JPH0766632A - Amplifier circuit - Google Patents
Amplifier circuitInfo
- Publication number
- JPH0766632A JPH0766632A JP21306893A JP21306893A JPH0766632A JP H0766632 A JPH0766632 A JP H0766632A JP 21306893 A JP21306893 A JP 21306893A JP 21306893 A JP21306893 A JP 21306893A JP H0766632 A JPH0766632 A JP H0766632A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- terminal
- signal
- output
- circuit
- 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
Landscapes
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 差動出力の値の電源雑音による影響を低減し
た増幅回路を提供する。
【構成】 負荷素子222と電源端子VDDとの間にトラ
ンジスタ230を配置し、トランジスタ230のゲート
端子にVSSを基準とするバイアス電圧(Vb)を印加し
ている。したがって、電源端子VDDの電位値(以後、単
にVDDと呼ぶ)が変動してもバイアス電圧(Vb)は変
化しない。したがって、トランジスタ230が図2に示
すような飽和領域にバイアスされているとすると、その
定電流特性によりVDDが変動しても、ソース電位(V
s)は変動しない。また、この時、負荷素子222を流
れる電流は一定であるから、負荷素子222の両端間の
電圧も変動せず、結果として正相出力の電位は変動しな
い。すなわち、逆相出力と同様にVSSを基準として正相
出力の電位が定まる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide an amplifier circuit in which the influence of power supply noise on the value of the differential output is reduced. [Structure] A transistor 230 is arranged between a load element 222 and a power supply terminal V DD , and a bias voltage (Vb) based on V SS is applied to the gate terminal of the transistor 230. Therefore, the bias voltage (Vb) does not change even if the potential value of the power supply terminal V DD (hereinafter simply referred to as V DD ) changes. Therefore, assuming that the transistor 230 is biased in the saturation region as shown in FIG. 2, even if V DD fluctuates due to its constant current characteristic, the source potential (V
s) does not change. At this time, since the current flowing through the load element 222 is constant, the voltage across the load element 222 does not change, and as a result, the potential of the positive phase output does not change. That is, the potential of the positive phase output is determined with reference to V SS as in the case of the negative phase output.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は電子装置に用いられる増
幅回路に係り、とくに光通信分野における受信装置に用
いられる増幅回路に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifier circuit used in an electronic device, and more particularly to an amplifier circuit used in a receiver in the field of optical communication.
【0002】[0002]
【従来の技術】光通信分野における受信回路では、入力
信号が直流レベルの変動を伴う単相信号であるため、前
置増幅回路にはシングルエンド型の増幅回路が用いられ
ることが一般的である。こうしたシングルエンド型の増
幅回路を備える前置増幅器は市販され普及している(例
えば、富士通社製:FMM321CPなど)。2. Description of the Related Art In a receiving circuit in the field of optical communication, an input signal is a single-phase signal accompanied by a change in DC level, and therefore, a single-ended type amplifying circuit is generally used as a preamplifying circuit. . A preamplifier equipped with such a single-ended type amplifier circuit is commercially available and widely used (for example, FMM321CP manufactured by Fujitsu Ltd.).
【0003】一方、前置増幅回路の後段に用いられる主
増幅器および識別回路などは、差動回路構成をとること
が多い。こうした差動回路構成の例が、「M.S.Acarlar
et al. : Use of Low Cost Plastic DIPs and Injectio
n Molded Parts in Packaging of Optical Data Links,
Proceedings of ECTC’92」などに示されている。こう
した差動回路構成を備える後段回路を使用する場合に
は、前置増幅回路の出力信号が差動形式となっている方
が、実効的な出力振幅値が2倍となるため、雑音に対し
て強いなどの利点がある。On the other hand, the main amplifier and the identification circuit used in the subsequent stage of the preamplifier circuit often have a differential circuit configuration. An example of such a differential circuit configuration is "MSAcarlar
et al .: Use of Low Cost Plastic DIPs and Injectio
n Molded Parts in Packaging of Optical Data Links,
Proceedings of ECTC '92 ”. When using a post-stage circuit having such a differential circuit configuration, when the output signal of the pre-amplifier circuit is in a differential format, the effective output amplitude value is doubled, so It has the advantage of being strong.
【0004】そこで、前置増幅回路として、入力した単
相信号を増幅後に差動信号に変換して出力する機能を備
えることが望まれる訳であるが、こうした機能を有する
増幅回路の設計方法として位相分割回路を用いる構成が
知られている(喜安善一監修:「初学者のための増幅回
路設計法」,オーム社」)。図9は、この位相分割回路
を用いた前置増幅回路の回路構成図である。図9(a)
は概要回路構成図であり、図9(b)は図9(a)の回
路を全て基本素子レベルで示した回路構成図である。図
9(a)に示すように、この回路は、増幅対象である単
相信号を入力して増幅し、単相信号を出力する増幅部1
00と、増幅部100から出力された単相信号を入力
し、差動信号に変換して出力する変換部900と、から
構成される。ここで、変換部900は、増幅部100か
ら出力された単相信号を入力するゲート端子を備えるト
ランジスタ210と、トランジスタ210のドレイン端
子と一方の端子が接続され、他方の端子がVDD電位とな
る負荷素子222と、トランジスタ210のソース端子
と一方の端子が接続され、他方の端子がVSS電位となる
負荷素子221と、を備える。Therefore, it is desirable for the preamplifier circuit to have a function of amplifying an input single-phase signal and then converting it into a differential signal for output. As a method of designing an amplifier circuit having such a function, A configuration using a phase division circuit is known (supervised by Yoshikazu Kiyasu: "Amplification circuit design method for beginners", Ohmsha). FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a preamplifier circuit using this phase division circuit. FIG. 9 (a)
Is a schematic circuit configuration diagram, and FIG. 9B is a circuit configuration diagram showing all the circuits of FIG. 9A at the basic element level. As shown in FIG. 9A, this circuit is an amplification unit 1 that inputs and amplifies a single-phase signal to be amplified and outputs a single-phase signal.
00 and a conversion unit 900 that inputs the single-phase signal output from the amplification unit 100, converts the single-phase signal into a differential signal, and outputs the differential signal. Here, in the conversion unit 900, a transistor 210 having a gate terminal for inputting a single-phase signal output from the amplification unit 100, a drain terminal of the transistor 210 and one terminal are connected, and the other terminal is connected to the V DD potential. And a load element 221 having one terminal connected to the source terminal of the transistor 210 and the other terminal at the V SS potential.
【0005】この増幅回路では、増幅部100に入力し
た単相信号は増幅されてトランジスタ210のゲート端
子に入力し、トランジスタ210のソース端子(逆相出
力)とトランジスタ210のドレイン端子(正相出力)
とから差動信号を出力する。In this amplification circuit, the single-phase signal input to the amplification section 100 is amplified and input to the gate terminal of the transistor 210, and the source terminal (reverse-phase output) of the transistor 210 and the drain terminal (normal-phase output) of the transistor 210. )
The differential signal is output from and.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の増幅回路は上記
のように構成されるので、電源(VDD)供給配線に電源
自体が発生するスパイク状や正弦波状の交流雑音信号が
重畳すると、正相出力にのみこの雑音成分が出力され
る。図10は、図9(b)の回路において、電源
(VDD)の変動(4.5V〜5.5Vの範囲でVDDを掃
引)による出力電位の変化を示すグラフである。この回
路は、増幅部100がトランスインピーダンス型の回路
構成を備え、電圧利得が約35dBと充分に高く、増幅
部100の出力電位はVSSを基準として定まる。図10
に示すように、差動出力間の電位差の変動量は0.97
Vであり、変動率は97%と大きい。Since the conventional amplifier circuit is constructed as described above, when a spike-shaped or sine-wave AC noise signal generated by the power source itself is superimposed on the power source (V DD ) supply wiring, it is positive. This noise component is output only to the phase output. FIG. 10 is a graph showing changes in the output potential due to fluctuations in the power supply (V DD ) (sweeping V DD in the range of 4.5 V to 5.5 V) in the circuit of FIG. 9B. In this circuit, the amplification unit 100 has a transimpedance type circuit configuration, the voltage gain is sufficiently high at about 35 dB, and the output potential of the amplification unit 100 is determined with V SS as a reference. Figure 10
As shown in, the fluctuation amount of the potential difference between the differential outputs is 0.97.
V, and the variation rate is as large as 97%.
【0007】電源自体に重畳する交流雑音信号は、劣悪
な環境下で動作させた場合に5Vの直流電圧に対して2
00mVPPにも達する。したがって、出力信号振幅が数
mV〜数十mVと微弱であることの多い光受信回路にお
ける前段増幅器の場合、後段のコンパレータ回路などに
より増幅する際のオフセット電圧を数mV以下に制御す
る必要があるが、電源雑音によりオフセット電圧が等価
的にずれる現象が発生し(図11参照)、受信回路とし
て正しく動作できなくなってしまうという問題点があっ
た。The AC noise signal superimposed on the power source itself is 2 with respect to a DC voltage of 5V when operated in a bad environment.
It reaches as high as 00 mV PP . Therefore, in the case of a pre-stage amplifier in an optical receiving circuit whose output signal amplitude is often weak, such as several mV to several tens mV, it is necessary to control the offset voltage for amplification by a post-stage comparator circuit to several mV or less. However, there is a problem that the offset voltage equivalently shifts due to power supply noise (see FIG. 11), and the receiver circuit cannot operate correctly.
【0008】本発明は、この問題点を解消するためにな
されたものであり、差動出力の値の電源雑音による影響
を低減した増幅回路を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide an amplifier circuit in which the influence of power supply noise on the value of the differential output is reduced.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の増幅回路は、第
1の単相信号を入力し増幅して第2の単相信号を出力す
る増幅部と、増幅部から出力された第2の単相信号を差
動信号に変換して出力する変換部と、を備える増幅回路
であって、変換部の出力段が、(a)増幅された単相信
号をゲート端子に入力する第1のトランジスタと、
(b)第1のトランジスタのソース端子に一方の端子が
接続され、第1の電源供給端子に他方の端子が接続され
た第1の負荷素子と、(c)第1のトランジスタのドレ
イン端子に一方の端子が接続された第2の負荷素子と、
(d)ソース端子が第2の負荷素子の他方の端子に接続
され、ドレイン端子が第2の電源端子に接続された第2
のトランジスタと、(e)第1の電源端子の電圧値を基
準としたバイアス電圧を前記第2のトランジスタのゲー
ト端子に供給するバイアス回路と、を備え、第1のトラ
ンジスタのソース端子と第1のトランジスタのドレイン
端子とを差動信号出力端子とすることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION An amplifier circuit according to the present invention comprises an amplifier section for receiving and amplifying a first single-phase signal and outputting a second single-phase signal, and a second amplifier section for outputting a second single-phase signal. A conversion circuit for converting a single-phase signal into a differential signal and outputting the differential signal, wherein the output stage of the conversion unit is (a) a first input to the gate terminal of the amplified single-phase signal. A transistor,
(B) a first load element having one terminal connected to the source terminal of the first transistor and the other terminal connected to the first power supply terminal; and (c) a drain terminal of the first transistor. A second load element to which one terminal is connected,
(D) A second terminal whose source terminal is connected to the other terminal of the second load element and whose drain terminal is connected to the second power supply terminal
And (e) a bias circuit that supplies a bias voltage based on the voltage value of the first power supply terminal to the gate terminal of the second transistor, the source terminal of the first transistor and the first The drain terminal of the transistor is used as a differential signal output terminal.
【0010】ここで、第1および第2のトランジスタは
電界効果トランジスタで構成することが可能である。ま
た、第1および第2の負荷素子は抵抗あるいは電界効果
トランジスタで構成することが可能である。Here, the first and second transistors may be field effect transistors. Further, the first and second load elements can be composed of resistors or field effect transistors.
【0011】また、第2のトランジスタのゲート端子に
供給される電圧は、バイアス回路の発生するバイアス電
圧に加えて、増幅部の出力信号の位相に対して反転した
位相を有する交流信号が重畳されている、ことを特徴と
してもよい。ここで、増幅部の出力段はレベルシフト部
を備え、バイアス回路は、レベルシフト部から出力さ
れ、相異なる直流電位を有するとともに第2の単相信号
の直流電位よりも高い直流電位を有する2つの信号の内
の直流電位が高い方の信号を入力する第1のバッファ回
路と、2つの信号の内の直流電位が低い方の信号を入
力する第2のバッファ回路と、第1のバッファ回路お
よび第2のバッファ回路から出力される信号を入力し、
位相反転した信号を生成して出力する位相反転回路と、
を備える、ことを特徴としてもよい。In addition to the bias voltage generated by the bias circuit, the voltage supplied to the gate terminal of the second transistor is superposed with an AC signal having a phase inverted from the phase of the output signal of the amplifier. It may be characterized by that. Here, the output stage of the amplification section includes a level shift section, and the bias circuit outputs the level shift section, has different DC potentials, and has a DC potential higher than the DC potential of the second single-phase signal. A first buffer circuit for inputting a signal having a higher DC potential of the two signals, a second buffer circuit for inputting a signal having a lower DC potential of the two signals, and a first buffer circuit And the signal output from the second buffer circuit is input,
A phase inversion circuit that generates and outputs a phase-inverted signal,
May be provided.
【0012】この位相反転回路は、第1のバッファ回
路の出力する信号をゲート端子に入力する第3のトラン
ジスタと、第2のバッファ回路の出力する信号をゲー
ト端子に入力し、ドレイン端子が前記第3のトランジス
タのソース端子と接続される第4のトランジスタと、を
備え、第3のトランジスタのソース端子から位相反転し
た信号を出力する、ことを特徴としてもよい。ここで、
第4のトランジスタのゲート幅は、前記第3のトランジ
スタのゲート幅よりも大きい、ことを特徴としてもよい
し、第4のトランジスタの閾値電圧は、前記第3のトラ
ンジスタの閾値電圧よりも浅い、ことを特徴としてもよ
い。In this phase inverting circuit, a third transistor for inputting a signal output from the first buffer circuit to a gate terminal and a signal output from a second buffer circuit are input to the gate terminal, and the drain terminal is the above-mentioned. A fourth transistor connected to the source terminal of the third transistor may be provided, and a phase-inverted signal may be output from the source terminal of the third transistor. here,
The gate width of the fourth transistor may be larger than the gate width of the third transistor, and the threshold voltage of the fourth transistor is shallower than the threshold voltage of the third transistor, It may be characterized.
【0013】[0013]
【作用】本発明の増幅回路では、基準の第1の電源電位
をソース側電位(以後、基準ソース電位と呼ぶ)とした
場合には、出力段の差動信号出力用の第1のトランジス
タと第1のトランジスタのドレイン端子に接続された負
荷素子を介して接続された第2のトランジスタのゲート
に印加するバイアス電圧を基準ソース電位を基準として
バイアス回路が生成する。In the amplifier circuit of the present invention, when the reference first power supply potential is set to the source side potential (hereinafter referred to as the reference source potential), the amplifier circuit is connected to the first transistor for outputting the differential signal in the output stage. The bias circuit generates a bias voltage applied to the gate of the second transistor connected via the load element connected to the drain terminal of the first transistor, with the reference source potential as a reference.
【0014】この状態で増幅部に入力した第1の単相信
号は、増幅部で増幅された後、第2の単相信号となっ
て、第1のトランジスタのゲート端子に入力する。この
時、ドレイン側に供給される電位が変動してもバイアス
電圧値は変化しない。また、増幅部の電圧利得が充分高
ければ、増幅部の出力点の電位は基準ソース電位を基準
として定まり、第1のトランジスタを含む出力回路を流
れる電流は一定である。したがって、第2のトランジス
タが飽和領域にバイアスされているとすると、その定電
流特性により第2のトランジスタのドレインの電位が変
動しても、ソース端子の電位は変動しない。また、この
時、第2の負荷素子を流れる電流は一定であるから、第
2の負荷素子の両端間の電圧も変動せず、結果として正
相出力の電位は変動しない。すなわち、逆相出力と同様
に基準ソース電位を基準として正相出力の電位が定ま
り、差動信号間の電圧値はドレイン側に供給される電位
値の変動の影響を受けにくい。The first single-phase signal input to the amplifier in this state is amplified by the amplifier and then becomes a second single-phase signal, which is input to the gate terminal of the first transistor. At this time, the bias voltage value does not change even if the potential supplied to the drain side changes. If the voltage gain of the amplification section is sufficiently high, the potential at the output point of the amplification section is determined based on the reference source potential, and the current flowing through the output circuit including the first transistor is constant. Therefore, assuming that the second transistor is biased in the saturation region, even if the drain potential of the second transistor changes due to its constant current characteristic, the potential of the source terminal does not change. At this time, since the current flowing through the second load element is constant, the voltage across the second load element does not change, and as a result, the potential of the positive phase output does not change. That is, the potential of the positive phase output is determined with reference to the reference source potential as in the case of the negative phase output, and the voltage value between the differential signals is not easily influenced by the fluctuation of the potential value supplied to the drain side.
【0015】[0015]
【実施例】本発明の増幅回路の実施例の説明に先立っ
て、本発明の増幅回路の概要を説明する。図1は、本発
明の増幅回路の概要構成図である。図1に示すように、
この回路は、図9(a)に示した従来の増幅回路の負荷
素子222と電源端子VDDとの間にトランジスタ230
を配置し、トランジスタ230のゲート端子に電源端子
VSSの電位値(以後、単にVSSと呼ぶ)を基準とするバ
イアス電圧(Vb)を印加している。したがって、電源
端子VDDの電位値(以後、単にVDDと呼ぶ)が変動して
もバイアス電圧(Vb)はほとんど変化しない。また、
増幅部100の電圧利得が充分高ければ、増幅部100
の出力点の電位(Va)はVSSを基準として定まり、ト
ランジスタ210を含む出力回路を流れる電流は略一定
である。したがって、トランジスタ230が図2に示す
ような飽和領域にバイアスされているとすると、その定
電流特性によりトランジスタ230のドレイン電位(す
なわち、VDD)が変動しても、ソース電位(Vs)はほ
とんど変動しない。また、この時、負荷素子222を流
れる電流は一定であるから、負荷素子222の両端間の
電圧もほとんど変動せず、結果として正相出力の電位は
ほとんど変動しない。すなわち、逆相出力と同様にVSS
を基準として正相出力の電位が定まる。図3は、この差
動出力動作を説明するグラフである。図3(a)はVSS
を一定としてVDDが変動した場合であり、図3(b)は
VSSが変動した場合を示す。いずれにおいても、正相出
力の電位および逆相出力の電位はVSSを基準としている
ので差電圧は略一定である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the embodiments of the amplifier circuit of the present invention, the outline of the amplifier circuit of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an amplifier circuit of the present invention. As shown in Figure 1,
This circuit includes a transistor 230 between the load element 222 and the power supply terminal V DD of the conventional amplifier circuit shown in FIG.
And a bias voltage (Vb) based on the potential value of the power supply terminal V SS (hereinafter simply referred to as V SS ) is applied to the gate terminal of the transistor 230. Therefore, the bias voltage (Vb) hardly changes even if the potential value of the power supply terminal V DD (hereinafter simply referred to as V DD ) changes. Also,
If the voltage gain of the amplifier 100 is sufficiently high, the amplifier 100
The potential (Va) at the output point is determined with reference to V SS , and the current flowing through the output circuit including the transistor 210 is substantially constant. Therefore, assuming that the transistor 230 is biased in the saturation region as shown in FIG. 2, even if the drain potential (that is, V DD ) of the transistor 230 varies due to its constant current characteristic, the source potential (Vs) is almost constant. It does not change. At this time, since the current flowing through the load element 222 is constant, the voltage across the load element 222 hardly changes, and as a result, the potential of the positive phase output hardly changes. That is, V SS as well as the reverse phase output
The potential of the positive phase output is determined with reference to. FIG. 3 is a graph explaining this differential output operation. Figure 3 (a) shows V SS
3 is a case where V DD fluctuates while keeping V constant, and FIG. 3B shows a case where V SS fluctuates. In either case, the potential of the positive phase output and the potential of the negative phase output are based on V SS , so the difference voltage is substantially constant.
【0016】(第1実施例)図4は、本発明の第1実施
例の増幅回路の構成図である。図4(a)はこの回路の
素子レベルの回路構成図である。図4(a)に示すよう
に、この回路は、増幅部100と変換部300とから構
成される。ここで増幅部100は、従来と同様に構成さ
れる。(First Embodiment) FIG. 4 is a block diagram of an amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4A is a device-level circuit configuration diagram of this circuit. As shown in FIG. 4A, this circuit includes an amplification unit 100 and a conversion unit 300. Here, the amplification unit 100 has the same configuration as the conventional one.
【0017】変換部300は、増幅部100から出力
された単相信号をゲート端子に入力するFET210
と、FET210のソース端子に一方の端子が接続さ
れ、VSSに他方の端子が接続された抵抗素子221と、
FET210のドレイン端子に一方の端子が接続され
た抵抗素子222と、ソース端子が抵抗素子222の
他方の端子に接続され、ドレイン端子がVDDに接続され
たFET230と、バイアス回路を構成するFET3
10および抵抗素子320と、から構成される。The conversion unit 300 has a FET 210 for inputting a single-phase signal output from the amplification unit 100 to a gate terminal.
And a resistance element 221 having one terminal connected to the source terminal of the FET 210 and the other terminal connected to V SS ,
A resistance element 222 having one terminal connected to the drain terminal of the FET 210, a FET 230 having a source terminal connected to the other terminal of the resistance element 222 and a drain terminal connected to V DD , and a FET 3 forming a bias circuit.
10 and a resistance element 320.
【0018】FET310と抵抗素子320とで生成さ
れるVSSを基準とするバイアス電圧は、FET230の
ゲート端子に供給される。このバイアス電圧によるFE
T230の動作は飽和領域動作となる。したがって、上
述のように正相出力の電位と逆相出力の電位とは、VSS
を基準として定まる。図4(b)は、この回路の動作説
明図である。図4(b)に示すように、VDDを4.5V
〜5.5Vの範囲で掃引した場合、出力間電位差の変動
率は2.6%であり、従来よりも大幅に改善される。A bias voltage based on V SS generated by the FET 310 and the resistance element 320 is supplied to the gate terminal of the FET 230. FE with this bias voltage
The operation of T230 is a saturated region operation. Therefore, as described above, the potential of the positive phase output and the potential of the negative phase output are V SS
Is determined based on. FIG. 4B is an explanatory diagram of the operation of this circuit. As shown in Fig. 4 (b), VDD is 4.5V
When swept in the range of up to 5.5 V, the fluctuation rate of the output-to-output potential difference is 2.6%, which is a significant improvement over the prior art.
【0019】(第2実施例)図5は、本発明の第2実施
例の増幅回路の構成図である。図5(a)はこの回路の
素子レベルの回路構成図である。図5(a)に示すよう
に、この回路は、増幅部100と変換部400とから構
成される。ここで増幅部100は、従来と同様に構成さ
れる。(Second Embodiment) FIG. 5 is a block diagram of an amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5A is a device-level circuit configuration diagram of this circuit. As shown in FIG. 5A, this circuit includes an amplification unit 100 and a conversion unit 400. Here, the amplification unit 100 has the same configuration as the conventional one.
【0020】変換部400は、増幅部100から出力
された単相信号をゲート端子に入力するFET210
と、FET210のソース端子に一方の端子が接続さ
れ、VSSに他方の端子が接続された抵抗素子221と、
FET210のドレイン端子に一方の端子が接続され
た抵抗素子222と、ソース端子が抵抗素子222の
他方の端子に接続され、ドレイン端子がVDDに接続され
たFET230と、バイアス回路を構成するFET群
および抵抗素子群と、から構成される。The conversion unit 400 has a FET 210 for inputting the single-phase signal output from the amplification unit 100 to a gate terminal.
And a resistance element 221 having one terminal connected to the source terminal of the FET 210 and the other terminal connected to V SS ,
A resistance element 222 having one terminal connected to the drain terminal of the FET 210, a FET 230 having a source terminal connected to the other terminal of the resistance element 222 and a drain terminal connected to V DD , and an FET group forming a bias circuit. And a resistance element group.
【0021】本実施例の回路は、Vbを増幅部100の
出力から生成した直流電位として得るものである。な
お、Vbは増幅部100のVaよりも高い電位のレベル
シフト段の出力から作り出す必要がある。ここで、レベ
ルシフト段の出力に大きな容量が接続されると動作帯域
の劣化を招くので、バイアス回路内にソースフォロアに
よるバッファ回路が付加されている。更に、レベルシフ
ト段の出力は、Vaと同位相を有するので、そのままV
bに適用すると、正相出力端子から出力される信号と逆
相出力端子から出力される信号とが同位相となってしま
うので、本来の目的である差動信号を得ることができな
い。そこで、FET410とFET420とで位相反転
回路を形成し、この位相反転回路をレベルシフト段の出
力が経由することにより、Vbが生成されて差動信号出
力を得ている。この際、FET420のゲート幅をFE
T410のゲート幅よりも大きくするか、FET420
の閾値電圧をFET410の閾値電圧よりも浅くするこ
とにより、FET410のゲート端子への入力電位(V
c)およびFET420のゲート端子への入力電位(V
d)とVbとの位相を反転させることができる。The circuit of this embodiment obtains Vb as a DC potential generated from the output of the amplifier 100. Note that Vb needs to be generated from the output of the level shift stage having a higher potential than Va of the amplification unit 100. Here, if a large capacitance is connected to the output of the level shift stage, the operating band is deteriorated. Therefore, a buffer circuit using a source follower is added in the bias circuit. Furthermore, the output of the level shift stage has the same phase as Va, so V
When applied to b, the signal output from the positive phase output terminal and the signal output from the negative phase output terminal have the same phase, so that the original intended differential signal cannot be obtained. Therefore, a phase inverting circuit is formed by the FET 410 and the FET 420, and the output of the level shift stage passes through this phase inverting circuit to generate Vb and obtain a differential signal output. At this time, the gate width of the FET 420 is set to FE
Make it wider than the gate width of T410 or FET420
By making the threshold voltage of the FET 410 shallower than the threshold voltage of the FET 410, the input potential (V
c) and the input potential (V
The phases of d) and Vb can be inverted.
【0022】こうして、VSSを基準とするバイアス電圧
Vbは、FET230のゲート端子に供給される。この
バイアス電圧によるFET230の動作は飽和領域動作
となる。したがって、上述のように正相出力の電位と逆
相出力の電位とは、VSSを基準として定まる。また、上
記のような位相反転回路を使用すると、出力回路はプッ
シュプル動作を行うため、増幅部100への入力信号に
対する利得を向上する効果もある。図5(b)は、この
回路の動作説明図である。図5(b)に示すように、V
DDを4.5V〜5.5Vの範囲で掃引した場合、出力間
電位差の変動率は0.3%であり、第1実施例よりも改
善される。In this way, the bias voltage Vb based on V SS is supplied to the gate terminal of the FET 230. The operation of the FET 230 by this bias voltage is a saturation region operation. Therefore, as described above, the positive-phase output potential and the negative-phase output potential are determined with V SS as a reference. Further, when the phase inverting circuit as described above is used, the output circuit performs the push-pull operation, so that there is an effect of improving the gain with respect to the input signal to the amplifying unit 100. FIG. 5B is an explanatory diagram of the operation of this circuit. As shown in FIG. 5B, V
When DD is swept in the range of 4.5 V to 5.5 V, the fluctuation rate of the output-to-output potential difference is 0.3%, which is improved compared to the first embodiment.
【0023】(第3実施例)図6は、本発明の第3実施
例の増幅回路の構成図である。図6に示すように、この
回路は、変換部500において、図5に示す第2実施例
の抵抗素子による負荷素子の形成をゲート−ソース間を
短絡したFET223,224による負荷素子の形成と
した点のみが異なる。(Third Embodiment) FIG. 6 is a block diagram of an amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in this circuit, in the converter 500, the formation of the load element by the resistance element of the second embodiment shown in FIG. 5 is the formation of the load element by the FETs 223 and 224 in which the gate and the source are short-circuited. Only the points differ.
【0024】本実施例の回路は、第2実施例の回路と同
様に動作するが、負荷素子としてゲート−ソース間を短
絡したFETを使用したので、出力負荷のインピーダン
スが高い出力回路における減衰量が少なくて済む。具体
的には、発明者の実験によれば、出力負荷抵抗が1.5
kΩの場合、第2実施例の回路よりも0.6dB分だけ
回路全体の利得が向上することが確認された。The circuit of the present embodiment operates in the same manner as the circuit of the second embodiment, but since the FET having the gate and the source short-circuited is used as the load element, the amount of attenuation in the output circuit where the impedance of the output load is high. Is less. Specifically, according to an experiment by the inventor, the output load resistance is 1.5
In the case of kΩ, it was confirmed that the gain of the entire circuit is improved by 0.6 dB as compared with the circuit of the second embodiment.
【0025】(第4実施例)図7は、本発明の第4実施
例の増幅回路の構成図である。図7に示すように、本実
施例の回路は、変換部600において、図5に示す第2
実施例の回路の出力に、更に、ソースフォロアの出力バ
ッファ回路を付加して構成される。(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a block diagram of an amplifier circuit according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the circuit of the present embodiment is the same as the conversion unit 600 shown in FIG.
An output buffer circuit of a source follower is further added to the output of the circuit of the embodiment.
【0026】上記第1ないし第3実施例の回路は、出力
負荷側の終端抵抗がVSSを基準とした電位に終端されて
いる時には非常に有効な回路である。しかし、増幅回路
の使用態様によっては、出力負荷側の終端抵抗がVSSを
基準とした電位に終端されない場合がある。The circuits of the first to third embodiments are very effective circuits when the terminating resistance on the output load side is terminated to the potential with reference to V SS . However, the terminating resistance on the output load side may not be terminated to a potential based on V SS depending on the usage of the amplifier circuit.
【0027】本発明の増幅回路の差動信号出力は異なる
直流電位を有するので、後段の回路とは交流接続され
る。図8は、この交流結合の時定数より高い周波数領域
での、終端抵抗を含む出力回路の説明図である。図8
(a)はVSSで終端した場合、図8(b)はVDDで終端
した場合の等価回路図である。ここで、Va,Vbは、
ともに完全にVSSを基準としており、VSS=GNDの場
合には接地としする。VDD端子に重畳する交流成分をv
ddとし、正相出力のノイズ交流成分をv1、逆相出力
のノイズ交流成分をv2とすると、図8(a)の場合に
は、 v1=v2=0 …(1) となり、差動出力間の電位差の変動率は「0」である。
しかし、図8(b)の場合、 v1=2Gl/(Gb+Gl)・vdd …(2) v2=Gl/(gma+Ga+Gl)・vdd …(3) ここで、Gl :終端抵抗のコンダクタンス Ga :逆相出力側負荷素子のコンダクタンス Gb :正相出力側負荷素子のコンダクタンス gma:出力トランジスタ(Qa)の相互コンダクタン
ス となる。一般的な値として例えば、Gl=0.67m
S,Ga=2.9mS,Gb=5.0mS,gma=2
5mSとすると、 v1=0.24vdd,v2=0.023vdd であり、差動出力間の電位差の変動率は約20%に達す
る。Since the differential signal outputs of the amplifier circuit of the present invention have different DC potentials, they are AC-connected to the circuit in the subsequent stage. FIG. 8 is an explanatory diagram of an output circuit including a terminating resistor in a frequency region higher than the time constant of this AC coupling. Figure 8
FIG. 8A is an equivalent circuit diagram when terminated with V SS , and FIG. 8B is an equivalent circuit diagram when terminated with V DD . Here, Va and Vb are
Both are completely based on V SS , and are grounded when V SS = GND. AC component superimposed on V DD terminal is v
Assuming that dd is the positive-phase output noise AC component and v2 is the negative-phase output noise AC component, in the case of FIG. 8A, v1 = v2 = 0 (1) The fluctuation rate of the potential difference is 0.
However, in the case of FIG. 8B, v1 = 2Gl / (Gb + Gl) .vdd (2) v2 = Gl / (gma + Ga + Gl) .vdd (3) where Gl: conductance of the terminating resistor Ga: antiphase output Side load element conductance Gb: Positive phase output side load element conductance gma: Mutual conductance of output transistor (Qa). As a general value, for example, Gl = 0.67m
S, Ga = 2.9 mS, Gb = 5.0 mS, gma = 2
Assuming 5 mS, v1 = 0.24 vdd and v2 = 0.023 vdd, and the fluctuation rate of the potential difference between the differential outputs reaches about 20%.
【0028】そこで、出力トランジスタ210と終端抵
抗をバッファ回路で分離した回路が本実施例の回路であ
る。本実施例の回路は、FET210からの差動出力ま
では第2実施例と同様に動作し、FET210からの差
動出力は、ソースフォロアのバッファ回路を介して外部
に差動信号を出力する。したがって、終端抵抗の終端先
がVSS、VDDのいずれを基準としていても、そのことに
関係なく効果を発揮する。なお、ソースフォロアのバッ
ファ回路の付加により消費電力の増大、総合利得の低下
などを招くため、このバッファ回路の付加に関しては、
実使用態様を考慮して総合的に判断する必要がある。Therefore, the circuit of this embodiment is a circuit in which the output transistor 210 and the terminating resistor are separated by a buffer circuit. The circuit of this embodiment operates similarly to the second embodiment up to the differential output from the FET 210, and the differential output from the FET 210 outputs a differential signal to the outside through the buffer circuit of the source follower. Therefore, regardless of whether the termination end of the termination resistor is based on V SS or V DD , the effect is exhibited regardless of that. Note that the addition of a source follower buffer circuit causes an increase in power consumption and a decrease in total gain. Therefore, regarding the addition of this buffer circuit,
It is necessary to make a comprehensive decision in consideration of the actual usage mode.
【0029】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく変形が可能である。例えば、第2実施例に対す
る第3実施例のような負荷素子の構成の変更は、第1実
施例および第4実施例においても同様に可能であり同様
の効果を奏する。また、第2実施例に対する第4実施例
のような出力バッファ回路の付加の変更は、第1実施例
および第3実施例においても同様に可能であり同様の効
果を奏する。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified. For example, the change of the configuration of the load element as in the third embodiment with respect to the second embodiment is also possible in the first embodiment and the fourth embodiment, and the same effect is obtained. Further, the addition of the output buffer circuit as in the fourth embodiment to the second embodiment can be similarly changed in the first and third embodiments, and the same effect can be obtained.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の増
幅回路によれば、出力段に信号出力トタンジスタの基準
電位側と反対の側に直列にトランジスタを配置し、この
トランジスタのゲート端子に供給するバイアス電圧を基
準電位を基準として生成することにしたので、出力トラ
ンジスタの差動信号出力の双方の信号は、基準電位以外
の電位変動の影響を受けにくく、かつ、基準電位の変動
に対しては略同様に変化するので、電源ノイズに対して
安定した差動信号間の電圧値を出力することができる。As described in detail above, according to the amplifier circuit of the present invention, a transistor is arranged in series at the output stage on the side opposite to the reference potential side of the signal output transistor, and the gate terminal of this transistor is provided. Since the bias voltage to be supplied is generated with reference to the reference potential, both signals of the differential signal output of the output transistor are not easily affected by potential fluctuations other than the reference potential, and the fluctuation of the reference potential , The voltage value between the differential signals that is stable with respect to the power supply noise can be output.
【図1】本発明の増幅回路の概要構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an amplifier circuit of the present invention.
【図2】FETの動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the FET.
【図3】本発明の増幅回路の動作概要説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation outline of an amplifier circuit of the present invention.
【図4】本発明の第1実施例の増幅回路の構成図であ
る。FIG. 4 is a configuration diagram of an amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2実施例の増幅回路の構成図であ
る。FIG. 5 is a configuration diagram of an amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第3実施例の増幅回路の構成図であ
る。FIG. 6 is a configuration diagram of an amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第4実施例の増幅回路の構成図であ
る。FIG. 7 is a configuration diagram of an amplifier circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】終端抵抗のある出力回路の等価回路図である。FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of an output circuit having a terminating resistor.
【図9】従来の増幅回路の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional amplifier circuit.
【図10】従来の増幅回路の動作説明図である。FIG. 10 is an operation explanatory diagram of a conventional amplifier circuit.
【図11】従来の増幅回路におけるオフセットの影響の
説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of the influence of offset in a conventional amplifier circuit.
100…増幅部、200,300,400,500,6
00,900…変換部、210,223,224,31
0,410,420…FET、221,222,320
…抵抗素子。100 ... Amplifying unit, 200, 300, 400, 500, 6
00,900 ... Converter, 210, 223, 224, 31
0,410,420 ... FET, 221,222,320
... resistive element.
Claims (9)
単相信号を出力する増幅部と、前記増幅部から出力され
た前記第2の単相信号を差動信号に変換して出力する変
換部と、を備える増幅回路であって、 前記変換部の出力段が、 増幅された単相信号をゲート端子に入力する第1のトラ
ンジスタと、 前記第1のトランジスタのソース端子に一方の端子が接
続され、第1の電源供給端子に他方の端子が接続された
第1の負荷素子と、 前記第1のトランジスタのドレイン端子に一方の端子が
接続された第2の負荷素子と、 ソース端子が前記第2の負荷素子の他方の端子に接続さ
れ、ドレイン端子が第2の電源端子に接続された第2の
トランジスタと、 前記第1の電源端子の電圧値を基準としたバイアス電圧
を前記第2のトランジスタのゲート端子に供給するバイ
アス回路と、 を備え、前記第1のトランジスタのソース端子と前記第
1のトランジスタのドレイン端子とを差動信号出力端子
とすることを特徴とする増幅回路。1. An amplifying unit for inputting and amplifying a first single-phase signal to output a second single-phase signal, and converting the second single-phase signal output from the amplifying unit into a differential signal. And a conversion unit that outputs the first output signal of the conversion unit, wherein the output stage of the conversion unit includes a first transistor that inputs an amplified single-phase signal to a gate terminal, and a source terminal of the first transistor. A first load element having one terminal connected to the first power supply terminal and the other terminal connected to the first power supply terminal, and a second load element having one terminal connected to the drain terminal of the first transistor A second transistor having a source terminal connected to the other terminal of the second load element and a drain terminal connected to a second power supply terminal; and a voltage value of the first power supply terminal as a reference. Bias voltage is applied to the gate terminal of the second transistor A bias circuit for supplying the child to the child, and a source terminal of the first transistor and a drain terminal of the first transistor as differential signal output terminals.
界効果トランジスタである、ことを特徴とする請求項1
記載の増幅回路。2. The first and second transistors are field effect transistors.
The described amplifier circuit.
ある、ことを特徴とする請求項1記載の増幅回路。3. The amplifier circuit according to claim 1, wherein the first and second load elements are resistors.
果トランジスタである、ことを特徴とする請求項1記載
の増幅回路。4. The amplifier circuit according to claim 1, wherein the first and second load elements are field effect transistors.
供給される電圧は、前記バイアス回路の発生するバイア
ス電圧に加えて、前記増幅部の出力信号の位相に対して
反転した位相を有する交流信号が重畳されている、こと
を特徴とする請求項1記載の増幅回路。5. A voltage supplied to the gate terminal of the second transistor, in addition to the bias voltage generated by the bias circuit, an AC signal having a phase inverted with respect to the phase of the output signal of the amplification unit. 2. The amplifier circuit according to claim 1, wherein is superimposed.
備え、 前記バイアス回路は、前記レベルシフト部から出力さ
れ、相異なる直流電位を有するとともに前記第2の単相
信号の直流電位よりも高い直流電位を有する2つの信号
の内の直流電位が高い方の信号を入力する第1のバッフ
ァ回路と、 前記2つの信号の内の直流電位が低い方の信号を入力す
る第2のバッファ回路と、 前記第1のバッファ回路および前記第2のバッファ回路
から出力される信号を入力し、位相反転した信号を生成
して出力する位相反転回路と、 を備える、ことを特徴とする請求項5記載の増幅回路。6. The output stage of the amplification section includes a level shift section, and the bias circuit outputs different DC potentials from the level shift section and has a DC potential higher than that of the second single-phase signal. A first buffer circuit for inputting a signal having a higher DC potential of two signals having a high DC potential, and a second buffer circuit for inputting a signal having a lower DC potential of the two signals And a phase inverting circuit that inputs signals output from the first buffer circuit and the second buffer circuit, generates a phase-inverted signal, and outputs the phase-inverted signal. The described amplifier circuit.
入力する第3のトランジスタと、 前記第2のバッファ回路の出力する信号をゲート端子に
入力し、ドレイン端子が前記第3のトランジスタのソー
ス端子と接続される第4のトランジスタと、 を備え、前記第3のトランジスタのソース端子から前記
位相反転した信号を出力する、ことを特徴とする請求項
6記載の増幅回路。7. The phase inverting circuit inputs a signal output from the first buffer circuit to a gate terminal of a third transistor, and a signal output from the second buffer circuit to a gate terminal, A fourth transistor whose drain terminal is connected to the source terminal of the third transistor; and outputting the phase-inverted signal from the source terminal of the third transistor. The described amplifier circuit.
前記第3のトランジスタのゲート幅よりも大きい、こと
を特徴とする請求項7記載の増幅回路。8. The gate width of the fourth transistor is
8. The amplifier circuit according to claim 7, wherein the gate width of the third transistor is larger than that of the third transistor.
前記第3のトランジスタの閾値電圧よりも浅い、ことを
特徴とする請求項7記載の増幅回路。9. The threshold voltage of the fourth transistor is
The amplifier circuit according to claim 7, wherein the amplifier circuit is shallower than a threshold voltage of the third transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21306893A JPH0766632A (en) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21306893A JPH0766632A (en) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Amplifier circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0766632A true JPH0766632A (en) | 1995-03-10 |
Family
ID=16633011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21306893A Pending JPH0766632A (en) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | Amplifier circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0766632A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017169156A (en) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | アンリツ株式会社 | Transimpedance amplifier and optical signal receiver |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP21306893A patent/JPH0766632A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017169156A (en) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | アンリツ株式会社 | Transimpedance amplifier and optical signal receiver |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4333058A (en) | Operational amplifier employing complementary field-effect transistors | |
US7944303B2 (en) | Super source follower output impedance enhancement | |
JP4766769B2 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
CN101388651B (en) | Receiver for high-speed digital interface | |
US7176760B2 (en) | CMOS class AB folded cascode operational amplifier for high-speed applications | |
JPH0360209A (en) | Amplifier circuit and semiconductor integrated circuit including the same | |
US20070211828A1 (en) | Apparatus for receiving wide-based pulse signal in communication channel using human body | |
JPH11504487A (en) | Low voltage differential amplifier | |
US6466093B1 (en) | Low voltage low thd CMOS audio (power) amplifier | |
US11290094B2 (en) | High-linearity input buffer | |
KR20050034596A (en) | Amplification circuit | |
US6433638B1 (en) | Fully balanced transimpedance amplifier for high speed and low voltage applications | |
JP2560542B2 (en) | Voltage-current conversion circuit | |
US6215302B1 (en) | Preamplifier and method for measuring resistance of a resistive transducer | |
US20040160245A1 (en) | Linear low noise transconductance cell | |
JPH0766632A (en) | Amplifier circuit | |
TW569520B (en) | Semiconductor amplifier circuit | |
US7078962B2 (en) | Dynamic current generator with asymmetric common-mode input range | |
TW523980B (en) | Amplifier | |
KR100499856B1 (en) | Variable gain amplifier | |
JPH05283952A (en) | Differential operational amplifier | |
WO1993008638A1 (en) | Differential operational amplifier | |
US7312658B2 (en) | Differential amplifier with two outputs and a single input of improved linearity | |
JP3922906B2 (en) | Wideband differential amplifier circuit | |
US20160087632A1 (en) | Current amplifier and transmitter using the same |