JP2003188652A - Gain boost operational amplifier circuit - Google Patents

Gain boost operational amplifier circuit

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JP2003188652A JP2001385868A JP2001385868A JP2003188652A JP 2003188652 A JP2003188652 A JP 2003188652A JP 2001385868 A JP2001385868 A JP 2001385868A JP 2001385868 A JP2001385868 A JP 2001385868A JP 2003188652 A JP2003188652 A JP 2003188652A
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祐介 徳永
Shiro Michimasa
志郎 道正
Hirobumi Nakagawa
博文 中川
Jun Iizuka
潤 飯塚
Hiroshi Kojima
寛 小嶋
Tomokazu Kojima
友和 小島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve driving capability of a gain boost operational amplifier circuit with its circuitry size kept small and without large increase in pausing electrical power consumption. <P>SOLUTION: Such a configuration is adopted that there are provided an input amplifier stage 1, an output stage 2 coupled to an output of the input amplifier stage 1, an input stage bias current source 3 for supplying a bias current to the input amplifier stage 1, and a driving capability amplifier section 4 for varying a control voltage of the input stage bias current source 3 in a direction to increase a bias current thereof according to variation in an output of the input amplifier stage 1. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大きい入力ダイナ
ミックレンジを持つ高速演算増幅回路の改良に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a high speed operational amplifier circuit having a large input dynamic range.

【0002】[0002]

【従来の技術】演算増幅回路をボルテージフォロワとし
て構成したバッファ回路は、高入力インピーダンスかつ
低出力インピーダンスの駆動回路としてよく用いられ
る。
2. Description of the Related Art A buffer circuit having an operational amplifier circuit as a voltage follower is often used as a drive circuit having high input impedance and low output impedance.

【0003】図4は、従来のCMOS型AB級出力演算
増幅回路の回路図である(Ron Hogervorst and Johan
H. Huijsing, "Design of Low-Voltage, Low-Power Ope
rational Amplifier Cells", Kluwer Academic Publish
ers, pp.154)。図4の演算増幅回路は、入力増幅段4
01と、出力段402とで構成される。入力増幅段40
1は、第1極性(NMOS構成)の入力差動対を有する
第1のフォールデッドカスコード型演算増幅回路と、第
2極性(PMOS構成)の入力差動対を有する第2のフ
ォールデッドカスコード型演算増幅回路とを有する。第
1のフォールデッドカスコード型演算増幅回路は、入力
段バイアス電流源102に接続された第1極性の入力差
動対101と、第1極性の電流折り返し回路103と、
第1極性の折り返し用バイアス電流源104と、第2極
性の電流ミラー105とで構成される。第2のフォール
デッドカスコード型演算増幅回路は、入力段バイアス電
流源202に接続された第2極性の入力差動対201
と、第2極性の電流折り返し回路203と、第2極性の
折り返し用バイアス電流源204と、第1極性の電流ミ
ラー205とで構成される。そして、第1のフォールデ
ッドカスコード型演算増幅回路と第2のフォールデッド
カスコード型演算増幅回路とは、第1及び第2のカップ
ル回路301,302を介して接続されている。MN1
〜MN9は第1極性のMOSトランジスタ、MP1〜M
P9は第2極性のMOSトランジスタであり、Vin1
及びVin2は差動入力電圧、Voutは演算増幅回路
出力電圧、Vdd及びVssは電源電圧、Vbn1及び
Vbn2は第1極性のMOSトランジスタに与えられる
バイアス電圧、Vbp1及びVbp2は第2極性のMO
Sトランジスタに与えられるバイアス電圧である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional CMOS class AB output operational amplifier circuit (Ron Hogervorst and Johan.
H. Huijsing, "Design of Low-Voltage, Low-Power Ope
rational Amplifier Cells ", Kluwer Academic Publish
ers, pp.154). The operational amplifier circuit of FIG. 4 has an input amplifier stage 4
01 and an output stage 402. Input amplification stage 40
Reference numeral 1 denotes a first folded cascode type operational amplifier circuit having an input differential pair of a first polarity (NMOS configuration) and a second folded cascode type having an input differential pair of a second polarity (PMOS configuration). And an operational amplifier circuit. The first folded cascode operational amplifier circuit includes a first polarity input differential pair 101 connected to an input stage bias current source 102, a first polarity current folding circuit 103, and
It is composed of a first polarity folding bias current source 104 and a second polarity current mirror 105. The second folded cascode type operational amplifier circuit includes an input differential pair 201 of a second polarity connected to an input stage bias current source 202.
A second polarity current folding circuit 203, a second polarity folding bias current source 204, and a first polarity current mirror 205. Then, the first folded cascode type operational amplifier circuit and the second folded cascode type operational amplifier circuit are connected via the first and second couple circuits 301 and 302. MN1
To MN9 are first polarity MOS transistors, MP1 to M
P9 is a second polarity MOS transistor, which is Vin1
And Vin2 are differential input voltages, Vout is an operational amplifier circuit output voltage, Vdd and Vss are power supply voltages, Vbn1 and Vbn2 are bias voltages applied to the first polarity MOS transistors, and Vbp1 and Vbp2 are second polarity MO.
It is a bias voltage applied to the S transistor.

