JP2002016446A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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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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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000199013A JP2002016446A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000199013A JP2002016446A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 半導体集積回路 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002016446A true JP2002016446A (ja) | 2002-01-18 |
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ID=18697095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000199013A Pending JP2002016446A (ja) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002016446A (ja) |
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2000
- 2000-06-30 JP JP2000199013A patent/JP2002016446A/ja active Pending
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