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JPS5943613A - MOS operational amplifier - Google Patents

MOS operational amplifier

Info

Publication number
JPS5943613A
JPS5943613A JP57153905A JP15390582A JPS5943613A JP S5943613 A JPS5943613 A JP S5943613A JP 57153905 A JP57153905 A JP 57153905A JP 15390582 A JP15390582 A JP 15390582A JP S5943613 A JPS5943613 A JP S5943613A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
amplifier
cascode
drain electrode
operational amplifier
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.)
Granted
Application number
JP57153905A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0462204B2 (en
Inventor
Toshiro Suzuki
鈴木 俊郎
Nobuo Kunimi
国見 伸雄
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP57153905A priority Critical patent/JPS5943613A/en
Publication of JPS5943613A publication Critical patent/JPS5943613A/en
Publication of JPH0462204B2 publication Critical patent/JPH0462204B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
    • H03F1/223Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively with MOSFET's

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain high-speed operation, by connecting a buffer amplifier to an output terminal of a cascode amplifier and forming a capacitive negative feedback path from the output terminal to a connecting point between two transistors forming the cascode amplifier. CONSTITUTION:A node 3 in the cascode amplifier 6 from the output terminal 8 of the buffer amplifier 7 is provided with the negative feedback path. Thus, the impedance of the node 3 is decreased, the time constant produced by a stray capacitance Cs is minimized, resulting in that the 2nd pole frequency of the cascode amplifier 6 is increased, allowing to attain the high-speed operation.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はMOSトランジスタを用いて構成された演算増
幅器(以下オペアンプと略称する)の高速化に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to increasing the speed of an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) configured using MOS transistors.

〔従来技術〕[Prior art]

MOSトランジスタを高速動作させるためには、ゲート
長を短縮した、いわゆる短チヤネルデバイスを用いるこ
とが効果的である。しかしながらチャネル長が短かくな
るにつれ、いわゆる短チヤネル効果によリトランジフタ
の゛ハース・ドレイン間コンダクタンス(以下ト・し・
インコンタクタンス0と略称する)が急上昇し、増@段
の負荷抵抗が減少!−7.増幅度か低下する。一方増幅
度を得んが為、増幅段を多段接続すると股間に発生する
ストレイ容量のため高周波に於て損失か発生し、高速動
作が阻害される。この欠点を除くためにはよく知られた
カスコ−ド形増幅器構成を用いることが効果的である。
In order to operate a MOS transistor at high speed, it is effective to use a so-called short channel device with a shortened gate length. However, as the channel length becomes shorter, the so-called short channel effect reduces the hearth-drain conductance (hereinafter referred to as
The inconductance (abbreviated as 0) increases rapidly, and the load resistance of the increased stage decreases! -7. Amplification level decreases. On the other hand, if multiple amplification stages are connected in order to obtain amplification, stray capacitance generated at the crotch will cause loss at high frequencies, impeding high-speed operation. In order to eliminate this drawback, it is effective to use the well-known cascode amplifier configuration.

ずなわぢカスコード形増幅器に於てはソース接地形増幅
段、及びゲー ト接地形増幅段を組み合わせるこさによ
り、増幅段2段相当の増幅器を構成しながら、両増幅段
接続点のインピーダンスを低下させるこみにより、股間
の高周波損失を最小とし1段増幅器並の高周波特性を実
現し得る。以上の特徴を有しかつコンプリメンタIJM
O8(以下CMO8,,!:略称する)デバイスに適し
た回路構成として、P 、 R,Gray他”  So
mePractical  Aspects  of 
 5w1tchedCapacitor  Filte
r  Design″1nProc。
In the Zunawaji cascode amplifier, by combining a grounded source amplification stage and a grounded gate amplification stage, it is possible to construct an amplifier equivalent to two amplification stages, while lowering the impedance at the connection point between both amplification stages. This allows the high-frequency loss between the legs to be minimized and high-frequency characteristics comparable to that of a single-stage amplifier can be achieved. Complementor IJM with the above characteristics
As a circuit configuration suitable for O8 (hereinafter referred to as CMO8,,!) device, P, R, Gray et al.
mePractical Aspects of
5w1tchedCapacitor Filter
r Design″1nProc.

l5CAS  ’81  April  1981  
に記載された折り返しカスコ−ド形1段増幅器がある。
l5CAS '81 April 1981
There is a folded cascode type one-stage amplifier described in .

第1図は上記回路の原理構成を示したものて、図中1は
スカ、2は出力端子を示す。また9、10はそれぞれN
型及びP型の第1及び第2のMOSトランジスタ、4.
5はそれぞれバイアス電流を供給する直流定電流源であ
る。図中箱10) I−ランジフタ9はソース接地、第
20)1−ランジフタ10はゲ−l・接地形増幅器とじ
て動作しカスコード増幅段を構成する。
FIG. 1 shows the basic configuration of the above circuit, and in the figure, 1 indicates a slot and 2 indicates an output terminal. Also, 9 and 10 are each N
and P-type first and second MOS transistors;4.
Reference numeral 5 indicates a DC constant current source that supplies a bias current. The box 10) I-range jumper 9 in the figure operates as a source grounding, and the 20th) 1-range jumper 10 operates as a gate-I/grounded amplifier to constitute a cascode amplification stage.

第2図は本回路の代表的特性を示したもので、図中11
は直流利得(以)’Gpcと称す)を示し、12は増幅
器のしゃ断固波数いわゆる第1ボール周波数(以下ω、
と称す)、13は増幅器の利得が1すなわちO(lF3
 (’、:なる周波数(以下ω、と称す)、〜ル周波数
(以丁ω2吉称す)を示す。
Figure 2 shows the typical characteristics of this circuit.
represents the DC gain (hereinafter referred to as Gpc), and 12 represents the cut-off wave number of the amplifier, the so-called first ball frequency (hereinafter referred to as ω,
), 13 has an amplifier gain of 1, that is, O(lF3
(',: indicates a frequency (hereinafter referred to as ω), ~le frequency (hereinafter referred to as ω2).

これらの特性値は簡明な解析により となる。なおG1、G2 はそれぞれトランジスタ9.
10のドレインコンダクタンス、oml、Gm2はトラ
ンジスタ9.1oの相互コンタクタンス、C1,は出力
ノード21こ接続される負荷容量、C8はl・ランジフ
タ9.10の接続点3に接続されるストレイ容量を示す
These characteristic values are determined by simple analysis. Note that G1 and G2 are transistors 9.
10, oml, Gm2 is the mutual contactance of the transistor 9.1o, C1 is the load capacitance connected to the output node 21, and C8 is the stray capacitance connected to the connection point 3 of the l-range shifter 9.10. show.

このよう・ど従来知られている第1図の回路は直流利得
GDcは増幅段2段分の値を実現できる。またl−ラン
ジフタ9.10の接続点3に発生するストレイ容量CF
4は第2図中14で示される、いわゆる第2ポ〜ルω2
の原因となるが、)ヘランジフタ10のソース側入力イ
ンピーダンスが十分に低いため時定数が減少し、第2図
に示すよ・うに第2ボール周波数ω2は利得が1となる
周波数ω1より十分高く設定することが可能となる。こ
れはオペアンプが安定に動作する為には必要子ロエ欠な
条件である。
In the conventionally known circuit shown in FIG. 1, the DC gain GDc can have a value equivalent to two amplification stages. In addition, the stray capacitance CF generated at the connection point 3 of the l-lunge lid 9.10
4 is the so-called second pole ω2 indicated by 14 in FIG.
However, since the input impedance on the source side of the Hellangian diverter 10 is sufficiently low, the time constant decreases, and as shown in Fig. 2, the second ball frequency ω2 is set sufficiently higher than the frequency ω1 at which the gain is 1. It becomes possible to do so. This is a necessary condition for the operational amplifier to operate stably.

この回路は以」二の様な利点を持つが、反面利得1とな
る周波数O) 1は負荷容量CLによって決定されるた
め、高速動作を維持するためには負荷駆動条件に著るし
い制約が課せられる。さらに例えば3μm以下の短チャ
ネルテバイスを使用した場合、短チヤネル効果によりG
、 、G2が著るしく増加し、GDcが60dB以下と
なり、GDCとじで80〜100dBを有する汎用オペ
アンプと比較し、著るじく性能が劣ってくイ)。
This circuit has the following advantages, but on the other hand, since the frequency O)1 at which the gain is 1 is determined by the load capacitance CL, there are significant restrictions on the load driving conditions in order to maintain high-speed operation. imposed. Furthermore, when using a short channel device of 3 μm or less, for example, the short channel effect causes G
, , G2 increases significantly, GDc becomes less than 60 dB, and the performance is significantly inferior compared to general-purpose operational amplifiers which have 80 to 100 dB at GDC.

第3図は上記に示した従来例の欠点を改良する一手法を
示したもので6は第1図に示したカス:1−ド増幅段、
7は別途緩衝増幅器、8は同出力端子を示す。
Fig. 3 shows a method for improving the drawbacks of the conventional example shown above.
Reference numeral 7 indicates a separate buffer amplifier, and reference numeral 8 indicates an output terminal thereof.

図示するよ・うにカスコ−ド増幅段6の出力端子2に緩
衝増幅器7を接続することにより、カスコ−ド増幅段6
の負荷を常に一定に保ち、特性を安定化させることが可
能となる。さらに緩衝増幅器7に一定の利得を持たせる
ことにより短ヂャネル効果による利得低下を防ぐことも
可能となる。
By connecting the buffer amplifier 7 to the output terminal 2 of the cascode amplification stage 6 as shown in the figure, the cascode amplification stage 6
It is possible to always keep the load constant and stabilize the characteristics. Furthermore, by providing the buffer amplifier 7 with a constant gain, it is also possible to prevent the gain from decreasing due to the short channel effect.

占ころが緩衝増幅器7に利得を持たせることにより第2
図に示した利得特性はすべての周波数で−様に利得か増
加するため、第1図に示した従来例では第2ポールω2
での利得が1以下であったのに対し、本改良例では利得
が1以上の領域に第2ボールが発生して、よく知られ2
ているオペアンプの動作原理より、安定な動作を期待す
ることができf、i < j、:る。したがって01、
を増加する等の対策によりω、を低下せしめ、C2での
利得を1以下としなければならず、オペアンプ回路苓高
速動作させる事が困難となる。
By giving the buffer amplifier 7 a gain, the second
In the gain characteristic shown in the figure, the gain increases in a -like manner at all frequencies, so in the conventional example shown in Fig. 1, the second pole ω2
In contrast, in this improved example, the second ball occurs in the region where the gain is 1 or more, and the well-known 2
Due to the operating principle of the operational amplifier, stable operation can be expected when f, i < j: Therefore 01,
It is necessary to reduce ω by taking measures such as increasing ω, and to make the gain at C2 less than 1, which makes it difficult to operate the operational amplifier circuit at high speed.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は上記の従来例の問題点を改良し、十分な
直流利得GDcを確保しながら高速動作を可能ならしめ
かつ負荷容量値の特性への影響を最小とするMO8演算
増幅器を提供するものである。
An object of the present invention is to improve the problems of the conventional example described above, and to provide an MO8 operational amplifier that enables high-speed operation while ensuring sufficient DC gain GDc, and minimizes the influence of the load capacitance value on the characteristics. It is something.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明はカス:ノード形、あるいは折り返し力スコー 
ド形増幅器の出力端子(こ別途緩衝増幅器を匿続しかつ
L制緩衝増幅器の出力端子からカス−1−ド増幅器を構
成する第1及び第20’) l−5二ハ゛7・フタの接
続点へ容量性負帰還路を形成することにより、前記第2
4ミール周波数ω2をトー昇させ一4ベアン−/″の高
速動作を可能t、; ’) L W)るこ、j−を骨子
d−1する。
The present invention is based on a cassette: node shape or folding force scallop.
Output terminals of the cascade type amplifier (1st and 20' to which a separate buffer amplifier is connected and form a cascade amplifier from the output terminal of the L type buffer amplifier) By forming a capacitive negative feedback path to the second
4 Mir frequency ω2 is increased to enable high-speed operation of 14 Bearn/''.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第4図は本発明の第1の実施例を示す交流等価回路であ
る。図中Gm1、(1m2、()1 、G2 ’は第1
図に示したカス−7−ド増幅器を構成する第1及び第2
のトランンフタ9及び′10の相互コン′1クタンス、
及びドレインコンタクタンスを示−4oまた緩衝増幅器
7の直流利得をAとする。
FIG. 4 is an AC equivalent circuit showing the first embodiment of the present invention. In the figure, Gm1, (1m2, ()1, G2' are the first
The first and second amplifiers constituting the cascade amplifier shown in the figure
Mutual conductance of transfer lid 9 and '10,
and the drain contactance is -4o, and the DC gain of the buffer amplifier 7 is A.

