JPS6343409A - 差動増巾回路 - Google Patents

差動増巾回路

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JPS6343409A
JPS6343409A JP61189112A JP18911286A JPS6343409A JP S6343409 A JPS6343409 A JP S6343409A JP 61189112 A JP61189112 A JP 61189112A JP 18911286 A JP18911286 A JP 18911286A JP S6343409 A JPS6343409 A JP S6343409A
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inverter circuit
cmos inverter
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circuit
input signal
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Yutaka Arita
有田 豊
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、2つの信号の電圧差を増巾する差動増巾回
路に関し、特にCMO3型半導体集積回路装置として構
成されたものに関する。
〔従来の技術〕
第4図は従来のこの種の差動増巾回路からなるセンスア
ンプ回路であり、通常カレントミラーと呼ばれる回路を
示したものである0図中、Pl及びN1は第1のCM 
OSインバータ回路Iを構成するそれぞれ第1のP型M
OSトランジスタ及びN型MOSトランジスタ、P2及
びN2はそれぞれ第2のCMOSインバータ回路■を構
成する第2のP型MOSトランジスタ及びN型MOSト
ランジスタである。
1及び2はそれぞれ第1及び第2のCMOSインバータ
回路1.■の入力端子であり、Vl、Vzはそれぞれ入
力端子1,2に印加される入力信号である。3は第1の
CMOSインバータ回路■の出力端子であり、それぞれ
第1及び第2の負荷トランジスタPL、P2のゲート電
極に接続されている。4は第2のCM OSインバータ
回路Hのゲート電極に接続されている。4は第2のCM
OSインバータ回路■の出力端子である。Di、D2は
それぞれ第1及び第2のCMOSインバータ回路■、■
の出力信号である。
次に動作について説明する。
第1のCMOSインバータ回路■は第1の入力信号V1
を反転増巾し、第2のCMOSインバータ回路■の負荷
を構成するP型MO3I−ランジスタP2のゲート電圧
を制御する。第2のCMOSインバータ回路■は第2の
入力信号v2と前記第1のインバータ回路Iにより反転
された第1の入力信号v1との電位差を増巾する。第2
のインバータ回路の特性は第5図により説明できる。
第5図はトランジスタN2及びP2の静特性を示したも
のであり、NはトランジスタN2、PはトランジスタP
2のゲート電圧をパラメータとしたときのそれぞれのド
レイン電圧(Vd)−ドレイン電流(Id)特性である
トランジスタN1.N2.Pi、P2のコンダクタンス
定数及びしきい値VtOの絶対値が等しいとしたとき、
第2のCMOSインバータ回路■の出力は、vz = 
I O+ −Vcc lでA点、vt>lO+ −Vc
e lでB点、Vt <I O+ −Vcc lで0点
となり、微小ゲート電圧により大きな出力振幅が得られ
る。ところで1ot−VcclはV、が十分小さくトラ
ンジスタN1が飽和領域で動作している場合、■1と等
しくなるため、■、とVzとの微小電圧差を増巾するこ
とができる。
第6図は第1.第2のCMOSインバータ回路1、Hの
入出力特性の概略を示したものである。
図中、0.はインバータ回路■の出力特性、OVa〜0
□4はそれぞれv2がIV、2V、3V、4Vのときの
インバータ回路■の出力特性を示しており、横軸にVl
、u軸に出力電圧を示す。V I =v2の前後におい
て、■、の微小変化によりインバータ回路■の出力は大
きく変化する。即ち、電圧増巾が行われることがわかる
本回路は以上のような特徴を有するため、2つの入力信
号の差電圧を増巾する差動増巾回路として広く用いられ
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、本従来回路は、Vl、Vzの入力電圧レ
ベルが高くなるに従い、出力振幅レベルが小さくなると
ともに電圧利得も下がるという欠点を有している。また
インバータ回路■、■の出力端子よりコンプリメンタリ
出力を取出す場合、CMOSインバータ回路Iからは殆
ど電圧利得を得られないため、コンプリメンタリ出力ゲ
インが小さいという欠点がある。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たものであり、入力電圧が高い場合においても電圧利得
の高いシングルエンド出力が得られるとともに、コンプ
リメンタリ出力を取り出す場合においても高ゲインの差
動出力が得られる差動増巾回路を得ることを目的として
いる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る差動増巾回路は、前記第1及び第2のCM
OSインバータ回路で構成された差動増巾回路本体に、
トランジスタN3.P3からなる第3のCMOSインバ
ータ回路を加え、トランジスタN3のゲート電極に第1
のCMOSインバータ回路の入力電圧■9.トランジス
タP3のゲート電極に第2のCMOSインバータ回路の
出力信号を印加し、第2及び第3のCMOSインバータ
回路の出力端子の少なくとも一方より出力信号を取り出
すようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、第3のCMOSインバータ回路は
、第2のCMOSインバータ回路により増巾された信号
をさらに増巾するとともに、第2のCMOSインバータ
回路の出力と位相が反転したコンプリメンタリ出力を出
力するから、入力電圧が高い場合においても電圧利得の
高いシングルエンド出力が得られ、かつ高ゲインのコン
プリメンタリ出力を取り出すことができる。
〔実施例〕
以下この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例による差動増巾回路を示し、
図において、■は入力信号■1の位相反転を行い、トラ
ンジスタP2のゲートに信号を与えるための第1のCM
OSインバータ回路、■はトランジスタP2とN2とか
らなり、入力信号■1と■2の電圧差を増巾するための
第2のCM OSインバータ回路である。また、■はト
ランジスタP3.N3からなり、出力信号■、とインバ
ータ回路■の出力信号との差を増巾するための第3のC
MOSインバータ回路である。
次に動作について説明する。第1及び第2のCMOSイ
ンバータ回路I、IIは従来の回路と全く同じ動作を行
う、即ち、第1の入力信号■、は第1のCMOSインバ
ータ回路Iにより位相反転が行われ、第2のCMOSイ
ンバータ回路■の負荷トランジスタP2のゲート電極に
印加される。第2のCMOSインバータ回路■において
は、第2の入力信号■2と第1の入力信号■1との電圧
差が増巾されて、出力端子4に出力される。
本実施例回路は、さらに第3のCMOSインバータ回路
■により、第2のCMOSインバータ回路■の出力信号
とCMOSインバータ回路Iの入力信号との電圧差が増
巾される。そしてこの第3のCMOSインバータ回路■
は第2のCM OSインバータ回路計と全く同じ動作原
理により増巾作用が行われる。
第3図に本実施例回路の動作特性の概略を示し、横軸に
第1の入力信号Vl、縦軸に出力信号0.。
Oz、O:+の電圧を示す。第2の入力信号Vtはパラ
メータとし、08及び0.の添字a −% dは人力信
号■2がそれぞれIV、2V、3V、4Vの場合の特性
を示したものである。
それぞれ、トランジスタP1〜P3のコンダクタンス定
数β、としきい値vT□及びトランジスタN1〜N3の
コンダクタンス定数β、としきい値V TINとが等し
い場合、V、−Vtでインバータ回路I、  ff、 
 II[の出力電圧はいずれも等しくなり、Vl >V
z ’T!Ox <Q、<ot、V+ <Vzで03 
> Or > Otとなるため、Otと0.又は03と
から、V、、Vよの差電圧の増巾出力が得られる。イン
バータ回路■は02を入力とし、大きな出力ゲインが得
られるため、0□、03を差動出力とする本実施例回路
は0..0.を差動出力とする従来回路と比べ大きな電
圧利得が得られる。また、シングルエンド出力を取り出
す場合においても0.を出力とすることにより、0□を
出力とする従来回路に比べ大きな電圧利得が得られると
ともに出力振幅も大きくなる。
なお、第2図に示すように、回路のイネーブル用の第4
のN型MOSトランジスタN4を備えた回路であっても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
〔実施例〕
以上のように、本発明に係る差動増巾回路は、第1及び
第2のCMOSインバータ回路とともに第2のC:MO
Sインバータ回路の出力と、第1の入力信号を入力とす
る第3のCMOSインバータ回路を付加して回路を構成
したので、従来の回路と比べ大きなコンプリメンタリ出
力ゲインが得られるとともに、飽和出力電圧が大きくま
た出力ゲインの大きなシングルエンド出力が得られると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による差動増巾回路を示す
回路図、第2図は本発明の他の実施例を示す回路図、第
3図は本発明回路の特性の概略図、第4図は従来の回路
図、第5図はMOSトランジスタの特性を示す図、第6
図は従来回路の動作特性の概略を示す図である。 図中、N1〜N3は第1〜第3のN型MOSトランジス
タ、N4は第4のN型MOSトランジスタ、P1〜P3
は第1〜第3のP型MO3I−ランジスタ、f、  I
l、  II?は第1.第2.第3のCMOSインバー
タ回路、Vl、V2は入力信号、O1+0□、03は出
力信号である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)差動増巾すべき2つの入力信号のうちの一方(以
    下第1の入力信号と称す)が入力される第1及び第3の
    CMOSインバータ回路と、 差動増巾すべき2つの入力信号のうちの他方(以下第2
    の入力信号と称す)が入力される第2のCMOSインバ
    ータ回路と、 前記第2、第3のCMOSインバータ回路の出力端子の
    少なくとも一方から取り出された本差動増巾回路の出力
    端子とを備え、 前記第1のCMOSインバータ回路の出力信号が第2の
    CMOSインバータ回路を構成する第2のP型MOSト
    ランジスタのゲート電極に接続され、 前記第2のCMOSインバータ回路の出力信号が第3の
    CMOSインバータ回路を構成する第3のP型MOSト
    ランジスタのゲート電極に接続されていることを特徴と
    する差動増巾回路。
  2. (2)前記第1、第2、及び第3のCMOSインバータ
    はそれぞれ、1つのP型MOSトランジスタと1つのN
    型MOSトランジスタとからなり、前記第1の入力信号
    は第1及び第3のCMOSインバータ回路を構成する第
    1及び第3のN型MOSトランジスタのゲート電極に接
    続され、前記第2の入力信号は前記第2のCMOSイン
    バータ回路を構成する第2のN型MOSトランジスタの
    ゲート電極に接続され、 前記第1のCMOSインバータ回路を構成する第1のP
    型MOSトランジスタのゲート電極は該インバータ回路
    の出力端子に接続されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の差動増巾回路。
JP61189112A 1986-08-11 1986-08-11 差動増巾回路 Granted JPS6343409A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS562716A (en) * 1979-06-11 1981-01-13 Nat Semiconductor Corp Differential amplifier using mos element
JPS57148409A (en) * 1981-03-09 1982-09-13 Sanyo Electric Co Ltd Fet amplifying circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS562716A (en) * 1979-06-11 1981-01-13 Nat Semiconductor Corp Differential amplifier using mos element
JPS57148409A (en) * 1981-03-09 1982-09-13 Sanyo Electric Co Ltd Fet amplifying circuit

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