JPH0767052B2 - Phase compensation circuit - Google Patents

Phase compensation circuit

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JPH0767052B2
JPH0767052B2 JP60238761A JP23876185A JPH0767052B2 JP H0767052 B2 JPH0767052 B2 JP H0767052B2 JP 60238761 A JP60238761 A JP 60238761A JP 23876185 A JP23876185 A JP 23876185A JP H0767052 B2 JPH0767052 B2 JP H0767052B2
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JP
Japan
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transistor
base
collector
phase compensation
frequency
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JP60238761A
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達夫 早川
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NEC Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は演算増巾器に関し、特に位相補償回路に関す
る。
The present invention relates to an operational amplifier, and more particularly to a phase compensation circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、演算増巾器の位相補償としては、リード補償と呼
ばれるものがあり、これはミラー容量と直列に抵抗を入
れる事により、ユニティゲイン周波数近辺で、位相を進
め、位相余裕を得るものである。第5図は演算増幅器の
利得、位相対周波数特性を示し、12は開放利得を、10は
リード補償前の又、11はリード補償後の位相対周波数特
性をそれぞれ示す。本例ではユニティゲイン周波数での
位相余裕は35度改善されている。
Conventionally, there is what is called lead compensation as the phase compensation of the operational amplifier, and this is to obtain a phase margin by advancing the phase near the unity gain frequency by inserting a resistor in series with the mirror capacitance. . FIG. 5 shows the gain and phase-versus-frequency characteristic of the operational amplifier, 12 is the open gain, 10 is the pre-lead compensation and 11 is the phase-frequency characteristic after the lead compensation. In this example, the phase margin at the unity gain frequency is improved by 35 degrees.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のリード補償を用いた演算増幅器では、ユ
ニティゲイン周波数よりかなり高い周波数、例えば10〜
20MHzにおいて発振したり、又、異常ピーキングが起き
たりする欠点があり、通信回線にこの演算増幅器を用い
た場合においては、音声帯域内雑音又は、帯域外残音の
規格からも問題である。
In the operational amplifier using the conventional lead compensation described above, a frequency considerably higher than the unity gain frequency, for example, 10 to
There is a drawback that it oscillates at 20 MHz or abnormal peaking occurs, and when this operational amplifier is used in the communication line, it is a problem from the standard of voice in-band noise or out-of-band residual sound.

〔問題点を解決するための手段〕 本発明の位相補償回路は、演算演巾器内のローカルな閉
ループにミラー補償容量を付加し、ユニティゲインより
高い周波数での発振や異常ピーキングを防ぐものであ
る。
[Means for Solving Problems] The phase compensation circuit of the present invention adds a mirror compensation capacitance to a local closed loop in the arithmetic amplifier to prevent oscillation at frequencies higher than unity gain and abnormal peaking. is there.

本発明によれば、第1のトランジスタのベースを入力端
子とし、エミッタ接地の第2のトランジスタのコレクタ
を出力端子とし、第1のトランジスタのエミッタが第2
のトランジスタのベースに接続され、第1のトランジス
タのベースと第2のトランジスタのコレクタ間に抵抗と
第1のコンデンサが直列接続され、且つ第2のトランジ
スタのベースとコレクタ間に第2のコンデンサが接続さ
れた事を特徴とする位相補償回路が得られる。
According to the present invention, the base of the first transistor serves as an input terminal, the collector of the second transistor whose emitter is grounded serves as an output terminal, and the emitter of the first transistor serves as the second terminal.
Connected to the base of the first transistor, a resistor and a first capacitor are connected in series between the base of the first transistor and the collector of the second transistor, and the second capacitor is connected between the base and collector of the second transistor. A phase compensation circuit characterized by being connected is obtained.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例である。反転入力端子1、正
転入力端子2、正電源端子3、負電源端子4、出力端子
5を有し、入力PNPトランジスタQ1,Q2及びアクティブロ
ードNPNトランジスタQ3,Q4で1段目の増巾器を構成し、
NPNトランジスタQ5,Q6は2段目の増巾器を構成する。NP
NトランジスタQ8,Q9は出力段のNPNトランジスタQ7及びP
NPトランジスタQ10をAB級に保つためのものであり、I1,
I2は定電流源、R2は、トランジスタQ5のバイアス電流を
決定する抵抗である。リード位相補償として、トランジ
スタQ6のコレクタとトランジスタQ5のベース間にミラー
容量C1と直列に抵抗R1が挿入されている。さらに、トラ
ンジスタQ6のベース・コレクタ間に容量Cgが付加されて
いる。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. It has an inverting input terminal 1, a non-inverting input terminal 2, a positive power supply terminal 3, a negative power supply terminal 4 and an output terminal 5. The input PNP transistors Q 1 and Q 2 and the active load NPN transistors Q 3 and Q 4 are the first stage. The amplifier of the
The NPN transistors Q 5 and Q 6 form a second-stage amplifier. NP
N transistors Q 8 and Q 9 are NPN transistors Q 7 and P in the output stage.
It is for keeping the NP transistor Q 10 in class AB, I 1 ,
I 2 is a constant current source and R 2 is a resistor that determines the bias current of the transistor Q 5 . For read phase compensation, a resistor R 1 is inserted in series with the mirror capacitance C 1 between the collector of the transistor Q 6 and the base of the transistor Q 5 . Furthermore, a capacitance Cg is added between the base and collector of the transistor Q 6 .

先づ、高周波における発振のメカニズムを第2図により
説明する。同図は、第1図の2段目増巾器のトランジス
タQ6のコレクタから、ミラー容量C1,抵抗R1を通ってト
ランジスタQ5のベースからトランジスタQ6のベース、コ
レクタへもどるローカルな閉ループを、トランジスタQ6
のコレクタで切った等価回路である。6は同ループの入
力端子、7は出力端子、RIN,CINは、第1図の抵抗R1
らトランジスタQ5のベース方向を見た入力インピーダン
スであり、CD6はトランジスタQ6の入力容量、γo,Coは
トランジスタQ6のコレクタ点での出力インピーダンスで
ある。端子6から端子7への伝達関係H67は次式で表わ
される。
First, the mechanism of oscillation at high frequency will be described with reference to FIG. The figure, the collector of the first second-stage growth in Figure width unit of the transistor Q 6, Miller capacitance C 1, the base from the base of the transistor Q 6 of the transistor Q 5 through the resistor R 1, a local back to the collector Closed loop with transistor Q 6
It is an equivalent circuit cut by the collector of. 6 is an input terminal of the loop, the output terminal 7, R IN, C IN is the input impedance looking into the base direction of the transistor Q 5 from the resistance R 1 of FIG. 1, C D6 is input transistor Q 6 The capacitance, γo, Co is the output impedance at the collector point of the transistor Q 6 . The transmission relation H 67 from the terminal 6 to the terminal 7 is expressed by the following equation.

ここでγe5はトランジスタQ5の出力インピーダンスであ
る。
Here, γe 5 is the output impedance of the transistor Q 5 .

一例としてγo=150KΩ、Co=5pF、RIN=1MΩ、CIN=5
pF、C1=50PF、R1=3KΩ、γe5=2KΩ、CD6=4.4pFでは
各極点は となり、10KHz以上の周波数では(1)式は、 と表わされる。ここで、Aoは2段目低周波利得で約50dB
である。(2)式は、3ポール特性であり極点fp3とfp2
との間で発振する。これに比し本発明をモデル化すると
第3図のように表わされる。ここでA1はトランジスタQ5
のエミッタフォロワー、A2はトランジスタQ6のエミッタ
接地増巾器を表わす。容量Cgによるミラー効果により、
端子6から端子7への伝達関数H67′は次のようにな
る。
As an example, γo = 150KΩ, Co = 5pF, R IN = 1MΩ, C IN = 5
For pF, C 1 = 50PF, R 1 = 3KΩ, γe 5 = 2KΩ, C D6 = 4.4pF, each pole is Therefore, at frequencies above 10 KHz, equation (1) becomes Is represented. Here, Ao is about 50 dB in the second stage low frequency gain.
Is. Equation (2) has a three-pole characteristic and has poles f p3 and f p2.
Oscillates between and. On the other hand, the present invention is modeled as shown in FIG. Where A 1 is transistor Q 5
The emitter follower, A 2 , represents the grounded emitter amplifier of transistor Q 6 . By the mirror effect by the capacity Cg,
The transfer function H 67 ′ from terminal 6 to terminal 7 is as follows.

(3)式は2ポール特性であり、fpgを充分低くするよ
う容量Cgの値を選べば、ユニティーゲイン周波数で十分
な位相余裕が得られ、前述のローカルループにおける発
振を回避できる。容量Cgの値としては5pF程度で十分で
ある。第4図は第3図の等価回路のループ利得・周波数
特性を示すグラフである。12はCgが無いループ利得・周
波数特性であり10.6M〜18.1MHzの間で発振する事がわか
る。同図13は、本発明の容量Cgを付加した時のループ利
得・周波数特性でユニティゲイン周波数10MHzで位相余
裕が十分得られる事がわかる。容量Cgの一端はミラー容
量の一端と共通なので同一絶縁領域を使用して形成する
ことができ、それほどのチップ面積の増大を招かない。
Equation (3) has a two-pole characteristic, and if the value of the capacitance Cg is selected so that f pg is sufficiently low, a sufficient phase margin can be obtained at the unity gain frequency, and the oscillation in the local loop described above can be avoided. A value of about 5 pF is sufficient for the capacitance Cg. FIG. 4 is a graph showing loop gain / frequency characteristics of the equivalent circuit of FIG. 12 is a loop gain / frequency characteristic without Cg, and it can be seen that it oscillates between 10.6M and 18.1MHz. FIG. 13 shows that the loop gain / frequency characteristic when the capacitance Cg of the present invention is added shows that a sufficient phase margin can be obtained at a unity gain frequency of 10 MHz. Since one end of the capacitor Cg is common to one end of the mirror capacitor, it can be formed using the same insulating region, and the chip area does not increase so much.

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、演算増巾器内のローカル
な閉ループ内にもう1つのミラー容量を付加する事によ
り、ローカルループの周波数特性を安定化し、演算増巾
器の高周波での発振、ピーキングといった従来の問題点
を解決した。これにより演算増巾器全体のユニティゲイ
ン周波数近辺でリード補償が可能となり、演算増巾器を
帰還増巾器として使用する際、帰還インピーダンスが高
くても十分な位相余裕がとれる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention stabilizes the frequency characteristic of the local loop by adding another mirror capacitance in the local closed loop in the widening amplifier, and We solved the conventional problems such as high frequency oscillation and peaking. As a result, lead compensation can be performed in the vicinity of the unity gain frequency of the entire operational amplifier, and when the operational amplifier is used as a feedback amplifier, there is an effect that a sufficient phase margin can be taken even if the feedback impedance is high.

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

第1図は本発明の一実施例の位相補償を有する演算増巾
器、第2図は第1図の演算増巾器内の発振源となる部分
回路図、第3図は、本発明の一実施例の位相補償回路を
モデル化した回路図、第4図は、部分回路のループ利得
対周波数特性を示すグラフ、第5図は、演算増巾器全体
の開放利得、位相対周波数特性を示すグラフである。
FIG. 1 is an operational amplifier having phase compensation according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial circuit diagram of an oscillation source in the operational amplifier of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a circuit diagram modeling the phase compensation circuit of one embodiment, FIG. 4 is a graph showing the loop gain vs. frequency characteristic of the partial circuit, and FIG. 5 is a graph showing the open gain and phase vs. frequency characteristic of the entire operational amplifier. It is a graph shown.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−93581(JP,A) 特開 昭54−8444(JP,A) 特開 昭59−181808(JP,A) 実開 昭55−22112(JP,U) 実開 昭56−19913(JP,U) 実公 昭44−31053(JP,Y1) 特公 昭59−21205(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-51-93581 (JP, A) JP-A-54-8444 (JP, A) JP-A-59-181808 (JP, A) Actually published 55- 22112 (JP, U) Actual development 56-19913 (JP, U) Actual public 44-31053 (JP, Y1) Special public 59-21205 (JP, B2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1のトランジスタのベースを入力端子と
し、エミッタ接地の第2のトランジスタのコレクタを出
力端子とし、第1のトランジスタのエミッタが第2のト
ランジスタのベースに接続され、第1のトランジスタの
ベースと第2のトランジスタのコレクタ間に抵抗と第1
のコンデンサが直列接続され、且つ第2のトランジスタ
のベースとコレクタ間に第2のコンデンサが接続された
事を特徴とする位相補償回路。
1. A base of a first transistor is an input terminal, a collector of a grounded second transistor is an output terminal, and an emitter of the first transistor is connected to a base of a second transistor. A resistor and a first resistor are provided between the base of the transistor and the collector of the second transistor.
A phase compensation circuit in which the second capacitor is connected in series, and the second capacitor is connected between the base and collector of the second transistor.
JP60238761A 1985-10-24 1985-10-24 Phase compensation circuit Expired - Lifetime JPH0767052B2 (en)

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