JP6398056B2 - Current feedback amplifier circuit - Google Patents

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Description

この発明は、電流帰還型増幅回路の高速化に関するものである。   The present invention relates to speeding up of a current feedback type amplifier circuit.

特許文献1や特許文献2のような技術を用いた電流帰還型増幅器が、従来技術として知られている。こうした電流帰還型増幅器は、利得を大きくしても周波数特性の劣化が小さいという利点がある。   Current feedback amplifiers using techniques such as Patent Document 1 and Patent Document 2 are known as conventional techniques. Such a current feedback amplifier has an advantage that the deterioration of the frequency characteristic is small even when the gain is increased.

しかし、電流帰還型増幅器を用いた増幅回路においては、帰還抵抗に並列に進み位相を補償するコンデンサのような容量を付加すると、回路が不安定になることが知られている。   However, in an amplifier circuit using a current feedback amplifier, it is known that if a capacitance such as a capacitor that advances in parallel and compensates the phase is added to the feedback resistor, the circuit becomes unstable.

このため、非特許文献1、第17頁の「FIGURE 7. LM6182では補償コンデンサを使わず、Rfの増加によって補償する」や、この図に関連する説明文(「Fig.7に示したようにRfと直列にコンデンサを使用してはなりません。」←FIGURE 7.や非特許文献2から、「直列」は「並列」の誤記・誤訳であることは明らか)のように、帰還抵抗に並列に容量を付加することは禁じられていた。(非特許文献2も同様。)   For this reason, Non-Patent Document 1, page 17, “FIGURE 7. LM6182 does not use a compensation capacitor and compensates by increasing Rf” and explanatory text related to this figure (as shown in “Fig. 7 Do not use a capacitor in series with Rf. ”← From FIGURE 7. and Non-Patent Document 2, it is clear that“ series ”is an error or mistranslation of“ parallel ”. It was forbidden to add capacity in parallel. (The same applies to Non-Patent Document 2.)

一方、特許文献3の図12(b)、図12(c)には、増幅器に適用する帰還回路として、等価的に小さな容量や、容量を可変することが容易な回路構成を実現する方法が示されている。   On the other hand, FIG. 12B and FIG. 12C of Patent Document 3 show a method of realizing an equivalently small capacitance or a circuit configuration that can easily change the capacitance as a feedback circuit applied to an amplifier. It is shown.

特開昭63−102407号公報JP 63-102407 A 特開平03−150908号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-150908 特開2013−066176号公報JP 2013-066176 A

日本テキサス・インスツルメンツ株式会社、「LM6182」データシート(和文)、[onLine]、"LM6182 Dual 100mA Output,100MHz Current Feedback Amplifier"(LM6182 デュアル100mA出力、100MHz電流帰還型アンプ)、[平成25年9月5日検索]、インターネット(URL:http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/jajs799/jajs799.pdf)Texas Instruments Japan, "LM6182" data sheet (Japanese), [onLine], "LM6182 Dual 100mA Output, 100MHz Current Feedback Amplifier" (LM6182 Dual 100mA Output, 100MHz Current Feedback Amplifier), [September 2013 5 days search], Internet (URL: http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/jajs799/jajs799.pdf) Texas Instruments Incorporated(テキサス・インスツルメンツ・インコーポレイテッド)、「LM6182」データシート(英文)、[onLine]、"LM6182 Dual 100mA Output,100MHz Current Feedback Amplifier"(LM6182 デュアル100mA出力、100MHz電流帰還型アンプ)、[平成25年9月5日検索]、インターネット(URL:http://www.ti.com/lit/ds/snos704/snos704.pdf)Texas Instruments Incorporated, "LM6182" data sheet (English), [onLine], "LM6182 Dual 100mA Output, 100MHz Current Feedback Amplifier" (LM6182 Dual 100mA output, 100MHz current feedback amplifier), [ Search on September 5, 2013], Internet (URL: http://www.ti.com/lit/ds/snos704/snos704.pdf)

電圧帰還型増幅回路においては、帰還抵抗に並列に容量を付加することによって、安定性を増加させ、帯域を制限できる。   In the voltage feedback amplifier circuit, by adding a capacitor in parallel with the feedback resistor, the stability can be increased and the band can be limited.

これに対して従来の電流帰還型増幅回路では、帰還抵抗に並列に容量を付加すると、回路が不安定になり、また帯域を制限する効果を得ることもできなかった。例えば10pFよりも大きい容量を付加すると、回路が不安定になり、発振してしまう場合がある。   On the other hand, in the conventional current feedback amplifier circuit, when a capacitor is added in parallel with the feedback resistor, the circuit becomes unstable and the effect of limiting the band cannot be obtained. For example, if a capacitance larger than 10 pF is added, the circuit may become unstable and oscillate.

このため従来の電流帰還型増幅回路では、意図的に帰還抵抗に並列に容量を付加することは禁じられており、設計の自由度が低いという問題があった。   For this reason, in the conventional current feedback amplifier circuit, it is prohibited to intentionally add a capacitance in parallel with the feedback resistor, and there is a problem that the degree of freedom in design is low.

本発明は上記問題点に鑑み、回路の安定性を保ちつつも、広帯域化を実現できる電流帰還型増幅回路を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a current feedback amplifier circuit capable of realizing a wide band while maintaining the stability of the circuit.

本発明は、電流帰還型増幅器と、前記電流帰還型増幅器の出力側と反転入力側との間に接続した帰還抵抗と、を含む電流帰還型増幅回路において、前記電流帰還型増幅器の開ループトランスインピーダンスの周波数特性に現れる第2ポールをキャンセルするような第1の容量を、前記帰還抵抗に並列に接続して構成される。   The present invention relates to an open loop transformer of the current feedback amplifier including a current feedback amplifier and a feedback resistor connected between an output side and an inverting input side of the current feedback amplifier. A first capacitor that cancels the second pole appearing in the frequency characteristics of the impedance is connected in parallel to the feedback resistor.

発明によれば、電流帰還型増幅回路としての安定性を保ちつつも、広帯域化を実現可能な電流帰還型増幅回路を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a current feedback amplifier circuit capable of realizing a wide band while maintaining stability as a current feedback amplifier circuit.

発明によれば、高い周波数における入力インピーダンスの低下に歯止めをかけることができ、電流帰還型増幅回路の安定性を向上させることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to prevent a decrease in input impedance at a high frequency, and it is possible to improve the stability of a current feedback amplifier circuit.

請求項の発明によれば、高い周波数における帰還インピーダンスの低下に歯止めをかけることができ、電流帰還型増幅回路の安定性を向上させることが可能になる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent a decrease in feedback impedance at a high frequency, and it is possible to improve the stability of the current feedback amplifier circuit.

請求項の発明によれば、電流帰還型増幅回路として所望の周波数特性の肩特性を得ることが可能になる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to obtain a shoulder characteristic having a desired frequency characteristic as a current feedback amplifier circuit.

請求項の発明によれば、コンデンサの容量が、減衰器の減衰率に従い等価的に小さい容量として実現でき、浮遊容量の影響を受ける場合でも、電流帰還型増幅回路の周波数特性やパルス応答波形をより最適化することができる。 According to the invention of claim 5 , the capacitance of the capacitor can be realized as an equivalently small capacitance according to the attenuation factor of the attenuator, and the frequency characteristics and pulse response waveform of the current feedback amplifier circuit can be obtained even when affected by the stray capacitance. Can be optimized further.

請求項の発明によれば、回路にわざわざバッファ増幅器を用いなくても、コンデンサの容量が、減衰器の減衰率に従い等価的に小さい容量として実現でき、浮遊容量の影響を受ける場合でも、電流帰還型増幅回路の周波数特性やパルス応答波形をより最適化することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the capacitance of the capacitor can be realized as an equivalently small capacitance according to the attenuation factor of the attenuator without using any buffer amplifier in the circuit. The frequency characteristics and pulse response waveform of the feedback amplifier circuit can be further optimized.

本発明の第1実施形態における電流帰還型増幅器を用いた反転増幅回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of an inverting amplifier circuit using a current feedback type amplifier in a first embodiment of the present invention. 同上、電流帰還型増幅器を用いた反転増幅回路の別な例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another example of the inverting amplifier circuit using a current feedback type amplifier same as the above. 本発明の第3実施形態における電流帰還型増幅器を用いた反転増幅回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the inverting amplifier circuit using the current feedback type amplifier in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態における電流帰還型増幅器を用いた反転増幅回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the inverting amplifier circuit using the current feedback type amplifier in 4th Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態における電流帰還型増幅器を用いた非反転増幅回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the non-inverting amplifier circuit using the current feedback type amplifier in 2nd Embodiment of this invention. 同上、電流帰還型増幅器を用いた非反転増幅回路の別な例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing another example of a non-inverting amplifier circuit using a current feedback amplifier. 本発明の第3実施形態における電流帰還型増幅器を用いた非反転増幅回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the non-inverting amplifier circuit using the current feedback type amplifier in 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態における電流帰還型増幅器を用いた非反転増幅回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the non-inverting amplifier circuit using the current feedback type amplifier in 4th Embodiment of this invention. 従来技術における電流帰還型増幅器を用いた反転増幅回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the inverting amplifier circuit using the current feedback type amplifier in a prior art. 従来技術における電流帰還型増幅器を用いた非反転増幅回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the non-inverting amplifier circuit using the current feedback type amplifier in a prior art. 電流帰還形増幅器における開ループトランスインピーダンスの周波数特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the frequency characteristic of the open loop transimpedance in a current feedback type amplifier. 図11に対して、計算簡略化のために用いられる電流帰還形増幅器における開ループトランスインピーダンスの周波数特性の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of an open-loop transimpedance in a current feedback amplifier used for simplifying calculation with respect to FIG. 図1に示す反転増幅回路において、ループ利得を求めるための測定回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a measurement circuit for obtaining a loop gain in the inverting amplifier circuit shown in FIG. 1. 本発明の第6実施形態におけるループ利得特性の例として、(a)はループ利得の周波数特性を示し、(b)は位相の周波数特性を示す図である。As an example of the loop gain characteristic in the sixth embodiment of the present invention, (a) shows the frequency characteristic of the loop gain, and (b) shows the frequency characteristic of the phase. 同上、反転増幅回路の特性例として、(a)は利得の周波数特性を示し、(b)は位相の周波数特性を示す図である。As an example of the characteristics of the inverting amplifier circuit, (a) shows the frequency characteristic of the gain, and (b) shows the frequency characteristic of the phase. 同上、別な反転増幅回路の特性例として、(a)は利得の周波数特性を示し、(b)は位相の周波数特性を示す図である。As another example of the characteristics of another inverting amplifier circuit, (a) shows the frequency characteristic of the gain, and (b) shows the frequency characteristic of the phase. 同上、非反転増幅回路の特性例として、(a)は利得の周波数特性を示し、(b)は位相の周波数特性を示す図である。As an example of the characteristic of the non-inverting amplifier circuit, (a) shows the frequency characteristic of the gain, and (b) shows the frequency characteristic of the phase. 同上、別な非反転増幅回路の特性例として、(a)は利得の周波数特性を示し、(b)は位相の周波数特性を示す図である。As another example of the characteristic of another non-inverting amplifier circuit, (a) shows the frequency characteristic of gain, and (b) shows the frequency characteristic of phase. 同上、図15よりも利得を大きくした反転増幅回路の特性例として、(a)は利得の周波数特性を示し、(b)は位相の周波数特性を示す図である。As an example of the characteristics of the inverting amplifier circuit having the gain larger than that of FIG. 15, (a) shows the frequency characteristics of the gain, and (b) shows the frequency characteristics of the phase. 本発明の第7実施形態において、振幅と位相の周波数特性のシミュレーション例を示す図である。It is a figure which shows the example of a simulation of the frequency characteristic of an amplitude and a phase in 7th Embodiment of this invention. 同上、パルス応答波形のシミュレーション例を示す図である。It is a figure which shows the example of a simulation of a pulse response waveform same as the above. 本発明の第8実施形態において、(a)は反転増幅回路の回路図であり、(b)は帰還容量Cfや容量Cgに適用する回路図であり、(c)は帰還容量Cfや容量Cgに適用する別な回路図であり、(d)は反転増幅回路の別な回路図である。In the eighth embodiment of the present invention, (a) is a circuit diagram of an inverting amplifier circuit, (b) is a circuit diagram applied to a feedback capacitor Cf and a capacitor Cg, and (c) is a feedback capacitor Cf and a capacitor Cg. FIG. 6D is another circuit diagram applied to the inverting amplifier circuit.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、以下の説明で「増幅器」とは、例えばオペアンプIC等のように、帰還抵抗や利得抵抗を追加することによって増幅機能を実現するためのものを指し、また「増幅回路」とは、増幅器に帰還抵抗や利得抵抗などを追加することによって、回路全体として増幅機能を有するものを指す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In the following description, an “amplifier” refers to an amplifier that realizes an amplification function by adding a feedback resistor or a gain resistor, such as an operational amplifier IC, and the “amplifier circuit” refers to an amplifier. A circuit having an amplification function as a whole circuit by adding a feedback resistor, a gain resistor, and the like.

〔第1の実施の形態〕
図1および図2は、本発明を適用した、電流帰還型増幅器1を用いた反転増幅回路2を示している。図9には、従来技術による、電流帰還型増幅器1を用いた反転増幅回路2を示しており、本発明に係る図1および図2と対比することによって、本発明の効果を説明する。
[First Embodiment]
1 and 2 show an inverting amplifier circuit 2 using a current feedback amplifier 1 to which the present invention is applied. FIG. 9 shows an inverting amplifier circuit 2 using a current feedback amplifier 1 according to the prior art. The effects of the present invention will be described by comparing with FIGS. 1 and 2 according to the present invention.

図1、図2および図9において、反転増幅回路2全体の入力電圧をVin、出力電圧をVoutとする。また、電流帰還型増幅器1の反転入力電圧をVinv、非反転入力電圧をVnonとする。(以下、第1の実施の形態において、特記無き場合は図1、図2および図9の共通事項である。)   In FIGS. 1, 2 and 9, the input voltage of the entire inverting amplifier circuit 2 is Vin, and the output voltage is Vout. Further, the inverting input voltage of the current feedback amplifier 1 is Vinv, and the non-inverting input voltage is Vnon. (Hereinafter, in the first embodiment, unless otherwise specified, it is common to FIGS. 1, 2 and 9.)

反転増幅回路2の正極側出力端子にVoutを出力する電流帰還型増幅器1の出力端子と、Vinvが印加される電流帰還型増幅器1の反転入力端子との間には、帰還抵抗Rfが接続されている。図1および図2では、帰還抵抗Rfに並列に帰還容量Cfが接続されている。従来技術では帰還容量Cfを意図的に付与することは禁じられており、従来技術を示す図9では、帰還容量Cf=0である。(浮遊容量などは、考えないこととする。)   A feedback resistor Rf is connected between the output terminal of the current feedback amplifier 1 that outputs Vout to the positive output terminal of the inverting amplifier circuit 2 and the inverting input terminal of the current feedback amplifier 1 to which Vinv is applied. ing. 1 and 2, a feedback capacitor Cf is connected in parallel with the feedback resistor Rf. In the prior art, intentionally giving the feedback capacitance Cf is prohibited, and in FIG. 9 showing the prior art, the feedback capacitance Cf = 0. (Stray capacitance is not considered.)

Vinが入力する反転増幅回路2の正極側入力端子と、Vinvが印加される電流帰還型増幅器1の反転入力端子との間には、利得抵抗Rgが接続されている。また、反転増幅回路2の負極側入力端子および負極側出力端子と、電流帰還型増幅器1の非反転入力端子は何れも接地され、低い周波数における図1の反転増幅回路2の増幅率は、−(Rf÷Rg)となる。さらに図2では、利得抵抗Rgと並列に、容量Cgが接続されている。容量Cgや帰還容量Cfは、例えばコンデンサ等の容量性素子や、そうした容量性素子を含む回路で構成される。図1および図9では、容量Cg=0である。(浮遊容量などは考えないこととする。)  A gain resistor Rg is connected between the positive input terminal of the inverting amplifier circuit 2 to which Vin is input and the inverting input terminal of the current feedback amplifier 1 to which Vinv is applied. Further, the negative input terminal and negative output terminal of the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting input terminal of the current feedback amplifier 1 are both grounded, and the amplification factor of the inverting amplifier circuit 2 in FIG. (Rf ÷ Rg). Further, in FIG. 2, a capacitor Cg is connected in parallel with the gain resistor Rg. The capacitor Cg and the feedback capacitor Cf are configured by a capacitive element such as a capacitor or a circuit including such a capacitive element, for example. 1 and 9, the capacity Cg = 0. (Do not consider stray capacitance.)

電流帰還型増幅器1の内部では、非反転入力から反転入力に向かって、入力バッファ増幅器(電流帰還型増幅器1を示す大きな三角の中、左側の「×1」部)3とその出力抵抗Riが、直列に接続されている。   Inside the current feedback amplifier 1, from the non-inverting input to the inverting input, the input buffer amplifier (the “× 1” portion on the left side in the large triangle indicating the current feedback amplifier 1) 3 and its output resistance Ri are Are connected in series.

反転入力に流れる電流をIiとすると、カレントミラー回路4によって、開ループトランスインピーダンスTz(s)にIiと等しい電流が与えられ、発生した電圧が出力バッファ増幅器(電流帰還型増幅器1を示す大きな三角の中、右側の「×1」)5を介して出力される。   Assuming that the current flowing through the inverting input is Ii, the current mirror circuit 4 applies a current equal to Ii to the open loop transimpedance Tz (s), and the generated voltage is a large triangle indicating the output buffer amplifier (current feedback amplifier 1). , “× 1”) 5 on the right side.

この結果、出力電圧Voutと反転入力電流Iiは、下記のような関係となる。   As a result, the output voltage Vout and the inverted input current Ii have the following relationship.

電流帰還型増幅器1の開ループトランスインピーダンスは、一例として図11のような周波数特性を示す。周波数特性が平坦な部分から20dB/decに移行する点を第1ポール、20dB/decから40dB/decに移行する点を第2ポールと称する。ここでは、第1ポールの時定数τとし、第2ポールの時定数τとして示す。 The open loop transimpedance of the current feedback amplifier 1 shows frequency characteristics as shown in FIG. 11 as an example. A point at which the frequency characteristic shifts from a flat portion to 20 dB / dec is referred to as a first pole, and a point at which the frequency characteristic shifts from 20 dB / dec to 40 dB / dec is referred to as a second pole. Here, the first and constant tau 1 when the pole is shown as a constant tau 2 when the second pole.

本発明のうち第1の実施の形態では特に第2ポールに注目するので、ここでは数式の簡略化のために、開ループトランスインピーダンスに第2ポール相当だけが存在するような、図12のような周波数特性(第1ポール相当が存在せず、それ以下の周波数でも20dB/decが維持される)を示す例を用いる。   In the first embodiment of the present invention, the second pole is particularly paid attention to. Here, for simplification of the formula, only the second pole equivalent exists in the open-loop transimpedance, as shown in FIG. An example is used which shows a high frequency characteristic (the equivalent of the first pole does not exist and 20 dB / dec is maintained even at a frequency lower than that).

この場合、電流帰還型増幅器1の開ループトランスインピーダンスは、下記のように表現することができる。   In this case, the open loop transimpedance of the current feedback amplifier 1 can be expressed as follows.

ここでs=jωとして、Tz_0は角周波数ω=1のときの開ループトランスインピーダンスを示す。また、τは第2ポール相当の時定数を示す。(ポールの時定数を角周波数で表現するとω=1÷τ、ポールの時定数を周波数で表現するとf=ω÷(2π)=1÷(2πτ)である。) Here, assuming that s = jω, Tz_0 indicates an open-loop transimpedance when the angular frequency ω = 1. Τ 0 represents a time constant corresponding to the second pole. (When the pole time constant is expressed in terms of angular frequency, ω = 1 ÷ τ 0 , and when the pole time constant is expressed in terms of frequency, f = ω ÷ (2π) = 1 ÷ (2πτ 0 ).)

図2において、利得抵抗Rgと容量Cgに流れる電流に注目すると、下記の関係が成立する。   In FIG. 2, when attention is paid to the current flowing through the gain resistor Rg and the capacitor Cg, the following relationship is established.

図1では、容量Cg=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 1, since the capacitance Cg = 0, the following relationship is established.

図9では、容量Cg=0、帰還容量Cf=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 9, since the capacitance Cg = 0 and the feedback capacitance Cf = 0, the following relationship is established.

ここで、反転入力に流れる電流Iiは、下記のように表現できる。   Here, the current Ii flowing through the inverting input can be expressed as follows.

式(1)に式(4)と式(2)を代入すると、下記のようになる。   Substituting Equation (4) and Equation (2) into Equation (1) yields the following.

反転増幅回路2ではVnon=0[V]なので、式(3)乃至式(5)から図2における反転増幅回路2全体の伝達関数を求めると、下記のようになる。   Since Vnon = 0 [V] in the inverting amplifier circuit 2, the transfer function of the entire inverting amplifier circuit 2 in FIG. 2 is obtained from the equations (3) to (5) as follows.

ここで、a、b、c、dは各々、下記のとおりである。   Here, a, b, c, and d are as follows.

容量Cg=0の場合の式(3’)、式(4)、式(5)から、図1における反転増幅回路2全体の伝達関数を求めると、下記のようになる。   From the equations (3 '), (4), and (5) when the capacitance Cg = 0, the transfer function of the entire inverting amplifier circuit 2 in FIG. 1 is obtained as follows.

ここで、a’、b’は各々下記のとおりであり、c、dは前述のとおりである。   Here, a ′ and b ′ are as follows, and c and d are as described above.

容量Cg=0、帰還容量Cf=0の場合の式(3”)、式(4)、式(5)から、図9における反転増幅回路2全体の伝達関数を求めると、下記のようになる。   From the equations (3 ″), (4), and (5) in the case of the capacitance Cg = 0 and the feedback capacitance Cf = 0, the transfer function of the entire inverting amplifier circuit 2 in FIG. 9 is obtained as follows. .

ここで、b”とc”は下記のとおりであり、dは前述のとおりである。   Here, b ″ and c ″ are as follows, and d is as described above.

図1の反転増幅回路2のループ利得は、図13のような測定回路を用いて求めることができる。ここでV1はループ利得を求めるために、電流帰還型増幅器1の出力端子と反転増幅回路2の正極側出力端子との間に接続する試験信号電圧であり、反転増幅回路2の正極側入力端子は接地される。電流帰還型増幅器1の出力端子に発生する電圧をVoutとし、反転増幅回路2の正極側出力端子に発生する電圧をVout’とすると、V1の周波数におけるループ利得Gは、下記のように表現できる。   The loop gain of the inverting amplifier circuit 2 in FIG. 1 can be obtained using a measurement circuit as shown in FIG. Here, V1 is a test signal voltage connected between the output terminal of the current feedback amplifier 1 and the positive output terminal of the inverting amplifier 2 in order to obtain the loop gain, and the positive input terminal of the inverting amplifier 2 Is grounded. Assuming that the voltage generated at the output terminal of the current feedback amplifier 1 is Vout and the voltage generated at the positive output terminal of the inverting amplifier circuit 2 is Vout ′, the loop gain G at the frequency of V1 can be expressed as follows. .

利得抵抗Rgや容量Cgに流れる電流に注目すると、図2において下記の関係が成立する。   When attention is paid to the current flowing through the gain resistor Rg and the capacitor Cg, the following relationship is established in FIG.

図1では、容量Cg=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 1, since the capacitance Cg = 0, the following relationship is established.

図9では、容量Cg=0、帰還容量Cf=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 9, since the capacitance Cg = 0 and the feedback capacitance Cf = 0, the following relationship is established.

