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Die Sourceelektrode des dritten Feldeffekttransistors 303 ist mit der Gateelektrode eines vierten Feldeffekttransistors 304 gekoppelt, dessen Sourceelektrode mit dem niedrigen Versorgungspotential gekoppelt ist und dessen Drainelektrode mit einer zweiten Vorstromquelle 313 gekoppelt ist (die gleich der ersten Vorstromquelle 310 sein kann).
The source of the third field effect transistor 303is coupled to the gate of a fourth field effect transistor 304whose source is coupled to the low supply potential and whose drain is coupled to a second bias current source 313(which may be the same as the first bias current source 310).
Die Verstärkerschaltung 300 weist ferner einen ersten Operationsverstärker 315 auf, der einen ersten Eingang, der mit der Drainelektrode des vierten Feldeffekttransistors 304 gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der die Gleichtaktausgangsspannung VcmOut der Verstärkerschaltung 300 empfängt, und einen Ausgang, der mit der Gateelektrode des vierten Feldeffekttransistors 304 gekoppelt ist, aufweist.
The amplifier circuit 300further includes a first operational amplifier 315having a first input coupled to the drain of the fourth field effect transistor 304and a second input receiving the common mode output voltage VcmOut of the amplifier circuit 300and an output coupled to the gate of the fourth field effect transistor 304.
Die Gleichtaktausgangsspannung VcmOut ist beispielsweise die Hälfte des hohen Versorgungspotentials VDD.
The common mode output voltage VcmOut is for example half the high supply potential VDD.
Analog weist die Verstärkerschaltung 300 einen fünften Feldeffekttransistor 305 auf, dessen Drainelektrode mit dem Ausgang der Verstärkerschaltung 300 gekoppelt ist und dessen Sourceelektrode mit dem hohen Versorgungspotential gekoppelt ist.
Analogously, the amplifier circuit 300includes a fifth field effect transistor 305whose drain is coupled to the output of the amplifier circuit 300and whose source is coupled to the high supply potential.
Die Gateelektrode des fünften Feldeffekttransistors 305 ist mit der Sourceelektrode eines sechsten Feldeffekttransistors 306 gekoppelt.
The gate of the fifth field effect transistor 305is coupled to the source of a sixth field effect transistor 306.
Die Drainelektrode des sechsten Feldeffekttransistors 306 ist mit einer zweiten Eingangsstromquelle 311 gekoppelt.
The drain of the sixth field effect transistor 306is coupled to a second input current source 311.
Die Gateelektrode des sechsten Feldeffekttransistors 306 ist mit der Gateelektrode eines siebten Feldeffekttransistors 307 gekoppelt, dessen Drainelektrode mit seiner Gateelektrode und mit einer dritten Vorstromquelle 312 gekoppelt ist.
The gate of the sixth field effect transistor 306is coupled to the gate of a seventh field effect transistor 307whose drain is coupled to its gate and to a third bias current source 312.
Die Sourceelektrode des siebten Feldeffekttransistors 307 ist mit der Gateelektrode eines achten Feldeffekttransistors 308 gekoppelt, dessen Sourceelektrode mit dem hohen Versorgungspotential gekoppelt ist und dessen Drainelektrode mit einer vierten Vorstromquelle 314 gekoppelt ist (die gleich der dritten Vorstromquelle 312 sein kann).
The source of the seventh field effect transistor 307is coupled to the gate of an eighth field effect transistor 308whose source is coupled to the high supply potential and whose drain is coupled to a fourth bias current source 314(which may be the same as the third bias current source 312).
Die Verstärkerschaltung 300 weist ferner einen zweiten Operationsverstärker 316 auf, der einen ersten Eingang, der mit der Drainelektrode des achten Feldeffekttransistors 308 gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der die Gleichtaktausgangsspannung der Verstärkerschaltung 300 empfängt, und einen Ausgang, der mit der Gateelektrode des achten Feldeffekttransistors 308 gekoppelt ist, aufweist.
The amplifier circuit 300further includes a second operational amplifier 316having a first input coupled to the drain of the eighth field effect transistor 308and a second input receiving the common mode output voltage of the amplifier circuit 300and an output coupled to the gate of the eighth field effect transistor 308.
Bei diesem Beispiel sind der erste, der zweite, der dritte und der vierte Feldeffekttransistor 301 bis 304 n-Kanal-Feldeffekttransistoren, beispielsweise NMOS-(n-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter)-Transistoren, und der fünfte, sechste, siebte und achte Feldeffekttransistor 305 bis 308 p-Kanal-Feldeffekttransistoren.
In this example, the first, second, third and fourth field effect transistors 301to 304are n-channel field effect transistors, e.g. NMOS (n channel Metal Oxide Semiconductor) transistors and the fifth, sixth, seventh and eighth field effect transistors 305to 308are p-channel field effect transistors.
Der erste Operationsverstärker 315 hält die Drain-Source-Spannung des vierten Transistors 304 gleich VcmOut, welche die Ausgangsgleichtaktspannung der Verstärkerschaltung 300 ist.
The first operational amplifier 315keeps the drain source voltage of the fourth transistor 304equal to VcmOut which is the output common mode voltage of the amplifier circuit 300.
Der zweite Operationsverstärker 316 hält die Drain-Source-Spannung des achten Transistors 316 gleich VcmOut.
The second operational amplifier 316keep the drain source voltage of the eighth transistor 316equal to VcmOut.
Demgemäß arbeiten der vierte Transistor 104 und der erste Transistor 101 mit der gleichen Drain-Source-Spannung und arbeiten der achte Transistor 308 und der fünfte Transistor 305 mit der gleichen Drain-Source-Spannung.
Thus, the fourth transistor 104and the first transistor 101work with the same drain source voltage and the eighth transistor 308and the fifth transistor 305work with the same drain source voltage.
Daher ist der Ausgangsstrom, d. h. der Strom durch den fünften Transistor 305 und den ersten Transistor 101 durch die Vorströme der Vorstromquellen 310, 312, 313, 314 (in Fig. 3als I bias 1, I bias 2, I bias 3 und I bias 4 bezeichnet) wohldefiniert.
As a result the output current, i.e. the current through the fifth transistor 305and the first transistor 101is well defined by the bias currents of the bias current sources 310, 312, 313, 314(denoted Ibias 1, Ibias 2, Ibias 3and Ibias 4in FIG. 3).
Der Teil der Verstärkerschaltung 300, der als die Vorspannungsschaltung (oder Vorstromsteuerschaltung) angesehen werden kann, ist in Fig. 4dargestellt.
The part of the amplifier circuit 300which can be seen as the bias circuit (or bias current controlling circuit) is illustrated in FIG. 4.
Fig. 4zeigt eine Vorspannungsschaltung 400.
FIG. 4shows a bias circuit 400.
Die Vorspannungsschaltung 400 entspricht der Verstärkerschaltung 300, wobei der erste Feldeffekttransistor 301 und der fünfte Feldeffekttransistor 305 fortgelassen sind und die erste Eingangsstromquelle 309 durch einen ersten Eingangsanschluss 401 ersetzt ist und die zweite Eingangsstromquelle 311 durch einen zweiten Eingangsanschluss 402 ersetzt ist.
The bias circuit 400corresponds to the amplifier circuit 300with the first field effect transistor 301and the fifth field effect transistor 305being omitted and the first input current source 309being replaced by a first input terminal 401and the second input current source 311being replaced by a second input terminal 402.
Die Vorspannungsschaltung 400 ist in den folgenden Figuren durch einen Block 403 dargestellt, wobei ein erster Eingang 404 dem ersten Eingang 401 entspricht und ein zweiter Eingang 405 dem zweiten Eingang 402 entspricht.
