JP3123581B2 - High-speed composite inverting amplifier - Google Patents
High-speed composite inverting amplifierInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電流入力型（電流帰還
型ともいう）増幅器を用い、直流特性の優れた高速複合
反転増幅器に関し、特にその交流特性の改善に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed composite inverting amplifier using a current input type (also called a current feedback type) amplifier and having excellent DC characteristics, and more particularly to an improvement in AC characteristics thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３は従来の高速複合反転増幅器の一例
を示す構成図であって、ＩＮは入力端子、ＯＵＴは出力
端子、ｒ1 〜ｒ4 は抵抗、Ｃ，Ｃ0 はコンデンサ、ＯＰ
１は高速電流帰還型増幅器、ＯＰ２は高精度の増幅器で
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION Figure 3 a block diagram showing an example of a conventional high-speed complex inverting amplifier, IN is an input terminal, OUT is an output terminal, r 1 ~r 4 is resistance, C, C 0 capacitor, OP
Reference numeral 1 denotes a high-speed current feedback amplifier, and OP2 denotes a high-precision amplifier.
【０００３】図３において、入出力端子ＩＮ，ＯＵＴの
間には直列接続された第１の抵抗ｒ1 と第２の抵抗ｒ2
とから成る抵抗回路が接続されている。第１の増幅器で
ある高速電流帰還型増幅器ＯＰ１の反転入力端子はコン
デンサＣを介して第１の抵抗ｒ1 と第２の抵抗ｒ2 の共
通接続点（ａ）に接続されると共に抵抗ｒ3 を介してコ
モンラインに接続されている。また、ＯＰ１の出力は出
力端子ＯＵＴに接続されている。第２の増幅器である高
精度増幅器ＯＰ２の反転入力端子は第４の抵抗ｒ4 を介
して前記共通接続点ａに接続され、非反転入力端子はコ
モンラインに接続されている。そして反転入力端子と出
力端の間にコンデンサＣ0 が接続されている。また出力
端の電圧は前記第１の増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に
導かれている。In FIG. 3, a first resistor r 1 and a second resistor r 2 connected in series are connected between input / output terminals IN and OUT.
Are connected. The first inverting input terminal resistor r 3 is connected to the common connection point of the first resistor r 1 and second resistor r 2 via the capacitor C (a) of the high-speed current feedback amplifier OP1 is an amplifier Connected to the common line via The output of OP1 is connected to the output terminal OUT. The inverting input terminal of the high precision amplifier OP2, which is the second amplifier, is connected to the common connection point a via a fourth resistor r4, and the non-inverting input terminal is connected to a common line. The capacitor C 0 between the inverting input terminal and the output terminal is connected. The voltage at the output terminal is guided to the non-inverting input terminal of the first amplifier OP1.
【０００４】第１の増幅器すなわち高速電流帰還型増幅
器ＯＰ１は、高速で周波数帯域幅が広いという特徴を持
つが、半面利得が有限で、入力バイアス電流が大きいと
いう短所も有する。電流帰還型増幅器ＯＰ１の反転入力
のインピーダンスは非常に低く、そのため反転入力端へ
の電流の流れ出しあるいは吸い込みがある。内部ではこ
の電流を検知して、出力電圧に変換する。通常ボルテー
ジフィードバック増幅器ではゲインを増加させると帯域
幅が減少するものであるが、この電流帰還型増幅器ＯＰ
１では相対的に一定の帯域幅を示す。換言すれば、増幅
器ＯＰ１の帯域幅は、実質的に閉ループゲインの大きさ
には依存しないようになっている。[0004] The first amplifier, ie, the high-speed current feedback amplifier OP1 has the characteristics of high speed and wide frequency bandwidth, but also has the disadvantages of finite half-plane gain and large input bias current. The impedance of the inverting input of the current feedback amplifier OP1 is very low, so that current flows into or out of the inverting input terminal. Internally, this current is detected and converted to an output voltage. Normally, in a voltage feedback amplifier, when the gain is increased, the bandwidth is reduced.
1 indicates a relatively constant bandwidth. In other words, the bandwidth of the amplifier OP1 does not substantially depend on the magnitude of the closed loop gain.
【０００５】増幅器ＯＰ２は、利得がほぼ無限大で、入
力バイアス電流、オフセット、ドリフトなどが小さく、
高精度のものである。The amplifier OP2 has almost infinite gain, small input bias current, offset, drift, and the like.
High precision.
