JP3128315B2 - 差動増幅回路 - Google Patents

差動増幅回路

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JP3128315B2
JP3128315B2 JP04077293A JP7729392A JP3128315B2 JP 3128315 B2 JP3128315 B2 JP 3128315B2 JP 04077293 A JP04077293 A JP 04077293A JP 7729392 A JP7729392 A JP 7729392A JP 3128315 B2 JP3128315 B2 JP 3128315B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、不平衡入力型の差動増
幅回路に係り、特に、高周波増幅回路やミキサ回路に好
適な差動増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は不平衡入力型の従来の差動増幅回
路の構成を示す回路図である。同図において、トランジ
スタQ1 ,Q2 のエミッタが相互に接続されている。エ
ミッタの相互接続点は定電流源I1 を介して電圧基準点
としての接地ラインGに接続されている。これらのトラ
ンジスタQ1 ,Q2 のコレクタはそれぞれ負荷としての
抵抗器(以下、単に抵抗と言う)R3 ,R4 を介して電
源ラインDに接続されている。また、直流電源V1 の陰
極が接地ラインGに接続され、その陽極が抵抗R1 を介
してトランジスタQ1 のベースに接続されると共に、抵
抗R2 を介してトランジスタQ2 のベースに接続されて
いる。さらに、トランジスタQ2 のベースと接地ライン
Gとの間にコンデンサC1 が接続されている。そして、
トランジスタQ1 のベースは入力端子1に、トランジス
タQ1 のコレクタは出力端子2に、トランジスタQ2
コレクタは出力端子3にそれぞれ接続されている。
【0003】ここで、直流電源V1 は抵抗R1 ,R2
介してトランジスタQ1 ,Q2 にそれぞれベース電流を
供給する。定電流源I1 はトランジスタQ1 ,Q2 のコ
レクタ電流の和が常に一定になるように、いわゆる、バ
イアス電流を流す。コンデンサC1 はトランジスタQ2
のベースを流れる交流電流に対してバイパスの役目をす
る。この結果、入力端子1に交流信号を加えると、出力
端子2,3間に増幅された交流信号が得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の差動増
幅回路にあっては、入力信号周波数の増大に応じて直流
オフセット電圧が増大するという問題がある。以下、こ
の理由を詳しく説明する。
【0005】いま、トランジスタQ1 ,Q2 のエミッタ
を相互に接続した相互接続点Aと接地ラインGとの間に
存在する寄生容量をC2 とする。この差動増幅回路は不
平衡型であるため、入力端子1に加えられる入力信号レ
ベルがトランジスタQ1 のベース・エミッタ間抵抗と、
トランジスタQ2 のベース・エミッタ間抵抗とで分圧さ
れ、相互接合点Aには入力信号の約1/2の電圧が発生
する。このとき、寄生容量C2 は相互接続点Aに発生す
る電圧によって充放電を繰返す。すなわち、相互接続点
Aの電圧上昇に応じて寄生容量C2 の充電が行われ、逆
に、相互接続点Aの電圧降下に応じて寄生容量C2 の放
電が行われる。
【0006】しかるに、寄生容量C2 が充電される場合
の充電々流は、トランジスタQ1 から十分に供給される
ために相互接合点Aの電圧は迅速に上昇するが、寄生容
量C2 が放電する場合の放電電流は、定電流源I1 によ
って制限されるために相互接合点Aの電圧は緩慢に降下
する。
【0007】図5はこの関係を示したもので、寄生容量
2 の影響が現れない周波数においては、入力信号の変
化に応じて相互接続点Aの電圧は破線のように正弦波状
に変化する。しかし、寄生容量C2 の影響が無視できな
い周波数においては、実線に示したように、電圧降下が
緩慢となり、最低レベルに到達する途中から充電動作に
移る。
【0008】相互接続点Aの電圧が図5の実線のように
変化したとすれば、この相互接続点Aの平均直流レベル
が上昇し、トランジスタQ2 のベース・エミッタ間電圧
は減少する。また、ベース・エミッタ間電圧の減少によ
り、トランジスタQ2 のコレクタ電流も減少する。この
結果、出力端子2,3間に直流オフセット電圧が発生す
