JPH06105858B2 - 広帯域増幅器 - Google Patents
広帯域増幅器Info
- Publication number
- JPH06105858B2 JPH06105858B2 JP62205012A JP20501287A JPH06105858B2 JP H06105858 B2 JPH06105858 B2 JP H06105858B2 JP 62205012 A JP62205012 A JP 62205012A JP 20501287 A JP20501287 A JP 20501287A JP H06105858 B2 JPH06105858 B2 JP H06105858B2
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- Japan
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- current
- voltage
- transistor
- npn transistor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、特に半導体集積回路に好ましく適用すること
ができる広帯域増幅器に関するものである。
ができる広帯域増幅器に関するものである。
一般に、トランジスタは半導体集積回路に使用した場
合、NPN型に比べてPNP型の方が高周波性能が著しく劣
る。このため、広帯域増幅器を設計する場合、信号電流
が流れる経路はNPNトランジスタのみで構成しなければ
ならない。
合、NPN型に比べてPNP型の方が高周波性能が著しく劣
る。このため、広帯域増幅器を設計する場合、信号電流
が流れる経路はNPNトランジスタのみで構成しなければ
ならない。
従来この種の増幅器として第５図に示すものがある。図
において、１は一対のNPNトランジスタQ1,Q2からなる差
動増幅器であり、該差動増幅器１の入力INであるトラン
ジスタQ1,Q2のベース、ベース間に入力電圧が印加され
る。２は差動増幅器１に所定の直流バイアス電流を与え
る電流源であり、コレクタが差動増幅器１のトランジス
タQ1,Q2の相互接続されたエミッタに接続され、エミッ
タが抵抗R1を介してアースに接続されたNPNトランジス
タQ3からなり、該トランジスタQ3のベースにバイアス電
圧VBが印加されている。３は差動増幅器１の負荷抵抗で
あり、一方のトランジスタQ2のコレクタと電源VCCとの
間に接続されている。
において、１は一対のNPNトランジスタQ1,Q2からなる差
動増幅器であり、該差動増幅器１の入力INであるトラン
ジスタQ1,Q2のベース、ベース間に入力電圧が印加され
る。２は差動増幅器１に所定の直流バイアス電流を与え
る電流源であり、コレクタが差動増幅器１のトランジス
タQ1,Q2の相互接続されたエミッタに接続され、エミッ
タが抵抗R1を介してアースに接続されたNPNトランジス
タQ3からなり、該トランジスタQ3のベースにバイアス電
圧VBが印加されている。３は差動増幅器１の負荷抵抗で
あり、一方のトランジスタQ2のコレクタと電源VCCとの
間に接続されている。
以上の構成により、トランジスタQ1,Q2のベース、ベー
ス間に印加させる入力電圧が変化すると、これに応じて
変化する電流がトランジスタQ2のコレクタに流れる。こ
の電流変化は負荷抵抗３によって電圧変化に変換され、
所望の増幅作用を受けた信号が出力OUTである負荷抵抗
３とトランジスタQ2のコレクタとの接続点から出力され
る。
ス間に印加させる入力電圧が変化すると、これに応じて
変化する電流がトランジスタQ2のコレクタに流れる。こ
の電流変化は負荷抵抗３によって電圧変化に変換され、
所望の増幅作用を受けた信号が出力OUTである負荷抵抗
３とトランジスタQ2のコレクタとの接続点から出力され
る。
上述した従来の構成の場合、接地電位GNDから電源VCCの
方にNPNトランジスタが直列に積み上げられ、この積み
上げられたNPNトランジスタが飽和しないような動作電
圧を与えなければならないので、出力のダイナミックレ
ンジが大きくとれないという欠点がある。
方にNPNトランジスタが直列に積み上げられ、この積み
上げられたNPNトランジスタが飽和しないような動作電
圧を与えなければならないので、出力のダイナミックレ
ンジが大きくとれないという欠点がある。
第６図は第５図の増幅器の概略のダイナミックレンジを
示す。この第６図では、NPNトランジスタQ2の飽和に関
する動作限界でのコレクタ−ベース間電圧を0V、NPNト
ランジスタQ2の動作時のベース−エミッタ間電圧をVBE
（≒0.7V）、電流源を構成するNPNトランジスタQ3のベ
ース電位をVB（≒1V）としていて、出力のダイナミック
レンジはVCC−（VBE＋VB）となっている。
示す。この第６図では、NPNトランジスタQ2の飽和に関
する動作限界でのコレクタ−ベース間電圧を0V、NPNト
ランジスタQ2の動作時のベース−エミッタ間電圧をVBE
（≒0.7V）、電流源を構成するNPNトランジスタQ3のベ
ース電位をVB（≒1V）としていて、出力のダイナミック
レンジはVCC−（VBE＋VB）となっている。
本発明は上述のような従来のものの欠点を除去するため
になされたもので、与えられた電源電圧において、出来
るだけ大きなダイナミックレンジを実現することができ
る広帯域増幅器を提供することを目的としている。
になされたもので、与えられた電源電圧において、出来
るだけ大きなダイナミックレンジを実現することができ
る広帯域増幅器を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため本発明によりなされた広帯域増
幅器は、NPNトランジスタからなる電圧電流変換手段に
対してNPNトランジスタからなる第１の電流源とPNPトラ
ンジスタからなる第２の電流源とを直列に接続し、電圧
電流変換手段に第１の直流バイアス電流に重畳して信号
電流を流し、第２の電流源から第１の直流バイアス電流
に第２のバイアス電流を加えた電流を供給し、第２の電
流源と電圧電流変換手段との接続点に接続したNPNトラ
ンジスタからなるレベルシフト手段により第２の電流源
のPNPトランジスタと電圧電流変換手段のNPNトランジス
タとに動作電圧を与え、該レベルシフト手段に流れる電
流に応じてNPNトランジスタからなる電流ミラー回路が
出力する電流を電流電圧変換手段が電圧に変換して出力
することにより、信号電流路がNPNトランジスタのみに
より形成され、かつ出力部が電流ミラー回路のNPNトラ
ンジスタを基準電位に１段積み上げた構成となり、広帯
域の信号増幅を大きなダイナミックレンジをもって行う
ことができるようになっている。
幅器は、NPNトランジスタからなる電圧電流変換手段に
対してNPNトランジスタからなる第１の電流源とPNPトラ
ンジスタからなる第２の電流源とを直列に接続し、電圧
電流変換手段に第１の直流バイアス電流に重畳して信号
電流を流し、第２の電流源から第１の直流バイアス電流
に第２のバイアス電流を加えた電流を供給し、第２の電
流源と電圧電流変換手段との接続点に接続したNPNトラ
ンジスタからなるレベルシフト手段により第２の電流源
のPNPトランジスタと電圧電流変換手段のNPNトランジス
タとに動作電圧を与え、該レベルシフト手段に流れる電
流に応じてNPNトランジスタからなる電流ミラー回路が
出力する電流を電流電圧変換手段が電圧に変換して出力
することにより、信号電流路がNPNトランジスタのみに
より形成され、かつ出力部が電流ミラー回路のNPNトラ
ンジスタを基準電位に１段積み上げた構成となり、広帯
域の信号増幅を大きなダイナミックレンジをもって行う
ことができるようになっている。
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
第１図は本発明による広帯域増幅器の一実施例を示す回
路である。図において、11は一対のNPNトランジスタ
Q11,Q12からなる差動増幅器であり、入力INであるトラ
ンジスタQ11,Q12のベース、ベース間に印加される入力
電圧の変化を電流変化に変換する。12はNPNトランジス
タQ13,Q14,Q15、抵抗R11,R12,R13、バイアス電源VB1か
らなる電流源であり、トランジスタQ13,Q14は差動増幅
器11にバイアス電圧に応じた直流バイアス電流を与える
電流源として働く。13はPNPトランジスタQ16,Q17、抵抗
R14,R15からなる電流ミラー回路であり、トランジスタQ
16は電流源12のトランジスタQ13,Q14の直流バイアス電
流の和の半分の電流値と所定のバイアス電流値とを加え
た電流を流す直流電流源として働く。
路である。図において、11は一対のNPNトランジスタ
Q11,Q12からなる差動増幅器であり、入力INであるトラ
ンジスタQ11,Q12のベース、ベース間に印加される入力
電圧の変化を電流変化に変換する。12はNPNトランジス
タQ13,Q14,Q15、抵抗R11,R12,R13、バイアス電源VB1か
らなる電流源であり、トランジスタQ13,Q14は差動増幅
器11にバイアス電圧に応じた直流バイアス電流を与える
電流源として働く。13はPNPトランジスタQ16,Q17、抵抗
R14,R15からなる電流ミラー回路であり、トランジスタQ
16は電流源12のトランジスタQ13,Q14の直流バイアス電
流の和の半分の電流値と所定のバイアス電流値とを加え
た電流を流す直流電流源として働く。
14はNPNトランジスタQ18,Q19,Q20からなるレベルシフト
回路であり、これは差動増幅器11と電流ミラー回路13の
トランジスタQ16からなる電流源とに所定の動作電圧を
与える。15はトランジスタQ21,Q22、抵抗R16,R17からな
る電流ミラー回路であり、これは信号電流と所定の直流
バイアス電流とをミラー出力する。16は抵抗R18からな
る負荷抵抗であり、これは電流ミラー回路15のミラー出
力電流を電圧に変換し、出力OUTから出力する。
回路であり、これは差動増幅器11と電流ミラー回路13の
トランジスタQ16からなる電流源とに所定の動作電圧を
与える。15はトランジスタQ21,Q22、抵抗R16,R17からな
る電流ミラー回路であり、これは信号電流と所定の直流
バイアス電流とをミラー出力する。16は抵抗R18からな
る負荷抵抗であり、これは電流ミラー回路15のミラー出
力電流を電圧に変換し、出力OUTから出力する。
また、I1は差動増幅器11によって電流に変換された信号
電流と直流バイアス電流とが重畳した電流、I2は電流ミ
ラー回路13のトランジスタQ16で形成される直流電流、I
3は電流I2から電流I1を差し引いた結果で、信号電流を
含む。I4は電流I3に基づき電流ミラー回路15がミラー出
力する電流、VOUTは電流I4が負荷抵抗16によって電圧に
変換されて得られる出力電圧である。
電流と直流バイアス電流とが重畳した電流、I2は電流ミ
ラー回路13のトランジスタQ16で形成される直流電流、I
3は電流I2から電流I1を差し引いた結果で、信号電流を
含む。I4は電流I3に基づき電流ミラー回路15がミラー出
力する電流、VOUTは電流I4が負荷抵抗16によって電圧に
変換されて得られる出力電圧である。
以上の構成において、今、差動増幅器11によって電流に
変換された信号電流をIS、トランジスタQ12のコレクタ
に流れる直流バイアス電流をIbias1とすると、 I1＝Is＋Ibias1 ……（１） となる。電流ミラー回路13のトランジスタQ16からの電
流I2は上記Ibias1に所定のバイアス電流Ibias2を加えた
ものであり、 I2＝Ibias1＋Ibias2 ……（２） で表わされる。
変換された信号電流をIS、トランジスタQ12のコレクタ
に流れる直流バイアス電流をIbias1とすると、 I1＝Is＋Ibias1 ……（１） となる。電流ミラー回路13のトランジスタQ16からの電
流I2は上記Ibias1に所定のバイアス電流Ibias2を加えた
ものであり、 I2＝Ibias1＋Ibias2 ……（２） で表わされる。
I3＝I2−I1 ……（３） であるので、式（３）に式（１），（２）を代入する
と、 I3＝IS＋Ibias2 ……（４） となる。電流ミラー回路15の入出力が１対１であるとす
ると、 I4＝I3＝IS＋Ibias2 ……（５） である。
と、 I3＝IS＋Ibias2 ……（４） となる。電流ミラー回路15の入出力が１対１であるとす
ると、 I4＝I3＝IS＋Ibias2 ……（５） である。
従って、出力電圧VOUTは、 VOUT＝VCC−I4・R18 ＝VCC−R18（IS＋Ibias2） ＝VCC−Ibias2・R18−Is・R18 …（６） となり、信号電流ISに応じた出力電圧が得られる。
以上のように、増幅器の出力部はGNDから電流ミラー回
路15のNPNトランジスタ１段のみを積み上げた構成とな
っているので、このNPNトランジスタのベース電位をV1
とし、第６図に示した従来のダイナミックレンジと同様
な条件で第１図の回路のダイナミックレンジを示すと、
第２図のようになり、与えられた電源電圧VCCにおいて
可能な限りダイナミックレンジが大きくなっている。
路15のNPNトランジスタ１段のみを積み上げた構成とな
っているので、このNPNトランジスタのベース電位をV1
とし、第６図に示した従来のダイナミックレンジと同様
な条件で第１図の回路のダイナミックレンジを示すと、
第２図のようになり、与えられた電源電圧VCCにおいて
可能な限りダイナミックレンジが大きくなっている。
なお、上述の実施例では、入力信号を電流に変換する手
段として差動増幅器11を用いたが、第３図のようにトラ
ンジスタQ31、抵抗R31からなるベース接地増幅器30を用
いてもよい。なお、VB2はトランジスタQ31のバイアス電
源である。
段として差動増幅器11を用いたが、第３図のようにトラ
ンジスタQ31、抵抗R31からなるベース接地増幅器30を用
いてもよい。なお、VB2はトランジスタQ31のバイアス電
源である。
また、第１図の実施例では、電流ミラー回路13,15とし
て最も簡単な回路を用いているが、第４図に41,42で示
すように、ベース電流が補償された電流ミラー回路にし
てもよい。更に、レベルシフト回路として、第４図に43
で示すように電流ミラー回路の多段接続構成としてレベ
ルシフトと同様に増幅を行って利得を上げるような構成
としてもよい。
て最も簡単な回路を用いているが、第４図に41,42で示
すように、ベース電流が補償された電流ミラー回路にし
てもよい。更に、レベルシフト回路として、第４図に43
で示すように電流ミラー回路の多段接続構成としてレベ
ルシフトと同様に増幅を行って利得を上げるような構成
としてもよい。
以上説明したように本発明によれば、信号経路に半導体
集積回路において高周波性能の優れたNPNトランジスタ
を使用しているので、半導体集積回路に適した広帯域増
幅器を構成することができ、また出力部が基準電位から
NPNトランジスタを１段のみ積み上げた構成となってい
るので、与えられた電源電圧において可能な限り大きな
ダイナミックレンジが得られる。
集積回路において高周波性能の優れたNPNトランジスタ
を使用しているので、半導体集積回路に適した広帯域増
幅器を構成することができ、また出力部が基準電位から
NPNトランジスタを１段のみ積み上げた構成となってい
るので、与えられた電源電圧において可能な限り大きな
ダイナミックレンジが得られる。
第１図は本発明による広帯域増幅器の一実施例を示す回
路図、 第２図は第１図の広帯域増幅器の概略の出力ダイナミッ
クレンジを示す図、 第３図及び第４図は本発明による広帯域増幅器の他の実
施例をそれぞれ示す回路図、 第５図は従来の広帯域増幅器の一例を示す回路図、 第６図は第５図の広帯域増幅器の概略の出力ダイナミッ
クレンジを示す図である。 11……差動増幅器、12……電流源、13,41……電流ミラ
ー回路、14,43……レベルシフト回路、15,42……電流ミ
ラー回路、16……負荷抵抗、Q11〜Q14,Q18〜Q22,Q23…
…NPNトランジスタ、Q16,Q17……PNPトランジスタ、30
……ベース接地増幅器。
路図、 第２図は第１図の広帯域増幅器の概略の出力ダイナミッ
クレンジを示す図、 第３図及び第４図は本発明による広帯域増幅器の他の実
施例をそれぞれ示す回路図、 第５図は従来の広帯域増幅器の一例を示す回路図、 第６図は第５図の広帯域増幅器の概略の出力ダイナミッ
クレンジを示す図である。 11……差動増幅器、12……電流源、13,41……電流ミラ
ー回路、14,43……レベルシフト回路、15,42……電流ミ
ラー回路、16……負荷抵抗、Q11〜Q14,Q18〜Q22,Q23…
…NPNトランジスタ、Q16,Q17……PNPトランジスタ、30
……ベース接地増幅器。
Claims (1)
- 【請求項１】NPNトランジスタにより形成され、入力信
号電圧を電流に変換する電圧電流変換手段と、 NPNトランジスタにより形成されると共に前記電圧電流
変換手段と直列に接続され、第１の直流バイアス電流を
流す第１の電流源と、 PNPトランジスタにより形成されると共に前記電圧電流
変換手段と直列に接続され、前記第１の直流バイアス電
流に第２の直流バイアス電流を加えて供給する第２の電
流源と、 NPNトランジスタにより形成されると共に前記第２の電
流源と前記電圧電流変換手段との接続点に接続され、前
記電圧電流変換手段のNPNトランジスタ及び前記第２の
電流源のPNPトランジスタに動作電圧を与えるレベルシ
フト手段と、 NPNトランジスタから形成され、前記レベルシフト手段
から出力される電流に応じた電流を出力する電流ミラー
回路と、 該電流ミラー回路の出力電流を電圧に変換する電流電圧
変換手段と、 を備えることを特徴とする広帯域増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62205012A JPH06105858B2 (ja) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | 広帯域増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62205012A JPH06105858B2 (ja) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | 広帯域増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6449305A JPS6449305A (en) | 1989-02-23 |
| JPH06105858B2 true JPH06105858B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=16499986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62205012A Expired - Fee Related JPH06105858B2 (ja) | 1987-08-20 | 1987-08-20 | 広帯域増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105858B2 (ja) |
-
1987
- 1987-08-20 JP JP62205012A patent/JPH06105858B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6449305A (en) | 1989-02-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |