JPS5925407A - 演算増幅回路 - Google Patents

演算増幅回路

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JPS5925407A
JPS5925407A JP57133913A JP13391382A JPS5925407A JP S5925407 A JPS5925407 A JP S5925407A JP 57133913 A JP57133913 A JP 57133913A JP 13391382 A JP13391382 A JP 13391382A JP S5925407 A JPS5925407 A JP S5925407A
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transistors
transistor
trs
voltage
emitter
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Mitsuo Osawa
大沢 光男
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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

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

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】 産業上の利用分野 本発明は、バイポーラ・トランジスタカ用いられて構成
される、比較的低い電源電圧で動作する演算増幅回路に
簡する。
背景技術とその問題点 バイポーラ・トランジスタが用いられて構成された演算
増幅回路が、集積回路の発展のもとに、各種提案されて
いる。斯かる演算増幅回路は、通常、差動入力段を備え
た構成とされるが、従来知られているものは、全体の構
成が極めて複雑であるに加えて、高い電源電圧を必要と
するものが多い。また、比較的低い電源電圧でも、カレ
ント・ミラー回路を用いて電圧の有効利用をはかること
により、比較的太なる振幅の出力信号が得られるように
なされたものもあ゛るが、それらも出力歪特性が良好で
ない、高周波特性が良好でない、温度変化に対する特性
補償が不充分である等々の問題点を伴っており、いずれ
のものも、その使用にあたって種々の不便をきたしてい
る。
発明の目的 斯かる点に鑑み本発明は、差動入力段を備え、比較的低
い電源室、圧で動作し、かつ、出力歪特性に優れるとと
もに、高周波特性に優れていて広帯域増幅が行える、新
規な構成を有する演算増幅回路を提供することを目的と
する。
発明の概要 本発明に係る演算増幅回路は、エミッタが共通接続され
て定電流源に接続され、ベースに入力信号が供給される
第1及び第氾のトランジスタで形成された差動増幅部が
配きれ、斯かる第1及び第氾のトランジスタの夫々のコ
レクタに、第3及び第グのトランジスタがカスコード接
続部を形成して接続され、これら第3及び第ダのトラン
ジスタのベースが共通接続されるとともに、それらのコ
レクタに出力信号導出部が接続きれ、1゛た、第1及び
第氾のトランジスタの夫々のエミッタに第Sのトランジ
スタのベースが接続され、さらに、この第Sのトランジ
スタのエミッタと第3及び第グのトランジスタの夫々の
ベースとの間に、少なくとも7つの、例えば、ダイオー
ド接続されたトランジスタの如くの、PN接合順方向電
圧を発生する素子が接続されて構成される。そして、こ
のように、第1及び第2のトランジスタとカスコード接
続を形成する第3及び第グのトランジスタが配され、第
1及び第氾のトランジスタの夫々のエミッタと第3及び
第グのトランジスタの夫々のベースとの間に、第3のト
ランジスタのベース・エミッタ間とPN接合順方向電圧
全発生する素子が接続される構成とされることにより、
比較的低い電源電圧のもとに於いても、第1及び第2の
トランジスタの夫々がそのコレクタ・エミッタ間電圧が
一定とされた状態で動作するようにされて出力歪特性が
向上せしめられ、また、高周波特性が改善きれる。
実施例 以下、図を参照して本発明の実施例について述べる。
図は本発明にイ糸る演算増幅回路の一例を示す。
ここで、NPNトランジスタ/2,2及び3は差動増幅
部を形成しており、夫々のエミッタが共通接続され、i
