JPS6268308A - MOS amplification output circuit - Google Patents
MOS amplification output circuitInfo
- Publication number
- JPS6268308A JPS6268308A JP60206417A JP20641785A JPS6268308A JP S6268308 A JPS6268308 A JP S6268308A JP 60206417 A JP60206417 A JP 60206417A JP 20641785 A JP20641785 A JP 20641785A JP S6268308 A JPS6268308 A JP S6268308A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mosfet
- mosfets
- output
- drain
- differential
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、MOSFET (絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ)により構成された増幅出力回路に関するも
ので、アナログ増幅出力回路に利用して有効な技術に関
するものである。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to an amplification output circuit composed of MOSFETs (insulated gate field effect transistors), and relates to a technology that is effective when used in analog amplification output circuits. .
MOS F ETにより構成されたアナログ増幅出力回
路として、第3図に示したような回路が、例えばエイイ
ーイーイー ジャーナル オブ ソリッドステート サ
ーキット(I E E E Journalof 5
olid−3tate C1rcuits ) Vo
l 5C17Nl16 、(1982年12月)頁9
69〜頁982によって公知である。As an analog amplification output circuit composed of MOS FETs, a circuit as shown in Fig. 3 is used, for example, in the IEE Journal of Solid State Circuits (IEE Journal of Solid State Circuits
olid-3tate C1rcuits) Vo
l 5C17Nl16, (December 1982) page 9
69-982.
差動増幅回路の出力は、そのままPチャンネル出力MO
SFETQ40を駆動する。上記差動増幅回路の出力は
、ソースフォロワ回路を構成するMOSFETQa 8
によってレベルシフトされ、上記出力MOSFETQ4
0とコンプリメンクリプッシュプル形態にされたNチャ
ンネル出力MOSFETQ41を駆動するものである。The output of the differential amplifier circuit is the P channel output MO as it is.
Drives SFETQ40. The output of the differential amplifier circuit is connected to the MOSFET Qa 8 that constitutes the source follower circuit.
The level is shifted by the above output MOSFETQ4.
It drives an N-channel output MOSFET Q41 which is in a complementary push-pull configuration with 0.
この回路にあっては、差動増幅MOSFETQ34、C
35のドレインに電流ミラー形態のアクティブ負荷回路
が設けられているので、両人力信号IN(−)、(+)
が等しい無信号時に、両差動MOSFETQ34.Q3
5のドレイン電流が等しくなり、擬似的にMOSFET
Q37と出力MOSFETQ40とは電流ミラー回路と
同様な動作を行うので、比較的精度良(バアイス電流(
アイドリング電流)の設定を行うことができる。In this circuit, differential amplification MOSFETQ34, C
Since an active load circuit in the form of a current mirror is provided at the drain of 35, both power signals IN(-), (+)
When no signals are equal, both differential MOSFETs Q34. Q3
The drain currents of 5 become equal, pseudo MOSFET
Q37 and output MOSFET Q40 operate in the same way as a current mirror circuit, so they have relatively good accuracy (bias current (
(idling current) can be set.
しかしながら、比較的低抵抗値とされた直流負荷を駆動
する場合、その出力ダイナミックレンジが小さく制限さ
れるという問題が生じる。この理由は、次の通りである
。差動MOSFETQ35のドレイン出力電圧の負方向
の最大値は、その増幅作用をする条件である差動MOS
FETQ34゜C35の飽和領域の範囲でしか変化でき
ないことより、差動MOSFETQ35のしきい値電圧
により制限され、正方向の最大値は、PチャンネルMO
SFETQ37のしきい値電圧により制限される。この
ため、出力MOSFETQ40及びC41に対する振り
込み電圧(駆動電圧)の不足によって上記出力ダイナミ
ックレンジが小さくなってしまう。すなわち、出力回路
側から見ると、出力MOSFETQ40とC41のチャ
ンネル導電率をそれぞれβ1とβ2(βl−β2)とし
、差動増幅部からの撮り込み電圧をΔとし、出力MOS
FETQ40.Q41のドレイン電流をIoとし、出力
端子OUTに接続される負荷抵抗RLとし、負荷抵抗R
Lに発生する出力電圧Voutは、次式11により表さ
れる。However, when driving a DC load with a relatively low resistance value, a problem arises in that the output dynamic range is narrowly limited. The reason for this is as follows. The maximum value in the negative direction of the drain output voltage of differential MOSFET Q35 is the condition for differential MOSFET Q35 to perform its amplification action.
Since it can only change within the saturation region of FETQ34°C35, it is limited by the threshold voltage of differential MOSFETQ35, and the maximum value in the positive direction is
It is limited by the threshold voltage of SFETQ37. Therefore, the output dynamic range becomes small due to a lack of transfer voltage (drive voltage) to the output MOSFETs Q40 and C41. That is, when viewed from the output circuit side, the channel conductivities of the output MOSFETs Q40 and C41 are β1 and β2 (βl-β2), respectively, the captured voltage from the differential amplifier is Δ, and the output MOS
FETQ40. The drain current of Q41 is Io, the load resistance RL connected to the output terminal OUT is the load resistance R
The output voltage Vout generated at L is expressed by the following equation 11.
