JPH0471365B2 - - Google Patents
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- JPH0471365B2 JPH0471365B2 JP61002579A JP257986A JPH0471365B2 JP H0471365 B2 JPH0471365 B2 JP H0471365B2 JP 61002579 A JP61002579 A JP 61002579A JP 257986 A JP257986 A JP 257986A JP H0471365 B2 JPH0471365 B2 JP H0471365B2
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- Japan
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- mos transistors
- differential amplifier
- potential
- transistor
- transistors
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45112—Indexing scheme relating to differential amplifiers the biasing of the differential amplifier being controlled from the input or the output signal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Logic Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体差動増幅器に関するもので
ある。
ある。
第2図は従来の半導体差動増幅器を示す図であ
る。図において、Q1,Q2はゲート幅とゲート
長がそれぞれ等しい負荷用PチヤネルMOSトラ
ンジスタ、Q3,Q4はゲート幅とゲート長がそ
れぞれ等しい駆動用NチヤネルMOSトランジス
タ、D,は入力端子対である。また、Nはトラ
ンジスタQ1とQ3のドレインの接続ノード、
RDはトランジスタQ2とQ4のドレインの接続
ノード、即ち本差動増幅器の出力端子、Q5はパ
ワーカツト用NチヤネルMOSトランジスタ、SE
はパワーカツト用内部信号、Vccは電源電位、
GNDは接地電位である。
る。図において、Q1,Q2はゲート幅とゲート
長がそれぞれ等しい負荷用PチヤネルMOSトラ
ンジスタ、Q3,Q4はゲート幅とゲート長がそ
れぞれ等しい駆動用NチヤネルMOSトランジス
タ、D,は入力端子対である。また、Nはトラ
ンジスタQ1とQ3のドレインの接続ノード、
RDはトランジスタQ2とQ4のドレインの接続
ノード、即ち本差動増幅器の出力端子、Q5はパ
ワーカツト用NチヤネルMOSトランジスタ、SE
はパワーカツト用内部信号、Vccは電源電位、
GNDは接地電位である。
次に動作について説明する。
いま、パワーカツト用内部信号SEが“H”レ
ベルでトランジスタQ5が導通状態となり、差動
増幅器が活性化されているとする。
ベルでトランジスタQ5が導通状態となり、差動
増幅器が活性化されているとする。
このような状態において、トランジスタQ1は
ゲートとドレインが共通であるため、入力端子D
の電位の変化に対して、ノードNの電位の変化は
比較的小さい。ノードNはトランジスタQ2のゲ
ート入力ともなつているので、入力端子Dとの
電位が等しいならば出力はノードNと同電位
となる。この時、入力端子D、の電位及びトラ
ンジスタQ1ないしQ4のサイズを、トランジス
タQ2とQ4が5極管領域で平衡状態になる様設
定しておく。この状態において入力端子Dとと
の間にわずかな電位差が生じたとすると、トラン
ジスタQ2とQ4の平衡状態がくずれ、このため
出力の電位は大きく変化する。
ゲートとドレインが共通であるため、入力端子D
の電位の変化に対して、ノードNの電位の変化は
比較的小さい。ノードNはトランジスタQ2のゲ
ート入力ともなつているので、入力端子Dとの
電位が等しいならば出力はノードNと同電位
となる。この時、入力端子D、の電位及びトラ
ンジスタQ1ないしQ4のサイズを、トランジス
タQ2とQ4が5極管領域で平衡状態になる様設
定しておく。この状態において入力端子Dとと
の間にわずかな電位差が生じたとすると、トラン
ジスタQ2とQ4の平衡状態がくずれ、このため
出力の電位は大きく変化する。
またパワーカツト用内部信号SEが“L”レベ
ルとなり、トランジスタQ5がオフすると、トラ
ンジスタQ1からQ3へ、又トランジスタQ2か
らQ4への貫通電流が無くなり、パワーカツトと
なる。
ルとなり、トランジスタQ5がオフすると、トラ
ンジスタQ1からQ3へ、又トランジスタQ2か
らQ4への貫通電流が無くなり、パワーカツトと
なる。
従来の半導体差動増幅器は、入力端子対D、
の電位差をNチヤネルMOSトランジスタのみで
受けているため、第2図のノードN又は出力
の電位をVcc側へ引き上げる能力が小さく、従つ
て端子Dとのごく極小な電位差に対しては、あ
まり感度が上がらないという問題があつた。
の電位差をNチヤネルMOSトランジスタのみで
受けているため、第2図のノードN又は出力
