JPS60149210A - 電圧増幅器 - Google Patents
電圧増幅器Info
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- JPS60149210A JPS60149210A JP480684A JP480684A JPS60149210A JP S60149210 A JPS60149210 A JP S60149210A JP 480684 A JP480684 A JP 480684A JP 480684 A JP480684 A JP 480684A JP S60149210 A JPS60149210 A JP S60149210A
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- JP
- Japan
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- amplifier
- differential
- gain
- input
- stage
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、大入力信号振幅を直線性よく増幅できる電圧
増幅器に関する。
増幅器に関する。
光通信に用いる光受信器を構成するAGC増幅器、固定
増幅器には、帯域が広い、線形性が良いオフセットが小
さいなどの棟々の性能が要求される。例えば速度200
Hb/S伝送用の光受信器では一段増幅当り15 dB
程度の高利得で、500〜600MH2程度の広帯域増
幅器が必要となってくる。第1図に、広帯域増幅器とし
て従来よく使用されている市販の負帰還増幅器を示す。
増幅器には、帯域が広い、線形性が良いオフセットが小
さいなどの棟々の性能が要求される。例えば速度200
Hb/S伝送用の光受信器では一段増幅当り15 dB
程度の高利得で、500〜600MH2程度の広帯域増
幅器が必要となってくる。第1図に、広帯域増幅器とし
て従来よく使用されている市販の負帰還増幅器を示す。
この回路では、電圧利得を得る前段の差動増幅器1及び
後段の負帰還差動増幅器2より構成され、負帰還によp
高周波利得を補償する。この増幅器において、Vt++
1 ’V1mに入力された信号は、差動対トランジス
タ3のベース電位に入力され、負荷抵抗5,6で出力振
幅が得られる。この信号は、さらに負帰還増幅部2の差
動対トランジスタ4のベースに差動信号として入力され
%7.8の抵抗を負荷としてエミッタホロワトランジス
タ21゜22から出力される。この時、帰還抵抗11゜
12によって高周波成分が補償され、広帯域特性が得ら
れる。まず、前段増幅器1の利得Gyは。
後段の負帰還差動増幅器2より構成され、負帰還によp
高周波利得を補償する。この増幅器において、Vt++
1 ’V1mに入力された信号は、差動対トランジス
タ3のベース電位に入力され、負荷抵抗5,6で出力振
幅が得られる。この信号は、さらに負帰還増幅部2の差
動対トランジスタ4のベースに差動信号として入力され
%7.8の抵抗を負荷としてエミッタホロワトランジス
タ21゜22から出力される。この時、帰還抵抗11゜
12によって高周波成分が補償され、広帯域特性が得ら
れる。まず、前段増幅器1の利得Gyは。
次式で表わされる。
゛ここで、Rt4はコレクタ負荷抵抗5,6.Iz!は
差動対に供給する定電流17.vtは係数、Rzl′は
、R1m1を初段差動対3のエミッタ抵抗9.10、r
bb’をペース抵抗、hFlを電流増幅率とすると、R
zl ’ = R,鵞1 + r hh’/ h rx
と示される。また後段の負帰還増幅器2の利得G1は
、・・・・・・・・・・・・(2) と示される。こむでRe4は%2段目差差動幅器の負荷
抵抗7,8、Imzは2段目差動対4に供給される定電
流18.Reは、出カニミッタホロワのエミッタから2
段目差動トランジスタのベースに帰還される帰還抵抗1
1.12である。従って総合利得Gyは、 Gt=GyXG■ ・・・・・・・・・(3)で表わさ
れる。今、hym==60. rbb’=6000゜’
Rt、t=RLz=1 kΩ* I zs= I 1+
2 = 1 mA。
差動対に供給する定電流17.vtは係数、Rzl′は
、R1m1を初段差動対3のエミッタ抵抗9.10、r
bb’をペース抵抗、hFlを電流増幅率とすると、R
zl ’ = R,鵞1 + r hh’/ h rx
と示される。また後段の負帰還増幅器2の利得G1は
、・・・・・・・・・・・・(2) と示される。こむでRe4は%2段目差差動幅器の負荷
抵抗7,8、Imzは2段目差動対4に供給される定電
流18.Reは、出カニミッタホロワのエミッタから2
段目差動トランジスタのベースに帰還される帰還抵抗1
1.12である。従って総合利得Gyは、 Gt=GyXG■ ・・・・・・・・・(3)で表わさ
れる。今、hym==60. rbb’=6000゜’
Rt、t=RLz=1 kΩ* I zs= I 1+
2 = 1 mA。
Vt ”25mA、 Re =3 k(’)、 Rgl
’ =1500の時、G y ” 2.5 、 G s
= 2.4で%G t = 15.6dllとなる。
’ =1500の時、G y ” 2.5 、 G s
= 2.4で%G t = 15.6dllとなる。
ところが一般にこのような差動回路を基本構成とする増
幅器では前段及び後段の差動増幅器3.4の入出力伝達
特性の遷移領域が200mV程度と非常に狭いため、直
線領域も狭く、大きな歪を生じる。線形性の観点からは
、リミッタ効果のない反転増幅器が有利であるが、差動
増幅器のように相補出力を利用し次オフセット補正が困
難であるため、この形の増幅器が用いられる事が多い。
幅器では前段及び後段の差動増幅器3.4の入出力伝達
特性の遷移領域が200mV程度と非常に狭いため、直
線領域も狭く、大きな歪を生じる。線形性の観点からは
、リミッタ効果のない反転増幅器が有利であるが、差動
増幅器のように相補出力を利用し次オフセット補正が困
難であるため、この形の増幅器が用いられる事が多い。
第2図の曲線は第1図に示す従来回路の入出力伝達特性
例を示したもので遷移領域は200mV以下と非常に狭
く、歪の比較的小さい入力範囲は、40〜50mV以下
に限られる。第3図は入力振幅に対する歪特性例を示し
たものである。
例を示したもので遷移領域は200mV以下と非常に狭
く、歪の比較的小さい入力範囲は、40〜50mV以下
に限られる。第3図は入力振幅に対する歪特性例を示し
たものである。
黒丸線で示した特性が従来回路の歪特性であるが。
光デイジタル伝送における歪率としては一40dB以下
が要求される。従って歪率−40dBを満たす入力振幅
は100mV以下であることがこの図かられかる。これ
から、0.5〜0.6ppの大振幅の信号を増幅するこ
とが非常に困難であった。また通信用の受信器に用いる
場合には、伝送符号が直流非平衡符号の時には、直流レ
ベルのマーク率による変動のため、差動入力ペースの電
位Vmが変化し2等価的なオフセットを生じるため、線
形領域はさらに狭くなる。最悪の場合、入力振幅の17
2のオフセットを持つため、線形増幅できる範囲は%5
0mV以下となる。つまり、リミッタ効果を持つ差動増
幅器では、大信号入力時や、直流非平衡符号使用の場合
にill:、低歪の信号増幅が困難であるという欠点が
あった。
が要求される。従って歪率−40dBを満たす入力振幅
は100mV以下であることがこの図かられかる。これ
から、0.5〜0.6ppの大振幅の信号を増幅するこ
とが非常に困難であった。また通信用の受信器に用いる
場合には、伝送符号が直流非平衡符号の時には、直流レ
ベルのマーク率による変動のため、差動入力ペースの電
位Vmが変化し2等価的なオフセットを生じるため、線
形領域はさらに狭くなる。最悪の場合、入力振幅の17
2のオフセットを持つため、線形増幅できる範囲は%5
0mV以下となる。つまり、リミッタ効果を持つ差動増
幅器では、大信号入力時や、直流非平衡符号使用の場合
にill:、低歪の信号増幅が困難であるという欠点が
あった。
本発明の目的は、従来技術の欠点を解決するため、後段
の負帰還増幅器を2段以上縦続接続した差動増幅器によ
り構成し、各膜幅幅器の利得を最適配分することにより
線形動作範囲の広い電圧増幅器を提供する仁とにある。
の負帰還増幅器を2段以上縦続接続した差動増幅器によ
り構成し、各膜幅幅器の利得を最適配分することにより
線形動作範囲の広い電圧増幅器を提供する仁とにある。
本発明は上記目的を達成するため、第1図に示す従来の
負帰還増幅器2の差動回路4のエミッタ部に、エミッタ
抵抗を挿入した増幅器を多段縦続接続し、各段の利得を
最適配分することによシ、増幅器の線形動作範囲を大幅
に拡大しようとするものである。第4図に、本発明によ
る負帰還増幅器2の構成基本概念を示す。差動増幅器第
1段4゜第2段4′を設け、最終段の出力信号を初段差
動回路のペースに負帰還したものであり、この時、各差
