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JP6879862B2 - Op amp - Google Patents

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JP6879862B2 JP2017154877A JP2017154877A JP6879862B2 JP 6879862 B2 JP6879862 B2 JP 6879862B2 JP 2017154877 A JP2017154877 A JP 2017154877A JP 2017154877 A JP2017154877 A JP 2017154877A JP 6879862 B2 JP6879862 B2 JP 6879862B2
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Description

本発明は高周波ノイズ対策を施した演算増幅器に関する。 The present invention relates to an operational amplifier with measures against high frequency noise.

演算増幅器に、その動作する周波数帯域を大きく超える高周波信号が入力すると、直流の入力オフセット電圧が変動してしまう問題がある。この影響を低減させる手法として、図6に示すようなPNPのトランジスタQ1,Q2のエミッタを電流源I1に差動接続した演算増幅器の反転入力端子1と非反転入力端子2にローパスフィルタ7A,8Aを挿入し、演算増幅器に入る高周波ノイズを減衰させる手法が提案されている(特許文献1の図4)。 When a high-frequency signal that greatly exceeds the operating frequency band is input to the operational amplifier, there is a problem that the DC input offset voltage fluctuates. As a method for reducing this effect, low-pass filters 7A and 8A are connected to the inverting input terminal 1 and the non-inverting input terminal 2 of the operational amplifier in which the emitters of the transistors Q1 and Q2 of the PNP as shown in FIG. 6 are differentially connected to the current source I1. Has been proposed to attenuate high-frequency noise entering the operational amplifier (FIG. 4 of Patent Document 1).

特開平9−260973号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-260973

しかし、挿入するローパスフィルタ7A,8Aのカットオフ周波数は、演算増幅器の動作する周波数帯域に対して十分に高い周波数に設定しなければ、演算増幅器の周波数特性に影響を与え、図7に示す「従来対策回路の周波数特性」のように、演算増幅器の動作周波数帯域とカットオフ周波数の関係によっては、演算増幅器の安定性の指標となる位相余裕、利得余裕を著しく低下させ発振に至ることもある。 However, if the cutoff frequencies of the low-pass filters 7A and 8A to be inserted are not set to a frequency sufficiently higher than the frequency band in which the arithmetic amplifier operates, the frequency characteristics of the arithmetic amplifier will be affected. Depending on the relationship between the operating frequency band of the arithmetic amplifier and the cutoff frequency, as in "Frequency characteristics of conventional countermeasure circuits", the phase margin and gain margin, which are indicators of the stability of the arithmetic amplifier, may be significantly reduced, leading to oscillation. ..

また、演算増幅器の安定性を確保するために設定できるカットオフ周波数を十分に低くできない場合は、ローパスフィルタ7A,8Aを挿入したにも関わらず高周波ノイズを十分に減衰させることができず、対策の効果が不十分となることもある。挿入するローパスフィルタ7A,8Aのカットオフ周波数が低ければ低い程、高周波ノイズの減衰効果は高くなるが、その一方で演算増幅器の安定性への悪影響が大きくなり、トレードオフの関係にある。上記のように、演算増幅器の高周波ノイズ耐性向上のためにローパスフィルタ7A,8Aを挿入するだけの方法では、演算増幅器の安定性を低下させる問題点があった。 If the cutoff frequency that can be set to ensure the stability of the operational amplifier cannot be lowered sufficiently, high-frequency noise cannot be sufficiently attenuated even though the low-pass filters 7A and 8A are inserted. May be inadequate. The lower the cutoff frequency of the low-pass filters 7A and 8A to be inserted, the higher the attenuation effect of high-frequency noise, but on the other hand, the adverse effect on the stability of the operational amplifier becomes large, and there is a trade-off relationship. As described above, the method of only inserting the low-pass filters 7A and 8A in order to improve the high frequency noise immunity of the operational amplifier has a problem of lowering the stability of the operational amplifier.

本発明の目的は、高周波ノイズ耐性向上のためのローパスフィルタを挿入しつつも、安定性の低下を改善した演算増幅器を提供することである。 An object of the present invention is to provide an operational amplifier in which a low-pass filter for improving high-frequency noise immunity is inserted, but the deterioration in stability is improved.

上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、反転入力端子に第1ローパスフィルタを介してベースが接続された第1トランジスタ、非反転入力端子に第2ローパスフィルタを介してベースが接続された第2トランジスタ、及び前記第1トランジスタと前記第2トランジスタのエミッタに共通接続された電流源を有する第1差動回路と、前記反転入力端子にベースが接続された第11トランジスタ、前記非反転入力端子にベースが接続された第12トランジスタ、及び前記第11トランジスタのエミッタと前記第12トランジスタのエミッタの間に接続されたキャパシタを有する第2差動回路と、前記第1トランジスタのコレクタ電流を前記第11トランジスタのエミッタにミラーする第1カレントミラー回路と、前記第2トランジスタのコレクタ電流を前記第12トランジスタのエミッタにミラーする第2カレントミラー回路と、前記第11トランジスタのコレクタと前記第12トランジスタのコレクタに接続された負荷回路と、を備え、前記第11トランジスタのコレクタと前記第12トランジスタのコレクタの少なくとも一方が出力端子に接続されたことを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の演算増幅器において、前記第1ローパスフィルタ及び前記第2ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記第2差動回路のハイパスフィルタのカットオフ周波数と同じか又はより高いことを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項1又は2に記載の演算増幅器において、前記第1及び第2トランジスタ並びに前記第11及び第12トランジスタをそれぞれジャンクションFETに置き換えたことを特徴とする。
請求項4にかかる発明は、請求項1又は2に記載の演算増幅器において、前記負荷回路を第13トランジスタと第14トランジスタからなる能動負荷回路で構成したことを特徴とする。
請求項5にかかる発明は、請求項1又は2に記載の演算増幅器において、前記負荷回路を前記第11トランジスタのコレクタに接続された第1負荷抵抗と前記第12トランジスタのコレクタに接続された第2負荷抵抗で構成したことを特徴とする。
請求項6にかかる発明は、請求項1、2又は4に記載の演算増幅器において、全トランジスタをMOSFETに置き換えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 has a first transistor to which a base is connected to an inverting input terminal via a first low-pass filter, and a base to a non-inverting input terminal via a second low-pass filter. A second transistor connected, a first differential circuit having a current source commonly connected to the first transistor and the emitter of the second transistor, and an eleventh transistor whose base is connected to the inverting input terminal, said. A twelfth transistor whose base is connected to a non-inverting input terminal, a second differential circuit having a capacitor connected between the emitter of the eleventh transistor and the emitter of the twelfth transistor, and a collector of the first transistor. A first current mirror circuit that mirrors the current to the emitter of the eleventh transistor, a second current mirror circuit that mirrors the collector current of the second transistor to the emitter of the twelfth transistor, a collector of the eleventh transistor, and the above. A load circuit connected to a collector of the twelfth transistor is provided, and at least one of the collector of the eleventh transistor and the collector of the twelfth transistor is connected to an output terminal.
According to the second aspect of the present invention, in the operational amplifier according to the first aspect, the cutoff frequencies of the first low-pass filter and the second low-pass filter are the same as the cutoff frequencies of the high-pass filter of the second differential circuit. It is characterized by being higher or higher.
The invention according to claim 3 is characterized in that, in the operational amplifier according to claim 1 or 2, the first and second transistors and the eleventh and twelfth transistors are replaced with junction FETs, respectively.
The invention according to claim 4 is characterized in that, in the operational amplifier according to claim 1 or 2, the load circuit is composed of an active load circuit including a 13th transistor and a 14th transistor.
The invention according to claim 5 is the operational amplifier according to claim 1 or 2, wherein the load circuit is connected to a first load resistor connected to a collector of the eleventh transistor and a collector of the twelfth transistor. It is characterized by being composed of two load resistors.
The invention according to claim 6 is characterized in that, in the operational amplifier according to claim 1, 2 or 4, all the transistors are replaced with MOSFETs.

本発明によれば、第1差動回路の入力側に高周波ノイズを十分に減衰できるような低いカットオフ周波数を持つ第1、第2ローパスフィルタを挿入しつつ、演算増幅器の安定性への影響を改善することができ、トレードオフの関係にあった演算増幅器の高周波ノイズ耐性と安定性の両立が可能となる利点がある。 According to the present invention, the first and second low-pass filters having a low cutoff frequency capable of sufficiently attenuating high-frequency noise are inserted on the input side of the first differential circuit, and the influence on the stability of the operational amplifier. There is an advantage that both high frequency noise immunity and stability of the operational amplifier, which have a trade-off relationship, can be improved.

本発明の第1実施例の演算増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the operational amplifier of 1st Example of this invention. 本発明の第2実施例の演算増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the operational amplifier of the 2nd Example of this invention. 本発明の第3実施例の演算増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the operational amplifier of the 3rd Example of this invention. 本発明の第4実施例の演算増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the operational amplifier of the 4th Example of this invention. 本発明の第5実施例の演算増幅器の回路図である。It is a circuit diagram of the operational amplifier of the 5th Example of this invention. 従来の演算増幅器の入力端子部分の回路図である。It is a circuit diagram of the input terminal part of a conventional operational amplifier. 演算増幅器の利得と位相の周波数特性図である。It is a frequency characteristic diagram of the gain and phase of an operational amplifier.

<第1実施例>
図1に本発明の第1実施例の演算増幅器の回路を示す。1は反転入力端子、2は非反転入力端子、3は出力端子、4は高電位の電源端子、5は低電位の電源端子、6は接地である。7は第1ローパスフィルタであり、抵抗R1(抵抗値=R)とキャパシタC1(容量値=C)で構成され、一端が反転入力端子1に接続されている。8は第2ローパスフィルタであり、抵抗R2(抵抗値=R)とキャパシタC2(容量値=C)で構成され、一端が非反転入力端子2に接続されている。
<First Example>
FIG. 1 shows the circuit of the operational amplifier according to the first embodiment of the present invention. 1 is an inverting input terminal, 2 is a non-inverting input terminal, 3 is an output terminal, 4 is a high potential power supply terminal, 5 is a low potential power supply terminal, and 6 is grounded. Reference numeral 7 denotes a first low-pass filter, which is composed of a resistor R1 (resistance value = R) and a capacitor C1 (capacity value = C), and one end thereof is connected to the inverting input terminal 1. Reference numeral 8 denotes a second low-pass filter, which is composed of a resistor R2 (resistance value = R) and a capacitor C2 (capacity value = C), and one end thereof is connected to the non-inverting input terminal 2.

9は第1差動回路であり、第1ローパスフィルタ7の他端(抵抗R1とキャパシタC1の共通接続点)がベースに接続されたPNPトランジスタQ1と、第2ローパスフィルタ8の他端(抵抗R2とキャパシタC2の共通接続点)がベースに接続されたPNPトランジスタQ2と、それらトランジスタQ1,Q2のエミッタに共通接続された電流源I1により構成されている。そのトランジスタQ1のコレクタにはカレントミラー接続のNPNトランジスタQ3,Q4が接続されている。また、トランジスタQ2のコレクタにはカレントミラー接続のNPNトランジスタQ5,Q6が接続されている。そして、トランジスタQ4にはカレントミラー接続のPNPトランジスタQ7,Q8が接続されている。また、トランジスタQ6にはカレントミラー接続のPNPトランジスタQ9,Q10が接続されている。トランジスタQ3,Q4、Q7,Q8は請求項記載の第1カレントミラー回路を実現し、トランジスタQ5,Q6,Q9,Q10は第2カレントミラー回路を実現している。 Reference numeral 9 denotes a first differential circuit, which is a PNP transistor Q1 to which the other end of the first low-pass filter 7 (common connection point of the resistor R1 and the capacitor C1) is connected to the base, and the other end of the second low-pass filter 8 (resistor). It is composed of a PNP transistor Q2 in which a common connection point between R2 and a capacitor C2) is connected to the base, and a current source I1 in common connection to the emitters of the transistors Q1 and Q2. NPN transistors Q3 and Q4 connected to the current mirror are connected to the collector of the transistor Q1. Further, NPN transistors Q5 and Q6 connected to the current mirror are connected to the collector of the transistor Q2. Then, PNP transistors Q7 and Q8 connected to the current mirror are connected to the transistor Q4. Further, PNP transistors Q9 and Q10 connected to the current mirror are connected to the transistor Q6. The transistors Q3, Q4, Q7, and Q8 realize the first current mirror circuit according to the claim, and the transistors Q5, Q6, Q9, and Q10 realize the second current mirror circuit.

10は第2差動回路であり、PNPトランジスタQ11,Q12と、そのトランジスタQ11,Q12のエミッタにコレクタがそれぞれ接続されたトランジスタQ8,Q10と、トランジスタQ11,Q12のエミッタ間に接続されたキャパシタC3で構成されている。この第2差動回路のトランジスタQ11,Q12のコレクタには、カレントミラー接続されたNPNトランジスタQ13,Q14で構成された能動型の負荷回路11が接続され、トランジスタQ14のコレクタに出力端子3が接続されている。 Reference numeral 10 denotes a second differential circuit, in which the PNP transistors Q11 and Q12, the transistors Q8 and Q10 having collectors connected to the emitters of the transistors Q11 and Q12, respectively, and the capacitors C3 connected between the emitters of the transistors Q11 and Q12, respectively. It is composed of. An active load circuit 11 composed of NPN transistors Q13 and Q14 connected to the current mirror is connected to the collectors of the transistors Q11 and Q12 of the second differential circuit, and the output terminal 3 is connected to the collector of the transistor Q14. Has been done.

次に本実施例の演算増幅器の動作について説明する。第1差動回路9は、トランジスタQ1,Q2のベースがローパスフィルタ7,8を経由して反転入力端子1、非反転入力端子2に接続されているので、それらローパスフィルタ7,8のカットオフ周波数fc1よりも低い周波数の信号で動作する。この周波数fc1は、

Figure 0006879862
で表される。このとき、そのトランジスタQ1のコレクタ電流は、トランジスタQ3,Q4,Q7,Q8を経由してトランジスタQ11のエミッタにミラーされる。また、トランジスタQ2のコレクタ電流は、トランジスタQ5,Q6,Q9,Q10を経由してトランジスタQ12のエミッタにミラーされる。 Next, the operation of the operational amplifier of this embodiment will be described. In the first differential circuit 9, since the bases of the transistors Q1 and Q2 are connected to the inverting input terminals 1 and the non-inverting input terminals 2 via the low-pass filters 7 and 8, the cutoffs of the low-pass filters 7 and 8 are cut off. It operates with a signal having a frequency lower than the frequency fc1. This frequency fc1 is
Figure 0006879862
It is represented by. At this time, the collector current of the transistor Q1 is mirrored by the emitter of the transistor Q11 via the transistors Q3, Q4, Q7 and Q8. Further, the collector current of the transistor Q2 is mirrored by the emitter of the transistor Q12 via the transistors Q5, Q6, Q9 and Q10.

第2差動回路10は、キャパシタC3によってハイパスフィルタが構成されていて、本来ハイパスフィルタのカットオフ周波数fc2よりも低い周波数の信号では差動動作できない。しかし、第1差動回路9の差動動作による電流がミラーされてトランジスタQ11,Q12のエミッタに流れているので、その第2差動回路10のトランジスタQ11,Q12は、疑似的にトランジスタQ1,Q2のようなエミッタ結合の第1差動回路9と同じ動作を行う。このため、ミラーされた電流がトランジスタQ11,Q12のコレクタから負荷回路11のトランジスタQ13,Q14に流れて、出力端子3に、反転入力端子1と非反転入力端子2に入力する信号の差分を増幅した信号が出力する。 The second differential circuit 10 has a high-pass filter configured by the capacitor C3, and cannot perform differential operation with a signal having a frequency lower than the cutoff frequency fc2 of the high-pass filter. However, since the current due to the differential operation of the first differential circuit 9 is mirrored and flows to the emitters of the transistors Q11 and Q12, the transistors Q11 and Q12 of the second differential circuit 10 are pseudo-transistors Q1 and Q1. It operates in the same manner as the first differential circuit 9 with an emitter coupling such as Q2. Therefore, the mirrored current flows from the collectors of the transistors Q11 and Q12 to the transistors Q13 and Q14 of the load circuit 11, and the difference between the signals input to the inverting input terminal 1 and the non-inverting input terminal 2 is amplified at the output terminal 3. The signal is output.

一方、入力信号の周波数がローパスフィルタ7,8のカットオフ周波数fc1を超えてくると、それらローパスフィルタ7,8によりAC信号は減衰され、トランジスタQ1,Q2のベースにはAC信号が入力されなくなる。このとき、トランジスタQ1,Q2のベースはそれぞれ直流の同相入力電圧でバイアスされることになり、トランジスタQ1,Q2のコレクタには、ベース電流を無視すると、定電流源I1の電流の半分ずつが定電流としてそれぞれに流れ、第2差動回路10のトランジスタQ11,Q12のエミッタにミラーされることになる。第2差動回路10はハイパスフィルタとして動作し、カットオフ周波数fc2以上の周波数で差動動作する。その周波数fc2は、

Figure 0006879862
で表される。gmはトランジスタQ11,Q12の相互コンダクタンスである。カットオフ周波数fc1,fc2は、
Figure 0006879862
に設定されている。このため、ローパスフィルタ7,8によって第1差動回路9が差動動作できなくなる周波数以上の帯域では、第2差動回路10が第1差動回路9に代わって差動動作することになる。 On the other hand, when the frequency of the input signal exceeds the cutoff frequency fc1 of the low-pass filters 7 and 8, the AC signal is attenuated by the low-pass filters 7 and 8 and the AC signal is not input to the bases of the transistors Q1 and Q2. .. At this time, the bases of the transistors Q1 and Q2 are biased by the DC in-phase input voltage, respectively, and if the base current is ignored, half of the current of the constant current source I1 is fixed to the collector of the transistors Q1 and Q2. It flows as a current and is mirrored by the emitters of the transistors Q11 and Q12 of the second differential circuit 10. The second differential circuit 10 operates as a high-pass filter and operates differentially at a frequency equal to or higher than the cutoff frequency fc2. The frequency fc2 is
Figure 0006879862
It is represented by. gm is the transconductance of the transistors Q11 and Q12. The cutoff frequencies fc1 and fc2 are
Figure 0006879862
Is set to. Therefore, in the band above the frequency at which the first differential circuit 9 cannot operate differentially due to the low-pass filters 7 and 8, the second differential circuit 10 operates differentially in place of the first differential circuit 9. ..

ローパスフィルタ7,8のカットオフ周波数fc1を超えた高周波ノイズが入力されたときには、前述したように第1差動回路9のトランジスタQ1,Q2は、第2差動回路10のトランジスタQ11,Q12へ定電流をミラーし、第2差動回路10が差動動作することになるが、トランジスタQ11,Q12のエミッタ同士はキャパシタC3を介して接続されており、直流的には接続されていない。このため、高周波ノイズによる直流の入力オフセット電圧変動の要因とはならない。直流の入力オフセット電圧はトランジスタQ1,Q2からなる差動対で決まることになるが、トランジスタQ1,Q2のベースに入る高周波ノイズはローパスフィルタ7,8により減衰されているため、その高周波ノイズの影響を低減できる。 When high-frequency noise exceeding the cutoff frequency fc1 of the low-pass filters 7 and 8 is input, the transistors Q1 and Q2 of the first differential circuit 9 are transferred to the transistors Q11 and Q12 of the second differential circuit 10 as described above. The second differential circuit 10 operates differentially by mirroring the constant current, but the emitters of the transistors Q11 and Q12 are connected to each other via the capacitor C3, and are not connected in terms of DC. Therefore, it does not become a factor of DC input offset voltage fluctuation due to high frequency noise. The DC input offset voltage is determined by the differential pair consisting of the transistors Q1 and Q2, but since the high-frequency noise entering the base of the transistors Q1 and Q2 is attenuated by the low-pass filters 7 and 8, the influence of the high-frequency noise Can be reduced.

また、従来技術ではローパスフィルタ7,8のカットオフ周波数fc1は演算増幅器の安定性が著しく低下しないように、演算増幅器の動作する周波数帯域より十分に高い周波数へ設定しなければならなかった。ローパスフィルタ7,8を挿入しつつ、安定性を確保するために、演算増幅器の動作周波数帯域の指標である利得周波数帯域幅積GBWとローパスフィルタ7,8のカットオフ周波数fc1との関係は、

Figure 0006879862
となるようfc1を設定し、安定性を確保していた。 Further, in the prior art, the cutoff frequency fc1 of the low-pass filters 7 and 8 must be set to a frequency sufficiently higher than the frequency band in which the operational amplifier operates so that the stability of the operational amplifier is not significantly deteriorated. In order to ensure stability while inserting the low-pass filters 7 and 8, the relationship between the gain frequency bandwidth product GBW, which is an index of the operating frequency band of the operational amplifier, and the cutoff frequency fc1 of the low-pass filters 7 and 8 is
Figure 0006879862
Fc1 was set so as to ensure stability.

例えば、利得周波数帯域幅積GBWが10MHzの演算増幅器に対してローパスフィルタ7,8を挿入しつつ安定性を確保するためにはカットオフ周波数fc1は100MHz以上に設定することが必要なケースが多くあり、この場合100MHzの高周波ノイズは十分に減衰することができず、ローパスフィルタ7,8を挿入したにもかかわらず、高周波ノイズの影響を大きく受けてしまい、想定以上の入力オフセット電圧の変動を引き起こしてしまう。 For example, it is often necessary to set the cutoff frequency fc1 to 100 MHz or higher in order to secure stability while inserting low-pass filters 7 and 8 into an operational amplifier having a gain frequency bandwidth product GBW of 10 MHz. In this case, the high frequency noise of 100 MHz cannot be sufficiently attenuated, and even though the low-pass filters 7 and 8 are inserted, the high frequency noise is greatly affected, and the input offset voltage fluctuates more than expected. Will cause.

また、例えば、演算増幅器に高周波ノイズを十分に減衰させるために、カットオフ周波数fc1を演算増幅器のGBWに近い値に設定した場合、高周波ノイズは十分に減衰できても、安定性が著しく低下し最悪発振に至ることもある。 Further, for example, when the cutoff frequency fc1 is set to a value close to the GBW of the operational amplifier in order to sufficiently attenuate the high frequency noise in the operational amplifier, the stability is significantly reduced even if the high frequency noise can be sufficiently attenuated. It may lead to the worst oscillation.

これらに対し本発明では、入力側にローパスフィルタ7,8を介した第1差動回路9とハイパスフィルタ動作を行う第2差動回路10によって、動作する周波数特性を補完することができるため、演算増幅器の周波数帯域GBWとローパスフィルタ7,8のカットオフ周波数fc1の関係を前述のようにfc1>>GBWとして安定性を確保する必要がなく、第2差動回路10のカットオフ周波数fc2を適宜設定することにより、ローパスフィルタ7,8のカットオフ周波数fc1は演算増幅器の動作周波数帯域と同じとすることもでき、更には演算増幅器の動作周波数帯域より低い値を選択することも可能である。 On the other hand, in the present invention, the operating frequency characteristics can be complemented by the first differential circuit 9 via the low-pass filters 7 and 8 and the second differential circuit 10 that performs the high-pass filter operation on the input side. It is not necessary to ensure stability by setting the relationship between the frequency band GBW of the arithmetic amplifier and the cutoff frequency fc1 of the low-pass filters 7 and 8 as fc1 >> GBW as described above, and the cutoff frequency fc2 of the second differential circuit 10 is set. By appropriately setting, the cutoff frequency fc1 of the low-pass filters 7 and 8 can be set to be the same as the operating frequency band of the arithmetic amplifier, and further, a value lower than the operating frequency band of the arithmetic amplifier can be selected. ..

図7にGBW=4MHzの演算増幅器に本発明の回路構成を使用したときの「本実施例の周波数特性」を示す。ここでは、ローパスフィルタ7,8のカットオフ周波数fc1を8MHz、第2差動回路10のカットオフ周波数fc2を400kHzに設定している。比較のため、何も対策を施さない「未対策回路の周波数特性」、ローパスフィルタを挿入した「従来対策回路の周波数特性」も併せて示す。「本実施例の周波数特性」はローパスフィルタを挿入しているが、「未対策回路の周波数特性」のように位相余裕、利得余裕の減少による安定性低下が改善されており、良好な結果となっていることがわかる。 FIG. 7 shows the “frequency characteristics of this embodiment” when the circuit configuration of the present invention is used for an operational amplifier of GBW = 4 MHz. Here, the cutoff frequency fc1 of the low-pass filters 7 and 8 is set to 8 MHz, and the cutoff frequency fc2 of the second differential circuit 10 is set to 400 kHz. For comparison, the "frequency characteristics of the unmeasured circuit" without any countermeasures and the "frequency characteristics of the conventional countermeasure circuit" with the low-pass filter inserted are also shown. Although the low-pass filter is inserted in the "frequency characteristics of this embodiment", the stability deterioration due to the decrease in the phase margin and gain margin is improved as in the "frequency characteristics of the unmeasured circuit", and the result is good. You can see that it is.

<第2実施例>
図2に本発明の第2実施例の演算増幅器の回路を示す。ここでは、図1における負荷回路11を負荷抵抗RL1,RL2を用いた回路で構成し、反転出力端子3aと非反転出力端子3bに差動出力信号を取り出している。
<Second Example>
FIG. 2 shows the circuit of the operational amplifier of the second embodiment of the present invention. Here, the load circuit 11 in FIG. 1 is composed of circuits using load resistors RL1 and RL2, and differential output signals are taken out to the inverting output terminal 3a and the non-inverting output terminal 3b.

<第3実施例>
図3に本発明の第3実施例の演算増幅器の回路を示す。ここでは、図1における第1差動回路9をジャンクションFETのP型トランジスタJ1,J2で構成し、第2差動回路10をジャンクションFETのP型トランジスタJ11,J12で構成している。ジャンクションFETで構成した差動回路は、バイポーラトランジスタで構成した差動回路に比べて入力バイアス電流を小さくできる利点がある。例えば、バイポーラトランジスタの場合の入力電流が数nA〜数μA程度であるのに比べて、ジャンクションFETの場合の入力電流は数pA〜数十pA程度に抑えることができる。
<Third Example>
FIG. 3 shows the circuit of the operational amplifier according to the third embodiment of the present invention. Here, the first differential circuit 9 in FIG. 1 is composed of P-type transistors J1 and J2 of the junction FET, and the second differential circuit 10 is composed of P-type transistors J11 and J12 of the junction FET. The differential circuit composed of the junction FET has an advantage that the input bias current can be reduced as compared with the differential circuit composed of the bipolar transistor. For example, the input current in the case of a junction FET can be suppressed to about several pA to several tens of pA, while the input current in the case of a bipolar transistor is about several nA to several μA.

<第4実施例>
図4に本発明の第4実施例の演算増幅器の回路を示す。ここでは、図1におけるPNPトランジスタQ1,Q2,Q7〜Q12をNPNトランジスタQ1A,Q2A,Q7A〜Q12Aに置き換えるとともに、NPNトランジスタQ3〜Q6,Q13,Q14をPNPトランジスタQ3A〜Q6A,Q13A,Q14Aに置き換えて演算増幅器を構成したものであり、図1の演算増幅器と同様に動作する。
<Fourth Example>
FIG. 4 shows the circuit of the operational amplifier according to the fourth embodiment of the present invention. Here, the PNP transistors Q1, Q2, Q7 to Q12 in FIG. 1 are replaced with the NPN transistors Q1A, Q2A, Q7A to Q12A, and the NPN transistors Q3 to Q6, Q13, Q14 are replaced with the PNP transistors Q3A to Q6A, Q13A, Q14A. This constitutes an operational amplifier, and operates in the same manner as the operational amplifier of FIG.

<第5実施例>
図5に本発明の第5実施例の演算増幅器の回路を示す。ここでは、図1におけるるPNPトランジスタQ1,Q2,Q7〜Q12をPMOSトランジスタM1,M2,M7〜M12に置き換えるとともに、NPNトランジスタQ3〜Q6,Q13,Q14をNMOSトランジスタM3〜M6,M13,M14に置き換えて演算増幅器を構成したものであり、図1の演算増幅器と同様に動作する。
<Fifth Example>
FIG. 5 shows the circuit of the operational amplifier according to the fifth embodiment of the present invention. Here, the PNP transistors Q1, Q2, Q7 to Q12 in FIG. 1 are replaced with the MIMO transistors M1, M2, M7 to M12, and the NPN transistors Q3 to Q6, Q13, Q14 are replaced with the NMOS transistors M3 to M6, M13, M14. The operational amplifier is configured by replacing it, and operates in the same manner as the operational amplifier of FIG.

<その他の実施例>
なお、図3、図4、図5の実施例において、負荷回路11を負荷抵抗RL1,RL2で構成してもよい。また、図4、図5の実施例において、第1差動回路9、第2差動回路10の差動対トランジスタをジャンクションFETに置き換えてもよい。さらに、図5の実施例において、NMOSトランジスタをPMOSトランジスタに、PMOSトランジスタをNMOSトランジスタに置き換えてもよい。
<Other Examples>
In the embodiment of FIGS. 3, 4, and 5, the load circuit 11 may be composed of load resistors RL1 and RL2. Further, in the embodiment of FIGS. 4 and 5, the differential pair transistor of the first differential circuit 9 and the second differential circuit 10 may be replaced with a junction FET. Further, in the embodiment of FIG. 5, the NMOS transistor may be replaced with a epitaxial transistor, and the epitaxial transistor may be replaced with an NMOS transistor.

1:反転入力端子、2:非反転入力端子、3,3a,3b:出力端子、4:高電位の電源端子、5:低電位の電源端子、6:接地、7:第1ローパスフィルタ、8:第2ローパスフィルタ、9:第1差動回路、10:第2差動回路、11:負荷回路 1: Inverted input terminal, 2: Non-inverting input terminal, 3,3a, 3b: Output terminal, 4: High potential power supply terminal, 5: Low potential power supply terminal, 6: Ground, 7: 1st low-pass filter, 8 : 2nd low-pass filter, 9: 1st differential circuit, 10: 2nd differential circuit, 11: load circuit

Claims (6)

反転入力端子に第1ローパスフィルタを介してベースが接続された第1トランジスタ、非反転入力端子に第2ローパスフィルタを介してベースが接続された第2トランジスタ、及び前記第1トランジスタと前記第2トランジスタのエミッタに共通接続された電流源を有する第1差動回路と、
前記反転入力端子にベースが接続された第11トランジスタ、前記非反転入力端子にベースが接続された第12トランジスタ、及び前記第11トランジスタのエミッタと前記第12トランジスタのエミッタの間に接続されたキャパシタを有する第2差動回路と、
前記第1トランジスタのコレクタ電流を前記第11トランジスタのエミッタにミラーする第1カレントミラー回路と、
前記第2トランジスタのコレクタ電流を前記第12トランジスタのエミッタにミラーする第2カレントミラー回路と、
前記第11トランジスタのコレクタと前記第12トランジスタのコレクタに接続された負荷回路と、
を備え、前記第11トランジスタのコレクタと前記第12トランジスタのコレクタの少なくとも一方が出力端子に接続されたことを特徴とする演算増幅器。
The first transistor whose base is connected to the inverting input terminal via the first low-pass filter, the second transistor whose base is connected to the non-inverting input terminal via the second low-pass filter, and the first transistor and the second transistor. A first differential circuit with a current source commonly connected to the emitter of a transistor,
The eleventh transistor whose base is connected to the inverting input terminal, the twelfth transistor whose base is connected to the non-inverting input terminal, and the capacitor connected between the emitter of the eleventh transistor and the emitter of the twelfth transistor. 2nd differential circuit with
A first current mirror circuit that mirrors the collector current of the first transistor to the emitter of the eleventh transistor, and
A second current mirror circuit that mirrors the collector current of the second transistor to the emitter of the twelfth transistor, and
A load circuit connected to the collector of the 11th transistor and the collector of the 12th transistor,
An operational amplifier comprising, at least one of a collector of the 11th transistor and a collector of the 12th transistor connected to an output terminal.
請求項1に記載の演算増幅器において、
前記第1ローパスフィルタ及び前記第2ローパスフィルタのカットオフ周波数は、前記第2差動回路のハイパスフィルタのカットオフ周波数と同じか又はより高いことを特徴とする演算増幅器。
In the operational amplifier according to claim 1,
An operational amplifier characterized in that the cutoff frequencies of the first low-pass filter and the second low-pass filter are the same as or higher than the cutoff frequencies of the high-pass filter of the second differential circuit.
請求項1又は2に記載の演算増幅器において、
前記第1及び第2トランジスタ並びに前記第11及び第12トランジスタをそれぞれジャンクションFETに置き換えたことを特徴とする演算増幅器。
In the operational amplifier according to claim 1 or 2.
An operational amplifier characterized in that the first and second transistors and the eleventh and twelfth transistors are replaced with junction FETs, respectively.
請求項1又は2に記載の演算増幅器において、
前記負荷回路を第13トランジスタと第14トランジスタからなる能動負荷回路で構成したことを特徴とする演算増幅器。
In the operational amplifier according to claim 1 or 2.
An operational amplifier characterized in that the load circuit is composed of an active load circuit including a 13th transistor and a 14th transistor.
請求項1又は2に記載の演算増幅器において、
前記負荷回路を前記第11トランジスタのコレクタに接続された第1負荷抵抗と前記第12トランジスタのコレクタに接続された第2負荷抵抗で構成したことを特徴とする演算増幅器。
In the operational amplifier according to claim 1 or 2.
An operational amplifier comprising the load circuit with a first load resistance connected to a collector of the eleventh transistor and a second load resistance connected to a collector of the twelfth transistor.
請求項1、2又は4に記載の演算増幅器において、
全トランジスタをMOSFETに置き換えたことを特徴とする演算増幅器。
In the operational amplifier according to claim 1, 2 or 4.
An operational amplifier characterized by replacing all transistors with MOSFETs.
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