JPH02250512A - Differential amplifier circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明の差動増幅回路に係り、特に同相入力範囲を拡大
した差動増幅回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a differential amplifier circuit, and particularly relates to a differential amplifier circuit with an expanded common-mode input range.
従来、差動増幅回路は第4図あるいは第5図の様な回路
で構成されていた。第4図番こおいては、NチャネルM
OSトランジスタ27,28、PチャネルMO8)ラン
ジスタ29.30で入力差動増幅段を構成し、Pチャネ
ルMO8)ランジスタ31、NチャネルMO8)、7ン
ジスタ26とで第2段駆動段を構成する。Conventionally, differential amplifier circuits have been constructed of circuits as shown in FIG. 4 or 5. In Figure 4, N channel M
The OS transistors 27, 28, P-channel MO8 transistors 29 and 30 constitute an input differential amplification stage, and the P-channel MO8 transistors 31, N-channel MO8 transistors 26, and 7 transistors constitute a second drive stage.
NチャネルMOSトランジスタ25 、24 。N-channel MOS transistors 25 and 24.
26のゲートは共通接続され、トランジスタ24の一方
の電極に接続され、定電流源32とトランジスタ24と
を直列接続して、VDD電源端子36とVss電源端子
37との間に介在させ、トランジスタ31のゲートは、
トランジスタ30の一方の・電極に、トランジスタ31
の一方の電極はVo出力端子35に接続され、トランジ
スタ27 、28のゲートを各々v1.vN入力端子3
3.34に接続し、トランジスタ29の一方の電極とゲ
ートとを接続している。v!、VN入力端子33.34
に印加される差動入力信号電圧(VN−vy) に応じ
て、出力電圧■oは振れる。しかしながら、同相入力電
圧((Vs+Vx)/2)が1<、電源端子37の電圧
Vssに近い電位をとるとき、MOSトランジスタのド
レイン電流は
(ID8=G(VO2−VT)”、VO2>VTIで表
わされる事からも分るように、トランジスタ27.28
の片方又は両方のトランジスタが導通しなくなり、差動
増幅器としての機能を果さなくなる。The gates of the transistors 26 and 26 are connected in common and connected to one electrode of the transistor 24, the constant current source 32 and the transistor 24 are connected in series, and the transistor 31 is interposed between the VDD power terminal 36 and the Vss power terminal 37. The gate of
A transistor 31 is connected to one electrode of the transistor 30.
is connected to the Vo output terminal 35, and the gates of the transistors 27 and 28 are connected to v1. vN input terminal 3
3.34, and one electrode and gate of the transistor 29 are connected. v! , VN input terminal 33.34
The output voltage ■o varies depending on the differential input signal voltage (VN-vy) applied to the output voltage. However, when the common-mode input voltage ((Vs+Vx)/2) is 1< and takes a potential close to the voltage Vss of the power supply terminal 37, the drain current of the MOS transistor is (ID8=G(VO2-VT)", VO2>VTI. As can be seen from the expression, transistors 27.28
One or both transistors become non-conductive and no longer function as a differential amplifier.
第5図は従来の他の差動増幅器を示す回路図である。i
15図において、第4図のMOS)ランジスタを逆のチ
ャンネルのもので構成すると、本回路が得られる。Pチ
ャネルMOSトランジスタ41.42、NチャネルMO
Sトランジスタ43゜44とで入力差動増幅器を構成し
、PチャネルMO8)ランジスタ40とNチャネルMO
Sトランジスタ45とで第2駆動段を構成する。ここで
、同相入力電圧((VN +V r )/23 bst
l源端子36 (D電圧VDDに近い値になると、同様
にトランジスタ41.42の片方又は両方のトランジス
タが導通しなくなり、差動増幅器としての機能を果さな
くなる。FIG. 5 is a circuit diagram showing another conventional differential amplifier. i
In FIG. 15, the present circuit is obtained by configuring the MOS transistors in FIG. 4 with those of opposite channels. P channel MOS transistors 41, 42, N channel MO
S transistors 43 and 44 constitute an input differential amplifier, P channel MO8) transistor 40 and N channel MO
The S transistor 45 constitutes a second drive stage. Here, the common mode input voltage ((VN +V r )/23 bst
When the voltage at the l source terminal 36 (D) reaches a value close to VDD, one or both of the transistors 41 and 42 similarly ceases to conduct, and ceases to function as a differential amplifier.
これらの現象を回避する回路として第3図の回路がある
。第3図において、第4図の回路(こ、対のPチャネル
MOSトランジスタ46.47、一対のNチャネルMO
Sトランジスタ17,18、一対のNチャネルMOSト
ランジスタ19.20、一対のPチャネルMO8)ラン
ジスタ50.51とが付加されている。トランジスタ2
2のゲートは、トランジスタ50のゲートと共に%VI
入力端子33に接続され、トランジスタ23のゲートは
、トランジスタ51のゲートと共に、vN入力端子34
に接続され、トランジスタ17.18のゲートを共通接
続して、トランジスタ18.50の直列接続点に接続さ
れ、トランジスタ19.20のゲートを共通接続して、
トランジスタ51.19の直列接続点に接続し、トラン
ジスタ50.51の一方の電極同士を共通接続して、ト
ランジスタ47の一方の電極に接続し、トランジスタ4
6゜47の他方の電極同士、ゲート同士を共通接続して
いる。There is a circuit shown in FIG. 3 as a circuit that avoids these phenomena. In FIG. 3, the circuit of FIG. 4 (a pair of P-channel MOS transistors 46 and 47, a pair of N-channel MOS transistors
S transistors 17 and 18, a pair of N channel MOS transistors 19 and 20, and a pair of P channel MO transistors 50 and 51 are added. transistor 2
The gate of 2, along with the gate of transistor 50, is %VI
The gate of the transistor 23 is connected to the input terminal 33, and the gate of the transistor 23 is connected to the vN input terminal 34 together with the gate of the transistor 51.
connected to the gates of transistors 17.18, connected to the series connection point of transistors 18.50, and connected to the gates of transistors 19.20 in common.
It is connected to the series connection point of transistors 51.19, one electrode of transistors 50.51 is connected in common, and connected to one electrode of transistor 47.
The other electrodes at 6°47 and the gates are commonly connected.
ここで、同相入力電圧が電源端子36.37の電圧VS
S又はVDDに近い値をとっても差動対のNチャネルM
OS)ランジスタ22.23、又はPチャネルMOSト
ランジスタ50.51の少くなくとも一方が導通し、差
動増幅器として機能する。Here, the common mode input voltage is the voltage VS of the power supply terminals 36 and 37.
N-channel M of a differential pair even if it takes a value close to S or VDD
At least one of OS) transistors 22 and 23 or P-channel MOS transistors 50 and 51 is conductive and functions as a differential amplifier.
しかしながらとのM3図の回路には以下に示す欠点があ
る。即ち、NチャネルMOSトランジスタ21が定電流
源であるため、トランジスタ22゜23、 トランジ
スタ50.51のすべてが導通しているときに、全体の
バランスが取れるようにすると、トランジスタ22.2
3.又はトランジスタ50.51の対の一方が導通しな
くなった時には、入力オフセット電圧を生じる。この入
力オフセット電圧は、差動増幅器のNI幅精度を表す重
要なパラメタの一つであり、好ましくない。However, the circuit shown in Figure M3 has the following drawbacks. That is, since the N-channel MOS transistor 21 is a constant current source, when the transistors 22, 23 and 50.51 are all conductive, if the overall balance is maintained, the transistors 22.2
3. Or, when one of the pair of transistors 50, 51 ceases to conduct, an input offset voltage occurs. This input offset voltage is one of the important parameters representing the NI width accuracy of the differential amplifier, and is undesirable.
前述した従来の差動増幅回路は、既Iこ述べたように同
相入力電圧が電源電圧vDD又はVB2に近くなると動
作しなくなるか、あるいは入力オフセット電圧が大きく
なるという欠点がある。The above-mentioned conventional differential amplifier circuit has the disadvantage that, as described above, when the common-mode input voltage approaches the power supply voltage vDD or VB2, it stops operating or the input offset voltage becomes large.
本発明の目的は、前記問題点が解決され、同相入力信号
電圧が大きくなっても、トランジスタが正常に動作し、
大きな入力オフセット電圧が発生しないようにした差動
増幅回路を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to enable the transistor to operate normally even when the common-mode input signal voltage becomes large.
An object of the present invention is to provide a differential amplifier circuit that prevents the occurrence of large input offset voltages.
本発明の差動増幅回路の構成は、NチャネルMOS)ラ
ンジスタからなる第10差動対とPチャンネルMO8)
ランジスタからなる第20差動対とからなる入力回路と
、前記第10差動対に流れる電流に比例する電流を流す
第1の電流供給装置と、前記第20差動対に流れる電流
に比例する電流を流す第2の電流供給装置と、前記第1
の電流供給装置と前記第2の電流供給装置の電流値の和
を電流値としてもつ能動負荷を有する駆動段とを備えた
ことを特徴とする差動増幅回路。The configuration of the differential amplifier circuit of the present invention includes a 10th differential pair consisting of an N-channel MOS transistor and a P-channel MO8) transistor.
an input circuit consisting of a 20th differential pair made of transistors; a first current supply device that supplies a current proportional to the current flowing through the 10th differential pair; a second current supply device through which current flows;
A differential amplifier circuit comprising: a current supply device; and a drive stage having an active load having a current value equal to the sum of the current values of the second current supply device.
第1図は本発明の一実施例の差動増幅回路の回路図であ
る。第1図において、本実施例の差動増幅回路は、第3
の回路基こ、一対のNチャネルMOSトランジスタ13
.14、一対のNチャネルMOSトランジスタ4,7、
一対のPチャネルMOSトランジスタ58.59、Nチ
ャネルMO8)ランジスタロ、NチャネルMOSトラン
ジスタ10が付加された形となっている。その他の部分
は第3図と同様である。FIG. 1 is a circuit diagram of a differential amplifier circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the differential amplifier circuit of this embodiment has a third
The circuit board includes a pair of N-channel MOS transistors 13.
.. 14, a pair of N-channel MOS transistors 4, 7,
A pair of P-channel MOS transistors 58 and 59, an N-channel MO transistor 8), and an N-channel MOS transistor 10 are added. Other parts are the same as in FIG. 3.
ここで、入力部分は差動NチャネルMO8)ランジスタ
12,15、PチャネルMO8)ランジスタロ1.62
からなる。トランジスタ61゜620差動対の電流は、
NチャネルMO8)ランジスタ3.8,2.9を経由し
て、NチャネルMOSトランジスタ12.15を経由す
る信号に加算される。トランジスタ12.15を流れる
電流は、NチャネルMOSトランジスタ6.13゜14
、PチャネルMO8)ランジスタ58.59、Nチャネ
ルMO8)ランジスタ10からなる電流検出回路により
、能動負荷NチャネルMO8)?ンジスタ116ζ接続
される。トランジスタ13゜14には、トランジスタ1
2.15に比例した電流が流れ、同相入力電圧が電圧V
ssに接続し、トランジスタ12.15が非導通状態に
なった時、トランジスタ13.14も同時に非導通にな
る。Here, the input part is differential N-channel MO8) transistors 12, 15, P-channel MO8) transistors 1.62
Consisting of The current of the 61°620 differential pair of transistors is
It is added to the signal passing through N-channel MOS transistor 12.15 via transistors 3.8 and 2.9 (N-channel MO8). The current flowing through the transistor 12.15 is the same as the current flowing through the N-channel MOS transistor 6.13°14.
, P-channel MO8) transistors 58, 59, and N-channel MO8) transistors 10, the active load N-channel MO8)? resistor 116ζ is connected. Transistors 13 and 14 include transistors 1 and 14.
A current proportional to 2.15 flows, and the common mode input voltage becomes voltage V
ss, and when transistor 12.15 becomes non-conductive, transistor 13.14 also becomes non-conductive at the same time.
トランジスタ61.62に流れる電流は、トランジスタ
4.7からなる電流検出回路により検出される。トラン
ジスタ4.7はトランジスタ11ととも先こ信号増幅素
子PチャネルMO8)ランジスタロ0に対する能動負荷
でもある。The current flowing through the transistors 61 and 62 is detected by a current detection circuit made up of transistors 4 and 7. Transistor 4.7, together with transistor 11, is also an active load for the signal amplification element P-channel MO8) transistor R0.
本実施例においては、トランジスタ12.15又はトラ
ンジスタ61.62の一方の対が非導通状態になる時に
は、駆動段の増幅素子トランジスタ60の電流が変化す
るが、その能動負荷トランジスタ4,7.11の電流も
同時に変化するため、全体としてのバランスが保たれオ
フセット電圧を生じる事はない。In this embodiment, when one pair of transistors 12.15 or 61.62 becomes non-conductive, the current of the amplifier element transistor 60 of the drive stage changes; Since the current of both changes at the same time, the overall balance is maintained and no offset voltage occurs.
第2図は本発明の他の実施例の差動層@回路を示す回路
図である。第2図において、本実施例の差動増幅回路は
、第1図の回路のうちトランジスタ4.7がなく、一対
のPチャネルMO8)ランジスタロ3.64とPチャネ
ルMO8)ランジスタロ5とが付加されている。FIG. 2 is a circuit diagram showing a differential layer@circuit according to another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the differential amplifier circuit of this embodiment does not include the transistor 4.7 in the circuit of FIG. ing.
本実施例において、トランジスタ61.62の電流は電
流検出回路を構成するトランジスタ65゜63.64、
)ランジスタ10により検出され、トランジスタ12.
13に比例した電流と加算されて、駆動段における増幅
素子トランジスタ60に対する能動負荷トランジスタ1
1の電流値が決定される。本回路においても、トランジ
スタ61゜62、又はトランジスタ12.15の一方が
非導通状態lこなったとき、トランジスタ60の定常バ
イアス電流が減少するが、同時に対応する負荷であるト
ランジスタ11の電流値も減少するため、全体としての
バランスが保たれ、オフセット電圧が住する事はない。In this embodiment, the current of the transistors 61, 62 is the same as that of the transistors 65, 63, 64, which constitute the current detection circuit.
) detected by transistor 10 and detected by transistor 12 .
13 is added to the active load transistor 1 for the amplification element transistor 60 in the drive stage.
A current value of 1 is determined. In this circuit as well, when one of the transistors 61 and 62 or the transistors 12 and 15 becomes non-conductive, the steady bias current of the transistor 60 decreases, but at the same time the current value of the transistor 11, which is the corresponding load, also decreases. As the voltage decreases, the overall balance is maintained and there is no offset voltage.
以上説明したように、本発明は、広い同相入力範囲をも
つ差動入力増幅回路を構成する事が出来る効果がある。As described above, the present invention has the advantage of being able to configure a differential input amplifier circuit having a wide common-mode input range.
第1図は本発明の一実施例の差動増幅回路を示す回路図
、第2図は本発明の他の実施例の差動増幅回路を示す回
路図、第3図、第4図、第5図はいずれも従来の差動増
幅回路を示す回路図である。
VDD・・・・・・正電源、Vss・・・・・・負電源
、Vo・・・・・・出力、V 1 * v、・・・・・
・入力、32・−・・・定電流源、1乃至23,24.
25.26.27.28.43 。
44.45.66・・・・・・NチャネルMOSトラン
ジスタ、29乃至31.38乃至40.46乃至52.
53乃至62・・・・・・PチャネルMO8)ランジス
タ、36.37・・・・・・電源端子、35・・・・・
・出力端子。
代理人 弁理士 内 原 晋
DD
VSS
第
図FIG. 1 is a circuit diagram showing a differential amplifier circuit according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a differential amplifier circuit according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 5 are circuit diagrams showing conventional differential amplifier circuits. VDD...Positive power supply, Vss...Negative power supply, Vo...Output, V1*v,...
- Input, 32... Constant current source, 1 to 23, 24.
25.26.27.28.43. 44.45.66...N channel MOS transistors, 29 to 31.38 to 40.46 to 52.
53 to 62...P channel MO8) transistor, 36.37...Power terminal, 35...
・Output terminal. Agent Patent Attorney Susumu Uchihara DD VSS Figure
Claims (1)
PチャネルMOSトランジスタからなる第2の差動対と
からなる入力回路と、前記第1の差動対に流れる電流に
比例する電流を流す第1の電流供給装置と、前記第2の
差動対に流れる電流に比例する電流を流す第2の電流供
給装置と、前記第1の電流供給装置と前記第2の電流供
給装置との電流値の和を電流値としてもつ能動負荷を有
する駆動段とを備えたことを特徴とする差動増幅回路。an input circuit consisting of a first differential pair consisting of N-channel MOS transistors and a second differential pair consisting of P-channel MOS transistors; a current supply device, a second current supply device that flows a current proportional to the current flowing through the second differential pair, and a current value of the first current supply device and the second current supply device. 1. A differential amplifier circuit comprising: a drive stage having an active load having a sum as a current value.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072522A JP3063090B2 (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Differential amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1072522A JP3063090B2 (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Differential amplifier circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250512A true JPH02250512A (en) | 1990-10-08 |
| JP3063090B2 JP3063090B2 (en) | 2000-07-12 |
Family
ID=13491748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1072522A Expired - Lifetime JP3063090B2 (en) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | Differential amplifier circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3063090B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5714906A (en) * | 1995-08-14 | 1998-02-03 | Motamed; Ali | Constant transductance input stage and integrated circuit implementations thereof |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP1072522A patent/JP3063090B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5714906A (en) * | 1995-08-14 | 1998-02-03 | Motamed; Ali | Constant transductance input stage and integrated circuit implementations thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3063090B2 (en) | 2000-07-12 |
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