JPH0340967B2 - - Google Patents

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JPH0340967B2
JPH0340967B2 JP58219550A JP21955083A JPH0340967B2 JP H0340967 B2 JPH0340967 B2 JP H0340967B2 JP 58219550 A JP58219550 A JP 58219550A JP 21955083 A JP21955083 A JP 21955083A JP H0340967 B2 JPH0340967 B2 JP H0340967B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] 本発明は差動増幅器に係り、時に電界効果型ト
ランジスタ(Field Effect Transistor、以下、
単にFETと称す)を入力手段とする差動増幅器
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a differential amplifier, and sometimes a field effect transistor (hereinafter referred to as a field effect transistor).
This relates to a differential amplifier that uses a FET (simply referred to as FET) as an input means.

[発明の背景] 半導体回路の性能向上は年々進歩を続けてい
る。一般に広く使用される回路の中に演算増幅
器、コンパレータがあるが、この種の回路におい
ても性能向上が強く望まれているのは言うまでも
ない。演算増幅器、コンパレータは高い入力イン
ピーダンスを必要とするため、FETを入力手段
とする差動増幅器が入力回路に用いられることが
多い。この場合、差動増幅器の性能は演算増幅器
の入力に関する特性、即ち、入力オフセツト電
圧、周波数特性に直接影響を与えるので、益々そ
の改良が望まれている。
[Background of the Invention] Improvements in the performance of semiconductor circuits continue to progress year by year. Operational amplifiers and comparators are commonly used circuits, and it goes without saying that there is a strong desire to improve the performance of these types of circuits. Since operational amplifiers and comparators require high input impedance, differential amplifiers using FETs as input means are often used in input circuits. In this case, since the performance of the differential amplifier directly affects the input characteristics of the operational amplifier, ie, the input offset voltage and frequency characteristics, improvements are increasingly desired.

第1図は演算増幅器等に適用された従来の差動
増幅器の回路例を示す。この図において差動増幅
器は概略第2図のように書き直すことができる。
ここで、Q1,Q2はFETによる差動増幅器であり、
Q3,Q4はFETの負荷手段としてのアクテイブ・
ロード回路、Q5は電圧増幅器、Q6,Q7は出力増
幅器である。
FIG. 1 shows an example of a circuit of a conventional differential amplifier applied to an operational amplifier or the like. In this figure, the differential amplifier can be roughly rewritten as shown in FIG.
Here, Q 1 and Q 2 are differential amplifiers using FETs,
Q 3 and Q 4 are active transistors as FET load means.
In the load circuit, Q 5 is a voltage amplifier, and Q 6 and Q 7 are output amplifiers.

このような構成において、入力オフセツト電圧
はFET差動増幅回路で決定される。即ち、N段
の増幅器を縦続接続し、各段の入力オフセツト電
圧を入力側から順に、V01,V02,…VONとし、電
圧利得をA1,A2,…ANとすると、全体のオフセ
ツト電圧V0は、V0=V01+V02/A1+V03/A1
A2…のように表されることになる。ここで、各
段での利得、特に初段での利得が十分高いと、
V0≒V01となり、更にV01が小さければ、V0、即
ち、全回路の入力オフセツト電圧を小さくするこ
とができる。従つて、初段に用いられるFET入
力の差動増幅器回路は入力オフセツト電圧が小さ
く、かつ利得が高いものであることが望ましい。
In such a configuration, the input offset voltage is determined by the FET differential amplifier circuit. That is, if N stages of amplifiers are connected in cascade, the input offset voltages of each stage are set to V 01 , V 02 , ...V ON in order from the input side, and the voltage gains are set to A 1 , A 2 , ...A N , the overall The offset voltage V 0 of is V 0 =V 01 +V 02 /A 1 +V 03 /A 1
It will be expressed as A 2 ... Here, if the gain at each stage, especially the gain at the first stage, is sufficiently high,
V 0 ≈V 01 , and if V 01 is smaller, V 0 , that is, the input offset voltage of the entire circuit, can be made smaller. Therefore, it is desirable that the FET input differential amplifier circuit used in the first stage has a small input offset voltage and a high gain.

第2図の回路においては、FET差動増幅回路
にモノリシツク構造のFETを用いてオフセツト
電圧を小さくし、負荷にカレント・ミラーによる
アクテイブ・ロード、即ち、インピーダンスの高
い負荷を用いて高い利得を得ている。
In the circuit shown in Figure 2, a monolithic FET is used in the FET differential amplifier circuit to reduce the offset voltage, and an active load using a current mirror, that is, a high impedance load, is used to obtain high gain. ing.

演算増幅器等の高速化を図るには、初段での増
幅器の周波数特性が良好であることが必要であ
る。一般に、縦続接続構成された増幅器のコーナ
ー周波数、即ち、周波数特性が−3dBとなる周波
数は、各段に用いられている増幅器のうち、最も
周波数特性の悪いもので決定される。従つて、演
算増幅器等の高速化を図るためには、先ず入力段
に用いられるFET入力の差動増幅器の周波数特
性が良好であることが必要とされる。また、演算
増幅器のように負帰還をかけて使用する場合に
は、負帰還経路におけるループ・ゲインが1以上
の周波数帯域内で増幅器の位相回転が180度に達
すると発振する。このため、多段に縦続接続して
演算増幅器を構成する各増幅器のコーナー周波
数、即ち、ポールは互に近い周波数関係にあるの
は好ましくなく、互に遠く離れているのが好まし
い。
In order to increase the speed of operational amplifiers and the like, it is necessary that the frequency characteristics of the first stage amplifier be good. Generally, the corner frequency of the cascaded amplifiers, ie, the frequency at which the frequency characteristic becomes -3 dB, is determined by the amplifier with the worst frequency characteristic among the amplifiers used in each stage. Therefore, in order to increase the speed of operational amplifiers and the like, it is first necessary that the frequency characteristics of the FET input differential amplifier used in the input stage be good. Furthermore, when used with negative feedback such as an operational amplifier, oscillation occurs when the phase rotation of the amplifier reaches 180 degrees within a frequency band where the loop gain in the negative feedback path is 1 or more. For this reason, it is not preferable that the corner frequencies, ie, the poles, of the amplifiers that are cascade-connected in multiple stages to constitute an operational amplifier are in a frequency relationship that is close to each other, but it is preferable that they be far apart from each other.

第2図に示した回路においては、トランジスタ
Q5が演算増幅器等の利得の主要な部分を発生さ
せる増幅器となる。一般にこのコーナー周波数よ
りも、他の増幅器のコーナー周波数を遥かに高く
設計して、発振の可能性を排除している。第1図
に示した回路の周波数特性は第3図に示すように
なり、コーナー周波数以上の特性は約−6dB/
octであることから、コーナー周波数は電圧増幅
器1つで決つていることが判る。以上の理由から
しても、FET入力の差動増幅器の周波数特性は
良好なものである必要がある。
In the circuit shown in Figure 2, the transistor
Q5 becomes the amplifier that generates the main part of the gain of an operational amplifier, etc. Generally, the corner frequencies of other amplifiers are designed to be much higher than this corner frequency to eliminate the possibility of oscillation. The frequency characteristics of the circuit shown in Figure 1 are as shown in Figure 3, and the characteristics above the corner frequency are approximately -6 dB/
oct, it can be seen that the corner frequency is determined by one voltage amplifier. For the above reasons as well, the frequency characteristics of the FET input differential amplifier need to be good.

第2図に示したFET差動増幅器において、コ
ーナー周波数を向上せしめるための手法として
は、FETに周波数特性の良いものを用いる、所
謂、素子による改善の方法と、負荷抵抗を小さく
する、所謂回路上の方法とが挙げられる。FET
の動作上限周波数は、入力容量Cissと相互コンダ
クタンスgmによりCiss/gmの時定数を指数に用
いて評価することができ、この指数の小さな素子
を用いることが前者の素子による特性の改善方法
である。一方、後者の回路上の改善方法は、負荷
インピーダンスRLとFETの出力容量Cossにより
時定数RL・Cossが形成され、これがロー・パス
型フイルタとして動作する。従つて、負荷インピ
ーダンスRLを減少せしめれば、FET素子の持つ
特性限界までコーナー周波数を高めることができ
る。これを実現するには、入・出力の時定数の関
係をRL・Coss≦Ciss/gmとすればよいが、一般
にFETの入・出力容量は同程度であるので、こ
の条件はgm・RL≦1となる。ここで、FET増幅
器の電圧利得AVはAV=gm・RLであるから、AV
≦1となり、周波数特性を最も良くしようとする
と、電圧利得は1程度以下、即ち、減衰状態とい
う状況になる。なお、回路の入力容量には、
FETのゲート・ドレイン間容量Cgsがミラー効果
により電圧利得AV倍に増幅されAV・Cgsとなつ
て加算されることが知られているが、このため、
電圧利得AVが1以上の場合には、既述のCissが
増加し、回路の動作速度が更に悪化することにな
る。因みに、ミラー効果は、入出力端子間の信号
が逆極性の増幅器で観測される現象である。
In the FET differential amplifier shown in Figure 2, methods for improving the corner frequency include the so-called improvement method using elements, which uses FETs with good frequency characteristics, and the so-called circuit improvement method, which reduces the load resistance. Examples include the above method. FET
The upper operating frequency of can be evaluated using the input capacitance Ciss and mutual conductance gm using the time constant of Ciss/gm as an index, and using an element with a small index is a way to improve the characteristics of the former element. . On the other hand, in the latter circuit improvement method, a time constant R L ·Coss is formed by the load impedance R L and the output capacitance Coss of the FET, and this operates as a low-pass filter. Therefore, by reducing the load impedance R L , the corner frequency can be increased to the characteristic limit of the FET element. To achieve this, the relationship between the input and output time constants should be R L・Coss≦Ciss/gm, but since the input and output capacitances of FETs are generally about the same, this condition is L ≦1. Here, since the voltage gain A V of the FET amplifier is A V = gm・R L , A V
≦1, and if the frequency characteristics are to be made the best, the voltage gain will be about 1 or less, that is, it will be in an attenuated state. Note that the input capacitance of the circuit is
It is known that the gate-drain capacitance Cgs of the FET is amplified by the voltage gain A V times due to the Miller effect and is added as A V Cgs.
When the voltage gain A V is 1 or more, the above-mentioned Ciss increases and the operating speed of the circuit further deteriorates. Incidentally, the Miller effect is a phenomenon observed in an amplifier where signals between input and output terminals have opposite polarities.

このように、従来技術によれば、、特性良好な
演算増幅器、即ち、入力オフセツト電圧が小さ
く、周波数特性良好な演算増幅器等を実現するた
めには、利得が高く、かつ周波数特性良好な
FET入力の差動増幅器が必要である。しかしな
がら、利得を向上させるためには、負荷インピー
ダンスを高める必要があるが、周波数特性を改善
させるためにはこれを低くすることが必要とな
り、両者の要求は背反することになる。
As described above, according to the prior art, in order to realize an operational amplifier with good characteristics, that is, an operational amplifier with low input offset voltage and good frequency characteristics, it is necessary to have high gain and good frequency characteristics.
A differential amplifier with FET input is required. However, in order to improve the gain, it is necessary to increase the load impedance, but in order to improve the frequency characteristics, it is necessary to decrease it, and these two requirements are contradictory.

これら両者を同時に改善する手法としては、差
動増幅器に用いるFETのその相互コンダクタン
スgmを高めることが考えられるが、半導体の性
質上、これはFETの入・出力容量が増大するこ
とを意味する。結局、これは、入力インピーダン
スの低下を招き、高入力インピーダンスを必要と
する演算増幅器等には不向きである。
One way to simultaneously improve both of these problems is to increase the mutual conductance gm of the FET used in the differential amplifier, but due to the nature of semiconductors, this means that the input and output capacitance of the FET increases. Ultimately, this results in a decrease in input impedance, making it unsuitable for operational amplifiers and the like that require high input impedance.

従つて、高入力インピーダンスを目標とする、
上記FET入力の差動増幅器の従来技術によれば、
利得が高く、かつコーナー周波数が高い、いう2
つの特性を同時に満足することができないという
不具合があるものとなつている。
Therefore, aiming for high input impedance,
According to the conventional technology of the FET input differential amplifier mentioned above,
2. High gain and high corner frequency.
The problem is that it is not possible to satisfy two characteristics at the same time.

[発明の目的] 本発明の目的は、高い利得および周波数特性を
持ち、更には高入力インピーダンスを持つた差動
増幅器を提供するにある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a differential amplifier that has high gain and frequency characteristics, and also has high input impedance.

[発明の概要] 上記目的を目的を達成すべく、それぞれゲート
電極に入力信号が与えられる一対のFETに、一
対のバイポーラ・トランジスタを所定に組合せる
ようにしたものである。即ち、より具体的には、
それら一対のFETのソース電極に抵抗を介し一
対のバイポーラ・トランジスタのベース電極を制
御するようにし、かつFETのドレイン電極とバ
イポーラ・トランジスタのコレクタ電極をたすき
がけ接続するように構成したものである。このよ
うな回路構成による場合は、FETとバイポー
ラ・トランジスタの組合せにより入力インピーダ
ンスが大きく、しかも同時に電圧利得、あるいは
動作速度が大きな差動増幅器が実現され得るもの
であり、また、たすきがけ接続によりミラー効果
による入力容量の増大、したがつて、動作速度の
低下を防止し得るものである。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, a pair of bipolar transistors are combined in a predetermined manner with a pair of FETs each having a gate electrode supplied with an input signal. That is, more specifically,
The source electrodes of the pair of FETs control the base electrodes of the bipolar transistors via resistors, and the drain electrodes of the FETs and the collector electrodes of the bipolar transistors are cross-connected. With this kind of circuit configuration, a differential amplifier with high input impedance and high voltage gain or operating speed can be realized by combining FETs and bipolar transistors, and mirroring can be realized by cross-connecting. This can prevent an increase in input capacitance due to this effect and, therefore, a decrease in operating speed.

[発明の実施例] 以上、図面を参照しつつ本発明の一実施例につ
いて説明する。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described above with reference to the drawings.

第4図は本発明による差動増幅器をコンパレー
タに適用した回路例について示したものである。
同示のように、この回路はバイポーラ・トランジ
スタによるコンパレータにFET入力の前置増幅
器(図中一点鎖線表示)を設けて、高入力インピ
ーダンスの高速コンパレータを実現しようとする
ものである。
FIG. 4 shows an example of a circuit in which the differential amplifier according to the present invention is applied to a comparator.
As shown, this circuit attempts to realize a high-speed comparator with high input impedance by providing a FET input preamplifier (indicated by a dashed line in the figure) to a bipolar transistor comparator.

即ち、電源+Vccには、それぞれ抵抗9,10
を介しFETQ1,Q2のドレイン電極が接続される
とともに、バイポーラ・トランジスタQ3,Q4
コレクタ電極が接続される。このFETQ1,Q2
ソース電極はそれぞれバイポーラ・トランジスタ
Q3,Q4のベース電極に接続され、かつ抵抗5,
6を介し、2つのFETに共通に電流を与えるた
めのバイアス手段としての定電流源7に接続され
る。また、バイポーラ・トランジスタQ3,Q4
エミツタ電極同士は接続されたうえ、共通に電流
を与えるためのバイアス回路としての定電流源8
に接続される。バイポーラ・トランジスタQ3
Q4のコレクタ電極各々には負荷手段として抵抗
が接続されている。また、FETQ1,Q2のドレイ
ン電極とバイポーラ・トランジスタQ3,Q4のコ
レクタ電極とがたすきがけの形で接続されてい
る。このような構成において、FETQ1,Q2各々
のゲート電極は入力信号が印加さる入力端子にな
り、また、FETQ1,Q2各々のドレイン電極は出
力端子となる。たすきがけ接続においては、バイ
ポーラ・トランジスタQ4の出力信号は、FETQ1
の接続されている入力端子の信号と同相の信号、
即ち、同極性の信号となる。このため、前述のミ
ラー効果はなくなり、入力容量の増加による回路
動作速度の悪化、といつた事態は発生しなくなる
ものである。換言すれば、電圧利得AVが1以上
であつても、動作速度の悪化は防止され得るもの
である。なお、本実施例では、FETQ1,Q2対、
バイポーラ・トランジスタQ3,Q4対各々に共通
に電流を与えるバイアス回路として、双方の場合
とも定電流源を用いたが、FETQ1,Q2対や、バ
イポーラ・トランジスタQ3,Q4対を十分に作動
させるべく電流を供給し得るものならば、特に限
定されることなく他の回路を用いることも可能と
なつている。
That is, the power supply +Vcc has resistors 9 and 10, respectively.
The drain electrodes of FETQ 1 and Q 2 are connected through the transistor, and the collector electrodes of bipolar transistors Q 3 and Q 4 are also connected. The source electrodes of these FETQ 1 and Q 2 are bipolar transistors, respectively.
connected to the base electrodes of Q 3 and Q 4 , and resistors 5,
6, it is connected to a constant current source 7 as a bias means for commonly supplying current to the two FETs. In addition, the emitter electrodes of bipolar transistors Q 3 and Q 4 are connected to each other, and a constant current source 8 is connected as a bias circuit to provide a common current.
connected to. Bipolar transistor Q 3 ,
A resistor is connected to each collector electrode of Q4 as a load means. Further, the drain electrodes of FETQ 1 and Q 2 and the collector electrodes of bipolar transistors Q 3 and Q 4 are connected in a staggered manner. In such a configuration, the gate electrode of each of FETQ 1 and Q 2 becomes an input terminal to which an input signal is applied, and the drain electrode of each of FETQ 1 and Q 2 becomes an output terminal. In cross-connection, the output signal of bipolar transistor Q 4 is connected to FETQ 1
A signal that is in phase with the signal of the connected input terminal,
That is, the signals have the same polarity. Therefore, the aforementioned Miller effect is eliminated, and a situation such as a deterioration in circuit operating speed due to an increase in input capacitance does not occur. In other words, even if the voltage gain A V is 1 or more, deterioration in operating speed can be prevented. In addition, in this example, FETQ 1 , Q 2 pair,
Although a constant current source was used in both cases as a bias circuit that commonly supplies current to each pair of bipolar transistors Q 3 and Q 4 , it is possible to use a pair of FETs Q 1 and Q 2 or a pair of bipolar transistors Q 3 and Q 4 . Other circuits can be used without particular limitation as long as they can supply current for sufficient operation.

1点鎖線表示された差動増幅器の出力、即ち、
FETQ1,Q2のドレイン電極は、例えばICコンパ
レタ11の入力に接続される。しかして、ICコ
ンパレータ11の出力はトランジスタQ5,Q6
よつて構成される出力インタフエースのためのレ
ベルシフト回路を介し出力端に導かれる。
The output of the differential amplifier indicated by a dash-dotted line, i.e.
The drain electrodes of FETQ 1 and Q 2 are connected to the input of IC comparator 11, for example. Thus, the output of the IC comparator 11 is guided to the output terminal via a level shift circuit for an output interface constituted by transistors Q 5 and Q 6 .

このように構成された差動増幅器において周波
数特性を最適にすると、コーナー周波数は約
160MHz、電圧利得は約2倍、即ち、+6dBとな
り、従来技術による回路に比較して、コーナー周
波数を殆ど低下させずに、利得を6.4倍に工場さ
せることができた。なお、FETおよびバイポー
ラ・トランジスタともモノリシツク・デユアル・
デバイスを用いた。
If the frequency characteristics of a differential amplifier configured in this way are optimized, the corner frequency will be approximately
At 160 MHz, the voltage gain was approximately twice that, or +6 dB, and compared to the conventional circuit, the gain could be increased to 6.4 times with almost no reduction in the corner frequency. Note that both FET and bipolar transistor are monolithic dual transistors.
using the device.

両回路の周波数特性を第5図に示す。この図に
おいて、本実施例による特性をa、従来技術によ
る特性をbで示す。本実施例によるFET入力差
動増幅器を用いることにより、先ずコンパレータ
全回路の入力オフセツト電圧を約1/2にすること
ができた。これは、電圧利得が向上したために、
後続回路の影響がなくなつたことによる。
The frequency characteristics of both circuits are shown in FIG. In this figure, the characteristic according to this embodiment is indicated by a, and the characteristic according to the conventional technique is indicated by b. By using the FET input differential amplifier according to this embodiment, first, the input offset voltage of the entire comparator circuit could be reduced to about 1/2. This is due to the improved voltage gain.
This is because the influence of the subsequent circuit has disappeared.

次に、コンパレータ全回路のオーバードライブ
特性を第6図に示すように改善することができ
た。この図で、aは本実施例による特性を、bは
従来技術によるものである。即ち、この特性は変
曲部が急峻で、右側の水平部は水平、左側の垂直
部は垂直に近い程良く、入力波形の高速な電圧比
較動作を意味する。図示aのように、本実施例の
回路を用いることにより、コンパレータの特性を
改善することができる。これは、入力部のコーナ
ー周波数が殆ど低下せずに利得が向上したこと、
即ち、利得帯域幅積が増大したことによる。
Next, the overdrive characteristics of the entire comparator circuit could be improved as shown in FIG. In this figure, a shows the characteristics according to this embodiment, and b shows the characteristics according to the prior art. That is, this characteristic means that the inflection part is steeper, the horizontal part on the right side is horizontal, and the vertical part on the left side is closer to vertical, the better, and a high-speed voltage comparison operation of the input waveform is possible. As shown in figure a, by using the circuit of this embodiment, the characteristics of the comparator can be improved. This is because the gain has improved with almost no decrease in the corner frequency of the input section.
That is, this is due to an increase in the gain-bandwidth product.

本実施例によるFET入力の差動増幅器は、
FET対のソース電極に抵抗を挿入し、ソース電
極からバイポーラ・トランジスタ対に電圧を供給
し、ドレインとコレクタを共通に接続して1つの
差動増幅器が構成される。このFETのソース出
力の電圧利得は1に近いため、バイポーラ・トラ
ンジスタ対には入力信号電圧にほぼ等しい電圧が
入力される。トランジスタの電圧増幅率はFET
に比し大きいため、この回路の利得は高くなる。
入力にはFETを用いているため、入力インピー
ダンスは大きい。この入出力特性は第7図に示す
ように、バイポーラ・トランジスタとFETの特
性の和になる。従来技術によるFETのみを用い
た回路では電圧利得AVはAV=gm・RLとなるが、
本実施例による回路においては、バイポーラ・ト
ランジスタの入力インピーダンスを考慮すると、 AV=gm・RL{1+hfe/(1 +0.026hfe・gm/IE)} となる。但し、IEは2つのバイポーラ・トランジ
スタのエミツタ電流である。ここで、0.026hfe・
gm/IEの項をhfeに比して小さくすることは容易
であるから、その分だけ回路の利得は上昇する。
その際、負荷抵抗に接続されてローパス・フイル
タを形成する容量は、バイポーラ・トランジスタ
のコレクタ出力容量が小さいため、FETのみで
決り、負荷抵抗としてはFETのみの場合と同一
の値を用いることができる。従つて、利得に関し
ては、先に述べた考察が実現でき、かつ高いコー
ナー周波数が維持される。
The FET input differential amplifier according to this embodiment is
A resistor is inserted into the source electrode of the FET pair, a voltage is supplied from the source electrode to the bipolar transistor pair, and the drain and collector are connected in common to form one differential amplifier. Since the voltage gain of the source output of this FET is close to 1, a voltage approximately equal to the input signal voltage is input to the bipolar transistor pair. The voltage amplification factor of the transistor is FET
, the gain of this circuit is high.
Since a FET is used for the input, the input impedance is large. As shown in FIG. 7, this input/output characteristic is the sum of the characteristics of the bipolar transistor and FET. In a conventional circuit using only FETs, the voltage gain A V is A V = gm・R L ;
In the circuit according to this embodiment, considering the input impedance of the bipolar transistor, A V =gm·R L {1+hfe/(1 +0.026hfe·gm/I E )}. where I E is the emitter current of the two bipolar transistors. Here, 0.026hfe・
Since it is easy to make the term gm/I E smaller than hfe, the gain of the circuit increases by that amount.
In this case, since the collector output capacitance of the bipolar transistor is small, the capacitance connected to the load resistor to form a low-pass filter is determined only by the FET, and it is not possible to use the same value as the load resistor when using only the FET. can. Therefore, regarding the gain, the above considerations can be realized and a high corner frequency can be maintained.

なお、本実施例による回路はコンパレータに適
した性質を持つていて、入力端子に印加される電
圧はFETの耐圧まで許容され、バイポーラ・ト
ランジスタ差動増幅器のように、ベース・エミツ
タ逆耐圧の3〜6Vに制限されることはない。こ
れは、抵抗を介しFETを差動動作せしめている
ことによる。また、本実施例による回路で改良さ
れたリミツタ特性を実現したい場合には、FET
のドレインは直流電源に接続して、バイポーラ・
トランジスタのコレクタのみから出力を取り出す
ことができる。その際での入・出力特性はハー
ド・クリツプとなる。更にその際、トランジスタ
のコレクタ容量は小さいため、同一コーナー周波
数を得るための負荷抵抗値を大きくすることがで
き、電圧利得を更に高めることができる。
Note that the circuit according to this embodiment has properties suitable for a comparator, and the voltage applied to the input terminal can be tolerated up to the withstand voltage of the FET, and like a bipolar transistor differential amplifier, the voltage applied to the input terminal can be applied to the base-emitter reverse withstand voltage of 3. It is not limited to ~6V. This is due to the fact that the FETs are operated differentially through resistors. In addition, if you want to achieve improved limiter characteristics with the circuit according to this example, use the FET
Connect the drain of the bipolar
Output can be taken out only from the collector of the transistor. In this case, the input/output characteristics become hard clips. Furthermore, in this case, since the collector capacitance of the transistor is small, the load resistance value can be increased to obtain the same corner frequency, and the voltage gain can be further increased.

ところで、以上での実施例では、周波数特性が
最も改善される条件に主眼をおいているが、高い
利得を得る条件に主眼をおき、周波数特性を改善
すべくアプローチするようにしてもよいことは勿
論である。また、場合によつては、FETはバイ
ポーラ・トランジスタに置換可能となつている。
このように置換する場合には、高入力インピーダ
ンスは望めないが、高速な動作や高い電圧利得が
期待し得るものとなつている。
By the way, in the above embodiment, the main focus is placed on the conditions where the frequency characteristics are most improved, but it is also possible to focus on the conditions for obtaining a high gain and approach the improvement of the frequency characteristics. Of course. Additionally, in some cases, FETs can be replaced with bipolar transistors.
When replacing in this way, high input impedance cannot be expected, but high-speed operation and high voltage gain can be expected.

[発明の効果] 以上、説明したように、本発明による場合は、
高い利得および周波数特性を持ち、更に高入力イ
ンピーダンスを持つた差動増幅器が得られること
になる。
[Effect of the invention] As explained above, according to the present invention,
A differential amplifier with high gain and frequency characteristics as well as high input impedance can be obtained.

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

第1図は、従来技術による差動増幅器の適用例
を示す回路図、第2図は、その回路での動作原理
を説明するための主要部を示す回路図、第3図
は、従来技術の差動増幅器における周波数特性を
示す図、第4図は、本発明による差動増幅器の一
例での適用例を示す回路図、第5図は、本発明に
よる差動増幅器と従来技術のそれにおける周波数
特性を対比して示す図、第6図は、本発明による
差動増幅器を含むコンパレータのオーバードライ
ブ特性を示す図、第7図は、本発明による差動増
幅器の入出力特性を示す図である。 Q1,Q2……FET、Q3,Q4……バイポーラ・ト
ランジスタ。
Fig. 1 is a circuit diagram showing an application example of a differential amplifier according to the prior art, Fig. 2 is a circuit diagram showing the main parts for explaining the operating principle of the circuit, and Fig. 3 is a circuit diagram showing an example of application of a differential amplifier according to the prior art. FIG. 4 is a circuit diagram showing an application example of the differential amplifier according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the frequency characteristics of the differential amplifier according to the present invention and that of the prior art. FIG. 6 is a diagram showing the overdrive characteristics of a comparator including the differential amplifier according to the present invention, and FIG. 7 is a diagram showing the input/output characteristics of the differential amplifier according to the present invention. . Q 1 , Q 2 ... FET, Q 3 , Q 4 ... Bipolar transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 一対のFETを含む差動増幅器であつて、第
1、第2の2つの入力端子を有し、第1の入力端
子は第1のFETのゲート電極に、第2の入力端
子は第2のFETのゲート電極にそれぞれ接続さ
れ、第1および第2のFETのソース電極各々は
差動信号電圧を発生するための抵抗を介し、該ソ
ース電極に電流を共通に供給する第1のバイアス
回路に接続されるとともに、第1のFETのソー
ス電極は信号を増幅させる第1のバイポーラ・ト
ランジスタのベース電極に、第2のFETのソー
ス電極は信号を増幅させる第2のバイポーラ・ト
ランジスタのベース電極に、第1のバイポーラ・
トランジスタのコレクタ電極は第2のFETのド
レイン電極に、第2のバイポーラ・トランジスタ
のコレクタ電極は第1のFETのドレイン電極に
それぞれ接続され、第1および第2のバイポー
ラ・トランジスタのエミツタ電極は電極同士が接
続されたうえ、該エミツタ電極に電流を共通に供
給する第2のバイアス回路に接続され、第1、第
2のバイポーラ・トランジスタのうち、少なくと
も一方のコレクタ電極に対し信号電圧発生のため
の負荷手段を接続し、該コレクタ電極から出力信
号を取り出す構成を特徴とする差動増幅器。
1 A differential amplifier including a pair of FETs, and has two input terminals, a first and a second input terminal.The first input terminal is connected to the gate electrode of the first FET, and the second input terminal is connected to the gate electrode of the first FET. A first bias circuit is connected to the gate electrodes of the FETs, and the source electrodes of the first and second FETs are connected to each other to commonly supply current to the source electrodes through a resistor for generating a differential signal voltage. and the source electrode of the first FET is connected to the base electrode of the first bipolar transistor that amplifies the signal, and the source electrode of the second FET is connected to the base electrode of the second bipolar transistor that amplifies the signal. The first bipolar
The collector electrode of the transistor is connected to the drain electrode of the second FET, the collector electrode of the second bipolar transistor is connected to the drain electrode of the first FET, and the emitter electrodes of the first and second bipolar transistors are connected to the drain electrode of the second FET. The two bipolar transistors are connected to each other and are also connected to a second bias circuit that commonly supplies current to the emitter electrodes, and for generating a signal voltage to the collector electrode of at least one of the first and second bipolar transistors. A differential amplifier characterized by a configuration in which a load means is connected to the collector electrode and an output signal is taken out from the collector electrode.
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