JPH0669730A - 電流増幅率補償回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、トランジスタのｈfe（電流増幅
率）の設計値に対する変動を補償する電流増幅率補償回
路に関する。 【構成】 本発明は、一方の入力端子に基準電源が、他
方の入力端子と出力端子（１７）との間に抵抗（１５）
が接続された負帰還増幅器（９）と、該負帰還増幅器
（９）の前記出力端子（１７）がベースに接続されたト
ランジスタ（６）と差動増幅回路（２）とから構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランジスタのβ（電
流増幅率）の設計値に対する変動を補償する電流増幅率
補償回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】動作電流源として電流ミラー回路を使用
した増幅回路として図２の回路が知られている。図２に
おいて、信号源（１）からの入力信号は、差動増幅回路
（２）を構成する第１及び第２トランジスタ（３）及び
（４）で増幅されて、出力端子（５）より導出される。
トランジスタ（６）は、差動増幅回路（２）の動作電流
源を構成している。トランジスタ（６）及び（７）は、
電流ミラー回路（８）を構成し、トランジスタ（７）に
流れる電流と等しい電流がトランジスタ（６）に流れ
る。その為、電流ミラー回路（８）に流れる電流を所定
値に設定することにより、一定利得の差動増幅回路
（２）が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２の
回路においては、第１及び第２トランジスタ（３）及び
（４）やトランジスタ（６）のβが製造条件や製造後の
温度変化等により変動し差動増幅回路（２）の利得が変
動するという問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の点に鑑み
成されたもので、一方の入力端子に基準電源が、他方の
入力端子と出力端子との間に抵抗が接続された負帰還増
幅器と、該負帰還増幅器の前記出力端子がベースに接続
されたトランジスタ、該トランジスタのコレクタ・エミ
ッタ路に流れる電流に応じて利得の定まる増幅器とから
なり、前記抵抗の値に応じて前記差動増幅器の利得を一
定にすることを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明に依れば、負帰還増幅器の出力端子と一
方の入力端子との間に抵抗を設け、該抵抗にβの変動に
起因する電圧を発生させる。そして、前記電圧を補償電
圧としてβの変動が生じるトランジスタ及び増幅器に印
加している。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示す回路図で、
（９）は、差動接続されたトランジスタ（１０）及び
（１１）と、電流ミラー接続されたトランジスタ（１
２）及び（１３）と、帰還及びバッファ用の出力トラン
ジスタ（１４）と、抵抗（１５）と、から構成される負
帰還増幅器である。

【０００７】尚、図１において図２と同一の回路素子に
ついては同一の符号を付し、説明を省略する。負帰還増
幅器（９）の負帰還作用により、トランジスタ（１０）
及び（１１）のベース電圧は、常に等しくなる。トラン
ジスタ（１０）のベース電圧は、トランジスタ（１６）
側から定まり、一定値Ｖconstとなり、トランジスタ
（１１）のベース電圧もＶconstと等しくなる。

【０００８】この際、抵抗（１５）の値を比較的小さく
（例えば４ＫΩ）設定すれば、抵抗（１５）に流れる電
流は、トランジスタ（１１）のベース電流のみであるの
で、前記一定値Ｖconstより微小電圧ΔＶだけ高い電圧
が負帰還増幅器（９）の出力端子（１７）に発生する。
それ故、トランジスタ（６）のベース電圧は、トランジ
スタ（１０）のベース電圧に応じて設定することができ
る。負帰還増幅器（９）の入力インピーダンスは非常に
高いので、前記抵抗（１５）に流れる電流は、微小であ
り、前記ΔＶは非常に小さい。

