JP3460519B2 - バッファ回路 - Google Patents

バッファ回路

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JP3460519B2 JP19463397A JP19463397A JP3460519B2 JP 3460519 B2 JP3460519 B2 JP 3460519B2 JP 19463397 A JP19463397 A JP 19463397A JP 19463397 A JP19463397 A JP 19463397A JP 3460519 B2 JP3460519 B2 JP 3460519B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号の電圧を
出力信号として出力するバッファ回路に関し、特に、供
給される直流電圧に対してレイルトゥレイルの出力が得
られるバッファ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば特開昭61−2957
09号公報に開示されているように、入力トランジスタ
がNチャネルMOSトランジスタである差動増幅回路D
nと、入力トランジスタがPチャネルMOSトランジス
タである差動増幅回路Dpと、その両差動増幅回路D
n,Dpのうちで例えば差動増幅回路Dnの方の出力レ
ベルを、他方の差動増幅回路Dpの出力レベルと同一に
なるようにシフトさせるレベルシフト手段とを備え、上
記他方の差動増幅回路Dpの出力とレベルシフト手段の
出力とを、最終段増幅部により合成して出力端子から出
力するように構成された演算増幅器が提案されている。
【0003】そして、このような演算増幅器によれば、
両方の差動増幅回路Dn,Dpが互いの入力電圧範囲を
補い合うため、当該演算増幅器の入力電圧範囲を広くと
ることができる。そこで、上記従来の演算増幅器を用
い、その反転入力端子と出力端子とを接続して、非反転
入力端子に入力される入力信号の電圧を出力端子から出
力するバッファ回路を構成すれば、当該回路に供給され
る直流電圧に対してレイルトゥレイルの出力が得られる
バッファ回路とすることができる。つまり、供給される
直流電圧の低電位側から高電位側までの全入力電圧範囲
において動作可能なバッファ回路となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の演算増幅器をバッファ回路として用いた場合には、
以下に説明するように、そのオフセット電圧を確実に補
正することができないという問題がある。
【0005】まず、一般に演算増幅器のオフセット電圧
を補正するための方法としては、例えば特開平5−12
9848号公報に開示されているように、差動増幅回路
を構成するトランジスタのうち、入力トランジスタと直
列に接続された負荷トランジスタに対して、予めオフセ
ット補正用のMOSトランジスタを直列或いは並列に追
加しておき、その追加したMOSトランジスタのゲート
電圧を制御して、差動増幅回路の動作バランスを調節す
るものが知られている。
【0006】そこで、上記従来の演算増幅器をバッファ
回路として用いた場合に、そのオフセット電圧を0に補
正するためには、演算増幅器に内蔵される2つの差動増
幅回路Dn,Dpの各々について、その負荷トランジス
タに対しオフセット補正用のMOSトランジスタを追加
しておき、非反転入力端子に所定の基準電圧を印加した
状態で、出力端子の電圧が上記基準電圧と一致するよう
に、上記オフセット補正用MOSトランジスタのゲート
電圧を制御することが考えられる。
【0007】ところが、このようにしてオフセット電圧
の補正を行う場合には、2つの差動増幅回路Dn,Dp
のうち、何れか一方に追加したオフセット補正用MOS
トランジスタのゲート電圧を制御して、出力端子の電圧
を上記基準電圧に一致させるしかない。
【0008】つまり、一方の差動増幅回路の動作バラン
スを調節して、バッファ回路全体のオフセット電圧を0
にするしかなく、他方の差動増幅回路が最適な動作バラ
ンスになっているとは限らない。しかも、調節した方の
差動増幅回路の動作バランスも最適であるとは限らず、
結局は、両差動増幅回路Dn,Dpによるオフセット分
の和を0にすることができるだけである。
【0009】例えば、一方の差動増幅回路Dnによるオ
フセット分が3mVで、他方の差動増幅回路Dpによる
オフセット分が5mVであった場合、全体のオフセット
は8mVとなる。そして、この状態の場合に、一方の差
動増幅回路Dnに設けられたオフセット補正用MOSト
ランジスタのゲート電圧を制御して、非反転入力端子へ
の入力電圧と出力端子からの出力電圧とを一致させる
と、その時点では、差動増幅回路Dnによるオフセット
分が−5mVとなり、他方の差動増幅回路Dpによるオ
フセット分は5mVのままとなる。
【0010】よって、このようにすると、オフセット補
正を完了した後の通常動作時において、入力信号の電圧
が、両差動増幅回路Dn,Dpの動作可能な入力電圧範
囲にある場合では良いが、何れか一方の差動増幅回路の
みが動作可能な入力電圧範囲では、動作する方の差動増
幅回路によるオフセット分が出力電圧に現れてしまう。
【0011】このように、上記従来の演算増幅器をバッ
ファ回路として用いた場合には、供給される直流電圧の
低電位側から高電位側までの全入力電圧範囲に亘って、
オフセット電圧を確実に低減補正することができないの
である。本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので
あり、供給される直流電圧の低電位側から高電位側まで
の全入力電圧範囲に亘って、オフセット電圧を確実且つ
素早く低減補正することのできるバッファ回路を提供す
ることを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段、及び発明の効果】本発明
のバッファ回路は、信号入力端子に入力される入力信号
の電圧を信号出力端子から出力するものであり、入力ト
ランジスタがNチャネルMOSトランジスタである差動
増幅回路を有する第1演算増幅器と、入力トランジスタ
がPチャネルMOSトランジスタである差動増幅回路を
有する第2演算増幅器と、を備えている。
【0013】そして、本発明のバッファ回路において、
第1演算増幅器と第2演算増幅器の各々は、各自の反転
入力端子と出力端子が接続されて、2つのバッファアン
プになっており、また、第1演算増幅器の非反転入力端
子と第2演算増幅器の非反転入力端子とが、互いに接続
されて、当該バッファ回路の信号入力端子になってい
る。そして更に、上記信号入力端子に入力される入力信
号の電圧が第1演算増幅器の動作可能な入力電圧範囲に
あるときに、第1スイッチング手段が、第1演算増幅器
の出力端子を信号出力端子に接続させ、また、入力信号
の電圧が第2演算増幅器の動作可能な入力電圧範囲にあ
るときに、第2スイッチング手段が、第2演算増幅器の
出力端子を信号出力端子に接続させる。
【0014】このような本発明のバッファ回路におい
て、第1演算増幅器は、その差動増幅回路の入力トラン
ジスタがNチャネルMOSトランジスタであるため、一
般に、入力信号の電圧が低下して、当該バッファ回路に
供給される直流電圧の低電位側(以下、VSSと記す)よ
りもNチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧(以
下、VTHN と記す)だけ高い電位(VSS+VTHN )に近
づくと、その機能が失われる。つまり、第1演算増幅器
の動作可能な入力電圧範囲は、(VSS+VTHN )から、
当該バッファ回路に供給される直流電圧の高電位側(以
下、VDDと記す)までの範囲である。尚、VTHN は、N
