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JPS59156016A - Cmos amplifier circuit - Google Patents

Cmos amplifier circuit

Info

Publication number
JPS59156016A
JPS59156016A JP58030310A JP3031083A JPS59156016A JP S59156016 A JPS59156016 A JP S59156016A JP 58030310 A JP58030310 A JP 58030310A JP 3031083 A JP3031083 A JP 3031083A JP S59156016 A JPS59156016 A JP S59156016A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
capacitor
voltage
electrode
offset voltage
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
Application number
JP58030310A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazukiyo Takahashi
一清 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP58030310A priority Critical patent/JPS59156016A/en
Publication of JPS59156016A publication Critical patent/JPS59156016A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a CMOS amplifier circuit with high accuracy without any offset voltage by connecting a capacitor to an input side so as to store the offset voltage of the amplifier circuit at the input side and amplifying a signal in the form that the offset voltage of the amplifier is cancelled. CONSTITUTION:When the amplifier circuit is in inoperating state, a switch 32 is turned off, switches 33, 34, 35 are turned on, and when the amplifier circuit is in operating state, the switch 32 is turned on and the switches 33, 34, 35 are turned off. A potential of a node 7 in the inoperating state is an equipotential to that of an input terminal 4 applied with a reference voltage, the offset voltage appearing at nodes 121, 122 appears at nodes 37, 36 and is stored in capacitors 30, 31. An input signal applied to an input terminal 3 in the operating state is applied to a transistor 15 after the offset voltage stored in the capacitor 30 is subtracted from the input signal, and a reference applied to the input terminal 4 is applied to a transistor 17 after the offset voltage stored in the capacitor 31 is subtracted from the reference voltage, thereby causing an output voltage without any offset voltage at output terminals 5, 6.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オフセット電圧を補償するためのコンデンサ
ーとクロック動作をするスイッチとを有し高精度コンパ
レータ回路の初段釦用いられるCMO8増幅回路に関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a CMO8 amplifier circuit which has a capacitor for compensating offset voltage and a switch for clock operation and is used as the first stage button of a high precision comparator circuit.

従来、この種の増幅回路を用いてコンパレータ回路を構
成する場合、クロック信号によってコンパレータ回路を
動作状態と非動作状態に回路状態を分けておシ、非動作
状態では初段差動増幅器のオフセット電圧を初段差動増
幅器の出力側に接続されたコンデンサーに記憶させ回路
が動作状態のときに差動増幅器によって増幅された信号
電圧からコンデンサーに記憶されたオフセット電圧をさ
し引いて出力することによってオフセット電圧の少ない
高精度の比較を行なうことを目的としている。しかしな
がら、この従来の差動型コンパレータ回路では初段差動
増幅器のオフセット電圧を出力側で検出するために差動
増幅器の電圧利得が小さい場合、又は入力側からみたオ
フセット電圧が小さい場合はよいが、CMO8差動増幅
器の場合のように電圧利得が犬きくかつ入力側からみた
オフセット電圧が比較的大きい場合には〔入力オフセッ
トを圧×電圧利得〕が出力のダイナミック・レンジを超
えてしまい入力オフセット電圧を充分に線型に増幅でき
ないので出力側に接続されているコンデンサーにオフセ
ット電圧を正確に記憶させることができず精度を低下さ
せる欠点があった。
Conventionally, when configuring a comparator circuit using this type of amplifier circuit, the circuit state of the comparator circuit is divided into an operating state and a non-operating state by a clock signal, and the offset voltage of the first stage differential amplifier is set in the non-operating state. The offset voltage is calculated by subtracting the offset voltage stored in the capacitor from the signal voltage amplified by the differential amplifier when the circuit is in operation and outputting the result. The purpose is to perform high-precision comparisons with few errors. However, since this conventional differential comparator circuit detects the offset voltage of the first stage differential amplifier on the output side, it is good when the voltage gain of the differential amplifier is small or when the offset voltage seen from the input side is small. When the voltage gain is high and the offset voltage seen from the input side is relatively large, as in the case of a CMO8 differential amplifier, [input offset in voltage x voltage gain] exceeds the output dynamic range and the input offset voltage Since the offset voltage cannot be amplified sufficiently linearly, the offset voltage cannot be accurately stored in the capacitor connected to the output side, resulting in a decrease in accuracy.

本発明の目的はコンデンサーを入力側に接続することに
よって入力側で増幅回路のオフセット電圧を記憶し、か
つ増幅するまえに入力信号から予め、オフセット電圧を
差し引いて増幅回路に入力することによって増幅回路の
電圧利得の大きさに拘らず、又オフセット電圧の大きさ
に拘らず増幅回路のオフセット電圧を消去した形で信号
を増幅することによって、オフセット電圧のない高精度
のCMO8増幅回路を得ることである。
The object of the present invention is to store the offset voltage of the amplifier circuit on the input side by connecting a capacitor to the input side, and to subtract the offset voltage from the input signal before inputting it to the amplifier circuit. By amplifying the signal in a form that eliminates the offset voltage of the amplifier circuit, regardless of the magnitude of the voltage gain or the magnitude of the offset voltage, a highly accurate CMO8 amplifier circuit with no offset voltage can be obtained. be.

本発明のCMO8増幅回路は、ソース電極が第1の電源
端子に接続され、ゲート電極がドレイン電極に接続され
る第1の9MO8)ランジスタと、ドレイン電極が前記
第1のpMOsMOSトランジスタイン電極に接続され
る第10HMOS ’ )ランジスタと、ソース電極が
前記第1の電源端子に接続され、ゲート電極が前記第1
の9MO8)5ンジスタのドレイン電極に接続される第
2のpMO8MOSトランジスタレイン電極が前記第2
の9MO8)ランジスタのドレイン電極に接続され、ソ
ース電極が前記第1の1MO8)ランジスタのソース電
極に接続される第2の1MO8)ランジスタと、ドレイ
ン電極が前記第1のn MOS )ランジスタのソース
電極に接続され、ゲート電極が第2の電源端子に接続さ
れ、ソース電極が接地される第3゜nMOsMOSトラ
ンジスタ記第1のn1vIO8)ランジスタのゲート電
極に一端が接続される第1の容量と、第1の入力端子と
前記第1の容量の他端との間に接続され第1のクロック
信号で開閉する第1のスイッチと、第2の入力端子と前
記第2のn MOS )ランジスタのゲート電極との間
に接続される第2の容置と、前記第2の入力端子と前記
第1の容量の他端との間に接続され第2のクロック信号
で開閉する第2のスイッチと、前記第1の容量の一端と
前記第1のpMO8l−ランジスタのドレイン電極との
間に接続され前記第2のクロック信号で開閉する第3の
スイッチと、前記第2のn MOS )ランジスタのド
レイン電極と、ゲート電極との間に接続され前記第2の
クロック信号で開閉する第4のスイッチと、前記第1の
9MO8)ランジスタのドレイ/電極に接続される第1
の出力端子ト、前記第2のpMOsMOSトランジスタ
イ/電極に接続される第2の出力端子とを含むことを特
徴とする。
The CMO8 amplifier circuit of the present invention includes a first 9MO8) transistor whose source electrode is connected to a first power supply terminal and whose gate electrode is connected to a drain electrode, and whose drain electrode is connected to the first pMOSMOS transistor in-electrode. a 10th HMOS') transistor whose source electrode is connected to the first power supply terminal and whose gate electrode is connected to the first power supply terminal;
A second pMO8MOS transistor drain electrode connected to the drain electrode of the
a second 1MO8) transistor whose drain electrode is connected to the drain electrode of the first nMOS transistor and whose source electrode is connected to the source electrode of the first nMOS transistor; a first capacitor whose one end is connected to the gate electrode of the transistor; a first switch connected between an input terminal of the first capacitor and the other end of the first capacitor and opened and closed by a first clock signal; a second input terminal and a gate electrode of the second nMOS transistor; a second switch connected between the second input terminal and the other end of the first capacitor and opened and closed by a second clock signal; a third switch connected between one end of the first capacitor and the drain electrode of the first pMOS transistor and opened and closed by the second clock signal; and a drain electrode of the second nMOS transistor. , a fourth switch connected between the gate electrode and opened/closed by the second clock signal, and a first switch connected to the drain/electrode of the first transistor.
and a second output terminal connected to the second pMOS transistor I/electrode.

次に、図面によりて説明を行なう。Next, explanation will be given with reference to the drawings.

