JP3325707B2 - Operational amplifier - Google Patents
Operational amplifierInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、同相信号レベルが正側
の電源電圧から負側の電源電圧にわたり動作可能な演算
増幅器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operational amplifier whose common-mode signal level can operate from a positive power supply voltage to a negative power supply voltage.
【0002】[0002]
【従来の技術】演算増幅器はアナログ回路において広く
用いられており、演算増幅器の性能がアナログ回路の性
能を支配するといっていいほど、演算増幅器の性能は重
要である。近年、電子機器の小型化が進行しており、同
時に、電池使用を前提にした低電圧動作をアナログ回路
にも要求されるようになってきた。アナログ回路を低電
圧で動作させると処理可能な信号レベルも低下せざるを
得なくなり、S/N特性が損なわれるという問題が発生
する。従って、演算増幅器に対してできるだけ信号処理
電圧範囲を広く保つためにも、同相入力信号レベルは広
ければ広い程好ましく、同相入力信号範囲が、正側、負
側それぞれの電源まで動作可能であれば最も好ましいと
いえる。しかしながら、従来の増幅器においては、この
ような演算増幅器は設計が困難であり、好ましい増幅器
が提供できなかった。2. Description of the Related Art Operational amplifiers are widely used in analog circuits, and the performance of operational amplifiers is so important that the performance of operational amplifiers dominate the performance of analog circuits. In recent years, electronic devices have been miniaturized, and at the same time, analog circuits have been required to operate at a low voltage on the assumption that batteries are used. When the analog circuit is operated at a low voltage, the signal level that can be processed has to be reduced, causing a problem that the S / N characteristic is impaired. Therefore, in order to keep the signal processing voltage range as wide as possible for the operational amplifier, it is preferable that the in-phase input signal level is as wide as possible. If the in-phase input signal range can operate up to the positive and negative power supplies, It can be said that it is the most preferable. However, in the conventional amplifier, such an operational amplifier is difficult to design, and a preferable amplifier cannot be provided.
【0003】図4に従来用いてきた同相入力信号範囲の
大きな演算増幅器の例を示す。ここで、131はNMO
SFETを入力トランジスタとした第1差動増幅部、1
32はPMOSFETを入力トランジスタとした第2差
動増幅部、133は第1差動増幅部131と第2差動増
幅部132の信号を合成して和をとる信号合成回路であ
る。図4に示した従来の回路によると、同相入力信号が
VDD付近のときには、NMOSFETを入力MOSFE
Tとする第1差動増幅部131が動作する。また同相入
力信号がVSS付近のときには、PMOSFETを入力M
OSFETとする第2差動増幅部132が動作して、さ
らにVSSおよびVDDの中間付近では、第1差動増幅部1
31および第2差動増幅部132が動作する。したがっ
て、図4に示した従来の演算増幅器は、全ての同相信号
にわたり動作が可能となっている。FIG. 4 shows an example of a conventional operational amplifier having a large common-mode input signal range. Where 131 is the NMO
A first differential amplifying unit having an SFET as an input transistor,
Reference numeral 32 denotes a second differential amplifying unit using a PMOSFET as an input transistor, and 133 denotes a signal synthesizing circuit which synthesizes the signals of the first differential amplifying unit 131 and the second differential amplifying unit 132 to obtain a sum. According to the conventional circuit shown in FIG. 4, when the in-phase input signal is near V DD , the NMOSFET is connected to the input MOSFET.
The first differential amplifying section 131 which is set to T operates. When the common mode input signal is near V SS , the PMOSFET
The second differential amplifying section 132, which is an OSFET, operates, and further near the middle between V SS and V DD , the first differential amplifying section 1
31 and the second differential amplifier 132 operate. Therefore, the conventional operational amplifier shown in FIG. 4 can operate over all in-phase signals.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この演算増幅器のため
には、第1および第2差動増幅部131および132の
2種類を設計する必要がある。このため設計に要する時
間がかかるという問題がある。For this operational amplifier, it is necessary to design two types of first and second differential amplifiers 131 and 132. Therefore, there is a problem that it takes time to design.
【0005】さらには、図4に示した従来の回路のよう
に出力部を構成したときには、図5に示すように同相入
力信号をVDD付近、中央付近、VSS付近と区分け
したときに、VDD付近では第2差動増幅部132のF
ET対はカットオフとなり、VSS付近では第1差動増
幅器131のFET対がカットオフする。このことは、
入力信号が共にVDD付近にある場合にI2 は全てFE
T149と148のソースから流れ出ることになり、ま
た、入力信号が共にVSS付近にある場合にI1 は全て
FET147と148のソースに流れ込むことになる。
したがって、同相の入力信号が共にVDD付近にある場
合にロードMOSFET151および152に流れる電
流値はI3 −I2 となり、中央付近にある場合にI3
、VSS付にある場合にI3 +I1 となり、各領域
〜に対して、ロードMOSFET151および152
に流れる電流値の変動が大きくなる。ここで、I1 とI
2 の電流値は等しいとしている。したがって、同相の入
力信号が共に中央付近にある場合には、I1 は差動増
幅器131に流れ、I2 は差動増幅器132に流れて、
信号合成回路133には自分自身の電流I3 しか流れな
いことになる。このために、出力動作点が同相入力レベ
ルによって、図5に示すようにロードMOSFETに流
れる電流量に応じて変動し、結果的に入出力特性におい
て歪を生ずるという問題点があった。[0005] Further, when forming the output part as in the conventional circuit shown in FIG. 4, near VDD-phase input signal as shown in FIG. 5, near the center, when the divided and near VSS, near VDD Then, the F of the second differential amplifier 132
The ET pair is cut off and the first differential increase near VSS
The FET pair of the width unit 131 is cut off. This means
When both input signals are near VDD, I2 is all FE
Will flow out of the T149 and 148 sources,
When both input signals are near VSS, I1 is all
It will flow into the sources of FETs 147 and 148.
Therefore, if both in-phase input signals are near VDD ,
If the value of the current flowing through the load MOSFET151 and 152 if the there becomes I3 -I2, near the center I3
, VSS and I3 + I1, and the load MOSFETs 151 and 152
The fluctuation of the value of the current flowing through becomes large. Where I1 and I
The current values of 2 are assumed to be equal. Therefore, in-phase
If both force signals are near the center, I1 will be differentially increased.
I2 flows to the differential amplifier 132,
Only its own current I3 flows through the signal synthesis circuit 133.
Will be. For this reason, the output operating point fluctuates according to the amount of current flowing through the load MOSFET as shown in FIG. 5 depending on the in-phase input level, resulting in a problem that distortion occurs in the input / output characteristics.
【0006】また、カスコードMOSFET147およ
び148に流れる電流が同相入力信号レベルに対して変
動する。すなわち、差動出力電流を入力して合成する回
路のカスコードMOSFET147に流れる電流、およ
びカスコードMOSFET148に流れる電流が、全く
同じレベルの差が無い入力信号の場合であっても、その
入力直流レベルに応じて変化する。これが原因で、演算
増幅器における伝達関数の極位置が同相信号レベルに対
して変動するため、位相余裕を保つ設計のために電流値
やスピードの制限を受ける等の欠点が生ずる。Further, the current flowing through the cascode MOSFETs 147 and 148 fluctuates with respect to the common-mode input signal level. Ie, times to synthesize enter the differential output current
Current flowing through the cascode MOSFET 147 of the
And the current flowing through the cascode MOSFET 148 is completely
Even if the input signals do not have the same level difference,
It changes according to the input DC level. Because of this, the pole position of the transfer function in the operational amplifier fluctuates with respect to the in-phase signal level, so that the current value and the speed are limited due to the design for maintaining the phase margin.
【0007】また、別の従来例として、M.D.PAR
DOENらによって記載されたIEEE JOURNA
L OF SOLID STATE CIRCUITS
VOL.25,NO.2,APRIL 1990のレ
ール演算増幅器の回路例がある。しかし、この回路は、
一方の差動増幅部の入力MOSFET対が急にオフする
ことを避けることで歪の改善を少し図っているが、本質
的に問題が解決したものでない。Further, as another conventional example, M. D. PAR
IEEE JOURNA described by DOEN et al.
L OF SOLID STATE CIRCUITS
VOL. 25, NO. 2, there is a circuit example of an APRIL 1990 rail operational amplifier. However, this circuit
Although the distortion is slightly improved by avoiding sudden turning off of the input MOSFET pair of the differential amplification unit, the problem is not essentially solved.
【0008】本発明は、直線性の優れた性能を有する同
相入力信号範囲の大きな演算増幅器を提供することを目
的としている。An object of the present invention is to provide an operational amplifier having a large common mode input signal range and excellent linearity performance.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1の発明は、MOSFETを用いた演
算増幅器において、差動入力を入力する差動入力端子
と、前記差動入力端子からのそれぞれの信号を入力した
第1のMOSFET対、該MOSFET対の各ソースの
接続点に結合した第1の電流源回路を有する第1の差動
増幅回路と、前記差動入力端子からのそれぞれの信号を
入力した第2のMOSFET対であって前記第1の差動
増幅回路の第1のMOSFETと同極性の第2のMOS
FET対と、該第2のMOSFET対の各ソースの接続
点に結合した第2の電流源回路を備え、前記第2の電流
源回路あるいは前記第2のMOSFETに流れる電流値
を出力することで、前記第1の差動増幅回路の第1の電
流源回路に流れる電流値の大きさを検出するように構成
した電流値出力回路と、前記電流値出力回路に結合さ
れ、該電流値出力回路から出力される電流値をあらかじ
め定めた電流値から減算し、減算した電流値を出力する
電流引算回路と、前記差動入力端子からのそれぞれの信
号を入力した第3のMOSFET対、該MOSFET対
の各ソースの接続点に結合した第3の電流源回路であっ
て、前記電流引算回路の出力によって制御されるミラー
回路で構成された電流源回路、を有する第2の差動増幅
回路と、前記第1の差動増幅回路の第1のMOSFET
対および前記第2の差動増幅回路の第3のMOSFET
対のそれぞれの同じ極性の出力信号を出力するMOSF
ETのドレーンは結合されており、該ドレーンの結合点
に接続された負荷電流源と、前記ドレーン結合点からの
差動出力を入力して出力する信号出力回路とを備え、前
記差動入力端子に供給された入力信号に応じて、前記第
1の差動増幅回路の電流源回路に流れる電流値があらか
じめ定めた電流値から減少する、あるいはゼロになる入
力信号の領域では、前記電流引算回路出力によって前記
第2の差動増幅回路の前記電流源回路の電流が増大する
ようにあるいはあらかじめ定めた設定電流となるように
制御され、これにより、第1の差動増幅回路と第2の差
動増幅部回路の増幅動作をオーバーラップさせながら切
り換えるとともに、前記第2の差動増幅器は、その電流
源回路があらかじめ定めた設定電流となるように制御さ
れる際にはあらかじめ定めた増幅動作をすることを特徴
とする演算増幅器である。In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an operational amplifier using a MOSFET, wherein a differential input terminal for inputting a differential input and the differential input terminal are provided. A first pair of MOSFETs to which respective signals from the terminals are input, a first differential amplifier circuit having a first current source circuit coupled to a connection point of each source of the pair of MOSFETs, And a second MOSFET pair having the same polarity as the first MOSFET of the first differential amplifier circuit.
An FET pair and a second current source circuit coupled to a connection point of each source of the second MOSFET pair, and outputting a current value flowing through the second current source circuit or the second MOSFET. A current value output circuit configured to detect a value of a current value flowing through a first current source circuit of the first differential amplifier circuit; and a current value output circuit coupled to the current value output circuit. A current subtraction circuit for subtracting the current value output from the predetermined current value from the predetermined current value and outputting the subtracted current value, a third MOSFET pair to which respective signals are input from the differential input terminals, A second differential amplifier circuit comprising: a third current source circuit coupled to a connection point of each pair of sources, the current source circuit comprising a mirror circuit controlled by an output of the current subtraction circuit. And the first First MOSFET dynamic amplifier
A pair and a third MOSFET of the second differential amplifier circuit
MOSF for outputting the same polarity output signal of each of the pair
The drain of the ET is coupled, and includes a load current source connected to a connection point of the drain, and a signal output circuit that inputs and outputs a differential output from the drain connection point, and the differential input terminal In a region of the input signal in which the value of the current flowing through the current source circuit of the first differential amplifier circuit decreases from a predetermined current value or becomes zero according to the input signal supplied to the first differential amplifier circuit, the current subtraction is performed. The current of the current source circuit of the second differential amplifier circuit is controlled so as to increase or to a predetermined current by the circuit output, whereby the first differential amplifier circuit and the second differential amplifier circuit are controlled. The switching operation is performed while overlapping the amplification operations of the differential amplifier circuits, and the second differential amplifier is easily operated when its current source circuit is controlled to have a predetermined set current. An operational amplifier, characterized by an amplifying operation that defines fit.
【0010】請求項2の発明は、請求項1に記載の演算
増幅器であって、前記第1の差動増幅回路を構成するM
OSFET対と第2の差動増幅回路を構成するMOSF
ET対とに使用されるMOSFETは同じ極性とされ、
前記差動入力端子からのそれぞれの信号は、レベルシフ
タ回路を介して第2の差動増幅回路の入力MOSFET
対のゲートに、入力されることを特徴とするものであ
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided the operational amplifier according to the first aspect, wherein M
MOSF forming a second differential amplifier circuit with an OSFET pair
MOSFETs used for the ET pair have the same polarity,
Each signal from the differential input terminal is supplied to an input MOSFET of a second differential amplifier circuit via a level shifter circuit.
It is characterized in that it is inputted to a pair of gates.
【0011】請求項3の発明は、請求項1に記載の演算
増幅器であって、第2の差動増幅回路を構成するMOS
FET対のMOSFETは、前記第1の差動増幅回路を
構成するMOSFET対に使用されるMOSFETと同
じ極性とされ、前記第2の差動増幅回路のMOSFET
対のMOSFETはデプリーション型のMOSFETで
あることを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided the operational amplifier according to the first aspect, wherein the MOS comprises a second differential amplifier circuit.
The MOSFET of the FET pair has the same polarity as the MOSFET used for the MOSFET pair forming the first differential amplifier circuit, and the MOSFET of the second differential amplifier circuit
The paired MOSFETs are depletion-type MOSFETs.
【0012】請求項4の発明は、MOSFETを用いた
演算増幅器において、差動入力を入力する差動入力端子
と、前記差動入力端子からのそれぞれの信号を入力した
第1のMOSFET対、該MOSFET対の各ソースの
接続点に結合した第1の電流源回路、前記第1のMOS
FET対の各ドレーンに接続された負荷電流源、を有す
る第1の差動増幅回路と、前記差動入力端子からのそれ
ぞれの信号を入力した第2のMOSFET対であって前
記第1の差動増幅回路の第1のMOSFETと同極性の
第2のMOSFET対と、該第2のMOSFET対の各
ソースの接続点に結合した第2の電流源回路を備え、前
記第2の電流源回路あるいは前記第2のMOSFETに
流れる電流値を出力することで、前記第1の差動増幅回
路の第1の電流源回路に流れる電流値の大きさを検出す
るように構成した電流値出力回路と、前記電流値出力回
路に結合され、該電流値出力回路から出力される電流値
をあらかじめ定めた電流値から減算し、減算した電流値
を出力する電流引算回路と、前記差動入力端子からのそ
れぞれの信号を入力したMOSFET対で、前記第1の
差動増幅回路を構成するMOSFET対のMOSFET
の極性と異なる極性の第3のMOSFETと、該MOS
FET対の各ソースの接続点に結合した第3の電流源回
路で前記電流引算回路の出力によって制御されるミラー
回路で構成された電流源回路と、前記第3のMOSFE
Tの各ドレーンに接続された負荷電流源、を有する第2
の差動増幅回路と、前記第1の差動増幅回路と第2の差
動増幅回路との各前記差動出力を入力して合成し、合成
出力信号を出力する信号合成回路とを備え、前記差動入
力端子に供給された入力信号に応じて、前記第1の差動
増幅回路の電流源回路に流れる電流値があらかじめ定め
た電流値から減少する、あるいはゼロになる入力信号の
領域では、前記電流引算回路出力によって前記第2の差
動増幅回路の前記電流源回路の電流が増大するようにあ
るいはあらかじめ定めた設定電流となるように制御さ
れ、これにより、第1の差動増幅回路と第2の差動増幅
部回路の増幅動作をオーバーラップさせながら切り換え
るとともに、前記第2の差動増幅器は、その電流源回路
があらかじめ定めた設定電流となるように制御される際
にはあらかじめ定めた増幅動作をすることを特徴とする
演算増幅器である。According to a fourth aspect of the present invention, in an operational amplifier using MOSFETs, a differential input terminal for inputting a differential input, a first MOSFET pair for inputting respective signals from the differential input terminal, and A first current source circuit coupled to a connection point of each source of a MOSFET pair, the first MOS transistor
A first differential amplifier circuit having a load current source connected to each drain of the FET pair; and a second MOSFET pair receiving respective signals from the differential input terminals, the first differential amplifier circuit comprising: A second MOSFET pair having the same polarity as the first MOSFET of the dynamic amplifier circuit, and a second current source circuit coupled to a connection point between the respective sources of the second MOSFET pair. Alternatively, a current value output circuit configured to detect a magnitude of a current value flowing to a first current source circuit of the first differential amplifier circuit by outputting a current value flowing to the second MOSFET. A current subtraction circuit coupled to the current value output circuit, subtracting a current value output from the current value output circuit from a predetermined current value, and outputting the subtracted current value; and Input each signal Was a MOSFET pair, said first MOSFET pair of MOSFET constituting the differential amplifier circuit
And a third MOSFET having a polarity different from the polarity of the third MOSFET.
A third current source circuit coupled to a connection point of each source of the FET pair, a current source circuit including a mirror circuit controlled by an output of the current subtraction circuit, and the third MOSFET;
A load current source connected to each drain of T.
And a signal combining circuit that receives and combines the differential outputs of the first differential amplifier circuit and the second differential amplifier circuit and outputs a combined output signal, According to the input signal supplied to the differential input terminal, the current value flowing through the current source circuit of the first differential amplifier circuit decreases from a predetermined current value or becomes zero in an input signal region. The current of the current source circuit of the second differential amplifier circuit is controlled so as to increase by the output of the current subtraction circuit or to become a predetermined set current. The switching is performed while overlapping the amplification operation of the circuit and the second differential amplifier circuit, and the second differential amplifier is controlled when the current source circuit is controlled to have a predetermined set current. Predetermined An operational amplifier, characterized by an amplifying operation.
【0013】[0013]
【作用】本発明の演算増幅器は、正側の電源VDDの電位
の入力信号でも動作する差動増幅部および負側の電源V
SSの電位の入力信号でも動作する差動増幅部を有してお
り、一方の差動増幅部に流れる電流を測定する電流測定
回路と、測定した電流を所定の電流値から引算し、引算
した結果の電流値を出力する電流引算回路と、この電流
引算回路の出力電流によって制御されるミラー回路を設
け、このミラー回路を他方の差動増幅部の電流源とする
ことで、これら2つの差動増幅部の電流源の電流を相補
的に制御していずれか一方のみだけ動作させるようにし
ている。また、一方から他方の差動増幅部に動作が移行
する際には、いきなりオン・オフするのでなく、短い区
間、すなわち入力信号の狭い直流レベル範囲であるが定
電流源が本来の電流値から少しずつ減少してゼロにな
り、他方はゼロから少しずつ増加して本来の電流値に達
する。この過程において、これら電流値、すなわち減少
する電流と増加する電流の合計はいつも一定に保たれ
る。このことは結果として、それぞれの差動増幅器の出
力電流の合計値に、すなわち、信号出力回路あるいは信
号合成回路の入力に供給される差動入力電流の合計値
は、一方から他方の差動増幅部に動作が移行しても一定
に保たれるため、同相の入力信号の変化に対して動作電
流は変化を全く受けず、したがって出力電圧も変化を全
く受けず、さらに入出力特性において非常に線形性能の
優れた演算増幅器が提供できる。The operational amplifier of the present invention has a positive power supply VDD.Potential of
Input signalOperating differential amplifierAnd the negative power supply V
Differential amplifier that operates even with the SS potential input signalHave
AndMeasure the current flowing through one differential amplifierCurrent measurement
Circuit and, Subtracts the measured current from the specified current value and subtracts
Output current valueCurrent subtraction circuitAnd this current
A mirror circuit controlled by the output current of the subtraction circuit is provided.
This mirror circuit is used as a current source for the other differential amplifier.
By thatThese two differential amplifiersOf the current sources
ControlOnly one of them worksTo letI
ing. Operation shifts from one differential amplifier to the other
When you do it, do not turn it on and off
whileI.e. the narrow DC level range of the input signalBut fixed
The current source gradually decreases from the original current value to zero.
The other gradually increases from zero to reach the original current value.
I do. In this process,These current valuesIe decrease
Current and increasing currentIs always constant
You. This results in the output of each differential amplifier.
To the sum of the force currents,Signal output circuit orFaith
No. synthesis circuitTotal differential input current supplied to the input
Is, Even if the operation shifts from one to the other differential amplifierConstant
Kept inBecause, in-phaseInputsignalchange ofAgainstWorking power
The flow is not subject to any change, and thereforeOutput voltageAlsoAll change
Not accept,furtherVery linear performance in input / output characteristics
An excellent operational amplifier can be provided.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0015】本発明の一実施例を図1に示す。図1にお
いて、1は入力MOSFET10と11および定電流源
14からなる通常用いられている第1差動増幅部で、2
は第1差動増幅部1と同じ構成の差動増幅部の入力端子
対にソースフォロワ構成のレベルシフタ6および7の出
力端子が接続しており、入力信号がレベルシフタ6およ
び7を介して差動増幅部の入力MOSFET19および
20に伝達される第2差動増幅部であり、3は第1およ
び第2差動増幅部1および2からの信号電流を入力して
出力端子に出力する信号出力回路である。4は、電流測
定回路であり、第1差動増幅部1の入力MOSFET1
0と11および定電流源14と全く同じ構成を有した差
動増幅部を含んでいる。ただし、第1差動増幅部のロー
ドMOSFET対(電流源)に対応するロードMOSF
ET対32および33を備え、これらのゲート・ドレイ
ン間が接続されていることを除く。言い替えれば、4の
入力MOSFET30と31および定電流源34は、入
力MOSFET10と11および定電流源14と全く同
じ動作をするように、全く同じ構成としている。5は、
一定のバイアス電流値から電流測定回路4のロードMO
SFET対32および33を流れる電流値を差し引いた
電流値を得られるような電流引算回路で、この電流引算
回路5から得られた電流値と、第2差動増幅部2の入力
MOSFET19および20に流れる電流値とを同じに
している。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a commonly used first differential amplifier comprising input MOSFETs 10 and 11 and a constant current source 14;
Is connected to an input terminal pair of a differential amplifier having the same configuration as the first differential amplifier 1 and output terminals of level shifters 6 and 7 having a source follower configuration, and an input signal is differentially transmitted through the level shifters 6 and 7. A second differential amplifying unit transmitted to input MOSFETs 19 and 20 of the amplifying unit. Reference numeral 3 denotes an input of a signal current from the first and second differential amplifying units 1 and 2.
This is a signal output circuit that outputs to an output terminal . 4 is the current measurement
The input MOSFET 1 of the first differential amplifier 1 is a constant circuit.
Differences having exactly the same configuration as 0 and 11 and the constant current source 14
Includes dynamic amplifier. However, the load MOSFET corresponding to the load MOSFET pair (current source) of the first differential amplifying unit.
ET pairs 32 and 33 are provided, except that these gates and drains are not connected. In other words, 4
The input MOSFETs 30 and 31 and the constant current source 34
Exactly the same as power MOSFETs 10 and 11 and constant current source 14
The configuration is exactly the same so that the same operation is performed. 5 is
Load MO of the current measuring circuit 4 from a constant bias current value
A current subtraction circuit that can obtain a current value obtained by subtracting a current value flowing through the SFET pairs 32 and 33. The current value obtained from the current subtraction circuit 5, the input MOSFET 19 of the second differential amplifier 2 and The value of the current flowing through 20 is the same.
【0016】図1に示した本発明の一実施例の動作に関
して説明する。まず、同相入力信号がVDDとVSSの中間
近傍のときには、第1差動増幅部1は正常に動作する。
このとき、第1差動増幅部1と同じ回路で構成された電
流測定回路4において、言い替えれば、第1差動増幅部
1と同じ動作をするように構成された電流測定回路4に
おいて、ロードMOSFET対32および33に流れる
電流の和は、MOSFET30および31が正常動作範
囲内にあるため、電流源として用いられているMOSF
ET34を流れる電流、すなわち、第1差動増幅部1の
電流源として用いられているMOSFET44を流れる
電流、に等しい。また、電流引算回路5のMOSFET
35および36は、電流測定回路4のMOSFET32
および33と電流ミラー回路を構成しているため、MO
SFET35および36を流れる電流の和もまた、MO
SFET34を流れる電流と等しくなる。電流引算回路
5において、MOSFET38に流れる電流はMOSF
ET37に流れる電流からMOSFET35および36
に流れる電流を引いた値になる。バイアス端子B1およ
びB2 に印加するバイアス電圧を調整し、電流引算回路
5のMOSFET37に流れる電流を電流測定回路4の
MOSFET34に流れる電流と同じにしているので、
MOSFET38には電流が流れなくなり、MOSFE
T38に対して電流ミラー回路となっているMOSFE
T39にも電流が流れなくなる。この結果、MOSFE
T40およびそれと電流ミラー回路となっている第2差
動増幅部2の電流源として用いられているMOSFET
23にも電流が流れなくなり、第2差動増幅部2は動作
しない。The operation of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described. First, when the in-phase input signal is near the middle between VDD and VSS, the first differential amplifier 1 operates normally.
At this time, in the current measuring circuit 4 configured with the same circuit as the first differential amplifier 1 , in other words, the first differential amplifier
In the current measuring circuit 4 configured to perform the same operation as
Oite, the sum of the current flowing through the load MOSFET pairs 32 and 33, since the MOSFET30 and 31 is within the normal operating range, is used as a current source MOSF
The current flowing through the ET34 , that is, the current of the first differential
Flows through the MOSFET 44 used as a current source
Current, equal to. The MOSFET of the current subtraction circuit 5
35 and 36 are MOSFETs 32 of the current measuring circuit 4.
And 33 constitute a current mirror circuit,
The sum of the currents flowing through SFETs 35 and 36 is also
It becomes equal to the current flowing through the SFET 34. In the current subtraction circuit 5, the current flowing through the MOSFET 38 is MOSF
MOSFETs 35 and 36 are derived from the current flowing through ET37.
Is the value obtained by subtracting the current flowing through Since the bias voltage applied to the bias terminals B1 and B2 is adjusted to make the current flowing through the MOSFET 37 of the current subtraction circuit 5 the same as the current flowing through the MOSFET 34 of the current measurement circuit 4,
No current flows through the MOSFET 38 and the MOSFET
MOSFE which is a current mirror circuit for T38
No current flows to T39. As a result, MOSFE
MOSFET used as a current source of T40 and the second differential amplifier 2 serving as a current mirror circuit with T40
No current flows through the second differential amplifier 23, and the second differential amplifier 2 does not operate.
【0017】次に、同相入力信号がVDD付近にあるとき
について説明する。同相入力信号がVDD近傍にあるとき
にも、第1差動増幅部1の入力素子であるMOSFET
10および11が飽和領域に入るようにバイアス端子B
3 に印加するバイアス電圧を調整することで、第1差動
増幅部1は正常に動作する。したがって、第2差動増幅
部2は、前述の同相入力信号がVDDとVSSの中間近傍の
ときと同様に、動作しないことになる。Next, a case where the in-phase input signal is near V DD will be described. When the in-phase input signal is near V DD , the MOSFET as the input element of the first differential amplifier 1
Bias terminal B so that 10 and 11 enter the saturation region
By adjusting the bias voltage applied to 3 , the first differential amplifier 1 operates normally. Therefore, the second differential amplifying unit 2 does not operate as in the case where the above-mentioned in-phase input signal is near the middle between V DD and V SS .
【0018】同相入力信号がVSS近傍にあるときについ
て説明する。同相入力信号がVSS近傍にあるときには、
第1差動増幅部1の入力素子であるMOSFET10お
よび11は十分なゲート・ソース間電圧が得られないた
めにオフする。このとき、第1差動増幅部1と同じ回路
で構成され、同じように動作する電流測定回路4におい
て、MOSFET30および31が差動増幅部1と同様
オフするため、ロードMOSFET対32および33に
流れる電流の和は、ゼロになる。また電流引算回路5の
MOSFET35および36は、電流測定回路4のMO
SFET32および33と電流ミラー回路を構成してい
るため、MOSFET35および36を流れる電流の和
もまた、MOSFET34を流れる電流と同じくゼロに
なる。電流引算回路5において、MOSFET38に流
れる電流は、MOSFET37に流れる電流からMOS
FET35および36に流れる電流を引いた値になる。
MOSFET37には、バイアス端子B2 に印加される
バイアス電圧で定まる電流が流れているので、結果とし
て、MOSFET38に対して電流ミラー回路となって
いるMOSFET39にもMOSFET37と同じ電流
が流れる。このため、MOSFET40およびそれと電
流ミラー回路となっている第2差動増幅部2のMOSF
ET23にも同じ電流が流れる。ここで、第2差動増幅
部2内のレベルシフタ6および7の働きによって、入力
信号はMOSFET19および20が正常動作するレベ
ルまでレベルシフトされており、第2差動増幅部2は正
常動作時の差動増幅部1と同じ様に正常動作を行う。A case where the common mode input signal is near VSS will be described. When the common mode input signal is near VSS,
The MOSFETs 10 and 11, which are the input elements of the first differential amplifier 1, are turned off because a sufficient gate-source voltage cannot be obtained. At this time, in the current measurement circuit 4 which is configured by the same circuit as the first differential amplifier 1 and operates in the same manner , the MOSFETs 30 and 31 are similar to the differential amplifier 1.
To turn off, the sum of the current flowing through the load MOSFET pairs 32 and 33 are made to zero. The MOSFETs 35 and 36 of the current subtraction circuit 5
Since the current mirror circuit is formed with the SFETs 32 and 33, the sum of the currents flowing through the MOSFETs 35 and 36 is also zero, as is the current flowing through the MOSFET 34. In the current subtraction circuit 5, the current flowing through the MOSFET 38 is obtained by dividing the current flowing through the MOSFET 37 into the MOS
The value is obtained by subtracting the current flowing through the FETs 35 and 36.
Since a current determined by the bias voltage applied to the bias terminal B2 flows through the MOSFET 37, as a result, the same current flows through the MOSFET 39 as a current mirror circuit with respect to the MOSFET 38. For this reason, the MOSFET 40 and the MOSF of the second differential amplifying unit 2 serving as a current mirror circuit therewith.
The same current flows through ET23. Here, the input signal is level-shifted to a level at which the MOSFETs 19 and 20 operate normally by the operation of the level shifters 6 and 7 in the second differential amplifier 2, and the second differential amplifier 2 operates during the normal operation. The normal operation is performed in the same manner as the differential amplifier 1.
【0019】このように、本発明の演算増幅器は、正側
の電源VDDの電位の入力信号でも動作する第1差動増幅
部および負側の電源VSSの電位の入力信号でも動作する
第2差動増幅部を有しており、電流測定回路4と電流引
算回路5によって、これら2つの差動増幅部はいずれか
一方のみだけ動作している。また、一方から他方の差動
増幅部に動作が移行する際には、いきなりオン・オフす
るのでなく、短い区間であるが定電流源が本来の電流値
から少しずつ減少してゼロになり、他方はゼロから少し
ずつ増加して本来の電流値に達し、これら電流値、すな
わち減少する電流と増加する電流の合計はいつも一定に
保たれる。すなわち、信号出力回路3のロードMOSF
ET24および25に流れる電流はいつも一定であるた
め、入力1および2に加えられる入力であって、同相の
信号変化に対して出力電圧は変化を全く受けず、入出力
特性において非常に線形性能の優れた演算増幅器が提供
できる。As described above, the operational amplifier of the present invention operates with the first differential amplifier section which operates even with the input signal of the potential of the positive power supply VDD and the input signal with the potential of the negative power supply VSS.
It has a second differential amplifier , and only one of these two differential amplifiers is operated by the current measuring circuit 4 and the current subtracting circuit 5. Also, when the operation shifts from one to the other differential amplifying unit, the constant current source gradually decreases from the original current value to zero, instead of suddenly turning on and off, but for a short period, The other gradually increases from zero to reach the original current value .
That is, the sum of the decreasing and increasing currents is always kept constant. That is, the load MOSF of the signal output circuit 3
Since the current flowing through the ET24 and 25 is always constant, an input applied to the input 1 and 2, the output voltage will not receive any changes with respect to <br/> signal change in phase, very in input-output characteristics Therefore, an operational amplifier having excellent linear performance can be provided.
【0020】また、カスケードMOSFET26および
27に流れる電流も同様にいつも一定であるため、カス
ケードMOSFETに起因する伝達関数の極位置は同相
入力信号に対して変動することはなく、高速の演算増幅
器を設計するうえでも好ましい。Since the currents flowing through the cascade MOSFETs 26 and 27 are also always constant, the pole position of the transfer function caused by the cascade MOSFET does not change with respect to the in-phase input signal. It is also preferable in performing.
【0021】図1に示した実施例において、電流測定回
路4の差動増幅部は、第1差動増幅部1と同じであり、
同じ動作をするとして説明したが、現実には、演算増幅
器としてのチップサイズ、消費電流を節約するために、
回路構成は同じのまま、MOSFETのサイズのみを一
定の比率で小さくしても良い。同様に、電流引算回路5
における電流ミラー回路(MOSFET35,36,3
9)も同じ理由でサイズを一定の割合で小さくして消費
電流を下げることができる。また、電流ミラー回路の精
度は正確ではないので、第1差動増幅部1から第2差動
増幅部2に動作が切り替わる過度期間で、電流ミラー回
路のミスマッチにより、電流が不十分になり両方とも動
作がしないとかまたは動作が劣化するという問題が生じ
ることもある。この問題を避けるために、第2差動増幅
部2側にあらかじめ少しだけ電流が流れるように、電流
引算回路5のMOSFET37の電流を多めに設定して
も良い。[0021] In the embodiment shown in FIG. 1, the differential amplifier portion of the current measuring circuit 4, Ri same der the first differential amplifier 1,
Has been to Rutoshite describe the same operation, in reality, the operational amplifier
In order to save chip size and current consumption,
Only the size of the MOSFET may be reduced at a fixed ratio while the circuit configuration remains the same. Similarly, the current subtraction circuit 5
Current mirror circuit (MOSFETs 35, 36, 3)
9) For the same reason, the current consumption can be reduced by reducing the size at a fixed rate. In addition, since the accuracy of the current mirror circuit is not accurate, the current becomes insufficient due to the mismatch of the current mirror circuit during the transitional period in which the operation is switched from the first differential amplifier 1 to the second differential amplifier 2, so that the current becomes insufficient. In some cases, the operation may not be performed or the operation may be deteriorated. In order to avoid this problem, the current of the MOSFET 37 of the current subtraction circuit 5 may be set to be relatively large so that a small amount of current flows in advance to the second differential amplifier 2 side.
【0022】図1に示した実施例では、レベルシフタ6
および7はソースフォロワ回路を用いているが、例えば
バイポーラ回路を使用したエミッタフォロワ等、入力信
号が所望量だけシフト可能であれば何を用いてもよい。In the embodiment shown in FIG. 1, the level shifter 6
And 7 use a source follower circuit, but any type of input follower such as an emitter follower using a bipolar circuit may be used as long as the input signal can be shifted by a desired amount.
【0023】また、図1に示した実施例では、NMOS
FETで構成されているとして説明したが、PMOSF
ETの場合でも同様の手法に基づいて設計すれば同じ効
果が得られるのは明らかである。In the embodiment shown in FIG.
Although it has been described as being constituted by FETs, the PMOSF
It is clear that the same effect can be obtained in the case of ET by designing based on the same method.
【0024】レベルシフタ6および7を用いない構成と
することもできる。図1に示す実施例において、第2差
動増幅部2の入力MOSFET対19および20の入力
がVSSのときでも動作が可能になるように、デプリーシ
ョン型のNMOSFETを入力MOSFETとして使用
する。この様な構成では、レベルシフタがなくても、図
1の示した実施例と同様に動作することは明らかであ
る。A configuration without using the level shifters 6 and 7 may be adopted. In the embodiment shown in FIG. 1, a depletion-type NMOSFET is used as an input MOSFET so that operation is possible even when the input of the input MOSFET pair 19 and 20 of the second differential amplifier unit 2 is at V SS . It is clear that such a configuration operates in the same manner as the embodiment shown in FIG. 1 even without a level shifter.
【0025】図2に本発明の他の実施例を示す。図2に
おいて、41は入力MOSFET50と51および定電
流源54からなる通常用いられている第1差動増幅部
で、42は第1差動増幅部1と極性の異なるMOSFE
T、この例ではPMOSFET55および56を入力M
OSFETとして用いた第2差動増幅部であり、43は
第1および第2差動増幅部41および42からの信号電
流を合成する信号合成回路である。44は、第1差動増
幅部41の入力MOSFET50と51および定電流源
54と全く同じ構成を有した電流測定回路である。ただ
し、第1差動増幅部のロードMOSFET対(電流源)
に対応するロードMOSFET対72および73を備
え、これらのゲート・ドレイン間が接続されていること
を除く。45は一定のバイアス電流値から電流測定回路
のロードMOSFET対75および76を流れる電流値
を差し引いた電流値を得られるような電流引算回路で、
この電流引算回路45から得られた電流値と、第2差動
増幅部42の入力MOSFET55および56に流れる
電流値とを同じにして使用している。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 41 denotes a normally used first differential amplifier comprising input MOSFETs 50 and 51 and a constant current source 54, and 42 denotes a MOSFET having a polarity different from that of the first differential amplifier 1.
T, PMOSFETs 55 and 56 in this example
Reference numeral 43 denotes a second differential amplifier used as an OSFET, and reference numeral 43 denotes a signal voltage from the first and second differential amplifiers 41 and 42.
This is a signal synthesis circuit that synthesizes the flow . 44, input MOSFETs 50 and 51 of the first differential amplifier 41 and a constant current source
This is a current measurement circuit having the same configuration as that of the current measurement circuit 54 . However
And a load MOSFET pair (current source) of the first differential amplifier section
Bei load MOSFET pairs 72 and 73 correspond to the
For example, except that between these gate and the drain is connected. 45 is a current subtraction circuit for obtaining a current value obtained by subtracting a current value flowing through the load MOSFET pair 75 and 76 of the current measurement circuit from a constant bias current value.
The current value obtained from the current subtraction circuit 45 and the current value flowing through the input MOSFETs 55 and 56 of the second differential amplifier 42 are used in the same manner.
【0026】図2に示した実施例の動作に関して説明す
る。まず、同相入力信号がVDDとVSSの中間近傍のとき
には、第1差動増幅部41は正常に動作する。この時、
第1差動増幅部41と同じ回路で構成された電流測定回
路44において、ロードMOSFET対72および73
に流れる電流の和は、MOSFET70および71が正
常動作範囲内にあるため、電流源として用いられている
MOSFET74を流れる電流に等しい。電流引算回路
45において、MOSFET75および76は、電流測
定回路44のMOSFET72および73と電流ミラー
回路を構成しているため、MOSFET75および76
を流れる電流の和もまた、電流測定回路44のMOSF
ET74を流れる電流と等しくなる。ここで、MOSF
ET78に流れる電流は、MOSFET77に流れる電
流からMOSFET75および76に流れる電流を引い
た値になる。バイアス端子B1 およびB2 に印加するバ
イアス電圧を調整し、MOSFET77に流れる電流と
電流測定回路44のMOSFET74に流れる電流とを
同じにすると、MOSFET78には電流が流れない。
このため、MOSFET78に対して電流ミラー回路と
なっている第2差動増幅部42のMOSFET59にも
電流が流れなくなり、この結果、第2差動増幅部42は
動作しない。The operation of the embodiment shown in FIG. 2 will be described. First, when the common mode input signal is near the middle of the V DD and V SS are first differential amplifier 41 operates properly. At this time,
In the current measuring circuit 44 configured by the same circuit as the first differential amplifying unit 41, the load MOSFET pairs 72 and 73
Is equal to the current flowing through MOSFET 74 used as a current source since MOSFETs 70 and 71 are within the normal operating range. In the current subtraction circuit 45, since the MOSFETs 75 and 76 constitute a current mirror circuit with the MOSFETs 72 and 73 of the current measurement circuit 44, the MOSFETs 75 and 76
The sum of the currents flowing through the
It becomes equal to the current flowing through ET74. Here, MOSF
The current flowing through the ET 78 has a value obtained by subtracting the current flowing through the MOSFETs 75 and 76 from the current flowing through the MOSFET 77. When the bias voltage applied to the bias terminals B 1 and B 2 is adjusted so that the current flowing through the MOSFET 77 and the current flowing through the MOSFET 74 of the current measuring circuit 44 are the same, no current flows through the MOSFET 78.
Therefore, no current flows through the MOSFET 59 of the second differential amplifier 42, which is a current mirror circuit for the MOSFET 78. As a result, the second differential amplifier 42 does not operate.
【0027】次に、同相入力信号がVDD付近にあるとき
について説明する。同相入力信号がVDD近傍にあるとき
にも、入力素子であるMOSFET50および51が飽
和領域に入るようにバイアス端子B3 に印加するバイア
ス電圧を調整することで、第1差動増幅部41は正常に
動作する。したがって第2差動増幅部42は、先ほどと
同様に動作しないことになる。Next, a case where the in-phase input signal is near V DD will be described. Even when the common mode input signal is near V DD, by adjusting the bias voltage is MOSFET50 and 51 is an input device is applied to the bias terminal B 3 to enter a saturation region, a first differential amplifier 41 Works fine. Therefore, the second differential amplifier 42 does not operate as before.
【0028】同相入力信号がVSS付近にあるときについ
て説明する。同相入力信号がVSS近傍にあるときには、
第1差動増幅部41の入力素子であるMOSFET50
および51は、十分なゲート・ソース間電圧が得られな
いためにオフする。このとき、第1差動増幅部41と同
じに構成された電流測定回路44において、ロードMO
SFET対72および73に流れる電流の和は、MOS
FET70および71が、第1差動増幅部41と同様オ
フするためゼロになる。また、電流引算回路45におい
て、MOSFET75および76はMOSFET72お
よび73と電流ミラー回路を構成しているため、MOS
FET75および76を流れる電流の和もまたMOSF
ET74を流れる電流と同じくゼロになる。ここで、M
OSFET78に流れる電流は、MOSFET77に流
れる電流からMOSFET75および76に流れる電流
を引いた値になる。ここで、MOSFET77にはバイ
アス端子B2に印加された電圧で定まる電流が流れてい
るので、MOSFET78にもMOSFET77に流れ
る電流と同じ値の電流が流れる。結果として、MOSF
ET78に対して電流ミラー回路となっている第2差動
増幅部のMOSFET59にもMOSFET77と同じ
値の電流が流れる。第2差動増幅部42は、入力MOS
FETがPMOSFETであるのでVSS近傍の信号でも
正常に動作することが可能であるので、正常動作時の第
1差動増幅部41と全く同じ動作をする。すなわち図2
の回路も図1と同じ結果が得られる。The case where the common mode input signal is near V SS will be described. When the common mode input signal is near V SS ,
MOSFET 50 as an input element of the first differential amplifier 41
And 51 are turned off because a sufficient gate-source voltage cannot be obtained. At this time, in the current measuring circuit 44 configured the same as the first differential amplifier 41, the load MO
The sum of the currents flowing through the SFET pairs 72 and 73 is
Since the FETs 70 and 71 are turned off similarly to the first differential amplifying unit 41, they become zero. In the current subtraction circuit 45, the MOSFETs 75 and 76 form a current mirror circuit with the MOSFETs 72 and 73.
The sum of the currents flowing through FETs 75 and 76 is also MOSF
It becomes zero similarly to the current flowing through ET74. Where M
The current flowing through the OSFET 78 has a value obtained by subtracting the current flowing through the MOSFETs 75 and 76 from the current flowing through the MOSFET 77. Here, since a current determined by the voltage applied to the bias terminal B2 flows through the MOSFET 77, a current having the same value as the current flowing through the MOSFET 77 also flows through the MOSFET 78. As a result, MOSF
A current having the same value as that of the MOSFET 77 also flows through the MOSFET 59 of the second differential amplifier, which is a current mirror circuit for the ET 78. The second differential amplifying unit 42 has an input MOS
Since the FET is a PMOSFET, it can operate normally even with a signal near V SS, so that it operates exactly the same as the first differential amplifying unit 41 during normal operation. That is, FIG.
1 can also obtain the same result as FIG.
【0029】本発明の演算増幅器を用いるときに、演算
増幅回路に対してさらに性能を上げるために、図3に示
すように、出力増幅回路を追加するなどしてもよい。When the operational amplifier of the present invention is used, an output amplifier circuit may be added as shown in FIG. 3 to further improve the performance of the operational amplifier circuit.
【0030】図3において、123は第1差動増幅部、
124は第2差動増幅部、125は第1および第2差動
増幅部123および124の信号を合成する信号合成回
路、126は電流測定回路、127は電流引算回路、そ
して128および129はレベルシフタである。これら
の回路の構成、動作は図1に示した演算増幅器と同じで
あるので、説明を省略する。118は出力増幅回路で、
信号合成回路125の出力に接続されている。In FIG. 3, reference numeral 123 denotes a first differential amplifier,
124 is a second differential amplifier, 125 is a signal combining circuit for combining the signals of the first and second differential amplifiers 123 and 124, 126 is a current measuring circuit, 127 is a current subtracting circuit, and 128 and 129 are It is a level shifter. The configuration and operation of these circuits are the same as those of the operational amplifier shown in FIG. 118 is an output amplifier circuit,
It is connected to the output of the signal synthesis circuit 125.
【0031】さて、出力増幅回路118は、電流源11
9およびMOSFET120で構成されている。この出
力増幅回路118において、抵抗121およびコンデン
サ122は、位相余裕を十分保つために挿入されてい
る。出力増幅回路118を付加することにより、出力信
号の増幅と出力電流能力を向上させることができる。The output amplifier circuit 118 is connected to the current source 11
9 and MOSFET 120. In this output amplifying circuit 118, the resistor 121 and the capacitor 122 are inserted to keep a sufficient phase margin. By adding the output amplifier circuit 118, amplification of an output signal and output current capability can be improved.
【0032】[0032]
【発明の効果】このように本発明の演算増幅器は、2つ
の差動増幅部を備え、一方の差動増幅部と全く同じ構成
をした電流測定回路と電流引算回路により他方の差動増
幅部の入力MOSFET対の各ソースの接続点に結合し
た電流源回路を制御するので、一方の演算増幅器が正常
動作から外れると他方の演算増幅器に切り換えることが
可能となり、したがって、演算増幅器として許容される
入力の同相信号範囲を負側電源から正側の電源までとす
ることが可能となり、かつ歪が非常に少ない線形な特性
を有する演算増幅器を提供することができる。As described above, the operational amplifier of the present invention has two
Comprising a differential amplifier section, the other up differential by the current measuring circuit and the current subtraction circuit in which the same structure as the one of the differential amplifier
Connected to the connection point of each source of the input MOSFET pair
Control the current source circuit
If it deviates from the operation, it can switch to the other operational amplifier.
Possible and therefore acceptable as an operational amplifier
Set the input common-mode signal range from the negative power supply to the positive power supply .
It is possible to provide an operational amplifier Rukoto can become, and the strain has a very low linear characteristics.
【0033】さらに、同相入力信号範囲に関係なく、演
算増幅器の伝達関数の極位置が一定となるため、高速な
回路設計が可能になるという特徴がある。Further, since the pole position of the transfer function of the operational amplifier is fixed irrespective of the common-mode input signal range, high-speed circuit design is possible.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の実施例である演算増幅器の回路図であ
る。FIG. 1 is a circuit diagram of an operational amplifier according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施例である演算増幅器の回路図
である。FIG. 2 is a circuit diagram of an operational amplifier according to another embodiment of the present invention.
【図3】出力増幅回路を付加した本発明の演算増幅器の
回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of an operational amplifier of the present invention to which an output amplifier circuit is added.
【図4】従来の演算増幅器の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional operational amplifier.
【図5】従来の演算増幅器の入出力特性を示したグラフ
である。FIG. 5 is a graph showing input / output characteristics of a conventional operational amplifier.
1 第1差動増幅部 2 第1差動増幅部 3 信号出力回路 4 電流測定回路 5 電流引算回路 6,7 レベルシフタ 41 第1差動増幅部 42 第2差動増幅部 43 信号合成回路 44 電流測定回路 45 電流引算回路 118 出力増幅回路 123 第1差動増幅部 124 第2差動増幅部 125 信号出力回路 126 電流測定回路 127 電流引算回路 128,129 レベルシフタ 131 第1差動増幅部 132 第2差動増幅部 133 信号合成回路REFERENCE SIGNS LIST 1 first differential amplifier 2 first differential amplifier 3 signal output circuit 4 current measuring circuit 5 current subtraction circuit 6, 7 level shifter 41 first differential amplifier 42 second differential amplifier 43 signal combining circuit 44 Current measurement circuit 45 Current subtraction circuit 118 Output amplification circuit 123 First differential amplification section 124 Second differential amplification section 125 Signal output circuit 126 Current measurement circuit 127 Current subtraction circuit 128, 129 Level shifter 131 First differential amplification section 132 second differential amplifier 133 signal combining circuit
Claims (4)
て、差動入力を入力する差動入力端子と、 前記差動 入力端子からのそれぞれの信号を入力した第1
のMOSFET対、該MOSFET対の各ソースの接続
点に結合した第1の電流源回路を有する第1の差動増幅
回路と、前記差動入力端子からのそれぞれの信号を入力した第2
のMOSFET対であって 前記第1の差動増幅回路の第
1のMOSFETと同極性の第2のMOSFET対と、
該第2のMOSFET対の各ソースの接続点に結合した
第2の電流源回路を備え、前記第2の電流源回路あるい
は前記第2のMOSFETに流れる電流値を出力するこ
とで、前記第1の差動増幅回路の第1の電流源回路に流
れる電流値の大きさを検出するように構成した電流値出
力回路と、 前記電流値出力回路に結合され、該電流値出力回路から
出力される電流値をあらかじめ定めた電流値から減算
し、減算した電流値を出力する 電流引算回路と、前記差動入力端子からのそれぞれの信号を入力した第3
のMOSFET対、該MOSFET対の各ソースの接続
点に結合した第3の電流源回路であって、前記電流引算
回路の出力によって制御されるミラー回路で構成された
電流源回路、を有する第2の差動増幅回路と、 前記第1の差動増幅回路の第1のMOSFET対および
前記第2の差動増幅回路の第3のMOSFET対のそれ
ぞれの同じ極性の出力信号を出力するMOSFETのド
レーンは結合されており、該ドレーンの結合点に接続さ
れた負荷電流源と、 前記ドレーン結合点からの差動出力を入力して出力する
信号出力回路とを備え、 前記差動入力端子に供給された入力信号に応じて、前記
第1の差動増幅回路の電流源回路に流れる電流値があら
かじめ定めた電流値から減少する、あるいはゼロになる
入力信号の領域では、前記電流引算回路出力によって前
記第2の差動増幅回路の前記電流源回路の電流が増大す
るようにあるいはあらかじめ定めた設定電流となるよう
に制御され、これにより、第1 の差動増幅回路と第2の
差動増幅 部回路の増幅動作をオーバーラップさせながら
切り換えるとともに、前記第2の差動増幅器は、その電
流源回路があらかじめ定めた設定電流となるように制御
される際にはあらかじめ定めた増幅動作をすることを特
徴とする演算増幅器。1. An operational amplifier using a MOSFET , comprising: a differential input terminal for inputting a differential input; and a first input terminal for inputting respective signals from the differential input terminal .
Of MOSFET pairs, connection of the source of the MOSFET pairs
A first differential amplifier circuit having a first current source circuit coupled to a point, and a second differential amplifier circuit receiving respective signals from the differential input terminals.
The said a of the MOSFET pair of first differential amplifier circuit
A second MOSFET pair having the same polarity as the first MOSFET;
Coupled to the junction of each source of the second MOSFET pair
A second current source circuit, wherein the second current source circuit
Outputs the current value flowing through the second MOSFET.
And, the flow in the first current source circuit of the first differential amplifier circuit
Out the current value and configured to detect the magnitude of the current value
Power circuit, and coupled to the current value output circuit, from the current value output circuit.
Subtract output current value from predetermined current value
And a current subtraction circuit for outputting a subtracted current value, and a third circuit for receiving each signal from the differential input terminal.