ここで、反転入力に流れる電流Iiは、前出の式(4)と同様である。   Here, the current Ii flowing through the inverting input is the same as in the above equation (4).

なお、Vout’は下記のように表現できる。   Vout 'can be expressed as follows.

式(7)に式(4)、式(5)、式(8)、式(9)を適用することにより、図2におけるループ利得Gは下記のように表現できる。   By applying Equation (4), Equation (5), Equation (8), and Equation (9) to Equation (7), the loop gain G in FIG. 2 can be expressed as follows.

図1では、容量Cg=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 1, since the capacitance Cg = 0, the following relationship is established.

図9では、容量Cg=0、帰還容量Cf=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 9, since the capacitance Cg = 0 and the feedback capacitance Cf = 0, the following relationship is established.

式(10)、式(10’)、式(10”)において、ポールを決定しているのは、分母中の(1+s・τ)の項である。式(10)、式(10’)では、分子中の(1+s・Cf・Rf)の項を、分母中の(1+s・τ)の項と等しくする、すなわちτ=Cf・Rfとすることにより、このポール(第2ポール相当)を消すことができる。 In the expressions (10), (10 ′), and (10 ″), the pole is determined by the term (1 + s · τ 0 ) in the denominator. The expressions (10) and (10 ′) ), The term (1 + s · Cf · Rf) in the numerator is made equal to the term (1 + s · τ 0 ) in the denominator, that is, τ 0 = Cf · Rf. Equivalent) can be erased.

図9のような従来技術では帰還容量Cf=0であることが必要であったが、本発明では、帰還容量Cfを下記の式(11)のように選択することにより、このポールを消すことができるのである。   In the prior art as shown in FIG. 9, it is necessary that the feedback capacitance Cf = 0. However, in the present invention, the pole is eliminated by selecting the feedback capacitance Cf as shown in the following equation (11). Can do it.

電流帰還型増幅器の開ループトランスインピーダンスは電流帰還型増幅器固有の特性であり、その第2ポールは決まっている。しかし本発明では、帰還回路中の帰還容量Cfの値を適切に選択することによって、反転増幅回路2のループ利得Gにおいてこの第2ポールをキャンセルしているのである。   The open loop transimpedance of the current feedback amplifier is a characteristic unique to the current feedback amplifier, and its second pole is determined. However, in the present invention, the second pole is canceled in the loop gain G of the inverting amplifier circuit 2 by appropriately selecting the value of the feedback capacitor Cf in the feedback circuit.

なお、帰還容量Cfの値を選択することによって第2ポールを消した場合、消した第2ポールよりも高い周波数に新たなポールができることになる結果、反転増幅回路2の広帯域化を図ることができるという効果が得られるのである。   When the second pole is turned off by selecting the value of the feedback capacitor Cf, a new pole is formed at a higher frequency than the turned off second pole. As a result, the bandwidth of the inverting amplifier circuit 2 can be increased. The effect that it can be obtained.

図2におけるポールを消した場合のループ利得Gは、式(11)を式(10)に代入することにより、下記のように表現できる。   The loop gain G when the pole in FIG. 2 is turned off can be expressed as follows by substituting Equation (11) into Equation (10).

図1では、容量Cg=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 1, since the capacitance Cg = 0, the following relationship is established.

ポールを消した場合の図1における反転増幅回路2全体の伝達関数は、式(11)を式(6’)に代入することにより、下記のようになる。   When the pole is turned off, the transfer function of the entire inverting amplifier circuit 2 in FIG. 1 is as follows by substituting Equation (11) into Equation (6 ′).

ここで、w、x、y、zは各々、下記のとおりである。   Here, w, x, y, and z are as follows.

この式をさらに整理すると、下記のようになる。   This formula can be further organized as follows.

式(11)の条件によって、式(10’)の分母中の(1+s・τ)を打ち消すことによって、ポールを打ち消した。しかし式(14)の分母中には再び(1+s・τ)が現れており、ポールを完全には打ち消し切れていないことがうかがえる。 The pole was canceled by canceling (1 + s · τ 0 ) in the denominator of the expression (10 ′) according to the condition of the expression (11). However, (1 + s · τ 0 ) appears again in the denominator of equation (14), indicating that the pole has not been completely canceled out.

図2における反転増幅回路2全体の伝達関数は、式(11)を式(6)に代入することにより、下記のようになる。   The transfer function of the entire inverting amplifier circuit 2 in FIG. 2 is as follows by substituting equation (11) into equation (6).

ここで、k、l、m、nは各々、下記のとおりである。   Here, k, l, m, and n are as follows.

ここで、図1に係る式(14)のように分母中に再び(1+s・τ)が現れた場合に、これを打ち消すために、図2に係る式(13)の分子中の(1+s・Cg・Rg)の項を(1+s・τ)と等しくする、すなわちτ=Cg・Rgとして、下記の式を得る。 Here, when (1 + s · τ 0 ) appears again in the denominator as in the equation (14) according to FIG. 1, in order to cancel this, (1 + s ·) in the numerator of the equation (13) according to FIG. The term of Cg · Rg) is made equal to (1 + s · τ 0 ), ie, τ 0 = Cg · Rg, and the following equation is obtained.

式(15)を式(13)、(13−1)、(13−2)、(13−3)、(13−4)に代入して整理すると、下記のようになる。   Substituting Equation (15) into Equations (13), (13-1), (13-2), (13-3), and (13-4) and rearranging results in the following.

式(16)の分母中にはもはや(1+s・τ)は存在せず、ポールを完全に打ち消しきれたことがうかがえる。また式(15)を式(12)に代入して整理すると、下記のようになる。 (1 + s · τ 0 ) no longer exists in the denominator of Equation (16), indicating that the pole has been completely canceled. Moreover, when formula (15) is substituted into formula (12) and rearranged, the result is as follows.

帰還容量Cfのみを使用する場合、帰還インピーダンスZf(帰還抵抗Rfと帰還容量Cfの並列)は周波数が高くなるに連れて低下するが、利得抵抗Rgのインピーダンスは変化しない。このため、帰還インピーダンスZfと利得抵抗Rgの比は、周波数によって変化する。   When only the feedback capacitor Cf is used, the feedback impedance Zf (parallel of the feedback resistor Rf and the feedback capacitor Cf) decreases as the frequency increases, but the impedance of the gain resistor Rg does not change. For this reason, the ratio between the feedback impedance Zf and the gain resistor Rg varies depending on the frequency.

これに対して、帰還容量Cfと容量Cgの両方を使用して各々を式(11)と式(15)の容量値とする場合、帰還インピーダンスZfも利得インピーダンスZg(帰還抵抗Rgと容量Cgの並列)は、共に周波数が高くなるに連れて低下するが、帰還インピーダンスZfと利得インピーダンスZgの比は変化しない。このため、帰還容量Cfと容量Cgの両方を使用すれば、より完全に第2ポールをキャンセルすることができるのである。   On the other hand, when both of the feedback capacitance Cf and the capacitance Cg are used to set the capacitance values of the equations (11) and (15), the feedback impedance Zf is also the gain impedance Zg (the feedback resistor Rg and the capacitance Cg). In parallel, the frequency decreases as the frequency increases, but the ratio between the feedback impedance Zf and the gain impedance Zg does not change. For this reason, if both the feedback capacitor Cf and the capacitor Cg are used, the second pole can be canceled more completely.

以上、図1や図2のように、帰還抵抗Rfに並列に帰還容量Cfを接続し、帰還容量Cfの値を適切に選択することによって第2ポールを打ち消し、反転増幅回路2の広帯域化を図ることができることを説明した。   As described above, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the feedback capacitor Rf is connected in parallel to the feedback resistor Rf, and the value of the feedback capacitor Cf is appropriately selected to cancel the second pole, thereby increasing the bandwidth of the inverting amplifier circuit 2. I explained that I can plan.

すなわち、第1の実施の形態では、請求項1に対応して、電流帰還型増幅器1と、この電流帰還型増幅器1の出力側と反転入力側との間に接続した帰還抵抗Rfと、を含む電流帰還型増幅回路としての反転増幅回路2において、電流帰還型増幅器1の開ループトランスインピーダンスの周波数特性に現れる第2ポールをキャンセルするような値に選定した帰還容量Cfを、第1の容量として帰還抵抗Rfに並列に接続している。これにより、反転増幅回路2としての安定性を保ちつつも、広帯域化を実現可能な反転増幅回路2を提供できる。   That is, in the first embodiment, corresponding to claim 1, a current feedback amplifier 1 and a feedback resistor Rf connected between the output side and the inverting input side of the current feedback amplifier 1 are provided. In the inverting amplifier circuit 2 as a current feedback amplifier circuit including the feedback capacitor Cf selected so as to cancel the second pole appearing in the frequency characteristics of the open loop transimpedance of the current feedback amplifier 1, the first capacitor Is connected in parallel to the feedback resistor Rf. Thereby, it is possible to provide the inverting amplifier circuit 2 capable of realizing a wide band while maintaining the stability as the inverting amplifier circuit 2.

さらに、図2のように、利得抵抗Rgに並列に容量Cgを接続し、帰還容量Cgの値を適切に選択することによって、より完全に第2ポールを打ち消し、反転増幅回路2の広帯域化を図ることができることを説明した。   Further, as shown in FIG. 2, by connecting a capacitor Cg in parallel with the gain resistor Rg and appropriately selecting the value of the feedback capacitor Cg, the second pole is canceled more completely, and the bandwidth of the inverting amplifier circuit 2 is increased. I explained that I can plan.

すなわち、第1の実施の形態では、請求項2に対応して、電流帰還型増幅器1の反転入力側に接続した利得抵抗Rgをさらに含み、電流帰還型増幅器1の開ループトランスインピーダンスの周波数特性に現れる第2ポールをキャンセルするような値に選定した容量Cgを、第2の容量として利得抵抗Rgに並列に接続している。これにより、反転増幅回路2としての安定性を保ちつつも、より広帯域化を実現可能な反転増幅回路2を提供できる。   That is, in the first embodiment, corresponding to claim 2, the frequency characteristic of the open loop transimpedance of the current feedback amplifier 1 is further included, further including a gain resistor Rg connected to the inverting input side of the current feedback amplifier 1. A capacitor Cg selected to cancel the second pole appearing at is connected in parallel to the gain resistor Rg as a second capacitor. Thereby, it is possible to provide the inverting amplifier circuit 2 capable of realizing a wider band while maintaining the stability as the inverting amplifier circuit 2.

〔第2の実施の形態〕
図5および図6は、本発明を適用した、電流帰還型増幅器1を用いた非反転増幅回路2’を示している。図10には、従来技術による、電流帰還型増幅器1を用いた非反転増幅回路2’を示しており、本発明に係る図5および図6と対比することによって、本発明の効果を説明する。
[Second Embodiment]
5 and 6 show a non-inverting amplifier circuit 2 ′ using the current feedback amplifier 1 to which the present invention is applied. FIG. 10 shows a non-inverting amplifier circuit 2 ′ using a current feedback amplifier 1 according to the prior art. The effect of the present invention will be described by comparing with FIGS. 5 and 6 according to the present invention. .

以下、反転増幅回路2に係る第1の実施の形態(図1、図2および図9)との共通点は記載を省略し、相違点を中心に説明する。また、第2の実施の形態において、特記無き場合は図5、図6および図10の共通事項である。   In the following, the description of what is common with the first embodiment (FIGS. 1, 2 and 9) related to the inverting amplifier circuit 2 will be omitted, and differences will be mainly described. Further, in the second embodiment, unless otherwise specified, the items are common to FIG. 5, FIG. 6, and FIG.