チャネルMOSトランジスタを駆動するのに必要なゲー
ト−ソース間電圧である。
【0015】また、第2演算増幅器は、その差動増幅回
路の入力トランジスタがPチャネルMOSトランジスタ
であるため、一般に、入力信号の電圧が上昇して、VDD
よりもPチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧
(以下、VTHP と記す)だけ低い電位(VDD−VTHP )
に近づくと、その機能が失われる。つまり、第2演算増
幅器の動作可能な入力電圧範囲は、VSSから(VDD−V
THP )までの範囲である。尚、VTHP は、PチャネルM
OSトランジスタを駆動するのに必要なゲート−ソース
間電圧である。
【0016】よって、本発明のバッファ回路において、
入力信号の電圧がVSSから(VSS+VTHN )までの範囲
内にあって、第1演算増幅器及び第2演算増幅器のうち
第2演算増幅器だけが動作可能な場合には、第1スイッ
チング手段により、第1演算増幅器の出力端子は当該バ
ッファ回路の信号出力端子に接続されず、第2スイッチ
ング手段により、第2演算増幅器の出力端子だけが当該
バッファ回路の信号出力端子に接続される。このため、
動作可能な方の第2演算増幅器の出力電圧が、信号出力
端子から外部へ出力されることとなる。
【0017】また逆に、入力信号の電圧が(VDD−VTH
P )からVDDまでの範囲内にあって、第1演算増幅器及
び第2演算増幅器のうち第1演算増幅器だけが動作可能
な場合には、第2スイッチング手段により、第2演算増
幅器の出力端子は当該バッファ回路の信号出力端子に接
続されず、第1スイッチング手段により、第1演算増幅
器の出力端子だけが当該バッファ回路の信号出力端子に
接続される。このため、動作可能な方の第1演算増幅器
の出力電圧が、信号出力端子から外部へ出力されること
となる。
【0018】そして、入力信号の電圧が(VSS+VTHN
)から(VDD−VTHP )までの範囲内にあって、第1
演算増幅器と第2演算増幅器とが両方共に動作可能な場
合には、第1スイッチング手段と第2スイッチング手段
との各々により、第1演算増幅器の出力端子と第2演算
増幅器の出力端子とが、両方共に、当該バッファ回路の
信号出力端子に接続される。このため、第1演算増幅器
の出力電圧と第2演算増幅器の出力電圧とが合成され
て、信号出力端子から外部へ出力されることとなる。
【0019】このように本発明のバッファ回路によれ
ば、当該バッファ回路に供給される直流電圧の低電位側
(VSS)から高電位側(VDD)までの全入力電圧範囲に
おいて動作が可能となり、その直流電圧に対してレイル
トゥレイルの出力を得ることができる。
【0020】そして特に、本発明のバッファ回路では、
差動増幅回路の入力トランジスタがNチャネルMOSト
ランジスタである第1演算増幅器と、差動増幅回路の入
力トランジスタがPチャネルMOSトランジスタである
第2演算増幅器とを独立して設け、その両演算増幅器の
出力電圧を、入力信号の電圧に応じて切り替えて出力す
ることにより、レイルトゥレイルの出力が得られるよう
にしているため、当該バッファ回路のオフセット電圧
を、VSSからVDDまでの全入力電圧範囲に亘って、確実
に且つ素早く補正することができる。
【0021】つまり、第1演算増幅器のオフセット電圧
と第2演算増幅器のオフセット電圧とを、前述した特開
平5−129848号公報に開示の手法などを用いて、
別々に且つ同時に補正することができるため、第1演算
増幅器及び第2演算増幅器のうちの何れか一方だけが動
作可能な入力電圧範囲の場合でも、オフセットの無い出
力を得ることができるのである。
【0022】尚、具体例を挙げると、まず、第1演算増
幅器の差動増幅回路と、第2演算増幅器の差動増幅回路
との各々について、予め、その差動増幅回路内の負荷ト
ランジスタに対しオフセット補正用のMOSトランジス
タを直列或いは並列に追加しておく。
【0023】そして、オフセット電圧の補正を行う場合
には、第1演算増幅器の非反転入力端子と第2演算増幅
器の非反転入力端子とに所定の基準電圧を印加し、第1
演算増幅器の出力電圧が上記基準電圧と一致するよう
に、第1演算増幅器の差動増幅回路に追加したオフセッ
ト補正用MOSトランジスタのゲート電圧を制御して、
一致が得られたときのゲート電圧を保持する。また、こ
れと並行して、第2演算増幅器の出力電圧が上記基準電
圧と一致するように、第2演算増幅器の差動増幅回路に
追加したオフセット補正用MOSトランジスタのゲート
電圧を制御して、一致が得られたときのゲート電圧を保
持するようにすればよい。
【0024】ところで、第1スイッチング手段と第2ス
イッチング手段は、請求項2に記載のように構成するこ
とができる。即ち、請求項2に記載のバッファ回路で
は、第1スイッチング手段が、一方の出力端子が第1演
算増幅器の出力端子に接続され、他方の出力端子が信号
出力端子に接続された第1出力トランジスタと、入力信
号の電圧が第1演算増幅器の動作可能な入力電圧範囲に
あるときに、上記第1出力トランジスタをオンさせる第
1駆動手段とから構成されており、同様に、第2スイッ
チング手段が、一方の出力端子が第2演算増幅器の出力
端子に接続され、他方の出力端子が信号出力端子に接続
された第2出力トランジスタと、入力信号の電圧が第2
演算増幅器の動作可能な入力電圧範囲にあるときに、上
記第2出力トランジスタをオンさせる第2駆動手段とか
ら構成されている。そして、入力信号の電圧が、第1演
算増幅器と第2演算増幅器とが両方共に動作可能な入力
電圧範囲にある場合には、第1駆動手段と第2駆動手段
とにより、第1出力トランジスタと第2出力トランジス
タとが両方共にオンされる。
【0025】そして、このような請求項2に記載のバッ
ファ回路によれば、その回路構成を簡単なものにするこ
とができる。また、上記第1出力トランジスタ及び第1
駆動手段と、上記第2出力トランジスタ及び第2駆動手
段との、好適で且つ具体的な構成は、請求項3に記載の
ものである。
【0026】即ち、請求項3に記載のバッファ回路で
は、第1出力トランジスタとして、ソースが第1演算増
幅器の出力端子に接続され、ドレインが信号出力端子に
接続されたPチャネルMOSトランジスタを用い、第2
出力トランジスタとして、ソースが第2演算増幅器の出
力端子に接続され、ドレインが信号出力端子に接続され
たNチャネルMOSトランジスタを用いている。
【0027】そして、第1駆動手段を、ゲートが第2演
算増幅器の出力端子あるいは信号入力端子に接続され、
ソースがVSSに接続され、ドレインが第1出力トランジ
スタのゲートに接続された駆動用NチャネルMOSトラ
ンジスタと、その駆動用NチャネルMOSトランジスタ
のドレインとVDDとの間に接続された第1負荷抵抗とか
ら構成し、第2駆動手段を、ゲートが第1演算増幅器の
出力端子あるいは信号入力端子に接続され、ソースがV
DDに接続され、ドレインが第2出力トランジスタのゲー
トに接続された駆動用PチャネルMOSトランジスタ
と、その駆動用PチャネルMOSトランジスタのドレイ
ンとVSSとの間に接続された第2負荷抵抗とから構成し
ている。
【0028】このような請求項3に記載のバッファ回路
では、入力信号の電圧がVSSから(VSS+VTHN )まで
の範囲内にあって、第2演算増幅器だけが動作可能な場
合には、駆動用PチャネルMOSトランジスタがオンし
て、NチャネルMOSトランジスタである第2出力トラ
ンジスタのゲート電位がほぼVDDとなり、これにより、
第2出力トランジスタがオンして、第2演算増幅器の出
力端子が当該バッファ回路の信号出力端子に接続され
る。これに対して、駆動用NチャネルMOSトランジス
タはオフするため、PチャネルMOSトランジスタであ
る第1出力トランジスタのゲート電位は第1負荷抵抗に
よりVDDとなり、これにより、第1出力トランジスタが
オフして、第1演算増幅器の出力端子が信号出力端子か
ら切り離される。
【0029】また逆に、入力信号の電圧が(VDD−VTH
P )からVDDまでの範囲内にあって、第1演算増幅器だ
けが動作可能な場合には、駆動用NチャネルMOSトラ
ンジスタがオンして、第1出力トランジスタのゲート電
位がほぼVSSとなり、これにより、第1出力トランジス
タがオンして、第1演算増幅器の出力端子が当該バッフ
ァ回路の信号出力端子に接続される。これに対して、駆
動用PチャネルMOSトランジスタはオフするため、第
2出力トランジスタのゲート電位は第2負荷抵抗により
VSSとなり、これにより、第2出力トランジスタがオフ
して、第2演算増幅器の出力端子が信号出力端子から切
り離される。
【0030】そして、入力信号の電圧が(VSS+VTHN
)から(VDD−VTHP )までの範囲内にあって、第1
演算増幅器と第2演算増幅器とが両方共に動作可能な場
合には、駆動用NチャネルMOSトランジスタと駆動用
PチャネルMOSトランジスタとがオンすることに伴
い、第1出力トランジスタと第2出力トランジスタとが
両方共にオンし、これにより、第1演算増幅器の出力端
子と第2演算増幅器の出力端子とが、両方共に当該バッ
ファ回路の信号出力端子に接続される。
【0031】このような請求項3に記載のバッファ回路
によれば、最小の回路構成で前述した効果を得ることが
できる。一方、請求項4に記載の本発明のバッファ回路
では、前述した請求項1〜3に記載のバッファ回路にお
いて、第1演算増幅器の差動増幅回路には、当該第1演
算増幅器の出力電圧を外部からの制御電圧に応じて調節
する第1調節手段が設けられていると共に、第2演算増
幅器の差動増幅回路には、当該第2演算増幅器の出力電
圧を外部からの制御電圧に応じて調節する第2調節手段
が設けられている。
【0032】そして更に、請求項4に記載の本発明のバ
ッファ回路では、基準電圧印加手段と、オフセット補正
手段とを備えており、基準電圧印加手段が、外部からオ
フセット補正開始信号を受けると、第1演算増幅器の非
反転入力端子と第2演算増幅器の非反転入力端子とに所
定の基準電圧を印加する。
【0033】そして、この基準電圧印加手段によって前
記基準電圧の印加が行われている際に、オフセット補正
手段が、第1演算増幅器の出力電圧が前記基準電圧とな
るように第1調節手段への制御電圧を変化させて、第1
演算増幅器の出力電圧が前記基準電圧と一致した時点で
第1調節手段への制御電圧の変化を停止すると共に、第
2演算増幅器の出力電圧が前記基準電圧となるように第
2調節手段への制御電圧を変化させて、第2演算増幅器
の出力電圧が前記基準電圧と一致した時点で第2調節手
段への制御電圧の変化を停止する。
【0034】従って、このような請求項4に記載のバッ
ファ回路によれば、外部からオフセット補正開始信号を
与えるだけで、第1演算増幅器のオフセット電圧と第2
演算増幅器のオフセット電圧とを、別々に且つ同時に補
正することができ、この結果、当該バッファ回路のオフ
セット電圧を、VSSからVDDまでの全入力電圧範囲に亘
って、確実に且つ素早く補正することができる。
【0035】
【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された実施形
態について図面を用いて説明する。尚、本発明は、下記
の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的範囲
に属する限り、種々の形態を採り得ることは言うまでも
ない。
【0036】[第1実施形態]まず図1は、第1実施形
態のバッファ回路の構成を示す回路図である。尚、本第
1実施形態のバッファ回路は、直流電圧の供給を受けて
動作し、信号入力端子1に入力される入力信号の電圧を
信号出力端子2から出力するものである。そして、本実
施形態においては、当該バッファ回路に供給される直流
電圧の低電位側(VSS)が0V(接地電位:GND)で
あり、高電位側(VDD)が5Vである。また、以下の説
明では、直流電圧の高電位側(VDD)を、改めて電源電
圧VDDという。
【0037】図1に示すように、本第1実施形態のバッ
ファ回路は、入力トランジスタがNチャネルMOSトラ
ンジスタ(以下、NchMOSトランジスタと記す)で
ある差動増幅回路を有する演算増幅器3と、入力トラン
ジスタがPチャネルMOSトランジスタ(以下、Pch
MOSトランジスタと記す)である差動増幅回路を有す
る演算増幅器4とを備えている。
【0038】演算増幅器3は、自己の反転入力端子45
aと出力端子43aが接続されてバッファアンプになっ
ており、同様に、演算増幅器4も、自己の反転入力端子
45bと出力端子43bが接続されてバッファアンプに
なっている。そして、演算増幅器3の非反転入力端子4
4aと演算増幅器4の非反転入力端子44bとが、当該
バッファ回路の信号入力端子1に共通接続されている。
つまり、両演算増幅器3,4の非反転入力端子44a,
44bが、互いに接続されて信号入力端子1になってい
る。
【0039】そして更に、本第1実施形態のバッファ回
路は、図1に示すように、ソースが演算増幅器3の出力
端子43aに接続され、ドレインが信号出力端子2に接
続されたPchMOSトランジスタ7と、このPchM
OSトランジスタ7をオンさせるための駆動回路6と、
ソースが演算増幅器4の出力端子43bに接続され、ド
レインが信号出力端子2に接続されたNchMOSトラ
ンジスタ8と、このNchMOSトランジスタ8をオン
させるための駆動回路5とを備えている。
【0040】駆動回路6は、ゲートが演算増幅器4の出
力端子43bに接続され、ソースがグランドラインを介
して接地電位(0V)に接続され、ドレインがPchM
OSトランジスタ7のゲートに接続されたNchMOS
トランジスタ23と、ゲートがグランドラインを介して
接地電位に接続され、ソースが電源ラインを介して電源
電圧VDDに接続され、ドレインがNchMOSトランジ
スタ23のドレインに接続されたPchMOSトランジ
スタ24とから構成されている。尚、PchMOSトラ
ンジスタ24は、そのゲートが接地電位に接続されてい
るため、常時オンしている。このため、PchMOSト
ランジスタ24は、NchMOSトランジスタ23のド
レインと電源電圧VDDとの間に接続されたプルアップ用
の負荷抵抗として働くこととなる。
【0041】また、駆動回路5は、ゲートが演算増幅器
3の出力端子43aに接続され、ソースが電源ラインを
介して電源電圧VDDに接続され、ドレインがNchMO
Sトランジスタ8のゲートに接続されたPchMOSト
ランジスタ22と、ゲートが電源ラインを介して電源電
圧VDDに接続され、ソースがグランドラインを介して接
地電位に接続され、ドレインがPchMOSトランジス
タ22のドレインに接続されたNchMOSトランジス
タ21とから構成されている。尚、NchMOSトラン
ジスタ21は、そのゲートが電源電圧VDDに接続されて
いるため、常時オンしている。このため、NchMOS
トランジスタ21は、PchMOSトランジスタ22の
ドレインと接地電位との間に接続されたプルダウン用の
負荷抵抗として働くこととなる。
【0042】次に、演算増幅器3は、図2(a)に示す
ように、CMOSプロセスにより典型的な演算増幅器と
して構成されており、電源端子41aを介して電源電圧
VDDに接続されると共に、電源端子42aを介して接地
電位(GND)に接続されている。
【0043】即ち、演算増幅器3は、一端が電源端子4
1aを介して電源電圧VDDに接続された定電流源46a
と、ドレインが自己のゲートと定電流源46aの他端と
