JPH06252659A - 増幅器 - Google Patents

増幅器

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JPH06252659A
JPH06252659A JP3385293A JP3385293A JPH06252659A JP H06252659 A JPH06252659 A JP H06252659A JP 3385293 A JP3385293 A JP 3385293A JP 3385293 A JP3385293 A JP 3385293A JP H06252659 A JPH06252659 A JP H06252659A
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JP
Japan
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amplifier
transistor
current
collector
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP3385293A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Mamei
雅之 豆井
Hiroyuki Ushihara
裕之 牛原
Takao Nirasawa
敬央 韮澤
Tsuyoshi Maruoka
強 丸岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH06252659A publication Critical patent/JPH06252659A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した出力の直流電圧を有し、電源電圧に
よる利得の制限を取り除き、高利得で低ノイズな増幅器
を提供する。 【構成】 増幅器10は、エミッタ接地の第1のトラン
ジスタ11とベース接地の第2のトランジスタ12とが
カスケード接続されてなるアンプ21を備えている。電
流源19が第1のトランジスタ11のコレクタにバイア
ス電流を供給することによって、第1のトランジスタ1
1の動作電流を第2のトランジスタ12の動作電流より
も大きくすることができ、抵抗14の抵抗値を大きくす
ることができる。また、帰還型バイアス回路23が第2
のトランジスタ12のコレクタから第1のトランジスタ
11のベースに直流を負帰還することによって、アンプ
21の出力の直流電圧を安定化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビデオテープレコーダ等
のヘッドアンプに用いられる低ノイズの増幅器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ビデオテープレコーダ等の装置に
おいては軽量化や省電力化が進められており、これに伴
い、上記装置の種々の電子回路に対して低い電源電圧で
動作することが要求される一方、上記装置のヘッドアン
プは低電源電圧のもとにおいて高利得で低ノイズである
ことが求められる。
【0003】以下、上記ヘッドアンプに用いられる従来
の増幅器を図面に基づいて説明する。
【0004】まず、従来の増幅器の構成を図2に基づい
て説明する。
【0005】図2は従来の増幅器50の構成を示してお
り、図2において、51は第1のトランジスタ、52は
第2のトランジスタ、53は電圧源、54は抵抗であ
り、エミッタ接地の第1のトランジスタ51とベース接
地の第2のトランジスタ52とにより第1のアンプ61
が構成されている。また、55は抵抗、56は差動増幅
器、57は電圧源、58は容量、60は入力信号源、6
2は第2のアンプであり、抵抗55と差動増幅器56と
電圧源57と容量58とにより帰還型バイアス回路63
が構成されている。
【0006】図2に示すように、第1のトランジスタ5
1のコレクタと第2のトランジスタ52のエミッタとが
接続され、第2のトランジスタ52のコレクタには抵抗
54が接続され、第1のアンプ61の出力である第2の
トランジスタ52のコレクタには第2のアンプ62の入
力端子が接続されている。
【0007】帰還型バイアス回路63の差動増幅器56
において、一方の入力端子は第2のアンプの出力端子と
接続され、他方の入力端子は電圧源57と接続され、出
力端子は抵抗55を介して第1のトランジスタ51のベ
ースと接続され、さらに、差動増幅器56の出力端子は
容量58を介して接地されており、帰還型バイアス回路
63は第2のアンプ62の出力端子から第1のトランジ
スタ51のベースに直流を負帰還する。
【0008】次に、以上のように構成された増幅器50
の動作を説明する。
【0009】第1のトランジスタ51のベース幅変調抵
抗をre,第2のトランジスタ52のコレクタ電流をI
c ,第2のトタンジスタ52のコレクタ電圧をVc ,抵
抗54の抵抗値をRc とすると、第1のアンプ61の利
得G1は、 G1=Rc /re =Rc /(VT /Ic ) =(Rc ×Ic )/VT =(Vcc−Vc )/VT …(1) で示される。なお、(1)式において、Vccは図2に示
す電源電圧、VT =(k×T)/q(kはボルツマン定
数,qは電荷,Tは絶対温度)である。
【0010】従って、第2のアンプ62の利得をG2と
すると、増幅器50全体の利得Gは G=G1×G2 …(2) で示される。
【0011】(2)に示すように、従来の増幅器50に
おいては、システム上で必要な利得を確保するために、
第1のアンプ61の利得G1だけでは不足するため第2
のアンプ62を設けて利得Gを実現している。
【0012】また、第1のアンプ61の出力である第2
のトランジスタ52のコレクタと第2のアンプ62とが
接続され、第2のアンプ62の出力が、一方の入力端子
に電圧源57が接続された差動増幅器56の他方の入力
端子に入力され即ち帰還型バイアス回路63に入力さ
れ、、帰還型バイアス回路63が第1のアンプ61の入
力である第1のトランジスタ51のベースに直流を負帰
還している。これにより、増幅器50の出力の直流電圧
を電圧源57を基準に安定させることができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の増幅器50においては、図2の電源電圧Vccがシ
ステム上で低い値であるとき、増幅器50の歪性能を確
保するために第2のトランジスタ52のコレクタ電圧V
c をあまり低い電圧に設定できないので、式(1)に示
すように、第1のアンプ61の利得G1は電源電圧Vcc
の値により制限されるという欠点がある。
【0014】そこで、上記の従来の増幅器50において
は、第2のアンプ62が追加されている。ところが、こ
れによって、第1のアンプ61の雑音指数をFn1 ,第
2のアンプ62の雑音指数をFn2 とすると増幅器50
全体の雑音指数Fnは、 Fn=Fn1 +(Fn2 −1)/G1 …(3) となり、第2のアンプ62が加わったため(Fn2
1)/G1の項で示される分だけ雑音指数が悪化すると
いう欠点がある。
【0015】本発明は上記に鑑みなされたものであっ
て、安定した出力の直流電圧を有し、電源電圧による利
得の制限を取り除き、高利得で低ノイズな増幅器を提供
することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明は、第1のトランジスタのコレクタ
にバイアス電流を供給することにより、エミッタ接地の
第1のトランジスタの動作電流を第2のトランジスタの
動作電流よりも大きくすることによって、第2のアンプ
を用いずに電源電圧を高めることなく利得を高めるもの
である。
【0017】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、増幅器を対象とし、エミッタ接地の第1のトランジ
スタとベース接地の第2のトランジスタ2とがカスケー
ド接続されてなるアンプと、上記第1のトランジスタの
コレクタにバイアス電流を供給するバイアス電流供給手
段と、電源と上記第2のトランジスタのコレクタとの間
に接続された負荷インピーダンスと、上記第2のトラン
ジスタのコレクタから上記第1のトランジスタのベース
に直流を負帰還する帰還型バイアス回路とを備えている
構成とするものである。
【0018】また、請求項2の発明は、請求項1の発明
の構成に、上記バイアス電流供給手段は電流源である構
成を付加するものである。
【0019】さらに、請求項3の発明は、請求項1の発
明の構成に、上記バイアス電流供給手段は上記バイアス
電流の電流値を変化させることができる構成を付加する
ものである。
【0020】
【作用】請求項1及び請求項2の発明の構成により、バ
イアス電流供給手段(電流源)から第1のトランジスタ
のコレクタにバイアス電流が加えられ、エミッタ接地の
第1のトランジスタの動作電流を第2のトランジスタの
動作電流よりも大きくすることができる。これにより、
第1及び第2のトランジスタの動作電流が等しい場合に
比べて負荷インピーダンスを大きくすることができ、電
源電圧を高くしなくても負荷インピーダンスを高抵抗に
することができる。従って、電源電圧を高くしなくても
高利得の増幅器を実現することができる。
【0021】また、このように、従来例における第2の
アンプを用いることなく高利得の増幅器が実現できるた
めSN比(信号対雑音比)を改善することができる。
【0022】さらに、帰還型バイアス回路によって増幅
器の出力の直流電圧の安定化を図ることができるので、
該出力の直流電圧が変動することなく第1のトランジス
タの動作電流を任意に設定することができる。
【0023】請求項3の発明の構成により、バイアス電
流供給手段は第1のトランジスタのコレクタに供給する
バイアス電流の電流値を変化させることができるため、
増幅器をゲインコントロールアンプとして用いることが
可能である。
【0024】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
【0025】まず、上記一実施例に係る増幅器の構成を
図1に基づいて説明する。
【0026】図1は上記増幅器10の構成を示してお
り、図1において、11は第1のトランジスタ、12は
第2のトランジスタ、13は電圧源、14は負荷インピ
ーダンスとしての抵抗であり、エミッタが接地された第
1のトランジスタ11とベースが電圧源13を介して接
地された第2のトランジスタ12とがカスケード接続さ
れてアンプ21が構成されている。また、15は抵抗、
16は差動増幅器、17は電圧源、18は容量、19は
バイアス電流供給手段としての電流源、20は入力信号
源であり、抵抗15と差動増幅器16と電圧源17と容
量18とにより帰還型バイアス回路23が構成されてい
る。
【0027】図1に示すように、第1のトランジスタ1
1のベースには入力信号源20から信号が入力され、第
2のトランジスタ12のエミッタは第1のトランジスタ
11のコレクタと接続され、電源と第2のトランジスタ
12のコレクタとの間には抵抗14が接続され、電流源
19は第1のトランジスタ11のコレクタにバイアス電
流を供給する。なお、電流源19のバイアス電流の電流
値は任意に設定することができる。
【0028】帰還型バイアス回路23の差動増幅器16
において、一方の入力端子は第2のトランジスタ12の
コレクタと接続され、他方の入力端子は電圧源17と接
続され、出力端子は抵抗15を介して第1のトランジス
タ11のベースと接続され、さらに、差動増幅器16の
出力端子は容量18を介して接地されており、帰還型バ
イアス回路23は第2のトランジスタ12のコレクタか
ら第1のトランジスタ11のベースに直流を負帰還す
る。
【0029】次に、以上のように構成された増幅器10
の動作を説明する。
【0030】電流源19のバイアス電流をI1 ,第2の
トランジスタ12のコレクタ電流をIc とすると、第1
のトランジスタ11のエミッタ電流IE は、 IE =I1 +Ic …(4) で示される。
【0031】第1のトランジスタ11のベース幅変調抵
抗をre,抵抗14の抵抗値をRcとすると、増幅器1
0の利得Gは、 G=Rc /re =Rc ×IE /VT …(5) で示される。なお、(5)式において、VT =(k×
T)/q(kはボルツマン定数,qは電荷,Tは絶対温
度)である。
【0032】(5)式に(4)式を代入すると、増幅器
10の利得Gは、 G=Rc ×(I1 +Ic )/VT …(6) となる。
【0033】ここで、増幅器10を線形小信号領域で動
作させようとすると、式(6)に示す抵抗14の抵抗値
Rc と第2のトランジスタ12のコレクタ電流Ic との
積は電源電圧Vccによって制限される。しかし、電流源
19のバイアス電流I1 は任意に設定できるため、増幅
器10の利得Gは自由に設定できる。従って、増幅器1
0においては、従来例における第2のアンプを付加しな
くてもシステム上で必要な利得を実現することができ
る。
【0034】また、アンプ21の出力である第2のトラ
ンジスタ12の出力が、一方の入力端子に電圧源17が
接続された差動増幅器16の他方の入力端子に入力され
即ち帰還型バイアス回路23に入力され、帰還型バイア
ス回路23がアンプ21の入力である第1のトランジス
タ11のベースに直流を負帰還している。これにより、
電流源19のバイアス電流を任意に設定することにより
第1のトランジスタ11のエミッタ電流IE が変動して
も、増幅器10の出力の直流電圧は電圧源17を基準に
安定化されているため直流変動を生じない。
【0035】さらに、アンプ21の雑音指数をFn1
すると、増幅器10全体の雑音指数Fnは、 Fn=Fn1 …(7) となり、従来例の増幅器全体の雑音指数に比べて式
(3)に示す(Fn2 −1)/G1の項の雑音指数だけ
改善される。
【0036】このような効果の実験として、ビデオ用ヘ
ッドアンプにおいて、利得58dB,C/N=50dB
の従来の増幅器に代えて本実施例に係る増幅器を用いる
ことによって、CN比(搬送波対雑音比)を約2dB程
度改善することができた。
【0037】以上のように、本実施例に係る増幅器10
においては、電流源19から第1のトランジスタ11の
コレクタにバイアス電流が加えられ、エミッタ接地の第
1のトランジスタ11の動作電流を第2のトランジスタ
12の動作電流よりも大きくすることができる。これに
より、第1及び第2のトランジスタの動作電流が等しい
場合に比べて抵抗14の抵抗値を大きくすることができ
る。従って、電源電圧Vccを高くしなくても高利得の増
幅器を実現することができる。
【0038】また、このように、従来例における第2の
アンプを用いることなく高利得の増幅器が実現できるた
めSN比を改善することができる。
【0039】さらに、帰還型バイアス回路23によって
増幅器10の出力の直流電圧の安定化を図ることができ
るので、該出力の直流電圧が変動することなく第1のト
ランジスタ11の動作電流を任意に設定することができ
る。
