JPS59231906A - Differential amplifier circuit - Google Patents

Differential amplifier circuit

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Publication number
JPS59231906A
JPS59231906A JP10583083A JP10583083A JPS59231906A JP S59231906 A JPS59231906 A JP S59231906A JP 10583083 A JP10583083 A JP 10583083A JP 10583083 A JP10583083 A JP 10583083A JP S59231906 A JPS59231906 A JP S59231906A
Authority
JP
Japan
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differential amplifier
collector
base
amplifier circuit
differential
Prior art date
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Pending
Application number
JP10583083A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Nagayama
永山 義治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS59231906A publication Critical patent/JPS59231906A/en
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Classifications

    • 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
    • H03F3/45089Non-folded cascode stages

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

Abstract

PURPOSE:To attain low noise and broad frequency band by forming a minute voltage signal nearly equal to an input voltage from a signal current flowing to a collector of a differential amplifier transistor(TR) and applying it to a collector of another TR in crossing with level shift. CONSTITUTION:One end of load resistors RL1, RL2 is connected respectively to a collector of the differential amplifier TRsQ1, Q2 via TRsQ3, Q4 of series form. Diodes D1, D3 and D2, D4 of series form are connected in forward direction between the other end of the resistors RL1, RL2 and a power supply voltage Vcc and a constant current source I0 is provided between a common emitter of the TRsQ1, Q2 and ground potential. The minute voltage formed by the D1, D3 and the D2, D4 is given to a base of the TRsQ4, Q3 through Zener diodes DZ1, DZ2. Further, input signals IN(+), IN(-) are impressed to the base of the TRQ1, Q2 so as to form the differential amplifier circuit with low noise and broad frequency band.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、差動増幅回路に関するもので、例えば、低
ノイズで広周波数帯域化の差動増幅回路に有効な技術に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a differential amplifier circuit, and, for example, to a technique effective for a differential amplifier circuit with low noise and a wide frequency band.

〔背景技術〕[Background technology]

例えば、磁気ディスクメモリ装置の読み出し信号のよう
な微少電圧を増幅する差動増幅回路においては、増幅ト
ランジスタにおけるベース拡散抵抗によって発生するノ
イズによって信号がうずもれてしまう。したがって、エ
ミッタ及びベース領域を大きなサイズに形成することに
よって、上記ベース抵抗を低抵抗とした増幅トランジス
タを用いるものである。この場合、次のような問題の生
じることが本願発明者の研究によって明らかにされた。
For example, in a differential amplifier circuit that amplifies a minute voltage such as a read signal of a magnetic disk memory device, the signal is distorted by noise generated by the base diffusion resistance of the amplification transistor. Therefore, an amplification transistor is used in which the base resistance is made low by forming the emitter and base regions to be large in size. In this case, the inventor's research has revealed that the following problem occurs.

すなわち、上記大きなサイズの増幅トランジスタを用い
ると、その分ベース、コレクタ間の寄生容量の容量値が
大きくなる。動作状態で増幅トランジスタのベース側か
ら見た場合、上記寄生容量の容量値がミラー効果によっ
てさらに増大されるため、遮断周波数が低下して、周波
数帯域が狭くなるという欠点が生じるものである。
That is, when the large-sized amplification transistor is used, the capacitance value of the parasitic capacitance between the base and the collector increases accordingly. When viewed from the base side of the amplification transistor in an operating state, the capacitance value of the parasitic capacitance is further increased by the Miller effect, resulting in a disadvantage that the cut-off frequency is lowered and the frequency band is narrowed.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明の目的は、低ノイズ化及び広周波数帯域化を図
った差動増幅回路を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a differential amplifier circuit that achieves low noise and wide frequency band.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、差動増幅トランジスタのコレクタに流れる信
号電流により、入力電圧とはゾ等しい微少電圧信号を形
成して、交差的に他方のトランジスタのコレクタにレベ
ルシフトして供給することによって、差動増幅トランジ
スタのベース、コレクタ電位を同相で変化させてそのベ
ース、コレクタ間の寄生容量を回路動作的に削除ないし
軽減させるものである。
In other words, the signal current flowing through the collector of the differential amplification transistor forms a minute voltage signal that is approximately equal to the input voltage, and the signal is level-shifted and supplied to the collector of the other transistor in a crosswise manner. The base and collector potentials of the transistors are changed in the same phase to eliminate or reduce the parasitic capacitance between the base and collector in terms of circuit operation.

