JP2000323940A - 全差動増幅器 - Google Patents
全差動増幅器Info
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- JP2000323940A JP2000323940A JP11127123A JP12712399A JP2000323940A JP 2000323940 A JP2000323940 A JP 2000323940A JP 11127123 A JP11127123 A JP 11127123A JP 12712399 A JP12712399 A JP 12712399A JP 2000323940 A JP2000323940 A JP 2000323940A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 初期状態において、差動増幅器の入力信号が
ダイナミックレンジに無い場合に安定駆動できるように
制御できる全差動増幅器を提供する。 【解決手段】 初期状態において、差動増幅器11の入
力信号がダイナミックレンジに無い場合に安定駆動する
までの補助電流を与えるスタート回路17を備える。ス
タート回路17は、差動増幅器11が遮断状態となる入
力信号の参照電圧1jと第1の入力信号1aと第2の入
力信号1bと比較し、参照電圧1jを超えている入力信
号に対応する差動増幅器11の出力段に対して、電流供
給手段によりスタート補助電流を供給する。なお、差動
増幅器11の出力段に設けた反転出力増幅器12、13
の出力段に信号を供給する形態もある。さらにコモンフ
ィードバック回路16により負帰還のフィードバック制
御を行えば入力信号を安定させることが可能となる。
ダイナミックレンジに無い場合に安定駆動できるように
制御できる全差動増幅器を提供する。 【解決手段】 初期状態において、差動増幅器11の入
力信号がダイナミックレンジに無い場合に安定駆動する
までの補助電流を与えるスタート回路17を備える。ス
タート回路17は、差動増幅器11が遮断状態となる入
力信号の参照電圧1jと第1の入力信号1aと第2の入
力信号1bと比較し、参照電圧1jを超えている入力信
号に対応する差動増幅器11の出力段に対して、電流供
給手段によりスタート補助電流を供給する。なお、差動
増幅器11の出力段に設けた反転出力増幅器12、13
の出力段に信号を供給する形態もある。さらにコモンフ
ィードバック回路16により負帰還のフィードバック制
御を行えば入力信号を安定させることが可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアナログ信号の増幅
器に適用して有効な技術に関するものであって、例えば
PCM信号送信装置やプリアンプなどのオーディオ機器
やセンサー機器などに利用して有効な技術に関するもの
である。
器に適用して有効な技術に関するものであって、例えば
PCM信号送信装置やプリアンプなどのオーディオ機器
やセンサー機器などに利用して有効な技術に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】以下、従来の全差動増幅器について説明
する。
する。
【0003】アナログ機器の低電圧化や低消費電力化、
信号処理技術の進歩に伴い、全差動増幅器の重要性は年
々高まっている。
信号処理技術の進歩に伴い、全差動増幅器の重要性は年
々高まっている。
【0004】図9は、従来の全差動増幅器のブロック構
成図、図10は、図9のブロック構成図の具体的な回路
構成例である。
成図、図10は、図9のブロック構成図の具体的な回路
構成例である。
【0005】91及びは差動増幅器、92は第1の出力
用増幅器、93は第2の出力用増幅器、94は第1の抵
抗器、95は第1の抵抗器と大きさの等しい第2の抵抗
器、96はコモンモードフィードバック回路である。ま
た100aは第1の電源電位、100bは第2の電源電
位、9aは第1の入力端子、9bは第2の入力端子、9
cは第1の出力端子、9dは第2の出力端子、9eは第
3の出力端子、9fは第4の出力端子、9gは第3の入
力端子、9hは第1及び第2の抵抗器の接続点、9iは
コモンモードフィードバック回路の出力である。
用増幅器、93は第2の出力用増幅器、94は第1の抵
抗器、95は第1の抵抗器と大きさの等しい第2の抵抗
器、96はコモンモードフィードバック回路である。ま
た100aは第1の電源電位、100bは第2の電源電
位、9aは第1の入力端子、9bは第2の入力端子、9
cは第1の出力端子、9dは第2の出力端子、9eは第
3の出力端子、9fは第4の出力端子、9gは第3の入
力端子、9hは第1及び第2の抵抗器の接続点、9iは
コモンモードフィードバック回路の出力である。
【0006】以上のように構成された従来の全差動増幅
器について以下その動作を説明する。
器について以下その動作を説明する。
【0007】差動増幅器91は、差動増幅器として動作
し、第1の入力端子9aおよび第2の入力端子9bに印
加された入力信号を増幅し、第1の出力端子9cおよび
第2の出力端子9dから出力する。
し、第1の入力端子9aおよび第2の入力端子9bに印
加された入力信号を増幅し、第1の出力端子9cおよび
第2の出力端子9dから出力する。
【0008】第1の出力用増幅器92は、出力端子9c
の信号を更に増幅し第3の出力端子9eより出力する。
同様に第2の出力用増幅器93は出力端子9dの信号を
更に増幅し第4の出力端子9fより出力する。
の信号を更に増幅し第3の出力端子9eより出力する。
同様に第2の出力用増幅器93は出力端子9dの信号を
更に増幅し第4の出力端子9fより出力する。
【0009】第1の抵抗器94は、第2の抵抗器95と
大きさが等しいので、抵抗器の接続点9hには第3の出
力端子と第4の出力端子の中間電位が表れる。
大きさが等しいので、抵抗器の接続点9hには第3の出
力端子と第4の出力端子の中間電位が表れる。
【0010】コモンモードフィードバック回路96は抵
抗器の接続点9hの電位と第3の入力端子9gの電位が
等しくなるよう差動増幅器に対してフィードバック制御
を行う。このフィードバック制御により、第3の出力端
子と第4の出力端子の電位が常に第3の入力端子9gの
電位に対して対称となる。
抗器の接続点9hの電位と第3の入力端子9gの電位が
等しくなるよう差動増幅器に対してフィードバック制御
を行う。このフィードバック制御により、第3の出力端
子と第4の出力端子の電位が常に第3の入力端子9gの
電位に対して対称となる。
【0011】このような差動増幅器を用いた増幅回路の
例を図11に示す。11aは差動増幅器の第1の入力端
子で図9及び図10の第1の入力端子9aに相当する部
分、11bは差動増幅器の第2の入力端子で図9及び図
10の第2の入力端子9bに相当する部分、11eは差
動増幅器の第3の出力端子で図9及び図10の第3の出
力端子9eに相当する部分、11fは差動増幅器の第4
の出力端子で図9及び図10の第4の出力端子9fに相
当する部分、11gは差動増幅器の第3の入力端子で図
9及び図10の第3の入力端子9gに相当する部分あ
る。
例を図11に示す。11aは差動増幅器の第1の入力端
子で図9及び図10の第1の入力端子9aに相当する部
分、11bは差動増幅器の第2の入力端子で図9及び図
10の第2の入力端子9bに相当する部分、11eは差
動増幅器の第3の出力端子で図9及び図10の第3の出
力端子9eに相当する部分、11fは差動増幅器の第4
の出力端子で図9及び図10の第4の出力端子9fに相
当する部分、11gは差動増幅器の第3の入力端子で図
9及び図10の第3の入力端子9gに相当する部分あ
る。
【0012】さらに、111は増幅回路の第1の入力端
子、112は増幅回路の第2の入力端子、113は第1
の容量、114は第2の容量、115及び116は大き
さの等しい第1及び第2の抵抗器、117及び118は
大きさの等しい第3及び第4の抵抗器である。図11の
構成では差動増幅器の第3及び第4の出力端子に負帰還
をかけており、全体として差動反転増幅器を構成してい
る。
子、112は増幅回路の第2の入力端子、113は第1
の容量、114は第2の容量、115及び116は大き
さの等しい第1及び第2の抵抗器、117及び118は
大きさの等しい第3及び第4の抵抗器である。図11の
構成では差動増幅器の第3及び第4の出力端子に負帰還
をかけており、全体として差動反転増幅器を構成してい
る。
【0013】図11の増幅回路の出力波形の例を図12
に示す。第1の抵抗器及び第2の抵抗器とコモンモード
フィードバック回路の制御により第3の出力端子と第4
