JP2748017B2 - リニア広帯域差動増幅器 - Google Patents
リニア広帯域差動増幅器Info
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- JP2748017B2 JP2748017B2 JP1091684A JP9168489A JP2748017B2 JP 2748017 B2 JP2748017 B2 JP 2748017B2 JP 1091684 A JP1091684 A JP 1091684A JP 9168489 A JP9168489 A JP 9168489A JP 2748017 B2 JP2748017 B2 JP 2748017B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は差動増幅器に関するものであり、更に具体的
には印加された差動入力電圧に応答して発生された出力
電流のひずみを除去するリニア広帯域差動増幅器に関す
る。
には印加された差動入力電圧に応答して発生された出力
電流のひずみを除去するリニア広帯域差動増幅器に関す
る。
差動増幅器から発生した出力信号に非線型性を導入す
ることは望ましくはない。一方、差動増幅器の使用を必
要とする数多くの応用例がある。このような応用例の１
つは、テレビジョン（TV）受像機における応用例であ
る。特に、テレビジョン（TV）復調システムの復調器部
分に対する差動IF（中間周波）入力信号における応用例
である。典型的には、差動増幅器は、IF（中間周波）出
力段と復調器との間のインタフェースとしてテレビジョ
ン（TV）復調システムにおいて使用されている。一般的
にいうと、IF（中間周波）出力信号は、差動増幅器に印
加される差動電圧である。差動増幅器は、その差動電圧
を、テレビジョン（TV）復調システムの復調器に供給さ
れる差動電流に変換する。一部の先行技術における差動
増幅器に関する１つの問題点は、トランジスタのベース
−エミッタ間ダイオードの非線型性によって、差動増幅
器の出力電流にひずみが導入されるということである。
モノラル音声テレビジョン（TV）システム方式では、こ
の点は問題とはならないかもしれない。しかしながら、
高品質ステレオテレビジョン（TV）システム方式では、
このひずみは、音声キャリア信号の近くにおいてうなり
（ビート音）を発生する可能性がある。ひずみが充分に
大きいと、発生するうなり（ビート音）は可聴音となる
可能性があり、これは極めて望ましくない。
ることは望ましくはない。一方、差動増幅器の使用を必
要とする数多くの応用例がある。このような応用例の１
つは、テレビジョン（TV）受像機における応用例であ
る。特に、テレビジョン（TV）復調システムの復調器部
分に対する差動IF（中間周波）入力信号における応用例
である。典型的には、差動増幅器は、IF（中間周波）出
力段と復調器との間のインタフェースとしてテレビジョ
ン（TV）復調システムにおいて使用されている。一般的
にいうと、IF（中間周波）出力信号は、差動増幅器に印
加される差動電圧である。差動増幅器は、その差動電圧
を、テレビジョン（TV）復調システムの復調器に供給さ
れる差動電流に変換する。一部の先行技術における差動
増幅器に関する１つの問題点は、トランジスタのベース
−エミッタ間ダイオードの非線型性によって、差動増幅
器の出力電流にひずみが導入されるということである。
モノラル音声テレビジョン（TV）システム方式では、こ
の点は問題とはならないかもしれない。しかしながら、
高品質ステレオテレビジョン（TV）システム方式では、
このひずみは、音声キャリア信号の近くにおいてうなり
（ビート音）を発生する可能性がある。ひずみが充分に
大きいと、発生するうなり（ビート音）は可聴音となる
可能性があり、これは極めて望ましくない。
このひずみを除去する手段として、先行技術では、差
動増幅器の入力段に線型化（リニア）段を結合してい
た。先行技術における線型化（リニア）段は、直接信号
経路とは異なる周波数応答を有するため、位相誤差が導
入される。従って、先行技術の線型化（リニア）方式は
低周波数域では極めて良好に作動するが、差動増幅器に
おいて発生されたひずみは、直接入力信号経路に関する
線型化（リニア）段の相殺（キャンセル）電流経路にお
ける位相シフトのために、高周波数域においては相殺
（キャンセル）されない。
動増幅器の入力段に線型化（リニア）段を結合してい
た。先行技術における線型化（リニア）段は、直接信号
経路とは異なる周波数応答を有するため、位相誤差が導
入される。従って、先行技術の線型化（リニア）方式は
低周波数域では極めて良好に作動するが、差動増幅器に
おいて発生されたひずみは、直接入力信号経路に関する
線型化（リニア）段の相殺（キャンセル）電流経路にお
ける位相シフトのために、高周波数域においては相殺
（キャンセル）されない。
従って、差動増幅器におけるひずみを除去するために
は広帯域線型化（リニア）方式が必要である。
は広帯域線型化（リニア）方式が必要である。
従って、本発明の目的の１つは、改良されたリニア広
帯域差動増幅器を提供することにある。
帯域差動増幅器を提供することにある。