第2の実施の形態では、非反転増幅回路2’への入力電圧Vinが、非反転入力電圧Vnonとして電流帰還型増幅器1の非反転入力端子に印加され、接地点と電流帰還型増幅器1の反転入力端子との間に、利得抵抗Rgが接続されている。図5および図6では、帰還抵抗Rfと並列に帰還容量Cfが接続され、図6では、利得抵抗Rgと並列に容量Cgが接続されている。それ以外の構成は、第1の実施の形態と共通している。   In the second embodiment, the input voltage Vin to the non-inverting amplifier circuit 2 ′ is applied to the non-inverting input terminal of the current feedback amplifier 1 as the non-inverting input voltage Vnon, and the ground point and the current feedback amplifier 1 A gain resistor Rg is connected between the inverting input terminal. 5 and 6, a feedback capacitor Cf is connected in parallel with the feedback resistor Rf. In FIG. 6, a capacitor Cg is connected in parallel with the gain resistor Rg. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

図6において、利得抵抗Rgと容量Cgに流れる電流に注目すると、下記の関係が成立する。   In FIG. 6, when attention is paid to the current flowing through the gain resistor Rg and the capacitor Cg, the following relationship is established.

図5では、容量Cg=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 5, since the capacitance Cg = 0, the following relationship is established.

図10では、容量Cg=0、帰還容量Cf=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 10, since the capacitance Cg = 0 and the feedback capacitance Cf = 0, the following relationship is established.

非反転増幅回路2’ではVnon=Vinなので、式(3)’と、前出の式(4)、式(5)から、図6における非反転増幅回路2’全体の伝達関数を求めると、下記のようになる。   Since Vnon = Vin in the non-inverting amplifier circuit 2 ′, the transfer function of the entire non-inverting amplifier circuit 2 ′ in FIG. 6 is obtained from the equation (3) ′, the above equations (4), and (5). It becomes as follows.

ここで、a、b、c、dは各々、前出の式(6−1)〜式(6−4)と同様である。   Here, a, b, c, and d are the same as the above-mentioned formulas (6-1) to (6-4), respectively.

容量Cg=0の場合の式(3’)’と、前出の式(4)、式(5)から、図5における非反転増幅回路2’全体の伝達関数を求めると、下記のようになる。   When the transfer function of the entire non-inverting amplifier circuit 2 ′ in FIG. 5 is obtained from the equation (3 ′) ′ in the case of the capacitance Cg = 0 and the above equations (4) and (5), Become.

ここで、a’、b’、c、dは各々、前出の式(6’−1)、式(6’−2)、式(6−3)、式(6−4)と同様である。   Here, a ′, b ′, c, and d are the same as the above formula (6′-1), formula (6′-2), formula (6-3), and formula (6-4), respectively. is there.

容量Cg=0、帰還容量Cf=0の場合の式(3”)’と、前出の式(4)、式(5)から、図10における非反転増幅回路2’全体の伝達関数を求めると、下記のようになる。   From the equation (3 ″) ′ when the capacitance Cg = 0 and the feedback capacitance Cf = 0, and the above equations (4) and (5), the transfer function of the entire non-inverting amplifier circuit 2 ′ in FIG. 10 is obtained. And the following.

ここで、b”、c”、dは各々、前出の式(6”−2)、式(6”−3)、式(6−4)と同様である。   Here, b ″, c ″, and d are the same as the above formula (6 ″ -2), formula (6 ″ -3), and formula (6-4), respectively.

図5の非反転増幅回路2’のループ利得は、図13のような測定回路を用いて求めることができる。   The loop gain of the non-inverting amplifier circuit 2 'shown in FIG. 5 can be obtained using a measurement circuit as shown in FIG.

利得抵抗Rgや容量Cgに流れる電流に注目すると、図6において下記の関係が成立する。   When attention is paid to the current flowing through the gain resistor Rg and the capacitor Cg, the following relationship is established in FIG.

図5では、容量Cg=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 5, since the capacitance Cg = 0, the following relationship is established.

図10では、容量Cg=0、帰還容量Cf=0なので、下記の関係が成立する。   In FIG. 10, since the capacitance Cg = 0 and the feedback capacitance Cf = 0, the following relationship is established.

図6におけるループ利得Gは前出の式(10)と同様であり、図5におけるループ利得Gは前出の式(10’)と同様であり、図10におけるループ利得Gは前出の式(10”)と同様である。またポールを打ち消す帰還容量Cfは前出の式(11)と同様であり、図6および図5において帰還容量Cfの値によってポールを消した場合のループ利得Gは各々、前出の式(12)、式(12’)と同様である。このことから、非反転増幅回路2’においても、反転増幅回路2と同様に、帰還容量Cfによってポールを消すことができ、さらに容量Cgによって、より完全にポールを消すことができることがわかる。   The loop gain G in FIG. 6 is the same as the above formula (10), the loop gain G in FIG. 5 is the same as the above formula (10 ′), and the loop gain G in FIG. The feedback capacitance Cf for canceling the pole is the same as in the above equation (11), and the loop gain G when the pole is canceled by the value of the feedback capacitance Cf in FIGS. Are the same as the above-described equations (12) and (12 ′), and therefore, in the non-inverting amplifier circuit 2 ′, as in the inverting amplifier circuit 2, the pole is eliminated by the feedback capacitor Cf. It can be seen that the pole can be turned off more completely by the capacitance Cg.

ポールを消した場合の図5における非反転増幅回路2’全体の伝達関数は、前出の式(11)を前出の式(6’)’に代入することにより、下記のようになる。   The transfer function of the whole non-inverting amplifier circuit 2 'in FIG. 5 when the pole is turned off is as follows by substituting the above equation (11) into the above equation (6') '.

ここで、w、x、y、zは各々、前出の式(13’−1)〜式(13’−4)と同様である。この式をさらに整理すると、下記のようになる。   Here, w, x, y, and z are the same as those in the above formulas (13′-1) to (13′-4), respectively. This formula can be further organized as follows.

前出の式(11)の条件でポールを打ち消したが、式(14)’の分母中には再び(1+s・τ)が現れており、ポールを完全には打ち消し切れていないことがうかがえる。 Although the pole was canceled under the condition of the expression (11), (1 + s · τ 0 ) appears again in the denominator of the expression (14) ′, indicating that the pole has not been completely canceled. .

図6における非反転増幅回路2’全体の伝達関数は、前出の式(11)を前出の式(6)’に代入することにより、下記のようになる。   The transfer function of the entire non-inverting amplifier circuit 2 'in FIG. 6 is as follows by substituting the above equation (11) into the above equation (6)'.

ここで、k、l、m、nは各々、前出の式(13−1)〜式(13−4)と同様である。   Here, k, l, m, and n are the same as the above-mentioned formulas (13-1) to (13-4), respectively.

ここで、図5に係る前出の式(14)’のように分母中に再び(1+s・τ)が現れた場合に、これを打ち消すために、τ=Cg・Rg、すなわち前出の式(15)として、式(13)’の分子をTz_0(Rf+Rg)(1+s・τ)とする。 Here, when (1 + s · τ 0 ) appears again in the denominator as in the above-described equation (14) ′ according to FIG. 5, in order to cancel this, τ 0 = Cg · Rg, that is, As the formula (15), the numerator of the formula (13) ′ is Tz — 0 (Rf + Rg) (1 + s · τ 0 ).

前出の式(15)を前出の式(13)’、(13−1)、(13−2)、(13−3)、(13−4)に代入して整理すると、下記のようになる。   Substituting the above formula (15) into the above formulas (13) ′, (13-1), (13-2), (13-3), and (13-4), and rearranging, the following is obtained. become.

式(16)’の分母中にはもはや(1+s・τ)は存在せず、ポールを完全に打ち消しきれたことがうかがえる。 (1 + s · τ 0 ) no longer exists in the denominator of equation (16) ′, indicating that the pole has been completely canceled.

ループ利得Gは、前出の式(17)と同様である。   The loop gain G is the same as in the above equation (17).

以上、非反転増幅回路2’においても反転増幅回路2と同様、図5や図6のように、帰還抵抗Rfに並列に帰還容量Cfを接続し、帰還容量Cfの値を適切に選択することによって第2ポールを打ち消し、非反転増幅回路2’の広帯域化を図ることができることを説明した。   As described above, in the non-inverting amplifier circuit 2 ′, similarly to the inverting amplifier circuit 2, as shown in FIGS. 5 and 6, the feedback capacitor Cf is connected in parallel to the feedback resistor Rf, and the value of the feedback capacitor Cf is appropriately selected. As described above, it is possible to cancel the second pole and to increase the bandwidth of the non-inverting amplifier circuit 2 ′.

すなわち、第2の実施の形態では、請求項1に対応した電流帰還型増幅回路としての非反転増幅回路2’を示しており、非反転増幅回路2’としての安定性を保ちつつも、広帯域化を実現可能な非反転増幅回路2’を提供できる。   That is, in the second embodiment, a non-inverting amplifier circuit 2 ′ as a current feedback amplifier circuit corresponding to claim 1 is shown, and while maintaining stability as the non-inverting amplifier circuit 2 ′, a wideband It is possible to provide a non-inverting amplifier circuit 2 ′ that can be realized.

さらに、非反転増幅回路2’においても反転増幅回路2と同様、図6のように、利得抵抗Rgに並列に容量Cgを接続し、帰還容量Cgの値を適切に選択することによって、より完全に第2ポールを打ち消し、非反転増幅回路2’の広帯域化を図ることができることを説明した。   Further, in the non-inverting amplifier circuit 2 ′, similarly to the inverting amplifier circuit 2, a capacitor Cg is connected in parallel to the gain resistor Rg and the value of the feedback capacitor Cg is appropriately selected as shown in FIG. As described above, it is possible to cancel the second pole and to increase the bandwidth of the non-inverting amplifier circuit 2 ′.

すなわち、第2の実施の形態では、請求項2に対応した電流帰還型増幅回路としての非反転増幅回路2’を示しており、非反転増幅回路2’としての安定性を保ちつつも、より広帯域化を実現可能な非反転増幅回路2’を提供できる。   That is, in the second embodiment, a non-inverting amplifier circuit 2 ′ as a current feedback amplifier circuit corresponding to claim 2 is shown, and while maintaining stability as the non-inverting amplifier circuit 2 ′, A non-inverting amplifier circuit 2 ′ capable of realizing a wide band can be provided.

〔第3の実施の形態〕
図3は第1の実施の形態のさらなる変形例を示しており、図7は第2の実施の形態のさらなる変形例を示している。いずれも、容量Cgと抵抗Rg’の直列回路を、利得抵抗Rgに並列に追加したものである。(容量Cgと抵抗Rg’の接続位置は逆でもよく、直列に接続されていればよい。)
[Third Embodiment]
FIG. 3 shows a further modification of the first embodiment, and FIG. 7 shows a further modification of the second embodiment. In either case, a series circuit of a capacitor Cg and a resistor Rg ′ is added in parallel to the gain resistor Rg. (The connection position of the capacitor Cg and the resistor Rg ′ may be reversed as long as they are connected in series.)

なお、図3は図1や図2と同様に電流帰還型増幅器1を用いた反転増幅回路2を示しており、図7は図5や図6と同様に電流帰還型増幅器1を用いた非反転増幅回路2’を示している。   3 shows the inverting amplifier circuit 2 using the current feedback amplifier 1 as in FIGS. 1 and 2, and FIG. 7 shows the non-inverting amplifier circuit 2 using the current feedback amplifier 1 as in FIGS. An inverting amplifier circuit 2 ′ is shown.

まず、第1の実施の形態に係る図2の反転増幅回路2では、高い周波数において入力インピーダンスが低下するという問題が生じうる。すなわち、図2において、容量Cgは反転増幅回路2の入力端子と電流帰還型増幅器1の反転入力との間に接続されている。容量Cgのインピーダンスは、周波数が高くなるに連れて低下する。一方、電流帰還型増幅器1の反転入力は低インピーダンスである。このため、高い周波数において入力インピーダンスが低下することになる。   First, in the inverting amplifier circuit 2 of FIG. 2 according to the first embodiment, there is a problem that the input impedance is lowered at a high frequency. That is, in FIG. 2, the capacitor Cg is connected between the input terminal of the inverting amplifier circuit 2 and the inverting input of the current feedback amplifier 1. The impedance of the capacitor Cg decreases as the frequency increases. On the other hand, the inverting input of the current feedback amplifier 1 has a low impedance. For this reason, the input impedance is lowered at a high frequency.

