KR20020039902A - Transconductance amplifier with improved linearity and low offset - Google Patents

Transconductance amplifier with improved linearity and low offset Download PDF

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KR20020039902A KR1020000069729A KR20000069729A KR20020039902A KR 20020039902 A KR20020039902 A KR 20020039902A KR 1020000069729 A KR1020000069729 A KR 1020000069729A KR 20000069729 A KR20000069729 A KR 20000069729A KR 20020039902 A KR20020039902 A KR 20020039902A
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쩡, 흐시앙 웨이
에이엠텍 세미컨덕터스 캄파니 리미티드
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Abstract

PURPOSE: A trans-conductance amplifier having an improved straight characteristic and low offset is provided to maintain a straight characteristic by minimizing the offset and using ICs having a simplified structure. CONSTITUTION: A trans-conductance amplifier is formed with the first current mirror(1) and the second current mirror(2). The first current mirror(1) includes the first reference transistor(Q1) and the first output transistor(Q2). The first reference transistor(Q1) has the first terminal connected with the first terminal of the first current source(l1) and the second terminal for receiving the second input voltage(Vin-). The first output transistor(Q2) has the first terminal for outputting the first output current(I01) and the second terminal connected with the first impedance element(R1). The second current mirror(2) includes the second reference transistor(Q4) and the second output transistor(Q3). The second reference transistor(Q4) has the first terminal connected with the first terminal of the first current source(l2) and the second terminal for receiving the first input voltage(Vin+). The second output transistor(Q3) has the first terminal for outputting the second current(I02) and the second terminal connected with the second impedance element(R2).

Description

향상된 직진성 및 저오프셋을 갖는 트랜스컨덕턴스 증폭기{TRANSCONDUCTANCE AMPLIFIER WITH IMPROVED LINEARITY AND LOW OFFSET}TRANSCONDUCTION AMPLIFIER WITH IMPROVED LINEARITY AND LOW OFFSET}

본 발명은 집적회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 개선된 직진성 및 저오프셋을 갖는 트랜스컨덕턴스 증폭기를 구비한 집적회로에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to integrated circuits and, more particularly, to integrated circuits having transconductance amplifiers with improved straightness and low offset.

트랜스컨덕턴스 증폭기는 입력 전압 신호를 출력 전류 신호로 변환하는 것으로, 출력 전류는 그 입력 전압에 비례한다. 몇몇 응용에서는, 트랜스컨덕턴스 증폭기의 오프셋이 가능한 한 낮을 필요가 있다. 통상적으로, 트랜스컨덕턴스 증폭기의 바이어스 전류는 저오프셋(low offset)이라는 요구조건을 충족시키기 위해 감소되어야 한다. 그러나, 그 감소된 바이어스 전류는 트랜스컨덕턴스 증폭기에서 직진성이 약해지는 결과를 초래한다.A transconductance amplifier converts an input voltage signal into an output current signal, where the output current is proportional to its input voltage. In some applications, the offset of the transconductance amplifier needs to be as low as possible. Typically, the bias current of the transconductance amplifier must be reduced to meet the requirement of low offset. However, the reduced bias current results in weak linearity in the transconductance amplifier.

도 1은 이 문제를 설명하는 데 사용되고 있는 종래의 집적회로 MAX436을 보여준다. 집적회로(10)에서 증폭기의 입력 전압은 입력 전압원(Vin+와 Vin-)로 나타난다. 출력 터미널(OUT)의 출력 전압 (Vout)은 트랜지스터의 콜렉터인 q10과 q12에 연결된다. 요약하면, 입력 터미널(IN+와 IN-)사이의 전압차인 Vin+- Vin-는 q1에서 q8로의 트랜지스터에서, 이 예에서는 4㏀(k Ohm)의 저항기(r1)인 한쌍의 이미터 폴로워를 통해 적용된다. 그래서 저항기(r1)를 지나는 전류는 (Vin+- Vin-)/r1가 된다. r1을 지나는 이 전류는 출력 터미널(OUT)로 전달되며 두 전류 미러(current mirror), 즉 트랜지스터(q9, q10및 q11, q12)에 의해 출력 전류(Iout)가 된다.Figure 1 shows a conventional integrated circuit MAX436 that is being used to illustrate this problem. In the integrated circuit 10, the input voltage of the amplifier is represented by input voltage sources V in + and V in− . The output voltage (V out ) of the output terminal (OUT) is connected to the transistors q 10 and q 12 which are the collectors of the transistors. In summary, the voltage difference between the input terminals (IN + and IN-), V in + -V in- , is a pair of already in the transistor from q 1 to q 8 , in this example 4 k (k Ohm) resistor r 1 . Is applied through the follower. Thus, the current through resistor r 1 becomes (V in + -V in- ) / r 1 . This current through r 1 is delivered to the output terminal OUT and becomes the output current I out by two current mirrors, transistors q 9 , q 10 and q 11 , q 12 .

IN+와 IN- 사이의 전압차가 0이라면, 트랜지스터(q10과 q12)의 정지 전류는 이론상 동일하며, 서로 상쇄되어 출력 전류 (Iout)는 없어진다. 그런 회로의 장점은 둘로 나뉜다. 첫째, 입력 신호와 출력 신호의 정지 전위는 공급 전압의 범위에 따라 자유롭게 선택될 수 있다. 둘째, 단지 로컬 피드백이 사용되기 때문에 그런 회로의 대역폭과 안정성이 높다.If the voltage difference between IN + and IN- is zero, the quiescent currents of the transistors q 10 and q 12 are theoretically the same and cancel each other out so that the output current I out disappears. The advantages of such a circuit are divided into two. First, the stop potentials of the input signal and the output signal can be freely selected according to the range of the supply voltage. Second, the bandwidth and stability of such a circuit is high because only local feedback is used.

그러나, 이 회로는 두 가지 단점을 갖고 있다. 첫째, 이 회로를 위한 출력에서 입력으로 가는 피드백이 없기 때문에 피드백을 적용시키는 회로와 비교할 때, 입력 직진성이 약하다. 둘째, 이런 형태의 증폭기에서는 관련 구성요소의 불완전성때문에 오프셋이 커지는 것을 피할 수 없다. 단점들은 이하에서 더 자세히 설명된다.However, this circuit has two disadvantages. First, there is no feedback from the output for this circuit to the input, so the input straightness is weak when compared to the circuit applying the feedback. Second, in this type of amplifier, the offset is unavoidable because of the imperfection of the components involved. The disadvantages are explained in more detail below.

이런 형태의 회로의 직진성은 트랜지스터 (q3, q4, q7및 q8)의 고유 이미터 저항의 편차 때문에 방해받는다. 정지 조건하에서, 이 예에서, 각각 8㎂인 I1에서 I4까지의 전원들은 정지 전류를 규정한다. I1=I2=I3=I4=I인 조건하에서, q1에서 q8까지의 각 고유 이미터 저항은 Vt/I이며, Vt=k*T/q는 실온에서 열전압이 26㎷이고, k는 볼츠만 상수이고, T는 절대온도이며, q는 전자전하의 크기이다. 이 예에서 정지 조건하에서 각 고유 이미터 저항은 다음과 같이 된다:The straightness of this type of circuit is hindered by variations in the inherent emitter resistance of the transistors q 3 , q 4 , q 7 and q 8 . Under the stop condition, in this example, the power supplies I 1 to I 4 , each 8 kHz, define the stop current. Under the condition that I 1 = I 2 = I 3 = I 4 = I, each unique emitter resistance from q 1 to q 8 is Vt / I, and Vt = k * T / q has a thermal Where k is Boltzmann's constant, T is the absolute temperature, and q is the magnitude of the electron charge. In this example, under stationary conditions, each intrinsic emitter resistance is:

26㎷/8㎂=3.25㏀.26 μs / 8 μs = 3.25 μs.

트랜지스터(q1, q2, q5및 q6)의 트랜스컨덕턴스는 이 트랜지스터를 지나는 전류가 그에 연결된 전원에 의해 일정하기 때문에 일정하다. 하지만 트랜지스터(q3, q4, q7및 q8)를 지나는 전류는 입력신호에 따라 달라진다. 만약 그 회로가 정지점에서 가깝게 작동한다면, 상호저항(Rt) 즉 트랜스컨덕턴스의 역수는 r1+Vt/Ie가 되며, 이 예에서는 다음과 같다:The transconductance of transistors q 1 , q 2 , q 5 and q 6 is constant because the current through this transistor is constant by the power supply connected thereto. However, the current through transistors q 3 , q 4 , q 7 and q 8 depends on the input signal. If the circuit operates close to the breakpoint, the inverse of the mutual resistance (Rt), or transconductance, is r 1 + Vt / Ie, in this example:

4㏀+3.25㏀=7.25㏀.4㏀ + 3.25㏀ = 7.25㏀.

만일, 회로(10)가 한계, 즉 트랜지스터(q2)의 이미터와 접지에서 트랜지스터 (q4)의 베이스, 실온에서 약 0.7V인 1Vbe에서의 IN-와 2볼트에서의 IN+에서 작동한다면, r1을 통과하는 전류는 약 (Vin+- Vin-)/r1, 즉 325㎂가 될 것이다. 이러한 조건하에서, 트랜지스터(q4및 q7)를 통과하는 전류가 325㎂인 반면 트랜지스터(q3및 q8)를 통과하는 전류는 거의 0에 가깝다. 그러면 그 상호저항은 대략 다음과 같이 된다:If circuit 10 operates at the limit, that is, at the emitter of transistor q 2 and at the base of transistor q 4 at ground, at IN − at 1 Vbe, which is about 0.7 V at room temperature, and at IN + at 2 volts, The current through r 1 will be approximately (V in + -V in- ) / r 1 , or 325 mA. Under these conditions, the current through transistors q 4 and q 7 is 325 mA while the current through transistors q 3 and q 8 is close to zero. The mutual resistance then becomes approximately:

r1+(Vt*r1)/(Vin+-Vin-), 이 예에서는:r 1 + (Vt * r1) / (V in + -V in- ), in this example:

4㏀+26㎷*4㏀/1.3V=4.08㏀.4 ㏀ + 26 ㎷ * 4 ㏀ / 1.3 V = 4.08 ㏀.

한편, 터미널(IN+)이 1V이고 터미널(IN-)이 2볼트인 상태라면, 트랜지스터 (q4및 q7)를 통과하는 전류는 거의 0에 가까우며, 트랜지스터(q3및 q8)를 통과하는 전류는 각각 325㎂인 반면에, 상호저항은 위에서 계산된 값을 그대로 가지고 있다. 상호저항의 실질적 변화로 인해 직진성이 나빠진다는 것은 명백하다.On the other hand, if the terminal IN + is 1V and the terminal IN- is 2 volts, the current through the transistors q 4 and q 7 is close to zero, and the transistors q 3 and q 8 pass through. The currents are 325 mA each, while the mutual resistance remains as calculated above. It is obvious that the straightness is worsened by the substantial change in the mutual resistance.

더구나, 터미널(IN+ 및 IN-)에서의 입력 전압이 동일할지라도, 오프셋을 야기하는 거의 0이 아닌 출력 전류(Iout)가 존재한다. 주요 원인은 전류 미러(q9, q10및 q11, q12) 간의 부정합 때문이다. 이 부정합은 한편으로 q9, q10과 각각의 q11, q12사이의 영역의 부정합 때문에, 다른 한편으로는 이들 네개의 트랜지스터의 초기전압 때문에 발생된 것이다. 트랜지스터(q10과 q12) 각각이 트랜지스터(q9및 q11)보다 큰 콜렉터-베이스 전압 Vbe를 갖기 때문에, 트랜지스터(q10및 q12)는 트랜지스터(q9및 q11)보다 큰 콜렉터 전류를 가질 것이다. PNP와 NPN 트랜지스터의 초기 전압이거의 다르기 때문에, 그 오프셋에 대한 효과는 트랜지스터(q10및 q12)사이의 값이 동일하다 할지라도 보상되지 않을 것이다. 다양한 통상적인 방법이 이러한 단점들을 개선하기 위해 제안되어 왔다. 그러나, 많은 구성부분이 증가되었고 그 신호의 수직 공간이 줄어들었다.Moreover, even if the input voltages at the terminals IN + and IN− are the same, there is a nearly non-zero output current Iout causing an offset. The main cause is the mismatch between the current mirrors q 9 , q 10 and q 11 , q 12 . This mismatch occurred on the one hand because of mismatches in the region between q 9 , q 10 and each of q 11 , q 12 , and on the other hand because of the initial voltages of these four transistors. Since transistors q 10 and q 12 each have a collector-base voltage Vbe greater than transistors q 9 and q 11 , transistors q 10 and q 12 have a larger collector current than transistors q 9 and q 11 . Will have Since the initial voltages of the PNP and NPN transistors are nearly different, the effect on the offset will not be compensated even if the values between transistors q 10 and q 12 are the same. Various conventional methods have been proposed to remedy these drawbacks. However, many components were increased and the vertical space of the signal was reduced.

따라서, 트랜스컨덕턴스 증폭기를 설계하는 데 있어 직진성과 오프셋 사이에 절충을 해야 한다. 직진성을 개선하기 위해서는 그 회로의 정지 전류가 트랜지스터(q3, q4, q7및 q8)의 다양한 고유 이미터 저항으로부터의 효과를 최소화하기에 충분해야 한다. 저오프셋을 갖기 위해서는, 정지 전류가 가능한한 낮아야 하는데, 이는 영역 부정합이나 초기 전압으로 인해 야기되는 트랜지스터(q10및 q12)사이의 콜렉터 전류차가 대략 정지 전류에 비례하기 때문이다.Therefore, there is a tradeoff between linearity and offset in the design of transconductance amplifiers. To improve straightness, the quiescent current of the circuit should be sufficient to minimize the effects from the various inherent emitter resistors of the transistors q 3 , q 4 , q 7 and q 8 . To have a low offset, the quiescent current should be as low as possible because the collector current difference between transistors q 10 and q 12 caused by region mismatch or initial voltage is approximately proportional to the quiescent current.

본 발명은 오프셋을 최소화하면서, 트랜스컨덕턴스 증폭기의 단순화된 집적 회로를 구비하여 우수한 직진성능을 유지하기 위한 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a structure for maintaining excellent linear performance with a simplified integrated circuit of a transconductance amplifier while minimizing offset.

도 1은 종래의 기술에 의한 트랜스컨덕턴스 증폭기의 회로도,1 is a circuit diagram of a transconductance amplifier according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 트랜스컨덕턴스 증폭기의 회로도,2 is a circuit diagram of a transconductance amplifier according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 트랜스컨덕턴스 증폭기의 다른 회로도.3 is another circuit diagram of a transconductance amplifier in accordance with the present invention.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣♣ Explanation of symbols for main part of drawing ♣

1∼5:제 1∼5전류 미러10, 20:집적회로1 to 5: 1st to 5th current mirror 10, 20: integrated circuit

일 실시예에서, 본 발명은 제 1입력전압과 제 2입력전압을 포함하고 차동 입력전압을 출력전류로 변환하도록 적용된 차동 트랜스컨덕턴스 증폭기를 갖는 집적회로를 제공한다. 차동 트랜스컨덕턴스 증폭기는 정지조건 및 완전구동조건에서 작동하는 동안에 각각 제 1및 제 2전체 트랜스컨덕턴스를 나타낸다. 이 트랜스컨덕턴스 증폭기는 제 1 전류 미러와 제 2전류 미러를 포함하며, 이 제 2전류 미러는 제 1미러와 교차 결합된다.In one embodiment, the present invention provides an integrated circuit having a differential transconductance amplifier comprising a first input voltage and a second input voltage and adapted to convert the differential input voltage into an output current. The differential transconductance amplifiers represent first and second total transconductances, respectively, during operation at stop and full drive conditions. The transconductance amplifier includes a first current mirror and a second current mirror, which are cross coupled with the first mirror.

제 1전류 미러는 변류(A)를 가지며 제 1기준 트랜지스터 및 제 1출력 트랜지스터를 구비한다. 이 제 1기준 트랜지스터는 제 1전류원 및 제 2입력전압을 받아들이도록 적용된 제 2터미널에 결합되는 제 1터미널을 갖는다. 제 1출력 트랜지스터는 제 1출력전류를 출력하기 위한 제 1터미널과 제 1임피던스 요소의 제 1노드에서 제 1임피던스 요소에 연결된 제 2터미널을 지닌다. 제 1임피던스 요소는 제 1입력전압을 받아들이도록 적용된 제 2노드를 갖는다.The first current mirror has a current A and includes a first reference transistor and a first output transistor. The first reference transistor has a first terminal coupled to a second terminal adapted to accept a first current source and a second input voltage. The first output transistor has a first terminal for outputting a first output current and a second terminal connected to the first impedance element at the first node of the first impedance element. The first impedance element has a second node adapted to accept the first input voltage.

제 2전류 미러는 변류(B)를 가지며 제 2기준 트랜지스터와 제 2출력 트랜지스터를 구비한다. 제 2기준 트랜지스터는 제 2전류원에 결합되는 제 1터미널과 제 1입력전압을 받아들이도록 적용된 제 2터미널을 갖는다. 제 2출력 트랜지스터는 제 2출력전류를 출력하기 위한 제 1터미널과 제 2임피던스 요소의 제 1노드에서 제 2임피던스 요소에 연결된 제 2터미널을 갖는다. 제 2임피던스 요소는 제 2입력전압을 받아들이도록 적용된 제 2노드를 갖는다. 출력전류는 제 1및 제 2출력전류 간에 차가 존재한다. 제 1전류 미러의 변류(A)는 제 2전류 미러의 변류(B)와 근본적으로 동일한 것이 바람직하다.The second current mirror has a current B and includes a second reference transistor and a second output transistor. The second reference transistor has a first terminal coupled to the second current source and a second terminal adapted to receive the first input voltage. The second output transistor has a first terminal for outputting a second output current and a second terminal connected to the second impedance element at the first node of the second impedance element. The second impedance element has a second node adapted to accept a second input voltage. The output current has a difference between the first and second output currents. Preferably, the current flow A of the first current mirror is essentially the same as the current flow B of the second current mirror.

본 발명의 다른 관점, 특징 및 이점들은 다음의 상세한 설명, 첨부된 특허청구의 범위 및 다음의 도면에서 충분히 명백해질 것이다Other aspects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, the appended claims and the following drawings.

본 발명의 회로 설명Circuit Description of the Invention

도 2와 3을 참조하면, 본 발명은 차동 입력 전압을 출력 전류(Iout)로 변환하기 위해 결합되는 차동 트랜스컨덕턴스 증폭기를 각각 갖는 집적회로(20과 30)를 제공한다. 이 입력 전압은 터미널(IN+)에 적용되는 제 1입력 전압(Vin+)과 터미널(IN-)에 적용되는 제 2입력전압(Vin-)을 포함한다. 제 1 및 제 2입력전압(Vin+과 Vin-)간의 차이는 트랜스컨덕턴스 증폭기에 대한 입력전압으로서의 역할을 한다. 출력 전류(Iout)는 다른 다양한 형태의 회로에서 직접 사용될 수 있다. 이 차동 트랜스컨덕턴스 증폭기는 정지 조건과 전구동 조건에서 작동하는 동안 각각 제 1및 제 2전체 트랜스컨덕턴스를 나타낸다.2 and 3, the present invention provides integrated circuits 20 and 30 each having a differential transconductance amplifier coupled to convert the differential input voltage into output current Iout. The input voltage includes a first input voltage Vin + applied to the terminal IN + and a second input voltage Vin− applied to the terminal IN−. The difference between the first and second input voltages Vin + and Vin− serves as an input voltage for the transconductance amplifier. The output current Iout can be used directly in various other types of circuits. This differential transconductance amplifier exhibits a first and a second total transconductance, respectively, during operation in a stop condition and a full drive condition.

트랜스컨덕턴스 증폭기는 제 1전류 미러(1)와 제 2전류 미러(2)로 구성되어 있다. 본 발명에서 하나의 주요 특징은 제 1 및 제 2미러(1 및 2)가 교차결합을 이룬다는 것이다.The transconductance amplifier is composed of a first current mirror 1 and a second current mirror 2. One main feature of the present invention is that the first and second mirrors 1 and 2 are crosslinked.

제 1전류 미러(1)는 제 1기준 트랜지스터(Q1)와 제 1출력 트랜지스터(Q2)를 포함한다. 제 1기준 트랜지스터(Q1)는 도 3에서 직접적으로 볼 수 있는 바와 같이, 또는 간접적으로 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1전류원(I1)의 제 1터미널과 결합되는 제 1터미널과, 제 2입력 전압(Vin-)을 받아들이도록 적용된 제 2터미널을 포함한다. 제 1출력 트랜지스터(Q2)는 제 1출력 전류(I01)를 출력하기 위한 제 1터미널과 제 1노드에서 제 1임피던스 소자에 연결된 제 2터미널을 가지고 있다. 제 1임피던스 소자(R1)는 도 3에서 직접 볼 수 있듯이 제 1입력 전압(Vin+)을 받아들이도록 적용된 제 2소자를 가지고 있다. 제 1전류 미러(1)는 당업자에게 알려진 바와 같이, 제 1전류원(I1)의 전류로의 제 1출력 전류의 비율로 규정되는 변류(A)를 가지고 있다.The first current mirror 1 includes a first reference transistor Q1 and a first output transistor Q2. The first reference transistor Q1 has a first terminal coupled with the first terminal of the first current source I1 as shown directly in FIG. 3 or indirectly as shown in FIG. And a second terminal adapted to accept a second input voltage Vin-. The first output transistor Q2 has a first terminal for outputting the first output current I 01 and a second terminal connected to the first impedance element at the first node. The first impedance element R1 has a second element adapted to accept the first input voltage Vin + as can be seen directly in FIG. 3. The first current mirror 1 has a current flow A defined by the ratio of the first output current to the current of the first current source I1 as known to those skilled in the art.

제 2전류 미러(2)는 제 2기준 트랜지스터(Q4)와 제 2출력 트랜지스터(Q3)를 포함한다. 제 2기준 트랜지스터(Q4)는 제 2전류원(I2)의 제 1터미널과 결합되는 제 1터미널과, 도 3에서 직접 보여지고, 도 2에서 간접적으로 보여지는 바와 같이, 제 1입력 전압(Vin+)을 받아들이도록 적용된 제 2터미널을 구비한다. 제 2출력 트랜지스터(Q3)는 제 2출력 전류(I02)를 출력하기 위한 제 1터미널과, 제 1노드에서 제 2임피던스 소자(R2)에 연결된 제 2터미널을 가지고 있다. 제 2임피던스 소자(R2)는 도3에서 직접 보여지고, 도2에서 간접적으로 보여지는 바와 같이, 제 2입력 전압(Vin)을 받아들이도록 적용 제 2소자를 가지고 있다. 제 2전류 미러(2)는 당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 제 2전원(I2)의 전류에서 제 2출력전류의 비율에 의해 규정되는 변류(B)를 가지고 있다.The second current mirror 2 includes a second reference transistor Q4 and a second output transistor Q3. The second reference transistor Q4 has a first terminal coupled with the first terminal of the second current source I2 and the first input voltage Vin + as shown directly in FIG. 3 and indirectly in FIG. 2. It has a second terminal adapted to receive. The second output transistor Q3 has a first terminal for outputting the second output current I02 and a second terminal connected to the second impedance element R2 at the first node. The second impedance element R2 has a second device adapted to accept the second input voltage Vin, as seen directly in FIG. 3 and indirectly in FIG. The second current mirror 2 has a current flow B defined by the ratio of the second output current to the current of the second power source I2, as is well known to those skilled in the art.

제 1및 제 2전류 미러(1 및 2)는 NPN이나 PNP전류 미러 또는 N 채널이나 P채널 전류 미러가 될 수 있다. 제 1전류 미러의 변류(A)는 근본적으로 제 2전류 미러(2)의 변류(B)와 동일하다.The first and second current mirrors 1 and 2 may be NPN or PNP current mirrors or N-channel or P-channel current mirrors. The current flow A of the first current mirror is essentially the same as the current flow B of the second current mirror 2.

제 1및 제 2전류원(I1, I2)의 제 2터미널은 공급 전류원(Vcc)의 양 소자에 연결된다. 제 1및 제 2임피던스 소자(R1 및 R2), 제 1및 제 2기준 트랜지스터(Q1 및 Q2), 제 1및 제 2출력 트랜지스터(Q2 및 Q3), 제 1및 제 2전원(I1 및 I2)은 각각 동일하다.The second terminals of the first and second current sources I1 and I2 are connected to both elements of the supply current source Vcc. First and second impedance elements R1 and R2, first and second reference transistors Q1 and Q2, first and second output transistors Q2 and Q3, and first and second power supplies I1 and I2. Are the same.

바람직한 일 실시예에서, 제 1및 제 2전류 미러(1 및 2)는 2개의 교차 결합된 NPN 전류 미러이다. 보다 상세하게 설명하면, 제 1기준 트랜지스터(Q1)의 콜렉터와 베이스 터미널들이 제 1출력 트랜지스터(Q2)의 베이스 터미널과 제1전류원(I1)에 연결되어 있다. 마찬가지로, 제 2기준 트랜지스터(Q4)의 콜렉터와 베이스 터미널은 제 2출력 트랜지스터(Q3)의 베이스 터미널과 제 2전류원(I2)에 연결되어 있다. 제 1출력 트랜지스터(Q2)의 이미터 터미널은 제 1임피던스 소자(R1)의 제 1노드에 연결되어 있다. 제 2출력 트랜지스터(Q3)의 이미터 터미널은 제 2임피던스 소자(R2)의 제 1노드에 연결되어 있다. 제 1임피던스 소자(R1)의 제 2노드 또한 제 2기준 트랜지스터(Q4)의 이미터 터미널에 연결되어 있고, 제 2임피던스 소자(R2)의 제 2노드는 제 1기준 트랜지스터(Q1)의 이미터 터미널에 연결되어 있다. 높은 임피던스의 입력이 요구되지 않는다면, 제 1입력 전압(Vin+)은 제 2기준 트랜지스터(Q4)의 이미터 터미널과 함께 제 1임피던스 소자(R1)의 접합점에 적용된다. 그리고, 제 2입력 전압(Vin-)은 제 1기준 트랜지스터(Q1)의 이미터 터미널과 함께 제 2임피던스 소자(R2)의 접합점에 적용된다. 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력 터미널은 제 1및 제 2출력 트랜지스터(Q2 및 Q3)의 콜렉터 터미널이다.In one preferred embodiment, the first and second current mirrors 1 and 2 are two cross coupled NPN current mirrors. In more detail, the collector and base terminals of the first reference transistor Q1 are connected to the base terminal and the first current source I1 of the first output transistor Q2. Similarly, the collector and base terminal of the second reference transistor Q4 are connected to the base terminal and the second current source I2 of the second output transistor Q3. The emitter terminal of the first output transistor Q2 is connected to the first node of the first impedance element R1. The emitter terminal of the second output transistor Q3 is connected to the first node of the second impedance element R2. The second node of the first impedance element R1 is also connected to the emitter terminal of the second reference transistor Q4, and the second node of the second impedance element R2 is the emitter of the first reference transistor Q1. It is connected to the terminal. If a high impedance input is not required, the first input voltage Vin + is applied to the junction of the first impedance element R1 together with the emitter terminal of the second reference transistor Q4. The second input voltage Vin− is applied to the junction of the second impedance element R2 together with the emitter terminal of the first reference transistor Q1. The output terminals of the transconductance amplifier are the collector terminals of the first and second output transistors Q2 and Q3.

다른 예에서, 집적회로(20)는 제 1임피던스 컨버터(Q6)와 제 2임피던스 컨버터(Q5)를 포함한다. 제 1임피던스 컨버터(Q6)는 제 1입력전압(Vin+)을 받는 제 1터미널과, 제 1임피던스 소자(R1)와 제 2기준 트랜지스터(Q4)의 제 2터미널 모두에 연결된 제 2터미널에 높은 입력 임피던스를 제공한다. 제 2임피던스 컨버터(Q5)는 제 2입력 전압(Vin-)을 받는 제 1터미널과, 제 2임피던스 소자(R2)와 제 1기준 트랜지스터(Q1)의 제 2터미널 모두에 연결된 제 2터미널에 높은 입력 임피던스를 제공한다.In another example, integrated circuit 20 includes a first impedance converter Q6 and a second impedance converter Q5. The first impedance converter Q6 has a high input at the first terminal receiving the first input voltage Vin + and at the second terminal connected to both the first impedance element R1 and the second terminal of the second reference transistor Q4. Provide impedance. The second impedance converter Q5 is high in the second terminal connected to both the first terminal receiving the second input voltage Vin- and the second terminal connected to both the second impedance element R2 and the first reference transistor Q1. Provide input impedance.

제 1및 제 2임피던스 컨버터(Q5 및 Q6)는 동일하다. 이들은 모두 PNP 이나NPN 이미터 폴로워 혹은 N 채널이나 P 채널 소스 폴로워가 될 수 있다. 제 1및 제 2임피던스 컨버터는 제 1및 제 2전류 미러와 반대 전도율 형태로 있어야 한다.The first and second impedance converters Q5 and Q6 are identical. These can all be PNP or NPN emitter followers or N channel or P channel source followers. The first and second impedance converters must be in the form of opposite conductivity with the first and second current mirrors.

다른 예에서, 집적회로(20)는 제 3전류 미러(3)와 제 4전류 미러(4)를 포함한다.In another example, integrated circuit 20 includes a third current mirror 3 and a fourth current mirror 4.

제 3전류 미러(3)는 제 3기준 트랜지스터(Q7)와 제 3출력 트랜지스터(Q8)를 포함한다. 제 3기준 트랜지스터(Q7)는 제 1출력 전류(I01)를 받기 위한 제 1출력트랜지스터(Q2)의 제 1터미널에 연결된 제 1터미널을 가지고 있다. 제 3출력 트랜지스터(Q8)는 제 3출력 전류(I03)를 출력하기 위해 결합된 제 1터미널을 가지고 있다. 제 3전류 미러(3)는 당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 제 1출력 전류(I01)로 제 3출력 전류(I03)의 비율에 의해 규정되는 변류(C)를 가지고 있다.The third current mirror 3 includes a third reference transistor Q7 and a third output transistor Q8. The third reference transistor Q7 has a first terminal connected to the first terminal of the first output transistor Q2 for receiving the first output current I 01 . The third output transistor Q8 has a first terminal coupled to output a third output current I 03 . The third current mirror 3 has a current C defined by the ratio of the third output current I 03 to the first output current I 01 , as is well known to those skilled in the art.

제 4전류 미러(4)는 제 4기준 트랜지스터(Q9)와 제 4출력 트랜지스터(Q10)를 포함한다. 제 4기준 트랜지스터(Q9)는 제 2출력 전류(I02)를 받기 위한 제 2출력트랜지스터(Q3)의 제 1터미널에 연결된 제 1터미널을 가지고 있다. 제 4출력 트랜지스터(Q10)는 제 4출력 전류(I04)를 출력하기 위한 제 1터미널을 가지고 있다. 제 4전류 미러(4)는 이 분야의 관한 지식을 가지고 있는 사람들에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 제 2출력 전류(I02)로 제 4출력 전류(I04)의 비율에 의해 규정되는 변류(D)를 가지고 있다.The fourth current mirror 4 includes a fourth reference transistor Q9 and a fourth output transistor Q10. The fourth reference transistor Q9 has a first terminal connected to the first terminal of the second output transistor Q3 for receiving the second output current I 02 . The fourth output transistor Q10 has a first terminal for outputting the fourth output current I 04 . The fourth current mirror 4 is a current flow D defined by the ratio of the fourth output current I 04 to the second output current I 02 , as is well known to those skilled in the art. Has)

다른 바람직한 예에서는, 제 3및 제 4전류 미러(3 및 4)는 PNP 전류 미러이다. 출력 터미널, 즉 제 1및 제 2출력 트랜지스터(Q2 및 Q3)의 콜렉터 터미널들은 각각 제 3및 제 4전류 미러(3 및 4)의 입력 터미널에 연결된다. 제 3및 제 4전류 미러(3 및 4)의 기준 전위는 공급 전류원(Vcc)의 양(+)노드이다.In another preferred example, the third and fourth current mirrors 3 and 4 are PNP current mirrors. The output terminals, ie the collector terminals of the first and second output transistors Q2 and Q3 are connected to the input terminals of the third and fourth current mirrors 3 and 4, respectively. The reference potentials of the third and fourth current mirrors 3 and 4 are positive nodes of the supply current source Vcc.

다른 예에서, 집적 회로(20)는 추가로 제 5전류 미러(5)를 가지고 있다. 제 5전류 미러(5)는 제 5기준 트랜지스터(Q11)와 제 5출력 트랜지스터(Q12)를 가지고 있다. 제 5전류 미러(5)는 제 5기준 트랜지스터(Q11)와 제 5출력 트랜지스터(Q12)를 포함한다. 제 5참조 트랜지스터(Q11)는 제 3출력 전류(I03)를 받기 위한 제 3출력 트랜지스터(Q8)의 제 1터미널에 연결되어 있는 제 1터미널을 가지고 있다. 제 5출력 트랜지스터(Q12)의 제 1터미널은 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력터미널(OUT)을 형성하기 위해 제 4출력트랜지스터(Q10)의 제 1터미널에 연결된다. 제 5전류 미러(5)는 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 제 3출력 전류(I03)로 제 5출력 전류(I05)에 의해 규정되는 변류 5를 가지고 있다. 제 3전류 미러(3)의 변류(C)와 제 5전류 미러(5)의 변류(E)는 제 4전류 미러(4)의 변류(D)와 근본적으로 동일한 것이 바람직하다.In another example, integrated circuit 20 additionally has a fifth current mirror 5. The fifth current mirror 5 has a fifth reference transistor Q11 and a fifth output transistor Q12. The fifth current mirror 5 includes a fifth reference transistor Q11 and a fifth output transistor Q12. The fifth reference transistor (Q11) has a first terminal connected to the first terminal of the third output transistor (Q8) to receive the third output current (I 03). The first terminal of the fifth output transistor Q12 is connected to the first terminal of the fourth output transistor Q10 to form the output terminal OUT of the transconductance amplifier. The fifth current mirror 5 has the current flow 5 defined by the fifth output current I 05 as the third output current I 03 , as is well known to those skilled in the art. Preferably, the current flow C of the third current mirror 3 and the current flow E of the fifth current mirror 5 are essentially the same as the current flow D of the fourth current mirror 4.

다른 바람직한 예에서, 제 5전류 미러(5)는 NPN 전류 미러이다. PNP 전류 미러(3)의 출력 터미널은 제 5전류 미러(5)의 입력 터미널에 연결된다. 제 5전류 미러(5)의 기준 전위는 공급 전류원(Vcc)의 음(-)노드이다. 전류 미러(5)의 출력 터미널은 전류 미러(4)의 출력 터미널에 연결되어 있다. 즉 제 4출력 트랜지스터(Q10)의 콜렉터 터미널과 제 5출력 트랜지스터(Q12)가 트랜스컨덕턴스증폭기의 출력 터미널(OUT)을 형성하기 위해 함께 연결되어 있다. 제 4출력 트랜지스터(Q10)와 제 5출력 트랜지스터(Q12)의 콜랙터 터미널들 사이의 전류차는 그 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력 전류(Iout)가 된다.In another preferred example, the fifth current mirror 5 is an NPN current mirror. The output terminal of the PNP current mirror 3 is connected to the input terminal of the fifth current mirror 5. The reference potential of the fifth current mirror 5 is a negative node of the supply current source Vcc. The output terminal of the current mirror 5 is connected to the output terminal of the current mirror 4. That is, the collector terminal of the fourth output transistor Q10 and the fifth output transistor Q12 are connected together to form the output terminal OUT of the transconductance amplifier. The current difference between the collector terminals of the fourth output transistor Q10 and the fifth output transistor Q12 becomes the output current Iout of the transconductance amplifier.

제 1전류 미러(1)의 기준 트랜지스터(Q1)와 출력 트랜지스터(Q2), 제 2전류 미러(2)의 기준 트랜지스터(Q4)와 출력 트랜지스터(Q3)의 각 속성, 제 1전류원(I1)의 각 값과 제 2전류원(I2)의 각 값, 제 1임피던스 요소(R1)와 제 2임피던스 요소(R2)의 각 값은 당업자가 본 발명의 설명을 보고 이해할 수 있도록 선택되었으며, 정지 조건하에서 제 1전체 트랜스컨덕턴스는 전구동 조건하에서 제 2전체 트랜스컨덕턴스와 근본적으로 동일하다.Each of the properties of the reference transistor Q1 and the output transistor Q2 of the first current mirror 1, the reference transistor Q4 and the output transistor Q3 of the second current mirror 2, and the characteristics of the first current source I1 Each value and each value of the second current source I2, each value of the first impedance element R1 and the second impedance element R2, has been selected so that those skilled in the art can see and understand the description of the present invention. The first total transconductance is essentially the same as the second total transconductance under full dynamic conditions.

본 발명의 기능의 설명:Description of the functions of the present invention:

도 2를 참조하면, 간단히 하기 위해서, 트랜지스터(Q1과 Q4)가 동일하고, 전류 미러(3, 4 및 5)가 일치된 변류를 가지고 있는, 다시말해 입력 및 출력 전류가 그 신호가 역전되는 경우를 제외하고는 동일한 것으로 가정한다.Referring to Fig. 2, for the sake of simplicity, when the transistors Q1 and Q4 are identical and the current mirrors 3, 4 and 5 have a consistent current, that is, the input and output currents reverse their signals. The same is assumed except for the following.

1. 정지 조건:1. Stop condition:

정지 조건하에서는 어떤 입력 신호도 존재하고 있지는 않다. 즉 제 1및 제 2입력 전압(Vin+와 Vin-)은 같은 값을 가지고 있다. 그렇다면, 제 1및 제 2출력 트렌지스터(Q2 및 Q3)의 콜렉터 전류는 동일하며 따라서, 제 4및 제 5출력 트랜지스터(Q10 및 Q12)의 콜렉터 전류의 차이인 출력 전류(Iout)는 기본적으로 0이다. 정지 점의 약간의 편차에 대해서는, 회로(20)가 차이가 나게 작동한다. 즉 제 2출력 트랜지스터(Q3)의 콜렉터 전류가 Vin-이 Vin+보다 작이 때문에 증가한다면, 제 1출력 트랜지스터(Q2)의 콜렉터 전류는 같은 양으로 감소할 것이다. 조작점에서의 상호저항은 제 1및 제 2임피던스 요소(R1 및 R2), 트랜지스터(Q2, Q3, Q5, 및 Q6)의 고유 동적 이미터 저항들에 의해 규정된다. 이들 고유 이미터 저항들의 각각은 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, Vt/Ie로 알려져 있으며, 여기서 Vt는 열전압, Ie는 그 트랜지스터의 이미터 전류이다. 따라서 제 1출력 트랜지스터(Q2)의 고유 이미터 저항은 Vt/IEQ2가 되며, 제 1이미터 폴로워(Q6)의 고유 이미터 저항은 Vt/(IEQ2+ I2)가 된다. 여기서 IEQ2는 트랜지스터(Q2)의 이미터 전류이다. (Vin+ - Vin-)/Iout과 동일한 총 상호저항(Rt)은 다음의 수학식 1과 같다:There is no input signal under the stop condition. That is, the first and second input voltages Vin + and Vin− have the same value. If so, the collector currents of the first and second output transistors Q2 and Q3 are equal and thus the output current Iout, which is the difference between the collector currents of the fourth and fifth output transistors Q10 and Q12, is basically zero. . For slight deviations in the breakpoint, the circuit 20 operates differently. That is, if the collector current of the second output transistor Q3 increases because Vin− is less than Vin +, the collector current of the first output transistor Q2 will decrease by the same amount. The mutual resistance at the operating point is defined by the inherent dynamic emitter resistors of the first and second impedance elements R1 and R2, transistors Q2, Q3, Q5, and Q6. Each of these intrinsic emitter resistors is known as Vt / Ie, as is well known to those skilled in the art, where Vt is the thermal voltage and Ie is the emitter current of the transistor. Therefore, the inherent emitter resistance of the first output transistor Q2 is Vt / I EQ2 and the intrinsic emitter resistance of the first emitter follower Q6 is Vt / (I EQ2 + I2). Where I EQ2 is the emitter current of transistor Q2. The total mutual resistance (Rt) equal to (Vin +-Vin-) / Iout is given by Equation 1 below:

[수학식 1][Equation 1]

Rt = 0.5*(R1+Vt/IEQ2+Vt/(IEQ2+I2))Rt = 0.5 * (R1 + Vt / I EQ2 + Vt / (I EQ2 + I 2 ))

2. 전구동 조건:2. Light Bulb Condition:

입력 전압차, 즉 제 1 및 제 2입력 전압(Vin+ 및 Vin-)사이의 차이가 크고, 따라서 출력 트랜지스터(Q2 또는 Q3)가 거의 어떤 전류도 통하지 않는다면, 그 회로는 단일 끝으로 작동한다. 제 1출력 트랜지스터(Q2)가 어떤 전류도 통하지 않는다고 가정한다면, 제 2출력 전류 트랜지스터(Q3)를 통하는 전류는 거의 전적으로 입력 전압차와 제 2임피던스 소자(R2)에 의해 결정된다. 즉 IEQ3가 (Vin+ - Vin-)/R2와 동일하며, 여기서 IEQ3는 트랜지스터(Q3)의 이미터전류이다. 이 높은 전류에서, 고유 이미터 저항은 R2에 비해 작으며,The input voltage difference, i.e., the difference between the first and second input voltages Vin + and Vin- is large, so that if the output transistor Q2 or Q3 carries almost no current, the circuit operates with a single end. Assuming that the first output transistor Q2 does not carry any current, the current through the second output current transistor Q3 is almost entirely determined by the input voltage difference and the second impedance element R2. That is, I EQ3 is equal to (Vin + -Vin- ) / R2, where I EQ3 is the emitter current of transistor Q3. At this high current, the intrinsic emitter resistance is small compared to R2,

Rt≒R1=R2Rt ≒ R1 = R2

특정 상호저항(Rt)은 대개 그런 회로를 설계하는 동안 달성될 것이다. 바꿀 어떤 파라미터도 없기 때문에, R1을 Rt와 동일하게 하는 것은 좋은 선택이다.The specific mutual resistance Rt will usually be achieved during the design of such a circuit. Since there are no parameters to change, it is a good choice to make R1 equal to Rt.

3. 결론:3. Conclusion:

정지 조건과 전구동 조건하에서 최소한 같은 상호저항을 갖기 위해서는, 다음의 수학식 2을 충족해야 한다:In order to have at least the same mutual resistance under both quiescent and full dynamic conditions, the following equation (2) must be satisfied:

[수학식 2][Equation 2]

0.5*(R1+Vt/IEQ2+Vt/(IEQ2+I2)) = R10.5 * (R1 + Vt / I EQ2 + Vt / (I EQ2 + I 2 )) = R1

이것은 그 회로가 전구동 조건하에서 설계될 때 다음의 수학식 3이 충족된다.This is satisfied when the circuit is designed under full run conditions.

[수학식 3][Equation 3]

Vt/IEQ2+Vt/(IEQ2+I2) = R1Vt / I EQ2 + Vt / (I EQ2 + I 2 ) = R1

높은 옴(Ohm)의 입력 저항을 제공할 필요가 없다면, 제 1및 제 2이미터 폴로워(Q5 및 Q6)가 생략되며, 그러면 위의 방정식은 다음의 수학식 4와 같이 줄어든다:If there is no need to provide a high Ohm input resistance, the first and second emitter followers Q5 and Q6 are omitted, and the above equation is reduced to the following equation:

[수학식 4][Equation 4]

Vt/IEQ2= R1Vt / I EQ2 = R1

따라서 방정식 IEQ2= Vt/R1이 선택되어야 한다.Therefore, the equation I EQ2 = Vt / R1 must be selected.

그러나, 제 1및 제 2이미터 폴로워(Q5 및 Q6)가 존재한다면, IEQ2를 결정하는 데에 어떤 간단한 해결책도 없다. 그 대신, 반복 과정에서 다음의 수학식 5와 같은초월 방정식을 결정하기 위해 컴퓨터 프로그램이 사용되어야 한다:However, if there are first and second emitter followers Q5 and Q6, there is no simple solution to determining I EQ2 . Instead, a computer program should be used in the iteration to determine transcendental equations such as:

[수학식 5][Equation 5]

여기서 N은 각각 Q1에 대한 Q2의, Q4에 대한 Q3의 면적 계수이다.Where N is the area coefficient of Q2 for Q1 and Q3 for Q4, respectively.

반복을 위한 좋은 시작값은 IEQ2=Vt/R1을 선택하는 것이다.A good starting value for repetition is to select I EQ2 = Vt / R1.

N을 적절히 선택하고 IEQ2I1을 결정한다면 각각 I2가 계산될 수 있다.If I choose N and determine I EQ2 I1, I2 can be calculated for each.

정지 조건하에서, I1과 각각 I2 및 IEQ2, 각각 IEQ3사이의 관계는 다음의 수학식 6과 같다:Under the stop condition, the relationship between I1 and I2 and I EQ2 , respectively I EQ3 , is given by Equation 6:

[수학식 6][Equation 6]

집적 회로(20)에 주어진 값에 대하여, IEQ2와 IEQ3은 집적회로(10)에서와 같이 8㎂가 될 것이다. 전구동 조건하에서 집적회로(20)의 상호저항은 집적회로(10)에서와 같이 4㏀이다. 집적회로(20)의 정지 조건 하에서의 상호저항은 다음의 수학식 7과 같다:For the value given to integrated circuit 20, I EQ2 and I EQ3 will be 8 dB as in integrated circuit 10. Under the conditions of all-round operation, the mutual resistance of the integrated circuit 20 is 4 kW as in the integrated circuit 10. The mutual resistance under the stop condition of the integrated circuit 20 is given by the following equation:

[수학식 7][Equation 7]

Rt = 0.5*(R1+Vt/IEQ2+Vt/(IEQ2+I1))=0.5*(4k Ohm+26mV/8㎂+Rt = 0.5 * (R1 + Vt / I EQ2 + Vt / (I EQ2 + I 1 )) = 0.5 * (4k Ohm + 26mV / 8㎂ +

26mV/(27.7㎂+8㎂)) = 4.13k Ohm26mV / (27.7㎂ + 8㎂)) = 4.13k Ohm

여기에 나타낸 각 구성성분들의 치수는 예의 목적으로 쓰여진 것이며 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.The dimensions of each of the components shown here are for illustrative purposes only and are not used to limit the scope of the invention.

비록 이상적인 상호 저항에 대하여 편차가 있다 할지라도, 그 편차는 종래의 집적회로(10)보다는 훨씬 작다. 본 발명의 집적회로(20)가 상호저항에서 더 적은 편차를 가지고 있기 때문에, 종래의 것보다 훨씬 우수한 선형성을 지니고 있다.Although there is a deviation with respect to the ideal mutual resistance, the deviation is much smaller than the conventional integrated circuit 10. Since the integrated circuit 20 of the present invention has less variation in mutual resistance, it has much better linearity than the conventional one.

4. 표준 회로와의 편차4. Deviation from Standard Circuit

본 발명의 제 4전류 미러(4)는 근본적으로 제 3및 제 5전류(3 및 5)와 동일한 변류의 결과를 가지고 있다. 다시말하면, 제 4전류 미러(4)가, 출력전류가 입력전류의 D배라는 것을 의미하는 D의 변류를 가지고 있다면, 제 3및 제 5전류 미러(3 및 5)의 변류의 결과 또한 D가 되어야 한다. 이러한 수정에 의해, 전류 증폭기에 대한 전압의 트랜스컨덕턴스는 D/R1이 된다.The fourth current mirror 4 of the present invention has essentially the same current flow as the third and fifth currents 3 and 5. In other words, if the fourth current mirror 4 has a current flow of D which means that the output current is D times the input current, the result of the current flow of the third and fifth current mirrors 3 and 5 is also D. Should be. By this modification, the transconductance of the voltage to the current amplifier is D / R1.

본 발명의 성질을 설명하기 위해 묘사되고 예시된 부분들의 세부 설명, 자료 및 배열이 다음 청구들에서 표현되는 바와 같이 본 발명의 원리와 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 만들어졌다는 것이 충분히 이해될 것이다.It will be fully understood that the description, material and arrangement of the parts depicted and illustrated to explain the nature of the invention have been made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as expressed in the following claims.

이상으로 설명한 본 발명에 의한 집적회로의 트랜스컨덕턴스 증폭기는 개선된 직진성 및 저오프셋을 갖는다.The transconductance amplifier of the integrated circuit according to the present invention described above has an improved straightness and low offset.

Claims (19)

제 1입력전압과 제 2입력전압을 포함하는 차동 입력전압을 출력전류로 변환하도록 적용된 차동 트랜스컨덕턴스 증폭기를 갖는 집적회로에 있어서, 차동 트랜스컨덕턴스 증폭기는 정지조건 및 완전구동조건에서 작동하는 동안에 각각 제 1 및 제 2전체 트랜스컨덕턴스를 나타내 보이고, 이 트랜스컨덕턴스 증폭기는:In an integrated circuit having a differential transconductance amplifier adapted to convert a differential input voltage comprising a first input voltage and a second input voltage into an output current, the differential transconductance amplifier is respectively applied during operation in a stop condition and a full drive condition. Showing the first and second total transconductance, the transconductance amplifier: 제 1기준 트랜지스터 및 제 1출력 트랜지스터를 갖고, 이 제 1기준 트랜지스터는 제 1전류원 및 제 2입력전압을 받아들이도록 적용된 제 2터미널에 결합되는 제 1터미널을 갖고, 제 1출력 트랜지스터는 제 1출력전류를 출력하기 위한 제 1터미널과 제 1임피던스 요소의 제 1노드에서 제 1임피던스 요소에 연결된 제 2터미널을 지니며, 제 1임피던스 요소는 제 1입력전압을 받아들이도록 적용된 제 2노드를 갖는, 변류(A)의 제 1 전류 미러와;Having a first reference transistor and a first output transistor, the first reference transistor having a first terminal coupled to a second terminal adapted to receive a first current source and a second input voltage, wherein the first output transistor has a first output A first terminal for outputting current and a second terminal connected to the first impedance element at the first node of the first impedance element, the first impedance element having a second node adapted to accept the first input voltage, A first current mirror of the current flow A; 제 1전류 미러에 교차 결합되고 변류(B)를 지니며 제 2기준 트랜지스터와 제 2출력 트랜지스터를 구비하고, 제 2기준 트랜지스터는 제 2전류원에 결합되는 제 1터미널과 제 1입력전압을 받아들이도록 적용된 제 2터미널을 갖고, 제 2출력 트랜지스터는 제 2출력전류를 출력하기 위한 제 1터미널과 제 2임피던스 요소의 제 1노드에서 제 2임피던스 요소에 연결된 제 2터미널을 가지며, 제 2임피던스 요소는 제 2입력전압을 받아들이도록 적용된 제 2노드를 갖고, 출력전류는 제 1 및 제 2출력전류 간에 차가 존재하는 제 2전류 미러를 포함하는 집적회로.And having a second reference transistor and a second output transistor cross-coupled to the first current mirror and having a current B, the second reference transistor receiving a first terminal and a first input voltage coupled to the second current source. Having a second terminal applied, the second output transistor having a first terminal for outputting a second output current and a second terminal connected to a second impedance element at a first node of the second impedance element, the second impedance element being And a second current mirror having a second node adapted to accept a second input voltage, wherein the output current comprises a second current mirror in which a difference exists between the first and second output currents. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 제 1전류 미러의 변류(A)는 제 2전류 미러의 변류(B)와 근본적으로 동일한 집적회로.And the current flow A of the first current mirror is essentially the same as the current flow B of the second current mirror. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 제 1임피던스 컨버터와 제 2임피던스 컨버터를 추가로 포함하고, 제 1임피던스 컨버터는 제 1입력전압을 수용하는 제 1터미널 및 제 1임피던스 요소의 제 2노드와 제 2기준 트랜지스터의 제 2터미널 모두에 연결된 제 2터미널에서 고입력 임피던스를 제공하고; 제 2임피던스 컨버터는 제 2입력전압을 수용하는 제 1터미널 및 제 2임피던스 요소의 제 2노드와 제 1기준 트랜지스터의 제 2터미널 모두에 연결된 제 2터미널에서 고입력 임피던스를 제공하는 집적회로.And further comprising a first impedance converter and a second impedance converter, wherein the first impedance converter includes both the first terminal and the second terminal of the first reference element and the second terminal of the first impedance element which receive the first input voltage. Provide a high input impedance at a second terminal connected; The second impedance converter provides a high input impedance at a second terminal connected to both the first terminal and the second terminal of the first reference transistor and the second terminal of the second impedance element to receive the second input voltage. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 제 3기준 트랜지스터와 제 3출력 트랜지스터를 포함하고, 제 3기준 트랜지스터는 제 1출력전류를 수용하기 위한 제 1출력 트랜지스터의 제 1터미널에 연결되는 제 1터미널을 갖고, 제 3출력 트랜지스터는 제 3출력전류를 출력하기 위해 적용된 제 1터미널을 갖는, 변류(C)의 제 3전류 미러와, 제 4기준 트랜지스터와 제 4출력 트랜지스터를 포함하고, 제 4기준 트랜지스터는 제 2출력전류를 수용하기 위한 제 2출력 트랜지스터의 제 1터미널에 연결되는 제 1터미널을 갖고, 제 4출력 트랜지스터는 제 4출력전류를 출력하기 위해 적용된 제 1터미널을 지닌 변류(D)의 제 4전류미러를 추가로 포함하는 집적회로.A third reference transistor and a third output transistor, the third reference transistor having a first terminal connected to a first terminal of the first output transistor for receiving a first output current, the third output transistor being a third A third current mirror of the current flow C having a first terminal adapted for outputting an output current, and a fourth reference transistor and a fourth output transistor, wherein the fourth reference transistor is adapted to receive the second output current. A first current mirror having a first terminal connected to the first terminal of the second output transistor, the fourth output transistor further comprising a fourth current mirror of the current flow D having a first terminal adapted for outputting a fourth output current; Integrated circuits. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 제 5기준 트랜지스터와 제 5출력 트랜지스터를 포함하고, 제 5기준 트랜지스터는 제 3출력전류를 수용하기 위한 제 3출력 트랜지스터의 제 1터미널에 연결되는 제 1터미널을 갖고, 제 5출력 트랜지스터는 제 5출력전류를 출력하기 위한 제 1터미널을 갖고, 제 5출력 트랜지스터의 제 1터미널은 제 4출력 트랜지시터의 제 1터미널에 연결되어 트랜스컨덕턴스 증폭기의 출력 터미널을 형성하는 변류(E)의 제 5전류 미러를 추가로 포함하는 집적회로.A fifth reference transistor and a fifth output transistor, the fifth reference transistor having a first terminal connected to a first terminal of a third output transistor for receiving a third output current, and the fifth output transistor having a fifth output transistor; A fifth terminal of the current transformer E having a first terminal for outputting an output current, the first terminal of the fifth output transistor being connected to the first terminal of the fourth output transistor to form an output terminal of the transconductance amplifier; An integrated circuit further comprising a current mirror. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 제 3전류 미러의 변류(C)와 제 5전류 미러의 변류(E)는 근본적으로 제 4전류 미러의 변류(D)와 동일한 집적회로.The current flow C of the third current mirror and the current flow E of the fifth current mirror are essentially the same as the current flow D of the fourth current mirror. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 제 1전류 미러의 기준 트랜지스터와 출력 트랜지스터, 제 2전류 미러의 기준 트랜지스터와 출력 트랜지스터의 각각의 특성, 제 1전류원과 제 2전류원의 각각의 값, 제 1임피던스 요소와 제 2임피던스 요소의 각각의 값은 제 1전체 트랜스컨덕턴스가 제 2 전체 트랜스컨덕턴스와 근본적으로 동일하도록 선택되는 집적회로.Characteristics of the reference transistor and the output transistor of the first current mirror, the respective characteristics of the reference transistor and the output transistor of the second current mirror, respective values of the first current source and the second current source, respectively of the first impedance element and the second impedance element. Value is selected such that the first total transconductance is essentially equal to the second total transconductance. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 제 1 및 제 2기준 트랜지스터와, 제 1 및 제 2출력 트랜지스터는 N형 반도체인 집적회로.And the first and second reference transistors and the first and second output transistors are N-type semiconductors. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 제 1 및 제 2기준 트랜지스터와, 제 1 및 제 2출력 트랜지스터는 P형 반도체인 집적회로.And the first and second reference transistors and the first and second output transistors are p-type semiconductors. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 제 1 및 제 2임피던스 컨버터는 P형 반도체로 제조되는 집적회로.The first and second impedance converters are made of a P-type semiconductor. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 제 1 및 제 2임피던스 컨버터는 N형 반도체로 제조되는 집적회로.The first and second impedance converters are made of an N-type semiconductor. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 제 3 및 제 4전류 미러는 P형 반도체로 제조되는 집적회로.And the third and fourth current mirrors are made of a P-type semiconductor. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 제 3 및 제 4전류 미러는 N형 반도체로 제조되는 집적회로.And the third and fourth current mirrors are made of an N-type semiconductor. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 제 5전류 미러는 N형 반도체로 제조되는 집적회로.The fifth current mirror is made of an N-type semiconductor. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 제 5전류 미러는 P형 반도체로 제조되는 집적회로.The fifth current mirror is made of a P-type semiconductor. 제 9, 10, 12 또는 15항에 있어서,The method of claim 9, 10, 12 or 15, P형 반도체는 양극성 PNP 반도체인 집적회로.P-type semiconductors are bipolar PNP semiconductors. 제 9, 10, 12 또는 15항에 있어서,The method of claim 9, 10, 12 or 15, P형 반도체는 P-채널 MOS 트랜지스터인 집적회로.A P-type semiconductor is an integrated circuit which is a P-channel MOS transistor. 제 8, 11, 13 또는 14항에 있어서,The method of claim 8, 11, 13 or 14, N형 반도체는 양극성 NPN 트랜지스터인 집적회로.An N-type semiconductor is an integrated bipolar NPN transistor. 제 8, 11, 13 또는 14항에 있어서, N형 반도체는 MOS N-채널 트랜지스터인 집적회로.15. The integrated circuit of claim 8, 11, 13 or 14, wherein the N-type semiconductor is a MOS N-channel transistor.
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