JP2013223109A - Differential amplifier - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To implement a satisfactorily flat group delay characteristic.SOLUTION: A differential amplifier includes: first and second transistors Q11 and Q12 forming a differential transistor pair; and a current source IS1 having an output terminal connected to a supply potential. The first transistor Q11 has a base terminal connected to a non-inverting input terminal IT, a collector terminal connected to a source potential via a first load resistance RL1, and an emitter terminal connected to an input terminal of the current source IS1 via a first inductive element LE1. The second transistor Q12 has a base terminal connected to an inverting input terminal IC, a collector terminal connected to the source potential via a second load resistance RL2, and an emitter terminal connected to the input terminal of the current source via a second inductive element LE2.

Description

本発明は、増幅回路技術に関し、特に群遅延特性の平坦性が良好な差増増幅器に関する。   The present invention relates to an amplifier circuit technology, and more particularly to a differential amplifier with good group delay characteristic flatness.

高速データ伝送を可能とする光伝送システム、光インターコネクション、パッシブオプティカルネットワーク(以下、PONという:Passive Optical Network)システム等の光伝送システムでは、光受信器で光信号から得た電気信号を増幅する増幅器として差動増幅器を用いる。
このような光伝送回路では、広帯域の電気信号を扱うため、信号周波数によって増幅動作での時間遅れが変化しない特性、すなわち群遅延特性において良好な平坦性を持つ差動増幅器が求められる。
In optical transmission systems such as optical transmission systems, optical interconnections, and passive optical network (PON) systems that enable high-speed data transmission, electrical signals obtained from optical signals are amplified by optical receivers. A differential amplifier is used as the amplifier.
In such an optical transmission circuit, in order to handle a wide-band electric signal, a differential amplifier having a good flatness in a characteristic in which a time delay in an amplification operation does not change depending on a signal frequency, that is, a group delay characteristic is required.

図6は、従来の差動増幅器の構成を示す回路図である。この差動増幅器50には、差動トランジスタ対をなすトランジスタQ11,Q12が設けられている(例えば、非特許文献1など参照)。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional differential amplifier. The differential amplifier 50 includes transistors Q11 and Q12 forming a differential transistor pair (see, for example, Non-Patent Document 1).

このうち、Q11は、ベース端子が非反転入力端子ITに接続され、コレクタ端子が負荷抵抗RL1を介して電源電位VCCに接続され、エミッタ端子がエミッタ抵抗RE1を介して電流源IS1の入力端子に接続されている。
また、Q12は、ベース端子が反転入力端子ICに接続され、コレクタ端子が負荷抵抗RL2を介してVCCに接続され、エミッタ端子がエミッタ抵抗RE2を介して電流源IS1の入力端子に接続されている。
そして、IS1の出力端子が接地電位(供給電位)VEEに接続されている。
Q11 has a base terminal connected to the non-inverting input terminal IT, a collector terminal connected to the power supply potential VCC via the load resistor RL1, and an emitter terminal connected to the input terminal of the current source IS1 via the emitter resistor RE1. It is connected.
Q12 has a base terminal connected to the inverting input terminal IC, a collector terminal connected to VCC via the load resistor RL2, and an emitter terminal connected to the input terminal of the current source IS1 via the emitter resistor RE2. .
The output terminal of IS1 is connected to the ground potential (supply potential) VEE.

したがって、Q11,RL1,RE1,IS1により、ITから入力された非反転入力信号を増幅し、得られた反転出力信号を、Q11のコレクタ端子に接続された反転出力端子OCへ出力する増幅回路が構成されており、Q12,RL2,RE2,IS1により、ICから入力された反転入力信号を増幅し、得られた非反転出力信号を、Q12のコレクタ端子に接続された非反転出力端子OTへ出力する増幅回路が構成されている。   Therefore, an amplifier circuit that amplifies the non-inverted input signal input from IT by Q11, RL1, RE1, and IS1 and outputs the obtained inverted output signal to the inverted output terminal OC connected to the collector terminal of Q11. Q12, RL2, RE2, and IS1 are used to amplify the inverted input signal input from the IC, and the obtained non-inverted output signal is output to the non-inverted output terminal OT connected to the collector terminal of Q12. An amplifier circuit is configured.

図7は、従来の差動増幅器の他の構成を示す回路図である。この差動増幅器60は、ボルテージフォロワを用いた差動増幅器であり、差動トランジスタ対をなすトランジスタQ11,Q12と、差動トランジスタ対をなすトランジスタQ13,Q14と、差動トランジスタ対をなすトランジスタQ21,Q22(ボルテージフォロワ)とが設けられている(例えば、非特許文献2など参照)。   FIG. 7 is a circuit diagram showing another configuration of a conventional differential amplifier. The differential amplifier 60 is a differential amplifier using a voltage follower, and includes transistors Q11 and Q12 forming a differential transistor pair, transistors Q13 and Q14 forming a differential transistor pair, and a transistor Q21 forming a differential transistor pair. , Q22 (voltage follower) (for example, see Non-Patent Document 2).

このうち、Q11は、ベース端子が非反転入力端子ITに接続され、エミッタ端子がエミッタ抵抗RE1を介して電流源IS1の入力端子に接続されている。
また、Q12は、ベース端子が反転入力端子ICに接続され、エミッタ端子がエミッタ抵抗RE2を介して電流源IS1の入力端子に接続されている。
Among these, Q11 has a base terminal connected to the non-inverting input terminal IT and an emitter terminal connected to the input terminal of the current source IS1 via the emitter resistor RE1.
Q12 has a base terminal connected to the inverting input terminal IC and an emitter terminal connected to the input terminal of the current source IS1 via the emitter resistor RE2.

また、Q21は、ベース端子がQ11のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が負荷抵抗RL1を介して電源電位VCCに接続され、エミッタ端子が電流源IS2の入力端子に接続されている。
また、Q22は、ベース端子がQ12のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が負荷抵抗RL2を介してVCCに接続され、エミッタ端子が電流源IS2の入力端子に接続されている。
Q21 has a base terminal connected to the collector terminal of Q11, a collector terminal connected to the power supply potential VCC via the load resistor RL1, and an emitter terminal connected to the input terminal of the current source IS2.
Q22 has a base terminal connected to the collector terminal of Q12, a collector terminal connected to VCC via a load resistor RL2, and an emitter terminal connected to the input terminal of the current source IS2.

また、Q13は、ベース端子がQ21のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子がVCCに接続され、エミッタ端子が帰還抵抗RF1を介してQ11のコレクタ端子に接続されている。
また、Q14は、ベース端子がQ22のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子がVCCに接続され、エミッタ端子が帰還抵抗RF2を介してQ12のコレクタ端子に接続されている。
そして、IS1,IS2の出力端子がそれぞれ接地電位(供給電位)VEEに接続されている。
Q13 has a base terminal connected to the collector terminal of Q21, a collector terminal connected to VCC, and an emitter terminal connected to the collector terminal of Q11 via a feedback resistor RF1.
Q14 has a base terminal connected to the collector terminal of Q22, a collector terminal connected to VCC, and an emitter terminal connected to the collector terminal of Q12 via a feedback resistor RF2.
The output terminals of IS1 and IS2 are connected to the ground potential (supply potential) VEE, respectively.

したがって、Q11,Q13,Q21,RL1,RF1,RE1,IS1,IS2により、ITから入力された非反転入力信号を増幅し、得られた反転出力信号を、Q21のコレクタ端子に接続された反転出力端子OCへ出力する増幅回路が構成されており、Q12,Q14,Q22,RL2,RF2,RE2,IS1,IS2により、ICから入力された反転入力信号を増幅し、得られた非反転出力信号を、Q22のコレクタ端子に接続された非反転出力端子OTへ出力する増幅回路が構成されている。   Therefore, Q11, Q13, Q21, RL1, RF1, RE1, IS1, and IS2 amplify the non-inverted input signal input from IT, and the obtained inverted output signal is an inverted output connected to the collector terminal of Q21. An amplifying circuit for outputting to the terminal OC is configured, and Q12, Q14, Q22, RL2, RF2, RE2, IS1, IS2 are used to amplify the inverting input signal input from the IC, and the obtained non-inverting output signal is obtained. , An amplifier circuit that outputs to a non-inverting output terminal OT connected to the collector terminal of Q22 is configured.

P.R.グレイ・R.G.メイヤー著、永田穣監訳、「超LSIのためのアナログ集積回路設計技術(上)」、p.181、培風館、1990年P.R.Gray / R.G.Meyer, translated by Jun Nagata, “Analog Integrated Circuit Design Technology for VLSI (Part 1)”, p.181, Baifukan, 1990 N. Ishihara, O. Nakajima, H. Ichino, and Y. Yamauchi, Electronics Letters, Vol. 25, No. 19, 1989, P. 1317N. Ishihara, O. Nakajima, H. Ichino, and Y. Yamauchi, Electronics Letters, Vol. 25, No. 19, 1989, P. 1317

しかしながら、このような従来技術では、配線のインダクタンスなどの回路寄生成分や増幅器そのものの性質により、高周波領域において利得が増加するピーキング現象が生じやすく、このピーキング現象により、増幅器の帯域が広がるという良い効果がある半面、位相特性が大きく変化することにより群遅延特性が損なわれるという問題点があった。   However, in such a conventional technique, a peaking phenomenon in which a gain increases in a high frequency region is likely to occur due to circuit parasitic components such as wiring inductance and the characteristics of the amplifier itself. On the other hand, there has been a problem that the group delay characteristic is lost due to a large change in the phase characteristic.

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、群遅延特性において良好な平坦性を持つ差動増幅器を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a differential amplifier having good flatness in group delay characteristics.

このような目的を達成するために、本発明にかかる差動増幅器は、非反転入力端子および反転入力端子から入力された差動入力信号を増幅する差動増幅器であって、差動トランジスタ対をなす第1および第2のトランジスタと、出力端子が供給電位に接続された電流源とを備え、第1のトランジスタは、ベース端子が非反転入力端子に接続され、コレクタ端子が第1の負荷抵抗を介して電源電位に接続され、エミッタ端子が第1の誘導素子を介して電流源の入力端子に接続されており、第2のトランジスタは、ベース端子が反転入力端子に接続され、コレクタ端子が第2の負荷抵抗を介して電源電位に接続され、エミッタ端子が第2の誘導素子を介して電流源の入力端子に接続されている。   In order to achieve such an object, a differential amplifier according to the present invention is a differential amplifier that amplifies a differential input signal input from a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, and includes a differential transistor pair. And a current source having an output terminal connected to a supply potential. The first transistor has a base terminal connected to the non-inverting input terminal and a collector terminal connected to the first load resistor. And the emitter terminal is connected to the input terminal of the current source via the first inductive element. The second transistor has a base terminal connected to the inverting input terminal and a collector terminal connected to the power supply potential. A power supply potential is connected via a second load resistor, and an emitter terminal is connected to an input terminal of the current source via a second inductive element.

また、本発明にかかる他の差動増幅器は、非反転入力端子および反転入力端子から入力された差動入力信号を増幅する差動増幅器であって、差動トランジスタ対をなす第1および第2のトランジスタと、差動トランジスタ対をなす第3および第4のトランジスタと、差動トランジスタ対をなす第5および第6のトランジスタと、出力端子がそれぞれ供給電位に接続された第1および第2の電流源とを備え、第1のトランジスタは、ベース端子が非反転入力端子に接続され、エミッタ端子が第1の誘導素子を介して第1の電流源の入力端子に接続されており、第2のトランジスタは、ベース端子が反転入力端子に接続され、エミッタ端子が第2の誘導素子を介して第1の電流源の入力端子に接続されており、第3のトランジスタは、ベース端子が第1のトランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が第1の負荷抵抗を介して電源電位に接続され、エミッタ端子が第2の電流源の入力端子に接続されており、第4のトランジスタは、ベース端子が第2のトランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が第2の負荷抵抗を介して電源電位に接続され、エミッタ端子が第2の電流源の入力端子に接続されており、第5のトランジスタは、ベース端子が第3のトランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が電源電位に接続され、エミッタ端子が第1の帰還抵抗を介して第1のトランジスタのコレクタ端子に接続されており、
第6のトランジスタは、ベース端子が第4のトランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が電源電位に接続され、エミッタ端子が第2の帰還抵抗を介して第2のトランジスタのコレクタ端子に接続されている。
Another differential amplifier according to the present invention is a differential amplifier that amplifies a differential input signal input from a non-inverting input terminal and an inverting input terminal, and includes first and second differential transistor pairs. Transistors, third and fourth transistors forming a differential transistor pair, fifth and sixth transistors forming a differential transistor pair, and first and second transistors each having an output terminal connected to a supply potential. The first transistor has a base terminal connected to the non-inverting input terminal, an emitter terminal connected to the input terminal of the first current source via the first inductive element, and a second transistor The base terminal is connected to the inverting input terminal, the emitter terminal is connected to the input terminal of the first current source via the second inductive element, and the third transistor is the base terminal. The collector terminal of the first transistor is connected, the collector terminal is connected to the power supply potential via the first load resistor, the emitter terminal is connected to the input terminal of the second current source, and the fourth transistor is The base terminal is connected to the collector terminal of the second transistor, the collector terminal is connected to the power supply potential via the second load resistor, the emitter terminal is connected to the input terminal of the second current source, The transistor 5 has a base terminal connected to the collector terminal of the third transistor, a collector terminal connected to the power supply potential, and an emitter terminal connected to the collector terminal of the first transistor via the first feedback resistor. And
The sixth transistor has a base terminal connected to the collector terminal of the fourth transistor, a collector terminal connected to the power supply potential, and an emitter terminal connected to the collector terminal of the second transistor via the second feedback resistor. ing.

本発明によれば、信号周波数が高くなるにしたがって、差動増幅器の利得を低下させることができる。したがって、高周波領域で発生する過剰なピーキング現象によって劣化した群遅延特性が改善されるため、結果として、広い周波数帯域にわたって時間遅れの変動幅を抑制でき、群遅延特性において良好な平坦性を得ることができる。   According to the present invention, the gain of the differential amplifier can be reduced as the signal frequency increases. Therefore, the group delay characteristic deteriorated due to excessive peaking phenomenon occurring in the high frequency region is improved. As a result, the fluctuation range of the time delay can be suppressed over a wide frequency band, and good flatness is obtained in the group delay characteristic. Can do.

第1の実施の形態にかかる差動増幅器の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a differential amplifier according to a first embodiment. FIG. 第1の実施の形態にかかる差動増幅器の群遅延特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the group delay characteristic of the differential amplifier concerning 1st Embodiment. 従来の差動増幅器の出力波形図である。It is an output waveform diagram of a conventional differential amplifier. 第1の実施の形態にかかる差動増幅器の出力波形図である。It is an output waveform diagram of the differential amplifier according to the first embodiment. 第2の実施の形態にかかる差動増幅器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the differential amplifier concerning 2nd Embodiment. 従来の差動増幅器の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional differential amplifier. 従来の差動増幅器の他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the conventional differential amplifier.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかる差動増幅器について説明する。図1は、第1の実施の形態にかかる差動増幅器の構成を示す回路図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a differential amplifier according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the differential amplifier according to the first embodiment.

この差動増幅器10は、高速データ伝送を可能とする光伝送システム、光インターコネクション、パッシブオプティカルネットワーク(以下、PONという:Passive Optical Network)システム等の光伝送システムにおいて、光信号を電気信号に変換する光受信器などのデータ通信装置で用いられる増幅器であり、非反転入力端子ITと反転入力端子ICとから入力された差動入力信号を増幅し、非反転出力端子OTと反転出力端子OCとから出力する機能を有している。   The differential amplifier 10 converts an optical signal into an electrical signal in an optical transmission system such as an optical transmission system, an optical interconnection, or a passive optical network (hereinafter referred to as PON) system that enables high-speed data transmission. An amplifier used in a data communication apparatus such as an optical receiver, which amplifies a differential input signal input from a non-inverting input terminal IT and an inverting input terminal IC, and outputs a non-inverting output terminal OT and an inverting output terminal OC. It has a function to output from.

本実施の形態は、入力端子から入力された差動入力信号を増幅する差動トランジスタ対のエミッタ抵抗として、誘導素子(インダクタンス)を用いている。   In this embodiment, an inductive element (inductance) is used as the emitter resistance of a differential transistor pair that amplifies a differential input signal input from an input terminal.

次に、図1を参照して、本実施の形態にかかる差動増幅器の構成について詳細に説明する。
この差動増幅器10には、差動トランジスタ対をなすトランジスタ(第1のトランジスタ)Q11と,トランジスタ(第2のトランジスタ)Q12と、出力端子が接地電位(供給電位)VEEに接続された電流源IS1とが設けられている。
Next, the configuration of the differential amplifier according to the present exemplary embodiment will be described in detail with reference to FIG.
The differential amplifier 10 includes a transistor (first transistor) Q11 forming a differential transistor pair, a transistor (second transistor) Q12, and a current source whose output terminal is connected to the ground potential (supply potential) VEE. IS1 is provided.

このうち、Q11は、ベース端子が非反転入力端子ITに接続され、コレクタ端子が負荷抵抗(第1の負荷抵抗)RL1を介して電源電位VCCに接続され、エミッタ端子が誘導素子LE1を介してIS1の入力端子に接続されている。
また、Q12は、ベース端子が反転入力端子ICに接続され、コレクタ端子が負荷抵抗(第2の負荷抵抗)RL2を介してVCCに接続され、エミッタ端子が誘導素子LE2を介して電流源IS1の入力端子に接続されている。
Among these, Q11 has a base terminal connected to the non-inverting input terminal IT, a collector terminal connected to the power supply potential VCC via a load resistance (first load resistance) RL1, and an emitter terminal connected via the induction element LE1. It is connected to the input terminal of IS1.
Q12 has a base terminal connected to the inverting input terminal IC, a collector terminal connected to VCC via a load resistance (second load resistance) RL2, and an emitter terminal connected to the current source IS1 via the induction element LE2. Connected to the input terminal.

したがって、Q11,RL1,LE1,IS1により、ITから入力された非反転入力信号を増幅し、得られた反転出力信号を、Q11のコレクタ端子に接続された反転出力端子OCへ出力する増幅回路が構成されており、Q12,RL2,LE2,IS1により、ICから入力された反転入力信号を増幅し、得られた非反転出力信号を、Q12のコレクタ端子に接続された非反転出力端子OTへ出力する増幅回路が構成されている。   Therefore, an amplifier circuit that amplifies the non-inverted input signal input from IT by Q11, RL1, LE1, and IS1, and outputs the obtained inverted output signal to the inverted output terminal OC connected to the collector terminal of Q11. Q12, RL2, LE2, and IS1 amplify the inverting input signal input from the IC, and output the obtained non-inverting output signal to the non-inverting output terminal OT connected to the collector terminal of Q12. An amplifier circuit is configured.

