JP2006157780A - Amplifier circuit apparatus - Google Patents
Amplifier circuit apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006157780A JP2006157780A JP2004348342A JP2004348342A JP2006157780A JP 2006157780 A JP2006157780 A JP 2006157780A JP 2004348342 A JP2004348342 A JP 2004348342A JP 2004348342 A JP2004348342 A JP 2004348342A JP 2006157780 A JP2006157780 A JP 2006157780A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amplifier circuit
- stage
- nmos transistor
- transistor
- pmos transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 60
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 19
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 101100337797 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) grn1 gene Proteins 0.000 abstract 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Description
この発明は、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを用いた増幅回路装置に関する。 The present invention relates to an amplifier circuit device using a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor.
受信機における高周波信号の増幅用や、各種機器におけるアナログ信号の処理用の増幅回路としては、低消費電力化の観点や、簡単な構成で高利得が得られること、およびデジタル・アナログ混載のワンチップ化が容易であることなどから、CMOS(Complementary MOS)プロセスによるMOSトランジスタを用いた増幅回路が好適である。 As an amplifier circuit for amplifying high-frequency signals in receivers and processing analog signals in various devices, it is possible to obtain high gain with a low power consumption, simple configuration, and digital / analog mixed loading. An amplifier circuit using a MOS transistor by a CMOS (Complementary MOS) process is preferable because of easy chip formation.
このCMOS増幅回路は、従来一般に、図9に示すように、入力信号電圧Vinを、MOSトランジスタを用いた電圧電流変換器101によって出力信号電流iに変換し、負荷102の抵抗分(抵抗値)Rによって出力信号電圧Voutとして取り出す構成とされる。電圧源103は、出力バイアス用である。
In the conventional CMOS amplifier circuit, as shown in FIG. 9, an input signal voltage Vin is converted into an output signal current i by a voltage-
図9の構成では、電圧電流変換器101の電圧電流変換係数をgmとすると、出力信号電流iは、図10の式(21)で表されるものとなるので、出力信号電圧Voutは、図10の式(22)で表されるものとなり、増幅回路のゲインGは、図10の式(23)で表されるものとなる。
In the configuration of FIG. 9, when the voltage-current conversion coefficient of the voltage-
したがって、電圧電流変換係数gmを制御することによって、ゲインGを制御することができ、可変利得増幅回路を実現することができる。 Therefore, the gain G can be controlled by controlling the voltage-current conversion coefficient gm, and a variable gain amplifier circuit can be realized.
さらに、MOSトランジスタを用いた可変利得増幅回路として、特許文献1(特開2003−168938号公報)には、図11に示すような、バイポーラトランジスタとMOSトランジスタを用いた増幅回路が示されている。 Furthermore, as a variable gain amplifier circuit using MOS transistors, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-168938) discloses an amplifier circuit using bipolar transistors and MOS transistors as shown in FIG. .
図11の増幅回路では、NPNトランジスタ201および202のコレクタが、それぞれ抵抗203および204を介して電源219に接続され、NPNトランジスタ201および202のエミッタが、それぞれ抵抗205および206を介して接地され、NPNトランジスタ201および202のエミッタ間に、NMOSトランジスタ207のドレイン・ソースが接続され、制御電圧源208からの制御電圧Vagcが、抵抗209を介して、NMOSトランジスタ207のゲートに供給され、入力端子211および212からNPNトランジスタ201および202のベースに、差動入力信号Vin(+)およびVin(−)が供給され、NPNトランジスタ201および202のコレクタから出力端子213および214に、差動出力信号Vout(−)およびVout(+)が取り出される。
In the amplifier circuit of FIG. 11, the collectors of
この増幅回路では、NMOSトランジスタ207の相互コンダクタンスをgm0、抵抗203,204の抵抗値をR1、抵抗205の抵抗値をR2、抵抗206の抵抗値をR3、抵抗209の抵抗値をR5とすると、ゲインGは、図12の式(31)で表されるものとなる。
In this amplifier circuit, when the mutual conductance of the
したがって、制御電圧VagcによりNMOSトランジスタ207の相互コンダクタンスgm0を制御することによって、ゲインGを変化させることができる。
Therefore, the gain G can be changed by controlling the mutual conductance gm0 of the
上に挙げた先行技術文献は、以下の通りである。
上述したように、図9または図11に示した従来の増幅回路では、図10の式(23)または図12の式(31)で表されるように、ゲインGは、MOSトランジスタによる電圧電流変換係数gm、またはMOSトランジスタの相互コンダクタンスgm0の関数となり、gmまたはgm0によって、ゲインGを制御することができる。 As described above, in the conventional amplifier circuit shown in FIG. 9 or FIG. 11, the gain G is the voltage current generated by the MOS transistor as represented by the equation (23) in FIG. 10 or the equation (31) in FIG. It becomes a function of the conversion coefficient gm or the mutual conductance gm0 of the MOS transistor, and the gain G can be controlled by gm or gm0.
しかしながら、電圧電流変換係数gmおよび相互コンダクタンスgm0は、MOSトランジスタのばらつきによってばらつき、しかも、従来の増幅回路では、ゲインGが、このgmまたはgm0と、MOSトランジスタのばらつきとは無相関の抵抗分(抵抗値)とによって決定されるため、MOSトランジスタのばらつき、すなわちgmまたはgm0のばらつきが、そのままゲインGのばらつきとなり、増幅回路ごとにゲインGがばらついてしまう。 However, the voltage-current conversion coefficient gm and the mutual conductance gm0 vary depending on the variation of the MOS transistor, and in the conventional amplifier circuit, the gain G has a resistance component (correlation unrelated to the variation of the gm or gm0 and the MOS transistor) ( Therefore, the variation of the MOS transistor, that is, the variation of gm or gm0 becomes the variation of the gain G as it is, and the gain G varies for each amplifier circuit.
そこで、この発明は、MOSトランジスタのばらつきによってゲインがばらつくことがないようにしたものである。 In view of this, the present invention is designed so that the gain does not vary due to variations in MOS transistors.
この発明の増幅回路装置は、それぞれMOSトランジスタを用いた偶数段の増幅回路が直列に接続され、最終段の増幅回路の出力端が1段目の増幅回路の出力端に接続され、最終段の増幅回路の入力端から信号出力が取り出されるものである。 In the amplifier circuit device according to the present invention, even-numbered amplifier circuits each using MOS transistors are connected in series, and the output terminal of the final-stage amplifier circuit is connected to the output terminal of the first-stage amplifier circuit. A signal output is taken out from the input terminal of the amplifier circuit.
上記の構成の、この発明の増幅回路装置では、1段目の増幅回路の電圧電流変換係数をgm1、最終段の増幅回路の電圧電流変換係数をgmkとすると、増幅回路装置全体のゲインGは、G=−(gm1/gmk)で表されるように、gm1とgmkとの比のみによって決定される。 In the amplifier circuit device of the present invention having the above configuration, when the voltage-current conversion coefficient of the first-stage amplifier circuit is gm1, and the voltage-current conversion coefficient of the last-stage amplifier circuit is gmk, the gain G of the entire amplifier circuit apparatus is , G = − (gm1 / gmk), which is determined only by the ratio of gm1 and gmk.
そのため、1段目の増幅回路を構成するMOSトランジスタのばらつきと、最終段の増幅回路を構成するMOSトランジスタのばらつきが、互いに打ち消されて、ゲインGは、ばらつきのないものとなる。 Therefore, the variation in the MOS transistors constituting the first-stage amplifier circuit and the variation in the MOS transistors constituting the final-stage amplifier circuit are canceled each other, and the gain G becomes uniform.
しかも、温度変化などによる電圧電流変換係数gm1,gmkの変動も打ち消されるので、温度変化などによってもゲインGは変動せず、安定な動作が得られる。 In addition, fluctuations in the voltage-current conversion coefficients gm1 and gmk due to temperature changes and the like are canceled out, so that the gain G does not fluctuate due to temperature changes and the like, and a stable operation can be obtained.
以上のように、この発明の増幅回路装置では、MOSトランジスタのばらつきによってゲインがばらつくことがないとともに、温度変化などによってゲインが変動することもない。 As described above, in the amplifier circuit device according to the present invention, the gain does not vary due to variations in MOS transistors, and the gain does not vary due to a temperature change or the like.
[1.増幅回路装置の基本的構成:図1および図2]
図1は、この発明の増幅回路装置の基本的構成を示す。
[1. Basic Configuration of Amplifier Circuit Device: FIGS. 1 and 2]
FIG. 1 shows a basic configuration of an amplifier circuit device according to the present invention.