【0040】なお、本実施例においては、第1のトラン
ジスタ11のコレクタにバイアス電流を供給するバイア
ス電流供給手段として電流源19を用いたが、電流源1
9の代わりに抵抗等を用いても同様の効果を得ることが
できる。
【0041】また、電流源19をバイアス電流の電流値
を変化させることが可能なものとすることにより、ゲイ
ンコントロールアンプを構成することもできる。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び請求
項2の発明に係る増幅器によると、第1のトランジスタ
のコレクタにバイアス電流を供給することによって、エ
ミッタ接地の第1のトランジスタの動作電流を第2のト
ランジスタの動作電流よりも大きくすることができた
め、第1及び第2のトランジスタの動作電流が等しい場
合に比べて負荷インピーダンスを大きくすることができ
るので、電源電圧を高くしなくても高利得の増幅器を実
現することができると共にSN比を改善することができ
る。また、帰還型バイアス回路によって増幅器の出力の
直流電圧を安定化させることができ、該出力の直流電圧
を変動させずに第1のトランジスタの動作電流を任意に
設定することができる。
【0043】さらに、請求項3の発明に係る増幅器によ
ると、第1のトランジスタのコレクタに供給するバイア
ス電流の電流値を変化させることができるため、増幅器
をゲインコントロールアンプとして用いることが可能で
ある。
【0044】従って、本発明によると、安定した出力の
直流電圧を有し、電源電圧による利得の制限を取り除
き、高利得で低ノイズな増幅器を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る増幅器を示す回路図で
ある。
【図2】従来の増幅器を示す回路図である。
【符号の説明】
10 増幅器 11 第1のトランジスタ 12 第2のトランジスタ 13 電圧源 14 抵抗(負荷インピーダンス) 15 抵抗 16 差動増幅器 17 電圧源 18 容量 19 電流源(バイアス電流供給手段) 20 入力信号源 21 アンプ 23 帰還型バイアス回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸岡 強 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタ接地の第1のトランジスタとベ
    ース接地の第2のトランジスタとがカスケード接続され
    てなるアンプと、上記第1のトランジスタのコレクタに
    バイアス電流を供給するバイアス電流供給手段と、電源
    と上記第2のトランジスタのコレクタとの間に接続され
    た負荷インピーダンスと、上記第2のトランジスタのコ
    レクタから上記第1のトランジスタのベースに直流を負
    帰還する帰還型バイアス回路とを備えていることを特徴
    とする増幅器。
  2. 【請求項2】 上記バイアス電流供給手段は電流源であ
    ることを特徴とする請求項1記載の増幅器。
  3. 【請求項3】 上記バイアス電流供給手段は上記バイア
    ス電流の電流値を変化させることができることを特徴と
    する請求項1記載の増幅器。
JP3385293A 1993-02-24 1993-02-24 増幅器 Pending JPH06252659A (ja)

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JP3385293A JPH06252659A (ja) 1993-02-24 1993-02-24 増幅器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523431A1 (de) * 1995-06-28 1997-01-09 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines optischen Signals in ein elektrisches Signal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19523431A1 (de) * 1995-06-28 1997-01-09 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines optischen Signals in ein elektrisches Signal
DE19523431C2 (de) * 1995-06-28 1998-07-30 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Umwandlung eines optischen Signals in ein elektrisches Signal

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Effective date: 20010116