JP2001284990A - 差動増幅器 - Google Patents

差動増幅器

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JP2001284990A JP2000100773A JP2000100773A JP2001284990A JP 2001284990 A JP2001284990 A JP 2001284990A JP 2000100773 A JP2000100773 A JP 2000100773A JP 2000100773 A JP2000100773 A JP 2000100773A JP 2001284990 A JP2001284990 A JP 2001284990A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オペアンプの出力ラインに存在する寄生容量
を排除し、オペアンプが高速動作をする場合でも、安定
かつ確実に動作する差動増幅器の提供。 【解決手段】 この発明は、入力信号INP、INPの
差動増幅を行うオペアンプ1と、オペアンプ1の出力を
反転する第1クロックドインバータ11と、オペアンプ
1の出力ラインに対して並列に接離自在である第2クロ
ックドインバータ12と、第1クロックドインバータ1
1の出力を反転する第3インバータ5とを備えている。
このような構成により、クロックドインバータ11、1
2の駆動をオンオフするスイッチを、オぺアンプ1の出
力ライン2上から排除でき、オペアンプ1が高速動作を
必要とする場合でも、クロックドイバータ11が安定か
つ確実に動作できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2つの入力端子を
持ち、この2つの入力端子間に加えられる信号を増幅す
る差動増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の差動増幅器の一例として
は、図2に示すようなものが知られている。
【0003】この差動増幅器は、図2に示すように、差
動増幅回路を構成するオペアンプ1の出力側が、出力ラ
イン2を介在してCMOSインバータなどからなる第1
インバータ3の入力側に接続されている。出力ライン2
には、CMOSインバータなどからなる第2インバータ
4とMOSトランジスタからなるスイッチSW2とを直
列に接続したものが並列に接続されている。また、出力
ライン2には、MOSトランジスタからなるスイッチS
W1を介して電源電圧VDDが供給されるようになって
いる。第1インバータ3の出力側は第3インバータ5の
入力側に接続され、第3インバータ5の出力側に出力端
子6が接続され、この出力端子6から出力OUTを取り
出すようになっている。
【0004】このような構成からなる従来の差動増幅器
では、オペアンプ1の動作時には、スイッチSW2がオ
ンとなって第2インバータ4が動作状態になる。これに
より、オペアンプ1の入力信号INPと入力信号INN
とがバランスしているときには、第2インバータ4の働
きにより、ノードAの電位が第1インバータのしきい値
であるVDD/2になる。
【0005】そして、オペアンプ1の入力信号INPと
入力信号INNとのバランスが崩れ、ノードAの電位が
VDD/2よりも僅かに低下すると、直ちに第1インバ
ータ3の出力が「H」レベルとなり、逆にそのノードA
の電位がVDD/2よりも僅かに上昇すると、直ちに第
1インバータ3の出力が「L」レベルとなる。この第1
インバータ3の出力は、第3インバータ5で反転されて
出力端子6から「H」レベルまたは「L」レベルが出力
される。
【0006】一方、オペアンプ1の動作が停止のときに
は、スイッチSW2をオフとして第2インバータ4の動
作が停止させ、第2インバータ4の電力消費の低減を図
る。これと同時に、スイッチSW1をオンにし、第1イ
ンバータ3の入力に電源電圧VDDを供給し、第3イン
バータ5の出力を「H」に固定させて動作の安定を図っ
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の差動
増幅器では、上記のように第1インバータ3のプルアッ
プ用のスイッチSW1と、第2インバータ4の駆動をオ
ペアンプ1の駆動に応じてオンオフさせるスイッチSW
2と、を備えている。そして、この両スイッチSW1、
SW2は、MOSトランジスタから構成される上に、オ
ペアンプ1の出力ライン2上にその一端が接続されてい
る。MOSトランジスタからなるスイッチSW1、SW
2は、それぞれ寄生容量を有するので、この各寄生容量
が出力ライン2上に存在することになる。
【0008】この結果、それらの寄生容量に起因し、オ
ペアンプ1の出力はその立ち上がりまたは立ち下がりに
時間がかかり、高速動作を必要とする場合には、第1イ
ンバータ3の動作が不安定になったり誤動作を起こすお
それがある。
【0009】そこで、本発明の目的は、オペアンプの出
力ラインに存在する寄生容量を排除するようにし、オペ
アンプが高速動作を必要とする場合でも、安定かつ確実
に動作する差動増幅器を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、本発
明の目的を達成するために、請求項1〜請求項3に記載
の各発明は以下のように構成した。
【0011】すなわち、請求項1に記載の発明は、入力
信号の差動増幅を行う差動増幅回路と、この差動増幅回
路の出力を反転する第1インバータと、前記差動増幅回
路の出力ラインに対して並列に接離自在であって、並列
接続時に、前記差動増幅回路の出力を前記第1インバー
タのしいき値とする第2インバータとを少なくとも備
え、少なくとも前記第2インバータをクロックドインバ
ータで構成するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0012】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の差動増幅器において、前記第1インバータをク
ロックドインバータで構成するようにしたことを特徴と
するものである。
【0013】さらに、請求項3に記載の発明は、請求項
2に記載の差動増幅器において、前記クロックドインバ
ータの出力側に第3インバータを接続し、前記クロック
ドインバータがハイインピーダンス時には、前記第3イ
ンバータの入力側を所定電圧に固定するようにしたこと
を特徴とするものである。
【0014】このように、本発明によれば、少なくとも
第2インバータをスイッチ素子を含むクロックドインバ
ータで構成し、好ましくは、第1インバータおよび第2
インバータをスイッチ素子を含むクロックドインバータ
で構成するようにした。
【0015】このため、第1インバータまたは第2イン
バータの駆動をオンオフするスイッチを、差動増幅回路
の出力ラインから排除し、従来問題となっている寄生容
量を出力ライン上から排除できる。この結果、差動増幅
回路が高速動作を必要とする場合でも、第1インバータ
が安定かつ確実に動作できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
【0017】本発明の差動増幅器の実施形態の構成につ
いて、図1の回路図を参照して説明する。
【0018】この実施形態にかかる差動増幅器は、図1
に示すように、入力信号INP、INPの差動増幅を行
うオペアンプ1と、このオペアンプ1の出力を反転する
第1インバータである第1クロックドインバータ11
と、オペアンプ1の出力ライン2に対して並列に接離自
在であって第2インバータである第2クロックドインバ
ータ12と、第1クロックドインバータ11の出力を反
転する第3インバータ5と、を少なくとも備えたもので
ある。
【0019】すなわち、この実施形態にかかる差動増幅
器は、図2に示す第1インバータ3およびスイッチSW
1を、図1に示すようにスイッチ素子を含む第1クロッ
クドインバータ11に置換するとともに、図2に示す第
2インバータ4およびスイッチSW2を、図1に示すよ
うにスイッチ素子を含む第2クロックドインバータ12
に置換するようにしたものである。なお、第1クロック
ドインバータ11と、第2クロックドインバータ12と
は、同一サイズで構成されている。
【0020】さらに詳述すると、図1に示すように、第
1クロックドインバータ11は、PMOSトランジスタ
Q1とNMOSトランジスタQ2からなるCMOSイン
バータ13を備え、このCMOSインバータ13は、そ
の入力側がオペアンプ1の出力ライン2の終端と接続さ
れ、その出力側はインバータ5の入力側と接続されてい
る。さらに、CMOSインバータ13の両端に、スイッ
チ素子としてPMOSトランジスタQ3とNMOSトラ
ンジスタQ4とが、それぞれ直列に接続されている。
【0021】PMOSトランジスタQ3は、ソースに電
源電圧VDDが供給されるとともに、ゲートにディスエ
ーブル信号S1が供給されるようになっている。また、
NMOSトランジスタQ4は、ソースが接地されるとと
もに、ゲートにイネーブル信号S1が供給されるように
なっている。なお、ディスエーブル信号S1とイネーブ
ル信号S2とは、一方が「H」レベルのときに他方が
「L」というように、その論理が逆である。
【0022】第2クロックドインバータ12は、図1に
示すように、PMOSトランジスタQ5とNMOSトラ
ンジスタQ6からなるCMOSインバータ14を備え、
そのCMOSインバータ14の入力側と出力側とが、オ
ペアンプ1の出力ライン2に接続されている。さらに、
CMOSインバータ14の両端に、スイッチ素子として
PMOSトランジスタQ7とNMOSトランジスタQ8
とが、それぞれ直列に接続されている。
【0023】PMOSトランジスタQ7は、ソースに電
源電圧VDDが供給されるとともに、ゲートにディスエ
ーブル信号S1が供給されるようになっている。また、
NMOSトランジスタQ8は、ソースが接地されるとと
もに、ゲートにイネーブル信号S2が供給されるように
なっている。
【0024】第3インバータ5は、その入力側がスイッ
チ素子であるPMOSトランジスタQ9を介して電源電
圧VDDが供給可能になっている。そして、第1クロッ
クドインバータ11がハイインピーダンス時に、第3イ
ンバータ5の入力側を電源電圧VDDに固定するように
なっている。
【0025】次に、このような構成からなる実施形態に
かかる差動増幅器の動作について説明する。
【0026】いま、オペアンプ1が動作を開始すると、
ディスエーブル信号S1は「L」レベルとなり、イネー
ブル信号S2は「H」レベルとなる。この結果、第1ク
ロックドインバータ11は、MOSトランジスタQ3、
Q4が同時にオンし、CMOSインバータ13が動作状
態になる。また、第2クロックドインバータ12は、M
OSトランジスタQ7、Q8が同時にオンし、CMOS
インバータ14が動作状態になる。このときには、MO
SトランジスタQ9は、オフである。
【0027】これにより、オペアンプ1の入力信号IN
Pと入力信号INNとがバランスしているときには、C
MOSインバータ14の働きにより、ノードAの電位が
CMOSインバータ13のしきい値であるVDD/2に
なる。
【0028】そして、オペアンプ1の入力信号INPと
入力信号INNとのバランスが崩れ、ノードAの電位が
VDD/2よりも僅かに低下すると、直ちにCMOSイ
ンバータ13の出力が「H」レベルとなり、逆にそのノ
ードAの電位がVDD/2よりも僅かに上昇すると、直
ちにCMOSインバータ13の出力が「L」レベルとな
る。このCMOSインバータ13の出力は、第3インバ
ータ5で反転されて出力端子6から「H」レベルまたは
「L」レベルが出力される。
【0029】一方、オペアンプ1の動作が停止のときに
は、ディスエーブル信号S1は「H」レベルとなり、イ
ネーブル信号S2の「L」レベルとなる。この結果、第
1クロックドインバータ11は、MOSトランジスタQ
3、Q4が同時にオフし、MOSインバータ13は電源
から切り離された状態になる。また、第2クロックドイ
ンバータ12は、MOSトランジスタQ7、Q8が同時
にオフし、CMOSインバータ14が電源から切り離さ
れた状態になる。
【0030】また、このときには、MOSトランジスタ
Q9がオンとなり、第3インバータ5の入力側が電源電
圧VDDに固定される。
【0031】以上説明したように、この実施形態にかか
る差動増幅器では、図1に示すように、オペアンプ1の
出力を反転するインバータをスイッチ素子を含むクロッ
クドインバータ11で構成するとともに、オペアンプ1
の出力ライン2に対して並列に接離自在なインバータを
スイッチ素子を含むクロックドインバータ12で構成す
るようにした。
【0032】このため、クロックドインバータ11、1
2をオンオフするスイッチを、オペアンプ1の出力ライ
ン2上から排除でき、従来のようにスイッチSW1、S
W2による寄生容量を出力ライン2上から排除できるの
で、オペアンプ1が高速動作を必要とする場合でも、ク
ロックドインバータ11が安定かつ確実に動作すること
ができる。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、少
なくとも第2インバータをスイッチ素子を含むクロック
ドインバータで構成し、好ましくは、第1インバータお
よび第2インバータを、クロックドインバータで構成す
るようにしたので、第1インバータまたは第2インバー
タの駆動をオンオフするスイッチを、差動増幅回路の出
力ラインから排除し、従来問題となっている寄生容量を
出力ライン上から排除できる。このため、差動増幅回路
が高速動作を必要とする場合でも、第1インバータが安
定かつ確実に動作できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の差動増幅器の実施形態の構成を示す回
路図である。
【図2】従来の差動増幅器の回路図である。
【符号の説明】
SW1、SW2 スイッチ Q1〜Q9 MOSトランジスタ 1 オペアンプ(差動増幅回路) 2 出力ライン 3 第1インバータ 4 第2インバータ 5 第3インバータ 11 第1クロックドインバータ 12 第2クロックドインバータ 13、14 CMOSインバータ
フロントページの続き Fターム(参考) 5J039 DA01 DB11 DC03 KK10 KK19 MM16 5J066 AA01 AA12 CA18 CA65 FA20 HA10 HA17 HA38 HA39 KA01 KA04 MA21 TA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号の差動増幅を行う差動増幅回路
    と、 この差動増幅回路の出力を反転する第1インバータと、 前記差動増幅回路の出力ラインに対して並列に接離自在
    であって、並列接続時に、前記差動増幅回路の出力を前
    記第1インバータのしいき値とする第2インバータとを
    少なくとも備え、 少なくとも前記第2インバータをクロックドインバータ
    で構成するようにしたことを特徴とする差動増幅器。
  2. 【請求項2】 前記第1インバータをクロックドインバ
    ータで構成するようにしたことを特徴とする請求項1に
    記載の差動増幅器。
  3. 【請求項3】 前記クロックドインバータの出力側に第
    3インバータを接続し、前記クロックドインバータがハ
    イインピーダンス時には、前記第3インバータの入力側
    を所定電圧に固定するようにしたことを特徴とする請求
    項2に記載の差動増幅器。
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JPWO2007135795A1 (ja) * 2006-05-24 2009-10-01 シャープ株式会社 表示装置の駆動回路およびデータ信号線駆動回路ならびに表示装置
CN112564650A (zh) * 2020-12-21 2021-03-26 深圳市纽瑞芯科技有限公司 一种用于流水线逐次逼近型adc的残差放大器电路

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