JP2020162041A - Output circuit and operational amplifier - Google Patents

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太田 幸一
Koichi Ota
幸一 太田
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Abstract

To simply and effectively suppress a wasteful heavy current flow inside an output circuit or an operational amplifier.SOLUTION: A class AB output circuit 10 includes an output control circuit 12, a minimum selector circuit 14 and a push-pull circuit 16. Between a positive electrode power terminal 20 and a negative electrode power terminal 22, the minimum selector circuit 14 connects in series a PMOS transistor M5, a PMOS transistor M4 and an NMOS transistor M3 of diode connection on one current route P1, and connects in series a PMOS transistor M7, an NMOS transistor M6 and a constant current source I4 on another current route P2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、信号を増幅して出力するトランジスタ集積回路に係り、特にCMOS回路で構成される出力回路および演算増幅器に関する。 The present invention relates to a transistor integrated circuit that amplifies and outputs a signal, and more particularly to an output circuit composed of a CMOS circuit and an operational amplifier.

様々な信号の増幅に用いられている演算増幅器の多くは、増幅の出力を大きくし、ひずみを低減するために、出力段にプッシュプル方式のAB級出力回路を備えている。一般に、プッシュプル方式のAB級出力回路は、互いに直列に接続され相補的に動作する一対のトランジスタと、両トランジスタの動作点をAB級に設定するためのバイアス回路とを有している。 Many operational amplifiers used for amplifying various signals are provided with a push-pull class AB output circuit in the output stage in order to increase the output of amplification and reduce distortion. Generally, a push-pull type AB class output circuit has a pair of transistors that are connected in series with each other and operate in a complementary manner, and a bias circuit for setting the operating points of both transistors to class AB.

従来から、電源電圧の低減化に対応してこの種のバイアス回路にミニマムセレクタ回路を採用するAB級出力回路が知られている。CMOSアナログ回路からなる典型的なミニマムセレクタ回路は、プッシュプル回路を形成する出力用のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタのドレイン電流をそれぞれ検出するモニタ用のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタを備え、それらモニタ用のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタより得られるモニタ電流の少ない方をダイオード接続のMOSトランジスタに通して電流−電圧変換によりミニマムセレクタ電圧を生成し、このミニマムセレクタ電圧をAB級の設定動作点に対応する基準電圧に一致させるように出力段のPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタに対する制御電圧を可変制御するように構成されている(たとえば特許文献1のFIG.1)。 Conventionally, a class AB output circuit that employs a minimum selector circuit for this type of bias circuit has been known in response to a reduction in power supply voltage. A typical minimum selector circuit consisting of a CMOS analog circuit includes a NMOS transistor for an output forming a push-pull circuit and a MOSFET transistor and an NMOS transistor for a monitor that detect the drain currents of the NMOS transistors, respectively, and the MOSFET for those monitors. The one with the smaller monitor current obtained from the transistor and the NMOS transistor is passed through a MOS transistor connected to a diode to generate a minimum selector voltage by current-voltage conversion, and this minimum selector voltage is set to the reference voltage corresponding to the set operating point of class AB. It is configured to variably control the control voltage for the MOSFET transistor and the NMOS transistor in the output stage so as to match (for example, FIG. 1 of Patent Document 1).

このようなミニマムセレクタ回路においては、プッシュプル回路の出力用PMOSトランジスタおよび出力用NMOSトランジスタにはそれぞれ同じ導電型のモニタ用MOSトランジスタが充てられる。より詳細には、出力用PMOSトランジスタにはモニタ用PMOSトランジスタが充てられ、両者のゲート電極は共通接続される。これによって、出力用PMOSトランジスタのゲート電極に与えられる制御電圧は、同時にモニタ用PMOSトランジスタのゲート電極にも与えられる。一方、出力用NMOSトランジスタにはモニタ用NMOSトランジスタが充てられ、両者のゲート電極は共通接続される。これによって、出力用NMOSトランジスタのゲート電極に与えられる制御電圧は、同時にモニタ用NMOSトランジスタのゲート電極にも与えられる。 In such a minimum selector circuit, the same conductive type monitoring MOS transistor is assigned to the output MOSFET transistor and the output NMOS transistor of the push-pull circuit, respectively. More specifically, the output MOSFET transistor is assigned to the monitor MOSFET transistor, and the gate electrodes of both are commonly connected. As a result, the control voltage applied to the gate electrode of the output MOSFET transistor is also applied to the gate electrode of the monitor MOSFET transistor at the same time. On the other hand, a monitor NMOS transistor is assigned to the output MOSFET transistor, and both gate electrodes are commonly connected. As a result, the control voltage applied to the gate electrode of the output NMOS transistor is also applied to the gate electrode of the monitor NMOS transistor at the same time.

そして、モニタ用PMOSトランジスタおよびモニタ用NMOSトランジスタのうち、ダイオード接続のMOSトランジスタと導電型が異なるモニタ用トランジスタは、ダイオード接続のMOSトランジスタと同一の電流経路上に、直接直列に接続される。一方、ダイオード接続のMOSトランジスタと同じ導電型のモニタ用トランジスタは、別の電流経路上に設けられ、ダイオード接続のMOSトランジスタと導電型が異なる一対のMOSトランジスタからなるカレントミラー回路を介してダイオード接続のMOSトランジスタに間接的に直列に接続される。 Then, among the monitoring NMOS transistors and the monitoring NMOS transistors, the monitoring transistors having different conductivity types from the diode-connected MOS transistors are directly connected in series on the same current path as the diode-connected MOS transistors. On the other hand, the same conductive type monitoring transistor as the diode-connected MOS transistor is provided on a different current path, and is diode-connected via a current mirror circuit composed of a pair of MOS transistors having different conductive types from the diode-connected MOS transistor. It is indirectly connected in series with the MOS transistor of.

たとえば、ダイオード接続のMOSトランジスタがNMOSの場合は、モニタ用PMOSトランジスタが第1の電流経路上でダイオード接続のNMOSトランジスタに直接直列に接続される。そして、モニタ用NMOSトランジスタは第2の電流経路上でカレントミラー回路の一方(基準側)のPMOSトランジスタに直列に接続され、カレントミラー回路の他方(従属側)のPMOSトランジスタが第1の電流経路上でダイオード接続のNMOSトランジスタおよびモニタ用PMOSトランジスタに直列に接続される。 For example, when the diode-connected MOS transistor is an NMOS, the monitoring NMOS transistor is directly connected in series with the diode-connected NMOS transistor on the first current path. Then, the monitoring NMOS transistor is connected in series with one (reference side) MOSFET of the current mirror circuit on the second current path, and the other (dependent side) MOSFET of the current mirror circuit is connected to the first current path. Above, it is connected in series with a diode-connected NMOS transistor and a monitoring MOSFET transistor.

米国特許第7,557,658号U.S. Pat. No. 7,557,658

AB級出力回路ないしこれを含む演算増幅器が直流の信号たとえばパルス信号を増幅出力する場合、パルス信号が入力されていない時あるいは入力中のパルス信号の論理レベルが“L”である時のプッシュプル回路の出力電圧は、シンク側の出力用NMOSトランジスタを介して負極性電源電位(たとえばグランド電位)側にクリップされる。 When the class AB output circuit or the arithmetic amplifier including it amplifies and outputs a DC signal, for example, a pulse signal, push-pull when the pulse signal is not input or when the logic level of the pulse signal being input is "L". The output voltage of the circuit is clipped to the negative power supply potential (for example, ground potential) side via the output NMOS transistor on the sink side.

この場合にも、AB級の動作点に応じた微小な電流つまりアイドル電流がプッシュプル回路の出力用PMOSトランジスタおよび出力用NMOSトランジスタを流れる。ここで、出力用NMOSトランジスタは、そのソース−ドレイン間電圧が極度に小さく(ゼロボルトに近く)、非飽和(線型)特性領域で動作する。それでも所要のアイドル電流を得るために、上記のようなミニマムセレクタ回路においては、フィードバック制御が働いて、出力用NMOSトランジスタに与えられる制御電圧が相当高いレベルに上昇する。 Also in this case, a minute current, that is, an idle current, corresponding to the operating point of the AB class flows through the output MOSFET transistor and the output NMOS transistor of the push-pull circuit. Here, the output NMOS transistor has an extremely small source-drain voltage (close to zero volt) and operates in an unsaturated (linear) characteristic region. Nevertheless, in order to obtain the required idle current, in the minimum selector circuit as described above, feedback control works and the control voltage applied to the output NMOS transistor rises to a considerably high level.

ところが、出力用NMOSトランジスタとゲート電極を共通接続しているモニタ用NMOSトランジスタは、十分大きなソース−ドレイン間電圧の下に飽和特性領域で動作するため、上記のように出力用NMOSトランジスタに対する制御電圧が相当高いレベルに跳ね上がると、自己のゲート電極にも同じ制御電圧を受けて、非常に大きなドレイン電流を流す。この大電流は、当該モニタ用NMOSトランジスタおよびこれに直列に接続されているカレントミラー用の基準側PMOSトランジスタの電流経路(第2の電流経路)でのみ貫通して流れ、ミニマムセレクタ電圧を発生するダイオード接続のNMOSトランジスタの電流経路(第1の電流経路)には伝わらない。この時、第1の電流経路上には、出力用PMOSトランジスタのドレイン電流を反映するモニタ用PMOSトランジスタの小さなドレイン電流が選択的に流れる。したがって、ミニマムセレクタ回路ないしAB級出力回路の機能面に限ってみれば特に支障はない。しかし、バイアス回路内でそのような無意味な大電流が定常的に流れるのは、消費電力の節減や電源電圧の低減化の面で好ましくない。 However, since the monitor NMOS transistor in which the output NMOS transistor and the gate electrode are commonly connected operate in the saturation characteristic region under a sufficiently large source-drain voltage, the control voltage for the output NMOS transistor is as described above. When it jumps to a considerably high level, it receives the same control voltage at its own gate electrode and causes a very large drain current to flow. This large current flows through only in the current path (second current path) of the monitoring NMOS transistor and the reference side MIMO transistor for the current mirror connected in series with the monitoring NMOS transistor, and generates a minimum selector voltage. It is not transmitted to the current path (first current path) of the diode-connected NMOS transistor. At this time, a small drain current of the monitor MOSFET transistor reflecting the drain current of the output MOSFET transistor selectively flows on the first current path. Therefore, there is no particular problem in terms of the functions of the minimum selector circuit or the AB class output circuit. However, the steady flow of such a meaningless large current in the bias circuit is not preferable in terms of power consumption reduction and power supply voltage reduction.

この点に関して、上記特許文献1(FIG.2)に記載の発明は、第2の電流経路上でモニタ用NMOSトランジスタとカレントミラー用の基準側PMOSトランジスタとの間にしきい値が特段に低いPMOSトランジスタを直列接続で付加し、この付加PMOSトランジスタのゲート電極を出力用PMOSトランジスタおよびモニタ用PMOSトランジスタのゲート電極に共通接続する。この構成によれば、上記のようにプッシュプル回路の出力電圧が負極性電源電位側にクリップして出力用NMOSトランジスタに対する制御電圧がその基準レベルより相当高いレベルに跳ね上がると、出力用PMOSトランジスタ、モニタ用PMOSトランジスタおよび付加PMOSトランジスタに対する制御電圧もその基準レベルより相当高いレベルに跳ね上がることによって、付加PMOSトランジスタが第2の電流経路上で電流を遮断するようになっている。 In this regard, the invention described in Patent Document 1 (FIG. 2) has a MOSFET in which the threshold value is particularly low between the MOSFET for monitoring and the reference-side MOSFET transistor for the current mirror on the second current path. Transistors are added in series, and the gate electrode of this added MOSFET transistor is commonly connected to the gate electrode of the output MOSFET transistor and the monitor MOSFET transistor. According to this configuration, when the output voltage of the push-pull circuit is clipped to the negative power supply potential side as described above and the control voltage for the output NMOS transistor jumps to a level considerably higher than the reference level, the output MOSFET transistor, The control voltage for the monitoring MOSFET transistor and the additional MOSFET transistor also jumps to a level considerably higher than the reference level, so that the additional MOSFET transistor cuts off the current on the second current path.

しかしながら、上記特許文献1の解決手法によれば、付加MOSトランジスタのしきい値が他のMOSトランジスタに比して特段に低いため、集積回路の設計・製作が煩雑化するだけでなく、付加MOSトランジスタ回りのバイアス条件・設定が難しい制限を受ける。さらには、付加PMOSトランジスタが第2の電流経路で電流を遮断するときは、カレントミラー回路を介してダイオード接続のNMOSトランジスタの電流経路(第1の電流経路)でも電流が遮断されるため、ミニマムセレクタ回路全体ないしAB級出力回路全体の動作が不安定になる。 However, according to the solution method of Patent Document 1, since the threshold value of the additional MOS transistor is particularly low as compared with other MOS transistors, not only the design and manufacture of the integrated circuit becomes complicated, but also the additional MOS transistor is complicated. Bias conditions around the transistor ・ It is difficult to set. Furthermore, when the additional epitaxial transistor cuts off the current in the second current path, the current is also cut off in the current path (first current path) of the diode-connected NMOS transistor via the current mirror circuit, so that it is the minimum. The operation of the entire selector circuit or the entire class AB output circuit becomes unstable.

本発明は、上記従来技術の課題を解決するものであり、バイアス回路の内部に無駄な大電流が流れるのを簡便かつ効果的に抑制できるようにした出力回路およびこれを含む演算増幅器を提供する。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides an output circuit capable of easily and effectively suppressing the flow of an unnecessary large current inside the bias circuit, and an operational amplifier including the output circuit. ..

本発明の第1の観点における出力回路は、第1の電源電圧端子と第1のノードとの間に設けられている第1の定電流源と、前記第1の電源電圧端子と第2のノードとの間に設けられている第2の定電流源と、信号電流を受ける第3のノードと第2の電源電圧端子との間に設けられている第3の定電流源と、ソース電極が前記第3のノードに接続され、ドレイン電極が前記第1のノードに接続され、ゲート電極に基準電圧を受ける第1導電型の第1のMOSトランジスタと、ソース電極が前記第3のノードに接続され、ドレイン電極が前記第2のノードに接続され、ゲート電極が第4のノードに接続されている第1導電型の第2のMOSトランジスタと、ソース電極が前記第2の電源電圧端子に接続され、ドレイン電極およびゲート電極が前記第4のノードに接続されている第1導電型の第3のMOSトランジスタと、前記第1の電源電圧端子と前記第4のノードとの間に設けられ、ゲート電極が前記第1のノードに接続されている第2導電型の第4のMOSトランジスタと、前記第1の電源電圧端子と前記第4のノードとの間に前記第4のMOSトランジスタとの直列接続で設けられている第2導電型の第5のMOSトランジスタと、前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間に設けられ、ゲート電極が前記第2のノードに接続されている第1導電型の第6のMOSトランジスタと、前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間に前記第6のMOSトランジスタとの直列接続で設けられ、ドレイン電極およびゲート電極が前記第5のMOSトランジスタのゲート電極に接続されている第2導電型の第7のMOSトランジスタと、ソース電極が前記第1の電源電圧端子に接続され、ドレイン電極が信号出力端子に接続され、ゲート電極が前記第1のノードに接続されている第2導電型の第8のMOSトランジスタと、ソース電極が前記第2の電源電圧端子に接続され、ドレイン電極が信号出力端子に接続され、ゲート電極が前記第2のノードに接続されている第1導電型の第9のMOSトランジスタと、前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間に前記第6および第7のMOSトランジスタとの直列接続で設けられている第4の定電流源とを有する。 The output circuit according to the first aspect of the present invention includes a first constant current source provided between the first power supply voltage terminal and the first node, the first power supply voltage terminal, and the second. A second constant current source provided between the nodes, a third constant current source provided between the third node receiving the signal current and the second power supply voltage terminal, and a source electrode. Is connected to the third node, the drain electrode is connected to the first node, and the first conductive type first MOS transistor that receives the reference voltage to the gate electrode and the source electrode are connected to the third node. The first conductive type second MOS transistor connected, the drain electrode is connected to the second node, and the gate electrode is connected to the fourth node, and the source electrode is connected to the second power supply voltage terminal. A first conductive type third MOS transistor that is connected and has a drain electrode and a gate electrode connected to the fourth node is provided between the first power supply voltage terminal and the fourth node. , A second conductive type fourth MOS transistor whose gate electrode is connected to the first node, and the fourth MOS transistor between the first power supply voltage terminal and the fourth node. A second conductive type fifth MOS transistor provided in series with the above, and a gate electrode provided between the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal, and a gate electrode is the second node. A first conductive type sixth MOS transistor connected to the above, and the sixth MOS transistor are connected in series between the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal. The drain electrode and the gate electrode are connected to the gate electrode of the fifth MOS transistor, the second conductive type seventh MOS transistor, the source electrode is connected to the first power supply voltage terminal, and the drain electrode is a signal. The second conductive type eighth MOS transistor connected to the output terminal and the gate electrode connected to the first node, the source electrode connected to the second power supply voltage terminal, and the drain electrode output a signal. The first conductive type ninth MOS transistor connected to the terminal and the gate electrode connected to the second node, and the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal. It has a fourth constant current source provided in series with the sixth and seventh MOS transistors.

上記構成の出力回路においては、第3〜第7のMOSトランジスタによってミニマムセレクタ回路が構成される。すなわち、出力用の第8および第9のMOSトランジスタのドレイン電流に応じてモニタ用の第4および第6のMOSトランジスタを流れるモニタ電流の少ない方がダイオード接続の第3のMOSトランジスタに供給され、第3のMOSトランジスタのドレイン電極または第4のノードにミニマムセレクタ電圧が得られる。そして、第1のMOSトランジスタのゲート電極に与えられる基準電圧に第2のMOSトランジスタのゲート電極に与えられるミニマムセレクタ電圧が等しくなるように、第1〜第9のMOSトランジスタの間で負帰還動作が行われ、出力用の第8および第9のMOSトランジスタには基準電圧に対応する設定動作点以上のドレイン電流またはアイドル電流が流れる。 In the output circuit having the above configuration, the minimum selector circuit is configured by the third to seventh MOS transistors. That is, the smaller monitor current flowing through the fourth and sixth MOS transistors for monitoring according to the drain current of the eighth and ninth MOS transistors for output is supplied to the third MOS transistor connected by the diode. A minimum selector voltage is obtained at the drain electrode of the third MOS transistor or at the fourth node. Then, a negative feedback operation is performed between the first to ninth MOS transistors so that the reference voltage given to the gate electrode of the first MOS transistor is equal to the minimum selector voltage given to the gate electrode of the second MOS transistor. Is performed, and a drain current or an idle current equal to or higher than the set operating point corresponding to the reference voltage flows through the 8th and 9th MOS transistors for output.

もっとも、上記構成の出力回路においては、信号出力端子の電位または出力電圧が第2の電源電圧端子の電位付近にクリップされるときは、出力用の第9のMOSトランジスタが非飽和(線型)特性領域で動作し、ミニマムセレクタ回路の負帰還動作により第2のノードからこの第9のMOSトランジスタのゲート電極に与えられる制御電圧が相当高いレベルに跳ね上がり、これによってモニタ用の第6のMOSトランジスタが大電流のモニタ電流を流そうとする。しかし、この第6のMOSトランジスタと直列に第4の定電流源が接続されているので、第6のMOSトランジスタを流れる電流は第4の定電流源に設定された最大許容電流値に制限される。 However, in the output circuit having the above configuration, when the potential of the signal output terminal or the output voltage is clipped near the potential of the second power supply voltage terminal, the ninth MOS transistor for output has an unsaturated (linear) characteristic. It operates in the region, and the negative feedback operation of the minimum selector circuit causes the control voltage applied from the second node to the gate electrode of this ninth MOS transistor to jump to a considerably high level, which causes the sixth MOS transistor for monitoring to jump. Attempts to pass a large monitor current. However, since the fourth constant current source is connected in series with the sixth MOS transistor, the current flowing through the sixth MOS transistor is limited to the maximum permissible current value set for the fourth constant current source. To.

本発明の第2の観点における出力回路は、第1の電源電圧端子と第2の電源電圧端子との間で直列に接続されてプッシュプル回路を形成する第1および第2のトランジスタを有し、前記第1および第2のトランジスタの制御電極に第1および第2の制御電圧をそれぞれ与え、前記第1および第2のトランジスタをそれぞれ流れる電流の少ない方に対応するミニマムセレクタ電圧を生成し、このミニマムセレクタ電圧が基準電圧に一致するように前記第1および第2の制御電圧を可変制御する出力回路であって、前記ミニマムセレクタ電圧を発生するために前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間の第1の電流経路上に設けられているダイオード接続の第3のトランジスタと、前記第1の電流経路上に前記第3のトランジスタとの直列接続で設けられ、その制御電極に前記第1の制御電圧を受ける第4のトランジスタと、前記第1の電流経路上で前記第3および第4のトランジスタとの直列接続で設けられる第5のトランジスタと、前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間の第2の電流経路上に設けられ、その制御電極に前記第2の制御電圧を受ける第6のトランジスタと、前記第2の電流経路上に前記第6のトランジスタとの直列接続で設けられ、その制御電極および出力電極が前記第5のトランジスタの制御端子に接続されている第7のトランジスタと、前記第2の電流経路上に前記第6および第7のトランジスタとの直列接続で設けられている定電流源とを有する。 The output circuit according to the second aspect of the present invention has first and second transistors which are connected in series between the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal to form a push-pull circuit. , The first and second control voltages are applied to the control electrodes of the first and second transistors, respectively, and the minimum selector voltage corresponding to the smaller current flowing through the first and second transistors is generated. An output circuit that variably controls the first and second control voltages so that the minimum selector voltage matches the reference voltage, and the first power supply voltage terminal and the first power supply voltage terminal to generate the minimum selector voltage. A third transistor of the diode connection provided on the first current path between the two power supply voltage terminals and the third transistor are provided in series on the first current path. A fourth transistor that receives the first control voltage on the control electrode, a fifth transistor provided in series with the third and fourth transistors on the first current path, and the first A sixth transistor provided on the second current path between the power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal and receiving the second control voltage on the control electrode, and the second current path. A seventh transistor, which is provided above in series with the sixth transistor and whose control and output electrodes are connected to the control terminal of the fifth transistor, and the second current path. It has a constant current source provided in series with the sixth and seventh transistors.

上記構成の出力回路においては、第3〜第7のトランジスタによりミニマムセレクタ回路が構成される。すなわち、出力用の第1および第2のトランジスタを流れる電流に応じてモニタ用の第4および第6のトランジスタを流れるモニタ電流の少ない方がダイオード接続の第3のトランジスタに供給され、第3のトランジスタの出力電極にミニマムセレクタ電圧が得られる。そして、基準電圧にミニマムセレクタ電圧が等しくなるように、第1〜第7のトランジスタの間で負帰還動作が行われ、出力用の第1および第2のトランジスタには基準電圧に対応する設定動作点以上のドレイン電流またはアイドル電流が流れる。 In the output circuit having the above configuration, the minimum selector circuit is configured by the third to seventh transistors. That is, the smaller monitor current flowing through the fourth and sixth transistors for monitoring is supplied to the third transistor connected by the diode according to the current flowing through the first and second transistors for output, and the third transistor is supplied. A minimum selector voltage is obtained at the output electrode of the transistor. Then, a negative feedback operation is performed between the first to seventh transistors so that the minimum selector voltage becomes equal to the reference voltage, and the setting operation corresponding to the reference voltage is performed on the first and second transistors for output. A drain current or idle current above the point flows.

もっとも、出力電圧が第2の電源電圧端子の電位付近にクリップされ、ミニマムセレクタ回路の負帰還動作により出力用の第2のトランジスタに対するモニタ用の第6のトランジスタのゲート電極に与えられる制御電圧が相当高いレベルに跳ね上がり、これによって第6のトランジスタが第2の電流経路上で大電流のモニタ電流を流そうとする。しかし、第2の電流経路上に定電流源が設けられているので、第2の電流経路上で定電流源に設定された最大許容電流値を超える電流は流れない。 However, the output voltage is clipped near the potential of the second power supply voltage terminal, and the control voltage applied to the gate electrode of the sixth transistor for monitoring with respect to the second transistor for output by the negative feedback operation of the minimum selector circuit is applied. It jumps to a fairly high level, which causes the sixth transistor to carry a large current monitor current over the second current path. However, since the constant current source is provided on the second current path, a current exceeding the maximum allowable current value set in the constant current source does not flow on the second current path.

本発明の演算増幅器は、一対の信号を差動入力する差動入力回路と、前記差動入力回路より取り出された信号を増幅して出力する本発明の出力回路とを有する。 The operational amplifier of the present invention includes a differential input circuit that differentially inputs a pair of signals, and an output circuit of the present invention that amplifies and outputs a signal extracted from the differential input circuit.

本発明の出力回路または演算増幅器によれば、上記のような構成と作用により、内部で無駄な大電流が流れるのを簡便かつ効果的に抑制し、集積回路設計・製作の煩雑化やバイアス条件・設定の制限を伴わずに消費電力の節減および電源電圧の低減化に適合することができる。 According to the output circuit or operational amplifier of the present invention, the above configuration and operation can easily and effectively suppress the flow of a large amount of unnecessary current inside, complicating integrated circuit design / manufacturing and bias conditions. -It can be adapted to the reduction of power consumption and power supply voltage without setting restrictions.

本発明の一実施形態における出力回路の基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic structure of the output circuit in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における演算増幅器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the operational amplifier in one Embodiment of this invention. 比較例の演算増幅器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the operational amplifier of the comparative example. 実施形態および比較例についてシミュレーションを行ったボルテージ・フォロア回りの条件を示す図である。It is a figure which shows the condition around the voltage follower which performed the simulation about embodiment and comparative example. 比較例のシミュレーション結果を示す各部の波形を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the waveform of each part which shows the simulation result of the comparative example. 実施形態のシミュレーション結果を示す各部の波形を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the waveform of each part which shows the simulation result of an embodiment.

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

[実施形態における出力回路の基本構成]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[Basic configuration of output circuit in the embodiment]

図1に、本発明の一実施形態における出力回路の基本構成を示す。この出力回路10は、演算増幅器等の各種増幅器に組み込み可能なCMOS回路からなる低電圧動作AB級出力回路として構成されている。AB級出力回路10は、出力制御回路12、ミニマムセレクタ回路14およびプッシュプル回路16を有している。 FIG. 1 shows a basic configuration of an output circuit according to an embodiment of the present invention. The output circuit 10 is configured as a low-voltage operation class AB output circuit composed of a CMOS circuit that can be incorporated into various amplifiers such as an operational amplifier. The class AB output circuit 10 includes an output control circuit 12, a minimum selector circuit 14, and a push-pull circuit 16.

出力制御回路12は、3個の定電流源I,I,I、2個のNMOSトランジスタM,Mおよび1個の定電圧源18を含んでいる。詳しくは、出力制御回路12は、正極性の一定の電源電位VDDを与える電源電圧端子(以下「正極電源端子」と称する。)20とノードN,Nとの間に定電流源I,Iをそれぞれ設け、ノードN,NとノードNとの間に差動対のNMOSトランジスタM,Mをそれぞれ設け、ノードNと負極性の一定の電源電位VSSを与える電源電圧端子(以下「負極電源端子」と称する。)22との間に定電流源(テール電流源)Iを設けている。 The output control circuit 12 includes three constant current sources I 1 , I 2 , I 3 , two NMOS transistors M 1 , M 2, and one constant voltage source 18. Specifically, the output control circuit 12 has a constant current source I between the power supply voltage terminal (hereinafter referred to as “positive electrode power supply terminal”) 20 that gives a constant positive power potential VDD and the nodes N 1 and N 2 . 1, provided I 2, respectively, the nodes N 1, N 2 and the node respectively provided NMOS transistors M 1, M 2 of the differential pair between the N 3, the node N 3 and the negative polarity constant power supply voltage V SS of A constant current source (tail current source) I 3 is provided between the power supply voltage terminal (hereinafter referred to as “negative electrode power supply terminal”) 22 that provides

より詳しくは、差動対の一方のNMOSトランジスタMは、そのソース電極がノードNに接続され、そのドレイン電極がノードNに接続され、そのゲート電極が一定の基準電圧VABを与える定電圧源18に接続されている。他方のNMOSトランジスタMは、そのソース電極がノードNに接続され、そのドレイン電極がノードNに接続され、そのゲート電極がミニマムセレクタ回路14のノードNに接続されている。ノードNには信号電流入力端子24が接続されている。前段の回路(図示せず)より取り出される信号電流CSが信号電流入力端子24からノードNに入力される。 More specifically, one of the NMOS transistor M 1 of the differential pair, its source electrode connected to the node N 3, the drain electrode connected to the node N 1, the gate electrode provides a constant reference voltage V AB It is connected to the constant voltage source 18. The source electrode of the other NMOS transistor M 2 is connected to the node N 3 , the drain electrode is connected to the node N 2 , and the gate electrode is connected to the node N 4 of the minimum selector circuit 14. Signal current input terminal 24 is connected to the node N 3. Signal current CS taken out from the preceding circuit (not shown) is inputted from the signal current input terminal 24 to the node N 3.

ミニマムセレクタ回路14は、1個のダイオード接続されたNMOSトランジスタM、1個のNMOSトランジスタM、3個のPMOSトランジスタM,M,Mおよび1個の定電流源Iを含んでいる。 The minimum selector circuit 14 includes one diode-connected NMOS transistor M 3 , one NMOS transistor M 6 , three MOSFET transistors M 4 , M 5 , M 7, and one constant current source I 4 . I'm out.

詳しくは、ミニマムセレクタ回路14は、正極電源端子20と負極電源端子22との間で、一つの電流経路P上にPMOSトランジスタMとPMOSトランジスタMとダイオード接続のNMOSトランジスタMとを直列に接続し、別の電流経路P上にPMOSトランジスタMとNMOSトランジスタMと定電流源Iとを直列に接続している。 For details, minimum selector circuit 14, between the positive power supply terminal 20 and the negative electrode power terminal 22, a PMOS transistor M 5 and the PMOS transistor M 4 and the NMOS transistor M 3 of diode-connected on one current path P 1 connected in series, it is connected to the PMOS transistor M 7 and the NMOS transistor M 6 and the constant current source I 4 in series on another current path P 2.

より詳しくは、電流経路Pにおいて、PMOSトランジスタMは、そのソース電極が正極電源端子20に接続され、そのゲート電極が隣の電流経路Pに設けられているPMOSトランジスタMのゲート電極に共通接続されている。PMOSトランジスタMは、そのソース電極がPMOSトランジスタMのドレイン電極に接続され、そのドレイン電極がノードNに接続され、そのゲート電極が出力制御回路12のノードNに接続されている。ダイオード接続のNMOSトランジスタMは、そのソース電極が負極電源端子22に接続され、そのドレイン電極およびゲート電極が短絡接続されたうえでノードNに接続されている。 More specifically, the current path P 1, the PMOS transistor M 5 has its source electrode connected to the positive power supply terminal 20, the gate electrode of the PMOS transistor M 7 to the gate electrode is provided on the current path P 2 next Is commonly connected to. The source electrode of the MOSFET transistor M 4 is connected to the drain electrode of the MOSFET transistor M 5 , the drain electrode is connected to the node N 4 , and the gate electrode is connected to the node N 1 of the output control circuit 12. NMOS transistor M 3 of the diode connection is connected its source electrode to the negative electrode power terminal 22, a drain electrode and a gate electrode connected to the node N 4 in terms of being short-circuited.

一方、電流経路Pにおいて、PMOSトランジスタMは、そのソース電極が正極電源端子20に接続され、そのドレイン電極とゲート電極が短絡接続されたうえでPMOSトランジスタMのゲート電極に接続されている。これにより、両PMOSトランジスタM,Mは、Mが基準側、Mが従属側の関係でカレントミラー回路を形成しており、カレントミラー比は1:1に設定されている。また、NMOSトランジスタMは、そのソース電極が定電流源Iに接続され、そのドレイン電極がPMOSトランジスタMのドレイン電極に接続され、そのゲート電極が出力制御回路12のノードNに接続されている。 On the other hand, in the current path P 2, PMOS transistor M 7 has its source electrode connected to the positive power supply terminal 20, its drain electrode and the gate electrode is connected to the gate electrode of the PMOS transistor M 5 in terms of being short-circuited There is. As a result, in both MOSFET transistors M 5 and M 7 , a current mirror circuit is formed with M 7 on the reference side and M 5 on the subordinate side, and the current mirror ratio is set to 1: 1. Further, the source electrode of the NMOS transistor M 6 is connected to the constant current source I 4 , the drain electrode is connected to the drain electrode of the NMOS transistor M 7 , and the gate electrode is connected to the node N 2 of the output control circuit 12. Has been done.

定電流源Iは、NMOSトランジスタMのソース電極と負極電源端子22との間に接続されている。定電流源Iは、電流経路P上でモニタ用NMOSトランジスタMおよびカレントミラー用PMOSトランジスタMのドレイン電流が定電流源Iに設定された最大許容電流値iMAX以下の電流値で任意に流れ、両MOSトランジスタM,Mがそれぞれ飽和特性領域で正常に動作できるのであれば、任意の定電流回路で構成することが可能である。 The constant current source I 4 is connected between the source electrode of the NMOS transistor M 6 and the negative electrode power supply terminal 22. The constant current source I 4, the maximum allowable current value i MAX or less of the current value the drain current of the monitor NMOS transistor M 6 and the PMOS transistor M 7 current mirror on the current path P 2 is set to the constant current source I 4 If both MOS transistors M 6 and M 7 can operate normally in the saturation characteristic region, it is possible to configure an arbitrary constant current circuit.

一例として、定電流源Iを1個のNMOSトランジスタで構成することができる。その場合、定電流源IのNMOSトランジスタは、そのソース電極が負極電源端子22に接続され、そのドレイン電極がNMOSトランジスタMのソース電極に接続され、そのゲート電極に定電圧回路から一定のバイアス電圧を受ける。定電流源Iに設定される最大許容電流値iMAXはそのバイアス電圧(ゲート電圧)に依存し、バイアス電圧を低くするほど(しきい値に近づけるほど)、最大許容電流値iMAXを低い値に設定することができる。 As an example, the constant current source I 4 can be composed of one NMOS transistor. In that case, the NMOS transistor of the constant current source I 4 has its source electrode connected to the negative power supply terminal 22, its drain electrode connected to the source electrode of the NMOS transistor M 6, a constant from the constant voltage circuit to the gate electrode Receives a bias voltage. Maximum allowable current value i MAX is set to the constant current source I 4 is dependent on the bias voltage (gate voltage), The lower the bias voltage (the closer to the threshold), lower the maximum allowable current value i MAX Can be set to a value.

出力段のプッシュプル回路16は、正極電源端子20と負極電源端子22との間で直列に接続されるPMOSトランジスタMおよびNMOSトランジスタMを有している。PMOSトランジスタMは、そのソース電極が正極電源端子20に接続され、そのドレイン電極が信号出力端子26に接続され、そのゲート電極が出力制御回路12のノードNに接続されている。一方、NMOSトランジスタMは、そのソース電極が負極電源端子22に接続され、そのドレイン電極がPMOSトランジスタMのドレイン電極および信号出力端子26に接続され、そのゲート電極が出力制御回路12のノードNに接続されている。 The push-pull circuit 16 in the output stage has a MOSFET transistor M 8 and an NMOS transistor M 9 connected in series between the positive electrode power supply terminal 20 and the negative electrode power supply terminal 22. The source electrode of the MOSFET transistor M 8 is connected to the positive electrode power supply terminal 20, the drain electrode thereof is connected to the signal output terminal 26, and the gate electrode thereof is connected to the node N 1 of the output control circuit 12. On the other hand, the source electrode of the NMOS transistor M 9 is connected to the negative electrode power supply terminal 22, the drain electrode is connected to the drain electrode and the signal output terminal 26 of the NMOS transistor M 8 , and the gate electrode is the node of the output control circuit 12. It is connected to N 2 .

このように、プッシュプル回路16を形成する出力用のPMOSトランジスタMおよびNMOSトランジスタMに対して、ミニマムセレクタ回路14のPMOSトランジスタMおよびNMOSトランジスタMがそれぞれモニタ用に充てられている。すなわち、出力用PMOSトランジスタMとモニタ用PMOSトランジスタMは、それぞれのゲート電極を共通接続され、出力制御回路12のノードNから共通の制御電圧Vを受ける。一方、出力用NMOSトランジスタMとモニタ用NMOSトランジスタMは、それぞれのゲート電極を共通接続され、出力制御回路12のノードNから共通の制御電圧Vを受ける。 In this way, the MOSFET M 4 and the NMOS transistor M 6 of the minimum selector circuit 14 are allotted for monitoring to the output MOSFET M 8 and the NMOS transistor M 9 forming the push-pull circuit 16. .. That is, the output MOSFET transistor M 8 and the monitor MOSFET transistor M 4 are commonly connected to their respective gate electrodes, and receive a common control voltage V 1 from the node N 1 of the output control circuit 12. On the other hand, the output NMOS transistor M 9 and the monitor MOSFET transistor M 6 are commonly connected to their respective gate electrodes, and receive a common control voltage V 2 from the node N 2 of the output control circuit 12.

このAB級出力回路10は、電流経路Pを基準にして、VDD≧1Vgs+2Vdsの条件で動作する。ここで、VDDは電源電圧(ただしVSS=0とする)、Vgsはダイオード接続のNMOSトランジスタMのゲート−ソース間電圧(しきい値)、VdsはPMOSトランジスタM,Mのソース−ドレイン間電圧(飽和値)である。

[実施形態における出力回路の作用]
The class-AB output circuit 10 the current path P 1 to the reference, operates in conditions of V DD ≧ 1V gs + 2V ds . Here, V DD is the power supply voltage (where V SS = 0), V gs is the gate-source voltage (threshold value) of the diode-connected NMOS transistor M 3 , and V ds is the NMOS transistors M 4 and M 5. Source-drain voltage (saturation value).