の出力端子に表れる出力波形は常に第3の入力端子に印
加される電圧に対して上下が対称な波形となり、簡単に
差動出力信号を得ることができる。
に示す。第1の抵抗器及び第2の抵抗器とコモンモード
フィードバック回路の制御により第3の出力端子と第4
の出力端子に表れる出力波形は常に第3の入力端子に印
加される電圧に対して上下が対称な波形となり、簡単に
差動出力信号を得ることができる。
【0014】このような全差動増幅器は、通常のシング
ル信号の場合と同じ信号振幅の出力を2系統持つことで
2倍の出力信号を得ることができる。このため電源電圧
が低い場合でも通常のシングル信号の2倍のダイナミッ
クレンジが得られるので、回路の低電圧化に適してい
る。また回路全体に大きさの等しいノイズが印加された
場合には差動信号としてはノイズの電位差がキャンセル
されるため、増幅器の高精度化にも適している。
ル信号の場合と同じ信号振幅の出力を2系統持つことで
2倍の出力信号を得ることができる。このため電源電圧
が低い場合でも通常のシングル信号の2倍のダイナミッ
クレンジが得られるので、回路の低電圧化に適してい
る。また回路全体に大きさの等しいノイズが印加された
場合には差動信号としてはノイズの電位差がキャンセル
されるため、増幅器の高精度化にも適している。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記の構
成では、例えば容量による電圧低下や素子からのリーク
等の原因によって第1及び第2の入力端子の初期電圧が
入力ダイナミックレンジの範囲外となった場合には、電
流源101cの電流はトランジスタ101a,101b
によって遮断されてしまうため、第1の出力端子及び第
2の出力端子の電位は第2の電源電位100bとなり、
第3の出力端子及び第4の出力端子の電位が入力ダイナ
ミックレンジ以上の高い電位となってしまう。
成では、例えば容量による電圧低下や素子からのリーク
等の原因によって第1及び第2の入力端子の初期電圧が
入力ダイナミックレンジの範囲外となった場合には、電
流源101cの電流はトランジスタ101a,101b
によって遮断されてしまうため、第1の出力端子及び第
2の出力端子の電位は第2の電源電位100bとなり、
第3の出力端子及び第4の出力端子の電位が入力ダイナ
ミックレンジ以上の高い電位となってしまう。
【0016】図13にこの状態を示す。図13の状態A
は第1及び第2の入力端子の初期電圧が入力ダイナミッ
クレンジの範囲内、状態Bは第1及び第2の入力端子の
初期電圧が入力ダイナミックレンジの範囲外となった場
合を示している。状態Aの場合には回路は動作を開始
し、時間が経過して状態A’となっても安定して動作す
るが、状態Bの場合には第3の出力端子及び第4の出力
端子の電位が入力ダイナミックレンジ以上の高い電位と
なってしまうため、負帰還を介して第1及び第2の入力
端子が入力ダイナミックレンジ範囲外に保持されてしま
い、時間が経過しても状態B’は入力ダイナミックレン
ジ範囲外のままで回路が動作を開始しない。
は第1及び第2の入力端子の初期電圧が入力ダイナミッ
クレンジの範囲内、状態Bは第1及び第2の入力端子の
初期電圧が入力ダイナミックレンジの範囲外となった場
合を示している。状態Aの場合には回路は動作を開始
し、時間が経過して状態A’となっても安定して動作す
るが、状態Bの場合には第3の出力端子及び第4の出力
端子の電位が入力ダイナミックレンジ以上の高い電位と
なってしまうため、負帰還を介して第1及び第2の入力
端子が入力ダイナミックレンジ範囲外に保持されてしま
い、時間が経過しても状態B’は入力ダイナミックレン
ジ範囲外のままで回路が動作を開始しない。
【0017】本発明は前記問題点を解決するもので、第
1及び第2の入力端子の初期電圧が入力ダイナミックレ
ンジの範囲外であっても確実に増幅動作を開始すること
ができる全差動増幅器を提供することを目的とする。
1及び第2の入力端子の初期電圧が入力ダイナミックレ
ンジの範囲外であっても確実に増幅動作を開始すること
ができる全差動増幅器を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の全差動増幅器は、第1および第2の入力信
号を持ち、前記第1の入力信号に対する第1の出力信号
および前記第2の入力信号に対する第2の出力信号を出
力する差動増幅器と、前記差動増幅器が遮断状態となる
前記第1および第2の入力信号の電圧値である参照電圧
と、前記第1および第2の入力信号を入力して前記参照
電圧と比較し、前記第1および第2の入力信号のうち前
記参照電圧を超えている入力信号に対応する前記差動増
幅器の出力段にスタート補助電流を供給する電流供給手
段を備えたスタート回路とを備え、前記差動増幅器が遮
断状態である場合に前記差動増幅器の出力段に前記スタ
ート補助電流を与えることを特徴とする。
に、本発明の全差動増幅器は、第1および第2の入力信
号を持ち、前記第1の入力信号に対する第1の出力信号
および前記第2の入力信号に対する第2の出力信号を出
力する差動増幅器と、前記差動増幅器が遮断状態となる
前記第1および第2の入力信号の電圧値である参照電圧
と、前記第1および第2の入力信号を入力して前記参照
電圧と比較し、前記第1および第2の入力信号のうち前
記参照電圧を超えている入力信号に対応する前記差動増
幅器の出力段にスタート補助電流を供給する電流供給手
段を備えたスタート回路とを備え、前記差動増幅器が遮
断状態である場合に前記差動増幅器の出力段に前記スタ
ート補助電流を与えることを特徴とする。
【0019】上記構成により、初期状態において、前記
入力信号が前記参照電圧を超え、前記差動増幅器が遮断
状態になる場合でも前記差動増幅器の出力段に前記スタ
ート補助電流を与え、安定駆動することができる。
入力信号が前記参照電圧を超え、前記差動増幅器が遮断
状態になる場合でも前記差動増幅器の出力段に前記スタ
ート補助電流を与え、安定駆動することができる。
【0020】次に、本発明の全差動増幅器は、前記差動
増幅回路の出力段に、前記差動増幅器の第1の出力信号
を入力として反転増幅である第3の出力信号を出力する
第1の出力増幅器と、前記差動増幅器の第2の出力信号
を入力として反転増幅である第4の出力信号を出力する
第2の出力増幅器とを備え、前記スタート回路の電流供
給手段のスタート補助電流が、前記第1および第2の出
力増幅器の入力段に接続されていることが好ましい。
増幅回路の出力段に、前記差動増幅器の第1の出力信号
を入力として反転増幅である第3の出力信号を出力する
第1の出力増幅器と、前記差動増幅器の第2の出力信号
を入力として反転増幅である第4の出力信号を出力する
第2の出力増幅器とを備え、前記スタート回路の電流供
給手段のスタート補助電流が、前記第1および第2の出
力増幅器の入力段に接続されていることが好ましい。
【0021】上記構成により、さらに差動増幅回路の出
力段に出力増幅器を備え、前記スタート回路の電流供給
手段により調整された出力を増幅・調整することができ
る。
力段に出力増幅器を備え、前記スタート回路の電流供給
手段により調整された出力を増幅・調整することができ
る。
【0022】次に、本発明の全差動増幅器は、前記差動
増幅回路の出力段に、前記差動増幅器の第1の出力信号
を入力として反転増幅である第3の出力信号を出力する
第1の出力増幅器と、前記差動増幅器の第2の出力信号
を入力として反転増幅である第4の出力信号を出力する
第2の出力増幅器とを備え、前記スタート回路の電流供
給手段が出力段に反転増幅器を備え、前記スタート回路
の電流供給手段のスタート補助電流が、前記反転増幅器
を介して、前記第1および第2の出力増幅器の出力段に
接続されていることが好ましい。
増幅回路の出力段に、前記差動増幅器の第1の出力信号
を入力として反転増幅である第3の出力信号を出力する
第1の出力増幅器と、前記差動増幅器の第2の出力信号
を入力として反転増幅である第4の出力信号を出力する
第2の出力増幅器とを備え、前記スタート回路の電流供
給手段が出力段に反転増幅器を備え、前記スタート回路
の電流供給手段のスタート補助電流が、前記反転増幅器
を介して、前記第1および第2の出力増幅器の出力段に
接続されていることが好ましい。
【0023】上記構成により、本発明の全差動増幅器
は、差動増幅器の出力段に出力増幅器を備え、初期状態
において、前記入力信号が前記参照電圧を超え、前記差
動増幅器が遮断状態になる場合でも出力増幅器の出力段
に前記スタート補助電流を与え、安定駆動することがで
きる。
は、差動増幅器の出力段に出力増幅器を備え、初期状態
において、前記入力信号が前記参照電圧を超え、前記差
動増幅器が遮断状態になる場合でも出力増幅器の出力段
に前記スタート補助電流を与え、安定駆動することがで
きる。
【0024】次に、本発明の全差動増幅器は、前記第3
および第4の出力信号の目標定常電圧であるフィードバ
ック参照電圧と、前記第3および第4の出力信号の中間
電位を入力して前記フィードバック参照電圧と比較し、
前記中間電位が前記フィードバック参照電圧と等しくな
るように前記差動増幅器の入力段に負帰還信号を与える
コモンフィードバック回路を備え、前記差動増幅器の第
1および第2の入力信号を前記フィードバック参照電圧
に漸近安定させることが好ましい。
および第4の出力信号の目標定常電圧であるフィードバ
ック参照電圧と、前記第3および第4の出力信号の中間
電位を入力して前記フィードバック参照電圧と比較し、
前記中間電位が前記フィードバック参照電圧と等しくな
るように前記差動増幅器の入力段に負帰還信号を与える
コモンフィードバック回路を備え、前記差動増幅器の第
1および第2の入力信号を前記フィードバック参照電圧
に漸近安定させることが好ましい。
【0025】上記構成により、本発明の全差動増幅器
は、初期状態において、前記入力信号が前記参照電圧を
超え、前記差動増幅器が遮断状態になる場合でも回路出
力段の出力を目標定常電圧であるフィードバック参照電
圧に漸近安定させ、安定駆動することができる。
は、初期状態において、前記入力信号が前記参照電圧を
超え、前記差動増幅器が遮断状態になる場合でも回路出
力段の出力を目標定常電圧であるフィードバック参照電
圧に漸近安定させ、安定駆動することができる。
【0026】次に、前記差動増幅器が、ゲートが前記第
1の入力信号に接続された第1極性の第1のトランジス
タと、ゲートが前記第2の入力信号に接続され、ソース
が前記第1のトランジスタのソースと接続された第1極
性の第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタ及
び第2のトランジスタのソースと第1の電源電位との間
に接続された第1の電流源と、ドレインに前記第1のト
ランジスタのドレインが接続され、ソースに第2の電源
電位が印加された第2極性の第3のトランジスタと、ド
レインに前記第2のトランジスタのドレインが接続さ
れ、ソースに前記第2の電源電位が印加された第2極性
の第4のトランジスタとからなることが好ましい。
1の入力信号に接続された第1極性の第1のトランジス
タと、ゲートが前記第2の入力信号に接続され、ソース
が前記第1のトランジスタのソースと接続された第1極
性の第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタ及
び第2のトランジスタのソースと第1の電源電位との間
に接続された第1の電流源と、ドレインに前記第1のト
ランジスタのドレインが接続され、ソースに第2の電源
電位が印加された第2極性の第3のトランジスタと、ド
レインに前記第2のトランジスタのドレインが接続さ
れ、ソースに前記第2の電源電位が印加された第2極性
の第4のトランジスタとからなることが好ましい。
【0027】上記構成により、本発明の全差動増幅器
は、少ない素子数で回路中の差動増幅器を構成すること
ができる。
は、少ない素子数で回路中の差動増幅器を構成すること
ができる。
【0028】次に、前記スタート回路が、第1の電源電
位と、前記第1の電源電位に接続された電流源と、ソー
スが共通接続され前記電流源に接続された第5〜第8の
トランジスタと、第2の電源電位を備え、前記第5のト
ランジスタのゲートを前記第1の入力信号と接続しドレ
インを前記第2の電源電位に接続し、前記第6のトラン
ジスタのゲートを前記第2の入力信号と接続しドレイン
を前記第2の電源電位に接続し、前記第7のトランジス
タのゲートを前記参照電圧と接続しドレインの出力を前
記第1のスタート補助電流とし、前記第8のトランジス
タのゲートを前記参照電圧と接続しドレインの出力を前
記第2のスタート補助電流とすることが好ましい。
位と、前記第1の電源電位に接続された電流源と、ソー
スが共通接続され前記電流源に接続された第5〜第8の
トランジスタと、第2の電源電位を備え、前記第5のト
ランジスタのゲートを前記第1の入力信号と接続しドレ
インを前記第2の電源電位に接続し、前記第6のトラン
ジスタのゲートを前記第2の入力信号と接続しドレイン
を前記第2の電源電位に接続し、前記第7のトランジス
タのゲートを前記参照電圧と接続しドレインの出力を前
記第1のスタート補助電流とし、前記第8のトランジス
タのゲートを前記参照電圧と接続しドレインの出力を前
記第2のスタート補助電流とすることが好ましい。
【0029】上記構成により、本発明の全差動増幅器
は、少ない素子数で回路中のスタート回路を構成するこ
とができる。
は、少ない素子数で回路中のスタート回路を構成するこ
とができる。
【0030】次に、前記スタート回路が、第1の電源電
位と、前記第1の電源電位に接続された電流源と、ソー
スが共通接続され前記電流源に接続された第5〜第7の
トランジスタと、前記第5〜第7のトランジスタと極性
の異なる第8のトランジスタと、第2の電源電位を備
え、前記第5のトランジスタのゲートを前記第1の入力
信号と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、
前記第6のトランジスタのゲートを前記第2の入力信号
と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、前記
第7のトランジスタのゲートを前記参照電圧と接続しド
レインを前記第8のトランジスタのゲートおよびドレイ
ンに接続し、前記第8のトランジスタのゲートを前記ス
タート補助電流としソースを前記第2の電源電位に接続
することが好ましい。
位と、前記第1の電源電位に接続された電流源と、ソー
スが共通接続され前記電流源に接続された第5〜第7の
トランジスタと、前記第5〜第7のトランジスタと極性
の異なる第8のトランジスタと、第2の電源電位を備
え、前記第5のトランジスタのゲートを前記第1の入力
信号と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、
前記第6のトランジスタのゲートを前記第2の入力信号
と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、前記
第7のトランジスタのゲートを前記参照電圧と接続しド
レインを前記第8のトランジスタのゲートおよびドレイ
ンに接続し、前記第8のトランジスタのゲートを前記ス
タート補助電流としソースを前記第2の電源電位に接続
することが好ましい。
【0031】上記構成により、本発明の全差動増幅器
は、少ない素子数で回路中のスタート回路を構成するこ
とができる。
は、少ない素子数で回路中のスタート回路を構成するこ
とができる。
【0032】さらに、前記コモンモードフィードバック
回路が、前記スタート回路の第5〜第7のトランジスタ
と同じ極性を持つ第9のトランジスタと、前記第8のト
ランジスタと同じ極性を持つ第10のトランジスタを備
え、前記第9のトランジスタのゲートを前記中間電位と
接続し、ソースを前記電流源と接続し、ドレインを前記
第10のトランジスタのゲートおよびドレインに接続
し、前記第10のトランジスタのソースを前記第2の電
源電位と接続し、ドレインを前記第9のドレインと接続
し、ゲートを前記第9のドレインと接続し当該ゲートの
接続点の出力を負帰還信号として前記作動増幅器に与え
ることが好ましい。
回路が、前記スタート回路の第5〜第7のトランジスタ
と同じ極性を持つ第9のトランジスタと、前記第8のト
ランジスタと同じ極性を持つ第10のトランジスタを備
え、前記第9のトランジスタのゲートを前記中間電位と
接続し、ソースを前記電流源と接続し、ドレインを前記
第10のトランジスタのゲートおよびドレインに接続
し、前記第10のトランジスタのソースを前記第2の電
源電位と接続し、ドレインを前記第9のドレインと接続
し、ゲートを前記第9のドレインと接続し当該ゲートの
接続点の出力を負帰還信号として前記作動増幅器に与え
ることが好ましい。
【0033】上記構成により、本発明の全差動増幅器
は、少ない素子数で回路中のコモンフィードバック回路
を構成することができ、さらに、スタート回路と一体的
に形成することができ、また、スタート回路の動作と連
動した負帰還制御を行うことができる。
は、少ない素子数で回路中のコモンフィードバック回路
を構成することができ、さらに、スタート回路と一体的
に形成することができ、また、スタート回路の動作と連
動した負帰還制御を行うことができる。
【0034】
【発明の実施の形態】(実施形態1)以下、本発明の実
施形態1について、図1〜図3を用いて説明する。本実
施形態1は、本発明の請求項1、2、4、5、6に記載
の全差動増幅器の実施形態を示している。
施形態1について、図1〜図3を用いて説明する。本実
施形態1は、本発明の請求項1、2、4、5、6に記載
の全差動増幅器の実施形態を示している。
【0035】図1は本実施形態1の回路の概略を表わす
ブロック図、図2は素子構成の例を示した詳細な回路図
である。
ブロック図、図2は素子構成の例を示した詳細な回路図
である。
【0036】図1及び図2において、11は差動増幅器
であり、図2に示すように2つのPチェンネルMOSと
2つのNチェンネルMOSにより構成されている。
であり、図2に示すように2つのPチェンネルMOSと
2つのNチェンネルMOSにより構成されている。
【0037】12と13は差動増幅器11の出力段に設
けられた出力増幅器であり、それぞれ第1の出力増幅器
と第2の出力増幅器である。第1の出力増幅器12の出
力が第3の出力信号に相当し、第2の出力増幅器13の
出力が第4の出力信号に相当する。14は第1の抵抗
器、15は第1の抵抗器と大きさの等しい第2の抵抗器
であり、第1の抵抗器14と第2の抵抗器15の接続点
において第3および第4の出力信号の中間電位が得られ
ている。16はコモンモードフィードバック回路、17
はスタート回路である。また、図2において、20aは
第1の電源電位、20bは第2の電源電位、1aは第1
の入力信号の入力端子、1bは第2の入力信号の入力端
子、1cは第1の出力信号の出力端子、1dは第2の出
力信号の出力端子、1eは第3の出力信号の出力端子、
1fは第4の出力信号の出力端子、1gはフィードバッ
ク参照電圧の入力端子、1hは第1の抵抗器及び第2の
抵抗器の接続点で前記中間電位の出力端子、1iはコモ
ンモードフィードバック回路の出力、1jはスタート回
路の参照電圧(Vrefとする)入力端子である。スター
ト回路の参照電圧Vrefとは、後述するようにスタート
回路27が、スタート動作を実行するか否かの基準とな
る電圧で、第1の入力端子2aおよび第2の入力端子2
bへの入力電圧が参照電圧Vrefより大きければ、スタ
ート動作を実行し、参照電圧Vrefより小さければスタ
ード動作を実行しない。
けられた出力増幅器であり、それぞれ第1の出力増幅器
と第2の出力増幅器である。第1の出力増幅器12の出
力が第3の出力信号に相当し、第2の出力増幅器13の
出力が第4の出力信号に相当する。14は第1の抵抗
器、15は第1の抵抗器と大きさの等しい第2の抵抗器
であり、第1の抵抗器14と第2の抵抗器15の接続点
において第3および第4の出力信号の中間電位が得られ
ている。16はコモンモードフィードバック回路、17
はスタート回路である。また、図2において、20aは
第1の電源電位、20bは第2の電源電位、1aは第1
の入力信号の入力端子、1bは第2の入力信号の入力端
子、1cは第1の出力信号の出力端子、1dは第2の出
力信号の出力端子、1eは第3の出力信号の出力端子、
1fは第4の出力信号の出力端子、1gはフィードバッ
ク参照電圧の入力端子、1hは第1の抵抗器及び第2の
抵抗器の接続点で前記中間電位の出力端子、1iはコモ
ンモードフィードバック回路の出力、1jはスタート回
路の参照電圧(Vrefとする)入力端子である。スター
ト回路の参照電圧Vrefとは、後述するようにスタート
回路27が、スタート動作を実行するか否かの基準とな
る電圧で、第1の入力端子2aおよび第2の入力端子2
bへの入力電圧が参照電圧Vrefより大きければ、スタ
ート動作を実行し、参照電圧Vrefより小さければスタ
ード動作を実行しない。
【0038】スタート回路17は、図2に示すように、
4つのPチャンネルMOSトランジスタ素子17b〜1
7eにより電流供給手段を構成しており、第1の入力信
号と第2の入力信号を入力し、第1のスタート補助電流
と第2のスタート補助電流を出力する。
4つのPチャンネルMOSトランジスタ素子17b〜1
7eにより電流供給手段を構成しており、第1の入力信
号と第2の入力信号を入力し、第1のスタート補助電流
と第2のスタート補助電流を出力する。
【0039】以下、本実施形態1のスタート回路17の
動作について説明する。
動作について説明する。
【0040】図2において、第1の入力端子1a及び第
2の入力端子1bから与えられる第1および第2の入力
電圧の双方が、参照電圧入力端子1jの参照電圧Vref
よりも低い場合には、トランジスタ17bおよび17c
を介して電流源17aの電流は全て第2の電源電位10
bに流れ、スタート回路17はスタート補助電流を出力
しない。
2の入力端子1bから与えられる第1および第2の入力
電圧の双方が、参照電圧入力端子1jの参照電圧Vref
よりも低い場合には、トランジスタ17bおよび17c
を介して電流源17aの電流は全て第2の電源電位10
bに流れ、スタート回路17はスタート補助電流を出力
しない。
【0041】第1の入力端子1a及び第2の入力端子1
bから与えられる第1及び第2の入力電圧の少なくとも
いずれか一方が、スタート回路17の参照電圧入力端子
1jの参照電圧Vrefよりも高い場合には、その入力信
号に対応するトランジスタ17d、17eを介して電流
源17aの電流がスタート補助電流として、第1の出力
端子1c、第2の出力端子1dに流れ込む。このスター
ト補助電流は参照電圧Vrefよりも高い入力信号に対応
する第1の出力信号、第2の出力信号の電圧を引き上
げ、それが対応する出力段の第1、第2の出力増幅器の
第3の出力信号、第4の出力信号の電位が下がる。
bから与えられる第1及び第2の入力電圧の少なくとも
いずれか一方が、スタート回路17の参照電圧入力端子
1jの参照電圧Vrefよりも高い場合には、その入力信
号に対応するトランジスタ17d、17eを介して電流
源17aの電流がスタート補助電流として、第1の出力
端子1c、第2の出力端子1dに流れ込む。このスター
ト補助電流は参照電圧Vrefよりも高い入力信号に対応
する第1の出力信号、第2の出力信号の電圧を引き上
げ、それが対応する出力段の第1、第2の出力増幅器の
第3の出力信号、第4の出力信号の電位が下がる。
【0042】以上がスタート回路の動作概略である。
【0043】次に、図3は全差動増幅器の動作状態の推
移を示したものである。状態Aは第1及び第2の入力信
号の初期電圧がスタート回路17の参照電圧Vref以下
の場合、状態Bは第1及び第2の入力信号の初期電圧が
スタート回路17の参照電圧Vref以上の場合を示して
いる。状態Aの場合はスタート回路17は動作せず差動
増幅器11も安定して動作を開始する。状態Bの場合は
スタート回路17が動作し、参照電圧Vref以下になる
まで第3及び第4の出力信号の電圧を引き下げて状態
B’となり、自律的に入力ダイナミックレンジ内に状態
が遷移し、差動増幅器は安定して動作を開始する。
移を示したものである。状態Aは第1及び第2の入力信
号の初期電圧がスタート回路17の参照電圧Vref以下
の場合、状態Bは第1及び第2の入力信号の初期電圧が
スタート回路17の参照電圧Vref以上の場合を示して
いる。状態Aの場合はスタート回路17は動作せず差動
増幅器11も安定して動作を開始する。状態Bの場合は
スタート回路17が動作し、参照電圧Vref以下になる
まで第3及び第4の出力信号の電圧を引き下げて状態
B’となり、自律的に入力ダイナミックレンジ内に状態
が遷移し、差動増幅器は安定して動作を開始する。
【0044】このように本回路構成を用いれば、第1の
入力信号、第2の入力信号がスタート回路が参照する参
照電圧Vrefよりも高い場合にのみ、出力段の第3の
出力信号及び第4の出力信号の電圧を引き下げることが
できる。さらに、この状態で負帰還をかけて使用すれ
ば、第3の出力端子及び第4の出力端子の電位が下がる
ことにより第1の入力端子及び第2の入力端子の電位も
入力ダイナミックレンジの範囲内に引き下げられるた
め、フィードバック参照電圧を入力ダイナミックレンジ
以下に設定しておけば確実に動作を開始することができ
る。
入力信号、第2の入力信号がスタート回路が参照する参
照電圧Vrefよりも高い場合にのみ、出力段の第3の
出力信号及び第4の出力信号の電圧を引き下げることが
できる。さらに、この状態で負帰還をかけて使用すれ
ば、第3の出力端子及び第4の出力端子の電位が下がる
ことにより第1の入力端子及び第2の入力端子の電位も
入力ダイナミックレンジの範囲内に引き下げられるた
め、フィードバック参照電圧を入力ダイナミックレンジ
以下に設定しておけば確実に動作を開始することができ
