JP3430415B2 - Differential amplifier - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、差動増幅器に関
し、特に線形性が高く、コモンモード電圧が安定した差
動増幅器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential amplifier, and more particularly to a differential amplifier having high linearity and stable common mode voltage.
【0002】[0002]
【従来の技術】差動増幅器はオシロスコープ等の入力段
に用いられ差動入力される被測定信号のコモンモード電
圧を調整しながら被測定信号を増幅して出力するもので
ある。2. Description of the Related Art A differential amplifier is used in an input stage of an oscilloscope or the like and amplifies and outputs a signal under measurement while adjusting a common mode voltage of a signal under test which is differentially input.
【0003】図3このような従来の差動増幅器の一例を
示す回路図であり、図3において1,2,8,9,1
0,11,12,13,26,27,31及び32はト
ランジスタ、3,4,6,7,14,15,16,1
7,24,25,29及び30は抵抗、5,20,2
1,22,23及び28は定電流源、18及び19はバ
ッファ回路、33は容量、100及び101は入力電
圧、102及び103は出力電圧である。また、24〜
33は演算増幅器50を構成している。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of such a conventional differential amplifier, and in FIG. 3, 1, 2, 8, 9, 1
0, 11, 12, 13, 26, 27, 31 and 32 are transistors, 3, 4, 6, 7, 14, 15, 16, 1
7, 24, 25, 29 and 30 are resistors, 5, 20, 2
Reference numerals 1, 22, 23 and 28 are constant current sources, 18 and 19 are buffer circuits, 33 is a capacitance, 100 and 101 are input voltages, and 102 and 103 are output voltages. In addition, 24-
33 constitutes an operational amplifier 50.
【0004】入力電圧100及び101はトランジスタ
1及び2のベースに接続され、トランジスタ1及び2の
エミッタは抵抗3及び4の一端に接続され、抵抗3の他
端は抵抗4の他端及び定電流源5の一端に接続される。Input voltages 100 and 101 are connected to the bases of transistors 1 and 2, the emitters of transistors 1 and 2 are connected to one ends of resistors 3 and 4, the other end of resistor 3 being the other end of resistor 4 and a constant current. Connected to one end of the source 5.
【0005】トランジスタ1のコレクタは抵抗6の一
端、トランジスタ8のエミッタ及びトランジスタ10の
コレクタにそれぞれ接続され、トランジスタ2のコレク
タは抵抗7の一端、トランジスタ9のエミッタ及びトラ
ンジスタ13のコレクタにそれぞれ接続される。The collector of the transistor 1 is connected to one end of the resistor 6, the emitter of the transistor 8 and the collector of the transistor 10, respectively, and the collector of the transistor 2 is connected to one end of the resistor 7, the emitter of the transistor 9 and the collector of the transistor 13, respectively. It
【0006】トランジスタ8のコレクタはバッファ回路
18の入力端子及び定電流源20の一端に接続され、ト
ランジスタ9のコレクタはバッファ回路19の入力端子
及び定電流源23の一端に接続される。The collector of the transistor 8 is connected to the input terminal of the buffer circuit 18 and one end of the constant current source 20, and the collector of the transistor 9 is connected to the input terminal of the buffer circuit 19 and one end of the constant current source 23.
【0007】トランジスタ10及び11のエミッタは抵
抗14及び15の一端に接続され、抵抗14の他端は抵
抗15の他端及び定電流源21の一端に接続される。The emitters of the transistors 10 and 11 are connected to one ends of the resistors 14 and 15, and the other end of the resistor 14 is connected to the other end of the resistor 15 and one end of the constant current source 21.
【0008】同様にトランジスタ12及び13のエミッ
タは抵抗16及び17の一端に接続され、抵抗16の他
端は抵抗17の他端及び定電流願22の一端に接続され
る。Similarly, the emitters of the transistors 12 and 13 are connected to one ends of the resistors 16 and 17, and the other end of the resistor 16 is connected to the other end of the resistor 17 and one end of the constant current application 22.
【0009】バッファ回路18の出力端子は出力電圧1
03を出力すると共にトランジスタ10のベース及び抵
抗25の一端に接続され、バッファ回路19の出力端子
は出力電圧102を出力すると共にトランジスタ13の
ベース及び抵抗24の一端に接続される。The output terminal of the buffer circuit 18 has an output voltage of 1
03 is output and is connected to the base of the transistor 10 and one end of the resistor 25. The output terminal of the buffer circuit 19 outputs the output voltage 102 and is connected to the base of the transistor 13 and one end of the resistor 24.
【0010】抵抗24の他端は抵抗25の他端及びトラ
ンジスタ26のベースに接続され、トランジスタ26の
エミッタはトランジスタ27のエミッタ及び定電流源2
8の一端に接続される。The other end of the resistor 24 is connected to the other end of the resistor 25 and the base of the transistor 26, and the emitter of the transistor 26 is the emitter of the transistor 27 and the constant current source 2.
8 is connected to one end.
【0011】トランジスタ26のコレクタはトランジス
タ31及び32のベースとトランジスタ31のコレクタ
に接続され、トランジスタ27のコレクタはトランジス
タ8及び9のベース、トランジスタ32のコレクタと容
量33の一端に接続される。The collector of the transistor 26 is connected to the bases of the transistors 31 and 32 and the collector of the transistor 31, and the collector of the transistor 27 is connected to the bases of the transistors 8 and 9, the collector of the transistor 32 and one end of the capacitor 33.
【0012】また、トランジスタ31及び32のエミッ
タは抵抗29及び30の一端に接続される。The emitters of the transistors 31 and 32 are connected to one ends of the resistors 29 and 30.
【0013】さらに、抵抗6,7,29及び30の他端
とトランジスタ11及び12のコレクタは正電圧源に接
続され、定電流源5,20,21,22,23及び28
の他端は負電圧源に接続され、トランジスタ11,12
及び27のベースと容量33の他端は接地される。Further, the other ends of the resistors 6, 7, 29 and 30 and the collectors of the transistors 11 and 12 are connected to a positive voltage source, and constant current sources 5, 20, 21, 22, 23 and 28 are connected.
The other end of which is connected to a negative voltage source,
The bases of and 27 and the other end of the capacitor 33 are grounded.
【0014】ここで、図3に示す従来例の動作を説明す
る。トランジスタ1,2,10,11,12及び13、
トランジスタ26及び27、トランジスタ31及び32
はそれぞれ同じサイズのNPNトランジスタであり、ト
ランジスタ8及び9は同じサイズのPNPトランジスタ
である。The operation of the conventional example shown in FIG. 3 will be described. Transistors 1, 2, 10, 11, 12 and 13,
Transistors 26 and 27, transistors 31 and 32
Are NPN transistors of the same size, and transistors 8 and 9 are PNP transistors of the same size.
【0015】抵抗3,4,14,15,16及び17の
抵抗値、抵抗6及び7の抵抗値、抵抗24及び25の抵
抗値、抵抗29及び30の抵抗値はそれぞれ同じ値であ
る。The resistance values of the resistors 3, 4, 14, 15, 16, and 17, the resistance values of the resistors 6 and 7, the resistance values of the resistors 24 and 25, and the resistance values of the resistors 29 and 30 are the same.
【0016】また、定電流源5,21及び22の出力電
流を”I1”、定電流源20及び23の出力電流を”I
0”とし、
I1=I0×2 (1)
なる関係を満たすものとする。The output currents of the constant current sources 5, 21 and 22 are "I1" and the output currents of the constant current sources 20 and 23 are "I1".
0 ″, and the relationship of I1 = I0 × 2 (1) is satisfied.
【0017】トランジスタ8及び9のベース電圧は演算
増幅器50から印加されるバイアス電圧”Vbias”
であり、このため、トランジスタ8及び9のエミッタ電
圧”Ve8”及び”Ve9”はトランジスタ8及び9の
ベース−エミッタ間電圧を”Vbe”とすれば、
Ve8=Ve9=Vbias+Vbe (2)
となる。The base voltage of the transistors 8 and 9 is the bias voltage "Vbias" applied from the operational amplifier 50.
Therefore, the emitter voltages “Ve8” and “Ve9” of the transistors 8 and 9 are Ve8 = Ve9 = Vbias + Vbe (2) when the base-emitter voltage of the transistors 8 and 9 is “Vbe”.
【0018】従って、抵抗6及び7に流れる電流値は同
じになるので”Vbias”や抵抗6及び7の抵抗値を
適宜設定して、抵抗6及び7に流れる電流値”I6”及
び”I7”が
I6=I7=3×I0 (3)
となるようにする。Therefore, since the current values flowing through the resistors 6 and 7 are the same, "Vbias" and the resistance values of the resistors 6 and 7 are appropriately set, and the current values "I6" and "I7" flowing through the resistors 6 and 7 are set. Is I6 = I7 = 3 × I0 (3).
【0019】この時、トランジスタ1,8及び10のコ
レクタ電流を”Ic1”、”Ic8”及び”Ic10”
とすると、
となる。At this time, the collector currents of the transistors 1, 8 and 10 are changed to "Ic1", "Ic8" and "Ic10".
Then, Becomes
【0020】トランジスタ8のコレクタ電流は定電流源
20の出力電流そのものであるので上記条件から、
Ic8=I0 (5)
となり、式(4)は、
Ic1+I0+Ic10=3×I0
Ic1+Ic10=2×I0 (6)
となる。Since the collector current of the transistor 8 is the output current itself of the constant current source 20, from the above condition, Ic8 = I0 (5), and the equation (4) is Ic1 + I0 + Ic10 = 3 × I0 Ic1 + Ic10 = 2 × I0 (6 ).
【0021】トランジスタ11のコレクタ電流を”Ic
11”とすれば、
Ic10+Ic11=I1=2×I0 (7)
となる。The collector current of the transistor 11 is set to "Ic
If it is 11 ″, then Ic10 + Ic11 = I1 = 2 × I0 (7)
【0022】式(6)及び式(7)から、 Ic1+2×I0−Ic11=2×I0 ∴Ic1=Ic11 (8) となる。From equations (6) and (7), Ic1 + 2 × I0−Ic11 = 2 × I0 ∴Ic1 = Ic11 (8) Becomes
【0023】同様にしてトランジスタ2及び12のコレ
クタ電流を”Ic2”及び”Ic12”とすると、
Ic2=Ic12 (9)
となる。Similarly, if the collector currents of the transistors 2 and 12 are "Ic2" and "Ic12", then Ic2 = Ic12 (9).
