JP3063124B2 - Amplifier circuit - Google Patents

Amplifier circuit

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は演算増幅器を利用した増幅回路に関し,特に
高いCMRRを得ることのできるように改良されたIC用増幅
回路に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifier circuit using an operational amplifier, and more particularly to an IC amplifier circuit improved to obtain a high CMRR.

(従来の技術) 演算増幅器を用いた簡易形の増幅回路の一例を第2図
を参照して説明する。
(Prior Art) An example of a simplified amplifier circuit using an operational amplifier will be described with reference to FIG.

この増幅回路は,演算増幅器OP2の非反転入力端子,
反転入力端子にそれぞれ抵抗器R1,R2を介して入力端子T
A,TBを接続し,出力端子と非反転入力端子との間には帰
還抵抗器R3を接続して成る。この回路は,2つの入力の差
電圧を一定の増幅率で増幅する。
The amplifier circuit has a non-inverting input terminal of the operational amplifier OP 2,
Input terminal T via inverting input terminal via resistors R 1 and R 2 respectively
A, connect the T B, formed by connecting a feedback resistor R 3 between the output terminal and the non-inverting input terminal. This circuit amplifies the difference voltage between the two inputs with a constant amplification factor.

(発明が解決しようとする課題) このような演算増幅器を用いたIC用増幅回路では,高
いCMRR(同相電圧除去比)を得るためには,特に抵抗器
R1〜R4として相対精度の極めて高い抵抗器が必要であ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) In an IC amplifier circuit using such an operational amplifier, in order to obtain a high CMRR (common mode voltage rejection ratio), a resistor
It requires very high resistor relative precision as R 1 to R 4.

すなわち,第2図のような増幅回路では,入力端子
TA,TBの電圧をそれぞれVINA,VINBとし,出力端子TOUT
電圧をVOUTとすると, VOUT=VINA・R4・(R1+R2)/(R3+R4)・R1−VINB・R2/R1 で表わされる。なお,R1〜R4はそれぞれ抵抗器R1〜R4
抵抗値を表わすものとする。
That is, in the amplifier circuit shown in FIG.
Assuming that the voltages of T A and T B are V INA and V INB , respectively, and the voltage of the output terminal T OUT is V OUT , V OUT = V INA · R 4 · (R 1 + R 2 ) / (R 3 + R 4 ) • R 1 −V INB · R 2 / R 1 Note that R 1 to R 4 represent the resistance values of the resistors R 1 to R 4 , respectively.

ここで,R1=R3,R2=R4の条件を考えると, VOUT=(VINA−VINB)R2/R1となり,VINA=VINBの時には
VOUT=0となる。
Here, considering the conditions of R 1 = R 3 and R 2 = R 4 , V OUT = (V INA −V INB ) R 2 / R 1 , and when V INA = V INB
V OUT = 0.

しかしながら,一般的なICの製造段階では,上記の条
件を満足させるには不十分であり,相対精度を高くする
ために特別な製造段階を経たものは非常に高価になると
いう問題点があった。
However, in the general IC manufacturing stage, it is not sufficient to satisfy the above-mentioned conditions, and there is a problem that a device that has gone through a special manufacturing stage to increase the relative accuracy is very expensive. .

それ故,本発明の課題は抵抗器の相対精度の影響を受
けずに高いCMRRを得ることのできるIC用増幅回路を提供
することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an IC amplifier circuit that can obtain a high CMRR without being affected by the relative accuracy of a resistor.

