JP7191598B2 - amplifier - Google Patents

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Description

本発明は、増幅装置に係り、特に、2線式のマイクアンプとしての増幅装置におけるノイズ特性の向上等を図ったものに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an amplifier, and more particularly to an amplifier as a two-wire microphone amplifier that is designed to improve noise characteristics.

電子回路においては、電源とグランドに対して入出力端子が別個に備えられるのが一般的な構成である。
しかしながら、例えば、携帯電話の送話用のマイクロフォンとして使用されるエレクトレットコンデンサマイクロフォン(ECM:Electret Condenser Microphones)用の増幅装置にあっては、従来からトランジスタ1個で入力信号を電流変換し、電源に出力信号を重畳させて伝送するという構成が採られている。
In an electronic circuit, it is a general configuration that input/output terminals are separately provided for power supply and ground.
However, for example, in an amplifier for an electret condenser microphone (ECM) used as a microphone for transmitting a mobile phone, conventionally, an input signal is current-converted by a single transistor, and the power supply is A configuration is adopted in which the output signal is superimposed and transmitted.

図5には、このようなECMアンプの構成例が示されている。
ECMマイクアンプ61は、マイクロフォントランスデューサTRの出力信号を増幅するMOSトランジスタM5-1を中心に構成されている。
ECMマイクアンプ61の外部に設けられた機器62は、安定した電源から負荷抵抗器RLを介して電源供給可能に構成されると共に、出力端子OUTは、負荷抵抗器RLの一端とECMマイクアンプ61の電源印加端子61aとの接続点とされる構成が採られている。
FIG. 5 shows a configuration example of such an ECM amplifier.
The ECM microphone amplifier 61 is mainly composed of a MOS transistor M5-1 for amplifying the output signal of the microphone transducer TR.
A device 62 provided outside the ECM microphone amplifier 61 is configured so that power can be supplied from a stable power supply via a load resistor RL, and an output terminal OUT is connected to one end of the load resistor RL and the ECM microphone amplifier 61. is a connection point with the power supply terminal 61a.

このような使用形態においては、ECMマイクアンプ61から見れば電源と出力が共通になり、電源とグランドの2本の配線で信号伝送が可能(2線式)となる利点がある。
なお、同様の技術は、例えば、特許文献1等に開示されている。
In such a mode of use, the ECM microphone amplifier 61 has the advantage that the power supply and the output are common, and signal transmission is possible with two wires for the power supply and the ground (two-wire system).
A similar technique is disclosed, for example, in Patent Document 1 and the like.

近年、小型マイクロフォンは、ECMに比べて耐熱性に優れ、リフロー実装が可能なMEMS(Micro-Electrical-Mechanical Systems)マイクロフォンがECMに取って代わりつつある。
一般的なMEMSマイクロフォンの場合、電源、グランド、及び、出力に、それぞれ配線が用いられて(3線式)、信号伝送が行われる構成が殆どである。
In recent years, compact microphones are replacing ECMs with MEMS (Micro-Electrical-Mechanical Systems) microphones, which are superior in heat resistance to ECMs and can be reflow-mounted.
In the case of general MEMS microphones, most of them have a configuration in which wiring is used for power supply, ground, and output (three-wire system) to perform signal transmission.

ところが、イヤフォンとマイクが融合したイヤセットなどは、配線数が少なくできる2線式が好まれる。
ECMは2線式で用いることができるが、そのサイズは比較的大きく、装置の小型化の要請にそぐわないため、3線式のMEMSマイクロフォンを、図6に示された構成を採ることで2線式の動作に変換して使用されることもある。
すなわち、図6において、イヤセット63は、増幅器A6-1を中心に構成された3線式のマイクロフォンモジュール64と、その出力側に設けられた抵抗器R6-1,R6-2及びコンデンサC6-1を有して構成されている。
However, for an ear set in which an earphone and a microphone are combined, a two-wire system is preferred because the number of wires can be reduced.
The ECM can be used in a two-wire system, but its size is relatively large and does not meet the demand for miniaturization of the device. It may be used by converting it into the operation of the expression.
That is, in FIG. 6, the ear set 63 includes a three-wire microphone module 64 configured around an amplifier A6-1, and resistors R6-1 and R6-2 and a capacitor C6- provided on its output side. 1.

イヤセット63の外部に設けられた機器62は、安定した電源から負荷抵抗器RLを介して電源供給可能に構成されている。そして、マイクロフォンモジュール64の電源端子64aが負荷抵抗器RLの一端に接続されると共に、この接続点が出力端子OUTとされている。さらに、マイクロフォンモジュール64の出力端子64b側に抵抗器R6-1,R6-2及びコンデンサC6-1を設けることで、2線式の動作に変換してイヤセット63として使用されるようになっている。 The device 62 provided outside the earset 63 is configured to be able to receive power from a stable power supply via a load resistor RL. A power terminal 64a of the microphone module 64 is connected to one end of the load resistor RL, and this connection point serves as an output terminal OUT. Furthermore, by providing resistors R6-1 and R6-2 and a capacitor C6-1 on the output terminal 64b side of the microphone module 64, it can be used as an ear set 63 by converting it into a two-wire operation. there is

特許第4573602号公報Japanese Patent No. 4573602

しかしながら、3線式MEMSマイクを用いて2線式出力に変換した場合、ノイズが増大する傾向にあるという問題がある。
このノイズ増大は、次述するような原因によるものである。
すなわち、先ず、図6の構成においては、定常的に抵抗器R6-1に流れる電流で動作点が決定される一方、音声信号に追従して抵抗器R6-1及びR6-2の並列接続部分に流れる電流が消費電流として増減される動作となる。
However, when a three-wire MEMS microphone is used and converted to a two-wire output, there is a problem that noise tends to increase.
This noise increase is due to the following causes.
That is, first, in the configuration of FIG. 6, while the operating point is determined by the current that steadily flows through the resistor R6-1, the parallel connection portion of the resistors R6-1 and R6-2 follows the audio signal. In this operation, the current flowing through the capacitor increases or decreases as the consumption current.

この動作で増減する電流については、低ノイズである出力信号から生成されるため、比較的低ノイズとなる。
しかし、全体の出力電流には、通常の消費電流も含まれるため、消費電流に含まれる電流ノイズも加算される結果となる。通常、MEMSマイクは、マイクアンプ部の他に、MEMSトランスデューサに対する電圧供給を担うBIAS電圧発生部も備える構成となっており、出力ノイズと比較しても大きなノイズが生ずる。
The current that fluctuates in this operation is generated from a low-noise output signal, and therefore has relatively low noise.
However, since the total output current also includes normal consumption current, the result is that the current noise included in the consumption current is also added. In general, a MEMS microphone is configured to include a BIAS voltage generation section that supplies voltage to the MEMS transducer in addition to the microphone amplifier section, and noise that is large compared to output noise is generated.

そのため、先の2線式構成で得られるSNR(Signal-to-Noise Ratio)は、3線式から数dB低下したレベルとなる。
また、上述のように、別途、BIAS電圧発生部等の外付け部品、回路が必要となることによるコストや基板面積の増加という問題もある。
このような問題に対する方策の一つとして、例えば、図7に示されたような構成を採ることが考えられる。
Therefore, the SNR (Signal-to-Noise Ratio) obtained in the above two-wire configuration is at a level several dB lower than that in the three-wire configuration.
In addition, as described above, there is also the problem of an increase in cost and substrate area due to the need for external parts and circuits such as the BIAS voltage generator.
As one of measures against such a problem, for example, adopting a configuration as shown in FIG. 7 is conceivable.

この図7に示された回路は、先に図5に示された回路構成を基本として、MOSトランジスタM7-1の前段に差動増幅器A7-1を、いわゆるボルテージフォロアとして動作するよう設けたものである。
かかる構成によって、上述した外付け回路を設ける構成と等価な動作を確保することは可能であるが、ノイズの改善には至らない。
The circuit shown in FIG. 7 is based on the circuit configuration shown in FIG. 5, and is provided with a differential amplifier A7-1 in the preceding stage of the MOS transistor M7-1 so as to operate as a so-called voltage follower. is.
With such a configuration, it is possible to secure an operation equivalent to the above-described configuration in which an external circuit is provided, but it does not lead to an improvement in noise.

これらの問題を簡単に解決する方策としては、例えば、図8に示された回路構成を採ることが考えられる。
図8に示された回路は、図7に示された回路構成同様、終段のMOSトランジスタM8-1の前段に差動増幅器A8-1が設けられた構成を有し、電源端子から帰還を掛けて差動増幅器A8-1のゲインによりノイズ圧縮を可能としたものである。
As a measure to easily solve these problems, it is conceivable to employ the circuit configuration shown in FIG. 8, for example.
The circuit shown in FIG. 8, like the circuit configuration shown in FIG. 7, has a configuration in which a differential amplifier A8-1 is provided in the preceding stage of the MOS transistor M8-1 at the final stage, and feedback is provided from the power supply terminal. The gain of the differential amplifier A8-1 enables noise compression.

かかる構成においては、ノイズ圧縮が可能であるという利点がある反面、電源電圧の変化に追従して消費電流が増減してしまい、アプリケーションによっては動作電圧範囲が狭い特性となってしまうという欠点がある。 Such a configuration has the advantage of being able to suppress noise, but has the disadvantage that the current consumption fluctuates in response to changes in the power supply voltage, resulting in a narrow operating voltage range depending on the application. .

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、電源電圧の大小に関わらず安定した出力電流の確保を可能とすると共に良好なノイズ特性の増幅装置を提供するものである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an amplifying device that can ensure a stable output current regardless of the magnitude of the power supply voltage and that has excellent noise characteristics.

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る増幅装置は、
入力信号が一方の差動入力端子に印加される差動アンプと、当該差動アンプの出力信号が制御端子に印加される出力トランジスタとを有して構成されてなる増幅装置であって、
前記一方の差動入力端子には、第2のコンデンサを介して入力信号が印加可能とされる一方、前記差動アンプの他方の差動入力端子は、第3のコンデンサを介してグランドに接続され,
前記差動アンプの前記一方の差動入力端子は第1の抵抗器を介して基準電圧が印加されると共に、第1のコンデンサを介して前記出力トランジスタの第1の端子に接続される一方、前記出力トランジスタの第2の端子は第2の抵抗器を介して前記差動アンプの他方の差動入力端子に接続され
前記出力トランジスタの第1の端子は、電源端子に接続される一方、前記出力トランジスタの第2の端子は、第3の抵抗器を介してグランド端子に接続され、
前記電源端子には、外部に設けられた負荷抵抗器を介して電源電圧が印加され、
前記負荷抵抗器と前記電源端子との接続点には、出力端子が接続され、増幅された音声信号が出力可能とされてなるものである。
In order to achieve the above object of the present invention, an amplifier device according to the present invention includes:
An amplifier device comprising a differential amplifier to which an input signal is applied to one differential input terminal and an output transistor to which an output signal of the differential amplifier is applied to a control terminal,
An input signal can be applied to the one differential input terminal through a second capacitor, while the other differential input terminal of the differential amplifier is connected to the ground through a third capacitor. been,
The one differential input terminal of the differential amplifier is applied with a reference voltage through a first resistor and is connected to the first terminal of the output transistor through a first capacitor, a second terminal of the output transistor is connected to the other differential input terminal of the differential amplifier through a second resistor ;
a first terminal of the output transistor is connected to a power supply terminal and a second terminal of the output transistor is connected to a ground terminal via a third resistor;
A power supply voltage is applied to the power supply terminal through an externally provided load resistor,
An output terminal is connected to a connection point between the load resistor and the power supply terminal, so that an amplified audio signal can be output .

本発明によれば、入力信号が印加される差動アンプの一方の差動入力端子に出力トランジスタからの帰還を施すようにしたので、消費電流によるノイズも帰還されることで、差動アンプのゲインによるノイズ圧縮が行われ、ノイズ特性が向上されるという効果を奏するものである。
さらに、差動アンプの一方の差動入力端子は基準電圧に固定されるため、差動アンプの他方の差動入力端子も同一の電圧となるように出力トランジスタの電流を流すことで動作点が決定する帰還回路を設けたので、電源電圧によらず出力電流の安定化を図ることができる。
According to the present invention, feedback from the output transistor is applied to one differential input terminal of the differential amplifier to which the input signal is applied. Noise is compressed by the gain, and the noise characteristic is improved.
Furthermore, since one differential input terminal of the differential amplifier is fixed to the reference voltage, the operating point can be adjusted by flowing the current of the output transistor so that the other differential input terminal of the differential amplifier also has the same voltage. Since a feedback circuit is provided to determine the output current, it is possible to stabilize the output current regardless of the power supply voltage.

本発明の実施の形態における増幅装置の第1の回路構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first circuit configuration example of an amplifier device according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態における増幅装置の第2の回路構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a second circuit configuration example of the amplifier device according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における増幅装置の第3の回路構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a third circuit configuration example of the amplifier device according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における増幅装置の第3の回路構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a third circuit configuration example of the amplifier device according to the embodiment of the present invention; 従来回路の第1の回路構成例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first circuit configuration example of a conventional circuit; FIG. 従来回路の第2の回路構成例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a second circuit configuration example of a conventional circuit; 従来回路の第3の回路構成例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a third circuit configuration example of a conventional circuit; 従来回路の第4の回路構成例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a fourth circuit configuration example of a conventional circuit;

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、第1の回路構成例について、図1を参照しつつ説明する。
増幅装置としてのマイクロフォンモジュール51は、差動アンプ(図1においては「A1」と表記)1と、出力NMOSトランジスタ(図1においては「M1」と表記)2を主たる構成要素として構成されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.
The members, arrangement, etc., described below do not limit the present invention, and can be modified in various ways within the spirit and scope of the present invention.
First, a first circuit configuration example will be described with reference to FIG.
A microphone module 51 as an amplifying device is mainly composed of a differential amplifier (denoted as "A1" in FIG. 1) 1 and an output NMOS transistor (denoted as "M1" in FIG. 1) 2. .

差動アンプ1は、一方の差動入力端子(例えば、非反転入力端子)が、第1のコンデンサ(図1においては「C1」と表記)15を介して電源端子31に接続されており、後述するように外部からの電源電圧が印加されるようになっている。
さらに、差動アンプ1の一方の入力端子には、第2のコンデンサ(図1においては「C2」と表記)16を介して図示されないマイクロフォントランスデューサにより得られた音声信号が入力されるものとなっている。
One differential input terminal (for example, a non-inverting input terminal) of the differential amplifier 1 is connected to a power supply terminal 31 via a first capacitor (denoted as "C1" in FIG. 1) 15. As will be described later, a power supply voltage is applied from the outside.
Further, one input terminal of the differential amplifier 1 receives an audio signal obtained by a microphone transducer (not shown) via a second capacitor (denoted as "C2" in FIG. 1) 16. ing.

またさらに、差動アンプ1の一方の入力端子には、第1の抵抗器(図1においては「R1」と表記)11を介して基準電圧VREFが印加される。
一方、差動アンプ1の他方の入力端子(例えば、反転入力端子)は、第3のコンデンサ(図1においては「C3」と表記)17を介してグランド端子32に接続されている。
Furthermore, a reference voltage VREF is applied to one input terminal of the differential amplifier 1 via a first resistor (denoted as “R1” in FIG. 1) 11 .
On the other hand, the other input terminal (for example, the inverting input terminal) of the differential amplifier 1 is connected to the ground terminal 32 via the third capacitor (denoted as “C3” in FIG. 1) 17 .

また、差動アンプ1の他方の入力端子は、第2の抵抗器(図1においては「R2」と表記)12を介して出力NMOSトランジスタ2のソースに接続されている。
出力NMOSトランジスタ2のゲート(制御端子)には、差動アンプ1の出力端子が接続されている。
The other input terminal of the differential amplifier 1 is connected to the source of the output NMOS transistor 2 via a second resistor (denoted as “R2” in FIG. 1) 12 .
The output terminal of the differential amplifier 1 is connected to the gate (control terminal) of the output NMOS transistor 2 .

出力NMOSトランジスタ2のドレイン(第1の端子)は、電源端子31に接続される一方、ソース(第2の端子)は第3の抵抗器(図1においては「R3」と表記)13を介してグランド端子32に接続されている。
なお、差動アンプ1の電源端子(図示せず)は電源端子31に、また、差動アンプ1のグランド端子(図示せず)は、グランド端子32に、それぞれ接続されている。
The drain (first terminal) of the output NMOS transistor 2 is connected to the power supply terminal 31, while the source (second terminal) is connected via the third resistor (denoted as "R3" in FIG. 1) 13. connected to the ground terminal 32 .
A power terminal (not shown) of the differential amplifier 1 is connected to the power terminal 31, and a ground terminal (not shown) of the differential amplifier 1 is connected to the ground terminal 32, respectively.

マイクロフォンモジュール51の電源端子31には、外部に設けられた負荷抵抗器(図1においては「RL」と表記)14を介して電源電圧VDDが印加されるようになっている。
また、負荷抵抗器14と電源端子31との接続点には、出力端子33が接続されて、増幅された音声信号が出力可能とされている。
A power supply voltage VDD is applied to a power supply terminal 31 of the microphone module 51 through an externally provided load resistor (denoted as “RL” in FIG. 1) 14 .
An output terminal 33 is connected to a connection point between the load resistor 14 and the power supply terminal 31 so that an amplified audio signal can be output.

上述の構成において、通過周波数は1/(2π×R2×C3)以上で、1/{2π×R1×(C1+C2)}となる。
なお、ここで、R1は第1の抵抗器11の抵抗値、R2は第2の抵抗器12の抵抗値、C1は第1のコンデンサ15の容量、C2は第2のコンデンサ16の容量、C3は第3のコンデンサ17の容量である。
In the above configuration, the pass frequency is greater than or equal to 1/(2π*R2*C3) and becomes 1/{2π*R1*(C1+C2)}.
Here, R1 is the resistance value of the first resistor 11, R2 is the resistance value of the second resistor 12, C1 is the capacitance of the first capacitor 15, C2 is the capacitance of the second capacitor 16, C3 is the capacitance of the third capacitor 17;

かかる構成においては、入力信号が第2のコンデンサ16を介して差動アンプ1の一方の入力端子に印加される一方、出力NMOSトランジスタ2と接続された第1のコンデンサ15を介した帰還回路によって消費電流によるノイズも一方の入力端子に帰還され、差動アンプ1のゲインにより入力信号からのノイズと共に圧縮されるため、従来に比してSNRの向上がなされることとなる。 In such a configuration, the input signal is applied to one input terminal of the differential amplifier 1 via the second capacitor 16, while the feedback circuit via the first capacitor 15 connected to the output NMOS transistor 2 provides Noise due to current consumption is also fed back to one of the input terminals and is compressed by the gain of the differential amplifier 1 together with noise from the input signal, so that the SNR is improved as compared with the prior art.

また、差動アンプ1の一方の入力端子は、基準電圧に固定されるため、他方の入力端子も同じ電圧になるよう出力NMOSトランジスタ2に電流を流すことで動作点が定まるように第2及び第3の抵抗器12,13を用いてなる帰還回路により、電源電圧の大小に関わらず出力電流が安定した動作が確保されることとなる。
なお、より詳細な動作について、後述する第3の回路構成例において説明する。
In addition, since one input terminal of the differential amplifier 1 is fixed to the reference voltage, the second and second voltages are set so that the operating point is determined by passing a current through the output NMOS transistor 2 so that the other input terminal also has the same voltage. The feedback circuit using the third resistors 12 and 13 ensures an operation in which the output current is stable regardless of the magnitude of the power supply voltage.
A more detailed operation will be described in a third circuit configuration example, which will be described later.

次に、第2の回路構成例について、図2を参照しつつ説明する。
なお、図1に示された第1の回路構成例における構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
先の図1に示された第1の回路構成は、差動アンプ1が反転増幅を行う構成となっているのに対して、第2の回路構成例は、非反転増幅を行う構成とした点が異なる。
Next, a second circuit configuration example will be described with reference to FIG.
Components that are the same as those in the first circuit configuration example shown in FIG. It is assumed that
In the first circuit configuration shown in FIG. 1, the differential amplifier 1 performs inversion amplification, whereas in the second circuit configuration example, non-inversion amplification is performed. Points are different.

まず、差動アンプ1の一方の入力端子は、第1の回路構成例における第2のコンデンサ16(図1参照)に代えて、第4のコンデンサ(図2においては「C4」と表記)18の一端が接続され、この第4のコンデンサ18の他端は、グランド端子32に接続されたものとなっている。 First, one input terminal of the differential amplifier 1 is connected to a fourth capacitor (denoted as "C4" in FIG. 2) 18 instead of the second capacitor 16 (see FIG. 1) in the first circuit configuration example. , and the other end of the fourth capacitor 18 is connected to the ground terminal 32 .

また、差動アンプ1の他方の入力端子は、第1の回路構成例における第3のコンデンサ17(図1参照)に代えて、第5のコンデンサ(図2においては「C5」と表記)19を介して図示されないマイクロフォントランスデューサにより得られた音声信号が入力されるものとなっている。
なお、基本的な動作は、非反転増幅が行われる点を除けば、第1の回路構成例と同様であるので、ここでの再度の詳細な説明を省略することとする。
The other input terminal of the differential amplifier 1 is connected to a fifth capacitor (denoted as "C5" in FIG. 2) 19 instead of the third capacitor 17 (see FIG. 1) in the first circuit configuration example. An audio signal obtained by a microphone transducer (not shown) is input through the .
Since the basic operation is the same as that of the first circuit configuration example except that non-inverting amplification is performed, detailed description will be omitted here.

次に、第3の回路構成例について、図3を参照しつつ説明する。
なお、図1、図2に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
まず、先に図1に示された第1の回路構成においては、第1乃至第3のコンデンサ15~17を集積回路内に実装する場合、これらの容量は数pFに設定されるため、第1及び第2の抵抗器11,12は、周波数帯域に見合った高抵抗を選択しなければならない。
Next, a third circuit configuration example will be described with reference to FIG.
The same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, detailed descriptions thereof are omitted, and different points are mainly described below.
First, in the first circuit configuration shown in FIG. 1, when the first to third capacitors 15 to 17 are mounted in an integrated circuit, these capacitances are set to several pF. The first and second resistors 11 and 12 must be selected to have a high resistance suitable for the frequency band.

この第3の回路構成例は、上述の高抵抗を得るために、第1及び第2の抵抗器11,12に代えてダイオードを用いた構成を有するものである。
以下、具体的に説明する。
まず、第1の抵抗器11(図1参照)に代えて、逆並列接続された第1及び第2のダイオード(図3においては、それぞれ「D1」、「D2」と表記)3,4が、また、第2の抵抗器12(図1参照)に代えて、逆並列接続された第3及び第4のダイオード(図3においては、それぞれ「D3」、「D4」と表記)5,6が、それぞれ次述するように設けられている。
This third circuit configuration example has a configuration using diodes instead of the first and second resistors 11 and 12 in order to obtain the high resistance described above.
A specific description will be given below.
First, instead of the first resistor 11 (see FIG. 1), first and second diodes (represented as "D1" and "D2", respectively, in FIG. 3) 3 and 4 connected in anti-parallel are , In place of the second resistor 12 (see FIG. 1), third and fourth diodes (represented as "D3" and "D4" respectively in FIG. 3) 5, 6 connected in antiparallel are provided as described below.

すなわち、第1のダイオード3のアノードと第2のダイオード4のカソードが共に差動アンプ1の一方の入力端子に接続されている。一方、第1のダイオード3のカソードと第2のダイオード4のアノードは、相互に接続されて基準電圧VREFが印加されるようになっている。 That is, both the anode of the first diode 3 and the cathode of the second diode 4 are connected to one input terminal of the differential amplifier 1 . On the other hand, the cathode of the first diode 3 and the anode of the second diode 4 are connected to each other to receive the reference voltage VREF.

また、第3のダイオード5のアノードと第4のダイオード6のカソードが共に、差動アンプ1の他方の入力端子に接続されている。一方、第3のダイオード5のカソードと第4のダイオード6のアノードは、共に出力NMOSトランジスタ2のソースに接続されている。 Both the anode of the third diode 5 and the cathode of the fourth diode 6 are connected to the other input terminal of the differential amplifier 1 . On the other hand, the cathode of the third diode 5 and the anode of the fourth diode 6 are both connected to the source of the output NMOS transistor 2 .

かかる構成における回路の動作点は、第1及び第2のダイオード3,4を介して基準電圧VREFに固定された一方の差動入力端子と他方の差動入力端子が同電位に帰還されることで決定される。すなわち、出力NMOSトランジスタ2には、VREF/R3で表される電流が流れる状態となる。なお、ここで、R3は、第3の抵抗器13の抵抗値とする。 The operating point of the circuit in such a configuration is that one differential input terminal fixed to the reference voltage VREF through the first and second diodes 3 and 4 and the other differential input terminal are fed back to the same potential. determined by That is, the output NMOS transistor 2 is in a state where a current represented by VREF/R3 flows. Here, let R3 be the resistance value of the third resistor 13 .

そして、この出力NMOSトランジスタ2に流れる電流と回路全体の消費電流との和が負荷抵抗器14を流れることで出力端子33の電位が決定する。
入力信号は、第2のコンデンサ16を介して一方の差動入力端子に入力されるが、通過周波数帯の信号が入力される場合、他方の差動入力端子には第3及び第4のダイオード5,6と第3のコンデンサ17で構成されるフィルタの効果により信号が減衰され、電圧が固定された状態と見ることができるので、回路全体として反転アンプとして動作する。
The sum of the current flowing through the output NMOS transistor 2 and the current consumption of the entire circuit flows through the load resistor 14 to determine the potential of the output terminal 33 .
An input signal is input to one of the differential input terminals via the second capacitor 16. When a signal in the pass frequency band is input, the other differential input terminal is connected to the third and fourth diodes. The signal is attenuated by the effect of the filter composed of 5, 6 and the third capacitor 17, and the voltage can be regarded as being fixed, so the circuit as a whole operates as an inverting amplifier.

すなわち、入力信号により変化した第2のコンデンサ16の電荷量と第1のコンデンサ15の変化する電荷量が等しくなるように動作するため、回路全体としてC2/C1のゲインを有する反転アンプとなる。なお、ここで、C1は第1のコンデンサ15の容量、C2は第2のコンデンサ16の容量である。 That is, since the amount of charge in the second capacitor 16 changed by the input signal is equal to the amount of charge in the first capacitor 15, the circuit as a whole becomes an inverting amplifier having a gain of C2/C1. Here, C1 is the capacitance of the first capacitor 15, and C2 is the capacitance of the second capacitor 16.

また、消費電流に含まれるノイズは、出力端子33に出現しようとするが、出力端子33から第1のコンデンサ15を介して帰還されて出力NMOSトランジスタ2の電流で補正されるため、差動アンプ1のゲインが大きければ入力信号のノイズと差動アンプ1のノイズの和程度に抑圧することができる。 Noise contained in the current consumption tends to appear at the output terminal 33, but is fed back from the output terminal 33 via the first capacitor 15 and is corrected by the current of the output NMOS transistor 2. If the gain of 1 is large, it can be suppressed to about the sum of the noise of the input signal and the noise of the differential amplifier 1 .

また、第1乃至第4のダイオード3~6もノイズ源になり得るが、ダイオードのOFF抵抗はGΩオーダーの抵抗となり、第1乃至第3のコンデンサ15~17によりフィルタとして作用するため可聴帯域でのノイズは十分に低減される。 In addition, the first to fourth diodes 3 to 6 can also be a noise source, but the OFF resistance of the diode is a resistance of the GΩ order, and the first to third capacitors 15 to 17 act as a filter, so that noise is generated in the audible band. is sufficiently reduced.

この回路構成は、差動アンプ1のそれぞれの差動入力端子に、それぞれ別個の経路で帰還がなされる点に特徴がある。
一般的なシングルエンドのアンプ構成で出力を2つの差動入力端子に帰還する場合、どちらか一方が正帰還となり発散してしまう。
しかし、本発明の実施の形態における回路構成にあっては、出力NMOSトランジスタ2のソースとドレインのそれぞれから帰還しているため、どちらの経路で見ても負帰還として作用するようになっている。
This circuit configuration is characterized in that each differential input terminal of the differential amplifier 1 is fed back through separate paths.
When the output is fed back to two differential input terminals in a general single-ended amplifier configuration, one of them becomes positive feedback and diverges.
However, in the circuit configuration according to the embodiment of the present invention, feedback is provided from the source and drain of the output NMOS transistor 2, respectively, so that either path acts as a negative feedback. .

さらに、入力信号の周波数帯域によっていずれの経路が作用するかを分離することで、動作点とゲインを分離して決定することができ、それによってノイズ低減と消費電流の安定化が図られるものとなっている。 Furthermore, by separating which path works depending on the frequency band of the input signal, it is possible to determine the operating point and gain separately, thereby reducing noise and stabilizing current consumption. It's becoming

なお、上述した図3の構成についての動作説明は、図1、図2に示された回路構成例についても、第1乃至第4のダイオード3~6に代えて、第1及び第2の抵抗器11,12が用いられる点を除けば、基本的な動作については同様に適用できるものである。 Note that the above description of the operation of the configuration of FIG. 3 is similar to that of the circuit configuration examples shown in FIGS. The basic operation is similarly applicable except that the devices 11 and 12 are used.

次に、第4の回路構成例について、図4を参照しつつ説明する。
なお、図1、図2、又は、図3に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第4の回路構成例は、図2に示された第2の回路構成における第1及び第2の抵抗器11,12を第1乃至第4のダイオード3~6に代えた点が異なるもので、他の構成部分については、第2の回路構成例と同一である。
Next, a fourth circuit configuration example will be described with reference to FIG.
1, 2, or 3 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and the following description focuses on the points of difference. I decided to.
This fourth circuit configuration example differs from the second circuit configuration shown in FIG. 2 in that the first and second resistors 11 and 12 are replaced with first to fourth diodes 3 to 6. Other components are the same as those of the second circuit configuration example.

なお、先の図3に示された第3の回路構成例は、反転増幅回路であるのに対して、この第4の回路構成例は、非反転増幅回路である点で異なるが、第3の回路構成例で説明したように、出力NMOSトランジスタ2のソースとドレインのそれぞれから帰還が施されて、いずれの経路も負帰還として作用する回路動作は、この第4の回路構成例の場合においても基本的に同一であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略することとする。 While the third circuit configuration example shown in FIG. 3 is an inverting amplifier circuit, this fourth circuit configuration example is different in that it is a non-inverting amplifier circuit. As explained in the circuit configuration example of 1, the circuit operation in which feedback is applied from the source and the drain of the output NMOS transistor 2 and both paths act as negative feedback is the same as in the case of the fourth circuit configuration example. , are basically the same, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

電源電圧の大小に関わらず安定した出力電流の確保と良好なノイズ特性が所望される増幅装置に適用できる。 It can be applied to an amplifier device in which a stable output current and good noise characteristics are desired regardless of the magnitude of the power supply voltage.

1…差動アンプ
2…出力NMOSトランジスタ
14…負荷抵抗器
51…マイクロフォンモジュール
REFERENCE SIGNS LIST 1 differential amplifier 2 output NMOS transistor 14 load resistor 51 microphone module

Claims (3)

入力信号が一方の差動入力端子に印加される差動アンプと、当該差動アンプの出力信号が制御端子に印加される出力トランジスタとを有して構成されてなる増幅装置であって、
前記一方の差動入力端子には、第2のコンデンサを介して入力信号が印加可能とされる一方、前記差動アンプの他方の差動入力端子は、第3のコンデンサを介してグランドに接続され,
前記差動アンプの前記一方の差動入力端子は第1の抵抗器を介して基準電圧が印加されると共に、第1のコンデンサを介して前記出力トランジスタの第1の端子に接続される一方、前記出力トランジスタの第2の端子は第2の抵抗器を介して前記差動アンプの他方の差動入力端子に接続され
前記出力トランジスタの第1の端子は、電源端子に接続される一方、前記出力トランジスタの第2の端子は、第3の抵抗器を介してグランド端子に接続され、
前記電源端子には、外部に設けられた負荷抵抗器を介して電源電圧が印加され、
前記負荷抵抗器と前記電源端子との接続点には、出力端子が接続され、増幅された音声信号が出力可能とされてなることを特徴とする増幅装置。
An amplifier device comprising a differential amplifier to which an input signal is applied to one differential input terminal and an output transistor to which an output signal of the differential amplifier is applied to a control terminal,
An input signal can be applied to the one differential input terminal through a second capacitor, while the other differential input terminal of the differential amplifier is connected to the ground through a third capacitor. been,
The one differential input terminal of the differential amplifier is applied with a reference voltage through a first resistor and is connected to the first terminal of the output transistor through a first capacitor, a second terminal of the output transistor is connected to the other differential input terminal of the differential amplifier through a second resistor ;
a first terminal of the output transistor is connected to a power supply terminal and a second terminal of the output transistor is connected to a ground terminal via a third resistor;
A power supply voltage is applied to the power supply terminal through an externally provided load resistor,
An amplifying device, wherein an output terminal is connected to a connection point between the load resistor and the power supply terminal so as to output an amplified audio signal .
入力信号が一つの差動入力端子に印加される差動アンプと、当該差動アンプの出力信号が制御端子に印加される出力トランジスタとを有して構成されてなる増幅装置であって、
前記差動アンプの一方の差動入力端子は、第4のコンデンサを介してグランドに接続される一方、前記差動アンプの他方の差動入力端子は、第5のコンデンサを介して前記入力信号が印加可能とされ、
前記差動アンプの前記一方の差動入力端子は第1の抵抗器を介して基準電圧が印加されると共に、第1のコンデンサを介して前記出力トランジスタの第1の端子に接続される一方、前記出力トランジスタの第2の端子は第2の抵抗器を介して前記差動アンプの他方の差動入力端子に接続され
前記出力トランジスタの第1の端子は、電源端子に接続される一方、前記出力トランジスタの第2の端子は、第3の抵抗器を介してグランド端子に接続され、
前記電源端子には、外部に設けられた負荷抵抗器を介して電源電圧が印加され、
前記負荷抵抗器と前記電源端子との接続点には、出力端子が接続され、増幅された音声信号が出力可能とされてなることを特徴とする増幅装置。
An amplifier device comprising a differential amplifier to which an input signal is applied to one differential input terminal and an output transistor to which the output signal of the differential amplifier is applied to a control terminal,
One differential input terminal of the differential amplifier is connected to ground via a fourth capacitor, while the other differential input terminal of the differential amplifier is connected to the input signal via a fifth capacitor. can be applied,
The one differential input terminal of the differential amplifier is applied with a reference voltage through a first resistor and is connected to the first terminal of the output transistor through a first capacitor, a second terminal of the output transistor is connected to the other differential input terminal of the differential amplifier through a second resistor ;
a first terminal of the output transistor is connected to a power supply terminal and a second terminal of the output transistor is connected to a ground terminal via a third resistor;
A power supply voltage is applied to the power supply terminal through an externally provided load resistor,
An amplifying device, wherein an output terminal is connected to a connection point between the load resistor and the power supply terminal so as to output an amplified audio signal .
前記第1及び第2の抵抗器を、それぞれ逆並列接続されたダイオードに代えてなることを特徴とする請求項又は請求項記載の増幅装置。 3. An amplifier apparatus according to claim 1 , wherein said first and second resistors are replaced by diodes connected in anti-parallel.
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