第1図は従来の構成によるCMO8コンノくレータ回路
の初段の差動増幅回路を示している。この差動増幅回路
の基本構成はpMOSトランジスタ14.16とnMO
8MOSトランジスタ15.18よシなっておシ、n 
MOSトランジスタは定電流源として働くように端子1
25には適当なゲートバイアス紙圧が印加されている。
FIG. 1 shows a first-stage differential amplifier circuit of a CMO8 converter circuit having a conventional configuration. The basic configuration of this differential amplifier circuit is pMOS transistors 14 and 16 and nMO
8 MOS transistor 15.18 years old, n
The MOS transistor is connected to terminal 1 so that it functions as a constant current source.
An appropriate gate bias paper pressure is applied to 25.

この回路では入力端子3に入力信号が印加され、入力端
子4には基準電圧が印加される。非動作状態のとき、端
子1には負の電圧が与えられ端子2には正の電圧が印加
されるので1MO8)ランジスタ12,22.24及び
9MO8)ランジスタ13,23.25が導通状態にな
シ、nMO8)ランジスタ10及びpMO8)ランジス
タ】1は遮断状態になる。なお、端子120には正の電
源が接続され、端子124 には適当なバイアス電圧が
印加されている。従って、出力端子5,6は端子124
のバイアス電圧と同電位になっている。一方において、
トランジスタ12゜13が導通状態になっているのでn
 MOS )ランジスタ15のゲート電極はnMOSト
ランジスタ17のゲート電極と同電位になシ基準電圧が
印加される。従って、n MOS トランジスタ15と
17のゲート電圧が同電位になっているので端子121
と122には出力オフセット電圧が現われる。この電圧
は端子124に印加されているバイアス電圧との差分と
してコンデンサー20と21に記憶される。
In this circuit, an input signal is applied to an input terminal 3, and a reference voltage is applied to an input terminal 4. In the non-operating state, a negative voltage is applied to terminal 1 and a positive voltage is applied to terminal 2, so that 1MO8) transistors 12, 22.24 and 9MO8) transistors 13, 23.25 are in a conductive state. , nMO8) transistor 10 and pMO8) transistor 1 are in the cut-off state. Note that a positive power source is connected to the terminal 120, and an appropriate bias voltage is applied to the terminal 124. Therefore, output terminals 5 and 6 are terminals 124
The potential is the same as the bias voltage of On the one hand,
Since transistors 12 and 13 are conductive, n
The gate electrode of the MOS transistor 15 is at the same potential as the gate electrode of the nMOS transistor 17, and a reference voltage is applied thereto. Therefore, since the gate voltages of nMOS transistors 15 and 17 are at the same potential, terminal 121
An output offset voltage appears at and 122. This voltage is stored in capacitors 20 and 21 as a difference from the bias voltage applied to terminal 124.

回路が動作状態のときには端子1に正の電圧、端子2に
は負の電圧が印加されるので、トランジスタ10.11
が等通状態になり、トランジスタ12.13,22,2
3.24.25が遮断状態になる。従って、端子3に印
加される入力信号はトランジスタ15のゲート電極に印
加され、端子4の基準電圧はトランジスタ17のゲート
電極に印加されるので、それらの差電圧は増幅されて端
子121,122に現われる。しかしながら、端子12
1、122 K現われる電圧はオフセット電圧も含まれ
ている。とれらのオフセット電圧はコンデンサー20.
21に記憶されているオフセット電圧と同じなので、出
力端子5.6にはこれらのオフセット電圧が差し引かれ
た形で現われる。従って入力端子3,4及び出力端子5
,6からは恰かもオフセット電圧がないように見えるの
で高精度コンパレータの初段増幅器として使える。しか
しながら、この種のCMO8差動増幅器は一般に増幅度
が極めて大きいので、例えばトランジスタ15とトラン
ジスタ17のゲート閾値電圧の差がある程度大きいと出
力電圧が飽和してしまいゲート閾値電圧の差、即ち入力
オフセット電圧が光分に出力に反映できないのでコンデ
ンサー2.0.21に非動作状態のとき記憶されるオフ
セット’tE圧の精度が低下し、動作状態のときに十分
にオフセット電圧を低減できないという欠点がある。
When the circuit is in operation, a positive voltage is applied to terminal 1 and a negative voltage is applied to terminal 2, so transistor 10.11
becomes equal conduction state, and transistors 12, 13, 22, 2
3.24.25 will be cut off. Therefore, the input signal applied to terminal 3 is applied to the gate electrode of transistor 15, and the reference voltage of terminal 4 is applied to the gate electrode of transistor 17, so that the difference voltage between them is amplified and applied to terminals 121 and 122. appear. However, terminal 12
The voltage appearing at 1,122 K also includes an offset voltage. Their offset voltage is the capacitor 20.
Since the offset voltages are the same as those stored in 21, these offset voltages appear at the output terminal 5.6 with these offset voltages subtracted. Therefore, input terminals 3, 4 and output terminal 5
, 6, there appears to be no offset voltage, so it can be used as the first stage amplifier of a high precision comparator. However, since this type of CMO8 differential amplifier generally has an extremely high degree of amplification, if the difference between the gate threshold voltages of transistors 15 and 17 is large to some extent, the output voltage will be saturated, and the difference in gate threshold voltages, that is, the input offset. Since the voltage cannot be reflected in the optical output, the accuracy of the offset 'tE voltage stored in the capacitor 2.0.21 in the non-operating state decreases, and the disadvantage is that the offset voltage cannot be sufficiently reduced in the operating state. be.

第2図は本発明の実施例を示し、CMOSコンパレータ
回路の初段の差動増幅回路を示している。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, showing a first-stage differential amplifier circuit of a CMOS comparator circuit.

スイッチ32,33.34及び35はpMO8)ランジ
スタと、MOS)ランジスタが並列に接続されているも
ので、スイッチ単体としては第1図のトランジスタ10
.11によるものと同じであるが、簡単のためにスイッ
チにて表記した。回路が非動作状態のときにはスイッチ
32はオフ、スイッチ33.34及び35がオンになシ
、動作状態のときにはスイッチ32がオン、スイッチ3
3,34゜35がオフ状態になる。非動作状態のとき、
節点121は節点37と同電位になシ節点22は節点3
6と同電位になシ、更に節点7の電位は基準゛電圧が印
加されている入力端子4と同電位になるので節点121
1節点122に現われるオフセット電圧は節点37.3
6に現われるのでこのオフセット電圧はコンデンサー3
0.31に記憶される。
The switches 32, 33, 34, and 35 have a pMO8 transistor and a MOS transistor connected in parallel.
.. 11, but is expressed as a switch for simplicity. When the circuit is inactive, switch 32 is off and switches 33, 34 and 35 are on; when the circuit is active, switch 32 is on and switch 3 is off.
3,34°35 is in the off state. When inactive,
Node 121 is at the same potential as node 37, and node 22 is at the same potential as node 3.
Since the potential of node 7 is the same as that of input terminal 4 to which the reference voltage is applied, node 121
The offset voltage appearing at node 122 is at node 37.3.
6, this offset voltage is applied to capacitor 3.
0.31.

回路の動作状態のときにはスイッチの状態が第2図のよ
うな状態になるので、入力端子3に印加された入力信号
はコンデンサー30に記憶されたオフセット電圧が差し
引かれた形でトランジスタ15のゲート電極に印71+
11され、入力端子4に印加された基準電圧はコンデン
サー31に記憶されたオフセット電圧が差し引かれた形
でトランジスタ17のゲート電極に印加される。出力端
子5,6にはオフセット電圧のない出力電圧が1<1ら
れる。
When the circuit is in operation, the state of the switch is as shown in FIG. Marked 71+
11, and the reference voltage applied to the input terminal 4 is applied to the gate electrode of the transistor 17 after the offset voltage stored in the capacitor 31 has been subtracted. Output voltages with no offset voltage are applied to the output terminals 5 and 6, where 1<1.

本発明による回路では非動作状態のときにオフセット電
圧によって出力電圧が飽和することがなく、オフセット
電圧を精度よくコンデンサーに記憶されるので、動作状
態のときには精度のよい比較結果を出力電圧としそ出力
端子iP幅から・優ることができる。
In the circuit according to the present invention, the output voltage does not saturate due to the offset voltage when in the non-operating state, and the offset voltage is accurately stored in the capacitor, so the accurate comparison result is used as the output voltage when the circuit is in the operating state. It can be superior to the terminal IP width.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のCMO8増幅回路を示す回路図、第2図
は本発明によるCMO8増幅回路の実施例を示す回路図
である。 32.33,34,35はスイッチ、15,17゜18
はnMOSトランシフ、夕、1’ 4 、 16 u 
pMOsトランジスタ、30.31は容置、3は16号
入力端子、4は基準電圧入力端子、5,6は出方端子。 vJ1図 ?5喝Z7
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional CMO8 amplifier circuit, and FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the CMO8 amplifier circuit according to the present invention. 32. 33, 34, 35 are switches, 15, 17° 18
is nMOS transfer, 1'4, 16u
pMOs transistor, 30.31 is the container, 3 is the No. 16 input terminal, 4 is the reference voltage input terminal, 5 and 6 are the output terminals. vJ1 diagram? 5 sake Z7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ソース電極が第1の電源端子に接続され、ゲート電極が
ドレイン電極に接続される第1のp MOSトランジス
タと、ドレイン電極が前記第1のpMOSトランジスタ
のドレイン電極に接続される第1のnMOS)う/ジス
タと、ソース電極が前記第1の電源端子に接続され、ゲ
ート電極が前記第1のpMOSトランジスタのドレイン
電極に接続される第2のpMOSトランジスタと、ドレ
イン電極が前記第2のpMO8)ランジスタのドレイン
電極に接続され、ソース電極が前記第1のn MOSト
ランジスタのソース電極に接続される第2のnMOSト
ランジスタと、ドレイン電極が前記第1のnMOS)ラ
ンジスタのソース電極に接続され、ゲート也極が第2の
電源端子に接続され、ソース電極が接地される第3のn
MOSトランジスタと、前記第1のn MOS )ラン
ジスタのゲート電極に一端が接続される第1の容量と、
第1の入力端子と前記第1の容tの他端との間に接続さ
れ第1のクロック信号で開閉する第1のスイッチと、第
2の入力端子と前記第2のn MOS )ランジスタの
ゲート電極との間に接続される鋪2の容量と、前記第2
の入力端子と前記第1の容量の他端との間に接続され第
2のクロック信号で開閉する第2のスイッチと、前記第
1の容量の一端と前記第1のpMOSMOSトランジス
タイン電極との間に接続され前記第2のクロック信号で
開閉する第3のスイッチと、前記第2のnMOSトラン
ジスタのドレイン電極とゲート電極との間に接続され前
記第2のクロック信号で開閉する第4のスイッチと、前
記第1のpMOSトランジスタのドレイン電極に接続さ
れる第1の出力端子と、前記第2のpMOSトランジス
タのドレイン電極に接続される第2の出力端子とを含む
ことを特徴とするCMOS増幅回路。
a first pMOS transistor whose source electrode is connected to a first power supply terminal and whose gate electrode is connected to a drain electrode; and a first nMOS transistor whose drain electrode is connected to the drain electrode of said first pMOS transistor) a second pMOS transistor whose source electrode is connected to the first power supply terminal and whose gate electrode is connected to the drain electrode of the first pMOS transistor; and a second pMOS transistor whose drain electrode is connected to the second pMOS transistor (8) a second nMOS transistor connected to the drain electrode of the transistor and having a source electrode connected to the source electrode of the first nMOS transistor; a second nMOS transistor having a drain electrode connected to the source electrode of the first nMOS transistor; a third n whose electrode is connected to the second power supply terminal and whose source electrode is grounded;
a MOS transistor; a first capacitor having one end connected to the gate electrode of the first nMOS transistor;
a first switch connected between a first input terminal and the other end of the first capacitor t and opened and closed by a first clock signal; a second input terminal and the second nMOS transistor; The capacitance of the second capacitor connected between the gate electrode and the second capacitor
a second switch connected between the input terminal of the first capacitor and the other end of the first capacitor and opened and closed by a second clock signal; and one end of the first capacitor and the first pMOSMOS transistor in-electrode. a third switch connected between them and opened and closed by the second clock signal; and a fourth switch connected between the drain electrode and gate electrode of the second nMOS transistor and opened and closed by the second clock signal. A CMOS amplifier comprising: a first output terminal connected to the drain electrode of the first pMOS transistor; and a second output terminal connected to the drain electrode of the second pMOS transistor. circuit.
JP58030310A 1983-02-25 1983-02-25 Cmos amplifier circuit Pending JPS59156016A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5648716A (en) * 1979-09-28 1981-05-02 Nec Corp Offset voltage compensating circuit

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5648716A (en) * 1979-09-28 1981-05-02 Nec Corp Offset voltage compensating circuit

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