(課題を解決するための手段) 本発明による増幅回路は、2つの入力の差電圧を電流
信号に変換する電圧−電流変換回路と,前記電流信号を
電圧信号に変換して出力する電流−電圧変換回路とを含
み,前記電圧−電流変換回路は,差動回路を構成する2
つのトランジスタのエミッタ間に接続された第1の抵抗
器の両端におけるそれぞれの電圧変化を,前記第1の抵
抗器の両端にそれぞれ接続したカレントミラー回路によ
り電流の変化として取り出すものであり,前記カレント
ミラー回路は、前記第1の抵抗器の一端にコレクタを接
続した第1のトランジスタと前記差動回路とは別の差動
回路を構成している2つのトランジスタの一方のトラン
ジスタにおけるベースにコレクタを接続した第2のトラ
ンジスタとを含む第1のカレントミラー回路と、前記第
1の抵抗器の他端にコレクタを接続した第3のトランジ
スタと前記別の差動回路を構成している2つのトランジ
スタの他方のトランジスタにおけるベースにコレクタを
接続した第4のトランジスタとを含む第2のカレントミ
ラー回路とから成り、前記第1、第2のカレントミラー
回路の一方における2つのトランジスタのコレクタに前
記電圧変化により電流が流れると、この電流が前記別の
差動回路を通して前記電流−電圧変換回路に伝えられる
ものであり、前記電流−電圧変換回路は,帰還抵抗器を
接続した演算増幅器による負帰還型の増幅回路から成る
ことを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) An amplifier circuit according to the present invention includes a voltage-current conversion circuit that converts a difference voltage between two inputs into a current signal, and a current-voltage that converts the current signal into a voltage signal and outputs the voltage signal. And a voltage-current conversion circuit, wherein the voltage-current conversion circuit comprises a differential circuit.
Voltage changes at both ends of a first resistor connected between the emitters of the two transistors are taken out as current changes by current mirror circuits respectively connected to both ends of the first resistor. The mirror circuit includes a first transistor having a collector connected to one end of the first resistor and a collector connected to a base of one of two transistors constituting a differential circuit different from the differential circuit. A first current mirror circuit including a connected second transistor; a third transistor having a collector connected to the other end of the first resistor; and two transistors forming the another differential circuit And a second current mirror circuit including a fourth transistor having a collector connected to the base of the other transistor of the second transistor. When a current flows through the collectors of two transistors in one of the first and second current mirror circuits due to the voltage change, the current is transmitted to the current-voltage conversion circuit through the another differential circuit. The current-to-voltage conversion circuit is characterized in that the current-to-voltage conversion circuit comprises a negative-feedback amplifier circuit using an operational amplifier to which a feedback resistor is connected.

(実施例) 第1図を参照して本発明の一実施例について説明す
る。
(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本回路は,バイアス用端子Vbiを有するバイアス回路1
3,入力切換回路14,第1の入力端子TAを有する第1の入
力回路11,第2の入力端子TBを有する第2の入力回路12,
第1,第2の入力端子TA,TB間の差電圧を電流信号に変換
するための電圧−電流変換回路15,前記電流信号を電圧
信号に変換して出力端子Toutから出力する電流−電圧変
換回路16とを有する。
This circuit consists of a bias circuit 1 having a bias terminal V bi.
3, the input switching circuit 14, a first input circuit 11 having a first input terminal T A, the second input circuit 12 having a second input terminal T B,
A voltage-current conversion circuit 15 for converting a difference voltage between the first and second input terminals T A and T B into a current signal, and a current which converts the current signal into a voltage signal and outputs from the output terminal T out A voltage conversion circuit 16;

第1,第2の入力回路11,12はそれぞれ,NPN入力用のト
ランジスタQ5,Q7と,PNP入力用のトランジスタQ6,Q8とを
有する。これらのトランジスタの動作状態は,入力切換
用端子TSの接続を換えることで切り換えられる。例えば
第1の入力回路11について言えば,入力切換用端子TS
アースGNDのライン(ローレベル)に接続すると,入力
切換回路14では第1のカレントミラー回路14−1により
ダイオードD1を通してトランジスタQ6がオンとなり,PNP
入力段による入力が可能となる。一方,入力切換用端子
TSをハイレベルにすると,入力切換回路14では第2のカ
レントミラー回路14−2によりダイオードD1を通してト
ランジスタQ5がオンとなり,NPN入力段による入力が可能
となる。これは第2の入力回路12についても同様であ
る。
Each of the first and second input circuits 11 and 12 has transistors Q 5 and Q 7 for NPN input and transistors Q 6 and Q 8 for PNP input, respectively. Operating states of these transistors is switched by changing the connection of the input switching terminal T S. For example As for the first input circuit 11, connecting the input switching terminal T S to the ground GND line (low level), the transistor through the diode D 1 by the input switching circuit 14 first current mirror circuit 14-1 in Q 6 turns on and PNP
Input by the input stage becomes possible. On the other hand, input switching terminal
When the T S to the high level, the transistor Q 5 is turned on, it is possible to input by NPN input stage by the input switching circuit 14 in the second current mirror circuit 14-2 through the diode D 1. This is the same for the second input circuit 12.

電圧−電流変換回路15では,第1,第2の入力端子TA,T
B間の差電圧がトランジスタQ1,Q2を通して抵抗器RAの両
端に発生する。例えば,抵抗器RAに生じた差電圧により
トランジスタQ11のコレクタに電流Iが流れると,カレ
ントミラー回路を構成しているトランジスタQ12の一方
のコレクタにも電流Iが流れる。この差電圧による電流
Iは,トランジスタQ3,Q4による差動回路を通して電流
−電圧変換回路16に伝えられる。これは,トランジスタ
Q13,Q14によるカレントミラー回路においても同様であ
る。
In the voltage-current conversion circuit 15, the first and second input terminals T A , T
A difference voltage between B is generated across the resistor RA through the transistors Q 1 and Q 2 . For example, the collector current I of the transistor Q 11 by differential voltage developed across the resistor R A flows, even current I flows in one of the collectors of the transistors Q 12 which constitute a current mirror circuit. Current I due to the differential voltage, the current through the differential circuit of transistors Q 3, Q 4 - is transmitted to the voltage conversion circuit 16. This is a transistor
The same applies to the current mirror circuit according to Q 13, Q 14.

電流−電圧変換回路16では,帰還抵抗器RBを接続した
帰還型の演算増幅器OP1による電圧−電流変換回路15か
らの電流信号を電圧信号に変換して出力する。ここで,
帰還抵抗器RBの一端の電位は、端子TCから与えられた電
位と同電位となる。このため,出力端子Toutには,端子
TCから与えられた電位を疑似的に零電位とした出力が得
られる。これは,端子TCに入力端子TA,TBの電位や電源V
CCに関与しない安定した電位を与えることにより,極め
て高いCMRRを得ることができることを意味する。
Current - The voltage conversion circuit 16, a voltage by the operational amplifier OP 1 feedback type of connecting the feedback resistor R B - is converted and output current signal from the current converter circuit 15 into a voltage signal. here,
The potential of one end of the feedback resistor R B is a potential the same potential applied from the terminal T C. Therefore, the output terminal T out
The potential applied from T C output a pseudo-zero potential is obtained. This is input to the terminal T C terminal T A, T B potential and the power supply V
By giving a stable potential that does not contribute to CC , it means that an extremely high CMRR can be obtained.

また,増幅回路としての増幅率AVは, AV=K・(抵抗器RBの抵抗器)/(抵抗器RAの抵抗値),(K:電流伝達関数) で表わされ,抵抗器RAとRBとのマッチング精度は基本的
にCMRRに影響しない。加えて,特に電圧−電流交換回
路15における各トランジスタのIC(コレクタ電流)−V
CE(コレクタ−エミッタ間電圧)特性におけるIC一定の
性質を利用し,しかも重要な箇所においてはカスコード
接続構成とし, カレントミラー回路においては対称回路で構成したこ
とにより,電流伝達関数Kを電圧依存性の少ない形にす
ることができる。
Further, the amplification factor A V as the amplifier circuit (the resistance value of the resistor R A) A V = K · ( resistor R B resistors) /,: represented by (K current transfer function), the resistance The matching accuracy between the devices R A and R B basically does not affect the CMRR. In addition, in particular, I C (collector current) −V of each transistor in the voltage-current exchange circuit 15
CE - using I C constant properties in (collector-emitter voltage) characteristic, moreover the cascode connection structure in key locations, by constructing symmetrical circuit in the current mirror circuit, a voltage-dependent current transfer function K It is possible to make the shape less likely.

その結果,本回路では,電力電圧VOUTは, VOUT=AV・(VINA−VINB) =K・(VINA−VINB)・RB/RA で表され,VINA=VINBの時に出力電圧VOUTを極めて0に
近づけることが出来る。
As a result, in this circuit, the power voltage V OUT is represented by V OUT = A V · (V INA −V INB ) = K · (V INA −V INB ) · R B / R A , and V INA = V At the time of INB , the output voltage V OUT can be made extremely close to zero.

(発明の効果) 以上説明してきたように本発明によれば,抵抗器RA
両端に生じた2つの入力の差電圧を電流信号の形で取り
出すようにしたことにより,抵抗器RA,RBの相対精度の
影響を受けずに高いCMRRを得ることのできる増幅回路を
提供することができる。
According to the present invention As has been described (Effect of the Invention), the two differential voltage input generated across the resistor R A by they were taken out in the form of a current signal, a resistor R A, it is possible to provide an amplifier circuit capable of obtaining a high CMRR without being influenced by the relative accuracy of the R B.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の回路図,第2図は従来のIC
用増幅回路の一例を示した図。 図中,11:第1の入力回路,12:第2の入力回路,13:バイア
ス回路,14:入力切換回路,15:電圧−電流変換回路,16:電
流−電圧変換回路。
FIG. 1 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a conventional IC.
Diagram showing an example of an amplifier circuit for use. In the figure, 11: first input circuit, 12: second input circuit, 13: bias circuit, 14: input switching circuit, 15: voltage-current conversion circuit, 16: current-voltage conversion circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】2つの入力の差電圧を電流信号に変換する
電圧−電流変換回路と, 前記電流信号を電圧信号に変換して出力する電流−電圧
変換回路とを含み, 前記電圧−電流変換回路は,差動回路を構成する2つの
トランジスタのエミッタ間に接続された第1の抵抗器の
両端におけるそれぞれの電圧変化を,前記第1の抵抗器
の両端にそれぞれ接続したカレントミラー回路により電
流の変化として取り出すものであり, 前記カレントミラー回路は、前記第1の抵抗器の一端に
コレクタを接続した第1のトランジスタと前記差動回路
とは別の差動回路を構成している2つのトランジスタの
一方のトランジスタにおけるベースにコレクタを接続し
た第2のトランジスタとを含む第1のカレントミラー回
路と、前記第1の抵抗器の他端にコレクタを接続した第
3のトランジスタと前記別の差動回路を構成している2
つのトランジスタの他方のトランジスタにおけるベース
にコレクタを接続した第4のトランジスタとを含む第2
のカレントミラー回路とから成り、 前記第1、第2のカレントミラー回路の一方における2
つのトランジスタのコレクタに前記電圧変化により電流
が流れると、この電流が前記別の差動回路を通して前記
電流−電圧変換回路に伝えられるものであり、 前記電流−電圧変換回路は,帰還抵抗器を接続した演算
増幅器による負帰還型の増幅回路から成ることを特徴と
する増幅回路。
A voltage-current conversion circuit that converts a voltage difference between two inputs into a current signal; and a current-voltage conversion circuit that converts the current signal into a voltage signal and outputs the voltage signal. The circuit detects the respective voltage changes at both ends of the first resistor connected between the emitters of the two transistors constituting the differential circuit by using current mirror circuits respectively connected at both ends of the first resistor. The current mirror circuit comprises a first transistor having a collector connected to one end of the first resistor, and two differential circuits different from the differential circuit. A first current mirror circuit including a second transistor having a collector connected to a base of one of the transistors; and a collector connected to the other end of the first resistor. 2 constituting the said other of the differential circuit and continue the third transistor
And a fourth transistor having a collector connected to the base of the other transistor.
And a current mirror circuit of one of the first and second current mirror circuits.
When a current flows through the collector of one of the transistors due to the voltage change, the current is transmitted to the current-to-voltage conversion circuit through the another differential circuit, and the current-to-voltage conversion circuit connects a feedback resistor. An amplifier circuit comprising a negative feedback type amplifier circuit formed by an operational amplifier.
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