JP2008306562A - Operation amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、演算増幅器に関し、特に出力の電源電圧除去比を改善するようにした演算増幅器に関する。 The present invention relates to an operational amplifier, and more particularly to an operational amplifier that improves a power supply voltage rejection ratio of an output.
安定化電源回路などに用いられる演算増幅器は、電源電圧にノイズがのった場合でも出力電圧が変動せずに一定であることが理想となる。そのため、電源電圧のノイズの出力電圧での減衰量を表す電源電圧除去比(Power Supply Rejection
Ratio:PSRR)が高いことが望まれる。電源電圧のノイズは高い周波数成分を持つこともあるため、演算増幅器の電源電圧除去比が高域まで保たれていることが要求される。
Ideally, an operational amplifier used in a stabilized power supply circuit or the like has a constant output voltage without fluctuation even when noise is applied to the power supply voltage. Therefore, a power supply rejection ratio (Power Supply Rejection) that represents the attenuation amount of the power supply voltage noise in the output voltage.
It is desired that Ratio: PSRR) is high. Since the noise of the power supply voltage may have a high frequency component, it is required that the power supply voltage rejection ratio of the operational amplifier is maintained up to a high frequency.
図6は、従来から知られている抵抗Rc1とキャパシタCc1の直列接続で構成される位相補償回路を用いた2段接続の演算増幅器の回路例である。
この演算増幅器は、差動増幅回路1、出力増幅回路2、および位相補償回路3から構成される。差動増幅回路1は、差動信号NIN、PINが入力されるNMOSトランジスタM1、M2と、電流ミラー(能動負荷)を構成するPMOSトランジスタM3、M4と、電流源として機能するNMOSトランジスタM5と、を備えている。出力増幅回路2は、PMOSトランジスタM6およびNMOSトランジスタM7からなる。差動増幅回路1の出力端は、出力増幅回路2の入力端に接続されている。位相補償回路3は、直列接続された抵抗Rc1とキャパシタCc1で構成され、その一端側がノードN1に接続され、その他端側が出力増幅回路2の出力端子4に接続されている。
FIG. 6 is a circuit example of an operational amplifier having a two-stage connection using a phase compensation circuit configured by connecting a resistor Rc1 and a capacitor Cc1 that are conventionally known.
This operational amplifier includes a
図7は、図6の演算増幅器を用いた定電圧出力回路の例である。この回路は、入力電圧Vinを抵抗R1、R2の比率によって決まる増幅率で増幅し、この増幅した電圧を出力電圧Voutとして取り出すようになっている。ここで、RLは負荷抵抗である。
図8は、図7の定電圧出力回路の演算増幅器として図6の演算増幅器を適用した定電圧出力回路である。次に、この回路において、電源電圧VDDが変化したときの動作について説明する。
FIG. 7 is an example of a constant voltage output circuit using the operational amplifier of FIG. This circuit amplifies the input voltage Vin with an amplification factor determined by the ratio of the resistors R1 and R2, and extracts the amplified voltage as the output voltage Vout. Here, RL is a load resistance.
FIG. 8 is a constant voltage output circuit in which the operational amplifier of FIG. 6 is applied as the operational amplifier of the constant voltage output circuit of FIG. Next, the operation of the circuit when the power supply voltage VDD changes will be described.
まず、電源電圧VDDが上昇した場合、MOSトランジスタM6のゲート・ソース間電圧Vgsが大きくなりMOSトランジスタM6に流れる電流が増加するため、出力電圧Vout、帰還電圧Vfbも上昇する。帰還電圧Vfbが上昇すると、差動増幅回路1は電流I1をキャパシタCc1にチャージし、ノードN1の電位が上昇してMOSトランジスタM6のゲート・ソース間電圧Vgsが小さくなる。この結果、MOSトランジスタM1のゲート・ソース間電圧Vgsは電源電圧VDDが上昇する前の大きさとほぼ等しくなり、出力電圧Voutもほぼ一定に保たれる。
First, when the power supply voltage VDD increases, the gate-source voltage Vgs of the MOS transistor M6 increases and the current flowing through the MOS transistor M6 increases, so that the output voltage Vout and the feedback voltage Vfb also increase. When the feedback voltage Vfb rises, the
逆に、電源電圧VDDが下降(低下)してMOSトランジスタM6のゲート・ソース間電圧Vgsが小さくなった場合は帰還電圧Vfbが下降し、ノードN1の電位が下降する。この結果、MOSトランジスタM6のゲート・ソース間電圧Vgsが大きくなり、出力電圧Voutを一定に保つような制御が働く。
ここで、電源電圧VDDの変化量と定常状態での出力電圧Voutの変化量との比が直流での電源電圧除去比(PSRRdc)である。
Conversely, when the power supply voltage VDD decreases (decreases) and the gate-source voltage Vgs of the MOS transistor M6 decreases, the feedback voltage Vfb decreases and the potential of the node N1 decreases. As a result, the gate-source voltage Vgs of the MOS transistor M6 increases, and control is performed to keep the output voltage Vout constant.
