JPH07336161A - 差動増幅器 - Google Patents

差動増幅器

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JPH07336161A
JPH07336161A JP6123590A JP12359094A JPH07336161A JP H07336161 A JPH07336161 A JP H07336161A JP 6123590 A JP6123590 A JP 6123590A JP 12359094 A JP12359094 A JP 12359094A JP H07336161 A JPH07336161 A JP H07336161A
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JP
Japan
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transistor
resistor
current
collector
emitter
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Withdrawn
Application number
JP6123590A
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English (en)
Inventor
Hideki Takahashi
英樹 高橋
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高利得を得ようとした場合にも負荷として働く
カレントミラー回路の無信号出力バイアス電流がβに依
存せず、且つ低電源電圧でも良好な特性が得られる差動
増幅器を提供することを目的としている。 【構成】差動入力トランジスタ対Q1,Q2のコレクタ
に、定電流源I3,I4から定電流を供給する。これら
トランジスタ対Q1,Q2の各コレクタには、電流出力
に対して電流利得増倍作用を有する第1,第2のカレン
トミラー回路17,18が接続される。カレントミラー
回路17,18の電流入力トランジスタQ8,Q10に
は、バイアス回路19からβに応じたベース電流が供給
される。差動入力トランジスタ対Q1,Q2のコレクタ
電位を、接地電位よりもカレントミラー回路17,18
の電流入力トランジスタQ8,Q10のVBE分高い電位
で固定することにより、低い電源電圧でも高精度で動作
可能にしたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高利得を得ようとす
る場合においても負荷となるカレントミラー回路の無信
号時出力バイアス電流がβ(エミッタ接地の電流増幅
率)に依存せずに設定できる差動増幅器に関し、特に低
電圧動作を目的とした差動増幅器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】負荷となるカレントミラー回路の無信号
時の出力バイアス電流がβに依存せずに設定できる差動
増幅器として、図4に示すような回路が本出願人による
特願平5−325303号に提案されている。この差動
増幅器は、差動入力トランジスタ対Q1,Q2、定電流
源I1、電流利得増倍作用を持たせたカレントミラー回
路11,12、及びこれらカレントミラー回路11,1
2の電流入力トランジスタQ3,Q5の共通ベース接続
点にバイアス電流を供給するバイアス回路13等から構
成されている。
【0003】すなわち、差動入力トランジスタ対Q1,
Q2のベースには、バイアス電源VREF 及び交流信号源
14から差動入力信号が供給され、これらトランジスタ
対Q1,Q2のエミッタ共通接続点と接地点間に定電流
源I1が設けられている。上記カレントミラー回路11
は、PNP型バイポーラトランジスタQ3,Q4と抵抗
R1とから形成されており、トランジスタQ3のエミッ
タは電源Vccに、コレクタはトランジスタQ1のコレク
タに、ベースは抵抗R1の一端にそれぞれ接続される。
上記トランジスタQ4のエミッタは電源Vccに、コレク
タは電流Iout1を出力する第1の出力端子15に、ベー
スは上記抵抗R1の他端及びトランジスタQ3のコレク
タにそれぞれ接続される。同様に、上記カレントミラー
回路12は、PNP型バイポーラトランジスタQ5,Q
6と抵抗R2とから形成されており、トランジスタQ5
のエミッタは電源Vccに、コレクタはトランジスタQ2
のコレクタに、ベースは抵抗R2の一端にそれぞれ接続
される。上記トランジスタQ6のエミッタは電源Vcc
に、コレクタは電流Iout2を出力する第2の出力端子1
6に、ベースは上記抵抗R2の他端及びトランジスタQ
5のコレクタにそれぞれ接続される。
【0004】バイアス回路13は、PNP型バイポーラ
トランジスタQ7、定電流源I2及び抵抗R3,R4か
ら形成される。抵抗R3,R4は、トランジスタQ3,
Q5の共通ベース接続点とトランジスタQ7のベースと
の間に直列接続される。上記トランジスタQ7のエミッ
タは電源Vccに、コレクタは抵抗R3とR4との接続点
に接続される。そして、上記トランジスタQ7のコレク
タと接地点間に定電流源I2が接続されている。
【0005】上記構成にあっては、抵抗R3を介して上
記カレントミラー回路11,12の電流入力トランジス
タQ3,Q5の共通ベース接続点にβに応じたベース電
流を供給できるので、差動入力信号の無信号時には交流
的な負荷抵抗R1,R2には電流が流れない。よって、
抵抗R1,R2に高抵抗値のものを設けても出力バイア
ス電流がβに依存せずに設定できる。
【0006】ところで、上記図4に示した差動増幅器を
電源電圧Vccが0.9V程度で使用する場合(例えば電
源Vccとして1.5Vの電池を用いている時に、この電
池が消耗して電圧が低下した場合)について考えてみ
る。差動入力トランジスタQ1,Q2の各コレクタ電位
は、電源電圧Vccから負荷として働くカレントミラー回
路11,12の電流入力トランジスタQ3,Q5のベー
ス,エミッタ間電圧VBEによって0.7V程度低下した
電位となる。差動入力トランジスタQ1,Q2の各コレ
クタ,エミッタ間電圧をトランジスタの飽和電圧Vsat
=0.15Vで保証しようとすると、上記差動入力トラ
ンジスタ対Q1,Q2の共通エミッタと接地点(共通最
低電位)間の電圧を50mVとする必要がある。このた
め、0.9V程度の電源電圧で動作させるためには、電
流源I1に飽和電圧が0.15Vのトランジスタを用い
ることができないため、定電流源I1としては図5に示
すように抵抗R5を用いる電流バイアス方式に限定され
る。しかしながら、定電流源として抵抗を用いると、入
力バイアス電位による差動入力トランジスタ対Q1,Q
2のバイアス電流の変化や入力信号電圧に対する電流変
換利得の低下を招き、差動増幅器としての特性が劣化す
るという問題が発生する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように先に出願
した差動増幅器は、負荷となるカレントミラー回路の無
信号時の出力バイアス電流がβに依存せずに設定できる
という利点があるが、負荷として働くカレントミラー回
路の電流入力トランジスタのベース,エミッタ間電圧に
よって差動入力トランジスタのコレクタ電位が低下する
ため、減電圧動作余裕が少なかった。
【0008】この発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、負荷となるカレ
ントミラー回路の無信号時の出力バイアス電流がβに依
存せずに設定でき、且つ低電源電圧でも良好な特性が得
られる差動増幅器を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明の差動増幅器
は、負側電源から定電流バイアスが供給される差動入力
トランジスタ対と、上記差動入力トランジスタ対のコレ
クタに正側電源から定電流を与える一対の定電流源と、
上記差動入力トランジスタ対のコレクタにそれぞれ接続
され、電流出力に対して電流利得増倍作用を有する第
1,第2のカレントミラー回路と、これら第1,第2の
カレントミラー回路にバイアス電流を供給するバイアス
回路とを具備することを特徴としている。
【0010】
【作用】上記のような構成によれば、差動入力トランジ
スタ対のコレクタにそれぞれ正側電源から定電流を与え
る一対の定電流源を設けるとともに、差動入力トランジ
スタ対のコレクタ電位を第1,第2のカレントミラー回
路の電流入力トランジスタのベース,エミッタ間電圧分
高い電位に固定できるので、低い電源電圧でも安定した
動作が可能となる。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図1は、この発明の第1実施例に係る
差動増幅器を示すもので、図1において、Q1,Q2は
NPN型の差動入力トランジスタ、VREF はバイアス電
源、14は交流信号源である。差動入力トランジスタ対
Q1,Q2のベースには、バイアス電源VREF 及び交流
信号源14から差動入力信号が供給され、これらトラン
ジスタ対Q1,Q2のエミッタ共通接続点と接地点間に
定電流源I1が設けられる。この定電流源I1として
は、例えばベースが所定の電位でバイアスされたNPN
型のバイポーラトランジスタが用いられる。上記トラン
ジスタ対Q1,Q2のコレクタと電源Vcc間にはそれぞ
れ、定電流源I3,I4が設けられ定電流が供給され
る。また、トランジスタ対Q1,Q2のコレクタにはそ
れぞれカレントミラー回路17,18が接続されてい
る。
【0012】上記カレントミラー回路17は、NPN型
バイポーラトランジスタQ8,Q9と抵抗R5とから形
成されており、トランジスタQ8のエミッタは接地点
に、コレクタはトランジスタQ1のコレクタに、ベース
は抵抗R5の一端にそれぞれ接続される。上記トランジ
スタQ9のエミッタは接地点に、コレクタは電流Iout1
を出力する第1の出力端子15に、ベースは上記抵抗R
5の他端及びトランジスタQ8のコレクタにそれぞれ接
続される。このカレントミラー回路17は、電流入力ト
ランジスタQ8のコレクタ,ベース間に抵抗R5が接続
されることにより、電流利得増倍作用を有している。同
様に、上記カレントミラー回路18は、NPN型バイポ
ーラトランジスタQ10,Q11と抵抗R6とから形成
されており、トランジスタQ10のエミッタは接地点
に、コレクタはトランジスタQ2のコレクタに、ベース