The bias circuit 400is in the following figures represented by a block 403with a first input 404corresponding to the first input 401and a second input 405corresponding to the second input 402.
Eine mögliche Implementation eines Operationsverstärkers mit der Vorspannungsschaltung 400 ist in Fig. 5dargestellt.
A possible implementation of an operational amplifier with the bias circuit 400is illustrated in FIG. 5.
Fig. 5zeigt eine Verstärkerschaltung 500.
FIG. 5shows an amplifier circuit 500.
Die Verstärkerschaltung 500 weist eine Vorspannungsschaltung 501 auf, die der Vorspannungsschaltung 400 entspricht.
The amplifier circuit 500includes a bias circuit 501corresponding to the bias circuit 400.
Der erste Eingang 502 der Vorspannungsschaltung 501 ist mit der Gateelektrode eines ersten p-Kanal-Feldeffekttransistors 503 gekoppelt, dessen Sourceelektrode mit dem hohen Versorgungspotential (VDD) gekoppelt ist und dessen Sourceelektrode mit einem Ausgang der Verstärkerschaltung und der Drainelektrode eines ersten n-Kanal-Feldeffekttransistors 504 gekoppelt ist, dessen Sourceelektrode mit dem niedrigen Versorgungspotential (beispielsweise VSS oder Masse) gekoppelt ist und dessen Gateelektrode mit dem zweiten Eingang 505 der Vorspannungsschaltung 501 gekoppelt ist.
The first input 502of the bias circuit 501is coupled to the gate of a first p channel field effect transistor 503whose source is coupled to the high supply potential (VDD) and whose source is coupled to an output of the amplifier circuit and the drain of a first n channel field effect transistor 504whose source is coupled to the low supply potential (e.g. VSS or ground) and whose gate is coupled to the second input 505of the bias circuit 501.
Der zweite Eingang 505 ist ferner mit der Drainelektrode eines zweiten n-Kanal-Feldeffekttransistors 506 gekoppelt, dessen Sourceelektrode mit der Drainelektrode eines dritten n-Kanal-Feldeffekttransistors 507 gekoppelt ist, dessen Sourceelektrode mit dem niedrigen Versorgungspotential gekoppelt ist.
The second input 505is further coupled to the drain of a second n channel field effect transistor 506whose source is coupled to the drain of an n channel third field effect transistor 507whose source is coupled to the low supply potential.
Der erste Eingang 504 ist ferner mit der Drainelektrode eines zweiten p-Kanal-Feldeffekttransistors 508 gekoppelt, dessen Sourceelektrode mit der Drainelektrode eines dritten p-Kanal-Feldeffekttransistors 509 gekoppelt ist, dessen Sourceelektrode mit dem hohen Versorgungspotential gekoppelt ist.
The first input 504is further coupled to the drain of a second p channel field effect transistor 508whose source is coupled to the drain of a third p channel field effect transistor 509whose source is coupled to the high supply potential.
Die Verstärkerschaltung 500 weist ferner einen vierten n-Kanal-Feldeffekttransistor 510 auf, dessen Sourceelektrode mit dem niedrigen Versorgungspotential gekoppelt ist und dessen Drainelektrode mit der Sourceelektrode eines fünften n-Kanal-Feldeffekttransistors 511 und einem vierten p-Kanal-Feldeffekttransistor 512 gekoppelt ist, dessen Sourceelektrode mit dem hohen Versorgungspotential gekoppelt ist und dessen Drainelektrode mit der Sourceelektrode eines fünften p-Kanal-Feldeffekttransistors 513 gekoppelt ist.
The amplifier circuit 500further includes a fourth n channel field effect transistor 510whose source is coupled to the low supply potential and whose drain is coupled to the source of a fifth n channel field effect transistor 511and a fourth p channel field effect transistor 512whose source is coupled to the high supply potential and whose drain is coupled to the source of a fifth p channel field effect transistor 513.
