JPS5954305A - 演算増幅回路 - 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】 発明の技術分野 本発明は、トランジスタが用いられて構成され、差動入
力回路部を備える入力段部とその出力側に接続された出
力段部とを有する演算増幅回路に関する。

背景技術 トランジスタが用いられて構成された演算増幅回路が、
集積回路技術の著しい発展の下に種々提案されており、
様々な分野で活用されている。

斯かる集積回路化された演算増幅回路は、通常、入力段
部、バイアス回路部、出力段部等に区分し得る構成とさ
れる。そして、入力段部は一般に差動増幅器を形成する
ものとされ、差動入力信号を受けて適切な増幅を行い、
その出力信号を出力段部に供給する。出力段部は入力段
部からの信号をさらに増幅し、増幅出力信号を発生して
負荷に供給する。

このような演算増幅回路は、広範囲な用途に適合すべく
、その入力段部が多様な入力信号を適正に処理すること
ができるようにされ、しかも、全体の構成が著しく複雑
なものとならないようにされることが望まれる。

発明の目的 斯かる点に鑑み本発明は、比較的簡単な構成のもとに、
複数種の入力信号を個別に受けることができ、それらの
いずれにもとずく増幅出力も選択的に得ることができる
ようにされた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、対をなすインピーダンス
素子を負荷として差動増幅器を構成するトランジスタの
組が複数組このインピーダンス素子に対して並列に接続
され、これら複数のトランジスタの組に個別に入力信号
が供給され得るようになされるとともにそれらのうちの
１つが選択的に動作状態をとるようになされた差動入力
回路部と、上述の複数のトランジスタの組の夫々の出力
端に共通に接続されたトランジスタで形成された一対の
ベース接地形増幅回路部とを有する入力段部を具備し、
一対のベース接地形増幅回路部の一方の出力端に出力段
部が接続されて構成される。

このように構成されることにより、比較的簡単な構成を
もつて、複数種の入力信号の夫々にもとずく増幅出力を
選択的に得ることができるのである。

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。

第１図は本発明に係る演算増幅回路の一例を示す。この
例に於いてはｎ対（ｎは３以上の整数）の入力端子１ａ
及び２ａ，１ｂおよび２ｂ，・・・１ｎ及び２ｎが設け
られており、夫々の対に差動入力信号が供給される。こ
れら入力端子１ａ及び２ａ，１ｂ及び２，・・・１ｎ及
び２ｎには、夫々入力部３ａ，３ｂ，・・・３ｎが結合
されている。入力部３ａについて述べると、夫々のベー
スが入力端子１ａに接続された相補関係をなすＮＰＮト
ランジスタ４ａ及びＰＮＰトランジスタ５ａが配され、
また、夫々のベースが入力端子２ａに接続された相補関
係をなすＮＰＮトランジスタ６ａ及びＰＮＰトランジス
タ７ａが配されているトランジスタ４ａ及び６ａの各々
のエミッタと接地部間には共通の低電流源８ａ及びスイ
ッチ９ａが接続され、また、各々のコレクタと電源＋Ｂ
との間には抵抗１０及び１１が夫々接続されて、トラン
ジスタ４ａ及び６ａの組は抵抗１０及び１１を負荷とす
る第１の差動増幅器を形成するものとされている。一方
、トランジスタ５ａ及び７ａの各々のエミッタと電流＋
Ｂ間には共通の定電流源′１２ａ及びスイッチ１３ａが
接続され、また、各々のコレクタと接地部との間には夫
々抵抗１４及び１５が接続されて、トランジスタ５ａ及
び７ａの組は抵抗１４及び１５を負荷とする第２の差動
増幅器を形成するものとされている。そして、スイッチ
９ａ及び１３ａは連動スイッチである。

入力部３ｂ，・・・３ｎの各々も入力部３ａと同様に構
成されており、夫々、抵抗１０及び１１を負荷とする第
１の作動増幅器を構成するＮＰＮトランジスタの組４ｂ
及び６ｂ，・・・４ｎ及び６ｎ，これらのトランジスタ
の組に接続された定伝流源８ｂ，・・・８ｎとスイッチ
９ｂ，・・・９ｎ，抵抗１４及び１５を負荷とする第２
の作動増幅器を構成するＰＮＰトランジスタの組５ｂ及
び７ｂ，・・・５ｎ及び７ｎ、及び、これらのトランジ
スタの組に接続された定電流源１２ｂ，・・・１２ｎと
スイッチ１３ｂ，・・・１３ｎを有している。斯かる入
力部３ｂ，・・・３ｎに於けるスイッチ９ｂ及び１３ｂ
，・・・９ｎ及び１３ｎも夫々連動スイッチである。従
つて、入力部３ａ，３ｂ，・・・３ｎに於けるトランジ
スタの組４ａ及び６ａ，４ｂ及び６ｂ，・・・４ｎ及び
６ｎは抵抗１０及び１１に対して互いに並列に接続され
ており、また、同じく入力部３ａ，３ｂ，・・・３ｎに
おけるトランジスタの組５ａ及び７ａ，５ｂ及び７ｂ，
・・・５ｎ，及び７ｎは抵抗１４及び１５に対して互い
に並列に接続されているのである。これら入力部３ａ，
３ｂ，・・・３ｎの夫々に於ける第１の作動増幅器の出
力端であるトランジスタ４ａ，４ｂ，・・・４ｎの夫々
のコレクタと抵抗１０との間の共通接続点及びトランジ
スタ６ａ，６ｂ，・・・６ｎの夫々のコレクタと抵抗１
１との間の共通接続点には、夫々ベース接地形増幅回路
部を形成するＰＮＯトランジスタ１６及び１７の夫々の
エミッタが接続される。これらトランジスタ１６及び１
７の夫々のベースは共通接続され、両者に、ＰＮＯトラ
ンジスタ１８及び１９、抵抗２０及び定電流源２１によ
り形成される定電圧発生回路に於けるトランジスタ１８
のベースに得られる定電圧が供給される。

そして、入力部３ａ，３ｂ，・・・３ｎの夫々に於ける
第２の作動増幅器の出力端の一方であるトランジスタ５
ａ，５ｂ，・・・５ｎの夫々のコレクタと抵抗１４との
間の共通接続点とトランジスタ１６のコレクタとの間に
、そのコレクタとベースとが結合されてダイオード接続
されたＮＰＮトランジスタ２２が接続され、一方、入力
部３ａ，３ｂ，・・・３ｎの夫々に於ける第２の差動増
幅器の出力端の他方であるトランジスタ７ａ，７ｂ，・
・・７ｎの夫々のコレクタと抵抗１５との間の共通接続
点とトランジスタ１７のコレクタとの間には、ＮＰＮト
ランジスタ２３が接続される。これらトランジスタ２２
及び２３は、トランジスタ１６及び１７の夫々により形
成されるベース接地幅回路部の出力端であるトランジス
タ１７のコレクタとトランジスタ２３のコレクタとの間
の接続点が、全体として増幅回路を形成する出力段部２
４の入力端に接続され、出力段部２４の出力端から出力
端子２５が導出されている。

斯かる構成に於いて、入力段部の差動入力回路部を形成
する入力部３ａ，３ｂ，・・・３ｎに於いては、夫々、
スイッチ９ａ及び１３ａ，９ｂ及び１３ｂ，・・・９ｎ
及び１３ｎがオンとされるとき、第１及び第２の差動増
幅器が動作状態とされて、入力端子１ａ及び２ａ，１ｂ
及び２ｂ，・・・１ｎ及び２ｎの夫々からの作動入力信
号が処理され、スイッチ９ａ及び１３ａ，９ｂ及び１３
ｂ，・・・９ｎ及び１３ｎがオフとされるときには、第
１及び第２の差動増幅器は非動作状態とされて、入力端
子１ａ及び２ａ，１ｂ及び２ｂ，・・・１ｎ及び２ｎか
らの差動入力信号の処理は行なわれないことになるが、
スイッチ９ａ及び１３ａ，９ｂ及び１３ｂ，・・・９ｎ
及び１３ｎの夫々の組は、いずれか１組だけが選択され
てオンとされ、他はオフとされるようになされる。

また、電源＋Ｂの電圧をＶｂとし、トランジスタのベー
ス・エミッタ間電圧をＶＢＥとするとき、電源＋Ｂは、
Ｖｂ＞２ＶＢＥとなるように設定される。

ここで、例えば、入力部３ａのスイッチ９ａ及び１３ａ
がオンとされ、他のスイッチ９ｂ及び１３ｂ，・・・９
ｎ及び１３ｎがオフとされたとすると、入力部３ａの第
１及び第２の差動増幅器のみが動作状態とされる。この
とき、入力端子１ａ及び２ａに供給される作動入力信号
の振幅レベルＶＢＥからＶｂ−ＶＢＥまでの電圧範囲に
あるときには、トランジスタ４ａ，５ａ，６ａ及び７ａ
はすべて能動領域動作状態とされて、トランジスタ４ａ
及び５ａの夫々のコレクタには入力端子１ａに供給され
る入力信号に対して逆相の電圧出力が得られ、トランジ
スタ６ａ及び７ａの夫々のコレクタには入力端子２ａに
供給される入力信号に対して逆相の電圧出力が得られる
。第１の差動入力部を形成するトランジスタ４ａ及び６
ａの夫々のコレクタに得られる互いに逆相の電圧出力は
、トランジスタ１６及び１７のエミッタに、これらのト
ランジスタ１６及び１７により形成されるベース接地形
増幅回路部の入力信号として供給され、トランジスタ１
６及び１７のコレクタに増幅出力が得られる。

この場合、トランジスタ１６及び１７に対する負荷であ
るトランジスタ２２及び２３はカレント・ミラー回路部
を形成しており、増大された利得が得られるものとなつ
ている。また、第２の差動入力部を形成するトランジス
タ５ａ及び７ａの夫々のコレクタに得られる互いに逆相
の電圧出力は、カレント・ミラー回路部を形成するトラ
ンジスタ２２及び２３の夫々のエミッタに供給される。

これにもとずき、トランジスタ２２及び２３を流れる電
流が変化せしめられ、トランジスタ２２及び２３の夫々
のコレクタ電圧が、トランジスタ１６及び１７の夫々の
コレクタに得られる増幅出力と同相の変化をすることに
なる。その結果、トランジスタ１６及び１７の夫々のコ
レクタには、トランジスタ２２及び２３の夫々のコレク
タに得られる電圧変化に、ベース接地形増幅回路部によ
る増幅出力が重畳された如くの、互いに逆相の出力が得
られ、この出力がトランジスタ１７及び２３のコレクタ
から出力段部２４に供給され、出力段部２４でさらに増
幅動作が行われて、出力端子２５に増幅出力信号が得ら
れる。このようにして、入力端子１ａ及び２ａに供給さ
れた作動入力信号にもとずく増幅出力信号が出力端子２
５に得られるのである。

次に、入力端子１ａ及び２ａに供給される差動入力信号
の振幅レベルがＶｂ−ＶＢＥを越える（但し、Ｖｂ以下
）場合には、そのＶｂ−ＶＢＥを越える部分に於いて、
トランジスタ５ａもしくは７ａがカットオフ状態とされ
、トランジスタ５ａ及び７ａで形成される第２の差動入
力部は入力信号に対応した電圧出力を生じない。しかし
、このとき、第１の差動入力部を形成するトランジスタ
４ａ及び６ａは能動領域動作状態にあつて、トランジス
タ４ａ及び６ａの夫々のコレクタには入力信号に対応し
た互いに逆相の電圧出力が得られ、これらがトランジス
タ１６及び１７の夫々で形成されるベース接地形増幅回
路部で増幅されて、トランジスタ１６及び１７の夫々の
コレクタに増幅出力が得られる。そして、この出力がト
ランジスタ１７及び２３のコレクタから出力段部２４に
供給されて、出力端子２５に入力端子１ａ及び２ａに供
給された作動入力信号にもとずく増幅出力信号が得られ
る。また、入力端子１ａ及び２ａに供給される作動入力
信号の振幅レベルがＶＢＥより低くなる（但し、接地電
位以上）場合には、そのＶＢＥより低くなる部分に於い
て、トランジスタ４ａもしくは６ａがカットオフ状態と
され、トランジスタ４ａ及び６ａで形成される第１の差
動入力部は入力信号に対応した電圧出力を生じない。し
かし、このとき、第２の差動入力部を形成するトランジ
スタ５ａ及び７ａは能動領域動作状態にあつて、トラン
ジスタ５ａ及び７ａの夫々のコレクタには入力信号に対
応した互いに逆相の電圧出力が得られ、これらがカレン
ト・ミラー回路部を形成するトランジスタ２２及び２３
のエミッタに供給される。これによりトランジスタ２２
及び２３を流れる電流が変化せしめられ、それらの夫々
のコレクタ、即ち、トランジスタ１６及び１７の夫々の
コレクタに、第２の差動入力部からの電圧出力に応じた
増幅出力が得られ、この出力がトランジスタ１７及び２
３のコレクタから出力段２４に供給されて、出力端子２
５に入力端子１ａ及び２ａに供給された差動入力信号に
もとずく増幅出力信号が得られる。

このようにして、入力端子１ａ及び２ａに供給された差
動入力信号の振幅レベルが、接地電位から電源電位まで
の電圧範囲内にある限り、この入力端子１ａ及び２ａに
供給された差動入力信号に対応した増幅出力信号が、出
力端子２５に得られるのである。

次に、入力部３ｂ，・・・３ｎの夫々のスイッチ９ｂ及
び１３ｂ，・・・９ｎ及び１３ｎのいずれかの組のみが
オンとされた場合にも、そのオンとされたスイッチ９ｂ
及び１３ｂ，・・・９ｎ及び１３ｎのいずれかの組を有
する入力部３ｂ，・・・３ｎが、上述の入力部３ａのス
イッチ９ａ及び１３ａがオンとされた場合と全く同様の
動作を行い、対応する入力端子１ｂ及び２ｂ，・・・１
ｎ及び２ｎのいずれかの対に供給された差動入力信号に
対応する増幅出力信号が出力端子２５に得られる。

従つて、入力部３ａ，３ｂ，・・・３ｎの夫々のスイッ
チ９ａ及び１３ａ，９ｂ及び１３ｂ，・・・９ｎ及び１
３ｎの組を選択的にオンとすることにより、入力段部に
於いて、入力端子１ａ及び２ａ，１ｂ及び２ｂ，・・・
１ｎ及び２ｎの対に供給される差動入力信号のいずれを
も選択的に処理することができ、夫々の場合の入力段部
の出力が出力段部に供給されて、出力端子２５に、入力
端子１ａ及び２ａ，１ｂ及び２ｂ，・・・１ｎ及び２ｎ
の対に供給された複数の差動入力信号のうちの選択され
たものにもとずく増幅出力信号を得ることができること
になる。

入力段部を形成する入力部３ａ，３ｂ，・・・３ｎの夫
々に於ける第１及び第２の差動増幅器は、さらに一対の
入力トランジスタを付加して、入力インピーダンスを高
めるようにした構成とすることができる。第２図は斯か
る場合の構成を、入力部３ａを例にとつて示す。この例
では、入力端子１ａとトランジスタ４ａ及び５ａとの間
に、ベースが入力端子１ａに、コレクタが電源＋Ｂに、
そして、エミッタがトランジスタ４ａのベースに夫々接
続されたＮＰＮトランジスタ２６ａ及びベースが入力端
子１ａに、コレクタが接地部に、そして、エミッタがト
ランジスタ５ａのベースに夫々接続されたＰＮＰトラン
ジスタ２７ａが設けられ、また、入力端子２ａとトラン
ジスタ６ａ及び７ａとの間に、ベースが入力端子２ａに
、コレクタが電源＋Ｂに、そして、エミッタがトランジ
スタ６ａのベースに夫々接続されたＮＰＮトランジスタ
２８ａ及びベースが入力端子２ａに、コレクタが接地部
に、そして、エミッタがトランジスタ７ａのベースに夫
々接続されたＰＮＰトランジスタ２９ａが設けられて、
第１の差動増幅器がトランジスタ４ａ，６ａ，２６ａ及
び２８ａを含んで形成され、第２の差動増幅器がトラン
ジスタ５ａ，７ａ，２７ａ及び２９ａを含んで形成され
る。これにより、入力端子１ａ及び２ａから見た入力イ
ンピーダンスは一段と高められたものとされる。

入力部３ｂ，・・・３ｎに於ける第１及び第２の差動増
幅器も夫々第２図の例と同様の構成とされ、また、この
場合、電源＋ＢはＶｂ＞４ＶＢＥとなるように設定され
る。

上述の第１図及び第２図に示される例は、入力段部が、
そこで適正な処理がされ得る入力信号の振幅レベル範囲
として全電源電圧範囲を利用することができるものとさ
れており、また、各入力端子に夫々のベースが共通に接
続された第１及び第２の差動増幅器を形成する２つのト
ランジスタが相補関係をなしているので、各入力端子を
流れる入力バイアス電流が極めて低減されたものとなつ
ていて、極めて使い易い演算増幅回路とされている。

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、夫々が差動増幅器を形成するトランジスタの組を
内蔵し、選択切換えられ得る複数の入力部を備えた入力
段部が配され、これにいずれの入力部が選択された場合
に対しても共通な出力段部が接続されて構成されており
、このような本発明に係る演算増幅回路によれば、比較
的簡単な構成のもとに、複数種の入力信号の夫々にもと
ずく増幅出力信号のいずれをも、切換スイッチを操作す
ることにより、共通の出力段部を介して選択的に得るこ
とができ、極めて便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る演算増幅回路の一例を示す接続図
、第２図は本発明に係る演算増幅回路の他の例の部分を
示す接続図である。 図中、１ａ　１ｂ・・・１ｎ及び２ａ　２ｂ・・・２ｎ
は夫々入力端子、３ａ　３ｂ・・・３ｎは夫々入力部、
４ａ　４ｂ・・・４ｎ，６ａ　６ｂ・・・６ｎ，２６ａ
及び２８ａは差動増幅器を構成するＮＰＮトランジスタ
、５ａ　５ｂ・・・５ｎ，７ａ　７ｂ・・・７ｎ，２７
ａ及び２９ａは作動増幅器を構成するＰＮＰトランジス
タ、９ａ　９ｂ・・・９ｎ及び１３ａ　１３ｂ・・・１
３ｎは夫々スイッチ、１６及び１７は夫々ベース接地形
増幅回路部を形成するＰＮＰトランジスタ、２４は出力
段部、２５は出力端子である。 代理人　弁理士　神原貞■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 対をなすインピーダンス素子が配され、該インピーダン
   ス素子を負荷として差動増幅器を構成するトランジスタ
   の組が複数組上記インピーダンス素子に対して並列に接
   続され、上記複数のトランジスタの組に個別に入力信号
   が供給され得るようになされるとともに、上記複数のト
   ランジスタの組のうちの１つが選択的に動作状態をとる
   ようになされた差動入力回路部と、上記複数のトランジ
   スタの組の夫々の出力端に共通に接続されたトランジス
   タで形成された一対のベース接地形増幅回路部とを有す
   る入力段部を具備し、上記一対のベース設置形増幅回路
   部の一方の出力端に出力段部が設■されて構成された演
   算増幅回路。