信号输出电路制造技术

不另外通过电荷泵电路等生成运算放大器的正或负的电源电压，就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。本发明专利技术提供一种信号输出电路，其具备运算放大器，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，其具有开关以及对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电压进行采样的电容器，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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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泵电路。
技术介绍
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。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的正电源的电荷泵120(参照例如专利文献1)。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，具备电荷泵110。该电荷泵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通过使用由电荷泵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。图2是表示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的负电源的电荷泵220。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，具备电荷泵220。该电荷泵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通过使用由电荷泵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。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。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泵生成在运算放大器中使用的正电源或负电源，将该电荷泵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泵，存在电路规模变大这样的缺点。因此，本专利技术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泵电路。专利文献1：日本特开平5-347519号公报
技术实现思路
为了达成这样的目的，本专利技术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。另外，本专利技术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。另外，本专利技术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。另外，本专利技术的其它方式为一种电荷泵电路，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，该电荷泵电路的特征在于，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。本专利技术为了达成这样的目的，第一专利技术所记载的专利技术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。根据本专利技术，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泵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。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。图3是表示本专利技术的第一实施方式所涉及的运算放大器的结构的框图。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。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。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。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。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。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。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。图11是表示构成本专利技术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。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。图13是表示构成本专利技术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。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。图15是表示构成本专利技术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。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。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.28 JP 2013-069192;2013.03.28 JP 2013-069181.一种信号输出电路，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。
2.根据权利要求1所述的信号输出电路，其特征在于，
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。
3.根据权利要求2所述的信号输出电路，其特征在于，
上述晶体管包括：
第一晶体管组，其具有第一导电型和第二导电型，向上述电容器充入基
于具有第一电压的上述输入信号的电荷；以及
第二晶体管组，其具有与上述第一导电型不同的第二导电型，输出上述
电容器的电荷，
其中，上述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
使对上述第一晶体管组和上述第二晶体管组的晶体管中与上述电容器连接
的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输入电压为基
准。
4.根据权利要求1所述的信号输出电路，其特征在于，
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

\t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。
5.根据权利要求4所述的信号输出电路，其特征在于，
上述晶体管包括：
第一晶体管组，其具有第一导电型，向上述电容器充入基于具有第一电
压的上述输入信号的电荷；以及
第二晶体管组，其具有与上述第一导电型不同的第二导电型，输出上述
电容器的电荷，
其中，上述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
使对上述第一晶体管组和上述第二晶体管组的晶体管中与上述电容器连接
的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输入电压和上
述输出电压为基准。
6.根据权利要求5所述的信号输出电路，其特征在于，
在对上述晶体管进行导通控制的情况和对该晶体管进行截止控制的情
况下均以该开关电容电路的输出信号或输入信号为基准来生成该晶体管的
栅极控制电压。
7.根据权利要求6所述的信号输出电路，其特征在于，
通过上述控制电压的控制，上述晶体管的耐压得到保障。
8.根据权利要求7所述的信号输出电路，其特征在于，
在将上述输入信号的电压的高电平设为Vo时，将施加于上述晶体管的栅
极与源极间的最大电位差设定为Vo。
9.根据权利要求2～8中的任一项所述的信号输出电路，其特征在于，
上述控制信号生成单元包括生成上述控制信号的缓冲器。
10.根据权利要求9所述的信号输出电路，其特征在于，
还具备开关控制定时生成电路，
通过从上述开关控制定时生成电路向上述缓冲器输入具有以接地电压
为基准的电压的信号，来生成上述控制信号。
11.根据权利要求2～10中的任一项所述的信号输出电路，其特征在于，
将上述第一晶体管组或上...

【专利技术属性】
技术研发人员：松冈大辅，
申请(专利权)人：旭化成微电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP