JPH0654855B2 - 交流増幅回路 - Google Patents

交流増幅回路

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JPH0654855B2
JPH0654855B2 JP1160409A JP16040989A JPH0654855B2 JP H0654855 B2 JPH0654855 B2 JP H0654855B2 JP 1160409 A JP1160409 A JP 1160409A JP 16040989 A JP16040989 A JP 16040989A JP H0654855 B2 JPH0654855 B2 JP H0654855B2
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誠一郎 木原
久夫 長尾
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば光リモートコントロール装置、光ファ
イバ装置、または光空間伝送装置等に用いられる交流増
幅回路に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の交流増幅回路は、例えば第2図に示すように、差
動増幅器11が設けられて構成されている。
差動増幅器11の正相入力端子12は、交流増幅回路の
入力端子VINに接続されている。一方、差動増幅器11
の逆相入力端子13は、直列接続された抵抗Rおよび
コンデンサCを介して接地されている。差動増幅器1
1の逆相入力端子13は、また、抵抗Rを介して差動
増幅器11の出力端子14、および交流増幅回路の出力
端子VOUT に接続されている。
このような交流増幅回路の入力端子VINに周波数fの交
流信号が入力されると、 倍に増幅されて、出力端子VOUT から出力される。
すなわち入力される交流信号の周波数fが充分に高いと
きは、ほぼ1+R/R倍の増幅が行われる。一方、
入力される交流信号の周波数fが低くなるほど、増幅率
が低下し、1に近づく。
そこで、抵抗R・Rの抵抗値、およびコンデンサC
の容量を適当に設定することにより、所定の増幅率と
周波数特性とを得ることができる。つまり、不要な周波
数の信号を遮断し、所望の周波数帯域の信号だけを増幅
することができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、差動増幅器11の出力インピーダンスは一般
に低いため、上記従来の交流増幅回路では、周波数の低
い信号を増幅し得るようにするためには、コンデンサC
として大型で大容量のものを用いる必要がある。それ
ゆえ、交流増幅回路の小型化や製造コストの低減を図る
ことが困難であるという問題点を有している。
特に、交流増幅回路をICで構成する場合には、容量の
大きいコンデンサを用いると、チップサイズや製造コス
トが大幅に増大しがちである。
〔課題を解決するための手段〕
請求項第1項の発明に係る交流増幅回路は、上記の課題
を解決するために、ベースに入力端子が接続された第1
エミッタフォロワ回路と、ベースとグラウンドとの間に
コンデンサが接続された第2エミッタフォロワ回路と、
2つの出力端子を備え、第1の出力端子が第1エミッタ
フォロワ回路のベースに接続される一方、第2の出力端
子が第2エミッタフォロワ回路のベースに接続され、第
1の出力端子から出力される電流の大きさと、第2の出
力端子から出力される電流の大きさとの合計が、第1エ
ミッタフォロワ回路のベースに流れる電流と同じ大きさ
になるように、それぞれの出力端子から電流を出力する
電流供給回路とが設けられていることを特徴としてい
る。
請求項第2項の発明に係る交流増幅回路は、上記の課題
を解決するために、請求項第1項記載の発明に係る交流
増幅回路であって、上記電流供給回路における第1の出
力端子に接続されるトランジスタ、および第2の出力端
子に接続されるトランジスタと、上記第1のエミッタフ
ォロワ回路を構成するトランジスタ、および第2のエミ
ッタフォロワ回路を構成するトランジスタとが、互いに
逆極性であることを特徴としている。
請求項第3項の発明に係る交流増幅回路は、上記の課題
を解決するために、請求項第1項または第2項記載の発
明に係る交流増幅回路であって、上記第1エミッタフォ
ロワ回路を構成するトランジスタのエミッタ面積と、第
2エミッタフォロワ回路を構成するトランジスタのエミ
ッタ面積との比が、第1エミッタフォロワ回路を構成す
るエミッタ抵抗の抵抗値と、第2エミッタフォロワ回路
を構成するエミッタ抵抗の抵抗値との比の逆比になるよ
うに設定されていることを特徴としている。
〔作 用〕
上記の構成により、入力端子から入力される信号の周波
数が充分に高いときには、電流供給回路の第2の出力端
子から出力される電流中の交流成分は、ほとんどコンデ
ンサを介してグラウンドに流れ、第2エミッタフォロワ
回路のベースには流れない。そこで、第2エミッタフォ
ロワ回路では、この第2エミッタフォロワ回路の入力端
子に入力信号中に直流成分だけが入力されたときと同様
の作動が行われる。
また、上記のように電流供給回路の第2の出力端子から
出力される電流がほとんどコンデンサを介してグラウン
ドに流れるときには、電流供給回路の第1の出力端子か
ら出力される電流の大きさはほぼ0になるので、第1エ
ミッタフォロワ回路のベースには、およそ入力端子から
入力される電流だけが流れる。そこで、第1エミッタフ
ォロワ回路では、この第1エミッタフォロワ回路に入力
端子からの信号だけが入力されたときと同様の作動が行
われる。
それゆえ、例えば第1エミッタフォロワ回路から出力さ
れる信号と、第2エミッタフォロワ回路から出力される
信号とを作動増幅器に入力すると、交流増幅回路に入力
された信号の周波数が充分に高いときには、交流増幅回
路に入力された信号を所定の増幅率で増幅したレベルの
信号が得られる。
一方、入力端子から入力される信号の周波数が充分に低
いときには、電流供給回路の第2の出力端子が出力され
る電流は、コンデンサを介しては流れず、ほとんど、第
2エミッタフォロワ回路のベースを通ってグラウンドに
流れる。
ところで、第1エミッタフォロワ回路のベースには、交
流増幅回路の入力端子から入力される電流と、電流供給
回路の第1の出力端子から出力される電流とが流れる。
すなわち、入力端子から入力される電流の大きさと、電
流供給回路の第1の出力端子から出力される電流の大き
さとの合計が、第1エミッタフォロワ回路のベースに流
れる電流の大きさとなる。
また、電流供給回路では、第1の出力端子から出力され
る電流の大きさと、第2の出力端子から出力される電流
の大きさとの合計が、上記第1エミッタフォロワ回路の
ベースに流れる電流の大きさと等しくなる。
そこで、電流供給回路の第2の出力端子から出力される
電流の大きさは、一種の負帰還回路と同様の作用によ
り、交流増幅回路の入力端子から入力される電流の大き
さと等しくなる。
そして、第2エミッタフォロワ回路の入力インピーダン
スが、第1エミッタフォロワ回路の入力インピーダンス
の例えば2倍になるように設定されているとすると、電
流供給回路の第1の出力端子からは、入力端子から入力
される電流と同じ大きさの電流が出力される。すなわ
ち、第1エミッタフォロワ回路のベースには、入力端子
から入力される電流の2倍の大きさの電流、つまり、第
2エミッタフォロワ回路のベースに流れる電流の2倍の
大きさの電流が流れる。
ところが、第1エミッタフォロワ回路を構成するエミッ
タ抵抗の抵抗値は、第2エミッタフォロワ回路を構成す
るエミッタ抵抗の抵抗値の1/2になるように設定され
ているので、結局、第1エミッタフォロワ回路の出力レ
ベルと、第2エミッタフォロワ回路の出力レベルとは、
等しくなる。
それゆえ、例えば第1エミッタフォロワ回路から出力さ
れる信号と、第2エミッタフォロワ回路から出力される