Die Gateelektrode des zweiten n-Kanal-Feldeffekttransistors 506 ist mit der Gateelektrode des fünften n-Kanal-Feldeffekttransistors 511 gekoppelt, die Gateelektrode des dritten n-Kanal-Feldeffekttransistors 507 ist mit der Gateelektrode des vierten n-Kanal-Feldeffekttransistors 510 gekoppelt, die Gateelektrode des zweiten p-Kanal-Feldeffekttransistors 508 ist mit der Gateelektrode des fünften p-Kanal-Feldeffekttransistors 513 gekoppelt, und die Gateelektrode des dritten p-Kanal-Feldeffekttransistors 509 ist mit der Gateelektrode des vierten p-Kanal-Feldeffekttransistors 512 gekoppelt.
The gate of the second n channel field effect transistor 506is coupled to the gate of the fifth n channel field effect transistor 511, the gate of the third n channel field effect transistor 507is coupled to the gate of the fourth n channel field effect transistor 510, the gate of the second p channel field effect transistor 508is coupled to the gate of the fifth p channel field effect transistor 513and the gate of the third p channel field effect transistor 509is coupled to the gate of the fourth p channel field effect transistor 512.
Ferner ist die Gateelektrode des dritten p-Kanal-Feldeffekttransistors 509 mit der Drainelektrode des fünften p-Kanal-Feldeffekttransistors 513 gekoppelt und ist die Drainelektrode des fünften p-Kanal-Feldeffekttransistors 513 mit der Drainelektrode des fünften n-Kanal-Feldeffekttransistors 511 gekoppelt.
Further, the gate of the third p channel field effect transistor 509is coupled to the drain of the fifth p channel field effect transistor 513and the drain of the fifth p channel field effect transistor 513is coupled to the drain of the fifth n channel field effect transistor 511.
Die Verstärkerschaltung 500 weist ferner einen sechsten n-Kanal-Feldeffekttransistor 514 auf, dessen Drainelektrode mit der Drainelektrode des dritten p-Kanal-Feldeffekttransistors 509 gekoppelt ist und dessen Sourceelektrode mit einer Vorstromquelle 515 gekoppelt ist.
The amplifier circuit 500further includes a sixth n channel field effect transistor 514whose drain is coupled is coupled to the drain of the third p channel field effect transistor 509and whose source is coupled to a bias current source 515.
Die Verstärkerschaltung 500 weist ferner einen siebten n-Kanal-Feldeffekttransistor 516 auf, dessen Drainelektrode mit der Drainelektrode des vierten p-Kanal-Feldeffekttransistors 512 gekoppelt ist und dessen Sourceelektrode mit der Vorstromquelle 515 gekoppelt ist.
The amplifier circuit 500further includes a seventh n channel field effect transistor 516whose drain is coupled is coupled to the drain of the fourth p channel field effect transistor 512and whose source is coupled to the bias current source 515.
Die Vorstromquelle 515 ist zwischen die Drainelektroden des sechsten p-Kanal-Feldeffekttransistors 514 und des siebten p-Kanal-Feldeffekttransistors 516 und das niedrige Versorgungspotential geschaltet.
The bias current source 515is coupled between the drains of the sixth p channel field effect transistor 514and the seventh p channel field effect transistor 516and the low supply potential.
Die Gateelektroden des sechsten p-Kanal-Feldeffekttransistors 514 und des siebten p-Kanal-Feldeffekttransistors 516 bilden die differenziellen Eingänge der Verstärkerschaltung 500.
The gates of the sixth p channel field effect transistor 514and the seventh p channel field effect transistor 516from the differential inputs of the amplifier circuit 500.
Eine mögliche Implementation eines vollständig differenziellen Operationsverstärkers mit der Vorspannungsschaltung 400 ist in Fig. 6dargestellt.
A possible implementation of a fully differential operational amplifier with the bias circuit 400is illustrated in FIG. 6.
Fig. 6zeigt eine Verstärkerschaltung 600.
FIG. 6shows an amplifier circuit 600.
Die Verstärkerschaltung 600 weist Komponenten 601 bis 615, die den Komponenten 501 bis 615 entsprechen, und die gleiche Struktur wie die Verstärkerschaltung 500 auf, abgesehen davon, dass Ferner ist die Gateelektrode des dritten p-Kanal-Feldeffekttransistors 609 nicht mit der Drainelektrode des fünften p-Kanal-Feldeffekttransistors 613 gekoppelt und ist die Drainelektrode des fünften p-Kanal-Feldeffekttransistors 513 nicht mit der Drainelektrode des fünften n-Kanal-Feldeffekttransistors 511 gekoppelt, sondern ist vielmehr mit dem ersten Eingang einer zweiten Vorspannungsschaltung 617 gekoppelt, die der Vorspannungsschaltung 400 entspricht.
The amplifier circuit 600has components 601to 615corresponding to the components 501to 615and the same structure as the amplifier circuit 500except that Further, the gate of the third p channel field effect transistor 609is not coupled to the drain of the fifth p channel field effect transistor 613and the drain of the fifth p channel field effect transistor 513is not coupled to the drain of the fifth n channel field effect transistor 511but is rather coupled to the first input of a second bias circuit 617corresponding to the bias circuit 400.
Der zweite Eingang der zweiten Vorspannungsschaltung 617 ist mit der Drainelektrode des fünften n-Kanal-Feldeffekttransistors 511 gekoppelt.
The second input of the second bias circuit 617is coupled to the drain of the fifth n channel field effect transistor 511.
Ferner ist der erste Eingang 618 der zweiten Vorspannungsschaltung 617 mit der Gateelektrode eines sechsten p-Kanal-Feldeffekttransistors 619 gekoppelt, dessen Sourceelektrode mit dem hohen Versorgungspotential gekoppelt ist und dessen Drainelektrode mit der Drainelektrode eines achten n-Kanal-Feldeffekttransistors 620 gekoppelt ist, dessen Gateelektrode mit dem zweiten Eingang 621 der zweiten Vorspannungsschaltung 617 gekoppelt ist und dessen Sourceelektrode mit dem niedrigen Versorgungspotential gekoppelt ist.
Further, the first input 618of the second bias circuit 617is coupled to the gate of a sixth p channel field effect transistor 619whose source is coupled to the high supply potential and whose drain is coupled to the drain of an eighth n channel field effect transistor 620whose gate is coupled to the second input 621of the second bias circuit 617and whose source is coupled to the low supply potential.
Die Drainelektrode des sechsten p-Kanal-Feldeffekttransistors 619 ist ferner mit einem weiteren Ausgang gekoppelt.
The drain of the sixth p channel field effect transistor 619is further coupled to a further output.
Dieser weitere Ausgang und der Ausgang, mit dem die Drainelektrode des ersten p-Kanal-Feldeffekttransistors 603 gekoppelt ist, bilden die differenziellen Ausgänge der Verstärkerschaltung 600.
This further output and the output to which the drain of the first p channel field effect transistor 603is coupled form the differential outputs of the amplifier circuit 600.
Wenngleich spezifische Aspekte beschrieben wurden, sollten Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen an der Form und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzumfang der Aspekte dieser Offenbarung, wie durch die anliegenden Ansprüche definiert, abzuweichen.
While specific aspects have been described, it should be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the aspects of this disclosure as defined by the appended claims.
Der Schutzumfang wird demgemäß durch die anliegenden Ansprüche angegeben, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche liegen, sollen daher darin aufgenommen sein.
The scope is thus indicated by the appended claims and all changes which come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced.
