JP3169496B2 - 交流増幅回路 - Google Patents

交流増幅回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、赤外線リモコン受信
装置等に用いられる交流増幅回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】赤外線リモコンシステムでは30kHz
〜60kHzの比較的低い周波数で変調をかけている。
このため、赤外線リモコン受信装置では、低周波の交流
増幅回路が必要とされている。このような低周波用交流
増幅回路として、例えば図5に示すような回路が提案さ
れている(特開平3−26007号公報参照)。
【0003】図5において、21は信号側エミッタホロ
ワ回路、22は基準電圧側エミッタホロワ回路、23は
電流供給回路、24は差動増幅回路である。Q11
21,Q 31,Q41,Q42はNPN型のバイポーラトラン
ジスタ、Q32,Q33,Q34はPNP型のバイポーラトラ
ンジスタ、R11,R21,R41はそれぞれ抵抗、C2 はコ
ンデンサである。31は定電流源、21a,22a,2
3a,23bはそれぞれ端子である。
【0004】以上のような構成において、端子23bに
は、信号入力端子VIN、つまり端子23aに印加された
信号(直流レベルV0 +交流成分v0 )から交流成分v
0 を除去した直流レベルV0 が発生する。したがって、
差動増幅回路20の2つの信号入力用の端子21a,2
2aのうち端子21aには、信号V1 が発生し、端子2
2aには、端子21aの信号V1 から交流成分を除去し
た直流レベルV2 が発生する。差動増幅回路24は端子
21aの入力信号と端子22aの入力信号の差を増幅す
るので、交流成分のみを増幅することとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような、入力信号
の直流成分を抽出するように構成した従来の交流増幅回
路では、信号側エミッタホロワ回路21のトランジスタ
11のベースに所定の直流レベルV0 を与える必要があ
り、前段の回路とコンデンサ結合することができない。
このため、交流増幅回路は、これに適した直流レベルを
発生する回路と組み合わせて動作させなければならず、
直流レベルが高すぎたり、低すぎたりする前段回路とは
接続できないという問題があった。
【0006】また、差動増幅回路の一方の端子21aの
直流成分を他方の端子22aに直流電圧として印加する
構成となっているため、互いに逆位相の2つの信号、す
なわち差動信号を受けることができない。これは、前段
回路が差動増幅回路であるときには特に重要なことであ
り、前段回路のゲインを半分しか利用できないという問
題があった。
【0007】さらに、端子22aの直流レベルを任意に
設定できないため、しきい値を与えることができない。
このため、増幅回路でありながらコンパレータとしては
動作できないという問題もあった。この発明の目的は、
前段回路の直流出力レベルに影響されることなく、増幅
を行うことができる交流増幅回路を提供することであ
る。
【0008】この発明の他の目的は、しきい値を設定す
ることができる交流増幅回路を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
【0010】請求項記載の交流増幅回路は、第1およ
び第2のバイポーラトランジスタからなり、第1および
第2のバイポーラトランジスタのそれぞれのベースを第
1および第2の入力部とし、第1および第2のバイポー
ラトランジスタのエミッタ電流が定電流でバイアスされ
た差動増幅回路と、第1および第2のバイポーラトラン
ジスタと逆極性の第3および第4のバイポーラトランジ
スタからなり、それぞれのベースが第1および第2の入
力部にそれぞれ接続されたバイアス回路と、第3および
第4のバイポーラトランジスタのベース電流の和が差動
増幅回路の入力電流の和に等しくなるように設定された
定電流を第3および第4のバイポーラトランジスタにエ
ミッタ電流として供給する定電流回路と、第3のバイポ
ーラトランジスタのエミッタと定電流回路との間に接続
されたm個(m≧1)の第1のダイオードと、第4のバ
イポーラトランジスタのエミッタと定電流回路との間に
接続されたn個(n≧0、m>n)の第2のダイオード
とを備えている。
【0011】
【作用】
【0012】請求項記載の構成によれば、差動増幅回
路の直流入力レベルは、差動増幅回路の入力電流、つま
り第1および第2のバイポーラトランジスタのベース電
流の和と、バイアス回路の出力電流、つまり第3および
第4のバイポーラトランジスタのベース電流の和とが等
しくなるレベルに自動的に決まるので、前段回路とは独
立に決定できる。この結果、前段回路の直流出力レベル
に影響されることなく、増幅を行うことができる。ま
た、第1のダイオードと第2のダイオードの個数の違い
に応じた直流レベル差がバイアス回路の両出力間に発生
する。このレベル差は、そのまま差動増幅回路の入力に
与えられるので、しきい値として働くことになる。この
結果、しきい値を設定することができる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。実施例の説明に先立って、実施例の構成お
よび動作の参考となる参考例について説明する。 〔参考例〕 図1に参考例となる交流増幅回路の回路図を示す。この
交流増幅回路は、図1に示すように、差動増幅回路1は
エミッタを共通接続したNPN型のバイポーラトランジ
スタQ1 ,Q2 で構成し、バイポーラトランジスタ
1 ,Q2 のベースをそれぞれ第1および第2の入力部
としている。バイポーラトランジスタQ1 ,Q2 の共通
接続したエミッタには、吸い込み型の定電流源2を接続
して、一定のバイアス電流(定電流)I1 を流してい
る。
【0014】バイアス回路3は、エミッタを共通接続し
た、バイポーラトランジスタQ1 ,Q2 と逆極性、すな
わちPNP型のバイポーラトランジスタQ3 ,Q4 から
なる。両バイポーラトランジスタQ3 ,Q4 はベースを
出力としており、それぞれ差動増幅回路1の入力端子
4,5に接続されている。バイアス回路3へは、定電流
回路6から電流I2 が供給されている。
【0015】差動増幅回路1の入力端子4,5には、そ
れぞれ結合コンデンサC1 ,C2 を介して信号を印加す
る。電流I2 の値は、バイポーラトランジスタQ3 ,Q
4 のベース電流の和が、バイポーラトランジスタQ1
2 のベース電流の和に等しくなるように設定されてい
る。これは、理論的には、電流源2の電流値をI1 、N
PNトランジスタQ 1 ,Q2 およびPNPトランジスタ
3 ,Q4 の電流増幅率をそれぞれhFE1 ,hFE2 とお
くと、
【0016】
【数1】
【0017】と設定することにより実現できる。電流源
2および定電流回路6は、具体的には、図2のように構
成することができる。図2において、定電流源11で定
電流I1 を発生させ、これと同じ電流I 1 をバイポーラ
トランジスタQ5 ,Q6 ,Q9 よりなるカレントミラー
回路12によりバイポーラトランジスタQ5 ,Q6 に発
生させている。したがって、バイポーラトランジスタQ
5 は定電流源2と置き換えることができる。バイポーラ
トランジスタQ7 のエミッタおよびベースはそれぞれバ
イポーラトランジスタQ6のコレクタおよびバイポーラ
トランジスタQ8 のベースに接続しているので、バイポ
ーラトランジスタQ7 のエミッタには定電流I1 が流
れ、ベース電流I1 /hFE1 はバイポーラトランジスタ
8 のベースから供給される。よって、バイポーラトラ
ンジスタQ8 からはI1 ×hFE2 /hFE1 の定電流が流
れ出す。この電流量は、〔数1〕の電流I2 と同じであ
ることから、バイポーラトランジスタQ 8 を定電流回路
6として用いることができるのがわかる。
【0018】このように、差動増幅回路1の直流入力レ
ベルは、差動増幅回路1の入力電流とバイアス回路3の
出力電流が等しくなるレベルに自動的に、前段回路とは
独立に決まる。ここで、差動増幅回路1の直流入力レベ
ルの決まり方について説明する。トランジスタのVCE
C 特性は、コレクタ・エミッタ間電圧VCEが低い間は
勾配が大きく、コレクタ・エミッタ間電圧VCEがある値
を超えると勾配が小さくなるというものであり、コレク
タ電流IC は、コレクタ・エミッタ間電圧VCEの増加と
ともに、少し増加する性質がある。すなわち、電流増幅
率hFEは、コレクタ・エミッタ間電圧VCEに対し、ほぼ
一定であるが、厳密には、コレクタ・エミッタ間電圧V
CEの関数として変化することになる。したがって、前記
したように、トランジスタQ1 のコレクタ・エミッタ間
電圧VCEをVCE1 とし、トランジスタQ3 のコレクタ・
エミッタ間電圧VCEをVCE2 とおくと、〔数1〕は、V
CE1,VCE2 の関数として、
【0019】
【数2】
【0020】のようになる。すなわち、電流I1 ,I2
が与えられたとき、〔数2〕を満足するVCE1 ,VCE2
を実現するように、直流入力レベルが自動的に決定され
る。図1に戻って、結合コンデンサC1 に設けた入力端
子7に印加された信号は、結合コンデンサC1 で直流成
分が除去され、交流成分だけが端子4に伝達される。端
子4と端子7の交流電圧の比は、差動増幅回路1の入力
抵抗r1 、バイアス回路の出力抵抗r2 、結合コンデン
サ容量Cで決まり、−3dBになる周波数fは、r1
2 の並列合成抵抗をRとおくと、
【0021】
【数3】
【0022】となる。同様の関係が、端子5,8にもあ
てはまる。なお、端子7,8の一方にのみ信号を印加す
る場合、信号を印加しない方は、グラウンドGNDに接
続すればよい。この参考例の交流増幅回路によれば、差
動増幅回路1の直流入力レベルは、差動増幅回路1の入
力電流とバイアス回路の出力電流が等しくなるレベルに
自動的に決まるので、前段回路とは独立に決定でき、前
段回路の直流出力レベルに影響されることなく、増幅を
行うことができる。また、差動増幅回路1の入力部に結
合コンデンサC1 ,C2 を介して交流信号を印加すれ
ば、結合コンデンサC1 ,C2 の容量と差動増幅回路1
の入力抵抗r1 とバイアス回路3の出力抵抗r2で決ま
る大きさの信号が差動増幅回路1の入力部に発生するの
で、差動増幅回路1のいずれの入力部にも信号を与える
ことができる。この結果、差動信号を受けることができ
る。
【0023】〔第の実施例〕 図3にこの発明の第の実施例の交流増幅回路の回路図
を示す。この交流増幅回路は、図3に示すように、定電
流回路6とバイポーラトランジスタQ3 ,Q4 エミッ
タの間にそれぞれm個のダイオードD11〜D1mの直列回
路とn個のダイオードD21〜D2nの直列回路を接続して
いる。端子5は、定電圧源13で定電圧に固定し、この
端子5には交流信号を入力せず、結合コンデンサは接続
しない。その他の構成は図1の交流増幅回路と同様であ
る。
【0024】ここで簡単のため、m=1、n=0(短
絡)の場合について考える。バイポーラトランジスタQ
1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 のベース−エミッタ間電圧および
ダイオードD11の順電圧をそれぞれVBE1 ,VBE2 ,V
BE3 ,VBE4 ,VF1とおくと、これらは
【0025】
【数4】
【0026】の関係にあるが、バイポーラトランジスタ
2 とバイポーラトランジスタQ4 、およびバイポーラ
トランジスタQ1 とバイポーラトランジスタQ3 とダイ
オードD1 はそれぞれ電流値が等しいので、電圧V
BE1 ,VBE2 ,VBE3 ,VBE4 ,V F1は、
【0027】
【数5】
【0028】
【数6】
【0029】の関係にある。したがって、〔数4〕は、
【0030】
【数7】
【0031】のように表される。また、〔数7〕より、
【0032】
【数8】
【0033】の関係が得られ、電圧VBE2 は約600m
Vであるから、バイポーラトランジスタQ1 のベースは
バイポーラトランジスタQ2 のベースより約200mV
低いことがわかる。同様の考え方により、バイポーラト
ランジスタQ1 ,Q2 のベース電位差は、一般的に、
【0034】
【数9】
【0035】である。すなわち、m,nの組合せで任意
の電位差を発生することができる。ここで、〔数8〕の
導出過程について説明する。〔数6〕より、
【0036】
【数10】
【0037】が得られ、〔数10〕より
【0038】
【数11】
【0039】が得られ、〔数11〕を変形すると〔数
8〕となる。つぎに、〔数9〕の導出過程について説明
する。ダイオードD11〜D1mの順方向電圧をVF1とし、
ダイオードD21〜D2nの順方向電圧をVF2とすると、
〔数4〕と同様に、
【0040】
【数12】
【0041】が得られ、また〔数5〕と同様に、
【0042】
【数13】
【0043】が得られ、また〔数6〕と同様に、
【0044】
【数14】
【0045】が得られる。〔数13〕と〔数14〕とを
用いて、〔数12〕は、
【0046】
【数15】
【0047】
【数16】
【0048】となる。〔数16〕より
【0049】
【数17】
【0050】が得られ、〔数17〕を変形すると、〔数
9〕が得られる。よって、図4に示すように、端子4に
は端子5レベル41より〔数9〕だけ低いレベル42を
中心に交流信号43が発生する。この実施例の交流増幅
回路によれば、差動増幅回路1の直流入力レベルは、差
動増幅回路1の入力電流とバイアス回路3の出力電流が
等しくなるレベルに自動的に決まるので、前段回路とは
独立に決定でき、前段回路の直流出力レベルに影響され
ることなく、増幅を行うことができる。また、第1のダ
イオードD11〜D 1mと第2のダイオードD21〜D2nの個
数の違いに応じた直流レベル差がバイアス回路3の両出
力間に発生し、このレベル差は、そのまま差動増幅回路
1の入力に与えられるので、しきい値として働くことに
なり、しきい値を設定することができる。
【0051】
【発明の効果】
【0052】請求項記載の構成によれば、差動増幅回
路の直流入力レベルは、差動増幅回路の入力電流とバイ
アス回路の出力電流が等しくなるレベルに自動的に決ま
るので、前段回路とは独立に決定でき、前段回路の直流
出力レベルに影響されることなく、増幅を行うことがで
きる。また、第1のダイオードと第2のダイオードの個
数の違いに応じた直流レベル差がバイアス回路の両出力
間に発生し、このレベル差は、そのまま差動増幅回路の
入力に与えられるので、しきい値として働くことにな
り、しきい値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例の交流増幅回路の構成を示す回路図であ
る。
【図2】同回路における定電流源の構成例を示す回路図
である。
【図3】この発明の第の実施例の交流増幅回路の構成
を示す回路図である。
【図4】差動増幅回路への入力波形を示す波形図であ
る。
【図5】従来の交流増幅回路の構成を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 差動増幅回路 2 定電流源 3 バイアス回路 4,5 端子 6 定電流回路 C1 ,C2 結合コンデンサ D11〜D1m ダイオード D21〜D2n ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/00 - 3/72

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1および第2のバイポーラトランジス
    タからなり、前記第1および第2のバイポーラトランジ
    スタのそれぞれのベースを第1および第2の入力部と
    し、前記第1および第2のバイポーラトランジスタのエ
    ミッタ電流が定電流でバイアスされた差動増幅回路と、 前記第1および第2のバイポーラトランジスタと逆極性
    の第3および第4のバイポーラトランジスタからなり、
    それぞれのベースが前記第1および第2の入力部にそれ
    ぞれ接続されたバイアス回路と、 前記第3および第4のバイポーラトランジスタのベース
    電流の和が前記差動増幅回路の入力電流の和に等しくな
    るように設定された定電流を前記第3および第4のバイ
    ポーラトランジスタにエミッタ電流として供給する定電
    流回路と、前記第3のバイポーラトランジスタのエミッタと前記定
    電流回路との間に接続されたm個(m≧1)の第1のダ
    イオードと、前記第4のバイポーラトランジスタのエミ
    ッタと前記定電流回路との間に接続されたn個(n≧
    0、m>n)の第2のダイオード とを備えた交流増幅回
    路。
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