JPS6112110A - 差動増幅器 - Google Patents

差動増幅器

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Publication number
JPS6112110A
JPS6112110A JP13209184A JP13209184A JPS6112110A JP S6112110 A JPS6112110 A JP S6112110A JP 13209184 A JP13209184 A JP 13209184A JP 13209184 A JP13209184 A JP 13209184A JP S6112110 A JPS6112110 A JP S6112110A
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JP
Japan
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transistor
current
circuit
transistors
differential amplifier
Prior art date
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Pending
Application number
JP13209184A
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English (en)
Inventor
Akihiro Murayama
明宏 村山
Kazuo Hasegawa
和夫 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP13209184A priority Critical patent/JPS6112110A/ja
Publication of JPS6112110A publication Critical patent/JPS6112110A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45197Pl types
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/4508Differential 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
    • H03F3/45098PI types
    • H03F3/45103Non-folded cascode stages

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術的背景〕 本発明は、エミッタに電流源を持つトランジスタと前記
電流源のカレントミラー回路とを有する差動増幅器に関
する。
〔発明の技術的背景〕
一般に差動増i器では、利得を上げるために差動増幅回
路を構成するトランジスタの負荷抵抗の値を大きくしよ
うとすると、出力直流ゲインが一意的に決まってしまう
。そこでこれを避けるため立に出力直流電位を決定でき
る構成のものが公知−′回路を含む差動増幅器ではカレ
ントミラー回路の問題蒜よって設定値に等しくならない
という不都合が生じる。
そこで、上記不都合を解決した第2図に示すような差動
増幅器の回路構成例が提案されている。
第2図において、トランジスタ1.2は差動増幅回路を
構成し、トランジスタ1のコレクタはトランジスタ19
、抵抗3を介して電圧源Vcc K接続され、トランジ
スタ2のコレクタはトランジスタ加、抵抗4を介して電
圧源Vccに接続されている。また、トランジスタ1の
コレクタはトランジスタ5、抵抗6を介して前記電圧源
Vccに、トランジスタ2のコレクタはトランジスタ7
、抵抗8を介して前記電圧源Vccに接続されている。
トランジスタ1.2のエミッタは抵抗9によって互いに
接続されている。更に、トランジスタ1のエミッタはト
ランジスタ10、抵抗25を介して接地され、トランジ
スタ2のエミッタはトランジスタ11、抵抗26ヲ介し
て接地されている。
トランジスタ5.7のベースは共通に接続され、更にこ
れらベースはトランジスタ12のベースに抵抗24ヲ介
して接続されている。トランジスタ22のコレクタは、
前記抵抗スとトランジスタ7のベースの接続点に接続さ
れ、トランジスタ22エミツタはトランジスタ12.2
7のコレクタに接続される。
このトランジスタ22のベースはトランジスタ19、頭
の共通ベースに接続されている。これら共通ベースは更
に端子23に接続され、この端子詔には基準電圧Vre
fが印加されている。トランジスタ12のエミッタは抵
抗13を介して電圧源Vccに接続され、コレクタはト
ランジスタ27、トランジスタ14、抵抗28ヲ介して
接地されている。トランジスタ270ベースは端子器に
接続され、この端子器にはバイアス電圧VBB1が印加
されている。トランジスタ10.11、工4のベースは
共通に接続され、これらベースは端子30に接続されて
いる。この端子蜀にはバイアス電圧VBB2が印加され
ている。トランジスタ1.2のベースは各々端子15.
16に接続され、これら端子には入力信号Vfnが印加
される。また、トランジスタ19、蜀のコレクタは各々
端子17.18に接続され、これら端子17.18から
は出力信号Voutが取シ出される。
トランジスタ5.7.12によって構成されるカレント
ミラー回路の実際の入出力電流比は、入力電流が入出力
両方のトランジスタのベース電流を供給するため、入出
力トランジスタのエミッタ電流は等しくても入出力電流
は等しくならないというβ補償の問題がある。この例で
は、トランジスタ5.7.12のコレクタ電流をIc1
、IC2、Ic5とし、抵抗6、冴の抵抗値をRCM6
、RCM24とし、トランジスタ5.7.12の順方向
電流増11ρ率をβFとすると以下の式が成シ立つ。
βFの項を無視することができ、Ic1− IC2−I
C3となって上記β補償の問題が解決されているOまた
、カレントミラー回路を構成する入出力トランジスタ5
.7.12のコレクタエミッタ間電圧が異なれば、コレ
クタ電流も異なるというアーリー効果の問題がある。こ
こで、トランジスタ5.7.12のコレクタエミッタ間
電圧をそれぞれV(二E5、VCE7、VCE12とし
、ベースエミッタ間電圧をVnE5、VBE7、VBK
12とし、順方向飽和電流をIsとし、■Aヲアーリー
電圧と等しくすると、以下のこれら(2)〜(4)式に
VBK5−VBIC7−VBIC12′ft用いて変形
すると、以下の2式が得られる。
即ち、(5)、(6)式よシ入出力トランジスタのコレ
クタエミッタ電圧が異なれば、入出力電流が異なること
になる。しかし、本回路ではトランジスタ1.2とカス
コード接続したトランジスタ19.20によってカレン
トミラー出力用のトランジスタ5.7のコレクタエミッ
タ間電圧を、またトランジスタ22によってカレントミ
ラー人力用トランジスタ12のコレクタエミッタ間電圧
全同定することができ、従って、カレントミラー回路中
の全てのトランジスタを同一のコレクタエミッタ間電圧
で動作させることができる。従って、(5)、(6)式
によシIc1− Ic2− Ic3となり、アーリー効
果による入出力電流のばらつきを解消している。
更に、アーリー効果の問題はバイアス電流回路を構成し
ているトランジスタ10.11.14にも生じる。しか
し、本回路ではトランジスタ12とトランジスタ140
間に挿入したトランジスタ270ベースに、差動入力回
路を構成するトランジスタ1.2の直流入力バイアス電
流に等しい電位であるVBBiを加えることによシ、ト
ランジスタ10.11.14のコレクタエミッタ間電圧
を全て等しくするととができ、これらコレクタエミッタ
間電圧が異なることによって生じる各トランジスタのコ
レクタ電流Ici 、IC2、Icsのばらつきを防止
することができる。なお、端子(支)に印加するバイア
ス電圧VBB2によって電流”i’ ”x、”sの値を
設定することができる。
〔背景技術の問題点〕
しかし、上記第2図に示した回路において、トランジス
タ1.2から成る差動増幅回路の利得とは別に端子17
.1Bから取シ出される出力直流電位′voutDCの
値をかなシ高い精度で決めたい場合には、以下に述べる
ような問題がちる。即ち、カレントミラー回路及びバイ
アス電流回路以外のトランジスタ、即ち第2図の例では
トランジスタ1,2.19.20.22.27では、こ
れらトランジスタのベース電流分だけコレクタ電流はエ
ミッタ電流よシも少なくなる。このため、負荷抵抗3.
4に流れる電流が変化し、出力直流電位Voutncは
期待値からずれてし′まり。
ここで、上記カレントミラー回路の入出力電流り1のエ
ミッタK11の電流が流れた時の、ベース電流をΔIと
し、且つ全てのトランジスタは特性が理想的な状態で揃
っていたとすると、以下の関係式が成シ立つ。
Idl(−Id2)−I、−ΔI(8)但し、Idl、
Id2はトランジスタ1.2のコレクタ電流を示すもの
とする。従って、負荷抵抗3.4に流れる電流をIRL
とすると以下の関係式が成シ立つ。
べ■□−Δ■)(ト虐乃−〜−ΔI・・・・・・(9)
ところで、Vout DC−Vcc、 −BL −IR
Lであるからこの式に(9)式を代入して −Vcc −RL(−!!−−Δリ   ・・・・・・
・・・・・・・・・・・(1G)従って、(10)式か
ら第1図に示した従来例では出力直流電位VoutDc
