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JP3119221B2 - Operational amplifier - Google Patents

Operational amplifier

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Publication number
JP3119221B2
JP3119221B2 JP09316876A JP31687697A JP3119221B2 JP 3119221 B2 JP3119221 B2 JP 3119221B2 JP 09316876 A JP09316876 A JP 09316876A JP 31687697 A JP31687697 A JP 31687697A JP 3119221 B2 JP3119221 B2 JP 3119221B2
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JP
Japan
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mos transistor
transistor
conductivity type
drain
doped
Prior art date
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JP09316876A
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Inventor
常喜 佐々木
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は演算増幅器に係り、
特に出力段の前にカレントミラー回路を有する演算増幅
器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operational amplifier,
In particular, it relates to an operational amplifier having a current mirror circuit before an output stage.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来の演算増幅器の一例の回路図
を示す。この従来の演算増幅器は、プッシュプル出力を
持つCMOS演算増幅器で、電源端子VDDと電源端子
VDDよりも低い電源電圧が印加される電源端子VGN
Dの間に、バイアス回路1、入力段2、位相反転出力段
3及び出力段4からなる構成である。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a conventional operational amplifier. This conventional operational amplifier is a CMOS operational amplifier having a push-pull output, and has a power supply terminal VDD and a power supply terminal VGN to which a power supply voltage lower than the power supply terminal VDD is applied.
During D, the configuration includes a bias circuit 1, an input stage 2, a phase inversion output stage 3, and an output stage 4.

【0003】バイアス回路1は、バイアス電圧入力端子
VBよりのバイアス電圧がゲートに印加されて制御され
るNチャネルトランジスタMN1と、MN1のドレイン
にドレインとゲートが接続されたPチャネルトランジス
タMP1とからなる。入力段2は、バイアス回路1のP
チャネルトランジスタMP1とMP2からなるカレント
ミラー回路と、PチャネルトランジスタMP2に対して
カレントスイッチを構成するPチャネルトランジスタM
P3及びMP4と、カレントミラー回路を構成するNチ
ャネルトランジスタMN2及びMN3とからなる。Pチ
ャネルトランジスタMP3及びMP4のゲートには、入
力端子VIIとVINが接続されている。
The bias circuit 1 includes an N-channel transistor MN1 controlled by applying a bias voltage from a bias voltage input terminal VB to a gate, and a P-channel transistor MP1 having a drain and a gate connected to the drain of the MN1. . The input stage 2 is connected to the P
A current mirror circuit composed of channel transistors MP1 and MP2, and a P-channel transistor M forming a current switch with respect to P-channel transistor MP2.
P3 and MP4, and N-channel transistors MN2 and MN3 forming a current mirror circuit. The input terminals VII and VIN are connected to the gates of the P-channel transistors MP3 and MP4.

【0004】位相反転出力段3は、電源端子VDDにソ
ースとバックゲートが接続された定電流源のトランジス
タMP5と、入力段2のノードN1の電圧によって制御
されるNチャネルトランジスタMN4、MN5からな
る。更に、出力段4は、位相反転出力段3のNチャネル
トランジスタMN5及びMN6からなるカレントミラー
回路と、トランジスタMN6のドレイン側に接続された
PチャネルトランジスタMP6及びMP7からなるカレ
ントミラー回路と、位相補償回路を構成する抵抗R1及
びコンデンサC1と、ノードN1の電圧がゲートに印加
されることによって制御されるNチャネルトランジスタ
MN7とからなる。PチャネルトランジスタMP7とN
チャネルトランジスタMN7の両ドレインが出力端子O
UTに共通に接続されている。
The phase inversion output stage 3 comprises a transistor MP5 of a constant current source whose source and back gate are connected to the power supply terminal VDD, and N-channel transistors MN4 and MN5 controlled by the voltage of the node N1 of the input stage 2. . Further, the output stage 4 includes a current mirror circuit including the N-channel transistors MN5 and MN6 of the phase inversion output stage 3, a current mirror circuit including the P-channel transistors MP6 and MP7 connected to the drain side of the transistor MN6, The circuit comprises a resistor R1 and a capacitor C1, which constitute a circuit, and an N-channel transistor MN7 which is controlled by applying a voltage of a node N1 to a gate. P-channel transistors MP7 and N
Both drains of the channel transistor MN7 are connected to the output terminal O
Commonly connected to UT.

【0005】この従来の演算増幅器では、バイアス電圧
入力端子VBから一定のバイアス電圧がトランジスタM
N1のゲートに印加されることによって、トランジスタ
MN1のドレイン側に接続されたカレントミラー回路を
構成するトランジスタMP1及びMP2とトランジスタ
MP5にそれぞれ一定電流が流れて定電流源として動作
する。一方、トランジスタMP3及びMP4のそれぞれ
のゲートに入力信号が入力され、それらの入力信号はノ
ードN1から差動増幅されて取り出され、位相反転出力
段3で位相反転され、出力段4を介して出力される。
In this conventional operational amplifier, a constant bias voltage is applied to a transistor M from a bias voltage input terminal VB.
By being applied to the gate of N1, a constant current flows through each of the transistors MP1 and MP2 and the transistor MP5, which constitute a current mirror circuit connected to the drain side of the transistor MN1, to operate as a constant current source. On the other hand, input signals are input to respective gates of the transistors MP3 and MP4, and the input signals are differentially amplified and taken out from the node N1, phase-inverted by the phase inversion output stage 3, and output through the output stage 4. Is done.

【0006】図3は従来の演算増幅器の他の例の回路図
を示す。同図中、図2と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。図3に示す従来の演算増幅器
は、シングルドライブの演算増幅器で、トランジスタM
P4のドレインとトランジスタMN3のドレインとの接
続点から取り出された出力電圧は、位相補償されて出力
される。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the conventional operational amplifier. 2, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The conventional operational amplifier shown in FIG. 3 is a single-drive operational amplifier and includes a transistor M
The output voltage taken out from the connection point between the drain of P4 and the drain of transistor MN3 is phase-compensated and output.

【0007】ここで、図2に示した従来の演算増幅器
は、負荷トランジスタMP7に対してバイアス電流の2
倍まで出力を駆動することができる。また、図3に示す
ようなシングルドライブの演算増幅器に対して、出力コ
ンダクタンスは2倍にできるので、トランジスタのチャ
ネル幅やバイアス電流の削減に有効である。
Here, the conventional operational amplifier shown in FIG. 2 has a bias current of 2 with respect to the load transistor MP7.
The output can be driven up to twice. Further, the output conductance can be doubled as compared with the single-drive operational amplifier as shown in FIG. 3, which is effective for reducing the transistor channel width and the bias current.

【0008】また、図2に示した従来の演算増幅器は、
位相反転出力段3の出力電流を2段の電流ミラーにより
負荷トランジスタの駆動電圧に変換する。ここで、位相
反転出力段3から出力端子OUTまでのトランジスタの
チャネル長は揃え、位相反転入力トランジスタのチャネ
ル幅と出力トランジスタのチャネル幅の比により決まる
電流増幅比の関係が負荷側の電流経路MN5、MN6、
MP6及びMP7でも成立するように設計しなくてはな
らない。
Further, the conventional operational amplifier shown in FIG.
The output current of the phase inversion output stage 3 is converted into a drive voltage of a load transistor by a two-stage current mirror. Here, the channel lengths of the transistors from the phase inversion output stage 3 to the output terminal OUT are made uniform, and the relationship between the channel amplification of the phase inversion input transistor and the current amplification ratio determined by the ratio of the channel width of the output transistor is determined by the load-side current path MN5. , MN6,
It must be designed so that MP6 and MP7 hold.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記の従来
の演算増幅器は、使用者の要望などによって出力電圧の
範囲は変えることなく、入力段2の同相入力範囲をGN
D側に下げた場合、入力段2のノードN1における出力
電圧が下がるため、トランジスタMN4のしきい値電圧
とほぼ同電位になってしまう。そのため、トランジスタ
MP5より供給されるバイアス電流が殆どトランジスタ
MN5に流れ、位相反転入力トランジスタMN4と位相
反転出力トランジスタMN5の平衡を保つことができな
い。
However, in the above-mentioned conventional operational amplifier, the common-mode input range of the input stage 2 is changed to GN without changing the range of the output voltage according to the user's request.
When the voltage is lowered to the D side, the output voltage at the node N1 of the input stage 2 decreases, so that the potential becomes substantially equal to the threshold voltage of the transistor MN4. For this reason, most of the bias current supplied from the transistor MP5 flows to the transistor MN5, and the balance between the phase inversion input transistor MN4 and the phase inversion output transistor MN5 cannot be maintained.

【0010】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
位相反転入力トランジスタと位相反転出力トランジスタ
の平衡を保ち得る演算増幅器を提供することを目的とす
る。
[0010] The present invention has been made in view of the above points,
It is an object of the present invention to provide an operational amplifier capable of maintaining a balance between a phase inversion input transistor and a phase inversion output transistor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、入力信号を差動増幅する入力段と、入力段
に対してバイアス信号を供給するバイアス回路と、入力
段の出力信号を位相反転して出力する位相反転出力段
と、位相反転出力段の出力信号を位相補償して出力する
出力段とからなる演算増幅器において、位相反転出力段
は、定電流源用トランジスタと、入力段の出力信号が入
力される位相反転入力トランジスタと、位相反転入力ト
ランジスタと定電流源用トランジスタにより流れる電流
が決定される位相反転出力トランジスタとよりなり、定
電流源用トランジスタは第1の導電型のMOSトランジ
スタで構成し、位相反転入力トランジスタと位相反転出
力トランジスタをそれぞれ第2の導電型のノンドープM
OSトランジスタで構成したものである。
According to the present invention, there is provided an input stage for differentially amplifying an input signal, a bias circuit for supplying a bias signal to the input stage, and an output signal of the input stage. And an output stage for phase-compensating and outputting the output signal of the phase-inversion output stage, wherein the phase-inversion output stage includes a transistor for a constant current source, an input A phase inversion input transistor to which the output signal of the stage is input, and a phase inversion output transistor in which a current flowing through the phase inversion input transistor and the constant current source transistor is determined, wherein the constant current source transistor is of a first conductivity type. And the phase inverting input transistor and the phase inverting output transistor are each a second conductivity type non-doped M transistor.
It is composed of OS transistors.

