JPH0463565B2 - - Google Patents

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JPH0463565B2
JPH0463565B2 JP59026532A JP2653284A JPH0463565B2 JP H0463565 B2 JPH0463565 B2 JP H0463565B2 JP 59026532 A JP59026532 A JP 59026532A JP 2653284 A JP2653284 A JP 2653284A JP H0463565 B2 JPH0463565 B2 JP H0463565B2
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JP
Japan
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type
mos transistor
mos transistors
output
mos
Prior art date
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JP59026532A
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Japanese (ja)
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Kazuaki Shinkawa
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、2つのMOSトランジスタで構成
される演算増幅回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an operational amplifier circuit composed of two MOS transistors.

2つのMOSトランジスタで構成される演算増
幅器(オペアンプ)において、通常のリニア動作
の他に、ハイインピーダンスの出力状態を得る為
には、従来は第1図に示すように、出力回路用の
MOSトランジスタQ1,Q2に、直列にMOSト
ランジスタQ3,Q4を挿入接続していた。すな
わちMOSトランジスタQ1と電源VDD間に、
MOSトランジスタQ1と同タイプのMOSトラン
ジスタQ3を接続し、MOSトランジスタQ2と
零電位VDD間に、MOSトランジスタQ2と同タ
イプのMOSトランジスタQ4を接続していた。
そして、MOSトランジスタQ3,Q4のゲート
電極に制御信号Aを“H”(ハイ)、を“L”
(ロー)で印加して、これらMOSトランジスタQ
3,Q4をオフすることにより、出力OUTをハ
イインピーダンス状態とし、制御信号Aが“L”、
Aが“H”の印加でMOSトランジスタQ3,Q
4をオンとし、通常の出力信号を導出するように
していた。すなわち、制御信号A、により、
MOSトランジスタQ3,Q4のオン・オフを制
御し、出力回路のハイインピーダンス状態と通常
動作とを切替えて動作させていた。
In order to obtain a high-impedance output state in addition to normal linear operation in an operational amplifier consisting of two MOS transistors, conventionally, as shown in Figure 1, the output circuit is
MOS transistors Q3 and Q4 were inserted and connected in series to MOS transistors Q1 and Q2. In other words, between the MOS transistor Q1 and the power supply VDD,
A MOS transistor Q3 of the same type as the MOS transistor Q1 was connected, and a MOS transistor Q4 of the same type as the MOS transistor Q2 was connected between the MOS transistor Q2 and the zero potential VDD.
Then, control signal A is set to "H" (high) and "L" to the gate electrodes of MOS transistors Q3 and Q4.
(low), these MOS transistors Q
3. By turning off Q4, the output OUT becomes a high impedance state, and the control signal A becomes "L".
When A is “H” applied, MOS transistors Q3 and Q
4 was turned on to derive a normal output signal. That is, by control signal A,
The on/off control of the MOS transistors Q3 and Q4 was used to switch the output circuit between a high impedance state and normal operation.

第1図に示す従来回路では、出力回路をハイイ
ンピーダンス状態にすることはできるが、通常の
リニア動作をさせる場合、MOSトランジスタQ
3,Q4のオン抵抗が無視できず、出力の電流ド
ライブ能力を低下させるという問題がある。この
問題を解決するために、MOSトランジスタの
W/L(幅対長さの比)を大きくすればよいが、
これを大にするということは素子を大にするとい
うことであり、LSIではチツプサイズが大となる
し、デイスクリートの場合には、回路面積が大と
なる欠点がある。
In the conventional circuit shown in Figure 1, the output circuit can be placed in a high impedance state, but when performing normal linear operation, the MOS transistor Q
3. There is a problem in that the on-resistance of Q4 cannot be ignored and reduces the output current drive ability. In order to solve this problem, it is possible to increase the W/L (width to length ratio) of the MOS transistor, but
Increasing this means increasing the size of the element, which in the case of LSI requires a large chip size, and in the case of discrete devices, the drawback is that the circuit area becomes large.

それゆえにこの発明の目的は、上記従来回路の
欠点を解消し、MOSトランジスタのオン抵抗等
を全く気にする必要がなく、比較的小さな素子、
チツプでも出力回路をハイインピーダンス状態に
することのできる演算増幅回路を提供することで
ある。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the above-mentioned conventional circuits, eliminate the need to worry about the on-resistance of MOS transistors, and use relatively small elements.
An object of the present invention is to provide an operational amplifier circuit that can put an output circuit in a high impedance state even on a chip.

上記目的を達成するために、この発明の演算増
幅回路は、電源電圧の高電位点と低電位点間に、
導通電極が互いに直列に接続されるPタイプの第
1のMOSトランジスタ及びNタイプの第1の
MOSトランジスタと、このPタイプの第1の
MOSトランジスタと前記電源電圧の高電位点間
に、導通電極が接続されるPタイプの第2の
MOSトランジスタと、前記Nタイプの第1の
MOSトランジスタと前記電源電圧の低電位点間
に、導通電極が接続されるNタイプの第2の
MOSトランジスタと、前記PタイプまたはNタ
イプの第1のMOSトランジスタのいずれか一方
のゲート電極に信号を出力する差動増幅器と、こ
の差動増幅器の定電流回路を形成し、この差動増
幅器の出力信号が接続されている前記MOSトラ
ンジスタとは異タイプの一対のMOSトランジス
タで構成されるカレントミラー回路とを備えて、 このカレントミラー回路を構成する一対の
MOSトランジスタの両ゲート電極を、前記Pタ
イプ及びNタイプの第1のMOSトランジスタの
うち、前記差動増幅器の出力信号の供給されてい
ない方のMOSトランジスタのゲート電極に接続
し、前記第2のPタイプのMOSトランジスタと、
前記第2のNタイプのMOSトランジスタのゲー
ト電極に互いに位相反転した制御信号を加えるこ
とによつて、前記差動増幅器の出力信号を増幅し
て前記第1のPタイプとNタイプのMOSトラン
ジスタの接続点から出力する動作状態と、この出
力端子が高抵抗状態となる動作状態とを任意に選
択できるようにしている。
In order to achieve the above object, the operational amplifier circuit of the present invention has a power supply voltage between a high potential point and a low potential point.
A first MOS transistor of P type and a first MOS transistor of N type, the conducting electrodes of which are connected in series with each other.
MOS transistor and this P type first
A P-type second conductive electrode is connected between the MOS transistor and the high potential point of the power supply voltage.
a MOS transistor and the N type first
A second N-type conductive electrode is connected between the MOS transistor and the low potential point of the power supply voltage.
a MOS transistor, a differential amplifier that outputs a signal to the gate electrode of either the P-type or N-type first MOS transistor, and a constant current circuit of the differential amplifier. A current mirror circuit composed of a pair of MOS transistors of a different type from the MOS transistor to which the output signal is connected is provided.
Both gate electrodes of the MOS transistors are connected to the gate electrode of the MOS transistor which is not supplied with the output signal of the differential amplifier among the P type and N type first MOS transistors, and the second P-type MOS transistor,
By applying control signals whose phases are inverted to each other to the gate electrodes of the second N-type MOS transistor, the output signal of the differential amplifier is amplified, and the control signals of the first P-type and N-type MOS transistors are amplified. The operating state in which the output is output from the connection point and the operating state in which this output terminal is in a high resistance state can be arbitrarily selected.

以下、図面に示す実施例により、この発明をさ
らに詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to embodiments shown in the drawings.

第2図はこの発明の1実施例を示す演算増幅器
の回路図である。同図において演算増幅器は前段
増幅器1と出力回路2とから構成されており、い
ずれもMOSトランジスタで構成されている。前
段増幅器1は、抵抗R,PタイプのMOSトラン
ジスタQ15,Q16から構成される定電流源回
路、能動負荷としてのNタイプMOSトランジス
タQ19,Q20、反転増幅用のPタイプの
MOSトランジスタQ17、非反転増幅用のPタ
イプのMOSトランジスタQ18から構成されて
いるが、この前段増幅器1はすでによく知られた
回路であり、この発明の特徴部分ではないので、
その詳細な説明は省略する。
FIG. 2 is a circuit diagram of an operational amplifier showing one embodiment of the present invention. In the figure, the operational amplifier is composed of a pre-stage amplifier 1 and an output circuit 2, both of which are composed of MOS transistors. The front-stage amplifier 1 includes a constant current source circuit consisting of a resistor R, P-type MOS transistors Q15 and Q16, N-type MOS transistors Q19 and Q20 as active loads, and a P-type MOS transistor for inverting amplification.
Although it is composed of a MOS transistor Q17 and a P-type MOS transistor Q18 for non-inverting amplification, this pre-stage amplifier 1 is already a well-known circuit and is not a characteristic part of this invention.
A detailed explanation thereof will be omitted.

出力回路2は、PタイプのMOSトランジスタ
Q11,Q13とNタイプのMOSトランジスタ
Q12,Q14から構成されている。MOSトラ
ンジスタQ11,Q12は直列接続され、両者の
導通電極の接続点は出力端OUTとなつている。
また、MOSトランジスタQ11の他方の導通電
極は電源VDDに接続され、MOSトランジスタQ
12の他方の導通電極は零電位VSSに接続され
ている。また、MOSトランジスタQ12のゲー
ト電極には、前段増幅器1の出力信号が入力され
るようになつている。
The output circuit 2 is composed of P-type MOS transistors Q11 and Q13 and N-type MOS transistors Q12 and Q14. MOS transistors Q11 and Q12 are connected in series, and the connection point of their conducting electrodes is an output terminal OUT.
Further, the other conductive electrode of the MOS transistor Q11 is connected to the power supply VDD, and the other conductive electrode of the MOS transistor Q11 is connected to the power supply VDD.
The other conducting electrode of 12 is connected to zero potential VSS. Further, the output signal of the preamplifier 1 is input to the gate electrode of the MOS transistor Q12.

MOSトランジスタQ13の導通電極は、電源
VDDとMOSトランジスタQ11のゲート電極間
に接続され、ゲート電極には制御信号が入力さ
れるようになつている。また、MOSトランジス
タQ14の導通電極は、MOSトランジスタQ1
2のゲート電極と零電位VSS間に接続され、ゲ
ート電極には制御信号Aが入力されるようになつ
ている。
The conduction electrode of MOS transistor Q13 is connected to the power supply
It is connected between VDD and the gate electrode of the MOS transistor Q11, and a control signal is input to the gate electrode. Further, the conduction electrode of MOS transistor Q14 is connected to the conductive electrode of MOS transistor Q14.
It is connected between the gate electrode of No. 2 and the zero potential VSS, and a control signal A is input to the gate electrode.

以上のように接続構成される実施例回路におい
て、出力回路2の出力端OUTをハイインピーダ
ンス状態とする場合には制御信号を“H”(
は“L”)で入力する。この制御信号A,によ
り、MOSトランジスタQ13,Q14がオンし、
そのためMOSトランジスタQ11のゲート電極
は“H”に、逆にMOSトランジスタQ14のゲ
ート電極は“L”に保持され、両MOSトランジ
スタQ11,Q12はオフ状態となる。これによ
り出力端OUTはハイインピーダンス状態になる。
また、トランジスタQ15とQ16のゲート端子
に“H”の電圧が加わることによつて、トランジ
スタQ15とQ16もオフ状態となり、その為、
トランジスタQ17,Q18の電流も流れなくな
る。つまり、この回路で制御信号Aを“H”にす
ると、出力回路2がハイインピーダンス状態とな
ると共に、前段増幅器1も(抵抗Rを除けば)は
オフ状態となり、回路全体の電流消費はほぼ零に
制限される。
In the embodiment circuit configured as described above, when the output terminal OUT of the output circuit 2 is placed in a high impedance state, the control signal is set to "H" (
input with “L”). This control signal A turns on MOS transistors Q13 and Q14,
Therefore, the gate electrode of MOS transistor Q11 is held at "H", and conversely, the gate electrode of MOS transistor Q14 is held at "L", and both MOS transistors Q11 and Q12 are turned off. This puts the output terminal OUT in a high impedance state.
Furthermore, by applying an "H" voltage to the gate terminals of transistors Q15 and Q16, transistors Q15 and Q16 are also turned off, so that
Current also stops flowing through transistors Q17 and Q18. In other words, when the control signal A is set to "H" in this circuit, the output circuit 2 becomes a high impedance state, and the pre-stage amplifier 1 is also turned off (except for the resistor R), and the current consumption of the entire circuit is almost zero. limited to.

次に、通常のリニア動作をさせる場合には、制
御信号Aを“L”(を“H”)にして入力する。
この制御信号Aでは、MOSトランジスタQ13,
Q14はオフであり、したがつてMOSトランジ
スタQ11,Q12は前段増幅器1より入力され
る信号に応答して、入力信号に対応した出力信号
を出力端OUTより導出することになる。
Next, when performing normal linear operation, control signal A is set to "L" (changed to "H") and input.
With this control signal A, MOS transistors Q13,
Q14 is off, so MOS transistors Q11 and Q12 respond to the signal input from the preamplifier 1 and derive an output signal corresponding to the input signal from the output terminal OUT.

第3図は、この発明と同様の構成からなる変形
回路例である。この回路は、前段増幅器1の反
転、非反転増幅器用にNタイプのMOSトランジ
スタを使用した回路であり、出力回路2のMOS
トランジスタQ11のゲート電極に前段増幅器1
の出力信号が入力されるようになつているが、動
作は、第2図に示した実施例回路と全く同様に考
えてよい。
FIG. 3 shows an example of a modified circuit having a configuration similar to that of the present invention. This circuit uses N-type MOS transistors for the inverting and non-inverting amplifiers of the preamplifier 1, and the MOS transistors of the output circuit 2.
Front-stage amplifier 1 is connected to the gate electrode of transistor Q11.
The output signal is inputted, but the operation can be considered to be exactly the same as that of the embodiment circuit shown in FIG.

この発明の演算増幅回路によれば、通常のリニ
ア動作とハイインピーダンス出力状態とを切替え
るMOSトランジスタを、出力用の第1のMOSト
ランジスタのゲート電極と電源電位間、出力用の
第2のMOSトランジスタのゲート電極と零電位
間にそれぞれ設けるものであるから、リニア動作
にした場合に、上記切替用のMOSトランジスタ
のオン抵抗は全く問題にならず、したがつてこの
切替用のMOSトランジスタのW/Lが従来に比
べ小さいものでも、出力の電流ドライブ能力を低
下させることはない。また、切替用(制御用)の
MOSトランジスタをオン状態に制御すると回路
の電流はほぼ零となり電力消費も非常に少ない。
それゆえ、2つのMOSトランジスタを用いて、
出力をハイインピーダンス状態にすることがで
き、しかもチツプ、素子を小型に抑えた演算増幅
器を得ることができる。
According to the operational amplifier circuit of the present invention, the MOS transistor for switching between normal linear operation and high impedance output state is placed between the gate electrode of the first MOS transistor for output and the power supply potential, and between the gate electrode of the first MOS transistor for output and the second MOS transistor for output. The on-resistance of the switching MOS transistor is not a problem at all when linear operation is performed, and therefore the W/ of this switching MOS transistor is Even if L is smaller than the conventional one, the current drive ability of the output will not be reduced. Also, for switching (control)
When the MOS transistor is controlled to be on, the current in the circuit is almost zero, and power consumption is extremely low.
Therefore, using two MOS transistors,
It is possible to obtain an operational amplifier whose output can be brought into a high impedance state and whose chips and elements are kept small.

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

第1図は2つのMOSトランジスタで構成され
た従来の演算増幅器を示す回路図、第2図はこの
発明の1実施例を示すMOSトランジスタで構成
された演算増幅器の回路図、第3図はこの発明の
変形回路を示す回路図である。 Q11,Q12……出力用MOSトランジスタ、
Q13,Q14……3ステート切替用MOSトラ
ンジスタ。
Figure 1 is a circuit diagram showing a conventional operational amplifier configured with two MOS transistors, Figure 2 is a circuit diagram of an operational amplifier configured with MOS transistors showing an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a circuit diagram of a conventional operational amplifier configured with MOS transistors. FIG. 3 is a circuit diagram showing a modified circuit of the invention. Q11, Q12...Output MOS transistor,
Q13, Q14...3-state switching MOS transistors.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電源電圧の高電位点と低電位点間に、導通電
極が互いに直列に接続されるPタイプの第1の
MOSトランジスタ及びNタイプの第1のMOSト
ランジスタと、 このPタイプの第1のMOSトランジスタのゲ
ート電極と前記電源電圧の高電位点間に、導通電
極が接続されるPタイプの第2のMOSトランジ
スタと、 前記Nタイプの第1のMOSトランジスタのゲ
ート電極と前記電源電圧の低電位点間に、導通電
極が接続されるNタイプの第2のMOSトランジ
スタと、 前記PタイプまたはNタイプの第1のMOSト
ランジスタのいずれか一方のゲート電極に信号を
出力する差動増幅器と、 この差動増幅器の定電流源回路を形成し、且つ
この差動増幅器の出力信号が接続されている前記
MOSトランジスタとは異タイプの一対のMOSト
ランジスタで構成されるカレントミラー回路とを
備えて、 このカレントミラー回路を構成する一対の
MOSトランジスタの両ゲート電極を、前記Pタ
イプ及びNタイプの第1のMOSトランジスタの
うち、前記差動増幅器の出力信号の供給されてい
ない方のMOSトランジスタのゲート電極に接続
し、 前記第2のPタイプのMOSトランジスタと、
前記第2のNタイプのMOSトランジスタのゲー
ト電極に互いに位相反転した制御信号を加えるこ
とによつて、 前記差動増幅器の出力信号を増幅して前記第1
のPタイプとNタイプのMOSトランジスタの接
続点から出力する動作状態と、この出力端子が高
抵抗状態となる動作状態とを任意に選択できる演
算増幅回路。
[Claims] 1. A first P-type device in which conductive electrodes are connected in series between a high potential point and a low potential point of the power supply voltage.
a MOS transistor, an N-type first MOS transistor, and a P-type second MOS transistor having a conductive electrode connected between the gate electrode of the P-type first MOS transistor and a high potential point of the power supply voltage. and a second N-type MOS transistor having a conduction electrode connected between the gate electrode of the first N-type MOS transistor and a low potential point of the power supply voltage, and the first P-type or N-type MOS transistor. a differential amplifier that outputs a signal to the gate electrode of either one of the MOS transistors;
It is equipped with a current mirror circuit consisting of a pair of MOS transistors of a different type from the MOS transistor, and the pair of MOS transistors that make up this current mirror circuit are
Both gate electrodes of the MOS transistors are connected to the gate electrode of the MOS transistor which is not supplied with the output signal of the differential amplifier among the P-type and N-type first MOS transistors, and the second P-type MOS transistor,
By applying control signals whose phases are inverted to each other to the gate electrodes of the second N-type MOS transistor, the output signal of the differential amplifier is amplified and the output signal of the first N-type MOS transistor is amplified.
An operational amplifier circuit that can arbitrarily select an operating state in which an output is output from a connection point between P-type and N-type MOS transistors, and an operating state in which this output terminal is in a high resistance state.
JP59026532A 1984-02-14 1984-02-14 Output circuit of operational amplifier Granted JPS60170308A (en)

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JPS60170308A JPS60170308A (en) 1985-09-03
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