JPH0618309B2 - 演算増幅回路 - Google Patents

演算増幅回路

Info

Publication number
JPH0618309B2
JPH0618309B2 JP61212895A JP21289586A JPH0618309B2 JP H0618309 B2 JPH0618309 B2 JP H0618309B2 JP 61212895 A JP61212895 A JP 61212895A JP 21289586 A JP21289586 A JP 21289586A JP H0618309 B2 JPH0618309 B2 JP H0618309B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input
source
circuit
pair
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61212895A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6367905A (ja
Inventor
彰 湯川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP61212895A priority Critical patent/JPH0618309B2/ja
Priority to CA000546395A priority patent/CA1260080A/en
Priority to DE3751661T priority patent/DE3751661T2/de
Priority to EP87113261A priority patent/EP0259879B1/en
Priority to US07/094,786 priority patent/US4766394A/en
Publication of JPS6367905A publication Critical patent/JPS6367905A/ja
Publication of JPH0618309B2 publication Critical patent/JPH0618309B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、集積回路上に構成する演算増幅回路、特に、
入力電圧範囲が電源電圧いっぱいまで安定に動作する演
算増幅回路に関する。
(従来の技術) 従来、MOS集積回路上に構成する演算増幅回路とし
て、第2図に示す回路がよく知られている。この回路
は、P−チャンネルMOSトランジスタMP101および
MP102を入力トランジスタとしMP103を定電流源とし
た差動対に、NチャンネルMOSトランジスタMN101
およびMN102により構成される電流ミラーを負荷とす
る差動増幅回路に、P−チャンネルMOSトランジスタ
MP105を定電流負荷としNチャンネルMOSトランジ
スタMN103を入力トランジスタとする反転増幅器が接
続され、この反転増幅器の入力と出力の間にRCとCC
による位相補償回路が付加されたものである。この回路
は、最低入力電圧に関しては端子5に印加される電位ま
で動作するが同相入力電圧の上限は次のようなメカニズ
ムできまる。同相入力電圧が上昇して行くと、MP103
のドレイン電圧が上昇し、しまいにMP103が定電流源
として動作しなくなり、供給される電流が減少する。す
ると前記差動増幅回路は正常に動作しなくなる。さらに
同相電圧が上昇するとMP101およびMP102がオフして
この回路はまったく働かなくなる。したがって、この回
路の同相入力電圧の上限は、端子4に加える電圧より入
力トランジスタMP101およびMP102のしきいち電圧だ
け低い電圧からさらに通常1V程度低い電圧以下でしか
動作しない。この電圧はだいたい2Vで、最近の高集積
回路に加えられる電圧が5V程度であるので、動作範囲
は非常に限られることになってしまう。
動作範囲を広げる回路として第3図の回路が提案され
た。この回路の入力段は、PチャンネルMOSトランジ
スタを入力とする差動増幅器と、NチャンネルMOSト
ランジスタを入力とする差動増幅器を組合せたもので、
第2図の回路で片方の定電流回路が動作しなくなった時
もう一方を動作させるようにしたもので、1983年アイイ-イ-
イ-・ジャ-ナルオブソリッドステ-トサ-キット(IEEE Journal of solid
state circuit)の2月号36頁に記載されている。この
回路は、第2図の回路よりいくらかは動作範囲が広い
が、それでも電源電圧5Vの時1.2Vから4.7Vまでしか動
作しないことが記載されている。
第4図は1985年インタ-ナショナルソリッドステ-トサ-キットコンファレンス ダイジ
ェストオブテクニカルペ-パ-ズ(ISSCC ′85 DIGEST OF TECHNIC
AL PAPERS)の137頁に記載されている公知の回路であ
る。この回路の入力段も、pnpトランジスタを入力と
する差動増幅器と、npnトランジスタを入力とする差
動増幅器を組合せたもので、二つのモードで動作する。
まず、第一のモードは入力電圧が端子306の基準電圧よ
り低い時で、このときにはトランジスタQ5がオフとなり
Q6およびQ7により作られる電流ミラーには電流が流れな
い。したがって、Iを定電流源とし、Q1およびQ2を入
力トランジスタとし、Q8,Q9,Q10,Q11およびR8,R9,
R10,R11により構成されるいわゆるフォールデッドカス
コード段を負荷する増幅回路として動作する。したがっ
て、この増幅回路の動作下限電圧は端子5に印加される
電圧まである。つぎに第二のモードにはいるのは、同相
入力電圧が上昇して定電流Iが動作しなくなる前にト
ランジスタQ5が導通するときである。するとIはQ1お
よびQ2を流れずにQ5を流れ、Q1およびQ2を入力とする差
動増幅回路は動作を止める。この電流はQ6およびQ7によ
り構成される電流ミラーによりQ3およびQ4に電流を流
す。このときにはQ3およびQ4を入力トランジスタとする
いわゆるフォールデッドカスコード差動増幅器となる。
したがって、この時の動作上限電圧は端子4に印加され
る電圧である。すなわち、この増幅器は電源電圧範囲い
っぱいまで入力範囲を持っている。しかし、この回路は
前述した二つのモードが切り変わるとき問題である。す
なわち、第一のモードではR10およびR11を流れる電流は
それぞれすべてQ10およびQ11に流れ、Q1およびQ2を流れ
る電流はすべてそれぞれR8およびR9に流れる。したがっ
て、R8を流れる電流は、R10を流れる電流とQ1を流れる
電流の和である。次に第二のモードでは、R10を流れる
電流は、R8を流れる電流とQ3を流れる電流である。この
二つのモードでR8およびR10を流れる電流が変化するた
め入力電圧がこの電圧を横切るとき出力にスイッチング
雑音を発生させることが避けられない。したがって、増
幅器として動作させたとき波形歪を生ずる欠点を有す
る。
(発明が解決しようとしている問題点) 従来技術による回路ではこのように入力動作範囲の制限
もしくはスイッチング雑音の発生は避けられなかった。
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点を解決し、入
力動作範囲を電源電圧いっぱいまで拡大するとともに波
形歪も発生しない演算増幅回路を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 前述の問題点を解決するために本発明が提供する演算増
幅回路は、一対の入力端子と;これら入力端子に制御電
極がそれぞれ接続されソース電極が共通接続された第一
の極性を有するトランジスタ対からなる第一の差動対
と;前記一対の入力端子に制御電極がそれぞれ接続さ
れ,ソース電極が共通接続された第二の極性を有するト
ランジスタ対からなる第二の差動対と;一端が前記第一
の差動対の共通接続ソース電極に接続され他端が第一の
電圧源に接続された定電流源と;前記第一の差動対のそ
れぞれのドレイン電極を入力とし,第二の電圧源を基準
電極とし,出力をそれぞれ前記第二の差動対のドレイン
電極に入力端子に対して交叉結合の関係で接続された第
一および第二の電流ミラー回路と;制御電極が基準電圧
源に接続され,ソース電極が前記第一の差動対の共通接
続ソース電極に接続された第一の極性を有するトランジ
スタと;このトランジスタのドレイン電極を入力とし,
前記第二の電圧源を基準電極とし,出力を前記第二の差
動対の共通接続ソース電極に接続された第三の電流ミラ
ー回路と;前記第二の差動対の一方のドレイン電極を入
力とし,その他方のドレイン電極を出力とし,前記第一
の電源を基準電位とする第四の電流ミラー回路と;前記
第四の電流ミラー回路の出力を入力とする反転増幅器
と;この反転増幅器の入力と出力の間に介在させてある
位相補償回路とを有し;前記反転増幅器の出力を出力端
子とすることを特徴とする。
(作用) 本回路は、第二の差動増幅対が正常動作の範囲を超え回
路電流が減少する時、その減少分相当の増幅を第一の差
動増幅対が受持ち、第一の差動増幅対の電流を電流ミラ
ーにより第二の差動増幅対の出力電流と合成してアクテ
ィブ負荷に加えて差動増幅出力電圧を得ているから、入
力電圧範囲を電源電圧範囲いっぱいに拡大できる。さら
に、同相入力電圧値によるざアクティブ負荷を流れる電
流は常に一定であるから、電流ミラー回路の出力電圧に
従来回路のようなスイッチング雑音の発生することがな
い。
(実施例) 以下、MOS型集積回路上に実現する実施例を挙げ本発
明を一層詳しく説明する。第1図はその実施例の回路図
である。
第1図実施例は、入力端子1,2にゲート電極がそれぞ
れ接続されたソース電極が共通接続されたNチャンネル
MOSトランジウタMN1およびMN2からなる第一の
差動対と、ゲート電極が入力端子1,2にそれぞれ接続
されソース電極が共通接続されたPチャンネルMOSト
ランジスタMP1およびMP2からなる第二の差動対
と、ドレイン電極が第一の差動対の共通ソースに接続さ
れ、ソース電極が第一の電圧源5に接続され、ゲート電
極が定電流源ICI,MN10およびMN11の直列接続に
よりなる基準電圧発生回路により作られる第一および第
二の基準電圧のうち第二の基準電圧に接続されてできる
定電流源MN3と、前記第一の差動対のそれぞれのドレ
イン電極を入力とし第二の電圧源4を基準電圧としMP
6のドレイン電極がMP2のドレイン電極に、MP8の
ドレイン電極がMP1のドレイン電極に交差結合で接続
され、P型MOSトランジスタMP5,MP6およびM
P7,MP8からそれぞれなる第一および第二の電流ミ
ラー回路と、ゲート電極が前記第一の基準電圧に接続さ
れソース電極が前記第一の差動対の共通接続ソース電極
に接続されたN型MOSトランジスタMN4と、MN4
のドレイン電極を入力とし前記第二の差動対の共通ソー
スを出力とするP型MOSトランジスタMP3およびM
P4からなる第三の電流ミラー回路と、前記第二の差動
対の一方のドレイン電極を入力とし他方のドレイン電極
を出力とするNチャンネルMOSトランジスタMN5お
よびMN6からなる第四の電流ミラー回路と、定電流源
IC2を負荷としMN6のドレイン電極を入力とするN
チャンネルMOSトランジスタMN7を駆動トランジス
タとする反転増幅器と、この反転増幅器の入力と出力の
間に直列接続された抵抗RCおよび蓄電器CCからなる
位相補償回路とにより成立っている。
本回路の動作は、まず同相入力電圧が電源5に加えられ
る電圧に近い場合から述べる。このときには、MN1お
よびMN2はオフとなるから定電流源MN3の電流はM
N4を通ってMP4に流れる。すると電流ミラー作用に
よりMP3にもMP4に流れる電流に等しい電流が流れ
る。入力電圧が端子1と2で等しい場合にはMP3に流
れる電流の半分ずつがMP1とMP2に流れ、MP1と
MP2を入力トランジスタとし、MN5およびMN6を
アクティブ負荷とする差動増幅器として働く。次段の反
転増幅器は演算増幅器としての利得をさらに増加させる
ためのもので必ずしもこの回路である必要はない。ま
た、位相補償回路は利得段2段の演算増幅器として安定
に動作させるためのものである。同相電圧が上昇する
と、MN1およびMN2に電流が流れ始める。MN3を
流れる電流は一定であるのでこの流れる電流値だけMP
4に流れる電流は減少する。MN1およびMN2に流れ
る電流はそれぞれMP5とMP6およびMP7とMP8
により構成される電流ミラー回路によりMP2およびM
P1のドレイン電流と合成される。したがって合成され
た電流値はそれぞれMN3に流れる電流値の半分でかわ
らない。同相電圧がさらに上昇して第一の基準電圧より
かなり高くなると、MN4はオフとなり、MN3の電流
はすべてMN1とMN2に流れる。すなわちMN1とM
N2を入力トランジスタとし、MP5とMP7を負荷と
する差動増幅回路として動作する。この時、MP5とM
P7に流れる電流は、MP6とMP8を流れる電流とし
て前記アクティブ負荷に伝達される。したがってこの回
路は入力電圧として端子4の電圧まで十分動作する。さ
らに、このアクティブ負荷に伝達される電流の和は常に
MN3に流れる電流と等しいことが保証されており、従
来技術のようなスイッチング雑音が発生することもな
い。
なお、本発明では、第1図実施例におけるNチャンネル
MOSトランジスタとPチャンネルMOSトランジスタ
を入替えた回路にしても差支えない。また、この実施例
では、MOSトランジスタを用いたが、これをバイボー
ラトランジスタに置き換えても本発明は実現できる。バ
イボーラトランジスタを用いる場合には、望ましくは電
圧源4および電圧源5に直接接続されるエミッタ電極に
はエミッタ電極と電圧源の間に数十オームから数百オー
ムの抵抗を直列に接続するのがよい。
(発明の効果) 本発明の回路によれば従来MOS技術によれば不可能で
あった電極電圧一杯までの動作が可能となる。さらに、
バイボーラの従来技術では動作モードが切り変わる時ス
イッチング雑音の発生することが避けられなかったが、
本発明によれば発生しない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は従来
一般的に用いられていたCMOS演算増幅回路を示す回
路図、第3図は入力範囲を第2図より広げた従来技術に
よるCMOS演算増幅回路の回路図、第4図は入力範囲
が電源電圧一杯まで取れる公知のバイボーラ演算増幅回
路を示す回路図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の入力端子と;これら入力端子に制御
    電極がそれぞれ接続されソース電極が共通接続された第
    一の極性を有するトランジスタ対からなる第一の差動対
    と;前記一対の入力端子に制御電極がそれぞれ接続さ
    れ,ソース電極が共通接続された第二の極性を有するト
    ランジスタ対からなる第二の差動対と;一端が前記第一
    の差動体の共通接続ソース電極に接続され他端が第一の
    電圧源に接続された定電流源と;前記第一の差動対のそ
    れぞれのドレイン電極を入力とし,第二の電圧源を基準
    電極とし,出力をそれぞれ前記第二の差動対のドレイン
    電極に入力端子に対して交叉結合の関係で接続された第
    一および第二の電流ミラー回路と;制御電極が基準電圧
    源に接続され,ソース電極が前記第一の差動対の共通接
    続ソース電極に接続された第一の極性を有するトランジ
    スタと;このトランジスタのドレイン電極を入力とし,
    前記第二の電圧源を基準電極とし,出力を前記第二の差
    動対の共通接続ソース電極に接続された第三の電流ミラ
    ー回路と;前記第二の差動対の一方のドレイン電極を入
    力とし,その他方のドレイン電極を出力とし,前記第一
    の電源を基準電位とする第四の電流ミラー回路と;前記
    第四の電流ミラー回路の出力を入力とする反転増幅器
    と;この反転増幅器の入力と出力の間に介在させてある
    位相補償回路とを有し: 前記反転増幅器の出力を出力端子とする ことを特徴とする演算増幅回路。
JP61212895A 1986-09-10 1986-09-10 演算増幅回路 Expired - Lifetime JPH0618309B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61212895A JPH0618309B2 (ja) 1986-09-10 1986-09-10 演算増幅回路
CA000546395A CA1260080A (en) 1986-09-10 1987-09-09 Operational amplifier circuit having wide operating range
DE3751661T DE3751661T2 (de) 1986-09-10 1987-09-10 Operationelle Verstärkerschaltung mit breitem Betriebsbereich
EP87113261A EP0259879B1 (en) 1986-09-10 1987-09-10 Operational amplifier circuit having wide operating range
US07/094,786 US4766394A (en) 1986-09-10 1987-09-10 Operational amplifier circuit having wide operating range

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61212895A JPH0618309B2 (ja) 1986-09-10 1986-09-10 演算増幅回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6367905A JPS6367905A (ja) 1988-03-26
JPH0618309B2 true JPH0618309B2 (ja) 1994-03-09

Family

ID=16630043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61212895A Expired - Lifetime JPH0618309B2 (ja) 1986-09-10 1986-09-10 演算増幅回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0618309B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3383042B2 (ja) * 1993-12-22 2003-03-04 株式会社東芝 差動入力回路
US5856757A (en) * 1997-06-11 1999-01-05 Philips Electronics North America Corporation gm-C cell with two stage common mode control and current boost
JP2005303664A (ja) 2004-04-12 2005-10-27 Ricoh Co Ltd 差動増幅回路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4554515A (en) * 1984-07-06 1985-11-19 At&T Laboratories CMOS Operational amplifier
US4555673A (en) * 1984-04-19 1985-11-26 Signetics Corporation Differential amplifier with rail-to-rail input capability and controlled transconductance

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4555673A (en) * 1984-04-19 1985-11-26 Signetics Corporation Differential amplifier with rail-to-rail input capability and controlled transconductance
US4554515A (en) * 1984-07-06 1985-11-19 At&T Laboratories CMOS Operational amplifier

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6367905A (ja) 1988-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4766394A (en) Operational amplifier circuit having wide operating range
US6556081B2 (en) Single-ended, ultra low voltage class AB power amplifier architecture having a common-mode feedback quiescent current control circuit
US6265941B1 (en) Balanced differential amplifier having common mode feedback with kick-start
US6437645B1 (en) Slew rate boost circuitry and method
US5703497A (en) Current source responsive to supply voltage variations
JPH02260915A (ja) トランジスタ回路
JP3452004B2 (ja) 差動増幅回路
US5805021A (en) High swing low power general purpose operational amplifier
WO1997030512A9 (en) High swing, low power general purpose operational ampliflier
JP3422706B2 (ja) 基準電圧発生回路のスタートアップ回路
JPH0618309B2 (ja) 演算増幅回路
JPH0630416B2 (ja) 演算増幅回路
JPH0685570A (ja) 演算増幅回路装置
JPH0595231A (ja) 出力回路
JPH0828630B2 (ja) 演算増幅回路
JPH0628323B2 (ja) 演算増幅回路
JP2001144558A (ja) 差動増幅器
JP3119221B2 (ja) 演算増幅器
JP2774120B2 (ja) 増幅回路配置
JP2001060832A (ja) 差動増幅器
JPH01188008A (ja) 演算増幅回路
JPH1188075A (ja) Cmosオペアンプ
JP4341882B2 (ja) 定電圧回路
JPH05283950A (ja) 演算増幅器
JPH0878966A (ja) レール・ツー・レール型演算増幅回路

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term