JPS60134506A - 差動増幅器 - Google Patents
差動増幅器Info
- Publication number
- JPS60134506A JPS60134506A JP58242992A JP24299283A JPS60134506A JP S60134506 A JPS60134506 A JP S60134506A JP 58242992 A JP58242992 A JP 58242992A JP 24299283 A JP24299283 A JP 24299283A JP S60134506 A JPS60134506 A JP S60134506A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- potential
- current
- transistors
- terminal
- collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/4508—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45085—Long tailed pairs
- H03F3/45094—Folded cascode stages
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、直流レベルシフト１９能を持つｆｒ差動増
幅器に関する。
幅器に関する。
半導体電子回路では、その規模の拡大の必要性から、集
積化が常識となっている〇 個別部品による回路を集積回路化する場合に問題となる
点の一つに、回路間の結合がある。
積化が常識となっている〇 個別部品による回路を集積回路化する場合に問題となる
点の一つに、回路間の結合がある。
個別部品による回路では、回路間の結合は直流結合より
も交流結合が多く用いられるので、回路間の信号レベル
と交流負荷を考慮に入れて結合回路を設計する。
も交流結合が多く用いられるので、回路間の信号レベル
と交流負荷を考慮に入れて結合回路を設計する。
しかし、交流結合は、結合容量を必要とする斤め、容量
素子が割高となる集積回路では、椿力排除され、主に直
流結合が用いられる。
素子が割高となる集積回路では、椿力排除され、主に直
流結合が用いられる。
そのため、回路設計上、回路間の結合の際Ｋ、双方の回
路の直流レベルの整合が重要圧なってぐる。
路の直流レベルの整合が重要圧なってぐる。
もちろん、回路間の直流動作条件に加えて、交流動作条
件も、個別部品による回路と同様に重要である。
件も、個別部品による回路と同様に重要である。
この交流動作と直流動作の双方を同時に満足する設計を
干ることは、困難な場合がある。その場合、一つの方法
はその結合部分を交流結合とすることである。すなわち
内部に結合容量を設けて、直流的に回路を分離すること
釦なる、この時、交流的に低い結合インピーダンスが要
求されると、特に低周波では、容量を内部忙形成できな
くなる。
干ることは、困難な場合がある。その場合、一つの方法
はその結合部分を交流結合とすることである。すなわち
内部に結合容量を設けて、直流的に回路を分離すること
釦なる、この時、交流的に低い結合インピーダンスが要
求されると、特に低周波では、容量を内部忙形成できな
くなる。
そうすると、外部に容量を付加することになるが入力と
出力の端子が少なくとも計２個増加してしまう。これは
、集積回路素子自体のコストアンプと、外付は部品の点
数増加によるコストアンプを招き、望ましくない。
出力の端子が少なくとも計２個増加してしまう。これは
、集積回路素子自体のコストアンプと、外付は部品の点
数増加によるコストアンプを招き、望ましくない。
そこで、可能な限り直流結合を採用することが望まれる
ことになる。
ことになる。
そのためには、交流設計に制約されない、直流股引ので
きる回路を採用する必要がある。
きる回路を採用する必要がある。
第１図は、以上の条件ｆある程度満足するレベルシフト
機能のある差動増幅器である。
機能のある差動増幅器である。
Ｑｌｌ・Ｑ１０は増幅機能を持った素子で、”＋１・Ｒ
１□を負荷とする。Ｑ１３・Ｑ、、、 Ｋは、増幅すべ
き信号が入力端子１１より印加される。
１□を負荷とする。Ｑ１３・Ｑ、、、 Ｋは、増幅すべ
き信号が入力端子１１より印加される。
Ｑ１６ は、定電圧ｖｒと抵抗ＲＩ４で決まる定電流全
