JP2600239B2 - amplifier - Google Patents
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- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は増幅器に関し、特に低電圧で動作可能な低び
ずみの増幅器に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifier, and more particularly, to a low-shear amplifier operable at a low voltage.
従来の最終段にエミッタ接地アンプを備えた増幅器は
第2図に示すように、トランジスタQ1,Q2のエミッタが
共通に他端が設置された定電流源I1に接続し、差動アン
プを構成し、トランジスタQ1,Q2のコレクタはそれぞれ
ベース共通に低電圧源に接続されたトランジスタQ7,Q8
のエミッタに接続される。トランジスタQ7のコレクタ
は、トランジスタQ9のコレクタとベース及び、トランジ
スタQ10のベースに接続される。トランジスタQ8のコレ
クタはトランジスタQ10のコレクタとトランジスタQ11の
ベースに接続されトランジスタQ11のコレクタは他端が
接地された負荷抵抗RL2に接続され、トランジスタQ9,Q
10,Q11のエミッタは直流電流VCCに接続し、入力端子は
トランジスタQ1,Q2のベースT1,T2とし、出力端子はトラ
ンジスタQ11のコレクタT3によって構成される。Q7,Q8は
ベース接地アンプで、トランジスタQ1,Q2からなる差動
アンプとカスコード接続され、トランジスタQ9,Q10から
なるカレントミラーによってアクティブロードを構成
し、Q11のエミッタ接地アンプで電流増幅し、ここでは
抵抗になっている負荷PL2によって振幅を出力端子T3に
より得る。As shown in FIG. 2, a conventional amplifier having a common-emitter amplifier at the last stage connects the emitters of transistors Q 1 and Q 2 to a constant current source I 1 having the other end commonly connected, and a differential amplifier. And the collectors of the transistors Q 1 and Q 2 are connected to the transistors Q 7 and Q 8 , respectively, which are connected to a common low-voltage source.
Connected to the emitter. The collector of the transistor Q 7 is collector and base and of the transistor Q 9, is connected to the base of the transistor Q 10. The collector of the transistor Q 8 is the collector of the transistor Q 11 is connected to the base of the collector of the transistor Q 11 of the transistor Q 10 is connected to a load resistor RL2 other end of which is grounded, the transistors Q 9, Q
10, the emitter of Q 11 is connected to a direct current V CC, the input terminal is based T 1, T 2 of the transistor Q 1, Q 2, the output terminal is constituted by the collector T 3 of the transistor Q 11. Q 7 and Q 8 are grounded base amplifiers, are cascode-connected to a differential amplifier composed of transistors Q 1 and Q 2 , constitute an active load by a current mirror composed of transistors Q 9 and Q 10, and have a grounded emitter amplifier of Q 11 in current-amplified to obtain an output terminal T 3 of the amplitude by loading PL2 that is a resistance here.
上述した従来の増幅器は、トランジスタQ1とQ2、Q7と
Q8、Q9とQ10各ペアのコレクタ−エミッタ間の電圧VCEが
同じため、各ペアトランジスタのコレクタ電流のバラン
スが良いという特徴を持っているが、縦にトランジスタ
を多段に積み上げるため、低電圧で動作させることが難
しい。第2図において定電流源I1をエミッタ接地トラン
ジスタで構成した場合、低電流源I1ではトランジスタの
コレクタ・エミッタ間電圧を03V程度取る必要がある。
同様にトランジスタQ1,Q7のコレクタ−エミッタ間電圧
も0.3V必要である。またトランジスタQ9はコレクタ−ベ
ース間ショートのためベース−エミッタ間電圧VBEは0.7
V必要である。The conventional amplifier described above has transistors Q 1 and Q 2 , Q 7
Since the voltage V CE between the collector and the emitter of each pair of Q 8 , Q 9 and Q 10 is the same, it has the characteristic that the collector current of each pair transistor is well-balanced, but since the transistors are stacked vertically in multiple stages, It is difficult to operate at low voltage. If a constant current source I 1 composed of a grounded emitter transistor in FIG. 2, it is necessary to take approximately 03V the collector-emitter voltage of the low-current source in the I 1 transistor.
Similarly, the voltage between the collector and the emitter of the transistors Q 1 and Q 7 also needs to be 0.3V. The transistor Q 9 is the collector - base for the base between short - is emitter voltage V BE 0.7
V is required.
以上を考慮すると必要な電源電圧VCCは VCC2=0.3V+VCE(Q1)+VCE(Q7)+VBE(Q9) =0.3V+0.3V+0.3V+0.7V =1.6V となる。また第2図のトランジスタQ9,Q10によるカレン
トミラー回路では、ベース電流の補正が行われていない
ため流入電流に対して、流出電流が少なくなり、バラン
ス状態が崩れてしまう。そこで、第3図に示すようなウ
ィルコン型カレントミラーを使用すれば、ベース電流に
よる誤差は生じないが、トランジスタをベース−コレク
タ間ショートで2段積み重ねるので、これを第2図に適
用した場合、さらに電源電圧はさらに0.7V必要となり2.
3Vとなる。In consideration of the above, the required power supply voltage V CC is V CC 2 = 0.3 V + V CE (Q1) + V CE (Q7) + V BE (Q9) = 0.3 V + 0.3 V + 0.3 V + 0.7 V = 1.6 V. In the current mirror circuit including the transistors Q 9 and Q 10 shown in FIG. 2, since the base current is not corrected, the outflow current is smaller than the inflow current, and the balance state is lost. Therefore, if a Wilcon-type current mirror as shown in FIG. 3 is used, no error due to the base current occurs. However, since the transistors are stacked in two stages with the base-collector short circuit, when this is applied to FIG. In addition, the power supply voltage requires an additional 0.7V 2.
3V.
以上のように第2図に示した従来例では、1.6V、ウィ
ルソン型カレントミラーを使用した場合には2.3Vの電源
電圧が必要になる。回路を低電圧で動かそうとする時、
一般的には電池を使用するが、その場合、1.5Vで使用可
能であることが要求されるが、第2図に示した例では、
1.5Vでは使用不可能であるため、低電圧用の回路として
は適していない。As described above, the conventional example shown in FIG. 2 requires a power supply voltage of 1.6 V, and a power supply voltage of 2.3 V when a Wilson-type current mirror is used. When trying to operate a circuit at low voltage,
Generally, a battery is used. In that case, it is required that the battery can be used at 1.5 V. In the example shown in FIG. 2,
Since it cannot be used at 1.5V, it is not suitable as a low voltage circuit.
本発明の増幅器は第1、第2のトランジスタによって
差動増幅器を構成し、その第1、第2のトランジスタの
コレクタをそれぞれ第1、第2の定電流源と第3、第4
のトランジスタによるベース接地アンプのエミッタに接
続し、第3、第4のトランジスタのコレクタを第5、第
6のトランジスタからなるカレントミラーの入力側、出
力側にそれぞれ接続し、カレントミラーの出力側を第7
のトランジスタのベースに接続して負荷をRL1とする第
7のトランジスタのエミッタ接地アンプのコレクタを出
力としている。The amplifier of the present invention forms a differential amplifier by first and second transistors, and the collectors of the first and second transistors are respectively connected to the first and second constant current sources and the third and fourth transistors.
, The collectors of the third and fourth transistors are connected to the input side and the output side of a current mirror composed of the fifth and sixth transistors, respectively, and the output side of the current mirror is connected to Seventh
And the collector of the common-emitter amplifier of the seventh transistor whose load is RL1 connected to the base of the other transistor.
次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例である。トランジスタQ1,Q
2及びその共通エミッタに接続された低電流源I1によっ
て差動アンプを構成し、トランジスタQ1,Q2のベースが
入力端子となる。トランジスタQ1,Q2のコレクタは、そ
れぞれ定電流源I2,I3とベースを基準電圧で固定したト
ランジスタQ3,Q4のエミッタに接続される。ここで定電
流源I1,I2,I3の電流値は、トランジスタQ1,Q2による差
動アンプがスイッチング状態になっても動作するよう
に、以下の条件を満足しなければならない。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Transistors Q 1 and Q
By 2 and the low current source I 1 connected to the common emitter constitute a differential amplifier, the base of the transistor Q 1, Q 2 is an input terminal. The collectors of the transistors Q 1 and Q 2 are respectively connected to the constant current sources I 2 and I 3 and the emitters of the transistors Q 3 and Q 4 whose bases are fixed at a reference voltage. Here, the current values of the constant current sources I 1 , I 2 , and I 3 must satisfy the following conditions so that the differential amplifier including the transistors Q 1 and Q 2 operates even in the switching state.
I1<I2,I3 I2=I3 トランジスタQ1,Q2からなる差動アンプに対してベー
ス接地されたトランジスタQ3,Q4はカスコード接続され
ることになる。トランジスタQ3,Q4であるそれぞれのコ
レクタは、トランジスタQ5,Q6からなるカレントミの入
力側と出力側に接続され、出力側はアクティブロードと
して働く。そのアクティブロードでの電流出力はトラン
ジスタQ12のベースに接続され、エミッタ接地アンプと
して負荷RL1を駆動する。I 1 <I 2 , I 3 I 2 = I 3 The transistors Q 3 and Q 4 whose bases are grounded to the differential amplifier including the transistors Q 1 and Q 2 are cascode-connected. The respective collectors of the transistors Q 3 and Q 4 are connected to the input side and the output side of a current transistor including the transistors Q 5 and Q 6, and the output side functions as an active load. Its current output in active load is connected to the base of the transistor Q 12, to drive the load RL1 as an emitter-grounded amplifier.
第1図に示した構成の増幅器では、その回路の動作に
必要な電源電圧VCCはトランジスタQ5,Q3、定電流源I2に
よって決まる。すなわちコレクタ−ベース間がショート
されたトランジスタQ5のVBEを0.7Vとし、トランジスタQ
3のVCEを0.3V、定電流源I2をエミッタ接地型のカレント
ミラーで構成した場合0.3Vの電圧が必要であるから、電
源電圧VCC1は VCC1=0.3V+VCE(Q3)+VBE(Q5) =0.3V+0.3V+0.7V =1.3V となる。第2図に示した従来例で必要な電源電圧が1.6V
なのに対して、0.3V低い1.3Vで動作させることが可能で
ある。この1.3Vという値は電池1個の1.5Vよりも0.2V低
い値であり、このことから第2図の従来例よりも低電圧
動作に適している。またバランスの面においては、トラ
ンジスタQ1とQ2,Q3とQ4,Q5とQ6のコレクタ−エミッタ間
電圧VCEは同じであり、第2図の従来例と同様のバラン
スが得られる。さらにトランジスタQ5,Q6のカレントミ
ラーをベース電流の誤差がないウィルソン型で構成した
時の電源電圧は 1.3V+1.7V=2.0V となりやはり従来例より0.3V低い電圧で動作可能であ
る。In the amplifier having the configuration shown in FIG. 1, the power supply voltage V CC required for the operation of the circuit is determined by the transistors Q 5 and Q 3 and the constant current source I 2 . That collector - the V BE of transistor Q 5 that between the base has been short-circuited and 0.7V, transistor Q
If V CE of 3 is 0.3 V and the constant current source I 2 is a grounded emitter type current mirror, a voltage of 0.3 V is required, so the power supply voltage V CC 1 is V CC 1 = 0.3 V + V CE (Q3) + V BE (Q5) = 0.3V + 0.3V + 0.7V = 1.3V. The power supply voltage required for the conventional example shown in Fig. 2 is 1.6V
However, it is possible to operate at 1.3V, which is 0.3V lower. This value of 1.3 V is 0.2 V lower than 1.5 V of one battery, and is therefore more suitable for low-voltage operation than the conventional example shown in FIG. In terms of balance, the collector-emitter voltage V CE of the transistors Q 1 and Q 2 , Q 3 and Q 4 , Q 5 and Q 6 is the same, and the same balance as that of the conventional example shown in FIG. 2 is obtained. Can be Further, when the current mirrors of the transistors Q 5 and Q 6 are configured as a Wilson type having no base current error, the power supply voltage is 1.3 V + 1.7 V = 2.0 V, and it can be operated at a voltage 0.3 V lower than the conventional example.
第4図に本発明の第2の実施例を示す。第4図は第1
図に示した回路をより具体的に示したものである。トラ
ンジスタQ15,Q16と抵抗R1,R2によって定電流源を構成
し、トランジスタQ5,Q6,Q13,Q14によって、ウィルソン
型カレントミラーを構成する。出力のエミッタ接地アン
プはトランジスタQ23とQ24のダーリントン接続トランジ
スタから成り、これによりトランジスタQ5,Q6のVCEを同
一にしている。さらに、Q23とQ24をダーリントン接続す
ることにより見かけのhFEが上昇し、ベース電流による
誤差を低減することができる。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the first
FIG. 2 shows the circuit shown in FIG. Transistors Q 15 and Q 16 and resistors R 1 and R 2 constitute a constant current source, and transistors Q 5 , Q 6 , Q 13 and Q 14 constitute a Wilson-type current mirror. Grounded emitter amplifier output consists Darlington-connected transistor of the transistor Q 23 and Q 24, thereby in the same the V CE of the transistor Q 5, Q 6. Furthermore, the apparent h FE is increased by Darlington connection of Q 23 and Q 24, it is possible to reduce the error due to base current.
以上説明したように、本発明は低電圧で動作可能でか
つバランスが良いので、ひずみが小さい特徴がある。As described above, the present invention is operable at a low voltage and has a good balance, and thus has a feature that distortion is small.
第1図は本発明の実施例図、第2図は従来例図、第3図
はウィルソン型のカレントミラー回路図、第4図は本発
明の第2の実施例図である。1 is a diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram of a conventional example, FIG. 3 is a diagram of a Wilson-type current mirror circuit, and FIG. 4 is a diagram of a second embodiment of the present invention.
Claims (1)
差動アンプを構成し、第1の差動アンプの共通エミッタ
を他端を接地した第1の定電流原に接続し、第1、第2
のトランジスタのベースはそれぞれ第1、第2の入力端
子とし、第1、第2のトランジスタのコレクタを他端を
直流電源に接続され電流値が互いに等しい第2、第3の
電流源の一端とそれぞれ接続し、さらにベースが共通に
定電圧源に接続された第3、第4のトランジスタのエミ
ッタにそれぞれ共通に接続し、第3のトランジスタのコ
レクタは第5のトランジスタのコレクタとベースと第6
のトランジスタのベースに接続され、第6のトランジス
タのコレクタは、第4のトランジスタのコレクタ及び第
7のトランジスタのベースに接続され、第5、第6、第
7のトランジスタのエミッタはそれぞれ接地され、第7
のトランジスタのコレクタは、他端が直流電源に接続さ
れた負荷RLと接続するとともに出力端子とすることを特
徴とする増幅器。A first differential amplifier is constituted by first and second transistors, a common emitter of the first differential amplifier is connected to a first constant current source whose other end is grounded, , Second
The bases of the transistors have first and second input terminals, respectively, and the other ends of the collectors of the first and second transistors are connected to a DC power supply and the other ends of the second and third current sources have the same current value. And the bases are commonly connected to the emitters of third and fourth transistors whose bases are commonly connected to a constant voltage source. The collector of the third transistor is connected to the collector and base of the fifth transistor and the sixth transistor.
The collector of the sixth transistor is connected to the collector of the fourth transistor and the base of the seventh transistor, the emitters of the fifth, sixth, and seventh transistors are grounded, respectively. Seventh
The collector of the transistor is connected to a load RL whose other end is connected to a DC power supply and serves as an output terminal.
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Families Citing this family (2)
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ATE383135T1 (en) | 2002-05-17 | 2008-01-15 | Procter & Gamble | DIAPER CLOSURE |
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