JP4966054B2 - Differential amplifier circuit - Google Patents

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Description

本発明は、差動増幅回路に係り、特に、出力段の電流能力の向上等を図ったものに関する。   The present invention relates to a differential amplifier circuit, and more particularly to a circuit for improving the current capability of an output stage.

従来、この種の回路としては、例えば、図5に示されたような構成の差動増幅回路が知られている。
以下、同図を参照しつつ、この従来回路について説明する。
この差動増幅回路は、演算増幅器A1による前段増幅部101Aと、pnp型の第1のトランジスタTr1によるプリドラバ部102Aと、npn型の第2及び第3のトランジスタTr2,Tr3並びにpnp型の第4及び第5のトランジスタTr4,Tr5によるカレントミラー回路を用いたアイドル電流設定供給部104Aと、pnp型の第6のトランジスタTr6とnpn型の第7のトランジスタTr7によるプッシュプル出力段105Aとに大別されて構成されたものとなっている。
Conventionally, as this type of circuit, for example, a differential amplifier circuit having a configuration as shown in FIG. 5 is known.
The conventional circuit will be described below with reference to FIG.
This differential amplifier circuit includes a pre-amplifier 101A including an operational amplifier A1, a pre-driver section 102A including a pnp-type first transistor Tr1, npn-type second and third transistors Tr2, Tr3, and a pnp-type fourth transistor. And an idle current setting supply unit 104A using a current mirror circuit including fifth transistors Tr4 and Tr5, and a push-pull output stage 105A including a pnp-type sixth transistor Tr6 and an npn-type seventh transistor Tr7. It has been configured.

かかる構成において、演算増幅器A1からは、2つの差動入力端子IN+,IN−に印加された信号の差分に応じた大きさの信号が出力され、第1のトランジスタTr1により電圧・電流変換されてプッシュプル出力段105Aによって、増幅出力されるようになっている。
そして、アイドリング時、すなわち、2つの差動入力端子IN+,IN−の信号に差が無い場合は、プッシュプル出力段105Aのアイドリング電流は、アイドル電流設定供給部104Aによって決定され、供給されるようになっている。
In such a configuration, the operational amplifier A1 outputs a signal having a magnitude corresponding to the difference between the signals applied to the two differential input terminals IN + and IN−, and is subjected to voltage / current conversion by the first transistor Tr1. The output is amplified by the push-pull output stage 105A.
When idling, that is, when there is no difference between the signals of the two differential input terminals IN + and IN−, the idling current of the push-pull output stage 105A is determined and supplied by the idle current setting supply unit 104A. It has become.

かかる構成において、Low出力時、すなわち、第7のトランジスタTr7にシンク電流が流入する際、その電流シンク能力は、第7のトランジスタTr7のベース電流IBTr7=I1+I3+IBTr6−ITr1−I4と、第7のトランジスタTr7単体での電流増幅率βとで定まるものとなっている。ここで、I1、I3、I4は、電流源I1、I3、I4(説明を簡潔にするため、各々の電流源の表記と、その出力電流の表記を同一表記とする)の出力電流、IBTr6は、第6のトランジスタTr6のベース電流、ITr1は、第1のトランジスタTr1のコレクタ電流である。   In such a configuration, at the time of Low output, that is, when a sink current flows into the seventh transistor Tr7, the current sink capability is such that the base current IBTr7 = I1 + I3 + IBTr6-ITr1-I4 of the seventh transistor Tr7 and the seventh transistor It is determined by the current amplification factor β of Tr7 alone. Here, I1, I3, and I4 are output currents of current sources I1, I3, and I4 (for the sake of brevity, the notation of each current source and the notation of the output current are the same notation), and IBTr6 is The base current of the sixth transistor Tr6, ITr1, is the collector current of the first transistor Tr1.

したがって、第7のトランジスタTr7のベース電流を増やすには、第3のトランジスタTr3又は、第4のトランジスタTr4に流れる電流を増やすことによって可能であるが、電流増幅率βは、レイアウトやプロセス等に依存するものである。
また、第6及び第7のトランジスタTr6,Tr7のアイドリング電流は、それぞれ下記する式1、式2で与えられる。
Therefore, to increase the base current of the seventh transistor Tr7, it is possible to increase the current flowing through the third transistor Tr3 or the fourth transistor Tr4. It depends.
Further, the idling currents of the sixth and seventh transistors Tr6 and Tr7 are given by the following equations 1 and 2, respectively.

