JP3441260B2 - 差動増幅回路におけるオフセット調整回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、差動増幅回路の出
力に生ずるいわゆるオフセットを調整するための回路に
係り、特に、調整の簡易さを向上させた差動増幅回路に
おけるオフセット調整回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるオペアンプと称されるＩＣの内
部回路は、通常、差動増幅回路を基本的に構成されてい
る。図２には、このようなオペアンプ内で用いられるい
わゆるコンプリメンタリ型の差動増幅回路の一例が示さ
れており、以下、同図を参照しつつこの回路について概
略的に説明する。

【０００３】この回路は、ｎｐｎ形トランジスタにより
構成された第１の差動増幅回路３０と、ｐｎｐ形トラン
ジスタにより構成された第２の差動増幅回路３１と、加
算回路３２と、増幅回路３３と、を主たる構成要素とし
てなるもので、第１の差動増幅回路３０と第２の増幅回
路３１とが、反転入力端子３４ａと非反転入力端子３４
ｂの間に並列接続されたような構成となっている。

【０００４】すなわち、第１の差動増幅回路３０を構成
する２つのｎｐｎ形トランジスタ３５ａ，３５ｂのベー
スが、反転入力端子３４ａ及び非反転入力端子３４ｂに
それぞれ接続されると共に、第２の差動増幅回路３１を
構成する２つのｐｎｐ形トランジスタ３６ａ，３６ｂの
ベースが反転入力端子３４ａ及び非反転入力端子３４ｂ
にそれぞれ接続されており、２つの差動増幅回路３０，
３１の出力信号が加算回路３２に加えられ、さらに増幅
回路３３により増幅されて差動出力信号が得られるよう
になっているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成において、出
力信号のいわゆるオフセット調整を行う場合、通常、第
１の差動増幅回路３０においては、この第１の差動増幅
回路３０のエミッタ側に設けられたいわゆるカレントミ
ラー回路からなる定電流回路３７の枝電流Ｉ2を、第２
の差動増幅回路３１においては、この第２の増幅回路３
１のエミッタ側に設けられたいわゆるカレントミラー回
路からなる定電流回路３８の枝電流Ｉ1を、外部に設け
た調整用可変抵抗器により調整するようにしている。

【０００６】すなわち、図２において点線で示されたよ
うに、例えば、一方の定電流回路３７で言えば、この定
電流回路３７を構成する２つのｎｐｎ形トランジスタ３
９ａ，３９ｂのエミッタから外部へ、調整用可変抵抗器
４０の両端部を接続できるように端子４１ａ，４１ｂが
引き出され、この端子４１ａ，４１ｂに調整用可変抵抗
器４０の両端を接続すると共に、摺動端子４０ａを所定
の負電源電圧（−Ｖ）へ接続し、調整用可変抵抗器４０
の摺動端子４０ａの位置を調整することで、枝電流Ｉ2
の調整が行われるようになっていた。これは、他方の定
電流回路３８においても基本的に同様であり、調整用可
変抵抗器４２を調整することで、枝電流Ｉ1の調整がな
されるような構成となっていた。

【０００７】しかしながら、かかる従来のオフセット調
整では、初段の回路電流としての電流Ｉ1，Ｉ2を、それ
ぞれ調整しなければならないので、調整作業に手間を要
するだけでなく、調整に熟練さが要求され、調整作業が
容易でないという問題があった。

【０００８】また、２つの電流Ｉ1，Ｉ2を同時に変える
ように構成されているために、調整の仕方によっては、
２つの差動増幅回路３０，３１の動作点を本来の設定点
から大きくずらしてしまい、所望の動作が得られなくな
る虞もあった。

【０００９】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、調整箇所が一つで済み、しかも、調整容易な差動増
幅回路におけるオフセット調整回路を提供するものであ
る。また、本発明の他の目的は、回路の動作点を大きく
違えることなく、オフセット調整が容易にできる差動増
幅回路におけるオフセット調整回路を提供することにあ
る。さらに、本発明の他の目的は、特に、いわゆるオペ
アンプに用いられる差動増幅回路において、調整箇所が
一つで済み、しかも、調整容易なオフセット調整回路を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る差動増幅回
路におけるオフセット調整回路は、それぞれ異なる形の
トランジスタを用いてなり、非反転入力端子と反転入力
端子との間において、並列的に設けられてなる２つの差
動増幅回路のオフセット調整回路であって、一方の差動
増幅回路を構成する２つのトランジスタのエミッタ側に
接続される定電流回路は、カレントミラー回路により構
成され、このカレントミラー回路は、２つのトランジス
タを有してなり、その一方がダイオード接続されると共
に、これら２つのトランジスタは、ベース同士が接続さ
れる一方、各々のエミッタは、それぞれ抵抗器を介して
所定の電源に接続されると共に、エミッタと所定の電源
との間からは、調整用可変抵抗器が接続される接続端子
がそれぞれ外部へ引き出されてなるものである。