に接続され、ソースが電源端子42aを介して接地電位
に接続されたNchMOSトランジスタ47aと、ソー
スが電源端子42aを介して接地電位に接続され、ゲー
トがNchMOSトランジスタ47aのゲートに接続さ
れて、そのNchMOSトランジスタ47aと共にカレ
ントミラー回路を形成するNchMOSトランジスタ4
8aと、互いのソースがNchMOSトランジスタ48
aのドレインに共通接続された2つのNchMOSトラ
ンジスタ49a,50aと、ドレインが自己のゲートと
NchMOSトランジスタ49aのドレインとに接続さ
れ、ソースが電源端子41aを介して電源電圧VDDに接
続されたPchMOSトランジスタ51aと、ドレイン
がNchMOSトランジスタ50aのドレインに接続さ
れ、ソースが電源端子41aを介して電源電圧VDDに接
続され、ゲートがPchMOSトランジスタ51aのゲ
ートに接続されて、そのPchMOSトランジスタ51
aと共にカレントミラー回路を形成するPchMOSト
ランジスタ52aと、ソースが電源端子42aを介して
接地電位に接続され、ゲートがNchMOSトランジス
タ47aのゲートに接続されて、そのNchMOSトラ
ンジスタ47aと共にカレントミラー回路を形成するN
chMOSトランジスタ53aと、ドレインがNchM
OSトランジスタ53aのドレインに接続され、ゲート
がNchMOSトランジスタ50aのドレインに接続さ
れ、ソースが電源端子41aを介して電源電圧VDDに接
続されたPchMOSトランジスタ54aと、PchM
OSトランジスタ54aのゲートとドレインとの間に接
続された位相補償用コンデンサ55aと、から構成され
ている。
【0044】この演算増幅器3においては、NchMO
Sトランジスタ48a,49a,50a及びPchMO
Sトランジスタ51a,52aによって差動増幅回路が
構成されており、NchMOSトランジスタ49a,5
0aが、その差動増幅回路の入力トランジスタとなって
いる。そして、NchMOSトランジスタ49aのゲー
トが、当該演算増幅器3の反転入力端子45aとなり、
NchMOSトランジスタ50aのゲートが、当該演算
増幅器3の非反転入力端子44aとなっている。また、
PchMOSトランジスタ51a,52aが、入力トラ
ンジスタとしてのNchMOSトランジスタ49a,5
0aに対する負荷トランジスタとなっており、NchM
OSトランジスタ48aが、NchMOSトランジスタ
49a,50aに流れる合計の電流を一定にする定電流
トランジスタとなっている。
【0045】そして更に、この演算増幅器3において
は、NchMOSトランジスタ53a及びPchMOS
トランジスタ54aと位相補償用コンデンサ55aとに
よって出力増幅回路が構成されており、NchMOSト
ランジスタ53a及びPchMOSトランジスタ54a
の共通接続されたドレインが、当該演算増幅器3の出力
端子43aになっている。また、定電流源46a及びN
chMOSトランジスタ47aにより、NchMOSト
ランジスタ48a,53aに流れる定電流を決定するバ
イアス回路が構成されている。
【0046】そして、この演算増幅器3では、NchM
OSトランジスタ49aに流れる電流とNchMOSト
ランジスタ50aに流れる電流との差が、反転入力端子
45aと非反転入力端子44aとの電圧差に応じて変化
して、その電圧差に応じた出力電圧が出力端子43aか
ら出力される。
【0047】一方、演算増幅器4も、図2(b)に示す
ように、CMOSプロセスにより典型的な演算増幅器と
して構成されており、電源端子41bを介して電源電圧
VDDに接続されると共に、電源端子42bを介して接地
電位(GND)に接続されている。
【0048】即ち、演算増幅器4は、一端が電源端子4
2bを介して接地電位に接続された定電流源46bと、
ドレインが自己のゲートと定電流源46bの他端とに接
続され、ソースが電源端子41bを介して電源電圧VDD
に接続されたPchMOSトランジスタ47bと、ソー
スが電源端子41bを介して電源電圧VDDに接続され、
ゲートがPchMOSトランジスタ47bのゲートに接
続されて、そのPchMOSトランジスタ47bと共に
カレントミラー回路を形成するPchMOSトランジス
タ48bと、互いのソースがPchMOSトランジスタ
48bのドレインに共通接続された2つのPchMOS
トランジスタ49b,50bと、ドレインが自己のゲー
トとPchMOSトランジスタ49bのドレインとに接
続され、ソースが電源端子42bを介して接地電位に接
続されたNchMOSトランジスタ51bと、ドレイン
がPchMOSトランジスタ50bのドレインに接続さ
れ、ソースが電源端子42bを介して接地電位に接続さ
れ、ゲートがNchMOSトランジスタ51bのゲート
に接続されて、そのNchMOSトランジスタ51bと
共にカレントミラー回路を形成するNchMOSトラン
ジスタ52bと、ソースが電源端子41bを介して電源
電圧VDDに接続され、ゲートがPchMOSトランジス
タ47bのゲートに接続されて、そのPchMOSトラ
ンジスタ47bと共にカレントミラー回路を形成するP
chMOSトランジスタ53bと、ドレインがPchM
OSトランジスタ53bのドレインに接続され、ゲート
がPchMOSトランジスタ50bのドレインに接続さ
れ、ソースが電源端子42bを介して接地電位に接続さ
れたNchMOSトランジスタ54bと、NchMOS
トランジスタ54bのゲートとドレインとの間に接続さ
れた位相補償用コンデンサ55bと、から構成されてい
る。
【0049】この演算増幅器4においては、PchMO
Sトランジスタ48b,49b,50b及びNchMO
Sトランジスタ51b,52bによって差動増幅回路が
構成されており、PchMOSトランジスタ49b,5
0bが、その差動増幅回路の入力トランジスタとなって
いる。そして、PchMOSトランジスタ49bのゲー
トが、当該演算増幅器4の反転入力端子45bとなり、
PchMOSトランジスタ50bのゲートが、当該演算
増幅器4の非反転入力端子44bとなっている。また、
NchMOSトランジスタ51b,52bが、入力トラ
ンジスタとしてのPchMOSトランジスタ49b,5
0bに対する負荷トランジスタとなっており、PchM
OSトランジスタ48bが、PchMOSトランジスタ
49b,50bに流れる合計の電流を一定にする定電流
トランジスタとなっている。
【0050】そして更に、この演算増幅器4において
は、PchMOSトランジスタ53b及びNchMOS
トランジスタ54bと位相補償用コンデンサ55bとに
よって出力増幅回路が構成されており、PchMOSト
ランジスタ53b及びNchMOSトランジスタ54b
の共通接続されたドレインが、当該演算増幅器4の出力
端子43bになっている。また、定電流源46b及びP
chMOSトランジスタ47bにより、PchMOSト
ランジスタ48b,53bに流れる定電流を決定するバ
イアス回路が構成されている。
【0051】そして、この演算増幅器4では、PchM
OSトランジスタ49bに流れる電流とPchMOSト
ランジスタ50bに流れる電流との差が、反転入力端子
45bと非反転入力端子44bとの電圧差に応じて変化
して、その電圧差に応じた出力電圧が出力端子43bか
ら出力される。
【0052】次に、上記のように構成された本第1実施
形態のバッファ回路の動作について説明する。まず、演
算増幅器3は、その反転入力端子45aと出力端子43
aが接続されているため、基本的には、非反転入力端子
44aの電圧(即ち、信号入力端子1からの入力信号の
電圧)と同じ電圧を出力端子43aから出力する。
【0053】但し、演算増幅器3では、図2(a)に示
したように、その差動増幅回路の入力トランジスタがN
chMOSトランジスタ49a,50aであり、その両
