JPH0313120A - 差動増幅回路 - Google Patents
差動増幅回路Info
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- JPH0313120A JPH0313120A JP1148749A JP14874989A JPH0313120A JP H0313120 A JPH0313120 A JP H0313120A JP 1148749 A JP1148749 A JP 1148749A JP 14874989 A JP14874989 A JP 14874989A JP H0313120 A JPH0313120 A JP H0313120A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/45376—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using junction FET transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45381—Long tailed pairs
- H03F3/45385—Non-folded cascode stages
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45024—Indexing scheme relating to differential amplifiers the differential amplifier amplifying transistors are cascode coupled transistors
-
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- H03F2203/45641—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC being controlled, e.g. by a signal derived from a non specified place in the dif amp circuit
Landscapes
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- Amplifiers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、電界効果トランジスタ(以下、FETという
)を用いた半導体集積回路等における差動増幅回路、特
にガリウム砒素等の化合物半導体基板上に形成されるソ
ース結合型電界効果トランジスタ増幅回路等を用いて構
成される差動増幅回路に関するものである。
)を用いた半導体集積回路等における差動増幅回路、特
にガリウム砒素等の化合物半導体基板上に形成されるソ
ース結合型電界効果トランジスタ増幅回路等を用いて構
成される差動増幅回路に関するものである。
(従来の技術)
従来、このような分野の技術としては、次のようなもの
があった。以下、その構成を図を用いて説明する。
があった。以下、その構成を図を用いて説明する。
第2図は、従来の差動増幅回路の一構成例を示す回路図
である。
である。
この差動増幅回路は、入力電圧VI用の入力端子1およ
び基準電圧■R1用の入力端子2を有し、その入力端子
1.2には差動入力部10が接続されている。差動入力
部10は、入力電圧VIによりオン・オフ動作するノー
マリオフ型FETIIと基準電圧VRIによりオン・オ
フ動作するノーマリオフ型FET12とを備え、それら
FET11.12のドレインが負荷部20に接続される
とともに、ソースが定電流源用のノーマリオフ型FET
30を介して負の電源電圧VSSに接続されている。
び基準電圧■R1用の入力端子2を有し、その入力端子
1.2には差動入力部10が接続されている。差動入力
部10は、入力電圧VIによりオン・オフ動作するノー
マリオフ型FETIIと基準電圧VRIによりオン・オ
フ動作するノーマリオフ型FET12とを備え、それら
FET11.12のドレインが負荷部20に接続される
とともに、ソースが定電流源用のノーマリオフ型FET
30を介して負の電源電圧VSSに接続されている。
負荷部20は、正の電源電圧VDDとFET11のドレ
インとの間に接続された負荷用のノーマリオン型FET
21および電源電圧VDDとFET12のドレインとの
間に接続された負荷用のノーマリオン型FET22とで
構成されている。さらに、FETII、12のドレイン
には出力電圧out1.2用の出力端子41.42がそ
れぞれ接続されている。
インとの間に接続された負荷用のノーマリオン型FET
21および電源電圧VDDとFET12のドレインとの
間に接続された負荷用のノーマリオン型FET22とで
構成されている。さらに、FETII、12のドレイン
には出力電圧out1.2用の出力端子41.42がそ
れぞれ接続されている。
次に動作を説明する。
基準電圧VRIより高い入力電圧VIが入力端子1に印
加されると、FET11はオンし、出力端子41が“L
”レベルになる。そのため、出力端子41から電流が流
入する。その電流と負荷FET21からの電流とは、合
流してFETIIおよび定電流源30を介し負の電源電
圧VSSに流れ込む。その時、FET12はオフ状態で
あり、出力端子42は゛H1lレベルとなる。その結果
、電源電圧VDDからFET22を介し出力端子42か
ら電流が図示しない次段の回路へ流出する。
加されると、FET11はオンし、出力端子41が“L
”レベルになる。そのため、出力端子41から電流が流
入する。その電流と負荷FET21からの電流とは、合
流してFETIIおよび定電流源30を介し負の電源電
圧VSSに流れ込む。その時、FET12はオフ状態で
あり、出力端子42は゛H1lレベルとなる。その結果
、電源電圧VDDからFET22を介し出力端子42か
ら電流が図示しない次段の回路へ流出する。
ここで、基準電圧VR1より低い入力電圧VIが入力端
子1に印加されると、FET11はオフし、出力端子4
1が“HITレベルになる。そのため、電源電圧VDD
からFET21を介して出力端子41から電流が図示し
ない次段の回路へ流出する。その時、FET12はオン
状態であり、出力端子42は“Lllレベルとなる。そ
の結果、出力端子42から電流が流入する。その電流と
負荷FET22からの電流とは、合流してFET12お
よび定電流源30を介し負の電源電圧VSSに流れ込む
。
子1に印加されると、FET11はオフし、出力端子4
1が“HITレベルになる。そのため、電源電圧VDD
からFET21を介して出力端子41から電流が図示し
ない次段の回路へ流出する。その時、FET12はオン
状態であり、出力端子42は“Lllレベルとなる。そ
の結果、出力端子42から電流が流入する。その電流と
負荷FET22からの電流とは、合流してFET12お
よび定電流源30を介し負の電源電圧VSSに流れ込む
。
この差動増幅回路は負荷に負荷素子としてFET21.
22を用い、その飽和ドレイン電流を定電流源30の電
流の1/2程度に選んでいる。しかし、この方式では、
入力電圧VIが大振幅で入力すると、出力波形に段がで
き、出力波形が劣化する欠点があった。
22を用い、その飽和ドレイン電流を定電流源30の電
流の1/2程度に選んでいる。しかし、この方式では、
入力電圧VIが大振幅で入力すると、出力波形に段がで
き、出力波形が劣化する欠点があった。
そこで、特公昭64−7522号公報において第3図の
ような差動増幅回路が提案された。
ような差動増幅回路が提案された。
第3図は、従来の他の差動増幅回路を示す回路図である
。
。
この差動増幅回路は、第2図中の負荷用のFET21,
22をノーマリオン型FET21a、22aに置き換え
、さらに、それらFET21a。
22をノーマリオン型FET21a、22aに置き換え
、さらに、それらFET21a。
22aに逆方向のツェナーダイオード23.24をそれ
ぞれ並列接続させた回路構成となっている。
ぞれ並列接続させた回路構成となっている。
このように回路構成することで、負荷素子であるFET
21a、22aの両端の電圧が一定値以上になれば、ツ
ェナーダイオード23.24には電流が流れ、FETl
1.12の負荷抵抗は小さくなる。そのため、入力電圧
VIが大振幅で入力しても、出力波形を劣化させること
がない。
21a、22aの両端の電圧が一定値以上になれば、ツ
ェナーダイオード23.24には電流が流れ、FETl
1.12の負荷抵抗は小さくなる。そのため、入力電圧
VIが大振幅で入力しても、出力波形を劣化させること
がない。
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、上記構成の差動増幅回路では、次のよう
な課題があった。
な課題があった。
例えば、出力端子41が“L9Tレベルになると、図示
しない次段回路から放電電流が流入される。
しない次段回路から放電電流が流入される。
この場合、その放電電流と負荷FET21aからの電流
の和が定電流源30の電流になるので、放電電流は、負
荷FET21aからの電流により制限を受けることにな
る。
の和が定電流源30の電流になるので、放電電流は、負
荷FET21aからの電流により制限を受けることにな
る。
一方、出力端子41が“H′°レベルになると、図示し
ない次段回路へ充電電流が流出される。そのとき、FE
TIIはオフしているため、負荷FET21aからの電
流が充電電流となる。この充電電流は、負荷FET21
aの飽和ドレイン電流の設定が定電流源の1/2である
ために、その分、飽和ドレイン電流の設定により制限を
受けることになる。
ない次段回路へ充電電流が流出される。そのとき、FE
TIIはオフしているため、負荷FET21aからの電
流が充電電流となる。この充電電流は、負荷FET21
aの飽和ドレイン電流の設定が定電流源の1/2である
ために、その分、飽和ドレイン電流の設定により制限を
受けることになる。
このように、次段回路に対する放電電流と充電電流が制
限され、そのため、動作速度の高速化が阻害されるとい
う問題があり、それを解決することが困難であった。
限され、そのため、動作速度の高速化が阻害されるとい
う問題があり、それを解決することが困難であった。
本発明は前記従来技術が持っていた課題として、動作速
度の高速化が阻害されるという点について解決した差動
増幅囲路を提供するものである。
度の高速化が阻害されるという点について解決した差動
増幅囲路を提供するものである。
(課題を解決するための手段)
第1の発明では、前記課題を解決するために、入力電圧
によりドレインとソース間の導通状態が制御される第1
の電界効果トランジスタと、第1の基準電圧によりドレ
インとソース間の導通状態が制御される第2の電界効果
トランジスタと、前記第1および第2の電界効果トラン
ジスタのソースと低電位電源間に接続された定電流源と
、ドレインが高電位電源に、ソースおよびゲートが前記
第1の電界効果トランジスタのドレイン側第1のノード
にそれぞれ接続された負荷用の第3の電界効果トランジ
スタと、ドレインが前記高電位電源にソースおよびゲー
トが前記第2の電界効果トランジスタのドレイン側第2
のノードにそれぞれ接続された負荷用の第4の電界効果
トランジスタとを備えた差動増幅回路において、次のよ
うな手段を講じたものである。
によりドレインとソース間の導通状態が制御される第1
の電界効果トランジスタと、第1の基準電圧によりドレ
インとソース間の導通状態が制御される第2の電界効果
トランジスタと、前記第1および第2の電界効果トラン
ジスタのソースと低電位電源間に接続された定電流源と
、ドレインが高電位電源に、ソースおよびゲートが前記
第1の電界効果トランジスタのドレイン側第1のノード
にそれぞれ接続された負荷用の第3の電界効果トランジ
スタと、ドレインが前記高電位電源にソースおよびゲー
トが前記第2の電界効果トランジスタのドレイン側第2
のノードにそれぞれ接続された負荷用の第4の電界効果
トランジスタとを備えた差動増幅回路において、次のよ
うな手段を講じたものである。
前記第3の電界効果トランジスタのソースと前記第1の
ノードとの間に接続され、第2の基準電圧により導通状
態が制御される第5の電界効果トランジスタと、前記第
4の電界効果トランジスタのソースと、前記第2のノー
ドとの間に接続され、前記第2の基準電圧により導通状
態が制御される第6の電界効果トランジスタとを、設け
たものである。
ノードとの間に接続され、第2の基準電圧により導通状
態が制御される第5の電界効果トランジスタと、前記第
4の電界効果トランジスタのソースと、前記第2のノー
ドとの間に接続され、前記第2の基準電圧により導通状
態が制御される第6の電界効果トランジスタとを、設け
たものである。
第2の発明は、前記第3および第4の電界効果トランジ
スタをノーマリオン型電界効果トランジスタで構成した
ものである。
スタをノーマリオン型電界効果トランジスタで構成した
ものである。
(作用)
第1の発明によれば、以上のように差動増幅回路を構成
したので、第3のFETは第1のノードの電圧により導
通状態を制御され、第4のFETは第2のノードの電圧
により制御されてオン・オフ動作する。これにより、負
荷側に電流を充分、供給するように働く。
したので、第3のFETは第1のノードの電圧により導
通状態を制御され、第4のFETは第2のノードの電圧
により制御されてオン・オフ動作する。これにより、負
荷側に電流を充分、供給するように働く。
第5および第6のFETは、第2の基準電圧より導通状
態が制御され、オン・オフ動作する。これにより、電流
の流れを大きく変化させ、各ノードの論理レベルを高速
に確定するように働く。
態が制御され、オン・オフ動作する。これにより、電流
の流れを大きく変化させ、各ノードの論理レベルを高速
に確定するように働く。
第2の発明によれば、第3および第4のノーマリオン型
FETは、負荷側に電流を充分供給するように働く。
FETは、負荷側に電流を充分供給するように働く。
したがって、前記課題を解決することができるのである
。
。
(実施例)
第1図は、本発明の第1の実施例を示す差動増幅回路の
回路図である。
回路図である。
この差動増幅回路は、入力電圧VI用の入力端子50を
有し、その入力端子5oには差動入力部60が接続され
ている9差動入力部6oは、入力端子50がゲートに接
続された第1のFETであるノーマリオフ型FET61
と、第2のFETであるノーマリオフ型FET62とを
備え、そのFET62のゲートが第1の基準電圧VRI
にあるノードN1に接続されている。ノードN1と高電
位電源である電源電圧VDDとの間には抵抗63が、ノ
ードN1と低電位電源である電源電圧VSSとの間には
抵抗64がそれぞれ接続されている。
有し、その入力端子5oには差動入力部60が接続され
ている9差動入力部6oは、入力端子50がゲートに接
続された第1のFETであるノーマリオフ型FET61
と、第2のFETであるノーマリオフ型FET62とを
備え、そのFET62のゲートが第1の基準電圧VRI
にあるノードN1に接続されている。ノードN1と高電
位電源である電源電圧VDDとの間には抵抗63が、ノ
ードN1と低電位電源である電源電圧VSSとの間には
抵抗64がそれぞれ接続されている。
一方、FET61.62のドレインが、第1のノードで
あるノードN2および第2のノードであるノードN3に
おいて、負荷部70とスイッチ部80とにそれぞれ接続
されている。さらに、FET61.62のソースが、定
電源用のノーマリオフ型FET90を介して低電位電源
である電源電圧VSSに接続されている。
あるノードN2および第2のノードであるノードN3に
おいて、負荷部70とスイッチ部80とにそれぞれ接続
されている。さらに、FET61.62のソースが、定
電源用のノーマリオフ型FET90を介して低電位電源
である電源電圧VSSに接続されている。
負荷部70は、ゲートがノードN2に接続された第3の
FETである負荷用のノーマリオン型FET71と、ゲ
ートがノードN3に接続された第4のFETである負荷
用のノーマリオン型FET72とを備えている。これら
FET71.72のドレインには電源電圧VDDが接続
され、ソースにはスイッチ部80が接続されている。
FETである負荷用のノーマリオン型FET71と、ゲ
ートがノードN3に接続された第4のFETである負荷
用のノーマリオン型FET72とを備えている。これら
FET71.72のドレインには電源電圧VDDが接続
され、ソースにはスイッチ部80が接続されている。
スイッチ部80は、ドレインがFET71のソースに接
続された第5のFETであるノーマリオフ型FET81
と、ドレインがFET72のソースに接続された第6の
FETであるノーマリオフ型FET82とを備えている
。これらFET81゜82のゲートが、第2の基準電圧
VR2にあるノードN4に共通接続され、そのノードN
4と電源電圧VDD間には負荷用のノーマリオン型FE
T83が接続されている。さらに、FET81のドレイ
ンが出力電圧0UTI用の出力端子84と。
続された第5のFETであるノーマリオフ型FET81
と、ドレインがFET72のソースに接続された第6の
FETであるノーマリオフ型FET82とを備えている
。これらFET81゜82のゲートが、第2の基準電圧
VR2にあるノードN4に共通接続され、そのノードN
4と電源電圧VDD間には負荷用のノーマリオン型FE
T83が接続されている。さらに、FET81のドレイ
ンが出力電圧0UTI用の出力端子84と。
FET82のドレインが出力電圧0UT2用の出力端子
85にそれぞれ接続されている。
85にそれぞれ接続されている。
定電流源であるFET90は、ノーマリオン型FET9
1およびノーマリオフ型FET92により生成される一
定電圧に基づき、ドレインとソース間に一定電流を常時
流す手段である。そのFET90のゲートは、FET9
1のゲートおよびFET92のゲートに共通接続され、
それらゲートがノードN5に接続されている。さらに、
これらFET91,92は、ノードN4と電源電圧VS
S間にノードN5において直列接続されている。
1およびノーマリオフ型FET92により生成される一
定電圧に基づき、ドレインとソース間に一定電流を常時
流す手段である。そのFET90のゲートは、FET9
1のゲートおよびFET92のゲートに共通接続され、
それらゲートがノードN5に接続されている。さらに、
これらFET91,92は、ノードN4と電源電圧VS
S間にノードN5において直列接続されている。
ここで、差動入力部60は基準電圧VR1を基準とし、
その基準電圧VRIと入力電圧VIの電圧差を検出して
FET6.l、62の導通状態を制御する回路である。
その基準電圧VRIと入力電圧VIの電圧差を検出して
FET6.l、62の導通状態を制御する回路である。
また、スイッチ部80は、基準電圧VR2に基づ<FE
T81,82のスイッチング動作により、電流の流れる
状態を大きく変化させ、出力端子84.85の論理レベ
ルを高速かつ確実に再現する回路である。
T81,82のスイッチング動作により、電流の流れる
状態を大きく変化させ、出力端子84.85の論理レベ
ルを高速かつ確実に再現する回路である。
第4図は第1図の動作波形図であり、この図を参照しつ
つ第1図の動作を説明する。
つ第1図の動作を説明する。
まず、基準電圧VRIより高い“″H′″レベルの入力
電圧VIが入力端子50に印加されると、FET61は
オンし、そのドレインとソース間の電流が増加するので
、ノードN2の電圧は低下する。
電圧VIが入力端子50に印加されると、FET61は
オンし、そのドレインとソース間の電流が増加するので
、ノードN2の電圧は低下する。
そのノードN2の電圧が第2の基準電圧より充分に低下
したとき、FET81はオンするので、そのドレインと
ソース間の電流が増加して出力電圧0UTIは、第4図
に示すように“Lllレベルになる。その際、FET7
1のゲート電圧はノードN2の電圧と等しいので、ノー
ドN2の電圧が設定値以下に低下すると、FET71が
オフする。
したとき、FET81はオンするので、そのドレインと
ソース間の電流が増加して出力電圧0UTIは、第4図
に示すように“Lllレベルになる。その際、FET7
1のゲート電圧はノードN2の電圧と等しいので、ノー
ドN2の電圧が設定値以下に低下すると、FET71が
オフする。
この時、FET61,81はオン状態にあるので、出力
端子84から電流がFET90が流せる限度で流入する
。
端子84から電流がFET90が流せる限度で流入する
。
このような状態になると、FET62はオフ状態となり
、ノードN3の電圧が上昇する。このノードN3の電圧
が第2の基準電圧近くまで上昇したとき、FET82は
オフし、出力電圧0UT2が第4図の示すように“H1
lレベルになる。その時、FET72のゲート電圧はノ
ードN3の電圧と等しいので、ノードN3の電圧が設定
値以上に上昇すると、FET72がオンする。この時、
FET62.82はオフ状態にあるので、電流は、FE
T72が流せる限度で出力端子85から図示しない次段
回路へ流出する。
、ノードN3の電圧が上昇する。このノードN3の電圧
が第2の基準電圧近くまで上昇したとき、FET82は
オフし、出力電圧0UT2が第4図の示すように“H1
lレベルになる。その時、FET72のゲート電圧はノ
ードN3の電圧と等しいので、ノードN3の電圧が設定
値以上に上昇すると、FET72がオンする。この時、
FET62.82はオフ状態にあるので、電流は、FE
T72が流せる限度で出力端子85から図示しない次段
回路へ流出する。
次に、入力電圧VIが゛°H″゛レベルからII L
IIレベルに変化すると、FET61はオフし、5ノー
ドN2の電圧は上昇する。そのノードN2の電圧が第2
の基準電圧近くまで上昇したとき、FET81はオフす
るので、出力電圧0UT1は、第4図に示すように“H
ITレベルになる。その際、FET71のゲート電圧は
ノードN2の電圧と等しいので、ノードN2の電圧が設
定値以上に上昇すると、FET71がオンする。この時
、FET61.81はオフ状態にあるので、電流は、F
ET71が流せる限度で出力端子84から図示しない次
段回路へ流出する。
IIレベルに変化すると、FET61はオフし、5ノー
ドN2の電圧は上昇する。そのノードN2の電圧が第2
の基準電圧近くまで上昇したとき、FET81はオフす
るので、出力電圧0UT1は、第4図に示すように“H
ITレベルになる。その際、FET71のゲート電圧は
ノードN2の電圧と等しいので、ノードN2の電圧が設
定値以上に上昇すると、FET71がオンする。この時
、FET61.81はオフ状態にあるので、電流は、F
ET71が流せる限度で出力端子84から図示しない次
段回路へ流出する。
このような状態になると、FET62はオン状態となり
、ノードN3の電圧が低下する。このノードN3の電圧
が第2の基準電圧よりも充分、低下とき、FET82が
オンして出力電圧0UT2が第4図の示すように“L”
レベルになる。その時、FET72のゲート電圧はノー
ドN3の電圧と等しいので、ノードN3の電圧が設定値
以下に低下すると、FET72がオフする。この時、F
ET62,82はオン状態にあるので、出力端子85か
ら電流がFET90の流せる限度で流入する。
、ノードN3の電圧が低下する。このノードN3の電圧
が第2の基準電圧よりも充分、低下とき、FET82が
オンして出力電圧0UT2が第4図の示すように“L”
レベルになる。その時、FET72のゲート電圧はノー
ドN3の電圧と等しいので、ノードN3の電圧が設定値
以下に低下すると、FET72がオフする。この時、F
ET62,82はオン状態にあるので、出力端子85か
ら電流がFET90の流せる限度で流入する。
本実施例では、次のような利点がある。
(1) 第5図は、第2図の差動増幅回路と本実施例と
の動作比較図である。この第5図は、■定電流源の電流
値は第2図の回路と同一、■出力端子にかかる負荷は0
.3pF、以上の条件において出力端子における電流お
よび出力電圧と、時間との関係をシュミレーションした
ものである。
の動作比較図である。この第5図は、■定電流源の電流
値は第2図の回路と同一、■出力端子にかかる負荷は0
.3pF、以上の条件において出力端子における電流お
よび出力電圧と、時間との関係をシュミレーションした
ものである。
第5図から明らかなように、本実施例の回路の動作Xは
、FET71.72,81.82がオン・オフ動作する
ため、従来の回路の動作Yに比べて電流の人出が大きい
。これにより、出力電圧レベルを迅速に確定できる。
、FET71.72,81.82がオン・オフ動作する
ため、従来の回路の動作Yに比べて電流の人出が大きい
。これにより、出力電圧レベルを迅速に確定できる。
(2) 第1の基準電圧VRIを入力電圧VIレベルの
中心に合わせ、さらに、各構成FET61゜62.71
,72,81.82.90の導通状態での電流比によっ
て決まる論理振幅レベルの中心に第2の基準電圧を合わ
せることにより、FET71.72.81.82のオン
・オフ動作が、ノードN2.N3まなは出力端子84.
85等の論理レベルを、より迅速に確定させるような働
きをする。これにより、動作速度の高速化を一層、図る
ことができ、しかも高感度化を図ることができる。
中心に合わせ、さらに、各構成FET61゜62.71
,72,81.82.90の導通状態での電流比によっ
て決まる論理振幅レベルの中心に第2の基準電圧を合わ
せることにより、FET71.72.81.82のオン
・オフ動作が、ノードN2.N3まなは出力端子84.
85等の論理レベルを、より迅速に確定させるような働
きをする。これにより、動作速度の高速化を一層、図る
ことができ、しかも高感度化を図ることができる。
(3) FET71の導通状態をノードN2の電圧に
より制御し、FET72の導通状態をノードN3の電圧
により制御するようにしたので、出力側に負荷容量の大
きい回路が接続され、多大な電流を要求された場合であ
っても、負荷用のFET71.72および定電流源であ
るFET90の通電能力の限界まで、充分、電流を供給
できる。これにより、動作速度の高速化を図ることが可
能となる。
より制御し、FET72の導通状態をノードN3の電圧
により制御するようにしたので、出力側に負荷容量の大
きい回路が接続され、多大な電流を要求された場合であ
っても、負荷用のFET71.72および定電流源であ
るFET90の通電能力の限界まで、充分、電流を供給
できる。これにより、動作速度の高速化を図ることが可
能となる。
(4) 負荷用のFET71.72をオン抵抗の小さい
ノーマリオン型FETで構成しなので、次段回路に多く
の電流を供給でき、しかも低消費電力化を図ることがで
きる。
ノーマリオン型FETで構成しなので、次段回路に多く
の電流を供給でき、しかも低消費電力化を図ることがで
きる。
第6図は、本発明の第2の実施例を示す差動増幅回路の
回路図であり、第1図中の要素と共通の要素には同一の
符号が付されている。
回路図であり、第1図中の要素と共通の要素には同一の
符号が付されている。
この差動増幅回路は、第1図中の基準電圧VR1を生成
していた抵抗63.64を省き、外部から入力電圧VI
に対して逆相の入力電圧VIをFET62のゲートに印
加する回路構成にしたものであり、第1図と同様の動作
をする。
していた抵抗63.64を省き、外部から入力電圧VI
に対して逆相の入力電圧VIをFET62のゲートに印
加する回路構成にしたものであり、第1図と同様の動作
をする。
この差動増幅回路は、入力電圧VIに対して逆相の入力
電圧VIをFET62のゲートに印加したので、FET
61,62が同時に動作を行う。
電圧VIをFET62のゲートに印加したので、FET
61,62が同時に動作を行う。
したがって、第1の実施例に比べて一層、高速化および
高感度化を図ることができる。
高感度化を図ることができる。
第7図は、本発明の応用例を示す入力回路の回路図であ
り、第1図または第6図中の要素と共通の要素には同一
の符号が付されている。
り、第1図または第6図中の要素と共通の要素には同一
の符号が付されている。
この入力回路は、入力電圧VI用の入力端子50と出力
端子100との間に差動増幅回路101、レベルシフト
回路102、差動増幅回路103、およびレベルシフト
回路104が縦続接続されている。差動増幅回路101
は第1図と同一の回路構成であり、さらに差動増幅回路
103が第6図と同一の回路構成となっている。
端子100との間に差動増幅回路101、レベルシフト
回路102、差動増幅回路103、およびレベルシフト
回路104が縦続接続されている。差動増幅回路101
は第1図と同一の回路構成であり、さらに差動増幅回路
103が第6図と同一の回路構成となっている。
レベルシフト回路102は、入力電圧VIよりも電圧を
低下させるための回路であり、電源電圧VDD、VSS
間に直列接続されたノーマリオフ型FET102a、1
02bと、同様に上記電源電圧VDD、VSS間に直列
接続されたノーマリオフ型FET102c、102dと
を備えている。
低下させるための回路であり、電源電圧VDD、VSS
間に直列接続されたノーマリオフ型FET102a、1
02bと、同様に上記電源電圧VDD、VSS間に直列
接続されたノーマリオフ型FET102c、102dと
を備えている。
そのFET102a、102cのゲートが、差動増幅回
路101の出力電圧0UT1.’0UT2にそれぞれ接
続されるとともに、FET102b。
路101の出力電圧0UT1.’0UT2にそれぞれ接
続されるとともに、FET102b。
102dのゲートが、差動増幅回路101のFET92
のゲートに共通接続されている。さらに、FET102
a、102b問およびFET102c、LO2d間の出
力電圧が差動増幅回路103に接続され、その差動増幅
回路103の出力電圧がレベルシフト回路104に接続
されている。
のゲートに共通接続されている。さらに、FET102
a、102b問およびFET102c、LO2d間の出
力電圧が差動増幅回路103に接続され、その差動増幅
回路103の出力電圧がレベルシフト回路104に接続
されている。
レベルシフト回路104は、差動増幅回路の出力電圧で
制御されるノーマリオフ型FET104a、レベルシフ
ト用のダイオード104b、および負荷用のノーマリオ
ン型FET104cを有し、それらが電源電圧VDD、
VSS間に順次直列接続されている。同様に、電源電圧
VDD、VSS間にはノーマリオン型FET104d、
ダイオード104e、およびノーマリオフ型FET10
4fが順次直列接続されている。そして、ダイオード1
04e、ノーマリオフ型FET104f間が出力端子1
00が接続されている。
制御されるノーマリオフ型FET104a、レベルシフ
ト用のダイオード104b、および負荷用のノーマリオ
ン型FET104cを有し、それらが電源電圧VDD、
VSS間に順次直列接続されている。同様に、電源電圧
VDD、VSS間にはノーマリオン型FET104d、
ダイオード104e、およびノーマリオフ型FET10
4fが順次直列接続されている。そして、ダイオード1
04e、ノーマリオフ型FET104f間が出力端子1
00が接続されている。
この入力回路を入力レベル変換回路として用いた場合、
例えば電圧レベル幅を、ECLレベル(0,3Vp−p
>からガリウム砒素を用いたDCFLレベル(0,6V
p−p>へ変換するに際し、本人力回路を適用して次の
ような特性条件でシュミレーションを行うと、 Lg=1μm Vtd=−819mV Kd=1.22mA/V2 Vte=−79mV Ke=2.10mA/V2 但し、Lg、ゲート長 Vtd、ノーマリオン型FETの スレッショルド電圧 Kd;ノーマリオン型FETの定数 Vte;ノーマリオフ型FETの スレッショルド電圧 Ke;ノーマリオフ型FETの定数 クロック周波数が2.5GHzになり、高速動作できる
ことが明らかとなった。
例えば電圧レベル幅を、ECLレベル(0,3Vp−p
>からガリウム砒素を用いたDCFLレベル(0,6V
p−p>へ変換するに際し、本人力回路を適用して次の
ような特性条件でシュミレーションを行うと、 Lg=1μm Vtd=−819mV Kd=1.22mA/V2 Vte=−79mV Ke=2.10mA/V2 但し、Lg、ゲート長 Vtd、ノーマリオン型FETの スレッショルド電圧 Kd;ノーマリオン型FETの定数 Vte;ノーマリオフ型FETの スレッショルド電圧 Ke;ノーマリオフ型FETの定数 クロック周波数が2.5GHzになり、高速動作できる
ことが明らかとなった。
なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。例えば、その変形例として次のようなも
のがある。
が可能である。例えば、その変形例として次のようなも
のがある。
(I) 第1および第2の実施例では、FET61.
62,81.82をノーマリオフ型FETを用いたが、
ノーマリオン型FETに置き換えてもよい。その場合、
FET61.62をノーマリオン型に代えるときは、F
ET61.62のオン・オフ動作可能なレベルまで基準
電圧vR1を低下させる必要があり、同様にFET81
,82を代えるときは、基準電圧VR2を低下させる必
要がある。
62,81.82をノーマリオフ型FETを用いたが、
ノーマリオン型FETに置き換えてもよい。その場合、
FET61.62をノーマリオン型に代えるときは、F
ET61.62のオン・オフ動作可能なレベルまで基準
電圧vR1を低下させる必要があり、同様にFET81
,82を代えるときは、基準電圧VR2を低下させる必
要がある。
(II) 第1および第2の実施例において、定電流
源に基準電圧VR3で電流制御されるノーマリオフ型F
ET90を用いて構成したが、例えばゲートとソースを
短絡させたFETを用いてもよく、また、抵抗で構成す
ることも可能である。
源に基準電圧VR3で電流制御されるノーマリオフ型F
ET90を用いて構成したが、例えばゲートとソースを
短絡させたFETを用いてもよく、また、抵抗で構成す
ることも可能である。
(発明の効果)
以上詳細に説明したように、第1の発明によれば、第1
および第2のFETと負荷用の第3および第4のFET
との間にスイッチング素子としての第5および第6のF
ETを設けて、その第5および第6のFETのオン・オ
フ動作により電流の流れる量を大きく変化させるように
したので、各ノードの論理レベルを高速に確定すること
ができ、しかも高感度化を図ることが可能となる。
および第2のFETと負荷用の第3および第4のFET
との間にスイッチング素子としての第5および第6のF
ETを設けて、その第5および第6のFETのオン・オ
フ動作により電流の流れる量を大きく変化させるように
したので、各ノードの論理レベルを高速に確定すること
ができ、しかも高感度化を図ることが可能となる。
さらに、第3のFETの導通状態を第1のノードの電圧
により制御し、第4のFETの導通状態を第2のノード
の電圧により制御するようにしたので、出力側に負荷容
量の大きい回路が接続され、多大な電流を要求された場
合であっても、負荷用のFETおよび定電流源の通電能
力の限界まで、充分、電流を供給できる。これにより、
動作速度の高速化を図ることが可能となる。
により制御し、第4のFETの導通状態を第2のノード
の電圧により制御するようにしたので、出力側に負荷容
量の大きい回路が接続され、多大な電流を要求された場
合であっても、負荷用のFETおよび定電流源の通電能
力の限界まで、充分、電流を供給できる。これにより、
動作速度の高速化を図ることが可能となる。
第2の発明では、負荷用の第3および第4のFETをオ
ン抵抗の小さいノーマリオン型FETで構成したので、
次段回路に多くの電流を供給でき、しかも低消費電力化
を図ることができる。
ン抵抗の小さいノーマリオン型FETで構成したので、
次段回路に多くの電流を供給でき、しかも低消費電力化
を図ることができる。
第1図は本発明の第1の実施例を示す差動増幅回路の回
路図、第2図は従来の差動増幅回路の回路図、第3図は
従来の他の差動増幅回路の回路図、第4図は第1図の動
作波形図、第5図は第1図と第2図との動作比較図、第
6図は本発明の第2の実施例を示す差動増幅回路の回路
図、第7図は本発明の応用例を示す入力回路の回路図で
ある。 50・・・・・・入力端子、60・・・・・・差動入力
部、61゜62.71.72.81.82・・・・・・
第1、第2、第3、第4、第5、第6のFET、70・
・・・・・負荷部、80・・・・・・スイッチ部、Nl
、N2・・・・・・第1、第2のノード、 VI・・・・・・入力電位、 UTI ・・・・・出力電圧、VDD・・・・・・高電位電源、
・・・低電位電源。 ■SS・・・
路図、第2図は従来の差動増幅回路の回路図、第3図は
従来の他の差動増幅回路の回路図、第4図は第1図の動
作波形図、第5図は第1図と第2図との動作比較図、第
6図は本発明の第2の実施例を示す差動増幅回路の回路
図、第7図は本発明の応用例を示す入力回路の回路図で
ある。 50・・・・・・入力端子、60・・・・・・差動入力
部、61゜62.71.72.81.82・・・・・・
第1、第2、第3、第4、第5、第6のFET、70・
・・・・・負荷部、80・・・・・・スイッチ部、Nl
、N2・・・・・・第1、第2のノード、 VI・・・・・・入力電位、 UTI ・・・・・出力電圧、VDD・・・・・・高電位電源、
・・・低電位電源。 ■SS・・・
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、入力電圧によりドレインとソース間の導通状態が制
御される第1の電界効果トランジスタと、第1の基準電
圧によりドレインとソース間の導通状態が制御される第
2の電界効果トランジスタと、前記第1および前記第2
の電界効果トランジスタのソースと低電位電源間に接続
された定電流源と、ドレインが高電位電源に、ソースお
よびゲートが前記第1の電界効果トランジスタのドレイ
ン側第1のノードにそれぞれ接続された負荷用の第3の
電界効果トランジスタと、ドレインが前記高電位電源に
、ソースおよびゲートが前記第2の電界効果トランジス
タのドレイン側第2のノードにそれぞれ接続された負荷
用の第4の電界効果トランジスタとを備えた差動増幅回
路において、 前記第3の電界効果トランジスタのソースと前記第1の
ノードとの間に接続され、第2の基準電圧により導通状
態が制御される第5の電界効果トランジスタと、 前記第4の電界効果トランジスタのソースと前記第2の
ノードとの間に接続され、前記第2の基準電圧により導
通状態が制御される第6の電界効果トランジスタとを、 設けたことを特徴とする差動増幅回路。 2、請求項1記載の差動増幅回路において、前記第3お
よび前記第4の電界効果トランジスタをノーマリオン型
電界効果トランジスタで構成したことを特徴とする差動
増幅回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1148749A JP2544808B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 差動増幅回路 |
| US07/535,029 US5065111A (en) | 1989-06-12 | 1990-06-08 | Differential amplifying circuit operable at high speed |
| DE69026648T DE69026648T2 (de) | 1989-06-12 | 1990-06-08 | Differenzverstärkerschaltung mit hoher Betriebsgeschwindigkeit |
| EP90306261A EP0403174B1 (en) | 1989-06-12 | 1990-06-08 | Differential amplifying circuit operable at high speed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1148749A JP2544808B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 差動増幅回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0313120A true JPH0313120A (ja) | 1991-01-22 |
| JP2544808B2 JP2544808B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=15459770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1148749A Expired - Fee Related JP2544808B2 (ja) | 1989-06-12 | 1989-06-12 | 差動増幅回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5065111A (ja) |
| EP (1) | EP0403174B1 (ja) |
| JP (1) | JP2544808B2 (ja) |
| DE (1) | DE69026648T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475887B1 (en) * | 1993-09-16 | 2002-11-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2006260193A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Ricoh Co Ltd | ボルテージレギュレータ回路 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6320429B1 (en) | 1991-06-28 | 2001-11-20 | Fuji Electric Co., Ltd. | Integrated circuit having a comparator circuit including at least one differential amplifier |
| JPH0514073A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-22 | Fuji Electric Co Ltd | 差動増幅器及び比較器 |
| JP3516307B2 (ja) * | 1992-12-24 | 2004-04-05 | ヒュンダイ エレクトロニクス アメリカ | デジタルトランジスタで構成される差動アナログトランジスタ |
| JP3609260B2 (ja) * | 1998-07-17 | 2005-01-12 | 沖電気工業株式会社 | 半導体装置の増幅回路 |
| US6377121B1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-23 | Intel Corporation | Dynamic cascoding technique for operational amplifiers |
| JP2002124835A (ja) * | 2000-10-13 | 2002-04-26 | Seiko Epson Corp | 演算増幅回路、定電圧回路および基準電圧回路 |
| DE60335878D1 (de) * | 2002-04-23 | 2011-03-10 | Nanopower Solutions Inc | Rauschfilterschaltung |
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|---|---|---|---|---|
| JPS59100626A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-09 | Fujitsu Ltd | 電流切り換え型論理回路 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1395336A (fr) * | 1964-05-13 | 1965-04-09 | Const Radio Electr Et Electron | Amplificateur symétrique de puissance à liaison directe |
| US4533877A (en) * | 1983-12-29 | 1985-08-06 | At&T Bell Laboratories | Telecommunication operational amplifier |
| JPS647522A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | X-ray mask and manufacture thereof |
-
1989
- 1989-06-12 JP JP1148749A patent/JP2544808B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-06-08 DE DE69026648T patent/DE69026648T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-08 US US07/535,029 patent/US5065111A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-08 EP EP90306261A patent/EP0403174B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS59100626A (ja) * | 1982-11-30 | 1984-06-09 | Fujitsu Ltd | 電流切り換え型論理回路 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0403174A2 (en) | 1990-12-19 |
| EP0403174B1 (en) | 1996-04-24 |
| JP2544808B2 (ja) | 1996-10-16 |
| DE69026648T2 (de) | 1996-12-19 |
| US5065111A (en) | 1991-11-12 |
| EP0403174A3 (en) | 1991-07-03 |
| DE69026648D1 (de) | 1996-05-30 |
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