MOSFET pair and connection of each source of the MOSFET pair
A third current source circuit coupled to a point, wherein the current subtraction is
Composed of a mirror circuit controlled by the output of the circuit
A second differential amplifier circuit having a current source circuit; a first MOSFET pair of the first differential amplifier circuit;
That of the third MOSFET pair of the second differential amplifier circuit
MOSFET gates that output output signals of the same polarity
The lanes are connected and connected to the connection point of the drain.
Input and output differential output from the connected load current source and the drain connection point
A signal output circuit, and according to an input signal supplied to the differential input terminal,
The value of the current flowing through the current source circuit of the first differential amplifier circuit is
Decrease from the preset current value or become zero
In the area of the input signal, the output of the current subtraction circuit
The current of the current source circuit of the second differential amplifier circuit increases.
Or a preset current
, Whereby the first differential amplifier circuit and the second differential amplifier circuit
While overlapping the amplification operation of the differential amplifier circuit
Switching, and the second differential amplifier
Control so that the current source circuit has a predetermined set current
An operational amplifier, which performs a predetermined amplification operation when performed .
SFET対と第2の差動増幅回路を構成するMOSFE
T対とに使用されるMOSFETは同じ極性とされ、前
記差動入力端子からのそれぞれの信号は、レベルシフタ
回路を介して第2の差動増幅回路の入力MOSFET対
のゲートに、入力されることを特徴とする請求項1に記
載の演算増幅器。2. An MO constituting the first differential amplifier circuit
MOSFE forming a second differential amplifier circuit with an SFET pair
MOSFET used in the T pairs are the same polarity, before
Each signal from the differential input terminal is connected to an input MOSFET pair of a second differential amplifier circuit via a level shifter circuit .
The operational amplifier according to claim 1 , wherein the signal is inputted to a gate of the operational amplifier.
ET対のMOSFETは、前記第1の差動増幅回路を構
成するMOSFET対に使用されるMOSFETと同じ
極性とされ、前記第2の差動増幅回路のMOSFET対
のMOSFETはデプリーション型のMOSFETであ
ることを特徴とする請求項1に記載の演算増幅器。3. A MOSF constituting a second differential amplifier circuit
ET pair of MOSFET is a MOSFET and the same polarity to be used in MOSFET pair constituting said first differential amplifier circuit, the second MOSFET of the MOSFET pair of the differential amplifier circuit in the depletion-type MOSFET Ah
The operational amplifier according to claim 1, characterized in that that.
て、 差動入力を入力する差動入力端子と、 前記差動入力端子からのそれぞれの信号を入力した第1
のMOSFET対、該MOSFET対の各ソースの接続
点に結合した第1の 電流源回路、前記第1のMOSFE
T対の各ドレーンに接続された負荷電流源、を有する第
1の差動増幅回路と、前記差動入力端子からのそれぞれの信号を入力した第2
のMOSFET対であって前記第1の差動増幅回路の第
1のMOSFETと同極性の第2のMOSFET対と、
該第2のMOSFET対の各ソースの接続点に結合した
第2の電流源回路を備え、前記第2の電流源回路あるい
は前記第2のMOSFETに流れる電流値を出力するこ
とで、前記第1の差動増幅回路の第1の電流源回路に流
れる電流値の大きさを検出するように構成した電流値出
力回路と、 前記電流値出力回路に結合され、該電流値出力回路から
出力される電流値をあらかじめ定めた電流値から減算
し、減算した電流値を出力する 電流引算回路と、前記差動入力端子からのそれぞれの信号を入力したMO
SFET対で、前記第 1の差動増幅回路を構成するMO
SFET対のMOSFETの極性と異なる極性の第3の
MOSFETと、該MOSFET対の各ソースの接続点
に結合した第3の電流源回路で前記電流引算回路の出力
によって制御されるミラー回路で構成された電流源回路
と、前記第3のMOSFETの各ドレーンに接続された
負荷電流源、を有する第2の差動増幅回路と、 前記第1の差動増幅回路と第2の差動増幅回路との各前
記差動出力を入力して合成し、合成出力信号を出力する
信号合成回路とを備え、 前記差動入力端子に供給された入力信号に応じて、前記
第1の差動増幅回路の電流源回路に流れる電流値があら
かじめ定めた電流値から減少する、あるいはゼロになる
入力信号の領域では、前記電流引算回路出力によって前
記第2の差動増幅回路の前記電流源回路の電流が増大す
るようにあるいはあらかじめ定めた設定電流となるよう
に制御され、これにより、第1の差動増幅回路と第2の
差動増幅部回路の増幅動作をオーバーラップさせながら
切り換えるとともに、前記第2の差動増幅器は、その電
流源回路があらかじめ定めた設定電流となるように制御
される際にはあらかじめ定めた増幅動作をすることを特
徴とする 演算増幅器。4. An operational amplifier using a MOSFET.
Te, first entered a differential input terminal for inputting a differential input, the respective signals from the differential input terminals
MOSFET pair and connection of each source of the MOSFET pair
A first current source circuit coupled to a point , said first MOSFET
A first differential amplifier circuit having a load current source connected to each drain of the T pair , and a second differential amplifier circuit that receives respective signals from the differential input terminals.
Of the first differential amplifier circuit.
A second MOSFET pair having the same polarity as the first MOSFET;
Coupled to the junction of each source of the second MOSFET pair
A second current source circuit, wherein the second current source circuit
Outputs the current value flowing through the second MOSFET.
Then, the current flows to the first current source circuit of the first differential amplifier circuit.
Current value output configured to detect the magnitude of the current value
Power circuit, and coupled to the current value output circuit, from the current value output circuit.
Subtract output current value from predetermined current value
And a current subtraction circuit for outputting the subtracted current value, and a MO receiving each signal from the differential input terminal.
An MO that constitutes the first differential amplifier circuit with the SFET pair
A third polarity different from the polarity of the MOSFET of the SFET pair
MOSFET and connection point of each source of the MOSFET pair
A third current source circuit coupled to the output of said current subtraction circuit
Current source circuit composed of mirror circuit controlled by
Connected to each drain of the third MOSFET
A second differential amplifier circuit having a load current source; and a second differential amplifier circuit before the first differential amplifier circuit and the second differential amplifier circuit.
The differential output is input and combined, and the combined output signal is output
A signal combining circuit, and according to an input signal supplied to the differential input terminal,
The value of the current flowing through the current source circuit of the first differential amplifier circuit is
Decrease from the preset current value or become zero
In the area of the input signal, the output of the current subtraction circuit
The current of the current source circuit of the second differential amplifier circuit increases.
Or a preset current
, Whereby the first differential amplifier circuit and the second differential amplifier circuit
While overlapping the amplification operation of the differential amplifier circuit
Switching, and the second differential amplifier
Control so that the current source circuit has a predetermined set current
When performing this operation, perform a predetermined amplification operation.
Operational amplifier according to symptoms.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15240594A JP3325707B2 (en) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | Operational amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15240594A JP3325707B2 (en) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | Operational amplifier |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0818354A JPH0818354A (en) | 1996-01-19 |
JP3325707B2 true JP3325707B2 (en) | 2002-09-17 |
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ID=15539796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP15240594A Expired - Lifetime JP3325707B2 (en) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | Operational amplifier |
Country Status (1)
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---|---|
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3990966B2 (en) * | 2002-10-08 | 2007-10-17 | 松下電器産業株式会社 | Differential amplifier |
JP5510252B2 (en) * | 2010-09-30 | 2014-06-04 | 富士通セミコンダクター株式会社 | Operational amplifier |
-
1994
- 1994-07-04 JP JP15240594A patent/JP3325707B2/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0818354A (en) | 1996-01-19 |
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