JP2005080090A - 差動増幅回路の出力電圧制御回路及び電圧検出器 - Google Patents
差動増幅回路の出力電圧制御回路及び電圧検出器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】差動増幅回路の直流出力電圧を一定にする。
【解決手段】ダミー回路22は、左右対称な回路構成を有する差動増幅回路21の一方の回路と同じ回路構成を有している。差動増幅回路21のバイアス電圧が変化して、ダミー回路22のMOSトランジスタQ7のドレイン電圧が変化すると、演算増幅器25から、トランジスタQ7のドレイン電圧と基準電圧との差電圧を増幅した電圧が、バイアス電圧としてダミー回路22と差動増幅回路21のMOSトランジスタのゲートに供給され、差動増幅回路の直流出力電圧が一定に制御される。
【選択図】 図1
【解決手段】ダミー回路22は、左右対称な回路構成を有する差動増幅回路21の一方の回路と同じ回路構成を有している。差動増幅回路21のバイアス電圧が変化して、ダミー回路22のMOSトランジスタQ7のドレイン電圧が変化すると、演算増幅器25から、トランジスタQ7のドレイン電圧と基準電圧との差電圧を増幅した電圧が、バイアス電圧としてダミー回路22と差動増幅回路21のMOSトランジスタのゲートに供給され、差動増幅回路の直流出力電圧が一定に制御される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、差動増幅回路の出力電圧を制御する回路及び電圧検出器に関する。
無線機器の小型化のために、従来、外付けの素子で構成されていたフィルタをトランスコンダクタタンスアンプと容量とを組み合わせて実現することが行われている。
トランスコンダクタンスアンプを用いてフィルタを構成する場合、LSI上に形成されるトランスコンダクタタンスアンプのゲインと容量にはばらつきが生じる。ゲインと容量を所望の値にするためにトランスコンダクタンスアンプのコンダクタンスgmを調整してgmと容量Cの比を一定に調整することが行われる。
トランスコンダクタンスアンプを用いてフィルタを構成する場合、LSI上に形成されるトランスコンダクタタンスアンプのゲインと容量にはばらつきが生じる。ゲインと容量を所望の値にするためにトランスコンダクタンスアンプのコンダクタンスgmを調整してgmと容量Cの比を一定に調整することが行われる。
特許文献1には、そのようなトランスコンダクタンスアンプの調整回路を簡素化するための技術について記載されている。
また、特許文献2には、トランスコンダクタンスアンプにおいて、大きなダイナミックレンジを得るための回路的工夫について記載されている。
また、特許文献2には、トランスコンダクタンスアンプにおいて、大きなダイナミックレンジを得るための回路的工夫について記載されている。
ここで、従来の差動アンプ(トランスコンダクタンスアンプ)の一例を図3を参照して説明する。
図3において、中段のnチャネルMOSトランジスタQ1,Q2のゲートには、それぞれ位相が180度異なる信号Vin+、Vin−が入力し、それぞれのソースには、下段のnチャネルMOSトランジスタQ5とQ6のドレインが接続されている。
図3において、中段のnチャネルMOSトランジスタQ1,Q2のゲートには、それぞれ位相が180度異なる信号Vin+、Vin−が入力し、それぞれのソースには、下段のnチャネルMOSトランジスタQ5とQ6のドレインが接続されている。
中段のMOSトランジスタQ1,Q2のドレイン間には抵抗R2,R3が直列に接続されており、それらの抵抗R2,R3の中点の電圧がドレイン検出電圧Voとして出力される。また、中段のMOSトランジスタQ1,Q2のソース間には抵抗R1が接続されている。
さらに、中段のMOSトランジスタQ1,Q2のドレインには、それぞれ上段のpチャネルMOSトランジスタQ3,Q4のドレインが接続され、pチャネルMOSトランジスタQ3,Q4のソースは電源電圧Vccに接続されている。このMOSトランジスタQ3,Q4は、能動負荷として機能する。
下段のMOSトランジスタQ5とQ6のゲートには、直流電圧源11からバイアス電圧V−BIAS1が与えられ、それぞれのソースは接地されている。
図3の回路においては、例えば、MOSトランジスタQ5,Q6のゲートバイアス電圧V−BIAS1を変化させて回路のコンダクタンスgmを変化させると、MOSトランジスタQ1とQ3,MOSトランジスタQ2とQ4を流れる電流が変化する。その結果、MOSトランジスタQ1、Q2のドレイン電圧が大幅に変化してしまうという問題点があった。また、電源電圧Vccの変動により、ドレイン電流が変化し、その結果ドレイン電圧が変化することもある。
図3の回路においては、例えば、MOSトランジスタQ5,Q6のゲートバイアス電圧V−BIAS1を変化させて回路のコンダクタンスgmを変化させると、MOSトランジスタQ1とQ3,MOSトランジスタQ2とQ4を流れる電流が変化する。その結果、MOSトランジスタQ1、Q2のドレイン電圧が大幅に変化してしまうという問題点があった。また、電源電圧Vccの変動により、ドレイン電流が変化し、その結果ドレイン電圧が変化することもある。
そのようなドレイン電圧の変化を抑制するために、MOSトランジスタQ1,Q2のドレインに抵抗R2,R3を接続し、その抵抗の中点の電圧Voを検出し、その電圧Voが一定になるように制御することが考えられている。
特開2003−142987号公報(図1)
特開2002−237733号公報(図1)
しかしながら、図3の回路のように、MOSトランジスタQ1,Q2のドレインに抵抗R2,R3を接続すると、それらの抵抗が差動増幅回路の負荷となるので差動増幅回路のゲインが低下するという問題点がある。
本発明の課題は、差動増幅回路のドレイン電圧の直流成分を一定にすることである。
本発明の課題は、差動増幅回路のドレイン電圧の直流成分を一定にすることである。
本発明の差動増幅回路の出力電圧制御回路は、対称な回路構成を有する差動増幅回路の一方の回路と相似な回路構成を有するダミー回路と、前記ダミー回路の直流出力電圧と基準電圧との差電圧に応じた電圧を、前記ダミー回路の能動負荷及び前記差動増幅回路の能動負荷のバイアス電圧として供給し、前記ダミー回路と前記差動増幅回路の直流出力電圧を一定に制御する制御回路とを備える。
この発明によれば、差動増幅回路の一方の回路と相似な回路構成を有するダミー回路を設けることにより、差動増幅回路の直流出力電圧を間接的に検出することができる。そして、その検出したダミー回路の直流出力電圧が一定になるようにダミー回路と差動増幅回路のバイアス電圧を制御することで、差動増幅回路の直流出力電圧を一定に制御できる。また、本発明は、差動増幅回路と別のダミー回路の電圧を検出しているので、差動増幅回路の負荷に影響を与えない。さらに、入力信号を増幅する差動増幅回路と、直流出力電圧を検出するダミー回路が別系統となっているので、ダミー回路で検出した電圧を差動増幅回路にフィードバックするループに入力信号の交流成分が加わらない。
上記の発明において、前記差動増幅回路は、トランスコンダクタンスアンプであり、前記ダミー回路は、前記トランスコンダクタンスアンプのゲインを変化させたときに連動してゲインが変化し、前記制御回路は、前記ダミー回路のゲインが変化したときに、前記ダミー回路の直流出力電圧が一定になるように前記ダミー回路と前記トランスコンダクタンスアンプのバイアス電圧を制御するようにしても良い。
このように構成することで、トランスコンダクタンスアンプのゲインを変化させた場合でも、トランスコンダクタンスアンプの直流出力電圧を一定に制御することができる。
上記の発明において、前記ダミー回路は、第1のMOSトランジスタと、該第1のMOSトランジスタの能動負荷となる第2のMOSトランジスタと、前記差動増幅回路と同じバイアス電圧が与えられる第3のMOSトランジスタとからなり、前記制御回路は、前記第1のMOSトランジスタの直流出力電圧と基準電圧との差電圧を増幅する演算増幅器を有し、該演算増幅器の出力電圧を前記ダミー回路の前記第2のMOSトランジスタのゲートと前記差動増幅回路の能動負荷となる少なくとも2つのMOSトランジスタのゲートにバイアス電圧として供給し、前記ダミー回路と前記差動増幅回路の出力段のMOSトランジスタの直流出力電圧が基準電圧と等しくなるように制御しても良い。
