JP3113024B2 - 演算増幅器 - Google Patents
演算増幅器Info
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- JP3113024B2 JP3113024B2 JP03340558A JP34055891A JP3113024B2 JP 3113024 B2 JP3113024 B2 JP 3113024B2 JP 03340558 A JP03340558 A JP 03340558A JP 34055891 A JP34055891 A JP 34055891A JP 3113024 B2 JP3113024 B2 JP 3113024B2
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- Japan
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- inverting input
- operational amplifier
- amplifier circuit
- terminal
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/42—Modifications of amplifiers to extend the bandwidth
- H03F1/48—Modifications of amplifiers to extend the bandwidth of aperiodic amplifiers
- H03F1/483—Modifications of amplifiers to extend the bandwidth of aperiodic amplifiers with field-effect transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばスイッチド・
キャパシタ・フィルタ等に使用される演算増幅器に関す
る。
キャパシタ・フィルタ等に使用される演算増幅器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図1は、スイッチド・キャパシタ・フィ
ルタに使用される従来の演算増幅器の一例を示すもので
ある。この演算増幅器は、差動回路11と、この差動回
路11に接続されたソース接地回路12によって構成さ
れている。前記差動回路11は、入力トランジスタ対と
してのPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOS
トランジスタと称す)13、14、定電流源としてのP
MOSトランジスタ15、およびカレントミラーとして
のNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトラ
ンジスタと称す)16、17によって構成されている。
また、前記ソース接地回路12は位相補償用のコンデン
サ18、抵抗19、定電流源としてのPMOSトランジ
スタ20、およびNMOSトランジスタ21によって構
成されている。上記演算増幅器は入力インピーダンスが
高い。しかし、次のような問題を有している。 (1)MOSトランジスタは1/fノイズ等を有するた
め、入力換算雑音が大きい。 (2)MOSトランジスタは遮断周波数fT が低いた
め、広帯域化することが困難である。
ルタに使用される従来の演算増幅器の一例を示すもので
ある。この演算増幅器は、差動回路11と、この差動回
路11に接続されたソース接地回路12によって構成さ
れている。前記差動回路11は、入力トランジスタ対と
してのPチャネルMOSトランジスタ(以下、PMOS
トランジスタと称す)13、14、定電流源としてのP
MOSトランジスタ15、およびカレントミラーとして
のNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSトラ
ンジスタと称す)16、17によって構成されている。
また、前記ソース接地回路12は位相補償用のコンデン
サ18、抵抗19、定電流源としてのPMOSトランジ
スタ20、およびNMOSトランジスタ21によって構
成されている。上記演算増幅器は入力インピーダンスが
高い。しかし、次のような問題を有している。 (1)MOSトランジスタは1/fノイズ等を有するた
め、入力換算雑音が大きい。 (2)MOSトランジスタは遮断周波数fT が低いた
め、広帯域化することが困難である。
【0003】一方、バイポーラトランジスタを用いた演
算増幅器は、低雑音で広帯域化することが可能である。
しかし、入力インピーダンスが低くいため、スイッチド
・キャパシタ・フィルタ(SCF) 等の回路に適用するには
不向きである。
算増幅器は、低雑音で広帯域化することが可能である。
しかし、入力インピーダンスが低くいため、スイッチド
・キャパシタ・フィルタ(SCF) 等の回路に適用するには
不向きである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
るため、低雑音で入力インピーダンスが高い、ジャンク
ションFET(以下、JFETと称す)を入力トランジ
スタに使用することがある。
るため、低雑音で入力インピーダンスが高い、ジャンク
ションFET(以下、JFETと称す)を入力トランジ
スタに使用することがある。
【0005】図2は、入力トランジスタ対としてPチャ
ネルJFET22、23を用いた従来の演算増幅器を示
すものであり、図1と同一部分には、同一符号を付す。
しかし、この演算増幅器は次のような問題を有してい
る。
ネルJFET22、23を用いた従来の演算増幅器を示
すものであり、図1と同一部分には、同一符号を付す。
しかし、この演算増幅器は次のような問題を有してい
る。
【0006】(1)JFETは一般にデプレッション・
タイプであるため、通常のように、電源電圧の半分の電
位を入力動作点とした場合、各トランジスタを正常にバ
イアスすることが困難となる。
タイプであるため、通常のように、電源電圧の半分の電
位を入力動作点とした場合、各トランジスタを正常にバ
イアスすることが困難となる。
【0007】(2)入力トランジスタ対にJFETを使
用することにより、雑音を低減することができる。しか
し、演算増幅器を構成する他のトランジスタはMOS型
であるため、演算増幅器を広帯域化することが困難であ
る。
用することにより、雑音を低減することができる。しか
し、演算増幅器を構成する他のトランジスタはMOS型
であるため、演算増幅器を広帯域化することが困難であ
る。
【0008】このため、入力トランジスタ対としてJF
ETを使用した演算増幅器は、実現が困難であり、コン
パレータにJFETの入力トランジスタ対を使用した例
が僅かにあるのみである。
ETを使用した演算増幅器は、実現が困難であり、コン
パレータにJFETの入力トランジスタ対を使用した例
が僅かにあるのみである。
【0009】図3は、文献(Ulrich Roettcher et al.
"A Compatible CMOS-JFET Pulse Density Modulator f
or Interpolative High-Resolution A/D Conversion",I
EEE J. of solid-state circuits, Vol.sc-21,No.3,Jun
e 1986,p.446-452 )に開示されたコンパレータを示す
ものである。このコンパレータにおいて、入力トランジ
スタ対としてJFET31、32が使用されている。コ
ンパレータは、演算増幅器と次の点で異なっている。 (1)出力信号を入力側に帰還して使用する必要がない
ため、バイアスが容易である。 (2)位相補償の必要がないため、広帯域化が容易であ
る。
"A Compatible CMOS-JFET Pulse Density Modulator f
or Interpolative High-Resolution A/D Conversion",I
EEE J. of solid-state circuits, Vol.sc-21,No.3,Jun
e 1986,p.446-452 )に開示されたコンパレータを示す
ものである。このコンパレータにおいて、入力トランジ
スタ対としてJFET31、32が使用されている。コ
ンパレータは、演算増幅器と次の点で異なっている。 (1)出力信号を入力側に帰還して使用する必要がない
ため、バイアスが容易である。 (2)位相補償の必要がないため、広帯域化が容易であ
る。
【0010】このように、コンパレータは、JFETを
入力トランジスタとして使用し易いものである。しか
し、このコンパレータの技術により、演算増幅器を作る
ことは困難である。
入力トランジスタとして使用し易いものである。しか
し、このコンパレータの技術により、演算増幅器を作る
ことは困難である。
【0011】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、入力トラ
ンジスタ対としてJFETを使用し、且つ、適正なバイ
アスを設定できるとともに、広帯域化が可能な演算増幅
器を提供しようとするものである。
されたものであり、その目的とするところは、入力トラ
ンジスタ対としてJFETを使用し、且つ、適正なバイ
アスを設定できるとともに、広帯域化が可能な演算増幅
器を提供しようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するため、反転入力端子と、非反転入力端子と、出
力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入力端子と前記非
反転入力端子に接続され、ジャンクションFETによっ
て構成された入力トランジスタ対と、MOSトランジス
タによって構成され前記入力トランジスタ対に定電流を
供給する定電流源と、バイポーラトランジスタによって
構成されたそれ以外の回路とを有する演算増幅回路と、
前記演算増幅回路の出力端子と反転入力端子の相互間に
設けられ、出力信号電位を前記反転入力端子にフィード
バックし、入力動作点と出力動作点を異なる電位に設定
する容量素子とを具備し、前記演算増幅回路の反転入力
端子には入力信号が供給され、前記非反転入力端子のバ
イアス電圧と前記出力端子のバイアス電圧とが異なって
いる。
解決するため、反転入力端子と、非反転入力端子と、出
力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入力端子と前記非
反転入力端子に接続され、ジャンクションFETによっ
て構成された入力トランジスタ対と、MOSトランジス
タによって構成され前記入力トランジスタ対に定電流を
供給する定電流源と、バイポーラトランジスタによって
構成されたそれ以外の回路とを有する演算増幅回路と、
前記演算増幅回路の出力端子と反転入力端子の相互間に
設けられ、出力信号電位を前記反転入力端子にフィード
バックし、入力動作点と出力動作点を異なる電位に設定
する容量素子とを具備し、前記演算増幅回路の反転入力
端子には入力信号が供給され、前記非反転入力端子のバ
イアス電圧と前記出力端子のバイアス電圧とが異なって
いる。
【0013】また、本発明は、反転入力端子と、非反転
入力端子と、出力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入
力端子と前記非反転入力端子に接続され、ジャンクショ
ンFETによって構成された入力トランジスタ対とを有
する演算増幅回路と、前記演算増幅回路の出力端子と反
転入力端子間に設けられ、出力信号電位を前記反転入力
端子にフィードバックし、入力動作点と出力動作点を異
なる電位に設定する容量素子と、前記演算増幅回路の反
転入力端子と非反転入力端子間に設けられたスイッチド
・キャパシタ回路とを具備し、前記演算増幅回路の反転
入力端子には入力信号が供給され、前記非反転入力端子
のバイアス電圧と前記出力端子のバイアス電圧とが異な
っている。さらに、本発明は、反転入力端子と、非反転
入力端子と、出力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入
力端子と前記非反転入力端子に接続され、ジャンクショ
ンFETによって構成された入力トランジスタ対と、M
OSトランジスタによって構成され前記入力トランジス
タ対に定電流を供給する定電流源と、バイポーラトラン
ジスタによって構成されたそれ以外の回路とを有する演
算増幅回路と、前記演算増幅回路の出力端子と反転入力
端子間に設けられ、出力信号電位を前記反転入力端子に
フィードバックし、入力動作点と出力動作点を異なる電
位に設定する容量素子と、前記反転入力端子と前記非反
転入力端子間に設けられたスイッチド・キャパシタ回路
とを具備し、前記演算増幅回路の反転入力端子には入力
信号が供給され、前記非反転入力端子のバイアス電圧と
前記出力端子のバイアス電圧とが異なっている。
入力端子と、出力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入
力端子と前記非反転入力端子に接続され、ジャンクショ
ンFETによって構成された入力トランジスタ対とを有
する演算増幅回路と、前記演算増幅回路の出力端子と反
転入力端子間に設けられ、出力信号電位を前記反転入力
端子にフィードバックし、入力動作点と出力動作点を異
なる電位に設定する容量素子と、前記演算増幅回路の反
転入力端子と非反転入力端子間に設けられたスイッチド
・キャパシタ回路とを具備し、前記演算増幅回路の反転
入力端子には入力信号が供給され、前記非反転入力端子
のバイアス電圧と前記出力端子のバイアス電圧とが異な
っている。さらに、本発明は、反転入力端子と、非反転
入力端子と、出力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入
力端子と前記非反転入力端子に接続され、ジャンクショ
ンFETによって構成された入力トランジスタ対と、M
OSトランジスタによって構成され前記入力トランジス
タ対に定電流を供給する定電流源と、バイポーラトラン
ジスタによって構成されたそれ以外の回路とを有する演
算増幅回路と、前記演算増幅回路の出力端子と反転入力
端子間に設けられ、出力信号電位を前記反転入力端子に
フィードバックし、入力動作点と出力動作点を異なる電
位に設定する容量素子と、前記反転入力端子と前記非反
転入力端子間に設けられたスイッチド・キャパシタ回路
とを具備し、前記演算増幅回路の反転入力端子には入力
信号が供給され、前記非反転入力端子のバイアス電圧と
前記出力端子のバイアス電圧とが異なっている。
【0014】
【作用】すなわち、この発明は、入力トランジスタ対と
してジャンクションFETを使用した演算増幅回路にお
いて、演算増幅回路の出力端子と反転入力端子の相互間
に容量素子を接続しているため、入力動作点と出力動作
点を異なる電位に設定することができ、演算増幅回路を
適正にバイアスできる。また、定電流源を除くトランジ
スタを、バイポーラトランジスタによって構成している
ため、広帯域化が可能である。
してジャンクションFETを使用した演算増幅回路にお
いて、演算増幅回路の出力端子と反転入力端子の相互間
に容量素子を接続しているため、入力動作点と出力動作
点を異なる電位に設定することができ、演算増幅回路を
適正にバイアスできる。また、定電流源を除くトランジ
スタを、バイポーラトランジスタによって構成している
ため、広帯域化が可能である。
【0015】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図4はこの発明の一実施例を概略的に
示すものであり、図5は図4を具体的に示す回路図であ
る。
照して説明する。図4はこの発明の一実施例を概略的に
示すものであり、図5は図4を具体的に示す回路図であ
る。
【0016】図4、図5において、演算増幅回路41の
反転入力端は入力端子42に接続され、非反転入力端は
入力端子43に接続されている。演算増幅回路41の出
力端OUT は、出力端子44に接続されている。演算増幅
回路41の出力端OUT と反転入力端の相互間には、キャ
パシタCが接続されている。前記演算増幅回路41は、
図5に示すように、差動回路45と、この差動回路45
に接続されたエミッタ接地回路46によって構成されて
いる。
反転入力端は入力端子42に接続され、非反転入力端は
入力端子43に接続されている。演算増幅回路41の出
力端OUT は、出力端子44に接続されている。演算増幅
回路41の出力端OUT と反転入力端の相互間には、キャ
パシタCが接続されている。前記演算増幅回路41は、
図5に示すように、差動回路45と、この差動回路45
に接続されたエミッタ接地回路46によって構成されて
いる。
【0017】前記差動回路45において、入力トランジ
スタ対を構成するPチャネルJFET46、47のゲー
トは反転入力端としての入力端子42、非反転入力端と
しての入力端子43にそれぞれ接続されている。これら
JFET46、47のソースは定電流源としてのPチャ
ネルMOSトランジスタ48を介して電源VDDに接続さ
れている。このMOSトランジスタ48のゲートは電源
VB1に接続されている。前記JFET46、47の各ド
レインは、NPNトランジスタ49、50のコレクタに
それぞれ接続されている。これらトランジスタ49、5
0の各エミッタは電源VSSに接続され、各ベースはイン
ピーダンス変換用のNPNトランジスタ51のエミッタ
に接続されている。このトランジスタ51のエミッタ
は、抵抗52を介して電源VSSに接続され、ベースは前
記JFET46のドレインに接続され、コレクタは電源
VDDに接続されている。
スタ対を構成するPチャネルJFET46、47のゲー
トは反転入力端としての入力端子42、非反転入力端と
しての入力端子43にそれぞれ接続されている。これら
JFET46、47のソースは定電流源としてのPチャ
ネルMOSトランジスタ48を介して電源VDDに接続さ
れている。このMOSトランジスタ48のゲートは電源
VB1に接続されている。前記JFET46、47の各ド
レインは、NPNトランジスタ49、50のコレクタに
それぞれ接続されている。これらトランジスタ49、5
0の各エミッタは電源VSSに接続され、各ベースはイン
ピーダンス変換用のNPNトランジスタ51のエミッタ
に接続されている。このトランジスタ51のエミッタ
は、抵抗52を介して電源VSSに接続され、ベースは前
記JFET46のドレインに接続され、コレクタは電源
VDDに接続されている。
【0018】一方、前記エミッタ接地回路46におい
て、NPNトランジスタ53のベースは前記JFET4
7のドレインに接続されるとともに、位相補償用のキャ
パシタ54の一端に接続されている。また、トランジス
タ53のコレクタは電源VDDに接続され、エミッタは抵
抗55を介して電源VSSに接続されるとともに、NPN
トランジスタ56のベースに接続されている。このトラ
ンジスタ56のエミッタは電源VSSに接続され、コレク
タは前記キャパシタ54の他端に接続されるとともに、
定電流源を構成するPMOSトランジスタ57のドレイ
ンに接続されるとともに、NPNトランジスタ58のベ
ースに接続されている。前記PMOSトランジスタ57
のゲートは電源VB1に接続され、ソースは電源VDDに接
続されている。前記トランジスタ58のコレクタは電源
VDDに接続され、エミッタは出力端子44に接続される
とともに、NPNトランジスタ59のコレクタに接続さ
れている。このトランジスタ59のベースは電源VB2に
接続され、エミッタは抵抗60を介して電源VSSに接続
されている。前記トランジスタ58、59はエミッタフ
ォロワのインピーダンス変換回路を構成している。さら
に、前記出力端子44と入力端子42の相互間には前記
キャパシタCが接続されている。前記電源VDDは例えば
5V、電源VB1は例えば3.5V、電源VB2は例えば
1.5Vである。上記構成において、動作について説明
する。
て、NPNトランジスタ53のベースは前記JFET4
7のドレインに接続されるとともに、位相補償用のキャ
パシタ54の一端に接続されている。また、トランジス
