JPH11274864A - 差動増幅回路及び半導体集積回路並びにビデオテープレコーダ - Google Patents
差動増幅回路及び半導体集積回路並びにビデオテープレコーダInfo
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- JPH11274864A JPH11274864A JP6987598A JP6987598A JPH11274864A JP H11274864 A JPH11274864 A JP H11274864A JP 6987598 A JP6987598 A JP 6987598A JP 6987598 A JP6987598 A JP 6987598A JP H11274864 A JPH11274864 A JP H11274864A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 差動増幅回路における1/fノイズの低下を
図ることにある。 【解決手段】 差動結合された二つのMOSトランジス
タの負荷(R1,R2)及び電流源(R3)を抵抗で構
成し、且つ、レベルシフト回路の出力端子と高電位側電
源との間に設けられた利得制御のための第1負荷抵抗
(R4)と、上記レベルシフト回路の出力端子と低電位
側電源との間に設けられた利得制御のための第2負荷抵
抗(R5)との少なくともいずれかを含んで差動増幅回
路を構成する。1/fノイズ雑音は、MOS界面付近に
存在する再結合中心によって引き起こされるキャリア密
度のゆらぎ及び移動度の二つが大きな原因とされてお
り、差動結合された二つのMOSトランジスタの負荷
(R1,R2)及び電流源(R3)を抵抗で構成するこ
とで、1/fノイズ雑音の低減を図る。
図ることにある。 【解決手段】 差動結合された二つのMOSトランジス
タの負荷(R1,R2)及び電流源(R3)を抵抗で構
成し、且つ、レベルシフト回路の出力端子と高電位側電
源との間に設けられた利得制御のための第1負荷抵抗
(R4)と、上記レベルシフト回路の出力端子と低電位
側電源との間に設けられた利得制御のための第2負荷抵
抗(R5)との少なくともいずれかを含んで差動増幅回
路を構成する。1/fノイズ雑音は、MOS界面付近に
存在する再結合中心によって引き起こされるキャリア密
度のゆらぎ及び移動度の二つが大きな原因とされてお
り、差動結合された二つのMOSトランジスタの負荷
(R1,R2)及び電流源(R3)を抵抗で構成するこ
とで、1/fノイズ雑音の低減を図る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、差動増幅回路にお
けるフリッカ雑音の低減化技術に関し、例えば差動増幅
回路を含む半導体集積回路やそれを含むビデオテープレ
コーダに適用して有効な技術に関する。
けるフリッカ雑音の低減化技術に関し、例えば差動増幅
回路を含む半導体集積回路やそれを含むビデオテープレ
コーダに適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタで最も重要な雑音は
フリッカ雑音であり、その周波数特性の形から1/fノ
イズとも呼ばれる。この雑音はMOS界面付近に存在す
る再結合中心によって引き起こされるキャリア密度のゆ
らぎ、及び移動度の二つが大きな原因とされる。
フリッカ雑音であり、その周波数特性の形から1/fノ
イズとも呼ばれる。この雑音はMOS界面付近に存在す
る再結合中心によって引き起こされるキャリア密度のゆ
らぎ、及び移動度の二つが大きな原因とされる。
【0003】1/fノイズは低周波で問題となるため、
例えばVTRのコントロールヘッドから再生信号のよう
に低周波で、かつ振幅が小さい場合の増幅アンプにとっ
ては最も問題視される雑音とされる。
例えばVTRのコントロールヘッドから再生信号のよう
に低周波で、かつ振幅が小さい場合の増幅アンプにとっ
ては最も問題視される雑音とされる。
【0004】尚、フリッカ雑音について記載された文献
の例としては、「超LSIのためのアナログ集積回路設
計技術−下P218,P.R.グレイ/R.G.メイヤ
ー共著、永田穣監訳、培風館」がある。
の例としては、「超LSIのためのアナログ集積回路設
計技術−下P218,P.R.グレイ/R.G.メイヤ
ー共著、永田穣監訳、培風館」がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】例えば、VTR(ビデ
オ・テープ・レコーダ)のコントロールヘッドからの再
生信号は振幅が0.5mVと極小であるため、一般的に
は増幅度が60dB程度のCMOS差動増幅回路が用い
られているが、同一回路を用いているにもかかわらず、
1.0μmプロセスから0.8μmプロセスへ微細化し
た場合には、1/fノイズが多くなるのが知られ、今後
さらに微細化が進むと、1/fノイズはさらに多くなっ
てしまうことが考えられる。1/fノイズが多いと、例
えばVTRのサーボ機能を有する半導体集積回路に適用
した場合、サーボ回路の誤動作を招くおそれがある。
オ・テープ・レコーダ)のコントロールヘッドからの再
生信号は振幅が0.5mVと極小であるため、一般的に
は増幅度が60dB程度のCMOS差動増幅回路が用い
られているが、同一回路を用いているにもかかわらず、
1.0μmプロセスから0.8μmプロセスへ微細化し
た場合には、1/fノイズが多くなるのが知られ、今後
さらに微細化が進むと、1/fノイズはさらに多くなっ
てしまうことが考えられる。1/fノイズが多いと、例
えばVTRのサーボ機能を有する半導体集積回路に適用
した場合、サーボ回路の誤動作を招くおそれがある。
【0006】本発明の目的は、1/fノイズの低下を図
