JPS5931048Y2 - 低雑音増幅器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は熱雑音によるＳ／Ｎの低下を防止するように
した低雑音増幅器に関する。

従来の悲反転増幅器は第１図に示すように、増幅器１の
反転入力端＋′４些地意地点間続される抵抗器２と演算
増幅器１の出力端子と反転入力端子間に接続される帰還
抵抗器３とにより利得が決定され、増幅器１の非反転入
力端子と接地点との間にはオフセットバイアス抵抗器４
が接続されている。

この抵抗器４は第２図の等価回路で示すように熱雑音電
圧罰を発生し、その大きさはナイキストジョンソンの定
理式により で示される。

ただり、Ｒａは抵抗器４の抵抗値、Ｋはボルツマン定数
、Ｔは絶対温度、△ｆは帯域幅である。

そして第１図の増幅器に信号源５が接続されると、入力
端子ａとｂとの間の雑音電圧Ｅｎｉは、信号源インピー
ダンスをＲｇとすると、 で示され、雑音電圧Ｅｎｉは、抵抗器４の抵抗値Ｒａを
信号源インピータ、゛ンスＲｇに比べて大きくすること
により、減少させ得ることがわかる。

これを、等価回路で示すと第３図のようになる。

ところで、信号源５がテープヘッドやカートリッジのよ
うな場合にはそのインピーダンスにインダクタンス分あ
るいはキャパシタンス分が含まれるので、前記抵抗器４
により最適ダイビング抵抗を得るようにしており、Ｒａ
（＜Ｒｇとしなければならないような場合には式（２）
から明らかなように非常にＳ／Ｎが悪くなるという問題
があった。

この考案は従来のこのような問題点を解決すべくなされ
たもので、演算増幅器に限らず一般に増幅器の入力端と
接地点間に介挿される抵抗器の抵抗値を非常【こ大きく
設定することができ、前記抵抗器から発生する熱雑音の
影響を減少させて苧／Ｎを向上させることができるとと
もに、入力インピーダンスを所望の値に設定することの
できる低雑音増幅器を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、この考案による低雑音増幅
器は、入力信号電圧が供給される入力端子を入力段増幅
器の非反転入力端子に接続し、かつ同増幅器の反転入力
端子に利得を決定する帰還信号が印加されるように構成
すると共に、前記入力端子に一端が接続されかつ他端に
前記入力信号電圧とは逆位相の電圧信号が印加される抵
抗器を設けて構成している。

以下、添付図面を参照してこの考案の実施例を説明する
。

第４図はこの考案による非反転増幅回路の原理を示す。

第４図において、入力端子１０ａと接地端子１０ｂとの
間には信号源１１が接続されて入力電圧Ｖｉが印加され
るようになっており、入力端子１０ａには増幅器入力段
増幅器）１２の非反転入力端子が接続され、増幅器１２
の反転入力端子は抵抗器１３を介して接地端子１０ｂに
接続されている。

増幅器１２の非反転入力端子と接地点との間にはオフセ
ットバイアス用抵抗器１４が介挿され、この抵抗器１４
には前記入力電圧Ｖｉと逆相の電圧Ｖｓを発生する電圧
源１５が直列に接続される。

増幅器１２の出力端子と反転入力端子との間には負帰還
抵抗器１６が接続され、この抵抗器１６と前記抵抗器１
３とにより増幅器の利得が決定されるようになっている
。

なお、図中１７ａは出力端子、１７ｂは接地端子である
。

このように構成された非反転増幅回路の入力電流ｉは、
抵抗器１４の値をＲａとすると、となり、入力インピー
ダンスＺｉ は となる。

また、Ｖｓ＝ＡＶｉ ・・・・・・・・・・・・
・（５）とすると（ただしＡは実数）、 となる。

したがって、入力インピーダンスＺｉを従来と同程度に
する場合には、抵抗器１４の値Ｒａを従来と比べて（１
＋Ａ）倍にすることができる。

すなわちこの場合、値Ａを大きな値にすれば、抵抗値Ｒ
ａもそれだけ大きな値にすることができ、これによって
抵抗器１４の熱雑音の影響を極めて小さなものにするこ
とができる。