本発明を定性的に説明すると、緩衝増幅器7の出力端子
8よりカス′−7−ド増幅器6内())/−ド3に負帰
還路を設ける事により/−ド3のイ゛2・′ビーダンス
を低]パさぜることによ0、ス1−1/イ容量C。
To explain the present invention qualitatively, by providing a negative feedback path from the output terminal 8 of the buffer amplifier 7 to the cascade amplifier 6 ())/-domain 3, By lowering the beadance, the capacitance C becomes 0, S1-1/I.

によって発生ずる時定数を最小(しし、その結果表して
カスコー ド増幅段の第2ポール周波数ω2を上昇さぜ
ようとするものである。以下数式を用いて本発明の効果
を詳述する。
The purpose is to minimize the time constant generated by ω2, thereby increasing the second pole frequency ω2 of the cascode amplification stage.The effects of the present invention will be explained in detail using the following equations.

第4図に示した等価回路の入力端子1から出力端子8へ
の伝達関数F(81を一般的によく用いられるキルヒポ
フ方程式等を用いて解析するととして示される。(4)
式中Hは H= (G、+808+5Oc)(G、4−8C1,−
IGl、)+02(80,+oL)であり、またSはラ
プラス変換された角周波数を示す。
The transfer function F (81) from the input terminal 1 to the output terminal 8 of the equivalent circuit shown in FIG.
In the formula, H is H= (G, +808+5Oc) (G, 4-8C1, -
IGl,)+02(80,+oL), and S indicates the Laplace-transformed angular frequency.

(4)式は非常に複雑となるが、例えばMO8I−ラン
ジフタとしてゲート長2〜3μm1ゲー ト幅100〜
500μm程度のデバイスを用いると01、G2;1o
−’s−J、o−58om、+ om2:: 10 ”
 s〜i 0 ’ 8C210−13p の程度であり、またC2として108〜109ラジアン
/secとなることが予測されるため、上舵周波数で数
値計算を行なうと G、+SC8、:;SC8 の近似が成立する。さらにカスコード増幅段の負荷アド
ミッタンスGLは後記第2の実施例に示される如く回路
的工夫により極小きするこd−が可能なため SC十G  =:SCL ■ノL なる近似も可能となる。その結果(4)式中の11はH
; 82(C,+Cc)C,、 と近似できる。これらの近似を用いて(4)式を書きな
おすと と簡略化される。上記(5)式により、第2ポール周波
数ω2は しL として示される。たたしく6)式はCsがCLより十分
小さいことを前提として求めたものである。一方、第4
図に示した等価回路においてC0を0(!:した場合、
すなわち本発明を適用しない時は(4)式と近似され、
上記(7)式から求まる第2ポール周波数ω2は として示され(3)式に示された結果と一致する。すな
わち本発明を適用するこ吉により第2ポール周波数ω2
はACL/Csたけ上昇させることができる。したがっ
て第4図中の緩衝増幅器7の利得Aが十分太きければ第
2ポール周波数を有効に上昇させることが可能となる。
Equation (4) is very complicated, but for example, for a MO8I-lunge lid, gate length is 2 to 3 μm, gate width is 100 to
When using a device of about 500 μm, 01, G2; 1o
-'s-J, o-58om, +om2:: 10"
s ~ i 0 ' 8C210-13p and C2 is expected to be 108 to 109 radians/sec, so when performing numerical calculations at the upper rudder frequency, the approximation of G, +SC8, :;SC8 is To establish. Furthermore, the load admittance GL of the cascode amplification stage can be made extremely small by circuit improvements as shown in the second embodiment described later, so that the following approximation is also possible. As a result, 11 in formula (4) is H
; 82(C,+Cc)C,, It can be approximated as follows. Rewriting equation (4) using these approximations simplifies it. According to the above equation (5), the second pole frequency ω2 is expressed as L. It is true that Equation 6) was obtained on the assumption that Cs is sufficiently smaller than CL. On the other hand, the fourth
In the equivalent circuit shown in the figure, if C0 is set to 0 (!:),
That is, when the present invention is not applied, it is approximated by equation (4),
The second pole frequency ω2 obtained from the above equation (7) is expressed as and coincides with the result shown in the equation (3). That is, by applying the present invention to Kokichi, the second pole frequency ω2
can be increased by ACL/Cs. Therefore, if the gain A of the buffer amplifier 7 in FIG. 4 is sufficiently large, it becomes possible to effectively increase the second pole frequency.

前記の第1の実施例では第4図に示す如くカスコード増
幅器にの負荷として十分小さ4fアドミツタンスGLを
仮定した。このGLを低下さぜるために従来より負荷回
路にもノyスコード接続を用いる方法がよく知られてい
るが、このカスコード形負荷回路内で発生するストレイ
容量C/8が、第4図中08と同様の効果により第2ポ
ール周波数ω2を低下させる。第1の実施例に示した如
く、後置緩衝増幅器7の出力端子8からストレイ容量の
接続点に容量性負帰還路を設置する本発明は一上記負荷
回路内にて発生するストレイ容量C′8による第2ポー
ル周波数低ド防止にも大きな効果がある。
In the first embodiment, as shown in FIG. 4, a sufficiently small 4f admittance GL was assumed as the load on the cascode amplifier. In order to reduce this GL, it has been well known to use a cascode connection in the load circuit, but the stray capacitance C/8 generated in this cascode load circuit is The second pole frequency ω2 is lowered by the same effect as in 08. As shown in the first embodiment, the present invention provides a capacitive negative feedback path from the output terminal 8 of the post buffer amplifier 7 to the connection point of the stray capacitance. 8 is also very effective in preventing the second pole frequency from becoming low.

以下本発明の第2の実施例として詳述する。A second embodiment of the present invention will be described in detail below.

第5図は本発明の第2の実施例を示す等価回路である。FIG. 5 is an equivalent circuit showing a second embodiment of the present invention.

図中Gm3、G3はカスコード形増扁器旦のカス−1−
ド形負荷回路を構成する第3のトランジスタの相互コン
タクタンス及びドレインコンタクタンスであり、G4は
番4のトランジスタのドレインコンタクタンスである。
In the figure, Gm3 and G3 are cascode-type enlarger cass-1-
G4 is the mutual contactance and drain contactance of the third transistor constituting the double-ended load circuit, and G4 is the drain contactance of the fourth transistor.

またC/、は第3及び第4のトランジスタの接続点に発
生するストレイ容量であり、C/cは出力端子8からの
帰還量を決定する容量である。なお図中カスコード増幅
段は説明を簡略化するため相互コンダクタンスG’m 
!及び()1′のみで示す。本回路の伝達関数P’(s
 )は前記第1の実施例に示したのと同様の近似を用い
ると とじて示される。(9)式より明らかな通り本回路の伝
達関数P’(s)は緩衝増幅器7の利得Aが十分に犬き
く、かつC6′がC、/より大きければ第2ポール周波
数ω2として しI、 なる値を持つ。(10)式の結果は第1の実施例に示し
た(6)式の結果とよく似ており、同様の効果が得られ
ることがわかる。
Further, C/ is a stray capacitance generated at the connection point of the third and fourth transistors, and C/c is a capacitance that determines the amount of feedback from the output terminal 8. Note that the cascode amplification stage in the figure has a mutual conductance G'm to simplify the explanation.
! and ()1' only. Transfer function P'(s
) is shown using similar approximations as shown in the first embodiment above. As is clear from equation (9), the transfer function P'(s) of this circuit is set as the second pole frequency ω2 if the gain A of the buffer amplifier 7 is sufficiently high and C6' is larger than C,/I, has a value of The result of equation (10) is very similar to the result of equation (6) shown in the first embodiment, and it can be seen that similar effects can be obtained.

またC6′を零としたとき、すなわち本発明を実施しな
い時はF’(s)は として示され、その第2ポール周波数ω2はきして示さ
れる。これは前記(8)式の結果と類似しており、第2
の実施例でも、第1の実施例と同様の効果が得られるこ
とがわかる。さらに(9)式c!=(5)式を比較すれ
ば明らかなように第2の実施例では伝達関数F’(s)
は零点周波数ω。
Further, when C6' is set to zero, that is, when the present invention is not implemented, F'(s) is expressed as, and its second pole frequency ω2 is expressed as follows. This is similar to the result of equation (8) above, and the second
It can be seen that the same effects as in the first embodiment can be obtained in the embodiment. Furthermore, formula (9) c! = As is clear from a comparison of equation (5), in the second embodiment, the transfer function F'(s)
is the zero point frequency ω.

を持つ。一般にオペアンプの有効帯域幅を増加させるた
め第2ポール周波数近辺に別途零点を設定し位相回転を
相殺する方法が知られているが、第2の実施例ではCC
′の値を適宜選択するこきにより任意の周波数に零点を
評定できるため、単に第2ポール周波数を上昇させるた
けでなく、上記の位相回転相殺の効果を得ることも可能
となる。
have. Generally, in order to increase the effective bandwidth of an operational amplifier, a method is known in which a zero point is set separately near the second pole frequency to offset the phase rotation.
Since the zero point can be estimated at any frequency by appropriately selecting the value of ', it is possible not only to simply increase the second pole frequency but also to obtain the above-mentioned phase rotation canceling effect.

以上等価回路を用いて本発明の実施例を示したが、第6
図にて実際のトランジスタを用いた実施例について説明
する。本実施例では折り返しカスコー ド形の差動増幅
回路に本発明を適用した例を示す。図中1,1′は差動
入力端子を示し、(Ml。
Although the embodiments of the present invention have been described above using equivalent circuits, the sixth embodiment
An example using actual transistors will be described with reference to the drawings. This embodiment shows an example in which the present invention is applied to a folded cascode type differential amplifier circuit. In the figure, 1 and 1' indicate differential input terminals (Ml.

M’1)、(Ni。2Mニ) 、 (M3.M; )、
 (M4.M2 )はそれぞれ差動ペア接続されている
前記した第1〜第4のトランジスタを示す。またc8 
、C;はそれぞれトランジスタの電極、配線等に発生ず
るストレイ容量であり、Cc、C,l、はそれぞれ第1
゜第2の実施例で示した負帰還路を構成する容−hi:
である。
M'1), (Ni.2Md), (M3.M; ),
(M4.M2) indicate the above-mentioned first to fourth transistors connected in a differential pair, respectively. Also c8
, C; are the stray capacitances generated in the transistor electrodes, wiring, etc., and Cc, C, and l are the first stray capacitances, respectively.
゜Capacitor hi constituting the negative feedback path shown in the second embodiment:
It is.

第7図は第6図に示したオペアンプ回路の特性について
示したもので、CC−0FFI ce ”” PFのと
きは第2ポール周波数ω2は20Mf(z程度であり、
しかも同周波数で約15dBの利得を持っている。した
がってこのままで(・1安定な増幅器として使用に耐え
ないが、Co 、C16にそれぞれ06PPを用いると
ω2は60 Ml−(zに上昇し、かつ同周波数での利
得がOdBを割るため、十分安定ζこ動作し得ることが
わかる。なお同図中11で示したのはカスコード増幅段
6単体での周波数特性であり、本発明の実施によって利
得、帯域幅とも(こ著るしく向上していることが理解で
きる。第8図はカスコード増幅器単体及び本発明を実施
した増幅器の負荷容量依存性を示したものである。図中
14.15はカスクー11段増幅器でそれぞれ負荷容量
が小及び大の状態を示す。一方12.13は本発明を実
施した増幅器であり、それぞれ負荷容量小及び犬を示す
。図示するようにカスコード増幅器単体では負荷容量に
応じて特性が著るしく変化するのに対し、本発明を実施
すると利得がOdB以下の領域で若干の特性変動が見ら
れるのみであり、本発明の有効性が理解できる。
FIG. 7 shows the characteristics of the operational amplifier circuit shown in FIG.
Moreover, it has a gain of about 15 dB at the same frequency. Therefore, it cannot withstand use as a stable amplifier (・1), but if 06PP is used for each of Co and C16, ω2 will rise to 60 Ml-(z, and the gain at the same frequency will be less than OdB, so it will be stable enough. It can be seen that the cascode amplifier stage 6 can operate in this manner.The number 11 in the figure shows the frequency characteristics of the cascode amplification stage 6 alone, and both the gain and bandwidth have been significantly improved by implementing the present invention. Figure 8 shows the load capacitance dependence of a single cascode amplifier and an amplifier implementing the present invention.In the figure, 14 and 15 are cascode 11-stage amplifiers with small and large load capacitances, respectively. On the other hand, 12 and 13 are amplifiers in which the present invention is implemented, and the load capacitance is small and the load capacitance is small, respectively. When the present invention is implemented, only slight characteristic fluctuations are observed in the region where the gain is O dB or less, and the effectiveness of the present invention can be understood.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明を実施することにより従来の
カスコード形増幅器にわずかな部品を追加するのみで利
得、帯域特性を同時に著るしく向上させることか可能と
なり、さらに増幅器の負荷容量依存性を大幅に軽減させ
ることが可能となる。
As explained above, by implementing the present invention, it is possible to significantly improve the gain and band characteristics at the same time by adding only a few parts to a conventional cascode amplifier, and furthermore, it is possible to significantly improve the load capacitance dependence of the amplifier. It is possible to significantly reduce the amount.

なお、実施例として折り返しカスコード形増幅器を用い
て説明したが、本発明は他の如何なるカスコード形増幅
器にも適用し得るこきは言うまでもない。
Although the embodiment has been described using a folded cascode amplifier, it goes without saying that the present invention can be applied to any other cascode amplifier.

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

第1〜3図は従来より知られているカスコード形増幅器
及びその改良例を示し、それぞれ等価回路、特性例及び
緩衝増幅器を接続した例を示す。 第4〜5図は本発明の第1及び第2の実施例を等価回路
で示したものであり、第6図は実際のMOSトランジス
タを用いた一実施例を示し、第7〜8図は本発明の実施
有無に対する特性の改善例を示す。 1・・オペアンプ入力端子、2・・・カスコ−ド段出力
端子、3・・・カス−コード段間接続端子、6・カスコ
ード形増幅器、7・・・緩衝増幅器、8 オペアンプ出
力端子。 代理人弁理士 薄 1)利 幸 1311 某4−図 手続補正書(方式) 事件の表示 昭和57 年特許願第 153905 弓発明の名称 〜1(JS演算増幅器 を山王をする若 ′5F))(;式i:I   rl   立  製  
作  所!゛、  ;’、1  ?X−:、    1
.11    勝   茂代   理   人 ”□   °“゛ □゛ □゛”   薄   Ill
    利  ゛7:61.Il云補正命令θIT、3
付  昭和57年11月30日捕正の内容 1卸1書のa1書(内容に変史なし)。 61−
FIGS. 1 to 3 show conventionally known cascode amplifiers and improved examples thereof, each showing an equivalent circuit, an example of characteristics, and an example in which a buffer amplifier is connected. 4-5 show equivalent circuits of the first and second embodiments of the present invention, FIG. 6 shows an embodiment using actual MOS transistors, and FIGS. 7-8 show equivalent circuits of the first and second embodiments of the present invention. Examples of improved characteristics with and without implementation of the present invention are shown. 1. Operational amplifier input terminal, 2. Cascode stage output terminal, 3. Cascode stage connection terminal, 6. Cascode amplifier, 7. Buffer amplifier, 8 Operational amplifier output terminal. Representative Patent Attorney Susuki 1) Yuki Toshi 1311 Certain 4-Diagram Procedure Amendment (Method) Display of Case 1982 Patent Application No. 153905 Name of Bow Invention ~ 1 (Waka'5F who makes a mountain king of JS operational amplifier)) ( ;Formula i: I rl stand made
Work place!゛、;'、1? X-:, 1
.. 11 Katsu Shigeyo Rihito”□ °“゛ □゛ □゛” Usui Ill
Interest 7:61. Ilyun correction command θIT, 3
Attached: November 30, 1981, contents of the arrest, 1 volume, 1 volume, A1 (no changes in content). 61-

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 そのゲート電極に入力信号が印加される第1のソー
ス接地形MoSトランジスタ及び−上記トランジスタの
ドレイン電極側にそのソース電極が接続され、そのゲー
ト電極には所定のバイアス電位が印加されるところの第
2のへ1OSトランジスタ(こよって構成されるカスコ
ード形増幅器の第2の1−ランジスクドし・イン電極に
別途の緩衝増幅器を接続し、上記緩衝増幅器の出力端か
らカスコード段の第1のトランジスタのドレイン電極及
び第2のトランジスタのソース電極の接続点に、容重を
介して負帰還路を具備したこさを特徴点するMO8演算
増幅器。 2 請求範囲1に記載された第2のトランジスタのドレ
イン電極に第3のトランジスタのドレイン電極を接続じ
、上記第3のトランジス・りのソース電極に第4のトラ
ンジスタのドレイン電極を接続し7、第3第4のトラン
ジスタのケート電極には夫々所定のバイアス電位を与え
た、カスコード形負荷を有するカスコード形増幅器の第
2のトランジスタのドレイン電極に前記緩衝増幅器を接
続し、上記緩衝増幅器の出力端から第3のトランジスタ
のソース電極及び第4のトランジスタのドレイン電極の
接続点に容量を介して負帰還路を具備したことを特徴点
するM OS演算増幅器。 3、請求範囲1及び2に記載されたMO8演算増幅器に
おいて、第1及び第2のトランジスタの属性(P及びN
型)を夫々相反するものとしたことを特徴とするMO8
@算増幅器。
[Scope of Claims] 1. A first source-grounded MoS transistor to which an input signal is applied to its gate electrode; - its source electrode is connected to the drain electrode side of said transistor; and its gate electrode is connected to a predetermined bias potential; A separate buffer amplifier is connected to the second 1-OS transistor (thus constituted by the cascode type amplifier's second 1-MOS transistor) to which the voltage is applied, and the cascode stage is 2. An MO8 operational amplifier characterized in that a negative feedback path is provided at a connection point between the drain electrode of the first transistor and the source electrode of the second transistor via a capacitor. Connect the drain electrode of the third transistor to the drain electrode of the transistor, connect the drain electrode of the fourth transistor to the source electrode of the third transistor, and connect the drain electrode of the fourth transistor to the gate electrode of the third transistor. connects the buffer amplifier to the drain electrode of a second transistor of a cascode amplifier having a cascode load, each of which is given a predetermined bias potential; 4. An MOS operational amplifier characterized in that a negative feedback path is provided via a capacitor at the connection point of the drain electrode of the transistor in claim 1.3. 2 transistor attributes (P and N
MO8, which is characterized in that the molds) are contradictory to each other.
@ Arithmetic amplifier.
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JPS62290204A (en) * 1986-06-10 1987-12-17 Fujitsu Ltd Electronic circuit including cascade circuit
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