[Action of output circuit in the embodiment]

上記構成のAB級出力回路10においては、当該増幅器に被増幅信号が入力されていないアイドル状態で、プッシュプル回路16のPMOSトランジスタMおよびNMOSトランジスタMを流れるアイドル電流の少ない方がAB級の設定動作点に対応するように、出力制御回路12およびミニマムセレクタ回路14内の各部が動作し、特に各MOSトランジスタM〜Mのいずれも飽和特性領域で動作する。 In the class AB output circuit 10 having the above configuration, the one having the smaller idle current flowing through the MOSFET transistor M 8 and the NMOS transistor M 9 of the push-pull circuit 16 in the idle state in which the amplified signal is not input to the amplifier is the class AB. Each part in the output control circuit 12 and the minimum selector circuit 14 operates so as to correspond to the set operating point of, and in particular, all of the MOS transistors M 1 to M 7 operate in the saturation characteristic region.

詳しくは、モニタ用PMOSトランジスタMは、出力制御回路12のノードNから出力用PMOSトランジスタMに与えられる制御電圧と同じものをそのゲート電極に受け、出力用PMOSトランジスタMのドレイン電流に対応する電流値iのドレイン電流(以下「第1モニタ電流」と称する。)を電流経路P上で流そうとする。 Specifically, the monitoring epitaxial transistor M 4 receives the same control voltage applied to the output epitaxial transistor M 8 from the node N 1 of the output control circuit 12 to its gate electrode, and the drain current of the output epitaxial transistor M 8 is received. A drain current (hereinafter referred to as “first monitor current”) having a current value i 1 corresponding to the above is attempted to flow on the current path P 1 .

一方、モニタ用NMOSトランジスタMは、出力制御回路12のノードNから出力用NMOSトランジスタMに与えられる制御電圧と同じものをそのゲート電極に受け、NMOSトランジスタMのドレイン電流に対応する電流値iのドレイン電流(「第2モニタ電流」と称する。)を電流経路P上で流そうとする。このモニタ用NMOSトランジスタMの流そうとする第2モニタ電流の電流値iが定電流源Iに設定された最大許容電流値iMAX以下であるときは、その電流値iで第2モニタ電流が電流経路P上を流れる。 On the other hand, the monitoring NMOS transistor M 6 receives the same control voltage applied to the output NMOS transistor M 9 from the node N 2 of the output control circuit 12 to its gate electrode, and corresponds to the drain current of the NMOS transistor M 9. A drain current having a current value i 2 (referred to as a “second monitor current”) is attempted to flow on the current path P 2 . When the current value i 2 of the second monitor current to be passed by the monitoring NMOS transistor M 6 is equal to or less than the maximum allowable current value i MAX set in the constant current source I 4 , the current value i 2 is the second . 2 Monitor current flows on the current path P 2 .

この時、定電流源Iは、そのオン抵抗(NMOSトランジスタで構成した場合はそのドレイン−ソース間抵抗)が非常に低いため、電流経路P上の他のMOSトランジスタ(M,M)の動作に影響を与えることはない。 At this time, since the constant current source I 4 has a very low on-resistance (drain-source resistance when configured with an NMOS transistor), other MOS transistors (M 6 , M 7 ) on the current path P 2 ) Does not affect the operation.

電流経路P上で流れる第2モニタ電流は、カレントミラー回路[M,M]によって電流経路Pにミラーされる。PMOSトランジスタMは、電流経路P上でPMOSトランジスタMと等しい電流値iでドレイン電流つまり第2モニタ電流を流そうとする。 The second monitor current flowing on the current path P 2 is mirrored in the current path P 1 by the current mirror circuits [M 5 , M 7 ]. PMOS transistor M 5 is a PMOS transistor M 7 and the current value equal i 2 on current path P 1 attempts to pass the drain current, that the second monitor current.

その結果、電流経路P上では、PMOSトランジスタMが電流値iで流そうとする第1モニタ電流とPMOSトランジスタMが電流値iで流そうとする第2モニタ電流とが直列に重なり(競合し)、小さい方のモニタ電流が選択的または支配的に流れる。すなわち、i<iのときは第1モニタ電流が電流経路P上を流れ、i>iのときは第2モニタ電流が電流経路P上を流れる。そして、電流経路P上で選択的に流れるモニタ電流に対してダイオード接続のNMOSトランジスタMが、その電流−電圧変換(電圧降下)によってノードNにミニマムセレクタ電圧VMSを生成する。 As a result, on the current path P 1, the second monitor current and a series of first monitor current and the PMOS transistor M 5 the PMOS transistor M 4 is made to flow at a current value i 1 is made to flow at a current value i 2 The smaller monitor current flows selectively or predominantly. That is, when i 1 <i 2 , the first monitor current flows on the current path P 1 , and when i 1 > i 2 , the second monitor current flows on the current path P 1 . Then, the current path P 1 on selectively flows NMOS transistor M 3 of the diode connected to monitor current at its current - voltage conversion (voltage drop) by generating a minimum selector voltage V MS to node N 4.

ミニマムセレクタ回路14のノードNに得られるミニマムセレクタ電圧VMSは、出力制御回路12の片側のNMOSトランジスタMのゲート電極に入力される。一方、反対側のNMOSトランジスタMのゲート電極には基準電圧VABが入力されている。 Minimum selector voltage V MS obtained in the node N 4 Minimum selector circuit 14 is inputted to one side of the gate electrode of the NMOS transistor M 2 of the output control circuit 12. On the other hand, the reference voltage V AB is input to the gate electrode of the NMOS transistor M 1 on the opposite side.

出力制御回路12において、差動対の両NMOSトランジスタM,Mは略同一のトランジスタ特性を有している。一方で、定電流源I,Iは略同一の定電流特性を有するものの、それぞれのオン抵抗または電圧降下が異なっている。すなわち、信号入力端子24より入力される信号電流CSの電流値がその基準電流値の大きさにあり、かつ差動対の両NMOSトランジスタM,Mが相等しいドレイン電流を流している状態つまりアイドル状態を仮定すると、このアイドル状態の下でノードN,Nにそれぞれ得られる制御電圧V,Vをゲート電極に受ける出力用PMOSトランジスタMおよび出力用NMOSトランジスタMがAB級の設定動作点に対応する基準値以上のドレイン電流つまりアイドル電流を流すように、定電流源I,Iのオン抵抗または電圧降下が設定されている。 In the output control circuit 12, both the NMOS transistors M 1 and M 2 of the differential pair have substantially the same transistor characteristics. On the other hand, although the constant current sources I 1 and I 2 have substantially the same constant current characteristics, their on-resistances or voltage drops are different. That is, a state in which the current value of the signal current CS input from the signal input terminal 24 is at the magnitude of the reference current value, and the differential pair of both NMOS transistors M 1 and M 2 are flowing the same drain current. that assuming an idle state, the output PMOS transistor M 8 and the output NMOS transistor M 9 receives the node N 1, respectively obtained control voltages V 1 to N 2, V 2 under the idle state to the gate electrode AB Class setting The on-resistance or voltage drop of the constant current sources I 1 and I 2 is set so that the drain current, that is, the idle current, which is equal to or higher than the reference value corresponding to the operating point, flows.

差動対のNMOSトランジスタM,Mに相等しいドレイン電流が流れているときは、ミニマムセレクタ電圧VMSが基準電圧VABに等しいときである。ミニマムセレクタ電圧VMSが基準電圧VABより低くなると、相対的にNMOSトランジスタMのドレイン電流がNMOSトランジスタMのドレイン電流より多くなって、制御電圧Vはその基準レベルより低くなる一方で、制御電圧Vはその基準レベルより高くなる。これにより、出力用PMOSトランジスタMおよび出力用NMOSトランジスタMのドレイン電流が基準電流値より大きくなる。そうすると、ミニマムセレクタ回路14の働き(出力段ドレイン電流のモニタリング、モニタ電流の少ない方の選択、電流−電圧変換)により、ミニマムセレクタ電圧VMSが高くなる方向に変化する。 When a drain current equal to that of the disparate pair of NMOS transistors M 1 and M 2 is flowing, it is when the minimum selector voltage V MS is equal to the reference voltage V AB . When minimum selector voltage V MS becomes lower than the reference voltage V AB, relatively drain current of the NMOS transistor M 1 becomes larger than the drain current of the NMOS transistor M 2, control voltages V 1 While fall below the reference level , The control voltage V 2 becomes higher than the reference level. As a result, the drain currents of the output MOSFET transistor M 8 and the output NMOS transistor M 9 become larger than the reference current value. Then, the action of the minimum selector circuit 14 (monitoring of the output stage drain current selection with the smaller monitor current, the current - voltage conversion) by changes in the direction of minimum selector voltage V MS becomes high.

反対に、ミニマムセレクタ電圧VMSが基準電圧VABより高くなると、相対的にNMOSトランジスタMのドレイン電流がNMOSトランジスタMのドレイン電流より少なくなって、制御電圧Vはその基準レベルより高くなる一方で、制御電圧Vはその基準レベルより低くなる。これにより、出力用PMOSトランジスタMおよび出力用NMOSトランジスタMのドレイン電流が基準電流値より小さくなる。そうすると、ミニマムセレクタ回路14の働きにより、ミニマムセレクタ電圧VMSが低くなる方向に変化する。 Conversely, when the minimum selector voltage V MS is higher than the reference voltage V AB, the drain current of relatively NMOS transistor M 1 becomes smaller than the drain current of the NMOS transistor M 2, control voltages V 1 is higher than the reference level On the other hand, the control voltage V 2 becomes lower than the reference level. As a result, the drain currents of the output MOSFET transistor M 8 and the output NMOS transistor M 9 become smaller than the reference current value. Then, by the action of the minimum selector circuit 14, minimum selector voltage V MS is changed in the direction to decrease.

このように、信号入力端子24より入力される信号電流CSがアイドル状態にあるとき(つまり当該増幅器に被増幅信号が入力されていないとき)は、上記のように出力制御回路12およびミニマムセレクタ回路14がミニマムセレクタ電圧VMSを基準電圧VABに一致させるように負帰還動作することにより、出力用PMOSトランジスタMおよび出力用NMOSトランジスタMにAB級の設定動作点に対応する基準電流値以上のアイドル電流が流れるようになっている。 As described above, when the signal current CS input from the signal input terminal 24 is in the idle state (that is, when the amplified signal is not input to the amplifier), the output control circuit 12 and the minimum selector circuit are as described above. by 14 is negative feedback operation so as to match the minimum selector voltage V MS to the reference voltage V AB, the reference current value corresponding to the set operating point of the class AB output PMOS transistor M 8 and the output NMOS transistor M 9 The above idle current is flowing.

そして、当該増幅器に被増幅信号が入力され、信号電流入力端子24より入力される信号電流CSの電流値がアイドル状態の基準電流値から変化すると、差動対のNMOSトランジスタM,Mのドレイン電流の双方が信号電流CSと逆方向に変化し、ノードN,Nにそれぞれ得られる制御電圧V,Vの双方が両ドレイン電流と逆方向に変化する(つまり信号電流CSと同方向に変化する)。こうして制御電圧V,Vがそれぞれの基準レベルから変化することにより、その変化の方向に応じて出力用PMOSトランジスタMまたは出力用NMOSトランジスタMのいずれか一方がアイドル電流よりも大きなドレイン電流つまり出力電流(ソース電流またはシンク電流)を信号出力端子26を通じて負荷(図示せず)に流し込む。この出力電流の電流値は、信号電流CSの変化量(被増幅信号の信号レベル)に対応している。 Then, when the amplified signal is input to the amplifier and the current value of the signal current CS input from the signal current input terminal 24 changes from the reference current value in the idle state, the differential pair's NMOS transistors M 1 and M 2 both the drain current changes to the signal current CS and backward, and the node N 1, both the control voltages respectively to N 2 to obtain V 1, V 2 changes to both the drain current and the reverse direction (i.e. the signal current CS It changes in the same direction). By controlling the voltage V 1, V 2 are changed from the respective reference level thus, one larger drain than the idle current of the output PMOS transistor M 8 or the output NMOS transistor M 9 depending on the direction of the change A current, that is, an output current (source current or sink current) is passed through the signal output terminal 26 into a load (not shown). The current value of this output current corresponds to the amount of change in the signal current CS (the signal level of the signal to be amplified).

このAB級出力回路10においては、直流の信号たとえばパルス信号を増幅出力する場合、パルス信号が入力されていない時あるいは入力中のパルス信号の論理レベルが“L”である時は、信号出力端子26の電位または出力電圧VOUTがシンク側の出力用NMOSトランジスタMを介して負極性電源電位VSS(たとえばグランド電位)側にクリップされる。 In this class AB output circuit 10, when a DC signal, for example, a pulse signal is amplified and output, when the pulse signal is not input or the logic level of the pulse signal being input is “L”, the signal output terminal The potential or output voltage V OUT of 26 is clipped to the negative power supply potential VSS (for example, ground potential) side via the output NMOS transistor M 9 on the sink side.