!た、夫々のベースは差動入力信号が供給される一対の
入力端子グ及び、ffFこ接続される、。
トランジスタ/及びΩの共通接続されたエミッタと負電
源−vcとの間に接続されたトランジスタ3は、そのベ
ースに接続されたダイオード接続のNPNトランジスタ
乙により規定てれる一定の電流、2I。′ff:流す定
電流源を形成している。トランジスタ乙には、正電源+
voと接地電位部との間に接続されfcPNPトランジ
スタ7及びgと、エミッタが抵抗9を介して正電源十■
oに、ベースがトランジスタ7のベースに、そして、コ
レクタがトランジスタ乙のコレクタに、夫々、接続され
た、PNP)ランジスタ10で形成される定電1流源部
から、一定の電流2Ioが供給される。そして、トラン
ジスタ3及び乙の夫々のエミッタと負電源−vcとの間
の抵抗//及び/2は、互いに等しい抵抗値I% 7に
有すものとされている。。
トランジスタ/及びコの夫々のコレクタには、ベース接
地形とされ7vNPN)ランジスタ/J及び/llの夫
々のエミッタが接続され、トランジスタ/とトランジス
タ/3とで、及び、トランジスターとトランジスターダ
とで、夫々、カスコード接続部が形成されている。トラ
ンジスタ/3及び/りの夫々のベースは共通接続され、
また、夫々のコレクタには、PNPトランジスタ/S及
び/乙、及びPNP )ランジスタ/7及び7gによっ
て夫々形成される出力信号導出部が接続される1゜トラ
ンジスタ/Sと/乙及びトランジスタ/7と7gは、夫
々、カレント・ミラー回路を形成しており、ダイオード
接続されたトランジスタ/S及び/7の夫々のコレクタ
がトランジスタ/3及び/llの夫々のコレクタに接続
され、トランジスタ/乙蒸び7gの夫々のコレクタは、
一定の電流Iot流す定電流源/9及び、20を介して
負電源−vcに接続される。これらトランジスタ15゜
/乙、/7及び7gの夫々のエミッタは、互いに等しい
抵抗fKR,z’を有する抵抗、2/、;1.2..2
3及び2’l’c介して正電源十V。に接続てれる。そ
して、トランジスタ/乙及び7gの夫々のコレクタから
出力端子2k及びλ乙が導出きれている。
芒らに、トランジスタ/及びコのソ゛ミッタにバッファ
抵抗、27を介して、PNPトランジスタ2gのベース
が接続される。このトランジスタ2gのコレクタは負電
源−voに接続され、捷た、そのエミッタとトランジス
タ/、3及び/+!の共通接続されたベースとの間に、
NPN)ランジスタ29及び30で形成されたλつのP
N’[合順方向電圧を発生する素子が接続されている。
この場合、トランジスタ30は、コレクタとベースとが
共通接続されたダイオード接続とされて、そのコレクタ
及びエミッタがトランジスタ、29のコレクタ及びベー
スに夫々接続され、トランジスタ、29は、エミッタが
トランジスタ2gのエミッタに、また、コレクタがトラ
ンジスタ/3及び/グのベースに接続されている。従っ
て、これらトランジスタ29及び30は、これらに電流
が流れるとき、トランジスタ/3及び/lIのベースと
トランジスタ、2gのエミッタとの間で、トランジスタ
30のベース・エミッタ間に於けるPN接合順方向電圧
(ベース・エミッタ間電圧)及びトランジスタ29のベ
ース・エミッタ間に於けるPN接合順方向電圧(ベース
・エミッタ間電圧)全発生し、トランジスタ/3及び/
llのベースとトランジスタ、2gのエミッタとの間に
は、これら両型圧の和の電圧が印加される。そして、ト
ランジスタ29及び30の共通接続されたコレクタには
、ベースが、トランジスタ10と同様に、トランジスタ
7のベースに接続ビされ、エミッタが抵抗37を介して
正電源子V。に接続されて定電流源を形成するPNPト
ランジスタ3.2のコレクタが接続される。ここで、抵
抗3/ば、抵抗ワの抵抗値R,?の2倍の抵抗値、2R
J k有すものとされ、従って、トランジスタ32はト
ランジスタコ9及び30による金穴回路に、トランジス
タ10が供給する電流λ1.の−の電流、即ち、一定の
電流IOを供給し、このコ 電流■oはトランジスタ、2q及び30による合成回路
からトランジスタ、2gfc通じて流れる。
以上の如くの構成に於いて、入力端子グ及び汐は、入力
信号が供給きれないとき、即ち、無信号時には、接地電
位に保たれろう斯かる無1言号時に於いては、差動増幅
部はバランス状態にあり、トランジスタ/及び2には、
夫々、トランジスタ/S及び/3、及び、トランジスタ