VouL −−RL ((0]゛+ aτ)×Δ×aゴ
τ) −(1)
なお、式t1)から明かなように、出力電圧Voutの
振幅を大きくするためには、上記抵抗RLの抵抗値が比
較的小さい場合、出力MOSFETQ40、C41のサ
イズ(β1.β2)を大きくし、大きな電流Ioを流す
ようにすることも考えられるが、この場合には、素子サ
イズの大型化と消費電流が増大してしまう。VouL --RL ((0]゛+aτ)×Δ×agoτ) −(1) As is clear from formula t1), in order to increase the amplitude of the output voltage Vout, the resistance RL must be increased. If the resistance value is relatively small, it may be possible to increase the size (β1, β2) of the output MOSFETs Q40 and C41 to allow a large current Io to flow, but in this case, the element size will increase and the current consumption will increase. will increase.
この発明の目的は、比較的小さなサイズの出力MOS
F ETにより、大きな電流駆動能力を持つMOS増幅
出力回路を提供することにある。The purpose of this invention is to provide an output MOS of relatively small size.
The object of the present invention is to provide a MOS amplification output circuit having a large current drive capability using FETs.
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.
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。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、第1導電型の差動MOSFETのドレイン出
力を、そのゲート電極がソース及びドレインと逆導電型
の不純物が導入され、電流ミラー形態にされた第2導電
型のMOS F ETにより増幅して、出力MOSFE
Tに供給する振り込み電圧を大きくするものである。In other words, the drain output of a first conductivity type differential MOSFET is amplified by a second conductivity type MOSFET whose gate electrode is doped with an impurity of a conductivity type opposite to that of the source and drain, and which has a current mirror configuration. , output MOSFE
This increases the transfer voltage supplied to T.
第1図には、この発明の一実施例の回路図が示されてい
る。同図の各回路素子は、公知の0MO5(相補型MO
S)集積回路の製造技術によって、1個の単結晶シリコ
ンのような半導体基板上において形成される。同図にお
いて、チャンネル部分に矢印が付加されたMOSFET
はPチャンネル型である。また、ゲート電極を厚くして
表現したMOSFETQ7.Q8等は、そのゲートニソ
ース、ドレインと逆導電型の不純物が導入されたMOS
FETである0例えば、MOSFETQ?。FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the present invention. Each circuit element in the figure is a well-known 0MO5 (complementary MO
S) formed on a single semiconductor substrate, such as single crystal silicon, by integrated circuit manufacturing techniques. In the same figure, the MOSFET with an arrow added to the channel part
is of P-channel type. In addition, MOSFETQ7, which is expressed with a thicker gate electrode. Q8 etc. are MOSs into which impurities of conductivity type opposite to the gate source and drain are introduced.
For example, MOSFETQ? .
Q8は、ゲート電極にN十型の不純物が導入されたPチ
ャンネルMOSFETである。Q8 is a P-channel MOSFET in which an N0 type impurity is introduced into the gate electrode.
特に制限されないが、集積回路は、単結晶N型シリコン
からなる半導体基板に形成される。PチャンネルMOS
FETは、かかる半導体基板表面に形成されたソース領
域、ドレイン領域及びソース領域とドレイン領域との間
の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を介して形
成されたポリシリコンからなるようなゲート電極から構
成される。NチャンネルMOS F ETは、上記半導
体基板表面に形成されたP型ウェル領域に形成される。Although not particularly limited, the integrated circuit is formed on a semiconductor substrate made of single crystal N-type silicon. P channel MOS
The FET has a source region, a drain region formed on the surface of the semiconductor substrate, and a gate made of polysilicon formed on the surface of the semiconductor substrate between the source region and the drain region with a thin gate insulating film interposed therebetween. Consists of electrodes. The N-channel MOS FET is formed in a P-type well region formed on the surface of the semiconductor substrate.
これによって、半導体基板は、その上に形成された複数
のPチャンネルMOS F ETの共通の基板ゲートを
構成する。P型ウェル領域は、その上に形成されたNチ
ャンネルMOSFETの基体ゲートを構成する。Thereby, the semiconductor substrate constitutes a common substrate gate for a plurality of P-channel MOS FETs formed thereon. The P-type well region constitutes the base gate of the N-channel MOSFET formed thereon.
Nチャンネル型の差動増幅MOSFETQ5゜Q6のゲ
ートは、それぞれ入力端子(−)、(+)に結合される
。この差動増幅MOSFETQ5゜Q6の共通ソースと
負の電圧端子−■(正の電源電圧からなる一電源方式で
は、回路の接地電位)との間には、バイアス電流を流す
NチャンネルMOSFETQI 2が設けられる。上記
差動増幅MOSFETQ5.Q6のドレインと正の電圧
端子+■との間には、ダイオード形態にされたPチャン
ネルMOSFETQ3.Q4が負荷手段としてそれぞれ
設けられる。The gates of the N-channel differential amplification MOSFETs Q5 and Q6 are respectively coupled to input terminals (-) and (+). An N-channel MOSFET QI 2 through which a bias current flows is provided between the common source of the differential amplification MOSFET Q5゜Q6 and the negative voltage terminal -■ (the ground potential of the circuit in a single power supply system consisting of a positive power supply voltage). It will be done. The differential amplification MOSFETQ5. Between the drain of Q6 and the positive voltage terminal +■, there is a P-channel MOSFET Q3. Q4 is provided as a load means.
この実施例では、出力ダイナミックレンジを大きくする
ため、言い換えるならば、出力MOSFETQ1とQ2
に供給される振り込み電圧の振幅を大きくするため、上
記差動MOSFETQ5゜Q6のドレイン出力は、次の
増幅回路により更に増幅される。In this embodiment, in order to increase the output dynamic range, in other words, the output MOSFETs Q1 and Q2
In order to increase the amplitude of the transferred voltage supplied to the transistors, the drain output of the differential MOSFET Q5°Q6 is further amplified by the following amplifier circuit.
PチャンネルMOS F ETQ 7とQ8は、そのゲ
ート電極にソース、ドレインとは逆導電型であるN十型
の不純物が導入されることによって、犬きなしきい値電
圧を持つようにされる。これらのMOSFETQ7とQ
8は、電流ミラー形態に接続される。MOSFETQ7
のソースは差動MOSFETQ5のドレインに結合され
、MOSFETQBのソースは差動MOSFETQ6の
ドレインに結合される。これらのMOSFETQ7とQ
8のドレインには、定電流MOSFBTQI 1とQ1
3がそれぞれ設けられる。The P-channel MOS FETs Q7 and Q8 are made to have large threshold voltages by introducing an N0 type impurity, which is a conductivity type opposite to that of the source and drain, into their gate electrodes. These MOSFETs Q7 and Q
8 are connected in a current mirror configuration. MOSFETQ7
The source of MOSFETQB is coupled to the drain of differential MOSFETQ5, and the source of MOSFETQB is coupled to the drain of differential MOSFETQ6. These MOSFETs Q7 and Q
Constant current MOSFBT QI 1 and Q1 are connected to the drain of 8.
3 are provided respectively.
特に制限されないが、上記定電流MOSFETQ12に
は、21oのバイアス電流が流れ、MOSFETQII
とQ13には、それぞれIoのバイアス電流が流れるよ
うに設定される。Although not particularly limited, a bias current of 21o flows through the constant current MOSFETQ12, and a bias current of 21o flows through the constant current MOSFETQ12.
and Q13 are set so that a bias current of Io flows through them, respectively.
この実施例の差動増幅部における出力電圧、言い換える
ならば、MOSFETQBのドレイン出力電圧のうち、
正の最大値はMOSFETQBの飽和条件より、そのし
きい値電圧−Vt8により決定される。MOSFETQ
Bは、上述のようにそのゲート電極に、N十型の不純物
が導入されている。これにより、MOSFETQBのし
きい値電圧Vt8は、P生型の不純物が導入されたPチ
ャンネルMOSFETのしきい値電圧に比べて、約1゜
2v程度大きな値を持つようにされる。これに応じて、
上記ドレイン出力電圧の正側への最大電圧を大きくでき
るものとなる。また、そのソース電位が正の電源電圧+
Vに対して、低い電位にされることにより生じる基板効
果によって、上記しきい値電圧Vt8が若干増大する。Of the output voltage in the differential amplifier section of this embodiment, in other words, the drain output voltage of MOSFETQB,
The maximum positive value is determined by the threshold voltage -Vt8 from the saturation condition of MOSFETQB. MOSFETQ
B has an N0 type impurity introduced into its gate electrode as described above. As a result, the threshold voltage Vt8 of the MOSFET QB is made to have a value larger by about 1.degree. 2 V than the threshold voltage of the P-channel MOSFET into which P-type impurities are introduced. Accordingly,
The maximum voltage to the positive side of the drain output voltage can be increased. Also, its source potential is positive power supply voltage +
The threshold voltage Vt8 slightly increases due to the substrate effect caused by the lower potential than V.
