JP5482563B2 - オペアンプ - Google Patents
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Description
図7に示すオペアンプ60は、2つの差動増幅回路61,62と出力回路63とを備えている。入力信号が入力される1段目の差動増幅回路61に対し、2段目の差動増幅回路62は、その1段目の差動増幅回路61の差動対での差電圧に基づいて差動動作し、1段目の差動増幅回路61と相補的な出力ノードの電位変化を得る。出力回路63は、出力端子を挟んでそれぞれトランジスタが配置され、プルアップ側のトランジスタのゲートが2段目の差動増幅回路62の出力ノードに接続され、プルダウン側のトランジスタのゲートが1段目の差動増幅回路61の出力ノードに接続される。
負荷電流増加のためには、アイドリング電流を増加させる必要があり、そのために消費電力が増大してしまう問題がある。
以下、第一実施形態を図1及び図2に従って説明する。
図1に示すように、本実施形態のオペアンプ10は、第1〜第3の差動増幅回路11〜13と出力回路14とを含む。
(1)入力信号の入力に基づく入力端子−IN,+INの電位差を増幅して出力する第1の差動増幅回路11と、該回路11の差動対11bでの電位差を増幅して出力する第2の差動増幅回路12と、該回路12の差動対12bでの電位差に基づいて動作する差動対13bを含む第3の差動増幅回路13を有している。プルアップ側のトランジスタTP41は第2の差動増幅回路12の出力ノードN2の電位で動作し、プルダウン側のトランジスタTN41は第1の差動増幅回路11の出力ノードN1の電位で動作し、同プルダウン側のトランジスタTN42は第3の差動増幅回路13の出力ノードN3の電位で動作する。そして、プラス側の負荷電流印加時には、第1の差動増幅回路11の差動対11bのドレイン電圧をバランスさせつつ、第2の差動増幅回路12の差動対12bのドレイン電圧をアンバランスとしてプルアップ側のトランジスタTP41がオン制御され、出力端子OUTから吐き出すプラス側の負荷電流を増大させている。また、マイナス側の負荷電流印加時には、第1の差動増幅回路11の差動対11bのドレイン電圧をバランスさせつつ、第3の差動増幅回路13の差動対13bのドレイン電圧をアンバランスとしてプルダウン側のトランジスタTN42がオン制御され、出力端子OUTから吸い込むマイナス側の負荷電流を増大させている。つまり、第1の差動増幅回路11の差動対11bのドレイン電圧がバランスする、即ち図2に示すようにオフセット電圧をゼロ付近に維持しながら、アイドリング電流を超える範囲でも両極性の負荷電流印加を行うことができる。これにより、負荷電流を増大させてもアイドリング電流を低減でき、低消費電力とすることができる。また、負荷電流の範囲を狭めて使用することでアイドリング電流を低減でき、更なる低消費電力化を図ることができる。
以下、第二実施形態を図3及び図4に従って説明する。
図3に示すように、本実施形態のオペアンプ20は、第一実施形態のオペアンプ10と同様に第1〜第3の差動増幅回路11〜13と出力回路14とを含み、第3の差動増幅回路13における差動対13bのトランジスタTP31,TP32のゲートがそれぞれ入力端子+IN,−INに接続されるものである。オペアンプ20は、出力端子OUTと入力端子−INとを接続したボルテージフォロア接続される。
(1)第3の差動増幅回路13の差動対13bは、入力端子−IN,+INに入力される入力信号の電位差に基づいて動作する。このようにしても、図4に示すようにオフセット電圧をゼロ付近に維持しながら、アイドリング電流を超える範囲でも両極性の負荷電流印加を行うことができる。
・上記各実施形態のオペアンプ10,20では、出力端子OUTと入力端子−INとを接続したボルテージフォロア接続するものであったが、出力端子からの出力を入力端子にフィードバックされる構成であれば、接続態様は限定されない。
(付記1)
2つの入力信号の電位差を増幅して第1及び第2の電圧信号を出力する第1の差動増幅回路と、
前記第1及び第2の電圧信号の電位差を増幅して第3の電圧信号を出力する第2の差動増幅回路と、
前記第1の電圧信号に応答する第1の出力トランジスタと、前記第3の電圧信号に応答する第2の出力トランジスタを有し、前記第1及び第2の出力トランジスタは互いに電位が異なる第1の電源と第2の電源との間に直列に接続され、前記第1の出力トランジスタと並列に接続された第3の出力トランジスタと、を含む出力回路と、
前記第3の出力トランジスタを前記第1の出力トランジスタと同相で制御する第3の差動増幅回路と、
を含むことを特徴とするオペアンプ。
(付記2)
前記第3の差動増幅回路は、前記第2の差動増幅回路のカレントミラーに流れる電流に応じたバイアス電流を差動対に供給する電流調整部を含むことを特徴とする付記1記載のオペアンプ。
(付記3)
前記電流調整部は、前記第2の差動増幅回路のカレントミラーに含まれるトランジスタとカレントミラー接続されて前記バイアス電流を流すトランジスタを含むことを特徴とする付記2記載のオペアンプ。
(付記4)
前記第2の差動増幅回路は、前記第1及び第2の電圧信号の電位差を増幅して前記第3の電圧信号と第4の電圧信号を出力し、
前記第3の差動増幅回路の差動対は、前記第3及び第4の電圧信号に基づいて前記第3の出力トランジスタを駆動することを特徴とする付記1〜3の何れか1項に記載のオペアンプ。
(付記5)
前記第3の差動増幅回路の差動対は、前記2つの入力信号の電位差に基づいて前記第3の出力トランジスタを駆動することを特徴とする付記1〜3の何れか1項に記載のオペアンプ。
(付記6)
前記第2の差動増幅回路は、前記第1及び第2の電圧信号を受ける差動対と、前記差動対に接続されたカレントミラーを含み、前記第1及び第2の電圧信号が一致するように、前記第2の出力トランジスタに流れる電流を制御することを特徴とする付記1〜5の何れか1項に記載のオペアンプ。
12 第2の差動増幅回路
13 第3の差動増幅回路
14 出力回路
12c カレントミラー
13a 電流調整部
13b 差動対
VD,VS 電源(第1及び第2の電源)
TP22 トランジスタ
TP33 トランジスタ
TP41 プルアップ側のトランジスタ(第2の出力トランジスタ)
TN41 プルダウン側のトランジスタ(第1の出力トランジスタ)
TN42 プルダウン側のトランジスタ(第3の出力トランジスタ)
Claims (4)
- 2つの入力信号の電位差を増幅して第1及び第2の電圧信号を出力する第1の差動増幅回路と、
前記第1及び第2の電圧信号の電位差を増幅して第3の電圧信号を出力する第2の差動増幅回路と、
前記第1の電圧信号に応答する第1の出力トランジスタと、前記第3の電圧信号に応答する第2の出力トランジスタと、前記第1の出力トランジスタと並列に接続された第3の出力トランジスタとを有し、前記第1及び第2の出力トランジスタは互いに電位が異なる第1の電源と第2の電源との間に直列に接続された出力回路と、
前記第3の出力トランジスタを前記第1の出力トランジスタと同相で制御する第3の差動増幅回路と、を含み、
前記第3の差動増幅回路は、前記第2の差動増幅回路のカレントミラーに流れる電流に応じたバイアス電流を第3の差動増幅回路の差動対に供給する電流調整部を含むことを特徴とするオペアンプ。 - 前記電流調整部は、前記第2の差動増幅回路のカレントミラーに含まれるトランジスタとカレントミラー接続されて前記バイアス電流を流すトランジスタを含むことを特徴とする請求項1に記載のオペアンプ。
- 前記第2の差動増幅回路は、前記第1及び第2の電圧信号の電位差を増幅して前記第3の電圧信号と第4の電圧信号を出力し、
前記第3の差動増幅回路の差動対は、前記第3及び第4の電圧信号に基づいて前記第3の出力トランジスタを駆動することを特徴とする請求項1又は2に記載のオペアンプ。 - 前記第3の差動増幅回路の差動対は、前記2つの入力信号の電位差に基づいて前記第3の出力トランジスタを駆動することを特徴とする請求項1又は2に記載のオペアンプ。
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