JP3491910B2 - Operational amplifier - Google Patents

Operational amplifier

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JP3491910B2
JP3491910B2 JP17637292A JP17637292A JP3491910B2 JP 3491910 B2 JP3491910 B2 JP 3491910B2 JP 17637292 A JP17637292 A JP 17637292A JP 17637292 A JP17637292 A JP 17637292A JP 3491910 B2 JP3491910 B2 JP 3491910B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、演算増幅器の駆動方式
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving system for operational amplifiers.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、出力回路として所定の電圧を
出力する為には演算増幅器を用い、該演算増幅器の非反
転入力に所定の基準電圧を入力し、該演算増幅器の出力
を該演算増幅器の反転入力に帰還し、ボルテージホロワ
を形成する方法が多く用いられている。このボルテージ
ホロワの回路例を図2(a)の論理図に示す。図2
(a)に於て201は演算増幅器、信号202は演算増
幅器201の非反転入力に入力している所定の基準電
圧。信号203は演算増幅器201の出力で、演算増幅
器201の反転入力へ帰還されている。この様にボルテ
ージホロワを形成すれば、演算増幅器の出力203に
は、所定の基準電圧信号202と同電圧でインピーダン
スを極めて小さい値に変換された信号が得られると言う
事は良く知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an operational amplifier is used to output a predetermined voltage as an output circuit, a predetermined reference voltage is input to the non-inverting input of the operational amplifier, and the output of the operational amplifier is output from the operational amplifier. The method of forming a voltage follower by returning to the inverting input of is often used. An example of the circuit of this voltage follower is shown in the logic diagram of FIG. Figure 2
In (a), 201 is an operational amplifier, and signal 202 is a predetermined reference voltage input to the non-inverting input of the operational amplifier 201. The signal 203 is the output of the operational amplifier 201 and is fed back to the inverting input of the operational amplifier 201. It is well known that by forming a voltage follower in this way, a signal whose impedance is converted into an extremely small value at the same voltage as the predetermined reference voltage signal 202 is obtained at the output 203 of the operational amplifier. There is.

【0003】ここで、ボルテージホロワを実現する為の
具体例を、図2(b)の回路図に示す。図2(b)は、
MOSトランジスタを用いてボルテージホロワを実現し
た一例である。図2(b)に於て、信号213は正極電
源、信号214は負極電源、信号202は所定の基準電
圧、信号203は演算増幅器の出力、204はバイアス
発生回路、P型MOSトランジスタ205はバイアス発
生回路204からの信号によってゲート・バイアスを制
御される定電流回路、P型MOSトランジスタ206と
207は差動対トランジスタ、N型MOSトランジスタ
208と209はミラー回路により構成され、各々等イ
ンピーダンスでP型MOSトランジスタ206と207
のドレイン負荷となるトランジスタ、P型トランジスタ
210はバイアス回路204からの信号によってゲート
・バイアスを制御され、出力信号203の能動負荷とな
る定電流回路、コンデンサ211は位相補正用コンデン
サ、N型MOSトランジスタ212は出力信号203に
所定の電圧を出力する出力段トランジスタである。P型
MOSトランジスタ205、206、207とN型MO
Sトランジスタ208、209とで差動増幅回路を形成
している。該差動増幅回路からの出力信号215は、位
相補正用コンデンサ211と出力段のN型MOSトラン
ジスタ212のゲート入力に接続されている。
A specific example for realizing the voltage follower is shown in the circuit diagram of FIG. 2 (b). 2 (b) is
This is an example of realizing a voltage follower using a MOS transistor. In FIG. 2B, the signal 213 is a positive power supply, the signal 214 is a negative power supply, the signal 202 is a predetermined reference voltage, the signal 203 is the output of the operational amplifier, 204 is a bias generation circuit, and the P-type MOS transistor 205 is a bias. A constant current circuit whose gate bias is controlled by a signal from the generation circuit 204, P-type MOS transistors 206 and 207 are formed of a differential pair transistor, and N-type MOS transistors 208 and 209 are formed of a mirror circuit, each of which has an equal impedance P. Type MOS transistors 206 and 207
The gate bias of the P-type transistor 210 and the P-type transistor 210 is controlled by the signal from the bias circuit 204, and the constant current circuit becomes the active load of the output signal 203. The capacitor 211 is the phase correction capacitor and the N-type MOS transistor. Reference numeral 212 is an output stage transistor that outputs a predetermined voltage to the output signal 203. P-type MOS transistors 205, 206, 207 and N-type MO
A differential amplifier circuit is formed by the S transistors 208 and 209. The output signal 215 from the differential amplifier circuit is connected to the phase correction capacitor 211 and the gate input of the N-type MOS transistor 212 in the output stage.

【0004】差動対トランジスタの一方のP型トランジ
スタ206のゲートは演算増幅器の非反転入力であり、
所定の基準電圧である信号202が入力されている。差
動対トランジスタの他の一方のP型トランジスタ207
のゲートは演算増幅器の反転入力であり、演算増幅器の
出力である信号203が帰還入力されている。この様に
してボルテージホロワを形成していた。
The gate of one P-type transistor 206 of the differential pair transistor is the non-inverting input of the operational amplifier,
A signal 202 that is a predetermined reference voltage is input. The other one of the differential pair transistors, P-type transistor 207
The gate of is the inverting input of the operational amplifier, and the signal 203 which is the output of the operational amplifier is fed back. In this way, the voltage follower was formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術の場合は以下に示す課題があった。一般に演算
増幅器に於て、入力電圧がある速さで変化した時、出力
電圧は演算増幅器の内部回路の追従性能による制約か
ら、ある限界値以上の速さで変化する事はできず、この
限界値の事をスルーレートといい、単位時間につき出力
電圧が何ボルトの変化で追従するかを示す事は周知であ
る。また、理想的演算増幅器のスルーレートは無限大で
ある事も周知である。次に、図2(b)の従来例の回路
図における演算増幅器のスルーレートについて述べる。
差動増幅回路を動作させる電流、つまりP型MOSトラ
ンジスタ205で制限される電流をI1、差動増幅回路
からの出力信号215の容量負荷、つまり位相補正コン
デンサ211の静電容量+N型MOSトランジスタ21
2のゲート容量+配線などに寄生する寄生容量をC1と
すれば、該演算増幅器のスルーレートは以下の(1)式
で表される。
However, the above-mentioned conventional technique has the following problems. Generally, in an operational amplifier, when the input voltage changes at a certain speed, the output voltage cannot change at a speed higher than a certain limit value due to the restriction of the tracking performance of the internal circuit of the operational amplifier. It is well known that the value is called a slew rate and shows how many volts the output voltage changes per unit time. It is also well known that the slew rate of an ideal operational amplifier is infinite. Next, the slew rate of the operational amplifier in the circuit diagram of the conventional example of FIG.
The current for operating the differential amplifier circuit, that is, the current limited by the P-type MOS transistor 205 is I1, the capacitive load of the output signal 215 from the differential amplifier circuit, that is, the capacitance of the phase correction capacitor 211 + the N-type MOS transistor 21.
If the parasitic capacitance parasitic on the gate capacitance of 2 + wiring is C1, then the slew rate of the operational amplifier is expressed by the following equation (1).