これに対して、第3の実施の形態に係る図3においては、容量Cgに直列に抵抗Rg’が接続されているので、高い周波数において容量Cgのインピーダンスが低下しても、容量Cgと抵抗Rg’の直列回路のインピーダンスは抵抗Rg’より低くなることがない。このため、高い周波数における反転増幅回路2の入力インピーダンスの低下に歯止めをかけることができる。   On the other hand, in FIG. 3 according to the third embodiment, since the resistor Rg ′ is connected in series with the capacitor Cg, even if the impedance of the capacitor Cg decreases at a high frequency, the capacitor Cg and the resistor The impedance of the series circuit of Rg ′ is never lower than the resistance Rg ′. For this reason, it is possible to prevent a decrease in input impedance of the inverting amplifier circuit 2 at a high frequency.

また、第2の実施の形態に係る図6の非反転増幅回路2’では、高い周波数において電流帰還型増幅器1が正常に動作できなくなる可能性がある。電流帰還型増幅器1の反転入力は、電流帰還型増幅器1の内部では、入力バッファ増幅器(電流帰還型増幅器1を示す大きな三角の中、左側の「×1」部)3の出力となっている。図6において、容量Cgは接地点と電流帰還型増幅器1の反転入力との間に接続されており、容量Cgのインピーダンスは周波数が高くなるに連れて低下するので、高い周波数では入力バッファ増幅器3の能力を超えてしまう可能性がある。   Further, in the non-inverting amplifier circuit 2 ′ of FIG. 6 according to the second embodiment, there is a possibility that the current feedback amplifier 1 cannot operate normally at a high frequency. The inverting input of the current feedback amplifier 1 is the output of the input buffer amplifier (the “× 1” portion on the left side of the large triangle indicating the current feedback amplifier 1) 3 inside the current feedback amplifier 1. . In FIG. 6, the capacitor Cg is connected between the ground point and the inverting input of the current feedback amplifier 1, and the impedance of the capacitor Cg decreases as the frequency increases. There is a possibility of exceeding the ability of.

これに対して、第3の実施の形態に係る図7においては、容量Cgに直列に抵抗Rg’が接続されているので、高い周波数において容量Cgのインピーダンスが低下しても、容量Cgと抵抗Rg’の直列回路のインピーダンスは抵抗Rg’より低くなることがない。このため、高い周波数において入力バッファ増幅器3の能力を超えないようにできる。   On the other hand, in FIG. 7 according to the third embodiment, since the resistor Rg ′ is connected in series with the capacitor Cg, even if the impedance of the capacitor Cg decreases at a high frequency, the capacitor Cg and the resistor The impedance of the series circuit of Rg ′ is never lower than the resistance Rg ′. For this reason, it is possible to avoid exceeding the capacity of the input buffer amplifier 3 at a high frequency.

このような効果は反転増幅回路2においても同様であり、抵抗Rg’によって、増幅回路である反転増幅回路2や非反転増幅回路2’の安定性を向上させる効果を有している。   Such an effect is the same also in the inverting amplifier circuit 2, and has the effect of improving the stability of the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 'which are amplifier circuits by the resistor Rg'.

以上のように、第3の実施の形態では、請求項3に対応して、容量Cgに直列に抵抗Rg’を接続した反転増幅回路2や非反転増幅回路2’を示している。これにより、高い周波数における入力インピーダンスの低下に歯止めをかけることができ、入力バッファ増幅器3の能力を超えないように電流帰還型増幅器1を動作させて、反転増幅回路2や非反転増幅回路2’の安定性を向上させることが可能になる。   As described above, in the third embodiment, the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ in which the resistor Rg ′ is connected in series with the capacitor Cg are shown corresponding to claim 3. As a result, the reduction of the input impedance at a high frequency can be stopped, and the current feedback amplifier 1 is operated so as not to exceed the capacity of the input buffer amplifier 3, and the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ' It becomes possible to improve the stability.

〔第4の実施の形態〕
図4は第1の実施の形態のさらなる変形例を示しており、図8は第2の実施の形態のさらなる変形例を示している。いずれも、帰還容量Cfと抵抗Rf’の直列回路を、帰還抵抗Rfに並列に追加したものである。(帰還容量Cfと抵抗Rf’の接続位置は逆でもよく、直列に接続されていればよい。)
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 shows a further modification of the first embodiment, and FIG. 8 shows a further modification of the second embodiment. In either case, a series circuit of a feedback capacitor Cf and a resistor Rf ′ is added in parallel to the feedback resistor Rf. (The connection position of the feedback capacitor Cf and the resistor Rf ′ may be reversed, and may be connected in series.)

なお、図4は図1や図2と同様に電流帰還型増幅器1を用いた反転増幅回路2を示しており、図8は図5や図6と同様に電流帰還型増幅器1を用いた非反転増幅回路2’を示している。  4 shows the inverting amplifier circuit 2 using the current feedback amplifier 1 as in FIGS. 1 and 2, and FIG. 8 shows the non-inverting amplifier circuit 2 using the current feedback amplifier 1 as in FIGS. An inverting amplifier circuit 2 ′ is shown.

まず、第1の実施の形態に係る図1の反転増幅回路2や、第2の実施の形態に係る図5の非反転増幅回路2’においては、周波数が高くなるに連れて帰還容量Cfのインピーダンスが低下するため、帰還インピーダンスが低下する。電流帰還型増幅器1内部の出力バッファ増幅器(電流帰還型増幅器を示す大きな三角の中、右側の「×1」)5にとっては、帰還インピーダンスも負荷であり、帰還インピーダンスは周波数が高くなるに連れて低下するので、高い周波数では出力バッファ増幅器5の能力を超えてしまう可能性がある。   First, in the inverting amplifier circuit 2 of FIG. 1 according to the first embodiment and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ of FIG. 5 according to the second embodiment, the feedback capacitance Cf increases as the frequency increases. Since the impedance is lowered, the feedback impedance is lowered. For the output buffer amplifier (the right triangle “× 1” in the large triangle indicating the current feedback amplifier) 5 inside the current feedback amplifier 1, the feedback impedance is also a load, and the feedback impedance increases as the frequency increases. Therefore, there is a possibility that the capacity of the output buffer amplifier 5 may be exceeded at a high frequency.

これに対して、第4の実施の形態に係る図4や図8においては、帰還容量Cfに直列に抵抗Rf’が接続されているので、高い周波数において帰還容量Cfのインピーダンスが低下しても、帰還容量Cfと抵抗Rf’の直列回路のインピーダンスは抵抗Rf’より低くなることがない。このため、高い周波数において出力バッファ増幅器5の能力を超えないようにできる。   On the other hand, in FIGS. 4 and 8 according to the fourth embodiment, since the resistor Rf ′ is connected in series with the feedback capacitor Cf, even if the impedance of the feedback capacitor Cf decreases at a high frequency. The impedance of the series circuit of the feedback capacitor Cf and the resistor Rf ′ does not become lower than that of the resistor Rf ′. For this reason, it is possible not to exceed the capacity of the output buffer amplifier 5 at a high frequency.

この結果、抵抗Rf’を追加する第4の実施の形態では、増幅回路である反転増幅回路2や非反転増幅回路2’の安定性を向上させるという効果を有している。   As a result, the fourth embodiment in which the resistor Rf ′ is added has the effect of improving the stability of the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ that are amplifier circuits.

また第4の実施の形態は、必要に応じて第3の実施の形態と併用することができる。   The fourth embodiment can be used in combination with the third embodiment as necessary.

以上のように、第4の実施の形態では、請求項4に対応して、帰還容量Cfに直列に抵抗Rf’を接続した反転増幅回路2や非反転増幅回路2’を示している。これにより、高い周波数における帰還インピーダンスの低下に歯止めをかけることができ、出力バッファ増幅器5の能力を超えないように電流帰還型増幅器1を動作させて、反転増幅回路2や非反転増幅回路2’の安定性を向上させることが可能になる。   As described above, in the fourth embodiment, the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ in which the resistor Rf ′ is connected in series with the feedback capacitor Cf are shown corresponding to claim 4. As a result, the reduction of the feedback impedance at a high frequency can be stopped, the current feedback amplifier 1 is operated so as not to exceed the capability of the output buffer amplifier 5, and the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ are operated. It becomes possible to improve the stability.

〔第5の実施の形態〕
第5の実施の形態では、図2や図6の電流帰還型増幅器1を用いた反転増幅回路2や非反転増幅回路2’において、周波数特性の任意の肩特性(ローパスフィルタとしての特性)を得る例を示す。
[Fifth Embodiment]
In the fifth embodiment, in the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ using the current feedback amplifier 1 of FIG. 2 and FIG. An example to get is shown.

第5の実施の形態は、第3の実施の形態による図3や図7の電流帰還型増幅器1を用いた反転増幅回路2や非反転増幅回路2’に適用することも可能である。   The fifth embodiment can also be applied to the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 'using the current feedback amplifier 1 of FIGS. 3 and 7 according to the third embodiment.

まず、2次のローパスフィルタの伝達関数は、下記のように表すことができる。   First, the transfer function of the second-order low-pass filter can be expressed as follows.

ここで、A0は直流における利得、ω0’はローパスフィルタの遮断周波数、QはローパスフィルタのQ値である。   Here, A0 is the gain at DC, ω0 'is the cutoff frequency of the low-pass filter, and Q is the Q value of the low-pass filter.

ローパスフィルタの特性の代表的な例として、ベッセル特性やバターワース特性において、Q値は各々下記のとおりである。   As typical examples of the characteristics of the low-pass filter, in the Bessel characteristics and the Butterworth characteristics, the Q values are as follows.

ポールを打ち消したときの図2の反転増幅回路2の伝達関数は、前出の式(16)である。式(16)と式(18)を解くと、下記のようになる。   When the pole is canceled, the transfer function of the inverting amplifier circuit 2 of FIG. 2 is the above-described equation (16). Solving equations (16) and (18) gives the following.

ベッセル特性の式(19)のQ値を式(22)に与えて、これらの式を解いてRfを求めると、下記のようになる。   When the Q value of the Bessel characteristic equation (19) is given to the equation (22) and these equations are solved to obtain Rf, the following is obtained.

Cfは、式(11)と式(24)のRfの値から求めることができる。Rgは式(23)とRfの値から求めることができ、Cgは式(15)とRgの値から求めることができる。   Cf can be obtained from the value of Rf in the equations (11) and (24). Rg can be obtained from the value of Expression (23) and Rf, and Cg can be obtained from the value of Expression (15) and Rg.

すなわち、Rf、Cf、Rg、Cgをこのように選択すると、周波数特性の肩特性(ローパスフィルタとしての特性)を、ベッセル特性にすることができる。   That is, when Rf, Cf, Rg, and Cg are selected in this way, the shoulder characteristic of the frequency characteristic (characteristic as a low-pass filter) can be changed to the Bessel characteristic.

バターワース特性の式(20)のQ値を式(22)に与えて、これらの式を解いてRfを求めると下記のようになり、さらにCf、Rg、Cgを同様に求めた値にすると、周波数特性の肩特性(ローパスフィルタとしての特性)を、バターワース特性にすることができる。   When the Q value of the Butterworth characteristic equation (20) is given to the equation (22) and these equations are solved to obtain Rf, the following is obtained. Further, when Cf, Rg, and Cg are similarly obtained, The shoulder characteristic of the frequency characteristic (characteristic as a low-pass filter) can be changed to the Butterworth characteristic.

一方、ポールを打ち消した時の図6の非反転増幅回路2’の伝達関数は、前出の式(16’)である。式(16’)と式(18)を解くと、下記のようになる。   On the other hand, the transfer function of the non-inverting amplifier circuit 2 'shown in FIG. 6 when the pole is canceled is the above equation (16'). Solving Equation (16 ') and Equation (18) gives the following.

ベッセル特性の式(19)のQ値を式(22’)に与えて、これらの式を解いてRfを求めると、下記のようになる。   When the Q value of the Bessel characteristic equation (19) is given to the equation (22 ') and these equations are solved to obtain Rf, the following is obtained.

Cfは、式(11)と式(24’)のRfの値から求めることができる。Rgは式(23’)とRfの値から求めることができ、Cgは式(15)とRgの値から求めることができる。すなわち、Rf、Cf、Rg、Cgをこのように選択すると、周波数特性の肩特性(ローパスフィルタとしての特性)を、ベッセル特性にすることができる。   Cf can be obtained from the value of Rf in the equations (11) and (24 '). Rg can be obtained from the value of Expression (23 ') and Rf, and Cg can be obtained from the value of Expression (15) and Rg. That is, when Rf, Cf, Rg, and Cg are selected in this way, the shoulder characteristic of the frequency characteristic (characteristic as a low-pass filter) can be changed to the Bessel characteristic.

バターワース特性の式(20)のQ値を式(22’)に与えて、これらの式を解いてRfを求めると下記のようになり、さらにCf、Rg、Cgを同様に求めた値にすると、周波数特性の肩特性(ローパスフィルタとしての特性)を、バターワース特性にすることができる。   By giving the Q value of Butterworth's characteristic equation (20) to equation (22 ′) and solving these equations to obtain Rf, it becomes as follows. Further, when Cf, Rg, and Cg are similarly obtained, The shoulder characteristic of the frequency characteristic (characteristic as a low-pass filter) can be changed to the Butterworth characteristic.

上記では、ローパスフィルタの特性の代表的なものとして、ベッセル特性とバターワース特性を例示した。第5の実施の形態によれば、Q値は任意に選択することができるので、図2や図6の電流帰還型増幅器1を用いた増幅回路において、その増幅回路の広帯域化を図りつつも、所望の周波数特性の肩特性を得ることが可能である。   In the above, the Bessel characteristic and the Butterworth characteristic are exemplified as typical characteristics of the low-pass filter. According to the fifth embodiment, since the Q value can be arbitrarily selected, in the amplifier circuit using the current feedback amplifier 1 of FIG. 2 or FIG. It is possible to obtain a shoulder characteristic having a desired frequency characteristic.

なお、帰還容量Cfを使用するが容量Cgは使用しない場合は、帰還抵抗Rfおよび利得抵抗Rgを適切に選択するとともに、帰還容量Cfは第2ポールを打ち消す容量値から若干ずらすことによって、図1や図5の電流帰還型増幅器1を用いた増幅回路において、その増幅回路の広帯域化を概ね図りつつも、所望の周波数特性の肩特性を得ることが可能である。   When the feedback capacitor Cf is used but the capacitor Cg is not used, the feedback resistor Rf and the gain resistor Rg are appropriately selected, and the feedback capacitor Cf is slightly shifted from the capacitance value that cancels out the second pole, so that FIG. In the amplifier circuit using the current feedback amplifier 1 of FIG. 5, it is possible to obtain a shoulder characteristic having a desired frequency characteristic while substantially widening the bandwidth of the amplifier circuit.

また、帰還容量Cfも容量Cgも使用しない場合は、帰還抵抗Rfおよび利得抵抗Rgを適切に選択することによって、図9や図10の電流帰還型増幅器1を用いた増幅回路において、所望の周波数特性の肩特性を得ることができる場合がある。   When neither the feedback capacitor Cf nor the capacitor Cg is used, a desired frequency can be obtained in the amplifier circuit using the current feedback amplifier 1 of FIGS. 9 and 10 by appropriately selecting the feedback resistor Rf and the gain resistor Rg. A shoulder characteristic can be obtained.

以上のように、第5の実施の形態では、請求項5に対応して、ローパスフィルタのQ値を考慮して、少なくとも帰還抵抗Rfの抵抗値を選択することにより、反転増幅回路2や非反転増幅回路2’の周波数特性において所望の肩特性を得る構成を示している。これにより、電流帰還型増幅器1を用いた反転増幅回路2や非反転増幅回路2’として、所望の周波数特性の肩特性を得ることが可能になる。   As described above, in the fifth embodiment, in correspondence with claim 5, by considering the Q value of the low-pass filter and selecting at least the resistance value of the feedback resistor Rf, A configuration for obtaining a desired shoulder characteristic in the frequency characteristic of the inverting amplifier circuit 2 ′ is shown. This makes it possible to obtain a shoulder characteristic having a desired frequency characteristic as the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ using the current feedback amplifier 1.

〔第6の実施の形態〕
第6の実施の形態では、第1の実施の形態から第3の実施の形態、および第5の実施の形態によって得られる、特性の例を示す。
[Sixth Embodiment]
In the sixth embodiment, examples of characteristics obtained by the first to third embodiments and the fifth embodiment will be described.

図14にはループ利得特性の例、図15と図16には反転増幅回路2の特性例、図17と図18には非反転増幅回路2’の特性例、図19にはさらなる反転増幅回路2の特性例を示す。特性としてはいずれも、利得の周波数特性と位相の周波数特性を示す。   FIG. 14 shows an example of loop gain characteristics, FIGS. 15 and 16 show characteristics of the inverting amplifier circuit 2, FIGS. 17 and 18 show characteristics of the non-inverting amplifier circuit 2 ′, and FIG. 19 shows a further inverting amplifier circuit. 2 shows an example of characteristics. As the characteristics, both frequency characteristics of gain and frequency characteristics of phase are shown.

まず図14では、ポールの時定数τを1/(2・π・100[MHz])、利得が−2の反転増幅回路2において、ベッセル特性とした場合のループ利得特性の例を示す。 First, FIG. 14 shows an example of the loop gain characteristic when the pole time constant τ 0 is 1 / (2 · π · 100 [MHz]) and the gain is −2 in the case of the Bessel characteristic.

帰還容量Cfも容量Cgもない場合は、帰還抵抗Rfおよび利得抵抗Rgを適切に選択することによって、ベッセル特性としている。ループ利得Gの周波数特性において、100[MHz]未満は20[dB/dec]、100[MHz]超では40[dB/dec]を示している。位相の周波数特性においては、ポールの時定数τである100[MHz]において、45[deg]を示している。 When neither the feedback capacitor Cf nor the capacitor Cg is provided, the Bessel characteristic is obtained by appropriately selecting the feedback resistor Rf and the gain resistor Rg. In the frequency characteristics of the loop gain G, less than 100 [MHz] indicates 20 [dB / dec], and above 100 [MHz] indicates 40 [dB / dec]. In the frequency characteristics of the phase, 45 [deg] is shown at 100 [MHz], which is the time constant τ 0 of the pole.

帰還容量Cfあり容量Cgなしの場合は、帰還抵抗Rfおよび利得抵抗Rgを適切に選択するとともに、帰還容量Cfは第2ポールを打ち消す容量値から若干ずらすことによって、ベッセル特性としている。ループ利得Gの周波数特性において、100[MHz]未満は20[dB/dec]を示している。しかしこの場合は、式(14)や式(14)’で説明したように、完全にポールを消しきれていないため、1[GHz]超あたりまで20[dB/dec]と40[dB/dec]の間の傾斜を示しており、1.数[GHz]超では40[dB/dec]を示している。   When the feedback capacitor Cf is present and the capacitor Cg is not present, the feedback resistor Rf and the gain resistor Rg are appropriately selected, and the feedback capacitor Cf has a Bessel characteristic by being slightly shifted from the capacitance value that cancels the second pole. In the frequency characteristics of the loop gain G, less than 100 [MHz] indicates 20 [dB / dec]. However, in this case, as explained in the equations (14) and (14) ′, the pole is not completely extinguished, so 20 [dB / dec] and 40 [dB / dec] up to around 1 [GHz]. ] And the slope between Above a few [GHz], 40 [dB / dec] is indicated.

帰還容量Cfと容量Cgを用いてベッセル特性とした場合は、式(16)や式(16)’で説明したように、ループ利得Gの周波数特性において、100[MHz]付近のポールは完全に消えており、数百[MHz]近辺まで20[dB/dec]、1[GHz]超では40[dB/dec]を示している。すなわちループ利得Gの周波数特性は、帰還容量Cfと容量Cgを用いない場合の約100[MHz]に対して、数百[MHz]までのびている。位相の周波数特性においては、6百数十[MHz]にて45[deg]を示しており、ポールの時定数τに係る周波数の約100[MHz]に対して、6倍強の広帯域化が実現されている様子がわかる。 When the Bessel characteristic is formed using the feedback capacitance Cf and the capacitance Cg, as described in the equations (16) and (16) ′, in the frequency characteristic of the loop gain G, the pole near 100 [MHz] is completely It has disappeared, and 20 [dB / dec] up to several hundreds [MHz], and 40 [dB / dec] is shown above 1 [GHz]. That is, the frequency characteristic of the loop gain G extends to several hundreds [MHz] from about 100 [MHz] when the feedback capacitor Cf and the capacitor Cg are not used. In the frequency characteristics of the phase, 45 [deg] is shown at 6 hundred and several tens [MHz], and the bandwidth is about 6 times larger than about 100 [MHz] of the frequency related to the time constant τ 0 of the pole. You can see how is realized.

図15と図16には利得が−2の反転増幅回路2の特性例を、図17と図18には利得が2の非反転増幅回路2’の特性例を示している。図15と図17にはベッセル特性とした場合の特性例を、図16と図18にはバターワース特性とした場合の特性例を示している。また図19には、利得を−10と大きくした反転増幅回路2において、ベッセル特性とした場合の特性例を示している。   FIGS. 15 and 16 show characteristic examples of the inverting amplifier circuit 2 having a gain of −2, and FIGS. 17 and 18 show characteristic examples of the non-inverting amplifier circuit 2 ′ having a gain of 2. 15 and 17 show characteristic examples when the Bessel characteristic is used, and FIGS. 16 and 18 show characteristic examples when the Butterworth characteristic is used. Further, FIG. 19 shows a characteristic example in the case of a Bessel characteristic in the inverting amplifier circuit 2 having a gain as large as −10.

図15と図16においては、帰還容量Cfも容量Cgもない場合に対して、帰還容量Cfと容量Cgを用いた場合には数倍の広帯域化が実現されており、この効果はベッセル特性としてもバターワース特性としても差がないことがわかる。   In FIGS. 15 and 16, compared with the case where there is no feedback capacitance Cf and no capacitance Cg, the use of the feedback capacitance Cf and the capacitance Cg realizes several times wider bandwidth, and this effect is expressed as a Bessel characteristic. It can be seen that there is no difference in Butterworth characteristics.

また図17と図18においては同様に、十倍前後の広帯域化が実現されていることがわかる。なお、図15と図16の利得が−2の反転増幅回路2では、帰還抵抗Rfは利得抵抗Rgの2倍の値であるのに対して、図17と図18の利得が2の非反転増幅回路2’では、帰還抵抗Rfと利得抵抗Rgの値は同じである。広帯域化効果に差が出たのは、このためである。   Similarly, in FIGS. 17 and 18, it can be seen that a bandwidth increase of about 10 times is realized. In the inverting amplifier circuit 2 having a gain of −2 in FIGS. 15 and 16, the feedback resistor Rf is twice the value of the gain resistor Rg, whereas the gain in FIGS. 17 and 18 is a non-inverted gain of 2. In the amplifier circuit 2 ′, the values of the feedback resistor Rf and the gain resistor Rg are the same. This is the reason why there is a difference in the broadband effect.

利得を大きくした図19においては同様に、4倍弱の広帯域化となっている。図15と比較すると、利得を大きくしても広帯域化効果はさほど劣化していないことがわかる。   Similarly, in FIG. 19 in which the gain is increased, the bandwidth is slightly less than four times. Compared with FIG. 15, it can be seen that even if the gain is increased, the wideband effect is not deteriorated so much.

〔第7の実施の形態〕
第7の実施の形態では、市販されている電流帰還型増幅器ICと、抵抗、容量の組み合わせによる電流帰還型増幅回路の特性を、回路シミュレータによって求めた例を示す。
[Seventh Embodiment]
In the seventh embodiment, an example is shown in which the characteristics of a commercially available current feedback amplifier IC and a current feedback amplifier circuit with a combination of resistance and capacitance are obtained by a circuit simulator.

これに対して第6の実施の形態では、前出の数式に具体的な値を与えて特性を求めたものである。   On the other hand, in the sixth embodiment, the characteristic is obtained by giving a specific value to the above formula.

図20には振幅および位相の周波数特性例を示し、図21にはパルス応答波形例を示している。   FIG. 20 shows an example of frequency characteristics of amplitude and phase, and FIG. 21 shows an example of a pulse response waveform.

図20および図21では、前述の電流帰還型増幅器1として同一の電流帰還型増幅器ICを使用しており、利得が5の非反転増幅回路2’の出力に1/2のアッテネータを接続して、仕上がり利得を2.5倍(約8[dB])としている。また図20および図21では、電流帰還型増幅器ICの出力で2[Vp−p]を得て、アッテネータ出力で1[Vp−p]となっているときの特性を例示している。 20 and 21, the same current feedback amplifier IC is used as the current feedback amplifier 1, and a 1/2 attenuator is connected to the output of the non-inverting amplifier circuit 2 ′ having a gain of 5. The finished gain is 2.5 times (approximately 8 [dB]). 20 and 21 illustrate characteristics when 2 [Vp-p] is obtained from the output of the current feedback amplifier IC and 1 [Vp-p] is obtained from the attenuator output.

図20において、実線のトレースは利得(左軸目盛)を、点線のトレースは位相(右軸目盛)を示している。   In FIG. 20, the solid line trace shows the gain (left axis scale), and the dotted line trace shows the phase (right axis scale).

トレースAは、帰還容量Cfも容量Cgもない場合であり、帯域幅(−3[dB]点)は約155[MHz]である。   The trace A is a case where neither the feedback capacitor Cf nor the capacitor Cg is present, and the bandwidth (−3 [dB] point) is about 155 [MHz].

トレースBは、帰還容量Cfあり容量Cgなしの場合であり、帯域幅は約305[MHz]と、約2倍広帯域となっている。   The trace B is a case where there is a feedback capacitor Cf and no capacitor Cg, and the bandwidth is about 305 [MHz], which is about twice as wide.

トレースCは、帰還容量Cfと容量Cgを用いた場合であり、帯域幅は約515[MHz]と、3倍以上広帯域となっている。   The trace C is a case where the feedback capacitor Cf and the capacitor Cg are used, and the bandwidth is about 515 [MHz], which is three times or more wide.

トレースDは、帰還容量Cfと容量Cgを用いた場合において、さらに容量Cgに直列に抵抗Rg’を追加した場合(第3の実施の形態、図7に相当)である。トレースDの帯域幅は約450[MHz]であり、抵抗Rg’を追加した場合でも帯域幅はあまり劣化しないことがわかる。   The trace D is a case where a resistor Rg ′ is further added in series with the capacitor Cg when the feedback capacitor Cf and the capacitor Cg are used (corresponding to the third embodiment, corresponding to FIG. 7). The bandwidth of the trace D is about 450 [MHz], and it can be seen that the bandwidth does not deteriorate much even when the resistor Rg ′ is added.

図21において、トレースAの立ち上がり時間tr、立ち下がり時間tf(10%〜90%)は共に約2.5[ns]である。トレースBでは約1.1[ns]、トレースCでは約0.6[ns]、トレースDでは約0.7[ns]である。   In FIG. 21, the rise time tr and the fall time tf (10% to 90%) of the trace A are both about 2.5 [ns]. The trace B is about 1.1 [ns], the trace C is about 0.6 [ns], and the trace D is about 0.7 [ns].

図20および図21から、実際的な電流帰還型増幅回路においても、本発明によって広帯域化を図ることができることがわかる。 From FIG. 20 and FIG. 21, it can be seen that even in a practical current feedback type amplifier circuit , a wide band can be achieved by the present invention.

〔第8の実施の形態〕
第8の実施の形態は、等価的により小容量とすることができ、かつ調整可能な容量を実現する回路を用いる変形例を示す。
[Eighth Embodiment]
The eighth embodiment shows a modified example using a circuit that can be equivalently made to have a smaller capacity and realize an adjustable capacity.

図22(a)には、図22(b)の回路11を帰還容量Cfとして適用した反転増幅回路2を例示している。回路11は、電流帰還型増幅器1の出力端子と接地点との間に接続する抵抗R1および抵抗R2を直列に接続した減衰器12と、抵抗R1と抵抗R2との接続点を入力側に接続したインピーダンス変換のためのバッファ増幅器13と、その一端をバッファ増幅器13の出力側に接続し、他端を電流帰還型増幅器1の反転入力端子に接続したコンデンサとして構成される容量Ccと、により構成される。   FIG. 22A illustrates an inverting amplifier circuit 2 in which the circuit 11 of FIG. 22B is applied as the feedback capacitor Cf. The circuit 11 has an attenuator 12 in which a resistor R1 and a resistor R2 connected between the output terminal of the current feedback amplifier 1 and a ground point are connected in series, and a connection point between the resistor R1 and the resistor R2 is connected to the input side. And a capacitor Cc configured as a capacitor having one end connected to the output side of the buffer amplifier 13 and the other end connected to the inverting input terminal of the current feedback amplifier 1. Is done.

図22(a)では、前述した回路11の他に、容量Cgとして適用される、回路11と同様の回路21を示している。回路21は、利得抵抗Rgの一端と接地点との間に、抵抗R1’および抵抗R2’を直列に接続した減衰器22と、抵抗R1’と抵抗R2’との接続点を入力側に接続したインピーダンス変換のためのバッファ増幅器23と、その一端をバッファ増幅器23の出力側に接続し、他端を利得抵抗Rgの他端に接続したコンデンサとして構成される容量Cc’と、により構成される。   FIG. 22A shows a circuit 21 similar to the circuit 11 that is applied as the capacitor Cg in addition to the circuit 11 described above. The circuit 21 has an attenuator 22 in which a resistor R1 ′ and a resistor R2 ′ are connected in series between one end of the gain resistor Rg and a ground point, and a connection point between the resistors R1 ′ and R2 ′ connected to the input side. And a capacitor Cc ′ configured as a capacitor having one end connected to the output side of the buffer amplifier 23 and the other end connected to the other end of the gain resistor Rg. .

なお図22(a)では、回路11と回路21の両方を備える反転増幅回路2を例示しているが、いずれか一方若しくは両方を、コンデンサ等の容量素子としてもよい。   In FIG. 22A, the inverting amplifier circuit 2 including both the circuit 11 and the circuit 21 is illustrated, but one or both may be a capacitive element such as a capacitor.

図22(a)および図22(b)中、「×1」はバッファ増幅器13を示しており、電流帰還型増幅器1の出力を抵抗R1と抵抗R2によって分割した電圧が与えられている。このため、容量Ccを通って電流帰還型増幅器1の反転入力に与えられる信号量もまた、電流帰還型増幅器1の出力電圧のR2÷(R1+R2)倍となるので、回路11はCcとR2÷(R1+R2)に等価の、より小さい帰還容量Cfや容量Cgとして動作する。   In FIG. 22A and FIG. 22B, “× 1” indicates the buffer amplifier 13, and a voltage obtained by dividing the output of the current feedback amplifier 1 by the resistor R1 and the resistor R2 is given. For this reason, the amount of signal applied to the inverting input of the current feedback amplifier 1 through the capacitor Cc is also R2 ÷ (R1 + R2) times the output voltage of the current feedback amplifier 1, so that the circuit 11 has Cc and R2 ÷. It operates as a smaller feedback capacitor Cf or capacitor Cg equivalent to (R1 + R2).

ここで、容量Ccが有効に動作している周波数範囲内において、容量Ccのインピーダンスが抵抗R1とR2の並列抵抗値よりも十分に大きければ、回路11はバッファ増幅器13が無くても同様の動作となる。(図22(c)。)   Here, if the impedance of the capacitor Cc is sufficiently larger than the parallel resistance value of the resistors R1 and R2 within the frequency range in which the capacitor Cc operates effectively, the circuit 11 operates in the same manner even without the buffer amplifier 13. It becomes. (FIG. 22 (c))

即ち、図22(c)のようにバッファ増幅器13を用いずに、容量Ccの一端を抵抗R1と抵抗R2との接続点に接続した場合にも、容量Ccの容量が、減衰器12’の減衰率に従い、等価的に小さい帰還容量Cfを実現できる。そしてこれは、回路21’の容量Cc’においても同じことがいえる。   That is, even when one end of the capacitor Cc is connected to the connection point between the resistor R1 and the resistor R2 without using the buffer amplifier 13 as shown in FIG. 22C, the capacitance of the capacitor Cc is reduced by the attenuator 12 ′. According to the attenuation factor, an equivalently small feedback capacitance Cf can be realized. The same applies to the capacitor Cc 'of the circuit 21'.

図22(d)には、図22(c)による回路11’を帰還容量Cfとして適用し、回路11’と同様の回路21’を容量Cgとして適用した反転増幅回路2を例示している。 なお図22(d)では、回路11’と回路21’の両方を備える反転増幅回路2を例示しているが、いずれか一方若しくは両方を、コンデンサ等の容量素子としてもよい。   FIG. 22D illustrates an inverting amplifier circuit 2 in which the circuit 11 ′ according to FIG. 22C is applied as the feedback capacitor Cf and the circuit 21 ′ similar to the circuit 11 ′ is applied as the capacitor Cg. FIG. 22D illustrates the inverting amplifier circuit 2 including both the circuit 11 ′ and the circuit 21 ′, but either one or both may be a capacitive element such as a capacitor.

ただし回路11’は、等価的に小さい容量Cfに、抵抗R1と抵抗R2の並列抵抗が直列に接続された回路と等価な回路である。同様に回路21’も、等価的に小さい容量Cgに、抵抗R1’と抵抗R2’の並列抵抗が直列に接続された回路と等価な回路である。こうした並列抵抗は、図22(d)において、第3の実施の形態の抵抗Rg’や、第4の実施の形態の抵抗Rf’に相当する。   However, the circuit 11 'is a circuit equivalent to a circuit in which a parallel resistance of a resistor R1 and a resistor R2 is connected in series to an equivalently small capacitor Cf. Similarly, the circuit 21 'is an equivalent circuit to a circuit in which a parallel resistance of a resistor R1' and a resistor R2 'is connected in series to an equivalently small capacitor Cg. Such a parallel resistor corresponds to the resistor Rg ′ of the third embodiment and the resistor Rf ′ of the fourth embodiment in FIG.

回路11に着目すると、図22(a)〜図22(d)では、2本の抵抗R1,R2によって減衰器12を構成した例を示しているが、減衰器12であればどのような形式でもよく、回路11はCc×(減衰器12の減衰率)に等価の、より小さい容量Cfとして動作する。ここでいう減衰率とは、前述のR2÷(R1+R2)に相当する。減衰器12としては例えば、2つのコンデンサによるもの、2つのインダクタによるもの、トランスによるもの、抵抗とコンデンサの並列回路2組によるもの等、様々な形式が存在する。インダクタやトランスを用いる場合はさらに、必要に応じて電流帰還型増幅器1の出力との間を容量結合とすることも可能である。これは、回路21、回路11’、回路21’においても同様である。   When attention is paid to the circuit 11, FIGS. 22A to 22D show an example in which the attenuator 12 is configured by two resistors R1 and R2. Alternatively, the circuit 11 operates as a smaller capacitor Cf equivalent to Cc × (attenuation rate of the attenuator 12). The attenuation rate here corresponds to the aforementioned R2 ÷ (R1 + R2). As the attenuator 12, for example, there are various types such as one using two capacitors, one using two inductors, one using a transformer, and one using two parallel circuits of resistors and capacitors. In the case of using an inductor or a transformer, it is also possible to make capacitive coupling with the output of the current feedback amplifier 1 as necessary. The same applies to the circuit 21, the circuit 11 ', and the circuit 21'.

