JP3052039B2 - 入力アンプ回路 - Google Patents

入力アンプ回路

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JP3052039B2
JP3052039B2 JP6174224A JP17422494A JP3052039B2 JP 3052039 B2 JP3052039 B2 JP 3052039B2 JP 6174224 A JP6174224 A JP 6174224A JP 17422494 A JP17422494 A JP 17422494A JP 3052039 B2 JP3052039 B2 JP 3052039B2
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栄一 長谷川
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は入力アンプ回路、特にC
MOS構成の集積回路に用いるものに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】現在、各種の機能回路の集積化は著し
く、特にCMOS構成の集積回路が主流を占めつつあ
る。このようなCMOS構成の集積回路では、論理レベ
ルに満たない振幅の入力信号を処理するため、入力信号
の振幅を論理レベルに増幅する入力アンプ回路が用いら
れている。この種の入力アンプ回路は一般的にCMOS
インバータの入出力端子間を帰還抵抗としてのMOS抵
抗にて接続し、CMOSインバータの入力端子に印加さ
れる入力信号を反転増幅する反転増幅器であり、このよ
うな入力アンプ回路としては、例えば、特公平6−36
482号に開示されるものがある。これは、図2に示す
ように、CMOSインバータ31の入出力端子間にMO
S抵抗32を設けてある。
【0003】また、MOS抵抗32は、Nチャネル型の
MOSトランジスタ34、Pチャネル型のMOSトラン
ジスタ35の互いのソース、ドレインを接続してなり、
MOSトランジスタ34、35のゲートにはそれぞれ、
制御端子36、制御端子36の出力を反転するインバー
タ37の出力端子が接続されてあり、制御端子36に論
理レベル“H”の信号が印加されるとMOS抵抗として
機能する。また、CMOSインバータ31の入力端子に
は信号源33からの入力信号をカップリングコンデンサ
c1を介して受ける外部端子38が接続されており、こ
の外部端子38には静電保護のためのPチャネル型のM
OSトランジスタ39、Nチャネル型のMOSトランジ
スタ40が接続されている。MOSトランジスタ39は
ゲートとソースを接続してありダイオードとして動作
し、また、MOSトランジスタ40のゲートはインバー
タ37の出力端子に接続されてあり、制御端子36に論
理レベル“H”の信号が印加される際、すなわち、入力
アンプ回路の増幅動作の際は、ダイオードとして動作す
る。
【0004】また、制御端子36に論理レベル“L”の
信号を入力した際には、MOS抵抗32を構成するMO
Sトランジスタ34、35がオフとなり、CMOSイン
バータ31の入出力端子間は遮断される。これととも
に、MOSトランジスタ40がオンとなり、CMOSイ
ンバータ31の入力端子が電源端子VSSの電位レベルに
固定され、CMOSインバータ31の出力端子の論理レ
ベルは“H”となり、反転増幅動作が停止される。この
とき、CMOSインバータ31の出力端子の論理レベル
は“H”となっているが、入出力端子間がMOS抵抗3
2により遮断されているので、CMOSインバータ31
の入出力端子間に電流が流れることはない、すなわち、
通常のMOS抵抗を使用したもののように出力端子から
MOS抵抗を介して入力端子側の電源端子VSSに電流は
流れることはなく、反転増幅動作停止時の消費電力を抑
えている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにMOS抵
抗を帰還抵抗として用いる入力アンプ回路では、そのゲ
インはMOS抵抗に依存している。例えば、MOS抵抗
の抵抗値Rf、CMOSインバータの利得A0、カップリ
ングコンデンサの容量C1とすると、ゲインAνはほ
ぼ、Aν=A0Rf/(Rf+(1−A0)/jωC1)で
与えられる。しかしながら、MOS抵抗の抵抗値Rf
は、図3のRf−VXIN特性図に示すように、入力電圧V