【0006】スルーレート=I1/C1 … (1) (1)式より、スルーレートの値を向上させるには、言
い替えると演算増幅器の入力電圧の変化に追従する出力
の追従性を向上させるには、該演算増幅器内の差動増幅
回路に流れる電流I1を多くするか、差動増幅回路から
の出力信号215の容量負荷C1を少なくすれば良い。
しかしながら、位相補正用コンデンサ211は演算増幅
器の異常発振を防止する為に必要であり、また出力段ト
ランジスタのN型MOSトランジスタ212は演算増幅
器を構成するトランジスタであり、削除する事はできな
い。従って、上述の容量負荷C1の値を著しく低減する
のは困難である。一方、同様に上記の式より、差動増幅
回路に流れる電流I1を多くすればスルーレートの値は
向上するが、この事は演算増幅器の動作消費電流の増加
を伴ってしまう。この事は電池を電源とする携帯機器な
ど、電池の寿命を長くする必要から動作消費電流を少な
く抑える必要がある分野では、致命的な欠点となってし
まう。本発明は上述した課題を解決するものであり、そ
の目的とするところはスルーレートの値を損なわずに、
低消費電流で動作する演算増幅器を提供するものであ
る。
Slew rate = I1 / C1 (1) From the equation (1), in order to improve the value of the slew rate, in other words, to improve the followability of the output that follows changes in the input voltage of the operational amplifier. The current I1 flowing through the differential amplifier circuit in the operational amplifier may be increased or the capacitive load C1 of the output signal 215 from the differential amplifier circuit may be decreased.
However, the phase correction capacitor 211 is necessary to prevent abnormal oscillation of the operational amplifier, and the N-type MOS transistor 212 of the output stage transistor is a transistor that constitutes the operational amplifier and cannot be deleted. Therefore, it is difficult to significantly reduce the value of the capacitive load C1 described above. On the other hand, similarly, according to the above equation, the value of the slew rate is improved by increasing the current I1 flowing through the differential amplifier circuit, but this is accompanied by an increase in the operating current consumption of the operational amplifier. This is a fatal drawback in a field such as a portable device using a battery as a power source, in which it is necessary to reduce the operating current consumption because it is necessary to prolong the life of the battery. The present invention is to solve the above-mentioned problems, and the object is to maintain the value of the slew rate,
An operational amplifier that operates with low current consumption is provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の演算増幅器は、
第1電源線と、前記第1電源線とは異なる電位を供給す
る第2電源線と、ソースが前記第1電源線に接続される
第1MOSトランジスタと、ソースが前記第1MOSト
ランジスタのドレインに接続される第2及び第3MOS
トランジスタと、ソースが前記第2電源線に接続され、
ドレインが前記第2MOSトランジスタのドレインに接
続される第4MOSトランジスタと、ソースが前記第2
電源線に接続され、ゲートとドレインとが共に前記第3
MOSトランジスタのドレインと前記第4MOSトラン
ジスタのゲートとに接続される第5MOSトランジスタ
と、ソースが前記第1電源線に接続される第6MOSト
ランジスタと、ソースが前記第2電源線に接続され、ゲ
ートが前記第2及び第4MOSトランジスタのドレイン
に接続され、ドレインが前記第3MOSトランジスタの
ゲートと前記第6MOSトランジスタのドレインと出力
端子とに接続される第7MOSトランジスタと、ソース
が前記第1電源線に接続され、ゲートとドレインとが共
に前記第1MOSトランジスタのゲートと前記第6MO
Sトランジスタのゲートとに接続される第8MOSトラ
ンジスタと、ソースが前記第2電源線に接続され、ドレ
インが前記第8MOSトランジスタのドレインに接続さ
れる第9MOSトランジスタと、ソースが前記第2電源
線に接続され、ゲートとドレインとが共に前記第9MO
Sトランジスタのゲートに接続される第10MOSトラ
ンジスタと、ソースが前記第1電源線に接続され、ドレ
インが前記第10MOSトランジスタのドレインに接続
される第11MOSトランジスタと、前記第2MOSト
ランジスタのゲートに入力される基準電圧信号であっ
て、周期的に値が切り替わる基準電圧信号と、前記第1
1MOSトランジスタのゲートに入力されるゲート・バ
イアス信号であって、前記基準電圧信号の切り替えタイ
ミングに同期して所定の時間第1の値となり、以降前記
基準電圧信号の次の切り替えタイミングまで第2の値を
保持する、ゲート・バイアス信号と、を備えた演算増幅
器。
The operational amplifier of the present invention comprises:
A first power supply line, a second power supply line supplying a potential different from that of the first power supply line, a first MOS transistor whose source is connected to the first power supply line, and a source connected to the drain of the first MOS transistor. Second and third MOS
A transistor and a source connected to the second power line,
A fourth MOS transistor having a drain connected to the drain of the second MOS transistor; and a source having the second MOS transistor.
The gate and the drain are both connected to the power supply line and the third
A fifth MOS transistor connected to the drain of the MOS transistor and the gate of the fourth MOS transistor, a sixth MOS transistor whose source is connected to the first power supply line, a source connected to the second power supply line, and a gate A seventh MOS transistor connected to the drains of the second and fourth MOS transistors, the drain of which is connected to the gate of the third MOS transistor, the drain of the sixth MOS transistor and the output terminal, and the source of which is connected to the first power supply line. The gate and the drain are both the gate of the first MOS transistor and the sixth MO transistor.
An eighth MOS transistor connected to the gate of the S transistor, a source connected to the second power supply line, a drain connected to the drain of the eighth MOS transistor, and a source connected to the second power supply line. The gate and the drain are both connected and the ninth MO is connected.
A tenth MOS transistor connected to the gate of the S transistor, an eleventh MOS transistor whose source is connected to the first power supply line and a drain thereof is connected to the drain of the tenth MOS transistor, and a gate of the second MOS transistor. A reference voltage signal whose value is periodically switched,
A gate bias signal input to the gate of the 1-MOS transistor, which has a first value for a predetermined time in synchronization with the switching timing of the reference voltage signal, and then a second value until the next switching timing of the reference voltage signal. An operational amplifier having a gate bias signal that holds a value.

【0008】[0008]

【0009】また本発明の演算増幅器は、前記第11M
OSトランジスタはデプレッション型トランジスタであ
ることを特徴とする。
The operational amplifier of the present invention is the eleventh M
The OS transistor is a depletion type transistor.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【作用】本発明によれば、電流源トランジスタのバイア
スを切り替える事によって該電流源トランジスタの消費
電流を制御でき、該電流源トランジスタとカレントミラ
ー回路を形成する事によって、演算増幅器内の差動増幅
回路と出力段回路の消費電流を同様に制御できるので、
該演算増幅器の動作消費電流を低減する事ができる。
According to the present invention, the current consumption of the current source transistor can be controlled by switching the bias of the current source transistor, and by forming a current mirror circuit with the current source transistor, the differential amplification in the operational amplifier is achieved. Since the current consumption of the circuit and the output stage circuit can be controlled in the same way,
The operating current consumption of the operational amplifier can be reduced.

