JPH0570328B2 - - Google Patents
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- JPH0570328B2 JPH0570328B2 JP63011959A JP1195988A JPH0570328B2 JP H0570328 B2 JPH0570328 B2 JP H0570328B2 JP 63011959 A JP63011959 A JP 63011959A JP 1195988 A JP1195988 A JP 1195988A JP H0570328 B2 JPH0570328 B2 JP H0570328B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は集積回路上に構成する演算増幅回路に
関し、特に負荷の駆動能力が正負両方向に対称で
大きく、平衡なる二つの出力が取り出せる演算増
幅器に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an operational amplifier circuit configured on an integrated circuit, and in particular to an operational amplifier that has a large and symmetrical load driving capacity in both positive and negative directions and that can output two balanced outputs. Regarding.
従来、平衡型出力の得られる演算増幅器として
第3図の回路が知られている。この回路は、1983
年インターナシヨナルソリツドステートサーキツ
トコンフアレンスダイジエストオプテクニカルペ
ーパーズ(ISSCC'85DIGEST OF TECH−
NICAL PAPERS)の314ページに記載されてい
る回路である。この回路は、ゲート電極に一定の
電圧113を印加したNチヤンネルトランジスタ
MN109(以下MN109のように記載する)
およびゲート電極にアナログ接地電圧を印加した
並列接続されたMN119およびMN111によ
り構成される定電流源に、MN101およびMN
102により構成され平衡型入力103および1
04をゲートに有する差動増幅トランジスタ対が
接続されている。この差動増幅器の出力であるド
レイン電極が、PチヤンネルMOSトランジスタ
MP101およびMP102((以下MP101,
MP102のように記載する)により構成される
フオールデツドカスコードトランジスタ対のソー
ス電極に、それぞれ接続されている。このフオー
ルデツドカスコードトランジスタ対のドレイン電
極がNチヤンネルトランジスタMN103から
MN106により構成される定電流源に接続さ
れ、この定電流源を負荷とすることにより、高い
利得を得ている。第3図でNチヤンネルトランジ
スタMN107およびMN108は、平衡型出力
107および108の動作中心点を決めるために
付加されているものである。なお端子110〜1
13は、それぞれ一定の電圧に保たれている。
Conventionally, the circuit shown in FIG. 3 has been known as an operational amplifier that provides a balanced output. This circuit was created in 1983
ISSCC'85DIGEST OF TECH-
This is the circuit described on page 314 of NICAL PAPERS). This circuit consists of an N-channel transistor with a constant voltage 113 applied to the gate electrode.
MN109 (hereinafter written as MN109)
And MN101 and MN
102 and balanced inputs 103 and 1
A pair of differential amplification transistors having gates 04 and 04 are connected to each other. The drain electrode, which is the output of this differential amplifier, is a P-channel MOS transistor.
MP101 and MP102 (hereinafter referred to as MP101,
The transistors are connected to the source electrodes of a pair of folded cascode transistors (denoted as MP102), respectively. The drain electrode of this folded cascode transistor pair is connected to the N-channel transistor MN103.
It is connected to a constant current source constituted by MN 106, and a high gain is obtained by using this constant current source as a load. In FIG. 3, N-channel transistors MN107 and MN108 are added to determine the center of operation of balanced outputs 107 and 108. Note that terminals 110-1
13 are each kept at a constant voltage.
この回路は基本的には増幅段は1段で、負荷抵
抗を大きくすることにより利得を稼いでいる。従
つて、容量的負荷を駆動するときその能力は入力
差動トランジスタ対の相互コンダクタンスと負荷
容量により制限されるため大きな容量を駆動する
能力に欠ける。また、出力電圧の下がつて行く速
度、つまりスルーレートはこの演算増幅器のバイ
アス電流となつている定電流源の電流で制限され
るため、スルーレートを大きくするためには電流
を多く流す必要があり、消費電流も大きくなる。
第一の電圧源101と第二の電圧源102の間に
直列に接続されているトランジスタの数が多いた
め出力できる電圧範囲も小さい。これらの欠点は
大規模集積回路に用いる演算増幅器には致命的な
欠点である。 This circuit basically has one amplification stage, and gains are achieved by increasing the load resistance. Therefore, when driving a capacitive load, its ability to drive a large capacitance is limited by the mutual conductance of the input differential transistor pair and the load capacitance, so it lacks the ability to drive a large capacitance. Also, the speed at which the output voltage decreases, that is, the slew rate, is limited by the current of the constant current source that serves as the bias current of this operational amplifier, so in order to increase the slew rate, it is necessary to flow a large amount of current. Yes, the current consumption also increases.
Since the number of transistors connected in series between the first voltage source 101 and the second voltage source 102 is large, the voltage range that can be output is also small. These drawbacks are fatal to operational amplifiers used in large-scale integrated circuits.
利得を大きくし、出力駆動能力を高めるには利
得段が2段の演算増幅器がよい。第4図は平衡型
の演算増幅器ではないが、1984年、アイイーイー
イー ジヤーナル オブ ソリツドステートサー
キツツ(IEEE Journal of Solid−State
Circuits)の第SC−19巻920ページに掲載された
回路である。第4図では、ゲート電極に一定の電
圧211を加えられてなる定電流源トランジスタ
MP209に、ソース電極が前記定電流源に共通
接続された差動トランジスタ対のMP201およ
びMP202が接続されている。MP201およ
びMP202には入力端子203,204が接続
され、前記差動トランジスタ対のドレイン電極
は、基準電圧を入力する端子205にゲート電極
が共通接続され、ドレイン電極が第一の電源線2
01を基準電圧とするMP205およびMP20
6により構成される電流ミラーに接続されてでき
るフオールデツドカスコード段に使用されるMN
203およびMN204のソース電極に接続され
ている。ここで述べた電流ミラーは、それぞれ
MN207およびMN208により作られる第二
の電圧源202を基準とする定電流源に接続され
ている。 In order to increase the gain and increase the output drive capability, an operational amplifier with two gain stages is preferable. Although Figure 4 is not a balanced operational amplifier, it was published in 1984 in the IEEE Journal of Solid-State Circuits.
This is the circuit published in Vol. SC-19, page 920 of Vol. In FIG. 4, a constant current source transistor is formed by applying a constant voltage 211 to the gate electrode.
A differential transistor pair MP201 and MP202 whose source electrodes are commonly connected to the constant current source is connected to MP209. Input terminals 203 and 204 are connected to MP201 and MP202, gate electrodes of the drain electrodes of the differential transistor pair are commonly connected to a terminal 205 for inputting a reference voltage, and the drain electrodes are connected to the first power supply line 2.
MP205 and MP20 with 01 as reference voltage
MN used in a folded cascode stage formed by connecting a current mirror formed by 6.
203 and the source electrodes of MN204. The current mirrors mentioned here are each
It is connected to a constant current source with reference to the second voltage source 202 produced by MN 207 and MN 208 .
前記フオールデツドカスコード段の出力206
は、MP208を駆動トランジスタとし、MN2
06を定電流負荷とする反転増幅器によりさらに
増幅され、出力端子207から出力される。第4
図のCcは位相補償容量である。この回路は、入
力電圧範囲も大きくでき、出力電圧範囲も最も低
い電圧に対しては負電源202にほぼ等しい電圧
まで出力することができる利点を有している。な
お端子208には、予じめ定められた電圧が印加
される。 Output 206 of the folded cascode stage
uses MP208 as the driving transistor, and MN2
The signal is further amplified by an inverting amplifier using 06 as a constant current load, and is output from an output terminal 207. Fourth
Cc in the figure is the phase compensation capacitor. This circuit has the advantage that the input voltage range can be widened and the output voltage range can output up to a voltage approximately equal to the negative power supply 202 for the lowest voltage. Note that a predetermined voltage is applied to the terminal 208.
しかしながら第4図の回路は、大きな容量性負
荷が接続され、大きな振幅の信号を出力する場合
特に電圧が低くなつて行くときには電圧の下がる
ときのスルーレートがMN206を流れる電流で
制限されてしまう。従つて、これを速くするため
にはMN206に流す電流を大きくする必要があ
る。これは、回路で消費する電流が大きくなるこ
とを意味する。さらに、電流を増やすと出力電圧
の上限がこの電流とMP208のオン抵抗とで決
まるため、電源電圧一杯まで拡大することができ
なくなる。これらの欠点は大規模集積回路上に実
現する演算増幅器としては許容できないものであ
る。 However, in the circuit of FIG. 4, when a large capacitive load is connected and a signal with a large amplitude is output, especially when the voltage decreases, the slew rate when the voltage decreases is limited by the current flowing through the MN 206. Therefore, in order to speed up this process, it is necessary to increase the current flowing through the MN 206. This means that the current consumed by the circuit increases. Furthermore, when the current is increased, the upper limit of the output voltage is determined by this current and the on-resistance of the MP208, making it impossible to increase the power supply voltage to its full potential. These drawbacks are unacceptable for operational amplifiers implemented on large scale integrated circuits.
〔問題点を解決するための手段〕
前述の問題点を解決するために本発明が提供す
る演算増幅回路は、
一端が第一の電圧源に接続された第一の定電流
源に共通ソースが接続され、各々のゲート電極が
入力端子となる第一の極性を有する差動トランジ
スタ対と、
ドレイン電極が、第一の極性を有する第一のト
ランジスタ対により構成され前記第一の電圧源を
基準とする第一の電流ミラーに接続され、ゲート
電極が第一の基準電圧源に共通接続され、ソース
電極がそれぞれ前記差動トランジスタ対の各々の
ドレイン電極に接続された第二の極性を有する第
二のトランジスタ対により構成される第一のフオ
ールデツドカスコード段と、
ドレイン電極が前記第二のトランジスタ対のソ
ース電極に接続され、ソース電極が第二の電圧源
に接続され、第二の極性を有するトランジスタ対
から構成される電流源対と、
ドレイン電極が第一の極性を有する第三のトラ
ンジスタ対により構成され前記第一の電圧源を基
準として接続が前記第一の電流ミラーとは対象の
関係を有する第二の電流ミラーに接続され、ゲー
ン電極が前記第一の基準電圧源に共通接続され、
ソース電極がそれぞれ前記差動トランジスタ対の
各々のドレイン電極に接続された第二の極性を有
する第四のトランジスタ対により構成される第二
のフオールデツドカスコード段と、
ドレイン電極が基準電極を前記第二の電圧源と
する第二の極性を有するトランジスタ対により構
成され、互いに反転される電流を制御する入力ト
ランジスタが前記フオールデツドカスコード段の
出力の各々である第三および第四の電流ミラーに
接続され、ゲート電極がそれぞれ前記フオールデ
ツドカスコード段に接続された第一の極性を有す
るトランジスタ対を二組有し、前記第三および第
四の電流ミラーに流れる電流を外部からも制御す
る手段とを含み、
前記第一の極性を有するトランジスタ対二組と
前記第三及び第四の電流ミラーとの接続点をそれ
ぞれ正及び負の出力端子とすることを備えて構成
される。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides an operational amplifier circuit in which a common source is connected to a first constant current source whose one end is connected to the first voltage source. a pair of differential transistors connected to each other, each having a first polarity and whose gate electrode serves as an input terminal, and a first pair of transistors each having a first polarity and whose drain electrode is referenced to the first voltage source; a second current mirror having a second polarity connected to a first current mirror having a gate electrode commonly connected to a first reference voltage source and a source electrode respectively connected to a drain electrode of each of said differential transistor pair; a first folded cascode stage constituted by two transistor pairs; a drain electrode connected to a source electrode of the second transistor pair; a source electrode connected to a second voltage source; a current source pair consisting of a pair of transistors having polarities; and the first current mirror consisting of a third pair of transistors whose drain electrodes have a first polarity and connected with respect to the first voltage source. a second current mirror having a symmetric relationship, a gain electrode being commonly connected to the first reference voltage source;
a second folded cascode stage constituted by a fourth pair of transistors having a second polarity, each having a source electrode connected to a drain electrode of each of said differential transistor pairs; third and fourth transistors constituted by a pair of transistors having a second polarity as the second voltage source and whose input transistors controlling mutually inverted currents are each output of the folded cascode stage; It has two pairs of transistors each having a first polarity connected to a current mirror and whose gate electrodes are respectively connected to the folded cascode stage, and the current flowing through the third and fourth current mirrors is supplied from the outside. and means for controlling the current mirror, and connecting points between the two pairs of transistors having the first polarity and the third and fourth current mirrors are positive and negative output terminals, respectively. .
本発明の回路を用いることにより、差動入力段
に接続されるフオールデツドカスコード段を2組
有し、平衡型の二つの出力に対し、一方の出力を
最終段である反転増幅器の一方の駆動トランジス
タを駆動し、他方の出力を電流ミラーで前記反転
増幅器のもう一つのトランジスタを駆動すること
によりプツシユプル型の出力段を構成することか
ら容量性負荷に対する駆動能力を飛躍的に向上さ
せるとともに出力電圧範囲を電源電圧一杯にまで
拡大できる。
By using the circuit of the present invention, there are two sets of folded cascode stages connected to the differential input stage, and one output is sent to one of the final stages of the inverting amplifier for two balanced outputs. By driving the drive transistor of the inverting amplifier and using the other output as a current mirror to drive the other transistor of the inverting amplifier, a push-pull type output stage is constructed, which dramatically improves the drive ability for capacitive loads. The output voltage range can be expanded to the full power supply voltage.
以下、MOS型集積回路上に実現する実施例を
挙げ、本発明をいつそう詳しく説明する。第1図
はその実施例の構成を示す回路図である。第1図
の実施例にはPチヤンネルMOSトランジスタ
MP12,MP13およびNチヤンネルMOSトラ
ンジスタMN13,MN14,MN15,MN1
6により構成される簡単な基準バイアスス電圧発
生回路も含めて記載してある。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail by giving an example realized on a MOS type integrated circuit. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of this embodiment. The embodiment shown in FIG. 1 includes a P-channel MOS transistor.
MP12, MP13 and N-channel MOS transistors MN13, MN14, MN15, MN1
A simple reference bias voltage generating circuit configured by 6 is also included in the description.
まず、ソース電極が第一の電圧源1に接続さ
れ、ゲート電極が一定にバイアスされたMP11
により構成された定電流源に、共にソースが接続
されたMP1およびMP2が差動トランジスタ対
を構成する。このMP1およびMP2のゲート電
極が、それぞれ入力端子3及び4を形成する。ゲ
ート電極が別の一定電圧にバイアスされソース電
極がそれぞれ前記差動対MP1およびMP2のド
レイン電極に接続されたMN1およびMN2と、
MN1とMN2のドレイン電極がそれぞれ電流の
入出力端に接続されたPチヤンネルMOSトラン
ジスタMP3およびMP4により構成される電流
ミラーで構成される第一のフオールデツドカスコ
ード段により、入力信号は増幅器され、節点5に
増幅出力が得られる。 First, an MP11 whose source electrode is connected to the first voltage source 1 and whose gate electrode is constantly biased
MP1 and MP2, both of whose sources are connected to a constant current source configured by , constitute a differential transistor pair. The gate electrodes of MP1 and MP2 form input terminals 3 and 4, respectively. MN1 and MN2 whose gate electrodes are biased to another constant voltage and whose source electrodes are connected to the drain electrodes of the differential pairs MP1 and MP2, respectively;
The input signal is amplified by a first folded cascode stage composed of a current mirror composed of P-channel MOS transistors MP3 and MP4, in which the drain electrodes of MN1 and MN2 are connected to the current input and output terminals, respectively. , an amplified output is obtained at node 5.
この回路はもう一つのフオールデツドカスコー
ド段を持つている。それは、第一のフオールデツ
ドカスコード段のNチヤンネルトランジスタ対と
ゲート電極とソース電極がそれぞれ共通に接続さ
れたNチヤンネルMOSトランジスタ対MN3お
よびMN4と、MN3とMN4のドレイン電極が
それぞれ電流の入出力端に接続され反転される電
流の方向が前記第一の電流ミラーとは逆の関係を
持つPチヤンネルMOSトランジスタMP5およ
びMP6から成る電流ミラーにより構成された第
二のフオールデツドカスコード段である。この第
二のフオールデツドカスコード段は前記第一のフ
オールデツドカスコード段とは対称の関係にあ
り、この段の出力6と出力5とは互いに逆位相の
出力が得られる。 This circuit has another folded cascode stage. That is, the N-channel transistor pair of the first folded cascode stage, the N-channel MOS transistor pair MN3 and MN4 whose gate electrode and source electrode are connected in common, and the drain electrodes of MN3 and MN4, respectively, are current inputs. a second folded cascode stage constituted by a current mirror consisting of P-channel MOS transistors MP5 and MP6, connected to the output and whose direction of reversed current is inversely related to that of the first current mirror; be. This second folded cascode stage is symmetrical with respect to the first folded cascode stage, and the outputs 6 and 5 of this stage are of opposite phase to each other.
これら2つのフオールデツドカスコード段は、
ゲート電極が共通の一定電圧にバイアスされた定
電流源対を構成するNチヤンネルMOSトランジ
スタMN7およびMN8により電流バイアスされ
て動作する。第一のフオールデツドカスコード段
の出力5は、PチヤンネルMOSトランジスタ
MP7により電流に変換され、MN5およびMN
6により構成される第3の電流ミラーを通して出
力端子7に接続される。第二のフオールデツドカ
スコード段の出力6は、PチヤンネルMOSトラ
ンジスタMP10を通して出力端子8に接続され
ることでプツシユプル出力回路を構成している。
さらに、この出力回路とは対称なMP8,MP9,
MN6,MN7により構成されるもう一つの出力
回路を有している。さらに、このふたつの出力回
路の出力電圧の同相分を安定化するための電流ミ
ラートランジスタMN5およびMN6とそれぞれ
並列に接続され、MN7およびMN8の電流ミラ
ー出力を外部から制御するためのNチヤンネルト
ランジスタMN11およびMN12により構成さ
れる。第1図でCc1およびCc2は位相補償用蓄電器
である。 These two folded cascode stages are
It operates by being current biased by N-channel MOS transistors MN7 and MN8 forming a pair of constant current sources whose gate electrodes are biased to a common constant voltage. The output 5 of the first folded cascode stage is a P-channel MOS transistor.
Converted to current by MP7, MN5 and MN
6 is connected to the output terminal 7 through a third current mirror constituted by 6. The output 6 of the second folded cascode stage is connected to the output terminal 8 through a P-channel MOS transistor MP10, thereby forming a push-pull output circuit.
Furthermore, MP8, MP9, which is symmetrical to this output circuit,
It has another output circuit composed of MN6 and MN7. Furthermore, an N-channel transistor MN11 is connected in parallel with current mirror transistors MN5 and MN6 for stabilizing the in-phase components of the output voltages of these two output circuits, respectively, and for externally controlling the current mirror outputs of MN7 and MN8. and MN12. In FIG. 1, C c1 and C c2 are phase compensation capacitors.
本回路の動作を改めて述べると、入力端子3,
4から入力された信号は、フオールデツドカスコ
ード段の出力節点5,6に増幅されて出力され
る。平衡型出力の一方は、カスコード段の出力の
片方がMP10を駆動し、もう一方が、MP7,
MN5により反転されてMN8を駆動する。そし
てMN8の出力はMP10と共にプツシユプル構
成となつて、さらに増幅されて出力8に出力され
る。平衡型出力のもう一方は、前述のカスコード
段の出力とは逆の片方がMP9を駆動し、もう一
方が、MP8,MN6により反転されてMN7を
駆動する。そしてMN7の出力はMP9と共にプ
ツシユプル構成となつてさらに増幅されて出力7
に出力される。 To explain the operation of this circuit again, input terminal 3,
The signal input from 4 is amplified and output to output nodes 5 and 6 of the folded cascode stage. One of the balanced outputs of the cascode stage drives MP10, and the other output drives MP7,
It is inverted by MN5 and drives MN8. The output of MN8 forms a push-pull configuration together with MP10, is further amplified, and is output to output 8. The other balanced output is opposite to the output of the cascode stage described above and drives MP9, and the other is inverted by MP8 and MN6 and drives MN7. Then, the output of MN7 becomes a push-pull configuration with MP9, and is further amplified to output 7.
is output to.
平衡型演算増幅器は出力の動作点が素子のばら
つきにより設計とは変わることが避けられない。
同じ入力電圧を入力したとき二つの出力電圧に生
じる差は入力オフセツト電圧として補正可能であ
るが、出力の動作点が同相で狂つた場合には入力
端子3,4では変えることができない。MN11
およびMN12はこの同相の狂いを補償するため
の電流源で、このゲート電圧を上げることにより
出力電圧を上げることができる。 In a balanced operational amplifier, the output operating point inevitably differs from the design due to variations in the elements.
The difference that occurs between two output voltages when the same input voltage is input can be corrected as an input offset voltage, but if the operating point of the output is out of phase, it cannot be changed at the input terminals 3 and 4. MN11
And MN12 is a current source for compensating for this in-phase error, and by increasing this gate voltage, the output voltage can be increased.
この目的に用いる帰還回路の例を第2図aおよ
びbに2種類あげる。第2図aの回路は、二つの
出力端子7及び8に対して等しい抵抗値を持つ抵
抗RR1,R2と、等しい容量値を持つ蓄電器C
1,C2とをそれぞれ並列に接続し、その中点を
とることにより出力動作点の中心を求め、この電
圧と節点12から印加する基準の動作中心電圧の
差を差動増幅して節点9から帰還をかけるように
したものである。また、1,2はそれぞれ第一お
よび第二の電圧源であり、節点10にもあらかじ
め定められた電圧を掛けている。 Two examples of feedback circuits used for this purpose are shown in FIGS. 2a and 2b. The circuit of FIG. 2a consists of resistors RR1 and R2 with equal resistance values for two output terminals 7 and 8, and a capacitor C with equal capacitance value.
1 and C2 in parallel, find the center of the output operating point by taking the midpoint, and differentially amplify the difference between this voltage and the reference operating center voltage applied from node 12, and apply it from node 9. It was designed to trigger a return. Further, 1 and 2 are first and second voltage sources, respectively, and a predetermined voltage is also applied to the node 10.
第2図bの回路は、等しい容量値を持つ蓄電器
C3,C4により出力7および8の交流的な動作
点の中心を求める。これだけでは直流電圧に対し
ては不定であるから、等しい容量を持つ蓄電器C
5とC6およびスイツチSW1からSW4により
直流電圧を規定する。この部分の動作は互いに重
ならない二つのタイムスロツツトで行なわれる。
第一のタイムスロツトでは、スイツチSW1は出
力端子7に接続され、スイツチSW3は出力端子
8に、スイツチSW2およびSW4は第1図の基
準電圧発生回路の節点11に接続される。つぎに
第二のタイムスロツトで、スイツチSW1および
SW3は外部より供給される基準となる動作中心
電圧が与えられる端子12に接続され、スイツチ
SW2およびSW4は第1図の節点9に接続され
る。 The circuit of FIG. 2b determines the center of the alternating current operating point of outputs 7 and 8 by means of capacitors C3 and C4 having equal capacitance values. Since this alone is indeterminate with respect to DC voltage, a capacitor C with equal capacity
5 and C6 and switches SW1 to SW4 define the DC voltage. This part of the operation is performed in two time slots that do not overlap with each other.
In the first time slot, switch SW1 is connected to output terminal 7, switch SW3 is connected to output terminal 8, and switches SW2 and SW4 are connected to node 11 of the reference voltage generating circuit of FIG. Next, in the second time slot, switch SW1 and
SW3 is connected to the terminal 12 to which the reference operating center voltage supplied from the outside is applied, and the switch
SW2 and SW4 are connected to node 9 in FIG.
この二つの動作により、演算増幅器の二つの電
力電圧と外部より供給される基準となる動作電圧
の差の電圧の和が前記基準電圧発生回路の電圧か
ら差し引かれ、この差し引かれた電圧とC5およ
びC6の容量の和の電荷が節点9に出力される。
この電荷量が0となるように節点9の電圧が定ま
る。この電荷量が0となるのは演算増幅器の二つ
の出力電圧と外部より供給される基準となる動作
電圧の差の電圧の和がほぼ0である、すなわち節
点7と8の電圧の平均値が端子12の電圧に等し
いときである。 Through these two operations, the sum of the voltage differences between the two power voltages of the operational amplifier and the reference operating voltage supplied from the outside is subtracted from the voltage of the reference voltage generation circuit, and this subtracted voltage and C5 and The sum of the charges of the capacitances of C6 is output to node 9.
The voltage at node 9 is determined so that this amount of charge becomes 0. This amount of charge becomes 0 because the sum of the voltage differences between the two output voltages of the operational amplifier and the reference operating voltage supplied from the outside is approximately 0, that is, the average value of the voltages at nodes 7 and 8 is This is when the voltage is equal to the voltage at terminal 12.
なお、本発明では第1図の実施例におけるNチ
ヤンネルMOSトランジスタとPチヤンネルMOS
トランジスタを入れ換えた回路にしても差し支え
ない。 In addition, in the present invention, the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor in the embodiment shown in FIG.
There is no problem even if the circuit is made by replacing the transistors.
この回路で節点6の電圧の最大値は第一の電源
の電圧まで上がるこの場合にはMP8およびMP
9がオフし、出力8の電圧は第二の電源の電圧と
等しい電圧まで下がることができる。一方、この
ときにはMN6に電流がながれないからMN7も
オフし、出力7の電圧は第一の電圧源の電圧と等
しい電圧まで上昇する。逆に節点5の電圧も第一
の電源の電圧まで上がるからこの場合にはMP7
およびMP9はオフし、MN5には電流は流れな
いからMN8にも電流は流れない。すなわちこの
場合には出力8の電圧は第一の電圧源の電圧まで
上がり、出力7の電圧は第二の電源の電圧と等し
い電圧まで下がる。さらに、この回路は2段型の
増幅器であるから、出力駆動能力は第一段のフオ
ールデツドカスコード増幅段の利得とプツシユプ
ル出力段の相互コンダクタンスの和との積とな
り、従来技術に比べて圧倒的に改善される。さら
に出力段がプツシユプル構成となつているため従
来技術のような出力段によりスリユーレートが制
限されることもなく高速で低電力化できる。
In this circuit, the maximum value of the voltage at node 6 rises to the voltage of the first power supply, in this case MP8 and MP
9 is turned off and the voltage at output 8 is allowed to drop to a voltage equal to the voltage of the second power supply. On the other hand, at this time, since no current flows through MN6, MN7 is also turned off, and the voltage at output 7 rises to a voltage equal to the voltage of the first voltage source. Conversely, the voltage at node 5 also rises to the voltage of the first power supply, so in this case MP7
Since MP9 is turned off and no current flows to MN5, no current flows to MN8 either. That is, in this case, the voltage at the output 8 rises to the voltage of the first voltage source, and the voltage at the output 7 falls to a voltage equal to the voltage of the second voltage source. Furthermore, since this circuit is a two-stage amplifier, the output drive capability is the product of the gain of the first folded cascode amplifier stage and the sum of the mutual conductance of the push-pull output stage. Overwhelmingly improved. Furthermore, since the output stage has a push-pull configuration, the slew rate is not limited by the output stage as in the prior art, allowing high speed and low power consumption.
第1図は本発明の一実施例の構成を示す回路
図、第2図aおよびbは第1図の回路に用いる出
力動作点を設定する回路の回路図、第3図は従来
一般的に知られていた平衡型CMOS演算増幅回
路を示す回路図、第4図はシングルエンデツド型
の従来例を示す回路図。
MN1〜16……NチヤンネルMOSトランジ
スタ、MP1〜13……PチヤンネルMOSトラ
ンジスタ。
Fig. 1 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 a and b are circuit diagrams of a circuit for setting the output operating point used in the circuit of Fig. 1, and Fig. 3 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of the invention. A circuit diagram showing a known balanced CMOS operational amplifier circuit, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional example of a single-ended type. MN1 to 16...N channel MOS transistors, MP1 to 13...P channel MOS transistors.
Claims (1)
流源に共通ソースが接続され、各々のゲート電極
が入力端子となる第一の極性を有する差動トラン
ジスタ対と、 ドレイン電極が、第一の極性を有する第一のト
ランジスタ対により構成され前記第一の電圧源を
基準とする第一の電流ミラーに接続され、ゲート
電極が第一の基準電圧源に共通接続され、ソース
電極がそれぞれ前記差動トランジスタ対の各々の
ドレイン電極に接続された第二の極性を有する第
二のトランジスタ対により構成される第一のフオ
ールデツドカスコード段と、 ドレイン電極が前記第二のトランジスタ対のソ
ース電極に接続され、ソース電極が第二の電圧源
に接続され、第二の極性を有するトランジスタ対
から構成される電流源対と、 ドレイン電極が第一の極性を有する第三のトラ
ンジスタ対により構成され前記第一の電圧源を基
準として接続が前記第一の電流ミラーとは対象の
関係を有する第二の電流ミラーに接続され、ゲー
ト電極が前記第一の基準電圧源に共通接続され、
ソース電極がそれぞれ前記差動トランジスタ対の
各々のドレイン電極に接続された第二の極性を有
する第四のトランジスタ対により構成される第二
のフオールデツドカスコード段と、 ドレイン電極が基準電極を前記第二の電圧源と
する第二の極性を有するトランジスタ対により構
成され、互いに反転される電流を制御する入力ト
ランジスタが前記フオールデツドカスコード段の
出力の各々である第三および第四の電流ミラーに
接続され、ゲート電極がそれぞれ前記フオールデ
ツドカスコード段に接続された第一の極性を有す
るトランジスタ対を二組有し、前記第三および第
四の電流ミラーに流れる電流を外部からも制御す
と手段とを備え、 前記第一の極性を有するトランジスタ対二組と
前記第三及び第四の電流ミラーとの接続点をそれ
ぞれ正及び負の出力端子とすることを特徴とする
演算増幅回路。[Claims] 1. A differential transistor pair having a first polarity, each having a common source connected to a first constant current source whose one end is connected to a first voltage source, and each gate electrode serving as an input terminal. and a drain electrode connected to a first current mirror formed by a first transistor pair having a first polarity and referenced to the first voltage source, and a gate electrode common to the first reference voltage source. a first folded cascode stage constituted by a second pair of transistors of a second polarity connected to each other and having a source electrode connected to a drain electrode of each of said differential transistor pairs; a pair of current sources connected to the source electrode of the second pair of transistors, the source electrode of which is connected to a second voltage source, the pair of transistors having a second polarity; and the drain electrode of which has a first polarity; a third pair of transistors having a reference voltage source connected to a second current mirror having a symmetrical relationship with the first current mirror, the gate electrode being connected to the first reference voltage source; commonly connected to a voltage source,
a second folded cascode stage constituted by a fourth pair of transistors having a second polarity, each having a source electrode connected to a drain electrode of each of said differential transistor pairs; third and fourth transistors constituted by a pair of transistors having a second polarity as the second voltage source and whose input transistors controlling mutually inverted currents are each output of the folded cascode stage; It has two pairs of transistors each having a first polarity connected to a current mirror and whose gate electrodes are respectively connected to the folded cascode stage, and the current flowing through the third and fourth current mirrors is supplied from the outside. and means for controlling the current mirror, and connecting points between the two pairs of transistors having the first polarity and the third and fourth current mirrors are positive and negative output terminals, respectively. Amplification circuit.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63011959A JPH01188008A (en) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | Operational amplifier circuit |
| US07/299,390 US4963834A (en) | 1988-01-21 | 1989-01-23 | Operational amplifier |
| EP89101126A EP0325299A3 (en) | 1988-01-21 | 1989-01-23 | An operational amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63011959A JPH01188008A (en) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | Operational amplifier circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01188008A JPH01188008A (en) | 1989-07-27 |
| JPH0570328B2 true JPH0570328B2 (en) | 1993-10-04 |
Family
ID=11792155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63011959A Granted JPH01188008A (en) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | Operational amplifier circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01188008A (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03286606A (en) * | 1990-04-03 | 1991-12-17 | Nec Corp | Operational amplifier circuit |
| JP4799051B2 (en) * | 2005-06-01 | 2011-10-19 | パナソニック株式会社 | Semiconductor circuit |
| JP4819583B2 (en) * | 2006-06-13 | 2011-11-24 | Hoya株式会社 | OTA circuit |
| CN109075754B (en) * | 2016-05-03 | 2023-04-14 | 哈曼国际工业有限公司 | Single-Ended Instrumentation Folded Cascode Amplifier |
-
1988
- 1988-01-21 JP JP63011959A patent/JPH01188008A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01188008A (en) | 1989-07-27 |
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