JPH04229709A - 差動増幅器 - Google Patents

差動増幅器

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JPH04229709A
JPH04229709A JP3140557A JP14055791A JPH04229709A JP H04229709 A JPH04229709 A JP H04229709A JP 3140557 A JP3140557 A JP 3140557A JP 14055791 A JP14055791 A JP 14055791A JP H04229709 A JPH04229709 A JP H04229709A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistors
differential amplifier
power supply
pnp
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP3140557A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiaki Tanaka
義明 田中
Hidekazu Ishii
英一 石井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH04229709A publication Critical patent/JPH04229709A/ja
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は差動増幅回路に関し、特
に同相入力範囲の広い差動増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、同相入力範囲の広い増幅器として
は差動増幅器が用いられている。図4はこの従来例のP
NPトランジスタをダーリントン接続した回路図を示し
ている。
【0003】ずなわち、ダーリントン接続されたPNP
トランジスタQ1,Q5とトランジスタQ3,Q7とに
より差動回路が構成され、出力はミラー回路を構成する
NPNトランジスタQ13,Q14から負荷ZL に出
力を得ている。なお、I1〜I4は定電流源である。
【0004】入力の低電圧側のDCレベルは負電源電圧
VEEのDCレベルから動作できていた。しかしこの構
成では高い方のレベルは電源電圧VCCより1.5V位
低いところまでしか動作できなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の差動
増幅器は、電源電圧より1.5V程度低い範囲でしか動
作できないという欠点があった。これは、入力のダーリ
ントン接続されたトランジスタQ1,Q5およびQ3,
Q7のベースエミッタ間電圧、すなわちベース・エミッ
タ間電圧の2個分と共通エミッタに電流を供給する電流
源回路の最低動作電圧が必要なためであった。
【0006】なお、入力のダーリントン接続するトラン
ジスタをNPNトランジスタに代えると正電源電圧VC
Cと同じDCレベルの信号から動作できるものの、下側
は負電源電圧VEEより1.5V位高いレベルまでしか
動作できないという問題がある。
【0007】本発明の目的は、このような問題を解決し
、広い同相入力範囲がとれ電源電圧範囲(負電源電圧V
EEから正電源電圧VCC)まで動作可能とした差動増
幅器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の差動増幅器の構
成は、反転入力端子には第1のPNPトランジスタおよ
び第2のNPNトランジスタの各ベースが接続され、非
反転入力端子には第3のPNPトランジスタおよび第4
のNPNトランジスタの各ベースが接続され、前記第1
,第3の各PNPトランジスタのエミッタは第1,第3
の抵抗の一端と第5,第7のPNPトランジスタのベー
スとにそれぞれ接続され、前記第2,第4の各NPNト
ランジスタのエミッタは第2,第4の抵抗の一端と第6
,第8のNPNトランジスタのベースとにそれぞれ接続
され、前記第5,第7のPNPトランジスタのエミッタ
は共通に第5の抵抗を介して正電源へ接続され、前記第
6,第8のNPNトランジスタのエミッタは共通に第6
の抵抗を介して負電源へ接続され、前記第1,第3の抵
抗の他端は共通に第1のカレントミラー回路の入力に接
続され、前記第2,第4の抵抗の他端は共通に第2のカ
レントミラー回路の入力に接続され、前記第7,第8の
トランジスタの各コレクタは第3,第4のカレントミラ
ー回路の入力へそれぞれ接続され、これら第1,第2,
第3および第4のカレントミラー回路の出力が出力端子
に供給されていることを特徴とする。
【0009】
【実施例】図1は本発明の差動増幅器の一実施例の回路
図である。図において、反転入力端子(IN)はPNP
トランジスタQ1とNPNトランジスタQ2の各ベース
へ接続され、非反転入力端子INはPNPトランジスタ
Q3とNPNトランジスタQ4の各ベースへ接続され、
PNPトランジスタQ1のエミッタは抵抗R1とPNP
トランジスタQ5のベースへ接続され、NPNトランジ
スタQ2のエミッタは抵抗R2とNPNトランジスタQ
6のベースへ接続され、PNPトランジスタQ3のエミ
ッタは抵抗R3とPNPトランジスタQ7のベースへ接
続され、NPNトランジスタQ4のエミッタは抵抗R4
とNPNトランジスタQ8のベースへ接続される。
【0010】PNPトランジスタQ5,Q7のエミッタ
は共通に接続されて、抵抗R5 を介して正電源端子V
CCへ接続され、NPNトランジスタQ6,Q8のエミ
ッタは共通に接続されて抵抗R6を介して負電源端子V
EEへ接続され、抵抗R1,R3の他端は共通にダイオ
ード接続されたPNPトランジスタQ9のコレクタ・ベ
ースとPNPトランジスタQ10のベースとに接続され
ている。
【0011】抵抗R2,R4の他端は共通にダイオード
接続されたNPNトランジスタQ11のコレクタ,ベー
スと、NPNトランジスタQ12のベースに接続されて
いる。PNPトランジスタQ7のコレクタはダイオード
接続されたNPNトランジスタQ13のコレクタ,ベー
スと、NPNトランジスタQ14のベースへ接続されて
いる。NPNトランジスタQ8のコレクタはダイオード
接続されたPNPトランジスタQ15のコレクタ・ベー
スと、PNPトランジスタQ16のベースへ接続されて
いる。
【0012】また、PNPトランジスタQ1,Q3,Q
5のコレクタは負電源端子VEEへ接続され、NPNト
ランジスタQ2,Q4,Q6のコレクタは正電源端子V
CCへ接続され、PNPトランジスタQ9,Q10,Q
15,Q16の各エミッタは正電源端子VCCへ接続さ
れ、NPNトランジスタQ11,Q12,Q13,Q1
4のエミッタは負電源端子VEEへ接続されている。
【0013】また、抵抗R1〜R6の間には、次式の関
係があるようになっている。
【0014】R1=R2=R3=R4=4R5=4R6
PNPトランジスタQ10,Q16のコレクタとNPN
トランジスタQ12,Q14のコレクタは共通に出力端
子OUTへ接続され、この出力端子OUTには負荷ZL
 が接続されている。
【0015】このように本実施例においては、点線で囲
った第1の差動増幅器A1と第2の差動増幅器A2とが
並列に接続されている。
【0016】差動増幅器A1は入力のDCレベルVIN
が負電源電圧VEEから正電源電圧VCC−1.5Vま
で動作し、このときの電流変換利得gm1 はPNPト
ランジスタQ5,Q7の動作電流に比例する。これらP
NPトランジスタQ5,Q7の動作電流は、ほぼ入力の
DCレベルと正電源電圧VCCの間の電位差に比例して
いる。
【0017】gm1 =K(VCC−VIN)一方、差
動増幅器A2は、入力のDCレベルVINが正電源電圧
VCCより負電源電圧VEE+1.5Vまで動作し、こ
のときの電流変換利得gm2 はPNPトランジスタQ
6,Q8の動作電流に比例する。NPNトランジスタQ
6,Q8の動作電流はほぼ入力のDCレベルVINと負
電源電圧VEEとの間の電位差に比例している。
【0018】gm2 =K(VIN−VEE)従って、
これら差動増幅器A1,A2を並列にした場合の電流変
換利得gmは次式となる。
【0019】gm=gm1 +gm2 =K(VCC−
VEE)従って、入力のDCレベルVINによらず一定
となっている。また、PNPトランジスタQ5,Q7の
エミッタの電流を供給する手段が抵抗であるため、第1
の差動増幅器A1がカットオフとオンの境界にあっても
何ら異常動作を起こさない。これは第2の差動増幅器A
2についても同様である。
【0020】図2は本発明の第2の実施例の回路図であ
る。この図では、PNPトランジスタQ10,Q16の
コレクタが共通に、PNPトランジスタQ17のエミッ
タとNPNトランジスタQ18のベースへ接続され、N
PNトランジスタQ12,Q14のコレクタは共通にN
PNトランジスタQ19のエミッタとPNPトランジス
タQ20のベースへ接続され、PNPトランジスタQ1
7のコレクタとベースとは、NPNトランジスタQ19
のコレクタとベースへ接続され、NPNトランジスタQ
18のコレクタは正電源端子VCCへ接続され、PNP
トランジスタQ20のコレクタは負電源端子VEEへ接
続され、NPNトランジスタQ18とPNPトランジス
タQ20のエミッタは共通に出力端子OUTへ接続され
ている。
【0021】この図2の例は、図1に示した実施例の差
動増幅器の出力に、SEPP回路構成のバッファ手段を
追加して、出力のインピーダンスを下げてドライブ能力
を向上させている。
【0022】図3は本発明の第3の実施例の回路図であ
る。本実施例は、第1,第2の実施例に対して電流変換
利得を改善したものである。すなわち、電流変換利得を
大きくとると回路の消費電流が増え、この消費電流を減
らそうとすると抵抗値が大きくなり、IC化の場合のペ
レット面積が増大するという問題を改善している。
【0023】本実施例は、図1のカレントミラー回路と
なるトランジスタQ9〜Q12および抵抗R1〜R4を
削除し、その代りトランジスタQ5,Q6の各コレクタ
側にそれぞれカレントミラー回路(Q21〜Q24)を
構成するトランジスタQ21,Q23を挿入し、またト
ランジスタQ22,Q24の各コレクタ側を各トランジ
スタQ15,Q13に共通接続している。
【0024】すなわち、PNPトランジスタQ5のコレ
クタは、ダイオード接続されたNPNトランジスタQ2
1のコレクタ・ベースおよびNPNトランジスタQ22
のベースへ接続されて、NPNトランジスタQ6のコレ
クタは、ダイオード接続されたPNPトランジスタQ2
3のコレクタ・ベースおよびPNPトランジスタQ24
のベースへ接続さている。また、PNPトランジスタQ
7のコレクタは、ダイオード接続されたNPNトランジ
スタQ13のコレクタ・ベースおよびPNPトランジス
タQ24のコレクタおよびNPNトランジスタQ14の
ベースへ接続され、NPNトランジスタQ8のコレクタ
は、ダイオード接続されたPNPトランジスタQ15の
コレクタ・ベースおよびNPNトランジスタQ22のコ
レクタおよびPNPトランジスタQ16のベースに接続
されている。この回路は、NPNトランジスタQ15の
コレクタおよびPNPトランジスタQ16のコレクタが
共通に出力端子OUTへ接続されている。
【0025】次に、この回路の動作を説明する。PNP
トランジスタQ1,Q3を入力とする差動増幅段は、入
力のDCレベルが図1と同様に動作し、この時の電流変
換利得gm3 は、PNPトランジスタQ5,Q7の動
作電流に比例する。このPNPトランジスタQ5,Q7
の動作電流はほぼ入力のDCレベルVINと正電源電圧
VCCの間の電位差に比例し、次のようになる。
【0026】gm3 =K′(VCC−VIN)一方、
NPNトランジスタQ2,Q4を入力とする差動増幅段
も入力のDCレベルは、図1と同様に動作し、この時の
電流変換利得gm4 はNPNトランジスタQ6,Q8
の動作電流に比例する。このNPNトランジスタQ6,
Q8の動作電流は、ほぼ入力のDCレベルVINと負電
源電圧VEEの間の電位差に比例し、次式のようになる
【0027】gm4 =K′(VIN−VEE)従って
、図1と同様に、電流変換利得gm0 は、次式のよう
になり、入力DCレベルVINによらず、一定となって
いる。
【0028】 gm′=gm3 +gm4 =K′(VCC−VEE)
本実施例において、PNPトランジスタQ5,Q7の動
作電流とNPNトランジスタQ6,Q8の動作電流がそ
れぞれ等しい時電流変換利得gmは、次式のように2倍
となる。
【0029】   gm=K′(VCC−VEE)=2・K(VCC−
VEE)=2・gm
【発明の効果】以上説明したように
、本発明によれば、入力の直流電圧レベルが正電源電圧
から負電源電圧のすべての間で動作できる差動増幅器が
得られるという効果がある。また、入力の増幅段がMO
S型トランジスタでなくバイポーラトランジスタなので
、入力のオフセット電圧,ノイズを小さくできるという
利点もある。さらに、カレントミラー回路の接続を変え
ると電流変換利得も2倍にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の差動増幅器の回路図。
【図2】本発明の第2の実施例の回路図。
【図3】本発明の第3の実施例の回路図。
【図4】従来例の差動増幅器の回路図。
【符号の説明】
Q1,Q3,Q5,Q7,Q9,10,Q15〜17,
Q20,Q23,24PNPトランジスタQ2,Q4,
Q6,Q8,Q11〜14,Q18,19,Q21,2
2    NPNトランジスタ R1〜R6    抵抗 IN    入力端子 I1〜I4    電流源 OUT    出力端子 VCC    正電源端子 VEE    負電源端子 ZL     負荷

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  反転入力端子には第1のPNPトラン
    ジスタおよび第2のNPNトランジスタの各ベースが接
    続され、非反転入力端子には第3のPNPトランジスタ
    および第4のNPNトランジスタの各ベースが接続され
    、前記第1,第3の各PNPトランジスタのエミッタは
    第1,第3の抵抗の一端と第5,第7のPNPトランジ
    スタのベースとにそれぞれ接続され、前記第2,第4の
    各NPNトランジスタのエミッタは第2,第4の抵抗の
    一端と第6,第8のNPNトランジスタのベースとにそ
    れぞれ接続され、前記第5,第7のPNPトランジスタ
    のエミッタは共通に第5の抵抗を介して正電源へ接続さ
    れ、前記第6,第8のNPNトランジスタのエミッタは
    共通に第6の抵抗を介して負電源へ接続され、前記第1
    ,第3の抵抗の他端は共通に第1のカレントミラー回路
    の入力に接続され、前記第2,第4の抵抗の他端は共通
    に第2のカレントミラー回路の入力に接続され、前記第
    7,第8のトランジスタの各コレクタは第3,第4のカ
    レントミラー回路の入力へそれぞれ接続され、これら第
    1,第2,第3および第4のカレントミラー回路の出力
    が出力端子に供給されていることを特徴とする差動増幅
    器。
  2. 【請求項2】  第1〜第4のカレントミラー回路の出
    力コレクタが共通接続されて出力端子と接続されたもの
    である請求項1記載の差動増幅器。
  3. 【請求項3】  第1,第4の各カレントミラー回路の
    出力コレクタが共通接続され、第2,第3の各カレント
    ミラー回路の出力コレクタが共通接続されて、これらの
    間に出力バッファ回路が接続された請求項1記載の差動
    増幅器。
  4. 【請求項4】  第1〜第4の各抵抗および第3,第4
    の各カレントミラー回路を削除し、第5,第6の各トラ
    ンジスタのコレクタと負電源との間に第5,第6のカレ
    ントミラー回路をそれぞれ接続し、これら第5,第6の
    各カレントミラー回路の出力コレクタを第8,第7の各
    トランジスタのコレクタにそれぞれ接続したものである
    請求項1記載の差動増幅器。
JP3140557A 1990-09-18 1991-06-13 差動増幅器 Pending JPH04229709A (ja)

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JP3140557A JPH04229709A (ja) 1990-09-18 1991-06-13 差動増幅器

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JP2-248257 1990-09-18
JP24825790 1990-09-18
JP3140557A JPH04229709A (ja) 1990-09-18 1991-06-13 差動増幅器

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JP3140557A Pending JPH04229709A (ja) 1990-09-18 1991-06-13 差動増幅器

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JP (1) JPH04229709A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06326525A (ja) * 1993-05-17 1994-11-25 Yamaha Corp 増幅回路
JP2005303664A (ja) * 2004-04-12 2005-10-27 Ricoh Co Ltd 差動増幅回路
JP2009017388A (ja) * 2007-07-06 2009-01-22 Denso Corp 差動増幅器および演算増幅器

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