【0012】本発明では、入力段により差動増幅された
信号が入力される位相反転出力段の位相反転入力トラン
ジスタと位相反転出力トランジスタをそれぞれノンドー
プMOSトランジスタで構成したため、位相反転入力ト
ランジスタと位相反転出力トランジスタを入力段から出
力される信号電圧よりも十分に低いしきい値電圧で動作
させることができる。
According to the present invention, since the phase inversion input transistor and the phase inversion output transistor of the phase inversion output stage to which the signal amplified by the input stage is inputted are each constituted by a non-doped MOS transistor, the phase inversion input transistor and the phase inversion The output transistor can be operated at a threshold voltage sufficiently lower than the signal voltage output from the input stage.

【0013】ここで、本発明は、第1の導電型の第1の
MOSトランジスタと、第1のMOSトランジスタとカ
レントミラー回路を構成する第1の導電型の第2のMO
Sトランジスタと、第1のMOSトランジスタのドレイ
ンにドレインが接続され、かつ、バイアス電圧入力端子
にゲートが接続された第2の導電型の第1のノンドープ
MOSトランジスタと、第1の入力端子にゲートが接続
され、かつ、第2のMOSトランジスタのドレインにソ
ースが接続された第1の導電型の第3のMOSトランジ
スタと、第2の入力端子にゲートが接続され、かつ、第
2のMOSトランジスタのドレインにソースが接続され
た第1の導電型の第4のMOSトランジスタと、第1の
MOSトランジスタのゲートにゲートが接続された第1
の導電型の第5のMOSトランジスタと、カレントミラ
ー回路を構成するそれぞれ第1の導電型の第6及び第7
のMOSトランジスタと、第3のMOSトランジスタの
ドレインにドレインが接続された第2の導電型の第2の
ノンドープMOSトランジスタと、第4のMOSトラン
ジスタのドレインにドレインが接続され、かつ、第2の
ノンドープMOSトランジスタとカレントミラー回路を
構成する第2の導電型の第3のノンドープMOSトラン
ジスタと、第4のMOSトランジスタと第2のノンドー
プMOSトランジスタの両ドレイン共通接続点にゲート
が接続され、かつ、第5のMOSトランジスタのドレイ
ンにドレインが接続された位相反転入力用の第2の導電
型の第4のノンドープMOSトランジスタと、第4のノ
ンドープMOSトランジスタのドレインにゲートとドレ
インが接続された位相反転出力用の第2の導電型の第5
のノンドープMOSトランジスタと、第5のノンドープ
MOSトランジスタのゲートにゲートが接続され、か
つ、第6のMOSトランジスタのゲート及びドレインと
第7のMOSトランジスタのゲートにドレインが接続さ
れた第2の導電型の第6のノンドープMOSトランジス
タと、第4のMOSトランジスタと第2のノンドープM
OSトランジスタの両ドレイン共通接続点にゲートが接
続され、かつ、第7のMOSトランジスタのドレインと
出力端子にドレインが接続された第2の導電型の第7の
ノンドープMOSトランジスタと、第4のMOSトラン
ジスタと第2のノンドープMOSトランジスタの両ドレ
イン共通接続点と第6及び第7のノンドープMOSトラ
ンジスタの両ドレインとの間に直列に接続されたコンデ
ンサ及び抵抗とよりなる構成としたものである。
Here, the present invention provides a first conductive type first MOS transistor and a first conductive type second MOS transistor which forms a current mirror circuit with the first MOS transistor.
An S transistor, a first non-doped MOS transistor of a second conductivity type having a drain connected to the drain of the first MOS transistor and a gate connected to the bias voltage input terminal, and a gate connected to the first input terminal And a third MOS transistor of the first conductivity type, the source of which is connected to the drain of the second MOS transistor, the gate of which is connected to the second input terminal, and the second MOS transistor A fourth MOS transistor of the first conductivity type having a source connected to the drain of the first MOS transistor and a first MOS transistor having a gate connected to the gate of the first MOS transistor
5th MOS transistor of the first conductivity type and sixth and 7th conductivity type of the first
, A second non-doped MOS transistor of the second conductivity type having a drain connected to the drain of the third MOS transistor, a drain connected to the drain of the fourth MOS transistor, and A gate is connected to a common connection point between both drains of a third non-doped MOS transistor of a second conductivity type forming a current mirror circuit with the non-doped MOS transistor, a fourth MOS transistor and a second non-doped MOS transistor, and A fourth non-doped MOS transistor of the second conductivity type for phase inversion input having a drain connected to the drain of the fifth MOS transistor, and a phase inversion having a gate and drain connected to the drain of the fourth non-doped MOS transistor The fifth of the second conductivity type for output
And a second conductive type in which the gate is connected to the gate of the fifth non-doped MOS transistor and the gate and drain of the sixth MOS transistor and the drain are connected to the gate of the seventh MOS transistor. Sixth non-doped MOS transistor, a fourth MOS transistor and a second non-doped M transistor.
A seventh non-doped MOS transistor of a second conductivity type having a gate connected to a common connection point between both drains of the OS transistor, and a drain connected to the drain and the output terminal of the seventh MOS transistor; In this configuration, a capacitor and a resistor are connected in series between a common connection point of both drains of the transistor and the second non-doped MOS transistor and both drains of the sixth and seventh non-doped MOS transistors.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図1は本発明になる演算増幅器
の一実施の形態の回路図を示す。同図中、図2と同一構
成部分には同一符号を付してある。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an operational amplifier according to an embodiment of the present invention. 2, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.

【0015】図1において、演算増幅器は、第1の電源
端子VDDと、第1の電源端子VDDよりも低い電源電
圧が印加される第2の電源端子VGNDと、バイアス電
源端子VBと、第1、第2の入力端子VII、VIN
と、出力端子OUTの各端子を有し、第1〜第7のPチ
ャネルMOSトランジスタMP1〜MP7と、第1〜第
7のNチャネルノンドープMOSトランジスタMND1
〜MND7から構成されている。
In FIG. 1, the operational amplifier includes a first power supply terminal VDD, a second power supply terminal VGND to which a power supply voltage lower than the first power supply terminal VDD is applied, a bias power supply terminal VB, and a first power supply terminal VB. , The second input terminals VII, VIN
And first to seventh P-channel MOS transistors MP1 to MP7, and first to seventh N-channel non-doped MOS transistors MND1.
To MND7.

【0016】上記の第1のPチャネルMOSトランジス
タMP1は、ソース及びバックゲートが第1の電源端子
VDDに接続され、かつ、ゲートとドレインが第1のN
チャネルノンドープMOSトランジスタMND1のドレ
インに接続されている。第1のNチャネルノンドープM
OSトランジスタMND1は、ゲートがバイアス電源端
子VBに接続され、ソースとバックゲートが第2の電源
端子VGNDに接続されている。また、上記の第1のP
チャネルMOSトランジスタMP1のゲートは、第2の
PチャネルMOSトランジスタMP2のゲートと、第5
のPチャネルMOSトランジスタMP5のゲートに接続
されている。
In the first P-channel MOS transistor MP1, the source and the back gate are connected to the first power supply terminal VDD, and the gate and the drain are the first N.
It is connected to the drain of the channel non-doped MOS transistor MND1. First N-channel non-doped M
The OS transistor MND1 has a gate connected to the bias power supply terminal VB, and a source and a back gate connected to the second power supply terminal VGND. In addition, the first P
The gate of the channel MOS transistor MP1 is connected to the gate of the second P-channel MOS transistor MP2 and the fifth
Of the P-channel MOS transistor MP5.

【0017】トランジスタMP2はソースとバックゲー
トが第1の電源端子VDDに接続され、ドレインが第3
のPチャネルMOSトランジスタMP3のソース及びバ
ックゲートに接続され、かつ、第4のPチャネルMOS
トランジスタMP4のソース及びバックゲートに接続さ
れている。これにより、トランジスタMP1及びMP2
はカレントミラー回路を構成している。また、上記の第
3のPチャネルMOSトランジスタMP3のドレイン
は、第2のNチャネルノンドープMOSトランジスタM
ND2のゲート及びドレインに接続されている。
The transistor MP2 has a source and a back gate connected to the first power supply terminal VDD, and a drain connected to the third power supply terminal VDD.
And the fourth P-channel MOS transistor MP3 connected to the source and back gate of the
It is connected to the source and the back gate of the transistor MP4. Thereby, the transistors MP1 and MP2
Constitutes a current mirror circuit. The drain of the third P-channel MOS transistor MP3 is connected to the second N-channel non-doped MOS transistor M3.
Connected to the gate and drain of ND2.

【0018】第2のNチャネルノンドープMOSトラン
ジスタMND2は、ソースとバックゲートが第2の電源
端子VGNDに接続され、ゲートがドレインに接続され
る一方、第3のNチャネルノンドープMOSトランジス
タMND3のゲートに接続されている。第3のNチャネ
ルノンドープMOSトランジスタMND3のドレイン
は、第4のPチャネルMOSトランジスタMP4のドレ
インと、第4のNチャネルノンドープMOSトランジス
タMND4と第7のNチャネルノンドープMOSトラン
ジスタMND7の各ゲートとコンデンサC1と接続され
ている。第4のPチャネルMOSトランジスタMP4
は、ソースとバックゲートが第2のPチャネルMOSト
ランジスタMP2のドレインに接続され、ゲートが第2
の入力端子VINに接続されている。上記のトランジス
タMP2、MP3、MP4、MND2及びMND3は入
力段を構成しており、トランジスタMND1及びMP1
は入力段のバイアス回路を構成している。
The second N-channel non-doped MOS transistor MND2 has a source and a back gate connected to the second power supply terminal VGND, a gate connected to the drain, and a third N-channel non-doped MOS transistor MND3 connected to the gate. It is connected. The drain of the third N-channel non-doped MOS transistor MND3 is connected to the drain of the fourth P-channel MOS transistor MP4, the gates of the fourth N-channel non-doped MOS transistor MND4 and the seventh N-channel non-doped MOS transistor MND7, and the capacitor C1. Is connected to Fourth P-channel MOS transistor MP4
Has a source and a back gate connected to the drain of the second P-channel MOS transistor MP2, and a gate connected to the second
Is connected to the input terminal VIN. The transistors MP2, MP3, MP4, MND2 and MND3 constitute an input stage, and the transistors MND1 and MP1
Constitutes an input stage bias circuit.

【0019】第5のPチャネルMOSトランジスタMP
5、第6のPチャネルMOSトランジスタMP6及び第
7のPチャネルMOSトランジスタMP7は、いずれも
それらのソースとバックゲートが第1の電源端子VDD
に接続されている。第5のPチャネルMOSトランジス
タMP5は定電流源を構成している。また、第6のPチ
ャネルMOSトランジスタMP6及び第7のPチャネル
MOSトランジスタMP7は、互いのゲートが接続され
ており、カレントミラー回路を構成している。
Fifth P-channel MOS transistor MP
The source and back gate of each of the fifth and sixth P-channel MOS transistors MP6 and MP7 are connected to the first power supply terminal VDD.
It is connected to the. The fifth P-channel MOS transistor MP5 forms a constant current source. The gates of the sixth P-channel MOS transistor MP6 and the seventh P-channel MOS transistor MP7 are connected to each other to form a current mirror circuit.

【0020】第4のNチャネルノンドープMOSトラン
ジスタMND4、第5のNチャネルノンドープMOSト
ランジスタMND5、第6のNチャネルノンドープMO
SトランジスタMND6及び第7のNチャネルノンドー
プMOSトランジスタMND7は、いずれもそれらのソ
ースとバックゲートが第2の電源端子VGNDに接続さ
れている。また、第4のNチャネルノンドープMOSト
ランジスタMND4のドレインは、第5のPチャネルM
OSトランジスタMP5のドレインと、第5のNチャネ
ルノンドープMOSトランジスタMND5のドレイン及
びゲートと、第6のNチャネルノンドープMOSトラン
ジスタMND6のゲートにそれぞれ接続されている。N
チャネルノンドープMOSトランジスタMND5及びM
ND6の各ゲートは共通に接続されている。
Fourth N-channel non-doped MOS transistor MND4, fifth N-channel non-doped MOS transistor MND5, sixth N-channel non-doped MO transistor
The source and back gate of the S transistor MND6 and the seventh N-channel non-doped MOS transistor MND7 are both connected to the second power supply terminal VGND. The drain of the fourth N-channel non-doped MOS transistor MND4 is connected to the fifth P-channel M
The drain of the OS transistor MP5, the drain and gate of the fifth N-channel non-doped MOS transistor MND5, and the gate of the sixth N-channel non-doped MOS transistor MND6 are connected to each other. N
Channel non-doped MOS transistors MND5 and MND
The gates of ND6 are commonly connected.

【0021】更に、第6のNチャネルノンドープMOS
トランジスタMND6のドレインは、第6のPチャネル
MOSトランジスタMP6のドレインとゲートに接続さ
れている。第7のNチャネルノンドープMOSトランジ
スタMND7は、ドレインが第7のPチャネルMOSト
ランジスタMP7のドレインと共に出力端子OUTに共
通接続され、またゲートがコンデンサC1及び抵抗R1
を直列に介して第7のPチャネルMOSトランジスタM
P7のドレインに接続され、また、トランジスタMP4
とMND3の共通ドレイン接続点(ノードN1)にも接
続されている。コンデンサC1及び抵抗R1は位相補償
回路を構成している。
Further, a sixth N-channel non-doped MOS
The drain of the transistor MND6 is connected to the drain and the gate of the sixth P-channel MOS transistor MP6. The seventh N-channel non-doped MOS transistor MND7 has a drain commonly connected to the output terminal OUT together with a drain of the seventh P-channel MOS transistor MP7, and a gate connected to the capacitor C1 and the resistor R1.
P-channel MOS transistor M
Connected to the drain of P7 and the transistor MP4
And MND3 are also connected to a common drain connection point (node N1). The capacitor C1 and the resistor R1 constitute a phase compensation circuit.

【0022】NチャネルノンドープMOSトランジスタ
MND4、MND5及びPチャネルMOSトランジスタ
MP5は、位相反転回路(位相反転出力段)を構成して
いる。PチャネルMOSトランジスタMP5は、位相反
転回路のバイアス電流源である。
The N-channel non-doped MOS transistors MND4 and MND5 and the P-channel MOS transistor MP5 constitute a phase inversion circuit (phase inversion output stage). The P-channel MOS transistor MP5 is a bias current source of the phase inversion circuit.

【0023】この実施の形態の演算増幅器では、バイア
ス電圧入力端子VBから一定のバイアス電圧がトランジ
スタMN1のゲートに印加されることによって、トラン
ジスタMN1のドレイン側に接続されたカレントミラー
回路を構成するトランジスタMP1及びMP2とトラン
ジスタMP5にそれぞれ一定電流が流れて定電流源とし
て動作する点は図2の従来の演算増幅器と同様である。
In the operational amplifier of this embodiment, a constant bias voltage is applied to the gate of the transistor MN1 from the bias voltage input terminal VB, so that the transistor constituting the current mirror circuit connected to the drain of the transistor MN1 is formed. The point that a constant current flows through each of the transistors MP1 and MP2 and the transistor MP5 to operate as a constant current source is the same as the conventional operational amplifier of FIG.

【0024】一方、トランジスタMP3及びMP4のそ
れぞれのゲートに、入力端子VII、VINから入力信
号が入力され、それらの入力信号はトランジスタMP3
及びMP4により差動増幅されてノードN1からNチャ
ネルノンドープMOSトランジスタMND4のゲートに
入力される。
On the other hand, an input signal is inputted from the input terminals VII and VIN to the respective gates of the transistors MP3 and MP4.
, And is differentially amplified by MP4 and input from the node N1 to the gate of the N-channel non-doped MOS transistor MND4.

【0025】ここで、NチャネルノンドープMOSトラ
ンジスタMND4とMND5のドレインには定電流源と
して動作するトランジスタMP5が接続されているた
め、NチャネルノンドープMOSトランジスタMND4
のゲートに入力されたノードN1からの出力電圧によ
り、NチャネルノンドープMOSトランジスタMND5
に流れる電流が決定される。このNチャネルノンドープ
MOSトランジスタMND5に流れる電流は、トランジ
スタMP5から流れる電流と、トランジスタMND4に
流れる電流の差である。
Here, since the transistor MP5 operating as a constant current source is connected to the drains of the N-channel non-doped MOS transistors MND4 and MND5, the N-channel non-doped MOS transistor MND4
N-channel non-doped MOS transistor MND5 according to the output voltage from node N1 input to the gate of
Is determined. The current flowing through the N-channel non-doped MOS transistor MND5 is the difference between the current flowing from the transistor MP5 and the current flowing through the transistor MND4.

【0026】このトランジスタMND5はNチャネルノ
ンドープMOSトランジスタMND6とカレントミラー
回路を構成しているので、トランジスタMND5に流れ
る電流に等しい電流がトランジスタMND6に流れ、こ
の電流に応じた電流がカレントミラー回路を構成するト
ランジスタMP6及びMP7に流れる。また、ノードN
1からの電圧はNチャネルノンドープMOSトランジス
タMND7のゲートに印加されてこれを制御する。
Since transistor MND5 forms a current mirror circuit with N-channel non-doped MOS transistor MND6, a current equal to the current flowing through transistor MND5 flows through transistor MND6, and a current corresponding to this current forms a current mirror circuit. To the transistors MP6 and MP7. Node N
The voltage from 1 is applied to and controls the gate of the N-channel non-doped MOS transistor MND7.

【0027】かかる動作をするこの実施の形態の演算増
幅器を、図2の従来の演算増幅器と比較した場合、Nチ
ャネルノンドープMOSトランジスタMND4のしきい
値電圧が入力段の出力電圧(ノードN1における電圧)
よりも十分に小さいので、差動回路の同相入力範囲をG
ND側に下げても、トランジスタMP5より供給される
バイアス電流がトランジスタMND4とMND5にそれ
ぞれほぼ等量流れ、位相反転入力トランジスタMND4
と位相反転出力トランジスタMND5の平衡を保つこと
ができる。
When the operational amplifier of this embodiment performing the above operation is compared with the conventional operational amplifier of FIG. 2, the threshold voltage of N-channel non-doped MOS transistor MND4 is equal to the output voltage of the input stage (the voltage at node N1). )
, The common mode input range of the differential circuit is G
Even when the bias current is lowered to the ND side, the bias current supplied from the transistor MP5 flows through the transistors MND4 and MND5 in substantially equal amounts, respectively, and the phase inversion input transistor MND4
And the phase inversion output transistor MND5 can be balanced.

【0028】なお、本発明は上記の実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、そ
の他種々の変形例が可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相反転出力段の位相反転入力トランジスタと位相反転
出力トランジスタを、ノンドープMOSトランジスタで
構成することにより、入力段の出力信号電圧よりも十分
にしきい値の低い状態で位相反転入力トランジスタと位
相反転出力トランジスタを動作できるため、従来のMO
Sトランジスタに比し、入力段の差動回路の同相入力範
囲をGND側に下げても位相反転入力トランジスタと位
相反転出力トランジスタの平衡を保つことができ、よっ
て、演算増幅器のアプリケーション上の自由度を向上で
きる。
As described above, according to the present invention,
The phase inverting input transistor and the phase inverting output transistor of the phase inverting output stage are constituted by non-doped MOS transistors, so that the phase inverting input transistor and the phase inverting output transistor have a sufficiently lower threshold value than the output signal voltage of the input stage. Can be operated with the conventional MO
Compared to the S transistor, even if the common mode input range of the differential circuit in the input stage is lowered to the GND side, the balance between the phase inversion input transistor and the phase inversion output transistor can be maintained, and therefore, the degree of freedom in the application of the operational amplifier can be improved. Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention.

【図2】従来の一例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional example.

【図3】従来の他の例の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of another example of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

MP1〜MP7 PチャネルMOSトランジスタ MND1〜MND7 NチャネルノンドープMOSトラ
ンジスタ C1 位相補償用コンデンサ R1 位相補償用抵抗
MP1 to MP7 P-channel MOS transistors MND1 to MND7 N-channel non-doped MOS transistors C1 Capacitor for phase compensation R1 Resistance for phase compensation

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力信号を差動増幅する入力段と、前記
入力段に対してバイアス信号を供給するバイアス回路
と、前記入力段の出力信号を位相反転して出力する位相
反転出力段と、前記位相反転出力段の出力信号を位相補
償して出力する出力段とからなる演算増幅器において、
前記位相反転出力段は、定電流源用トランジスタと、前
記入力段の出力信号が入力される位相反転入力トランジ
スタと、前記位相反転入力トランジスタと定電流源用ト
ランジスタにより流れる電流が決定される位相反転出力
トランジスタとよりなり、前記定電流源用トランジスタ
は第1の導電型のMOSトランジスタで構成し、前記位
相反転入力トランジスタと位相反転出力トランジスタを
それぞれ第2の導電型のノンドープMOSトランジスタ
で構成したことを特徴とする演算増幅器。
An input stage for differentially amplifying an input signal; a bias circuit for supplying a bias signal to the input stage; a phase inversion output stage for inverting the output signal of the input stage and outputting the inverted signal; An output stage for compensating and outputting the output signal of the phase inversion output stage.
The phase inversion output stage includes a constant current source transistor, a phase inversion input transistor to which an output signal of the input stage is input, and a phase inversion in which a current flowing by the phase inversion input transistor and the constant current source transistor is determined. An output transistor, wherein the constant current source transistor comprises a first conductivity type MOS transistor, and the phase inversion input transistor and the phase inversion output transistor each comprise a second conductivity type non-doped MOS transistor. An operational amplifier characterized in that:
【請求項2】 前記入力段は、第1の入力端子にゲート
が接続された前記第1の導電型と同一導電型の第1のM
OSトランジスタと、第2の入力端子にゲートが接続さ
れ、かつ、前記第1のMOSトランジスタと差動接続さ
れた前記第1の導電型と同一導電型の第2のMOSトラ
ンジスタと、前記第1及び第2のMOSトランジスタの
ソース側に接続された定電流源を構成する第1のカレン
トミラー回路と、前記第1及び第2のMOSトランジス
タのドレイン側に接続された負荷用の第2のカレントミ
ラー回路からなり、該第2のカレントミラー回路を構成
する2つのトランジスタは前記第2の導電型と同じ導電
型のノンドープMOSトランジスタであり、前記第2の
MOSトランジスタのドレインから出力信号を取り出す
ことを特徴とする請求項1記載の演算増幅器。
2. The input stage, comprising: a first transistor having the same conductivity type as the first conductivity type having a gate connected to a first input terminal;
An OS transistor, a second MOS transistor having a gate connected to a second input terminal, and having the same conductivity type as the first conductivity type, differentially connected to the first MOS transistor; And a first current mirror circuit forming a constant current source connected to the source side of the second MOS transistor, and a second current for a load connected to the drain side of the first and second MOS transistors. The two transistors constituting the second current mirror circuit are non-doped MOS transistors of the same conductivity type as the second conductivity type, and an output signal is taken out from the drain of the second MOS transistor. The operational amplifier according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第1の導電型はPチャネルであり、
前記第2の導電型はNチャネルであることを特徴とする
請求項1又は2記載の演算増幅器。
3. The first conductivity type is a P-channel,
3. The operational amplifier according to claim 1, wherein the second conductivity type is an N-channel.
【請求項4】 第1の導電型の第1のMOSトランジス
タと、該第1のMOSトランジスタとカレントミラー回
路を構成する第1の導電型の第2のMOSトランジスタ
と、該第1のMOSトランジスタのドレインにドレイン
が接続され、かつ、バイアス電圧入力端子にゲートが接
続された第2の導電型の第1のノンドープMOSトラン
ジスタと、第1の入力端子にゲートが接続され、かつ、
前記第2のMOSトランジスタのドレインにソースが接
続された第1の導電型の第3のMOSトランジスタと、
第2の入力端子にゲートが接続され、かつ、前記第2の
MOSトランジスタのドレインにソースが接続された第
1の導電型の第4のMOSトランジスタと、前記第1の
MOSトランジスタのゲートにゲートが接続された第1
の導電型の第5のMOSトランジスタと、カレントミラ
ー回路を構成するそれぞれ第1の導電型の第6及び第7
のMOSトランジスタと、前記第3のMOSトランジス
タのドレインにドレインが接続された第2の導電型の第
2のノンドープMOSトランジスタと、前記第4のMO
Sトランジスタのドレインにドレインが接続され、か
つ、前記第2のノンドープMOSトランジスタとカレン
トミラー回路を構成する第2の導電型の第3のノンドー
プMOSトランジスタと、前記第4のMOSトランジス
タと前記第2のノンドープMOSトランジスタの両ドレ
イン共通接続点にゲートが接続され、かつ、前記第5の
MOSトランジスタのドレインにドレインが接続された
位相反転入力用の第2の導電型の第4のノンドープMO
Sトランジスタと、該第4のノンドープMOSトランジ
スタのドレインにゲートとドレインが接続された位相反
転出力用の第2の導電型の第5のノンドープMOSトラ
ンジスタと、該第5のノンドープMOSトランジスタの
ゲートにゲートが接続され、かつ、前記第6のMOSト
ランジスタのゲート及びドレインと前記第7のMOSト
ランジスタのゲートにドレインが接続された第2の導電
型の第6のノンドープMOSトランジスタと、前記第4
のMOSトランジスタと前記第3のノンドープMOSト
ランジスタの両ドレイン共通接続点にゲートが接続さ
れ、かつ、前記第7のMOSトランジスタのドレインと
出力端子にドレインが接続された第2の導電型の第7の
ノンドープMOSトランジスタと、前記第4のMOSト
ランジスタと前記第3のノンドープMOSトランジスタ
の両ドレイン共通接続点と前記第6及び第7のノンドー
プMOSトランジスタの両ドレインとの間に直列に接続
されたコンデンサ及び抵抗とよりなることを特徴とする
演算増幅器。
4. A first MOS transistor of a first conductivity type, a second MOS transistor of a first conductivity type forming a current mirror circuit with the first MOS transistor, and the first MOS transistor A first non-doped MOS transistor of a second conductivity type having a drain connected to the drain thereof and a gate connected to the bias voltage input terminal, a gate connected to the first input terminal, and
A third MOS transistor of a first conductivity type having a source connected to the drain of the second MOS transistor;
A fourth MOS transistor of a first conductivity type having a gate connected to the second input terminal and a source connected to the drain of the second MOS transistor; and a gate connected to the gate of the first MOS transistor. Connected to the first
5th MOS transistor of the first conductivity type and sixth and 7th conductivity type of the first
MOS transistor, a second non-doped MOS transistor of a second conductivity type having a drain connected to the drain of the third MOS transistor, and the fourth MO transistor.
A third non-doped MOS transistor of a second conductivity type having a drain connected to the drain of the S transistor and forming a current mirror circuit with the second non-doped MOS transistor; the fourth MOS transistor and the second MOS transistor; A fourth non-doped MO of the second conductivity type for a phase inversion input, having a gate connected to a common connection point of both drains of the non-doped MOS transistor and a drain connected to the drain of the fifth MOS transistor
An S transistor, a fifth non-doped MOS transistor of the second conductivity type for phase-inversion output having a gate and a drain connected to the drain of the fourth non-doped MOS transistor, and a gate connected to the fifth non-doped MOS transistor. A sixth non-doped MOS transistor of a second conductivity type having a gate connected, a gate and a drain of the sixth MOS transistor, and a drain connected to a gate of the seventh MOS transistor;
The seventh MOS transistor of the second conductivity type has a gate connected to a common connection point of both drains of the third MOS transistor and the third non-doped MOS transistor, and a drain connected to the drain and the output terminal of the seventh MOS transistor. And a capacitor connected in series between a common connection point of both drains of the fourth MOS transistor and the third non-doped MOS transistor and both drains of the sixth and seventh non-doped MOS transistors. And an operational amplifier comprising: a resistor;
【請求項5】 前記第1乃至第7のMOSトランジスタ
は、PチャネルMOSトランジスタであり、前記第1乃
至第7のノンドープMOSトランジスタはNチャネルノ
ンドープMOSトランジスタであり、前記第1、第2、
第5、第6及び第7のMOSトランジスタの各ソースは
高電位側電源端子に接続され、前記第1乃至第7のノン
ドープMOSトランジスタの各ソースは低電位側電源端
子に接続されていることを特徴とする請求項4記載の演
算増幅器。
5. The first to seventh MOS transistors are P-channel MOS transistors, and the first to seventh non-doped MOS transistors are N-channel non-doped MOS transistors.
Each source of the fifth, sixth, and seventh MOS transistors is connected to a high-potential-side power supply terminal, and each source of the first to seventh non-doped MOS transistors is connected to a low-potential-side power supply terminal. The operational amplifier according to claim 4, wherein:
【請求項6】 前記第1乃至第7のMOSトランジスタ
と前記第1乃至第7のノンドープMOSトランジスタ
は、それぞれバックゲートとソースが接続されたトラン
ジスタであることを特徴とする請求項4又は5記載の演
算増幅器。
6. The transistor according to claim 4, wherein the first to seventh MOS transistors and the first to seventh non-doped MOS transistors are transistors each having a back gate and a source connected to each other. Operational amplifier.
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