JP2019009548A - Operational amplifier and dc/dc converter using the same - Google Patents

Operational amplifier and dc/dc converter using the same Download PDF

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Abstract

To provide an operational amplifier having an input/output characteristic of transconductance with a slope of 2 or more.SOLUTION: An operational amplifier 3A adds output of a first operational amplifier OP1 having first transconductance gm1 and output of a second operational amplifier OP2 having second transconductance gm2 by an adder. The transconductance when a differential voltage between a feedback voltage VFB applied to a first input terminal IN1 and a reference voltage VREF applied to a second input terminal IN2 is relatively small is set smaller than transconductance when the differential voltage is relatively large.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、オペアンプ及びそれを用いたDC/DCコンバータに関する。   The present invention relates to an operational amplifier and a DC / DC converter using the operational amplifier.

昨今、様々な用途に使用できるオペアンプが開発されている。オペアンプの種類は多岐にわたり、汎用オペアンプ,ローノイズオペアンプ,高速オペアンプ,パワーオペアンプなどがある。そしてそういったオペアンプは各種半導体装置内部に取り込まれることもある。例えば、DC/DCコンバータにおいてはエラーアンプとして用いられる。   Recently, operational amplifiers that can be used for various purposes have been developed. There are various types of operational amplifiers, including general-purpose operational amplifiers, low-noise operational amplifiers, high-speed operational amplifiers, and power operational amplifiers. Such an operational amplifier may be incorporated into various semiconductor devices. For example, it is used as an error amplifier in a DC / DC converter.

特許文献1に記載されたオペアンプは、スルーレート増大回路に関して述べる。入力端子1,2をオペアンプの2つの入力端子に接続し、出力端子3をオペアンプの初段バイアス電流源に並列な位置に接続する。トランジスタQ1,Q2,ダイオードD1と、トランジスタQ3,Q4,ダイオードD2によって構成される2つの差動対T1 ,T2 はオペアンプの差動入力信号電圧があるしきい値(約0.5V)より大きくなったときのみ、オペアンプの初段に電流を供給し、位相補償容量を急速充電してスルーレートを増大させる。   The operational amplifier described in Patent Document 1 is described with respect to a slew rate increasing circuit. The input terminals 1 and 2 are connected to two input terminals of the operational amplifier, and the output terminal 3 is connected in parallel to the first stage bias current source of the operational amplifier. Two differential pairs T1 and T2 constituted by transistors Q1, Q2, diode D1, and transistors Q3, Q4, and diode D2 have a differential input signal voltage of the operational amplifier larger than a certain threshold value (about 0.5 V). Only when the current is supplied to the first stage of the operational amplifier, the phase compensation capacitor is rapidly charged to increase the slew rate.

特許文献2に記載されたオペアンプは、バイアス電流可変回路に関して述べる。オペアンプOPと抵抗素子Rf,Riで構成されるフィードバック回路とを備える非反転増幅回路であり、オペアンプOPのPMOSトランジスタP1、P2で構成される差動対へのバイアス電流IBを、抵抗素子Rf、Riで設定されるゲインに応じて調整することで、入力信号の振幅レンジに拘わらず所定の振幅レベルに増幅することができる。この場合、帰還容量の容量値を切り替えることなく、周波数帯域を一定に保ち、同じローパスフィルタ特性を介して増幅することができる。   The operational amplifier described in Patent Document 2 will be described with respect to a bias current variable circuit. A non-inverting amplifier circuit including an operational amplifier OP and a feedback circuit composed of resistance elements Rf and Ri. A bias current IB to a differential pair composed of PMOS transistors P1 and P2 of the operational amplifier OP is converted into resistance elements Rf, By adjusting according to the gain set by Ri, it is possible to amplify to a predetermined amplitude level regardless of the amplitude range of the input signal. In this case, the frequency band can be kept constant and amplified through the same low-pass filter characteristics without switching the capacitance value of the feedback capacitor.

特許文献3の図7に記載されたオペアンプは、バイアス電流可変回路に関して述べる。入力電圧差がある所定の範囲内の時は1つの電流源で動作し、ある所定の範囲外の時は2つの電流源で動作する。その結果として、特許文献3の図4Cにある特性を実現している。   The operational amplifier described in FIG. 7 of Patent Document 3 will be described with respect to a bias current variable circuit. When the input voltage difference is within a predetermined range, it operates with one current source, and when it is outside the predetermined range, it operates with two current sources. As a result, the characteristic shown in FIG. 4C of Patent Document 3 is realized.

図6に本発明者が事前に検討したDC/DCコンバータの回路図を示す。   FIG. 6 shows a circuit diagram of a DC / DC converter examined in advance by the present inventors.

DC/DCコンバータ600は、外部端子としてIN,SW,PGND,AGND,FB及びCOMPを備え、外部端子の1つである入力端子INに供給される入力電圧VINを降圧して所望の出力電圧VOUTを出力端子OUTに出力する、よく知られた降圧型のスイッチングレギュレータを構成している。   The DC / DC converter 600 includes IN, SW, PGND, AGND, FB, and COMP as external terminals, and steps down the input voltage VIN supplied to the input terminal IN, which is one of the external terminals, to a desired output voltage VOUT. Is a well-known step-down switching regulator that outputs the signal to the output terminal OUT.

DC/DCコンバータ600は、スイッチングトランジスタ1、同期整流素子2、エラーアンプ3、発振回路装置4、合算手段5、PWMコンパレータ6及び駆動制御回路7を備える。   The DC / DC converter 600 includes a switching transistor 1, a synchronous rectifying element 2, an error amplifier 3, an oscillation circuit device 4, a summing unit 5, a PWM comparator 6, and a drive control circuit 7.

さらに、DC/DCコンバータ600の外部に設けた各外部端子を介して、入力電圧VIN、インダクタL41、キャパシタC41〜C42、抵抗R41〜R43及び接地電位GNDが接続されている。DC/DCコンバータ600は、これに付設した外部端子に接続されるインダクタ、キャパシタ、抵抗等の受動素子の働きによって降圧動作を行う。   Further, the input voltage VIN, the inductor L41, the capacitors C41 to C42, the resistors R41 to R43, and the ground potential GND are connected via external terminals provided outside the DC / DC converter 600. The DC / DC converter 600 performs a step-down operation by the action of passive elements such as an inductor, a capacitor, and a resistor connected to an external terminal attached thereto.

入力電圧VINは、例えば10V〜15Vに選ばれた直流電圧であり、入力端子INに印加される。なお、出力電圧VOUTは例えば5V前後に設定されている。スイッチングトランジスタ1のソースは、入力端子INに接続される。スイッチングトランジスタ1のドレインはスイッチング端子SW及び同期整流素子2のドレインに接続される。同期整流素子2のソースは、接地端子PGNDを介して接地電位GNDに接続されている。接地端子AGNDは、接地端子PGNDと同様に接地電位GNDに接続されるが、接地端子PGNDとは別に用意されている。これは、比較的小電流が流れ接地端子AGNDに接続されているエラーアンプ3、発振回路装置4、PWMコンパレータ6、および駆動制御回路7等の回路動作が比較的大きな電流が流れる接地端子PGNDの電位の変動の影響を受けないようにするためである。   The input voltage VIN is a DC voltage selected from 10 V to 15 V, for example, and is applied to the input terminal IN. The output voltage VOUT is set to about 5V, for example. The source of the switching transistor 1 is connected to the input terminal IN. The drain of the switching transistor 1 is connected to the switching terminal SW and the drain of the synchronous rectifier element 2. The source of the synchronous rectifying element 2 is connected to the ground potential GND through the ground terminal PGND. The ground terminal AGND is connected to the ground potential GND similarly to the ground terminal PGND, but is prepared separately from the ground terminal PGND. This is because the circuit operation of the error amplifier 3, the oscillation circuit device 4, the PWM comparator 6, the drive control circuit 7, etc., through which a relatively small current flows and is connected to the ground terminal AGND, This is in order not to be affected by potential fluctuations.

なお、スイッチングトランジスタ1は、pチャネル形MOSトランジスタを、同期整流素子2はnチャネル形MOSトランジスタとしたが、これらの組み合わせに限定されない。たとえば、スイッチングトランジスタ1はnMOSトランジスタであってもよいし、同期整流素子2はダイオードに置き換えることもできる。   The switching transistor 1 is a p-channel MOS transistor and the synchronous rectifier element 2 is an n-channel MOS transistor, but is not limited to these combinations. For example, the switching transistor 1 may be an nMOS transistor, and the synchronous rectifying element 2 may be replaced with a diode.

インダクタL41の一端はスイッチング端子SWに接続されている。インダクタL41の他端は出力端子OUT及びキャパシタC41の一端に、キャパシタC41の他端はそれぞれ接地電位GNDに接続されている。   One end of the inductor L41 is connected to the switching terminal SW. The other end of the inductor L41 is connected to the output terminal OUT and one end of the capacitor C41, and the other end of the capacitor C41 is connected to the ground potential GND.

出力端子OUTと接地電位GNDとの間に直列接続される抵抗R41及びR42は帰還電圧生成回路として動作する。抵抗R41及びR42は、互いの共通接続ノードに帰還電圧VFBを出力する。帰還電圧VFBは第1入力端子IN1(フィードバック端子FB)を介して、エラーアンプ3の反転入力端子(−)に入力される。   Resistors R41 and R42 connected in series between the output terminal OUT and the ground potential GND operate as a feedback voltage generation circuit. The resistors R41 and R42 output the feedback voltage VFB to the common connection node. The feedback voltage VFB is input to the inverting input terminal (−) of the error amplifier 3 through the first input terminal IN1 (feedback terminal FB).

エラーアンプ3の非反転入力端子(+)には基準電圧VREF、反転入力端子(−)には帰還電圧VFBがそれぞれ入力される。エラーアンプ3は入力端子が受け入れる電圧に応じた誤差信号Verrを、PWMコンパレータ6の反転入力端子(−)に出力する。また、エラーアンプ3の出力端子は位相補償端子COMPを介して抵抗R43及びキャパシタC42が接続されている。   The reference voltage VREF is input to the non-inverting input terminal (+) of the error amplifier 3, and the feedback voltage VFB is input to the inverting input terminal (−). The error amplifier 3 outputs an error signal Verr corresponding to the voltage accepted by the input terminal to the inverting input terminal (−) of the PWM comparator 6. The output terminal of the error amplifier 3 is connected to a resistor R43 and a capacitor C42 via a phase compensation terminal COMP.

発振回路装置4で生成されるクロック信号CLKは、駆動制御回路7に入力される。また、発振回路4は後段の合算手段5にスロープ信号SLOPEを出力する。スロープ信号SLOPEはクロック信号CLKに追随して周期が変化する例えば三角波形または鋸波形である。   The clock signal CLK generated by the oscillation circuit device 4 is input to the drive control circuit 7. Further, the oscillation circuit 4 outputs a slope signal SLOPE to the summing means 5 at the subsequent stage. The slope signal SLOPE is, for example, a triangular waveform or a sawtooth waveform whose period changes following the clock signal CLK.

合算手段5ではスロープ信号SLOPE及びスイッチング電流ISWに応じた電圧成分を合算し、PWMコンパレータ6の非反転入力端子(+)に出力する。合算手段5は、DC/DCコンバータ600を電流帰還形と構成するために用意したものであるので、電圧帰還形で用いる場合には不要となる。   The summing means 5 sums the voltage components corresponding to the slope signal SLOPE and the switching current ISW and outputs the sum to the non-inverting input terminal (+) of the PWM comparator 6. Since the summing means 5 is prepared to configure the DC / DC converter 600 as a current feedback type, it is not necessary when the voltage feedback type is used.

PWMコンパレータ6は、リセット信号RESETを駆動制御回路7に出力する。駆動制御回路7は、スイッチングトランジスタ1及び同期整流素子2のゲートに接続されている。   The PWM comparator 6 outputs a reset signal RESET to the drive control circuit 7. The drive control circuit 7 is connected to the gates of the switching transistor 1 and the synchronous rectifier element 2.

このような構成の降圧型のDC/DCコンバータ600の動作について簡単に説明する。降圧モードにおけるDC/DCコンバータ600は、スイッチングトランジスタ1がオン状態で同期整流素子2がオフ状態である場合、入力端子INからインダクタL41を介してキャパシタC41にスイッチング電流ISWが流れ、磁気エネルギーが蓄えられる。逆にスイッチングトランジスタ1がオフ状態で同期整流素子2がオン状態である場合、同期整流素子2側からインダクタL41を介してキャパシタC41に電流が流れることにより、インダクタL41に蓄えられていた磁気エネルギーが放出される。このような動作により、入力電圧VINは降圧され、出力端子OUTから出力電圧VOUTが出力される。抵抗R41と抵抗R42は、出力端子OUTから出力される出力電圧VOUTを分圧して帰還電圧VFBを生成し、第1入力端子IN1(フィードバック端子FB)に送出する。   The operation of the step-down DC / DC converter 600 having such a configuration will be briefly described. In the DC / DC converter 600 in the step-down mode, when the switching transistor 1 is on and the synchronous rectifier 2 is off, the switching current ISW flows from the input terminal IN to the capacitor C41 via the inductor L41, and magnetic energy is stored. It is done. Conversely, when the switching transistor 1 is off and the synchronous rectifier 2 is on, current flows from the synchronous rectifier 2 to the capacitor C41 via the inductor L41, so that the magnetic energy stored in the inductor L41 is reduced. Released. By such an operation, the input voltage VIN is stepped down and the output voltage VOUT is output from the output terminal OUT. The resistors R41 and R42 divide the output voltage VOUT output from the output terminal OUT to generate a feedback voltage VFB and send it to the first input terminal IN1 (feedback terminal FB).

エラーアンプ3は、基準電圧VREFとフィードバック電圧VFBとを比較し、比較結果に応じた誤差信号Verrを出力する。フィードバック電圧VFBは、例えば、0.6V〜5Vである。   The error amplifier 3 compares the reference voltage VREF and the feedback voltage VFB, and outputs an error signal Verr corresponding to the comparison result. The feedback voltage VFB is, for example, 0.6V to 5V.

位相補償端子COMPと接地電位GND間に直列接続された抵抗R43及びキャパシタC42は位相補償回路として、エラーアンプ3のゲインと周波数特性を設定する。位相補償によってDC/DCコンバータ600の周波数特性が補正される。なお、位相補償回路は抵抗R43とキャパシタC42との直列回路ではなく、これらに別のキャパシタを例えば並列に接続して、いわゆる2次特性をもたせるようにしてもよい。   A resistor R43 and a capacitor C42 connected in series between the phase compensation terminal COMP and the ground potential GND set the gain and frequency characteristics of the error amplifier 3 as a phase compensation circuit. The frequency characteristics of the DC / DC converter 600 are corrected by the phase compensation. Note that the phase compensation circuit is not a series circuit of the resistor R43 and the capacitor C42, but another capacitor may be connected to the phase compensation circuit in parallel, for example, so as to have a so-called secondary characteristic.

