JP2877033B2 - Operational amplifier circuit - Google Patents

Operational amplifier circuit

Info

Publication number
JP2877033B2
JP2877033B2 JP7134827A JP13482795A JP2877033B2 JP 2877033 B2 JP2877033 B2 JP 2877033B2 JP 7134827 A JP7134827 A JP 7134827A JP 13482795 A JP13482795 A JP 13482795A JP 2877033 B2 JP2877033 B2 JP 2877033B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
channel
mos transistor
circuit
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP7134827A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08307224A (en
Inventor
正夫 野呂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP7134827A priority Critical patent/JP2877033B2/en
Publication of JPH08307224A publication Critical patent/JPH08307224A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2877033B2 publication Critical patent/JP2877033B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、pチャネルの出力段
MOSトランジスタとnチャネルの出力段MOSトラン
ジスタによるプッシュプル動作を行う相補型出力回路を
持つ演算増幅回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operational amplifier circuit having a complementary output circuit for performing a push-pull operation by a p-channel output stage MOS transistor and an n-channel output stage MOS transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOSプロセスによる演算増幅回路
は、多くの場合、図3に示すように、入力段にはCMO
S差動回路が用いられ、出力段は定電流負荷を持つシン
グルエンド型とされる。この種の演算増幅回路は、出力
端につながる負荷が低インピーダンス負荷である場合、
ドライブ能力に問題がある。定電流負荷により供給電流
が制限されるからである。低インピーダンス負荷に対す
る十分なドライブ能力を持たせるためには、定電流負荷
のインピーダンスを十分小さくして大電流を供給できる
ようにする必要があり、それに伴って出力段MOSトラ
ンジスタも電流容量の十分大きいものとすることが必要
になる。
2. Description of the Related Art In many cases, an operational amplifier circuit based on a CMOS process has a CMO at an input stage as shown in FIG.
An S differential circuit is used, and the output stage is a single-ended type having a constant current load. This kind of operational amplifier circuit, when the load connected to the output terminal is a low impedance load,
There is a problem with drive capacity. This is because the supply current is limited by the constant current load. In order to have a sufficient driving capability for a low impedance load, it is necessary to make the impedance of the constant current load sufficiently small to supply a large current, and accordingly, the output stage MOS transistor has a sufficiently large current capacity. It is necessary to do things.

【0003】これに対して、低インピーダンス負荷のド
ライブに有利な演算増幅回路として、図3の演算増幅回
路構成とはpチャネル,nチャネルを逆にした回路を用
意して、図4に示すように電源VDD側と接地VSS側に配
置して相補型回路とすることが考えられる。この様な回
路とすれば、出力段のpチャネルMOSトランジスタと
nチャネルMOSトランジスタのプッシュプル動作によ
る負荷ドライブが可能になる。
On the other hand, as an operational amplifier circuit advantageous for driving a low impedance load, a circuit in which the p-channel and the n-channel are reversed from the operational amplifier circuit configuration of FIG. 3 is prepared, and as shown in FIG. It is conceivable to provide a complementary circuit by arranging the power supply VDD and the ground VSS side. With such a circuit, it is possible to drive the load by the push-pull operation of the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor in the output stage.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図4に示すよ
うに単に二つのシングルエンド型演算増幅回路を組み合
わせただけの相補型回路では、出力段のpチャネルMO
SトランジスタとnチャネルMOSトランジスタの電流
を安定化する機能を持たない。なぜなら、pチャネルM
OSトランジスタとnチャネルMOSトランジスタが同
時にオンして貫通電流が流れるバイアス条件の下で、貫
通電流が増大しても出力電位は変わらず、貫通電流の増
大を抑制するフィードバック機能がないからである。従
って、貫通電流が増大して破壊に至るといった問題が生
じる。逆に、出力段MOSトランジスタの電流が同時に
減少した場合には、出力段がカットオフしてしまう。
However, as shown in FIG. 4, in a complementary circuit in which only two single-ended operational amplifier circuits are combined, a p-channel MO of an output stage is used.
It does not have the function of stabilizing the current of the S transistor and the n-channel MOS transistor. Because p-channel M
This is because, under a bias condition in which the OS transistor and the n-channel MOS transistor are simultaneously turned on and a through current flows, the output potential does not change even if the through current increases, and there is no feedback function for suppressing the increase in the through current. Therefore, there arises a problem that a through current increases to cause breakdown. Conversely, if the current of the output stage MOS transistor decreases simultaneously, the output stage is cut off.

