JP3435309B2 - Buffer amplifier - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、バッファアンプに
係り、特に、アンプ消費電流を削減し、出力ダイナミッ
クレンジを改善したバッファアンプに関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a buffer amplifier, and more particularly to a buffer amplifier which has a reduced amplifier current consumption and an improved output dynamic range.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図６に、従来のバッファアンプの回路図
を示す。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a circuit diagram of a conventional buffer amplifier.
【０００３】この図は、一例として、プッシュプル出力
回路を有するボルテージフォロワオペアンプを示したも
のである。このようなバッファアンプは、差動回路１、
駆動回路２、プッシュプル出力回路３、定電流回路４を
備える。また、アンプ入力ＶIN、差動回路出力ＶG1、駆
動回路出力ＶG2及びアンプ出力ＶOUT がそれぞれ示され
る。さらに、抵抗Ｒ１は、電源からアンプ部分までの配
線等の抵抗分である。駆動回路２は、ＮチャネルＭＯＳ
トランジスタＭＮ１〜ＭＮ４及び定電流源Ｉ１を有す
る。プッシュプル出力回路３は、ＮチャネルＭＯＳトラ
ンジスタＭＮ５及びＭＮ６、ＰチャネルＭＯＳトランジ
スタＭＰ１及びＭＰ２を有する。アンプ出力ＶOUT に
は、負荷が接続されている。As an example, this figure shows a voltage follower operational amplifier having a push-pull output circuit. Such a buffer amplifier has a differential circuit 1,
A drive circuit 2, a push-pull output circuit 3, and a constant current circuit 4 are provided. Further, an amplifier input V IN , a differential circuit output V G1 , a drive circuit output V G2 and an amplifier output V OUT are shown respectively. Further, the resistor R1 is a resistance component such as wiring from the power supply to the amplifier portion. The drive circuit 2 is an N-channel MOS
It has transistors MN1 to MN4 and a constant current source I1. The push-pull output circuit 3 has N-channel MOS transistors MN5 and MN6 and P-channel MOS transistors MP1 and MP2. A load is connected to the amplifier output V OUT .
【０００４】差動回路出力ＶG1は、駆動回路２のＮチャ
ネルＭＯＳトランジスタＭＮ４及びプッシュプル出力回
路３のＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ６を駆動す
る。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ６はアンプの出
力電流シンクトランジスタである。ＮチャネルＭＯＳト
ランジスタＭＮ４は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ
Ｎ１、ＭＮ２及びＭＮ３と定電流源Ｉ１によりバイアス
されて、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ５を駆動す
る。ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭＰ１及びＭＰ２
は、カレントミラー回路を構成する。ＰチャネルＭＯＳ
トランジスタＭＰ２は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ
ＭＮ５のドレイン電流ＩDRをミラー動作して、アンプの
出力電流をソースするトランジスタである。アンプ出力
ＶOUT からの出力電圧は、差動回路１に負帰還されて、
ボルテージフォロワアンプを構成している。The differential circuit output VG1 drives the N-channel MOS transistor MN4 of the drive circuit 2 and the N-channel MOS transistor MN6 of the push-pull output circuit 3. The N-channel MOS transistor MN6 is an output current sink transistor of the amplifier. The N-channel MOS transistor MN4 is an N-channel MOS transistor M.
It is biased by N1, MN2 and MN3 and the constant current source I1 to drive the N-channel MOS transistor MN5. P-channel MOS transistors MP1 and MP2
Form a current mirror circuit. P channel MOS
Transistor MP2, the drain current I DR of the N-channel MOS transistors MN5 and mirroring, is a transistor that sources the output current of the amplifier. The output voltage from the amplifier output V OUT is negatively fed back to the differential circuit 1,
It constitutes a voltage follower amplifier.
【０００５】また、定電流回路４は、定電流源によるア
ンプ出力立ち上がりスルーレート改善用の回路である。
すなわち、アンプ入力ＶINの電圧が急に立ち上がった場
合、差動回路出力ＶG1は、一時的にグランド電位近傍に
まで降下し、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ４がオ
フ状態になる。この場合、定電流回路４は、定電流源Ｉ
２により駆動回路出力ＶG2の電位を持ち上げて、ドレイ
ン電流ＩDRを増加させることにより、アンプ出力ＶOUT
の電圧立ち上がりをスピードアップさせる。The constant current circuit 4 is a circuit for improving an amplifier output rising slew rate by a constant current source.
That is, when the voltage of the amplifier input V IN suddenly rises, the differential circuit output V G1 temporarily drops to near the ground potential, and the N-channel MOS transistor MN4 is turned off. In this case, the constant current circuit 4 uses the constant current source I
By increasing the potential of the drive circuit output V G2 by 2 and increasing the drain current I DR , the amplifier output V OUT
Speed up the voltage rise.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】図７に、従来のバッフ
ァアンプの動作を説明するための電圧波形図を示す。FIG. 7 is a voltage waveform diagram for explaining the operation of the conventional buffer amplifier.
【０００７】また、図８に、従来のバッファアンプの動
作を説明するための電流波形図を示す。FIG. 8 shows a current waveform diagram for explaining the operation of the conventional buffer amplifier.
【０００８】ここで、電源ラインレベルＶDDLNは、アン
プ近傍の電源ラインの電圧を示す。このレベルは、アン
プ自体の消費電流等によって電圧ドロップを生じるた
め、電源ＶDDより若干低い電位となる。そして、アンプ
入力ＶINとして、低電位から電源ＶDD電圧近傍の電位で
ある入力ハイレベルＶIHへ変化する電圧を入力した場合
を考える（図中ａ参照、カッコ内以下同様）。なお、入
力ハイレベルＶIH＞電源ラインレベルＶDDLN、の関係で
ある。Here, the power supply line level V DDLN indicates the voltage of the power supply line near the amplifier. This level has a voltage slightly lower than the power supply V DD because a voltage drop occurs due to the current consumption of the amplifier itself. Then, consider a case where a voltage that changes from a low potential to an input high level V IH that is a potential near the power supply V DD voltage is input as the amplifier input V IN (see a in the figure, the same applies in parentheses below). The input high level V IH > power supply line level V DDLN .
【０００９】アンプ出力ＶOUT は、最終的に入力ハイレ
ベルＶIHの電圧を出力しようとするが、アンプの実際の
電源電位である電源ラインレベルＶDDLNまでしか出力す
ることはできない（ｂ）。そして、このアンプ出力Ｖ
OUT が差動回路１に帰還されるため、差動回路１はアン
プ出力ＶOUT を上昇させようとして、ＮチャネルＭＯＳ
トランジスタＭＮ４をオフさせる方向に動作する
（ｃ）。その結果、定電流回路４の定電流によって、Ｎ
チャネルＭＯＳトランジスタＭＮ５のゲート電位ＶG2の
電位が上昇し（ｄ）、ドレイン電流ＩDRは、飽和するま
で増加することになる（ｅ）。The amplifier output V OUT finally tries to output the voltage of the input high level V IH , but can output only up to the power supply line level V DDLN which is the actual power supply potential of the amplifier (b). And this amplifier output V
Since OUT is fed back to the differential circuit 1, the differential circuit 1 tries to raise the amplifier output V OUT and tries to increase the N-channel MOS.
It operates to turn off the transistor MN4 (c). As a result, the constant current of the constant current circuit 4 causes N
The potential of the gate potential V G2 of the channel MOS transistor MN5 rises (d), and the drain current IDR increases until it becomes saturated (e).
【００１０】このように、ドレイン電流ＩDRが飽和する
ことにより、アンプとしては、余剰電流を消費すること
になる。また、電源ラインレベルＶDDLNの電圧ドロップ
が大きくなるため（ｆ）、出力電圧のダイナミックレン
ジも狭くなってしまう。As described above, the saturation of the drain current IDR causes the amplifier to consume a surplus current. Further, since the voltage drop of the power supply line level VDDLN becomes large (f), the dynamic range of the output voltage also becomes narrow.