【0024】一方、トランジスタ13のコレクタ電流
を”Ic13”とすれば、
Ic12+Ic13=I1=2×I0 (10)
であり、式(9)及び式(10)から
Ic2+Ic13=2×I0 (11)
となる。On the other hand, if the collector current of the transistor 13 is "Ic13", then Ic12 + Ic13 = I1 = 2 × I0 (10), and Ic2 + Ic13 = 2 × I0 (11) from the equations (9) and (10). Become.
【0025】ここで、 Ic1+Ic2=2×I0 (12) が成り立つので、式(11)及び式(12)から 2×I0−Ic1+Ic13=2×I0 ∴Ic1=Ic13 (13) また、式(6)及び式(12)から 2×I0−Ic10+Ic2=2×I0 ∴Ic2=Ic10 (14) となる。Here, Ic1 + Ic2 = 2 × I0 (12) Therefore, from equation (11) and equation (12), 2 x I0-Ic1 + Ic13 = 2 x I0 ∴Ic1 = Ic13 (13) Also, from equation (6) and equation (12) 2 x I0-Ic10 + Ic2 = 2 x I0 ∴Ic2 = Ic10 (14) Becomes
【0026】式(8)及び式(13)から Ic1=Ic11=Ic13 (15) また、式(9)及び式(14)から Ic2=Ic10=Ic12 (16) となる。From equations (8) and (13) Ic1 = Ic11 = Ic13 (15) Also, from equation (9) and equation (14) Ic2 = Ic10 = Ic12 (16) Becomes
【0027】従って、トランジスタ1及び2のベースに
入力電圧100及び101が印加されるとトランジスタ
8及び10とバッファ回路18から構成される負帰還回
路とトランジスタ9及び13とバッファ回路19から構
成される負帰還回路とにより、トランジスタ1,11及
び13のコレクタ電流が同一になり、また、トランジス
タ2,10及び12のコレクタ電流が同一になる。Therefore, when the input voltages 100 and 101 are applied to the bases of the transistors 1 and 2, the negative feedback circuit composed of the transistors 8 and 10 and the buffer circuit 18, the transistors 9 and 13 and the buffer circuit 19 are composed. With the negative feedback circuit, the collector currents of the transistors 1, 11 and 13 are the same, and the collector currents of the transistors 2, 10 and 12 are the same.
【0028】この時、トランジスタ10及び11のベー
ス間とトランジスタ12及び13のベース間には入力電
圧100及び101の電位差”Vin”が現れ、尚且
つ、トランジスタ11及び12のベース同士が接続され
ていることからトランジスタ10及び13のベース間に
は前記電位差”Vin”の2倍の電圧が出力されること
になる。At this time, a potential difference "Vin" between the input voltages 100 and 101 appears between the bases of the transistors 10 and 11 and between the bases of the transistors 12 and 13, and the bases of the transistors 11 and 12 are connected to each other. Therefore, a voltage twice the potential difference "Vin" is output between the bases of the transistors 10 and 13.
【0029】さらに、トランジスタ11及び12のベー
スは接地されているので、出力電圧102には”+Vi
n”が、出力電圧103には”−Vin”がそれぞれ出
力されることになる。Further, since the bases of the transistors 11 and 12 are grounded, the output voltage 102 is "+ Vi".
n ”and“ -Vin ”are output to the output voltage 103, respectively.
【0030】この結果、入力電圧の電位差”Vin”を
2倍にして出力する差動増幅器として動作することにな
る。As a result, it operates as a differential amplifier which doubles the potential difference "Vin" of the input voltage and outputs it.
【0031】また、演算増幅器50はコモンモード電圧
を決めるフィードバックループとして動作する。出力電
圧102及び103は直列接続された抵抗24及び25
に接続されているので、図3中”イ”に示す点にコモン
モード電圧が現れることになる。Further, the operational amplifier 50 operates as a feedback loop which determines the common mode voltage. Output voltages 102 and 103 are connected in series with resistors 24 and 25.
Since it is connected to the common mode voltage, the common mode voltage appears at the point indicated by "a" in FIG.
【0032】このコモンモード電圧はトランジスタ26
のベースに印加され、トランジスタ27のベースは接地
されていることから、演算増幅器50はコモンモード電
圧が”0V”になるようにトランジスタ8及び9のベー
スに印加されるバイアス電圧を調整する。This common mode voltage is applied to the transistor 26.
Since the base of the transistor 27 is grounded and the base of the transistor 27 is grounded, the operational amplifier 50 adjusts the bias voltage applied to the bases of the transistors 8 and 9 so that the common mode voltage becomes "0V".
【0033】この結果、入力電圧の電位差”Vin”を
2倍にすると共にコモンモード電圧を”0V”に調整す
る差動増幅器として動作する。As a result, it operates as a differential amplifier which doubles the potential difference "Vin" of the input voltage and adjusts the common mode voltage to "0V".
【0034】[0034]
【発明が解決しようとする課題】しかし、コモンモード
電圧の安定化のために演算増幅器50を用いることによ
りフィードバックループの利得が大きくなってしまい、
容量33のような大容量の位相補償容量が必要となりレ
スポンスが遅れて線形性が低下すると言った問題点があ
った。従って本発明が解決しようとする課題は、線形性
が高い差動増幅器を実現することにある。However, the gain of the feedback loop is increased by using the operational amplifier 50 for stabilizing the common mode voltage.
There is a problem in that a large phase compensation capacitance such as the capacitance 33 is required and the response is delayed and the linearity deteriorates. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to realize a differential amplifier having high linearity.
【0035】[0035]
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第1では、差動増幅器において、2
つの入力電圧が接続される第1の差動回路と、一方の出
力が正電圧源にそれぞれ接続される第2及び第3の差動
回路と、一端が正電圧源に接続され他端に前記第1の差
動回路の一方の出力及び前記第2の差動回路の他方の出
力が接続される第1の抵抗と、一端が正電圧源に接続さ
れ他端に前記第1の差動回路及び前記第3の差動回路の
他方の出力が接続される第2の抵抗とから構成される負
荷抵抗と、この負荷抵抗の前記第1及び第2の抵抗の他
端に接続されるカスコード回路と、このカスコード回路
の出力がそれぞれ接続される2つの定電流源と、前記カ
スコード回路の出力がそれぞれ接続され出力電圧を出力
すると共に前記第2及び第3の差動回路の一方の入力端
子に接続される2つのバッファ回路と、前記第2及び第
3の差動回路の他方の入力端子に接続される第1の電圧
源と、前記カスコード回路にバイアス電圧を印加する第
2の電圧源とを備えたことを特徴とするものでる。In order to achieve such a problem, in the first aspect of the present invention, in the differential amplifier, 2
A first differential circuit to which two input voltages are connected, second and third differential circuits to which one output is connected to a positive voltage source, respectively, one end of which is connected to the positive voltage source and the other end of which is A first resistor to which one output of the first differential circuit and the other output of the second differential circuit are connected , and one end of which is connected to a positive voltage source.
Re and a negative <br/> load resistor composed of a second resistor the other output of said first differential circuit and said third differential circuit at the other end is connected, the the load resistor Other than the first and second resistors
A cascode circuit connected to the end, two constant current sources to which outputs of the cascode circuit are respectively connected, outputs of the cascode circuit are connected to output an output voltage, and the second and third differential circuits are provided. Two buffer circuits connected to one input terminal of the circuit, a first voltage source connected to the other input terminals of the second and third differential circuits, and a bias voltage applied to the cascode circuit And a second voltage source that operates.
【0036】このような課題を達成するために、本発明
の第2では、差動増幅器において、2つの入力電圧が接
続される第1の差動回路と、一端が正電圧源に接続され
他端に前記第1の差動回路の一方の出力及び前記第2の
差動回路の他方の出力が接続される第1の抵抗と、一端
が正電圧源に接続され他端に前記第1の差動回路及び前
記第3の差動回路の他方の出力が接続される第2の抵抗
とから構成される負荷抵抗と、この負荷抵抗の前記第1
及び第2の抵抗の他端に接続されるカスコード回路と、
このカスコード回路の出力がそれぞれ接続される2つの
定電流源と、前記カスコード回路の出力がそれぞれ接続
され出力電圧を出力すると共に前記第2及び第3の差動
回路の一方の入力端子に接続される2つのバッファ回路
と、前記第2及び第3の差動回路の他方の入力端子に接
続される第1の電圧源と、前記第2及び第3の差動回路
の他方の出力が接続され前記カスコード回路にバイアス
電圧を印加する電流調整手段とを備えたことを特徴とす
るものである。In order to achieve such a subject, in the second aspect of the present invention, in a differential amplifier, a first differential circuit to which two input voltages are connected, and one end is connected to a positive voltage source.
A first resistor to which one output of the first differential circuit and the other output of the second differential circuit are connected to the other end, and one end
A second resistor but the other output of said first differential circuit and said third differential circuit is connected to the other end is connected to a positive voltage source
And a first load resistance of the load resistance .
And a cascode circuit connected to the other end of the second resistor ,
Two constant current sources to which outputs of the cascode circuit are connected respectively, and outputs of the cascode circuit are connected to output an output voltage and are also connected to one input terminals of the second and third differential circuits. Two buffer circuits, a first voltage source connected to the other input terminals of the second and third differential circuits, and the other output of the second and third differential circuits are connected. A current adjusting means for applying a bias voltage to the cascode circuit is provided.
【0037】このような課題を達成するために、本発明
の第3では、本発明の第1及び第2において、前記第1
の電圧源として可変電圧源を用いることを特徴とするも
のである。In order to achieve such a subject, in a third aspect of the present invention, in the first and second aspects of the present invention, the first aspect is used.
Is characterized by using a variable voltage source as the voltage source.
【0038】このような課題を達成するために、本発明
の第4では、本発明の第2において、前記第2及び第3
の差動回路の他方の出力がダイオード接続された2つの
トランジスタに接続され、この2つのトランジスタのベ
ース電圧を前記カスコード回路に印加する前記電流調整
手段を用いることを特徴とするものである。In order to achieve such a subject, in the fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the second and third aspects are provided.
The other output of the differential circuit is connected to two diode-connected transistors, and the current adjusting means for applying the base voltage of the two transistors to the cascode circuit is used.
【0039】[0039]
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明に係る差動増幅器の一実施例を
示す構成回路図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration circuit diagram showing an embodiment of a differential amplifier according to the present invention.
【0040】図1において1〜23,100及び101
は図3と同一符号を付してあり、34は可変電圧源、3
5は電圧源,102a及び103aは出力電圧である。1 to 23, 100 and 101 in FIG.
Are denoted by the same reference numerals as in FIG. 3, and 34 is a variable voltage source, 3
5 is a voltage source, and 102a and 103a are output voltages.
【0041】また、1〜5は差動回路51を、6及び7
は負荷抵抗52を、8及び9はカスコード回路53を、
10,11,14,15及び21は差動回路54を、1
2,13,16,17及び22は差動回路55をそれぞ
れ構成している。Further, 1 to 5 are differential circuits 51, 6 and 7
Is a load resistor 52, 8 and 9 are cascode circuits 53,
10, 11, 14, 15, and 21 are differential circuits 54,
2, 13, 16, 17, and 22 form a differential circuit 55, respectively.
【0042】入力電圧100及び101はトランジスタ
1及び2のベースに接続され、トランジスタ1及び2の
エミッタは抵抗3及び4の一端に接続され、抵抗3の他
端は抵抗4の他端及び定電流源5の一端に接続される。The input voltages 100 and 101 are connected to the bases of the transistors 1 and 2, the emitters of the transistors 1 and 2 are connected to one ends of the resistors 3 and 4, and the other end of the resistor 3 is the other end of the resistor 4 and a constant current. Connected to one end of the source 5.
【0043】トランジスタ1のコレクタは抵抗6の一
端、トランジスタ8のエミッタ及びトランジスタ10の
コレクタにそれぞれ接続され、トランジスタ2のコレク
タは抵抗7の一端、トランジスタ9のエミッタ及びトラ
ンジスタ13のコレクタにそれぞれ接続される。The collector of the transistor 1 is connected to one end of the resistor 6, the emitter of the transistor 8 and the collector of the transistor 10, respectively, and the collector of the transistor 2 is connected to one end of the resistor 7, the emitter of the transistor 9 and the collector of the transistor 13, respectively. It
【0044】トランジスタ8のコレクタはバッファ回路
18の入力端子及び定電流源20の一端に接続され、ト
ランジスタ9のコレクタはバッファ回路19の入力端子
及び定電流源23の一端に接続される。The collector of the transistor 8 is connected to the input terminal of the buffer circuit 18 and one end of the constant current source 20, and the collector of the transistor 9 is connected to the input terminal of the buffer circuit 19 and one end of the constant current source 23.
【0045】トランジスタ10及び11のエミッタは抵
抗14及び15の一端に接続され、抵抗14の他端は抵
抗15の他端及び定電流源21の一端に接続される。The emitters of the transistors 10 and 11 are connected to one ends of the resistors 14 and 15, and the other end of the resistor 14 is connected to the other end of the resistor 15 and one end of the constant current source 21.
【0046】同様にトランジスタ12及び13のエミッ
タは抵抗16及び17の一端に接続され、抵抗16の他
端は抵抗17の他端及び定電流願22の一端に接続され
る。Similarly, the emitters of the transistors 12 and 13 are connected to one ends of the resistors 16 and 17, and the other end of the resistor 16 is connected to the other end of the resistor 17 and one end of the constant current application 22.
【0047】バッファ回路18の出力端子は出力電圧1
03aを出力すると共にトランジスタ10のベースに接
続され、バッファ回路19の出力端子は出力電圧102
aを出力すると共にトランジスタ13のベースに接続さ
れる。The output terminal of the buffer circuit 18 has an output voltage of 1
03a is output and is also connected to the base of the transistor 10, and the output terminal of the buffer circuit 19 outputs the output voltage 102
It outputs a and is connected to the base of the transistor 13.
【0048】また、可変電圧源34の一端はトランジス
タ11及び12のベースに接続され、電圧源35の一端
はトランジスタ8及び9のべースに接続される。Further, one end of the variable voltage source 34 is connected to the bases of the transistors 11 and 12, and one end of the voltage source 35 is connected to the bases of the transistors 8 and 9.
【0049】さらに、抵抗6及び7の他端とトランジス
タ11及び12のコレクタは正電圧源に接続され、定電
流源5,20,21,22及び23の他端は負電圧源に
接続され、可変電圧源34及び電圧源35の他端は接地
される。Further, the other ends of the resistors 6 and 7 and the collectors of the transistors 11 and 12 are connected to a positive voltage source, and the other ends of the constant current sources 5, 20, 21, 22, and 23 are connected to a negative voltage source, The other ends of the variable voltage source 34 and the voltage source 35 are grounded.
【0050】ここで、図1に示す実施例の動作を説明す
る。電圧源35から印加されるバイアス電圧は入力電圧
100及び101が”0V”の時に、トランジスタ1,
2,10,11,12及び13のコレクタ電流が同じに
なるように設定される。The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described here. The bias voltage applied from the voltage source 35 is applied to the transistors 1, 1 when the input voltages 100 and 101 are "0V".
The collector currents of 2, 10, 11, 12 and 13 are set to be the same.
【0051】この状態で、電位差”Vin”の入力電圧
100及び101がトランジスタ1及び2のベースに印
加されると図3に示す従来例と同様にトランジスタ10
及び11のベース間とトランジスタ12及び13のベー
ス間には入力電圧100及び101の電位差”Vin”
が現れる。In this state, when the input voltages 100 and 101 having the potential difference "Vin" are applied to the bases of the transistors 1 and 2, the transistor 10 is turned on similarly to the conventional example shown in FIG.
The potential difference "Vin" between the input voltages 100 and 101 between the bases of the transistors 11 and 11 and between the bases of the transistors 12 and 13.
Appears.
【0052】トランジスタ11及び12のベース同士が
接続されていることからトランジスタ10及び13のベ
ース間には前記電位差”Vin”の2倍の電圧が出力さ
れることになる。Since the bases of the transistors 11 and 12 are connected to each other, a voltage twice the potential difference "Vin" is output between the bases of the transistors 10 and 13.
【0053】また、トランジスタ11及び12のベース
には可変電圧源34の出力電圧”Vcom”が接続され
ているので、出力電圧102aには”+Vin+Vco
m”が、出力電圧103aには”−Vin+Vcom”
がそれぞれ出力されることになる。Since the output voltage "Vcom" of the variable voltage source 34 is connected to the bases of the transistors 11 and 12, the output voltage 102a is "+ Vin + Vco".
m "is" -Vin + Vcom "in the output voltage 103a.
Will be output respectively.
【0054】従って、可変電圧源34の出力電圧を調整
することによりコモンモード電圧を調整することが可能
になる。Therefore, the common mode voltage can be adjusted by adjusting the output voltage of the variable voltage source 34.
【0055】また、図1に示す実施例では演算増幅器5
0を用いていないので、フィードバックループでの利得
が下がり高速応答が可能になるので、広帯域で線形性が
改善される。In the embodiment shown in FIG. 1, the operational amplifier 5
Since 0 is not used, the gain in the feedback loop is reduced and a high-speed response is possible, so that the linearity is improved in a wide band.
【0056】この結果、カスコード回路53のバイアス
電圧を固定し、差動回路54及び55の接続点に電圧を
調整することにより、広帯域で線形性が高い差動増幅器
が実現できる。As a result, by fixing the bias voltage of the cascode circuit 53 and adjusting the voltage at the connection point of the differential circuits 54 and 55, a wide-band differential amplifier with high linearity can be realized.
【0057】但し、図1に示す実施例では素子の非線形
性や温度変化等に起因してコモンモード電圧が変動して
しまう。However, in the embodiment shown in FIG. 1, the common mode voltage fluctuates due to element non-linearity, temperature change, and the like.
【0058】図2はこのような問題を解決する本発明に
係る差動増幅器の他の実施例を示す構成回路図である。FIG. 2 is a constitutional circuit diagram showing another embodiment of the differential amplifier according to the present invention which solves such a problem.
【0059】図2において1〜23,34,51〜5
5,100及び101は図1と同一符号を付してあり、
36は抵抗、37及び38はトランジスタ,102b及
び103bは出力電圧である。また、36〜38は電流
調整手段56を構成する。In FIG. 2, 1 to 23, 34, 51 to 5
5, 100 and 101 have the same reference numerals as those in FIG.
36 is a resistor, 37 and 38 are transistors, and 102b and 103b are output voltages. Further, 36 to 38 constitute a current adjusting means 56.
【0060】基本的な接続関係は図1に示す実施例とほ
ぼ同様であり、異なる点はトランジスタ8及び9のベー
スがトランジスタ37及び38のベース、トランジスタ
11,12,37及び38のコレクタに接続され、トラ
ンジスタ37及び38のエミッタが抵抗36を介して正
電圧源に接続される点である。The basic connection relationship is almost the same as that of the embodiment shown in FIG. 1, except that the bases of the transistors 8 and 9 are connected to the bases of the transistors 37 and 38 and the collectors of the transistors 11, 12, 37 and 38. That is, the emitters of the transistors 37 and 38 are connected to the positive voltage source via the resistor 36.
【0061】ここで、図2に示す実施例の動作を説明す
る。但し、差動増幅等の基本動作は図1に示す実施例と
同一なので説明を省略する。The operation of the embodiment shown in FIG. 2 will be described here. However, the basic operation such as differential amplification is the same as that of the embodiment shown in FIG.
【0062】基本的な回路定数は上述と同様であり、ト
ランジスタ37及び38のコレクタ電流がそれぞれ”I
0”となるように抵抗6,7及び36の抵抗値を設定す
る。The basic circuit constants are the same as above, and the collector currents of the transistors 37 and 38 are "I".
The resistance values of the resistors 6, 7 and 36 are set so as to be "0".
【0063】例えば、抵抗7及び8の電流値は式(3)
のように、抵抗36の電流値が”2×I0”となるよう
にすれば良いので、抵抗6,7及び36の抵抗値をそれ
ぞれ”R6”,”R7”及び”R36”とすれば、
R36:R6=R36:R7=3:2 (17)
なる関係を満足させれば良い。For example, the current value of the resistors 7 and 8 can be calculated by the equation (3).
As described above, since the current value of the resistor 36 may be "2 × I0", the resistance values of the resistors 6, 7 and 36 are "R6", "R7" and "R36", respectively. R36: R6 = R36: R7 = 3: 2 (17) The following relationship may be satisfied.
【0064】また、電流調整手段56ではトランジスタ
11及び12のコレクタ電流がダイオード接続されたト
ランジスタ37及び38に接続され、トランジスタ37
及び38のベース電圧をトランジスタ8及び9のベース
に印加している。In the current adjusting means 56, the collector currents of the transistors 11 and 12 are connected to the diode-connected transistors 37 and 38.
And 38 base voltages are applied to the bases of transistors 8 and 9.
【0065】ここで、トランジスタ8及び9のコレクタ
電流は定電流源20及び22の出力電流に固定されてい
るのでトランジスタ8及び9のベース電圧変化に起因す
る抵抗6及び7に流れる電流の変化分はトランジスタ1
0及び13のコレクタ電流の変化として現れる。Here, since the collector currents of the transistors 8 and 9 are fixed to the output currents of the constant current sources 20 and 22, the change amount of the current flowing through the resistors 6 and 7 due to the change of the base voltage of the transistors 8 and 9 is determined. Is transistor 1
Appears as a change in collector current of 0 and 13.
【0066】即ち、トランジスタ11及び12のコレク
タ電流の和が変化するとトランジスタ10及び13のコ
レクタ電流の和が変化する。言い換えれば、トランジス
タ11及び12のコレクタ電流の和によりトランジスタ
10及び13のコレクタ電流の和を制御することにな
る。That is, when the sum of the collector currents of the transistors 11 and 12 changes, the sum of the collector currents of the transistors 10 and 13 changes. In other words, the sum of the collector currents of the transistors 11 and 12 controls the sum of the collector currents of the transistors 10 and 13.
【0067】そこで、抵抗6,7及び36の抵抗値を適
宜設定すればトランジスタ11及び12のコレクタ電流
の和とトランジスタ10及び13のコレクタ電流の和を
同じにすることができる。Therefore, by appropriately setting the resistance values of the resistors 6, 7 and 36, the sum of the collector currents of the transistors 11 and 12 and the sum of the collector currents of the transistors 10 and 13 can be made the same.
【0068】即ち、素子の非線形性や温度変化等に起因
してコモンモード電圧が変動しトランジスタ11及び1
2のコレクタ電流の和が変動しても、それに同期してト
ランジスタ10及び13のコレクタ電流の和も変動する
のでコモンモード電圧の変化が相殺される。That is, the common mode voltage fluctuates due to non-linearity of the element, temperature change, etc.
Even if the sum of the collector currents of 2 fluctuates, the sum of the collector currents of the transistors 10 and 13 also fluctuates in synchronization therewith, so that the change of the common mode voltage is canceled.
【0069】この結果、2つの差動回路をそれぞれ構成
する一方のトランジスタのコレクタ電流の和をダイオー
ド接続された2つのトランジスタに接続し、この2つの
トランジスタのベース電圧をカスコード回路53に印加
する電流調整手段56を設けることにより、素子の非線
形性や温度変化等に起因するコモンモード電圧変動を相
殺でき、広帯域でコモンモード電圧の安定化が図れる。As a result, the sum of the collector currents of one of the transistors forming each of the two differential circuits is connected to two diode-connected transistors, and the base voltage of the two transistors is applied to the cascode circuit 53. By providing the adjusting means 56, it is possible to cancel the common mode voltage fluctuation caused by the non-linearity of the element, temperature change, etc., and stabilize the common mode voltage in a wide band.
【0070】なお、図1及び図2においてはコモンモー
ド電圧の調整のために可変電圧源34を用いているが、
通常の電圧源であっても接地であっても構わない。Although the variable voltage source 34 is used for adjusting the common mode voltage in FIGS. 1 and 2,
It may be a normal voltage source or ground.
【0071】[0071]
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。カスコード回路
のバイアス電圧を固定し、2つの差動回路の接続点に電
圧を調整することにより、広帯域で線形性が高い差動増
幅器が実現できる。As is apparent from the above description,
The present invention has the following effects. By fixing the bias voltage of the cascode circuit and adjusting the voltage at the connection point of the two differential circuits, it is possible to realize a differential amplifier with wide band and high linearity.
【0072】また、2つの差動回路をそれぞれ構成する
一方のトランジスタのコレクタ電流の和をダイオード接
続された2つのトランジスタに接続し、この2つのトラ
ンジスタのベース電圧をカスコード回路に印加する電流
調整手段を設けることにより、素子の非線形性や温度変
化等に起因するコモンモード電圧変動を相殺でき、広帯
域でコモンモード電圧の安定化が図れる。Further, a current adjusting means for connecting the sum of collector currents of one of the transistors forming each of the two differential circuits to two diode-connected transistors and applying the base voltage of the two transistors to the cascode circuit. By providing the above, it is possible to cancel the common mode voltage fluctuation caused by the non-linearity of the element, the temperature change, etc., and stabilize the common mode voltage in a wide band.
【図1】本発明に係る差動増幅器の一実施例を示す構成
回路図である。FIG. 1 is a configuration circuit diagram showing an embodiment of a differential amplifier according to the present invention.
【図2】本発明に係る差動増幅器の他の実施例を示す構
成回路図である。FIG. 2 is a configuration circuit diagram showing another embodiment of the differential amplifier according to the present invention.
【図3】従来の差動増幅器の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional differential amplifier.
1,2,8,9,10,11,12,13,26,2
7,31,32,37,38 トランジスタ
3,4,6,7,14,15,16,17,24,2
5,29,30,36抵抗
5,20,21,22,23,28 定電流源
18,19 バッファ回路
33 容量
34 可変電圧源
35 電圧源
50 演算増幅器
51,54,55 差動回路
52 負荷抵抗
53 カスコード回路
56 電流調整手段
100,101 入力電圧
102,102a,102b,103,103a,10
3b 出力電圧1, 2, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 26, 2
7, 31, 32, 37, 38 Transistors 3, 4, 6, 7, 14, 15, 16, 17, 24, 2
5, 29, 30, 36 resistors 5, 20, 21, 22, 23, 28 constant current source 18, 19 buffer circuit 33 capacitance 34 variable voltage source 35 voltage source 50 operational amplifier 51, 54, 55 differential circuit 52 load resistor 53 Cascode circuit 56 Current adjusting means 100, 101 Input voltage 102, 102a, 102b, 103, 103a, 10
3b output voltage
Claims (4)
3の差動回路と、一端が正電圧源に接続され他端に 前記第1の差動回路の
一方の出力及び前記第2の差動回路の他方の出力が接続
される第1の抵抗と、一端が正電圧源に接続され他端に
前記第1の差動回路及び前記第3の差動回路の他方の出
力が接続される第2の抵抗とから構成される負荷抵抗
と、 この負荷抵抗の前記第1及び第2の抵抗の他端に接続さ
れるカスコード回路と、 このカスコード回路の出力がそれぞれ接続される2つの
定電流源と、 前記カスコード回路の出力がそれぞれ接続され出力電圧
を出力すると共に前記第2及び第3の差動回路の一方の
入力端子に接続される2つのバッファ回路と、 前記第2及び第3の差動回路の他方の入力端子に接続さ
れる第1の電圧源と、 前記カスコード回路にバイアス電圧を印加する第2の電
圧源とを備えたことを特徴とする差動増幅器。1. In a differential amplifier, a first differential circuit to which two input voltages are connected, second and third differential circuits to which one output is respectively connected to a positive voltage source, and one end Is connected to a positive voltage source and the other end is connected to one output of the first differential circuit and the other output of the second differential circuit.
First resistor and a second resistor having one end and the other output of <br/> the connected to the other end to a positive voltage source first differential circuit and said third differential circuit is connected to be And a cascode circuit connected to the other ends of the first and second resistors of the load resistor , two constant current sources to which outputs of the cascode circuit are respectively connected, Two buffer circuits that are connected to the outputs of the cascode circuit and output an output voltage and that are connected to one of the input terminals of the second and third differential circuits; and the second and third differential circuits. A differential amplifier comprising: a first voltage source connected to the other input terminal; and a second voltage source for applying a bias voltage to the cascode circuit.
一方の出力及び前記第2の差動回路の他方の出力が接続
される第1の抵抗と、一端が正電圧源に接続され他端に
前記第1の差動回路及び前記第3の差動回路の他方の出
力が接続される第2の抵抗とから構成される負荷抵抗
と、 この負荷抵抗の前記第1及び第2の抵抗の他端に接続さ
れるカスコード回路と、 このカスコード回路の出力がそれぞれ接続される2つの
定電流源と、 前記カスコード回路の出力がそれぞれ接続され出力電圧
を出力すると共に前記第2及び第3の差動回路の一方の
入力端子に接続される2つのバッファ回路と、 前記第2及び第3の差動回路の他方の入力端子に接続さ
れる第1の電圧源と、 前記第2及び第3の差動回路の他方の出力が接続され前
記カスコード回路にバイアス電圧を印加する電流調整手
段とを備えたことを特徴とする差動増幅器。2. In a differential amplifier, a first differential circuit to which two input voltages are connected, one end connected to a positive voltage source and the other end to one output of the first differential circuit and the The other output of the second differential circuit is connected
First resistor and a second resistor having one end and the other output of <br/> the connected to the other end to a positive voltage source first differential circuit and said third differential circuit is connected to be And a cascode circuit connected to the other ends of the first and second resistors of the load resistor , two constant current sources to which outputs of the cascode circuit are respectively connected, Two buffer circuits that are connected to the outputs of the cascode circuits and output an output voltage and that are connected to one input terminals of the second and third differential circuits; and the second and third differential circuits. A first voltage source connected to the other input terminal; and a current adjusting unit connected to the other output of the second and third differential circuits to apply a bias voltage to the cascode circuit. Characteristic differential amplifier.
ることを特徴とする特許請求の範囲請求項1及び請求項
2記載の差動増幅器。3. The differential amplifier according to claim 1, wherein a variable voltage source is used as the first voltage source.
がダイオード接続された2つのトランジスタに接続さ
れ、この2つのトランジスタのベース電圧を前記カスコ
ード回路に印加する前記電流調整手段を用いることを特
徴とする特許請求の範囲請求項2記載の差動増幅器。4. The current adjusting means for connecting the other output of the second and third differential circuits to two diode-connected transistors, and applying the base voltage of the two transistors to the cascode circuit. The differential amplifier according to claim 2, which is used.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14121497A JP3430415B2 (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Differential amplifier |
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JP14121497A JP3430415B2 (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Differential amplifier |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10335951A JPH10335951A (en) | 1998-12-18 |
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ID=15286803
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102104367A (en) * | 2011-03-04 | 2011-06-22 | 中兴通讯股份有限公司 | Variable gain amplifier (VGA) |
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- 1997-05-30 JP JP14121497A patent/JP3430415B2/en not_active Expired - Fee Related
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CN102104367A (en) * | 2011-03-04 | 2011-06-22 | 中兴通讯股份有限公司 | Variable gain amplifier (VGA) |
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