上記の発明において、前記ダミー回路は、第1のMOSトランジスタと、該第1のMOSトランジスタの能動負荷となる第2のMOSトランジスタと、前記差動増幅回路と同じバイアス電圧が与えられる第3のMOSトランジスタとからなり、前記制御回路は、前記第1のMOSトランジスタの直流出力電圧と基準電圧との差電圧を増幅する演算増幅器を有し、該演算増幅器の出力電圧を前記ダミー回路の前記第2のMOSトランジスタのゲートと前記差動増幅回路の能動負荷となる少なくとも2つのMOSトランジスタのゲートにバイアス電圧として供給し、前記ダミー回路と前記差動増幅回路の出力段のMOSトランジスタの直流出力電圧が基準電圧と等しくなるように制御しても良い。
例えば、ダミー回路の第1のMOSトランジスタは、図1のMOSトランジスタQ7に対応し、第2のMOSトランジスタは、MOSトランジスタQ8に対応し、第3のMOSトランジスタは、MOSトランジスタQ9に対応する。また、制御回路は、図1の演算増幅器25に対応する。また、差動増幅回路の出力段のMOSトランジスタは、図1のMOSトランジスタQ1,Q2に対応する。
このように構成することで、差動増幅回路の出力段のMOSトランジスタの直流出力電圧を基準電圧と等しくなるように制御することができる。
上記の発明において、前記ダミー回路の第1、第2及び第3のMOSトランジスタのゲート幅の比を所定の値に保ち、かつゲート幅を前記差動増幅回路のMOSトランジスタのゲート幅より狭くしても良い。
上記の発明において、前記ダミー回路の第1、第2及び第3のMOSトランジスタのゲート幅の比を所定の値に保ち、かつゲート幅を前記差動増幅回路のMOSトランジスタのゲート幅より狭くしても良い。
このように構成することで、ダミー回路の消費電力を少なくし、かつ素子面積を小さくできる。
本発明の他の差動増幅回路の出力電圧制御回路は、左右対称な回路構成を有し、少なくとも入力信号を差動増幅する第1及び第2のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの能動負荷となる第3及び第4のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの電流を制御する少なくとも1つの第1の電流源とからなる差動増幅回路と、前記左右対称な差動増幅回路の一方の回路と相似な回路構成を有し、前記第1または第2のMOSトランジスタに対応する第5のMOSトランジスタと、該第5のMOSトランジスタの能動負荷となる第6のMOSトランジスタと、前記第1の電流源と同じバイアス電圧が与えられる第2の電流源とからなるダミー回路と、前記第5のMOSトランジスタの直流出力電圧と基準電圧との差電圧に応じた電圧を、前記ダミー回路の前記第6のMOSトランジスタのゲートと前記差動増幅回路の第3及び第4のMOSトランジスタのゲートにバイアス電圧として供給し、前記ダミー回路の前記第5のMOSトランジスタの直流出力電圧と前記差動増幅回路の第1及び第2のMOSトランジスタの直流出力電圧を一定に制御する制御回路とを備える。
本発明の他の差動増幅回路の出力電圧制御回路は、左右対称な回路構成を有し、少なくとも入力信号を差動増幅する第1及び第2のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの能動負荷となる第3及び第4のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの電流を制御する少なくとも1つの第1の電流源とからなる差動増幅回路と、前記左右対称な差動増幅回路の一方の回路と相似な回路構成を有し、前記第1または第2のMOSトランジスタに対応する第5のMOSトランジスタと、該第5のMOSトランジスタの能動負荷となる第6のMOSトランジスタと、前記第1の電流源と同じバイアス電圧が与えられる第2の電流源とからなるダミー回路と、前記第5のMOSトランジスタの直流出力電圧と基準電圧との差電圧に応じた電圧を、前記ダミー回路の前記第6のMOSトランジスタのゲートと前記差動増幅回路の第3及び第4のMOSトランジスタのゲートにバイアス電圧として供給し、前記ダミー回路の前記第5のMOSトランジスタの直流出力電圧と前記差動増幅回路の第1及び第2のMOSトランジスタの直流出力電圧を一定に制御する制御回路とを備える。
