JPH04259105A

JPH04259105A - 増幅回路

Info

Publication number: JPH04259105A
Application number: JP3020714A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Yokogawa; 成一横川; Koichi Hanabusa; 孝一花房
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1992-09-14
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2645918B2

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、例えば赤外線リモート
コントロール装置などの微小光電流信号の増幅に有用で
あり、直流成分を含んだ交流信号の増幅回路の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、赤外線リモートコントロール装
置のプリアンプには、赤外線を検出する受光素子と、受
光素子で検出された信号を増幅する増幅回路とが設けら
れている。

【０００３】この増幅回路の等価回路を図３に示す。

【０００４】図３において、Ａ２１は入力インピーダン
ス∞、出力インピーダンス０Ω、オープンループゲイン
∞を有する理想的な差動増幅器（以下、アンプという）
、Ｒ２１は帰還抵抗であり、帰還抵抗Ｒ２１の一側端子
はアンプＡ２１の入力端子に、他側端子はアンプＡ２１
の出力端子に夫々接続されている。また、ダイオード接
続、すなわちコレクタ端子とベース端子を接続されたＮ
ＰＮトランジスタＱ２１と、抵抗Ｒ２２とが直列に接続
され、トランジスタＱ２１のエミツタ端子がアンプＡ２
１の入力端子に、抵抗Ｒ２２のトランジスタＱ２１と接
続されていない端子が出力Ｖ０に夫々接続されている。そして、赤外線を検出するための受光素子としてフオト
ダイオードが使用されており、フオトダイオードＰＤの
カソード側がアンプＡ２１の入力端子に接続されている
。

【０００５】なお、図中、Ｚ２１は帰還部分であるが、
以下に示す式において、Ｚ２１はそのインピーダンスを
表す。

【０００６】上記構成において、フオトダイオードＰＤ
の入力信号ＩＰＤが与えられたとき、出力電圧Ｖ０は、
以下の式で表される。

【０００７】Ｖ０＝ＩＰＤ×Ｚ２１そこで、出力電圧Ｖ０の交流振幅ｖ０は、ｖ０＝ＩＰＤ
ＡＣ×Ｚ２１となる。但し、ＩＰＤＡＣは入力信号ＩＰＤの交流成分
である。

【０００８】ここで、出力電圧Ｖ０の直流電圧がトラン
ジスタＱ２１のベース・エミツタ間電圧ＶＢＥを越えな
いときの出力の交流振幅ｖ０は、ｖ０≒ＩＰＤＡＣ×Ｒ２１となる。

【０００９】また、出力電圧Ｖ０の直流電圧がトランジ
スタＱ２１のベース・エミツタ間電圧ＶＢＥを越えたと
きの出力の交流振幅ｖ０は、ほぼ帰還抵抗Ｒ２１と抵抗
Ｒ２２の並列抵抗値で決まるので、

【００１０】

【数１】

【００１１】となる。

【００１２】従つて、出力電圧Ｖ０の直流電圧がトラン
ジスタＱ２１のベース・エミツタ間電圧ＶＢＥを越える
と、この回路の増幅率が低下する。すなわち、フオトダ
イオードＰＤに直流光がある量以上照射されると、増幅
率が低下するようになつている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】リモコン装置において
、受光素子（フオトダイオード）ＰＤに太陽光や白熱灯
の光が照射されると、フオトダイオードＰＤの入力信号
ＩＰＤは、直流成分が増加する。これによつて発生する
雑音もそのまま増幅される。

【００１４】そこで、従来の増幅回路では、入力信号の
直流成分が増加し、出力電圧の直流電圧がトランジスタ
Ｑ２１のベース・エミツタ間電圧ＶＢＥを越えると、増
幅回路の交流増幅率を低下させて、雑音の増幅を抑えて
いる。

【００１５】ところが、従来の増幅回路では、出力の直
流電圧がトランジスタＱ２１のベース・エミツタ間電圧
ＶＢＥを越えない領域では、増幅率が低下せず、雑音の
増幅を抑えることができない。

【００１６】本発明は、上記に鑑み、直流成分を含んだ
交流信号を増幅する場合に、直流成分が増加すると、直
ちにその量に応じて増幅率を低下させ、雑音の増幅を抑
制することができる増幅回路の提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（１）本発明請求項１に
よる課題解決手段は、図１の如く、差動電圧信号を増幅
する差動増幅器Ａ１と、入力電流信号を電圧に変換する
ためにベース端子が定電圧に接地され、エミツタ端子か
ら定電流でバイアスされた第一トランジスタＱ１と、該
第一トランジスタＱ１のコレクタ端子に発生する電流の
直流成分を検出する検出回路Ｓと、該検出回路Ｓで検出
された直流成分でエミツタ端子からバイアスされ、ベー
ス端子が定電圧に接地された第二トランジスタＱ２とを
備え、前記第一トランジスタＱ１のエミツタ端子が差動
増幅器Ａ１の一側入力端子に接続され、前記第二トラン
ジスタＱ２のエミツタ端子が差動増幅器Ａ１の他側入力
端子に接続されたものである。

【００１８】（２）請求項２による課題解決手段は、請
求項１記載の増幅回路において、第一トランジスタＱ１
のコレクタ端子に発生する電流を減衰して検出し、その
後減衰した分だけ増幅して第二トランジスタＱ２のエミ
ツタ端子からバイアスするよう構成されたものである。

【００１９】（３）請求項３による課題解決手段は、請
求項１，２記載の増幅回路において、増幅回路の入力端
子に光を受光して光電流を検出する受光素子ＰＤが接続
されたものである。

【００２０】

【作用】上記課題解決手段において、第一トランジスタ
Ｑ１のコレクタ端子に発生する電流の直流成分を検出回
路Ｓにて検出し、検出回路Ｓで検出された直流成分を第
二トランジスタＱ２のバイアス電流とし、トランジスタ
Ｑ１，Ｑ２のエミツタ端子電圧を差動増幅器Ａ１にて比
較して差電圧を増幅する。

【００２１】このため、直流成分を含んだ交流電流信号
の増幅においては、入力電流信号を第一トランジスタＱ
１のベース・エミツタ間ダイオード抵抗で電圧に変換し
てから交流信号のみを増幅することとなる。

【００２２】このとき、ダイオード抵抗は、直流電流の
増加に伴つて低下するので、入力に直流電流が発生する
と、直ちにその量に応じて増幅率が低下する。

【００２３】従つて、直流成分の増加による雑音の増幅
を抑えることができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１，２に基づい
て説明する。

【００２５】図１は本発明の一実施例に係る増幅回路の
等価回路を示す図、図２は同じく出力電圧振幅の低減曲
線を示す図である。

【００２６】図１の如く、本実施例の増幅回路は、赤外
線リモートコントロール装置に利用されるものであつて
、差動電圧信号を増幅する差動増幅器（以下、アンプと
いう）Ａ１と、入力電流信号を電圧に変換するためにベ
ース端子が定電圧Ｖｒｅｆに接地され、エミツタ端子か
ら定電流Ｉ１でバイアスされたＮＰＮトランジスタＱ１
（以下、第一トランジスタＱ１という）と、該第一トラ
ンジスタＱ１のコレクタ端子に発生する電流の直流成分
を第一カレントミラー回路Ｃ１を介して検出する検出回
路Ｓと、第二カレントミラー回路Ｃ２を介して検出回路
Ｓで検出された直流成分でエミツタ端子からバイアスさ
れ、第一トランジスタＱ１と同じくベース端子が定電圧
Ｖｒｅｆに接地されたＮＰＮトランジスタＱ２（以下、
第二トランジスタＱ２という）とを備えている。

【００２７】そして、前記第一トランジスタＱ１のエミ
ツタ端子がアンプＡ１の反転入力端子に接続され、第二
トランジスタＱ２のエミツタ端子がアンプＡ１の非反転
入力端子に接続され、トランジスタＱ１，Ｑ２のエミツ
タ端子電圧を比較して差電圧を増幅するよう構成されて
いる。

【００２８】前記第一カレントミラー回路Ｃ１は、ＰＮ
ＰトランジスタＱ３（以下、第三トランジスタＱ３とい
う）と、ＰＮＰトランジスタＱ４（以下、第四トランジ
スタＱ４という）とから構成されており、該トランジス
タＱ３，Ｑ４は互いにベース接続されている。

【００２９】前記第二カレントミラー回路Ｃ２は、ＮＰ
ＮトランジスタＱ５（以下、第五トランジスタＱ５とい
う）と、ＮＰＮトランジスタＱ６（以下、第六トランジ
スタＱ６という）とから構成されており、該トランジス
タＱ５，Ｑ６は互いにベース接続されている。

【００３０】前記検出回路Ｓは、コンデンサーＣと抵抗
Ｒとから構成されている。そして、抵抗Ｒの一側端子は
第四トランジスタＱ４を介して電源Ｖｃｃに、他側端子
は第五トランジスタＱ５を介してグランドＧＮＤに夫々
接続されている。また、コンデンサーＣは、抵抗Ｒと第
四トランジスタＱ４との接続中間点からグランドＧＮＤ
に接地されている。

【００３１】前記第一トランジスタＱ１のコレクタ端子
は、第三トランジスタＱ３を介して電源Ｖｃｃに、前記
第二トランジスタＱ２のコレクタ端子は、電源Ｖｃｃに
夫々接続されている。

【００３２】また、第一トランジスタＱ１のエミツタ端
子とアンプＡ１との接続中間点は、定電流源Ｋを介して
グランドＧＮＤに接続されている。

【００３３】これにより、第一トランジスタＱ１のコレ
クタ端子に発生する電流Ｉ２は、第一カレントミラー回
路Ｃ１を介して検出回路Ｓで直流成分が検出され、第二
カレントミラー回路Ｃ２を介して定電圧Ｖｒｅｆにベー
ス接地された第二トランジスタＱ２のバイアス電流とな
る。

【００３４】そして、アンプＡ１の入力端子となるＶｉ
には、光を受光して光電流を検出する受光素子（フオト
ダイオード）ＰＤが接続されている。なお、受光素子Ｐ
Ｄは、定電流源Ｋと並列に接続されている。

【００３５】上記構成において、フオトダイオードＰＤ
から入力される入力信号電流ＩＰをＩＰ＝ＩＰＤＣ＋ｉＰＡＣとすると、第一トランジスタＱ１のエミツタ端子に流れ
る電流ＩＰＤ１は、ＩＰＤ１＝ＩＰＤＣ＋Ｉ１＋ｉＰＡＣ…（１）となる。但し、ＩＰＤＣは直流電流成分、ｉＰＡＣは交流電流成
分である。

【００３６】また、第二トランジスタＱ２のバイアス電
流Ｉ５をＩ５＝Ｉ５ＤＣ＋ｉ５ＡＣ…（２）とする。但し、Ｉ５ＤＣは直流電流成分、Ｉ５ＡＣは交
流電流成分である。

【００３７】ここで、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ５，
Ｑ６およびＰＮＰトランジスタＱ３，Ｑ４の電流増幅率
が充分大きく、また入力電流信号の周波数に対し検出回
路Ｓの抵抗ＲとコンデンサＣの時定数が充分大きいと仮
定すると、以下の式が成り立つ。

【００３８】ＩＰＤ１≒Ｉ２≒Ｉ３…（３）Ｉ４≒Ｉ５
≒Ｉ５ＤＣ…（４）Ｉ４≒Ｉ３ＤＣ　………（５）但し、Ｉ３はトランジスタＱ４のコレクタ端子から発生
する電流、Ｉ４は電流Ｉ３から検出された直流成分、Ｉ
５はトランジスタＱ５のバイアス電流、Ｉ３ＤＣはＩ３
の直流成分、Ｉ５ＤＣはＩ５の直流成分である。

【００３９】ここで、（１），（３）式よりＩ３≒ＩＰ
ＤＣ＋Ｉ１＋ｉＰＡＣ…（６）となる。

【００４０】（６）式から交流成分を除いて電流Ｉ３の
直流成分Ｉ３ＤＣをみると、Ｉ３ＤＣ≒ＩＰＤＣ＋Ｉ１となるので、（４），（５）式よりＩ５≒ＩＰＤＣ＋Ｉ１…（７）となる。

【００４１】電流ＩＰＤ１は、第一トランジスタＱ１の
ベース・エミツタ間ダイオード抵抗によつて電圧に変換
されるので、第一トランジスタＱ１のエミツタ端子電圧
Ｖ１は、Ｖ１＝Ｖ１ＤＣ＋ｖ１　　（Ｖ１ＤＣは直流成分、ｖ１
は交流成分）

【００４２】

【数２】

【００４３】となる。但し、ｋはボルツマン定数、ｑは
電子の電荷、Ｔは絶対温度、ＩＥ０はトランジスタＱ１
のベース・エミツタの逆方向飽和電流である。

【００４４】また、第二トランジスタＱ２のエミツタ端
子電圧Ｖ２は、Ｖ２＝Ｖ２ＤＣ＋ｖ２　　（Ｖ２ＤＣは直流成分、ｖ２
は交流成分）

【００４５】

【数３】

【００４６】となる。上式に（７）式を代入して

【００
４７】

【数４】

【００４８】となる。

【００４９】そして、出力電圧Ｖ０は、第一トランジス
タＱ１のエミツタ端子電圧Ｖ１と第二トランジスタＱ２
のエミツタ端子電圧Ｖ２の差電圧を増幅するので、Ｖ０
＝（Ｖ２−Ｖ１）×Ａ　　（ＡはアンプＡ１は増幅率）
となる。上式に（８），（９）式を代入して

【００５０
】

【数５】

【００５１】となる。

【００５２】（１０）式の結果より、出力電圧Ｖ０は、
交流振幅のみとなり、入力電流の直流成分ＩＰＤＣと定
電流Ｉ１の和に反比例して、振幅が減衰することがわか
る。

【００５３】結果として、本回路においては、入力電流
の直流成分の増加に伴つて、交流信号の増幅率を低下さ
せる。

【００５４】図２に出力電圧振幅の低減曲線の例を示す
。この場合、定電流Ｉ１を１μＡとした。

【００５５】ところで、図１において、入力電流の直流
成分が大幅に増大すると、直流成分を検出する検出回路
Ｓの抵抗Ｒの電圧降下が増加し、ＰＮＰトランジスタＱ
４のコレクタ端子電圧Ｖ３が上昇する。これにより、Ｐ
ＮＰトランジスタＱ４が飽和し、正常に動作しなくなる
。

【００５６】この症状を抑制するために、例えば、ＰＮ
ＰトランジスタＱ３，Ｑ４の各エミツタ面積比を変える
などして、電流Ｉ２を減衰させて電流Ｉ３を作る。

【００５７】Ｉ３＝（１／ｎ）×Ｉ２…（１１）とする
と、Ｉ３から検出された直流成分Ｉ４は、（５），（６
），（１１）式よりＩ４≒Ｉ３ＤＣ≒（１／ｎ）×（ＩＰＤＣ＋Ｉ１）…（
１２）となる。

【００５８】この電流Ｉ４を、さらにＮＰＮトランジス
タＱ５，Ｑ６のエミツタ面積比を変えるなどして、ｎ倍
することにより、ＮＰＮトランジスタＱ２のバイアス電
流Ｉ５は、Ｉ５＝ｎ×Ｉ４となるので、（１２）式よりＩ５≒ＩＰＤＣ＋Ｉ１となり、（７）式と同じ結果を得る。

【００５９】この結果、電流Ｉ４を減少させることがで
きるので、ＰＮＰトランジスタＱ４を飽和しにくくして
、より広範囲な直流電流に対して、正常な回路動作を提
供できる。

【００６０】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、第一トランジスタのコレクタ端子に発生する電
流の直流成分を検出回路にて検出し、検出回路で検出さ
れた直流電流成分を第二トランジスタのバイアス電流と
し、第一、第二トランジスタのエミツタ端子電圧を差動
増幅器にて比較して差電圧を増幅する。

【００６２】このため、直流成分を含んだ交流信号を増
幅する場合に、直流成分が増加すると、直ちにその量に
応じ増幅率を低下させ、雑音の増幅を抑制することがで
きるといつた優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る増幅回路の等価
回路を示す図である。

【図２】図２は同じく出力電圧振幅の低減曲線を示す図
である。

【図３】図３は従来の増幅回路に係る等価回路を示す図
である。

【符号の説明】

Ａ１　　　　差動増幅器ＰＤ　　　　受光素子Ｑ１　　　　第一トランジスタＱ２　　　　第二トランジスタＳ　　　　　　検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　差動電圧信号を増幅する差動増幅器と
、入力電流信号を電圧に変換するためにベース端子が定
電圧に接地され、エミツタ端子から定電流でバイアスさ
れた第一トランジスタと、該第一トランジスタのコレク
タ端子に発生する電流の直流成分を検出する検出回路と
、該検出回路で検出された直流成分でエミツタ端子から
バイアスされ、ベース端子が定電圧に接地された第二ト
ランジスタとを備え、前記第一トランジスタのエミツタ
端子が差動増幅器の一側入力端子に接続され、前記第二
トランジスタのエミツタ端子が差動増幅器の他側入力端
子に接続されたことを特徴とする増幅回路。
【請求項２】　　請求項１記載の増幅回路において、第
一トランジスタのコレクタ端子に発生する電流を減衰し
て検出し、その後減衰した分だけ増幅して第二トランジ
スタのエミツタ端子からバイアスするよう構成されたこ
とを特徴とする増幅回路。
【請求項３】　　請求項１，２記載の増幅回路において
、増幅回路の入力端子に光を受光して光電流を検出する
受光素子が接続されたことを特徴とする増幅回路。