トランジスタ49a,50aのソースに共通接続された
NchMOSトランジスタ48aが定電流源となって、
両トランジスタ49a,50aに電流が流れるようにな
っているため、この演算増幅器3が動作可能な入力電圧
範囲は、電源電圧VDDからVTHN 付近までである。
【0054】つまり、入力端子44a,45aに印加さ
れる同相入力電圧が電源電圧VDDから低下して、VTHN
に近づくと、入力トランジスタとしてのNchMOSト
ランジスタ49a,50aがオフすると共に、NchM
OSトランジスタ48aのドレイン電圧が0V(接地電
位)付近にまで低下するため、両トランジスタ49a,
50aに流れる電流が減少して、その結果、演算増幅器
3の増幅機能が失われてしまうからである。
【0055】また、演算増幅器4も、その反転入力端子
45bと出力端子43bが接続されているため、基本的
には、非反転入力端子44bの電圧(即ち、信号入力端
子1からの入力信号の電圧)と同じ電圧を出力端子43
bから出力する。但し、演算増幅器4では、図2(b)
に示したように、その差動増幅回路の入力トランジスタ
がPchMOSトランジスタ49b,50bであり、そ
の両トランジスタ49b,50bのソースに共通接続さ
れたPchMOSトランジスタ48bが定電流源となっ
て、両トランジスタ49b,50bに電流が流れるよう
になっているため、この演算増幅器4が動作可能な入力
電圧範囲は、0Vから、電源電圧VDDよりもVTHP だけ
低い電位(VDD−VTHP )付近までである。
【0056】つまり、入力端子44b,45bに印加さ
れる同相入力電圧が0Vから上がって、(VDD−VTHP
)に近づくと、入力トランジスタとしてのPchMO
Sトランジスタ49b,50bがオフすると共に、Pc
hMOSトランジスタ48bのドレイン電圧が電源電圧
VDD付近にまで上がるため、両トランジスタ49b,5
0bに流れる電流が減少して、その結果、演算増幅器4
の増幅機能が失われてしまうからである。
【0057】一方、駆動回路6においては、常時オンし
ているPchMOSトランジスタ24が、NchMOS
トランジスタ23のドレインと電源電圧VDDとの間に接
続されたプルアップ用の負荷抵抗として働き、また、N
chMOSトランジスタ23は、そのゲート電圧V2 が
0VからVTHN までの範囲内にあるときにオフし、それ
以外ではオンする。
【0058】このため、NchMOSトランジスタ23
のゲート電圧(即ち、演算増幅器4の出力電圧)V2
と、NchMOSトランジスタ23のドレイン電圧(即
ち、PchMOSトランジスタ7のゲート電圧)V4 と
の関係は、図3(b)に示すように、ゲート電圧V2 が
0VからVTHN までの範囲にある場合に、ドレイン電圧
V4 が電源電圧VDDとなり、ゲート電圧V2 がVTHN か
らVDDまでの範囲にある場合に、ドレイン電圧V4 が0
Vとなる。
【0059】また同様に、駆動回路5においては、常時
オンしているNchMOSトランジスタ21が、Pch
MOSトランジスタ22のドレインと接地電位との間に
接続されたプルダウン用の負荷抵抗として働き、また、
PchMOSトランジスタ22は、そのゲート電圧V1
が電源電圧VDDから(VDD−VTHP )までの範囲内にあ
るときにオフし、それ以外ではオンする。
【0060】このため、PchMOSトランジスタ22
のゲート電圧(即ち、演算増幅器3の出力電圧)V1
と、PchMOSトランジスタ22のドレイン電圧(即
ち、NchMOSトランジスタ8のゲート電圧)V3 と
の関係は、図3(a)に示すように、ゲート電圧V1 が
0Vから(VDD−VTHP )までの範囲にある場合に、ド
レイン電圧V3 が電源電圧VDDとなり、ゲート電圧V1
が(VDD−VTHP )から電源電圧VDDまでの範囲にある
場合に、ドレイン電圧V3 が0Vとなる。
【0061】よって、本第1実施形態のバッファ回路で
は、信号入力端子1に入力される入力信号の電圧が0V
からVTHN までの範囲内にあって、両演算増幅器3,4
のうち演算増幅器4だけが動作可能な場合には、演算増
幅器3の出力電圧V1 はVTHN 近傍の電圧になり、演算
増幅器4の出力電圧V2 は入力信号と等しい電圧(0V
からVTHN までの電圧)になるため、図3に示したよう
に、駆動回路5のPchMOSトランジスタ22のドレ
イン電圧V3 と、駆動回路6のNchMOSトランジス
タ23のドレイン電圧V4 とが、両方共に電源電圧VDD
となって、PchMOSトランジスタ7がオフし、Nc
hMOSトランジスタ8がオンする。即ち、駆動回路5
のPchMOSトランジスタ22がオンして、NchM
OSトランジスタ8のゲート電圧が電源電圧VDDとな
り、これにより、NchMOSトランジスタ8がオンし
て、演算増幅器4の出力端子43bが信号出力端子2に
接続される。これに対し、駆動回路6のNchMOSト
ランジスタ23はオフするため、PchMOSトランジ
スタ7のゲート電圧は負荷抵抗としてのPchMOSト
ランジスタ24により電源電圧VDDとなり、これによ
り、PchMOSトランジスタ7がオフして、演算増幅
器3の出力端子43aが信号出力端子2から切り離され
る。
【0062】この結果、動作可能な方の演算増幅器4の
出力電圧V2 が信号出力端子2から外部へ出力されるこ
ととなる。尚、この場合に、演算増幅器3の出力電圧V
1 がVTHN 近傍の電圧となるのは、演算増幅器3におい
て、NchMOSトランジスタ49a,50aがオフす
ることに伴い、PchMOSトランジスタ54aがオフ
するからである。
【0063】また、入力信号の電圧が(VDD−VTHP )
からVDDまでの範囲内にあって、両演算増幅器3,4の
うち演算増幅器3だけが動作可能な場合には、演算増幅
器3の出力電圧V1 は入力信号と等しい電圧((VDD−
VTHP )からVDDまでの電圧)になり、演算増幅器4の
出力電圧V2 は(VDD−VTHP )近傍の電圧になるた
め、図3に示したように、駆動回路5のPchMOSト
ランジスタ22のドレイン電圧V3 と、駆動回路6のN
chMOSトランジスタ23のドレイン電圧V4とが、
両方共に0Vとなって、PchMOSトランジスタ7が
オンし、NchMOSトランジスタ8がオフする。
【0064】即ち、駆動回路6のNchMOSトランジ
スタ23がオンして、PchMOSトランジスタ7のゲ
ート電圧が0Vとなり、これにより、PchMOSトラ
ンジスタ7がオンして、演算増幅器3の出力端子43a
が信号出力端子2に接続される。これに対し、駆動回路
5のPchMOSトランジスタ22はオフするため、N
chMOSトランジスタ8のゲート電圧は負荷抵抗とし
てのNchMOSトランジスタ21により0Vとなり、
これにより、NchMOSトランジスタ8がオフして、
演算増幅器4の出力端子43bが信号出力端子2から切
り離される。
【0065】この結果、動作可能な方の演算増幅器3の
出力電圧V1 が信号出力端子2から外部へ出力されるこ
ととなる。尚、この場合に、演算増幅器4の出力電圧V
2 が(VDD−VTHP )近傍の電圧となるのは、演算増幅
器4において、PchMOSトランジスタ49b,50
bがオフすることに伴い、NchMOSトランジスタ5
4bがオフするからである。
【0066】一方、入力信号の電圧がVTHN から(VDD
−VTHP )までの範囲内にあって、演算増幅器3及び演
算増幅器4が両方共に動作可能な場合には、演算増幅器
3の出力電圧V1 と演算増幅器4の出力電圧V2 が、入
力信号と等しい電圧(VTHNから(VDD−VTHP )まで
の電圧)になるため、図3に示したように、駆動回路5
のPchMOSトランジスタ22のドレイン電圧V3 が
電源電圧VDDとなり、駆動回路6のNchMOSトラン
ジスタ23のドレイン電圧V4 が0Vとなって、Pch
MOSトランジスタ7とNchMOSトランジスタ8と
が両方共にオンする。
【0067】即ち、駆動回路5のPchMOSトランジ
スタ22と駆動回路6のNchMOSトランジスタ23
とがオンすることに伴い、PchMOSトランジスタ7
とNchMOSトランジスタ8とが両方共にオンし、こ
れにより、演算増幅器3の出力端子43aと演算増幅器
4の出力端子43bとが、両方共に信号出力端子2に接
続される。
【0068】この結果、両演算増幅器3,4の出力電圧
V1 ,V2 を、PchMOSトランジスタ7のオン抵抗
とNchMOSトランジスタ8のオン抵抗とで分圧した
電圧が、信号出力端子2に出力されることとなる。尚、
両演算増幅器3,4は、入力信号の電圧に対し各自が有
するオフセット分だけずれた電圧を出力するため、各演
算増幅器3,4のオフセット電圧が0であると仮定する
と、信号出力端子2から入力信号と等しい電圧が出力さ
れる。
【0069】以上のように本第1実施形態のバッファ回
路によれば、当該バッファ回路に供給される直流電圧の
低電位側である0Vから高電位側である電源電圧VDDま
での全入力電圧範囲において動作が可能となり、その直
流電圧に対してレイルトゥレイルの出力を得ることがで
きる。
【0070】そして特に、本第1実施形態のバッファ回
路では、差動増幅回路の入力トランジスタがNchMO
Sトランジスタ49a,50aである演算増幅器3と、
差動増幅回路の入力トランジスタがPchMOSトラン
ジスタ49b,50bである演算増幅器4とを独立して
設け、その両演算増幅器3,4の出力電圧V1 ,V2
を、入力信号の電圧に応じて切り替えて出力することに
より、レイルトゥレイルの出力が得られるようにしてい
るため、当該バッファ回路のオフセット電圧を、0Vか
ら電源電圧VDDまでの全入力電圧範囲に亘って、確実に
且つ素早く補正することができる。
【0071】つまり、演算増幅器3のオフセット電圧と
演算増幅器4のオフセット電圧とを、前述した特開平5
−129848号公報に開示の手法などを用いて、別々
に且つ同時に補正することができるようになるため、例
えば演算増幅器3,4のうちの何れか一方だけが動作可
能な入力電圧範囲の場合でも、オフセットの無い出力を
得ることができるようになる。
【0072】尚、具体的なオフセット補正のための回路
構成及び手順については、後述する第2実施形態によっ
て、その一例を説明する。また、本第1実施形態のバッ
ファ回路では、演算増幅器3の出力端子43aと信号出
力端子2との間に設けたPchMOSトランジスタ7
を、駆動回路6により、入力信号の電圧が演算増幅器3
の動作可能な入力電圧範囲(VTHN 〜VDD)にあるとき
にオンさせ、演算増幅器4の出力端子43bと信号出力
端子2との間に設けたNchMOSトランジスタ8を、
駆動回路5により、入力信号の電圧が演算増幅器4の動
作可能な入力電圧範囲(0V〜(VDD−VTHP ))にあ
るときにオンさせるようにしているため、回路構成を簡
単にすることができる。
【0073】特に、駆動回路5,6の各々を、本実施形
態のように2つのトランジスタ21及び22,23及び
24で構成することにより、最小の回路構成を達成でき
る。尚、本第1実施形態では、演算増幅器3が第1演算
増幅器に相当し、演算増幅器4が第2演算増幅器に相当
している。そして、PchMOSトランジスタ7が第1
出力トランジスタに相当し、駆動回路6が第1駆動手段
に相当し、NchMOSトランジスタ8が第2出力トラ
ンジスタに相当し、駆動回路5が第2駆動手段に相当し
ている。そして更に、駆動回路6のNchMOSトラン
ジスタ23が駆動用NチャネルMOSトランジスタに相
当し、PchMOSトランジスタ24が第1負荷抵抗に
相当しており、また、駆動回路5のPchMOSトラン
ジスタ22が駆動用PチャネルMOSトランジスタに相
当し、NchMOSトランジスタ21が第2負荷抵抗に
相当している。
【0074】一方、前述した動作から明らかなように、
上記第1実施形態のバッファ回路において、駆動回路5
のPchMOSトランジスタ22のゲートと、駆動回路
6のNchMOSトランジスタ23のゲートとを、演算
増幅器3,4の出力端子43a,43bではなく、信号
入力端子1に直接接続するようにしても良い。
【0075】[第2実施形態]次に、前述した第1実施
形態のバッファ回路に対してオフセット電圧を自動補正
するための回路を付加した、第2実施形態のバッファ回
路について説明する。まず図4は、第2実施形態のバッ
ファ回路の構成を示す回路図である。
【0076】図4に示すように、本第2実施形態のバッ
ファ回路は、第1実施形態のバッファ回路に対し、演算
増幅器3に代えて演算増幅器3’を備えると共に、演算
増幅器4に代えて演算増幅器4’を備えている。ここ
で、演算増幅器3’では、その差動増幅回路の部分を図
5(a)に示すように、第1実施形態の演算増幅器3に
対して(図2(a)参照)、負荷トランジスタとしての
PchMOSトランジスタ51a,52aの各ソースと
電源電圧VDDとの間に、夫々、オフセット補正用のPc
hMOSトランジスタ63a,64aが直列に追加して
設けられており、その両PchMOSトランジスタ63
a,64aの各ゲートが、当該演算増幅器3’のオフセ
ット電圧を調節するためのオフセット調節端子62a,
61aになっている。つまり、PchMOSトランジス
タ63a,64aのゲート電圧を変化させれば、差動増
幅回路の動作バランスが変わって、当該演算増幅器3’
の出力端子43aから出力される出力電圧が変化する。
【0077】同様に、演算増幅器4’では、その差動増
幅回路の部分を図5(b)に示すように、第1実施形態
の演算増幅器4に対して(図2(b)参照)、負荷トラ
ンジスタとしてのNchMOSトランジスタ51b,5
2bの各ソースと接地電位との間に、夫々、オフセット
補正用のNchMOSトランジスタ63b,64bが直
列に追加して設けられており、その両NchMOSトラ
ンジスタ63b,64bの各ゲートが、当該演算増幅器
4’のオフセット電圧を調節するためのオフセット調節
端子62b,61bになっている。つまり、NchMO
Sトランジスタ63b,64bのゲート電圧を変化させ
れば、差動増幅回路の動作バランスが変わって、当該演
算増幅器4’の出力端子43bから出力される出力電圧
が変化する。
【0078】更に、本第2実施形態のバッファ回路は、
図4に示すように、第1実施形態のバッファ回路に対し
て、信号入力端子1と両演算増幅器3’,4’の非反転
入力端子44a,44bとの間に挿入されたPchMO
Sトランジスタ31及びNchMOSトランジスタ32
からなるアナログスイッチSW1と、VTHN から(VDD
−VTHP )までの間に設定された基準電圧Vref (例え
ば2.5V)と両演算増幅器3’,4’の非反転入力端
子44a,44bとの間に挿入されたPchMOSトラ
ンジスタ33及びNchMOSトランジスタ34からな
るアナログスイッチSW2と、演算増幅器3’の出力端
子43aとPchMOSトランジスタ22のゲートとの
間に挿入されたPchMOSトランジスタ27及びNc
hMOSトランジスタ26からなるアナログスイッチS
W3と、ソースが電源電圧VDDに接続され、ドレインが
PchMOSトランジスタ22のゲートに接続されたP
chMOSトランジスタ25と、演算増幅器4’の出力
端子43bとNchMOSトランジスタ23のゲートと
の間に挿入されたPchMOSトランジスタ29及びN
chMOSトランジスタ30からなるアナログスイッチ
SW4と、ソースが接地電位に接続され、ドレインがN
chMOSトランジスタ23のゲートに接続されたNc
hMOSトランジスタ28と、演算増幅器3’の非反転
入力端子44aの電圧と演算増幅器3’の出力電圧V1
とを比較する比較器9と、演算増幅器4’の非反転入力
端子44bの電圧と演算増幅器4’の出力電圧V2 とを
比較する比較器10と、を追加して備えている。
【0079】そして更に、本第2実施形態のバッファ回
路は、第1実施形態のバッファ回路に対して、補正開始
信号端子13に印加される電圧がハイレベル(5V)の
ときに、アナログスイッチSW1のPchMOSトラン
ジスタ31,アナログスイッチSW2のNchMOSト
ランジスタ34,アナログスイッチSW3のPchMO
Sトランジスタ27,アナログスイッチSW4のPch
MOSトランジスタ29,及びNchMOSトランジス
タ28の各ゲートに印加する切替信号SC をハイレベル
(5V)にして、両演算増幅器3’,4’のオフセット
電圧を補正するための動作を行い、補正開始信号端子1
3に印加される電圧がロウレベル(0V)のときに、上
記切替信号SC をロウレベルにする制御回路11と、制
御回路11からの上記切替信号SC をレベル反転して、
その信号を、アナログスイッチSW1のNchMOSト
ランジスタ32,アナログスイッチSW2のPchMO
Sトランジスタ33,アナログスイッチSW3のNch
MOSトランジスタ26,アナログスイッチSW4のN
chMOSトランジスタ30,及びPchMOSトラン
ジスタ25の各ゲートに出力するインバータ12と、を
追加して備えている。
【0080】このような第2実施形態のバッファ回路に
おいては、補正開始信号端子13にオフセット補正開始
信号としてのハイレベルの電圧を印加すると、制御回路
11から出力される切替信号SC がハイレベルになる。
すると、アナログスイッチSW1のPchMOSトラン
ジスタ31及びNchMOSトランジスタ32がオフす
ると共に、アナログスイッチSW2のPchMOSトラ
ンジスタ33及びNchMOSトランジスタ34がオン
して、両演算増幅器3’,4’の非反転入力端子44
a,44bが、信号入力端子1から切り離されて基準電
圧Vref に接続される。
【0081】また、これと同時に、アナログスイッチS
W3のPchMOSトランジスタ27及びNchMOS
トランジスタ26がオフすると共に、PchMOSトラ
ンジスタ25がオンして、PchMOSトランジスタ2
2のゲートが、演算増幅器3’の出力端子43aから切
り離されて電源電圧VDDに接続され、これにより、Nc
hMOSトランジスタ8が強制的にオフされる。更に、
アナログスイッチSW4のPchMOSトランジスタ2
9及びNchMOSトランジスタ30がオフすると共
に、NchMOSトランジスタ28がオンして、Nch
MOSトランジスタ23がゲートが、演算増幅器4’の
出力端子43bから切り離されて接地電位に接続され、
これにより、PchMOSトランジスタ7が強制的にオ
フされる。
【0082】そして、この状態で、制御回路11は、演
算増幅器3’のオフセット調節端子62a,61aに印
加する電圧(即ち、オフセット補正用PchMOSトラ
ンジスタ63a,64aのゲート電圧)を制御して、演
算増幅器3’のオフセット電圧を0に調節すると共に、
演算増幅器4’のオフセット調節端子62b,61bに
印加する電圧(即ち、オフセット補正用NchMOSト
ランジスタ63b,64bのゲート電圧)を制御して、
演算増幅器4’のオフセット電圧を0に調節する。
【0083】具体的に説明すると、制御回路11は、ま
ず、演算増幅器3’のオフセット調節端子62a,61
aに印加する電圧を0Vにして、オフセット補正用Pc
hMOSトランジスタ63a,64aのオン抵抗を最小
にさせる。そして、オフセット調節端子62a,61a
のうちの何れか一方の電圧を、徐々に上げていき、比較
器9の出力レベルが反転した時点、即ち、演算増幅器
3’の出力電圧V1 が非反転入力端子44aに印加され
ている基準電圧ref と一致して、演算増幅器3’のオフ
セット電圧が0になった時点で、オフセット調節端子6
2a,61aに対する電圧変化を停止し、以後はその電
圧を保持して出力する。
【0084】また、制御回路11は、上記動作と並行し
て、まず、演算増幅器4’のオフセット調節端子62
b,61bに印加する電圧を電源電圧VDDにして、オフ
セット補正用NchMOSトランジスタ63b,64b
のオン抵抗を最小にさせる。そして、オフセット調節端
子62b,61bのうちの何れか一方の電圧を、徐々に
下げていき、比較器10の出力レベルが反転した時点、
即ち、演算増幅器4’の出力電圧V2 が非反転入力端子
44bに印加されている基準電圧ref と一致して、演算
増幅器4’のオフセット電圧が0になった時点で、オフ
セット調節端子62b,61bに対する電圧変化を停止
し、以後はその電圧を保持して出力する。
【0085】一方、本第2実施形態のバッファ回路にお
いて、補正開始信号端子13にロウレベルの電圧を印加
すると、制御回路11から出力される切替信号SC がロ
ウレベルになって、アナログスイッチSW1のPchM
OSトランジスタ31及びNchMOSトランジスタ3
2がオンすると共に、アナログスイッチSW2のPch
MOSトランジスタ33及びNchMOSトランジスタ
34がオフして、両演算増幅器3’,4’の非反転入力
端子44a,44bが信号入力端子1に接続される。
【0086】また、これと同時に、アナログスイッチS
W3のPchMOSトランジスタ27及びNchMOS
トランジスタ26がオンすると共に、PchMOSトラ
ンジスタ25がオフして、PchMOSトランジスタ2
2のゲートが演算増幅器3’の出力端子43aに接続さ
れ、更に、アナログスイッチSW4のPchMOSトラ
ンジスタ29及びNchMOSトランジスタ30がオン
すると共に、NchMOSトランジスタ28がオフし
て、NchMOSトランジスタ23のゲートが演算増幅
器4’の出力端子43bに接続される。
【0087】よって、補正開始信号端子13にロウレベ
ルの電圧を印加すれば、本第2実施形態のバッファ回路
は、図1に示した第1実施形態のバッファ回路と全く同
じ接続状態となり、供給される直流電圧に対してレイル
トゥレイルの出力を得ることができるバッファ回路とな
る。
【0088】このような本第2実施形態のバッファ回路
によれば、補正開始信号端子13にハイレベルの電圧を
与えるだけで、演算増幅器3’のオフセット電圧と演算
増幅器4’のオフセット電圧とを、別々に且つ同時に補
正することができ、この結果、当該バッファ回路のオフ
セット電圧を、0Vから電源電圧VDDまでの全入力電圧
範囲に亘って、確実に且つ素早く0に補正することがで
きる。
【0089】尚、本第2実施形態では、演算増幅器3’
の差動増幅回路に設けられたPchMOSトランジスタ
63a,64aが、第1調節手段に相当し、演算増幅器
4’の差動増幅回路に設けられたNchMOSトランジ
スタ63b,64bが、第2調節手段に相当している。
そして、アナログスイッチSW1,SW2が基準電圧印
加手段に相当し、比較器9,10及び制御回路11がオ
フセット補正手段に相当している。
【0090】[その他]前述した第1及び第2実施形態
では、バッファ回路に供給される直流電圧の低電位側
(VSS)が0Vであり、高電位側(VDD)が5Vであっ
たが、直流電圧の低電位側と高電位側は、適宜設定する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態のバッファ回路を示す回路図で
ある。
【図2】 図1のバッファ回路の構成要素である演算増
幅器を示す回路図である。
【図3】 図1のバッファ回路の構成要素である駆動回
路の動作を説明する説明図である。
【図4】 第2実施形態のバッファ回路を示す回路図で
ある。
【図5】 図4のバッファ回路の構成要素である演算増
幅器内の差動増幅回路を示す回路図である。
【符号の説明】