【0013】[0013]

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図1に本
発明の一実施例を示す。図1はMOSトランジスタで演
算増幅器を構成した一例を示す回路図である。図1おい
て101は正極電源、102は負極電源出ある。P型M
OSトランジスタ105は電流源トランジスタである。
演算増幅器を構成する差動増幅回路はP型MOSトラン
ジスタ109、110、111とN型MOSトランジス
タ112、113である。P型MOSトランジスタ10
9は差動増幅回路に定電流を供給する定電流トランジス
タ、P型MOSトランジスタ110と111は差動対ト
ランジスタ、N型MOSトランジスタ112と113は
各々差動対P型MOSトランジスタ110と111のド
レイン負荷である。演算増幅器を構成する出力段回路は
P型MOSトランジスタ114とN型MOSトランジス
タ115である。N型MOSトランジスタ115は出力
ドライバ、P型MOSトランジスタ114はN型MOS
トランジスタ115の能動負荷である。コンデンサ11
6は位相補正用コンデンサで差動増幅回路の出力信号1
19と演算増幅器の出力である信号117との間に接続
されている。演算増幅器の非反転入力はP型MOSトラ
ンジスタ110のゲート入力で信号103が入力してい
る。該演算増幅器の反転入力はP型MOSトランジスタ
111のゲート入力で演算増幅器の出力である信号11
7が帰還入力されている。このように構成すれば、ボル
テージホロワを形成する事になるのは、従来例で説明し
た通りである。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a circuit diagram showing an example in which an operational amplifier is composed of MOS transistors. In FIG. 1, 101 is a positive power source and 102 is a negative power source. P type M
The OS transistor 105 is a current source transistor.
The differential amplifier circuit constituting the operational amplifier is P-type MOS transistors 109, 110 and 111 and N-type MOS transistors 112 and 113. P-type MOS transistor 10
Reference numeral 9 is a constant current transistor that supplies a constant current to the differential amplifier circuit, P-type MOS transistors 110 and 111 are differential pair transistors, and N-type MOS transistors 112 and 113 are drains of the differential pair P-type MOS transistors 110 and 111, respectively. Is a load. The output stage circuit forming the operational amplifier is a P-type MOS transistor 114 and an N-type MOS transistor 115. The N-type MOS transistor 115 is an output driver, and the P-type MOS transistor 114 is an N-type MOS.
It is an active load of the transistor 115. Capacitor 11
6 is a phase correction capacitor, which is the output signal 1 of the differential amplifier circuit.
19 and the signal 117 which is the output of the operational amplifier. The non-inverting input of the operational amplifier is the gate input of the P-type MOS transistor 110, and the signal 103 is input. The inverting input of the operational amplifier is the gate input of the P-type MOS transistor 111 and the signal 11 which is the output of the operational amplifier.
7 is feedback input. With this structure, the voltage follower is formed as described in the conventional example.

【0014】一方、P型MOSトランジスタ105は電
流源トランジスタ、N型MOSトランジスタ106と1
08はカレントミラー回路、同様にP型MOSトランジ
スタ107、109、114はカレントミラー回路を形
成している。そしてP型MOSトランジスタ105に流
れる電流をI2とし、説明を分かりやすくする為に、カ
レントミラー回路を形成しているN型MOSトランジス
タ106と108はコンダクタンス定数を等しいとし、
更に他のカレントミラー回路を形成しているP型MOS
トランジスタ107と109と114のコンダクタンス
定数は等しいとする。すると、カレントミラー回路の働
きによりN型MOSトランジスタ108にはI2と等し
い電流が得られ、また同様にP型MOSトランジスタ1
09とP型MOSトランジスタ114にもI2と等しい
電流が得られる。従って、図1の演算増幅器の回路例に
於ける動作消費電流は4×I2となる。つまり、電流源
トランジスタに流れる電流にある定数を乗じた値が、演
算増幅器の動作消費電流となる。
On the other hand, the P-type MOS transistor 105 is a current source transistor and the N-type MOS transistor 106 and 1
Reference numeral 08 denotes a current mirror circuit, and similarly P-type MOS transistors 107, 109 and 114 form a current mirror circuit. Then, the current flowing in the P-type MOS transistor 105 is set to I2, and in order to make the explanation easy to understand, it is assumed that the N-type MOS transistors 106 and 108 forming the current mirror circuit have the same conductance constant.
Further P-type MOS forming another current mirror circuit
It is assumed that the transistors 107, 109, and 114 have the same conductance constant. Then, due to the function of the current mirror circuit, a current equal to I2 is obtained in the N-type MOS transistor 108, and similarly, the P-type MOS transistor 1
09 and the P-type MOS transistor 114 can also obtain a current equal to I2. Therefore, the operating current consumption in the circuit example of the operational amplifier of FIG. 1 is 4 × I2. That is, a value obtained by multiplying the current flowing through the current source transistor by a certain constant is the operating current consumption of the operational amplifier.

