transistors are connected together and connected to a second capacitor, and the other ends of the second and fourth transistors are connected together and connected to a second capacitor, and The other ends are connected to first and second input points of the differential amplifier, respectively, the gates of the first and second transistors are driven by a first clock signal, and the gates of the third and fourth transistors are driven by a first clock signal. The gates of the transistors are driven by a second clock signal that does not overlap with the first clock signal, and the first and second inputs of the differential amplifier are driven while the third and fourth transistors are conducting. A high-sensitivity amplifier characterized in that each point is biased to a constant potential.
JP10624279A 1979-08-21 1979-08-21 High sensitivity amplifier Granted JPS5630321A (en)

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