JPS5990413A - 増幅器 - 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】 産業上の利用分野 この発明は増幅器、特に回路を低電圧駆動する際に用い
て好適な増幅器に関する。

背景技術とその問題点 斯の種増幅器として例えば第１図に示す様なものが従来
提案きれている。即ち、第１図において、差動増幅回路
を構成するトランジスタ（１）及び（２）が設けられ、
これらトランジスタ（１）及び（２）の各エミッタが共
通接続され、定電流源（３）を介して正の電源端子子Ｂ
に接続される。また、トランジスタ（１）のコレクタが
トランジスタ（４）のコレクターエミツタ路を介して接
地され、−力、トランジスタ（２）のコレクタがトラン
ジスタ（４）のペースに接続されると共に、このトラン
ジスタ（４）と共にカレントミラー回路を構成するダイ
オードｉ５）を介して接地される。

又、トランジスタ（１）及び（２）の各ペースは、夫々
これらとダーリントン接続構成とされるトランジスタ（
６）及び（力の各エミッタに接続される。またトランジ
スタ（６）のペースが入力端子（８）に接続されると共
にコレクタが接地され、トランジスタ（力のペースが入
力端子（９）に接続されると共にコレクタが接地される
。そして、トランジスタ（１）のコレクタ側よシ出力端
子（１０）が取り出される。

いま、入力端子（８）及び（９）より入力された信号は
、夫々トランジスタ（６）及び（力を介してトランクス
タ（１）及び（２）に供給され、出力端子（１０）よシ
差動出力信号として取シ出される。そして、一般にＮＰ
Ｎ形のトランジスタのペース−エミッタ間電圧は、ＰＮ
Ｐ形トシトランスタのペース−エミッタ間電圧より大き
いため、ダーリントン接続のトラン・ゾスタ（６）及び
（７）がない場合には、通常ＩＣ回路等ではＮＰＮ形の
トランジスタのコレクタとべ一ヌを相互接続して構成さ
れているダイオード責５）のペース−エミッタ間電圧に
よシトランジスタ（２）が飽和状態となり、動作しなく
なる。従って、トランジスタ（１）及び（２）に対して
トランジスタ（６）及び（力をダーリントン接続シ、ト
ランジスタ（２）のコレクターエミッタ間電圧を確保し
、入力信号が零でもトランジスタ（２）が動作できる様
にしている。つ壕シ、トランジスタ（１）のエミッタの
電位は入力端子（８）側又は接地側に接続された時、ト
ランジスタ（６）のペース−エミッタ間電圧にトランジ
スタ（１）のペース−エミッタ間電圧を加算した値と々
す、トランジスタ（２）のコレクターエミッタ間電圧と
して、上述のトランジスタ（６）及び（１）の各ペース
ーエミッタ間電圧の和からダイオード（５）のペース−
エミッタ間箱圧を差引いた値を確保し、トランジスタ（
２）が４ｊｈ作できる様にしている。

ところが、第１図のごとき回路構成において、その動作
可能電圧に着目して見ると、その電圧は入力信号が零の
時においてもトランジスタ（６）及び（１）の各ペース
ーエミッタ間電圧の和に定電流源（３）における電圧を
加算した飴と々る。例えば、今トランジスタ（６）及び
（１）の各ペースーエミッタ間電圧を夫々０．６Ｖとし
、定電流源（３）における電圧を０．２Ｖとすると、１
．．４Ｖの動作可能電圧となる。従って、第１図の回路
の場合、この１．４ｖ以下の電圧ではもはや動作不可能
となる。

発明の目的 この発明は斯る点に鑑み、従来に比し、低電圧駆動が可
能な増幅器を提供するものである。

発明の概要 この発明では入力信号が供給される差動増幅回路と、第
１及び第２の半導体素子からなり、上記差動増幅回路の
出力信号が上記第２の半導体素子に供給されるカレント
ミラー回路と、このカレントミラー回路に縦続接続され
出力信号が取り出されるレベルシフト回路と、上記差動
増幅回路及びカレントミラー回路にノ々イアス用の電流
を供給する複数個の定電流源とを備え、上記第１及び第
２の半導体素子を流れる電流又はこれら第１及び第２の
半導体素子の電流系路に夫々間された定電流源の′市、
流を所定比に設定することにより低電圧駆動が可能とガ
る。

実施例 以下、この発明の一実施例を第２図及び第３図に基づい
て詳しく説明する。

第２図はこの発明の第１実施例を示すもので、同図にお
いて、差動増幅回路を構成するトランジスタ０υ及び（
１２）を設け、これらのトランジスタ０１）及び（１２
１の各ペースを夫々入力端子０３）及び圓に接続すると
共に、トランジスタαυのコレクタを接地し、トランジ
スタ（１２）のコレクタをカレントミラー回路のトラン
ジスタ（１５１のコレクターエミツタ路を介して接地す
る。又、トランジスタａ暖のペースをこのトランジスタ
（１５１とカレントミラー回路を構成するダイオード（
１６）を介して接地すると共に、レベルシフト用の抵抗
器（１７）を介してトランジスタ（国のペースに接続す
る。そして、トランジスタ（１５１のコレクタをトラン
ジスタ（１８）のエミッタに接続し、トランジスタＱ８
）のコレクタ仙１より出力端子（１９１を取り出すよう
にする。又、定電流源回路を構成するダイオード責２０
）とトランジスタ（２υ、　（２２１及び（２３）を設
け、ダイオード（２１のアノード側及びトランジスタ（
２１）〜１２３）の各エミッタ側を正の電源端子子Ｂに
接続し、ダイオード（叫のカソード側及びトランジスタ
ｅυ〜（２３）の各ペース側を共通接続して、図示せず
もバイアス源に接続する。また、トランジスタｅυのコ
レクタをトランジスタ（１１）及びα４の各エミッタの
接続点に接続し、トランジスタ（２りのコレクタを抵抗
器０７）及びトランジスタ（ＩＩのペースの接続点に接
続し、トランジスタ（ハ）のコレクタをトランジスタ（
＋８１のコレクタと出力端子Ｈの接続点に接続する。

今、定電流源回路を構成するダイオード（イ）に流れる
電流をｉｏとすれば、トランジスタ（２１）〜（ハ）に
もこれと略々等価な電流が流れ、例えばトランジスタ（
２υ、　（２２）及び（靭に流れる電流を夫々ｆ１　、
　ｉａ及び１４とすると、これらはｉｏ＃　ｉｌ　＝　
ｉａ　＝　ｉ４の関係となる。この状態において、入力
端子（Ｉ３）及びＩ間に差相入力信号■ｃが入力される
と、との差相入力伯号ＶＣはトランジスタ（１υ及び（
１２１のペースに供給され、次式で表わされるような信
号となる。

１１′ ＶＣ＝ＶＢＥ１−ＶＢＤ２＝ＶＴＱｎ−＝　　　＋＋・
＋・＋＋＋＋＋・＋・（ｔ）＋ま ただし、上記（１）式ニオイテ、ＶＢＥｌ、　、　ＶＢ
Ｅ２　ハ夫夫トランジスタ（１，１）　、　ａ７Ｊのペ
ース−エミッタ間電圧、り（ＩＩ）　、　（１２１のコ
レクタ電流である。従って、この時トランジスタ（１カ
のコレクタ電流１２は次式のごとく表わされる。

そしてこの電流１２はトランジスタ（１句のコレクタ側
に流れる。又、このトランジスタ（１５１はダイオード
（１６）とカレントミラー回路を構成しており、ダイオ
ード（１６）には定電流源としてのトランジスタ（２２
よシミ流ｉ３が流れている。そこで、この時にトランジ
スタ（１■に流れる電流ｉ３′をダイオード（１６１に
流れる電流ｉ３の１．５倍、っまりｉ　３’−１，５＋
　３となる様に構成する（例えばそのエミツタ面積比を
考慮する）ことにより、トランジスタ０稀には電流ｉａ
’−ｉ２が流れる。また、このトランジスタ（＋８１に
は宇宙５流源としてのトランジスタ（２四より電流ｉ４
が流れている。

従って、出力端子叫には次式で表わされる様な出力電流
！ｏｕｔが取り出される。

ｊｏｕｔ　＝　１４−（ｉ３’　−ｉ２　）＝ｉ４＋　
１２−４３’　・叫（３）そして、上述よりｉ３’−１
，５ｉａ　＝　１．５　ｉｎ　＋　ｉ４　＝ＩＯである
から上記（３）式は次式のごとくなる。

・・・・・・・・・・・・・・・（４）そして、ＶＣ＝
Ｏの時トランジスタ（１２）のコレクタ電流１２は上記
（２）式より次のようになる。

０ ．２＝　　　　　　＝１　、。

１□。ｘｐ（０）　　２　　　　　　°°°°゛°°°
°°°°゛°（５）従って、この時出力端子０ＣｊＩＫ
　得られる出力電流ｊｏｕｔは上記（４）式より次のよ
うになる。

１ｏｕｔ　＝　２　ｉｏ　　０．５　ｉｏ　＝　０　　
　−−−　（６）従って、出力端子α樟には、入力端子
（１３）及び（１４）に印加される差相入力信号が零の
時は出力電流も零となって何等出力は得られないが、成
る差相入力信号が入ってくれば、それに相当した電流が
増幅されて取υ出され、ｎ＋望の出力が得られることに
なる。

次に同相入力即ち入力端子（１３）と接地間又は入力端
子（１４）と接地間について考えて見ると、今入力端子
（１３）及び圓が共に接地されている場合、トランジス
タ（１印のペース電圧ｖＢは次式のごとくなる。

ＶＢ　＝　ＶＦ　十Ｒ−ｉ　３　　　　　　　・・・曲
面・・・・・・・・曲・（力但し、上記（７）式におい
てＶＦはダイオード（１６）の順方向降下電圧、Ｒは抵
抗器（１７）の抵抗値である。又、トランジスタ（ｌ印
のエミッタ電圧ＶＥ、は、そのペース−エミッタ間電圧
をＶＢＥ８とすると、次式で表わされる。

ｖＥ＝ｖＢ−ｖＢＥ８＝ｖＦ−ｖＢＥ８＋ｆＬ−ｉａ　
　曲−−−−−（８）ソシテ、ココテＶＦ＝ＶＢＥｓ　
ｆ、９ルカラＶＥ＝Ｒ−ｉａとなる。

又トランジスタ（ｌ′ＩＪのエミッタ電圧は、この場合
そのペースが接地されているので、自己のペース−エミ
ッタ間重圧ＶＢＥ２と等価となり、一方トランジスタ（
１カのコレクターエミッタ間筆圧ＶＣＥ２は次式％式％ （９） 便って、ここでトランジスタ０３及び（１５）のコレク
タ飽和電圧を夫々ＶＣＥ２（Ｓ）　、　ＶＣＥ５（Ｓ）
とすれは）ＶＣＥ２　＞　ＶＣＥ２（Ｓ）又ｉ、ｌ：Ｖ
ｃＥｓ　＝ＶＥ＝Ｒ−ｉａ　＞ＶＣＥ５となる様に抵抗
器（１７）の抵抗値Ｒとトランジスタ（２２１を流れる
ｔ　ｆＭ　ｉ　ａを設定すれば、この第２図の回路は入
力信号がＯ■から正常に動作することができることにな
る。

との時の動作可能電圧は、ダイオード（１６）として使
用されるトランジスタのペース−エミッタ間電圧に、抵
抗器（１ηにおける降下電圧とトランジスタ＠のコレク
ターエミッタ間電圧を加算した仙で略略決定され、例え
ば今ダイオー１責１Ｇ）のペースーエミッタ間電圧を０
７■、抵抗器α力における降下電圧を０．２Ｖ、そして
トランジスタ（２２１のコレクターエミッタ間電圧を０
．２■とすると、１．ＩＶとなる。そしてトランジスタ
ＯＤのペース−エミッタ間官、圧を０、ｂｖ、　　）ラ
ンジスタ（２υのコレクターエミッタ間電圧を０．２ｖ
とすると、１．ＩＶ−０，６Ｖ−０，２Ｖ＝０．３Ｖｔ
での直流レベルは動作可能であることが解る。つまり、
第１図の回路は、実質的に電源電圧が１．４ｖでも入力
信号が０■でもはや動作不再能になるも、本回路では電
源電圧が１．１ｖと低いにも拘らず、尚０．３Ｖ［直流
レベル）の入力信号が入っても、それだけ余裕をもって
動作できるわけである。

この様に本実施例では、カレントミラー回路を構成する
ダイオード（１６）及びトランジスタ（１５１の電流比
を１　：　１．５に設定し、定電流源としてのトラン・
ゾスタ（２２１、（２四の電流比を１：ｌ（ダイオード
（２（ＩＩ、　　）ランノスタ（２１）の電流比も１：
１）に設定し、入力信号が零でもトランジスタ０．２１
及び０！９を動作できるようになすことにより、従来回
路に比し、低い電圧での動作が可能となる。

第３図はこの発明の第２実施例を示すもので、ここでは
第２図のトランジスタの導電１形をＮＰＮ形のものはＰ
ＮＰ形に、ＰＮＰ形のものはＮＰＮ形に置換した場合で
ある。従って、対応する部分には同一符号を付して示す
。そしてこの場合の電流設定は、ダイオード責１６）及
びトランジスタ（１，５’）の電流系路に挿入された定
電流源用のトランジスタ（２２’）及び（２３’）の電
流比を１　：　１．５と設定し、ダイオード（１６）と
トランジスタ（１５’）の電流比を１：１に設定する。

この様な設定によっても第２図と略々同様の作用効果が
得られる。

発明の効果 上述のととくこ０発明によれば、入力信号が供給される
差動増幅回路と、第１及び第２の半導体素子からなり、
上記差動増幅回路の出力信号が上記第２の半導体系子に
供給きれるカレントミラー回路と、このカレントミラー
回路にａｌ：続接続をれ出力信号が取シ出されるレベル
シフト回路と、上記差動増幅回路及びカレントミラー回
路にバイアス用の電流を供給する複数個の定宿、流源と
を備え、少くとも上記第１及び第２の半導体素子を流れ
る電流又はこれら第１及び第２の半導体素子の電流糸路
に夫々配された定電流源の電流を所定比に設定する様に
したので、従来回路に比し低い電圧での動作が可能とな
シ、ポータプル機器等に用いて極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来回路の一例を示す接続図、第２図はこの発
明の一実施例を示す接続図、第３図はこの発明の他の実
施例を示す接続図である。 （１υ−＋２）　、　（１５）　−Ｑ印、　（２１）　
、　＋２功、轍はトランジスタ、（１６）　、　（２０
はダイオード、ａ′０は抵抗器である。 第２図 第３図 手続補正書 昭和５８年　４月１５　日 １、事件の表示 昭和５７年特許願第２００２３６　　号２、発明の名称
　増幅器 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称（２１
８）　　ソニー株式会社 代表取締役　大　賀　典雄 ４、代　理　人　東京都新宿区西新宿１丁目８番１号（
新宿ビル）置東京（０３）３４３−５８２１　（代表）
（３３８Ｂ）　　弁理士　伊　　　　藤　　　　貞５、
補正命令の日付　　　昭和　　年　　月　　日６、補正
により増加する発明の数 ７、補正の対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄８、
補正の内容 （１）明細書中、第１０ｉ１行ノｒＶＦ＝　ＶＢＥ８　
Ｊ　ヲ「ＶＦ　”−ＶＢＥ８　Ｊと訂正する。 （２）同、第１１負１６〜１７行の「スタ（２２１・・
・Ｇｌ）Ｊを「スタ（２１）　、　（２２＋　、　（２
３＋の電流比を］：ＧＩＪと訂正する。 （３）同、第１２負６行の「α面の後に「、大刀差動ト
ランジスタａｓ、ｒＡ」を加入する。 （４）同、同頁７〜９行の「（２６・・・設定する。」
をｒ（２ｊ、（２％、（２ｈ電流比を１　：　１．５　
：　１と設定し、」と訂正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号が供給される差動増幅回路と、第１及び第２の
   半導体素子からなり、上記差動増幅回路の出力信号が上
   記第２の半導体素子に供給されるカレントミラー回路と
   、該カレントミラー回路に縦続接続され、出力信号が取
   り出されるレベルシフト回路と、上記差動増幅回路及び
   カレントミラー回路にバイヤス用の電流を供給する複数
   個の定電流源とを備え、少くとも上記第１及び第２の半
   導体素子を流れる電流又は上記第１及び第２の半導体素
   子の電流系路に夫々配された定電流源の電流を所定比に
   設定したことを特徴とする増幅器。