JPH04278706A - 差動増幅回路 - Google Patents

差動増幅回路

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JPH04278706A
JPH04278706A JP3040442A JP4044291A JPH04278706A JP H04278706 A JPH04278706 A JP H04278706A JP 3040442 A JP3040442 A JP 3040442A JP 4044291 A JP4044291 A JP 4044291A JP H04278706 A JPH04278706 A JP H04278706A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistors
constant current
circuit
transistor
collector
Prior art date
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Pending
Application number
JP3040442A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanobu Shinoda
篠田 匡暢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
Original Assignee
NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd filed Critical NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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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
に入力ダイナミックレンジが広くかつ低電圧の電源で動
作させる差動増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の差動増幅回路は、図3に
示すように、差動回路5と、負荷4と、定電流源ISと
を含んで構成されていた。
【0003】差動回路5は、トランジスタQ1,Q2,
Q11,Q12で構成される。差動対のトランジスタQ
1,Q2のベースに、それぞれ、正補の入力端子TI,
TIIが接続されている。トランジスタQ1のコレクタ
は電源VDに、トランジスタQ2のコレクタは負荷4と
出力端子TOにそれぞれ接続されている。トランジスタ
Q11,Q12は、コレクタとベースを接続したダイオ
ード接続され、コレクタ側がそれぞれトランジスタQ1
,Q2のエミッタに接続され、エミッタは共通接続され
て定電流源ISに接続される。ダイオード接続されたト
ランジスタQ11,Q12は、差動増幅回路の入力ダイ
ナミックレンジを広げるためのものである。
【0004】次に、動作について説明する。
【0005】ここで、入力端子TIに電圧V1、入力端
子T2に電圧V2がそれぞれ入力され、定電流源ISの
電流I0=I1+I2、トランジスタQ1,Q11の各
ベースエミッタ間電圧をVBE1、トランジスタQ1,
Q11のコレクタ電流(ほぼエミッタ電流)をI1、ト
ランジスタQ2,Q12の各ベースエミッタ間電圧をV
BE2、トランジスタQ2,Q12のコレクタ電流(ほ
ぼエミッタ電流)をI2とする。
【0006】入力ダイナミックレンジV1−V2は次式
で示される。
【0007】
【0008】ここで、トランジスタQ1,Q2にほとん
どの定電流源ISの電流が流れているものとすると、I
1/I2=0.99I0/0.01I0であるので、V
1−V2は次のようになる。
【0009】
【0010】また、利得Gは、負荷4をRLとすると次
式で表される。
【0011】
【0012】ここで、電源VDの電圧を3Vとすると、
定電流源ISの両端の電圧を1V配分し、トランジスタ
Q1,Q11およびQ2,Q12の2個直列分のベース
エミッタ間電圧は1.4Vであるので、入力端子TI,
T2の電位VIは2.4Vに設定する。このときの出力
端子TOの電圧VOは次式で表わされる。
【0013】
【0014】また、最大出力振幅Vomは、
【0015
【0016】となる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の差動増
幅回路は、差動対のトランジスタが飽和しない範囲の電
圧で使用するために出力振幅が大きくとれないという欠
点があった。さらに、入力ダイナミックレンジを拡大す
るため、差動対のトランジスタのエミッタ側のダイオー
ドの直列個数を増加しようとすると差動回路の飽和レベ
ルがますます低下し、増幅回路として成立しなくなると
いう問題点があった。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の差動増幅回路は
、差動回路を構成する第一および第二のトランジスタと
、前記第一および第二のトランジスタのエミッタにそれ
ぞれ接続した第一および第二の定電流源と、前記第一お
よび第二のトランジスタのエミッタに前記第一および第
二のトランジスタと逆の導電方向となるようそれぞれ一
方の端子を接続し他方の端子を共通接続して第三の定電
流源に接続した第一および第二のダイオードとを備え、
前記第一,第二および第三の定電流源の電流値をほぼ等
しく設定するものである。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0020】図1は本発明の差動増幅回路の一実施例を
示す回路図である。
【0021】本実施例の差動増幅回路は、図1に示すよ
うに、差動回路1と、カレントミラー回路2,3と、負
荷4と、定電流源を構成するトランジスタQ5,Q6と
を含んで構成されている。
【0022】差動回路1は、トランジスタQ1〜Q4で
構成される。差動対のトランジスタQ1,Q2のベース
に、それぞれ、正補の入力端子TI,TIIが接続され
ている。トランジスタQ1のコレクタは電源VDに、ト
ランジスタQ2のコレクタは負荷4と出力端子TOにそ
れぞれ接続されている。トランジスタQ3,Q4は、コ
レクタとベースを接続してダイオード接続されている。 それぞれのエミッタ側がトランジスタQ1,Q2のエミ
ッタに接続され、コレクタ側は共通接続されて定電流源
であるカレントミラー回路2の出力側のトランジスタQ
7のコレクタに接続されている。
【0023】カレントミラー回路2は、それぞれ電源V
Dに接続されたエミッタ抵抗R3,R4を有するトラン
ジスタQ7,Q8で構成され、入力側のトランジスタQ
8のコレクタはカレントミラー回路3の電流出力側のト
ランジスタQ9のコレクタに接続されている。
【0024】カレントミラー回路3は、それぞれ接地さ
れたエミッタ抵抗R5,R6を有するトランジスタQ9
,Q10で構成され、入力側のトランジスタQ10のコ
レクタは定電流源IS1に接続されている。
【0025】トランジスタQ1,Q2のエミッタは、そ
れぞれ、接地されたエミッタ抵抗R1,R2を有するト
ランジスタQ5,Q6のコレクタに接続されている。ま
た、トランジスタQ5,Q6のベースは定電流源IS1
に接続されている。
【0026】したがって、定電流源IS1により、カレ
ントミラー回路2,3およびトランジスタQ5,Q6の
電流値が設定されることになる。
【0027】さらに、トランジスタQ5,Q6およびカ
レントミラー回路2のトランジスタQ7のコレクタ電流
を同一にするため、これらを同一サイズのトランジスタ
とし、また、これらのエミッタ抵抗R1〜R3も同一値
の抵抗とする。
【0028】同様に、トランジスタQ7,Q8も同一サ
イズとし、また、エミッタ抵抗R3,R4も同一抵抗値
とする。
【0029】次に、本実施例の動作について説明する。
【0030】前述の従来の例と同様に、入力端子TIに
電圧V1、入力端子T2に電圧V2がそれぞれ入力され
、トランジスタQ1のベースエミッタ間電圧をVBE1
、トランジスタQ1のコレクタ電流(ほぼエミッタ電流
)をI1、トランジスタQ2のベースエミッタ間電圧を
VBE2、トランジスタQ2のコレクタ電流(ほぼエミ
ッタ電流)をI2、トランジスタQ3のベースエミッタ
間電圧をVBE12、トランジスタQ3のコレクタ電流
(ほぼエミッタ電流)をI12、トランジスタQ4のベ
ースエミッタ間電圧をVBE22、トランジスタQ4の
コレクタ電流(ほぼエミッタ電流)をI22とする。
【0031】入力ダイナミックレンジV1−V2は次式
で示される。
【0032】
【0033】ここで、
【0034】
【0035】であるから、入力ダイナミックレンジV1
−V2は次式のようになる。
【0036】
【0037】すなわち、(1)式と同一になり、したが
って、入力ダイナミックレンジも従来例と同一である。
【0038】また、利得Gは、負荷4をRLとすると次
式で表される。
【0039】
【0040】すなわち、(2)式と同一になり、したが
って、従来例と同一の利得が得られる。
【0041】次に、従来例と同様の条件、すなわち、電
源VDの電圧を3Vとする。定電流源となるトランジス
タQ5,Q6は飽和しないようにコレクタ電圧として1
Vを配分し、トランジスタQ1,Q2のベースエミッタ
間電圧は約0.7Vであるので、入力端子TI,T2の
電位VIは1.7Vに設定する。このときの出力端子T
Oの電圧VOは次式で表わされる。
【0042】
【0043】また、最大出力振幅Vomは、
【0044
【0045】となる。すなわち、従来の回路の2倍の出
力信号振幅が得られ、しかも、入力ダイナミックレンジ
も出力信号振幅に無関係に拡大できることを示す。
【0046】次に、本発明の第二の実施例について説明
する。
【0047】図2は本発明の第二の実施例を示す回路図
である。
【0048】図1に示す第一の実施例に対する本実施例
の相違点は、差動回路1に対応する差動回路6は、差動
対を構成するトランジスタQ1,Q2のエミッタに直列
にダイオード接続したトランジスタQ11,Q12のコ
レクタを接続し、トランジスタQ11,Q12のエミッ
タに、図1のダイオード接続のトランジスタQ3,Q4
に代ってトランジスタQ31〜Q33,Q41〜Q43
からなるダイオードアレイを接続していること、また、
図1の負荷4の代りにトランジスタQ13,Q14から
なるカレントミラー回路7をアクティブ負荷としている
ことである。
【0049】次に、本実施例の動作について説明する。
【0050】前述の従来の例および第一の実施例と同様
に、入力端子TIに電圧V1、入力端子T2に電圧V2
がそれぞれ入力され、トランジスタQ1,Q11のベー
スエミッタ間電圧をそれぞれVBE1、トランジスタQ
1,Q11のコレクタ電流(ほぼエミッタ電流)をI1
、トランジスタQ2,Q12のベースエミッタ間電圧を
それぞれVBE2、トランジスタQ2,Q12のコレク
タ電流(ほぼエミッタ電流)をI2、トランジスタQ3
1〜Q33のそれぞれのベースエミッタ間電圧をVBE
12、トランジスタQ31〜Q33のコレクタ電流(ほ
ぼエミッタ電流)をI12、トランジスタQ41〜Q4
