JPH0233208A - 差動増幅回路 - Google Patents
差動増幅回路Info
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- JPH0233208A JPH0233208A JP63183237A JP18323788A JPH0233208A JP H0233208 A JPH0233208 A JP H0233208A JP 63183237 A JP63183237 A JP 63183237A JP 18323788 A JP18323788 A JP 18323788A JP H0233208 A JPH0233208 A JP H0233208A
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- JP
- Japan
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- current
- fets
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- voltage
- transistors
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
イ、「発明の目的」
〔産業上の利用分野〕
本発明は、計装増幅器等の直線性向上と低歪化に関する
ものである。
ものである。
第5図は従来の計装増幅器の構成例を示す構成回路図で
ある。差動入力端子1,2間に信号電圧V rlが印加
されると、抵抗RGを流れる電流Δ1は、F ETQ+
、Q2のゲート・ソース間電圧をそれぞれvos++
vos2とすると、Ai= (Van Vo s +
+Vo 62 )/RQ・・・(1) となる、その結果FETQ+ 、Q2のドレイン端子に
はそれぞれ定電流源7,8から電流i+Δi。
ある。差動入力端子1,2間に信号電圧V rlが印加
されると、抵抗RGを流れる電流Δ1は、F ETQ+
、Q2のゲート・ソース間電圧をそれぞれvos++
vos2とすると、Ai= (Van Vo s +
+Vo 62 )/RQ・・・(1) となる、その結果FETQ+ 、Q2のドレイン端子に
はそれぞれ定電流源7,8から電流i+Δi。
i−Δ1がそれぞれ流れこむ、ベース端子に電圧vBが
加わるトランジスタQ5.Q6からなる折返しカスコー
ド回路により、FETQ+ 、Q2のドレイン電圧は動
作範囲がとれるように一定に保たれる。また定電流源7
.8からの電流によりトランジスタQ5.Q6は常にオ
ンに保たれている。
加わるトランジスタQ5.Q6からなる折返しカスコー
ド回路により、FETQ+ 、Q2のドレイン電圧は動
作範囲がとれるように一定に保たれる。また定電流源7
.8からの電流によりトランジスタQ5.Q6は常にオ
ンに保たれている。
トランジスタQ5.Q6の出力電流はそれぞれトランジ
スタQ?、Q8を介してカレントミラー回路10で等し
くされる。その結果、トランジスタQ5.Q6のコレク
タ端子間に接続する抵抗RSにはt流Δiが流れ、これ
が増幅器11で電圧に変換される。このときの出力電圧
Voは、VO=Δ1・R6 (VLrL−Vo s + +VG S 2 ) Rs
/R。
スタQ?、Q8を介してカレントミラー回路10で等し
くされる。その結果、トランジスタQ5.Q6のコレク
タ端子間に接続する抵抗RSにはt流Δiが流れ、これ
が増幅器11で電圧に変換される。このときの出力電圧
Voは、VO=Δ1・R6 (VLrL−Vo s + +VG S 2 ) Rs
/R。
・・・ (2)
となる。
しかしながら、上記の回路において、FBTQ7.Q2
のソース電流は2Δiだけ異なるので、VO6t 〜V
GS2となり、ゲート・ソース間電圧の非線形性により
差動増幅回路の直線性および歪率が悪化するという問題
があった。また、Δ1を小さくするためにR,の値を大
きくすると、差動増幅回路の相互コンダクタンスが低下
し、オープンループゲインや周波数特性等が悪化してし
まつ。
のソース電流は2Δiだけ異なるので、VO6t 〜V
GS2となり、ゲート・ソース間電圧の非線形性により
差動増幅回路の直線性および歪率が悪化するという問題
があった。また、Δ1を小さくするためにR,の値を大
きくすると、差動増幅回路の相互コンダクタンスが低下
し、オープンループゲインや周波数特性等が悪化してし
まつ。
本発明は上記の問題を解決するなめになされたもので、
直線性の優れた低歪率の差動増幅回路を実現することを
目的とする。
直線性の優れた低歪率の差動増幅回路を実現することを
目的とする。
口、「発明の構成」
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る差動増幅回路の第1は入力電圧がゲート端
子に印加される同一チャンネル形の第1゜第2のF B
’T’と、この第1.第2のFETのソース端子がゲ
ート端子に接続する前記第1.第2のFF、Tと異なる
同一チャンネル形の第3.第4のF E Tと、前記第
3゜第4のFETのソース端子に接続する定電流源と、
前記第3.第4のFETのドレイン電流を入力してそれ
ぞれ前記第1.第2のFETのソース電流に出力する第
1.第2のカレントミラー回路と、前記第1.第2のF
ETまたは前記第3.第4のFETのドレイン電流の差
を電圧に変換する電流電圧変換回路とを備えたことを特
徴とする。
子に印加される同一チャンネル形の第1゜第2のF B
’T’と、この第1.第2のFETのソース端子がゲ
ート端子に接続する前記第1.第2のFF、Tと異なる
同一チャンネル形の第3.第4のF E Tと、前記第
3゜第4のFETのソース端子に接続する定電流源と、
前記第3.第4のFETのドレイン電流を入力してそれ
ぞれ前記第1.第2のFETのソース電流に出力する第
1.第2のカレントミラー回路と、前記第1.第2のF
ETまたは前記第3.第4のFETのドレイン電流の差
を電圧に変換する電流電圧変換回路とを備えたことを特
徴とする。
本発明にがかる差動増幅回路の第2は入力電圧がベース
端子に印加される同一導電特性の第1゜第2のトランジ
スタと、この第1.第2のトランジスタのエミッタ端子
がベース端子に接続する前記第1.第2のトランジスタ
と相補的な導電特性を有する第3.第4のトランジスタ
と、この第3゜第4のトランジスタのエミッタ端子に接
続する定電流源と、前記第3.第4のトランジスタのコ
レクタ電流をそれぞれ入力してそれぞれ前記第1゜第2
のトランジスタのエミッタ電流に出力する第1、第2の
カレントミラー回路と、前記第1.第2のトランジスタ
または前記第3.第4のトランジスタのコレクタ電流の
差を電圧に変換する電流電圧変換回路とを備えたことを
特徴とする差動増幅回路。
端子に印加される同一導電特性の第1゜第2のトランジ
スタと、この第1.第2のトランジスタのエミッタ端子
がベース端子に接続する前記第1.第2のトランジスタ
と相補的な導電特性を有する第3.第4のトランジスタ
と、この第3゜第4のトランジスタのエミッタ端子に接
続する定電流源と、前記第3.第4のトランジスタのコ
レクタ電流をそれぞれ入力してそれぞれ前記第1゜第2
のトランジスタのエミッタ電流に出力する第1、第2の
カレントミラー回路と、前記第1.第2のトランジスタ
または前記第3.第4のトランジスタのコレクタ電流の
差を電圧に変換する電流電圧変換回路とを備えたことを
特徴とする差動増幅回路。
カレントミラー回路により第1と第3のトランジスタの
出力電流、第2と第4のトランジスタの出力電流はそれ
ぞれ等しくなり、差動入力端子間の非直線特性が相殺さ
れる。
出力電流、第2と第4のトランジスタの出力電流はそれ
ぞれ等しくなり、差動入力端子間の非直線特性が相殺さ
れる。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明に係る差動増幅回路の一実施例で初段の
差動増幅回路を接合ゲートFET(電界効果トランジス
タ)で構成したものを示す構成回路図である。第5図と
同じ部分は同一の記号を付している。Qlは第1の差動
入力端子1がゲートに接続する第1の接合ゲートFET
(以下単にFETと呼ぶ)、Q2は第2の差動入力端子
2がゲトに接続する第2のFET、Q3はF E T
Q +のソース端子がゲート端子に接続する第3のFE
T、QaはFETQ2のソース端子がゲート端子に接続
する第4のFET、RGはF E T Q 3のソース
端子とF E T Q aのソース端子との間に接続す
る抵抗、3はF E T Q 3のドレイン電流を入力
としFETQIのソース電流を出力とする第1のカレン
トミラー回路、4はF E T Q aのドレイン電流
を入力としFF、TQ2のソース電流を出力とする第2
のカレントミラー回路、5,6は一端がそれぞれF E
T Q3 、 Qaのソース端子に接続し他端が正電
源VCCに接続する第1.第2の定電流源である。電流
電圧変換回路13において、7はその一端がF E T
Q +のドレイン端子に接続しその他端が正電源Vc
cに接続する第3の定電流源、8はその一端がF E
T Q 2のドレイン端子に接続しその他端が正電源V
CCに接続する第4の定電流源、Q5.Qaはそのベー
ス端子に電圧VBが加わりそのエミッタ端子がそれぞれ
定電流源7.8に接続する折返しカスコード用のPNP
トランジスタ、RsはトランジスタQ5.Q6のコレク
タ端子間に接続する抵抗、Q7はそのエミッタ端子がト
ランジスタQ5のコレクタ端子に接続しベース端子か後
段増幅器11の出力端に接続するPNPトランジスタ、
QBはそのエミッタ端子がトランジスタQ6のコレクタ
端子に接続しそのベース端子がコモンに接地しそのコレ
クタ端子が増幅器11の入力に接続するPNP)ランジ
スタ、10はトランジスタQ7のコレクタ電流を入力と
しトランジスタQ8のコレクタ電流に出力する第3のカ
レントミラー回路、12は増幅器11の出力を取出す出
力端子である。
差動増幅回路を接合ゲートFET(電界効果トランジス
タ)で構成したものを示す構成回路図である。第5図と
同じ部分は同一の記号を付している。Qlは第1の差動
入力端子1がゲートに接続する第1の接合ゲートFET
(以下単にFETと呼ぶ)、Q2は第2の差動入力端子
2がゲトに接続する第2のFET、Q3はF E T
Q +のソース端子がゲート端子に接続する第3のFE
T、QaはFETQ2のソース端子がゲート端子に接続
する第4のFET、RGはF E T Q 3のソース
端子とF E T Q aのソース端子との間に接続す
る抵抗、3はF E T Q 3のドレイン電流を入力
としFETQIのソース電流を出力とする第1のカレン
トミラー回路、4はF E T Q aのドレイン電流
を入力としFF、TQ2のソース電流を出力とする第2
のカレントミラー回路、5,6は一端がそれぞれF E
T Q3 、 Qaのソース端子に接続し他端が正電
源VCCに接続する第1.第2の定電流源である。電流
電圧変換回路13において、7はその一端がF E T
Q +のドレイン端子に接続しその他端が正電源Vc
cに接続する第3の定電流源、8はその一端がF E
T Q 2のドレイン端子に接続しその他端が正電源V
CCに接続する第4の定電流源、Q5.Qaはそのベー
ス端子に電圧VBが加わりそのエミッタ端子がそれぞれ
定電流源7.8に接続する折返しカスコード用のPNP
トランジスタ、RsはトランジスタQ5.Q6のコレク
タ端子間に接続する抵抗、Q7はそのエミッタ端子がト
ランジスタQ5のコレクタ端子に接続しベース端子か後
段増幅器11の出力端に接続するPNPトランジスタ、
QBはそのエミッタ端子がトランジスタQ6のコレクタ
端子に接続しそのベース端子がコモンに接地しそのコレ
クタ端子が増幅器11の入力に接続するPNP)ランジ
スタ、10はトランジスタQ7のコレクタ電流を入力と
しトランジスタQ8のコレクタ電流に出力する第3のカ
レントミラー回路、12は増幅器11の出力を取出す出
力端子である。
上記のような構成の差動増幅回路の動作を次に説明する
。第1図において、F E T Q3 、 Qaのそれ
ぞれのソース端子の電圧V、−,V2−は次式で表され
る。
。第1図において、F E T Q3 、 Qaのそれ
ぞれのソース端子の電圧V、−,V2−は次式で表され
る。
V+ =V+ vo S + +vQ s 3
°−(3)v2−=v2 vGS2 +VOSdi
°−(4)但しV、、V2はそれぞれ差動入力端子1.
2が入力する電圧、vGS 3 + vo s 4はF
ETQ3゜Qaのゲート・ソース間電圧である。ここで
V+ V2 =V+1
− (5)を用いて(3)(4)式をΔiについて解く
と、A i = (V+ −V2− ) /RG=(
V、n (Vas+ Vos3)+(Vc92
Vosa)l/Ro −(6)ここでQlとQ3.
Q2とQaの2組のFBTの対に注目すると、カレント
ミラー回路3.4の働きにより、Δ1の大きさによらず
、各ソース電流値は等しい、したがってΔ1の変化に対
するゲート・ソース間電圧の変化分は相殺される。すな
わち、ΔVo s + /Δ(Δi)をΔiの変化に対
応するVQS+の変化分とすると(その他も同様)、(
ΔVo s + /Δ(Δi)−ΔVGS3/Δ(Δ1
))−(ΔVGS2/Δ(Δi)−ΔVas4/Δ〈Δ
i)l中0 ・・・(7)かつ (Vos+−VQS3) (VGS2−Vos4
)キ0 ・・・(8)と
なり、これを(6)式に適用することにより、Δi=v
屯/ Ra ・・・(9)が成立つ
、Δiは電流電圧変換回路13により次式のように出力
電圧voに変換される。
°−(3)v2−=v2 vGS2 +VOSdi
°−(4)但しV、、V2はそれぞれ差動入力端子1.
2が入力する電圧、vGS 3 + vo s 4はF
ETQ3゜Qaのゲート・ソース間電圧である。ここで
V+ V2 =V+1
− (5)を用いて(3)(4)式をΔiについて解く
と、A i = (V+ −V2− ) /RG=(
V、n (Vas+ Vos3)+(Vc92
Vosa)l/Ro −(6)ここでQlとQ3.
Q2とQaの2組のFBTの対に注目すると、カレント
ミラー回路3.4の働きにより、Δ1の大きさによらず
、各ソース電流値は等しい、したがってΔ1の変化に対
するゲート・ソース間電圧の変化分は相殺される。すな
わち、ΔVo s + /Δ(Δi)をΔiの変化に対
応するVQS+の変化分とすると(その他も同様)、(
ΔVo s + /Δ(Δi)−ΔVGS3/Δ(Δ1
))−(ΔVGS2/Δ(Δi)−ΔVas4/Δ〈Δ
i)l中0 ・・・(7)かつ (Vos+−VQS3) (VGS2−Vos4
)キ0 ・・・(8)と
なり、これを(6)式に適用することにより、Δi=v
屯/ Ra ・・・(9)が成立つ
、Δiは電流電圧変換回路13により次式のように出力
電圧voに変換される。
VO=Δ1−R5
= (Rs / Ro ) Van −(9
)このような構成の差動増幅器回路によれば、Δlの変
化に対する初段FET差動増幅器のゲート・ソース間電
圧の変化分は相殺されるから、非直線性や歪み等の非線
形特性が大幅に低減される。
)このような構成の差動増幅器回路によれば、Δlの変
化に対する初段FET差動増幅器のゲート・ソース間電
圧の変化分は相殺されるから、非直線性や歪み等の非線
形特性が大幅に低減される。
なお上記の実施例において、Ql、Q2をnチャンネル
F E T 、 Q3 、 QaをpチャンネルFET
としているが、逆の組合せとしてもよい。
F E T 、 Q3 、 QaをpチャンネルFET
としているが、逆の組合せとしてもよい。
また第1図において、抵抗Raを除去して電流源5.6
を1つにまとめて構成してもよい。
を1つにまとめて構成してもよい。
第2図は第1図回路における電流電圧変換回路の他の例
を示す部分構成回路図である。定電流源7.8の出力は
それぞれ、そのベース端子に電圧vBが加わった折返し
カスコード用のPNPトランジスタQ5.Qsを介しカ
レントミラー回路10の入出力端子にそれぞれ接続し、
演算増幅器14の反転入力端子がQaのコレクタに接続
し、反転入力端子と出力端子の間には帰還抵抗Rsか接
続する。vAは演算増幅器14の非反転入力端子に印加
されるオフセット調整用電圧である。カレントミラー回
路10の伴用により、帰還抵抗R9には電流2Δiが流
れ、出力電圧 V o = 2ΔiRs −(10)
を得ることができる。
を示す部分構成回路図である。定電流源7.8の出力は
それぞれ、そのベース端子に電圧vBが加わった折返し
カスコード用のPNPトランジスタQ5.Qsを介しカ
レントミラー回路10の入出力端子にそれぞれ接続し、
演算増幅器14の反転入力端子がQaのコレクタに接続
し、反転入力端子と出力端子の間には帰還抵抗Rsか接
続する。vAは演算増幅器14の非反転入力端子に印加
されるオフセット調整用電圧である。カレントミラー回
路10の伴用により、帰還抵抗R9には電流2Δiが流
れ、出力電圧 V o = 2ΔiRs −(10)
を得ることができる。
第3図および第4図は本発明の他の実施例で、FETを
バイポーラトランジスタに置換えることにより、一般の
演算増幅器の初段差動増幅回路に適用できるようにした
ものを示す構成回路図である。第3図は第1図の初段差
動増幅回路を単純にバイポーラトランジスタで置換えた
もので、(A)では第1および第2のトランジスタQ+
+ I Q+2のコレクタ端子が次段に接続し、(B
)では第3および第4のトランジスタQ+ 31 Q+
aのコレクタ端子が次段に接続する。第4図(A)(
B)は第3および第4のトランジスタQ+ 31 Q+
aが共通の定電流源15から共通に供給されている場
合を同様に示したものである。上記各回路の動作は第1
図のF E Tにおけるゲート・ソース間電圧をトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧で置換えて同様に行な
われる。
バイポーラトランジスタに置換えることにより、一般の
演算増幅器の初段差動増幅回路に適用できるようにした
ものを示す構成回路図である。第3図は第1図の初段差
動増幅回路を単純にバイポーラトランジスタで置換えた
もので、(A)では第1および第2のトランジスタQ+
+ I Q+2のコレクタ端子が次段に接続し、(B
)では第3および第4のトランジスタQ+ 31 Q+
aのコレクタ端子が次段に接続する。第4図(A)(
B)は第3および第4のトランジスタQ+ 31 Q+
aが共通の定電流源15から共通に供給されている場
合を同様に示したものである。上記各回路の動作は第1
図のF E Tにおけるゲート・ソース間電圧をトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧で置換えて同様に行な
われる。
このような構成の差動増幅回路によれば、入力の一方に
出力を帰還して使用する、一般の演算増幅器の直線性向
上や低歪化を図ることができる。
出力を帰還して使用する、一般の演算増幅器の直線性向
上や低歪化を図ることができる。
なお上記の実施例において、導電特性が相補的なPNP
)−ランジスタとNPNトランジスタの組合せ方を逆に
してもよい。
)−ランジスタとNPNトランジスタの組合せ方を逆に
してもよい。
八〇 「発明の効果」
以上の説明から明らかなように、本願発明によれば、直
線性の優れた低歪率の差動増幅回路を簡単な構成で実現
することができる。
線性の優れた低歪率の差動増幅回路を簡単な構成で実現
することができる。
第1図は本発明に係る差動増幅回路の一実施例を示す構
成回路図、第2図は第1図回路の1変形例を示す部分回
路図、第3図および第4図は本発明に係る差動増幅回路
の他の実施例を示す構成回路図、第5図は差動増幅回路
の従来例を示す回路図である。 3.4・・・第1.第2のカレントミラー回路、5゜6
.15・・・電流源、13・・・電流電圧変換回路、V
ill”’入力電圧、Q+ 、Q2−第1.第2のFF
、T、Q3.Q4・・・第3.第4のFET、Q+ +
、Q+2・・・第1.第2のトランジスタ、Q1コ、
Q14第4図 第2 図
成回路図、第2図は第1図回路の1変形例を示す部分回
路図、第3図および第4図は本発明に係る差動増幅回路
の他の実施例を示す構成回路図、第5図は差動増幅回路
の従来例を示す回路図である。 3.4・・・第1.第2のカレントミラー回路、5゜6
.15・・・電流源、13・・・電流電圧変換回路、V
ill”’入力電圧、Q+ 、Q2−第1.第2のFF
、T、Q3.Q4・・・第3.第4のFET、Q+ +
、Q+2・・・第1.第2のトランジスタ、Q1コ、
Q14第4図 第2 図
Claims (2)
- (1)入力電圧がゲート端子に印加される同一チャンネ
ル形の第1、第2のFETと、この第1、第2のFET
のソース端子がゲート端子に接続する前記第1、第2の
FETと異なる同一チャンネル形の第3、第4のFET
と、前記第3、第4のFETのソース端子に接続する定
電流源と、前記第3、第4のFETのドレイン電流を入
力してそれぞれ前記第1、第2のFETのソース端子に
出力する第1、第2のカレントミラー回路と、前記第1
、第2のFETまたは前記第3、第4のFETのドレイ
ン電流の差を電圧に変換する電流電圧変換回路とを備え
たことを特徴とする差動増幅回路。 - (2)入力電圧がベース端子に印加される同一導電特性
の第1、第2のトランジスタと、この第1、第2のトラ
ンジスタのエミッタ端子がベース端子に接続する前記第
1、第2のトランジスタと相補的な導電特性を有する第
3、第4のトランジスタと、この第3、第4のトランジ
スタのエミッタ端子に接続する定電流源と、前記第3、
第4のトランジスタのコレクタ電流をそれぞれ入力して
それぞれ前記第1、第2のトランジスタのエミッタ端子
に出力する第1、第2のカレントミラー回路と、前記第
1、第2のトランジスタまたは前記第3、第4のトラン
ジスタのコレクタ電流の差を電圧に変換する電流電圧変
換回路とを備えたことを特徴とする差動増幅回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63183237A JPH0233208A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 差動増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63183237A JPH0233208A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 差動増幅回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0233208A true JPH0233208A (ja) | 1990-02-02 |
Family
ID=16132175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63183237A Pending JPH0233208A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 差動増幅回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0233208A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07254826A (ja) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Hitachi Ltd | 電圧変換回路 |
-
1988
- 1988-07-22 JP JP63183237A patent/JPH0233208A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07254826A (ja) * | 1994-03-15 | 1995-10-03 | Hitachi Ltd | 電圧変換回路 |
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