JPH01198816A - 広帯域差動増幅器 - Google Patents

広帯域差動増幅器

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JPH01198816A
JPH01198816A JP63308686A JP30868688A JPH01198816A JP H01198816 A JPH01198816 A JP H01198816A JP 63308686 A JP63308686 A JP 63308686A JP 30868688 A JP30868688 A JP 30868688A JP H01198816 A JPH01198816 A JP H01198816A
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3211Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in differential amplifiers

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、差動トランスコンダクタンス増幅器、特に非
線形誤差電流を低減した広帯域差動増幅器に関する。
[従来技術及び発明が解決しようとする課題]米国特許
第3633120号公報(特公昭50−26899号に
対応)に記載された差動トランスコンダクタンス増幅器
は、現在ではrFTダブラ増幅器」又は単にrFTダブ
ラ」として一般に知られている。ここで、トランスコン
ダクタンス増幅器とは、入力電圧に比例した出力電流を
発生する増幅器である。第2図は、従来のFTダブラ増
幅器の回路図であり、1対の差動増幅器を含み、これら
差動増幅器は、トランジスタ14.18.20及び24
と、エミッタ抵抗器16及び22を含んでいる。これら
1対の差動増幅器は、誤差電流を発生する上に増幅器全
体の信号利得を決定する。誤差電流は、夫々のトランジ
スタのエミッタ・ベース間電圧の不整合に起因している
。トランジスタ14及び240ベースは、この増幅器の
差動入力電圧を受け、トランジスタ18及び20のベー
スは、基準電位源に共通接続されている。各トランジス
タの電流増幅率βの影響を無視すると、差動増幅器の電
圧及び電流は平衡状態となり、次式で表される。
VBE(14)= VBE(20)、及びVBE(18
)=VBE(24)     −−−(1)VBE(1
4) −VBE(18) =VBE(20)−VBE(24)=dV  −−−(
2)IE= (vIN−av)/RE    −−−(
3)ここで、VBEは、括弧内の数字のトランジスタの
ベース・エミッタ間電圧であり、IEは、エミッタ抵抗
器REを流れる電流である。
2つの差動増幅器のコレクタは同相関係となるように、
互いに交差接続され、同じ入力電圧に対して2倍の電流
利得が得られる。これらコレクタ電流が合算され、トラ
ンジスタ10及び12のベース接地段を介して流れる。
このrFTダブラ」の名称は、増幅器の動作に由来して
いる。単純な差動トランジスタ対のトランスコンダクタ
ンス増幅器では、高周波数領域で約6デシベル/オクタ
ーブの割合で利得が減少する。この増幅器の利得が1に
なる周波数がその増幅器のFT(即ち、単位利得周波数
)である。FTダブラ増幅器の構成によれば、単純な増
幅器と比較して入力電圧が同じでも、単位利得周波数F
Tにおける出力電流の値は2倍になる。また、入力信号
の周波数の増加に伴い利得が低下するので、FTダブラ
増幅器では、単位利得周波数の2倍(即ち2FT)の周
波数において、単純な差動トランジスタ対の増幅器のF
Tの時と同じ出力電流を得ることが出来る。
このFTダブラ増幅器は、単純な差動トランジスタ対の
トランスコンダクタンス増幅器と比較して周波数応答帯
域幅を増加出来るが、利得の直線性が不正確になるとい
う欠点もある。米国特許第4267516号(特公昭6
1−41163号に対応)公報では、誤差補正増幅器を
有する差動FTダブラ増幅器を開示している。この回路
は、FTダブラの広帯域周波数特性を損なうことなく、
直線性を改善している。誤差補正増幅器を使用する1つ
の前提は、誤差補正増幅器自身の誤差の影響が生じては
ならないということである。従って、誤差補正増幅器の
直線性を向上する為に、誤差補正増幅器に大きなバイア
ス電流を流さなければならない。しかし、このバイアス
電流は、主増幅器に兼用出来ないので、回路全体の消費
電力を実質的に増大させてしまうという問題があった。
従って、本発明の目的は、FTダブラ増幅器の広帯域周
波数特性を損なわず、且つ消費電力を増加させずに直線
性を改善し得る広帯域差動増幅器を提供することである
[課題を解決する為の手段及び作用] 本発明の広帯域増幅器は、主増幅器と各々が直列接続さ
れた2つの誤差増幅器を有し、これら誤差増幅器により
高電圧入力による非直線性及び熱歪を補正する。本発明
は、従来の誤差補正増幅器の欠点を改善するものであり
、誤差補正増幅器のバイアス電流を総て主増幅器のバイ
アス電流としても兼用することにより、実質的に電力消
費量を節約している。
本発明の好適実施例に於いて、FTダブラ増幅器は、1
対の単純な差動増幅器を含み、これら1対の差動増幅器
は、4つのエミッタ端子とそれに対応する4つのバイア
ス電流源又はバイアス抵抗器を含んでいる。4つのエミ
ッタ端子と4つのバイアス電流源との間に2つの誤差増
幅器を挿入し、これら2つの誤差増幅器は互いに逆極性
の誤差電流を発生し、単純な差動増幅器の発生する誤差
電流を相殺する。別のトランジスタ対が差動増幅器の誤
差電圧を検出し、このトランジスタ対は、交互に2つの
誤差増幅器を制御する。
[実施例] 第1図は、本発明による広帯域増幅器の1実施例の回路
図である。この回路では、差動増幅器により生じる非線
形性を補正する為に、1対の誤差増幅器により誤差電流
を発生させる。1対の誤差増幅器は、トランジスタ38
.42.44及び48と、エミッタ抵抗器40及び46
と、電流源26.28.30及び32で構成されている
。これらバイアス電流源26.28.30及び32は、
トランジスタ38.42.44及び48にバイアス電流
を供給する。これらバイアス電流は、トランジスタ14
.18.20及び24をバイアスする為にも用いられる
。誤差増幅器を直列に接続することにより、消費電力の
増加を最少にして、増幅器の直線性を向上することが出
来る。トランジスタ38及び44のベースを相互接続し
、トランジスタ42及び48のベースを相互接続してい
るので、1対の誤差増幅器は同じ出力電流を発生する。
これら誤差増幅器の制御電圧は、トランジスタ34及び
36から供給される。トランジスタ34及び36の特性
は整合しており、整合電流源50及び52によりバイア
スされている。トランジスタ34のベースはトランジス
タ18のエミッタと接続し、トランジスタ36のベース
は、トランジスタ20のエミッタ、と接続している。誤
差増幅器の制御電圧Vcは、トランジスタ34及び36
のエミッタ間電圧であり、次式で与えられる。
VBE(18)+VBE(34)+Vc=VBE(20
)+VBE(36)        −−・(4)この
式で、等しいベース・エミッタ間電圧を消去して変形す
ると、次式を得る。
Vc=VBE(20)−VBE(18)=dV  ・・
 (5)この制御電圧Vcは、2つの誤差増幅器の相互
接続されたベースに供給される。これら2つの誤差増幅
器のコレクタの出力電流は、エミッタ抵抗器16.22
.40及び46が略同じ値の場合には、絶対値が等しい
が極性が逆になる。
Ic(38)=Ic(44)=dV/RE    ・−
(6)Ic(42)=Ic(48)=−dV/RE  
 ・・(7)さて、2つの差動増幅器のコレクタ電流I
cが誤差電流と無関係になることを示す。
Ic(14)=Ic(20) = I E+ I c(38)      ・・・(8
)=(VIN−dV)/RE+dV/RE   −−−
(9)=VIN/RE             −−
−(10)Ic(18)=Ic(24) =−IE+Ic(42)      ・・・(11)=
−(VIN−dV)/RE−dV/RE −−−(12
)=−VIN/RE            −−−(
13)この増幅器全体の総差動出力電流Idiffは、
次式で与えられる。
I diff= I ol −I o2       
   ・・・(14)=Ic(14)+Ic(20) −(Ic(18)+Ic(24))    ”・(15
)=2*VIN/RE−(−2*VIN/RE)=4*
VIN/RE            −−−(16)
この増幅器の総トランスコンダクタンスGは、G=(4
*VIN/RE)/(2*VIN)=2/RE    
         ・・・(17)このトランスコンダ
クタンスの式には、誤差項が含まれず、且つFTダブラ
回路の優れた特性を保持していることに留意されたい。
即ち、任意の入力電圧に対して出力電流は2倍になる。
集積回路内に実装する際には、最大性能を得る為に回路
素子を整合させることが望ましい。よって、トランジス
タ10及び12、トランジスタ14.18.20及び2
4、トランジスタ34及び36、トランジスタ38.4
2.44及び48、エミッタ抵抗器16.22.40及
び46、電流源26.28.30及び32、電流源50
及び52等は互いに特性を整合させることが望ましい。
以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
ここに説明した実施例のみに限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱する事なく必要に応じて種々の変形
及び変更を実施し得る事は当業者には明らかである。
[発明の効果] 本発明によれば、所謂FTダブラ増幅器の1対の差動増
幅器のエミッタと電流源との間に1対の差動誤差増幅器
を挿入し、共通電流源によりこれら差動増幅器及び誤差
増幅器を駆動しているので、FTダブラ増幅器の特性を
損なうことなく、非線形性を補正した上に消費電力も最
少にすることが出来る広帯域差動増幅器を提供している
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による広帯域差動増幅器の1実施例の
回路図、第2図は、従来の所謂FTダブラ増幅器の回路
図である。 14.18:第1差動増幅器 20.24:第2差動増幅器 38.42:第1差動誤差増幅器 44.48:第2差動誤差増幅器 34.36:差動バッファ増幅器

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1入力端子及び基準電位源に夫々ベースを接続した第
    1及び第2トランジスタを含む第1差動増幅器と、 第2入力端子及び上記基準電位源に夫々ベースを接続し
    た第3及び第4トランジスタを含む第2差動増幅器と、 上記第1及び第2トランジスタのエミッタに夫々コレク
    タを接続し、エミッタを夫々電流源に接続した第5及び
    第6トランジスタを含む第1差動誤差増幅器と、 上記第3及び第4トランジスタのエミッタに夫々コレク
    タを接続し、エミッタを夫々電流源に接続した第7及び
    第8トランジスタを含む第2差動誤差増幅器と、 上記第2及び第3トランジスタのエミッタに夫々ベース
    を接続し、上記第5及び第7トランジスタの共通接続さ
    れたベース並びに上記第6及び第8トランジスタの共通
    接続されたベースに夫々エミッタを接続した第9及び第
    10トランジスタを含む差動バッファ増幅器とを具え、 上記第1、第2、第3及び第4トランジスタのコレクタ
    は同相関係で1対の出力端子に相互接続していることを
    特徴とする広帯域差動増幅器。
JP63308686A 1987-12-07 1988-12-06 広帯域差動増幅器 Expired - Lifetime JPH0630419B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US129499 1987-12-07
US07/129,499 US4774475A (en) 1987-12-07 1987-12-07 Linearized differential fT doubler amplifier

Publications (2)

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JPH01198816A true JPH01198816A (ja) 1989-08-10
JPH0630419B2 JPH0630419B2 (ja) 1994-04-20

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US4774475A (en) 1988-09-27
JPH0630419B2 (ja) 1994-04-20

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