る。この直流オフセット電圧は入力信号レベルが増大す
る程、大きくなる。
【0009】かくして、図4に示した従来の不平衡型の
差動増幅回路にあっては、高周波で使用した場合、入力
信号レベルが増大するほど直流オフセット電圧が増大す
るという問題があった。
【0010】なお、この直流オフセット電圧を減少させ
るには、定電流源I1 によるバイアス電流を増加させる
という方法があるが、この方法を採用した場合、抵抗R
3 ,R4 等での消費電力が増大するという新たな問題が
発生する。
【0011】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、寄生容量が影響する周波数に対して、入
力信号レベルが増大しても直流オフセット電圧の発生を
確実に抑えることのできる差動増幅回路を得ることを目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1および第
2のトランジスタの各エミッタが相互に接続されると共
に、相互接続点が第1の抵抗器を介して電圧基準点に接
続された差動増幅部と、第1のトランジスタに対してベ
ースどうし、エミッタどうしがそれぞれ接続された第3
のトランジスタを有し、この第3のトランジスタのコレ
クタ・ベース間に第2の抵抗器を接続してベース電流を
供給すると共に、第3のトランジスタをカレントミラー
回路の入力側として定電流を流し、第1のトランジスタ
をカレントミラー回路の出力側として増幅電流を流す第
1の電流制御部と、第2のトランジスタに対してベース
どうし、エミッタどうしがそれぞれ接続された第4のト
ランジスタを有し、この第4のトランジスタのコレクタ
・ベース間を直接接続してベース電流を供給すると共
に、第4のトランジスタをカレントミラー回路の入力側
として定電流を流し、第2のトランジスタをカレントミ
ラー回路の出力側として増幅電流を流す第2の電流制御
部と、第3のトランジスタのコレクタと電圧基準点との
間に接続された第1のコンデンサと、第4のトランジス
タのコレクタと電圧基準点との間に接続された第2のコ
ンデンサとを備え、第1のトランジスタのベースに交流
信号を加え、第1および第2のトランジスタのコレクタ
相互間から出力信号を得るようにしている。
【0013】この場合、第4のトランジスタのコレクタ
・ベース間を直接接続する代わりに第3の抵抗器を介し
て接続し、かつ、第2のトランジスタのベースと電圧基
準点との間に第3のコンデンサを接続する構成にするこ
ともできる。
【0014】
【作用】この発明においては、差動増幅部を構成する第
1および第2のトランジスタを、それぞれカレントミラ
ー回路の出力側として動作させる第1および第2の電流
制御部を有し、これによって第1および第2のトランジ
スタのバイアス電流を安定化させ、かつ、カレントミラ
ー回路の入力側となる第3および第4のトランジスタの
各コレクタと電圧基準点との間をそれぞれ第1および第
2のコンデンサにより交流的に短絡せしめたので、寄生
容量が影響する周波数の入力信号レベルが増大しても直
流オフセット電圧の発生を確実に抑えることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によって詳
細に説明する。図1はこの発明の一実施例の構成を示す
回路図であり、図中、図4と同一の符号を付したものは
それぞれ同一の要素を示す。
【0016】ここでは、トランジスタQ1 ,Q2 のエミ
ッタを相互に接続した相互接続点が、抵抗R5 を介して
接地ラインGに接続されている。これらのトランジスタ
1,Q2 のコレクタはそれぞれ負荷としての抵抗
3 ,R4 を介して電源ラインDに接続されている。こ
のうち、トランジスタQ1 ,Q2 、抵抗R5 が本発明の
差動増幅部に対応している。
【0017】また、トランジスタQ1 に対してベースど
うし、エミッタどうしがそれぞれ接続されたトランジス
タQ3 が設けられている。トランジスタQ3 のコレクタ
・ベース間に抵抗R6 が接続され、さらに、このトラン
ジスタQ3 のコレクタは定電流源I2 を介して電源ライ
ンDに接続されている。このうち、トランジスタQ3
抵抗R6 および定電流源I2 が本発明の第1の電流制御
部に対応し、トランジスタQ3 をカレントミラー回路の
入力側として定電流を流し、トランジスタQ1をカレン
トミラー回路の出力側としてN倍の増幅電流を流すよう
になっている。
【0018】また、トランジスタQ2 に対してベースど
うし、エミッタどうしがそれぞれ接続されたトランジス
タQ4 が設けられている。トランジスタQ4 のコレクタ
・ベース間は直接接続され、さらに、このトランジスタ
4 のコレクタは定電流源I3 を介して電源ラインDに
接続されている。このうち、トランジスタQ4 および定
電流源I3 が本発明の第2の電流制御部に対応し、トラ
ンジスタQ4 をカレントミラー回路の入力側として定電
流を流し、トランジスタQ2 をカレントミラー回路の出
力側としてN倍の増幅電流を流すようになっている。
【0019】一方、トランジスタQ3 のコレクタと接地
ラインGとの間にコンデンサC3 が、トランジスタQ4
のコレクタと接地ラインGとの間にコンデンサC4 がそ
れぞれ接続され、高周波のバイパスを形成している。ま
た、トランジスタQ1 のベースは入力端子1に、トラン
ジスタQ1 のコレクタは出力端子2に、トランジスタQ
2 のコレクタは出力端子3にそれぞれ接続されている。
【0020】上記のように構成された本実施例の動作を
以下に説明する。定電流源I2 は抵抗R6 を介してトラ
ンジスタQ1 ,Q3 にベース電流を供給すると共に、ト
ランジスタQ3 に所定のコレクタ電流を供給する。トラ
ンジスタQ3 とQ1 は直流的に見て1:N(Nは2以上
の整数)のカレントミラー回路を形成し、トランジスタ
3 に流れる電流に対してN倍の電流がトランジスタQ
1に流れる。同様に、定電流源I3 はトランジスタ
2 ,Q4 にベース電流を供給すると共に、トランジス
タQ4 に所定のコレクタ電流を供給する。トランジスタ
4 とQ2 は直流的に見て1:Nのカレントミラー回路
を形成し、トランジスタQ4 に流れる電流に対してN倍
の電流がトランジスタQ2 に流れる。従って、定電流源
2 ,I3 の電流値を等しく設定すれば、トランジスタ
1 およびQ2 のそれぞれのコレクタ電流も等しくな
る。
【0021】ここで、入力端子1に交流信号を入力する
と、トランジスタQ3 のコレクタ電流の交流成分はコン
デンサC3 によってバイパスされ、かつ、トランジスタ
3のコレクタ・ベース間には抵抗R6 が接続されてい
るため、トランジスタQ3 のコレクタ電流の交流成分が
トランジスタQ1 のベースに影響を与えることはない。
これと同様に、トランジスタQ4 のコレクタ電流の交流
成分はコンデンサC4によってバイパスされる。しか
し、トランジスタQ4 のコレクタ・ベース間は直接接続
されているので、トランジスタQ2 のベースに影響を与
えやすい構成といえる。しかるに、コンデンサC4 とし
て容量の大きいものを用いることによってトランジスタ
2 のベースへの悪影響を除去することができる。
【0022】かくして、この実施例によれば、所定のバ
イアス電流を流すためにトランジスタQ3 およびQ4
設けても、これらのトランジスタQ3 およびQ4 が交流
信号に対して影響を与えないので、トランジスタQ1
よびQ2 は寄生容量C2 が無視できる周波数と同様に入
力信号レベルが増大しても直流オフセット電圧を発生せ
ずに動作する。
【0023】図2はこの発明の他の実施例の構成を示す
回路図であり、図中、図1と同一の符号を付したものは
それぞれ同一の要素を示している。そして、トランジス
タQ4 のコレクタ・ベース間を直接接続する代わりに抵
抗R7 で接続し、トランジスタQ2 のベースと接地ライ
ンGとの間に新たにコンデンサC1 を接続した点が図1
と異なっている。
【0024】この実施例は、抵抗R7 によってトランジ
スタQ4 のコレクタ電流の交流成分がトランジスタQ2
のベースに与える影響を軽減すると同時に、コンデンサ
1によって確実にその影響を除去している。
【0025】つまり、図1に示す実施例はコンデンサC
4 のみで交流成分の影響を除去する一次のローパスフィ
ルタになっているのに対して、図2に示す実施例ではコ
ンデンサC4 にて交流成分を除去し、さらに、抵抗R7
およびコンデンサC1 によりもう一度除去する二次のロ
ーパスフィルタになっている。
【0026】かくして、図2に示す実施例を図1に示す
実施例と比較した場合、抵抗R7 およびコンデンサC1
を付加するが、コンデンサC4 として容量の小さいもの
を用い得るという利点がある。
【0027】なお、上記各実施例では定電流源I2 ,I
3 を用いてトランジスタQ3 ,Q4に一定の電流を流し
たが、これの定電流源I2 ,I3 を抵抗に置換えること
もできる。
【0028】図3は本発明のダブルバランスミキサ回路
への応用例である。これは、図2に示した差動増幅回路
に対して、トランジスタQ5 ,Q6 ,Q7 ,Q8 と、入
力端子4,5を追加した構成になっている。ここで、ト
ランジスタQ6 ,Q7 のベースは相互に接続されると共
に入力端子5に接続され、トランジスタQ6 のコレクタ
が出力端子3に、トランジスタQ7 のコレクタが出力端
子2にそれぞれ接続され、さらに、トランジスタQ6
エミッタはトランジスタQ1 のコレクタに、トランジス
タQ7 のエミッタがトランジスタQ2 のコレクタにそれ
ぞれ接続されている。一方、トランジスタQ5 ,Q8
トランジスタQ1 ,Q2 にそれぞれ直列に接続され、ト
ランジスタQ5 ,Q8 のベースは相互に接続されると共
に入力端子4に接続されている。
【0029】以上の構成により、例えば、入力端子1と
接地点との間に交流信号源6を、入力端子4,5間に交
流信号源7をそれぞれ接続すれば、二つの交流信号を乗
算した信号が出力端子2,3間から得られることにな
る。
【0030】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなようにこの
発明によれば、差動増幅部を構成する2個のトランジス
タの各々が、直流的には別個のカレントミラー回路の出
力側トランジスタとして動作するようにすると共に、カ
レントミラー回路の入力側のトランジスタのコレクタ
に、それぞれバイパスコンデンサを接続しているので、
寄生容量が影響する周波数に対して、入力信号レベルが
増大しても直流オフセット電圧の発生を確実に抑えるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す回路図。
【図2】本発明の他の実施例の構成を示す回路図。
【図3】本発明のミキサ回路への応用例を示す回路図。
【図4】従来の差動増幅回路の構成を示す回路図。
【図5】従来の差動増幅回路の動作を説明するために、
時間と電圧との関係を示す線図。
【符号の説明】
1,4,5 入力端子 2,3 出力端子 Q1 〜Q8 トランジスタ C1 ,C3 ,C4 コンデンサ R1 〜R7 抵抗器 I1 〜I3 定電流源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 3/45 H03F 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1および第2のトランジスタの各エミッ
    タが相互に接続されると共に、相互接続点が第1の抵抗
    器を介して電圧基準点に接続された差動増幅部と、 前記第1のトランジスタに対してベースどうし、エミッ
    タどうしがそれぞれ接続された第3のトランジスタを有
    し、この第3のトランジスタのコレクタ・ベース間に第
    2の抵抗器を接続してベース電流を供給すると共に、前
    記第3のトランジスタをカレントミラー回路の入力側と
    して定電流を流し、前記第1のトランジスタをカレント
    ミラー回路の出力側として増幅電流を流す第1の電流制
    御部と、 前記第2のトランジスタに対してベースどうし、エミッ
    タどうしがそれぞれ接続された第4のトランジスタを有
    し、この第4のトランジスタのコレクタ・ベース間を直
    接接続してベース電流を供給すると共に、前記第4のト
    ランジスタをカレントミラー回路の入力側として定電流
    を流し、前記第2のトランジスタをカレントミラー回路
    の出力側として増幅電流を流す第2の電流制御部と、 前記第3のトランジスタのコレクタと前記電圧基準点と
    の間に接続された第1のコンデンサと、 前記第4のトランジスタのコレクタと前記電圧基準点と
    の間に接続された第2のコンデンサと、 を備え、前記第1のトランジスタのベースに交流信号を
    加え、前記第1および第2のトランジスタのコレクタ相
    互間から出力信号を得ることを特徴とする差動増幅回
    路。
  2. 【請求項2】前記第4のトランジスタのコレクタ・ベー
    ス間を直接接続する代わりに第3の抵抗器を介して接続
    し、かつ、前記第2のトランジスタのベースと前記電圧
    基準点との間に第3のコンデンサを接続したことを特徴
    とする請求項1に記載の差動増幅回路。
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