は抵抗R6の一端にそれぞれ接続される。上記トランジ
スタQ11のエミッタは接地点に、コレクタは電流Iou
t2を出力する第2の出力端子16に、ベースは上記抵抗
R6の他端及びトランジスタQ10のコレクタにそれぞ
れ接続される。このカレントミラー回路18もカレント
ミラー回路17と同じく、電流入力トランジスタQ10
のコレクタ,ベース間に抵抗R6が接続されることによ
り電流利得増倍作用を有している。
【0013】上記カレントミラー回路17,18の電流
入力トランジスタQ8,Q10の共通ベース接続点に
は、バイアス回路19からバイアス電流が供給される。
このバイアス回路19は、NPN型バイポーラトランジ
スタQ12、定電流源I5及び抵抗R7,R8から構成
される。抵抗R7,R8は、トランジスタQ8,Q10
の共通ベース接続点とトランジスタQ12のベースとの
間に直列接続される。上記トランジスタQ12のエミッ
タは接地点に、コレクタは抵抗R7とR8との接続点に
接続される。そして、電源Vccと上記トランジスタQ1
2のコレクタとの間に定電流源I5が設けられる。上記
トランジスタQ12は、定電流源I5によって定電流バ
イアスされることにより、トランジスタQ8,Q10の
共通ベース接続点にβに応じたベース電流を供給する。
【0014】上記のような構成においては、差動入力ト
ランジスタQ1,Q2のコレクタ電位はそれぞれ、接地
電位よりもトランジスタQ8,Q10のベース,エミッ
タ間電圧VBE(=0.7V)分上昇した電位に固定され
る。よって、差動入力トランジスタQ1,Q2をバイア
スするバイアス電源VREF の出力電圧を、トランジスタ
Q1,Q2のベース,エミッタ間電圧VBE(=0.7
V)にトランジスタの飽和電圧Vsat (定電流源I1を
構成するトランジスタの飽和電圧、例えば0.15V)
を加えた電圧に固定すると、電源電圧Vccが0.9V程
度の低電圧でも動作可能である。しかも、定電流源I1
として抵抗を用いる必要がないので、入力バイアス電位
による差動入力トランジスタ対Q1,Q2のバイアス電
流の変化や入力信号電圧に対する電流変換利得の低下の
恐れがなく、良好な特性の差動増幅器が得られる。
【0015】図2は、この発明の第2実施例に係る差動
増幅器を示している。図2に示す回路は、図1に示した
回路におけるトランジスタQ8〜Q12のエミッタと接
地点間に抵抗R9〜R13をそれぞれ設けたものであ
る。図2において、図1と同一構成部分には同じ符号を
付してその詳細な説明は省略する。
【0016】このような構成によれば、トランジスタの
アーリ対策が行えるとともに、負荷となるカレントミラ
ー回路の入力トランジスタ及び出力トランジスタのばら
つきによる出力バイアス電流の精度の低下を抑制でき
る。
【0017】図3は、この発明の第3実施例に係る差動
増幅器を示している。図3に示す回路は、図1に示した
回路における差動入力トランジスタとしてPNP型を用
いる場合の回路構成を示している。図3に示す回路は、
NPN型バイポーラトランジスタQ1,Q2,Q8〜Q
12をそれぞれPNP型バイポーラトランジスタQ1
´,Q2´,Q8´〜Q12´に置き換えるとともに、
電源の極性を入れ替えたものである。
【0018】このような構成であっても基本的には上記
図1に示した回路と同様な動作を行い、同じ作用効果が
得られる。また、図3に示す回路においても図2に示し
たように、トランジスタQ8´〜Q12´の各エミッタ
と電源Vcc間に抵抗を設けてアーリ対策やベース,エミ
ッタ間電圧のばらつきによる精度の低下を抑制するよう
にしても良いのは勿論である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、負荷となるカレントミラー回路の無信号時の出力バ
イアス電流がβに依存せずに設定でき、且つ低電源電圧
でも良好な特性が得られる差動増幅器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例に係る差動増幅器を示
す回路図。
【図2】この発明の第2の実施例に係る差動増幅器を示
す回路図。
【図3】この発明の第3の実施例に係る差動増幅器を示
す回路図。
【図4】従来の差動増幅器について説明するための回路
図。
【図5】従来の他の差動増幅器について説明するための
回路図。
【符号の説明】
14…交流信号源、15,16…出力端子、17,18
…カレントミラー回路、19…バイアス回路、Q1,Q
2…差動入力トランジスタ対、Q8〜Q12…トランジ
スタ、R5〜R13…抵抗、I1,I3,I4,I5…
定電流源、Vcc…電源、VREF …バイアス電源、Iout
1,Iout2…出力電流。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負側電源から定電流バイアスが供給され
    る差動入力トランジスタ対と、上記差動入力トランジス
    タ対のコレクタに正側電源から定電流を与える一対の定
    電流源と、上記差動入力トランジスタ対のコレクタにそ
    れぞれ接続され、電流出力に対して電流利得増倍作用を
    有する第1,第2のカレントミラー回路と、これら第
    1,第2のカレントミラー回路にバイアス電流を供給す
    るバイアス回路とを具備することを特徴とする差動増幅
    器。
  2. 【請求項2】 前記第1のカレントミラー回路は、コレ
    クタが上記差動入力トランジスタ対の一方のコレクタに
    接続され、エミッタが上記第1の電位供給源に接続され
    る第1トランジスタと、一端が上記第1トランジスタの
    ベースに接続される第1抵抗と、コレクタが第1の出力
    端子に接続され、ベースが上記第1抵抗の他端及び上記
    第1トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが上
    記第1の電位供給源に接続される第2トランジスタとを
    備え、前記第2のカレントミラー回路は、コレクタが上
    記差動入力トランジスタ対の他方のコレクタに接続さ
    れ、エミッタが上記第1の電位供給源に接続される第3
    トランジスタと、一端が上記第3トランジスタのベース
    に接続される第2抵抗と、コレクタが第2の出力端子に
    接続され、ベースが上記第2抵抗の他端及び上記第3ト
    ランジスタのコレクタに接続され、エミッタが上記第1
    の電位供給源に接続される第4トランジスタとを備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の差動増幅器。
  3. 【請求項3】 前記バイアス回路は、一端が上記第1,
    第3トランジスタのベースに接続される第3抵抗と、一
    端が上記第3抵抗の他端に接続される第4抵抗と、ベー
    スが上記第4抵抗の他端に接続され、エミッタが上記第
    1の電位供給源に接続され、コレクタが上記第3,第4
    抵抗の接続点に接続される第5トランジスタと、上記第
    5トランジスタのコレクタと第2の電位供給源との間に
    設けられる定電流源とを具備することを特徴とする請求
    項2に記載の差動増幅器。
  4. 【請求項4】 エミッタが共通接続され、ベースに差動
    入力信号が供給される一対の第1,第2トランジスタ
    と、これら第1,第2のエミッタ共通接続点と第1の電
    位供給源との間に設けられる第1の定電流源と、上記第
    1,第2トランジスタのコレクタと第2の電位供給源と
    の間にそれぞれ設けられる第2,第3の定電流源と、コ
    レクタが上記第1トランジスタのコレクタに接続され、
    エミッタが上記第1の電位供給源に接続される第3トラ
    ンジスタと、一端が上記第3トランジスタのベースに接
    続される第1抵抗と、コレクタが第1の出力端子に接続
    され、ベースが上記第1抵抗の他端及び上記第3トラン
    ジスタのコレクタに接続され、エミッタが上記第1の電
    位供給源に接続される第4トランジスタと、コレクタが
    上記第2トランジスタのコレクタに接続され、エミッタ
    が上記第1の電位供給源に接続される第5トランジスタ
    と、一端が上記第5トランジスタのベースに接続される
    第2抵抗と、コレクタが第2の出力端子に接続され、ベ
    ースが上記第2抵抗の他端及び上記第5トランジスタの
    コレクタに接続され、エミッタが上記第1の電位供給源
    に接続される第6トランジスタと、一端が上記第3,第
    5トランジスタのベースに接続される第3抵抗と、一端
    が上記第3抵抗の他端に接続される第4抵抗と、ベース
    が上記第4抵抗の他端に接続され、エミッタが上記第1
    の電位供給源に接続され、コレクタが上記第3,第4抵
    抗の接続点に接続される第7トランジスタと、上記第7
    トランジスタのコレクタと上記第2の電位供給源との間
    に設けられる第4の定電流源とを具備することを特徴と
    する差動増幅器。
  5. 【請求項5】 前記第3トランジスタのエミッタと前記
    第1の電位供給源との間に設けられる第5抵抗と、前記
    第4トランジスタのエミッタと前記第1の電位供給源と
    の間に設けられる第6抵抗と、前記第5トランジスタの
    エミッタと前記第1の電位供給源との間に設けられる第
    7抵抗と、前記第6トランジスタのエミッタと前記第1
    の電位供給源との間に設けられる第8抵抗と、前記第7
    トランジスタのエミッタと前記第1の電位供給源との間
    に設けられる第9抵抗とを具備することを特徴とする請
    求項4に記載の差動増幅器。
JP6123590A 1994-06-06 1994-06-06 差動増幅器 Withdrawn JPH07336161A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980055019A (ko) * 1996-12-27 1998-09-25 김광호 배터리 전원 변동을 보상하는 바이어스 회로
JP2007243510A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Hitachi Ltd 光信号受信回路およびそれを用いた光信号受信装置

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