るための技術を提供することにある。
るための技術を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0008】すなわち、差動結合された二つのMOSト
ランジスタ(MN1,MN2)と、上記二つのMOSト
ランジスタの差動出力信号のレベルをシフトするレベル
シフト回路(112)と、上記レベルシフト回路の出力
信号に基づいて外部負荷を駆動するための出力回路(1
13)とを含んで差動増幅回路が構成されるとき、上記
差動結合された二つのMOSトランジスタの負荷(R
1,R2)及び電流源(R3)を抵抗で構成し、さらに
上記レベルシフト回路の出力端子と高電位側電源との間
に設けられた利得制御のための第1負荷抵抗(R4)
と、上記レベルシフト回路の出力端子と低電位側電源と
の間に設けられた利得制御のための第2負荷抵抗(R
5)との少なくともいずれかを設ける。
ランジスタ(MN1,MN2)と、上記二つのMOSト
ランジスタの差動出力信号のレベルをシフトするレベル
シフト回路(112)と、上記レベルシフト回路の出力
信号に基づいて外部負荷を駆動するための出力回路(1
13)とを含んで差動増幅回路が構成されるとき、上記
差動結合された二つのMOSトランジスタの負荷(R
1,R2)及び電流源(R3)を抵抗で構成し、さらに
上記レベルシフト回路の出力端子と高電位側電源との間
に設けられた利得制御のための第1負荷抵抗(R4)
と、上記レベルシフト回路の出力端子と低電位側電源と
の間に設けられた利得制御のための第2負荷抵抗(R
5)との少なくともいずれかを設ける。
【0009】上記した手段によれば、上記差動結合され
た二つのMOSトランジスタの負荷(R1,R2)及び
電流源(R3)を抵抗で構成することは、それを能動素
子で形成する場合に比べて、1/fノイズの低減を達成
する。
た二つのMOSトランジスタの負荷(R1,R2)及び
電流源(R3)を抵抗で構成することは、それを能動素
子で形成する場合に比べて、1/fノイズの低減を達成
する。
【0010】また、上記負荷抵抗に代えて、上記レベル
シフト回路の出力ノードと高電位側電源との間に結合さ
れ、通常動作時に導通状態、低消費電力モード時に非導
通状態とされる第1導電型の第1MOSトランジスタ
(MN11)と、上記レベルシフト回路の出力ノードと
グランドとの間に結合され、通常動作時に導通状態、低
消費電力モード時に非導通状態にされる第1導電型の第
2MOSトランジスタ(MN12)と、上記第1MOS
トランジスタに並列接続され、通常動作時に非導通状
態、低消費電力モード時に導通状態とされる第2導電型
の第3MOSトランジスタ(MP11)とを設けること
ができる。
シフト回路の出力ノードと高電位側電源との間に結合さ
れ、通常動作時に導通状態、低消費電力モード時に非導
通状態とされる第1導電型の第1MOSトランジスタ
(MN11)と、上記レベルシフト回路の出力ノードと
グランドとの間に結合され、通常動作時に導通状態、低
消費電力モード時に非導通状態にされる第1導電型の第
2MOSトランジスタ(MN12)と、上記第1MOS
トランジスタに並列接続され、通常動作時に非導通状
態、低消費電力モード時に導通状態とされる第2導電型
の第3MOSトランジスタ(MP11)とを設けること
ができる。
【0011】さらに、上記構成の差動増幅回路は、一つ
の半導体チップに形成することができるし、そのような
半導体集積回路を含んでビデオテープレコーダを構成す
ることができる。
の半導体チップに形成することができるし、そのような
半導体集積回路を含んでビデオテープレコーダを構成す
ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図2には本発明にかかるビデオテ
ープレコーダ(VTR)における主要部の構成例が示さ
れる。
ープレコーダ(VTR)における主要部の構成例が示さ
れる。
【0013】VTR22は、カセットテープ250を走
行させ、当該カセットテープ250への情報記録及びカ
セットテープ250からの情報再生を可能とするメカニ
ズム部247、テレビアンテナ21を介してテレビ放送
を受信するためのチューナー222、上記メカニズム部
247の動作を制御するためのマイクロコンピュータ2
3、及び各部に電源を供給するための電源部244が設
けられている。
行させ、当該カセットテープ250への情報記録及びカ
セットテープ250からの情報再生を可能とするメカニ
ズム部247、テレビアンテナ21を介してテレビ放送
を受信するためのチューナー222、上記メカニズム部
247の動作を制御するためのマイクロコンピュータ2
3、及び各部に電源を供給するための電源部244が設
けられている。
【0014】マイクロコンピュータ23は、サーボ系2
4と、このサーボ系24の動作を制御するためのシステ
ムコントローラ231とを含み、特に制限されないが、
公知の半導体集積回路製造技術により、単結晶シリコン
基板などの一つの半導体基板に形成される。サーボ系2
4は、記録ブロック248の一部、再生ブロック249
の一部、ドラム制御部243、基準信号生成部244、
ヘッドスイッチ出力部245、及びキャプスタン制御部
246を含む。
4と、このサーボ系24の動作を制御するためのシステ
ムコントローラ231とを含み、特に制限されないが、
公知の半導体集積回路製造技術により、単結晶シリコン
基板などの一つの半導体基板に形成される。サーボ系2
4は、記録ブロック248の一部、再生ブロック249
の一部、ドラム制御部243、基準信号生成部244、
ヘッドスイッチ出力部245、及びキャプスタン制御部
246を含む。
【0015】上記記録ブロック248は、基準信号生成