【００１１】かかる構成においては、いわゆる３端子を
有する可変抵抗器が、差動増幅回路の外部で接続される
ようになっている。すなわち、一方の差動増幅回路の定
電流回路としてのカレントミラー回路を構成する２つの
トランジスタのエミッタ側から取り出された２つの端子
に、可変抵抗器の両端が接続されると共に、カレントミ
ラー回路の２つのトランジスタのエミッタの電源と同一
の電源に、摺動端子が接続されるようになっている。

【００１２】そして、この可変抵抗器の摺動端子の位置
を調整することにより、カレントミラー回路の２つの電
流路の電流を同時に、調整することが可能となり、しか
も、他方の差動増幅回路の定電流回路の電流を固定した
状態で、一箇所での調整を行うようにしてあるので、調
整が簡単、容易で、２つの差動増幅回路の動作点を大き
く違えるようなことが防げることとなるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る差動増幅回路
におけるオフセット調整回路の発明の実施の形態につい
て、図１を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する
部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明
の趣旨の範囲内で種々改変することができるものであ
る。

【００１４】まず、この発明の実施の形態における回路
は、いわゆるコンプリメンタリ型の２つの差動増幅回路
１，２を有し、その出力が加算回路３で加算され、後段
の増幅回路４により増幅されて、差動信号出力が得られ
るようになっている点では、図１において示された従来
の回路と基本的に同様なものである。

【００１５】第１の差動増幅回路１は、ｎｐｎ形の第１
及び第２のトランジスタ５，６を主として構成されてお
り、第１のトランジスタ（図１においては「Ｑ1」と表
記）５のベースは、非反転入力端子７に、第２のトラン
ジスタ（図１においては「Ｑ2」と表記）６のベース
は、反転入力端子８に、それぞれ接続されている。ま
た、第１のトランジスタ５のコレクタは、コレクタ抵抗
器９を介して所定の正電源電圧（＋Ｖ）に接続されると
共に、加算回路３の入力段に接続される一方、第２のト
ランジスタ６のコレクタは、所定の正電源電圧（＋Ｖ）
に直接接続されるようになっている。

【００１６】さらに、これら第１及び第２のトランジス
タ５，６のエミッタは、共に定電流回路１０に接続され
ている。この定電流回路１０は、いわゆるカレントミラ
ー回路を用いてなるものである。すなわち、ベースとコ
レクタとが接続され、いわゆるダイオード接続されたｎ
ｐｎ形の第５のトランジスタ（図１においては「Ｑ5」
と表記）１１と、ｎｐｎ形の第６トランジスタ（図１に
おいては「Ｑ6」と表記）１２とがベース同士で接続さ
れており、第６のトランジスタ１２のコレクタが先の２
つのトランジスタ５，６のエミッタに接続される一方、
第５のトランジスタ１１のコレクタは、ｐｎｐ形の第８
のトランジスタ２２のコレクタに接続されている。

【００１７】また、第５のトランジスタ１１のエミッタ
は、２つのエミッタ抵抗器１３ａ，１３ｂを介して、第
６のトランジスタ１２のエミッタは、２つのエミッタ抵
抗器１４ａ，１４ｂを介して、それぞれ所定の負電源電
圧（−Ｖ）に接続されるようになっている。

【００１８】さらに、エミッタ抵抗器１３ａ，１３ｂの
相互の接続点と、エミッタ抵抗器１４ａ，１４ｂの相互
の接続点からは、外部調整用の端子１５ａ，１５ｂが取
り出されており、後述するように、調整用可変抵抗器１
６を接続することで、初段の増幅回路である第１の差動
増幅回路１のエミッタ電流Ｉ2が調整できるようになっ
ている。