〔実施例1〕 第1図には、この発明の一実施例の回路図が示されてい
る。同図の各回路素子は、梼に制限されないが、公知の
半導体築禎回路の製造技術によってシリコンのような1
つの半導体基板上において形成される。
[Embodiment 1] FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the present invention. Although each circuit element in the figure is not limited to a frame, each circuit element is made of silicon or the like using known semiconductor fabrication circuit manufacturing technology.
formed on two semiconductor substrates.

差動増幅トランジスタQl、Q2のコレクタには、それ
ぞれ直列形態のトランジスタQ3.Q4を介して負荷抵
抗RLI、RL2の一端が接続される。すなわち、トラ
ンジスタQl  (Q2−)のコレクタにトランジスタ
Q3 (Q4)のエミッタが接続され、トランジスタQ
3 (Q4)のコレクタに負荷抵抗RLI (RL2>
の一端が接続される。
The collectors of the differential amplification transistors Ql and Q2 are connected to series transistors Q3, . One ends of load resistors RLI and RL2 are connected via Q4. That is, the emitter of transistor Q3 (Q4) is connected to the collector of transistor Ql (Q2-), and
3 (Q4) collector with load resistance RLI (RL2>
One end of is connected.

これらの負荷抵抗RLI、RL2の他端と電源電圧Vc
cとの間には、増幅電流に従った微少信号電圧を形成す
るためのインピーダンス手段としての直列形態のダイオ
ードD1.D3及びD2. D4がそれぞれ順方前に接
続される。上記差動増幅トランジスタQl、Q2の共通
エミッタと回路の接地電位との間には、定電流源Ioが
設けられる。
The other ends of these load resistors RLI and RL2 and the power supply voltage Vc
A series-type diode D1.c is connected between D1.c and D1. D3 and D2. D4 are connected in front of each other. A constant current source Io is provided between the common emitters of the differential amplification transistors Ql and Q2 and the ground potential of the circuit.

上記直列形態のダイオードDI、D3及びD2゜D4で
それぞれ形成された微少電圧は、交差的に、言い換えれ
ば、差動増幅トランジスタQl、Q2のベース入力電圧
と同相となるようにレベルシフト手段としてのツェナー
ダイオードDZI、DZ2を通して上記トランジスタQ
3.Q4のベースに伝えられる。すなわち、差動増幅ト
ランジスタQlのコレクタ電流に従ってダイオードD1
.D3で形成された微少電圧は、ツェナーダイオードD
 Z’lとトランジスタQ4のベース、エミッタを介し
て他方の差動増幅トランジスタQ2のコレクタ側に伝え
らる。一方、差動増幅トランジスタQ2のコレクタ電流
に従ってダイオードD2.D4で形成された微少電圧は
、ツェナーダイオードDZ2とトランジスタ0.3のベ
ース、エミッタを介して他方の差動増幅トランジスタQ
1のコレクタ側に伝えられる。
The minute voltages formed by the series-type diodes DI, D3, and D2 and D4 are applied as level shifting means in a crosswise manner, in other words, to be in phase with the base input voltages of the differential amplification transistors Ql and Q2. The above transistor Q is connected through Zener diodes DZI and DZ2.
3. This will be communicated to the base of Q4. That is, according to the collector current of the differential amplification transistor Ql, the diode D1
.. The minute voltage formed at D3 is applied to the Zener diode D
It is transmitted to the collector side of the other differential amplification transistor Q2 via Z'l and the base and emitter of the transistor Q4. On the other hand, according to the collector current of the differential amplification transistor Q2, the diode D2. The minute voltage formed at D4 is applied to the other differential amplification transistor Q via the Zener diode DZ2 and the base and emitter of transistor 0.3.
1 collector side.

なお、上記差動増幅トランジスタQ1のベースには入力
信号IN(+)が印加され、差動増幅トランジスタQ2
のベースには入力信号IN(−)が印加される。そして
、上記差動増幅トランジスタQ3のコレクタから出力信
号OUT (−)が形成され、差動増幅トランジスタQ
4のコレクタから出力信号OUT (+)が形成される
Note that an input signal IN(+) is applied to the base of the differential amplifying transistor Q1, and the differential amplifying transistor Q2
An input signal IN(-) is applied to the base of . Then, an output signal OUT (-) is formed from the collector of the differential amplification transistor Q3, and the differential amplification transistor Q
An output signal OUT (+) is formed from the collector of 4.

特に制限されないが、上記差動増幅トランジスタQ1.
Q2は、その低ノイズ化のために、ベース、エミッタ領
域が大きく形成されている。
Although not particularly limited, the differential amplification transistor Q1.
Q2 has a large base and emitter region in order to reduce noise.

