JPH05243870A - 差動増幅器 - Google Patents

差動増幅器

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JPH05243870A
JPH05243870A JP4310692A JP4310692A JPH05243870A JP H05243870 A JPH05243870 A JP H05243870A JP 4310692 A JP4310692 A JP 4310692A JP 4310692 A JP4310692 A JP 4310692A JP H05243870 A JPH05243870 A JP H05243870A
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JP
Japan
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differential
signal
amplifier
transistor
unit
Prior art date
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Pending
Application number
JP4310692A
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English (en)
Inventor
Atsushi Furukawa
篤 古川
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Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH05243870A publication Critical patent/JPH05243870A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】同一の帯域特性を有しかつ入出力の関係に直線
性(リニアリティー)のある範囲が広い差動増幅器を実
現すること 【構成】差動信号を入力する入力段用とレベルシフト用
の各々一対のエミッタフォロアと、差動負極性を増幅す
る第1の誤差補正部と、差動正極性を増幅する第2の誤
差補正部と、第1の誤差補正部変化分と差動正極性の信
号の加算分を増幅する第1の増幅部と、第2の誤差補正
部変化分と差動負極性の信号の加算分を増幅する第2の
増幅部と、を設け、第1及び第2の誤差補正部と第1及
び第2の増幅部との利得率等に関する周波数特性は同一
あるいは一定の関係を保ち、差動信号の増幅における誤
差が打ち消されることを特徴とする差動増幅器である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、利得誤差補正回路を付
加することで、高いリニアリティー特性を有する広帯域
差動増幅器に関する
【0002】
【従来の技術】まず、基本的な広域差動増幅器について
説明する。図3に基本的な差動増幅回路をしめす。
11,Q12はNPNトランジスタで、各々のベース端子
が差動信号を入力する入力端子になっている。R11,R
12は抵抗である。また、トランジスタQ11のコレクタ端
子に流れこむ電流値をI11とし、トランジスタQ12のコ
レクタ端子に流れこむ電流値をI12とする。また、これ
らトランジスタQ11,Q12を駆動するための電流源から
供給される電流値をI10とする。このとき、Q11のベー
ス端子には電圧値V11がトランジスタQ12のベース端子
には電圧値V12が入力され、この電圧値の差が(V11
12)が電流値をI11の変化に比例する。
【0003】ところが、このような構成において利得を
高い周波数まである程度一定に保つためには、抵抗
11,R12の抵抗値Reのをある程度小さい値にしなけ
ればならない。すると、トランジスタのベース・エミッ
タ間電圧は、コレクタ電流に対して対数的に変化するた
め入力電圧がある程度大きくなると利得が小さくなり、
図4の破線の特性となる。すなわち、理想とする実線で
あらわした直線的な変化が破線に示すような対数関数的
変化となる。以下にこの理想の直線と破線との差を誤差
と呼ぶ。参考のためにこのような回路において一般に用
いられている入出力関係に式を以下に示す。 V11−V12=2×Re×(I11−I10)+(kT/q) ×ln(I11/(2×I10−I11)) kはボルツマン定数、qは電子の荷電、Tは絶対温度で
ある。この式からReが小さくなると入力電圧の変動に
対し出力電流の変動(I11の変動)と理想出力電流との
差(誤差)には対数指数的要因が増してくることが理解
される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このため入出力の関係
に直線性(リニアリティー)のある範囲が非常に狭くな
るという問題があった。よって、本発明は実質的同一の
帯域特性を有しかつ入出力の関係に直線性(リニアリテ
ィー)のある範囲が広い広域差動増幅器を実現すること
を目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、差動正極性の
信号を入力する第1の入力段部と、差動負極性の信号を
入力する第2の入力段部と、差動正極性の信号を入力
し、動作点の電圧を変化して出力する第1のレベルシフ
ト部と、差動負極性の信号を入力、動作点の電圧を変化
して出力する第2のレベルシフト部と、前記第2のレベ
ルシフト部からの信号の変化分を増幅して出力する第1
の誤差補正部と、前記第1のレベルシフト部からの信号
の変化分を増幅して出力する第2の誤差補正部と、前記
第1の入力段部からの信号と第1の誤差補正部から信号
のうち変化分を加算して出力する第1の加算部と、前記
第2の入力段部からの信号と第2の誤差補正部から信号
のうち変化分を加算して出力する第2の加算部と、前記
第1の加算部から変化分を増幅して出力する第1の増幅
部と、前記第2の加算部から変化分を増幅して出力する
第2の増幅部とを設け、第1及び第2の誤差補正部と第
1及び第2の増幅部との利得率等に関する周波数特性は
実質的同一あるいは実質的一定の関係を保ち、差動信号
の増幅における誤差が打ち消されることを特徴とする差
動増幅器である。
【0006】
【作用】差動増幅器に於ける増幅段の誤差分をキャンセ
ルする誤差補正回路を付加するから入力電圧の広い範囲
において直線性を保つことができる。
【0007】
【実施例】図1は、本発明の基本的構成図である。1,
2は入力段部で、具体的にはエッミタフォロワの構成と
なっている。入力段部1には差動入力信号のうち正極性
のものが入力され、入力段部2には差動入力信号のうち
負極性のものが入力される。3,4はレベルシフト部で
ある。この構成は入力段部と同様のエッミタフォロワに
ダイオード接続がなされているものが一般的である。レ
ベルシフト部3には差動入力信号のうち正極性のものが
入力され、レベルシフト部4には差動入力信号のうち負
極性のものが入力される。このレベルシフト部3,4が
設けられた目的は、誤差補正部5,6にて動作点を活性
領域にするためである。誤差補正部5はレベルシフト部
4からの信号を入力し、誤差補正部6はレベルシフト部
3からの信号を入力する。7,8は加算部である。この
加算部7,8は実際に回路上に存在するものではなく概
念的なものである。加算部7は入力段部1からの信号に
誤差補正部5の変化分を加算し、加算部8は入力段部2
からの信号に誤差補正部6の変化分を加算するものであ
る。具体的な動作としては、実施例で説明する。9,1
0は増幅部であり、本来の増幅動作の基礎となる部分で
ある。増幅部9は加算部7からの出力を増幅し、増幅部
10は加算部8からの出力を増幅するものである。
【0008】図2にNPNトランジスタをもちいて実際
に回路構成をした場合の基本的回路図である。Q1〜8
は,NPNトランジスタ(以下、トランジスタと呼
ぶ)、R1〜4は抵抗、D1,D2はツェナーダイオー
ド(以下、ダイオードと呼ぶ)である。差動正極性の信
号(V3)はトランジスタQ3のベース端子及びトラン
ジスタQ5のベース端子に入力される。差動負極性の信
号(V4)はトランジスタQ4のベース端子及びトラン
ジスタQ6のベース端子に入力される。トランジスタQ
3とトランジスタQ4は、差動増幅器の入力段部に該当
する。トランジスタQ5のエミッタ端子はダイオードD
2のカソード端子に接続し、トランジスタQ6のエミッ
タ端子はダイオードD1のカソード端子に接続される。
ダイオードD1,2ともに電流値ICOを持つ電流源によ
り駆動されている。トランジスタQ5とダイオードD2
若しくはトランジスタQ6とダイオードD1は各々レベ
ルシフト部を構成する。ダイオードD1のアノード端子
はトランジスタQ7のベース端子に接続し、ダイオード
D2のアノード端子はトランジスタQ8のベース端子に
接続する。トランジスタQ7のエミッタ端子は抵抗R3
に接続しトランジスタQ8のエミッタ端子は抵抗R4に
接続し、抵抗R3の逆側端子と抵抗R4の逆側端子が接
続しかつ電流値IO’の電流源に接続する。このトラン
ジスタQ7と抵抗R3若しくはトランジスタQ8と抵抗
R4は各々誤差補正部となる。トランジスタQ7のコレ
クタ端子はトランジスタQ3のエミッタ端子及びトラン
ジスタQ1のベース端子に接続し、トランジスタQ8の
コレクタ端子はトランジスタQ4のエミッタ端子及びト
ランジスタQ2のベース端子に接続する。トランジスタ
Q1のエミッタ端子は抵抗R1に接続しトランジスタQ
2のエミッタ端子は抵抗R2に接続し、抵抗R1の逆側
端子と抵抗R2の逆側端子が接続しかつ電流値IOの電
流源に接続する。このトランジスタQ1と抵抗R1若し
くはトランジスタQ2と抵抗R2は各々増幅部となる。
【0009】この様な構成の回路動作を説明する。前提
として、トランジスタQ1,Q2,Q7,Q8の特性は
等しく且つ抵抗R1〜R4の抵抗値をすべてReとし、
また電流値IO=IO’は等しいものとする。差動信号が
入力されるすなわち(V3−V4)=0でなくなると、こ
の変動分は、トランジスタQ3,Q4によって(V1
2)として伝達され、増幅部であるトランジスタQ
1,Q2の各々のベース端子に入力される。このため従
来例のところでも説明したようにI1が変動する。一
方、(V3−V4)の変動分はトランジスタQ5,Q6、
ダイオードD1,D2によって(V6−V5)として伝達
され、誤差補正部であるトランジスタQ7,Q8の各々
のベース端子に入力される。V6はトランジスタQ8の
ベース端子、V5はトランジスタQ7のベース端子に入
力される電圧である。(V1−V2)=(V6−V5)であ
るので、誤差補正部と増幅部における入出力関係から、
1=I4,I2=I3と考えてよい。ただしこのときトラ
ンジスタQ1,Q2のベース電流は考慮していない。
【0010】さらに詳しく上記の動作を説明するため
に、トランジスタQ2について説明する。たとえば(V
3−V4)<0となるような差動入力信号が入力されたと
する。このときトランジスタQ2のコレクタ電流の電流
値であるI2は、電流源により定められているIO/2
(いわゆるバイアス電流)よりも大きい値になるためト
ランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧が大きくな
る。この時は上記でも説明したとおり、トランジスタQ
3のエミッタ電流の電流値であるI3は、I2=I3とい
う関係にあるので、従来例で説明したトランジスタQ2
でこのときすでに発生しているベース・エミッタ間電圧
における誤差はトランジスタQ3で発生したベース・エ
ミッタ間電圧における誤差と逆符号であるからこれがフ
ィードバックされることで電流I1の変動に基づいて考
察するとトランジスタQ2のベース・エミッタ間電圧の
誤差が打ち消されていることになる。
【0011】トランジスタQ1についても同様の動作と
なり、差動入力信号の変動分に基づいて考察するとV3
−V4は((トランジスタQ1のエミッタ電圧)−(ト
ランジスタQ2のエミッタ電圧))になり、このエミッ
タ電圧の変動に抵抗値Reをかけるたものが電流値I1
びI2になる。このため、V3−V4の変化に対し従来よ
りもかなり直線的に出力電流値I1が変化することにな
る。
【0012】
【発明の効果】よって、本発明により広域動作をするす
なわち差動段のゲインを定めるエミッタ抵抗が小さい差
動増幅器にあっても広い動作範囲(振幅における)にお
いてリニアリティーをもつことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的構成図である。
【図2】本発明の実施例の基本的回路図である。
【図3】差動増幅器の基本的構成図である。
【図4】差動増幅器の入出力特性の基本的動作図であ
る。
【符号の説明】
1,2 入力段部 3,4 レベルシフト部 5,6 誤差補正部 7,8 加算部 9,10 増幅部 Q1〜8 NPNトランジスタ R1〜4 抵抗 D1,D2 ツェナーダイオード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 差動正極性の信号を入力する第1の入力
    段部と、 差動負極性の信号を入力する第2の入力段部と、 差動正極性の信号を入力し、動作点の電圧を変化して出
    力する第1のレベルシフト部と、 差動負極性の信号を入力し、動作点の電圧を変化して出
    力する第2のレベルシフト部と、 前記第2のレベルシフト部からの信号の変化分を増幅し
    て出力する第1の誤差補正部と、 前記第1のレベルシフト部からの信号の変化分を増幅し
    て出力する第2の誤差補正部と、 前記第1の入力段部からの信号と第1の誤差補正部から
    信号のうち変化分を加算して出力する第1の加算部と、 前記第2の入力段部からの信号と第2の誤差補正部から
    信号のうち変化分を加算して出力する第2の加算部と、 前記第1の加算部から変化分を増幅して出力する第1の
    増幅部と、 前記第2の加算部から変化分を増幅して出力する第2の
    増幅部とを設け、第1及び第2の誤差補正部と第1及び
    第2の増幅部との利得率等に関する周波数特性は実質的
    同一あるいは実質的一定の関係を保ち、差動信号の増幅
    における誤差が打ち消されることを特徴とする差動増幅
    器。
JP4310692A 1992-02-28 1992-02-28 差動増幅器 Pending JPH05243870A (ja)

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JP4310692A JPH05243870A (ja) 1992-02-28 1992-02-28 差動増幅器

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JP4310692A JPH05243870A (ja) 1992-02-28 1992-02-28 差動増幅器

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JP (1) JPH05243870A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007043604A (ja) * 2005-08-05 2007-02-15 Sony Corp 出力回路、差動出力回路及びテレビ放送受信装置
US7728667B2 (en) 2007-08-31 2010-06-01 Yokogawa Electric Corporation Differential amplifier

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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