JP3128361B2 - 差動増幅回路 - Google Patents

差動増幅回路

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JP3128361B2 JP04317541A JP31754192A JP3128361B2 JP 3128361 B2 JP3128361 B2 JP 3128361B2 JP 04317541 A JP04317541 A JP 04317541A JP 31754192 A JP31754192 A JP 31754192A JP 3128361 B2 JP3128361 B2 JP 3128361B2
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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、差動増幅回路の改良に
関するもので、特にジャイレ−タ(等価L回路)に用い
て好適な差動増幅回路を提供せんとするものである。
【0002】
【従来の技術】従来から図2に示す如きジャイレ−タが
知られている。このジャイレ−タは、入力端子1と、正
入力端が前記入力端子1に負入力端がアースに接続され
た第1増幅回路2と、該第1増幅回路2の出力端に接続
されたコンデンサ3と、負入力端が前記第1増幅回路2
の出力端に、正入力端がアースに、出力端が前記第1増
幅回路2の正入力端にそれぞれ接続された第2増幅回路
4とによって構成されている。しかして、図2の回路を
用いれば、入力端子1から見て、C/(G1×G2)
(但し、Cはコンデンサ3の容量、G1は第1増幅回路
2の相互コンダクタンス、G2は第2増幅回路4の相互
コンダクタンス)成る値の等価Lが得られるので、集積
回路化された位相シフト回路等に多用されている。
【0003】図2の第1及び第2増幅回路2及び4に
は、入力ダイナミックレンジが広いこと、相互コンダク
タンスが安定で大きいこと等の特性が要求されるので、
例えば図3に示す如き差動増幅回路が従来用いられてい
た。図3において、入力段は、差動接続された第1及び
第2トランジスタ5及び6から成る。第1及び第2トラ
ンジスタ5及び6のコレクタには、ベースに定電圧源7
が接続された負荷となる第3及び第4トランジスタ8及
び9のエミッタが接続される。また、第1及び第2トラ
ンジスタ5及び6のコレクタには、次段差動増幅回路を
構成する第5及び第6トランジスタ10及び11のベー
スがそれぞれ接続される。前記第6トランジスタ11の
コレクタには、出力トランジスタ12のベースが接続さ
れる。
【0004】図3の差動増幅回路において、定電流源1
3及び14に流れる電流をそれぞれI1、定電流源15
に流れる電流をI2、抵抗16の抵抗値をREとすれば、
相互コンダクタンスGは、I2/(2I1E)となる。
この図3の差動増幅回路は、特性がよいので多用されて
いるが、第3及び第4トランジスタ8及び9のベース・
エミッタ間電圧VBEと第5及び第6トランジスタ10及
び11のベース・エミッタ間電圧VBEとが必要となるの
で、1.5Vの乾電池を用いる場合の如く低電源電圧の
機器に用いることができないという問題があった。
【0005】図4の差動増幅回路は、図3の差動増幅回
路を改良して低電源電圧で動作するようにしたものであ
る。図4において、第1及び第2トランジスタ5及び6
のコレクタ電流は、第1及び第2電流ミラー回路17
18を介して取り出され、負荷抵抗19及び20に供
給される。そして、負荷抵抗19の端子電圧は、トラン
ジスタ11のベースに印加され、負荷抵抗20の端子電
圧は、トランジスタ10のベースに印加され、前記トラ
ンジスタ10及び11で差動増幅される。前記トランジ
スタ10及び11で差動増幅された出力信号は、出力端
子21に導出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図4の差動増幅回路
は、トランジスタのベース・エミッタ間電圧VBEと、コ
レクタ・エミッタ間電圧VCEとの和電圧VBE+2VCE
電圧で動作可能であるから、低電源電圧の機器に用いる
ことができる。しかしながら、図4の回路は、第1及び
第2トランジスタ5及び6のコレクタ電流をPNPトラ
ンジスタで構成される第1及び第2電流ミラー回路17
及び18を用いて取り出さなければならず、周波数特性
が悪化し、高周波数で動作しないという問題があった。
また、出力段を構成するトランジスタ10及び11の入
力レベルが、入力段への入力信号レベルと入力段の利得
とによって決まるので、回路全体の相互コンダクタンス
が、入力信号レベルによって変化するという問題があっ
た。従って、図4の差動増幅回路は、用途が限定されて
いた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
み成されたもので、低電源電圧で動作し、入力信号レベ
ルによって相互コンダクタンスが変化しない差動増幅回
路を提供するため、差動接続された第1及び第2トラン
ジスタと、該第1及び第2トランジスタのコレクタにそ
れぞれ接続された電流負荷と、差動接続され、ベースに
それぞれ前記第1及び第2トランジスタのコレクタ出力
が印加される第3及び第4トランジスタと、エミッタが
それぞれ前記第3及び第4トランジスタのベースに接続
され、ベースが共通に基準電源に接続された第5及び第
6トランジスタとを設けた点を特徴とする。
【0008】また本発明は、エミッタがそれぞれ第1及
び第2トランジスタのコレクタに接続され、ベースが共
通に第2の基準電源に接続され、コレクタが第3及び第
4トランジスタのベースにそれぞれ接続された第7及び
第8トランジスタを設けた点を特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、第1及び第2トランジスタか
ら成る入力段の負荷として電流負荷を配置し、前記入力
段の出力端に第3及び第4トランジスタから成る出力段
の入力端を直接接続しているので、低電圧で動作する差
動増幅回路を提供できる。また、第5及び第6トランジ
スタを設け、出力段の入力インピーダンスを低下させて
いるので、入力信号レベルの影響を受けない回路を提供
できる。
【0010】更に、第1及び第2トランジスタと、第3
及び第4トランジスタとの間に、ベースに電源電圧に応
じて変化する基準電圧が印加される第7及び第8トラン
ジスタを設けると、電源電圧の変動に応じて前記第7及
び第8トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧を変化
させることができ、電流負荷の電圧降下を一定として相
互コンダクタンスを一定に保つことができるので、電源
電圧の変動に強い差動増幅回路を提供できる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す回路図で、
図において、22は第1トランジスタ5のコレクタに接
続された電流負荷となる定電流源、23は第2トランジ
スタ6のコレクタに接続された電流負荷となる定電流
源、24はエミッタが第1トランジスタ5のコレクタ
に、コレクタがアースに、ベースが第1基準電源VREF
にそれぞれ接続された第5トランジスタ、及び25はエ
ミッタが第2トランジスタ6のコレクタに、コレクタが
アースに、ベースが前記第1基準電源にそれぞれ接続さ
れた第6トランジスタである。
【0012】尚、図1におけるその他の回路素子は、図
4と同一に付、同一の符号を付し説明を省略する。次に
動作を説明する。入力端子A及びB間に印加される入力
信号ΔVinは、まず第1及び第2トランジスタ5及び6
で差動増幅される。定電流源13及び14に流れる電流
をI1、定電流源15に流れる電流をI2、定電流源22
及び23に流れる電流をI3とすれば、第1トランジス
タ5のコレクタ電流Δi1は、第(1)式の如くなる。
【0013】
【数1】
【0014】但し、reはトランジスタのエミッタ抵抗
の抵抗値、REはエミッタ抵抗の抵抗値である。また、
第5トランジスタ24のコレクタ電流I3は、I3=I4
−I1となるので、第3及び第4トランジスタ10及び
11のベース間電圧ΔV2は、第(2)式の如くなる。
【0015】
【数2】
【0016】第3及び第4トランジスタ10及び11の
ベース間に印加される信号は、前記第3及び第4トラン
ジスタ10及び11から成る差動増幅回路で更に増幅さ
れる。従って、第4トランジスタ11のコレクタに得ら
れる出力電流Ioutは、第(3)式の如くなる。
【0017】
【数3】
【0018】但し、VTは温度計数である。入力電圧Δ
inと出力電流ΔIoutとの関係、即ち相互コンダクタ
ンスGは、第(4)式の如くなり、第(4)式から明ら
