JP3137182B2 - 差動変換増幅回路 - Google Patents

差動変換増幅回路

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JP3137182B2
JP3137182B2 JP10003894A JP389498A JP3137182B2 JP 3137182 B2 JP3137182 B2 JP 3137182B2 JP 10003894 A JP10003894 A JP 10003894A JP 389498 A JP389498 A JP 389498A JP 3137182 B2 JP3137182 B2 JP 3137182B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として単相の入
力信号から同相,逆相の2つの平衡出力信号を得る差動
変換増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、アナログ回路(特にCMOS回
路)では、単相の入力信号から同相,逆相の2つの平衡
出力信号を得る平衡構造の差動変換増幅回路を用いて性
能の向上を計っている。こうしたアナログ回路におい
て、差動変換増幅回路の2つの平衡出力信号が完全に平
衡である場合、即ち、2つの平衡出力信号が等しい振幅
であって180度の位相差を有すれば回路内の非直線性
が強く減少する。
【0003】一般に、差動変換増幅回路では、一方の入
力端子を単相の入力信号用としてコンデンサカット及び
固定の直流(DC)電圧に抵抗を介して結合し、他方の
入力端子を固定の直流(DC)電圧に結合させた差動対
構造が採用されている。
【0004】図2は、従来の差動変換増幅回路の基本構
成を示した回路図である。この差動変換増幅回路は、単
相の入力信号が入力される入力端子Tinと、接地されて
第1の電源電圧が印加される第1の電源電圧端子Tv
と、第2の電源電圧が印加される第2の電源電圧端子T
v 2と、2つの平衡出力信号のうちの一方を出力する第
1の出力端子Tout 1及び他方を出力する第2の出力端
子Tout 2とを備え、トランジスタTr8におけるベー
ス側がコンデンサCを介して入力端子Tinに結合され、
且つそのコレクタ側が第1の出力端子Tout 1に結合さ
れると共に抵抗R11を介して第2の電源電圧端子Tv
2に結合され、トランジスタTr9におけるベース側が
第2の電源電圧端子Tv 2に結合され、且つそのコレク
タ側が第2の出力端子Tout 2に結合されると共に抵抗
R12を介して第2の電源電圧端子Tv 2に結合され、
更に、トランジスタTr8,Tr9のそれぞれのエミッ
タ側が抵抗R13を介して第1の電源電圧端子Tv 1に
結合され、トランジスタTr8におけるベース側及びコ
ンデンサCの間と第2の電源電圧端子Tv 2との間が抵
抗R10を介して結合されて成る差動対構造となってい
る。
【0005】因みに、このような差動変換増幅回路に関
連する周知技術としては、例えば特開平4−43718
号公報に開示され並列型A/D変換器や、特開平6−2
32655号公報に開示されたシングルエンド−差動変
換器等が挙げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した差動変換増幅
回路の場合、差動対の共通ノードに存在するキャパシタ
ンスが存在するため、平衡出力の反転出力及び非反転出
力が入力信号に対して互いに等しくない遅延を有する
(入力信号に対して互いに等しくない遅延を有する)と
いう基本性能上の問題がある。
【0007】又、入力信号のバイアスをカットするため
のコンデンサの存在がIC内レイアウトパターン上占有
面積を大きくする要因となっており、これによって低周
波数でのICテストがコンデンサ結合では行うことがで
きないため、コンデンサの存在に付随した難点がある。
【0008】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、コンデンサを排し
て高周波数範囲において低歪みで良好な平衡特性を有す
る差動変換増幅回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、単相の
入力信号から同相,逆相の2つの平衡出力信号を得る差
動変換増幅回路において、入力信号をベース側からそれ
ぞれ入力する第1のトランジスタ及び第2のトランジス
タによる第1の電流カレントミラー回路と、入力信号を
ベース側から入力し、且つエミッタ側が接地された第3
のトランジスタのコレクタ側からの出力を第2の抵抗を
介してベース側からそれぞれ入力する第4のトランジス
タ及び第5のトランジスタによる第2の電流カレントミ
ラー回路とを備え、第1のトランジスタは、コレクタ側
及びベース側の間が第1の抵抗を介して結合され、第1
の電流カレントミラー回路及び第2の電流カレントミラ
ー回路の電流通路には入力信号を入力する入力端子が結
合された差動変換増幅回路が得られる。
【0010】又、本発明によれば、上記差動変換増幅回
路において、2つの平衡出力信号のうちの一方を出力す
る第1の出力端子及び他方を出力する第2の出力端子
と、接地されて第1の電源電圧が印加される第1の電源
電圧端子とを備え、第1のトランジスタ,第2のトラン
ジスタ,及び第3のトランジスタは、ベース側が入力端
子に結合され、且つエミッタ側が第1の電源電圧端子に
結合され、第4のトランジスタ及び第5のトランジスタ
は、ベース側が第2の抵抗を介して第3トランジスタの
コレクタ側と結合され、且つエミッタ側が第1の電源電
圧端子に結合された差動変換増幅回路が得られる。
【0011】更に、本発明によれば、上記差動変換増幅
回路において、ベース側が第2のトランジスタのコレク
タ側に結合され、且つコレクタ側が第1の出力端子に結
合された第6のトランジスタと、ベース側が第5のトラ
ンジスタのコレクタ側に結合され、且つコレクタ側が第
2の出力端子に結合された第7のトランジスタとを備
え、第6のトランジスタ及び第7のトランジスタは、そ
れぞれエミッタ側が第3の抵抗を介して第1の電源電圧
端子に結合されて成る差動変換増幅回路が得られる。
【0012】加えて、本発明によれば、上記差動変換増
幅回路において、第2の電源電圧が印加される第2の電
源電圧端子を備え、第1のトランジスタは、コレクタ側
が第4の抵抗を介して第2の電源電圧端子に結合されて
成る差動変換増幅回路が得られる。
【0013】一方、本発明によれば、上記差動変換増幅
回路において、第2のトランジスタは、コレクタ側が第
5の抵抗を介して第2の電源電圧端子に結合され、第3
のトランジスタ及び第4のトランジスタは、それぞれコ
レクタ側が第9の抵抗を介して第2の電源電圧端子に結
合され、第4のトランジスタは、コレクタ側及びベース
側の間が第2の抵抗を介して結合されて成る差動変換増
幅回路が得られる。
【0014】他方、本発明によれば、上記何れかの差動
変換増幅回路において、第6のトランジスタは、コレク
タ側が第7の抵抗を介して第2の電源電圧端子に結合さ
れ、第7のトランジスタは、コレクタ側が第8の抵抗を
介して第2の電源電圧端子に結合されて成る差動変換増
幅回路が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の差
動変換増幅回路について、図面を参照して詳細に説明す
る。
【0016】図1は、本発明の一実施例に係る差動変換
増幅回路の基本構成を示した回路図である。この差動変
換増幅回路は、単相の入力信号から同相,逆相の2つの
平衡出力信号を得る基本性能は従来通りであるが、構成
上の特徴として、入力信号をベース側からそれぞれ入力
する第1のトランジスタTr1及び第2のトランジスタ
Tr2による第1の電流カレントミラー回路と、入力信
号をベース側から入力し、且つエミッタ側が接地された
第3のトランジスタTr3のコレクタ側からの出力を第
2の抵抗R2を介してベース側からそれぞれ入力する第
4のトランジスタTr4及び第5のトランジスタTr5
による第2の電流カレントミラー回路とを備えており、
第1のトランジスタTr1は、コレクタ側及びベース側
の間が第1の抵抗R1を介して結合され、第1の電流カ
レントミラー回路及び第2の電流カレントミラー回路の
電流通路には入力信号を入力する入力端子Tinが結合さ
れて成っている。
【0017】又、この差動変換増幅回路は、2つの平衡
出力信号のうちの一方を出力する第1の出力端子Tout
1及び他方を出力する第2の出力端子Tout 2と、接地
されて第1の電源電圧が印加される第1の電源電圧端子
v 1とを備えており、第1のトランジスタTr1,第
2のトランジスタTr2,及び第3のトランジスタTr
3は、ベース側が入力端子Tinに結合され、且つそのエ
ミッタ側が第1の電源電圧端子Tv 1に結合され、第4
のトランジスタTr4及び第5のトランジスタTr5
は、ベース側が第2の抵抗R2を介して第3トランジス
タTr3のコレクタ側と結合され、且つエミッタ側が第
1の電源電圧端子Tv 1に結合されて成っている。
【0018】更に、この差動変換増幅回路は、ベース側
が第2のトランジスタTr2のコレクタ側に結合され、
且つコレクタ側が第1の出力端子Tout 1に結合された
第6のトランジスタTr6と、ベース側が第5のトラン
ジスタTr5のコレクタ側に結合され、且つコレクタ側
が第2の出力端子Tout 2に結合された第7のトランジ
スタTr7と、第2の電源電圧が印加される第2の電源
電圧端子Tv 2とを備えている。
【0019】このうち、第6のトランジスタTr6及び
第7のトランジスタTr7は、それぞれエミッタ側が第
3の抵抗R3を介して第1の電源電圧端子Tv 1に結合
されている。又、第1のトランジスタTr1は、コレク
タ側が第4の抵抗R4を介して第2の電源電圧端子Tv
2に結合され、第2のトランジスタTr2は、コレクタ
側が第5の抵抗R5を介して第2の電源電圧端子Tv
に結合され、第3のトランジスタTr3及び第4のトラ
ンジスタTr4は、それぞれコレクタ側が第9の抵抗R
9を介して第2の電源電圧端子Tv 2に結合されてい
る。更に、第4のトランジスタTr4は、コレクタ側及
びベース側の間が第2の抵抗R2を介して結合され、第
6のトランジスタTr6は、コレクタ側が第7の抵抗R
7を介して第2の電源電圧端子Tv 2に結合され、第7
のトランジスタTr7は、コレクタ側が第8の抵抗R8
を介して第2の電源電圧端子Tv 2に結合されている。
【0020】この差動変換増幅回路では、第1のトラン
ジスタTr1及び第2のトランジスタTr2により構成
される第1の電流カレントミラー回路と第4のトランジ
スタTr4及び第5のトランジスタTr5により構成さ
れる第2の電流カレントミラー回路とに対してそれぞれ
抵抗R4,R5と抵抗R6,R9とを介してこれらに接
続される第2の電源電圧端子Tv 2(第2の電源電圧V
ddが印加される)によって電流通路が形成される。
【0021】入力端子Tinから入力された単相の入力信
号のバイアス変化は、第1のトランジスタTr1及び第
2のトランジスタTr2のベース側の入力を経て第1の
電流カレントミラー回路における第2のトランジスタT
r2のコレクタ電流に反映される。又、第2の電流カレ
ントミラー回路において、第3のトランジスタTr3と
コレクタ側に結合された第4のトランジスタTr4には
逆モード、即ち、入力信号のバイアス増大が第4のトラ
ンジスタTr4のコレクタ電流を減少させることにな
り、これによって第5のトランジスタTr5のコレクタ
電流が第2のトランジスタTr2と逆の変化をする。更
に、電源電圧Vdd及び接地(CND)の間で差動対を成
す第6のトランジスタTr6,第7のトランジスタTr
7のベース側の入力にはそれぞれ第2のトランジスタT
r2,第5のトランジスタTr5のコレクタ電流の抵抗
R5,R6による電圧降下が印加されることになり、こ
れによって第6のトランジスタTr6には入力信号の逆
位相モード,第7のトランジスタTr7には入力信号の
同相モードの電圧変動が加わり、最終的に出力端子T
out 1,Tout 2からの差動出力としてそれぞれ非反転
増幅信号,反転増幅信号が出力される。
【0022】即ち、この差動変換増幅回路では、第1の
トランジスタTr1のベースにおける電圧増大が第2の
トランジスタTr2のコレクタ電流を増大させ、差動対
の一方の第6のトランジスタTr6のベースにおける電
圧を減少させるため、第1のトランジスタTr1,第2
のトランジスタTr2のベースの電圧変化が第6のトラ
ンジスタTr6のベース入力に反転モードでコピーされ
る。ところが、第4のトランジスタTr4のコレクタに
は第1のトランジスタTr1,第2のトランジスタTr
2と同様に単相の入力信号をベース入力した第3のトラ
ンジスタTr3のコレクタが結合されていることによ
り、第3のトランジスタTr3のベースの電圧増大に応
答して第4のトランジスタTr4,第5のトランジスタ
Tr5におけるコレクタ電流が減少し、その結果として
差動対の他方の第7のトランジスタTr7のベース入力
には第3のトランジスタTr3のベースの電圧変化が同
相モードでコピーされる。こうして、差動対(第6のト
ランジスタTr6,第7のトランジスタTr7)の入力
に対して互いに等しいが、反対方向の電圧変化が生じて
差動対に差信号が供給されることになる。
【0023】従って、この差動変換増幅器では、入力端
子Tinからの単相の入力信号をベース入力する第1のト
ランジスタTr1,第2のトランジスタTr2を含む第
1のカレントミラー回路と、入力端子Tinからの入力信
号をベース入力する第3のトランジスタTr3のコレク
タ側を電流通路に結合した第4のトランジスタTr4,
第5のトランジスタTr5を含む第2のカレントミラー
回路とを備えて逆モードの電流を各々発生させ、各カレ
ントミラー回路の電流通路にベースを結合させた差動対
(第6のトランジスタTr6,第7のトランジスタTr
7)により電流通路の負荷抵抗で差動対のベースに逆位
相の電圧信号が印加された結果、出力端子Tout 1,T
out 2から低歪みで良好な平衡出力信号が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の差動変換増
幅回路によれば、各カレントミラー回路の電流通路にベ
ースを結合させた差動対に単相の入力信号の反転モー
ド,非反転モードの差信号が供給されることにより、コ
ンデンサを排除した上で高周波数範囲において低歪みで
良好な平衡特性を有するようになる。又、コンデンサを
排した構成により、ICテスト時にテスト信号の周波数
が制限を受けず、レイアウトパターン上も有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る差動変換増幅回路の基
本構成を示した回路図である。
【図2】従来の差動変換増幅回路の基本構成を示した回
路図である。
【符号の説明】
C コンデンサ R1〜R13 抵抗 Tin 入力端子 TOUT 1,TOUT 2 出力端子 Tr1〜Tr9 トランジスタ TV 1,TV 2 電源電圧端子
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/32

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単相の入力信号から同相,逆相の2つの
    平衡出力信号を得る差動変換増幅回路において、前記入
    力信号をベース側からそれぞれ入力する第1のトランジ
    スタ及び第2のトランジスタによる第1の電流カレント
    ミラー回路と、前記入力信号をベース側から入力し、且
    つエミッタ側が接地された第3のトランジスタのコレク
    タ側からの出力を第2の抵抗を介してベース側からそれ
    ぞれ入力する第4のトランジスタ及び第5のトランジス
    タによる第2の電流カレントミラー回路とを備え、前記
    第1のトランジスタは、コレクタ側及びベース側の間が
    第1の抵抗を介して結合され、前記第1の電流カレント
    ミラー回路及び前記第2の電流カレントミラー回路の電
    流通路には前記入力信号を入力する入力端子が結合され
    たことを特徴とする差動変換増幅回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の差動変換増幅回路におい
    て、前記2つの平衡出力信号のうちの一方を出力する第
    1の出力端子及び他方を出力する第2の出力端子と、接
    地されて第1の電源電圧が印加される第1の電源電圧端
    子とを備え、前記第1のトランジスタ,前記第2のトラ
    ンジスタ,及び前記第3のトランジスタは、ベース側が
    前記入力端子に結合され、且つエミッタ側が前記第1の
    電源電圧端子に結合され、前記第4のトランジスタ及び
    前記第5のトランジスタは、ベース側が前記第2の抵抗
    を介して前記第3トランジスタのコレクタ側と結合さ
    れ、且つエミッタ側が前記第1の電源電圧端子に結合さ
    れたことを特徴とする差動変換増幅回路。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の差動変換増幅回路におい
    て、ベース側が前記第2のトランジスタのコレクタ側に
    結合され、且つコレクタ側が前記第1の出力端子に結合
    された第6のトランジスタと、ベース側が前記第5のト
    ランジスタのコレクタ側に結合され、且つコレクタ側が
    前記第2の出力端子に結合された第7のトランジスタと
    を備え、前記第6のトランジスタ及び前記第7のトラン
    ジスタは、それぞれエミッタ側が第3の抵抗を介して前
    記第1の電源電圧端子に結合されて成ることを特徴とす
    る差動変換増幅回路。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の差動変換増幅回路におい
    て、第2の電源電圧が印加される第2の電源電圧端子を
    備え、前記第1のトランジスタは、コレクタ側が第4の
    抵抗を介して前記第2の電源電圧端子に結合されて成る
    ことを特徴とする差動変換増幅回路。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の差動変換増幅回路におい
    て、前記第2のトランジスタは、コレクタ側が第5の抵
    抗を介して前記第2の電源電圧端子に結合され、前記第
    3のトランジスタ及び前記第4のトランジスタは、それ
    ぞれコレクタ側が第9の抵抗を介して前記第2の電源電
    圧端子に結合され、前記第4のトランジスタは、コレク
    タ側及びベース側の間が前記第2の抵抗を介して結合さ
    れて成ることを特徴とする差動変換増幅回路。
  6. 【請求項6】 請求項4又は5に記載の差動変換増幅回
    路において、前記第6のトランジスタは、コレクタ側が
    第7の抵抗を介して前記第2の電源電圧端子に結合さ
    れ、前記第7のトランジスタは、コレクタ側が第8の抵
    抗を介して前記第2の電源電圧端子に結合されて成るこ
    とを特徴とする差動変換増幅回路。
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