JPS5999808A - 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】 （イ）技術分野 本発明は、低電圧で動作する増幅回路に関するもので、
特にアイドリンク電流が安定で、ＩＣ（集積回路）化が
容易なり級増幅回路に関するも　　　　　　　１のであ
る。

（ロ）　技術のバ景 低電圧で動作する増幅回路とし７ては、第１図に示す如
きＡ級増幅回路が従来多用されている。第１図の増幅回
路は、エミッタが共通に定電流トランジスタ（１）に接
続されて差動増幅動作を行う第１及び第２トランジスタ
（２）及び（３）と、前記第１トランジスタ（２）のコ
レクタ電流を反転して取り出すダイオード（４）と第１
出力トランジスタ（５）とから成る電流ミラー回路と、
前記第２トランジスタ（３）のコレクタ電流を反転して
取り出すダイオード（６）と第２出力トランジスタ（７
）とから成る電流ミラー回路と、前記第２出力トランジ
スタ（７）のコレクタ′市流を反転するダイオード（８
）と第３出力トランジスタ（９）とから成る電流ミラー
回路とによって構成されている。このＡ級増幅回路は、
Ｖ、、＋２Ｖ、、ア中１．１■（ただし、■□はトラン
ジスタのベース・エミッタ間立上り電圧、Ｖｃ　ｇはト
ランジスタのコレクタ・エミッタ間飽和電圧）程度の低
′屯圧で正常動作を行い得るので、低電圧電源を使用す
る機器に利用出来るという利点を有する。一方、第１図
のＡ級増幅回路においては、定電流トランジスタ（１）
に流れる電流を１゜とすると、無信号時における第１及
び第２トランジスタ（２）及び（３）のコレクタ電流が
それぞれＬとなり、電流ミラー作用により第１乃至第３
出力）・ランジスタ（５）乃至（９）のコレクタ電流も
具となるので、−アイドリンク電流が具となる。

２ また大入力信号時に第１トランジスタ（２）がオン、第
２トランジスタ（３）がオフとなり、前記第１トランジ
スタ（２）のコレクタ電流が１０となる為に、第１出力
トランジスタ（５）に最大出力電流丁。が流れる。

従って、第１図のＡ級増幅回路は、アイドリンク電流の
２倍程度の最大出力電流しか得られないものであり、最
大出力電流を増大させる為に、定電流トランジスタ（１
）に流れる電流■。を増加させると、アイドリング電流
も大きくなってしまい、損失が犬となるという欠点を有
するものであった。

また、第１図のＡ級増幅回路の欠点を改良したものとし
て、第２図の如きＢ級増幅回路も従来提案されている。

このＢ級増幅回路は、エミッタが共通に定電流トランジ
スタ００）に接続されて差動増幅動作を行う第１及び第
２トランジスタｆｉｌｌ及び０渇と、該第１及び第２ト
ランジスタ旧）及びＯｚのコレクタに接続されたトラン
ジスタ０階とダイオード０滲とから成る電流ミラー回路
（ハ）と、前記第１トランジスタｑυのコレクタにベー
スが接続された駆動トランジスタＩＪに）と、プツシ、
−プル接続されたＮＰＮ型の第１出力トランジスタ０７
）及びＰ　Ｎ　Ｐ型の第２出力トランジスタ（１８１と
、前記第１及び第２出力トランジスタ（１７）及び（１
８１のベース間に接続された第１及び第２タ゛イオード
０１及び（イ）と前記定電流トランジスタ（１０）とベ
ース及びエミッタが共通接続された定電流トランジスタ
（２ｍ）とによって構成されており、入力端子（２つに
印加される信号を、第１及び第２トランジスタ０Ｄ及び
（１２）で差動増幅した後、第１及び第２出力トランジ
スタ０７）及び０＆によりプノンープル増幅するもので
ある。しかして、第２図のＢ級増幅回路は、定電流トラ
ンジスタ（１０）及びＱυに流れる電流を１゜とすれば
、第１及び第２出力トランジスタａη及び（国に流れる
アイドリンク電流も■。となる。一方、正の大信号入力
時には、第１トランジスタ（１１）がオン、第２トラン
ジスタ（１２＋がオフとなるから、前記第１トランジス
タ（１１）のコレクタ電流が１゜となり、駆動トランジ
スタ（ｌｆｉ）のベース電流モＩ。

どなる。その為、前記駆動トランジスタ（β６）のコレ
クタ電流はβ＋、ｒｏ（ただし、β、はＰＮＰ　）ラン
ジスタの電流増幅率）となり、第１出力トランジスタＱ
７）に流れる電流は、β２（β１１）ＩＯＣただし、β
。

はＮＰＮ）ランジスタの電流増幅率）となり、大きな最
大出力電流を得ることが出来る。従って、第２図のＢ級
増幅回路は、アイドリンク電流を小さく、最大出力電流
を大きくすることが出来るという利点を有する。

しかしながら、第２図のＢ級増幅回路は、大きな動作電
圧を必要とするという欠点を有する。すなわち、このＢ
級増幅回路は、最低２ｖ□−１−２■。

キ１．８ｖの動作電圧を必要とし、出力のダイナミック
レンジを考慮すると、３■程度の低電圧電源を使用する
機器に用いることが出来ないという欠点を有する。

（ハ）発明の要点 本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、エミッタと
ベースが共通接続された第１及び第２トランジスタと、
エミッタとベースが共通接続された第３及び第４トラン
ジスタとを用いて差動増幅回路を構成し、前記第１及び
第４トランジスタのコレクタ差電流を第１電流ミラー回
路を用いて取り出すとともに、前記第２及び第３トラン
ジスタのコレクタ差電流を第２電流ミラー回路を用いて
取り出し、前記第２電流ミラー回路から取り出される差
電流を第１出力トランジスタで増幅し、前記第１電流ミ
ラー回路から取り出される差電流を第２出力トランジス
タで増幅し、前記第１出力トランジスタの出力電流を出
力端子に供給するとともに、第２出力トランジスタの出
力電流を第３電流ミラー回路を介して前記出力端子に供
給する様にして、低電圧で動作（−１しかもアイドリン
ク電流を増大させることなく、大きな最大出力電流を得
ることの出来る増幅回路を提供せんとするものである。

に）実施例 第３図は、本発明の一実施例を示すもので、α脅及びＣ
２４）はエミッタとベースが共通接続された第１及び第
２トランジスタ、（ハ）及び（１！！６）は同じ（エミ
ッタとベースが共通接続された第３及び第４トランジス
タ、（２７）は前記第１乃至第４トランジスタ（ハ）乃
至Ｉ２（υの共通接続されたエミッタにコレクタが接続
された定′電流トランジスタ、■は前記第１トランジス
タ（ハ）のコレクタに接続されたダイオード接続型の第
５トランジスタ（ハ）と前記第４トランジスタ（２６）
のコレクタに接続されるとともに前記第５トランジスタ
（２９）と電流ミラー関係に接続された第６トランジス
タ（３０）とから成る第１電流ミラー回路、倶は前記第
３トランジスタ（ハ）のコレクタに接続されたダイオ−
ド接続型の第７トランジスタＣ３ツと前記第２トランジ
スタ（２４＋のコレクタに接続されるとともに、前記第
７トランジスタ０４と電流ミラー関係に接続された第８
トランジスタＱとから成る第２電流ミラー回路、臼）は
ベースが前記第２トランジスタ（２４＋のコレクタに接
続された第１出力トランジスタ、ぐ（狙′よ、ベースが
前記第４トランジスタ（イ）のコレクタに接続された第
２出力トランジスタ、≠）はダイオ−ド接続型の第９）
ランジスタＣ３７）と該第９トランジスタ（３１）と電
流ミラー関係に接続された第３出力トランジスタｃ剋と
から成る第３電流ミラー回路、及び（３９）は前記第１
及び第３出力トランジスタ出）及び（９）のコレクタ共
通接続点に接続された出力端子である。

次に動作を説明する。入力端子（４（やに入力信号が印
加されない無信号時におし・て、定電（ＡＬ　トランジ
スタ（２７）のコレクタ電流を１゜とすれば、第１乃至
電流が流れる。しかして、第５乃至第８トランジスタｃ
！■乃至α勺のコレクタ電流を１゜７、ベース電流をク
タ電流が流れると、前記第５トランジスタ（２噂のコレ
クタ電流Ｉｃ＋は、 （ただし、夙はＰＮＰトランジスタの 電流増幅率） となる。従って、第４トランジスタ（至）のコレクタと
の差電流■８は、第（１）式より、 となる。前記差電流■８は、更に第２出力トランジスタ
０■で増幅されるから、前記第２出力トランジスタＣ３
ωのコレクタ電流Ｉｅ２は、 （ただし、為）１） となる。また、前記第３トランジスタ（２５）にしのコ
レクタ電流が流れると、前記第７トランジスタ鰻にも第
（１）式のコレクタ電流が流れ、前記第２トランジスタ
（２）のコレクタ電流と前記第８トランジスタ（ハ）の
コレクタ電流との間に、第（２）式で示される差電流■
、が発生する。その為、第１出力トランジスタ（３４）
のコレクタに、第（３）式で示されるコレクタ電流Ｉｃ
２が発生ずる。更に、前記第２出力ｌ・ランジスタし３
９のコレクタ電流’ｃ２は、ミラー比が１の第３屯流ミ
ラー回路（２））で反転される為、第３出力て、第３図
の増幅回路は、ｂのアイドリンク電流を有する増幅回路
となる。

次に、入力端子（４（〃に正の大入力信号が印加される
と、第１及び第２トランジスタ徹及び関がオンとなり、
第３及び第４トう／ジスタ（２５）及び（２６）がオフ
となって前記第１及び第２トう／ジスター及びＣａのコ
レクタにそれぞれｂのコレクタ電流が流れる。しかして
、第３トランジスタ（２５）がオフの為、第７及び第８
トランジスタｃ３２１及び缶もオフとなり、第２トラン
ジスタ（２旬のコレクタ電流はすべて第１出力トランジ
ス２６勺のベース電流によって供給され、その結果、Ａ
ｉＪ記第１出力トランジスタ…）のコ第１トランジスタ
Ｃ；ａのコレクタ電流具に応じて第５及び第６トランジ
スタイ）ノ及びＣ（（ηのコレクタ電流もしとなるが、
第４トランジスタ（支））がオフである為、第２出力ト
ランジスタ４３５１もオフとなり、第３出力トランジス
タ（襖もオフとなる。

また、入力端子ｔ４Ｌｌ）に負の大入力信号が印加され
ると、第３及び第４トランジスタ０５）及び１６）のコ
レクタにそれぞれ月のコレクタ電流が流れ、第１及び第
２１−ランジスタ（２（８）及び１２４）がオフとなる
、しかして、第１トランジスタ（ハ）がオフσ）為、第
５及び第６トランジスタＣ２９）及び測もオフとなり、
第４トランジスタ（２６）のコレクタ電流はすべて第２
出力トランジスタ（３５）のベース電流によって供給さ
れ、その結果、前記第２出力トランジスタ（３！′ｉ）
のコレクタコレクタにも＾■ｏのコレクタ電流が流れ、
これが最大出力電流となる。

従って、第３図の増幅回路は、アイドリンク電流の大き
さに関係なく大きな最大出力電流を得ることが出来る。

更に、第３図の増幅回路は、Ｖ、、＋２ＶＣ１中１．Ｉ
　Ｖの動作電圧で正常に動作するので、３Ｖ程度の低電
圧電源を使用する機器にも利用出来る。

第４図は、本発明の別の実施例を示すもので、第３図の
第５トランジスタ（２卸とエミッタとベースがそれぞれ
共通接続された第１及び第２ダミートランジスタ（，１
１１及び（４１）と、第７トランジスタ（功とエミ・り
とベースがそ才］ぞれ共通接続された第３及び第４グミ
−トランジスタ（４２）及び（４りを備える点が異るだ
けで、その他の部分は第３図と同一に付、同一の図番を
付して説明を省略する。し２か１〜′Ｃ１第４図におし
・では、定電流トランジスタＣ力の：ルクタ電流を１゜
とすると、無信号時において、第４トランジスタＵ６１
のコレクタ電流払と第６トランジスタゆ〃のコレクタ電
流ＩＣ！　’との差電流１８′は、となり、第２出カド
ランジスタロ５）のコレクタ電流Ｉｃ、は、 となる。また、同様の計算を行なえば、第１出力］・ジ
ンジスタイ・１）のコレクタ電流も■。となる。

従って、第４図の如く、第１乃至第４ダミー　１−ラン
ジスタ（４（ｐ乃至（４Ａを設ければ、定電流トランジ
スタ０ｎのコレクタ電流を犬とすること無く、所望の大
きさのアイドリンク電流を得ることが出来るので、第１
乃至第４トランジスタ（２３）乃至ＩＪＩ（ｉ）から成
る差動増幅回路の利得を不必要に増大させることなく、
クロスオーバー歪の改善が旧れ、安定でかつφの少い増
幅回路を提供出来る。

第４図におけるダミートランジスタの数をｎとすれば、
第（２）式は、 といウ一般式で表わすことが出来、同様に、第（３）式
も、 という一般式で表わすことが出来る。従って、ダミート
ランジスタの数［１と定電流トランジスタ（２）のコレ
クタ電流■。とを選択−することにより、自由にアイド
リング電流を設定出来、回路設訂が容易になるという利
点を有する。

（ホ）効果 以−ト述べた如く、本発明に依れば、安定でかつ最適な
ア・イドリング電流が得られるので、クロスオー・く−
歪の低減を計ることが出来る等の利点を角する。また本
発明に依れば、出力トランジスタを１３級で動作させる
ことが出来るので、アイドリングｉｊｉ、流を少く、最
大出力″電流を大きくすることが出来るという利点を有
する。更に本発明に依れば、増幅回路の動作電圧が低い
ので、低電源電圧の機器に利用″することか出来る等、
多くの利点を有する漫れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の増幅回路を示す回略図、第
３図は本発明の一実施例を示す回路図、第４図は本発明
の別の実施例を示す回路図である。 主な図番の説明 （２３１（２）（２５）（２６１・・・第１乃至第４ト
ランジスタ、　け・・・定電流トランジスタ、　卵惧）
観）・・・第１乃至第３電流ミラー回路、　（３ａ　ｔ
３５１　Ｃ’Ａ・・・第１乃至第３出力トランジスタ。 代理人　弁理士　　佐　野　静　尖−゛シＨ３１ｂ＋　
　　　　　　　　第２図第１１１４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　エミッタとベースが共通接続された第１及び
   第２トランジスタと、エミッタとベースが共通接続され
   た第３及び第４トランジスタと、前記第１　乃至第４　
   トランジスタのエミッタに共通に接続された定電流源と
   、Ａｆｊ記第１トランジスタのコレクタに入力側が、前
   記第４トランジスタのコレクタに出力側が接続された第
   １電流ミラー回路と、前記第３　トランジスタのコレク
   タに入力側が、前記第２トランジスタのコレクタに出力
   側が接続された第２’ｌｌｆ流ミラー回路と、前記第２
   トランジスタのコレクタ電流と前記第２電流ミラー回路
   の出力電流との差電流を増幅する第１出力トランジスタ
   と、前記第４トランジスタのコレクタ電流と前記第１電
   流ミラー回路の出力電流との差電流を増幅する第２出力
   ｌ・ランジスタと、該第２出力トランジスタの出力電流
   を反転する第３電流ミ、ラー回路とから成り、前記第１
   出力トランジスタの出力端と前記第３電流ミラー回路の
   出力端とを共通接続して出力端子と成した増幅回路。