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公開番号2021111891
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210802
出願番号2020003428
出願日20200114
発明の名称増幅器
出願人三菱電機株式会社
代理人特許業務法人深見特許事務所
主分類H03F 3/45 20060101AFI20210705BHJP(基本電子回路)
要約【課題】バイアス回路の電流精度を向上する。
【解決手段】差動増幅回路12において、入力電圧VIP及び入力電圧VINがそれぞれの制御電極に入力される入力トランジスタTI1及びTI2には、入力トランジスタTI1,TI2とそれぞれに直列接続されたP型トランジスタTP1,TP2から電流が供給される。バイアス回路11は、直列接続された、基準電流I1を発生する電流源CS1と、P型トランジスタTP3,TP4とを有する。P型トランジスタTP3は、P型トランジスタTP1,TP2とカレントミラーを構成する。P型トランジスタTP4は、入力トランジスタTI1,TI2と同じ導電型及び特性を有する。P型トランジスタTP4の制御電極は、入力トランジスタTP1又はTP2の制御電極と接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
第1及び第2の入力電圧を受ける差動増幅回路と、
一定電圧又は一定電流を発生するためのバイアス回路とを備え、
前記第1の入力電圧を制御電極に受ける第1の入力トランジスタと、
前記第2の入力電圧を制御電極に受ける第2の入力トランジスタと、
前記第1の入力トランジスタに対して直列接続される第1のトランジスタと、
前記第2の入力トランジスタに対して直列接続される、前記第1のトランジスタと同一導電型の第2のトランジスタと、
前記第1及び第2の入力トランジスタが並列接続されるとともに、前記第1及び第2トランジスタは並列接続され、
前記バイアス回路は、
一定電流を出力するための電流源と、
前記電流源と電気的に直列接続された、前記第1及び第2のトランジスタとカレントミラーを構成する第3のトランジスタと、
前記第3のトランジスタに対して直列接続される第1のレプリカトランジスタを含み、
前記第1のレプリカトランジスタは、前記第1及び第2の入力トランジスタのうちの一方の入力トランジスタと同一の導電型及び特性を有するように構成され、かつ、前記第1のレプリカトランジスタの制御電極は、前記一方の入力トランジスタの前記制御電極と接続される、増幅器。
続きを表示(約 940 文字)【請求項2】
前記バイアス回路は、
前記第1のレプリカトランジスタと並列接続される第2のレプリカトランジスタを更に含み、
前記第2のレプリカトランジスタは、前記第1及び第2の入力トランジスタのうちの他方の入力トランジスタと同一の導電型及び特性を有するように構成され、かつ、前記第2のレプリカトランジスタの制御電極は、前記他方の入力トランジスタの前記制御電極と接続される、請求項1記載の増幅器。
【請求項3】
前記差動増幅回路は、
第1の電源電圧を供給する第1の電源ノードと、第2の電源電圧を供給する第2の電源ノードとの間に、前記第1の入力トランジスタを挟んで前記第1のトランジスタと直列に接続される第4のトランジスタと、
前記第1の電源ノード及び前記第2の電源ノードの間に、前記第2の入力トランジスタを挟んで前記第2のトランジスタと直列に接続される、前記第3のトランジスタと同一の導電型を有する第5のトランジスタとを更に含み、
前記バイアス回路は、
前記第1及び第2の電源ノードの間に直列接続された、前記第1から第3のトランジスタとカレントミラーを構成する第6のトランジスタ、第3のレプリカトランジスタ、及び、前記第4及び第5のトランジスタとカレントミラーを構成する第7のトランジスタを更に含み、
前記第3のレプリカトランジスタは、前記第1及び第2の入力トランジスタのうちの一方の入力トランジスタと同一の導電型及び特性を有するように構成され、かつ、前記第1のレプリカトランジスタの制御電極は、前記一方の入力トランジスタの前記制御電極と接続される、請求項1又は2に記載の増幅器。
【請求項4】
前記バイアス回路は、
前記第3のレプリカトランジスタと並列接続される第4のレプリカトランジスタを更に含み、
前記第4のレプリカトランジスタは、前記第1及び第2の入力トランジスタのうちの他方の入力トランジスタと同一の導電型及び特性を有するように構成され、かつ、前記第4のレプリカトランジスタの制御電極は、前記他方の入力トランジスタの前記制御電極と接続される、請求項3記載の増幅器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、増幅器に関する。
続きを表示(約 1,800 文字)【背景技術】
【0002】
バイアス回路は増幅器等に一定の電圧又は電流を供給する機能を有し、例えば、カレントミラーを用いて構成される。
【0003】
例えば、特開2015−10005号公報(特許文献1)には、全差動アンプを利用したボルテージフォロア回路において、2段アンプで構成された差動対回路に対して、カレントミラーを含む負荷電流制御によってバイアス電流を供給する構成が記載されている。
【0004】
特許文献1のボルテージフォロア回路では、負荷電流制御部が、差動対回路内の差動対トランジスタのそれぞれのゲート端子と同じ電位が入力され、かつ、差動対トランジスタと同導電型のトランジスタを有する。差動対回路では、起動時において、差動対トランジスタと直列に接続されたアクティブロードを構成するトランジスタの電流が、負荷電流制御部内の上記トランジスタの電流と比例して制限される。これにより、特許文献1では、差動出力端子の電圧レベルが初期状態で電源電圧である場合にも、ボルテージフォロア回路を起動することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2015−10005号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
理想的には、カレントミラーでは、基準電流に対して、予め設定された整数倍で正確に電流値がコピーされる。しかしながら、実際には、チャネル長変調によって電流値がトランジスタのソース−ドレイン端子間電位に依存して変化する。この結果、バイアス回路及び差動対回路の間でカレントミラーを構成する複数のトランジスタ間でドレイン−ソース端子間電圧が同じにならないことにより、正確に電流をコピーできなくなることが懸念される。このような現象が生じると、増幅器の出力波形が歪むなどの問題が発生する虞があるため、カレントミラーが電流値をコピーする動作の電流精度は重要である。
【0007】
特許文献1に記載されたボルテージフォロア回路では、負荷電流制御部に、差動対のゲート端子と同じ電位が入力されるトランジスタ対を設けることで、初期状態に増幅器内を流れる電流値を制限している。一方で、カレントミラーによる電流コピーの精度を向上するための対策については、特に言及されていない。
【0008】
本開示はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本開示の目的は、バイアス回路によって供給される電流精度を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示のある局面によれば、増幅器であって、第1及び第2の入力電圧を受ける差動増幅回路と、一定電圧又は一定電流を発生するためのバイアス回路とを備える。差動増幅回路は、第1及び第2の入力トランジスタと、第1及び第2のトランジスタとを含む。第1のトランジスタは、第1の入力トランジスタに対して直列接続される。第2のトランジスタは、第2の入力トランジスタに対して直列接続され、第1のトランジスタと同一導電型を有する。第1及び第2の入力トランジスタが並列接続されるとともに、第1及び第2トランジスタは並列接続される。バイアス回路は、一定電流を出力するための電流源と、電流源と電気的に直列接続された第3のトランジスタと、第3のトランジスタに対して直列接続される第1のレプリカトランジスタを含む。第3のトランジスタは、第1及び第2のトランジスタとカレントミラーを構成する。第1のレプリカトランジスタは、第1及び第2の入力トランジスタのうちの一方の入力トランジスタと同一の導電型及び特性を有するように構成される。第1のレプリカトランジスタの制御電極は、一方の入力トランジスタの制御電極と接続される。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、バイアス回路内に設けられたレプリカトランジスタによって、カレントミラーを構成する複数のトランジスタの間で主電極間(例えば、ソース−ドレイン端子間)電圧の差を抑制することができるので、カレントミラーでの電流コピー精度の向上により、バイアス回路の電流精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
(【0011】以降は省略されています)

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