JPH06196947A - 直流オフセット電圧補償回路 - Google Patents

直流オフセット電圧補償回路

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JPH06196947A
JPH06196947A JP35950092A JP35950092A JPH06196947A JP H06196947 A JPH06196947 A JP H06196947A JP 35950092 A JP35950092 A JP 35950092A JP 35950092 A JP35950092 A JP 35950092A JP H06196947 A JPH06196947 A JP H06196947A
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JP
Japan
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input
differential amplifier
circuit
offset voltage
output
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JP35950092A
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English (en)
Inventor
Hideshi Tsumura
英志 津村
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】各1対の相補的な入力および出力を具備して容
量結合を介して入力を受ける第1差動増幅器Amp1 の直
流オフセット電圧を補償する回路であって、容量C1
介して入力信号を受けて第1差動増幅器Amp1 に対する
入力インピーダンスを整合させる入力整合回路Einと、
第1差動増幅器Amp1 の各出力から出力平均値を抽出す
る1対の低域通過フィルタF1 、F2 と、各1対の相補
的な入力および出力と独自の電流源とを具備して1対の
低域通過フィルタF1 、F2 の出力を入力に受ける第2
差動増幅器Amp2 とを備え、第2差動増幅器Amp2 の出
力により第1差動増幅器Amp1 の入力側の直流レベルを
変化させて、第1差動増幅器Amp1の直流オフセット電
圧が抑圧されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直流オフセット電圧補償
回路に関する。より詳細には、本発明は、容量結合入力
で使用される差動増幅器において、その直流オフセット
電圧を補償するために使用する回路の新規な構成に関
し、製造条件のばらつきの影響を受け易いGaAsMESF
ET集積回路に特に有利に適用することができる。
【0002】
【従来の技術】図4は、容量結合入力により使用され、
直流オフセット電圧を抑圧する機能を有する差動増幅器
の典型的な構成を示す図である。
【0003】同図に示すように、この回路は、それぞれ
1対の相補的な入力および出力を備えた利得Aを有する
差動増幅器に対して、その正相入力と逆相出力および逆
相入力と正相出力をそれぞれ1対の抵抗R1 、R2 を介
して接続し、さらに、この抵抗R1 とR2 との接続点を
コンデンサC2 を介して接地に接続して構成されてい
る。尚、図4に示した回路では、差動増幅器の正相入力
がコンデンサC1 を介して外部入力端子に接続されてお
り、逆相入力はコンデンサC1 を介して接地に接続され
ている。
【0004】上述のように構成された回路では、差動増
幅器のオフセット電圧Voffsetが抑圧される効果があ
る。即ち、差動増幅器を単純に使用した場合は出力側で
2A倍になるオフセット電圧Voffsetが、このような構
成にすることにより、〔1/(1+2A)〕倍になり、
Aの値が充分に大きければオフセット電圧は効果的に抑
圧される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図4に示し
た回路の入力信号の低域カットオフ周波数fC は、下記
の式1のように表すことができる。
【0006】
【式1】fC =(C1 +C2 )/(2πRC1 2
【0007】一方、直流オフセット電圧の補償を行わな
い単純な差動増幅器の低域カットオフ周波数は、下記の
式2のように表すことができる。
【0008】
【式2】fC =1/(2πRC1
【0009】即ち、直流オフセット電圧の補償を行うこ
とにより、低域カットオフ周波数は〔(C1 +C2 )/
2 〕倍になってしまう。このため、この種の回路で
は、ICパッケージに内蔵させることができない数100p
F を越える大きな容量が必要になり、最終的に容量値の
大きなコンデンサを接続して使用しなければならないと
いう問題がある。
【0010】更に、図4に示した構成の回路で差動増幅
器の利得が充分に大きくない場合には、直流オフセット
電圧を効果的に抑圧できないという問題もある。
【0011】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、効果的に直流オフセット電圧を抑圧すること
ができ、且つ、容量の大きなコンデンサを接続する必要
がない新規な直流オフセット電圧補償回路を提供するこ
とをその目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、各1対
の相補的な入力および出力を具備して容量結合を介して
入力を受ける第1差動増幅器の直流オフセット電圧を補
償する回路であって、容量を介して入力信号を受けて該
第1差動増幅器に対する入力インピーダンスを整合させ
る入力整合回路と、該第1差動増幅器の各出力から出力
平均値を抽出する1対の低域通過フィルタと、各1対の
相補的な入力および出力と独自の電流源とを具備して該
1対の低域通過フィルタの出力を該入力に受ける第2差
動増幅器とを備え、該第2差動増幅器の出力により該第
1差動増幅器の入力側の直流レベルを変化させて第1差
動増幅器Amp1 の直流オフセット電圧が抑圧されるよう
に構成されていることを特徴とする直流オフセット電圧
補償回路が提供される。
【0013】
【作用】本発明に係る直流オフセット電圧補償回路は、
入力インピーダンス整合部と直流レベル調整部との電流
源を個別に設けることにより、低域通過フィルタ用の容
量を入力部と別にしてその容量値を低減している。ま
た、直流レベル調整部を差動増幅構成とすることによ
り、差動増幅器出力の平均値の変動量と入力整合回路の
直流レベルの変動量との比を1以上にして直流オフセッ
ト電圧の抑圧比を向上させている。
【0014】図1は、本発明に係る直流オフセット電圧
補償回路の基本的な構成を示す図である。尚、図中で、
of1 、Vof2 はそれぞれ差動増幅器の出力に生じた直
流オフセット電圧を意味している。
【0015】同図に示すように、この直流オフセット電
圧補償回路は、相補的な各1対の入力および出力を備え
た利得Aの差動増幅部Amp1 に対して、その逆相出力と
正相入力、正相出力と逆相入力をそれぞれ結合する、1
対の低域通過フィルタF1 、F2 および直流レベル調整
部Amp2 を備えている。低域通過フィルタF1 、F
2は、それぞれ抵抗Rref とコンデンサCref とから構
成されている。また、直流レベル調整部Amp2 は、相補
的な各1対の入力および出力を備えた利得Bの差動増幅
器により構成されている。尚、差動増幅部Amp1 の正相
入力はコンデンサCinおよび入力整合回路を介して入力
端子に接続されている。また、差動増幅部Amp1 の逆相
入力はコンデンサCinおよび入力整合回路を介して接地
に接続されている。
【0016】この回路では、差動増幅部Amp1 の逆相出
力は低域通過フィルタF2 を介して直流レベル調整部A
mp2 の逆相入力に接続されている。また、差動増幅部A
mp1の正相出力は低域通過フィルタを介して直流レベル
調整部Amp2 の正相入力に接続されている。更に、直流
レベル調整部Amp2 の正相出力は差動増幅部Amp1 の逆
相入力に、直流レベル調整部Amp2 の逆相出力は差動増
幅部Amp1 の正相入力にそれぞれ結合されている。
【0017】以上のように構成された回路において、出
力において発生する直流オフセット電圧〔Vout −V
out * 〕を求めると下記の式3のように表すことができ
る。
【0018】
【式3】
【0019】一方、補償回路を備えていない単純な差動
増幅部Amp1 のオフセット電圧は、〔Vout −Vout *
=2AVof1 〕と表される。従って、本発明に係る補償
回路を備えた回路の直流オフセット電圧と、それを備え
ていない場合の直流オフセット電圧との比Xは下記の式
4のように表すことができる。
【0020】
【式4】
【0021】式4から、逆相出力で発生する直流オフセ
ット電圧Vof2 が正相出力で発生する直流オフセット電
圧Vof1 よりも充分に小さければ、図1に示した回路で
直流オフセット電圧が抑圧されることが判る。また、差
動増幅器Amp1 の利得Aが小さい場合は、低域通過フィ
ルタF1 、F2 の出力の変動量に対する差動増幅器Amp
2 の出力変動量の比を1以上にする、即ち、差動増幅器
Amp2 の利得Bを大きくすることにより充分な直流オフ
セット電圧抑圧効果を得ることができる。
【0022】実際にこの回路を作製する場合は、図2を
参照して以下に説明するような構造とすることにより、
逆相出力のオフセット電圧Vof2 を正相出力のオフセッ
ト電圧Vof1 よりも充分に小さくすることができる。
【0023】即ち、図1に示した回路における直流レベ
ル調整部Amp2 は、図2(a) に示すように、基本的に
は、各1対のFETQA 、QB および抵抗RA 、RB
より構成された差動増幅回路である。ここで、この回路
を実際に半導体基板上に配置する際に、図2(b) に示す
ように、FETQA のドレイン、FETQA およびQB
のソース、FETQB のドレインが、この順序で基板上
に交互に配置されるようにレイアウトする。このように
レイアウトされた回路では、FETQA とFETQB
の間に大きな結合容量が形成される。従って、高速で動
作させる必要がある差動増幅回路ではこのようなレイア
ウトとするべきではないが、図1に示した回路の直流レ
ベル調整部Amp2 は低速で動作するので差し支えない。
尚、このような特別なFETのレイアウトは、例えば、
高速動作する回路を含むPLL回路においてもループフ
ィルタ用直流増幅器では使用できる。
【0024】図1に示した回路では、信号入力部と直流
レベル調整部出力とを重ね合わせて差動増幅部Amp1
入力している。従って、入力側のカットオフ周波数fC1
は入力容量Cinと入力インピーダンスRinで決まり、直
流レベル調整部と差動増幅部出力との間の低域通過フィ
ルタF1 、F2 のカットオフ周波数fC 2 は、コンデン
サCref および抵抗Rref の値により決まる。
【0025】いま、fC 1 =10fC 2 とすると、通常R
in=50Ωであり、Rref =50kΩ程度とすることができ
るのでCref =0.01×Cinとなり、従来の補償回路に比
較するとコンデンサCinおよびCref の値を著しく小さ
くすることができる。
【0026】以下、実施例を参照して本発明をより具体
的に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
【0027】
【実施例】図3は、本発明に係る直流オフセット電圧補
償回路の具体的な構成例を示す図である。
【0028】同図に示すように、この回路は、各1対の
抵抗R11、R12およびFETQ11、Q12により構成され
た差動増幅部Amp1 と、各々コンデンサCref および1
対の抵抗Rref1、Rref2により構成された1対の低域通
過フィルタF1 、F2 と、1対のFETQA 、QB によ
り構成された直流レベル調整部Amp2 と、各1対の抵抗
21、R22およびダイオード群D21、D22により構成さ
れた入力整合部Einと、各々FETQ31、Q32とダイオ
ード群D31、D32とにより構成された出力回路Eout
から主に構成されている。
【0029】ここで、低域通過フィルタF1 、F2 を除
く各回路Ein、Eout 、Amp1 、Amp2 は、FETQ41
〜Q48により構成された独立した電流源をそれぞれ備え
ており、制御電圧VCSにより調整することができるよう
に構成されている。また、入力整合部Einは、コンデン
サC1 を介して入力または接地に接続されている。
【0030】更に、直流レベル調整部Amp2 は、図2に
示したように、FETQA のドレイン、FETQA およ
びQB のソース、FETQB のドレインが、この順序で
基板上に交互に配置されるようにレイアウトされてい
る。
【0031】尚、この回路において、抵抗Rref1と抵抗
ref2との接続点を相互に接続しているCcup は、差動
増幅部Amp1 の出力から高周波数成分を除去すると共
に、ボンディングワイヤ等による影響を抑制するため
に、この回路と同じ集積回路基板上に装荷されたMIM
容量である。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る直流
オフセット電圧補償回路は、直流オフセット電圧抑圧比
が大きく、例えばGaAsMESFET集積回路のようなば
らつきの大きい回路に対して好ましく適用することがで
きる。また、必要なコンデンサの容量値が充分に小さい
ので、コンデンサをICパッケージに内蔵させることが
可能になり、コンデンサを外付けで使用する場合よりも
取扱いが容易な上に雑音が少なくなるという効果もあ
る。このように、本発明に従う補償回路を用いることに
より、歩留りの向上、直流バイアスレベル調整工程の省
略等、高入力感度GaAsMESFET差動増幅器の生産性
の著しい向上を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る直流オフセット電圧補償回路の基
本的な構成を示す図である。
【図2】本発明に係る直流オフセット電圧補償回路にお
けるFETの好ましいレイアウトを示す図である。
【図3】本発明に係る直流オフセット電圧補償回路の具
体例を示す図である。
【図4】従来の直流オフセット電圧補償回路を備えた差
動増幅器の典型的な構成を示す図である。
【符号の説明】
Amp1 ・・・差動増幅部、 Amp2 ・・・直流レベル調整部、 C1 、C2 、Cref 、Ccup ・・・コンデンサ、 D21、D22、D31、D32・・・ダイオード群、 Ein・・・入力整合回路、 Eout ・・・出力回路、 Q11、Q12、QA 、QB 、Q31、Q32・・・FET、 Q41〜Q48・・・電流源FET、 R1 、R2 、R11、R12、R21、R22・・・抵抗、 Z1 〜Z4 ・・・負荷

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各1対の相補的な入力および出力を具備し
    て容量結合を介して入力を受ける第1差動増幅器の直流
    オフセット電圧を補償する回路であって、 容量を介して入力信号を受けて該第1差動増幅器に対す
    る入力インピーダンスを整合させる入力整合回路と、該
    第1差動増幅器の各出力から出力平均値を抽出する1対
    の低域通過フィルタと、各1対の相補的な入力および出
    力と独自の電流源とを具備して該1対の低域通過フィル
    タの出力を該入力に受ける第2差動増幅器とを備え、 該第2差動増幅器の出力により該第1差動増幅器の入力
    側の直流レベルを変化させて第1差動増幅器Amp1 の直
    流オフセット電圧が抑圧されるように構成されているこ
    とを特徴とする直流オフセット電圧補償回路。
  2. 【請求項2】請求項1に記載された回路において、前記
    入力整合回路と前記第2差動増幅器とが互いに独立した
    電流源を備え、前記低域通過フィルタで使用するコンデ
    ンサと入力結合用のコンデンサとを個別に備えることを
    特徴とする回路。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2の何れかに記載さ
    れた回路において、前記第2差動増幅器が第1および第
    2の1対のFETを含んで構成されており、該第1FE
    Tのドレイン、該第1および第2FETのソース、該第
    2FETのドレインが、この順序で基板上に交互に配置
    されるようにレイアウトされていることを特徴とする回
    路。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20020205