かな如く、相互コンダクタンスGは、入力信号レベルと
関係なく安定なものとなる。
【0019】
【数4】
【0020】一方、図1の回路は、定電流源15及び2
2の電圧降下(VCE)とトランジスタ10のベース・エ
ミッタ間電圧VBEとの和電圧(VBE+2VCE)以上の電
源電圧で動作するので、低電源電圧で動作可能な差動増
幅回路を提供できる。ところで、図1の回路は、電源電
圧が変動すると、それに応じて定電流源22のコレクタ
・エミッタ間電圧が変化し、第3及び第4トランジスタ
10及び11のベース電圧が変化する。この電圧変化は
微小なものであるが、より正確な相互コンダクタンスを
得る場合問題となる。
【0021】図5は、図1の作動増幅回路を更に改善し
たもので、電源電圧の変動があっても相互コンダクタン
スを所定値に保つことができるものである。図5におい
て、図1の定電流源22及び23に対応する回路は、ト
ランジスタ26乃至28と、抵抗29乃至31と、定電
流源32とによって構成される。また、第1及び第2ト
ランジスタ5及び6のコレクタと第3及び第4トランジ
スタ10及び11のベースとの間には、それぞれ第7及
び第8トランジスタ33及び34のコレクタエミッタ路
が接続されている。前記第7及び第8トランジスタ33
及び34のベースには、電源電圧に応じて変化する基準
電圧VREF1が印加される。
【0022】図5の回路においては、第7及び第8トラ
ンジスタ33及び34のベース電圧が電源電圧に応じて
変化し、定電流源を構成するトランジスタ27及び28
のエミッタコレクタ間電圧を略一定に保つので、第5及
び第6トランジスタ24及び25のエミッタ電流を略一
定に保つことができる。その結果、第3及び第4トラン
ジスタのベース電圧を電源電圧の変化に対して安定に保
つことができ、より正確な相互コンダクタンスを得るこ
とができる。
【0023】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、低電
源電圧で動作する差動増幅回路を提供できる。又本発明
によれば、次段増幅回路の利得が入力信号レベルの影響
を受けない差動増幅回路を提供できる。さらに本発明に
よれば、電源電圧の変動に対して安定な差動増幅回路を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】従来のジャイレ−タを示す回路図。
【図3】従来の差動増幅回路を示す回路図。
【図4】従来の差動増幅回路を示す回路図。
【図5】本発明の別の実施例を示す回路図。
【符号の説明】
5・・・第1トランジスタ 6・・・第2トランジスタ 10・・・第3トランジスタ 11・・・第4トランジスタ 13、14、15・・・定電流源 22、23・・・電流負荷 24・・・第5トランジスタ 25・・・第6トランジスタ 33・・・第7トランジスタ 34・・・第8トランジスタ
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

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 差動接続された第1及び第2トランジス
    タと、 該第1及び第2トランジスタのコレクタにそれぞれ接続
    された電流負荷と、 差動接続され、ベースにそれぞれ前記第1及び第2トラ
    ンジスタのコレクタ出力が印加される第3及び第4トラ
    ンジスタと、 エミッタがそれぞれ前記第3及び第4トランジスタのベ
    ースに接続され、ベースが共通に基準電源に接続された
    第5及び第6トランジスタと、 からなり、前記第3トランジスタ若しくは第4トランジ
    スタのコレクタに出力信号を得るように成したことを特
    徴とする差動増幅回路。
  2. 【請求項2】 エミッタがそれぞれ第1及び第2トラン
    ジスタのコレクタに接続され、ベースが共通に、出力電
    圧が電源電圧の変化に追従して変化する第2の基準電源
    に接続された第7及び第8トランジスタを設け、該第7
    及び第8トランジスタのコレクタを前記第3及び第4ト
    ランジスタのベースにそれぞれ接続したことを特徴とす
    る請求項1記載の差動増幅回路。
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