タ53のコレクタは電源VDDに接続され、エミッタは抵
抗55を介して電源VSSに接続されるとともに、NPN
トランジスタ56のベースに接続されている。このトラ
ンジスタ56のエミッタは電源VSSに接続され、コレク
タは前記キャパシタ54の他端に接続されるとともに、
定電流源を構成するPMOSトランジスタ57のドレイ
ンに接続されるとともに、NPNトランジスタ58のベ
ースに接続されている。前記PMOSトランジスタ57
のゲートは電源VB1に接続され、ソースは電源VDDに接
続されている。前記トランジスタ58のコレクタは電源
VDDに接続され、エミッタは出力端子44に接続される
とともに、NPNトランジスタ59のコレクタに接続さ
れている。このトランジスタ59のベースは電源VB2に
接続され、エミッタは抵抗60を介して電源VSSに接続
されている。前記トランジスタ58、59はエミッタフ
ォロワのインピーダンス変換回路を構成している。さら
に、前記出力端子44と入力端子42の相互間には前記
キャパシタCが接続されている。前記電源VDDは例えば
5V、電源VB1は例えば3.5V、電源VB2は例えば
1.5Vである。上記構成において、動作について説明
する。
【0019】図4に示すように、入力端子43(非反転
入力端)に供給されるバイアス電位をV1、入力端子4
2(反転入力端)に供給されるバイアス電位をV2、出
力端子44のバイアス電位をV3とし、演算増幅回路4
1の利得をA(A>0)、キャパシタCの電荷をQ、出
力の動作点をVopとすると、次式が成立する。 V3=A(V1−V2)+Vop V3−V2=Q/C したがって、 V3=AV1/(A+1)+AQ/(A+1)C+Vop/(A+1) このV3はほぼ、V1+Q/Cである。また、 V2=AV1/(A+1)−Q/(A+1)C+Vop/(A+1) このV2はほぼ、V1である。
入力端)に供給されるバイアス電位をV1、入力端子4
2(反転入力端)に供給されるバイアス電位をV2、出
力端子44のバイアス電位をV3とし、演算増幅回路4
1の利得をA(A>0)、キャパシタCの電荷をQ、出
力の動作点をVopとすると、次式が成立する。 V3=A(V1−V2)+Vop V3−V2=Q/C したがって、 V3=AV1/(A+1)+AQ/(A+1)C+Vop/(A+1) このV3はほぼ、V1+Q/Cである。また、 V2=AV1/(A+1)−Q/(A+1)C+Vop/(A+1) このV2はほぼ、V1である。
【0020】よって、演算増幅回路41の利得Aが十分
大きい場合、入力電位はV2=V1となり、出力電位V
3はキャパシタCの電位差分シフトする。したがって、
非反転入力端のバイアス電位V1=VDDとし、Q=−1
/2CVDDとすると、反転入力端のバイアス電位V2=
VDDとなり、出力端のバイアス電位V3=1/2VDDと
なる。
大きい場合、入力電位はV2=V1となり、出力電位V
3はキャパシタCの電位差分シフトする。したがって、
非反転入力端のバイアス電位V1=VDDとし、Q=−1
/2CVDDとすると、反転入力端のバイアス電位V2=
VDDとなり、出力端のバイアス電位V3=1/2VDDと
なる。
【0021】図6は、PチャネルMOSトランジスタと
PチャネルJFETの一般的なVGS−IDS特性を示すも
のである。同図に示すように、MOSトランジスタとJ
FETの閾値電圧Vthは数Vの差がある。このため、M
OSトランジスタをJFETに単純に置換えた場合、正
常に動作しない。しかし、上記実施例のように、演算増
幅回路41の出力端と反転入力端子の相互間にキャパシ
タCを接続するとともに、入力の動作点を電源電圧VDD
とすることにより、JFET46、47を適正にバイア
スすることができる。
PチャネルJFETの一般的なVGS−IDS特性を示すも
のである。同図に示すように、MOSトランジスタとJ
FETの閾値電圧Vthは数Vの差がある。このため、M
OSトランジスタをJFETに単純に置換えた場合、正
常に動作しない。しかし、上記実施例のように、演算増
幅回路41の出力端と反転入力端子の相互間にキャパシ
タCを接続するとともに、入力の動作点を電源電圧VDD
とすることにより、JFET46、47を適正にバイア
スすることができる。
【0022】また、図7に示すように、PチャネルJF
ETとNPNトランジスタはほぼ同一構成であるため、
定電流源を構成するトランジスタ以外をバイポーラトラ
ンジスタによって構成している。したがって、回路動作
の高速化、および広帯域化が可能である。
ETとNPNトランジスタはほぼ同一構成であるため、
定電流源を構成するトランジスタ以外をバイポーラトラ
ンジスタによって構成している。したがって、回路動作
の高速化、および広帯域化が可能である。
【0023】図8は、図4に示す演算増幅回路41をボ
ルテージ・フォロアとした例を示すものである。入力端
子43には、図9に示すような入力信号電圧Vinが供給
される。この入力信号電圧Vinは、電圧VDDを中心とし
て振れる信号である。この場合、演算増幅回路41の出
力信号電圧Vout は、キャパシタCの電位差を1/2V
DDとなるように設定しておけば、電圧1/2VDDを中心
として振れる。図10は、図4、図5に示す演算増幅回
路41をスイッチド・キャパシタ回路、例えば積分器に
適用した場合を示すものである。
ルテージ・フォロアとした例を示すものである。入力端
子43には、図9に示すような入力信号電圧Vinが供給
される。この入力信号電圧Vinは、電圧VDDを中心とし
て振れる信号である。この場合、演算増幅回路41の出
力信号電圧Vout は、キャパシタCの電位差を1/2V
DDとなるように設定しておけば、電圧1/2VDDを中心
として振れる。図10は、図4、図5に示す演算増幅回
路41をスイッチド・キャパシタ回路、例えば積分器に
適用した場合を示すものである。
【0024】入力信号Vinはスイッチド・キャパシタ回
路70を構成するスイッチ71を介してキャパシタ72
の一端に接続されている。このキャパシタ72の一端に
はスイッチ73を介して電源1/2VDDが接続されてい
る。キャパシタ72の他端はスイッチ74を介して演算
増幅回路41の反転入力端に接続されるとともに、スイ
ッチ75を介して演算増幅回路41の非反転入力端に接
続される。この非反転入力端には、電源VDDが接続され
ている。上記構成によれば、スイッチ71、72、7
4、75を順次切換えることにより、所要のフィルタ特
性を得ることができる。
路70を構成するスイッチ71を介してキャパシタ72
の一端に接続されている。このキャパシタ72の一端に
はスイッチ73を介して電源1/2VDDが接続されてい
る。キャパシタ72の他端はスイッチ74を介して演算
増幅回路41の反転入力端に接続されるとともに、スイ
ッチ75を介して演算増幅回路41の非反転入力端に接
続される。この非反転入力端には、電源VDDが接続され
ている。上記構成によれば、スイッチ71、72、7
4、75を順次切換えることにより、所要のフィルタ特
性を得ることができる。
【0025】図11は、別の実施例を示すものであり、
これは図10の等価回路でもある。図11において、図
10のスイッチ71、72、74、75およびキャパシ
タ72は抵抗76によって等価的に表している。図11
の場合、図12に示すように入力信号電圧Vinは、電圧
VDDを中心として振れ、演算増幅回路41の出力信号電
圧Vout は、キャパシタCの電位差を1/2VDDとなる
ように設定することにより、電圧1/2VDDを中心とし
て振れる積分回路となる。但し、図10の場合、スイッ
チド・キャパシタにより、直流成分がカットされるた
め、入力信号電圧は1/2VDDを中心とした信号とな
る。
これは図10の等価回路でもある。図11において、図
10のスイッチ71、72、74、75およびキャパシ
タ72は抵抗76によって等価的に表している。図11
の場合、図12に示すように入力信号電圧Vinは、電圧
VDDを中心として振れ、演算増幅回路41の出力信号電
圧Vout は、キャパシタCの電位差を1/2VDDとなる
ように設定することにより、電圧1/2VDDを中心とし
て振れる積分回路となる。但し、図10の場合、スイッ
チド・キャパシタにより、直流成分がカットされるた
め、入力信号電圧は1/2VDDを中心とした信号とな
る。
【0026】なお、以上の上記実施例は、入力トランジ
スタ対として、PチャネルJFETを使用したが、入力
トランジスタ対として、NチャネルJFETを使用する
ことも可能である。図13は、入力トランジスタ対がN
チャネルJFETによって構成された演算増幅回路80
を使用した積分器を示すものである。
スタ対として、PチャネルJFETを使用したが、入力
トランジスタ対として、NチャネルJFETを使用する
ことも可能である。図13は、入力トランジスタ対がN
チャネルJFETによって構成された演算増幅回路80
を使用した積分器を示すものである。
【0027】入力信号Vinはスイッチ81を介してキャ
パシタ82の一端に接続されている。このキャパシタ8
2の一端にはスイッチ83を介して電源1/2VDDが接
続されている。キャパシタ82の他端はスイッチ84を
介して演算増幅回路80の反転入力端に接続されるとと
もに、スイッチ85を介して演算増幅回路80の非反転
入力端に接続される。この非反転入力端には、電源VSS
が接続されている。演算増幅回路80の反転入力端と出
力端の相互間には、キャパシタCが接続されている。
パシタ82の一端に接続されている。このキャパシタ8
2の一端にはスイッチ83を介して電源1/2VDDが接
続されている。キャパシタ82の他端はスイッチ84を
介して演算増幅回路80の反転入力端に接続されるとと
もに、スイッチ85を介して演算増幅回路80の非反転
入力端に接続される。この非反転入力端には、電源VSS
が接続されている。演算増幅回路80の反転入力端と出
力端の相互間には、キャパシタCが接続されている。
【0028】図14は、前記演算増幅回路80を具体的
に示すものである。この演算増幅回路80は、図5に示
す演算増幅回路41において、PチャネルJFET4
6、47をNチャネルJFET91、92に置換え、N
PNトランジスタ49、50、51、53、56、5
8、59をPNPトランジスタ93、94、95、9
6、97、98、99に置換え、PMOSトランジスタ
48、57をNMOSトランジスタ100、101に置
換えたものであり、その他の構成は、図5と同一である
ため、同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略
する。
に示すものである。この演算増幅回路80は、図5に示
す演算増幅回路41において、PチャネルJFET4
6、47をNチャネルJFET91、92に置換え、N
PNトランジスタ49、50、51、53、56、5
8、59をPNPトランジスタ93、94、95、9
6、97、98、99に置換え、PMOSトランジスタ
48、57をNMOSトランジスタ100、101に置
換えたものであり、その他の構成は、図5と同一である
ため、同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略
する。
【0029】図15は、この発明を全差動演算増幅回路
に適用した場合を示すものである。この全差動演算増幅
回路110は、差動回路111と、この差動回路111
に接続されたエミッタ接地回路112、113によって
構成されている。
に適用した場合を示すものである。この全差動演算増幅
回路110は、差動回路111と、この差動回路111
に接続されたエミッタ接地回路112、113によって
構成されている。
【0030】前記差動回路111において、入力トラン
ジスタ対を構成するPチャネルJFET114、115
のゲートは反転入力端としての入力端子116、非反転
入力端としての117にそれぞれ接続されている。これ
らJFET114、115のソースは定電流源としての
PチャネルMOSトランジスタ118を介して電源VDD
に接続されている。このMOSトランジスタ118のゲ
ートは電源VB1に接続されている。前記JFET114
のドレインは、NPNトランジスタ119、120のコ
レクタにそれぞれ接続され、前記JFET115のドレ
インは、NPNトランジスタ121、122のコレクタ
にそれぞれ接続されている。これらトランジスタ119
〜122の各エミッタは電源VSSに接続されている。前
記トランジスタ119、121の各ベースはインピーダ
ンス変換用のNPNトランジスタ123のエミッタに接
続され、前記トランジスタ120、122の各ベースは
NPNトランジスタ124のエミッタに接続されてい
る。これらトランジスタ123、124のエミッタは、
抵抗125、126をそれぞれ介して電源VSSに接続さ
れ、各ベースは前記JFET114、115の各ドレイ
ンに接続され、各コレクタは電源VDDに接続されてい
る。
ジスタ対を構成するPチャネルJFET114、115
のゲートは反転入力端としての入力端子116、非反転
入力端としての117にそれぞれ接続されている。これ
らJFET114、115のソースは定電流源としての
PチャネルMOSトランジスタ118を介して電源VDD
に接続されている。このMOSトランジスタ118のゲ
ートは電源VB1に接続されている。前記JFET114
のドレインは、NPNトランジスタ119、120のコ
レクタにそれぞれ接続され、前記JFET115のドレ
インは、NPNトランジスタ121、122のコレクタ
にそれぞれ接続されている。これらトランジスタ119
〜122の各エミッタは電源VSSに接続されている。前
記トランジスタ119、121の各ベースはインピーダ
ンス変換用のNPNトランジスタ123のエミッタに接
続され、前記トランジスタ120、122の各ベースは
NPNトランジスタ124のエミッタに接続されてい
る。これらトランジスタ123、124のエミッタは、
抵抗125、126をそれぞれ介して電源VSSに接続さ
れ、各ベースは前記JFET114、115の各ドレイ
ンに接続され、各コレクタは電源VDDに接続されてい
る。
【0031】一方、前記エミッタ接地回路112、11
3において、前記NPNトランジスタ123、124の
ベースは、位相補償用のキャパシタ127、128の一
端に接続されている。これらトランジスタ123、12
4のエミッタは、NPNトランジスタ129、130の
ベースに接続されている。これらトランジスタ129、
130のエミッタは電源VSSに接続され、コレクタは前
記キャパシタ127、128の他端に接続されるととも
に、定電流源を構成するPMOSトランジスタ131、
132のドレインに接続されるとともに、NPNトラン
ジスタ133、134のベースに接続されている。PM
OSトランジスタ131、132のゲートはそれぞれ電
源VB2に接続され、各ソースは電源VDDに接続されてい
る。前記トランジスタ133、134のコレクタは電源
VDDに接続され、各エミッタは出力端子135、136
に接続されるとともに、NPNトランジスタ137、1
38のコレクタに接続されている。これらトランジスタ
137、138のベースは電源VB3に接続され、各エミ
ッタは抵抗139、140を介して電源VSSに接続され
ている。
3において、前記NPNトランジスタ123、124の
ベースは、位相補償用のキャパシタ127、128の一
端に接続されている。これらトランジスタ123、12
4のエミッタは、NPNトランジスタ129、130の
ベースに接続されている。これらトランジスタ129、
130のエミッタは電源VSSに接続され、コレクタは前
記キャパシタ127、128の他端に接続されるととも
に、定電流源を構成するPMOSトランジスタ131、
132のドレインに接続されるとともに、NPNトラン
ジスタ133、134のベースに接続されている。PM
OSトランジスタ131、132のゲートはそれぞれ電
源VB2に接続され、各ソースは電源VDDに接続されてい
る。前記トランジスタ133、134のコレクタは電源
VDDに接続され、各エミッタは出力端子135、136
に接続されるとともに、NPNトランジスタ137、1
38のコレクタに接続されている。これらトランジスタ
137、138のベースは電源VB3に接続され、各エミ
ッタは抵抗139、140を介して電源VSSに接続され
ている。
【0032】さらに、前記出力端子135と入力端子1
17の相互間にはキャパシタC1が接続され、前記出力
端子136と入力端子116の相互間にはキャパシタC
2が接続されている。
17の相互間にはキャパシタC1が接続され、前記出力
端子136と入力端子116の相互間にはキャパシタC
2が接続されている。
【0033】図16は、図15に示す全差動演算増幅回
路110を用いた積分器を示すものであり、抵抗14
1、142は、スイッチド・キャパシタ回路を等価的に
示すものである。この積分器に入力信号電圧V
in(+)、Vin(−)を供給した場合、これら入力信号
電圧Vin(+)、Vin(−)と、出力信号電圧V
out (+)、Vout (−)の関係は、図17に示すよう
になる。また、図16は、図11に示す回路を全差動化
したものであるが、図10の回路を同様に全差動化する
ことも可能である。
路110を用いた積分器を示すものであり、抵抗14
1、142は、スイッチド・キャパシタ回路を等価的に
示すものである。この積分器に入力信号電圧V
in(+)、Vin(−)を供給した場合、これら入力信号
電圧Vin(+)、Vin(−)と、出力信号電圧V
out (+)、Vout (−)の関係は、図17に示すよう
になる。また、図16は、図11に示す回路を全差動化
したものであるが、図10の回路を同様に全差動化する
ことも可能である。
【0034】尚、図12、図9、図17において、入力
信号は電圧VDDを中心とした信号としたが、これに限定
されるものではなく、1/2VDD以上の電圧であればよ
い。また、図2に示す回路の出力端子と反転入力端子の
相互間にキャパシタを接続することによっても、JFE
Tに適正なバイアスを設定できる。その他、発明の要旨
を変えない範囲において種々変形実施可能なことは勿論
である。
信号は電圧VDDを中心とした信号としたが、これに限定
されるものではなく、1/2VDD以上の電圧であればよ
い。また、図2に示す回路の出力端子と反転入力端子の
相互間にキャパシタを接続することによっても、JFE
Tに適正なバイアスを設定できる。その他、発明の要旨
を変えない範囲において種々変形実施可能なことは勿論
である。
【0035】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、入力トランジスタ対としてJFETを使用し、且
つ、出力端子と反転入力端子の相互間に容量素子を接続
することにより、入力動作点と出力動作点を異なる電位
に設定できるため、JFETに適正なバイアスを設定で
きるとともに、所要の部分をバイポーラトランジスタに
よって構成しているため、広帯域化が可能な演算増幅器
を提供できる。
ば、入力トランジスタ対としてJFETを使用し、且
つ、出力端子と反転入力端子の相互間に容量素子を接続
することにより、入力動作点と出力動作点を異なる電位
に設定できるため、JFETに適正なバイアスを設定で
きるとともに、所要の部分をバイポーラトランジスタに
よって構成しているため、広帯域化が可能な演算増幅器
を提供できる。
【図1】従来の演算増幅器を示す回路図。
【図2】入力トランジスタ対としてJFETを用いた従
来の演算増幅器を示す図。
来の演算増幅器を示す図。
【図3】入力トランジスタ対としてJFETを用いた従
来のコンパレータの例を示す回路図。
来のコンパレータの例を示す回路図。
【図4】この発明の一実施例を概略的に示す回路構成
図。
図。
【図5】図4に示す回路を具体的に示す回路図。
【図6】PチャネルMOSトランジスタとPチャネルJ
FETの特性図。
FETの特性図。
【図7】PチャネルMOSトランジスタとPチャネルJ
FETの構成図。
FETの構成図。
【図8】図4に示す演算増幅回路をボルテージ・フォロ
アとした例を示す回路図。
アとした例を示す回路図。
【図9】図8に示す回路の入出力信号を示す回路図。
【図10】図4、図5に示す演算増幅回路を積分器に適
用した場合を示す回路図。
用した場合を示す回路図。
【図11】図10に示す回路の等価回路図。
【図12】図11に示す回路の入出力信号を示す回路
図。
図。
【図13】入力トランジスタ対がNチャネルJFETに
よって構成された演算増幅回路を積分器に適用した場合
を示す回路図。
よって構成された演算増幅回路を積分器に適用した場合
を示す回路図。
【図14】図13に示す演算増幅回路を具体的に示す回
路図。
路図。
【図15】この発明を全差動演算増幅回路に適用した場
合を示す回路図。
合を示す回路図。
【図16】図15に示す全差動演算増幅回路を用いた積
分器を示す回路図。
分器を示す回路図。
【図17】図15に示す回路の入出力信号を示す回路
図。
図。
41…演算増幅回路、42、43…入力端子、44…出
力端子、C…キャパシタ、45…差動回路、46…エミ
ッタ接地回路、46、47、91、92…JFET、4
9、50、51、53、56、58、59、93、9
4、95、96、97、98、99…バイポーラトラン
ジスタ、70…スイッチド・キャパシタ回路、110…
全差動演算増幅回路。
力端子、C…キャパシタ、45…差動回路、46…エミ
ッタ接地回路、46、47、91、92…JFET、4
9、50、51、53、56、58、59、93、9
4、95、96、97、98、99…バイポーラトラン
ジスタ、70…スイッチド・キャパシタ回路、110…
全差動演算増幅回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−233914(JP,A) 特開 昭58−15309(JP,A) 特開 昭61−224709(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/00 - 3/72
Claims (8)
- 【請求項1】 反転入力端子と、非反転入力端子と、出
力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入力端子と前記非
反転入力端子に接続され、ジャンクションFETによっ
て構成された入力トランジスタ対と、MOSトランジス
タによって構成され前記入力トランジスタ対に定電流を
供給する定電流源と、バイポーラトランジスタによって
構成されたそれ以外の回路とを有する演算増幅回路と、 前記演算増幅回路の出力端子と反転入力端子の相互間に
設けられ、出力信号電位を前記反転入力端子にフィード
バックし、入力動作点と出力動作点を異なる電位に設定
する容量素子とを具備し、 前記演算増幅回路の反転入力端子には入力信号が供給さ
れ、前記非反転入力端子のバイアス電圧と前記出力端子
のバイアス電圧とが異なっている ことを特徴とする演算
増幅器。 - 【請求項2】 前記演算増幅器は、入力信号電位が前記
非反転入力端子に供給されることによりボルテージ・フ
ォロワとして動作することを特徴とする請求項1記載の
演算増幅器。 - 【請求項3】 反転入力端子と、非反転入力端子と、出
力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入力端子と前記非
反転入力端子に接続され、ジャンクションFETによっ
て構成された入力トランジスタ対とを有する演算増幅回
路と、 前記演算増幅回路の出力端子と反転入力端子間に設けら
れ、出力信号電位を前記反転入力端子にフィードバック
し、入力動作点と出力動作点を異なる電位に設定する容
量素子と、 前記演算増幅回路の反転入力端子と非反転入力端子間に
設けられたスイッチド・キャパシタ回路とを具備し、 前記演算増幅回路の反転入力端子には入力信号が供給さ
れ、前記非反転入力端子のバイアス電圧と前記出力端子
のバイアス電圧とが異なっている ことを特徴とする演算
増幅器。 - 【請求項4】 反転入力端子と、非反転入力端子と、出
力端子と、ゲートがそれぞれ前記反転入力端子と前記非
反転入力端子に接続され、ジャンクションFETによっ
て構成された入力トランジスタ対と、MOSトランジス
タによって構成され前記入力トランジスタ対に定電流を
供給する定電流源と、バイポーラトランジスタによって
構成されたそれ以外の回路とを有する演算増幅回路と、 前記演算増幅回路の出力端子と反転入力端子間に設けら
れ、出力信号電位を前記反転入力端子にフィードバック
し、入力動作点と出力動作点を異なる電位に設定する容
量素子と、 前記反転入力端子と前記非反転入力端子間に設けられた
スイッチド・キャパシタ回路とを具備し、 前記演算増幅回路の反転入力端子には入力信号が供給さ
れ、前記非反転入力端子のバイアス電圧と前記出力端子
のバイアス電圧とが異なっている ことを特徴とする演算
増幅器。 - 【請求項5】 前記非反転入力端子は、電源電位に接続
されていることを特徴とする請求項3又は4記載の演算
増幅器。 - 【請求項6】 前記演算増幅回路は、全差動演算増幅回
路により構成されていることを特徴とする請求項3又は
4記載の演算増幅器。 - 【請求項7】 前記ジャンクションFETは、Pチャネ
ルジャンクションFETにより構成されていることを特
徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載の演算増幅
器。 - 【請求項8】 前記ジャンクションFETは、Nチャネ
ルジャンクションFETにより構成されていることを特
徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載の演算増幅
器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03340558A JP3113024B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 演算増幅器 |
US07/995,012 US5394111A (en) | 1991-12-24 | 1992-12-23 | Operational amplifier with junction field effect transistors as input transistor pair |
KR1019920025368A KR970001309B1 (ko) | 1991-12-24 | 1992-12-24 | 연산증폭기 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03340558A JP3113024B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 演算増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05175753A JPH05175753A (ja) | 1993-07-13 |
JP3113024B2 true JP3113024B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=18338147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03340558A Expired - Fee Related JP3113024B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 演算増幅器 |
Country Status (3)
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---|---|
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JP (1) | JP3113024B2 (ja) |
KR (1) | KR970001309B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7746168B2 (en) | 2006-01-04 | 2010-06-29 | Fujitsu Semiconductor Limited | Bias circuit |
Families Citing this family (7)
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---|---|---|---|---|
US5477190A (en) * | 1994-12-16 | 1995-12-19 | Advanced Micro Devices, Inc. | Low voltage linear output buffer operational amplifier |
US6259316B1 (en) * | 1998-05-29 | 2001-07-10 | Texas Instruments Incorporated | Low voltage buffer amplifier for high speed sample and hold applications |
JP3813939B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2006-08-23 | 株式会社東芝 | 演算増幅回路並びにこれを用いたサンプルホールド回路およびフィルタ回路 |
TWI275243B (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-01 | Princeton Technology Corp | Voltage controlled amplifier for a signal processing system |
US7471148B2 (en) * | 2007-05-21 | 2008-12-30 | Sekio Epson Corporation | Differential low noise amplifier (LNA) with common mode feedback and gain control |
JP5332316B2 (ja) * | 2008-05-30 | 2013-11-06 | 富士通株式会社 | 差動増幅回路 |
CN102654779A (zh) * | 2012-05-17 | 2012-09-05 | 中科芯集成电路股份有限公司 | 一种可提供宽范围工作电压的基准电流源 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5347256A (en) * | 1976-10-12 | 1978-04-27 | Sansui Electric Co | Amplifying circuit |
US4783602A (en) * | 1987-06-26 | 1988-11-08 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Operational transconductance amplifier for use in sample-and-hold circuits and the like |
US5068622A (en) * | 1988-12-09 | 1991-11-26 | Synaptics, Incorporated | CMOS amplifier with offset adaptation |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP03340558A patent/JP3113024B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-12-23 US US07/995,012 patent/US5394111A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-24 KR KR1019920025368A patent/KR970001309B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7746168B2 (en) | 2006-01-04 | 2010-06-29 | Fujitsu Semiconductor Limited | Bias circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5394111A (en) | 1995-02-28 |
JPH05175753A (ja) | 1993-07-13 |
KR970001309B1 (ko) | 1997-02-05 |
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