JPH0574962B2 - - Google Patents
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- JPH0574962B2 JPH0574962B2 JP59143019A JP14301984A JPH0574962B2 JP H0574962 B2 JPH0574962 B2 JP H0574962B2 JP 59143019 A JP59143019 A JP 59143019A JP 14301984 A JP14301984 A JP 14301984A JP H0574962 B2 JPH0574962 B2 JP H0574962B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
- H03F3/3001—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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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、相補型MISFETを用い、周波数帯
域がひろく、低消費電力でスルー・レートの良好
な演算増幅回路に関するものである。以下相補型
MISFETをCMOSと称する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an operational amplifier circuit that uses complementary MISFETs, has a wide frequency band, has low power consumption, and has a good slew rate. Complementary type below
MISFET is called CMOS.
(従来技術とその問題点)
従来、平衡入力型のCMOS演算増幅回路とし
ては、昭和58年度電子通信学会総合全国大会予稿
集505“トランスコンダクタンス型高速演算増幅
器”で増田、北村、仲野によつて発表された第1
図のようなCMOS演算増幅回路が知られている。(Prior art and its problems) Conventionally, as a balanced input type CMOS operational amplifier circuit, Masuda, Kitamura, and Nakano in 1985 IEICE General Conference Proceedings 505 "Transconductance Type High-Speed Operational Amplifier" The first announced
A CMOS operational amplifier circuit as shown in the figure is known.
第1図において定電流源であるMOSFET M
5に共通にソースを接続されたMOSFET M1
とM2が差動入力対を形成し、MOSFET M3
とM4はダイオード接続されて該差動入力対の負
荷となつている。1と2が入力端子で、端子2へ
入力された信号はM2によつて反点され、次段の
CMOSカスコード形の出力利得段の一方のドラ
イバーであるMOSFET M10のゲートに入力
される。また、端子1へ入力された信号はM1に
よつて反転され、さらにMOSFET M6のゲー
トに入力されて再び反転した後にカレント・ミラ
ー回路を経てCMOSカスコード形の出力利得段
の他方のドライバーであるMOSFET M8のゲ
ートに入力される。M10とM8に入力された信
号はそれぞれ増幅されかつ反転して出力端子3に
出力される。 In Figure 1, MOSFET M, which is a constant current source
MOSFET M1 with source commonly connected to 5
and M2 form a differential input pair, MOSFET M3
and M4 are diode-connected and serve as a load for the differential input pair. 1 and 2 are input terminals, and the signal input to terminal 2 is reversed by M2 and sent to the next stage.
It is input to the gate of MOSFET M10, which is one driver of the CMOS cascode output gain stage. In addition, the signal input to terminal 1 is inverted by M1, further input to the gate of MOSFET M6, inverted again, and then passed through a current mirror circuit to the MOSFET, which is the other driver of the CMOS cascode output gain stage. It is input to the gate of M8. The signals input to M10 and M8 are respectively amplified and inverted and output to the output terminal 3.
この演算増幅回路においては、出力端子3と入
力端子1を接続し電圧フオロア接続として立ち下
がりパルスが入力端子2に入力されたとき、M2
のドレイン電圧が上がるのでそこに接続されたM
10のゲート電圧も上昇する。それに伴つてM1
0のゲート・ソース間電圧の絶対値がM10のス
レシヨールド電圧の絶対値よりも小さくなるとM
10はカツト・オフとなり出力端子の電位は、負
荷容量CLを放電しながら下がりはじめる。この
とき電位の下がる速さスルーレートはM8を流れ
る電流IOと負荷容量CLとの比IO/CLで決まる。
この形式の回路では、消費電力を小さくしようと
するならば、IOの値を大きくすることはできず、
スルーレートは良くない。 In this operational amplifier circuit, output terminal 3 and input terminal 1 are connected, and when a falling pulse is input to input terminal 2 as a voltage follower connection, M2
Since the drain voltage of increases, the M connected there
The gate voltage of 10 also increases. Along with that, M1
When the absolute value of the gate-source voltage of M10 becomes smaller than the absolute value of the threshold voltage of M10, M
10 is cut off, and the potential at the output terminal begins to drop while discharging the load capacitance C L. At this time, the speed at which the potential decreases, the slew rate, is determined by the ratio IO / CL of the current IO flowing through M8 and the load capacitance CL .
In this type of circuit, if you want to reduce power consumption, you cannot increase the value of I O ,
Slew rate is not good.
平衡入力型でない演算増幅回路では、スルーレ
ートを良くするために従来次のような技術が知ら
れている。まず、第2図にIEEE Journal of
Solid−state Circuit Vol.SC−14 no.6にWhite
等によつて発表されたCMOS演算増幅回路を示
す。 In non-balanced input type operational amplifier circuits, the following techniques are conventionally known to improve the slew rate. First, Figure 2 shows the IEEE Journal of
Solid−state Circuit Vol.SC−14 no.6 White
This figure shows a CMOS operational amplifier circuit announced by et al.
この場合も電圧フオロア接続をして、入力端子
2に立ち下がりパルスが入力するとMOSFET
M2のドレイン電圧が上昇し、そこにゲートを接
続されたMOSFET M12がカツトオフになり、
負荷容量CLと位相補償容量CCを放電しながら出
力端子3の電位は下降し、そのときの電流は
MOSFET M13によつて制限されるので、ス
ルーレートは良くない。 In this case as well, connect the voltage follower, and when a falling pulse is input to input terminal 2, the MOSFET will
The drain voltage of M2 rises, and MOSFET M12 whose gate is connected to it is cut off.
The potential of output terminal 3 decreases while discharging the load capacitance C L and phase compensation capacitance C C , and the current at that time is
The slew rate is not good as it is limited by MOSFET M13.
この点を改善するためにM13のゲートを第3
図のようにM15を負荷とするソース・フオロア
M14を介してM2のドレインに接続し、M2の
ドレイン電圧が上がつてM12がカツトオフにな
つたときM12と反対チヤンネルのMOSFETで
ある。M13′のゲート・ソース間電圧が大きく
なり今までより大量の電流を流すことができるよ
うにして急速に負荷容量と位相補償容量を放電さ
せてスルーレートを良くするという技術が知られ
ている。(IEEE Journal of Solid−state
Circuit vol.SC−14 no.6(1979)、Gregorian,
Nicholson“CMOS Switched Capacitor Filter
for PCM Voice Codec”、昭和58年度電子通信
学会総合全国大会予稿集532 石垣、佐藤等“広
帯域スイツチトキヤパシタ回路の試作”等に発表
されている。)
しかし、第3図の回路形式では、スルーレート
を良くするために付加したソース・フオロアで消
費する電力の分だけ全体の消費電力は増加する。
また、周波数帯域をひろくするためには、インバ
ータよりも周波数特性の良いカスコード形式を用
いるという方法が従来知られているが、第3図の
回路形式は入力段出力利得段の両方ともインバー
タ形式の回路構成なので、このままでは周波数帯
域は狭い。このままの回路形式で周波数帯域をひ
ろくするためには電流を増やせばよいが、そうす
ると消費電力が増加し、なおかつ直流利得が減少
するという欠点を持つ。従つて低消費電力でかつ
周波数帯域をひろくするということは、第3図の
回路形式では困難である。 In order to improve this point, the gate of M13 was
As shown in the figure, it is connected to the drain of M2 via a source follower M14 with M15 as a load, and is a MOSFET in the opposite channel to M12 when the drain voltage of M2 increases and M12 is cut off. A known technique is to improve the slew rate by increasing the gate-source voltage of M13', allowing a larger amount of current to flow than before, and rapidly discharging the load capacitance and phase compensation capacitance. (IEEE Journal of Solid-state
Circuit vol.SC−14 no.6 (1979), Gregorian,
Nicholson “CMOS Switched Capacitor Filter
(for PCM Voice Codec), Proceedings of the 1981 National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Proceedings 532, Ishigaki, Sato, et al. The total power consumption increases by the amount of power consumed by the sources and followers added to improve the rate.
In addition, in order to widen the frequency band, it is conventionally known to use a cascode type, which has better frequency characteristics than an inverter, but in the circuit type shown in Figure 3, both the input stage and the output gain stage are inverter type. Due to the circuit configuration, the frequency band is narrow as it is. In order to widen the frequency band with the current circuit format, it is possible to increase the current, but this has the drawbacks of increasing power consumption and reducing DC gain. Therefore, it is difficult to reduce power consumption and widen the frequency band with the circuit format shown in FIG.
周波数特性の良いカスコード形式を用いた例と
して、Proc.1982 ISCAS pp241−244“2μm
CMOS Switched Capacitor Circuits for
Analog Video LSI”にMatsui等によつて発表
された第4図のような演算増幅回路が知られてい
る。第4図はソースを共通に定電流源である
MOSFET M5に接続したMOSFET差動対の二
つのNチヤンネルMOSFET M1,M2のドレ
インに、それぞれ、定電流源であるMOSFETと
ゲート接地のMOSFETのソースとを共通に接続
し、そのゲート接地のMOSFETとその負荷との
接続点からそれぞれ、出力端子3,3′をとりだ
したカスコード形の差動入力−差動出力演算増幅
回路となつている。この回路は、カスコード形式
をとつていること、一段構成で簡単なことなどの
理由で周波数帯域は非常にひろいがその反面、直
流利得がかなり小さく、さらに差動出力であるた
め、差動−シングル変換段が必要な場合があるな
どの欠点を持つ。 As an example of using a cascode format with good frequency characteristics, Proc.1982 ISCAS pp241−244“2μm
CMOS Switched Capacitor Circuits for
An operational amplifier circuit as shown in Fig. 4, which was announced by Matsui et al. in ``Analog Video LSI'', is known. In Fig. 4, the source is a constant current source.
The drains of the two N-channel MOSFETs M1 and M2 of the MOSFET differential pair connected to MOSFET M5 are connected in common to the sources of the constant current source MOSFET and the gate-grounded MOSFET, respectively. It is a cascode type differential input-differential output operational amplifier circuit with output terminals 3 and 3' taken out from the connection point with the load, respectively. This circuit has a very wide frequency band because it uses a cascode format and is simple with a single-stage configuration. However, on the other hand, the DC gain is quite small, and since it is a differential output, it can be used to convert differential to single It has the disadvantage that a conversion stage may be required.
(発明の目的)
以上の点に鑑み、本発明は、相補型MISFET
を用いて直流利得を小さくすることなく、ひろい
周波数帯域をもち、低消費電力でスルーレートの
大きな演算増幅回路を提供することを目的とす
る。(Object of the invention) In view of the above points, the present invention provides a complementary MISFET
The purpose of this invention is to provide an operational amplifier circuit that has a wide frequency band, low power consumption, and a high slew rate without reducing the DC gain.
(発明の構成)
本発明のCMOS演算増幅回路は、ソースを共
通に定電流源を介して第1の直流電源端子に接続
され、ドレインをそれぞれ負荷を介して第2の直
流電源端子に接続された差動対を形成する第1お
よび第2のMISFETと、第1のMISFETと異な
る導電型のMISFETであつて第1のMISFETの
ドレインにソースを接続されたゲート接地型の第
3のMISFETと、第2のMISFETと異なる導電
型のMISFETであつて第2のMISFETのドレイ
ンにソースを接続され、ゲートを第3の
MISFETのゲートと共通にバイアスされたゲー
ト接地型の第4のMISFETと、第3のMISFET
のドレインにドレインおよびゲートを接続され、
ソースを第1の直流電源端子に接続されてカレン
ト・ミラー回路を形成する第5のMISFETと、
第4のMISFETのドレインにドレインを接続さ
れ、第5のMISFETのゲートにゲートを接続さ
れ、第1の直流電源端子にソースを接続された第
6のMISFETとからなる差動入力段と、第2の
MISFETと異なる導電型のMISFETであつて第
2のMISFETのドレインにゲートを接続され、
出力端子にドレインを接続され、第2の直流電源
端子にソースを接続された第7のMISFETと、
第6のMISFETのドレインにゲートを接続され、
出力端子にドレインを接続され、第1の直流電源
端子にソースを接続された第8のMISFETとか
らなる利得段と、並列に接続されたゲート接地型
のPチヤンネルとNチヤンネルの相異なる導電型
の2つのMISFETと、容量とが直列に出力端子
と第6のMISFETのドレインとの間に接続され
た位相補償回路とを含むことを特徴とする。(Structure of the Invention) The CMOS operational amplifier circuit of the present invention has a source commonly connected to a first DC power supply terminal via a constant current source, and a drain connected to a second DC power supply terminal via a load. first and second MISFETs forming a differential pair, and a third MISFET of a common gate type that is of a conductivity type different from the first MISFET and whose source is connected to the drain of the first MISFET. , a MISFET of a conductivity type different from the second MISFET, whose source is connected to the drain of the second MISFET, and whose gate is connected to the third MISFET.