また、図22(a)〜図22(d)において、回路11中の減衰器12を構成する素子の少なくとも一方を可変素子として可変減衰器を構成すれば、等価的により小さい容量Cfを可変容量とすることができる。(図22(d)の可変抵抗R2や可変抵抗R2’を参照。)これも、回路21、回路11’、回路21’において同様である。   22 (a) to 22 (d), if a variable attenuator is configured by using at least one of the elements constituting the attenuator 12 in the circuit 11 as a variable element, an equivalently smaller capacitance Cf can be obtained. It can be. (Refer to the variable resistor R2 and the variable resistor R2 'in FIG. 22D.) This also applies to the circuit 21, the circuit 11', and the circuit 21 '.

第8の実施の形態の帰還回路11等によれば、小容量の可変容量を容易に得ることができるため、浮遊容量の影響を受ける場合でも、本発明において反転増幅回路2や非反転増幅回路2’の周波数特性やパルス応答波形をより最適化することができる。   According to the feedback circuit 11 and the like of the eighth embodiment, a small variable capacitance can be easily obtained. Therefore, even when the floating capacitance is affected, the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit are used in the present invention. 2 'frequency characteristics and pulse response waveforms can be further optimized.

すなわち、ここでは請求項6に対応して、減衰器12と、バッファ増幅器13と、コンデンサとして構成される容量Ccとを備えた回路11を、第1の容量である帰還容量Cfとして使用しており、回路11は、電流帰還型増幅器1の出力側に減衰器12の入力側が接続され、減衰器12の出力側にバッファ増幅器13の入力側が接続され、バッファ増幅器13の出力側に容量Ccの一端が接続され、容量Ccの他端が電流帰還型増幅器1の反転入力側に接続され、容量Ccの容量と減衰器12の減衰率の積値と同じ容量の容量素子と等価的に動作する構成となっている。そのため、容量Ccの容量が、減衰器12の減衰率に従い等価的に小さい容量Cfとして実現でき、浮遊容量の影響を受ける場合でも、反転増幅回路2や非反転増幅回路2’の周波数特性やパルス応答波形をより最適化することができる。さらに、回路11と同様の回路21を容量Cgとして適用し、同様の効果を得ることもできる。   That is, here, corresponding to claim 6, the circuit 11 including the attenuator 12, the buffer amplifier 13, and the capacitor Cc configured as a capacitor is used as the feedback capacitor Cf that is the first capacitor. In the circuit 11, the input side of the attenuator 12 is connected to the output side of the current feedback amplifier 1, the input side of the buffer amplifier 13 is connected to the output side of the attenuator 12, and the capacitor Cc is connected to the output side of the buffer amplifier 13. One end is connected, and the other end of the capacitor Cc is connected to the inverting input side of the current feedback amplifier 1, and operates equivalently to a capacitive element having the same capacitance as the product of the capacitance of the capacitor Cc and the attenuation factor of the attenuator 12. It has a configuration. Therefore, the capacity of the capacitor Cc can be realized as an equivalently small capacitor Cf in accordance with the attenuation factor of the attenuator 12, and even when affected by the stray capacitance, the frequency characteristics and pulses of the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ can be realized. The response waveform can be further optimized. Further, the same effect can be obtained by applying the circuit 21 similar to the circuit 11 as the capacitor Cg.

また、ここでは請求項7に対応して、第1の抵抗R1と第2の抵抗R2を含む減衰器12’と、容量Ccとを備えた回路11’を、帰還容量Cfとして使用しており、回路11’は、電流帰還型増幅器1の出力側に減衰器12’の入力側が接続され、減衰器12’の出力側に容量Ccの一端が接続され、電流帰還型増幅器1の反転入力側に容量Ccの他端が接続され、所望の周波数における、容量Ccの示すインピーダンスが第1の抵抗R1と第2の抵抗R2の並列抵抗値に対して大きいとき、容量Ccの容量と減衰器12’の減衰率の積値と同じ容量の容量素子と等価的に動作する構成となっている。そのためこの場合は、回路11’にわざわざバッファ増幅器13を用いなくても、容量Ccの容量が、減衰器12’の減衰率に従い等価的に小さい容量Cfとして実現でき、浮遊容量の影響を受ける場合でも、反転増幅回路2や非反転増幅回路2’の周波数特性やパルス応答波形をより最適化することができる。さらに、回路11’と同様の回路21’を容量Cgとして適用し、同様の効果を得ることもできる。   Here, in correspondence with claim 7, a circuit 11 ′ including an attenuator 12 ′ including a first resistor R1 and a second resistor R2 and a capacitor Cc is used as a feedback capacitor Cf. In the circuit 11 ′, the input side of the attenuator 12 ′ is connected to the output side of the current feedback amplifier 1, the one end of the capacitor Cc is connected to the output side of the attenuator 12 ′, and the inverting input side of the current feedback amplifier 1 is connected. Is connected to the other end of the capacitor Cc, and when the impedance indicated by the capacitor Cc at a desired frequency is larger than the parallel resistance value of the first resistor R1 and the second resistor R2, the capacitor Cc and the attenuator 12 are connected. It is configured to operate equivalently to a capacitive element having the same capacitance as the product value of 'attenuation rate'. Therefore, in this case, the capacity of the capacitor Cc can be realized as an equivalently small capacitor Cf according to the attenuation factor of the attenuator 12 ′ without using the buffer amplifier 13 in the circuit 11 ′, and is affected by stray capacitance. However, the frequency characteristics and pulse response waveforms of the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ can be further optimized. Further, a circuit 21 'similar to the circuit 11' can be applied as the capacitor Cg to obtain the same effect.

本発明によれば、電流帰還型増幅回路としての反転増幅回路2や非反転増幅回路2’をさらに広帯域化することができるので、より多様な用途に利用することができるようになる。   According to the present invention, since the inverting amplifier circuit 2 and the non-inverting amplifier circuit 2 ′ as current feedback amplifier circuits can be further broadened, it can be used for more various applications.

また、より狭帯域で安価な電流帰還型増幅器1を使用し、本発明によって広帯域化することによって必要な広帯域を得ることもできるので、より安価に必要な帯域の電流帰還型増幅回路を実現することが可能である。   In addition, since the necessary wide band can be obtained by using the current feedback amplifier 1 which is narrower and cheaper and is widened according to the present invention, a current feedback amplifier circuit of the necessary band can be realized at a lower cost. It is possible.

さらに、電流帰還型増幅器1では一般的に、高精度(直流オフセットやそのドリフトが小さい、等)と広帯域はトレード・オフの関係にあり、高精度と広帯域を両立させることは困難である。しかし、比較的低速で高精度な電流帰還型増幅器1を、本発明によって広帯域化すれば、高精度と広帯域を両立させることも可能となる。   Furthermore, in general, the current feedback amplifier 1 has a trade-off relationship between high accuracy (such as a DC offset and a small drift thereof) and a wide band, and it is difficult to achieve both high accuracy and a wide band. However, if the current feedback amplifier 1 having a relatively low speed and high accuracy is widened according to the present invention, both high accuracy and wide bandwidth can be achieved.

1 電流帰還型増幅器
2 反転増幅回路(電流帰還型増幅回路)
2’ 非反転増幅回路(電流帰還型増幅回路)
11 回路
12 減衰器
13 バッファ増幅器
Cf 帰還容量(第1の容量)
Cg 容量(第2の容量)
R1 第1の抵抗
R2 第2の抵抗
Rf 帰還抵抗
Rf’ 抵抗
Rg 利得抵抗
Rg’ 抵抗
1 Current feedback amplifier 2 Inverting amplifier circuit (Current feedback amplifier circuit)
2 'Non-inverting amplifier (current feedback amplifier)
11 Circuit 12 Attenuator 13 Buffer Amplifier Cf Feedback Capacitor (First Capacitor)
Cg capacity (second capacity)
R1 first resistor R2 second resistor Rf feedback resistor Rf ′ resistor Rg gain resistor Rg ′ resistor

Claims (6)

電流帰還型増幅器と、前記電流帰還型増幅器の出力側と反転入力側との間に接続した帰還抵抗と、を含む電流帰還型増幅回路において、
前記電流帰還型増幅器の開ループトランスインピーダンスの周波数特性に現れる第2ポールをキャンセルするような第1の容量を、前記帰還抵抗に並列に接続し
前記電流帰還型増幅器の反転入力側に接続した利得抵抗をさらに含み、
前記電流帰還型増幅器の開ループトランスインピーダンスの周波数特性に現れる第2ポールをキャンセルするような第2の容量を、前記利得抵抗に並列に接続したことを特徴とする、電流帰還型増幅回路。
In a current feedback amplifier including a current feedback amplifier, and a feedback resistor connected between the output side and the inverting input side of the current feedback amplifier,
A first capacitor that cancels the second pole appearing in the frequency characteristics of the open loop transimpedance of the current feedback amplifier is connected in parallel to the feedback resistor ,
A gain resistor connected to the inverting input side of the current feedback amplifier;
A current feedback amplifier circuit, wherein a second capacitor that cancels a second pole appearing in the frequency characteristics of the open loop transimpedance of the current feedback amplifier is connected in parallel to the gain resistor .
前記第1の容量に、直列に抵抗を接続したことを特徴とする、請求項1に記載の電流帰還型増幅回路。   The current feedback type amplifier circuit according to claim 1, wherein a resistor is connected in series to the first capacitor. 前記第2の容量に、直列に抵抗を接続したことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の電流帰還型増幅回路。 3. The current feedback amplifier circuit according to claim 1 , wherein a resistor is connected in series to the second capacitor. 前記帰還抵抗の抵抗値を選択することにより、前記電流帰還型増幅回路の周波数特性において所望の肩特性を得ることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一つに記載の電流帰還型増幅回路。 The current feedback type according to any one of claims 1 to 3 , wherein a desired shoulder characteristic is obtained in a frequency characteristic of the current feedback type amplifier circuit by selecting a resistance value of the feedback resistor. Amplification circuit. 減衰器と、バッファ増幅器と、コンデンサと、を備え、前記減衰器の出力側に前記バッファ増幅器の入力側が接続され、前記バッファ増幅器の出力側に前記コンデンサの一端が接続され、前記コンデンサの他端が電流帰還型増幅器の反転入力側に接続され、前記コンデンサの容量と前記減衰器の減衰率の積値と同じ容量の容量素子と等価的に動作する回路を、
前記第1の容量または前記第2の容量の、いずれかもしくは両方として使用したことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一つに記載の電流帰還型増幅回路。
An attenuator, a buffer amplifier, and a capacitor; an input side of the buffer amplifier is connected to an output side of the attenuator; one end of the capacitor is connected to an output side of the buffer amplifier; and the other end of the capacitor Is connected to the inverting input side of the current feedback amplifier, and a circuit that operates equivalently to a capacitive element having the same capacitance as the product of the capacitance of the capacitor and the attenuation factor of the attenuator,
5. The current feedback amplifier circuit according to claim 1 , wherein the current feedback amplifier circuit is used as one or both of the first capacitor and the second capacitor. 6.
第1の抵抗と第2の抵抗を含む減衰器と、コンデンサと、を備え、前記減衰器の出力側に前記コンデンサの一端が接続され、電流帰還型増幅器の反転入力側に前記コンデンサの他端が接続され、所望の周波数における、該コンデンサの示すインピーダンスが前記第1の抵抗と前記第2の抵抗の並列抵抗値に対して大きいとき、前記コンデンサの容量と前記減衰器の減衰率の積値と同じ容量を持つ容量素子と等価的に動作する回路を、前記第1の容量または前記第2の容量の、いずれかもしくは両方として使用したことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一つに記載の電流帰還型増幅回路。 An attenuator including a first resistor and a second resistor, and a capacitor, wherein one end of the capacitor is connected to the output side of the attenuator, and the other end of the capacitor is connected to the inverting input side of the current feedback amplifier Is connected, and the impedance of the capacitor at a desired frequency is larger than the parallel resistance value of the first resistor and the second resistor, the product of the capacitance of the capacitor and the attenuation factor of the attenuator the circuit operating equivalently the capacitor having the same capacity as of the first capacitor or the second capacitor, characterized by being used as either or both, or any of claims 1 to 4 The current feedback type amplifier circuit according to one.
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