がRL・ΔIだけずれてしまう不都合が生じる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の欠点に@み、利得を上げる際に
、辷れとは独立且つ高精度に出力直流電位を設定するこ
とができる差動増幅器を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、差動増幅回路を構成するトランジスタのエミ
ッタにバイアス電流を供給するバイアス電流回路と、前
記トランジスタのコレクタに接続されるカレントミラー
回路とを有する差動増幅器において、前記カレントミラ
ー回路を構成する入力用トランジスタと、この入力用ト
ランジスタのコレクタ電流に対応するバイアス電流を供
給する前記バイアス電流回路を構成するトランジスタと
を接続する電流路に、カスケード接続した複数個のトラ
ンジスタ及びこれらトランジスタの隣接するベース間を
接続する複数のダイオードとから成る回路を挿介し、且
つ、挿介した前記複数個のトランジスタのベースに1前
記差動増幅回路を構成するトランジスタの直流入力バイ
アス電圧と等しいバイアス電圧を印加した構成とするこ
とによシ、上記目的を達成するものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を従来例と同一部には同一符号を
用いて図面・を参照しつつ説明する。第1図は本発明の
差動増幅器の一実施例を示す回路図である。カレントミ
ラー回路を構成する入力用トランジスタ12のコレクタ
と、バイアス電流回路を構成するトランジスタ14のコ
レクタこの間に、トランジスタ27の他に、このトラン
ジスタと同極性のトランジスタ31.32をカスコード
接続した回路が挿入されている。即ち、トランジスタ2
7の工きツタはトランジスタ31のコレクタに、トラン
ジスタ31のエミッタはトランジスタ32のコレクタに
、トランジスタ32のエミッタはトランジスタ14のコ
レクタに接続されている。また、トランジスタ27のベ
ースとトランジスタ310ベースはダイオード33ヲ介
して接続され、トランジスタ31のベースとトランジス
タ320ベースはダイオード34ヲ介して接続されてい
る。他の回路は、?J7J2図に示した提案例と同様で
トランジスタ1.2が差動増幅回路ヲ、トランジスタ5
.7.12がカレントミラー回路ヲ、トランジスタ10
.11.14がバイアス電流回路を構成しておシ、説明
は省略する。
次に本実施例の動作について説明する。トランジスタ2
7ヲ含めてこのトランジスタの下へカスコード接続した
トランジスタ31.32は、トランジスタ1.2.19
.20.22.27のコレクタ電流がベース電流分だけ
エミッタ電流より少なくなるために生じる直流出力電位
VOutDCのずれを、以下に述べる如く補償している
。ここで、カレントミラー回路の入出力電流比f!:1
、バイアス電流工□、Lは等t  I2 しく設定し、バイアス電流工、はI3−7−Tとし、更
にトランジスターのエミッタにI□の電流が流れた時の
ベース電流をΔIとすると、以下の関係式が成り立つ。
f  3 IC1(=IC2)−IC3−I、−、Δ””’2 2
ΔI・・(11)この(11)式と従来例のところで記
載した(8)式より抵抗3.4の抵抗値IRLは以下の
如く示される。
部ち、(12)式ではrRL=Iとなり、ΔTの項を含
まなくなる。従って従来例のところで記載した(10)
式によヂ■ut DC−Vcc−uの関係が成り立ち、
iトf流出力電位VoutDcはΔ工の影響を受けずバ
イアス電圧IIの値のみによって決定されることになる
結局、トランジスタ27.31.32によってΔIを調
整し、ダイオード33.34でレベルシフトをすること
によシ、出力直流電位Vautrycの前記ベース電流
Δ■によるずれ全補償している。他の動作は第2図に示
した従来例と同様である。
ここで、上記の補償原理を更に一般的に述べると、工1
−I2でI3−1工+ (−玉ち)とすれば、トランジ
スタ1(トランジスタ2)でのΔIe補償するためKは
N個のトランジスタが必要であシ、またトランジスタ1
9()ランジスタ20)でのExΔ工を補償するために
N−1個のトランジスタが必要となる。このため合計2
N−1個のトランジスタを第1図のトランジスタ27ヲ
含め、これから下へカスコード接続して上記レベルシフ
トを行なえばよいことになる。なお、第1図の例で+:
i: N −2の場合を示しである。
本実施例によれば、カレントミラー回路を構成する入力
用トランジスタ12とバイアス電流回路全構成するトラ
ンジスタ14この間に、トランジスタ27.31.32
及びダイオード33.34をカスケードに接続すること
によって、差動増幅回路の負荷電流から上記2つの回路
を除く他のトランジスタを流れるベース電流分の影響を
排除することにより、入力信号Vinの振幅及びバイア
ス電流工1、I2の値を変えずに利得を上け、且つこれ
とは独立に出力直流電位VoutDC値を非常に高い精
度で設定することができる。
なお、上記実施例では差動増幅器を用いて出力直流電位
の設定精度を向上させる例について述べたが、トランジ
スタ1.2によシ構成される差動回路を差動対に置き換
え、乗算器、加算器等を構成する回路においても、同様
に本発明全適用して同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上記述した如く本発明の差動増幅器によれば、カレン
トミラー回路とバイアス回路とを接続する電流路に、カ
スコード接続された複数個のトランジスタと、これらト
ランジスタのベース間を接続するダイオードとを設け、
これらトランジスタのベースに所定のバイアス電圧を印
加することによシ、入力信号振幅及びバイアス電流を変
えずに差動増幅回路の利得を上げ、且つこれとは独立に
差動増幅回路の出力直流電位を高精度に設定し得る効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の差動増幅器の一実施例を示した回路図
、第2図は差動増幅器の提案例を示した回路図である。 1.2.5.7.10.11.12.14.27.31
32・・・トランジスタ 4.6.8.9.10.13.24.25.26.28
・・・抵抗 33.34・・・ダイオード 代理人 弁理士  則  近  憲  佑第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 差動増幅回路を構成するトランジスタのエミッタにバイ
    アス電流を供給するバイアス電流回路と、前記トランジ
    スタのコレクタに接続されるカレントミラー回路とを有
    する差動増幅器において、前記カレントミラー回路を構
    成する入力用トランジスタと、この入力用トランジスタ
    のエミッタ電流に対応するバイアス電流を供給する前記
    バイアス電流回路を構成するトランジスタとを接続する
    電流路に、カスケード接続した複数個のトランジスタ及
    びこれらトランジスタの隣接するベース間を接続する複
    数のダイオードとから成る回路を挿介し、且つ、挿介し
    た前記複数個のトランジスタのベースに、前記差動増幅
    回路を構成するトランジスタの直流入力バイアス電圧と
    等しいバイアス電圧を印加したことを特徴とする差動増
    幅器。
JP13209184A 1984-06-28 1984-06-28 差動増幅器 Pending JPS6112110A (ja)

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JP13209184A JPS6112110A (ja) 1984-06-28 1984-06-28 差動増幅器

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2651389A1 (fr) * 1989-08-25 1991-03-01 Radiotechnique Compelec Amplificateur differentiel a couplage capacitif.
JP2007526693A (ja) * 2004-02-27 2007-09-13 アナログ デバイセス インコーポレーテッド 入力バイアス電流の相殺回路を有したバイポーラ差動入力段
JP2019033398A (ja) * 2017-08-08 2019-02-28 ローム株式会社 差動回路
JP2019033399A (ja) * 2017-08-08 2019-02-28 ローム株式会社 差動回路

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FR2651389A1 (fr) * 1989-08-25 1991-03-01 Radiotechnique Compelec Amplificateur differentiel a couplage capacitif.
JP2007526693A (ja) * 2004-02-27 2007-09-13 アナログ デバイセス インコーポレーテッド 入力バイアス電流の相殺回路を有したバイポーラ差動入力段
JP2019033398A (ja) * 2017-08-08 2019-02-28 ローム株式会社 差動回路
JP2019033399A (ja) * 2017-08-08 2019-02-28 ローム株式会社 差動回路

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