【0005】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、出力段をプッシュプル動作させ、且つ出力段電
流の安定化機能を持たせた演算増幅回路を提供すること
を目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an operational amplifier circuit having a push-pull operation for an output stage and a function of stabilizing an output stage current.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係る演算増幅
回路は、nチャネルの差動MOSトランジスタ対とpチ
ャネルの第1のカレントミラー回路による能動負荷を有
する第1の入力段差動増幅回路と、pチャネルの差動M
OSトランジスタ対とnチャネルの第2のカレントミラ
ー回路による能動負荷を有する、前記第1の入力段差動
増幅回路と並列接続された第2の入力段差動増幅回路
と、前記第1の入力段差動増幅回路の出力によりゲート
が制御され、ドレインが信号出力端に接続されたpチャ
ネルの出力段MOSトランジスタ及び前記第2の入力段
差動増幅回路の出力によりゲートが制御され、ドレイン
が前記信号出力端に接続されたnチャネルの出力段MO
Sトランジスタを有する相補型出力回路と、前記pチャ
ネルの出力段MOSトランジスタと同じゲート・ソース
間バイアスが与えられるpチャネルの電流検出用MOS
トランジスタを用いて前記pチャネルの出力段MOSト
ランジスタの電流に比例する検出電流を得る第1の電流
検出回路と、前記nチャネルの出力段MOSトランジス
タと同じゲート・ソース間バイアスが与えられるnチャ
ネルの電流検出用MOSトランジスタを用いて前記nチ
ャネルの出力段MOSトランジスタの電流に比例する検
出電流を得る第2の電流検出回路と、前記第1,第2の
電流検出回路の出力によりそれぞれ制御される電流源M
OSトランジスタを有し、前記第1,第2のカレントミ
ラー回路の共通基準電流として前記第1,第2の電流検
出回路による検出電流の和に比例する基準電流を得る基
準電流源回路とを有することを特徴としている。
An operational amplifier circuit according to the present invention includes a first input stage differential amplifier circuit having an active load by an n-channel differential MOS transistor pair and a p-channel first current mirror circuit. , P-channel differential M
A second input stage differential amplifier connected in parallel to the first input stage differential amplifier, the second input stage differential amplifier having an active load of an OS transistor pair and an n-channel second current mirror circuit; The gate is controlled by the output of the amplifier circuit, the gate is controlled by the output of the p-channel output stage MOS transistor having the drain connected to the signal output terminal and the output of the second input stage differential amplifier circuit, and the drain is connected to the signal output terminal. -Channel output stage MO connected to
A complementary output circuit having an S transistor, and a p-channel current detection MOS to which the same gate-source bias as the p-channel output stage MOS transistor is applied
A first current detection circuit that obtains a detection current proportional to the current of the p-channel output stage MOS transistor using a transistor; and an n-channel output circuit that receives the same gate-source bias as the n-channel output stage MOS transistor. A second current detection circuit that obtains a detection current proportional to the current of the n-channel output stage MOS transistor using a current detection MOS transistor, and is controlled by outputs of the first and second current detection circuits, respectively. Current source M
A reference current source circuit having an OS transistor and obtaining a reference current proportional to the sum of detection currents of the first and second current detection circuits as a common reference current of the first and second current mirror circuits; It is characterized by:

【0007】この発明において好ましくは、前記第1の
電流検出回路は、前記pチャネルの電流検出用MOSト
ランジスタのチャネル幅とチャネル長の比が前記pチャ
ネルの出力段MOSトランジスタのチャネル幅とチャネ
ル長の比の1/N(但し、N>1)に設定されて、前記
pチャネルの出力段MOSトランジスタのコレクタ電流
の1/Nの検出電流を得るものであり、前記第2の電流
検出回路は、前記nチャネルの電流検出用MOSトラン
ジスタのチャネル幅とチャネル長の比が前記nチャネル
の出力段MOSトランジスタのチャネル幅とチャネル長
の比の1/Nに設定されて、前記nチャネルの出力段M
OSトランジスタのコレクタ電流の1/Nの検出電流を
得るものであることを特徴としている。
In the present invention, preferably, the first current detection circuit is configured such that a ratio between a channel width and a channel length of the p-channel current detection MOS transistor is equal to a channel width and a channel length of the p-channel output stage MOS transistor. Is set to 1 / N (where N> 1), and a detection current of 1 / N of the collector current of the p-channel output stage MOS transistor is obtained. The ratio of the channel width to the channel length of the n-channel current detecting MOS transistor is set to 1 / N of the ratio of the channel width to the channel length of the n-channel output stage MOS transistor, M
It is characterized in that a detection current of 1 / N of the collector current of the OS transistor is obtained.

【0008】[0008]

【作用】この発明による演算増幅回路は、第1,第2の
入力段差動増幅回路により信号入力段を相補型回路にす
ると同時に、出力段もpチャネル出力段MOSトランジ
スタとnチャネル出力段MOSトランジスタによる相補
型回路としている。また第1,第2の入力段差動増幅回
路には、それぞれ第1,第2のカレントミラー回路によ
る能動負荷を設ける。そして、出力段の電流安定化を図
るために、出力段のpチャネルMOSトランジスタとn
チャネルMOSトランジスタの電流を検出する第1,第
2の電流検出回路を設け、それらの検出電流の和に比例
する基準電流が得られるような基準電流源回路を、第
1,第2のカレントミラー回路の共通基準電流源回路と
して構成する。
In the operational amplifier circuit according to the present invention, the signal input stage is made a complementary circuit by the first and second input stage differential amplifier circuits, and the output stage is also a p-channel output stage MOS transistor and an n-channel output stage MOS transistor. And a complementary circuit. The first and second input stage differential amplifier circuits are provided with an active load by the first and second current mirror circuits, respectively. In order to stabilize the current in the output stage, the p-channel MOS transistor in the output stage and n
First and second current detection circuits for detecting the current of the channel MOS transistor are provided, and a reference current source circuit for obtaining a reference current proportional to the sum of the detection currents is provided by a first and a second current mirror. The circuit is configured as a common reference current source circuit.

