JP2008011051A - Differential operational amplifier - Google Patents

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JP2008011051A JP2006178186A JP2006178186A JP2008011051A JP 2008011051 A JP2008011051 A JP 2008011051A JP 2006178186 A JP2006178186 A JP 2006178186A JP 2006178186 A JP2006178186 A JP 2006178186A JP 2008011051 A JP2008011051 A JP 2008011051A
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Masayuki Ozasa
正之 小笹
Takao Soramoto
孝夫 空元
Akio Yokoyama
明夫 横山
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential operational amplifier capable of sufficiently supplying a current to a load in a dynamic operation, decreasing the power consumption in a static operation, reducing the offset, and reducing the distortion. <P>SOLUTION: The differential operational amplifier is provided with: output transistors 50, 60 of a positive polarity side whose control terminals respectively receive one output signal from a differential transistor pair 10 via a current voltage conversion circuit 20 of a positive polarity side, and output transistors 70, 80 of a negative polarity side whose control terminals respectively receive the other output signal from the differential transistor pair 10 via a current voltage conversion circuit 30 of a negative polarity side. The output transistors 50, 70 are operated in a class A amplification operation region and the output transistors 70, 80 are operated in a class B amplification operation region. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は電子機器に用いられ、半導体集積回路上に集積可能な差動演算増幅器に関するものである。   The present invention relates to a differential operational amplifier that is used in electronic equipment and can be integrated on a semiconductor integrated circuit.

従来、電子機器に用いられ、半導体集積回路上に集積可能な差動演算増幅器についてはMcGraw Hill出版のDesign of Analog CMOS Integrated Circuits p308に開示されている。   Conventionally, a differential operational amplifier that is used in electronic equipment and can be integrated on a semiconductor integrated circuit is disclosed in Design of Analog CMOS Integrated Circuits p308 published by McGraw Hill.

図12は従来の差動演算増幅器(電圧入力電流源出力タイプの差動オペアンプもしくは差動OTA:Operational Transconductance Amplifier)の回路図である。出力ダイナミックレンジが広くとれ、有利であるから、電流源出力タイプの差動演算増幅器がよく用いられる。   FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional differential operational amplifier (voltage input current source output type differential operational amplifier or differential OTA: Operational Transconductance Amplifier). Since the output dynamic range is wide and advantageous, a current source output type differential operational amplifier is often used.

図12において、VDDは電源印加端子、VSSは接地端子、in−は差動演算増幅器の負の極性を有する入力端子、in+は差動演算増幅器の正の極性を有する入力端子、out+は差動演算増幅器の正の極性を有する出力端子、out−は差動演算増幅器の負の極性を有する出力端子、CMFBは差動演算増幅器を活性領域で動作させるための出力動作点を帰還するコモンモードフィードバック回路、inCM+は差動演算増幅器の正の極性の出力を帰還するためのコモンモードフィードバック回路の入力端子、inCM−は差動演算増幅器の負の極性の出力を帰還するためのコモンモードフィードバック回路の入力端子、VCMは差動演算増幅器の動作点を決定する電圧印加端子である。上記のコモンモードフィードバック回路の入力端子inCM+は、差動演算増幅器の正の極性を有する出力端子out+に接続され、同じく入力端子inCM−は、差動演算増幅器の負の極性を有する出力端子out−に接続される。   In FIG. 12, VDD is a power supply terminal, VSS is a ground terminal, in− is an input terminal having a negative polarity of the differential operational amplifier, in + is an input terminal having a positive polarity of the differential operational amplifier, and out + is a differential. An output terminal having a positive polarity of the operational amplifier, out− is an output terminal having a negative polarity of the differential operational amplifier, and CMFB is a common mode feedback for feeding back an output operating point for operating the differential operational amplifier in the active region. Circuit, inCM + is an input terminal of a common mode feedback circuit for feeding back the positive polarity output of the differential operational amplifier, and inCM- is a common mode feedback circuit for feeding back the negative polarity output of the differential operational amplifier. An input terminal, VCM, is a voltage application terminal that determines the operating point of the differential operational amplifier. The input terminal inCM + of the common mode feedback circuit is connected to the output terminal out + having a positive polarity of the differential operational amplifier. Similarly, the input terminal inCM− is the output terminal out− having the negative polarity of the differential operational amplifier. Connected to.

I1Nは差動演算増幅器を動作させる電流源、M1N、M2Nは差動対を構成するnチャンネルMOSトランジスタ、M3P、M4P、M5Pは電流源のカレントミラーを構成するpチャンネルMOSトランジスタ、M6N、M7N、M8Nは電流源のカレントミラーを構成するnチャンネルMOSトランジスタ、M9Nはコモンモードフィードバックにより設定される電流源を構成するnチャンネルMOSトランジスタ、M10P、M11Pは出力MOSトランジスタ、C1N、C2Nは差動演算増幅器の発振を防止するためのコンデンサである。   I1N is a current source that operates the differential operational amplifier, M1N and M2N are n-channel MOS transistors that form a differential pair, M3P, M4P, and M5P are p-channel MOS transistors that form a current mirror of the current source, M6N, M7N, M8N is an n-channel MOS transistor constituting a current source current mirror, M9N is an n-channel MOS transistor constituting a current source set by common mode feedback, M10P and M11P are output MOS transistors, and C1N and C2N are differential operational amplifiers. This is a capacitor for preventing the oscillation.

nチャンネルMOSトランジスタM1NとnチャンネルMOSトランジスタM2Nとが差動増幅器を構成し、入力端子in−と入力端子in+とに加えられた電圧差に応じて、nチャンネルMOSトランジスタM9Nの電流がnチャンネルMOSトランジスタM1NのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM2Nのドレインとに振り分けられる。   The n-channel MOS transistor M1N and the n-channel MOS transistor M2N constitute a differential amplifier, and the current of the n-channel MOS transistor M9N is changed to the n-channel MOS according to the voltage difference applied to the input terminal in− and the input terminal in +. They are distributed to the drain of the transistor M1N and the drain of the n-channel MOS transistor M2N.

nチャンネルMOSトランジスタM1Nに流れた電流はpチャンネルMOSトランジスタM4Pに送られて、nチャンネルMOSトランジスタM1NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM4Pのドレインとの接続点の電圧を決める。nチャンネルMOSトランジスタM2Nに流れる電流はpチャンネルMOSトランジスタM5Pに送られて、nチャンネルMOSトランジスタM2NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM5Pのドレインとの接続点の電圧を決める。   The current flowing through the n-channel MOS transistor M1N is sent to the p-channel MOS transistor M4P to determine the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M1N and the drain of the p-channel MOS transistor M4P. The current flowing through the n-channel MOS transistor M2N is sent to the p-channel MOS transistor M5P to determine the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M2N and the drain of the p-channel MOS transistor M5P.

ここで、nチャンネルMOSトランジスタM1NとpチャンネルMOSトランジスタM4Pとは、nチャンネルMOSトランジスタM1Nに流れる電流を電圧に変換する機能を有する。また、nチャンネルMOSトランジスタM2NとpチャンネルMOSトランジスタM5Pとは、nチャンネルMOSトランジスタM2Nに流れる電流を電圧に変換する機能を有する。   Here, the n-channel MOS transistor M1N and the p-channel MOS transistor M4P have a function of converting a current flowing through the n-channel MOS transistor M1N into a voltage. The n-channel MOS transistor M2N and the p-channel MOS transistor M5P have a function of converting a current flowing through the n-channel MOS transistor M2N into a voltage.

例えば、nチャンネルMOSトランジスタM2Nの電流供給能力(以下、単に能力と記す)がpチャンネルMOSトランジスタM5Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM2Nが三極管領域(線形領域)で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM5Pが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM2NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM5Pのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM11Pのゲート電圧が下がり、pチャンネルMOSトランジスタM11Pは電流を吐き出そうとする。このとき、差動演算増幅器の出力端子out+は、ソース(source)として(つまり、出力端子out+から電流を吐き出すように)働く。   For example, when the current supply capability of the n-channel MOS transistor M2N (hereinafter simply referred to as capability) is higher than that of the p-channel MOS transistor M5P, the n-channel MOS transistor M2N operates in the triode region (linear region), and p The channel MOS transistor M5P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M2N and the drain of the p-channel MOS transistor M5P decreases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M11P decreases, and the p-channel MOS transistor M11P tries to discharge current. At this time, the output terminal out + of the differential operational amplifier functions as a source (that is, so as to discharge current from the output terminal out +).

反対に、pチャンネルMOSトランジスタM5Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM2Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM5Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM2Nが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM2NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM5Pのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM11Pのゲート電圧が上がり、pチャンネルMOSトランジスタM11Pの電流は止まる。差動演算増幅器としては、nチャンネルMOSトランジスタM8Nが電流源として働き、シンク(sink)として(つまり、出力端子out+から電流を引き込むように)働く。   Conversely, when the capability of the p-channel MOS transistor M5P is higher than that of the n-channel MOS transistor M2N, the p-channel MOS transistor M5P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M2N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M2N and the drain of the p-channel MOS transistor M5P increases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M11P increases, and the current of the p-channel MOS transistor M11P stops. As the differential operational amplifier, the n-channel MOS transistor M8N functions as a current source and functions as a sink (that is, so as to draw current from the output terminal out +).

この場合、ソース電流能力はpチャンネルMOSトランジスタM11Pのゲート電圧で決まり、シンク電流能力は電流源として働くnチャンネルMOSトランジスタM8Nの電流で決まる。   In this case, the source current capability is determined by the gate voltage of the p-channel MOS transistor M11P, and the sink current capability is determined by the current of the n-channel MOS transistor M8N acting as a current source.

また、nチャンネルMOSトランジスタM1Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM4Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM1Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM4Pが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM1NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM4Pのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM10Pのゲート電圧が下がり、pチャンネルMOSトランジスタM10Pは電流を吐き出そうとする。差動演算増幅器の出力端子out−端子は、ソースとして働く。   When the capability of the n-channel MOS transistor M1N is higher than that of the p-channel MOS transistor M4P, the n-channel MOS transistor M1N operates in the triode region and the p-channel MOS transistor M4P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M1N and the drain of the p-channel MOS transistor M4P decreases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M10P decreases, and the p-channel MOS transistor M10P tries to discharge current. The output terminal out-terminal of the differential operational amplifier serves as a source.

反対に、pチャンネルMOSトランジスタM4Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM1Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM4Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM1Nが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM1NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM4Pのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM10Pのゲート電圧が上がり、pチャンネルMOSトランジスタM10Pの電流は止まる。差動演算増幅器としては、nチャンネルMOSトランジスタM7Nが電流源として働き、シンクとして働く。   Conversely, when the capability of the p-channel MOS transistor M4P is higher than that of the n-channel MOS transistor M1N, the p-channel MOS transistor M4P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M1N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of n channel MOS transistor M1N and the drain of p channel MOS transistor M4P increases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M10P increases, and the current of the p-channel MOS transistor M10P stops. As the differential operational amplifier, the n-channel MOS transistor M7N serves as a current source and serves as a sink.

この場合、ソース電流能力はpチャンネルMOSトランジスタM10Pのゲート電圧で決まり、シンク電流能力は電流源として働くnチャンネルMOSトランジスタM7Nの電流で決まる。   In this case, the source current capability is determined by the gate voltage of the p-channel MOS transistor M10P, and the sink current capability is determined by the current of the n-channel MOS transistor M7N acting as a current source.

コモンモードフィードバック回路CMFBの例を図13に示す。図13において、RCM1とRCM2は抵抗、AMPは増幅器、VCMは電圧源である。コモンモードフィードバック回路CMFBは、前述したように、差動演算増幅器の出力端子out+に入力端子inCM+が接続され、同じく出力端子out−に入力端子inCM−が接続され、それによって、差動演算増幅器の出力端子out+、out−の各信号電位の中間の電位を抵抗RCM1と抵抗RCM2とで検出して、それを電圧VCMと比較して増幅器AMPで増幅しnチャンネルMOSトランジスタM9Nに帰還する。それにより、差動演算増幅器の出力の動作点が電圧VCMに一致し、安定に動作する。   An example of the common mode feedback circuit CMFB is shown in FIG. In FIG. 13, RCM1 and RCM2 are resistors, AMP is an amplifier, and VCM is a voltage source. As described above, the common mode feedback circuit CMFB has the input terminal inCM + connected to the output terminal out + of the differential operational amplifier, and the input terminal inCM− connected to the output terminal out−. An intermediate potential between the signal potentials of the output terminals out + and out− is detected by the resistors RCM1 and RCM2, compared with the voltage VCM, amplified by the amplifier AMP, and fed back to the n-channel MOS transistor M9N. As a result, the operating point of the output of the differential operational amplifier matches the voltage VCM and operates stably.

さらに、従来の差動演算増幅器は、pチャンネルMOSトランジスタで入力トランジスタを構成する場合がある。それを図14に示す。図14において、I1Pは差動演算増幅器を動作させる電流源、M1P、M2Pは差動対を構成するpチャンネルMOSトランジスタ、M3N、M4N、M5Nは電流源のカレントミラーを構成するnチャンネルMOSトランジスタ、M6P、M7P、M8Pは電流源のカレントミラーを構成するpチャンネルMOSトランジスタ、M9Pはコモンモードフィードバックにより設定される電流源を構成するpチャンネルMOSトランジスタ、M10N、M11Nは出力MOSトランジスタ、C1P、C2Pは差動演算増幅器の発振防止するためのコンデンサである。   Furthermore, the conventional differential operational amplifier may form an input transistor with a p-channel MOS transistor. This is shown in FIG. In FIG. 14, I1P is a current source for operating a differential operational amplifier, M1P and M2P are p-channel MOS transistors that constitute a differential pair, M3N, M4N, and M5N are n-channel MOS transistors that constitute a current mirror of the current source, M6P, M7P, and M8P are p-channel MOS transistors that constitute a current mirror of the current source, M9P is a p-channel MOS transistor that constitutes a current source set by common mode feedback, M10N and M11N are output MOS transistors, and C1P and C2P are This is a capacitor for preventing oscillation of the differential operational amplifier.

pチャンネルMOSトランジスタM1PとpチャンネルMOSトランジスタM2Pとが差動増幅器を構成し、入力端子in−と入力端子in+とに加えられた電圧差に応じてpチャンネルMOSトランジスタM9Pの電流がpチャンネルMOSトランジスタM1PとpチャンネルMOSトランジスタM2Pのドレインに振り分けられる。   The p-channel MOS transistor M1P and the p-channel MOS transistor M2P constitute a differential amplifier, and the current of the p-channel MOS transistor M9P is changed to a p-channel MOS transistor according to the voltage difference applied to the input terminal in− and the input terminal in +. They are distributed to the drains of M1P and p-channel MOS transistor M2P.

pチャンネルMOSトランジスタM1Pに流れた電流はnチャンネルMOSトランジスタM4Nに送られて、pチャンネルMOSトランジスタM1PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM4Nのドレインとの接続点の電圧を決める。pチャンネルMOSトランジスタM2Pに流れる電流はnチャンネルMOSトランジスタM5Nに送られて、pチャンネルMOSトランジスタM2PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM5Nのドレインとの接続点の電圧を決める。   The current flowing through the p-channel MOS transistor M1P is sent to the n-channel MOS transistor M4N to determine the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M1P and the drain of the n-channel MOS transistor M4N. The current flowing through the p-channel MOS transistor M2P is sent to the n-channel MOS transistor M5N to determine the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M2P and the drain of the n-channel MOS transistor M5N.

ここで、pチャンネルMOSトランジスタM1PとnチャンネルMOSトランジスタM4Nとは、pチャンネルMOSトランジスタM1Pに流れる電流を電圧に変換する機能を有する。また、pチャンネルMOSトランジスタM2PとnチャンネルMOSトランジスタM5Nとは、pチャンネルMOSトランジスタM2Pに流れる電流を電圧に変換する機能を有する。   Here, the p-channel MOS transistor M1P and the n-channel MOS transistor M4N have a function of converting a current flowing through the p-channel MOS transistor M1P into a voltage. The p-channel MOS transistor M2P and the n-channel MOS transistor M5N have a function of converting a current flowing through the p-channel MOS transistor M2P into a voltage.

