KR101330751B1 - Two-stage operational amplifier with class AB output stage - Google Patents

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Abstract

연산 증폭기가 개시된다. 상기 연산 증폭기는 액티브 로드를 포함하는 차동 증폭기와, 제1브랜치와 제2브랜치를 포함하는 전류 미러와, 제1전원과 출력 노드 사이에 접속되고 상기 차동 증폭기의 제1출력 단자의 전압에 응답하여 스위치되는 제1스위치와, 상기 차동 증폭기의 제2출력 단자의 전압에 응답하여 상기 제1브랜치를 흐르는 기준 전류의 양을 조절하기 위한 제1바이어스 회로와, 상기 제1출력 단자의 전압에 응답하여 미러 전류가 흐르는 상기 제2브랜치의 전압을 제어하기 위한 제2바이어스 회로와, 상기 출력 노드와 제2전원 사이에 접속되고 상기 제2브랜치의 상기 전압에 응답하여 스위치되는 제2스위치와, 상기 출력 노드와 상기 제1출력 단자 사이에 접속된 커패시터를 포함한다.An operational amplifier is disclosed. The operational amplifier comprises a differential amplifier comprising an active load, a current mirror comprising a first branch and a second branch, a first power supply and an output node and in response to a voltage at a first output terminal of the differential amplifier. A first bias circuit for adjusting an amount of a reference current flowing through the first branch in response to a first switch to be switched, a voltage at a second output terminal of the differential amplifier, and a voltage in response to a voltage of the first output terminal A second bias circuit for controlling a voltage of the second branch through which mirror current flows, a second switch connected between the output node and a second power supply and switched in response to the voltage of the second branch, and the output And a capacitor connected between the node and the first output terminal.

연산 증폭기, 레일-투-레일 증폭기, 투- 스테이지 증폭기 Operational Amplifiers, Rail-to-Rail Amplifiers, Two-Stage Amplifiers

Description

클래스 AB 출력 스테이지를 갖는 투-스테이지 연산 증폭기{Two-stage operational amplifier with class AB output stage}Two-stage operational amplifier with class AB output stage

본 발명은 연산 증폭기에 관한 것으로, 특히 클래스 AB 출력 스테이지를 갖는 투-스테이지 연산 증폭기에 관한 것이다.The present invention relates to operational amplifiers, and more particularly to two-stage operational amplifiers having a class AB output stage.

일반적인 전자 장치들, 예컨대 LCD 패널(Liquid Crystal Display panel)을 구동하기 위한 소스 드라이버의 출력 버퍼에 접지 전압에서부터 전원 전압까지 풀 스윙(full swing)하는 출력 전압을 얻기 위하여 레일-투-레일(rail-to-rail) 연산 증폭기가 주로 이용된다.Rail-to-rail to obtain a full swing output voltage from the ground voltage to the supply voltage in the output buffer of a source driver for driving a typical electronic device, such as a liquid crystal display panel. to-rail op amps are commonly used.

그러나, 레일-투-레일 연산 증폭기의 레이아웃(layout) 면적은 상당히 크므로, 다수의 레일-투-레일 연산 증폭기들을 포함하는 소스 드라이버의 출력 버퍼의 크기도 커진다. 따라서, 소스 드라이버의 크기를 줄이는 경향하에서, 소스 드라이버의 출력 버퍼에 사용되는 연산 증폭기의 크기를 줄일 필요가 있다.However, since the layout area of the rail-to-rail operational amplifier is quite large, the size of the output buffer of the source driver including a plurality of rail-to-rail operational amplifiers is also large. Therefore, under the tendency to reduce the size of the source driver, it is necessary to reduce the size of the operational amplifier used for the output buffer of the source driver.

소스 드라이버의 출력 버퍼에 투-스테이지 연산 증폭기가 사용되고 있으나, 상기 투-스테이지 연산 증폭기의 폴링 특성이 나쁘므로, 소스 드라이버로부터 출력되는 신호들 사이에서 편차들이 발생한다. 따라서, 상기 편차들 때문에 영상을 디 스플레이하기 위한 LCD 패널에서 세로줄 무늬 또는 물결 무늬가 발생할 수 있다.Although a two-stage operational amplifier is used for the output buffer of the source driver, since the polling characteristic of the two-stage operational amplifier is bad, deviations occur between signals output from the source driver. Therefore, vertical stripes or waves may occur in the LCD panel for displaying an image due to the deviations.

또한, 소스 드라이버의 출력 버퍼에 레일-투-레일 연산 증폭기 대신에 투-스테이지 연산 증폭기를 사용할 경우, 상기 출력 버퍼의 출력 전압의 폴링 특성 (falling characteristic) 또는 라이징(rising) 특성은 나빠질 수 있다.In addition, when using a two-stage operational amplifier instead of a rail-to-rail operational amplifier as an output buffer of the source driver, a falling characteristic or a rising characteristic of the output voltage of the output buffer may be deteriorated.

레일-투-레일 연산 증폭기의 출력 스테이지는 클래스 AB로 동작하므로, 상기 레일-투-레일 연산 증폭기는 상기 레일-투-레일 연산 증폭기의 출력 로드(load)를 클래스 AB(또는 푸쉬-풀(push-pull))로 동작시킬 수 있다. 그러나, 투-스테이지 연산 증폭기의 출력 스테이지의 한쪽(예컨대 PMOSFET으로 구현된 풀-업 회로)은 공통 소스 증폭기로서 동작하고 다른 한쪽(예컨대 NMOSFET으로 구현된 풀-다운 회로)은 전류 원으로서 동작하기 때문에, 상기 투-스테이지 연산 증폭기는 상기 투-스테이지 연산 증폭기의 출력 로드를 클래스 AB(또는, 푸쉬-풀)로 동작시키기 어렵다. 따라서, 적은 레이아웃 면적을 갖고, 폴링 특성 또는 라이징 특성을 개선할 수 있는 연산 증폭기가 요구된다.Since the output stage of a rail-to-rail operational amplifier operates in class AB, the rail-to-rail operational amplifier applies the output load of the rail-to-rail operational amplifier to class AB (or push-push). -pull)). However, since one side of the output stage of a two-stage operational amplifier (e.g., a pull-up circuit implemented with a PMOSFET) operates as a common source amplifier and the other side (e.g., a pull-down circuit implemented with an NMOSFET) operates as a current source. The two-stage operational amplifier is difficult to operate the output load of the two-stage operational amplifier in class AB (or push-pull). Therefore, there is a need for an operational amplifier having a small layout area and capable of improving polling or rising characteristics.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 적은 레이아웃 면적을 갖으면서 폴링 특성 또는 라이징 특성을 개선하고, 투-스테이지 연산 증폭기이면서도 레일-투-레일 증폭기처럼 동작할 수 있는 연산 증폭기를 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an operational amplifier which has a small layout area and improves polling or rising characteristics, and which can operate as a rail-to-rail amplifier while being a two-stage operational amplifier.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 연산 증폭기는 액티브 로드를 포함하는 차동 증폭기, 제1브랜치와 제2브랜치를 포함하는 전류 미러, 제1전원과 출력 노드 사이에 접속되고 상기 차동 증폭기의 제1출력 단자의 전압에 응답하여 스위치되는 제1스위치, 상기 차동 증폭기의 제2출력 단자의 전압에 응답하여 상기 제1브랜치를 흐르는 기준 전류의 양을 조절하기 위한 제1바이어스 회로, 상기 제1출력 단자의 전압에 응답하여 미러 전류가 흐르는 상기 제2브랜치의 전압을 제어하기 위한 제2바이어스 회로, 상기 출력 노드와 제2전원 사이에 접속되고 상기 제2브랜치의 상기 전압에 응답하여 스위치되는 제2스위치, 및 상기 출력 노드와 상기 제1출력 단자 사이에 접속된 커패시터를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an operational amplifier includes a differential amplifier including an active load, a current mirror including a first branch and a second branch, a first power supply and an output node, and connected to a first output terminal of the differential amplifier. A first switch switched in response to a voltage, a first bias circuit for adjusting an amount of a reference current flowing through the first branch in response to a voltage of a second output terminal of the differential amplifier, and a voltage of the first output terminal A second bias circuit for controlling a voltage of the second branch in response to a mirror current, a second switch connected between the output node and a second power supply and switched in response to the voltage of the second branch; A capacitor connected between an output node and the first output terminal.

상기 전류 미러는 NMOSFET 전류 미러이고, 상기 제1전원의 전압은 상기 제2전원의 전압보다 높고, 상기 제1스위치는 PMOSFET이고, 상기 제2스위치는 NMOSFET이다.The current mirror is an NMOSFET current mirror, the voltage of the first power supply is higher than the voltage of the second power supply, the first switch is a PMOSFET, and the second switch is an NMOSFET.

또한, 상기 전류 미러는 PMOSFET 전류 미러이고, 상기 제1전원의 전압은 상기 제2전원의 전압보다 낮고, 상기 제1스위치는 NMOSFET이고, 상기 제2스위치는 PMOSFET이다. 연산 증폭기는 투- 스테이지 연산 증폭기이다.The current mirror is a PMOSFET current mirror, the voltage of the first power supply is lower than the voltage of the second power supply, the first switch is an NMOSFET, and the second switch is a PMOSFET. The operational amplifier is a two-stage operational amplifier.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 연산 증폭기는 제1전원과 제1제어 노드 사이에 접속되고 기준 전류 브랜치와 미러 전류 브랜치를 포함하는 제1전류 미러, 제2전원과 제2제어 노드 사이에 접속된 제2전류 미러, 상기 제1전원과 출력 노드 사이에 접속되고 상기 제1제어 노드의 전압에 응답하여 온/오프되는 제1트랜지스터, 상기 출력 노드와 상기 제2전원 사이에 접속되고 상기 제2제어 노드의 전압에 응답하여 온/오프되는 제2트랜지스터, 전류 원을 통하여 상기 제2전원에 접속되고, 상기 기준 전류 브랜치에 접속된 드레인을 갖는 제3트랜지스터와 상기 미러 전류 브랜치에 접속된 드레인을 갖는 제4트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 쌍, 상기 제1제어 노드와 제2제어 노드 사이에 접속되고 다수의 바이어스 제어 전압들에 응답하여 상기 제1트랜지스터와 상기 제2트랜지스터의 바이어스를 위한 바이어스 회로, 및 상기 제1미러 전류 브랜치와 상기 출력 노드 사이에 접속된 커패시터를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an operational amplifier includes a first current mirror connected between a first power supply and a first control node and a first current mirror including a reference current branch and a mirror current branch, and a second current connected between a second power supply and a second control node. A second current mirror, a first transistor connected between the first power supply and the output node and on / off in response to a voltage of the first control node, connected between the output node and the second power supply and the second control node A second transistor turned on / off in response to a voltage of the third transistor; a third transistor having a drain connected to the second power supply through a current source and connected to the reference current branch; and a drain having a drain connected to the mirror current branch. A transistor pair comprising four transistors, the first transistor connected between the first control node and the second control node and responsive to a plurality of bias control voltages; It comprises a capacitor connected between a bias circuit for the bias of the second transistor, and with the first current mirror branch, the output node.

상기 제1전원의 전압은 상기 제2전원의 전압보다 높고, 상기 제1전류 미러는 PMOSFET 캐스코드 전류 미러이고, 상기 제2전류 미러는 NMOSFET 전류 미러이고, 상기 제1트랜지스터는 PMOSFET이고, 상기 제2트랜지스터, 상기 제3트랜지스터, 및 상기 제4트랜지스터는 NMOSFET이다.The voltage of the first power supply is higher than the voltage of the second power supply, the first current mirror is a PMOSFET cascode current mirror, the second current mirror is an NMOSFET current mirror, the first transistor is a PMOSFET, The second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are NMOSFETs.

