JP2504270B2 - 演算増幅器 - Google Patents

演算増幅器

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JP2504270B2 JP2077676A JP7767690A JP2504270B2 JP 2504270 B2 JP2504270 B2 JP 2504270B2 JP 2077676 A JP2077676 A JP 2077676A JP 7767690 A JP7767690 A JP 7767690A JP 2504270 B2 JP2504270 B2 JP 2504270B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は演算増幅器に関し、特に入力差動トランジス
タ対を有する差動入力段と出力段を備える演算増幅器に
関する。
[従来の技術] 従来、この種の演算増幅器は通信用端末器などに利用
されており、構成としては第2図に示すように、対を成
すPチャネル型の入力差動トランジスタM1,M2と、Pチ
ャネル型の負荷トランジスタM4,M5,M6,M7およびNチャ
ネル型の負荷トランジスタM8,M9,M10,M11と、定電流源I
1,I2,I3を有する差動入力段と、Pチャネル型の駆動用
トランジスタM3,M12と、Nチャネル型の定電流用トラン
ジスタM15,M16を有する出力段とから構成されており、
定電流用トランジスタM15,M16のゲートとゲートの共通
接続節点(同相入力基準電圧端子VB)より同相電圧を加
えている。そして、入力差動トランジスタM2のゲートを
反転入力端子▲▼に接続し、入力差動トランジスタ
M1のゲートを非反転入力端子INに接続して、反転入力端
子▲▼を接地電位とし非反転入力端子INに信号を加
えれば、差動入力段の出力節点(負荷トランジスタM4
ドレインと負荷トランジスタM8のドレインとの共通接続
節点)には信号と同相の電圧が現れ、出力段の出力端子
OUTには信号と逆相の電圧が表れる。
また、非反転入力端子INと反転入力端子▲▼を同
電位とし、同相入力基準電圧端子VBに信号を加えると、
出力段の出力端子OUTには信号の入力電位と同相の電位
が現れ、出力端子▲▼には入力電位と逆相の電位
が表れる。
[発明が解決しようとする課題] 上述したこの種の演算増幅器は従来、同相直流利得は
トランジスタM15,M16からなる増幅段1段によって決定
されているため、一般に低く、高くても40dB程度である
という欠点があった。
[課題を解決するための手段] 本発明の演算増幅器は、第1および第2の電源端子
と、一端を該第1の電源端子に接続された第1の定電流
源と、一端を前記第2の電源端子に接続された第2,第3,
第4,第5の定電流源と、前記第1の定電流源にソースが
共通接続された入力差動トランジスタ対と、該入力差動
トランジスタ対の一方の第1の第1導電型電界効果トラ
ンジスタのドレインと第2の定電流源との共通接続点に
ソースを接続されゲートを基準電圧に接続された第3の
第2導電型電界効果トランジスタと、該第3の第2導電
型電界効果トランジスタとドレインと前記第1の電源端
子間に直列接続された第4の第1導電型電界効果トラン
ジスタと、ゲートとドレインとの共通接続点が該第4の
第1導電型電界効果トランジスタのゲートに接続されソ
ースが前記第1の電源端子に接続された第5の第1導電
型電界効果トランジスタと、該第5の第1導電型電界効
果トランジスタのドレインと前記入力差動トランジスタ
対の他方の第2の第1導電型電界効果トランジスタのド
レインと前記第3の定電流源との共通接続点間に直列接
続第6の第2導電型電界効果トランジスタと、該第6の
第2導電型電界効果トランジスタのゲートとゲートの接
続を有し同相入力端子とする前記第1の第1導電型電界
効果トランジスタのドレインと前記第2の定電流源との
共通接続点にソースを接続された第7の第2の導電型電
界効果トランジスタと、該第7の第2導電型電界効果ト
ランジスタのドレインと前記第1の電源端子間に直列接
続されてゲートとドレインが接続された第8の第1導電
型電界効果トランジスタと、該第8の第1導電型電界効
果トランジスタのゲートとゲートが接続されソースを前
記第1の電源端子に接続された第9の第1導電型電界効
果トランジスタと、該第9の第1導電型電界効果トラン
ジスタのドレインと前記入力差動トランジスタ対の第2
の第1導電型電界効果トランジスタのドレイン間に直列
接続されゲートが基準電圧と接続された第10の第2導電
型電界効果トランジスタとからなる差動入力段と、前記
第4の定電流源と前記第1の電源端子間に直列接続され
前記第9の第2導電型電界効果トランジスタのドレイン
と前記第10の第2導電型電界効果トランジスタのドレイ
ンとの共通接続点にゲートを接続された第11の第1導電
型電界効果トランジスタと、前記第5の定電流源と前記
第1の電源端子間に直列接続され前記第4の第1導電型
電界効果トランジスタのドレインと前記第3の第2導電
型電界効果トランジスタのドレインとの共通接続点にゲ
ートを接続された第12の第1導電型電界効果トランジス
タからなる出力段とを有することを特徴とする。
[実施例] 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る演算増幅器の回路図
である。本実施例の演算増幅器は差動入力段と出力段と
の他に、位相補償回路を備えている。第1図に示すよう
に、差動入力段は、Pチャネル型MOSトランジスタの対
を成す入力差動トランジスタM1,M2と、入力差動トラン
ジスタM1,M2のソースの共通接続節点と第1の電源端子V
DDとの間に接続された定電流源I1と、入力差動トランジ
スタM1,M2のそれぞれのドレインと第2の電源端子GND間
に直列接続された定電流源I2,I3と、入力差動トランジ
スタM1,M2のそれぞれのドレンインにソースが接続され
ゲートを同相入力端子VBと接続されたNチャネル型MOS
トランジスタの負荷トランジスタM9,M10と、負荷トラン
ジスタM9,M10のドレインと第1の電源端子VDD間に直列
接続されゲートとドレインが接続されたPチャネル型MO
Sトランジスタの負荷トランジスタM5,M6と、入力差動ト
ランジスタM1,M2のそれぞれのドレインにソースが接続
されゲートが基準電圧V0に接続されたNチャネル型MOS
トランジスタの負荷トランジスタM8,M11と、負荷トラン
ジスタM8,M11のドレインと第1の電源端子VDD間に直列
接続され負荷トランジスタM5,M6のゲートとゲートの接
続を有するPチャネル型MOSトランジスタM4,M7とから構
成される。
出力段は、ゲートが負荷トランジスタM7とM11との共
通接続点(すなわち差動入力段の一方の出力節点)に接
続されソースが第1の電源端子VDDに接続されたPチャ
ネル型MOSトランジスタの駆動用トランジスタM12と、駆
動用トランジスタM12のドレインと第2の電源端子GND間
に直列接続された定電流源I5と、ゲートが負荷トランジ
スタM4とM6との共通接続節点(すなわち差動入力段の他
方の出力節点)に接続されソースが第1の電源端子VDD
接続されたPチャネル型MOSトランジスタの駆動用トラ
ンジスタM3と、駆動用トランジスタM3のドレインと第2
の電源端子GND間に直列接続された定電流源I4とから構
成される。
位相補償回路は、前記した差動入力段の駆動用トラン
ジスタM3と定電流源I4との接続節点(すなわち出力端子
▲▼)と差動入力段の出力接点の一方(すなわち
負荷トランジスタM4とM8の接続節点)との間に直列接続
されソースが該出力節点と接続されゲートが第2の電源
端子GNDに接続されたPチャネル型の位相補償用トラン
ジスタM13と、位相補償用コンデンサC1と、駆動用トラ
ンジスタM12と定電流源I5との接続節点(すなわち出力
端子OUT)と差動入力段の出力節点の他方(すなわち負
荷トランジスタM7とM11の接続節点)との間に直列接続
されソースが該出力節点と接続されゲートが第2の電源
端子GNDに接続されたPチャネル型トランジスタの位相
補償用トランジスタM14と、位相補償用コンデンサC2
から構成される。
以上のように構成して、入力差動トランジスタM1のゲ
ートを非反転入力端子INに接続し、入力差動トランジス
タM2のゲートを反転入力端子▲▼に接続して、反転
入力端子▲▼を接地電位とし非反転入力端子INに信
号を加えると、差動入力段の出力節点の一方(負荷トラ
ンジスタM7のドレインと負荷トランジスタM11のドレイ
ンとの接続節点)には信号と同相の電圧が現れ出力段の
出力端子の一方OUTには信号と逆相の電圧が現れ、差動
入力段の出力節点の他方(負荷トランジスタM4のドレイ
ンと負荷トランジスタM8のドレインとの接続節点)には
信号と逆相の電圧が現え出力段の出力端子の他方▲
▼には信号と同相の電圧が現れる。
また、非反転入力端子INと反転入力端子▲▼を同
電位とし、同相入力基準電圧端子VBに信号を加えると、
トランジスタM9,M10およびM3,M12の2段の増幅段によ
り、出力段の出力端子OUTには信号の入力電位と同相の
電位が現れ、出力端子▲▼には入力電位と逆相の
電位が現れる。
以上はPチャネル型MOSトランジスタを入力段として
用いた例を示したが、第1図において、Pチャネル型MO
SトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタを交換す
ることにより、Nチャネル型MOSトランジスタを入力段
として用いた演算増幅器を構成することができ、本発明
の請求範囲に属することは明かである。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の演算増幅器は、同相入力
増幅を2段構成としたことにより、従来40dB程度であっ
た同相直流利得を60dB程度確保できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は従来例の
回路図である。 I1,I2,I3,I4,I5……定電流源、 IN……非反転入力端子、 ▲▼……反転入力端子、 M1,M2……入力差動トランジスタ、 M3,M12……駆動用トランジスタ、 M4,M5,M6,M7,M8,M9,M10,M11……負荷トランジスタ、 M15,M16……定電流用トランジスタ、 M13,M14……位相補償用トランジスタ、 C1,C2……位相補償用コンデンサ、 OUT,▲▼……出力端子、 VB……同相入力端子、 V0……基準電圧端子。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1および第2の電源端子と、一端を該第
    1の電源端子に接続された第1の定電流源と、一端を前
    記第2の電源端子に接続された第2,第3,第4,第5の定電
    流源と、前記第1の定電流源にソースが共通接続された
    入力差動トランジスタ対と、該入力差動トランジスタ対
    の一方の第1の第1導電型電界効果トランジスタのドレ
    インと第2の定電流源との供給接続点にソースを接続さ
    れゲートを基準電圧に接続された第3の第2導電型電界
    効果トランジスタと、該第3の第2導電型電界効果トラ
    ンジスタのドレインと前記第1の電源端子間に直列接続
    された第4の第1導電型電界効果トランジスタと、ゲー
    トとドレインとの共通接続点が該第4の第1導電型電界
    効果トランジスタのゲートに接続されソースが前記第1
    の電源端子に接続された第5の第1導電型電界効果トラ
    ンジスタと、該第5の第1導電型電界効果トランジスタ
    のドレインと前記入力差動トランジスタ対の他方の第2
    の第1導電型電界効果トランジスタのドレインと前記第
    3の定電流源との共通接続点間に直列接続第6の第2導
    電型電界効果トランジスタと、該第6の第2導電型電界
    効果トランジスタのゲートとゲートの接続を有し同相入
    力端子とする前記第1の第1導電型電界効果トランジス
    タのドレインと前記第2の定電流源との共通接続点にソ
    ースを接続された第7の第2の導電型電界効果トランジ
    スタと、該第7の第2導電型電界効果トランジスタのド
    レインと前記第1の電源端子間に直列接続されてゲート
    とドレインが接続された第8の第1導電型電界効果トラ
    ンジスタと、該第8の第1導電型電界効果トランジスタ
    のゲートとゲートが接続されソースを前記第1の電源端
    子に接続された第9の第1導電型電界効果トランジスタ
    と、該第9の第1導電型電界効果トランジスタのドレイ
    ンと前記入力差動トランジスタ対の第2の第1導電型電
    界効果トランジスタのドレイン間に直列接続されゲート
    が基準電圧と接続された第10の第2導電型電界効果トラ
    ンジスタとからなる差動入力段と、前記第4の定電流源
    と前記第1の電源端子間に直列接続され前記第9の第2
    導電型電界効果トランジスタのドレインと前記第10の第
    2導電型電界効果トランジスタのドレインとの共通接続
    点にゲートを接続された第11の第1導電型電界効果トラ
    ンジスタと、前記第5の定電流源と前記第1の電源端子
    間に直列接続され前記第4の第1導電型電界効果トラン
    ジスタのドレインと前記第3の第2導電型電界効果トラ
    ンジスタのドレインとの共通接続点にゲートを接続され
    た第12の第1導電型電界効果トランジスタからなる出力
    段とを有することを特徴とする演算増幅器。
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