JPS62159905A - 半導体差動増幅器 - Google Patents
半導体差動増幅器Info
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- JPS62159905A JPS62159905A JP61002579A JP257986A JPS62159905A JP S62159905 A JPS62159905 A JP S62159905A JP 61002579 A JP61002579 A JP 61002579A JP 257986 A JP257986 A JP 257986A JP S62159905 A JPS62159905 A JP S62159905A
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- JP
- Japan
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- potential
- differential amplifier
- mos transistors
- gate
- input
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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)
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。
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〕
この発明は、半導体差動増幅器に関するものである。
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、Ql、Q2は゛ゲート幅とゲート長がそれぞれ
等しい負荷用PチャネルMOSトランジスタ、Q3.Q
4はゲート幅とゲート長がそれぞれ等しい駆動用Nチャ
ネルMOSトランジスタ、D、Dは入力端子対である。
おいて、Ql、Q2は゛ゲート幅とゲート長がそれぞれ
等しい負荷用PチャネルMOSトランジスタ、Q3.Q
4はゲート幅とゲート長がそれぞれ等しい駆動用Nチャ
ネルMOSトランジスタ、D、Dは入力端子対である。
また、NはトランジスタQ1と03のドレインの接続ノ
ード、π゛■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
カット用NチャネルMOSトランジスタ、SRはパワー
カット用内部信号、Vccは電源電位、GNDは接地電
位である。
ード、π゛■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
カット用NチャネルMOSトランジスタ、SRはパワー
カット用内部信号、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、パワーカット用内部信号SEが“Hルベルでトラ
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。
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、入力端子りの電位の変化に
対して、Y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Q2Qゲート入力ともなっている
ので、゛入力端子りと丁の電位が等しいならば出力π下
はノードNと同電位となる。この時、入力端子り、 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04が5極管領域で平衡状態になる様
設定してお(。この状態において入力端子りと■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「下の電位は
大きく変化する。
ドレインが共通であるため、入力端子りの電位の変化に
対して、Y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Q2Qゲート入力ともなっている
ので、゛入力端子りと丁の電位が等しいならば出力π下
はノードNと同電位となる。この時、入力端子り、 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04が5極管領域で平衡状態になる様
設定してお(。この状態において入力端子りと■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「下の電位は
大きく変化する。
またパワーカット用内部信号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、バリーカットとなる。
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、バリーカットとなる。
従来の半導体差動増幅器は、入力端子対り、 Dの電位
差をNチャネル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RDの電位をVcc側へ
引き上げる能力が小さく、従って端子りと下のごく微小
な電位差に対しては、あまり感度が上がらないという問
題があった。
差をNチャネル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RDの電位をVcc側へ
引き上げる能力が小さく、従って端子りと下のごく微小
な電位差に対しては、あまり感度が上がらないという問
題があった。
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RD)の電
位をVcc側に引き上げる能力を増加させることによっ
て、高感度の半導体差動増幅器を得ることを目的とする
。
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RD)の電
位をVcc側に引き上げる能力を増加させることによっ
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、ドレインが第1導電型の負荷用トランジスタと
第2導電型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
個の第1導電型のMOSトランジスタを設けたものであ
る。
電圧に、ドレインが第1導電型の負荷用トランジスタと
第2導電型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
個の第1導電型の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、新たに挿入された第1導電型のM
OSトランジスタが、ゲート入力となっている入力端子
対の一方が比較的低電位になると、より導通状態となり
、ドレインの電位を上昇させ、それによって゛出力側の
第1.第2の導電型のトランジスタ対のアンバランスが
増大し、出力電位の変動がより大きくなる。
OSトランジスタが、ゲート入力となっている入力端子
対の一方が比較的低電位になると、より導通状態となり
、ドレインの電位を上昇させ、それによって゛出力側の
第1.第2の導電型のトランジスタ対のアンバランスが
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チャネルMO3トランジスタであり、トランジスタQ
6は端子が電源電圧vcC及びノードNに接続されニゲ
ートは一方の入力端子りに接続されている。またトラン
ジスタQ7は端子が電源電圧V’cc及び出力端子■下
に接続され、ゲートは他方の入力端子方に接続されてい
る。
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チャネルMO3トランジスタであり、トランジスタQ
6は端子が電源電圧vcC及びノードNに接続されニゲ
ートは一方の入力端子りに接続されている。またトラン
ジスタQ7は端子が電源電圧V’cc及び出力端子■下
に接続され、ゲートは他方の入力端子方に接続されてい
る。
次に動作について説明する。
新たに接続した2つのPチャネルMO3トランジスタQ
6及びQ7は左右対称に設けられているので、入力端子
りと石が同電位の時にノードNと出力π1が同電位であ
ることは従来と同様である。
6及びQ7は左右対称に設けられているので、入力端子
りと石が同電位の時にノードNと出力π1が同電位であ
ることは従来と同様である。
今、入力端子りと石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は端子りの電位が下降すれば寄
りオンし、上昇すればよりオフする。よって、ノードN
1即ちトランジスタQ2のゲートの電位に対して変動を
増大させる効果を持つ。また端子−D−1即ちトランジ
スタQ7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π下の
電位の変動は、トランジスタQ6.Q7のいずれによっ
ても増大することになる。
する。トランジスタQ6は端子りの電位が下降すれば寄
りオンし、上昇すればよりオフする。よって、ノードN
1即ちトランジスタQ2のゲートの電位に対して変動を
増大させる効果を持つ。また端子−D−1即ちトランジ
スタQ7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π下の
電位の変動は、トランジスタQ6.Q7のいずれによっ
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、VU
及びvTr5はそれぞれり、 D及びπ下の電位を示す
。但し、トランジスタのゲート長り及びゲート幅Wは、
トランジスタQl。
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、VU
及びvTr5はそれぞれり、 D及びπ下の電位を示す
。但し、トランジスタのゲート長り及びゲート幅Wは、
トランジスタQl。
Q2が共にL= 2.04m、 W= 25.0 、l
jm、 l−ランジスタQ3.Q4が共にL= 1.
5.crm、 W= 6.0pm、トランジスタQ6.
Q7が共にL=2.0pm、W=20.0/1mとして
いる。例えばVD=3.3vのとき、7丁が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0.6
vとなり、増幅率が約70%向上していることがわかる
。
jm、 l−ランジスタQ3.Q4が共にL= 1.
5.crm、 W= 6.0pm、トランジスタQ6.
Q7が共にL=2.0pm、W=20.0/1mとして
いる。例えばVD=3.3vのとき、7丁が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0.6
v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った。第4図
にその構成を示す。SAIないしSA3は、第1〜第3
の差動増幅部を表している。
して差動増幅器を2段構成にすることがあった。第4図
にその構成を示す。SAI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、Dinl 、 Dinlは第1の差動増幅
部SAIの入力端子対、同様にDin2.Dπ7及びD
in3.百1n3−はそれぞれ第2.第3の差動増幅部
SA2.SA3の入力端子対、又Dout 1 、 D
out2.及びDout 3はそれぞれ各差動増幅部S
Al、SA2及びSA3の出力端子である。SAは第1
〜第3の差動増幅部SAIないしSA3から構成される
差動増幅器である。
部SAIの入力端子対、同様にDin2.Dπ7及びD
in3.百1n3−はそれぞれ第2.第3の差動増幅部
SA2.SA3の入力端子対、又Dout 1 、 D
out2.及びDout 3はそれぞれ各差動増幅部S
Al、SA2及びSA3の出力端子である。SAは第1
〜第3の差動増幅部SAI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の入力端子り及び■はそれぞれDinj
、 Din9−及びDxn了、 Din2と接続され
、Dout l及びDout 2はそれぞれDin3及
び「■に接続されている。そして、Dout 3が差動
増幅3SAの出力■となっている。
、 Din9−及びDxn了、 Din2と接続され
、Dout l及びDout 2はそれぞれDin3及
び「■に接続されている。そして、Dout 3が差動
増幅3SAの出力■となっている。
この差動増幅器においては、まず1段目の差動増幅部S
AI及びSA2で互いに逆向きに増幅してDout 1
とDout 2の電位差を入力端子りとrの電位差より
拡大しておき、次に2段目の差動増幅部SA3で更に増
幅するのである。
AI及びSA2で互いに逆向きに増幅してDout 1
とDout 2の電位差を入力端子りとrの電位差より
拡大しておき、次に2段目の差動増幅部SA3で更に増
幅するのである。
しかるにこの従来の方法では、SAI、SA2゜SA3
といっ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チャネル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。
といっ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チャネル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とゲート長し
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Al、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。従って、コンダクタンスA6.A7がAI、A2よ
り小さい方が望ましい。
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Al、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。従って、コンダクタンスA6.A7がAI、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チャネル。
負荷用にPチャネルMOSトランジスタを使用したが、
本発明は、駆動用にPチャネル、負荷用にNチャネルM
OS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。
本発明は、駆動用にPチャネル、負荷用にNチャネルM
OS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Q2、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。
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、パワーカット用MOSトラ
ンジスタをNチャネルとし、GND側に挿入するように
したが、差動−幅器内のPチャネルMOSトランジスタ
からNチャネル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。
ンジスタをNチャネルとし、GND側に挿入するように
したが、差動−幅器内のPチャネルMOSトランジスタ
からNチャネル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。
(発明の効果〕
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チャネル。
ば、入力端子対からの入力をNチャネル。
Pチャネルの両方の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tきる効果がある。
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t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禾す図、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。 Ql、Q2.Q6.Q7・・・PチャネルMOSトラン
ジスタ、03〜Q5・・・NチャネルMOSトランジス
タ、D、D・・・入力端子対、π下・・・出力端子、S
E・・・パワーカット用内部信号、Vcc・・・電源電
位、GND・・・接地電位。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
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禾す図、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。 Ql、Q2.Q6.Q7・・・PチャネルMOSトラン
ジスタ、03〜Q5・・・NチャネルMOSトランジス
タ、D、D・・・入力端子対、π下・・・出力端子、S
E・・・パワーカット用内部信号、Vcc・・・電源電
位、GND・・・接地電位。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (3)
- (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、スイッチング回路によって前記第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A_1/A_2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A_3/A_4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A_5/A_6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 true JPS62159905A (ja) | 1987-07-15 |
JPH0471365B2 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) |
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KR100453134B1 (ko) * | 2001-10-24 | 2004-10-15 | 산요덴키가부시키가이샤 | 반도체 집적 회로 |
KR100608187B1 (ko) * | 2001-10-24 | 2006-08-04 | 산요덴키가부시키가이샤 | 반도체 집적 회로 |
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JPH0377413A (ja) * | 1989-08-10 | 1991-04-03 | Siemens Ag | 集積可能な差動増幅器 |
JPH04214297A (ja) * | 1990-12-13 | 1992-08-05 | Mitsubishi Electric Corp | 増幅回路 |
DE19909536C1 (de) | 1999-03-04 | 2000-06-15 | Siemens Ag | Integrierte Schaltung zur Erzeugung zweier Ausgangstakte mit zeitlich nicht überlappenden Pegeln |
US8773934B2 (en) * | 2006-09-27 | 2014-07-08 | Silicon Storage Technology, Inc. | Power line compensation for flash memory sense amplifiers |
Family Cites Families (5)
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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 |
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-
1986
- 1986-01-08 JP JP61002579A patent/JPS62159905A/ja active Granted
-
1987
- 1987-01-06 GB GB8700162A patent/GB2186455B/en not_active Expired
- 1987-01-07 DE DE19873700296 patent/DE3700296A1/de active Granted
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