また逆に、抵抗値Ｒａを熱雑音の影響が無視できる程度
の適切な値に設定した場合、入力インピーダンスＺｉは
値Ａによって任意の値に設定することが可能である。

すなわち、この実施例によれば、高いＳ／Ｎが得られる
とともに、所望の入力インピーダンスを得ることができ
る。

第５図は第４図の原理に基づいて構成された非反転増幅
器の具体例である。

前記電圧源１５は、反転増幅器１８からなっており、こ
の反転増幅器１８は、非反転入力端子が接地端子１７ｂ
に接続され、反転入力端子が抵抗器１９を介して出力端
子１７ａに接続され、出力端子が前記抵抗器１４に接続
され、出力端子と反転入力端子との間に帰還抵抗器２０
が接続される演算増幅器２１から構成されている。

抵抗器１３の抵抗値をＲ１、抵抗器１６の抵抗値Ｒ２、
出力電圧をＶｏとすると、第５図の増幅器の伝達特性は となり、一般の非反転増幅器と同じ利得が得られる。

また、抵抗器１９の抵抗値をＲｂ、帰還抵抗２０の抵抗
値をＲｆとすると、 となり、 式（８）は式（５）のＡに相当するので、となり、抵抗
器１３，１６，１９，２０の値Ｒ１゜Ｒ２？ Ｒｂ ｔ
Ｒｒを適当に設定することにより、抵抗器１４の値を
信号源１１のインピーダンスＲｇに比べて非常に大きく
することができるので、Ｓ／Ｎを向上させることができ
るとともに、入力インピーダンスを所望の値にすること
ができる。

なお、式（８）において、Ｒｆ＝Ｒｂとするととなり、
第５図の増幅器の利得倍だけ抵抗器１４の値を大きくて
きＳ／Ｎを向上させることができる。

第６図ないし第８図はこの考案をステレオ用プリアンプ
のイコライザアンプに適用した具体例である。

すなわち、第６図は第５図の帰還抵抗器１６のかわりに
所定の周波数特性を有するフィルタ２２を接続し、この
フィルタ２２によって出力信号にイコライザ特性を附与
するようにしたものである。

フィルタ２２は、増幅器１２の出力端子と反転入力端子
との間に直列接続された２つの抵抗器２３゜２４と、抵
抗器２３に並列に接続される抵抗器２５とコンデンサ２
６の直列回路と、抵抗器２４に並列に接続されるコンデ
ンサ２７とからなっている。

また、反転増幅器１８の出力電圧Ｖｓが周波数変化に対
して変動しないようにするために、増幅器２１の反転入
力端子は抵抗器１９を介してフィルタ２２と抵抗器１３
の接続点に接続されている。

このように構成することにより、抵抗器１４の値をカー
トリッジ等の信号源１１のインピーダンスに比べて非常
に大きくできるので、熱雑音の影響を非常に小さくでき
、Ｓ／Ｎを向上させることができるとともに入力端子１
０ａと接地端子１０ｂとの間に接続される信号源１１が
インダクタンス分あるいはキャパシタンスを有するカー
トリッジあるいはテープヘッド等の場合でも抵抗器１３
゜１９．２０の値を適当に選ぶことにより等何曲に所望
の入力抵抗値を得ることができるので、最適なダンピン
グ抵抗値を設定することができる。

また、第７図は第５図の帰還抵抗器１６のかわりにフィ
ルタ２８を介挿し、抵抗器１９のかわりに抵抗器２９と
フィルタ３０とを直列接続した回路を介挿し、フィルタ
２８．３０によって増幅回路にＲＩＡＡ再生カーブの周
波数特性をもたせるようにしたものである。

この場合フィルタ２８は、増幅器１２の出力端子と反転
入力端子との間に直列接続された抵抗器３１．３２と、
これら抵抗器３１．３２に各々並列接続されたコンデン
サ３３゜３４とからなっている。

またフィルタ３０は、抵抗器２９の一端と増幅器２１の
反転入力端との間に直列接続された抵抗３５．３６と、
これら抵抗３５．３６に各々並列接続されたコンデンサ
３７゜３８とからなっている。

また第８図は、非反転増幅器構成された増幅器１２の出
力を抵抗３９を介して反転増幅器構成された増幅器２１
の反転入力端に入力させ、増幅器２１の出力端子に得ら
れる反転出力を出力端子１７ａ、１７ｂ間から得るよう
にし、増幅器１２の帰還回路をフィルタ４０と抵抗器４
１とを直列接続した回路で構成し、増幅器２１の帰還回
路をフィルタ４２で構成し、出力端子１７ａ、１７ｂ間
にフィルタ４３と抵抗器４４とを直列に介挿し、フィル
タ４３と抵抗器４４との接続点に得られる入力信号と逆
相の信号を抵抗器１４を介して増幅器１２の非反転入力
端子に入力させるようにしたものである。

この場合、フィルタ４０，４２゜４３はこの増幅回路に
ＲＩＡＡ再生カーブの周波数特性をもたせるもので、フ
ィルタ４０が増幅器１２の出力端子と抵抗器４１の一端
との間に並列に介挿された抵抗器４５とコンデンサ４６
とで構成され、フィルタ４２が増幅器２１の出力端子と
反転入力端子との間に並列に介挿された抵抗器４７とコ
ンデンサ４８とで構成され、フィルタ４３が出力端子１
７ａと抵抗器４４の一端との間に接続された抵抗器４９
．５０と、これら抵抗器４９．５０に各々並列接続され
たコンデンサ５１゜５２とから構成されている。

なお、この考案は、演算増幅器に限らず、バイポーラト
ランジスタ、電界効果トランジスタ等で構成される一般
の増幅器にも適用できるのはもちろんである。

以上の説明から明らかなように、この考案は、入力信号
電圧が供給される入力端子を入力段増幅器の非反転入力
端子に接続し、かつ同増幅器の反転入力端子に利得を決
定する帰還信号が印加されるように構成すると共に、前
記入力端子に一端が接続されかつ他端に前記入力信号電
圧とは逆位相の電圧信号が印加される抵抗器を設けて構
成したから、前記抵抗器の抵抗値を信号源インピーダン
スに比べ非常に大きくすることができるので熱雑音の影
響を極力排除できＳ／Ｎを向上させることができる効果
があるとともに、入力インピーダンスを所望の値（特に
、上記抵抗器の抵抗値より低い値）に設定できるので、
入力端にインダクタンス分あるいはキャパシタンス分が
ある信号源が接続されても、最適なダンピング抵抗を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非反転増幅器を示す回路図、第２図は第
１図の等価回路を示す回路図、第３図は第１図または第
２図の回路に外部電圧源が接続された場合の入力部の等
価回路を示す回路図、第４図はこの考案による非反転増
幅器の原理を示す回路図、第５図は第４図に示した原理
に基づいて構威された非反転増幅器の一実施例を示す回
路図、第６図、第７図、第８図はこの考案をステレオ用
プリアンプのイコライザアンプに適用した場合の回路図
である。 １Ｑａ・・・・・・入力端子、１０ｂ・・・・・・接地
端子、１１・・・・・・信号源、１２・・・・・・入力
段増幅器（増幅器）１４・・・・・・抵抗器（オフセッ
トバイアス用抵抗器）、１５・・・・・・電圧源、１８
・・・・・・反転増幅器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端が接地された信号源の、他端から入力信号電圧が供
   給される入力端子と、この入力端子に非反転入力端子が
   接続されかつ反転入力端子に利得を決定する帰還信号が
   印加される入力段増幅器と、前記入力端子に一端が接続
   されかつ他端に前記入力信号電圧とは逆位相の電圧信号
   が印加される抵抗器とを具備してなり、この抵抗器の抵
   抗値を前記信号源のインピーダンスより大に設定すると
   共に前記入力端子から見た入力インピーダンスを同抵抗
   器の抵抗値よりも小さい任意の値に設定し得るようにし
   たことを特徴とする低雑音増幅器。