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JPH0630415B2 - Differential circuit - Google Patents
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JPH0630415B2 - Differential circuit - Google Patents

Differential circuit

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JPH0630415B2
JPH0630415B2 JP63029424A JP2942488A JPH0630415B2 JP H0630415 B2 JPH0630415 B2 JP H0630415B2 JP 63029424 A JP63029424 A JP 63029424A JP 2942488 A JP2942488 A JP 2942488A JP H0630415 B2 JPH0630415 B2 JP H0630415B2
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transistor
drain
gate
signal
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は差動回路に関し、特にFETで構成された差動
対とカレントミラー回路と定電流源とを含む差動回路に
関する。
The present invention relates to a differential circuit, and more particularly to a differential circuit including a differential pair formed of FETs, a current mirror circuit and a constant current source.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種の差動回路は、第4図に示すように、ドレ
インを電源電圧Vcc端子と接続しソースとゲートとを
接続した第1のトランジスタQと、ドレインを電源電
圧Vcc端子と接続しゲートをトランジスタQのゲー
トと接続しソースを出力端子Tと接続した第2のトラ
ンジスタQとを備え、トランジスタQのソースを入
力端としトランジスタQのソースを出力端とするカレ
ントミラー回路1と、ドレインをトランジスタQのソ
ースと接続しゲートをコンデンサCを介して第1の入
力信号VI1の信号入力端子Tと接続し相互コンダクタ
ンスgをもつ第3のトランジスタQと、ドレインを
トランジスタQのソースと接続しゲートをコンデンサ
を介して第2の入力信号VI2の信号入力端子T
接続しソースをトランジスタQのソースと接続し、ト
ランジスタQと共に差動対を形成する相互コンダクタ
ンスgの第4のトランジスタQと、一端をトランジ
スタQ,Qのソースと接続し他端を接地端子と接続
した抵抗値rSSの等価抵抗RSSをもつ定電流源回路2
と、一端をトランジスタQのゲートと接続し他端を接
地端子と接続した第1の抵抗R41と、一端をトランジス
タQのゲートと接続し他端を接地端子と接続した第2
の抵抗R42とを備え、第1及び第2の抵抗R41,R42
抵抗値r41,r42は通常等しい値となっている。
Conventionally, as shown in FIG. 4, a differential circuit of this type conventionally has a first transistor Q 1 having a drain connected to a power supply voltage V cc terminal and a source connected to a gate, and a drain connected to a power supply voltage V cc terminal. And a second transistor Q 2 having a gate connected to the gate of the transistor Q 1 and a source connected to the output terminal T 3 , the source of the transistor Q 1 being an input end and the source of the transistor Q 2 being an output end. And a drain connected to the source of the transistor Q 1 and a gate connected to the signal input terminal T 1 of the first input signal V I1 via the capacitor C 1 and having a transconductance g m. The transistor Q 3 and the drain are connected to the source of the transistor Q 2 and the gate is connected to the signal input terminal T 2 of the second input signal V I2 via the capacitor C 2. The source is connected to the source of the transistor Q 3 , and a fourth transistor Q 4 having a transconductance g m forming a differential pair together with the transistor Q 3 is connected to the sources of the transistors Q 3 and Q 4 at one end and the other end is connected to the other end. Constant current source circuit 2 having an equivalent resistance R SS with a resistance value r SS connected to the ground terminal
A first resistor R 41 having one end connected to the gate of the transistor Q 3 and the other end connected to the ground terminal, and a second resistor R 41 having one end connected to the gate of the transistor Q 4 and the other end connected to the ground terminal.
Comprising a resistor R 42, the resistance value r 41, r 42 of the first and second resistors R 41, R 42 has a normally equal.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上述した従来の差動回路は、ドレインがカレントミラー
回路1の入出力端とそれぞれ接続され共に相互コンダク
タンスgをもつトランジスタQ,Qと、これらト
ランジスタQ,Qのソースと接地端子との間に接続
された等価抵抗値rSSの定電流源回路2と、トランジス
タQ,Qの各ゲートと接地端子との間に接続された
抵抗R41,R42とを備え、これら抵抗R41,R42の抵抗
値r41,r42は通常等しい値となっているので、差動回
路の良さを示し、同相利得と差動利得との比の同相除去
比CMRRをみると、 CMRR=1+2gSS ……(1) なる関係があり、rSSが有限であるために、同相除比CM
RRを大きくすることができないという欠点がある。
In the conventional differential circuit described above, the drains are respectively connected to the input / output terminals of the current mirror circuit 1 and the transistors Q 3 and Q 4 both having the mutual conductance g m , and the sources and ground terminals of these transistors Q 3 and Q 4. A constant current source circuit 2 having an equivalent resistance value r SS connected between and the resistors R 41 and R 42 connected between the gates of the transistors Q 3 and Q 4 and the ground terminal. Since the resistance values r 41 and r 42 of the resistors R 41 and R 42 are usually equal to each other, the goodness of the differential circuit is shown, and the common mode rejection ratio CMRR of the ratio of the common mode gain and the differential gain is CMRR = 1 + 2g m r SS (1) Since r SS is finite, the CM ratio CM
It has the drawback that RR cannot be increased.

