JPH08102629A - 差動増幅回路 - Google Patents

差動増幅回路

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JPH08102629A
JPH08102629A JP6261736A JP26173694A JPH08102629A JP H08102629 A JPH08102629 A JP H08102629A JP 6261736 A JP6261736 A JP 6261736A JP 26173694 A JP26173694 A JP 26173694A JP H08102629 A JPH08102629 A JP H08102629A
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JP
Japan
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resistor
switching element
amplifier circuit
transistor
differential amplifier
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Application number
JP6261736A
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English (en)
Inventor
Mitsutada Hanajima
光忠 花島
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Ando Electric Co Ltd
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/4508Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45085Long tailed pairs
    • HELECTRICITY
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    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45371Indexing scheme relating to differential amplifiers the AAC comprising parallel coupled multiple transistors at their source and gate and drain or at their base and emitter and collector, e.g. in a cascode dif amp, only those forming the composite common source transistor or the composite common emitter transistor respectively
    • HELECTRICITY
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    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45374Indexing scheme relating to differential amplifiers the AAC comprising one or more discrete resistors
    • HELECTRICITY
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    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45702Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising two resistors

Abstract

(57)【要約】 【目的】 広範囲な振幅可変をおこなう場合でも、極端
に周波数特性を低下させずに回路の消費電力を減らす、
可変振幅方式の差動増幅回路を提供する。 【構成】 トランジスタ1、2のベースにぞれぞれトラ
ンジスタ3、4のベースを並列接続する。トランジスタ
1と2、3と4のエミッタを一組ずつ共通とし、各々の
共通エミッタに定電流源を接続する。トランジスタ1の
コレクタに抵抗器5を、トランジスタ2のコレクタに抵
抗器6を接続する。また、トランジスタ1と3、トラン
ジスタ2と4のコレクタ間にそれぞれ抵抗器14、15
を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は差動増幅回路に関し、
特に、出力に任意の振幅を得ることができる可変振幅方
式の差動増幅回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】つぎに、従来技術による可変振幅型の差
動増幅回路の構成を図2に示す。図2の差動増幅回路
は、差動信号源9、10、トランジスタ1〜4、抵抗器
5,6、電圧源12と制御電圧源13とトランジスタ8
aとからなる定電流源8、並びに電圧源7から構成さ
れ、出力11を得るものである。そして、トランジスタ
1とトランジスタ3とが並列に、またトランジスタ2と
4とが並列にそれぞれ接続されおり、これにより、トラ