【0009】これにより、この発明の演算増幅回路で
は、出力段の貫通電流が変動しようとすると、第1,第
2のカレントミラー回路の共通基準電流が制御され、例
えば貫通電流が増大する方向であれば、第1,第2の入
力段差動増幅回路ではそれぞれの能動負荷がより深くオ
ンする方向に基準電流が作用し、これにより出力段pチ
ャネルMOSトランジスタ及びnチャネルMOSトラン
ジスタ共にオフする方向にゲートがバイアスされる。即
ち、出力段貫通電流の増大を抑制するフィードバックが
係り、出力電流が安定化されて、暴走等による破壊が確
実に防止される。出力電流の差分に対しては、上述の電
流検出と基準電流制御による負のフィードバックはかか
らないから、演算増幅回路としての増幅率には影響はな
い。
Thus, in the operational amplifier circuit according to the present invention, when the through current in the output stage tends to fluctuate, the common reference current of the first and second current mirror circuits is controlled, for example, in a direction in which the through current increases. If so, in the first and second input stage differential amplifier circuits, the reference current acts in a direction in which each active load is turned on more deeply, whereby both the output stage p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor are turned off. The gate is biased. That is, feedback for suppressing an increase in the output stage through current is involved, the output current is stabilized, and destruction due to runaway or the like is reliably prevented. Since the negative feedback due to the above-described current detection and reference current control is not applied to the difference between the output currents, there is no effect on the amplification factor of the operational amplifier circuit.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図1は、この発明の一実施例に係る演算増幅
回路である。入力段には、共通ソースに定電流源I2が
設けられ、それぞれのゲートが反転入力端子IN2,非
反転入力端子IN1となるnチャネルの差動MOSトラ
ンジスタ対Q1,Q3を用いた第1の差動増幅回路1
と、同様に共通ソースに定電流源I1が設けられ、それ
ぞれのゲートが反転入力端子IN2,非反転入力端子I
N1となるpチャネルの差動MOSトランジスタ対Q
2,Q4を用いた第2の差動増幅回路2とが並列接続さ
れて配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an operational amplifier circuit according to one embodiment of the present invention. In the input stage, a constant current source I2 is provided as a common source, and a first difference using a pair of n-channel differential MOS transistors Q1 and Q3 whose gates serve as an inverting input terminal IN2 and a non-inverting input terminal IN1. Dynamic amplification circuit 1
Similarly, a constant current source I1 is provided in the common source, and each gate has an inverting input terminal IN2 and a non-inverting input terminal I1.
N-channel p-channel differential MOS transistor pair Q
2 and a second differential amplifier circuit 2 using Q4 are arranged in parallel.

【0011】第1の差動増幅回路1の出力端N1となる
MOSトランジスタQ3のドレイン側には、pチャネル
MOSトランジスタQ7,Q5により構成された第1の
カレントミラー回路3のMOSトランジスタQ5が能動
負荷として挿入されている。同様に、第2の差動増幅回
路2の出力端N2となるMOSトランジスタQ4のドレ
イン側には、nチャネルMOSトランジスタQ8,Q6
により構成された第2のカレントミラー回路4のMOS
トランジスタQ6が能動負荷として挿入されている。
The MOS transistor Q5 of the first current mirror circuit 3 composed of p-channel MOS transistors Q7 and Q5 is active on the drain side of the MOS transistor Q3 serving as the output terminal N1 of the first differential amplifier circuit 1. Inserted as a load. Similarly, n-channel MOS transistors Q8 and Q6 are connected to the drain side of a MOS transistor Q4 serving as the output terminal N2 of the second differential amplifier circuit 2.
MOS of the second current mirror circuit 4 configured by
Transistor Q6 is inserted as an active load.

【0012】第1の差動増幅回路1の出力端N1により
ゲートが制御されるpチャネルの出力段MOSトランジ
スタQ15と、第2の差動増幅回路2の出力端N2によ
りゲートが制御されるnチャネルの出力段MOSトラン
ジスタQ16とがそれぞれ電源VDD側,接地VSS側に配
置され、ドレインを共通に信号出力端OUTに接続して
相補型出力回路5が構成されている。
A p-channel output stage MOS transistor Q15 whose gate is controlled by the output terminal N1 of the first differential amplifier circuit 1, and an n whose gate is controlled by the output terminal N2 of the second differential amplifier circuit 2. The output stage MOS transistor Q16 of the channel is arranged on the power supply VDD side and the ground VSS side, respectively, and the drain is commonly connected to the signal output terminal OUT to form the complementary output circuit 5.

【0013】第1,第2のカレントミラー回路3,4に
は共通の基準電流源回路8が設けられている。この基準
電流源回路8は、pチャネルの出力段MOSトランジス
タQ15の電流量に応じて導通度が制御される、第1の
カレントミラー回路3側のnチャネルMOSトランジス
タQ9と、nチャネルの出力段MOSトランジスタQ1
6の電流量に応じて導通度が制御される、第2のカレン
トミラー回路4側のpチャネルMOSトランジスタQ1
0と、これらに直列に挿入された抵抗R1,R2とから
構成されている。
The first and second current mirror circuits 3 and 4 are provided with a common reference current source circuit 8. The reference current source circuit 8 includes an n-channel MOS transistor Q9 on the first current mirror circuit 3 side whose conductivity is controlled in accordance with the amount of current of the p-channel output stage MOS transistor Q15, and an n-channel output stage. MOS transistor Q1
6, the p-channel MOS transistor Q1 of the second current mirror circuit 4 whose conduction degree is controlled in accordance with the amount of current
0 and resistors R1 and R2 inserted in series with these.

【0014】相補型出力回路5の出力段MOSトランジ
スタQ15,Q16のそれぞれの電流検出を行うため
に、第1,第2の電流検出回路6,7が設けられてい
る。第1の電流検出回路6は、出力段MOSトランジス
タQ15と共通にゲートが駆動され、ソースが電源VDD
に接続されて、MOSトランジスタQ15と同じゲート
・ソース間バイアスが与えられるpチャネルの電流検出
用MOSトランジスタQ11を持つ。同様に第2の電流
検出回路7は、出力段MOSトランジスタQ16と同じ
ゲート・ソース間バイアスが与えられるnチャネルの電
流検出用MOSトランジスタQ12を有する。
First and second current detection circuits 6 and 7 are provided for detecting currents of the output stage MOS transistors Q15 and Q16 of the complementary output circuit 5, respectively. In the first current detection circuit 6, the gate is driven in common with the output stage MOS transistor Q15, and the source is the power supply VDD.
And a p-channel current detecting MOS transistor Q11 to which the same gate-source bias as the MOS transistor Q15 is applied. Similarly, the second current detection circuit 7 has an n-channel current detection MOS transistor Q12 to which the same gate-source bias as the output stage MOS transistor Q16 is applied.

【0015】電流検出用MOSトランジスタQ11のチ
ャネル幅W11とチャネル長L11の比は、出力段MOSト
ランジスタQ15のチャネル幅W15とチャネル長L15の
比に対して、下記数1を満たすように、素子寸法が設定
される。但し、Nは1より大きい数とする。
The ratio of the channel width W11 to the channel length L11 of the current detecting MOS transistor Q11 is such that the following equation 1 is satisfied with respect to the ratio of the channel width W15 to the channel length L15 of the output stage MOS transistor Q15. Is set. Here, N is a number larger than 1.

【0016】[0016]

【数1】W11/L11=(W15/L15)/N## EQU1 ## W11 / L11 = (W15 / L15) / N

【0017】同様に、電流検出用MOSトランジスタQ
12のチャネル幅W12とチャネル長L12の比は、出力段
MOSトランジスタQ16のチャネル幅W16とチャネル
長L16の比に対して、下記数2を満たすように、素子寸
法が設定される。
Similarly, current detecting MOS transistor Q
The element size is set so that the ratio of the channel width W12 to the channel length L12 of the output stage MOS transistor Q16 satisfies the following expression 2 with respect to the ratio of the channel width W16 to the channel length L16 of the output-stage MOS transistor Q16.

【0018】[0018]

【数2】W12/L12=(W16/L16)/N## EQU2 ## W12 / L12 = (W16 / L16) / N

【0019】一方の電流検出用MOSトランジスタQ1
1のドレインは、負荷となる抵抗R3を介し、pチャネ
ルMOSトランジスタQ13を介して接地VSSに接続さ
れる。他方の電流検出用MOSトランジスタQ12のド
レインも同様に、抵抗R4を介し、nチャネルMOSト
ランジスタQ14を介して電源VDDに接続される。これ
らのMOSトランジスタQ13,Q14のゲートは、電
源VDD−接地VSS間を分圧する抵抗R5,R6による中
間電位点N3の電位により制御される。
One current detecting MOS transistor Q1
The drain of 1 is connected to ground VSS through a p-channel MOS transistor Q13 via a resistor R3 serving as a load. Similarly, the drain of the other current detecting MOS transistor Q12 is connected to the power supply VDD via the resistor R4 and the n-channel MOS transistor Q14. The gates of these MOS transistors Q13 and Q14 are controlled by the potential of an intermediate potential point N3 by resistors R5 and R6 which divide the voltage between the power supply VDD and the ground VSS.

【0020】以上の抵抗R3とMOSトランジスタQ1
3の部分、及び抵抗R4とMOSトランジスタQ14の
部分は、それぞれ電流検出用MOSトランジスタQ1
1,Q12による検出電流を電圧値に変換する電流電圧
変換回路となっていて、それぞれの出力ノードN4,N
5がカレントミラー回路3,4の共通基準電流源回路8
におけるMOSトランジスタQ9,Q10のゲートに接
続される。
The above resistor R3 and MOS transistor Q1
3 and the part of the resistor R4 and the MOS transistor Q14 are respectively connected to the current detecting MOS transistor Q1.
1 and Q12 are converted to voltage values by a current-voltage conversion circuit.
5 is a common reference current source circuit for the current mirror circuits 3 and 4
Are connected to the gates of the MOS transistors Q9 and Q10.

【0021】この様に構成された演算増幅回路の出力電
流安定化の動作を次に説明する。相補型出力回路5のp
チャネルMOSトランジスタQ15とnチャネルMOS
トランジスタQ16のコレクタ電流は、それぞれ第1,
第2の電流検出回路6,7により検出される。電流検出
用MOSトランジスタQ11,Q12のチャネル幅とチ
ャネル長の比がそれぞれ出力段MOSトランジスタQ1
5,Q16のそれに対して、前述のように、1/Nに設
定されているから、出力段MOSトランジスタQ15,
Q16のコレクタ電流の1/Nの検出電流で電流検出が
行われる。
The operation of stabilizing the output current of the operational amplifier circuit having such a configuration will be described below. P of the complementary output circuit 5
Channel MOS transistor Q15 and n-channel MOS
The collector current of the transistor Q16 is
The current is detected by the second current detection circuits 6 and 7. The ratio between the channel width and the channel length of the current detecting MOS transistors Q11 and Q12 is different from the output stage MOS transistor Q1.
5 and Q16, the output stage MOS transistors Q15 and Q15 are set to 1 / N as described above.
Current detection is performed with a detection current of 1 / N of the collector current of Q16.

【0022】基準電流源回路8による基準電流は、これ
らの第1,第2の電流検出回路6,7による検出電流の
和に比例するように可変制御され、これが第1,第2の
カレントミラー回路3,4により、それぞれ第1,第2
の差動増幅回路1,2の能動負荷電流として与えられ
る。従って、例えば相補型出力回路4での貫通電流が増
大すると、これに対応して、第1,第2の差動増幅回路
1,2では能動負荷MOSトランジスタQ5,Q6の電
流が増大する方向、即ち、一方の出力端N1は電位が上
昇し、他方の出力端N2は電位低下する方向に働く。こ
れにより、出力段MOSトランジスタQ15,Q16は
共に、オフする方向にゲートがバイアスされて、貫通電
流を減らす方向の負帰還がかかることになる。
The reference current from the reference current source circuit 8 is variably controlled so as to be proportional to the sum of the currents detected by the first and second current detection circuits 6 and 7, and this is controlled by the first and second current mirrors. By the circuits 3 and 4, the first and second
As an active load current of the differential amplifier circuits 1 and 2 of FIG. Therefore, for example, when the through current in the complementary output circuit 4 increases, the currents of the active load MOS transistors Q5, Q6 in the first and second differential amplifier circuits 1, 2 increase accordingly. That is, the potential of one output terminal N1 increases and the other output terminal N2 operates in the direction of decreasing the potential. As a result, the gates of both the output stage MOS transistors Q15 and Q16 are biased in the direction of turning off, and negative feedback is applied in the direction of reducing the through current.

【0023】以上の負帰還動作をより具体的に説明す
る。説明を簡単にするため、次の仮定をおく。先ずR5
=R6とし、ノードN3にはVDD/2が得られるものと
する。また、R1=R2=R3=R4とし、pチャネル
MOSトランジスタQ10とQ13とは同サイズ、nチ
ャネルMOSトランジスタQ9とQ14は同サイズとす
る。第1,第2の差動増幅回路1,2の定電流源I2,
I1は、I1=I2とする。
The above negative feedback operation will be described more specifically. For ease of explanation, the following assumptions are made. First R5
= R6, and VDD / 2 is obtained at the node N3. Also, R1 = R2 = R3 = R4, p-channel MOS transistors Q10 and Q13 have the same size, and n-channel MOS transistors Q9 and Q14 have the same size. The constant current sources I2 and I2 of the first and second differential amplifier circuits 1 and 2
I1 is set to I1 = I2.

【0024】第1,第2の電流検出回路6,7と基準電
流源回路8の要部の電圧電流の関係を示すと、図2のよ
うになる。第1,第2の電流検出回路6,7による検出
電流が、図示のようにI11,I12としたとき、これらの
電流により、抵抗R3の両端に電圧VR3、MOSトラン
ジスタQ13のゲート・ソース間に電圧VT13 、同様に
抵抗R4の両端に電圧VR4、MOSトランジスタQ14
のゲート・ソース間に電圧VT14 が発生する。
FIG. 2 shows the relationship between the voltage and current of the main parts of the first and second current detection circuits 6 and 7 and the reference current source circuit 8. Assuming that the detection currents of the first and second current detection circuits 6 and 7 are I11 and I12 as shown in the figure, these currents cause a voltage VR3 across the resistor R3 and a voltage between the gate and source of the MOS transistor Q13. The voltage VT13, similarly, the voltage VR4 across the resistor R4, the MOS transistor Q14
A voltage VT14 is generated between the gate and the source.

【0025】従って、基準電流源回路8のMOSトラン
ジスタQ9とQ10のゲート間には、下記数3の電圧が
かかる。
Therefore, a voltage expressed by the following equation 3 is applied between the gates of the MOS transistors Q9 and Q10 of the reference current source circuit 8.

【0026】[0026]

【数3】VR3+VT13 +VT14 +VR4## EQU3 ## VR3 + VT13 + VT14 + VR4

【0027】また、基準電流源回路8のMOSトランジ
スタQ9のゲート・ソース間電圧をVT9,MOSトラン
ジスタQ10のゲート・ソース間電圧をVT10 、抵抗R
1,R2の両端電圧をそれぞれ、VR1,VR2とすると、
数3との関係で次の数4が得られる。
The gate-source voltage of the MOS transistor Q9 of the reference current source circuit 8 is VT9, the gate-source voltage of the MOS transistor Q10 is VT10, and the resistance R
If the voltages at both ends of R1 and R2 are VR1 and VR2, respectively,
The following Equation 4 is obtained in relation to Equation 3.

【0028】[0028]

【数4】VT9+VR1+VR2+VT10 =VR3+VT13 +V
T14 +VR4
VT9 + VR1 + VR2 + VT10 = VR3 + VT13 + V
T14 + VR4

【0029】先に説明した素子寸法の関係から、VT13
=VT10 、VT14 =VT9であるから、数4は、次の数5
に書き換えられる。
From the relationship between the element dimensions described above, VT13
= VT10 and VT14 = VT9.
Is rewritten as

【0030】[0030]

【数5】VR1+VR2=VR3+VR4## EQU5 ## VR1 + VR2 = VR3 + VR4

【0031】また、基準電流源回路8のMOSトランジ
スタQ9,Q10の電流をI9 ,I10とすると、数5か
ら、下記数6の関係が得られる。
Assuming that the currents of the MOS transistors Q9 and Q10 of the reference current source circuit 8 are I9 and I10, the following equation (6) is obtained from the equation (5).

【0032】[0032]

【数6】 R1 ・I9 +R2 ・I10=R3 ・I11+R4 ・I12## EQU6 ## R1 ・ I9 + R2 ・ I10 = R3 ・ I11 + R4 ・ I12

【0033】ところで、電流I9 ,I10は他に分岐路が
ないから、I9 =I10であり、また前述のようにR1=
R2=R3=R4とすると、数6から次の数7が得られ
る。
By the way, since the currents I9 and I10 have no other branch path, I9 = I10 and R1 = I10 as described above.
Assuming that R2 = R3 = R4, the following equation 7 is obtained from equation 6.

【0034】[0034]

【数7】I9 =I10=(I10+I12)/2I9 = I10 = (I10 + I12) / 2

【0035】以上により、第1,第2のカレントミラー
回路3,4の共通の基準電流I9 =I10は、第1,第2
の電流検出回路6,7による検出電流I11,I12の和に
比例した値になる。検出電流I11,I12はそれぞれ、出
力段MOSトランジスタQ15,Q16のコレクタ電流
に比例したものであるから、言い換えれば、共通の基準
電流I9 =I10は、出力段の貫通電流に比例したものと
なる。
As described above, the common reference current I9 = I10 of the first and second current mirror circuits 3 and 4 is equal to the first and second current mirror circuits 3 and 4.
Is a value proportional to the sum of the detection currents I11 and I12 by the current detection circuits 6 and 7. The detection currents I11 and I12 are respectively proportional to the collector currents of the output stage MOS transistors Q15 and Q16. In other words, the common reference current I9 = I10 is proportional to the through current of the output stage.

【0036】この様にして相補型出力回路5の貫通電流
に応じて制御される基準電流が第1,第2の差動増幅回
路1,2の能動負荷電流として与えられるから、貫通電
流が増大した場合には、第1,第2の差動増幅回路1,
2のMOSトランジスタQ5,Q6が共に深くオンする
方向に働き、相補型出力回路5の貫通電流を抑えるよう
に負のフィードバックがかかる。第1,第2の差動増幅
回路1,2はそれぞれ定電流源I2,I1により一定電
流が流れるように設定されているから、結局これらに一
定の能動負荷電流が流れるように、相補型出力回路5の
貫通電流が制御されることになる。
In this way, the reference current controlled according to the through current of the complementary output circuit 5 is provided as the active load current of the first and second differential amplifier circuits 1 and 2, so that the through current increases. In this case, the first and second differential amplifier circuits 1 and 2
The two MOS transistors Q5 and Q6 both act to turn on deeply, and a negative feedback is applied so as to suppress the through current of the complementary output circuit 5. The first and second differential amplifier circuits 1 and 2 are set so that a constant current flows by the constant current sources I2 and I1, respectively. The through current of the circuit 5 is controlled.

【0037】例えば、この演算増幅回路の出力電位が電
源VDDのほぼ中間電位にあるとすると、検出電流はI11
=I12である。また、第1,第2の差動増幅回路1,2
の能動負荷トランジスタQ5,Q6の電流IQ5,IQ6は
それぞれ、カレントミラー回路3,4により、IQ5=I
9 ,IQ6=I10であり、且つI9 =I10であるから、差
動トランジスタ対のそれぞれ一方のトランジスタQ3,
Q4の電流IQ3,IQ4は、下記数8となる。
For example, assuming that the output potential of this operational amplifier circuit is substantially at the intermediate potential of the power supply VDD, the detected current is I11
= I12. Also, the first and second differential amplifier circuits 1 and 2
The currents IQ5 and IQ6 of the active load transistors Q5 and Q6 of the
9, IQ6 = I10 and I9 = I10, so that one transistor Q3 of each differential transistor pair
The currents IQ3 and IQ4 of Q4 are given by the following equation (8).

【0038】[0038]

【数8】IQ3=I11=I12=IQ4[Equation 8] IQ3 = I11 = I12 = IQ4

【0039】即ち、検出電流I11,I12が初段の差動増
幅回路1,2の電流IQ3,IQ4と等しい状態、言い換え
れば、出力段MOSトランジスタQ15,Q16の電流
はこれらのN倍の値で安定化されていることになる。
That is, the detection currents I11 and I12 are equal to the currents IQ3 and IQ4 of the first-stage differential amplifier circuits 1 and 2, ie, the currents of the output-stage MOS transistors Q15 and Q16 are stable at N times these values. It has become.

【0040】以上の説明から容易に明らかなように、第
1,第2の電流検出回路6,7及び基準電圧源回路8
は、相補型出力回路5のMOSトランジスタQ15,Q
16の電流の差成分に関しては不帰還作用を有しないか
ら、差動入力信号に対する増幅率に影響はない。例え
ば、一方の入力端IN1の電位が他方の入力端IN2に
対して上昇すると、第1の差動増幅回路1では出力端N
1が電位低下して出力段MOSトランジスタQ15をオ
ンにする方向に作用し、第2の差動増幅回路2では出力
端N2が電位低下して出力MOSトランジスタQ16を
オフにする方向に作用する結果、信号出力端OUTの電
位が上昇するという、出力段プッシュプル動作の差動増
幅が行われる。
As is readily apparent from the above description, the first and second current detection circuits 6 and 7 and the reference voltage source circuit 8
Are the MOS transistors Q15 and Q15 of the complementary output circuit 5.
Since the 16 current difference components do not have a non-feedback effect, they do not affect the amplification factor for the differential input signal. For example, when the potential of one input terminal IN1 rises with respect to the other input terminal IN2, the output terminal N
1 acts to turn on the output stage MOS transistor Q15 when the potential drops, and in the second differential amplifier circuit 2, the output end N2 acts to turn off the output MOS transistor Q16. Then, the differential amplification of the output stage push-pull operation, in which the potential of the signal output terminal OUT rises, is performed.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、出
力段を相補型回路として、出力段の電流検出を行い、初
段の差動増幅回路に出力段の貫通電流の変動を抑制する
ような帰還を行うことにより、プッシュプル動作の演算
増幅回路について出力段電流の安定化機能を持たせるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the output stage is a complementary circuit, the current of the output stage is detected, and the variation of the through current of the output stage is suppressed in the first-stage differential amplifier circuit. By performing such feedback, the operational amplifier circuit of the push-pull operation can have a function of stabilizing the output stage current.

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

【図1】 この発明の一実施例に係る演算増幅回路を示
す。
FIG. 1 shows an operational amplifier circuit according to one embodiment of the present invention.

【図2】 同実施例の電流制御の動作を説明する為の図
である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of current control according to the embodiment.

【図3】 従来の演算増幅回路を示す。FIG. 3 shows a conventional operational amplifier circuit.

【図4】 図3の回路を併設した演算増幅回路を示す。FIG. 4 shows an operational amplifier circuit provided with the circuit of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の入力段差動増幅回路、2…第1の入力段差動
増幅回路、3…第1のカレントミラー回路、4…第2の
カレントミラー回路、5…相補型出力回路、6…第1の
電流検出回路、7…第2の電流検出回路、8…基準電流
源回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st input stage differential amplifier circuit, 2 ... 1st input stage differential amplifier circuit, 3 ... 1st current mirror circuit, 4 ... 2nd current mirror circuit, 5 ... Complementary output circuit, 6 ... Reference numeral 1 denotes a current detection circuit, 7 denotes a second current detection circuit, and 8 denotes a reference current source circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H03K 17/687 H03K 17/687 F 19/0948 19/094 B (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03K 17/16 H03F 3/45 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H03K 17/687 H03K 17/687 F 19/0948 19/094 B (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) H03K 17/16 H03F 3/45

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 nチャネルの差動MOSトランジスタ対
とpチャネルの第1のカレントミラー回路による能動負
荷を有する第1の入力段差動増幅回路と、 pチャネルの差動MOSトランジスタ対とnチャネルの
第2のカレントミラー回路による能動負荷を有する、前
記第1の入力段差動増幅回路と並列接続された第2の入
力段差動増幅回路と、 前記第1の入力段差動増幅回路の出力によりゲートが制
御され、ドレインが信号出力端に接続されたpチャネル
の出力段MOSトランジスタ及び前記第2の入力段差動
増幅回路の出力によりゲートが制御され、ドレインが前
記信号出力端に接続されたnチャネルの出力段MOSト
ランジスタを有する相補型出力回路と、 前記pチャネルの出力段MOSトランジスタと同じゲー
ト・ソース間バイアスが与えられるpチャネルの電流検
出用MOSトランジスタを用いて前記pチャネルの出力
段MOSトランジスタの電流に比例する検出電流を得る
第1の電流検出回路と、 前記nチャネルの出力段MOSトランジスタと同じゲー
ト・ソース間バイアスが与えられるnチャネルの電流検
出用MOSトランジスタを用いて前記nチャネルの出力
段MOSトランジスタの電流に比例する検出電流を得る
第2の電流検出回路と、 前記第1,第2の電流検出回路の出力によりそれぞれ制
御される電流源MOSトランジスタを有し、前記第1,
第2のカレントミラー回路の共通基準電流として前記第
1,第2の電流検出回路による検出電流の和に比例する
基準電流を得る基準電流源回路とを有することを特徴と
する演算増幅回路。
A first input stage differential amplifier circuit having an active load by an n-channel differential MOS transistor pair and a p-channel first current mirror circuit; a p-channel differential MOS transistor pair and an n-channel differential MOS transistor A second input stage differential amplifier circuit having an active load by a second current mirror circuit and connected in parallel with the first input stage differential amplifier circuit; and a gate formed by an output of the first input stage differential amplifier circuit. The gate of the transistor is controlled by a p-channel output stage MOS transistor having a drain connected to the signal output terminal and an output of the second input stage differential amplifier circuit, and an n-channel drain having a drain connected to the signal output terminal. A complementary output circuit having an output stage MOS transistor; and a gate-source bias same as that of the p-channel output stage MOS transistor. A first current detection circuit for obtaining a detection current proportional to the current of the p-channel output stage MOS transistor using a given p-channel current detection MOS transistor; A second current detection circuit for obtaining a detection current proportional to the current of the n-channel output stage MOS transistor using an n-channel current detection MOS transistor to which a source-to-source bias is applied; and the first and second currents A current source MOS transistor controlled by an output of the detection circuit;
And a reference current source circuit for obtaining a reference current proportional to the sum of the detection currents of the first and second current detection circuits as a common reference current of the second current mirror circuit.
【請求項2】 前記第1の電流検出回路は、前記pチャ
ネルの電流検出用MOSトランジスタのチャネル幅とチ
ャネル長の比が前記pチャネルの出力段MOSトランジ
スタのチャネル幅とチャネル長の比の1/N(但し、N
>1)に設定されて、前記pチャネルの出力段MOSト
ランジスタのコレクタ電流の1/Nの検出電流を得るも
のであり、 前記第2の電流検出回路は、前記nチャネルの電流検出
用MOSトランジスタのチャネル幅とチャネル長の比が
前記nチャネルの出力段MOSトランジスタのチャネル
幅とチャネル長の比の1/Nに設定されて、前記nチャ
ネルの出力段MOSトランジスタのコレクタ電流の1/
Nの検出電流を得るものであることを特徴とする請求項
1記載の演算増幅回路。
2. The circuit according to claim 1, wherein the ratio of the channel width to the channel length of the p-channel current detection MOS transistor is one of the ratio of the channel width to the channel length of the p-channel output stage MOS transistor. / N (however, N
> 1) to obtain a detection current of 1 / N of the collector current of the p-channel output stage MOS transistor, wherein the second current detection circuit is configured to output the n-channel current detection MOS transistor. Is set to 1 / N of the ratio of the channel width to the channel length of the n-channel output stage MOS transistor, and 1 / N of the collector current of the n-channel output stage MOS transistor.
2. The operational amplifier circuit according to claim 1, wherein an N detection current is obtained.
JP7134827A 1995-05-08 1995-05-08 Operational amplifier circuit Expired - Fee Related JP2877033B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7134827A JP2877033B2 (en) 1995-05-08 1995-05-08 Operational amplifier circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7134827A JP2877033B2 (en) 1995-05-08 1995-05-08 Operational amplifier circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08307224A JPH08307224A (en) 1996-11-22
JP2877033B2 true JP2877033B2 (en) 1999-03-31

Family

ID=15137404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7134827A Expired - Fee Related JP2877033B2 (en) 1995-05-08 1995-05-08 Operational amplifier circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2877033B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3452004B2 (en) * 1999-12-02 2003-09-29 ヤマハ株式会社 Differential amplifier circuit
JP3475903B2 (en) 2000-03-31 2003-12-10 セイコーエプソン株式会社 Differential amplifier, semiconductor device, power supply circuit, and electronic equipment using the same
JP2003060452A (en) * 2001-08-20 2003-02-28 Denso Corp Operational amplifier circuit
JP3882694B2 (en) 2002-06-28 2007-02-21 株式会社デンソー Operational amplifier circuit
JP3945340B2 (en) 2002-08-05 2007-07-18 株式会社デンソー Operational amplifier
JP4023276B2 (en) 2002-09-30 2007-12-19 株式会社デンソー Driving circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08307224A (en) 1996-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4333058A (en) Operational amplifier employing complementary field-effect transistors
JP3251019B2 (en) Low impedance CMOS output stage and method
US5608352A (en) Differential input circuit capable of broadening operation range of input common mode potential
US6437645B1 (en) Slew rate boost circuitry and method
EP0259879A2 (en) Operational amplifier circuit having wide operating range
JP2885120B2 (en) Operational amplifier
US5574401A (en) Large common mode input range CMOS amplifier
US5475343A (en) Class AB complementary output stage
US6525608B2 (en) High gain, high bandwidth, fully differential amplifier
US5900783A (en) Low voltage class AB output stage CMOS operational amplifiers
US7098736B2 (en) Amplifier circuit
US4884039A (en) Differential amplifier with low noise offset compensation
JP2877033B2 (en) Operational amplifier circuit
US4749955A (en) Low voltage comparator circuit
US5162751A (en) Amplifier arrangement
US20050275464A1 (en) Transistor amplifying stage
KR100574969B1 (en) Regulated cascode amplifier circuit with gain enhancement
JPH0618293B2 (en) Operational amplifier
US20020005757A1 (en) Fully differential operational amplifier of the folded cascode type
JP3341945B2 (en) Operational amplifier
US6542034B2 (en) Operational amplifier with high gain and symmetrical output-current capability
US11742812B2 (en) Output pole-compensated operational amplifier
JPH06216662A (en) Phase compensation circuit for amplifier
JPH09219629A (en) Operational amplifier
JP2002057534A (en) Amplifier circuit

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090122

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100122

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110122

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120122

Year of fee payment: 13

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees