JPH0153931B2 - - Google Patents

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JPH0153931B2
JPH0153931B2 JP58206528A JP20652883A JPH0153931B2 JP H0153931 B2 JPH0153931 B2 JP H0153931B2 JP 58206528 A JP58206528 A JP 58206528A JP 20652883 A JP20652883 A JP 20652883A JP H0153931 B2 JPH0153931 B2 JP H0153931B2
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JP
Japan
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transistor
collector
circuit
output buffer
base
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JP58206528A
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Harunori Sato
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、オフセツト電圧を小さくできるよ
うにした差動増幅器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a differential amplifier capable of reducing offset voltage.

〔従来技術〕[Prior art]

第1図は従来の差動増幅器を示し、図におい
て、1,2は入力端子、3,4は差動入力回路2
1を構成するトランジスタであり、該トランジス
タ3,4の共通接続されたエミツタは第1バイア
ス電流源5に接続され、また該トランジスタ3,
4のベースの各々は上記入力端子1,2に接続さ
れている。
FIG. 1 shows a conventional differential amplifier. In the figure, 1 and 2 are input terminals, and 3 and 4 are differential input circuits 2 and 4.
The commonly connected emitters of the transistors 3 and 4 are connected to the first bias current source 5, and the transistors 3 and
Each of the bases of 4 is connected to the input terminals 1 and 2.

6,7は定電流回路22を構成するトランジス
タであり、該定電流回路22の一方のトランジス
タ6のコレクタとベースとを接続したダイオード
端子は上記差動入力回路21の一方のトランジス
タ3のコレクタに接続され、該定電流回路22の
他方のトランジスタ7のコレクタ端子は上記差動
入力回路21の他方のトランジスタ4のコレクタ
に接続されている。
6 and 7 are transistors forming a constant current circuit 22, and a diode terminal connecting the collector and base of one transistor 6 of the constant current circuit 22 is connected to the collector of one transistor 3 of the differential input circuit 21. The collector terminal of the other transistor 7 of the constant current circuit 22 is connected to the collector of the other transistor 4 of the differential input circuit 21.

8は出力用バツフアトランジスタであり、該ト
ランジスタ8のベースは上記定電流回路22のト
ランジスタ7のコレクタ端子に、そのエミツタは
第2バイアス電流源9に、そのコレクタはアース
に各々接続されている。また10は上記第2バイ
アス電流源9と出力バツフアトランジスタ8との
接続点から取り出された出力端子、11は電源で
ある。
8 is an output buffer transistor, the base of which is connected to the collector terminal of the transistor 7 of the constant current circuit 22, the emitter of which is connected to the second bias current source 9, and the collector of which is connected to the ground. . Further, 10 is an output terminal taken out from the connection point between the second bias current source 9 and the output buffer transistor 8, and 11 is a power supply.

次にこの従来の差動増幅器の動作について説明
する。
Next, the operation of this conventional differential amplifier will be explained.

この従来の差動増幅器を負帰還増幅器として用
いる場合において、電圧増幅度は十分高い
(gmRL103〜4)ものと仮定すると、定電流回路
22を構成するとトランジスタ6,7に流れるコ
レクタ電流I6,I7が等しくなつた時点で本回
路は平衡し、この状態において下記(1)〜(4)式 I11+I12=I10 ……(1) I7=I12+I12/hfep8 ……(2) I6=I11 ……(3) I6=I17 ……(4) が成り立ち、これにより、下記(5)〜(7)式 I11=1/2(I10+I2/hfep8) ……(5) I12=1/2(I10−I2/hfep8) ……(6) I10=I1(1−2/hfep3) ……(7) が成立する。ここでhfep3はトランジスタ3の電
流増幅率であり、hfep8はトランジスタ8の電流
増幅率である。
When using this conventional differential amplifier as a negative feedback amplifier, assuming that the voltage amplification degree is sufficiently high (gmRL10 3 to 4 ), when the constant current circuit 22 is configured, the collector currents I6 and I7 flowing through the transistors 6 and 7 The circuit is balanced when the following equations (1) to (4) become equal: I11+I12=I10 ……(1) I7=I12+I12/hfep8 ……(2) I6=I11 ……(3) I6=I17 ...(4) holds, and from this, the following formulas (5) to (7) I11=1/2 (I10+I2/hfep8) ...(5) I12=1/2 (I10−I2/hfep8) ...(6) I10=I1(1-2/hfep3) ...(7) holds true. Here, hfep3 is the current amplification factor of transistor 3, and hfep8 is the current amplification factor of transistor 8.

上記(5)〜(7)式より、本回路が活生領域内の平衡
点にあるときのオフセツト電圧ΔVは、下記(8)式
となる。
From the above equations (5) to (7), the offset voltage ΔV when this circuit is at the equilibrium point in the active region is expressed by the following equation (8).

ΔV=kT/qlnI11/I8−kT/qlnI12/I8=k
T/qlnI11/I12=kT/qln[1+(1/hfep8)・(I2
/I10)/1−(1/hfep8)・(I2/I10)]……(8) 前記(7)、(8)式において、hfep3≒10、I1=
10μA、hfep8=20、I2=100μAとするとΔVは30
(mV)と大きくなる。
ΔV=kT/qlnI11/I8−kT/qlnI12/I8=k
T/qlnI11/I12=kT/qln[1+(1/hfep8)・(I2
/I10)/1-(1/hfep8)・(I2/I10)]...(8) In the above equations (7) and (8), hfep3≒10, I1=
If 10μA, hfep8=20, I2=100μA, ΔV is 30
(mV).

差動増幅器においてオフセツト電圧が大きくな
ると、誤差が増える等の問題が生じる。従来の差
動増幅器では、この誤差の増大を防止するために
オフセツト電圧を低減するには、出力インピーダ
ンスが高くなるのを犠性にしてI2を100μAから
例えば10μAに低くすることが必要になる等の欠
点があつた。
When the offset voltage increases in a differential amplifier, problems such as increased errors occur. In conventional differential amplifiers, to reduce the offset voltage to prevent this error from increasing, it is necessary to lower I2 from 100 μA to, for example, 10 μA at the expense of increasing the output impedance. There were some shortcomings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は上記のような従来の欠点を除去する
ためになされたものであり、上記出力バツフアト
ランジスタと同一形状、大きさを有する補正用ト
ランジスタと、該補正用トランジスタのベースと
上記出力バツフアトランジスタのベースとの間に
挿入された第2定電流回路とを設けることによ
り、出力インピーダンスを高くしないで、オフセ
ツト電圧を小さくすることができ、その結果精度
を向上できる差動増幅器を提供することを目的と
している。
The present invention was made to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and includes a correction transistor having the same shape and size as the output buffer transistor, a base of the correction transistor, and the output buffer transistor. To provide a differential amplifier capable of reducing offset voltage without increasing output impedance by providing a second constant current circuit inserted between the base of the transistor and improving accuracy as a result. It is an object.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を図について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図はこの発明の一実施例を示す回路図であ
る。図において、第1図と同一符号は同一又は相
当部分を示し、12は補正用PNPトランジスタ
であり、これは上記出力バツフアトランジスタ8
と同一形状、大きさになつており、該補正用トラ
ンジスタ12は第3バイアス電流源13とアース
間に挿入接続されている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same or equivalent parts, and 12 is a correction PNP transistor, which is the output buffer transistor 8
The correction transistor 12 is inserted and connected between the third bias current source 13 and the ground.

6,7は第1定電流回路22を構成するNPN
トランジスタであり、14,15はカーレントミ
ラー回路である第2定電流回路23を構成する
NPNトランジスタである。該第2定電流回路2
3の一方のトランジスタ15のコレクタとベース
とを接続したダイオード端子は、上記補正用トラ
ンジスタ12のベースに接続され、また上記第2
定電流回路23の他方のトランジスタ14のコレ
クタ端子は、上記出力バツフアトランジスタ8の
ベースに接続されている。
6 and 7 are NPNs forming the first constant current circuit 22
14 and 15 constitute a second constant current circuit 23 which is a current mirror circuit.
It is an NPN transistor. The second constant current circuit 2
A diode terminal connecting the collector and base of one transistor 15 of No. 3 is connected to the base of the correction transistor 12, and the second
The collector terminal of the other transistor 14 of the constant current circuit 23 is connected to the base of the output buffer transistor 8.

次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.

第2図において、補正用トランジスタ12のベ
ース電流IB12は、下記(9)式 IB12=I3/hfep12 ……(9) となり、カーレントミラー回路である第2定電流
回路23を構成するトランジスタ14,15のエ
ミツタ面積は相互に等しいのでトランジスタ14
のコレクタ電流I14は、下記(10)式 I14≒IB12 ……(10) となり、出力バツフアトランジスタ8の実効的な
入力電流I8′は下記(11)式 I8′=I2/hfep8−I14=I2/hfep8−I3/hfep12
……(10) となる。ここで、hfep12はトランジスタ12の
電流増幅率である。また、上記(10)式は、前記(8)式
中のI2/hfep8に相当するものであり、(10)式を(8)
式に代入すると下記(12)式 ΔV=kT/qln[1+(1/I10)・(I2/
hfep8−I3/hfep12)/1−(1/I10)・(I2/hfep8
−I3/hfep12)]……(12) となる。ここで第2、第3バイアス電流源9,1
3はI2=I3に設定されており、またトランジスタ
8,12は同一形状、大きさのトランジスタであ
るから、該トランジスタ8,12の電流増幅率を
hfep8≒hfep12に設定できる。
In FIG. 2, the base current IB12 of the correction transistor 12 is expressed by the following formula (9) IB12=I3/hfep12 (9), and the transistor 14, which constitutes the second constant current circuit 23 which is a current mirror circuit, Since the emitter areas of transistors 15 and 15 are equal to each other, transistor 14
The collector current I14 of the output buffer transistor 8 is expressed by the following equation (10): I14≒IB12 (10), and the effective input current I8' of the output buffer transistor 8 is expressed by the following equation (11): I8'=I2/hfep8−I14=I2 /hfep8−I3/hfep12
...(10) becomes. Here, hfep12 is the current amplification factor of the transistor 12. In addition, the above equation (10) corresponds to I2/hfep8 in the above equation (8), and the equation (10) is converted into (8).
Substituting into the equation (12) below, ΔV=kT/qln[1+(1/I10)・(I2/
hfep8−I3/hfep12)/1−(1/I10)・(I2/hfep8
−I3/hfep12)]...(12). Here, the second and third bias current sources 9, 1
3 is set to I2=I3, and transistors 8 and 12 have the same shape and size, so the current amplification factor of transistors 8 and 12 is
It can be set as hfep8≒hfep12.

この様に、バイアス電流をI2=I3とし、電流増
幅率をhfep8=hfep12と理想的に補償できるので、
オフセツト電圧ΔV=0(mV)にでき、かつ出
力インピーダンスを低くできる。
In this way, the bias current can be set as I2 = I3, and the current amplification factor can be ideally compensated as hfep8 = hfep12, so
The offset voltage ΔV can be set to 0 (mV), and the output impedance can be lowered.

本実施例の差動増幅器は、負帰還増幅器(演算
増幅器)として用いると、汎用的な演算増幅器と
して、民生用、産業用の分野に幅広く用いること
ができる。
When the differential amplifier of this embodiment is used as a negative feedback amplifier (operational amplifier), it can be used in a wide range of consumer and industrial fields as a general-purpose operational amplifier.

また本発明回路を半導体集積回路で構成する場
合、上記トランジスタ8,12の形状、サイズを
同一にし、ICチツプ内で隣り合せの位置に配置
すると、該トランジスタ8,12の電流増幅率
hfep8,hfep12の特性等も良く揃い、補正効果
は、さらに大きいものとなる。
Further, when the circuit of the present invention is constructed from a semiconductor integrated circuit, if the transistors 8 and 12 have the same shape and size and are placed adjacent to each other within the IC chip, the current amplification factor of the transistors 8 and 12 is
The characteristics of hfep8 and hfep12 are also well matched, and the correction effect becomes even greater.

なお、上記実施例では、差動入力回路21のト
ランジスタ3,4、出力バツフアトランジスタ8
及び補正用トランジスタ12をPNP形としたが、
これらはNPN形であつてもよい。
In the above embodiment, the transistors 3 and 4 of the differential input circuit 21 and the output buffer transistor 8
and the correction transistor 12 is of PNP type,
These may be of NPN type.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明に係る差動増幅器によれ
ば、差動増幅回路の負荷段の出力バツフアトラン
ジスタのベース電流を、該トランジスタと同一形
状、大きさの補正用トランジスタのベース電流で
補正するようにしたので、低出力インピーダンス
で高精度(低オフセツト)のものが得られる効果
がある。
As described above, according to the differential amplifier of the present invention, the base current of the output buffer transistor in the load stage of the differential amplifier circuit is corrected by the base current of the correction transistor having the same shape and size as the transistor. This has the effect of providing low output impedance and high accuracy (low offset).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の差動増幅器の回路図、第2図は
この発明の一実施例による差動増幅器の回路図で
ある。 1,2……差動入力、5……第1バイアス電流
源、8……出力バツフアトランジスタ、9……第
2バイアス電流源、10……出力端子、12……
補正用トランジスタ、13……第3バイアス電流
源、21……差動入力回路、22……第1定電流
回路、23……第2定電流回路。なお図中、同一
符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional differential amplifier, and FIG. 2 is a circuit diagram of a differential amplifier according to an embodiment of the present invention. 1, 2... Differential input, 5... First bias current source, 8... Output buffer transistor, 9... Second bias current source, 10... Output terminal, 12...
Correction transistor, 13... Third bias current source, 21... Differential input circuit, 22... First constant current circuit, 23... Second constant current circuit. In the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 エミツタ(又はコレクタ)の共通接続点が第
1バイアス電流源に、各々のベースが2つの差動
入力に各々接続された2個のPNP(又はNPN)
トランジスタからなる差動入力回路と、その一方
のNPNトランジスタのコレクタとベースとを接
続したダイオード端子が上記差動入力回路の一方
のコレクタ(又はエミツタ)に、その他方の
NPNトランジスタのコレクタ端子が上記差動入
力回路の他方のコレクタ(又はエミツタ)に接続
されてなる第1定電流回路と、そのベースが上記
第1定電流回路のコレクタ端子に、そのエミツタ
(又はコレクタ)が第2バイアス電流源に、その
コレクタ(又はエミツタ)がアースに接続された
出力バツフア用PNP(又はNPN)トランジスタ
と、該出力バツフアトランジスタと同一形状、大
きさを有し第3バイアス電流源とアース間に接続
された補正用PNP(又はNPN)トランジスタと、
その一方のNPNトランジスタのコレクタとベー
スとを接続したダイオード端子が上記補正用トラ
ンジスタのベースに、その他方のNPNトランジ
スタのコレクタが上記出力バツフアトランジスタ
のベースに接続されてなる第2定電流回路と、上
記第2バイアス電流源と出力バツフアトランジス
タとの接続点から取り出された出力端子とを備え
たことを特徴とする差動増幅器。
1 Two PNPs (or NPNs) whose emitter (or collector) common connection point is connected to the first bias current source and whose bases are connected to two differential inputs, respectively.
A differential input circuit consisting of transistors and a diode terminal connecting the collector and base of one of the NPN transistors are connected to one collector (or emitter) of the differential input circuit, and the other is connected to the diode terminal.
a first constant current circuit in which the collector terminal of the NPN transistor is connected to the other collector (or emitter) of the differential input circuit; ) is a second bias current source, an output buffer PNP (or NPN) transistor whose collector (or emitter) is connected to ground, and a third bias current source having the same shape and size as the output buffer transistor. a correction PNP (or NPN) transistor connected between the source and ground;
a second constant current circuit in which a diode terminal connecting the collector and base of one of the NPN transistors is connected to the base of the correction transistor, and a collector of the other NPN transistor is connected to the base of the output buffer transistor; , and an output terminal taken out from a connection point between the second bias current source and the output buffer transistor.
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