〔実施例2〕 第2図には、この発明の他の一実施例の回路図が示され
ている。
[Embodiment 2] FIG. 2 shows a circuit diagram of another embodiment of the present invention.

この実施例では、上記第1図の実施例回路におけるレベ
ルシフト手段としてのツェナーダイオードDZ1.DZ
2に代え、抵抗R1,R2と定電流源■とでそれぞれ構
成されたレベルシフト回路が用いられる。この実施例で
は、抵抗R1,R2と定電流源Iの電流値により任意の
レベルシフト量を設定することができるもので゛ある。
In this embodiment, Zener diodes DZ1. DZ
2, a level shift circuit each composed of resistors R1 and R2 and a constant current source (2) is used. In this embodiment, an arbitrary level shift amount can be set by the resistors R1 and R2 and the current value of the constant current source I.

上記実施例回路の動j乍を次に説明する。The operation of the circuit of the above embodiment will be explained next.

上記差動増幅トランジスタQl、Q2のコレクタには、
上記入力信号IN (+、−)の電圧差に従って定電流
源IOが分配されて流れる。このため、上記ダイオ−ド
D1.D2には、上記分配された電流に従った逆相の微
少電圧が発生する。上記増幅トランジスタQ1及びQ2
の電圧電流特性と、ダイオードDI、D3及びダイオー
ドD2゜D4’の電圧電流特性は、はソ′一致している
ので上記微少電圧とその入力信号電圧とをはり一致させ
ることができる。そして、上記ダイオードD1゜l  
       D3及びD2.D4によりそれぞれ形成
された微少電圧は交差的に増幅トランジスタQ2.Ql
のコレクタにレベルシフトされて伝えられる。
The collectors of the differential amplification transistors Ql and Q2 have
The constant current source IO is distributed and flows according to the voltage difference between the input signals IN (+, -). For this reason, the diode D1. A minute voltage of an opposite phase is generated in D2 according to the distributed current. The above amplification transistors Q1 and Q2
Since the voltage-current characteristics of the diodes DI, D3, and the diodes D2 to D4' are exactly the same, the minute voltage and the input signal voltage can be made to match. And the above diode D1゜l
D3 and D2. The minute voltages generated by D4 are crosswise applied to amplification transistors Q2. Ql
level shifted and transmitted to the collector.

これによって、増幅トランジスタQl、Q2のベースと
コレクタ電圧が同相で変化させることができる。したが
って、比較的大きな容晋値の寄生容量Cbcがあっても
、充放電電流を流すことがないので、容量が無いと等価
な動作を行わせることができる。
This allows the base and collector voltages of the amplification transistors Ql and Q2 to be changed in phase. Therefore, even if there is a parasitic capacitance Cbc with a relatively large capacity value, no charging/discharging current is caused to flow, so that an operation equivalent to that without the capacitance can be performed.

〔効 果〕〔effect〕

(1)差動増幅トランジスタのコレクタ電流を利用して
形成された微少電圧を交差的にレベルシフトしてコレク
タに伝えることによって、増幅トランジスタのベース、
コレクタ電位を常に一定とし、等価的にベース、コレク
タ間の寄生容量を削1徐することができるとい・う効果
が得られる。
(1) By cross-level-shifting a minute voltage formed using the collector current of the differential amplification transistor and transmitting it to the collector,
The effect is that the collector potential is always kept constant and the parasitic capacitance between the base and the collector can be reduced equivalently.

(2)上記(1)により、入力側からベース、コレクタ
間の寄生容量が見えなくなることによって、遮断周波数
を高くできるため高周波数4■域の増幅動作を実現する
ことができるとい、う効果が得られる。
(2) As a result of (1) above, the parasitic capacitance between the base and collector becomes invisible from the input side, and the cut-off frequency can be increased, making it possible to realize amplification operation in the high frequency 4■ range. can get.

(3)上記(1)により、上記寄生容量が実質的に生じ
ないから、差動増幅トランジスタのエミッタ、ベース領
域のサイズを大型化することによって、低ノイズ化と広
周波数帯域化の差動増幅回路を形成することができると
いう効果が得られる。
(3) Due to (1) above, since the above parasitic capacitance is virtually not generated, differential amplification with lower noise and wider frequency band can be achieved by increasing the size of the emitter and base regions of the differential amplification transistor. The effect that a circuit can be formed is obtained.

(4)上記+11〜(3)により、磁気ディスクメモリ
装置からの微少読み出し電圧を正確に増幅する差動増幅
回路が得られるという効果が得られる。
(4) With the above +11 to (3), it is possible to obtain a differential amplifier circuit that accurately amplifies the minute read voltage from the magnetic disk memory device.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的、に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、入力信号の
電圧に従った微少電圧を形成するインピーダンス手段は
、他の適当なインピーダンス手段を用いるものであって
もよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on examples, this invention is not limited to the above-mentioned examples, and it is possible to make various changes without departing from the gist of the invention. Not even. For example, other suitable impedance means may be used as the impedance means for forming a minute voltage according to the voltage of the input signal.

また、上記形成した微少電圧をレベルシフトする手段は
、増幅出力に影響を及ぼすことがないものであれば何で
あってもよい。
Further, the means for level shifting the minute voltage formed above may be any means as long as it does not affect the amplified output.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本願発明者によってなされた発
明をその背景となった技術分野である磁気ディスクメモ
リ装置の読み出しく8号のような微少電圧を増幅する差
動増幅回路に本発明を適用した場合について説明したが
、これに限定されるものでなく、上記差動増幅トランジ
スタのベース。
The above explanation mainly describes the case where the present invention is applied to a differential amplifier circuit for amplifying minute voltages such as readout circuit No. 8 of a magnetic disk memory device, which is the technical field behind the invention made by the present inventor. Although described above, the base of the differential amplification transistor described above is not limited to this.

コレクタ間の寄生容量を削減ないし減少させる必要があ
る増幅動′作を行うものに広く利用できるものである。
It can be widely used in devices that perform amplification operations that require reduction of parasitic capacitance between collectors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の一実施例を示す回路図、第2図は
、この発明の他の一実施例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、差動増幅トランジスタQl、Q2と、これらのトラ
ンジスタQl、Q2のコレクタにそれぞれ設けられた負
荷手段と、これらの負荷手段と電圧端子間にそれぞれ設
けられ上記差動トランジスタQ1.Q2のベースに供給
される微少電圧に見合った微少電圧を形成するインピー
ダンス手段と、これらのインピーダンス手段によって形
成された微少電圧をレベルシフトしてそれぞれ交差的に
上記差動増幅トランジスタQ2.Qlのコレクタに伝え
るレベルシフト手段とを含むことを特徴とする差動増幅
回路。 2、上記微少電圧は、差動増幅トランジスタQl。 Q2のコレクタと負荷手段との間に設けられたトランジ
スタQ’3.Q4のベースにそれぞれ供給されるもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の差動
増幅回路。 3、上記微少電圧は、ダイオードの順方向電圧により形
成されるものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1又は第2項記載の差動増幅回路。 4、上記差動増幅トランジスタは、ベース、エミッタ領
域が大きなサイズで形成されることによって、ベース等
価抵抗が低抵抗値化されたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第1、第2又は第3項記載の差動増幅回
路。 5、上記差動増幅トランジスタQ1.’Q2のベースに
は、磁気ディスクメモリ装置の続み出し信号が供給され
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第1、第
2、第3又は第4項記載の差動増幅回路。
[Scope of Claims] 1. Differential amplification transistors Ql and Q2, load means respectively provided at the collectors of these transistors Ql and Q2, and the above-mentioned differential transistors respectively provided between these load means and voltage terminals. Q1. impedance means for forming a minute voltage commensurate with the minute voltage supplied to the base of the differential amplifying transistor Q2. and level shift means for transmitting the signal to the collector of Ql. 2. The minute voltage is applied to the differential amplification transistor Ql. A transistor Q'3. is provided between the collector of Q2 and the load means. 2. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein the differential amplifier circuit is supplied to the bases of Q4. 3. The differential amplifier circuit according to claim 1 or 2, wherein the minute voltage is formed by a forward voltage of a diode. 4. Claims 1 and 2, characterized in that the differential amplification transistor has a base equivalent resistance of a low resistance value by forming base and emitter regions of large size. Or the differential amplifier circuit according to item 3. 5. The differential amplification transistor Q1. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein the base of Q2 is supplied with a continuation signal of a magnetic disk memory device. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010541408A (en) * 2007-09-27 2010-12-24 クゥアルコム・インコーポレイテッド Apparatus and method for downconverting radio frequency signals

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JP2010541408A (en) * 2007-09-27 2010-12-24 クゥアルコム・インコーポレイテッド Apparatus and method for downconverting radio frequency signals

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