JP3250884B2 - 演算増幅器 - Google Patents
演算増幅器Info
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Description
に、例えば、AD変換器、DA変換器、スイッチド・キ
ャパシタ・フィルタ、サンプル・ホ−ルド回路、アクテ
ィブ・フィルタなどの、演算増幅器に高利得、高帯域に
加えて低電源電圧での高出力振幅を要求される用途に適
した、演算増幅器に関する。
段の増幅器を有する1段型と、2段の増幅器を縦続する
2段型がある。
常、利得を上げる手段としてカスコ−ド回路を有し、そ
の詳細については、P. R. Gray他著、John Wiley & Son
s 1984年第2版発行、「Analysis and Design of Analo
g Integrated Circuits」に述べられている。この構成
では、高インピ−ダンス端子は出力だけであるため、位
相補償は適当な容量を出力端子に接続することにより達
成される。しかし、カスコ−ド回路のために、増幅器の
出力振幅は大幅に制限されてしまい、特に、低電源電圧
で高出力振幅を達成するのは極めて困難である。
れぞれの増幅段には、通常、前記1段型構成ほどの利得
は必要ないので、利得を上げるためのカスコ−ド回路は
必要とされない。したがって、低電源電圧で高出力振幅
が可能になる。しかし、2段型構成の場合、二つの高イ
ンピ−ダンス端子(第2段の入力と第2段の出力)が存
在する結果、極が二つ存在するので、ミラ−位相補償を
施して、極分離を行なわなければならない。その詳細に
ついては、同じく前掲文献に述べられている。
型演算増幅器の構成の概要を示す。ミラ−位相補償は、
第2段の反転増幅器の出力を、容量を介して、該増幅器
の入力へ帰還することによって行なわれる。この帰還容
量は、第2段増幅器の利得に起因するミラー効果によ
り、第1段増幅器の出力端子に、等価的に増大されて現
れ、それにより極分離が実現される。また、抵抗を帰還
容量と直列に接続することにより、ゼロを除去すること
ができる。
コ−ド回路を有する1段型演算増幅器は、位相補償が比
較的に簡単であり、高利得、高帯域を要求する用途に適
しているが、その反面、低電源電圧での高出力振幅は達
成し難く、他方、従来の2段型演算増幅器は、出力振幅
を制限するカスコ−ド回路を必要としないので、低電源
電圧でも高出力振幅を達成することが可能であるが、ミ
ラ−位相補償を施さなければならない。ミラー位相補償
の難点は、第2の極が、比較的大きい帰還容量と第2段
出力の負荷容量により、低い周波数のところに制限され
てしまい、その結果、帯域を1段型構成で可能なほどに
は伸ばせない点にある。
型構成と2段型構成の欠点がなく、それらの長所を併せ
持ち、すなわち、高帯域、高利得で、かつ、低電源電圧
で高出力振幅が得られ、しかも、回路構成が簡単な演算
増幅器を、提供することにある。
増幅器におけるミラ−位相補償を改善して、ミラ−帰還
のル−プ帯域を高めることにより、前記の目的を達成す
るものである。すなわち、本発明の演算増幅器は、トラ
ンスコンダクタンス・アンプと、前記トランスコンダク
タンス・アンプの出力端子に少なくとも第1のトランジ
スタを介して接続された第1の定電流源と、前記出力端
子に少なくとも第2のトランジスタを介して接続された
第2の定電流源とを有する増幅回路、前記第2のトラン
ジスタと第2の定電流源との接続点に入力端子が接続さ
れた出力段増幅回路、及び前記第1のトランジスタと第
1の定電流源との接続点と前記出力段増幅回路の出力端
子の間に接続された容量素子を備える。
完全差動型とし、その1対の出力端子のそれぞれを前記
と同様な回路に接続すれば、入出力完全差動型の演算増
幅器が得られる。
相補償のル−プ帯域が、前記第1のトランジスタから第
2のトランジスタまでの利得の分だけ高くなるので、第
2の極周波数がこの利得の分だけ高くなり、したがっ
て、安定性の得られる周波数帯域がそれだけ高くなる。
こうして、従来の2段型演算増幅器の欠点であった帶域
の制限が大幅に緩和されるので、前掲目的が達成され
る。
がら詳細に説明する。図1は、本発明による演算増幅器
の一実施例を示す回路図であり、それは、CMOS加工
技術を用いて実現しうる。図において、M3、M7及び
M16はPMOSトランジスタ、M5はNMOSトラン
ジスタ、1は入力端子、2〜4は増幅器の内部の端子、
5は出力端子、6(VDD)は電圧源端子、7はグウラ
ンド端子、8及び9は定電流源、10は入力トランスコ
ンダクタンス・アンプ、CCは位相補償用容量、CLは
出力端子における負荷容量、VB1、VB2及びVB3
はバイアス電源を、それぞれ表わす。バイアス電源VB
1、VB2及びVB3は、それぞれトランジスタM3、
M16及びM7を、飽和領域にバイアスする。
入力端子1から入力されたアナログ電圧は、入力トラン
スコンダクタンス・アンプ10により電流信号に変換さ
れ、端子2に出力される。この電流信号は、トランジス
タM3及びM16で構成される定電流源に比べてインピ
ーダンスが低いトランジスタM7に流れ、端子4におけ
るインピ−ダンスにより電圧信号に変換され、そして、
トランジスタM5と定電流源8で構成されるソ−ス接地
回路により増幅されて、出力端子5に出力される。
いるため、安定性を得るには位相補償を行なう必要があ
る。従来の位相補償は、端子5と4の間に容量・抵抗回
路を設けたものに相当する。本実施例における位相補償
は、端子5の出力信号を、位相補償用容量CCとトラン
ジスタM16及びM7を介して、端子4に帰還すること
によって行なわれる。したがって、本実施例における位
相補償用容量CCは、トランジスタM5と定電流源8で
構成されるソ−ス接地回路の利得により、端子4におい
て等価的に増大される。その結果、増幅器の第1と第2
の極は極分離されて、安定な周波数特性が得られる。こ
の位相補償では、従来のミラー位相補償と異なり、端子
4から出力端子5へフィ-ドフォワ-ド・パスがないた
め、ゼロはできず、したがって、帰還路に抵抗を挿入す
る必要はない。
ル−プ帯域が、従来の回路と比較して、端子3から端子
4までの電圧利得、すなわち、トランジスタM16及び
M7と定電流源9で構成されるゲ−ト接地回路の利得の
分だけ、高くなり、したがって、第二の極周波数が、従
来の回路におけるよりも、上記ゲ−ト接地回路の利得の
分だけ高くなる。すなわち、安定性の得られる周波数帯
域が、従来の回路よりも、上記ゲ−ト接地回路の利得の
分だけ高くなるのである。
れは、図1に示されたのと同じ位相補償回路を有する入
出力完全差動型の演算増幅器である。M1、M2、M
5、M8、M9、M12〜M15及びM18はNMOS
トランジスタ、M3、M4、M6、M7、M10、M1
1、M16及びM17はPMOSトランジスタ、CC1
及びCC2は位相補償用容量、VIN+及びVIN−は
入力端子対、VO+及びVO−は出力端子対、VDD及
びVSSは電源端子、VCF1、VCF2、VBN1、
VBN2、及びVBP1〜VBP3はバイアス電源端子
を、それぞれ表わす。トランジスタM1、M2、M18
及びM13は、差動型の入力トランスコンダクタンス・
アンプを構成する。
は、図1で同じ符号を付されたトランジスタに対応し、
トランジスタM6は同じく定電流源8に対応し、トラン
ジスタM8及びM14は同じく定電流源9に対応する。
これと同等な回路が、トランジスタM4、M17、M1
1、M12、M15、M10及びM9により構成されて
いる。上記のように構成された本実施例の動作は、第1
の実施例の動作から容易に類推できるので、説明を省略
する。
特性をコンピュータ・シミュレーションにより求めた結
果を示す。□印を結ぶグラフは利得を表わし、○印を結
ぶグラフは位相を表わす。この図から明らかなように、
第2の極は約200MHzで生じており、これは、従来の
2段型演算増幅器の第2の極が約数十MHzで生じるのと
比較して、帯域が大幅に拡張されたことを示している。
たものであり、本発明はこれらに限定されるものでない
ことは言うまでもない。例えば、上記実施例はFETを
用いて構成されているが、他の素子も用いることができ
るし、また、上記実施例はCMOS加工技術による回路
であるが、他の加工技術、例えばBiCMOS加工技術
による回路でもできる。回路構成においても、種々の変
形が可能であり、例えば、図1において、トランジスタ
M16と端子3の間、及び/又はトランジスタM7と端
子4の間に、更に別のトランジスタが挿入されてもよ
い。
よれば、2段型の演算増幅器に必要とされるミラ−位相
補償のル−プ帯域を拡張することにより、安定な周波数
帯域を広げて、高帯域、高利得で、かつ、低電源電圧で
高出力振幅が得られる演算増幅器を、回路構成をさほど
複雑化せずに実現できるという、顕著な効果を奏するも
のである。
す回路図。
増幅器を示す回路図。
器を示す回路図。
ラフ。
端子の間に設けられたトランジスタ
Claims (2)
- 【請求項1】トランスコンダクタンス・アンプと、前記
トランスコンダクタンス・アンプの出力端子に少なくと
も第1のトランジスタを介して接続された第1の定電流
源と、前記出力端子に少なくとも第2のトランジスタを
介して接続された第2の定電流源とを有する増幅回路、
前記第2のトランジスタと第2の定電流源との接続点に
入力端子が接続された出力段増幅回路、及び前記第1の
トランジスタと第1の定電流源との接続点と前記出力段
増幅回路の出力端子の間に接続された容量素子を備える
ことを特徴とする演算増幅器。 - 【請求項2】第1及び第2の入力端子と第1及び第2の
出力端子を有する入出力完全差動型のトランスコンダク
タンス・アンプと、前記第1の出力端子に少なくとも第
1のトランジスタを介して接続された第1の定電流源
と、前記第1の出力端子に少なくとも第2のトランジス
タを介して接続された第2の定電流源と、前記第2の出
力端子に少なくとも第3のトランジスタを介して接続さ
れた第3の定電流源と、前記第2の出力端子に少なくと
も第4のトランジスタを介して接続された第4の定電流
源とを有する増幅回路、前記第2のトランジスタと第2
の定電流源との接続点に入力端子が接続された第1の出
力段増幅回路、前記第4のトランジスタと第4の定電流
源との接続点に入力端子が接続された第2の出力段増幅
回路、前記第1のトランジスタと第1の定電流源との接
続点と前記第1の出力段増幅回路の出力端子の間に接続
された第1の容量素子、及び前記第3のトランジスタと
第3の定電流源との接続点と前記第2の出力段増幅回路
の出力端子の間に接続された第2の容量素子を備えるこ
とを特徴とする演算増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23275793A JP3250884B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 演算増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23275793A JP3250884B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 演算増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0794978A JPH0794978A (ja) | 1995-04-07 |
JP3250884B2 true JP3250884B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=16944282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23275793A Expired - Lifetime JP3250884B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 演算増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3250884B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2815196B1 (fr) | 2000-10-06 | 2003-03-21 | St Microelectronics Sa | Amplificateur d'erreur integre |
JP5109874B2 (ja) * | 2008-08-28 | 2012-12-26 | アイコム株式会社 | 低雑音増幅器 |
CN114189217B (zh) * | 2021-12-17 | 2022-08-30 | 中船重工安谱(湖北)仪器有限公司 | 高增益脉冲电流放大电路 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP23275793A patent/JP3250884B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0794978A (ja) | 1995-04-07 |
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