JP4087540B2 - プッシュプル型増幅回路 - Google Patents
プッシュプル型増幅回路 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4087540B2 JP4087540B2 JP36656399A JP36656399A JP4087540B2 JP 4087540 B2 JP4087540 B2 JP 4087540B2 JP 36656399 A JP36656399 A JP 36656399A JP 36656399 A JP36656399 A JP 36656399A JP 4087540 B2 JP4087540 B2 JP 4087540B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- current
- voltage
- signal
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流信号を増幅するプッシュプル型増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図12は、特開平8−8654号公報に開示されている、差動増幅回路10とその後段のAB級プッシュプル型増幅回路20Xとからなる演算増幅回路を示しており、例えば音声信号を増幅してスピーカに供給するためのものである。
【0003】
この演算増幅回路を例えば、携帯電話などの移動電子機器に用いた場合には、電力効率が高く、消費電力の無駄ができるだけ少ないものが要求される。また、小型の移動電子機器では電流駆動能力が比較的小さいためこれを高くすることが要求される。
【0004】
増幅回路20Xの出力回路21では、電源電位VDDの導体と電源電位VSSの導体との間にトランジスタP5とトランジスタN6とが直列接続されている。トランジスタP5のゲートには、差動増幅回路10の出力電圧VAが供給され、トランジスタN6のゲートには、電圧VAに応答して制御回路22により生成される電圧VBが供給される。
【0005】
制御回路22において、T1及びT4はPチャンネルFETであり、T2、T3及びT5はNチャンネルFETである。
【0006】
トランジスタT2とT3とはカレントミラー回路を構成しており、トランジスタT3に流れる電流I3はトランジスタT2に流れる電流I1に比例し、トランジスタサイズで定まるその係数を1とすると、I3=I1となる。トランジスタT4は、そのゲートに定電圧VB0が供給されて定電流源を構成しており、その定電流I4は、トランジスタT3に流れる電流I3とトランジスタT5に流れる電流I5との和に等しい。したがって、I5=I4−I1が成立する。また、トランジスタT5とトランジスタN6とはカレントミラー回路を構成しており、トランジスタN6に流れる電流INは電流I5に比例し、その係数をkとするとIN=k・I5となる。したがって、次式が成立する。
【0007】
IN=k・(I4−I1) ・・・(1)
トランジスタP5とトランジスタN6との接続ノードと、電源電位VSSの導体との間には、負荷30及び直流電圧源31が接続されている。
【0008】
図13は、電圧VAに対する電流INと電流IPとの関係を示す。電圧VAと電圧VBとの関係は制御回路22により定まり、電流INは、電圧VAに対応した電圧VBがトランジスタN6のゲートに供給されているときの電流である。
【0009】
図13中のVA=VSGとなる点では、トランジスタP5に流れる電流IPとトランジスタN6に流れる電流INとが等しく、負荷30に流れる電流は0となる。
【0010】
この出力電流ゼロの平衡状態から電圧VAが上昇すると、一方では電流IPが減少し、他方では電流I1が減少して、上式(1)から電流INが増加し、これにより負荷30から増幅回路20Xへ電流(IN−IP)が流入する。
【0011】
出力電流ゼロの状態から電圧VAが下降すると、一方では電流IPが増加し、他方では電流I1が増加して、上式(1)から電流INが減少し、これにより増幅回路20Xから負荷30へ電流(IP−IN)が流出する。
【0012】
トランジスタP5とトランジスタN6とを貫通する電流Iidlは、電流IPと電流INとの小さい方の値Min(IP,IN)である。この値は、出力電流ゼロの状態で最大値Imとなる。
【0013】
貫通電流Iidlは、入力信号に対する出力信号の直線性を改善(クロスオーバ歪を低減)するためにある程度必要である。
【0014】
しかし、貫通電流Iidlは消費電力が増大する原因となる。特にプッシュプル型増幅回路の出力段の貫通電流は、その値が大きいので、クロスオーバ歪低減を考慮した上でできるだけ貫通電流Iidlを小さくした方が好ましい。
【0015】
電流I1の最小値及び最大値をそれぞれI1max及びI1minで表すと、電流INの最大値Imax及び最小値Iminは、上式(1)からそれぞれ次式で表される。
【0016】
Imax=k・(I4−I1min) ・・・(2)
Imin=k・(I4−I1max) ・・・(3)
Imaxが大きいほど負荷駆動能力が高くなり、Iminが小さいほど貫通電流Iidlが少なくなる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、負荷駆動能力を向上するためにk又はI4の値を大きくすると、Iminも大きくなって、貫通電流Iidlが大きくなる。逆に、貫通電流Iidlを少なくするためにk又はI4の値を小さくすると、Imaxも少なくなって負荷駆動能力が下降することになる。すなわち、負荷駆動能力の向上と貫通電流の低減とは相反した要求である。
【0018】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、負荷駆動能力の向上と貫通電流の低減とを達成することが可能なプッシュプル型増幅回路を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段及びその作用効果】
以下、単に「信号」とは、電圧信号又は電流信号である。
【0020】
本発明の第1態様のプッシュプル型増幅回路では、例えば図3に示す如く、
第1電源電位と第2電源電位との間に直列接続された第1トランジスタ(P5)と導電形が該第1トランジスタと逆の第2トランジスタ(N6)とを備え、該第1トランジスタの制御入力端に入力信号(VA)が供給され、該第1トランジスタと該第2トランジスタの接続ノードが出力端であるプッシュプル型出力回路と、
該入力信号に応答して、該入力信号をα倍し−βシフトさせた制御信号(VB)を生成して該第2トランジスタの制御入力端に供給する制御回路とを有し、ここにαは正の略所定値であり、βは((該入力信号)−(該制御信号))と同一符号の略所定値である。
【0021】
第2トランジスタを流れる電流Iは近似的に次式で表される。
【0022】
I=gm(VB−Vth) (VB>Vthのとき)・・・(4)
I=0 (VB<Vthのとき)・・・(5)
ここにgmは第2トランジスタの相互コンダクタンスであり、Vthは第2トランジスタの閾値電圧である。
【0023】
式(4)に、第1態様で述べた関係式、
VB=α・VA−β ・・・(6)
を代入すると、次式が得られる。
【0024】
I=gm・α(VA−(β+Vth)/α) ・・・(7)
この式(7)から、αの値を適当に大きくすることにより電流駆動能力を向上させることができる。また、このαの値に対し、式(6)からβの値を適当に定めることにより、式(4)においてVB=Vth、すなわち式(7)においてVA=(β+Vth)/αとすることができる。このときI=0となる。
【0025】
したがって、第1態様のプッシュプル型増幅回路によれば、負荷駆動能力の向上と貫通電流の低減との両方を達成することが可能となる。
【0026】
実際には、クロスオーバ歪を適当に低減するためにIの最小値は0でない正の小さな値に設計される。
【0027】
本発明の第2態様のプッシュプル型増幅回路では、第1態様において例えば図1に示す如く、
上記第2トランジスタ(N6)に並列接続された定電流源(23)をさらに有し、
上記制御回路(241)は、上記出力端に負荷が接続された状態で上記第1トランジスタに最小値より大きい電流が流れるときに該第2トランジスタに流れる電流が略ゼロになるように上記所定値α及びβが定められている。
【0028】
この場合、定電流源の電流をI0とすると、上式(4)及び(5)に対応した式は、次のようになる。
【0029】
I=gm(VB−Vth)+I0 (VB>Vthのとき)・・・(8)
I=I0 (VB<Vthのとき)・・・(9)
したがって、図2に示すようにVB<Vthのとき負荷に流れずに第1トランジスタを流れる貫通電流I0を一定にすることができる。しかも、貫通電流I0をIの最大値Imaxと無関係に定めることができる。これにより、負荷駆動能力向上と貫通電流低減とをより効果的に達成がすることが可能となると共に、設計が容易になる。
【0030】
本発明の第3態様のプッシュプル型増幅回路では、第1又は2態様において例えば図4に示す如く、
上記制御回路(24)は、
上記入力信号(VA)に応答して、中間信号(VC)を出力する第1信号変換回路(241)と、
該中間信号に応答して、上記制御信号(VB)を出力する第2信号変換回路(242)とを有する。
【0031】
このプッシュプル型増幅回路によれば、2段階で上記α及びβの値が定まるので、α及びβの値を定めるための設計が容易となる。
【0032】
例えば、第1信号変換回路(241)は上記入力信号(VA)の上下動と動作が逆の中間信号(VC)を出力し、第2信号変換回路(242)は該中間信号の上下動と動作が逆の第2信号を出力する。
【0033】
本発明の第4態様のプッシュプル型増幅回路では、第3態様において例えば図5に示す如く、
上記第1信号変換回路(241)は、
上記入力信号(VA)が制御入力端に供給される第3トランジスタ(P7)と、
該第3トランジスタに直列接続された第1定電流源(25)とを有し、該第3トランジスタと該第1定電流源との接続ノードから上記中間信号(VC)が出力される。
【0034】
第3トランジスタに第1定電流源が直列接続されているので、入力信号の変化により第3トランジスタの内部抵抗が変化すると、中間信号もこれに応じて変化する。
【0035】
この第4態様には、以下のサブ態様(A)〜(D)が含まれる。
【0036】
(A)例えば図5に示す如く、
上記第3トランジスタはPチャンネルFET(P7)であり、
上記第1定電流源(25)は該PチャンネルFETと上記第2電源電位(VSS)との間に接続されている。
【0037】
(B)例えば図6に示す如く、
上記第3トランジスタはNチャンネルFET(N7)であり、
上記第1定電流源は該NチャンネルFETと上記第1電源電位(VDD)との間に接続されている。
【0038】
(C)例えば図10に示す如く、
上記第3トランジスタはPNP型トランジスタ(P17)であり、
上記第1定電流源は該PNP型トランジスタと上記第2電源電位(VSS)との間に接続されている。
【0039】
(D)例えば図11に示す如く、
上記第3トランジスタはNPN型トランジスタ(N17)であり、
上記第1定電流源は該NPN型トランジスタと上記第1電源電位(VDD)との間に接続されている。
【0040】
(E)例えば図5に示す如く、
上記制御信号変換回路(242)は、
上記中間信号(VC)が制御入力端に供給される第4トランジスタ(P8)と、
該第4トランジスタに直列接続された第2定電流源(26)とを有し、該第4トランジスタと該第2定電流源との接続ノードから上記制御信号(VB)が出力される。
【0041】
第4トランジスタに第2定電流源が直列接続されているので、入力信号の変化により第4トランジスタの内部抵抗が変化すると、第2信号もこれに応じて変化する。
【0042】
(F)例えば図8に示す如く、
上記制御信号変換回路(242B)は、
上記中間信号が制御入力端に供給される第4トランジスタ(P8)と、
該第4トランジスタに直列接続された入力側トランジスタ(N9)と、
を有し、上記第2トランジスタ(N6)が該入力側トランジスタとカレントミラー回路を形成するように接続されている。
【0043】
第4トランジスタに流れる電流の変化は、入力側トランジスタを介し、第2トランジスタに流れる電流の変化として伝達される。
【0044】
上記構成(E)には、以下のサブ態様(E1)〜(E4)が含まれる。
【0045】
(E1)例えば図5に示す如く、
上記第4トランジスタはPチャンネルFET(P8)であり、
上記第2定電流源は該PチャンネルFETと上記第2電源電位(VSS)との間に接続されている。
【0046】
(E2)例えば図7に示す如く、
上記第4トランジスタはNチャンネルFET(N8)であり、
上記第2定電流源は該NチャンネルFETと上記第1電源電位(VDD)との間に接続されている。
【0047】
(E3)例えば図10に示す如く、
上記第4トランジスタはPNP型トランジスタ(P18)であり、
上記第2定電流源は該PNP型トランジスタと上記第2電源電位(VSS)との間に接続されている。
【0048】
(E4)例えば図11に示す如く、
上記第4トランジスタはNPN型トランジスタ(N18)であり、
上記第2定電流源は該NPN型トランジスタと上記第1電源電位(VSS)との間に接続されている。
【0049】
(E5)例えば図9に示す如く、
上記第1信号変換回路(241B)は、
上記入力信号(VA)が制御入力端に供給される第3トランジスタ(N7)と、
該第3トランジスタに直列接続された第1入力側トランジスタ(P10)と、
を有し、該第3トランジスタと該第1入力側トランジスタとの接続ノードから上記中間信号(VC)が出力され、
上記制御信号変換回路(242B)は、該第1入力側トランジスタと第1カレントミラー回路を形成するように接続された第1出力側トランジスタ(P8)を有する。
【0050】
第3トランジスタに第1入力側トランジスタが直列接続されているので、入力信号の変化により第3トランジスタの内部抵抗が変化すると、第1入力側トランジスタに流れる電流が変化し、この変化が第1出力側トランジスタに流れるの電流の変化として伝達される。
【0051】
(E6)上記(E5)において例えば図9に示す如く、
上記制御信号変換回路(242B)は、上記第1出力側トランジスタに直列接続された第2入力側トランジスタ(N9)をさらに有し、
該第2入力側トランジスタは、上記第2トランジスタ(N6)と第2カレントミラー回路を形成するように接続されている。
【0052】
第1入力側トランジスタに流れる電流の変化は、第1出力側トランジスタ及び第2入力側トランジスタを介し、第2トランジスタに流れる電流の変化として伝達される。
【0053】
上記いずれかの構成において、他の入力信号に応答して上記入力信号を出力する差動増幅回路をさらに有していてもよく、また、上記いずれかの構成は、半導体チップに形成されていてもよい。
【0054】
本発明の第5態様のプッシュプル型増幅回路では、第1電源電位と第2電源電位との間に直列接続された第1トランジスタと電流制御回路とを備え、該第1トランジスタの制御入力端に入力電圧信号VAが供給され、該第1トランジスタと該電流制御回路の接続ノードが出力端であるプッシュプル型出力回路と、
該入力電圧信号VAに応答して、該入力電圧信号をα倍し−βシフトさせた制御電圧信号VBを生成して該電流制御回路の制御入力端に供給する電圧制御回路と、
を有し、該電流制御回路は、該制御電圧信号VBに応答して自己に流れる電流INを、VB>VTHのときIN=GM(VB−VTH)が略成立するように制御し、ここに、GMは該電流制御回路の相互コンダクタンスであり、VTHは該電流制御回路の閾値電圧である。
【0055】
このプッシュプル型増幅回路によっても、第1態様のそれと同様の効果が得られる。
【0056】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜4を参照して本発明の実施形態を説明する。図中、同一構成要素には、同一の符号を付している。
【0057】
以下において、FETはMISFET又は接合型FET等である。
【0058】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態の演算増幅回路の概略構成を示す。
【0059】
この回路は例えば、集積回路内に備えられ、携帯電話などの移動電子機器に用いられる。
【0060】
この回路は、差動増幅回路10と、回路10の電圧VAの駆動能力を増幅するためのAB級プッシュプル型増幅回路20(以下、単に増幅回路と称す。)とからなる。
【0061】
図1中のP3〜P5はいずれもPチャンネルFETであり、N1、N2及びN6はいずれもNチャンネルFETである。
【0062】
差動増幅回路10では、トランジスタN1及びN2のソースが定電流源11を介して電源電位VSSの導体に接続され、トランジスタN1及びN2のドレインがそれぞれトランジスタP3及びP4を介して電源電位VDD(VDD>VSS)の導体に接続されている。トランジスタP3のゲートはそのドイレン及びトランジスタP4のゲートに接続され、トランジスタP3とP4とでカレントミラー回路が構成されている。
【0063】
トランジスタN1及びN2のゲートにそれぞれ互いに相補的な入力電圧信号*VI及びVIが供給され、トランジスタN2のドレインから電圧VAが出力されて、増幅回路20へ供給される。
【0064】
入力電圧信号*VIが下降し入力電圧信号VIが上昇すると、電圧VAが下降し、逆の場合には電圧VAが上昇する。
【0065】
増幅回路20の出力回路21では、電源電位VDDとVSSの導体間にトランジスタP5とトランジスタN6とが直列接続され、トランジスタP5とトランジスタN6の接続ノードが出力端OUTに接続されている。トランジスタN6には、定電流源23が並列接続されている。トランジスタP5のゲートには電圧信号VAが供給される。電圧制御回路24は、電圧VAに応答して、電圧VAをα倍し−βシフトさせた電圧VB、すなわち上式(6)で表される電圧VBを生成してこれをトランジスタN6のゲートに供給する。αは正の略所定値である。βは、略所定値であり、図1の場合には正である。
【0066】
出力端OUTと電源電位VSSの導体との間には、負荷30と直流電圧源31とが直列接続されている。
【0067】
図1中に示すように、トランジスタP5、N6及び定電流源23に流れる電流をそれぞれ電流IP、電流IN及び電流I0と表記する。
【0068】
図2は、電圧VAに対する電流IP及び電流(IN+I0)の関係を示す。
【0069】
電圧VBがトランジスタN6の閾値電圧Vthのとき、IP=I0となるように設計パラメータが定められている。このとき、IN=0であり、負荷30に流れる電流−(IN+I0−IP)は0となる。
【0070】
この平衡状態から電圧VAが上昇すると、トランジスタP5の内部抵抗が増加して電流IPが減少しようとする。α>0であるので、電圧VAの上昇により電圧VBも上昇し、トランジスタN6の内部抵抗が減少して電流INが増加しようとする。したがって、負荷30から出力端OUTへ電流(IN+I0−IP)が流入する。
【0071】
逆に上記平衡状態から電圧VAが下降すると、トランジスタP5の内部抵抗が減少して電流IPが増加しようとする。α>0であるので、電圧VAの下降により電圧VBも下降し、トランジスタN6の内部抵抗が増加して電流INが減少しようとする。したがって、出力端OUTから負荷30へ電流−(IN+I0−IP)が流出する。
【0072】
電流IN=Iは近似的に上式(4)及び(5)で表される。従って、上式(7)が成立する。
【0073】
この式(7)から、αの値を適当に大きくすることにより増幅回路20の電流駆動能力を向上させることができる。また、このαの値に対し、式(6)からβの値を適当に定めることにより、VB=Vth、すなわちVA=(β+Vth)/αとすることができる。このときIN=0となる。
【0074】
図2に示すように、VB<VthのときIN=0となり、電流IPの貫通電流成分は定電流源23に流れる電流I0に等しくなって、これを一定にすることができる。しかも、貫通電流I0を電流INの最大値と無関係に定めることができる。
【0075】
これにより、負荷駆動能力向上と貫通電流低減とを効果的に達成がすることが可能となると共に、設計が容易になる。
【0076】
[第2実施形態]
図3は、本発明の第2実施形態の演算増幅回路の概略構成を示す。
【0077】
この回路は、図1の回路から定電流源23を省略した構成になっている。
【0078】
定電流源23が無いので、クロスオーバー歪み低減のために、負荷30が接続されているときにIP=INとなる平衡状態でIN=0とすることができない。このときの電圧VBを、閾値電圧Vthに近い値であるがVB>Vthとなるようにする。
【0079】
この平衡状態から電圧VAが減少したとき、VB<Vthとなってもよく、トランジスタP5及びトランジスタN6を貫通する電流を小さくすることができる。
【0080】
また、αの値を適当に大きくすることにより増幅回路20Aの電流駆動能力を向上させることができる。
【0081】
したがって、負荷駆動能力向上と貫通電流低減とを達成することができる。
【0082】
[第3実施形態]
図4は、本発明の第3実施形態の演算増幅回路の概略構成を示す。
【0083】
この回路では、図1の電圧制御回路24が電圧変換回路241と242とで構成されている。
【0084】
電圧変換回路241は電圧VAを電圧VCに変換し、電圧変換回路242は電圧VCを電圧VBに変換する。
【0085】
電圧VAが2段階で電圧VBに変換されるので、設計においてαとβとを定めるのが容易になる。すなわち、近似的に、
VC=α1・VA−β1
VB=α2・VC−β2
と表され、
VB=(α1・α2)VA−(α2・β1+β2)
となり、α=α1・α2、β=α2・β1+β2となるように略一定のα1、α2、β1及びβ2を定めればよい。
【0086】
α1>0のときはα2>0であり、α1<0のときはα2<0である。
【0087】
他の点は、図1と同一である。
【0088】
以下の実施例で説明する図5及び図6は図4の構成例であり、図8及び図9は図3の構成例である。
【0089】
【実施例】
以下、図5〜11を参照して本発明の実施例を説明する。図中、同一又は類似の構成要素には、同一又は類似の符号を付している。
【0090】
[第1実施例]
図5は、本発明の第1実施例の演算増幅回路を示す。
【0091】
図5中のP3〜P5、P7及びP8はいずれもPチャンネルFETであり、N1、N2及びN6はいずれもNチャンネルFETである。
【0092】
増幅回路20の電圧変換回路241では、電源電位VDDとVSSの導体間にトランジスタP7と定電流源25とが直列接続されている。トランジスタP7のゲートには電圧VAが供給され、トランジスタP7と定電流源25との接続ノードから電圧VCが出力される。トランジスタP7に定電流源25が直列接続されているので、電圧VAが上昇してトランジスタP7の内部抵抗が増加すると電圧VCが下降し、逆に電圧VAが下降してトランジスタP7の内部抵抗が減少すると電圧VCが上昇する。したがって、α1<0である。
【0093】
電圧変換回路242も電圧変換回路241と同様に、電源電位VDDとVSSの導体間にトランジスタP8と定電流源26とが直列接続されている。トランジスタP8のゲートには電圧VCが供給され、トランジスタP8と定電流源26との接続ノードから電圧VBが出力される。トランジスタP8に定電流源26が直列接続されているので、電圧VCが上昇してトランジスタP8の内部抵抗が増加すると電圧VBが下降し、逆に電圧VCが下降してトランジスタP8の内部抵抗が減少すると電圧VBが上昇する。したがって、α2<0である。
【0094】
以上のことから、電圧VAが上昇すると、電圧VBも上昇し、電圧VAが下降すると電圧VBも下降する。
【0095】
他の点は、図4と同一である。
【0096】
次に、上式(6)中のα及びβの式を導出する。
【0097】
トランジスタP7、定電流源25、トランジスタP8及び定電流源26に流れる電流をそれぞれI7、I25、I8及びI26で表し、トランジスタP7の閾値電圧をVth7で表し、トランジスタP7及びP8の相互コンダクタンスをそれぞれgm7及びgm8で表し、トランジスタP7及びP8のドレイン・ソース間抵抗をそれぞれR7及びR8で表し、定電流源25及び26の内部抵抗をそれぞれR25及びR26で表すと、次式が成立する。
【0098】
式(10)〜(12)の関係を用いると、式(13)は上式(6)で表され、α及びβは次式で表される。
【0099】
α=gm8・gm7・(R25//R7)・(R8//R26)
β=gm8・(R8//R26)・{VDD
+gm7・Vth7(R7//R25)+I25(R7//R25)
−gm7・VDD(R7//R25)−VDD・R25/(R25+R7)
−Vth8}−I26・(R8//R26)−VDD・R26/(R26+R8)
ここに記号//は並列接続を示しており、例えばR7//R25=R7・R25/(R7+R25)である。
【0100】
[第2実施例]
図6は、本発明の第2実施例の演算増幅回路を示す。
【0101】
図6中のP3〜P5及びP8はいずれもPチャンネルFETであり、N1、N2、N6及びN7はいずれもNチャンネルFETである。
【0102】
増幅回路20Bの電圧変換回路241Aでは、電源電位VDDとVSSの導体間に定電流源25AとトランジスタN7とが直列接続されている。トランジスタN7のゲートには電圧VAが供給され、トランジスタN7と定電流源25Aとの接続ノードから電圧VCが出力される。トランジスタN7に定電流源25Aが直列接続されているので、電圧VAが上昇してトランジスタN7の内部抵抗が減少すると電圧VCが下降し、逆に電圧VAが下降してトランジスタP7の内部抵抗が増加すると電圧VCが上昇する。
【0103】
他の点は、図5と同一である。
【0104】
[第3実施例]
図7は、本発明の第3実施例の演算増幅回路を示す。
【0105】
図7中のP1、P2、P5及びP7はいずれもPチャンネルFETであり、N3〜N6及びN8はいずれもNチャンネルFETである。
【0106】
差動増幅回路10A及び増幅回路20Aはそれぞれ図5の差動増幅回路10及び20において、電圧変換回路241以外につき、PチャンネルFETとNチャンネルFETとを逆にし、かつ、電源電位VDDとVSSとを逆にした構成となっている。電圧VAはトランジスタN6のゲートに供給され、電圧変換回路242Aの出力電圧VBはトランジスタP5のゲートに供給される。
【0107】
電圧VAが上昇すると、トランジスタN6の内部抵抗が減少して電流INが増加しようとする。
【0108】
他方、電圧VAが上昇すると電圧変換回路241により電圧VCが下降する。電圧変換回路242Aでは、トランジスタN8に定電流源26Aが直列接続されているので、電圧VCが下降してトランジスタN8の内部抵抗が増加すると電圧VBが上昇する。これにより、トランジスタP5の内部抵抗が増加して電流IPが減少しようとする。
【0109】
したがって、電圧VAが上昇すると、電流INが増加し電流IPが減少して、電流(IN−IP)が増加する。
【0110】
逆に、電圧VAが下降すると、トランジスタN6の内部抵抗が増加して電流INが減少しようとする。
【0111】
他方、電圧VAが下降すると電圧変換回路241により電圧VCが上昇する。電圧変換回路242Aでは、電圧VCが上昇してトランジスタN8の内部抵抗が減少し、電圧VBが下降する。これにより、トランジスタP5の内部抵抗が減少して電流IPが増加しようとする。
【0112】
したがって、電圧VAが下降すると、電流INが減少し電流IPが増加して、電流(IN−IP)が減少する。
【0113】
本第3実施例では、図5の場合と逆に、トランジスタP5のゲートに電圧VBが供給され、トランジスタN6のゲートに電圧VAが供給されているので、VB>VAであり、上式(6)中のβはβ<0である。
【0114】
[第4実施例]
図8は、本発明の第4実施例の演算増幅回路を示す。
【0115】
図8中のP3〜P5及びP8はいずれもPチャンネルFETであり、N1、N2、N6、N7及びN9はいずれもNチャンネルFETである。
【0116】
増幅回路20Cの電圧変換回路242Bでは、図6の定電流源26の替わりに、ドレイン・ゲート間が接続されたトランジスタN9を用いている。トランジスタN9のゲートはトランジスタN6のゲートに接続され、トランジスタN9とトランジスタN6とでカレントミラー回路が構成されている。トランジスタN9及びトランジスタN6はそれぞれこのカレントミラー回路の入力側及び出力側となっている。
【0117】
他の点は、図6の回路から定電流源23を省略したものと同一になっている。
【0118】
電圧VAの下降により電圧VCが上昇すると、トランジスタP8の内部抵抗が増加してトランジスタN9に流れる電流が減少し、これにより電流INが減少する。換言すれば、電圧VAの下降により電圧VBが下降して電流INが減少する。
【0119】
逆に、電圧VAの上昇により電圧VCが下降すると、トランジスタP8の内部抵抗が減少してトランジスタN9に流れる電流が増加し、これにより電流INが増加する。換言すれば、電圧VAの上昇により電圧VBが上昇して電流INが増加する。
【0120】
[第5実施例]
図9は、本発明の第5実施例の演算増幅回路を示す。
【0121】
図9中のP3〜P5、P8及びP10はいずれもPチャンネルFETであり、N1、N2、N6、N7及びN9はいずれもNチャンネルFETである。
【0122】
増幅回路20Dの電圧変換回路241Bでは、図8の定電流源25Aの替わりに、ドレイン・ゲート間が接続されたトランジスタP10を用いている。トランジスタP10のゲートはトランジスタP8のゲートに接続され、トランジスタP10とトランジスタP8とでカレントミラー回路が構成されている。トランジスタP10及びトランジスタP8はそれぞれこのカレントミラー回路の入力側及び出力側となっている。
【0123】
他の点は、図8と同一構成である。
【0124】
電圧VAが上昇すると、トランジスタN7の内部抵抗が減少しトランジスタP10に流れる電流が増加し、これによりトランジスタP8に流れる電流も増加する。トランジスタN9とトランジスタN6もカレントミラー回路を構成しているので、電流INも増加する。換言すれば、トランジスタN7の内部抵抗減少により電圧VCが下降してトランジスタP8の内部抵抗が減少し、これにより電圧VBが上昇して電流INが増加する。
【0125】
逆に、電圧VAが下降すると、トランジスタN7の内部抵抗が増加しトランジスタP10に流れる電流が減少し、これによりトランジスタP8に流れる電流も減少し、電流INも減少する。換言すれば、トランジスタN7の内部抵抗増加により電圧VCが上昇してトランジスタP8の内部抵抗が増加し、これにより電圧VBが下降して電流INが減少する。
【0126】
[第6実施例]
図10は、本発明の第6実施例の演算増幅回路を示す。
【0127】
図10中のP13〜P15、P17及びP18はいずれもPNP型トランジスタであり、N11、N12及びN16はいずれもNPN型トランジスタである。
【0128】
この回路は、図5のPチャンネルFET及びNチャンネルFETをそれぞれPNP型トランジスタ及びNPN型トランジスタで置き換えた構成となっている。
【0129】
このような置換によっても同様の動作が行われるのは一般的であり、差動増幅回路10B及び増幅回路20Eの動作はそれぞれ図5の差動増幅回路10及び20の動作と同様であるので、その説明を省略する。
【0130】
[第7実施例]
図11は、本発明の第6実施例の演算増幅回路を示す。
【0131】
図11中のP11、P12及びP16はいずれもPNP型トランジスタであり、N13〜N15、N17及びN18はいずれもNPN型トランジスタである。
【0132】
この回路では、図10のNPN型トランジスタとPNP型トランジスタとを逆にし、かつ、電源電位VDDとVSSとを逆にした構成となっている。
【0133】
このような逆によっても同様の動作が行われるは一般的であり、差動増幅回路10C及び増幅回路20Fの動作はそれぞれ図10の差動増幅回路10B及び増幅回路20Eの動作と同様であるので、その説明を省略する。
【0134】
なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。
【0135】
例えば、上記実施例間の回路ブロックを組み合わせた構成であってもよい。
【0136】
また、図3のトランジスタN6の替わりに一般に、電圧VBに応答して自己の回路に流れる電流INを、
IN=GM(VB−VTH) (VB>VTHのとき)
IN=0 (VB<VTHのとき)
が略成立するように制御する電流制御回路を用いても、図3の回路と同様の上記効果が得られる。ここに、GMは該電流制御回路の相互コンダクタンスであり、VTHは該電流制御回路の閾値電圧である。さらに、該電流制御回路に並列に、図1と同様に定電流源を接続して、上述のように直線性を向上させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の演算増幅回路の概略構成図である。
【図2】図1中の出力回路の電圧−電流特性図である。
【図3】本発明の第2実施形態の演算増幅回路の概略構成図である。
【図4】本発明の第3実施形態の演算増幅回路の概略構成図である
【図5】本発明の第1実施例の演算増幅回路を示す図である。
【図6】本発明の第2実施例の演算増幅回路を示す図である。
【図7】本発明の第3実施形態の演算増幅回路を示す図である。
【図8】本発明の第4実施形態の演算増幅回路を示す図である。
【図9】本発明の第5実施形態の演算増幅回路を示す図である。
【図10】本発明の第6実施形態の演算増幅回路を示す図である。
【図11】本発明の第7実施形態の演算増幅回路を示す図である。
【図12】従来の演算増幅回路を示す図である。
【図13】図12中の出力回路の電圧−電流特性図である。
【符号の説明】
10、10A〜10C 差動増幅回路
20、20A〜20F、20X プッシュプル型増幅回路
21 出力回路
22 制御回路
24 電圧制御回路
241、241A、241B、242、242A、242B 電圧変換回路
30 負荷
31 直流電圧源
11、23、23A、25、25A、26、26A 定電流源
N1〜N8、P1〜P8、N11〜N18、P11〜P18、T1〜T5 トランジスタ
VDD、VSS 電源電位
OUT 出力端
I0、IP、IN 電流
VA〜VC 電圧
IN、*IN 入力電圧信号
Claims (4)
- 第1電源電位と第2電源電位との間に直列接続された第1トランジスタと導電形が該第1トランジスタと逆の第2トランジスタとを備え、該第1トランジスタの制御入力端に入力信号が供給され、該第1トランジスタと該第2トランジスタとの接続ノードが出力端であるプッシュプル型出力回路と、
該入力信号に応答して、該入力信号をα倍し−βシフトさせた制御信号を生成して該第2トランジスタの制御入力端に供給する制御回路と、
該第2トランジスタに並列接続された定電流源と、
を有し、ここにαは正の略所定値であり、βは((該入力信号)−(該制御信号))と同一符号の略所定値であり、該制御回路は、該出力端に負荷が接続された状態で該第1トランジスタに最小値より大きい電流が流れるときに該第2トランジスタに流れる電流が略ゼロになるように該所定値α及びβが定められている、
ことを特徴とするプッシュプル型増幅回路。 - 上記制御回路は、
上記入力信号に応答して、中間信号を出力する第1信号変換回路と、
該中間信号に応答して、上記制御信号を出力する第2信号変換回路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のプッシュプル型増幅回路。 - 上記第1信号変換回路は、
上記入力信号が制御入力端に供給される第3トランジスタと、
該第3トランジスタに直列接続された第1定電流源と、
を有し、該第3トランジスタと該第1定電流源との接続ノードから上記中間信号が出力されることを特徴とする請求項2に記載のプッシュプル型増幅回路。 - 第1電源電位と第2電源電位との間に直列接続された第1トランジスタと電流制御回路とを備え、該第1トランジスタの制御入力端に入力電圧信号VAが供給され、該第1トランジスタと該電流制御回路の接続ノードが出力端であるプッシュプル型出力回路と、
該入力電圧信号VAに応答して、該入力電圧信号をα倍し−βシフトさせた制御電圧信号VBを生成して該電流制御回路の制御入力端に供給する電圧制御回路と、
該電流制御回路に並列接続された定電流源と、
を有し、該電流制御回路は、該制御電圧信号VBに応答して自己に流れる電流INを、VB>VTHのときIN=GM(VB−VTH)が略成立するように制御し、VB<VTHのときIN=0が略成立するように制御し、ここに、GMは該電流制御回路の相互コンダクタンスであり、VTHは該電流制御回路の閾値電圧であることを特徴とするプッシュプル型増幅回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36656399A JP4087540B2 (ja) | 1998-12-28 | 1999-12-24 | プッシュプル型増幅回路 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37314798 | 1998-12-28 | ||
JP10-373147 | 1998-12-28 | ||
JP36656399A JP4087540B2 (ja) | 1998-12-28 | 1999-12-24 | プッシュプル型増幅回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000252769A JP2000252769A (ja) | 2000-09-14 |
JP4087540B2 true JP4087540B2 (ja) | 2008-05-21 |
Family
ID=26581811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36656399A Expired - Fee Related JP4087540B2 (ja) | 1998-12-28 | 1999-12-24 | プッシュプル型増幅回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4087540B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4723772B2 (ja) * | 2000-11-22 | 2011-07-13 | セイコーインスツル株式会社 | Ab級cmos出力回路 |
JP2003060452A (ja) | 2001-08-20 | 2003-02-28 | Denso Corp | オペアンプ回路 |
KR100449950B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2004-09-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 부하구동력 가변형 증폭회로 |
US9354649B2 (en) * | 2014-02-03 | 2016-05-31 | Qualcomm, Incorporated | Buffer circuit for a LDO regulator |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2543872B2 (ja) * | 1986-08-13 | 1996-10-16 | 株式会社東芝 | 増幅回路 |
JPH06104663A (ja) * | 1992-08-07 | 1994-04-15 | Toshiba Corp | 増幅器 |
JPH09219636A (ja) * | 1996-02-09 | 1997-08-19 | Sharp Corp | 駆動回路 |
-
1999
- 1999-12-24 JP JP36656399A patent/JP4087540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000252769A (ja) | 2000-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6956436B2 (en) | Wide common mode differential input amplifier and method | |
US6847234B2 (en) | Comparison apparatus operated at a low voltage | |
US6819142B2 (en) | Circuit for transforming a differential mode signal into a single ended signal with reduced standby current consumption | |
US6437645B1 (en) | Slew rate boost circuitry and method | |
JP5798635B2 (ja) | カレントミラーおよび高コンプライアンス単段増幅器 | |
US20070170993A1 (en) | Differential amplifier having an improved slew rate | |
JP3003625B2 (ja) | Cmlcmos変換回路 | |
KR20060056419A (ko) | Am 중간 주파 가변 이득 증폭 회로, 가변 이득 증폭 회로및 그 반도체 집적 회로 | |
JP2705317B2 (ja) | 演算増幅器 | |
JP4087540B2 (ja) | プッシュプル型増幅回路 | |
US6529036B1 (en) | Low noise, reduced swing differential output buffer design | |
JP2007116569A (ja) | オペアンプの開放利得調整回路 | |
EP1804375A1 (en) | Differential amplifier circuit operable with wide range of input voltages | |
JP4658868B2 (ja) | 増幅回路 | |
US6593769B1 (en) | Differential, reduced swing buffer design | |
JPH098570A (ja) | Cmos演算増幅器 | |
JP4331550B2 (ja) | 位相補償回路 | |
US6429702B2 (en) | CMOS buffer for driving a large capacitive load | |
JP3855810B2 (ja) | 差動増幅回路 | |
JP3252875B2 (ja) | 電圧比較器 | |
JP2003078367A (ja) | 増幅回路 | |
JP3426594B2 (ja) | 入力バッファ回路 | |
JP2007336025A (ja) | Ota回路 | |
JP3385100B2 (ja) | 演算増幅器 | |
US5773992A (en) | Output buffer circuit capable of supressing ringing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050811 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071009 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071016 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071206 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080108 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080221 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120229 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130228 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140228 Year of fee payment: 6 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |