(57)【要約】【課題】オフセットキャンセル部の故障を検出することができる増幅器を提供する。【解決手段】オペアンプ１は、入力部４、負荷部５、オフセットキャンセル部８およびオフセット発生部７を備える。入力部４は、差動対を構成する第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３を備える。負荷部５は、第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３にそれぞれ接続される第１負荷トランジスタＮ１および第２負荷トランジスタＮ２を備える。オフセットキャンセル部８は、オフセットを抑制する抑制動作を実行する。オフセット発生部７は、オフセットを強制的に発生させる発生動作を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動対を構成する第１入力トランジスタ（２）および第２入力トランジスタ（３）を備えた入力部（４）と、
前記第１入力トランジスタおよび前記第２入力トランジスタにそれぞれ接続される第１負荷トランジスタ（Ｎ１、３２）および第２負荷トランジスタ（Ｎ２、３３）を備えた負荷部（５、３４）と、
オフセットを抑制する抑制動作を実行するオフセットキャンセル部（８）と、
前記オフセットを強制的に発生させる発生動作を実行するオフセット発生部（７、２２、３５、４２）と、
を備える増幅器。
【請求項２】
前記オフセット発生部（７、２２）は、前記入力部の対称性を崩すことにより前記オフセットを発生させる請求項１に記載の増幅器。
【請求項３】
前記オフセット発生部（７）は、
オフセット発生用トランジスタ（Ｐ９）を備え、
前記第１入力トランジスタおよび前記第２入力トランジスタの一方に対し、前記オフセット発生用トランジスタを並列接続することにより前記入力部の対称性を崩す請求項２に記載の増幅器。
【請求項４】
前記第１入力トランジスタおよび前記第２入力トランジスタは、それぞれが、互いに同数の複数のトランジスタ（Ｐ１〜Ｐ４）が並列接続された構成であり、
前記オフセット発生部（２２）は、
前記第１入力トランジスタおよび前記第２入力トランジスタのうち一方を構成する少なくとも１つのトランジスタ（Ｐ４）を他のトランジスタ（Ｐ３）との並列接続の状態から切り離すとともに、前記第１入力トランジスタおよび前記第２入力トランジスタのうち他方を構成する複数のトランジスタ（Ｐ１、Ｐ２）に対し並列接続することにより前記入力部の対称性を崩す請求項２に記載の増幅器。
【請求項５】
前記オフセット発生部（３５、４２）は、前記負荷部（３４）の対称性を崩すことにより前記オフセットを発生させる請求項１に記載の増幅器。
【請求項６】
前記オフセット発生部（３５）は、
オフセット発生用トランジスタ（Ｎ３５）を備え、
前記第１負荷トランジスタおよび前記第２負荷トランジスタの一方に対し、前記オフセット発生用トランジスタを並列接続することにより前記負荷部の対称性を崩す請求項５に記載の増幅器。
【請求項７】
前記第１負荷トランジスタおよび前記第２負荷トランジスタは、それぞれが、互いに同数の複数のトランジスタ（Ｎ３１〜Ｎ３４）が並列接続された構成であり、
前記オフセット発生部（４２）は、
前記第１負荷トランジスタおよび前記第２負荷トランジスタのうち一方を構成する少なくとも１つのトランジスタ（Ｎ３４）を他のトランジスタ（Ｎ３３）との並列接続の状態から切り離すとともに、前記第１負荷トランジスタおよび前記第２負荷トランジスタのうち他方を構成する複数のトランジスタ（Ｎ３１、Ｎ３２）に対し並列接続することにより前記負荷部の対称性を崩す請求項５に記載の増幅器。
【請求項８】
前記入力部には、圧力を検出する圧力センサから出力されるセンサ信号が入力される請求項１から７のいずれか一項に記載の増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフセットを抑制する機能を有する増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オフセットを抑制する機能（以下、オフセットキャンセル機能と呼ぶ）を備えた増幅器であるオートゼロアンプ、チョッパーアンプなどがある（例えば、特許文献１参照）。このようなオフセットキャンセル機能を有するアンプによれば、初期オフセットや耐久変動などによるオフセットをキャンセルすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１２００８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、初期状態において、オフセットキャンセル機能を実現するための構成（以下、オフセットキャンセル部と呼ぶ）が故障（喪失）しており、且つ初期オフセットがゼロまたはゼロに近い微小な値である場合、アンプの出力にオフセットが現れない。このような場合、製造工程における一般的な検査では、正常であると判定されてしまうため、オフセットキャンセル部が故障していることを検出することができない。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オフセットキャンセル部の故障を検出することができる増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の増幅器は、差動対を構成する第１入力トランジスタおよび第２入力トランジスタを備えた入力部と、第１入力トランジスタおよび第２入力トランジスタにそれぞれ接続される第１負荷トランジスタおよび第２負荷トランジスタを備えた負荷部と、オフセットを抑制する抑制動作を実行するオフセットキャンセル部と、を備えたオフセットキャンセル機能を有する増幅器である。そして、このような増幅器は、上記各構成に加え、オフセットを強制的に発生させる発生動作を実行するオフセット発生部を備えている。
【０００７】
このような構成によれば、次のようにしてオフセットキャンセル部の故障を検出することが可能となる。すなわち、オフセット発生部による発生動作を実行すれば、初期オフセットがゼロまたはゼロに近い微小な値であったとしても、増幅器の出力にはオフセットが現れる。そして、オフセット発生部による発生動作を実行しつつ、オフセットキャンセル部による抑制動作を実行した場合、オフセットキャンセル部が正常に機能していれば、その抑制動作の作用により強制的に発生したオフセットが抑制され、その結果、増幅器の出力にはオフセットが現れなくなる。これに対し、オフセットキャンセル部が故障していると、強制的に発生したオフセットが抑制されず、増幅器の出力にオフセットが現れた状態のままとなる。
【０００８】
このように、上記構成によれば、オフセット発生部による発生動作を実行しつつ、オフセットキャンセル部による抑制動作を実行した状態における出力にオフセットが現れるかどうかを確認することで、オフセットキャンセル部の故障を検出することができる。また、この場合、初期オフセットがゼロであったとしても、オフセット発生部により強制的にオフセットが発生させられるため、増幅器の出力に基づいてオフセットキャンセル部が故障しているか否かを確実に判断することができる。したがって、上記構成によれば、オフセットキャンセル部の故障を確実に検出することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るオペアンプの構成を模式的に示す図
【図２】第１実施形態に係るオペアンプの各動作モードを示す図
【図３】第２実施形態に係るオペアンプの構成を模式的に示す図
【図４】第３実施形態に係るオペアンプの構成を模式的に示す図
【図５】第４実施形態に係るオペアンプの構成を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１および図２を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すオペアンプ１は、増幅器に相当するものであり、オフセットを抑制するオフセット抑制機能を有するチョッパーアンプとして構成されている。そのため、オペアンプ１は、オフセットおよびオフセット変動を抑制することが要求される箇所に用いることができる。例えば、オペアンプ１は、車両に搭載される圧力センサ装置において、圧力を検出する圧力センサから出力されるセンサ信号を増幅する初段のアンプとして用いることができる。
【００１２】
オペアンプ１は、Ｐチャネル型のＭＯＳトランジスタであるトランジスタＰ１〜Ｐ９、Ｎチャネル型のＭＯＳトランジスタであるトランジスタＮ１〜Ｎ３、スイッチＳ１〜Ｓ７、スイッチＳ１〜Ｓ７の切り替えを制御するスイッチ制御部（図示略）などを備えている。
【００１３】
スイッチＳ１の端子ａおよびスイッチＳ２の端子ｂは、反転入力端子ＩＮＭに接続されている。スイッチＳ１の端子ｂおよびスイッチＳ２の端子ａは、非反転入力端子ＩＮＰに接続されている。オペアンプ１が上述した用途に用いられる場合、反転入力端子ＩＮＭおよび非反転入力端子ＩＮＰには、圧力センサから出力されるセンサ信号が入力される。
【００１４】
トランジスタＰ１、Ｐ２の各端子（ソース、ドレインおよびゲート）は、共通接続されている。トランジスタＰ１、Ｐ２の共通のゲートは、スイッチＳ１の端子ｃに接続されている。トランジスタＰ３、Ｐ４の各端子は、共通接続されている。トランジスタＰ３、Ｐ４の共通のゲートは、スイッチＳ２の端子ｃに接続されている。
【００１５】
本実施形態では、並列接続されたトランジスタＰ１、Ｐ２により差動対の一方を構成する第１入力トランジスタ２が構成されている。また、並列接続されたトランジスタＰ３、Ｐ４により差動対の他方を構成する第２入力トランジスタ３が構成されている。そして、第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３により入力部４が構成されている。
【００１６】
なお、この場合、第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３は、それぞれが、互いに同数の複数（この場合、２つ）のトランジスタが並列接続された構成となっている。これにより、第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３は、素子サイズのバランスが取れた形、つまり対称性（ペア性）が取れた構成となっている。
【００１７】
トランジスタＰ１、Ｐ２の共通のソースおよびトランジスタＰ３、Ｐ４の共通のソースは、トランジスタＰ５のドレインに接続されている。トランジスタＰ５のソースは、回路の電源電圧ＶＤＤ（例えば５Ｖ）が供給される電源線Ｌｄに接続されている。トランジスタＰ５のゲートは、所定のバイアス電圧が供給されるバイアス端子ＢＩＡＳに接続されている。トランジスタＰ５は、そのゲートに与えられるバイアス電圧に応じた定電流を入力部４に供給する定電流回路を構成している。
【００１８】
トランジスタＰ６のソースは、トランジスタＰ１、Ｐ２の共通のドレインに接続されている。トランジスタＰ７のソースは、トランジスタＰ３、Ｐ４の共通のドレインに接続されている。トランジスタＰ６、Ｐ７の各ゲートは、回路の基準電位ＧＮＤ（０Ｖ）が供給されるグランド線Ｌｇに接続されている。なお、これらトランジスタＰ６、Ｐ７は、オペアンプ１の特性向上を目的として設けられたものであり、所望する特性に基づいて適宜省略してもよい。
【００１９】
トランジスタＮ１のドレインはトランジスタＰ６のドレインに接続され、トランジスタＮ２のドレインはトランジスタＰ７のドレインに接続されている。トランジスタＮ１、Ｎ２の各ソースは、グランド線Ｌｇに接続されている。トランジスタＮ１、Ｎ２の各ゲートは、共通接続されるとともに、スイッチＳ３の端子ｃに接続されている。トランジスタＮ１のドレインは、スイッチＳ３の端子ａおよびスイッチＳ４の端子ｂに接続されている。トランジスタＮ２のドレインは、スイッチＳ３の端子ｂおよびスイッチＳ４の端子ａに接続されている。
【００２０】
上記構成において、トランジスタＮ１は、トランジスタＰ６を介して第１入力トランジスタ２に接続されており、第１負荷トランジスタに相当する。また、トランジスタＮ２は、トランジスタＰ７を介して第２入力トランジスタ３に接続されており、第２負荷トランジスタに相当する。そして、トランジスタＮ１、Ｎ２により負荷部５が構成されている。
【００２１】
トランジスタＮ３のドレインは、オペアンプ１の出力端子ＯＵＴに接続されるとともに、位相補償用のキャパシタＣ１の一方の端子に接続されている。キャパシタＣ１の他方の端子は、トランジスタＮ３のゲートおよびスイッチＳ４の端子ｃに接続されている。トランジスタＮ３のソースは、グランド線Ｌｇに接続されている。
【００２２】
トランジスタＰ８のソースは電源線Ｌｄに接続され、そのドレインは出力端子ＯＵＴに接続されている。トランジスタＰ８のゲートは、バイアス端子ＢＩＡＳに接続されている。上記構成において、トランジスタＮ３、Ｐ８およびキャパシタＣ１により、負荷部５に生じる電圧を増幅して出力する出力回路６が構成されている。
【００２３】
トランジスタＰ９のソースはスイッチＳ５の端子ｃに接続され、そのドレインはスイッチＳ６の端子ｃに接続され、そのゲートはスイッチＳ７の端子ｃに接続されている。スイッチＳ５の端子ａはトランジスタＰ１、Ｐ２の共通のソースに接続され、スイッチＳ６の端子ａはトランジスタＰ１、Ｐ２の共通のドレインに接続され、スイッチＳ７の端子ａはトランジスタＰ１、Ｐ２の共通のゲートに接続されている。スイッチＳ５〜Ｓ７の各端子ｂは、電源線Ｌｄに接続されている。
【００２４】
トランジスタＰ９は、オフセット発生用トランジスタに相当する。そして、トランジスタＰ９およびスイッチＳ５〜Ｓ７により、オフセットを強制的に発生させる発生動作を実行するオフセット発生部７が構成されている。詳細は後述するが、オフセット発生部７は、スイッチＳ５〜Ｓ７が図示のように端子ａ側に切り替えられることにより上記発生動作を実行し、スイッチＳ５〜Ｓ７が端子ｂ側に切り替えられることにより上記発生動作を停止する。
【００２５】
上記構成において、スイッチＳ１〜Ｓ４により、オフセットを抑制する抑制動作を実行するオフセットキャンセル部８が構成されている。この場合、スイッチＳ１〜Ｓ４が図示のように端子ａ側に切り替えられた第１状態と、スイッチＳ１〜Ｓ４が端子ｂ側に切り替えられた第２状態とが周期的に繰り返されることにより、上記抑制動作が実行される。また、スイッチＳ１〜Ｓ４が第１状態または第２状態のいずれかに固定されることにより、上記抑制動作が停止される。
【００２６】
次に、上記構成の作用について説明する。
［１］オフセット発生部７による発生動作の実行
スイッチＳ５〜Ｓ７が端子ａ側に切り替えられると、第１入力トランジスタ２を構成するトランジスタＰ１、Ｐ２に対し、トランジスタＰ９が並列接続された状態となる。これにより、差動対を構成する第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３の素子サイズのバランスが崩れた形となり、入力部４の対称性が崩される。このような状態では、オペアンプ１は、入力信号を増幅して出力するという最低限の動作については行うことができるものの、その出力信号には極端に大きなオフセットが発生する。オフセット発生部７は、このようにしてオフセットを強制的に発生させる発生動作を実行する。
【００２７】
［２］オフセット発生部７による発生動作の停止
スイッチＳ５〜Ｓ７が端子ｂ側に切り替えられると、トランジスタＰ９は、第１入力トランジスタ２を構成するトランジスタＰ１、Ｐ２から切り離された状態となる。これにより、差動対を構成する第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３の素子サイズのバランスが取れた形となり、入力部４の対称性が保たれる。オフセット発生部７は、このようにして発生動作を停止する。
【００２８】
なお、発生動作が停止される際、スイッチＳ５〜Ｓ７が端子ｂ側に切り替えられるため、トランジスタＰ９の各端子は、いずれも電源線Ｌｄに接続される。これにより、発生動作が停止される際、トランジスタＰ９を確実にオフ状態に固定することができる。
【００２９】
［３］オペアンプ１全体の動作状態
オペアンプ１は、オフセット発生部７による発生動作の実行（ＯＮ）および停止（ＯＦＦ）と、オフセットキャンセル部８による抑制動作の実行（ＯＮ）および停止（ＯＦＦ）との組み合わせにより、様々な動作モードを実現することができる。以下、これらの動作モードについて図２を参照して説明する。
【００３０】
動作モード「１」は、発生動作がＯＦＦされるとともに抑制動作がＯＮされることにより実現される動作モードである。動作モード「１」は、オペアンプ１が通常動作する際に用いられる通常モードに相当する。動作モード「１」では、オペアンプ１が正常である場合（故障が無い場合）、出力信号に含まれるオフセットは、ほぼゼロ（０ｍＶ）となる。
【００３１】
動作モード「２」は、発生動作がＯＮされるとともに抑制動作がＯＮされることにより実現される動作モードである。動作モード「２」は、製造工程などにおいてオペアンプ１が検査される際に用いられる検査モードに相当する。動作モード「２」では、動作モード「１」と同様、オペアンプ１が正常である場合、出力信号に含まれるオフセットは、ほぼゼロ（０ｍＶ）となる。
【００３２】
動作モード「３」は、発生動作がＯＮされるとともに抑制動作がＯＦＦされることにより実現される動作モードである。動作モード「３」は、製造工程などにおいてオペアンプ１が検査される際に用いられる検査モードに相当する。動作モード「３」では、オペアンプ１が正常である場合でも、出力信号に含まれるオフセットは、非常に大きい値、例えば数１００ｍＶ程度となる。
【００３３】
動作モード「４」は、発生動作がＯＦＦされるとともに抑制動作がＯＦＦされることにより実現される動作モードである。動作モード「４」は、製造工程などにおいてオペアンプ１が検査される際に用いられる検査モードに相当する。動作モード「４」では、オペアンプ１が正常である場合、オペアンプ１を構成する素子面積などに依存する所定値、例えば１０ｍＶ程度となる。
【００３４】
［４］オペアンプ１の検査方法
上記構成によれば、初期ウエハ検査、起動時の自己診断チェックなどにおいて、オペアンプ１の動作モードを切り替え、それぞれの動作モードにおける出力信号に基づいてオペアンプ１の検査を行うことができる。
【００３５】
すなわち、オフセット発生部７による発生動作をＯＮにすれば、初期オフセットがゼロまたはゼロに近い微小な値であったとしても、オペアンプ１の出力信号には比較的大きな値（例えば、数１００ｍＶ）のオフセットが現れるはずである。そこで、オペアンプ１の動作モードを動作モード「３」にした状態における出力信号を確認する。出力信号を確認した結果、出力信号に数１００ｍＶのオフセットがある場合にはオフセット発生部７が正常に機能していると判断し、数１００ｍＶのオフセットが無い場合にはオフセット発生部７が故障していると判断することができる。
【００３６】
上記検査において、オフセット発生部７の故障が検出されなかった場合、あるいはオフセット発生部７が正常であることが既に判明している場合、オペアンプ１の動作モードを動作モード「２」に切り替える。発生動作および抑制動作の双方がＯＮされる動作モード「２」では、オフセットキャンセル部８が正常に機能していれば、その抑制動作の作用により強制的に発生したオフセットが抑制され、その結果、オペアンプ１の出力信号にはオフセットが現れなくなる。これに対し、オフセットキャンセル部８が故障していると、強制的に発生したオフセットが抑制されず、オペアンプ１の出力信号に比較的大きい値のオフセット、つまり動作モード「３」の状態と同程度のオフセットが現れることになる。
【００３７】
そこで、オペアンプ１の動作モードを動作モード「２」にした状態における出力信号を確認する。出力信号を確認した結果、出力信号にオフセットがない場合にはオフセットキャンセル部８が正常に機能していると判断し、出力信号にオフセットがある場合にはオフセットキャンセル部８が故障していると判断することができる。
【００３８】
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態のオペアンプ１は、一般的なチョッパーアンプが備える構成に加え、オフセットを強制的に発生させる発生動作を実行するオフセット発生部７を備えている。そのため、オフセット発生部７による発生動作を実行しつつ、オフセットキャンセル部８による抑制動作を実行した状態におけるオペアンプ１の出力信号にオフセットが現れるかどうかを確認することで、オフセットキャンセル部８の故障を検出することができる。また、この場合、初期オフセットがゼロであったとしても、オフセット発生部７により強制的にオフセットが発生させられるため、出力信号に基づいてオフセットキャンセル部８が故障しているか否かを確実に判断することができる。したがって、上記構成によれば、オフセットキャンセル部８の故障を確実に検出することができるという優れた効果が得られる。
【００３９】
オフセット発生部７は、トランジスタＰ９と、トランジスタＰ９を入力部４のトランジスタＰ１、Ｐ２に対し並列接続するためのスイッチＳ５〜Ｓ７とにより構成されており、発生動作を停止する際には、スイッチＳ５〜Ｓ７が端子ｂ側に切り替えられることにより、入力部４から完全に切り離された状態となる。このような構成によれば、オペアンプ１の通常動作時、オフセット発生部７が入力部４の対称性に影響を与えることがなく、入力部４の対称性を良好に保つことができる。
【００４０】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について図３を参照して説明する。
図３に示すように、本実施形態のオペアンプ２１は、第１実施形態のオペアンプ１に対し、トランジスタＰ９およびスイッチＳ５〜Ｓ７に代えてスイッチＳ２１、Ｓ２２を備えている点、トランジスタＰ４の接続形態が変更されている点などが異なる。
【００４１】
トランジスタＰ４のドレインは、スイッチＳ２１の端子ｃに接続され、そのゲートはスイッチＳ２２の端子ｃに接続されている。スイッチＳ２１の端子ａはトランジスタＰ３のドレインに接続され、スイッチＳ２２の端子ａはトランジスタＰ３のゲートに接続されている。スイッチＳ２１の端子ｂはトランジスタＰ１、Ｐ２の共通のドレインに接続され、スイッチＳ２２の端子ｂはトランジスタＰ１、Ｐ２の共通のゲートに接続されている。
【００４２】
本実施形態では、スイッチＳ２１、Ｓ２２により、オフセットを強制的に発生させる発生動作を実行するオフセット発生部２２が構成されている。詳細は後述するが、オフセット発生部２２は、スイッチＳ２１、Ｓ２２が図示のように端子ａ側に切り替えられることにより上記発生動作を停止し、スイッチＳ２１、Ｓ２２が端子ｂ側に切り替えられることにより上記発生動作を実行する。
