JPH02170707A - 演算増幅器 - Google Patents

演算増幅器

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JPH02170707A
JPH02170707A JP32536288A JP32536288A JPH02170707A JP H02170707 A JPH02170707 A JP H02170707A JP 32536288 A JP32536288 A JP 32536288A JP 32536288 A JP32536288 A JP 32536288A JP H02170707 A JPH02170707 A JP H02170707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
operational amplifier
transistors
source
drain
Prior art date
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Pending
Application number
JP32536288A
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English (en)
Inventor
Daijiro Inami
井波 大二郎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCMO3半導体装置に関し、特に演算増幅器の
同相帰還回路に関する。
〔従来の技術〕
CMO3半導体装置上に演算増幅器を実現する回路構成
は、従来より各種提案されているが、高速動作を可能と
する構成として、第2図に示すカスコード型の演算増幅
器が知られている。
第2図に示す演算増幅器はゲートがバイアス電圧源V、
ユに接続され、ソースが負電源VSSに接続されるN型
MOSトランジスタM1と、ソースがトランジスタM1
のドレインに共通に接続されるN型MOSトランジスタ
M2及びM3と、ゲートがバイアス電圧源VBzに共通
に接続されソースが正電源VDDに接続されるP型MO
Sトランジスタ旧及びM5と、ゲートがバイアス電圧f
lJXVa3に共通に接続されるP型MOSトランジス
タM6及びM7と、ゲートがバイアス電圧源VB4に共
通に接続されるN型MOSトランジスタM8及びM9と
、ゲートがバイアス電圧源VBsに共通に接続され、ソ
ースが負電源VSSに接続されるN型NOSトランジス
タMIO及びM12とを備え、トランジスタM2のドレ
インとトランジスタM4のドレインとトランジスタM6
のソースを共通に接続し、トランジスタM3のドレイン
とトランジスタM5のドレインとトランジスタ!47の
ソースを共通に接続し、トランジスタM6のドレインと
トランジスタM8のドレインをまとめて第1の出力端子
に接続し、トランジスタM7のドレインとトランジスタ
M9のドレインをまとめて第2の出力端子に接続し、ト
ランジスタM8のソースとトランジスタMIOのドレイ
ンを接続し、トランジスタM9のソースとトランジスタ
M12のドレインを接続した構成となっている。さらに
、トランジスタM2とM3のトランジスタサイズ、トラ
ンジスタM4とM5のトランジスタサイズ、トランジス
タM6とM7のトランジスタサイズ、トランジスタM8
とM9のトランジスタサイズ、トランジスタMIOとX
12のトランジスタサイズはそれぞれ等しく設定されて
いる。
従って、本増幅器の小信号伝達特性は (VOUT” Vour)/(V)VIN−)=gm 
6  gms     +++■g6”g毫h0 (Vour’ 十VOur)/ (VxH” + VI
N−) = O” ・  ■ただし、g+n□:トラン
ジスタMiの相互コンダクタンスであり、高ゲイン広帯
域の増幅器を実現するのに適している。
しかしながら、上述した高ゲイン特性は出力電圧VOU
T”+ vouT−が適切な直流動作点に安定に設定さ
れることではじめて得られるため、動作点を安定化する
ための手段を付加して使用されることが多い。
第3図は、上述した第2図に示した回路の出力電圧の直
流動作点を安定化するための手段を付加した場合の回路
図である。第3図に示す演算増幅回路は第2図に示した
回路構成要素と、N型MOSトランジスタM81及びX
82で構成されるソースフォロワSFIと、N型MO5
)−ランジスタM91及びX92で構成されるソースフ
ォロワSF2と、第1の端子がソースフォロワSFIの
出力に接続される抵抗器R1と、第1の端子がSF2の
出力に接続される抵抗器R2とを備え、抵抗器R1の第
2の端子と抵抗器R2の第2の端子をあわせてトランジ
スタM10及びX12のゲートに共通に接続している。
さらに、トランジスタM81とX91のトランジスタサ
イズとトランジスタM91と892のトランジスタサイ
ズ及び抵抗器R1とR2の抵抗値は等しく設定されてい
る。
ここで、トランジスタM81及びX91のゲート・ソー
ス間電圧は等しいので、Vgsとおくと、ソースフォロ
ワSFI及びSF2の出力電位V、、V、はv、=vo
UrVgs  −・−■t  V9=VOUT” Vg
S  ・・・■従って、!−ランジスタMIO,X12
のゲートに印加される電位V。は となる。
従って、本演算増幅器の出力電圧VOLIT−+ vo
uT”が何らかの原因により同時に上昇すると、トラン
ジスタMIO,X12のゲート電圧が高くなり、トラン
ジスタMIO,X12のドレイン・ソース間抵抗が減少
するため、Vour”y VOLIT−が同時に下降す
るように負帰還が働き、逆にVOUT”+ VOUT−
が同時に下降すると、トランジスタMIO,ML2のゲ
ート電圧が低くなり、トランジスタMIO,X12のド
レイ゛ン・ソース間抵抗が増大するため、VOUT”+
 VOIJT−が同時に上昇するように負帰還が働くこ
ととなり、安定した直流動作点が得られる。また、この
とき、この帰還回路は出力電圧の差動成分の変化に対し
ては、全熱影響されない。すなわち、VOUT”+ V
OUT−が逆方向に動作した場合、V、、V、も逆方向
に動作するため、■、とV、の中点電位V。は常に一定
で、不変である。従って、本演算増幅器は安定に高ゲイ
ンを得る演算増幅器を実現するのに適している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、第3図に示した従来回路においては、同
相帰還のため、VOUT+とVOUT−の平均電位を求
める上でソースフォロワ出力に抵抗器R1,R2を必要
とする。しかも、抵抗器R1,R2の抵抗値はソースフ
ォロワの出力抵抗に比較して充分大きくする必要がある
。一般に半導体装置上に抵抗器を実現する場合、所謂精
度を得るため、その専有面積は大きく、さらに抵抗値の
増大とともにその専有面積はさらに大きくなる。このよ
うに、第3図に示した従来回路は専有面積が大きくなる
という欠点を有する。
本発明の目的は前記課題を解決した演算増幅器を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、本発明の演算増幅器において
はカスコード型演算増幅器の出力電圧を帰還させるソー
スフォロワの対と、各ソースフォロワの帰還回路に並列
に設けられ、各々のソースフォロワより独立して出力を
受けて同相帰還を行うトランジスタの対とを有するもの
である。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。
図において、本発明は、ゲートがバイアス電圧源vB工
に接続され、ソースが負電源VSSに接続されるN型M
OSトランジスタM1と、ソースがトランジスタM1の
ドレインに共通に接続されるN型MOSトランジスタM
2及び旧と、ゲートがバイアス電圧源VBzに共通に接
続され、ソースが正電源vDDに共通に接続されるP型
MOSトランジスタM4及びM5と、ゲートがバイアス
電圧源VB3に共通に接続されるP型MOSトランジス
タM6及びM7と、ゲートがバイアス電圧源VB4に共
通に接続されるN型MOSトランジスタM8及びl’+
9と、ドレインがトランジスタM8のソースに共通に接
続され、ソースがVSSに共通に接続されるN型MOS
トランジスタM10及びMllと、ドレインがトランジ
スタM9のソースに共通に接続されソースがVSSに共
通に接続されるN型MO5トランジスタM12及びM1
3と、ゲートが第1の出力端子に接続されドレインがV
Df)に接続されるN型開SトランジスタM81と、ゲ
ートが第2の出力端子に接続されドレインが正電源Vo
oに接続されるN型MOSトランジスタM91と、ゲー
トがバイアス電圧源VBsに共通に接続されソースが共
通に負電源VSSに接続されるN型MOSトランジスタ
M82及びM92とを備え、トランジスタM3のゲート
を第1の入力端子に接続し、トランジスタM4のゲート
を第2の入力端子に接続し、トランジスタM2のドレイ
ンとトランジスタM4のドレインとトランジスタM6の
ソースを共通に接続し、トランジスタM3のドレインと
トランジスタM5のドレインとトランジスタM7のソー
スを共通に接続し、トランジスタM6のドレインとトラ
ンジスタM8のドレインをまとめて第1の出力端子に接
続し、トランジスタM7のドレインとトランジスタM9
のドレインをまとめて第2の出力端子に接続する構成と
なっている。ここに、N型MOSトランジスタM81.
MB2でソースフォロワが構成され、N型MOSトラン
ジスタM91及びM92でソースフォロワが構成される
。また、トランジスタM2とM3のトランジスタサイズ
、トランジスタM4とM5のトランジスタサイズ、トラ
ンジスタM8とM9のトランジスタサイズ、トランジス
タMIO〜M13のトランジスタサイズ、トランジスタ
M81とM91のトランジスタサイズ、トランジスタM
82とM92のトランジスタサイズはそれぞれ等しく設
定されている。
本回路の基本動作は第2図及び第3図と同じであり、そ
の伝達特性は (Vour”+Vour)/(V♂+V:av−)=O
−■である。また、■式に示した高ゲインが得られるた
めにはv0υT”t VOUT−が適切な直流動作点に
安定に設定されなければならないことも第2図及び第3
図と同じである。
ここで、第1図における同相帰還動作を以下に説明する
トランジスタM81及びM91のゲート・ソース間電圧
は等しいので、Vgsとおくと、トランジスタMll。
M12のゲート及びトランジスタMIO,M13のゲー
トに印加電圧はそれぞれ Vs=Vour Vgs  ・−・■*  VI=VO
IJT+Vgs  ・・・elと表される。
従って1本演算増幅器の出力電圧V。UT−t vou
T”が何らかの原因により同時に上昇すると、トランジ
スタM10〜M13のゲート電圧が高くなり、トランジ
スタMIO〜M13のドレイン・ソース間抵抗が減少す
るため、VOUT−+ voυ丁+が同時に下降するよ
うに負帰還が働き、逆にVOUT−t VOUT+が同
時に下降すると、トランジスタMIO〜813のゲート
電圧が低くなり、トランジスタMIO〜M13のドレイ
ン・ソース間抵抗が増大するため、VOUT−y VO
UT+が同時に上昇するように負帰還が働くので、安定
した直流動作点が得られる。また、このとき、この帰還
回路は出力電圧の差動成分の変化に対しては全熱影響さ
れない。例えば、■。0アーが上昇し、VOUτ+が下
降する場合、V、が上昇し、■、が下降するので、トラ
ンジスタMll、 N12のドレイン・ソース間抵抗は
減少するが、トランジスタMIO,N13のドレイン・
ソース間抵抗は増大するので、トランジスタM12とN
13あるいはMIOとMllのドレイン・ソース間抵抗
を合せて見ると、はぼ一定とみなすことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明はカスコード型演算増幅器の
出力電圧をソースフォロワを使用して帰還させることに
より、安定な高ゲインの演算増幅器を実現することを可
能にし、しかも従来この種の回路で用いられる抵抗素子
を使用しないので、半導体集積装置上の専有面積を極め
て小さくできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の演算増幅器を示す回路図、第2図、第
3図は従来の演算増幅器を示す回路図である。 肘〜M3.M8〜M13.M81.M82.N91.N
92・・・N型MOSトランジスタ M4〜M7・・・P型MOSトランジスタR1,R2・
・・抵抗器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カスコード型演算増幅器の出力電圧を帰還させる
    ソースフォロワの対と、各ソースフォロワの帰還回路に
    並列に設けられ、各々のソースフォロワより独立して出
    力を受けて同相帰還を行うトランジスタの対とを有する
    ことを特徴とする演算増幅器。
JP32536288A 1988-12-23 1988-12-23 演算増幅器 Pending JPH02170707A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32536288A JPH02170707A (ja) 1988-12-23 1988-12-23 演算増幅器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32536288A JPH02170707A (ja) 1988-12-23 1988-12-23 演算増幅器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02170707A true JPH02170707A (ja) 1990-07-02

Family

ID=18175980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32536288A Pending JPH02170707A (ja) 1988-12-23 1988-12-23 演算増幅器

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JP (1) JPH02170707A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825245A (en) * 1997-05-13 1998-10-20 International Business Machines Corporation Compound cascode amplifier
JP2018174477A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 エイブリック株式会社 トランスコンダクタンス増幅器

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US5825245A (en) * 1997-05-13 1998-10-20 International Business Machines Corporation Compound cascode amplifier
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