９．１．・Ｑ１０に供給する定電流源である。
９．１．・Ｑ１０に供給する定電流源である。
’Ｌｌｌ ’ Ｑ１０は、Ｑ、１５ によって供給され
る電流を、ＣＬ＋ｓ・Ｑ１４の負荷であるＲ１１−′Ｒ
１゜Ｋ分醍するｋめの素子である。Ｑｌｌ・Ｑ１２は、
ベースが定電圧源ＶＢ。
る電流を、ＣＬ＋ｓ・Ｑ１４の負荷であるＲ１１−′Ｒ
１゜Ｋ分醍するｋめの素子である。Ｑｌｌ・Ｑ１２は、
ベースが定電圧源ＶＢ。
忙接続されており、単なるバッファとして動作する。
Ｑ、５１ｄＲ，１・Ｒ１２に流れる電流（定常的な成分
）を可変とするｋめの電流源であり、レベルシフト制御
端子１２に印加される電位と、抵抗Ｒ，，ｉＣよって決
亨される定電流をＱ、ｕ ’ Ｑ４２を経て、Ｂ１１・
Ｒ１２に供給し、出力端子１４の直流レベルを制御する
。
）を可変とするｋめの電流源であり、レベルシフト制御
端子１２に印加される電位と、抵抗Ｒ，，ｉＣよって決
亨される定電流をＱ、ｕ ’ Ｑ４２を経て、Ｂ１１・
Ｒ１２に供給し、出力端子１４の直流レベルを制御する
。
この回路では、出力端子に接続される負荷抵抗”１１・
”＋２の電位降下と入力端子１１１Ｃ加わる直流電位も
しくけ、レベルシフト制御端子１２に加わる直流電位が
、直列に加算される構成であるから入力端子１１の直流
電位と出力端子の直流電位が充分ＫＭれてぃなけり、ば
ならない。そうでないと入力信号と出力信号の振幅が充
分にとれない結果となる。
”＋２の電位降下と入力端子１１１Ｃ加わる直流電位も
しくけ、レベルシフト制御端子１２に加わる直流電位が
、直列に加算される構成であるから入力端子１１の直流
電位と出力端子の直流電位が充分ＫＭれてぃなけり、ば
ならない。そうでないと入力信号と出力信号の振幅が充
分にとれない結果となる。
このため、電源電圧は入力端子１１及び出力端子１４の
２直流電位（平均的な電位）に対して充分に高くとらな
ければならず、電源電圧の利用率が悪い欠点がある。
２直流電位（平均的な電位）に対して充分に高くとらな
ければならず、電源電圧の利用率が悪い欠点がある。
また、一定の電源電圧の下では、入力端子１１及び出力
端子１４の′電位や、入力信号及び出力信号の振幅に大
きな制約ができてしまう。
端子１４の′電位や、入力信号及び出力信号の振幅に大
きな制約ができてしまう。
さらに、出力端子１４の雷、位が必ず入力端子１１の電
位より高くなけｈばならないことも、設計上の制約とな
る。
位より高くなけｈばならないことも、設計上の制約とな
る。
本発明は、手配の欠点を解決すべく提案されたものであ
す、電源電圧の利用率の高い、レベルシフト機能を持っ
斤差動増幅器の提供を目的とするものである。
す、電源電圧の利用率の高い、レベルシフト機能を持っ
斤差動増幅器の提供を目的とするものである。
本発明によれば、入力端子における電位と出力端子にお
ける電位が全く別々に決定できるなめ、設計の自由度が
太きく、また、入力及び出力のダイナミックレンジが最
大で、電源電圧に１１ぼ等しい値まで広がっているため
、電源電圧の利用率を高めることができる。
ける電位が全く別々に決定できるなめ、設計の自由度が
太きく、また、入力及び出力のダイナミックレンジが最
大で、電源電圧に１１ぼ等しい値まで広がっているため
、電源電圧の利用率を高めることができる。
以下、本発明に係る実施例について図面を参照しつつ説
明する。
明する。
第２図は、本発明の差動増幅器の構成図であり第３図は
その具体的な回路例である。
その具体的な回路例である。
まず、第２図において、信号入力端子２１からトランジ
スターＱ、２１・Ｑ、２□のペースに、入力信号が印加
される。Ｑ２ｒ ” Ｑ２２の共通エミッターには、定
電流源工、が接続され、Ｑ２１・Ｑ２２のエミシター雷
流を供給する。
スターＱ、２１・Ｑ、２□のペースに、入力信号が印加
される。Ｑ２ｒ ” Ｑ２２の共通エミッターには、定
電流源工、が接続され、Ｑ２１・Ｑ２２のエミシター雷
流を供給する。
Ｑ２＋ ’ （ｈｚのコレクターにはそれぞれ等しい値
の可変電流源■１・工、が接続される。
の可変電流源■１・工、が接続される。
この工、・工、の大きさけ、工、に比して次の関保にな
ければならない。
ければならない。
１．−Ｉ２）フ■３
さらにＱ２１・ｑ、２２のコレクターには、バッファと
なるトランジスターＱ、２３ ’ Ｑ２４のエミ・ツタ
−がそれぞｈ５接続される。Ｑ２３・Ｑ２４のベースは
定電２位ｖＢ２に固定される。Ｑ、２３・Ｑ２４のコレ
クターは、それぞれ逆極性の電流出力端子となる。
なるトランジスターＱ、２３ ’ Ｑ２４のエミ・ツタ
−がそれぞｈ５接続される。Ｑ２３・Ｑ２４のベースは
定電２位ｖＢ２に固定される。Ｑ、２３・Ｑ２４のコレ
クターは、それぞれ逆極性の電流出力端子となる。
ここで、この回路による出力における直流レベルシフト
景は以下の様になる。
景は以下の様になる。
９．２１・Ｑ１２２のベースに印加される差動電圧をＶ
Ｂとする（Ｑ、２゜のベースをＴにとる）と−Ｑ２１
のコレクタ雷、流■Ｃ２□は Ｔ ただし Ｖ！＝− である。
Ｂとする（Ｑ、２゜のベースをＴにとる）と−Ｑ２１
のコレクタ雷、流■Ｃ２□は Ｔ ただし Ｖ！＝− である。
そこで、ＩＨ力端子２２に流れ出る１ａ流電流工Ｃ２Ｓ
はＱ２３のコレクターにおいて ■Ｃ２３−工１−ＩＣ２１ ＝ １．−（ｅ砂−／１＋ｅｘｐ・＼Ｊ’Ｔ となる。
はＱ２３のコレクターにおいて ■Ｃ２３−工１−ＩＣ２１ ＝ １．−（ｅ砂−／１＋ｅｘｐ・＼Ｊ’Ｔ となる。
この直流雷、流ＩＣ２３が、出力端子２２に〉いて、負
荷抵抗を乗じた値の、レベルシフ）［圧を発生させる。
荷抵抗を乗じた値の、レベルシフ）［圧を発生させる。
通常、差動増幅器は差動電圧ＶＢ＝ｏで動作させるので
■Ｃ２３°工、−フエ３
となる。
次に第５図を説明すると、Ｑｓｔ・Ｑ３２ケ、Ｑ２１・
Ｑ２□ Ｋ対応する増幅素子である。
Ｑ２□ Ｋ対応する増幅素子である。
Ｑ３４・Ｑ３５け、”３１によって決定される電位によ
ってその値の変化する可変電流源である。
ってその値の変化する可変電流源である。
Ｑ４６・Ｑ３７は、Ｑ２３・Ｑ２４に対応するバッファ
ーである。第２図のＶＢ２に相当する電位は、Ｒ３６・
Ｒ３７Ｄ３２・Ｒ３８の直列回路より得ている。
ーである。第２図のＶＢ２に相当する電位は、Ｒ３６・
Ｒ３７Ｄ３２・Ｒ３８の直列回路より得ている。
Ｑ！＋・Ｑ３２０ベース電位は、電流源Ｑ３４・Ｑｓ５
が動作する範囲で自由に設定できる。
が動作する範囲で自由に設定できる。
もし、ＲｓＱ＃ Ｒ，、＝ Ｒ，２＜Ｒ３，なら）ｆ−
Ｑ３４・Ｑ３ｓのコレクタ電位ＶＣ，Ｓ４．ＶＣ８，け ｖＣ３４＝ＶＣｓ＊ ＝ＶＣＣＶ ８（Ｌｉ （Ｑ、、
１４ 、Ｑ３５ ）、口＊ｖｃ６ まで許されるからＱｓｔ・Ｑ３２０ベース電位は、はぼ
雷、＃電圧ｖｃｃからＧＮＤ＋ＶＢＩｌ＝Ｇ Ｎ Ｄ
＋ ０．７（Ｖ）付近までダイナミックレンジがとれる
。
Ｑ３４・Ｑ３ｓのコレクタ電位ＶＣ，Ｓ４．ＶＣ８，け ｖＣ３４＝ＶＣｓ＊ ＝ＶＣＣＶ ８（Ｌｉ （Ｑ、、
１４ 、Ｑ３５ ）、口＊ｖｃ６ まで許されるからＱｓｔ・Ｑ３２０ベース電位は、はぼ
雷、＃電圧ｖｃｃからＧＮＤ＋ＶＢＩｌ＝Ｇ Ｎ Ｄ
＋ ０．７（Ｖ）付近までダイナミックレンジがとれる
。
一方、出力におけるダイナミ・ツクレンジは、ＶＣ，−
Ｖ ８Ｄｔ （Ｊ、、）＝＝ Ｖ（！３５−Ｖ ８ｎｔ
（Ｑ、３？）；シ■ＣＣ だから、ＧＮＤ電位より軍源電圧Ｖｃｃ まで許容され
ることになる。
Ｖ ８Ｄｔ （Ｊ、、）＝＝ Ｖ（！３５−Ｖ ８ｎｔ
（Ｑ、３？）；シ■ＣＣ だから、ＧＮＤ電位より軍源電圧Ｖｃｃ まで許容され
ることになる。
この値は、従来の回路に比して非常に大きい。
まｆ（、入力電位が出力電位と特定の関係がないことも
股引上の自由度が、大きくなるｊΦ″因である。
股引上の自由度が、大きくなるｊΦ″因である。
以上に述べた様に本考案によれば、入力及び出力の〃′
イナミノクレンジが太きくとれるので電、源電圧の１用
率が高く、また入力及び出力の電位７５玉自由に設定で
きるので股引の自由度が増すことになり、集積回路装置
の低電圧化ならびに、外付部品の減少による低価格化を
促すという効果７５；ある。
イナミノクレンジが太きくとれるので電、源電圧の１用
率が高く、また入力及び出力の電位７５玉自由に設定で
きるので股引の自由度が増すことになり、集積回路装置
の低電圧化ならびに、外付部品の減少による低価格化を
促すという効果７５；ある。
第１図は、従来の差動増幅器、第２図は本発明の差動増
幅器の構成図、第３図は第２図の具体化例の回路図を示
す。 １１・・・・・・信号入力端子 １２・・・・・・レベルシフト制御端子１３・・・・・
・電源端子 １４・・・・・・出力端子 ２１．３１・・・・・・信号入力端子 ２２．３２・・・・・・出力端子 ２３．３３・・・・・・軍、源端子 以 上 出願人 株式会社 諏訪精工舎
幅器の構成図、第３図は第２図の具体化例の回路図を示
す。 １１・・・・・・信号入力端子 １２・・・・・・レベルシフト制御端子１３・・・・・
・電源端子 １４・・・・・・出力端子 ２１．３１・・・・・・信号入力端子 ２２．３２・・・・・・出力端子 ２３．３３・・・・・・軍、源端子 以 上 出願人 株式会社 諏訪精工舎
Claims (2)
- （１） エミ９ターが定電流源に共通に接続された−
第１および第２のトランジスターのベース間を入力端子
とし、第１および第２のトランジスターのコレクターに
等しい大きさの可変電流源が接続され、第１および第２
のトランジスターのコレクターに第１および第２のトラ
ンジスターと相補権性の第３および第４のトランジスタ
ーのエミッターが接続され、第３および第４のトランジ
スターのペースが共通の定電位に接続されることを特徴
とする差動増幅器。 - （２） 上記バイポーラトランジスターをＦＥＴに置換
１７た特許請求の範囲第１項記載の差動増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58242992A JPS60134506A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 差動増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58242992A JPS60134506A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 差動増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60134506A true JPS60134506A (ja) | 1985-07-17 |
Family
ID=17097277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58242992A Pending JPS60134506A (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 差動増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60134506A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153529A (en) * | 1991-08-30 | 1992-10-06 | Motorola, Inc. | Rail-to-rail input stage of an operational amplifier |
| WO1998013936A1 (de) * | 1996-09-26 | 1998-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Geschaltete stromquelle |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5331717U (ja) * | 1976-08-26 | 1978-03-18 |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP58242992A patent/JPS60134506A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5331717U (ja) * | 1976-08-26 | 1978-03-18 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5153529A (en) * | 1991-08-30 | 1992-10-06 | Motorola, Inc. | Rail-to-rail input stage of an operational amplifier |
| WO1998013936A1 (de) * | 1996-09-26 | 1998-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Geschaltete stromquelle |
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