【0004】図4の演算増幅回路によれば、入力信号の
立ち上がり時には第1のフォールデッドカスコード型演
算増幅回路が主に働き、入力信号の立ち下がり時には第
2のフォールデッドカスコード型演算増幅回路が主に働
くことで、立ち上がり、立ち下がり共に高速に動作す
る。また、折り返し用バイアス電流源104及び204
のMOSトランジスタが飽和領域動作するために必要な
ドレイン・ソース間電圧は小さく、したがって入力ダイ
ナミックレンジはレール間電圧、すなわち両電源電圧V
dd及びVssの差にほぼ匹敵する。
According to the operational amplifier circuit of FIG. 4, the first folded cascode operational amplifier circuit mainly operates when the input signal rises, and the second folded cascode operational amplifier circuit operates when the input signal falls. By working mainly, it operates at high speed at both rising and falling. In addition, folding bias current sources 104 and 204
The drain-source voltage required for the MOS transistor to operate in the saturation region is small, and therefore the input dynamic range is the rail-to-rail voltage, that is, both power supply voltage V
It is almost comparable to the difference between dd and Vss.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図4の演算増幅回路を
低消費電力化するには、MOSトランジスタのアスペク
ト比を小さくする必要がある。ところが、MOSトラン
ジスタのアスペクト比を小さくして低消費電力化する
と、出力段402のトランスコンダクタンスが低下する
ため、演算増幅回路の駆動能力が低下してしまう。
In order to reduce the power consumption of the operational amplifier circuit of FIG. 4, it is necessary to reduce the aspect ratio of the MOS transistor. However, if the aspect ratio of the MOS transistor is reduced to reduce the power consumption, the transconductance of the output stage 402 is reduced, so that the driving capability of the operational amplifier circuit is reduced.

【0006】本発明の目的は、回路規模を小さく保った
まま、静止消費電力をあまり増加させることなく演算増
幅回路の駆動能力を向上させることにある。
An object of the present invention is to improve the driving capability of the operational amplifier circuit while keeping the circuit scale small and without increasing the static power consumption so much.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、入力増幅段と、入力増幅段の出力に接続
された出力段と、入力増幅段にバイアス電流を供給する
ための入力段バイアス電流源と、入力増幅段の出力変動
に従って、バイアス電流が増加する方向に入力段バイア
ス電流源の制御電圧を変動させるための駆動能力増幅部
とを備えたゲインブースト演算増幅回路の構成を採用す
ることとしたものである。
To achieve the above object, the present invention provides an input amplification stage, an output stage connected to the output of the input amplification stage, and an input for supplying a bias current to the input amplification stage. A configuration of a gain boost operational amplifier circuit including a stage bias current source and a drive capability amplifying unit for varying the control voltage of the input stage bias current source in the direction in which the bias current increases in accordance with the output variation of the input amplification stage. It was decided to be adopted.

【0008】本発明による駆動能力増幅部は、入力増幅
段の出力電圧の変動を例えばダイオード接続のMOSト
ランジスタ(レベルシフタ)で検出し、検出した出力電
圧の変動に基づき、新たに付加したカップル回路によっ
て、バイアス電流が増加する方向に入力段バイアス電流
源の制御電圧を変動させる構成である。
The drive capacity amplifying section according to the present invention detects a change in the output voltage of the input amplifying stage with, for example, a diode-connected MOS transistor (level shifter), and based on the detected change in the output voltage, a newly added couple circuit is used. The control voltage of the input stage bias current source is changed in the direction in which the bias current increases.

【0009】入力段バイアス電流源が飽和領域動作のM
OSトランジスタとすると電圧変動の2乗に比例してバ
イアス電流が増加するため、駆動能力の増幅効率が高
い。また、付加するMOSトランジスタの数は少なく、
これらに必要な静止電流はこれらが飽和領域動作するた
めの値があれば十分であるため、演算増幅回路全体の静
止消費電流が大幅に増加することはなく、したがって実
装面積及び静止消費電力の点でも有利である。
The input stage bias current source is operated in the saturation region for M
When an OS transistor is used, the bias current increases in proportion to the square of the voltage fluctuation, so that the amplification efficiency of the driving capability is high. Also, the number of added MOS transistors is small,
The quiescent current required for these is sufficient if they have a value for operating in the saturation region. Therefore, the quiescent current consumption of the entire operational amplifier circuit does not increase significantly. But it is advantageous.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明に係るゲインブースト演算
増幅回路の基本構成を示している。図1の演算増幅回路
は、入力増幅段1と、入力増幅段1の出力に接続された
出力段2と、入力増幅段1にバイアス電流を供給するた
めの入力段バイアス電流源3と、入力増幅段1の出力変
動に従って、バイアス電流が増加する方向に入力段バイ
アス電流源3の制御電圧を変動させるための駆動能力増
幅部4とを備えた構成を採用したものである。Vin1
及びVin2は差動入力電圧、Voutは演算増幅回路
出力電圧である。
FIG. 1 shows the basic configuration of a gain boost operational amplifier circuit according to the present invention. The operational amplifier circuit of FIG. 1 includes an input amplification stage 1, an output stage 2 connected to the output of the input amplification stage 1, an input stage bias current source 3 for supplying a bias current to the input amplification stage 1, and an input stage. This configuration employs a configuration including a drivability amplifying section 4 for varying the control voltage of the input stage bias current source 3 in the direction in which the bias current increases in accordance with the output variation of the amplification stage 1. Vin1
And Vin2 are differential input voltages, and Vout is an operational amplifier circuit output voltage.

【0012】図2は、本発明に係るゲインブースト演算
増幅回路の具体的な構成例を示している。図2の演算増
幅回路は、レベルシフタ501と、掃き出し定電流源5
02と、引き込み定電流源503と、第3のカップル回
路504とを、上記駆動能力増幅部4として図4の構成
に付加したものである。
FIG. 2 shows a concrete configuration example of the gain boost operational amplifier circuit according to the present invention. The operational amplifier circuit of FIG. 2 includes a level shifter 501 and a sweep constant current source 5
02, a pull-in constant current source 503, and a third couple circuit 504 are added to the configuration of FIG.

【0013】第1極性の入力差動対101にバイアス電
流を供給するための入力段バイアス電流源102は第1
極性のMOSトランジスタMN12により、第2極性の
入力差動対201にバイアス電流を供給するための入力
段バイアス電流源202は第2極性のMOSトランジス
タMP12によりそれぞれ構成されている。
The input stage bias current source 102 for supplying the bias current to the input differential pair 101 of the first polarity is the first
The input-stage bias current source 202 for supplying the bias current to the input differential pair 201 of the second polarity by the MOS transistor MN12 of the polarity is constituted by the MOS transistor MP12 of the second polarity.

【0014】第1のカップル回路301は、互いのドレ
イン端子とソース端子とが接続された第1極性のMOS
トランジスタMN7と第2極性のMOSトランジスタM
P7とで構成される。第2のカップル回路302は、互
いのドレイン端子とソース端子とが接続された第1極性
のMOSトランジスタMN8と第2極性のMOSトラン
ジスタMP8とで構成される。第3のカップル回路50
4は、互いのドレイン端子とソース端子とが接続された
第1極性のMOSトランジスタMN11と第2極性のM
OSトランジスタMP11とで構成され、第1のカップ
ル回路301と並列に接続されている。
The first couple circuit 301 is a first-polarity MOS whose drain and source terminals are connected to each other.
Transistor MN7 and second polarity MOS transistor M
And P7. The second couple circuit 302 is composed of a first-polarity MOS transistor MN8 and a second-polarity MOS transistor MP8 whose drain and source terminals are connected to each other. Third couple circuit 50
Reference numeral 4 denotes a first-polarity MOS transistor MN11 and a second-polarity M1 whose drain and source terminals are connected to each other.
It is composed of an OS transistor MP11 and is connected in parallel with the first couple circuit 301.

【0015】入力段バイアス電流源102を構成する第
1極性のMOSトランジスタMN12のゲート端子は第
1のカップル回路301中の同一極性のMOSトランジ
スタMN7のソース端子に、入力段バイアス電流源20
2を構成する第2極性のMOSトランジスタMP12の
ゲート端子は第1のカップル回路301中の同一極性の
MOSトランジスタMP7のソース端子にそれぞれ接続
されている。
The gate terminal of the first-polarity MOS transistor MN12 constituting the input-stage bias current source 102 is connected to the source terminal of the same-polarity MOS transistor MN7 in the first coupling circuit 301, and the input-stage bias current source 20 is connected.
The gate terminals of the second-polarity MOS transistors MP12 constituting the second transistor 2 are connected to the source terminals of the same-polarity MOS transistors MP7 in the first couple circuit 301, respectively.

【0016】第2のカップル回路302中のMN8のソ
ース端子は第2のフォールデッドカスコード型演算増幅
回路の出力(入力増幅段401の一方の出力)を受け取
るMOSトランジスタ、すなわち出力段402中の第1
極性のMOSトランジスタMN9のゲート端子に、第2
のカップル回路302中のMP8のソース端子は第1の
フォールデッドカスコード型演算増幅回路の出力(入力
増幅段401の他方の出力)を受け取るMOSトランジ
スタ、すなわち出力段402中の第2極性のMOSトラ
ンジスタMP9のゲート端子にそれぞれ接続されてい
る。
The source terminal of MN8 in the second couple circuit 302 is a MOS transistor that receives the output of the second folded cascode type operational amplifier circuit (one output of the input amplifier stage 401), that is, the first in the output stage 402. 1
The second terminal is connected to the gate terminal of the polarity MOS transistor MN9.
The source terminal of MP8 in the coupled circuit 302 is a MOS transistor that receives the output of the first folded cascode operational amplifier circuit (the other output of the input amplifier stage 401), that is, the MOS transistor of the second polarity in the output stage 402. Each is connected to the gate terminal of MP9.

【0017】レベルシフタ501は、各々ダイオード接
続された第1極性のMOSトランジスタMN10と第2
極性のMOSトランジスタMP10とで構成される。M
N10のドレイン端子及びゲート端子は掃き出し定電流
源502に、MP10のドレイン端子及びゲート端子は
引き込み定電流源503にそれぞれ接続されている。ま
た、MN10のソース端子は第2のカップル回路302
中のMN8のソース端子及び出力段402中のMN9の
ゲート端子に、MP10のソース端子は第2のカップル
回路302中のMP8のソース端子及び出力段402中
のMP9のゲート端子にそれぞれ接続されている。ま
た、第3のカップル回路504中のMN11のゲート端
子はレベルシフタ501中のMN10のドレイン端子及
びゲート端子に、第3のカップル回路504中のMP1
1のゲート端子はレベルシフタ501中のMP10のド
レイン端子及びゲート端子にそれぞれ接続されている。
これにより、レベルシフタ501は、第1及び第2のフ
ォールデッドカスコード型演算増幅回路の出力をそれぞ
れレベルシフトし、これらのレベルシフトの結果を第3
のカップル回路504へ供給するようになっている。第
3のカップル回路504は平衡状態においてMN11及
びMP11がいずれもOFF状態となり、かつ出力変動
状態においてMN11及びMP11のうちいずれかがO
N状態となるように、MN10、MP10、MN11及
びMP11のアスペクト比が調整されている。
The level shifter 501 includes a first polarity MOS transistor MN10 and a second polarity diode-connected MOS transistor MN10, respectively.
It is composed of a polarity MOS transistor MP10. M
The drain terminal and gate terminal of N10 are connected to the sweep-out constant current source 502, and the drain terminal and gate terminal of MP10 are connected to the pull-in constant current source 503, respectively. The source terminal of MN10 is the second couple circuit 302.
The source terminal of MN8 and the gate terminal of MN9 in the output stage 402 are connected to the source terminal of MP8 in the second coupling circuit 302 and the gate terminal of MP9 in the output stage 402, respectively. There is. The gate terminal of MN11 in the third couple circuit 504 is connected to the drain terminal and gate terminal of MN10 in the level shifter 501, and the gate terminal of MP1 in the third couple circuit 504.
The gate terminal of No. 1 is connected to the drain terminal and the gate terminal of MP10 in the level shifter 501, respectively.
As a result, the level shifter 501 level-shifts the outputs of the first and second folded cascode operational amplifier circuits, respectively, and outputs the result of these level shifts to the third level.
Is supplied to the couple circuit 504. In the third couple circuit 504, both MN11 and MP11 are turned off in the balanced state, and either MN11 or MP11 is turned off in the output changing state.
The aspect ratios of MN10, MP10, MN11, and MP11 are adjusted so that the N state is achieved.

【0018】以上のように構成された図2のゲインブー
スト演算増幅回路においてVin1がhigh、Vin
2がlowになるとき、入力増幅段401の両出力がい
ずれもlowとなり、第3のカップル回路504におい
てMP11は大電流を流すが、MN11はほとんど電流
を流さずにOFF状態となり、MP11のドレイン端子
電圧が引き上げられる。したがって、入力段バイアス電
流源102を構成するMN12のゲート端子電圧も同時
に引き上げられ、同電流源102による入力段バイアス
電流(MN12のドレイン電流)が増加する。またこの
とき、電流ミラー105に流れる電流も増加するため、
MP3のドレイン端子電圧は引き下げられる。したがっ
て、入力段バイアス電流源202を構成するMP12の
ゲート端子電圧も引き下げられ、同電流源202による
入力段バイアス電流(MP12のドレイン電流)が増加
する。
In the gain boost operational amplifier circuit of FIG. 2 configured as described above, Vin1 is high and Vin is
When 2 goes low, both outputs of the input amplification stage 401 go low, and MP11 flows a large current in the third couple circuit 504, but MN11 turns off with almost no current flowing and the drain of MP11. The terminal voltage is raised. Therefore, the gate terminal voltage of the MN12 constituting the input stage bias current source 102 is also raised at the same time, and the input stage bias current (drain current of MN12) by the current source 102 increases. At this time, the current flowing through the current mirror 105 also increases,
The drain terminal voltage of MP3 is lowered. Therefore, the gate terminal voltage of MP12 which constitutes the input stage bias current source 202 is also lowered, and the input stage bias current (drain current of MP12) by the current source 202 increases.

【0019】一方、Vin1がlow、Vin2がhi
ghになるときには、入力増幅段401の両出力がいず
れもhighとなり、第3のカップル回路504におい
てMN11は大電流を流すが、MP11はほとんど電流
を流さずにOFF状態となり、MN11のドレイン端子
電圧が引き下げられる。したがって、入力段バイアス電
流源202を構成するMP12のゲート端子電圧も同時
に引き下げられ、同電流源202による入力段バイアス
電流(MP12のドレイン電流)が増加する。またこの
とき、電流ミラー205に流れる電流も増加するため、
MN3のドレイン端子電圧が引き上げられる。したがっ
て、入力段バイアス電流源102を構成するMN12の
ゲート端子電圧も引き上げられ、同電流源102による
入力段バイアス電流(MN12のドレイン電流)が増加
する。
On the other hand, Vin1 is low and Vin2 is hi.
When it becomes gh, both outputs of the input amplification stage 401 both become high, and in the third couple circuit 504, MN11 flows a large current, but MP11 hardly flows a current and becomes an OFF state, and the drain terminal voltage of MN11. Is lowered. Therefore, the gate terminal voltage of MP12 which constitutes the input stage bias current source 202 is also lowered at the same time, and the input stage bias current (drain current of MP12) by the current source 202 increases. At this time, the current flowing through the current mirror 205 also increases,
The drain terminal voltage of MN3 is raised. Therefore, the gate terminal voltage of the MN12 constituting the input stage bias current source 102 is also raised, and the input stage bias current (drain current of MN12) by the current source 102 increases.

【0020】以上のとおり、図2のゲインブースト演算
増幅回路によれば、入力信号の立ち上がり時、立ち下が
り時共に入力段バイアス電流が増加させられるので、演
算増幅回路の駆動能力が向上する。
As described above, according to the gain boost operational amplifier circuit of FIG. 2, the input stage bias current is increased both when the input signal rises and when it falls, so that the driving capability of the operational amplifier circuit is improved.

【0021】しかも、図2によれば、掃き出し定電流源
502と等しい電流値を持つ掃き出し電流源601を第
3のカップル回路504中のMN11のソース端子に、
引き込み定電流源503と等しい電流値を持つ引き込み
電流源602を第3のカップル回路504中のMP11
のソース端子にそれぞれ接続することで、第1のカップ
ル回路301に流れる電流と第2のカップル回路302
に流れる電流とのバランスを取り、第1極性のMOSト
ランジスタMN3〜MN6による電流ミラー205と、
第2極性のMOSトランジスタMP3〜MP6による電
流ミラー105とのミラー精度の悪化を防ぎ、演算増幅
回路の精度を向上させている。ただし、これらの電流源
601及び602は省略が可能である。
Moreover, according to FIG. 2, a sweep current source 601 having a current value equal to that of the sweep constant current source 502 is connected to the source terminal of MN11 in the third coupling circuit 504.
The pull-in current source 602 having a current value equal to that of the pull-in constant current source 503 is connected to the MP11 in the third couple circuit 504.
Of the second couple circuit 302 and the current flowing in the first couple circuit 301 by connecting to the source terminals of
The current mirror 205 formed by the first polarity MOS transistors MN3 to MN6.
The deterioration of the mirror precision with the current mirror 105 due to the second polarity MOS transistors MP3 to MP6 is prevented, and the precision of the operational amplifier circuit is improved. However, these current sources 601 and 602 can be omitted.