一方、差動MOSFETQ5.Q6が形成されるウェル
領域の電位を負の電圧−■とすることにより、同相入力
電圧範囲をはソ°正の電源電圧+■まで拡大できる。M
OSFETQBのドレイン出力における負側の最大値は
、MOSFETQ13におけるソース、ドレイン間電圧
(残り電圧)を・は−零とすると、はソ゛負の電源電圧
−■までと大きくできる。これにより、後述する出力M
OSFETQIとQ2のゲートに供給される振り込み電
圧(駆動電圧)を大きくできるものである。すなわち、
前記式(1)における振り込み電圧Δを増大させること
ができるものである。On the other hand, differential MOSFETQ5. By setting the potential of the well region where Q6 is formed to a negative voltage -■, the common-mode input voltage range can be expanded to the positive power supply voltage +■. M
The maximum value on the negative side of the drain output of OSFETQB can be as large as the negative power supply voltage -2, assuming that the source-drain voltage (residual voltage) in MOSFETQ13 is -0. As a result, the output M
This allows the transfer voltage (drive voltage) supplied to the gates of OSFETQI and Q2 to be increased. That is,
This allows the transfer voltage Δ in the equation (1) to be increased.
なお、上記増幅MOSFETQ?、QBは、差動MOS
FE’l’Q5.Q6のドレイン出力電圧をソースに受
けて、そのドレインから出力電圧を形成することより、
ゲート接地型の増幅MOSFETと類似の電圧増幅動作
を行うものとである。In addition, the above amplification MOSFET Q? , QB is a differential MOS
FE'l'Q5. By receiving the drain output voltage of Q6 at the source and forming the output voltage from the drain,
It performs a voltage amplification operation similar to that of a gate-grounded amplification MOSFET.
上記電流ミラー形態のMOSFETQ7.Q8のうち、
出力伸1とされるMOSFETQ8のドレイン電圧は、
電源電圧(+V、−V)のはソ°中点電圧に近いため、
そのままでは出力MOS F ETQlとQ2に大きな
貫通電流を流してしまう。そこで、MOSFETQIと
Q2における貫通電流を減少させるため、次のレベルシ
フト回路が設けられる。MOSFETQ8のドレイン出
力は、一方において、上記MOSFETQ8と14 t
Qの構造のPチャンネルMOSFETQ9と、そのソー
スに設けられたPチャンネル型の定電流MOSFETQ
14からなるソースフォロワ回路を介してPチャンネル
型の出力MO8FETQIのゲートに伝えられる。上記
MOSFETQ8のドレイン出力は、他方において、N
チャンネルM OS F E TQIOと、そのソース
に設けられたNチャンネル型の定電流MOSFETQ1
5からなるソースフォロワ回路を介してNチャンネル型
の出力MOSFETQ2のゲートに伝えられる。The above current mirror type MOSFET Q7. Of Q8,
The drain voltage of MOSFETQ8, which has an output expansion of 1, is
Since the power supply voltage (+V, -V) is close to the midpoint voltage,
If left as is, a large through current will flow through the output MOS FETs Ql and Q2. Therefore, in order to reduce the through current in MOSFETs QI and Q2, the following level shift circuit is provided. On the one hand, the drain output of MOSFETQ8 is connected to the above MOSFETQ8 and 14t.
A P-channel MOSFET Q9 with a Q structure and a P-channel constant current MOSFET Q provided at its source.
The signal is transmitted to the gate of the P-channel type output MO8FETQI via a source follower circuit consisting of 14 circuits. On the other hand, the drain output of the MOSFET Q8 is N
Channel MOSFETQIO and N-channel constant current MOSFETQ1 provided at its source
The signal is transmitted to the gate of the N-channel type output MOSFET Q2 via a source follower circuit consisting of 5.
上記MOSFETQ9によりレベルシフトされた出力電
圧をVpとすると、このレベルシトフ出力電圧Vpは次
式(2)により求められる。Assuming that the output voltage level-shifted by the MOSFET Q9 is Vp, this level-shifted output voltage Vp is obtained by the following equation (2).
Vp−Vl−VLO+ 、Fi−7Q14 / # 9
−(2)ここで、■1は、上記MOSFETQ
8のドレイン出力電圧であり、Vt9はMOSFETQ
9のしきい値電圧、I Ql4は、MO5FE’rQ1
4により形成される定電流、β9はM OS F E
TQ 9のチャンネル導電率である。Vp-Vl-VLO+, Fi-7Q14/#9
-(2) Here, ■1 is the above MOSFETQ
Vt9 is the drain output voltage of MOSFETQ
9 threshold voltage, I Ql4 is MO5FE'rQ1
4, β9 is the constant current formed by MOS F E
This is the channel conductivity of TQ9.
上記MOS F ETQ 10によりレベルシフトされ
た出力電圧をVnとすると、このレベルシトフ出力電圧
Vnは次式(3)により求められる。Assuming that the output voltage level-shifted by the MOS FETQ 10 is Vn, this level-shifted output voltage Vn is obtained by the following equation (3).
Vn−V 1− Vt1O+ 21Q15 /I 1
0−(3)コC”t’、V tlOはMOSFETQI
Oのしきい値電圧、IQ15は、MOSFETQ15
により形成される定電流、β10はMOS F ETQ
10のチャンネル#電率である。Vn-V 1- Vt1O+ 21Q15 /I 1
0-(3) C"t', V tlO is MOSFETQI
The threshold voltage of O, IQ15, is MOSFETQ15
Constant current formed by β10 is MOS F ETQ
10 channels #electricity.
なお、上記MOSFETQ9とQIOにそれぞれ直列接
続されたNチャンネルMo3FETQ21とPチャンネ
ルMo S F ETQ 22は、後述するパワーダウ
ン動作のとき、言い換えるならば、増幅動作を行わない
とき、その制御信号iのロウレベル、PDのハイレベル
により共にオフ状態にされる。これにより、低消費電力
化を図るものである。In addition, the N-channel Mo3FETQ21 and the P-channel MoSFETQ22 connected in series with the MOSFETQ9 and QIO, respectively, keep the low level of the control signal i during the power-down operation described later, in other words, when not performing the amplification operation. , PD are both turned off by the high level of PD. This aims to reduce power consumption.
また、上記増幅MOSFETQ8のドレインと出力端子
OUTとの間には、位相補償回路としてのMOSFET
QI 6.Ql 7、キャパシタC及びMOSFETQ
1 B、Ql 9が設けられる。上記MOS F ET
のうち、PチャンネルMo5FETQ17とQl9は、
そのゲートが定常的に負の電圧端子−■に接続されるこ
とによって、抵抗素子として作用し、NチャンネルMO
SFETQI6とQl8は、そのゲートが定常的に正の
電圧端子+■に接続されることによって、抵抗素子とし
て作用する。Furthermore, a MOSFET as a phase compensation circuit is connected between the drain of the amplification MOSFET Q8 and the output terminal OUT.
QI 6. Ql 7, capacitor C and MOSFETQ
1 B, Ql 9 are provided. The above MOS FET
Among them, P-channel Mo5FETQ17 and Ql9 are:
By constantly connecting its gate to the negative voltage terminal -■, it acts as a resistance element, and the N-channel MO
SFETQI6 and Ql8 act as resistance elements by having their gates constantly connected to the positive voltage terminal +■.
また、出力の低オフセント電圧化のために、次のバイア
ス回路により形成されるバイアス電流に基づいて上記各
定電流MOSFETQI 1−Ql5による定電流が形
成される。Further, in order to lower the offset voltage of the output, a constant current is generated by each of the constant current MOSFETs QI 1 to Ql 5 based on a bias current generated by the next bias circuit.
ここで、バイアス回路により形成されるバイアス電流を
Ibとし、定電流1o−α1・Ib、定電流I Ql4
−α2・Ib、定電流f Ql5−α3・rbに設定し
、無信号時におけるPチャンネルMOSFETQIとN
チャンネルMOSFETQ2に流れる電流をrpとIn
とすると、これらの電流1pとInは、次のように表さ
れる。Here, the bias current formed by the bias circuit is Ib, constant current 1o-α1・Ib, constant current I Ql4
−α2・Ib, constant current f Ql5−α3・rb, P channel MOSFET QI and N
The current flowing through channel MOSFET Q2 is expressed as rp and In
Then, these currents 1p and In are expressed as follows.
Ip−β1 (fi7T−< F7■ラゴ+51フフ]
)〕2・I b =<4)In−β2 ((
+V+Vtt+Vt8−V−VtlO)十F「丁b)−
(p−フーコ°十
F7T+ 577−)〕2・Ib(51オフセツト電圧
を零にするためには、上記電流IpとInを等しくすれ
ばよい、このための条件は、次式(6)により表される
。Ip-β1 (fi7T-< F7 ■ lago + 51 fufu]
)]2・I b =<4)In-β2 ((
+V+Vtt+Vt8-V-VtlO) 10F "db)-
(p-Foucault F7T+ 577-)]2・Ib(51 In order to make the offset voltage zero, the above current Ip and In should be made equal. The conditions for this are expressed by the following equation (6). be done.
(+ V + Vt4+ Vt8− V
−Vt1O) + 、/”う薯−1−一丁:(
131式(6)の右(下)辺を電源電圧、しきい値電圧
に依存しない定数にできれば、オフセット零の条件は、
電源電圧、しきい値電圧に依存しないようにできる。そ
こで、バイアス回路を式(6)の右辺の形で構成するも
のである。(+V + Vt4+ Vt8- V
-Vt1O)
131 If the right (lower) side of equation (6) can be made a constant that does not depend on the power supply voltage and threshold voltage, the condition for zero offset is as follows.
It can be made independent of power supply voltage and threshold voltage. Therefore, the bias circuit is constructed in the form shown on the right side of equation (6).
すなわち、差動部におけるMOSFETQ4に対応され
たMOSFETQB 1と、MOSFETQ8に対応さ
れたMOSFETQB2と、MOSFETQIOに対応
されたMOSFETQB3とと、それにNチャンネルM
OSFETQB 4を直列接続して、バイアス電流Ib
を形成するものである。上記M OS F E T Q
B 4は、Nチャ7ネル型の定電流MOSFETQI
1−Ql 3及びQl5と電流ミラー接続される。ま
た、PチャンネルMOSFETQB1は、Pチャンネル
型の定電流MOSFETQI 4と電流ミラー接続され
る。That is, MOSFETQB1 corresponding to MOSFETQ4 in the differential section, MOSFETQB2 corresponding to MOSFETQ8, MOSFETQB3 corresponding to MOSFETQIO, and N-channel M
By connecting OSFETQB 4 in series, bias current Ib
It forms the The above MOS FETQ
B4 is an N-channel 7-channel constant current MOSFET QI
1-Ql Current mirror connection with 3 and Ql5. Further, the P-channel MOSFET QB1 is connected in a current mirror to a P-channel type constant current MOSFET QI4.
ここで、オフセット零を実現するため、バイアス電流1
bは、次式ののように設定される。Here, in order to achieve zero offset, the bias current is 1
b is set as shown in the following equation.
−V t(lB4)÷〔(1/F可)+(1/(富)+
C1/ q> + < 1 / $> ) −(
力このようにバイアス電流rbの設定によって、上記電
流1p””Inとするための条件は、次式(8)により
求められる。-V t (lB4) ÷ [(1/F possible) + (1/(wealth) +
C1/ q> + < 1 / $> ) −(
By setting the bias current rb in this way, the conditions for setting the current 1p""In as described above can be obtained from the following equation (8).
式(8)から明らかなように、MOSFETのサイズ比
により、はゾオフセット電圧を零に設定することが可能
とされる。As is clear from equation (8), it is possible to set the offset voltage to zero depending on the size ratio of the MOSFETs.
この実施例では、特に制限されないが、増幅動作を行わ
ないとき、その消費電流を削減するために、次のパワー
ダウン用のスイッチMOSFETが付加される。上記バ
イアス回路には、NチャンネルMOSFETQ20が直
列に挿入され、このMOSFETQ20は制御信号PD
のロウレベルによりオフ状態にされる。また、出力MO
SFETQIとQ2のゲートとソースの間には、制御信
号PDのロウレベルによりオン状態にされるPチャンネ
ルMOSFETQ23と、制御信号PDのハイレベルに
よりオン状態にされるNチャンネルMOSFETQ24
がそれぞれ設けられる。これらのMOSFETQ23と
Q24のオン状態によって出力MOSFETQIとQ2
のソース、ゲート間が短絡される結果、出力MOS F
ETQ 1とQ2は共にオフ状態にされる。上記制m
tx号PDは、パワーダウンモードのときにロウレベル
にされ、PDはハイレベルにされる。これにより、パワ
ーダウンモードのとき、差勧増・開部、バイアス回路、
レベルシフト回路及び出力回路の各回路において消費さ
れる直流電流が零にできる。In this embodiment, although not particularly limited, a power-down switch MOSFET is added in order to reduce current consumption when no amplification operation is performed. An N-channel MOSFETQ20 is inserted in series in the bias circuit, and this MOSFETQ20 is connected to the control signal PD.
It is turned off by the low level of . Also, the output MO
Between the gates and sources of SFETQI and Q2, there are a P-channel MOSFET Q23 that is turned on by the low level of the control signal PD, and an N-channel MOSFET Q24 that is turned on by the high level of the control signal PD.
are provided respectively. Depending on the ON state of these MOSFETs Q23 and Q24, the output MOSFETs QI and Q2
As a result, the source and gate of the output MOS F are shorted.
ETQ 1 and Q2 are both turned off. Above system m
tx PD is set to low level and PD is set to high level during power down mode. As a result, when in power-down mode, differential increase/opening, bias circuit,
The DC current consumed in each of the level shift circuit and output circuit can be reduced to zero.
fl)第■導′心型の差動MOS F ETのドレイン
出力を、そのゲートがソース、ドレインと逆導電型の不
純物が導入されるごとによって大きなしきい値電圧を持
つようにされた電流ミラー形態の第2導電型の増幅&i
03 F E ”I”を介して出力させることにより
、その出力振幅を大きくできる。これにより、コンブリ
メンタリプソシブル出力MOSFETに対する振り込み
電圧を大きくできるため、比較的小さな抵抗値の直流負
荷に対して大きな出力電圧を供給することができるとい
う効果が得られる。fl) A current mirror whose gate is made to have a large threshold voltage by introducing an impurity of conductivity type opposite to that of the source and drain of the drain output of the second conductive type differential MOS FET. Amplification of the second conductivity type of the form &i
03 F E By outputting through "I", the output amplitude can be increased. As a result, it is possible to increase the transfer voltage to the complementary output MOSFET, thereby providing the effect that a large output voltage can be supplied to a DC load having a relatively small resistance value.
(2)信号振幅を−大きくするために、そのソース、ド
レインと逆導電型の不純物が導入されたゲート電極を持
つMOS F ETを用いるものであるので、上記ゲー
ト′11isは、それと逆導電型のMOSFETのゲー
ト電極と同じ工程により形成することができる。これに
よって、例えば、高いしきい値電圧を持°つM OS
F E ’T’を形成するために、そのチャンネル領域
にイオン打ち込みによる不純物導入を行ったり、基板バ
イアス効果を利用する方法に比べて、その工数を増加さ
せることなく、上記信号振幅を増大させることができる
という効果が得られる。(2) In order to increase the signal amplitude, a MOS FET is used that has a gate electrode into which impurities of the opposite conductivity type as the source and drain are introduced, so the gate '11is is of the opposite conductivity type. It can be formed by the same process as the gate electrode of the MOSFET. This allows, for example, a MOS with a high threshold voltage.
In order to form F E 'T', the above signal amplitude can be increased without increasing the number of man-hours compared to the method of introducing impurities by ion implantation into the channel region or utilizing the substrate bias effect. This has the effect of being able to.
(3)上記出力MOSFETに対する振り込み電圧の増
大によって、比較的低抵抗値を持つ、例えばスピーカ、
トランス等を直接駆動できる。これにより、これらの負
荷を駆動するめのバッファアンプが不用となり、外部部
品点数を削減できるという効果が得られる。(3) By increasing the transfer voltage to the output MOSFET, for example, a speaker, which has a relatively low resistance value,
Can directly drive transformers, etc. This eliminates the need for a buffer amplifier to drive these loads, resulting in the effect that the number of external components can be reduced.
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、この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。例えば、差動LIJ幅
回路において、電源リップル除去率を高くするために、
電流ミラー形態のMOSFET?、Q8のゲートと回路
の接地4位点との間にキャパシタを設ける等のような付
加的な回路を設けるものであってもよい、また、各MO
S F E 1’の導電型は、使用する電源電圧の極性
に応じて、上記第1図の回路において全て逆に構成して
もよい。バイアス回路は、定電b1を形成するとともに
′層流ミラー回路によって差動増幅回路やレベルシフト
回路にバ・イアスミ流を供給するものであれば何であっ
てもよい。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, in a differential LIJ width circuit, in order to increase the power supply ripple rejection rate,
Current mirror type MOSFET? , an additional circuit such as a capacitor may be provided between the gate of Q8 and the fourth ground point of the circuit.
The conductivity types of S F E 1' may be reversed in the circuit shown in FIG. 1, depending on the polarity of the power supply voltage used. The bias circuit may be of any type as long as it forms a constant current b1 and supplies a bias current to the differential amplifier circuit or level shift circuit using a laminar flow mirror circuit.
この発明は、MO8増幅出力回路として、例えばディジ
タル電話交換装置に使用されるニーダ/デコーダ(GO
DEC)に内蔵されるMOSJ!J幅出力回路等に広く
利用できる。This invention is applicable to a kneader/decoder (GO) used as an MO8 amplification output circuit, for example, in a digital telephone exchange.
MOSJ built into DEC! It can be widely used in J-width output circuits, etc.
第1図は、この発明の一実施例を示す回路図、第2図は
、従来技術の一例を示すM OS i!7幅出力出力回
路路図である。
■>トFIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the prior art. It is a 7-width output output circuit diagram. ■>G
Claims (1)
ら差動MOSFETQ5、Q6のドレイン出力がソース
に供給され、そのゲートがソース、ドレインと逆導電型
の不純物が導入されたゲート電極から成り、電流ミラー
形態にされた第2導電型のMOSFETQ7、Q8と、
上記MOSFETQ5、Q6の共通ソース及び上記MO
SFETQ7、Q8のドレインにそれぞれ設けられた定
電流源回路と、上記MOSFETQ7、Q8のうち、出
力側MOSFETのドレイン出力をそれぞれレベルシフ
トするレベルシフト回路と、これらのレベルシフト回路
を通した出力電圧により駆動されるコンプリメンタリプ
ッシュプル形態の出力MOSFETQ1とQ2とを含む
ことを特徴とするMOS増幅出力回路。 2、上記レベルシフト回路は、それぞれ上記MOSFE
TQ7、Q8と類似のMOSFETと定電流源回路とか
らなる第1のソースフォロワ回路と、差動MOSFET
Q5、Q6と類似のMOSFETと定電流源回路とから
なる第2のソーフフォロワ回路により構成されるもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のMO
S増幅出力回路。 3、上記各定電流回路は、上記差動MOSFETQ5又
はQ6と類似のMOSFETQB3、MOSFETQ7
又はQ8と類似のMOSFETQB2、差動MOSFE
TQ5、Q6のドレインに設けられる第2導電型の負荷
MOSFETと類似のMOSFETQB1及び定電流源
回路を構成する第1導電型のMOSFETと類似のMO
SFETQB4とが直列接続されたバイアス回路により
形成されるバイアス電流に従った定電流を形成するもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第1又は第2項
記載のMOS増幅出力回路。[Claims] 1. Differential MOSFETs Q5 and Q6 of the first conductivity type, the drain outputs of these differential MOSFETs Q5 and Q6 are supplied to the source, and the gate thereof is the source, and an impurity of the opposite conductivity type to the drain is introduced. MOSFETs Q7 and Q8 of a second conductivity type, each having a gate electrode formed in a current mirror configuration;
The common source of the above MOSFETQ5 and Q6 and the above MOSFET
The constant current source circuits provided at the drains of SFETQ7 and Q8, the level shift circuits that level shift the drain outputs of the output side MOSFETs among the MOSFETs Q7 and Q8, and the output voltages through these level shift circuits. A MOS amplification output circuit comprising driven complementary push-pull output MOSFETs Q1 and Q2. 2. The above level shift circuits each have the above MOSFE
A first source follower circuit consisting of MOSFETs similar to TQ7 and Q8 and a constant current source circuit, and a differential MOSFET
The MO according to claim 1, characterized in that it is constituted by a second sof follower circuit consisting of MOSFETs similar to Q5 and Q6 and a constant current source circuit.
S amplification output circuit. 3. Each of the above constant current circuits includes MOSFETQB3 and MOSFETQ7 similar to the above differential MOSFETQ5 or Q6.
Or MOSFET QB2 similar to Q8, differential MOSFET
A MOSFET QB1 similar to the second conductivity type load MOSFET provided at the drains of TQ5 and Q6 and a MOSFET similar to the first conductivity type MOSFET constituting the constant current source circuit.
3. The MOS amplification output circuit according to claim 1, wherein SFET QB4 forms a constant current according to a bias current formed by a bias circuit connected in series.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60206417A JPH063852B2 (en) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | MOS amplification output circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60206417A JPH063852B2 (en) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | MOS amplification output circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6268308A true JPS6268308A (en) | 1987-03-28 |
| JPH063852B2 JPH063852B2 (en) | 1994-01-12 |
Family
ID=16523023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60206417A Expired - Lifetime JPH063852B2 (en) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | MOS amplification output circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH063852B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5285168A (en) * | 1991-09-18 | 1994-02-08 | Hitachi, Ltd. | Operational amplifier for stably driving a low impedance load of low power consumption |
| JP2004320156A (en) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Operational amplifier |
| US6879212B2 (en) | 1999-08-10 | 2005-04-12 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Operational amplifier having large output current with low supply voltage |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP60206417A patent/JPH063852B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5285168A (en) * | 1991-09-18 | 1994-02-08 | Hitachi, Ltd. | Operational amplifier for stably driving a low impedance load of low power consumption |
| US6879212B2 (en) | 1999-08-10 | 2005-04-12 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Operational amplifier having large output current with low supply voltage |
| US7167050B2 (en) | 1999-08-10 | 2007-01-23 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Operational amplifier having large output current with low supply voltage |
| JP2004320156A (en) * | 2003-04-11 | 2004-11-11 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Operational amplifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH063852B2 (en) | 1994-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1071205B1 (en) | Rail-to-rail input/output operational amplifier and method | |
| KR100353295B1 (en) | Amplifier with dynamic compensation and method | |
| US5942940A (en) | Low voltage CMOS differential amplifier | |
| US5177450A (en) | Cmos power amplifier | |
| EP0168198A2 (en) | Cmos operational amplifier | |
| JP4578703B2 (en) | Operational amplifier | |
| CA1205878A (en) | Current amplifying apparatus | |
| US6005439A (en) | Unity gain signal amplifier | |
| GB2198005A (en) | Series-connected fet voltage equalisation | |
| US8143947B2 (en) | Semiconductor differential amplifier | |
| CA1169488A (en) | Differential load circuit equipped with field-effect transistors | |
| EP0228215A2 (en) | Field-effect transistor amplifier circuits | |
| US4638259A (en) | CMOS differential amplifier stage with bulk isolation | |
| JPS5823010B2 (en) | differential amplifier device | |
| JPH063852B2 (en) | MOS amplification output circuit | |
| US4970471A (en) | Gallium arsenide class AB output stage | |
| US7005921B2 (en) | Common-mode feedback circuit | |
| US6064263A (en) | DTCMOS differential amplifier | |
| JPS59186411A (en) | variable gain amplifier circuit | |
| JPS61148906A (en) | Mos amplification output circuit | |
| JPS60217709A (en) | operational amplifier circuit | |
| JP2543852B2 (en) | Nogate for clamping logic low output | |
| JPH0324809B2 (en) | ||
| JPS6245203A (en) | Mos amplifier output circuit | |
| JPH06101650B2 (en) | Semiconductor integrated circuit device |