JPH09148854A - 高利得増幅器 - Google Patents

高利得増幅器

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JPH09148854A
JPH09148854A JP8109979A JP10997996A JPH09148854A JP H09148854 A JPH09148854 A JP H09148854A JP 8109979 A JP8109979 A JP 8109979A JP 10997996 A JP10997996 A JP 10997996A JP H09148854 A JPH09148854 A JP H09148854A
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JP
Japan
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amplifier
circuit
output terminal
gain
amplifier circuit
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Application number
JP8109979A
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English (en)
Inventor
Zaiko Boku
在 浩 朴
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Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/083Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements in transistor amplifiers
    • 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
    • H03F3/45475Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using IC blocks as the active amplifying circuit

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 位相マージンと利得マージン特性を向上させ
て寄生発振を防止することができ、しかも相互伝達コン
ダクタンスやアクティブ負荷の出力インピーダンスに無
関係に周波数補償を行うことができる高利得増幅器を提
供すること。 【解決手段】 非反転出力端と反転出力端とを有する第
1の増幅回路11の前記反転出力端と非反転出力端間
に、キャパシタC11と抵抗R11の直列接続からなるリー
ド−レッグフィルタ13を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、利得マージン特性
と位相マージン特性を改善して寄生発振を防止する高利
得増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、フィードバック増幅器ではフィ
ードバックされる量によって全体閉ループ利得特性と位
相特性が決定される。従って、大きい利得を有する増幅
器を設計するためにはフィードバックされる量を大きく
しなければならないし、この際、利得マージンと位相マ
ージン特性とを必ず考慮すべきである。
【0003】これは回路設計の時十分なマージンを得ら
れなかったらレイアウトの状態、PCBパターン及びワ
イヤボンディグによる寄生素子らによって望ましくない
寄生発振が起る場合が多い為である。特に、大きい利得
を有する増幅器の場合にはこのような寄生発振問題がも
っと深刻である。
【0004】従来ではミラー効果を利用したフィードバ
ック回路を使用して、増幅器の利得マージンと位相マー
ジン特性とを改善させることによって、このような寄生
発振を防止した。
【0005】図6は一般的なミラー効果を利用した高利
得増幅器の等価モデル図を示したものである。
【0006】図6の高利得増幅器は“利得−バンド幅の
積は一定である(バンド幅×利得=一定)”との基本理
論に基づいて、キャパシタCc を使用してバンド幅を縮
めることによって、大きい利得を得る方法を用いたもの
である。
【0007】このために、図6の高利得増幅器は高利得
増幅回路AVの入力端と出力端Vo間に補償用キャパシ
タCc を挿入したもので、キャパシタCc をICに内蔵
可能な小さいキャパシタ値に設定して周波数を補償する
一般的なポール−スプリット補償方法である。
【0008】この際、システムポールP1 と零点Z1 は
下記の数1として表わされる。
【0009】
【数1】
【0010】図7はミラー効果を利用した高利得増幅器
の別の等価モデル図を示したものである。
【0011】図7に示した高利得増幅器は補償用キャパ
シタCc の他に補償用キャパシタCc と直列に接続され
た補償用抵抗Rc をさらに備えたもので、システムポー
ルP2 と零点Z2 は下記の数2として表わされる。
【0012】
【数2】
【0013】一般に、リモコンを利用して遠隔制御可能
な製品には送信機(リモコン)から伝達された信号を製
品内のマイクロコンピュータが認識できるように送信機
から伝達された信号をコード信号に変調するための回路
が必要である。
【0014】このようにリモコンから供給された信号を
コード信号に変調する機能を行うICがリモコン用プリ
アンプであり、プリアンプの最前端にはヘッドアンプが
設けられる。したがって、リモコンから光学PCM(Pu
lse Code Modulation)信号はリモコンを採用した製品の
受信機に伝達されて光検出器を介して電気的信号に変換
され、変換された信号はヘッドアンプを介してヘッドア
ンプ後端でパルスの発生利用が容易になるように増幅さ
れる。
【0015】ヘッドアンプは光検出器を介して変換され
た信号をパルスの発生が容易になるように増幅するため
に極めて大きい利得特性を有することになるが、一般に
ヘッドアンプはほぼ40dB(ほぼ100倍程度)の利
得を有するように設計される。ここで、ヘッドアンプに
供給される入力信号のレベルはほぼ50μVpp、周波数
は38kHz、周期は1.2msである。
【0016】図8は図6の等価モデルを採用した従来の
高利得プリアンプ回路図を示したもので、図9は図8の
詳細回路図を示したものである。
【0017】図8及び図9を参照すると、従来のプリア
ンプは理論的に無限大の利得を有するトランジスタQ3
,Q4 及び抵抗R4 ,R5 から構成された第1の増幅
回路AV1 と、理論的に無限大の利得を有するトランジ
スタQ5 ,Q6 及びコンデンサC2 から構成された第2
の増幅回路AV2 と、前記第1の増幅回路AV1 の非反
転入力端と出力端との間に接続された補償用キャパシタ
Cc から構成された補償回路CMと、第2の増幅回路A
V2 の出力端と第1の増幅回路AV1 の反転入力端間に
接続された抵抗R2 ,R3 ,キャパシタC3 とから構成
された帰還利得決定回路FGMとからなっている。
【0018】また、図8及び図9において、Amp−i
nは増幅器の入力信号であり、光信号が受信機の光検出
器を介して変換された電気的信号すなわち、電流に切換
えられた値を表わすもので、図9に示すトランジスタQ
1 ,Q2 は相互コンダクタンスの芯部を示す。
【0019】第1及び第2の増幅回路AV1 ,AV2 の
ポールの位置P1 ,P2 と零点Z1,Z2 は上記の数1
及び数2と同様であり、開ループ利得Avはアクティブ
負荷であるトランジスタQ3 ,Q4 と抵抗R4 ,R5 と
を利用して得られる。
【0020】この際、第1の増幅回路AV1 のループ利
得Av1 はAv1 =gm ・ro として表現されるが、g
m はトランジスタQ1 ,Q2 の相互コンダクタンスで、
これはバイアスに係ることになる。なお、ro はアクテ
ィブ負荷の出力抵抗とトランジスタQ5 の入力インピー
ダンスriQ5 の並列接続された値に抑えられる。これを
数式で表現すれば下記の数3の通りである。
【0021】まず、
【0022】
【数3】
【0023】ここで、 gm ;トランジスタQ1 ,Q2 の相互コンダクタンス ro ;トランジスタQ3 のコレクターノードでの等価イ
ンピーダンス AV2 =gmQ5 ・roQ5 ここで、 gmQ5 ;トランジスタQ5の相互コンダクタンス roQ5 ;トランジスタQ5のコレクターノードで等価イ
ンピーダンス また、全体的な開ループ利得Avは下記の数4で表現さ
れる。
【0024】
【数4】
【0025】すなわち、従来の高利得増幅器は通過帯域
の利得がR2 /R3 に抑えられ、Z=C3 ・R3 で零点
(ハイパスフィルタの−3dB周波数)を有する非反転
増幅器である。
【0026】上記の数3ではキャパシタCc とC2 は考
慮されなかった。
【0027】上記のミラー効果を用いた高利得増幅器
は、IC内部に内蔵可能な小さなキャパシタンスを有す
る補償キャパシタCc を利用して周波数をフィルタリン
グできる利点がある。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の高利得
増幅器は相互コンダクタンスを利用するので、アクティ
ブ負荷を利用してアンプを構成する場合には、出力端の
バイアスに応じて相互コンダクタンスが変わることにな
り、これによって零点の位置も変わることになる問題点
があった。
【0029】また、上記の方法は補償用キャパシタのキ
ャパシタンスの値を決めることがたやすくないので、H
spiceを用いたシミュレーションにほぼ依存してい
る。
【0030】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、非反転出力端と反転出力端とを有する第
1の増幅回路と、この第1の増幅回路の反転出力端が入
力端に接続された第2の増幅回路と、前記第1の増幅回
路の非反転出力端と反転出力端との間に接続されたリー
ド−レッグフィルタとからなる高利得増幅器とする。
【0031】
【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる高利得増幅器の実施の形態を詳細に説明するが、そ
の前に本発明のリード−レッグフィルタを利用した高利
得増幅器の等価モデル図を図3に示す。図3において
は、増幅回路21の出力端に、キャパシタC21と抵抗R
21の直列回路からなるリード−レッグフィルタが接続さ
れている。
【0032】この図3に示した高利得増幅器のシステム
のポール位置P3 と零点Z3 は下記の数5の通りであ
る。
【0033】
【数5】
【0034】上記の数3から分かるように、図3の高利
得増幅器は、相互コンダクタンスgm に無関係な零点を
得ることができ、キャパシタC21の値を容易に決定する
ことができる。
【0035】図1はこの発明の実施の形態としてリモコ
ン用高利得プリアンプの回路図を示すものである。この
プリアンプにおいては、非反転出力端と反転出力端を有
する第1の増幅回路11を有し、この第1の増幅回路1
1の反転出力端が第2の増幅回路12の入力端に接続さ
れている。また、第1の増幅回路11の非反転出力端と
反転出力端との間にリード−レッグフィルタ13が接続
される。このリード−レッグフィルタ13はキャパシタ
C11と抵抗R11とからなり、キャパシタC11の一端は第
1の増幅回路11の反転出力端に接続されている。そし
て、このキャパシタC11の他端が抵抗R11の一端に接続
されており、この抵抗R11の他端は第1の増幅回路11
の非反転出力端に接続されている。
【0036】図2は図1のプリアンプの詳細回路図であ
り、第1の増幅回路11はトランジスタQ13,Q14及び
抵抗R14,R15で構成されている。また、第2の増幅回
路12はトランジスタQ15とキャパシタC12で構成され
ている。リード−レッグフィルタ13がキャパシタC11
と抵抗R11で構成されることは前述の通りである。な
お、図1及び図2において、14は帰還利得決定回路で
あり、抵抗R12,R13とキャパシタC13で構成されてい
る。
【0037】このようなプリアンプ回路は、第1の増幅
回路11の利得AV1 を利用して周波数補償を行う一般
的な方法とは異なり、第1の増幅回路11の2つの出力
端間に抵抗R11とキャパシタC11とを接続する構造とな
っている。
【0038】この零点の導入により位相特性は零点で+
90°になり、利得特性は+6dB/オクターブ特性を
有することになる。このようにすることで、シミュレー
ション結果+30°程度の位相マージン改善効果が現わ
れる。
【0039】この方法は優勢なゼロポイントを有するフ
ィードバックループを第1の増幅回路の両出力端に接続
することにより、一般のゼロポイントの特性を用いてい
る。即ち、僅かな利得を育て位相を+90°以上リード
させることによって、画期的に位相マージン及び利得マ
ージンを改善することができる。
【0040】一般的なミラーを用いた補償方法である入
力端と出力端との間にキャパシタを連結して補償する方
法より上記の方法がさらに良好な特性を得ることができ
る。
【0041】上記のゼロポイントは下記数6のように求
めることができる。
【0042】
【数6】
【0043】改善された回路を利用してシミュレーショ
ンした結果、利得マージン=10dB、位相マージン=
30°ほどの改善された効果を示している。
【0044】図4及び図5は本発明と従来のヘッドアン
プの位相マージンと利得マージンとをシミュレーション
した結果を示したもので、図4は利得マージン、図5は
位相マージン特性をそれぞれ示したものである。
【0045】この図4及び図5から、従来のヘッドアン
プ回路より本発明のヘッドアンプ回路で優れた利得マー
ジンと位相マージン特性とを得ることができることが分
かる。
【0046】つまり、本発明では利得マージンと位相マ
ージンを解決するために、第1の増幅回路11の非反転
出力端と反転出力端間に抵抗R11とキャパシタC11とを
接続してリード−レッグフィルタ13を設けることによ
って、一層良好な利得マージンと位相マージン特性を得
ることができる。そして、位相マージンと利得マージン
を向上させることにより、寄生発振を防止することがで
きる。また、リード−レッグフィルタ13を用いれば、
相互伝達コンダクタンスやアクティブ負荷の出力インピ
ーダンスに無関係にリード−レッグフィルタ13を利用
して周波数補償を行うことができるようになる。
【0047】
【発明の効果】このように本発明の高利得増幅器によれ
ば、第1の増幅回路の反転出力端と非反転出力端との間
にリード−レッグフィルタを設けることによって、利得
マージン及び位相マージン特性を改善して寄生発振を防
止することができる。さらに、相互伝達コンダクタンス
やアクティブ負荷の出力インピーダンスに無関係にリー
ド−レッグフィルタを利用して周波数補償を行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による高利得増幅器の実施の形態を示す
回路図。
【図2】図1の詳細回路図。
【図3】本発明の高利得増幅器の等価モデル図。
【図4】本発明と従来の回路の特性比較図。
【図5】同本発明と従来の回路の特性比較図。
【図6】一般的なミラー効果を利用した高利得増幅器の
等価モデル図。
【図7】同一般的なミラー効果を利用した高利得増幅器
の等価モデル図。
【図8】従来の高利得増幅器の回路図。
【図9】図8の詳細回路図。
【符号の説明】
11 第1の増幅回路 12 第2の増幅回路 13 リード−レッグフィルタ R11 抵抗 C11 キャパシタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非反転出力端と反転出力端とを有する第
    1の増幅回路と、 前記第1の増幅回路の反転出力端が入力端に接続された
    第2の増幅回路と、 前記第1の増幅回路の非反転出力端と反転出力端との間
    に接続されたリード−レッグフィルタとからなることを
    特徴とする高利得増幅器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高利得増幅器において、
    リード−レッグフィルタは、一端が前記第1の増幅回路
    の反転出力端に接続され他端が前記第1の増幅回路の非
    反転出力端に接続されたキャパシタと抵抗との直列回路
    からなることを特徴とする高利得増幅器。
JP8109979A 1995-10-25 1996-04-30 高利得増幅器 Pending JPH09148854A (ja)

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KR1995P-37148 1995-10-25
KR1019950037148A KR970024518A (ko) 1995-10-25 1995-10-25 기생발진방지기능을 갖는 고이득 증폭기

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CN1149788A (zh) 1997-05-14
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