この発明によれば、左右対称な回路構成を有する差動増幅回路の一方の回路と相似なダミー回路の直流出力電圧が基準電圧と等しくなるように、差動増幅回路のゲートバイアス電圧を制御することで、差動増幅回路の直流出力電圧を一定に保つことができる。
例えば、上記の第1の電流源は、図1のMOSトランジスタQ5,Q6に対応し、第2の電流源は、MOSトランジスタQ9に対応する。また、ダミー回路の第5のMOSトランジスタは、図1のMOSトランジスタQ7に対応し、ダミー回路の第6のMOSトランジスタは、図1のMOSトランジスタQ8に対応する。
例えば、上記の第1の電流源は、図1のMOSトランジスタQ5,Q6に対応し、第2の電流源は、MOSトランジスタQ9に対応する。また、ダミー回路の第5のMOSトランジスタは、図1のMOSトランジスタQ7に対応し、ダミー回路の第6のMOSトランジスタは、図1のMOSトランジスタQ8に対応する。
本発明の電圧検出器は、対称な回路構成を有する差動増幅回路と、前記差動増幅回路の対称な回路の一方の回路と相似な回路構成を有するダミー回路とを備える。
この発明によれば、差動増幅回路の直流出力電圧をダミー回路により間接的に検出することができる。
この発明によれば、差動増幅回路の直流出力電圧をダミー回路により間接的に検出することができる。
本発明の他の電圧検出器は、左右対称な回路構成を有し、少なくとも入力信号を差動増幅する第1及び第2のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの能動負荷となる第3及び第4のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの電流を制御する少なくとも1つの第1の電流源とからなる差動増幅回路と、前記左右対称な差動増幅回路の一方の回路と相似な回路構成を有し、前記第1または第2のMOSトランジスタに対応する第5のMOSトランジスタと、該第5のMOSトランジスタの能動負荷となる第6のMOSトランジスタと、前記第1の電流源と同じバイアス電圧が与えられる第2の電流源とからなるダミー回路とを備える。
この発明によれば、差動増幅回路に流れる電流が変化し、差動増幅回路の直流出力電圧が変化した場合に、その電圧変化をダミー回路により間接的に検出することができる。
本発明によれば、差動増幅回路の直流出力電圧をダミー回路により間接的に検出することができる。そして、その検出したダミー回路の直流出力電圧と基準電圧との差電圧を増幅してバイアス電圧として差動増幅回路に供給することで、差動増幅回路の直流出力電圧を一定に制御できる。また、差動増幅回路とは別のダミー回路により直流出力電圧を検出しているので、差動増幅回路の負荷に影響を与えない。また、ダミー回路は入力信号の増幅を行わないので、信号の交流成分がバイアス電圧に加わるのを防止できる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、実施の形態の差動増幅回路(例えば、トランスコンダクタンスアンプ)と、電圧制御回路の構成を示す図である。
図1の差動増幅回路21は、基本的には図3の回路と同じである。異なる点は、図3のMOSトランジスタQ1とQ2のドレイン間の抵抗R2,R3を廃止し、MOSトランジスタQ3,Q4のゲートに演算増幅器25の出力電圧を供給している点である。なお、図1において、AC+入力、AC−入力は、DC電圧=Vin_DCを含む交流の入力信号Vin+、Vin−であり、電圧Vin_DCと等しい電圧が後述するダミー回路22のMOSトランジスタQ7のゲートに与えられている。Iout−、Iout+は、入力信号とMOSトランジスタQ1,Q2のゲインにより定まる出力電流である。
図1の差動増幅回路21は、基本的には図3の回路と同じである。異なる点は、図3のMOSトランジスタQ1とQ2のドレイン間の抵抗R2,R3を廃止し、MOSトランジスタQ3,Q4のゲートに演算増幅器25の出力電圧を供給している点である。なお、図1において、AC+入力、AC−入力は、DC電圧=Vin_DCを含む交流の入力信号Vin+、Vin−であり、電圧Vin_DCと等しい電圧が後述するダミー回路22のMOSトランジスタQ7のゲートに与えられている。Iout−、Iout+は、入力信号とMOSトランジスタQ1,Q2のゲインにより定まる出力電流である。
ダミー回路22は、左右対称な回路構成を有する差動増幅回路21の一方の回路と同じ回路構成を有している。具体的には、入力信号Vin+またはVin−を増幅する差動増幅回路21のnチャネルMOSトランジスタQ1またはQ2と同じ機能を有するnチャネルMOSトランジスタQ7と、そのMOSトランジスタQ7のドレインとドレインが接続され、ソースが電源電圧VCCに接続され、能動負荷として機能するpチャネルMOSトランジスタQ8と、MOSトランジスタQ7のソースとドレインが接続され、ソースが接地されたnチャネルMOSトランジスタQ9とからなる。
ダミー回路22のMOSトランジスタQ9のゲートは、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ5,Q6のゲートに接続されており、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ5,Q6と同じバイアス電圧V_BIASが与えられている。また、MOSトランジスタQ7のゲートには、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ1,Q2のゲートに入力する入力信号Vin+またはVin−に含まれる直流電圧と等しい直流バイアス電圧Vin_DCが直流電源26から与えられている。
制御回路23は、演算増幅器25からなり、演算増幅器25の非反転入力端子は、ダミー回路22のMOSトランジスタQ7のドレインに接続され、反転入力端子は、基準電圧Vrefを生成する、高精度の直流電圧源24に接続されている。また、演算増幅器25の出力は、ダミー回路22のMOSトランジスタQ8のゲートと、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ3,Q4のゲートに接続されている。
次に、以上のような構成の回路の動作を説明する。ダミー回路22のMOSトランジスタQ7のゲートバイアス電圧は、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ1,Q2のゲートの入力信号に含まれる直流電圧Vin_DCと等しく、MOSトランジスタQ9のゲートバイアス電圧は、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ5,Q6のゲートバイアス電圧V_BIASと等しく、MOSトランジスタQ8のゲートバイアス電圧は、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ3,Q4のゲートバイアス電圧と等しいので、ダミー回路22のMOSトランジスタQ7の直流出力電圧(ドレイン電圧)は、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ1,Q2のドレイン電圧の直流成分(直流出力電圧)と同じ値になる。
差動増幅回路21のMOSトランジスタQ5,Q6のゲートのバイアス電圧V_BIASが、差動増幅回路21のゲインを変化させるために変更されると、MOSトランジスタQ1,Q2のドレイン電流が変化し、MOSトランジスタQ1,Q2のドレイン電圧の直流成分(直流出力電圧)が変化する。
差動増幅回路21のゲートバイアス電圧V_BIASが変化すると、ダミー回路22のMOSトランジスタQ9のゲートバイアス電圧も同様に変化し、MOSトランジスタQ7のドレイン電圧(直流出力電圧)も、差動増幅回路21と同様に変化する。
MOSトランジスタQ7のドレイン電圧と基準電圧Vrefとの差電圧は、演算増幅器25により増幅され、差電圧が大きくなると、MOSトランジスタQ8に流れる電流を増減させるバイアス電圧がMOSトランジスタQ8及び差動増幅回路21のMOSトランジスタQ3,Q4に与えられる。
MOSトランジスタQ7のドレイン電圧と基準電圧Vrefとの差電圧は、演算増幅器25により増幅され、差電圧が大きくなると、MOSトランジスタQ8に流れる電流を増減させるバイアス電圧がMOSトランジスタQ8及び差動増幅回路21のMOSトランジスタQ3,Q4に与えられる。
すなわち、差動増幅回路21のゲートバイアス電圧V_BIASがMOSトランジスタQ5,Q6,Q9のドレインーソース間電流を大きくする方向に変更された場合には、MOSトランジスタQ8のゲートーソース間電圧が固定されているとすれば(実際の動作はV−BIASとMOSトランジスタQ8のゲートーソース間電圧はほぼ同時に動作するがここでは理解のために固定されているとする)、Q8のドレインーソース間電圧は大きくなり、ダミー回路22のMOSトランジスタQ7のドレイン電圧が基準電圧Vrefより低くなる。そして、演算増幅器25から、MOSトランジスタQ8に流れる電流を増やす(トランジスタQ8のドレインーソース間電圧を減らす)方向のバイアス電圧が、ダミー回路22のMOSトランジスタQ8と差動増幅回路21のMOSトランジスタQ3,Q4のゲートに供給される。すなわち、差動増幅回路21のゲートバイアス電圧V_BIASがMOSトランジスタQ5,Q6,Q9のドレインーソース間電流を大きくするのと同時に、MOSトランジスタQ8のゲートーソース間電圧(バイアス電圧)は増える。そして、MOSトランジスタQ7のドレイン電圧は高くなる。その結果、ダミー回路22のMOSトランジスタQ7と、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ1,Q2の直流出力電圧が一定の基準電圧Vrefに保たれる。
また、差動増幅回路21のゲートバイアス電圧V_BIASがMOSトランジスタQ5,Q6,Q9のドレインーソース間電流を小さくする方向に変更された場合には、MOSトランジスタQ8のゲートーソース間電圧が固定されているとすれば、Q8のドレインーソース間電圧は小さくなり、ダミー回路22のMOSトランジスタQ7のドレイン電圧が基準電圧Vrefより高くなる。そして、演算増幅器25から、MOSトランジスタQ8に流れるドレインーソース間電流を減らす方向のバイアス電圧が、ダミー回路22のMOSトランジスタQ8と差動増幅回路21のMOSトランジスタQ3,Q4のゲートに供給される。そして、MOSトランジスタQ7のドレイン電圧は低くなる。その結果、ダミー回路22のMOSトランジスタQ7と、差動増幅回路21のMOSトランジスタQ1,Q2の直流出力電圧が一定の基準電圧Vrefに保たれる。
上述した実施の形態によれば。左右対称な回路構成を有する差動増幅回路の一方の回路と相似(同一)な回路構成を有するダミー回路を設け、そのダミー回路の直流出力電圧が一定になるように制御することで、差動増幅回路の負荷に影響を与えずに差動増幅回路のドレイン電圧の直流成分(直流出力電圧)を一定に制御することができる。また、信号が入力する差動増幅回路と別のダミー回路22のドレイン電圧と基準電圧Vrefとを比較して差動増幅回路21にフィードバックしているので、直流出力電圧を一定に制御するためのフィードバック電圧に、入力信号の交流成分が加わらないようにできる。
〈他の実施の形態〉
ダミー回路22は、差動増幅回路21の一方の回路と素子サイズも含めて完全に同一である必要はなく、ダミー回路22の各MOSトランジスタのゲート幅の比を一定に保ったまま、ゲート幅を縮小し、MOSトランジスタの電流、素子サイズを小さくしても良い。
〈他の実施の形態〉
ダミー回路22は、差動増幅回路21の一方の回路と素子サイズも含めて完全に同一である必要はなく、ダミー回路22の各MOSトランジスタのゲート幅の比を一定に保ったまま、ゲート幅を縮小し、MOSトランジスタの電流、素子サイズを小さくしても良い。
このように構成することで、ダミー回路22の消費電力を減らし、素子面積を小さくできる。
図2は、トランスコンダクタンスアンプを用いた1次フィルタの一例を示す図である。
トランスコンダクタンスアンプ31は、上述した差動増幅回路等により構成され、入力信号Vin+、Vin−を所望のゲインで増幅し、出力端子からコンデンサC1,C2、C3,C4及び次段のトランスコンダクタンスアンプ32に出力する。
図2は、トランスコンダクタンスアンプを用いた1次フィルタの一例を示す図である。
トランスコンダクタンスアンプ31は、上述した差動増幅回路等により構成され、入力信号Vin+、Vin−を所望のゲインで増幅し、出力端子からコンデンサC1,C2、C3,C4及び次段のトランスコンダクタンスアンプ32に出力する。
図3に示すように、前段のトランスコンダクタンスアンプ31の出力電圧が、次のトランスコンダクタンスアンプ32の入力電圧として与えられるので、前段のトランスコンダクタンスアンプ31の直流出力電圧が変動すると、次段のトランスコンダクタンスアンプ32のゲイン等に影響してしまう。
上述したダミー回路22及び制御回路23を用いることで、トランスコンダクタンスアンプの直流出力電圧を一定に制御することができる。これにより、前段のトランスコンダクタンスアンプ31の直流電圧が次段のアンプで増幅され、信号のダイナミックレンジが狭くなる等の問題を解消できる。
本発明は、上述した実施の形態に限らず、以下のように構成しても良い。
差動増幅回路21は、実施の形態に示した回路に限らず、公知の回路に適用できる。例えば、MOSトランジスタQ1,Q2のソースまたはドレインに共通に1つの定電流回路を接続しても良い。あるいは、実施の形態とは異なる定電流回路を使用しても良い。
差動増幅回路21は、実施の形態に示した回路に限らず、公知の回路に適用できる。例えば、MOSトランジスタQ1,Q2のソースまたはドレインに共通に1つの定電流回路を接続しても良い。あるいは、実施の形態とは異なる定電流回路を使用しても良い。
また、使用するMOSトランジスタも、実施の形態のようにpチャネルとnチャネルMOSトランジスタからなる回路に限らず、nチャネルMOSのみで構成しても良い。
また、制御回路23は、演算増幅器25に限らず、ダミー回路22の直流出力電圧を一定に制御できる回路であればどのような回路でもよい。
また、制御回路23は、演算増幅器25に限らず、ダミー回路22の直流出力電圧を一定に制御できる回路であればどのような回路でもよい。
本発明は、トランスコンダクタタンスアンプに限らず、他の差動増幅回路にも適用できる。
Q1〜Q9 MOSトランジスタ
11、12 直流電圧源
21 差動増幅回路
22 ダミー回路
23 制御回路
25 演算増幅器
11、12 直流電圧源
21 差動増幅回路
22 ダミー回路
23 制御回路
25 演算増幅器
Claims (8)
- 対称な回路構成を有する差動増幅回路の一方の回路と相似な回路構成を有するダミー回路と、
前記ダミー回路の直流出力電圧と基準電圧との差電圧に応じた電圧を、前記ダミー回路の能動負荷及び前記差動増幅回路の能動負荷のバイアス電圧として供給し、前記ダミー回路と前記差動増幅回路の直流出力電圧を一定に制御する制御回路とを備える差動増幅回路の出力電圧制御回路。 - 前記差動増幅回路は、トランスコンダクタンスアンプであり、
前記ダミー回路は、前記トランスコンダクタンスアンプのゲインを変化させたときに連動してゲインが変化し、
前記制御回路は、前記ダミー回路のゲインが変化したときに、前記ダミー回路の直流出力電圧が一定になるように前記ダミー回路と前記トランスコンダクタンスアンプのバイアス電圧を制御する請求項1記載の差動増幅回路の出力電圧制御回路。 - 前記ダミー回路は、少なくとも第1のMOSトランジスタと、該第1のMOSトランジスタの能動負荷となる第2のMOSトランジスタと、前記差動増幅回路と同じバイアス電圧が与えられる第3のMOSトランジスタとからなり、
前記制御回路は、前記第1のMOSトランジスタの直流出力電圧と基準電圧との差電圧を増幅する演算増幅器を有し、該演算増幅器の出力電圧を前記ダミー回路の前記第2のMOSトランジスタのゲートと前記差動増幅回路の能動負荷となる少なくとも2つのMOSトランジスタのゲートにバイアス電圧として供給し、前記ダミー回路と前記差動増幅回路のMOSトランジスタの直流出力電圧が基準電圧と等しくなるように制御する請求項1または2記載の差動増幅回路の出力電圧制御回路。 - 前記ダミー回路の第1、第2及び第3のMOSトランジスタのゲート幅の比を所定の値に保ち、かつゲート幅を前記差動増幅回路のMOSトランジスタのゲート幅より狭くした請求項3記載の差動増幅回路の出力電圧制御回路。
- 左右対称な回路構成を有し、少なくとも入力信号を差動増幅する第1及び第2のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの能動負荷となる第3及び第4のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの電流を制御する少なくとも1つの第1の電流源とからなる差動増幅回路と、
前記左右対称な差動増幅回路の一方の回路と相似な回路構成を有し、前記第1または第2のMOSトランジスタに対応する第5のMOSトランジスタと、該第5のMOSトランジスタの能動負荷となる第6のMOSトランジスタと、前記第1の電流源と同じバイアス電圧が与えられる第2の電流源とからなるダミー回路と、
前記第5のMOSトランジスタの直流出力電圧と基準電圧との差電圧に応じた電圧を、前記ダミー回路の前記第6のMOSトランジスタのゲートと前記差動増幅回路の第3及び第4のMOSトランジスタのゲートにバイアス電圧として供給し、前記ダミー回路の前記第5のMOSトランジスタの直流出力電圧と前記差動増幅回路の第1及び第2のMOSトランジスタの直流出力電圧を一定に制御する制御回路とを備える差動増幅回路の出力電圧制御回路。 - 前記第1の電流源は、ゲートに同一のバイアス電圧が与えられる第7及び第8のMOSトランジスタからなり、
前記ダミー回路の前記第2の電流源は、前記差動増幅回路の第7及び第8のMOSトランジスタと同じバイアス電圧が与えられる第9のMOSトランジスタとからなり、
前記制御回路は、前記第5のMOSトランジスタの直流出力電圧と基準電圧との差電圧を増幅する演算増幅器を有し、該演算増幅器の出力電圧を前記ダミー回路の前記第6のMOSトランジスタのゲートと前記差動増幅回路の第3及び第4のMOSトランジスタのゲートにバイアス電圧として供給する請求項5記載の差動増幅回路の出力電圧制御回路。 - 対称な回路構成を有する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の対称な回路の一方の回路と相似な回路構成を有するダミー回路とを備える電圧検出器。 - 左右対称な回路構成を有し、少なくとも入力信号を差動増幅する第1及び第2のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの能動負荷となる第3及び第4のMOSトランジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの電流を制御する少なくとも1つの第1の電流源とからなる差動増幅回路と、
前記左右対称な差動増幅回路の一方の回路と相似な回路構成を有し、前記第1または第2のMOSトランジスタに対応する第5のMOSトランジスタと、該第5のMOSトランジスタの能動負荷となる第6のMOSトランジスタと、前記第1の電流源と同じバイアス電圧が与えられる第2の電流源とからなるダミー回路とを備える電圧検出器。
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