JP4689309B2 - Amplification circuit and electronic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、演算増幅器に関し、特に差動入力を複数有する多入力演算増幅器に関する。 The present invention relates to an operational amplifier, and more particularly to a multi-input operational amplifier having a plurality of differential inputs.
演算増幅器は、電子回路を構成する基本回路としてあらゆる用途において広く用いられている。演算増幅器は、MOSFETやバイポーラトランジスタなどを用いて構成され、入力段に設けられた差動対に入力された信号を差動増幅して出力する。 An operational amplifier is widely used in various applications as a basic circuit constituting an electronic circuit. The operational amplifier is configured using a MOSFET, a bipolar transistor, or the like, and differentially amplifies and outputs a signal input to a differential pair provided in an input stage.
従来の演算増幅器は、非反転入力端子と反転入力端子の2つの入力端子を備え、出力端子から2つの入力端子への帰還構成を変えることにより、用途に応じて反転増幅回路、非反転増幅回路などとして用いられる。 Conventional operational amplifiers have two input terminals, a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, and by changing the feedback configuration from the output terminal to the two input terminals, an inverting amplifier circuit and a non-inverting amplifier circuit are used depending on the application. Used as such.
たとえば、オーディオ信号を増幅するオーディオ信号増幅回路においては、演算増幅器を用いて構成される反転増幅回路が広く用いられている。このような反転増幅回路の利得は、演算増幅器の出力端子から反転入力端子の間に可変抵抗を設け、この可変抵抗の値を変化させることにより制御することができる。たとえば、特許文献1には可変抵抗を用いた増幅回路が開示されている。このような可変利得増幅回路は、ボリュームコントロール回路として用いられる。 For example, in an audio signal amplifier circuit that amplifies an audio signal, an inverting amplifier circuit configured by using an operational amplifier is widely used. The gain of such an inverting amplifier circuit can be controlled by providing a variable resistor between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier and changing the value of this variable resistor. For example, Patent Document 1 discloses an amplifier circuit using a variable resistor. Such a variable gain amplifier circuit is used as a volume control circuit.
しかしながら、可変抵抗の抵抗値は、離散的な値で切り替えられるため、増幅回路の利得も離散的に切り替えられることになる。増幅回路の利得が離散的に切り替えられると、増幅回路から出力されるオーディオ信号の電圧値が急激に変化することになるため、ノイズが発生する要因となるため望ましくない。 However, since the resistance value of the variable resistor is switched with a discrete value, the gain of the amplifier circuit is also switched discretely. If the gain of the amplifier circuit is switched discretely, the voltage value of the audio signal output from the amplifier circuit changes abruptly, which is undesirable because it causes noise.
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、利得をシームレスに切り替え可能な増幅回路およびそれに使用することができる演算増幅器の提供にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an amplifier circuit capable of seamlessly switching gains and an operational amplifier that can be used therefor.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の演算増幅器は、2組の差動入力端子を備える演算増幅器であって、それぞれの制御端子が第1非反転入力端子および第1反転入力端子に接続された第1、第2トランジスタを含む第1差動対と、それぞれの制御端子が第2非反転入力端子および第2反転入力端子に接続された第3、第4トランジスタを含む第2差動対と、第1、第2差動対に共通に設けられたカレントミラー負荷と、第1、第2差動対それぞれにバイアス電流を供給する第1、第2電流源と、を備える。 In order to solve the above-described problem, an operational amplifier according to an aspect of the present invention is an operational amplifier including two sets of differential input terminals, each of which has a first non-inverting input terminal and a first inverting input terminal. A first differential pair including first and second transistors connected to each other, and a second differential circuit including third and fourth transistors each having a control terminal connected to a second non-inverting input terminal and a second inverting input terminal. A differential pair; a current mirror load provided in common to the first and second differential pairs; and first and second current sources for supplying a bias current to each of the first and second differential pairs. .
この態様によると、第1、第2差動対のいずれにバイアス電流を供給するかによって、いずれの差動対をアクティブとするかを切り替えられる。その結果、第1差動対側の第1非反転入力端子および第1反転入力端子を利用して構成される増幅回路と、第2差動対側の第2非反転入力端子および第2反転入力端子を利用して構成される増幅回路を切り替えて使用することができる。 According to this aspect, which differential pair is activated can be switched depending on which of the first and second differential pairs is supplied with the bias current. As a result, an amplifier circuit configured using the first non-inverting input terminal and the first inverting input terminal on the first differential pair side, and the second non-inverting input terminal and the second inverting side on the second differential pair side An amplifier circuit configured using the input terminal can be switched and used.
演算増幅器は、第1、第2電流源により第1、第2差動対に供給されるバイアス電流を制御する電流制御部をさらに備え、当該電流制御部は、第1、第2差動対に供給されるバイアス電流の和が一定値となるよう制御してもよい。
第1、第2差動対に供給されるバイアス電流の和を一定とすることにより、カレントミラー負荷に流れる電流が一定値に保たれることになり、安定した差動増幅を行うことができる。
The operational amplifier further includes a current control unit that controls a bias current supplied to the first and second differential pairs by the first and second current sources, and the current control unit includes the first and second differential pairs. Control may be performed so that the sum of the bias currents supplied to becomes a constant value.
By making the sum of the bias currents supplied to the first and second differential pairs constant, the current flowing through the current mirror load is maintained at a constant value, and stable differential amplification can be performed. .
電流制御部は、キャパシタと、キャパシタを充放電する充放電回路と、キャパシタの一端に現れる電圧を電流に変換する電圧電流変換回路と、所定の定電流を生成する定電流源と、を備えてもよい。電圧電流変換回路により変換された電流を第1差動対に供給するバイアス電流とし、所定の定電流と電圧電流変換回路により変換された電流との差分を第2差動対に供給するバイアス電流としてもよい。
この電流制御部によれば、キャパシタの充放電によってバイアス電流を調節することができる。
The current control unit includes a capacitor, a charge / discharge circuit that charges and discharges the capacitor, a voltage-current conversion circuit that converts a voltage that appears at one end of the capacitor into a current, and a constant current source that generates a predetermined constant current. Also good. The bias current supplied to the first differential pair is the current converted by the voltage-current converter, and the difference between the predetermined constant current and the current converted by the voltage-current converter is supplied to the second differential pair. It is good.
According to this current control unit, the bias current can be adjusted by charging and discharging the capacitor.
本発明の別の態様は、増幅回路である。この増幅回路は、上述の演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と第1反転入力端子間に設けられた第1帰還経路と、演算増幅器の出力端子と第2反転入力端子間に設けられた第2帰還経路と、を備える。増幅すべき入力信号は、第1非反転入力端子および第2非反転入力端子に入力される。 Another embodiment of the present invention is an amplifier circuit. The amplifier circuit includes the above-described operational amplifier, a first feedback path provided between the output terminal of the operational amplifier and the first inverting input terminal, and a first feedback path provided between the output terminal of the operational amplifier and the second inverting input terminal. 2 return paths. An input signal to be amplified is input to the first non-inverting input terminal and the second non-inverting input terminal.
この態様によると、第1差動対および第1帰還経路によって構成される非反転増幅器と、第2差動対および第2帰還経路によって構成される非反転増幅器を、演算増幅器のバイアス電流の調節によって切り替えて使用することができる。 According to this aspect, the non-inverting amplifier constituted by the first differential pair and the first feedback path and the non-inverting amplifier constituted by the second differential pair and the second feedback path are adjusted to adjust the bias current of the operational amplifier. Can be used by switching.
本発明のさらに別の態様もまた、増幅回路である。この増幅回路は、上述の演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と第1反転入力端子間に設けられた第1帰還経路と、演算増幅器の出力端子と第2反転入力端子間に設けられた第2帰還経路と、を備える。増幅すべき入力信号は、入力抵抗を介して第1反転入力端子および第2反転入力端子に入力され、所定の基準電圧が第1非反転入力端子および第2非反転入力端子に入力される。 Yet another embodiment of the present invention is also an amplifier circuit. The amplifier circuit includes the above-described operational amplifier, a first feedback path provided between the output terminal of the operational amplifier and the first inverting input terminal, and a first feedback path provided between the output terminal of the operational amplifier and the second inverting input terminal. 2 return paths. An input signal to be amplified is input to the first inverting input terminal and the second inverting input terminal via an input resistor, and a predetermined reference voltage is input to the first non-inverting input terminal and the second non-inverting input terminal.
この態様によると、第1差動対および第1帰還経路によって構成される反転増幅器と、第2差動対および第2帰還経路によって構成される反転増幅器を、演算増幅器のバイアス電流の調節によって切り替えて使用することができる。 According to this aspect, the inverting amplifier configured by the first differential pair and the first feedback path and the inverting amplifier configured by the second differential pair and the second feedback path are switched by adjusting the bias current of the operational amplifier. Can be used.
本発明のさらに別の態様もまた、増幅回路である。この増幅回路は、上述の演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と第1反転入力端子間に設けられた第1帰還経路と、演算増幅器の出力端子と第2反転入力端子間に設けられた第2帰還経路と、を備える。増幅すべき入力信号は、入力抵抗を介して第1反転入力端子および第2非反転入力端子に入力され、第1非反転入力端子に所定の基準電圧が入力される。 Yet another embodiment of the present invention is also an amplifier circuit. The amplifier circuit includes the above-described operational amplifier, a first feedback path provided between the output terminal of the operational amplifier and the first inverting input terminal, and a first feedback path provided between the output terminal of the operational amplifier and the second inverting input terminal. 2 return paths. An input signal to be amplified is input to a first inverting input terminal and a second non-inverting input terminal via an input resistor, and a predetermined reference voltage is input to the first non-inverting input terminal.
この態様によると、第1差動対および第1帰還経路によって構成される反転増幅器と、第2差動対および第2帰還経路によって構成される非反転増幅器を、演算増幅器のバイアス電流の調節によって切り替えて使用することができる。 According to this aspect, the inverting amplifier constituted by the first differential pair and the first feedback path and the non-inverting amplifier constituted by the second differential pair and the second feedback path are adjusted by adjusting the bias current of the operational amplifier. Can be used by switching.
本発明のさらに別の態様もまた、増幅回路である。この増幅回路は、上述の演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と第1反転入力端子間に設けられた第1帰還経路と、演算増幅器の出力端子と第2反転入力端子間に設けられた第2帰還経路と、を備える。増幅すべき入力信号は、入力抵抗を介して第1反転入力端子に入力され、第1非反転入力端子および第2非反転入力端子に所定の基準電圧が入力される。 Yet another embodiment of the present invention is also an amplifier circuit. The amplifier circuit includes the above-described operational amplifier, a first feedback path provided between the output terminal of the operational amplifier and the first inverting input terminal, and a first feedback path provided between the output terminal of the operational amplifier and the second inverting input terminal. 2 return paths. The input signal to be amplified is input to the first inverting input terminal via the input resistor, and a predetermined reference voltage is input to the first non-inverting input terminal and the second non-inverting input terminal.
この態様によると、第1差動対および第1帰還経路によって反転増幅器が構成され、第2差動対および第2帰還経路によって固定電圧を出力する電圧源が構成される。演算増幅器のバイアス電流の調節によって、入力信号を反転増幅した信号または固定電圧を切り替えて出力することができる。 According to this aspect, an inverting amplifier is configured by the first differential pair and the first feedback path, and a voltage source that outputs a fixed voltage is configured by the second differential pair and the second feedback path. By adjusting the bias current of the operational amplifier, a signal obtained by inverting and amplifying the input signal or a fixed voltage can be switched and output.
第1帰還経路または第2帰還経路の少なくとも一方は、可変抵抗を含んでもよい。帰還経路に可変抵抗を設けることにより、可変利得増幅器として用いることができる。 At least one of the first feedback path or the second feedback path may include a variable resistor. By providing a variable resistor in the feedback path, it can be used as a variable gain amplifier.
本発明のさらに別の態様もまた、増幅回路である。この増幅回路は、上述の演算増幅器と、複数の抵抗が直列に接続され、その一端が演算増幅器の出力端子に接続された抵抗群と、抵抗群に含まれる複数の抵抗の各接続ノードと、第1反転入力端子との間に設けられた複数のスイッチを含む第1スイッチ群と、複数の抵抗の各接続ノードと、第2反転入力端子との間に設けられた複数のスイッチを含む第2スイッチ群と、第1スイッチ群および第2スイッチ群から、それぞれひとつのスイッチを選択してオンするスイッチ制御部と、を備える。第1、第2非反転入力端子に所定の基準電圧が印加され、抵抗群の他端には増幅すべき入力信号が印加される。 Yet another embodiment of the present invention is also an amplifier circuit. This amplifier circuit includes the above-described operational amplifier, a plurality of resistors connected in series, one end of which is connected to the output terminal of the operational amplifier, and each connection node of the plurality of resistors included in the resistor group, A first switch group including a plurality of switches provided between the first inverting input terminal, a first switch group including a plurality of switches provided between the connection nodes of the plurality of resistors and the second inverting input terminal. And a switch control unit that selects and turns on one switch from each of the two switch groups and the first switch group and the second switch group. A predetermined reference voltage is applied to the first and second non-inverting input terminals, and an input signal to be amplified is applied to the other end of the resistor group.
この態様によると、第1スイッチ群および第2スイッチ群により帰還抵抗の値を切り替えることができ、可変利得増幅回路を構成することができる。 According to this aspect, the value of the feedback resistor can be switched by the first switch group and the second switch group, and a variable gain amplifier circuit can be configured.
本発明のさらに別の態様は、演算増幅器である。この演算増幅器は、複数の差動対と、複数の差動対に共通に設けられた負荷と、複数の差動対それぞれにバイアス電流を供給する複数の電流源と、を備える。 Yet another embodiment of the present invention is an operational amplifier. The operational amplifier includes a plurality of differential pairs, a load provided in common to the plurality of differential pairs, and a plurality of current sources that supply a bias current to each of the plurality of differential pairs.
この態様によると、任意の数の差動入力対を有する演算増幅器を提供することができる。 According to this aspect, an operational amplifier having an arbitrary number of differential input pairs can be provided.
演算増幅器は、複数の差動対に供給するバイアス電流を制御する電流制御部をさらに備えてもよい。当該電流制御部は、複数の電流源により生成される電流の総和が一定値となるように複数の電流源を制御してもよい。
上記負荷は、カレントミラー負荷であってもよい。
The operational amplifier may further include a current control unit that controls a bias current supplied to the plurality of differential pairs. The current control unit may control the plurality of current sources so that the sum of the currents generated by the plurality of current sources becomes a constant value.
The load may be a current mirror load.
複数の差動対は電界効果トランジスタであってもよく、また、複数の差動対はバイポーラトランジスタであってもよい。 The plurality of differential pairs may be field effect transistors, and the plurality of differential pairs may be bipolar transistors.
本発明のさらに別の態様は、電子機器に関する。この電子機器は、音声出力部と、音声出力部を駆動する上述の増幅回路と、を備える。音声出力部とは、スピーカやイヤホンなどを含む。 Still another embodiment of the present invention relates to an electronic device. This electronic apparatus includes an audio output unit and the above-described amplifier circuit that drives the audio output unit. The audio output unit includes a speaker and an earphone.
なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements and the constituent elements and expressions of the present invention replaced with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、利得をシームレスに切り替え可能な増幅回路およびそれに使用することができる演算増幅器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the amplifier circuit which can switch a gain seamlessly, and the operational amplifier which can be used for it can be provided.
図1は、本実施の形態に係る演算増幅器の構成を示す回路図である。この演算増幅器100は、2組の差動入力端子を備える。第1の差動入力端子をAチャンネル、第2の差動入力端子をBチャンネルとする。
演算増幅器100は、第1トランジスタM1〜第6トランジスタM6、第1電流源10、第2電流源12、出力増幅段20を含む。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an operational amplifier according to the present embodiment. The
The
この演算増幅器100は、第1トランジスタM1、第2トランジスタM2により構成されるAチャンネルに対応する第1差動対と、第3トランジスタM3、第4トランジスタM4により構成されるBチャンネルに対応する第2差動対の2つの差動対を備える。
第1トランジスタM1〜第4トランジスタM4は、PチャンネルMOSトランジスタであって、それぞれの制御端子であるゲート端子は、第1非反転入力端子102、第1反転入力端子104、第2非反転入力端子106、第2反転入力端子108となっている。
The
The first transistor M1 to the fourth transistor M4 are P-channel MOS transistors, and the gate terminals that are the control terminals thereof are the first
第1トランジスタM1、第2トランジスタM2により構成される第1差動対には、テール電流として第1電流源10により第1バイアス電流Ibias1が供給される。
同様に、第3トランジスタM3、第4トランジスタM4により構成される第2差動対には、テール電流として第2電流源12により第2バイアス電流Ibias2が供給される。
第1電流源10、第2電流源12により生成される第1バイアス電流Ibias1および第2バイアス電流Ibias2の電流値は可変となっている。
A first bias current Ibias1 is supplied as a tail current from the first
Similarly, a second bias current Ibias2 is supplied as a tail current from the second
The current values of the first bias current Ibias1 and the second bias current Ibias2 generated by the first
第5トランジスタM5、第6トランジスタM6は、第1差動対および第2差動対に共通に接続されたカレントミラー負荷である。第5トランジスタM5、第6トランジスタM6はNチャンネルMOSトランジスタであって、ソース端子が接地されており、ゲート端子は、第5トランジスタM5のドレイン端子に接続されている。
また、第5トランジスタM5のドレイン端子は第1トランジスタM1、第3トランジスタM3のドレイン端子と接続され、同様に第6トランジスタM6のドレイン端子は第2トランジスタM2、第4トランジスタM4のドレイン端子と接続される。
第5トランジスタM5、第6トランジスタM6は、第1差動対および第2差動対の定電流負荷として機能する。
The fifth transistor M5 and the sixth transistor M6 are current mirror loads commonly connected to the first differential pair and the second differential pair. The fifth transistor M5 and the sixth transistor M6 are N-channel MOS transistors, the source terminal is grounded, and the gate terminal is connected to the drain terminal of the fifth transistor M5.
The drain terminal of the fifth transistor M5 is connected to the drain terminals of the first transistor M1 and the third transistor M3. Similarly, the drain terminal of the sixth transistor M6 is connected to the drain terminals of the second transistor M2 and the fourth transistor M4. Is done.
The fifth transistor M5 and the sixth transistor M6 function as constant current loads for the first differential pair and the second differential pair.
第6トランジスタM6のドレイン端子には出力増幅段20が接続されている。出力増幅段20は、2つの差動対により生成された出力電流Ioutを増幅し、出力端子110から出力する。出力増幅段20は、一般的な演算増幅器の出力段の構成するものであればよく、その回路形式は本実施の形態において特に限定されるものではない。
The
以上のように構成された演算増幅器100の動作について説明する。
第1差動対の相互コンダクタンスgm1は、gm1=√(β×Ibias1)で与えられる。ここで、βは、ゲート幅W、ゲート長L、移動度μ、ゲート酸化膜のキャパシタンスCoxを用いて、β=W/L×μCoxで与えられる。いま、第1非反転入力端子102、第1反転入力端子104に入力される電圧の差、すなわち差動入力電圧をVin1とすると、第1差動対により生成される差動電流Iout1は、Iout1=gm1×Vin1となる。
同様にして第2差動対の相互コンダクタンスgm2は、gm2=√(β×Ibias2)で与えられ、差動入力電圧をVin2とすると、第2差動対により生成される差動電流Iout2は、Iout2=gm2×Vin2となる。
The operation of the
The mutual conductance gm1 of the first differential pair is given by gm1 = √ (β × Ibias1). Here, β is given by β = W / L × μCox using the gate width W, gate length L, mobility μ, and capacitance Cox of the gate oxide film. Now, if the difference between the voltages input to the first
Similarly, the mutual conductance gm2 of the second differential pair is given by gm2 = √ (β × Ibias2), and when the differential input voltage is Vin2, the differential current Iout2 generated by the second differential pair is Iout2 = gm2 × Vin2.
出力増幅段20により増幅される出力電流Ioutは、第1差動対および第2差動対によりそれぞれ生成される差動電流Iout1、Iout2の和で与えられる。すなわち、Iout=Iout1+Iout2=gm1×Vin1+gm2×Vin2で与えられる。
上述のように、差動対の相互コンダクタンスgm1、gm2は、それぞれ第1バイアス電流Ibias1、第2バイアス電流Ibias2の関数として与えられる。したがって、この演算増幅器100においては、第1バイアス電流Ibias1、第2バイアス電流Ibias2を制御することにより、第1差動対および第2差動対に対応したAチャンネル、Bチャンネルのいずれをアクティブとするかを、連続的に切り替えることができる。
The output current Iout amplified by the
As described above, the mutual conductances gm1 and gm2 of the differential pair are given as functions of the first bias current Ibias1 and the second bias current Ibias2, respectively. Therefore, in the
本実施の形態においては、第1差動対、第2差動対に流れるバイアス電流の和を一定値Issとなるように制御する。Ibias1+Ibias2=Issとし、第1差動対、第2差動対のいずれに流れるバイアス電流を多くするかによって、Aチャンネル、Bチャンネルのいずれを支配的とするかを調節することができる。
たとえば、Ibias1=0、Ibias2=Issとした場合、第2非反転入力端子106、第2反転入力端子108に入力される電圧が差動増幅され、Ibias1=Iss、Ibias2=0とした場合、第1非反転入力端子102、第1反転入力端子104に入力される電圧を差動増幅することができる。第1、第2差動対の両方にバイアス電流を供給した場合、Aチャンネル、Bチャンネルそれぞれの差動入力電圧がバイアス電流の平方根に比例して増幅される。
In the present embodiment, the sum of the bias currents flowing through the first differential pair and the second differential pair is controlled to be a constant value Iss. Which of the A channel and the B channel is dominant can be adjusted by setting Ibias1 + Ibias2 = Iss and increasing the bias current flowing in either the first differential pair or the second differential pair.
For example, when Ibias1 = 0 and Ibias2 = Iss, the voltages input to the second
次に、以上のように構成された演算増幅器100を用いた増幅回路について、いくつかの実施例をもとに説明する。
(第1の実施例)
図2は、第1の実施例に係る増幅回路200の構成を示す回路図である。この増幅回路200は、演算増幅器100、第1抵抗R1、第2抵抗R2、第3抵抗R3、第4抵抗R4、電流制御部30を含む。同図において、演算増幅器100の+A、−Aは、図1における第1非反転入力端子102、第1反転入力端子104であり、+B、−Bは、第2非反転入力端子106、第2反転入力端子108である。
Next, an amplifier circuit using the
(First embodiment)
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the
図2において、演算増幅器100の出力端子と第1反転入力端子104(+A)の間には、第1抵抗R1、第2抵抗R2が接続される。この第1抵抗R1、第2抵抗R2は、演算増幅器100の出力端子の電圧Voutを分圧して第1反転入力端子104(−A)へ帰還する第1帰還経路として設けられる。
同様に、演算増幅器100の出力端子110と、第2反転入力端子108(+B)の間には、第3抵抗R3、第4抵抗R4が接続される。第3抵抗R3、第4抵抗R4は、第2帰還経路として設けられている。
In FIG. 2, a first resistor R1 and a second resistor R2 are connected between the output terminal of the
Similarly, a third resistor R3 and a fourth resistor R4 are connected between the
増幅すべき入力信号Vinは、第1非反転入力端子102(+A)および第2非反転入力端子106(+B)に入力される。 The input signal Vin to be amplified is input to the first non-inverting input terminal 102 (+ A) and the second non-inverting input terminal 106 (+ B).
このように構成された増幅回路では、AチャンネルおよびBチャンネルそれぞれが非反転増幅器を構成し、それぞれのチャンネルの利得は、第1利得g1=(1+R2/R1)、第2利得g2=(1+R4/R3)で与えられる。 In the amplifier circuit configured as described above, each of the A channel and the B channel constitutes a non-inverting amplifier, and the gains of the respective channels are the first gain g1 = (1 + R2 / R1) and the second gain g2 = (1 + R4 / R3).
電流制御部30は、演算増幅器100の第1電流源10、第2電流源12により第1差動対、第2差動対に供給される第1バイアス電流Ibias1、第2バイアス電流Ibias2を制御する。電流制御部30は、Ibias1+Ibias2=Issとなるように演算増幅器100のバイアス電流を制御する。図3は、電流制御部30の構成例を示す回路図である。
The
電流制御部30は、キャパシタC1、充放電回路40、電圧電流変換回路50、定電流源60を含む。
充放電回路40は、電流源42、44を含み、キャパシタC1を充放電する。この充放電回路40において、電流源42がオンすることによりキャパシタC1が充電され、キャパシタC1の一端に現れる電圧Vxが上昇し、電流源44がオンすることによりキャパシタC1が放電され、電圧Vxが下降する。
The
The charge /
電圧電流変換回路50は、キャパシタC1の一端に現れる電圧Vxを電流に変換する。この電圧電流変換回路50は、トランジスタM10〜M16を含む。
トランジスタM10のゲート端子には電圧Vxが入力され、トランジスタM11のゲート端子には所定の基準電圧Vrefが入力されている。トランジスタM10、M11には、テール電流源52が接続されている。トランジスタM12には、電圧Vxに応じた電流Ix1が流れる。
The voltage-
A voltage Vx is input to the gate terminal of the transistor M10, and a predetermined reference voltage Vref is input to the gate terminal of the transistor M11. A tail
トランジスタM12とトランジスタM13はカレントミラー回路を構成しており、トランジスタM13には、電流Ix1が増幅された電流Ix2が流れる。トランジスタM13のドレイン端子には、定電流Icを生成する定電流源54が接続されている。トランジスタM14には、電流Ix3=(Ic−Ix2)が流れる。
トランジスタM14とトランジスタM15、M18は、カレントミラー回路を構成しており、トランジスタM15、M18には、電流Ix3が増幅された電流Ix4が流れる。
トランジスタM18に流れる電流Ix4は、第1バイアス電流Ibias1として出力される。
The transistors M12 and M13 constitute a current mirror circuit, and a current Ix2 obtained by amplifying the current Ix1 flows through the transistor M13. A constant current source 54 for generating a constant current Ic is connected to the drain terminal of the transistor M13. A current Ix3 = (Ic−Ix2) flows through the transistor M14.
The transistor M14 and the transistors M15 and M18 form a current mirror circuit, and a current Ix4 obtained by amplifying the current Ix3 flows through the transistors M15 and M18.
The current Ix4 flowing through the transistor M18 is output as the first bias current Ibias1.
定電流源60は、所定の定電流Issを生成する。この定電流源60には、トランジスタM15と、トランジスタM16が接続されている。トランジスタM15には、上述のように、電流Ix4が流れるため、トランジスタM16には、Ix5=Iss−Ix4が流れることになる。トランジスタM16とトランジスタM17はカレントミラー回路を構成しており、トランジスタM17にも、Ix5=Iss−Ix4が流れる。トランジスタM17に流れる電流Ix5は、第2バイアス電流Ibias2として出力される。 The constant current source 60 generates a predetermined constant current Iss. A transistor M15 and a transistor M16 are connected to the constant current source 60. As described above, since the current Ix4 flows through the transistor M15, Ix5 = Iss-Ix4 flows through the transistor M16. The transistors M16 and M17 form a current mirror circuit, and Ix5 = Iss−Ix4 also flows through the transistor M17. The current Ix5 flowing through the transistor M17 is output as the second bias current Ibias2.
このようにして生成される第1バイアス電流Ibias1と第2バイアス電流Ibias2は、Ibias1+Ibias2=Issが成り立っている。いま、キャパシタC1を充電すると、第1バイアス電流Ibias1が増加し、キャパシタC1を放電すると、第2バイアス電流Ibias2が増加する。
トランジスタM18、トランジスタM17は、それぞれ演算増幅器100の第1電流源10、第2電流源12に接続され、第1電流源10、第2電流源12によって生成されるバイアス電流が制御される。
The first bias current Ibias1 and the second bias current Ibias2 generated in this way are given by Ibias1 + Ibias2 = Iss. When the capacitor C1 is charged, the first bias current Ibias1 increases. When the capacitor C1 is discharged, the second bias current Ibias2 increases.
The transistors M18 and M17 are respectively connected to the first
図2に戻る。演算増幅器100のバイアス電流を電流制御部30により制御すると、AチャンネルとBチャンネルのいずれを支配的とするかを調節することができるのは上述したとおりである。
第1バイアス電流Ibias1=Issのとき、Aチャンネルがオンし、Bチャンネルがオフするため、入力信号Vinは、第1利得g1=(1+R2/R1)で増幅される。逆に、第2バイアス電流Ibias2=Issのとき、Bチャンネルがオンし、Aチャンネルがオフするため、入力信号Vinは、第2利得g2=(1+R4/R3)で増幅される。
Returning to FIG. As described above, when the bias current of the
When the first bias current Ibias1 = Iss, the A channel is turned on and the B channel is turned off. Therefore, the input signal Vin is amplified with the first gain g1 = (1 + R2 / R1). Conversely, when the second bias current Ibias2 = Iss, the B channel is turned on and the A channel is turned off, so that the input signal Vin is amplified with the second gain g2 = (1 + R4 / R3).
図4は、第1の実施例に係る増幅回路200の動作を示す図である。この増幅回路200には、振幅が一定値の入力信号Vinが入力されている。時刻T0から時刻T1の間、電流制御部30によってIbias1=Iss、Ibias2=0となるように演算増幅器100のバイアス電流は制御されている。その結果、演算増幅器100はAチャンネルがアクティブとなり、入力信号Vinは、第1利得g1で増幅される。
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the
時刻T1に、電流制御部30によって第1バイアス電流Ibias1を徐々に減少させ、第2バイアス電流Ibias2を徐々に増加させる。その結果、演算増幅器100のBチャンネルが徐々にアクティブとなり、増幅回路200の利得が第1利得g1から第2利得g2へと徐々に変化していく。
時刻T2には、Ibias2=Issとなり、Bチャンネルのみがアクティブとなり、増幅回路200の利得は第2利得g2となる。
At time T1, the
At time T2, Ibias2 = Iss, only the B channel becomes active, and the gain of the
本実施例に係る増幅回路200によれば、電流制御部30により、第1バイアス電流Ibias1および第2バイアス電流Ibias2を連続的に変化させることによって、第1利得g1と第2利得g2の間で連続的に変化させることができる。その結果、増幅回路200から出力される出力信号Voutは、不連続とならず、その振幅を徐々に変化させることができる。
According to the
(第2の実施例)
図5は、第2の実施例に係る増幅回路210の構成を示す回路図である。以降の図において、図1から図3と同一、もしくは同等の構成要素には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
演算増幅器100の出力端子と第1反転入力端子104(−A)の間には、第6抵抗R6が接続される。この第6抵抗R6は、演算増幅器100の出力端子の電圧Voutが第1反転入力端子104(−A)へ帰還する第1帰還経路に相当する。第1反転入力端子104(−A)には、増幅すべき入力信号Vinが、入力抵抗である第5抵抗R5を介して入力される。第1非反転入力端子102(+A)には、所定の基準電圧Vcが入力される。
このように演算増幅器100のAチャンネルおよび第1帰還経路は、利得がg1=−R6/R5で与えられる反転増幅器として機能する。
(Second embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the
A sixth resistor R6 is connected between the output terminal of the
In this way, the A channel and the first feedback path of the
一方、演算増幅器100の出力端子110と、第2反転入力端子108(+B)の間には、第3抵抗R3、第4抵抗R4が接続される。第3抵抗R3、第4抵抗R4は、第2帰還経路として設けられている。増幅すべき入力信号Vinは、第9抵抗R9、第10抵抗R10によって分圧され、第2非反転入力端子106(+B)に入力される。
演算増幅器100のBチャンネルおよび第2帰還経路は、利得がg2=R9/(R9+R10)×(1+R4/R3)で与えられる非反転増幅器として機能する。
On the other hand, a third resistor R3 and a fourth resistor R4 are connected between the
The B channel and the second feedback path of the
本実施例に係る増幅回路210によれば、第1の実施例と同様に、電流制御部30によってAチャンネルとBチャンネルのいずれをアクティブとするかをシームレスに切り替えることができる。
また、R5=R6、R9=R10、R3=R4となるように抵抗値を選べば、g1=1、g2=−1となるため、入力信号Vinの位相を任意に制御可能な増幅回路として使用することができる。
According to the amplifying
Also, if resistance values are selected so that R5 = R6, R9 = R10, and R3 = R4, then g1 = 1 and g2 = −1, so that the phase of the input signal Vin can be arbitrarily controlled. can do.
(第3の実施例)
図6は、第3の実施例に係る増幅回路220の構成を示す回路図である。この増幅回路220は、可変利得増幅器であり、オーディオ信号を増幅する回路において、ボリューム調節回路として使用することができる。
増幅回路220は、抵抗R20〜R24を含む抵抗群、スイッチSW1a〜SW4aを含む第1スイッチ群SWa、スイッチSW1b〜SW4bを含む第2スイッチ群SWb、スイッチ制御部70、電流制御部30を備える。
抵抗R20〜R24は直列に接続され、その一端が演算増幅器100の出力端子に接続される。抵抗R20〜R24の他端には、増幅すべき入力信号Vinが入力される。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of the
The
The resistors R20 to R24 are connected in series, and one end thereof is connected to the output terminal of the
第1スイッチ群に含まれるスイッチSW1a〜SW4aは、複数の抵抗R20〜R24の各接続ノードと、演算増幅器100の第1反転入力端子104(−A)との間に設けられる。同様に、第2スイッチ群に含まれるスイッチSW1b〜SW4bは、複数の抵抗R20〜R24の各接続ノードと、演算増幅器100の第2反転入力端子108(−B)との間に設けられる。
The switches SW1a to SW4a included in the first switch group are provided between the connection nodes of the plurality of resistors R20 to R24 and the first inverting input terminal 104 (−A) of the
スイッチ制御部70は、第1スイッチ群SWaおよび第2スイッチ群SWbから、それぞれひとつのスイッチを選択してオンする。図6は、第1スイッチ群SWaのスイッチSW4aが選択され、第2スイッチ群SWbのスイッチSW2bが選択され、オンとなった状態を示している。
演算増幅器100の第1非反転入力端子102(+A)および第2非反転入力端子106(+B)には、所定の基準電圧Vcが印加される。
The switch control unit 70 selects one switch from the first switch group SWa and the second switch group SWb and turns it on. FIG. 6 shows a state in which the switch SW4a of the first switch group SWa is selected and the switch SW2b of the second switch group SWb is selected and turned on.
A predetermined reference voltage Vc is applied to the first non-inverting input terminal 102 (+ A) and the second non-inverting input terminal 106 (+ B) of the
第3の実施例に係る増幅回路220は、演算増幅器100のAチャンネル、抵抗R20〜R24、第1スイッチ群SWaによって一つの反転増幅器が構成され、演算増幅器100のBチャンネル、抵抗R20〜R24、第2スイッチ群SWbによって一つの反転増幅器が構成される。
この増幅回路220は、スイッチ制御部70によってAチャンネルの利得g1、Bチャンネルの利得g2を切り替えることができる。また、電流制御部30によってAチャンネルとBチャンネルのいずれをアクティブとするかが切り替えられる。
In the
The
増幅回路220を、オーディオ信号を増幅する回路において、ボリューム調節回路として使用する場合の動作について説明する。ある時刻において、スイッチSW2aがオンした状態でAチャンネルがアクティブとなり、利得g1でオーディオ信号Vinを増幅している。
ある時刻にユーザからボリューム変更の指示を受けると、スイッチ制御部70は、現在アクティブでないBチャンネルの利得を、変更後のボリュームに対応した値g2に設定するために、第2スイッチ群SWbのいずれかのスイッチをオンとする。
An operation when the
When receiving a volume change instruction from the user at a certain time, the switch control unit 70 sets any of the second switch groups SWb in order to set the gain of the B channel that is not currently active to the value g2 corresponding to the changed volume. Turn on the switch.
その後、電流制御部30は、第1バイアス電流Ibias1を徐々に減少させ、第2バイアス電流Ibias2を徐々に増加させる。その結果、増幅回路220の利得は、g1からg2に徐々に切り替わっていき、増幅されたオーディオ信号Voutの振幅も連続的に変化し、ボリュームがなめらかに切り替えられる。
その後、ユーザから再度ボリューム変更の指示を受けると、スイッチ制御部70は、現在アクティブでないAチャンネルの利得を変更後のボリュームに対応した値g1に設定し、電流制御部30は第1バイアス電流Ibias1を徐々に増加させ、Aチャンネルをアクティブに切り替える。
Thereafter, the
Thereafter, when receiving a volume change instruction again from the user, the switch control unit 70 sets the gain of the A channel that is not currently active to a value g1 corresponding to the volume after the change, and the
このように、本実施例に係る増幅回路220を、オーディオ信号のボリューム制御に用いることにより、ボリュームの変更があるたびにAチャンネルとBチャンネルを交互に使用することができる。ボリュームの変更、すなわち増幅回路220の利得が変更されるたびに、AチャンネルとBチャンネルのバイアス電流をなめらかに変化させることによって、利得の切り替えに際しクリック音と呼ばれるノイズが発生するのを防止することができる。
As described above, by using the
(第4の実施例)
図7は、第4の実施例に係る増幅回路230の構成を示す回路図である。この増幅回路230は、オーディオ信号を増幅する回路においてスピーカの前段に設けられ、最終段の増幅器として機能するとともに、スピーカやイヤホンから出力される音声を強制的に無音状態とするミュート回路として使用することができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of an
増幅回路230において、演算増幅器100のAチャンネルは、図5に示した第2の実施例に係る増幅回路210と同様に反転増幅器として動作する。
一方、演算増幅器100の出力端子と第2反転入力端子108(−B)の間には帰還抵抗Rmuteが設けられており、出力電圧Voutが全帰還される。演算増幅器100の第2非反転入力端子106(+B)には、所定の固定電圧Vcが入力されている。また、帰還抵抗Rmuteには、定電流回路80が接続される。定電流回路80により生成される電流をスロープ電流Islpという。
このBチャンネルは、固定電圧Vcをそのまま出力するボルテージフォロアとして動作する。
In the
On the other hand, a feedback resistor Rmute is provided between the output terminal of the
The B channel operates as a voltage follower that outputs the fixed voltage Vc as it is.
図8は、図7の増幅回路230の動作状態を示す図である。時刻T0以前、Ibias2=Iss、Ibias1=0となっており、演算増幅器100のBチャンネルがアクティブとなっている。この間、定電流回路80により生成されるスロープ電流Islpは、Imaxとなっている。このスロープ電流Islpは、帰還抵抗Rmuteに流れ、Islp×Rmuteの電圧降下が発生する。その結果、演算増幅器100の出力端子の電圧は、強制的に0Vに設定される。
FIG. 8 is a diagram showing an operation state of the
時刻T0に、ミュート状態の解除動作が開始され、スロープ電流Islpが徐々に減少を始める。その結果、帰還抵抗Rmuteでの電圧降下が徐々に小さくなり、出力信号Voutは、Bチャンネルの本来の出力電圧である所定の固定電圧Vcに近づいていく。
時刻T1にスロープ電流Islpが0となり、出力信号Vout=Vcとなる。
時刻T2に、電流制御部30によりバイアス電流の制御が開始され、第1バイアス電流Ibias1が徐々に増加し、第2バイアス電流Ibias2が徐々に減少する。バイアス電流の変化にともなって、増幅回路230は、BチャンネルからAチャンネルへとアクティブなチャンネルが徐々に移行し、オーディオ信号Vinが反転増加され、出力信号Voutにオーディオ信号Vinの成分が現れ始める。時刻T3にIbias1=Issとなると、Aチャンネルが完全にアクティブとなり、オーディオ信号Vinが反転増幅されて出力される。
At time T0, the mute release operation is started, and the slope current Islp begins to gradually decrease. As a result, the voltage drop at the feedback resistor Rmute gradually decreases, and the output signal Vout approaches the predetermined fixed voltage Vc that is the original output voltage of the B channel.
At time T1, the slope current Islp becomes 0 and the output signal Vout = Vc.
At time T2, bias current control is started by the
ミュート状態への移行は次のようにして行われる。時刻T4に、電流制御部30によってバイアス電流の制御が開始され、第1バイアス電流Ibias1が徐々に減少し、AチャンネルからBチャンネルへアクティブなチャンネルが徐々に切り替わる。それに伴って、出力信号Voutは、オーディオ信号Vinの成分が減少し、直流電圧に近づいていく。
時刻T5にIbias2=Issとなると、完全にBチャンネルがアクティブとなり、増幅回路230は固定電圧Vcを出力するボルテージフォロアとして動作する。
The transition to the mute state is performed as follows. At time T4, the control of the bias current is started by the
When Ibias2 = Iss at time T5, the B channel becomes completely active, and the
時刻T6から、定電流回路80により生成されるスロープ電流Islpが増加を開始する。その結果、帰還抵抗Rmuteで発生する電圧降下Rmute×Islpが増加し、出力信号Voutが0Vに近づいていく。時刻T7にIslp=Imaxとなると、出力信号Voutは0Vとなり、その後、増幅回路230はオフ状態とされる。
From time T6, the slope current Islp generated by the constant
このように、本実施例に係る増幅回路は、オーディオ信号Vinのミュート状態と音声再生状態をシームレスに切り替えることができる。 Thus, the amplifier circuit according to the present embodiment can seamlessly switch between the mute state and the audio reproduction state of the audio signal Vin.
図11は、第1から第4の実施例に係る増幅回路を利用した携帯電話端末600の構成を示すブロック図である。
携帯電話端末600は、処理ユニット510、通信処理部520、操作部530、オーディオマネージメントIC500、第1スピーカSP1、第2スピーカSP2を備える。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a
The
処理ユニット510は、CPU512、メモリ514を含み、携帯電話端末600を統括的に制御するユニットであり、各機能ブロックとバスを介して接続されている。メモリ514は、プログラムがロードされ、あるいは携帯電話端末600の各処理に必要なデータが保持される。
操作部530は、ユーザが電話番号や文字等を入力するためのインターフェースであり、ボタンを含む。
通信処理部520は、通信に必要な処理を実行する通信ユニットであって、具体的には外部の電話機やサーバからの着信を検出し、または外部の電話機またはサーバに対して発信する。なお、ここでいう着信は、電話の着呼だけでなく、ネットワーク経由のサーバからのパケット通信の着呼も含む。なお、発信についても同様である。携帯電話システムとしては、PDC(Personal Digital Cellular system)方式を採用したものであってもよく、また、簡易型携帯電話システム、CDMA(Code Division Multiple Access)方式やGSM方式の移動通信システムであってもよい。
The
The
The
以下、本実施の形態に係るオーディオマネージメントIC500ついて説明する。
オーディオマネージメントIC500には、第1スピーカSP1、第2スピーカSP2が接続されている。第1スピーカSP1は、通話用スピーカであり、第2スピーカSP2は、着信音を再生し、あるいはその他の音声情報を再生するためのスピーカである。
オーディオマネージメントIC500は、通話時においては、通信処理部520から出力されるデジタルデータを、アナログの音声信号に変換し、第1スピーカSP1に出力する。ユーザは、第1スピーカSP1から出力される音声信号を利用して通話相手との会話を行う。
また、通話時以外、たとえば着信音や着信音メロディなどの音声情報を再生する際には、処理ユニット510から出力されるデジタルデータをアナログの音声信号に変換し、第2スピーカSP2から出力する。第1スピーカSP1、第2スピーカSP2から出力される音声信号の音量は、オーディオマネージメントIC500によって、独立に制御される。
The
The
The
Further, when reproducing voice information such as a ringtone or ringtone melody other than during a call, the digital data output from the
オーディオマネージメントIC500は、オーディオ信号増幅装置300、DSP310、D/Aコンバータ312を含み、ひとつの半導体回路として集積化されている。DSP310は、オーディオマネージメントIC500全体を統括的に制御するデジタル信号処理回路であり、処理ユニット510との間でデータの送受を行うインターフェース機能や、音声データをコーディング、デコーディングする機能を備える。DSP310は、第1スピーカSP1あるいは第2スピーカSP2から再生すべき音声データをデジタルデータとしてD/Aコンバータ312に出力する。
The
D/Aコンバータ312は、デジタルデータをD/A変換し、アナログのオーディオ信号SIG1、SIG2をオーディオ信号増幅装置300へと出力する。
アナログのオーディオ信号SIG1は、主として通話時に通話相手から発生される音声がアナログ電気信号に変換されたものであり、また、アナログのオーディオ信号SIG2は、たとえば、着信音などがアナログ電気信号に変換されたものである。
The D / A converter 312 D / A converts the digital data and outputs analog audio signals SIG 1 and SIG 2 to the audio
The analog audio signal SIG1 is mainly obtained by converting the voice generated from the other party during a call into an analog electric signal, and the analog audio signal SIG2 is obtained by converting, for example, a ring tone into an analog electric signal. It is a thing.
オーディオ信号増幅装置300は、バイアス電流制御回路90、第1増幅回路200a、第2増幅回路200bを含む。第1増幅回路200aは、オーディオ信号SIG1を増幅し、第1スピーカSP1に出力する。同様に、第2増幅回路200bは、オーディオ信号SIG2を増幅し、第2スピーカSP2に出力する。第1増幅回路200a、第2増幅回路200bは、可変利得増幅器であって、第1スピーカSP1、第2スピーカSP2から出力される音声のボリューム調節は、第1増幅回路200a、第2増幅回路200bの利得を変化することによって行う。第1増幅回路200a、第2増幅回路200bとしては、上述の第1〜第4の実施例に係る増幅回路200〜240を用いることができる。
実際の回路においては、第1増幅回路200aや第2増幅回路200bの前段もしくは後段に、利得が固定された増幅器を備えているが、説明の簡略化のため省略している。
The
In an actual circuit, an amplifier having a fixed gain is provided before or after the
ユーザが操作部530に対して音量変更に対応した操作を行うと、処理ユニット510は、オーディオマネージメントIC500に対して音量を変更する指示を与える。DSP310は、CPUからの指示を受けると、オーディオ信号増幅装置300に第1増幅回路200a、第2増幅回路200bの利得を制御するよう指示する。第1スピーカSP1、第2スピーカSP2の音量は、独立に制御されるため、第1増幅回路200a、第2増幅回路200bの利得もそれぞれ独立に制御される。
When the user performs an operation corresponding to the volume change on the
バイアス電流制御回路90は、第1増幅回路200a、第2増幅回路200bのバイアス電流を制御し、このバイアス電流を制御することにより第1増幅回路200a、第2増幅回路200bの利得を制御する。
The bias
このように、第1から第4の実施例に係る増幅回路は、携帯電話端末などの音声出力部を備えた電子機器に好適に用いることができ、ボリューム変更時の際にスピーカから出力されるクリック音を低減することができる。 As described above, the amplifier circuits according to the first to fourth embodiments can be suitably used for an electronic apparatus having an audio output unit such as a mobile phone terminal, and are output from the speaker when the volume is changed. Click sound can be reduced.
以上、本発明の実施の形態について、第1から第4の実施例に係る増幅回路について説明した。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 As above, the embodiments of the present invention have been described with respect to the amplifier circuits according to the first to fourth examples. Those skilled in the art will understand that the above-described embodiment is an exemplification, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. is there.
図1で説明した演算増幅器100は、図9に示すようにPチャンネルMOSトランジスタとNチャンネルMOSトランジスタを置換して構成してもよい。また図10に示すように、MOSトランジスタに変えて、バイポーラトランジスタと用いて構成してもよい。さらに、図10のNPN型バイポーラトランジスタとPNP型バイポーラトランジスタを置換して構成することも可能である。
The
また、演算増幅器100は、相互コンダクタンスアンプ(gmアンプ)などの電流出力型の増幅器であってもよい。さらに、演算増幅器100は、差動入力に対し差動出力を有する完全差動増幅器として構成されていてもよい。これらの演算増幅器については、出力増幅段20の構成を変更することにより実現することができる。
The
実施の形態では、第1差動対および第2差動対の2つの差動対を有する演算増幅器100について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、3つ以上の差動対を有していてもよい。この場合も、各差動対ごとにバイアス電流を供給する電流源を接続し、各バイアス電流の合計値が一定値になるように制御することによって、3つ以上のチャンネルのいずれをアクティブとするかをシームレスに切り替えることができる。
In the embodiment, the
実施の形態では、オーディオ信号を増幅し、あるいはミュートする場合について説明したが、本発明に係る演算増幅器および増幅回路の用途はこれに限定されるものではなく、通信などの信号処理などに広く用いることができる。 In the embodiment, the case where the audio signal is amplified or muted has been described, but the use of the operational amplifier and the amplifier circuit according to the present invention is not limited to this, and is widely used for signal processing such as communication. be able to.
M1 第1トランジスタ、 M2 第2トランジスタ、 M3 第3トランジスタ、 M4 第4トランジスタ、 M5 第5トランジスタ、 M6 第6トランジスタ、 10 第1電流源、 12 第2電流源、 20 出力増幅段、 30 電流制御部、 100 演算増幅器、 102 第1非反転入力端子、 104 第1反転入力端子、 106 第2非反転入力端子、 108 第2反転入力端子、 110 出力端子。 M1 first transistor, M2 second transistor, M3 third transistor, M4 fourth transistor, M5 fifth transistor, M6 sixth transistor, 10 first current source, 12 second current source, 20 output amplification stage, 30 current control , 100 operational amplifier, 102 first non-inverting input terminal, 104 first inverting input terminal, 106 second non-inverting input terminal, 108 second inverting input terminal, 110 output terminal.
Claims (5)
前記入力信号が入力される入力端子と、
2組の差動入力端子を有し、その第1非反転入力端子およびその第2非反転入力端子に所定の基準電圧が入力された演算増幅器と、
前記入力端子と前記演算増幅器の第1反転入力端子の間に設けられた入力抵抗と、
前記演算増幅器の第1反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子の間に設けられた帰還抵抗と、
前記演算増幅器の第2反転入力端子と前記演算増幅器の出力端子の間に設けられたミュート用帰還抵抗と、
その出力端子が前記演算増幅器の第2反転入力端子と接続され、その電流値が可変であるスロープ電流を生成する電流源と、
を備え、
前記演算増幅器は、
それぞれの制御端子が第1非反転入力端子および第1反転入力端子に接続された第1、第2トランジスタを含む第1差動対と、
それぞれの制御端子が第2非反転入力端子および第2反転入力端子に接続された第3、第4トランジスタを含む第2差動対と、
前記第1、第2差動対に共通に設けられたカレントミラー負荷と、
前記第1、第2差動対それぞれにバイアス電流を供給する第1、第2電流源と、
を備え、
前記第1差動対にバイアス電流が供給されて、前記入力信号を増幅して前記出力端子から出力する増幅状態と、前記第2差動対にバイアス電流が供給されて、前記出力端子に、前記基準電圧よりも前記スロープ電流に応じて前記ミュート用帰還抵抗に生ずる電圧降下分低い電圧を発生させるミュート状態と、が切りかえ可能に構成されることを特徴とする増幅回路。 An amplifier circuit that amplifies an input signal and outputs it from an output terminal,
An input terminal to which the input signal is input;
An operational amplifier having two sets of differential input terminals and having a predetermined reference voltage input to the first non-inverting input terminal and the second non-inverting input terminal ;
An input resistor provided between the input terminal and a first inverting input terminal of the operational amplifier;
A feedback resistor provided between a first inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier;
A mute feedback resistor provided between a second inverting input terminal of the operational amplifier and an output terminal of the operational amplifier;
A current source having an output terminal connected to a second inverting input terminal of the operational amplifier and generating a slope current having a variable current value;
With
The operational amplifier is
A first differential pair including first and second transistors, each control terminal connected to a first non-inverting input terminal and a first inverting input terminal;
A second differential pair including third and fourth transistors, each control terminal connected to a second non-inverting input terminal and a second inverting input terminal;
A current mirror load provided in common to the first and second differential pairs;
First and second current sources for supplying a bias current to each of the first and second differential pairs;
Equipped with a,
A bias current is supplied to the first differential pair to amplify the input signal and output from the output terminal; a bias current is supplied to the second differential pair; An amplifying circuit configured to be able to switch between a mute state in which a voltage lower than the reference voltage by a voltage drop generated in the mute feedback resistor according to the slope current is generated .
キャパシタと、
前記キャパシタを充放電する充放電回路と、
前記キャパシタの一端に現れる電圧を電流に変換する電圧電流変換回路と、
所定の第1定電流を生成する第1定電流源と、を備え、
前記電圧電流変換回路により変換された電流を前記第1差動対に供給するバイアス電流とし、前記所定の定電流と前記電圧電流変換回路により変換された電流との差分を前記第2差動対に供給するバイアス電流とすることを特徴とする請求項2に記載の増幅回路。 The current controller is
A capacitor;
A charge / discharge circuit for charging / discharging the capacitor;
A voltage-current conversion circuit for converting a voltage appearing at one end of the capacitor into a current;
A first constant current source for generating a predetermined first constant current,
The current converted by the voltage-current conversion circuit is used as a bias current to be supplied to the first differential pair, and the difference between the predetermined constant current and the current converted by the voltage-current conversion circuit is the second differential pair. The amplifier circuit according to claim 2, wherein a bias current is supplied to the capacitor.
テール電流源と、
その一端が前記テール電流源と接続され、その制御端子に前記キャパシタの一端に現れる電圧が印加された第5トランジスタと、
その一端が前記第5トランジスタの前記一端および前記テール電流源と接続され、その制御端子に基準電圧が印加された第6トランジスタと、
前記第6トランジスタに流れる第1電流をコピーし、第2電流を生成する第1カレントミラー回路と、
第2定電流を生成する第2定電流源と、
前記第2定電流と前記第2電流の差電流である第3電流をコピーし、前記第1差動対に供給すべきバイアス電流を生成するとともに、第4電流を生成する第2カレントミラー回路と、
前記第1定電流と前記第4電流の差電流である第5電流をコピーし、前記第2差動対に供給すべきバイアス電流を生成する第3カレントミラー回路と、
を備えることを特徴とする請求項3に記載の増幅回路。 The voltage-current converter circuit is
A tail current source;
A fifth transistor having one end connected to the tail current source and a voltage appearing at one end of the capacitor applied to the control terminal;
A sixth transistor having one end connected to the one end of the fifth transistor and the tail current source, and a reference voltage applied to the control terminal;
A first current mirror circuit that copies a first current flowing through the sixth transistor and generates a second current;
A second constant current source for generating a second constant current;
A second current mirror circuit that copies a third current, which is a difference current between the second constant current and the second current, generates a bias current to be supplied to the first differential pair, and generates a fourth current When,
A third current mirror circuit that copies a fifth current, which is a difference current between the first constant current and the fourth current, and generates a bias current to be supplied to the second differential pair;
The amplifier circuit according to claim 3, further comprising:
前記音声出力部を駆動する請求項1から4のいずれかに記載の増幅回路と、
を備えることを特徴とする電子機器。 An audio output unit;
The amplifier circuit according to any one of claims 1 to 4, which drives the audio output unit;
An electronic device comprising:
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