本発明の別の目的の１つは、テレビジョン（TV）復調
システムにおいて使用するのに適したリニア広帯域差動
増幅器を提供することにある。
システムにおいて使用するのに適したリニア広帯域差動
増幅器を提供することにある。
本発明の更に別の目的の１つは、出力電流を線型化す
るための相殺（キャンセル）回路を有するリニア広帯域
差動増幅器を提供することにある。
るための相殺（キャンセル）回路を有するリニア広帯域
差動増幅器を提供することにある。
上記の目的及びその他の目的によると、第１の差動増
幅器部分（18,20,34,38）及び第２の差動増幅器部分（2
2,24,36,40）を含むリニア広帯域差動増幅器が提供され
ている。各差動増幅器部分は差動接続された第１（３）
及び第２（４）のトランジスタ対を含み、第１及び第２
の差動増幅器部分の第１及び第３のトランジスタ対のベ
ースはそれぞれ第１及び第２の入力（14,16）に結合さ
れており、一方第１及び第２の差動増幅器部分の第２及
び第４のトランジスタ対のベースは基準電圧VBが供給さ
れる端子（42）に結合されており、第１の差動増幅器部
分の第１のトランジスタ対（18,20）のコレクタは第１
及び第２の差動増幅器部分の第２及び第４のトランジス
タ対のトランジスタの内の１つのコレクタによってそれ
ぞれ第１の出力（44）に相互接続しているが、第２の差
動増幅器部分の第３のトランジスタ対（22,24）のコレ
クタは第１及び第２の差動増幅器部分の第２及び第４の
トランジスタ対のトランジスタの内の他方のトランジス
タのコレクタによってそれぞれ第２の出力（46）に接続
されており、線型化素子は第１及び第２の差動増幅器部
分の各々の第２及び第４のトランジスタ対の各々のトラ
ンジスタ（36,38）のエミッタ間に結合され、ベース−
エミッタ間ダイオードの非線型性効果を相殺（キャンセ
ル）する相殺（キャンセル）信号を与える。
幅器部分（18,20,34,38）及び第２の差動増幅器部分（2
2,24,36,40）を含むリニア広帯域差動増幅器が提供され
ている。各差動増幅器部分は差動接続された第１（３）
及び第２（４）のトランジスタ対を含み、第１及び第２
の差動増幅器部分の第１及び第３のトランジスタ対のベ
ースはそれぞれ第１及び第２の入力（14,16）に結合さ
れており、一方第１及び第２の差動増幅器部分の第２及
び第４のトランジスタ対のベースは基準電圧VBが供給さ
れる端子（42）に結合されており、第１の差動増幅器部
分の第１のトランジスタ対（18,20）のコレクタは第１
及び第２の差動増幅器部分の第２及び第４のトランジス
タ対のトランジスタの内の１つのコレクタによってそれ
ぞれ第１の出力（44）に相互接続しているが、第２の差
動増幅器部分の第３のトランジスタ対（22,24）のコレ
クタは第１及び第２の差動増幅器部分の第２及び第４の
トランジスタ対のトランジスタの内の他方のトランジス
タのコレクタによってそれぞれ第２の出力（46）に接続
されており、線型化素子は第１及び第２の差動増幅器部
分の各々の第２及び第４のトランジスタ対の各々のトラ
ンジスタ（36,38）のエミッタ間に結合され、ベース−
エミッタ間ダイオードの非線型性効果を相殺（キャンセ
ル）する相殺（キャンセル）信号を与える。
従って、本発明の構成は以下に示す通りである。即
ち、差動接続された第１のトランジスタ対（18,20）及
び第２のトランジスタ対（34,38）を含み、前記第１の
トランジスタ対（18,20）のベースは第１の入力（14）
に結合され、前記第２のトランジスタ対（34,38）のベ
ースは基準電圧（VB）が供給される端子（42）に結合さ
れ、前記第１のトランジスタ対（18,20）のコレクタ及
び前記第２のトランジスタ対（34,38）の第１のトラン
ジスタ（38）のコレクタは第１の出力（44）に結合さ
れ、前記第２のトランジスタ対（34,38）の第２のトラ
ンジスタ（34）のコレクタは第２の出力（46）に結合さ
れている第１の差動増幅器部分（18,20,34,38）と、 差動接続された第３のトランジスタ対（22,24）及び
第４のトランジスタ対（36,40）を含み、前記第３のト
ランジスタ対（22,24）のベースは第２の入力（16）に
結合され、前記第４のトランジスタ対（36,40）のベー
スは前記基準電圧VBが供給される端子（42）に結合さ
れ、前記第３のトランジスタ対（22,24）のコレクタ及
び前記第４のトランジスタ対（36,40）の第１のトラン
ジスタ（36）のコレクタは前記第２の出力（46）に結合
され、前記第４のトランジスタ対（36,40）の第２のト
ランジスタ（40）のコレクタは前記第１の出力（44）に
結合されている第２の差動増幅器部分（22,24,36,40）
と、 前記第１の差動増幅器部分（18,20,34,38）の前記第
２のトランジスタ対（34,38）の前記第１のトランジス
タ（38）のエミッタと、前記第２の差動増幅器部分（2
2,24,36,40）の前記第４のトランジスタ対（36,40）の
前記第１のトランジスタ（36）のエミッタとの間に結合
された回路手段とから構成され、 前記第１及び第４のトランジスタ対を構成するトラン
ジスタ（18,20,36,40）が第１の動作状態にある時の該
トランジスタ（18,20,36,40）のベース−エミッタ間電
圧（VBE1）と、前記第２及び第３のトランジスタ対を構
成するトランジスタ（22,24,34,38）が第２の動作状態
にある時の該トランジスタ（22,24,34,38）のベース−
エミッタ間電圧（VBE2）との差電圧（VBE1−VBE2）によ
って生ずる非線型効果は、前記回路手段の両端に発生さ
れた信号によって相殺されて、線型な差動入力電圧
（Vi,−Vi）対差動出力電流（i0,−i0）特性を与えるこ
とを特徴とするリニア広帯域差動増幅器（10）としての
構成を有する。
ち、差動接続された第１のトランジスタ対（18,20）及
び第２のトランジスタ対（34,38）を含み、前記第１の
トランジスタ対（18,20）のベースは第１の入力（14）
に結合され、前記第２のトランジスタ対（34,38）のベ
ースは基準電圧（VB）が供給される端子（42）に結合さ
れ、前記第１のトランジスタ対（18,20）のコレクタ及
び前記第２のトランジスタ対（34,38）の第１のトラン
ジスタ（38）のコレクタは第１の出力（44）に結合さ
れ、前記第２のトランジスタ対（34,38）の第２のトラ
ンジスタ（34）のコレクタは第２の出力（46）に結合さ
れている第１の差動増幅器部分（18,20,34,38）と、 差動接続された第３のトランジスタ対（22,24）及び
第４のトランジスタ対（36,40）を含み、前記第３のト
ランジスタ対（22,24）のベースは第２の入力（16）に
結合され、前記第４のトランジスタ対（36,40）のベー
スは前記基準電圧VBが供給される端子（42）に結合さ
れ、前記第３のトランジスタ対（22,24）のコレクタ及
び前記第４のトランジスタ対（36,40）の第１のトラン
ジスタ（36）のコレクタは前記第２の出力（46）に結合
され、前記第４のトランジスタ対（36,40）の第２のト
ランジスタ（40）のコレクタは前記第１の出力（44）に
結合されている第２の差動増幅器部分（22,24,36,40）
と、 前記第１の差動増幅器部分（18,20,34,38）の前記第
２のトランジスタ対（34,38）の前記第１のトランジス
タ（38）のエミッタと、前記第２の差動増幅器部分（2
2,24,36,40）の前記第４のトランジスタ対（36,40）の
前記第１のトランジスタ（36）のエミッタとの間に結合
された回路手段とから構成され、 前記第１及び第４のトランジスタ対を構成するトラン
ジスタ（18,20,36,40）が第１の動作状態にある時の該
トランジスタ（18,20,36,40）のベース−エミッタ間電
圧（VBE1）と、前記第２及び第３のトランジスタ対を構
成するトランジスタ（22,24,34,38）が第２の動作状態
にある時の該トランジスタ（22,24,34,38）のベース−
エミッタ間電圧（VBE2）との差電圧（VBE1−VBE2）によ
って生ずる非線型効果は、前記回路手段の両端に発生さ
れた信号によって相殺されて、線型な差動入力電圧
（Vi,−Vi）対差動出力電流（i0,−i0）特性を与えるこ
とを特徴とするリニア広帯域差動増幅器（10）としての
構成を有する。
或いはまた、前記回路手段は第１の抵抗値（R2）を有
する抵抗（56）を有することを特徴とするリニア広帯域
差動増幅器（10）としての構成を有する。
する抵抗（56）を有することを特徴とするリニア広帯域
差動増幅器（10）としての構成を有する。
或いはまた、前記第１の差動増幅器部分（18,20,34,3
8）は、 前記第１のトランジスタ対（18,20）の第１のトラン
ジスタ（18）及び前記第２のトランジスタ対（34,38）
の第２のトランジスタ（34）のエミッタ間に結合され、
所定の抵抗値（R1）を有する第１の抵抗（60）と、 前記第１のトランジスタ対（18,20）の第２のトラン
ジスタ（20）及び前記第２のトランジスタ対（34,38）
の前記第１のトランジスタ（38）のエミッタ間に結合さ
れ、所定の抵抗値（R1）を有する第２の抵抗（62）とを
有することを特徴とするリニア広帯域差動増幅器（10）
としての構成を有する。
8）は、 前記第１のトランジスタ対（18,20）の第１のトラン
ジスタ（18）及び前記第２のトランジスタ対（34,38）
の第２のトランジスタ（34）のエミッタ間に結合され、
所定の抵抗値（R1）を有する第１の抵抗（60）と、 前記第１のトランジスタ対（18,20）の第２のトラン
ジスタ（20）及び前記第２のトランジスタ対（34,38）
の前記第１のトランジスタ（38）のエミッタ間に結合さ
れ、所定の抵抗値（R1）を有する第２の抵抗（62）とを
有することを特徴とするリニア広帯域差動増幅器（10）
としての構成を有する。
或いはまた、前記第２の差動増幅器部分（22,24,36,4
0）は、 前記第３のトランジスタ対（22,24）の第１のトラン
ジスタ（22）及び前記第４のトランジスタ対（36,40）
の第２のトランジスタ（40）のエミッタ間に結合され、
所定の抵抗値（R1）を有する第３の抵抗（66）と、 前記第３のトランジスタ対（22,24）の第２のトラン
ジスタ（24）及び前記第４のトランジスタ対（36,40）
の第１のトランジスタ（36）のエミッタ間に結合され、
所定の抵抗値（R1）を有する第４の抵抗（64）とを有す
ることを特徴とするリニア広帯域差動増幅器（10）とし
ての構成を有する。
0）は、 前記第３のトランジスタ対（22,24）の第１のトラン
ジスタ（22）及び前記第４のトランジスタ対（36,40）
の第２のトランジスタ（40）のエミッタ間に結合され、
所定の抵抗値（R1）を有する第３の抵抗（66）と、 前記第３のトランジスタ対（22,24）の第２のトラン
ジスタ（24）及び前記第４のトランジスタ対（36,40）
の第１のトランジスタ（36）のエミッタ間に結合され、
所定の抵抗値（R1）を有する第４の抵抗（64）とを有す
ることを特徴とするリニア広帯域差動増幅器（10）とし
ての構成を有する。
或いはまた、前記第１乃至第４の抵抗（60,62,64,6
6）の抵抗値（R1）は前記回路手段の抵抗（56）の前記
第１の抵抗値（R2）の２倍であることを特徴とするリニ
ア広帯域差動増幅器（10）としての構成を有する。
6）の抵抗値（R1）は前記回路手段の抵抗（56）の前記
第１の抵抗値（R2）の２倍であることを特徴とするリニ
ア広帯域差動増幅器（10）としての構成を有する。
或いはまた、前記第１の差動増幅器部分（18,20,34,3
8）及び第２の差動増幅器部分（22,24,36,40）の各々の
トランジスタ（18,20,22,24,34,36,38,40）のエミッタ
にそれぞれ結合され、実質的に一定の電流（IE）を供給
する定電流源（26,28,30,32,48,50,52,54）を有するこ
とを特徴とするリニア広帯域差動増幅器（10）としての
構成を有する。
8）及び第２の差動増幅器部分（22,24,36,40）の各々の
トランジスタ（18,20,22,24,34,36,38,40）のエミッタ
にそれぞれ結合され、実質的に一定の電流（IE）を供給
する定電流源（26,28,30,32,48,50,52,54）を有するこ
とを特徴とするリニア広帯域差動増幅器（10）としての
構成を有する。
リニア広帯域差動増幅器は、第１及び第２の差動増幅
器部分を含み、その各部分は差動接続された第１及び第
２のトランジスタ対を含み、かつ第１及び第２の差動増
幅器部分の各々の第２のトランジスタ対の第１のトラン
ジスタのエミッタ間に結合され、ベース−エミッタ接合
の非線型効果を相殺する線型化素子を含む。
器部分を含み、その各部分は差動接続された第１及び第
２のトランジスタ対を含み、かつ第１及び第２の差動増
幅器部分の各々の第２のトランジスタ対の第１のトラン
ジスタのエミッタ間に結合され、ベース−エミッタ接合
の非線型効果を相殺する線型化素子を含む。
第１図は、本発明の実施例としてのリニア広帯域差動
増幅器の模式的回路構成図を示す。リニア広帯域差動増
幅器10は、従来のバイポーラプロセス技術を用いて、モ
ノリシック集積回路の形式で製造するのに適しているこ
とが理解できる。負荷手段12は、それぞれ逆位相出力電
流i0及び−i0が供給される第１及び第２の出力44及び46
に結合されている。リニア広帯域差動増幅器10は、第１
の入力14及び第２の入力16において差動的に印加された
差動入力電圧Vi,−Viを負荷手段12において供給される
差動出力電圧i0,−i0に変換する。リニア広帯域差動増
幅器10の第１の差動増幅器部分は、差動接続された第１
及び第２のトランジスタ対18:20及び34:38を含む。同様
に、第２の差動増幅器部分は、差動接続された第３及び
第４のトランジスタ対22:24及び36:40を含む。トランジ
スタ18及び20のベースは第１の入力14に結合されている
が、一方トランジスタ22及び24のベースは第２の入力16
に結合されている。トランジスタ34,36,38及び40のベー
スは、基準電圧VBが供給される端子42に結合されてい
る。トランジスタ18,20,38及び40のコレクタは、第１の
出力44に結合されているが、トランジスタ22,24,34及び
36のコレクタは第２の出力46に結合されている。これら
のトランジスタ18,20,22,24,34,36,38及び40のエミッタ
にはそれぞれ等しい値の定電流IEを供給する定電流源2
6,28,30,32,48,50,52及び54が結合されている。トラン
ジスタ18のエミッタは抵抗60を介してトランジスタ34の
エミッタに結合されているが、一方トランジスタ20のエ
ミッタは抵抗62を介してトランジスタ38のエミッタに結
合されている。同様に、抵抗64によってトランジスタ24
のエミッタとトランジスタ36のエミッタが結合され、抵
抗66によってトランジスタ22のエミッタとトランジスタ
40のエミッタが結合されている。差動増幅器部分の動作
は第１の入力14及び第２の入力16間に印加された差動入
力電圧Vi及び−Viによってトランジスタ18,20,36及び40
が導通する一方で、トランジスタ22,24,34及び38がター
ンオフされ、その逆もまた行われるという通常通りのも
のである。
増幅器の模式的回路構成図を示す。リニア広帯域差動増
幅器10は、従来のバイポーラプロセス技術を用いて、モ
ノリシック集積回路の形式で製造するのに適しているこ
とが理解できる。負荷手段12は、それぞれ逆位相出力電
流i0及び−i0が供給される第１及び第２の出力44及び46
に結合されている。リニア広帯域差動増幅器10は、第１
の入力14及び第２の入力16において差動的に印加された
差動入力電圧Vi,−Viを負荷手段12において供給される
差動出力電圧i0,−i0に変換する。リニア広帯域差動増
幅器10の第１の差動増幅器部分は、差動接続された第１
及び第２のトランジスタ対18:20及び34:38を含む。同様
に、第２の差動増幅器部分は、差動接続された第３及び
第４のトランジスタ対22:24及び36:40を含む。トランジ
スタ18及び20のベースは第１の入力14に結合されている
が、一方トランジスタ22及び24のベースは第２の入力16
に結合されている。トランジスタ34,36,38及び40のベー
スは、基準電圧VBが供給される端子42に結合されてい
る。トランジスタ18,20,38及び40のコレクタは、第１の
出力44に結合されているが、トランジスタ22,24,34及び
36のコレクタは第２の出力46に結合されている。これら
のトランジスタ18,20,22,24,34,36,38及び40のエミッタ
にはそれぞれ等しい値の定電流IEを供給する定電流源2
6,28,30,32,48,50,52及び54が結合されている。トラン
ジスタ18のエミッタは抵抗60を介してトランジスタ34の
エミッタに結合されているが、一方トランジスタ20のエ
ミッタは抵抗62を介してトランジスタ38のエミッタに結
合されている。同様に、抵抗64によってトランジスタ24
のエミッタとトランジスタ36のエミッタが結合され、抵
抗66によってトランジスタ22のエミッタとトランジスタ
40のエミッタが結合されている。差動増幅器部分の動作
は第１の入力14及び第２の入力16間に印加された差動入
力電圧Vi及び−Viによってトランジスタ18,20,36及び40
が導通する一方で、トランジスタ22,24,34及び38がター
ンオフされ、その逆もまた行われるという通常通りのも
のである。
明らかなように、非線型効果はリニア広帯域差動増幅
器10の差動増幅器部分において生ずる。即ち、第１の差
動増幅器部分のトランジスタ34及び38に比べてトランジ
スタ18及び20のVBE（トランジスタのベース−エミッタ
間ダイオード両端に生じる電圧）における不等の変化、
及び第２の差動増幅器部分のトランジスタ36及び40に比
べてトランジスタ22及び24のVBEにおける不等の変化に
よって、リニア広帯域差動増幅器10の差動増幅器部分に
おいて生じる。例えば、トランジスタ18及び20が第１の
入力14に印加された正電圧Viに応答してターンオンされ
ると、トランジスタ34及び38はターンオフされる。同様
に、第２の入力16に印加された負電圧−Viに応答してト
ランジスタ36及び40はターンオンされ、トランジスタ22
及び24はターンオフされる。この状態においては、トラ
ンジスタ18,20,36及び40のVBEはわずかに上昇するが、
一方トランジスタ22,24,34及び38のVBEは非常に大きく
低下する。従って、差動入力電圧Vi及び−Viに対してト
ランジスタ18,20,36及び40を流れる電流i1における変化
は、トランジスタ22,24,34及び38を流れる電流−i1にお
ける変化に比べて線型的（リニア）ではない。従って、
印加された差動入力電圧Vi,−Viを差動出力電流i0,−i0
に変換する際に、差動増幅器によってひずみが発生す
る。
器10の差動増幅器部分において生ずる。即ち、第１の差
動増幅器部分のトランジスタ34及び38に比べてトランジ
スタ18及び20のVBE（トランジスタのベース−エミッタ
間ダイオード両端に生じる電圧）における不等の変化、
及び第２の差動増幅器部分のトランジスタ36及び40に比
べてトランジスタ22及び24のVBEにおける不等の変化に
よって、リニア広帯域差動増幅器10の差動増幅器部分に
おいて生じる。例えば、トランジスタ18及び20が第１の
入力14に印加された正電圧Viに応答してターンオンされ
ると、トランジスタ34及び38はターンオフされる。同様
に、第２の入力16に印加された負電圧−Viに応答してト
ランジスタ36及び40はターンオンされ、トランジスタ22
及び24はターンオフされる。この状態においては、トラ
ンジスタ18,20,36及び40のVBEはわずかに上昇するが、
一方トランジスタ22,24,34及び38のVBEは非常に大きく
低下する。従って、差動入力電圧Vi及び−Viに対してト
ランジスタ18,20,36及び40を流れる電流i1における変化
は、トランジスタ22,24,34及び38を流れる電流−i1にお
ける変化に比べて線型的（リニア）ではない。従って、
印加された差動入力電圧Vi,−Viを差動出力電流i0,−i0
に変換する際に、差動増幅器によってひずみが発生す
る。
本発明のリニア広帯域差動増幅器においては、差動増
幅器部分におけるトランジスタのベース−エミッタ間ダ
イオードの非線型効果は、相殺（キャンセル）回路また
は線型化（リニア）回路を使用することによって除去さ
れる。この相殺（キャンセル）回路は図示されているよ
うに、トランジスタ36のエミッタとトランジスタ38のエ
ミッタに結合されている抵抗56を含む。抵抗60,62,64及
び66の抵抗値はR1に等しいが、一方抵抗56の抵抗値はR2
に等しい。
幅器部分におけるトランジスタのベース−エミッタ間ダ
イオードの非線型効果は、相殺（キャンセル）回路また
は線型化（リニア）回路を使用することによって除去さ
れる。この相殺（キャンセル）回路は図示されているよ
うに、トランジスタ36のエミッタとトランジスタ38のエ
ミッタに結合されている抵抗56を含む。抵抗60,62,64及
び66の抵抗値はR1に等しいが、一方抵抗56の抵抗値はR2
に等しい。
差動増幅器部分のベース−エミッタ間ダイオードの非
線型効果がどのようにして相殺（キャンセル）されるか
を説明する。ここで、正方向入力電圧が第２の入力16に
対して第１の入力14において印加されると仮定し、かつ
電圧VBE1はトランジスタ18及び20のベース−エミッタ間
に発生され、電圧VBE2はトランジスタ22及び24のベース
−エミッタ間に発生されると仮定する。トランジスタ18
及び20がターンオフされると、電流i1が抵抗（R1）60及
び62を流れ、トランジスタ34及び38を介して端子42へ流
れる。これは、これらのトランジスタのベース−エミッ
タ間にVBE2に等しいバイアス電圧が発生される。同様
に、トランジスタ22及び24がターンオフすると、電流i1
がトランジスタ36及び40から抵抗（R1）64及び66を介し
て流れる。従って、VBE1はこれら２つのトランジスタ36
及び40のベース−エミッタ接合間に発生する。トランジ
スタ36及び38のエミッタ間の差電圧によって抵抗56なら
びにそこを流れる電流i2が発生する。
線型効果がどのようにして相殺（キャンセル）されるか
を説明する。ここで、正方向入力電圧が第２の入力16に
対して第１の入力14において印加されると仮定し、かつ
電圧VBE1はトランジスタ18及び20のベース−エミッタ間
に発生され、電圧VBE2はトランジスタ22及び24のベース
−エミッタ間に発生されると仮定する。トランジスタ18
及び20がターンオフされると、電流i1が抵抗（R1）60及
び62を流れ、トランジスタ34及び38を介して端子42へ流
れる。これは、これらのトランジスタのベース−エミッ
タ間にVBE2に等しいバイアス電圧が発生される。同様
に、トランジスタ22及び24がターンオフすると、電流i1
がトランジスタ36及び40から抵抗（R1）64及び66を介し
て流れる。従って、VBE1はこれら２つのトランジスタ36
及び40のベース−エミッタ接合間に発生する。トランジ
スタ36及び38のエミッタ間の差電圧によって抵抗56なら
びにそこを流れる電流i2が発生する。
第１の出力44及び第２の出力46において生じた逆位相
出力電流の絶対値i0は下記に等しい。即ち、 i0＝3i1＋i2＋i1 （１） 従って、 i0＝2i1＋i2 （２） 更に、 Vi＝i1R1＋（VBE1−VBE2） （３） または、 同様に、 式（４）及び（５）を式（２）に代入すると、下記の
式（６）が得られる。即ち、 もしもR2＝R1/2であるとすると、 となる。
出力電流の絶対値i0は下記に等しい。即ち、 i0＝3i1＋i2＋i1 （１） 従って、 i0＝2i1＋i2 （２） 更に、 Vi＝i1R1＋（VBE1−VBE2） （３） または、 同様に、 式（４）及び（５）を式（２）に代入すると、下記の
式（６）が得られる。即ち、 もしもR2＝R1/2であるとすると、 となる。
従って、本発明のリニア広帯域差動増幅器における相
殺（キャンセル）回路はリニア広帯域差動増幅器10の入
力段のトランジスタのベース−エミッタ間ダイオードの
非線型効果を相殺するので、出力電流は差動的に印加さ
れた差動入力電圧Vi,−Viの線型（リニア）な関数とな
る。
殺（キャンセル）回路はリニア広帯域差動増幅器10の入
力段のトランジスタのベース−エミッタ間ダイオードの
非線型効果を相殺するので、出力電流は差動的に印加さ
れた差動入力電圧Vi,−Viの線型（リニア）な関数とな
る。
従って、出力が広帯域の入力信号周波数にわたって線
型である新規なリニア広帯域差動増幅器が開示された。
このリニア広帯域差動増幅器は第１及び第２の差動増幅
器部分及び線型化素子を含み、この線型化素子は差動増
幅器を構成するトランジスタのベース−エミッタ接合の
ダイオードにおける非線型性の効果を除去する。
型である新規なリニア広帯域差動増幅器が開示された。
このリニア広帯域差動増幅器は第１及び第２の差動増幅
器部分及び線型化素子を含み、この線型化素子は差動増
幅器を構成するトランジスタのベース−エミッタ接合の
ダイオードにおける非線型性の効果を除去する。
第１図は、本発明の実施例としてのリニア広帯域差動増
幅器の模式的回路構成図である。 10……リニア広帯域差動増幅器 12……負荷手段 14……第１の入力 16……第２の入力 18,20,22,24,34,36,38,40……トランジスタ 26,28,30,32,48,50,52,54……定電流源 42……端子 44……第１の出力 46……第２の出力 56,60,62,64,66……抵抗 （18,20）……第１のトランジスタ対 （34,38）……第２のトランジスタ対 （22,24）……第３のトランジスタ対 （36,40）……第４のトランジスタ対 i0,−i0……差動出力電流（逆位相出力電流） Vi,−Vi……差動入力電圧 IE……電流 R1,R2……抵抗値 VBE1,VBE2……ベース−エミッタ間電圧
幅器の模式的回路構成図である。 10……リニア広帯域差動増幅器 12……負荷手段 14……第１の入力 16……第２の入力 18,20,22,24,34,36,38,40……トランジスタ 26,28,30,32,48,50,52,54……定電流源 42……端子 44……第１の出力 46……第２の出力 56,60,62,64,66……抵抗 （18,20）……第１のトランジスタ対 （34,38）……第２のトランジスタ対 （22,24）……第３のトランジスタ対 （36,40）……第４のトランジスタ対 i0,−i0……差動出力電流（逆位相出力電流） Vi,−Vi……差動入力電圧 IE……電流 R1,R2……抵抗値 VBE1,VBE2……ベース−エミッタ間電圧
Claims (6)
- 【請求項１】差動接続された第１及び第２のトランジス
タ対を含み、前記第１のトランジスタ対のベースは第１
の入力に結合され、前記第２のトランジスタ対のベース
は基準電圧が供給される端子に結合され、前記第１のト
ランジスタ対のコレクタ及び前記第２のトランジスタ対
の第１のトランジスタのコレクタは第１の出力に結合さ
れ、前記第２のトランジスタ対の第２のトランジスタの
コレクタは第２の出力に結合されている第１の差動増幅
器部分と、 差動接続された第３及び第４のトランジスタ対を含み、
前記第３のトランジスタ対のベースは第２の入力に結合
され、前記第４のトランジスタ対のベースは前記基準電
圧が供給される端子に結合され、前記第３のトランジス
タ対のコレクタ及び前記第４のトランジスタ対の第１の
トランジスタのコレクタは前記第２の出力に結合され、
前記第４のトランジスタ対の第２のトランジスタのコレ
クタは前記第１の出力に結合されている第２の差動増幅
器部分と、 前記第１の差動増幅器部分の前記第２のトランジスタ対
の前記第１のトランジスタのエミッタと、前記第２の差
動増幅器部分の前記第４のトランジスタ対の前記第１の
トランジスタのエミッタとの間に結合された回路手段と
から構成され、 前記第１及び第４のトランジスタ対を構成するトランジ
スタが第１の動作状態にある時の該トランジスタのベー
ス−エミッタ間電圧（VBE1）と、前記第２及び第３のト
ランジスタ対を構成するトランジスタが第２の動作状態
にある時の該トランジスタのベース−エミッタ間電圧
（VBE2）との差電圧（VBE1−VBE2）によって生ずる非線
型効果は、前記回路手段の両端に発生された信号によっ
て相殺されて、線型な差動入力電圧（Vi,−Vi）対差動
出力電流（i0,−i0）特性を与えることを特徴とするリ
ニア広帯域差動増幅器。 - 【請求項２】前記回路手段は第１の抵抗値を有する抵抗
を有することを特徴とする請求項１記載のリニア広帯域
差動増幅器。 - 【請求項３】前記第１の差動増幅器部分は、 前記第１のトランジスタ対の第１のトランジスタ及び前
記第２のトランジスタ対の第２のトランジスタのエミッ
タ間に結合され、所定の抵抗値を有する第１の抵抗と、 前記第１のトランジスタ対の第２のトランジスタ及び前
記第２のトランジスタ対の第１のトランジスタのエミッ
タ間に結合され、所定の抵抗値を有する第２の抵抗とを
有することを特徴とする請求項２記載のリニア広帯域差
動増幅器。 - 【請求項４】前記第２の差動増幅器部分は、 前記第３のトランジスタ対の第１のトランジスタ及び前
記第４のトランジスタ対の第２のトランジスタのエミッ
タ間に結合され、所定の抵抗値を有する第３の抵抗と、 前記第３のトランジスタ対の第２のトランジスタ及び前
記第４のトランジスタ対の第１のトランジスタのエミッ
タ間に結合され、所定の抵抗値を有する第４の抵抗とを
有することを特徴とする請求項３記載のリニア広帯域差
動増幅器。 - 【請求項５】前記第１乃至第４の抵抗の抵抗値は前記回
路手段の抵抗の前記第１の抵抗値の２倍であることを特
徴とする請求項４記載のリニア広帯域差動増幅器。 - 【請求項６】前記第１の差動増幅器部分及び第２の差動
増幅器部分の各々のトランジスタのエミッタにそれぞれ
結合され、実質的に一定の電流を供給する電流源を有す
ることを特徴とする請求項５記載のリニア広帯域差動増
幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US181,886 | 1988-04-15 | ||
| US07/181,886 US4794348A (en) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | Linear wideband differential amplifier and method for linearizing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01305706A JPH01305706A (ja) | 1989-12-11 |
| JP2748017B2 true JP2748017B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=22666228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1091684A Expired - Fee Related JP2748017B2 (ja) | 1988-04-15 | 1989-04-11 | リニア広帯域差動増幅器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4794348A (ja) |
| JP (1) | JP2748017B2 (ja) |
| KR (1) | KR970005289B1 (ja) |
| GB (1) | GB2217541B (ja) |
| HK (1) | HK13895A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0400650B1 (en) * | 1989-05-31 | 1996-10-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Linearized differential amplifier |
| FR2661291A1 (fr) * | 1990-04-19 | 1991-10-25 | Philips Composants | Circuit suiveur differentiel. |
| GB9318883D0 (en) * | 1993-09-10 | 1993-10-27 | Taylor David | Godiver |
| GB9318836D0 (en) * | 1993-09-10 | 1993-10-27 | Plessey Semiconductors Ltd | Amplifier arrangements |
| US5506536A (en) * | 1994-12-14 | 1996-04-09 | National Semiconductor Corporation | Differential amplifier with exponential gain characteristic |
| US6104242A (en) * | 1998-10-30 | 2000-08-15 | Microtune, Inc. | Highly linear transconductor with passive feedback |
| US6856197B1 (en) * | 2003-07-28 | 2005-02-15 | Electronic Topologies, Inc. | Symmetrical current amplifier |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4748420A (en) * | 1987-10-19 | 1988-05-31 | Tektronix, Inc. | Quadcomp amplifier |
-
1988
- 1988-04-15 US US07/181,886 patent/US4794348A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-04-11 JP JP1091684A patent/JP2748017B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-04-12 KR KR1019890004801A patent/KR970005289B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-04-14 GB GB8908508A patent/GB2217541B/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-06 HK HK13895A patent/HK13895A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2217541A (en) | 1989-10-25 |
| KR890016750A (ko) | 1989-11-30 |
| KR970005289B1 (ko) | 1997-04-15 |
| US4794348A (en) | 1988-12-27 |
| HK13895A (en) | 1995-02-10 |
| GB8908508D0 (en) | 1989-06-01 |
| JPH01305706A (ja) | 1989-12-11 |
| GB2217541B (en) | 1992-05-20 |
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Legal Events
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