VBE6+VBE4=VBED2+VBE5・・・式1   VBE6 + VBE4 = VBED2 + VBE5 ... Formula 1

VBE7+VBE3=VBED1+VBE2・・・式2   VBE7 + VBE3 = VBED1 + VBE2 Formula 2

ここで、VBE6は、第6のトランジスタTr6のベース・エミッタ間電圧、VBE4は、第4のトランジスタTr4のベース・エミッタ間電圧、VBED2は、第2のダイオードD2の順方向電圧、VBE5は、第5のトランジスタTr5のベース・エミッタ間電圧、VBE7は、第7のトランジスタTr7のベース・エミッタ間電圧、VBE3は、第3のトランジスタTr3のベース・エミッタ間電圧、VBED1は、第1のダイオードD1の順方向電圧、VBE2は、第2のトランジスタTr2のベース・エミッタ間電圧である。   Here, VBE6 is the base-emitter voltage of the sixth transistor Tr6, VBE4 is the base-emitter voltage of the fourth transistor Tr4, VBED2 is the forward voltage of the second diode D2, and VBE5 is the first voltage 5 is the base-emitter voltage of the transistor Tr5, VBE7 is the base-emitter voltage of the seventh transistor Tr7, VBE3 is the base-emitter voltage of the third transistor Tr3, and VBED1 is the voltage of the first diode D1. The forward voltage, VBE2, is the base-emitter voltage of the second transistor Tr2.

また、ベース・エミッタ間電圧VBEは、通常、公知の下記する公式で与えられる。   The base-emitter voltage VBE is usually given by the well-known formula below.

VBE=VT×ln(IS/IC)・・・式3   VBE = VT × ln (IS / IC)... Formula 3

ここで、VTは、熱電圧、ISは、逆方向コレクタ飽和電流、ICは、コレクタ電流である。
なお、この種の差動増幅回路としては、例えば、特許文献1などに開示されたものがある。
特開2002−217654号公報(第4−6頁、図1−図8)
Here, VT is a thermal voltage, IS is a reverse collector saturation current, and IC is a collector current.
An example of this type of differential amplifier circuit is disclosed in Patent Document 1 or the like.
JP 2002-217654 A (page 4-6, FIGS. 1 to 8)

かかる従来回路において、出力段の第7のトランジスタTr7のベース電流を増やすために、第3及び第4のトランジスタTr3,Tr4の電流を増やそうとすると、上述した式1乃至式3より、第6及び第7のトランジスタTr6,Tr7のアイドリング電流の増加を招くことが理解できる。
すなわち、従来回路においては、出力段の電流能力を増すためにベース電流を安易に増やすことができないという問題があった。
In such a conventional circuit, if the currents of the third and fourth transistors Tr3 and Tr4 are increased in order to increase the base current of the seventh transistor Tr7 in the output stage, It can be understood that the idling current of the seventh transistors Tr6 and Tr7 is increased.
That is, the conventional circuit has a problem that the base current cannot be easily increased in order to increase the current capability of the output stage.

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、出力段のアイドリング電流の増加を招くことなく、出力段を構成するトランジスタのベース電流を入力信号に応じて増加させることができ、より負荷電流能力の高い差動増幅回路を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can increase the base current of the transistors constituting the output stage according to the input signal without causing an increase in the idling current of the output stage. A high-performance differential amplifier circuit is provided.

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る差動増幅回路は、入力信号に対して差動増幅を行い差動出力が得られるよう構成された前段増幅部を有し、当該前段増幅器の出力を電圧・電流変換してバイポーラトランジスタを用いてなるプッシュプル出力段を駆動するプリドライバ部を有してなる差動増幅回路であって、
前記プッシュプル出力段を構成するローサイド側のバイポーラトランジスタにシンク電流が流れる際に、当該ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに補充電流を流入せしめる補充電流供給部が設けられ
前記プリドライバ部は、pnp型トランジスタを用いてなり、そのエミッタには第1の電流源が接続されると共に、当該エミッタは、前記プッシュプル出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタの内、ハイサイド側のバイポーラトランジスタのべースに接続される一方、ベースが前段増幅部の一方の出力端子に接続されてなり、
前記補充電流供給部は、2つのnpn型トランジスタにより構成された第1のカレントミラー回路を有し、当該第1のカレントミラー回路を構成する2つのnpn型トランジスタの内、ベースとコレクタが相互に接続された一方のnpn型トランジスタのコレクタに前記プリドライバ部を構成するpnp型トランジスタのコレクタが接続される一方、当該第1のカレントミラー回路を構成する他方のnpn型トランジスタのコレクタに補充電流供給用電流源が接続されると共に、前記プッシュプル出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタの内、ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続されてなる一方、アイドリング時における前記プッシュプル出力段に、アイドリング電流を供給するアイドル電流設定供給部が接続されてなるものである。
かかる構成において、アイドリング時における前記プッシュプル出力段に、アイドリング電流を供給するアイドル電流設定供給部が設けられ、
当該アイドル電流設定供給部は、2つのnpn型トランジスタからなる第2のカレントミラー回路と、2つのpnp型トランジスタからなる第3のカレントミラー回路とを有し、前記第2のカレントミラー回路を構成するベースとコレクタが接続された一方のnpn型トランジスタは、コレクタに第2の電流源が接続される一方、エミッタは、ダイオードを介してグランドに接続され、前記第2のカレントミラー回路を構成する他方のnpn型トランジスタは、そのコレクタに第3の電流源が接続されると共に、前記プッシュプル出力段のハイサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続される一方、エミッタは、前記プッシュプル出力段のローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続されると共に、グランドとの間に、第4の電流源が接続され、
前記第3のカレントミラー回路を構成するベースとコレクタが接続された一方のpnp型トランジスタは、コレクタに第5の電流源が接続される一方、エミッタは、ダイオードを介して電源電圧が印加可能とされ、前記第3のカレントミラー回路を構成する他方のpnp型トランジスタは、そのコレクタに前記プッシュプル出力段のローサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続される一方、エミッタは、前記プッシュプル出力段のハイサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続されてなるものとするとより好適である。
In order to achieve the above object of the present invention, a differential amplifier circuit according to the present invention has a preamplifier configured to perform differential amplification on an input signal and obtain a differential output, and the preamplifier A differential amplifier circuit having a pre-driver section that drives a push-pull output stage using a bipolar transistor by converting the output of the output to voltage-current,
When a sink current flows through the low-side bipolar transistor that constitutes the push-pull output stage, a supplementary current supply unit is provided that allows a supplementary current to flow into the base of the low-side bipolar transistor ,
The pre-driver section uses a pnp-type transistor, and a first current source is connected to an emitter of the pre-driver section, and the emitter is a high side of two bipolar transistors constituting the push-pull output stage. The base is connected to one output terminal of the previous stage amplification unit, while being connected to the base of the bipolar transistor on the side,
The supplementary current supply unit has a first current mirror circuit composed of two npn transistors, and a base and a collector of two npn transistors constituting the first current mirror circuit are mutually connected. The collector of one of the npn transistors connected is connected to the collector of a pnp transistor constituting the pre-driver section, while supplying the supplementary current to the collector of the other npn transistor constituting the first current mirror circuit. And a base of a low-side bipolar transistor among the two bipolar transistors constituting the push-pull output stage is connected to the push-pull output stage during idling. Connected to the idle current setting supply section It is made of Te.
In this configuration, the push-pull output stage during idle should, idle current setting supply unit is provided for supplying idling current
The idle current setting supply unit includes a second current mirror circuit composed of two npn transistors and a third current mirror circuit composed of two pnp transistors, and constitutes the second current mirror circuit One npn-type transistor having a base and a collector connected to each other has a second current source connected to the collector, and an emitter connected to the ground via a diode to constitute the second current mirror circuit. The other npn transistor has a third current source connected to its collector and the base of the bipolar transistor on the high side of the push-pull output stage, while an emitter connected to the push-pull output stage. Connected to the base of the bipolar transistor on the low side and Current source is connected to,
One of the pnp transistors connected to the base and the collector constituting the third current mirror circuit has a fifth current source connected to the collector, while the emitter can be applied with a power supply voltage via a diode. The other pnp-type transistor constituting the third current mirror circuit has a collector connected to the base of the low-side bipolar transistor of the push-pull output stage, and an emitter connected to the push-pull output stage. More preferably, it is connected to the base of the bipolar transistor on the high side.

本発明によれば、プッシュプル出力段にシンク電流が流れる際に、プッシュプル出力段のシンク電流が流れるトランジスタのベースへ補充電流を流入せしめる補充電流供給部を設ける構成とすることにより、少量のアイドリング電流の上昇で大幅に出力電流能力を高めることができる。しかも、必要に応じて補充電流供給部にによる補充電流を自由に設定することができる為、設計自由度の高い回路を提供することができるという効果を奏するものである。   According to the present invention, when a sink current flows in the push-pull output stage, a supplementary current supply unit that allows the supplementary current to flow into the base of the transistor through which the sink current of the push-pull output stage flows is provided. The output current capability can be greatly increased by increasing the idling current. In addition, since the supplementary current supplied to the supplementary current supply unit can be freely set as necessary, it is possible to provide a circuit with a high degree of design freedom.

以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図4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。
最初に、本発明の実施の形態における差動増幅回路の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a configuration example of a differential amplifier circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本発明の実施の形態における差動増幅回路は、前段増幅部101と、プリドライバ部102と、補充電流供給部103と、アイドル電流設定供給部104と、プッシュプル出力段105とに大別されて構成されたものとなっている。   The differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention is roughly divided into a pre-stage amplifier unit 101, a pre-driver unit 102, a supplementary current supply unit 103, an idle current setting supply unit 104, and a push-pull output stage 105. It is configured.

前段増幅部101は、演算増幅器(図1においては「A1」と表記)15を用いて構成されており、2つの差動入力端子(図1においては「IN+」、「IN−」と表記)41a,41bに印加された入力信号の差分に応じた大きさの信号が出力端子OUT-1に出力されるようになっている。   The pre-amplifier 101 is configured using an operational amplifier (indicated as “A1” in FIG. 1) 15 and has two differential input terminals (indicated as “IN +” and “IN−” in FIG. 1). A signal having a magnitude corresponding to the difference between the input signals applied to 41a and 41b is output to the output terminal OUT-1.

そして、演算増幅器15の第1の出力端子OUT-1は、プリドライバ部102を構成するpnp型の第1のトランジスタ(図1においては「Tr1」と表記)1のベースに接続されている。
プリドライバ部102は、pnp型の第1のトランジスタ1からなり、演算増幅器15の出力電圧を電流変換してプッシュプル出力段105を駆動するようになっている。
かかるプリドライバ部102における第1のトランジスタ1は、エミッタに第1の電流源21が接続されている一方、コレクタは、次述する補充電流供給部103を構成するnpn型の第8のトランジスタ(図1においては「Tr8」と表記)8のコレクタに接続されたものとなっている。
なお、第1の電流源21は、電源電圧V+が印加されて定電流I1を出力するようになっている。
The first output terminal OUT-1 of the operational amplifier 15 is connected to the base of a pnp-type first transistor (indicated as “Tr1” in FIG. 1) 1 constituting the pre-driver unit 102.
The pre-driver unit 102 includes a pnp-type first transistor 1, and drives the push-pull output stage 105 by converting the output voltage of the operational amplifier 15 into a current.
The first transistor 1 in the pre-driver section 102 has the emitter connected to the first current source 21, while the collector is an npn-type eighth transistor (a replenishment current supply section 103 described below) that constitutes the supplementary current supply section 103. In FIG. 1, it is connected to the collector 8) (denoted as “Tr8”).
The first current source 21 is configured to output a constant current I1 when a power supply voltage V + is applied.

補充電流供給部103は、プッシュプル出力段105を構成する第7のトランジスタ(図1においては「Tr7」と表記)7のシンク時におけるベース電流を補充するためのもので(詳細は後述)、npn型の第8及び第9のトランジスタ8,9並びに補充電流供給用電流源としての第6の電流源26を中心に構成されたものとなっている。本発明の実施の形態においては、第8及び第9のトランジスタ8,9により、カレントミラー回路(第1のカレントミラー回路)が形成されたものとなっている。   The supplementary current supply unit 103 is for supplementing the base current at the time of sinking of the seventh transistor (indicated as “Tr7” in FIG. 1) 7 constituting the push-pull output stage 105 (details will be described later). The npn-type eighth and ninth transistors 8 and 9 and the sixth current source 26 as a supplementary current supply current source are mainly configured. In the embodiment of the present invention, a current mirror circuit (first current mirror circuit) is formed by the eighth and ninth transistors 8 and 9.

すなわち、第8及び第9のトランジスタ8,9は、相互にベースが接続されると共に、その接続点と第8のトランジスタ8のコレクタとが接続されており、第8のトランジスタ8は、いわゆるダイオード接続されたものとなっている。
そして、第8のトランジスタ8のエミッタは、第1の抵抗器(図1においては「R1」と表記)31を介して、第9のトランジスタ(図1においては「Tr9」と表記)9のエミッタは、第2の抵抗器(図1においては「R2」と表記)32を介して、共にグランドに接続されている。
That is, the bases of the eighth and ninth transistors 8 and 9 are connected to each other, and the connection point is connected to the collector of the eighth transistor 8. The eighth transistor 8 is a so-called diode. It is connected.
The emitter of the eighth transistor 8 is the emitter of the ninth transistor (denoted as “Tr9” in FIG. 1) 9 via the first resistor (denoted as “R1” in FIG. 1) 31. Are both connected to the ground via a second resistor 32 (denoted as “R2” in FIG. 1) 32.

一方、第8のトランジスタ8のコレクタは、先に述べたように、第1のトランジスタ1のコレクタに接続されている。
また、第9のトランジスタ9のコレクタには、補充電流供給用電流源としての第6の電流源26が接続されると共に、後述するプッシュプル出力段105の第7のトランジスタ7のベースに接続されている。
なお、第6の電流源26は、電源電圧V+が印加されて定電流I6を出力するようになっている。
On the other hand, the collector of the eighth transistor 8 is connected to the collector of the first transistor 1 as described above.
The collector of the ninth transistor 9 is connected to the sixth current source 26 as a supplementary current supply current source and to the base of the seventh transistor 7 of the push-pull output stage 105 described later. ing.
The sixth current source 26 is configured to output a constant current I6 when the power supply voltage V + is applied.

アイドル電流設定供給部104は、プッシュプル出力段105のアイドリング時におけるアイドリング電流を供給するためのもので、本発明の実施の形態においては、npn型の第2及び第3のトランジスタ(図1においては、それぞれ「Tr2」、「Tr3」と表記)2,3と、pnp型の第4及び第5のトランジスタ(図1においては、それぞれ「Tr4」、「Tr5」と表記)4,5と、第1及び第2のダイオード(図1においては、それぞれ「D1」、「D2」と表記)16,17と、第2乃至第5の電流源22〜25を主たる構成要素として構成されたものとなっている。   The idle current setting supply unit 104 supplies idling current when the push-pull output stage 105 is idling. In the embodiment of the present invention, the npn-type second and third transistors (in FIG. 1) Are denoted by “Tr2” and “Tr3”, respectively, and pnp-type fourth and fifth transistors (represented as “Tr4” and “Tr5” in FIG. 1, respectively) 4, 5, The first and second diodes (represented as “D1” and “D2” in FIG. 1) 16 and 17, respectively, and the second to fifth current sources 22 to 25 as main components It has become.

本発明の実施の形態において、第2及び第3のトランジスタ2,3は、カレントミラー回路(第2のカレントミラー回路)を構成すると共に、第7のトランジスタ7と共に電流経路のループを形成するものとなっている。
第2及び第3のトランジスタ2,3は、相互にベースが接続されると共に、その接続点と第2のトランジスタ2のコレクタとが接続されており、第2のトランジスタ2は、いわゆるダイオード接続されたものとなっている。
そして、第2のトランジスタ2のコレクタには、定電流I2を出力する第2の
電流源22が接続される一方、第3のトランジスタ3のコレクタには、定電流I3を出力する第3の電流源23が接続されると共に、第1のトランジスタ1のコレクタ及び第6のトランジスタ(図1においては「Tr6」と表記)6のベースが接続されている。
In the embodiment of the present invention, the second and third transistors 2 and 3 constitute a current mirror circuit (second current mirror circuit) and form a current path loop together with the seventh transistor 7. It has become.
The bases of the second and third transistors 2 and 3 are connected to each other, and the connection point is connected to the collector of the second transistor 2. The second transistor 2 is so-called diode-connected. It has become.
A second current source 22 that outputs a constant current I2 is connected to the collector of the second transistor 2, while a third current that outputs a constant current I3 is connected to the collector of the third transistor 3. A source 23 is connected, and a collector of the first transistor 1 and a base of a sixth transistor (indicated as “Tr6” in FIG. 1) 6 are connected.

一方、第2のトランジスタ2のエミッタには、第1のダイオード16のアノードが接続されており、この第1のダイオード16のカソードは、グランドに接続されている。また、第3のトランジスタ3のエミッタとグランドとの間には、定電流I4を出力する第4の電流源24が設けられると共に、第3のトランジスタ3のエミッタは、第7のトランジスタ7のベースに接続されている。   On the other hand, the anode of the first diode 16 is connected to the emitter of the second transistor 2, and the cathode of the first diode 16 is connected to the ground. A fourth current source 24 that outputs a constant current I4 is provided between the emitter of the third transistor 3 and the ground, and the emitter of the third transistor 3 is the base of the seventh transistor 7. It is connected to the.

一方、第4及び第5のトランジスタ4,5は、カレントミラー回路(第3のカレントミラー回路)を構成すると共に、第6のトランジスタ6と共に電流経路のループを形成するものとなっている。
第4及び第5のトランジスタ4,5は、相互にベースが接続されると共に、その接続点と第5のトランジスタ5のコレクタとが接続されており、第5のトランジスタ5は、いわゆるダイオード接続されたものとなっている。
On the other hand, the fourth and fifth transistors 4 and 5 constitute a current mirror circuit (third current mirror circuit) and form a current path loop together with the sixth transistor 6.
The bases of the fourth and fifth transistors 4 and 5 are connected to each other, and the connection point is connected to the collector of the fifth transistor 5. The fifth transistor 5 is so-called diode-connected. It has become.

そして、第4のトランジスタ4のエミッタは、第6のトランジスタ6のベースに接続される一方、第5のトランジスタ5のエミッタは、第2のダイオード17のカソードに接続されており、この第2のダイオード17のアノードには、電源電圧V+が印加されるようになっている。
さらに、第4のトランジスタ4のコレクタは、第7のトランジスタ7のベースに接続される一方、第5のトランジスタ5のコレクタとグランドとの間には、定電流I5が出力される第5の電流源25が設けられたものとなっている。
The emitter of the fourth transistor 4 is connected to the base of the sixth transistor 6, while the emitter of the fifth transistor 5 is connected to the cathode of the second diode 17. A power supply voltage V + is applied to the anode of the diode 17.
Further, the collector of the fourth transistor 4 is connected to the base of the seventh transistor 7, while the fifth current from which the constant current I5 is output is between the collector of the fifth transistor 5 and the ground. A source 25 is provided.

プッシュプル出力段105は、pnp型の第6のトランジスタ6とnpn型の第7のトランジスタ7とから構成されており、第6及び第7のトランジスタ6,7は、コレクタが相互に接続されると共に、出力端子42に接続されている。
また、第6のトランジスタ6のエミッタには、電源電圧V+が印加されるようになっており、第6のトランジスタ6は、ハイサイド側のトランジスタとされる一方、第7のトランジスタ7のエミッタは、グランドに接続されており、第7のトランジスタ7は、ローサイド側のトランジスタとなっている。
そして、第6のトランジスタ6のベースは、既に述べたように、プリドライバ部102及びアイドル電流設定供給部104に接続される一方、第7のトランジスタ7は、補充電流供給部103及びアイドル電流設定供給部104に接続されたものとなっている。
The push-pull output stage 105 includes a pnp-type sixth transistor 6 and an npn-type seventh transistor 7. The collectors of the sixth and seventh transistors 6 and 7 are connected to each other. At the same time, it is connected to the output terminal 42.
The power supply voltage V + is applied to the emitter of the sixth transistor 6, and the sixth transistor 6 is a high-side transistor, while the emitter of the seventh transistor 7 is Are connected to the ground, and the seventh transistor 7 is a low-side transistor.
As described above, the base of the sixth transistor 6 is connected to the pre-driver unit 102 and the idle current setting supply unit 104, while the seventh transistor 7 includes the supplementary current supply unit 103 and the idle current setting unit. It is connected to the supply unit 104.

次に、かかる構成における動作について、特に、出力能力を中心に説明する。
まず、本発明の実施の形態における差動増幅回路においては、通常時、すなわち、第7のトランジスタ7にシンク電流が流入していない状態において、第7のトランジスタ7のベース電流IBTr7は、下記する式4によって表される。
Next, the operation in such a configuration will be described focusing on the output capability.
First, in the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, the base current IBTr7 of the seventh transistor 7 is as follows in a normal state, that is, in a state where no sink current flows into the seventh transistor 7. It is represented by Equation 4.

IBTr7=I1+I3+I6+IBTr6−ITr1−ITr9−I4・・・式4   IBTr7 = I1 + I3 + I6 + IBTr6−ITr1−ITr9−I4 Equation 4

ここで、I1、I3、I4、I6は、それぞれ第1、第3、第4及び第6の電流源21,23,24,26の出力電流であり、IBTr6は、第6のトランジスタ6のべース電流、ITr1は、第1のトランジスタ1のコレクタ電流、ITr9は、第9のトランジスタ9のコレクタ電流である。   Here, I1, I3, I4, and I6 are output currents of the first, third, fourth, and sixth current sources 21, 23, 24, and 26, respectively, and IBTr6 is the total current of the sixth transistor 6. Source current, ITr1 is the collector current of the first transistor 1, and ITr9 is the collector current of the ninth transistor 9.

ここで、第9のトランジスタ9は、第6の電流源26とほぼ同一電流を流しているので、I6≒ITr9となり、第7のトランジスタ7のベースには、第6の電流源26からは殆ど電流は流れ込まない。
したがって、上述の第7のトランジスタ7のベース電流を表す式4は、下記する式5に書き換えられることとなる。
Here, since the ninth transistor 9 flows almost the same current as the sixth current source 26, I6≈ITr9, and the base of the seventh transistor 7 is almost free from the sixth current source 26. Current does not flow.
Therefore, Equation 4 representing the base current of the seventh transistor 7 is rewritten as Equation 5 below.

IBTr7≒I1+I3+IBTr6−ITr1−I4・・・式5   IBTr7 ≒ I1 + I3 + IBTr6-ITr1-I4 Equation 5

上述の第9のトランジスタ9に流れる電流ITr9は、必要とされる出力電流能力に応じて上述の第6の電流源26の出力電流と、上述のカレントミラー回路を構成する第8及び第9のトランジスタ8,9の大きさと、及び、第1及び第2の抵抗器31,32の比を適宜変えることににより自由に設定できる電流である。
図2には、かかる通常における主要部の電流の流れを実線矢印で示した回路図が示されている。
The current ITr9 flowing through the ninth transistor 9 described above corresponds to the output current of the sixth current source 26 according to the required output current capability, and the eighth and ninth current mirror circuits constituting the current mirror circuit. The current can be freely set by appropriately changing the size of the transistors 8 and 9 and the ratio between the first and second resistors 31 and 32.
FIG. 2 shows a circuit diagram in which the current flow in the main part is indicated by solid arrows.

一方、プッシュプル出力段105における出力をLow状態、すなわち、第7のトランジスタ7にシンク電流を流す状態とした場合、第7のトランジスタ7のベース電流は、基本的に上述した通常時に説明した式4で表されるが、第1のトランジスタ1の電流が減少するため、第1の電流源21の出力電流I1が、第3及び第4のトランジスタ3,4を介して第7のトランジスタ7のベースに流れ込むこととなる。   On the other hand, when the output of the push-pull output stage 105 is in a low state, that is, a state in which a sink current flows through the seventh transistor 7, the base current of the seventh transistor 7 is basically the equation described in the normal time described above. 4, since the current of the first transistor 1 decreases, the output current I1 of the first current source 21 is supplied to the seventh transistor 7 via the third and fourth transistors 3 and 4. It will flow into the base.

また、同時に、第1のトランジスタ1に電流が流れないため、第8のトランジスタ8にも電流が流れなくなり、第9のトランジスタ9の電流も流れなくなる。
その結果、第6の電流源26の出力電流I6は、第7のトランジスタ7のベースに流れ込み、第7のトランジスタ7の電流駆動能力を向上させることとなる。なお、図3には、かかるシンク電流発生時における主要部の電流の流れを実線矢印で示した回路図が示されている。この図3において、×印が付された実線矢印の線は、電流が流れないことを意味している。
At the same time, since no current flows through the first transistor 1, no current flows through the eighth transistor 8, and no current flows through the ninth transistor 9.
As a result, the output current I6 of the sixth current source 26 flows into the base of the seventh transistor 7 and the current driving capability of the seventh transistor 7 is improved. FIG. 3 shows a circuit diagram in which the current flow of the main part when such a sink current is generated is indicated by a solid arrow. In FIG. 3, the solid arrow line marked with “x” means that no current flows.