3のそれぞれのベースエミッタ間電圧をVBE22、ト
ランジスタQ41〜Q43のコレクタ電流(ほぼエミッ
タ電流)をI22とする。
【0051】入力ダイナミックレンジV1−V2は次式
で示される。
【0052】
【0053】すうなわち、従来例である(1)式に比較
して入力ダイナミックレンジが2.5倍となる。
【0054】また、利得Gは、次式で表される。
【0055】
【0056】したがって、定電流源IS1の電流値I0
を従来例の2.5倍に設定することにより従来例と同一
の利得を得られる。
【0057】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限られることなく種々の変形が可能で
ある。
【0058】たとえば、実施例では、NPN形のバイポ
ーラトランジスタを用いて構成しているが、PNP形の
バイポーラトランジスタを用いても同様の効果が得られ
ることは当然である。また、NチャンネルMOSトラン
ジスタ、あるいは、PチャンネルMOSトランジスタを
用いることも本発明の主旨を逸脱しない限り適用できる
ことは勿論である。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の差動増幅
回路は、差動回路を構成する2つのトランジスタのエミ
ッタにそれぞれ接続した第一,第二の2つの定電流源と
、各トランジスタのエミッタにトランジスタと逆の導電
方向にダイオードをそれぞれ接続し、ダイオードの他方
の端子を共通接続して第三の定電流源に接続し、第一,
第二および第三の定電流源の電流値をほぼ等しく設定す
ることにより、低電圧の電源においても差動対のトラン
ジスタに十分な電圧を配分できるので、出力振幅を大き
くとれるという効果がある。さらに、差動対のトランジ
スタのエミッタ側の第三の定電流源に接続されたダイオ
ードの直列個数を増加することにより、差動回路の飽和
レベルを犠牲にすることなく入力ダイナミックレンジを
拡大することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の差動増幅回路の一実施例を示す回路図
である。
【図2】本発明の差動増幅回路の第二の実施例を示す回
路図である。
【図3】従来の差動増幅回路の一例を示す回路図である
【符号の説明】
1,5,6    差動回路 2,3,7    カレントミラー回路4    負荷 Q1〜Q14,Q31〜Q33,Q41〜Q43   
 トランジスタ R1〜R8    抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  差動回路を構成する第一および第二の
    トランジスタと、前記第一および第二のトランジスタの
    エミッタにそれぞれ接続した第一および第二の定電流源
    と、前記第一および第二のトランジスタのエミッタに前
    記第一および第二のトランジスタと逆の導電方向となる
    ようそれぞれ一方の端子を接続し他方の端子を共通接続
    して第三の定電流源に接続した第一および第二のダイオ
    ードとを備え、前記第一,第二および第三の定電流源の
    電流値をほぼ等しく設定することを特徴とする差動増幅
    回路。
  2. 【請求項2】  差動回路を構成する第一および第二の
    トランジスタと、前記第一および第二のトランジスタの
    ソースにそれぞれ接続した第一および第二の定電流源と
    、前記第一および第二のトランジスタのソースに前記第
    一および第二のトランジスタと逆の導電方向となるよう
    それぞれ一方の端子を接続し他方の端子を共通接続して
    第三の定電流源に接続した第一および第二のダイオード
    とを備え、前記第一,第二および第三の定電流源の電流
    値をほぼ等しく設定することを特徴とする差動増幅回路
  3. 【請求項3】  前記第一および第二のトランジスタは
    NPN形のバイポーラトランジスタであり、前記第一お
    よび第二のダイオードはコレクタとベースとを接続した
    NPN形のバイポーラトランジスタを1またはそれ以上
    の個数を直列接続したものであることを特徴とする請求
    項1記載の差動増幅回路。
JP3040442A 1991-03-07 1991-03-07 差動増幅回路 Pending JPH04278706A (ja)

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JP3040442A JPH04278706A (ja) 1991-03-07 1991-03-07 差動増幅回路

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130209621A1 (en) * 2010-07-08 2013-08-15 Osamu Nakagiri Beverage extraction filter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130209621A1 (en) * 2010-07-08 2013-08-15 Osamu Nakagiri Beverage extraction filter
US9028897B2 (en) * 2010-07-08 2015-05-12 Ucc Ueshima Coffee Co., Ltd. Beverage extraction filter

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19981027