この発明の増幅回路装置1は、それぞれMOSトランジスタを用いた偶数段(k段)の増幅回路10,20‥‥40を直列に接続し、最終段の増幅回路40の出力端を、1段目の増幅回路10の出力端に接続し、1段目の増幅回路10の入力端を、増幅回路装置1の入力端2とし、最終段の増幅回路40の入力端(最終段の直前の段の増幅回路30の出力端)を、増幅回路装置1の出力端3とする。
In the
k=2n,n≧1(n=1,2,3‥‥)であり、k=2n=2の場合には、図示する増幅回路20および30が無く、最終段(2段目)の増幅回路40の入力端は、1段目の増幅回路10の出力端となる。
When k = 2n, n ≧ 1 (n = 1, 2, 3...) and k = 2n = 2, there is no
この増幅回路装置1で、増幅回路装置1の入力信号電圧をVin、1段目の増幅回路10の電圧電流変換係数をgm1、増幅回路10の出力信号電流をI1、最終段の増幅回路40の電圧電流変換係数をgmk、増幅回路40の出力信号電流をIk、増幅回路装置1の出力信号電圧をVoutとすると、出力信号電流I1およびIkは、それぞれ図2の式(1)および式(2)で表されるとともに、図2の式(3)に示すように互いに絶対値が同じで方向が逆となるので、図2の式(4)が成立し、増幅回路装置1全体のゲインGは、図2の式(5)で表されるように、gm1とgmkとの比のみによって決定される。
In this
したがって、1段目の増幅回路10を構成するMOSトランジスタのばらつきと、最終段の増幅回路40を構成するMOSトランジスタのばらつきが、互いに打ち消されて、ゲインGは、ばらつきのないものとなる。
Therefore, the variation of the MOS transistors constituting the first
しかも、温度変化などによる電圧電流変換係数gm1,gmkの変動も打ち消されるので、温度変化などによってもゲインGは変動せず、安定な動作が得られる。また、複数段(偶数段)の増幅回路を直列に接続するので、ループゲインが大きくなり、歪み特性が良くなる。 In addition, fluctuations in the voltage-current conversion coefficients gm1 and gmk due to temperature changes and the like are canceled out, so that the gain G does not fluctuate due to temperature changes and the like, and a stable operation can be obtained. In addition, since a plurality of stages (even stages) of amplifier circuits are connected in series, the loop gain is increased and the distortion characteristics are improved.
最小構成段数である2段の場合には、バイアスを合わせると、Vout=−Vinとなり、増幅回路装置1は、ゲイン1の反転増幅回路となる。
In the case of two stages, which is the minimum number of stages, Vout = −Vin when the bias is adjusted, and the
さらに、図1のような構成で、少なくとも1段目の増幅回路10および最終段の増幅回路40を可変利得増幅回路とすることによって、増幅回路装置1を、増幅回路装置1全体のゲインGを変化させることができる可変利得増幅回路装置とすることができる。
Further, with the configuration as shown in FIG. 1, at least the first
[2.直流オフセットをキャンセルする場合の例:図3および図4]
図3に、k=2n=4として、4段の増幅回路10,20,30および40を直列に接続する例を示す。増幅回路10,20,30および40は、それぞれ反転増幅回路であり、電圧電流変換回路である。
[2. Example of canceling DC offset: FIGS. 3 and 4]
FIG. 3 shows an example in which four stages of
最終段(4段目)の増幅回路40の出力端を、1段目の増幅回路10の出力端に接続し、1段目の増幅回路10の入力端を、増幅回路装置1の入力端2とし、最終段(4段目)の増幅回路40の入力端(3段目の増幅回路30の出力端)を、増幅回路装置1の出力端3とする。
The output terminal of the final stage (fourth stage)
したがって、1段目の増幅回路10の電圧電流変換係数をgm1、最終段(4段目)の増幅回路40の電圧電流変換係数をgmkとすると、上記と同様に、増幅回路装置1のゲインGは、図2の式(5)で表されるように、gm1とgmkとの比のみによって決定されるものとなる。
Therefore, when the voltage-current conversion coefficient of the first
この場合、各段の増幅回路10,20,30および40の電圧電流変換回路に対しては、外部の電圧源4から、基準バイアス電圧Vrefを与える。しかし、実際には、最適なバイアス電圧に対して直流オフセットを生じるので、各段の増幅回路10,20,30および40に対しては、その直流オフセットを検出し、キャンセルする直流オフセット検出キャンセル回路50,60,70および80を接続する。これによって、次段の増幅回路との接続が容易となる。
In this case, the reference bias voltage Vref is applied from the
図4に、図3のように構成する場合の各段の増幅回路(電圧電流変換回路)および直流オフセット検出キャンセル回路の具体例を示す。 FIG. 4 shows a specific example of each stage of the amplifier circuit (voltage-current converter circuit) and DC offset detection cancel circuit in the case of the configuration as shown in FIG.
この例では、増幅回路10は、電源電圧Vddが得られる電源5とグランドとの間に、PMOSトランジスタ11のソース・ドレイン、NMOSトランジスタ12のドレイン・ソース、およびNMOSトランジスタ13のドレイン・ソースが直列に接続される。
In this example, the
PMOSトランジスタ11およびNMOSトランジスタ12は、CMOSインバータを形成するもので、それぞれのゲートが接続されて、増幅回路10の入力端、すなわち増幅回路装置1の入力端2とされ、それぞれのドレインが接続されて、増幅回路10の出力端とされる。NMOSトランジスタ13のゲートには、直流オフセット検出キャンセル回路50から補正電圧Vnが供給される。
The
直流オフセット検出キャンセル回路50は、増幅回路10と同様に、電源5とグランドとの間に、PMOSトランジスタ51のソース・ドレイン、NMOSトランジスタ52のドレイン・ソース、およびNMOSトランジスタ53のドレイン・ソースが直列に接続される。
In the DC offset detection cancel
PMOSトランジスタ51およびNMOSトランジスタ52は、CMOSインバータを形成するもので、それぞれのゲートが接続されて、その接続点に基準バイアス電圧Vgが供給され、それぞれのドレインが接続されて、その接続点に得られる電圧Vofが、演算増幅器54の非反転入力端に供給され、演算増幅器54の反転入力端に、上記の基準バイアス電圧Vgが供給され、演算増幅器54の出力電圧Vnが、NMOSトランジスタ53のゲート、および増幅回路10のNMOSトランジスタ13のゲートに供給される。
The PMOS transistor 51 and the
この構成では、PMOSトランジスタ51およびNMOSトランジスタ52からなるCMOSインバータ、演算増幅器54、およびNMOSトランジスタ53および13からなる帰還ループによって、PMOSトランジスタ11およびNMOSトランジスタ12からなるCMOSインバータ、およびPMOSトランジスタ51およびNMOSトランジスタ52からなるCMOSインバータの、直流オフセットが検出され、キャンセルされる。
In this configuration, the CMOS inverter composed of the
具体的に、直流オフセット検出キャンセル回路50のCMOSインバータの出力電圧Vofが基準バイアス電圧Vgより高くなると、演算増幅器54の出力電圧Vnが高くなり、NMOSトランジスタ53のドレイン抵抗が小さくなって、出力電圧Vofが低くなり、逆に出力電圧Vofが基準バイアス電圧Vgより低くなると、演算増幅器54の出力電圧Vnが低くなり、NMOSトランジスタ53のドレイン抵抗が大きくなって、出力電圧Vofが高くなる。
Specifically, when the output voltage Vof of the CMOS inverter of the DC offset detection cancel
したがって、演算増幅器54の出力電圧Vnは、直流オフセット検出キャンセル回路50のCMOSインバータの出力電圧Vofを基準バイアス電圧Vgに等しくするような電圧値に収斂し、これによって、増幅回路10および直流オフセット検出キャンセル回路50のCMOSインバータの直流オフセットがキャンセルされ、例えば、各CMOSインバータの出力直流電圧がVdd/2とされる。
Accordingly, the output voltage Vn of the
図4では省略したが、2段目の増幅回路20および直流オフセット検出キャンセル回路60、3段目の増幅回路30および直流オフセット検出キャンセル回路70、および最終段(4段目)の増幅回路40および直流オフセット検出キャンセル回路80も、同様に構成され、同様に直流オフセットがキャンセルされる。
Although omitted in FIG. 4, the second
なお、図4の例は、各段の増幅回路および直流オフセット検出キャンセル回路において、それぞれCMOSインバータのグランド側、すなわちNMOSトランジスタ12および52のソースに、補正用MOSトランジスタとしてNMOSトランジスタ13および53を接続する場合であるが、それぞれCMOSインバータの電源側、すなわちPMOSトランジスタ11および51のソースに、補正用MOSトランジスタとしてPMOSトランジスタを接続してもよい。
In the example of FIG. 4,
[3.各段の増幅回路を複合CMOS回路とする場合の例‥‥図5〜図8]
増幅回路装置としては、各段の増幅回路に外部から基準バイアス電圧を与える必要がなく、直流オフセットも生じないために直流オフセット検出キャンセル回路も不要な構成とすることもできる。
[3. Example in which the amplifier circuit at each stage is a composite CMOS circuit .... FIGS. 5 to 8]
As the amplifier circuit device, it is not necessary to apply a reference bias voltage from the outside to the amplifier circuits in each stage, and no DC offset is generated, so that a DC offset detection cancel circuit can be omitted.
図5に、その一例を示す。この例では、増幅回路10,20,30および40を、それぞれ複合CMOS回路(コンプリメンタリ型複合MOS回路)によって構成する。
An example is shown in FIG. In this example, the
具体的に、1段目の増幅回路10は、NMOSトランジスタ14、PMOSトランジスタ15、NMOSトランジスタ16およびPMOSトランジスタ17を備えるものとし、すべてのMOSトランジスタは、バックゲートをソースに接続するとともに、NMOSトランジスタ14およびPMOSトランジスタ17は、それぞれゲートとドレインを接続する。
Specifically, the first-
そして、NMOSトランジスタ14のソースとPMOSトランジスタ15のソースを接続して、NMOSトランジスタ14およびPMOSトランジスタ15により、一つのPMOSトランジスタとして動作する複合PMOSトランジスタを構成し、PMOSトランジスタ17のソースとNMOSトランジスタ16のソースを接続して、PMOSトランジスタ17およびNMOSトランジスタ16により、一つのNMOSトランジスタとして動作する複合NMOSトランジスタを構成する。
The source of the
このとき、PMOSトランジスタ15のゲートが複合PMOSトランジスタのゲートを形成し、PMOSトランジスタ15のドレインが複合PMOSトランジスタのドレインを形成し、NMOSトランジスタ14のゲートおよびドレインが複合PMOSトランジスタのソースを形成するとともに、NMOSトランジスタ16のゲートが複合NMOSトランジスタのゲートを形成し、NMOSトランジスタ16のドレインが複合NMOSトランジスタのドレインを形成し、PMOSトランジスタ17のゲートおよびドレインが複合NMOSトランジスタのソースを形成する。
At this time, the gate of the
そして、複合PMOSトランジスタのソース(NMOSトランジスタ14のゲートおよびドレイン)を電源5に接続し、複合NMOSトランジスタのソース(PMOSトランジスタ17のゲートおよびドレイン)を接地し、複合PMOSトランジスタのゲート(PMOSトランジスタ15のゲート)と複合NMOSトランジスタのゲート(NMOSトランジスタ16のゲート)を接続して増幅回路10の入力端とし、複合PMOSトランジスタのドレイン(PMOSトランジスタ15のドレイン)と複合NMOSトランジスタのドレイン(NMOSトランジスタ16のドレイン)を接続して増幅回路10の出力端とする。
The source of the composite PMOS transistor (gate and drain of the NMOS transistor 14) is connected to the
各MOSトランジスタにつき、10番台の参照符号に代えて、それぞれ20番台、30番台および40番台の参照符号を付して示すように、増幅回路20,30および40も同様に構成する。
For each MOS transistor, the
この図5の例では、各段の増幅回路10,20,30および40の入出力バイアスが常に、電源電圧Vddの1/2のVdd/2に決まる。
In the example of FIG. 5, the input / output bias of each stage of the
そのため、それぞれの増幅回路の出力電圧が等しくなり、次段との接続が容易になるとともに、外部から基準バイアス電圧を与える必要がなく、直流オフセットも生じないので直流オフセット検出キャンセル回路も不要となる。したがって、増幅回路装置1全体の回路構成が簡単になるとともに、低消費電力化を実現することができる。
For this reason, the output voltages of the respective amplifier circuits are equalized, the connection to the next stage is facilitated, the reference bias voltage does not need to be applied from the outside, and no DC offset is generated, so that no DC offset detection cancel circuit is required. . Therefore, the circuit configuration of the entire
このように各段の増幅回路10,20,30および40を複合CMOS回路によって構成する場合にも、少なくとも1段目の増幅回路10および最終段(4段目)の増幅回路40を可変利得増幅回路とすることによって、増幅回路装置1全体のゲインGを変化させることができる。
As described above, even when the
図6に、その一例を示す。この例では、1段目の増幅回路10においては、複合PMOSトランジスタのソース(NMOSトランジスタ14のゲートおよびドレイン)を、負荷18aを介して電源5に接続し、複合NMOSトランジスタのソース(PMOSトランジスタ17のゲートおよびドレイン)を、負荷18bを介して接地し、複合PMOSトランジスタおよび複合NMOSトランジスタによって構成される複合CMOS回路と並列に、すなわち複合PMOSトランジスタのソース(NMOSトランジスタ14のゲートおよびドレイン)と複合NMOSトランジスタのソース(PMOSトランジスタ17のゲートおよびドレイン)との間に、可変電流源19を接続する。
An example is shown in FIG. In this example, in the first
最終段(4段目)の増幅回路40においても、複合PMOSトランジスタのソース(NMOSトランジスタ44のゲートおよびドレイン)を、負荷48aを介して電源5に接続し、複合NMOSトランジスタのソース(PMOSトランジスタ47のゲートおよびドレイン)を、負荷48bを介して接地し、複合PMOSトランジスタおよび複合NMOSトランジスタによって構成される複合CMOS回路と並列に、すなわち複合PMOSトランジスタのソース(NMOSトランジスタ44のゲートおよびドレイン)と複合NMOSトランジスタのソース(PMOSトランジスタ47のゲートおよびドレイン)との間に、可変電流源49を接続する。
Also in the final stage (fourth stage)
可変電流源19および49は、それぞれ、図7に示すように、NMOSトランジスタ91のドレイン91Dを複合PMOSトランジスタのソース(NMOSトランジスタ14または44のゲートおよびドレイン)に接続し、NMOSトランジスタ91のソース91Sを複合NMOSトランジスタのソース(PMOSトランジスタ17または47のゲートおよびドレイン)に接続し、NMOSトランジスタ91のゲートに利得制御用の可変電圧源92を接続して構成する。NMOSトランジスタ91も、バックゲートをソースに接続する。
As shown in FIG. 7, each of the variable
図6および図7の例で、増幅回路10の負荷18aおよび18bを同一の抵抗値R1を有する抵抗とし、複合PMOSトランジスタおよび複合NMOSトランジスタによって構成される複合CMOS回路に流れる電流をId1、可変電流源19の電流をIc1、負荷18aおよび18bに流れる電流を(Id1+Ic1)とし、複合PMOSトランジスタのソース電圧(NMOSトランジスタ14のドレイン電圧)をVa1、複合NMOSトランジスタのソース電圧(PMOSトランジスタ17のドレイン電圧)をVb1とし、可変電流源19を構成する可変電圧源92の電圧をVc1とすると、電圧Va1およびVb1は、それぞれ図8の式(11)および式(12)で表されるので、図8の式(13)に示すように、電圧Va1と電圧Vb1の和はVddとなり、増幅回路10の入出力バイアスVg1は、図8の式(14)で表されるものとなる。
In the example of FIGS. 6 and 7, the loads 18a and 18b of the
同様に、増幅回路40の負荷48aおよび48bを同一の抵抗値Rkを有する抵抗とし、複合PMOSトランジスタおよび複合NMOSトランジスタによって構成される複合CMOS回路に流れる電流をIdk、可変電流源49の電流をIck、負荷48aおよび48bに流れる電流を(Idk+Ick)とし、複合PMOSトランジスタのソース電圧(NMOSトランジスタ44のドレイン電圧)をVak、複合NMOSトランジスタのソース電圧(PMOSトランジスタ47のドレイン電圧)をVbkとし、可変電流源49を構成する可変電圧源92の電圧をVckとすると、増幅回路40の入出力バイアスVgkは、図8の式(15)で表されるものとなる。
Similarly, the loads 48a and 48b of the
すなわち、図6および図7の例では、電圧Vc1を制御して可変電流源19の電流Ic1を制御することによって、負荷18aおよび18bに流れる電流(Id1+Ic1)が変化し、電圧Va1およびVb1が変化して、増幅回路10を構成する複合PMOSトランジスタおよび複合NMOSトランジスタの等価的なゲート・ソース間電圧が変化し、複合PMOSトランジスタおよび複合NMOSトランジスタに流れる電流Id1が変化して、増幅回路10のゲインを変えることができ、同様に、電圧Vc2を制御して可変電流源49の電流Ickを制御することによって、負荷48aおよび48bに流れる電流(Idk+Ick)が変化し、電圧VakおよびVbkが変化して、増幅回路40を構成する複合PMOSトランジスタおよび複合NMOSトランジスタの等価的なゲート・ソース間電圧が変化し、複合PMOSトランジスタおよび複合NMOSトランジスタに流れる電流Idkが変化して、増幅回路40のゲインを変えることができるとともに、これらゲインの制御と無関係に、増幅回路10,20,30および40の入出力バイアスを常に一定値Vdd/2に保持することができる。
That is, in the examples of FIGS. 6 and 7, by controlling the voltage Vc1 to control the current Ic1 of the variable
図6の例でも、このように、増幅回路装置1のゲインGの制御にかかわらず、各段の増幅回路10,20,30および40の入出力バイアスが常にVdd/2に決まるので、それぞれの増幅回路の出力電圧が等しくなり、次段との接続が容易になるとともに、外部から基準バイアス電圧を与える必要がなく、直流オフセットも生じないので直流オフセット検出キャンセル回路も不要となる。
In the example of FIG. 6 as well, the input / output bias of each stage of the
なお、可変電流源19および49は、それぞれPMOSトランジスタと可変電圧源とによって構成することもできる。
Note that the variable
主要部については図中に全て記述したので、ここでは省略する。 Since all the main parts are described in the figure, they are omitted here.
Claims (7)
少なくとも1段目および最終段の増幅回路が可変利得増幅回路とされたことを特徴とする増幅回路装置。 The amplifier circuit device according to claim 1,
An amplifier circuit device characterized in that at least the first-stage and final-stage amplifier circuits are variable gain amplifier circuits.
各段の増幅回路に対して、それぞれ、その直流オフセットを検出し、キャンセルする直流オフセット検出キャンセル回路が接続されたことを特徴とする増幅回路装置。 The amplifier circuit device according to claim 1,
An amplifier circuit device, wherein a DC offset detection cancel circuit for detecting and canceling the DC offset is connected to each stage of the amplifier circuit.
各段の直流オフセット検出キャンセル回路は、それぞれ、CMOSインバータ、このCMOSインバータのグランド側または電源側にドレインが接続された補正用MOSトランジスタ、および演算増幅器を有し、前記CMOSインバータの入力端、および前記演算増幅器の反転入力端に、基準バイアス電圧が供給され、前記CMOSインバータの出力電圧が、前記演算増幅器の非反転入力端に供給され、前記演算増幅器の出力電圧が、前記補正用MOSトランジスタのゲートに供給されるものであり、
各段の増幅回路は、それぞれ、CMOSインバータ、およびこのCMOSインバータのグランド側または電源側にドレインが接続された補正用MOSトランジスタを有し、その補正用MOSトランジスタのゲートに、同じ段の前記直流オフセット検出キャンセル回路の前記演算増幅器の出力電圧が供給されるものである、
ことを特徴とする増幅回路装置。 The amplifier circuit device according to claim 3,
Each stage DC offset detection cancel circuit includes a CMOS inverter, a correction MOS transistor having a drain connected to the ground side or power supply side of the CMOS inverter, and an operational amplifier, and an input terminal of the CMOS inverter, and A reference bias voltage is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier, the output voltage of the CMOS inverter is supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier, and the output voltage of the operational amplifier is connected to the correction MOS transistor. Is supplied to the gate,
Each stage amplification circuit has a CMOS inverter and a correction MOS transistor having a drain connected to the ground side or power supply side of the CMOS inverter, and the DC of the same stage is connected to the gate of the correction MOS transistor. The output voltage of the operational amplifier of the offset detection cancel circuit is supplied.
An amplifier circuit device characterized by that.
それぞれバックゲートがソースに接続された、第1のNMOSトランジスタおよびPMOSトランジスタ、および第2のNMOSトランジスタおよびPMOSトランジスタを有し、
前記第1のNMOSトランジスタおよびPMOSトランジスタは、第1のNMOSトランジスタのゲートとドレインが接続され、第1のNMOSトランジスタのソースと第1のPMOSトランジスタのソースが接続されて、一つのPMOSトランジスタとして動作する複合PMOSトランジスタを構成し、
前記第2のNMOSトランジスタおよびPMOSトランジスタは、第2のPMOSトランジスタのゲートとドレインが接続され、第2のPMOSトランジスタのソースと第2のNMOSトランジスタのソースが接続されて、一つのNMOSトランジスタとして動作する複合NMOSトランジスタを構成し、
前記第1のPMOSトランジスタのゲートと前記第2のNMOSトランジスタのゲートが接続されて入力端とされ、
前記第1のPMOSトランジスタのドレインと前記第2のNMOSトランジスタのドレインが接続されて出力端とされた、
複合CMOS回路として構成されたことを特徴とする増幅回路装置。 The amplifier circuit device according to claim 1, wherein each stage of the amplifier circuit includes:
A first NMOS transistor and a PMOS transistor, and a second NMOS transistor and a PMOS transistor, each having a back gate connected to the source;
The first NMOS transistor and the PMOS transistor operate as one PMOS transistor by connecting the gate and drain of the first NMOS transistor and connecting the source of the first NMOS transistor and the source of the first PMOS transistor. A composite PMOS transistor
The second NMOS transistor and the PMOS transistor operate as one NMOS transistor by connecting the gate and drain of the second PMOS transistor and connecting the source of the second PMOS transistor and the source of the second NMOS transistor. A composite NMOS transistor,
The gate of the first PMOS transistor and the gate of the second NMOS transistor are connected to serve as an input terminal,
The drain of the first PMOS transistor and the drain of the second NMOS transistor are connected to form an output terminal.
An amplifier circuit device configured as a composite CMOS circuit.
少なくとも1段目および最終段の増幅回路は、それぞれ、
前記複合PMOSトランジスタのソースを形成する前記第1のNMOSトランジスタのドレインおよびゲートと、第1の電位点との間、および、前記複合NMOSトランジスタのソースを形成する前記第2のPMOSトランジスタのドレインおよびゲートと、前記第1の電位点より低い電位の第2の電位点との間に、それぞれ負荷が接続され、前記複合PMOSトランジスタおよび前記複合NMOSトランジスタからなる複合CMOS回路と並列に可変電流源が接続された可変利得増幅回路である、
ことを特徴とする増幅回路装置。 The amplifier circuit device according to claim 5, wherein
At least the first and last stage amplifier circuits are respectively
Between the drain and gate of the first NMOS transistor that forms the source of the composite PMOS transistor and a first potential point, and the drain and gate of the second PMOS transistor that forms the source of the composite NMOS transistor A load is connected between the gate and a second potential point lower than the first potential point, and a variable current source is connected in parallel with the composite CMOS circuit including the composite PMOS transistor and the composite NMOS transistor. A connected variable gain amplifier circuit;
An amplifier circuit device characterized by that.
前記可変電流源は、ドレイン・ソースが前記複合CMOS回路と並列に接続されたMOSトランジスタと、このMOSトランジスタのゲートに制御電圧を印加する可変電圧源とからなる、
ことを特徴とする増幅回路装置。 The amplifier circuit device according to claim 6, wherein
The variable current source includes a MOS transistor whose drain and source are connected in parallel with the composite CMOS circuit, and a variable voltage source that applies a control voltage to the gate of the MOS transistor.
An amplifier circuit device characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004348342A JP2006157780A (en) | 2004-12-01 | 2004-12-01 | Amplifier circuit apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004348342A JP2006157780A (en) | 2004-12-01 | 2004-12-01 | Amplifier circuit apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006157780A true JP2006157780A (en) | 2006-06-15 |
Family
ID=36635469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004348342A Pending JP2006157780A (en) | 2004-12-01 | 2004-12-01 | Amplifier circuit apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006157780A (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4578600A (en) * | 1982-01-26 | 1986-03-25 | Itt Industries, Inc. | CMOS buffer circuit |
JPH09260962A (en) * | 1996-03-19 | 1997-10-03 | Sharp Corp | Inverter circuit and amplifier |
JP2002305417A (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Amplifier circuit |
JP2003163550A (en) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Sony Corp | Amplifier circuit |
JP2004112299A (en) * | 2002-09-18 | 2004-04-08 | Sony Corp | Variable gain amplifier |
-
2004
- 2004-12-01 JP JP2004348342A patent/JP2006157780A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4578600A (en) * | 1982-01-26 | 1986-03-25 | Itt Industries, Inc. | CMOS buffer circuit |
JPH09260962A (en) * | 1996-03-19 | 1997-10-03 | Sharp Corp | Inverter circuit and amplifier |
JP2002305417A (en) * | 2001-04-05 | 2002-10-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Amplifier circuit |
JP2003163550A (en) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Sony Corp | Amplifier circuit |
JP2004112299A (en) * | 2002-09-18 | 2004-04-08 | Sony Corp | Variable gain amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7956597B2 (en) | Reference buffer circuits for providing reference voltages | |
US7586373B2 (en) | Fully differential class AB amplifier and amplifying method using single-ended, two-stage amplifier | |
US5838199A (en) | Multi-stage high-performance amplifier | |
US6583667B1 (en) | High frequency CMOS differential amplifiers with fully compensated linear-in-dB variable gain characteristic | |
US6437645B1 (en) | Slew rate boost circuitry and method | |
US7253686B2 (en) | Differential amplifiers with enhanced gain and dynamic range | |
US20080290934A1 (en) | Reference buffer circuits | |
US20050007195A1 (en) | Low voltage high gain amplifier circuits | |
US7443240B2 (en) | AM intermediate frequency variable gain amplifier circuit, variable gain amplifier circuit and its semiconductor integrated circuit | |
US20230361735A1 (en) | Common adjustment circuit | |
US8169263B2 (en) | Differential gm-boosting circuit and applications | |
US7532069B2 (en) | Differential amplifying circuit | |
US6833760B1 (en) | Low power differential amplifier powered by multiple unequal power supply voltages | |
JP2011229073A (en) | Gain variation compensator | |
JP2007143162A (en) | Amplifier circuit and system having built-in amplifier circuit | |
US20180316360A1 (en) | Complementary Current Reusing Preamp for Operational Amplifier | |
JP2007174029A (en) | Gain variable circuit and automatic gain control amplifier using the same | |
US6664912B1 (en) | Preamplifier with improved CMRR and temperature stability and associated amplification method | |
US6777984B2 (en) | Differential amplifying method and apparatus capable of responding to a wide input voltage range | |
US9246455B2 (en) | Three stage amplifier | |
US6937100B2 (en) | Amplifier circuit with common mode feedback | |
US20060033571A1 (en) | Differential gain stage for low voltage supply | |
US6710660B1 (en) | Class B power buffer with rail to rail output swing and small deadband | |
US11658626B2 (en) | Split miller compensation in two-stage differential amplifiers | |
JP4255564B2 (en) | Amplifier circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070625 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090817 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20091002 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091201 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100330 |