例えば、g=7.58mS,rSS=867Ωとすると、同相
除去比CMRRは23dBしか取れない。
For example, if g m = 7.58 mS and r SS = 867Ω, the common mode rejection ratio CMRR can be only 23 dB.

一方、小信号3ポートSパラメータ|S31|,|S32|
からみると、 の関係があるので、(1),(2)式から なる関係式が導かれ、この結果、|S31|,|S32|の
レベル差が大きくなるという欠点がある。前記数直例の
場合、第5図に示すように、|S31|,|S32|のレベ
ル差は1.4dBとなる。
On the other hand, small signal 3-port S-parameters | S31 |, | S32 |
From the perspective, Since there is a relationship of, from equations (1) and (2) Therefore, there is a drawback that the level difference between | S31 | and | S32 | becomes large as a result. In the case of the above example, as shown in FIG. 5, the level difference between | S31 | and | S32 | is 1.4 dB.

本発明の目的は、同相除去比を大きくすることができ、
かつ小信号3ポートSパラメータ|S31|,|S32|の
レベル差を低減することができる差動回路を提供するこ
とにある。
The object of the present invention is to increase the common mode rejection ratio,
Another object of the present invention is to provide a differential circuit capable of reducing the level difference between the small signal 3-port S-parameters | S31 | and | S32 |.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明の差動回路は、ドレイン(又はソース)を第1の
電源電圧端子と接続しソース(又はドレイン)とゲート
とを接続した第1のトランジスタと、ドレイン(又はソ
ース)を前記第1の電源電圧端と接続しゲートを前記第
1のトランジスタのゲートと接続しソース(又はドレイ
ン)を出力端子と接続した第2のトランジスタとを備
え、前記第1のトランジスタのソース(又はドレイン)
を入力端とし前記第2のトランジスタのソース(又はド
レイン)を出力端とするカレントミラー回路と、ドレイ
ン(又はソース)を前記第1のトランジスタのソース
(又はドレイン)と接続しゲートを出力インピーダンス
をもつ第1の信号源からの信号を入力する第1の信
号入力端子と接続する相互コンダクタンスgの第3の
トランズスタと、ドレイン(又はソース)を前記第2の
トランジスタのソース(又はドレイン)と接続しソース
(又はドレイン)を前記第3のトランジスタのソース
(又はドレイン)と接続しゲートを出力インピーダンス
をもつ第2の信号源からの信号を入力する第2の信
号入力端子と接続し前記第3のトランジスタと共に差動
対を形成する相互コンダクタンスgの第4のトランジ
スタと、一端を前記第3及び第4のトランジスタのソー
ス(又はドレイン)と接続し他端を第2の電源電圧端子
と接続し抵抗値rSSの等価抵抗をもつ定電流源回路と、
一端を前記第3のトランジスタのゲートと接続し他端を
前記第2の電源電圧端子と接続した抵抗値rの第1の
抵抗と、一端を前記第4のトランジスタのゲートと接続
し他端を前記第2の電源電圧端子と接続した抵抗値r
の第2の抵抗とを有する差動回路において、前記第1及
び第2の抵抗の抵抗値r,rを、 なる関係式を満足する抵抗値として構成される。
In the differential circuit of the present invention, a drain (or source) is connected to a first power supply voltage terminal and a source (or drain) is connected to a gate, and a drain (or source) is connected to the first transistor. A second transistor having a gate connected to the gate of the first transistor and a source (or drain) connected to an output terminal, the source (or drain) of the first transistor
Is connected to the source (or the drain) of the first transistor and the gate is connected to the output impedance r. A third transistor having a transconductance g m connected to a first signal input terminal for inputting a signal from a first signal source having 0 , and a drain (or a source) as a source (or a drain) of the second transistor. ) And a source (or drain) connected to the source (or drain) of the third transistor and a gate connected to the second signal input terminal for inputting a signal from a second signal source having an output impedance r 0 ; A fourth transistor having a transconductance g m connected to form a differential pair with the third transistor; A constant current source circuit connected to the sources (or drains) of the third and fourth transistors and the other end thereof connected to the second power supply voltage terminal and having an equivalent resistance of the resistance value r SS ;
A first resistor having a resistance value r 1 having one end connected to the gate of the third transistor and the other end connected to the second power supply voltage terminal; and one end connected to the gate of the fourth transistor and the other end Connected to the second power supply voltage terminal with a resistance value r 2
In the differential circuit having the second resistance of, the resistance values r 1 and r 2 of the first and second resistances are It is configured as a resistance value that satisfies the following relational expression.

〔作用〕[Action]

小信号3ポートSパラメータ|S31|,|S32|のレベ
ル差をトランジスタQ,Qのゲートと接地端子との
間に接続された第1及び第2の抵抗で補正するために
は、信号入力端子T,Tに接続される第1及び第2
の信号源の出力インピーダンスをrとし、第1及び第
2の抵抗の抵抗値をr,rとすると、 なる関係を満足すればよい。
Small signal 3-port S-parameter | S31 |, | S32 | level differences in order to correct the first and second resistor connected between the gate of the transistor Q 3, Q 4 and the ground terminal of the signal First and second terminals connected to the input terminals T 1 and T 2
Let r 0 be the output impedance of the signal source, and r 1 and r 2 be the resistance values of the first and second resistors, The following relationship should be satisfied.

この(4)式を(3)式に代入し なる関係式を得る。Substituting equation (4) into equation (3) To obtain the relational expression.

小信号3ポートSパラメータ|S31|,|S32|のレベ
ル差を小さくするということは、(2)式から分るように
同相除去比CMRRを大きくすることに通ずる。
Reducing the level difference between the small-signal three-port S-parameters | S31 | and | S32 | leads to increasing the common-mode rejection ratio CMRR as can be seen from equation (2).

そこで本発明においては、第1及び第2の抵抗の抵抗値
,rを、(5)式の関係を満足するように選んだ。
Therefore, in the present invention, the resistance values r 1 and r 2 of the first and second resistors are selected so as to satisfy the relationship of the expression (5).

〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
[Embodiment] Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

この実施例が、第4図に示された従来の差動回路と相違
する点は、第1及び第2の抵抗R,Rの抵抗値
,rを、 なる関係を満足する抵抗値とした点にある。
This embodiment differs from the conventional differential circuit shown in FIG. 4 in that the resistance values r 1 and r 2 of the first and second resistors R 1 and R 2 are The resistance value satisfies the relationship

ここで、例えば、信号源等の特性インピーダンスを50
Ω,即ちr=50Ωとし、r=2kΩ、g=7.58
mS及びrSS=867Ωとして、rを(5)式をほぼ満足す
る280Ωとすると、同相除去比CMRRは39dB、小信号3
ポートSパラメータ|S31|,|S32|のレベル差は0.
2dBとなり、従来例の23dB、1.4dBに比較しはるか
に改善されていることが分る。
Here, for example, the characteristic impedance of the signal source or the like is set to 50
Ω, that is, r 0 = 50Ω, r 2 = 2 kΩ, g m = 7.58
If m 1 and r SS = 867Ω and r 1 is 280Ω which almost satisfies the equation (5), the common mode rejection ratio CMRR is 39 dB, and the small signal 3
The level difference between the port S parameters | S31 | and | S32 | is 0.
It is 2 dB, which is much improved as compared with the conventional examples of 23 dB and 1.4 dB.

なお、第1図には、差動回路の出力信号Vを、出力イ
ンピーダンスを下げて取出すためのソースホロワ型の出
力回路3も示されている。
It is to be noted that FIG. 1 also shows a source follower type output circuit 3 for taking out the output signal V 0 of the differential circuit by lowering the output impedance.

第3図は本実施例をイメージキャンセル用回路として使
用した周波数変換回路の回路図である。RF信号VRFI
は、3dBハイブリッド結合器4により同電力で位相差
が90°の2つの信号に分割され、シングルバランスミ
キサ5,5に入力される。
FIG. 3 is a circuit diagram of a frequency conversion circuit using this embodiment as an image cancellation circuit. RF signal V RFI
Is split by a 3 dB hybrid coupler 4 into two signals having the same power and a phase difference of 90 °, and input to the single balance mixers 5 A and 5 B.

一方、LO信号VLOIは、同位相電力分配器6により2
つの信号に分割されシングルバランスミキサ5,5
に入力される。シングルバランスミキサ5のIF出力
は90°移相器7により位相が90°遅れ、シングルバ
ランスミキサ5のIF出力との位相差が、信号に対し
ては逆相、イメージ成分に対しては同相となる。
On the other hand, the LO signal V LOI is set to 2 by the in-phase power divider 6.
Single balance mixer 5 A , 5 B divided into two signals
Entered in. The IF output of the single balance mixer 5 A is delayed by 90 ° by the 90 ° phase shifter 7, and the phase difference from the IF output of the single balance mixer 5 B is opposite in phase to the signal and to the image component. Be in phase.

これらのIF出力は本発明の差動回路10に入力され、
信号は合成されるがイメージ成分は同相除去機能により
キャンセルされ、出力端子Tには信号のみが出力され
る。
These IF outputs are input to the differential circuit 10 of the present invention,
The signal is synthesized is canceled by the image component common mode rejection function, only the signal is output to the output terminal T 3.

すなわちこの応用例では、本発明の差動回路10を周波
数変換回路のイメージキャンセル用回路として使用し、
(5)式の関係を満足するように抵抗R,Rの抵抗値
を定めることにより、従来よりも一段と高いイメージ抑
圧度が得られるという利点がある。
That is, in this application example, the differential circuit 10 of the present invention is used as an image cancellation circuit of a frequency conversion circuit,
By setting the resistance values of the resistors R 1 and R 2 so as to satisfy the relationship of the equation (5), there is an advantage that a much higher image suppression degree can be obtained than in the past.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、第1及び第2の抵抗の抵
抗値を(5)式を満足する値とすることにより、定電流源
回路の等価抵抗によって制限される同相除去比を大きく
することができ、かつ小信号3ポートSパラメータ|S
31|,|S32|のレベル差を低減することができる効果
がある。
As described above, according to the present invention, the common mode rejection ratio limited by the equivalent resistance of the constant current source circuit is increased by setting the resistance values of the first and second resistors to values that satisfy the expression (5). And small signal 3-port S-parameter | S
The effect is that the level difference between 31 | and | S32 | can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は第1
図に示された実施例の小信号3ポートSパラメータの周
波数特性図、第3図は第1図に示された実施例を使用し
た周波数変換回路の回路図、第4図は従来の差動回路の
一例を示す回路図、第5図は第4図に示された差動回路
の小信号3ポートSパラメータの周波数特性図である。 1……カレントミラー回路、2……定電流源回路、3…
…出力回路、4……3dBハイブリッド結合器、5
……シングルバランスミキサ、6……同位相電力分
配器、7……90°移相器、8……終端器、10……差
動回路、21……定電流源、C〜C……コンデン
サ、Q〜Q……トランジスタ、R〜R,R41
42……抵抗、RSS……等価抵抗。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a frequency characteristic diagram of a small signal 3-port S parameter of the embodiment shown in FIG. 3, FIG. 3 is a circuit diagram of a frequency conversion circuit using the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a circuit, and FIG. 5 is a frequency characteristic diagram of a small signal 3-port S parameter of the differential circuit shown in FIG. 1 ... Current mirror circuit, 2 ... Constant current source circuit, 3 ...
... Output circuit, 4 ... 3 dB hybrid coupler, 5 A ,
5 B ... Single balance mixer, 6 ... In-phase power distributor, 7 ... 90 ° phase shifter, 8 ... Terminator, 10 ... Differential circuit, 21 ... Constant current source, C 1 to C 5 ...... capacitor, Q 1 to Q 7 ...... transistor, R 1 ~R 3, R 41 ,
R 42 ... resistance, R SS ... equivalent resistance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ドレイン(又はソース)を第1の電源電圧
端子と接続しソース(又はドレイン)とゲートとを接続
した第1のトランジスタと、ドレイン(又はソース)を
前記第1の電源電圧端と接続しゲートを前記第1のトラ
ンジスタのゲートと接続しソース(又はドレイン)を出
力端子と接続した第2のトランジスタとを備え、前記第
1のトランジスタのソース(又はドレイン)を入力端と
し前記第2のトランジスタのソース(又はドレイン)を
出力端とするカレントミラー回路と、ドレイン(又はソ
ース)を前記第1のトランジスタのソース(又はドレイ
ン)と接続しゲートを出力インピーダンスrをもつ第
1の信号源からの信号を入力する第1の信号入力端子と
接続する相互コンダクタンスgの第3のトランジスタ
と、ドレイン(又はソース)を前記第2のトランジスタ
のソース(又はドレイン)と接続しソース(又はドレイ
ン)を前記第3のトランジスタのソース(又はドレイ
ン)と接続しゲートを出力インピーダンスrをもつ第
2の信号源からの信号を入力する第2の信号入力端子と
接続し前記第3のトランジスタと共に差動対を形成する
相互コンダクタンスgの第4のトランジスタと、一端
を前記第3及び第4のトランジスタのソース(又はドレ
イン)と接続し他端を第2の電源電圧端子と接続し抵抗
値rSSの等価抵抗をもつ定電流源回路と、一端を前記第
3のトランジスタのゲートと接続し他端を前記第2の電
源電圧端子と接続した抵抗値rの第1の抵抗と、一端
を前記第4のトランジスタのゲートと接続し他端を前記
第2の電源電圧端子と接続した抵抗値rの第2の抵抗
とを有する差動回路において、前記第1及び第2の抵抗
の抵抗値r,rを、 なる関係式を満足する抵抗値としたことを特徴とする差
動回路。
1. A first transistor having a drain (or source) connected to a first power supply voltage terminal and a source (or drain) connected to a gate, and a drain (or source) connected to the first power supply voltage terminal. A second transistor having a gate connected to the gate of the first transistor and a source (or drain) connected to an output terminal, the source (or drain) of the first transistor being an input terminal A current mirror circuit having a source (or drain) of the second transistor as an output terminal, a first (current source) having a drain (or source) connected to the source (or drain) of the first transistor, and a gate having an output impedance r 0 a third transistor of the transconductance g m for connecting the first signal input terminal for inputting a signal from the signal source, the drain ( A second signal having an output impedance r 0 a gate connected to the source (or drain) and the third transistor source of the (or drain) connected to a source (or drain) of the second transistor source) A fourth transistor having a mutual conductance g m connected to a second signal input terminal for inputting a signal from a source and forming a differential pair with the third transistor, and one end of the third and fourth transistors. A constant current source circuit connected to the source (or drain) and the other end connected to the second power supply voltage terminal and having an equivalent resistance of the resistance value r SS ; and one end connected to the gate of the third transistor and the other end connected. A first resistor having a resistance value r 1 connected to the second power supply voltage terminal, and a resistor having one end connected to the gate of the fourth transistor and the other end connected to the second power supply voltage terminal. In the differential circuit having the second resistor having the value r 2 , the resistance values r 1 and r 2 of the first and second resistors are A differential circuit having a resistance value that satisfies the following relational expression.
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