部244からの出力信号に基づいて記録制御信号を生成
するための記録制御信号発生回路が含まれる。この記録
制御信号発生回路によって発生された記録制御信号は、
記録時にメカニズム部247内のコントロールヘッドに
伝達される。また、電源供給部221が設けられ、各部
の動作電源がこの電源供給部から供給される。
部244からの出力信号に基づいて記録制御信号を生成
するための記録制御信号発生回路が含まれる。この記録
制御信号発生回路によって発生された記録制御信号は、
記録時にメカニズム部247内のコントロールヘッドに
伝達される。また、電源供給部221が設けられ、各部
の動作電源がこの電源供給部から供給される。
【0016】再生ブロック249は、上記メカニズム部
247内のコントロールヘッドの出力信号を増幅するた
めの差動増幅回路を含む。この差動増幅回路の出力信号
に基づいて上記キャプスタン制御部246は、再生時の
テープ走行速度を制御する。
247内のコントロールヘッドの出力信号を増幅するた
めの差動増幅回路を含む。この差動増幅回路の出力信号
に基づいて上記キャプスタン制御部246は、再生時の
テープ走行速度を制御する。
【0017】図3には上記メカニズム部247と再生ブ
ロック249における主要構成が示される。
ロック249における主要構成が示される。
【0018】メカニズム部247には、コントロールヘ
ッド33と、それに並列接続されたキャパシタC1、抵
抗R102,R103が設けられている。コントロール
ヘッド33からの出力信号は、その振幅が0.5mV程
度と極小である。例えばその信号を60dB増幅する場
合には、コントロールヘッド33からの互いに逆位相の
二つの出力信号CTL(−)とCTL(+)とを抵抗R
101で結合し、CTL(−)を、電源とグランドGN
Dとの間の中間電位VAでバイアスする。
ッド33と、それに並列接続されたキャパシタC1、抵
抗R102,R103が設けられている。コントロール
ヘッド33からの出力信号は、その振幅が0.5mV程
度と極小である。例えばその信号を60dB増幅する場
合には、コントロールヘッド33からの互いに逆位相の
二つの出力信号CTL(−)とCTL(+)とを抵抗R
101で結合し、CTL(−)を、電源とグランドGN
Dとの間の中間電位VAでバイアスする。
【0019】再生ブロック249は、上記コントロール
ヘッド33の出力信号を増幅するための差動増幅回路3
1を含む。出力信号CTL(+)はこの差動増幅回路3
1の非反転入力端子VPに伝達され、出力信号CTRL
(−)は抵抗Rsを介して差動増幅回路31の反転入力
端子VMに伝達される。また、フィードバックのため、
差動増幅回路31の非反転入力端子VPと出力端子とが
抵抗Rfを介して結合されている。かかる構成によれ
ば、差動増幅回路31は、非反転アンプとして機能し、
それの増幅度は、(Rf+Rf)/Rsの関係で得られ
るため、例えば、Rs=500Ω、Rf=500KΩと
することで60dBの増幅率が得られる。
ヘッド33の出力信号を増幅するための差動増幅回路3
1を含む。出力信号CTL(+)はこの差動増幅回路3
1の非反転入力端子VPに伝達され、出力信号CTRL
(−)は抵抗Rsを介して差動増幅回路31の反転入力
端子VMに伝達される。また、フィードバックのため、
差動増幅回路31の非反転入力端子VPと出力端子とが
抵抗Rfを介して結合されている。かかる構成によれ
ば、差動増幅回路31は、非反転アンプとして機能し、
それの増幅度は、(Rf+Rf)/Rsの関係で得られ
るため、例えば、Rs=500Ω、Rf=500KΩと
することで60dBの増幅率が得られる。
【0020】図1には上記差動増幅回路31の構成例が
示される。
示される。
【0021】図1に示される差動増幅回路は、二つの入
力端子VP,VMの直流電位レベル差に対してそれぞれ
同相、逆相で出力端子VOUTの電圧レベルが変化する
アンプとされ、入力初段回路111、レベルシフト回路
112、及び出力回路113を含む。
力端子VP,VMの直流電位レベル差に対してそれぞれ
同相、逆相で出力端子VOUTの電圧レベルが変化する
アンプとされ、入力初段回路111、レベルシフト回路
112、及び出力回路113を含む。
【0022】入力初段回路111は、nチャンネル型M
OSトランジスタMN1とnチャンネル型MOSトラン
ジスタMN2とが差動結合されて成る。nチャンネル型
MOSトランジスタMN1とnチャンネル型MOSトラ
ンジスタMN2のドレイン電極は、それぞれ抵抗R1,
R2を介して高電位側電源Vddに結合される。抵抗R
1,R2は、それぞれnチャンネル型MOSトランジス
タMN1,MN2の負荷とされる。一般的に差動対の負
荷は、能動素子であるトランジスタによって形成される
が、ここでは1/fノイズの低減を図るために抵抗負荷
としている。
OSトランジスタMN1とnチャンネル型MOSトラン
ジスタMN2とが差動結合されて成る。nチャンネル型
MOSトランジスタMN1とnチャンネル型MOSトラ
ンジスタMN2のドレイン電極は、それぞれ抵抗R1,
R2を介して高電位側電源Vddに結合される。抵抗R
1,R2は、それぞれnチャンネル型MOSトランジス
タMN1,MN2の負荷とされる。一般的に差動対の負
荷は、能動素子であるトランジスタによって形成される
が、ここでは1/fノイズの低減を図るために抵抗負荷
としている。
【0023】nチャンネル型MOSトランジスタMN1
とnチャンネル型MOSトランジスタMN2のソース電
極は、抵抗R3に共通接続され、この抵抗R3を介して
グランドGNDに結合される。抵抗R3は、nチャンネ
ル型MOSトランジスタMN1とnチャンネル型MOS
トランジスタMN2の電流源とされる。電流源は、一般
的にはトランジスタで形成されるが、ここでは、1/f
ノイズの低減を図るために抵抗負荷としている。
とnチャンネル型MOSトランジスタMN2のソース電
極は、抵抗R3に共通接続され、この抵抗R3を介して
グランドGNDに結合される。抵抗R3は、nチャンネ
ル型MOSトランジスタMN1とnチャンネル型MOS
トランジスタMN2の電流源とされる。電流源は、一般
的にはトランジスタで形成されるが、ここでは、1/f
ノイズの低減を図るために抵抗負荷としている。
【0024】上記nチャンネル型MOSトランジスタM
N1とnチャンネル型MOSトランジスタMN2のドレ
イン電極は、この入力初段回路111の出力ノードとさ
れ、この出力ノードから交流的に互いに逆位相の一組の
信号が出力される。そしてこの交流的に互いに逆位相の
一組の信号は、後段のレベルシフト回路112に伝達さ
れる。
N1とnチャンネル型MOSトランジスタMN2のドレ
イン電極は、この入力初段回路111の出力ノードとさ
れ、この出力ノードから交流的に互いに逆位相の一組の
信号が出力される。そしてこの交流的に互いに逆位相の
一組の信号は、後段のレベルシフト回路112に伝達さ
れる。
【0025】レベルシフト回路112は、pチャンネル
型MOSトランジスタMP1,MP2、及びnチャンネ
ル型MOSトランジスタMN3,MN5が結合されて成
り、上記入力初段回路111の差動出力信号を加算して
一つの出力信号を形成する。pチャンネル型MOSトラ
ンジスタMP1とnチャンネル型MOSトランジスタM
N3とが直列接続され、pチャンネル型MOSトランジ
スタMP2とnチャンネル型MOSトランジスタMN5
とが直列接続される。pチャンネル型MOSトランジス
タMP1,MP2のソース電極は高電位側電源Vddに
結合され、nチャンネル型MOSトランジスタMN3,
MN5のソース電極はグランドGNDに結合される。n
チャンネル型MOSトランジスタMN3のドレイン電極
がnチャンネル型MOSトランジスタMN3,MN5の
ゲート電極に結合される。
型MOSトランジスタMP1,MP2、及びnチャンネ
ル型MOSトランジスタMN3,MN5が結合されて成
り、上記入力初段回路111の差動出力信号を加算して
一つの出力信号を形成する。pチャンネル型MOSトラ
ンジスタMP1とnチャンネル型MOSトランジスタM
N3とが直列接続され、pチャンネル型MOSトランジ
スタMP2とnチャンネル型MOSトランジスタMN5
とが直列接続される。pチャンネル型MOSトランジス
タMP1,MP2のソース電極は高電位側電源Vddに
結合され、nチャンネル型MOSトランジスタMN3,
MN5のソース電極はグランドGNDに結合される。n
チャンネル型MOSトランジスタMN3のドレイン電極
がnチャンネル型MOSトランジスタMN3,MN5の
ゲート電極に結合される。
【0026】pチャンネル型MOSトランジスタMP2
とnチャンネル型MOSトランジスタMN5との直列接
続ノードが、このレベルシフト回路112の出力ノード
とされる。この出力ノードは抵抗R4を介して高電位側
電源Vddに結合され、抵抗R5を介してグランドGN
Dに結合される。R4はnチャンネル型MOSトランジ
スタMN5の負荷抵抗とされ、R5はpチャンネル型M
OSトランジスタMP2の負荷抵抗とされる。ここで、
この抵抗R4,R5は利得制御のために設けられてい
る。抵抗R4,R5の値が小さいほど利得が低下され、
発振マージンが拡大される。抵抗R4,R5は、特に制
限されないが、300KΩとされる。そして、上記出力
ノードから出力された信号10が後段の出力回路113
に伝達される。
とnチャンネル型MOSトランジスタMN5との直列接
続ノードが、このレベルシフト回路112の出力ノード
とされる。この出力ノードは抵抗R4を介して高電位側
電源Vddに結合され、抵抗R5を介してグランドGN
Dに結合される。R4はnチャンネル型MOSトランジ
スタMN5の負荷抵抗とされ、R5はpチャンネル型M
OSトランジスタMP2の負荷抵抗とされる。ここで、
この抵抗R4,R5は利得制御のために設けられてい
る。抵抗R4,R5の値が小さいほど利得が低下され、
発振マージンが拡大される。抵抗R4,R5は、特に制
限されないが、300KΩとされる。そして、上記出力
ノードから出力された信号10が後段の出力回路113
に伝達される。
【0027】出力回路113は、pチャンネル型MOS
トランジスタMP5とnチャンネル型MOSトランジス
タMN8とが直列接続されて成る。pチャンネル型MO
SトランジスタMP5のソース電極は高電位側電源Vd
dに結合され、nチャンネル型MOSトランジスタMN
8のソース電極はグランドGNDに結合されている。
トランジスタMP5とnチャンネル型MOSトランジス
タMN8とが直列接続されて成る。pチャンネル型MO
SトランジスタMP5のソース電極は高電位側電源Vd
dに結合され、nチャンネル型MOSトランジスタMN
8のソース電極はグランドGNDに結合されている。
【0028】pチャンネル型MOSトランジスタMP5
とnチャンネル型MOSトランジスタMN8との直列接
続ノードが出力端子VOUTに結合される。pチャンネ
ル型MOSトランジスタMP5とnチャンネル型MOS
トランジスタMN8との直列接続ノードと、このMOS
トランジスタMP5,MN8のゲート電極との間に発振
防止のための位相補償回路11が設けられている。位相
補償回路11は、特に制限されないが、抵抗Rzとキャ
パシタCzが直列接続されて成る。
とnチャンネル型MOSトランジスタMN8との直列接
続ノードが出力端子VOUTに結合される。pチャンネ
ル型MOSトランジスタMP5とnチャンネル型MOS
トランジスタMN8との直列接続ノードと、このMOS
トランジスタMP5,MN8のゲート電極との間に発振
防止のための位相補償回路11が設けられている。位相
補償回路11は、特に制限されないが、抵抗Rzとキャ
パシタCzが直列接続されて成る。
【0029】上記実施例によれば以下の作用効果が得ら
れる。
れる。
【0030】(1)1/fノイズは全ての能動素子に見
られる雑音であり、受動素子には見られない。差動結合
された二つのトランジスタMN1,MN2と、この二つ
のトランジスタの差動出力信号のレベルをシフトするレ
ベルシフト回路112と、このレベルシフト回路の出力
信号に基づいて外部負荷を駆動するための出力回路11
3とを含んで差動増幅回路31が構成されるとき、上記
差動結合された二つのトランジスタの負荷及び電流源が
抵抗で構成されているので、それを能動素子で形成する
場合に比べて、1/fノイズの低減を図ることができ
る。特に、増幅回路においては、入力初段回路111が
雑音の増幅に最も関与するため、この入力初段111の
トランジスタMN1,MN2の負荷及び電流源を抵抗で
構成することは、1/fノイズの低減を図る上で非常に
効果的とされる。
られる雑音であり、受動素子には見られない。差動結合
された二つのトランジスタMN1,MN2と、この二つ
のトランジスタの差動出力信号のレベルをシフトするレ
ベルシフト回路112と、このレベルシフト回路の出力
信号に基づいて外部負荷を駆動するための出力回路11
3とを含んで差動増幅回路31が構成されるとき、上記
差動結合された二つのトランジスタの負荷及び電流源が
抵抗で構成されているので、それを能動素子で形成する
場合に比べて、1/fノイズの低減を図ることができ
る。特に、増幅回路においては、入力初段回路111が
雑音の増幅に最も関与するため、この入力初段111の
トランジスタMN1,MN2の負荷及び電流源を抵抗で
構成することは、1/fノイズの低減を図る上で非常に
効果的とされる。
【0031】(2)入力初段回路111において比較的
高利得で増幅し、後段のレベルシフト回路において、抵
抗R4,R5を設けて利得制御が行われることで、所定
の発振マージンを確保することによって、動作の安定化
を図ることができる。一般的にCMOS差動増幅回路の
場合には格段の利得制御が困難とされるが、後段のレベ
ルシフト回路において、抵抗R4,R5を設けることで
利得制御を容易に行うことができる。
高利得で増幅し、後段のレベルシフト回路において、抵
抗R4,R5を設けて利得制御が行われることで、所定
の発振マージンを確保することによって、動作の安定化
を図ることができる。一般的にCMOS差動増幅回路の
場合には格段の利得制御が困難とされるが、後段のレベ
ルシフト回路において、抵抗R4,R5を設けることで
利得制御を容易に行うことができる。
【0032】(3)上記(1)の作用効果により、VT
R22において、サーボ系24を安定に動作させること
ができる。
R22において、サーボ系24を安定に動作させること
ができる。
【0033】図4には差動増幅回路31の別の構成例が
示される。
示される。
【0034】図4に示される差動増幅回路31が、図1
に示されるのと異なるのは、レベルシフト回路112の
構成にある。つまり、pチャンネル型MOSトランジス
タMP11、及びnチャンネル型MOSトランジスタM
N11,MN12が設けられる。pチャンネル型MOS
トランジスタMP11及びnチャンネル型MOSトラン
ジスタMN11は、pチャンネル型MOSトランジスタ
MP2に並列接続され、nチャンネル型MOSトランジ
スタMN12は、nチャンネル型MOSトランジスタM
N5に並列接続される。pチャンネル型MOSトランジ
スタMP11、及びnチャンネル型MOSトランジスタ
MN11,MN12のゲート電極には、低消費電力モー
ド信号STOPNが供給されるようになっている。
に示されるのと異なるのは、レベルシフト回路112の
構成にある。つまり、pチャンネル型MOSトランジス
タMP11、及びnチャンネル型MOSトランジスタM
N11,MN12が設けられる。pチャンネル型MOS
トランジスタMP11及びnチャンネル型MOSトラン
ジスタMN11は、pチャンネル型MOSトランジスタ
MP2に並列接続され、nチャンネル型MOSトランジ
スタMN12は、nチャンネル型MOSトランジスタM
N5に並列接続される。pチャンネル型MOSトランジ
スタMP11、及びnチャンネル型MOSトランジスタ
MN11,MN12のゲート電極には、低消費電力モー
ド信号STOPNが供給されるようになっている。
【0035】低消費電力モード信号STOPNは、この
差動増幅回路31の通常動作状態においてはハイレベル
とされ、低消費電力モード時にはローレベルとされる。
低消費電力モード信号STOPNがハイレベルとされる
期間においては、pチャンネル型MOSトランジスタM
P11がオフ状態とされ、nチャンネル型MOSトラン
ジスタMN11,MN12がオン状態とされる。nチャ
ンネル型MOSトランジスタMN11,MN12がオン
されることによって、それらは図1に示される抵抗R
4,R5と同じように負荷抵抗として機能される。それ
に対して、低消費電力モード信号STOPNがローレベ
ルにアサートされると、nチャンネル型MOSトランジ
スタMN11,MN12がオフされ、高電位側電源Vd
dとグランドGNDとの間の貫通電流が流れなくなる。
また、低消費電力モード信号STOPNがローレベルに
アサートされることによって、pチャンネル型MOSト
ランジスタMP11がオンされて、pチャンネル型MO
SトランジスタMP5とnチャンネル型MOSトランジ
スタMN8とのゲート電極がハイレベルに固定される。
それにより、pチャンネル型MOSトランジスタMP5
がオフされ、当該MOSトランジスタMP5を介して流
れる貫通電流が排除される。また、nチャンネル型MO
SトランジスタMN8がオンされることにより、出力端
子VOUTがローレベルに固定される。
差動増幅回路31の通常動作状態においてはハイレベル
とされ、低消費電力モード時にはローレベルとされる。
低消費電力モード信号STOPNがハイレベルとされる
期間においては、pチャンネル型MOSトランジスタM
P11がオフ状態とされ、nチャンネル型MOSトラン
ジスタMN11,MN12がオン状態とされる。nチャ
ンネル型MOSトランジスタMN11,MN12がオン
されることによって、それらは図1に示される抵抗R
4,R5と同じように負荷抵抗として機能される。それ
に対して、低消費電力モード信号STOPNがローレベ
ルにアサートされると、nチャンネル型MOSトランジ
スタMN11,MN12がオフされ、高電位側電源Vd
dとグランドGNDとの間の貫通電流が流れなくなる。
また、低消費電力モード信号STOPNがローレベルに
アサートされることによって、pチャンネル型MOSト
ランジスタMP11がオンされて、pチャンネル型MO
SトランジスタMP5とnチャンネル型MOSトランジ
スタMN8とのゲート電極がハイレベルに固定される。
それにより、pチャンネル型MOSトランジスタMP5
がオフされ、当該MOSトランジスタMP5を介して流
れる貫通電流が排除される。また、nチャンネル型MO
SトランジスタMN8がオンされることにより、出力端
子VOUTがローレベルに固定される。
【0036】このように低消費電力モード信号STOP
Nがローレベルにアサートされる期間において、入力信
号VP,VMをローレベルに固定することによって、n
チャンネル型MOSトランジスタMN1,MN2がオフ
され、回路動作が停止されて電力消費が抑えられる。
Nがローレベルにアサートされる期間において、入力信
号VP,VMをローレベルに固定することによって、n
チャンネル型MOSトランジスタMN1,MN2がオフ
され、回路動作が停止されて電力消費が抑えられる。
【0037】このように低消費電力モードにおいて、入
力信号VP,VMがローレベルに固定されることで回路
が非動作状態となって回路の電力消費が抑えられ、その
際に低消費電力モード信号STOPNがローレベルにア
サートされることによって、nチャンネル型MOSトラ
ンジスタMN11,MN12を介して流れる貫通電流が
阻止され、pチャンネル型MOSトランジスタMP5及
びnチャンネル型MOSトランジスタMN8を介して流
れる貫通電流が阻止される。つまり、低消費電力モード
において貫通電流が流れるのを阻止することで、当該モ
ードにおける電流消費を大幅に低減することができる。
力信号VP,VMがローレベルに固定されることで回路
が非動作状態となって回路の電力消費が抑えられ、その
際に低消費電力モード信号STOPNがローレベルにア
サートされることによって、nチャンネル型MOSトラ
ンジスタMN11,MN12を介して流れる貫通電流が
阻止され、pチャンネル型MOSトランジスタMP5及
びnチャンネル型MOSトランジスタMN8を介して流
れる貫通電流が阻止される。つまり、低消費電力モード
において貫通電流が流れるのを阻止することで、当該モ
ードにおける電流消費を大幅に低減することができる。
【0038】図5及び図6には差動増幅回路31の別の
構成例が示される。
構成例が示される。
【0039】図5に示される差動増幅回路31が、図1
に示される回路と異なるのは、負荷としての抵抗R5が
省略された点であり、図6に示される差動増幅回路3
1、図1に示される回路と異なるのは、負荷としての抵
抗4が省略された点である。このように、抵抗R4,R
5のいずれかが存在すれば、レベルシフト回路112の
利得を制御することができる。
に示される回路と異なるのは、負荷としての抵抗R5が
省略された点であり、図6に示される差動増幅回路3
1、図1に示される回路と異なるのは、負荷としての抵
抗4が省略された点である。このように、抵抗R4,R
5のいずれかが存在すれば、レベルシフト回路112の
利得を制御することができる。
【0040】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
【0041】例えば、図1に示される構成例において抵
抗R4,R5は拡散層や多結晶シリコン等の抵抗素子の
他にpチャンネル型MOSトランジスタとnチャンネル
型MOSトランジスタのソース電極、ドレイン電極を共
通にしたもの、あるいはpチャンネル型MOSトランジ
スタのみ、若しくはnチャンネル型MOSトランジスタ
のみで構成することができる。MOSトランジスタを抵
抗として機能させる場合、そのゲート電極には、電源あ
るいは別のバイアス回路で作られるバイアス電位などで
バイアスする。
抗R4,R5は拡散層や多結晶シリコン等の抵抗素子の
他にpチャンネル型MOSトランジスタとnチャンネル
型MOSトランジスタのソース電極、ドレイン電極を共
通にしたもの、あるいはpチャンネル型MOSトランジ
スタのみ、若しくはnチャンネル型MOSトランジスタ
のみで構成することができる。MOSトランジスタを抵
抗として機能させる場合、そのゲート電極には、電源あ
るいは別のバイアス回路で作られるバイアス電位などで
バイアスする。
【0042】また、一組の差動MOSトランジスタ対M
N1,MN2の基板端子は、ソース電極と共通にとるこ
とが望ましいが、グランドGNDレベルに等しくしても
良い。
N1,MN2の基板端子は、ソース電極と共通にとるこ
とが望ましいが、グランドGNDレベルに等しくしても
良い。
【0043】抵抗Rzは、拡散層や多結晶シリコンの他
にpチャンネル型MOSトランジスタとnチャンネル型
MOSトランジスタのソース電極及びドレイン電極を共
通にしたもの、あるいはpチャンネル型MOSトランジ
スタのみ、若しくはnチャンネル型MOSトランジスタ
のみで構成してもよい。容量Czはnチャンネル型MO
Sトランジスタあるいはpチャンネル型MOSトランジ
スタのゲート電極と基板間のゲート酸化膜容量で構成し
ても良いし、他の層間膜容量で構成してもよい。
にpチャンネル型MOSトランジスタとnチャンネル型
MOSトランジスタのソース電極及びドレイン電極を共
通にしたもの、あるいはpチャンネル型MOSトランジ
スタのみ、若しくはnチャンネル型MOSトランジスタ
のみで構成してもよい。容量Czはnチャンネル型MO
Sトランジスタあるいはpチャンネル型MOSトランジ
スタのゲート電極と基板間のゲート酸化膜容量で構成し
ても良いし、他の層間膜容量で構成してもよい。
【0044】位相補償回路11は、キャパシタCzのみ
で構成することができる。
で構成することができる。
【0045】図4において、nチャンネル型MOSトラ
ンジスタMN11やMN12に代えてpチャンネル型M
OSトランジスタを適用することができる。その場合、
低消費電力モード信号STOPNの反転信号STOPで
当該pチャンネル型MOSトランジスタを制御する。同
様に、pチャンネル型MOSトランジスタMP11に代
えてnチャンネル型MOSトランジスタを適用すること
ができる。その場合、低消費電力モード信号STOPN
の反転信号STOPで当該pチャンネル型MOSトラン
ジスタを制御する。
ンジスタMN11やMN12に代えてpチャンネル型M
OSトランジスタを適用することができる。その場合、
低消費電力モード信号STOPNの反転信号STOPで
当該pチャンネル型MOSトランジスタを制御する。同
様に、pチャンネル型MOSトランジスタMP11に代
えてnチャンネル型MOSトランジスタを適用すること
ができる。その場合、低消費電力モード信号STOPN
の反転信号STOPで当該pチャンネル型MOSトラン
ジスタを制御する。
【0046】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるビデオ
テープレコーダに適用した場合について説明したが、本
発明はそれに限定されるものではなく、各種電子機器に
広く適用することができる。
なされた発明をその背景となった利用分野であるビデオ
テープレコーダに適用した場合について説明したが、本
発明はそれに限定されるものではなく、各種電子機器に
広く適用することができる。
【0047】本発明は、少なくとも差動結合された二つ
のMOSトランジスタと、この二つのMOSトランジス
タの差動出力信号のレベルをシフトするレベルシフト回
路と、このレベルシフト回路の出力信号に基づいて外部
負荷を駆動するための出力回路とを含むことを条件に適
用することができる。
のMOSトランジスタと、この二つのMOSトランジス
タの差動出力信号のレベルをシフトするレベルシフト回
路と、このレベルシフト回路の出力信号に基づいて外部
負荷を駆動するための出力回路とを含むことを条件に適
用することができる。
【0048】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0049】すなわち、1/fノイズは能動素子特有の
ノイズであることから、二つのMOSトランジスタの負
荷及び電流源を抵抗で構成し、且つ、レベルシフト回路
の出力端子と高電位側電源との間に設けられた利得制御
のための第1負荷抵抗と、上記レベルシフト回路の出力
端子と低電位側電源との間に設けられた利得制御のため
の第2負荷抵抗との少なくともいずれかを含んで差動増
幅回路を構成することにより、二つのMOSトランジス
タの負荷及び電流源を能動素子で形成する場合に比べ
て、1/fノイズの低減を図ることができる。
ノイズであることから、二つのMOSトランジスタの負
荷及び電流源を抵抗で構成し、且つ、レベルシフト回路
の出力端子と高電位側電源との間に設けられた利得制御
のための第1負荷抵抗と、上記レベルシフト回路の出力
端子と低電位側電源との間に設けられた利得制御のため
の第2負荷抵抗との少なくともいずれかを含んで差動増
幅回路を構成することにより、二つのMOSトランジス
タの負荷及び電流源を能動素子で形成する場合に比べ
て、1/fノイズの低減を図ることができる。
【図1】本発明にかかるビデオテープレコーダに含まれ
る差動増幅回路の構成例回路図である。
る差動増幅回路の構成例回路図である。
【図2】上記ビデオテープレコーダの構成例ブロック図
である。
である。
【図3】上記ビデオテープレコーダにおける主要部の構
成例回路図である。
成例回路図である。
【図4】上記差動増幅回路の別の構成例回路図である。
【図5】上記差動増幅回路の別の構成例回路図である。
【図6】上記差動増幅回路の別の構成例回路図である。
21 アンテナ 23 マイクロコンピュータ 24 サーボ系 22 VTR 31 差動増幅回路 111 入力初段回路 112 レベルシフト回路 113 出力回路 221 電源供給部 222 チューナー 243 ドラム制御部 244 基準信号発生部 245 ヘッドスイッチ出力部 246 キャプスタン制御部 247 メカニズム部 248 記録ブロック 249 再生ブロック R1,R2,R3,R5,Rz 抵抗 C1,Cz キャパシタ MN1,MN2,MN3,MN5,MN8,MN11,
MN12 nチャンネル型MOSトランジスタ MP1,MP2,MP5 pチャンネル型MOSトラン
ジスタ
MN12 nチャンネル型MOSトランジスタ MP1,MP2,MP5 pチャンネル型MOSトラン
ジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城地 貴紀 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内 (72)発明者 山本 師久 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 株 式会社日立マイコンシステム内
Claims (4)
- 【請求項1】 差動結合された二つのMOSトランジス
タと、上記二つのMOSトランジスタの差動出力信号の
レベルをシフトするレベルシフト回路と、上記レベルシ
フト回路の出力信号に基づいて外部負荷を駆動するため
の出力回路とを含む差動増幅回路において、 上記二つのMOSトランジスタの負荷及び電流源が抵抗
で構成され、且つ、 上記レベルシフト回路の出力端子と高電位側電源との間
に設けられた利得制御のための第1負荷抵抗と、上記レ
ベルシフト回路の出力端子と低電位側電源との間に設け
られた利得制御のための第2負荷抵抗との少なくともい
ずれかを含んで成ることを特徴とする差動増幅回路。 - 【請求項2】 差動結合された二つのMOSトランジス
タと、上記二つのMOSトランジスタの差動出力信号の
レベルをシフトするレベルシフト回路と、上記レベルシ
フト回路の出力信号に基づいて外部負荷を駆動するため
の出力回路とを含む差動増幅回路において、 上記二つのMOSトランジスタの負荷及び電流源が抵抗
で構成され、且つ、 上記レベルシフト回路の出力ノードと高電位側電源との
間に結合され、通常動作時に導通状態、低消費電力モー
ド時に非導通状態とされる第1導電型の第1MOSトラ
ンジスタと、 上記レベルシフト回路の出力ノードとグランドとの間に
結合され、通常動作時に導通状態、低消費電力モード時
に非導通状態にされる第1導電型の第2MOSトランジ
スタと、 上記第1トランジスタに並列接続され、通常動作時に非
導通状態、低消費電力モード時に導通状態とされる第2
導電型の第3MOSトランジスタと、 を含んで成る差動増幅回路。 - 【請求項3】 請求項1又は2項記載の差動増幅回路を
含んで一つの半導体チップに形成されてた半導体集積回
路。 - 【請求項4】 コントロールヘッドの出力信号を増幅す
るためのアンプを備えたビデオテープレコーダにおい
て、上記アンプとして、請求項1又は2記載の差動増幅
回路を適用して成るビデオテープレコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6987598A JPH11274864A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 差動増幅回路及び半導体集積回路並びにビデオテープレコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6987598A JPH11274864A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 差動増幅回路及び半導体集積回路並びにビデオテープレコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11274864A true JPH11274864A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13415403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6987598A Withdrawn JPH11274864A (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 差動増幅回路及び半導体集積回路並びにビデオテープレコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11274864A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007189522A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Seiko Epson Corp | 演算増幅回路、駆動回路、電気光学装置及び電子機器 |
| JP2008312079A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Denso Corp | 増幅回路 |
| CN101291138B (zh) | 2007-04-16 | 2010-06-02 | 瑞昱半导体股份有限公司 | 运算放大器及其闪烁噪声的减少方法 |
-
1998
- 1998-03-19 JP JP6987598A patent/JPH11274864A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007189522A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Seiko Epson Corp | 演算増幅回路、駆動回路、電気光学装置及び電子機器 |
| CN101291138B (zh) | 2007-04-16 | 2010-06-02 | 瑞昱半导体股份有限公司 | 运算放大器及其闪烁噪声的减少方法 |
| JP2008312079A (ja) * | 2007-06-18 | 2008-12-25 | Denso Corp | 増幅回路 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |