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JPH051648B2 - - Google Patents
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JPH051648B2 - - Google Patents

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JPH051648B2
JPH051648B2 JP58217756A JP21775683A JPH051648B2 JP H051648 B2 JPH051648 B2 JP H051648B2 JP 58217756 A JP58217756 A JP 58217756A JP 21775683 A JP21775683 A JP 21775683A JP H051648 B2 JPH051648 B2 JP H051648B2
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operational amplifier
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bias voltage
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Katsuaki Takagi
Tatsuji Matsura
Tadataka Yamamoto
Kazuyoshi Ogawa
Yoshimune Hagiwara
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はCMOSデバイスにより構成された差
動入力の演算増幅器に係り、特に高利得で高速な
動作特性を得るのに好適な演算増幅器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a differential input operational amplifier constructed from CMOS devices, and particularly to an operational amplifier suitable for obtaining high gain and high speed operating characteristics.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

CMOS演算増幅器のもつとも基本的な構成は
例えばIEEEJournal of Solid−State Circuits
Vol.SC−17,No.6,December 1982(文献と称
す)P.971のFig.4に示されている。第1図は上記
文献のFig.4をPMOSとNMOSを置換えて示した
ものである。CMOSではPMOSとNMOSの電気
的特性はほぼ対称的なので、このようにしても機
能的には同等である。演算増幅器の差動段はM1
〜M5で構成されている。すなわち、共通ソース
接続されたトランジスタ対M1,M2と、これら
の逆導電型のM3,M4とで差動段が構成され、
M5はその動作電流を制御する。M3,M4はゲ
ートが共通接続され、その共通ゲートノードがM
3のドレインに接続されてカレントミラー構成と
される。さらにM1とM3のドレインが、またM
2とM4のドレインが接続され、M3,M4はM
1,M2のアクテイブ負荷とされる。M3のドレ
インはカレントミラーのリフアレンスであり、こ
こではアクテイブ負荷制御用ノードと呼ぶ。一
方、M4のドレインは次段への出力信号を取りだ
す出力ノードである。差動段の交流特性は第2図
に示す等価回路によつて解析できる。図において
記号gMはゲート・ソース電圧によるドレイン電
流増幅率であり、rは飽和時の微分抵抗である。
第1図においてM1とM2,M3とM4は同じ大
きさのトランジスタであり、線形動作領域では電
位V1とV2および電位V3とV4は各々ほぼ等しいと
考えてよいから、第2図においてgM1=gM2、r1
r2、gM3=gM4、r3=r4となる。この条件で解くと
利得Gは次式となる。
The most basic configuration of a CMOS operational amplifier is, for example, IEEE Journal of Solid-State Circuits.
It is shown in Fig. 4 of Vol.SC-17, No.6, December 1982 (referred to as literature) P.971. Figure 1 shows Figure 4 of the above-mentioned document with PMOS and NMOS replaced. In CMOS, the electrical characteristics of PMOS and NMOS are almost symmetrical, so even if this is done, they are functionally equivalent. The differential stage of the operational amplifier is M1
~M5. That is, a differential stage is configured by a common source-connected transistor pair M1 and M2 and these opposite conductivity types M3 and M4,
M5 controls its operating current. The gates of M3 and M4 are commonly connected, and the common gate node is M3.
It is connected to the drain of No. 3 to form a current mirror configuration. Furthermore, the drains of M1 and M3 are
The drains of M2 and M4 are connected, and M3 and M4 are
The active load is 1.M2. The drain of M3 is a reference of a current mirror, and is called an active load control node here. On the other hand, the drain of M4 is an output node that takes out an output signal to the next stage. The AC characteristics of the differential stage can be analyzed using the equivalent circuit shown in FIG. In the figure, the symbol g M is the drain current amplification factor due to the gate-source voltage, and r is the differential resistance at saturation.
In Fig. 1, M1 and M2, M3 and M4 are transistors of the same size, and in the linear operation region, the potentials V 1 and V 2 and the potentials V 3 and V 4 can be considered to be approximately equal, so in Fig. 2 In g M1 = g M2 , r 1 =
r 2 , g M3 = g M4 , r 3 = r 4 . When solved under these conditions, the gain G becomes the following equation.

G=N0/V1−V2=gM2(r2r4) ……(1) また gM=(2(W/L)βI)1/2 r=(λI)-1 である。ここで(W/L)はMOSトランジスタ
のサイズ、βはチヤネルコンドクタンス、λはチ
ヤネル長変調効果係数、Iはドレイン電流であ
る。これらを代入すると次式をうる。
G=N 0 /V 1 -V 2 =g M2 (r 2 r 4 )...(1) Also, g M = (2(W/L)βI) 1/2 r=(λI) -1 . Here, (W/L) is the size of the MOS transistor, β is the channel conductance, λ is the channel length modulation effect coefficient, and I is the drain current. Substituting these values yields the following equation.

ここでI=I0/2、gM2におけるβ=βN、W/
L=(W/L)、r2におけるλ=λN、r4におけるλ
=λPとおいた。
Here I=I 0 /2, β in g M2N , W/
L = (W/L), λ at r 2 = λ N , λ at r 4
P.

一方スリユーレートSは単位時間に変化する電
圧値として定義され次式で表わされる。
On the other hand, the slew rate S is defined as a voltage value that changes per unit time and is expressed by the following equation.

S=I/CL ……(3) ここでCLは負荷容量、Iは負荷の充放電に関
わる電流である。第1図の電圧V4についてスリ
ユーレートを考えると、I=I0/2とすればよ
い。また負荷量CLとしてM2,M4の自己容量
のみ考えM6等の負荷を無視するものとすれば、
CLは次のようになる。
S=I/ CL ...(3) Here, CL is the load capacity, and I is the current related to charging and discharging the load. Considering the slew rate for the voltage V 4 in FIG. 1, it is sufficient to set I=I 0 /2. Also, if we consider only the self-capacitance of M2 and M4 as the load amount C L and ignore the loads such as M6, then
CL becomes as follows.

CL=CJLJ・(W2+W4) ……(4) CJは単位面積当りの拡散層容量、LJは拡散層の
幅、W2、W4は各々M2,M4のチヤネル幅であ
る。これらを代入すると S=I0/2CJLJ(W2+W4) ……(5) となる。一般にはW2≫W4であり(5)式W4=0と
おいたものはスリユーレートの上限を与える。こ
のときのスリユーレートSをSnと書くと Sn=I0/2CJLJW2>S ……(6) となる。
C L = C J L J・(W 2 + W 4 ) ...(4) C J is the diffusion layer capacitance per unit area, L J is the width of the diffusion layer, W 2 and W 4 are the M2 and M4 channels, respectively. It is the width. Substituting these values yields S=I 0 /2C J L J (W 2 + W 4 )...(5). In general, W 2 >>W 4 , and setting W 4 =0 in equation (5) gives the upper limit of the slew rate. When the slew rate S at this time is written as S n , it becomes S n =I 0 /2C J L J W 2 > S (6).

(2)式において(W/L)2=W2/LとおきW2
ついて解いて(6)式に代入すればスリユーレートと
利得の関係が得られる。
In equation (2), set (W/L) 2 =W 2 /L, solve for W 2 , and substitute into equation (6) to obtain the relationship between the slew rate and gain.

Sn=2βN/CJLJL(λP+λN2G2 ……(7) (7)式において拡散層の長さLJ、拡散層の単位面
積当りの容量CJ、チヤネル長変調効果係数λP及び
λN、チヤネルコンダクタンスβNはプロセスによ
つて決まる定数である。またチヤネル長Lはプロ
セスによつて最小寸法が決まつている。したがつ
てスリユーレートの最大値は Sn∝1/G2 ……(8) となり、利得を得ようとすればスリユーレートは
大幅に低下する。
S n =2β N /C J L J L (λ PN ) 2 G 2 ...(7) In equation (7), the length of the diffusion layer L J , the capacitance per unit area of the diffusion layer C J , the channel The long modulation effect coefficients λ P and λ N and the channel conductance β N are constants determined by the process. Further, the minimum dimension of the channel length L is determined depending on the process. Therefore, the maximum value of the slew rate is S n ∝1/G 2 ...(8), and if a gain is to be obtained, the slew rate will drop significantly.

このため、例えば第3図に示すようなリセツト
回路を有する積分器においてはリセツト時間がほ
ぼスリユーレートの逆数に比例するため、リセツ
ト時間を長くとらねばならない。また第4図に示
すような電圧フオロワの場合出力がスリユーレー
ト以上に早く動けないため、入力の変化に追従で
きないという欠点を生じる。
For this reason, for example, in an integrator having a reset circuit as shown in FIG. 3, the reset time is approximately proportional to the reciprocal of the slew rate, so the reset time must be long. Furthermore, in the case of a voltage follower as shown in FIG. 4, the output cannot move faster than the slew rate, resulting in the disadvantage that it cannot follow changes in the input.

同様の問題は前出の文献のP978のFig.18に示
されたような、あるいはISSCC83 Tochical
Paper FAM17.5(文献と称す)P.314のFigure2
に示されたような折り返しカスコードアンプにお
いても生じる。カスコードアンプは第4図のよう
な基本的な増幅器に比べあまりスリユーレートを
低下させることなく高利得を得られる点が特徴で
ある。しかしこの場合もスリユーレートは利得の
逆数にほぼ比例するという結果が得られる。
A similar problem can be seen in Fig. 18 of P978 of the above-mentioned document, or ISSCC83 Tochical
Figure 2 of Paper FAM17.5 (referred to as literature) P.314
This also occurs in a folded cascode amplifier as shown in . A cascode amplifier is characterized in that it can obtain a high gain without significantly reducing the slew rate compared to the basic amplifier shown in FIG. However, in this case as well, the result is that the slew rate is approximately proportional to the reciprocal of the gain.

このような問題に対しスリユーレート向上のた
めの対策がElectronics Letters 3rd
February1983.Vol.19、No.3(文献と称す。)
P92に示されている。この回路は平衡型差動段に
適用されるものであり差動段の2出力をモニター
し、入力電圧に差が生じて2出力のうち一方が低
下するとバイアス電圧を上げ電流を増加させるよ
うに働く。この結果利得は低下するがスリユーレ
ートを向上させることができる。
Electronics Letters 3rd is a countermeasure to improve the slew rate for such problems.
February1983.Vol.19, No.3 (referred to as literature)
Shown on P92. This circuit is applied to a balanced differential stage, and monitors the two outputs of the differential stage, and when there is a difference in input voltage and one of the two outputs drops, it increases the bias voltage and increases the current. work. As a result, the gain decreases, but the slew rate can be improved.

しかしこの回路は非平衡出力の差動段には適用
できない。また回路規模が大きいこと、差動段の
出力負荷が大きいと応答が遅くなることといつた
欠点があつた。
However, this circuit cannot be applied to a differential stage with unbalanced output. It also had drawbacks such as large circuit scale and slow response when the output load of the differential stage was large.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的はスリユーレート改善した演算増
幅器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an operational amplifier with improved slew rate.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は演算増幅器と差動段にバイアス電圧を
供給するバイアス電圧発生回路の中に、PMOS
とNMOSのトランジスタを並列接続したものを
挿入し、各々のゲートに差動段出力の1つ、具体
的には次段に接続されない側の出力、つまりアク
テイブ負荷制御用ノードの出力を印加することに
よつて、入力電圧に差が生じ差動段の出力が動作
点からはずれた場合に差動段の電流を増加させる
方向にバイアス電圧を変化させるように動作し、
スリユーレートを向上させる回路を備えた演算増
幅器を提供するものである。
The present invention incorporates a PMOS into a bias voltage generation circuit that supplies bias voltage to an operational amplifier and a differential stage.
and NMOS transistors connected in parallel, and apply one of the differential stage outputs to each gate, specifically the output of the side that is not connected to the next stage, that is, the output of the active load control node. operates to change the bias voltage in the direction of increasing the current of the differential stage when there is a difference in the input voltage and the output of the differential stage deviates from the operating point,
The present invention provides an operational amplifier equipped with a circuit that improves the slew rate.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第5図により説明す
る。第5図は第1図に示した従来回路の差動段の
部分に、本発明によるバイアス回路を適用した例
である。通常バイアス回路はM8とM9が直結さ
れ、あるいは各々が多段に重ねられたものであ
る。ここにPMOSトランジスタM10とNMOS
トランジスタM11の並列接続で構成されるバイ
アス制御回路1が挿入されている。PMOSトラ
ンジスタM10は差動段のアクテイブ負荷制御用
ノードの電圧V3が低くなると低抵抗になる。一
方NMOSトランジスタM11は電圧V3が高くな
ると低抵抗になる。したがつてバイアス制御回路
1は電圧V3が動作点電圧より高く、あるいは低
くなると低抵抗になるような可変抵抗として働
く。この結果バイアス電圧V6はV1V2のとき低
く、V1とV2の差が大きくなると高くなり、M5
の電流を増加させてスリユーレートを向上させ
る。また出力V0に大きな負荷がついていても出
力V3には自己容量による負荷しかつかないため、
バイアス電圧の応答が早い。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 shows an example in which the bias circuit according to the present invention is applied to the differential stage portion of the conventional circuit shown in FIG. Normally, a bias circuit has M8 and M9 connected directly or stacked in multiple stages. Here PMOS transistor M10 and NMOS
A bias control circuit 1 consisting of transistors M11 connected in parallel is inserted. The resistance of the PMOS transistor M10 becomes low when the voltage V3 at the active load control node of the differential stage becomes low. On the other hand, the resistance of the NMOS transistor M11 decreases as the voltage V3 increases. Therefore, the bias control circuit 1 functions as a variable resistor that has a low resistance when the voltage V 3 becomes higher or lower than the operating point voltage. As a result, the bias voltage V 6 is low when V 1 V 2 and increases as the difference between V 1 and V 2 increases, and M5
Increase the current and improve the slew rate. Also, even if there is a large load on the output V 0 , the output V 3 will only have a load due to its own capacitance, so
Bias voltage response is fast.

第6図は差動段出力のうちのアクテイブ負荷制
御用ノード側の出力電圧V3に対するバイアス電
圧V6、V7およびMOSトランジスタM5を流れる
電流Iの変化の様子を示したものである。この例
では差動段出力V3の動作点電圧が−0.5V付近に
あり、ここからはずれるとバイアス電圧V6が高
くなりこのためM5に流れる電流Iが増加する様
子がわかる。バイアス電圧を最小にするようなゲ
ート電圧(VP)および電流の最小値(IP)と最大
値(IM)の比は回路構成や各トランジスタのサイ
ズ設計により変えることができる。この図に示し
た例ではIM/IP=3.4であり、スリユーレート3.4
倍改善できることがわかる。
FIG. 6 shows how the bias voltages V 6 and V 7 and the current I flowing through the MOS transistor M5 change with respect to the output voltage V 3 on the active load control node side of the differential stage output. In this example, the operating point voltage of the differential stage output V3 is around -0.5V, and as it deviates from this, the bias voltage V6 increases, and it can be seen that the current I flowing through M5 increases. The ratio of the gate voltage (V P ) and the minimum value (I P ) to the maximum value (I M ) of the current that minimizes the bias voltage can be changed depending on the circuit configuration and the size design of each transistor. In the example shown in this figure, I M /I P = 3.4, and the slew rate is 3.4.
It turns out that it can be improved twice as much.

第7図は折返しカスコードアンプの差動段に本
発明のバイアス回路を適用した第2の実施例であ
る。折返しカスコードアンプの差動段の回路例は
文献P.978のFig.18に記載されている。第7図
は文献の図におけるPMOSとNMOSの関係を逆
にしたものと類似の差動段を用いている。すなわ
ち共通ソース接続のトランジスタ対M1,M2の
形式上の負荷はM3,M4であるが、さらに実質
上のアクテイブ負荷として、トランジスタ対M
8,M9とトランジスタ対M10,M11がカス
コード接続されたカスコード型MOSトランジス
タ対が逆導電型MOSトランジスタ対M6,M7
を介して接続されている。本実施例も、アクテイ
ブ負荷であるカスコード型MOSトランジスタ対
のドレインのうち、次段への出力信号を取りだす
側のドレイン(M9のドレイン)ではなく、ゲー
トと接続され、アクテイブ負荷制御用のノードと
なる側のドレイン(M8のドレイン)の電圧V6
が動作電流制御のためのバイアス電圧作成に用い
られる点に特徴がある。なお、これに対応して、
折り返しカスコードアンプ構成の差動段自身の回
路も上記文献に記載されたものと若干異なる。
文献に記載された回路では、第7図のM10で
はなく反対側のM11に対応するトランジスタの
ゲートとドレインが接続されている。このように
しても動作点電圧や利得は同じである。しかしス
リユーレートを改善するために電圧V6でバイア
ス制御回路に帰還をかけようとする場合、文献
と同等の回路を差動段に採用すると出力V0の負
荷による影響がM11,M10を通つて回り込ん
でくる。このためバイアスを動かすまでの応答が
遅くなるという欠点がある。これに対して第7図
のように、M8と同じ側のM10のゲートとドレ
インを接続する構成にすれば出力V0につく負荷
の影響が出力V6に及ばないため上記のような問
題は生じない。
FIG. 7 shows a second embodiment in which the bias circuit of the present invention is applied to the differential stage of a folded cascode amplifier. A circuit example of the differential stage of a folded cascode amplifier is shown in Figure 18 on page 978 of the document. FIG. 7 uses a differential stage similar to the one in which the relationship between PMOS and NMOS in the literature diagram is reversed. In other words, the formal loads of the common source-connected transistor pair M1 and M2 are M3 and M4, but as a practical active load, the transistor pair M
8. The cascode type MOS transistor pair in which M9 and the transistor pair M10, M11 are cascode connected is the opposite conductivity type MOS transistor pair M6, M7.
connected via. In this embodiment as well, among the drains of a pair of cascode type MOS transistors that are active loads, the drains are connected not to the drains (the drains of M9) on the side that takes out the output signal to the next stage, but to the gates, and are connected to the nodes for active load control. Voltage of the drain on the other side (drain of M8) V 6
is used to create a bias voltage for operating current control. In addition, in response to this,
The circuit of the differential stage itself having a folded cascode amplifier configuration is also slightly different from that described in the above-mentioned document.
In the circuit described in the literature, the gate and drain of the transistor corresponding to M11 on the opposite side, rather than M10 in FIG. 7, are connected. Even in this case, the operating point voltage and gain remain the same. However, when trying to apply feedback to the bias control circuit with voltage V 6 to improve the slew rate, if a circuit equivalent to that in the literature is adopted for the differential stage, the influence of the load on output V 0 will be routed through M11 and M10. It gets complicated. For this reason, there is a drawback that the response until the bias is changed is slow. On the other hand, if the gate and drain of M10 on the same side as M8 are connected as shown in Figure 7, the effect of the load on the output V0 will not affect the output V6 , and the above problem will be solved. Does not occur.

第7図のバイアス回路(MB1〜MB5)は
PMOSトランジスタM3,M4の電流を決める
バイアス電圧VB1、NMOSトランジスタM5の電
流を決めるバイアス電圧VB3、および電圧V3、V4
の動作点電圧を決めるバイアス電圧VB2を作つて
いる。スリユーレートを大きくするためにはM5
の電流だけでなくM3,M4の電流も増大させる
必要がある。したがつてこのときバイアス電圧
VB3は高く、VB1は低くしなくてはならない。こ
れはバイアス制御回路1を図のようにMB2と
MB5の間に挿入することによつて自動的に実現
される。
The bias circuit (MB1 to MB5) in Figure 7 is
Bias voltage V B1 that determines the current of PMOS transistors M3 and M4, bias voltage V B3 that determines the current of NMOS transistor M5, and voltages V 3 and V 4
A bias voltage V B2 is created that determines the operating point voltage of . M5 to increase the slew rate
It is necessary to increase not only the current of M3 and M4 but also the current of M3 and M4. Therefore, at this time the bias voltage
V B3 must be high and V B1 must be low. This connects bias control circuit 1 to MB2 as shown in the figure.
This is automatically achieved by inserting it between MB5.

第7図におけるバイアス回路の特性の例を第8
図に示す。バイアス回路への入力電圧V6を横軸
に、出力バイアス電圧VB1、VB2、VB3を縦軸にと
つている。またこのときM5に流れる電流を同時
に示してある。この例では動作点電圧VPは−
1.5V付近にあり、電流の最小値IPと最大値IMの比
IM/IPは3.8である。すなわち通常動作に比べ動作
点からはずれた場合には最大3.8倍のスリユーレ
ートで動作しうる。
An example of the characteristics of the bias circuit in Fig. 7 is shown in Fig. 8.
As shown in the figure. The input voltage V 6 to the bias circuit is plotted on the horizontal axis, and the output bias voltages V B1 , V B2 , and V B3 are plotted on the vertical axis. Also, the current flowing through M5 at this time is shown at the same time. In this example, the operating point voltage V P is −
It is around 1.5V, and the ratio of the minimum value I P and maximum value I M of the current
I M /I P is 3.8. In other words, it can operate at a slew rate that is up to 3.8 times higher than in normal operation when it deviates from the operating point.

第9図は第7図の差動段にM20,M21およ
びM22〜M24で構成されるソースフオロワと
M25,M26で構成される出力段、およびMB
6〜MB9で構成される第2のバイアス回路を組
合わせて構成した演算増幅器の回路例である。差
動段の出力V7は次段のM20,M24に接続さ
れているとともに、増幅器出力段の出力V0から
抵抗R、容量Cを介して帰還がかかつている。こ
の帰還路の存在のためV7の負荷はかなり大きく
なる。したがつてバイアス制御回路1への信号
V6をV7の影響から切離すことは重要であり、M
11のゲート・ソース間を結合するのではなく図
のようにM10の側で結合するようにしなくては
ならない。なおC,Rは位相補償のためにつけて
あるものである。
Figure 9 shows the differential stage in Figure 7, a source follower composed of M20, M21, and M22 to M24, an output stage composed of M25, M26, and an MB.
This is a circuit example of an operational amplifier configured by combining a second bias circuit configured from MB6 to MB9. The output V 7 of the differential stage is connected to M20 and M24 of the next stage, and is fed back from the output V 0 of the amplifier output stage via a resistor R and a capacitor C. Due to the presence of this feedback path, the load on V 7 becomes quite large. Therefore, the signal to bias control circuit 1
It is important to separate V 6 from the influence of V 7 , and M
Instead of coupling between the gate and source of M11, the coupling must be made on the M10 side as shown in the figure. Note that C and R are provided for phase compensation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば2つの入力電
圧の差が大きいときバイアス電圧を変化させて差
動段の電流を増やすことができるのでスリユーレ
ートを大幅に改善することができる。このため従
来演算増幅器では利得とスリユーレートが相反す
る関係にあり、ある程度のスリユーレートを確保
するには利得を低く抑えなければならなかつた
が、本発明を適用することにより高利得と高スリ
ユーレートを同時に得ることができるようにな
り、高性能な演算増幅器を得ることが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, when the difference between two input voltages is large, the current in the differential stage can be increased by changing the bias voltage, so that the slew rate can be significantly improved. For this reason, in conventional operational amplifiers, gain and slew rate were in a contradictory relationship, and the gain had to be kept low to ensure a certain slew rate, but by applying the present invention, high gain and high slew rate can be achieved at the same time. This makes it possible to obtain a high-performance operational amplifier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のCMOS演算増幅器の回路図、
第2図はその小信号等価回路、第3図はリセツト
を有する積分器の接続図及び出力波形、第4図は
電圧フオロワの接続図及び出力波形、第5図は従
来の増幅器の差動段に本発明のバイアス制御回路
を適用した回路図、第6図は第5図のバイアス回
路の出力特性、第7図はカスコートアンプに適用
した回路図、第8図は第7図のバイアス回路の出
力特性、第9図は本発明の高性能演算増幅器の回
路図である。 1……バイアス電圧制御回路。
Figure 1 is a circuit diagram of a conventional CMOS operational amplifier.
Figure 2 is the small signal equivalent circuit, Figure 3 is the connection diagram and output waveform of the integrator with reset, Figure 4 is the connection diagram and output waveform of the voltage follower, and Figure 5 is the differential stage of the conventional amplifier. 6 is the output characteristic of the bias circuit of FIG. 5, FIG. 7 is a circuit diagram of the bias control circuit of the present invention applied to a cascade amplifier, and FIG. 8 is the bias circuit of FIG. 7. FIG. 9 is a circuit diagram of the high performance operational amplifier of the present invention. 1...Bias voltage control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 互いに共通ソース接続された第1のMOSト
ランジスタ対と、互いに共通ゲート接続されて上
記第1のMOSトランジスタ対のアクテイブ負荷
となる第2のMOSトランジスタ対と、上記第1
のMOSトランジスタ対の共通ソースノードに接
続された動作電流制御用の定電流素子とを有し、
上記第2のMOSトランジスタ対の一方のドレイ
ンノードは次段への出力信号を取りだす出力ノー
ドとされ、他方のドレインノードは共通ゲートノ
ードに接続されてアクテイブ負荷制御用ノードと
される構成の差動段を含むCMOS型の演算増幅
器において、上記アクテイブ負荷制御用ノードに
接続され、その電圧に応じて上記定電流素子を制
御するためのバイアス電圧を発生するバイアス電
圧発生回路を有し、上記アクテイブ負荷制御用ノ
ードの電圧が動作点電圧から上下にはずれる程大
きな動作電流が上記差動段に与えられることを特
徴とする演算増幅器。 2 上記バイアス電圧発生手段はPMOSと
NMOSとを並列に接続し、各々のゲートに上記
アクテイブ負荷制御用ノードの電圧を共通に印加
するように構成した回路を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の演算増幅器。 3 上記差動段は折り返し形のカスコードアンプ
であり、カスコード型MOSトランジスタ対の一
方のドレインノードから次段への出力信号を得、
他方の、ゲートノードと接続された側のドレイン
であるアクテイブ負荷制御用ノードから上記バイ
アス電圧発生手段へ帰還する電圧を得ることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の演算増幅
器。 4 上記カスコード型MOSトランジスタ対を構
成する1段目、2段目のMOSトランジスタ対は
それぞれ同一の側のMOSトランジスタのドレイ
ンがゲートと接続されることを特徴とする特許請
求の範囲第3項記載の演算増幅器。
[Scope of Claims] 1. A first pair of MOS transistors having common sources connected to each other; a second pair of MOS transistors having common gates connected to each other and serving as an active load for the first pair of MOS transistors;
and a constant current element for controlling the operating current connected to the common source node of the MOS transistor pair,
One drain node of the second MOS transistor pair is used as an output node for taking out an output signal to the next stage, and the other drain node is connected to a common gate node to serve as an active load control node. A CMOS type operational amplifier including a stage includes a bias voltage generation circuit connected to the active load control node and generating a bias voltage for controlling the constant current element according to the voltage of the bias voltage generation circuit, An operational amplifier characterized in that an operating current so large that the voltage of the control node deviates above or below the operating point voltage is applied to the differential stage. 2 The bias voltage generation means mentioned above is PMOS.
2. The operational amplifier according to claim 1, further comprising a circuit configured to connect an NMOS in parallel and to commonly apply the voltage of the active load control node to each gate. 3 The above differential stage is a folded cascode amplifier, which obtains an output signal from one drain node of a pair of cascode MOS transistors to the next stage.
2. The operational amplifier according to claim 1, wherein the voltage fed back to the bias voltage generating means is obtained from the active load control node, which is the drain on the other side connected to the gate node. 4. Claim 3, characterized in that in the first and second stage MOS transistor pairs constituting the cascode type MOS transistor pair, the drains of the MOS transistors on the same side are connected to the gates, respectively. operational amplifier.
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