【００４３】
次に、上記構成の作用について説明する。
［１］オフセット発生部２２による発生動作の実行
スイッチＳ２１、Ｓ２２が端子ｂ側に切り替えられると、第２入力トランジスタ３を構成するトランジスタＰ４が、トランジスタＰ３との並列接続の状態から切り離されるとともに、第１入力トランジスタ２を構成するトランジスタＰ１、Ｐ２に対し並列接続された状態となる。
【００４４】
これにより、差動対を構成する第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３の素子サイズのバランスが崩れた形となり、入力部４の対称性が崩される。このような状態では、オペアンプ２１は、オペアンプ１と同様、入力信号を増幅して出力するという最低限の動作については行うことができるものの、その出力信号には極端に大きなオフセットが発生する。オフセット発生部２２は、このようにしてオフセットを強制的に発生させる発生動作を実行する。
【００４５】
［２］オフセット発生部２２による発生動作の停止
スイッチＳ２１、Ｓ２２が端子ａ側に切り替えられると、トランジスタＰ４が、トランジスタＰ３と並列接続された状態となる。これにより、差動対を構成する第１入力トランジスタ２および第２入力トランジスタ３の素子サイズのバランスが取れた形となり、入力部４の対称性が保たれる。オフセット発生部２２は、このようにして発生動作を停止する。
【００４６】
本実施形態のオペアンプ２１は、第１実施形態のオペアンプ１と同様、オフセット発生部２２による発生動作の実行（ＯＮ）および停止（ＯＦＦ）と、オフセットキャンセル部８による抑制動作の実行（ＯＮ）および停止（ＯＦＦ）との組み合わせにより、４つの動作モード「１」〜「４」を実現することができる。したがって、本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、トランジスタを追加することなく、オフセットを強制的に発生する発生動作を実行するオフセット発生部２２が構成されている。したがって、本実施形態によれば、一般的なチョッパーアンプの構成に対して増加する回路面積を小さくおさえつつ、オフセットキャンセル部８の故障を確実に検出することができるという効果が得られる。
【００４８】
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図４を参照して説明する。
図４に示すように、本実施形態のオペアンプ３１は、第１実施形態のオペアンプ１に対し、トランジスタＮ１、Ｎ２に代えてＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであるトランジスタＮ３１〜Ｎ３４を備えている点、トランジスタＰ９に代えてＮチャネル型のＭＯＳトランジスタであるトランジスタＮ３５を備えている点、スイッチＳ５〜Ｓ７に代えてスイッチＳ３１〜Ｓ３３を備えている点などが異なる。
【００４９】
トランジスタＮ３１、Ｎ３２の各端子は、共通接続されている。トランジスタＮ３１、Ｎ３２の共通のドレインは、トランジスタＰ６のドレインに接続され、その共通のソースはグランド線Ｌｇに接続されている。トランジスタＮ３１、Ｎ３２の共通のゲートは、スイッチＳ３の端子ｃに接続されている。
【００５０】
トランジスタＮ３３、Ｎ３４の各端子は、共通接続されている。トランジスタＮ３３、Ｎ３４の共通のドレインは、トランジスタＰ７のドレインに接続され、その共通のソースはグランド線Ｌｇに接続されている。トランジスタＮ３３、Ｎ３４の共通のゲートは、スイッチＳ３の端子ｃに接続されている。
【００５１】
本実施形態では、並列接続されたトランジスタＮ３１、Ｎ３２により第１負荷トランジスタ３２が構成されている。また、並列接続されたトランジスタＮ３３、Ｎ３４により第２負荷トランジスタ３３が構成されている。そして、第１負荷トランジスタ３２および第２負荷トランジスタ３３により負荷部３４が構成されている。
【００５２】
なお、この場合、第１負荷トランジスタ３２および第２負荷トランジスタ３３は、それぞれが、互いに同数の複数（この場合、２つ）のトランジスタが並列接続された構成となっている。これにより、第１負荷トランジスタ３２および第２負荷トランジスタ３３は、素子サイズのバランスが取れた形、つまり対称性（ペア性）が取れた構成となっている。
【００５３】
トランジスタＮ３５のソースはスイッチＳ３１の端子ｃに接続され、そのドレインはスイッチＳ３２の端子ｃに接続され、そのゲートはスイッチＳ３３の端子ｃに接続されている。スイッチＳ３１の端子ａはトランジスタＮ３１、Ｎ３２の共通のソースに接続され、スイッチＳ３２の端子ａはトランジスタＮ３１、Ｎ３２の共通のドレインに接続され、スイッチＳ３３の端子ａはトランジスタＮ３１、Ｎ３２の共通のゲートに接続されている。スイッチＳ３１〜Ｓ３３の各端子ｂは、グランド線Ｌｇに接続されている。
【００５４】
トランジスタＮ３５は、オフセット発生用トランジスタに相当する。そして、トランジスタＮ３５およびスイッチＳ３１〜Ｓ３３により、オフセットを強制的に発生させる発生動作を実行するオフセット発生部３５が構成されている。詳細は後述するが、オフセット発生部３５は、スイッチＳ３１〜Ｓ３３が図示のように端子ａ側に切り替えられることにより上記発生動作を実行し、スイッチＳ３１〜Ｓ３３が端子ｂ側に切り替えられることにより上記発生動作を停止する。
【００５５】
次に、上記構成の作用について説明する。
［１］オフセット発生部３５による発生動作の実行
スイッチＳ３１〜Ｓ３３が端子ａ側に切り替えられると、第１負荷トランジスタ３２を構成するトランジスタＮ３１、Ｎ３２に対し、トランジスタＮ３５が並列接続された状態となる。これにより、第１負荷トランジスタ３２および第２負荷トランジスタ３３の素子サイズのバランスが崩れた形となり、負荷部３４の対称性が崩される。
【００５６】
このような状態では、オペアンプ３１は、オペアンプ１などと同様、入力信号を増幅して出力するという最低限の動作については行うことができるものの、その出力信号には極端に大きなオフセットが発生する。オフセット発生部３５は、このようにしてオフセットを強制的に発生させる発生動作を実行する。
【００５７】
［２］オフセット発生部３５による発生動作の停止
スイッチＳ３１〜Ｓ３３が端子ｂ側に切り替えられると、トランジスタＮ３５は、第１負荷トランジスタ３２を構成するトランジスタＮ３１、Ｎ３２から切り離された状態となる。これにより、第１負荷トランジスタ３２および第２負荷トランジスタ３３の素子サイズのバランスが取れた形となり、負荷部３４の対称性が保たれる。オフセット発生部３５は、このようにして発生動作を停止する。
【００５８】
なお、発生動作が停止される際、スイッチＳ３１〜Ｓ３３が端子ｂ側に切り替えられるため、トランジスタＮ３５の各端子は、いずれもグランド線Ｌｇに接続される。これにより、発生動作が停止される際、トランジスタＮ３５を確実にオフ状態に固定することができる。
【００５９】
本実施形態のオペアンプ３１は、第１実施形態のオペアンプ１などと同様、オフセット発生部３５による発生動作の実行（ＯＮ）および停止（ＯＦＦ）と、オフセットキャンセル部８による抑制動作の実行（ＯＮ）および停止（ＯＦＦ）との組み合わせにより、４つの動作モード「１」〜「４」を実現することができる。したがって、本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
オフセット発生部３５は、トランジスタＮ３５と、トランジスタＮ３５を負荷部３４のトランジスタＮ３１、Ｎ３２に対し並列接続するためのスイッチＳ３１〜Ｓ３３とにより構成されており、発生動作を停止する際には、スイッチＳ３１〜Ｓ３３が端子ｂ側に切り替えられることにより、負荷部３４から完全に切り離された状態となる。このような構成によれば、オペアンプ３１の通常動作時、オフセット発生部３５が負荷部３４の対称性に影響を与えることがなく、負荷部３４の対称性を良好に保つことができる。
【００６１】
（第４実施形態）
以下、第４実施形態について図５を参照して説明する。
図５に示すように、本実施形態のオペアンプ４１は、第３実施形態のオペアンプ３１に対し、トランジスタＮ３５およびスイッチＳ３１〜Ｓ３３に代えてスイッチＳ４１を備えている点、トランジスタＮ３４の接続形態が変更されている点などが異なる。
【００６２】
トランジスタＮ３４のドレインは、スイッチＳ４１の端子ｃに接続されている。スイッチＳ４１の端子ａはトランジスタＮ３３のドレインに接続されている。スイッチＳ４１の端子ｂはトランジスタＮ３１、Ｎ３２の共通のドレインに接続されている。
【００６３】
本実施形態では、スイッチＳ４１により、オフセットを強制的に発生させる発生動作を実行するオフセット発生部４２が構成されている。詳細は後述するが、オフセット発生部４２は、スイッチＳ４１が図示のように端子ａ側に切り替えられることにより上記発生動作を停止し、スイッチＳ４１が端子ｂ側に切り替えられることにより上記発生動作が実行する。
【００６４】
次に、上記構成の作用について説明する。
［１］オフセット発生部４２による発生動作の実行
スイッチＳ４１が端子ｂ側に切り替えられると、第２負荷トランジスタ３３を構成するトランジスタＮ３４が、トランジスタＮ３３との並列接続の状態から切り離されるとともに、第１負荷トランジスタ３２を構成するトランジスタＮ３１、Ｎ３２に対し並列接続された状態となる。
【００６５】
これにより、第１負荷トランジスタ３２および第２負荷トランジスタ３３の素子サイズのバランスが崩れた形となり、負荷部３４の対称性が崩される。このような状態では、オペアンプ４１は、オペアンプ１などと同様、入力信号を増幅して出力するという最低限の動作については行うことができるものの、その出力信号には極端に大きなオフセットが発生する。オフセット発生部４２は、このようにしてオフセットを強制的に発生させる発生動作を実行する。
【００６６】
［２］オフセット発生部２２による発生動作の停止
スイッチＳ４１が端子ａ側に切り替えられると、トランジスタＮ３４が、トランジスタＮ３３と並列接続された状態となる。これにより、第１負荷トランジスタ３２および第２負荷トランジスタ３３の素子サイズのバランスが取れた形となり、負荷部３４の対称性が保たれる。オフセット発生部４２は、このようにして発生動作を停止する。
【００６７】
本実施形態のオペアンプ４１は、第１実施形態のオペアンプ１などと同様、オフセット発生部４２による発生動作の実行（ＯＮ）および停止（ＯＦＦ）と、オフセットキャンセル部８による抑制動作の実行（ＯＮ）および停止（ＯＦＦ）との組み合わせにより、４つの動作モード「１」〜「４」を実現することができる。したがって、本実施形態によっても第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、トランジスタを追加することなく、オフセットを強制的に発生する発生動作を実行するオフセット発生部４２が構成されている。したがって、本実施形態によれば、一般的なチョッパーアンプの構成に対して増加する回路面積を小さくおさえつつ、オフセットキャンセル部８の故障を確実に検出することができるという効果が得られる。
【００６９】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記各実施形態では、本発明をチョッパーアンプに適用した構成について説明したが、本発明は、例えばオートゼロアンプなど、オフセットをキャンセルする機能を有する増幅器全般に適用することができる。したがって、オフセットキャンセル部としては、オフセットを抑制する抑制動作を実行可能な構成であればよく、その具体的な構成は適宜変更可能である。
【００７０】
入力部の具体的な構成は、図１などに示したものに限らずともよく、適宜変更可能である。例えば、第１入力トランジスタおよび第２入力トランジスタは、それぞれが１つずつのトランジスタにより構成されていてもよいし、それぞれが３つ以上のトランジスタが並列接続された構成でもよい。また、同様に、負荷部の具体的な構成についても、適宜変更可能である。例えば、第１負荷トランジスタおよび第２負荷トランジスタは、それぞれが３つ以上のトランジスタが並列接続された構成でもよい。
【００７１】
上記各実施形態では、各トランジスタとしてＭＯＳトランジスタを用いた構成としていたが、バイポーラトランジスタを用いた構成でもよい。また、入力部の各トランジスタをＮチャネル型（バイポーラであればＮＰＮ形）で構成し、負荷部の各トランジスタをＰチャネル型（バイポーラであればＰＮＰ形）で構成し、グランド線Ｌｇ側に定電流回路を配置し、電源線Ｌｄ側に負荷部を配置する構成としてもよい。
【００７２】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００７３】
１、２１、３１、４１…オペアンプ、２…第１入力トランジスタ、３…第２入力トランジスタ、４…入力部、５、３４…負荷部、７、２２、３５、４２…オフセット発生部、８…オフセットキャンセル部、３２…第１負荷トランジスタ、３３…第２負荷トランジスタ、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３１〜Ｎ３５、Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ９…トランジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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