【０００９】負帰還増幅器（９）の働きにより、トラン
ジスタ（１１）のエミッタ電圧は、一定値（Ｖconst−
ＶBE4）（ＶBE4はトランジスタ（１１）のベース・エミ
ッタ間電圧）となる。その結果、トランジスタ（１１）
のエミッタには等価的に定電流源が接続されていると見
倣せる。そこで、図１のトランジスタ（６）及び（１
１）のβに変動が生じたとする。例えば、トランジスタ
（６）及び（１１）のβが低下したとすると、トランジ
スタ（１１）のコレクタ電流の減小分だけ、トランジス
タ（１１）のベース電流が増加し、その分、出力端子
（１７）の電圧が上昇する。出力端子（１７）の電圧上
昇に伴いトランジスタ（６）のベース電流が増加する。
ここで、前記ベース電流は、前述のβの変動に応じて生
じたものであり、同一ＩＣで作成すればトランジスタ
（６）及び（１１）のβの変動量はほぼ等しいので、ト
ランジスタ（６）に対する補償電流となる。

【００１０】即ち、トランジスタ（６）のβが低下し、
その分コレクタ電流が低下しても、その分トランジスタ
（６）のベース電流が増加するので、前記コレクタ電流
は元の値に戻る。図１の実際の回路では、トランジスタ
（６）及び（１１）のβが低下したとすれば、第１及び
第２トランジスタ（３）及び（４）のβも同様に低下す
る。そこで、予め第１及び第２トランジスタ（３）及び
（４）のβの低下を見込んで、トランジスタ（６）のコ
レクタ補償電流を大きく設定することにより、差動増幅
回路（２）の利得が一定にできる。

【００１１】次に、抵抗（１５）の抵抗値Ｒ₈の定め方
について説明する。図１のトランジスタ（１１）のベー
スエミッタ間電圧Ｖ_BE4は、

【００１２】

【数１】

【００１３】と成る。又、トランジスタ（１１）のベー
ス電圧は、上述の如く一定値Ｖconstとなるので、トラ
ンジスタ（１１）のエミッタ電流Ｉ_R6は、

【００１４】

【数２】

【００１５】となり、式（２）に式（１）を代入すると
エミッタ電流Ｉ_R6は、

【００１６】

【数３】

【００１７】となる。そのため、トランジスタ（１１）
のベース電流Ｉ_B2は、

【００１８】

【数４】

【００１９】となる。そのため、出力端子（１７）の電
圧Ｖ₁は、

【００２０】

【数５】

【００２１】と成る。トランジスタ（６）のベースエミ
ッタ間電圧をＶ_BE8とし、抵抗（１９）の値をＲ₁₂とす
ると、トランジスタ（６）のエミッタ電流Ｉ_R12は、

【００２２】

【数６】

【００２３】となり、Ｖ_BE8として、式（１）に対応す
る値を式（６）に代入するとエミッタ電流Ｉ_R12は、

【００２４】

【数７】

【００２５】となり、さらにトランジスタ（６）のコレ
クタ電流Ｉ_Cは、

【００２６】

【数８】

【００２７】となる。ここで、計算を簡単にするため、
Ｖ_CONST−Ｖ_be＝Ｖ_o ，Ｒ₆＝Ｒ₁₂とおくと、前記コレ
クタ電流Ｉ_Cは、

【００２８】

【数９】

【００２９】と表される。差動増幅回路（２）の負荷抵
抗（２０）及び（２１）の値をＲ₁₁、Ｒ₁₃とし互いに等
しくすると、その利得Ｇは、

【００３０】

【数１０】

【００３１】となる。式（１０）の第１項のみでは利得
Ｇが電流増幅率βによって変化するが、第２項の働き
（抵抗Ｒ₈を有する）により一定値になることが考えら
れる。利得Ｇが電流増幅率βによらず一定となる要件
は、ｄＧ／ｄβ＝０である。そこで、式（１０）を電流
増幅率βで微分し、その結果の分子をゼロとおくと、