の電位をVcc側へ引き上げる能力が小さく、従つ
て端子Dとのごく極小な電位差に対しては、あ
まり感度が上がらないという問題があつた。
この発明は、上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、負荷用トランジスタと駆動
用トランジスタのドレインの接続ノード(ノード
N又は出力)の電器をVcc側に引き上げる能
力を増加させることによつて、高感度の半導体差
動増幅器を得ることを目的とする。
めになされたもので、負荷用トランジスタと駆動
用トランジスタのドレインの接続ノード(ノード
N又は出力)の電器をVcc側に引き上げる能
力を増加させることによつて、高感度の半導体差
動増幅器を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体差動増幅器は、そのソー
スが電源電圧に、ドレインがPチヤネルの負荷用
トランジスタとNチヤネルの駆動用トランジスタ
のドレインの接続ノードに、ゲートがそれぞれ一
対の入力端子に接続された2個のPチヤネルの
MOSトランジスタを設けたものである。
スが電源電圧に、ドレインがPチヤネルの負荷用
トランジスタとNチヤネルの駆動用トランジスタ
のドレインの接続ノードに、ゲートがそれぞれ一
対の入力端子に接続された2個のPチヤネルの
MOSトランジスタを設けたものである。
この発明においては、新たに挿入されたPチヤ
ネルのMOSトランジスタは、ゲート入力が比較
的低電位になると、より導通状態となり、ドレイ
ンの電位が上昇する。それによつてノードNとノ
ードの電位のアンバランスが増大し、出力電
位の変動がより大きくなる。
ネルのMOSトランジスタは、ゲート入力が比較
的低電位になると、より導通状態となり、ドレイ
ンの電位が上昇する。それによつてノードNとノ
ードの電位のアンバランスが増大し、出力電
位の変動がより大きくなる。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第1図は本発明の一実施例による半導体差動
増幅器の回路図であり、第2図と同一符号は同一
部分を示す。図において、Q6,Q7はゲート幅
とゲート長がそれぞれ等しいPチヤネルMOSト
ランジスタであり、トランジスタQ6は端子が電
源電圧Vcc及びノードNに接続され、ゲートは一
方の入力端子Dに接続されている。またトランジ
スタQ7は端子が電源電圧Vcc及び出力端子
に接続され、ゲートは他方の入力端子に接続さ
れている。
る。第1図は本発明の一実施例による半導体差動
増幅器の回路図であり、第2図と同一符号は同一
部分を示す。図において、Q6,Q7はゲート幅
とゲート長がそれぞれ等しいPチヤネルMOSト
ランジスタであり、トランジスタQ6は端子が電
源電圧Vcc及びノードNに接続され、ゲートは一
方の入力端子Dに接続されている。またトランジ
スタQ7は端子が電源電圧Vcc及び出力端子
に接続され、ゲートは他方の入力端子に接続さ
れている。
次に動作について説明する。
新たに接続した2つのPチヤネルMOSトラン
ジスタQ6及びQ7は左右対称に設けられている
ので、入力端子Dとが同電位の時にノードNと
出力が同電位であることは従来と同様であ
る。
ジスタQ6及びQ7は左右対称に設けられている
ので、入力端子Dとが同電位の時にノードNと
出力が同電位であることは従来と同様であ
る。
今、入力端子Dととの間にわずかな電位差が
生じたとする。トランジスタQ6は端子Dの電位
が下降すればよりオンし、上昇すればよりオフす
る。よつて、ノードN、即ちトランジスタQ2の
ゲートの電位に対して従来よりも変動を増大させ
る効果を持つ。また端子、即ちトランジスタQ
7のゲート電位の変化の向きも、トランジスタQ
2のゲート電位の変動の向きと同じなので、出力
RDの電位の変動は、トランジスタQ6、Q7の
いずれによつても増大することになる。
生じたとする。トランジスタQ6は端子Dの電位
が下降すればよりオンし、上昇すればよりオフす
る。よつて、ノードN、即ちトランジスタQ2の
ゲートの電位に対して従来よりも変動を増大させ
る効果を持つ。また端子、即ちトランジスタQ
7のゲート電位の変化の向きも、トランジスタQ
2のゲート電位の変動の向きと同じなので、出力
RDの電位の変動は、トランジスタQ6、Q7の
いずれによつても増大することになる。
第3図は従来技術及び本実施例による半導体差
動増幅器の入出力伝達特性を示す図である。図
中、破線が従来、実線が本実施例の特性である。
図において、VD,VD及びVRDはそれぞれD,
及びの電位を示す。但し、トランジスタのゲ
ート長L及びゲート幅Wは、トランジスタQ1,
Q2が共にL=2.0μm、W=25.0μm、トランジス
タQ3,Q4が共にL=1.5μm、W=6.0μm、ト
ランジスタQ6,Q7が共にL=2.0μm、W=
20.0μmとしている。例えばVD=3.8vのとき、VD
が3.8vから3.7vに変動すると、出力電位VRDの変
動量は従来は0.35vであるのに対し、本実施例で
は0.6vとなり、増幅率が約70%向上していること
がわかる。
動増幅器の入出力伝達特性を示す図である。図
中、破線が従来、実線が本実施例の特性である。
図において、VD,VD及びVRDはそれぞれD,
及びの電位を示す。但し、トランジスタのゲ
ート長L及びゲート幅Wは、トランジスタQ1,
Q2が共にL=2.0μm、W=25.0μm、トランジス
タQ3,Q4が共にL=1.5μm、W=6.0μm、ト
ランジスタQ6,Q7が共にL=2.0μm、W=
20.0μmとしている。例えばVD=3.8vのとき、VD
が3.8vから3.7vに変動すると、出力電位VRDの変
動量は従来は0.35vであるのに対し、本実施例で
は0.6vとなり、増幅率が約70%向上していること
がわかる。
ところで従来、差動増幅器の感度を高める方法
の1つとして差動増幅器を2段構成にすることが
あつた。第4図にその構成を示す。SA1ないし
SA3は、第1〜第3の差動増幅部を表している。
図において、Dio1,io1は第1の差動増幅部SA1
の入力端子対、同様にDio2,io2及びDio3,io3は
それぞれ第2、第3の差動増幅部SA2、SA3の
入力端子対、又Dput1,Dput2、及びDput3はそれぞ
れ各差動増幅部SA1,SA2及びSA3の出力端
子である。SAは第1〜第3の差動増幅部SA1な
いしSA3から構成される差動増幅器である。
の1つとして差動増幅器を2段構成にすることが
あつた。第4図にその構成を示す。SA1ないし
SA3は、第1〜第3の差動増幅部を表している。
図において、Dio1,io1は第1の差動増幅部SA1
の入力端子対、同様にDio2,io2及びDio3,io3は
それぞれ第2、第3の差動増幅部SA2、SA3の
入力端子対、又Dput1,Dput2、及びDput3はそれぞ
れ各差動増幅部SA1,SA2及びSA3の出力端
子である。SAは第1〜第3の差動増幅部SA1な
いしSA3から構成される差動増幅器である。
差動増幅器SAの入力端子D及びはそれぞれ
Dio1,io2及びio1,Dio2と接続され、Dput1及び
Dput2はそれぞれDio3及びio3に接続されている。
そして、Dput3が差動増幅器SAの出力となつ
ている。
Dio1,io2及びio1,Dio2と接続され、Dput1及び
Dput2はそれぞれDio3及びio3に接続されている。
そして、Dput3が差動増幅器SAの出力となつ
ている。
この差動増幅器においては、まず1段目の差動
増幅部SA1及びSA2で互いに逆向きに増幅して
Dput1とDput2の電位差を入力端子Dとの電位差
より拡大しておき、次に2段目の差動増幅部SA
3で更に増幅するのである。
増幅部SA1及びSA2で互いに逆向きに増幅して
Dput1とDput2の電位差を入力端子Dとの電位差
より拡大しておき、次に2段目の差動増幅部SA
3で更に増幅するのである。
しかるにこの従来の方法では、SA1,SA2,
SA3といつた基本的単位となる差動増幅器を3
段使用しているため面積が大きくなる。これに対
し、本実施例では、基本単位の差動増幅器にPチ
ヤネルMOSトランジスタを2個加えるだけなの
で、面積の増加を最小限に押さえながら増幅率を
向上させることができるのである。
SA3といつた基本的単位となる差動増幅器を3
段使用しているため面積が大きくなる。これに対
し、本実施例では、基本単位の差動増幅器にPチ
ヤネルMOSトランジスタを2個加えるだけなの
で、面積の増加を最小限に押さえながら増幅率を
向上させることができるのである。
ここで、MOSトランジスタのゲート幅Wとゲ
ート長Lの比W/Lコンダクタンス要因Aとおく
と、本実施例において、トランジスタQ6,Q7
のコンダクタンスA6,A7が、トランジスタQ1,
Q2のコンダクタンス要因A1、A2より大きい場
合、トランジスタQ4とQ7、及びトランジスタ
Q3とQ6からなるCMOSインバータ特性が支
配的となる。このため、入力電位と差動増幅器の
特性に整合が取れた場合の増幅率は大きいが、整
合を取るための入力電位の許容範囲は狭くなり、
入力電位の相対差でのみ動作すべき差動としての
機能が弱くなる。従つて、コンダクタンスA6,
A7がA1,A2より小さい方が望ましい。
ート長Lの比W/Lコンダクタンス要因Aとおく
と、本実施例において、トランジスタQ6,Q7
のコンダクタンスA6,A7が、トランジスタQ1,
Q2のコンダクタンス要因A1、A2より大きい場
合、トランジスタQ4とQ7、及びトランジスタ
Q3とQ6からなるCMOSインバータ特性が支
配的となる。このため、入力電位と差動増幅器の
特性に整合が取れた場合の増幅率は大きいが、整
合を取るための入力電位の許容範囲は狭くなり、
入力電位の相対差でのみ動作すべき差動としての
機能が弱くなる。従つて、コンダクタンスA6,
A7がA1,A2より小さい方が望ましい。
なお、上記実施例では、駆動用にNチヤネル、
負荷用にPチヤネルMOSトランジスタを使用し
たが、本発明は、駆動用にPチヤネル、負荷用に
NチヤネルMOSトランジスタを使用する場合に
も全く同様に適用できる。
負荷用にPチヤネルMOSトランジスタを使用し
たが、本発明は、駆動用にPチヤネル、負荷用に
NチヤネルMOSトランジスタを使用する場合に
も全く同様に適用できる。
また、上記実施例では、トランジスタQ1とQ
2,Q3とQ4及びQ6とQ7のコンダクタンス
要因Aを、それぞれ同じとしたが、トランジスタ
Q1とQ3とQ6のコンダクタンス要因Aの比
が、トランジスタQ2とQ4とQ7のコンダクタ
ンス要因Aの比と同じであれば、換言すれば
A1/A2=A3/A4=A6/A7であれば直流での差
