JPH04292006A - フラットゲイン増幅器 - Google Patents
フラットゲイン増幅器Info
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- JPH04292006A JPH04292006A JP8041891A JP8041891A JPH04292006A JP H04292006 A JPH04292006 A JP H04292006A JP 8041891 A JP8041891 A JP 8041891A JP 8041891 A JP8041891 A JP 8041891A JP H04292006 A JPH04292006 A JP H04292006A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CMOS回路によるフ
ラットゲイン増幅器に関する。CMOS(Comple
mentary Metal Oxide Se
miconductor)回路は、pチャネル電界効果
トランジスタとnチャネル電界効果トランジスタとを組
合せ構成したもので、低消費電力構造となることから、
半導体集積回路として多く採用されている。このような
CMOS回路による増幅器のフラットゲイン帯域を大幅
に広げることが要望されている。
ラットゲイン増幅器に関する。CMOS(Comple
mentary Metal Oxide Se
miconductor)回路は、pチャネル電界効果
トランジスタとnチャネル電界効果トランジスタとを組
合せ構成したもので、低消費電力構造となることから、
半導体集積回路として多く採用されている。このような
CMOS回路による増幅器のフラットゲイン帯域を大幅
に広げることが要望されている。
【0002】
【従来の技術】図4は従来例の増幅器の説明図であり、
電源(VDD)11と、グランド(G)12との間に、
nチャネル電界効果トランジスタ13〜15,20,2
1と、pチャネル電界効果トランジスタ16〜19(以
下トランジスタと略称する)とを接続して構成したもの
で、電源11とグランド12との間に、トランジスタ1
6,18,20を縦続接続し、又トランジスタ17,1
9,21を縦続接続し、トランジスタ20をダイオード
接続してそのゲートとトランジスタ21のゲートとを接
続する。
電源(VDD)11と、グランド(G)12との間に、
nチャネル電界効果トランジスタ13〜15,20,2
1と、pチャネル電界効果トランジスタ16〜19(以
下トランジスタと略称する)とを接続して構成したもの
で、電源11とグランド12との間に、トランジスタ1
6,18,20を縦続接続し、又トランジスタ17,1
9,21を縦続接続し、トランジスタ20をダイオード
接続してそのゲートとトランジスタ21のゲートとを接
続する。
【0003】又トランジスタ16,18の接続点にトラ
ンジスタ13を接続し、又トランジスタ17,19の接
続点にトランジスタ14を接続し、トランジスタ13,
14との接続点とグランド12との間にトランジスタ1
5を接続する。又トランジスタ16,17のゲートに共
通のバイアス電圧VB1を印加し、トランジスタ18,
19のゲートに共通のバイアス電圧VB2を印加し、ト
ランジスタ15のゲートにバイアス電圧VB3を印加す
る。又トランジスタ13,14のゲートにそれぞれ入力
端子INP ,INN を接続し、トランジスタ19,
21の接続点に出力端子OUTを接続して、差動増幅器
を構成している。
ンジスタ13を接続し、又トランジスタ17,19の接
続点にトランジスタ14を接続し、トランジスタ13,
14との接続点とグランド12との間にトランジスタ1
5を接続する。又トランジスタ16,17のゲートに共
通のバイアス電圧VB1を印加し、トランジスタ18,
19のゲートに共通のバイアス電圧VB2を印加し、ト
ランジスタ15のゲートにバイアス電圧VB3を印加す
る。又トランジスタ13,14のゲートにそれぞれ入力
端子INP ,INN を接続し、トランジスタ19,
21の接続点に出力端子OUTを接続して、差動増幅器
を構成している。
【0004】この増幅器は、電源11とグランド12と
の間にpチャネルのトランジスタとnチャネルのトラン
ジスタとを直列に接続してCMOS回路を構成したもの
であり、そのDC(直流)ゲインは60dBで、フラッ
トゲイン帯域は100kHzである。
の間にpチャネルのトランジスタとnチャネルのトラン
ジスタとを直列に接続してCMOS回路を構成したもの
であり、そのDC(直流)ゲインは60dBで、フラッ
トゲイン帯域は100kHzである。
【0005】又図5及び図6に示す増幅器の基本構成も
知られており、何れもCMOSインバータ回路である。 即ち、図5は、pチャネル電界効果トランジスタ31と
nチャネル電界効果トランジスタ32とを縦続接続し、
pチャネル電界効果トランジスタ31のゲートにバイア
ス電源33からバイアス電圧を印加し、nチャネル電界
効果トランジスタ32のゲートに入力端子34を接続し
、pチャネル電界効果トランジスタ31とnチャネル電
界効果トランジスタ32との接続点に出力端子35を接
続したもので、入力端子34がハイレベルとなると、n
チャネル電界効果トランジスタ32がオンとなるから、
出力端子35はローレベルとなり、反対に入力端子34
がローレベルとなると、nチャネル電界効果トランジス
タ32はオフとなるから、pチャネル電界効果トランジ
スタ31がオンとなって、出力端子35はハイレベルと
なる。
知られており、何れもCMOSインバータ回路である。 即ち、図5は、pチャネル電界効果トランジスタ31と
nチャネル電界効果トランジスタ32とを縦続接続し、
pチャネル電界効果トランジスタ31のゲートにバイア
ス電源33からバイアス電圧を印加し、nチャネル電界
効果トランジスタ32のゲートに入力端子34を接続し
、pチャネル電界効果トランジスタ31とnチャネル電
界効果トランジスタ32との接続点に出力端子35を接
続したもので、入力端子34がハイレベルとなると、n
チャネル電界効果トランジスタ32がオンとなるから、
出力端子35はローレベルとなり、反対に入力端子34
がローレベルとなると、nチャネル電界効果トランジス
タ32はオフとなるから、pチャネル電界効果トランジ
スタ31がオンとなって、出力端子35はハイレベルと
なる。
【0006】図6は、pチャネル電界効果トランジスタ
36とnチャネル電界効果トランジスタ37とを縦続接
続し、pチャネル電界効果トランジスタ36とnチャネ
ル電界効果トランジスタ37とのゲートを共通に入力端
子38に接続し、pチャネル電界効果トランジスタ36
とnチャネル電界効果トランジスタ37との接続点に出
力端子39を接続したものである。この回路も図5に示
す回路と同様に、入力端子38の入力信号が出力端子3
9から反転されて出力される。
36とnチャネル電界効果トランジスタ37とを縦続接
続し、pチャネル電界効果トランジスタ36とnチャネ
ル電界効果トランジスタ37とのゲートを共通に入力端
子38に接続し、pチャネル電界効果トランジスタ36
とnチャネル電界効果トランジスタ37との接続点に出
力端子39を接続したものである。この回路も図5に示
す回路と同様に、入力端子38の入力信号が出力端子3
9から反転されて出力される。
【0007】図7は従来例の広帯域化増幅器の説明図で
あり、pチャネル電界効果トランジスタ41とnチャネ
ル電界効果トランジスタ42とを縦続接続し、pチャネ
ル電界効果トランジスタ41のゲートにバイアス電源4
3からバイアス電圧を印加し、nチャネル電界効果トラ
ンジスタ42のゲートに入力端子44を接続し、pチャ
ネル電界効果トランジスタ41とnチャネル電界効果ト
ランジスタ42との接続点に出力端子45を接続すると
共に、ダイオード接続のnチャネル電界効果トランジス
タ46を接続したものであり、図5に示す基本構成に対
して、ダイオード接続のnチャネル電界効果トランジス
タ46を接続した構成に対応する。この増幅器の周波数
特性は、図8に示すように、100MHz程度までフラ
ットなゲインとなる。
あり、pチャネル電界効果トランジスタ41とnチャネ
ル電界効果トランジスタ42とを縦続接続し、pチャネ
ル電界効果トランジスタ41のゲートにバイアス電源4
3からバイアス電圧を印加し、nチャネル電界効果トラ
ンジスタ42のゲートに入力端子44を接続し、pチャ
ネル電界効果トランジスタ41とnチャネル電界効果ト
ランジスタ42との接続点に出力端子45を接続すると
共に、ダイオード接続のnチャネル電界効果トランジス
タ46を接続したものであり、図5に示す基本構成に対
して、ダイオード接続のnチャネル電界効果トランジス
タ46を接続した構成に対応する。この増幅器の周波数
特性は、図8に示すように、100MHz程度までフラ
ットなゲインとなる。
【0008】
【発明が解決しようとする問題点】光信号等の高速信号
を処理する装置に於ける増幅器は、フラットゲイン帯域
が高速信号に対応して広いことが要望されている。これ
に対して、前述の図4に示す従来例の増幅器は、GB積
が100MHz程度であるが、フラットゲイン帯域は1
00kHz程度であり、製造プロセスのばらつきにより
、DCゲインや帯域が変動するものであるから、そのま
まの構成ではフラットゲイン増幅器として使用できない
欠点があり、更に、多数のバイアス回路を必要とするか
ら、実際の回路規模が大きくなる欠点がある。
を処理する装置に於ける増幅器は、フラットゲイン帯域
が高速信号に対応して広いことが要望されている。これ
に対して、前述の図4に示す従来例の増幅器は、GB積
が100MHz程度であるが、フラットゲイン帯域は1
00kHz程度であり、製造プロセスのばらつきにより
、DCゲインや帯域が変動するものであるから、そのま
まの構成ではフラットゲイン増幅器として使用できない
欠点があり、更に、多数のバイアス回路を必要とするか
ら、実際の回路規模が大きくなる欠点がある。
【0009】又図5及び図6に示す従来例の増幅器の基
本構成に於いては、半導体技術の進歩による微細化技術
により、ユニティゲイン帯域(ゲインが0dBとなる帯
域)が1GHzとなる構成も実現可能であるが、フラッ
トゲイン帯域は10MHz程度が限度である。そこで、
図7に示すような構成が提案されたもので、フラットゲ
イン帯域は100MHz程度となる。この図7に示す増
幅器は、nチャネル電界効果トランジスタ42,46の
寸法比で増幅器のゲインが決まることから、製造プロセ
スのばらつきの影響を受けにくい利点がある。しかし、
フラットゲイン帯域は、これ以上広くすることは困難で
ある。更に、pチャネル電界効果トランジスタ41に対
するバイアス回路を必要とするから、実際の回路規模が
大きくなる欠点がある。本発明は、バイアス回路を不要
化すると共に、フラットゲイン帯域を広くすることを目
的とする。
本構成に於いては、半導体技術の進歩による微細化技術
により、ユニティゲイン帯域(ゲインが0dBとなる帯
域)が1GHzとなる構成も実現可能であるが、フラッ
トゲイン帯域は10MHz程度が限度である。そこで、
図7に示すような構成が提案されたもので、フラットゲ
イン帯域は100MHz程度となる。この図7に示す増
幅器は、nチャネル電界効果トランジスタ42,46の
寸法比で増幅器のゲインが決まることから、製造プロセ
スのばらつきの影響を受けにくい利点がある。しかし、
フラットゲイン帯域は、これ以上広くすることは困難で
ある。更に、pチャネル電界効果トランジスタ41に対
するバイアス回路を必要とするから、実際の回路規模が
大きくなる欠点がある。本発明は、バイアス回路を不要
化すると共に、フラットゲイン帯域を広くすることを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のフラットゲイン
増幅器は、電源1とグランド2との間に、第1のpチャ
ネル電界効果トランジスタ3と、第1のnチャネル電界
効果トランジスタ4とを縦続接続し、この第1のpチャ
ネル電界効果トランジスタ3と第1のnチャネル電界効
果トランジスタ4とのゲートを共通に接続して入力端子
5とし、又電源1とグランド2との間に、第2のpチャ
ネル電界効果トランジスタ6と第2のnチャネル電界効
果トランジスタ7とを縦続接続し、この縦続接続点と、
第2のpチャネル電界効果トランジスタ6と第2のnチ
ャネル電界効果トランジスタ7とのゲート及びドレイン
とを共通に接続し、更に第1のpチャネル電界効果トラ
ンジスタ3と第1のnチャネル電界効果トランジスタ4
との縦続接続点とを、共通に接続して出力端子8とした
ものである。
増幅器は、電源1とグランド2との間に、第1のpチャ
ネル電界効果トランジスタ3と、第1のnチャネル電界
効果トランジスタ4とを縦続接続し、この第1のpチャ
ネル電界効果トランジスタ3と第1のnチャネル電界効
果トランジスタ4とのゲートを共通に接続して入力端子
5とし、又電源1とグランド2との間に、第2のpチャ
ネル電界効果トランジスタ6と第2のnチャネル電界効