【0022】図3に、図2に示した本発明のゲインブー
スト演算増幅回路と図4に示した従来の演算増幅回路と
をそれぞれボルテージフォロワ構成としたときの入出力
波形のシミュレーション結果を示す。入力波形に対して
従来の演算増幅回路では出力波形の立ち上がり及び立ち
下がりが遅い。これに対して、本発明のゲインブースト
演算増幅回路の出力波形は立ち上がり、立ち下がり共に
急峻であり、出力駆動能力が改善されていることが判
る。
FIG. 3 shows simulation results of input / output waveforms when the gain boost operational amplifier circuit of the present invention shown in FIG. 2 and the conventional operational amplifier circuit shown in FIG. 4 have voltage follower configurations. In the conventional operational amplifier circuit, the rising and falling edges of the output waveform are slower than the input waveform. On the other hand, the output waveform of the gain boost operational amplifier circuit of the present invention is steep on both the rising and falling sides, and it is understood that the output drive capability is improved.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明によれ
ば、4個のMOSトランジスタと2個ないし4個の定電
流源とを付加し、入力段バイアス電流源を構成するMO
Sトランジスタのゲート端子を接続し直すことで、静止
消費電流をあまり増加させることなく、入力変動時の出
力駆動能力の向上に大きな効果をもたらす。
As described above, according to the present invention, an MO transistor which forms an input stage bias current source by adding four MOS transistors and two to four constant current sources.
Reconnecting the gate terminal of the S-transistor brings about a great effect on the improvement of the output drive capability at the time of input fluctuation, without increasing the static current consumption so much.

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

【図1】本発明に係るゲインブースト演算増幅回路の基
本構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a gain boost operational amplifier circuit according to the present invention.

【図2】本発明に係るゲインブースト演算増幅回路の具
体的な構成例を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of a gain boost operational amplifier circuit according to the present invention.

【図3】本発明の効果を説明するための電圧波形図であ
る。
FIG. 3 is a voltage waveform diagram for explaining the effect of the present invention.

【図4】従来の演算増幅回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional operational amplifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力増幅段 2 出力段 3 入力段バイアス電流源 4 駆動能力増幅部 101 第1極性の入力差動対 102 第1極性の入力段バイアス電流源 103 第1極性の電流折り返し回路 104 第1極性の電流折り返し用バイアス電流源 105 第2極性の電流ミラー 201 第2極性の入力差動対 202 第2極性の入力段バイアス電流源 203 第2極性の電流折り返し回路 204 第2極性の電流折り返し用バイアス電流源 205 第1極性の電流ミラー 301 第1のカップル回路 302 第2のカップル回路 401 入力増幅段 402 出力段 501 レベルシフタ 502 掃き出し定電流源 503 引き込み定電流源 504 第3のカップル回路 601 掃き出し電流源 602 引き込み電流源 MN1〜MN12 第1極性のMOSトランジスタ MP1〜MP12 第2極性のMOSトランジスタ Vbn1,Vbn2 バイアス電圧 Vbp1,Vbp2 バイアス電圧 Vdd,Vss 電源電圧 Vin1,Vin2 差動入力電圧 Vout 演算増幅回路出力電圧 1-input amplification stage 2 output stages 3 input stage bias current source 4 Drive capacity amplifier 101 Input differential pair of the first polarity 102 first-polarity input stage bias current source 103 First-polarity current folding circuit 104 first-polarity current folding bias current source 105 Second polarity current mirror 201 Input differential pair of second polarity 202 second polarity input stage bias current source 203 Second-polarity current folding circuit 204 Bias current source for current folding of second polarity 205 First-polarity current mirror 301 First Couple Circuit 302 Second Couple Circuit 401 Input amplification stage 402 output stage 501 level shifter 502 Swept out constant current source 503 Pull-in constant current source 504 Third Couple Circuit 601 Sweep current source 602 Current source MN1 to MN12 first polarity MOS transistor MP1 to MP12 second polarity MOS transistor Vbn1, Vbn2 bias voltage Vbp1, Vbp2 bias voltage Vdd, Vss power supply voltage Vin1, Vin2 differential input voltage Vout Operational amplifier circuit output voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 博文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 飯塚 潤 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小嶋 寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下シス テムテクノ株式会社内 (72)発明者 小島 友和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下シス テムテクノ株式会社内 Fターム(参考) 5J092 AA01 AA13 AA47 CA32 CA35 CA81 FA10 HA10 HA17 KA05 KA09 KA12 MA17 MA22 TA01 TA06 VL06 5J100 JA01 5J500 AA01 AA13 AA47 AC32 AC35 AC81 AF10 AH10 AH17 AK05 AK09 AK12 AM17 AM22 AT01 AT06 LV06    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hirofumi Nakagawa             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Jun Iizuka             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Kojima             1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Sith             Tem Techno Co., Ltd. (72) Inventor Tomokazu Kojima             1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Sith             Tem Techno Co., Ltd. F term (reference) 5J092 AA01 AA13 AA47 CA32 CA35                       CA81 FA10 HA10 HA17 KA05                       KA09 KA12 MA17 MA22 TA01                       TA06 VL06                 5J100 JA01                 5J500 AA01 AA13 AA47 AC32 AC35                       AC81 AF10 AH10 AH17 AK05                       AK09 AK12 AM17 AM22 AT01                       AT06 LV06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力増幅段と、 前記入力増幅段の出力に接続された出力段と、 前記入力増幅段にバイアス電流を供給するための入力段
バイアス電流源と、 前記入力増幅段の出力変動に従って、前記バイアス電流
が増加する方向に前記入力段バイアス電流源の制御電圧
を変動させるための駆動能力増幅部とを備えたことを特
徴とするゲインブースト演算増幅回路。
1. An input amplification stage, an output stage connected to an output of the input amplification stage, an input stage bias current source for supplying a bias current to the input amplification stage, and an output fluctuation of the input amplification stage. In accordance with the above, a gain boost operational amplifier circuit is provided, which further comprises a drive capability amplifier section for varying the control voltage of the input stage bias current source in the direction in which the bias current increases.
【請求項2】 入力増幅段と、 前記入力増幅段の出力に接続された出力段と、 前記入力増幅段にバイアス電流を供給するための入力段
バイアス電流源と、 前記入力増幅段の出力変動に従って、前記バイアス電流
が増加する方向に前記入力段バイアス電流源の制御電圧
を変動させるための駆動能力増幅部とを備えたCMOS
型のゲインブースト演算増幅回路であって、 前記入力増幅段は、第1極性の入力差動対を有する第1
のフォールデッドカスコード型演算増幅回路と、第2極
性の入力差動対を有する第2のフォールデッドカスコー
ド型演算増幅回路とが、第1及び第2のカップル回路を
介して接続された構成を有し、 前記入力段バイアス電流源は、前記第1極性の入力差動
対にバイアス電流を供給するための第1極性のMOSト
ランジスタと、前記第2極性の入力差動対にバイアス電
流を供給するための第2極性のMOSトランジスタとを
有し、 前記第1及び第2のカップル回路の各々は、互いのドレ
イン端子とソース端子とが接続された第1極性及び第2
極性のMOSトランジスタを有し、 前記入力段バイアス電流源を構成する各MOSトランジ
スタのゲート端子は、前記第1のカップル回路中の同一
極性のMOSトランジスタのソース端子にそれぞれ接続
され、 前記第2のカップル回路中の各MOSトランジスタのソ
ース端子は、前記入力増幅段の2出力にそれぞれ接続さ
れ、 前記駆動能力増幅部は、前記入力増幅段の出力変動に従
って前記第1のカップル回路のドレイン端子・ソース端
子間の電圧を低下させることで、前記バイアス電流が増
加する方向に前記入力段バイアス電流源の各MOSトラ
ンジスタのゲート端子の電圧を変動させるように構成さ
れたことを特徴とするゲインブースト演算増幅回路。
2. An input amplification stage, an output stage connected to an output of the input amplification stage, an input stage bias current source for supplying a bias current to the input amplification stage, and an output fluctuation of the input amplification stage. And a drive capability amplifying unit for varying the control voltage of the input stage bias current source in the direction in which the bias current increases.
Type gain boost operational amplifier circuit, wherein the input amplifier stage includes a first differential input differential pair having a first polarity.
Of the folded cascode operational amplifier circuit and a second folded cascode operational amplifier circuit having an input differential pair of the second polarity are connected via the first and second couple circuits. The input-stage bias current source supplies a bias current to the first-polarity input differential pair and a first-polarity MOS transistor for supplying a bias current to the first-polarity input differential pair. Each of the first and second couple circuits has a first polarity and a second polarity, the drain and source terminals of which are connected to each other.
A gate terminal of each MOS transistor which has a polarity MOS transistor and constitutes the input stage bias current source is connected to a source terminal of the same polarity MOS transistor in the first coupling circuit, The source terminal of each MOS transistor in the couple circuit is connected to each of the two outputs of the input amplification stage, and the drive capability amplification unit is configured such that the drain terminal / source of the first couple circuit according to the output variation of the input amplification stage. Gain boost operational amplification, characterized in that the voltage at the gate terminal of each MOS transistor of the input stage bias current source is changed in the direction in which the bias current increases by decreasing the voltage between the terminals. circuit.
【請求項3】 請求項2記載のゲインブースト演算増幅
回路において、 前記駆動能力増幅部は、前記入力増幅段の2出力に接続
されたレベルシフタと、前記第1のカップル回路と並列
に接続された第3のカップル回路とを備え、 前記レベルシフタは、各々ダイオード接続された第1極
性及び第2極性のMOSトランジスタを有し、 前記ダイオード接続された第1極性のMOSトランジス
タのドレイン端子は掃き出し定電流源に、前記ダイオー
ド接続された第1極性のMOSトランジスタのソース端
子は前記第2のカップル回路中の第1極性のMOSトラ
ンジスタのソース端子に、前記ダイオード接続された第
2極性のMOSトランジスタのドレイン端子は引き込み
定電流源に、前記ダイオード接続された第2極性のMO
Sトランジスタのソース端子は前記第2のカップル回路
中の第2極性のMOSトランジスタのソース端子にそれ
ぞれ接続され、 前記第3のカップル回路は、互いのドレイン端子とソー
ス端子とが接続された第1極性及び第2極性のMOSト
ランジスタを有し、 前記第3のカップル回路中の第1極性のMOSトランジ
スタのゲート端子は前記ダイオード接続された第1極性
のMOSトランジスタのゲート端子に、前記第3のカッ
プル回路中の第2極性のMOSトランジスタのゲート端
子は前記ダイオード接続された第2極性のMOSトラン
ジスタのゲート端子にそれぞれ接続されたことを特徴と
するゲインブースト演算増幅回路。
3. The gain boost operational amplifier circuit according to claim 2, wherein the drive capability amplifier is connected in parallel with the level shifter connected to two outputs of the input amplifier stage and the first couple circuit. And a third couple circuit, wherein the level shifter has diode-connected first polarity and second polarity MOS transistors, and the diode-connected first polarity MOS transistor has a drain terminal for sweeping out a constant current. The source terminal of the diode-connected first polarity MOS transistor is the source terminal of the first polarity MOS transistor in the second couple circuit, and the source terminal of the diode-connected second polarity MOS transistor is The terminal is a pull-in constant current source, and the diode-connected second polarity MO
The source terminals of the S transistors are respectively connected to the source terminals of the second polarity MOS transistors in the second couple circuit, and the third couple circuit is the first drain terminal and the source terminal of which are connected to each other. A gate terminal of the first polarity MOS transistor in the third coupling circuit, and a gate terminal of the diode-connected first polarity MOS transistor, A gain boost operational amplifier circuit, characterized in that the gate terminals of the second polarity MOS transistors in the couple circuit are respectively connected to the gate terminals of the diode-connected second polarity MOS transistors.
【請求項4】 請求項3記載のゲインブースト演算増幅
回路において、 前記第3のカップル回路中の第1極性のMOSトランジ
スタのソース端子に前記掃き出し定電流源と同一の電流
を流すための掃き出し電流源と、 前記第3のカップル回路中の第2極性のMOSトランジ
スタのソース端子に前記引き込み定電流源と同一の電流
を流すための引き込み電流源とを更に備えたことを特徴
とするゲインブースト演算増幅回路。
4. The gain boost operational amplifier circuit according to claim 3, wherein a sweep current for flowing the same current as the sweep constant current source to the source terminal of the MOS transistor of the first polarity in the third couple circuit. And a pull-in current source for supplying the same current as the pull-in constant current source to the source terminal of the second polarity MOS transistor in the third couple circuit. Amplifier circuit.
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