专利名称：运算放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及运算放大器，特别是涉及具有宽输出范围的输出级的运算放大器。
作为这种现有的运算放大器的一种，存在能够实现宽范围的输入输出并且用于驱动大负荷的运算放大器，本发明人已经在日本专利公开公报特开平8-204470号中提出了。图8是表示该现有的运算放大器的构成例子的电路图。
当参照图8时，该现有的运算放大器，如果进行六致的分割，由输入信号输入端子1、2的信号而进行差动放大的输入级和驱动输出信号端子3而进行信号输出的输出级所构成。
输入级包括第一恒流源I1，该第一恒流源I1连接在源极共同连接起来并且栅极分别连接在信号输入端子1、2上而构成差动晶体管对的N型场效应晶体管M1、M2与N型场效应晶体管M1、M2的共同连接的源极以及低位侧电源端子4之间；P型场效应晶体管M3，栅极和漏极连接在N型场效应晶体管M1的漏极上并且源极连接在高位侧电源端子5上；P型场效应晶体管M4，源极连接在高位侧电源端子5上，栅极连接在P型场效应晶体管M3的栅极和漏极上，漏极连接在N型场效应晶体管M2的栅极上；还包括第二恒流源I2，该第二恒流源I2连接在源极共同连接起来并且栅极分别连接在信号输入端子1、2上而构成差动晶体管对的P型场效应晶体管M5、M6与P型场效应晶体管M5、M6的共同连接的源极以及高位侧电源端子5之间；N型场效应晶体管M7，栅极和漏极连接在P型场效应晶体管M5的漏极上并且源极连接在低位侧电源端子4上；N型场效应晶体管M8，栅极和漏极连接在P型场效应晶体管M6的漏极上并且源极连接在低位侧电源端子4上；N型场效应晶体管M9，与N型场效应晶体管M7进行电流镜象连接，漏极连接在P型场效应晶体管M3的漏极上；
N型场效应晶体管M10，与N型场效应晶体管M8进行电流镜象连接，漏极连接在P型场效应晶体管M4的漏极上。
输出级包括P型场效应晶体管M11和P型场效应晶体管M13，把源极连接在高位侧电源端子5上，把栅极连接在P型场效应晶体管M4、N型场效应晶体管M2、N型场效应晶体管M10的各个漏极上；第三恒流源I3，连接在P型场效应晶体管M11和低位侧电源端子4之间；P型场效应晶体管M12，把源极连接在高位侧电源端子5上，把栅极连接在P型场效应晶体管M11的漏极与第三恒流源的连接部上；N型场效应晶体管M14，把源极连接在低位侧电源端子4上，把栅极连接在P型场效应晶体管M12的与第四恒流源的连接部上；把P型场效应晶体管M13和N型场效应晶体管M14的漏极连接在信号输出端子3上。
下面对该现有的运算放大器的动作进行说明。
该现有的运算放大器包括宽输入范围的输入级，该输入级并列地构成由N型场效应晶体管M1、M2组成的差动晶体管对和由P型场效应晶体管M5、M6组成的差动晶体管对，N型场效应晶体管M2的漏极端子的信号作为输入级的输出而输出给输出级。在输出级中，该输入级的输出被输入P型场效应晶体管M13的栅极，根据在信号输入端子1、2上分别施加的信号电压的比例来使栅极电压变化，同时，通过P型场效应晶体管M11、P型场效应晶体管M12来进行电平移动，该电平移动信号被输入N型场效应晶体管M14的栅极，而使该栅极电压同时变化。随着这些P型场效应晶体管M13、M14的各栅极电压的变化，输出端子3的电位迅速上升或下降。
例如，当施加在信号输入端子1上的电压相对于信号输入端子2较高时，来自构成差动晶体管对的N型场效应晶体管M2的漏极的输入级的输出变低，输出级的P型场效应晶体管M11、M13的栅极电压变低。此时，通过P型场效应晶体管M13而从高位侧电源端子5流向信号输出端子3的电流变得非常大。同时，P型场效应晶体管M11的漏极与第三恒流源I3的连接点的电位即P型场效应晶体管M12的栅极电压变高。这样一来，P型场效应晶体管M12的漏极与第四恒流源I4的连接点的电位即作为的电平移动信号的N型场效应晶体管M14的栅极电压变低。这样一来，通过N型场效应晶体管M14而从输出端子3流向低位侧电源端子4的电流变得非常小。
其中，流过P型场效应晶体管M13的电流变大，流过N型场效应晶体管M14的电流被切断，在此状态下，能够使信号输出端子3的电位迅速上升。
当施加在信号输入端子1上的电压相对于信号输入端子2较低时，来自构成差动晶体管对的N型场效应晶体管M2的漏极的输入级的输出变高，输出级的P型场效应晶体管M11、M13的栅极电压变高。此时，通过P型场效应晶体管M13而从高位侧电源端子5流向信号输出端子3的电流变得非常小。同时，P型场效应晶体管M11的漏极与第三恒流源I3的连接点的电位即P型场效应晶体管M12的栅极电压变低。这样一来，P型场效应晶体管M12的漏极与第四恒流源I4的连接点的电位即作为的电平移动信号的N型场效应晶体管M14的栅极电压变高。这样一来，通过N型场效应晶体管M14而从输出端子3流向低位侧电源端子4的电流变得非常大。
其中，流过N型场效应晶体管M14的电流变大，流过P型场效应晶体管M13的电流被切断，在此状态下，能够使信号输出端子3的电位迅速下降。
在这样的现有运算放大器中，信号输出端子3的电位可以从来自高位侧电源端子5的P型场效应晶体管M13的漏极和源极之间的电压降的电位到来自低位侧电源端子4的N型场效应晶体管M14的漏极和源极之间的电压降的电位而输出，而能够实现宽输出范围的输出级。
在平衡态时流过P型场效应晶体管M13、N型场效应晶体管M14的电流由N型场效应晶体管M1与P型场效应晶体管M13的尺寸比和在第三恒流源I3中流过的电流所决定。例如，若把第三恒流源I3中流过的电流作为I(μA)，使P型场效应晶体管M11、M13的尺比为1∶2时，此时流过P型场效应晶体管M13和N型场效应晶体管M14的空载电流为2I(μA)。
如以上那样，在图8所示的电路中，获得了具有宽输入范围和宽输出范围并且迅速进行信号输出端子3的电位的上升或下降的运算放大器。
该运算放大器的上升沿、下降沿电压的通过率dV0/dt是表示运算放大器的性能的一个参数，用式子dV0/dt∝Ii/C表示，当其值较大时，表示能够更迅速地提高或降低输出信号端子电位。其中，变量Ii是由恒流源提供给输入级的差动晶体管对的偏置电流。变量C是用于防止运算放大器的高频特性变差的相位补偿电容，最好，连接在图8中的P型场效应晶体管M13的栅极与漏极之间。
如从上式所看到的那样，运算放大器的通过率大大依赖于在输入级中流过的偏置电流。由此，在现有的构成中，如果增大通过率而得到更快的上升输出信号、下降输出信号的话，就需要增大提供给输入级的差动晶体管对的偏置电流即图8中的第一恒源I1的值与第二恒流源I2的值。但是，在此情况下，作为运算放大器全体的消耗电流增加了。
这样，本发明的目的是提供一种运算放大器，能够在宽输出范围下不改变消耗电流而得到比现有技术更快的上升输出信号或下降输出信号。
为此，本发明提供一种运算放大器，包括输入级，具有差动晶体管对，由分别连接在恒流源与两个输出端之间的两个晶体管组成，从两个信号输入端子给它们的各控制极输入信号来进行差动放大，从上述两个输出端的一方进行输出；输出级，具有分别连接在两个电源端子和信号输出端子之间的相反导电型的两个输出晶体管，输入上述输入级的输出，生成对该信号进行电平移动的电平移动信号，把上述输入级的输出或上述电平移动信号输入到上述两个输出晶体管的控制极上，以推挽动作来在上述信号输出端子上进行信号输出；电容器，连接在上述输入级的输出与上述信号输出端子之间，其特征在于，上述输入级包括并列控制装置，与上述恒流源并联连接，根据上述输入级的输出或者上述电平移动信号来并列控制提供给上述差动晶体管对的偏置电流。
上述输入级包括具有与上述恒流源相反极性的逆恒流源；分别输出连接在上述两个输出端上的两个电流镜象电路；逆导电型差动晶体管对，由分别连接在这两个电流镜象电路的两个输入与上述逆恒流源之间并且由与上述差动晶体管对相反导电型的两个晶体管组成，从上述两个信号输入端子分别给它们的各个控制极进行信号输入，来进行差动放大，上述并列控制装置单独地与上述逆恒流源、上述恒流源并联连接，根据上述输入级的输出或上述电平移动信号来单独地并列控制提供给上述逆导电型差动晶体管对、上述差动晶体管对的各偏置电流。
上述并列控制装置当上述信号输出端子的电位与上述两个电源端子的电位相等时不被激活。
上述并列控制装置包括晶体管，与上述恒流源或上述逆恒流源并联连接，向控制极输入上述输入级的输出或者上述电平移动信号。
上述并列控制装置包括电流镜象电路，输入根据上述输入级的输出或者上述电平移动信号而变化的电流，与上述恒流源或者上述逆恒流源并列地进行电流输出。
在上述输出级和上述并列控制装置中，由场效应晶体管或者双极晶体管来构成向控制极输入上述输入级的输出或上述电平移动信号的晶体管。
上述输入级和上述输出级由互补结构的电路所构成。
本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。在这些附图中
图1是表示本发明的运算放大器的实施例1的电路图；图2是表示本发明的运算放大器的实施例2的电路图；图3是表示本发明的运算放大器的实施例3的电路图；图4是表示本发明的运算放大器的实施例4的电路图；图5是表示本发明的运算放大器的实施例5的电路图；图6是表示本发明的运算放大器的实施例6的电路图；图7是表示本发明的运算放大器的实施例7的电路图；图8是表示现有的运算放大器的构成例子的电路图。
下面参照附图来说明本发明的实施例。图1是表示本发明的运算放大器的实施例1的电路图。
当参照图1时，本实施例所涉及的运算放大器，如果进行大致分割，包括输入信号输入端子1、2的信号并进行差动放大的输入级；驱动信号输出端子3并进行信号输出的输出级；连接在输入级的输出和信号输出端子3之间的电容器C1。本实施例的运算放大器如果与图8的现有运算放大器进行比较，追加了电容器C1，同时，在输入级中追加了N型场效应晶体管M15和P型场效应晶体管M16。除了这些型场效应晶体管M15、M16和电容器C1之外的结构与现有技术相同，而省略重复的说明。
输入级的N型场效应晶体管M15与第一恒流源I1并联连接，把栅极连接在输出级的N型场效应晶体管M14的栅极上，通过向输出级的N型场效应晶体管M14的栅极所输入的电平移动信号，来并列控制提供给由N型场效应晶体管M1、M2组成的差动晶体管对的偏置电流。
输入级的P型场效应晶体管M16与第二恒流源I2并联连接，把栅极连接在输出级的P型场效应晶体管M13的栅极上，通过向输出级的P型场效应晶体管M13所输入的输入级的输出，来并列控制提供给由P型场效应晶体管M5、M6组成的差动晶体管对的偏置电流。
电容器C1是为了防止运算放大器的高频特性变差而使用的相位补偿电容。该相位补偿电容C1连接在输入级的输出和信号输出端子3之间，最好，连接在P型场效应晶体管M13的栅极与漏极之间。
下面对本实施例所涉及的运算放大器的动作进行说明。
本实施例所涉及的运算放大器与图8的现有的运算放大器相同，包括宽输入范围的输入级，该输入级并列构成由N型场效应晶体管M1、M2组成的差动晶体管对和由P型场效应晶体管M5、M6组成的差动晶体管对，在输出级中，根据分别施加在信号输入端子1、2上的信号电压的比例，通过输入级的输出及其电平移动信号，来使P型场效应晶体管M13、14的各栅极的栅极电压同时变化。随着这些P型场效应晶体管M13、14的各栅极电压变化，输出端子3的电位迅速地上升或下降。
该输出级的动作与图8的现有运算放大器的输出级的动作相同，与现有技术相同，可以实现宽输出范围的输出级，在平衡状态时流过P型场效应晶体管M13和N型场效应晶体管M14的空载电流由P型场效应晶体管M11、M13的尺寸比和在第三恒流源I3中流过的电流所定。
