JPH09116349A - Operational amplifier - Google Patents
Operational amplifierInfo
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- JPH09116349A JPH09116349A JP7272645A JP27264595A JPH09116349A JP H09116349 A JPH09116349 A JP H09116349A JP 7272645 A JP7272645 A JP 7272645A JP 27264595 A JP27264595 A JP 27264595A JP H09116349 A JPH09116349 A JP H09116349A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、演算増幅器に関す
るものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an operational amplifier.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のフォールディッドカスコード型演
算増幅器の構成図を図4に示す。ここでは、入力の差動
トランジスタペアQ1,Q2がNMOSの場合を示している。図
4に示すように差動段6は、ソースが結合されたトラン
ジスタペアQ1,Q2と、該トランジスタペアをバイアスす
るゲートに一定バイアス電圧Vb1が与えられたトランジ
スタQ3による定電流源とから構成される。該差動段の出
力電流は、ゲートに一定バイアス電圧Vb2が与えられたP
MOSトランジスタQ4,Q5による定電流源により折り返さ
れ、ゲートに一定バイアス電圧Vb3が与えられたPMOSト
ランジスタQ6,Q7によるカスコード段7を通して、NMOS
トランジスタQ8〜Q11で構成されるカレントミラー8に
よるアクティブ負荷に流し込まれる。ここで、CLは負荷
容量である。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows a configuration diagram of a conventional folded cascode type operational amplifier. Here, the case where the input differential transistor pair Q1, Q2 is an NMOS is shown. As shown in FIG. 4, the differential stage 6 includes a transistor pair Q1 and Q2 whose sources are coupled to each other, and a constant current source formed by a transistor Q3 whose gate biases the transistor pair to which a constant bias voltage Vb1 is applied. It The output current of the differential stage is P when the constant bias voltage Vb2 is applied to the gate.
The cascode stage 7 formed by the PMOS transistors Q6 and Q7, which is folded back by the constant current source formed by the MOS transistors Q4 and Q5 and has a constant bias voltage Vb3 applied to the gate, passes through the NMOS transistor.
It is poured into an active load by a current mirror 8 formed of transistors Q8 to Q11. Here, CL is a load capacitance.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な従来のフォールディッドカスコード型演算増幅器にお
いて、大信号入力時のスルーレートを決めるのは、差動
段6のバイアス電流すなわちトランジスタQ3による定電
流源の電流Ioである。ここでトランジスタQ4,Q5による
定電流源の電流値もIoとする。定常状態、すなわちヴァ
ーチュアルショートが成立している状態では、トランジ
スタQ1,Q2に流れる電流はいずれもIo/2である。In the conventional folded cascode type operational amplifier as described above, the slew rate at the time of inputting a large signal is determined by the bias current of the differential stage 6, that is, the constant current by the transistor Q3. It is the source current Io. Here, the current value of the constant current source by the transistors Q4 and Q5 is also Io. In the steady state, that is, in the state where the virtual short is established, the currents flowing through the transistors Q1 and Q2 are both Io / 2.
【0004】今、入力Vin+が一気に上昇してVin+>>Vin-
の状態になったとすると、トランジスタQ2はカットオフ
し、差動段のバイアス電流IoはすべてトランジスタQ1に
流れるようになる。したがってカスコード段7のトラン
ジスタQ6,Q7に流れる電流はそれぞれ0及びIoとなり、該
トランジスタQ7を通して出力される電流Ioによって、負
荷容量CLが充電される。したがって、出力ノードの電圧
変化率(スルーレート)Srは(数1)で表される。Now, the input Vin + rises at a stretch and Vin + >> Vin-
Then, the transistor Q2 is cut off, and the bias current Io of the differential stage all flows through the transistor Q1. Therefore, the currents flowing through the transistors Q6 and Q7 of the cascode stage 7 are 0 and Io, respectively, and the load capacitance CL is charged by the current Io output through the transistor Q7. Therefore, the voltage change rate (slew rate) Sr of the output node is expressed by (Equation 1).
【0005】[0005]
【数1】 (Equation 1)
【0006】逆に、入力Vin+が一気に下降してVin+<<Vi
n-の状態になったとすると、トランジスタQ1はカットオ
フし、差動段のバイアス電流IoはすべてトランジスタQ2
に流れるようになる。したがってカスコード段7のトラ
ンジスタQ6,Q7に流れる電流はそれぞれIo及び0となる
が、トランジスタQ6を流れる電流Ioは、トランジスタQ8
〜Q11で構成されたアクティブ負荷によってカレントミ
ラーされるので、負荷容量CLは電流Ioで放電される。し
たがって、出力ノードの電圧変化率(スルーレート)
は、立ち上がりの時と同様にIo/CLとなる。On the contrary, the input Vin + suddenly drops and Vin + << Vi
If the state becomes n-, the transistor Q1 will be cut off, and the bias current Io of the differential stage will be completely reduced by the transistor Q2.
To flow to. Therefore, the currents flowing through the transistors Q6 and Q7 of the cascode stage 7 are Io and 0, respectively, but the current Io flowing through the transistor Q6 is equal to that of the transistor Q8.
The load capacitance CL is discharged with the current Io because it is current mirrored by the active load composed of ~ Q11. Therefore, the output node voltage change rate (slew rate)
Becomes Io / CL as when rising.
【0007】したがって、スルーレートを向上させるに
は、差動段のバイアス電流Ioを増加させる必要がある
が、そのためにはトランジスタQ4,Q5による定電流源の
電流も増加させる必要があるので、消費電力の大幅な増
大を招く。また、バイアス電流を増加させれば、消費電
力の増大だけでなく、小信号特性の劣化をも引き起こ
す。たとえば、小信号電圧利得Avは(数2)で表され
る。ここで、出力コンダクタンスg2,g5,g11は電流に比
例して大きくなり、出力抵抗rd7,rd9は電流に逆比例し
て小さくなり、相互コンダクタンスgm1,gm7,gm9は電流
のルートに比例して大きくなるので、小信号電圧利得Av
は電流の増加とともに減少することになる。Therefore, in order to improve the slew rate, it is necessary to increase the bias current Io of the differential stage, but for that purpose, it is necessary to increase the current of the constant current source by the transistors Q4 and Q5. This causes a large increase in power. Further, if the bias current is increased, not only the power consumption is increased, but also the small signal characteristic is deteriorated. For example, the small signal voltage gain Av is represented by (Equation 2). Here, the output conductances g2, g5, g11 increase in proportion to the current, the output resistances rd7, rd9 decrease in inverse proportion to the current, and the mutual conductances gm1, gm7, gm9 increase in proportion to the current route. Therefore, small signal voltage gain Av
Will decrease with increasing current.
【0008】[0008]
【数2】 (Equation 2)
【0009】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
で、大幅な消費電力の増大、小信号特性の劣化をもたら
すことなく、演算増幅器の大信号特性を大幅に改善する
ことを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to significantly improve the large signal characteristics of an operational amplifier without causing a large increase in power consumption and deterioration of small signal characteristics. .
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明が講じた解決手段は、ソースが互い
に接続された第1極性の第1及び第2のトランジスタ
と、該第1及び第2のトランジスタのソースに接続され
た第1極性のトランジスタで構成された第1の定電流源
とからなる差動入力部と、第2極性のトランジスタで構
成された第2及び第3の定電流源と、ゲートに所定のバ
イアス電圧が与えられた第2極性の第3及び第4のトラ
ンジスタで構成されたカスコード段と、第1極性のトラ
ンジスタで構成されたカレントミラーとを備え、第1の
トランジスタのドレインと第2の定電流源と第3のトラ
ンジスタのソースが接続され、第2のトランジスタのド
レインと第3の定電流源と第4のトランジスタのソース
が接続され、第3のトランジスタのドレインと上記カレ
ントミラーの入力部が接続され、第4のトランジスタの
ドレインと上記カレントミラーの出力部が接続される構
成を有する演算増幅器を対象とし、ゲートが第3のトラ
ンジスタのソースに接続され、ドレインが第4のトラン
ジスタのソースまたはドレインに接続され、ソースが所
定の電圧が与えられたノードに接続された第2極性の第
5のトランジスタと、ゲートが第4のトランジスタのソ
ースに接続され、ドレインが第3のトランジスタのソー
スまたはドレインに接続され、ソースが所定の電圧が与
えられたノードに接続された第2極性の第6のトランジ
スタとを具備する構成としたものである。In order to achieve the above-mentioned object, a solution provided by the invention of claim 1 is a first polarity first and second transistor whose sources are connected to each other, and the first transistor. And a differential input section composed of a first constant current source composed of a transistor of the first polarity connected to the source of the second transistor, and second and third composed of a transistor of the second polarity. A constant current source, a cascode stage composed of third and fourth transistors of a second polarity having a predetermined bias voltage applied to its gate, and a current mirror composed of transistors of a first polarity, The drain of the first transistor, the second constant current source and the source of the third transistor are connected, the drain of the second transistor is connected to the third constant current source and the source of the fourth transistor, and the third To For an operational amplifier having a structure in which the drain of a transistor is connected to the input of the current mirror, and the drain of a fourth transistor is connected to the output of the current mirror, and the gate is connected to the source of the third transistor. And the drain is connected to the source or drain of the fourth transistor, the source is connected to the node of the second polarity and the gate is connected to the source of the fourth transistor, and the gate is connected to the source of the fourth transistor. And the drain is connected to the source or drain of the third transistor, and the source is connected to the node to which a predetermined voltage is applied. The sixth transistor of the second polarity is provided.
【0011】請求項2の発明が講じた解決手段は、請求
項1記載の第5のトランジスタ及び第6のトランジスタ
のソースと所定の電圧が与えられたノードとの間に抵抗
が設けられた構成とする。According to a second aspect of the present invention, a solution is provided in which a resistor is provided between the sources of the fifth transistor and the sixth transistor according to the first aspect and a node to which a predetermined voltage is applied. And
【0012】請求項3の発明が講じた解決手段は、請求
項1記載の第5のトランジスタ及び第6のトランジスタ
のソースと所定の電圧が与えられたノードとの間に、ド
レインとゲートが接続された第2極性のトランジスタが
設けられた構成とする。According to a third aspect of the present invention, a drain and a gate are connected between the sources of the fifth transistor and the sixth transistor according to claim 1 and a node to which a predetermined voltage is applied. The second polarity transistor is provided.
【0013】請求項4の発明が講じた解決手段は、請求
項2記載の第5のトランジスタ及び第6のトランジスタ
のソースと抵抗との間に、ドレインとゲートが接続され
た第2極性のトランジスタが設けられた構成とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a second polarity transistor in which a drain and a gate are connected between the source and the resistance of the fifth transistor and the sixth transistor according to the second aspect. Is provided.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】請求項1の発明の構成において、
第1のトランジスタのゲートを非反転入力端子、第2の
トランジスタのゲートを反転入力端子、第4のトランジ
スタのドレインを出力端子とする。ここで、例えば、第
1極性のトランジスタをNMOSとし、第2極性のトランジ
スタをPMOSとし、非反転入力端子、反転入力端子、出力
端子の電圧をVin+,Vin-,Voutで表すものとする。また、
第1、第2、第3の定電流源の電流値をIoとする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the constitution of the invention of claim 1,
The gate of the first transistor serves as a non-inverting input terminal, the gate of the second transistor serves as an inverting input terminal, and the drain of the fourth transistor serves as an output terminal. Here, for example, the transistor of the first polarity is NMOS, the transistor of the second polarity is PMOS, and the voltages of the non-inverting input terminal, the inverting input terminal, and the output terminal are represented by Vin +, Vin-, and Vout. Also,
The current values of the first, second and third constant current sources are Io.
【0015】非反転入力電圧と反転入力電圧とが等しい
状態、すなわちVin+=Vin-が成立している状態では、第
1の定電流源の電流Ioは第1及び第2のトランジスタに
Io/2づつ流れる。第2及び第3の定電流源の電流値はIo
に設定されているので、第3及び第4のトランジスタに
はともにIo-Io/2=Io/2の電流が流れる。第3及び第4の
トランジスタのゲート電圧あるいは第5及び第6のトラ
ンジスタのソース電圧は、この状態において第5及び第
6のトランジスタがカットオフするように設定されてい
る。したがって、ヴァーチャルショートが成立している
定常状態での消費電力は全く変わらない。今、非反転入
力電圧Vin+が急激に上昇してVin+>>Vin-の状態になった
とすると、第2のトランジスタはカットオフし、第1の
定電流源の電流Ioはすべて第1のトランジスタに流れる
ようになる。このため、第3のトランジスタに流れる電
流はIo-Io=0となるのでカットオフし、第3のトランジ
スタのソース電圧すなわち第5のトランジスタのゲート
電圧は急速に降下する。このため第5のトランジスタが
オンして、該第5のトランジスタに流れる電流が第3の
定電流源の電流Ioに付加されて出力端子に流し込まれる
ので、出力電圧Voutは急速に立ち上がる。逆に、非反転
入力電圧Vin+が急激に下降してVin+<<Vin-の状態になっ
たとすると、第1のトランジスタはカットオフし、第1
の定電流源の電流Ioはすべて第2のトランジスタに流れ
るようになる。このため、第4のトランジスタに流れる
電流はIo-Io=0となるのでカットオフし、第4のトラン
ジスタのソース電圧すなわち第6のトランジスタのゲー
ト電圧は急速に降下する。このため第6のトランジスタ
がオンして、該第6のトランジスタに流れる電流が第2
の定電流源の電流Ioに付加されて、さらにこの電流がカ
レントミラーによりミラーされて出力端子から引き込ま
れるので、出力電圧Voutは急速に立ち下がる。このよう
に、定常状態での消費電流を増大させることなく、スル
ーレートを大幅に改善することができる。In a state where the non-inverting input voltage and the inverting input voltage are equal, that is, Vin + = Vin- is established, the current Io of the first constant current source is supplied to the first and second transistors.
Io / 2 flows one by one. The current value of the second and third constant current sources is Io
Therefore, a current of Io-Io / 2 = Io / 2 flows through both the third and fourth transistors. The gate voltages of the third and fourth transistors or the source voltages of the fifth and sixth transistors are set so that the fifth and sixth transistors are cut off in this state. Therefore, the power consumption does not change at all in the steady state where the virtual short is established. Now, assuming that the non-inverting input voltage Vin + rapidly rises and becomes Vin + >> Vin-, the second transistor is cut off, and the current Io of the first constant current source is all in the first transistor. It comes to flow. Therefore, the current flowing through the third transistor becomes Io-Io = 0, so that the current is cut off, and the source voltage of the third transistor, that is, the gate voltage of the fifth transistor rapidly drops. Therefore, the fifth transistor is turned on, and the current flowing through the fifth transistor is added to the current Io of the third constant current source and flown into the output terminal, so that the output voltage Vout rises rapidly. Conversely, if the non-inverting input voltage Vin + drops sharply and becomes Vin + << Vin-, the first transistor is cut off and the first transistor is cut off.
All of the current Io of the constant current source of (3) flows into the second transistor. Therefore, the current flowing through the fourth transistor becomes Io-Io = 0, so that the current is cut off, and the source voltage of the fourth transistor, that is, the gate voltage of the sixth transistor rapidly drops. Therefore, the sixth transistor is turned on, and the current flowing through the sixth transistor becomes the second
In addition to the current Io of the constant current source, the current is mirrored by the current mirror and drawn from the output terminal, so that the output voltage Vout falls rapidly. In this way, the slew rate can be significantly improved without increasing the current consumption in the steady state.
【0016】請求項2の発明の構成において、第1のト
ランジスタのゲートを非反転入力端子、第2のトランジ
スタのゲートを反転入力端子、第4のトランジスタのド
レインを出力端子とする。ここで、例えば、第1極性の
トランジスタをNMOSとし、第2極性のトランジスタをPM
OSとし、非反転入力端子、反転入力端子、出力端子の電
圧をVin+,Vin-,Voutで表すものとする。また、第1、第
2、第3の定電流源の電流値をIoとする。According to another aspect of the present invention, the gate of the first transistor serves as a non-inverting input terminal, the gate of the second transistor serves as an inverting input terminal, and the drain of the fourth transistor serves as an output terminal. Here, for example, the transistor of the first polarity is NMOS and the transistor of the second polarity is PM.
Let OS be the voltage at the non-inverting input terminal, inverting input terminal, and output terminal represented by Vin +, Vin-, and Vout. Further, the current value of the first, second, and third constant current sources is Io.
【0017】非反転入力電圧と反転入力電圧とが等しい
状態、すなわちVin+=Vin-が成立している状態では、第
1の定電流源の電流Ioは第1及び第2のトランジスタに
Io/2づつ流れる。第2及び第3の定電流源の電流値はIo
に設定されているので、第3及び第4のトランジスタに
はともにIo-Io/2=Io/2の電流が流れる。第3及び第4の
トランジスタのゲート電圧あるいは第5及び第6のトラ
ンジスタのソース電圧は、この状態において第5及び第
6のトランジスタがカットオフするように設定されてい
る。したがって、ヴァーチャルショートが成立している
定常状態での消費電力は全く変わらない。今、非反転入
力電圧Vin+が急激に上昇してVin+>>Vin-の状態になった
とすると、第2のトランジスタはカットオフし、第1の
定電流源の電流Ioはすべて第1のトランジスタに流れる
ようになる。このため、第3のトランジスタに流れる電
流はIo-Io=0となるのでカットオフし、第3のトランジ
スタのソース電圧すなわち第5のトランジスタのゲート
電圧は急速に降下する。このため第5のトランジスタが
オンして、該第5のトランジスタに流れる電流が第3の
定電流源の電流Ioに付加されて出力端子に流し込まれる
ので、出力電圧Voutは急速に立ち上がるが、第5のトラ
ンジスタに流れる電流が増加すると、第1の抵抗の両端
に発生する電圧が増大し第5のトランジスタのゲート-
ソース間電圧を減少させて第5のトランジスタに流れる
電流の増大を緩和するように働くので、オーバーシュー
トやリンギング等の発生を防ぎ、安定な出力波形を得る
ことができる。逆に、非反転入力電圧Vin+が急激に下降
してVin+<<Vin-の状態になったとすると、第1のトラン
ジスタはカットオフし、第1の定電流源の電流Ioはすべ
て第2のトランジスタに流れるようになる。このため、
第4のトランジスタに流れる電流はIo-Io=0となるので
カットオフし、第4のトランジスタのソース電圧すなわ
ち第6のトランジスタのゲート電圧は急速に降下する。
このため第6のトランジスタがオンして、該第6のトラ
ンジスタに流れる電流が第2の定電流源の電流Ioに付加
されて、さらにこの電流がカレントミラー回路により折
り返されて出力端子から引き込まれるので、出力電圧Vo
utは急速に立ち下がるが、第6のトランジスタに流れる
電流が増加すると、第2の抵抗の両端に発生する電圧が
増大し第6のトランジスタのゲート-ソース間電圧を減
少させて第6のトランジスタに流れる電流の急速な増大
を緩和するように働くので、オーバーシュートやリンギ
ング等の発生を防ぎ、安定な出力波形を得ることができ
る。このように、定常状態での消費電流を増大させるこ
となく、スルーレートを大幅に改善することができ、ま
た、安定した出力波形を得ることができる。When the non-inverting input voltage and the inverting input voltage are equal, that is, Vin + = Vin- is established, the current Io of the first constant current source is applied to the first and second transistors.
Io / 2 flows one by one. The current value of the second and third constant current sources is Io
Therefore, a current of Io-Io / 2 = Io / 2 flows through both the third and fourth transistors. The gate voltages of the third and fourth transistors or the source voltages of the fifth and sixth transistors are set so that the fifth and sixth transistors are cut off in this state. Therefore, the power consumption does not change at all in the steady state where the virtual short is established. Now, assuming that the non-inverting input voltage Vin + rapidly rises and becomes Vin + >> Vin-, the second transistor is cut off, and the current Io of the first constant current source is all in the first transistor. It comes to flow. Therefore, the current flowing through the third transistor becomes Io-Io = 0, so that the current is cut off, and the source voltage of the third transistor, that is, the gate voltage of the fifth transistor rapidly drops. Therefore, the fifth transistor is turned on, and the current flowing through the fifth transistor is added to the current Io of the third constant current source and flown into the output terminal, so that the output voltage Vout rises rapidly, but When the current flowing through the transistor of No. 5 increases, the voltage generated across the first resistor increases and the gate of the fifth transistor
Since it works so as to reduce the source-to-source voltage and mitigate the increase in the current flowing through the fifth transistor, it is possible to prevent the occurrence of overshoot, ringing, etc. and obtain a stable output waveform. On the contrary, if the non-inverting input voltage Vin + drops sharply and becomes Vin + << Vin-, the first transistor is cut off, and the current Io of the first constant current source is all the second transistor. Comes to flow. For this reason,
Since the current flowing through the fourth transistor becomes Io-Io = 0, it is cut off, and the source voltage of the fourth transistor, that is, the gate voltage of the sixth transistor drops rapidly.
Therefore, the sixth transistor is turned on, the current flowing through the sixth transistor is added to the current Io of the second constant current source, and this current is further returned by the current mirror circuit and drawn from the output terminal. So the output voltage Vo
ut falls rapidly, but when the current flowing through the sixth transistor increases, the voltage generated across the second resistor increases, and the gate-source voltage of the sixth transistor decreases, so that the sixth transistor Since it works so as to mitigate the rapid increase in the current flowing through the capacitor, it is possible to prevent the occurrence of overshoot, ringing, etc. and obtain a stable output waveform. In this way, the slew rate can be significantly improved and a stable output waveform can be obtained without increasing the current consumption in the steady state.
【0018】請求項3または請求項4の発明の構成によ
り、第5及び第6のトランジスタがオンするしきい値電
圧を設定することができるので、第3のトランジスタ及
び第4のトランジスタのゲート電圧にかかわらず、定常
状態において第5及び第6のトランジスタをオフさせる
ことができ、請求項1及び請求項2の発明と同等の効果
を得ることができる。With the configuration of the invention of claim 3 or 4, since the threshold voltage at which the fifth and sixth transistors turn on can be set, the gate voltage of the third transistor and the fourth transistor can be set. Regardless of this, the fifth and sixth transistors can be turned off in the steady state, and the same effects as the inventions of claims 1 and 2 can be obtained.
【0019】(実施例1)まず、請求項1の発明に係わ
る実施例1について説明する。実施例1では、第1、第
2のトランジスタであるQ1,Q2にNMOSトランジスタを用
いている。(Embodiment 1) First, Embodiment 1 according to the invention of claim 1 will be described. In the first embodiment, NMOS transistors are used for the first and second transistors Q1 and Q2.
【0020】図1に基づいて構成を説明すると、トラン
ジスタQ1とQ2のソース同士が接続され、ゲートにバイア
ス電圧Vb1が与えられたトランジスタQ3からなる第1の
定電流源に接続されている。これら3つのトランジスタ
Q1,Q2,Q3により差動入力部6が形成されている。ゲート
にバイアス電圧Vb2が与えられたPMOSトランジスタQ4,Q5
は、第2の定電流源及び第3の定電流源を構成してい
る。第3及び第4のトランジスタであるQ6,Q7のゲート
には、バイアス電圧Vb3が与えられ、カスコード段7を
構成している。NMOSトランジスタQ8〜Q11はアクティブ
負荷としてのカレントミラー8を構成している。トラン
ジスタQ1のドレインとトランジスタQ4のドレインとトラ
ンジスタQ6のソースが接続され、トランジスタQ2のドレ
インとトランジスタQ5のドレインとトランジスタQ7のソ
ースが接続されている。トランジスタQ6,Q7のドレイン
はカレントミラー8の入力部と出力部にそれぞれ接続さ
れている。The structure will be described with reference to FIG. 1. The sources of the transistors Q1 and Q2 are connected to each other, and they are connected to a first constant current source composed of a transistor Q3 whose gate is supplied with a bias voltage Vb1. These three transistors
The differential input section 6 is formed by Q1, Q2, and Q3. PMOS transistors Q4, Q5 with bias voltage Vb2 applied to their gates
Constitute a second constant current source and a third constant current source. A bias voltage Vb3 is applied to the gates of the third and fourth transistors Q6 and Q7 to form a cascode stage 7. The NMOS transistors Q8 to Q11 form a current mirror 8 as an active load. The drain of the transistor Q1, the drain of the transistor Q4, and the source of the transistor Q6 are connected, and the drain of the transistor Q2, the drain of the transistor Q5, and the source of the transistor Q7 are connected. The drains of the transistors Q6 and Q7 are connected to the input section and the output section of the current mirror 8, respectively.
【0021】以上トランジスタQ1〜Q3による差動入力部
6と、トランジスタQ4,Q5による第2及び第3の定電流
源と、トランジスタQ6,Q7によるカスコード段7と、ト
ランジスタQ8〜Q11によるアクティブ負荷により、トラ
ンジスタQ1のゲートを非反転入力端子3、トランジスタ
Q2のゲートを反転入力端子4、トランジスタQ7のドレイ
ンを出力端子5とするフォールディッドカスコード型の
演算増幅器が構成されている。By the differential input section 6 including the transistors Q1 to Q3, the second and third constant current sources including the transistors Q4 and Q5, the cascode stage 7 including the transistors Q6 and Q7, and the active load including the transistors Q8 to Q11. , The gate of transistor Q1 is the non-inverting input terminal 3, the transistor
A folded cascode type operational amplifier is constructed in which the gate of Q2 is the inverting input terminal 4 and the drain of the transistor Q7 is the output terminal 5.
【0022】第5のトランジスタであるQ12のゲート
は、トランジスタQ6のソースに接続され、ドレインはト
ランジスタQ7のソースに接続され、ソースは高電位側電
源1に接続されている。第6のトランジスタであるQ13
のゲートは、トランジスタQ7のソースに接続され、ドレ
インはトランジスタQ6のソースに接続され、ソースは高
電位側電源1に接続されている。ここで、非反転入力端
子、反転入力端子、出力端子の電圧をVin+,Vin-,Voutで
表すものとし、第1、第2、第3の定電流源の電流値は
Ioに設定されているとする。The gate of the fifth transistor Q12 is connected to the source of the transistor Q6, the drain is connected to the source of the transistor Q7, and the source is connected to the high potential side power source 1. The sixth transistor, Q13
Has a gate connected to the source of the transistor Q7, a drain connected to the source of the transistor Q6, and a source connected to the high-potential-side power supply 1. Here, the voltages at the non-inverting input terminal, the inverting input terminal, and the output terminal are represented by Vin +, Vin-, and Vout, and the current values of the first, second, and third constant current sources are
Suppose it is set to Io.
【0023】非反転入力電圧と反転入力電圧とが等しい
状態、すなわちVin+=Vin-が成立している定常状態で
は、第1の定電流源であるトランジスタQ3の電流Ioは、
トランジスタQ1,Q2にIo/2づつ流れる。第2及び第3の
定電流源であるトランンジスタQ4,Q5の電流値はIoに設
定されているので、トランジスタQ6,Q7にはともにIo-Io
/2=Io/2の電流が流れる。トランジスタQ6,Q7のゲート電
圧Vb3は、通常、トランジスタQ4,Q5が飽和領域で動作す
る最小のドレイン-ソース間電圧Vdssatの近傍で動作す
るように設定される。このVdssatは、通常トランジスタ
のしきい値電圧より小さい値なので、この状態において
第5及び第6のトランジスタQ12,Q13はカットオフして
いる。したがって、ヴァーチャルショートが成立してい
る定常状態での消費電力は全く変わらない。In a state where the non-inverting input voltage and the inverting input voltage are equal, that is, a steady state in which Vin + = Vin- is established, the current Io of the transistor Q3 which is the first constant current source is
Io / 2 flows through the transistors Q1 and Q2. Since the current values of the transistors Q4 and Q5, which are the second and third constant current sources, are set to Io, the transistors Q6 and Q7 both have Io-Io.
/ 2 = Io / 2 current flows. The gate voltage Vb3 of the transistors Q6 and Q7 is normally set so that the transistors Q4 and Q5 operate near the minimum drain-source voltage Vdssat operating in the saturation region. Since this Vdssat is smaller than the threshold voltage of the normal transistor, the fifth and sixth transistors Q12 and Q13 are cut off in this state. Therefore, the power consumption does not change at all in the steady state where the virtual short is established.
【0024】今、非反転入力電圧Vin+が急激に上昇して
Vin+>>Vin-の状態になったとすると、第2のトランジス
タQ2はカットオフし、トランジスタQ3による第1の定電
流源の電流Ioはすべて第1のトランジスタQ1に流れるよ
うになる。このため、第3のトランジスタQ6に流れる電
流はIo-Io=0となるのでカットオフし、第3のトランジ
スタQ6のソース電圧すなわち第5のトランジスタQ12の
ゲート電圧は急速に降下する。このため第5のトランジ
スタQ12がオンして、トランジスタQ12に流れる電流がト
ランジスタQ5による第3の定電流源の電流Ioに付加され
て出力端子に流し込まれるので、出力電圧Voutは急速に
立ち上がる。Now, the non-inverting input voltage Vin + rises sharply
If Vin + >> Vin- is entered, the second transistor Q2 is cut off, and the current Io of the first constant current source by the transistor Q3 all flows to the first transistor Q1. Therefore, the current flowing through the third transistor Q6 becomes Io-Io = 0, so that the current is cut off, and the source voltage of the third transistor Q6, that is, the gate voltage of the fifth transistor Q12 drops rapidly. Therefore, the fifth transistor Q12 is turned on, and the current flowing through the transistor Q12 is added to the current Io of the third constant current source by the transistor Q5 and is flown into the output terminal, so that the output voltage Vout rises rapidly.
【0025】逆に、非反転入力電圧Vin+が急激に下降し
てVin+<<Vin-の状態になったとすると、第1のトランジ
スタQ1はカットオフし、トランジスタQ3による第1の定
電流源の電流Ioはすべて第2のトランジスタQ2に流れる
ようになる。このため、第4のトランジスタQ7に流れる
電流はIo-Io=0となるのでカットオフし、第4のトラン
ジスタQ7のソース電圧すなわち第6のトランジスタQ13
のゲート電圧は急速に降下する。このため第6のトラン
ジスタQ13がオンして、トランジスタQ13に流れる電流が
トランジスタQ4による第2の定電流源の電流Ioに付加さ
れて、さらにこの電流がトランジスタQ8〜Q11からなる
カレントミラーによりミラーされて出力端子から引き込
まれるので、出力電圧Voutは急速に立ち下がる。On the contrary, if the non-inverted input voltage Vin + suddenly drops and becomes Vin + << Vin-, the first transistor Q1 is cut off, and the current of the first constant current source by the transistor Q3 is cut off. All Io will flow into the second transistor Q2. Therefore, the current flowing through the fourth transistor Q7 becomes Io-Io = 0, so that the current is cut off and the source voltage of the fourth transistor Q7, that is, the sixth transistor Q13.
The gate voltage of the device drops rapidly. Therefore, the sixth transistor Q13 is turned on, the current flowing in the transistor Q13 is added to the current Io of the second constant current source by the transistor Q4, and this current is further mirrored by the current mirror composed of the transistors Q8 to Q11. Since it is drawn from the output terminal, the output voltage Vout falls rapidly.
【0026】このように、定常状態での消費電流を増大
させることなく、スルーレートを大幅に改善することが
できる。図5に、図4に示す従来のフォールディッドカ
スコード型演算増幅器でヴォルテージフォロワーを構成
したときのステップレスポンス波形を示す。また、図6
に、図1に示す本発明の実施例1による演算増幅器でヴ
ォルテージフォロワーを構成したときのステップレスポ
ンス波形を示す。いずれも負荷容量CLは5pFである。図
5及び図6から、本発明により立ち上がり及び立ち下が
り特性が大幅に改善されていることがわかる。As described above, the slew rate can be greatly improved without increasing the current consumption in the steady state. FIG. 5 shows a step response waveform when a voltage follower is configured by the conventional folded cascode operational amplifier shown in FIG. FIG.
FIG. 1 shows a step response waveform when a voltage follower is configured by the operational amplifier according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. In both cases, the load capacitance CL is 5 pF. From FIGS. 5 and 6, it can be seen that the present invention significantly improves the rising and falling characteristics.
【0027】なお本実施例では、入力のトランジスタペ
アQ1,Q2にNMOSトランジスタを用いたが、本発明はかか
る構成に限定されるものではなく、PMOSトランジスタを
用いた場合でも同様に構成することができる。この場合
は、図1において全てのトランジスタの極性を入れ換
え、電源の高低を逆にすれば良い。In this embodiment, the NMOS transistors are used as the input transistor pair Q1 and Q2, but the present invention is not limited to such a structure, and the same structure can be obtained even when the PMOS transistor is used. it can. In this case, the polarities of all the transistors in FIG. 1 may be exchanged, and the level of the power supply may be reversed.
【0028】(実施例2)次に、請求項2の発明に係わ
る実施例2について説明する。実施例2においても、第
1、第2のトランジスタであるQ1,Q2にNMOSトランジス
タを用いている。(Second Embodiment) Next, a second embodiment according to the invention of claim 2 will be described. Also in the second embodiment, NMOS transistors are used for the first and second transistors Q1 and Q2.
【0029】図2に基づいて構成を説明すると、実施例
1の場合と同様に、トランジスタQ1とQ2のソース同士が
接続され、ゲートにバイアス電圧Vb1が与えられたトラ
ンジスタQ3からなる第1の定電流源に接続されている。
これら3つのトランジスタQ1,Q2,Q3により差動入力部6
が形成されている。ゲートにバイアス電圧Vb2が与えら
れたPMOSトランジスタQ4,Q5は、第2の定電流源及び第
3の定電流源を構成している。第3及び第4のトランジ
スタであるQ6,Q7のゲートには、バイアス電圧Vb3が与え
られ、カスコード段7を構成している。NMOSトランジス
タQ8〜Q11はアクティブ負荷としてのカレントミラー8
を構成している。The structure will be described with reference to FIG. 2. As in the case of the first embodiment, the sources of the transistors Q1 and Q2 are connected to each other, and the first constant voltage transistor Q3 having the gate to which the bias voltage Vb1 is applied is formed. It is connected to a current source.
The differential input section 6 is composed of these three transistors Q1, Q2, and Q3.
Are formed. The PMOS transistors Q4 and Q5 whose gates are supplied with the bias voltage Vb2 form a second constant current source and a third constant current source. A bias voltage Vb3 is applied to the gates of the third and fourth transistors Q6 and Q7 to form a cascode stage 7. The NMOS transistors Q8 to Q11 are the current mirror 8 as an active load.
Is composed.
【0030】以上トランジスタQ1〜Q11により、トラン
ジスタQ1のゲートを非反転入力端子3、トランジスタQ2
のゲートを反転入力端子4、トランジスタQ7のドレイン
を出力端子5とするフォールディッドカスコード型の演
算増幅器が構成されている。With the transistors Q1 to Q11, the gate of the transistor Q1 is connected to the non-inverting input terminal 3 and the transistor Q2.
A folded cascode type operational amplifier having the inverting input terminal 4 as the gate of the transistor and the output terminal 5 as the drain of the transistor Q7 is configured.
【0031】第5のトランジスタであるQ12のゲート
は、トランジスタQ6のソースに接続され、ドレインはト
ランジスタQ7のソースに接続され、ソースは第1の抵抗
R1を介して高電位側電源1に接続されている。第6のト
ランジスタであるQ13のゲートは、トランジスタQ7のソ
ースに接続され、ドレインはトランジスタQ6のソースに
接続され、ソースは第2の抵抗R2を介して高電位側電源
1に接続されている。ここで、非反転入力端子、反転入
力端子、出力端子の電圧をVin+,Vin-,Voutで表すものと
し、第1、第2、第3の定電流源の電流値はIoに設定さ
れているとする。The gate of the fifth transistor Q12 is connected to the source of the transistor Q6, the drain is connected to the source of the transistor Q7, and the source is the first resistor.
It is connected to the high-potential side power source 1 via R1. The gate of the sixth transistor Q13 is connected to the source of the transistor Q7, the drain is connected to the source of the transistor Q6, and the source is connected to the high-potential-side power supply 1 via the second resistor R2. Here, the voltages at the non-inverting input terminal, the inverting input terminal, and the output terminal are represented by Vin +, Vin-, and Vout, and the current values of the first, second, and third constant current sources are set to Io. And
【0032】非反転入力電圧と反転入力電圧とが等しい
状態、すなわちVin+=Vin-が成立している定常状態で
は、第1の定電流源であるトランジスタQ3の電流Ioは、
トランジスタQ1,Q2にIo/2づつ流れる。第2及び第3の
定電流源であるトランンジスタQ4,Q5の電流値はIoに設
定されているので、トランジスタQ6,Q7にはともにIo-Io
/2=Io/2の電流が流れる。トランジスタQ6,Q7のゲート電
圧Vb3は、通常、トランジスタQ4,Q5が飽和領域で動作す
る最小のドレイン-ソース間電圧Vdssatの近傍で動作す
るように設定される。このVdssatは、通常トランジスタ
のしきい値電圧より小さい値なので、この状態において
第5及び第6のトランジスタQ12,Q13はカットオフして
いる。したがって、ヴァーチャルショートが成立してい
る定常状態での消費電力は全く変わらない。In a state where the non-inverting input voltage and the inverting input voltage are equal, that is, a steady state in which Vin + = Vin- is established, the current Io of the transistor Q3 which is the first constant current source is
Io / 2 flows through the transistors Q1 and Q2. Since the current values of the transistors Q4 and Q5, which are the second and third constant current sources, are set to Io, the transistors Q6 and Q7 both have Io-Io.
/ 2 = Io / 2 current flows. The gate voltage Vb3 of the transistors Q6 and Q7 is normally set so that the transistors Q4 and Q5 operate near the minimum drain-source voltage Vdssat operating in the saturation region. Since this Vdssat is smaller than the threshold voltage of the normal transistor, the fifth and sixth transistors Q12 and Q13 are cut off in this state. Therefore, the power consumption does not change at all in the steady state where the virtual short is established.
【0033】今、非反転入力電圧Vin+が急激に上昇して
Vin+>>Vin-の状態になったとすると、第2のトランジス
タQ2はカットオフし、トランジスタQ3による第1の定電
流源の電流Ioはすべて第1のトランジスタQ1に流れるよ
うになる。このため、第3のトランジスタQ6に流れる電
流はIo-Io=0となるのでカットオフし、第3のトランジ
スタQ6のソース電圧すなわち第5のトランジスタQ12の
ゲート電圧は急速に降下する。このため第5のトランジ
スタQ12がオンして、トランジスタQ12に流れる電流がト
ランジスタQ5による第3の定電流源の電流Ioに付加され
て出力端子に流し込まれるので、出力電圧Voutは急速に
立ち上がるが、第5のトランジスタQ12に流れる電流が
増加すると、第1の抵抗R1の両端に発生する電圧が増大
し第5のトランジスタQ12のゲート-ソース間電圧を減少
させて第5のトランジスタQ12に流れる電流の増大を緩
和するように働くので、オーバーシュートやリンギング
等の発生を防ぎ、安定な出力波形を得ることができる。Now, the non-inverting input voltage Vin + rises sharply
If Vin + >> Vin- is entered, the second transistor Q2 is cut off, and the current Io of the first constant current source by the transistor Q3 all flows to the first transistor Q1. Therefore, the current flowing through the third transistor Q6 becomes Io-Io = 0, so that the current is cut off, and the source voltage of the third transistor Q6, that is, the gate voltage of the fifth transistor Q12 drops rapidly. Therefore, the fifth transistor Q12 is turned on, and the current flowing in the transistor Q12 is added to the current Io of the third constant current source by the transistor Q5 and flows into the output terminal, so that the output voltage Vout rises rapidly, When the current flowing through the fifth transistor Q12 increases, the voltage generated across the first resistor R1 increases, and the gate-source voltage of the fifth transistor Q12 decreases to reduce the current flowing through the fifth transistor Q12. Since it works to mitigate the increase, it is possible to prevent the occurrence of overshoot, ringing, etc. and obtain a stable output waveform.
【0034】逆に、非反転入力電圧Vin+が急激に下降し
てVin+<<Vin-の状態になったとすると、第1のトランジ
スタQ1はカットオフし、トランジスタQ3による第1の定
電流源の電流Ioはすべて第2のトランジスタQ2に流れる
ようになる。このため、第4のトランジスタQ7に流れる
電流はIo-Io=0となるのでカットオフし、第4のトラン
ジスタQ7のソース電圧すなわち第6のトランジスタQ13
のゲート電圧は急速に降下する。このため第6のトラン
ジスタQ13がオンして、トランジスタQ13に流れる電流が
トランジスタQ4による第2の定電流源の電流Ioに付加さ
れて、さらにこの電流がトランジスタQ8〜Q11からなる
カレントミラーによりミラーされて出力端子から引き込
まれるので、出力電圧Voutは急速に立ち下がるが、第6
のトランジスタQ13に流れる電流が増加すると、第2の
抵抗R2の両端に発生する電圧が増大し第6のトランジス
タQ13のゲート-ソース間電圧を減少させて第6のトラン
ジスタQ13に流れる電流の急速な増大を緩和するように
働くので、オーバーシュートやリンギング等の発生を防
ぎ、安定な出力波形を得ることができる。On the contrary, if the non-inverted input voltage Vin + suddenly drops and becomes Vin + << Vin-, the first transistor Q1 is cut off and the current of the first constant current source by the transistor Q3 is cut off. All Io will flow into the second transistor Q2. Therefore, the current flowing through the fourth transistor Q7 becomes Io-Io = 0, so that the current is cut off and the source voltage of the fourth transistor Q7, that is, the sixth transistor Q13.
The gate voltage of the device drops rapidly. Therefore, the sixth transistor Q13 is turned on, the current flowing in the transistor Q13 is added to the current Io of the second constant current source by the transistor Q4, and this current is further mirrored by the current mirror composed of the transistors Q8 to Q11. The output voltage Vout falls rapidly because it is drawn from the output terminal.
When the current flowing through the transistor Q13 of the sixth transistor Q13 increases, the voltage generated across the second resistor R2 increases, and the gate-source voltage of the sixth transistor Q13 decreases, and the current flowing through the sixth transistor Q13 rapidly increases. Since it works to mitigate the increase, it is possible to prevent the occurrence of overshoot, ringing, etc. and obtain a stable output waveform.
【0035】このように、定常状態での消費電流を増大
させることなく、スルーレートを大幅に改善することが
でき、また、安定した出力波形を得ることができる。As described above, the slew rate can be greatly improved and a stable output waveform can be obtained without increasing the current consumption in the steady state.
【0036】なお本実施例では、入力のトランジスタペ
アQ1,Q2にNMOSトランジスタを用いたが、本発明はかか
る構成に限定されるものではなく、PMOSトランジスタを
用いた場合でも同様に構成することができる。この場合
は、図2において全てのトランジスタの極性を入れ換
え、電源の高低を逆にすれば良い。In this embodiment, the NMOS transistors are used for the input transistor pair Q1 and Q2, but the present invention is not limited to such a structure, and the same structure can be obtained even when the PMOS transistor is used. it can. In this case, the polarities of all the transistors in FIG. 2 may be exchanged, and the level of the power supply may be reversed.
【0037】(実施例3)次に、請求項3の発明に係わ
る実施例3について説明する。実施例3においても、第
1、第2のトランジスタであるQ1,Q2にNMOSトランジス
タを用いている。(Third Embodiment) Next, a third embodiment according to the invention of claim 3 will be described. Also in the third embodiment, NMOS transistors are used for the first and second transistors Q1 and Q2.
【0038】図3に基づいて構成を説明すると、実施例
1及び2の場合と同様に、トランジスタQ1とQ2のソース
同士が接続され、ゲートにバイアス電圧Vb1が与えられ
たトランジスタQ3からなる第1の定電流源に接続されて
いる。これら3つのトランジスタQ1,Q2,Q3により差動入
力部6が形成されている。ゲートにバイアス電圧Vb2が
与えられたPMOSトランジスタQ4,Q5は、第2の定電流源
及び第3の定電流源を構成している。第3及び第4のト
ランジスタであるQ6,Q7のゲートには、バイアス電圧Vb3
が与えられ、カスコード段7を構成している。NMOSトラ
ンジスタQ8〜Q11はアクティブ負荷としてのカレントミ
ラー8を構成している。The structure will be described with reference to FIG. 3. As in the case of the first and second embodiments, the sources of the transistors Q1 and Q2 are connected to each other, and the first transistor Q3 has the gate supplied with the bias voltage Vb1. Connected to a constant current source. A differential input section 6 is formed by these three transistors Q1, Q2, Q3. The PMOS transistors Q4 and Q5 whose gates are supplied with the bias voltage Vb2 form a second constant current source and a third constant current source. A bias voltage Vb3 is applied to the gates of the third and fourth transistors Q6 and Q7.
Are provided to form the cascode stage 7. The NMOS transistors Q8 to Q11 form a current mirror 8 as an active load.
【0039】以上トランジスタQ1〜Q11により、トラン
ジスタQ1のゲートを非反転入力端子3、トランジスタQ2
のゲートを反転入力端子4、トランジスタQ7のドレイン
を出力端子5とするフォールディッドカスコード型の演
算増幅器が構成されている。With the transistors Q1 to Q11, the gate of the transistor Q1 is connected to the non-inverting input terminal 3 and the transistor Q2.
A folded cascode type operational amplifier having the inverting input terminal 4 as the gate of the transistor and the output terminal 5 as the drain of the transistor Q7 is configured.
【0040】第5のトランジスタであるQ12のゲート
は、トランジスタQ6のソースに接続され、ドレインはト
ランジスタQ7のソースに接続され、ソースはドレインと
ゲートが接続された第7のトランジスタQ14を介して高
電位側電源1に接続されている。第6のトランジスタで
あるQ13のゲートは、トランジスタQ7のソースに接続さ
れ、ドレインはトランジスタQ6のソースに接続され、ソ
ースはドレインとゲートが接続された第8のトランジス
タQ15を介して高電位側電源1に接続されている。The gate of the fifth transistor Q12 is connected to the source of the transistor Q6, the drain thereof is connected to the source of the transistor Q7, and the source of the fifth transistor Q12 is connected through the seventh transistor Q14 whose drain and gate are connected to each other. It is connected to the power supply 1 on the potential side. The gate of the sixth transistor Q13 is connected to the source of the transistor Q7, the drain is connected to the source of the transistor Q6, and the source is connected to the high potential side power supply through the eighth transistor Q15 whose drain and gate are connected. Connected to 1.
【0041】このように第5及び第6のトランジスタの
ソースと高電位側電源1との間に、ドレインとゲートが
接続されたトランジスタを介設することにより、第5及
び第6のトランンジスタがオンするしきい値電圧を制御
することができるので、バイアス電圧Vb3の電位にかか
わらず、定常状態において第5及び第6のトランジスタ
をオフさせることができ、実施例1及び実施例2と同等
な効果を得ることができる。As described above, by disposing the transistor whose drain and gate are connected between the sources of the fifth and sixth transistors and the high-potential-side power supply 1, the fifth and sixth transistors are provided. Since the threshold voltage to be turned on can be controlled, the fifth and sixth transistors can be turned off in the steady state regardless of the potential of the bias voltage Vb3, which is equivalent to those of the first and second embodiments. The effect can be obtained.
【0042】なお本実施例では、第5及び第6のトラン
ジスタQ14,Q15を実施例1(図1)に設けた場合を示し
たが、図7に示すように第5及び第6のトランジスタQ1
4,Q15を実施例2(図2)に設けた場合にも適用でき、
この場合も実施例3と同等な効果を得ることができる。Although the fifth and sixth transistors Q14 and Q15 are provided in the first embodiment (FIG. 1) in this embodiment, the fifth and sixth transistors Q1 and Q1 are provided as shown in FIG.
It can be applied also when 4, Q15 is provided in Example 2 (FIG. 2),
Also in this case, the same effect as that of the third embodiment can be obtained.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明に係
わる演算増幅器によると、非反転入力電圧と反転入力電
圧が等しいヴァーチャルショートが成立している定常状
態では、演算増幅器は所定の一定バイアス電流でバイア
スされ、非反転入力電圧と反転入力電圧との間に電位差
が生じると、第5及び第6のトランジスタのいずれか一
方がオンし、そのトランジスタに流れる電流が出力端子
に流し込まれるため、消費電力の大幅な増大、小信号特
性の劣化を引き起こすことなくスルーレートを大幅に改
善することができる。As described above, according to the operational amplifier of the first aspect of the present invention, in the steady state in which the virtual short circuit in which the non-inverting input voltage and the inverting input voltage are equal is established, the operational amplifier has a predetermined constant bias. When biased by a current and a potential difference is generated between the non-inverting input voltage and the inverting input voltage, one of the fifth and sixth transistors is turned on, and the current flowing in the transistor is flown into the output terminal. The slew rate can be significantly improved without significantly increasing the power consumption and degrading the small signal characteristics.
【0044】また、請求項2の発明に係わる演算増幅器
によると、非反転入力電圧と反転入力電圧が等しいヴァ
ーチャルショートが成立している定常状態では、演算増
幅器は所定の一定バイアス電流でバイアスされ、非反転
入力電圧と反転入力電圧との間に電位差が生じると、第
5及び第6のトランジスタのいずれか一方がオンし、そ
のトランジスタに流れる電流が出力端子に流し込まれる
が、第1の抵抗及び第2の抵抗の作用によりこの電流の
急激な増大を緩和することができるので、消費電力の大
幅な増大、小信号特性の劣化を引き起こすことなくスル
ーレートを大幅に改善しつつ、オーバーシュートやリン
ギング等の発生を抑制し安定した出力波形を得ることが
できる。According to the operational amplifier of the present invention, the operational amplifier is biased with a predetermined constant bias current in a steady state where a virtual short circuit in which the non-inverting input voltage and the inverting input voltage are equal is established. When a potential difference occurs between the non-inverting input voltage and the inverting input voltage, one of the fifth and sixth transistors is turned on, and the current flowing in the transistor is flown into the output terminal, but the first resistor and the Since the sudden increase in the current can be alleviated by the action of the second resistor, the slew rate is greatly improved without causing a large increase in the power consumption and the deterioration of the small signal characteristic, and the overshoot and the ringing are caused. It is possible to obtain a stable output waveform by suppressing the occurrence of the above.
【0045】また、請求項3または請求項4の発明に係
わる演算増幅器によると、第5及び第6のトランジスタ
がオンするしきい値電圧を制御することができるので、
第3のトランジスタ及び第4のトランジスタのゲート電
圧にかかわらず、定常状態において第5及び第6のトラ
ンジスタをオフさせることができ、請求項1及び請求項
2の発明と同等の効果を得ることができる。According to the operational amplifier of the third or fourth aspect of the invention, the threshold voltage at which the fifth and sixth transistors are turned on can be controlled.
Regardless of the gate voltages of the third transistor and the fourth transistor, the fifth and sixth transistors can be turned off in the steady state, and the same effect as that of the inventions of claims 1 and 2 can be obtained. it can.
【図1】本発明の実施例1に係わる演算増幅器の電気配
線図FIG. 1 is an electrical wiring diagram of an operational amplifier according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例2に係わる演算増幅器の電気配
線図FIG. 2 is an electric wiring diagram of an operational amplifier according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例3に係わる演算増幅器の電気配
線図FIG. 3 is an electrical wiring diagram of an operational amplifier according to a third embodiment of the present invention.
【図4】従来例の演算増幅器の電気配線図FIG. 4 is an electrical wiring diagram of a conventional operational amplifier.
【図5】従来例の演算増幅器でヴォルテージフォロワー
を構成した時のステップレスポンス波形図FIG. 5 is a step response waveform diagram when a voltage follower is configured with a conventional operational amplifier.
【図6】本発明の実施例1による演算増幅器でヴォルテ
ージフォロワーを構成した時のステップレスポンス波形
図FIG. 6 is a step response waveform diagram when a voltage follower is configured by the operational amplifier according to the first embodiment of the present invention.
【図7】第5及び第6のトランジスタQ14,Q15を図2に
設けた場合の演算増幅器の電気配線図FIG. 7 is an electrical wiring diagram of an operational amplifier when the fifth and sixth transistors Q14 and Q15 are provided in FIG.
1 高電位側電源 2 低電位側電源 3 非反転入力端子 4 反転入力端子 5 出力端子 6 差動入力部 7 カスコード段 8 カレントミラー 1 High-potential side power supply 2 Low-potential side power supply 3 Non-inverting input terminal 4 Inverting input terminal 5 Output terminal 6 Differential input section 7 Cascode stage 8 Current mirror
Claims (4)
及び第2のトランジスタと、該第1及び第2のトランジ
スタのソースに接続された第1極性のトランジスタで構
成された第1の定電流源とからなる差動入力部と、 第2極性のトランジスタで構成された第2及び第3の定
電流源と、 ゲートに所定のバイアス電圧が与えられた第2極性の第
3及び第4のトランジスタで構成されたカスコード段
と、 第1極性のトランジスタで構成されたカレントミラーと
を備え、 第1のトランジスタのドレインと第2の定電流源と第3
のトランジスタのソースが接続され、第2のトランジス
タのドレインと第3の定電流源と第4のトランジスタの
ソースが接続され、第3のトランジスタのドレインと上
記カレントミラーの入力部が接続され、第4のトランジ
スタのドレインと上記カレントミラーの出力部が接続さ
れる構成を有する演算増幅器であって、 ゲートが第3のトランジスタのソースに接続され、ドレ
インが第4のトランジスタのソースまたはドレインに接
続され、ソースが所定の電圧が与えられたノードに接続
された第2極性の第5のトランジスタと、 ゲートが第4のトランジスタのソースに接続され、ドレ
インが第3のトランジスタのソースまたはドレインに接
続され、ソースが所定の電圧が与えられたノードに接続
された第2極性の第6のトランジスタとを具備すること
を特徴とする演算増幅器。1. A first of a first polarity whose sources are connected to each other.
And a second transistor, and a differential input section comprising a first constant current source composed of a transistor of the first polarity connected to the sources of the first and second transistors, and a transistor of the second polarity A cascode stage composed of second and third constant current sources composed of the above, a second polarity third and fourth transistor whose gate is supplied with a predetermined bias voltage, and a first polarity transistor. A configured current mirror, a drain of the first transistor, a second constant current source, and a third
The source of the second transistor is connected to the drain of the second transistor, the third constant current source is connected to the source of the fourth transistor, the drain of the third transistor is connected to the input part of the current mirror, An operational amplifier having a configuration in which the drain of the fourth transistor and the output of the current mirror are connected, the gate being connected to the source of the third transistor and the drain being connected to the source or drain of the fourth transistor. A fifth transistor having a second polarity whose source is connected to a node to which a predetermined voltage is applied, a gate connected to the source of the fourth transistor, and a drain connected to the source or drain of the third transistor And a source having a sixth transistor of a second polarity connected to a node to which a predetermined voltage is applied. Operational amplifier, characterized by.
タのソースと所定の電圧が与えられたノードとの間に抵
抗が設けられたことを特徴とする請求項1記載の演算増
幅器。2. The operational amplifier according to claim 1, wherein a resistor is provided between the sources of the fifth transistor and the sixth transistor and a node to which a predetermined voltage is applied.
タのソースと所定の電圧が与えられたノードとの間に、
ドレインとゲートが接続された第2極性のトランジスタ
が設けられたことを特徴とする請求項1記載の演算増幅
器。3. Between the sources of the fifth transistor and the sixth transistor and a node to which a predetermined voltage is applied,
The operational amplifier according to claim 1, further comprising a transistor of a second polarity having a drain and a gate connected to each other.
タのソースと抵抗との間に、ドレインとゲートが接続さ
れた第2極性のトランジスタが設けられたことを特徴と
する請求項2記載の演算増幅器。4. The operation according to claim 2, wherein a transistor of the second polarity whose drain and gate are connected is provided between the source and the resistor of the fifth transistor and the sixth transistor. amplifier.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7272645A JPH09116349A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Operational amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7272645A JPH09116349A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Operational amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09116349A true JPH09116349A (en) | 1997-05-02 |
Family
ID=17516816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7272645A Pending JPH09116349A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Operational amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09116349A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6392485B1 (en) | 1999-09-17 | 2002-05-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | High slew rate differential amplifier circuit |
JP2005223627A (en) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Asahi Kasei Microsystems Kk | Operational amplifier circuit |
KR100780315B1 (en) * | 2006-04-13 | 2007-11-28 | 한국전기연구원 | Folded cascode CMOS OP amplifier and single photon counting image sensor in response to adaptive bias voltage |
JP2008005144A (en) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Oki Electric Ind Co Ltd | Amplifier circuit |
KR100961441B1 (en) * | 2008-02-15 | 2010-06-09 | 한양대학교 산학협력단 | Operational Transconductance Amplifier Circuit of being bulk-driven |
-
1995
- 1995-10-20 JP JP7272645A patent/JPH09116349A/en active Pending
Cited By (6)
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JP4658868B2 (en) * | 2006-06-21 | 2011-03-23 | Okiセミコンダクタ株式会社 | Amplifier circuit |
KR100961441B1 (en) * | 2008-02-15 | 2010-06-09 | 한양대학교 산학협력단 | Operational Transconductance Amplifier Circuit of being bulk-driven |
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