例えば、pチャンネルMOSトランジスタM2Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM5Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM2Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM5Nが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM2PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM5Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM11Nのゲート電圧が上がり、nチャンネルMOSトランジスタM11Nは電流を吸い込もうとする。差動演算増幅器の出力端子out+は、シンクとして働く。   For example, when the capability of the p-channel MOS transistor M2P is higher than that of the n-channel MOS transistor M5N, the p-channel MOS transistor M2P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M5N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M2P and the drain of the n-channel MOS transistor M5N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M11N rises, and the n-channel MOS transistor M11N tries to sink current. The output terminal out + of the differential operational amplifier functions as a sink.

反対に、nチャンネルMOSトランジスタM5Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM2Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM5Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM2Pが飽和領域で動作する。その結果、
pチャンネルMOSトランジスタM2PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM5Nのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM11Nのゲート電圧が下がり、nチャンネルMOSトランジスタM11Nの電流は止まる。差動演算増幅器としては、pチャンネルMOSトランジスタM8Pが電流源として働き、ソースとして働く。
On the contrary, when the capability of the n-channel MOS transistor M5N is higher than that of the p-channel MOS transistor M2P, the n-channel MOS transistor M5N operates in the triode region and the p-channel MOS transistor M2P operates in the saturation region. as a result,
The voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M2P and the drain of the n-channel MOS transistor M5N decreases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M11N decreases, and the current of the n-channel MOS transistor M11N stops. As the differential operational amplifier, the p-channel MOS transistor M8P serves as a current source and serves as a source.

この場合、シンク電流能力はnチャンネルMOSトランジスタM11Nのゲート電圧で決まり、ソース電流能力は電流源として働くpチャンネルMOSトランジスタM8Pの電流で決まる。   In this case, the sink current capability is determined by the gate voltage of the n-channel MOS transistor M11N, and the source current capability is determined by the current of the p-channel MOS transistor M8P acting as a current source.

また、pチャンネルMOSトランジスタM1Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM4Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM1Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM4Nが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM1PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM4Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM10Nのゲート電圧が上がり、nチャンネルMOSトランジスタM10Nは電流を吸い込もうとする。差動演算増幅器の出力端子out−は、シンクとして働く。   When the capability of the p-channel MOS transistor M1P is higher than that of the n-channel MOS transistor M4N, the p-channel MOS transistor M1P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M4N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M1P and the drain of the n-channel MOS transistor M4N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M10N increases, and the n-channel MOS transistor M10N tries to sink current. The output terminal out− of the differential operational amplifier functions as a sink.

反対に、nチャンネルMOSトランジスタM4Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM1Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM4Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM1Pが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM1PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM4Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM10Nのゲート電圧が下がり、nチャンネルMOSトランジスタM10Nの電流は止まる。差動演算増幅器としては、pチャンネルMOSトランジスタM7Pが電流源として働き、ソースとして働く。   Conversely, when the capability of the n-channel MOS transistor M4N is higher than that of the p-channel MOS transistor M1P, the n-channel MOS transistor M4N operates in the triode region and the p-channel MOS transistor M1P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M1P and the drain of the n-channel MOS transistor M4N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M10N decreases, and the current of the n-channel MOS transistor M10N stops. As the differential operational amplifier, the p-channel MOS transistor M7P serves as a current source and serves as a source.

この場合、シンク電流能力はnチャンネルMOSトランジスタM10Nのゲート電圧で決まり、ソース電流能力は電流源として働くpチャンネルMOSトランジスタM7Pの電流で決まる。   In this case, the sink current capability is determined by the gate voltage of the n-channel MOS transistor M10N, and the source current capability is determined by the current of the p-channel MOS transistor M7P acting as a current source.

ここで、図10に図12および図14に回路図を示した差動演算増幅器のブロック図を示す。図10において、DOPが図12または図14の差動演算増幅器である。図12および図14に回路図を示した差動演算増幅器のより詳細なブロック図を図11に示す。図11において、200は差動トランジスタ対、210、220は電流源、230、240は出力トランジスタである。   Here, FIG. 10 shows a block diagram of the differential operational amplifier whose circuit diagram is shown in FIG. 12 and FIG. In FIG. 10, DOP is the differential operational amplifier of FIG. 12 or FIG. FIG. 11 shows a more detailed block diagram of the differential operational amplifier whose circuit diagrams are shown in FIGS. In FIG. 11, 200 is a differential transistor pair, 210 and 220 are current sources, and 230 and 240 are output transistors.

差動トランジスタ対200は、図12では、nチャンネルMOSトランジスタM1N、M2Nが対応し、図14では、pチャンネルMOSトランジスタM1P、M2Pが対応する。   The differential transistor pair 200 corresponds to the n-channel MOS transistors M1N and M2N in FIG. 12, and corresponds to the p-channel MOS transistors M1P and M2P in FIG.

電流源210は、図12では、電流源I1N、pチャンネルMOSトランジスタM3P、M4P、M5Pが対応し、図14では、電流源I1P、nチャンネルMOSトランジスタM3N、M4N、M5Nが対応する。   The current source 210 corresponds to the current source I1N and the p-channel MOS transistors M3P, M4P, and M5P in FIG. 12, and the current source I1P and the n-channel MOS transistors M3N, M4N, and M5N correspond to the current source 210 in FIG.

電流源220は、図12では、電流源I1N、nチャンネルMOSトランジスタM6N、M7N、M8N、M9Nが対応し、図14では、電流源I1P、pチャンネルMOSトランジスタM6P、M7P、M8P、M9Pが対応する。   In FIG. 12, the current source 220 corresponds to the current source I1N and the n-channel MOS transistors M6N, M7N, M8N, and M9N. In FIG. 14, the current source I1P and the p-channel MOS transistors M6P, M7P, M8P, and M9P correspond to each other. .

出力トランジスタ230は、図12では、出力OSトランジスタM10Pが対応し、図14では、出力MOSトランジスタM10Nが対応する。   The output transistor 230 corresponds to the output OS transistor M10P in FIG. 12, and corresponds to the output MOS transistor M10N in FIG.

出力トランジスタ240は、図12では、出力MOSトランジスタM11Pが対応し、図14では、出力MOSトランジスタM11Nが対応する。   The output transistor 240 corresponds to the output MOS transistor M11P in FIG. 12, and corresponds to the output MOS transistor M11N in FIG.

図15は、nチャンネルMOSトランジスタを差動対とする図12の差動演算増幅器DOPNとpチャンネルMOSトランジスタを差動対とする図14の差動演算増幅器DOPPとを並列に組み合わせた差動演算増幅器DOPのブロック図を示す。図15において、inN+、inN−は、差動演算増幅器DOPNの正および負の極性を有する入力端子、inP+、inP−は、差動演算増幅器DOPPの正および負の極性を有する入力端子、outN+、outN−は差動演算増幅器DOPNの正および負の極性を有する出力端子、outP+、outP−は差動演算増幅器DOPPの正および負の極性を有する出力端子、inCMN+、inCMN−は差動演算増幅器DOPNのコモンモードフィードバック回路の正および負の極性を有する入力端子、inCMP+、inCMP−は差動演算増幅器DOPPのコモンモードフィードバック回路の正および負の極性を有する入力端子である。   15 shows a differential operation in which the differential operational amplifier DOPN of FIG. 12 having an n-channel MOS transistor as a differential pair and the differential operational amplifier DOPP of FIG. 14 having a p-channel MOS transistor as a differential pair are combined in parallel. 1 shows a block diagram of an amplifier DOP. In FIG. 15, inN + and inN− are input terminals having positive and negative polarities of the differential operational amplifier DOPN, inP + and inP− are input terminals having positive and negative polarities of the differential operational amplifier DOPP, outN +, outN− is an output terminal having positive and negative polarities of the differential operational amplifier DOPN, outP + and outP− are output terminals having positive and negative polarities of the differential operational amplifier DOPP, and inCMN + and inCMN− are differential operational amplifiers DOPN. InCMP + and inCMP− are input terminals having positive and negative polarities of the common mode feedback circuit of the differential operational amplifier DOPP.

図15のように、nチャンネルMOSトランジスタを差動対とする差動演算増幅器DOPNの電流能力とpチャンネルMOSトランジスタを差動対とする差動演算増幅器DOPPの電流能力とを重ね合わせることで、シンク電流能力およびソース電流能力ともに、より大きくとることができる。   As shown in FIG. 15, by superposing the current capability of the differential operational amplifier DOPN having an n-channel MOS transistor as a differential pair and the current capability of a differential operational amplifier DOPP having a p-channel MOS transistor as a differential pair, Both sink current capability and source current capability can be made larger.

さらに、従来、電子機器に用いられ、半導体集積回路上に集積可能なシングル出力を持った演算増幅器については特開昭61−148906号公報の第1図に開示されている。また、米国特許明細書第6,188,284号明細書の図3にはライン駆動回路として、半導体集積回路上に集積可能なシングル出力を持った演算増幅器について開示されている。
特開昭61−148906号公報(第1図) 米国特許明細書第6,188,284号明細書(図3) Design of Analog CMOS Integrated Circuits(2001年)、著者 Behzad Razavi 、出版社 McGraw Hill
Further, an operational amplifier having a single output that is conventionally used in electronic equipment and can be integrated on a semiconductor integrated circuit is disclosed in FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 61-148906. FIG. 3 of US Pat. No. 6,188,284 discloses an operational amplifier having a single output that can be integrated on a semiconductor integrated circuit as a line driving circuit.
JP 61-148906 A (FIG. 1) US Pat. No. 6,188,284 (FIG. 3) Design of Analog CMOS Integrated Circuits (2001), author Behzad Razavi, publisher McGraw Hill

従来、電子機器に用いられ、半導体集積回路上に集積可能な差動演算増幅器においては、ダイナミックな(動的な)動作時の負荷への十分な電流供給と、スタティックな(静的な)動作時の消費電力の低減と、オフセットの低減と、歪みの低減とが課題であった。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a differential operational amplifier that is used in an electronic device and can be integrated on a semiconductor integrated circuit, sufficient current is supplied to a load during dynamic operation and static operation. Reduction of power consumption at the time, reduction of offset, and reduction of distortion were problems.

例えば、図12のnチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器では、出力のソース電流を大きくして、出力電流IOUT+とIOUT−が飽和しないようにするには出力MOSトランジスタM10PおよびM11Pのゲート幅のサイズを大きくするか、出力MOSトランジスタM10PおよびM11Pのゲート長のサイズを小さくする必要がある。   For example, in the differential operational amplifier having the n-channel MOS transistor of FIG. 12 as an input transistor, the output source currents are increased so that the output currents IOUT + and IOUT− are not saturated. It is necessary to increase the size of the gate width or reduce the size of the gate length of the output MOS transistors M10P and M11P.

しかしながら、システム(回路設計上動作中心)のオフセットを小さくするには、出力MOSトランジスタM10Pのサイズに応じてnチャネルMOSトランジスタM7Nの電流を増加し、さらに、出力MOSトランジスタM11Pのサイズに応じてnチャネルMOSトランジスタM8Nの電流を増加しなければならない。   However, in order to reduce the offset of the system (operation center in circuit design), the current of the n-channel MOS transistor M7N is increased according to the size of the output MOS transistor M10P, and further, n is increased according to the size of the output MOS transistor M11P. The current of the channel MOS transistor M8N must be increased.

この結果、システムのオフセットの性能を維持しながら、つまり、システムのオフセットを小さい状態に保ちながら、ダイナミックな動作を保証するためにスタティックな動作の消費電力が増大してしまう。また、出力のシンク電流は電流源を構成するnチャンネルMOSトランジスタM7NおよびM8Nの電流量で制限される。   As a result, the power consumption of the static operation increases in order to guarantee the dynamic operation while maintaining the system offset performance, that is, keeping the system offset small. The output sink current is limited by the amount of current of the n-channel MOS transistors M7N and M8N constituting the current source.

ここで、評価回路を図16に示す。この評価回路は、差動演算増幅器DOPの典型的な使用状態を評価するためのものである。図16において、Rは抵抗を示している。Vsin、−Vsinは入力信号を示している。Vrefは、差動演算増幅器DOPの端子VCMに入力される電圧を示している。この電圧Vrefは、例えば、(1/2)VDDに設定される。   Here, an evaluation circuit is shown in FIG. This evaluation circuit is for evaluating a typical use state of the differential operational amplifier DOP. In FIG. 16, R represents resistance. Vsin and -Vsin indicate input signals. Vref indicates a voltage input to the terminal VCM of the differential operational amplifier DOP. This voltage Vref is set to (1/2) VDD, for example.

図16の評価回路を用いて測定した入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を図17に示す。   FIG. 17 shows the relationship between the input signal voltage VIN measured using the evaluation circuit of FIG. 16 and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R.

図17は、nチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする図12の差動演算増幅器における、入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を示している。図17では、振幅が異なる複数の入力信号電圧VINにそれぞれ対応して、出力電流IOUT+とIOUT−が図示されている。入力信号電圧VINの瞬時値が大きいところでは、出力電流IOUT+とIOUT−が飽和している。   FIG. 17 shows the relationship between the input signal voltage VIN and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R in the differential operational amplifier of FIG. 12 using an n-channel MOS transistor as an input transistor. In FIG. 17, output currents IOUT + and IOUT− are illustrated corresponding to a plurality of input signal voltages VIN having different amplitudes. Where the instantaneous value of the input signal voltage VIN is large, the output currents IOUT + and IOUT− are saturated.

例えば、図14のpチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器では、出力のシンク電流を大きくするには出力トランジスタM10NおよびM11Nのゲート幅のサイズを大きくするか、出力MOSトランジスタM10NおよびM11Nのゲート長のサイズを小さくする必要がある。   For example, in the differential operational amplifier having the p-channel MOS transistor of FIG. 14 as an input transistor, the size of the gate width of the output transistors M10N and M11N is increased or the output MOS transistors M10N and M11N are increased in order to increase the output sink current. It is necessary to reduce the gate length size.

しかしながら、システムのオフセットを小さくするには、nチャンネルMOSトランジスタM10Nのサイズに応じてpチャネルMOSトランジスタM7Pの電流を増加し、さらに、出力MOSトランジスタM11Nのサイズに応じてpチャネルMOSトランジスタM8Pの電流を増加しなければならない。   However, in order to reduce the system offset, the current of the p-channel MOS transistor M7P is increased according to the size of the n-channel MOS transistor M10N, and the current of the p-channel MOS transistor M8P is further increased according to the size of the output MOS transistor M11N. Must be increased.

この結果、システムのオフセットの性能を維持しながら、つまり、システムのオフセットを小さい状態に保ちながら、ダイナミックな動作を保証するためにスタティックな動作の消費電力が増大してしまう。また、出力のソース電流は電流源を構成するnチャンネルMOSトランジスタM7P、M8Pの電流量で制限される。   As a result, the power consumption of the static operation increases in order to guarantee the dynamic operation while maintaining the system offset performance, that is, keeping the system offset small. The output source current is limited by the amount of current of the n-channel MOS transistors M7P and M8P constituting the current source.

ここで、図16の評価回路を用いて測定した入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を図18に示す。   Here, the relationship between the input signal voltage VIN measured using the evaluation circuit of FIG. 16 and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R is shown in FIG.

図18は、pチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする図14の差動演算増幅器における、入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を示している。図18では、振幅が異なる複数の入力信号電圧VINにそれぞれ対応して、出力電流IOUT+とIOUT−が図示されている。入力信号電圧VINの瞬時値が大きいところでは、出力電流IOUT+とIOUT−が飽和している。   FIG. 18 shows the relationship between the input signal voltage VIN and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R in the differential operational amplifier of FIG. 14 using a p-channel MOS transistor as an input transistor. In FIG. 18, output currents IOUT + and IOUT− are shown corresponding to a plurality of input signal voltages VIN having different amplitudes. Where the instantaneous value of the input signal voltage VIN is large, the output currents IOUT + and IOUT− are saturated.

例えば、図15の差動演算増幅器では、出力の電流を大きくするには差動演算増幅器DOPPの出力トランジスタM10NとM11Nおよび差動演算増幅器DOPNの出力トランジスタM10PとM11Pのゲート幅のサイズを大きくするか、差動演算増幅器DOPPの出力MOSトランジスタM10NとM11Nおよび差動演算増幅器DOPNの出力トランジスタM10PとM11Pのゲート長のサイズを小さくする必要がある。   For example, in the differential operational amplifier of FIG. 15, in order to increase the output current, the gate width size of the output transistors M10N and M11N of the differential operational amplifier DOPP and the output transistors M10P and M11P of the differential operational amplifier DOPN are increased. Alternatively, it is necessary to reduce the size of the gate lengths of the output MOS transistors M10N and M11N of the differential operational amplifier DOPP and the output transistors M10P and M11P of the differential operational amplifier DOPN.

しかしながら、システムのオフセットを小さくするには、差動演算増幅器DOPPの電流源となるpチャネルMOSトランジスタM7PとM8Pおよび差動演算増幅器DOPNの電流源となるnチャネルMOSトランジスタM7NとM8Nの電流を出力トランジスタの電流能力に応じて増加しなければならない。   However, in order to reduce the offset of the system, the currents of the p-channel MOS transistors M7P and M8P serving as the current source of the differential operational amplifier DOPP and the n-channel MOS transistors M7N and M8N serving as the current source of the differential operational amplifier DOPN are output. It must increase with the current capability of the transistor.

この結果、システムのオフセットの性能を維持しながら、つまり、システムのオフセットを小さい状態に保ちながら、ダイナミックな動作を保証するためにスタティックな動作の消費電力の増大となってしまう。   As a result, the power consumption of the static operation is increased in order to guarantee the dynamic operation while maintaining the system offset performance, that is, keeping the system offset small.

ここで、図16の評価回路を用いて測定した入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を図19に示す。   Here, FIG. 19 shows the relationship between the input signal voltage VIN measured using the evaluation circuit of FIG. 16 and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R.

図19は、nチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする図12の差動演算増幅器と、pチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする図14の差動演算増幅器とを組み合わせた、図15の差動演算増幅器における、入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を示している。図19では、振幅が異なる複数の入力信号電圧VINにそれぞれ対応して、出力電流IOUT+とIOUT−が図示されている。入力信号電圧VINの瞬時値が大きいところでは、出力電流IOUT+とIOUT−が飽和している。   19 is a combination of the differential operational amplifier shown in FIG. 12 using an n-channel MOS transistor as an input transistor and the differential operational amplifier shown in FIG. 14 using a p-channel MOS transistor as an input transistor. 2 shows the relationship between the input signal voltage VIN and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R. In FIG. 19, output currents IOUT + and IOUT− are shown corresponding to a plurality of input signal voltages VIN having different amplitudes. Where the instantaneous value of the input signal voltage VIN is large, the output currents IOUT + and IOUT− are saturated.

さらに、図15の差動演算増幅器では出力の電流を大きくするには差動演算増幅器DOPPの出力トランジスタM10NとM11Nおよび差動演算増幅器DOPNの出力トランジスタM10PとM11Pのゲート幅のサイズを大きくするか、差動演算増幅器DOPPの出力トランジスタM10NとM11Nおよび差動演算増幅器DOPNの出力トランジスタM10PとM11Pのゲート長のサイズを小さくする必要がある。   Further, in the differential operational amplifier of FIG. 15, in order to increase the output current, the gate width size of the output transistors M10N and M11N of the differential operational amplifier DOPP and the output transistors M10P and M11P of the differential operational amplifier DOPN should be increased. The gate lengths of the output transistors M10N and M11N of the differential operational amplifier DOPP and the output transistors M10P and M11P of the differential operational amplifier DOPN need to be reduced.

その上で、スタティックな動作の消費電力を小さくするには、スタティックな状態で差動演算増幅器DOPPの出力トランジスタM10NとM11Nおよび差動演算増幅器DOPNの出力トランジスタM10PとM11Pをオフすればよい。   In addition, in order to reduce the power consumption of the static operation, the output transistors M10N and M11N of the differential operational amplifier DOPP and the output transistors M10P and M11P of the differential operational amplifier DOPN may be turned off in the static state.

しかしながら、差動演算増幅器はB級動作となり、小信号の通過が許されなくなる。これは信号の歪みを発生してしまう。   However, the differential operational amplifier becomes a class B operation, and the passage of small signals is not allowed. This causes signal distortion.

図16の評価回路を用いて測定した入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を図20に示す。   FIG. 20 shows the relationship between the input signal voltage VIN measured using the evaluation circuit of FIG. 16 and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R.

図20は、nチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする図12の差動演算増幅器と、pチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする図14の差動演算増幅器とを組み合わせた、図15の差動演算増幅器における、入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を示している。図20では、振幅が異なる複数の入力信号電圧VINにそれぞれ対応して、出力電流IOUT+とIOUT−が図示されている。入力信号電圧VINの瞬時値が小さいところでは、出力電流IOUT+とIOUT−が無くなっている。つまり、小信号の通過しなくなっている。   20 is a combination of the differential operational amplifier shown in FIG. 12 using an n-channel MOS transistor as an input transistor and the differential operational amplifier shown in FIG. 15 using a p-channel MOS transistor as an input transistor. 2 shows the relationship between the input signal voltage VIN and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R. In FIG. 20, output currents IOUT + and IOUT− are shown corresponding to a plurality of input signal voltages VIN having different amplitudes. Where the instantaneous value of the input signal voltage VIN is small, the output currents IOUT + and IOUT− are lost. That is, the small signal does not pass.

さらに、その出力信号の周波数スペクトル図を図21に示す。図21からわかるように、出力電流IOUT+とIOUT−に歪が多く、高調波成分のレベルが高くなっている。   Further, FIG. 21 shows a frequency spectrum diagram of the output signal. As can be seen from FIG. 21, the output currents IOUT + and IOUT− are distorted and the level of the harmonic component is high.

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ダイナミックな動作時の負荷への十分な電流供給と、スタティックな動作時の消費電力の低減と、オフセットの低減と、歪みの低減とが可能な差動演算増幅器を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and can supply sufficient current to the load during dynamic operation, reduce power consumption during static operation, reduce offset, and reduce distortion. It is an object to provide a differential operational amplifier.

上記課題を解決するために、本発明の第1の差動演算増幅器は、差動トランジスタ対と、差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する正極性側の電流電圧変換手段と、差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する負極性側の電流電圧変換手段と、正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第1の正極性側の出力トランジスタと、正極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第2の正極性側の出力トランジスタと、第1の正極性側の出力トランジスタと対をなし負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第1の負極性側の出力トランジスタと、第2の正極性側の出力トランジスタと対をなし負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第2の負極性側の出力トランジスタとを備え、第1の正極性側の出力トランジスタおよび第1の負極性側の出力トランジスタの対の動作域はA級増幅動作域であり、第2の正極性側の出力トランジスタおよび第2の負極性側の出力トランジスタの対の動作域はB級増幅動作域である。   In order to solve the above-described problem, a first differential operational amplifier according to the present invention converts a differential transistor pair and an output current of a positive polarity side transistor of the differential transistor pair into a voltage and outputs the voltage to a plurality of voltage output terminals. A current-voltage conversion means on the positive polarity side for outputting each, a current-voltage conversion means on the negative polarity side for converting the output current of the negative polarity side transistor of the differential transistor pair into a voltage and outputting each to a plurality of voltage output terminals, A first positive output transistor having a control terminal connected to one voltage output terminal of the positive current side voltage conversion means, and a control terminal at the remaining voltage output terminal of the positive current voltage conversion means. A control terminal is connected to one of the voltage output terminals of the current / voltage converting means on the negative polarity side, which is paired with the second positive polarity output transistor connected to the first positive polarity output transistor. Negative side of An output transistor, and a second negative output transistor that is paired with a second positive output transistor and has a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the negative current-voltage converting means. The operating range of the pair of the first positive polarity output transistor and the first negative polarity output transistor is a class A amplification operating range, the second positive polarity output transistor and the second negative polarity side. The operating region of the output transistor pair is a class B amplification operating region.

この構成によれば、A級増幅動作域で動作する第1の正極性側の出力トランジスタおよび第1の負極性側の出力トランジスタの対と並列的に、B級増幅動作域で動作する第2の正極性側の出力トランジスタおよび第2の負極性側の出力トランジスタの対を設けたので、第1の正極性側の出力トランジスタおよび第1の負極性側の出力トランジスタの対の電流容量を小さく設定し、第2の正極性側の出力トランジスタおよび第2の負極性側の出力トランジスタの対の電流容量を大きく設定することにより、システムのオフセットを小さい状態に保ちながら、ダイナミックな動作を保証し、かつスタティックな動作の消費電力を削減することができ、しかも歪を少なく抑えることができる。   According to this configuration, in parallel with the pair of the first positive polarity output transistor and the first negative polarity output transistor operating in the class A amplification operation region, the second operation in the class B amplification operation region. Since the pair of the output transistor on the positive polarity side and the output transistor on the second negative polarity side is provided, the current capacity of the pair of the first positive polarity output transistor and the first negative polarity output transistor is reduced. By setting the current capacity of the second positive polarity output transistor and the second negative polarity output transistor to a large value, dynamic operation is guaranteed while keeping the system offset small. In addition, the power consumption of static operation can be reduced, and distortion can be reduced.

上記構成の差動演算増幅器においては、例えば、第1の正極性側の出力トランジスタおよび第1の負極性側の出力トランジスタの対がA級増幅動作域で動作するように、正極性側および負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定し、正極性側および負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端の電圧を、正極性側および負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域に切り換えるための動作域切り換え電圧を重畳した電圧に設定している。   In the differential operational amplifier having the above configuration, for example, the positive side and the negative side are set so that the pair of the first positive side output transistor and the first negative side output transistor operate in the class A amplification operation region. The voltage at one voltage output end of the current-voltage conversion means on the positive side is set, and the voltage at the remaining voltage output end of the current-voltage conversion means on the positive polarity side and the negative polarity side is set to The operating region switching voltage for switching the operating region from the class A amplification operating region to the class B amplification operating region is set to a voltage superimposed on the voltage at one voltage output terminal of the voltage conversion means.

また、上記構成の差動演算増幅器においては、以下の構成が好ましい。例えば正極性側の電流電圧変換手段は、差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を入力トランジスタで受ける正極性側のカレントミラーと、正極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタとそれぞれ直列に接続された複数の正極性側の電流源トランジスタとからなり、正極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタと複数の正極性側の電流源トランジスタとのそれぞれの接続点を出力端とする。また、負極性側の電流電圧変換手段は、差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を入力トランジスタで受ける負極性側のカレントミラーと、負極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタとそれぞれ直列に接続された複数の負極性側の電流源トランジスタとからなり、負極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタと複数の負極性側の電流源トランジスタとのそれぞれの接続点を出力端とすることが好ましい。そして、動作域切り換え電圧は、正極性側のカレントミラーを構成する複数の出力トランジスタのサイズを互いに異ならせ、かつ負極性側のカレントミラーを構成する複数の出力トランジスタのサイズを互いに異ならせることにより生成する。   In the differential operational amplifier having the above configuration, the following configuration is preferable. For example, the current / voltage conversion means on the positive polarity side includes a current mirror on the positive polarity side that receives the output current of the transistor on the positive polarity side of the differential transistor pair at the input transistor, and a plurality of output transistors of the current mirror on the positive polarity side, respectively. It is composed of a plurality of positive polarity side current source transistors connected in series, and each connection point of the plurality of output transistors of the positive polarity side current mirror and the plurality of positive polarity side current source transistors is used as an output end. . Further, the negative-side current-voltage conversion means includes a negative-side current mirror that receives the output current of the negative-side transistor of the differential transistor pair by an input transistor, and a plurality of output transistors of the negative-side current mirror, A plurality of negative-polarity-side current source transistors each connected in series, and each of connection points of the plurality of output transistors and the plurality of negative-polarity-side current source transistors on the negative-polarity side current mirror as output ends It is preferable to do. The operating region switching voltage is obtained by making the sizes of the plurality of output transistors constituting the positive current mirror different from each other and making the sizes of the plurality of output transistors constituting the negative current mirror different from each other. Generate.

また、上記構成の差動演算増幅器においては、以下の構成を有していてもよい。例えば、正極性側の電流電圧変換手段は、差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を入力トランジスタで受ける正極性側のカレントミラーと、正極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタとそれぞれ直列に接続された複数の正極性側の電流源トランジスタとからなり、正極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタと複数の正極性側の電流源トランジスタとのそれぞれの接続点を出力端とする。また、負極性側の電流電圧変換手段は、差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を入力トランジスタで受ける負極性側のカレントミラーと、負極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタとそれぞれ直列に接続された複数の負極性側の電流源トランジスタとからなり、負極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタと複数の負極性側の電流源トランジスタとのそれぞれの接続点を出力端とする。そして、動作域切り換え電圧は、複数の正極性側の電流源トランジスタのサイズを互いに異ならせ、複数の負極性側の電流源トランジスタのサイズを互いに異ならせることにより生成する。   Further, the differential operational amplifier having the above-described configuration may have the following configuration. For example, the positive-side current-voltage conversion means includes a positive-side current mirror that receives the output current of the positive-side transistor of the differential transistor pair at the input transistor, and a plurality of output transistors of the positive-side current mirror; A plurality of positive current source transistors connected in series with each other, each output point of the plurality of output transistors of the positive current mirror and the plurality of positive current source transistors as output ends To do. Further, the negative-side current-voltage conversion means includes a negative-side current mirror that receives the output current of the negative-side transistor of the differential transistor pair at the input transistor, and a plurality of output transistors of the negative-side current mirror, A plurality of negative polarity side current source transistors each connected in series, and each of connection points of the plurality of output transistors of the negative polarity side current mirror and the plurality of negative polarity side current source transistors as output ends. To do. The operating region switching voltage is generated by making the sizes of the plurality of positive current source transistors different from each other and making the sizes of the plurality of negative current source transistors different from each other.

また、上記構成の差動演算増幅器においては、第2の正極性側の出力トランジスタと、第2の負極性側の出力トランジスタはそれぞれ複数設けられていてもよい。   In the differential operational amplifier having the above configuration, a plurality of second positive polarity output transistors and a plurality of second negative polarity output transistors may be provided.

また、上記構成の差動演算増幅器においては、差動トランジスタ対がNチャネルMOSトランジスタ対もしくはPチャネルMOSトランジスタ対からなることが好ましい。   In the differential operational amplifier having the above configuration, the differential transistor pair is preferably an N-channel MOS transistor pair or a P-channel MOS transistor pair.

本発明の第2の差動演算増幅器は、NチャネルMOSトランジスタ対からなる第1の差動トランジスタ対と、第1の差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する第1の正極性側の電流電圧変換手段と、第1の差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する第1の負極性側の電流電圧変換手段と、第1の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第1の正極性側の出力トランジスタと、第1の正極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第2の正極性側の出力トランジスタと、第1の正極性側の出力トランジスタと対をなし第1の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第1の負極性側の出力トランジスタと、第2の正極性側の出力トランジスタと対をなし第1の負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第2の負極性側の出力トランジスタと、PチャネルMOSトランジスタ対からなる第2の差動トランジスタ対と、第2の差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する第2の正極性側の電流電圧変換手段と、第2の差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する第2の負極性側の電流電圧変換手段と、第2の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第3の正極性側の出力トランジスタと、第2の正極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第4の正極性側の出力トランジスタと、第3の正極性側の出力トランジスタと対をなし第2の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第3の負極性側の出力トランジスタと、第4の正極性側の出力トランジスタと対をなし第2の負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第4の負極性側の出力トランジスタとを備え、第1および第3の正極性側の出力トランジスタならびに第1および第3の負極性側の出力トランジスタの対の動作域はA級増幅動作域であり、第2および第4の正極性側の出力トランジスタならびに第2および第4の負極性側の出力トランジスタの対の動作域はB級増幅動作域である。   The second differential operational amplifier according to the present invention converts the output current of the first differential transistor pair consisting of an N-channel MOS transistor pair and the positive polarity side transistor of the first differential transistor pair into a voltage, and outputs a plurality of voltages. The first positive current side voltage-to-voltage conversion means for outputting to each voltage output terminal of the first differential transistor pair, and the output current of the negative polarity side transistor of the first differential transistor pair are converted into voltages and output to a plurality of voltage output terminals, respectively. First negative polarity side current-to-voltage conversion means, a first positive polarity side output transistor having a control terminal connected to one voltage output terminal of the first positive polarity side current voltage conversion means, A first positive polarity output transistor is paired with a second positive polarity output transistor having a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the first positive polarity current-voltage conversion means. Current-voltage variation on the negative polarity side A first negative polarity side output transistor having a control terminal connected to one voltage output terminal of the means and a second positive polarity side output transistor of the first negative polarity side current-voltage conversion means. A second negative output transistor having a control terminal connected to the remaining voltage output terminal, a second differential transistor pair comprising a P-channel MOS transistor pair, and a positive polarity side of the second differential transistor pair A second positive current side voltage-to-voltage conversion means for converting the output current of the first transistor into a voltage and outputting the voltage to a plurality of voltage output terminals, and the output current of the negative polarity side transistor of the second differential transistor pair as a voltage A control terminal connected to one of the voltage output terminals of the second negative-side current-voltage conversion means that converts the current into a plurality of voltage output terminals and outputs to the plurality of voltage output terminals; 3 positive polarity An output transistor of the second positive polarity side, a fourth positive polarity output transistor having a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the second positive polarity side current-voltage conversion means, a third positive polarity output transistor, A pair of a third negative polarity output transistor having a control terminal connected to one voltage output terminal of the second negative polarity side current-voltage conversion means and a fourth positive polarity output transistor are paired. None of the second negative polarity side output transistors, and a fourth negative polarity side output transistor having a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the second negative polarity side current-voltage conversion means. In addition, the operating range of the pair of first and third negative polarity output transistors is a class A amplification operating range, the second and fourth positive polarity output transistors, and the second and fourth negative polarity side output transistors. Output transistor pair operation The area is a class B amplification operation area.

この構成によれば、A級増幅動作域で動作する第1および第3の正極性側の出力トランジスタおよび第1および第3の負極性側の出力トランジスタの対と並列的に、B級増幅動作域で動作する第2および第4の正極性側の出力トランジスタおよび第2および第4の負極性側の出力トランジスタの対を設けたので、第1および第3の正極性側の出力トランジスタおよび第1および第3の負極性側の出力トランジスタの対の電流容量を小さく設定し、第2および第4の正極性側の出力トランジスタおよび第2および第4の負極性側の出力トランジスタの対の電流容量を大きく設定することにより、システムのオフセットを小さい状態に保ちながら、ダイナミックな動作時に負荷への十分な電流供給を保証し、かつスタティックな動作の消費電力を削減することができ、しかも歪を少なく抑えることができる。   According to this configuration, the class B amplification operation is performed in parallel with the pair of the first and third positive polarity output transistors and the first and third negative polarity output transistors operating in the class A amplification operation region. Since the second and fourth positive polarity output transistors and the second and fourth negative polarity output transistors operating in the region are provided, the first and third positive polarity output transistors and the second The current capacity of the pair of the first and third negative polarity output transistors is set to be small, and the current of the second and fourth positive polarity output transistors and the second and fourth negative polarity output transistors of the pair Setting a large capacity ensures a sufficient current supply to the load during dynamic operation while keeping the system offset small, and reduces the power consumption of static operation. It can be reduced, yet it is possible to suppress reduce the distortion.

上記構成の差動演算増幅器においては、以下の構成を有していてもよい。例えば、第1の正極性側の出力トランジスタならびに第1の負極性側の出力トランジスタの対がA級増幅動作域で動作するように、第1の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定するとともに第1の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定し、第3の正極性側の出力トランジスタならびに第3の負極性側の出力トランジスタの対がA級増幅動作域で動作するように、第2の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定するとともに第2の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定する。また、第1および第2の正極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端の電圧を、第1および第2の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域に切り換えるための動作域切り換え電圧を重畳した電圧に設定するとともに、第1および第2の負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端の電圧を、第1および第2の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域に切り換えるための動作域切り換え電圧を重畳した電圧に設定する。   The differential operational amplifier having the above configuration may have the following configuration. For example, one voltage of the first positive polarity side current-voltage conversion means so that the first positive polarity side output transistor and the first negative polarity side output transistor pair operate in the class A amplification operation region. A voltage at the output terminal is set and a voltage at one voltage output terminal of the first negative current side voltage conversion means is set to output a third positive polarity output transistor and a third negative polarity output transistor. The voltage of one voltage output terminal of the second positive current side voltage / voltage converting means is set so that the pair of the second positive current side voltage / voltage converting means operates in the class A amplification operation region. Sets the voltage at the two voltage output terminals. Further, the voltage at the remaining voltage output terminal of the first and second positive current side voltage conversion means is set to the voltage at one voltage output terminal of the first and second positive current side voltage conversion means. Then, the operating range is set to a voltage superposed with the operating range switching voltage for switching from the class A amplifying operating range to the class B amplifying operating range, and the remaining current-voltage converting means on the first and second negative polarity side are set. In order to switch the voltage at the voltage output terminal from the class A amplification operation area to the class B amplification operation area with respect to the voltage at one voltage output terminal of the first and second negative current side voltage conversion means. Set the operation range switching voltage to the voltage superimposed.

また、本発明の能動フィルタは、上記構成の差動演算増幅器を用いて構成したものである。   The active filter of the present invention is configured using the differential operational amplifier having the above-described configuration.

また、本発明のスイッチキャパシタフィルタは、上記構成の差動演算増幅器を用いて構成したものである。   The switched capacitor filter of the present invention is configured using the differential operational amplifier having the above configuration.

以上のように本発明によれば、ダイナミックな動作時の負荷への十分な電流供給と、スタティックな動作時の消費電力の低減と、オフセットの低減と、歪みの低減とが可能な優れた差動演算増幅器を実現できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to supply a sufficient current to the load during dynamic operation, reduce power consumption during static operation, reduce offset, and reduce distortion. A dynamic operational amplifier can be realized.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の差動演算増幅器の回路図を示すものである。図1において、DOPは差動演算増幅器であり、nチャネルMOSトランジスタを差動入力トランジスタ対とする差動演算増幅器DOPNNと、pチャネルMOSトランジスタを差動入力トランジスタ対とする差動演算増幅器DOPNPとで構成される。   FIG. 1 shows a circuit diagram of a differential operational amplifier according to the present invention. In FIG. 1, DOP is a differential operational amplifier, a differential operational amplifier DOPNN having an n-channel MOS transistor as a differential input transistor pair, and a differential operational amplifier DOPNP having a p-channel MOS transistor as a differential input transistor pair. Consists of.

inN−は差動演算増幅器DOPNNの負の極性を有する入力端子、inN+は同じく正の極性を有する入力端子、out1N+は同じく正の極性を有する出力端子、out2N+は同じく正の極性を有する出力端子、out1N−は同じく負の極性を有する出力端子、out2N−は同じく負の極性を有する出力端子、inP−は差動演算増幅器DOPNPの負の極性を有する入力端子、inP+は同じく正の極性を有する入力端子、out1P+は同じく正の極性を有する出力端子、out2P+は同じく正の極性を有する出力端子、out1P−は同じく負の極性を有する出力端子、out2P−は同じく負の極性を有する出力端子である。   inN− is an input terminal having a negative polarity of the differential operational amplifier DOPNN, inN + is an input terminal having the same positive polarity, out1N + is an output terminal having the same positive polarity, out2N + is an output terminal having the same positive polarity, out1N− is an output terminal having the same negative polarity, out2N− is an output terminal having the same negative polarity, inP− is an input terminal having the negative polarity of the differential operational amplifier DOPNP, and inP + is an input having the same positive polarity Out1P + is an output terminal having the same positive polarity, out2P + is an output terminal having the same positive polarity, out1P− is an output terminal having the same negative polarity, and out2P− is an output terminal having the same negative polarity.

上記したように、差動演算増幅器DOPNNと差動演算増幅器DOPNPとから差動演算増幅器DOPが構成される。差動演算増幅器DOPNNの入力端子inN−と差動演算増幅器DOPNPの入力端子inP−とから差動演算増幅器DOPの負の極性を有する入力端子in−が構成される。差動演算増幅器DOPNNの入力端子inN+と差動演算増幅器DOPNPの入力端子inP+とから差動演算増幅器DOPの正の極性を有する入力端子in+が構成される。   As described above, the differential operational amplifier DOP includes the differential operational amplifier DOPNN and the differential operational amplifier DOPNP. An input terminal in− having a negative polarity of the differential operational amplifier DOP is constituted by the input terminal inN− of the differential operational amplifier DOPNN and the input terminal inP− of the differential operational amplifier DOPNP. An input terminal in + having a positive polarity of the differential operational amplifier DOP is constituted by the input terminal inN + of the differential operational amplifier DOPNN and the input terminal inP + of the differential operational amplifier DOPNP.

また、差動演算増幅器DOPNNの出力端子out1N−、out2N−と差動演算増幅器DOPNPの出力端子out1P−、out2P−とから差動演算増幅器DOPの負の極性を有する入力端子out−が構成される。差動演算増幅器DOPNNの出力端子out1N+、out2N+と差動演算増幅器DOPNPの出力端子out1P+、out2P+とから差動演算増幅器DOPの正の極性を有する入力端子out+が構成される。   The differential operational amplifier DOPNN output terminals out1N− and out2N− and the differential operational amplifier DOPNP output terminals out1P− and out2P− constitute an input terminal out− having a negative polarity of the differential operational amplifier DOP. . The output terminal out1N +, out2N + of the differential operational amplifier DOPNN and the output terminal out1P +, out2P + of the differential operational amplifier DOPNP constitute an input terminal out + having a positive polarity of the differential operational amplifier DOP.

また、差動演算増幅器DOPNNの入力端子inCMN−と差動演算増幅器DOPNPの入力端子inCMP−とから差動演算増幅器の負の極性の出力を帰還するためのコモンモードフィードバック回路の入力端子inCM−が構成される。差動演算増幅器DOPNNの入力端子inCMN+と差動演算増幅器DOPNPの入力端子inCMP+とから差動演算増幅器の正の極性の出力を帰還するためのコモンモードフィードバック回路の入力端子inCM+が構成される。   In addition, the input terminal inCM− of the common mode feedback circuit for feeding back the negative polarity output of the differential operational amplifier from the input terminal inCMN− of the differential operational amplifier DOPNN and the input terminal inCMP− of the differential operational amplifier DOPNP is provided. Composed. The input terminal inCM + of the common mode feedback circuit for feeding back the positive polarity output of the differential operational amplifier is constituted by the input terminal inCMN + of the differential operational amplifier DOPNN and the input terminal inCMP + of the differential operational amplifier DOPNP.

図2は図1の構成部品である差動演算増幅器DOPN(差動演算増幅器DOPNNまたはDOPNP)のブロック図である。図2において、in+、in−は入力端子、inCM−、inCM+は入力端子、out1−、out2−、out1+、out2+は出力端子である。図2は、差動演算増幅器DOPNNまたはDOPNPの共用のブロック図であるので、入力トランジスタの導電形に対応したNもしくはPの記号は省いている。   FIG. 2 is a block diagram of a differential operational amplifier DOPN (differential operational amplifier DOPNN or DOPNP) which is a component of FIG. In FIG. 2, in + and in− are input terminals, inCM− and inCM + are input terminals, and out1−, out2−, out1 + and out2 + are output terminals. FIG. 2 is a common block diagram of the differential operational amplifiers DOPNN or DOMNP, and therefore the N or P symbol corresponding to the conductivity type of the input transistor is omitted.

図3は差動演算増幅器DOPNのより詳細な構成を示すブロック図である。図3において、10は差動トランジスタ対、20は正極性側の電流電圧変換回路、30は負極性側の電流電圧変換回路、40は電流源、50はA級増幅動作域で動作する正極性側の出力トランジスタ、60はB級増幅動作域で動作する正極性側の出力トランジスタ、70はA級増幅動作域で動作をする負極性側の出力トランジスタ、80はB級増幅動作域で動作をする負極性側の出力トランジスタである。   FIG. 3 is a block diagram showing a more detailed configuration of the differential operational amplifier DOPN. In FIG. 3, 10 is a differential transistor pair, 20 is a positive-current side current-voltage conversion circuit, 30 is a negative-polarity-side current-voltage conversion circuit, 40 is a current source, and 50 is a positive polarity operating in a class A amplification operation region. Side output transistor, 60 is a positive polarity output transistor operating in the class B amplification operating region, 70 is a negative polarity output transistor operating in the class A amplification operating region, and 80 is operating in the class B amplification operating region This is an output transistor on the negative polarity side.

図4はnチャンネルMOSトランジスタを入力差動トランジスタ対とするCMOS差動演算増幅器DOPNNの回路例を示す。図4において、I1Nは電流源、M1N、M2Nは差動対を構成するnチャンネルMOSトランジスタ、M12P、M4P、M41Pはカレントミラーを構成するpチャンネルMOSトランジスタ、M13P、M5P、M51Pはカレントミラーを構成するpチャンネルMOSトランジスタ、M6N、M7N、M91N、M8Nはカレントミラーを構成するnチャンネルMOSトランジスタ、M14N、M15N、M16N、M17Nは電流源となるnチャンネルMOSトランジスタ、M10P、M11PはA級増幅動作域で動作する出力トランジスタ、M101P、M111PはB級増幅動作域で動作する出力トランジスタ、C1N、C2N、C11N、C21Nは差動演算増幅器の発振を防止するコンデンサ、CMFBはコモンモードフィードバック回路である。   FIG. 4 shows a circuit example of a CMOS differential operational amplifier DOPNN using an n-channel MOS transistor as an input differential transistor pair. In FIG. 4, I1N is a current source, M1N and M2N are n-channel MOS transistors constituting a differential pair, M12P, M4P and M41P are p-channel MOS transistors constituting a current mirror, and M13P, M5P and M51P constitute a current mirror. P-channel MOS transistors, M6N, M7N, M91N, and M8N are n-channel MOS transistors that constitute a current mirror, M14N, M15N, M16N, and M17N are n-channel MOS transistors that serve as current sources, and M10P and M11P are class A amplification operation regions M101P and M111P are output transistors that operate in the class B amplification operation region, C1N, C2N, C11N, and C21N are capacitors that prevent the differential operational amplifier from oscillating, and CMFB is a common mode filter. A readback circuit.

nチャンネルMOSトランジスタM1N、M2Nが図3の差動トランジスタ対10に対応する。pチャンネルMOSトランジスタM12P、M4P、M41PおよびnチャンネルMOSトランジスタM14N、M15Nが図3の電流電圧変換回路20に対応する。pチャンネルMOSトランジスタM13P、M5P、M51PおよびnチャンネルMOSトランジスタM16N、M17Nが図3の電流電圧変換回路20に対応する。pチャンネルMOSトランジスタM10Pが図3の出力トランジスタ50に対応し、pチャンネルMOSトランジスタM101Pが図3の出力トランジスタ60に対応し、pチャンネルMOSトランジスタM11Pが図3の出力トランジスタ70に対応し、pチャンネルMOSトランジスタM111Pが図3の出力トランジスタ80に対応する。nチャンネルMOSトランジスタM6N、M7N、M91N、M8Nが図3の電流源40に対応する。   The n-channel MOS transistors M1N and M2N correspond to the differential transistor pair 10 in FIG. The p-channel MOS transistors M12P, M4P, M41P and the n-channel MOS transistors M14N, M15N correspond to the current-voltage conversion circuit 20 in FIG. The p-channel MOS transistors M13P, M5P, M51P and the n-channel MOS transistors M16N, M17N correspond to the current-voltage conversion circuit 20 in FIG. The p-channel MOS transistor M10P corresponds to the output transistor 50 in FIG. 3, the p-channel MOS transistor M101P corresponds to the output transistor 60 in FIG. 3, the p-channel MOS transistor M11P corresponds to the output transistor 70 in FIG. The MOS transistor M111P corresponds to the output transistor 80 in FIG. The n-channel MOS transistors M6N, M7N, M91N, and M8N correspond to the current source 40 in FIG.

また、図5はpチャンネルMOSトランジスタを入力差動トランジスタ対とするCMOS差動演算増幅器DOPNPの回路例を示す。図5において、I1Pは電流源、M1P、M2Pは差動対を構成するpチャンネルMOSトランジスタ、M12N、M4N、M41Nはカレントミラーを構成するnチャンネルMOSトランジスタ、M13N、M5N、M51Nはカレントミラーを構成するnチャンネルMOSトランジスタ、M6P、M7P、M91P、M8Pはカレントミラーを構成するpチャンネルMOSトランジスタ、M14P、M15P、M16P、M17Pは電流源となるpチャンネルMOSトランジスタ、M10N、M11NはA級増幅動作域で動作する出力トランジスタ、M101N、M111NはB級増幅動作域で動作する出力トランジスタ、C1P、C2P、C11P、C21Pは差動演算増幅器の発振を防止するコンデンサ、CMFBはコモンモードフィードバック回路である。   FIG. 5 shows a circuit example of a CMOS differential operational amplifier DOPNP having a p-channel MOS transistor as an input differential transistor pair. In FIG. 5, I1P is a current source, M1P and M2P are p-channel MOS transistors constituting a differential pair, M12N, M4N and M41N are n-channel MOS transistors constituting a current mirror, and M13N, M5N and M51N constitute a current mirror. N-channel MOS transistors, M6P, M7P, M91P, and M8P are p-channel MOS transistors that constitute a current mirror, M14P, M15P, M16P, and M17P are p-channel MOS transistors that serve as current sources, and M10N and M11N are class A amplification operation regions M101N and M111N are output transistors that operate in the class B amplification operation region, C1P, C2P, C11P, and C21P are capacitors that prevent the differential operational amplifier from oscillating, and CMFB is a common mode filter. A readback circuit.

pチャンネルMOSトランジスタM1P、M2Pが図3の差動トランジスタ対10に対応する。nチャンネルMOSトランジスタM12N、M4N、M41NおよびpチャンネルMOSトランジスタM14P、M15Pが図3の電流電圧変換回路20に対応する。nチャンネルMOSトランジスタM13N、M5N、M51NおよびpチャンネルMOSトランジスタM16P、M17Pが図3の電流電圧変換回路20に対応する。nチャンネルMOSトランジスタM10Nが図3の出力トランジスタ50に対応し、pチャンネルMOSトランジスタM101Nが図3の出力トランジスタ60に対応し、pチャンネルMOSトランジスタM11Nが図3の出力トランジスタ70に対応し、nチャンネルMOSトランジスタM111Nが図3の出力トランジスタ80に対応する。pチャンネルMOSトランジスタM6P、M7P、M91P、M8Pが図3の電流源40に対応する。   The p-channel MOS transistors M1P and M2P correspond to the differential transistor pair 10 in FIG. The n-channel MOS transistors M12N, M4N, and M41N and the p-channel MOS transistors M14P and M15P correspond to the current-voltage conversion circuit 20 in FIG. The n-channel MOS transistors M13N, M5N, M51N and the p-channel MOS transistors M16P, M17P correspond to the current-voltage conversion circuit 20 in FIG. The n-channel MOS transistor M10N corresponds to the output transistor 50 in FIG. 3, the p-channel MOS transistor M101N corresponds to the output transistor 60 in FIG. 3, the p-channel MOS transistor M11N corresponds to the output transistor 70 in FIG. The MOS transistor M111N corresponds to the output transistor 80 in FIG. The p-channel MOS transistors M6P, M7P, M91P, and M8P correspond to the current source 40 in FIG.

さらに、図6は図4のnチャンネルMOSトランジスタを入力差動トランジスタ対とするCMOS差動演算増幅器DOPNNと、図5のpチャンネルMOSトランジスタを入力差動トランジスタ対とするCMOS差動演算増幅器DOPNPとを組み合わせた差動演算増幅器の回路例を示す。その構成要素は、図4および図5に示したものと同様である。   6 shows a CMOS differential operational amplifier DOPNN using the n-channel MOS transistor of FIG. 4 as an input differential transistor pair, and a CMOS differential operational amplifier DOPNP using a p-channel MOS transistor of FIG. 5 as an input differential transistor pair. The circuit example of the differential operational amplifier which combined these is shown. The components are the same as those shown in FIGS.

以上のように構成された本発明の差動演算増幅器について以下、図6を用いてその動作を説明する。図4および図5のCMOS差動演算増幅器の動作については、図6の動作説明で代用する。   The operation of the differential operational amplifier of the present invention configured as described above will be described below with reference to FIG. The operation of the CMOS differential operational amplifier of FIGS. 4 and 5 is substituted by the operation description of FIG.

nチャンネルMOSトランジスタM1NとnチャンネルMOSトランジスタM2Nとが差動増幅器を構成し、入力端子in−と入力端子in+とに加えられた電圧差に応じて、nチャンネルMOSトランジスタM91Nの電流がnチャンネルMOSトランジスタM1NのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM2Nのドレインとに振り分けられる。   The n-channel MOS transistor M1N and the n-channel MOS transistor M2N constitute a differential amplifier, and the current of the n-channel MOS transistor M91N is changed to the n-channel MOS according to the voltage difference applied to the input terminal in− and the input terminal in +. They are distributed to the drain of the transistor M1N and the drain of the n-channel MOS transistor M2N.

nチャンネルMOSトランジスタM1Nに流れた電流はpチャンネルMOSトランジスタM12Pを介してpチャンネルMOSトランジスタM4Pに送られて、nチャンネルMOSトランジスタM15NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM4Pのドレインとの接続点の電圧を決める。nチャンネルMOSトランジスタM2Nに流れる電流はpチャンネルMOSトランジスタM13Pを介してpチャンネルMOSトランジスタM5Pに送られて、nチャンネルMOSトランジスタM16NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM5Pのドレインとの接続点の電圧を決める。ここで、上記接続点の電圧は、pチャンネルMOSトランジスタM10P、M11PをA級増幅動作域で動作させるように設定されている。   The current flowing through the n-channel MOS transistor M1N is sent to the p-channel MOS transistor M4P via the p-channel MOS transistor M12P, and the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M15N and the drain of the p-channel MOS transistor M4P is obtained. Decide. The current flowing through the n-channel MOS transistor M2N is sent to the p-channel MOS transistor M5P via the p-channel MOS transistor M13P, and determines the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M16N and the drain of the p-channel MOS transistor M5P. . Here, the voltage at the connection point is set so that the p-channel MOS transistors M10P and M11P are operated in the class A amplification operation region.

また、nチャンネルMOSトランジスタM1Nに流れた電流はpチャンネルMOSトランジスタM12Pを介してpチャンネルMOSトランジスタM41Pに送られて、nチャンネルMOSトランジスタM14NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM41Pのドレインとの接続点の電圧を決める。nチャンネルMOSトランジスタM2Nに流れる電流はpチャンネルMOSトランジスタM13Pを介してpチャンネルMOSトランジスタM51Pに送られて、nチャンネルMOSトランジスタM17NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM51Pのドレインとの接続点の電圧を決める。ここで、上記接続点の電圧は、pチャンネルMOSトランジスタM101P、M111PをB級増幅動作域で動作させるように設定されている。   The current flowing through the n-channel MOS transistor M1N is sent to the p-channel MOS transistor M41P via the p-channel MOS transistor M12P, and the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M14N and the drain of the p-channel MOS transistor M41P. Determine the voltage. The current flowing through the n-channel MOS transistor M2N is sent to the p-channel MOS transistor M51P via the p-channel MOS transistor M13P, and determines the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M17N and the drain of the p-channel MOS transistor M51P. . Here, the voltage at the connection point is set to operate the p-channel MOS transistors M101P and M111P in the class B amplification operation region.

nチャンネルMOSトランジスタM14NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM41Pのドレインとの接続点の電圧は、nチャンネルMOSトランジスタM15NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM4Pのドレインとの接続点の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域にシフトするための動作域切り換え電圧が重畳された値となっている。同様に、nチャンネルMOSトランジスタM17NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM51Pのドレインとの接続点の電圧は、nチャンネルMOSトランジスタM16NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM5Pのドレインとの接続点の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域にシフトするための動作域切り換え電圧が重畳された値となっている。   The voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M14N and the drain of the p-channel MOS transistor M41P is within the operating range with respect to the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M15N and the drain of the p-channel MOS transistor M4P. Is a value superimposed with an operation region switching voltage for shifting from a class A amplification operation region to a class B amplification operation region. Similarly, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M17N and the drain of the p-channel MOS transistor M51P is the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M16N and the drain of the p-channel MOS transistor M5P. The operation region switching voltage for shifting the operation region from the class A amplification operation region to the class B amplification operation region is a superimposed value.

ここで、nチャンネルMOSトランジスタM15NとpチャンネルMOSトランジスタM4P、M12Pとは、nチャンネルMOSトランジスタM1Nに流れる電流を電圧に変換する。また、nチャンネルMOSトランジスタM16NとpチャンネルMOSトランジスタM5P、M13Pとは、nチャンネルMOSトランジスタM2Nに流れる電流を電圧に変換する。ここでの電流電圧変換は、pチャンネルMOSトランジスタM10P、M11PをA級増幅動作域で動作させるように、電流電圧変換特性が設定されている。   Here, the n-channel MOS transistor M15N and the p-channel MOS transistors M4P and M12P convert the current flowing through the n-channel MOS transistor M1N into a voltage. The n-channel MOS transistor M16N and the p-channel MOS transistors M5P and M13P convert the current flowing through the n-channel MOS transistor M2N into a voltage. In the current-voltage conversion here, the current-voltage conversion characteristics are set so that the p-channel MOS transistors M10P and M11P are operated in the class A amplification operation region.

また、nチャンネルMOSトランジスタM14NとpチャンネルMOSトランジスタM41P、M12Pとは、nチャンネルMOSトランジスタM1Nに流れる電流を電圧に変換する。また、nチャンネルMOSトランジスタM17NとpチャンネルMOSトランジスタM51P、M13Pとは、nチャンネルMOSトランジスタM2Nに流れる電流を電圧に変換する。ここでの電流電圧変換は、pチャンネルMOSトランジスタM101P、M111PをB級増幅動作域で動作させるように、電流電圧変換特性が設定されている。   The n-channel MOS transistor M14N and the p-channel MOS transistors M41P and M12P convert the current flowing through the n-channel MOS transistor M1N into a voltage. The n-channel MOS transistor M17N and the p-channel MOS transistors M51P and M13P convert the current flowing through the n-channel MOS transistor M2N into a voltage. In the current-voltage conversion here, the current-voltage conversion characteristics are set so that the p-channel MOS transistors M101P and M111P are operated in the class B amplification operation region.

例えば、nチャンネルMOSトランジスタM16Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM5Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM16Nが三極管領域(線形領域)で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM5Pが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM16NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM5Pのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM11Pのゲート電圧が下がり、pチャンネルMOSトランジスタM11Pは電流を吐き出そうとする。このとき、差動演算増幅器の出力端子out1−は、ソースとして働く。   For example, when the capability of the n-channel MOS transistor M16N is higher than that of the p-channel MOS transistor M5P, the n-channel MOS transistor M16N operates in the triode region (linear region), and the p-channel MOS transistor M5P operates in the saturation region. . As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M16N and the drain of the p-channel MOS transistor M5P decreases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M11P decreases, and the p-channel MOS transistor M11P tries to discharge current. At this time, the output terminal out1- of the differential operational amplifier serves as a source.

反対に、pチャンネルMOSトランジスタM5Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM16Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM5Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM16Nが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM16NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM5Pのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM11Pのゲート電圧が上がり、pチャンネルMOSトランジスタM11Pの電流は止まる。差動演算増幅器としては、nチャンネルMOSトランジスタM8Nが電流源として働き、シンクとして働く。   Conversely, when the capability of the p-channel MOS transistor M5P is higher than that of the n-channel MOS transistor M16N, the p-channel MOS transistor M5P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M16N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M16N and the drain of the p-channel MOS transistor M5P increases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M11P increases, and the current of the p-channel MOS transistor M11P stops. As the differential operational amplifier, the n-channel MOS transistor M8N serves as a current source and serves as a sink.

また、nチャンネルMOSトランジスタM15Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM4Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM15Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM4Pが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM15NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM4Pのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM10Pのゲート電圧が下がり、pチャンネルMOSトランジスタM10Pは電流を吐き出そうとする。このとき、差動演算増幅器の出力端子out1+は、ソースとして働く。   When the capability of the n-channel MOS transistor M15N is higher than that of the p-channel MOS transistor M4P, the n-channel MOS transistor M15N operates in the triode region and the p-channel MOS transistor M4P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M15N and the drain of the p-channel MOS transistor M4P decreases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M10P decreases, and the p-channel MOS transistor M10P tries to discharge current. At this time, the output terminal out1 + of the differential operational amplifier serves as a source.

反対に、pチャンネルMOSトランジスタM4Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM15Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM4Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM15Nが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM15NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM4Pのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM10Pのゲート電圧が上がり、pチャンネルMOSトランジスタM10Pの電流は止まる。差動演算増幅器としては、nチャンネルMOSトランジスタM7Nが電流源として働き、シンクとして働く。   Conversely, when the capability of the p-channel MOS transistor M4P is higher than that of the n-channel MOS transistor M15N, the p-channel MOS transistor M4P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M15N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M15N and the drain of the p-channel MOS transistor M4P increases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M10P increases, and the current of the p-channel MOS transistor M10P stops. As the differential operational amplifier, the n-channel MOS transistor M7N serves as a current source and serves as a sink.

また、nチャンネルMOSトランジスタM17Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM51Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM17Nが三極管領域(線形領域)で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM51Pが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM17NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM51Pのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM111Pのゲート電圧が下がり、pチャンネルMOSトランジスタM111Pは電流を吐き出そうとする。このとき、差動演算増幅器の出力端子out2−は、ソースとして働く。   When the capability of the n-channel MOS transistor M17N is higher than that of the p-channel MOS transistor M51P, the n-channel MOS transistor M17N operates in the triode region (linear region) and the p-channel MOS transistor M51P operates in the saturation region. . As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M17N and the drain of the p-channel MOS transistor M51P decreases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M111P decreases, and the p-channel MOS transistor M111P tries to discharge current. At this time, the output terminal out2- of the differential operational amplifier serves as a source.

反対に、pチャンネルMOSトランジスタM51Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM17Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM51Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM17Nが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM17NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM51Pのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM111Pのゲート電圧が上がり、pチャンネルMOSトランジスタM111Pの電流は止まる。   Conversely, when the capability of the p-channel MOS transistor M51P is higher than that of the n-channel MOS transistor M17N, the p-channel MOS transistor M51P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M17N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M17N and the drain of the p-channel MOS transistor M51P increases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M111P increases, and the current of the p-channel MOS transistor M111P stops.

また、nチャンネルMOSトランジスタM14Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM41Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM14Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM41Pが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM14NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM41Pのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM101Pのゲート電圧が下がり、pチャンネルMOSトランジスタM101Pは電流を吐き出そうとする。このとき、差動演算増幅器の出力端子out2+は、ソースとして働く。   When the capability of the n-channel MOS transistor M14N is higher than that of the p-channel MOS transistor M41P, the n-channel MOS transistor M14N operates in the triode region, and the p-channel MOS transistor M41P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M14N and the drain of the p-channel MOS transistor M41P decreases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M101P decreases, and the p-channel MOS transistor M101P tries to discharge current. At this time, the output terminal out2 + of the differential operational amplifier serves as a source.

反対に、pチャンネルMOSトランジスタM41Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM14Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM41Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM14Nが飽和領域で動作する。その結果、nチャンネルMOSトランジスタM14NのドレインとpチャンネルMOSトランジスタM41Pのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、pチャンネルMOSトランジスタM101Pのゲート電圧が上がり、pチャンネルMOSトランジスタM101Pの電流は止まる。   Conversely, when the capability of the p-channel MOS transistor M41P is higher than that of the n-channel MOS transistor M14N, the p-channel MOS transistor M41P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M14N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the n-channel MOS transistor M14N and the drain of the p-channel MOS transistor M41P increases. Accordingly, the gate voltage of the p-channel MOS transistor M101P increases, and the current of the p-channel MOS transistor M101P stops.

pチャンネルMOSトランジスタM1PとpチャンネルMOSトランジスタM2Pとが差動増幅器を構成し、入力端子in−と入力端子in+とに加えられた電圧差に応じてpチャンネルMOSトランジスタM91Pの電流がpチャンネルMOSトランジスタM1PとpチャンネルMOSトランジスタM2Pのドレインに振り分けられる。   The p-channel MOS transistor M1P and the p-channel MOS transistor M2P constitute a differential amplifier, and the current of the p-channel MOS transistor M91P is changed to a p-channel MOS transistor according to the voltage difference applied to the input terminal in− and the input terminal in +. They are distributed to the drains of M1P and p-channel MOS transistor M2P.

pチャンネルMOSトランジスタM1Pに流れた電流はnチャンネルMOSトランジスタM12Nを介してnチャンネルMOSトランジスタM4Nに送られて、pチャンネルMOSトランジスタM15PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM4Nのドレインとの接続点の電圧を決める。pチャンネルMOSトランジスタM2Pに流れる電流はnチャンネルMOSトランジスタM13Nを介してnチャンネルMOSトランジスタM5Nに送られて、pチャンネルMOSトランジスタM16PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM5Nのドレインとの接続点の電圧を決める。ここで、上記接続点の電圧は、nチャンネルMOSトランジスタM10N、M11NをA級増幅動作域で動作させるように設定されている。   The current flowing through the p-channel MOS transistor M1P is sent to the n-channel MOS transistor M4N via the n-channel MOS transistor M12N, and the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M15P and the drain of the n-channel MOS transistor M4N is obtained. Decide. The current flowing through the p-channel MOS transistor M2P is sent to the n-channel MOS transistor M5N via the n-channel MOS transistor M13N, and determines the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M16P and the drain of the n-channel MOS transistor M5N. . Here, the voltage at the connection point is set to operate the n-channel MOS transistors M10N and M11N in the class A amplification operation region.

また、pチャンネルMOSトランジスタM1Pに流れた電流はnチャンネルMOSトランジスタM12Nを介してnチャンネルMOSトランジスタM41Nに送られて、pチャンネルMOSトランジスタM14PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM41Nのドレインとの接続点の電圧を決める。pチャンネルMOSトランジスタM2Pに流れる電流はnチャンネルMOSトランジスタM13Nを介してnチャンネルMOSトランジスタM51Nに送られて、pチャンネルMOSトランジスタM17PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM51Nのドレインとの接続点の電圧を決める。ここで、上記接続点の電圧は、nチャンネルMOSトランジスタM101N、M111NをB級増幅動作域で動作させるように設定されている。   The current flowing through the p-channel MOS transistor M1P is sent to the n-channel MOS transistor M41N via the n-channel MOS transistor M12N, and the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M14P and the drain of the n-channel MOS transistor M41N. Determine the voltage. The current flowing through the p-channel MOS transistor M2P is sent to the n-channel MOS transistor M51N via the n-channel MOS transistor M13N, and determines the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M17P and the drain of the n-channel MOS transistor M51N. . Here, the voltage at the connection point is set to operate the n-channel MOS transistors M101N and M111N in the class B amplification operation region.

pチャンネルMOSトランジスタM14PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM41Nのドレインとの接続点の電圧は、pチャンネルMOSトランジスタM15PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM4Nのドレインとの接続点の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域にシフトするための動作域切り換え電圧が重畳された値となっている。同様に、pチャンネルMOSトランジスタM17PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM51Nのドレインとの接続点の電圧は、pチャンネルMOSトランジスタM16PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM5Nのドレインとの接続点の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域にシフトするための動作域切り換え電圧が重畳された値となっている。   The voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M14P and the drain of the n-channel MOS transistor M41N is within the operating range with respect to the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M15P and the drain of the n-channel MOS transistor M4N. Is a value superimposed with an operation region switching voltage for shifting from a class A amplification operation region to a class B amplification operation region. Similarly, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M17P and the drain of the n-channel MOS transistor M51N is the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M16P and the drain of the n-channel MOS transistor M5N. The operation region switching voltage for shifting the operation region from the class A amplification operation region to the class B amplification operation region is a superimposed value.

ここで、pチャンネルMOSトランジスタM15PとnチャンネルMOSトランジスタM4N、M12Nとは、pチャンネルMOSトランジスタM1Pに流れる電流を電圧に変換する。また、pチャンネルMOSトランジスタM16PとnチャンネルMOSトランジスタM5N、M13Nとは、pチャンネルMOSトランジスタM2Pに流れる電流を電圧に変換する。ここでの電流電圧変換は、nチャンネルMOSトランジスタM10N、M11NをA級増幅動作域で動作させるように、電流電圧変換特性が設定されている。   Here, the p-channel MOS transistor M15P and the n-channel MOS transistors M4N and M12N convert the current flowing through the p-channel MOS transistor M1P into a voltage. The p-channel MOS transistor M16P and the n-channel MOS transistors M5N and M13N convert the current flowing through the p-channel MOS transistor M2P into a voltage. In the current-voltage conversion here, the current-voltage conversion characteristics are set so that the n-channel MOS transistors M10N and M11N are operated in the class A amplification operation region.

また、pチャンネルMOSトランジスタM14PとnチャンネルMOSトランジスタM41N、M12Nとは、pチャンネルMOSトランジスタM1Pに流れる電流を電圧に変換する。また、pチャンネルMOSトランジスタM17PとnチャンネルMOSトランジスタM51N、M13Nとは、pチャンネルMOSトランジスタM2Pに流れる電流を電圧に変換する。ここでの電流電圧変換は、nチャンネルMOSトランジスタM101N、M111NをB級増幅動作域で動作させるように、電流電圧変換特性が設定されている。   The p-channel MOS transistor M14P and the n-channel MOS transistors M41N and M12N convert the current flowing through the p-channel MOS transistor M1P into a voltage. The p-channel MOS transistor M17P and the n-channel MOS transistors M51N and M13N convert the current flowing through the p-channel MOS transistor M2P into a voltage. In the current-voltage conversion here, the current-voltage conversion characteristics are set so that the n-channel MOS transistors M101N and M111N are operated in the class B amplification operation region.

例えば、pチャンネルMOSトランジスタM16Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM5Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM16Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM5Nが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM16PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM5Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM11Nのゲート電圧が上がり、nチャンネルMOSトランジスタM11Nは電流を吸い込もうとする。このとき、差動演算増幅器の出力端子out−は、シンクとして働く。   For example, when the capability of the p-channel MOS transistor M16P is higher than that of the n-channel MOS transistor M5N, the p-channel MOS transistor M16P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M5N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M16P and the drain of the n-channel MOS transistor M5N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M11N rises, and the n-channel MOS transistor M11N tries to sink current. At this time, the output terminal out− of the differential operational amplifier functions as a sink.

反対に、nチャンネルMOSトランジスタM5Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM16Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM5Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM16Pが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM16PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM5Nのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM11Nのゲート電圧が下がり、nチャンネルMOSトランジスタM11Nの電流は止まる。差動演算増幅器としては、pチャンネルMOSトランジスタM8Pが電流源として働き、ソースとして働く。   On the other hand, when the capability of the n-channel MOS transistor M5N is higher than that of the p-channel MOS transistor M16P, the n-channel MOS transistor M5N operates in the triode region and the p-channel MOS transistor M16P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M16P and the drain of the n-channel MOS transistor M5N decreases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M11N decreases, and the current of the n-channel MOS transistor M11N stops. As the differential operational amplifier, the p-channel MOS transistor M8P serves as a current source and serves as a source.

また、pチャンネルMOSトランジスタM15Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM4Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM15Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM4Nが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM15PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM4Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM10Nのゲート電圧が上がり、nチャンネルMOSトランジスタM10Nは電流を吸い込もうとする。このとき、差動演算増幅器の出力端子out1+は、シンクとして働く。   When the capability of the p-channel MOS transistor M15P is higher than that of the n-channel MOS transistor M4N, the p-channel MOS transistor M15P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M4N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M15P and the drain of the n-channel MOS transistor M4N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M10N increases, and the n-channel MOS transistor M10N tries to sink current. At this time, the output terminal out1 + of the differential operational amplifier functions as a sink.

反対に、nチャンネルMOSトランジスタM4Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM15Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM4Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM15Pが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM15PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM4Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM10Nのゲート電圧が下がり、nチャンネルMOSトランジスタM10Nの電流は止まる。差動演算増幅器としては、pチャンネルMOSトランジスタM7Pが電流源として働き、ソースとして働く。   On the contrary, when the capability of the n-channel MOS transistor M4N is higher than that of the p-channel MOS transistor M15P, the n-channel MOS transistor M4N operates in the triode region and the p-channel MOS transistor M15P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M15P and the drain of the n-channel MOS transistor M4N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M10N decreases, and the current of the n-channel MOS transistor M10N stops. As the differential operational amplifier, the p-channel MOS transistor M7P serves as a current source and serves as a source.

また、pチャンネルMOSトランジスタM17Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM51Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM17Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM51Nが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM17PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM51Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM111Nのゲート電圧が上がり、nチャンネルMOSトランジスタM111Nは電流を吸い込もうとする。差動演算増幅器の出力端子out2−は、シンクとして働く。   When the capability of the p-channel MOS transistor M17P is higher than that of the n-channel MOS transistor M51N, the p-channel MOS transistor M17P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M51N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M17P and the drain of the n-channel MOS transistor M51N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M111N increases, and the n-channel MOS transistor M111N tries to sink current. The output terminal out2- of the differential operational amplifier functions as a sink.

反対に、nチャンネルMOSトランジスタM51Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM17Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM51Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM17Pが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM17PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM51Nのドレインとの接続点の電圧が下がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM111Nのゲート電圧が下がり、nチャンネルMOSトランジスタM111Nの電流は止まる。   On the contrary, when the capability of the n-channel MOS transistor M51N is higher than that of the p-channel MOS transistor M17P, the n-channel MOS transistor M51N operates in the triode region and the p-channel MOS transistor M17P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M17P and the drain of the n-channel MOS transistor M51N decreases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M111N decreases, and the current of the n-channel MOS transistor M111N stops.

また、pチャンネルMOSトランジスタM14Pの能力がnチャンネルMOSトランジスタM41Nの能力に比べて高いとき、pチャンネルMOSトランジスタM14Pが三極管領域で動作し、nチャンネルMOSトランジスタM41Nが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM14PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM41Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM101Nのゲート電圧が上がり、nチャンネルMOSトランジスタM101Nは電流を吸い込もうとする。差動演算増幅器の出力端子out2+は、シンクとして働く。   When the capability of the p-channel MOS transistor M14P is higher than that of the n-channel MOS transistor M41N, the p-channel MOS transistor M14P operates in the triode region and the n-channel MOS transistor M41N operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M14P and the drain of the n-channel MOS transistor M41N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M101N increases, and the n-channel MOS transistor M101N tries to sink current. The output terminal out2 + of the differential operational amplifier functions as a sink.

反対に、nチャンネルMOSトランジスタM41Nの能力がpチャンネルMOSトランジスタM14Pの能力に比べて高いとき、nチャンネルMOSトランジスタM41Nが三極管領域で動作し、pチャンネルMOSトランジスタM14Pが飽和領域で動作する。その結果、pチャンネルMOSトランジスタM14PのドレインとnチャンネルMOSトランジスタM41Nのドレインとの接続点の電圧が上がる。それにしたがって、nチャンネルMOSトランジスタM101Nのゲート電圧が下がり、nチャンネルMOSトランジスタM101Nの電流は止まる。   On the contrary, when the capability of the n-channel MOS transistor M41N is higher than that of the p-channel MOS transistor M14P, the n-channel MOS transistor M41N operates in the triode region and the p-channel MOS transistor M14P operates in the saturation region. As a result, the voltage at the connection point between the drain of the p-channel MOS transistor M14P and the drain of the n-channel MOS transistor M41N increases. Accordingly, the gate voltage of the n-channel MOS transistor M101N decreases, and the current of the n-channel MOS transistor M101N stops.

なお、コモンモードフィードバック回路CMFBの動作については、従来例と同様である。   The operation of the common mode feedback circuit CMFB is the same as that of the conventional example.

ここで、出力MOSトランジスタM10P、M10Nのトランジスタサイズと電流源M7N、M7Pの最適化によって、製造条件のばらつきなどによって生じる差動演算増幅器DOPNN、DOPNPの正の出力それぞれのランダムなオフセットを個別に低減することができる。   Here, by optimizing the transistor sizes of the output MOS transistors M10P and M10N and the current sources M7N and M7P, the random offsets of the positive outputs of the differential operational amplifiers DOPNN and DOSNP caused by variations in manufacturing conditions are individually reduced. can do.

また、出力MOSトランジスタM11P、M11Nのトランジスタサイズと電流源M8N、M8Pの最適化によって、製造条件のばらつきなどによって生じる差動演算増幅器DOPNN、DOPNPの負の出力のそれぞれのランダムなオフセットを個別に低減することができる。   Further, by optimizing the transistor sizes of the output MOS transistors M11P and M11N and the current sources M8N and M8P, the random offsets of the negative outputs of the differential operational amplifiers DOPNN and DONP caused by variations in manufacturing conditions are individually reduced. can do.

図6の差動演算増幅器では、正の出力の電流は、A級動作をさせる正の出力トランジスタM10N、M10Pの電流と、B級動作をさせる正の出力トランジスタM101N、M101Pの電流との和にすることができる。したがって、図6の差動演算増幅器では正の出力の電流を大きくして飽和を回避しダイナミックな動作を保証するには、B級動作をする正の出力トランジスタM101Nと正の出力トランジスタM101Pのゲート幅のサイズを大きくするか、正の出力MOSトランジスタM101Nと正の出力トランジスタM101Pのゲート長のサイズを小さくすればよい。その結果、A級動作をさせる正の出力トランジスタM10N、M10Pについては、大きい電流を流せることができるように設計する必要がなくなる。したがって、システムのオフセットを小さい状態に保ちながらダイナミックな動作を保証するために、トランジスタM7P、M7Nの電流を大きくする必要がなくなる。その結果、スタティックな動作の消費電力が削減することができる。しかも、正の出力の電流は、A級動作をさせる正の出力トランジスタM10N、M10Pの電流と、B級動作をさせる正の出力トランジスタM101N、M101Pの電流の和とできるので、小信号の通過も許されることになり、歪を低減できる。   In the differential operational amplifier of FIG. 6, the positive output current is the sum of the currents of the positive output transistors M10N and M10P that perform class A operation and the currents of the positive output transistors M101N and M101P that perform class B operation. can do. Therefore, in the differential operational amplifier of FIG. 6, in order to increase the positive output current to avoid saturation and to guarantee dynamic operation, the gates of the positive output transistor M101N and the positive output transistor M101P performing the class B operation The width may be increased or the gate lengths of the positive output MOS transistor M101N and the positive output transistor M101P may be reduced. As a result, it is not necessary to design the positive output transistors M10N and M10P that perform the class A operation so that a large current can flow. Therefore, it is not necessary to increase the currents of the transistors M7P and M7N in order to ensure dynamic operation while keeping the system offset small. As a result, the power consumption of static operation can be reduced. Moreover, since the positive output current can be the sum of the currents of the positive output transistors M10N and M10P that perform the class A operation and the currents of the positive output transistors M101N and M101P that perform the class B operation, the small signal can be passed. It will be allowed and distortion can be reduced.

また、図6の差動演算増幅器では、負の出力の電流は、A級動作をさせる負の出力トランジスタM11N、M11Pの電流と、B級動作をさせる負の出力トランジスタM111N、M111Pの電流との和にすることができる。したがって、図6の差動演算増幅器では負の出力の電流を大きくして飽和を回避しダイナミックな動作を保証するには、B級動作をする負の出力トランジスタM111Nと負の出力トランジスタM111Pのゲート幅のサイズを大きくするか、負の出力MOSトランジスタM111Nと負の出力トランジスタM111Pのゲート長のサイズを小さくすればよい。その結果、A級動作をさせる負の出力トランジスタM11N、M11Pについては、大きい電流を流せることができるように設計する必要がなくなる。したがって、システムのオフセットを小さい状態に保ちながらダイナミックな動作を保証するために、トランジスタM8P、M8Nの電流を大きくする必要がなくなる。その結果、スタティックな動作の消費電力が削減することができる。しかも、負の出力の電流は、A級動作をさせる負の出力トランジスタM11N、M11Pの電流と、B級動作をさせる負の出力トランジスタM111N、M111Pの電流の和とできるので、小信号の通過も許されることになり、歪を低減できる。   In the differential operational amplifier shown in FIG. 6, the negative output currents are the currents of the negative output transistors M11N and M11P that perform the class A operation and the currents of the negative output transistors M111N and M111P that perform the class B operation. Can be summed. Therefore, in the differential operational amplifier of FIG. 6, in order to increase the negative output current to avoid saturation and guarantee dynamic operation, the gates of the negative output transistor M111N and the negative output transistor M111P performing the class B operation The width may be increased or the gate lengths of the negative output MOS transistor M111N and the negative output transistor M111P may be reduced. As a result, it is not necessary to design the negative output transistors M11N and M11P that perform class A operation so that a large current can flow. Therefore, it is not necessary to increase the currents of the transistors M8P and M8N in order to ensure dynamic operation while keeping the system offset small. As a result, the power consumption of static operation can be reduced. In addition, since the negative output current can be the sum of the currents of the negative output transistors M11N and M11P that perform the class A operation and the currents of the negative output transistors M111N and M111P that perform the class B operation, the small signal can be passed. It will be allowed and distortion can be reduced.

差動演算増幅器DOPNNにおいて、正の出力MOSトランジスタM101PをB級動作させるためには、電流電圧変換回路を構成するカレントミラーのトランジスタ対に重みを付ける方法と、同じく電流電圧変換回路を構成する電流源のバランスに重みを付ける方法の2通りある。正の出力MOSトランジスタM101PはカレントミラートランジスタM41Pのサイズを、カレントミラートランジスタ4Pのサイズとは異ならせることで動作域切り換え電圧が設定可能である。また、電流源トランジスタM14Nのサイズを、電流源トランジスタM15Nのサイズとは異ならせることでB級動作させるための動作域切り換え電圧が設定可能である。   In the differential operational amplifier DOPNN, in order to cause the positive output MOS transistor M101P to perform class B operation, a method of weighting the transistor pair of the current mirror constituting the current-voltage conversion circuit, and a current constituting the current-voltage conversion circuit are the same. There are two ways to weight the source balance. The positive output MOS transistor M101P can set the operation region switching voltage by making the size of the current mirror transistor M41P different from the size of the current mirror transistor 4P. Further, by changing the size of the current source transistor M14N from the size of the current source transistor M15N, it is possible to set an operation region switching voltage for class B operation.

差動演算増幅器DOPNNにおいて、負の出力MOSトランジスタM111PをB級動作させるためには、電流電圧変換回路を構成するカレントミラーのトランジスタ対に重みを付ける方法と、同じく電流電圧変換回路を構成する電流源のバランスに重みを付ける方法の2通りある。正の出力MOSトランジスタM111PはカレントミラートランジスタM51Pのサイズを、カレントミラートランジスタM5Pのサイズとは異ならせることで動作域切り換え電圧が設定可能である。また、電流源トランジスタM17Nのサイズを、電流源トランジスタM16Nのサイズとは異ならせることでB級動作させるための動作域切り換え電圧が設定可能である。   In the differential operational amplifier DOPNN, in order to operate the negative output MOS transistor M111P in class B, a method of weighting the transistor pair of the current mirror that constitutes the current-voltage conversion circuit, and a current that also constitutes the current-voltage conversion circuit There are two ways to weight the source balance. The positive output MOS transistor M111P can set the operating region switching voltage by making the size of the current mirror transistor M51P different from the size of the current mirror transistor M5P. Further, by changing the size of the current source transistor M17N from the size of the current source transistor M16N, it is possible to set the operation region switching voltage for performing the class B operation.

差動演算増幅器DOPNPにおいて、正の出力MOSトランジスタM101NをB級動作させるためには、電流電圧変換回路を構成するカレントミラーのトランジスタ対に重みを付ける方法と、同じく電流電圧変換回路を構成する電流源のバランスに重みを付ける方法の2通りある。正の出力MOSトランジスタM101NはカレントミラートランジスタM41Nのサイズを、カレントミラートランジスタM4Nのサイズとは異ならせることで動作域切り換え電圧が設定可能である。また、電流源トランジスタM14Pのサイズを、電流源トランジスタM15Pのサイズとは異ならせることでB級動作させるためのオフセット電圧が設定可能である。   In the differential operational amplifier DOPNP, in order to cause the positive output MOS transistor M101N to perform class B operation, a method of weighting the transistor pair of the current mirror that constitutes the current-voltage conversion circuit and a current that also constitutes the current-voltage conversion circuit There are two ways to weight the source balance. The positive output MOS transistor M101N can set the operating region switching voltage by making the size of the current mirror transistor M41N different from the size of the current mirror transistor M4N. Also, an offset voltage for class B operation can be set by making the size of the current source transistor M14P different from the size of the current source transistor M15P.

差動演算増幅器DOPNPにおいて、負の出力MOSトランジスタM111NをB級動作させるためには、電流電圧変換回路を構成するカレントミラーのトランジスタ対に重みを付ける方法と、同じく電流電圧変換回路を構成する電流源のバランスに重みを付ける方法の2通りある。正の出力MOSトランジスタM111NはカレントミラートランジスタM51Nのサイズを、カレントミラートランジスタM5Nのサイズとは異ならせることで動作域切り換え電圧が設定可能である。また、電流源トランジスタM17Pのサイズを、電流源トランジスタM16Pのサイズとは異ならせることでB級動作させるための動作域切り換え電圧が設定可能である。   In the differential operational amplifier DOPNP, in order to cause the negative output MOS transistor M111N to perform the class B operation, a method of weighting the transistor pair of the current mirror that constitutes the current-voltage conversion circuit, and a current that also constitutes the current-voltage conversion circuit There are two ways to weight the source balance. The positive output MOS transistor M111N can set the operating region switching voltage by making the size of the current mirror transistor M51N different from the size of the current mirror transistor M5N. Further, by changing the size of the current source transistor M17P from the size of the current source transistor M16P, it is possible to set an operation region switching voltage for performing class B operation.

図6に示す差動演算増幅器において、図16の評価回路を用いて測定した入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を図7に示す。   FIG. 7 shows the relationship between the input signal voltage VIN measured using the evaluation circuit of FIG. 16 and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R in the differential operational amplifier shown in FIG.

図7は、nチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする図4の差動演算増幅器と、pチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする図5の差動演算増幅器とを組み合わせた、図6の差動演算増幅器における、入力信号電圧VINと負荷抵抗Rに流れる出力電流IOUT+とIOUT−の関係を示している。図7では、振幅が異なる複数の入力信号電圧VINにそれぞれ対応して、出力電流IOUT+とIOUT−が図示されている。入力信号電圧VINの瞬時値が小さいところでも、出力電流IOUT+とIOUT−が現れている。つまり、小信号の通過している。   7 is a combination of the differential operational amplifier of FIG. 4 using an n-channel MOS transistor as an input transistor and the differential operational amplifier of FIG. 5 using a p-channel MOS transistor as an input transistor. 2 shows the relationship between the input signal voltage VIN and the output currents IOUT + and IOUT− flowing through the load resistor R. In FIG. 7, output currents IOUT + and IOUT− are shown corresponding to a plurality of input signal voltages VIN having different amplitudes. Even when the instantaneous value of the input signal voltage VIN is small, output currents IOUT + and IOUT− appear. That is, a small signal passes.

さらに、その出力信号の周波数スペクトル図を図8に示す。図21からわかるように、出力電流IOUT+とIOUT−に歪が少なく、高調波成分のレベルが低くなっている。   Further, a frequency spectrum diagram of the output signal is shown in FIG. As can be seen from FIG. 21, the output currents IOUT + and IOUT− are less distorted and the level of the harmonic component is lower.

以上のように、この実施の形態によれば、A級増幅動作域で動作する正極性側の出力トランジスタM10N、M10Pおよび負極性側の出力トランジスタM11N、M11Pの対と並列的に、B級増幅動作域で動作する正極性側の出力トランジスタM101N、M101Pおよび負極性側の出力トランジスタM111N、M111Pの対を設けたので、正極性側の出力トランジスタM10N、M10Pおよび負極性側の出力トランジスタM11N、M11Pの対の電流容量を小さく設定し、正極性側の出力トランジスタM101N、M101Pおよび負極性側の出力トランジスタM111N、M111Pの対の電流容量を大きく設定することにより、システムのオフセットを小さい状態に保ちながら、ダイナミックな動作時に負荷への十分な電流供給を保証し、かつスタティックな動作の消費電力を削減することができ、しかも歪を少なく抑えることができる。   As described above, according to this embodiment, class B amplification is performed in parallel with a pair of the positive output transistors M10N and M10P and the negative output transistors M11N and M11P operating in the class A amplification operation region. Since a pair of output transistors M101N and M101P on the positive polarity side and output transistors M111N and M111P on the negative polarity side that operate in the operating range is provided, the output transistors M10N and M10P on the positive polarity side and the output transistors M11N and M11P on the negative polarity side are provided. The current capacity of the pair of output transistors M101N and M101P on the positive polarity side and the current capacity of the pair of output transistors M111N and M111P on the negative polarity side are set large so that the offset of the system is kept small. Sufficient to load during dynamic operation Ensuring the flow supply, and it is possible to reduce the power consumption of static operation, yet can be suppressed to be small distortion.

なお、本実施の形態では差動演算増幅器の出力端子対を2組としたが、図9に示すように、B級動作させるための動作域切り換え電圧を複数個設定して、出力端子対は3組以上としてもよい。つまり、A級動作する出力トランジスタの他に、B級動作する出力トランジスタを2組以上設けてもよい。   In this embodiment, the output terminal pairs of the differential operational amplifier are two sets. However, as shown in FIG. 9, by setting a plurality of operation region switching voltages for class B operation, Three or more sets may be used. That is, in addition to the output transistor that operates in class A, two or more sets of output transistors that operate in class B may be provided.

なお、本実施の形態では差動演算増幅器をMOSトランジスタで構成したが、バイポーラトランジスタで構成されたOTA形式の差動演算増幅器でもよい。   In the present embodiment, the differential operational amplifier is configured by a MOS transistor, but may be an OTA type differential operational amplifier configured by a bipolar transistor.

なお、本実施の形態では差動演算増幅器をMOSトランジスタで構成したが、BiCMOSトランジスタで構成されたOTA形式の差動演算増幅器でもよい。   In this embodiment, the differential operational amplifier is composed of a MOS transistor, but may be an OTA type differential operational amplifier composed of a BiCMOS transistor.

図22に本発明の差動演算増幅器を用いた能動フィルタとして、ローパスフィルタ(LPF)の一例を示す。図22において、DOPは本発明の差動演算増幅器、R1、R2は抵抗、Cは負荷コンデンサである。IOUT−、IOUT+は出力電流である。Vsinは入力信号電圧源、Vrefは差動演算増幅器動作用基準電圧源である。   FIG. 22 shows an example of a low-pass filter (LPF) as an active filter using the differential operational amplifier of the present invention. In FIG. 22, DOP is the differential operational amplifier of the present invention, R1 and R2 are resistors, and C is a load capacitor. IOUT− and IOUT + are output currents. Vsin is an input signal voltage source, and Vref is a differential operational amplifier operation reference voltage source.

図23に本発明の差動演算増幅器を用いたスイッチトキャパシタフィルタ(SCF)の一例を示す。この例では、スイッチトキャパシタフィルタは積分器(インテグレータ)を構成している。図23において、DOPは本発明の差動演算増幅器、C1、C2は負荷コンデンサ、SW11、SW21、SW32、SW42、SW51、SW61、SW72、SW82はスイッチである。IOUT−、IOUT+は出力電流である。Vsinは入力信号電圧源、Vrefは差動演算増幅器動作用基準電圧源である。   FIG. 23 shows an example of a switched capacitor filter (SCF) using the differential operational amplifier of the present invention. In this example, the switched capacitor filter constitutes an integrator. In FIG. 23, DOP is a differential operational amplifier of the present invention, C1 and C2 are load capacitors, SW11, SW21, SW32, SW42, SW51, SW61, SW72, and SW82 are switches. IOUT− and IOUT + are output currents. Vsin is an input signal voltage source, and Vref is a differential operational amplifier operation reference voltage source.

本発明にかかる差動演算増幅器は、出力トランジスタを有し、能動フィルタ(アクティブフィルタ)として有用である。   The differential operational amplifier according to the present invention has an output transistor and is useful as an active filter (active filter).

また、本発明にかかる差動演算増幅器は、出力トランジスタを有し、スィッチトキャパシタフィルタ(SCF)として有用である。   The differential operational amplifier according to the present invention has an output transistor and is useful as a switched capacitor filter (SCF).

さらに、本発明にかかる差動演算増幅器は、出力トランジスタを有し、駆動回路等として有用である。また音響増幅器、映像信号増幅器、ライン駆動装置、モータ駆動装置等の用途にも応用できる。   Furthermore, the differential operational amplifier according to the present invention has an output transistor and is useful as a drive circuit or the like. The present invention can also be applied to uses such as an acoustic amplifier, a video signal amplifier, a line driving device, and a motor driving device.

本発明の実施の形態による差動演算増幅器の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the differential operational amplifier by embodiment of this invention. 本発明の実施の形態による差動演算増幅器の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the differential operational amplifier by embodiment of this invention. 本発明の実施の形態による差動演算増幅器の例を示す詳細なブロック図である。It is a detailed block diagram showing an example of a differential operational amplifier according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によるnチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器の回路例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit example of a differential operational amplifier using an n-channel MOS transistor as an input transistor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態によるpチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器の回路例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a circuit example of a differential operational amplifier using a p-channel MOS transistor as an input transistor according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施の形態による差動演算増幅器の回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the circuit of the differential operational amplifier by embodiment of this invention. 本発明の実施の形態による差動演算増幅器の電流波形(AB級動作)を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the current waveform (AB class operation | movement) of the differential operational amplifier by embodiment of this invention. 本発明の実施の形態による差動演算増幅器の周波数スペクトル図である。It is a frequency spectrum figure of the differential operational amplifier by embodiment of this invention. 本発明の実施の形態による差動演算増幅器の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the differential operational amplifier by embodiment of this invention. 従来例の差動演算増幅器のブロック図である。It is a block diagram of the differential operational amplifier of a prior art example. 従来例の差動演算増幅器のより詳細なブロック図である。It is a more detailed block diagram of the differential operational amplifier of the conventional example. 従来例のnチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the differential operational amplifier which uses the n channel MOS transistor of a prior art example as an input transistor. 従来例の差動演算増幅器におけるコモンフィードバックの回路例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit example of the common feedback in the differential operational amplifier of a prior art example. 従来例のpチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the differential operational amplifier which uses the p channel MOS transistor of a prior art example as an input transistor. 従来例の差動演算増幅器の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the differential operational amplifier of a prior art example. 評価回路の回路図である。It is a circuit diagram of an evaluation circuit. 従来例のnチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器の出力電流波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the output current waveform of the differential operational amplifier which uses the n channel MOS transistor of a prior art example as an input transistor. 従来例のpチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器の出力電流波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the output current waveform of the differential operational amplifier which uses the p channel MOS transistor of a prior art example as an input transistor. 従来例の差動演算増幅器の電流波形(AB級動作)を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the current waveform (AB class operation | movement) of the differential operational amplifier of a prior art example. 従来例の差動演算増幅器の電流波形(B級動作)を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the current waveform (B class operation | movement) of the differential operational amplifier of a prior art example. 従来例の差動演算増幅器の周波数スペクトル図である。It is a frequency spectrum figure of the differential operational amplifier of a prior art example. 本発明の差動演算増幅器を用いた能動フィルタの回路図である。It is a circuit diagram of the active filter using the differential operational amplifier of this invention. 本発明の差動演算増幅器を用いたスィッチトキャパシタフィルタの回路図である。It is a circuit diagram of a switched capacitor filter using a differential operational amplifier of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

DOP、DOPN: 差動演算増幅器
DOPNN、DOPN1、DOPN2: nチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器
DOPNP、DOPP1、DOPP2: pチャンネルMOSトランジスタを入力トランジスタとする差動演算増幅器
M1N〜M16N:nチャンネルMOSトランジスタ
M1P〜M16P:pチャンネルMOSトランジスタ
I1N、I1P: 電流源
C1P、C11P、C1N、C11N、C2P、C21P、C2N、C21N: コンデンサ
R : 負荷抵抗
C、C1、C2:負荷コンデンサ
SW11、SW21、SW32、SW42、SW51、SW61、SW72、SW82:SCF用のスィッチ
CMFB: コモンモードフィードバック回路
Vsin: 入力信号電圧源
Vref: 差動演算増幅器動作用基準電圧源
DOP, DOPN: differential operational amplifiers DOPNN, DOPN1, DOPN2: differential operational amplifiers DOPNP, DOPP1, DOPP2 using n-channel MOS transistors as input transistors: differential operational amplifiers M1N to M16N using p-channel MOS transistors as input transistors: n-channel MOS transistors M1P to M16P: p-channel MOS transistors I1N, I1P: current sources C1P, C11P, C1N, C11N, C2P, C21P, C2N, C21N: capacitors R: load resistors C, C1, C2: load capacitors SW11, SW21 , SW32, SW42, SW51, SW61, SW72, SW82: SCF switch CMFB: common mode feedback circuit Vsin: input signal voltage source Vref: differential operation Reference voltage source for operational amplifier operation

Claims (11)

差動トランジスタ対と、
前記差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する正極性側の電流電圧変換手段と、
前記差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する負極性側の電流電圧変換手段と、
前記正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第1の正極性側の出力トランジスタと、
前記正極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第2の正極性側の出力トランジスタと、
前記第1の正極性側の出力トランジスタと対をなし前記負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第1の負極性側の出力トランジスタと、
前記第2の正極性側の出力トランジスタと対をなし前記負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第2の負極性側の出力トランジスタとを備え、
前記第1の正極性側の出力トランジスタおよび前記第1の負極性側の出力トランジスタの対の動作域はA級増幅動作域であり、前記第2の正極性側の出力トランジスタおよび前記第2の負極性側の出力トランジスタの対の動作域はB級増幅動作域である差動演算増幅器。
A differential transistor pair;
A current-voltage conversion means on the positive polarity side that converts the output current of the positive polarity side transistor of the differential transistor pair into a voltage and outputs it to a plurality of voltage output terminals, respectively.
Current-voltage conversion means on the negative polarity side, which converts the output current of the negative polarity side transistor of the differential transistor pair into a voltage and outputs it to a plurality of voltage output terminals, respectively.
A first positive-side output transistor having a control terminal connected to one voltage output terminal of the positive-current side current-voltage converting means;
A second positive output transistor having a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the positive current side voltage conversion means;
A first negative polarity output transistor paired with the first positive polarity output transistor and having a control terminal connected to one voltage output terminal of the negative polarity current-voltage conversion means;
A second negative polarity output transistor paired with the second positive polarity output transistor and having a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the negative polarity current-voltage conversion means;
The operating range of the pair of the first positive polarity output transistor and the first negative polarity output transistor is a class A amplification operating range, and the second positive polarity output transistor and the second positive polarity output transistor A differential operational amplifier in which the operating region of the pair of output transistors on the negative polarity side is a class B amplification operating region.
第1の正極性側の出力トランジスタおよび第1の負極性側の出力トランジスタの対がA級増幅動作域で動作するように、正極性側および負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定し、
前記正極性側および負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端の電圧を、前記正極性側および負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域に切り換えるための動作域切り換え電圧を重畳した電圧に設定した請求項1記載の差動演算増幅器。
One voltage output of the current-voltage conversion means on the positive polarity side and the negative polarity side so that the pair of the first positive polarity output transistor and the first negative polarity output transistor operates in the class A amplification operation region. Set the end voltage,
The voltage of the remaining voltage output terminals of the positive voltage side and negative voltage side current / voltage converting means is an operating range with respect to the voltage of one voltage output terminal of the positive voltage side and negative voltage side current / voltage converting means. The differential operational amplifier according to claim 1, wherein the operation region switching voltage for switching from the class A amplification operation region to the class B amplification operation region is set to a superimposed voltage.
正極性側の電流電圧変換手段は、差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を入力トランジスタで受ける正極性側のカレントミラーと、前記正極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタとそれぞれ直列に接続された複数の正極性側の電流源トランジスタとからなり、前記正極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタと前記複数の正極性側の電流源トランジスタとのそれぞれの接続点を出力端とし、
負極性側の電流電圧変換手段は、差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を入力トランジスタで受ける負極性側のカレントミラーと、前記負極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタとそれぞれ直列に接続された複数の負極性側の電流源トランジスタとからなり、前記負極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタと前記複数の負極性側の電流源トランジスタとのそれぞれの接続点を出力端とし、
動作域切り換え電圧は、前記正極性側のカレントミラーを構成する複数の出力トランジスタのサイズを互いに異ならせ、かつ前記負極性側のカレントミラーを構成する複数の出力トランジスタのサイズを互いに異ならせることにより生成している請求項2記載の差動演算増幅器。
The positive-side current-voltage conversion means includes a positive-side current mirror that receives the output current of the positive-side transistor of the differential transistor pair by an input transistor, and a plurality of output transistors of the positive-side current mirror, respectively. A plurality of positive-polarity-side current source transistors connected in series, and each output point of each of the plurality of output transistors of the positive-polarity-side current mirror and the plurality of positive-polarity-side current source transistors. age,
The negative-side current-voltage converting means includes a negative-side current mirror that receives the output current of the negative-side transistor of the differential transistor pair at the input transistor, and a plurality of output transistors of the negative-side current mirror, respectively A plurality of negative-polarity-side current source transistors connected in series, and each of connection points between the plurality of output transistors of the negative-polarity-side current mirror and the plurality of negative-polarity-side current source transistors. age,
The operating region switching voltage is obtained by making the sizes of the plurality of output transistors constituting the positive polarity side current mirror different from each other and making the sizes of the plurality of output transistors constituting the negative polarity side current mirror different from each other. The differential operational amplifier according to claim 2, wherein the differential operational amplifier is generated.
正極性側の電流電圧変換手段は、差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を入力トランジスタで受ける正極性側のカレントミラーと、前記正極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタとそれぞれ直列に接続された複数の正極性側の電流源トランジスタとからなり、前記正極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタと前記複数の正極性側の電流源トランジスタとのそれぞれの接続点を出力端とし、
負極性側の電流電圧変換手段は、差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を入力トランジスタで受ける負極性側のカレントミラーと、前記負極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタとそれぞれ直列に接続された複数の負極性側の電流源トランジスタとからなり、前記負極性側のカレントミラーの複数の出力トランジスタと前記複数の負極性側の電流源トランジスタとのそれぞれの接続点を出力端とし、
動作域切り換え電圧は、前記複数の正極性側の電流源トランジスタのサイズを互いに異ならせ、前記複数の負極性側の電流源トランジスタのサイズを互いに異ならせることにより生成している請求項2記載の差動演算増幅器。
The positive-side current-voltage conversion means includes a positive-side current mirror that receives the output current of the positive-side transistor of the differential transistor pair by an input transistor, and a plurality of output transistors of the positive-side current mirror, respectively. A plurality of positive-polarity-side current source transistors connected in series, and each output point of each of the plurality of output transistors of the positive-polarity-side current mirror and the plurality of positive-polarity-side current source transistors. age,
The negative-side current-voltage converting means includes a negative-side current mirror that receives the output current of the negative-side transistor of the differential transistor pair at the input transistor, and a plurality of output transistors of the negative-side current mirror, respectively A plurality of negative-polarity-side current source transistors connected in series, and each of connection points between the plurality of output transistors of the negative-polarity-side current mirror and the plurality of negative-polarity-side current source transistors. age,
The operating region switching voltage is generated by making the sizes of the plurality of positive current source transistors different from each other and making the sizes of the plurality of negative current source transistors different from each other. Differential operational amplifier.
前記第2の正極性側の出力トランジスタと、前記第2の負極性側の出力トランジスタはそれぞれ複数設けられている請求項1記載の差動演算増幅器。   2. The differential operational amplifier according to claim 1, wherein a plurality of the second positive polarity side output transistors and a plurality of the second negative polarity side output transistors are provided. 前記差動トランジスタ対がNチャネルMOSトランジスタ対からなる請求項1記載の差動演算増幅器。   2. The differential operational amplifier according to claim 1, wherein the differential transistor pair is an N-channel MOS transistor pair. 前記差動トランジスタ対がPチャネルMOSトランジスタ対からなる請求項1記載の差動演算増幅器。   2. The differential operational amplifier according to claim 1, wherein said differential transistor pair comprises a P-channel MOS transistor pair. NチャネルMOSトランジスタ対からなる第1の差動トランジスタ対と、
前記第1の差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する第1の正極性側の電流電圧変換手段と、
前記第1の差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する第1の負極性側の電流電圧変換手段と、
前記第1の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第1の正極性側の出力トランジスタと、
前記第1の正極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第2の正極性側の出力トランジスタと、
前記第1の正極性側の出力トランジスタと対をなし前記第1の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第1の負極性側の出力トランジスタと、
前記第2の正極性側の出力トランジスタと対をなし前記第1の負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第2の負極性側の出力トランジスタと、
PチャネルMOSトランジスタ対からなる第2の差動トランジスタ対と、
前記第2の差動トランジスタ対の正極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する第2の正極性側の電流電圧変換手段と、
前記第2の差動トランジスタ対の負極性側のトランジスタの出力電流を電圧に変換し複数の電圧出力端にそれぞれ出力する第2の負極性側の電流電圧変換手段と、
前記第2の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第3の正極性側の出力トランジスタと、
前記第2の正極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第4の正極性側の出力トランジスタと、
前記第3の正極性側の出力トランジスタと対をなし前記第2の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端に制御端子が接続された第3の負極性側の出力トランジスタと、
前記第4の正極性側の出力トランジスタと対をなし前記第2の負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端に制御端子が接続された第4の負極性側の出力トランジスタとを備え、
前記第1および第3の正極性側の出力トランジスタならびに前記第1および第3の負極性側の出力トランジスタの対の動作域はA級増幅動作域であり、前記第2および第4の正極性側の出力トランジスタならびに前記第2および第4の負極性側の出力トランジスタの対の動作域はB級増幅動作域である差動演算増幅器。
A first differential transistor pair comprising an N-channel MOS transistor pair;
First positive current side voltage / voltage converting means for converting the output current of the positive polarity side transistor of the first differential transistor pair into a voltage and outputting the voltage to a plurality of voltage output terminals, respectively.
First negative current side voltage-to-voltage conversion means for converting an output current of a negative polarity side transistor of the first differential transistor pair into a voltage and outputting the voltage to a plurality of voltage output terminals, respectively.
A first positive polarity side output transistor having a control terminal connected to one voltage output terminal of the first positive polarity side current / voltage converting means;
A second positive polarity side output transistor having a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the first positive polarity side current-voltage conversion means;
A first negative output transistor which is paired with the first positive output transistor and has a control terminal connected to one voltage output terminal of the first negative current-voltage converting means;
A second negative polarity output transistor which is paired with the second positive polarity output transistor and has a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the first negative polarity current-voltage conversion means;
A second differential transistor pair comprising a P-channel MOS transistor pair;
A second positive current side voltage-to-voltage conversion means for converting an output current of a positive polarity side transistor of the second differential transistor pair into a voltage and outputting the voltage to a plurality of voltage output terminals, respectively.
A second negative-side current-voltage converting means for converting the output current of the negative-side transistor of the second differential transistor pair into a voltage and outputting the voltage to a plurality of voltage output terminals, respectively.
A third positive polarity output transistor having a control terminal connected to one voltage output terminal of the second positive polarity current / voltage converting means;
A fourth positive polarity side output transistor having a control terminal connected to the remaining voltage output terminal of the second positive polarity side current-voltage converting means;
A third negative polarity output transistor paired with the third positive polarity output transistor and having a control terminal connected to one voltage output terminal of the second negative polarity current-voltage converting means;
A fourth negative polarity output transistor which is paired with the fourth positive polarity output transistor and whose control terminal is connected to the remaining voltage output terminal of the second negative polarity current-voltage converting means; Prepared,
The operating range of the pair of the first and third positive output transistors and the first and third negative output transistors is a class A amplification operating range, and the second and fourth positive polarity A differential operational amplifier in which the operating range of the pair of the output transistor on the side and the pair of the output transistors on the second and fourth negative polarity sides is a class B amplification operating range.
第1の正極性側の出力トランジスタならびに第1の負極性側の出力トランジスタの対がA級増幅動作域で動作するように、第1の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定するとともに第1の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定し、
第3の正極性側の出力トランジスタならびに第3の負極性側の出力トランジスタの対がA級増幅動作域で動作するように、第2の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定するとともに第2の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧を設定し、
前記第1および第2の正極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端の電圧を、前記第1および第2の正極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域に切り換えるための動作域切り換え電圧を重畳した電圧に設定するとともに、
前記第1および第2の負極性側の電流電圧変換手段の残りの電圧出力端の電圧を、前記第1および第2の負極性側の電流電圧変換手段の一つの電圧出力端の電圧に対して、動作域をA級増幅動作域からB級増幅動作域に切り換えるための動作域切り換え電圧を重畳した電圧に設定した請求項8記載の差動演算増幅器。
One voltage output terminal of the first positive polarity side current-voltage conversion means so that the pair of the first positive polarity output transistor and the first negative polarity output transistor operate in the class A amplification operation region. And a voltage at one voltage output terminal of the first negative current side voltage conversion means,
One voltage output terminal of the second positive polarity side current-voltage conversion means so that the third positive polarity output transistor and the third negative polarity output transistor pair operate in the class A amplification operation region. And the voltage at one voltage output terminal of the second negative current side voltage conversion means,
The voltage at the remaining voltage output terminal of the first and second positive current side voltage conversion means is set to the voltage at one voltage output terminal of the first and second positive current side voltage conversion means. And setting the operating range to a voltage superimposed with the operating range switching voltage for switching the operating range from the class A amplification operating range to the class B amplification operating range,
The voltage of the remaining voltage output terminal of the first and second negative current side voltage conversion means is set to the voltage of one voltage output terminal of the first and second negative current voltage conversion means. 9. The differential operational amplifier according to claim 8, wherein the operation region is set to a voltage superimposed with an operation region switching voltage for switching from the class A amplification operation region to the class B amplification operation region.
請求項1または8記載の差動演算増幅器を備えた能動フィルタ。   An active filter comprising the differential operational amplifier according to claim 1. 請求項1または8記載の差動演算増幅器を備えたスイッチトキャパシタフィルタ。   A switched capacitor filter comprising the differential operational amplifier according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017079447A (en) * 2015-10-22 2017-04-27 住友電気工業株式会社 Drive circuit and variable gain amplifier

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