/7及び/グを通じて、一定のアイドリング電流■。が
流れる。
そして、入力端子り及び左に差動人力信号が供給される
と、トランジスタ/及びスには、この差動入力信号に応
じて)化する差動電流が流れる。こを流れ、トランジス
タ/Sと/乙及びトランジスタ/7と7gは夫々カレン
ト・ミラー回路を形成していて、出力端子、2k及び2
乙に次段の回路等の負荷が接続された場合には、トラン
ジスタ/乙及び7gには、夫々、トランジスタ/左及び
77を流れる電流と同じ電流が流れるので、トランジス
タ/乙及び7gにも、トランジスタ/及び、2を流れる
差動電流と同じ電流が流れる1、これにより、トランジ
スタ/乙及び7gのコレクタに接続された出力端子2り
及びλ乙に増幅された出力信号が得られることになるの
であるが、この場合、正電源+vc及び負電源−Vcの
電圧値が比較的低くても、電圧の有効利用がはかられて
、出力匍号の電圧の振幅は充分大なるものとされる。
この場合、正電源+vc及び負電源−voの電圧が比較
的低いものとされるときには、トランジスタ/及び2i
d夫々小なるコレクタ・エミッタ間電圧VCE/及びV
CEコをもって動作することになる3、このため、例え
ば、入力端子グ及びSに供給される差動入力信号が同相
成分を含むものであって、そのためトランジスタ/及び
Ωのエミッタ電位が変動し、その結果、VCE/及びV
CE、2が変化する場合には、トランジスタ/及び記の
出力特性の変動をきたして出力歪を生ずることになる。
しかしながら、本例に於いては、トランジスタig 、
、29及び30の存在により、トランジスタ/3及び/
llの共通接続されたベース間の接続点Pとトランジス
タ/及びコの共通接続されたエミッタ間の接琥点Qとの
間には、トランジスタ2g。
2ワ及び30の夫々のベース・エミッタ間電圧VBEg
 l VBE’?及びVBEOの和の・電圧、VBEg
 +VBE9 十VBEoが印加されることになる。ト
ランジスタ、2g及びトランジスタ29及び30による
合成回路には一定の電流1oが流れておりI VIIE
& l VBE9及びVBEOは互いに等しい一定の値
となるので、これをVBEとすると、接続点PとQとの
間の電圧は一定値3■BEで固定されていることになる
。(但し、トランジスタ、2gのベース電流にょ為バッ
ファ抵抗、27に於ける電圧降下は無視する。)−また
、アイドリング電流1゜が流れるトランジスタ/3及び
/9のベース・エミッタ間N aE VB E J及び
VBE4も夫々VBF、となるので、接続点PとQとの
間の電圧から、トランジスタ/3及び/グの夫々のベー
ス・エミッタ間電圧VBE3及びVngu”を引いた[
直となるトラン・ジスタ/及びコのコレクタ・エミッタ
間型IfVc Et及びVcvau、3VBz −Vs
 E −” 2VBEとなり、一定となる。即ち、トラ
ンジスタ/及び2は、それらのエミッタ電位が変動する
場合には、その変動に追従してコレクタ電位も変動する
ようにされていて、そのコレクタ・エミッタ間′1我圧
VCE/及びVCE、tが一定の値uVBEに固定され
ているのである。従って、例えば、差動入力信号が同相
成分を含み、トランジスタ/及びコのエミッタ電位が変
動するような場合にも、それらのコレクタ・エミッタ間
電圧VCE/及びVCE2は変化せず、トランジスタ/
及びコは、直線性良好な増幅動作全行って出力歪を生じ
ない、。
上述のVBEば、通常、0.7V程度となるので、本例
では、トランジスタ/及びλのコレクタ・エミッタ間電
圧V(1:E/及びVCE2は、2VBE=/、llV
程度となる。ここで、トランジスタ/及び記は、そのコ
レクタ・エミッタ間電圧VCE/及びVCE!がθ、7
V程度でも動作し得るので、本例のトランジスタ29及
び3θに代えて、7つのダイオード接続されたトランジ
スタ等による7つのPN接合順方向電圧を発生する素子
を接続して、接続点PとQとの間の電圧にバBaに固定
し、トランジスタ/及びスのコレクタ・エミッタ間電圧
VCE/及びVCE2の(itt kVBEに固定する
ようにしてもよい。また、トランジスタ/及び氾ば、そ
のコレクタ・エミッタ間電圧vc E /及びVCE、
2が、2VBF、以上とされてもよく、むしろ、許され
るならある程度高くきれるのが望ましいので、本例のト
ランジスタ、29及び3θに代えて、3つ以上のPN接
合順方向電圧を発生する素子を接続して、接続点PとQ
との間の電圧f ZVBE以上に固定し、斗うンジスク
