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    • 专利摘要:
    Zum Schaffen einer Verstärkerschaltung, die einen einfachen Schaltungsaufbau aufweist, Gegentaktausgabe ermöglicht und einen niedrigen Leistungsverbrauch aufweist, wird ein erster Transkonduktanzverstärker (2) geschaffen, in welchen das Ausgangssignal eines Differenzverstärkers mit zwei Eingängen (1) und eine erste Vorspannung (Vbias4) eingespeist werden. Ein Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers (2) ist mit dem einen Eingang und dem Ausgang eines zweiten Transkonduktanzverstärkers (3) verbunden, dessen anderer Eingang mit dem Gate-Anschluss eines ersten Ausgangstransistors (Mp) verbunden ist und mit einer zweiten Vorspannung (Vbias3) beaufschlagt wird. Der Ausgang des Differenzverstärkers (1) ist mit dem Gate-Anschluss eines zweiten Ausgangstransistors (Mn) verbunden, dessen Polarität der Polarität des ersten Ausgangstransistors (Mp) entgegengesetzt ist. Die Drain-Anschlüsse des ersten Ausgangstransistors (Mp) und des zweiten Ausgangstransistors (Mn) sind miteinander verbunden und bilden somit einen Gegentaktausgang. Bei Verwendung eines solchen Aufbaus kann der Ruhestrom der Gegentaktausgangsstufe bei Betrieb ohne Signal auf einen niedrigen Wert gedrückt werden und kann bei schwerer Last ein starker Strom zum Fließen gebracht werden, wodurch es möglich ist, den Leistungsverbrauch der Verstärkerschaltung stärker zu senken.
    公开号:DE102004002175A1
    申请号:DE200410002175
    申请日:2004-01-15
    公开日:2004-07-29
    发明作者:Kimiyoshi Mizoe
    申请人:Fuji Electric Device Technology Co Ltd；
    IPC主号:H03F1-02
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteine Verstärkerschaltungund insbesondere eine Verstärkerschaltungmit Gegentaktausgabe und geringem Leistungsverbrauch, welche für eine integrierteHalbleiterschaltung zum Verstärkenvon Signalen und zum Durchführenvon Impedanzwandlung verwendet wird.
    [0002] Als herkömmliches Beispiel einer Verstärkerschaltungmit Gegentaktausgabe ist ein Beispiel aus [1], der JP 2688477 B (Absätze Nr.4–11, 1) bekannt.
    [0003] 6 entspricht 1 von [1] und zeigt den Aufbaueines als Ausgangstufe eines Operationsverstärkers verwendeten Verstärkers. Indiesem Verstärkersind ein PMOS-Transistor QPf und ein NMOS-Transistor Qnf in komplementärem Aufbauin Gegentaktschaltung als Endelemente einer Ausgangsstufe der KlasseAB oder einer Ausgangsstufe der Klasse B verbunden, wobei ihr Verbindungspunkt dieAusgangsklemme OUT der Stufe bildet. Die jeweiligen Ausgangsklemmenzweier TranskonduktanzverstärkerschaltungenTp, Tn sind mit den Gate-Klemmen des PMOS-Transistors Qpf bzw. des NMOS-TransistorsQnf verbunden, ihre jeweiligen invertierten Eingangsklemmen sindmiteinander verbunden und bilden somit den Eingang IN des Verstärkers, undihre jeweiligen nicht invertierten Eingangsklemmen sind durch dieRückkopplungssystemeFp, Fn mit der Ausgangsklemme OUT verbunden.
    [0004] Obwohl es möglich ist, den Vorteil dersicheren Ausführungder Gegentaktausgang-Funktion zu erzielen, da die Rückkopplungvom Ausgang durch die Rückkopplungssystemeund den Transkonduktanzverstärkeran den Gate-Anschluss des MOS-Transistors in der Ausgangsstufe angelegt wird,besteht in diesem Beispiel die Eigentümlichkeit, dass, wenn der Verstärker für den Operationsverstärker verwendetwird, die Stabilitätnicht sichergestellt werden kann und der Frequenzgang verschlechtert wird.
    [0005] Ein weiteres Beispiel ist in [2], JP 8-222972 A (Absätze Nr.10–15, 1) beschrieben. 7 entspricht 1 von [2] und zeigt einenDifferenzverstärkermit einer Differenzeingangsstufe 38, eine Ausgangsstufe 40 undeine Stabilisierungsschaltung mit phasengleicher Rückkopplung 42.Die Differenzeingangsstufe 38 wird durch jeweiliges Verbinden derTransistoren Q3, Q4 als Lasten mit zwei Transistoren Q1, Q2, welcheihre verstärkendenElemente darstellen, gebildet. Die Ausgangsstufe 40 besteht auseinem Transistor Q10, in welchen ein Ausgangssignal des TransistorsQ1 der Differenzeingangsstufe 38 eingespeist wird, einemTransistor 411, welcher mit dem Transistor Q10 als Lastverbunden ist, einem Transistor Q12, welcher, zusammen mit dem TransistorQ11, eine Stromspiegelschaltung bildet, und einem Transistor Q13,in welchen ein Ausgangssignal des anderen Transistors Q2 der Differenzeingangsstufeeingespeist wird, wobei der Transistor Q12 und der Transistor Q13eine Gegentaktausgangsschaltung darstellen, von deren Knoten einAusgangssignal abgegriffen wird. Außerdem besteht die Stabilisierungsschaltungmit phasengleicher Rückkopplung 42 auseinem Transistor Q8, in welchen ein Ausgangssignal des TransistorsQ1 der Differenzeingangsstufe eingespeist wird, einem TransistorQ9, in welchen ein Ausgang des anderen Transistors Q2 der Differenzeingangsstufeeingespeist wird, Transistoren Q6, Q7, welche als gemeinsame Lastenmit diesen Transistoren Q8, Q9 verbunden sind, so dass sie eineStromspiegelschaltung bilden, und einem Transistor Q5, welcher alsLast mit dem Transistor Q6 verbunden ist und zusammen mit den TransistorenQ3, Q4, welche Lasten der Differenzeingangsstufe darstellen, eineStromspiegelschaltung bildet.
    [0006] Obwohl bei [2] die Stabilität der Gegentaktausgangsschaltung,welche die Ausgangsstufe bildet, sichergestellt werden kann, dader Transistor Q12, welcher die Ausgangsstufe darstellt, zusammenmit dem Transistor Q11 die Stromspiegelschaltung bildet, bestehtin diesem Beispiel die Eigentümlichkeit,dass der Ausgangsstrom durch einen Ruhestrom des Transistors (Q11)begrenzt wird.
    [0007] Wenn es notwendig ist, Ausgangssignale desOperationsverstärkersim vollen Spannungsbereich zwischen der ersten Leistungsquelle undder zweiten Leistungsquelle zu verwenden, oder wenn es notwendigist, einen Ausgangsstrom so zu erhöhen, dass der Operationsverstärker eineleichte Last bewältigenkann, verwendet der Aufbau der Ausgangsstufe des Operationsverstärkers Transistoren mitkomplementärerStruktur wie den PMOS-Transistor und den NMOS-Transistor und führt dieGegentaktausgabe durch, welche unter Verwendung des Drain-Ausgangs(bei bipolaren Transistoren des Kollektorausgangs) einen Betriebder Klasse AB oder einen Betrieb der Klasse B durchführen kann,und daher ist es möglich,den Stromverbrauch des Operationsverstärkers im Ruhebetrieb zu reduzieren,wodurch eine Senkung des Leistungsverbrauchs erzielt werden kann.
    [0008] Wenn aber ein Gegentaktausgang verwendetwird, um einen stabilen Operationsverstärker zu schaffen, in welchemdie Ausgangsspannung nicht dem Einfluß von Ausgangsspannungsschwankungenund Temperaturschwankungen oder dergleichen unterliegt, bestehtein Nachteil darin, dass das in der Ausgangsstufe verwendete Verfahrender Vorspannungssteuerung der Gate-Anschlüsse des PMOS-Transistors unddes NMOS-Transistors (Basisanschlüsse bei Bipolartransistoren)schwierig ist, und daher wird der Schaltungsaufbau der Ausgangsstufedes Operationsverstärkersaufwendig, wodurch der Stromverbrauch zunimmt.
    [0009] Die vorliegende Erfindung erfolgtein Anbetracht dieser Punkte, und es ist die Aufgabe der vorliegendenErfindung, eine Verstärkerschaltungzu schaffen, welche einen einfachen Schaltungsaufbau aufweist undfähig ist,Gegentaktausgabe durchzuführenund somit einen niedrigen Leistungsverbrauch zu erzielen.
    [0010] Die Lösung der Aufgabe ergibt sichaus Patentanspruch 1. Unteransprüchebeziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung,wobei auch andere Kombinationen von Merkmalen als die beanspruchtenmöglichsind.
    [0011] Um gemäß der vorliegenden Erfindungdie oben erwähntenNachteile zu überwinden,enthält eine Verstärkerschaltungmit einem Differenzverstärkerzum Verstärkeneines Differenzsignals zwischen einem invertierten Signal und einemnicht invertierten Signal einen ersten Transkonduktanzverstärker, in welchender Ausgang des Differenzverstärkersund eine erste Vorspannung eingespeist werden und welcher ein Differenzsignalzwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers und der ersten Vorspannungin ein Stromsignal umwandelt und das Stromsignal ausgibt, einenzweiten Transkonduktanzverstärker,dessen Ausgang mit dem Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers verbundenist und in welchen eine von beiden Ausgängen erzeugte Spannung und einezweite Vorspannung eingespeist werden und welcher ein Differenzsignalin ein Stromsignal umwandelt und das Stromsignal ausgibt, einenersten Ausgangstransistor, dessen Gate-Anschluss mit einem Ausgangdes zweiten Transkonduktanzverstärkersverbunden ist und dessen Source-Anschluss mit einer ersten Leistungsquelleverbunden ist, einen zweiten Ausgangstransistor, dessen Polarität der Polarität des erstenAusgangstransistors entgegengesetzt ist, dessen Gate-Anschluss miteinem Ausgang des Differenzverstärkersverbunden ist, dessen Source-Anschluss mit einer zweiten Leistungsquelleverbunden ist und dessen Drain-Anschluss mit einem Drain-Anschlussdes ersten Ausgangstransistors verbunden ist, wodurch somit einGegentaktausgang gebildet wird, und ein Phasenkompensationselement,welches zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers und einen Knoten zwischenden Drain-Anschlüssendes ersten und des zweiten Ausgangstransistors geschaltet ist.
    [0012] Damit ist es möglich, eine Verstärkerschaltungzu schaffen, welche einen einfachen Schaltungsaufbau aufweist unddie Gegentaktausgabe als Funktionsprinzip anwendet. Außerdem istes durch den Gegentaktausgang möglich,den Vorstrom der Gegentaktausgangsstufe zur Zeit des Ruhebetriebs ohneSignal zu unterdrückenund zur Zeit schwerer Last einen starken Strom fließen zu lassen,wodurch der Leistungsverbrauch gesenkt werden kann.
    [0013] Eine Ausführungsweise der vorliegendenErfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
    [0014] 1 zeigteinen Schaltplan, der den grundlegenden Aufbau einer Verstärkerschaltunggemäß der vorliegendenErfindung zeigt.
    [0015] 2 zeigteinen Schaltplan, der die Verstärkerschaltunggemäß der vorliegendenErfindung unter Verwendung von MOS-Transistoren verkörpert.
    [0016] 3 zeigteinen Schaltplan, der eine Vorspannungsquelle in 2 unter Verwendung von MOS-Transistoren verkörpert.
    [0017] 4 zeigteinen weiteren Schaltplan, der eine Vorspannungsquelle in 2 unter Verwendung von MOS-Transistorenverkörpert.
    [0018] 5 zeigteinen Schaltplan mit einem anderen Aufbau, der den in 1 gezeigten grundlegendenAufbau der Verstärkerschaltunggemäß der vorliegendenErfindung unter Verwendung von MOS-Transistoren verkörpert.
    [0019] 6 und 7 geben die 1 der Druckschrift [1] bzw. der Druckschrift[2] wieder.
    [0020] 1 istein Schaltplan, der den grundlegenden Aufbau der Verstärkerschaltunggemäß der vorliegendenErfindung zeigt.
    [0021] Der Verstärker gemäß der vorliegenden Erfindungist so aufgebaut, dass die Verstärkerschaltungeinen Differenzverstärker 1 ineiner ersten Verstärkerstufe,einen ersten Transkonduktanzverstärker 2 und einen zweitenTranskonduktanzverstärker 3 ineiner zweiten Verstärkerstufesowie einen ersten Ausgangstransistor Mp und einen zweiten AusgangstransistorMn enthält,welche die Gegentaktausgängemit einander entgegengesetzten Polaritäten bilden und die Gegentaktausgänge in einerAusgangsstufe als Ausgang OUT dieser Verstärkerschaltung verwenden. Außerdem istein Phasenkompensationselement 4 zwischen den Ausgang desDifferenzverstärkers 1 undden Ausgang OUT der Verstärkerschaltunggeschaltet.
    [0022] Der Differenzverstärker 1 enthält eineninvertierten Eingang IN–,einen nicht invertierten Eingang IN+ und einen Ausgang, und einDifferenzsignal zwischen dem in den invertierten Eingang IN– und dem inden nicht invertierten Eingang IN+ eingespeisten Signal wird verstärkt unddann aus dem Ausgang ausgegeben.
    [0023] Mit dem einen Eingang des erstenTranskonduktanzverstärkers 2 istein Ausgang des Differenzverstärkers 1 verbunden,und am anderen Eingang liegt eine erste Vorspannung Vbias4 an, undder erste Transkonduktanzverstärker 2 wandeltein Differenzsignal zwischen einer Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 1 undder ersten Vorspannung Vbias4 in ein Stromsignal um und gibt dasStromsignal aus. Mit dem einen Eingang des zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 sinddessen Ausgang und der Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 verbunden,und an seinem anderen Eingang liegt eine zweite Vorspannung Vbias3an, und der zweite Transkonduktanzverstärker 3 wandelt einDifferenzsignal zwischen einer sowohl vom Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 alsauch vom Ausgang des zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 erzeugtenSpannung und der zweiten Vorspannung Vbias3 in ein Stromsignal umund gibt das Stromsignal aus.
    [0024] Der Gate-Anschluss des ersten AusgangstransistorsMp der Ausgangsstufe ist mit dem Ausgang des zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 verbunden,sein Source-Anschluss ist mit einer ersten Leistungsquelle VDD verbunden,und sein Drain-Anschluss ist mit dem Ausgang OUT dieser Verstärkerschaltungverbunden. Der Gate-Anschluss des zweiten Ausgangstransistors Mnist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 1 verbunden,sein Source-Anschluss ist mit einer zweiten Leistungsquelle VSS verbunden,und sein Drain-Anschluss ist mit dem Ausgang OUT dieser Verstärkerschaltungverbunden. Die Drain-Anschlüssedes ersten Ausgangstransistors Mp und des zweiten AusgangstransistorsMn sind miteinander verbunden und bilden somit einen Gegentaktausgang.
    [0025] Nun wird die Funktionsweise der Verstärkerschaltungmit dem oben erwähntenAufbau in einem Kleinsignalmodell erläutert. Das Differenzsignalzwischen dem invertierten Eingangssignal und dem nicht invertiertenSignal wird durch den Differenzverstärker 1 in der erstenStufe verstärkt.Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 1, welches ein durchVerstärkendes Differenzsignals gewonnenes Signal ist, wird vom Eingang desersten Transkonduktanzverstärkers 2 undvom Gate-Anschlussdes zweiten Ausgangstransistors Mn empfangen.
    [0026] Der erste Transkonduktanzverstärker 2 wandeltdas Differenzsignal zwischen dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 1 undder ersten Vorspannung Vbias4 in ein Stromsignal um, welchem ein Vorstrom überlagertwird, und gibt das Stromsignal aus. Bei Annahme der Ausgangssignalspannungdes Differenzverstärkers 1 alsva und der Steilheit des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 alsgm2 läßt sichdas Strom-Ausgangssignal i2 des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 durchdie folgende Formel ausdrücken. i2 =gm2 × Va (1)
    [0027] Da durch Einstellen der ersten Vorspannung Vbias4gleich der Vorspannung (dem Arbeitspunkt) des Ausgangs des Differenzverstärkers 1 dieerste Vorspannung Vbias4 mit geringer Verzerrung in das Stromsignalumgewandelt werden kann, werden diese Spannungen in dieser Ausführungsformauf den gleichen Wert eingestellt. Der Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 istmit dem Ausgang des zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 verbundenund ist außerdemmit dem Gate-Anschluss des ersten Ausgangstransistors Mp verbunden,und daher wird die Stromsignalspannung i2 desersten Transkonduktanzverstärkers 2 aufgrundparalleler Ausgangswiderständedes ersten Transkonduktanzverstärkers 2 unddes zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 inein Spannungssignal umgewandelt, und das Spannungssignal wird alsGate-Signal des ersten Ausgangstransistors Mp übertragen. Bei Annahme einesAusgangswiderstands im Kleinsignalmodell in der gesamten durch Kombinierendes ersten und des zweiten Transkonduktanzverstärkers 2, 3 gebildetenSchaltung als ro23 läßt sich die Gate-Signal-SpannungVgp des ersten Ausgangstransistors Mp durchdie folgende Formel ausdrücken. Vgp =ro23 × ia = gm2 × ro23 × va (2)
    [0028] Laut dieser Formel nehmen das Gate-Signal desersten Ausgangstransistors Mp und das Gate-Signal des zweiten AusgangstransistorsMn die gleiche Phase an.
    [0029] Entsprechend hat der erste Transkonduktanzverstärker 2 dieFunktion, das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 1 an den Gate-Anschluss desersten Ausgangstransistors Mp als Eingangssignal zu übertragen.
    [0030] Außerdem gestattet der zweiteTranskonduktanzverstärker 3 perse das Einspeisen der zweiten Vorspannung Vbias3 und des Ausgangsdes zweiten Transkonduktanzverstärkers 3,und daher ist es zur Zeit des Ruhebetriebs, in welchem kein Signal inden Differenzverstärker 1 eingespeistwird, das heißt,wenn die mit dem zweiten Transkonduktanzverstärker 3 verbundeneImpedanz einfach ist oder in einem Kleinsignalmodell, möglich anzunehmen,dass der Ausgang des zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 sichin einem mit der zweiten Vorspannung Vbias3 praktisch kurzgeschlossenenZustand befindet. Entsprechend wird die Ausgangsspannung des zweitenTranskonduktanzverstärkers 3 gleichder zweiten Vorspannung Vbias3.
    [0031] Außerdem ist der Ausgang deszweiten Transkonduktanzverstärkers 3 mitdem Gate-Anschluss des ersten Ausgangstransistors Mp verbunden,und daher ist die Gate-Spannung des ersten Ausgangstransistors Mphinsichtlich der Gleichspannung mit der zweiten Vorspannung Vbias3vorgespannt. Entsprechend wird bei Annahme einer Gate-Source-Spannungdes ersten Ausgangstransistors Mp als VGSP diefolgende Beziehung aufgestellt. |VGSP| = Vbias3 (3)
    [0032] Entsprechend hat der zweite Transkonduktanzverstärker 3 dieFunktion, den Gate-Anschluss des ersten Ausgangstransistors Mp hinsichtlichder Gleichspannung auf der Vorspannung Vbias3 zu halten. Das heißt, derArbeitspunkt des ersten Ausgangstransistors Mp kann unabhängig vomzweiten Ausgangstransistor Mn auf der Vorspannung Vbias3 beruhendeingestellt werden.
    [0033] Nun werden die Vorströme des erstenund des zweiten Ausgangstransistors Mp, Mn, welche die Ausgangsstufendarstellen, untersucht, wenn die Verstärkerschaltung im Ruhebetriebist. Der Gate-Anschlussdes ersten Ausgangstransistors Mp ist mit der zweiten VorspannungVbias3 vorgespannt, um den durch die Gate-Spannung bestimmten Drain-StromIp fließenzu lassen. Der Gate-Anschluss des zweiten Ausgangstransistors Mnhingegen ist mit der Ausgangsarbeitspunkt-Spannung des Differenzverstärkers 1 vorgespannt,um den durch die Gate-Spannung bestimmten Drain-Strom In fließen zu lassen.Dann bildet der Strom mit dem kleineren Stromwert von den Strömen Ip,In, welche vom ersten und zweiten Ausgangstransistor Mp, Mn fließen gelassenwerden, den Vorstrom der Ausgangsstufe. Um hier die erzeugte Offset-Spannungzu berücksichtigen,ist es wünschenswert,dass die Ströme,welche vom ersten beziehungsweise zweiten Ausgangstransistor Mp,Mn fließengelassen werden, so eingestellt werden, dass Ip = In.
    [0034] Zum Schluß wird ein Fall an einem Großsignalmodelluntersucht, in welchem das Signal in den Eingang des Differenzverstärkers 1 eingespeistwird und die Ausgangsspannung verändert wird. Wenn die Ausgangsspannungva des Differenzverstärkers 1 dicht an derersten Leistungsquelle VDD verändert wird,werden, verglichen mit den Vorspannungen zur Zeit des Ruhebetriebs,die Gate-Spannungen des ersten Ausgangstransistors Mp und des zweitenAusgangstransistors Mn dicht an die erste Leistungsquelle VDD verändert. Dannwird die Spannung zwischen Gate- und Source-Anschluss des erstenAusgangstransistors Mp verringert, und daher wird der Drain-StromIp, welcher zum Fließengebracht wird, verringert. Andererseits wird die Spannung zwischen Gate-und Source-Anschluss des zweiten Ausgangstransistors Mn erhöht, unddaher wird der Drain-Strom In, welcher zum Fließen gebracht wird, erhöht. Wennder Ausgang die Widerstandslast enthält, wird der Drain-Strom In,welchen der zweite Ausgangstransistor Mn fließen läßt, erhöht, und daher führt derAusgang der Verstärkerschaltungden Vorgang durch, den Strom aufzunehmen.
    [0035] Wenn hingegen die Ausgangsspannungva des Differenzverstärkers 1 dicht an derzweiten Leistungs quelle VSS verändertwird, werden, verglichen mit den Vorspannungen zur Zeit des Ruhebetriebs, dieGate-Spannungen des ersten Ausgangstransistors Mp und des zweitenAusgangstransistors Mn dicht an der zweiten Leistungsquelle VSSverändert. Dannwird die Spannung zwischen Gate- und Source-Anschluss des ersten AusgangstransistorsMp erhöht,und daher wird der Drain-Strom Ip, welcher zum Fließen gebrachtwird, erhöht.Andererseits wird die Spannung zwischen Gate- und Source-Anschluss deszweiten Ausgangstransistors Mn verringert, und daher wird der Drain-StromIn, welcher zum Fließen gebrachtwird, verringert. Wenn der Ausgang die Widerstandslast enthält, wirdder Drain-Strom Ip, welchen der erste Ausgangstransistor Mp fließen läßt, erhöht, unddaher führtder Ausgang der Verstärkerschaltungden Vorgang durch, den Strom abzugeben. Auf diese Weise kann dieAusgangsstufe der Verstärkerschaltungden Gegentaktausgang-Betrieb ausführen.
    [0036] 2 istein Schaltplan, welcher die Verstärkerschaltung gemäß der vorliegendenErfindung unter Verwendung von MOS-Transistoren verkörpert. In 2 sind Elemente, welchemit den in 1 gezeigtenElementen identisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
    [0037] Der Differenzverstärker 1 inder ersten Stufe enthälteinen PMOS-Transistor M4, dessen Gate-Anschluss mit dem invertierten EingangIN- verbunden ist, und einen PMOS-Transistor M5, dessen Gate-Anschlussmit dem nicht invertierten Eingang IN+ verbunden ist, deren Substratanschlüsse miteinanderverbunden sind und mit einer Leistungsquelle Vsub1 verbunden sind.Die Drain-Anschlüsseder PMOS-Transistoren M4, M5 sind mit den Drain-Anschlüssen derNMOS-Transistoren M6 beziehungsweise M7 verbunden. Von diesen NMOS-TransistorenM6, M7 ist der Gate-Anschluss des einen NMOS-Transistors M6 mitdem Drain-Anschluss des NMOS-Transistors M6 per se und dem Gate-Anschluss des anderenNMOS-Transistors M7 verbunden, währenddie Source-Anschlüssedieser NMOS-Transistoren M6, M7 mit einer zweiten LeistungsquelleVSS verbunden sind. Außerdemsind die Source-Anschlüsseder PMOS-Transistoren M4, M5 miteinander verbunden und mit dem Drain-Anschluss eines PMOS-TransistorsM3 verbunden, während derSource-Anschluss des PMOS-TransistorsM3 mit einer ersten Leistungsquelle VDD verbunden ist. Der Gate-Anschlussdes PMOS-TransistorsM3 ist mit dem Gate-Anschluss und dem Drain-Anschluss eines PMOS-TransistorsM1 verbunden, der Source-Anschluss des PMOS-Transistors M3 ist mitder ersten Leistungsquelle VDD verbunden, und an den Drain-Anschlussdes PMOS-Transistors M3 wird eine Vorspannung Bias1 angelegt.
    [0038] So bilden im Differenzverstärker 1 derAnfangsstufe die PMOS-Transistoren M4, M5 den invertierten und dennicht invertierten Differenzeingang, bildet der PMOS-TransistorM3 zusammen mit dem PMOS-Transistor M1 eine Stromspiegelschaltung, wodurchsomit eine Konstantstromquelle gebildet wird, welche einen konstantenStrom Ibias1 zu den Differenzeingängen fließen läßt, während die NMOS-TransistorenM6, M7 eine Stromspiegellastschaltung für die Differenzeingänge darstellen.
    [0039] Der erste Transkonduktanzverstärker 2 in derzweiten Verstärkerstufeenthälteinen NMOS-Transistor M11, an dessen Gate-Anschluss eine VorspannungVbias4 anliegt, und einen NMOS-Transistor M12, dessen Gate-Anschlussmit dem Drain-Anschluss des PMOS-Transistors M5, welcher den Ausgangdes Differenzverstärkers 1 darstellt,verbunden ist und dessen Drain-Anschluss mit der ersten LeistungsquelleVDD verbunden ist, wobei die Substratanschlüsse dieser. Transistoren miteinanderverbunden sind und mit einer Leistungsquelle Vsub3 verbunden sind.Die Source-Anschlüsseder NMOS-Transistoren M11, M12 sind miteinander verbunden und sindgleichzeitig mit dem Drain-Anschlusseines NMOS-Transistors M13 verbunden, während der Source-Anschlussdes NMOS-TransistorsM13 mit einer zweiten Leistungsquelle VSS verbunden ist. Der Gate-Anschlussdes NMOS-TransistorsM13 ist mit dem Gate-Anschluss und dem Drain-Anschluss des NMOS-TransistorsM2 verbunden, und der Source-Anschluss des NMOS-Transistors M13ist mit der zweiten Leistungsquelle VSS verbunden, und an den Drain-Anschlussdes NMOS-Transistors M13 wird eine Vorspannung Bias2 angelegt.
    [0040] Entsprechend ist der erste Transkonduktanzverstärker 2 einTeil, welcher die Gate-Anschlüsse derNMOS-Transistoren M11, M12 als Eingänge verwendet und eine Schaltungdarstellt, welche die Vorspannung Vbias4 an den Gate-Anschluss eines NMOS-TransistorsM11 anlegt, den Ausgang des Differenzverstärkers 1 in den Gate-Anschlusseines weiteren NMOS-Transistors M12 einspeist und den Drain-Anschlussdes NMOS-Transistors M11 ausgibt. Der NMOS-Transistor M13 stellt,zusammen mit dem NMOS-Transistor M2, eine Stromspiegelschaltungdar und arbeitet außerdemals Konstantstromquelle, welche einen konstanten Strom Ibias2 zuden NMOS-Transistoren M11, M12 fließen läßt.
    [0041] Außerdem enthält der zweite Transkonduktanzverstärker 3 einenPMOS-Transistor M9, an dessen Gate-Anschluss eine Vorspannung Vbias3anliegt, und einen PMOS-Transistor M10, dessen Gate-Anschluss und Drain-Anschlussbeide mit dem Drain-Anschluss des NMOS-Transistors M11, welchereinen Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 darstellt,verbunden sind, wobei die Substratanschlüsse dieser Transistoren miteinanderverbunden sind und mit einer Leistungsquelle Vsub2 verbunden sind.Die Source-Anschlüsseder PMOS-Transistoren M9, M10 sind miteinander verbunden und sindgleichzeitig mit dem Drain-Anschluss eines PMOS-Transistors M8 verbunden, während derSource-Anschluss des PMOS-Transistors M8 mit einer ersten LeistungsquelleVDD verbunden ist. Der Gate-Anschluss des PMOS-Transistors M8 istmit dem Gate-Anschluss und dem Drain-Anschluss des PMOS-TransistorsM1 verbunden.
    [0042] Entsprechend ist der zweite Transkonduktanzverstärker 3 einTeil, welcher den PMOS-Transistor M8 als Konstantstromquelle unddie Gate-Anschlüsseder PMOS-Transistoren M9, M10 als Eingänge verwendet und so konfiguriertist, dass eine Vorspannung Vbias3 am Gate-Anschluss des PMOS-Transistors M9 anliegt,und den Gate-Anschluss und den Drain-Anschluss eines anderen PMOS-Transistors M10 verbindet,um einen Ausgang zu bilden. Der Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 undder Ausgang des zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 sind miteinanderverbunden.
    [0043] Die Ausgangsstufe besteht aus dem PMOS-TransistorMp und dem NMOS-Transistor Mn, wobei der Gate-Anschluss des PMOS-Transistors Mpmit dem Drain-Anschluss des PMOS-Transistors M10, welcher den Ausgangdes zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 darstellt,verbunden ist, der Gate-Anschlussdes NMOS-Transistors Mn mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 1 verbundenist und der Knoten der Drain-Anschlüsse des PMOS-Transistors Mpund des NMOS-Transistors Mn den Ausgang dieser Verstärkerschaltungdarstellt.
    [0044] Das Phasenkompensationselement 4 bestehtaus einem Widerstand Rc und einem Kondensator Cc, welche in Reihenschaltungzwischen den Ausgang des Differenzverstärkers 1 und die AusgangsklemmeOUT, welche den Ausgang der Verstärkerschaltung bildet, geschaltetsind.
    [0045] In dieser Verstärkerschaltung wird angenommen,dass der Ausgang des zweiten Transkonduktanzverstärkers 3 sichin einem mit der zweiten Vorspannung Vbias3 praktisch kurzgeschlossenenZustand befindet. Folglich kann der Arbeitspunkt des ersten Ausgangs-MOS-TransistorsMp aufgrund der Vorspannung Vbias3 unabhängig vom zweiten Ausgangs-MOS-TransistorMn eingestellt werden. Dieser Aufbau wird nun ausführlich erläutert.
    [0046] Ein Saugstrom I2 zumNMOS-Transistor M11 wird auf der in die NMOS-Transistoren M11, M12des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 eingespeisten VorspannungVbias4 und dem Arbeitspunkt des Ausgangs des Differenzverstärkers 1 beruhendbestimmt. Im zweiten Transkonduktanzverstärker 3 wird ein aufdem PMOS-Transistor M8 beruhend bestimmter konstanter Stromwertdoppelt so groß wie derStrom I2 eingestellt. Die Schaltungsparameter (Größen derjeweiligen Transistoren und dergleichen) werden so eingestellt,dass der Strom, welcher im PMOS-Transistor M9 fließt, gleichdem Strom I2 wird. Aufgrund eines solchenAufbaus ist der Strom, welchen der PMOS-Transistor M10 abgibt, gleich demStrom I2, welchen der NMOS-Transistor M11 aufsaugt,und der Zustand des PMOS-Transistors M10wird gleich dem Zustand des PMOS-Transistors M9, und daher werdenauch die Gate-Spannungen dieserTransistoren gleich. Da der Gate-Anschluss des PMOS-TransistorsM10 mit dem Drain-Anschluss des PMOS-Transistors M10 per se verbundenist, wird die Spannung des Drain-Anschlusses desPMOS-Transistors M10 gleich der zweiten Vorspannung Vbias3. Entsprechendwird der Arbeitspunkt des ersten Ausgangs-MOS-Transistors Mp auf derVorspannung Vbias3 beruhend bestimmt.
    [0047] 3 istein Schaltplan, welcher die in 2 gezeigteVorspannungsquelle unter Verwendung von MOS-Transistoren verkörpert. Hierin 3 sind Elemente,welche mit den in 2 gezeigtenElementen identisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet,und auf ihre ausführlicheErläuterungwird verzichtet.
    [0048] Die Spannungsquelle der Vorspannung Vbias3besteht aus einem PMOS-Transistor M14 und einem NMOS-TransistorM15. Der Source-Anschluss des NMOS-Transistors M15 ist mit einerzweiten Leistungsquelle VSS verbunden, und sein Gate-Anschluss istmit dem Gate-Anschluss des NMOS-TransistorsM2, welcher eine Stromspiegelschaltung darstellt, verbunden, wodurchsomit eine Konstantstromquelle gebildet wird. Der Source-Anschlussdes PMOS-Transistors M14 ist mit der ersten Leistungsquelle VDDverbunden, und sein Gate-Anschluss und Drain-Anschluss sind in kurzgeschlossenerWeise mit dem Drain-Anschluss des NMOS-Transistors M15 verbunden.Aufgrund eines solchen Aufbaus kann die Vorspannungsquelle eineGate-Source-Spannung, welche durch Fließenlassen eines konstantenStroms vom NMOS-Transistor M15 zum PMOS-Transistor M14 erzeugt wird,dessen Gate-Anschluss und Drain-Anschluss miteinander kurzgeschlossensind, als die Vorspannung Vbias3 ausgeben.
    [0049] Die Spannungsquelle einer anderenVorspannung Vbias4 besteht aus einem NMOS-Transistor M16 und einemPMOS-Transistor M17. Der Source-Anschluss des PMOS-Transistors M17ist mit der ersten Leistungsquelle VDD verbunden, und sein Gate-Anschlussist mit dem Gate-Anschluss des PMOS-Transistors M1, welcher eine Stromspiegelschaltungdarstellt, verbunden, wodurch somit eine Konstantstromquelle gebildetwird. Der Source-Anschluss des NMOS-Transistors M16 ist mit einer zweitenLeistungsquelle VSS verbunden, und sein Gate-Anschluss und Drain-Anschlusssind in kurzgeschlossener Weise mit dem Drain-Anschluss des PMOS-TransistorsM17 verbunden. Aufgrund eines solchen Aufbaus kann die Vorspannungsquelleeine Gate-Source-Spannung, welche durch Fließenlassen eines konstantenStroms vom PMOS-Transistor M17 zum NMOS-Transistor M16 erzeugt wird,dessen Gate-Anschluss und Drain-Anschluss miteinander kurzgeschlossensind, als die Vorspannung Vbias4 ausgeben.
    [0050] Hier wird, bezugnehmend auf den in 3 gezeigten Schaltungsaufbau,das Verfahren zum Bestimmen der Vorströme des PMOS-Transistors Mp unddes NMOS-Transistors Mn, welche die Ausgangsstufe bilden, für die denRuhebetrieb ausführendeVerstärkerschaltungbeschrieben.
    [0051] Die Gate-Spannung des PMOS-Transistors Mpzur Zeit des Ruhebetriebs wird gleich der Vorspannung Vbias3, unddaher wird die Gate-Source-Spannung Vgsp des PMOS-Transistors Mpgleich der Gate-Source-SpannungVgs14, welche im PMOS-Transistor M14 erzeugt wird. Diese Gate-Source-Spannung Vgs14 wirdauf dem konstanten Stromwert des NMOS-Transistors M15 und der Transistorgröße des PMOS-TransistorsM14 beruhend bestimmt, und daher kann der Vorstromwert des PMOS-Transistors Mp durchEinstellen der Größe des PMOS-TransistorsMp gewonnen werden. Kurz gesagt, ist dieses Verfahren gleich einemVerfahren, bei welchem ein Ausgangsstromwert bezüglich eines Eingangsstromwertsauf dem Größenverhältnis vonTransistoren in einer Stromspiegelschaltung beruhend gewonnen wird.
    [0052] Währendhingegen die Gate-Spannung des NMOS-Transistors Mn die Arbeitspunkt-Spannung desAusgangs des Differenzverstärkers 1 wird,wird diese Arbeitspunkt-Spannung gleich den Drain-Spannungen der NMOS-TransistorenM6, M7, welche eine Stromspiegellastschaltung des Differenzverstärkers bilden.Das heißt,die Gate-Source-Spannung Vgsn des NMOS-Transistors Mn wird gleichder Gate-Source-Spannung Vgs6 des NMOS-Transistors M6. Da die Gate-Source-SpannungVgs6 auf dem Vorstrom und der Transistorgröße des NMOS-Transistors M6beruhend bestimmt wird, wird durch Einstellen der Transistorgröße des NMOS-TransistorsMn der Vorstrom des NMOS-Transistors Mn auf dem Größenverhältnis desNMOS-Transistors M6 beruhend bestimmt. Hier ist es wünschenswert,die Vorspannung Vbias4 gleich der Arbeitspunkt-Spannung des Ausgangsdes Differenzverstärkers 1 einzustellen,und daher kann durch Einstellen des konstanten Stromwerts des PMOS-TransistorsM17 die Transistorgröße des NMOS-TransistorsM16 auf dem Transistorgrößenverhältnis beruhendbestimmt werden. Entsprechend nehmen die NMOS-Transistoren M6, M7,M16, Mn die Beziehung des Transistorgrößenverhältnisses auf dem Vorstrom-(Drain-Strom-) Verhältnisberuhend an.
    [0053] 4 istein anderer Schaltplan, welcher die in 2 gezeigte Vorspannungsquelle unter Verwendung vonMOS-Transistoren verkörpert.Hier in 4 sind Elemente,welche mit den in 2 gezeigten Elementenidentisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, undauf ihre ausführliche Erläuterungwird verzichtet.
    [0054] Entsprechend dieser Vorspannungsquelle wirdder NMOS-Transistor M6 der Stromspiegellastschaltung im Differenzverstärker 1 alsVorspannungsquelle des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 verwendet,währenddie Gate-Drain-Spannung Vgs6 des NMOS-Transistors M6 der Stromspiegellastschaltungals Vorspannung Vbias4 verwendet wird.
    [0055] Außerdem besteht die Vorspannungsquelle deszweiten Transkonduktanzverstärkers 3,genauso wie im in 3 gezeigtenSchaltungsbeispiel, aus dem PMOS-Transistor M14 und dem NMOS-TransistorM15.
    [0056] Aufgrund eines solchen Aufbaus, verglichen mitder in 3 gezeigten Verstärkerschaltung,kann ein Vorstrompfad aus der Schaltung der Verstärkerschaltungentfernt werden, wodurch somit der Stromverbrauch verringert wird.
    [0057] 5 istein Schaltplan eines anderen Aufbaus, welcher den grundlegendenAufbau der in 1 gezeigtenVerstärkerschaltunggemäß der vorliegendenErfindung unter Verwendung von MOS-Transistoren verkörpert. Hier in 5 sind Elemente, welche mit den in 2 gezeigten Elementen identischsind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und auf ihreausführlicheErläuterungwird verzichtet.
    [0058] In dieser Verstärkerschaltung haben der Differenzverstärker 1,der erste Transkonduktanzverstärker 2,der PMOS-Transistor Mp und der NMOS-Transistor Mn der Ausgangsstufesowie das Phasenkompensationselement 4 den gleichen Schaltungsaufbauwie die in der in 2 gezeigten Verstärkerschaltungbeschriebene Schaltung.
    [0059] Der zweite Transkonduktanzverstärker 3 enthält einenPMOS-Transistor M9, an dessen Gate-Anschluss eine Vorspannung Vbias3 anliegt,und einen PMOS-Transistor M10, dessen Gate-Anschluss mit dem Drain-Anschlusseines NMOS-Transistors M11, welcher der Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers 2 ist,verbunden ist, wobei die Substratanschlüsse dieser Transistoren miteinanderverbunden sind und mit einer Leistungsquelle Vsub2 verbunden sind.Die Source-Anschlüsseder PMOS-Transistoren M9, M10 sind miteinander verbunden und sindgleichzeitig mit dem Drain-Anschlusseines PMOS-Transistors M8 verbunden, und der Source-Anschluss desPMOS-Transistors M8 ist mit einer ersten Leistungsquelle VDD verbunden. DerGate-Anschluss des PMOS-Transistors M8 ist mit dem Gate-Anschlussund dem Drain-Anschluss eines PMOS-Transistors M1 verbunden. Der Drain-Anschlussdes PMOS-Transistors M9 ist mit einer zweiten Leistungsquelle VSSverbunden, währendder Drain-Anschluss des PMOS-Transistors M10 mit dem Gate-Anschlussund dem Drain-Anschlusseines NMOS-Transistors M20 verbunden ist. Der Source-Anschluss desNMOS-Transistors M20 ist mit der zweiten Leistungsquelle VSS verbunden, undsein Gate-Anschluss ist mit dem Gate-Anschluss des NMOS-Transistors M21 verbunden.Der Source-Anschluss des NMOS-Transistors M21 ist mit der zweitenLeistungsquelle VSS verbunden, und sein Drain-Anschluss ist mitdem Gate-Anschlussund dem Drain-Anschluss des PMOS-Transistors M22 verbunden. DerSource-Anschluss des PMOS-Transistors M22 ist mit der ersten LeistungsquelleVDD verbunden, und sein Gate-Anschlussist mit dem Gate-Anschluss des PMOS-Transistors M23 verbunden. DerSource-Anschluss des PMOS-Transistors M23 ist mit der ersten LeistungsquelleVDD verbunden, und sein Drain-Anschlussist mit dem Drain-Anschluss des NMOS-Transistors M11, welcher den Ausgangdes ersten Transkonduktanzverstärkers 2 bildet,verbunden.
    [0060] Der zweite Transkonduktanzverstärker 3 verwendetentsprechend den PMOS-Transistor M8 als Konstantstromquelle, verwendetdie Gate-Anschlüsseder PMOS-Transistoren M9, M10 als Eingänge, verbindet den Drain-Anschlussdes PMOS-Transistors M10 mit einem Teil einer aus den NMOS-Transistoren M20,M21 bestehenden Stromspiegelschaltung, mit welcher der Gate-Anschlussund der Drain-Anschluss des NMOS-Transistors M20 der Stromspiegelschaltungverbunden sind, und gibt das Stromsignal aus dem PMOS-TransistorM10 ab. Außerdemverbindet der zweite Transkonduktanzverstärker 3 den Drain-Anschlussdes NMOS-Transistors M21 mit einem Teil einer aus den PMOS-Transistoren M22,M23 bestehenden Stromspiegelschaltung, mit welcher der Gate-Anschlussund der Drain-Anschluss des PMOS-Transistors M22 der Stromspiegelschaltungverbunden sind, und gibt das Stromsignal aus dem PMOS-TransistorM20 ab. Außerdembildet der Drain-Anschluss des PMOS-Transistors M23 den Ausgang des Transkonduktanzverstärkers 3,und dieser Ausgang und der Drain-Anschlussdes OS-Transistors M11, welcher den Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärker 2 bildet, sindmit dem Gate-Anschluss des PMOS-Transistors Mp der Ausgangsstufeverbunden.
    [0061] In der in 5 gezeigten Verstärkerschaltung beträgt die Anzahlvon Transistoren, welche in Längsrichtungzwischen die Leistungsquellen (zwischen VDD und VSS) geschaltetsind, drei. In der in 2 bis 4 gezeigten Verstärkerschaltunghingegen beträgtdie Anzahl von Transistoren, welche in Längsrichtung zwischen die Leistungsquellengeschaltet sind, vier. Verglichen mit den in 2 bis 4 gezeigtenVerstärkerschaltungenist die in 5 gezeigteVerstärkerschaltungso konfiguriert, dass sie die Leistungsquellen-Spannung (genauer gesagt,die Spannung zwischen Leistungsquellen) verringert.
    [0062] Hier kann im Hinblick auf die in 4 und 5 gezeigten Verstärkerschaltungen der Vorstrom desPMOS-Transistors Mp und des NMOS-Transistors Mn der Ausgangsstufeauf die gleiche Weise wie bei der in 2 gezeigtenVerstärkerschaltungbestimmt werden.
    [0063] Obwohl obenstehend die bevorzugtenAusführungsformender vorliegenden Erfindung erläutert wurden,ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformenbeschränkt.Zum Beispiel ist es im Hinblick auf die speziellen Schaltungsaufbautender oben erwähntenAusführungsformen möglich, einenSchaltungsaufbau zu realisieren, in welchem die Polaritäten allerTransistoren invertiert sind, so dass die NMOS-Transistoren in die PMOS-Transistorenumgewandelt sind und die PMOS-Transistoren in die NMOS-Transistorenumgewandelt sind und die Leistungsquelle VDD und die LeistungsquelleVSS gegeneinander vertauscht sind. Außerdem ist es auch möglich, denSchaltungsaufbau durch Verwendung aktiver Bauelemente wie Bipoiartransistoren,welche die gleichen Eigen schaften wie die MOS-Transistoren haben,zu realisieren.
    [0064] Wie obenstehend erläutert wirdgemäß der vorliegendenErfindung der erste Transkonduktanzverstärker geschaffen, in welchender Ausgang des Differenzverstärkersmit zwei Eingängenund die erste Vorspannung eingespeist werden. Der Ausgang des erstenTranskonduktanzverstärkersist mit dem einen Eingang und dem Ausgang des zweiten Transkonduktanzverstärkers unddem Gate-Anschluss des ersten Ausgangstransistors verbunden. Diezweite Vorspannung dient als der andere Eingang des zweiten Transkonduktanzverstärkers. DerAusgang des Differenzverstärkersist mit dem Gate-Anschlussdes zweiten Ausgangstransistors, dessen Polarität der Polarität des erstenAusgangstransistors entgegengesetzt ist, verbunden. Die Drain-Anschlüsse des erstenund des zweiten Ausgangstransistors sind miteinander verbunden,wodurch somit der Gegentaktausgang gebildet wird. Aufgrund einessolchen Aufbaus ist es möglich,die Verstärkerschaltungmit Gegentaktausgang zu schaffen, welche einen einfachen Schaltungsaufbauund das Funktionsprinzip aufweist. Bei Verwendung des Gegentaktausgangs-Aufbausist es möglich,den Vorstrom der Gegentaktausgangsstufe zur Zeit des Ruhebetriebs ohneSignal bis auf einen niedrigen Wert zu unterdrücken und zur Zeit schwererLast einen starken Strom fließenzu lassen, wodurch es möglichist, die Senkung des Leistungsverbrauchs der Verstärkerschaltungzu verbessern.
    [0065] Außerdem ist es möglich, alsdie Gate-Spannungen des ersten und des zweiten Ausgangstransistorsder Gegentaktausgangsstufe die durch den Drain-Strom und die Transistorgröße des Transistors inder Vorspannungsquelle bestimmte Spannung zu verwenden, wobei derVorstrom der Gegentaktausgangsstufe auf dem gleichen Prinzip wiedie auf dem Transistorgrößenverhältnis derTransistoren der Spannungsquellen beruhende Stromspiegelschaltungberuhend bestimmt werden kann, wodurch es möglich ist, die Verstärkerschaltungzu schaffen, welche einen gegenüberEinflüssenwie Fertigungsunregelmäßigkeiten,Temperaturänderungenund dergleichen stabilen Ausgang erzielen kann.
    [0066] Außerdem können die Arbeitspunkte des erstenund des zweiten Ausgangstransistors der Gegentaktausgangsstufe unabhängig eingestelltwerden, und daher könnendie Eingangssignale an den Gate-Anschlüssen desersten und des zweiten Ausgangstransistors phasengleich sein. Entsprechend kannder Betrieb aufgrund des Transkonduktanzverstärkers stromgesteuert ausgeführt werden,und daher kann die Arbeitsgeschwindigkeit verbessert werden.
    [0067] Hier hat die Verstärkerschaltunggemäß der vorliegendenErfindung keine Rückkopplungvom Ausgang und ist daher der Patentliteratur 1 hinsichtlich Stabilität und Frequenzgang überlegen.Der Verstärkergemäß der vorliegendenErfindung kann die Ausgangstransistoren steuern, ohne den Stromspiegelzu verwenden, und daher sind die Ausgangsströme der Ausgangstransistorenverglichen mit der Patentliteratur 2 nicht auf den Vorstromin der Stromspiegelschaltung begrenzt.
    权利要求:
    Claims (5)
    [1] Verstärkerschaltungmit einem Differenzverstärker(1), welcher ein Differenzsignal zwischen einem invertiertenSignal und einem nicht invertierten Signal verstärkt, enthaltend: einenersten Transkonduktanzverstärker(2), in dessen Eingängeein Ausgangssignal des Differenzverstärkers (1) und eineerste Vorspannung (Vbias4) eingespeist werden und welcher das Differenzsignal zwischendem Ausgangssignal des Differenzverstärkers (1) und derersten Vorspannung in ein Stromsignal umwandelt und das Stromsignalausgibt; einen zweiten Transkonduktanzverstärker (3), dessen Ausgangmit dem Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers (2) verbundenist und in dessen Eingängeeine von beiden Ausgängenerzeugte Spannung und eine zweite Vorspannung (Vbias3) eingespeistwerden und welcher das Differenzsignal zwischen der von beiden Ausgängen erzeugten Spannungund der zweiten Vorspannung in ein Stromsignal umwandelt und dasStromsignal ausgibt; einen ersten Ausgangstransistor (Mp),dessen Gate-Anschluss mit einem Ausgang des zweiten Transkonduktanzverstärkers (3)verbunden ist und dessen Source-Anschluss mit einer ersten Leistungsquelleverbunden ist; einen zweiten Ausgangstransistor (Mn), dessenPolaritätder Polaritätdes ersten Ausgangstransistors (Mp) entgegengesetzt ist, dessenGate-Anschluss mit einem Ausgang des Differenzverstärkers (1)verbunden ist, dessen Source-Anschluss mit einer zweiten Leistungsquelleverbunden ist und dessen Drain-Anschluss mit einem Drain-Anschlussdes ersten Ausgangstransistors (Mp) verbunden ist, wodurch somitein Gegentaktausgang gebildet wird; und ein Phasenkompensationselement(4), welches zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers (1)und einen Knoten zwischen den Drain-Anschlüssen des ersten und des zweitenAusgangstransistors (Mn) geschaltet ist.
    [2] Verstärkerschaltungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transkonduktanzverstärker (2)einen ersten NMOS-Transistor, dessen Source-Anschluss mit der zweiten Leistungsquelleverbunden ist und der als Konstantstromquelle arbeitet, einen zweiten NMOS-Transistor,dessen Source-Anschluss mit dem Drain-Anschluss des ersten NMOS-Transistors verbundenist, dessen Gate-Anschluss als Eingang für die erste Vorspannung (Vbias4)dient und dessen Drain-Anschluss als Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers (2)dient, und einen dritten NMOS-Transistor, dessen Source-Anschlussmit dem Drain-Anschluss des ersten NMOS-Transistors verbunden ist,dessen Gate-Anschluss als Eingang für das Ausgangssignal des Differenzverstärkers (1) dientund dessen Drain-Anschluss mit der ersten Leistungsquelle verbundenist, enthält, derzweite Transkonduktanzverstärker(3) einen ersten PMOS-Transistor, dessen Source-Anschluss mit derersten Leistungsquelle verbunden ist und welcher als Konstantstromquellearbeitet, einen zweiten PMOS-Transistor, dessen Source-Anschlussmit dem Drain-Anschluss des ersten PMOS-Transistors verbunden ist,dessen Gate-Anschluss als Eingang für die zweite Vorspannung (Vbias3)dient und dessen Drain-Anschluss mit der zweiten Leistungsquelle verbundenist, und einen dritten PMOS-Transistor, dessen Source-Anschlussmit dem Drain-Anschluss des ersten PMOS-Transistors verbunden ist und dessenGate-Anschluss und Drain-Anschluss beide mit dem Drain-Anschluss des zweitenNMOS-Transistors, welcher der Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers (2)ist, verbunden sind, enthält,und der erste Ausgangstransistor aus einem PMOS-Transistorbesteht und der zweite Ausgangstransistor aus einem NMOS-Transistorbesteht.
    [3] Verstärkerschaltungnach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsquellefür dieerste Vorspannung (Vbias4) einen vierten PMOS-Transistor, dessen Source-Anschlussmit der ersten Leistungsquelle verbunden ist und welcher als Konstantstromquelle arbeitet,und einen vierten NMOS-Transistor, dessen Source-Anschluss mit derzweiten Leistungsquelle verbunden ist und dessen Gate-Anschlussund Drain-Anschluss beide mit dem Drain-Anschluss des vierten PMOS-Transistorsverbunden sind und welcher eine zwischen seinem Gate-Anschluss und seinemSource-Anschluss aufgrund eines Drain-Stroms des vierten PMOS-Transistorserzeugte Spannung als die erste Vorspannung (Vbias4) ausgibt, enthält, und eineSpannungsquelle fürdie zweite Vorspannung (Vbias3) einen fünften NMOS-Transistor, dessen Source-Anschlussmit der zweiten Leistungsquelle verbunden ist und welcher als Konstantstromquelle arbeitet,und einen fünftenPMOS-Transistor, dessen Source-Anschluss mit der ersten Leistungsquelle verbundenist und dessen Gate-Anschluss und Drain-Anschluss beide mit demDrain-Anschlussdes fünftenNMOS-Transistors verbunden sind und welcher eine zwischen seinemGate-Anschluss undseinem Source-Anschluss aufgrund eines Drain-Stroms des fünften NMOS-Transistorserzeugte Spannung als die zweite Vorspannung (Vbias3) ausgibt, enthält.
    [4] Verstärkerschaltungnach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzverstärker (1)eine Stromspiegellastschaltung enthält, welche aus NMOS-Transistoren besteht,deren jeweilige Source-Anschlüssemit der zweiten Leistungsquelle verbunden sind, und eine Spannungsquelleder ersten Vorspannung eine Drain-Spannung des NMOS-Transistors,der einen Gate-Anschluss und einen Drain-Anschluss der Stromspiegellastschaltungverbindet, als die erste Vorspannung (Vbias4) verwendet, eine Spannungsquelleder zweiten Vorspannung einen fünften NMOS-Transistor,dessen Source-Anschluss mit der zweiten Leistungsquelle verbundenist und welcher als Konstantstromquelle arbeitet, und einen fünften PMOS-Transistor,dessen Source-Anschlussmit der ersten Leistungsquelle verbunden ist und dessen Gate-Anschlussund Drain-Anschlussbeide mit dem Drain-Anschluss des fünften NMOS-Transistors verbundensind und welcher eine zwischen Gate-Anschluss und Source-Anschlussaufgrund eines Drain-Stroms des fünften NMOS-Transistors erzeugte Spannung als zweiteVorspannung (Vbias3) ausgibt, enthält.
    [5] Verstärkerschaltungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Transkonduktanzverstärker (2)einen ersten NMOS-Transistor, dessen Source-Anschluss mit der zweiten Leistungsquelleverbunden ist und welcher als Konstantstromquelle arbeitet, einenzweiten NMOS-Transistor, dessen Source-Anschluss mit dem Drain-Anschlussdes ersten NMOS-Transistors verbunden ist, dessen Gate-Anschlussals Eingang fürdie erste Vorspannung (Vbias4) dient und dessen Drain-Anschlussals Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers (2) dient, undeinen dritten NMOS-Transistor, dessen Source-Anschluss mit dem Drain-Anschlussdes ersten NMOS-Transistors verbunden ist, in dessen Gate-Anschlussdas Ausgangssignal des Differenzverstärkers (1) eingespeist wirdund dessen Drain-Anschluss mit der ersten Leistungsquelle verbundenist, enthält, derzweite Transkonduktanzverstärker(3) einen ersten PMOS-Transistor, dessen Source-Anschluss mit derersten Leistungsquelle verbunden ist und welcher als Konstantstromquellearbeitet, einen zweiten PMOS-Transistor, dessen Source-Anschlussmit dem Drain-Anschluss des ersten PMOS-Transistors verbunden ist,dessen Gate-Anschluss als Eingang für die zweite Vorspannung (Vbias3)dient und dessen Drain-Anschluss mit der zweiten Leistungsquelle verbundenist, und einen dritten PMOS-Transistor, dessen Source-Anschlussmit dem Drain-Anschluss des ersten PMOS-Transistors verbunden ist und dessenGate-Anschluss mit dem Drain-Anschluss des zweiten NMOS-Transistors, welcherden Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers (2) darstellt, verbundenist, eine erste Stromspiegelschaltung, welche aus NMOS-Transistorenbesteht, deren jeweilige Source-Anschlüsse mitder zweiten Leistungsquelle verbunden sind, wobei der Gate-Anschlussund der Drain-Anschlussdes einen NMOS-Transistors mit dem Drain-Anschluss eines drittenPMOS-Transistors als Eingängeverbunden sind und der Drain-Anschluss des anderen NMOS-Transistorsals Ausgang dient, und eine zweite Stromspiegelschaltung, welcheaus PMOS-Transistoren besteht, deren jeweilige Source-Anschlüsse mitder ersten Leistungsquelle verbunden sind, wobei der Gate-Anschlussund der Drain-Anschluss des einen PMOS-Transistors als Eingänge mitdem Ausgang der ersten Stromspiegelschaltung verbunden sind undder Drain-Anschluss eines anderen PMOS-Transistors als Eingang mitdem Ausgang des ersten Transkonduktanzverstärkers (2) verbunden ist,enthält,und der erste Ausgangstransistor (Mp) aus einem PMOS-Transistorbesteht und der zweite Ausgangstransistor (Mn) aus einem NMOS-Transistorbesteht.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-11-18| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
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