【００１１】本発明は、以上の点に鑑み、アンプ入力に
電源近傍の電圧を入力した場合に、アンプ消費電流を削
減することを目的とする。また、本発明は、出力ダイナ
ミックレンジを改善することを目的とする。In view of the above points, it is an object of the present invention to reduce amplifier current consumption when a voltage near the power supply is input to the amplifier input. Another object of the present invention is to improve the output dynamic range.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、アンプ出力が
帰還され、アンプ入力を増幅する差動回路と、前記差動
回路からの差動回路出力が入力され、前記アンプ出力の
出力立ち上がり駆動電流を制御する駆動回路出力を出力
する駆動回路と、前記駆動回路からの前記駆動回路出力
の電位をプルアップする定電流回路と、前記アンプ出力
により制御され、前記アンプ出力が所定範囲のレベルの
場合に、前記駆動回路出力をプルアップさせないように
前記定電流回路を切り離すスイッチ回路と、前記差動回
路からの前記差動回路出力により出力立ち下がり電流が
制御され、前記駆動回路からの前記駆動回路出力により
出力立ち上がり電流が制御された前記アンプ出力を出力
する出力回路とを備えたバッファアンプを提供する。According to the present invention, an amplifier output is fed back, a differential circuit for amplifying an amplifier input, and a differential circuit output from the differential circuit are input, and an output rising drive of the amplifier output. A drive circuit that outputs a drive circuit output that controls a current, a constant current circuit that pulls up the potential of the drive circuit output from the drive circuit, and the amplifier output that is controlled by the amplifier output and has a level within a predetermined range. In this case, the output falling current is controlled by the switch circuit that disconnects the constant current circuit so as not to pull up the output of the drive circuit and the output of the differential circuit from the differential circuit, and the drive from the drive circuit is controlled. Provided is a buffer amplifier including an output circuit that outputs the amplifier output whose output rising current is controlled by the circuit output.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】図１に、本発明のバッファアンプ
の回路図を示す。FIG. 1 shows a circuit diagram of a buffer amplifier of the present invention.
【００１４】この図は、一例として、プッシュプル出力
回路を有するボルテージフォロワオペアンプを示したも
のである。このようなバッファアンプは、差動回路１、
駆動回路２、プッシュプル出力回路３、定電流回路４及
びスイッチ回路５を備える。また、アンプ入力ＶIN、差
動回路出力ＶG1、駆動回路出力ＶG2及びアンプ出力Ｖ
OUT が、それぞれ示される。さらに、抵抗Ｒ１は、電源
からアンプ部分までの配線等の抵抗分である。なお、ア
ンプ出力ＶOUT には、負荷が接続されている。As an example, this figure shows a voltage follower operational amplifier having a push-pull output circuit. Such a buffer amplifier has a differential circuit 1,
A drive circuit 2, a push-pull output circuit 3, a constant current circuit 4 and a switch circuit 5 are provided. Further, the amplifier input V IN , the differential circuit output V G1 , the drive circuit output V G2 and the amplifier output V G
OUT is shown respectively. Further, the resistor R1 is a resistance component such as wiring from the power supply to the amplifier portion. A load is connected to the amplifier output V OUT .
【００１５】差動回路１は、アンプ出力ＶOUT からの出
力電圧が負帰還されて、ボルテージフォロワアンプとし
て機能する。The differential circuit 1 negatively feeds back the output voltage from the amplifier output V OUT and functions as a voltage follower amplifier.
【００１６】駆動回路２は、ＮチャネルＭＯＳトランジ
スタＭＮ１〜ＭＮ４及び定電流源Ｉ１を有するプリバッ
ファである。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ１及び
ＭＮ２は、プリバッファ動作用のバイアス回路としての
機能があり、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ３及び
ＭＮ４は、出力立ち上がり用の駆動回路としての機能を
有する。The drive circuit 2 is a prebuffer having N-channel MOS transistors MN1 to MN4 and a constant current source I1. The N-channel MOS transistors MN1 and MN2 have a function as a bias circuit for pre-buffer operation, and the N-channel MOS transistors MN3 and MN4 have a function as a drive circuit for rising the output.
【００１７】また、プッシュプル出力回路３は、Ｎチャ
ネルＭＯＳトランジスタＭＮ５及びＭＮ６、Ｐチャネル
ＭＯＳトランジスタＭＰ１及びＭＰ２を有する最終段バ
ッファである。ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭＰ１及
びＭＰ２は、出力電流ソース用カレントミラー回路を構
成し、出力立ち上がり方向の出力電流ソーストランジス
タとして機能する。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ
５は、出力カレントミラー駆動回路として機能する。ま
た、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ６は、出力立ち
下がり方向の出力電流シンクトランジスタとして機能す
る。The push-pull output circuit 3 is a final stage buffer having N-channel MOS transistors MN5 and MN6 and P-channel MOS transistors MP1 and MP2. The P-channel MOS transistors MP1 and MP2 form a current mirror circuit for an output current source and function as an output current source transistor in the output rising direction. N-channel MOS transistor MN
5 functions as an output current mirror drive circuit. The N-channel MOS transistor MN6 also functions as an output current sink transistor in the output falling direction.
【００１８】差動回路１からの差動回路出力ＶG1は、駆
動回路２のＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ４及びプ
ッシュプル出力回路３のＮチャネルＭＯＳトランジスタ
ＭＮ６を駆動する。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ
６はアンプの出力電流シンクトランジスタとして作用す
る。ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ４は、Ｎチャネ
ルＭＯＳトランジスタＭＮ１、ＭＮ２及びＭＮ３と定電
流源Ｉ１によりバイアスされて、ＮチャネルＭＯＳトラ
ンジスタＭＮ５を駆動する。カレントミラー回路を構成
するＰチャネルＭＯＳトランジスタＭＰ２は、Ｎチャネ
ルＭＯＳトランジスタＭＮ５のドレイン電流ＩDRをミラ
ー動作して、アンプの出力電流をソースするトランジス
タとして作用する。The differential circuit output V G1 from the differential circuit 1 drives the N-channel MOS transistor MN4 of the drive circuit 2 and the N-channel MOS transistor MN6 of the push-pull output circuit 3. N-channel MOS transistor MN
6 acts as an output current sink transistor of the amplifier. The N-channel MOS transistor MN4 is biased by the N-channel MOS transistors MN1, MN2 and MN3 and the constant current source I1 to drive the N-channel MOS transistor MN5. P-channel MOS transistor MP2 constituting a current mirror circuit, the drain current I DR of the N-channel MOS transistors MN5 and mirroring, acting the output current of the amplifier as a transistor to the source.
【００１９】また、定電流回路４は、定電流源によるア
ンプ出力立ち上がりスルーレート改善用の回路であり、
出力立ち上がり用ブースト回路として機能する。The constant current circuit 4 is a circuit for improving the amplifier output rising slew rate by a constant current source.
Functions as a boost circuit for rising output.
【００２０】さらに、本発明においては、スイッチ回路
５が設けられる。スイッチ回路５は、アンプ出力ＶOUT
によりオン・オフ制御されることで、定電流回路４によ
る定電流の供給を制御する。例えば、スイッチ回路５
は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭＰ３を有する。Further, in the present invention, a switch circuit 5 is provided. The switch circuit 5 has an amplifier output V OUT
The ON / OFF control is performed to control the supply of the constant current by the constant current circuit 4. For example, the switch circuit 5
Has a P-channel MOS transistor MP3.
【００２１】図２に、本発明のバッファアンプの動作を
説明するための電圧波形図を示す。また、図３に、本発
明のバッファアンプの動作を説明するための電流波形図
を示す。FIG. 2 shows a voltage waveform diagram for explaining the operation of the buffer amplifier of the present invention. Further, FIG. 3 shows a current waveform diagram for explaining the operation of the buffer amplifier of the present invention.
【００２２】ここで、電源ラインレベルＶDDLNは、アン
プ近傍の電源ラインの電圧を示す。このレベルは、アン
プ自体の消費電流等によって電圧ドロップを生じるた
め、電源ＶDDより若干低い電位となる。そして、アンプ
入力ＶINとして、低電位から電源ＶDD電圧近傍の電位で
ある入力ハイレベルＶIHへ変化する電圧を入力した場合
を考える（図中ａ参照、以下かっこ内同様）。なお、入
力ハイレベルＶIH＞電源ラインレベルＶDDLNの関係であ
る。Here, the power supply line level VDDLN indicates the voltage of the power supply line near the amplifier. This level has a voltage slightly lower than the power supply V DD because a voltage drop occurs due to the current consumption of the amplifier itself. Then, let us consider a case where a voltage that changes from a low potential to an input high level V IH which is a potential near the voltage of the power supply V DD is input as the amplifier input V IN (see a in the figure, hereinafter the same in parentheses). The input high level V IH > the power supply line level V DDLN .
【００２３】ここで、アンプ入力ＶINの電圧が急峻に立
ち上がった場合を想定する。アンプ出力ＶOUT は、最終
的にＶDDの電位を出力しようとするが、アンプの電源電
位である電源ラインレベルＶDDLNまでしか出力すること
はできない（ｂ）。そして、この出力電圧が差動回路１
に帰還されるため、差動回路１はアンプ出力ＶOUT を上
昇させようとして、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ
４をオフさせる方向に動作する（ｃ）。この場合、差動
回路出力ＶG1は、一時的にグランド電位近傍にまで降下
する（ｄ）。そして、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭ
Ｎ４がオフ状態になるとき、定電流回路４は、定電流源
Ｉ２により駆動回路出力ＶG2の電位を持ち上げて
（ｅ）、ドレイン電流ＩDRを増加させることにより
（ｆ）、アンプ出力ＶOUT の電圧立ち上がりをスピード
アップさせる。Here, it is assumed that the voltage of the amplifier input V IN rises sharply. The amplifier output V OUT finally tries to output the potential of V DD , but can output only up to the power supply line level V DDLN which is the power supply potential of the amplifier (b). The output voltage is the differential circuit 1
Therefore, the differential circuit 1 tries to raise the output V OUT of the amplifier and tries to increase the amplifier output V OUT.
4 (c). In this case, the differential circuit output VG1 temporarily drops to near the ground potential (d). The N-channel MOS transistor M
When N4 is turned off, the constant current circuit 4 raises the potential of the drive circuit output V G2 by the constant current source I2 (e), and increases the drain current I DR (f), thereby increasing the amplifier output V OUT. Speed up the voltage rise.
【００２４】ただし、アンプ出力ＶOUT が、所定の電圧
範囲の場合では、スイッチ回路５のＰチャネルＭＯＳト
ランジスタＭＰ３により、定電流回路４は切り離される
ように構成されている（ｇ）。所定の電圧範囲は、たと
えば、電源ラインレベルＶDD LN−ＶthMP3 （ここで、
「ＶthMP3 」は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタがオン
状態となる閾値電圧を示す。）等に適宜設置することが
できる。アンプ出力ＶOU T の電圧が、このような所定の
電圧範囲の場合は、既に出力は目標値に近づいているた
め、スルーレート改善回路である定電流回路４は、切り
離しても差し支えない。定電圧回路４がスイッチ回路５
により切り離されると、駆動回路出力ＶG2はそれ以上上
昇しなくなるために（ｇ）、ドレイン電流ＩDRも増加し
ない（ｈ）。However, when the amplifier output V OUT is in a predetermined voltage range, the P-channel MOS transistor MP3 of the switch circuit 5 disconnects the constant current circuit 4 (g). The predetermined voltage range is, for example, the power supply line level V DD LN −V thMP3 (where
"V thMP3 " indicates a threshold voltage at which the P-channel MOS transistor is turned on. ) Etc. can be installed appropriately. Voltage of the amplifier output V OU T is, in the case of such a predetermined voltage range, because it is already output approaches the target value, the constant current circuit 4 which is a slew rate enhancement circuit is no problem even if disconnected. The constant voltage circuit 4 is a switch circuit 5
When separated by, the drive circuit output V G2 does not rise any further (g), so the drain current I DR does not increase (h).
【００２５】よって、アンプの消費電流を必要以上に増
加しないので、電源ラインレベルＶDDLNの電圧降下も抑
えられる（ｉ）。また、電源ラインレベルＶDDLNが、電
源ＶDDの電位に近くなることで、アンプにより電源ＶDD
の電位に近い電位を出力することができることになるた
め（ｉ）、出力ダイナミックレンジが拡がることにな
る。Therefore, since the consumption current of the amplifier is not increased more than necessary, the voltage drop of the power supply line level VDDLND can be suppressed (i). In addition, by the power line level V DDLN becomes close to the potential of the power supply V DD, the power supply V DD by an amplifier
Since it is possible to output a potential close to the potential of (i), the output dynamic range is expanded.
【００２６】つぎに、図４に、定電流回路の他の回路構
成図を示す。Next, FIG. 4 shows another circuit configuration diagram of the constant current circuit.
【００２７】図４（Ａ）は、高インピーダンス素子で構
成したものである。図１に示したバッファアンプにおい
て、ＮチャネルＭＯＳトランジスタＭＮ４がオフとなっ
たときにのみ、そのドレイン電圧である駆動回路出力Ｖ
G2をＶDDOUT の電位にプルアップするものである。この
場合は、例えば、数Ｍオーム程度の大きな抵抗値のもの
を用いることが多い。FIG. 4A shows a high impedance element. In the buffer amplifier shown in FIG. 1, only when the N-channel MOS transistor MN4 is turned off, the drain voltage of the drive circuit output V
G2 is pulled up to the potential of V DDOUT . In this case, for example, a resistor having a large resistance value of about several M ohm is often used.
【００２８】図４（Ｂ）、（Ｃ）は、ＭＯＳトランジス
タをダイオード接続したものである。このような回路素
子により、抵抗として動作させて定電流回路の機能を実
現しても良い。図４（Ｄ）は、ＭＯＳトランジスタを用
いて定電流源回路を構成したものである。この場合、Ｍ
ＯＳトランジスタのゲートに適宜バイアス電圧ＶＢを印
加することにより所望の電流値を得ることができる。FIGS. 4B and 4C show MOS transistors diode-connected. Such a circuit element may be operated as a resistor to realize the function of the constant current circuit. FIG. 4D shows a constant current source circuit formed using MOS transistors. In this case, M
A desired current value can be obtained by appropriately applying the bias voltage VB to the gate of the OS transistor.
【００２９】つぎに、図５に、本発明のバッファアンプ
の他の実施の形態の回路図を示す。図５は、図１に示し
たバッファアンプと基本的に同様であるが、電圧クラン
プ回路６が付加されている。電圧クランプ回路６は、例
えばＰチャネルＭＯＳトランジスタＭＰ４を有する。Next, FIG. 5 shows a circuit diagram of another embodiment of the buffer amplifier of the present invention. FIG. 5 is basically the same as the buffer amplifier shown in FIG. 1, but a voltage clamp circuit 6 is added. The voltage clamp circuit 6 has, for example, a P-channel MOS transistor MP4.
【００３０】図１のようなバッファ回路においては、低
い電位のアンプ入力ＶINであっても、アンプの負荷が重
い等の理由で、定常的に出力電圧が入力電圧まで十分に
上昇しきらない場合がある。この場合、定電流回路４は
切断されず、駆動回路出力ＶG2の電位は最大で電源ライ
ンレベルＶDDLNの電位まで上昇してドレイン電流ＩDRを
増加させてしまう。In the buffer circuit as shown in FIG. 1, the output voltage does not steadily rise to the input voltage steadily even if the amplifier input V IN has a low potential because the load of the amplifier is heavy. There are cases. In this case, the constant current circuit 4 is not cut off, and the potential of the drive circuit output V G2 rises up to the potential of the power supply line level V DDNL and the drain current I DR increases.
【００３１】そこで、電圧クランプ回路６を負荷するこ
とにより、駆動回路出力ＶG2の電位は、ＶG1＋ＶthMP4
（ここで、「ＶthMP4 」は、ＰチャネルＭＯＳトランジ
スタＭＰ４がオン状態となる閾値電圧）でクランプされ
るため、ドレイン電流の増加分を制限することができ
る。このように、電圧クランプ回路６を設けることによ
り、何らかの原因でアンプ出力が入力電位まで上昇しな
い場合に、アンプが消費する電流を制限することがで
き、デバイスの過電流破壊等を回避することができる。Therefore, by loading the voltage clamp circuit 6, the potential of the drive circuit output VG2 becomes V G1 + V thMP4.
(Here, “V thMP4 ” is clamped at the threshold voltage at which the P-channel MOS transistor MP4 is turned on), so that the increase in drain current can be limited. By providing the voltage clamp circuit 6 in this manner, the current consumed by the amplifier can be limited when the amplifier output does not rise to the input potential for some reason, and the overcurrent breakdown of the device can be avoided. it can.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明によると、消費電流が削減される
結果、少数の電源に多数のアンプを接続するような用途
において、電源配線等の抵抗による電圧降下を低減する
ことができ、アンプの消費電流を削減することができ
る。また、アンプ出力電圧のダイナミックレンジを改善
することができる。As described above, according to the present invention, the current consumption is reduced. As a result, in applications where a large number of amplifiers are connected to a small number of power sources, it is possible to reduce the voltage drop due to the resistance of the power supply wiring and the like. It is possible to reduce current consumption. Also, the dynamic range of the amplifier output voltage can be improved.
【００３３】さらに、アンプが電源電圧近傍の電圧を出
力するときのみ立ち上がりスルーレート改善用の回路を
切り離すため、その他の出力電圧の範囲ではスルーレー
ト改善用回路が効果的に作用することができる。Further, since the rising slew rate improving circuit is disconnected only when the amplifier outputs a voltage near the power supply voltage, the slew rate improving circuit can effectively operate in other output voltage ranges.
【００３４】さらに、電圧クランプ回路を付加すること
によりアンプ出力が入力電圧まで上昇しない場合に、消
費電流を制限し、デバイスの破壊等を回避することがで
きる。Furthermore, by adding a voltage clamp circuit, it is possible to prevent the device from being broken down by limiting the current consumption when the amplifier output does not rise to the input voltage.
【図１】本発明のバッファアンプの回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a buffer amplifier of the present invention.
【図２】本発明のバッファアンプの動作を説明するため
の電圧波形図。FIG. 2 is a voltage waveform diagram for explaining the operation of the buffer amplifier of the present invention.
【図３】本発明のバッファアンプの動作を説明するため
の電流波形図。FIG. 3 is a current waveform diagram for explaining the operation of the buffer amplifier of the present invention.
【図４】定電流回路の他の回路構成図。FIG. 4 is another circuit configuration diagram of the constant current circuit.
【図５】本発明のバッファアンプの他の実施の形態の回
路図。FIG. 5 is a circuit diagram of another embodiment of the buffer amplifier according to the present invention.
【図６】従来のバッファアンプの回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional buffer amplifier.
【図７】従来のバッファアンプの動作を説明するための
電圧波形図。FIG. 7 is a voltage waveform diagram for explaining the operation of the conventional buffer amplifier.
【図８】従来のバッファアンプの動作を説明するための
電流波形図。FIG. 8 is a current waveform diagram for explaining the operation of the conventional buffer amplifier.
１ 差動回路 ２ 駆動回路 ３ プッシュプル出力回路 ４ 定電流回路 ５ スイッチ回路 ６ 電圧クランプ回路 1 differential circuit 2 drive circuit 3 push-pull output circuit 4 constant current circuit 5 switch circuits 6 Voltage clamp circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03F 1/00 - 3/72 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H03F 1/00-3/72
Claims (6)
する差動回路と、 前記差動回路からの差動回路出力が入力され、前記アン
プ出力の出力立ち上がり駆動電流を制御する駆動回路出
力を出力する駆動回路と、 前記駆動回路からの前記駆動回路出力の電位をプルアッ
プする定電流回路と、 前記アンプ出力により制御され、前記アンプ出力が所定
範囲のレベルの場合に、前記駆動回路出力をプルアップ
させないように前記定電流回路を切り離すスイッチ回路
と、 前記差動回路からの前記差動回路出力により出力立ち下
がり電流が制御され、前記駆動回路からの前記駆動回路
出力により出力立ち上がり電流が制御された前記アンプ
出力を出力する出力回路とを備えたバッファアンプ。1. A differential circuit for amplifying an amplifier input by feeding back an amplifier output, and a drive circuit output for inputting a differential circuit output from the differential circuit and controlling an output rising drive current of the amplifier output. A drive circuit that outputs, a constant current circuit that pulls up the potential of the drive circuit output from the drive circuit, and a control circuit that is controlled by the amplifier output and that outputs the drive circuit when the amplifier output has a level within a predetermined range. A switch circuit that disconnects the constant current circuit so as not to pull up, and an output falling current is controlled by the differential circuit output from the differential circuit, and an output rising current is controlled by the drive circuit output from the drive circuit. And a buffer amplifier which outputs the output of the amplifier.
が前記アンプ出力に接続されたＭＯＳトランジスタを含
むことを特徴とする請求項１に記載のバッファアンプ。2. The buffer according to claim 1, wherein the switch circuit includes a MOS transistor having one end connected to a power supply and the other end connected to the constant current circuit, and a gate connected to the amplifier output. Amplifier.
する出力立ち上がり用駆動回路部と、 前記出力立ち上がり用駆動回路部をバイアスするバイア
ス回路部とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に
記載のバッファアンプ。3. The drive circuit includes an output rising drive circuit section that receives the differential circuit output and outputs the drive circuit output, and a bias circuit section that biases the output rising drive circuit section. The buffer amplifier according to claim 1, wherein the buffer amplifier is a buffer amplifier.
ち下がり電流を制御する第１のＭＯＳトランジスタと、 前記駆動回路からの前記駆動回路出力により前記出力立
ち上がり駆動電流を制御する第２のＭＯＳトランジスタ
と、 前記第２のＭＯＳトランジスタによる前記出力立ち上が
り駆動電流により前記出力立ち上がり電流を制御するミ
ラー回路部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載のバッファアンプ。4. The output circuit includes a first MOS transistor that controls the output falling current by the differential circuit output from the differential circuit; and the output rising by the drive circuit output from the drive circuit. 4. A second MOS transistor that controls a drive current, and a mirror circuit unit that controls the output rise current by the output rise drive current of the second MOS transistor.
The buffer amplifier according to any one of 1.
たＭＯＳトランジスタ、又は、ゲートに所定電圧が印加
されたＭＯＳトランジスタのいずれかにより構成される
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のバ
ッファアンプ。5. The constant current source circuit is composed of a constant current source, a high impedance element, a diode-connected MOS transistor, or a MOS transistor having a gate to which a predetermined voltage is applied. The buffer amplifier according to any one of claims 1 to 4.
差動回路からの前記差動回路出力との間に設けられ、前
記駆動回路出力を所定電圧にクランプする電圧クランプ
回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至５の
いずれかに記載のバッファアンプ。6. A voltage clamp circuit provided between the drive circuit output from the drive circuit and the differential circuit output from the differential circuit, further comprising a voltage clamp circuit for clamping the drive circuit output to a predetermined voltage. The buffer amplifier according to any one of claims 1 to 5, characterized in that.
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