Here, the ratio between the amount of change in the power supply voltage VDD and the amount of change in the output voltage Vout in the steady state is the power supply voltage rejection ratio (PSRRdc) at DC.
次に、図8の回路において、電源電圧VDDが交流的に変化した場合の電源電圧除去比(PSRRac)について説明する。
この場合には、電源電圧VDDの変動に応じて帰還電圧Vfbが変動し、差動増幅回路1が電流I1をキャパシタCc1に供給することにより、ノードN1が電源電圧VDDに追従し、MOSトランジスタM6のゲート・ソース間電圧Vgsを保つように制御が働く。ノードN1が電源電圧VDDに追従するために、キャパシタCc1に供給すべき電流I1は、電源電圧VDDの変動する周波数に比例しているため、電流I1を供給するために必要な帰還電圧Vfbすなわち出力電圧Voutの変動も周波数に比例することになる。従って、交流での電源電圧除去比(PSRRac)は周波数の増加につれて劣化する特性となる。
Next, the power supply voltage rejection ratio (PSRRac) when the power supply voltage VDD changes in an alternating manner in the circuit of FIG. 8 will be described.
In this case, the feedback voltage Vfb fluctuates according to the fluctuation of the power supply voltage VDD, and the
図8の回路での出力電圧Voutの電源電圧除去比の周波数特性は、低い周波数ではキャパシタCc1に供給すべき電流が小さいため直流での電源電圧除去比PSRRdcとなり、高い周波数ではキャパシタCc1に供給すべき電流によって決まるため交流での電源電圧除去比PSRRacで決まる。従って、電源電圧除去比は,図9に示すような周波数特性となる。 The frequency characteristic of the power supply voltage rejection ratio of the output voltage Vout in the circuit of FIG. 8 is the DC power supply voltage rejection ratio PSRRdc at a low frequency because the current to be supplied to the capacitor Cc1 is small, and is supplied to the capacitor Cc1 at a high frequency. Since it is determined by the power current, it is determined by the power supply voltage rejection ratio PSRRac at AC. Therefore, the power supply voltage rejection ratio has frequency characteristics as shown in FIG.
図9の特性は、図10に示す図8の回路の小信号等価回路を解くことで求められる。図10では、簡単化するために、Rc1=0 Ω、RLはなく、電源電圧VDDの変動の影響を受けるのは出力増幅回路2の出力インピーダンスのみとする。また、出力電圧OUTの変動は、ノードN1の変動に対して十分小さいので、キャパシタCc1が接続される出力端子4をACグランド(交流グランド)とみなす近似を用いている。gm1、gm2は、それぞれ差動増幅回路1、出力増幅回路2の伝達コンダクタンス、Ro1、Ro2はそれぞれ差動増幅回路1、出力増幅回路2の出力インピーダンスである。
The characteristics of FIG. 9 can be obtained by solving the small signal equivalent circuit of the circuit of FIG. 8 shown in FIG. In FIG. 10, for simplification, there is no Rc1 = 0 Ω and RL, and only the output impedance of the
図10の小信号等価回路において、出力端子4ではキルヒホッフの電流則により(1)式が、ノードN1では(2)式が成り立つ。
gm2×(VDD−Vn1)=(1/Ro2)×(VDD−Vout)−{1/(R1+R2)}×Vout・・・(1)
Vn1={Ro1/(Ro1×Cc1×s+1)}×gm1×{R1/(R1+R2)}×Vout・・・(2)
(2)式を(1)式に代入して、gmが1/Roに対して十分に大きいとする近似を用いると電源電圧除去比は(3)式となり、図9の周波数特性を示すことが分かる。
VDD/Vout≒{R1/(R1+R2)}×{(Ro1×gm1)/(Ro1×Cc1×s+1)}・・・(3)
In the small signal equivalent circuit of FIG. 10, the expression (1) is established at the
gm2 × (VDD−Vn1) = (1 / Ro2) × (VDD−Vout) − {1 / (R1 + R2)} × Vout (1)
Vn1 = {Ro1 / (Ro1 × Cc1 × s + 1)} × gm1 × {R1 / (R1 + R2)} × Vout (2)
By substituting equation (2) into equation (1) and using an approximation that gm is sufficiently large with respect to 1 / Ro, the power supply voltage rejection ratio becomes equation (3), which shows the frequency characteristics of FIG. I understand.
VDD / Vout≈ {R1 / (R1 + R2)} × {(Ro1 × gm1) / (Ro1 × Cc1 × s + 1)} (3)
ところで、高域周波数での電源電圧除去比を改善する従来技術として、後述の特許文献1に記載の安定化電源回路が知られている(図11参照)。
この安定化電源回路は、図11に示すように、基準電圧発生回路11、2つの差動増幅器12、13、電源変動検出部14、出力電圧検出部15、およびPMOSトランジスタM30により構成され、出力端子16と電源電圧VSSの間には負荷17が接続されている。PMOSトランジスタM30は、ゲートが差動増幅器13の出力端子と接続され、ソースが電源電圧VDDと接続され、ドレインが出力端子16に接続されている。
Incidentally, as a conventional technique for improving the power supply voltage rejection ratio at a high frequency, a stabilized power supply circuit described in
As shown in FIG. 11, the stabilized power supply circuit includes a reference
このような安定化電源回路では、出力電圧検出部15が、出力電圧Voutを抵抗で分圧し、この分圧電圧を差動増幅器12に出力する。差動増幅器12は、その差動電圧と基準電圧発生器11からの基準電圧との誤差を増幅して出力する。差動増幅器12の出力は、差動増幅器13の反転入力端子へ供給される。電源変動検出部14では、電源電圧VDDへのノイズ混入によるPMOSトランジスタM30のゲート・ソース間電圧(Vgs)の変動電圧を検出する。差動増幅器2では、差動増幅器1で増幅された誤差信号と電源変動検出部14で検出された信号が加算され、PMOSトランジスタM30のゲート信号として出力される。
In such a stabilized power supply circuit, the
図12は、図11に示す安定化電源回路の具体的な回路構成を示す。
電源変動検出部14は、図12に示すように、PMOSトランジスタM31と抵抗R13からなるソース接地増幅器で構成される。図12において、ダイオード接続されたNMOSトランジスタM32は、図11の定電圧電源DCVを構成する。PMOSトランジスタM30とPMOSトランジスタM31はカレントミラーを構成し、PMOSトランジスタM30に流れる電流に比例した電流がPMOSトランジスタ31にも流れる。出力電圧検出部15、分圧用の抵抗R11、R12から構成される。
FIG. 12 shows a specific circuit configuration of the stabilized power supply circuit shown in FIG.
As shown in FIG. 12, the power supply
このように構成される安定化電源回路では、電源電圧VDDが上昇してPMOSトランジスタM31のゲート・ソース間電圧Vgsが大きくなった場合、PMOSトランジスタM31の電流が増加するため、PMOSトランジスタM31などからなるソース接地増幅器(電源変動検出部14)の出力電圧も上昇する。この結果、差動増幅器13の非反転入力端子の入力電圧が上昇し、差動増幅器13の出力に接続されたPMOSトランジスタM20のゲート・ソース間電圧Vgsも上昇する。
In the stabilized power supply circuit configured as described above, when the power supply voltage VDD rises and the gate-source voltage Vgs of the PMOS transistor M31 increases, the current of the PMOS transistor M31 increases. The output voltage of the common source amplifier (power fluctuation detector 14) increases. As a result, the input voltage at the non-inverting input terminal of the
逆に、電源電圧VDDが下降してPMOSトランジスタM31のゲート・ソース間電圧Vgsが小さくなった場合には、PMOSトランジスタM31の電流は減少し、ソース接地増幅器の出力も下降する。従って、PMOSトランジスタM30のゲート・ソース間電圧Vgsも下降する。
その結果、上述した安定化電源回路では、PMOSトランジスタM30のゲート・ソース間電圧Vgsを一定に保つような制御が働き、高域周波数領域での電源電圧除去比を改善しようとしている。
As a result, in the above-described stabilized power supply circuit, control is performed to keep the gate-source voltage Vgs of the PMOS transistor M30 constant, and an attempt is made to improve the power supply voltage rejection ratio in the high frequency range.
図6の従来の演算増幅器において、高域の周波数での電源電圧除去比が要求される場合は、交流での電源電圧除去比PSRRacを大きくする必要がある。この電源電圧除去比PSRRacは、差動増幅回路の伝達コンダクタンスを大きくするか位相補償回路のキャパシタを小さくすることで大きくすることができる。しかし、この電源電圧除去比PSRRacの改善策は、演算増幅器の周波数帯域を広げることで、安定性の確保により制限されてしまう。 In the conventional operational amplifier of FIG. 6, when the power supply voltage rejection ratio at a high frequency is required, it is necessary to increase the power supply voltage rejection ratio PSRRac at AC. This power supply voltage rejection ratio PSRRac can be increased by increasing the transfer conductance of the differential amplifier circuit or by decreasing the capacitor of the phase compensation circuit. However, the measure for improving the power supply voltage rejection ratio PSRRac is limited by ensuring the stability by widening the frequency band of the operational amplifier.
また、図11および図12の回路構成では、2つの差動増幅器を必要とすることで回路規模が大きくなってしまう。さらに、ある程度のゲインを持つ差動増幅器13がループ内に存在することで極が形成されるため、位相補償特性を劣化させるおそれがある。
そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み、位相補償特性を確保しつつ電源電圧除去比を改善でき、そのための回路は規模が小さく、低消費電流のもので実現できるようにした演算増幅器を提供することにある。
In addition, in the circuit configurations of FIGS. 11 and 12, the circuit scale is increased by requiring two differential amplifiers. Further, since the pole is formed by the presence of the
In view of the above, an object of the present invention is to improve the power supply voltage rejection ratio while ensuring the phase compensation characteristic, and the operational amplifier is small in scale and can be realized with a low current consumption. Is to provide.
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は以下のような構成からなる。
請求項1に係る発明は、差動増幅回路と、この差動増幅回路の後段に直列に接続される出力増幅回路と、前記差動増幅器および前記出力増幅回路の接続点と前記出力増幅回路の出力端との間に接続され入出力特性の位相補償を行う位相補償手段と、を備えた演算増幅器であって、前記接続点と電源電圧端子との間に接続され、前記位相補償手段に交流電流を供給する電流供給手段を備えている。
In order to solve the above-described problems and achieve the object of the present invention, each invention has the following configuration.
The invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記電流供給手段のインピーダンスは、前記位相補償手段のインピーダンスと等しい。
請求項3に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記電流供給手段を構成する回路は、前記位相補償手段を構成する回路と等価である。
請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3に係る発明において、前記位相補償手段は、直列に接続されたキャパシタおよび抵抗手段を有し、前記電流供給手段は、直列に接続されたキャパシタおよび抵抗手段を有する。
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the circuit constituting the current supply means is equivalent to the circuit constituting the phase compensation means.
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項4に係る発明において、前記抵抗手段は、MOSトランジスタ、あるいはMOSトランジスタおよび抵抗器で構成される。
請求項6に係る発明は、請求項4または請求項5に係る発明において、前記電流供給手段は、前記直列接続されたキャパシタおよび抵抗器の他に、前記位相補償手段に交流電流を供給する経路を形成するためのMOSトランジスタを有する。
The invention according to
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to the fourth or fifth aspect, the current supply unit supplies an alternating current to the phase compensation unit in addition to the capacitor and the resistor connected in series. MOS transistors for forming are formed.
本発明によれば、位相補償特性を確保しつつ、低域周波数はもとより高域周波数での電源電圧除去比を改善でき、そのための回路は規模が小さく、低消費電流のもので実現することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the power supply voltage rejection ratio at the high frequency as well as the low frequency while ensuring the phase compensation characteristics, and the circuit for that can be realized with a small scale and low current consumption. it can.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
本発明の演算増幅器に係る第1実施形態は、図1に示すように、差動増幅回路1と、この差動増幅回路1の後段に直列に接続される出力増幅回路2と、入出力特性の位相補償を行う位相補償回路3と、この位相補償回路3に交流電流を供給する電流供給回路5と、を備えている。
すなわち、この第1実施形態は、図6に示す演算増幅器に電流供給回路5を追加し、図6に示す演算増幅器と同様の位相補償特性を確保しつつ、さらに電源電圧除去比の改善を図るようにしたものである。そして、この改善を図るための電流供給回路5は、その回路規模が小さく、消費電流を抑制できるものとした。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the first embodiment of the operational amplifier according to the present invention includes a
That is, in the first embodiment, the
このように、第1実施形態は、図6に示す演算増幅器の構成を基本とするので、その構成が共通する部分については同一符号を付し、説明はできるだけ省略する。
電流供給回路5は、図1に示すように、差動増幅器1および出力増幅回路2が接続される接続部の一部であるノード(接続点)N1と、電源電圧VDD、VSSの端子(電源ライン)との間に接続され、後述のように位相補償回路3に交流電流を供給するようになっている。具体的には、NMOSトランジスタM11、M12、PMOSトランジスタM13、キャパシタCc2、および抵抗Rc2から構成される。
As described above, the first embodiment is basically based on the configuration of the operational amplifier shown in FIG. 6, and therefore, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted as much as possible.
As shown in FIG. 1, the
NMOSトランジスタM11、M12はカスコード接続されてバイアス電流源を構成し、このバイアス電流源は上記のノードN1と電源電圧VSSの端子との間に接続される。PMOSトランジスタM13は、ノードN1と電源電圧VDDの端子との間に接続され、NMOSトランジスタM11、M12を流れるバイアス電流が差動増幅回路1から供給されることを防ぐ機能を有する。抵抗Rc2とキャパシタCc2は直列回路を構成し、この直列回路はNMOSトランジスタM11のソースと電源電圧VDDの端子との間に接続される。また、その直列回路は、位相補償回路3を構成する抵抗Rc1とキャパシタCc1の直列回路と等価な回路である。換言すると、両直列回路は、インピーダンスが等しい回路である。
The NMOS transistors M11 and M12 are cascode-connected to constitute a bias current source, and this bias current source is connected between the node N1 and the terminal of the power supply voltage VSS. The PMOS transistor M13 is connected between the node N1 and the terminal of the power supply voltage VDD, and has a function of preventing the bias current flowing through the NMOS transistors M11 and M12 from being supplied from the
MOSトランジスタM11、M12、M13の各ゲートには、MOSトランジスタM11、M12がカスコード接続で構成される電流源、MOSトランジスタM13が電流源とみなせる適当なバイアス電圧が与えられる。
このような構成によれば、差動増幅回路1の出力からMOSトランジスタM11のドレイン、MOSトランジスタM13のドレインを見たインピーダンスは比較的高インピーダンスであるため、図1の第1実施形態の位相補償特性は図6の従来回路とほぼ等しくなっている。
The gates of the MOS transistors M11, M12, and M13 are supplied with a current source in which the MOS transistors M11 and M12 are configured by cascode connection and an appropriate bias voltage that allows the MOS transistor M13 to be regarded as a current source.
According to such a configuration, since the impedance when the drain of the MOS transistor M11 and the drain of the MOS transistor M13 are viewed from the output of the
次に、このような構成からなる第1実施形態に係る演算増幅器を、図7に示す定電圧出力回路に適用した場合の電源電圧変動に対する回路動作を説明する。
この第1実施形態は、基本的には、電源電圧VDDの変動に応じてノードN1の電圧が変動してPMOSトランジスタM6のゲート・ソース間電圧Vgsを一定に保つためにキャパシタCc1に流れる電流I1を、電源電圧VDDの端子から抵抗Rc2とキャパシタCc2を通って流れる電流I2よって供給するようにした。これにより、第1実施形態では、差動増幅回路1が出力する電流Idiffを小さくして電源電圧除去比の改善を図ることができた。
Next, a circuit operation with respect to power supply voltage fluctuation when the operational amplifier according to the first embodiment having such a configuration is applied to the constant voltage output circuit shown in FIG. 7 will be described.
In the first embodiment, basically, the current I1 flowing in the capacitor Cc1 in order to keep the gate-source voltage Vgs of the PMOS transistor M6 constant by changing the voltage of the node N1 according to the change of the power supply voltage VDD. Is supplied from the terminal of the power supply voltage VDD by a current I2 flowing through the resistor Rc2 and the capacitor Cc2. As a result, in the first embodiment, the current Idiff output from the
電源電圧VDDの変動に応じてノードN1の電圧が変動している時、交流(AC)的にはノードN1の電圧は電源電圧VDDと等しい変動をしており、出力電圧Voutは一定でACグランドとみなせる。このため、電流I1は、電源電圧VDDとACグランドとの間に抵抗Rc1とキャパシタCc1を接続した時に流れる電流とほぼ等しい。
一方、カスコード接続されるNMOSトランジスタM11のソースは、インピーダンスが低く電源電圧VDDが変動した時に一定でACグランドとみなせる。このため、電流I2は、電源電圧VDDとACグランドとの間に抵抗Rc2とキャパシタCc2を接続した時に流れる電流とほぼ等しくなっている。
When the voltage at the node N1 fluctuates in accordance with the fluctuation in the power supply voltage VDD, the voltage at the node N1 fluctuates equal to the power supply voltage VDD in terms of alternating current (AC), the output voltage Vout is constant, and the AC ground. Can be considered. For this reason, the current I1 is substantially equal to the current that flows when the resistor Rc1 and the capacitor Cc1 are connected between the power supply voltage VDD and the AC ground.
On the other hand, the source of the cascode-connected NMOS transistor M11 can be regarded as a constant AC ground when the impedance is low and the power supply voltage VDD fluctuates. Therefore, the current I2 is substantially equal to the current that flows when the resistor Rc2 and the capacitor Cc2 are connected between the power supply voltage VDD and the AC ground.
従って、抵抗Rc1とキャパシタCc1の直列接続が抵抗Rc2とキャパシタCc2の直列接続と等価なインピーダンスであるとき、電流I1と電流I2はほぼ等しくなっている。電流I2は、NMOSトランジスタM11のソースに流れ込む経路と、NMOSトランジスタM12のドレインに流れ込む経路に分かれる。しかし、NMOSトランジスタM11のソースのインピーダンスはNMOSトランジスタM12のドレインのインピーダンスに比べて十分に小さいため、電流I2のほとんどはNMOSトランジスタM11のソース側に流れる。 Therefore, when the series connection of the resistor Rc1 and the capacitor Cc1 has an impedance equivalent to the series connection of the resistor Rc2 and the capacitor Cc2, the current I1 and the current I2 are substantially equal. The current I2 is divided into a path flowing into the source of the NMOS transistor M11 and a path flowing into the drain of the NMOS transistor M12. However, since the impedance of the source of the NMOS transistor M11 is sufficiently smaller than the impedance of the drain of the NMOS transistor M12, most of the current I2 flows to the source side of the NMOS transistor M11.
これより、電源電圧VDDの変動に応じてノードN1が変動するために差動増幅回路1がキャパシタCc1に供給すべき電流Idiffは、電流I1の電流経路と電流I2の電流経路とのインピーダンスのミスマッチを補償するだけの小量となり、電流Idiffを供給するための差動入力電圧変化、すなわち出力電圧変化も小さくて済むことになる。従って、電源電圧除去比は図2に示すように、図9のPSRRacを右にシフトしたグラフとなり、高域周波数でのPSRRを改善できる。
Accordingly, since the node N1 varies according to the variation of the power supply voltage VDD, the current Idiff to be supplied to the capacitor Cc1 by the
(第2実施形態)
本発明の演算増幅器に係る第2実施形態は、図3に示すように、差動増幅回路1と、出力増幅回路2と、位相補償回路3aと、電流供給回路5aと、を備えている。
すなわち、この第2実施形態は、図1に示す第1実施形態の構成を基本にし、図1の位相補償回路3を図3の位相補償回路3aに置き換えるとともに、図1の電流供給回路5を図3の電流供給回路5aに置き換えるようにした。
このように、第2実施形態は、図1に示す第1実施形態の構成を基本とするので、その構成が共通する部分については同一符号を付し、説明は省略する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 3, the second embodiment according to the operational amplifier of the present invention includes a
That is, the second embodiment is based on the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, and the
Thus, since 2nd Embodiment is based on the structure of 1st Embodiment shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected about the part which the structure is common, and description is abbreviate | omitted.
位相補償回路3aは、PMOSトランジスタM14、抵抗Rc1、およびキャパシタCc1を直列接続した直列回路で構成され、直列回路の一端側はノードN1に接続され、その他端側は出力増幅回路2の出力端子4に接続されている。すなわち、位相補償回路3aは、図1の位相補償回路3の抵抗Rc1を、PMOSトランジスタM14のオン抵抗と抵抗Rc1の直列接続に置き換え、位相補償回路3と同じ機能を達成するようにした。
The
電流供給回路5aは、図1の電流供給回路5の構成を基本にし、図1の抵抗Rc2とキャパシタCc2からなる直列回路に、さらにPMOSトランジスタM15を直列に接続して新たな直列回路を構成し、この直列回路をNMOSトランジスタM11のソースと電源電圧VDDの端子との間に接続した。すなわち、電流供給回路5aは、図1の電流供給回路5の抵抗Rc2を、PMOSトランジスタM15のオン抵抗と抵抗Rc2の直列接続に置き換え、電流供給回路5と同じ機能を達成するようにした。
ここで、位相補償回路3aの直列回路と電流供給回路5aの直列回路とは等価であって、その両直列回路のインピーダンスは等しい。
このような構成からなる第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の作用効果を実現できる。
The
Here, the series circuit of the
According to 2nd Embodiment which consists of such a structure, the effect similar to 1st Embodiment is realizable.
(第3実施形態)
本発明の演算増幅器に係る第3実施形態は、図4に示すように、差動増幅回路1と、出力増幅回路2と、位相補償回路3と、電流供給回路5bと、を備えている。
すなわち、この第2実施形態は、図1に示す第1実施形態の構成を基本にし、図1の電流供給回路5を図4の電流供給回路5bに置き換えるようにした。
このように、第3実施形態は、図1に示す第1実施形態の構成を基本とするので、その構成が共通する部分については同一符号を付し、説明は省略する。
電流供給回路5bは、図1の電流供給回路5の構成を基本にし、演算増幅器AMP1を追加するようにした。そして、演算増幅器AMP1の出力端子をMOSトランジスタM11のゲートに接続し、MOSトランジスタM11のソースを演算増幅器AMP1の反転入力端子に接続した。演算増幅器AMP1の正転入力端子には、適当なバイアス電圧を供給するようにした。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 4, the third embodiment according to the operational amplifier of the present invention includes a
That is, the second embodiment is based on the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, and the
As described above, the third embodiment is based on the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, and therefore, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The
このような構成により、電流I2の電流経路からMOSトランジスタM11のソースをみたインピーダンスは、演算増幅器AMP1のゲインがGの時、図1の第1実施形態の場合に比べて1/Gとなり、非常に小さくなる。これにより、MOSトランジスタM11のソースは理想のACグランドにより近づき、電流I1と電流I2との差を小さくでき、電源電圧除去比の改善を図ることができる。 With such a configuration, the impedance of the source of the MOS transistor M11 viewed from the current path of the current I2 is 1 / G when the gain of the operational amplifier AMP1 is G, compared to the case of the first embodiment of FIG. Becomes smaller. Thereby, the source of the MOS transistor M11 approaches the ideal AC ground, the difference between the current I1 and the current I2 can be reduced, and the power supply voltage rejection ratio can be improved.
(第4実施形態)
本発明の演算増幅器に係る第4実施形態は、図5に示すように、差動増幅回路1aと、出力増幅回路2と、位相補償回路3と、電流供給回路5と、を備えている。
すなわち、この第4実施形態は、図1に示す第1実施形態の構成を基本にし、図1の差動増幅回路1を図5の差動増幅回路1aに置き換えるようにした。
このように、第4実施形態は、図1に示す第1実施形態の構成を基本とするので、その構成が共通する部分については同一符号を付し、説明は省略する。
差動増幅回路1aは、図1の差動増幅回路1をフォールデッド・カスコード型に変更し、これに伴ってNMOS差動入力をPMOS差動入力にした。
具体的には、差動増幅回路1aは、図5に示すように、PMOSトランジスタM18〜M24およびNMOSトランジスタM25〜M28により構成される。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 5, the fourth embodiment according to the operational amplifier of the present invention includes a
That is, the fourth embodiment is based on the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, and the
As described above, the fourth embodiment is based on the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, and therefore, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the
Specifically, the
(その他)
図1の第1実施形態の構成を図6の従来回路と比較すると、電流供給回路5が追加され、これに伴って増加した素子は抵抗Rc2、キャパシタCc2、およびMOSトランジスタM11、M12、M13のみである。この回路規模の増加は、図11における従来技術での差動増幅器13などの増加に比べ、小さくなっている。消費電流に関しては、電源電圧VDDからMOSトランジスタM13、M11、およびM12を通って電源電圧VSSに流れるバイアス電流が増えたのみであり、差動増幅回路1などの電流は増加させる必要がない。
また、図3に示す第2実施形態のように、MOSトランジスタのオン抵抗も含めた抵抗と容量により位相補償を行っている、あらゆる演算増幅器のPSRRを容易に改善することが可能となる。
(Other)
When the configuration of the first embodiment of FIG. 1 is compared with the conventional circuit of FIG. 6, a
Further, as in the second embodiment shown in FIG. 3, it is possible to easily improve the PSRR of any operational amplifier in which phase compensation is performed by the resistance and capacitance including the ON resistance of the MOS transistor.
1、1a 差動増幅回路
2 出力増幅回路
3 位相補償回路
4 出力端子
5、5a、5b 電流供給回路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記接続点と電源電圧端子との間に接続され、前記位相補償手段に交流電流を供給する電流供給手段を備えたことを特徴とする演算増幅器。 A differential amplifier circuit; an output amplifier circuit connected in series at a subsequent stage of the differential amplifier circuit; and a connection point between the differential amplifier and the output amplifier circuit and an output terminal of the output amplifier circuit. An operational amplifier comprising phase compensation means for performing phase compensation of input / output characteristics,
An operational amplifier comprising current supply means connected between the connection point and a power supply voltage terminal for supplying an alternating current to the phase compensation means.
前記電流供給手段は、直列に接続されたキャパシタおよび抵抗手段を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちの何れかに記載の演算増幅器。 The phase compensation means has a capacitor and a resistance means connected in series,
The operational amplifier according to claim 1, wherein the current supply unit includes a capacitor and a resistor unit connected in series.
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61139107A (en) * | 1984-12-11 | 1986-06-26 | Nec Corp | Operational amplifier |
JPS6266708A (en) * | 1985-09-18 | 1987-03-26 | Nec Corp | Operational amplifier |
JPH0193207A (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-12 | Nec Corp | Operational amplifier |
JPH06268457A (en) * | 1993-03-12 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | Operational amplifier circuit |
JPH08167817A (en) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Toshiba Microelectron Corp | Operational amplifier circuit |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61139107A (en) * | 1984-12-11 | 1986-06-26 | Nec Corp | Operational amplifier |
JPS6266708A (en) * | 1985-09-18 | 1987-03-26 | Nec Corp | Operational amplifier |
JPH0193207A (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-12 | Nec Corp | Operational amplifier |
JPH06268457A (en) * | 1993-03-12 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | Operational amplifier circuit |
JPH08167817A (en) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Toshiba Microelectron Corp | Operational amplifier circuit |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014203473A1 (en) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 株式会社デンソー | Differential amplifier |
JP2015002457A (en) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 株式会社デンソー | Differential amplifier |
CN114124016A (en) * | 2020-08-28 | 2022-03-01 | 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 | A frequency characteristic compensation method of shunt for reference standard |
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