JPH0414524B2 - - Google Patents

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JPH0414524B2
JPH0414524B2 JP57149687A JP14968782A JPH0414524B2 JP H0414524 B2 JPH0414524 B2 JP H0414524B2 JP 57149687 A JP57149687 A JP 57149687A JP 14968782 A JP14968782 A JP 14968782A JP H0414524 B2 JPH0414524 B2 JP H0414524B2
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JP
Japan
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transistor
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JP57149687A
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JPS5939109A (ja
Inventor
Yojiro Fukushima
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/307Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in push-pull amplifiers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は磁気記録ヘツドを駆動する増幅器等に
必要とされる電流出力増幅装置に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 電流出力増幅装置とは、負荷のインピーダンス
が変化しても負荷に供給する電流を所定の値に固
定する出力特性をもつ増幅装置で、電流によつて
主要な特性が決定する例えば磁気ヘツド等の駆動
にはこのような増幅装置が最適である。
従来の磁気ヘツドを駆動する電流出力増幅装置
について第1図を用いて説明する。1は入力端
子、2は電圧増幅器、3は抵抗、4は出力端子、
5は磁気ヘツドである。入力端子1に入つた信号
は、電圧増幅器2で増幅され、抵抗3に出力電圧
v0を与える。従つて磁気ヘツド5に供給される信
号電流i0は、抵抗3の値をR3として(1)式で示され
る。
i0=v0/R3+Zh ……(1) ここでZhは磁気ヘツド5のインピーダンスで
ある。(1)式において、R3≫Zhであれば、信号電
流i0は磁気ヘツド5のインピーダンスZhに関係な
く、v0とR3で決まる出力電流v0/R3をもつた電
流出力増幅装置となる。
上記従来例の構成では、(1)式からわかるように
R3を大きくすればする程理想的な電流出力増幅
器となるが、i0が小さくなるからv0の最大値に対
するi0の最大値が制限されてしまい、磁気ヘツド
5に供給する最大電流が十分にとれないという欠
点があつた。またこのv0の最大値は増幅器2に供
給する電源電圧で決まるため、携帯用の機器等に
おける小型軽量化に際して、電池の数が制限され
て電源電圧を低くせざるを得ないときに非常に大
きな欠点となるものである。
発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、低
い電源電圧でも十分な一定の出力電流を得ること
のできる電流出力増幅装置を提供するものであ
る。
発明の構成 本発明は、第1および第2の差動電圧入力を有
し、前記第1の差動電圧入力を入力端子とした差
動増幅器と、前記差動増幅器の出力電流から差動
増幅器の動作電流に対応する電流を差引き第1お
よび第2の電流源に伝達する第1および第2のカ
レントミラーと、第1出力端子に接続された負荷
に信号電流を流し込む第1の電流源と、前記負荷
から信号電流を吸い込む第2の電流源と、前記第
1の電流源の電流値を決める第1のパラメータを
共有する第3の電流源と、前記第2の電流源の電
流値を決める第2のパラメータを共有する第4の
電流源とを有し、前記負荷によつて前記第1の電
流源の出力電流を帰還電圧に変換し前記第2の差
動電圧入力に入力するとともに、前記第3および
第4の電流源の各出力を接続して第2の出力端子
と成し、前記第2の出力端子に接続した磁気ヘツ
ドに定電流信号を出力するように構成した電流出
力増幅装置である。
実施例の説明 第2図に本発明の電流出力増幅装置の実施例を
示す。56は電源端子、57は接地端子である。
61は増幅器で31は入力端子、37と38は第
1及び第2の差動対トランジスタであつて、トラ
ンジスタ37のベースは第1の差動電圧入力、ト
ランジスタ38のベースは第2の差動電圧入力
で、34は差動対トランジスタの動作電流を決定
する第5の定電流源で定電流源36によりトラン
ジスタ32と対になつてカレントミラーを構成す
る。59は差動対トランジスタ38のベースバイ
アス電圧を供給するバイアス端子であり、接地端
子57と電源端子56の中点の電圧が与えられ
る。またトランジスタ33と35もトランジスタ
32とそれぞれ対になつてカレントミラーを構成
しており、トランジスタ34と同じコレクタ電流
をもつ定電流源である。トランジスタ39と40
はミラー比1/2のカレントミラーであり、トラ
ンジスタ40は第7の電流源である。従つてトラ
ンジスタ39のコレクタ電流の半分がトランジス
タ40のコレクタ電流となる。トランジスタ42
とトランジスタ41についても同様にミラー比
1/2のカレントミラーで、トランジスタ41は
第6の定電流源である。トランジスタ42のコレ
クタ電流の半分がトランジスタ41のコレクタを
流れる。すなわち、トランジスタ40および41
には各々トランジスタ34のコレクタ電流の半分
のコレクタ電流が流れ、入力端子31およびフイ
ードパツク端子53の電位が等しいとき(無信号
時)はトランジスタ37およびトランジスタ38
のコレクタ電流がすべてトランジスタ40および
トランジスタ41へ流れ込み後段に伝達されな
い。
ここで入力端子31に正電位の信号が入力した
とすると、トランジスタ38のコレクタ電流が増
加し、この増加分がトランジスタ43と抵抗45
に流れると同時にトランジスタ43とトランジス
タ44より成る第1のカレントミラーの第1段で
増幅されてトランジスタ44のコレクタ電流とな
り、トランジスタ46と第1のカレントミラーの
第2段の第1の出力である第1の電流源を構成す
る第1のトランジスタ47に電流が流れる。
また入力端子31に負電位の信号が入力したと
すると、トランジスタ37のコレクタ電流が増加
しこの増加分がトランジスタ49と抵抗52に流
れると同時にトランジスタ49とトランジスタ5
0より成る第2のカレントミラーで増幅されて第
1の出力である第2の電流源であるトランジスタ
50のコレクタ電流となる。
ここで53は第1の出力端子であり、抵抗54
と抵抗55はフイードバツク回路を構成するとと
もに負荷を構成する。前記第1のトランジスタ4
7は負荷である抵抗54と抵抗55に電流を流し
込む第1の電流源であり、この第1の電流源の出
力電流によつて第2の差動電圧入力であるトラン
ジスタ38のベースに帰還電圧を与える。第2の
トランジスタ50は負荷から電流を吸い込む第2
の電流源である。第1のトランジスタ47と第2
のトランジスタ50には各々PNPトランジスタ、
NPNトランジスタを用いている。
この構成において、第1の出力端子53に発生
する電圧出力v0は抵抗54の値をR54、抵抗55
の値をR55とし、入力端子31に入力される入力
信号Viとすると(2)式となる。
v0=R54+R55/R55vi ……(2) 即ち(R54+R55)/R55なる増幅度で増幅した
出力が第1の出力端子に発生する。
更に、第1の電流源の電流値を決める第1のパ
ラメータである第1のトランジスタ47のベース
エミツタ電圧VBE1は第3の電流源を構成する第3
のトランジスタ48のベースエミツタ間電圧と共
通になつている。また第2の電流源の電流値を決
める第2のパラメータである第2のトランジスタ
50のベースエミツタ間電圧VBE2は第4の電流源
を構成する第4のトランジスタ51のベースエミ
ツタ間電圧と共通になつている。第3の電流源の
出力である第3のトランジスタ48のコレクタ
と、第4の電流源の出力である第4のトランジス
タ51のコレクタを結合し第2の出力端子60と
して、磁気ヘツド58に接続する。
ここにおいて、第1の電流源に使用した第1の
トランジスタ47のエミツタ面積に対して第3の
電流源に使用した第3のトランジスタ48のエミ
ツタ面積を3倍にすることにより各電流値の比を
3とし、第2の電流源に使用した第2のトランジ
スタ50のエミツタ面積に対して第4の電流源に
使用した第4のトランジスタ51のエミツタ面積
を3倍にすることにより各電流値の比を3とする
ことで電流増幅作用をもたせている。磁気記録ヘ
ツド58に流れる出力電流i0について考察する
と、第1および第2の電流源に流れる信号電流は
v0/(R54+R55)であり、第3および第4の電流
源は、第1および第2の電流源の3倍の電流値で
あるから、i0は(3)式となり、出力段を構成するト
ランジスタ48及びトランジスタ51のみ磁気ヘ
ツド駆動に必要な大きい電流を流し、他のカレン
トミラーを構成するトランジスタ47,50およ
び46,44は1/3の電流で動作することにより
消費電流を非常に小さくする事ができるものであ
る。
i0=3v0/R54+R55 =3vi/R55 ……(3) (3)式で示されるi0の式には負荷である磁気記録
ヘツドのインピーダンスが含まれていないため、
負荷のインピーダンスの大小に左右されない出力
電流を供給する理想的な電流出力増幅装置として
動作する。更に第2図の実施例において、電流端
子56から接地端子57に流れる電源電流の経路
を考える。一例として電源端子56、トランジス
タ34のエミツタ・コレクタ電圧Vce34、トラン
ジスタ38のエミツタ・コレクタ電圧Vce38、ト
ランジスタ43のベース・エミツタ電圧Vbe43
抵抗45の端子電圧Vr45、接地端子57から成る
経路を考えた時、この経路に電流が流れて動作を
するためにはこれらの最低動作電圧の和(Vce34
+Vce38+Vbe43+Vr45)が電源電圧Vccより小さい
ことが必要である。すなわち、低い電源電圧で動
作するにはこの経路にある素子の最低動作電圧の
和を小さくすることが必要である。本経路の場合
を見ると、トランジスタのコレクタ・エミツタ電
圧は通常約0.3V、トランジスタのベース・エミ
ツタ電圧は約0.7Vであるので、抵抗45の設計
値を0.1Vとすると、(0.3+0.3+0.7+0.1)=1.4V
となる。したがつて、本経路の最低動作電圧は約
1.4Vである。第2図において他の経路は本経路
の場合と同等かまたは少ない素子で最低動作電圧
も同等かまたは小さくなる。以上のように本実施
例は低い動作電圧で動作する回路である。また更
に従来例における場合のように、負荷と直列の抵
抗が存在しないため、低い電源電圧であつても最
大出力電流の低下を伴うことのない優れた効果を
発揮する。
また第3図に他の実施例として第1の負荷にイ
ンピーダンス素子を有する構成を示す。38a,
47a,53a,54a,55a,59aは第2
図における38,47,53,54,55,59
と同じである。第3図において第1の出力端子5
3aに接続された第1の負荷は抵抗54a,55
aとコンデンサ70である。このときの出力電流
i0は、(3)式の導出と同様にして(4)式となる。
i0=3v0/(R54+R55)1/jωC ……(4) すなわち、i0は周波数が高くなるに従つて6dB/
octで上昇する特性をもち、磁気記録における高
周波領域の損失を補償することが可能となる。
更に第4図に他の実施例として増幅器に周波数
依存性のある利得をもたせた場合を示す。38
b,47b,50b,53b,54b,55b,
29bは第2図における38,47,50,5
3,54,55,59と同じである。第4図にお
いて増幅器の利得v0/viは抵抗54bと55bの抵 抗値をR54b,R55b、コンデンサ80の容量をC80
とすると(5)式となる。
Vp/Vi=R54b+R55b1/jωC80/R55b
1/jωC80=1+1+jωC80・R55b/R54b・R55b……(5
) すなわち利得v0/viは周波数が高くなるに従つて 6dB/octで上昇する特性をもつ。この場合の負
荷は抵抗54bと55b、コンデンサ80である
から出力電流i0は(6)式となる。
i0=v0/R54b+(R55b1/jωC80 ……(6) 従つて、第3図における例と同時に磁気記録に
おける高域損失を補償することができる。
なお、上記の実施例では第1〜第4の電流源と
してトランジスタを用いたが、トランジスタと同
様の動作をするFETを用い、第1および第2の
パラメータとしてゲートソース間電圧を用いるこ
とにより同様の効果が得られる。
発明の効果 以上のように本発明は、低い電源電圧でも最大
出力電流の低下を伴わずに理想的な電流出力増幅
装置を構成できるとともに、コンデンサ等のイン
ピーダンス素子を追加することにより、必要な高
周波補償を行なうことができ、適当な周波数特性
と、一定の電流出力の必要なシステムにおいて応
用が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電流出力増幅装置の回路図、第
2図は本発明の第1の実施例の回路図、第3図は
本発明の第2の実施例の要部回路図、第4図は本
発明の第3の実施例の要部回路図である。 31……入力端子、47……第1のトランジス
タ、48……第3のトランジスタ、50……第2
のトランジスタ、51……第4のトランジスタ、
53……第1の出力端子、54,55……負荷の
抵抗、60……第2の出力端子、61……増幅
器、70,80……コンデンサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ベースを入力端子とし、エミツタを共通接続
    した第1および第2の差動対トランジスタと、前
    記差動対トランジスタの共通エミツタに電流を流
    し込む第5の電流源と、電流値が前記第5の電流
    源の電流値の略半分であつて前記第1および第2
    のの差動対トランジスタのコレクタから電流を吸
    い込む第6及び第7の電流源と、前記第1の差動
    対トランジスタのコレクタと前記第6の電流源と
    の接続点を入力とする第1のカレントミラーと、
    前記第2の差動対トランジスタのコレクタと前記
    第7の電流源との接続点を入力とする第2のカレ
    ントミラーと、第1の出力端子に接続され負荷に
    信号電流を流し込みかつ前記第1のカレントミラ
    ーの第1の出力である第1の電流源と、前記第1
    の出力端子に接続され負荷から信号電流を吸い込
    みかつ前記第2のカレントミラー第1の出力であ
    る第2の電流源と、前記第1のカレントミラーの
    第2の出力である第3の電流源と、前記第2のカ
    レントミラーの第2の出力である第4の電流源と
    を有し、前記負荷によつて前記第1の電流源の出
    力電流もしくは第2の電流源の吸込み電流を帰還
    電圧に変換し前記第2のトランジスタのベースに
    入力するとともに、前記第3および第4の電流源
    の各出力を接続して第2の出力端子と成し、前記
    第1のカレントミラーにおける第2の出力である
    第3の電流源と第1の出力である第1の電流源と
    の比と、前記第2のカレントミラーにおける第2
    の出力である第4の電流源と第1の出力である第
    2の電流源との比が同一でかつ第3及び第4の電
    流源の電流値が第1及び第2の電流源の電流値よ
    り常に大きくなるとともに、前記第2の出力端子
    に接続した磁気ヘツドに定電流を出力することを
    特徴とする電流出力増幅装置。 2 負荷として周波数依存性のあるインピーダン
    ス素子を用い、第2の出力端子に発生する電流出
    力に周波数依存性を有する様に構成したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の電流出力増
    幅装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5676616A (en) * 1979-11-28 1981-06-24 Yokogawa Hokushin Electric Corp Current operational amplifier

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