專利名稱：運算放大電路以及使用運算放大電路的采樣保持電路和濾波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理差動信號的低電源電壓的運算放大電路，特別涉及實現(xiàn)頻率特性改善和同相信號降低改善的運算放大電路、以及使用該運算放大電路的采樣保持電路和濾波電路。
背景技術(shù)：
集成電路的進(jìn)步十分顯著，制造工藝的精細(xì)化也逐年發(fā)展。由于制造工藝的精細(xì)化，使晶體管單體的性能提高，而耐壓降低。因此，可以外加的電壓降低。若電源電壓降低的話，則在集成電路中可用電壓處理的信號振幅變小，實現(xiàn)期望的信噪比(S/N)就變得困難。為解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)中通過使用差動來處理已用單相處理的信號，來實現(xiàn)單相倍數(shù)的信號振幅。
但是，在處理差動輸入、差動輸出的平衡結(jié)構(gòu)的運算放大電路中，需要抑制同相信號。在使用用平衡結(jié)構(gòu)的運算放大電路的積分器的濾波器的情況下，如果不能充分除去運算放大電路的同相信號，則輸出的電壓范圍降低，就會使差動信號失真。特別是若為電源電壓低的話則可處理的電壓范圍小，故必須抑制同相信號。
在現(xiàn)有技術(shù)中，為實現(xiàn)同相信號的去除使用了公共方式反饋(例如參照日本專利申請公開特開2000-148262公報)。該公共方式反饋電路的設(shè)計，比單相輸出的差動電路復(fù)雜，故容易引起振蕩等不適當(dāng)?shù)那闆r。為避免這一點，組合具有多個輸入端子和輸出端子的放大電路、降低同相信號分量的平衡型放大電路被提出來(日本專利申請?zhí)卦窹2002-303140)。

發(fā)明內(nèi)容
上述現(xiàn)有技術(shù)的放大電路，可以以組合簡單的反轉(zhuǎn)放大電路的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，因此可以實現(xiàn)低電源電壓化。但是，若為實現(xiàn)充分的增益而要用二階的高增益級來構(gòu)成則需要使極性反轉(zhuǎn)，因此導(dǎo)致必須使用增益幾乎為1的低增益級。為此，從輸入到輸出的內(nèi)部節(jié)點數(shù)就成為2。若節(jié)點數(shù)增加的話，則因為在各節(jié)點中的寄生電容而會產(chǎn)生頻率特性惡化的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種運算放大電路以及使用該種運算放大電路的采樣保持電路和濾波電路，所述運算放大電路使用適合低電源電壓的2階增益級的平衡結(jié)構(gòu)，特別在充分抑制同相信號的同時通過使在差動信號的各路徑中的內(nèi)部節(jié)點數(shù)為1個來改善頻率特性。
本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種運算放大電路，其特征在于，其由輸入第一輸入信號的第一反轉(zhuǎn)放大電路；輸入第二輸入信號的第二反轉(zhuǎn)放大電路；輸入模擬同相輸出信號和所述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第一輸出信號和第二輸出信號的第三反轉(zhuǎn)放大電路；輸入所述模擬同相輸出信號和所述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第三輸出信號和第四輸出信號的第四反轉(zhuǎn)放大電路；以及輸入所述模擬同相輸出信號并反饋給所述第一和第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第五及第六非反轉(zhuǎn)放大電路構(gòu)成，所述模擬同相輸出信號通過相加所述第二輸出信號和所述第四輸出信號而生成。
根據(jù)這樣構(gòu)成的本發(fā)明的運算放大電路，通過施加由第三及第四反轉(zhuǎn)放大電路產(chǎn)生的對同相信號的抑制，經(jīng)由第五及第六非反轉(zhuǎn)放大電路把模擬同相輸出信號分別反饋到第一和第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出，不僅可以實現(xiàn)同相信號的進(jìn)一步抑制，而且因為能夠使差動信號的各路徑中的內(nèi)部節(jié)點數(shù)為1個故還可以改善頻率特性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的運算放大電路的電路圖。
圖2是對于圖1所示放大電路的同相信號的等價電路。
圖3是圖1所示的兩輸入兩輸出的反轉(zhuǎn)放大電路的電路圖。
圖4是根據(jù)第一實施例的變形例的運算放大電路。
圖5是說明圖4的運算放大電路的動作的圖。
圖6是根據(jù)第二實施例的運算放大電路的電路圖。
圖7是根據(jù)第二實施例的變形例的運算放大電路的電路圖。
圖8是根據(jù)第三實施例的運算放大電路的電路圖。
圖9是圖8所示的兩輸入兩輸出的反轉(zhuǎn)放大電路的電路圖。
圖10是根據(jù)第三實施例的變形例的運算放大電路的電路圖。
圖11是同時適用了第一實施例和第三實施例的運算放大電路的電路圖。
圖12是圖11的運算放大電路的具體的電路圖。
圖13是表示使用了本發(fā)明的運算放大電路的采樣保持電路的采樣狀態(tài)的電路圖。
圖14是表示采樣保持電路的保持狀態(tài)的電路圖。
圖15是使用了積分器的濾波器。
圖16是積分器的具體電路圖。
圖17是反轉(zhuǎn)放大器的晶體管電路的電路圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的實施例。此外，在本發(fā)明的實施例中，關(guān)于使用場效應(yīng)晶體管的例子進(jìn)行說明，但是也可以使用雙極晶體管結(jié)構(gòu)。
(第一實施例)圖1表示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的平衡結(jié)構(gòu)的運算放大電路。在該運算放大電路中，設(shè)置具有輸入第一輸入信號IN1的+輸入端子的第一反轉(zhuǎn)放大電路A1以及具有輸入第二輸入信號IN2的+輸入端子的第二反轉(zhuǎn)放大電路A2。第一反轉(zhuǎn)放大電路A1的-輸出端子連接到第三反轉(zhuǎn)放大電路A3的第一+輸入端子。第二反轉(zhuǎn)放大電路A2的-輸出端子連接到第四反轉(zhuǎn)放大電路A4的第一+輸入端子。第三反轉(zhuǎn)放大電路A3的第一-輸出端子連接到第一輸出端子OUT1。第四反轉(zhuǎn)放大電路A4的第一-輸出端子連接到第二輸出端子OUT2。第三以及第四反轉(zhuǎn)放大電路A3、A4的第二+輸入端子以及第二輸出端子互相連接。
第三以及第四反轉(zhuǎn)放大電路A3、A4的第二+輸入端子以及第二-輸出端子的連接節(jié)點與非反轉(zhuǎn)放大電路A5、A6的+輸入端子連接。非反轉(zhuǎn)放大電路A5、A6的+輸出端子與第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的-輸出端子連接。
在上述的結(jié)構(gòu)中，在第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2上輸入第一以及第二輸入信號IN1、IN2后，第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2分別輸出輸出信號Vo1、Vo2。由此，在第三反轉(zhuǎn)放大電路A3的第一以及第二+輸入端子上輸入模擬同相輸出信號Voc和第一反轉(zhuǎn)放大電路A1的輸出信號Vo1，第三反轉(zhuǎn)放大電路A3在第一輸出端子OUT1上輸出第一輸出信號(-(αVoc+βVo1))(其中，α、β是正常數(shù))，同時輸出第二輸出信號(-γ(αVoc+βVo1))(其中，α、β、γ是正常數(shù))。同樣，在第四反轉(zhuǎn)放大電路A4的第一以及第二+輸入端子上輸入模擬同相輸出信號Voc和第二反轉(zhuǎn)放大電路A2的輸出信號Vo2，第四反轉(zhuǎn)放大電路A4在第一輸出端子OUT1上輸出第一輸出信號(-(αVoc+βVo2))，同時輸出第二輸出信號(-γ(αVoc+βVo2))。
非反轉(zhuǎn)放大電路A5、A6輸入模擬同相輸出信號Voc，將其分別反饋到第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的輸出。模擬同相輸出信號Voc通過相加第二輸出信號和第四輸出信號而生成。
在上述運算放大電路中，在同相電壓被反饋到反轉(zhuǎn)放大電路A3、A4時，若該同相電壓升高的話，則非反轉(zhuǎn)放大電路A5、A6將輸出電壓Vo1、Vo2升高。相反，反轉(zhuǎn)放大電路A3、A4將輸出電壓Vo1、Vo2降低。其結(jié)果，就成為負(fù)反饋。因此，相加極性反轉(zhuǎn)的部分就不需要，內(nèi)部節(jié)點也用一個即可，可以實現(xiàn)高速化。
圖1的反轉(zhuǎn)放大電路A3、A4如圖3所示由反轉(zhuǎn)放大器Aa1～Aa4構(gòu)成。反轉(zhuǎn)放大器Aa1、Aa2的+輸入端子相互連接，反轉(zhuǎn)放大器Aa3、Aa4的輸入端子相互連接。反轉(zhuǎn)放大器Aa1的輸出端子連接反轉(zhuǎn)放大器Aa3的輸出端子，反轉(zhuǎn)放大器Aa2的輸出端子連接反轉(zhuǎn)放大器Aa4的輸出端子。反轉(zhuǎn)放大器Aa1～Aa4的每一個如圖17所示通過PMOS晶體管P1和NMOS晶體管N1的串聯(lián)電路構(gòu)成。亦即，PMOS晶體管P1的源極連接電源Vdd，柵極連接偏壓源Vbias，漏極連接NMOS晶體管N1的漏極，同時連接輸出端子OUT-。NMOS晶體管N1的源極接地，柵極連接輸入端子IN+。該電路是在輸入端子和輸出端子以外不具有內(nèi)部節(jié)點的單純的結(jié)構(gòu)。即，反轉(zhuǎn)放大電路A3或A4在內(nèi)部不具有節(jié)點。
對于差動信號的增益，為反轉(zhuǎn)放大電路A1(A2)和A3(A4)的增益的積。這里，反轉(zhuǎn)放大電路A1和A2以及反轉(zhuǎn)放大電路A3和A4還有非反轉(zhuǎn)放大電路A5和A6分別具有同樣的特性。圖1的運算放大電路，對于同相信號，可以用圖2所示等價電路表示。這里，gm1表示反轉(zhuǎn)放大電路A1的跨導(dǎo)，gm3表示從反轉(zhuǎn)放大電路A3的一個輸入對于Voc輸出的跨導(dǎo)，γgm3表示從反轉(zhuǎn)放大電路A3的另一個輸入對于Voc輸出的跨導(dǎo)，gm5表示非反轉(zhuǎn)放大電路A5的跨導(dǎo)，ro1表示反轉(zhuǎn)放大電路A1的輸出電阻，ro5表示非反轉(zhuǎn)放大電路A5的輸出阻抗，ro3和ro4表示反轉(zhuǎn)放大電路A3和A4在Voc輸出的輸出電阻。通過下式可以求從輸入對于輸出的傳遞函數(shù)。
Voc/IN＝{gm1gm3(ro1∥ro5)(ro3∥ro4)}/{1+γgm3(ro3∥ro4)+gm5gm3(ro1∥ro5)(ro3∥ro4)}取γ≤1，gm5(ro1∥ro5)＞＞1，在本發(fā)明中通過使用非反轉(zhuǎn)放大電路A5、A6的反饋，可以比現(xiàn)有技術(shù)的運算放大電路降低約1/{gm5(ro1∥ro5)}那樣多的同相信號。另外，如上所述，因為反轉(zhuǎn)放大電路A3和A4在其自身內(nèi)不具有內(nèi)部節(jié)點，因此圖1所示的反轉(zhuǎn)放大電路的內(nèi)部節(jié)點在差動信號的各路徑中可以是一個，由此可以改善頻率特性。
圖4表示第一實施例的運算放大電路的變形例。根據(jù)該變形例，第一～第六的放大電路A1～A6具有和圖1同樣的連接關(guān)系，但是追加了反轉(zhuǎn)放大電路A7～A10。亦即，反轉(zhuǎn)放大電路A7、A8分別連接第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的輸出端子，同時在第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的輸出端子之間反極性并聯(lián)反轉(zhuǎn)放大電路A9、A10。
通過上述電路結(jié)構(gòu)的運算放大電路，對于差動輸入信號IN1、IN2，反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的輸出電壓成為Vo1＝-Vo2的關(guān)系。因此，從反轉(zhuǎn)放大電路A9輸出的信號分量由從反轉(zhuǎn)放大電路A8輸出的信號分量抵消。同樣，從反轉(zhuǎn)放大電路A10輸出的信號分量由從反轉(zhuǎn)放大電路A7輸出的信號分量抵消。亦即，如圖5(b)所示，反轉(zhuǎn)放大電路A7～A10對于差動信號什么作用都不起。
另一方面，在輸入信號IN1、IN2是同相信號時，反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的輸出電壓成為Vo1＝Vo2的關(guān)系。在此情況下，從反轉(zhuǎn)放大電路A9輸出的信號分量與從反轉(zhuǎn)放大電路A8輸出的信號分量相加。同樣，從反轉(zhuǎn)放大電路A10輸出的信號分量與從反轉(zhuǎn)放大電路A7輸出的信號分量相加。其結(jié)果，反轉(zhuǎn)放大電路A7～A10對于同相信號就成為如圖5(a)所示那樣的電路結(jié)構(gòu)。亦即，反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的輸出中的電阻分量因為取與從反轉(zhuǎn)放大電路A7到反轉(zhuǎn)放大電路A10的跨導(dǎo)的倒數(shù)成比例的值而非常小。因此，就可以在差動信號的各路徑中不增加內(nèi)部節(jié)點地，進(jìn)一步降低反轉(zhuǎn)放大電路A1和A2的輸出中的同相增益，使放大電路全體的同相增益變小。
(第二實施例)圖6表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的平衡結(jié)構(gòu)的運算放大電路。在該運算放大電路中，設(shè)置具有輸入第一輸入信號IN1的+輸入端子的第一反轉(zhuǎn)放大電路A1以及具有輸入第二輸入信號IN2的+輸入端子的第二反轉(zhuǎn)放大電路A2。第一反轉(zhuǎn)放大電路A1的-輸出端子連接第三反轉(zhuǎn)放大電路A3的第一+輸入端子。第二反轉(zhuǎn)放大電路A2的-輸出端子連接第四反轉(zhuǎn)放大電路A4的第一+輸入端子。第三反轉(zhuǎn)放大電路A3的第一-輸出端子連接第一輸出端子OUT1。第四反轉(zhuǎn)放大電路A4的第一-輸出端子連接第二輸出端子OUT2。第三以及第四反轉(zhuǎn)放大電路A3、A4的第二+輸入端子以及第二-輸出端子互相連接。在非反轉(zhuǎn)放大電路A5、A6的+輸入端子上輸入同相輸入信號Vic。該同相輸入信號Vic可以使用多輸入多輸出放大器生成。非反轉(zhuǎn)放大電路A5、A6的+輸出端子連接第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的-輸出端子。
在上述的結(jié)構(gòu)中，給第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2輸入第一以及第二輸入信號IN1、IN2后，第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2分別輸出反轉(zhuǎn)輸出信號。由此，在第三反轉(zhuǎn)放大電路A3的第一+輸入端子上輸入作為非反轉(zhuǎn)放大電路A5的輸出信號的與模擬同相輸入信號Vic成比例的信號和第一反轉(zhuǎn)放大電路A1的輸出信號的相加信號Vo1，第三反轉(zhuǎn)放大電路A3對第一輸出端子OUT1輸出第一輸出信號(-(αVoc+βVo1))(其中，α、β是正常數(shù))，同時輸出第二輸出信號(-γ(αVoc+βVo1))(其中，α、β、γ是正常數(shù))。同樣，在第四反轉(zhuǎn)放大電路A4的第一+輸入端子上輸入作為非反轉(zhuǎn)放大電路A6的輸出信號的與模擬同相輸入信號Vic成比例的信號和第二反轉(zhuǎn)放大電路A2的輸出信號的相加信號Vo2，第四反轉(zhuǎn)放大電路A4對第二輸出端子OUT2輸出第一輸出信號(-(αVoc+βVo2))，同時輸出第二輸出信號(-γ(αVoc+βVo2))。
在第二實施例中也和第一實施例同樣，對于差動信號的增益，成為反轉(zhuǎn)放大電路A1(A2)和A3(A4)的增益的積，對于同相信號，通過分別相加反轉(zhuǎn)放大電路A1以及A2的輸出信號與非反轉(zhuǎn)放大電路A5以及A6的輸出信號，同相信號抵消。因此，就可以不增加內(nèi)部節(jié)點地降低同相增益。
圖7表示在圖6的運算放大電路上增加對于用圖4說明的同相信號降低反轉(zhuǎn)放大電路A1和A2的增益用的反轉(zhuǎn)放大電路A7～A10的放大電路。通過這樣的結(jié)構(gòu)，和圖4的運算放大電路同樣可以實現(xiàn)不增加內(nèi)部節(jié)點數(shù)地進(jìn)一步降低同相增益。
(第三實施例)圖8表示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的平衡結(jié)構(gòu)的運算放大電路。根據(jù)該平衡結(jié)構(gòu)的運算放大電路，設(shè)置具有輸入第一輸入信號IN1的+輸入端子的第一反轉(zhuǎn)放大電路A1以及具有輸入第二輸入信號IN2的+輸入端子的第二反轉(zhuǎn)放大電路A2。第一反轉(zhuǎn)放大電路A1的-輸出端子連接第三反轉(zhuǎn)放大電路A3的第一+輸入端子。第二反轉(zhuǎn)放大電路A2的-輸出端子連接第四反轉(zhuǎn)放大電路A4的第一+輸入端子。第三反轉(zhuǎn)放大電路A3的第一-輸出端子連接第一輸出端子OUT1。第四反轉(zhuǎn)放大電路A4的第一-輸出端子連接第二輸出端子OUT2。第三以及第四反轉(zhuǎn)放大電路A3、A4的第二+輸入端子以及第二-輸出端子互相連接。非反轉(zhuǎn)放大電路A11的第一以及第二+輸入端子分別連接第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的輸入端子，非反轉(zhuǎn)放大電路A11的+輸出端子連接第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的-輸出端子。
在圖8的運算放大電路中，第一以及第二輸入信號IN1、IN2輸入到第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2以及非反轉(zhuǎn)放大電路A11后，第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2輸出反轉(zhuǎn)輸出信號，非反轉(zhuǎn)放大電路A11輸出與第一和第二輸入信號的和(IN1+IN2)成比例的信號。和信號(IN1+IN2)分別相加到第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路A1、A2的反轉(zhuǎn)輸出信號。各相加信號Vo1、Vo2輸入到第三以及第四反轉(zhuǎn)放大電路A3、A4。由此，第三反轉(zhuǎn)放大電路A3輸出第一輸出信號(-(αVoc+βVo1))和第二輸出信號(-γ(αVoc+βVo1))。另外，第四反轉(zhuǎn)放大電路A4輸出第三輸出信號(-(αVoc+βVo2))和第四輸出信號(-γ(αVoc+βVo2))。在反轉(zhuǎn)放大器A3、A4中，為模擬同相輸出信號Voc通過相加第二輸出信號和第四輸出信號而生成的結(jié)構(gòu)。
圖8所示的電路結(jié)構(gòu)，表示出在圖6所示的電路結(jié)構(gòu)中不給予同相輸入信號時，同相輸入信號通過非反轉(zhuǎn)放大電路A11從第一以及第二輸入信號IN1、IN2生成的例子。該非反轉(zhuǎn)放大電路A11通過多輸入多輸出放大電路構(gòu)成，例如，如圖9所示通過反轉(zhuǎn)放大電路Ab1～Ab5構(gòu)成。亦即反轉(zhuǎn)放大器Ab1、Ab2的輸出端子互相連接，連接到反轉(zhuǎn)放大器Ab3的輸入端子。該反轉(zhuǎn)放大器Ab3的輸入輸出端子互相連接，連接到放大器Ab4、Ab5的輸入端子。通過這樣的結(jié)構(gòu)，來自反轉(zhuǎn)放大器Ab1、Ab2的同相信號彼此相加，經(jīng)由反轉(zhuǎn)放大器Ab3輸入到反轉(zhuǎn)放大器Ab4、Ab5。從反轉(zhuǎn)放大器Ab4、Ab5輸出與輸入信號IN1、IN2之和成比例的信號。
圖10表示在圖8的運算放大電路上加上用圖4說明的反轉(zhuǎn)放大電路A7～A10、實現(xiàn)同相增益進(jìn)一步降低的例子。
另外，圖11表示同時適用第一實施例和第三實施例的運算放大電路。亦即，放大電路A1～A10對應(yīng)于第一實施例的圖4的放大電路A1～A10。放大電路A11對應(yīng)于第三實施例的圖8的放大電路A11。通過這樣的結(jié)構(gòu)也可以在差動信號的各路徑中不增加內(nèi)部節(jié)點數(shù)地，實現(xiàn)同相增益的進(jìn)一步降低。
圖12表示通過MOS晶體管實現(xiàn)圖11所示運算放大電路的電路圖。根據(jù)該圖，晶體管MN1對應(yīng)于反轉(zhuǎn)放大電路A1，晶體管MN2對應(yīng)于反轉(zhuǎn)放大電路A2。晶體管MN11-1、MN11-2、MP11-1～MP11-3構(gòu)成非反轉(zhuǎn)放大電路A11。晶體管MN7～MN10分別對應(yīng)于反轉(zhuǎn)放大電路A7～A10。晶體管MN5、MP5、MP5-1～MP5-2構(gòu)成非反轉(zhuǎn)放大電路A5，晶體管MN5、MP5、MP6-1～MP6-2構(gòu)成非反轉(zhuǎn)放大電路A6。
此外，晶體管MN5、MP5由反轉(zhuǎn)放大電路A5和A6的輸入單元共同使用。晶體管MN3-1～MN3-4和MP3-1～MP3-4構(gòu)成反轉(zhuǎn)放大電路A3，晶體管MN4-1～MN4-4和晶體管MP4-1～MP4-4構(gòu)成反轉(zhuǎn)放大電路A4。
從圖12所示的晶體管電路可以明了，因為可以用避免晶體管的縱積的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，因此該運算放大電路可以實現(xiàn)低電源電壓化。
另外，如迄今所說明那樣，在從輸入IN1到輸出OUT1的路徑中，另外，在從輸入IN2到輸出OUT2的路徑中，各內(nèi)部節(jié)點數(shù)可以用一個實現(xiàn)，由此可以改善對于差動信號的頻率特性。
圖13和圖14表示使用本發(fā)明的運算放大電路的采樣保持電路。采樣保持電路，在寫入時，如圖13那樣開關(guān)SW1～SW6閉合，開關(guān)SW7～SW10打開。若在這種狀態(tài)下，輸入信號IN1、IN2被輸入，則輸入信號被積聚在電容器C1、C2上。亦即，輸入信號被存儲。在讀出時，如圖14所示那樣，開關(guān)SW1～SW6打開，開關(guān)SW7～SW10閉合。此時，電容器C1、C2上所積聚的信號被輸入到運算放大電路OPA。
在上述那樣的采樣保持電路中，開關(guān)通過MOS晶體管構(gòu)成。MOS晶體管在開、關(guān)時有溝道形成。在此溝道形成時電荷分量以同相進(jìn)入。因此，在溝道部分電壓上升，若不抑制該電壓上升的話，就會成為飽和狀態(tài)。在本發(fā)明中，因為同相分量在運算放大電路OPA中被抵消，因此同相增益降低，可以實現(xiàn)采樣保持電路的低電源電壓化。
圖15表示使用本發(fā)明的運算放大電路的濾波器。濾波器用積分器構(gòu)成。該積分器如圖16所示那樣通過放大器Amp1和電阻R1～R4和電容C1、C2構(gòu)成。在該放大器Amp1中使用本發(fā)明的運算放大電路。
濾波器例如通過運算放大電路Int1～I(xiàn)nt5構(gòu)成。初級的運算放大電路使用圖1以及圖8所示那樣的生成同相信號的運算放大電路。后級的運算放大電路Int2～I(xiàn)nt5可以利用在前級的運算放大電路的輸出信號中所包含的同相分量，因此使用圖6以及圖7所示的運算放大電路。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的運算放大電路，在適合低電源電壓的增益級為2級的平衡結(jié)構(gòu)的運算放大電路中，可以充分抑制同相信號，同時通過使差動信號的各路徑中的內(nèi)部節(jié)點數(shù)為一個來改善頻率特性。
權(quán)利要求
1.一種運算放大電路，其特征在于，包括輸入第一輸入信號的第一反轉(zhuǎn)放大電路；輸入第二輸入信號的第二反轉(zhuǎn)放大電路；輸入模擬同相輸出信號和第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第一輸出信號和第二輸出信號的第三反轉(zhuǎn)放大電路；輸入模擬同相輸出信號和第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第三輸出信號和第四輸出信號的第四反轉(zhuǎn)放大電路；以及輸入模擬同相輸出信號并反饋給第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第一以及第二非反轉(zhuǎn)放大電路；模擬同相輸出信號通過相加第二輸出信號和第四輸出信號而生成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運算放大電路，其特征在于，還具有輸入上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第五反轉(zhuǎn)放大電路；輸入上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第六反轉(zhuǎn)放大電路；輸入上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第七反轉(zhuǎn)放大電路；以及輸入上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第八反轉(zhuǎn)放大電路。
3.一種運算放大電路，其特征在于，包括輸入第一輸入信號的第一反轉(zhuǎn)放大電路；輸入第二輸入信號的第二反轉(zhuǎn)放大電路；輸入模擬同相輸出信號和上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第一輸出信號和第二輸出信號的第三反轉(zhuǎn)放大電路；輸入上述模擬同相輸出信號和上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第三輸出信號和第四輸出信號的第四反轉(zhuǎn)放大電路；以及生成上述模擬同相信號的非反轉(zhuǎn)放大電路裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3上述的運算放大電路，其特征在于，上述非反轉(zhuǎn)放大電路裝置，由輸入同相信號、向上述第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路輸出上述模擬同相輸出信號的第一以及第二非反轉(zhuǎn)放大電路構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3上述的運算放大電路，其特征在于，上述非反轉(zhuǎn)放大電路裝置，由輸入上述第一輸入信號和上述第二輸入信號、把與上述第一和第二輸入信號之和成比例的信號作為上述模擬同相輸出信號輸出到上述第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出端的非反轉(zhuǎn)放大電路構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5中任何一項上述的運算放大電路，其特征在于，還具有輸入上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第五反轉(zhuǎn)放大電路；輸入上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第六反轉(zhuǎn)放大電路；輸入上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第七反轉(zhuǎn)放大電路；以及輸入上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第八反轉(zhuǎn)放大電路。
7.一種運算放大電路，其特征在于，包括輸入第一輸入信號的第一反轉(zhuǎn)放大電路；輸入第二輸入信號的第二反轉(zhuǎn)放大電路；輸入模擬同相輸出信號和上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第一輸出信號和第二輸出信號的第三反轉(zhuǎn)放大電路；輸入模擬同相輸出信號和上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第三輸出信號和第四輸出信號的第四反轉(zhuǎn)放大電路；以及輸入上述第一輸入信號和上述第二輸入信號、把與上述第一和第二輸入信號之和成比例的信號分別相加在上述第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出上的非反轉(zhuǎn)放大電路；上述模擬同相輸出信號通過相加上述第二輸出信號和上述第四輸出信號而生成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7上述的運算放大電路，其特征在于，還具有輸入上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第五反轉(zhuǎn)放大電路；輸入上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第六反轉(zhuǎn)放大電路；輸入上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第七反轉(zhuǎn)放大電路；以及輸入上述第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并反饋給上述第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第八反轉(zhuǎn)放大電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8上述的運算放大電路，其特征在于，還具有輸入上述模擬同相輸出信號并反饋給上述第一以及第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第二及第三非反轉(zhuǎn)放大電路。
10.一種采樣保持電路，上述采樣保持電路通過權(quán)利要求1、3、7中任何一個上述的運算放大電路和在該運算放大電路的輸入端上有選擇性地連接的電容器而構(gòu)成。
11.一種濾波器電路使用了權(quán)利要求1、3、7中任何一個上述的運算放大電路。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種運算放大電路以及使用運算放大電路的采樣保持電路和濾波電路，能充分抑制同相信號，使在差動信號的各路徑中的內(nèi)部節(jié)點數(shù)為一個來改善頻率特性。所述運算放大電路由下述部件構(gòu)成輸入第一、第二輸入信號的第一、第二反轉(zhuǎn)放大電路(A1、A2)，輸入模擬同相輸出信號和第一反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第一、第二輸出信號的第三反轉(zhuǎn)放大電路(A3)，輸入模擬同相輸出信號和第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出信號并輸出第三、第四輸出信號的第四反轉(zhuǎn)放大電路(A4)，和輸入模擬同相輸出信號并反饋給第一、第二反轉(zhuǎn)放大電路的輸出的第一以及第二非反轉(zhuǎn)放大電路(A5、A6)。
文檔編號H03F3/45GK1551490SQ20041006314
公開日2004年12月1日 申請日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者板倉哲朗, 山路隆文, 文 申請人:株式會社東芝