JP2542375B2 - Operational amplifier - Google Patents

Operational amplifier

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JP2542375B2
JP2542375B2 JP62039232A JP3923287A JP2542375B2 JP 2542375 B2 JP2542375 B2 JP 2542375B2 JP 62039232 A JP62039232 A JP 62039232A JP 3923287 A JP3923287 A JP 3923287A JP 2542375 B2 JP2542375 B2 JP 2542375B2
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敏男 安達
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、大電流駆動能力および広い出力電圧範囲を
具え、さらに位相余裕が十分ある相補型MOSFET演算増幅
器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a complementary MOSFET operational amplifier having a large current drive capability and a wide output voltage range and having a sufficient phase margin.

[従来の技術] 最近プロセスが簡便であり、かつ消費電流が少ないC
−MOSプロセス技術を用いたデジタル・アナログ素子、
とりわけ大電流駆動能力を有し、かつ無入力時の消費電
流が少ない、いわゆるA−B級またはB級演算増幅器が
注目されている。
[Prior Art] Recently, C has a simple process and consumes less current.
-Digital / analog devices using MOS process technology,
In particular, a so-called class AB or class B operational amplifier, which has a large current driving capability and consumes little current when there is no input, has been receiving attention.

第3図は従来のB級演算増幅器の回路例である。第3
図において、81〜91はMOSFETであり、92および93は入力
Vin−およびVin+をそれぞれ供給される入力端子対、94
は出力Voutを取り出す出力端子、95はバイアス電圧を供
給する端子、96および97はそれぞれ正および負電源ライ
ン、98および99はそれぞれ位相補償用の容量および抵抗
である。
FIG. 3 is a circuit example of a conventional class B operational amplifier. Third
In the figure, 81 to 91 are MOSFETs, and 92 and 93 are inputs.
Input terminal pair supplied with V in − and V in + respectively, 94
Is an output terminal for taking out the output V out , 95 is a terminal for supplying a bias voltage, 96 and 97 are positive and negative power supply lines, respectively, and 98 and 99 are capacitors and resistors for phase compensation, respectively.

第3図の回路において、出力段を構成しているMOSFET
90,91に印加される入力電圧差は前段にあるMOSFET87,88
によって決まり、その値はVTN+VTP+△である。ここで
VTN,VTPはMOSFET87,88の各しきい値電圧であり、△はMO
SFET87,88を流れる電流によって決まる電圧値である。
すなわち、かかる出力手段では、無負荷時において、MO
SFET90,91は入力ゲート間にVTN+VTP+△が入力として
印加されており、しきい値電圧を差し引いた△が実質的
な入力ゲート電圧となっているため、微少な電流を消費
しているにすぎない。
In the circuit of FIG. 3, MOSFETs that form the output stage
The input voltage difference applied to 90, 91 is
The value is V TN + V TP + Δ. here
V TN and V TP are the threshold voltages of MOSFETs 87 and 88, and △ is MO
It is a voltage value determined by the current flowing through the SFETs 87 and 88.
That is, with such an output means, when no load is applied, the MO
Since V TN + V TP + △ is applied as an input between the input gates of SFET90 and 91, and △ which is obtained by subtracting the threshold voltage is the actual input gate voltage, it consumes a minute current. I'm just there.

ところが、負荷が存在して電流をこの負荷に供給する
場合、出力段に入力される電圧は、一定の電圧差VTN+V
TP+△を保ったまま上方または下方に電圧レベルをシフ
トするので、MOSFET90,91のうちの一方は大きく電流を
供給するが、他方のMOSFETは遮断状態になる。すなわ
ち、第3図の演算増幅器はいわゆる準B級の動作をす
る。
However, when a load is present and current is supplied to this load, the voltage input to the output stage is a constant voltage difference V TN + V
Since the voltage level is shifted upward or downward while maintaining TP + Δ, one of the MOSFETs 90 and 91 supplies a large current, but the other MOSFET is cut off. That is, the operational amplifier shown in FIG. 3 operates in a so-called quasi-B class.

しかしながら、第3図の回路の出力段バッファ部を構
成しているMOSFET90,91の構造的な理由により、出力電
圧範囲は正電源VDDと負電源VSSに対して、P型MOSFETお
よびN型MOSFETの各しきい値電圧をVTPおよびVTNとして
VDD−VTN−△からVSS+VTP+△に限られる。その理
由は、出力バッファ部を構成しているP型MOSFET91,N型
MOSFET90において、高い出力電圧、すなわちVDD付近の
出力電圧においては、MOSFET90のゲート・ソース間電圧
はVTN以下となり、遮断されてしまい、出力段として機
能しない。すなわち、出力段において出力電圧はVSS+V
TP+△からVDD−VTN−△の範囲に限られてしまうと
いう問題点がある。
However, due to the structural reasons of the MOSFETs 90 and 91 that constitute the output stage buffer section of the circuit of FIG. 3, the output voltage range is P-type MOSFET and N-type for the positive power supply V DD and the negative power supply V SS . Each threshold voltage of MOSFET as V TP and V TN
Limited to V DD −V TN −Δ 1 to V SS + V TP + Δ 2 . The reason is that P-type MOSFET 91, N-type which constitutes the output buffer section.
In the MOSFET 90, at a high output voltage, that is, at an output voltage near V DD , the gate-source voltage of the MOSFET 90 becomes V TN or less, and the MOSFET 90 is cut off and does not function as an output stage. That is, in the output stage, the output voltage is V SS + V
There is a problem that it is limited to the range of TP + △ 2 to V DD − V TN − △ 1 .

ここで、△1,△は次の式(1),(2)で与えられ
る。
Here, Δ 1 and Δ 2 are given by the following equations (1) and (2).

ここでCOXはゲート・バルク間の容量、μnはキ
ャリアの移動度、Wはゲートの幅、Lはゲートの長さ、
inおよびipはn型MOSFETおよびP型MOSFETをそれぞれ流
れる電流である。
Where C OX is the gate-bulk capacitance, μ n and μ p are carrier mobilities, W is the gate width, L is the gate length,
i n and i p are currents flowing through the n-type MOSFET and the p-type MOSFET, respectively.

第4図はこのような第3図の回路において欠点であっ
た出力電圧範囲を改善したA−B級演算増幅器の従来回
路例である。
FIG. 4 shows a conventional circuit example of a class AB operational amplifier in which the output voltage range, which was a drawback of the circuit of FIG. 3, is improved.

第4図において、10〜21はMOSFETであり、22および23
は入力Vin−およびVin+をそれぞれ供給される入力端子
対、24は出力Voutを取り出す出力端子、25はバイアス電
圧を供給する端子、26および27はそれぞれ正および負電
源線、28および29はそれぞれ位相補償用の容量および抵
抗である。
In FIG. 4, 10 to 21 are MOSFETs, and 22 and 23.
Is a pair of input terminals supplied with inputs V in − and V in +, 24 is an output terminal for taking out output V out , 25 is a terminal for supplying bias voltage, 26 and 27 are positive and negative power supply lines, 28 and Reference numerals 29 are capacitors and resistors for phase compensation, respectively.

ここで、MOSFET10〜14は入力Vin−およびVin+に対す
る差動増幅器60を構成する。MOSFET15〜17はMOSFET11と
13との接続点の端子30から取り出した差動増幅器60の出
力のレベルを反転するレベル反転部61を構成する。MOSF
ET18および19はレベル反転部61からの出力の動作点レベ
ルを変更するレベルシフタ回路部62を構成する。MOSFET
20および21は互いに逆の導電型のMOSFETであって、各ゲ
ートに差動増幅部60の出力端子30およびレベルシフタ回
路部62の出力端子31を接続して、反転型出力増幅部63を
構成し、その出力端子24から出力を取り出す。
Here, MOSFETs 10-14 form a differential amplifier 60 for inputs V in − and V in +. MOSFETs 15-17 are MOSFET 11
A level inverting unit 61 that inverts the level of the output of the differential amplifier 60 taken out from the terminal 30 at the connection point with 13 is configured. MOSF
The ETs 18 and 19 configure a level shifter circuit unit 62 that changes the operating point level of the output from the level inverting unit 61. MOSFET
Numerals 20 and 21 are MOSFETs of opposite conductivity type, and the output terminal 30 of the differential amplifier section 60 and the output terminal 31 of the level shifter circuit section 62 are connected to each gate to form an inverting output amplifier section 63. , Output from its output terminal 24.

第4図の回路において、MOSFET15〜17からなるレベル
反転部61は、MOSFET15〜17を流れる電流値i15,i16,i17
がi17=i15+i16となる関係を保つように動作する。こ
こで、i17は一定値だからi15が増えるとi16は減り、i15
が減るとi16は増える。また、MOSFET16と18およびMOSFE
T19と21はそれぞれカレントミラー回路を構成している
ため、i16とMOSFET21を流れる電流i21は比例する。
In the circuit of FIG. 4, the level inversion unit 61 including the MOSFETs 15 to 17 has a current value i 15 , i 16 and i 17 flowing through the MOSFETs 15 to 17.
Operates so as to maintain the relation that i 17 = i 15 + i 16 . Here, since i 17 is a constant value, if i 15 increases, i 16 decreases, i 15
If decreases, i 16 increases. Also, MOSFETs 16 and 18 and MOSFE
Since T19 and T21 respectively form a current mirror circuit, i 16 and the current i 21 flowing through the MOSFET 21 are proportional to each other.

一方、MOSFET15と20のゲート電圧は端子30において共
通なため、それぞれのMOSFETを流れる電流値i15とi20
比例する。
On the other hand, since the gate voltages of the MOSFETs 15 and 20 are common at the terminal 30, the current values i 15 and i 20 flowing through the respective MOSFETs are proportional.

すなわち、この演算増幅器はB級動作し、消費電流を
節約できる。
That is, this operational amplifier operates in class B and can save current consumption.

[発明が解決しようとする問題点] ところが、MOSFETは一般にバイポーラトランジスタに
くらべ、カレントミラー回路特性、デバイス相互間の整
合性が劣っており、設計通りの電流値を達成できないこ
とがある。例えば、無信号時におけるi20,i21はできる
だけ小さいことが望ましいが、MOSFET間の整合性が悪い
ため、i20がほぼ零のときにi21も零になることがあり得
る。この場合、出力端子24での位相余裕はなくなり、演
算増幅器に負帰還がかかっていれば演算増幅器が発振ま
たは不安定な状態になる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, a MOSFET is generally inferior to a bipolar transistor in current mirror circuit characteristics and in matching between devices, and a current value as designed may not be achieved. For example, it is desirable that i 20 and i 21 are as small as possible when there is no signal, but since i 20 is almost zero, i 21 may be zero when i 20 is almost zero. In this case, there is no phase margin at the output terminal 24, and if negative feedback is applied to the operational amplifier, the operational amplifier will oscillate or become unstable.

また、上記問題を避けるためにi17を大きく設定する
と、消費電流が増加することになるという欠点がある。
Further, if i 17 is set to a large value in order to avoid the above problem, there is a drawback that the current consumption increases.

そこで、本発明の目的は、大電流駆動能力を有し、無
負荷時の消費電流を少なくし、出力電圧範囲が広く、か
つ位相余裕の十分ある演算増幅器を提供することにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide an operational amplifier having a large current drive capability, reducing current consumption under no load, having a wide output voltage range and having a sufficient phase margin.

[問題点を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明に係る演算増幅
器は、差動入力を供給され、その差動入力を増幅する差
動増幅手段と、該差動増幅手段からの出力のレベル反転
を行うレベル反転手段と、前記レベル反転手段からの出
力を供給され、前記レベル反転手段からの出力の動作点
レベルを変更するレベルシフタ手段と、第1および第2
の導電型のMOSFETの各ゲートに前記差動増幅手段および
前記レベルシフタ手段からの出力をそれぞれ供給し、前
記差動増幅手段からの出力を増幅する出力増幅手段とを
備えた演算増幅器において、一定レベルのバイアス電流
を生ずるバイアス手段を備え、前記レベル反転手段の出
力に応じて前記レベルシフタ手段に流れる電流に前記バ
イアス電流を加算して、前記出力増幅手段における前記
MOSFETの一方に前記バイアス電流に対応した電流を流す
ことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, an operational amplifier according to the present invention is provided with a differential input, a differential amplifying means for amplifying the differential input, and the differential amplifier. Level inverting means for inverting the level of the output from the amplifying means; level shifter means for changing the operating point level of the output from the level inverting means when supplied with the output from the level inverting means;
An operational amplifier including: output of the differential amplification means and output of the level shifter means to each gate of the conductivity type MOSFET, and output amplification means for amplifying the output of the differential amplification means. Bias means for generating the bias current of the level inversion means, and adds the bias current to the current flowing through the level shifter means in accordance with the output of the level inversion means,
It is characterized in that a current corresponding to the bias current is passed through one of the MOSFETs.

[作 用] 本発明によれば、バイアス手段により、レベルシフタ
手段中のMOSFETおよび出力増幅手段の一方のMOSFETにバ
イアス電流を流すようにしたので、演算増幅器のいかな
る入力状態においても、出力増幅手段を構成するMOSFET
のいずれか一方を流れる電流の値が必ず零にならない。
すなわち、演算増幅器に負帰還を与えたときに、発振の
原因となる極(ポール)を除去でき、位相余裕の十分あ
る安定な演算増幅器を提供できる。
[Operation] According to the present invention, the bias current is made to flow through the MOSFET in the level shifter means and one of the output amplification means by the bias means, so that the output amplification means can be provided in any input state of the operational amplifier. Constituting MOSFET
The value of the current flowing through either one of them is not always zero.
That is, when negative feedback is given to the operational amplifier, the pole that causes oscillation can be removed, and a stable operational amplifier with a sufficient phase margin can be provided.

[実施例] 以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明による演算増幅器の一実施例を第1図に示す。 An embodiment of the operational amplifier according to the present invention is shown in FIG.

第1図において、同様の個所には同一符号を付してそ
の詳細説明はここでは省略する。40〜42はMOSFETであっ
て、バイアス回路部64を構成する。
In FIG. 1, similar parts are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here. Reference numerals 40 to 42 are MOSFETs, which form a bias circuit section 64.

すなわち、第1図の回路は第4図の回路の新たにバイ
アス回路部64を加えたこと以外は第4図と同じ構成にな
っている。従って、第1図の演算増幅器も第4図の演算
増幅器と同様に、無入力時の消費電流を節約し、かつ出
力電圧範囲を大きくとれるという利点を有している。
That is, the circuit of FIG. 1 has the same configuration as that of FIG. 4 except that the bias circuit section 64 is newly added to the circuit of FIG. Therefore, the operational amplifier shown in FIG. 1 has the advantages that the current consumption can be saved when there is no input and the output voltage range can be widened, like the operational amplifier shown in FIG.

バイアス回路部64において、MOSFET40と41によりカレ
ントミラー回路を構成し、そのカレントミラー回路のバ
イアスをMOSFET42より与える。MOSFET41から端子43を経
て取り出した一定レベルのバイアス電流を、動作点レベ
ルを変更するためのレベルシフタ回路部62のMOSFET18と
19との接続点44に供給する。ここで、MOSFET19と21はカ
レントミラー回路を構成しているので、出力増幅部63の
一方のMOSFET21にもかかるバイアス電流が流れる。
In the bias circuit section 64, the MOSFETs 40 and 41 form a current mirror circuit, and the bias of the current mirror circuit is given from the MOSFET 42. A constant level bias current extracted from the MOSFET 41 via the terminal 43 is supplied to the MOSFET 18 of the level shifter circuit unit 62 for changing the operating point level.
Supply at connection point 44 with 19. Here, since the MOSFETs 19 and 21 form a current mirror circuit, a bias current also flows to the one MOSFET 21 of the output amplifier 63.

このように、第1図に示した実施例の回路はバイアス
回路部64を有しているため、出力増幅部63のMOSFET20を
流れる電流はいかなる状態においても零にはならない。
その理由は、MOSFET19を流れる電流はMOSFET18および41
の電流のそれぞれの和に等しく、さらにMOSFET41は一定
のバイアス電圧により、常にバイアス電流が流れている
からである。従って、MOSFET19と共にカレントミラーを
構成するMOSFET21には常に電流が流れることになり、出
力端子24がいわゆる高インピーダンス状態には決してな
らず、ある安定な端子電位Voutを有する。
As described above, since the circuit of the embodiment shown in FIG. 1 has the bias circuit section 64, the current flowing through the MOSFET 20 of the output amplification section 63 does not become zero in any state.
The reason is that the current through MOSFET 19 is
This is because the bias current is constantly flowing in the MOSFET 41 due to a constant bias voltage. Therefore, a current always flows through the MOSFET 21, which forms a current mirror together with the MOSFET 19, the output terminal 24 never enters the so-called high impedance state, and has a certain stable terminal potential V out .

本発明演算増幅器の動作を第2図を参照してさらに詳
しく説明する。
The operation of the operational amplifier of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

第2図は第1図または第4図の演算増幅器の小信号時
における等価回路図である。図中における各信号を第1
図の演算増幅器の回路図と対応させて説明する。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the operational amplifier of FIG. 1 or 4 at the time of a small signal. Each signal in the figure is the first
Description will be made in association with the circuit diagram of the operational amplifier in the figure.

gm1,gm2,gm3,gm4,gm5,gm6,gm7はそれぞれMOSFET13,1
5,16,18,19,20,21のトランスコンダクタンス(gm=dids
/dVgs)である。ro1,ro2,ro3,ro4,ro5,ro6,ro7はそれぞ
れMOSFET13,11,15,17,18,20,21の出力インピーダンス
(ro=dids/dVgs)である。r1,Ccはそれぞれ位相補償用
の抵抗28および容量29である。
g m1,, g m2 , g m3 , g m4 , g m5 , g m6 , g m7 are MOSFET 13,1 respectively
5,16,18,19,20,21 transconductance (g m = di ds
/ dV gs ). r o1 , r o2 , r o3 , r o4 , r o5 , r o6 , r o7 are the output impedances (r o = di ds / dV gs ) of MOSFETs 13,11,15,17,18,20,21 , respectively. . r 1 and C c are a resistor 28 and a capacitor 29 for phase compensation, respectively.

この等価回路の入力信号Vinに対する出力信号Vout
比、すなわち伝達関数H(s)は式(1)のように記述
できる。
The ratio of the output signal V out to the input signal V in of this equivalent circuit, that is, the transfer function H (s) can be described as in Expression (1).

ここで、D(s),Dk(s)はそれぞれ次の式
(2),(3)で表わされる。
Here, D (s) and D k (s) are expressed by the following equations (2) and (3), respectively.

D(s)=(gm3+ro3 -1+ro4 -1+sC2)[(sCc+sC1
ro1 -1+ro2 -1)(gm5+ro4 -1+sC2)(ro6 -1+ro7 -1+s
C4+sCc)+sCc(gm5+r04 -1+sC3)(gm6−sCc)]+s
Ccgm2gm4gm7 (2) Dk(s)=gm1{(gm3+ro3 -1+ro4 -1+sC2)(gm5+r
o4 -1+sC3)(gm6−sCc)+gm2gm4gm7} (3) 式(2),(3)において、gm1>>roi -1(i=1,2…,
7)と仮定すると、これら式(2),(3)は次の式
(4),(5)のように書き改めることができる。
D (s) = (g m3 + r o3 -1 + r o4 -1 + sC 2 ) [(sC c + sC 1 +
r o1 -1 + r o2 -1) (g m5 + r o4 -1 + sC 2) (r o6 -1 + r o7 -1 + s
C 4 + sC c ) + sC c (g m5 + r 04 -1 + sC 3 ) (g m6 −sC c )] + s
C c g m2 g m4 g m7 (2) D k (s) = g m1 {(g m3 + r o3 -1 + r o4 -1 + sC 2 ) (g m5 + r
o4 −1 + sC 3 ) (g m6 −sC c ) + g m2 g m4 g m7 } (3) In the formulas (2) and (3), g m1 >> r oi −1 (i = 1,2 ...,
Assuming 7), these equations (2) and (3) can be rewritten as the following equations (4) and (5).

D(s)=(gm3+sC2)[(sCc+sC1+ro1 -1+ro2 -1
(gm5+sC3)(ro6 -1+ro7 -1+sC4+sCc1)+sCc(gm5
+sC3)(gm6+sCc)]+sCcgm2gm4gm7 (4) Dk(s)=gm1{(gm3+sC2)(gm5+sC3)(gm6−s
Cc)+gm2gm4gm7 (5) ここで、第1図の回路において、入力端子22,23にあ
る差動入力電圧が印加され、その結果、MOSFET16を流れ
る電流i3が零になった場合について述べる。
D (s) = (g m3 + sC 2 ) [(sC c + sC 1 + r o1 -1 + r o2 -1 )
(G m5 + sC 3 ) (r o6 -1 + r o7 -1 + sC 4 + sC c1 ) + sC c (g m5
+ SC 3 ) (g m6 + sC c )] + sC c g m2 g m4 g m7 (4) D k (s) = g m1 {(g m3 + sC 2 ) (g m5 + sC 3 ) (g m6 −s
C c ) + g m2 g m4 g m7 (5) Here, in the circuit of FIG. 1, the differential input voltage at the input terminals 22 and 23 is applied, and as a result, the current i 3 flowing through the MOSFET 16 becomes zero. I will describe the case.

この時MOSFET18を流れる電流i4も零になる。式
(4),(5)においてi3=i4=0、すなわちgm3=gm4
=0の時の伝達関数は(6)式で与えられる。
At this time, the current i 4 flowing through the MOSFET 18 also becomes zero. In equations (4) and (5), i 3 = i 4 = 0, that is, g m3 = g m4
The transfer function when = 0 is given by equation (6).

ここで位相補償用抵抗rcの影響、およびrcgm6=1の
条件を入れると、H(s)は(7)式のように表現でき
る。
Here, if the influence of the phase compensation resistor r c and the condition of r c g m6 = 1 are entered, H (s) can be expressed as in equation (7).

一般に|s1|<|s2|であるからs1がドミナント・ポー
ル,s2がアンドミナント・ポールとなり、本実施例の演
算増幅器においてgm3=gm4=0の時の伝達特性を特徴付
けることになる。
In general, since | s 1 | <| s 2 |, s 1 is a dominant pole and s 2 is an dominant pole, which characterizes the transfer characteristic when g m3 = g m4 = 0 in the operational amplifier of this embodiment. It will be.

ここで、i3=i4=0のときに、差動入力部のアンバラ
ンスから生ずるオフセット電圧またはカレントミラーに
用いられている各MOSFETのプロセスにおける偏差の影響
次第ではi1=i2=i6=0となることがあり得る。
Here, when i 3 = i 4 = 0, i 1 = i 2 = i depending on the offset voltage caused by the imbalance of the differential input section or the influence of the deviation in the process of each MOSFET used for the current mirror. It is possible that 6 = 0.

このとき、第4図の従来例の回路においては、i3=i4
=0となるので、同時にi5=i7=0となる。これは、MO
SFET19,21がそれぞれカレントミラー回路を形成してい
るからである。
At this time, in the conventional circuit of FIG. 4, i 3 = i 4
Since = 0, i 5 = i 7 = 0 at the same time. This is MO
This is because the SFETs 19 and 21 each form a current mirror circuit.

従って、gm6=ro1 -1=ro2 -1=ro6 -1=ro7 -1=0とな
り、s1=s2=0となる。すなわち、2個のポールの位置
が重なり、位相は180゜ずれて、位相余裕のない演算増
幅器となる。なお、この場合のDCゲインは無限大となる
ため増幅器としての機能は有していることになる。
Therefore, g m6 = r o1 -1 = r o2 -1 = r o6 -1 = r o7 -1 = 0 and s 1 = s 2 = 0. In other words, the positions of the two poles overlap and the phase shifts by 180 °, resulting in an operational amplifier with no phase margin. Since the DC gain in this case is infinite, it has a function as an amplifier.

このように、第4図の回路にはMOSFET19,21共にオフ
に近い動作状態になった場合に、回路の安定性を損なう
欠点がある。
As described above, the circuit of FIG. 4 has a drawback that the stability of the circuit is impaired when both the MOSFETs 19 and 21 are in an operation state close to OFF.

一方、第1図示の本発明実施例の回路においては、バ
イアス回路部64によって、MOSFET19に対して最低バイア
ス電流を維持できるため、MOSFET21も同様に最低バイア
ス電流を維持できる。従って、i1=i2=i3=i4=i6=0
となる場合においても、i7≠0,ro7 -1≠0となる。
On the other hand, in the circuit of the first embodiment of the present invention, the bias circuit section 64 can maintain the minimum bias current for the MOSFET 19, so that the MOSFET 21 can also maintain the minimum bias current. Therefore, i 1 = i 2 = i 3 = i 4 = i 6 = 0
In such a case, i 7 ≠ 0 and r o7 −1 ≠ 0.

この場合に、式(7)における2個のポールはs1=0,
s2≠0となって重なることはなくなる。すなわち、バイ
アス電流を適切に調整することによって、位相余裕の十
分ある演算増幅器を構成することができる。
In this case, the two poles in equation (7) are s 1 = 0,
Since s 2 ≠ 0, there is no overlap. That is, by appropriately adjusting the bias current, an operational amplifier having a sufficient phase margin can be constructed.

本発明は第1図に示した実施例にのみ限られるもので
はなく、例えばバイアス回路部64のMOSFET41のみで構成
し、このMOSFET41に対するゲート電圧を他の回路から供
給するか、または外部から与えるようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiment shown in FIG. 1, and is constituted by, for example, only the MOSFET 41 of the bias circuit section 64, and the gate voltage for this MOSFET 41 may be supplied from another circuit or externally supplied. You may

[発明の効果] 以上から明らかなように、本発明によれば、B級動作
をし、かつ出力電圧範囲を十分に広くとることができ、
しかもプロセス変動が生じても位相余裕の十分ある安定
な演算増幅器を実現することができる。
[Effects of the Invention] As is apparent from the above, according to the present invention, it is possible to perform a class B operation and have a sufficiently wide output voltage range,
Moreover, it is possible to realize a stable operational amplifier having a sufficient phase margin even if a process variation occurs.

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

第1図は本発明演算増幅器の一実施例を示す回路図、 第2図は第1図または第4図示の回路の小信号モデル
図、 第3図は従来のB級の演算増幅器の一例を示す回路図、 第4図は従来のB級の演算増幅器の他の例を示す回路図
である。 26,27,96,97……正負電源ライン、 25,95……バイアス端子、 10〜21,40〜42,81〜91……MOSFET。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the operational amplifier of the present invention, FIG. 2 is a small signal model diagram of the circuit shown in FIG. 1 or 4, and FIG. 3 is an example of a conventional class B operational amplifier. FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of a conventional class B operational amplifier. 26,27,96,97 …… Positive / negative power supply line, 25,95 …… Bias terminal, 10 to 21,40 to 42,81 to 91 …… MOSFET.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】差動入力を供給され、その差動入力を増幅
する差動増幅手段と、 該差動増幅手段からの出力のレベル反転を行うレベル反
転手段と、 前記レベル反転手段からの出力を供給され、前記レベル
反転手段からの出力の動作点レベルを変更するレベルシ
フタ手段と、 第1および第2の導電型のMOSFETの各ゲートに前記差動
増幅手段および前記レベルシフタ手段からの出力をそれ
ぞれ供給し、前記差動増幅手段からの出力を増幅する出
力増幅手段とを備えた演算増幅器において、 一定レベルのバイアス電流を生ずるバイアス手段を備
え、前記レベル反転手段の出力に応じて前記レベルシフ
タ手段に流れる電流に前記バイアス電流を加算して、前
記出力増幅手段における前記MOSFETの一方に前記バイア
ス電流に対応した電流を流すことを特徴とする演算増幅
器。
1. A differential amplifier which is supplied with a differential input and amplifies the differential input, a level inverting unit which inverts the level of the output from the differential amplifier, and an output from the level inverting unit. And level shifter means for changing the operating point level of the output from the level inverting means, and outputs from the differential amplifying means and the level shifter means to the gates of the first and second conductivity type MOSFETs, respectively. An operational amplifier having an output amplifying means for supplying and amplifying an output from the differential amplifying means, a bias means for generating a bias current of a constant level, and a level shifter means according to an output of the level inverting means. The bias current is added to the flowing current, and a current corresponding to the bias current is caused to flow through one of the MOSFETs in the output amplification means. Operational amplifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2793891B2 (en) * 1990-07-16 1998-09-03 三菱電機株式会社 AB class push-pull drive circuit
JP3385100B2 (en) * 1994-06-17 2003-03-10 富士通株式会社 Operational amplifier
JP3360501B2 (en) * 1995-09-20 2002-12-24 三菱電機株式会社 Amplifier circuit and semiconductor integrated circuit device for mobile phone
JP3435309B2 (en) * 1997-06-04 2003-08-11 株式会社東芝 Buffer amplifier
JP4672883B2 (en) * 2000-02-29 2011-04-20 セイコーインスツル株式会社 Semiconductor device
JP5606345B2 (en) * 2011-01-25 2014-10-15 セイコーインスツル株式会社 Output circuit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59196613A (en) * 1983-04-21 1984-11-08 Toshiba Corp Operational amplifier circuit
DE3505157A1 (en) * 1985-02-15 1986-08-21 Krupp Koppers GmbH, 4300 Essen METHOD FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY IN A COMBINED GAS AND STEAM TURBINE POWER PLANT WITH UPstream COAL GASIFICATION PLANT
JPS6245203A (en) * 1985-08-23 1987-02-27 Hitachi Ltd Mos amplifier output circuit
JP2543872B2 (en) * 1986-08-13 1996-10-16 株式会社東芝 Amplifier circuit

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