動段にエミッタ抵抗13,14.15.16を付加する
ことによシ、線形動作範囲の拡大を図っている。第5図
に、差動増幅器初段の入出力伝送特性を示した。仁の図
かられかるように、電流帰還量と入出力伝達特性との関
係は、エミッタ抵抗値を大きくシ、帰還量が増加すると
線形動作領域は、急速に改善されることがわかる。例え
ば、帰還蓋R鳶・Imが0.3■の時、線形動作領域は
±0,3vと非常に広くなる。尚、電流帰還により利得
は減少するので、差動増幅器4.4′を2段縦絖し、利
得を最適配分することによって、広い線形動作領域と所
定の利得を得ている。第4図では差動増幅段が2段の場
合について示したが、差動段を3段以上の多段縦続に接
続する事も可能である。また出力振幅は、負荷抵抗固定
の場合、差動増幅段に供給する定電流に比例して増加す
るので、利得に影曽のない範囲で定電流18.18’を
増加すれば、さらに線形領域を拡大することができる。
負帰還増幅器2の差動回路4のエミッタ部に、エミッタ
抵抗を挿入した増幅器を多段縦続接続し、各段の利得を
最適配分することによシ、増幅器の線形動作範囲を大幅
に拡大しようとするものである。第4図に、本発明によ
る負帰還増幅器2の構成基本概念を示す。差動増幅器第
1段4゜第2段4′を設け、最終段の出力信号を初段差
動回路のペースに負帰還したものであり、この時、各差
動段にエミッタ抵抗13,14.15.16を付加する
ことによシ、線形動作範囲の拡大を図っている。第5図
に、差動増幅器初段の入出力伝送特性を示した。仁の図
かられかるように、電流帰還量と入出力伝達特性との関
係は、エミッタ抵抗値を大きくシ、帰還量が増加すると
線形動作領域は、急速に改善されることがわかる。例え
ば、帰還蓋R鳶・Imが0.3■の時、線形動作領域は
±0,3vと非常に広くなる。尚、電流帰還により利得
は減少するので、差動増幅器4.4′を2段縦絖し、利
得を最適配分することによって、広い線形動作領域と所
定の利得を得ている。第4図では差動増幅段が2段の場
合について示したが、差動段を3段以上の多段縦続に接
続する事も可能である。また出力振幅は、負荷抵抗固定
の場合、差動増幅段に供給する定電流に比例して増加す
るので、利得に影曽のない範囲で定電流18.18’を
増加すれば、さらに線形領域を拡大することができる。
以下、本発明による電圧増幅器の一実施例を第6図に示
す。1〜12.17〜22までの機能は、第1図と全く
同じである。4.4′は、第5図の基本概念図に示した
ように負帰還増幅器2を構成する2段差動増幅器である
。13,14,15゜16は、線形動作領域拡大のため
に付加したエミッタ抵抗、7,8.7’ 、8’は差動
増幅器の負荷抵抗、18.18’は、差動トランジスタ
に供給する定電流源、23.24は、レベルシフト用ダ
イオードでおる。初段差動増幅器のベースV+□V r
mから入力された信号は、負荷抵抗を5.6として差
動対トランジスタ3で増幅される。さらに、2段目負帰
還増幅器では% 2段縦続の差動増幅器4.4′で直線
性よく増幅され、負荷抵抗7,8゜7’、8’から出力
される。この信号は、エミッタホロワ21.22を介し
て出力されるが、この時、エミッタホロワのエミッタか
ら、負帰還増幅器初段のベースに電流負帰還をかけ、高
周波特性を改善している。本発明は、従来の第1図回路
に対して、差動増幅器4′を新たに縦続接続することに
よって線形動作領域を拡大したものである。
す。1〜12.17〜22までの機能は、第1図と全く
同じである。4.4′は、第5図の基本概念図に示した
ように負帰還増幅器2を構成する2段差動増幅器である
。13,14,15゜16は、線形動作領域拡大のため
に付加したエミッタ抵抗、7,8.7’ 、8’は差動
増幅器の負荷抵抗、18.18’は、差動トランジスタ
に供給する定電流源、23.24は、レベルシフト用ダ
イオードでおる。初段差動増幅器のベースV+□V r
mから入力された信号は、負荷抵抗を5.6として差
動対トランジスタ3で増幅される。さらに、2段目負帰
還増幅器では% 2段縦続の差動増幅器4.4′で直線
性よく増幅され、負荷抵抗7,8゜7’、8’から出力
される。この信号は、エミッタホロワ21.22を介し
て出力されるが、この時、エミッタホロワのエミッタか
ら、負帰還増幅器初段のベースに電流負帰還をかけ、高
周波特性を改善している。本発明は、従来の第1図回路
に対して、差動増幅器4′を新たに縦続接続することに
よって線形動作領域を拡大したものである。
本発明の負帰還増幅器2の利得Gi+は、差動増幅器4
.4′の利得を等しく設定した場合、次式で与えられる
。
.4′の利得を等しく設定した場合、次式で与えられる
。
・・・・・・・・・・・・(4)
上式では、 Rg*’ = Rag +rhb’/ h
vzであシ、Rxzは、付加したエミッタ抵抗13,1
4,15゜16である。例えは、 TLs4= 1 k
Ω、I+u=1.5mA、n鵞=1300の時、従来例
第1図回路の利得15.6 dBに対して1本発明の利
得は15.4dBとほぼ同じ結果となる。
vzであシ、Rxzは、付加したエミッタ抵抗13,1
4,15゜16である。例えは、 TLs4= 1 k
Ω、I+u=1.5mA、n鵞=1300の時、従来例
第1図回路の利得15.6 dBに対して1本発明の利
得は15.4dBとほぼ同じ結果となる。
次に非線形歪特性について述べる。第3図に本発明にお
ける入力信号振幅に対する2次、3次歪特性を示す。第
3図より、本発明によれば歪−40dB以下を満たす入
力信号振幅はaoomvであり、従来例の100mVに
対し3倍以上の改善が出来ることがわかる。
ける入力信号振幅に対する2次、3次歪特性を示す。第
3図より、本発明によれば歪−40dB以下を満たす入
力信号振幅はaoomvであり、従来例の100mVに
対し3倍以上の改善が出来ることがわかる。
尚、エミッタ抵抗を大きくして各膜幅幅器の線形動作領
域を拡大することによって、歪を更に改善できる事は明
ら力為である。ただしこの場合、目的の利得が得られな
い場合には、差動増幅段を3段以上にするか、あるいは
、定寛流工幻を増加することによって所望の利得を得る
ことができる。
域を拡大することによって、歪を更に改善できる事は明
ら力為である。ただしこの場合、目的の利得が得られな
い場合には、差動増幅段を3段以上にするか、あるいは
、定寛流工幻を増加することによって所望の利得を得る
ことができる。
以上述べたごとく本発明によれば、負帰還増幅器におい
てエミッタに抵抗を挿入した差動増幅器を継続接続して
構成し、又差動増幅器の定電流を増加することによって
、電圧増幅器の線形動作領域を従来例の3倍以上に拡大
することができる。
てエミッタに抵抗を挿入した差動増幅器を継続接続して
構成し、又差動増幅器の定電流を増加することによって
、電圧増幅器の線形動作領域を従来例の3倍以上に拡大
することができる。
更に大信号入力時、あるいは非平衡符号使用時の直流レ
ベル変動に伴なう歪の増加を抑えることが可能であり、
従来例に比べて約3倍以上の入力信号振幅300mVK
νいて歪−40dBとすることが可能である。
ベル変動に伴なう歪の増加を抑えることが可能であり、
従来例に比べて約3倍以上の入力信号振幅300mVK
νいて歪−40dBとすることが可能である。
以上2本発明により光受信回路の線形動作領域を大幅に
拡大できるため、伝送距離の長短により生じる大きな光
受信レベルの変動が大きい光伝送システムへ適用するこ
とは大きな効果がある。特に短距離伝送において、光受
信レベルが大きい場合に有効である。
拡大できるため、伝送距離の長短により生じる大きな光
受信レベルの変動が大きい光伝送システムへ適用するこ
とは大きな効果がある。特に短距離伝送において、光受
信レベルが大きい場合に有効である。
第1図は、従来の増幅器接続図、第2図は、従来及び本
発明による増幅器の入出力伝達特性図、第3図は、従来
及び本発明による増幅器の入力信号振幅に対する歪特性
図、第4図は、本発明による増幅器の基本構成図、第5
図は、差動増幅器の電流帰還量と入出力伝達特性図、第
6図は、本発明の一実施例の電圧増幅器の(ロ)略図で
ある。 1・・・前段差動増幅部、2・・・後段負帰還形差動増
幅部、3.4・・・差動対、5,6,7.8・・・負荷
抵抗、9.10,13,14,15.16・・・エミッ
タ抵抗、11.12・・・帰還抵抗、17.18,19
゜20・・・定電流源、21.22・・・出カニミッタ
ホロ) バ < $ m (b) ■ 3 図 1θθ 2ρθ 3ρρ 入 Z イε 号 韮伐 φ (vTr)第 4 図 第5図 一?θ0 −100 0 1θθ 2θθを重I)入力
電属 (tt、v)
発明による増幅器の入出力伝達特性図、第3図は、従来
及び本発明による増幅器の入力信号振幅に対する歪特性
図、第4図は、本発明による増幅器の基本構成図、第5
図は、差動増幅器の電流帰還量と入出力伝達特性図、第
6図は、本発明の一実施例の電圧増幅器の(ロ)略図で
ある。 1・・・前段差動増幅部、2・・・後段負帰還形差動増
幅部、3.4・・・差動対、5,6,7.8・・・負荷
抵抗、9.10,13,14,15.16・・・エミッ
タ抵抗、11.12・・・帰還抵抗、17.18,19
゜20・・・定電流源、21.22・・・出カニミッタ
ホロ) バ < $ m (b) ■ 3 図 1θθ 2ρθ 3ρρ 入 Z イε 号 韮伐 φ (vTr)第 4 図 第5図 一?θ0 −100 0 1θθ 2θθを重I)入力
電属 (tt、v)
Claims (1)
- 1、第1の増幅部と該第1の増幅部の出力を入力とし、
且つ前記第1の増幅部の負荷抵抗を帰還路の一部として
共用する第2の負帰還用増幅器とを縦続接続して成る電
圧増幅器において、前記第2の増幅器を多段接続された
差動増幅器にて構成することを特徴とする電圧増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP480684A JPS60149210A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 電圧増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP480684A JPS60149210A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 電圧増幅器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60149210A true JPS60149210A (ja) | 1985-08-06 |
Family
ID=11594002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP480684A Pending JPS60149210A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 電圧増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60149210A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006086682A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | 増幅回路 |
JP2007195189A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Marvell World Trade Ltd | 入れ子状のトランスインピーダンス増幅器 |
US8159293B2 (en) | 2001-03-13 | 2012-04-17 | Marvell International Ltd. | Nested transimpendance amplifier |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5847305A (ja) * | 1981-09-16 | 1983-03-19 | Toshiba Corp | 多段差動増幅回路 |
-
1984
- 1984-01-17 JP JP480684A patent/JPS60149210A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5847305A (ja) * | 1981-09-16 | 1983-03-19 | Toshiba Corp | 多段差動増幅回路 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8159293B2 (en) | 2001-03-13 | 2012-04-17 | Marvell International Ltd. | Nested transimpendance amplifier |
JP2006086682A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | 増幅回路 |
JP2007195189A (ja) * | 2006-01-18 | 2007-08-02 | Marvell World Trade Ltd | 入れ子状のトランスインピーダンス増幅器 |
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