JP2005109983A - Operation amplifier, sample-hold circuit using it and filter circuit - Google Patents

Operation amplifier, sample-hold circuit using it and filter circuit Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a balance type operation amplifier by which in-phase signals can be sufficiently suppressed by using two gain stages suitable for use under a low power source voltage. <P>SOLUTION: The operation amplifier is provided with first and second input terminals IN1 and IN2 for respectively receiving first and second input signals which are differential with respect to each other, a first inverting amplifier circuit A1 for amplifying the first input signal, a second inverting amplifier circuit A2 for amplifying the second input signal, a third inverting amplifier circuit A3 for outputting a first output signal which is the result of multiplication of the output signal of the first inverting amplifier circuit A1 by the first gain and a second output signal which is the result of its multiplication by the second gain, a fourth inverting amplifier circuit A4 for outputting a third output signal which is the result of multiplication of the output signal of the second inverting amplifying circuit A2 by the first gain and a fourth output signal which is the result of its multiplication by the second gain and first and second noninverting amplifier circuits A5 and A6 which amplify quasi-in-phase output signals Voc which are obtained by summing the second output signal and the fourth output signal and feeding them back to the inputs of the third and fourth inverting amplifying circuits A3 and A4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、差動信号を取り扱う低電源電圧の演算増幅器に係り、特に周波数特性の改善と同相信号低減の改善を実現する演算増幅器に関する。   The present invention relates to an operational amplifier with a low power supply voltage that handles differential signals, and more particularly to an operational amplifier that achieves improved frequency characteristics and improved common-mode signal reduction.

集積回路の進歩は著しく、製造プロセスの微細化も年々進んでいる。製造プロセスの微細化により、トランジスタ単体の性能は向上する反面、耐圧すなわちトランジスタに印加できる電源電圧が低くなっている。電源電圧を低くすると、集積回路中において扱うことのできる電圧信号の振幅は小さくなってしまい、所望の信号対雑音比(S/N)を実現することが困難となる。これを解決するために、演算増幅器では入力信号及び出力信号を差動化することにより、単相信号の倍の信号振幅を実現している。   The progress of integrated circuits is remarkable, and the miniaturization of manufacturing processes is progressing year by year. With the miniaturization of the manufacturing process, the performance of a single transistor is improved, but the breakdown voltage, that is, the power supply voltage that can be applied to the transistor is low. When the power supply voltage is lowered, the amplitude of the voltage signal that can be handled in the integrated circuit becomes small, and it becomes difficult to realize a desired signal-to-noise ratio (S / N). In order to solve this, the operational amplifier realizes a signal amplitude that is double that of the single-phase signal by differentiating the input signal and the output signal.

このような入出力を差動信号として扱ういわゆる平衡型構成の演算増幅器では、単相信号を扱う演算増幅器とは異なり、同相信号を抑圧することが必要である。例えば、平衡型構成の演算増幅器により実現される積分器を使ったフィルタの場合、演算増幅器の同相信号除去が十分でないと出力信号の電圧範囲が狭くなり、差動出力信号を歪ませることになる。特に、電源電圧が低くなると、扱うことのできる信号振幅範囲が小さくなるため、同相信号の抑圧は必須である。   In an operational amplifier having a so-called balanced configuration that handles such input / output as a differential signal, it is necessary to suppress the in-phase signal, unlike an operational amplifier that handles a single-phase signal. For example, in the case of a filter using an integrator realized by an operational amplifier having a balanced configuration, the voltage range of the output signal is narrowed if the common-mode signal removal of the operational amplifier is not sufficient, and the differential output signal is distorted. Become. In particular, if the power supply voltage is lowered, the signal amplitude range that can be handled is reduced, and therefore suppression of the in-phase signal is essential.

平衡型構成の演算増幅器において、同相信号を抑圧するために入力部及びコモンモードフィードバック部にそれぞれ差動対を用いる方法が提案されている(例えば、非特許文献1のFig. 1及びFig. 3参照)。   In a balanced operational amplifier, a method of using a differential pair in the input unit and the common mode feedback unit in order to suppress the common-mode signal has been proposed (see, for example, FIGS. 1 and 1 of Non-Patent Document 1). 3).

Mihai Banu, John M. Khoury, and Yannis Tsividis, “Fully differential operational amplifiers with accurate output balancing”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 23, pp. 1410 - 1414, December 1988Mihai Banu, John M. Khoury, and Yannis Tsividis, “Fully differential operational amplifiers with accurate output balancing”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 23, pp. 1410-1414, December 1988

非特許文献1のように同相信号抑圧のために差動対を用いると、電源とグラウンドの間には最低でも3つのトランジスタが縦積みされることになるため、電源電圧が低い場合には、扱うことのできる信号振幅範囲が十分にとることができないという問題点がある。   If a differential pair is used for common-mode signal suppression as in Non-Patent Document 1, at least three transistors are stacked vertically between the power supply and the ground, so when the power supply voltage is low However, there is a problem that the signal amplitude range that can be handled cannot be taken sufficiently.

本発明の目的は、低電源電圧下でに適した2段の利得段を用いて同相信号を十分に抑圧できる平衡型構成の演算増幅器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an operational amplifier having a balanced configuration that can sufficiently suppress an in-phase signal by using two gain stages suitable for a low power supply voltage.

本発明の局面によると、互いに差動関係にある第1及び第2の入力信号をそれぞれ入力する第1及び第2の入力端子と、第1の入力信号を増幅する第1の反転増幅回路と、第2の入力信号を増幅する第2の反転増幅回路と、第1の反転増幅回路の出力信号を第1の利得倍した第1の出力信号及び第2の利得倍した第2の出力信号を出力する第3の反転増幅回路と、第2の反転増幅回路の出力信号を第1の利得倍した第3の出力信号及び第2の利得倍した第4の出力信号を出力する第4の反転増幅回路と、第2の出力信号と第4の出力信号との加算信号を増幅して第3及び第4の反転増幅回路の入力に帰還する第1及び第2の非反転増幅回路とを具備する演算増幅器を提供する。   According to an aspect of the present invention, first and second input terminals for inputting first and second input signals having a differential relationship with each other, and a first inverting amplifier circuit for amplifying the first input signal, A second inverting amplifier circuit for amplifying the second input signal, a first output signal obtained by multiplying the output signal of the first inverting amplifier circuit by a first gain, and a second output signal obtained by multiplying the second gain signal. , A third output signal obtained by multiplying the output signal of the second inverting amplifier circuit by a first gain, and a fourth output signal obtained by multiplying the second gain by a fourth gain. An inverting amplifier circuit; and first and second non-inverting amplifier circuits that amplify a sum signal of the second output signal and the fourth output signal and feed back to the inputs of the third and fourth inverting amplifier circuits. An operational amplifier is provided.

本発明によれば、低電源電圧に向いた利得段が2段の平衡型構成の演算増幅器で、同相信号を十分に抑圧することができる。また、差動信号の各々の経路における内部ノードの数が1個であるため、周波数特性を改善することができる。   According to the present invention, an in-phase signal can be sufficiently suppressed by an operational amplifier having a balanced configuration having two gain stages directed to a low power supply voltage. In addition, since the number of internal nodes in each path of the differential signal is one, the frequency characteristics can be improved.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に従った平衡型構成の演算増幅器を示している。第1及び第2の入力端子IN1,IN2には差動入力信号、すなわち互いに差動関係にある第1及び第2の入力信号がそれぞれ入力される。第1の入力端子IN1からの第1の入力信号は第1の反転増幅回路A1の+入力端子に入力され、第2入力端子IN2からの第2の入力信号は、第2の反転増幅回路A2の+入力端子に入力される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an operational amplifier with a balanced configuration according to a first embodiment of the present invention. Differential input signals, that is, first and second input signals having a differential relationship with each other are input to the first and second input terminals IN1 and IN2, respectively. The first input signal from the first input terminal IN1 is input to the + input terminal of the first inverting amplifier circuit A1, and the second input signal from the second input terminal IN2 is input to the second inverting amplifier circuit A2. Is input to the + input terminal.

第1の反転増幅回路A1の−出力端子は、第3の反転増幅回路A3の+入力端子に接続される。第2の反転増幅回路A2の−出力端子は、第4の反転増幅回路A4の+入力端子に接続される。第3及び第4の反転増幅回路A3,A4は、それぞれ二つの−出力端子を有する。第3の反転増幅回路A3の第1の−出力端子は、第1の出力端子OUT1に接続され、第4の反転増幅回路A4の第1の−出力端子は、第2の出力端子OUT2に接続される。第3の反転増幅回路A3の第2の−出力端子と、第4の反転増幅回路A4の第2の−出力端子とは互いに接続される。   The negative output terminal of the first inverting amplifier circuit A1 is connected to the positive input terminal of the third inverting amplifier circuit A3. The negative output terminal of the second inverting amplifier circuit A2 is connected to the positive input terminal of the fourth inverting amplifier circuit A4. The third and fourth inverting amplifier circuits A3 and A4 each have two negative output terminals. The first -output terminal of the third inverting amplifier circuit A3 is connected to the first output terminal OUT1, and the first -output terminal of the fourth inverting amplifier circuit A4 is connected to the second output terminal OUT2. Is done. The second -output terminal of the third inverting amplifier circuit A3 and the second -output terminal of the fourth inverting amplifier circuit A4 are connected to each other.

第3及び第4の反転増幅回路A3,A4の第2の−出力端子の共通接続ノードは、非反転増幅回路A5,A6の+入力端子に接続される。非反転増幅回路A5,A6の+出力端子は、第1及び第2の反転増幅回路A1,A2の−出力端子、すなわち第3及び第4の反転増幅回路A3,A4の+入力端子にそれぞれ接続される。   The common connection node of the second − output terminals of the third and fourth inverting amplifier circuits A3 and A4 is connected to the + input terminals of the non-inverting amplifier circuits A5 and A6. The non-inverting amplifier circuits A5 and A6 have positive output terminals connected to negative output terminals of the first and second inverting amplifier circuits A1 and A2, that is, positive input terminals of the third and fourth inverting amplifier circuits A3 and A4, respectively. Is done.

ここで、反転増幅回路A3,A4は例えば図2に示すように反転増幅回路Aa1,Aa2により構成される。反転増幅回路Aa1,Aa2の+入力端子は互いに接続される。反転増幅回路Aa1,Aa2の各々は、図3に示すようにPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOSトランジスタという)P1とNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタという)N1の直列回路によって構成される。すなわち、PMOSトランジスタP1のソース端子は電源Vddに接続され、ゲート端子はバイアス源Vbiasに接続され、ドレイン端子はNMOSトランジスタN1のドレイン端子に接続されると共に、出力端子OUT−に接続される。NMOSトランジスタN1のソース端子はグラウンドに接続され、ゲート端子は入力端子IN+に接続される。図3の回路は、入力端子と出力端子以外に内部ノードを持たない単純な構成である。すなわち、反転増幅回路A3やA4は内部にノードを持たない。   Here, the inverting amplifier circuits A3 and A4 are configured by inverting amplifier circuits Aa1 and Aa2, for example, as shown in FIG. The + input terminals of the inverting amplifier circuits Aa1 and Aa2 are connected to each other. As shown in FIG. 3, each of the inverting amplifier circuits Aa1 and Aa2 includes a series circuit of a P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as a PMOS transistor) P1 and an N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as an NMOS transistor) N1. That is, the source terminal of the PMOS transistor P1 is connected to the power supply Vdd, the gate terminal is connected to the bias source Vbias, the drain terminal is connected to the drain terminal of the NMOS transistor N1, and the output terminal OUT−. The source terminal of the NMOS transistor N1 is connected to the ground, and the gate terminal is connected to the input terminal IN +. The circuit in FIG. 3 has a simple configuration having no internal nodes other than the input terminal and the output terminal. That is, the inverting amplifier circuits A3 and A4 have no nodes inside.

次に、図1の演算増幅器の動作を説明する。第1及び第2の入力端子IN1,IN2から第1及び第2反転増幅回路A1,A2に演算増幅器の差動入力信号である第1及び第2の入力信号が入力されると、第1及び第2反転増幅回路A1,A2は、増幅した出力信号Vo1,Vo2をそれぞれ出力する。   Next, the operation of the operational amplifier of FIG. 1 will be described. When the first and second input signals, which are differential input signals of the operational amplifier, are input from the first and second input terminals IN1 and IN2 to the first and second inverting amplifier circuits A1 and A2, The second inverting amplifier circuits A1 and A2 output the amplified output signals Vo1 and Vo2, respectively.

第1の反転増幅回路A1からの出力信号Vo1は、第3の反転増幅回路A3の+入力端子に入力される。第3の反転増幅回路A3は、第1の−出力端子から第1の出力信号−αVo1を出力すると共に、第2の−出力端子から第2の出力信号−βVo1を出力する。同様に、第2の反転増幅回路A2からの出力信号Vo2は、第4の反転増幅回路A4の+入力端子に入力される。第4の反転増幅回路A4は、第1の−出力端子から第3の出力信号−αVo2を出力すると共に、第2の−出力端子から第4の出力信号−βVo2を出力する。   The output signal Vo1 from the first inverting amplifier circuit A1 is input to the + input terminal of the third inverting amplifier circuit A3. The third inverting amplifier circuit A3 outputs the first output signal −αVo1 from the first −output terminal, and outputs the second output signal −βVo1 from the second −output terminal. Similarly, the output signal Vo2 from the second inverting amplifier circuit A2 is input to the + input terminal of the fourth inverting amplifier circuit A4. The fourth inverting amplifier circuit A4 outputs the third output signal -αVo2 from the first -output terminal, and outputs the fourth output signal -βVo2 from the second -output terminal.

ここで、αは第1の利得、βは第2の利得であり、いずれも正の定数である。第1及び第3の出力信号−αVo1,−αVo2は、演算増幅器の差動出力信号であり、第1及び第2の出力端子OUT1,OUT2に出力される。
第3及び第4の反転増幅回路A3,A4の第2の−出力端子の共通接続ノードでは、第2の出力信号−βVo1と第4の出力信号−βVo1が加算される結果、逆相信号成分は相殺され、同相信号成分のみ出力されることにより、擬似同相出力信号Vocが生成される。第3及び第4の反転増幅回路A3,A4の出力が電流信号の場合、各々の第2の−出力端子を接続するだけで第3の出力信号−βVo1と第4の出力信号−βVo1との加算が可能となる。非反転増幅回路A5,A6は、擬似同相出力信号Vocを入力して第1及び第2の反転増幅回路A1,A2の出力、すなわち第3及び第4の反転増幅回路A3,A4の入力に帰還する。
Here, α is the first gain and β is the second gain, both of which are positive constants. The first and third output signals -αVo1 and -αVo2 are differential output signals of the operational amplifier, and are output to the first and second output terminals OUT1 and OUT2.
At the common connection node of the second -output terminals of the third and fourth inverting amplifier circuits A3 and A4, the second output signal -βVo1 and the fourth output signal -βVo1 are added, resulting in an anti-phase signal component. Are canceled and only the in-phase signal component is output, thereby generating a pseudo-in-phase output signal Voc. When the outputs of the third and fourth inverting amplifier circuits A3 and A4 are current signals, the third output signal -βVo1 and the fourth output signal -βVo1 are simply connected to each second -output terminal. Addition is possible. The non-inverting amplifier circuits A5 and A6 receive the pseudo in-phase output signal Voc and feed back to the outputs of the first and second inverting amplifier circuits A1 and A2, that is, the inputs of the third and fourth inverting amplifier circuits A3 and A4. To do.

図1の演算増幅器においては、擬似同相出力信号Vocが反転増幅回路A3,A4の+入力端子に帰還される。ここで、擬似同相出力信号Vocの電圧が高くなると、非反転増幅回路A5,A6は出力電圧Vo1,Vo2を上げようとする。これに対して、反転増幅回路A3,A4は出力電圧を下げようとする結果、反転増幅回路A3,A4には負帰還がかかる。従って、出力端子OUT1,OUT2から出力される差動出力信号である出力信号−αVo1,−αVo2に含まれる同相信号成分は効果的に抑圧される。   In the operational amplifier of FIG. 1, the pseudo in-phase output signal Voc is fed back to the + input terminals of the inverting amplifier circuits A3 and A4. Here, when the voltage of the pseudo in-phase output signal Voc increases, the non-inverting amplifier circuits A5 and A6 try to increase the output voltages Vo1 and Vo2. On the other hand, as a result of the inverting amplifier circuits A3 and A4 trying to lower the output voltage, negative feedback is applied to the inverting amplifier circuits A3 and A4. Therefore, the in-phase signal components included in the output signals −αVo1 and −αVo2 that are differential output signals output from the output terminals OUT1 and OUT2 are effectively suppressed.

また、本実施形態の演算増幅器は差動入力信号の二つの信号経路、すなわち+信号が伝達される正相信号経路及び−信号が伝達される逆相信号経路の内部ノードがそれぞれ一つである。このため複数の内部ノードを有する構成に比較して、内部ノードにおける寄生容量による周波数特性の劣化が最小限に抑えられるので、動作の高速化を実現することができる。   In addition, the operational amplifier of this embodiment has one internal node in each of two signal paths for differential input signals, that is, a positive phase signal path for transmitting a + signal and a negative phase signal path for transmitting a-signal. . For this reason, compared with the configuration having a plurality of internal nodes, the deterioration of the frequency characteristics due to the parasitic capacitance in the internal nodes can be minimized, so that the operation speed can be increased.

次に、本実施形態の演算増幅器の作用についてさらに詳しく説明する。本実施形態の演算増幅器の差動利得、すなわち差動入力信号に対して持つ利得は、反転増幅回路A1(A2)とA3(A4)の利得の積となる。ここでは、反転増幅回路A1とA2及びA3とA4並びに非反転増幅回路A5とA6は、それぞれ同じ特性を有するものとする。   Next, the operation of the operational amplifier of this embodiment will be described in more detail. The differential gain of the operational amplifier of this embodiment, that is, the gain with respect to the differential input signal is the product of the gains of the inverting amplifier circuits A1 (A2) and A3 (A4). Here, it is assumed that the inverting amplifier circuits A1 and A2, A3 and A4, and the non-inverting amplifier circuits A5 and A6 have the same characteristics.

図1の演算増幅器は、同相信号に対しては図4に示す等価回路で表すことができる。ここで、gm1は反転増幅回路A1のトランスコンダクタンス、βgm3は反転増幅回路A3の+入力端子から擬似同相出力信号Vocの出力までのトランスコンダクタンス、gm5は非反転増幅回路A5のトランスコンダクタンス、ro1は反転増幅回路A1の出力抵抗、ro5は非反転増幅回路A5の出力抵抗、ro3とro4は反転増幅回路A3とA4の第2の−出力端子での出力抵抗を表す。入力信号Vinから出力信号Vocに対する伝達関数は、次式によって求められる。   The operational amplifier of FIG. 1 can be represented by an equivalent circuit shown in FIG. 4 for in-phase signals. Here, gm1 is the transconductance of the inverting amplifier circuit A1, βgm3 is the transconductance from the positive input terminal of the inverting amplifier circuit A3 to the output of the pseudo in-phase output signal Voc, gm5 is the transconductance of the non-inverting amplifier circuit A5, and ro1 is inverted. The output resistance of the amplifier circuit A1, ro5 represents the output resistance of the non-inverting amplifier circuit A5, and ro3 and ro4 represent the output resistances at the second-output terminals of the inverting amplifier circuits A3 and A4. A transfer function from the input signal Vin to the output signal Voc is obtained by the following equation.

Figure 2005109983
ここで、ro1//ro5はro1とro5の並列合成抵抗、ro3//ro4はro1とro5の並列合成抵抗をそれぞれ表す。gm5(ro1//ro5)≫1、gm1=gm5とすると、式(1)から同相信号に対する演算増幅器の利得、すなわち同相利得は1となり、入力同相電圧はそのまま出力に現れる。通常、演算増幅器では差動信号に対する利得、すなわち差動利得が1より非常に大きくなるように設計されるから、本実施形態によると非常に大きなCMRR(同相信号除去比)を得ることができる。
Figure 2005109983
Here, ro1 // ro5 represents the parallel combined resistance of ro1 and ro5, and ro3 // ro4 represents the parallel combined resistance of ro1 and ro5, respectively. If gm5 (ro1 // ro5) >> 1 and gm1 = gm5, the gain of the operational amplifier with respect to the common-mode signal, that is, the common-mode gain is 1, from Equation (1), and the input common-mode voltage appears at the output as it is. In general, an operational amplifier is designed so that a gain with respect to a differential signal, that is, a differential gain is much larger than unity. Therefore, according to the present embodiment, a very large CMRR (common mode rejection ratio) can be obtained. .

また、反転増幅回路A3,A4は内部ノードを持たないので、図1に示す演算増幅器の内部ノードは差動入力信号の二つの信号経路でそれぞれ1個であり、これによって良好な周波数特性を維持できる。
(第1の実施形態の変形例)
図5は、図1に示した演算増幅器を変形した例を示している。図5の演算増幅器では、図1の演算増幅器に対して第5〜第8の反転増幅回路A7〜A10が追加されている。すなわち、第1及び第2反転増幅回路A1,A2の出力端子と第3及び第4の反転増幅回路A3,A4の入力端子端子との間に反転増幅回路A7,A8がそれぞれ接続され、第1及び第2反転増幅回路A1,A2の出力端子間に反転増幅回路A9,A10が逆並列に接続されている。
Further, since the inverting amplifier circuits A3 and A4 have no internal node, the operational amplifier shown in FIG. 1 has one internal node in each of the two signal paths of the differential input signal, thereby maintaining good frequency characteristics. it can.
(Modification of the first embodiment)
FIG. 5 shows an example in which the operational amplifier shown in FIG. 1 is modified. In the operational amplifier of FIG. 5, fifth to eighth inverting amplifier circuits A7 to A10 are added to the operational amplifier of FIG. That is, the inverting amplifier circuits A7 and A8 are connected between the output terminals of the first and second inverting amplifier circuits A1 and A2 and the input terminal terminals of the third and fourth inverting amplifier circuits A3 and A4, respectively. The inverting amplifier circuits A9 and A10 are connected in antiparallel between the output terminals of the second inverting amplifier circuits A1 and A2.

図5の演算増幅器によると、入力端子IN1,IN2からの差動入力信号の差動信号成分に対しては、反転増幅回路A1,A2の出力電圧はVo1=−Vo2の関係となる。従って、反転増幅回路A9から出力される信号成分は、反転増幅回路A8から出力される信号成分により相殺される。同様に、反転増幅回路A10から出力される信号成分は、反転増幅回路A7から出力される信号成分により相殺される。すなわち、図6(a)(b)に示すように反転増幅回路A7〜A10は差動入力信号に対しては何も寄与しない。   According to the operational amplifier of FIG. 5, the output voltages of the inverting amplifier circuits A1 and A2 have a relationship of Vo1 = −Vo2 with respect to the differential signal components of the differential input signals from the input terminals IN1 and IN2. Therefore, the signal component output from the inverting amplifier circuit A9 is canceled by the signal component output from the inverting amplifier circuit A8. Similarly, the signal component output from the inverting amplifier circuit A10 is canceled by the signal component output from the inverting amplifier circuit A7. That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, the inverting amplifier circuits A7 to A10 make no contribution to the differential input signal.

一方、入力端子IN1,IN2からの差動入力信号の同相信号成分に対しては、反転増幅回路A1,A2の出力電圧はVo1=Vo2の関係となる。この場合、反転増幅回路A9から出力される信号成分は、反転増幅回路A8から出力される信号成分と加算される。同様に、反転増幅回路A10から出力される信号成分は、反転増幅回路A7から出力される信号成分と加算される。   On the other hand, for the in-phase signal components of the differential input signals from the input terminals IN1 and IN2, the output voltages of the inverting amplifier circuits A1 and A2 have a relationship of Vo1 = Vo2. In this case, the signal component output from the inverting amplifier circuit A9 is added to the signal component output from the inverting amplifier circuit A8. Similarly, the signal component output from the inverting amplifier circuit A10 is added to the signal component output from the inverting amplifier circuit A7.

この結果、反転増幅回路A7〜A10は同相信号成分に対しては、図7(a)(b)に示すような回路となる。すなわち、反転増幅回路A1とA2の出力における抵抗成分は反転増幅回路A7から反転増幅回路A10のトランスコンダクタンスの逆数に比例した値を取るため、非常に小さくなる。故に、差動入力信号の二つの信号経路において内部ノードを増加させることなく、反転増幅回路A1とA2の出力における同相利得を低減させ、演算増幅器全体の同相利得を小さくすることができる。   As a result, the inverting amplifier circuits A7 to A10 are as shown in FIGS. 7A and 7B for the in-phase signal components. That is, the resistance component at the outputs of the inverting amplifier circuits A1 and A2 takes a value proportional to the reciprocal of the transconductance of the inverting amplifier circuit A7 to the inverting amplifier circuit A10, and therefore becomes very small. Therefore, the common mode gain at the outputs of the inverting amplifiers A1 and A2 can be reduced without increasing the internal nodes in the two signal paths of the differential input signal, and the common mode gain of the entire operational amplifier can be reduced.

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に従った平衡型構成の演算増幅器を示す。図8の演算増幅器は、図1に示した演算増幅器に対して第3の入力端子IN3と第3及び第4の非反転増幅回路A11,A12が追加されている。第3の入力端子IN3には、第1及び第2の入力端子IN1,IN2に入力される第1及び第2の入力信号の同相成分に対応する同相入力信号Vicが入力される。同相入力信号Vicは、多入力多出力の増幅器を用いて生成することができる。第3の入力端子IN3には、非反転増幅回路A11,A12の+入力端子が接続される。非反転増幅回路A11,A12の+出力端子は、第1及び第2の反転増幅回路A1,A2の−出力端子にそれぞれ接続される。
(Second Embodiment)
FIG. 8 shows a balanced operational amplifier according to a second embodiment of the present invention. In the operational amplifier of FIG. 8, a third input terminal IN3 and third and fourth non-inverting amplifier circuits A11 and A12 are added to the operational amplifier shown in FIG. The third input terminal IN3 receives the in-phase input signal Vic corresponding to the in-phase component of the first and second input signals input to the first and second input terminals IN1 and IN2. The in-phase input signal Vic can be generated using a multi-input multi-output amplifier. The positive input terminals of the non-inverting amplifier circuits A11 and A12 are connected to the third input terminal IN3. The + output terminals of the non-inverting amplifier circuits A11 and A12 are connected to the − output terminals of the first and second inverting amplifier circuits A1 and A2, respectively.

図8の演算増幅器において、第1及び第2の反転増幅回路A1,A2は、第1の実施形態と同様に、演算増幅器の差動入力信号である第1及び第2の入力端子IN1,IN2からの第1及び第2の入力信号をそれぞれ反転増幅して出力する。一方、新たに追加された第3及び第4の非反転増幅回路A11,A12は、第3の入力端子IN3からの同相入力信号Vicを増幅して出力する。   In the operational amplifier of FIG. 8, the first and second inverting amplifier circuits A1 and A2 are, as in the first embodiment, the first and second input terminals IN1 and IN2 that are differential input signals of the operational amplifier. The first and second input signals from are inverted and amplified and output. On the other hand, the newly added third and fourth non-inverting amplifier circuits A11 and A12 amplify and output the in-phase input signal Vic from the third input terminal IN3.

第3の反転増幅回路A3は、+入力端子に第1の反転増幅回路A1の出力信号と、第3の非反転増幅回路A11の出力信号である、擬似同相入力信号Vicに比例した信号との加算信号Vo1が入力されることによって、第1の−出力端子から第1の出力信号−αVo1を出力すると共に、第2の−出力端子から第2の出力信号−βVo1を出力する。   The third inverting amplifier circuit A3 has, at the + input terminal, an output signal of the first inverting amplifier circuit A1 and a signal proportional to the pseudo in-phase input signal Vic, which is an output signal of the third non-inverting amplifier circuit A11. When the addition signal Vo1 is input, the first output signal -αVo1 is output from the first -output terminal, and the second output signal -βVo1 is output from the second -output terminal.

同様に、第4の反転増幅回路A4は、+入力端子に第2の反転増幅回路A2の出力信号と、第4の非反転増幅回路A12の出力信号である、擬似同相入力信号Vicに比例した信号との加算信号Vo2が入力されることにより、第1の−出力端子から第3の出力信号−αVo2を出力すると共に、第2の−出力端子から第4の出力信号−βVo2を出力する。   Similarly, the fourth inverting amplifier circuit A4 is proportional to the pseudo in-phase input signal Vic that is the output signal of the second inverting amplifier circuit A2 and the output signal of the fourth non-inverting amplifier circuit A12 at the + input terminal. When the addition signal Vo2 with the signal is input, the third output signal -αVo2 is output from the first -output terminal, and the fourth output signal -βVo2 is output from the second -output terminal.

ここで、αは第1の利得、βは第2の利得であり、いずれも正の定数である。第1及び第3の出力信号−αVo1,−αVo2は、演算増幅器の差動出力信号であり、第1及び第2の出力端子OUT1,OUT2に出力される。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に差動利得は反転増幅回路A1(A2)とA3(A4)の利得の積となる。一方、反転増幅回路A1及びA2の出力信号と非反転増幅回路A6及びA7の出力信号とがそれぞれ加算されることにより、同相信号が相殺されるため、同相信号利得は原理的に0となる。従って、内部ノードを増やすことなく同相利得を低減することができる。
Here, α is the first gain and β is the second gain, both of which are positive constants. The first and third output signals -αVo1 and -αVo2 are differential output signals of the operational amplifier, and are output to the first and second output terminals OUT1 and OUT2.
Also in this embodiment, the differential gain is the product of the gains of the inverting amplifier circuits A1 (A2) and A3 (A4), as in the first embodiment. On the other hand, the output signals of the inverting amplifiers A1 and A2 and the output signals of the non-inverting amplifiers A6 and A7 are added to cancel the common-mode signal. Become. Therefore, the common-mode gain can be reduced without increasing the number of internal nodes.

(第2の実施形態の変形例)
図9は、図8の演算増幅器に図5で説明した、同相信号に対して反転増幅回路A1とA2の利得を低減させるための反転増幅回路A7〜A10を追加した演算増幅器を示している。このような構成により、図5の演算増幅器と同様にさらなる同相利得の低減を内部ノードの数を増やすことなく実現できる。
(Modification of the second embodiment)
FIG. 9 shows an operational amplifier in which the inverting amplifiers A7 to A10 for reducing the gain of the inverting amplifiers A1 and A2 with respect to the in-phase signal are added to the operational amplifier of FIG. . With such a configuration, the common-mode gain can be further reduced without increasing the number of internal nodes as in the operational amplifier of FIG.

(第3の実施形態)
図10は、本発明の第3の実施形態に従った平衡型構成の演算増幅器を示している。図10の演算増幅器では、図1に示した演算増幅器に対して第5の非反転増幅回路A13が追加されている。非反転増幅回路A13は二つの入力端子と二つの出力端子を有し、二つの入力端子は第1及び第2の入力端子IN1,IN2にそれぞれ接続され、二つの出力端子は第1及び第2の反転増幅回路A1,A2の出力端子、すなわち第3及び第4の反転増幅回路A3,A4の入力端子に接続される。図10に示す演算増幅器は、図8に示した演算増幅器のように同相入力信号が外部から与えられず、非反転増幅回路A13によって第1及び第2の入力信号IN1,IN2から同相入力信号を生成する例を示している。
(Third embodiment)
FIG. 10 shows an operational amplifier with a balanced configuration according to the third embodiment of the present invention. In the operational amplifier of FIG. 10, a fifth non-inverting amplifier circuit A13 is added to the operational amplifier shown in FIG. The non-inverting amplifier circuit A13 has two input terminals and two output terminals, the two input terminals are connected to the first and second input terminals IN1 and IN2, respectively, and the two output terminals are the first and second output terminals. Are connected to the output terminals of the inverting amplifier circuits A1 and A2, that is, the input terminals of the third and fourth inverting amplifier circuits A3 and A4. The operational amplifier shown in FIG. 10 does not receive an in-phase input signal from the outside unlike the operational amplifier shown in FIG. 8, and the non-inverting amplifier circuit A13 receives the in-phase input signal from the first and second input signals IN1 and IN2. An example of generation is shown.

図10の演算増幅器おいて、第1及び第2の反転増幅回路A1,A2は、第1の実施形態と同様に演算増幅器の差動入力信号である第1及び第2の入力端子IN1,IN2からの第1及び第2の入力信号をそれぞれ反転増幅して出力する。一方、新たに追加された第5の非反転増幅回路A13は、入力端子IN1,IN2からの第1及び第2の入力信号の和に比例した信号(以下、簡単に和信号という)を出力する。和信号は第1及び第2の反転増幅回路A1,A2の出力信号にそれぞれ加算され、これにより得られる加算信号Vo1,Vo2は第3及び第4反転増幅回路A3,A4にそれぞれ入力される。   In the operational amplifier of FIG. 10, the first and second inverting amplifier circuits A1 and A2 are the first and second input terminals IN1 and IN2 which are differential input signals of the operational amplifier, as in the first embodiment. The first and second input signals from are inverted and amplified and output. On the other hand, the newly added fifth non-inverting amplifier circuit A13 outputs a signal proportional to the sum of the first and second input signals from the input terminals IN1 and IN2 (hereinafter simply referred to as a sum signal). . The sum signal is added to the output signals of the first and second inverting amplification circuits A1 and A2, and the resulting addition signals Vo1 and Vo2 are input to the third and fourth inverting amplification circuits A3 and A4, respectively.

第3の反転増幅回路A3は、+入力端子に第1の反転増幅回路A1の出力信号と、第5の非反転増幅回路A13の出力信号との加算信号Vo1が入力されることによって、第1の−出力端子から第1の出力信号−αVo1を出力すると共に、第2の−出力端子から第2の出力信号−βVo1を出力する。   The third inverting amplifier circuit A3 receives the sum signal Vo1 of the output signal of the first inverting amplifier circuit A1 and the output signal of the fifth non-inverting amplifier circuit A13 at the + input terminal. The first output signal -αVo1 is output from the -output terminal of the second output signal, and the second output signal -βVo1 is output from the second -output terminal.

同様に、第4の反転増幅回路A4は、+入力端子に第2の反転増幅回路A2の出力信号と、第5の非反転増幅回路A13の出力信号との加算信号Vo2が入力されることによって、第1の−出力端子から第3の出力信号−αVo2を出力すると共に、第2の−出力端子から第4の出力信号−βVo2を出力する。   Similarly, the fourth inverting amplifier circuit A4 receives the addition signal Vo2 of the output signal of the second inverting amplifier circuit A2 and the output signal of the fifth non-inverting amplifier circuit A13 at the + input terminal. The third output signal -αVo2 is output from the first -output terminal, and the fourth output signal -βVo2 is output from the second -output terminal.

ここで、αは第1の利得、βは第2の利得であり、いずれも正の定数である。第1及び第3の出力信号−αVo1,−αVo2は、演算増幅器の差動出力信号であり、第1及び第2の出力端子OUT1,OUT2に出力される。
非反転増幅回路A13は多入力・多出力の増幅回路、例えば図11に示すように反転増幅回路Ab1〜Ab5によって構成される。すなわち、反転増幅回路Ab1,Ab2の出力端子が互いに接続され、反転増幅回路Ab3の入力端子に接続される。反転増幅回路Ab3の入出力端子は互いに接続され、増幅器Ab4,Ab5の入力端子に接続される。この構成により、反転増幅回路Ab1,Ab2からの同相信号が互いに加算され、反転増幅回路Ab3を介して反転増幅回路Ab3,Ab5に入力される。反転増幅回路Ab3,Ab5からは、入力信号IN1,IN2の和に比例する信号が出力される。
Here, α is the first gain and β is the second gain, both of which are positive constants. The first and third output signals -αVo1 and -αVo2 are differential output signals of the operational amplifier, and are output to the first and second output terminals OUT1 and OUT2.
The non-inverting amplifier circuit A13 includes a multi-input / multi-output amplifier circuit, for example, inverting amplifier circuits Ab1 to Ab5 as shown in FIG. That is, the output terminals of the inverting amplifier circuits Ab1 and Ab2 are connected to each other and connected to the input terminal of the inverting amplifier circuit Ab3. The input / output terminals of the inverting amplifier circuit Ab3 are connected to each other and to the input terminals of the amplifiers Ab4 and Ab5. With this configuration, the in-phase signals from the inverting amplifier circuits Ab1 and Ab2 are added together and input to the inverting amplifier circuits Ab3 and Ab5 via the inverting amplifier circuit Ab3. From the inverting amplifier circuits Ab3 and Ab5, a signal proportional to the sum of the input signals IN1 and IN2 is output.

(第3の実施形態の変形例)
図12は、図10の演算増幅器に図5で説明した反転増幅回路A7〜A10を追加することによって、同相利得のさらなる低減を図った例を示している。
図13は、図12に示す演算増幅器をMOSトランジスタによって実現した第1の回路図を示している。NMOSトランジスタMN1は反転増幅回路A1に対応し、トランジスタMN2は反転増幅回路A2に対応する。トランジスタMN13_1,MN13_2及びPMOSトランジスタMP13_1,MP13_2,MP5_2,MP6は、非反転増幅回路A13を構成している。ここで、トランジスタMP5_2,MP13_1,MP13_2は非反転増幅回路A5と共用され、トランジスタMP6,MP13_1,MP13_2は非反転増幅回路A6と共用されている。NMOSトランジスタMN7〜MN10及びPMOSMP7〜MP10は、反転増幅回路A7〜A10に各々対応する。
(Modification of the third embodiment)
FIG. 12 shows an example in which the in-phase gain is further reduced by adding the inverting amplifier circuits A7 to A10 described in FIG. 5 to the operational amplifier of FIG.
FIG. 13 shows a first circuit diagram in which the operational amplifier shown in FIG. 12 is realized by a MOS transistor. The NMOS transistor MN1 corresponds to the inverting amplifier circuit A1, and the transistor MN2 corresponds to the inverting amplifier circuit A2. The transistors MN13_1 and MN13_2 and the PMOS transistors MP13_1, MP13_2, MP5_2, and MP6 constitute a non-inverting amplifier circuit A13. Here, the transistors MP5_2, MP13_1, and MP13_2 are shared with the non-inverting amplifier circuit A5, and the transistors MP6, MP13_1, and MP13_2 are shared with the non-inverting amplifier circuit A6. The NMOS transistors MN7 to MN10 and PMOS MP7 to MP10 correspond to the inverting amplifier circuits A7 to A10, respectively.

NMOSトランジスタMN5及びPMOSトランジスタMP5_1,MP5_2,MP13_1,MP13_2は非反転増幅回路A5を構成し、NMOSトランジスタMN5及びPMOSトランジスタMP5_1,MP6,MP13_1,MP13_2は非反転増幅回路A6を構成する。NMOSトランジスタMN3_1,MN3_2とPMOSトランジスタMP3_1,MP3_2は反転増幅回路A3を構成し、NMOSトランジスタMN4_1,MN4_2とPMOSトランジスタMP4_1,MP4_2反転増幅回路A4を構成する。   The NMOS transistor MN5 and the PMOS transistors MP5_1, MP5_2, MP13_1, and MP13_2 constitute a non-inverting amplifier circuit A5, and the NMOS transistor MN5 and the PMOS transistors MP5_1, MP6, MP13_1, and MP13_2 constitute a non-inverting amplifier circuit A6. The NMOS transistors MN3_1 and MN3_2 and the PMOS transistors MP3_1 and MP3_2 constitute an inverting amplifier circuit A3, and the NMOS transistors MN4_1 and MN4_2 and the PMOS transistors MP4_1 and MP4_2 constitute an inverting amplifier circuit A4.

図13に示したトランジスタ回路から明らかなように、本実施形態の演算増幅器はトランジスタの縦積みを避けた構成で実現できるため、低電源電圧化に適している。
また、これまで説明したように、差動入力信号の二つの信号経路、すなわち入力端子IN1から出力端子OUT1までの経路及び入力端子IN2から出力端子OUT2までの経路においてそれぞれ内部ノードの数を1個で実現でき、これにより差動信号に対する周波数特性を改善できる。
As is clear from the transistor circuit shown in FIG. 13, the operational amplifier of this embodiment can be realized with a configuration that avoids vertical stacking of transistors, and is therefore suitable for lowering the power supply voltage.
As described above, the number of internal nodes is one in each of the two signal paths of the differential input signal, that is, the path from the input terminal IN1 to the output terminal OUT1 and the path from the input terminal IN2 to the output terminal OUT2. This can improve the frequency characteristics for differential signals.

図14は、図12に示す演算増幅器をMOSトランジスタによって実現した別の回路例を示している。この例では、反転増幅回路A1,A2,A7,A8,A9,A10及び非反転増幅回路A5,A6,A13はカスコード構成をとっている。増幅回路A1,A2をカスコード構成にしたことにより差動利得が大きくなり,増幅回路A5,A6,A7,A8,A9,A10をカスコード構成にしたことにより、同相信号抑圧効果を高めることができる。   FIG. 14 shows another circuit example in which the operational amplifier shown in FIG. 12 is realized by a MOS transistor. In this example, the inverting amplifier circuits A1, A2, A7, A8, A9, A10 and the non-inverting amplifier circuits A5, A6, A13 have a cascode configuration. Amplifying circuits A1 and A2 have a cascode configuration to increase the differential gain, and amplifying circuits A5, A6, A7, A8, A9, and A10 have a cascode configuration to enhance the common-mode signal suppression effect. .

さらに、図14の回路ではトランジスタMN14_1,MN14_1C,MP14_1,MN14_2,MN14_2C,MP14_2からなる利得増強用の増幅器が付加されており、反転増幅回路A1を構成するカスコードトランジスタMP5_2C及び反転増幅回路A2を構成するカスコードトランジスタMP6Cの利得を高めることで反転増幅回路A1,A2の利得を増強している。また、利得増強用の増幅器を構成する電流源トランジスタMN14_1及びMN14_2のゲート端子を擬似同相出力信号Vocに接続することで、利得増強用の増幅器の出力同相電圧を安定化させている。このように2段構成の演算増幅器では、2段目の出力振幅に比べ1段目の出力振幅は1/(2段目の利得)となるから、1段目の増幅段にカスコード構成を用いても問題なく、容易に演算増幅器の性能を高めることができる。   Further, in the circuit of FIG. 14, a gain enhancing amplifier composed of transistors MN14_1, MN14_1C, MP14_1, MN14_2, MN14_2C, and MP14_2 is added to form a cascode transistor MP5_2C and an inverting amplifier circuit A2 constituting the inverting amplifier circuit A1. By increasing the gain of the cascode transistor MP6C, the gains of the inverting amplifier circuits A1 and A2 are increased. Further, the output common mode voltage of the gain enhancement amplifier is stabilized by connecting the gate terminals of the current source transistors MN14_1 and MN14_2 constituting the gain enhancement amplifier to the pseudo common mode output signal Voc. As described above, in the operational amplifier having the two-stage configuration, the output amplitude of the first stage is 1 / (gain of the second stage) as compared with the output amplitude of the second stage. Therefore, the cascode configuration is used for the first amplification stage. However, the performance of the operational amplifier can be easily improved without any problem.

図15及び図16は、本発明の実施形態に従う演算増幅器を用いたサンプルホールド回路を示している。このサンプルホールド回路では、サンプリング状態すなわち書き込み時には、図15に示されるようにスイッチSW1〜SW6はオン状態、スイッチSW7〜SW10はオフ状態されることにより、入力端子IN1,IN2からの入力信号に対応した電荷がキャパシタC1,C2に蓄積される。   15 and 16 show a sample and hold circuit using an operational amplifier according to an embodiment of the present invention. In this sample and hold circuit, in the sampling state, that is, in writing, as shown in FIG. 15, the switches SW1 to SW6 are turned on and the switches SW7 to SW10 are turned off to correspond to the input signals from the input terminals IN1 and IN2. The accumulated charges are stored in the capacitors C1 and C2.

一方、ホールド状態すなわち読み出し時には、図16に示されるようにスイッチSW1〜SW6がオフ状態、スイッチSW7〜SW10がオン状態とされることにより、キャパシタC1,C2の蓄積電荷が読み出され、演算増幅器OPAに信号が入力される。   On the other hand, in the hold state, that is, when reading is performed, the switches SW1 to SW6 are turned off and the switches SW7 to SW10 are turned on as shown in FIG. A signal is input to the OPA.

このサンプルホールド回路では、スイッチはMOSトランジスタによって構成される。MOSトランジスタはオン・オフするときにチャンネル形成がある。このチャンネル形成時、電荷成分は同相で入ってくる。そのため、チャンネル部分で電圧が上昇し、この電圧上昇を抑えないと飽和状態となってしまう。本実施形態によると、同相成分が演算増幅器OPAにおいて相殺されるので同相利得が低減し、サンプルホールド回路の低電源電圧化が実現できる。   In this sample and hold circuit, the switch is constituted by a MOS transistor. A MOS transistor has a channel formation when it is turned on / off. When this channel is formed, the charge components enter in phase. For this reason, the voltage rises in the channel portion, and a saturation state occurs unless this voltage rise is suppressed. According to the present embodiment, since the common-mode component is canceled out in the operational amplifier OPA, the common-mode gain is reduced, and the power supply voltage of the sample and hold circuit can be reduced.

図17は、本発明の実施形態に従う演算増幅器を用いたフィルタを示している。フィルタは積分器で構成され、この積分器は図18に示されるように増幅器Amp1と抵抗R1〜R4及びキャパシタC1,C2により構成される。増幅器Amp1に本発明の実施形態に従う演算増幅器が用いられる。図17に示すフィルタは、演算増幅器Int1〜Int5を有する。ここで初段の演算増幅器Int1には、図1または図10に示されるような同相入力信号を内部で生成する演算増幅器を使用する。一方、後段の演算増幅器Int2〜Int5は、前段の演算増幅器の出力信号に含まれる同相成分を利用することができるので、図8または図9に示される演算増幅器を使用する。   FIG. 17 shows a filter using an operational amplifier according to an embodiment of the present invention. The filter is composed of an integrator, and the integrator is composed of an amplifier Amp1, resistors R1 to R4, and capacitors C1 and C2, as shown in FIG. An operational amplifier according to the embodiment of the present invention is used as the amplifier Amp1. The filter shown in FIG. 17 includes operational amplifiers Int1 to Int5. Here, the operational amplifier Int1 in the first stage uses an operational amplifier that internally generates an in-phase input signal as shown in FIG. 1 or FIG. On the other hand, since the operational amplifiers Int2 to Int5 in the subsequent stage can use the in-phase component included in the output signal of the operational amplifier in the previous stage, the operational amplifier shown in FIG. 8 or FIG. 9 is used.

以上の実施形態では、トランジスタとして全て電界効果トランジスタ(特にMOSトランジスタ)を用いた例について説明したが、バイポーラトランジスタを用いることも可能である。バイポーラトランジスタを用いる場合、電界効果トランジスタのゲート端子、ドレイン端子及びソース端子をそれぞれバイポーラトランジスタのベース端子、コレクタ端子及びエミッタ端子に置き換えて考えればよい。   In the above embodiment, an example in which field effect transistors (especially MOS transistors) are used as all transistors has been described. However, bipolar transistors can also be used. When using a bipolar transistor, the gate terminal, drain terminal, and source terminal of the field effect transistor may be replaced with the base terminal, collector terminal, and emitter terminal of the bipolar transistor, respectively.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の第1の実施形態に従う演算増幅器の回路図1 is a circuit diagram of an operational amplifier according to the first embodiment of the present invention. 図1中に示す1入力2出力の反転増幅回路の回路図1 is a circuit diagram of an inverting amplifier circuit with one input and two outputs shown in FIG. 反転増幅回路の一例を示す回路図Circuit diagram showing an example of inverting amplifier circuit 図1に示す演算増幅器の同相信号成分に対する等価回路図1 is an equivalent circuit diagram for the in-phase signal component of the operational amplifier shown in FIG. 第1の実施形態の変形例に従う演算増幅器の回路図Circuit diagram of operational amplifier according to a modification of the first embodiment 図5の演算増幅器の同相信号成分に対する動作を説明する図The figure explaining the operation | movement with respect to the in-phase signal component of the operational amplifier of FIG. 図5の演算増幅器の差動信号成分に対する動作を説明する図The figure explaining the operation | movement with respect to the differential signal component of the operational amplifier of FIG. 第2の実施形態に従う演算増幅器の回路図Circuit diagram of operational amplifier according to the second embodiment 第2の実施形態の変形例に従う演算増幅器の回路図Circuit diagram of operational amplifier according to a modification of the second embodiment 第3の実施形態に従う演算増幅器の回路図Circuit diagram of operational amplifier according to the third embodiment 図10中に示す2入力2出力の非反転増幅回路の回路図Circuit diagram of the non-inverting amplifier circuit with two inputs and two outputs shown in FIG. 第3の実施形態の変形例に従う演算増幅器の回路図Circuit diagram of operational amplifier according to a modification of the third embodiment 図12の演算増幅器の具体的な回路図Specific circuit diagram of the operational amplifier of FIG. 図12の演算増幅器にカスコード構成を適用した具体的な回路図Specific circuit diagram in which a cascode configuration is applied to the operational amplifier of FIG. 本発明の実施形態に従う演算増幅器を用いたサンプルホールド回路のサンプリング状態を示す回路図The circuit diagram which shows the sampling state of the sample hold circuit using the operational amplifier according to the embodiment of the present invention 同サンプルホールド回路のホールド状態を示す回路図Circuit diagram showing the hold state of the sample and hold circuit 積分器を用いたフィルタを示す回路図Circuit diagram showing filter using integrator 積分器の具体回路図Specific circuit diagram of the integrator

符号の説明Explanation of symbols

IN1,IN2,IN3:入力端子、OUT1,OUT2:出力端子、Int:積分器、A1〜A4,A7〜A10:反転増幅回路、A5,A6,A11,A12,A13:非反転増幅回路、N1:MNOSトランジスタ、P1:PMOSトランジスタ、SW〜:スイッチ、Vdd:第1の電源電位点、Vss:第2の電源電位点、C1,C2:容量、R1〜R4:抵抗。   IN1, IN2, IN3: input terminal, OUT1, OUT2: output terminal, Int: integrator, A1 to A4, A7 to A10: inverting amplifier circuit, A5, A6, A11, A12, A13: non-inverting amplifier circuit, N1: MNOS transistor, P1: PMOS transistor, SW ~: switch, Vdd: first power supply potential point, Vss: second power supply potential point, C1, C2: capacitance, R1-R4: resistance.

Claims (8)

互いに差動関係にある第1及び第2の入力信号をそれぞれ入力する第1及び第2の入力端子と;
前記第1の入力信号を増幅する第1の反転増幅回路と;
前記第2の入力信号を増幅する第2の反転増幅回路と;
前記第1の反転増幅回路の出力信号を第1の利得倍した第1の出力信号及び第2の利得倍した第2の出力信号を出力する第3の反転増幅回路と;
前記第2の反転増幅回路の出力信号を第1の利得倍した第3の出力信号及び第2の利得倍した第4の出力信号を出力する第4の反転増幅回路と;
前記第2の出力信号と前記第4の出力信号との加算信号を増幅して前記第3及び第4の反転増幅回路の入力に帰還する第1及び第2の非反転増幅回路とを具備する演算増幅器。
First and second input terminals for respectively inputting first and second input signals having a differential relationship;
A first inverting amplifier circuit for amplifying the first input signal;
A second inverting amplifier circuit for amplifying the second input signal;
A third inverting amplifier circuit for outputting a first output signal obtained by multiplying the output signal of the first inverting amplifier circuit by a first gain and a second output signal obtained by multiplying the second gain;
A fourth inverting amplifier circuit for outputting a third output signal obtained by multiplying the output signal of the second inverting amplifier circuit by a first gain and a fourth output signal multiplied by the second gain;
And a first non-inverting amplifier circuit that amplifies a sum signal of the second output signal and the fourth output signal and feeds back to the inputs of the third and fourth inverting amplifier circuits. Operational amplifier.
前記第1の反転増幅回路の出力信号を増幅して前記第3の反転増幅回路の入力に供給する第5の反転増幅回路と;
前記第2の反転増幅回路の出力信号を増幅して前記第4の反転増幅回路の入力に供給する第6の反転増幅回路と;
前記第1の反転増幅回路の出力信号を増幅して前記第4の反転増幅回路の入力に供給する第7の反転増幅回路と;
前記第2の反転増幅回路の出力信号を増幅して前記第3の反転増幅回路の入力に供給する第8の反転増幅回路とをさらに具備する請求項1に記載の演算増幅器。
A fifth inverting amplifier circuit that amplifies the output signal of the first inverting amplifier circuit and supplies the amplified signal to the input of the third inverting amplifier circuit;
A sixth inverting amplifier circuit that amplifies the output signal of the second inverting amplifier circuit and supplies the amplified signal to the input of the fourth inverting amplifier circuit;
A seventh inverting amplifier circuit that amplifies the output signal of the first inverting amplifier circuit and supplies the amplified signal to the input of the fourth inverting amplifier circuit;
The operational amplifier according to claim 1, further comprising an eighth inverting amplifier circuit that amplifies an output signal of the second inverting amplifier circuit and supplies the amplified signal to an input of the third inverting amplifier circuit.
前記第1及び第2の入力信号の同相成分に対応する同相入力信号を入力する第3の入力端子と;
前記同相入力信号を増幅して前記第3の反転増幅回路の入力に供給する第3の非反転増幅回路と;
前記同相信号を増幅して前記第4の反転増幅回路の入力に供給する第4の非反転増幅回路とをさらに具備する請求項1または2に記載の演算増幅器。
A third input terminal for inputting an in-phase input signal corresponding to an in-phase component of the first and second input signals;
A third non-inverting amplifier circuit that amplifies the in-phase input signal and supplies it to the input of the third inverting amplifier circuit;
The operational amplifier according to claim 1, further comprising a fourth non-inverting amplifier circuit that amplifies the common-mode signal and supplies the amplified signal to an input of the fourth inverting amplifier circuit.
前記第1及び第2の入力信号を受け、前記第1及び第2の入力信号の和に比例した信号を前記第3及び第4の反転増幅回路の入力に供給する第5の非反転増幅回路をさらに具備する請求項1または2に記載の演算増幅器。   A fifth non-inverting amplifier circuit which receives the first and second input signals and supplies a signal proportional to the sum of the first and second input signals to the inputs of the third and fourth inverting amplifier circuits The operational amplifier according to claim 1, further comprising: 前記第1及び第2の反転増幅回路は、カスコード構成である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の演算増幅器。   The operational amplifier according to any one of claims 1 to 4, wherein the first and second inverting amplifier circuits have a cascode configuration. 前記第1及び第2の反転増幅回路は、レギュレーティッドカスコード構成である請求項1乃至4のいずれか1項に記載の演算増幅器。   The operational amplifier according to claim 1, wherein the first and second inverting amplifier circuits have a regulated cascode configuration. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の演算増幅器を用いたサンプルホールド回路。   A sample and hold circuit using the operational amplifier according to claim 1. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の演算増幅器を用いたフィルタ回路。   A filter circuit using the operational amplifier according to claim 1.
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