/及びコのコレクタ・エミッタ間電圧VCE/及びVC
EJの値k J’VB E以上に固定するようにしても
よいこと勿論である。。
なお、本例に於けるトランジスタΩgのベースに挿入さ
れたバッファ抵抗27は、トランジスタ/及びコの共通
接続されたエミッタにトランジスタ2g 、29及び3
0等が接続されることにより、容量性インピーダンスが
接続されることになって、トランジスタ/及びコの共通
接続されたエミッタに接続されたインピーダンスのl1
lI’(c−低下せしめる虞れがあるので、これを補償
するものであ−る1、!。
た、トランジスタ/3及び/4’の共通接続でれたベー
スとトランジスタ27及び30の共通接続きれたコレク
タとの間にも、同様の目的で他のバッファ抵抗を挿入す
るようにしてもよい。
さらに、本例に於いては、トランジスタ/及び−にベー
ス接地形のトランジスタ/3及び/llが夫々接続され
て、カスコード接続部が形成されているので、電圧帰還
率が小さくなって高周波信号まで増幅でき、広帯域増幅
が実現される。
また、トランジスタ/及びコの夫々に、それらの共通接
続されたエミッタに接続されたトランジスタ3により形
成される定電流源によ電流される定電流IOと、トラン
ジスタ、2g及びトランジスタ、29及び30による合
成回路に、トランジスタ3/で形成される定電流源から
供給される定電流IOとは、回路構成上いわば同一の定
電流源から供給されることになるので、温度特性も一致
するものとなシ、これらの電流が流れる各トランジスタ
のベース・エミッタ間電圧のばらつきが防止されて、回
路の温度変化に対する特性補償も充分行われるようにさ
れている。
応用例 本発明に係る演算増幅回路(は、汎用増幅回路として各
種用途に適用し得るものであり、例えば、音声信号に対
する電力増幅回路系の初段増幅部を構成するに好適であ
る。
発明の効果 以上の説明から明らかな如く、本発明に係る演算増幅回
路は、比較的低い電源電圧のもとで、電子の有効利用が
はかられ、直線性と高周波特性に優れた増幅を行うこと
ができる。従って、本発明に係る演算増幅回路によれば
、比較的低い電源室IEを用いて、比較的太なる電圧振
幅を有し、歪のない広帯域にわたる出力信号を得ること
ができる。
また、本発明に係る演算増幅回路は、温間変化に対する
特性補償が充分になされていて安定な動作を行うことが
でき、ざらに、全体の構成が比較的簡単で、安価に得る
ことができるものである1、
【図面の簡単な説明】
図は本発明に係る演算増幅回路の一例を示す接続図であ
る。 図中、/、2及び3は差動増幅部を形成するNPNトラ
ンジスタ、グ及び左は入力端子、/3及び/グは夫々ト
ランジスタ/及び記とともにカスコード接続部を形成す
るNPN トランジスタ、/!;、/A、/7及び7g
は出力信号導出部を形[戊するPNP トランジスタ、
2S及びλろは出力端子、2gはトランジスタ/及びλ
のエミッタに接続されたPNP トランジスタ1.29
&び3θは夫々PN接合順方向電圧を発生する素子とし
てのNPNトランジスタである。。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. エミッタが共通接続されてベースに入力信号が供給され
    る第1及び第2のトランジスタを含んで形成された差動
    増幅部が配され、ベースが共通接続された第3及び第グ
    のトランジスタが上記第1及び第コのトランジスタの夫
    々のコレクタにカスコード接続部を形成して接続され、
    該第3及び第りのトランジスタに出力信号導出部が接続
    され、上記第1及び第Ωのトランジスタの夫々のエミッ
    タに第9のトランジスタのベースが接続てれ、該第5の
    トランジスタのエミッタと上記第3及び第グのトランジ
    スタの夫々のベースとの間に、少なくとも1つのPN接
    合順方向電圧を発生する素子が接続されて構成された演
    算増幅回路、。
JP57133913A 1982-07-31 1982-07-31 演算増幅回路 Granted JPS5925407A (ja)

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JPH0410763B2 JPH0410763B2 (ja) 1992-02-26

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