【００３２】

【数１１】

【００３３】が得られる。そして、式（１１）を整理
し、抵抗Ｒ₈を求めると、

【００３４】

【数１２】

【００３５】となる。従って、式（１２）の如く抵抗Ｒ
₈の値を定めれば、式（１０）に示す利得Ｇを一定値に
できる。これについて、実際の値を代入して確認する。
今、電流増幅率β＝１００、Ｒ ₁₂＝Ｒ₆＝２．７ＫΩ，
Ｒ_e＝２６０Ω（エミッタ電流を１００μＡとする）、
Ｒ _E＝５０Ω、Ｒ_bb＝１ＫΩ、Ｖ_be＝０．６５Ｖ、Ｖcon
st＝１Ｖ とすると、抵抗値の和Ｒは３０１０Ωとな
り、式（１２）より抵抗Ｒ₈は、７３０８．６Ωとな
る。そこで、この値を式（１０）に代入し、電流増幅率
βをパラメータにして変化させると、次のようになる。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から明らかなように、電流増幅率βが
変化して式（１０）の第１項が増加しても利得Ｇの値
は、一定である。図３は、表１の関係を図示したしたも
のであり、式（１０）の第１項が変動すると、それに応
じて第２項がその変動分をキャンセルするように働き結
果として、利得Ｇの値が一定となる。尚、図１のトラン
ジスタのβが増加したとすると、トランジスタ（１１）
のコレクタからベースに電流が流れ、出力端子（１７）
の電圧を低下させる。その結果、トランジスタ（６）の
コレクタ電流を低下させることもできる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、トラ
ンジスタの電流増幅率βが変動しても増幅回路の利得を
自動的に補償することのできる電流増幅率補償回路を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電流増幅率補償回路を示す回路図であ
る。

【図２】従来の増幅回路を示す回路図である。

【図３】図１の説明に供するための特性図である。

【符号の説明】

（２） 差動増幅器 （６） トランジスタ （９） 負帰還増幅器 （１５） 抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の入力端子に基準電源が、他方の入
   力端子と出力端子との間に抵抗が接続された負帰還増幅
   器と、 該負帰還増幅器の前記出力端子がベースに接続されたト
   ランジスタと該トランジスタのコレクタ・エミッタ路に
   流れる電流に応じて利得の定まる増幅器と、 から成り、前記抵抗の値に応じて前記増幅器の利得を一
   定にすることを特徴とする電流増幅率補償回路。
2. 【請求項２】エミッタが接続された第１及び第２トラン
   ジスタを備える差動増幅器と、 前記第１トランジスタのベースに基準電圧を印加する基
   準電源と、 前記差動増幅器の出力信号を発生するバッファトランジ
   スタと、 該バッファトランジスタのエミッタと前記第２トランジ
   スタのベースとの間に接続された第１抵抗と、 前記第２トランジスタのエミッタに接続された第２抵抗
   と、 前記バッファトランジスタのエミッタと前記第１抵抗の
   接続点がベースに接続された第３トランジスタと、 該第３トランジスタのエミッタに接続された第３抵抗
   と、 前記第３トランジスタのコレクタ・エミッタ路に流れる
   電流に応じて利得の定まる差動増幅器と、 を備え、前記第１抵抗の値Ｒ₈を Ｒ₈＝〔 β（２Ｒ＋２Ｒβ＋Ｒ_bb）・｛（１＋β）Ｒ＋Ｒ_bb｝−２（１＋β） ・｛（１＋β）Ｒ＋Ｒ_bb ｝² 〕 ／ 〔 ２（１＋β）｛（１＋β）Ｒ＋Ｒ_bb｝ −β｛（１＋β）Ｒ＋Ｒ_bb｝−２Ｒβ（１＋β） 〕 但し、Ｒ＝Ｒ₆＋Ｒ_e＋Ｒ_E、Ｒ₆：第２抵抗の値、Ｒ_e：
   トランジスタのエミッタ動作抵抗、Ｒ_E：トランジスタ
   のエミッタのバルク抵抗、β：トランジスタの電流増幅
   率、Ｒ_bb：トランジスタのベース抵抗と定め、前記差動
   増幅器の利得をβに関わらず一定にすることを特徴とす
   る電流増幅率補償回路。