JP2002016446A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2002016446A
JP2002016446A JP2000199013A JP2000199013A JP2002016446A JP 2002016446 A JP2002016446 A JP 2002016446A JP 2000199013 A JP2000199013 A JP 2000199013A JP 2000199013 A JP2000199013 A JP 2000199013A JP 2002016446 A JP2002016446 A JP 2002016446A
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JP
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current
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circuit
output
voltage
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Toshiaki Sato
俊明 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、基準電源線に出入する電流によら
ず、演算増幅器を用いた増幅回路の入出力特性を一定に
する。 【解決手段】 演算増幅器5に入力信号Vinが印加さ
れ出力電圧Voが変化すると、Q1のコレクタ電流Iq
1は(I0+Δi)となり、Q2のコレクタ電流Iq2
は(I0−Δi)となる。そして、その差電流(2×Δ
i)が電圧−電流変換手段2の出力電流となる。第1及
び第2カレントミラー回路の出力であるQ6およびQ1
0のコレクタは互いに接続され、演算増幅回路と基準電
源線6との節点にも接続される。Q6のコレクタ電流I
q6は(2×n×Δi)が演算増幅器5の出力端子から
基準電源線6へ流入する電流Iと等しくなるように抵抗
R3とQ6のトランジスタサイズnを決める。Vinが
負の時も、Q10から(2×n×Δi)なる電流が基準
電源線6へ流入することによって電流Iを相殺する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は半導体集積回路に関
し、特に、基準電圧源に出入する電流を補償し、例えば
演算増幅器を用いた回路の入出力特性を好適にせしめる
半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、演算増幅器を用いた従来の非反
転増幅回路の回路図である。この回路においては、演算
増幅器5の非反転入力端子には入力信号Vinが入力さ
れ、他方反転入力端子には出力端子との間に帰還抵抗R
1が、基準電圧源たとえばGNDとの間に抵抗R2が各
々接続される。この時出力電圧Voは、V0=(1 +
R1/R2)Vin となる。
【0003】又、基準電圧源であるGNDには入力信号
Vinの正負に応じて、ΔI=Vin/R2なる電流が
入出する。
【0004】すなわち入力信号が正であればΔIは演算
増幅器5を介し正電源から基準電圧源であるGNDへ流
入し、一方、負であればΔIは基準電圧源であるGND
から演算増幅器5を介し負電源へ流出する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の増幅回路では、基準電圧源への電流の出入が生じ
るために、基準電圧源の有するインピーダンスにより基
準電圧レベルが変動し良好な増幅回路の入出力特性が得
られない。この問題点について、図4、図5および図6
を参照して更に説明する。
【0006】図4は、図3に示した非反転増幅回路を複
数個並列に接続した回路の回路図である。
【0007】図5は、図4の並列接続回路の理想的な入
出力特性を示すグラフである。理想的入出力特性におい
ては、各段の出力電圧Vo1、Vo2、Vo3はすべて
等しく Vo1=Vo2=Vo3=(1+R1/R2)Vinと
なる。
【0008】しかしながら、実際は図4に示す様に基準
電源線6には有限のインピーダンスが存在する。図4に
おいては、各非反転増幅回路が均等に配置されているも
のとし、隣接する増幅回路間の基準電源線の抵抗成分を
RLとしている。これと基準電圧源に出入する電流Δ
I′およびΔI″により電位勾配V1、V2が生じ、図
4において基準電圧源であるGND端子に近い順から各
出力は、 Vo1=(1 +R1/R2)Vin Vo2=(1 +R1/R2)Vin−(R1/R2)
V1 Vo3=(1 +R1/R2)Vin−(R1/R2)
V2 となる。ここに、 V1=RL(ΔI’+ΔI’’) V2=RL(ΔI’+2ΔI’’) 図6は、上記の計算式に基づき各増幅段の入出力特性を