このように、本発明の実施の形態の差動増幅回路においては、第6の電流源26の出力電流I6は、通常時には、第9のトランジスタ9に流れ込み、プッシュプル出力段105には流れないが、上述のようにLow出力時においては、第9のトランジスタ9が電流を殆ど流さなくなるため、余剰電流となるその分の電流が全て第7のトランジスタ7のベースに流れ込む点が、従来回路と大きく異なるものとなっている。
また、第6の電流源26の出力電流I6は、自由に設定することができ、無駄にプッシュプル出力段105のアイドル電流を増やすことなく、回路全体でも、出力電流I6の増加分だけで第7のトランジスタ7の電流駆動能力を大幅に向上させることができる。
As described above, in the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, the output current I6 of the sixth current source 26 normally flows into the ninth transistor 9 and does not flow into the push-pull output stage 105. However, at the time of Low output as described above, since the ninth transistor 9 hardly flows current, the current corresponding to the surplus current all flows into the base of the seventh transistor 7. It is very different.
Further, the output current I6 of the sixth current source 26 can be set freely, and without increasing the idle current of the push-pull output stage 105 unnecessarily, the entire circuit can be set only by the increase of the output current I6. 7 can greatly improve the current driving capability of the transistor 7.

図4には、本発明の実施の形態における差動増幅回路の出力電圧に対する負荷電流の変化特性を、従来回路における同様の特性と共に示した特性線図が示されており、以下、同図について説明する。
同図において、横軸は、負荷電流を示し、縦軸はシンク電流の流れ込む側(ローサイド側)のトランジスタ、すなわち、換言すれば、上述の実施の形態においては、第7のトランジスタ7における最大出力電圧を示す。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change characteristic of the load current with respect to the output voltage of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention together with the similar characteristic in the conventional circuit. explain.
In the figure, the horizontal axis represents the load current, and the vertical axis represents the transistor on the side into which the sink current flows (low side side), that is, in other words, in the above embodiment, the maximum output of the seventh transistor 7. Indicates voltage.

なお、従来回路は、図5に示された回路構成のものであり、本発明の実施の形態における差動増幅回路と共通する構成部分における回路素子の定数等は、いずれも同一条件である。
そして、図4の特性は、電源電圧V+=5V、差動入力端子41aにおける入力電圧VIN+=(V+)/2+1=3.5V、差動入力端子41bにおける入力電圧VIN−=(V+)/2−1=1.5V、雰囲気温度Ta=25℃の条件の下でのものである。
The conventional circuit has the circuit configuration shown in FIG. 5, and the constants of the circuit elements in the components common to the differential amplifier circuit in the embodiment of the present invention are the same.
The characteristics shown in FIG. 4 are: power supply voltage V + = 5V, input voltage VIN + = (V +) / 2 + 1 = 3.5V at the differential input terminal 41a, input voltage VIN − = (V +) / 2 at the differential input terminal 41b. -1 = 1.5 V and ambient temperature Ta = 25 ° C.

図4において、実線の特性線は、本発明の実施の形態における差動増幅回路の特性を、点線の特性線は、従来回路の特性を、それぞれ表している。同図によれば、本発明の実施の形態における差動増幅回路の負荷電流能力は、従来回路に比して確実に改善されたものであることが確認できる。   In FIG. 4, the solid characteristic line represents the characteristic of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, and the dotted line represents the characteristic of the conventional circuit. According to the figure, it can be confirmed that the load current capability of the differential amplifier circuit according to the embodiment of the present invention is surely improved as compared with the conventional circuit.

本発明の実施の形態における差動増幅回路の回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structural example of the differential amplifier circuit in embodiment of this invention. 図1に示された差動増幅回路のアイドリング動作時における主要部の電流の流れを説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a current flow in a main part during an idling operation of the differential amplifier circuit shown in FIG. 1. 図1に示された差動増幅回路のLowレベル出力時における主要部の電流の流れを説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a current flow in a main part when the differential amplifier circuit shown in FIG. 1 outputs a low level. 本発明の実施の形態における差動増幅回路の出力電圧に対する負荷電流の変化特性を従来回路の特性と共に示した特性線図である。It is a characteristic diagram which showed the change characteristic of the load current with respect to the output voltage of the differential amplifier circuit in embodiment of this invention with the characteristic of the conventional circuit. 従来回路の一回路構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one circuit structural example of a conventional circuit.

符号の説明Explanation of symbols

101…前段増幅部
102…プリドライバ部
103…補充電流供給部
104…アイドル電流設定供給部
105…プッシュプル出力段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Pre-stage amplification part 102 ... Pre-driver part 103 ... Replenishment current supply part 104 ... Idle current setting supply part 105 ... Push pull output stage

Claims (2)

入力信号に対して差動増幅を行い差動出力が得られるよう構成された前段増幅部を有し、当該前段増幅器の出力を電圧・電流変換してバイポーラトランジスタを用いてなるプッシュプル出力段を駆動するプリドライバ部を有してなる差動増幅回路であって、
前記プッシュプル出力段を構成するローサイド側のバイポーラトランジスタにシンク電流が流れる際に、当該ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに補充電流を流入せしめる補充電流供給部が設けられ、
前記プリドライバ部は、pnp型トランジスタを用いてなり、そのエミッタには第1の電流源が接続されると共に、当該エミッタは、前記プッシュプル出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタの内、ハイサイド側のバイポーラトランジスタのべースに接続される一方、ベースが前段増幅部の一方の出力端子に接続されてなり、
前記補充電流供給部は、2つのnpn型トランジスタにより構成された第1のカレントミラー回路を有し、当該第1のカレントミラー回路を構成する2つのnpn型トランジスタの内、ベースとコレクタが相互に接続された一方のnpn型トランジスタのコレクタに前記プリドライバ部を構成するpnp型トランジスタのコレクタが接続される一方、当該第1のカレントミラー回路を構成する他方のnpn型トランジスタのコレクタに補充電流供給用電流源が接続されると共に、前記プッシュプル出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタの内、ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続されてなる一方、アイドリング時における前記プッシュプル出力段に、アイドリング電流を供給するアイドル電流設定供給部が接続されていることを特徴とする差動増幅回路。
A push-pull output stage having a pre-amplifier configured to perform differential amplification on an input signal and obtain a differential output, and using a bipolar transistor by converting the output of the pre-stage amplifier into voltage / current. A differential amplifier circuit having a pre-driver unit for driving,
When a sink current flows through the low-side bipolar transistor that constitutes the push-pull output stage, a supplementary current supply unit is provided that allows a supplementary current to flow into the base of the low-side bipolar transistor,
The pre-driver section uses a pnp-type transistor, and a first current source is connected to an emitter of the pre-driver section, and the emitter is a high side of two bipolar transistors constituting the push-pull output stage. The base is connected to one output terminal of the previous stage amplification unit, while being connected to the base of the bipolar transistor on the side,
The supplementary current supply unit has a first current mirror circuit composed of two npn transistors, and a base and a collector of two npn transistors constituting the first current mirror circuit are mutually connected. The collector of one of the npn transistors connected is connected to the collector of a pnp transistor constituting the pre-driver section, while supplying the supplementary current to the collector of the other npn transistor constituting the first current mirror circuit. And a base of a low-side bipolar transistor among the two bipolar transistors constituting the push-pull output stage is connected to the push-pull output stage during idling. Connected to the idle current setting supply section Differential amplifier circuit characterized by that.
アイドリング時における前記プッシュプル出力段に、アイドリング電流を供給するアイドル電流設定供給部が設けられ、
当該アイドル電流設定供給部は、2つのnpn型トランジスタからなる第2のカレントミラー回路と、2つのpnp型トランジスタからなる第3のカレントミラー回路とを有し、前記第2のカレントミラー回路を構成するベースとコレクタが接続された一方のnpn型トランジスタは、コレクタに第2の電流源が接続される一方、エミッタは、ダイオードを介してグランドに接続され、前記第2のカレントミラー回路を構成する他方のnpn型トランジスタは、そのコレクタに第3の電流源が接続されると共に、前記プッシュプル出力段のハイサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続される一方、エミッタは、前記プッシュプル出力段のローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続されると共に、グランドとの間に、第4の電流源が接続され、
前記第3のカレントミラー回路を構成するベースとコレクタが接続された一方のpnp型トランジスタは、コレクタに第5の電流源が接続される一方、エミッタは、ダイオードを介して電源電圧が印加可能とされ、前記第3のカレントミラー回路を構成する他方のpnp型トランジスタは、そのコレクタに前記プッシュプル出力段のローサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続される一方、エミッタは、前記プッシュプル出力段のハイサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続されてなることを特徴とする請求項記載の差動増幅回路。
In the push-pull output stage during idling, an idle current setting supply unit that supplies idling current is provided,
The idle current setting supply unit includes a second current mirror circuit composed of two npn transistors and a third current mirror circuit composed of two pnp transistors, and constitutes the second current mirror circuit One npn-type transistor having a base and a collector connected to each other has a second current source connected to the collector, and an emitter connected to the ground via a diode to constitute the second current mirror circuit. The other npn transistor has a third current source connected to its collector and the base of the bipolar transistor on the high side of the push-pull output stage, while an emitter connected to the push-pull output stage. Connected to the base of the bipolar transistor on the low side and Current source is connected to,
One of the pnp transistors connected to the base and the collector constituting the third current mirror circuit has a fifth current source connected to the collector, while the emitter can be applied with a power supply voltage via a diode. The other pnp-type transistor constituting the third current mirror circuit has a collector connected to the base of the low-side bipolar transistor of the push-pull output stage, and an emitter connected to the push-pull output stage. 2. The differential amplifier circuit according to claim 1 , wherein the differential amplifier circuit is connected to a base of a high-side bipolar transistor.
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JP4672883B2 (en) * 2000-02-29 2011-04-20 セイコーインスツル株式会社 Semiconductor device
JP4745559B2 (en) * 2001-08-29 2011-08-10 富士通セミコンダクター株式会社 Operational amplifier
JP3971605B2 (en) * 2001-12-19 2007-09-05 松下電器産業株式会社 Gain boost operational amplification circuit
JP4549274B2 (en) * 2005-10-21 2010-09-22 新日本無線株式会社 Driver output circuit

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