A fourth MISFET with a gate grounding type that is biased in common with the gate of the MISFET, and a third MISFET.
The drain and gate are connected to the drain of
a fifth MISFET whose source is connected to the first DC power supply terminal to form a current mirror circuit;
a differential input stage consisting of a sixth MISFET whose drain is connected to the drain of the fourth MISFET, whose gate is connected to the gate of the fifth MISFET, and whose source is connected to the first DC power supply terminal; 2 of
A MISFET of a conductivity type different from the MISFET, whose gate is connected to the drain of the second MISFET,
a seventh MISFET whose drain is connected to the output terminal and whose source is connected to the second DC power supply terminal;
The gate is connected to the drain of the sixth MISFET,
A gain stage consisting of an eighth MISFET whose drain is connected to the output terminal and whose source is connected to the first DC power supply terminal, and a gate-grounded P channel and N channel of different conductivity types connected in parallel. The sixth MISFET is characterized in that it includes two MISFETs, and a phase compensation circuit in which a capacitor is connected in series between the output terminal and the drain of the sixth MISFET.
(実施例)
実施例の一つとしてNチヤンネルMOSFETを
入力用トランジスタとして用いた第5図で構成の
詳細な説明をする。(Example) As one example, a detailed explanation of the configuration will be given with reference to FIG. 5 in which an N-channel MOSFET is used as an input transistor.
差動入力段は次のように構成される。ソースを
共通に定電流源M5を介して直流電源の一方の出
力端子5に接続されたNチヤンネルMOSFET差
動対M1,M2と、M1,M2のドレインにそれ
ぞれドレインを接続され、ソースを共通に該直流
電源の他方の出力端子4に接続されゲートを共通
にバイアスされたPチヤンネルMOSFETM3,
M4,M24,M27と該MOSFET差動対とM
3との接続点にソースを接続されたPチヤンネル
MOSFET M25と、該MOSFET差動対とM4
との接続点にソースを接続されゲートを該
MOSFET M25のゲートと共通にバイアスさ
れたPチヤンネルMOSFET M28と、
MOSFET M25のドレインにドレインとゲー
トを共通に接続されソースを出力端子5に接続さ
れたNチヤンネルMOSFET M26と、
MOSFET M28のドレインにドレインを接続
されゲートをMOSFET M26のゲートと共通
に接続されソースを出力端子5に接続されたNチ
ヤンネルMOSFET M29とから構成される。 The differential input stage is constructed as follows. N-channel MOSFET differential pair M1 and M2 are connected to one output terminal 5 of the DC power supply through a constant current source M5, and the drains are connected to the drains of M1 and M2, respectively, and the source is connected to one output terminal 5 of the DC power supply through a constant current source M5. a P-channel MOSFETM 3 connected to the other output terminal 4 of the DC power supply and whose gates are commonly biased;
M4, M24, M27 and the MOSFET differential pair and M
P channel whose source is connected to the connection point with 3
MOSFET M25, the MOSFET differential pair and M4
The source is connected to the connection point with the gate.
P-channel MOSFET M28 biased in common with the gate of MOSFET M25;
N-channel MOSFET M26 whose drain and gate are commonly connected to the drain of MOSFET M25 and whose source is connected to output terminal 5;
It is composed of an N-channel MOSFET M29 whose drain is connected to the drain of MOSFET M28, whose gate is commonly connected to the gate of MOSFET M26, and whose source is connected to the output terminal 5.
利得段は次のように構成される。ドレインを共
通に接続されたPチヤンネルとNチヤンネルの二
つのMOSFETから成り、Nチヤンネル
MOSFET M30はゲートをM28とM29と
の接続点に接続されソースを出力端子5に接続さ
れており、PチヤンネルMOSFET M31はゲ
ートをMOSFET差動対とM28との接続点に接
続されソースを出力端子4に接続されて、出力端
子3がM30とM31との接続点に接続されてい
る。 The gain stage is constructed as follows. Consists of two MOSFETs, P-channel and N-channel, whose drains are commonly connected.
MOSFET M30 has its gate connected to the connection point between M28 and M29, and its source connected to output terminal 5, and P-channel MOSFET M31 has its gate connected to the connection point between the MOSFET differential pair and M28, and its source connected to the output terminal. 4, and the output terminal 3 is connected to the connection point between M30 and M31.
位相補償回路はM28とM29との接続点と出
力端子3との間を容量CCと抵抗の働きをするMC1
とMC2を並列につなげたものとを直列に接続する
ことで構成している。 The phase compensation circuit connects the connection point between M28 and M29 and the output terminal 3 with a capacitor C C and M C1 that acts as a resistor.
It is constructed by connecting in series MC2 and MC2 connected in parallel.
次にこの回路の動作を説明する。 Next, the operation of this circuit will be explained.
MOSFET差動対のうち一方のMOSFET M1
に入力された信号はM1で反転されゲート接地形
のMOSFET M25で増幅されカレント・ミラ
ー回路を経てMOSFET M29で再び反転され
る。この信号とMOSFET差動対の他方の
MOSFET M2に入力され反転してゲート接地
形のMOSFET M28で増幅されてきた信号と
がMOSFET M28とMOSFET M29との接
続点で重なり、利得段のNチヤンネルMOSFET
M30のゲートへ出力され、その信号はM30で
反転増幅されて出力端子へ出力される。 One MOSFET M1 of the MOSFET differential pair
The input signal is inverted by M1, amplified by MOSFET M25 with a grounded gate, passed through a current mirror circuit, and inverted again by MOSFET M29. This signal and the other of the MOSFET differential pair
The signal input to MOSFET M2, inverted, and amplified by MOSFET M28 with a grounded gate configuration overlaps at the connection point between MOSFET M28 and MOSFET M29, and the signal is output to the N-channel MOSFET in the gain stage.
The signal is output to the gate of M30, and the signal is inverted and amplified by M30, and then output to the output terminal.
すなわち、差動入力段では、差動対へ入力され
た信号はその後ゲート接地形のMOSFETへソー
スから入力されて増幅され、差動からシングルへ
変換された後利得段へ出力される。 That is, in the differential input stage, the signal input to the differential pair is then input from the source to the gate-grounded MOSFET, amplified, converted from differential to single, and then output to the gain stage.
ゲート接地形のMOSFETを用いてカスコード
形式にし、、ミラー容量の低減を図つて周波数特
性を良くするという技術は第4図の演算増幅回路
でも用いられている技術であるが、第4図では差
動出力のままであるのに対して本発明では
MOSFETM26,M27を用いて差動からシン
グルへ変換し、さらに利得段を設けて、第4図の
回路では実現し得ない直流利得の値を実現してい
る。 The technique of using a MOSFET with a grounded gate configuration in a cascode format to improve frequency characteristics by reducing Miller capacitance is also used in the operational amplifier circuit shown in Figure 4, but in Figure 4 there is a difference. In contrast, in the present invention, the dynamic output remains the same.
MOSFETM26 and M27 are used to convert from differential to single, and a gain stage is further provided to achieve a DC gain value that cannot be achieved with the circuit shown in FIG.
さらに、スルーレートを良くするために本発明
では、利得段の二つのMOSFETのうちNチヤン
ネルのMOSFETはゲートを差動入力段のゲート
接地形のMOSFET M28のドレインへ接続し、
PチヤンネルのMOSFETはゲートをMOSFET
差動対とMOSFET M28の接続部分すなわち
M2のドレインの部分へ接続している。 Furthermore, in order to improve the slew rate, in the present invention, of the two MOSFETs in the gain stage, the gate of the N-channel MOSFET is connected to the drain of the MOSFET M28, which has a gate ground plane in the differential input stage.
P channel MOSFET has gate as MOSFET
It is connected to the connection portion between the differential pair and MOSFET M28, that is, the drain portion of M2.
これは、次の理由による。出力端子3を入力端
子1へ接続して電圧フオロア接続としたとき、入
力端子2へ立ち下がりパルスが入力すると
MOSFET M2のドレイン電圧が上昇する。す
ると利得段のPチヤンネルMOSFET M31の
ゲート・ソース間電圧の絶対値が減少してM31
がカツトオフになる。そのときM2のドレインに
ソースを接続されたゲート接地形のMOSFET
M28のドレイン電圧はM2のドレイン電圧とと
もに上昇する。MOSFET M30はゲートをM
28のドレインに接続されているのでM30のゲ
ート・ソース間電圧が増加し、大量の電流を流す
ことができるようになる。従つて急速に負荷容量
CLと位相補償容量CCを放電することができてス
ルー・レートは良くなる。 This is due to the following reason. When output terminal 3 is connected to input terminal 1 to make a voltage follower connection, when a falling pulse is input to input terminal 2,
The drain voltage of MOSFET M2 increases. Then, the absolute value of the gate-source voltage of P-channel MOSFET M31 in the gain stage decreases, and M31
is cut off. At that time, the gate ground MOSFET whose source is connected to the drain of M2
The drain voltage of M28 increases with the drain voltage of M2. MOSFET M30 has a gate of M
Since it is connected to the drain of M30, the gate-source voltage of M30 increases, allowing a large amount of current to flow. Therefore the load capacity rapidly
C L and phase compensation capacitor C C can be discharged, improving the slew rate.
立ち上がりパルスが入力端子2へ入力した場合
にはM2のドレイン電圧が下がりそれにつれてM
28のドレイン電圧も下がりM30のゲート電圧
が下がることになるのでM30がカツト・オフと
なるが、M31のドレイン電圧が下がつているの
で、ゲート・ソース間電圧が増大して大量の電流
を流すことができるようになり、急速に負荷容量
CLと位相補償容量CCを充電することができてス
ルーレートを良くすることができる。 When a rising pulse is input to input terminal 2, the drain voltage of M2 decreases and accordingly, M
The drain voltage of 28 also decreases, and the gate voltage of M30 decreases, so M30 is cut off, but since the drain voltage of M31 decreases, the gate-source voltage increases, causing a large amount of current to flow. Allows to rapidly increase load capacity
The slew rate can be improved by charging C L and the phase compensation capacitor C C.
すなわち、電圧フオロア接続したとき入力の立
ち上がり立ち下がりに応じて電圧が同じ様に変化
する二つの節点にそれぞれ、利得段の二つの
MOSFETのゲートを接続することによつてスル
ーレートを良くしている。 In other words, two nodes of the gain stage are connected to two nodes where the voltage changes in the same way according to the rise and fall of the input when connected as a voltage follower.
The slew rate is improved by connecting the MOSFET gates.
第3図のソース・フオロアを付加する形式によ
つてスルーレートを良くするという方法では余分
な消費電力を発生するが本発明ではそのようなこ
とはなく、低消費電力化できる。先ほど述べた石
垣、佐藤等によつて第3図の回路形式で、
MOSFETのゲート長3μmで周波数帯域15MHz、
直流利得57dB、消費電力6mWという結果が報告
されているが、本発明の回路では、ゲート長5μm
で周波数帯域10MHz、直流利得74dB、消費電力
2mWちうシミユレーシヨン結果が得られ、ゲー
ト長を3μmにすることによつて消費電力はそのま
まで周波数帯域を15MHzにすることができ、広帯
域で低消費電力、高利得の演算増幅回路が得られ
ている。 Although the method of improving the slew rate by adding a source follower as shown in FIG. 3 generates extra power consumption, this does not occur in the present invention, and the power consumption can be reduced. According to Ishigaki, Sato, etc. mentioned earlier, in the circuit format shown in Figure 3,
MOSFET gate length 3μm, frequency band 15MHz,
It has been reported that the DC gain is 57 dB and the power consumption is 6 mW, but the circuit of the present invention has a gate length of 5 μm.
frequency band 10MHz, DC gain 74dB, power consumption
A simulation result of 2 mW was obtained, and by setting the gate length to 3 μm, the frequency band could be increased to 15 MHz without changing the power consumption, resulting in a wide band, low power consumption, and high gain operational amplifier circuit. There is.
(他の実施例)
他の実施例として、NチヤンネルとPチヤンネ
ルのMOSFETを入れ替えた例を第6図に示す。
この場合、極性が入れ替わつているだけなので本
質的な違いはない。(Other Embodiments) As another embodiment, FIG. 6 shows an example in which the N-channel and P-channel MOSFETs are replaced.
In this case, there is no essential difference because the polarity is simply switched.
さらに別の実施例として出力段としてソース・
フオロアを付加した例を第7図に示す。 In yet another embodiment, the output stage is a source
FIG. 7 shows an example in which a follower is added.
これは入力用MOSFETにPチヤンネル
MOSFETを用いた例(第6図)にNチヤンネル
のソースフオロアM32,M33を付加し、それ
までの出力端子にNチヤンネル・ソースフオロア
の入力端子を接続して形成している。この場合、
Nチヤンネルソースフオロアを出力段として付加
したことによつて、直流電源をたとえば5V単一
にした場合でも同相出力電圧範囲をOVからとる
ことができ、さらにPチヤンネルMOSFETを入
力用MOSFETとして用いた場合には同相入力電
圧範囲はOVからとれるようにすることができ
る。 This is a P channel for the input MOSFET.
An example using MOSFETs (FIG. 6) is formed by adding N-channel source followers M32 and M33 and connecting the input terminal of the N-channel source follower to the previous output terminal. in this case,
By adding an N-channel source follower as an output stage, the common-mode output voltage range can be set from OV even when the DC power source is, for example, a single 5V, and a P-channel MOSFET can be used as an input MOSFET. In some cases, the common mode input voltage range can be taken from OV.
NチヤンネルMOSFETを入力用MOSFETに
用いた場合(第5図の場合)には、Pチヤンネル
のソース・フオロアを出力段として付加すると入
力、出力とも同相電圧範囲は直流電源の正側の出
力電圧からとれるようになる。 When an N-channel MOSFET is used as the input MOSFET (as shown in Figure 5), if a P-channel source follower is added as an output stage, the common-mode voltage range for both input and output will be from the positive output voltage of the DC power supply. You will be able to take it.
(発明の効果)
以上の様に本発明によれば、低消費電力で周波
数帯域もひろくスルー・レートの良好なCMOS
演算増幅回路を提供することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a CMOS device with low power consumption, a wide frequency band, and a good slew rate can be used.
An operational amplifier circuit can be provided.
第1図は従来の平衡入力型CMOS演算増幅回
路を示す回路図、第2図、第3図および第4図は
従来のCMOS演算増幅回路を示す回路図、第5
図は本発明の一実施例を示す回路図、第6図と第
7図は本発明の他の実施例を示す回路図である。
1と2は入力端子、3と3′は出力端子、4と
5は直流電源端子、M1〜M57,MC1,MC2は
MOSFET、R1,R2は抵抗、CC,CL,C1,C2は
容量である。
Figure 1 is a circuit diagram showing a conventional balanced input type CMOS operational amplifier circuit, Figures 2, 3 and 4 are circuit diagrams showing a conventional CMOS operational amplifier circuit, and Figure 5 is a circuit diagram showing a conventional CMOS operational amplifier circuit.
The figure is a circuit diagram showing one embodiment of the invention, and FIGS. 6 and 7 are circuit diagrams showing other embodiments of the invention. 1 and 2 are input terminals, 3 and 3' are output terminals, 4 and 5 are DC power supply terminals, M1 to M57, MC1 , MC2 are
MOSFET, R 1 and R 2 are resistances, and C C , C L , C 1 and C 2 are capacitances.
Claims (1)
電源端子に接続され、ドレインをそれぞれ負荷を
介して第2の直流電源端子に接続された差動対を
形成する第1および第2のMISFETと、第1の
MISFETと異なる導電型のMISFETであつて第
1のMISFETのドレインにソースを接続された
ゲート接地型の第3のMISFETと、第2の
MISFETと異なる導電型のMISFETであつて第
2のMISFETのドレインにソースを接続され、
ゲートを第3のMISFETのゲートと共通にバイ
アスされたゲート接地型の第4のMISFETと、
第3のMISFETのドレインにドレインおよびゲ
ートを接続され、ソースを第1の直流電源端子に
接続されてカレント・ミラー回路を形成する第5
のMISFETと、第4のMISFETのドレインにド
レインを接続され、第5のMISFETのゲートに
ゲートを接続され、第1の直流電源端子にソース
を接続された第6のMISFETとからなる差動入
力段と、 第2のMISFETと異なる導電型のMISFETで
あつて第2のMISFETのドレインにゲートを接
続され、出力端子にドレインを接続され、第2の
直流電源端子にソースを接続された第7の
MISFETと、第6のMISFETのドレインにゲー
トを接続され、出力端子にドレインを接続され、
第1の直流電源端子にソースを接続された第8の
MISFETとからなる利得段と、 並列に接続されたゲート接地型のPチヤンネル
とNチヤンネルの相異なる導電型の2つの
MISFETと、容量とが直列に出力端子と第6の
MISFETのドレインとの間に接続された位相補
償回路とを含むことを特徴とする相補型
MISFETを用いた演算増幅回路。[Claims] 1 A differential pair is formed in which the source is commonly connected to a first DC power supply terminal via a constant current source, and the drains are respectively connected to a second DC power supply terminal via a load. the first and second MISFETs, and the first
A third MISFET of a conductivity type different from the MISFET and having a common gate type whose source is connected to the drain of the first MISFET, and a second MISFET.
A MISFET of a conductivity type different from the MISFET, whose source is connected to the drain of the second MISFET,
a fourth MISFET of a gate-grounded type whose gate is biased in common with the gate of the third MISFET;
A fifth MISFET whose drain and gate are connected to the drain of the third MISFET, and whose source is connected to the first DC power supply terminal to form a current mirror circuit.
and a sixth MISFET whose drain is connected to the drain of the fourth MISFET, whose gate is connected to the gate of the fifth MISFET, and whose source is connected to the first DC power supply terminal. and a seventh MISFET, which is a MISFET of a conductivity type different from the second MISFET, whose gate is connected to the drain of the second MISFET, whose drain is connected to the output terminal, and whose source is connected to the second DC power supply terminal. of
The gate is connected to the drain of the MISFET and the sixth MISFET, and the drain is connected to the output terminal.
the eighth whose source is connected to the first DC power supply terminal;
A gain stage consisting of a MISFET and two gate-grounded P-channel and N-channel transistors of different conductivity types connected in parallel.
The MISFET and the capacitor are connected in series to the output terminal and the sixth
Complementary type characterized by including a phase compensation circuit connected between the drain of MISFET
Operational amplifier circuit using MISFET.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59143019A JPS6121607A (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | Operational amplifier using complementary misfet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59143019A JPS6121607A (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | Operational amplifier using complementary misfet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6121607A JPS6121607A (en) | 1986-01-30 |
| JPH0574962B2 true JPH0574962B2 (en) | 1993-10-19 |
Family
ID=15329036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59143019A Granted JPS6121607A (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | Operational amplifier using complementary misfet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6121607A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000151296A (en) * | 1998-10-06 | 2000-05-30 | Texas Instr Inc <Ti> | Increase in active compensation capacitive property |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR940001816B1 (en) * | 1991-07-26 | 1994-03-09 | 삼성전자 주식회사 | Slew Rate Speed Sup Circuit |
| JP2540767B2 (en) * | 1993-11-30 | 1996-10-09 | 日本電気株式会社 | Differential amplifier circuit |
| JP3120763B2 (en) * | 1997-11-12 | 2000-12-25 | 日本電気株式会社 | Differential amplifier |
-
1984
- 1984-07-10 JP JP59143019A patent/JPS6121607A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000151296A (en) * | 1998-10-06 | 2000-05-30 | Texas Instr Inc <Ti> | Increase in active compensation capacitive property |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6121607A (en) | 1986-01-30 |
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