動増幅特性に支障は無い。
2,Q3とQ4及びQ6とQ7のコンダクタンス
要因Aを、それぞれ同じとしたが、トランジスタ
Q1とQ3とQ6のコンダクタンス要因Aの比
が、トランジスタQ2とQ4とQ7のコンダクタ
ンス要因Aの比と同じであれば、換言すれば
A1/A2=A3/A4=A6/A7であれば直流での差
動増幅特性に支障は無い。
さらに、上記実施例では、パワーカツト用
MOSトランジスタをNチヤネルとし、GND側に
挿入するようにしたが、差動増幅器内のPチヤネ
ルMOSトランジスタからNチヤネルMOSトラン
ジスタへの貫通電流を遮断するものであればどの
様なものでもよい。
MOSトランジスタをNチヤネルとし、GND側に
挿入するようにしたが、差動増幅器内のPチヤネ
ルMOSトランジスタからNチヤネルMOSトラン
ジスタへの貫通電流を遮断するものであればどの
様なものでもよい。
以上のように、この発明に係る半導体差動増幅
器によれば、入力端子対からの入力をNチヤネ
ル、Pチヤネルの両方のMOSトランジスタで受
ける様にしたので、入力端子間の極微小な電位差
をも感知でき、高感度とすることができる効果が
ある。
器によれば、入力端子対からの入力をNチヤネ
ル、Pチヤネルの両方のMOSトランジスタで受
ける様にしたので、入力端子間の極微小な電位差
をも感知でき、高感度とすることができる効果が
ある。
第1図はこの発明の一実施例による半導体差動
増幅器の回路図、第2図は従来の半導体差動増幅
器の回路図、第3図は従来及び本発明の一実施例
による半導体差動増幅器の入出力伝達特性を示す
図、第4図は第2図に示す従来の差動増幅器を用
いて増幅率を向上させる一方法を示す図である。 Q1,Q2,Q6,Q7……PチヤネルMOS
トランジスタ、Q3〜Q5……NチヤネルMOS
トランジスタ、D,……入力端子対、……
出力端子、SE……パワーカツト用内部信号、
Vcc……電源電位、GND……接地電位。なお図
中同一符号は同一又は相当部分を示す。
増幅器の回路図、第2図は従来の半導体差動増幅
器の回路図、第3図は従来及び本発明の一実施例
による半導体差動増幅器の入出力伝達特性を示す
図、第4図は第2図に示す従来の差動増幅器を用
いて増幅率を向上させる一方法を示す図である。 Q1,Q2,Q6,Q7……PチヤネルMOS
トランジスタ、Q3〜Q5……NチヤネルMOS
トランジスタ、D,……入力端子対、……
出力端子、SE……パワーカツト用内部信号、
Vcc……電源電位、GND……接地電位。なお図
中同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第1、第2の入力端子と出力端子とを備え、
前記第1、第2の入力端子間の電位差を増幅して
前記出力端子に出力する半導体差動増幅器におい
て、 第1導電型の第1及び第2のMOSトランジス
タと、第2導電型の第3ないし第6のMOSトラ
ンジスタとを備え、 前記第1及び第5のMOSトランジスタのゲー
トに前記第1の入力端子が接続され、 前記第2及び第6のMOSトランジスタのゲー
トに前記第2の入力端子が接続され、 前記第1、第3及び第5のMOSトランジスタ
のドレインと前記第3及び第4のMOSトランジ
スタのゲートが共通接続され、 前記第2、第4及び第6のMOSトランジスタ
のドレインが出力端子に接続され、 前記第1及び第2のMOSトランジスタのソー
スが第1の定電圧供給源に接続され、 前記第3ないし第6のMOSトランジスタのソ
ースが第2の定電圧供給源に接続されていること
を特徴とする半導体差動増幅器。 2 前記第1及び第2の定電圧供給源のいずれか
一方又は両方が、スイツチング回路によつて前記
第1ないし第6のMOSトランジスタへの電圧供
給を制御されることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の半導体差動増幅器。 3 前記第1ないし第6のMOSトランジスタの
ゲート幅Wとゲート長Lの比W/Lをコンダクタ
ンス要因Aとしたとき、 前記第1と第2のMOSトランジスタのコンダ
クタンス要因の比A1/A2と、前記第3と第4の
MOSトランジスタのコンダクタンス要因の比
A3/A4と、前記第5と第6のMOSトランジスタ
のコンダクタンス要因の比A5/A6がそれぞれ等
しいことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項記載の半導体差動増幅器。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61002579A JPS62159905A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | 半導体差動増幅器 |
GB8700162A GB2186455B (en) | 1986-01-08 | 1987-01-06 | A semiconductor differential amplifier |
DE19873700296 DE3700296A1 (de) | 1986-01-08 | 1987-01-07 | Halbleiter-differenzverstaerker |
US07/001,028 US4780686A (en) | 1986-01-08 | 1987-01-07 | Semiconductor differential amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61002579A JPS62159905A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | 半導体差動増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62159905A JPS62159905A (ja) | 1987-07-15 |
JPH0471365B2 true JPH0471365B2 (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=11533279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61002579A Granted JPS62159905A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | 半導体差動増幅器 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4780686A (ja) |
JP (1) | JPS62159905A (ja) |
DE (1) | DE3700296A1 (ja) |
GB (1) | GB2186455B (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0377413A (ja) * | 1989-08-10 | 1991-04-03 | Siemens Ag | 集積可能な差動増幅器 |
JP2968826B2 (ja) * | 1990-08-31 | 1999-11-02 | 富士通株式会社 | カレントミラー型増幅回路及びその駆動方法 |
JPH04214297A (ja) * | 1990-12-13 | 1992-08-05 | Mitsubishi Electric Corp | 増幅回路 |
US5986479A (en) * | 1997-05-05 | 1999-11-16 | National Semiconductor Corporation | Fully switched, class-B, high speed current amplifier driver |
DE19909536C1 (de) * | 1999-03-04 | 2000-06-15 | Siemens Ag | Integrierte Schaltung zur Erzeugung zweier Ausgangstakte mit zeitlich nicht überlappenden Pegeln |
TW579576B (en) * | 2001-10-24 | 2004-03-11 | Sanyo Electric Co | Semiconductor circuit |
TWI221656B (en) * | 2001-10-24 | 2004-10-01 | Sanyo Electric Co | Semiconductor integrated circuit device |
US8773934B2 (en) | 2006-09-27 | 2014-07-08 | Silicon Storage Technology, Inc. | Power line compensation for flash memory sense amplifiers |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4004245A (en) * | 1976-05-03 | 1977-01-18 | National Semiconductor Corporation | Wide common mode range differential amplifier |
JPS57198594A (en) * | 1981-06-01 | 1982-12-06 | Hitachi Ltd | Semiconductor storage device |
US4653654A (en) * | 1984-04-05 | 1987-03-31 | Fmc Corporation | Hydraulic crane aerial platform attachment |
JPS60213108A (ja) * | 1984-04-06 | 1985-10-25 | Hitachi Ltd | 増幅回路 |
US4622521A (en) * | 1985-12-23 | 1986-11-11 | Linear Technology Corporation | Precision operational amplifier using data sampling |
-
1986
- 1986-01-08 JP JP61002579A patent/JPS62159905A/ja active Granted
-
1987
- 1987-01-06 GB GB8700162A patent/GB2186455B/en not_active Expired
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