【００１９】一方、第２の差動増幅回路２も基本的に
は、略第１の差動増幅回路１と同様な構成であるが、エ
ミッタ側の定電流回路１７の構成が上述した第１の差動
増幅回路１のそれとは、異なっている。すなわち、この
第２の差動増幅回路２は、まず、ｐｎｐ形の第３及び第
４のトランジスタ１８，１９を主として構成されてお
り、第３のトランジスタ（図１においては「Ｑ3」と表
記）１８のベースは、非反転入力端子７に、第４のトラ
ンジスタ（図１においては「Ｑ4」と表記）１９のベー
スは、反転入力端子８に、それぞれ接続されている。

【００２０】また、第３のトランジスタ１８のコレクタ
は、コレクタ抵抗器２０を介して所定の負電源電圧（−
Ｖ）に接続されると共に、加算回路３の入力段に接続さ
れる一方、第４のトランジスタ１９のコレクタは、所定
の負電源電圧（−Ｖ）に直接接続されるようになってい
る。

【００２１】さらに、これら第３及び第４のトランジス
タ１８，１９のエミッタは、共に定電流回路１７に接続
されている。この定電流回路１７は、いわゆるカレント
ミラー回路を用いてなるもので、ベースとコレクタとが
接続され、いわゆるダイオード接続されたｐｎｐ形の第
７のトランジスタ（図１においては「Ｑ7」と表記）２
１と、ｐｎｐ形の第８及び第９のトランジスタ（図１に
おいては、それぞれ「Ｑ8」，「Ｑ9」と表記）２２，２
３が、ベース同士で接続されているものである。

【００２２】第７、第８及び第９のトランジスタ２１，
２２，２３は、エミッタがそれぞれエミッタ抵抗器２４
ａ，２４ｂ，２４ｃを介して、正電源電圧（＋Ｖ）に接
続されるようになっている一方、第７のトランジスタ２
１のコレクタは、コレクタ抵抗器２５を介して、負電源
電圧（−Ｖ）に接続されている。また、第８のトランジ
スタ２２のコレクタは、先に述べたように第５のトラン
ジスタ１１のコレクタに接続され、第９のトランジスタ
２３のコレクタは、上述した第３及び第４のトランジス
タ１８，１９のエミッタに接続されており、この第９の
トランジスタ２３のコレクタから第３及び第４のトラン
ジスタ１８，１９のエミッタに対して、定電流Ｉ1が流
入するようになっている。

【００２３】次に、上記構成におけるオフセット調整に
ついて説明する。上記構成において、出力信号のオフセ
ットの調整は、定電流Ｉ2の大きさを変えることにより
行えるようになっている。まず、調整用可変抵抗器１６
の両端を、端子１５ａ，１５ｂに接続すると共に、摺動
端子１６ａを負電源電圧（−Ｖ）へ接続する。

【００２４】そして、摺動端子１６ａの位置を適宜調整
することにより、定電流Ｉ2の大きさが変えられる結
果、出力信号のオフセットを無くすることができる。と
ころで、定電流回路１０は、いわゆるカレントミラー回
路を用いてなるものであるので、第５及び第６のトラン
ジスタ１１，１２の特性が同一であり、かつ、各トラン
ジスタ１１，１２のベース・エミッタ間の電圧が、第５
のトランジスタ１１のエミッタ抵抗器１３ａ，１３ｂに
おける電圧降下に比して十分に小さいという条件の下で
は、第５のトランジスタ１１のコレクタ側の電流Ｉref
と、電流Ｉ2の比は、第５のトランジスタ１１のエミッ
タ側の抵抗と第６のトランジスタ１２のエミッタ側の抵
抗との比に比例することとなる。

【００２５】本発明の実施の形態においては、調整用可
変抵抗器１６が接続される端子１５ａ，１５ｂが、エミ
ッタ抵抗器１３ａ，１３ｂの間及びエミッタ抵抗器１４
ａ，１４ｂの間から取り出されるように構成されてお
り、上述したようにして調整用可変抵抗器１６を調整す
ることで、第５のトランジスタ１１のエミッタ側の抵抗
（エミッタ抵抗器１３ａ，１３ｂと調整用可変抵抗器１
６の抵抗値を合成した実質的なエミッタ抵抗の意味）
と、第６のトランジスタ１２のエミッタ側の抵抗（エミ
ッタ抵抗器１４ａ，１４ｂと調整用可変抵抗器１６の抵
抗値を合成した実質的なエミッタ抵抗の意味）とを、調
整用可変抵抗器１６を接続する前の状態から増減させる
こととなるので、そのため、電流Ｉ2の増減がなされる
ようになっている。