このうち、LE1,LE2は、インピーダンスとしてjωLの値を有している。このため、低周波領域ではインピーダンスが小さく、高周波領域においてインピーダンスが大きくなるという特性を持っている。
したがって、このような特性を持つLE1,LE2をQ11,Q12のエミッタ端子とIS1との間に挿入されると、高周波領域においてエミッタ抵抗の値が大きくなることから、ピーキング現象とは逆に、信号周波数が高くなるにしたがって、差動増幅器の利得が低下する。
Among these, LE1 and LE2 have a value of jωL as impedance. For this reason, the impedance is small in the low frequency region and large in the high frequency region.
Therefore, when LE1 and LE2 having such characteristics are inserted between the emitter terminals of Q11 and Q12 and IS1, the value of the emitter resistance increases in the high frequency region. As the frequency increases, the gain of the differential amplifier decreases.

このため、LE1,LE2として適切なインダクタンス成分を挿入することによって、高周波領域で発生する過剰なピーキング現象によって劣化した群遅延特性が平坦化され、広い周波数帯域にわたって時間遅れの変動幅が少なくなり、群遅延特性において良好な平坦性が得られる。   For this reason, by inserting appropriate inductance components as LE1 and LE2, the group delay characteristic deteriorated due to the excessive peaking phenomenon occurring in the high frequency region is flattened, and the fluctuation width of the time delay is reduced over a wide frequency band. Good flatness is obtained in the group delay characteristic.

図2は、第1の実施の形態にかかる差動増幅器の群遅延特性を示す説明図である。ここでは、差動増幅器10へ入力される差動入力信号の周波数変化に対する時間遅れの変化量を、シミュレーションにより求めたものが示されている。横軸は差動入力信号の周波数、縦軸は入出力端子間における信号遅延時間である。   FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating group delay characteristics of the differential amplifier according to the first embodiment. Here, the change of the time delay with respect to the frequency change of the differential input signal input to the differential amplifier 10 is obtained by simulation. The horizontal axis represents the frequency of the differential input signal, and the vertical axis represents the signal delay time between the input and output terminals.

図6に示した従来の差動増幅器50の群遅延特性31と、本実施の形態にかかる差動増幅器の群遅延特性32と比較すると、5MHz付近から5GHz付近までの広い周波数帯域において、群遅延特性31より群遅延特性32の遅延時間が短縮されているとともに、ピーキング現象が発生している30GHzについては遅延時間が変化していない。このため、例えば実用上の周波数帯域である100MHzから30GHzの周波数帯域において、遅延時間の変動幅は、群遅延特性31で15psec程度あったが、群遅延特性32では、約1/3の5psec程度にまで削減されている。したがって、ピーキング現象が緩和されて、広い周波数帯域において群遅延特性が平坦化されていることがわかる。   Compared with the group delay characteristic 31 of the conventional differential amplifier 50 shown in FIG. 6 and the group delay characteristic 32 of the differential amplifier according to the present embodiment, the group delay in a wide frequency band from about 5 MHz to about 5 GHz. The delay time of the group delay characteristic 32 is shortened from the characteristic 31, and the delay time does not change for 30 GHz where the peaking phenomenon occurs. For this reason, for example, in the frequency band of 100 MHz to 30 GHz, which is a practical frequency band, the fluctuation width of the delay time is about 15 psec in the group delay characteristic 31, but in the group delay characteristic 32, it is about 1/3 of 5 psec. Has been reduced to. Therefore, it can be seen that the peaking phenomenon is alleviated and the group delay characteristic is flattened in a wide frequency band.

図3は、従来の差動増幅器の出力波形図であり、図4は、第1の実施の形態にかかる差動増幅器の出力波形図である。ここでは、異なる周波数の差動入力信号を同時に増幅した際の出力波形を、シミュレーションにより求めたものが示されている。横軸は時間、縦軸は出力信号の振幅電圧である。
図3と図4を比較すると、図3では、周波数によって差動入力信号の位相にばらつきが発生しているが、図4では、位相がほぼ一定の良好な出力波形が得られている。
FIG. 3 is an output waveform diagram of the conventional differential amplifier, and FIG. 4 is an output waveform diagram of the differential amplifier according to the first embodiment. Here, an output waveform obtained by simultaneously amplifying differential input signals having different frequencies is obtained by simulation. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the amplitude voltage of the output signal.
Comparing FIG. 3 and FIG. 4, in FIG. 3, the phase of the differential input signal varies depending on the frequency, but in FIG. 4, a good output waveform having a substantially constant phase is obtained.

[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、入力端子から入力された差動入力信号を増幅する差動トランジスタ対のエミッタ抵抗として、誘導素子を用いているので、信号周波数が高くなるにしたがって、差動増幅器の利得を低下させることができる。したがって、高周波領域で発生する過剰なピーキング現象によって劣化した群遅延特性が改善されるため、結果として、広い周波数帯域にわたって時間遅れの変動幅を抑制でき、群遅延特性において良好な平坦性を得ることができる。
[Effect of the first embodiment]
Thus, since this embodiment uses an inductive element as the emitter resistance of the differential transistor pair that amplifies the differential input signal input from the input terminal, the differential frequency increases as the signal frequency increases. The gain of the amplifier can be reduced. Therefore, the group delay characteristic deteriorated due to excessive peaking phenomenon occurring in the high frequency region is improved. As a result, the fluctuation range of the time delay can be suppressed over a wide frequency band, and good flatness is obtained in the group delay characteristic. Can do.

[第2の実施の形態]
次に、図5を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかる差動増幅器について説明する。図5は、第2の実施の形態にかかる差動増幅器の構成を示す回路図である。
本実施の形態では、差動増幅器の他の構成として、ボルテージフォロワを用いた差動増幅器20について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a differential amplifier according to the second exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration of a differential amplifier according to the second embodiment.
In the present embodiment, a differential amplifier 20 using a voltage follower will be described as another configuration of the differential amplifier.

この差動増幅器20には、差動トランジスタ対をなすトランジスタQ11(第1のトランジスタ)およびトランジスタ(第2のトランジスタ)Q12と、差動トランジスタ対をなすボルテージフォロワ用のトランジスタ(第3のトランジスタ)Q21およびトランジスタ(第4のトランジスタ)Q22と、差動トランジスタ対をなすトランジスタ(第5のトランジスタ)Q13およびトランジスタ(第6のトランジスタ)Q14と、出力端子が接地電位(供給電位)VEEに接続された電流源(第1の電流源)IS1および電流源(第2の電流源)IS2とが設けられている。   The differential amplifier 20 includes a transistor Q11 (first transistor) and a transistor (second transistor) Q12 forming a differential transistor pair, and a voltage follower transistor (third transistor) forming a differential transistor pair. Q21 and transistor (fourth transistor) Q22, a differential transistor pair (fifth transistor) Q13 and transistor (sixth transistor) Q14, and an output terminal are connected to the ground potential (supply potential) VEE. A current source (first current source) IS1 and a current source (second current source) IS2 are provided.

このうち、Q11は、ベース端子が非反転入力端子ITに接続され、エミッタ端子が誘導素子(第1の誘導素子)LE1を介してIS1の入力端子に接続されている。
また、Q12は、ベース端子が反転入力端子ICに接続され、エミッタ端子が誘導素子(第2の誘導素子)LE2を介してIS1の入力端子に接続されている。
また、Q21は、ベース端子がQ11のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が負荷抵抗(第1の負荷抵抗)RL1を介して電源電位VCCに接続され、エミッタ端子がIS2の入力端子に接続されている。
また、Q22は、ベース端子がQ12のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が負荷抵抗(第2の負荷抵抗)RL2を介してVCCに接続され、エミッタ端子がIS2の入力端子に接続されている。
Among these, Q11 has a base terminal connected to the non-inverting input terminal IT and an emitter terminal connected to the input terminal of IS1 via an inductive element (first inductive element) LE1.
Q12 has a base terminal connected to the inverting input terminal IC and an emitter terminal connected to the input terminal of IS1 via an induction element (second induction element) LE2.
Q21 has a base terminal connected to the collector terminal of Q11, a collector terminal connected to the power supply potential VCC via a load resistor (first load resistor) RL1, and an emitter terminal connected to the input terminal of IS2. Yes.
Q22 has a base terminal connected to the collector terminal of Q12, a collector terminal connected to VCC via a load resistor (second load resistor) RL2, and an emitter terminal connected to the input terminal of IS2.

また、Q13は、ベース端子がQ21のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子がVCCに接続され、エミッタ端子が帰還抵抗(第1の帰還抵抗)RF1を介してQ11のコレクタ端子に接続されている。
また、Q14は、ベース端子がQ22のコレクタ端子に接続され、コレクタ端子がVCCに接続され、エミッタ端子が帰還抵抗(第2の帰還抵抗)RF2を介してQ12のコレクタ端子に接続されている。
Q13 has a base terminal connected to the collector terminal of Q21, a collector terminal connected to VCC, and an emitter terminal connected to the collector terminal of Q11 via a feedback resistor (first feedback resistor) RF1.
Q14 has a base terminal connected to the collector terminal of Q22, a collector terminal connected to VCC, and an emitter terminal connected to the collector terminal of Q12 via a feedback resistor (second feedback resistor) RF2.

したがって、Q11,Q13,Q21,RL1,RF1,RL1,IS1,IS2により、ITから入力された非反転入力信号を増幅し、得られた反転出力信号を、Q13のコレクタ端子に接続された反転出力端子OCへ出力する増幅回路が構成されており、Q12,Q14,Q22,RL2,RF2,RL2,IS1,IS2により、ICから入力された反転入力信号を増幅し、得られた非反転出力信号を、Q12のコレクタ端子に接続された非反転出力端子OTへ出力する増幅回路が構成されている。   Therefore, Q11, Q13, Q21, RL1, RF1, RL1, IS1, and IS2 amplify the non-inverted input signal input from IT, and the obtained inverted output signal is an inverted output connected to the collector terminal of Q13. An amplifying circuit for outputting to the terminal OC is configured, and Q12, Q14, Q22, RL2, RF2, RL2, IS1, and IS2 are used to amplify the inverting input signal input from the IC, and the obtained non-inverting output signal is obtained. , An amplifier circuit that outputs to a non-inverting output terminal OT connected to the collector terminal of Q12 is configured.