る。
【0045】上記実施形態1のスタート回路は構成が簡
単で回路素子数も少なく、回路の小型化に向いた構成と
言える。なお本実施形態1では第1から第4までの入力
端子がPチャネルトランジスタの場合について説明した
が、入力端子がNチャネルトランジスタの場合について
も同様に実現できる。
単で回路素子数も少なく、回路の小型化に向いた構成と
言える。なお本実施形態1では第1から第4までの入力
端子がPチャネルトランジスタの場合について説明した
が、入力端子がNチャネルトランジスタの場合について
も同様に実現できる。
【0046】(実施形態2)以下、本発明の第2の実施
の形態について、図4〜図5を用いて説明する。本実施
形態2は、本発明の請求項1、3、4、5、7に記載の
全差動増幅器の実施形態を示している。
の形態について、図4〜図5を用いて説明する。本実施
形態2は、本発明の請求項1、3、4、5、7に記載の
全差動増幅器の実施形態を示している。
【0047】図4は本実施形態2の回路の概略を表わす
ブロック図、図5は素子構成の例を示した詳細な回路図
である。
ブロック図、図5は素子構成の例を示した詳細な回路図
である。
【0048】図4及び図5において、差動増幅器11、
第1の出力増幅器12、第2の出力増幅器13、第1の
抵抗器14、第2の抵抗器15、コモンモードフィード
バック回路16はそれぞれ、実施形態1の図1、図2に
おいて同じ番号を付して説明した要素と同様の要素であ
り、ここでの説明は適宜省略する。また、端子も実施形
態1で説明したものと同様のものには同じ番号を付し、
ここでの説明は適宜省略する。47は、スタート回路で
ある。4jはスタート回路の参照電圧が入力される入力
端子である。42f及び42gは、出力増幅器12及び
13の出力段に設けられたスタート補助電流を供給する
ためのトランジスタでスタート補助電流の反転増幅を行
い第3の出力信号および第4の出力信号に信号を供給す
る。
第1の出力増幅器12、第2の出力増幅器13、第1の
抵抗器14、第2の抵抗器15、コモンモードフィード
バック回路16はそれぞれ、実施形態1の図1、図2に
おいて同じ番号を付して説明した要素と同様の要素であ
り、ここでの説明は適宜省略する。また、端子も実施形
態1で説明したものと同様のものには同じ番号を付し、
ここでの説明は適宜省略する。47は、スタート回路で
ある。4jはスタート回路の参照電圧が入力される入力
端子である。42f及び42gは、出力増幅器12及び
13の出力段に設けられたスタート補助電流を供給する
ためのトランジスタでスタート補助電流の反転増幅を行
い第3の出力信号および第4の出力信号に信号を供給す
る。
【0049】以下、スタート回路47の動作を中心に説
明する。
明する。
【0050】図5において、スタート回路47は、3つ
PチャンネルMOSトランジスタ47b〜47dおよび
1つのNチェンネルMOSトランジスタ47eにより電
流供給手段を構成しており、第1の入力信号と第2の入
力信号を入力し、第1のスタート補助電流と第2のスタ
ート補助電流を出力する。4jはスタート回路の参照電
圧(Vref)入力端子である。スタート回路の参照電圧
Vrefは、実施形態1と同様、スタート回路27が、ス
タート動作を実行するか否かの基準となる電圧で、第1
の入力端子2aおよび第2の入力端子2bへの入力電圧
が参照電圧Vrefより大きければ、スタート動作を実行
し、参照電圧Vrefより小さければスタード動作を実行
しない。
PチャンネルMOSトランジスタ47b〜47dおよび
1つのNチェンネルMOSトランジスタ47eにより電
流供給手段を構成しており、第1の入力信号と第2の入
力信号を入力し、第1のスタート補助電流と第2のスタ
ート補助電流を出力する。4jはスタート回路の参照電
圧(Vref)入力端子である。スタート回路の参照電圧
Vrefは、実施形態1と同様、スタート回路27が、ス
タート動作を実行するか否かの基準となる電圧で、第1
の入力端子2aおよび第2の入力端子2bへの入力電圧
が参照電圧Vrefより大きければ、スタート動作を実行
し、参照電圧Vrefより小さければスタード動作を実行
しない。
【0051】第1の入力端子1aの入力電圧及び第2の
入力端子1bの入力電圧が参照電圧入力端子4jの参照
電圧Vrefよりも低い場合、電流源47aの電流は全て
トランジスタ47b及びトランジスタ47cを介して第
2の電源電位40bに流れるため、トランジスタ47
e、トランジスタ47f及びトランジスタ47gのゲー
ト電位は第2の電源電位40bに等しくなる。この状態
ではトランジスタ47f及びトランジスタ47gのドレ
イン・ソース間インピーダンスはハイインピーダンスと
なるため、スタート回路はスタート補助電流を出力しな
い。
入力端子1bの入力電圧が参照電圧入力端子4jの参照
電圧Vrefよりも低い場合、電流源47aの電流は全て
トランジスタ47b及びトランジスタ47cを介して第
2の電源電位40bに流れるため、トランジスタ47
e、トランジスタ47f及びトランジスタ47gのゲー
ト電位は第2の電源電位40bに等しくなる。この状態
ではトランジスタ47f及びトランジスタ47gのドレ
イン・ソース間インピーダンスはハイインピーダンスと
なるため、スタート回路はスタート補助電流を出力しな
い。
【0052】第1の入力端子1a及び第2の入力端子1
bから与えられる第1及び第2の入力電圧の少なくとも
いずれか一方が、スタート回路47の参照電圧入力端子
4jの参照電圧Vrefよりも高い場合には、電流源47
aの電流がスタート補助電流としてトランジスタ47e
に流れ込む。このスタート補助電流は、出力増幅器12
および13の出力段に設けられているトランジスタ47
f及びトランジスタ47gのゲート電位を引き上げるた
め、トランジスタ47f及びトランジスタ47gのドレ
イン・ソース間インピーダンスが低くなり、第3の出力
信号及び第4の出力信号の電位が引き下げられる。
bから与えられる第1及び第2の入力電圧の少なくとも
いずれか一方が、スタート回路47の参照電圧入力端子
4jの参照電圧Vrefよりも高い場合には、電流源47
aの電流がスタート補助電流としてトランジスタ47e
に流れ込む。このスタート補助電流は、出力増幅器12
および13の出力段に設けられているトランジスタ47
f及びトランジスタ47gのゲート電位を引き上げるた
め、トランジスタ47f及びトランジスタ47gのドレ
イン・ソース間インピーダンスが低くなり、第3の出力
信号及び第4の出力信号の電位が引き下げられる。
【0053】本実施形態2のスタート回路47を用いた
全差動増幅器の動作状態の推移の例は実施形態1におい
て示した図3と同様である。
全差動増幅器の動作状態の推移の例は実施形態1におい
て示した図3と同様である。
【0054】このように本回路構成の場合でも、第1の
入力信号、第2の入力信号の入力電圧が参照電圧Vre
fよりも高い場合にのみ、第3の出力信号及び第4の出
力信号の電圧を引き下げることができる。この状態で負
帰還をかけて使用すれば、第3の出力信号及び第4の出
力信号の電位が下がることにより第1の入力信号及び第
2の入力信号の電位も入力ダイナミックレンジの範囲内
に引き下げられるため、フィードバック参照電圧を入力
ダイナミックレンジ以下に設定しておけば確実に動作を
開始することができる。
入力信号、第2の入力信号の入力電圧が参照電圧Vre
fよりも高い場合にのみ、第3の出力信号及び第4の出
力信号の電圧を引き下げることができる。この状態で負
帰還をかけて使用すれば、第3の出力信号及び第4の出
力信号の電位が下がることにより第1の入力信号及び第
2の入力信号の電位も入力ダイナミックレンジの範囲内
に引き下げられるため、フィードバック参照電圧を入力
ダイナミックレンジ以下に設定しておけば確実に動作を
開始することができる。
【0055】上記実施形態2のスタート回路は、回路内
部に対する接続点を持たないため、回路内部の寄生容量
を低く抑えることができる。特に高周波信号を扱う場合
にはこの寄生容量を低く抑える必要があるので、本実施
形態2は高周波信号を扱う全差動増幅器に向いた構成と
言える。なお本実施形態2の全差動増幅器は実施形態1
と同様に、第1から第4までの入力端子がNチャネルト
ランジスタの場合についても実現できる。
部に対する接続点を持たないため、回路内部の寄生容量
を低く抑えることができる。特に高周波信号を扱う場合
にはこの寄生容量を低く抑える必要があるので、本実施
形態2は高周波信号を扱う全差動増幅器に向いた構成と
言える。なお本実施形態2の全差動増幅器は実施形態1
と同様に、第1から第4までの入力端子がNチャネルト
ランジスタの場合についても実現できる。
【0056】(実施形態3)以下、本発明の実施形態3
について、図6〜図8を用いて説明する。本実施形態3
は、本発明の請求項8に記載の全差動増幅器の実施形態
を示している。
について、図6〜図8を用いて説明する。本実施形態3
は、本発明の請求項8に記載の全差動増幅器の実施形態
を示している。
【0057】図6は本実施形態3の回路の概略を表わす
ブロック図、図7は素子構成の例を示した詳細な回路図
である。
ブロック図、図7は素子構成の例を示した詳細な回路図
である。
【0058】図6および図7において、差動増幅器1
1、第1の出力増幅器12、第2の出力増幅器13、第
1の抵抗器14、第2の抵抗器15はそれぞれ、実施形
態1の図1、図2において同じ番号を付して説明した要
素と同様の要素であり、ここでの説明は適宜省略する。
また、端子も実施形態1で説明したものと同様のものに
は同じ番号を付し、ここでの説明は適宜省略する。
1、第1の出力増幅器12、第2の出力増幅器13、第
1の抵抗器14、第2の抵抗器15はそれぞれ、実施形
態1の図1、図2において同じ番号を付して説明した要
素と同様の要素であり、ここでの説明は適宜省略する。
また、端子も実施形態1で説明したものと同様のものに
は同じ番号を付し、ここでの説明は適宜省略する。
【0059】60は、スタート回路とコモンモードフィ
ードバック回路を一体化した一体化モジュールである。
図5との対比において明らかなように、第5のトランジ
スタ67b、第6のトランジスタ67c、第7のトラン
ジスタ67d、第8のトランジスタ67eはスタート回
路として機能し、それぞれ図5の第5〜第8のトランジ
スタ47b〜47eに該当する。第9のトランジスタ6
6b、第10のトランジスタ66dが一体化モジュール
60の他の要素との連動によりフィードバック回路とし
て機能する。6gは、一体化モジュール参照電圧の入力
端子であり、ここで一体化モジュール参照電圧は、スタ
ート回路としての参照電圧でもあり、また、コモンフィ
ードバック回路としてのフィードバック参照電圧でもあ
る。また、42f及び42gは、実施形態2において説
明したように、出力増幅器12及び13の出力段に設け
られたスタート補助電流を供給するためのトランジスタ
でスタート補助電流の反転増幅を行い第3の出力信号お
よび第4の出力信号に信号を供給する。
ードバック回路を一体化した一体化モジュールである。
図5との対比において明らかなように、第5のトランジ
スタ67b、第6のトランジスタ67c、第7のトラン
ジスタ67d、第8のトランジスタ67eはスタート回
路として機能し、それぞれ図5の第5〜第8のトランジ
スタ47b〜47eに該当する。第9のトランジスタ6
6b、第10のトランジスタ66dが一体化モジュール
60の他の要素との連動によりフィードバック回路とし
て機能する。6gは、一体化モジュール参照電圧の入力
端子であり、ここで一体化モジュール参照電圧は、スタ
ート回路としての参照電圧でもあり、また、コモンフィ
ードバック回路としてのフィードバック参照電圧でもあ
る。また、42f及び42gは、実施形態2において説
明したように、出力増幅器12及び13の出力段に設け
られたスタート補助電流を供給するためのトランジスタ
でスタート補助電流の反転増幅を行い第3の出力信号お
よび第4の出力信号に信号を供給する。
【0060】以下、一体化モジュール60の動作につい
て説明する。
て説明する。
【0061】一体化モジュール60において、第1の入
力信号1a、第2の入力信号1b、第3の出力信号1
e、第4の出力信号1fから一体化モジュール60に与
えられるそれぞれの電圧が、いずれも第3の入力端子6
gの一体化モジュール参照電圧よりも高い場合、トラン
ジスタ47b、47c、66bのゲートに入力される電
圧は一体化モジュール参照電圧よりも高くなり、電流源
47aからトランジスタ47b及び47c及び66bに
流れる電流が遮断され、その結果、66dのドレイン電
位が下がり、差動増幅器11に帰還されるコモンモード
フィードバック信号1iの電位が引き下げられる。
力信号1a、第2の入力信号1b、第3の出力信号1
e、第4の出力信号1fから一体化モジュール60に与
えられるそれぞれの電圧が、いずれも第3の入力端子6
gの一体化モジュール参照電圧よりも高い場合、トラン
ジスタ47b、47c、66bのゲートに入力される電
圧は一体化モジュール参照電圧よりも高くなり、電流源
47aからトランジスタ47b及び47c及び66bに
流れる電流が遮断され、その結果、66dのドレイン電
位が下がり、差動増幅器11に帰還されるコモンモード
フィードバック信号1iの電位が引き下げられる。
【0062】コモンモードフィードバック信号1iの電
位が引き下げられると、第1の出力信号1c及び第2の
出力信号1dの電位が引き上げられる。第1の出力信号
1c及び第2の出力信号1dの電位が引き上げられる
と、トランジスタ12b,13bを介して第3の出力信
号1e及び第4の出力信号1fの電位が引き下げられ
る。このように負帰還によるフィードバック制御が行な
われる。
位が引き下げられると、第1の出力信号1c及び第2の
出力信号1dの電位が引き上げられる。第1の出力信号
1c及び第2の出力信号1dの電位が引き上げられる
と、トランジスタ12b,13bを介して第3の出力信
号1e及び第4の出力信号1fの電位が引き下げられ
る。このように負帰還によるフィードバック制御が行な
われる。
【0063】また、トランジスタ47b及び47c及び
66bによって遮断された電流がトランジスタ47d,
47eにスタート補助電流として流れ込むことによりト
ランジスタ47eのドレイン電圧が引き上げられ、47
eと接続されている反転増幅器であるトランジスタ42
f,42gのゲート電圧も併せて引き上げられるため、
トランジスタ42f,42gにより第3の出力信号1e
及び第4の出力信号1fの電位が引き下げられることと
なる。
66bによって遮断された電流がトランジスタ47d,
47eにスタート補助電流として流れ込むことによりト
ランジスタ47eのドレイン電圧が引き上げられ、47
eと接続されている反転増幅器であるトランジスタ42
f,42gのゲート電圧も併せて引き上げられるため、
トランジスタ42f,42gにより第3の出力信号1e
及び第4の出力信号1fの電位が引き下げられることと
なる。
【0064】次に、第1の入力信号1a、第2の入力信
号1b、第3の出力信号1e、第4の出力信号1fの入
力電圧が一体化モジュールの参照電圧よりも低い場合、
電流源47aからトランジスタ47d,47eに流れ込
む電流が遮断され、トランジスタ47b,47c,66
bを介して電流が流れ、その結果、66dのドレイン電
位が上昇し、差動増幅回路11に帰還されるコモンモー
ドフィードバック信号1iの電位が引き上げられる。コ
モンモードフィードバック信号1iの電位上昇により第
1の出力信号1c及び第2の出力信号1dの電位が引き
下げられる。第1の出力信号1c及び第2の出力信号1
dの電位が引き下げられると、トランジスタ12b,1
3bにより第3の出力信号1e及び第4の出力信号1f
の電位が引き上げられる。このように負帰還によるフィ
ードバック制御が行なわれる。
号1b、第3の出力信号1e、第4の出力信号1fの入
力電圧が一体化モジュールの参照電圧よりも低い場合、
電流源47aからトランジスタ47d,47eに流れ込
む電流が遮断され、トランジスタ47b,47c,66
bを介して電流が流れ、その結果、66dのドレイン電
位が上昇し、差動増幅回路11に帰還されるコモンモー
ドフィードバック信号1iの電位が引き上げられる。コ
モンモードフィードバック信号1iの電位上昇により第
1の出力信号1c及び第2の出力信号1dの電位が引き
下げられる。第1の出力信号1c及び第2の出力信号1
dの電位が引き下げられると、トランジスタ12b,1
3bにより第3の出力信号1e及び第4の出力信号1f
の電位が引き上げられる。このように負帰還によるフィ
ードバック制御が行なわれる。
【0065】またトランジスタ47d,47eに流れる
電流が遮断されることによりトランジスタ47eのドレ
イン電圧が引き下げられ、接続されているトランジスタ
42f,42gのゲート電圧も引き下げられるため、ト
ランジスタ42f,42gを介して第3の出力信号1e
及び第4の出力信号1fの電圧が引き上げられる。
電流が遮断されることによりトランジスタ47eのドレ
イン電圧が引き下げられ、接続されているトランジスタ
42f,42gのゲート電圧も引き下げられるため、ト
ランジスタ42f,42gを介して第3の出力信号1e
及び第4の出力信号1fの電圧が引き上げられる。
【0066】以上に示すように、この状態で負帰還をか
けて使用すれば、全差動増幅器は第1の入力信号及び第
2の入力信号の電位が一体化モジュール参照電圧と等し
くなるよう動作する。
けて使用すれば、全差動増幅器は第1の入力信号及び第
2の入力信号の電位が一体化モジュール参照電圧と等し
くなるよう動作する。
【0067】実施形態3の全差動増幅器の状態遷移例を
図8に示す。状態Aは第1の入力端子1a及び第2の入
力端子1bの初期電位が一体化モジュール参照電圧入力
端子6gの電圧よりも低い場合を示しており、状態Bは
第1の入力端子1a及び第2の入力端子1bの初期電位
が一体化モジュール参照電圧入力端子6gの参照電圧よ
りも高い場合を示している。上記第3の出力端子1e及
び第4の出力端子1fの電位制御は第1の入力端子1a
及び第2の入力端子1bの電位が一体化モジュール参照
電圧入力端子6gの参照電圧と一致するまで行われるた
め、状態A及び状態Bは時間の経過とともに状態A’及
び状態B’に移行し、一体化モジュール参照電圧入力端
子6gの参照電圧と漸近的に一致する。よって一体化モ
ジュール参照電圧入力端子6gの参照電圧を入力ダイナ
ミックレンジの範囲内に設定しておけば、全差動増幅器
は、確実に動作を開始することができる。
図8に示す。状態Aは第1の入力端子1a及び第2の入
力端子1bの初期電位が一体化モジュール参照電圧入力
端子6gの電圧よりも低い場合を示しており、状態Bは
第1の入力端子1a及び第2の入力端子1bの初期電位
が一体化モジュール参照電圧入力端子6gの参照電圧よ
りも高い場合を示している。上記第3の出力端子1e及
び第4の出力端子1fの電位制御は第1の入力端子1a
及び第2の入力端子1bの電位が一体化モジュール参照
電圧入力端子6gの参照電圧と一致するまで行われるた
め、状態A及び状態Bは時間の経過とともに状態A’及
び状態B’に移行し、一体化モジュール参照電圧入力端
子6gの参照電圧と漸近的に一致する。よって一体化モ
ジュール参照電圧入力端子6gの参照電圧を入力ダイナ
ミックレンジの範囲内に設定しておけば、全差動増幅器
は、確実に動作を開始することができる。
【0068】なお本実施形態3では、コモンモードフィ
ードバック回路の出力は差動増幅器11、第3の出力端
子1eおよび第4の出力端子1fに接続されているが、
差動増幅器11、第1の出力端子1cおよび第2の出力
端子1dに接続する構成も容易に実現できる。また本実
施形態3の全差動増幅器は実施形態1及び実施形態2と
同様に、第1から第3までの入力端子がNチャネルトラ
ンジスタの場合についても容易に実現できる。
ードバック回路の出力は差動増幅器11、第3の出力端
子1eおよび第4の出力端子1fに接続されているが、
差動増幅器11、第1の出力端子1cおよび第2の出力
端子1dに接続する構成も容易に実現できる。また本実
施形態3の全差動増幅器は実施形態1及び実施形態2と
同様に、第1から第3までの入力端子がNチャネルトラ
ンジスタの場合についても容易に実現できる。
【0069】
【発明の効果】請求項1、2、4、5、6に記載の本発
明の全差動増幅器によれば、スタート回路を備えること
により第1の入力端子電圧及び第2の入力端子電圧がス
タート回路の参照電圧よりも大きな場合にのみ第1の出
力端子及び第2の出力端子の電位を引き上げ、第3の出
力端子及び第4の出力端子の電位を引き下げる調整を行
う。
明の全差動増幅器によれば、スタート回路を備えること
により第1の入力端子電圧及び第2の入力端子電圧がス
タート回路の参照電圧よりも大きな場合にのみ第1の出
力端子及び第2の出力端子の電位を引き上げ、第3の出
力端子及び第4の出力端子の電位を引き下げる調整を行
う。
【0070】請求項1、3、4、5、7に記載の本発明
の全差動増幅器によれば、スタート回路を備えることに
より、第1の入力端子電圧及び第2の入力端子電圧がス
タート回路の参照電圧よりも大きな場合にのみ第3の出
力端子及び第4の出力端子の電位を引き下げる調整を行
う。
の全差動増幅器によれば、スタート回路を備えることに
より、第1の入力端子電圧及び第2の入力端子電圧がス
タート回路の参照電圧よりも大きな場合にのみ第3の出
力端子及び第4の出力端子の電位を引き下げる調整を行
う。
【0071】負帰還接続を介して入力端子電圧を常に参
照電圧以下となるよう変化させることができるため、こ
の参照電圧を入力ダイナミックレンジの範囲内に設定す
ることにより、入力電圧の初期状態に寄らず確実に動作
を開始する全差動増幅器が実現できる。
照電圧以下となるよう変化させることができるため、こ
の参照電圧を入力ダイナミックレンジの範囲内に設定す
ることにより、入力電圧の初期状態に寄らず確実に動作
を開始する全差動増幅器が実現できる。
【0072】請求項4、8に記載の本発明の全作動型増
幅器によれば、コモンフィードバック回路を設けて負帰
還をかけて使用すれば、全差動増幅器は第1の入力端子
及び第2の入力端子の電位が常に参照電圧と等しくなる
よう動作する。この参照電圧を入力ダイナミックレンジ
の範囲内に設定することにより、入力電圧の初期状態に
寄らず確実に動作を開始する全差動増幅器が実現でき
る。
幅器によれば、コモンフィードバック回路を設けて負帰
還をかけて使用すれば、全差動増幅器は第1の入力端子
及び第2の入力端子の電位が常に参照電圧と等しくなる
よう動作する。この参照電圧を入力ダイナミックレンジ
の範囲内に設定することにより、入力電圧の初期状態に
寄らず確実に動作を開始する全差動増幅器が実現でき
る。
【図1】本発明の実施形態1の全差動増幅器を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図2】本発明の実施形態1の全差動増幅器を示す回路
配線図である。
配線図である。
【図3】本発明の実施形態1の全差動増幅器の電位の変
化例を示す図である。
化例を示す図である。
【図4】本発明の実施形態2の全差動増幅器を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図5】本発明の実施形態2の全差動増幅器を示す回路
配線図である。
配線図である。
【図6】本発明の実施形態3の全差動増幅器を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図7】本発明の実施形態3の全差動増幅器を示す回路
配線図である。
配線図である。
【図8】本発明の実施形態3の全差動増幅器の電位の変
化例を示す図である。
化例を示す図である。
【図9】従来の全差動増幅器を示すブロック図である。
【図10】従来の全差動増幅器を示す回路配線図であ
る。
る。
【図11】従来の全差動増幅器を用いた増幅回路を示す
回路配線図である。
回路配線図である。
【図12】従来の全差動増幅器を用いた増幅回路の出力
波形例を示す図である。
波形例を示す図である。
【図13】従来の全差動増幅器の電位の変化例を示す図
である。
である。
11 差動増幅器 12 第1の出力用増幅器 13 第2の出力用増幅器 14 第1の抵抗器 15 第2の抵抗器 16 コモンモードフィードバック回路 17、47 スタート回路 1a 第1の入力端子 1b 第2の入力端子 1c 第1の出力端子 1d 第2の出力端子 1e 第3の出力端子 1f 第4の出力端子 1g フィードバック参照電圧の入力端子 1h 第1の抵抗器と第2の抵抗器の接続点 1i コモンモードフィードバック信号 1j 参照電圧の入力端子 10a 第1の電源電位 10b 第2の電源電位 11c,12a,13a,16a,17a,47a 電
流源
流源
Claims (8)
- 【請求項1】 第1および第2の入力信号を持ち、前記
第1の入力信号に対する第1の出力信号および前記第2
の入力信号に対する第2の出力信号を出力する差動増幅
器と、 前記差動増幅器が遮断状態となる前記第1および第2の
入力信号の電圧値である参照電圧と、前記第1および第
2の入力信号を入力して前記参照電圧と比較し、前記第
1および第2の入力信号のうち前記参照電圧を超えてい
る入力信号に対応する前記差動増幅器の出力段にスター
ト補助電流を供給する電流供給手段を備えたスタート回
路とを備え、前記差動増幅器が遮断状態である場合に前
記差動増幅器の出力段に前記スタート補助電流を与える
ことを特徴とする全差動増幅器。 - 【請求項2】 前記差動増幅回路の出力段に、前記差動
増幅器の第1の出力信号を入力として反転増幅である第
3の出力信号を出力する第1の出力増幅器と、前記差動
増幅器の第2の出力信号を入力として反転増幅である第
4の出力信号を出力する第2の出力増幅器とを備え、 前記スタート回路の電流供給手段のスタート補助電流
が、前記第1および第2の出力増幅器の入力段に接続さ
れている請求項1に記載の全差動増幅器。 - 【請求項3】 前記差動増幅回路の出力段に、前記差動
増幅器の第1の出力信号を入力として反転増幅である第
3の出力信号を出力する第1の出力増幅器と、前記差動
増幅器の第2の出力信号を入力として反転増幅である第
4の出力信号を出力する第2の出力増幅器とを備え、 前記スタート回路の電流供給手段が出力段に反転増幅器
を備え、前記スタート回路の電流供給手段のスタート補
助電流が、前記反転増幅器を介して、前記第1および第
2の出力増幅器の出力段に接続されている請求項1に記
載の全差動増幅器。 - 【請求項4】 前記第3および第4の出力信号の目標定
常電圧であるフィードバック参照電圧と、前記第3およ
び第4の出力信号の中間電位を入力して前記フィードバ
ック参照電圧と比較し、前記中間電位が前記フィードバ
ック参照電圧と等しくなるように前記差動増幅器の入力
段に負帰還信号を与えるコモンフィードバック回路を備
え、前記差動増幅器の第1および第2の入力信号を前記
フィードバック参照電圧に漸近安定させる請求項2また
は3に記載の全差動増幅器。 - 【請求項5】 前記差動増幅器が、ゲートが前記第1の
入力信号に接続された第1極性の第1のトランジスタ
と、ゲートが前記第2の入力信号に接続され、ソースが
前記第1のトランジスタのソースと接続された第1極性
の第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタ及び
第2のトランジスタのソースと第1の電源電位との間に
接続された第1の電流源と、ドレインに前記第1のトラ
ンジスタのドレインが接続され、ソースに第2の電源電
位が印加された第2極性の第3のトランジスタと、ドレ
インに前記第2のトランジスタのドレインが接続され、
ソースに前記第2の電源電位が印加された第2極性の第
4のトランジスタとからなる請求項1〜4のいずれか1
項に記載の全差動増幅器。 - 【請求項6】 前記スタート回路が、第1の電源電位
と、前記第1の電源電位に接続された電流源と、ソース
が共通接続され前記電流源に接続された第5〜第8のト
ランジスタと、第2の電源電位を備え、 前記第5のトランジスタのゲートを前記第1の入力信号
と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、 前記第6のトランジスタのゲートを前記第2の入力信号
と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、 前記第7のトランジスタのゲートを前記参照電圧と接続
しドレインの出力を前記第1のスタート補助電流とし、 前記第8のトランジスタのゲートを前記参照電圧と接続
しドレインの出力を前記第2のスタート補助電流とした
請求項1〜3のいずれか1項に記載の全差動増幅器。 - 【請求項7】 前記スタート回路が、第1の電源電位
と、前記第1の電源電位に接続された電流源と、ソース
が共通接続され前記電流源に接続された第5〜第7のト
ランジスタと、前記第5〜第7のトランジスタと極性の
異なる第8のトランジスタと、第2の電源電位を備え、 前記第5のトランジスタのゲートを前記第1の入力信号
と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、 前記第6のトランジスタのゲートを前記第2の入力信号
と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、 前記第7のトランジスタのゲートを前記参照電圧と接続
しドレインを前記第8のトランジスタのゲートおよびド
レインに接続し、 前記第8のトランジスタのゲートを前記スタート補助電
流としソースを前記第2の電源電位に接続した請求項1
〜3のいずれか1項に記載の全差動増幅器。 - 【請求項8】 前記スタート回路が、第1の電源電位
と、前記第1の電源電位に接続された電流源と、ソース
が共通接続され前記電流源に接続された第5〜第7のト
ランジスタと、前記第5〜第7のトランジスタと極性の
異なる第8のトランジスタと、第2の電源電位を備え、 前記第5のトランジスタのゲートを前記第1の入力信号
と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、 前記第6のトランジスタのゲートを前記第2の入力信号
と接続しドレインを前記第2の電源電位に接続し、 前記第7のトランジスタのゲートを前記参照電圧と接続
しドレインを前記第8のトランジスタのゲートおよびド
レインに接続し、 前記第8のトランジスタのゲートを前記スタート補助電
流としソースを前記第2の電源電位に接続し、 前記コモンモードフィードバック回路が、前記スタート
回路の第5〜第7のトランジスタと同じ極性を持つ第9
のトランジスタと、前記第8のトランジスタと同じ極性
を持つ第10のトランジスタを備え、 前記第9のトランジスタのゲートを前記中間電位と接続
し、ソースを前記電流源と接続し、ドレインを前記第1
0のトランジスタのゲートおよびドレインに接続し、 前記第10のトランジスタのソースを前記第2の電源電
位と接続し、ドレインを前記第9のドレインと接続し、
ゲートを前記第9のドレインと接続し当該ゲートの接続
点の出力を負帰還信号として前記作動増幅器に与える請
求項7に記載の全作動型増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11127123A JP2000323940A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 全差動増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11127123A JP2000323940A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 全差動増幅器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000323940A true JP2000323940A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=14952189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11127123A Pending JP2000323940A (ja) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | 全差動増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000323940A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2008182693A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 全差動増幅装置 |
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JP2011061629A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Ricoh Co Ltd | 検出回路 |
JP2011064507A (ja) * | 2009-09-15 | 2011-03-31 | Seiko Instruments Inc | 温度検出回路 |
WO2011161799A1 (ja) * | 2010-06-24 | 2011-12-29 | パイオニア株式会社 | 光検出装置及び流体計測装置 |
CN105099380A (zh) * | 2014-05-08 | 2015-11-25 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 全差分放大器 |
CN108347228A (zh) * | 2017-01-24 | 2018-07-31 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种差分放大器 |
-
1999
- 1999-05-07 JP JP11127123A patent/JP2000323940A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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