示すグラフである。図6に示すように、各増幅段の出力
電圧は、GND端子から遠ざかるに従って低下してい
く。
【0009】そこで、本発明は、基準電源線に出入する
電流によらず、演算増幅器を用いた増幅回路の入出力特
性を一定にすることを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するための本発明は、入力信号に応じて基準電源線に
出入する電流が変化する回路において、上記入力信号ま
たは上記回路の出力信号と基準電圧との差電圧を電圧−
電流変換する手段と、該電圧−電流変換手段の出力電流
を各々入力する第1導電型の第1カレントミラー回路及
び該第1導電型とは反対の極性を有する第2導電型の第
2カレントミラー回路とを有し、上記第1及び第2カレ
ントミラー手段の出力を、前記基準電源線の上記入力信
号に応じて変化する電流が出入する節点の近傍に接続す
るようにしている。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。 (第1の実施形態)図1は、本発明の半導体集積回路の
回路図である。1は半導体集積回路であり、2は電圧−
電流変換手段、3は第1導電型の第1カレントミラー回
路、4は上記第1導電型とは反対の極性を有する第2導
電型の第2カレントミラー回路、5は演算増幅器、6は
基準電源線である。
【0012】電圧−電流変換手段2は各々エミッタに定
電流源が接続され、抵抗R3を介してエミッタ結合され
たNPNトランジスタQ1、Q2よりなる差動対と、こ
の差動対の能動負荷となるPNPトランジスタQ3、Q
4とからなる。
【0013】差動対Q1、Q2のベースには、それぞ
れ、演算増幅器5の出力と基準電圧源であるGNDが接
続される。
【0014】演算増幅器5に入力信号Vinが印加され
出力電圧Voが変化すると、Q1のコレクタ電流Iq1
は(I0+Δi)となり、Q2のコレクタ電流Iq2は
(I0−Δi)となる。そして、その差電流(2×Δ
i)が電圧−電流変換手段2の出力電流となる。この出
力電流(2×Δi)は演算増幅器5の入力電圧Vinと
出力電圧Voとを用いて、次の式で表される。 (2×Δi)=2×V0/R3=2×(1+R1/R
2)×Vin/R3 電圧−電流変換手段2の出力(2×Δi)は、ベース接
地トランジスタQ7、Q8のエミッタへ接続され、各々
のコレクタは第1カレントミラー回路3(Q5、Q6)
及び第2カレントミラー回路4(Q9、Q10)の入力
へ接続される。
【0015】一方第1及び第2カレントミラー回路の出
力であるQ6およびQ10のコレクタは互いに接続さ
れ、上記非反転増幅回路と基準電源線6との節点にも接
続される。
【0016】各カレントミラー回路は入力信号Vinの
基準電圧に対する正負によって次のように動作する。す
なわち、上記電圧−電流変換手段2の出力電流2Δiは
Vinが正の時は上記電圧−電流手段2から流出する方
向へ流れ、この時はベース接地トランジスタQ7および
第1カレントミラー回路3のQ5、Q6がオンする。
【0017】このとき、Q6のコレクタ電流Iq6は
(2×n×Δi)となる。
【0018】このコレクタ電流Iq6(=(2×n×Δ
i))が演算増幅器5の出力端子から基準電源線6へ流
入する電流Iと等しくなるように抵抗R3とQ6のトラ
ンジスタサイズnを以下のように決めれば基準電源線6
への電流の出入は相殺される。 2×n/R3=1/(R1+R2) 一方、Vinが負の時は、上記電圧−電流変換手段2の
出力電流(2×Δi)は電圧−電流手段2へ流入する方
向へ流れる。この時はベース接地トランジスタQ8およ
び第2カレントミラー回路4のQ9、Q10がオンし、
Q10から2×n×Δiなる電流が基準電源線6へ流入
することによって基準電源線6から演算増幅器5へ流入
する電流Iを相殺する。
【0019】上記第1の実施例では演算増幅器5の出力
を電圧−電流変換手段2の入力としたが、演算増幅器5
の出力は入力信号Vinの関数である為Vinを電圧−
電流変換手段2の入力としても同様の効果が得られる。
この時の抵抗R3とトランジスタQ6のサイズnは 2×n/R3=1/R2 となる様決定される。
【0020】(第2の実施形態)図2は、第2の実施形
態の半導体集積回路の回路図である。電圧−電流変換手
段8は、演算増幅器5の出力とベース接地トランジスタ
Q7、Q8のエミッタとの間に接続された抵抗R4によ
ってこの抵抗R4の両端の電位差を電流に変換する。
【0021】すなわち、ベース接地トランジスタQ7、
Q8は各々のベース電位が定電流とダイオードD1、D
2によって基準電位であるGNDレベルから各々Vbe
だけレベルシフトされているためにそのエミッタ電位は
GNDレベルと等しくなる。
【0022】従って、抵抗R4によって変換された電流
Δi′は、Vo/R4=(1+R1/R2)×Vin/R
4となる。
【0023】以下、第1の実施形態と同様に、入力信号
Vinが基準電圧に対して正の場合には、ベース接地ト
ランジスタQ7および第1カレントミラー回路3のQ
5、Q6がオンする。一方、負の場合は、ベース接地ト
ランジスタQ8および第2カレントミラー回路4のQ
9、Q10がオンする。各々の場合Q6およびQ10の
出力電流n×Δi′が以下の条件を満たすよう抵抗R4
およびトランジスタサイズnを設定すれば演算増幅器5
から基準電源線6へ入出する電流Iは相殺される。 n/R4 = 1/(R1+R2) 前記第1の実施例同様、演算増幅器5の出力は入力信号
Vinの関数であるので、入力信号を電圧−電流変換手
段8の入力として抵抗R4に接続しても同様の効果が得
られる。この時の抵抗R4とトランジスタQ6のサイズ
nは n/R4 = 1/R2 となる様決定される。
【0024】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、入力信号
Vinまたは出力信号Voと基準電圧との差電圧を検出
し、これを電圧−電流変換し、変換された電流は第1、
第2導電型のカレントミラー回路によって上記基準電源
線へ出入する電流を相殺するので、演算増幅器の入出力
特性を一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路
を説明する図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係る半導体集積回路
を説明する図である。
【図3】増幅回路の一例を説明する図である。
【図4】従来例を説明する図である。
【図5】従来例の問題点を説明する図である。
【図6】従来例の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
1 本発明の第1の実施形態に係る半導体集積回路 2 本発明の第1の実施形態に係る電圧−電流変換手段 3 第1導電型の第1カレントミラー回路 4 第2導電型の第1カレントミラー回路 5 演算増幅器 6 基準電源線 7 本発明の第2の実施形態に係る半導体集積回路 8 本発明の第2の実施形態に係る電圧−電流変換手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号に応じて基準電源線に出入する
    電流が変化する回路において、 前記入力信号または前記回路の出力信号と基準電圧との
    差電圧を電圧−電流変換する手段と、 該電圧−電流変換手段の出力電流を各々入力する第1導
    電型の第1カレントミラー回路及び該第1導電型とは反
    対の極性を有する第2導電型の第2カレントミラー回路
    とを有し、 前記第1及び第2カレントミラー手段の出力を、前記基
    準電源線の前記入力信号に応じて変化する電流が出入す
    る節点の近傍に接続することを特徴とする半導体集積回
    路。
  2. 【請求項2】 演算増幅器と、前記演算増幅器の出力端
    子または入力信号が接続された電圧電流変換回路と、前
    記電圧電流変換回路の出力端子に接続されたトランジス
    タ対Q7及びQ8と、前記Q7に接続された第1導電型
    の第1カレントミラー回路と、前記Q8に接続された第
    2導電型の第2カレントミラー回路とを含む半導体集積
    回路であって、 前記第1及び第2カレントミラー回路の出力端子を、前
    記演算増幅器の基準電源線の節点に接続し、 前記第1及び第2カレントミラー回路の出力電流は、前
    記演算増幅器の出力端子と前記節点との間を流れる電流
    を相殺することを特徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 演算増幅器と、前記演算増幅器の出力端
    子または入力信号が抵抗R4を介して接続された電圧電
    流変換回路と、前記電圧電流変換回路のトランジスタQ
    7であって正出力を出力するトランジスタQ7に接続さ
    れた第1導電型の第1カレントミラー回路と、前記電圧
    電流変換回路のトランジスタQ8であって負出力を出力
    するトランジスタQ8に接続された第2導電型の第2カ
    レントミラー回路とを含む半導体集積回路であって、 前記第1及び第2カレントミラー回路の出力端子を、前
    記演算増幅器の基準電源線の節点に接続し、 前記第1及び第2カレントミラー回路の出力電流は、前
    記演算増幅器の出力端子と前記節点との間を流れる電流
    を相殺することを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 前記節点は、前記演算増幅器の反転入力
    端子に接続された抵抗の一方の端子が前記基準電源線と
    接続される点であることを特徴とする請求項1乃至3の
    いずれか一つに記載された半導体集積回路。
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