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技術 演算増幅器

出願人 株式会社精工舎
発明者 白澤裕山本和久
出願日 1995年8月31日 (26年4ヶ月経過) 出願番号 1995-223773
公開日 1997年3月11日 (24年9ヶ月経過) 公開番号 1997-069736
状態 拒絶査定
技術分野 差動増幅器 増幅器1 増幅器一般
主要キーワード トリミング前 Nチャネル カスコードアンプ 定電圧範囲 中間接続点 オフセット特性 プラス入力端子 マイナス入力端子
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年3月11日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

Nチャネルトランジスタトップ型差動増幅回路およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路並びにこれら両差増幅回路との間で電流送受を行なうフォールデッドカスコードアンプを有する演算増幅器において、電源電圧全範囲にわたってオフセットのない動作を行うことが可能な演算増幅器を提供することである。

解決手段

Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10と、Pチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20と、フォールデッドカスコードアンプ30とを有し、オフセットトリマ回路11を差動増幅回路10に設け、オフセットトリマ回路21を差動増幅回路20に設けた。

概要

背景

従来、Nチャネルトランジスタトップ型差動増幅回路およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路並びにこれら両差増幅回路との間で電流送受を行なうフォールデッドカスコードアンプ(Folded Cascode Amp)を有する演算増幅器においては、両差動増幅回路の各入力オフセットキャンセルするためのトリマ回路を有していなかった。

概要

Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路並びにこれら両差動増幅回路との間で電流の送受を行なうフォールデッドカスコードアンプを有する演算増幅器において、電源電圧全範囲にわたってオフセットのない動作を行うことが可能な演算増幅器を提供することである。

Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10と、Pチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20と、フォールデッドカスコードアンプ30とを有し、オフセットトリマ回路11を差動増幅回路10に設け、オフセットトリマ回路21を差動増幅回路20に設けた。

目的

本願の目的は、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路並びにこれら両差動増幅回路との間で電流の送受を行なうフォールデッドカスコードアンプを有する演算増幅器において、電源電圧の全範囲にわたってオフセットのない動作を行うことが可能な演算増幅器を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

入力電圧低電圧側の第1電源電圧から一定電圧範囲内の第1電圧範囲よりも高い電圧範囲にあるときに動作可能なNチャネルトランジスタトップ型の第1差動増幅回路と、入力電圧が高電圧側の第2電源電圧から一定電圧範囲内の第2電圧範囲よりも低い電圧範囲にあるときに動作可能なPチャネルトランジスタトップ型の第2差動増幅回路と、上記第1差動増幅回路および上記第2差動増幅回路との間で電流送受を行なうフォールデッドカスコードアンプ(Folded Cascode Amp)とを有し、入力電圧が上記第2電圧範囲にあるときに上記第1差動増幅回路のオフセットを調整する第1オフセットトリマ回路を上記第1差動増幅回路に設け、入力電圧が上記第1電圧範囲にあるときに上記第2差動増幅回路のオフセットを調整する第2オフセットトリマ回路を上記第2差動増幅回路に設けたことを特徴とする演算増幅器

--

0001

本願は演算増幅器に関する。

背景技術

0002

従来、Nチャネルトランジスタトップ型差動増幅回路およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路並びにこれら両差増幅回路との間で電流送受を行なうフォールデッドカスコードアンプ(Folded Cascode Amp)を有する演算増幅器においては、両差動増幅回路の各入力オフセットキャンセルするためのトリマ回路を有していなかった。

発明が解決しようとする課題

0003

したがって、入力オフセットを十分にキャンセルすることができず、電源電圧全範囲にわたってオフセットのない動作を行うことが困難であった。

0004

本願の目的は、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路並びにこれら両差動増幅回路との間で電流の送受を行なうフォールデッドカスコードアンプを有する演算増幅器において、電源電圧の全範囲にわたってオフセットのない動作を行うことが可能な演算増幅器を提供することである。

課題を解決するための手段

0005

本願に係わる演算増幅器は、入力電圧低電圧側の第1電源電圧から一定電圧範囲内の第1電圧範囲よりも高い電圧範囲にあるときに動作可能なNチャネルトランジスタトップ型の第1差動増幅回路と、入力電圧が高電圧側の第2電源電圧から一定電圧範囲内の第2電圧範囲よりも低い電圧範囲にあるときに動作可能なPチャネルトランジスタトップ型の第2差動増幅回路と、上記第1差動増幅回路および上記第2差動増幅回路との間で電流の送受を行なうフォールデッドカスコードアンプ(Folded Cascode Amp)とを有し、入力電圧が上記第2電圧範囲にあるときに上記第1差動増幅回路のオフセットを調整する第1オフセットトリマ回路を上記第1差動増幅回路に設け、入力電圧が上記第1電圧範囲にあるときに上記第2差動増幅回路のオフセットを調整する第2オフセットトリマ回路を上記第2差動増幅回路に設けたことを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0006

図1は、本願に係わる演算増幅器の実施の形態を示した回路図である。

0007

図1に示した演算増幅器は、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10、Pチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20、フォールデッドカスコードアンプ30および出力回路40によって構成されており、これらは同一のIC内集積化されている。この演算増幅器には、マイナス側電源51から電源電圧VSS(通常は接地電位)が、プラス側電源52から電源電圧VDDが、それぞれ供給されている。53はマイナス入力端子、54はプラス入力端子、55は出力端子である。

0008

Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10は、入力オフセットを調整するためのオフセットトリマ回路11、Nチャネルトランジスタ12、13および定電流源14によって構成されている。オフセットトリマ回路11は、複数の定電流源I1〜I1および複数のスイッチS1〜S1並びにNチャネルトランジスタT1およびT2から構成されている。スイッチS1〜S1は、レ—ザトリミング用の金属配線を用いて構成されており、トリミング前は金属配線により導通状態となっており、所望の金属配線をレ—ザで切断することにより開放状態となる。すなわち、スイッチS1〜S1の開閉状態の組み合せにより、入力オフセットが最小になるように調整されるわけである。

0009

Pチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20は、入力オフセットを調整するためのオフセットトリマ回路21、Pチャネルトランジスタ22、23および定電流源24によって構成されている。オフセットトリマ回路21は、複数の定電流源I2〜I2および複数のスイッチS2〜S2並びPチャネルトランジスタT3およびT4にから構成されている。スイッチS2〜S2の構成および機能等は、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10におけるスイッチS1〜S1の構成および機能等と同様である。

0010

フォールデッドカスコードアンプ30は、カスケード接続された複数の定電流源I3〜I3およびI4〜I4によって構成されている。定電流源I3〜I3の中間接続点P1にはNチャネルトランジスタ12およびNチャネルトランジスタT2のドレインが接続されており、定電流源I4〜I4の中間接続点P2にはNチャネルトランジスタ13およびNチャネルトランジスタT1のドレインが接続されている。定電流源I3〜I3の中間接続点P3にはPチャネルトランジスタ22およびPチャネルトランジスタT4のドレインが接続されており、定電流源I4〜I4の中間接続点P4にはPチャネルトランジスタ23およびPチャネルトランジスタT3のドレインが接続されている。また、定電流源I3〜I3の中間接続点P5および定電流源I4〜I4の中間接続点P6は出力回路40に接続されている。

0011

つぎに、図1に示した演算増幅器における入力オフセットの調整動作等について、図2に示した説明図を参照して説明する。

0012

図2において、横軸図1のプラス入力端子54に印加される入力電圧Vinを、縦軸図1の出力端子55の出力電圧Vout を表している。VtnはNチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10のNチャネルトランジスタ12および13並びにNチャネルトランジスタT1およびT2のスレッショルド電圧に対応し、VtpはPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20のPチャネルトランジスタ22および23並びにPチャネルトランジスタT3およびT4のスレッショルド電圧に対応している。

0013

図1のプラス入力端子54に印加される入力電圧Vinが図2の“a”の範囲にあるときは、Pチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20のPチャネルトランジスタ22および23並びにPチャネルトランジスタT3およびT4がオフ状態となるため、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10のみが動作状態となる。一方、入力電圧Vinが図2の“b”の範囲にあるときは、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10のNチャネルトランジスタ12および13並びにNチャネルトランジスタT1およびT2がオフ状態となるため、Pチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20のみが動作状態となる。入力電圧Vinが図2の“c”の範囲にあるときは、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20の両方が動作状態となる。

0014

以上の説明を参照して、図1に示した演算増幅器における入力オフセットの調整動作を説明する。

0015

まず、図1のプラス入力端子54に印加される入力電圧Vinを図2の“a”の範囲にして、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10のオフセットトリマ回路11を調整する。具体的には、スイッチS1〜S1の金属配線をすべて導通状態として所定の測定を行ない、スイッチS1〜S1のなかのどのスイッチ(金属配線)を切断するか決定する。このようにして決定された金属配線をレ—ザで切断することにより、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10のトリミングを行なう。すなわち、各スイッチS1〜S1の開閉状態の組合わせにより、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10の入力オフセットが最小になるように調整されるわけである。

0016

つぎに、図1のプラス入力端子54に印加される入力電圧Vinを図2の“b”の範囲にして、Pチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20のオフセットトリマ回路21を調整する。具体的な調整動作は上記のNチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10の場合と同様であり、各スイッチS2〜S2の開閉状態の組合わせにより、Pチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20の入力オフセットが最小になるように調整される。

0017

以上のようにして、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路10およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路20の入力オフセットのトリミングがそれぞれ独立して行なわれる。したがって、入力オフセットをそれぞれ別々にキャンセルするため、入力電圧によらない低オフセット特性の演算増幅器を実現することができる。

発明の効果

0018

本願にかかわる発明では、Nチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路の入力オフセットの調整およびPチャネルトランジスタトップ型の差動増幅回路の入力オフセットの調整をそれぞれ独立して行なうので、フォールデッドカスコードアンプを有する演算増幅器において、電源電圧の全範囲にわたってオフセットのない(極めて少ない)動作を行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0019

図1本願に係わる発明の実施の形態を示した回路図である。
図2図1の動作を説明するための説明図である。

--

0020

10……第1差動増幅回路
20……第2差動増幅回路
11……第1オフセットトリマ回路
21……第2オフセットトリマ回路
30……フォールデッドカスコードアンプ
VSS……第1電源電圧
VDD……第2電源電圧
a……第2電圧範囲
b……第1電圧範囲

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