発振回路装置4は、クロック信号CLKを出力し、その周波数は例えば200kHz〜5MHzに選ばれる。通常、これらの範囲の中の1つの周波数でスイッチングトランジスタ1および同期整流素子2がオン/オフ制御される。例えば周波数が1MHzに設定された場合にはオンデューティ比が90%のときは、0.9μsであり、オンデューティ比が10%のときは0.1μsとなる。   The oscillation circuit device 4 outputs a clock signal CLK, and the frequency is selected from 200 kHz to 5 MHz, for example. Usually, the switching transistor 1 and the synchronous rectifying element 2 are on / off controlled at one frequency within these ranges. For example, when the frequency is set to 1 MHz, it is 0.9 μs when the on-duty ratio is 90%, and 0.1 μs when the on-duty ratio is 10%.

駆動制御回路7は、発振回路装置4から出力されるクロック信号CLK及びPWMコンパレータ6から出力されるリセット信号RESETを受け、ゲート信号GP及びゲート信号GNを出力する。ゲート信号GP及びゲート信号GNにより、スイッチングトランジスタ1及び同期整流素子2を相補的にオン/オフされる。駆動制御回路7の内部には図示しない、例えばRSフリップフロップが用意されており、このRSフリップフロップのセット端子には発振回路装置4で生成されるクロック信号CLKが、リセット端子にはPWMコンパレータ6から出力されるリセット信号RESETがそれぞれ印加される。   The drive control circuit 7 receives the clock signal CLK output from the oscillation circuit device 4 and the reset signal RESET output from the PWM comparator 6, and outputs a gate signal GP and a gate signal GN. The switching transistor 1 and the synchronous rectifier element 2 are turned on / off in a complementary manner by the gate signal GP and the gate signal GN. An RS flip-flop (not shown), for example, is prepared inside the drive control circuit 7. The clock signal CLK generated by the oscillation circuit device 4 is provided at the set terminal of the RS flip-flop, and the PWM comparator 6 is provided at the reset terminal. The reset signal RESET output from is applied respectively.

駆動制御回路7には、図示はしないがスイッチングトランジスタ1から同期整流素子2に向かって流れる過大な貫通電流を防止するため、デッドタイムが設けられている。デッドタイムの区間、スイッチングトランジスタ1及び同期整流素子2は共にオフ状態に置かれ貫通電流の電流経路を阻止する。   Although not shown, the drive control circuit 7 is provided with a dead time in order to prevent an excessive through current flowing from the switching transistor 1 toward the synchronous rectifier element 2. During the dead time period, both the switching transistor 1 and the synchronous rectifier element 2 are placed in the off state to block the current path of the through current.

図7に、エラーアンプ3(オペアンプ)の出力電流特性を示す。図7は横軸がフィードバック電圧VFBを、縦軸がエラーアンプ出力電流Ierrをそれぞれ示している。フィードバック電圧VFBに関わらずエラーアンプ出力電流Ierrの傾きgmが一定となっている。   FIG. 7 shows the output current characteristics of the error amplifier 3 (operational amplifier). In FIG. 7, the horizontal axis represents the feedback voltage VFB, and the vertical axis represents the error amplifier output current Ierr. Regardless of the feedback voltage VFB, the slope gm of the error amplifier output current Ierr is constant.

図8は、誤差信号Verrのうねりによって生じる不具合を説明するためにクロック信号CLKとスロープ信号SLOPEとリセット信号RESETとスイッチング電圧Vswを併せて示す波形図である。   FIG. 8 is a waveform diagram showing the clock signal CLK, the slope signal SLOPE, the reset signal RESET, and the switching voltage Vsw in order to explain a problem caused by the undulation of the error signal Verr.

PWMコンパレータ6の出力であるリセット信号RESETに時間的な揺らぎが発生した結果として、一定であるはずのスイッチング電圧のオン時間y7,y8,y9がばらつくことを知見した。このばらつきは出力電圧VOUTのゆらぎに影響を及ぼす。   It has been found that the on-time y7, y8, y9 of the switching voltage, which should be constant, varies as a result of occurrence of temporal fluctuation in the reset signal RESET, which is the output of the PWM comparator 6. This variation affects the fluctuation of the output voltage VOUT.

特開平6−112737号公報JP-A-6-112737 特開2015−119304号公報JP 2015-119304 A 特開2011−72102号公報JP 2011-72102 A

本発明者が事前検討したオペアンプ(エラーアンプ3)をDC/DCコンバータに採用すると、応答性をよくするためにオペアンプのトランスコンダクタンスは高めに設定されており、またトランスコンダクタンスは電圧に依らず一定のため、基準電圧VREFを行き過ぎたり戻ったりを繰り返すことがあり、誤差信号Verrの波形がうねることが起こりうる。   When the operational amplifier (error amplifier 3) examined in advance by the present inventor is adopted for the DC / DC converter, the transconductance of the operational amplifier is set high to improve the response, and the transconductance is constant regardless of the voltage. For this reason, the reference voltage VREF may repeatedly go back and forth, and the waveform of the error signal Verr may undulate.

特許文献1に記載されたオペアンプのスルーレート増大方法では、しきい値の調整が非常に難しく、細かい調整ができないという不具合が起こりうる。   In the method of increasing the slew rate of the operational amplifier described in Patent Document 1, it is very difficult to adjust the threshold value, and a problem that fine adjustment cannot be performed may occur.

特許文献2に記載されたオペアンプのバイアス電流可変回路では、バイアス電流を増減する為に判定回路が必要となり回路面積の増大を招く恐れがある。   In the operational amplifier bias current variable circuit described in Patent Document 2, a determination circuit is required to increase or decrease the bias current, which may increase the circuit area.

特許文献3に記載されたオペアンプのバイアス電流可変回路では、バイアス電流を増減する為に判定回路が必要となり回路面積の増大を招く恐れがある。   In the operational amplifier bias current variable circuit described in Patent Document 3, a determination circuit is required to increase or decrease the bias current, which may increase the circuit area.

本発明は、上記問題点を克服する為になされたものであり、その目的は、エラーアンプの制御において、基準電圧VREF付近における誤差信号Verrのうねりを抑制し、スイッチング電圧Vswのオン/オフ時間のばらつきを抑制することである。   The present invention has been made to overcome the above-described problems, and its object is to suppress the swell of the error signal Verr in the vicinity of the reference voltage VREF and control the on / off time of the switching voltage Vsw in the control of the error amplifier. It is to suppress the variation of.

本書で第1主電極とはMOSトランジスタにおいてはソースが、バイポーラトランジスタにおいてはエミッタがそれぞれ対応する。また第2主電極とはMOSトランジスタにおいてはドレインが、バイポーラトランジスタにおいてはコレクタがそれぞれ対応する。また制御電極とはMOSトランジスタにおいてはゲートが、バイポーラトランジスタにおいてはベースがそれぞれ対応する。また、本書で物理的サイズが同じとは、MOSトランジスタにおいてはゲートのチャネル長、チャネル幅が同じであることを指し、バイポーラトランジスタにおいてはエミッタ面積が等しいことを指す。   In this document, the first main electrode corresponds to the source in the MOS transistor and the emitter in the bipolar transistor. The second main electrode corresponds to the drain in the MOS transistor and to the collector in the bipolar transistor. The control electrode corresponds to the gate in the MOS transistor and the base in the bipolar transistor. Also, in this document, the same physical size means that the MOS transistor has the same gate channel length and channel width, and the bipolar transistor has the same emitter area.

本発明のオペアンプの一態様は、第1主電極、第2主電極及び制御電極を有する第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタ及び第4トランジスタを備え、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタの前記第1主電極は共通に接続され第1差動対トランジスタを形成し第1電流源に接続され、前記第3トランジスタと前記第4トランジスタの前記第1主電極は共通に接続され第2差動対トランジスタを形成し第2電流源に接続され、前記第1トランジスタと前記第4トランジスタの前記制御電極は共通に接続され第1入力信号が印加される第1入力端子に接続され、前記第2トランジスタと前記第3トランジスタの前記制御電極は共通に接続され第2入力信号が印加される第2入力端子に接続され、前記第1トランジスタの前記第2主電極と前記第3トランジスタの前記第2主電極は共通に接続されて第1回路点に接続され、前記第2トランジスタの前記第2主電極と前記第4トランジスタの前記第2主電極は共通に接続されて第2回路点に接続され、前記第1回路点及び前記第2回路点にそれぞれ前記第1入力信号と前記第2入力信号との第1差分信号及び第2差分信号を取り出す。   One aspect of the operational amplifier according to the present invention includes a first transistor having a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode, a second transistor, a third transistor, and a fourth transistor, and the first transistor and the second transistor. The first main electrodes of the third transistor and the fourth transistor are connected in common to form a first differential pair transistor and connected to a first current source, and the first main electrode of the third transistor and the fourth transistor are connected in common and second. A differential pair transistor is formed and connected to a second current source; the control electrodes of the first transistor and the fourth transistor are connected in common and connected to a first input terminal to which a first input signal is applied; The control electrodes of the second transistor and the third transistor are connected in common and connected to a second input terminal to which a second input signal is applied. The second main electrode and the second main electrode of the third transistor are connected in common and connected to the first circuit point, and the second main electrode of the second transistor and the second main electrode of the fourth transistor are connected. The electrodes are connected in common and connected to a second circuit point, and a first difference signal and a second difference signal between the first input signal and the second input signal are connected to the first circuit point and the second circuit point, respectively. Take out.

また本発明のオペアンプの別の一態様は、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタの物理的サイズは同じ第1のサイズであり、前記第3トランジスタと前記第4トランジスタの物理的サイズは同じであるも前記第1のサイズと異なる第2のサイズである。   According to another aspect of the operational amplifier of the present invention, the first transistor and the second transistor have the same physical size, and the third transistor and the fourth transistor have the same physical size. There is also a second size different from the first size.

また本発明のオペアンプの別の一態様は、前記第1トランジスタ,前記第2トランジスタ,前記第3トランジスタ及び前記第4トランジスタはMOSトランジスタで構成され、前記MOSトランジスタのゲートチャネル長,ゲートチャネル幅の少なくとも一方を異ならせて前記第1のサイズと前記第2のサイズが構成されている。   According to another aspect of the operational amplifier of the present invention, the first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are composed of MOS transistors, and the gate channel length and gate channel width of the MOS transistor are The first size and the second size are configured with at least one different.

また本発明のオペアンプの別の一態様は、前記第1電流源と前記第2電流源で生成される電流の大きさは異なっている。   According to another aspect of the operational amplifier of the present invention, the magnitudes of currents generated by the first current source and the second current source are different.

また本発明のオペアンプの別の一態様は、前記第1差分信号及び前記第2差分信号はそれぞれ前記第1回路点及び前記第2回路点に電流に変換されて取り出される。   According to another aspect of the operational amplifier of the present invention, the first differential signal and the second differential signal are converted into currents at the first circuit point and the second circuit point, respectively, and are extracted.

また本発明のオペアンプの別の一態様は、前記第1差分信号と前記第2差分信号は加算器で加算されて合成差分信号として出力端子から取り出される。   According to another aspect of the operational amplifier of the present invention, the first differential signal and the second differential signal are added by an adder and taken out from the output terminal as a combined differential signal.

また本発明のオペアンプの別の一態様は、前記第1入力信号と前記第2入力信号の差分が比較的小さいときのトランスコンダクタンスは、前記第1入力信号と前記第2入力信号の差分が比較的大きいときのトランスコンダクタンスよりも小さい。   According to another aspect of the operational amplifier of the present invention, the transconductance when the difference between the first input signal and the second input signal is relatively small is compared with the difference between the first input signal and the second input signal. It is smaller than the transconductance when it is large.

また本発明の別の発明であるDC/DCコンバータは、入力電圧から出力電圧を生成するためにオン/オフされるスイッチング手段と、前記出力電圧に応じたフィードバック電圧と基準電圧との差に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、クロック信号と三角波または鋸波のスロープ信号を生成する発振回路装置と、前記スロープ信号と前記誤差信号とを比較して、パルス幅が変調されたPWM信号を出力するPWMコンパレータと、前記クロック信号と前記PWMコンパレータからの出力信号を受け、前記スイッチング手段を制御する駆動制御回路とを備え、前記エラーアンプは、上記オペアンプのいずれか1つの態様のものを用いる。   According to another aspect of the present invention, there is provided a DC / DC converter according to a switching means that is turned on / off to generate an output voltage from an input voltage and a difference between a feedback voltage corresponding to the output voltage and a reference voltage. An error amplifier that generates an error signal, an oscillation circuit device that generates a slope signal of a clock signal and a triangular wave or a sawtooth wave, and a PWM signal whose pulse width is modulated by comparing the slope signal and the error signal A PWM comparator for outputting; a drive control circuit for receiving the clock signal and an output signal from the PWM comparator and controlling the switching means; and the error amplifier using any one of the operational amplifiers .

この発明によれば、エラーアンプの基準電圧付近の誤差信号Verrのうねりを抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the undulation of the error signal Verr near the reference voltage of the error amplifier.

本発明のエラーアンプ3Aの構成の一例を示す。An example of the configuration of the error amplifier 3A of the present invention is shown. エラーアンプ3Aを構成する第1オペアンプOP1と第2オペアンプOP 2の概念図を示す。The conceptual diagram of 1st operational amplifier OP1 and 2nd operational amplifier OP2 which comprise error amplifier 3A is shown. エラーアンプ3Aを構成する第1オペアンプOP1と第2オペアンプOP2の出力電流特性を示す。The output current characteristics of the first operational amplifier OP1 and the second operational amplifier OP2 constituting the error amplifier 3A are shown. 本発明のエラーアンプ3Aの出力電流特性を示す。The output current characteristic of the error amplifier 3A of the present invention is shown. 本発明のスイッチング電圧Vswを示す。The switching voltage Vsw of this invention is shown. 発明者が事前に検討したDC/DCコンバータ600のブロック図を示す。A block diagram of a DC / DC converter 600 examined in advance by the inventors is shown. 図6に用いたエラーアンプ3の出力電流特性を示す。FIG. 6 shows the output current characteristics of the error amplifier 3 used. 発明者が事前に検討したスイッチング電圧Vswを示す。The switching voltage Vsw examined in advance by the inventors is shown.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るエラーアンプ3Aの構成の一例を示す。図6のエラーアンプ3をエラーアンプ3Aに置き換えたものが本発明に係るDC/DCコンバータとなり、その他の回路は図6と同じである。   FIG. 1 shows an example of the configuration of an error amplifier 3A according to the present invention. A DC / DC converter according to the present invention is obtained by replacing the error amplifier 3 in FIG. 6 with an error amplifier 3A, and other circuits are the same as those in FIG.

図1において、電流源ISETの一端は接地電位GNDに接続されており、その他端はMOSトランジスタM1のドレインに接続されており、そのソースは電源電位VCCに接続されている。またMOSトランジスタM1〜M3のゲートはMOSトランジスタM1のドレインに共通接続されている。MOSトランジスタM2,M3のソースはMOSトランジスタM1のソースと同様に電源電位VCCに接続されている。すなわちMOSトランジスタM1〜M3及び電流源ISETによってよく知られたカレントミラー回路を形成している。   In FIG. 1, one end of the current source ISET is connected to the ground potential GND, the other end is connected to the drain of the MOS transistor M1, and its source is connected to the power supply potential VCC. The gates of the MOS transistors M1 to M3 are commonly connected to the drain of the MOS transistor M1. The sources of the MOS transistors M2 and M3 are connected to the power supply potential VCC similarly to the source of the MOS transistor M1. That is, a well-known current mirror circuit is formed by the MOS transistors M1 to M3 and the current source ISET.

MOSトランジスタM2のドレインはMOSトランジスタM4とMOSトランジスタM5のソース(第1主電極)に接続されており、MOSトランジスタM4のゲート(制御電極)は第1入力端子IN1(フィードバック端子FB)に接続されており、MOSトランジスタM5のゲート(制御電極)は第2入力端子IN2(基準端子REF)に接続されている。   The drain of the MOS transistor M2 is connected to the sources (first main electrodes) of the MOS transistors M4 and M5, and the gate (control electrode) of the MOS transistor M4 is connected to the first input terminal IN1 (feedback terminal FB). The gate (control electrode) of the MOS transistor M5 is connected to the second input terminal IN2 (reference terminal REF).

MOSトランジスタM4,M5の物理的サイズは同じであり、両者MOSトランジスタによって第1差動対トランジスタDFA1を形成している。
MOSトランジスタM4のドレイン(第2主電極)は抵抗R1の一端とMOSトランジスタM6のドレインに接続され第1回路点CP1を形成しており、MOSトランジスタM5のドレイン(第2主電極)は抵抗R2の一端とMOSトランジスタM7のドレインに接続され第2回路点CP2を形成しており、抵抗R1の他端は抵抗R2の他端とMOSトランジスタM6のゲートとMOSトランジスタM7のゲートと共通接続されている。
The physical sizes of the MOS transistors M4 and M5 are the same, and the first differential pair transistor DFA1 is formed by both MOS transistors.
The drain (second main electrode) of the MOS transistor M4 is connected to one end of the resistor R1 and the drain of the MOS transistor M6 to form the first circuit point CP1, and the drain (second main electrode) of the MOS transistor M5 is the resistor R2. Is connected to the drain of the MOS transistor M7 to form a second circuit point CP2, and the other end of the resistor R1 is commonly connected to the other end of the resistor R2, the gate of the MOS transistor M6, and the gate of the MOS transistor M7. Yes.

第1回路点CP1には第1入力端子IN1(フィードバック端子FB)と第2入力端子IN2(基準端子REF)との第1差分信号が電流に変換されて取り出され、第2回路点CP2には第1入力端子IN1(フィードバック端子FB)と第2入力端子IN2(基準端子REF)との第2差分信号が電流に変換されて取り出される。   At the first circuit point CP1, the first difference signal between the first input terminal IN1 (feedback terminal FB) and the second input terminal IN2 (reference terminal REF) is converted into a current and taken out, and the second circuit point CP2 A second differential signal between the first input terminal IN1 (feedback terminal FB) and the second input terminal IN2 (reference terminal REF) is converted into a current and extracted.

MOSトランジスタM6とMOSトランジスタM7のソースは接地電位GNDに接続されている。   The sources of the MOS transistors M6 and M7 are connected to the ground potential GND.

MOSトランジスタM3のドレインはMOSトランジスタM8とMOSトランジスタM9のソース(第1主電極)に接続されており、MOSトランジスタM9のゲート(制御電極)は第1入力端子IN1(フィードバック端子FB)に接続されており、MOSトランジスタM8のゲート(制御電極)は第2入力端子IN2(基準端子REF)に接続されている。   The drain of the MOS transistor M3 is connected to the sources (first main electrodes) of the MOS transistors M8 and M9, and the gate (control electrode) of the MOS transistor M9 is connected to the first input terminal IN1 (feedback terminal FB). The gate (control electrode) of the MOS transistor M8 is connected to the second input terminal IN2 (reference terminal REF).

MOSトランジスタM8,M9の物理的サイズは同じであり、両者MOSトランジスタによって第2差動対トランジスタDFA2を形成している。   The physical sizes of the MOS transistors M8 and M9 are the same, and the second differential pair transistor DFA2 is formed by both MOS transistors.

MOSトランジスタM8のドレイン(第2主電極)は抵抗R3の一端とMOSトランジスタM10のドレインに接続され第1回路点CP1を形成しており、MOSトランジスタM9のドレイン(第2主電極)は抵抗R4の一端とMOSトランジスタM11のドレインに接続され第2回路点CP2を形成しており、抵抗R3の他端は抵抗R4の他端とMOSトランジスタM10のゲートとMOSトランジスタM11のゲートと共通接続されている。   The drain (second main electrode) of the MOS transistor M8 is connected to one end of the resistor R3 and the drain of the MOS transistor M10 to form the first circuit point CP1, and the drain (second main electrode) of the MOS transistor M9 is the resistor R4. Is connected to the drain of the MOS transistor M11 to form a second circuit point CP2, and the other end of the resistor R3 is commonly connected to the other end of the resistor R4, the gate of the MOS transistor M10, and the gate of the MOS transistor M11. Yes.

MOSトランジスタM10とMOSトランジスタM11のソースは接地電位GNDに接続されている。   The sources of the MOS transistors M10 and M11 are connected to the ground potential GND.

MOSトランジスタM6のドレインはMOSトランジスタM10のドレインとMOSトランジスタM12のゲートに接続されており、MOSトランジスタM7のドレインはMOSトランジスタM11のドレインとMOSトランジスタM13のゲートに接続されている。   The drain of the MOS transistor M6 is connected to the drain of the MOS transistor M10 and the gate of the MOS transistor M12, and the drain of the MOS transistor M7 is connected to the drain of the MOS transistor M11 and the gate of the MOS transistor M13.

MOSトランジスタM13のソースは抵抗R5の一端に接続されており、抵抗R5の他端は接地電位GNDに接続されている。MOSトランジスタM13のドレインは、MOSトランジスタM14のドレインとゲートに接続されており、MOSトランジスタM14のソースは抵抗R6の一端と接続されており、抵抗R6の他端は電源電位VCCに接続されている。   The source of the MOS transistor M13 is connected to one end of the resistor R5, and the other end of the resistor R5 is connected to the ground potential GND. The drain of the MOS transistor M13 is connected to the drain and gate of the MOS transistor M14, the source of the MOS transistor M14 is connected to one end of the resistor R6, and the other end of the resistor R6 is connected to the power supply potential VCC. .

MOSトランジスタM12のソースは抵抗R7の一端が接続されており、抵抗R7の他端は接地電位GNDに接続されている。MOSトランジスタM12のドレインは、MOSトランジスタM15のドレイン及び電流出力端子OUT1に接続されている。MOSトランジスタM15のソースは抵抗R8の一端と接続されており、抵抗R8の他端は電源電位VCCに接続されている。MOSトランジスタM15のゲートはMOSトランジスタM14のゲートに接続されている。   The source of the MOS transistor M12 is connected to one end of the resistor R7, and the other end of the resistor R7 is connected to the ground potential GND. The drain of the MOS transistor M12 is connected to the drain of the MOS transistor M15 and the current output terminal OUT1. The source of the MOS transistor M15 is connected to one end of the resistor R8, and the other end of the resistor R8 is connected to the power supply potential VCC. The gate of the MOS transistor M15 is connected to the gate of the MOS transistor M14.

エラーアンプ3Aは簡潔に言うと、トランスコンダクタンスの大きさが違う2つのオペアンプが合成された構成となっている。ここで2つのオペアンプとは、MOSトランジスタM2,M4,M5,M6,M7で構成される第1オペアンプOP1とMOSトランジスタM3,M8,M9,M10,M11で構成される第2オペアンプOP2である。   In short, the error amplifier 3A has a configuration in which two operational amplifiers having different transconductances are combined. Here, the two operational amplifiers are a first operational amplifier OP1 composed of MOS transistors M2, M4, M5, M6 and M7 and a second operational amplifier OP2 composed of MOS transistors M3, M8, M9, M10 and M11.

MOSトランジスタM2は、カレントミラーの基準となるMOSトランジスタM1の例えば5倍のサイズを有しているのに対し、MOSトランジスタM3は例えば2倍のサイズを有している。この違いにより第1オペアンプOP1と第2オペアンプOP2に供給する電流に差を持たしている。MOSトランジスタM2及びMOSトランジスタM3は本書においてそれぞれ第1電流源及び第2電流源に対応する。第1電流源は電流I2を生成し、第2電流源は電流I3を生成する。   The MOS transistor M2 is, for example, five times as large as the MOS transistor M1, which serves as a reference for the current mirror, whereas the MOS transistor M3 is, for example, twice as large. Due to this difference, there is a difference in the current supplied to the first operational amplifier OP1 and the second operational amplifier OP2. MOS transistor M2 and MOS transistor M3 correspond to a first current source and a second current source, respectively, in this document. The first current source generates a current I2, and the second current source generates a current I3.

またMOSトランジスタM4,M5とMOSトランジスタM8,M9の物理的サイズは異なっている。例えばMOSトランジスタM4,M5のゲートチャネル幅Wが10μm,ゲートチャネル長Lが3μmであるのに対し、例えばMOSトランジスタM8,M9のゲートチャネル幅Wが5μm,ゲートチャネル長Lが1μmである。この物理的サイズの違いによりトランスコンダクタンスgmに差を持たせている。   The physical sizes of the MOS transistors M4 and M5 and the MOS transistors M8 and M9 are different. For example, the gate channel width W of the MOS transistors M4 and M5 is 10 μm and the gate channel length L is 3 μm, whereas the gate channel width W of the MOS transistors M8 and M9 is 5 μm and the gate channel length L is 1 μm, for example. The difference in transconductance gm is caused by the difference in physical size.

本発明では、ゲートチャネル幅W,ゲートチャネル長Lの両方を異ならせているが、設定するトランスコンダクタンスによっては少なくとも一方を異ならせればよい。   In the present invention, both the gate channel width W and the gate channel length L are made different, but at least one of them may be made different depending on the transconductance to be set.

MOSトランジスタM12〜M15及びR5〜R8は加算器Adderを構成する。加算器Adderは第1回路点CP1の出力である第1差分信号及び第2回路点CP2の出力である第2差分信号を加算して合成差分信号として電流出力端子OUT1に出力する。   The MOS transistors M12 to M15 and R5 to R8 constitute an adder Adder. The adder Adder adds the first differential signal output from the first circuit point CP1 and the second differential signal output from the second circuit point CP2, and outputs the result to the current output terminal OUT1 as a combined differential signal.

図2は、第1オペアンプOP1と第2オペアンプOP2の接続概念図を示す。第1オペアンプOP1の第1トランスコンダクタンスgm1と第2オペアンプOP2の第2トランスコンダクタンスgm2が加算器Adderで加算されて出力されることとなる。   FIG. 2 shows a connection conceptual diagram of the first operational amplifier OP1 and the second operational amplifier OP2. The first transconductance gm1 of the first operational amplifier OP1 and the second transconductance gm2 of the second operational amplifier OP2 are added by the adder Adder and output.

第1オペアンプOP1と第2オペアンプOP2の出力電流は同一ではない。その差はMOSトランジスタM2,M3の比によるカレントミラー電流の差、およびMOSトランジスタM4,M5とMOSトランジスタM8,M9のゲートチャネル長L,ゲートチャネル幅Wの違いで構成されている。   The output currents of the first operational amplifier OP1 and the second operational amplifier OP2 are not the same. The difference is constituted by the difference in current mirror current depending on the ratio of the MOS transistors M2 and M3, and the difference in gate channel length L and gate channel width W between the MOS transistors M4 and M5 and the MOS transistors M8 and M9.

図3は、図1に示したエラーアンプ3Aのトランスコンダクタンス特性を示す。縦軸が第1オペアンプOP1と第2オペアンプOP2の出力電流Igm1,Igm2を示している。ここで出力電流Igm1はMOSトランジスタM5のドレインから出力される。出力電流Igm2はMOSトランジスタM9のドレインから出力される。なお、第1オペアンプOP1のMOSトランジスタM4のドレイン及び第2オペアンプOP2のMOSトランジスタM8のドレインからもそれぞれ出力電流が出力されるが、これらの出力電流は説明の便宜上及び図面の煩雑さを避けるために割愛している。   FIG. 3 shows the transconductance characteristics of the error amplifier 3A shown in FIG. The vertical axis indicates the output currents Igm1 and Igm2 of the first operational amplifier OP1 and the second operational amplifier OP2. Here, the output current Igm1 is output from the drain of the MOS transistor M5. The output current Igm2 is output from the drain of the MOS transistor M9. Note that output currents are also output from the drain of the MOS transistor M4 of the first operational amplifier OP1 and the drain of the MOS transistor M8 of the second operational amplifier OP2, respectively, but these output currents are for convenience of explanation and avoid the complexity of the drawings. I am omitted.

横軸は、第1入力端子IN1に印加されるフィードバック電圧VFBを変化させ第2入力端子IN2に印加される基準電圧VREFを固定したときを示している。   The horizontal axis shows the case where the feedback voltage VFB applied to the first input terminal IN1 is changed and the reference voltage VREF applied to the second input terminal IN2 is fixed.

第1オペアンプOP1の出力電流Igm1は第2オペアンプOP2の出力電流Igm2よりも大きく設定されている。また、出力電流Igm1と出力電流Igm2の電流特性の傾きは互いに逆になるように設定している。   The output current Igm1 of the first operational amplifier OP1 is set larger than the output current Igm2 of the second operational amplifier OP2. The slopes of the current characteristics of the output current Igm1 and the output current Igm2 are set to be opposite to each other.

第1オペアンプOP1の出力電流Igm1は主にMOSトランジスタM2,M4,M5で設定されている。MOSトランジスタM2により最大電流が、MOSトランジスタM4,M5により最大電流すなわち第1トランスコンダクタンスgm1が決定される。第1トランスコンダクタンスgm1は、次式で表わされる。   The output current Igm1 of the first operational amplifier OP1 is mainly set by the MOS transistors M2, M4, and M5. The MOS transistor M2 determines the maximum current, and the MOS transistors M4 and M5 determine the maximum current, that is, the first transconductance gm1. The first transconductance gm1 is expressed by the following equation.

gm1=ΔIgm1/Δ(VFB−VREF)   gm1 = ΔIgm1 / Δ (VFB−VREF)

同様に第2オペアンプOP2の出力電流Igm2は主にMOSトランジスタM3,M8,M9で設定されている。MOSトランジスタM3により最大電流が、MOSトランジスタM8,M9により最大電流すなわち第2トランスコンダクタンスgm2が決定される。第2トランスコンダクタンスgm2は、次式で表わされる。   Similarly, the output current Igm2 of the second operational amplifier OP2 is mainly set by the MOS transistors M3, M8, and M9. The MOS transistor M3 determines the maximum current, and the MOS transistors M8 and M9 determine the maximum current, that is, the second transconductance gm2. The second transconductance gm2 is expressed by the following equation.

gm2=ΔIgm2/Δ(VFB−VREF)   gm2 = ΔIgm2 / Δ (VFB−VREF)

これら第1オペアンプOP1と第2オペアンプOP2のトランスコンダクタンス特性を加算することで、図4の合成特性を実現する。   By adding the transconductance characteristics of the first operational amplifier OP1 and the second operational amplifier OP2, the combined characteristic of FIG. 4 is realized.

図4は、エラーアンプ3Aの出力電流Ierrを示している。横軸がフィードバック電圧VFBを示し、縦軸が出力電流Ierrを示している。
フィードバック電圧VFBが基準電圧VREFから離れたところではトランスコンダクタンスが大きくなっており、基準電圧VREF付近ではトランスコンダクタンスが小さくなっている。エラーアンプ3Aの出力電圧が設定電圧付近では、トランスコンダクタンスを下げて安定性を確保し、出力電圧が設定電圧から離れるとトランスコンダクタンスを上げてエラーアンプ3Aの帰還スピードをアップすることとなる。
すなわち基準電圧VREFから遠い電圧にある時は急速に、近いところにある時は緩やかに制御されることとなる。これにより基準電圧VREF付近における波形のうねりが小さくなる。
FIG. 4 shows the output current Ierr of the error amplifier 3A. The horizontal axis represents the feedback voltage VFB, and the vertical axis represents the output current Ierr.
The transconductance increases when the feedback voltage VFB is away from the reference voltage VREF, and the transconductance decreases near the reference voltage VREF. When the output voltage of the error amplifier 3A is close to the set voltage, the transconductance is lowered to ensure stability, and when the output voltage is away from the set voltage, the transconductance is increased to increase the feedback speed of the error amplifier 3A.
That is, the voltage is controlled rapidly when the voltage is far from the reference voltage VREF and gently when the voltage is close. As a result, the waveform undulation near the reference voltage VREF is reduced.

図4におけるエラーアンプ3A全体のトランスコンダクタンスgm3,gm4は第1オペアンプOP1と第2オペアンプOP2のトランスコンダクタンスの組み合わせにより自由に設計可能である。要求するエラーアンプ3Aの入出力特性にあわせて図1の第1差動対トランジスタDFA1と第2差動対トランジスタDFA2のトランスコンダクタンスの大きさを設定すればよい。第1差動対トランジスタDFA1のトランスコンダクタンスはMOSトランジスタM4,M5のゲートチャネル長Lとゲートチャネル幅Wとの比W/Lと電流I2との積(W/L)I2を適宜設定し、第2差動対トランジスタDFA2のトランスコンダクタンスはMOSトランジスタM8,M9のゲートチャネル長Lとゲートチャネル幅Wとの比W/Lと電流I3との積(W/L)I3を適宜設定して、それぞれ決定すればよい。   The transconductances gm3 and gm4 of the entire error amplifier 3A in FIG. 4 can be freely designed by combining the transconductances of the first operational amplifier OP1 and the second operational amplifier OP2. The magnitude of the transconductance of the first differential pair transistor DFA1 and the second differential pair transistor DFA2 in FIG. 1 may be set in accordance with the required input / output characteristics of the error amplifier 3A. The transconductance of the first differential pair transistor DFA1 appropriately sets the product (W / L) I2 of the ratio W / L of the gate channel length L to the gate channel width W of the MOS transistors M4 and M5 and the current I2, and The transconductance of the two differential pair transistors DFA2 is set by appropriately setting the product (W / L) I3 of the ratio W / L of the gate channel length L to the gate channel width W of the MOS transistors M8 and M9 and the current I3, respectively. Just decide.

なお、出力端子OUTに発生する出力電圧VOUTのばらつきが±数%の時は、トランスコンダクタンスが小さい区間も基準電圧VREF±数%にするとよい。そうすることで、出力電圧VOUTが安定する区間と基準電圧VREF付近における波形のうねりの小さくなる区間が一致することとなる。   When the variation of the output voltage VOUT generated at the output terminal OUT is ± several%, it is preferable to set the reference voltage VREF ± several% even in a section where the transconductance is small. By doing so, the section in which the output voltage VOUT is stable coincides with the section in which the waveform undulation near the reference voltage VREF is reduced.

出力電流の最大値及び最小値は図1の抵抗R1,R2,R3及びR4の大きさで決定される。第1オペアンプOP1のMOSトランジスタM4とMOSトランジスタM5がショートしないように抵抗R1及び抵抗R2は挿入されている。この抵抗値を小さくすることで出力電流を小さくすることができる。逆に抵抗値を大きくすることで出力電流を最大限出力することができる。
第2オペアンプOP2も同様であり、MOSトランジスタM8とMOSトランジスタM9がショートしないように抵抗R3及び抵抗R4は挿入されている。
The maximum value and the minimum value of the output current are determined by the magnitudes of the resistors R1, R2, R3, and R4 in FIG. The resistors R1 and R2 are inserted so that the MOS transistor M4 and the MOS transistor M5 of the first operational amplifier OP1 are not short-circuited. The output current can be reduced by reducing the resistance value. Conversely, the output current can be maximized by increasing the resistance value.
The same applies to the second operational amplifier OP2, and the resistors R3 and R4 are inserted so that the MOS transistor M8 and the MOS transistor M9 are not short-circuited.

また、出力電流の最大値及び最小値は、図1の抵抗R5,R6,R7及びR8の大きさでも決定される。この出力電流は例えば出力端子OUTが地絡した後の復帰時のオーバーシュート電流の発生につながるので適正に調整される必要がある。例えば出力電流は±20μAに設定される。   Further, the maximum value and the minimum value of the output current are also determined by the magnitudes of the resistors R5, R6, R7, and R8 in FIG. Since this output current leads to generation of an overshoot current at the time of return after the output terminal OUT is grounded, for example, it needs to be adjusted appropriately. For example, the output current is set to ± 20 μA.

図5に本発明における、誤差信号Verrとクロック信号CLKとスロープ信号SLOPEとリセット信号RESETとスイッチング電圧Vswの波形を示す。   FIG. 5 shows waveforms of the error signal Verr, the clock signal CLK, the slope signal SLOPE, the reset signal RESET, and the switching voltage Vsw in the present invention.

誤差信号Verrのうねりが図8と比較して小さくなっており、リセット信号RESETが等間隔になっていることがわかる。その結果として、スイッチング電圧Vswの時間的揺らぎも解消されており、オン時間y4=y5=y6が成り立っている。この結果、出力電圧の揺らぎが抑制されることとなる。   The undulation of the error signal Verr is smaller than that in FIG. 8, and it can be seen that the reset signal RESET is equally spaced. As a result, the temporal fluctuation of the switching voltage Vsw is also eliminated, and the on time y4 = y5 = y6 is established. As a result, the fluctuation of the output voltage is suppressed.

本発明は、本例で示したMOSトランジスタで構成されるオペアンプにこだわらない。バイポーラトランジスタで構成されるオペアンプにおいても同様のことが可能である。バイポーラトランジスタのオペアンプの場合も同様に、差動入力段に流す電流値と差動入力段のエミッタ面積を変更することで実現可能である。
また本発明においてはオペアンプ2つを加算する構成で説明を行ったが、加算されるオペアンプは2つ以上であればいくつでも構わない。要求されるトランスコンダクタンスに応じて組み合わせばよい。
The present invention does not stick to the operational amplifier composed of the MOS transistors shown in this example. The same can be done with an operational amplifier composed of bipolar transistors. Similarly, in the case of an operational amplifier of a bipolar transistor, it can be realized by changing the current value flowing through the differential input stage and the emitter area of the differential input stage.
Further, in the present invention, the configuration in which two operational amplifiers are added has been described, but any number of operational amplifiers to be added may be used as long as they are two or more. What is necessary is just to combine according to the required transconductance.

本発明は、オペアンプによる基準電位付近におけるうねりを防止するものである。そのため、本発明は、産業上の利用可能性は極めて高い。   The present invention prevents undulation in the vicinity of a reference potential due to an operational amplifier. Therefore, the present invention has very high industrial applicability.

1 スイッチングトランジスタ
2 同期整流素子
3 エラーアンプ
3A エラーアンプ
4 発振回路装置
5 合算手段
6 PWMコンパレータ
7 駆動制御回路
600 DC/DCコンバータ
Adder 加算器
AGND 接地端子
C41,C42 キャパシタ
CLK クロック信号
CP1 第1回路点
CP2 第2回路点
DFA1 第1差動対トランジスタ
DFA2 第2差動対トランジスタ
FB フィードバック端子
gm1 第1トランスコンダクタンス
gm2 第2トランスコンダクタンス
gm3 トランスコンダクタンス
gm4 トランスコンダクタンス
GN ゲート信号
GND 接地電位
GP ゲート信号
I2 電流
I3 電流
Ierr 出力電流
Igm1 出力電流
Igm2 出力電流
IN 入力端子
IN1 第1入力端子
IN2 第2入力端子
ISET 電流源
ISW スイッチング電流
L ゲートチャネル長
L41 インダクタ
M1〜M15 MOSトランジスタ
OP1 第1オペアンプ
OP2 第2オペアンプ
OUT 出力端子
OUT1 電流出力端子
PGND 接地端子
R1〜R8,R41〜R43 抵抗
REF 基準端子
RESET リセット信号
SLOPE スロープ信号
VCC 電源電位
Verr 誤差信号
VFB フィードバック電圧
VOUT 出力電圧
VREF 基準電圧
Vsw スイッチング電圧
W ゲートチャネル幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Switching transistor 2 Synchronous rectifier 3 Error amplifier 3A Error amplifier 4 Oscillation circuit device 5 Summing means 6 PWM comparator 7 Drive control circuit 600 DC / DC converter Adder Adder AGND Ground terminal C41, C42 Capacitor CLK Clock signal CP1 1st circuit point CP2 Second circuit point DFA1 First differential pair transistor DFA2 Second differential pair transistor FB Feedback terminal gm1 First transconductance gm2 Second transconductance gm3 Transconductance gm4 Transconductance GN Gate signal GND Ground potential GP Gate signal I2 Current I3 Current Ierr Output current Igm1 Output current Igm2 Output current IN Input terminal IN1 First input terminal IN2 Second input terminal ISE Current source ISW Switching current L Gate channel length L41 Inductor M1 to M15 MOS transistor OP1 First operational amplifier OP2 Second operational amplifier OUT Output terminal OUT1 Current output terminal PGND Ground terminals R1 to R8, R41 to R43 Resistor REF Reference terminal RESET Reset signal SLOPE Slope Signal VCC Power supply potential Verr Error signal VFB Feedback voltage VOUT Output voltage VREF Reference voltage Vsw Switching voltage W Gate channel width

Claims (8)

第1主電極、第2主電極及び制御電極を有する第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタ及び第4トランジスタを備え、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタの前記第1主電極は共通に接続され第1差動対トランジスタを形成し第1電流源に接続され、前記第3トランジスタと前記第4トランジスタの前記第1主電極は共通に接続され第2差動対トランジスタを形成し第2電流源に接続され、前記第1トランジスタと前記第4トランジスタの前記制御電極は共通に接続され第1入力信号が印加される第1入力端子に接続され、前記第2トランジスタと前記第3トランジスタの前記制御電極は共通に接続され第2入力信号が印加される第2入力端子に接続され、前記第1トランジスタの前記第2主電極と前記第3トランジスタの前記第2主電極は共通に接続されて第1回路点に接続され、前記第2トランジスタの前記第2主電極と前記第4トランジスタの前記第2主電極は共通に接続されて第2回路点に接続され、前記第1回路点及び前記第2回路点にそれぞれ前記第1入力信号と前記第2入力信号との第1差分信号及び第2差分信号を取り出すことを特徴とするオペアンプ。   A first transistor having a first main electrode, a second main electrode, and a control electrode, a second transistor, a third transistor, and a fourth transistor, wherein the first main electrode of the first transistor and the second transistor is shared Connected to form a first differential pair transistor and connected to a first current source, and the first main electrodes of the third transistor and the fourth transistor are connected in common to form a second differential pair transistor. Connected to a current source, the control electrodes of the first transistor and the fourth transistor are connected in common and connected to a first input terminal to which a first input signal is applied, and the second transistor and the third transistor The control electrodes are connected in common and connected to a second input terminal to which a second input signal is applied, and the second main electrode and the third transistor of the first transistor are connected. The second main electrode of the transistor is connected in common and connected to the first circuit point, and the second main electrode of the second transistor and the second main electrode of the fourth transistor are connected in common and connected to the second circuit point. An operational amplifier connected to a circuit point and extracting a first difference signal and a second difference signal between the first input signal and the second input signal to the first circuit point and the second circuit point, respectively. 前記第1トランジスタと前記第2トランジスタの物理的サイズは同じ第1のサイズであり、前記第3トランジスタと前記第4トランジスタの物理的サイズは同じであるも前記第1のサイズと異なる第2のサイズである請求項1に記載のオペアンプ。   The physical size of the first transistor and the second transistor is the same first size, and the physical size of the third transistor and the fourth transistor is the same but is different from the first size. The operational amplifier according to claim 1 which is a size. 前記第1トランジスタ,前記第2トランジスタ,前記第3トランジスタ及び前記第4トランジスタはMOSトランジスタで構成され、前記MOSトランジスタのゲートチャネル長,ゲートチャネル幅の少なくとも一方を異ならせて前記第1のサイズと前記第2のサイズが構成されている請求項1に記載のオペアンプ。   The first transistor, the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are composed of MOS transistors, and at least one of a gate channel length and a gate channel width of the MOS transistor is different from the first size. The operational amplifier according to claim 1, wherein the second size is configured. 前記第1電流源と前記第2電流源で生成される電流の大きさは異なっていることを特徴とする請求項1に記載のオペアンプ。   The operational amplifier according to claim 1, wherein magnitudes of currents generated by the first current source and the second current source are different. 前記第1差分信号及び前記第2差分信号はそれぞれ前記第1回路点及び前記第2回路点に電流に変換されて取り出されることを特徴とする請求項1に記載のオペアンプ。   2. The operational amplifier according to claim 1, wherein the first differential signal and the second differential signal are converted into currents and extracted from the first circuit point and the second circuit point, respectively. 前記第1差分信号と前記第2差分信号は加算器で加算されて合成差分信号として出力端子から取り出される請求項5に記載のオペアンプ。   The operational amplifier according to claim 5, wherein the first difference signal and the second difference signal are added by an adder and taken out from an output terminal as a combined difference signal. 前記第1入力信号と前記第2入力信号の差分が比較的小さいときのトランスコンダクタンスは、前記第1入力信号と前記第2入力信号の差分が比較的大きいときのトランスコンダクタンスよりも小さいことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載のオペアンプ。   The transconductance when the difference between the first input signal and the second input signal is relatively small is smaller than the transconductance when the difference between the first input signal and the second input signal is relatively large. The operational amplifier according to any one of claims 1 to 6. 入力電圧から出力電圧を生成するためにオン/オフされるスイッチング手段と、
前記出力電圧に応じたフィードバック電圧と基準電圧との差に応じた誤差信号を生成するエラーアンプと、
クロック信号と三角波または鋸波のスロープ信号を生成する発振回路装置と、
前記スロープ信号と前記誤差信号とを比較して、パルス幅が変調されたPWM信号を出力するPWMコンパレータと、
前記クロック信号と前記PWMコンパレータからの出力信号を受け、前記スイッチング手段を制御する駆動制御回路とを備えるDC/DCコンバータであって、
前記エラーアンプは、請求項1〜7のいずれか一項に記載のオペアンプで構成されることを特徴とするDC/DCコンバータ。
Switching means that is turned on / off to generate an output voltage from the input voltage;
An error amplifier that generates an error signal according to a difference between a feedback voltage according to the output voltage and a reference voltage;
An oscillation circuit device for generating a clock signal and a triangular or sawtooth slope signal;
A PWM comparator that compares the slope signal with the error signal and outputs a PWM signal with a modulated pulse width;
A DC / DC converter comprising a drive control circuit that receives the clock signal and an output signal from the PWM comparator and controls the switching means,
The DC / DC converter, wherein the error amplifier includes the operational amplifier according to any one of claims 1 to 7.
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