JPH09246885A - 入力回路及びオペアンプ回路並びに半導体集積回路装置 - Google Patents

入力回路及びオペアンプ回路並びに半導体集積回路装置

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JPH09246885A
JPH09246885A JP8047345A JP4734596A JPH09246885A JP H09246885 A JPH09246885 A JP H09246885A JP 8047345 A JP8047345 A JP 8047345A JP 4734596 A JP4734596 A JP 4734596A JP H09246885 A JPH09246885 A JP H09246885A
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JP
Japan
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circuit
input
output
current source
operational amplifier
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JP8047345A
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Yoshiaki Shimizu
義明 清水
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】外付け抵抗を接続することなく、オフセット電
圧を解消し得るオペアンプ回路を提供する。 【解決手段】第一の電源V1から第一の電流源回路5を
介して同一のドレイン電流が供給される一対のMOSト
ランジスタTr3,Tr4のゲートに入力信号IN1,IN
2がそれぞれ入力され、MOSトランジスタTr3,Tr4
の少なくとも一方のドレインから出力信号POが出力さ
れ、MOSトランジスタTr3,Tr4のソース間には複数
の抵抗Rが直列に接続され、各抵抗R間と第二の電源V
2との間には、それぞれ第二の電流源回路6が接続さ
れ、各MOSトランジスタTr3,Tr4に流れるドレイン
電流を一致させるように、第二の電流源回路6のいずれ
か一つが活性化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、アナログ回路と
デジタル回路とが混載されるチップ上に搭載されるオペ
アンプ回路に関するものである。
【0002】近年、半導体集積回路装置は益々高集積化
及び多機能化が進み、アナログ回路とデジタル回路とが
同一チップ上に混載されるものがある。このような半導
体集積回路装置のアナログ回路にはオペアンプ回路が搭
載され、回路動作の高精度化を図るために、そのオペア
ンプ回路の動作を高精度化する必要がある。
【0003】
【従来の技術】半導体集積回路装置の一種類として、ア
ナログ回路とデジタル回路が同一チップ上に搭載された
ものがある。アナログ回路には、例えばアナログ入力信
号に対しバッファとして動作するオペアンプ回路が搭載
される。
【0004】オペアンプ回路では、プロセスのばらつき
等によりそのオペアンプ回路を構成するトランジスタの
特性にばらつきが生じる。従って、トランジスタの特性
のばらつきに起因する出力信号のオフセットが避けられ
ない。
【0005】バイポーラトランジスタで構成されるオペ
アンプ回路では、チップ外部に接続される外付け抵抗に
より、オフセット電圧の調整が行われる。また、MOS
トランジスタで構成されるオペアンプ回路では、一般的
にオフセット調整機能を持たない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】外付け抵抗によりオフ
セット電圧を調整する構成では、その外付け抵抗を接続
するための外部端子が必要となる。従って、外部端子の
数が増大して、高集積化の妨げとなる。
【0007】また、オフセット調整機能を持たないオペ
アンプ回路では、オフセット電圧の発生が避けられない
ため、このオペアンプ回路の次段の回路の動作精度が低
下する。
【0008】この発明の目的は、外付け抵抗を接続する
ことなく、オフセット電圧を解消し得るオペアンプ回路
を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は請求項1の原理説
明図である。すなわち、第一の電源V1から第一の電流
源回路5を介して同一のドレイン電流が供給される一対
のMOSトランジスタTr3,Tr4のゲートに入力信号I
N1,IN2がそれぞれ入力され、前記MOSトランジ
スタTr3,Tr4の少なくとも一方のドレインから出力信
号POが出力され、前記MOSトランジスタTr3,Tr4
のソース間には複数の抵抗Rが直列に接続され、前記各
抵抗R間と第二の電源V2との間には、それぞれ第二の
電流源回路6が接続され、前記各MOSトランジスタT
r3,Tr4に流れるドレイン電流を一致させるように、前
記第二の電流源回路6のいずれか一つが活性化される。
【0010】請求項2では、第一の電源から第一の電流
源回路を介して同一のドレイン電流が供給される一対の
MOSトランジスタのゲートに入力信号がそれぞれ入力
され、前記MOSトランジスタのソース間には複数の抵
抗が直列に接続され、前記各抵抗間と第二の電源との間
には、それぞれ第二の電流源回路が接続されて入力回路
が構成され、前記入力回路の少なくとも一方のMOSト
ランジスタのドレインから出力される信号に基づいて出
力回路から出力信号が出力され、前記第二の電流源回路
のいずれか一つを活性化することにより、前記出力回路
から出力される出力信号のオフセット電圧がキャンセル
される。
【0011】請求項3では、アナログ回路として搭載さ
れるオペアンプ回路の入力回路は、第一の電源から第一
の電流源回路を介して同一のドレイン電流が供給される
一対のMOSトランジスタのゲートに入力信号がそれぞ
れ入力され、前記MOSトランジスタのソース間に複数
の抵抗が直列に接続され、前記各抵抗間と第二の電源と
の間に、それぞれ第二の電流源回路が接続され、前記デ
ジタル回路には、前記オペアンプ回路の出力信号をA/
D変換した信号と、あらかじめ設定された基準信号とを
比較して、前記オペアンプ回路の出力オフセット電圧を
キャンセルするように、前記第二の電流源回路のいずれ
か一つを活性化する制御信号を出力するデジタル制御部
が設けられる。
【0012】(作用)請求項1では、第二の電流源回路
6のいずれか一つが活性化されて、MOSトランジスタ
Tr3,Tr4に同一値のドレイン電流が流れる。
【0013】請求項2では、オペアンプ回路の入力回路
の第二の電流源回路のいずれか一つが活性化されて、オ
ペアンプ回路の出力信号のオフセット電圧がキャンセル
される。
【0014】請求項3では、デジタル制御部から信号さ
れる制御信号に基づいて、オペアンプ回路の入力回路の
第二の電流源回路のいずれか一つが活性化されて、オペ
アンプ回路の出力信号のオフセット電圧がキャンセルさ
れる。
【0015】
【発明の実施の形態】図2は、この発明を具体化したオ
ペアンプ回路1の入力段の一実施の形態を示す。
【0016】PチャネルMOSトランジスタTr1,Tr2
のソースは電源Vccに接続される。前記トランジスタT
r1のドレインは、トランジスタTr1,Tr2のゲート及び
NチャネルMOSトランジスタTr3のドレインに接続さ
れる。また、前記トランジスタTr2のドレインは、Nチ
ャネルMOSトランジスタTr4のドレインに接続され
る。前記トランジスタTr2,Tr4のドレインからオペア
ンプ回路1の出力段に出力信号POが出力される。
【0017】前記トランジスタTr3,Tr4のゲートに
は、入力信号IN1,IN2が入力される。前記トラン
ジスタTr3,Tr4のソース間には同一抵抗値のn個の抵
抗R1〜Rnが直列に接続され、各抵抗R1〜Rnの接
続点は、それぞれ電流源として動作するNチャネルMO
SトランジスタTrs1〜Trs(n−1)を介してグラン
ドGNDに接続される。
【0018】前記電流源トランジスタTrs1〜Trs(n
−1)のゲートには、それぞれスイッチ回路SW1〜S
W(n−1)を介して、グランドGNDレベルとバイア
ス電圧生成回路2から出力されるバイアス電圧VB との
いずれかが入力される。
【0019】前記バイアス電圧生成回路2は、Nチャネ
ルMOSトランジスタTr5のゲート及びドレインが抵抗
RB を介して電源Vccに接続され、同トランジスタTr5
のソースはグランドGNDに接続される。
【0020】従って、抵抗RB とトランジスタTr5のオ
ン抵抗の抵抗値の比に基づいて定電圧となるバイアス電
圧VB が出力される。前記スイッチ回路SW1〜SW
(n−1)には、後記デジタル制御部から出力される制
御信号CS1〜CS(n−1)が入力される。そして、
制御信号CS1〜CS(n−1)は、いずれか一つがH
レベルとなり、スイッチ回路SW1〜SW(n−1)は
Hレベルの制御信号に基づいて、バイアス電圧VB を対
応するトランジスタのゲートに供給する。
【0021】前記制御信号CS1〜CS(n−1)の生
成回路を図3に示す。前記オペアンプ回路1の出力信号
OUTは、A/D変換器3に入力され、アナログ電圧で
ある出力信号OUTがデジタル値に変換される。
【0022】前記A/D変換器3の出力信号は、デジタ
ル制御部4に入力される。前記デジタル制御部4には、
前記A/D変換器3の出力信号とともに、基準信号DR
が入力される。
【0023】この基準信号DR は、入力信号IN1,I
N2が同一レベルとなったときに、オペアンプ回路1の
オフセットを生じていない出力信号OUTに相当するデ
ジタル値である。
【0024】そして、前記デジタル制御部4はA/D変
換器の出力信号と基準信号DR とを比較して、A/D変
換器の出力信号を基準信号DR に一致させるような制御
信号CS1〜CS(n−1)をオペアンプ回路1に出力
する。
【0025】次に、上記のように構成されたオペアンプ
回路の入力段の作用を説明する。この入力段は、入力信
号IN1,IN2の電位差を増幅した信号POを出力段
に出力する。そして、出力段は入力信号POに基づいて
出力信号OUTを出力する。
【0026】入力信号IN1,IN2が同レベルとなる
とき、このオペアンプ回路1では、入力段のトランジス
タTr3,Tr4に流れるドレイン電流が同一となって、そ
の状態での信号POに基づいて、出力段から例えば0V
の所定レベルの出力信号OUTを出力することが望まし
い。
【0027】実際には、プロセスのばらつき等により、
入力信号IN1,IN2が同一レベルとなっても、トラ
ンジスタTr3,Tr4に流れるドレイン電流は同一とはな
らない。
【0028】そして、入力段から出力される信号POに
基づいて出力段から出力される出力信号OUTにオフセ
ット電圧が生じると、デジタル制御部4では、A/D変
換器3の出力信号を、基準信号DR と一致させるよう
に、制御信号CS1〜CS(n−1)をオペアンプ回路
1に出力する。
【0029】すると、入力段では制御信号CS1〜CS
(n−1)に基づいて、電流源トランジスタTrs1〜T
rs(n−1)のうち、トランジスタTr3,Tr4に流れる
ドレイン電流を一致させるような電流源トランジスタが
選択されてオンされる。
【0030】トランジスタTr4に流れるドレイン電流が
トランジスタTr3に流れるドレイン電流より大きい場合
には、電流源トランジスタとトランジスタTr4との間の
抵抗値が大きくなるように電流源トランジスタTrs1〜
Trs(n−1)のいずれかが選択される。
【0031】そして、トランジスタTr3,Tr4と電流源
トランジスタとの間の抵抗値を調整することにより、ト
ランジスタTr3,Tr4のドレイン電流が一致するように
調整される。
【0032】従って、同一レベルの入力信号IN1,I
N2が入力されたとき、オペアンプ回路1の出力信号O
UTがオフセット電圧を含まない所定レベルに調整され
る。上記のように構成されたオペアンプ回路1では、次
に示す作用効果を得ることができる。 (イ)入力段の複数の電流源トランジスタTrs1〜Trs
(n−1)の中から一つを選択してオンさせると、オン
された電流源トランジスタとトランジスタTr3,Tr4と
の間の抵抗値を調整することができる。その抵抗値の調
整により、トランジスタTr3,Tr4に流れるドレイン電
流が一致するように調整することができる。 (ロ)入力段のトランジスタTr3,Tr4に流れるドレイ
ン電流が一致するように調整することにより、オペアン
プ回路1の出力信号OUTのオフセット電圧をキャンセ
ルするように調整することができる。 (ハ)オペアンプ回路1のオフセット電圧を外付け抵抗
を接続することなくキャンセルすることができるので、
チップの外部端子数の増大を防止することができる。 (ニ)アナログ回路とデジタル回路を混載した半導体集
積回路装置において、MOSトランジスタで構成される
オペアンプ回路1のオフセット電圧を、外付け抵抗を接
続することなく、キャンセルすることができる。
【0033】なお、前記実施の形態のPチャネルMOS
トランジスタとNチャネルMOSトランジスタ及び電源
を入れ換えた入力段についても同様に実施することがで
きる。
【0034】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明は外付け
抵抗を接続することなく、オフセット電圧を解消し得る
オペアンプ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図である。
【図2】 一実施の形態の入力差動回路を示す回路図で
ある。
【図3】 一実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
5 第一の電流源回路 6 第二の電流源回路 V1 第一の電源 V2 第二の電源 Tr3,Tr4 MOSトランジスタ IN1,IN2 入力信号 R 抵抗 PO 出力信号

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一の電源から第一の電流源回路を介し
    て同一のドレイン電流が供給される一対のMOSトラン
    ジスタのゲートに入力信号をそれぞれ入力し、前記MO
    Sトランジスタの少なくとも一方のドレインから出力信
    号を出力し、前記MOSトランジスタのソース間には複
    数の抵抗を直列に接続し、前記各抵抗間と第二の電源と
    の間には、それぞれ第二の電流源回路を接続し、前記各
    MOSトランジスタに流れるドレイン電流を一致させる
    ように、前記第二の電流源回路のいずれか一つを活性化
    することを特徴とする入力回路。
  2. 【請求項2】 第一の電源から第一の電流源回路を介し
    て同一のドレイン電流が供給される一対のMOSトラン
    ジスタのゲートに入力信号をそれぞれ入力し、前記MO
    Sトランジスタのソース間には複数の抵抗を直列に接続
    し、前記各抵抗間と第二の電源との間には、それぞれ第
    二の電流源回路を接続して入力回路を構成し、前記入力
    回路の少なくとも一方のMOSトランジスタのドレイン
    から出力される信号に基づいて出力回路から出力信号を
    出力し、前記第二の電流源回路のいずれか一つを活性化
    することにより、前記出力回路から出力される出力信号
    のオフセット電圧をキャンセルすることを特徴とするオ
    ペアンプ回路。
  3. 【請求項3】 アナログ回路と、デジタル回路とを同一
    チップ上に混載した半導体集積回路装置であって、 アナログ回路として搭載されるオペアンプ回路の入力回
    路は、第一の電源から第一の電流源回路を介して同一の
    ドレイン電流が供給される一対のMOSトランジスタの
    ゲートに入力信号をそれぞれ入力し、前記MOSトラン
    ジスタのソース間に複数の抵抗を直列に接続し、前記各
    抵抗間と第二の電源との間に、それぞれ第二の電流源回
    路を接続して構成し、 前記デジタル回路には、前記オペアンプ回路の出力信号
    をA/D変換した信号と、あらかじめ設定された基準信
    号とを比較して、前記オペアンプ回路の出力オフセット
    電圧をキャンセルするように、前記第二の電流源回路の
    いずれか一つを活性化する制御信号を出力するデジタル
    制御部を設けたことを特徴とする半導体集積回路装置。
JP8047345A 1996-03-05 1996-03-05 入力回路及びオペアンプ回路並びに半導体集積回路装置 Withdrawn JPH09246885A (ja)

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