[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP3250884B2 - 演算増幅器 - Google Patents

演算増幅器

Info

Publication number
JP3250884B2
JP3250884B2 JP23275793A JP23275793A JP3250884B2 JP 3250884 B2 JP3250884 B2 JP 3250884B2 JP 23275793 A JP23275793 A JP 23275793A JP 23275793 A JP23275793 A JP 23275793A JP 3250884 B2 JP3250884 B2 JP 3250884B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
current source
constant current
output
circuit
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP23275793A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0794978A (ja
Inventor
勝史 中村
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 JP23275793A priority Critical patent/JP3250884B2/ja
Publication of JPH0794978A publication Critical patent/JPH0794978A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3250884B2 publication Critical patent/JP3250884B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、演算増幅器に関し、特
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。
【0002】
【従来の技術】演算増幅器の構成としては、一般に、1
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。
【0003】1段構成で高利得が要求される場合、通
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。
【0004】2段型構成で高利得が要求される場合、そ
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。
【0005】図3に、上記ミラ−位相補償を施した2段
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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、カス
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。
【0007】本発明の目的は、上記のような従来の1段
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。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、2段型の演算
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。
【0009】トランスコンダクタンス・アンプを入出力
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。
【0010】
【作用】本発明に係る演算増幅器においては、ミラ−位
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。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照しな
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。
【0012】次に、この演算増幅器の動作を説明する。
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。
【0013】この増幅器は二つの増幅段から構成されて
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。
【0014】上記実施例の位相補償では、ミラ−帰還の
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。
【0015】図2は、本発明の第2の実施例を示し、こ
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。
【0016】トランジスタM3、M16、M7及びM5
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。
【0017】図4は、本発明による演算増幅器の周波数
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。
【0018】なお、上記各実施例は本発明の一例を示し
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。
【0019】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例としての演算増幅器を示
す回路図。
【図2】本発明の第二の実施例としての完全差動型演算
増幅器を示す回路図。
【図3】従来のミラ−位相補償を用いた2段型演算増幅
器を示す回路図。
【図4】本発明による演算増幅器の周波数特性を示すグ
ラフ。
【符号の説明】
4:第1段増幅回路の出力端子 5:第2段増幅回路としてのトランジスタ 10:入力トランスコンダクタンス・アンプ CC:位相補償用容量 M16、M7:位相補償用容量と第1段増幅回路の出力
端子の間に設けられたトランジスタ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
JP23275793A 1993-09-20 1993-09-20 演算増幅器 Expired - Lifetime JP3250884B2 (ja)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0794978A (ja) 1995-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3158759B2 (ja) 同相モード安定性が強化された差動増幅器
US4904952A (en) Differential amplifier incorporating negative resistance
US5854574A (en) Reference buffer with multiple gain stages for large, controlled effective transconductance
US7298210B2 (en) Fast settling, low noise, low offset operational amplifier and method
US7592871B1 (en) Fully differential current-feedback CMOS/bipolar operational amplifier
US5907262A (en) Folded-cascode amplifier stage
JPH0786850A (ja) 完全差動演算増幅器、および差動演算増幅器における同相再構築の方法
US5789981A (en) High-gain operational transconductance amplifier offering improved bandwidth
US5345190A (en) Modular low voltage filter with common mode feedback
US6353361B1 (en) Fully differential two-stage operational amplifier with gain boosting
JP3007431B2 (ja) Cmos技法における平衡マイクロホーンの前置増幅器
US4749956A (en) Fully-differential operational amplifier for MOS integrated circuits
US4667164A (en) Frequency response amplifier
US4884039A (en) Differential amplifier with low noise offset compensation
US4406990A (en) Direct coupled DC amplification circuit
US6833760B1 (en) Low power differential amplifier powered by multiple unequal power supply voltages
US5258723A (en) Integrated instrumentation amplifier with integrated frequency-compensating capacitance
US5455535A (en) Rail to rail operational amplifier intermediate stage
JP2599575B2 (ja) 演算相互コンダクタンス増幅器
US5406220A (en) Pole/zero compensation in cascode amplifiers
JP3250884B2 (ja) 演算増幅器
US5424681A (en) Wide range operational amplifier
US5917376A (en) Circuit and technique for compensating high gain amplifier without compensation capacitors
US20050134382A1 (en) Amplifier circuit with common mode feedback
JPH10322143A (ja) Ac結合回路

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071116

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081116

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081116

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091116

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101116

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116

Year of fee payment: 10

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116

Year of fee payment: 10

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111116

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121116

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131116

Year of fee payment: 12