【０００６】このような構成においては、第１の抵抗と
第２の抵抗の共通接続点ａが０Ｖになるように（仮想接
地点となるように）増幅器ＯＰ２が動作し、回路全体と
しての直流利得ＡDCは、 ＡDC＝−ｒ2 ／ｒ1 ……(1) となる。他方交流利得ＡACは次のように表わされる。 ＡAC＝−（ｒ2 ／ｒ1 ）×｛ＲA ／（ｒ2 ＋ＲA ）｝ ……(2) ただし、ＲA は増幅器ＯＰ１のトランスインピーダンス
と呼ばれるもので、次のように表わされるものである。 ＲA ＝Ｖ0 ／ｉ ……(3) ここに、Ｖ0 は増幅器ＯＰ１の出力電圧、ｉは増幅器Ｏ
Ｐ１の反転入力端の電流である。In such a configuration, the amplifier OP2 operates so that the common connection point a of the first resistor and the second resistor becomes 0 V (so that it becomes a virtual ground point), and the direct current of the entire circuit is changed. The gain A DC is as follows: A DC = −r 2 / r 1 (1) On the other hand, the AC gain A AC is expressed as follows. A AC = − (r 2 / r 1 ) × { RA / (r 2 + R A )} (2) where R A is called the transimpedance of the amplifier OP1 and is expressed as follows: It is. R A = V 0 / i (3) where V 0 is the output voltage of the amplifier OP1 and i is the amplifier O
This is the current at the inverting input terminal of P1.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】図４は図３の原理に基
づく高速複合反転増幅器の一具体例であるが、このよう
な従来の複合反転増幅器には次のような問題がある。FIG. 4 shows a specific example of a high-speed composite inverting amplifier based on the principle of FIG. 3. However, such a conventional composite inverting amplifier has the following problems.
【０００８】図４においては、ｒ1 ＝ｒ2 ＝２．４Ｋ
Ω、ｒ3 ＝２ＫΩ、ＲA ＝４４０ＫΩ、Ｃ＝１μＦとし
てある。この場合、直流利得ＡDCは上記(1) 式から明ら
かなように−１であるが、交流利得ＡACは上記(2) 式か
ら−０．９９５と求められ、直流利得に比べると０．５
％の差が生じるという問題があった。In FIG. 4, r 1 = r 2 = 2.4K
Ω, r 3 = 2 KΩ, R A = 440 KΩ, and C = 1 μF. In this case, the DC gain A DC is −1 as is apparent from the above equation (1), but the AC gain A AC is obtained as −0.995 from the above equation (2). 5
% Difference.
【０００９】さらに、コンデンサＣと抵抗ｒ3 の共通接
続点ｂ（換言すれば増幅器ＯＰ１の反転入力端子）に
は、 ｉ・ｒ3 ＝（Ｖ0 ／ＲA ）・ｒ3 なる電圧（これをＶb とする）が発生し、ステップ入力
に対する出力のセトリングの過程でＣ・Ｖb なる電荷が
ｒ2 を介して出力より流れ込む必要がある。このときの
電流は、図５に示すように初期値が１（Ｖ）／４４０
（ＫΩ）≒２．３μＡで、２×１０3 （Ω）×１０
-6（Ｆ）＝２×１０-3ｓｅｃの時定数で指数関数的に減
少する。要するに、出力Ｖ0 には、 ［コンデンサＣを電圧Ｖb に充電するための電流］×ｒ
2 だけの誤差がセトリング時に発生するという欠点があっ
た。Furthermore, the common connection point of the capacitor C and a resistor r 3 b (inverting input terminal of the amplifier OP1 in other words), i · r 3 = ( V 0 / R A) · r 3 becomes a voltage (which V b to) occurs, C · V b becomes charge in the process of settling of the output to the step input is required to flow from the output through the r 2. The current at this time has an initial value of 1 (V) / 440 as shown in FIG.
(KΩ) ≒ 2 × 10 3 (Ω) × 10 at 2.3 μA
-6 (F) = 2 × 10 -3 sec, and decreases exponentially. In short, the output V 0 includes [current for charging the capacitor C to the voltage Vb ] × r
There was the disadvantage that only two errors occurred during settling.
【００１０】本発明の目的は、このような点を解消し、
交流利得と直流利得に差の生じない高速複合反転増幅器
を提供することにある。[0010] An object of the present invention is to solve such a problem.
An object of the present invention is to provide a high-speed composite inverting amplifier in which there is no difference between AC gain and DC gain.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、入力端子と、出力端子と、これら
入出力端子間に直列接続された第１の抵抗と第２の抵抗
とから成る抵抗回路と、反転入力端子がコンデンサを介
して前記第１の抵抗と第２の抵抗の共通接続点に接続さ
れると共に第３の抵抗を介してコモンラインに接続され
出力端が前記出力端子に接続された電流帰還型増幅器
と、非反転入力端子がコモンラインに接続され反転入力
端子が第４の抵抗を介して前記共通接続点に接続される
と共にコンデンサを介して出力端に接続されこの出力端
より出力される電圧を前記電流帰還型増幅器の非反転入
力端子に与える高精度増幅器を備えた高速複合反転増幅
器において、前記入力端子と前記電流帰還型増幅器の反
転入力端子の間に接続され所定の抵抗値を持つ抵抗を具
備したことを特徴とする。According to the present invention, an input terminal, an output terminal, a first resistor and a second resistor connected in series between the input and output terminals are provided. And an inverting input terminal connected to a common connection point of the first resistor and the second resistor via a capacitor and connected to a common line via a third resistor, and an output terminal connected to the output terminal. A current feedback amplifier connected to the terminal, a non-inverting input terminal connected to a common line, an inverting input terminal connected to the common connection point via a fourth resistor, and connected to an output terminal via a capacitor. In a high-speed composite inverting amplifier having a high-precision amplifier for applying a voltage output from the output terminal to a non-inverting input terminal of the current feedback amplifier, a connection is made between the input terminal and the inverting input terminal of the current feedback amplifier. It is characterized by comprising a resistor having a predetermined resistance value.
【００１２】[0012]
【作用】本発明は、コンデンサを充電するための電流が
帰還抵抗に流れるのを補償するもので、入力端子と電流
帰還型増幅器の反転入力端子の間に抵抗を挿入接続し、
入力端子側から前記電流を供給するようにしている。こ
れにより、帰還抵抗には前記電流が流れなくなり、コン
デンサの充電による影響が出力端子の出力には及ばない
ようになる。その結果、直流利得と交流利得が等しくな
る。The present invention compensates for a current for charging a capacitor to flow through a feedback resistor, and inserts and connects a resistor between an input terminal and an inverting input terminal of a current feedback amplifier.
The current is supplied from the input terminal side. As a result, the current does not flow through the feedback resistor, and the influence of the charging of the capacitor does not affect the output of the output terminal. As a result, the DC gain and the AC gain become equal.
【００１３】[0013]
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明に係る高速複合反転増幅器の原理的構成図
である。なお、図３と同等部分には同一符号を付してあ
る。図１において図３に示す従来の高速複合反転増幅器
と異なるところは、入力端子ＩＮと共通接続点ｂ（増幅
器ＯＰ１の反転入力端子）との間に第５の抵抗ＲXを挿
入接続した点である。この場合の抵抗ＲX の値は、 ｒ1 ：ｒ2 ＝Ｒx ：ＲA ……(4) の関係を満たすものである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a high-speed composite inverting amplifier according to the present invention. The same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. 1 differs from the conventional high-speed composite inverting amplifier shown in FIG. 3 in that a fifth resistor RX is inserted and connected between an input terminal IN and a common connection point b (inverting input terminal of the amplifier OP1). is there. The value of the resistance R X in this case, r 1: r 2 = R x: satisfies the R A ...... (4) Relationship.
【００１４】図２は本発明の高速複合反転増幅器の一具
体例を示すものである。高速電流帰還型増幅器ＯＰ１は
図４と同様に４４０ＫΩ形、すなわちＲA ＝４４０ＫΩ
の増幅器である。そしてｒ1 ＝ｒ2 ＝２．４ＫΩである
ので、抵抗ＲX としては上記(4) 式の関係から４４０Ｋ
Ωに設定されている。FIG. 2 shows a specific example of the high-speed composite inverting amplifier of the present invention. The high-speed current feedback amplifier OP1 is of the 440 KΩ type as in FIG. 4, ie, R A = 440 KΩ.
Amplifier. And since it is r 1 = r 2 = 2.4KΩ, 440K from the relationship of the above equation (4) as a resistance R X
Ω is set.
【００１５】このような構成によれば、従来例で述べた
１（Ｖ）／４４０（ＫΩ）≒２．３μＡの電流を抵抗Ｒ
X 経由で入力端子ＩＮより増幅器ＯＰ１に直接流し込ん
で相殺する。これにより、仮想接地点ａには不要な電流
が流れなくなり、コンデンサ充電の影響が出力に及ばな
くなる。According to such a configuration, the current of 1 (V) / 440 (KΩ) ≒ 2.3 μA described in the conventional example is applied to the resistor R.
It flows directly into the amplifier OP1 from the input terminal IN via X and is canceled. As a result, unnecessary current does not flow through the virtual ground point a, and the output of the capacitor is not affected by the charging of the capacitor.
【００１６】なおこの場合も、共通接続点ａが０Ｖにな
るように増幅器ＯＰ２が動作するため、直流利得ＡDCは
従来例と同様−ｒ2 ／ｒ1 である。他方、交流利得ＡAC
は、前記(2) 式においてｒ1 をｒ1 とＲX の並列抵抗に
置き換えることによって求められるから、 ＡAC＝−ｒ2×｛（ ｒ1 ＋ＲX ）／ｒ1 ＲX ｝×｛ＲA ／（ｒ2 ＋ＲA ）｝ となる。いま、ｒ1 ＝ｒ2 、ＲX ＝ＲA であるから、直
流利得ＡDCも交流利得ＡACも共に１となり、等しくなっ
ていることが分かる。[0016] Note that in this case also, since the common connection point a start operating amplifier OP2 so to 0V, and DC gain A DC is similar -r 2 / r 1 and a conventional example. On the other hand, AC gain A AC
, Since obtained by replacing r 1 in parallel resistor r 1 and R X in the formula (2), A AC = -r 2 × { ( r 1 + R X ) / r 1 R X {× { RA / (r 2 + RA )}}. Now, since r 1 = r 2 and R X = R A , it can be seen that both the DC gain A DC and the AC gain A AC are 1 and are equal.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
流利得を変化させることなく交流利得も直流利得と同じ
値にすることができる。また、本発明は、入力の変化に
よって共通接続点ｂの電圧Ｖb が変化しないため、コン
デンサＣの充放電電流による出力誤差が発生しないとい
う効果を奏する。As described above, according to the present invention, the AC gain can be set to the same value as the DC gain without changing the DC gain. Further, the present invention, since the voltage V b of the common connection point b by the change in the input is not changed, an effect that output errors due to the charge and discharge current of the capacitor C is not generated.
【図１】本発明に係る高速複合反転増幅器の原理構成図
である。FIG. 1 is a principle configuration diagram of a high-speed composite inverting amplifier according to the present invention.
【図２】本発明に係る高速複合反転増幅器の一実施例構
成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of a high-speed composite inverting amplifier according to the present invention.
【図３】従来の高速複合反転増幅器の原理構成図であ
る。FIG. 3 is a principle configuration diagram of a conventional high-speed composite inverting amplifier.
【図４】従来の高速複合反転増幅器の一具体例を示す構
成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a specific example of a conventional high-speed composite inverting amplifier.
【図５】コンデンサに流れる電流波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a waveform of a current flowing through a capacitor.
ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，ｒ4 ，ｒ5 ，ｒ6 ，ｒ7 抵抗 Ｃ コンデンサ ＯＰ１ 高速電流帰還型増幅器 ＯＰ２ 高精度増幅器r 1 , r 2 , r 3 , r 4 , r 5 , r 6 , r 7 resistance C capacitor OP 1 high-speed current feedback amplifier OP 2 high precision amplifier
Claims (1)
子間に直列接続された第１の抵抗と第２の抵抗とから成
る抵抗回路と、 反転入力端子がコンデンサを介して前記第１の抵抗と第
２の抵抗の共通接続点に接続されると共に第３の抵抗を
介してコモンラインに接続され、出力端が前記出力端子
に接続された電流帰還型増幅器と、 非反転入力端子がコモンラインに接続され、反転入力端
子が第４の抵抗を介して前記共通接続点に接続されると
共にコンデンサを介して出力端に接続され、この出力端
より出力される電圧を前記電流帰還型増幅器の非反転入
力端子に与える高精度増幅器を備えた高速複合反転増幅
器において、 前記入力端子と前記電流帰還型増幅器の反転入力端子の
間に接続され、その抵抗値ＲX が、 ｒ1 ：ｒ2 ＝Ｒx ：ＲA ただし、ｒ1 ：第１の抵抗の抵抗値 ｒ2 ：第２の抵抗の抵抗値 ＲA ：電流帰還型増幅器のトランスインピーダンス の関係を有する抵抗を具備したことを特徴とする高速複
合反転増幅器。An input terminal, an output terminal, a resistor circuit including a first resistor and a second resistor connected in series between the input and output terminals, and an inverting input terminal via a capacitor. A current feedback amplifier having an output terminal connected to the output terminal, a current feedback amplifier connected to a common connection point of the resistor and the second resistor, and connected to a common line via a third resistor; A common line, an inverting input terminal is connected to the common connection point via a fourth resistor, and is connected to an output terminal via a capacitor, and the voltage output from this output terminal is supplied to the current feedback amplifier. A high-speed composite inverting amplifier provided with a high-precision amplifier applied to the non-inverting input terminal of the current feedback amplifier, connected between the input terminal and the inverting input terminal of the current feedback amplifier, and having a resistance value R x r 1 : r 2 = R x: was R A And, r 1: the first resistor resistance value r 2: the resistance value of the second resistor R A: Fast composite inverting amplifier, characterized by comprising a resistor having a relationship transimpedance current feedback amplifier.
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|---|---|---|---|
| JP05279331A JP3123581B2 (en) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | High-speed composite inverting amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH07131255A JPH07131255A (en) | 1995-05-19 |
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- 1993-11-09 JP JP05279331A patent/JP3123581B2/en not_active Expired - Fee Related
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