JP3431984B2 - 高速精密合成増幅器 - Google Patents

高速精密合成増幅器

Info

Publication number
JP3431984B2
JP3431984B2 JP07039594A JP7039594A JP3431984B2 JP 3431984 B2 JP3431984 B2 JP 3431984B2 JP 07039594 A JP07039594 A JP 07039594A JP 7039594 A JP7039594 A JP 7039594A JP 3431984 B2 JP3431984 B2 JP 3431984B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amplifier
output
network
input
precision
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP07039594A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0794955A (ja
Inventor
ジャン−フランソワ・グーマ
Original Assignee
ルクロイ・ソシエテ・アノニム
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ルクロイ・ソシエテ・アノニム filed Critical ルクロイ・ソシエテ・アノニム
Publication of JPH0794955A publication Critical patent/JPH0794955A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3431984B2 publication Critical patent/JP3431984B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/34Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に、請求項1の「お
いて」までに記載のオシロスコープの信号の条件付けに
用いる極めて高速で精密な合成増幅器であって、開ルー
プの高速精密増幅器が縮退型のロングテイルペア(de
generated long tail pair)
増幅器でありうるような増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】極めて
高速の増幅器(1〜2GHz周波数範囲)は開ループあ
るいはローカルフィードバックアーキテクチャを用いる
ことが多く、使用される能動デバイスは高周波数利得
(fT=10〜12GHz)を必要とする。これらのデ
バイスは高周波数の寄生成分を減少させるために極めて
小さい形状である。形状の小さいことの残念な結果は、
(ケースへの接合点の)熱抵抗が増加することであり、
このことは自然発熱作用(信号誘発の温度変化)により
増幅器の応答の熱歪みを発生させる可能性があることを
意味する。
【0003】極めて高速の開ループあるいはローカルフ
ィードバック増幅器に対する熱歪みの振幅は信号の振幅
の5%程度となりうるが、これは精密な測定計器に対し
ては許容しえないレベルである。熱歪みは極めて高速の
増幅器の利得またはオフセットあるいはこれら双方にお
ける中域および低域周波数変動として現われる。これら
の作用は、近代的な演算増幅器あるいはトランスインピ
ーダンス増幅器の周波数帯域において十分発生する。さ
らに、(周囲温度変化の結果としての)種々の形式の熱
ドリフトが極めて高速の増幅器の精度を低下させる。
【0004】当該技術分野においては、高速増幅器を用
いて種々の補償ネットワークを実現することが公知であ
る。例えば、米国特許第4,132,958号において
は、増幅器の熱歪みを補償するために数個の調整可能な
フィルタからなるフィードビサイド(feed−bes
ide)ネットワークが提案されている。問題は修正フ
ィルタの厳しい調整が多々必要とされ、かつ選定された
特定の補償が全域の温度ドリフトに対処することができ
ないことである。別の一般的な方法は、高速増幅器をA
C結合し、DCの閉ループ増幅器をその側方に追加する
(スプリットパス(split path))ことであ
る。信号の高周波成分はAC結合のHF増幅器を通る
が、低周波数成分とDC成分とはDC増幅器を通る。こ
こでの問題は、DC増幅器の主極(dominant
pole)を高周波増幅器の低周波カットオフとの良好
な適合を確実にすることである。この調整は、難しく、
かつ温度によるドリフトを受けやすく、その結果周波数
応答の平坦性を失うことになる。
【0005】米国特許第4,491,802号において
は、第1の増幅器の入力と出力とが低域通過フィルタを
介して第2の増幅器にフィードバックされ、第2の増幅
器の出力が第1の増幅器へネガティブフィードバックさ
れる方法が提案されている。この方法の主要な欠点は全
体の伝達関数の所望する平坦性が低周波数に限定される
ことである。
【0006】
【課題を解決するための手段】高周波数への適用に対す
る前述の後者の方法の欠点を鑑みれば、本発明の目的
は、低周波数利得が増幅器Fの高周波数利得と同一とな
るように入力および出力伝達ネットワークIおよびO
(図1)の特性を選択することにより、合成利得が周波
数、特に高速増幅器Fの低周波数の挙動とは独立するよ
うになることを特徴とする請求項1の特徴によって定義
される高速精密合成増幅器を提供することである。
【0007】好適実施例においては、入力および出力伝
達ネットワークは一定あるいは特に選定した温度挙動の
いずれかを備えた抵抗ネットワークである。後者は増幅
器Fの相互コンダクタンスの温度依存性を補償するよう
に選択される。
【0008】別の好適実施例においては、合成増幅器は
さらに入力保護ネットワークを含み、精密増幅器Pは、
合成増幅器が飽和するのを避けるために出力リミッタを
含んでいる。
【0009】本発明のその他の目的や利点は添付図面お
よび特定実施例についての以下の説明から明らかとな
る。
【0010】
【実施例】図1のブロック線図を参照する。F(s)は
高速増幅器F(2)の伝達関数であり、ΣAは高速増幅
器F(2)の加算ノード10であり、P(s)は精密増
幅器P(3)の伝達関数であり、ΣBは精密増幅器P
(3)の加算ノード6であり、I(s)は入力ネットワ
ークI(4)の伝達関数であり、O(s)は出力ネット
ワークO(5)の伝達関数である。
【0011】従って、本発明の合成増幅器の全体の伝達
関数は等式(1)によって得られると直ちにいえる。
【0012】
【数1】 上式を素早く検討すれば、適切な条件の下で、低周波数
領域にのみ存在すると想定される高速増幅器F(2)の
応答の非平坦性は、精密増幅器P(3)の作動によって
修正され、かつ合成増幅器1が高速増幅器F(2)のH
F応答性を有するようになることを示している。
【0013】図2を参照すれば、低周波数領域において
は、精密増幅器P(3)の開ループ利得が、高速増幅器
F(2)の開ループの利得よりはるかに大きく(>10
×)なるように選択され、入力および出力ネットワーク
I(4)およびO(5)の周波数応答性I(s)および
O(s)が完全に平坦であるものと想定しうる。
【0014】式1)を分析すれば下記する結果が得られ
る。
【0015】a)低周波数領域においては、
【数2】2) |I(s)・P(s)|>>1 および
【数3】 3) |F(s)・O(s)・P(s)|>>1 とすれば、1)の式は
【数4】 となり、これは平坦でF(s)より独立しているものと
定義される。
【0016】b)高周波数領域において、もしもI
(s)およびO(s)を調整して
【数5】5) I(s)=F(s)・O(s) となれば、1)の式は
【数6】 となる。
【0017】5)の選択をすれば、式4)および6)は
同じであり、最終的な結果は、合成増幅器1に対して全
周波数領域にわたって一定の利得を得ることになる。換
言すれば、精密閉ループ増幅器の平坦性と極めて高速の
開ループバイポーラ増幅器の極めて広帯域を得ることに
なる。
【0018】安定性分析を行う場合、図1から導出され
たもので図1と等価である図3のブロック図を用いるこ
とができる。図3においては、ΣDの加算ノードを含む
右側部分は、標準フィードバック制御システム(図4)
の形態を有し、I(s)・P(s)・F(s)は順方向
経路の伝達関数を表わし、O(s)/I(s)はフィー
ドバック経路の伝達関数を表わす。図3において、加算
ノードΣCを含む左側部分は、伝達関数において零を含
み、その作用が全体の伝達関数を高周波数領域において
F(s)と同一となるよう低減させることであるフィル
タを表わしている。
【0019】本発明の好適実施例を図5に示す。
【0020】抵抗R1とダイオードD1,D2は、増幅器
F(2)のアクティブ入力に印加され得るオーバドライ
ブの量を制御するという利点を有する入力保護ネットワ
ーク11を表している。V1,V2は、それぞれ上下の入
力電圧制限のためのものである。抵抗R2はI(s)の
最も単純な実施例を示す。R2の値を調整することによ
り、合成増幅器1の低周波数利得を、合成増幅器の全体
の平坦性を得るべくF(s)の利得と等しくなるよう調
整しうる。
【0021】R3,R4およびRNTCからなる抵抗ネット
ワーク5はO(s)の単純な実施例を示す。負の温度抵
抗RNTCの存在は、F(s)の実施例がここでは縮退型
ロングテイルペア増幅器である場合F(s)の相互コン
ダクタンス温度ドリフトをまず補償する上で必要であ
る。Ioffsetは合成増幅器のオフセット制御として作用
する制御された電流である。
【0022】ノードN1は図1の加算ノードΣB(6)
の実施例である。それは、I(s)およびO(s)の電
流出力に追加のオフセット制御電流Ioffsetを加える低
インピーダンスの電流加算ノードである。N1の電圧
は、仮想接地と考えてよいように接地近くに保たれる。
【0023】サブ回路3は精密増幅器Pの一実施例であ
る。それは、ZノードN2へのアクセスを備えたトラン
スインピーダンス増幅器の形態を採っている。そこで
は、電圧レベルV3およびV4に結合された2個のダイオ
ードD3およびD4を含むネットワーク12が、トランス
インピーダンス増幅器の出力スイングを制限するよう作
用する。商業的なある種のトランスインピーダンスにお
いてはこれらの制限要素は増幅器の一部であり得る。
【0024】P(3)の前述の実施例を用いることの主
要な利点は、入力レベルが通常の動作範囲を上廻る場合
全体の増幅器のどの部分も飽和しないという事実のため
増幅器のオーバロードの回復が極めて高速であるという
ことである。
【0025】サブ回路2は高速増幅器Fの実施例であ
り、図1に示す実施例の加算ノードΣA(8)はトラン
ジスタQ1,Q2の基本ノードN3,N4によって構成され
る。Q1,Q2、抵抗R5,R6および電流源2×Ioを含
むネットワーク2は縮退型ロングテイルペア増幅器ある
いは縮退型差動ペア増幅器あるいはgmセルとして知ら
れている。増幅器のシングルエンデッドの相互コンダク
タンスgmseは一次近似式において公知である。
【0026】
【数7】 但し、REはR5並びにR6と等しく、kはボルツマン定
数であり、Tは絶対温度を表わし、qは電子チャージ
で、Ioはハーフテイル(half tail)電流で
ある。
【0027】Tに関して前述の式の導関数をとれば、負
の温度係数抵抗であるRNTCを含み、かつ出力ネットワ
ークOによって補償する必要のある本実施例における高
速増幅器F(2)の利得の一次の温度依存性を得る。
【0028】R7およびR8はgmセルの電流出力を出力
電圧に変換する出力負荷抵抗である。
【0029】高速増幅器のこの特定の実施例はアナログ
からデジタルへの変換器やデジタルオシロスコープのト
リガ回路のような2個の独立した回路を駆動するために
用いうる、2個の区別されたコンプリメタリ出力を有す
るという付加的な利点を有することに注目すべきであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の合成増幅器のブロック図。
【図2】関連する伝達関数の中のあるものの利得と周波
数との関係を示す図。
【図3】図1に示すものと等価の標準的なフィードバッ
クのブロック図。
【図4】標準フィードバックのブロック図。
【図5】本発明の好適実施例の概略図。
【符号の説明】
2:高速増幅器F 3:精密増幅器P 4:入力ネットワークI 5:出力ネットワークO 6,10:加算ノード 11:入力保護ネットワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−68141(JP,A) 実開 昭58−82020(JP,U) 実開 平3−115415(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/30 - 1/34 H03F 1/42 H03F 3/45

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力側X(8)および出力側Y(9)を
    備えた高速精密合成増幅器(1)であって、出力から入
    力へのフィードバックを持たない高速増幅器F(2)
    と、前記高速増幅器F(2)の利得及び/又はオフセッ
    トの変動である前記高速増幅器F2(2)の熱歪みを補
    償する補償ネットワーク(7)とを含み、前記補償ネッ
    トワーク(7)が高精度増幅器P(3)を含み、前記高
    精度増幅器P(3)の加算ノード(6)が入力伝達ネッ
    トワークI(4)によって前記入力側X(8)に、かつ
    出力伝達ネットワークO(5)によって前記出力側Y
    (9)に正で接続されており、かつ前記高速増幅器F
    (2)の入力加算ノード(10)が前記高精度増幅器P
    (3)の出力と、負の入力信号Xとを加算する、高速精
    密合成増幅器において、 前記高速増幅器F(2)の伝達関数F(s)と、前記高
    精度増幅器P(3)の伝達関数P(s)と、前記入力伝
    達ネットワークI(4)の伝達関数I(s)と、前記出
    力伝達ネットワークO(5)の伝達関数O(s)とが、 低周波数において、 |I(s)・P(s)|>>1と |F(s)・O(s)・P(s)|>>1との条件を満
    たし、 高周波数において、 I(s)=F(s)・O(s)の条件を満たすことを特
    徴とする高速精密合成増幅器。
  2. 【請求項2】 前記入力伝達ネットワークI(4)と、
    出力伝達ネットワークO(5)とが抵抗ネットワークで
    あることを特徴とする請求項1記載の増幅器
  3. 【請求項3】 前記出力伝達ネットワークO(5)が、
    前記高速増幅器F(2)の利得の温度依存性を修正する
    温度依存性を有することを特徴とする請求項2記載の増
    幅器。
  4. 【請求項4】 前記合成増幅器(1)がさらに、入力X
    をXε[V1,V2]に制限する入力保護ネットワーク
    (11)を含むことを特徴とする請求項1から3までの
    いずれか一項に記載の増幅器。
  5. 【請求項5】 前記高速増幅器F(2)が、1対のトラ
    ンジスタを備えかつローカル・エミッタ・フィードバッ
    クを有するロングテイルペア増幅器であることを特徴と
    する請求項1から4までのいずれか一項に記載の増幅
    器。
  6. 【請求項6】 前記高精度増幅器P(3)がトランスイ
    ンピーダンス増幅器であることを特徴とする請求項1か
    ら5までのいずれか一項に記載の増幅器。
  7. 【請求項7】 前記高精度増幅器P(3)がさらに、ト
    ランスインピーダンス増幅器の出力と、それぞれ電圧レ
    ベルV3,V4とに結合されたダイオードD3およびD4
    らなる出力リミッタ(12)を含むことを特徴とする請
    求項1から6までのいずれか一項に記載の増幅器。
JP07039594A 1993-04-08 1994-04-08 高速精密合成増幅器 Expired - Fee Related JP3431984B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP93105837A EP0620637B1 (en) 1993-04-08 1993-04-08 Very high speed precision amplifier
CH93105837.4 1993-04-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0794955A JPH0794955A (ja) 1995-04-07
JP3431984B2 true JP3431984B2 (ja) 2003-07-28

Family

ID=8212795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07039594A Expired - Fee Related JP3431984B2 (ja) 1993-04-08 1994-04-08 高速精密合成増幅器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5467056A (ja)
EP (1) EP0620637B1 (ja)
JP (1) JP3431984B2 (ja)
DE (1) DE69328081T2 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1308604B1 (it) * 1999-02-12 2002-01-08 Cit Alcatel Circuito linearizzatore della risposta,particolarmente per sistemi aradiofrequenza micronde e metodo per linearizzare l'uscita di un
JP3851758B2 (ja) * 2000-06-14 2006-11-29 富士通株式会社 増幅装置
GB2398648B (en) * 2003-02-19 2005-11-09 Nujira Ltd Power supply stage for an amplifier
US7423480B2 (en) * 2006-11-13 2008-09-09 National Instruments Corporation AC amplifier for precision measurement
US8305474B2 (en) * 2008-03-21 2012-11-06 STMicroelectronics (R&D) Ltd. Analog-to-digital conversion in image sensors
US9564915B1 (en) 2016-03-04 2017-02-07 Silicon Laboratories Inc. Apparatus for data converter with internal trigger circuitry and associated methods
US10686412B2 (en) * 2017-03-29 2020-06-16 Linear Technology Corporation Trans-impedance amplifier with fast overdrive recovery

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1368757A (en) * 1970-12-10 1974-10-02 Honeywell Inf Systems Electronic amplifiers
US4276514A (en) * 1979-07-09 1981-06-30 Trw Inc. Wideband, phase compensated amplifier with negative feedback of distortion components in the output signal
JPS57211812A (en) * 1981-06-24 1982-12-25 Iwatsu Electric Co Ltd Wide band amplifier
SU1494208A1 (ru) * 1987-04-29 1989-07-15 Предприятие П/Я Г-4554 Усилительное устройство с регулируемым коэффициентом усилени

Also Published As

Publication number Publication date
DE69328081D1 (de) 2000-04-20
JPH0794955A (ja) 1995-04-07
EP0620637A1 (en) 1994-10-19
DE69328081T2 (de) 2000-11-09
EP0620637B1 (en) 2000-03-15
US5467056A (en) 1995-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1124803A (en) Feed-forward amplifier
JP3300836B2 (ja) Rf増幅器バイアス制御方法および装置
EP0465576B1 (en) Logarithmic amplifier
EP0148563B1 (en) Wide-band direct-coupled transistor amplifiers
JP4442746B2 (ja) 指数関数発生器及びそれを用いた可変利得増幅器
EP0312017A2 (en) Differential amplifier
Meyer et al. A DC to 1-GHz differential monolithic variable-gain amplifier
JPH07112132B2 (ja) 広帯域差動増幅器
KR0152701B1 (ko) 감쇠 귀환형 차동증폭기
JP3431984B2 (ja) 高速精密合成増幅器
GB2071944A (en) Gain control circuit
US4605906A (en) Differential pair amplifier enhancement circuit
JP2830087B2 (ja) 周波数特性補正回路
CA1195387A (en) Noise reduction circuit
JPH01152805A (ja) 増幅装置
EP0265763A2 (en) Frequency response compensation circuit
JPH0666611B2 (ja) 電子装置用差分出力段
RU2292636C1 (ru) Дифференциальный усилитель с повышенным ослаблением синфазного сигнала
EP0051362B1 (en) Electronic gain control circuit
JP4000003B2 (ja) 可変利得増幅器
US5047729A (en) Transconductance amplifier
JPH11503284A (ja) 制御電圧により制御される非直線成分を直線化するためのリニアライザ
KR100645012B1 (ko) 차동증폭기
KR100186796B1 (ko) 필터 회로
JPH0744417B2 (ja) ノイズキャンセル回路

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees