JPS593608Y2 - 差動増幅器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は差動増幅器の出力端子の直流電圧レベルを、差
動増幅器の設計とは無関係な任意の値に設定しうるとと
もに、併せて、温度依存性ならびに電源電圧依存性を差
動増幅器そのものから無関係なものとすることのできる
差動増幅器を提供するものである。

周知の差動増幅器における出力端子の直流電圧レベルは
、差動増幅器を構成する全ての回路素子ならびに入力端
子に印加される直流電圧の影響を受けるものであり、ま
た、その電源電圧依存性ならびに温度依存性も、回路素
子および入力端子に印加される直流電圧の電源電圧依存
性と温度依存性の影響を受ける。

ところで、差動増幅器の出力に対して、特別の直流電圧
値および温度と電源電圧の依存性が要求される場合があ
るが、周知の差動増幅器をもってしては、この要求を満
たすことは極めて困難である。

このため、たとえば、差動増幅器を構成するトランジス
タの共通エミッタ回路に定電流回路を接続する方法が提
案されている。

この方法によれば、入力端子の直流電流レベルが出力端
子の直流電圧レベルに影響しないものとなるが、差動増
幅器の全ての回路素子による電源電圧依存性および温度
依存性の影響は依然として残されてしまう。

本考案は上記の問題に鑑みてなされたものであり、ベー
スに差動入力が印加され、エミッタが定電流回路へ接続
されてなる第１および第２のトランジスタの、前記第１
のトランジスタのコレクタを、これと極性が異る第３の
トランジスタのコレクタへ直列接続するとともに同第３
のトランジスタのコレクタ・エミッタ回路および第１の
抵抗を介して電源へ接続し、前記第２のトランジスタの
コレクタを、これと極性が異る第４のトランジスタのコ
レクタへ直列接続するとともに同第３のトランジスタの
コレクタ・エミッタ回路、少なくとも２個のダイオード
が直列接続された第１の直列接続回路ならびに前記第１
の抵抗と等しい値の第２の抵抗とダイオードが直列接続
された第２の直列接続回路を介して電源に接続し、また
、前記第３のトランジスタのベースを前記第１、第２の
直列接続回路の接続点に接続し、さらにコレクタを前記
第４のトランジスタのベースへ接続し、さらに、前記第
２のトランジスタのコレクタを所定の電圧が印加された
端子へ出力負荷抵抗を介して接続するとともに、この負
荷抵抗から出力をとりだす回路構成を採ることによって
、出力端子にあられれる直流電圧レベルの設定を差動増
幅器とは無関係なものとし、また、電源電圧依存性なら
びに温度依存性を出力負荷抵抗の接続される端子の電圧
によって一義的に定まるものとし、特に人力信号がない
ときの差動増幅器の構成要素の影響により不要な出力が
現われないようにした差動増幅器を提供するものである
。

以下に図面を参照して、本考案の差動増幅器を詳細に説
明する。

第１図は、本考案にかかる差動増幅器の回路動作ならび
に効果を説明するために示した回路の基本構成図であり
、図中、１および２は差動増幅器への入力が印加される
端子、３および４は同端子へベースが接続される差動増
幅用トランジスタ、５および６は差動増幅用トランジス
タとは逆極性のトランジスタ、７および８はトランジス
タ５および６のエミッタ抵抗、９はトランジスタ５のペ
ースエミッタ間電圧降下を相殺するためのダイオード、
１０および１１は差動増幅用ヘランジスタのエミッタ抵
抗、１２は定電流回路、１３は所定の電圧が印加される
端子、１４は出力負荷抵抗、１５は出力端子そして１６
は電源電圧の印加される端子である。

以上の回路要素からなる差動増幅器のトランジスタの電
流増幅率が十分に大きく、ベース電流がコレクタ電流に
くらべて無視できる程度に小さく（普通のトランジスタ
で、実用上常に満足しうる条件である）、また抵抗７と
８の値および抵抗１０と１１の値がそれぞれ等しい値に
選定されている場合において、差動入力が零であるとす
ると、このとき、差動増幅用トランジスタ３と４とは平
衡しており、たとえば、定電流回路１２の電流を２■。

とすると、差動増幅用トランジスタ３と４にはそれぞれ
Ｉ。

の電流が流れる、さらに、トランジスタ５と６のベース
電流は無視しうるものであり、したがってトランジスタ
５と６に流れる電流も■。

である。

すなわち、トランジスタ６のコレクタに流れる電流■。

は全て差動増幅用トランジスタ４のコレクタに流れ、こ
のため、出力負荷抵抗１４には電流が流れず、出力負荷
抵抗１４における電圧降下は零である。

したがって、端子１３に印加された電圧がそのまま出力
端子１５へ伝達されるのみであって、出力端子１５には
信号は発生しない。

しかも、トランジスタ５のベース・コレクタがそれぞれ
トランジスタ６のエミッタ・ベースに接続され、トラン
ジスタ５のコレクタ電圧はそのベース電位よりもトラン
ジスタ６のベース・エミッタ間電圧ｖＢＥ分だけ低い値
に固定されるところとなり、トランジスタ５のコレクタ
電圧は変動しない。

したがって、トランジスタ３，４に流れる定電流■。

は変動せず両トランジスタ３，４のアンバランスは発生
しないため、差動入力が零のとき出力の発生する恐れは
ない。

さらに、第１図では出力端子１５の電圧の電源電圧依存
性ならびに温度依存性は、端子１３によって印加される
電源電圧依存性と温度依存性のみによって一義的に決定
されるものとなり、差動増幅器そのものとは無関係とな
る。

一方、入力端子１と２との間に差動入力信号電圧Ｖが印
加され、差動増幅用トランジスタ３と４のコレクタ電流
がたとえば■。

−１ならびに■。−ｉに変化したとすると、差動入力信
号電圧■に対応するコレクタ電流の変化分ｉは としてあられされる。

なお、ＲＥは抵抗１０および１１の抵抗値である。

そして、トランジスタ５に流れる電流は途中で電流の消
滅することがないためやはり■。

−１である。また、抵抗７と８の抵抗値が等しく、トラ
ンジスタ５のペースエミッタ間順電圧降下とダイオード
９の順方向電圧降下が等しいため、抵抗８に流れる電流
もまた、Ｉｏ−１となり、トランジスタ６のコレクタ電
流も■。

−１となる。

しかしながら、差動増幅用トランジスタ４のコレクタに
流れ込む電流はＩ。

−１であり、分岐点ａにおいては抵抗１４を通して２１
の電流が流入してキルヒホッフの第１法則（ΣＩ＝０）
が成立する。

したがって、出力負荷抵抗１４の値をＲＬとすると、差
動入力信号電圧■に対応した出力分は２ｉＲｔとなる。

また、差動入力信号電圧■に対する利得をＧとすると、
利得Ｇは としてあられされる。

第（２）式からも明らかなように、利得Ｇは出力負荷抵
抗１４の抵抗値ＲＬとエミッタ抵抗値ＲＥとによっての
み決定されるものとなり、たとえばＲＥを固定すればＲ
Ｌの増減によって利得を制御することができる。

そして、出力負荷抵抗１４に流れる電流は信号成分（変
化分）のみであり、直流レベルは、すでにのべたように
端子１３に印加される電圧の特性によって、一義的に定
まるため、出力に対する電源電圧依存性ならびに温度依
存性の要求を満たすには端子１３へ印加する電圧の電源
電圧依存性ならびに温度依存性についてのみ考慮すれば
よく、差動増幅器そのものの設計が極めて容易となる。

ところで、以上説明してきた第１図示の差動増幅器は、
基本的には完全なものであるが、トランジスタ５を動作
点の面よりみたとき、トランジスタの使用方法として不
十分な点がある。

すなわち、トランジスタ５のベースとコレクタはトラン
ジスタ６のエミッタとベースに接続されており、このた
め、トランジスタ５のベースコレクタ間電圧はトランジ
スタ６のペースエミッタ間順電圧降下（シリコントラン
ジスタで約０．７ Ｖ）に等しく、その動作領域は比較
的飽和領域に近いところにある。

かかる領域での動作はトランジスタの使用方法としては
好ましいことではない。

第２図は、上記の問題をも考慮して完成させた本考案の
差動増幅器の回路構成を示す図であり、トランジスタ６
のエミッタに直列にダイオード１７と１８が接続されて
いる。

このような構成とするならばトランジスタのコレクタと
ベースとの間には３個のダイオードの順方向電圧の和に
相当する電圧が印加されるものとなり、トランジスタ５
は好ましい動作領域で動作するものとなる。

以上説明してきたところから明らかなように、本考案の
差動増幅器では、その構成主体であるトランジスタのコ
レクタ回路にそれぞれトランジスタを含む電流供給回路
を接続し、さらに電流供給回路部のトランジスタ間を相
互接続する構成によって、出力端子の直流電圧レベルを
差動増幅器とは無関係な値に設定することができ、併せ
て電源電圧依存性ならびに温度依存性が差動増幅器の回
路要素によって影響されることのない総合的な特性改善
をはかったもので差動増幅器の設計がすこぶる容易なも
のとなり、多数の回路が一体化される集積回路に好適で
ある。

さらに、従来のものとは異なり、出力負荷抵抗に流れる
電流は直流電流分の混在しない、いわゆる信号分のみで
あり、出力負荷抵抗の値を大きくしても直流電圧レベル
に低下をきたすことがないため、十分に大きな利得を得
ることもできる。

このように、本考案は安定で高性能な差動増幅器の実現
に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の差動増幅器の回路動作と効果を説明す
るために示した回路の基本構成図、第２図は本考案の差
動増幅器の構成を具体的に示す回路図である。 １．２・・・・・・差動入力信号電圧印加端子、３，４
・・・・・・差動増幅用トランジスタ、５，６・・・・
・・差動増幅用トランジスタとは逆極性のトランジスタ
、７゜８、１０．１１・・・・・・エミッタ抵抗、９．
１７．１８・・・・・・ダイオード、１２・・・・・・
定電流回路、１３・・・・・・直流レベル設定電圧印加
端子、１４・・・・・・出力負荷抵抗、１５・・・・・
・出力端子、１６・・・・・・電源電圧印加端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ベースに差動人力が印加され、エミッタが等しい値のエ
   ミッタ抵抗を介して定電流回路へ接続されてなる第１お
   よび第２のトランジスタの前記第１のトランジスタのコ
   レクタを、これと極性が異る第３のトランジスタのコレ
   クタへ直列接続するとともに、同第３のトランジスタの
   コレクタ・エミッタ回路および第１の抵抗を介して電源
   へ接続し、前記第２のトランジスタのコレクタを、これ
   と極性が異る第４のトランジスタのコレクタへ直列接続
   するとともに同第４のトランジスタのコレクタ・エミッ
   タ回路、少なくとも２個のダイオードが直列接続された
   第１の直列接続回路ならびに前記第１の抵抗と等しい値
   の第２の抵抗とダイオードが直列接続された第２の直列
   接続回路を介して電源へ接続し、また、前記第３のトラ
   ンジスタのベースを前記第１、第２の直列接続回路の接
   続点に接続し、さらに、コレクタを前記第４のトランジ
   スタのベースへ接続し、さらに前記第２のトランジスタ
   のコレクタを所定の電圧が印加される端子へ出力負荷抵
   抗を介して接続するとともに、前記出力負荷抵抗から出
   力を取り出すことを特徴とする差動増幅器。