信号とを差動増幅器に入力すると、交流増幅回路に入力
された信号の周波数が充分に低いときには、交流増幅回
路に入力された信号のレベルや差動増幅器の増幅率の大
きさに関係なく、差動増幅器から0レベルの信号が出力
される。
このように、第1エミッタフォロワ回路の出力レベル
と、第2エミッタフォロワ回路の出力レベルとの差を交
流増幅回路の出力とすると、交流増幅回路の増幅率は、
入力される信号の周波数に応じて異なり、特に、低い周
波数成分の信号が遮断される。この遮断される周波数の
大きさは、第2エミッタフォロワ回路のベースに接続さ
れたコンデンサの容量、および第2エミッタフォロワ回
路を構成するエミッタ抵抗の抵抗値とトランジスタの増
幅率とによって定まる。
そして、トランジスタの増幅率は、通常、1よりもはる
かに大きいので、コンデンサの容量を大幅に小さく設定
することができる。
したがって、小型で小容量のコンデンサを用いて周波数
の低い信号を増幅し得る交流増幅回路を構成することが
でき、交流増幅回路の小型化や製造コストの低減を図る
ことが容易にできる。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第1図に基づいて説明すれば、以下
の通りである。
交流増幅回路20は、例えば第1図に示すように、第1
エミッタフォロワ回路21と、第2エミッタフォロワ回
路22と、電流供給回路23と、差動増幅器24とが設
けられて成っている。
上記第1エミッタフォロワ回路21には、ベースに入力
端子VINが接続されたNPNトランジスタQ11が設けら
れている。NPNトランジスタQ11のエミッタは、エミ
ッタ抵抗R11を介してグラウンドGNDに接続されてい
る。NPNトランジスタQ11のエミッタは、また、第1
エミッタフォロワ回路21の出力端子21aに接続され
ている。
一方、第2エミッタフォロワ回路22には、ベースとグ
ラウンドGNDとの間にコンデンサCが接続されたN
PNトランジスタQ21が設けられている。NPNトラン
ジスタQ21のエミッタは、エミッタ抵抗R21を介してグ
ラウンドGNDに接続されている。NPNトランジスタ
21のエミッタは、また、第2エミッタフォロワ回路2
2の出力端子22aに接続されている。NPNトランジ
スタQ21のコレクタは、電源VCCに接続されている。
上記第2エミッタフォロワ回路22を構成するエミッタ
抵抗R21の抵抗値は、第1エミッタフォロワ回路21を
構成するエミッタ抵抗R11の抵抗値の2倍になるように
設定されている。また、第2エミッタフォロワ回路22
を構成するNPNトランジスタQ21のエミッタ面積は、
第1エミッタフォロワ回路21を構成するNPNトラン
ジスタQ11のエミッタ面積の1/2になるように設定さ
れている。つまり、NPNトランジスタQ21のベース−
エミッタ間抵抗が、NPNトランジスタQ11のベース−
エミッタ間抵抗の2倍になり、第2エミッタフォロワ回
路22の入力インピーダンスが、第1エミッタフォロワ
回路21の入力インピーダンスの2倍になるようになっ
ている。
電流供給回路23には、エミッタが、上記第1エミッタ
フォロワ回路21におけるNPNトランジスタQ11のコ
レクタに接続される一方、コレクタが電源VCCに接続さ
れたNPNトランジスタQ31が設けられている。NPN
トランジスタQ31のベースは、PNPトランジスタQ32
のベースに接続されている。
PNPトランジスタQ32のエミッタは、電源VCCに接続
されている。また、PNPトランジスタQ32のコレクタ
は、PNPトランジスタQ33、およびPNPトランジス
タQ34のエミッタに接続されている。PNPトランジス
タQ33、およびPNPトランジスタQ34のコレクタは、
共に、グラウンドGNDに接続されている。
また、PNPトランジスタQ33のベースは、電流供給回
路23の第1の出力端子23aを介して、前記第1エミ
ッタフォロワ回路21におけるNPNトランジスタQ11
のベースに接続されている。一方、PNPトランジスタ
34のベースは、電流供給回路23の第2の出力端子2
3bを介して、第2エミッタフォロワ回路22における
NPNトランジスタQ21のベースに接続されている。
第1エミッタフォロワ回路21の出力端子21a、およ
び第2エミッタフォロワ回路22の出力端子22aは、
それぞれ、差動増幅器24におけるNPNトランジスタ
41、およびNPNトランジスタQ42のベースに接続さ
れている。
NPNトランジスタQ41のコレクタは、電源VCCに接続
される一方、NPNトランジスタQ42のコレクタは、抵
抗R41を介して電源VCCに接続されている。また、NP
NトランジスタQ42のコレクタは、交流増幅回路20の
出力端子VOUT にも接続されている。
NPNトランジスタQ41、およびNPNトランジスタQ
42のエミッタは、共に定電流回路31を介してグラウン
ドGNDに接続されている。
上記の構成において、NPNトランジスタQ11・Q21
31およびPNPトランジスタQ32・Q33・Q34の電流
増幅率を、それぞれ、hfe11・hfe21・hfe31およびh
fe32・hfe33・hfe34とし、また、NPNトランジスタ
11・Q21のベース−エミッタ間電圧をVBEとすると、
入力端子VINに電圧V+v(Vは直流成分、v
は交流成分)の信号が入力されたときに、NPNトラン
ジスタQ11のベースに流れる電流Iの大きさは、 になる。そして、NPNトランジスタQ31のエミッタ、
およびNPNトランジスタQ11のコレクタに流れる電流
の大きさは、 になる。
そこで、PNPトランジスタQ32のベース、およびNP
NトランジスタQ31のベースに流れる電流Iの大きさ
は、 になる。
さらにPNPトランジスタQ32のコレクタに流れる電流
の大きさは、 となる。
ここで、例えば交流増幅回路20全体を1つのICで構
成するなどして、上記NPNトランジスタQ11・Q21
31の電流増幅率hfe11・hfe21・hfe31が、互いに等
しくhfenになるように設定するとともに、PNPトラ
ンジスタQ32・Q33・Q34の電流増幅率hfe32・hfe33
・hfe34が、互いに等しくhfepになるように設定する
と、これらのhfen、およびhfepは、通常1よりも充
分に大きいので、上記Iは、 となる。
この電流Iは、PNPトランジスタQ33のエミッタ
と、PNPトランジスタQ34のエミッタとに分流される
ので、PNPトランジスタQ33のベースに流れる電流の
大きさと、PNPトランジスタQ34のベースに流れる電
流の大きさとの合計、すなわち、電流供給回路23にお
ける第1の出力端子23aから出力される電流Iの大
きさと、第2の出力端子23bから出力される電流I
の大きさとの合計は、 となり、第1エミッタフォロワ回路21におけるNPN
トランジスタQ11のベースに流れる電流Iの大きさと
等しくなる。
ところで、入力端子VINから入力される信号の周波数が
充分に高いときには、交流増幅回路20の第2の出力端
子23bから出力される電流Iのうちの交流成分は、
ほとんどコンデンサCを介してグラウンドGNDに流
れ、第2エミッタフォロワ回路22のベースには流れな
い。そこで、第2エミッタフォロワ回路22の出力端子
22aの電位VはV−VBEになる。
また、上記のように電流供給回路23の第2の出力端子
23bから出力される電流Iのうちの交流成分がほと
んどコンデンサCを介してグラウンドGNDに流れる
ときには、第1の出力端子23aから出力される電流I
の大きさは、入力端子VINから入力される信号に交流
成分がないとき(v=0)と同じになるが、交流成分
による電流は入力端子VINから供給され、VBEの変化も
無視できるので、出力端子21aの電位Vは、 V=V+v−VBEになる。
そして、差動増幅器24からは、ボルツマン定数をk、
絶対温度をT、電子の電荷をq、定電流回路31に流れ
る電流の大きさをIとすると、上記第1エミッタフォ
ロワ回路21の出力端子21aの電位と、第2エミッタ
フォロワ回路22の出力端子22aの電位との差 V+v−VBE−V+VBE=Vが、 倍に増幅されて、 出力端子VOUT から出力される。
一方、入力端子VINから入力される信号の周波数が充分
に低いときには、電流供給回路23の第2の出力端子2
3bから出力される電流Iは、コンデンサCを介し
ては流れず、ほとんど、第2エミッタフォロワ回路22
のベースを通ってグラウンドGNDに流れる。
ところで、第1エミッタフォロワ回路21のベースに
は、交流増幅回路20の入力端子VINから入力される電
流Iと、電流供給回路23の第1の出力端子23aか
ら出力される電流Iとが流れる。すなわち、入力端子
INから入力される電流Iの大きさと、電流供給回路
23の第1の出力端子23aから出力される電流I
大きさとの合計が、第1エミッタフォロワ回路21のベ
ースに流れる電流Iの大きさとなる(I+I=I
)。
また、電流供給回路23では、電流供給回路における第
1の出力端子23aから出力される電流Iの大きさ
と、第2の出力端子23bから出力される電流Iの大
きさとの合計が、上記第1エミッタフォロワ回路21の
ベースに流れる電流Iの大きさと等しくなる(I
=I)。
そこで、上記電流供給回路23の第2の出力端子23b
から出力される電流Iの大きさは、一種の負帰還回路
と同様の作用により、交流増幅回路20の入力端子VIN
から入力される電流Iの大きさと等しくなる。
そして、第2エミッタフォロワ回路22の入力インピー
ダンスは、第1エミッタフォロワ回路21の入力インピ
ーダンスの2倍になるように設定されているので、電流
供給回路23の第1の出力端子23aからは、入力端子
INから入力される電流Iと同じ大きさの電流が出力
される。すなわち、第1エミッタフォロワ回路21のベ
ースには、入力端子VINから入力される電流の2倍の大
きさの電流、つまり、第2エミッタフォロワ回路22の
ベースに流れる電流Iの2倍の大きさの電流が流れ
る。
ところが、第1エミッタフォロワ回路21を構成するエ
ミッタ抵抗R11の抵抗値は、第2エミッタフォロワ回路
22を構成するエミッタ抵抗R21の抵抗値の1/2にな
るように設定されているので、結局、第1エミッタフォ
ロワ回路21における出力端子21aの電位と、第2エ
ミッタフォロワ回路22における出力端子22aの電位
とは等しくなる。
それゆえ、交流増幅回路20に入力された信号の周波数
が充分に低いときには、交流増幅回路20に入力された
信号のレベルや差動増幅器24の増幅率の大きさに関係
なく、出力端子VOUT の電位は0になり、オフセット電
圧が発生することはない。
このように、交流増幅回路20の増幅率は、入力される
信号の周波数に応じて異なり、特に、低い周波数成分の
信号が遮断される。この遮断される周波数の大きさは、
第2エミッタフォロワ回路22のベースに接続されたコ
ンデンサCの容量、および第2エミッタフォロワ回路
22を構成するエミッタ抵抗R21の抵抗値とトランジス
タQ21の増幅率とによって定まる。
例えば、第1エミッタフォロワ回路21の出力端子21
aと、第2エミッタフォロワ回路22の出力端子22a
とに発生する交流電圧の比が−3dBになる信号の周波
数fは、 で表される。
そしてトランジスタQ21の増幅率hfenは、通常、1よ
りも充分に大きな値を得ることができ、第2のエミッタ
フォロワ回路を構成するエミッタ抵抗R21の抵抗値も同
様に充分に大きな値に設定することができる。それゆ
え、コンデンサの容量を小さく設定しても、充分に周波
数の低い信号を増幅することができる。
〔発明の効果〕
請求項第1項の発明に係る交流増幅回路は、以上のよう
に、ベースに入力端子が接続された第1エミッタフォロ
ワ回路と、ベースとグラウンドとの間にコンデンサが接
続された第2エミッタフォロワ回路と、2つの出力端子
を備え、第1の出力端子が第1エミッタフォロワ回路の
ベースに接続される一方、第2の出力端子が第2エミッ
タフォロワ回路のベースに接続され、第1の出力端子か
ら出力される電流の大きさと、第2の出力端子から出力
される電流の大きさとの合計が、第1エミッタフォロワ
回路のベースに流れる電流と同じ大きさになるように、
それぞれの出力端子から電流を出力する電流供給回路と
が設けられた構成である。
請求項第2項の発明に係る交流増幅回路は、以上のよう
に、請求項第1項記載の発明に係る交流増幅回路であっ
て、上記電流供給回路における第1の出力端子に接続さ
れるトランジスタ、および第2の出力端子に接続される
トランジスタと、上記第1のエミッタフォロワ回路を構
成するトランジスタ、および第2のエミッタフォロワ回
路を構成するトランジスタとが、互いに逆極性である構
成である。
請求項第3項の発明に係る交流増幅回路は、以上のよう
に、請求項第1項または第2項記載の発明に係る交流増
幅回路であって、上記第1エミッタフォロワ回路を構成
するトランジスタのエミッタ面積と、第2エミッタフォ
ロワ回路を構成するトランジスタのエミッタ面積との比
が、第1エミッタフォロワ回路を構成するエミッタ抵抗
の抵抗値と、第2エミッタフォロワ回路を構成するエミ
ッタ抵抗の抵抗値との比の逆比になるように設定された
構成である。
これにより、小型で小容量のコンデンサを用いて周波数
の低い信号を増幅し得る交流増幅回路を構成することが
できるので、交流増幅回路の小型化や製造コストの低減
を図ることが容易にできる。また、特に交流増幅回路を
ICで構成する場合には、一層、チップサイズや製造コ
ストの低減を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すものであって、交流増
幅回路の構成を示す回路図である。 第2図は従来例を示すものであって、交流増幅回路の構
成を示す回路図である。 21は第1エミッタフォロワ回路、22は第2エミッタ
フォロワ回路、23は電流供給回路、23aは第1の出
力端子、23bは第2の出力端子、Cはコンデンサ、
11・R21はエミッタ抵抗である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベースに入力端子が接続された第1エミッ
    タフォロワ回路と、 ベースとグラウンドとの間にコンデンサが接続された第
    2エミッタフォロワ回路と、 2つの出力端子を備え、第1の出力端子が第1エミッタ
    フォロワ回路のベースに接続される一方、第2の出力端
    子が第2エミッタフォロワ回路のベースに接続され、第
    1の出力端子から出力される電流の大きさと、第2の出
    力端子から出力される電流の大きさとの合計が、第1エ
    ミッタフォロワ回路のベースに流れる電流と同じ大きさ
    になるように、それぞれの出力端子から電流を出力する
    電流供給回路とが設けられていることを特徴とする交流
    増幅回路。
  2. 【請求項2】上記電流供給回路における第1の出力端子
    に接続されるトランジスタ、および第2の出力端子に接
    続されるトランジスタと、上記第1のエミッタフォロワ
    回路を構成するトランジスタ、および第2のエミッタフ
    ォロワ回路を構成するトランジスタとが、互いに逆極性
    であることを特徴とする請求項第1項記載の交流増幅回
    路。
  3. 【請求項3】上記第1エミッタフォロワ回路を構成する
    トランジスタのエミッタ面積と、第2エミッタフォロワ
    回路を構成するトランジスタのエミッタ面積との比が、
    第1エミッタフォロワ回路を構成するエミッタ抵抗の抵
    抗値と、第2エミッタフォロワ回路を構成するエミッタ
    抵抗の抵抗値との比の逆比になるように設定されている
    ことを特徴とする請求項第1項または請求項第2項記載
    の交流増幅回路。
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