【0015】次に、電流源のP型MOSトランジスタ1
05に流れる電流I2は、P型MOSトランジスタ10
5のスレッシュホールド電圧をVtp、ソースとゲート
間バイアスをVgp、コンダクタンス定数をKpとし、
飽和領域で動作しているとすると、電流I2は以下の
(2)式で与えられる。
Next, a P-type MOS transistor 1 as a current source
The current I2 flowing in 05 is the P-type MOS transistor 10
5, the threshold voltage is Vtp, the source-gate bias is Vgp, and the conductance constant is Kp.
When operating in the saturation region, the current I2 is given by the following equation (2).

【0016】 I2=Kp/2・(Vgp−Vtp)2 … (2) (2)式は、コンダクタンス定数Kpとスレッシュホー
ルド電圧Vtpが一定とすると、電流I2はソースとゲ
ート間バイアスVgpの値によって変化する事を示して
いる。図1の回路図に於て、P型MOSトランジスタ1
05のソースとゲート間バイアスVgpは信号104で
制御できる。従って、信号104の電圧値を変化させる
事によって図1の演算増幅器の動作消費電流を制御でき
る。
I2 = Kp / 2 (Vgp−Vtp) 2 (2) In the equation (2), if the conductance constant Kp and the threshold voltage Vtp are constant, the current I2 depends on the value of the bias Vgp between the source and the gate. It shows that it changes. In the circuit diagram of FIG. 1, a P-type MOS transistor 1
The bias Vgp between the source and gate of 05 can be controlled by the signal 104. Therefore, the operating current consumption of the operational amplifier of FIG. 1 can be controlled by changing the voltage value of the signal 104.

【0017】次に具体的な動作について、図3のタイミ
ング・チャート図を用いて説明する。図3(a)では、
説明を解りやすくする為に、図1と同じ信号には同じ番
号を付けてある。信号103は演算増幅器の非反転入力
に入力される基準電圧、信号104は演算増幅器の電流
源P型MOSトランジスタ105のゲート・バイアス、
信号117は演算増幅器の出力信号である。信号103
はある周期でその基準電圧が切り替わっている事を示
す。電流源P型MOSトランジスタ105のゲート・バ
イアスは正極電源の電圧に対し−Vaと一定とする。出
力信号117は入力信号103の電圧レベルと同変化を
しようと動作するが、演算増幅器の内部回路の追従性能
による制約、つまりスルーレートの関係より入力信号1
03の変化に対してTa時間だけ遅れて所定の電圧レベ
ルに達する。
Next, a specific operation will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 3 (a),
For the sake of clarity, the same signals as in FIG. 1 are given the same numbers. The signal 103 is a reference voltage input to the non-inverting input of the operational amplifier, the signal 104 is the gate bias of the current source P-type MOS transistor 105 of the operational amplifier,
Signal 117 is the output signal of the operational amplifier. Signal 103
Indicates that the reference voltage is switched in a certain cycle. The gate bias of the current source P-type MOS transistor 105 is constant at -Va with respect to the voltage of the positive power source. The output signal 117 operates to change with the voltage level of the input signal 103, but the input signal 1 is affected by the constraint of the tracking performance of the internal circuit of the operational amplifier, that is, the slew rate.
A predetermined voltage level is reached with a delay of Ta time with respect to the change of 03.

【0018】図3(b)は、本発明のタイミング・チャ
ート図である。信号103は演算増幅器の非反転入力に
入力される基準電圧、信号104は演算増幅器の電流源
P型MOSトランジスタ105のゲート・バイアス、信
号117は演算増幅器の出力信号である。図3(a)と
同じ信号には同じ番号を付けてある。信号103はある
周期でその基準電圧が切り替わっている事を示す。図1
の電流源P型MOSトランジスタ105のゲート・バイ
アスである信号104は、正極電源の電圧に対し−Vb
1と−Vb2の二値の電圧で、時分割で変化している事
を示している。また、信号104は信号103の電圧の
切り替えタイミングに同期して所定の時間だけ−Vb1
の電圧となり、以降信号103の次の電圧の切り替えタ
イミングまで−Vb2の電圧を保持している事を示して
いる。電圧−Vb1と−Vb2の絶対値の大小関係は以
下の(3)式に示す通りである。
FIG. 3B is a timing chart of the present invention. The signal 103 is the reference voltage input to the non-inverting input of the operational amplifier, the signal 104 is the gate bias of the current source P-type MOS transistor 105 of the operational amplifier, and the signal 117 is the output signal of the operational amplifier. The same signals as in FIG. 3A are given the same numbers. The signal 103 indicates that the reference voltage is switched in a certain cycle. Figure 1
Signal 104, which is the gate bias of the current source P-type MOS transistor 105, is -Vb with respect to the voltage of the positive power source.
It is a binary voltage of 1 and -Vb2, which shows that it changes in time division. Further, the signal 104 is -Vb1 for a predetermined time in synchronization with the switching timing of the voltage of the signal 103.
And the voltage of −Vb2 is maintained until the timing of switching the voltage next to the signal 103. The magnitude relationship between the absolute values of the voltages −Vb1 and −Vb2 is as shown in the following expression (3).

【0019】 |−Vb1| > |−Vb2| … (3) −Vb1と−Vb2の電圧は、図1の電流源P型MOS
トランジスタ105のゲート・バイアスであり、ゲート
・バイアスが大きいとMOSトランジスタに流れる電流
は多くなり、ゲート・バイアスが小さいとMOSトラン
ジスタに流れる電流は少なくなる事は前述の式(2)の
所で述べた通りである。従って、図1の電流源P型MO
Sトランジスタ105に流れる電流は、信号104のT
cのタイミングでは多く、Tdのタイミングでは少なく
なる。すると、演算増幅器内の差動増幅回路に流れる電
流も信号104のTcのタイミングでは多くTdのタイ
ミングでは少なくなるので、演算増幅器のスルーレート
は信号104のTdのタイミングに対してTcのタイミ
ングでは高くなる。従って、−Vb1の電圧値を適当な
値に設定すれば、演算増幅器の出力信号117は信号1
03の電圧の切り替わりに対し、遅延時間Tbが極めて
少なくなり理想に近い出力が得られる。
| -Vb1 |> | -Vb2 | (3) The voltages of -Vb1 and -Vb2 are the same as the current source P-type MOS of FIG.
It is the gate bias of the transistor 105. When the gate bias is large, the current flowing through the MOS transistor is large, and when the gate bias is small, the current flowing through the MOS transistor is small, as described in the above equation (2). That's right. Therefore, the current source P-type MO of FIG.
The current flowing through the S transistor 105 is T of the signal 104.
It is large at the timing of c and small at the timing of Td. Then, the current flowing through the differential amplifier circuit in the operational amplifier is large at the timing of Tc of the signal 104 and small at the timing of Td. Therefore, the slew rate of the operational amplifier is high at the timing of Tc with respect to the timing of Td of the signal 104. Become. Therefore, if the voltage value of -Vb1 is set to an appropriate value, the output signal 117 of the operational amplifier becomes the signal 1
With respect to the switching of the voltage of 03, the delay time Tb becomes extremely small and an output close to ideal can be obtained.

【0020】次に、消費電流について述べる。演算増幅
器の動作消費電流は図3の信号104のTcのタイミン
グでは多く、Tdのタイミングでは少なくなる事は上述
した通りである。ところで、Tdのタイミングでは出力
信号117は既に所定の電圧レベルに達しているので、
演算増幅器はその電圧レベルを保持するだけでよい。
Next, the current consumption will be described. As described above, the operating current consumption of the operational amplifier is large at the timing Tc of the signal 104 in FIG. 3 and small at the timing Td. By the way, since the output signal 117 has already reached the predetermined voltage level at the timing of Td,
The operational amplifier need only hold its voltage level.

【0021】従って、Tdのタイミングでは演算増幅器
の動作消費電流電流は極めて少なくてよい。一方、Tc
のタイミングでは演算増幅器は多くの電流を必要とする
が、Tcの時間を出力信号117の遅延時間Tbより長
い範囲で、Tdの時間に対してできるだけ少なくすれ
ば、Tcのタイミングに於ける消費電流の増加の影響は
極めて少なくする事ができる。
Therefore, at the timing of Td, the operating current consumption of the operational amplifier can be extremely small. On the other hand, Tc
Although the operational amplifier requires a large amount of current at the timing of, the current consumption at the timing of Tc can be reduced by making the time of Tc longer than the delay time Tb of the output signal 117 within the range of Td as much as possible. The influence of the increase of can be made extremely small.

【0022】次に、図1の演算増幅器の電流源トランジ
スタであるP型MOSトランジスタ105を、デプレッ
ション型にした本発明の他の実施例を説明する。電流源
P型MOSトランジスタ105をデプレッション型とし
た場合は、P型MOSトランジスタ105のゲート・バ
イアス信号103は、図4のタイミング・チャート図の
様に与える。図4では、図3と同じタイミングを示すも
のには図3と同じ記号をつけてある。信号103は、T
cのタイミングでは負極電源レベル、Tdのタイミング
では正極電源レベルである。電流源のP型MOSトラン
ジスタ105はデプレッション型であるので、グランド
・レベルの正極電源レベルをゲートに入力すれば、所定
の電流が得られる。また、負極電源レベルをゲートに入
力すれば、ゲートに正極電源レベルを入力した場合より
多くの電流を得る事ができる。この様にして、演算増幅
器の電流源トランジスタを制御してもよい。
Next, another embodiment of the present invention in which the P-type MOS transistor 105 which is the current source transistor of the operational amplifier shown in FIG. 1 is a depletion type will be described. When the current source P-type MOS transistor 105 is a depletion type, the gate bias signal 103 of the P-type MOS transistor 105 is given as shown in the timing chart of FIG. In FIG. 4, the same symbols as those in FIG. 3 are attached to the same timings as those in FIG. The signal 103 is T
The timing of c is the negative power supply level, and the timing of Td is the positive power supply level. Since the P-type MOS transistor 105 as a current source is a depletion type, a predetermined current can be obtained by inputting the positive power supply level of the ground level to the gate. Further, by inputting the negative power supply level to the gate, it is possible to obtain a larger amount of current than when the positive power supply level is input to the gate. In this way, the current source transistor of the operational amplifier may be controlled.

【0023】以上の説明は、電流源トランジスタのバイ
アスを二値選択するとして説明したが、無論二値だけで
ある必要は無く、演算増幅器のセトリング時間を少なく
したい等の理由により、電流源トランジスタのバイアス
の切り替えをなめらかにする為に三値以上選択してもよ
い。また、正極電源をグランドとして説明してきたが、
無論負極電源をグランドにしても、本発明と同じ構成と
すれば同じ効果を得られる。従って、電流源トランジス
タをP型MOSトランジスタとして説明したが、N型M
OSトランジスタを用いても無論よい。また、本発明の
実施例では、MOSトランジスタを用いて説明したが、
MOSトランジスタに限ることではなく、他の種類のト
ランジスタでも同じ効果を得られる。
In the above description, the bias of the current source transistor is selected to be binary, but of course, it is not necessary that the bias is only binary, and the settling time of the operational amplifier is desired to be shortened. Three or more values may be selected in order to smoothly switch the bias. Also, the positive power source has been described as the ground,
Of course, even if the negative electrode power source is set to the ground, the same effect can be obtained by using the same configuration as that of the present invention. Therefore, although the current source transistor has been described as a P-type MOS transistor, it is an N-type M transistor.
Of course, it is good to use an OS transistor. Further, although the embodiment of the present invention has been described using the MOS transistor,
The same effect can be obtained not only with MOS transistors but also with other types of transistors.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によれば、演算増幅器の入力電圧
の切り替わりに同期して、所定の時間演算増幅器のスル
ーレートを高める事ができるので、入力電圧の切り替わ
りに追従する出力電圧の遅延時間が極めて少ない演算増
幅器を得られる。
According to the present invention, since the slew rate of the operational amplifier can be increased for a predetermined time in synchronization with the switching of the input voltage of the operational amplifier, the delay time of the output voltage that follows the switching of the input voltage. A very small operational amplifier can be obtained.

【0025】また、演算増幅器の動作消費電流を制限す
る電流源トランジスタの電流を時分割で制御し、電流が
多く流れるタイミングの時間を少なくし、電流が微少し
か流れないタイミングの時間を多くできるので、低消費
電流で動作する演算増幅器を得る事ができる。
Further, since the current of the current source transistor for limiting the operating current consumption of the operational amplifier is controlled in a time-division manner, the time of the timing when a large amount of current flows can be reduced, and the time of a timing at which a small amount of current does not flow can be increased. It is possible to obtain an operational amplifier that operates with low current consumption.

【0026】また、演算増幅器の電流源トランジスタを
デプレッション型にする事により、電流源トランジスタ
は正極電源レベルと負極電源レベルの二値で制御できる
ので、電流源トランジスタを制御する為の少なくとも二
値の電圧を作成する回路は不要となり、例えば半導体集
積装置内に本演算増幅器をつくりこんだ場合は、チップ
・サイズの縮小がはかれ、チップ・コストを低減する事
ができる。
Further, since the current source transistor of the operational amplifier is of the depletion type, the current source transistor can be controlled in two values of the positive power source level and the negative power source level, so that at least the binary value for controlling the current source transistor is provided. A circuit for generating a voltage becomes unnecessary, and for example, when the present operational amplifier is built in a semiconductor integrated device, the chip size can be reduced and the chip cost can be reduced.

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

【図1】 本発明の一実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】(a)演算増幅器の一例を示す論理図。 (b)従来の技術例を示す回路図。FIG. 2A is a logic diagram showing an example of an operational amplifier. (B) A circuit diagram showing a conventional technology example.

【図3】(a)演算増幅器の動作を示すタイミング・チ
ャート。 (b)本発明の演算増幅器の動作を示すタイミング・チ
ャート。
FIG. 3A is a timing chart showing the operation of the operational amplifier. (B) A timing chart showing the operation of the operational amplifier of the present invention.

【図4】 本発明の演算増幅器の動作を示すタイミ
ング・チャート。
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the operational amplifier of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、102 … 電源線 103、117、118、119 … 信号線 105、107、109、110 … P型MOSト
ランジスタ 111、114 … P型MOSト
ランジスタ 106、108、112、113 … N型MOSト
ランジスタ 115 … N型MOSト
ランジスタ 116 … コンデンサ 201 … 演算増幅器 202、203 … 信号線 204 … バイアス回路 205、206、207、210 … P型MOSト
ランジスタ 208、209、212 … N型MOSト
ランジスタ 211 … コンデンサ 213、214 … 電源線
101, 102 ... Power supply lines 103, 117, 118, 119 ... Signal lines 105, 107, 109, 110 ... P-type MOS transistors 111, 114 ... P-type MOS transistors 106, 108, 112, 113 ... N-type MOS transistors 115. N-type MOS transistor 116 ... Capacitor 201 ... Operational amplifier 202, 203 ... Signal line 204 ... Bias circuit 205, 206, 207, 210 ... P-type MOS transistor 208, 209, 212 ... N-type MOS transistor 211 ... Capacitor 213, 214 ... Power line

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1電源線と、 前記第1電源線とは異なる電位を供給する第2電源線
と、 ソースが前記第1電源線に接続される第1MOSトラン
ジスタと、 ソースが前記第1MOSトランジスタのドレインに接続
される第2及び第3MOSトランジスタと、 ソースが前記第2電源線に接続され、ドレインが前記第
2MOSトランジスタのドレインに接続される第4MO
Sトランジスタと、 ソースが前記第2電源線に接続され、ゲートとドレイン
とが共に前記第3MOSトランジスタのドレインと前記
第4MOSトランジスタのゲートとに接続される第5M
OSトランジスタと、 ソースが前記第1電源線に接続される第6MOSトラン
ジスタと、 ソースが前記第2電源線に接続され、ゲートが前記第2
及び第4MOSトランジスタのドレインに接続され、ド
レインが前記第3MOSトランジスタのゲートと前記第
6MOSトランジスタのドレインと出力端子とに接続さ
れる第7MOSトランジスタと、 ソースが前記第1電源線に接続され、ゲートとドレイン
とが共に前記第1MOSトランジスタのゲートと前記第
6MOSトランジスタのゲートとに接続される第8MO
Sトランジスタと、 ソースが前記第2電源線に接続され、ドレインが前記第
8MOSトランジスタのドレインに接続される第9MO
Sトランジスタと、 ソースが前記第2電源線に接続され、ゲートとドレイン
とが共に前記第9MOSトランジスタのゲートに接続さ
れる第10MOSトランジスタと、 ソースが前記第1電源線に接続され、ドレインが前記第
10MOSトランジスタのドレインに接続される第11
MOSトランジスタと、 前記第2MOSトランジスタのゲートに入力される基準
電圧信号であって、周期的に値が切り替わる基準電圧信
号と、 前記第11MOSトランジスタのゲートに入力されるゲ
ート・バイアス信号であって、前記基準電圧信号の切り
替えタイミングに同期して所定の時間第1の値となり、
以降前記基準電圧信号の次の切り替えタイミングまで第
2の値を保持する、ゲート・バイアス信号と、 を備えた演算増幅器。
1. A first power supply line, a second power supply line supplying a potential different from that of the first power supply line, a first MOS transistor having a source connected to the first power supply line, and a source having the first MOS transistor. Second and third MOS transistors connected to the drain of the transistor, and a fourth MO whose source is connected to the second power supply line and drain is connected to the drain of the second MOS transistor.
An S transistor and a source are connected to the second power supply line, and a gate and a drain are both connected to the drain of the third MOS transistor and the gate of the fourth MOS transistor.
An OS transistor, a sixth MOS transistor whose source is connected to the first power supply line, a source is connected to the second power supply line, and a gate is the second power supply line.
And a seventh MOS transistor connected to the drain of the fourth MOS transistor, the drain of which is connected to the gate of the third MOS transistor, the drain of the sixth MOS transistor and the output terminal, and the source of which is connected to the first power line An eighth MO whose drain and drain are both connected to the gate of the first MOS transistor and the gate of the sixth MOS transistor.
An S-transistor and a ninth MO whose source is connected to the second power line and whose drain is connected to the drain of the eighth MOS transistor.
An S transistor, a source is connected to the second power supply line, a gate and a drain are both connected to the gate of the ninth MOS transistor, a tenth MOS transistor, a source is connected to the first power supply line, and a drain is the above. Eleventh connected to the drain of the tenth MOS transistor
A reference voltage signal input to the gate of the second MOS transistor, the reference voltage signal being cyclically switched in value, and a gate bias signal input to the gate of the eleventh MOS transistor; It becomes a first value for a predetermined time in synchronization with the switching timing of the reference voltage signal,
And a gate bias signal which holds the second value until the next switching timing of the reference voltage signal.
【請求項2】請求項1において、前記第11MOSトラ
ンジスタはデプレッション型トランジスタである、演算
増幅器。
2. The operational amplifier according to claim 1, wherein the eleventh MOS transistor is a depletion type transistor.
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