而且，在本实施例中，当施加在信号输入端子1上的电压高于信号输入端子2时，来自构成差动晶体管对的N型场效应晶体管M2的漏极的输入级的输出变低，输出级的P型场效应晶体管M11、M13的栅极电压变低，与此同时，输入级的P型场效应晶体管M16的栅极电压变低。这意味着在P型场效应晶体管M16中流过了较大的电流，即，在输入级中流过的电流仅在信号输出端子3的上升期间变大。这样，由于dV0/dt∝Ii/C的变量I变大，能够暂时得到较大的通过率。而且，在平衡状态时，由于P型场效应晶体管M11、M13、M16的栅极电压返回原来状态，则消耗电流不变大。
同样，当施加在信号输入端子1上的电压低于信号输入端子2时，来自构成差动晶体管对的N型场效应晶体管M2的漏极的输入级的输出变高，在输出级中，其电平移动信号变高，即N型场效应晶体管M14的栅极电压变高，与此同时，输入级的N型场效应晶体管M15的栅极电压变高。这意味着在N型场效应晶体管M15中流过了较大的电流，即，在输入级中流过的电又在信号输出端子3的下降期间变大。这样，由于式dV0/dt∝Ii/C的变量I变大，能够暂时得到较大的通过率。而且，在平衡状态时，由于N型场效应晶体管M14、M15的栅极电压返回原来状态，则消耗电流不变大。
如上述那样，在本实施例的运算放大器中，能够不增加消耗电流来实现宽输入范围和宽输出范围，比现有技术更迅速地进行信号输出端子3的电位的上升或下降。
图2是表示本发明的运算放大器的实施例2的电路图。在图2中，具有与在实施例1的说明中参照的图1相同的功能的部件使用相同的标号。下面主要说明本实施例中与实施例1的不同点。
若参照图2，本实施例与实施例1的不同之处是在输出级中，把P型场效应晶体管M12的导电型从N型置换为P型，随之，使第四恒流源I4为与实施例1相反极性。即，第四恒流源I4为电流流出型，被插入到P型场效应晶体管M12的漏极与高位侧电源端子5之间。由这样的电路结构构成的本实施例的运算放大器在作为运算放大器的基本动作中与实施例1相同，消耗电流不会增加，而能够实现宽输入范围和宽输出范围，使信号输出端子3的电位的上升或下降比现有技术快速地进行。
图3是表示本发明的运算放大器的实施例3的电路图。在图3中，具有与在实施例1的说明中参照的图1相同或同等的功能的部件使用相同的标号。
若参照图3，本实施例与实施例1的不同之处是在输出级中，附加了P型场效应晶体管M17，把其漏极和栅极端子连接在P型场效应晶体管M11的漏极端子上，把其源极端子连接在高位侧电源端子5上。在该电路构成中，作为运算放大器的功能基本上与实施例1相同，但是，在本实施例中，由于P型场效应晶体管M12的栅极端子为低阻抗的，则高频频带中的频率特性得到提高。
图4是表示本发明的运算放大器的实施例4的电路图。若参照图4，本实施例的运算放大器相当于这样的结构在输出级中，把图2所述的实施例2的运算放大器中的第三恒流源I3置换为图4的N型场效应晶体管M12。该N型场效应晶体管M12的源极连接在低位侧电源端子4上，栅极和漏极连接在P型场效应晶体管M11上，与下一级的N型场效应晶体管M13一起构成电流镜象电路。其他的电路构成与图2的实施例2的运算放大器相同，则省略重复说明。
下面，当对本实施例的运算放大器的动作简单地进行说明时，在输出级中，输入级的输出被输入P型场效应晶体管M14的栅极，根据分别施加在信号输入端子1、2上的信号电压的比例来使栅极电压变化，同时，通过P型场效应晶体管M11和电流镜象连接的N型场效应晶体管M12、M13来进行电平移动，作为电平移动信号被输入N型场效应晶体管M15的栅极，使其栅极电压同时变化。随着这些场效应晶体管M14、15的各栅极电压变化，信号输出端子3的电位迅速地上升或下降。其他的动作与图2的实施例2的运算放大器相同，则省略重复说明。
在本实施例中，在平衡状态时流过P型场效应晶体管M14、N型场效应晶体管M15的空载电流由P型场效应晶体管M11、M14的尺寸比、P型场效应晶体管M12、13的尺寸比以及在第三恒流源I3中流通的电流所决定。
在本实施例的运算放大器中，不会使消耗电流增加，而能够实现宽输入范围和宽输出范围，比现有技术更快地进行信号输出端子3的上升或下降。
图5是表示本发明的运算放大器的实施例5的电路图。若参照图5，与本实施例相关的运算放大器，如果进行大致分割，包括输入信号输入端子1、2的信号而进行差动放大的输入级；驱动信号输出端子3而进行信号输出的输出级；连接在输入级的输出和信号输出端子3之间的电容器C1。除输入级外，与图1的实施例1的运算放大器相同，则省略重复说明。
本实施例的运算放大器的输入级包括源极共同连接起来并且栅极分别连接在信号输入端子1、2上而构成差动晶体管对的N型场效应晶体管M2、M1；连接在N型场效应晶体管M1、M2的共同连接的源极与低位侧电源端子4之间的第一恒流源I1；栅极和漏极与N型场效应晶体管M1的漏极相连接并且源极连接在高位侧电源端子5上的P型场效应晶体管M3；P型场效应晶体管M4，源极连接在高位侧电源端子5上，栅极连接在P型场效应晶体管M3的栅极和漏极上，漏极连接在N型场效应晶体管M2的漏极上，还包括N型场效应晶体管M9，与第一恒流源I1并联连接，把栅极连接在输出级的N型场效应晶体管M8的栅极上，通过在输出级的N型场效应晶体管M8的栅极上所输入的电平移动信号，来并列控制提供给由N型场效应晶体管M1、M2组成的差动晶体管对的偏置电流；P型场效应晶体管M10，源极连接在高位侧电源端子5上，栅极连接在输出级的P型场效应晶体管M5和M7的栅极上；N型场效应晶体管M11，源极连接在低位侧电源端子4上，栅极和漏极连接在P型场效应晶体管M10的漏极上；N型场效应晶体管M12，源极连接在低位侧电源端子4上，栅极电流镜象连接在N型场效应晶体管M11的栅极和漏极上，漏极连接在N型场效应晶体管M1、M2的共同连接的源极上。
下面对本实施例所涉及的运算放大器的动作进行说明。
本实施例的运算大器包括由N型场效应晶体管M1、M2构成差动晶体管对的输入级，P型场效应晶体管M2的漏极端子的信号作为输入级的输出被输出给输出级。在输出级中，该输入级的输出被输入P型场效应晶体管M7的栅极，根据分别施加在信号输入端子1、2上的信号电压的比例来使栅极电压变化，同时，通过P型场效应晶体管M5、M6进行电平移动，该电平移动信号被输入N型场效应晶体管M8的栅极，使该栅极电压同时变化。随着这些场效应晶体管M7、M8的各栅极电压，信号输出端子3的电位迅速地上升或下降。
该输出级的动作与图8的现有的运算放大器的输出级的动作相同，与现有技术相同，可以实现输出范围的输出级，在平衡状态时流过P型场效应晶体管M13和N型场效应晶体管M14的空载电流由P型场效应晶体管M11、M13的尺寸比和在第三恒流源I3中流动的电流所决定。
而且，在本实施例中，当施加在信号输入端子1上的电压高于信号输入端子2时，来自构成差动晶体管对的场效应晶体管M2的漏极的输入级的输出变低，输出级的P型场效应晶体管M5、M7的栅极电压变低，与此同时，输入级的N型场效应晶体管M10的栅极电压变低。这样一来，在P型场效应晶体管M10中流过的电流变大，该电流流过N型场效应晶体管M11。而且，由于N型场效应晶体管M12和N型场效应晶体管M11是电流镜象连接，则在N型场效应晶体管M12中流过较大的电流。这样，由于dV0/dt∝Ii/C的变量Ii变大，能够暂时得到较大的通过率。
同样，当施加在信号输入端子1上的电压低于信号输入端子2时，来自构成差动晶体管对的场效应晶体管M2的漏极的输入级的输出变高，在输出级中，该电平移动信号变高，N型场效应晶体管M8的栅极电压变高。同时，输入级的N型场效应晶体管M9的栅极电压变高。这意味着使N型场效应晶体管M9流过较大电流，即，在输入级中流过的电流仅在信号输出端子3的下降期间变大。这样，由于dV0/dt∝Ii/C的变量Ii变大，能够暂时得到较大的通过率。
与以上说明的那样，本实施例的运算放大器能够不增加消耗电流而实现宽输出范围，能够比现有技术快地进行信号输出端子3是上升或下降。
本实施例的运算放大器的输出级虽然与实施例1的运算放大器的输出级相同，但是显然把上述其他的各实施例2～4的运算放大器的输出级与本实施例的运算放大器的输入级进行组合的变形例子也与本实施例的运算放大器相同，能够不增加消耗电流而实现宽输出范围，能够比现有技术快地进行信号输出端子3是上升或下降。
图6是表示本发明的运算放大器的实施例6的电路图。在图6中，具有与在实施例1的说明中参照的图1相同或同等的功能的部件使用相同的标号。下面主要说明与实施例1的不同点。
参照图6，本实施例与实施例1不同之处是这样的结构使用PNP型双极晶体管Q11、Q13、Q16来代替P型场效应晶体管M11、M13、M16，使用NPN型双极晶体管Q14、Q15来代替N型场效应晶体管M14、M15。
在该结构中，由于在场效应晶体管情况下与在双极晶体管情况下，作为运算放大器的功能没有差别，则基本动作与实施例1相同。一般，由于双极晶体管与场效应晶体管相比，电导较大，则上升时间或下降时间可以小于场效应晶体管。
而且，本实施例的运算放大器是这样的运算放大器，在实施例1的运算放大器的输入级的并列控制装置和输出级中，仅由双极晶体管来构成把输入级的输出或其电平移动信号输入到控制极上的晶体管。同样，作为本实施例的运算放大器的变形例子，在上述其他的各实施例2～5的运算放大器的输入级的并列控制装置和输出级中，仅用双极晶体管来构成把输入级的输出或其电平移动信号输入到控制极上的晶体管，也能得到与本实施例的运算放大器相同的效果。
图7是表示本发明的运算放大器的实施例7的电路图。在图7中，具有与在实施例1的说明中参照的图1相同或同等的功能的部件使用相同的标号。下面，针对与实施例1的不同之处来说明本实施例。
若参照图7，本实施例与实施例1的不同之处是追加了把栅极连接在信号输出端子3上的N型场效应晶体管M17、P型场效应晶体管M18，N型场效应晶体管M17、M15的串联连接电路与第一恒流源I1并联连接，P型场效应晶体管M18、M16的串联连接电路与第二恒流源I2并联连接。
N型场效应晶体管M17、M15在信号输出端子3的电位与低位侧电源端子4相同时不被激活。在除此之外时，被激活，通过在输出级的N型场效应晶体管M14的栅极中所输入的电平移动信号，来并列控制提供给由N型场效应晶体管M1、M2组成的差动晶体管对的偏置电流。
P型场效应晶体管M18、M16的串联连接电路在信号输出端子3的电位与高位侧电源端子5相同时不被激活。在除此之外时，被激活，通过在输出级的P型场效应晶体管M13的栅极中所输入的输入级的输出，来并列控制提供给由P型场效应晶体管M5、M6组成的差动晶体管对的偏置电流。
本实施例的运算放大器在信号输出端子3的电位与P型场效应晶体管M4或者高位侧电源端子5相同时，通过信号输入端子1、2的电位就能防止经过各差动晶体管对而流过输入级的贯通电流。
本实施例的运算放大器是这样的运算放大器把实施例1的运算放大器中的由场效应晶体管M15、M16组成的各并列控制装置置换为当信号输出端子3的电位与电源端子4或5相等时不激活的各并列控制装置。同样，作为本实施例的运算放大器的变形例子，把上述其他各实施例2～6的运算放大器的各并列控制装置置换为当信号输出端子3的电位与电源端子4或5相等时不激活的各并列控制装置，而能够得到与本实施例的运算放大器相同的效果。
显然，作为上述各实施例1～7的运算放大器的各变形例子，可以通过使各晶体管的导电型、各恒流源的极性等相反而互补构成的电路，来实现得到相同效果的运算放大器。
在上述各实施例1～7的运算放大器中，虽然是对由场效应晶体管构成差动晶体管对的输入级进行了说明，但是，显然可以通过用双极晶体管构成差动晶体管对的输入级来实现得到相同效果的运算放大器。
如上述那样，本发明的运算放大器，通过与恒流源并列地控制提供给差动晶体管对的偏置电流，而能够在宽输入范围、宽输出范围下动作，而不会使消耗电流增加，能够比现有技术更快地实现信号输出端子的上升时间和下降时间。具体地说，能够用与现有的运算放大器相同值的输送电流来得到2倍以上的通过率。
通过与恒流源的并列控制，能够独立设计平衡状态时和信号变化时的偏置电流值，而具有使电路设计变得容易的效果。
附图中的标号说明在图1～图8中，“入力段”的中文意思是输入级“出力段”的中文意思是输出级
权利要求
1．一种运算放大器，包括输入级，具有差动晶体管对，由分别连接在恒流源与两个输出端之间的两个晶体管组成，从两个信号输入端子给它们的各控制极输入信号来进行差动放大，从上述两个输出端的一方进行输出；输出级，具有分别连接在两个电源端子和信号输出端子之间的相反导电型的两个输出晶体管，输入上述输入级的输出，生成对该信号进行电平移动的电平移动信号，把上述输入级的输出或上述电平移动信号输入到上述两个输出晶体管的控制极上，以推挽动作来在上述信号输出端子上进行信号输出；电容器，连接在上述输入级的输出与上述信号输出端子之间，其特征在于，上述输入级包括并列控制装置，与上述恒流源并联连接，根据上述输入级的输出或者上述电平移动信号来并列控制提供给上述差动晶体管对的偏置电流。
2．根据权利要求1所述的运算放大器，其特征在于，上述输入级包括具有与上述恒流源相反极性的逆恒流源；分别输出连接在上述两个输出端上的两个电流镜象电路；逆导电型差动晶体管对，由分别连接在这两个电流镜象电路的两个输入和上述逆恒流源之间并且具有与上述差动晶体管对相反导电型的两个晶体管组成，从上述两个信号输入端子分别给它们的各个控制极进行信号输入，来进行差动放大，上述并列控制装置单独地与上述逆恒流源、上述恒流源并联连接，根据上述输入级的输出或上述电平移动信号来单独地并列控制提供给上述逆导电型差动晶体管对、上述差动晶体管对的各偏置电流。
3．根据权利要求1或2所述的运算放大器，其特征在于，上述并列控制装置当上述信号输出端子的电位与上述两个电源端子的电位相等时不被激活。
4．根据权利要求1或2所述的运算放大器，其特征在于，上述并列控制装置包括晶体管，与上述恒流源或上述逆恒流源并联连接，向控制极输入上述输入级的输出或者上述电平移动信号。
5．根据权利要求1或2所述的运算放大器，其特征在于，上述并列控制装置包括电流镜象电路，输入根据上述输入级的输出或者上述电平移动信号而变化的电流，与上述恒流源或者上述逆恒流源并列地进行电流输出。
6．根据权利要求1或2所述的运算放大器，其特征在于，在上述输出级和上述并列控制装置中，由场效应晶体管或者双极晶体管来构成向控制极输入上述输入级的输出或上述电平移动信号的晶体管。
7．根据权利要求1或2所述的运算放大器，其特征在于，上述输入级和上述输出级由互补结构的电路所构成。
全文摘要
本发明的目的是不增加消耗电流而能够迅速地得到上升输出信号或者下降输出信号。本发明的运算放大器包括独立地与恒流源I1、I2并联连接的N型场效应晶体管M15、P型场效应晶体管M16,与输出级的P型场效应晶体管M13、N型场效应晶体管M14的栅极中所输入的输入级的输出及其电平移动信号相对应,来单独地并列控制提供给由P型场效应晶体管M5、M6组成的差动晶体管对和由N型场效应晶体管M1、M2组成的差动晶体管对的各偏置电流。
文档编号H03F3/45GK1211855SQ9811990
公开日1999年3月24日 申请日期1998年9月4日 优先权日1997年9月4日
发明者加藤文彦 申请人:日本电气株式会社