Verstärkerschaltung, welche Folgendes umfasst: einen ersten Feldeffekttransistor, der einen ersten Source-/Drainanschluss, der mit einem ersten Versorgungsanschluss gekoppelt ist, einen zweiten Source-/Drainanschluss, der mit einem Ausgang der Verstärkerschaltung gekoppelt ist, und einen Gateanschluss umfasst, einen zweiten Feldeffekttransistor, der einen ersten Source-/Drainanschluss, der mit einem Eingang der Verstärkerschaltung gekoppelt ist, einen zweiten Source-/Drainanschluss, der mit dem Gateanschluss des ersten Feldeffekttransistors gekoppelt ist, und einen Gateanschluss umfasst, einen dritten Feldeffekttransistor, der einen ersten Source-/Drainanschluss, der mit einer ersten Vorstromquelle der Verstärkerschaltung gekoppelt ist, einen zweiten Source-/Drainanschluss und einen Gateanschluss, der mit seinem ersten Source-/Drainanschluss und dem Gateanschluss des zweiten Feldeffekttransistors gekoppelt ist, umfasst, einen vierten Feldeffekttransistor, der einen ersten Source-/Drainanschluss, der mit einer zweiten Vorstromquelle gekoppelt ist, einen zweiten Source-/Drainanschluss, der mit einem zweiten Versorgungsanschluss gekoppelt ist, und einen Gateanschluss, der mit dem zweiten Source-/Drainanschluss des dritten Feldeffekttransistors gekoppelt ist, umfasst, und eine Steuerschaltung, die mit der Gateelektrode des vierten Feldeffekttransistors gekoppelt ist, die dafür ausgelegt ist, die Source-Drain-Spannung des vierten Feldeffekttransistors durch die Gateelektrode des vierten Feldeffekttransistors so zu steuern, dass sie gleich einer Referenzspannung ist.
What is claimed is: 1.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung einen Operationsverstärker umfasst, der einen ersten Eingang, der mit dem ersten Source-/Drainanschluss des vierten Feldeffekttransistors gekoppelt ist, einen zweiten Eingang, der mit der Referenzspannung gekoppelt ist, und einen Ausgang, der mit der Gateelektrode des vierten Feldeffekttransistors gekoppelt ist, umfasst.
Amplifier circuit according to claim 1, wherein the control circuit comprises an operational amplifier comprising a first input coupled to the first source/drain terminal of the fourth field effect transistor, a second input coupled to the reference voltage and an output coupled to the gate of the fourth field effect transistor.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Referenzspannung die Gleichtaktausgangsspannung der Verstärkerschaltung ist.
Amplifier circuit according to claim 1, wherein the reference voltage is the common mode output voltage of the amplifier circuit.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Vorstromquelle und die zweite Vorstromquelle durch eine einzige Stromquelle gebildet sind.
Amplifier circuit according to claim 1, wherein the first bias current source and the second bias current source are formed by a single current source.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, wobei der erste Versorgungsanschluss mit einem Versorgungspotential gekoppelt ist und der zweite Versorgungsanschluss mit einem Versorgungspotential gekoppelt ist.
Amplifier circuit according to claim 1, wherein the first supply terminal is coupled to a supply potential and the second supply terminal is coupled to a supply potential.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, wobei der erste Versorgungsanschluss und der zweite Versorgungsanschluss mit dem gleichen Versorgungspotential gekoppelt sind.
Amplifier circuit according to claim 1, wherein the first supply terminal and the second supply terminal are coupled to the same supply potential.
Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, wobei der erste Feldeffekttransistor, der zweite Feldeffekttransistor, der dritte Feldeffekttransistor und der vierte Feldeffekttransistor alle n-Kanal-Feldeffekttransistoren oder alle p-Kanal-Feldeffekttransistoren sind.
Amplifier circuit according to claim 1, wherein the first field effect transistor, the second field effect transistor, the third field effect transistor and the fourth field effect transistor are all n channel field effect transistors or are all p channel field effect transistors.