JPH01109810A - リミッタ増幅器 - Google Patents

リミッタ増幅器

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JPH01109810A
JPH01109810A JP26734387A JP26734387A JPH01109810A JP H01109810 A JPH01109810 A JP H01109810A JP 26734387 A JP26734387 A JP 26734387A JP 26734387 A JP26734387 A JP 26734387A JP H01109810 A JPH01109810 A JP H01109810A
Authority
JP
Japan
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voltage
mos
gate
output
mos transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP26734387A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Hayakawa
早川 達夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子装置分野に利用される。
本発明はリミッタ増幅器に関し、特にCMOS(相補型
MO3トランジスタ)プロセスを用いることのできるリ
ミッタ増幅器に関する。
〔概要〕
本発明は、演算増幅器と、この演算増幅器の利得を定め
るための帰還抵抗網と、この帰還抵抗網中の抵抗を短絡
し入出力特性の傾斜を変える短絡手段とを備えたリミッ
タ増幅器において、前記短絡手段を、それぞれゲートに
参照電圧が印加された少なくとも一対の第一および第二
極性のMOSトランジスタを含んで構成することにより
、 CMOSプロセスを用いて特性の優れた+J ミッタ増
幅器を実現できるようにしたものである。
〔従来の技術〕
従来のリミッタ増幅器を第8図にその入出力特性を第9
図に示す。1は入力端子、2は出力端子、3は演算増幅
器、R+ 、R2およびR3は利得を決めるための帰還
抵抗網用の抵抗、D+およびD2は抵抗R3の両端の電
圧を順方向電圧±0.7Vにクランプするダイオードで
短絡手段4を構成する。
入力電圧VjNを変化させると、入力端子VINが小さ
い場合は人出力特性の傾きは第9図に示すように、 (R2+R3) I であるが、出力電圧VOUTがVOPまたはVONを越
えるとダイオードD+ またはD2がオンし、傾きは となる。VOPとV ONは次式で表される。
V OP = −V ON          ・(1
)ただしVFはダイオードD1およびD2の順方向電圧
である。
かくしてVOPまたはVONの出力電圧を境に傾きを緩
やかにし、出力電圧VOUTにリミットをかけていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述した従来のリミッタ増幅器は、PN接合ダイオード
を使っているので、CMOSプロセスでは実現できない
問題点があった。すなわち、CMOSプロセスでは容易
にラッチアップが起こるのでPN接合をオンするダイオ
ードが利用できないためである。
かりにMOSトランジスタのゲート端子とドレイン端子
とを短絡したMOSダイオードを、第8図のPN接合の
ダイオードDIおよびD2の代替に使ったとしても、次
の問題点があった。すなわち、MOSトランジスタのス
レッショルド電圧が約0.7V±0.2Vと大きくばら
つくことと、PチャネルおよびNチャネルMOSトラン
ジスタの一方はバックゲート効果により前記スレッショ
ルド電圧0.7Vより太き(ずれること等のため、リミ
ッタ増幅器実現は困難であった。
本発明の目的は、前述の問題点を解消することによ、す
、CMOSプロセスで実現できる精度の良いリミッタ増
幅器を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、演算増幅器と、この演算増幅器の利得を定め
る複数の抵抗からなる帰還抵抗網と、少なくとも一つの
前記抵抗の両端を入力端子または出力電圧が所定の値に
達したときに短絡する短絡手段とを備えたリミッタ増幅
器において、前記短絡手段は、それぞれゲートに参照電
圧が印加された少なくとも一対の第一および第二極性の
MOSトランジスタを含むことを特徴とする。
〔作用〕
短絡手段は、それぞれゲートに参照電圧が印加された少
なくとも一対のNチャネルおよびPチャネルトランジス
タを含んで構成され、それぞれのMOSトランジスタの
ソース・ドレイン間に加わる電圧が、前記参照電圧とそ
のスレッショルド電圧との和になったときにそれぞれの
MOSトランジスタが導通し、帰還抵抗網中の所定の抵
抗を短絡する。
従って、従来のようにPN接合のダイオードを用いるこ
とがないので、CMOSプロセスを用いて回路を構成で
きる。さらに、それぞれ参照電圧を安定化することによ
りMOSトランジスタのスレッショルド電圧、バックゲ
ート効果のばらつきにも左右されない優れたリミッタ特
性を得ることが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の第一実施例を示す回路図で、本発明の
基本的な回路構成を示す。本第−実施例は、入力端子1
と、入力端子1に一端が接続された抵抗R3と、負の入
力端子が抵抗R+の他端に正の入力端子が接地された演
算増幅器3と、一端が演算増幅器3の負の入力端に接続
された抵抗R2と、ドレインが抵抗R2の他端にソース
が演算増幅器3の出力端にそれぞれ接続されたNチャネ
ル型のMOSトランジスタMN、およびPチャネル型の
MOSトランジスタMP、と、一端が抵抗R2の他端に
他端が演算増幅器3の出力端にそれぞれ接続された抵抗
R3と、負極がMOSトランジスタMN、のゲートに接
続され正極が接地された第一の参照電源VN、と、正極
がMOSトランジスタMP、のゲートに接続され負極が
接地された第二の参照電源VP、と、演算増幅器3の出
力端に接続された出力端子2とを含んでいる。そして入
力端子1と接地間に入力電圧VINが入力される。
ここで、MOSトランジスタMN lおよびM P +
と、参照電圧VN、 右よびVP、とで短絡手段4aを
構成する。
第2図は本第−実施例の特性図である。出力電圧VOU
Tが小さい間は、MOSトランジスタMN、およびMP
、は、ともにゲート・ソース間バイアス電圧は小さくそ
れぞれオフするように参照電源VN、およびV P I
の電圧が設定されている。
この領域での傾きは、 R2+R3 R2 である。出力電圧VOUTがvop、またはVONlを
超えるとそれぞれMOSトランジスタM P +および
MN Iがオンし出力の傾きは、と緩やかになる。VO
P、、VON、は次のように表される。
VOP、=  VP、+VTP、     ・・・ (
3)VONI =  VNI −VTNI     ・
・・ (4)ここでV T P r はMOSトランジ
スタMP、のスレッショルド電圧、vTN+ はMOS
トランジスタMN、のスレッショルド電圧である。−各
々の基盤電位によりバックゲート電圧効果が現れるがそ
の分はあらかじめ参照電圧VN、およびV P +を補
正しておけばよい。
入力電圧がさらに大きくなるとともに出力電圧VOUT
は大きくなり、MOSトランジスタMNlまたはMPr
のゲート・ソース間バイアス電圧は深くなり、抵抗RI
およびR2を流れる電流はMOSトランジスタMN、ま
たはMP Iによりバイパスされる。参照電圧VN、お
よびVP、の電圧を変えれば、リミットがかかる出力電
圧VOUTは任意に変えられる。すなわち、従来のよう
に最小リミット電圧はダイオード1ケ分(約0.7 V
 )に制限されることはない。
本第−実施例は、なおバックゲート電圧効果およびスレ
ッショルド電圧のばらつきと、それらの温度特性とがリ
ミット電圧値に影響を与えるので、用途によっては不十
分である。そこでこれらエラー要素を補正することがで
きる参照電圧発生器を備えたリミッタ増幅器を第二実施
例として第3図に示す。本第二実施例は、第1図の第一
実施例の回路において、参照電圧VN、と直列にMOS
トランジスタMNI と同極性のダイオード接続のMO
SトランジスタMN 3と定電流源INとが最高電圧V
“間に接続され、MOSトランジスタM N sのドレ
インゲート端子がMOS)ランジスクM N lのゲー
トに接続される。MOSトランジスタM N rとMN
 3との整合性が保たれているのでMOSトランジスタ
MNt は、出力電圧VOUTが参照電圧VN、より負
に下がるとオンし始める。温度、プロセスパラメータ、
電源変動に応じてMOSトランジスタMN、のゲート電
圧がMOSトランジスタMN、のダイオード電圧の変化
として現れるので、リミッタが働く電圧は参照電圧VN
、と一定である。
第4図に入出力特性を示す。傾きは第2図と同、じであ
る。一方MO3トランジスタMPI のゲート電圧に関
しても同様に、参照電圧V P + と直列にMOSト
ランジスタMP、と同極性のダイオード接続のMOSト
ランジスタMP、および定電流源IPが最低電圧V−間
に接続される。パラメータ変動補償効果は前述と同様で
ある。定電流源INおよびIPの電流値を同一にすれば
、出力電圧VOUTの正負の対称性も優れたものとなる
なお、第3図において、MOSトランジスタMN r 
、M Ns 、M P r右よびMP3と、参照電圧V
N、およびVP、と、定電流源INおよびIPと、最大
電圧V+と、最低電圧V−は短絡手段4bを構成し、こ
れらのうち、MOSトランジスタMN、およびMP、以
外のものは参照電圧発生器を構成する。
第5図は本発明の第三実施例を示す回路図である。本第
三実施例は第1図の第一実施例において、第三および第
四の参照電圧VN、およびMP2と、MOSトランジス
タMN2およびMP2 と、抵抗R1とを付加したもの
である。そして、MOSトランジスタMN2およびMP
、のドレインと抵抗R2の一端は抵抗R2の他端に接続
され、抵抗R6の他端は抵抗R5の一端に接続される。
またMOSトランジスタMN2およびMP2のソースは
演算増幅器3の出力端に共通接続され、MOSトランジ
スタMN2のゲートは参照電圧VN2を介して接地され
、MOSトランジスタMP2のケートは参照電圧VP、
を介して接地される。
第6図は本第三実施例の入出力特性図である。
出力電圧VOUTが増加し、VON、またはVOPlを
越すとMOSトランジスタMN、またはMP、がオンし
始め、傾きは、 R2+ R3+ R4 I から R2+R4 に移り、さらに出力電圧VOUTが増加すると、MOS
トランジスタMN、またはMP2がオンし始め、傾きは
、 になる。第6図においてVOP+ 、VOP2 、VO
N、およびVON2は、 VOP、=  VPI +VTP+    ・・・ (
5)V OP 2 =  V P 2 + V T P
 2    ・・・ (6)VONI =  VNI 
−VTN、    ・・・ (7)V ON2 =  
V N2  V T N2    ・・・ (8)ここ
でVTP+ 、VTP2 、VTN+およびVTN2は
各々MO3トランジスタMP+ 、MP2、MN、およ
びMN2のスレッショルド電圧である。
なお、第5図において、MOSトランジスタMN、 、
MN2 、MPIおよびMP2と、参照電圧VN、 、
VN2 、VPIおよびMP2とは短絡手段4Cを構成
する。
本第三実施例を発展させれば、さらに多点でり  ・ミ
ツトを働かすことが可能である。
また、本第三実施例に前述した第3図の第二実施例の補
償電圧発生器を適用することができる。
第7図は本発明の第四実施例を示す回路図である。本第
四実施例は第1図の第一実施例と同様な短絡手段4dを
入力側の抵抗R1側に設定したものである。本第四実施
例においては入力端子VINが特定の値になったときに
、抵抗R1が短絡し、入出力特性の傾きが小から大へと
変化する。
なお、入出力特性の傾きを小から大へと変化させるには
、第一ないし第三実施例において、出力電圧が増加する
に従ってMOSトランジスタがオンからオフになるよう
に設定してもよい。
本発明の特徴は、前述したように、第1図、第3図、第
5図および第7図において、それぞれ短絡手段4a 、
4b 、4cおよび4dを設けたことにある。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、短絡手段としてそれぞ
れゲートに最適にバイアスされた参照電圧が印加された
少なくとも一対の第一および第二の極性のMOSトラン
ジスタを備えることにより、はぼ任意のリミッタ特性を
有するリミッタ増幅器をCMOSプロセスで実現できる
効果がある。また出力電圧または入力端子の検出をMO
Sトランジスタ対のみで行うので、信号パスが短く高速
なリミッタ特性とさらにプロセス変動を吸収して高精度
なリミッタ特性とを実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一実施例を示す回路図。 第2図はその入出力特性図。 第3図は本発明の第二実施例を示す回路図。 第4図はその入出力特性図。 第5図は本発明の第三実施例を示す回路図。 第6図はその入出力特性図。 第7図は本発明の第四実施例を示す回路図。 第8図は従来例を示す回路図。 第9図はその入出力特性図。 1・・・入力端子、2・・・出力端子、3・・・演算増
幅器、4.4a〜4d・・・短絡手段、D+ 、D2・
・・ダイオード、IN、IP・・・定電流源、MN、〜
MN!、MP、〜MP3・・・MOSトランジスタ、R
1−R4・・・抵抗、V゛・・・最高電圧、■−・・・
最低電圧、VIN・・・入力電圧、VN、〜VN、 、
VP、〜VP3・・・参照電圧、VOUT・・・出力電
圧。 特許出願人 日本電気株式会社、、+1 ’7−4 ゛
 \ 代理人  弁理士 井 出 直 孝 ζ1 M 1 図 扇 2 図 、j雫f’i4[B  アテへ=*屓5汐りの3宇シイ
≦し。 箔 5 口 尾三夾廁例の構凰 箔 6 口 菖二大交例の杵イ生 肩四失■便jの槍入 M 7 図 従来例のa八 ′M 8 図 従来り1」のa柱 M 9 回

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)演算増幅器(3)と、この演算増幅器の利得を定
    める複数の抵抗からなる帰還抵抗網と、少なくとも一つ
    の前記抵抗の両端を入力電圧または出力電圧が所定の値
    に達したときに短絡する短絡手段とを備えたリミッタ増
    幅器において、 前記短絡手段(4a、4b、4c)は、それぞれゲート
    に参照電圧が印加された少なくとも一対の第一および第
    二極性のMOSトランジスタを含む ことを特徴とするリミッタ増幅器。
JP26734387A 1987-10-22 1987-10-22 リミッタ増幅器 Pending JPH01109810A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0522062A (ja) * 1991-07-11 1993-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイク音声増幅回路
EP0621686A2 (en) * 1993-04-19 1994-10-26 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Amplifier
WO2019207928A1 (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 制限回路および電子装置

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