XINにより変動する。このため、入力波形の立上がり、
立下がり時でのゲインが変動し、出力波形が歪んでしま
う。このため、入力信号と出力信号のデューティが異な
ったものとなってしまう。
【0006】また、図2に示すようなものでは、反転増
幅動作停止時の消費電力を低減するため、MOS抵抗3
2を構成するMOSトランジスタ34、35をオン、オ
フとしているが、この制御用にインバータ37を必要と
しており、回路規模の拡大等、回路構成上コスト高とな
る。
【0007】そこで、本発明の目的は、簡単な回路構成
にて消費電力を抑えるとともに、出力波形の歪を抑えた
入力アンプ回路を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】CMOS構成のインバー
タと、上記インバータの入力に接続された信号入力用の
信号入力端子と、ゲートを特定電位に固定された第1の
MOSトランジスタと第1のMOSトランジスタと異な
る導電型の第2のMOSトランジスタとを電源端子間に
直列に接続してあるとともに、第1のMOSトランジス
タと第2のMOSトランジスタとの接続点を上記インバ
ータの入力に接続してあり、この第2のMOSトランジ
スタのゲートに接続され、このゲートの電位制御用の制
御端子とから入力アンプ回路を構成し、制御端子に第1
の制御信号が印加された際の第2のMOSトランジスタ
のオン抵抗と第1のMOSトランジスタのオン抵抗とに
よって上記インバータの動作点を設定して上記信号入力
端子から入力される信号を増幅して出力し、制御端子に
第1の制御信号と異なる電位レベルの第2の制御信号が
印加された際には第2のMOSトランジスタをオフとし
て上記インバータの入力を所定電位に固定することによ
り上記目的を達成する。
【0009】
【実施例】次に、本発明の一実施例の入力アンプ回路に
ついて説明する。図1aは本例の構成を示す電気回路図
であり、同図において、1はCMOS構成のインバータ
すなわちCMOSインバータであり、2は信号入力用の
入力端子であり、CMOSインバータ1の入力端子に接
続してある。3は信号源であり、カップリングコンデン
サC0を介して入力端子2に接続してある。4は第1の
MOSトランジスタとしてのPチャネル型のMOSトラ
ンジスタであり、ゲートを特定電位、ここではVSSに接
続してある。5は第2のMOSトランジスタとしてのN
チャネル型のMOSトランジスタである。これらMOS
トランジスタ4、5は互いのドレインを接続して、この
順に電源端子VDD、VSS間に直列に接続されてあるとと
もに、MOSトランジスタ4、5の接続点はCMOSイ
ンバータ1の入力端子に接続されている。6は制御端子
であり、MOSトランジスタ5のゲートに接続してあ
り、第1、第2の制御信号としてそれぞれ“H”、
“L”が印加される。
【0010】次に、以上のように構成される本例の動作
について説明する。まず、信号源からの入力信号を増幅
させる増幅動作の際には、第1の制御信号により制御端
子6を“H”としてMOSトランジスタ5をオンとする
と、MOSトランジスタ4、5のオン抵抗により電源端
子VDD、VSS間が分圧される。これにより、CMOSイ
ンバータ1の入力端子は所定の電位にバイアスされ、C
MOSインバータ1の動作点が設定される。ここで、例
えば、電源端子VDD、VSS間の電圧を5v、CMOSイ
ンバータ1の反転電位を2.5vとすれば、MOSトラ
ンジスタ4、5のオン抵抗を等しく設定して動作点を
2.5vに設定することとなり、これを動作点として、
CMOSインバータ1は入力信号を反転増幅して出力端
子7より出力する。
【0011】従来のもののように、帰還抵抗によりCM
OSインバータの動作点を設定するものでは、入出力端
子間の電圧変動は、入力信号のそれに対して大きく、そ
の影響によりMOS抵抗の抵抗値が変動し、上述したよ
うなゲイン変動により出力波形は歪んでしまうことがあ
ったが、本例では、入力端子側のみにより動作点を設定
するため、入出力端子間の電圧変動の影響を受けず、動
作点の変動、ひいてはゲインの変動は抑えられたものと
なり、出力波形の歪を低減することが可能となる。
【0012】また、上述した増幅動作を停止させる際に
は、第2の制御信号により制御端子6を“L”とする。
これによりMOSトランジスタ5はオフとなり、CMO
Sインバータ1の入力端子はMOSトランジスタ4によ
り電源端子VDDの側に引かれ、“H”となり、CMOS
インバータ1を構成するPチャネル型のMOSトランジ
スタ(図示せず。)はオフとなる。これにより、CMO
Sインバータ1には貫通電流が流れることはなく、増幅
動作停止時のCMOSインバータ1による電力消費を抑
えることが可能となる。
【0013】また、本例によれば、動作点を設定する一
対のMOSトランジスタ4、5は増幅動作の停止制御を
も担っているため、従来のものに比べて簡単な回路構成
にて電力消費を抑えることが可能であり、回路規模の縮
小をも可能とする。
【0014】また、本例では図1aに示したように第1
のMOSトランジスタとしてPチャネル型のMOSトラ
ンジスタを第2のMOSトランジスタとしてNチャネル
型のMOSトランジスタを用いるものに限らず、Pチャ
ネル型、Nチャネル型のMOSトランジスタを逆にして
用いても良い。その場合、図1bに示すようになり、同
図1bにおいて、図1aと同一の番号は同一の構成要素
を示してある。ここで、第1のMOSトランジスタはN
チャネル型のMOSトランジスタ21、第2のMOSト
ランジスタはPチャネル型のMOSトランジスタ22で
あり、MOSトランジスタ21のゲートは電源端子VDD
に接続されて特定電位に固定されている。また、制御端
子6はMOSトランジスタ22のゲートに接続されてあ
り、増幅動作の際には、制御端子を“L”にし、増幅動
作停止の際には、制御端子を“H”にする。制御端子に
印加する第1、第2の制御信号が図1aのものに対して
反転していることを除いて、図1aに示したものと同様
の動作により、同様の作用、効果を奏する。
【0015】
【発明の効果】本発明では、電源端子間に直列に接続さ
れるとともに、その接続点を入力信号の増幅動作を行な
うCMOSインバータの入力に接続した第1、第2のM
OSトランジスタのオン抵抗により上記CMOSインバ
ータの動作点を設定するため、動作点の変動は小さく、
従来のものに対し、出力信号の波形の歪は抑えられたも
のとなる。
【0016】また、上記動作点を設定する第1、第2の
MOSトランジスタは、増幅動作停止制御を兼用してい
るため、従来のものに比べて簡単な回路構成にて電力消
費を抑えることが可能であり、回路規模の縮小をも可能
とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例の入力アンプ回路の構成を
示す電気回路図。
【図2】従来の入力アンプ回路を示す電気回路図。
【図3】従来の入力アンプ回路のMOS抵抗の抵抗値−
入力電圧特性を示す特性図。
【符号の説明】
1 CMOSインバータ(CMOS構成のインバ
ータ) 2 信号入力端子 4 MOSトランジスタ(第1のMOSトランジ
スタ) 5 MOSトランジスタ(第2のMOSトランジ
スタ) 6 制御端子 VDD 電源端子 VSS 電源端子 21 MOSトランジスタ(第1のMOSトランジ
スタ) 22 MOSトランジスタ(第2のMOSトランジ
スタ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CMOS構成のインバータと、 上記インバータの入力に接続された信号入力用の信号入
    力端子と、 ゲートを特定電位に固定されてオンとされた第1のMO
    Sトランジスタと当該第1のMOSトランジスタと異な
    る導電型の第2のMOSトランジスタとを電源端子間に
    直列に接続してあるとともに、上記第1のMOSトラン
    ジスタと上記第2のMOSトランジスタとの接続点を上
    記インバータの入力に接続してあり、上記第2のMOS
    トランジスタのゲートに接続され、このゲートの電位制
    御用の制御端子とを具備し、 上記制御端子に第1の制御信号が印加された際にオンと
    なる第2のMOSトランジスタのオン抵抗と上記第1の
    MOSトランジスタのオン抵抗とによって上記インバー
    タの動作点を設定して上記信号入力端子から入力される
    信号を増幅して出力し、上記制御端子に第1の制御信号
    と異なる電位レベルの第2の制御信号が印加された際に
    上記第2のMOSトランジスタをオフとして上記イン
    バータの入力を所定電位に固定することを特徴とする入
    力アンプ回路。
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