[go: up one dir, main page]

JPH11338954A - Operational amplifier - Google Patents

Operational amplifier

Info

Publication number
JPH11338954A
JPH11338954A JP10140698A JP14069898A JPH11338954A JP H11338954 A JPH11338954 A JP H11338954A JP 10140698 A JP10140698 A JP 10140698A JP 14069898 A JP14069898 A JP 14069898A JP H11338954 A JPH11338954 A JP H11338954A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
amplifier
offset
output
input terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10140698A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Kanesu
則之 金須
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP10140698A priority Critical patent/JPH11338954A/en
Publication of JPH11338954A publication Critical patent/JPH11338954A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operational amplifier short in calibration time without generating shock noise before and after a self calibration operation. SOLUTION: In this operational amplifier, by cutting off a voltage amplifier 106 constituting the operation amplifier and a capacitor 109 and a current amplifier 110 by an analog switch 107 at the time of self calibration and short- circuiting both input terminals of the voltage amplifier by the analog switch 105, the output of the voltage amplifier is turned to an offset voltage, an offset adjustment part inside the voltage amplifier is adjusted corresponding to the value and an offset is reduced. Since the voltage of the input terminal of the current amplifier is held by the capacitor, the change of the voltage of the input terminal of the current amplifier before and after the self calibration is small and the large shock noise is not generated at an output terminal 111. Also, since the capacitor is cut off from the voltage amplifier and becomes unrelated to a calibration operation, the voltage amplifier obtains a desired voltage amplification factor at a high frequency and the calibration time is shortened.

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、演算増幅器に関
し、特に自己較正を行なう低オフセットの演算増幅器の
回路構成に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an operational amplifier, and more particularly to a circuit configuration of a self-calibrating low offset operational amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の自己較正を行なう演算増幅器とし
ては、例えば「月刊誌“トランジスタ技術”1997年
8月号(CQ出版社発行)」に記載されたテキサスイン
スツルメンツ社のTLC4502がある。図7は、上記
従来例の概略構成を示すブロック図である。図7におい
て、演算増幅部506は電圧増幅器561、位相補償容
量562、電流増幅器563から構成されており、この
部分が通常の演算増幅器に相当する。また512は自己
較正用のオフセット検出手段、501は反転入力端子、
502は非反転入力端子、511は出力端子である。ま
た503、504、505、507、508はアナログ
スイッチであるが、503、504、507は同位相で
オン、オフし、505、508は上記と逆位相でオン、
オフする。
2. Description of the Related Art As a conventional operational amplifier for performing self-calibration, there is, for example, TLC4502 of Texas Instruments Inc. described in "Monthly Magazine" Transistor Technology ", August 1997 Issue (CQ Publishing Co.). FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the conventional example. 7, the operational amplifier 506 includes a voltage amplifier 561, a phase compensation capacitor 562, and a current amplifier 563, and this portion corresponds to a normal operational amplifier. Also, 512 is an offset detecting means for self-calibration, 501 is an inverting input terminal,
502 is a non-inverting input terminal and 511 is an output terminal. 503, 504, 505, 507, and 508 are analog switches, 503, 504, and 507 are turned on and off in the same phase, 505 and 508 are turned on in the opposite phase, and
Turn off.

【0003】図7に示した従来の演算増幅器の動作は次
のとおりである。まず、通常動作時には、アナログスイ
ッチ503、504、507をオンにし、アナログスイ
ッチ505、508をオフにする。その結果、演算増幅
部506の入出力端は外部回路に接続され、かつオフセ
ット検出手段512は切り離されるので、通常の演算増
幅器として動作する。
The operation of the conventional operational amplifier shown in FIG. 7 is as follows. First, during normal operation, the analog switches 503, 504, and 507 are turned on, and the analog switches 505 and 508 are turned off. As a result, the input / output terminal of the operational amplifier 506 is connected to an external circuit, and the offset detecting means 512 is disconnected, so that the operational amplifier operates as a normal operational amplifier.

【0004】次に、自己較正時には、アナログスイッチ
503、504、507をオフにし、アナログスイッチ
505、508をオンにする。その結果、演算増幅部5
06の入出力端は外部回路から切断され、かつ演算増幅
部506の反転入力端(−)と非反転入力端(+)とが
短絡されると共に、オフセット検出手段512が接続さ
れる。そのため、演算増幅部506はオープンループの
無帰還状態となる。そして演算増幅部506の反転入力
端子(−)と非反転入力端子(+)とが短絡されている
ので、演算増幅部506の出力は入力オフセット電圧を
増幅したものとなる。その出力電圧をオフセット検出手
段512に入れ、オフセット電圧を減少させる制御信号
を演算増幅部506に送り、その制御信号に応じて演算
増幅部506内の抵抗(図示せず)を切り替えることに
より、オフセット電圧を減少させるように自己較正を行
なう。なお、自己較正動作は、例えば電源投入時に行な
われる。
Next, at the time of self-calibration, the analog switches 503, 504, 507 are turned off and the analog switches 505, 508 are turned on. As a result, the operational amplifier 5
The input / output terminal 06 is disconnected from the external circuit, the inverting input terminal (-) and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 506 are short-circuited, and the offset detecting means 512 is connected. Therefore, the operational amplifier 506 is in an open-loop non-feedback state. Since the inverting input terminal (-) and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 506 are short-circuited, the output of the operational amplifier 506 is obtained by amplifying the input offset voltage. The output voltage is input to the offset detection means 512, a control signal for reducing the offset voltage is sent to the operational amplifier 506, and the resistance (not shown) in the operational amplifier 506 is switched in accordance with the control signal, thereby providing an offset. Perform self-calibration to reduce voltage. The self-calibration operation is performed, for example, when the power is turned on.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例では次に示すような問題がある。第1に、上記の
構成では、自己較正を行っている期間中は出力端子51
1が開放状態となるため、出力端子の電位が後続の外部
回路によって通常動作状態と大きく異なる値になる。例
えば出力端子511にプルダウン抵抗が付加されていた
場合には、通常動作時の電圧に関係なく自己較正時には
出力電圧が0Vに変化することになる。その結果、自己
較正の前後にそれぞれ大きなショックノイズを発生する
可能性がある。
However, the above conventional example has the following problems. First, in the above configuration, the output terminal 51 is used during the period when the self-calibration is being performed.
Since 1 is in the open state, the potential of the output terminal becomes a value greatly different from that in the normal operation state by the subsequent external circuit. For example, if a pull-down resistor is added to the output terminal 511, the output voltage will change to 0 V during self-calibration regardless of the voltage during normal operation. As a result, a large shock noise may be generated before and after the self-calibration.

【0006】第2に、較正時間と較正精度の問題があ
る。この種の演算増幅器における較正時間と較正精度は
演算増幅部506の電圧増幅率に大きく依存する。以
下、自己較正時における演算増幅部506の動作につい
て説明する。演算増幅部506は入出力端子間が開放さ
れているため、電圧増幅率AVの電圧比較器として動作
する。また演算増幅部506の(−)と(+)の両入力
端は短絡しているため、結果的に入力信号は演算増幅部
506の入力オフセット電圧VOSとなる。したがって
演算増幅部506の出力にはVOS×AVの出力オフセ
ット電圧が発生する。この出力オフセット電圧をオフセ
ット検出手段512に入力する。
Second, there is the problem of calibration time and calibration accuracy. The calibration time and calibration accuracy in this type of operational amplifier greatly depend on the voltage amplification factor of the operational amplifier 506. Hereinafter, the operation of the operational amplifier 506 during self-calibration will be described. The operational amplifier 506 operates as a voltage comparator of the voltage amplification factor AV because the input and output terminals are open. Further, both input terminals (−) and (+) of the operational amplifier 506 are short-circuited, and as a result, the input signal becomes the input offset voltage VOS of the operational amplifier 506. Therefore, an output offset voltage of VOS × AV is generated at the output of the operational amplifier 506. This output offset voltage is input to the offset detection means 512.

【0007】オフセット検出手段512は、例えば図2
に示すように、入力した出力オフセット電圧を逐次比較
して出力する逐次比較器201と、該逐次比較器201
の演算中は上記出力を保持し、制御信号113として出
力するレジスタ202と、電源投入時に自己較正動作を
行なわせるためのCONT信号114(各アナログスイ
ッチを切り替えるための信号)および逐次比較器20
1、レジスタ202のクロック信号を出力する信号発生
回路203から構成される。
The offset detecting means 512 is provided, for example, in FIG.
As shown in FIG. 5, a successive comparator 201 for successively comparing and outputting an input output offset voltage, and the successive comparator 201
During the calculation of the above, the output is held and output as a control signal 113, a register 202, a CONT signal 114 (a signal for switching each analog switch) for performing a self-calibration operation when the power is turned on, and a successive comparator 20.
1. It comprises a signal generation circuit 203 for outputting a clock signal of the register 202.

【0008】例えば電源電圧VCCを5Vとした場合、
逐次比較器201を正常に動作させるためには、演算増
幅部506を“L”出力が0V、“H”出力が5Vに飽
和させ、電圧比較器として動作させる必要がある。通
常、入力オフセット電圧VOSは±25mV、電圧増幅
率AVは60dB以上すなわち1000倍程度あるの
で、出力オフセット電圧は電源電圧VCCを1/2にし
た中心電圧に対して理論上は±25ボルト以上になる
が、実際には電源電圧で飽和して“L”出力が0V、
“H”出力が5Vの電圧比較器としての動作をする。
For example, when the power supply voltage VCC is 5 V,
In order for the successive comparator 201 to operate normally, it is necessary that the operational amplifier 506 saturates the “L” output to 0 V and the “H” output to 5 V and operate as a voltage comparator. Normally, the input offset voltage VOS is ± 25 mV and the voltage amplification factor AV is 60 dB or more, that is, about 1000 times. Therefore, the output offset voltage is theoretically ± 25 volts or more with respect to the center voltage obtained by halving the power supply voltage VCC. However, in actuality, the power supply voltage saturates and the “L” output becomes 0 V,
The "H" output operates as a 5V voltage comparator.

【0009】出力を飽和させるのに必要な入力電圧は、
出力電圧範囲/AVで表わすことが出来る。この例の場
合には、5V/1000=5mVとなる。故に、入力オ
フセット電圧VOSは±25mV(したがって上下幅は
50mV)に対し、1/10の精度までは電圧比較が可
能である。例えば逐次比較器201が3ビット精度で動
作するものとすれば、1/8でこの条件を満足し、VO
Sは±25mVに対して、3.125mVまで低減可能
である。
The input voltage required to saturate the output is
It can be represented by the output voltage range / AV. In the case of this example, 5V / 1000 = 5mV. Therefore, the voltage can be compared to the input offset voltage VOS of ± 25 mV (therefore, the vertical width is 50 mV) up to an accuracy of 1/10. For example, if the successive comparator 201 operates with 3-bit precision, this condition is satisfied by 1/8, and VO
S can be reduced to 3.125 mV from ± 25 mV.

【0010】上記の較正動作を行なう較正時間は、逐次
比較器201が3ビット精度の逐次比較型ならば最低3
回の比較演算処理が必要であり、60dBの電圧増幅率
を100Hzで得ているならば、少なくとも3/100
秒の較正時間が必要となる。従来例の場合には、位相補
償容量562が存在するため、オープンループの電圧増
幅率が低い周波数範囲から低下するので、上記の較正時
間が比較的長くなる。このように較正時間が長くなる
と、この演算増幅器を内蔵している装置全体の起動時間
が長くなり、使用に不便を来すことになる、という問題
があった。
The calibration time for performing the above-mentioned calibration operation is at least 3 if the successive comparator 201 is a successive approximation type of 3-bit accuracy.
If the comparison operation is required twice and a voltage amplification rate of 60 dB is obtained at 100 Hz, at least 3/100
A second calibration time is required. In the case of the conventional example, since the phase compensation capacitor 562 is present, the voltage gain of the open loop is reduced from a low frequency range, so that the calibration time is relatively long. When the calibration time is lengthened in this way, there is a problem that the start-up time of the entire device including the operational amplifier is lengthened, which causes inconvenience in use.

【0011】本発明は上記のごとき従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、自己較正動作の前後
にショックノイズを発生することがなく、かつ較正時間
が短いか或いはより高精度のオフセット較正を行なうこ
との出来る演算増幅器を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and does not generate a shock noise before and after the self-calibration operation, and has a short calibration time or a higher precision. An object of the present invention is to provide an operational amplifier capable of performing offset calibration.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項1に記載の発明におい
ては、自己較正時には演算増幅器を構成している電圧増
幅器と、容量および電流増幅器とを切離し、かつ電圧増
幅器の両入力端を短絡することにより、電圧増幅器の出
力をオフセット電圧とし、その値に応じて電圧増幅器内
のオフセット調整部を調整してオフセットを減少させる
ように構成したものである。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the appended claims. That is, in the first aspect of the present invention, the voltage amplifier constituting the operational amplifier is disconnected from the capacitance and current amplifiers during self-calibration, and both input terminals of the voltage amplifier are short-circuited. The output is an offset voltage, and an offset adjusting unit in the voltage amplifier is adjusted in accordance with the output to reduce the offset.

【0013】上記のように構成したことにより、自己較
正中は、演算増幅器を構成する電圧増幅器と容量と電流
増幅器とのうち、容量と電流増幅器が切り離され、電圧
増幅器単体でオフセットの自己較正が行なわれる。その
ため、電流増幅器の入力端の電圧は容量によって保持さ
れているので、自己較正の前後において、電流増幅器の
入力端の電圧の変化は小さく、そのため出力端子の出力
に大きなショックノイズを生じるおそれがなくなる。
With the above configuration, during the self-calibration, of the voltage amplifier, the capacitance and the current amplifier constituting the operational amplifier, the capacitance and the current amplifier are separated, and the self-calibration of the offset is performed by the voltage amplifier alone. Done. Therefore, since the voltage at the input terminal of the current amplifier is held by the capacitance, a change in the voltage at the input terminal of the current amplifier is small before and after the self-calibration, so that there is no possibility that a large shock noise occurs in the output of the output terminal. .

【0014】また、較正時間を長くする要因となる容量
が電圧増幅器から切り離され、較正動作と無関係になる
ため、電圧増幅器は高い周波数で所望の電圧増幅率が得
られるので、較正時間を短くすることができる。また、
較正時間を同じとすれば、より高精度の較正を行なうこ
とが出来る。
In addition, since the capacitance which causes the calibration time to be longer is separated from the voltage amplifier and becomes independent of the calibration operation, the voltage amplifier can obtain a desired voltage amplification factor at a high frequency, so that the calibration time is shortened. be able to. Also,
If the calibration time is the same, more accurate calibration can be performed.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によれば、自己較正の前後におい
て、電流増幅器の入力端の電圧の変化は小さく、そのた
め出力端子の出力に大きなショックノイズを生じるおそ
れがなくなる。また、較正時間を短くすることができる
か、或いは較正時間を同じとすれば、より高精度の較正
を行なうことが出来る、という効果が得られる。
According to the present invention, before and after the self-calibration, the change in the voltage at the input terminal of the current amplifier is small, so that there is no danger of generating a large shock noise at the output terminal. Further, if the calibration time can be shortened or the calibration time is made the same, an effect that higher-precision calibration can be performed can be obtained.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1〜図4は、本発明に係る演算
増幅器の一実施の形態を示す図であり、図1は全体の構
成を示すブロック図、図2はオフセット検出手段112
の一例を示すブロック図、図3はオフセット調整部を有
する電圧増幅器106の一例を示すブロック図、図4は
オフセット調整部を有する電圧増幅器106の他の一例
を示すブロック図である。
1 to 4 are diagrams showing an embodiment of an operational amplifier according to the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration, and FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a voltage amplifier 106 having an offset adjustment unit, and FIG. 4 is a block diagram showing another example of the voltage amplifier 106 having an offset adjustment unit.

【0017】図1において、106は電圧増幅器、10
9は容量、110は電流増幅器であり、この部分が通常
の演算増幅器に相当する。ただし、電圧増幅器106内
にはオフセット電圧を少なくするように抵抗等を切り替
えるオフセット調整部が含まれる(詳細後述)。また、
反転入力端子101と電圧増幅器106の反転入力端
(−)との間にはアナログスイッチ103が接続され、
非反転入力端子102と電圧増幅器106の非反転入力
端(+)との間にはアナログスイッチ104が接続され
る。そして上記反転入力端(−)と非反転入力端(+)
との間にはアナログスイッチ105が接続される。ま
た、電圧増幅器106の出力端と電流増幅器110の入
力端との間にはアナログスイッチ107が接続される。
電流増幅器110の出力端は出力端子111に接続され
る。さらに、電圧増幅器106の出力端からはアナログ
スイッチ108を介してオフセット検出手段112の入
力に接続され、オフセット検出手段112から出力され
る制御信号113(デジタル信号)が電圧増幅器106
に与えられ、かつ各アナログスイッチを開閉するための
CONT信号114が各アナログスイッチに送られる。
なお、アナログスイッチ103、104、107は同位
相でオン、オフし、アナログスイッチ105、108は
上記と逆位相でオン、オフする。
In FIG. 1, reference numeral 106 denotes a voltage amplifier, 10
Reference numeral 9 denotes a capacity, 110 denotes a current amplifier, and this portion corresponds to a normal operational amplifier. However, the voltage amplifier 106 includes an offset adjustment unit that switches resistance and the like so as to reduce the offset voltage (details will be described later). Also,
An analog switch 103 is connected between the inverting input terminal 101 and the inverting input terminal (-) of the voltage amplifier 106,
An analog switch 104 is connected between the non-inverting input terminal 102 and the non-inverting input terminal (+) of the voltage amplifier 106. The inverting input terminal (-) and the non-inverting input terminal (+)
Is connected to the analog switch 105. An analog switch 107 is connected between the output terminal of the voltage amplifier 106 and the input terminal of the current amplifier 110.
The output terminal of the current amplifier 110 is connected to the output terminal 111. Further, the output terminal of the voltage amplifier 106 is connected to the input of the offset detection means 112 via the analog switch 108, and a control signal 113 (digital signal) output from the offset detection means 112 is output from the voltage amplifier 106.
And a CONT signal 114 for opening and closing each analog switch is sent to each analog switch.
The analog switches 103, 104, and 107 are turned on and off in the same phase, and the analog switches 105 and 108 are turned on and off in the opposite phase.

【0018】図2は、上記のオフセット検出手段112
の構成を示すブロック図である。図2に示す回路は、図
1の電圧増幅器106からアナログスイッチ108を介
してINに入力した出力オフセット電圧を逐次比較して
出力する逐次比較器201と、該逐次比較器201の演
算中は上記出力を保持し、制御信号113として出力す
るレジスタ202と、電源投入時に自己較正動作を行な
わせるためのCONT信号114(各アナログスイッチ
を切り替えるための信号)および逐次比較器201、レ
ジスタ202のクロック信号を出力する信号発生回路2
03から構成される。
FIG. 2 shows the above-mentioned offset detecting means 112.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of FIG. The circuit shown in FIG. 2 includes a successive comparator 201 that successively compares and outputs an output offset voltage input to IN from the voltage amplifier 106 of FIG. 1 via the analog switch 108, and outputs the same during the operation of the successive comparator 201. A register 202 which holds an output and outputs it as a control signal 113, a CONT signal 114 (a signal for switching each analog switch) for performing a self-calibration operation at power-on, and a clock signal for the successive comparator 201 and the register 202 Signal generating circuit 2 that outputs
03.

【0019】図3は、図1の電圧増幅器106の一例を
示すブロック図である。図3において、初段差動増幅器
304は、定電流源と2個のトランジスタで構成され、
上記2個のトランジスタの各ゲートがそれぞれ前記の反
転入力端(−)と非反転入力端(+)となる。また30
3はカレントミラー回路、302は抵抗器群、301は
アナログスイッチ群である。この回路では、前記オフセ
ット検出手段112から制御信号入力端305に送られ
たデジタルデータの制御信号113に応じて上記アナロ
グスイッチ群301を切り替え、抵抗器群302の合成
抵抗値(左方の4Rと2RとRの合成抵抗値)を変える
ことにより、差動増幅器304のバランスをとってオフ
セット電圧を調整できるようになっている。なお、差動
増幅器の出力は図示しない電圧増幅段を介して、電圧増
幅器106の出力として出力される。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the voltage amplifier 106 of FIG. In FIG. 3, the first-stage differential amplifier 304 includes a constant current source and two transistors.
The gates of the two transistors serve as the inverting input terminal (-) and the non-inverting input terminal (+), respectively. Also 30
3 is a current mirror circuit, 302 is a resistor group, and 301 is an analog switch group. In this circuit, the analog switch group 301 is switched according to the control signal 113 of the digital data sent from the offset detection means 112 to the control signal input terminal 305, and the combined resistance value of the resistor group 302 (4R on the left) By changing the 2R and R combined resistance values), the offset voltage can be adjusted by balancing the differential amplifier 304. Note that the output of the differential amplifier is output as the output of the voltage amplifier 106 via a voltage amplification stage (not shown).

【0020】また、図4は、電圧増幅器106の他の一
例を示すブロック図であり、図3の抵抗器群302とカ
レントミラー回路303の代わりに、容量の異なるトラ
ンジスタ群からなるカレントミラー回路403が設けら
れている点が異なる。この場合にもアナログスイッチ群
301を切り替えてカレントミラー回路403のトラン
ジスタ群の合成値を変化させることにより、差動増幅器
304のバランスをとってオフセット電圧を調整するこ
とが出来る。
FIG. 4 is a block diagram showing another example of the voltage amplifier 106. In place of the resistor group 302 and the current mirror circuit 303 in FIG. Is provided. Also in this case, by changing the analog switch group 301 and changing the combined value of the transistor group of the current mirror circuit 403, the offset voltage can be adjusted by balancing the differential amplifier 304.

【0021】次に、作用を説明する。まず、通常の演算
増幅器としての動作について説明する。この場合、アナ
ログスイッチ103、104、107をオン、アナログ
スイッチ105、アナログスイッチ108をオフする。
その結果、反転入力端子101に入った入力信号は電圧
増幅器106の反転入力端(−)に伝達される。一方、
非反転入力端子102に入った入力信号は電圧増幅器1
06の非反転入力端(+)に伝達される。電圧増幅器1
06の出力信号は電流増幅器110の入力端に入力され
る。電流増幅器110の入力端に接続された容量109
は位相補償容量として動作し、これは演算増幅器として
必要不可欠のものである。電流増幅器110の出力は出
力端子111に出力される。以上の動作は一般的な演算
増幅器と全く同様である。
Next, the operation will be described. First, the operation as a normal operational amplifier will be described. In this case, the analog switches 103, 104, and 107 are turned on, and the analog switches 105 and 108 are turned off.
As a result, the input signal input to the inverting input terminal 101 is transmitted to the inverting input terminal (-) of the voltage amplifier 106. on the other hand,
The input signal input to the non-inverting input terminal 102 is the voltage amplifier 1
06 to the non-inverting input terminal (+). Voltage amplifier 1
The output signal 06 is input to the input terminal of the current amplifier 110. The capacitor 109 connected to the input terminal of the current amplifier 110
Operate as a phase compensation capacitor, which is indispensable as an operational amplifier. The output of the current amplifier 110 is output to an output terminal 111. The above operation is exactly the same as that of a general operational amplifier.

【0022】なお、この段階では、オフセット検出手段
112から出力される制御信号113は、初期値として
抵抗器群302の合成値が差動増幅器304の両トラン
ジスタの負荷を同程度とする値となるように設定する。
例えば図3の抵抗器群302において、左方の4Rと2
RとRの合成抵抗値が右方の2Rと同じになるようにす
る。このように設定するには、例えば図示のように3ビ
ットのオフセット調整部とすれば、初期値は図5のタイ
ミングチャートに示すようにほぼ中央の“010”とし
ている。この状態では、演算増幅器全体は初期オフセッ
トを持った演算増幅器として動作する。
At this stage, the control signal 113 output from the offset detecting means 112 has an initial value in which the combined value of the resistor group 302 makes the loads of both transistors of the differential amplifier 304 substantially equal. Set as follows.
For example, in the resistor group 302 of FIG.
The combined resistance value of R and R is set to be the same as 2R on the right. In order to set in this way, for example, if a 3-bit offset adjustment unit is used as shown in the figure, the initial value is set to "010" at the approximate center as shown in the timing chart of FIG. In this state, the entire operational amplifier operates as an operational amplifier having an initial offset.

【0023】次に、自己較正モードの動作について説明
する。オフセット検出手段112の信号発生回路203
は、電源投入時にCONT信号114を出力し、アナロ
グスイッチ103、104、107をオフにし、アナロ
グスイッチ105、108をオンにする。このため反転
入力端子101、非反転入力端子102は共に遮断さ
れ、電圧増幅器106の反転入力端(−)と非反転入力
端(+)は短絡される。そして電流増幅器109は電圧
増幅器106と切り離され、かつ電圧増幅器106の出
力はオフセット検出手段112に与えられる。
Next, the operation in the self-calibration mode will be described. Signal generation circuit 203 of offset detection means 112
Outputs the CONT signal 114 when the power is turned on, turns off the analog switches 103, 104 and 107, and turns on the analog switches 105 and 108. Therefore, both the inverting input terminal 101 and the non-inverting input terminal 102 are shut off, and the inverting input terminal (-) and the non-inverting input terminal (+) of the voltage amplifier 106 are short-circuited. Then, the current amplifier 109 is separated from the voltage amplifier 106, and the output of the voltage amplifier 106 is supplied to the offset detecting means 112.

【0024】このときの電圧増幅器106を中心とする
前段部分の動作について図5のタイミングチャートを用
いて説明する。まず、電源投入時に自己較正モードに入
ると、最初にオフセット検出手段112のCONT信号
114が“L”となり、これによってアナログスイッチ
107がオフになる。その結果、電流増幅器110と容
量109は電圧増幅器106から切り離され、サンプリ
ング&ホールド回路として動作する。この状態では電流
増幅器110の入力端の電圧(容量109の端子電圧)
は、切り離された時点の値をほぼそのまま保持し続ける
ので、出力端子111には自己較正動作中ほぼ一定の出
力電圧が出力される。
The operation of the preceding stage centering on the voltage amplifier 106 at this time will be described with reference to the timing chart of FIG. First, when the self-calibration mode is entered when the power is turned on, first, the CONT signal 114 of the offset detection means 112 becomes "L", whereby the analog switch 107 is turned off. As a result, the current amplifier 110 and the capacitor 109 are separated from the voltage amplifier 106 and operate as a sampling and holding circuit. In this state, the voltage at the input terminal of the current amplifier 110 (terminal voltage of the capacitor 109)
Keeps the value at the time of disconnection substantially unchanged, so that a substantially constant output voltage is output to the output terminal 111 during the self-calibration operation.

【0025】また、上記のようにCONT信号114が
“L”になると、アナログスイッチ103、104もオ
フになり、アナログスイッチ105、108はオンにな
る。その結果、電圧増幅器106の入出力間は開放され
るため電圧増幅率AVの電圧比較器として動作する。ま
た演算増幅部106の入力は短絡しているため、結果的
に入力信号は電圧増幅器106の入力オフセット電圧V
OSとなる。よって電圧増幅器106の出力にはVOS
×AVの出力オフセット電圧を発生する。この出力オフ
セット電圧をオフセット検出手段112に入力する。
When the CONT signal 114 becomes "L" as described above, the analog switches 103 and 104 are also turned off, and the analog switches 105 and 108 are turned on. As a result, since the input and output of the voltage amplifier 106 are opened, the voltage amplifier 106 operates as a voltage comparator of the voltage amplification factor AV. Further, since the input of the operational amplifier 106 is short-circuited, the input signal eventually becomes the input offset voltage V
OS. Therefore, the output of the voltage amplifier 106 is VOS
A × AV output offset voltage is generated. This output offset voltage is input to the offset detection means 112.

【0026】オフセット検出手段112は、図2に示し
たように、逐次比較器201と、その出力を保持するレ
ジスタ202と、信号発生回路203で構成される。逐
次比較器201を正常に動作させるためには、電圧増幅
器106を“L”出力が0V、“H”出力が5Vに飽和
させ、電圧比較器として動作させる必要がある。通常、
入力オフセット電圧VOSは±25mV、電圧増幅率A
Vは60dB以上すなわち1000倍程度あるので、出
力オフセット電圧は電源電圧VCCを1/2にした中心
電圧に対して理論上は±25ボルト以上になるが、実際
には電源電圧で飽和して“L”出力が0V、“H”出力
が5Vの電圧比較器としての動作をする。出力を飽和さ
せるのに必要な入力電圧は、出力電圧範囲/AVで表わ
される。この例の場合、5V/1000=5mVとな
る。故に、VOSは±25mVに対し、1/10の精度
までは電圧比較可能である。そこで逐次比較器201が
3ビット精度とすれば1/8でこの条件を満足し、入力
オフセット電圧VOSは±25mVに対して、3.12
5mVまで低減可能である。また、図示のように逐次比
較器201が3ビット精度の逐次比較型であれば最低3
回の比較演算処理が必要である。ここで着目すべき点は
容量109はこの動作に含まれていないことである。そ
のため、電圧増幅器106は位相補償を必要とする演算
増幅器というよりは位相補償を必要としない比較器とし
ての動作を行なう。
As shown in FIG. 2, the offset detecting means 112 comprises a successive comparator 201, a register 202 for holding its output, and a signal generating circuit 203. In order to operate the successive comparator 201 normally, it is necessary to saturate the voltage amplifier 106 so that the “L” output is 0 V and the “H” output is 5 V, and operate the voltage amplifier 106 as a voltage comparator. Normal,
Input offset voltage VOS is ± 25 mV, voltage amplification factor A
Since V is 60 dB or more, that is, about 1000 times, the output offset voltage becomes theoretically ± 25 volts or more with respect to the center voltage obtained by halving the power supply voltage VCC. The "L" output operates as a voltage comparator with 0V and the "H" output with 5V. The input voltage required to saturate the output is represented by the output voltage range / AV. In the case of this example, 5V / 1000 = 5mV. Therefore, the voltage can be compared up to an accuracy of 1/10 with respect to VOS of ± 25 mV. Therefore, if the successive comparator 201 has 3-bit accuracy, this condition is satisfied by 1/8, and the input offset voltage VOS is 3.12 with respect to ± 25 mV.
It can be reduced to 5 mV. If the successive comparator 201 is a successive approximation type with 3-bit accuracy as shown in FIG.
It is necessary to perform the comparison operation twice. It should be noted here that the capacitor 109 is not included in this operation. Therefore, voltage amplifier 106 operates as a comparator that does not require phase compensation, rather than an operational amplifier that requires phase compensation.

【0027】ここで、上記の逐次比較動作について図5
のタイミングチャートを用いて詳細に説明する。図5に
おいて、一番上の特性はCONT信号114の電位を示
す。CONT信号114の電位が“H”のときアナログ
スイッチ103、104、107はオンになり、アナロ
グスイッチ105、108はオフになる。“L”のとき
は逆にアナログスイッチ103、104、107はオフ
になり、アナログスイッチ105、108をオンにな
る。2番目の特性は出力端子111の電位を示す。ま
た、3番目の特性は逐次比較器201の入力端INの電
位、すなわちオフセット電圧が電圧増幅器106で増幅
されて“H”あるいは“L”となった信号を示す。4番
目の特性は逐次比較器201の出力を示す。本実施の形
態では3ビットのデジタルコードである。また、5番目
の特性はラッチ回路202の出力113、すなわち電圧
増幅器106の制御信号を示す。本実施の形態では3ビ
ットのデジタルコードである。
Here, the above-described successive approximation operation is described with reference to FIG.
This will be described in detail with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 5, the uppermost characteristic indicates the potential of the CONT signal 114. When the potential of the CONT signal 114 is "H", the analog switches 103, 104, and 107 are turned on, and the analog switches 105 and 108 are turned off. On the other hand, when it is "L", the analog switches 103, 104 and 107 are turned off, and the analog switches 105 and 108 are turned on. The second characteristic indicates the potential of the output terminal 111. The third characteristic indicates a signal in which the potential at the input terminal IN of the successive comparator 201, that is, the offset voltage is amplified to “H” or “L” by the voltage amplifier 106. The fourth characteristic indicates the output of the successive comparator 201. In the present embodiment, it is a 3-bit digital code. The fifth characteristic indicates the output 113 of the latch circuit 202, that is, the control signal of the voltage amplifier 106. In the present embodiment, it is a 3-bit digital code.

【0028】最初のステップは、前述したようにCON
T信号114が“H”で通常の演算増幅器として動作す
る。そのとき113の出力コードは3ビットのデジタル
コードの中心に近い“010”にする。これは標準状態
での演算増幅器のオフセット電圧を設定中心にセットす
るためである。
The first step is to connect the CON as described above.
When the T signal 114 is "H", it operates as a normal operational amplifier. At this time, the output code 113 is set to "010" which is close to the center of the 3-bit digital code. This is for setting the offset voltage of the operational amplifier in the standard state to the setting center.

【0029】次のステップでは前述したようにCONT
信号114を“L”として自己較正モードとなる。自己
較正モードでは逐次比較動作することにより、オフセッ
ト電圧の較正を行う。まず、1回目の比較では最上位ビ
ット(MSB)の値を決定する。すなわち113の出力
コードを“100”とし、その時の逐次比較器201の
入力端INの電位、すなわちオフセット電圧を電圧増幅
器106で増幅した値を読み取ることにより、最上位ビ
ット(MSB)の値を決定する。本実施の形態の場合、
図3あるいは図4に示す電圧増幅器は、制御信号として
“100”が入力されると内部の差動増幅器における左
側の回路の方が電流が流れ易くなる。例えば図3の場
合、抵抗器群302の左側の3個の合成抵抗値はR、右
側の抵抗値は2Rとなり、左側の方が低抵抗となり、電
流が流れやすくなる。図3あるいは図4では図示してい
ないが差動増幅器の出力は電圧増幅段を経て電圧増幅器
106の出力として出力されるが、上記のように差動増
幅器の左側の回路の方が電流が流れ易くなった場合に電
圧増幅器の出力電圧が増加する場合には、オフセットを
打ち消すためには、電圧増幅器の出力電圧を低下させる
ようなデジタルコードを設定すればよいことがわかる。
すなわち逐次比較器201の入力端の電位が“H”の場
合は最上位ビット(MSB)は“L”、“L”の場合は
最上位ビット(MSB)は“H”である。図5の例では
逐次比較器201の入力端の電位は“L”なので最上位
ビット(MSB)は“H”、すなわち“1xx”で4以
上7以下のデジタルコードであることが決定される。
In the next step, as described above, CONT
The signal 114 is set to "L" to enter the self-calibration mode. In the self-calibration mode, the successive approximation operation is performed to calibrate the offset voltage. First, in the first comparison, the value of the most significant bit (MSB) is determined. That is, the output code of 113 is set to “100”, and the value of the most significant bit (MSB) is determined by reading the potential of the input terminal IN of the successive comparator 201 at that time, that is, the value obtained by amplifying the offset voltage by the voltage amplifier 106. I do. In the case of this embodiment,
In the voltage amplifier shown in FIG. 3 or FIG. 4, when "100" is input as the control signal, the current flows more easily in the left circuit in the internal differential amplifier. For example, in the case of FIG. 3, the three combined resistance values on the left side of the resistor group 302 are R, the resistance value on the right side is 2R, the resistance on the left side is low, and the current easily flows. Although not shown in FIG. 3 or FIG. 4, the output of the differential amplifier is output as the output of the voltage amplifier 106 through the voltage amplification stage. As described above, the current flows through the circuit on the left side of the differential amplifier. When the output voltage of the voltage amplifier increases when it becomes easier, it is understood that a digital code that reduces the output voltage of the voltage amplifier should be set to cancel the offset.
That is, when the potential of the input terminal of the successive comparator 201 is “H”, the most significant bit (MSB) is “L”, and when it is “L”, the most significant bit (MSB) is “H”. In the example of FIG. 5, since the potential at the input terminal of the successive comparator 201 is "L", the most significant bit (MSB) is determined to be "H", that is, "1xx" and a digital code of 4 or more and 7 or less.

【0030】同様に2回目の比較では第2ビットの値を
決定する。すなわち113の出力コードは最上位ビット
(MSB)が“H”なので“110”とし、その時の逐
次比較器201の入力端の電位、すなわちオフセット電
圧を電圧増幅器106で増幅した値を読み取ることによ
り、第2ビットの値を決定する。図5の例では逐次比較
器201の入力端の電位は“H”なので第2ビットは
“L”すなわち“10x”で4以上5以下のデジタルコ
ードであることが決定される。
Similarly, in the second comparison, the value of the second bit is determined. That is, the output code of 113 is set to “110” since the most significant bit (MSB) is “H”, and by reading the potential at the input terminal of the successive comparator 201 at that time, that is, the value obtained by amplifying the offset voltage by the voltage amplifier 106, Determine the value of the second bit. In the example of FIG. 5, since the potential at the input terminal of the successive comparator 201 is "H", it is determined that the second bit is "L", that is, "10x" and is a digital code of 4 or more and 5 or less.

【0031】最後に、3回目の比較では第3ビット〔最
下位ビット(LSB)〕の値を決定する。すなわち11
3の出力コードは上位2ビットが“10”なので“10
1”とし、その時の逐次比較器201の入力端の電位、
すなわちオフセット電圧を電圧増幅器106で増幅した
値を読み取ることにより、第3ビットの値を決定する。
図5の例では逐次比較器201の入力端の電位は“L”
なので第3ビットは“H”すなわち“101”となり、
5のデジタルコードであることが決定される。上記のよ
うに、図5に示す例では“101”のデジタルコードを
電圧増幅器106の制御信号として与えた場合に、オフ
セットを最も打ち消すことができる。このようにしてデ
ジタルコードが確定したら、CONT信号114を
“L”に戻し、通常の演算増幅器として動作するように
させる。
Finally, in the third comparison, the value of the third bit [least significant bit (LSB)] is determined. That is, 11
The output code of “3” is “10” because the upper two bits are “10”.
1 ", the potential of the input terminal of the successive comparator 201 at that time,
That is, the value of the third bit is determined by reading the value obtained by amplifying the offset voltage by the voltage amplifier 106.
In the example of FIG. 5, the potential of the input terminal of the successive comparator 201 is “L”.
Therefore, the third bit becomes “H”, that is, “101”, and
5 digital code. As described above, in the example shown in FIG. 5, when the digital code of “101” is given as the control signal of the voltage amplifier 106, the offset can be canceled most. When the digital code is determined in this way, the CONT signal 114 is returned to "L" to operate as a normal operational amplifier.

【0032】図6は演算増幅部のオープンループ電圧利
得特性を示す特性図である。前記従来例の場合には、位
相補償容量562が演算増幅部506の動作に含まれる
ため、オープンループの電圧増幅率が低い周波数範囲か
ら低下し、図6に破線で示すような周波数特性になる。
例えば、演算増幅部506のオープンループの電圧増幅
率が100Hzで60dBあったとすると、較正のため
の処理に60dBの電圧増幅率が必要な場合には1秒間
に100回の処理が可能であり、3ビットでは合計3回
の処理が必要であるから、1回の較正時間は最低3/1
00秒が必要になる。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an open loop voltage gain characteristic of the operational amplifier. In the case of the conventional example, since the phase compensation capacitor 562 is included in the operation of the operational amplifier 506, the voltage gain of the open loop is reduced from a low frequency range, and the frequency characteristic is as shown by a broken line in FIG. .
For example, assuming that the voltage amplification factor of the open loop of the operational amplification unit 506 is 60 dB at 100 Hz, if the voltage amplification factor of 60 dB is required for the process for calibration, the process can be performed 100 times per second. Since three bits require a total of three processes, one calibration time is at least 3/1.
00 seconds are required.

【0033】これに対して本実施の形態の場合には、容
量109が電圧増幅器106の動作に含まれていないた
めに、図6に実線で示すような周波数特性になる。この
例の場合、60dBの電圧増幅率は1kHzで得られる
ので、3回の処理に最低3/1000秒の較正時間で済
むことになる。このように従来例に比較して1/10の
処理時間で、同等のオフセット性能を得ることができ
る。
On the other hand, in the case of the present embodiment, since the capacitance 109 is not included in the operation of the voltage amplifier 106, the frequency characteristic becomes as shown by the solid line in FIG. In the case of this example, a voltage amplification factor of 60 dB is obtained at 1 kHz, so that three processes require a minimum calibration time of 3/1000 seconds. Thus, the same offset performance can be obtained in 1/10 the processing time as compared with the conventional example.

【0034】次に、較正動作が終わると、CONT信号
114は自己較正の動作終了(所定の逐次比較演算回数
が終了)に応じて自動的に通常動作状態に復帰する。す
なわち、CONT信号114は“H”になり、アナログ
スイッチ103、104、107はオン、アナログスイ
ッチ105、108はオフになる。その結果、再び通常
動作時の接続状態になり、反転入力端子101に入った
入力信号は電圧増幅器106の反転入力端(−)に伝達
され、非反転入力端子102に入った入力信号は電圧増
幅器106の非反転入力端(+)に伝達される。また、
電圧増幅器106の出力信号は電流増幅器110の入力
端に入力され、電流増幅器110の入力端に接続された
容量109は位相補償容量として動作する。また、電流
増幅器110の出力は出力端子111に出力される。
Next, when the calibration operation is completed, the CONT signal 114 automatically returns to the normal operation state in response to the completion of the self-calibration operation (the predetermined number of successive approximation calculations is completed). That is, the CONT signal 114 becomes "H", the analog switches 103, 104, and 107 are turned on, and the analog switches 105 and 108 are turned off. As a result, the connection state returns to the normal operation state again, the input signal input to the inverting input terminal 101 is transmitted to the inverting input terminal (-) of the voltage amplifier 106, and the input signal input to the non-inverting input terminal 102 is The signal is transmitted to the non-inverting input terminal (+) of 106. Also,
The output signal of the voltage amplifier 106 is input to the input terminal of the current amplifier 110, and the capacitor 109 connected to the input terminal of the current amplifier 110 operates as a phase compensation capacitor. The output of the current amplifier 110 is output to an output terminal 111.

【0035】以後の動作は自己較正前と同様であるが、
相違点は電圧増幅器106は自己較正が行なわれ、オフ
セット電圧が減少していることである。また、自己較正
中は、電流増幅器110の入力端の電圧は容量109に
よって保持されているので、自己較正の前後において、
電流増幅器110の入力端の電圧の変化は小さく、その
ため出力端子111の出力に大きなショックノイズを生
じるおそれはなくなる。
The subsequent operation is the same as before self-calibration,
The difference is that the voltage amplifier 106 is self-calibrating and has a reduced offset voltage. Also, during the self-calibration, the voltage at the input terminal of the current amplifier 110 is held by the capacitor 109.
The change in the voltage at the input terminal of the current amplifier 110 is small, so that there is no possibility that a large shock noise is generated in the output of the output terminal 111.

【0036】以下、オフセット電圧について詳細に説明
する。演算増幅器全体としての出力オフセット電圧VO
Soutは下記(数1)式に示すようになる。 VOSout=〔(電圧増幅器の入力オフセット電圧×電圧増幅器の電圧増幅率) +電流増幅器の入力オフセット電圧〕×電流増幅器の電圧増幅率 …(数1) 通常、電圧増幅器の電圧増幅率>>電流増幅器の電圧増
幅率であり、かつ、電流増幅器の電圧増幅率はほぼ1な
ので、上記(数1)式は下記(数2)式のように表すこ
とが出来る。 VOSout=(電圧増幅器の入力オフセット電圧×電圧増幅器の電圧増幅率) +電流増幅器の入力オフセット電圧 …(数2) 故に、 (電圧増幅器の入力オフセット電圧×電圧増幅器の電圧増幅率)>>電流増幅 器の入力オフセット電圧 であれば、 VOSout=電圧増幅器の入力オフセット電圧×電圧増幅器の電圧増幅率 =VOS×AV …(数3) となり、演算増幅器全体としての出力オフセット電圧V
OSoutは、電圧増幅器単体の出力オフセットの式と同
一になる。
Hereinafter, the offset voltage will be described in detail. Output offset voltage VO as operational amplifier as a whole
Sout is as shown in the following equation (1). VOSout = [(Input offset voltage of voltage amplifier × Voltage amplification rate of voltage amplifier) + Input offset voltage of current amplifier] × Voltage amplification rate of current amplifier ... (Equation 1) Normally, voltage amplification rate of voltage amplifier >> Current amplifier Since the voltage amplification factor of the current amplifier is substantially 1, the above equation (1) can be expressed as the following equation (2). VOSout = (input offset voltage of voltage amplifier × voltage amplification rate of voltage amplifier) + input offset voltage of current amplifier (2) Therefore, (input offset voltage of voltage amplifier × voltage amplification rate of voltage amplifier) >> current amplification VOSout = input offset voltage of voltage amplifier × voltage amplification factor of voltage amplifier = VOS × AV (Equation 3), and output offset voltage V of the entire operational amplifier
OSout is the same as the output offset equation of the voltage amplifier alone.

【0037】通常、電流増幅器の入力オフセット電圧は
0〜600mV程度のほぼ一定値であり、レベルシフト
を併用することによって0mV近辺にするのも容易であ
る。よって、演算増幅器の出力オフセットは電圧増幅器
単体の出力オフセットの式で近似できる。
Normally, the input offset voltage of the current amplifier is a substantially constant value of about 0 to 600 mV, and it is easy to set it near 0 mV by using a level shift together. Therefore, the output offset of the operational amplifier can be approximated by the expression of the output offset of the voltage amplifier alone.

【0038】また、演算増幅器全体としての入力オフセ
ット電圧VOSは、下記(数4)式で表すことができ
る。 VOS=〔(演算増幅器の出力オフセット電圧÷電流増幅器の電圧増幅率)― 電流増幅器の入力オフセット電圧〕÷電圧増幅器の電圧増幅率 …(数4) 通常、演算増幅器の出力オフセット電圧>>電流増幅器
の入力オフセット電圧であり、かつ、電流増幅器の電圧
増幅率はほぼ1なので、上記(数4)式は、下記(数
5)式のように表すことが出来る。 VOS=演算増幅器の出力オフセット電圧÷電圧増幅器の電圧増幅率 …(数5) また、演算増幅器の出力オフセット電圧は電圧増幅器の
出力オフセット電圧とほぼ等価なので、 VOS=電圧増幅器の出力オフセット電圧÷電圧増幅器
の電圧増幅率 となり、演算増幅器全体としての入力オフセット電圧V
OSは、電圧増幅器単体の入力オフセットの式で近似で
きる。
The input offset voltage VOS of the operational amplifier as a whole can be expressed by the following equation (4). VOS = [(output offset voltage of operational amplifier / voltage amplification factor of current amplifier) −input offset voltage of current amplifier] ÷ voltage amplification factor of voltage amplifier (Equation 4) Normally, output offset voltage of operational amplifier >> current amplifier And the voltage amplification factor of the current amplifier is almost 1, the above equation (4) can be expressed as the following equation (5). VOS = the output offset voltage of the operational amplifier / the voltage amplification factor of the voltage amplifier (5) Since the output offset voltage of the operational amplifier is substantially equivalent to the output offset voltage of the voltage amplifier, VOS = the output offset voltage of the voltage amplifier ÷ voltage. It becomes the voltage amplification factor of the amplifier, and the input offset voltage V as the entire operational amplifier
OS can be approximated by the expression of the input offset of the voltage amplifier alone.

【0039】上記のように、演算増幅器全体の出力オフ
セットおよび入力オフセットは、電圧増幅器単体の出力
オフセットおよび入力オフセットで近似できる。したが
って上記実施の形態に示したように、電圧増幅器106
のオフセットを自己較正することにより、電圧増幅器1
06、位相補償容量109、電流増幅器110からなる
演算増幅器全体のオフセットを較正することが出来る。
As described above, the output offset and input offset of the entire operational amplifier can be approximated by the output offset and input offset of the voltage amplifier alone. Therefore, as described in the above embodiment, the voltage amplifier 106
Voltage amplifier 1 by self-calibrating the offset of
06, the phase compensation capacitor 109, and the offset of the entire operational amplifier including the current amplifier 110 can be calibrated.

【0040】次に、図2に示したオフセット検出手段1
12と図3、図4に示した電圧増幅器106のオフセッ
ト調整部を6ビット精度にした場合について説明する。
なお、この場合の回路は図示を省略したが、図2のオフ
セット検出手段112からは6ビットのデジタルデータ
の制御信号113が出力され、図3、図4ではアナログ
スイッチ群301のスイッチ数が6ビットに相当する6
個になる点と、抵抗器群302の合成抵抗器数あるいは
図4の403のカレントミラー抵抗数が6ビット分+リ
ファレンス分の7個になる点が異なり、その他は同様で
ある。
Next, the offset detecting means 1 shown in FIG.
12 and the case where the offset adjuster of the voltage amplifier 106 shown in FIGS. 3 and 4 has 6-bit precision.
Although a circuit in this case is not shown, a control signal 113 of 6-bit digital data is output from the offset detection means 112 in FIG. 2, and the number of switches of the analog switch group 301 is 6 in FIGS. 6 equivalent to a bit
4 in that the number of combined resistors of the resistor group 302 or the number of current mirror resistors 403 in FIG.

【0041】この場合には、オフセット検出手段112
および電圧増幅器106内のオフセット調整部を6ビッ
トにしたため、入力オフセット電圧VOSは±25mV
に対して、1/64の±0.4mVまで低減可能であ
る。ただし、図2の逐次比較器201が6ビット精度で
あれば最低6回の比較演算処理が必要である。また、電
圧増幅器106の電圧増幅率AVは、±0.4mVで出
力を飽和させるだけのものが必要であり、3ビット精度
では60dBだったのに対し、その8倍すなわち60+
6×3=78dB必要になる。この場合には、図6から
78dBの電圧増幅率は125Hzで得られるので、比
較演算処理6回で最低6/125=0.048秒の較正
時間で済むことになる。
In this case, the offset detecting means 112
The input offset voltage VOS is ± 25 mV since the offset adjustment unit in the voltage amplifier 106 has 6 bits.
Can be reduced to 1/64 ± 0.4 mV. However, if the successive comparator 201 in FIG. 2 has 6-bit precision, at least six comparison operations are required. Further, the voltage amplification factor AV of the voltage amplifier 106 needs to be one that only saturates the output at ± 0.4 mV, which is 60 dB in 3-bit accuracy, but 8 times that, ie, 60+
6 × 3 = 78 dB is required. In this case, since the voltage amplification rate of 78 dB is obtained at 125 Hz from FIG. 6, the calibration time of 6/125 = 0.048 seconds is sufficient for six comparison operations.

【0042】従来例で6ビット精度にした場合には、上
記と同様に、78dBの電圧増幅率が必要になるが、図
6に破線で示した従来例の特性では、78dBの電圧増
幅率は12.5Hzの周波数で得られる。故に、1秒間
に12.5回の処理であり、較正時間は6/12.5=
0.48秒が必要になる。
When the precision is 6 bits in the conventional example, a voltage amplification rate of 78 dB is required in the same manner as described above. However, according to the characteristics of the conventional example shown by the broken line in FIG. Obtained at a frequency of 12.5 Hz. Therefore, the processing is performed 12.5 times per second, and the calibration time is 6 / 12.5 =
It takes 0.48 seconds.

【0043】上記のように、本発明と従来例とを比較す
れば、較正精度を3ビット精度または6ビット精度で同
一にすれば、較正時間は約1/10に短縮することが出
来る。また、従来例を3ビット精度で本発明を6ビット
精度とすれば、従来例の約2倍の較正時間で8倍精度の
オフセット較正を行なうことが出来る。したがって較正
時間を同じにすれば、較正精度を大幅に向上させること
が可能であり、逆に較正精度を同じにすれば較正時間を
大幅に短縮することが出来る。
As described above, when the present invention is compared with the conventional example, if the calibration accuracy is the same at the 3-bit accuracy or the 6-bit accuracy, the calibration time can be reduced to about 1/10. Further, if the conventional example is set to 3-bit accuracy and the present invention is set to 6-bit accuracy, it is possible to perform the offset calibration with 8 times accuracy in about twice the calibration time as the conventional example. Therefore, if the calibration time is made the same, it is possible to greatly improve the calibration accuracy. Conversely, if the calibration accuracy is made the same, the calibration time can be greatly reduced.

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

【図1】本発明に係る演算増幅器の一実施の形態の全体
構成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of an operational amplifier according to the present invention.

【図2】オフセット検出手段の一例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an offset detection unit.

【図3】オフセット調整部を有する電圧増幅器の一例を
示すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a voltage amplifier having an offset adjustment unit.

【図4】オフセット調整部を有する電圧増幅器106の
他の一例を示すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing another example of the voltage amplifier having an offset adjusting unit.

【図5】図1における動作のタイミングチャート。FIG. 5 is a timing chart of the operation in FIG. 1;

【図6】演算増幅器のオープンループ電圧利得特性を示
す特性図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an open loop voltage gain characteristic of the operational amplifier.

【図7】従来における演算増幅器の概略構成を示すブロ
ック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional operational amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…反転入力端子 102…非
反転入力端子 103、104、105、107、108…アナログス
イッチ 106…電圧増幅器 109…容
量 110…電流増幅器 111…出
力端子 112…オフセット検出手段 113…制
御信号 114…CONT信号 201…逐
次比較器 202…ラッチ回路 203…信
号発生回路 301…アナログスイッチ群 302…抵
抗器群 303…カレントミラー回路 304…初
段差動増幅器 403…カレントミラートランジスタ群 501…反転入力端子 502…非
反転入力端子 503、504、505、507、508…アナログス
イッチ 506…演算増幅部 511…出
力端子 512…オフセット検出手段 561…電
圧増幅器 562…位相補償容量 563…電
流増幅器
Reference Signs List 101 inverting input terminal 102 non-inverting input terminal 103, 104, 105, 107, 108 analog switch 106 voltage amplifier 109 capacitance 110 current amplifier 111 output terminal 112 offset detection means 113 control signal 114 CONT Signal 201: Successive comparator 202: Latch circuit 203: Signal generation circuit 301: Analog switch group 302: Resistor group 303: Current mirror circuit 304: First stage differential amplifier 403: Current mirror transistor group 501: Inverting input terminal 502: Non Inverting input terminal 503, 504, 505, 507, 508 Analog switch 506 Operational amplifier 511 Output terminal 512 Offset detection means 561 Voltage amplifier 562 Phase compensation capacitance 563 Current amplifier

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】反転入力端子と電圧増幅器の反転入力端と
の間に接続された第1のアナログスイッチと、 非反転入力端子と前記電圧増幅器の非反転入力端との間
に接続された第2のアナログスイッチと、 前記電圧増幅器の反転入力端と非反転入力端との間に接
続された第3のアナログスイッチと、 前記電圧増幅器の出力端と電流増幅器の入力端との間に
接続された第4のアナログスイッチと、 前記電圧増幅器の出力端と制御手段の入力端との間に接
続された第5のアナログスイッチと、 前記電流増幅器の入力端と接地もしくは電源端子との間
に接続された容量と、 前記電流増幅器の出力端に接続された出力端子と、 通常動作時には前記第1、第2、第4のアナログスイッ
チをオン、前記第3、第5のアナログスイッチをオフに
し、自己較正時には前記第1、第2、第4のアナログス
イッチをオフ、前記第3、第5のアナログスイッチをオ
ンにするように制御し、かつ、自己較正時には前記第5
のアナログスイッチを介して入力した前記電圧増幅器の
オフセット電圧に応じた信号を前記電圧増幅器に送り、
前電圧増幅器内のオフセット調整部を制御してオフセッ
トを減少させるように制御する前記制御手段と、 を備えたことを特徴とする演算増幅器。
A first analog switch connected between an inverting input terminal and an inverting input terminal of a voltage amplifier; and a first analog switch connected between a non-inverting input terminal and a non-inverting input terminal of the voltage amplifier. 2 analog switches, a third analog switch connected between the inverting input terminal and the non-inverting input terminal of the voltage amplifier, and a third analog switch connected between the output terminal of the voltage amplifier and the input terminal of the current amplifier. A fourth analog switch connected between the output terminal of the voltage amplifier and the input terminal of the control means; and a fourth analog switch connected between the input terminal of the current amplifier and a ground or power supply terminal. And an output terminal connected to an output terminal of the current amplifier; turning on the first, second, and fourth analog switches during normal operation; turning off the third and fifth analog switches; Self-calibration Sometimes, the first, second, and fourth analog switches are controlled to be turned off, and the third and fifth analog switches are controlled to be turned on.
Sending a signal corresponding to the offset voltage of the voltage amplifier input through the analog switch to the voltage amplifier,
An operational amplifier comprising: a control unit that controls an offset adjusting unit in the pre-voltage amplifier to reduce the offset.
【請求項2】前記制御手段は、入力した前記電圧増幅器
のオフセット電圧を逐次比較する比較器と、該比較器の
出力を一時保持して前記電圧増幅器へ送るレジスタと、
電源投入時に自己較正動作を行なうために前記各アナロ
グスイッチを切り替える信号を出力する信号発生回路
と、を有するものである、ことを特徴とする請求項1に
記載の演算増幅器。
2. A control system comprising: a comparator for sequentially comparing input offset voltages of the voltage amplifier; a register for temporarily holding an output of the comparator and sending the output to the voltage amplifier;
The operational amplifier according to claim 1, further comprising: a signal generation circuit that outputs a signal for switching each of the analog switches in order to perform a self-calibration operation when power is turned on.
【請求項3】前記電圧増幅器は、直列あるいは並列に接
続された複数の抵抗器と複数のアナログスイッチを直列
あるいは並列に接続し、前記アナログスイッチへの制御
入力によって全体の合成抵抗値を変化させることによ
り、オフセットを調整するオフセット調整部を有するも
のである、ことを特徴とする請求項1に記載の演算増幅
器。
3. The voltage amplifier according to claim 1, wherein a plurality of resistors connected in series or in parallel and a plurality of analog switches are connected in series or in parallel, and a total input resistance is changed by a control input to the analog switches. The operational amplifier according to claim 1, further comprising an offset adjustment unit that adjusts the offset.
【請求項4】前記電圧増幅器は、直列あるいは並列に接
続された複数のトランジスタと複数のアナログスイッチ
を直列あるいは並列に接続し、前記アナログスイッチの
制御入力によって全体の合成トランジスタサイズを変化
させることにより、オフセットを調整するオフセット調
整部を有するものである、ことを特徴とする請求項1に
記載の演算増幅器。
4. The voltage amplifier according to claim 1, wherein a plurality of transistors connected in series or in parallel and a plurality of analog switches are connected in series or in parallel, and the size of the overall combined transistor is changed by a control input of said analog switch. 2. The operational amplifier according to claim 1, further comprising an offset adjusting unit for adjusting an offset.
JP10140698A 1998-05-22 1998-05-22 Operational amplifier Pending JPH11338954A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10140698A JPH11338954A (en) 1998-05-22 1998-05-22 Operational amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10140698A JPH11338954A (en) 1998-05-22 1998-05-22 Operational amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11338954A true JPH11338954A (en) 1999-12-10

Family

ID=15274669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10140698A Pending JPH11338954A (en) 1998-05-22 1998-05-22 Operational amplifier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11338954A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205515A (en) * 2010-03-26 2011-10-13 Oki Semiconductor Co Ltd Voltage output device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205515A (en) * 2010-03-26 2011-10-13 Oki Semiconductor Co Ltd Voltage output device
US8729961B2 (en) 2010-03-26 2014-05-20 Lapis Semiconductor Co., Ltd. Voltage output device having an operational amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7554376B2 (en) Offset correcting method, offset correcting circuit, and electronic volume
US6316992B1 (en) DC offset calibration for a digital switching amplifier
US6724248B2 (en) DC offset self-calibration system for a digital switching amplifier
JP2598946B2 (en) Analog-to-digital converter
US7636013B2 (en) Method and integrated circuit including an amplifier calibration circuit
US5789981A (en) High-gain operational transconductance amplifier offering improved bandwidth
EP0373471B1 (en) Current source circuit with complementary current mirrors
JP2000341089A (en) Filter circuit
US7268624B2 (en) Differential amplifier offset voltage minimization independently from common mode voltage adjustment
JPWO2004053507A1 (en) Voltage applied current measuring device and current buffer with switch used therefor
US6727693B2 (en) Circuit configuration and sensor device
US7196581B2 (en) Amplifier switching control circuit and method for current shunt instrumentation amplifier having extended position and negative input common mode range
JP2007116493A (en) Offset canceller
US7161419B2 (en) Sensor device and a signal amplification device of a small detection signal provided by the sensor
JPH11338954A (en) Operational amplifier
JP3799147B2 (en) Fully differential sample / hold comparison circuit
EP1369990B1 (en) Canceling feedback resistor loading effect in a shunt-shunt feedback circuit
JPH01259628A (en) A/D converter
EP0883240B1 (en) Inverting amplifying circuit
JPH0685562A (en) Comparator with offset cancel circuit
JPS6336157A (en) Comparing circuit
EP1258983B1 (en) Offset control of an operational amplifier
CN112994624A (en) Calibration of audio power amplifier DC offset
KR100460794B1 (en) Common mode feedback circuit controlled by clock signal
US7368982B2 (en) Balanced output circuit and electronic apparatus utilizing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050308

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070530