또는, 상기 제1전원의 전압은 상기 제2전원의 전압보다 낮고, 상기 제1전류 미러는 NMOSFET 캐스코드 전류 미러이고, 상기 제2전류 미러는 PMOSFET 전류 미러이고, 상기 제1트랜지스터는 NMOSFET이고, 상기 제2트랜지스터, 상기 제3트랜지스터, 및 상기 제4트랜지스터는 PMOSFET이다.Alternatively, the voltage of the first power supply is lower than the voltage of the second power supply, the first current mirror is an NMOSFET cascode current mirror, the second current mirror is a PMOSFET current mirror, and the first transistor is an NMOSFET, The second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are PMOSFETs.

상기 연산 증폭기는 상기 출력 노드와 상기 제3트랜지스터의 게이트가 서로 접속된 단위 이득 버퍼이다. 상기 연산 증폭기는 디스플레이 구동 장치의 일부로서 구현된다.The operational amplifier is a unit gain buffer in which the output node and the gate of the third transistor are connected to each other. The operational amplifier is implemented as part of a display drive device.

본 발명의 실시 예에 따른 연산 증폭기는 출력 전압의 폴링 특성 또는 라이징 특성을 개선함과 동시에 레이아웃 면적을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.The operational amplifier according to the embodiment of the present invention has the effect of reducing the layout area while improving the polling or rising characteristics of the output voltage.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소스 드라이버를 포함하는 디스플레이 장치의 블락 도이다. 도 1을 참조하면, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 장치, 또는 OLED(organic light emitting diode) 장치와 같은 평판 디스플레이 장치(50)는 LCD 패널(100), 소스 드라이버(200), 및 게이트 드라이버(300)를 포함한다. LCD 패널(100)은 다수의 게이트 라인들(G1~Gm; m은 자연수), 다수의 소스 라인들(S1~Sn; n은 자연수), 및 다수의 화소들(미 도시)을 포함한다.1 is a block diagram of a display device including a source driver according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a flat panel display device 50 such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP) device, or an organic light emitting diode (OLED) device may include an LCD panel 100 and a source driver 200. , And gate driver 300. The LCD panel 100 includes a plurality of gate lines (G1 to Gm; m is a natural number), a plurality of source lines (S1 to Sn; n is a natural number), and a plurality of pixels (not shown).

데이터 라인 드라이버라고도 불리는 소스 드라이버(300)는 디지털 영상 데이터(DATA)에 응답하여 다수의 소스 라인들(S1~Sn)을 구동하고, 게이트 드라이버 (300)는 다수의 게이트 라인들(G1~Gm)을 구동한다. 상기 다수의 화소들은 소스 드라이버(200)와 게이트 드라이버(300)의 동작에 기초하여 원하는 영상을 디스플레이한다.The source driver 300, also called a data line driver, drives a plurality of source lines S1 to Sn in response to the digital image data DATA, and the gate driver 300 includes a plurality of gate lines G1 to Gm. To drive. The plurality of pixels displays a desired image based on the operation of the source driver 200 and the gate driver 300.

도 2는 도 1에 도시된 소스 드라이버의 블락 도이다. 도 2를 참조하면, 디스플레이 구동 장치인 소스 드라이버(200)는 컨트롤러(205), 극성 제어회로(210), 래치 회로(220), 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Converter, 230, 이하 "DAC"이라 함), 및 출력 버퍼(240)를 포함한다. 구현 예에 따라서 컨트롤러(205)는 소스 드라이버(200)의 내부 또는 외부에 구현될 수 있다.FIG. 2 is a block diagram of the source driver shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the source driver 200, which is a display driving device, includes a controller 205, a polarity control circuit 210, a latch circuit 220, and a digital-to-analog converter 230. ), And an output buffer 240. According to an implementation example, the controller 205 may be implemented inside or outside the source driver 200.

컨트롤러(205)는 극성 제어신호(CSP) 및 래칭 신호(LS)를 발생한다.The controller 205 generates the polarity control signal CSP and the latching signal LS.

도 1에 도시된 LCD 패널(100)의 다수의 액정들로 일정한 전압이 계속해서 공급될 경우, 상기 다수의 액정들은 경화될 우려가 있다. 따라서, LCD 패널(100)의 다수의 액정들의 경화를 방지하기 위하여, 극성 제어회로(210)는 극성 제어신호 (CSP)에 응답하여 디지털 영상 데이터(DATA)의 극성을 제어한다. 여기서, 극성을 제어한다는 것은 일정한 주기마다 LCD 패널(100)로 공급되는 공통 전압을 기준으로 디지털 영상 데이터(DATA)의 위상을 반전시키는 것을 의미한다.When a constant voltage is continuously supplied to the plurality of liquid crystals of the LCD panel 100 illustrated in FIG. 1, the plurality of liquid crystals may be cured. Therefore, in order to prevent hardening of the plurality of liquid crystals of the LCD panel 100, the polarity control circuit 210 controls the polarity of the digital image data DATA in response to the polarity control signal CSP. Here, controlling the polarity means reversing the phase of the digital image data DATA based on a common voltage supplied to the LCD panel 100 at regular intervals.

래치 회로(220)는 래칭 신호(LS)에 응답하여 극성 제어회로(210)로부터 출력된 디지털 영상 데이터(DATA)를 래치한다. DAC(230)은 래치 회로(220)로부터 출력되는 디지털 영상 데이터(DATA)를 다수의 아날로그 전압들(Vang)로 변환한다. 다수의 아날로그 전압들(Vang) 각각의 위상은 상기 공통 전압을 기준으로 일정한 주기마다 반전될 수 있다.The latch circuit 220 latches the digital image data DATA output from the polarity control circuit 210 in response to the latching signal LS. The DAC 230 converts the digital image data DATA output from the latch circuit 220 into a plurality of analog voltages Vang. The phase of each of the plurality of analog voltages Vang may be inverted at regular intervals based on the common voltage.

본 발명의 실시 예들, 즉 도 4 내지 도 7에 도시된 연산 증폭기를 다수개 포함하는 출력 버퍼(240)는 다수의 아날로그 전압들(Vang) 각각을 증폭(또는, 버퍼링)하고, 증폭(또는 버퍼링)된 각각의 전압을 다수의 소스 라인들(S1~Sn) 중에서 대응하는 소스 라인으로 출력한다. 일반적인 소스 드라이버(200) 내의 출력 버퍼 (240)는 다수의 소스 라인들(S1~Sn) 각각으로 증폭(또는 버퍼링)된 전압을 출력하기 위하여 다수의 레일-투-레일 연산 증폭기를 포함한다.Embodiments of the present invention, that is, the output buffer 240 including a plurality of operational amplifiers illustrated in FIGS. 4 to 7 amplifies (or buffers) each of a plurality of analog voltages Vang, and amplifies (or buffers) each. ) Are output to the corresponding source line among the plurality of source lines S1 to Sn. The output buffer 240 in the general source driver 200 includes a plurality of rail-to-rail operational amplifiers to output a voltage amplified (or buffered) to each of the plurality of source lines S1 to Sn.

그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 출력 버퍼(240)는, 일반적인 레일-투-레일 연산 증폭기를 이용하는 대신에, 폴링 특성을 개선하기 위하여 NMOSFET 입력 스테이지를 포함하는 투-스테이지 연산 증폭기(도 4 또는 도 6의 260)와 라이징 특성을 개선하기 위하여 PMOSFET 입력 스테이지를 포함하는 투-스테이지 연산 증폭기(도 5 또는 도 7의 270)를 포함한다.However, instead of using a typical rail-to-rail operational amplifier, the output buffer 240 according to an embodiment of the present invention includes a two-stage operational amplifier (N FIG. 4 or FIG. 4) that includes an NMOSFET input stage to improve polling characteristics. 260 of FIG. 6 and a two-stage operational amplifier (270 of FIG. 5 or 7) including a PMOSFET input stage to improve the rising characteristics.

도 3은 도 2에 도시된 출력 버퍼의 회로도이다. 도 3에서는 설명의 편의를 위하여 제1스위칭 부(250), 두 개의 투-스테이지 연산 증폭기들(260과 270), 및 제2스위칭 부(280)을 도시한다. 두 개의 투-스테이지 연산 증폭기들(260과 270) 각각은 단위 이득 버퍼로서 기능을 수행할 수 있도록, 각각의 출력 전압(OUT1과 OUT2)은 각각의 음의 입력 단자(-)로 피드백된다.FIG. 3 is a circuit diagram of the output buffer shown in FIG. 2. 3 illustrates a first switching unit 250, two two-stage operational amplifiers 260 and 270, and a second switching unit 280 for convenience of description. Each output voltage OUT1 and OUT2 is fed back to its respective negative input terminal-so that each of the two two-stage operational amplifiers 260 and 270 can function as a unity gain buffer.

다수의 입력 라인들(INL1과 INL2) 각각은 일정한 주기(예컨대, 극성 제어신호의 주기)마다 위상이 반전되는 다수의 아날로그 전압들(Vang1과 Vang2)을 수신한다. 한 쌍의 아날로그 전압들(Vang1과 Vang2) 각각의 극성은 서로 상보적으로 반전된다고 가정한다.Each of the plurality of input lines INL1 and INL2 receives a plurality of analog voltages Vang1 and Vang2 whose phases are inverted every predetermined period (eg, the period of the polarity control signal). It is assumed that the polarities of each of the pair of analog voltages Vang1 and Vang2 are inverted complementarily to each other.

제1입력 라인(INL1)으로 입력되는 제1아날로그 전압(Vang1)은 제1버퍼(260)를 통하여 제1소스 라인(Sx)로 출력될 아날로그 전압이고, 제2입력 라인(INL2)으로 입력되는 제2아날로그 전압(Vang2)은 제2버퍼(270)를 통하여 제2소스 라인(Sy)으로 출력될 아날로그 전압이다.The first analog voltage Vang1 input to the first input line INL1 is an analog voltage to be output to the first source line Sx through the first buffer 260, and is input to the second input line INL2. The second analog voltage Vang2 is an analog voltage to be output to the second source line Sy through the second buffer 270.

제1연산 증폭기(260)는 다수의 아날로그 전압들(Vang1과 Vang2) 중에서 위상이 반전되지 않은 아날로그 전압을 다수의 소스 라인들(Sx와 Sy) 중에서 어느 하나 의 소스 라인으로 버퍼링한다. 여기서, x와 y는 1보다 크고 n보다 작은 자연수이고, y가 x보다 1만큼 크다.The first operational amplifier 260 buffers the analog voltage whose phase is not inverted among the plurality of analog voltages Vang1 and Vang2 to any one of the plurality of source lines Sx and Sy. Where x and y are natural numbers greater than 1 and less than n, and y is 1 greater than x.

제2연산 증폭기(270)는 다수의 아날로그 전압들(Vang1과 Vang2) 중에서 위상이 반전된 아날로그 전압을 다수의 소스 라인들(Sx와 Sy) 중에서 어느 하나의 소스 라인으로 버퍼링한다.The second operational amplifier 270 buffers the analog voltage whose phase is inverted among the plurality of analog voltages Vang1 and Vang2 to one of the plurality of source lines Sx and Sy.

본 발명의 실시 예에 따른 출력 버퍼(240)의 제1연산 증폭기(260)는 폴링 특성을 개선하기 위하여 NMOSFET 입력 스테이지를 갖는 투-스테이지 연산 증폭기이고, 제2연산 증폭기(270)는 라이징 특성을 개선하기 위하여 PMOSFET 입력 스테이지를 갖는 투- 스테이지 연산 증폭기이다.The first operational amplifier 260 of the output buffer 240 according to an embodiment of the present invention is a two-stage operational amplifier having an NMOSFET input stage in order to improve the polling characteristic, and the second operational amplifier 270 provides a rising characteristic. To improve it is a two-stage op amp with a PMOSFET input stage.

제1스위칭 부(250)는, 일정한 주기마다 다수의 제1스위칭 제어 신호들 (CTRL1)에 응답하여, 제1입력 라인(INL1)과 제1연산 증폭기(260)의 제1입력 단자 (+)를 접속시키고 제2입력 라인(INL2)과 제2연산 증폭기(270)의 제1입력 단자(+)를 접속시킨다. 또한, 제1스위칭 부(250)는, 상기 일정한 주기마다 상기 다수의 제1스위칭 제어 신호들(CTRL1)에 응답하여, 제1입력 라인(INL1)과 제2연산 증폭기(270)의 제1입력(+) 단자를 크로스-접속하고 제2입력 라인(INL2)과 제1연산 증폭기(260)의 제1입력(+) 단자를 크로스-접속한다.The first switching unit 250 in response to the plurality of first switching control signals CTRL1 at regular intervals, the first input terminal (+) of the first input line INL1 and the first operational amplifier 260. Is connected to the first input terminal (+) of the second input line (INL2) and the second operational amplifier (270). In addition, the first switching unit 250 in response to the plurality of first switching control signals CTRL1 at every predetermined period, the first input of the first input line INL1 and the second operational amplifier 270. Cross-connect the (+) terminal and cross-connect the first input (+) terminal of the second input line INL2 and the first operational amplifier 260.

제2스위칭 부(280)는, 일정한 주기마다 다수의 제2스위칭 제어신호들(CTRL2)에 응답하여, 제1연산 증폭기(260)의 출력 단자와 제1소스 라인(Sx)을 접속시키고 제2연산 증폭기(270)의 출력 단자와 제2소스 라인(Sx)을 접속시킨다. 또한, 제2스위칭 부 (280)는, 상기 일정한 주기마다 상기 다수의 제2스위칭 제어신호들(CTRL2) 에 응답하여, 제1연산 증폭기(260)의 출력 단자와 제2소스 라인(Sy)을 크로스-접속하고 제2연산 증폭기(270)의 출력 단자와 제1소스 라인(Sx)을 크로스-접속한다.The second switching unit 280 connects the output terminal of the first operational amplifier 260 and the first source line Sx in response to the plurality of second switching control signals CTRL2 at regular intervals, and then, the second switching unit 280 connects the second source switching signal Sx. The output terminal of the operational amplifier 270 is connected to the second source line Sx. In addition, the second switching unit 280 may connect the output terminal and the second source line Sy of the first operational amplifier 260 in response to the plurality of second switching control signals CTRL2 at every predetermined period. Cross-connect and cross-connect the output terminal of the second operational amplifier 270 and the first source line Sx.

또한, 제2스위칭 부(280)는, 일정한 주기마다 다수의 제3스위칭 제어신호들(CTRL3)에 응답하여, 제1소스 라인(Sx)과 제2소스 라인(Sy)을 서로 접속시켜 전하 공유(charge sharing) 동작을 수행할 수도 있다.In addition, the second switching unit 280 connects the first source line Sx and the second source line Sy to each other in response to the plurality of third switching control signals CTRL3 at regular intervals, thereby sharing charge. (charge sharing) operation may be performed.

출력 버퍼(240)에서, 위상이 반전되지 않은 아날로그 전압은 폴링 특성을 개선하기 위한 제1연산 증폭기(260)에 의하여 버퍼링되고, 위상이 반전된 아날로그 전압은 라이징 특성을 개선하기 위한 제2연산 증폭기(270)에 의하여 버퍼링된다. 그러나, 그 반대로 버퍼링될 수 있다.In the output buffer 240, the analog voltage whose phase is not inverted is buffered by the first operational amplifier 260 to improve the polling characteristic, and the analog voltage whose phase inverted is the second operational amplifier to improve the rising characteristic. Buffered by 270. However, the reverse can be buffered.

예컨대, 제1아날로그 전압(Vang1)이 반전되지 않은 위상(non-inverted phase)을 갖고 제2아날로그 전압(Vang2)이 반전된 위상(inverted phase)을 갖는 경우, 제1스위칭 부(250)의 스위칭 동작에 따라 제1입력 라인(INL1)은 제1연산 증폭기(260)의 제1입력 단자에 접속되고 제2입력 라인(INL2)은 제2연산 증폭기(270)의 제1입력 단자에 접속된다. 이 경우, 제2스위칭 부(280)의 스위칭 동작에 따라, 제1연산 증폭기(260)의 출력 단자는 제1소스 라인(Sx)에 접속되고 제2연산 증폭기(270)의 출력 단자는 제2소스 라인(Sy)에 접속된다.For example, when the first analog voltage Vang1 has a non-inverted phase and the second analog voltage Vang2 has an inverted phase, the switching of the first switching unit 250 is performed. In operation, the first input line INL1 is connected to the first input terminal of the first operational amplifier 260, and the second input line INL2 is connected to the first input terminal of the second operational amplifier 270. In this case, according to the switching operation of the second switching unit 280, the output terminal of the first operational amplifier 260 is connected to the first source line Sx, and the output terminal of the second operational amplifier 270 is connected to the second. It is connected to the source line Sy.

그러나, 제1아날로그 전압(Vang1)이 반전된 위상을 갖고 제2아날로그 전압 (Vang2)이 반전되지 않은 위상을 갖는 경우, 제1스위칭 부(250)의 스위칭 동작에 따라 제1입력 라인(INL1)은 제2연산 증폭기(270)의 제1입력 단자에 크로스-접속되고 제2입력 라인(INL2)은 제1연산 증폭기(260)의 제1입력 단자에 크로스-접속된다.However, when the first analog voltage Vang1 has an inverted phase and the second analog voltage Vang2 has an inverted phase, the first input line INL1 may operate according to the switching operation of the first switching unit 250. Is cross-connected to the first input terminal of the second operational amplifier 270 and the second input line INL2 is cross-connected to the first input terminal of the first operational amplifier 260.

이 경우, 제2스위칭 부(280)의 스위칭 동작에 따라, 제1연산 증폭기(260)의 출력 단자는 제2소스 라인(Sy)에 크로스-접속되고 제2연산 증폭기(270)의 출력 단자는 제1소스 라인(Sx)에 크로스-접속된다.In this case, according to the switching operation of the second switching unit 280, the output terminal of the first operational amplifier 260 is cross-connected to the second source line Sy and the output terminal of the second operational amplifier 270 is It is cross-connected to the first source line Sx.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 NMOSFET 입력 스테이지를 갖는 제1연산 증폭기의 회로도이다. 도 4를 참조하면, NMOSFET 입력 스테이지(261)를 갖는 제1연산 증폭기(260)는 전류 미러(263), 제1바이어스 회로(265), 제2바이어스 회로(267), 출력 스테이지(269), 및 보상 커패시터(C1)를 포함한다.4 is a circuit diagram of a first operational amplifier having an NMOSFET input stage according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the first operational amplifier 260 having the NMOSFET input stage 261 includes a current mirror 263, a first bias circuit 265, a second bias circuit 267, an output stage 269, and the like. And a compensation capacitor C1.

NMOSFET 입력 스테이지(261), 전류 미러(263), 제1바이어스 회로(265), 및 제2바이어스 회로(267)를 포함하는 제1폴디드 캐스코드 연산 증폭 회로는 출력 전압(OUT1)의 폴링 특성을 개선할 수 있다.The first folded cascode operational amplifier circuit including the NMOSFET input stage 261, the current mirror 263, the first bias circuit 265, and the second bias circuit 267 has a polling characteristic of the output voltage OUT1. Can be improved.

액티브 로드(active load)를 갖는 차동 증폭기, 또는 커런트 미러 형(current mirror type) 차동 증폭기라고도 불리는 NMOSFET 입력 스테이지(261)는 바이어스 제어 전압(VB1)에 의하여 제어되는 전류 원(3)을 통하여 제2전원, 예컨대 접지 전압(VSS)을 공급하는 전원에 접속된 다수의 NMOSFET들(1과 2), 및 전류 미러를 구성하는 다수의 PMOSFET들(4와 5)을 포함한다.NMOSFET input stage 261, also referred to as a differential amplifier with active load, or current mirror type differential amplifier, is second through a current source 3 controlled by a bias control voltage VB1. A plurality of NMOSFETs 1 and 2 connected to a power supply, for example a power supply for supplying the ground voltage VSS, and a plurality of PMOSFETs 4 and 5 constituting a current mirror.

다수의 NMOSFET들(1, 2, 및 3)은 차동 증폭기를 구성한다. 제1연산 증폭기 (260)가 단위 이득 버퍼로서 사용될 경우, 출력 단자(NO)와 제2입력 단자(-)는 서로 접속된다. 상기 차동 증폭기는 제1입력 전압(INP1)과 제2입력 전압(INN1)의 차이를 증폭하여 차동 출력 전류들을 발생한다.Multiple NMOSFETs 1, 2, and 3 constitute a differential amplifier. When the first operational amplifier 260 is used as a unit gain buffer, the output terminal NO and the second input terminal − are connected to each other. The differential amplifier amplifies a difference between the first input voltage INP1 and the second input voltage INN1 to generate differential output currents.

NMOSFET들(6과 7)을 포함하는 전류 미러(263)는 기준 전류가 흐르는 제1브랜 치(branch)와 미러 전류, 즉 상기 기준 전류가 미러링된 전류가 흐르는 제2브랜치를 포함한다.The current mirror 263 including the NMOSFETs 6 and 7 includes a first branch through which the reference current flows and a second branch through which the mirror current, that is, the current mirrored by the reference current flows.

제1바이어스 회로(265)는 차동 증폭기의 제2출력 단자(ODA2)와 전류 미러 (263)의 제1브랜치에 접속된 제2노드(ND2) 사이에 접속된다. 제1바이어스 회로 (265)는 제2출력 단자(ODA2)와 제2노드(ND2) 사이에 병렬로 접속된 PMOSFET(10)와 NMOSFET(11)를 포함하며, 바이어스 제어 전압들(VB4와 VB5)과 제2출력 단자(ODA2)의 전압에 응답하여 상기 제1브랜치에 흐르는 기준 전류의 양을 조절한다.The first bias circuit 265 is connected between the second output terminal ODA2 of the differential amplifier and the second node ND2 connected to the first branch of the current mirror 263. The first bias circuit 265 includes a PMOSFET 10 and an NMOSFET 11 connected in parallel between the second output terminal ODA2 and the second node ND2, and the bias control voltages VB4 and VB5. The amount of reference current flowing through the first branch is adjusted in response to the voltage of the second output terminal ODA2.

제2바이어스 회로(267)는 차동 증폭기의 제1출력 단자(ODA1)와 전류 미러 (263)의 제2브랜치에 접속된 제1노드(ND1) 사이에 접속된다. 제2바이어스 회로 (267)는 제1출력 단자(ODA1)와 제1노드(ND1) 사이에 병렬로 접속된 PMOSFET(8)와 NMOSFET(9)를 포함하며, 바이어스 제어 전압들(VB2와 VB3)과 제1출력 단자(ODA1)의 전압에 응답하여 상기 제1브랜치의 전압, 즉 노드(ND1)의 전압을 조절한다.The second bias circuit 267 is connected between the first output terminal ODA1 of the differential amplifier and the first node ND1 connected to the second branch of the current mirror 263. The second bias circuit 267 includes a PMOSFET 8 and an NMOSFET 9 connected in parallel between the first output terminal ODA1 and the first node ND1, and the bias control voltages VB2 and VB3. In response to the voltage of the first output terminal ODA1, the voltage of the first branch, that is, the voltage of the node ND1 is adjusted.

출력 스테이지(269)는 제1전원, 예컨대 전원 전압(VDD)을 공급하는 전원과 출력 노드(NO) 사이에 접속되는 제1스위치 (12), 및 출력 노드(NO)와 제2전원 사이에 접속되는 제2스위치(13)를 포함한다. 제1스위치(12)는 차동 증폭기의 제1출력 단자(ODA1)의 전압에 응답하여 온/오프되고, 제2스위치(13)는 제1노드(ND1)의 전압에 응답하여 온/오프된다. 제1스위치(12)는 PMOSFET로 구현될 수 있고, 제2스위치(13)는 NMOSFET로 구현될 수 있다. 보상 커패시터(C1)는 제1출력 단자(ODA1)와 출력 노드(NO) 사이에 접속된다.The output stage 269 is connected between a first switch 12 connected between an output node NO and a power supply for supplying a first power supply, for example, a power supply voltage VDD, and between the output node NO and a second power supply. It comprises a second switch 13 to be. The first switch 12 is turned on / off in response to the voltage of the first output terminal ODA1 of the differential amplifier, and the second switch 13 is turned on / off in response to the voltage of the first node ND1. The first switch 12 may be implemented as a PMOSFET, and the second switch 13 may be implemented as an NMOSFET. The compensation capacitor C1 is connected between the first output terminal ODA1 and the output node NO.

도 3과 도 4를 참조하여, 출력 전압(OUT1)의 폴링 특성 개선을 위한 제1연산 증폭기(260)의 동작을 설명하면 다음과 같다.3 and 4, the operation of the first operational amplifier 260 for improving the polling characteristic of the output voltage OUT1 will be described below.

첫째, 제1입력신호(INP1)의 전압 레벨(예컨대, 하이 레벨, 또는 VDD)이 제2입력신호(INN1)의 전압 레벨(예컨대, 로우 레벨, 또는 VSS)보다 높은 경우, NMOSFET(1)는 턴-온 되고, NMOSFET(2)는 턴-오프 된다. 그러므로, 제1출력단자 (ODA1)의 전압 레벨은 로우 레벨로 되고, 제2출력단자(ODA2)의 전압 레벨은 하이 레벨로 된다.First, when the voltage level (eg, high level or VDD) of the first input signal INP1 is higher than the voltage level (eg, low level or VSS) of the second input signal INN1, the NMOSFET 1 It is turned on and the NMOSFET 2 is turned off. Therefore, the voltage level of the first output terminal ODA1 becomes the low level, and the voltage level of the second output terminal ODA2 becomes the high level.

따라서, 출력 스테이지(267)의 PMOSFET(12)는 턴-온 되므로, 출력 단자(NO)의 출력 전압(OUT1)은 하이 레벨로 된다.Therefore, since the PMOSFET 12 of the output stage 267 is turned on, the output voltage OUT1 of the output terminal NO becomes high level.

제1입력신호(INP1)의 전압 레벨이 하이 레벨로 상승하면, 바이어스 트랜지스터(3)에 의한 제1바이어스 전류(I1)의 대부분은 NMOSFET(1)로 흐른다.When the voltage level of the first input signal INP1 rises to a high level, most of the first bias current I1 by the bias transistor 3 flows to the NMOSFET 1.

또한, 제2출력 단자(ODA2)의 전압 레벨이 상승하므로, 제1바이어스 회로 (265)의 PMOSFET(10)의 소스-게이트 전압이 상승한다. PMOSFET(10)의 소스-드레인 전류가 증가하므로, 전류 미러(263)의 제1브랜치의 NMOSFET(7)의 드레인-소스 전류, 즉 기준 전류가 증가한다. 전류 미러링에 의하여, 전류 미러(263)의 제2브랜치의 NMOSFET(6)의 드레인-소스 전류, 즉 미러 전류도 증가한다.In addition, since the voltage level of the second output terminal ODA2 increases, the source-gate voltage of the PMOSFET 10 of the first bias circuit 265 increases. Since the source-drain current of the PMOSFET 10 increases, the drain-source current of the NMOSFET 7 of the first branch of the current mirror 263, that is, the reference current, increases. By current mirroring, the drain-source current of the NMOSFET 6 of the second branch of the current mirror 263, that is, the mirror current, also increases.

그러나, 제2출력 단자(ODA2)의 전압 레벨이 상승하면, 차동 증폭기의 전류 미러의 PMOSFET(5)의 소스-게이트 전압이 감소하므로, PMOSFET(5)의 소스-드레인 전류, 즉 기준 전류는 감소한다. 전류 미러링에 의하여, 전류 미러의 PMOSFET(4)의 소스-드레인 전류, 즉 미러 전류도 감소한다.However, when the voltage level of the second output terminal ODA2 rises, the source-gate voltage of the PMOSFET 5 of the current mirror of the differential amplifier decreases, so that the source-drain current of the PMOSFET 5, that is, the reference current decreases. do. By current mirroring, the source-drain current, that is, the mirror current, of the PMOSFET 4 of the current mirror is also reduced.

결과적으로, NMOSFET(1)을 흐르는 전류 량과 PMOSFET(4)를 흐르는 전류 량의 합으로부터 NMOSFET(6)을 흐르는 전류 량을 뺀 전류 량에 상응하는 전하가 커패시터(C1)에 충전되면서 포워드 슬루가 형성된다. 여기서 포워드 슬루란 0.5VDD에서 0.75VDD로 변하는 경우 또는 0.75VDD에서 VDD로 변하는 경우를 의미할 수도 있다.As a result, a forward slew is charged while the electric charge corresponding to the amount of current minus the amount of current flowing through the NMOSFET 6 from the sum of the amount of current flowing through the NMOSFET 1 and the amount of current flowing through the PMOSFET 4 is charged. Is formed. Here, the forward slew may also mean a case of changing from 0.5VDD to 0.75VDD or from 0.75VDD to VDD.

커패시터(C1)에 충전되는 전류 또는 전하에 의하여 출력 단자(NO)의 전압(OUT1)은 더욱 빠르게 상승하면서 출력 전압(OUT1)의 포워드 슬루가 형성된다. 그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 제1연산 증폭기(260)는 우수한 라이징 특성을 갖는다.The voltage OUT1 of the output terminal NO rises faster by a current or charge charged in the capacitor C1, and a forward slew of the output voltage OUT1 is formed. Therefore, the first operational amplifier 260 according to the embodiment of the present invention has excellent rising characteristics.

또한, 제1출력 단자(ODA1)의 전압 레벨이 낮아지면, 제2바이어스 회로(267)의 PMOSFET(8)의 소스-게이트 전압이 낮아지므로, PMOSFET(8)의 소스-드레인 전류는 감소한다.Further, when the voltage level of the first output terminal ODA1 is lowered, the source-gate voltage of the PMOSFET 8 of the second bias circuit 267 is lowered, so that the source-drain current of the PMOSFET 8 decreases.

그러나, 전류 미러(263)의 제2브랜치의 NMOSFET(6)의 드레인-소스 전류, 즉 미러 전류는 전류 미러링에 기초하여 항상 일정해야 하므로, 제2바이어스 회로 (267)의 NMOSFET(9)의 드레인-소스 전류는 증가해야 한다. 제2바이어스 회로(267)의 NMOSFET(9)의 게이트-소스 전압이 증가해야 하므로, 제1노드(ND1)의 전압은 하강한다.However, since the drain-source current of the NMOSFET 6 of the second branch of the current mirror 263, ie the mirror current, must always be constant based on the current mirroring, the drain of the NMOSFET 9 of the second bias circuit 267. Source current must increase. Since the gate-source voltage of the NMOSFET 9 of the second bias circuit 267 needs to increase, the voltage of the first node ND1 drops.

제1노드(ND1)의 전압 레벨이 하강하면, NMOSFET(13)는 빠르게 턴-오프되고 출력 노드(NO)로부터 제2전원으로 흐르는 전류는 빠르게 차단되므로, 출력 전압(OUT1)의 라이징 특성은 더욱 개선된다. 이때, 제1출력 단자(ODA1)의 전압 레벨과 제1노드(N1)의 전압 레벨은 함께 증가하거나 함께 감소한다.When the voltage level of the first node ND1 falls, the NMOSFET 13 is quickly turned off and the current flowing from the output node NO to the second power supply is quickly cut off, so that the rising characteristic of the output voltage OUT1 is further reduced. Is improved. At this time, the voltage level of the first output terminal ODA1 and the voltage level of the first node N1 increase or decrease together.

둘째, 제1입력 신호(INP1)의 전압 레벨(예컨대, 로우 레벨)이 제2입력신호 (INN1)의 전압 레벨(예컨대, 하이 레벨)보다 낮아지는 경우, NMOSFET(1)는 턴-오프 되고, NMOSFET(2)는 턴-온 된다. 따라서, 제1출력단자(ODA1)의 전압 레벨은 하이 레벨로 되고, 제2출력단자(ODA2)의 전압 레벨은 로우 레벨로 된다.Second, when the voltage level (eg, low level) of the first input signal INP1 is lower than the voltage level (eg, high level) of the second input signal INN1, the NMOSFET 1 is turned off, NMOSFET 2 is turned on. Therefore, the voltage level of the first output terminal ODA1 becomes high level, and the voltage level of the second output terminal ODA2 becomes low level.

그러므로, 출력 스테이지(269)의 PMOSFET(12)는 턴-오프 되고, NMOSFET(13)는 턴-온 된다. 따라서, 출력 단자(NO)의 전압(OUT1)은 접지 전압(VSS)으로 된다.Therefore, the PMOSFET 12 of the output stage 269 is turned off and the NMOSFET 13 is turned on. Therefore, the voltage OUT1 of the output terminal NO becomes the ground voltage VSS.

이때, 바이어스 전류(I1)의 대부분은 NMOSFET(2)로 흐른다. 따라서, 제2출력 단자(ODA2)의 전압 레벨은 낮아지므로, 제1바이어스 회로(265)의 PMOSFET(10)의 소스-게이트 전압은 낮아진다. 따라서, PMOSFET(10)의 소스-드레인 전류가 감소하므로, 전류 미러(263)의 제1브랜치의 NMOSFET(7)의 드레인-소스 전류, 즉 기준 전류가 감소한다. 전류 미러링에 기초하여, 전류 미러(266)의 제2브랜치의 NMOSFET(6)의 드레인-소스 전류, 즉 미러 전류도 감소한다.At this time, most of the bias current I1 flows to the NMOSFET 2. Therefore, since the voltage level of the second output terminal ODA2 is lowered, the source-gate voltage of the PMOSFET 10 of the first bias circuit 265 is lowered. Therefore, since the source-drain current of the PMOSFET 10 decreases, the drain-source current of the NMOSFET 7 of the first branch of the current mirror 263, that is, the reference current, decreases. Based on the current mirroring, the drain-source current of the NMOSFET 6 of the second branch of the current mirror 266, that is, the mirror current, also decreases.

그러나, 제2출력 단자(ODA2)의 전압 레벨이 하강함에 따라, 차동 증폭기의 전류 미러의 PMOSFET(5)의 소스-게이트 전압은 증가하므로, PMOSFET(5)의 소스-드레인 전류, 즉 기준 전류는 증가한다. 전류 미러링에 기초하여, 차동 증폭기의 전류 미러의 PMOSFET(4)의 드레인-소스 전류, 즉 미러 전류도 증가한다.However, as the voltage level of the second output terminal ODA2 falls, the source-gate voltage of the PMOSFET 5 of the current mirror of the differential amplifier increases, so that the source-drain current of the PMOSFET 5, that is, the reference current Increases. Based on the current mirroring, the drain-source current of the PMOSFET 4 of the current mirror of the differential amplifier, that is, the mirror current, also increases.

결과적으로, 차동 증폭기의 전류 미러의 PMOSFET(4)를 흐르는 전류 량과 전류 미러(263)의 NMOSFET(6)을 흐르는 전류 량과의 차이에 상응하는 전류 량이 제1출력 단자(ODA1)에서 커패시터(C1)로 흘러야 한다.As a result, the amount of current corresponding to the difference between the amount of current flowing through the PMOSFET 4 of the current mirror of the differential amplifier and the amount of current flowing through the NMOSFET 6 of the current mirror 263 is measured at the first output terminal ODA1. Should flow into C1).

그러므로, 출력 단자(NO)의 출력 전압(OUT1)이 빠르게 하강하면서, 출력 전압(OUT1)의 리버스 슬루(reverse slew)가 형성되므로, 출력 전압(OUT1)의 폴링 특 성은 개선된다. 여기서 리버스는 제1전압이 VDD에서 0.75VDD로 변하거나 또는 0.75VDD에서 0.5VDD로 변하는 것을 의미할 수 있다.Therefore, while the output voltage OUT1 of the output terminal NO falls rapidly, reverse slew of the output voltage OUT1 is formed, so that the polling characteristic of the output voltage OUT1 is improved. In this case, the reverse may mean that the first voltage is changed from VDD to 0.75VDD or from 0.75VDD to 0.5VDD.

또한, 제1출력 단자(ODA1)의 전압 레벨이 상승하면, 제2바이어스 회로(267)의 PMOSFET(8)의 소스-게이트 전압이 증가하므로, PMOSFET(8)의 소스-드레인 전류는 증가한다.Further, when the voltage level of the first output terminal ODA1 increases, the source-gate voltage of the PMOSFET 8 of the second bias circuit 267 increases, so that the source-drain current of the PMOSFET 8 increases.

그러나, 전류 미러(263)의 제2브랜치의 NMOSFET(6)의 드레인-소스 전류, 즉 미러 전류는 전류 미러링에 기초하여 항상 일정하여야 한다. 따라서, 제2바이어스 회로(267)의 NMOSFET(9)의 드레인-소스 전류는 감소해야 한다. 제2바이어스 회로 (267)의 NMOSFET(9)의 게이트-소스 전압이 낮아져야 하므로, 제1노드(ND1)의 전압은 상승한다. 제1출력 단자(ODA1)의 전압 레벨과 제1노드(ND1)의 전압 레벨은 같이 상승한다.However, the drain-source current of the NMOSFET 6 of the second branch of the current mirror 263, ie the mirror current, must always be constant based on the current mirroring. Therefore, the drain-source current of the NMOSFET 9 of the second bias circuit 267 should be reduced. Since the gate-source voltage of the NMOSFET 9 of the second bias circuit 267 must be lowered, the voltage of the first node ND1 increases. The voltage level of the first output terminal ODA1 and the voltage level of the first node ND1 rise together.

제1출력 단자(ODA1)의 전압 레벨이 상승하므로, PMOSFET(12)는 빠르게 턴-오프 되어, 제1전원으로부터 출력 노드(NO)로 공급되는 전류는 빠르게 차단된다. 또한, 제1노드(ND1)의 전압 레벨이 상승하므로, NMOSFET(13)는 턴-온되어, 출력 노드(NO)의 전압 레벨은 제1전원의 전압, 예컨대 접지 전압(VDD)으로 낮아진다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 제1연산 증폭기(260)의 출력 전압(OUT1)의 폴링 특성은 더욱 개선된다.Since the voltage level of the first output terminal ODA1 rises, the PMOSFET 12 is quickly turned off, so that the current supplied from the first power source to the output node NO is quickly cut off. In addition, since the voltage level of the first node ND1 increases, the NMOSFET 13 is turned on, so that the voltage level of the output node NO is lowered to the voltage of the first power supply, for example, the ground voltage VDD. Therefore, the polling characteristic of the output voltage OUT1 of the first operational amplifier 260 according to the embodiment of the present invention is further improved.

도 4를 참조하여 상술한 바와 같이, 출력 스테이지(269)의 NMOSFET(13)의 게이트의 전압과 PMOSFET(12)의 게이트의 전압은 같이 증가하거나 또는 같이 감소하므로, 본 발명의 실시 예에 따른 투-스테이지 연산 증폭기인 제1연산 증폭기(260) 는 클래스 AB 연산 증폭기, 예컨대 레일-투-레일 연산 증폭기와 같이 클래스 AB 동작을 수행할 수 있다.As described above with reference to FIG. 4, the voltage of the gate of the NMOSFET 13 of the output stage 269 and the voltage of the gate of the PMOSFET 12 are increased or decreased together. The first operational amplifier 260, which is a stage operational amplifier, may perform a class AB operation like a class AB operational amplifier, such as a rail-to-rail operational amplifier.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PMOSFET 입력 스테이지를 갖는 제2연산 증폭기의 회로도이다. 도 5를 참조하면, PMOSFET 입력 스테이지(271)를 갖는 제2연산 증폭기(270)는 전류 미러(273), 제1바이어스 회로(275), 제2바이어스 회로(277), 출력 스테이지(279), 및 보상 커패시터(C2)를 포함한다.5 is a circuit diagram of a second operational amplifier having a PMOSFET input stage according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the second operational amplifier 270 having the PMOSFET input stage 271 includes a current mirror 273, a first bias circuit 275, a second bias circuit 277, an output stage 279, And a compensation capacitor C2.

PMOSFET 입력 스테이지(271), 전류 미러(273), 제1바이어스 회로(275), 및 제2바이어스 회로(277)를 포함하는 제2폴디드 캐스코드 연산 증폭 회로는 출력 전압(OUT1)의 라이징 특성을 개선한다.The second folded cascode operational amplifier circuit including the PMOSFET input stage 271, the current mirror 273, the first bias circuit 275, and the second bias circuit 277 has a rising characteristic of the output voltage OUT1. To improve.

액티브 로드를 갖는 차동 증폭기, 또는 커런트 미러 형 차동 증폭기라고도 불리는 PMOSFET 입력 스테이지(271)는 바이어스 제어 전압(VB6)에 의하여 제어되는 전류 원(16)을 통하여 제1전원에 접속된 다수의 PMOSFET들(14과 16), 및 전류 미러를 구성하는 다수의 NMOSFET들(17과 18)을 포함한다.A PMOSFET input stage 271, also called a differential amplifier with an active load, or a current mirror type differential amplifier, includes a plurality of PMOSFETs connected to a first power source through a current source 16 controlled by a bias control voltage VB6. 14 and 16, and a plurality of NMOSFETs 17 and 18 that make up the current mirror.

다수의 PMOSFET들(14, 15, 및 16)은 차동 증폭기를 구성한다. 제2연산 증폭기(270)가 단위 이득 버퍼로서 사용될 경우, 출력 단자(NO)와 제2입력 단자(-)는 서로 접속된다. 상기 차동 증폭기는 제1입력 전압(INP2)과 제2입력 전압(INN2)의 차이를 증폭하여 차동 출력 전류들을 발생한다.Multiple PMOSFETs 14, 15, and 16 constitute a differential amplifier. When the second operational amplifier 270 is used as a unit gain buffer, the output terminal NO and the second input terminal − are connected to each other. The differential amplifier amplifies a difference between the first input voltage INP2 and the second input voltage INN2 to generate differential output currents.

PMOSFET들(19와 20)을 포함하는 전류 미러(273)는 기준 전류가 흐르는 제1브랜치와 미러 전류, 즉 상기 기준 전류가 미러링된 전류가 흐르는 제2브랜치를 포함한다.The current mirror 273 including the PMOSFETs 19 and 20 includes a first branch through which the reference current flows and a second branch through which the mirror current, that is, the mirrored current flows.

제1바이어스 회로(275)는 차동 증폭기의 제2출력 단자(ODA4)와 전류 미러 (273)의 제1브랜치에 접속된 제4노드(ND4) 사이에 접속된다. 제1바이어스 회로 (275)는 제2출력 단자(ODA4)와 제4노드(ND4) 사이에 병렬로 접속된 PMOSFET(23)와 NMOSFET(24)를 포함하며, 바이어스 제어 전압들(VB9와 VB10)과 제2출력 단자(ODA4)의 전압에 응답하여 상기 제1브랜치에 흐르는 기준 전류의 양을 조절한다.The first bias circuit 275 is connected between the second output terminal ODA4 of the differential amplifier and the fourth node ND4 connected to the first branch of the current mirror 273. The first bias circuit 275 includes a PMOSFET 23 and an NMOSFET 24 connected in parallel between the second output terminal ODA4 and the fourth node ND4, and the bias control voltages VB9 and VB10. The amount of reference current flowing through the first branch is adjusted in response to the voltage of the second output terminal ODA4.

제2바이어스 회로(277)는 차동 증폭기의 제1출력 단자(ODA3)와 전류 미러 (273)의 제2브랜치에 접속된 제3노드(ND3) 사이에 접속된다. 제2바이어스 회로 (277)는 제1출력 단자(ODA3)와 제3노드(ND3) 사이에 병렬로 접속된 PMOSFET(21)와 NMOSFET(22)를 포함하며, 바이어스 제어 전압들(VB7와 VB8)과 제1출력 단자(ODA3)의 전압에 응답하여 상기 제1브랜치의 전압, 즉 제3노드(ND3)의 전압을 조절한다.The second bias circuit 277 is connected between the first output terminal ODA3 of the differential amplifier and the third node ND3 connected to the second branch of the current mirror 273. The second bias circuit 277 includes a PMOSFET 21 and an NMOSFET 22 connected in parallel between the first output terminal ODA3 and the third node ND3, and the bias control voltages VB7 and VB8. In response to the voltage of the first output terminal ODA3, the voltage of the first branch, that is, the voltage of the third node ND3 is adjusted.

출력 스테이지(279)는 제2전원과 출력 노드(NO) 사이에 접속되는 제1스위치 (25), 및 출력 노드(NO)와 제1전원 사이에 접속되는 제2스위치(26)를 포함한다.The output stage 279 includes a first switch 25 connected between the second power supply and the output node NO, and a second switch 26 connected between the output node NO and the first power supply.

제1스위치(25)는 차동 증폭기의 제1출력 단자(ODA3)의 전압에 응답하여 온/오프되고, 제2스위치(26)는 제2브랜치의 전압, 즉 제3노드(ND3)의 전압에 응답하여 온/오프된다. 제1스위치(25)는 NMOSFET로 구현될 수 있고, 제2스위치(26)는 PMOSFET로 구현될 수 있다. 보상 커패시터(C2)는 제1출력 단자(ODA3)와 출력 노드(NO) 사이에 접속된다.The first switch 25 is turned on / off in response to the voltage of the first output terminal ODA3 of the differential amplifier, and the second switch 26 is connected to the voltage of the second branch, that is, the voltage of the third node ND3. On / off in response. The first switch 25 may be implemented as an NMOSFET, and the second switch 26 may be implemented as a PMOSFET. The compensation capacitor C2 is connected between the first output terminal ODA3 and the output node NO.

도 3과 도 5를 참조하여, 제2연산 증폭기(270)의 폴링 특성 개선을 위한 동작을 설명하면 다음과 같다.3 and 5, the operation for improving the polling characteristic of the second operational amplifier 270 will be described.

첫째, 제1입력신호(INP2)의 전압 레벨(예컨대, 로우 레벨)이 제2입력신 호(INN2)의 전압 레벨(예컨대, 하이 레벨)보다 낮아지면, 차동 증폭기의 PMOSFET (14)는 턴-온 되고 PMOSFET(15)는 턴-오프 된다. 따라서, 바이어스 전류(I2)의 대부분은 PMOSFET(14)로 흐른다.First, when the voltage level (eg, low level) of the first input signal INP2 is lower than the voltage level (eg, high level) of the second input signal INN2, the PMOSFET 14 of the differential amplifier is turned on. On and the PMOSFET 15 is turned off. Thus, most of the bias current I2 flows into the PMOSFET 14.

제1출력 단자(ODA3)의 전압 레벨은 하이 레벨로 되므로 NMOSFET(25)은 턴-온되고, 제3노드(ND3)의 전압 레벨은 하이 레벨로 되므로 PMOSFET(26)는 턴-오프 된다. 따라서, 출력 단자(NO)의 전압 레벨(OUT2)은 로우 레벨로 된다.Since the voltage level of the first output terminal ODA3 is at a high level, the NMOSFET 25 is turned on and the voltage level of the third node ND3 is at a high level, so the PMOSFET 26 is turned off. Therefore, the voltage level OUT2 of the output terminal NO goes low.

제1출력 단자(ODA3)의 전압 레벨이 상승하면, 제2바이어스 회로(277)의 NMOSFET(22)의 게이트-소스 전압은 하강한다. 따라서, NMOSFET(22)의 드레인-소스 전류는 감소한다.When the voltage level of the first output terminal ODA3 rises, the gate-source voltage of the NMOSFET 22 of the second bias circuit 277 drops. Thus, the drain-source current of the NMOSFET 22 decreases.

또한, 제2출력 단자(ODA4)의 전압 레벨이 하강하므로, 차동 증폭기의 전류 미러의 제1브랜치의 NMOSFET(18)의 게이트-소스 전압이 감소하므로, NMOSFET(18)의 드레인-소스 전류, 즉 기준 전류는 감소한다. 커런트 미러링에 의하여, 차동 증폭기의 전류 미러의 NMOSFET(17)의 드레인-소스 전류, 즉 미러 전류도 감소한다.In addition, since the voltage level of the second output terminal ODA4 falls, the gate-source voltage of the NMOSFET 18 of the first branch of the current mirror of the differential amplifier decreases, so that the drain-source current of the NMOSFET 18, namely The reference current decreases. By current mirroring, the drain-source current of the NMOSFET 17 of the current mirror of the differential amplifier, that is, the mirror current, is also reduced.

차동 증폭기의 PMOSFET(14)을 흐르는 전류 량과 차동 증폭기의 전류 미러를 흐르는 전류 량을 합한 전류 량에서 전류 미러(273)를 흐르는 전류 량을 뺀 만큼의 전류 량이 제1출력 단자(ODA3)로부터 보상 커패시터(C2)로 흐른다.The amount of current obtained by subtracting the amount of current flowing through the current mirror 273 from the sum of the amount of current flowing through the PMOSFET 14 of the differential amplifier and the amount of current flowing through the current mirror of the differential amplifier is compensated from the first output terminal ODA3. Flow to capacitor C2.

그러면, 출력 단자(NO)의 출력 전압(OUT2)이 빠르게 하강하면서, 출력 전압(OUT2)의 리버스 슬루(reverse slew)가 형성되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 제2연산 증폭기(270)는 우수한 폴링 특성을 가진다.Then, while the output voltage OUT2 of the output terminal NO is rapidly decreased, a reverse slew of the output voltage OUT2 is formed, so that the second operational amplifier 270 according to the embodiment of the present invention is excellent. Has polling properties.

또한, 제2출력 단자(ODA4)의 전압 레벨이 하강함에 따라, 제1바이어스 회로 (275)의 NMOSFET(24)의 게이트-소스 전압은 상승하므로, NMOSFET(24)의 드레인-소스 전류는 증가한다. 따라서, 전류 미러(273)의 기준 전류와 미러 전류는 증가한다.Also, as the voltage level of the second output terminal ODA4 decreases, the gate-source voltage of the NMOSFET 24 of the first bias circuit 275 increases, so that the drain-source current of the NMOSFET 24 increases. . Thus, the reference current and mirror current of the current mirror 273 increase.

제1출력 단자(ODA3)의 전압 레벨 상승하므로, 제2바이어스 회로(277)의 NMOSFET(22)의 드레인-소스 전류는 감소한다. 전류 미러(276)의 미러 전류는 항상 일정해야 하므로, 제2바이어스 회로(277)의 PMOSFET(21)의 소스 전압인 제3노드 (ND3)의 전압은 상승하여야 한다. 제3노드(ND3)의 전압이 상승함에 따라, PMOSFET (26)은 빠르게 오프되어, 제1전원으로부터 공급되는 전류가 빠르게 차단되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 제2연산 증폭기(270)의 폴링 특성은 더욱 개선된다.Since the voltage level of the first output terminal ODA3 rises, the drain-source current of the NMOSFET 22 of the second bias circuit 277 decreases. Since the mirror current of the current mirror 276 must always be constant, the voltage of the third node ND3, which is the source voltage of the PMOSFET 21 of the second bias circuit 277, must increase. As the voltage of the third node ND3 rises, the PMOSFET 26 is quickly turned off so that the current supplied from the first power supply is quickly cut off, so that the polling of the second operational amplifier 270 according to the embodiment of the present invention is performed. The property is further improved.

둘째, 제1입력신호(INP2)의 전압 레벨이 하이 레벨로 상승하고 제2입력신호 (INN2)의 전압 레벨이 로우 레벨로 하강하면, PMOSFET(14)는 턴-오프 되고 PMOSFET (15)는 턴-온 된다.Second, when the voltage level of the first input signal INP2 rises to the high level and the voltage level of the second input signal INN2 falls to the low level, the PMOSFET 14 is turned off and the PMOSFET 15 is turned on. -It's on.

제1출력 단자(ODA3)의 전압 레벨이 로우 레벨로 되므로 NMOSFET(25)는 턴-오프되고, 제3노드(ND3)의 전압 레벨이 로우 레벨이 되어 PMOSFET(26)는 턴-온 된다. 그러므로, 출력 단자(NO)의 출력 전압(OUT2)은 하이 레벨(즉, 제1전원의 전압 레벨)로 된다.Since the voltage level of the first output terminal ODA3 is at a low level, the NMOSFET 25 is turned off, and the voltage level of the third node ND3 is at a low level, so that the PMOSFET 26 is turned on. Therefore, the output voltage OUT2 of the output terminal NO is at the high level (that is, the voltage level of the first power supply).

이 경우, 바이어스 전류(I2)의 대부분은 PMOSFET(15)로 흐른다. 제1출력 단자(ODA3)의 전압 레벨이 로우 레벨로 하강함에 따라, 제2바이어스 회로(277)의 NMOSFET(22)의 게이트-소스 전압은 증가한다. 따라서, NMOSFET(22)의 드레인-소스 전류는 증가한다.In this case, most of the bias current I2 flows into the PMOSFET 15. As the voltage level of the first output terminal ODA3 falls to the low level, the gate-source voltage of the NMOSFET 22 of the second bias circuit 277 increases. Thus, the drain-source current of the NMOSFET 22 increases.

제2출력 단자(ODA4)의 전압 레벨이 상승함에 따라, 차동 증폭기의 전류 미러의 NMOSFET(18)의 게이트-소스 전압은 증가하므로, NMOSFET(18)의 드레인-소스 전류도 증가한다. 커런트 미러링에 의하여, NMOSFET(17)의 드레인-소스 전류도 증가한다.As the voltage level of the second output terminal ODA4 increases, the gate-source voltage of the NMOSFET 18 of the current mirror of the differential amplifier increases, so that the drain-source current of the NMOSFET 18 also increases. By current mirroring, the drain-source current of the NMOSFET 17 also increases.

차동 증폭기의 전류 미러의 NMOSFET(17)을 흐르는 전류 량과 전류 미러 (273)의 PMOSFET(19)를 흐르는 전류량과의 차이에 상응하는 전류 량이 보상 커패시터(C2)에 충전되면서 포워드 슬루가 형성된다. 따라서, 출력 전압(OUT2)의 라이징 특성이 개선된다.A forward slew is formed while the amount of current corresponding to the difference between the amount of current flowing through the NMOSFET 17 of the current mirror of the differential amplifier and the amount of current flowing through the PMOSFET 19 of the current mirror 273 is charged to the compensation capacitor C2. Therefore, the rising characteristic of the output voltage OUT2 is improved.

제1출력 단자(ODA3)의 전압 레벨이 하강함에 따라, NMOSFET(25)는 빠르게 턴-오프 된다. 따라서, 출력 노드(NO)로부터 제2전원으로 흐르는 전류는 빠르게 차단되므로, 본 발명의 실시 예에 따른 제2연산 증폭기(270)의 출력 전압(OUT2)의 라이징 특성은 더욱 개선된다.As the voltage level of the first output terminal ODA3 falls, the NMOSFET 25 is quickly turned off. Therefore, since the current flowing from the output node NO to the second power supply is quickly cut off, the rising characteristic of the output voltage OUT2 of the second operational amplifier 270 according to the embodiment of the present invention is further improved.

도 5를 참조하여 상술한 바와 같이, NMOSFET(25)의 게이트의 전압과 PMOSFET(26)의 게이트의 전압은 같이 방향으로 움직이므로, 투-스테이지 연산 증폭기인 제2연산 증폭기는 클래스 AB 연산 증폭기와 같이 클래스 AB 동작을 수행할 수 있다.As described above with reference to FIG. 5, since the voltage of the gate of the NMOSFET 25 and the voltage of the gate of the PMOSFET 26 move in the same direction, the second operational amplifier, which is a two-stage operational amplifier, is a class AB operational amplifier. You can perform class AB operations as well.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 NMOSFET 입력 스테이지를 갖는 연산 증폭기의 회로도이다. 도 6을 참조하면, NMOSFET 입력 스테이지(261')를 포함하는 투-스테이지 연산 증폭기(260)는 제1전류 미러(262), 제2전류 미러(264), 바이어스 회로(266), 출력 스테이지, 및 보상 커패시터(C1)를 포함한다.6 is a circuit diagram of an operational amplifier having an NMOSFET input stage according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, a two-stage operational amplifier 260 including an NMOSFET input stage 261 ′ may include a first current mirror 262, a second current mirror 264, a bias circuit 266, an output stage, And a compensation capacitor C1.

차동 증폭기의 구조를 갖는 NMOSFET 입력 스테이지(261')는 NMOSFET(N3)를 통하여 제2전원, 예컨대 접지 전압(VSS)을 공급하는 전원에 접속된 차동 NMOSFET들(N1과 N2)를 포함한다. 전류 원의 기능을 수행하는 NMOSFET(N3)는 바이어스 제어 전압(VB1)에 기초하여 제어된다.The NMOSFET input stage 261 ′ having the structure of a differential amplifier includes differential NMOSFETs N1 and N2 connected to a power supply for supplying a second power supply, for example, a ground voltage VSS, through the NMOSFET N3. The NMOSFET N3, which performs the function of the current source, is controlled based on the bias control voltage VB1.

상기 차동 증폭기는 입력 전압들(INP1와 INN1)의 차이를 증폭하여 차동 출력 전류들을 출력한다. 제1연산 증폭기(260)가 단위 이득 버퍼로서 사용되는 경우, 출력 전압(OUT1)은 제1연산 증폭기(260)의 제2입력 단자(-)로 피드백된다.The differential amplifier amplifies the difference between the input voltages INP1 and INN1 and outputs differential output currents. When the first operational amplifier 260 is used as a unit gain buffer, the output voltage OUT1 is fed back to the second input terminal (−) of the first operational amplifier 260.

즉, NMOSFET(N1)의 드레인은 제1전류 미러(262)의 미러 전류 브랜치, 예컨대, PMOSFET(P7)의 소스-드레인 전류가 흐르는 브랜치에 접속되고, NMOSFET(N2)의 드레인은 기준 전류 브랜치, 예컨대 PMOSFET(P5)의 소스-드레인 전류가 흐르는 브랜치에 접속된다.That is, the drain of the NMOSFET N1 is connected to the mirror current branch of the first current mirror 262, for example, the branch through which the source-drain current of the PMOSFET P7 flows, and the drain of the NMOSFET N2 is a reference current branch, For example, it is connected to a branch through which the source-drain current of the PMOSFET P5 flows.

PMOSFET 캐스코드 전류 미러로 구현될 수 있는 제1전류 미러(262)는 제1전원, 예컨대 전원 전압(VDD)을 공급하는 전원과 제1제어 노드(PU) 사이에 접속되고, 기준 전류 브랜치와 미러 전류 브랜치를 포함한다. 즉, 제1전류 미러(262)는 다수의 PMOSFET들(P4, P5, P6, 및 P7)로 구현되고, 기준 전류는 상기 기준 전류 브랜치를 통하여 흐르고, 미러 전류, 즉 상기 기준 전류가 미러링된 전류는 미러 전류 브랜치를 통하여 흐른다.The first current mirror 262, which may be implemented as a PMOSFET cascode current mirror, is connected between a first power supply, for example a power supply for supplying a power supply voltage VDD, and a first control node PU, and includes a reference current branch and a mirror. It includes a current branch. That is, the first current mirror 262 is implemented with a plurality of PMOSFETs P4, P5, P6, and P7, and the reference current flows through the reference current branch, and the mirror current, that is, the current in which the reference current is mirrored. Flows through the mirror current branch.

NMOSFET 전류 미러로 구현될 수 있는 제2전류 미러(264)는 제2전원과 제2제어 노드(PD) 사이에 접속된다. 제2전류 미러(264)는 기준 전류가 흐르는 기준 전류 브랜치, 예컨대 NMOSFET(N5)의 드레인-소스 전류가 흐르는 브랜치, 및 미러 전류가 흐르는 미러 전류 브랜치, 예컨대 NMOSFET(N7)의 드레인-소스 전류가 흐르는 브랜치를 포함한다.The second current mirror 264, which may be implemented as an NMOSFET current mirror, is connected between the second power supply and the second control node PD. The second current mirror 264 includes a reference current branch through which the reference current flows, for example, a branch through which the drain-source current of the NMOSFET N5 flows, and a drain-source current through a mirror current branch, such as the NMOSFET N7 through which the mirror current flows. It includes a flowing branch.

출력 스테이지는 제1전원과 출력 노드(NO) 사이에 접속된 제1트랜지스터 (P10)와 출력 노드(NO)와 제2전원 사이에 접속된 제2트랜지스터(N10)을 포함한다. 제1트랜지스터(P10)는 PMOSFET로 구현될 수 있고 제2트랜지스터(N10)는 NMOSFET로 구현될 수 있다.The output stage includes a first transistor P10 connected between the first power supply and the output node NO and a second transistor N10 connected between the output node NO and the second power supply. The first transistor P10 may be implemented with a PMOSFET, and the second transistor N10 may be implemented with an NMOSFET.

바이어스 회로(266)는 제1전류 미러(262)와 제2전류 미러(264)에 사이에 접속되고, 다수의 바이어스 제어 전압들(VB7과 VB8), 제1제어 노드(PU)의 전압, 및 제2제어 노드(PD)의 전압에 응답하여 제1트랜지스터(P10)와 제2트랜지스터(N10) 각각을 바이어스(bias) 한다.The bias circuit 266 is connected between the first current mirror 262 and the second current mirror 264 and includes a plurality of bias control voltages VB7 and VB8, a voltage of the first control node PU, and In response to the voltage of the second control node PD, each of the first transistor P10 and the second transistor N10 is biased.

바이어스 회로(266)는 제1바이어스 회로(266A)와 제2바이어스 회로(266B)를 포함하고, 제1바이어스 회로(266A)는 제5노드(ND5)와 제6노드(ND6) 사이에 병렬로 접속되는 PMOSFET(P8)와 NMOSFET(N8)을 포함한다. 제2바이어스 회로(266B)는 제1제어 노드(PU)와 제2제어 노드(PD) 사이에 병렬로 접속되는 PMOSFET(P9)와 NMOSFET (N9)을 포함한다. 바이어스 제어 전압(VB7)은 PMOSFET들(P8과 P9)을 바이어스하고, 바이어스 제어 전압(VB8)은 NMOSFET들(N8과 N9)을 바이어스한다.The bias circuit 266 includes a first bias circuit 266A and a second bias circuit 266B, and the first bias circuit 266A is connected in parallel between the fifth node ND5 and the sixth node ND6. PMOSFET P8 and NMOSFET N8 to be connected are included. The second bias circuit 266B includes a PMOSFET P9 and an NMOSFET N9 connected in parallel between the first control node PU and the second control node PD. The bias control voltage VB7 biases the PMOSFETs P8 and P9, and the bias control voltage VB8 biases the NMOSFETs N8 and N9.

제1바이어스 회로(266A)는 플로팅 전류 원이라고 불린다. 제2바이어스 회로(266B)는 제1트랜지스터(P10)와 상기 제2트랜지스터(N10)가 클래스 AB로 동작할 수 있도록 제1트랜지스터(P10)와 제2트랜지스터(N10) 각각을 바이어스(bias) 한다.The first bias circuit 266A is called a floating current source. The second bias circuit 266B biases each of the first transistor P10 and the second transistor N10 so that the first transistor P10 and the second transistor N10 can operate as a class AB. .

제1트랜지스터(P10)는 제1제어 노드(PU)의 전압에 응답하여 온/오프되고, 제 2트랜지스터(N10)는 제2제어 노드(PD)의 전압에 응답하여 온/오프된다.The first transistor P10 is turned on / off in response to the voltage of the first control node PU, and the second transistor N10 is turned on / off in response to the voltage of the second control node PD.

보상 커패시터(C1)는 제1전류 미러(262)의 미러 전류 브랜치와 출력 노드(NO) 사이에 접속된다.The compensation capacitor C1 is connected between the mirror current branch of the first current mirror 262 and the output node NO.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 PMOSFET 입력 스테이지를 갖는 연산 증폭기의 회로도이다. 도 7을 참조하면, PMOSFET 입력 스테이지(271')를 포함하는 투-스테이지 연산 증폭기(270)는 제1전류 미러(272), 제2전류 미러(274), 바이어스 회로(276), 출력 스테이지, 및 보상 커패시터(C2)를 포함한다.7 is a circuit diagram of an operational amplifier having a PMOSFET input stage according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, a two-stage operational amplifier 270 including a PMOSFET input stage 271 ′ may include a first current mirror 272, a second current mirror 274, a bias circuit 276, an output stage, And a compensation capacitor C2.

차동 증폭기의 구조를 갖는 PMOSFET 입력 스테이지(271')는 PMOSFET(P3)를 통하여 제1전원, 예컨대 전원 전압(VDD)을 공급하는 전원에 접속된 차동 PMOSFET들(P1과 P2)를 포함한다. 전류 원의 기능을 수행하는 PMOSFET(P3)는 바이어스 제어 전압(VB2)에 기초하여 제어된다.The PMOSFET input stage 271 ′ having the structure of the differential amplifier includes differential PMOSFETs P1 and P2 connected to a power supply for supplying a first power supply, for example, a power supply voltage VDD, through the PMOSFET P3. The PMOSFET P3, which performs the function of the current source, is controlled based on the bias control voltage VB2.

상기 차동 증폭기는 입력 전압들(INP2와 INN2)의 차이를 증폭하여 차동 출력 전류들을 출력한다. 제2연산 증폭기(270)가 단위 이득 버퍼로서 사용되는 경우, 출력 전압(OUT2)은 제2연산 증폭기(270)의 제2입력 단자(-)로 공급된다.The differential amplifier amplifies the difference between the input voltages INP2 and INN2 and outputs differential output currents. When the second operational amplifier 270 is used as the unit gain buffer, the output voltage OUT2 is supplied to the second input terminal (−) of the second operational amplifier 270.

즉, PMOSFET(P1)의 드레인은 제1전류 미러(272)의 미러 전류 브랜치에 접속되고, PMOSFET(P2)는 기준 전류 브랜치에 접속된다.That is, the drain of the PMOSFET P1 is connected to the mirror current branch of the first current mirror 272, and the PMOSFET P2 is connected to the reference current branch.

NMOSFET 캐스코드 전류 미러로 구현될 수 있는 제1전류 미러(272)는 제2전원, 예컨대 접지 전압(VSS)을 공급하는 전원과 제2제어 노드(PD) 사이에 접속되고, 기준 전류 브랜치와 미러 전류 브랜치를 포함한다. 즉, 제1전류 미러(272)는 다수의 NMOSFET들(N4, N5, N6, 및 N7)로 구현되고, 기준 전류는 상기 기준 전류 브랜치 를 통하여 흐르고, 미러 전류, 즉 상기 기준 전류가 미러링된 전류는 미러 전류 브랜치를 통하여 흐른다.The first current mirror 272, which may be implemented as an NMOSFET cascode current mirror, is connected between a second power supply supplying a second power supply, for example a ground voltage VSS, and the second control node PD, and the reference current branch and the mirror. It includes a current branch. That is, the first current mirror 272 is implemented with a plurality of NMOSFETs N4, N5, N6, and N7, the reference current flows through the reference current branch, and the mirror current, that is, the current in which the reference current is mirrored. Flows through the mirror current branch.

PMOSFET 전류 미러로 구현될 수 있는 제2전류 미러(274)는 제1전원과 제1제어 노드(PU) 사이에 접속된다. 제2전류 미러(274)는 기준 전류가 흐르는 기준 전류 브랜치 (예컨대, 제8노드(ND8)가 접속된 브랜치)와 미러 전류가 흐르는 미러 전류 브랜치(예컨대, 제1제어 노드(PU)가 접속된 브랜치)를 포함한다.The second current mirror 274, which may be implemented as a PMOSFET current mirror, is connected between the first power supply and the first control node PU. The second current mirror 274 is connected to a reference current branch through which the reference current flows (for example, a branch to which the eighth node ND8 is connected) and a mirror current branch through which the mirror current flows (for example, the first control node PU). Branch).

출력 스테이지는 제1전원과 출력 노드(NO) 사이에 접속된 제1트랜지스터 (P10)와 출력 노드(NO)와 제2전원 사이에 접속된 제2트랜지스터(N10)을 포함한다. 제1트랜지스터(P10)는 PMOSFET로 구현될 수 있고, 제2트랜지스터(N10)는 NMOSFET로 구현될 수 있다.The output stage includes a first transistor P10 connected between the first power supply and the output node NO and a second transistor N10 connected between the output node NO and the second power supply. The first transistor P10 may be implemented with a PMOSFET, and the second transistor N10 may be implemented with an NMOSFET.

바이어스 회로(276)는 제1전류 미러(272)와 제2전류 미러(274)에 사이에 접속되고, 다수의 바이어스 제어 전압들(VB7과 VB8), 제1제어 노드(PU)의 전압, 및 제2제어 노드(PD)의 전압에 응답하여 제1트랜지스터(P10)와 제2트랜지스터(N10) 각각을 바이어스(bias) 한다.The bias circuit 276 is connected between the first current mirror 272 and the second current mirror 274, a plurality of bias control voltages (VB7 and VB8), the voltage of the first control node (PU), and In response to the voltage of the second control node PD, each of the first transistor P10 and the second transistor N10 is biased.

바이어스 회로(276)는 제1바이어스 회로(276A)와 제2바이어스 회로(276B)를 포함하고, 제1바이어스 회로(276A)는 제7노드(ND7)와 제8제어 노드(ND8) 사이에 병렬로 접속되는 PMOSFET(P8)와 NMOSFET(N8)을 포함한다. 제2바이어스 회로(276B)는 제1제어 노드(PU)와 제2제어 노드(PD) 사이에 병렬로 접속되는 PMOSFET(P9)와 NMOSFET(N9)을 포함한다. 바이어스 제어 전압(VB7)은 PMOSFET들(P8과 P9)을 바이어스하고, 바이어스 제어 전압(VB8)은 NMOSFET들(N8과 N9)을 바이어스한다.The bias circuit 276 includes a first bias circuit 276A and a second bias circuit 276B, and the first bias circuit 276A is parallel between the seventh node ND7 and the eighth control node ND8. PMOSFET P8 and NMOSFET N8 connected to each other. The second bias circuit 276B includes a PMOSFET P9 and an NMOSFET N9 connected in parallel between the first control node PU and the second control node PD. The bias control voltage VB7 biases the PMOSFETs P8 and P9, and the bias control voltage VB8 biases the NMOSFETs N8 and N9.

제1바이어스 회로(276A)는 플로팅 전류 원이라고 불린다. 제2바이어스 회로(276B)는 제1트랜지스터(P10)와 상기 제2트랜지스터(N10)가 클래스 AB로 동작할 수 있도록 제1트랜지스터(P10)와 제2트랜지스터(N10) 각각을 바이어스(bias) 한다.The first bias circuit 276A is called a floating current source. The second bias circuit 276B biases each of the first transistor P10 and the second transistor N10 so that the first transistor P10 and the second transistor N10 can operate as a class AB. .

제1트랜지스터(P10)는 제1제어 노드(PU)의 전압에 응답하여 온/오프되고, 제2트랜지스터(N10)는 제2제어 노드(PD)의 전압에 응답하여 온/오프된다. 보상 커패시터(C1)는 제1전류 미러(272)의 미러 전류 브랜치와 출력 노드(NO) 사이에 접속된다.The first transistor P10 is turned on / off in response to the voltage of the first control node PU, and the second transistor N10 is turned on / off in response to the voltage of the second control node PD. The compensation capacitor C1 is connected between the mirror current branch of the first current mirror 272 and the output node NO.

도 6과 도 7을 참조하여 상술한 바와 같이, PMOSFET(P10)의 게이트의 전압과 NMOSFET(N10)의 게이트의 전압은 같이 방향으로 움직이므로, 투-스테이지 연산 증폭기인 제2연산 증폭기(260) 또는 제2연산 증폭기(270)는 클래스 AB 연산 증폭기와 같이 클래스 AB 동작을 수행할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 제1전원, 제2전원, 제1스위치, 및 제2스위치 등은 설명이 편의를 위하여 예시적으로 부여된 것이다.As described above with reference to FIGS. 6 and 7, since the voltage of the gate of the PMOSFET P10 and the voltage of the gate of the NMOSFET N10 move in the same direction, the second operational amplifier 260 which is a two-stage operational amplifier. Alternatively, the second operational amplifier 270 may perform a class AB operation like a class AB operational amplifier. As used herein, the first power source, the second power source, the first switch, the second switch, and the like are provided by way of example for convenience.

본 발명에 따른 실시 예는 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.An embodiment according to the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is only an example, and those skilled in the art may make various modifications and other equivalent embodiments therefrom. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS A brief description of each drawing is provided to more fully understand the drawings recited in the description of the invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소스 드라이버를 포함하는 디스플레이 장치의 블락도이다.1 is a block diagram of a display device including a source driver according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 소스 드라이버의 블락도이다.FIG. 2 is a block diagram of the source driver shown in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시된 출력 버퍼의 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram of the output buffer shown in FIG. 2.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 NMOSFET 입력 스테이지를 갖는 연산 증폭기의 회로도이다.4 is a circuit diagram of an operational amplifier having an NMOSFET input stage according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 PMOSFET 입력 스테이지를 갖는 연산 증폭기의 회로도이다.5 is a circuit diagram of an operational amplifier having a PMOSFET input stage according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 NMOSFET 입력 스테이지를 갖는 연산 증폭기의 회로도이다.6 is a circuit diagram of an operational amplifier having an NMOSFET input stage according to another embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 PMOSFET 입력 스테이지를 갖는 연산 증폭기의 회로도이다.7 is a circuit diagram of an operational amplifier having a PMOSFET input stage according to another embodiment of the present invention.

Claims (8)

액티브 로드를 포함하는 차동 증폭기;A differential amplifier comprising an active load; 제1브랜치와 제2브랜치를 포함하는 전류 미러;A current mirror including a first branch and a second branch; 제1전원과 출력 노드 사이에 접속되고, 상기 차동 증폭기의 제1출력 단자의 전압에 응답하여 스위치되는 제1스위치;A first switch connected between a first power supply and an output node and switched in response to a voltage at a first output terminal of the differential amplifier; 상기 차동 증폭기의 제2출력 단자의 전압에 응답하여 상기 제1브랜치를 흐르는 기준 전류의 양을 조절하기 위한 제1바이어스 회로;A first bias circuit for adjusting an amount of a reference current flowing through the first branch in response to a voltage of a second output terminal of the differential amplifier; 상기 제1출력 단자의 전압에 응답하여 미러 전류가 흐르는 상기 제2브랜치의 전압을 제어하기 위한 제2바이어스 회로;A second bias circuit for controlling the voltage of the second branch through which mirror current flows in response to the voltage of the first output terminal; 상기 출력 노드와 제2전원 사이에 접속되고, 상기 제2브랜치의 상기 전압에 응답하여 스위치되는 제2스위치; 및A second switch connected between the output node and a second power supply and switched in response to the voltage of the second branch; And 상기 출력 노드와 상기 제1출력 단자 사이에 접속된 커패시터를 포함하는 연산 증폭기.And a capacitor coupled between the output node and the first output terminal. 제1항에 있어서, 상기 전류 미러는 NMOSFET 전류 미러이고, 상기 제1전원의 전압은 상기 제2전원의 전압보다 높고, 상기 제1스위치는 PMOSFET이고, 상기 제2스위치는 NMOSFET인 연산 증폭기.The operational amplifier of claim 1, wherein the current mirror is an NMOSFET current mirror, a voltage of the first power supply is higher than a voltage of the second power supply, the first switch is a PMOSFET, and the second switch is an NMOSFET. 제1항에 있어서, 상기 전류 미러는 PMOSFET 전류 미러이고, 상기 제1전원의 전압은 상기 제2전원의 전압보다 낮고, 상기 제1스위치는 NMOSFET이고, 상기 제2스위치는 PMOSFET인 연산 증폭기.The operational amplifier of claim 1, wherein the current mirror is a PMOSFET current mirror, the voltage of the first power supply is lower than the voltage of the second power supply, the first switch is an NMOSFET, and the second switch is a PMOSFET. 제1전원과 제1제어 노드 사이에 접속되고, 기준 전류 브랜치와 미러 전류 브랜치를 포함하는 제1전류 미러;A first current mirror connected between the first power supply and the first control node, the first current mirror including a reference current branch and a mirror current branch; 제2전원과 제2제어 노드 사이에 접속된 제2전류 미러;A second current mirror connected between the second power supply and the second control node; 상기 제1전원과 출력 노드 사이에 접속되고, 상기 제1제어 노드의 전압에 응답하여 온/오프되는 제1트랜지스터;A first transistor connected between the first power supply and an output node and turned on / off in response to a voltage of the first control node; 상기 출력 노드와 상기 제2전원 사이에 접속되고, 상기 제2제어 노드의 전압에 응답하여 온/오프되는 제2트랜지스터;A second transistor connected between the output node and the second power supply and turned on / off in response to a voltage of the second control node; 전류 원을 통하여 상기 제2전원에 접속되고, 상기 기준 전류 브랜치에 접속된 드레인을 갖는 제3트랜지스터와 상기 미러 전류 브랜치에 접속된 드레인을 갖는 제4트랜지스터를 포함하는 트랜지스터 쌍;A transistor pair connected to said second power source via a current source, said transistor pair comprising a third transistor having a drain connected to said reference current branch and a fourth transistor having a drain connected to said mirror current branch; 상기 제1제어 노드와 제2제어 노드 사이에 접속되고, 다수의 바이어스 제어 전압들에 응답하여 상기 제1트랜지스터와 상기 제2트랜지스터의 바이어스를 위한 바이어스 회로; 및A bias circuit connected between the first control node and a second control node, the bias circuit for biasing the first transistor and the second transistor in response to a plurality of bias control voltages; And 상기 미러 전류 브랜치와 상기 출력 노드 사이에 접속된 커패시터를 포함하는 연산 증폭기.And a capacitor coupled between the mirror current branch and the output node. 제4항에 있어서, 상기 제1전원의 전압은 상기 제2전원의 전압보다 높고, 상 기 제1전류 미러는 PMOSFET 캐스코드 전류 미러이고, 상기 제2전류 미러는 NMOSFET 전류 미러이고, 상기 제1트랜지스터는 PMOSFET이고, 상기 제2트랜지스터, 상기 제3트랜지스터, 및 상기 제4트랜지스터는 NMOSFET인 연산 증폭기.5. The method of claim 4, wherein the voltage of the first power supply is higher than the voltage of the second power supply, wherein the first current mirror is a PMOSFET cascode current mirror, the second current mirror is an NMOSFET current mirror, and the first The transistor is a PMOSFET, and the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor is an NMOSFET. 제4항에 있어서, 상기 제1전원의 전압은 상기 제2전원의 전압보다 낮고, 상기 제1전류 미러는 NMOSFET 캐스코드 전류 미러이고, 상기 제2전류 미러는 PMOSFET 전류 미러이고, 상기 제1트랜지스터는 NMOSFET이고, 상기 제2트랜지스터, 상기 제3트랜지스터, 및 상기 제4트랜지스터는 PMOSFET인 연산 증폭기.5. The method of claim 4, wherein the voltage of the first power supply is lower than the voltage of the second power supply, the first current mirror is an NMOSFET cascode current mirror, the second current mirror is a PMOSFET current mirror, and the first transistor. Is an NMOSFET, and the second transistor, the third transistor, and the fourth transistor are PMOSFETs. 제4항에 있어서, 상기 연산 증폭기는 상기 출력 노드와 상기 제3트랜지스터의 게이트가 서로 접속된 단위 이득 버퍼인 연산 증폭기.5. The operational amplifier of claim 4, wherein the operational amplifier is a unity gain buffer in which the output node and the gate of the third transistor are connected to each other. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 연산 증폭기는 디스플레이 구동 장치의 일부로서 구현되는 연산 증폭기.5. The operational amplifier of claim 1 or 4, wherein said operational amplifier is implemented as part of a display driving device.
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