【００２６】ところで、図２に示されたような従来の回
路においては、例えば、調整用可変抵抗器４０を変化さ
せても、トランジスタ３９ｂのエミッタと負電源電圧と
の間のエミッタ抵抗を、調整用可変抵抗器４０を接続す
る前の状態、すなわち、抵抗器４３の値から小さくでき
るだけであり、このため、電流Ｉ2の値も、調整用可変
抵抗器４０接続前の値から増大させることができるにす
ぎないものであった。

【００２７】これに対して、本発明の実施の形態におい
ては、上述したように電流Ｉ2の増減が可能であるため
に、オフセット調整が従来に比して、格段と容易となる
ものである。しかも、電流Ｉ2の調整と同時に、第５の
トランジスタ１１のコレクタ側の電流Ｉrefの調整が同
時に行われるようになっているために、カレントーミラ
回路としての電流バランスを崩すことがないものであ
る。

【００２８】さらに、第２の差動増幅回路２のエミッタ
側の定電流Ｉ1は、従来と異なり、固定された状態で、
他方の定電流Ｉ2を適宜変えることで、オフセット調整
を行うものであるので、従来と異なり、オフセット調整
に起因して第１及び第２の差動増幅回路１，２の動作点
が、設計値から大きくずれて、本来の動作が確保されな
くなるというようなことが回避されることとなるもので
ある。

【００２９】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
いわゆるコンプリメンタリ型の差動増幅回路によって初
段の増幅回路が形成されたものにあって、一方の差動増
幅回路の定電流回路をカレントミラー回路により構成
し、しかも、カレントミラー回路の２つの電流路の電流
を同時に調整できるように構成することにより、オフセ
ット調整が一箇所となるので、オフセット調整が簡単、
かつ、容易となる。また、従来と異なり、２つの差動増
幅回路の一方の定電流回路の電流のみを調整できるよう
にし、他方の差動増幅回路の定電流回路の電流を固定と
したので、２つの差動増幅回路の動作点を、設計値から
大きく違えてしまうようなことが殆どなくなり、安定し
た回路動作を確保しつつ、オフセット調整ができるとい
う効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る差動増幅回路におけるオフセット
調整回路の発明の実施の形態における回路構成例を示す
回路図である。

【図２】従来の差動増幅回路におけるオフセット調整回
路の一例を示す回路図である。

【符号の説明】

１…第１の差動増幅回路 ２…第２の差動増幅回路 １０…定電流回路 １１…第５のトランジスタ １２…第６のトランジスタ １３ａ，１３ｂ…エミッタ抵抗器 １４ａ，１４ｂ…エミッタ抵抗器 １５ａ，１５ｂ…外部調整用端子 １６…調整用可変抵抗器 １６ａ…摺動端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03F 1/00 - 3/72

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ異なる形のトランジスタを用い
   てなり、非反転入力端子と反転入力端子との間におい
   て、並列的に設けられてなる２つの差動増幅回路のオフ
   セット調整回路であって、 一方の差動増幅回路を構成する２つのトランジスタのエ
   ミッタ側に接続される定電流回路は、カレントミラー回
   路により構成され、 このカレントミラー回路は、２つのトランジスタを有し
   てなり、その一方がダイオード接続されると共に、これ
   ら２つのトランジスタは、ベース同士が接続される一
   方、各々のエミッタは、それぞれ抵抗器を介して所定の
   電源に接続されると共に、エミッタと所定の電源との間
   からは、調整用可変抵抗器が接続される接続端子がそれ
   ぞれ外部へ引き出されてなることを特徴とする差動増幅
   回路におけるオフセット調整回路。
2. 【請求項２】 各々のエミッタと所定の電源との間に
   は、それぞれ２つの抵抗器が直列接続され、その２つの
   抵抗器の相互の接続点が調整用可変抵抗器が接続される
   接続端子として、それぞれ外部へ引き出されてなること
   を特徴とする請求項１記載の差動増幅回路におけるオフ
   セット調整回路。
3. 【請求項３】 調整用可変抵抗器は、抵抗器の両端に接
   続された端子と、摺動端子とを有してなるものであっ
   て、前記抵抗器の両端に接続された端子が、外部へ引き
   出された調整用可変抵抗器の接続端子に接続される一
   方、摺動端子が、カレントミラー回路の２つのトランジ
   スタのエミッタが抵抗器を介して接続されると同一の電
   源に接続されてなることを特徴とする請求項１又は３記
   載の差動増幅回路におけるオフセット調整回路。