DE2853019C3 - Stabilisierter Operationsverstärker - Google Patents
Stabilisierter OperationsverstärkerInfo
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Description
Zusätzlich zu einer mit l.inearversiürkung arbeitenilen
Sutbilisicrungsschaliung kann der Gleichspannungspegel
an den beiden Ausgängen ties Differenzversiiirkers
unabhängig von Änderungen der Gleichspannungspcgcl an den beiden Eingängen des Dil'feren/.ver- ·-,
starkers im wesentlichen konstant gehalten werden, wenn man eine mit Differen/verstürkting arbeitende
Stabilisierungsschallung an den Differenzverstärker anschließt. Beide Stabilisicrungsschuliungeii tragen
dazu bei, den Ausgangspegel am Ausgang des Ul
l.inearverstärkersgut zu stabilisieren.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 Schaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Operationsverstärkers mit einer
.Stabilisierungsschaltung,
Fig. 2 ein Schaltbild einer jbgewandelten Ausführungsform
des Operationsverstärkers nach Fig. I, j()
wobei einige MOS-Transistoren durch solche vom anderen Kanaltyp ersetzt sind,
F i g. 3 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Operationsverstärkers mit einer abgewandelten
Stabilisierungsschaltung, >i
Fig.4 ein Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform
des Operationsverstärkers nach Fig. 3 wobei einige MOS-Transistoren durch solche vom
anderen Kanaltyp ersetzt sind,
F i g. 5 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform w
des Operationsverstärkers mit einer anderen Stabilisierungsschaltung,
Fig. 6 ein Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform
der Anordnung nach F i g. 5, wobei einige MOS-Transistoren durch solche vom anderen Kanaltyp ^
ersetzt sind,
F i g. 7 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform des Operationsverstärkers mit einer abgewandelten
Stabilisierungsschaltung und in
Fig.8 ein Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform
der Anordnung nach F i g. 7. wobei einige MOS-Transistoren durch solche vom anderen Kanaltyp
ersetzt sind.
Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform
des Operationsverstärkers erkennt man eine Konstantstromquelle 1, einen Differenzverstärker 2.
eine Stabilisierungsschaltung 3 mit Differenzverstärkung, eine Stabilisierungsschaltung 4 mit Linearverstärkung
sowie einen Linearverstärker 5, wobei diese Schaltungen vollständig aus MOS-Transistoren aufge- so
baut sind.
Bei der Konstantstromquelle I ist ein p-Kanal-MOS-Transistor
TVl mit seiner Source-Elektrode an eine erste Spannungsversorgung 6 mit einem Potential
+ Vco, mit seiner Drain-Elektrode über einen Wider- ss
stand R an eine zweite Spannungsversorgung 7 mit einem Potential — Vss angeschlossen, während seine
Gate-Elektrode mit der eigenen Drain-Elektrode verbunden ist Am Verbindungspunkt zwischen Gate-
und Drain-Elektroden ist eine konstante Spannung abgreifbar.
Im Differenzverstärker 2 ist ein als Konstantstromquelle dienender p-Kanal-MOS-Transistor Tr2 mit
seiner Source-Elektrode an die erste Spannungsversorgung 6 mit dem Potential + Vpn und mit seiner
Drain-Elektrode an die Source-Elektroden von p-Kanal-MOS-Transistoren
7V3 und TrA angeschlossen, die
eine Eingangsstufe des Differenzverstärkers 2 bilden.
Die Transistoren Tr 3 und 774 sind mit ihren Drain-Elektroden über n- K anal- MOS- Last transistoren
//"5 und 77"6 an die zweite Spannungsversorgung 7 mit
dem l'oiential - Vss angeschlossen. Die Gate-Elektrode
des Transistors 77"2 ist mit der Drain-Elektrode des
Transistors 77" 1 verbunden. Die Gate-Elektrode des Transistors 77" 3 ist mit dem ersten Eingang /N 1 des
Operationsverstärkers verbunden. Die Gate-Elektrode iles Transisoirs 77·4 liegt am /weiten Eingang IN2 des
Operationsverstärkers. Die Gate-Elektroden der Transistoren 77· 5 und Tr 6 sind zusammengeschaltet. Die
beiden Ausgänge des Differenzverstärkers 2 sind in Fig. 1 mit O I und O 2 bezeichnet.
Bei der .Stabilisierungsschaltung 3 ist ein p-Kanal-MOS-Transistor
7V7, der als Konstantstromquelle wirkt, mit seiner Source-Elektrode an die erste
Spannungsversorgung 6 mit dem Potential + Vdd und
mit seiner Drain-Elektrode an die Source-Elektroden von zwei p-Kanal-MOS-Transistoren 7V8 und Tr9
angeschlossen. Diese Transistoren 7V8und 7V9 sind mit ihren Drain-Elektroden zusammengeschaltet, so daß sie
den Ausgang OZ der Stabilisierungsschaltung 3 bilden. Der Ausgang Ol ist dabei über einen als Lasttransistor
arbeitenden n-Kanal-MOS-Transistor Tr 10 an die
zweite Spannungsversorgung? mit dem Potential - Vss angeschlossen. Die Gate-Elektrode des Transistors TrI
ist mit der Drain-Elektrode des Transistors TrI
verbunden. Die Gate-Elektrode des Transistors 7V8 ist mit dem zweiten Eingang IN 2 des Differenzverstärker
2 sowie mit der Gate-Elektrode des Transistors TrA verbunden. Die Gate-Elektrode des Transistors 7V9 ist
an den ersten Eingang In 1 angeschlossen. Der Ausgang Ol ist mit den Gate-Elektroden der Transistoren TrS,
TrS und Tr 10 verbunden.
Bei der Stabilisierungsschaltung 4, die zur Schwellwertanpassung dient, sind zwischen die beiden Spannungsversorgi'.ngen
6 und 7 ein MOS-Lasttronsistor 7VlI vom p-Kanaltyp und ein MOS-Treiberiransistor
7V12 vom n-Kanaltyp in Reihe geschaltet. Die Drain-Elektrode des Transistors Tr 11,d. h. der Ausgang
OA der Stabilisierungsschaltung 4. ist dabei mit der Gate-Elektrode des Transistors 7V11 verbunden. Die
Gate-Elektrode des Transistors Tr 12 ist an den ersten Ausgang O 1 des Differenzverstärkers 2 angeschlossen.
Im Linearverstärker 5 sind ein MOS-Lasttransistor Tr 13 vom p-Kanaltyp und ein MOS-Treibertransistor
TV14 vom n-Kanaltyp in Reihe zwischen die beiden
Spannungsversorgungen 6 und 7 geschaltet, wobei die Gate-Elektrode des Transistors 7V13 mit dem Ausgang
OA der Stabilisierungsschaltung 4 verbunden ist. Die Drain-Elektrode des Transistors Tr 13, also der
Ausgang O 5 des Linearverstärkers 5 ist mit dem Ausgang 10 des Operationsverstärkers verbunden. Die
Gate-Elektrode des Transistors Tr 14 ist mit dem zweiten Ausgang O 2 des Differenzverstärkers 2
verbunden.
Im Betrieb arbeitet der als Konstantstromquelle dienende Transistor Tr2. der mit einer Gleichspannungs-Vorspannung
von der Konstantstromquelle I versorgt wird, im Sättigungsbereich. An den ersten
Eingang /Nl wird eine Gleichspannung mit festem Pegel angelegt. Der zweite Eingang /N 2 wird mit einer
Gleichspannung mit festem Pegel versorgt, dem ein Wechselspannungssignal überlagert ist. An den Gate-Elektroden
der Lasttransistoren Tr 5 und 7V6 liegt das Ausgangssignal der Stabilisierungsschaltung 3 als
Vorspannung an. Der Einfachheit halber werden die Bezugszeichen der Eingänge und Ausgänge /Nt. /N2
bzw. O 1 bis O 5 nachstehend auch zur Bezeichnung der
daran anliegenden Signale verwendet. Solange der Transistor 7>2 im Sä'.'igungsbcreich arbeitet, bleibt der
Drain-Strom des Transistors Tr 2 auf einem festen Pegel. Der Drain-Strom des Transistors Tr 7 bleibt
konstant, wenn dcrTransistor 777 im Sättigurigsbcreich
arbeitet. Wenn sich jedoch die Gleichspanniingspegel
an den Hingängen IN 1 und IN2 ändern, so ändern sich
auch die Gleichspannungspcge! an den Ausgängen O 1 und O 2. Dabei ändern sich gleichzeitig auch der
Drainstrom des Transistors Tr7 und damit der Gleichspannungspegel am Ausgang O3. Auf Grund
dieser Änderung des Gleichspannungspcgels am Ausgang O 3 werden die Glcichspannungspegel an den
Ausgängen Ol und O 2 auf konstanten Werten
gehalten.
Wenn die Gleichspannungspegcl an den beiden
liingängcn IN 1 und IN2 hoch sind, geht der eine
Konstantstromquellc bildende Transistor Tr2 des
Differenzverstärkers 2 aus dem Säitigungsbcrcich heraus, so daß der Drainstrom des Transistors Tr2
abnimmt. Infolgedessen werden die Gleichspannungspegcl an den beiden Ausgängen Ol und ()2 des
Differenzverstärkers 2 kleiner. Aus diesem Grunde ist es wichtig, derartige Änderungen des Glcichspannungspegels
an den Ausgängen Ol und O 2 zu verhindern,
welche auf einer Änderung der Glcichspannungspegel an den Eingängen //Vl und IN 2 beruhen. Zu diesem
/weck besitzt die Stabilisieiungssehaltung 3 folgende
Funktion: Wenn der Drainstrom des als Konstantstrom-(|iielle
arbeitenden Transistors Tr2 des Diffcrcnzvcrstärkers 2 in der angegebenen Weise abnimmt.
\ erringern sich die Gate-Spannungen an den Transistoren Tr 5 und 7/·6 um einen der Abnahme des
Drainstromes entspechendcn Betrag. Auf diese Weise können die Glciehspanniingspegel an den Ausgängen
O 1 und O2 des Diffcrcn/vcrstärkers 2 unabhängig von
Änderungen der entsprechenden Glcichspannungspegel an den Hingängen //Vl und IN 2 konstant gehalten
werden.
Wenn bei der Ausführungsform nach I"ig. 1 die Gleichspannungspegel an den beiden Hingängen IN 1
und IN2 größer werden, so nehmen die Imenwiderständc
der MOS-Transistoren 7V-3 und 774 ab. was
zunächst zur Folge hat. daß die Drain-Spannung des MOS- Transistors Tr 2 zunimmt. Dies hat weiterhin zur
Folge, daß der MOS-Transistor 77'2 nicht im Saltigungsbcreicli
betrieben wird, so daß der Strom des MOS-Transistors 77· 2 abnimmt und die Ausgangsspat;■
Mungen an den Ausgängen Ol und O 2 des Differenzverstärkers
2 kleiner werden.
Der gleiche Vorgang wie im Differenzverstärker 2 spielt sieh auch in der mit Differenzvcrslärkung
arbeitenden Stabilisierungsschaluing 3 ab. Nehmen nämlich die Glcichspannungspegel an den beiden
Hingängen IN 1 bzw. IN 2 zu. so nimmt der Spannungspegel am Ausgang O3 der Stabilisicrungsschaltung3 ab.
Da jedoch der Spannungspegcl vom Ausgang O 3 der
Stabilisicrsehallung 3 auch an den Gale-Hlektroden der
beiden MOS-Transistoren Tr 5 und 776 anliegt, erhöhen sich die Innenwiderstände dieser beiden
Transistoren Tr 5 und 77'6. Dies hat jedoch zur Folge,
daß die Spannungspegel O 1 und O 2 des Differenzver-Märkers
2 wieder größer werden.
Wenn umgekehrt die Gleichspannungspegel an den beiden Hingängen INi b/w. IN 2 abnehmen, so findet
der entgegengesetzte Vorgang statt, damit die Gegen regelung erfolgt. Auf diese Weise läßt sich erreichen.
daß die Spannungspcgel an den beiden Ausgängen O 1
und O 2 des Differenzverstärkers 2 von der .Stabilisierungsschaltung
3 im wesentlichen konstant gehalten werden.
■j Dm die vorstehend beschriebenen Funktion bei der
Stabilisicrungsschallung 3 zu erreichen, können die mit
£,„ bezeichneten Leitwerte der Transistoren, welche den
Differenzverstärker 2 und die Stabilisierungsschaltung 3 bilden, so gewählt werden, daß sie den nachstehenden
ίο Gleichungen(1)und(2)genügen:
gm» =
£<" K : Ir'··
Dabei bedeuten gm2 bis gmw die Leitwerte der
Transistoren 772 bis TrIO und haben somit dieselbe Indizicrung.
Die ^,„-Verhältnisse können so gewählt werden, daß
das Leilwertverhältnis oder ^'„,-Verhältnis zwischen den
Transistoren Tr2 und Tr7, das ^„,-Verhältnis zwischen
den Transistoren 773 und TrS und das ^„.-Verhältnis
von Tr 10 zur Summe der Leitwerte von Tr5 und Trb
alle gleich groß sind. Bei einer solchen Wahl der l.eitwertverhälinisse nimmt der Drainstrom des als
Konstantstroniqueüc arbeitenden Transistors Tr7 in
der Stabilisiert, ,gsschallung 3 in gleichem Maße ab wie
der Drainsirom des Transistors 7r2 des Differenzversiärkers
2. Dementsprechend nimmt der Drainstrom des Lasttransistors Tr 10 in gleichem Maße ab. Auf diese
Weise werden die Glcichspannungspegel an den Ausgängen Ol und O 2 des Differenzverstärkers 2
unabhängig von Änderungen der Gleiehspannungspcgcl an den Hingängen INi und IN2 auf einem festen
Wert gehalten.
Nachstehend soll die StabilisicrungsschalUing 4 näher
erläutert werden. Wenn bei einer Schaltung nach F i g. 1 die Gleichspanniingspegel an den beiden Hingängen
INi bzw. IN 2 größer werden, so nehmen die
Innenwiderstände der beiden MOS-Transistoren Tr3
und 774 zu. was zur Folge hat. daß die Drain-Spannung
des MOS-Transistors Tr2 zunimmt. Infolgedessen werden die Ausgangsspannungen an den beiden
Ausgängen Ol und O 2 des Differen/.vcrstärkcrs 2 kleiner. Da der Innenwiderstand des MOS-Transistors
77-14 bei einer Abnahme des Spannungspegcls am
Ausgang O2 des Differenzverstärkers 2 zunimmt.steigi
der .Spannungspegel am Ausgang O5 an.
Da aber andererseits der Spannungspcgel air
Ausgang 01 des Differenzverstärkers 2 abnimmt nimmt der Innenwiderstand des MOS-Tnnsistors 7r 12
zu, und der Pegel am Ausgang O4 der Stabilisicrungs
schaltung 4 steigt an. Mit einer Zunahme de< Spannungspegels am Ausgang O4 der Stabilisieiungs
schaltung 4 ist eine Zunahme des Innenwiderstandes de:
MOS-Transistors 7713 verbunden. Das bedeutet, dal. die Innenwiderstände der MOS-Transistoren Tr 13 unc
7714 in Abhängigkeit von einer Zunahme dci Glcichspannungspegel an den beiden Hingängen //Vl
und IN 2 gleichzeitig größer werden. Wenn du Gleichspanniingspegel an den beiden Hingängen IN 1
und IN 2 kleiner werden, so läuft der umgekehrt!
Vorgang ab. Dies hat zur Folge, daß der Ausgang Oi des Linearvcrslärkers 5 unabhängig von Sehwankungci
bei den Glcichspannungspcgcln der beiden Hingängi /Nl und IN2 im wesentlichen konstant gehaltei
werden kann.
Mit der Stabilisierungssehallung 4 können somi Abweichungen /wischen der Sehwellwertspannung de
Linciirverstärkers 5 und den Aiisgangsspanmmgcn ile
Differenzverstärkers 2 unabhängig von den Glcichspannungspcgcln
an den Ausgängen O 1 und O 2 ausgeräumt
werden, denn das Ausgangssignal am Ausgang OA der
Slahilisieiungsschaliung liegt als Vorspannung an der
Gate-Elektrode des Transistors 7>13. so daß der
Ausgang O 5 des Lincarverstärkers bzw. der Ausgang
10 des Operationsverstärkers auf konstantem Pegel gehalten werden kann.
In diesem Fall ist das Leitwertverhältnis oder
^'„,-Vehältnis zwischen den Transistoren Tr Il bis Tr 14
so gewählt, daß folgende Gleichung erfüllt ist:
wobei ^11,11 bis^,., μ die Leitwerte der Transistoren TrIl
bis Tr 14 bedeuten.
Mit anderen Worten, es muß das ^,„-Verhältnis der
Transistoren 7711 und 77· 13 gleich dem ^,„-Verhältnis
der Treibertransistoren 77" 12 und 7714 sein. Hierbei muß die Bedingung erfüllt sein, daß der Glcichspannimgspcgcl
am Ausgang 01 gleich dem Ccgel am
Ausgang Ol ist. Diese Bedingung ist jedoch solange erfüllt, wie die symmetrische Konstruktion des Differenzverstärkers
vorhanden ist. da die Ausgänge O 1 und O 2 die Ausgänge des Differenzverstärkers 2 darstellen.
Somit läßt sich de;· Glciehspannungspcgel am Ausgang 10 unabhängig von den Glcichspanniingspcgcln an den
beiden Eingängen /N 1 und IN2 des Operationsverstärkers auf einem konstanten Wert halten.
Der Operationsverstärker gemäß Fig. 1 bietet somit eine ganze Reihe von Vorteilen, denn es kann der
Gleichspannungspegcl am Ausgang des Operationsverstärkers
konstant gehalten werden. Probleme durch thermisches Drillen treten nicht auf. es kann mit sehr
kleinen Vorspannungen an den Eingängen gearbeitet werden, und der Sehaluingsaufbau läßt sich gut als
integrierte Schaltung unter Verwendung von komplementären MOS-Transistoren herstellen. Dabei genügen
niedrige Spannungen in der Größenordnung von 5 Voll. Da der Operationsverstärker zwei Verstärkerstufen
aufweist, nämlich einen Differenzverstärker und einen l.inearvcrstärkcr. besteht keine Möglichkeit von
.Schwingungseffekten auf Grund einer Phascnnacheilung
des Ausgangssignals des Operationsverstärkers gegenüber seinen Eingangssignalcn. Eine derartige
Schwingung tritt aul. wenn die Phasenvcrzögcrung 180"
und der Verstärkungsfaktor 1 oder mehr betragen. Da die maximale Phasenverzögerung von einer Stufe des
Verstärkers 90 beträgt, können zwei Verstärkerstufen die Bedingung für eine solche Schwingung nicht erfüllen.
I i g. 2 zeigt eine /weile Ausführungsform des
Operationsverstärkers, wobei sich die verwendeten MOS-Transistoren von denen nach Fig. I bezüglich
ihres Kanaltyps unterschieden. Die Arbeitsweise des Operationsverstärker:» nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen
der der Anordnung nach Fig. 1. Infolgedessen
sind die entsprechenden MOS-Transistoren mit denselben Bezugs/eichen versehen, während eine
nähere Erläuterung des Ausführungsbeispicls in Fig. 2
entbehrlich erscheint. Die Transistoren bei der Ausführungsform nach F" i g. 2 arbeiten in anderen Bctricbszcichen
als die Transistoren des Operationsverstärkers nach Fig. 1, so daß die Operationsverstärker nach
Fig. 1 bzw. F i g. 2 für unterschiedliche Einsal/zwceke
verwendet werden können.
Die Ausführungsform des Operationsverstärkers nach F i g. i entspricht dem Operationsverstärker
gemäß F" i g. 1. enthält jedoch keine Stabilisierungsschal
lung 3, vielmehr wird this Ausgangssignal am Ausgang O5 des Linearverstärkers 5 nur durch die Stabilisierungsschallung
4 stabilisiert. Bei dem Aufbau nach I ig. 3 wird eine Spicgclschaltung verwendet, bei der
die Gate- und Drain-Llektrodendcs Lasttriinsistors Tr5
des Diffcrcnzvcrstärkcrs 2 zusammengesetzte! und das
Potential am Verbindungspunkt an die Gate-Elektrode des Lastlransistors 776 angelegt ist. Durch die
Anordnung der Spiegelschaltung wird die Spannungsverstärkung des Differenzverstärkers 2 im Vergleich
zum Operationsverstärker nach Fig. 1 um etwa 1OdB verbessert. Die grundsätzliche Arbeitsweise der Stabilisierungsschaltung
4 ist die gleiche wie bei der Slabilisicrungsschallung in Fig. 1. so daß eine nähere
Frläuterung entbehrlich erscheint.
Die Ausführungsform nach Fig.4 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform des Operationsverstärkers
nach Fig. 3. enthält jedoch MOS-Transistoren
von einem anderen Kanaltyp, die jedoch mit denselben Bezugszeichen wie in F i g. 3 bezeichnet sind. Die
2» Transistoren bei den Ausfiihrungsformen nach I7ig. 3
und F' i g. 4 unterschieden sich ebenfalls hinsichtlich ihrer Bclriebsbereiche. so daß die beiden dargestellten
Operationsverstärker für unterschiedliche Einsatzz.wekke verwendet werden können.
Die Ausführungsform nach F i g. 5 entspricht in ihren Grundziigcn dem Operationsverstärker nach Fig. I
wobei jedoch die Stabilisicrungsschaltung 4 weggelassen ist und das Ausgangssignal am Ausgang OS des
Linearverstärkers 5 nur mit der Stabilisierungsschaltung 3 stabilisiert wird. FJne solche Ausführungsform erweist
sich für bestimmte Anwendungszwecke als vorteilhaft.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 wird die Vorspannung für die Gate-Elektrode des Lasttransislors
7713 im l.inearvcrstärkcr 5 von der Drain-Elek-
3ϊ trodc des Transistors 77" 1 der Konstantenstromquelle 1
geliefert. Im Vergleich zu den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 3 ist es bei der Ausführungsform gemäß
Fig. 5 schwierig, die .Schwellwertspannung des Differenzverstärkers
2 an die des Linearversiärkcrs 5 anzupassen. Aus diesem Grunde besteht die Möglichkeit,
daß die Versehiebespannung auf Grund einer Änderung der Spannungspcgel an den Eingängen INX
und //V 2 zunimmt. Die Ausführungsform nach F i g. 5 hai jedoch einen einfachen Schaltungsaufbau, bei dem
die Ausgangsspanniing am Ausgang O5 bis zu einem
gewissen Grad stabilisiert ist, so daß sich diese Ausfi'mrungsform für bestimmte Sonderfälle als zufriedenstellend
erweist.
Die Ausführungsform nach Fig. 6 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform nach F~ i g. 5. enthält
jedoch MOS-Transistoren vom anderen Kanaltyp. Die Transistoren sind dabei mit denselben Bezugszeichen
wie in Fig. 5 bezeichnet. Hinsichtlich der Bctriebsbcreichc
unterscheiden sich die MOS-Transistoren bei den Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6 voneinander, so
daß die Operationsverstärker für unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden können.
Die Ausführungsform nach F i g. 7 ist so ausgelegt daß die Schwellwertspannung V,/, des Lincarverstärkers 5
bo dem Gleichspannungspegel des Ausgangssignals des
Differenzverstärkers 2 vergleichbar wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Stabilität der Ausgangsspannung
des Operationsverstärkers gegenüber Änderungen an seinen Eingängen dadurch realisiert, daß die
hr> .Schwellwertspannung V,i, des Lincarverstärkers 5 dem
Glciehspannungspcgel der Ausgangsspannungen des Differenzverstärkers 2 folgt.
Bei der Ausführungsform nach F" i g. 7 w ird das zweite
!8
Ausgangssignal am Ausgang O2 des Differenzverstärkers
2 mit den Eingängen INI und IN2 durch den
I.incar\erstarker 5 verstärkt. -Sein Ausgangssignal am
Ausgang O8 wird über eine Puffcrschaltung 8 an den
Ausgang 10 des Operationsverstärkers gegeben. Eine Stabilisierungsschaltung 4 /um Kompensieren der
.Schwellwertspannung V,t, des Linearverstärkers 5 dient
als Linearverstärker zur Verstärkung der Eingangssignale an den Eingängen IN 1 und IN2. Das Ausgangssignal
am Ausgang 06 der Stabilisierungsschaltung 4 stellt die Schwellwertspannung V,-,, des Linearverstärkers
5 ein. um einen Betrieb des Operationsverstärkers mit festem Verstärkungsfaktor unabhängig von Änderungen
der Eingangssignale an den Eingängen IN 1 und IN2 zu gewährleisten.
Sämtliche Transistoren bei der Ausführungsform nach F i g. 7 sind vom Anreicherungstyp und können in
integrierter Schaltungstechnik auf einem einzigen Substrat ausgebildet werden. Eine Konstanistromquelle
1 besteht aus einem p-Kanal-MOS-Transisior 7>21 und
einem n-Kanal-MOS-Transistor Tr 22, die im Sättigungsbereich
arbeiten und zwischen einer ersten Spannungsversorgung 6 mit dem Potential + Vmi und
einer zweiten Spannungsversorgung 7 mit dem Potential - K„ in Reihe geschaltet sind. Die Gatt-Elektrode
des Transistors 7>22 ist an die erste Spannungsversorgung 6 angeschlossen, während die Gate-Elektrode
des Transistors Tr2\ mit der Drain-Elektrode des Transistors Tr 22 verbunden ist. Von der Drain-Elektrode
wird eine konstante Spannung abgegriffen.
Im Differenzverstärker 2 ist zwischen die beiden .Spannungsversorgungen 6 und 7 eine Reihenschaltung
aus einem p-Kanal-MOS-Transistor Tr 23 für eine Konstantstromversorgung, einem p-Kanal-MOS-Transistor
Tr 24, einem n-Kanal-MOS-Transistor Tr 26 und
einem n-Kanal-MOSLasttransistor 7r28 dazwischengeschaltet.
Eine weitere Reihenschaltung aus einem p-Kanal-MOS-Tiansistor Tr25 sowie n-Kanal-MOS-Lasttransistoren
Tr 27 und Tr29 ist zwischen die Drain-Elektrode des Transistors Tr2i und die zweite
Spannungsversorgung 7 dazwischengeschaltet. Die Gate-Elektrode des Transistors Tr23 ist mit der
Drain-Elektrode des Transistors 7>21 verbunden. Ferner besteht eine durchgehende Verbindung zwischen
der Gate-Elektrode des Transistors 7r24 und dem ersten Eingang INi sowie zwischen der Gate-Elektrode
des Transistors Tr 25 und dem Eingang IN 2. Die Gate-Elektroden der Transistoren Tr 26 bis Tr 29
sind alle zusammen an die Drain-Elektrode des Transistors Tr 24 und damit an den ersten Ausgang O 1
des Differenzverstärkers 2 angeschlossen.
In der Stabilisierungsschaltung 4 für den Linearverstärker
5 umfaßt eine zwischen die beiden Spannungsversorgungen 6 und 7 geschaltete Reihenschaltung
einen p-Kanal-MOS-Transistor Tr30 für die Konstantstromversorgung,
parallelgeschaltete MOS-Transistoren 7r31 und 7>32 vom n-Kanaltyp sowie einen
MOS-Lasttransistor 7V33 vom n-Kanaltyp, der im Sättigungsbereich arbeitet. Direkte Verbindung sind
jeweils zwischen der Gate-Elektrode des Transistors 7r30 und der Drain-Elektrode des Transistors 7>21,
zwischen der Gate-Elektrode des Transistors 7V31 und dem zweiten Eingang IN2 zwischen der Gate-Elektrode
des Transistors Tr32 und dem ersten Eingang IN 1,
den Substraten der Transistoren TrM und Tr32 sowie
ihren Source-Elektroden, sowie zwischen der Gate-Elektrode des Transistors 7>33 und dem ersten
Ausgang O I des Differenzverstärkers 2 vorhanden.
Der 1 inearverstärker 5 besteht aus einer ersten
Versiärkorstufe 51 und einer /weiten VerslürkersHile
52. In der ersten Versiarkerstiilc 51 sind ein
p-Kanal-MOS-Transistor Tr 35 /ur SignaUcrstärkung
und ein MOS-Transistor Tr 54 /ur Konstantsiromversorgung
in Reihe /wischen die erste Spannungsversorgung b und den Ausgang O7 du-r ersten Verstäikersttife
51 geschaltet. Ein n-Kanal-MOS-Lasttransistor 7737
und ein weherer n-Kanal-MOS-Lasttransistor Tr 37 und
ίο ein weiterer n-Kanal-MOS- Transistor Tr 3 /ur Signalverstärkiing
sind /u isclien die /weite Spannungsversorgung 7 und den Ausgang Ol in Reihe geschaltet. Die
Gale-Elt/ktrode des Transistors Tr 34 ist dabei mit der
Drain-Elektrode des Transistors 7r21 verbunden. Die (iatc-Kk'klroden der Transistoren Tr 35 und Tr 36 sind
gemeinsam an den /-λ eilen Ausgang O 2 des Differenzvcrstärkcrs
2 angeschlossen. Die Gate-Elektrode des Transistoren Fr 37 ist mit dem Ausgang 0 6 der
Stabilisierungsschaltung 4 verbunden. In der zweiten Verstärkersuife 52 umfaßt eine Reihenschaltung zwischen
der ersten Spannungsversorgung 6 und dem Ausgang O8 der /weiten Veislärkerslufe 52 einen
p-Kanal-MOS-Transistor Tr 38 /ur Konstantstromvcrsoigung
sowie einen p-Kanal MOS-Transistor Tr 39.
Eine wehere Reihenschaltung aus einem n-Kanal-MOS-Lastiransistor
7741 und einem weiteren, /ur Verstärkung dienenden MOS-Transistor Tr40 vom n-Kanaltyp
ist /wischen die zweite Spannungsversorgung 7 und den Ausgang O8 der zweiten Verstärkerstufe 52 geschaltet.
jo Die Gate-Elektroden der Transistoren Tr 38 und Tr 34
sind zusammengeschaltet und mit den Gate-Elektroden der Transistoren 77*21, 7r23 und Tr 30 verbunden. Die
Gate-Elektroden der Transistoren 77·39 und 7r40 sind
ebenfalls /usammengeschaltet und an den Ausgang Ol
J5 der ersten Verstärkerstufe 51 angeschlossen. Die
Gate-Elektrode des Transistors 7>41 ist mit dem Ausgang O 6 der Stabilisierungsschaltung 4 verbunden.
In der Pufferschaltung 8 sind zwischen der ersten Spannungsversorgung 6 und der zweiten Spannungs-Versorgung
7 ein p-Kanal-MOS-Transistor 7742 und ein n-Kanal-MOS-Transistors 7>43 in Reihe geschaltet.
Diese Transistoren 7>42 und 77*43 sind mit ihren Gate-EIekloden an den Ausgang O8der Verstärkerstufe
52 und mit ihren Drain-Elektroden an die zum Ausgang 10 des Operationsverstärkers führenden
Ausgang O9der Pufferschaltung 8 angeschlossen.
Im Differenzverstärker 2 ist der Leitwert g„, jedes
Transistors Tr 24 und Tr 25 in der Eingangsstufe groß, während die entsprechenden Leitwerte der Lasttransistören
77·26 bis 7>29 klein sind, um den Verstärkungsfaktor
des Differenzverstärkers 2 zu erhöhen. Außerdem wird das Gleichtaktunterdrückungsverhältnis des
Diffcrentialversiärkers 2 dadurch verbessert, daß das
Drain-Potential des Transistors 77·26 an die Gate-Elektroden
der Transistoren Tr 26 bis Tr 29 angelegt ist. Wenn beim Differenzverstärker 2 die Gleichspannungspegel an den Eingängen IN 1 und IN 2 gleich groß sind,
und diese Gleichspannungspegcl am Eingang gemeinsam ansieigen, nähern sich die Transistoren Tr 24 und
Tr25 dem Sperr- bzw. Abschaltpunkt. Infolgedessen
nimmt das Drain-Potential des Transistors Tr 26 ab. Die Transistoren Tr 26 bis 77· 29 gehen somit in den
Sperrzustand über, so daß das Drain-Potential, also das Potential am zweiten Ausgang O2, praktisch konstant
bleibt.
Nachstehend soll die Wirkungsweise der .Stabilisierungsschaltung
4 zum Kompensieren der Schwellwertspannung V,h näher erläutert werden. Die Gleichspan-
innig am /weilen Eingang /N 2 wird d.ibei als
Bc/ugsspannung verwendet. Es wird angenommen, daß
die Gleichspaiinungspege! an den beiden Eingangen
INi und IN2 jeweils gleich groß sind. Wenn unter
dieser Bedingung die Gleichspannung am /weiten -, Eingang IN 2 ansteigt, nimmt das -Nusgungssignal am
/weiten Ausgang O2 des Differenzverstärkers 2 ab.
Damit wird der Gleichspannungspegel der Vorspannung am Ausgang O2 /ur Verstärker-tufe 5! des
Unearverstärkcrs 5 verringert. Infolgedessen arbeitet jo
die Versiürkerstufe 51 in dem Bereich, in welchem ein maximaler Verstärkungsgrad erreicht wird. Wenn also
der Gleichspannungspegel am /weiten Eingang IN2
ansteigt (wobei die Gleichspannungspegel der ersten und /weiten Eingänge gleich groß sind), steigt das ii
Drain-Potential des Transistors Tr 33 um einen Betrag, der der Zunahme des zweiten Eingangsspannungspegels
entspricht. Das bedeutet, daß sich der Einschaltwiderstand des Transistors Tr 37 verringert bzw. sein
Leitwert g,„ erhöht. Unter diesen Voraussetzungen _>o
verringert sich also die Schweüwertspannung des Einearverstärkers 5. Dabei arbeiten die Transistoren
7724 und Tr25 in der Nähe des Sperr- bzw.
Abschaltpunktes, so daß auch die Eingangsvorspannung am Ausgang O2 zur Verstärkerstufe 51 geringer wird.
Die Verstärkerstufe 51 kann somit das Eingangssignal am Punkt ()2 mit maximalem Verstärkungsgrad
verstärken. Die nachgeschaltete lineare Verstärkerstufe 52 wird auf ähnliche Weise gesteuert, so daß sie das
Ausgangssignal am Ausgang Ol der Verstärkersufe 51 jo
mit maximalem Verstärkungsfaktor verstärkt.
Die /ur Verringerung der Ausgangsimpedanz dienende Puflerschaltung 8 nimmt das Ausgangssmnal am
Ausgang OS der Verstärkerstufe 52 ab und liefert ein Ausgdngssignal am Ausgang O 9. Die Pufferschaltung 8
arbeitet zufriedenstellend mit einem Verstärkungsfaktor \on 1 oder mehr.
Der in der Konstanistromquelle 1 verwendete
Transistor Tr21 legt das Drain-Potential mit festem
Pegel an die Gate-Elektroden der Transistoren TrIi. Tr 30. Tr 34 und Tr 38, so daß die durch diese
Transistoren fließenden Strome unabhängig von Änderungen der .Schwellwertspannungen der Transistoren
im wesentlichen konstant gehalten werden. Auf diese Weise wird eine Änderung der Schwellwerlspannung
i ,-dieser Transistoren korrigiert.
Die weitere Aiisführungsforrii gemäß F i g. 8 entspricht
im wesentlichen der Anordnung nach T" i g. 7. verwendet jedoch p-KanalMOS-Transistoren 7>31
und Tr 32 anstelle der n-Kanal-MOS-Transistoren Tr 31
und Tr ?2 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsforir.
Die entsprechenden 1 ransistoren sii.d dabei mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Auf Grund
dieser geringfügigen Änderung werden die Transistoren
Vr 3β und Tr 37 durch die Transistoren TrAO und 7>41
ersetzt. Die Ausgänge (>7 und C)8 der line neu
Verstärkerstufen 51 und 52 sind an die Source-Elektroden der Transistoren Tr 37 b/w. 7>41 angeschlossen.
Bei dieser Ausfuhrungsform nach Eig. 8 werden die
gleichen Wirkungen er/ielt. wie bei der Ausfiihrungsform
nach E i g. 7, so daß eine nähere Erläuterung en 1 hch rl ich erscheint.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Stabilisierter Operationsverstärker, mit einem Differenzverstärker mit ersten und zweiten MOS-Transistoren,
deren Source-Elektroden über eine Stromquelle mit einer ersten Spannungsversorgung
verbunden sind, deren Drain-Elektroden über entsprechende Lasten mit einer zweiten Spannungsversorgung
verbunden sind und deren Gate-Elektroden an erste bzw. zweite Eingänge angeschlossen
sind, und mit einem zwischen die beiden .Spannungsversorgungen geschalteten l.inearverstärker, der
erste und zweite, gleichstrommäßig in Reihe gesehaliele MOS-Transistoren aufweist, wobei die
Ciate-Elektrode des ersten MOS-Transistors das Ausgangssignal des Differenzverstärkers zur Verstärkung
erhalt und der zweite MOS-Transistor die Last des ersten MOS-Transistors bildet, d a d urch
g c· k c η ti / c i c h Ii e l. ihili der Operaiion.vverslärker
eine Stabilisierimgsschaltung (4) mit mindestens
einem MOS-Transistor (Tr 12) aufweist, ein erstes Alisgangssignal (Ol) vom Differenzverstärker (2)
erhält und sein Ausgangssignal (OA) der Gate-Elektrode des zweiten MOS-Transistors (Tr 1.1) de?
Linearversiärkcrs (5) zuführt, daß der erste MOS-Transistor
(Tr 14) des Linearverslärkers (5) ein zweites Aiisgangssignal (O 2) vom Differenzverstärker
(2) erhält, wobei die Schwellwertspannung des l.inearverstärkers (5) an den Ausgangspegel des
Differenzverstärker (2) angepaßt gesteuert ist und der l.inearverslärker (5) bei höchster Verstärkung
betrieben wird, derart, dal1 der Gleichspannungspegel am Ausgang (O5) dos Linearverslärkers (5)
unabhängig von Schwankungen der Gleichspanniingspegel an den ersten und zweiten Eingängen
(IN \.IN2) stabilisiert ist (Γ i g. 1).
2. Operationsverstärker n.'ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konstantslromqucllc (1)
mit einem ersten p-Kanal-MOS-Transistor (TrI/
vorgesehen ist, dessen Source-Elektrode an die erste
Spannungsversorgung (6) und dessen Drain-Elektrode un seine eigene Gate-Elektrode und an die
weitere Spannungsversorgung (7) angeschlossen ist, daß der Differenzverstärker (2) zur Konstantstrom-Versorgung
einen /weilen p-Kanal-MOS-Transistor (Tr2), dessen Source-Elektrode mit der ersten
Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des ersten MOS-Transistors
(Tr 1) verbunden ist,
einen dritten p-Kanal-MC)S-Verstiirkungstransistor
(Tr 1), dessen Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode des zweiten MOS-Transistors (Tr2) und
dessen Gate-Elektrode mit dem ersten Eingang (IN 1) verbunden ist,
einen vierten p-K a na I-MOS-Verstärkung^ transistor
(TrA) dessen Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode
des zweiten MOS-Transistors (TrI) und dessen Gate-Elektrode mit dem zweiten Eingang
(IN 2) verbunden ist,
einen fünften n-Kanal-MOS-Lasttransistor (Tr5),
der zwischen die Drain-Elektrode des dritten Transistors (Tri) und die zweite Spannungsversorgung
(7) geschaltet und dessen Drain-Elektrode an seine eigene Gate-Elektrode angeschlossen ist,
und einen sechsten n-Kanal-MOS-Lasitransistor (Tr6) aufweist, der zwischen die Drain-Elektrode des vierten Transistors (TrA) und die zweite
und einen sechsten n-Kanal-MOS-Lasitransistor (Tr6) aufweist, der zwischen die Drain-Elektrode des vierten Transistors (TrA) und die zweite
»τ;
Spannungsversorgung (7) geschallet und dessen Gate-Elektrode mit der Gate-Llektrode des fünften
Transistors (Tr τ) verbunden ist.
daß die Stabilisierungsschallung (4) einen siebenten p-kanai-MOS-Lasitransistor (Tr 11), der zwischen die erste Spannungsversorgung (6) und den Ausgang (O4) der Stabilisierungsschallung (4) geschaltet und dessen Drain-Elektrode an seine Gate-Elektrode angeschlossen ist.
daß die Stabilisierungsschallung (4) einen siebenten p-kanai-MOS-Lasitransistor (Tr 11), der zwischen die erste Spannungsversorgung (6) und den Ausgang (O4) der Stabilisierungsschallung (4) geschaltet und dessen Drain-Elektrode an seine Gate-Elektrode angeschlossen ist.
sowie einen achten n-Kanal-MOS Treibertransistor
(Tr 12) aulweist, der zwischen den Ausgang (O4)
und die zweite Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Gaic-Elcklrode mit dem ersten Ausgang
(O l)des Dilfeivn/verslärkers(2) verbunden ist.
und daß der l.inearverstärker (5) einen neunten p-Kanal-MOS-Lasiiransistor (Fr\i). der zwischen die erste Spannungsversorgung (6) und den Ausgang (O 5) des l.incurverstärkers (5) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (OA) der Stabilisieriifigs.sflwltung (4) verbunden isl.
sowie einen zehnten p-Kanal-MOS-Treibertransistor (Tr 14) aufweist, der /wischen die /weite Spannungsversorgung (7) und den Ausgang (O 5) des Linearverslärkers (5) geschähet und dessen Gate-Elcktrodc an den zweiten Ausgang (O2) des Differenzverstärker* (2) angeschlossen ist (I' i g. i).
und daß der l.inearverstärker (5) einen neunten p-Kanal-MOS-Lasiiransistor (Fr\i). der zwischen die erste Spannungsversorgung (6) und den Ausgang (O 5) des l.incurverstärkers (5) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (OA) der Stabilisieriifigs.sflwltung (4) verbunden isl.
sowie einen zehnten p-Kanal-MOS-Treibertransistor (Tr 14) aufweist, der /wischen die /weite Spannungsversorgung (7) und den Ausgang (O 5) des Linearverslärkers (5) geschähet und dessen Gate-Elcktrodc an den zweiten Ausgang (O2) des Differenzverstärker* (2) angeschlossen ist (I' i g. i).
i. Operationsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konstantsiromqucllc (1)
mit einem eisten η-Kanal MOS-Transistor (TrI) vorgesehen ist. dessen Souree-Elektrodc mit der
/weiten Spannungsversorgung (7) und dessen Drain-Elektrode mit seiner eigenen Gate-Elektrode
verbunden isl,
daß der Differenzverstärker (2) zur Konsianlslromversorgung
einen /weilen n-Kanal-MOS-Transislor
(Tr2), dessen Source-Elektrode mit der zweiten
Spannungsversorgung (7) und dessen Gute-Elektrode mit der Drain-Elektrode des ersten MOS-Transistors
(Tr 1) verbunden ist,
einen dritten n-Kanal-MOS-Verstärkungstransistor
(TrI), dessen Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode des /weiten MOS-Transistors (Tr2) und
dessen Gate-Elektrode mit dem ersten Eingang (IN 1) verbunden ist,
einen vierten p-Kanal-MOS-Verstärkungstransistors
(TrA), dessen Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode des zweiten MOS-Transistors
(Tr2) und dessen Gate-Elektrode mit dem /weilen Eingang (IN 2) verbunden ist,
einen fünften p-Kanal-MOS-l.asttransistors (Tr5),
der zwischen die Drain-Elektrode des dritten Transistors (Tr J) und die erste Spannungsversorgung
(6) geschaltet und dessen Drain-Elektrode mit seiner Gale-Elekirode verbunden ist,
sowie einen sechsten n-Kanal-MOS-l.asttransistor (Trβ) aufweist, der zwischen die Drain-Elektrode des vierten Transistors (TrA) und die erste Spannungsversorgung (6) geschaltet und dessen Gate-Elektrode an die Gate-Elektrode des fünften Transistors (Tr 5) angeschlossen ist,
daß die Stabilisierungsschaltung (4) mit Linearverslärkung arbeitet und einen siebenten n-Kanal-MOS-Lasttransistor (Tr 11), der /wischen die /weite Spannungsversorgung (7) und den Ausgang (OA)dcr Stabilisierungsschaltung (4) geschaltet und dessen Drain-Elektrode an seine Gate-Elektrode angeschlossen ist,
sowie einen achten u-Kanal-MOS-Treibertransistor
sowie einen sechsten n-Kanal-MOS-l.asttransistor (Trβ) aufweist, der zwischen die Drain-Elektrode des vierten Transistors (TrA) und die erste Spannungsversorgung (6) geschaltet und dessen Gate-Elektrode an die Gate-Elektrode des fünften Transistors (Tr 5) angeschlossen ist,
daß die Stabilisierungsschaltung (4) mit Linearverslärkung arbeitet und einen siebenten n-Kanal-MOS-Lasttransistor (Tr 11), der /wischen die /weite Spannungsversorgung (7) und den Ausgang (OA)dcr Stabilisierungsschaltung (4) geschaltet und dessen Drain-Elektrode an seine Gate-Elektrode angeschlossen ist,
sowie einen achten u-Kanal-MOS-Treibertransistor
(Ir 12) aufweist, der /wische« den Ausgang (O4)
und die erste .Spannungsversorgung (6) geschähet und dessen Gute-Elektrode an den ersten Ausgang
(O 1} des Differen/verslärkers (2) angeschlossen ist.
und daß der l.inearverstürker (5) einen neunten n-Kanal-MOS-l.asttransislor (Γ·-13), der /wischen
die /weite Spannungsversorgung (7) und den Ausgang (05) des I.inearverstarkers (5) geschaltet
und dessen Gate r.leklrode mit dem Ausgang (O4)
der S- jbilisicrungsschaltung (4) verbunden ist.
sowie einen zehnten p-Kanal MOS-Treiberlransistör
(TrU) aufweist, der /wischen die Spannungsversorgung
(6} und den Ausgang (O 5) des I.inearverstarkers (5) geschaltet und dessen Gate-Eleklrode
mit dem /weilen Ausgang (O2) des l)iHeren/versiärkers(2) verbunden ist (I' i g. 4).
4. Operationsverstärker nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dull eine Konstanlsiromquelle (1)
mit einem ersten p-Kanal-MOS-Transistor (TrH)
vorgesehen ist, dessen Source- Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Drain-Elektrode
mit seiner Gate-Elektrode verbunden ist, dall der Differenzverstärker (2) zur Konsiantstromversorgung
einen dritten p-Kanal-MOS-Transistor
(Tr21) dessen Sourcc-Elektrode mit der ersten
Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des ersten Transistors
(Tr2\) verbunden ist.
einen vierten p-Kanal-MOS-VerMärkiingstransistor
(Tr 24). dessen Source-Elektrode mit der Drain-Elcktrode des drillen Transistors (Tr2J) und dessen
Gaie-Elekirode mil dem ersten Hingang (//Vl)
verbunden ist.
einen fünften n-Kanal-MOS-Versiärkungstransistor
(Tr25), dessen Source-Hlekirode mit der Drain-Elektrode
des dritten-Transistors (Tr 21) und dessen
Gate-F.lektrode mil dem /weilen Hingang (IN2)
verbunden ist.
einen sechsten und einen achten η-Kanal MOS-l.asttransistor
(Tr26, 7r28), die /wischen die
Drain-Elektrode des vierten Transistors (Tr 24) und die zweite Spannungsversorgung (7) in Reihe
geschaltet sind,
sowie einen siebenten und einen neunten n-Kanal-MOS-Lastlransistor
(Tr27. 77" 29) ;uilweist, die /wischen die Drain-Klektrode des fünften Transistors
(Tr25) und die /weite .Spannungsversorgung (7) in Reihe geschalte! sind, und wobei die
Gate-Elektroden der sechsten bis neunten Transistoren (Tr 2%, 7V27. 7/28, /729) gemeinsam an den
ersten Ausgang (Oi) des Differenzverstärkers (2)
angeschlossen sind,
dall die Siabilisierungssehaliung (4) mil l.inearverstärkung
arbeitel und zur Konstantstromversorgung einen zehnten p-Kanal-MOS-Transistor (TrIO).
dessen Source-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der
Drain-Elektrode des ersten Transistors (7721) verbunden ist,
einen elften n-Kanal-MOS-Transistor (77"3I). der
/wischen die Drain-Elektrode des zehnten Transistors (Tr30} und den Ausgang (O 6) der .Stabilisierungsschaltung
(4) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem zweiten Eingang (IN 2) verbunden ist.
während seine Drain-Elektrode am Ausgang (O6)
tier .Stabilisierungsschaltung (4) liegt, einen zwölften n-Kanal-MOS-Transistor (Tr 32), der
/wischen die Drain-Elektrode des zehnten Transistors ('Tr JO) und Jen Ausgang (Ob) geschallet, mit
seiner Gate-Elektrode an den ersten Eingang (/N 1) ungeschlossen und dessen Drain-Elektrode mil dem
Ausgang (Ob) der Stabiiisierungsschaltung (4) verbunden ist.
sowie einen dreizehnten n-Kanal-MOS-Lasllransistor
(77")3) aufweist, der /wischen den Ausgang
(Ob) und die zweite Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Galeeleklrode mit dem ersten
Ausgang (O I) des Differenzverstärker (2) verbunden ist.
und dall der l.inearverslärker (5) zwei Verstärkersiulen
(51. 52) aulweist, von denen die erste
Verstärkerstufen (51) zur Konstantstromversorgung einen \ier/ehnten p-Kanal-MOS-Transistor (Tr 14)
dessen Source-Elektrode mit d^r ersten Spannungsversorgung
(b) und dessen (iate-Elektrode mit der
Drain-Elckirode des ersten Transistors (Tr2\)
verbunden ist.
einen fünfzehnten p-Kanal-\fi)S-Verstärkungstransisior
(.'/' 55), der /wischen die Drain-EIektr
>de des vierzehnten I rausisiors (77" 34) und den Ausgang
(O 7) der er ten Versiärkersiufe (51) geschaltot und
dessen Gute-Elektrode mit dem /.weiten Ausgang
(O 2) lies Differenz erstärkers (2) verbunden ist,
einen sech/ eh η ten n-Kanal-MOS-Versiärkungstransistor (Ir ib). dessen Drain-Elektrode nut dem Ausgang (O 7) der eisten Verstärkerstufe (51) verbunden und dessen Gate-Elektrode an den zweiten 'Xusgang (CJ 2) des Differen/verslärkers (2) angeschlossen ist,
einen sech/ eh η ten n-Kanal-MOS-Versiärkungstransistor (Ir ib). dessen Drain-Elektrode nut dem Ausgang (O 7) der eisten Verstärkerstufe (51) verbunden und dessen Gate-Elektrode an den zweiten 'Xusgang (CJ 2) des Differen/verslärkers (2) angeschlossen ist,
und einen sieD/chnien MOS-Transistor (Tr 37)
aulweist, der /wischen die Source-Elektrode des
sechzehnten Transistors (Trift) und die zweite
Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O6) der Siabilisierungssc'ialtung
(4) verbunden ist,
während die /weite Verstärkerstufe (52) zur Konsiaiitstroniversorgung einen achtzehnten p-Kanal-MOS-Transistor (77"38), dessen Sowrce-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des eisten Transistors (Tr21) verbunden ist,
einen neunzehnten MOS-Verstärkungstransistors (77" 39), der /wischen die Drain-Elektrode und den achtzehnten Transistor (Tr 38) und den Ausgang (O8) der zweiten Verstärke!stefe (52) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O7) der ersten Verstärkerstufe (51) verbunden ist.
einen zwanzigsten MOS-Verstärkungslransisior (Tr40). dessen Drain-Elektrode mit dem Ausgang (OS) der /weiten Verslärkerstufe (52) und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O7) der ersten Verstärkerstufe (51) verbunden ist,
und einen einund/wan/igsten n-Kanal-MOS-l.astiransistor (Tr41) aufweist, der /wischen die Source-Elektrode des zwanzigsten Transistors (Tr40) und die zweite .Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O6) der .Stabilisierungsschaltung (4) verbunden ist (F i g. 7).
während die /weite Verstärkerstufe (52) zur Konsiaiitstroniversorgung einen achtzehnten p-Kanal-MOS-Transistor (77"38), dessen Sowrce-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des eisten Transistors (Tr21) verbunden ist,
einen neunzehnten MOS-Verstärkungstransistors (77" 39), der /wischen die Drain-Elektrode und den achtzehnten Transistor (Tr 38) und den Ausgang (O8) der zweiten Verstärke!stefe (52) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O7) der ersten Verstärkerstufe (51) verbunden ist.
einen zwanzigsten MOS-Verstärkungslransisior (Tr40). dessen Drain-Elektrode mit dem Ausgang (OS) der /weiten Verslärkerstufe (52) und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O7) der ersten Verstärkerstufe (51) verbunden ist,
und einen einund/wan/igsten n-Kanal-MOS-l.astiransistor (Tr41) aufweist, der /wischen die Source-Elektrode des zwanzigsten Transistors (Tr40) und die zweite .Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O6) der .Stabilisierungsschaltung (4) verbunden ist (F i g. 7).
5. Operationsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konstantstromquelle (I)
mit einem ersten p-Kanal-MOS-Transistor '77"2I)
vorgesehen ist, dessen Source-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Drainelektrode
mit seiner eigenen Gate-Elektrode verbunden ist,
dall der Differenzverstärker (2) zur Konstantstrom-
dall der Differenzverstärker (2) zur Konstantstrom-
Versorgung einen dritten p-K;in;il-MOS- 1 raiisistor
^7/'23). dessen Souive-Elektrode mit der ersten
Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-l.lektrode
mit der Drain-Elektrode des eisten Transistors (Tr 21) verbunden ist.
einen vierten p-KintaI-MOS-Versiiirkungstransistor
(Tr 24). dessen Source-Klektmde mit der Drain-Elektrode
des dritten Transistors (Tr 23) und dessen Gate-Elektrode mit dem ersten Eingang (INi)
verbunden ist,
einen fünften p-Kanal-MOS-Verstarkungsiransistors
(Tr25), dessen Sourcc-Elektrodc mit der
Drain-Elektrode des dritten Transistors (Tr23) und dessen Gate-Elektrode mit dem zweiten Eingang
(IN 2) verbunden ist.
einen seehsten oder einen achten n-Kanal-MOS-Lasttransistor
(Tr26. 7>28). die zwischen die
Drain-Elektrode des vierten Transistors (Tr24) und die zweite Spannungsversorgung (7) in Reihe
geschaltet sind.
sowie einen siebenten und einen neunten n-Kanal-MOSTransistor
(Tr27, Tr 29) aufweist, die zwischen die Drain-Elektrode des fünften Transistors (Tr25)
und die zweite Spannungsversorgung (7) in Reihe geschaltet sind und wobei die Gate-Elektroden der ;-,
seehsten bis neunten Transistoren (Tr26. 7727.
7r28. 7V29) gemeinsam an den ersten Ausgang
(O\) des Differenzverstärkers (2) angeschlossen
sind.
daß die Stabilisicrungsschaltung (4) mit Linearver- μ
Stärkung arbeitet und zur Konstantstromversorgung einen zehnten p-Kanal-MOS-Transistor (TrZQ).
dessen Source-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der
Drain-Elektrode des ersten Transistors (Tr2\) r, verbunden ist.
einen elften p-Kanal-MOS-Transistor (TrM). der
zwischen die Drain-Elektrode des zehnten Transistors (Tr30) und den Ausgang (O6) der Stabilisierungsschaltung
(4) geschaltet und mit seiner ju Gate-Elektrode an den zweiten Eingang (IN 2)
angeschlossen ist,
einen zwölften p-Kanal-MOS-Transistor (Tr 32). der
zwischen die Drain-Elektrode des zehnten Transistors (Tr30) und den Ausgang (O6) geschaltet und 4·>
dessen Gate-Elektrode an den ersten Eingang (IN 1) angeschlossen ist.
und einen dreizehnten n-Kanal-MOS-Lasttransistor
(Tr33) aufweist, der zwischen den Ausgang (Ό6)
und die zweite Spannungsversorgung (7) geschaltet so und dessen Gate-Elektrode mit dem ersten Ausgang
(U l)des Differenz.verstärkers (2) verbunden ist,
und daß der Linearverstärker (5) zwei Verstärkerstufen (51, 52) aufweist, von denen die erste Verstärkerstufe (51) zur Konstantstromversorgung einen vierzehnten p-Kanal-MOS-Transistor (Tr34). dessen Source-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des ersten Transistors (Tr 2i) verbunden ist, w>
und daß der Linearverstärker (5) zwei Verstärkerstufen (51, 52) aufweist, von denen die erste Verstärkerstufe (51) zur Konstantstromversorgung einen vierzehnten p-Kanal-MOS-Transistor (Tr34). dessen Source-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des ersten Transistors (Tr 2i) verbunden ist, w>
einen fünfzehnten p-Kanal-MOS-Verstärkungstransistor
(Tr35), dessen Source-Elektrode mit der
Drain-Elektrode des vierzehnten Transistors (Tr34)
und dessen Gate-Elektrode mit dem zweiten Ausgang (O2) des Differenzverstärkers (2) verbunden
ist,
einen sechzehnten n-Kanal-MOS-Verstärkungstran
sistor (Tr36). der zwischen den Ausgang (O 7) der
eisten Versiärkersiuie (51) und die zweite Span
iiiingsversorgiing (7) geschallet und dessen (iate·
Elektrode mit dem zweiten Ausgang (O2) des
Dil'lereii/verslärkors(2) verbunden ist,
sowie einen siebzehnten MOS-Transistor (JY37) aufweist, der /wischen die Drain-Elektrode des Itinf/ehnten Transistors (Tr35) und den Ausgang (O 7) tier ersten Versiärkcrstufc (51) geschaltet ist,
während die /weile Verstärkcrslufc (52) zur Konstantstromversorgung einen achtzehnten p-Kanal-MOS-Transisior (T/38) dessen Source-Elcktrode mit der eisten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des ersten Transistors (Tr 21) verbunden ist,
einen neunzehnten MOS-Transistor (Tr39), dessen Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode des achtzehnten Transistors (Tr38) und dessen Gatelilektrodc mit dem Ausgang (O7) der ersten Verstärkerstufe (51) verbunden ist,
einen zwanzigsten MOS-Verstärkungstransistor (Tr40), der zwischen den Ausgang (OS) der zweiten Verstärkerstufe (52) und die zweite Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O7) der ersten Verstärkerstufe (51) verbunden ist,
sowie einen siebzehnten MOS-Transistor (JY37) aufweist, der /wischen die Drain-Elektrode des Itinf/ehnten Transistors (Tr35) und den Ausgang (O 7) tier ersten Versiärkcrstufc (51) geschaltet ist,
während die /weile Verstärkcrslufc (52) zur Konstantstromversorgung einen achtzehnten p-Kanal-MOS-Transisior (T/38) dessen Source-Elcktrode mit der eisten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elektrode des ersten Transistors (Tr 21) verbunden ist,
einen neunzehnten MOS-Transistor (Tr39), dessen Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode des achtzehnten Transistors (Tr38) und dessen Gatelilektrodc mit dem Ausgang (O7) der ersten Verstärkerstufe (51) verbunden ist,
einen zwanzigsten MOS-Verstärkungstransistor (Tr40), der zwischen den Ausgang (OS) der zweiten Verstärkerstufe (52) und die zweite Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O7) der ersten Verstärkerstufe (51) verbunden ist,
sowie einen einundzwanzigsten n-Kanal-MOS-Lasttransistor
(Tr4t) aufweist, der zwischen die Drain-Elektrode des neunzehnten Transistors (7V40) und
den Ausgang (OS) der zweiten Verstärkerstufc (52) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem
Ausgang (O6) der Stabilisierungsschaltung (4)
verbunden ist (F i g. 8).
6. Operationsverstärker nach Anspruch !,dadurch
gekennzeichnet, daß eine Differenzverstärkungs-Stabilisierungsschaltung (3) vorgesehen ist, die
zwischen die beiden Spannungsversorgungen (6, 7) und den Differenzverstärker (2) geschaltet ist und
den Gleichspannungspegel der Ausgänge (O 1. O2)
des Differenzverstärkers (2) in Abhängigkeit von Änderungen der Gleichspannungspegel der ersten
und zweiten Eingänge (In 1. IN 2) des Differenzverstärkers
(2) im wesentlichen konstant hält (Fig. 1 und 2).
7. Operationsverstärker nach Anspruch !,dadurch
gekennzeichnet, daß eine Konstantstromquelle (1) mit einem ersten p-Kanal-MOS-Transistor (TrX)
vorgesehen ist. dessen Source-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Drain-Elektrode
mit seiner eigenen Gate-Elektrode verbunden ist,
daß der Differenzverstärker (2) zur Konstantstromversorgung einen zweiten p-Kanai-MOS-Transistor
(Tr2). dessen Source-Elektrode mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen Gate-Elektrode
mit der Drain-Elektrode des ersten Transistors (Tr 1) verbunden ist,
einen dritten p-Kanal-MOS-Verstärkungstransistors
(Tr3), der zwischen die Drain-Elektrode des zweiten
Transistors (Tr 2) und den ersten Ausgang (01) des
Differenzverstärkers (2) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem ersten Eingang (INi)
verbunden ist
einen vierten p-Kanal-MOS-Verstärkungstransistor
(Tr 4). der zwischen die Drain-Elektrode des zweiten Transistors (Tr2) und den zweiten Ausgang (O 2)
des Differenzverstärkers (2) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem zweiten Eingang (IN 2)
verbunden ist
einen fiinl'teii n-Kanal MOS-I .asiii'iinsistnr (7/5).
der /wischen ilen ersten Ausgang (O 1) und die /u eile Spannungsversorgung (7) geschähet ist.
sowie einen sechsten n-Kanal-MOS-Lasltransisior (lib) aufweist, der /wischen den /weiten Ausgang
sowie einen sechsten n-Kanal-MOS-Lasltransisior (lib) aufweist, der /wischen den /weiten Ausgang
(02) und die /weile Spannungsversorgung (7)
geschaltet und dessen (SaIe-I lcklrodc mit der
(ialc-Elcklrodc des fünften Transistors (77 5)
verbunden ist.
dal.! die Dillercn/vcisüiikungs-Suibilisierungsschal
lung (J) /iir Konsiantsiromversorgung einen siebenten
ρ kanal-MOS-Ί lansislor (TrI). dessen Source-I.leklrode
mit der ersten Spannungsversorgung (6) und dessen GateElektrode mit der Drain-Elektrode
des ersten Transistors (Tr 1) verbunden ist.
einen achten ρ-Kanal MOS-Verstärkt!iigstransistor (TrS). der /wischen die Drain-Elektrode des siebenten Transistors (Tr7) und den Ausgang (OTi) der Differenz verstärkt! ngs-Slabi I isierungsseha I lung (}) geschähet und dessen Gate-Elektrode mil dem /u eilen Eingang (IN 2) verbunden ist.
einen neunten p-Kanal-MOS-Verstärkungslransisior (77'9), der /wischen die Drain-Elektrode des siebenlen Transistors (TrI) und den Ausgang (O3) der Diffcren/versiarkungs-Slabilisicrungsschaltung
einen achten ρ-Kanal MOS-Verstärkt!iigstransistor (TrS). der /wischen die Drain-Elektrode des siebenten Transistors (Tr7) und den Ausgang (OTi) der Differenz verstärkt! ngs-Slabi I isierungsseha I lung (}) geschähet und dessen Gate-Elektrode mil dem /u eilen Eingang (IN 2) verbunden ist.
einen neunten p-Kanal-MOS-Verstärkungslransisior (77'9), der /wischen die Drain-Elektrode des siebenlen Transistors (TrI) und den Ausgang (O3) der Diffcren/versiarkungs-Slabilisicrungsschaltung
(3) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem
ersten Eingang (IN 1) verbunden ist.
scm ie einen zehnten iiKanal-MOS-Lasttransistor
(Tr 10) aulweist, der /wischen den Ausgang (Ό3)
und die /weite Spannungsversorgung (7) geschalte! und dessen Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O3)
der Differenz ve rstiirkungs-Si.abilisierungsschii It ung
(3) sowie den Gate-Elektroden der fünften und
sechsten Transistoren (Tr5. Tri>) verbunden ist.
daß die Stabilisicrungsschahung (4) einen elften p-Kanal-MOS-Lasttransistor (Tr 11). der zwischen die erste Spannungsversorgung (6) und den Ausgang
daß die Stabilisicrungsschahung (4) einen elften p-Kanal-MOS-Lasttransistor (Tr 11). der zwischen die erste Spannungsversorgung (6) und den Ausgang
(04) der Stabilisierungsschahung (4) geschaltet und
dessen Drain-flleklrode mit seiner Gate-Elcktrodc
verbunden ist.
sowie einen zwölften n-Kanal-MOS-Treibcrtransistor
(Tr 12) aufweist, der zwischen den Ausgang (O4) und die zweite Spannungsversorgung (7)
geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem ersten Ausgang (Öl) des Differenzverstärkers (2)
verbunden ist.
und daß der Lincarverstärkcr (5) einen dreizehnten p-Kanal-MOS-Lasltransistor (Tr 13). der zwischen
die erste Spannungsversorgung (6) und den Ausgang (O 5) des Linearverstärkers (5) geschaltet und dessen
Gate-Elektrode mit dem Ausgang (O4) der Stabilisierungsschahung (4) verbunden ist.
sowie einen vierzehnten n-Kanal-MOS-Treibertransistor (7rl4) aufweist, der zwischen den Ausgang (O 5) und die zweite Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem zweiten Ausgang (O2) des Differenzverstärkers (2) verbunden ist (F i g. 1).
sowie einen vierzehnten n-Kanal-MOS-Treibertransistor (7rl4) aufweist, der zwischen den Ausgang (O 5) und die zweite Spannungsversorgung (7) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem zweiten Ausgang (O2) des Differenzverstärkers (2) verbunden ist (F i g. 1).
8. Operationsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Konstantstromquelle (1)
mit einem ersten n-Kanal-MOS-Transistor (TrI)
vorgesehen ist, dessen Source-Elektrode mit der zweiten Spannungsversorgung (7) und dessen
Drain-Elektrode mit seiner Gate-Elektrode verbunden ist
daß der Differenzverstärker (2) zur Konstantstromversorgung einen zweiten n-Kanal-MOS-Transistor
(Tr 2\ dessen Source-Elektrode mit der zweiten
Spannungsversorgung (7) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-Elcktrodc des ersten Transistors
("/'/■ 1) verbunden ist.
einen drill en n- K a na I- MOS- Verstärkungstransistor
(7/· 3). der /wischen die Drain-Elektrode des /weiten
Transistors (Tr2) und den ersten Ausgang (O) des
Dilleren/versiärkers (2) geschaltet und dessen Gate-Elektrode an den ersten Eingang (INi)
angeschlossen ist.
einen vierten η K a na I-MOS-Verstärkungstransistor
(77-4). der /wischen die Drain-Elektrode des /weiten Transistors (Tr2) und den /weiten Ausgang (O2)
des Dilfeieii/verstärkers (2) geschaltet und dessen
Gate-Eleklrode mit dem zweiten Eingang (IN2)
verbunden ist,
einen fünften p-Kanal-MOS-Lastlransistor (Tr5),
der zwischen den ersten Ausgang (O 1) und die erste Spannungsversorgung (b) geschaltet ist,
sowie einen sechsten p-Kanal-MOS-Lastlransistor (776) aufweist, der /wischen dem zweiten Ausgang (O 2) und die erste Spannungsversorgung (6) geschallet und dessen Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des fünften Transistors (775) verbunden ist.
sowie einen sechsten p-Kanal-MOS-Lastlransistor (776) aufweist, der /wischen dem zweiten Ausgang (O 2) und die erste Spannungsversorgung (6) geschallet und dessen Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des fünften Transistors (775) verbunden ist.
dall die Differcnzversiärkungs-Siabilisicrungsschallung
(3) zur Konstantstromversorgung einen siebenten η-Kanal -MOS-Transistor (777), dessen Source-Elektiode
mit der /weiten Spannungsversorgung (7) und dessen Gate-Elektrode mit der Drain-E.lektrode
des ersten Transistors (77' 1) verbunden ist.
einen achten n-Kanal-MOS-Verslärkungslransistor (778). der /wischen die Drain-Elcklrode des siebenten Transistors (Tr7) und den Ausgang (O3) der Differen/vcrstärkungs-Stabilisierungsschahung (3) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem /weiten Eingang (IN2) verbunden ist,
einen neunten n-Kanal-MOS-Vcrstärkungstransistor (779). der /wischen die Drain-Elektrode des siebenlen Transistors ,Tr 7) und den Ausgang (O 3) der Differcnzverstärkungs-Stabilisicrungsschaltung (3) geschaltet und dessen Gate-Elektrode an den ersten Eingang (IN I) angeschlossen ist.
sowie einen zehnten p-Kanal-MOS-Lastlransistor (Tr 10) aufweist, der zwischen den Ausgang (O3) und die erste Spannungsversorgung (6) geschaltet und dessen Gate-Felektrode an den Ausgang (O 3) der Differenzverstärkungs-Stabilisierungsschaltung (3) sowie die Gate-Elektroden der fünften und sechsten Transistoren (7r 5. 77"6) angeschlossen ist.
daß die Siabilisicrungsschaltung (4) einen elften n-Kanal-MOS-Lasttransislor (7rll). der zwischen die zweite Spannungsversorgung (7) und den Ausgang (O4) der Stabilisicrungsschaltung (4) geschaltet und dessen Drain-Elektrode mit seiner Gate-Elektrode verbunden ist.
sowie einen zwölften p-Kanal-MOS-Treibertransistor (Tr 12) aufweist, der zwischen den Ausgang (O 4) und die erste Spannungsversorgung (6) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem ersten Ausgang (Öl) des Differenzverstärkers (2) verbunden ist.
einen achten n-Kanal-MOS-Verslärkungslransistor (778). der /wischen die Drain-Elcklrode des siebenten Transistors (Tr7) und den Ausgang (O3) der Differen/vcrstärkungs-Stabilisierungsschahung (3) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem /weiten Eingang (IN2) verbunden ist,
einen neunten n-Kanal-MOS-Vcrstärkungstransistor (779). der /wischen die Drain-Elektrode des siebenlen Transistors ,Tr 7) und den Ausgang (O 3) der Differcnzverstärkungs-Stabilisicrungsschaltung (3) geschaltet und dessen Gate-Elektrode an den ersten Eingang (IN I) angeschlossen ist.
sowie einen zehnten p-Kanal-MOS-Lastlransistor (Tr 10) aufweist, der zwischen den Ausgang (O3) und die erste Spannungsversorgung (6) geschaltet und dessen Gate-Felektrode an den Ausgang (O 3) der Differenzverstärkungs-Stabilisierungsschaltung (3) sowie die Gate-Elektroden der fünften und sechsten Transistoren (7r 5. 77"6) angeschlossen ist.
daß die Siabilisicrungsschaltung (4) einen elften n-Kanal-MOS-Lasttransislor (7rll). der zwischen die zweite Spannungsversorgung (7) und den Ausgang (O4) der Stabilisicrungsschaltung (4) geschaltet und dessen Drain-Elektrode mit seiner Gate-Elektrode verbunden ist.
sowie einen zwölften p-Kanal-MOS-Treibertransistor (Tr 12) aufweist, der zwischen den Ausgang (O 4) und die erste Spannungsversorgung (6) geschaltet und dessen Gate-Elektrode mit dem ersten Ausgang (Öl) des Differenzverstärkers (2) verbunden ist.
und daß der Linienverstärker (5) einen dreizehnten n-Kanal-MOS-Transistor (Tr 13). der zwischen die
zweite Spannungsversorgung (7) und den Ausgang (O 5) des Linearverstärkers (5) geschaltet und dessen
Gate-Elektrode an den Ausgang (O4) der Stabilisierungsschaltung (4) angeschlossen ist.
sowie einen vierzehnten p-Kanal-MOS-Treibertran-
sowie einen vierzehnten p-Kanal-MOS-Treibertran-
sistor (Tr 14) aufweist, der /wischen dem Ausgang
(O5) und die erste Elektrode an den /weiten Ausgang (O 2) des Dilleren/verstarkers (2) angeschlossen
ist (E i g. 2).
Die Erfindung betrifft einen stabilisierten Operationsverstärker, mit einem Differenzverstärker mit ersten
und /weiten MOS-Transistoren, deren Souree-Elektroden über eine .Stromquelle mit einer ersten Spannungsversorgung
verbunden sind, deren Drain-Elektroden über entsprechende Lasten mit einer /weiten Spannungsversorgung
verbunden sind und deren Gate-Elektroden an erste bzw. zweite Eingänge angeschlossen
sind, und mit einem zwischen die beiden .Spannungsversorgungen geschalteten Linearverstärker, der erste und
zweite, gleichstrommäßige in Reihe geschaltete MOS-Transistoren aufweist, wobei die Gate-Elektrode des
ersten MOS-Transistors das Ausgangssignal des Differenzverstärkers zur Verstärkung erhält und der zweite
MOS-Transistor die Last des ersten MOS-Trarsistors bildet.
Operationsverstärker dieser Art sind z. B. aus der L)S-PS 40 50 OJO sowie der US-PS 40 48 575 bekannt,
wobei ihre Differenzverstärker und Linearverstärker aus MOS-Transistoren aufgebaut sind. Derartige Operationsverstärker
haben jedoch die Eigenschaften, daß sich in Abhängigkeit von Änderungen der Gleichspannungspegel
an den Eingängen des Differenzverstärkers der Ausgangspegel des Linearverstärkers sehr stark
ändern kann. Stabilisierungsmaßnahmen zur Unterdrükkung von Schwankungen beim Ausgangspegel des
Linearverstärkers sind dort nicht getroffen.
Gegenüber Operationsverstärkern unter Verwendung von Bipolartransistoren bieten vollständig aus
MOS-Transistoren aufgebaute Operationsverstärker den Vorteil, daß die MOS-Transistoren einen Arbeitsbereich
haben, in dem der Temperaturkoeffizient des Stromes vernachlässigbar ist. Somit sind Temperaturdriften
vermeidbar, und die Eingangsströme liegen wegen der sehr hohen Eingangsimpedanz in der
Größenordnung von Picoampere. Auch die Herstellung von integrierten Schaltungen auf kleinen Chip-Flächen
ist mit derartigen MOS-Transistoren günstiger.
Für das Verhalten des Differenzverstärkers und seine Auswirkungen auf den Ausgangspegel des Linearverstärkers
sind mehrere Faktoren ausschlaggebend. Einmai hängen solche Schwankungen von den Eingangspegeln
ab, die an die beiden Eingänge des Differenzverstärkers von außen angelegt werden.
Andererseits lassen sich Schwankungen der Schwellwertspannung der jeweiligen MOS-Transistoren nicht
vermeiden, die sich durch die Herstellung der MOS-Transistoren ergeben, wobei diese Änderungen
zu Schwankungen der Ausgangspegel des Differenzverstärkers führen können. Ferner können Schwankungen
der Ausgangspegel des Differenzverstärkers durch Änderungen bei den vorgegebenen Pegeln der Spannungsversorgungen
auftreten.
Der Zusammenhang zwischen Eingangs- und Ausgangssignalen eines Differenzverstärkers werden nachstehend
kurz erläutert. Werden die beiden Eingänge des Operationsverstärkers bzw. die daran anliegenden
Eingangspegel mit IN 1 und IN 2 bezeichnet, so läßt sich
die Ausgangsspanniing des Differen/verstärkers folgendermaßen
schreiben:
V',11 = K (IN2- /Λ/Ι)+ Vi,
■-- wobei K den Verstärkungsfaktor des Differen/.verstiirkers
und V« ein Wert in Abhängigkeil von der Versorgungsspanniing bedeuten. Aus dieser Gleichung
ergibt sich, daß ein idealer Differenzverstärker ein Ausgangssignal mit einem Gleichspannungspegcl mit
in einem festen Wert Vn liefert, wenn an den beiden
Eingängen gleich große Gleichspannungspegcl IN 1 und IN 2 anliegen.
Der Aiisgangspegel V,n ändert sich jedoch auch in
Abhängigkeil von den Gleichspannungs-Eingangspei;
geln, wenn beide gleich groß sind. Der mit dem zweiten Eingang IN 2 an eine feste Bezugsspannung angeschlossene
Operationsverstärker kann als lineare Verstärkerschaltung gegenüber dem ersten Eingang IN 1 betrachtet
werden. Dabei hängt das Ausgangssignal V111 des
2ii Differenzverstärkers vom Gleichspannungspegel am
Eingang IN 2. ab. Damit wird die Schwellwertspannung des Differenzverstärkers durch den vorgegebenen
Gleichspannungspegel am zweiten Eingang IN2 bestimmt.
Diese Schwellwertspannung wird als Ausgangs- >i pegel V(H des Differenzverstärkers definiert, wenn die
Gleichspannungspegel an den Eingängen IN 1 und IN 2
gleich groß sind. Wünschenswert ist es hierbei, daß die Ausgangsspannung in den Bereich verstärkt wird, in
welchem der dem Differenzverstärker nachgeschaltele ω Linearverstärker bei hoher Verstärkung arbeitet. Wenn
die Schwellwertspannung des Linearverstärkers konstant ist, so liegt bei einigen Gleichspannungspegeln am
Eingang IN 2 keine Übereinstimmung vom Gleichspannungspegel
des Ausgangssignals V(>i des Differenzver-
B stärkers mit der Schwellwertspannung des Linearverstärkers
vor. Dementsprechend kann der Linearverstärker eine kleine Änderung des Ausgangssignals VO\ nicht
verstärken. Das bedeutet, daß die Spannungsverstärkung des Operationsverstärkers verringert wird. Die
Schwellwertspannung des nachgeschaltetcn Linearverstärkers
hat den Wert der Eingangs- oder Ausgangsspannung, wenn die Eingangs- oder Ausgangs-ignale
des Linearverstärkers gleich groß sind. Zur Erweiterung des Bereichs der Eingangsspannungen des Differenz-Verstärkers,
d. h. des dynamischen Bereiches, ist es daher erforderlich, den Unterschied des Gleichspannungspegels
des Ausgangssignals Vn \ und die Schwellwertspannung des Linearverstärkers minimal zu machen.
Aufgabe der Erfindung ist es. einen Operationsverstärker der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sein Ausgangssignal auch bei Schwankungen der Eingangspegel des Differenzverstärkers im wesentlichen konstant bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es. einen Operationsverstärker der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sein Ausgangssignal auch bei Schwankungen der Eingangspegel des Differenzverstärkers im wesentlichen konstant bleibt.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen in
zufriedenstellender Weise erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Operationsverstärkers
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Operationsverstärker weist eine Stabilisierungsschaltung auf, die an den Differenzverstärker
und den Linearverstärker angeschlossen ist. welche beide aus MOS-Transistoren aufgebaut sind. Mit
dieser Stabilisierungsschaltung kann der Gleichspannungspegel am Ausgang des Linearverstärkers im
wesentlichen auch dann konstant gehalten werden, wenn Änderungen der Gleichspannungspegel der
Eingangssignale an den beiden Eingängen des Differenzverstärkers auftreten.
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