ンジスタ1〜4のエミッタが共通となった差動増幅回路
が構成される。
【0003】図2の構成では、差動信号源9、10から
トランジスタ1〜4のベースに入力信号を与え、定電流
源8の制御電圧源13を可変させることで、抵抗器5及
び抵抗器6に流れる電流を可変させている。そして、電
圧源7で規定された電源電圧から抵抗器5を流れる電流
による電圧降下によって、出力11に任意の振幅が得ら
れる。
【0004】ここで、トランジスタ1〜4は並列に接続
しているため、抵抗器5を流れる電流はトランジスタ1
とトランジスタ3に分かれて流れ、また抵抗器6を流れ
る電流はトランジスタ2とトランジスタ4に分かれて流
れる。つまり、トランジスタ1〜4を並列接続すること
で、トランジスタ1〜4の1個当たりに流れる電流が減
少する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図2に示す
差動増幅回路において、例えば、抵抗器5の抵抗値が5
0Ωである場合において出力11に0.1Vの振幅を得
ようとすれば、抵抗器5に流れる電流を2mAとしなけ
ればならない。しかし、トランジスタ1〜4が並列に接
続されているため、トランジスタ1個当たりに流れる電
流は1mAと更に小さくなってしまう。また出力11に
5Vの振幅を得ようとした場合には、抵抗器5に流れる
電流は100mAとなり、トランジスタ1個当たりに流
れる電流は50mAとなってしまう。
【0006】このように、図2の構成では、抵抗器5お
よび抵抗器6の抵抗値が小さな値であると、出力11に
大振幅出力を得ようとした場合には抵抗器5及び抵抗器
6には大電流を流さなければ大振幅の出力11は得られ
ない。そして、トランジスタ1〜4の最大定格電流を考
慮した場合、トランジスタ1個当たりに流れる電流を減
らすために、並列に接続するトランジスタの数を増やさ
なければならなくなり、このため部品点数が増大してし
まう。また、抵抗器5及び抵抗器6に大電流が流れるた
めに消費電力が増えてしまう。
【0007】一方、抵抗器5及び抵抗器6の抵抗値を大
きくすれば、抵抗器を流れる電流を減らすことができ
る。しかし、この状態で小振幅出力を得ようとした場合
には、抵抗器5及び抵抗器6に流れる電流は少なくな
り、さらにトランジスタを並列に接続している事もあっ
て、トランジスタ1個当たりに流れる電流は、極めて微
少な電流しか流れなくなってしまう。そして、トランジ
スタのIC −fT 特性から、トランジスタに流れるコレ
クタ電流が微少である場合には、トランジスタの周波数
特性が悪くなり、このため、可変振幅増幅回路の周波数
特性が低下してしまう。
【0008】このように、従来の可変振幅方式の差動増
幅回路では、小電力で広範囲な振幅可変ができないとい
う問題があった。この発明は、広範囲な振幅可変をおこ
なう場合でも周波数特性を低下させることなく、回路を
流れる電流を減らして消費電力を減少させる可変振幅増
幅回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明は、第1のスイッチング素子と第2のスイ
ッチング素子の出力端子に第1の定電流源を接続し、第
1のスイッチング素子の制御端子に第3のスイッチング
素子の制御端子を並列接続し、第2のスイッチング素子
の制御端子に第4のスイッチング素子の制御端子を並列
接続し、第1及び第2のスイッチング素子の入力端子と
電圧源との間に抵抗器をそれぞれ接続し、第3のスイッ
チング素子及び第4のスイッチング素子の出力端子に第
2の定電流源を接続してなり、第1のスイッチング素子
の入力端子と第3のスイッチング素子の入力端子との
間、並びに第2のスイッチング素子の入力端子と第4の
スイッチング素子の入力端子との間に、それぞれ抵抗器
を接続する。
【0010】上記のスイッチング素子としては、例え
ば、NPN型トランジスタ等のトランジスタが用いられ
る。また、実際の回路構成では、第1及び第3のトラン
ジスタの制御端子、並びに第2および第4のトランジス
タの制御端子に、それぞれ差動信号源が接続される。さ
らに、第3、第4のスイッチング素子はぞれぞれ1つに
限定されず、複数個を並列接続する構成としても良い。
また、第1〜第4のスイッチング素子は、第1、第2の
定電流源によってオン、オフ制御される。
【0011】
【作用】この発明の差動増幅回路は、出力に得ようとす
る振幅の大きさによって、第1、第2のスイッチング素
子にそれぞれ複数接続した抵抗器における電流の経路を
変えて抵抗値を切り替えるものである。
【0012】
【実施例】つぎに、この発明による実施例の可変振幅方
式の差動増幅回路の構成を図1に示す。図1は図2の回
路に抵抗器14と15、並びに定電流源16を追加した
ものである。図1で、抵抗器14はトランジスタ1のコ
レクタとトランジスタ3のコレクタ間に、抵抗器15は
トランジスタ2のコレクタとトランジスタ4のコレクタ
間にそれぞれ接続される。また、定電流源16は、図1
では電圧源17と制御電圧源18並びにトランジスタ1
6aとから構成される。
【0013】図1の構成では、トランジスタ1のエミッ
タとトランジスタ2のエミッタとが、またトランジスタ
3のエミッタとトランジスタ4のエミッタとがそれぞれ
共通とした差動増幅回路構成になっている。そして、そ
れぞれの共通エミッタには定電流源8、定電流源16が
それぞれ接続されている。
【0014】以上の構成である実施例の差動増幅回路で
は、トランジスタ1〜4のベースには差動の信号が入力
されるため、トランジスタ1とトランジスタ3がオンし
ているときはトランジスタ2とトランジスタ4はオフし