このうち、LE1,LE2は、インピーダンスとしてjωLの値を有している。このため、低周波領域ではインピーダンスが小さく、高周波領域においてインピーダンスが大きくなるという特性を持っている。
したがって、このような特性を持つLE1,LE2をQ11,Q12のエミッタ端子とIS1との間に挿入されると、高周波領域においてエミッタ抵抗の値が大きくなることから、ピーキング現象とは逆に、信号周波数が高くなるにしたがって、差動増幅器の利得が低下する。
Among these, LE1 and LE2 have a value of jωL as impedance. For this reason, the impedance is small in the low frequency region and large in the high frequency region.
Therefore, when LE1 and LE2 having such characteristics are inserted between the emitter terminals of Q11 and Q12 and IS1, the value of the emitter resistance increases in the high frequency region. As the frequency increases, the gain of the differential amplifier decreases.

このため、LE1,LE2として適切なインダクタンス成分を挿入することによって、高周波領域で発生する過剰なピーキング現象によって劣化した群遅延特性が平坦化され、広い周波数帯域にわたって時間遅れの変動幅が少なくなり、群遅延特性において良好な平坦性が得られる。   For this reason, by inserting appropriate inductance components as LE1 and LE2, the group delay characteristic deteriorated due to the excessive peaking phenomenon occurring in the high frequency region is flattened, and the fluctuation width of the time delay is reduced over a wide frequency band. Good flatness is obtained in the group delay characteristic.

[第2の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、入力端子から入力された差動入力信号を増幅する差動トランジスタ対のエミッタ抵抗として、誘導素子を用いているので、信号周波数が高くなるにしたがって、差動増幅器の利得を低下させることができる。したがって、高周波領域で発生する過剰なピーキング現象によって劣化した群遅延特性が改善されるため、結果として、広い周波数帯域にわたって時間遅れの変動幅を抑制でき、群遅延特性において良好な平坦性を得ることができる。
[Effect of the second embodiment]
Thus, since this embodiment uses an inductive element as the emitter resistance of the differential transistor pair that amplifies the differential input signal input from the input terminal, the differential frequency increases as the signal frequency increases. The gain of the amplifier can be reduced. Therefore, the group delay characteristic deteriorated due to excessive peaking phenomenon occurring in the high frequency region is improved. As a result, the fluctuation range of the time delay can be suppressed over a wide frequency band, and good flatness is obtained in the group delay characteristic. Can do.

[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
[Extended embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.

また、各実施の形態では、差動増幅器10,20をNPN型のバイポーラトランジスタで構成した場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、電源電位VCCと接地電位VEEの電圧値を変更して、PNP型のバイポーラトランジスタで構成してもよい。また、バイポーラトランジスタに代えて、N型あるいはP型のMOSFETを用いてもよい。   In each embodiment, the case where the differential amplifiers 10 and 20 are configured by NPN bipolar transistors has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the voltage values of the power supply potential VCC and the ground potential VEE are not limited thereto. And may be configured with a PNP-type bipolar transistor. In place of the bipolar transistor, an N-type or P-type MOSFET may be used.

10,20…差動増幅器、Q11…トランジスタ(第1のトランジスタ)、Q12…トランジスタ(第2のトランジスタ)、Q13…トランジスタ(第5のトランジスタ)、Q14…トランジスタ(第6のトランジスタ)、Q21…トランジスタ(第3のトランジスタ)、Q22…トランジスタ(第4のトランジスタ)、LE1…誘導素子(第1の誘導素子)、LE2…誘導素子(第2の誘導素子)、RL1…負荷抵抗(第1の負荷抵抗)、RL2…負荷抵抗(第2の負荷抵抗)、IS1…電流源(第1の電流源)、IS2…電流源(第2の電流源)、RF1…帰還抵抗(第1の帰還抵抗)、RF2…帰還抵抗(第2の帰還抵抗)、IT…非反転入力端子、IC…反転入力端子、OT…非反転出力端子、OC…反転出力端子、VCC…電源電位、VEE…接地電位(供給電位)。   10, 20 ... Differential amplifier, Q11 ... Transistor (first transistor), Q12 ... Transistor (second transistor), Q13 ... Transistor (fifth transistor), Q14 ... Transistor (sixth transistor), Q21 ... Transistor (third transistor), Q22 ... transistor (fourth transistor), LE1 ... inductive element (first inductive element), LE2 ... inductive element (second inductive element), RL1 ... load resistance (first Load resistance), RL2 ... load resistance (second load resistance), IS1 ... current source (first current source), IS2 ... current source (second current source), RF1 ... feedback resistance (first feedback resistance) ), RF2 ... feedback resistor (second feedback resistor), IT ... non-inverting input terminal, IC ... inverting input terminal, OT ... non-inverting output terminal, OC ... inverting output terminal, VCC ... power supply , VEE ... ground potential (supply potential).