1…信号入力端子 2…信号出力端子 3,3’,
4,4’…演算増幅器 5,6…駆動回路 9,10…比較器 11…制御
回路 12…インバータ 13…補正開始信号端子 SW1〜SW4…アナログスイッチ 7…PチャネルMOSトランジスタ(第1出力トランジ
スタ) 8…NチャネルMOSトランジスタ(第2出力トランジ
スタ) 21…NチャネルMOSトランジスタ(第2負荷抵抗) 22…駆動用PチャネルMOSトランジスタ 23…駆動用NチャネルMOSトランジスタ 24…PチャネルMOSトランジスタ(第1負荷抵抗) 49a,50a…NチャネルMOSトランジスタ(入力
トランジスタ) 49b,50b…PチャネルMOSトランジスタ(入力
トランジスタ) 51a,52a…PチャネルMOSトランジスタ(負荷
トランジスタ) 51b,52b…NチャネルMOSトランジスタ(負荷
トランジスタ) 63a,64a…オフセット補正用のPチャネルMOS
トランジスタ 63b,64b…オフセット補正用のNチャネルMOS
トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−140310(JP,A) 特開 平2−125508(JP,A) 特開 平3−113905(JP,A) 特開 平3−285409(JP,A) 特開 平5−55490(JP,A) 特開 昭61−52012(JP,A) 特開 昭62−154909(JP,A) 特開 平5−129848(JP,A) 特開 平4−229709(JP,A) 特開 平6−326525(JP,A) 特開 平7−94967(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 3/45 H03F 3/68

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号入力端子に入力される入力信号の電
    圧を、信号出力端子から出力するバッファ回路であっ
    て、 入力トランジスタがNチャネルMOSトランジスタであ
    る差動増幅回路を有すると共に、反転入力端子と出力端
    子が接続された第1演算増幅器と、 入力トランジスタがPチャネルMOSトランジスタであ
    る差動増幅回路を有すると共に、反転入力端子と出力端
    子が接続された第2演算増幅器と、 を備え、前記第1演算増幅器の非反転入力端子と前記第
    2演算増幅器の非反転入力端子とが、互いに接続されて
    前記信号入力端子となり、 更に、前記入力信号の電圧が前記第1演算増幅器の動作
    可能な入力電圧範囲にあるときに、前記第1演算増幅器
    の出力端子を前記信号出力端子に接続させる第1スイッ
    チング手段と、 前記入力信号の電圧が前記第2演算増幅器の動作可能な
    入力電圧範囲にあるときに、前記第2演算増幅器の出力
    端子を前記信号出力端子に接続させる第2スイッチング
    手段と、 を備え、前記入力信号の電圧が、前記第1演算増幅器と
    前記第2演算増幅器とが両方共に動作可能な入力電圧範
    囲にある場合には、前記第1スイッチング手段と前記第
    2スイッチング手段とにより、前記第1演算増幅器の出
    力端子と前記第2演算増幅器の出力端子とが両方共に前
    記信号出力端子に接続されること、 特徴とするバッファ回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のバッファ回路におい
    て、 前記第1スイッチング手段は、 一方の出力端子が前記第1演算増幅器の出力端子に接続
    され、他方の出力端子が前記信号出力端子に接続された
    第1出力トランジスタと、 前記入力信号の電圧が前記第1演算増幅器の動作可能な
    入力電圧範囲にあるときに、前記第1出力トランジスタ
    をオンさせる第1駆動手段とからなり、 前記第2スイッチング手段は、 一方の出力端子が前記第2演算増幅器の出力端子に接続
    され、他方の出力端子が前記信号出力端子に接続された
    第2出力トランジスタと、 前記入力信号の電圧が前記第2演算増幅器の動作可能な
    入力電圧範囲にあるときに、前記第2出力トランジスタ
    をオンさせる第2駆動手段とからなり、 前記入力信号の電圧が、前記第1演算増幅器と前記第2
    演算増幅器とが両方共に動作可能な入力電圧範囲にある
    場合には、前記第1駆動手段と前記第2駆動手段とによ
    り、前記第1出力トランジスタと前記第2出力トランジ
    スタとが両方共にオンされること、 を特徴とするバッファ回路。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載のバッファ回路におい
    て、 前記第1出力トランジスタは、ソースが前記第1演算増
    幅器の出力端子に接続され、ドレインが前記信号出力端
    子に接続されたPチャネルMOSトランジスタであると
    共に、前記第2出力トランジスタは、ソースが前記第2
    演算増幅器の出力端子に接続され、ドレインが前記信号
    出力端子に接続されたNチャネルMOSトランジスタで
    あり、 前記第1駆動手段は、 ゲートが前記第2演算増幅器の出力端子あるいは前記信
    号入力端子に接続され、ソースが当該バッファ回路に供
    給される直流電圧の低電位側に接続され、ドレインが前
    記第1出力トランジスタのゲートに接続された駆動用N
    チャネルMOSトランジスタと、 該駆動用NチャネルMOSトランジスタのドレインと前
    記直流電圧の高電位側との間に接続された第1負荷抵抗
    とからなり、 前記第2駆動手段は、 ゲートが前記第1演算増幅器の出力端子あるいは前記信
    号入力端子に接続され、ソースが前記直流電圧の高電位
    側に接続され、ドレインが前記第2出力トランジスタの
    ゲートに接続された駆動用PチャネルMOSトランジス
    タと、 該駆動用PチャネルMOSトランジスタのドレインと前
    記直流電圧の低電位側との間に接続された第2負荷抵抗
    とからなること、 を特徴とするバッファ回路。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3の何れかに記載
    のバッファ回路において、 前記第1演算増幅器の差動増幅回路には、前記第1演算
    増幅器の出力電圧を外部からの制御電圧に応じて調節す
    る第1調節手段が設けられていると共に、前記第2演算
    増幅器の差動増幅回路には、前記第2演算増幅器の出力
    電圧を外部からの制御電圧に応じて調節する第2調節手
    段が設けられており、 更に、外部からオフセット補正開始信号を受けると、前
    記第1演算増幅器の非反転入力端子と前記第2演算増幅
    器の非反転入力端子とに所定の基準電圧を印加する基準
    電圧印加手段と、 該基準電圧印加手段により前記基準電圧の印加が行われ
    ている際に、前記第1演算増幅器の出力電圧が前記基準
    電圧となるように前記第1調節手段への制御電圧を変化
    させて、前記第1演算増幅器の出力電圧が前記基準電圧
    と一致した時点で前記第1調節手段への制御電圧の変化
    を停止すると共に、前記第2演算増幅器の出力電圧が前
    記基準電圧となるように前記第2調節手段への制御電圧
    を変化させて、前記第2演算増幅器の出力電圧が前記基
    準電圧と一致した時点で前記第2調節手段への制御電圧
    の変化を停止するオフセット補正手段と、 を備えたことを特徴とするバッファ回路。
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