ている。
【0015】そして、この差動増幅回路において小振幅
の出力を得る場合、定電流源16の制御電圧源18を電
圧源17で規定した電圧と同じか、もしくは小さくし
て、トランジスタ3またはトランジスタ4をオフさせ
る。そして、この状態で、定電流源8の制御電圧源13
を可変させ、抵抗器5または抵抗器6を流れる電流の大
きさを可変させることで、任意の振幅を得る。この場
合、トランジスタ3とトランジスタ4はオフしているた
め、電圧源7から抵抗器5を流れる電流はトランジスタ
1に、また抵抗器6を流れる電流はトランジスタ2にそ
れぞれ流れる。
【0016】一方、この差動増幅回路において、大振幅
出力を得ようとする場合には、定電流源8の制御電圧源
13を電圧源12で規定した電圧と同じか、もしくは小
さくして、トランジスタ1または2をオフさせる。この
状態で、定電流源16の制御電圧源18を可変させ、抵
抗器5と抵抗器14または抵抗器6と抵抗器15を流れ
る電流の大きさを可変させる。
【0017】ここで、電圧源7からの電流は、トランジ
スタ1とトランジスタ2はオフしているのでこれらには
流れ込まず、抵抗器14または抵抗器15を通ってトラ
ンジスタ3またはトランジスタ4に流れる。この場合、
抵抗器5と抵抗器14が直列に接続された形となるた
め、トランジスタ3のコレクタに接続された抵抗器の抵
抗値が大きくなる。従って、大振幅を得るのに必要な電
流を少なくすることができる。
【0018】ここで、定電流源8をオフさせるか定電流
源16をオフさせるかにより、上記のように電流の流れ
る経路を変えることができ、トランジスタのコレクタに
接続されている抵抗が抵抗器5だけの場合の経路、並び
に抵抗器5と抵抗器14が直列に接続される場合の経路
とができ、これら分割した抵抗器によって抵抗値の切り
替えができる。
【0019】なお、実際の回路において、抵抗器5に流
れる電流により発生した電圧降下分の振幅を出力11に
出力する場合において、抵抗器14による電圧降下を抑
えるために、例えば、出力11には入力インピーダンス
の大きいバッファ回路を接続して出力する構成が採られ
る。
【0020】次に、上記の実施例の回路において、抵抗
器5の抵抗値を20Ω、抵抗器14の抵抗値を120Ω
とし、出力11に0.1Vの振幅を得たい場合には、ト
ランジスタ3またはトランジスタ4をオフさせるよう定
電流源17を制御する。これにより抵抗器5を流れる電
流はトランジスタ1に流れ込む。したがって、この状態
において抵抗器5に5mAの電流を流すように定電流源
8を制御すれば、電圧源7で規定した電圧から抵抗器5
に5mA流れただけの電圧降下分の0.1Vの振幅が出
力11から得られる。そして、電圧源7で規定した電圧
レベルが振幅のハイレベルとなり、このレベルから電圧
降下分の0.1V下がったレベルが振幅のロウレベルと
なる。
【0021】また、出力11に5V振幅を得たい場合に
は、トランジスタ1またはトランジスタ2をオフさせる
よう定電流源8を制御する。これにより、トランジスタ
1とトランジスタ2がオフしているため、電流は抵抗器
5から抵抗器14に流れてトランジスタ3に流れ込む。
そして、トランジスタ3のコレクタに接続されている抵
抗値は、抵抗器5と抵抗器14が直列に接続された形と
なることから、140Ωとなる。したがって、抵抗器5
と抵抗器14に36mAの電流が流れるように定電流源
16を制御すれば、出力11に5Vの振幅が得られる。
【0022】図2の従来の差動増幅回路では、抵抗器5
の抵抗値を50Ωである場合、出力に0.1Vの振幅を
得ようとすれば抵抗器5に流す電流は2mAであり、ま
た5Vの振幅を得ようとする場合には同じく100mA
の電流を流さなければならなかった。
【0023】しかし、実施例の差動増幅回路では、並列
に接続したトランジスタの共通エミッタの各々に定電流
源を接続し、並列に接続したトランジスタのコレクタ間
に抵抗器を接続した差動増幅回路構成であるので、定電
流源を制御して電流の流れる経路を変えることで抵抗器
の抵抗値の切り替えができる。そして、0.1Vの振幅
を出力に得る場合には抵抗器に流れる電流は5mAで、
同じく5Vの振幅を出力に得る場合は36mA程度の電
流が流れる。したがって、従来例に比べて抵抗器に流れ
る最大電流が1/3程度減少し、このため消費電力を大
幅に減らすことができるものである。
【0024】なお、図1の構成において、トランジスタ
1〜4の各々にトランジスタをカスケード接続する構成
としても良く、この構成の場合にも同様の作用・効果が
得られるものである。
【0025】また、上記の実施例はトランジスタとして
NPNトランジスタを用いた場合について説明したが、
PNPトランジスタ、あるいはその他のスイッチング素
子を用いた場合でも同様な結果が得られることは言うま
でもない。
【0026】
【発明の効果】この発明によれば、出力の振幅の大きさ
によってスイッチング素子に接続した抵抗器における電
流の経路を変えて抵抗値を切り替えるようにしたので、
広範囲な振幅可変をおこなう場合でも周波数特性を低下
させることなく、また回路を流れる電流を減らして消費
電力を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による可変振幅方式の差動増幅回路の
実施例の構成図である。
【図2】従来技術による可変振幅方式の差動増幅回路の
回路図である。
【符号の説明】
1〜4 トランジスタ 5・6・14・15 抵抗器 7・12・17 電圧源 8・16 定電流源 9・10 差動信号源 11 出力 13・18 制御電圧源

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のスイッチング素子(1) と第2のス
    イッチング素子(2)の出力端子に第1の定電流源(8) を
    接続し、前記第1のスイッチング素子(1) の制御端子に
    第3のスイッチング素子(3) の制御端子を並列接続し、
    前記第2のスイッチング素子(2) の制御端子に第4のス
    イッチング素子(4) の制御端子を並列接続し、前記第1
    及び前記第2のスイッチング素子(1,2) の入力端子と電
    圧源(7) との間に抵抗器(5,6) をそれぞれ接続し、前記
    第3のスイッチング素子(3) 及び前記第4のスイッチン
    グ素子(4) の出力端子に第2の定電流源(16)を接続して
    なる差動増幅回路において、 前記第1のスイッチング素子(1) の入力端子と前記第3
    のスイッチング素子(3) の入力端子との間、並びに前記
    第2のスイッチング素子(2) の入力端子と第4のスイッ
    チング素子(4) の入力端子との間に、それぞれ抵抗器(1
    4,15) を接続したことを特徴とする差動増幅回路。
  2. 【請求項2】 前記第1〜第4のスイッチング素子(1,
    2,3,4) がトランジスタであることを特徴とする請求項
    1記載の差動増幅回路。
  3. 【請求項3】 前記第1〜第4のスイッチング素子(1,
    2,3,4) がNPN型トランジスタであることを特徴とす
    る請求項2記載の差動増幅回路。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第3のトランジスタ(1,3)
    の制御端子、並びに前記第2および第4のトランジスタ
    (2,4) の制御端子に、それぞれ差動信号源(9,10)が接続
    されていることを特徴とする請求項1、2または3記載
    の差動増幅回路。
  5. 【請求項5】 前記第1〜第4のスイッチング素子(1,
    2,3,4) が前記第1、第2の定電流源(8,16)によりオ
    ン、オフ制御されることを特徴とする請求項1、2、3
    または4記載の差動増幅回路。
  6. 【請求項6】 前記第3、第4のスイッチング素子(3,
    4) が複数設けられていることを特徴とする請求項1、
    2、3、4または5記載の差動増幅回路。
JP6261736A 1994-09-30 1994-09-30 差動増幅回路 Pending JPH08102629A (ja)

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US08/526,883 US5614865A (en) 1994-09-30 1995-09-12 Differential amplifier with improved operational range

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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