Claims (2)

非反転入力端子および反転入力端子から入力された差動入力信号を増幅する差動増幅器であって、
差動トランジスタ対をなす第1および第2のトランジスタと、出力端子が供給電位に接続された電流源とを備え、
前記第1のトランジスタは、ベース端子が前記非反転入力端子に接続され、コレクタ端子が第1の負荷抵抗を介して電源電位に接続され、エミッタ端子が第1の誘導素子を介して電流源の入力端子に接続されており、
前記第2のトランジスタは、ベース端子が前記反転入力端子に接続され、コレクタ端子が第2の負荷抵抗を介して前記電源電位に接続され、エミッタ端子が第2の誘導素子を介して前記電流源の入力端子に接続されている
ことを特徴とする差動増幅器。
A differential amplifier that amplifies a differential input signal input from a non-inverting input terminal and an inverting input terminal,
A first transistor and a second transistor forming a differential transistor pair; and a current source having an output terminal connected to a supply potential,
The first transistor has a base terminal connected to the non-inverting input terminal, a collector terminal connected to a power supply potential via a first load resistor, and an emitter terminal connected to the current source via the first inductive element. Connected to the input terminal,
The second transistor has a base terminal connected to the inverting input terminal, a collector terminal connected to the power supply potential via a second load resistor, and an emitter terminal connected to the current source via a second induction element. A differential amplifier characterized by being connected to the input terminal.
非反転入力端子および反転入力端子から入力された差動入力信号を増幅する差動増幅器であって、
差動トランジスタ対をなす第1および第2のトランジスタと、差動トランジスタ対をなす第3および第4のトランジスタと、差動トランジスタ対をなす第5および第6のトランジスタと、出力端子がそれぞれ供給電位に接続された第1および第2の電流源とを備え、
前記第1のトランジスタは、ベース端子が前記非反転入力端子に接続され、エミッタ端子が第1の誘導素子を介して前記第1の電流源の入力端子に接続されており、
前記第2のトランジスタは、ベース端子が前記反転入力端子に接続され、エミッタ端子が第2の誘導素子を介して前記第1の電流源の入力端子に接続されており、
前記第3のトランジスタは、ベース端子が前記第1のトランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が第1の負荷抵抗を介して電源電位に接続され、エミッタ端子が前記第2の電流源の入力端子に接続されており、
前記第4のトランジスタは、ベース端子が前記第2のトランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が第2の負荷抵抗を介して前記電源電位に接続され、エミッタ端子が前記第2の電流源の入力端子に接続されており、
前記第5のトランジスタは、ベース端子が前記第3のトランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が前記電源電位に接続され、エミッタ端子が第1の帰還抵抗を介して前記第1のトランジスタのコレクタ端子に接続されており、
前記第6のトランジスタは、ベース端子が前記第4のトランジスタのコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が前記電源電位に接続され、エミッタ端子が第2の帰還抵抗を介して前記第2のトランジスタのコレクタ端子に接続されている
ことを特徴とする差動増幅器。
A differential amplifier that amplifies a differential input signal input from a non-inverting input terminal and an inverting input terminal,
First and second transistors forming a differential transistor pair, third and fourth transistors forming a differential transistor pair, fifth and sixth transistors forming a differential transistor pair, and an output terminal are respectively supplied. First and second current sources connected to a potential;
The first transistor has a base terminal connected to the non-inverting input terminal and an emitter terminal connected to the input terminal of the first current source via a first inductive element,
The second transistor has a base terminal connected to the inverting input terminal, and an emitter terminal connected to the input terminal of the first current source via a second inductive element,
The third transistor has a base terminal connected to the collector terminal of the first transistor, a collector terminal connected to a power supply potential via a first load resistor, and an emitter terminal input to the second current source. Connected to the terminal,
The fourth transistor has a base terminal connected to the collector terminal of the second transistor, a collector terminal connected to the power supply potential via a second load resistor, and an emitter terminal connected to the second current source. Connected to the input terminal,
The fifth transistor has a base terminal connected to the collector terminal of the third transistor, a collector terminal connected to the power supply potential, and an emitter terminal connected to the collector of the first transistor via a first feedback resistor. Connected to the terminal,
The sixth transistor has a base terminal connected to the collector terminal of the fourth transistor, a collector terminal connected to the power supply potential, and an emitter terminal connected to the collector of the second transistor via a second feedback resistor. A differential amplifier characterized by being connected to a terminal.
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