信号输出电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种信号输出电路，更详细地说，涉及一种能够输出超过运算放大器的电源电压的输出信号振幅和低于接地电压的输出信号振幅的信号输出电路、运算放大器以及电荷栗电路。
【背景技术】
[0002]近年来，正在开发一种具有能够输出超过与运算放大器连接的电源电压的输出信号振幅和低于接地电压的输出信号振幅的运算放大器的信号输出电路。
[0003]图1是表不以往的输出超过电源电压的信号的信号输出电路的一例即信号输出电路100的框图。图1所记载的信号输出电路100包括运算放大器110以及生成运算放大器110的正电源的电荷栗120(参照例如专利文献I)。
[0004]在图1所记载的信号输出电路100中，作为与运算放大器110分开的正电源电压生成电路，具备电荷栗110。该电荷栗120使用作为输入电压的电源(121)电压和接地(122)电压，输出比运算放大器110所输出的输出信号振幅更高的正电压并输出到运算放大器110。运算放大器110通过使用由电荷栗120输出的正电压作为运算放大器110的正电源电压，来输出超过运算放大器110的电源电压的输出信号振幅。
[0005]图2是表不以往的输出低于接地的信号的信号输出电路的一例即信号输出电路200的框图。图2所记载的信号输出电路200包括运算放大器210以及生成运算放大器210的负电源的电荷栗220。
[0006]在图2所记载的信号输出电路200中，作为与运算放大器210分开的负电源电压生成电路，具备电荷栗220。该电荷栗220使用作为输入电压的电源(221)电压和接地(222)电压，输出比运算放大器210所输出的输出信号振幅更低的负电压并输出到运算放大器210。运算放大器210通过使用由电荷栗220输出的负电压作为运算放大器210的负电源电压，来输出低于接地电压的输出信号振幅。
[0007]如以上那样，信号输出电路100能够输出超过运算放大器的电源电压的输出信号振幅，信号输出电路200能够输出低于接地电压的输出信号振幅。
[0008]关于现有技术中的输出超过电源电压的输出信号振幅或低于接地电压的输出信号振幅的运算放大器，通过与运算放大器分开的电压生成电路即电荷栗生成在运算放大器中使用的正电源或负电源，将该电荷栗的输出电压用作运算放大器的正电源或负电源。其结果，能够获得超过电源电压的输出信号振幅或低于接地电压的输出信号振幅，但是另外需要与运算放大器分开的电路即电荷栗，存在电路规模变大这样的缺点。
[0009]因此，本发明的目的在于提供一种不需要与运算放大器分开的电路即电压生成电路就能够获得超过电源电压的输出信号振幅或低于接地电压的输出信号振幅的信号输出电路、运算放大器以及电荷栗电路。
[0010]专利文献1:日本特开平5-347519号公报
【发明内容】
[0011]为了达成这样的目的，本发明的第一方式为一种信号输出电路，具备运算放大器，该运算放大器具有将差动输入电压放大的放大级以及将通过上述放大级放大后的输入信号放大并作为输出信号输出的输出级，该信号输出电路的特征在于，上述输出级为开关电容电路，具有:开关；以及电容器，其对差电压进行采样，该差电压为从上述放大级输出的输入电压和与上述输入电压不同的电压之间的差，其中，通过上述开关的开关动作，以上述输入电压为基准来传送由上述电容器所采样的上述差电压。
[0012]另外，本发明的信号处理电路的特征在于，上述开关为晶体管，上述开关电容电路还具备控制信号生成单元，该控制信号生成单元生成控制上述晶体管的控制信号，上述控制信号的控制电压的基准为被输入到该开关电容电路的电压。
[0013]另外，本发明的信号处理电路的特征在于，上述开关为晶体管，上述开关电容电路还具备控制信号生成单元，该控制信号生成单元生成控制上述晶体管的控制信号，上述控制信号的控制电压的基准为被输入到该开关电容电路的电压和从该开关电容电路输出的电压。
[0014]另外，本发明的其它方式为一种电荷栗电路，通过将具有第一电压的输入信号输入到具有至少一个晶体管的半导体电路，来输出具有第二电压的输出信号，该第二电压是将上述第一电压升压或降压所得到的，该电荷栗电路的特征在于，具备控制信号生成单元，该控制信号生成单元以如下方式生成上述控制信号，该方式为使对上述至少一个晶体管进行导通和截止控制的控制信号的控制电压以上述第二电压或上述第一电压为基准。
[0015]本发明为了达成这样的目的，第一发明所记载的发明是一种具备将进行规定处理后的输入信号作为输出信号输出的输出级的运算放大器，其特征在于，上述输出级被构成为开关电容。
[0016]根据本发明，由于将运算放大器的输出级构成为开关电容型输出级，因此不另外通过电荷栗电路等生成运算放大器的正或负的电源电压就能够输出超过电源电压的输出信号振幅或低于接地电压的输出信号振幅。
【附图说明】
[0017]图1是表示以往的输出超过电源电压的信号的信号输出电路的一例的框图。
[0018]图2是表示以往的输出低于接地电压的信号的信号输出电路的一例的框图。
[0019]图3是表示本发明的第一实施方式所涉及的运算放大器的结构的框图。
[0020]图4是表示图3所记载的运算放大器的放大级的电路结构图。
[0021]图5是表示图3所记载的运算放大器的开关电容型输出级的电路结构图。
[0022]图6是表示图3所记载的运算放大器的开关电容型输出级的动作状态以及开关电容级所具备的四个开关的状态的图表。
[0023]图7是表示图3所记载的运算放大器的放大级的动作频带宽度与开关电容型输出级的动作频率之间的关系的图表。
[0024]图8是表示图3所记载的运算放大器的开关电容型输出级的输入电压与开关电容型输出级的输出电压之间的关系的图表。
[0025]图9是表示图3所记载的运算放大器的放大级的动作频带宽度下的运算放大器的开关电容型输出级的等效电路的框图。
[0026]图10是表示使用图3所记载的运算放大器的反转放大电路的结构的框图。
[0027]图11是表示构成本发明的第二实施方式所涉及的运算放大器的、开关电容型输出级的结构的框图。
[0028]图12是表示图11所记载的开关电容型输出级的动作状态以及开关电容级所具备的四个开关的状态的图表。
[0029]图13是表示构成本发明的第三实施方式所涉及的运算放大器的、开关电容型输出级的结构的框图。
[0030]图14是表示图13所记载的开关电容型输出级的动作状态以及开关电容级所具备的四个开关的状态的图表。
[0031]图15是表示构成本发明的第四实施方式所涉及的运算放大器的、开关电容型输出级的结构的框图。
[0032]图16是表示图15所记载的开关电容型输出级的动作状态以及开关电容级所具备的四个开关的状态的图表。
[0033]图17是表示图15所示的开关电容电路的两个缓冲器的第一结构例的电路图。
[0034]图18是表示图15所示的开关电容电路的两个缓冲器的第二结构例的电路图。
[0035]图19是表示构成本发明的第五实施方式所涉及的运算放大器的、开关电容型输出级的结构的框图。
[0036]图20是表示图19所记载的开关电容型输出级的动作状态以及开关电容级所具备的四个开关的状态的图表。
【具体实施方式】
[0037][第一实施方式]
[0038]根据图3?图9说明本发明的第一实施方式。
[0039]1.电路结构
[0040]1-1.运算放大器300
[0041]图3是表示作为本发明的第一实施方式所涉及的信号输出电路的运算放大器的结构的框图。
[0042]图3所记载的运算放大器300包括与多个输入端子301、302连接的放大级310以及连接在放大级310和输出端子303之间的作为输出级的开关电容型输出级320。放大级310是运算放大器300的输入级，也可以包括增益级。
[0043]在此，放大级310可称为传递未被量化且未被采样的信号的连续信号电路(Continuous电路)，开关电容型输出级320可称为传递未被量化而被采样的信号的离散信号电路。
[0044]另外，将本发明所涉及的运算放大器命名为SC级放大器。
[0045]开关电容型输出级320被输入通过放大级310将差动输入电压放大后的电压或电流。
[0046]1-2.放大级 310
[0047]图4是表示图3所记载的运算放大器300的放大级310的电路结构图。图4所记载的放大级310具备电源401、漏极与电源401连接的晶体管402、403、漏极与晶体管402的源极连接的晶体管404、漏极与晶体管403的源极连接的晶体管405以及与晶体管404、405的源极连接的电流源406。晶体管404、405构成差动对，栅极分别与负输入的输入端子301、正输入的输入端子302连接。另外，晶体管403的源极与输出端子407连接。VDD是电源401的电源电压，Vo是从输出端子407向输出级320输出的输出电压。
[0048]图4所记载的电路是本实施方式的放大级所使用的电路的一例，但是本实施方式的放大级不限制于图4所示的差动放大级的电路结构，也能够应用单输入的放大级、多级的放大级、级联放大级等各种放大级等。另外，放大级310可以只有输入级，也可以还包括增益级。
[0049]1-3.开关电容型输出级320
[0050]图5是表示运算放大器300的开关电容型输出级320的电路结构图。图5所记载的开关电容型输出级320具备开关电容电路510、向开关电容电路510提供电压的电源501、向开关电容电路510提供输入电压Vo的输入端子502以及从开关电容电路510输出电压Vout的输出端子503。
[0051]开关电容电路510具备一端与电源501连接的开关1511、一端与输出端子503连接的开关2502、一端与输入端