ここで、出力用NMOSトランジスタMは、そのドレイン−ソース間電圧が極度に低いため(ゼロボルト付近)、非飽和(線型)特性領域で動作する。一方、出力用PMOSトランジスタMは、そのソース−ドレイン間電圧が十分大きく、飽和特性領域で動作する。この場合、非飽和状態にある出力用NMOSトランジスタMにも所要のドレイン電流またはアイドル電流が流れるように、出力制御回路12およびミニマムセレクタ回路14で上記のような負帰還動作が行われることにより、出力用NMOSトランジスタMのゲート電極に与えられる制御電圧Vが相当高いレベルに跳ね上がる。 Here, the output NMOS transistor M 9 operates in an unsaturated (linear) characteristic region because its drain-source voltage is extremely low (near zero volt). On the other hand, the output MOSFET transistor M 8 has a sufficiently large source-drain voltage and operates in the saturation characteristic region. In this case, the output control circuit 12 and the minimum selector circuit 14 perform the above-mentioned negative feedback operation so that the required drain current or idle current also flows through the output NMOS transistor M 9 in the unsaturated state. , The control voltage V 2 applied to the gate electrode of the output NMOS transistor M 9 jumps to a considerably high level.

この時、電流経路P上のモニタ用NMOSトランジスタMは、飽和特性領域で動作しており、出力用NMOSトランジスタMと共通の制御電圧Vをゲート電極に入力することで、その制御電圧Vの電圧レベルに応じた相当大きな電流値iで第2モニタ電流を流そうとする。 At this time, the monitoring NMOS transistor M 6 on the current path P 2 is operating in the saturation characteristic region, and is controlled by inputting the control voltage V 2 common to the output NMOS transistor M 9 to the gate electrode. A second monitor current is attempted to flow at a considerably large current value i 2 corresponding to the voltage level of the voltage V 2 .

しかし、電流経路P上には定電流源Iが設けられている。モニタ用NMOSトランジスタMは、定電流源Iに設定された最大許容電流値iMAXを超える電流値iで第2モニタ電流を流すことができない。すなわち、モニタ用NMOSトランジスタMがそのゲート電極に受ける制御電圧Vに応じた電流値iでドレイン電流(第2モニタ電流)を流そうとしても、i>iMAXの場合は、第2モニタ電流が電流値iMAXで電流経路P上を流れる。この電流値iMAXの第2モニタ電流は、カレントミラー回路[M,M]を介して電流経路Pにコピーされる。 However, a constant current source I 4 is provided on the current path P 2 . The monitoring NMOS transistor M 6 cannot pass the second monitor current at a current value i 2 that exceeds the maximum allowable current value i MAX set in the constant current source I 4 . That is, even if the drain current (second monitor current) is to flow at the current value i 2 corresponding to the control voltage V 2 received by the monitoring NMOS transistor M 6 at the gate electrode, if i 2 > i MAX , the second is 2 monitors current flowing on the current path P 2 at a current value i MAX. Second monitor current of the current value i MAX is copied to the current path P 1 through the current mirror circuit [M 5, M 7].

こうして、電流経路P上では、PMOSトランジスタMが流そうとする第1モニタ電流とPMOSトランジスタMが流そうとする第2モニタ電流とが競合し、相対的に小さい方のモニタ電流が選択的に流れ、その選択されたモニタ電流に対応するミニマムセレクタ電圧VMSがノードNに得られる。 Thus, on the current path P 1 may include a second monitor current conflict that attempts to pass the first monitor current and the PMOS transistor M 5 is made to flow the PMOS transistor M 4, a relatively smaller monitor current selectively flow, minimum selector voltage V MS is obtained at the node N 4 corresponding to the selected monitor current.

このように、この実施形態のAB級出力回路10においては、信号出力端子26の電位または出力電圧VOUTが負極性電源電位(VSS)付近にクリップされるときは、非飽和状態になるシンク出力用NMOSトランジスタMに対する制御電圧Vが著しく上昇して、この出力用NMOSトランジスタMに充てられているモニタ用NMOSトランジスタMが大電流の第2モニタ電流を流そうとする。しかし、モニタ用NMOSトランジスタMと同じ電流経路P上に直列接続で設けられている定電流源Iにより、実際に流れる第2モニタ電流の電流値が予め設定した上限電流値(最大許容電流値)iMAXに制限される。このことにより、このAB級出力回路10内でミニマムセレクタ電圧VMSの生成ないしAB級動作のバイアス制御に寄与しない無意味な大電流が定常的に流れるのを効果的に抑制することができる。 As described above, in the class AB output circuit 10 of this embodiment, when the potential of the signal output terminal 26 or the output voltage V OUT is clipped near the negative electrode power supply potential ( VSS ), the sink becomes unsaturated. The control voltage V 2 with respect to the output NMOS transistor M 9 rises remarkably, and the monitor NMOS transistor M 6 allocated to the output NMOS transistor M 9 tries to pass a large current second monitor current. However, the current value of the second monitor current that actually flows is set to the preset upper limit current value (maximum allowable current) by the constant current source I 4 provided in series on the same current path P 2 as the monitoring NMOS transistor M 6. It is limited to a current value) i MAX. Thus, it is possible to meaningless large current to no generation of minimum selector voltage V MS in this class-AB output circuit 10. does not contribute to the bias control of the class AB operation is effectively prevented from flowing constantly.

なお、この実施形態のAB級出力回路10において、定電流源Iを他の電流制限回路または電流制限素子たとえば抵抗素子に置き換えることは、所要の電流制限効果を得るのが難しいだけでなく、他の構成要素、特に同一の電流経路P上に設けられているモニタ用NMOSトランジスタMおよびカレントミラー用PMOSトランジスタMの動作に不所望な影響を与えるため、好ましくない。 In the class AB output circuit 10 of this embodiment, replacing the constant current source I 4 with another current limiting circuit or a current limiting element such as a resistance element is not only difficult to obtain the required current limiting effect, but also. other components, particularly to provide a undesirable influence on the operation of the monitor NMOS transistor M 6 and the PMOS transistor M 7 current mirror is provided on the same current path P 2, which is not preferable.

すなわち、抵抗素子に定電流源Iと同等の電流制限機能を担わせるとなると、少なくとも数kΩの高抵抗を用いなくてはならない。しかし、そのような高抵抗の抵抗素子をモニタ用NMOSトランジスタMのソース電極と負極電源端子22との間に設ける構成、あるいはカレントミラー用PMOSトランジスタMのソース電極と正極電源端子22との間に設ける構成は、採ることができない。それらのMOSトランジスタM,Mがソース電圧の異常な引き下げまたは引き上げにより正常に動作しないからである。また、そのような高抵抗の抵抗素子をPMOSトランジスタMのドレイン電極とNMOSトランジスタMのドレイン電極との間に設ける構成にしても、両MOSトランジスタM,Mのソース−ドレイン間電圧が著しく狭められ飽和特性領域での安定動作が困難になる。

[実施形態における演算増幅器の構成]
That is, if the resistance element is to have a current limiting function equivalent to that of the constant current source I 4 , a high resistance of at least several kΩ must be used. However, the source electrode and the positive source terminal 22 of the source electrode and the structure provided between the anode power supply terminal 22 or the current mirror PMOS transistor M 7, the monitoring NMOS transistor M 6 resistance element of such a high-resistance The configuration provided between them cannot be adopted. This is because those MOS transistors M 6 and M 7 do not operate normally due to an abnormal reduction or increase in the source voltage. Further, even if such a high resistance resistance element is provided between the drain electrode of the MOSFET transistor M 7 and the drain electrode of the NMOS transistor M 6 , the source-drain voltage of both MOS transistors M 7 and M 6 is provided. Is significantly narrowed and stable operation in the saturation characteristic region becomes difficult.

[Configuration of operational amplifier in the embodiment]

図2に、本発明の一実施形態における演算増幅器30の構成を示す。この演算増幅器30は、差動入力回路32、定電圧回路34およびAB級出力回路10Aを有している。 FIG. 2 shows the configuration of the operational amplifier 30 according to the embodiment of the present invention. The operational amplifier 30 has a differential input circuit 32, a constant voltage circuit 34, and a class AB output circuit 10A.

差動入力回路32は、テール電流源I10および差動対のPMOSトランジスタMP,MPを有し、定電流源用のNMOSトランジスタMN,MNをAB級出力回路10Aと共有する。 The differential input circuit 32 has a tail current source I 10 and a differential pair of MOSFET transistors MP 1 and MP 2 , and shares the NMOS transistors MN 6 and MN 7 for a constant current source with the class AB output circuit 10A.

より詳しくは、テール電流源I10は正極電源端子20に接続されている。PMOSトランジスタMP,MPは、それらのソース電極がテール電流源I10に共通接続され、それらのドレイン電極がNMOSトランジスタMN,MNのドレイン電極またはノードN,Nにそれぞれ接続され、それらのゲート電極が一対の信号入力端子36,38にそれぞれ接続されている。信号入力端子36,38には電圧信号VIN1,VIN2がそれぞれ入力される。 More specifically, the tail current source I 10 is connected to the positive electrode power supply terminal 20. In the MOSFET transistors MP 1 and MP 2 , their source electrodes are commonly connected to the tail current source I 10 , and their drain electrodes are connected to the drain electrodes of the NMOS transistors MN 7 and MN 6 or the nodes N 3 and N 5 , respectively. , The gate electrodes are connected to the pair of signal input terminals 36 and 38, respectively. Voltage signals V IN1 and V IN 2 are input to the signal input terminals 36 and 38, respectively.

定電圧回路34は、負極性電源電位VSS寄りの一定のバイアス電圧Vを発生する第1のバイアス電圧発生回路40と、正極性電源電位VDD寄りの一定のバイアス電圧Vを発生する第2のバイアス電圧発生回路42とを有している。 Constant voltage circuit 34 includes a first bias voltage generating circuit 40 for generating a constant bias voltage V L of the negative power potential V SS closer, generates a constant bias voltage V H of the positive polarity power supply potential V DD closer It has a second bias voltage generation circuit 42.

第1のバイアス電圧発生回路40は、正極電源端子20と負極電源端子22との間で直列に接続される定電流源I11およびNMOSトランジスタMNを有している。ここで、定電流源I11は正極電源端子20側に設けられる。NMOSトランジスタMNは、そのソース電極が負極電源端子22に接続され、そのゲート電極およびドレイン電極が共通接続された(つまりダイオード接続された)うえで定電流源I11に接続されている。NMOSトランジスタMNのゲート電極およびドレイン電極には、負極性電源電位VSS寄りの一定の第1バイアス電圧Vが得られる。この第1バイアス電圧Vは、AB級出力回路10AのNMOSトランジスタMN,MN,MN10のゲート電極に与えられる。 The first bias voltage generation circuit 40 has a constant current source I 11 and an NMOS transistor MN 9 connected in series between the positive electrode power supply terminal 20 and the negative electrode power supply terminal 22. Here, the constant current source I 11 is provided on the positive electrode power supply terminal 20 side. The source electrode of the NMOS transistor MN 9 is connected to the negative electrode power supply terminal 22, and the gate electrode and drain electrode thereof are commonly connected (that is, diode-connected) and then connected to the constant current source I 11 . The gate electrode and the drain electrode of the NMOS transistor MN 9, constant first bias voltage V L of the negative power potential V SS closer is obtained. This first bias voltage VL is applied to the gate electrodes of the NMOS transistors MN 1 , MN 2 , and MN 10 of the class AB output circuit 10A.

第2のバイアス電圧発生回路42は、正極電源端子20と負極電源端子22との間で直列に接続されるPMOSトランジスタMP10および定電流源I12を有している。ここで、定電流源I12は負極電源端子22側に設けられる。PMOSトランジスタMP10は、そのソース電極が正極電源端子20に接続され、そのゲート電極およびドレイン電極が共通接続された(つまりダイオード接続された)うえで定電流源I12に接続されている。PMOSトランジスタMP10のゲート電極およびドレイン電極には、正極性電源電位VDD寄りの一定の第2バイアス電圧Vが得られる。この第2バイアス電圧Vは、AB級出力回路10A内のPMOSトランジスタMP,MP,MPのゲート電極に与えられる。 The second bias voltage generation circuit 42 has a MOSFET transistor MP 10 and a constant current source I 12 connected in series between the positive electrode power supply terminal 20 and the negative electrode power supply terminal 22. Here, the constant current source I 12 is provided on the negative electrode power supply terminal 22 side. The source electrode of the MOSFET transistor MP 10 is connected to the positive electrode power supply terminal 20, and the gate electrode and drain electrode thereof are commonly connected (that is, diode-connected) and then connected to the constant current source I 12 . A constant second bias voltage V H closer to the positive power supply potential V DD is obtained at the gate electrode and drain electrode of the MOSFET transistor MP 10 . This second bias voltage VH is applied to the gate electrodes of the MOSFET transistors MP 4 , MP 3 , and MP 5 in the class AB output circuit 10A.

AB級出力回路10Aは、出力制御回路12A、ミニマムセレクタ回路14A、プッシュプル回路16Aおよびカスコード半回路44を有している。このうち、出力制御回路12A、ミニマムセレクタ回路14Aおよびプッシュプル回路16Aは、上述した図1のAB級出力回路10における出力制御回路12、ミニマムセレクタ回路14およびプッシュプル回路16にそれぞれ相当する。 The class AB output circuit 10A includes an output control circuit 12A, a minimum selector circuit 14A, a push-pull circuit 16A, and a cascode half circuit 44. Of these, the output control circuit 12A, the minimum selector circuit 14A, and the push-pull circuit 16A correspond to the output control circuit 12, the minimum selector circuit 14, and the push-pull circuit 16 in the AB class output circuit 10 of FIG. 1 described above, respectively.

詳細には、出力制御回路12Aにおいて、テール電流源I13およびPMOSトランジスタMPは図1の定電流源Iに相当し、テール電流源I13およびPMOSトランジスタMPは図1の定電流源Iに相当する。ここで、PMOSトランジスタMP,MPは、それぞれのソース電極がテール電流源I13に共通接続され、それぞれのドレイン電極がノードN,Nに接続され、それぞれのゲート電極に定電圧回路34から第2バイアス電圧Vを受けて、定電流源として機能する。 Specifically, in the output control circuit 12A, the tail current source I 13 and the epitaxial transistor MP 3 correspond to the constant current source I 1 of FIG. 1, and the tail current source I 13 and the MIMO transistor MP 5 correspond to the constant current source of FIG. Corresponds to I 2 . Here, in the epitaxial transistors MP 3 and MP 5 , each source electrode is commonly connected to the tail current source I 13 , and each drain electrode is connected to nodes N 1 and N 2 , and a constant voltage circuit is connected to each gate electrode. from 34 receiving the second bias voltage V H, and functions as a constant current source.

NMOSトランジスタMN,MNは、図1の差動対のNMOSトランジスタM,Mに相当する。ここで、NMOSトランジスタMNのゲート電極には、AB級動作点設定用の基準電圧VABとして定電圧回路34からの第1バイアス電圧Vが入力される。また、NMOSトランジスタMNのゲート電極には、ノードNからミニマムセレクタ電圧VMSが入力される。 The NMOS transistors MN 2 and MN 3 correspond to the NMOS transistors M 1 and M 2 of the differential pair shown in FIG. Here, the first bias voltage VL from the constant voltage circuit 34 is input to the gate electrode of the NMOS transistor MN 2 as the reference voltage VA B for setting the class AB operating point. Further, the gate electrode of the NMOS transistor MN 3, minimum selector voltage V MS is input from the node N 4.

NMOSトランジスタMNは、図1の定電流源(テール電流源)Iに相当する。ここで、NMOSトランジスタMNは、そのソース電極が負極電源端子22に接続され、そのドレイン電極がノードNに接続され、そのゲート電極が後述するカスコード半回路44のNMOSトランジスタMNのゲート電極に共通接続され、定電流源として機能する。 The NMOS transistor MN 7 corresponds to the constant current source (tail current source) I 3 in FIG. Here, the source electrode of the NMOS transistor MN 7 is connected to the negative electrode power supply terminal 22, the drain electrode is connected to the node N 3 , and the gate electrode is the gate electrode of the NMOS transistor MN 6 of the cascode semi-circuit 44 described later. It is commonly connected to and functions as a constant current source.

なお、この実施形態では、差動入力回路32の基準側PMOSトランジスタMPのドレイン電極が図1の信号電流入力端子24に相当し、該PMOSトランジスタMPのドレイン電流CSが図1の信号電流CSに相当する。 In this embodiment, the drain electrode of the reference side polyclonal transistor MP 1 of the differential input circuit 32 corresponds to the signal current input terminal 24 of FIG. 1, and the drain current CS a of the epitaxial transistor MP 1 is the signal of FIG. Corresponds to the current CS.

ミニマムセレクタ回路14Aにおいて、電流経路P上に直列接続で設けられているダイオード接続のNMOSトランジスタMN、PMOSトランジスタMPおよびPMOSトランジスタMPは、図1のダイオード接続のNMOSトランジスタM、モニタ用PMOSトランジスタMおよびカレントミラー用PMOSトランジスタMにそれぞれ対応している。 In the minimum selector circuit 14A, the diode-connected NMOS transistor MN 8 , the NMOS transistor MP 8 and the NMOS transistor MP 6 provided in series on the current path P 1 are the diode-connected NMOS transistor M 3 in FIG. 1, and the monitor. respectively correspond to use PMOS transistors M 4 and the PMOS transistor M 5 current mirror.

また、電流経路P上に直列接続で設けられているPMOSトランジスタMP,NMOSトランジスタMNおよびNMOSトランジスタMN10は、図1のカレントミラー用PMOSトランジスタM、モニタ用NMOSトランジスタMおよび定電流源Iにそれぞれ対応している。ここで、NMOSトランジスタMN10は、そのソース電極が負極電源端子22に接続され、そのドレイン電極がNMOSトランジスタMNのソース電極に接続され、そのゲート電極に定電圧回路34からの第1バイアス電圧Vを受けて、定電流源として機能する。 Further, the NMOS transistors MP 7 , the NMOS transistor MN 4 and the NMOS transistor MN 10 provided in series on the current path P 2 are the current mirror MOSFET M 7 and the monitor NMOS transistor M 6 in FIG. respectively correspond to the current source I 4. Here, the source electrode of the NMOS transistor MN 10 is connected to the negative electrode power supply terminal 22, the drain electrode is connected to the source electrode of the NMOS transistor MN 4 , and the first bias voltage from the constant voltage circuit 34 is connected to the gate electrode. It receives VL and functions as a constant current source.

プッシュプル回路16AのPMOSトランジスタMPおよびNMOSトランジスタMNは、図1のPMOSトランジスタMおよびNMOSトランジスタMにそれぞれ対応する。 The MPLS transistor MP 9 and the NMOS transistor MN 5 of the push-pull circuit 16A correspond to the MOSFET transistor M 8 and the NMOS transistor M 9 of FIG. 1, respectively.

カスコード半回路44は、出力制御回路12A(特にNMOSトランジスタMN,MN)と組み合わせて、差動入力回路32(特に差動対のNMOSトランジスタMP,MP)に対する折り返し式のカスコード回路を形成している。 The cascode semi-circuit 44 is combined with the output control circuit 12A (particularly the NMOS transistors MN 2 and MN 3 ) to form a fold-back cascode circuit for the differential input circuit 32 (particularly the differential pair of NMOS transistors MP 1 and MP 2 ). Is forming.

より詳しくは、カスコード半回路44は、正極電源端子20と負極電源端子22との間で直列に接続されている定電流源I14、PMOSトランジスタMP、NMOSトランジスタMNおよびNMOSトランジスタMNを有している。ここで、定電流源I14は正極電源端子20側に設けられる。PMOSトランジスタMPは、そのソース電極が定電流源I14に接続され、そのドレイン電極がNMOSトランジスタMNのドレイン電極に接続され、そのゲート電極に定電圧回路34からの第2バイアス電圧Vを受けて、定電流源として機能する。NMOSトランジスタMNは、そのソース電極がノードNに接続され、そのドレイン電極がPMOSトランジスタMPのドレイン電極に接続され、そのゲート電極に定電圧回路34からの第1バイアス電圧Vを受ける。NMOSトランジスタMNは、そのソース電極が負極電源端子22に接続され、そのドレイン電極がノードNに接続され、そのゲート電極が出力制御回路12AのNMOSトランジスタMNのゲート電極に共通接続されたうえで、NMOSトランジスタMNのドレイン電極に接続され、定電流源として機能する。 More specifically, the cascode semi-circuit 44 comprises a constant current source I 14 connected in series between the positive electrode power supply terminal 20 and the negative electrode power supply terminal 22, a MOSFET transistor MP 4 , an NMOS transistor MN 1 and an NMOS transistor MN 6 . Have. Here, the constant current source I 14 is provided on the positive electrode power supply terminal 20 side. PMOS transistor MP 4 has its source electrode connected to the constant current source I 14, its drain electrode connected to the drain electrode of the NMOS transistor MN 1, the second bias voltage V H from the constant voltage circuit 34 to the gate electrode In response, it functions as a constant current source. The source electrode of the NMOS transistor MN 1 is connected to the node N 5 , the drain electrode is connected to the drain electrode of the NMOS transistor MP 4 , and the gate electrode receives the first bias voltage VL from the constant voltage circuit 34. .. The source electrode of the NMOS transistor MN 6 was connected to the negative electrode power supply terminal 22, the drain electrode was connected to the node N 5, and the gate electrode was commonly connected to the gate electrode of the NMOS transistor MN 7 of the output control circuit 12A. Then, it is connected to the drain electrode of the NMOS transistor MN 1 and functions as a constant current source.

カスコード半回路44と出力制御回路12Aとの間では、互いに対向するもの同士が同等の構成および特性を有している。すなわち、定電流源I14と定電流源I13、PMOSトランジスタMPとPMOSトランジスタ[MP,MP]、NMOSトランジスタMNとNMOSトランジスタ[MN,MN]、NMOSトランジスタMNとNMOSトランジスタMNとが互いに同等の構成および特性を有している。 Between the cascode half circuit 44 and the output control circuit 12A, those facing each other have the same configuration and characteristics. That is, a constant current source I 14 and a constant current source I 13, a MOSFET transistor MP 4 and a MOSFET transistor [MP 3 , MP 5 ], an NMOS transistor MN 1 and an NMOS transistor [MN 2 , MN 3 ], an NMOS transistor MN 6 and an NMOS. The transistor MN 7 has the same configuration and characteristics as each other.

また、カスコード半回路44のノードNは、出力制御回路12AのノードNと対向している。このノードNは、差動入力回路32のPMOSトランジスタMPのドレイン端子に接続されている。該PMOSトランジスタMPのドレイン電流が第2の信号電流CSとしてノードNに入力されるようになっている。 The node N 5 cascode half circuit 44 is opposed to the node N 3 of the output control circuit 12A. This node N 5 is connected to the drain terminal of the NMOS transistor MP 2 of the differential input circuit 32. The drain current of the NMOS transistor MP 2 is input to the node N 5 as a second signal current CS b .

この演算増幅器30の差動入力回路32では、入力信号VIN1,VIN2の電圧差に応じたバランスで差動対のNMOSトランジスタMP,MPにドレイン電流CS,CSが流れる。すなわち、VIN1=VIN2のときはCS≒CS、VIN1>VIN2のときはCS<CS、VIN1<VIN2のときはCS>CSの関係で、差動対(MP,MP)から信号電流CS,CSが取り出される。 In the differential input circuit 32 of the operational amplifier 30, drain currents CS a and CS b flow through the disparate pair of NMOS transistors MP 1 and MP 2 in a balanced manner according to the voltage difference between the input signals V IN 1 and V IN 2 . That is, when V IN1 = V IN2 , CS a ≈ CS b , when V IN1 > V IN2 , CS a <CS b , and when V IN1 <V IN2 , CS a > CS b. The signal currents CS a and CS b are taken out from (MP 1 , MP 2 ).

AB級出力回路10Aでは、出力制御回路12Aにおいて、差動入力回路32からの信号電流CSと差動対のNMOSトランジスタMN,MNのドレイン電流とがノードNで合流してNMOSトランジスタMNを流れる。また、カスコード半回路44において、差動入力回路32からの信号電流CSとNMOSトランジスタMNのドレイン電流とがノードNで合流してNMOSトランジスタMNを流れる。 In the class AB output circuit 10A, in the output control circuit 12A, the signal current CS a from the differential input circuit 32 and the drain currents of the differential pair NMOS transistors MN 2 and MN 3 merge at the node N 3 to form an NMOS transistor. It flows through MN 7 . Further, in the cascode half circuit 44, the signal current CS b from the differential input circuit 32 and the drain current of the NMOS transistor MN 1 merge at the node N 5 and flow through the NMOS transistor MN 6 .

いま、入力信号VIN1,VIN2の関係がVIN1=VIN2の状態からVIN1>VIN2の関係に変わると、信号電流CSが減少する方向に変化し、これによって出力制御回路12AのノードNで信号電流CSと合流する差動対のNMOSトランジスタMN,MNのドレイン電流が増加する方向に変化する。一方で、信号電流CSが増加する方向に変化し、カスコード半回路44のノードNで信号電流CSと合流するNMOSトランジスタMN1のドレイン電流が減少する方向に変化する。これにより、NMOSトランジスタMNのドレイン電圧およびゲート電圧ひいては出力制御回路12AのNMOSトランジスタMNのゲート電圧が高くなる方向に変化し、これにより差動対のNMOSトランジスタMN,MNのドレイン電流がさらに増加する方向に変化する。 Now, when the relationship between the input signals V IN1 and V IN2 changes from the state of V IN1 = V IN2 to the relationship of V IN1 > V IN2 , the signal current CS a changes in the direction of decreasing, which causes the output control circuit 12A. The drain currents of the differential pairs of NMOS transistors MN 2 and MN 3 that merge with the signal current CS a at node N 3 change in the direction of increase. On the other hand, the signal current CS b changes in the direction of increasing, and the drain current of the NMOS transistor MN 1 merging with the signal current CS b at the node N 5 of the cascode half circuit 44 changes in the direction of decreasing. As a result, the drain voltage and gate voltage of the NMOS transistor MN 1 and thus the gate voltage of the NMOS transistor MN 7 of the output control circuit 12A change in the direction of increasing, and as a result, the drain currents of the disparate pair of NMOS transistors MN 2 and MN 3 change. Changes in the direction of further increase.

出力制御回路12Aにおいて、差動対のNMOSトランジスタMN,MNのドレイン電流が増加すると、ノードN,Nに得られる制御電圧V,Vがそれぞれ低下する方向に変化し、これによって出力段のプッシュプル回路16Aではソース側のPMOSトランジスタMPのドレイン電流(ソース電流)が増加する方向に変化する。 In the output control circuit 12A, when the drain currents of the differential pair NMOS transistors MN 2 and MN 3 increase, the control voltages V 1 and V 2 obtained at the nodes N 1 and N 2 change in the direction of decreasing, respectively. In the push-pull circuit 16A of the output stage, the drain current (source current) of the source side epitaxial transistor MP 9 changes in the direction of increasing.

こうして、VIN1>VIN2の関係が保たれている間は出力電流が増大し、たとえば負荷が抵抗回路の場合は出力電圧VOUTが上昇し続ける。そして、VIN1>VIN2の関係からVIN1=VIN2の関係に至ると、演算増幅器30内で各部の変化が止まり定常状態になる。 In this way, the output current increases while the relationship of V IN1 > V IN2 is maintained, and for example, when the load is a resistance circuit, the output voltage V OUT continues to increase. Then, when the relationship of V IN1 > V IN2 becomes V IN1 = V IN2 , the change of each part stops in the operational amplifier 30 and the state becomes a steady state.

また、入力信号VIN1,VIN2の関係がVIN1=VIN2の状態からVIN1<VIN2の関係に変化したときは、演算増幅器30内の各部で上記と逆方向の変化が生じて、出力電流が減少し、出力電圧VOUTが低下する。そして、VIN1=VIN2の関係に至ると、そこで演算増幅器30内で各部の変化が止まり定常状態になる。 When the relationship between the input signals V IN1 and V IN2 changes from the state of V IN1 = V IN2 to the relationship of V IN1 <V IN2 , a change in the opposite direction to the above occurs in each part of the operational amplifier 30. The output current decreases and the output voltage V OUT decreases. Then, when the relationship of V IN1 = V IN2 is reached, the change of each part stops in the operational amplifier 30 and the steady state is reached.

上記のように、この実施形態の演算増幅器30は、低電源電圧の下で大きな利得が得られる差動入力回路32、折り返し式のカスコード回路(44,12A)およびAB級出力回路10Aを備え、AB級出力回路10A内(特に電流経路P)で無駄な大電流が流れるのを簡便かつ効果的に抑制することが可能であり、集積回路設計・製作の煩雑化やバイアス条件・設定の制限を伴わずに消費電力の節減を図り電源電圧の低減化に適合することができる。

[実施形態におけるシミュレーション]
As described above, the arithmetic amplifier 30 of this embodiment includes a differential input circuit 32 that can obtain a large gain under a low power supply voltage, a folding cascode circuit (44, 12A), and a class AB output circuit 10A. AB class output circuit 10A is capable of (especially current path P 2) by inhibiting simple and effectively from flowing unnecessary large current, limiting the integrated circuit design and manufacture complicated and bias conditions and setting of It is possible to reduce the power consumption and adapt to the reduction of the power supply voltage without any trouble.

[Simulation in Embodiment]

本発明者は、この実施形態の演算増幅器30(図2)および比較例の演算増幅器50(図3)について、図4に示すように、ボルテージ・フォロア結線の下で正極性電源電位VDDを5ボルト、負極性電源電位VSSをグランド電位(ゼロボルト)とし、信号出力端子26に10kΩの抵抗R、非反転入力端子(図2,図3の信号入力端子36)にパルス電源をそれぞれ接続し、パルス電源より振幅3ボルト(Hレベル=3ボルト,Lレベル=0ボルト)および繰り返し周波数50Hzのパルス信号VINを与えて、演算増幅器内の各部の電圧または電流を計算するシミュレーションを行った。なお、比較例の演算増幅器50(図3)は、実施形態の演算増幅器30(図2)から電流経路P上のNMOSトランジスタ(定電流源)MN10を省いた構成に相当する。 As shown in FIG. 4, the present inventor has set the positive power supply potential VDD under the voltage follower connection for the arithmetic amplifier 30 (FIG. 2) of this embodiment and the arithmetic amplifier 50 (FIG. 3) of the comparative example. 5 volts, the negative power potential V SS to the ground potential (zero volts), the signal 10kΩ resistor to the output terminal 26 R L, the non-inverting input terminal connected respectively to the pulsed power supply (Fig. 2, the signal input terminal 36 in FIG. 3) Then, a pulse signal VIN with an amplitude of 3 volts (H level = 3 volts, L level = 0 volts) and a repetition frequency of 50 Hz was given from the pulse power supply, and a simulation was performed to calculate the voltage or current of each part in the arithmetic amplifier. .. Incidentally, the operational amplifier 50 (FIG. 3) of the comparative example corresponds to the configuration obtained by omitting the operational amplifier 30 (FIG. 2) NMOS transistor on the current path P 2 from the (constant current source) MN 10 embodiment.

図5および図6に、比較例および実施形態のシミュレーション結果をそれぞれ示す。図中、「VIN」は入力パルス信号VINの電圧波形、「VOUT」は出力パルス信号VOUTの電圧波形、「MP」は出力用PMOSトランジスタMPのドレイン電流の電流波形、「MN」は出力用NMOSトランジスタMNのドレイン電流の電流波形、「P」はAB級出力回路10Aの電流経路P上を流れる電流の電流波形をそれぞれ示す。 5 and 6 show the simulation results of the comparative example and the embodiment, respectively. In the figure, "V IN " is the voltage waveform of the input pulse signal V IN , "V OUT " is the voltage waveform of the output pulse signal V OUT , and "MP 9 " is the current waveform of the drain current of the output epitaxial transistor MP 9. “MN 5 ” indicates the current waveform of the drain current of the output NMOS transistor MN 5 , and “P 2 ” indicates the current waveform of the current flowing on the current path P 2 of the class AB output circuit 10A.

比較例の演算増幅器50では、図5に示すように、出力用PMOSトランジスタMPおよび出力用NMOSトランジスタMNのドレイン電流の電流値はそれぞれ正常であり、入力パルス信号VINに略相似な波形の出力パルス信号VOUTが得られるものの、パルス信号VIN,VOUTがLレベル(ゼロボルト)の期間中(出力電圧がグランド電位付近にクリップされる期間中)にAB級出力回路10Aの電流経路P上で約3mA(ミリアンペア)の電流が流れる。パルス信号VINが入力されず、演算増幅器の非反転入力端子がグランド電位にある時も、電流経路P上には同様の電流(約3mA)が流れ続ける。 In the arithmetic amplifier 50 of the comparative example, as shown in FIG. 5, the current values of the drain currents of the output MIMO transistor MP 9 and the output NMOS transistor MN 5 are normal, and the waveforms are substantially similar to the input pulse signal VIN. Although the output pulse signal V OUT of is obtained, the current path of the class AB output circuit 10A during the period when the pulse signals V IN and V OUT are at the L level (zero volt) (during the period when the output voltage is clipped near the ground potential). current of about 3mA on P 2 (mA) flows. Pulse signal V IN is not input, even when the non-inverting input terminal of the operational amplifier is at the ground potential, similar current (approximately 3mA) is on the current path P 2 continues to flow.

これに対して、実施形態の演算増幅器30では、図6に示すように、出力用PMOSトランジスタMPおよび出力用NMOSトランジスタMNのドレイン電流の電流値は正常であり、出力パルス信号VOUTの電圧波形も正常であるうえ、パルス信号VINがLレベルの期間中(出力電圧がグランド電位付近にクリップされる期間中)にAB級出力回路10Aの電流経路P上で流れる電流がわずか40μA(マイクロアンペア)程度に抑制されている。パルス信号VINが入力されていない時でも、電流経路P上にはやはり40μA程度の電流しか流れない。このように、実施形態によれば、演算増幅器またはAB級出力回路の電流経路P上で流れる無駄な電流を比較例の約1000分の1に低減することができる。 On the other hand, in the arithmetic amplifier 30 of the embodiment, as shown in FIG. 6, the current values of the drain currents of the output MIMO transistor MP 9 and the output NMOS transistor MN 5 are normal, and the output pulse signal V OUT . after the voltage waveforms is normal, the pulse signal V iN is a current flowing on the current path P 2 of the class AB output circuit 10A is slightly during the L level (during the period when the output voltage is clipped to near ground potential) 40 .mu.A It is suppressed to the extent of (microampere). Even when the pulse signal V IN is not input, only the flow again 40μA about current on the current path P 2. As described above, according to the embodiment, the useless current flowing on the current path P 2 of the operational amplifier or the class AB output circuit can be reduced to about 1/1000 of the comparative example.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment does not limit the present invention. Those skilled in the art can make various modifications and changes in a specific embodiment without departing from the technical idea and technical scope of the present invention.

上記実施形態の演算増幅器30では、定電圧回路34の第1のバイアス電圧発生回路40で生成した第1バイアス電圧Vを3つの定電流源用NMOSトランジスタMN,MN,MN10に共用した。しかし、ミニマムセレクタ回路14Aの定電流源用NMOSトランジスタMN10に対して固有または専用のバイアス電圧発生回路を設ける構成も可能である。 In the operational amplifier 30 of the above embodiment, the first bias voltage VL generated by the first bias voltage generation circuit 40 of the constant voltage circuit 34 is shared by the three constant current source NMOS transistors MN 1 , MN 2 , and MN 10 . did. However, it is also possible to provide a unique or dedicated bias voltage generation circuit for the constant current source NMOS transistor MN 10 of the minimum selector circuit 14A.

AB級出力回路10(10A)の電流経路Pで直列に接続されるカレントミラー用PMOSトランジスタMおよびモニタ用PMOSトランジスタMの配置(接続)位置および/または電流経路P上で直列に接続されるカレントミラー用PMOSトランジスタM7、モニタ用NMOSトランジスタMおよび定電流源Iの配置(接続)位置を適宜入れ替える変形も可能である。 Arrangement of the class AB output circuit 10 for a current mirror is connected in series with the current path P 1 of (10A) PMOS transistors M 5 and monitor PMOS transistor M 4 (connected) in series on the position and / or the current path P 2 PMOS transistor M 7 current mirror is connected, the arrangement of the monitoring NMOS transistor M 6 and the constant current source I 4 (connection) can be modified to replace the position appropriately.

したがって、電流経路Pで、カレントミラー用PMOSトランジスタMのソース電極が正極電源端子20に接続され、モニタ用PMOSトランジスタMのソース電極がPMOSトランジスタMのドレイン電極に接続され、PMOSトランジスタMのドレイン電極がノードNに接続される上記実施形態の構成は一態様であり、この構成に限定されない。たとえば、モニタ用PMOSトランジスタMのソース電極が正極電源端子20に接続され、カレントミラー用PMOSトランジスタMのソース電極がPMOSトランジスタMのドレイン電極に接続され、PMOSトランジスタMのドレイン電極がノードNに接続される構成も可能である。 Thus, a current path P 1, the source electrode of the PMOS transistor M 5 current mirror is connected to the positive power supply terminal 20, the source electrode of the monitor PMOS transistor M 4 is connected to the drain electrode of the PMOS transistor M 5, PMOS transistors The configuration of the above embodiment in which the drain electrode of M 4 is connected to the node N 4 is one aspect, and is not limited to this configuration. For example, the source electrode of the monitor PMOS transistor M 4 is connected to the positive power supply terminal 20, the source electrode of the PMOS transistor M 5 current mirror is connected to the drain electrode of the PMOS transistor M 4, the drain electrode of the PMOS transistor M 5 A configuration connected to the node N 4 is also possible.

また、電流経路Pで、カレントミラー用PMOSトランジスタMのソース電極が正極電源端子20に接続され、モニタ用NMOSトランジスタMのドレイン電極がPMOSトランジスタMのドレイン電極に接続され、NMOSトランジスタMのソース電極と負極電源端子22との間に定電流源I(NMOSトランジスタMN10)が接続される上記実施形態の構成も一態様であり、この構成に限定されない。たとえば、カレントミラー用PMOSトランジスタMのソース電極が正極電源端子20に接続され、モニタ用NMOSトランジスタMのソース電極が負極電源端子22に接続され、PMOSトランジスタMのドレイン電極とNMOSトランジスタMのドレイン電極との間に定電流源Iが接続される構成も可能である。あるいは、正極電源端子20とカレントミラー用PMOSトランジスタMのソース電極との間に定電流源Iが接続され、モニタ用NMOSトランジスタMのソース電極が負極電源端子22に接続され、PMOSトランジスタMのドレイン電極にNMOSトランジスタMのドレイン電極が接続される構成も可能である。 Further, a current path P 2, the source electrode of the PMOS transistor M 7 current mirror is connected to the positive power supply terminal 20, the drain electrode of the monitor NMOS transistor M 6 is connected to the drain electrode of the PMOS transistor M 7, NMOS transistor The configuration of the above embodiment in which the constant current source I 4 (NMOS transistor MN 10 ) is connected between the source electrode of M 6 and the negative electrode power supply terminal 22 is also one embodiment, and is not limited to this configuration. For example, the source electrode of the current mirror epitaxial transistor M 7 is connected to the positive power supply terminal 20, the source electrode of the monitoring NMOS transistor M 6 is connected to the negative electrode power supply terminal 22, and the drain electrode of the epitaxial transistor M 7 and the NMOS transistor M are connected. A constant current source I 4 may be connected to the drain electrode of 6 . Alternatively, a constant current source I 4 is connected between the positive electrode power supply terminal 20 and the source electrode of the current mirror epitaxial transistor M 7 , the source electrode of the monitoring NMOS transistor M 6 is connected to the negative electrode power supply terminal 22, and the epitaxial transistor is connected. It is also possible to connect the drain electrode of the NMOS transistor M 6 to the drain electrode of M 7 .

また、非折り返し式のカスコード回路を設ける構成あるいはカスコード回路を設けない構成も可能であり、差動入力回路32からシングルの出力信号を取り出してこれをAB級出力回路10Aに直接入力する構成等も可能である。 Further, a configuration in which a non-folding type cascode circuit is provided or a configuration in which a cascode circuit is not provided is also possible, and a configuration in which a single output signal is taken out from the differential input circuit 32 and directly input to the class AB output circuit 10A is also possible. It is possible.

また、上記実施形態の出力回路または演算増幅器において、各部のPMOSトランジスタをNMOSトランジスタに置き換え、各部のNMOSトランジスタをPMOSトランジスタに置き換える変形も可能である。あるいは、使用するトランジスタの全部または一部をバイポーラ・トランジスタで構成することも可能である。本発明の出力回路は、演算増幅器以外の各種増幅器にも組み込むことが可能である。 Further, in the output circuit or the operational amplifier of the above embodiment, it is possible to replace the NMOS transistor of each part with the NMOS transistor and replace the NMOS transistor of each part with the NMOS transistor. Alternatively, all or part of the transistors used can be composed of bipolar transistors. The output circuit of the present invention can be incorporated into various amplifiers other than operational amplifiers.

10,10A AB級出力回路
12,12A 出力制御回路
14,14A ミニマムセレクタ回路
16,16A プッシュプル回路
20 正極電源端子
22 負極電源端子
24 信号電流入力端子
26 信号出力端子
30 演算増幅器
36,38 信号入力端子
,I,I,I 定電流源
,M,M,M NMOSトランジスタ
ダイオード接続のNMOSトランジスタ
,M,M,M PMOSトランジスタ
10,I11,I12,I13,I14 定電流源
MN〜MN,MN NMOSトランジスタ
MN ダイオード接続のNMOSトランジスタ
MN10 定電流源用のNMOSトランジスタ
MP〜MP10 PMOSトランジスタ
〜N ノード
10,10A Class AB output circuit 12,12A Output control circuit 14,14A Minimum selector circuit 16, 16A Push-pull circuit 20 Positive power supply terminal 22 Negative power supply terminal 24 Signal current input terminal 26 Signal output terminal 30 Arithmetic amplifier 36, 38 Signal input Terminals I 1 , I 2 , I 3 , I 4 Constant current source M 1 , M 2 , M 6 , M 9 NMOS transistor M 3 Diode-connected NMOS transistor M 4 , M 5 , M 7 , M 8 MOSFET transistor I 10 , I 11 , I 12 , I 13 , I 14 Constant current source MN 1 to MN 7 , MN 9 NMOS transistor MN 8 Diode-connected NMOS transistor MN 10 NMOS transistor for constant current source MP 1 to MP 10 NMOS transistor N 1 ~ N 5 nodes

Claims (6)

第1の電源電圧端子と第1のノードとの間に設けられている第1の定電流源と、
前記第1の電源電圧端子と第2のノードとの間に設けられている第2の定電流源と、
信号電流を受ける第3のノードと第2の電源電圧端子との間に設けられている第3の定電流源と、
ソース電極が前記第3のノードに接続され、ドレイン電極が前記第1のノードに接続され、ゲート電極に基準電圧を受ける第1導電型の第1のMOSトランジスタと、
ソース電極が前記第3のノードに接続され、ドレイン電極が前記第2のノードに接続され、ゲート電極が第4のノードに接続されている第1導電型の第2のMOSトランジスタと、
ソース電極が前記第2の電源電圧端子に接続され、ドレイン電極およびゲート電極が前記第4のノードに接続されている第1導電型の第3のMOSトランジスタと、
前記第1の電源電圧端子と前記第4のノードとの間に設けられ、ゲート電極が前記第1のノードに接続されている第2導電型の第4のMOSトランジスタと、
前記第1の電源電圧端子と前記第4のノードとの間に前記第4のMOSトランジスタとの直列接続で設けられている第2導電型の第5のMOSトランジスタと、
前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間に設けられ、ゲート電極が前記第2のノードに接続されている第1導電型の第6のMOSトランジスタと、
前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間に前記第6のMOSトランジスタとの直列接続で設けられ、ドレイン端子およびゲート電極が前記第5のMOSトランジスタのゲート電極に接続されている第2導電型の第7のMOSトランジスタと、
ソース電極が前記第1の電源電圧端子に接続され、ドレイン電極が信号出力端子に接続され、ゲート電極が前記第1のノードに接続されている第2導電型の第8のMOSトランジスタと、
ソース電極が前記第2の電源電圧端子に接続され、ドレイン電極が前記信号出力端子に接続され、ゲート電極が前記第2のノードに接続されている第1導電型の第9のMOSトランジスタと、
前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間に前記第6および第7のMOSトランジスタとの直列接続で設けられている第4の定電流源と
を有する出力回路。
A first constant current source provided between the first power supply voltage terminal and the first node,
A second constant current source provided between the first power supply voltage terminal and the second node,
A third constant current source provided between the third node that receives the signal current and the second power supply voltage terminal, and
A first conductive type first MOS transistor in which the source electrode is connected to the third node, the drain electrode is connected to the first node, and the gate electrode receives a reference voltage.
A first conductive type second MOS transistor in which the source electrode is connected to the third node, the drain electrode is connected to the second node, and the gate electrode is connected to the fourth node.
A first conductive type third MOS transistor in which the source electrode is connected to the second power supply voltage terminal and the drain electrode and gate electrode are connected to the fourth node.
A second conductive type fourth MOS transistor provided between the first power supply voltage terminal and the fourth node and having a gate electrode connected to the first node.
A second conductive type fifth MOS transistor provided in series with the fourth MOS transistor between the first power supply voltage terminal and the fourth node, and
A first conductive type sixth MOS transistor provided between the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal and having a gate electrode connected to the second node.
The sixth MOS transistor is provided in series between the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal, and the drain terminal and the gate electrode are connected to the gate electrode of the fifth MOS transistor. The second conductive type seventh MOS transistor and
A second conductive type eighth MOS transistor in which the source electrode is connected to the first power supply voltage terminal, the drain electrode is connected to the signal output terminal, and the gate electrode is connected to the first node.
A first conductive type ninth MOS transistor in which a source electrode is connected to the second power supply voltage terminal, a drain electrode is connected to the signal output terminal, and a gate electrode is connected to the second node.
An output circuit having a fourth constant current source provided in series with the sixth and seventh MOS transistors between the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal.
前記第5のMOSトランジスタのソース電極が前記第1の電源電圧端子に接続され、
前記第4のMOSトランジスタのソース電極が前記第5のMOSトランジスタのドレイン電極に接続され、
前記第4のMOSトランジスタのドレイン電極が前記第4のノードに接続され、
前記第7のMOSトランジスタのソース電極が前記第1の電源電圧端子に接続され、
前記第6のMOSトランジスタのドレイン電極が前記第7のMOSトランジスタのドレイン電極およびゲート電極に接続され、
前記第4の定電流源が、前記第6のMOSトランジスタのソース電極と前記第2の電源電圧端子との間に接続されている、
請求項1に記載の出力回路。
The source electrode of the fifth MOS transistor is connected to the first power supply voltage terminal,
The source electrode of the fourth MOS transistor is connected to the drain electrode of the fifth MOS transistor,
The drain electrode of the fourth MOS transistor is connected to the fourth node,
The source electrode of the seventh MOS transistor is connected to the first power supply voltage terminal,
The drain electrode of the sixth MOS transistor is connected to the drain electrode and the gate electrode of the seventh MOS transistor.
The fourth constant current source is connected between the source electrode of the sixth MOS transistor and the second power supply voltage terminal.
The output circuit according to claim 1.
前記第4の定電流源は、ソース電極が前記第2の電源電圧端子に接続され、ドレイン電極が前記第6のMOSトランジスタのソース電極に接続され、ゲート電極に一定の電圧を受ける第1導電型の第10のMOSトランジスタを有する、請求項1または請求項2に記載の出力回路。 In the fourth constant current source, the source electrode is connected to the second power supply voltage terminal, the drain electrode is connected to the source electrode of the sixth MOS transistor, and the gate electrode receives a constant voltage. The output circuit according to claim 1 or 2, further comprising a tenth MOS transistor of the type. 第1の電源電圧端子と第2の電源電圧端子との間で直列に接続されてプッシュプル回路を形成する第1および第2のトランジスタを有し、前記第1および第2のトランジスタの制御電極に第1および第2の制御電圧をそれぞれ与え、前記第1および第2のトランジスタをそれぞれ流れる電流の少ない方に対応するミニマムセレクタ電圧を生成し、このミニマムセレクタ電圧が基準電圧に一致するように前記第1および第2の制御電圧を可変制御する出力回路であって、
前記ミニマムセレクタ電圧を発生するために前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間の第1の電流経路上に設けられているダイオード接続の第3のトランジスタと、
前記第1の電流経路上に前記第3のトランジスタとの直列接続で設けられ、その制御電極に前記第1の制御電圧を受ける第4のトランジスタと、
前記第1の電流経路上で前記第3および第4のトランジスタとの直列接続で設けられる第5のトランジスタと、
前記第1の電源電圧端子と前記第2の電源電圧端子との間の第2の電流経路上に設けられ、その制御電極に前記第2の制御電圧を受ける第6のトランジスタと、
前記第2の電流経路上に前記第6のトランジスタとの直列接続で設けられ、その制御電極および出力電極が前記第5のトランジスタの制御電極に接続されている第7のトランジスタと、
前記第2の電流経路上に前記第6および第7のトランジスタとの直列接続で設けられている定電流源と
を有する出力回路。
It has first and second transistors which are connected in series between a first power supply voltage terminal and a second power supply voltage terminal to form a push-pull circuit, and control electrodes of the first and second transistors. The first and second control voltages are applied to the first and second control voltages, respectively, and a minimum selector voltage corresponding to the smaller current flowing through the first and second transistors is generated so that the minimum selector voltage matches the reference voltage. An output circuit that variably controls the first and second control voltages.
A diode-connected third transistor provided on the first current path between the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal to generate the minimum selector voltage.
A fourth transistor provided on the first current path in series with the third transistor and receiving the first control voltage on its control electrode,
A fifth transistor provided in series with the third and fourth transistors on the first current path, and a fifth transistor.
A sixth transistor provided on the second current path between the first power supply voltage terminal and the second power supply voltage terminal and receiving the second control voltage on the control electrode thereof,
A seventh transistor provided on the second current path in series with the sixth transistor, and its control electrode and output electrode are connected to the control electrode of the fifth transistor.
An output circuit having a constant current source provided in series with the sixth and seventh transistors on the second current path.
一対の入力信号を差動入力する差動入力回路と、
前記差動入力回路より取り出された信号を増幅して出力する請求項1〜4のいずれか一項に記載の出力回路と
を有する演算増幅器。
A differential input circuit that differentially inputs a pair of input signals,
An operational amplifier having the output circuit according to any one of claims 1 to 4, which amplifies and outputs a signal extracted from the differential input circuit.
前記出力回路が、前記差動入力回路より取り出された信号を増幅するための折り返し式のカスコード回路を有する、請求項5に記載の演算増幅器。 The operational amplifier according to claim 5, wherein the output circuit has a folding cascode circuit for amplifying a signal extracted from the differential input circuit.
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