JPS583304A - チョッパ安定化増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本実明線、増幅回路ｑ！Ｉにオフセット誤差全補正する
チ１ツバ安定化増幅器に関する。

差動増幅器は入力間の電位差の関数である出力電圧管供
給する。入力が共に短ａＳａれているならば、入力間の
電位差かゼＯであるから、出力もぞＯＫなる１５に、そ
の出力電圧は所定の値になるべきである。しかしながら
、増幅器内部では不平衡の状態が特徴的に起る丸め、増
幅器の出力電圧は予期の値との偏差を生じる。この偏差
は増幅器オフセット電圧として知られている。増幅器内
部の不均衡状態は入力トランジスタ間の不整合、負荷ト
ランジスタ間の不整合等の多様な原因の結果である。

この増幅器か食帰還ループを有する回路であるならば、
そのオフセット電圧状出方電圧を望ましい電圧に変える
ために必畳な付加的な入力電圧と考えられる。したかっ
て一般的には入力オフセット電圧は増幅器の全利得によ
）分割された出力オフセットに等しい。

オフセット電圧問題音補整する従来の方法として、入方
オフセット電圧會打消すために可変抵抗ａを利用し、増
幅器の一方の入力に適正電圧管供給するものがある。ア
ｊ　１７力国特許第４．０５０．０３０号（ラッセルに
よる）では、オフセット電圧管除去するために、可変抵
抗器を使用して増幅器内部の段間の電流を適正化してい
る。しかしながら、増Ｓ器のオフセット電圧は一般に一
定でないため、オフセット電圧の任意の変化に対応して
、可変抵抗器をさらに調整する必ｌＦがある。

オフセット電圧をオフセットの変化ＫＬ危がって除去す
るための調整を自動的に行おうとする様々な回路が考案
されてきた。これら社主増篇器のオフセットを自動的に
補整するための分離したチ冒ツバ補整回路を有するチ曹
ツバ安定化増幅器を持りている。ある種のチＩＩＦバ安
定化増幅器では、チ璽ツバ回路か入力信号と増幅器の入
力ｔｍ期的に断略し、増幅器の入力を７１−トさせてい
る。出力に現われる任意のオフセットはコンデンナ勢の
蓄電器で吸収される。

入力が入力信号に再Ｉ＃綬されて後、コンデンサの電圧
社オフセット電圧管鎗去するために使用される。アメリ
カ国特許１［３，９８８，６８９号（オチによる）等に
みられるこれらの回路は、コンチンすを補給するために
、増幅器の入力から、入力信号ａｔ−鳩期的に断路する
必簀かある。入力信号源からの増幅器の入力の新路は出
力信号を１さいＩＩＭする原因となる。オチ０４１許で
作られた増幅器は出力信号の不連続性を減少させるため
の付加回路を有する。

その他の形のチ謬ツバ安定化増幅器は主増幅器に並列に
＃ａ遺路を有する並列リファレンス増幅基管使用してい
る。この回路は入力源から入力を断路しないが、並列増
幅器によるコストの上昇や回路が複雑になることは無視
することは出来ない。

チ薦ツバ安定化増幅器に関するその他の問題は、その回
路が補整すべき直流のオフセットと無視すべき小さな交
流入力信号とを簡単には区別出来ない点にある。たとえ
ば、ＡＣ入力信号かチ冒ツバ補正回路周波数（いわゆる
さい新局波数）と同じ周波数であるような例で社、前記
のオフセット補正回路は電圧オフセットの各サイクル（
実際は交流入力信号）を感知し、電圧出力の誤ったシフ
トを行うことに１９、補整しようとしていた。一方入力
周波数か嘔い新局波数と多少異なる場合、その回路ては
（７？、と見ば）数サイクルに対し正電圧を感知し、次
に数サイクルに対し負電圧を感知する等のことも起）う
る、補整回路が交流入力信号を補整しようとした結果、
チ曹ツバ回路はさい新局波数と入力信号周波数間の差で
ある新しい信号を誤って生与出していた。これは相互変
調ひずみとして引用され、入力信号かさい新局波数Ｏ整
数倍又はその近くになった時にもこのようなことが起る
。

相互変−の問題を解決しようとする一方法はチ曹ツバ回
路に向うチ■ツバ入力周波数と同じくらいの周波数の入
力信号ｔ’フィルターにかける（減衰さゼる）ことであ
る、これにより相互変調を減少筋ゼることは可能である
が、その代りチ曹ツバ回路は減衰した周波数で起る実際
のオフセットを補整することか出来なくなる。

さらに、チ謬ツバ安定化増幅器Ｉｆ−関する次の問題は
、チ冒ツバ補正回路周波数レスポンスが主増幅器のレス
ポンスに加わる傾向があることである。結局、両者、の
交流利得がオクターブあた夛６デシベル落込む（すなわ
ち１上向き転移”する）領域では、増幅器の合成交流利
得はオクターブあたり１２デシベル上向き転移するため
、発振や激しいリンキング等の不安定間ｍが起ってくる
。

本発明の第１の目的は、入力信号ソースと増幅器の入力
を切断することなく、増幅器のオフセット誤差を持続的
かつ自動的に補正する増幅回路で、轡に比稜的彼雑でな
い電子回路からなることｔＩｆＩＩ像とする増幅回路に
関する。

本発明の第２の目的はオフセット補正ａＣｔ改悪するこ
となく、相互変調偏差音減少ｔたは除去する増幅器の提
供ＥＩＩｍする。さらに本発明の第３の目的は発振また
はりンギングを防止するために改良され制御場れた交流
利得の上向き転移を有する増幅器の提供に関する。

前記説明のように、本発明は！本の入力文脈と基準支脈
會有する演算増幅器からなる０本増幅器はその人力にお
ける電位差に比例する出力管ＩＩ供する。入力支脈およ
び基準支脈はそれぞれ入力トランジスタと負荷トランジ
スタを有する。第１の段階では、第１の入力文脈と基準
支脈の第１の入力トランジスタと基準入力トランジスタ
のそれぞれの入力は互いに接続されている。トランジス
タの不整合やその他の原因による第１の基準支脈と第１
の入力支脈間に何らかの不平衡ができると、不平衡管感
知し、第１支脈の負荷トランジスタの入力管調整し、不
平衡を補整する。同様罠、第２の段階で社、第２の入力
トランジスタと基準入力トランジスタの入力が互ＫＩＩ
−続され、第２の入力文脈と基準文脈の間の任意の不平
衡が感知され、第２の負荷トランジスタに対する入力は
第２０人力支脈と基準支脈か平衡するように調整される
。第１の入力文脈が基準文脈と平衡し、第２の入力支脈
も基準支脈と平衡すると、第１の入力支脈轄、第２の入
力支脈と平衡することとな）、増幅器のオフセットは有
効に減少されるか除去壊れる。

増幅器に対する入力は入力信号ソースから一度４切断洛
れる仁とはなく、増幅ｔａ常に入力信号管増幅すること
が出来る。したかうて本増幅器の出力は、従来の技術Ｏ
ｆｍツバ安定化増幅器のＬうに、さい断中中断か起らな
い。

以下図面を参照して本発明を詳ＩＩＩに説明する。

第１図において、半導体集積回路の演算増幅１１１０　
Ｆｉ既に詳細に説明した本発明の実行例を示すために、
転倒漸増幅器を通用し示されている。

第１図に示された回路は、抵抗Ｒｅを有する電圧分流帰
還を表わす、抵抗Ｒ７は出力１２から増幅器１００反転
又は負の入力１４への帰還路となる。

入力源１６は入力信号Ｖ、會与え、抵抗Ｒ１を通って反
転入力１８へとつながる。増幅器１０の非反転すなわち
正入力は接地感れる。簡潔にするため、増幅器１０以外
の電鍵や外部コンデンサは省略した。

帰還による全電源利得Ａｖｆは次の式で概算できる。

ムマｆ＝−Ｒヨ／　Ｒま ただし、増幅器１０の利得Ａｖは非常に大きなものとす
る。入力信号Ｖ、＝Ｏであれば、増幅器の内入力は接地
されるため、出力信号■、もＯとなる。しかしながら、
増幅器が不平衡てあれば、出力１２ＫＯでない出力電圧
が現れ、帰還路を通って感知され、次の式で概算される
入カオ７ヤット電圧ｖ１・が現れる。

Ｖ　ｉ　ｍ　＝　Ｖｅ　＠／　Ａ　ｖ　ｆただし、Ｖ・
・はｖ８＝　００ときの出力電圧とする。

第２図において、本発明による作動増幅器１０本人力信
号ソースからの信号を断路することなく、増幅器オフセ
ットを除去することを詳細に述べる。増幅器１０は第１
の入力文脈２０ｔ−有し入力支脈２０にはｐ−タイプ入
力電界効果トランジスタ（ＰＥＴ）２２と、ｎ−タイプ
負荷ＦＥＴ２４一 があり、両者のドレンは接続嘔れている。増幅器１０は
第２の人力支脈２６【有し−それにも同機Ｋｐルータ４
人力ＦＥＴ’２Ｂとｎ−タイプ負荷Ｆｇ７３０がある。

ト 第１の入力文脈加と第２の入力支脈怒は両者で主差動増
幅器を形成し、入力トランジスタ２２とあのソースは定
常電流Ｓ３２を過多正電圧供給３４に接続され、負荷ト
ランジスタＵとＩのソースは抵抗３８を通多角電圧供給
３６に結ばれている。

負荷トランジスタＵと凹の前ゲートは接続点３９で負荷
トランジスタあのドＳ七／に接続され、トランジスタ冴
と（９）は電流中継器すなわち電流ミラーとして配置さ
れている。すなわち負荷トランジスタ３０に流れる電流
とその電流ｔラ一対である負荷トランジスタ２４に流れ
る電流を同じものにさせようとしているめである。

それゆえ、入力トランジスタ四と詔は差動対管形成し、
その負入力１４（第１図）は第１の入力トランジスタｎ
のゲート４１と接続し、正入力１８はｗｔ２の入力トラ
ンジスタ路のゲート４３に接続する。したがりて、以後
第１の入力支脈加と第２の入力支脈加はそれぞれ負入力
支脈加と正入力支脈あとして説明する。

↓ 正端子負荷トランジスタ（９）のドレンでの電圧すなわ
ち擦＆ｆｔ、４０の電圧は入力１４　、１８間の電位差
に比例する。捧軛ｆ、旬は出力ＦＥＴ社のゲートとｗｋ
ａする。ＦＥＴ４２は負供給菖と接続し、正供給３４に
つながる正電流源Ｉとも接続している。

増幅器１０が固有のオフセット１持たないなら、λカト
ランジスタ１４と１８の電圧は等しいので負と正の入力
端子の入力トランジスタｎと２８＃ｉそれぞれ岬しい電
流を流す、入力支脈の角荷トランジスタ冴と（支）は電
流鏡として配列嘔れているため、これらのトランジスタ
も勢しい電ａｔ−流し、それゆえ、２個の入力支脈加と
あけ平衡する。しかしながら、入力トランジスタρと墓
が不整合であったり、ノイズ中温ｔｏ変動勢の様々なオ
フセットの原因のうちのひとつでも存在すれば、入力端
子２０表入力端端子間に不平衡か起る。

たとえば、入力トランジスタあの入力１８か入力トラン
ジスタηの入力１４より負になるとこれらのトランジス
タ間に等しい電流か生じるならば、入力１４と１８の両
方に等しい電圧を与えることは１人力トランジスタ２８
ｔ−流れる電流より入力トランジスタ２２を流れる電ｆ
ＩＬ管より大きな値にさせる、負入力支脈加の債荷トラ
ンジスタ冴はλカトランジスタ２２によ砂生ずる電流を
調節し正入力支脈の負荷トランジスタ（９）が負荷トラ
ンジスタ為を流れる電流管ミラー化すなわち同一化しよ
うとする。

正入力支脈の負荷トランジスタ（９）は入力トランジス
タ２８により供給される電流よりも多くの電流を流そう
とするから、補正されない場合棒＆、ｆ、４０の電圧は
降下し、出力１２の電圧上昇を引き起す、出力における
この電圧変位か出力オフセット電圧であり、（第１図の
）帰還ループによ多入力１４と１８のλカオフセット電
圧として再度参＃ｌ［嘔れる。

このオフセット電圧を除去するために、第３の入力支脈
すなわち４１１１支脈柘、ゲート４９を有するｐ−チャ
ネル基準λカトランジスタ４８お１びｎ−チャネル負荷
トランジスタ父がある。基準増幅トランジスタ槌の電源
は入力トランジスタ４とあの電源と接続され、基準負荷
トランジスタ父の電源は入力端子負荷トランジスタ冴と
３０ｑ）電源に接続されている。基準支脈耗と食入力支
脈加の組合せは第２０差動対會なす入力トランジスタｎ
と絽とともに、第２０差動増幅部を形成する。基準支脈
柘と正入力支脈墓の組合せは、第３の差動対をなす入力
トランジスタ四と絽とともに、第３０差動増幅部を形成
する。

基準角荷トランジスタ（資）のゲートは接Ｍ点胎で負荷
トランジスタ冴と（資）のゲートと接続しているため、
基準自衛トランジスタ（資）はトランジスタ２４に対し
て電流ミラーをなす。

４ν 基準負荷トランジスタ父のドレンの出力５２は基準増幅
トランジスタ５４のゲートと接続する。

基準増幅トランジスタ５４の出力５６は定電流源５８を
介して正電圧供給３４と！Ｉ絖し、基準増幅トランジス
タ５４のソースは負電圧供給３６に接続する。

正入力端子２６に対し負入力支脈２０Ｖｒ平衡させ、２
人力間の任意のオフセットを補整場せるために、まず負
入力支脈２０を基準支脈４６に関して平衡させ、次に正
入力端子２６を基準支脈４６＃ｃ対し平衡させる。基準
支脈に対し、入力支脈加と入力端子あの両者が平衡する
と、入力支脈加と墓は相互に平衡することになる。

平衡用にスイッチ６０會入れ、入力すなわち支脈加と栃
のλカトランジスタρと槌のゲート４１と４９１−それ
ぞれ短絡することＫより、ゲート４１と４９はともに入
力１４と接続逼れる。前記のように１支脈加と栃は差動
増幅部管形成し、この差動増幅部はスイッチ６０か閉じ
ると、λカトランジスタｎと槌のゲートの電圧が一致し
、出力搏煉北５２の電圧が必ず中間基準になるものであ
る。（ただし、このｆｌＫおける中闘基皐点Ｑ電圧は入
力の電圧差のないものとする）しかしながら、負入力支
脈加と基準支脈部間に片寄りが存在すると、＊ａ点５２
の電圧社中間基皐値から変位する。接続点５２Ｄ電圧変
動は基準増幅部５４＃ｃより増幅されるためｍ読点５６
の電圧が負入力支脈加と基皐支脈荀間の不均衡の関数に
もなる。

接続点５６　Ｏ出力は第２のスイッチ６２を経由して負
荷トランジスタＵの裏ゲート６４とコンデンサ６６Ｋ１
１続する。コンデンサ６６は半導体集積口路からなるが
、その働きにより表現した。スイッチ６０と６２は同時
に閉じられ、閉じた位相をムで示した。スイッチ６０と
６２はＦｆｒであることが可能で、時間に１９実行する
コントローラ６８により制御ｎ爆れる。コントローラ６
８は一般的な計時回路のものてよい。

スイッチ６０と６２が閉じられた（Ａ位相）のとき、外
部コンデンサ６６は基準増幅部５４の接続点５６の電圧
レベルに充電される。負荷トランジスタあの後ゲート６
４の電圧変動に１シ（接続点３９の）負荷トランジスタ
冴の前ゲートの電圧も変動する。基準負荷トランジスタ
（資）の前ゲートも！！続点点３９接ａａれているから
、基準支脈柘の負荷トランジスタ５０によりＲされる電
流も変動させられ、接続点５２０１１１１．圧管中間基
準値に４どす方向に変動する。それゆえ、位相人のと自
負入力支脈加と基準支脈栃との間のオフセットすなわち
不平衡の関数である接続点５２の任意の電圧変動は増幅
部５４で増幅され、負荷トランジスタあの後ゲートにフ
ィードバックされる。それにより負荷トラ、ンジスタ冴
と５０により流される電流の割合は基準支脈栃と負入力
支脈２０か平衡するよｆ）Ｋ修正逼れる。

位相ムが終り、位相ＡＫなると、スイッチ６０と６２が
開き、入力トランジスタｎと椙のゲートを断路し、基準
増幅部５４の出力５６と負入力支脈加の負荷トランジス
タあの後ゲート６４とｔ断路する０位相Ａのとき、スイ
ッチ７０は正入力文脈加の入力トランジスタ慈の入力腸
と基準支脈栃のＡ＝１人カ人力ンジスタ槌のゲート４９
とｅＩＩｍする。同時に第４のスィッチ７２Ｆｉ基準増
幅ｓ５４の出力５６を正負荷トランジスタ（９）ｏｌに
ゲート７４　と第２０外部コンデンｔ７６＃ｃ接続する
。

かくて、位相λのとき、正入力支脈加と基準支脈４６の
人力トランジスタ四と４８０ゲート紘それぞれ共に翅絡
されるため接続点５２Ｃ）電圧は正入力支脈加と基準支
脈柘の間のオフセットすなわち不均衡に反応する。この
電圧は増幅ｓ５４で増幅され、（位相ｌのとき閉じられ
ている）スイッチ７２を経て負荷トランジスタ３０の後
ゲー）　７４　Ｋフィードバックされる。このときコ°
　ンデンサ７６は基準増幅部５４の出力接続点５６の電
圧に充電される。

負荷トランジスタ（資）の後ゲート７４の電圧変動は負
荷トランジスタ３０により流される電流を正入力支脈拠
と基準支脈柘とを平衡させるように変動する。位相ｉの
とき正入力支脈あが基準支脈柘と平衡し、位相ＡのとＩ
ｊ１人力支脈加が基準支脈柘と平衡することから、負入
力支脈紘正入力支脈と平衡することになる。

動作増幅器１００動作ｔａ明するために、たとえば入力
支脈の負荷トランジスタＵと（資）は整合であるが、入
力トランジスタｎと墓が不整合であ夛、補正されずにオ
フセットが生じていたとしよう、同様にこのＮにおいて
、基準支脈荀Ｏ負荷トランジスタ父は負荷トランジスタ
スト（９）と整合であるが、基準入力トランジスタ絽は
２個の入力トランジスタｎ又はあのどちらかと不整合で
あったとする。′ｔた、入力信号Ｖ、はＯＫｍしくそれ
ゆえ接続点１２の出力Ｖ、は片寄）のない中間基準値に
あるとする。

したがって、たとえば基準入カトランジスタ椙のゲート
４９は負入力トランジスタ四のゲート４１　ｊりも負に
ならなければ、同じ出力電流を作り出すことは出来ない
、それゆえ、トランジスタｎと絽のゲートかともえ接続
されている（同じ電圧）位相Ａのとき、負入力トランジ
スタｎは基゛重入力トランジスタ侶より大きな電＃ｌを
作シ出すこととなる。負入力文脈負荷トランジスタ２４
Ｆｉその対応入力トランジスタ２２による電流を調節す
ることにより、＊ａ点器での電圧を負荷トランジスタＵ
がその個有電流値を流すために必要な電圧値にする。負
荷トランジスタ（資）とｕ＃ｉ電流ミラーとして配置さ
れているため、基準支脈楯の負荷トランジスタ（資）は
負入力支脈０負荷トランジスタ２４によ）流されると同
じ電流管流そうとする。しかしながら、基準入力トラン
ジスタ４８が負入力トランジスタｎと不整合であるから
、入力トランジスタ４８ｆｉ貴荷トラ／ジスタ（資）が
整合するのに必要な電流量よりも少ない電流を流そうと
する。したがって、接続点５２の電圧は降下し、基準増
幅部５４０出力＄１２点５６の電圧は上昇する結果とな
る。

位相Ａのときスイッチ６２は閉じられているから、コン
デンサ６６社出力接続点６６の電圧値に充電され、負荷
トランジスタ冴の後ゲート６４も出力接続点５６の電圧
上昇にと亀ない上昇する。負荷トランジスタｕｋＲれる
電流値を維持するために、負荷トランジスタ冴の前ゲー
トの電圧は發ゲート６４０電圧か上昇するにつれて降下
する＃　＃＃Ｌ３９の電圧が降下するにつれて、基準負
荷トランジスタ印はより少ない電流管流すことになり、
もともと負入力トランジスタより少ない電流を生み出す
傾向を有する４１Ｆ−入力トランジスタ４８＃ｃとうて
適正な電流をもたらすことになる。結果として奈続！５
２０電圧は中間基準すなわち平衡点にもどることとなる
。

このようにして、自衛トランジスタ冴と父のゲートにお
ける電圧線適正化され、１ｋｉＦｒ）ランジスタ寓と５
０により流される電流の比高は入力トランジスタηと絽
が不整合の結果作り出す電流の比率と整合し、貴入力支
脈加は基準支脈４６と均衡する。

他の入力支脈２６扛仁ｔ）例において次のように考える
ことが出来る。ゲート入力トランジスタあのゲート招が
入力トランジスタ化のゲート４９Ｌシ負でなければ、こ
れらのトランジスタ拡開じ電Ｒｔ流すことは出来ない、
それゆえ、トランジスタ列と−４８がともに短絡するよ
うにスイッチ７０と７２が閉じられている（スイッチ６
０トロ２紘開かれている）位相ムのとき、基準λカトラ
ンジスタ４８扛正入力トランジスタ２８より多い電流を
流す傾向をもつ、また、負荷トランジスタ父と３０は電
流ミラーとじて配・置されているので基準負荷トランジ
スタ５ｏは、入力トランジスタ列と同一電流の負荷トラ
ンジスタ（資）と−じ電流を流そうとする。

基準入力トランジスタ４８Ｆｉ正λ力トランジスタ誌よ
）多くの電流管流す傾向を有するから、トランジスタ４
８祉その対応負荷トランジスタ薗か整合する電流より多
くｏｔ＊ｒ＊す傾向がある。その結果、増幅部５４によ
）増幅される接続点ｓ２の電圧は上昇し、５６の出力電
圧線下降する。５６の下降した５６０電圧はスイッチ７
２か閉じられているため、正入力支脈２６０負荷トラン
ジスタ薗の後ゲート７４に帰還される。これはまた外部
コンデンサ７６１ｍＭ点５６の電圧になるまで放電させ
る。後ゲート７４０電圧が減少するにつれて、負荷トラ
ンジスタ萄の電流は減少し、負荷トランジスタ（資）と
３００間の電流比率は、基準と正λ力支脈Ｏ入カトラン
ジスタ銘と２８がオフセットのために生じる電流比率と
整合する。このようにして、正入力支脈紘基準文脈に対
して平衡する。

正負前トランジスタ３０が減少するにつれて、接続点４
００電圧は上昇し、中間規準値に漸近する。したがりて
電圧拡小カルで減少し、仁れもまた中間規準値に漸近す
る。それゆえ、出力オフセット電圧は減少し、全体Ｄｅ
ｌｌループ（第１＃５）により入力片寄夛電圧會減少さ
せる仁とＫもなる。入力片寄）電圧の減少にともない、
負入力支脈加の電流鉱増加し、正入力文脈あの電流は減
少する。＊入力文脈２０が正λ力支脈加ＫＩＩして平衡
状１１ＪＫ遍すると、増幅器１００出力１２は中間基準
値となＩＰ（入力１４と１８社同一電圧とする）、オフ
セットは除去される。Ｏでない入力（１を号Ｖ、ＩＣＩ
ＩＬ？、出力Ｖ、はＶ、０関数として中間規準値から蜜
位す゛るか、オフセットは同様に除去嘔れる。

それゆえ、増幅器１ｆｌは入力信号ソースからの入力を
断路することなく、片寄りを補正出来ることがわかる。

結果的に、増幅器１０は出力音場い断することなく入力
信号管持続的に増幅することが出来る。

増幅器１０の第２のａｓｈ入力における１共通モード１
電圧に関する。差動増幅器の共通モード電圧は２個の入
力信号の平均値である。たとえば補整回路が主増幅器の
入力と常時接続しているわけでない分離基準増幅部を有
するような既存の増幅器では、共通モード阻止率が悪い
ものであった。これら既存の回路における基準増幅部が
主増幅器の入力と接Ｗ、逼れると、基準増幅器の共通モ
ード電圧は主増幅器０共通モード電圧まで上昇されねば
ならない、これ社製信号がオフセット補整活動を低下さ
せるためと考えられる０本発明において、この問題は次
のように解消した。基準支脈４６は常峙入力支脈加と墓
の一方と接続されているため、基準支脈４６は入力支脈
加及び妬と同じ共通モード電圧ｔｉ＃ｃ与えられると考
えられる。それゆえ高ｍ＊共過モード阻止率は優秀性を
保ち、補整回路＃Ｃより愚くなることはないから、増幅
器１（ｌすぐれた動特性をもつ仁とが出来る。

第２図の増幅器の第ＳＯ＠黴は主増幅器が比駿される絶
対的基準として働く分離した鐵動増幅部ｔｃＯＩ回路が
利用していない点にある。従来の技術Ｏこのｆｊ１式の
増＠！＃Ｃおいては、主増幅部と基準増幅部間の任意の
差はオフセット誤差として解釈され主増幅部がそれに応
じて調整されている。このようなシステムに付随する問
題は基準増幅ｓＫ＠差があると、補整ａｄＦｉ主増幅Ｓ
を誤って補整する点にある。しかしなから本発明では基
準支脈４６−絶対的な基Ｓを持たず、そのかわＩｃそれ
自身に対し第１の支脈を平衡させ、次に第２の支１１ｔ
平衡させる仁とにより、２個の入力文脈を相互に平衡さ
せている。

さらに入力支脈Ｏ貴荷トランジスタ冴と３００後ゲート
６４と７４嬬オフセット補整点として使用されるため、
補整動作は入力対ρと四の共通モードとは独立している
。このことにより補整回路はよ）正確なものとなる。

増幅器１０社また正負荷トランジスタ（９）の出力棹棒
、ｔ４０と出力増幅部４２の出力しの間に接続された帰
還コンデンｖ８０會有する。交流入力信号り砂明確にい
うと交流出力信号ＫＩＩして、コンデン？８０を：ＩＩ
Ａゐ電流は正入力支脈２６を絶えず不平衡にする。仁の
ことは、入力支脈加と加からなる主増幅部に制御された
利得上向き転移と有限の交流利得ｔＪｊえる望ましい働
きである。

それにより、増幅器１Ｇ（Ｄ安定性線内上しリンギング
や発振は抑制される。

増幅器１０は１次出力増幅部４２の出力化からスイッチ
８４を通り基準支脈負荷トランジスタ（資）の出力５２
４Ｃ接続された第２の帰還コンデンサ８２　ｆ有する。

スイッチ８４は位相ｉのときスイッチフ０や７２ととも
に閉じられる０位＠″ＡＣ）とき第１の帰還コンデンサ
８０が接Ｉｌ１点４０に対し電流の出し入れを行うと、
コンデンｔ　８２も同様に接続点５２に対し郷しい量Ｏ
電流の出し入れを行う、それゆえ、正入力支脈拠と基準
支脈柘はそれらの静電平衡に匹敵する等しい量の電力に
ニジ動的に不平衡であり、位相λのとき交流入力信号の
結果として、いかなる補整信号も接続点５２　Ｋ生ずる
ことはない、それゆ見さい新局波数と入力周波数間のＪ
Ｋ等しいＲｉ数を有する信号は発生することはなく、前
記相互変調ひずみ株除去される。

ＩＩ２の帰還コンデンｔ　８２を加えたことも増幅器１
０の開ループレスポンスに非常に望ましい効果管もたら
した。第３１１ａ多くの従来技術のチｌツバ安定化増幅
器に関する同波数の関数と゛　しての開ループ利得管示
すボードーーである。

図示の外郭Ｓ拡間波数レスポンスの近似直線てあり、笑
際の崗波数しスポンス祉図示０［１１に漸近する。主増
幅ＳＯ刹得扛ただひとつと考えられ外郭＠　９０で示さ
れている。外郭線９０扛比稜的平坦なレスポンスの領域
９０ｍとレスポンスかオクターブあたシロデシベルの落
ち込む領域９０ｂ管有する。従来技術のチ曹ツバ安定化
増幅器のチｌツバ補正回路のレスポンスは外郭線９２で
衰わ場れ、これもオクターブＴｏたＩＪ・デシベルの割
合で落込む、第Ｓｌ！ｉ１に示されるように主増幅器と
チ璽ツバ補整＠絡から成る増幅器の複合レスポンスは付
加的な４０である。それゆえ主増幅器とチ冒ツバ回路の
両方のレスポンスがオクターブあたり６デシベルの割合
て落込む領域において、複合増幅器のレスポンス扛９４
ａに示されるようにオクターブあたり１２デシベルであ
る。結局、その周波数１罪の領謔において激しいリンギ
ングや発振が起ることとなる。

コンデンサ８２を加えた第２図の増幅器１００周波数レ
スポンスは第４図で示される。主増幅器の周波数レスポ
ンスは９６であ夛、補整回路のレスポンスは９８である
。主増幅器のレスポンス９６は第３図の主増幅器のレス
ポンスと類似し、補正回路のレスポンス９８は第３図の
チ１ツバ回路のレスポンス９２と類似している。

しかしなから、個別に考えた主増幅器と補整回路は第３
ＷＪｉｃ示璃れたものと類似のレスポンスを有するけれ
ども、それらを合成した増幅器１０の上向き転移扛全領
竣會通じてオクターブあたり６デシベルにすぎない、こ
のことは、増幅器の場合、主増幅器か補整１路のいづれ
かか出力に対し責任管もつが両方が同時に責任′ｔもつ
ことがないという点にある。したがって増幅ＷＦの安定
性線内上する。

様々な点゛で本発明を変更可能であること蝶本技術に熟
練した人々にとって明らかであろう。

たとえば増幅器１０は電界効果形トランジスタの代りに
双極トランジスタ等、他の活性の構成要素を利用して設
計することが出来る０個々の応用例による特別な設計に
関して詳細な説明を行うことも可能である１以上のよう
に、本発明の特許請求の範囲はここに述べられた個別の
詳細な説明により限定されるものではなく、添付のも許
請求の範囲とそれに相当するものによってのみ限定され
る０本発明の様々な響徽は勢許−求の範囲のなかで述べ
られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の負帰還を有する反転増ｌＩ
！Ｉ器を示す概略の回路図、！２１ｍ社本発明の詳細を
示す回路（至）、第３８！Ｊ扛従来技術による周波数レ
スポンス特性を示すグラフ、第４図は第２図の増幅器の
周波数レスポンス特性を示すグラフ。 １０・−増幅器、１２・・・増幅器からの出力、１４−
負Ｏ入力、１６−人力信号ソース、１８−正の入力、加
−角の入力支脈、拠−正の入力支脈、１・−正電圧供給
、あ・−角型圧供給、柘−基準支脈、６０．６２．７０
．７２．８４−スイッチ、６８・・・スイッチ制御手段
。 手続補ｃＥ書 昭和５７年７月５日 特許庁長官　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許順第９９９３３号 ２、発明の名称 チョッパ安定化増幅器 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 インターシル、インコーホレイテッド ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第一の能動入力素子と第一の能動負荷素子とを有す
   る第一の入力文脈と、この第一の支脈とは動作上差動対
   として連結される第二の能動入力素子と第二の能動負荷
   素子とを有する第二の能動支脈、そして第一の支脈や第
   二の支脈に対し差動対として操作的に連結される基準能
   動入力素子と基準能動負荷素子とを有する基準支脈と、
   第一の能動入力素子と基準入力素子とに対して前記第一
   の支脈と前記基準支脈との間のオフセット（偏差）が基
   準能動負荷素子の出力電圧の変化として現われるように
   操作的に！！続し、かつ前記基準能動素子の出力か前記
   第一の能動負荷要素の入力に操作的に接続するようなス
   イッチ手段からなるチョッパ慟安定化増幅器において、
   前記スイッチ手段は前記第一の能動入力素子の入力電圧
   が前記第一の支脈と前記基準支脈との間のいかなるオフ
   セットをも補正するように調整される結果としてこの第
   一の支脈と基準支脈とを平衡させ、同様にして前記スイ
   ッチ手段は、前記基準能動負荷素子出力を前記第二の能
   動負荷素子入力に操作的に接続する間に、前記第二の能
   動入力素子の入力と前記基準入力素子の入力とを操作的
   に接続することによシ前記第二の能動負荷素子の電圧が
   前記第二の支脈と前記基準支脈との間のいかなるオフセ
   ットｔ−奄補正するように調節される結果この第二支脈
   と基準支脈とを平衡させ、かくして前記第一の支脈と前
   記第二の支脈とが互いに対し平衡となるようなチ舊ツバ
   士安定化増幅器。 ２、基準能動負？ｌＦＪ累子の出力を増幅するための基
   準増幅７部と、基準増幅部の出力を前記第一の能動負荷
   素子と前記第二の能動負荷素子に交互に接続する前記ス
   イッチング手段とを包含してなる特許請求の範囲第（１
   ）項記載のチョッパ＋安定住増幅器。 ３．前記のどの能動負荷素子も表ゲートと裏ゲートを有
   するＦｆｆｉＴＫより構成される特許請求の範囲第（１
   ）項記載のチ璽ツバ↑安定化増幅器。 ４、前記基準負荷ＦＩＴはスイッチング手段により第一
   負荷ＦｇＴの裏ゲートと第二負荷δｄ゛の裏ゲートに交
   互に接続する特許請求の範囲第（３）項記載のテヨクバ
   士安定化増Ｓａ。 ５、　前記スイッチング手段を通して前記第一の能動負
   荷素子へ供給された電圧を蓄ゎえるための第一のコンデ
   ンサ繁と、スイッチング手段全通じて第二の能動負荷素
   子へ供給された電圧を蓄わえるための第二のコンデンサ
   を包含してなる特許請求の範囲第σ）項記載のチ房ツバ
   畢安定化増幅器。 ６、前記能動素子は電流ミラーを構成するｊ５な特許請
   求の範囲第α）項記載のチ璽ツバ★安定化増幅器。 ７、　前記各支脈において出方増幅部が第二の能動負荷
   素子の出力Ｋｉ［されて、この出力増幅部が全回路の出
   力となるような特許請求の範囲第（１）項記載のチｌツ
   パヤ安定化増幅器。 ８０．前記出力増幅部の出力と前記第二の能動負荷素子
   との間を操作的に接続してこの増幅器全体の交流利得の
   ロールオフに備える第一のフィードバックコンデンサ＋
   と、第二のコンデンサヤを有するチ曹ツバ＋安定化増幅
   器において前記スイッチング手段は、前記第二の能動入
   力素子の入力と前記基準能動入力素子の入力とか接続し
   ている関に前記第二のフィードバックコンデンサ＋を前
   記出力増幅部の出力と前記基準能動負荷素子の出力とに
   操作的Ｋｉｌ絖させるため、前記第一のフィードバック
   コンデンサ令が交流入力信号の結果前記第二支脈全動的
   に不均衡にしたとすると、前記第二のフィードバックコ
   ンデンサ＋も同°様に前記基準支脈を不均衡にするため
   １．交流入力信号によシ前記第二支脈と前記基準支脈と
   の間に不平衡は生じないような特許請求範囲第σ）項記
   載のチ冒ツバ＋安定化増幅器。 ９、第一の定電流渾と負荷抵抗器、および第一の入力Ｆ
   ＥＴのドレインに接続する第一の負荷ＦＥＴのドレイン
   と表ゲートならびに裏ゲートを有するｐ−チャネル入力
   ＦＥＴとｎ−チャネル負荷ＦＥＴからなる第一の入力支
   脈、および第二の入力ＦＩＴのドレインＫｗ綬する第二
   の負荷ＰＥＴのドレインと表ゲートならびに裏ゲートを
   有するｐ−チャネルの入力ＦＥＴとな−チャネルの負荷
   ＦＥＴからなる第二の入力支脈、および基準入力ＦＩＴ
   のドレインに接続する基準負荷ＦＥＴのドレインと表ゲ
   ートならびに裏ゲート會有するｐ−チャネルの入力ＦＥ
   ’１＝ｔｌ−チャネルの負荷ＦＥＴからなる基準支脈、
   および第一の入力ＦＢＴのゲートを基準入力ＰＥＴのゲ
   ートに操作的に接続させる第一のスイッチ、および第二
   ０ＦＥＴのゲートヲ基準ＦＥＴのゲートに操作的に接続
   筋せる第二のスイッチ、おＬぴ第二の電流源、および基
   準負荷ＦＥＴのドレインＫＷ続するゲートと第二の電流
   源にＩ！絖するドレインを有する基準増幅ＦＥＴと基準
   増幅ＦＥＴのドレインから第一〇負荷ＦｇＴの裏ゲート
   ならびに第一の外部コンデンサ＋に接続する外部＃＃続
   ビンに連結する第三のスイッチ、および第三の電流源、
   および第二の負荷ＦＥＴのドレインＫＷ綬するゲートと
   第三の電流１ＩｌｌＫ接続するドレインを有する出方増
   幅ＦＥＴ、および基準増幅ＦＥＴのドレインを第二の負
   荷ＦＥＴの裏ゲートと第二の外部コンデンサ＋ＫＷ綬す
   る第二の外部接続ビンに連結する第四のスイッチ、およ
   びスイッチの制御手段とから構成され外部に２つのコン
   デンサー＋會警続する集積回路をなすチ曹ツバ啼安定化
   増幅Ｓにおいて、前記基準支脈はどの負荷ＦＥＴのソー
   スも負荷抵抗ｌ５ＦＫ接続されており、各負荷ＦＥＴの
   表ゲートは前記第一の負荷ＰＥＴのドレインにＪｌ続さ
   れ、三つの負荷ＦＥＴＦｉ電流ミラーを形成し、前記基
   準支脈と前記入力支脈のどの２つの組合わせも差動対を
   なしており、前記制御手段は、前記第二と第四のスイッ
   チｔ−開き前記第一と第三のスイッチを閉じること［！
   ｊ前記第一の入力文脈と基準支脈の間のいかなるオフセ
   ットも前記基準層１１ＦＥＴのドレイン電圧を変位させ
   る前記基準負荷ＦＩＴのドレイン電圧を変位させ、それ
   Ｋより前記第一の負荷ＦｇＴの裏ゲート電圧と第一なら
   びに基準負荷ＦＢＴの電圧が変位するので前記第一の入
   力支脈ならびに前記基準支脈を流れる電流は平衡し、前
   記制御手段は前記第一と第三のスイッチ全開き、前記第
   二と第四のスイッチ全閉じることにより前記第二の入力
   支脈と前記基準支脈間のいかなるオフセットも前記基準
   増幅ＦＥＴのドレイン電圧を変位させる基準負荷ＦＥＴ
   のドレイン電圧を変位させ、ひいては前記第二の負荷Ｆ
   ＥＴの裏ゲート電圧および前記出力増幅ＰＥＴのドレイ
   ン電圧を変位させる結果前記第二人力支脈と前記基準人
   力支脈の電流線平衡するが、それにより前記第一の入力
   支脈と前記第二の入力文脈は前記基準支脈に対して平衡
   する結果として互いに対して平衡するチ璽ツバ十安定化
   増幅器。 １０、　　出力増幅ＦＩＴのドレインと交流利得のロー
   ルオフを準備する第二の負荷ＦＥＴのドレイン間を接続
   する第一のフィードバックコンデンサ啼、および出力増
   幅ＦＥＴのドレインに一方の端ｔ＊綬する第二のフィー
   トノ（ツクコンデンサ岑、および基準負荷ＦＥＴのドレ
   インに第二のフィードバックコンデンサ啼の他端ｔ−接
   続する第五〇スイッチ、お工び第五のスイッチ管第二と
   第四のスイッチが閉じている間は閉じるために前記第一
   のフィードバックコンデンサ＋が交流入力信号の結果と
   して第二の人力支脈を動的に不平衡にすると第二のフィ
   ートノくツクコンデンサやも同様に基準文脈會不平衡に
   するので、前記第二の入力支脈と前記基準支脈は交流入
   力信号によっても不平衡を生じないような手段を有する
   前記制御手段とから演算増幅集積回路チップ會なす特許
   請求の範囲第（９）１ｍ記載のチｌツバ＋安定化増幅器
   ・ １１、第一〇差動入力支脈と第二〇差動入力支脈、およ
   び負荷トランジスタを有する２つの前記入力支脈と共に
   、その負荷トランジスタが電流ミラーを構成する基準差
   動支脈、および第一の期間に第一の入力支脈の入力と基
   準支脈の入力とｔ接続することにより基準負荷トランジ
   スタの出力電圧の変化として現われる前記第一支脈と前
   記基準支脈間Ｏいかなる不平衡も生ぜず、また第二の期
   間に第二支脈と基準支脈Ｏ入力ｔ−接続することＫｊ）
   基準負荷トランジスタ士の出力電圧の変化として現われ
   る第二支脈と基準支脈との間のいかなる不平衡も生じな
   いようなスイッチ手段、および基準負荷ト今ンジスタの
   出力としての電圧変化を負荷トランジスタの入力へフィ
   ードバックする結果、負荷トランジスタを流れる電流と
   負荷トランジスタの入力電圧とを第一の期間社第−の入
   力支脈を基準支脈に対して平衡爆ぜ、第二の期間社第二
   の支脈を基準支脈に平衡場せることＫより第一の人力支
   脈は第二の入力文脈に対して平衡するようなフィードバ
   ック手段とから構成されるチ譜ツバ÷安定化増幅器。 １２、前記第二負荷トランジスタの出力に操作的ＫＩＩ
   続逼れる出力増幅部と、交流利得のロールオフの用意と
   して出力増幅ＩＩ（り出力と第二負荷トランジスタの間
   管操作的に接続する第一〇フィードバックコンデンサ命
   と、第二のフィードバックコンデンサ４を包含する前記
   増幅１１において、前記スイッチ手段は前記第二人力支
   脈と前記基準支脈の入力が互いに＊ｆｆしている第二の
   期間の間、前記出力増幅器の出力と基準負荷トランジス
   タ斗の出力との間に第二フィードバックコンデンサー＋
   −を操作的に接続する結果、第一のフィードバックコン
   デンサー４が第二〇人力支脈を不平衡にする時には第二
   のフィードバックコンデンサ＋も同様にして基準支脈を
   不平衡にするため、第二め入力支脈と基準支脈は交流入
   力信号があっても不平衡１生じないように構成される特
   許請求範囲第（１０項記載のチ璽ツバ＋安定化増幅器。 １３、前記フィードバック手段は、基準負荷トランジス
   ターの出力を増幅する基準増幅部を包含する構成をもつ
   特許請求範囲第（１１）項記載のチｌツパシ安定化増幅
   器。 １４、前記二つの入力支脈負荷トランジスタのいずれも
   か表ゲートと裏ゲートを有するＦＥＴにより構成され、
   前記フィードバック手段は第一の期間では基準増幅器の
   出力電圧ｔその第一の入力支脈負荷ＦＥＴの裏ゲートに
   供給し、第二の期間では基準増幅部の出力を第二の入力
   支脈負荷ＦＥＴの裏ゲートにフィードバックするよりな
   特許請求範囲第１３）項記載のチ１ツパヤ安定化増幅器
   。 １５、第一の期間において第一のコンデンサ＋は前記第
   一の人力支脈ＦＥＴの裏ゲー）Ｋｍ続し、基準増幅部か
   ら供給される電圧を保持し、第二の期間においては第二
   のコンデンサ＋か前記第二の入力負荷ＦＥＴの裏ゲー）
   Ｋ接続し、基準増幅部から供給嘔れる電圧を保持するよ
   うな特許請求範囲第（１４）項記載のチ曹ツバ→安定化
   増幅器。 １６、第一の差動入力支脈と第二の差動入力支脈と基準
   支脈、それに基準支脈を第一の差動人力支脈と第・二の
   差動入力支脈とに比験し、基準支脈と第一の入力支脈又
   は基準支脈と第二の入力支脈の間にオフセットが存在す
   るか否か會決定する比較手段と、この比較手段に応答し
   て第一と第二の人力支脈と、基準支脈′ｆ：流れる各々
   の電流を調節して基準支脈と第一の入力支脈の間や基準
   支脈と第二の入力支脈の間のオフセット管補正する手段
   から構成され、前記第一と第二の入力文脈関のオフセッ
   トも補正される↓うなチ璽ツバ４安定化増幅器。