果トランジスタ7とを縦続接続し、この縦続接続点と、
第2のpチャネル電界効果トランジスタ6と第2のnチ
ャネル電界効果トランジスタ7とのゲート及びドレイン
とを共通に接続し、更に第1のpチャネル電界効果トラ
ンジスタ3と第1のnチャネル電界効果トランジスタ4
との縦続接続点とを、共通に接続して出力端子8とした
ものである。
【0011】
【作用】縦続接続された第1のpチャネル電界効果トラ
ンジスタ3と第1のnチャネル電界効果トランジスタ4
とに対して、ダイオード接続された第2のpチャネル電
界効果トランジスタ6が第1のpチャネル電界効果トラ
ンジスタ3に並列に接続され、又ダイオード接続された
第2のnチャネル電界効果トランジスタ7が第1のnチ
ャネル電界効果トランジスタ4に並列に接続された構成
となり、第1のpチャネル電界効果トランジスタ3と、
第1のnチャネル電界効果トランジスタ4とのドレイン
電圧対ドレイン電流特性の傾きを立たせるようにして、
DCゲインを低めにし、フラットゲイン帯域を広くする
ものである。
ンジスタ3と第1のnチャネル電界効果トランジスタ4
とに対して、ダイオード接続された第2のpチャネル電
界効果トランジスタ6が第1のpチャネル電界効果トラ
ンジスタ3に並列に接続され、又ダイオード接続された
第2のnチャネル電界効果トランジスタ7が第1のnチ
ャネル電界効果トランジスタ4に並列に接続された構成
となり、第1のpチャネル電界効果トランジスタ3と、
第1のnチャネル電界効果トランジスタ4とのドレイン
電圧対ドレイン電流特性の傾きを立たせるようにして、
DCゲインを低めにし、フラットゲイン帯域を広くする
ものである。
【0012】
【実施例】図1は本発明の実施例の回路図であり、1は
電源、2はグランド、3,6は第1,第2のpチャネル
電界効果トランジスタ、4,7は第1,第2のnチャネ
ル電界効果トランジスタ、5は入力端子、8は出力端子
である。第1のp及びnチャネル電界効果トランジスタ
3,4を電源1とグランド2との間に縦続接続し、その
ゲートを共通にして入力端子5とし、又第2のp及びn
チャネル電界効果トランジスタ6,7を電源1とグラン
ド2との間に縦続接続し、その縦続接続点と、それらの
ゲート及びドレインとを共通に接続し、更に、第1のp
及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4の縦続接続
点とを共通に接続して出力端子8としたものである。
電源、2はグランド、3,6は第1,第2のpチャネル
電界効果トランジスタ、4,7は第1,第2のnチャネ
ル電界効果トランジスタ、5は入力端子、8は出力端子
である。第1のp及びnチャネル電界効果トランジスタ
3,4を電源1とグランド2との間に縦続接続し、その
ゲートを共通にして入力端子5とし、又第2のp及びn
チャネル電界効果トランジスタ6,7を電源1とグラン
ド2との間に縦続接続し、その縦続接続点と、それらの
ゲート及びドレインとを共通に接続し、更に、第1のp
及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4の縦続接続
点とを共通に接続して出力端子8としたものである。
【0013】第2のp及びnチャネル電界効果トランジ
スタ6,7は、ダイオード接続として、それぞれ第1の
p及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4に並列に
接続された構成となる。又電源1とグランド2との間に
、p及びnチャネル電界効果トランジスタが縦続接続さ
れてCMOS回路を構成している。そして、第1のp及
びnチャネル電界効果トランジスタ3,4のゲートを共
通に接続して入力端子5とすることにより、バイアス回
路を不要としている。
スタ6,7は、ダイオード接続として、それぞれ第1の
p及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4に並列に
接続された構成となる。又電源1とグランド2との間に
、p及びnチャネル電界効果トランジスタが縦続接続さ
れてCMOS回路を構成している。そして、第1のp及
びnチャネル電界効果トランジスタ3,4のゲートを共
通に接続して入力端子5とすることにより、バイアス回
路を不要としている。
【0014】図2は図1に示す回路に於けるドレイン電
流・電圧特性曲線図であり、横軸はドレイン電圧VD
、縦軸はドレイン電流ID を示す。又PCHはpチャ
ネル電界効果トランジスタ3の特性曲線群、NCHはn
チャネル電界効果トランジスタ4の特性曲線群であり、
矢印はゲート電圧VG と曲線群PCH,NCHとの関
係を示す。又曲線群PCH,NCHの交点が増幅器の動
作点となる。
流・電圧特性曲線図であり、横軸はドレイン電圧VD
、縦軸はドレイン電流ID を示す。又PCHはpチャ
ネル電界効果トランジスタ3の特性曲線群、NCHはn
チャネル電界効果トランジスタ4の特性曲線群であり、
矢印はゲート電圧VG と曲線群PCH,NCHとの関
係を示す。又曲線群PCH,NCHの交点が増幅器の動
作点となる。
【0015】前述のように、第1のp及びnチャネル電
界効果トランジスタ3,4に並列にダイオード接続の第
2のp及びnチャネル電界効果トランジスタ6,7を接
続したことにより、ドレイン電流・電圧特性曲線群PC
H,NCHの傾きが比較的垂直に近いものとなるから、
DCゲインを低めに抑え且つフラットゲイン帯域を広く
することができる。
界効果トランジスタ3,4に並列にダイオード接続の第
2のp及びnチャネル電界効果トランジスタ6,7を接
続したことにより、ドレイン電流・電圧特性曲線群PC
H,NCHの傾きが比較的垂直に近いものとなるから、
DCゲインを低めに抑え且つフラットゲイン帯域を広く
することができる。
【0016】図3は、図1に示す本発明の実施例の増幅
器のオープンループゲイン特性曲線図であり、第1のp
及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4のドレイン
電流を0.8mA、第2のp及びnチャネル電界効果ト
ランジスタ6,7のドレイン電流を0.2mAとした時
の特性曲線図であり、DCゲインは10dB、フラット
ゲイン帯域は約200MHz、ユニティゲイン帯域は1
GHzを超えたものとなった。即ち、バイアス回路を不
要とすると共に、フラットゲイン帯域を広くすることが
できる。
器のオープンループゲイン特性曲線図であり、第1のp
及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4のドレイン
電流を0.8mA、第2のp及びnチャネル電界効果ト
ランジスタ6,7のドレイン電流を0.2mAとした時
の特性曲線図であり、DCゲインは10dB、フラット
ゲイン帯域は約200MHz、ユニティゲイン帯域は1
GHzを超えたものとなった。即ち、バイアス回路を不
要とすると共に、フラットゲイン帯域を広くすることが
できる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、第1の
p及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4を縦続接
続し、ダイオード接続した第2のp及びnチャネル電界
効果トランジスタ6,7をそれぞれ第1のp及びnチャ
ネル電界効果トランジスタ3,4に並列に接続し、第1
のp及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4のゲー
トを共通に接続して入力端子5としたもので、バイアス
回路を不要とすることができると共に、第1のp及びn
チャネル電界効果トランジスタ3,4のドレイン電流・
電圧特性曲線を垂直に近づけることができるから、DC
ゲインを低めに抑えて、フラットゲイン帯域を広げるこ
とができた。即ち、簡単な回路構成により広帯域フラッ
トゲイン増幅器を構成することができる利点がある。
p及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4を縦続接
続し、ダイオード接続した第2のp及びnチャネル電界
効果トランジスタ6,7をそれぞれ第1のp及びnチャ
ネル電界効果トランジスタ3,4に並列に接続し、第1
のp及びnチャネル電界効果トランジスタ3,4のゲー
トを共通に接続して入力端子5としたもので、バイアス
回路を不要とすることができると共に、第1のp及びn
チャネル電界効果トランジスタ3,4のドレイン電流・
電圧特性曲線を垂直に近づけることができるから、DC
ゲインを低めに抑えて、フラットゲイン帯域を広げるこ
とができた。即ち、簡単な回路構成により広帯域フラッ
トゲイン増幅器を構成することができる利点がある。
【図1】本発明の実施例の回路図である。
【図2】本発明の実施例のドレイン電流・電圧特性曲線
図である。
図である。
【図3】本発明の実施例のオープンループゲイン特性曲
線図である。
線図である。
【図4】従来例の増幅器の説明図である。
【図5】従来例の増幅器の基本構成の説明図である。
【図6】従来例の増幅器の基本構成の説明図である。
【図7】従来例の広帯域増幅器の説明図である。
【図8】従来例の広帯域増幅器の周波数特性曲線図であ
る。
る。
1 電源
2 グランド
3 第1のpチャネル電界効果トランジスタ4 第
1のnチャネル電界効果トランジスタ5 出力端子 6 第2のpチャネル電界効果トランジスタ7 第
2のnチャネル電界効果トランジスタ8 出力端子
1のnチャネル電界効果トランジスタ5 出力端子 6 第2のpチャネル電界効果トランジスタ7 第
2のnチャネル電界効果トランジスタ8 出力端子
Claims (1)
- 【請求項1】 電源(1)とグランド(2)間に、第
1のpチャネル電界効果トランジスタ(3)と第1のn
チャネル電界効果トランジスタ(4)とを縦続接続し、
該第1のpチャネル電界効果トランジスタ(3)と第1
のnチャネル電界効果トランジスタ(4)のゲートを共
通に接続して入力端子(5)とし、前記電源(1)とグ
ランド(2)間に、第2のpチャネル電界効果トランジ
スタ(6)と第2のnチャネル電界効果トランジスタ(
7)とを縦続接続し、該縦続接続点と、前記第2のpチ
ャネル電界効果トランジスタ(6)と第2のnチャネル
電界効果トランジスタ(7)とのゲート及びドレインを
共通に接続し、更に前記第1のpチャネル電界効果トラ
ンジスタ(3)と第1のnチャネル電界効果トランジス
タ(4)との縦続接続点とを、共通に接続して出力端子
(8)としたことを特徴とするフラットゲイン増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8041891A JPH04292006A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | フラットゲイン増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8041891A JPH04292006A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | フラットゲイン増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04292006A true JPH04292006A (ja) | 1992-10-16 |
Family
ID=13717746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8041891A Withdrawn JPH04292006A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | フラットゲイン増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04292006A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0797303A3 (en) * | 1996-03-19 | 1998-01-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Inverter circuit and amplifier |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP8041891A patent/JPH04292006A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0797303A3 (en) * | 1996-03-19 | 1998-01-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Inverter circuit and amplifier |
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