JPS62154807A - 差動増幅回路 - Google Patents
差動増幅回路Info
- Publication number
- JPS62154807A JPS62154807A JP60294187A JP29418785A JPS62154807A JP S62154807 A JPS62154807 A JP S62154807A JP 60294187 A JP60294187 A JP 60294187A JP 29418785 A JP29418785 A JP 29418785A JP S62154807 A JPS62154807 A JP S62154807A
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- JP
- Japan
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- pair
- transistor
- trs
- constant current
- electrodes
- 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
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は１、モノリシック集積回路上に実現され、ビデ
オ信号など直流から非常に高い周波数までの広い周波数
範囲の信号を増幅する差動増幅回路に関する。
オ信号など直流から非常に高い周波数までの広い周波数
範囲の信号を増幅する差動増幅回路に関する。
（従来の技術）
従来、直流信号から非常に高い周波数の信号までを等し
い利得で増幅する回路には、抵抗を負荷とする第２図の
ような差動増幅回路が用いられて来た。この回路は、各
種教科書に記ｆＲキれているが、抵抗Ｒ１１およびＲ１
２を負荷とし、定電流源１１の上に差動トランジスタ対
Ｎｉｌ及びＮ１２が接続された構造である。この回路は
、１！源電圧よりずっと小さい出力電圧ではトランジス
タの相互フンダクタンスと寄生容量および負荷容量によ
り定まる周波数まで増幅することが期待できる。しかし
、出力電圧がトランジスタにより変調される電流の変化
と負荷抵抗値の積で与えられるから、出力電圧振幅が大
きくなるとトランジスタを流れる電流の変化が大きくな
る結果相互フンダクタンスが変化してしまうため出力！
圧によって利得及び周波数特性が変化してしまう欠点が
ある。この欠点を解消するには負荷抵抗を定電流源にす
ればよいはずであるが、そうすると負荷となるふたつの
定電流値の和と第１図の定電流源工１が厳密に等しい必
要がある。きらにふたつの入力電圧が等しい場合の出力
電圧が定まらない。すなわち、出力動作点の設計が不可
能である。かかる欠点を解消した回路として第３図の回
路が公知である。
い利得で増幅する回路には、抵抗を負荷とする第２図の
ような差動増幅回路が用いられて来た。この回路は、各
種教科書に記ｆＲキれているが、抵抗Ｒ１１およびＲ１
２を負荷とし、定電流源１１の上に差動トランジスタ対
Ｎｉｌ及びＮ１２が接続された構造である。この回路は
、１！源電圧よりずっと小さい出力電圧ではトランジス
タの相互フンダクタンスと寄生容量および負荷容量によ
り定まる周波数まで増幅することが期待できる。しかし
、出力電圧がトランジスタにより変調される電流の変化
と負荷抵抗値の積で与えられるから、出力電圧振幅が大
きくなるとトランジスタを流れる電流の変化が大きくな
る結果相互フンダクタンスが変化してしまうため出力！
圧によって利得及び周波数特性が変化してしまう欠点が
ある。この欠点を解消するには負荷抵抗を定電流源にす
ればよいはずであるが、そうすると負荷となるふたつの
定電流値の和と第１図の定電流源工１が厳密に等しい必
要がある。きらにふたつの入力電圧が等しい場合の出力
電圧が定まらない。すなわち、出力動作点の設計が不可
能である。かかる欠点を解消した回路として第３図の回
路が公知である。
この回路は例えば、アイイーイーイー トランズアクシ
ョンズ オン サーキット アンド システムズ、ＣＡ
Ｓ第２１巻の３２２ページ（ＩＥＥＥ Ｉ’ｒａｎｓ。
ョンズ オン サーキット アンド システムズ、ＣＡ
Ｓ第２１巻の３２２ページ（ＩＥＥＥ Ｉ’ｒａｎｓ。
ｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ、ｖｏ
ｌ ＣＡ３−２１．１９７４．ｐｐ３２２）に記載され
ている回路の一部である。この回路は定電流Ｒ１２１の
上に定電流源Ｉ２３及びＩ２４をそれぞれ負荷とする差
動入力ｎｐｎ トランジスタＮ２１およびＮ２２が接続
され、その出力端２３および２４にそれぞれベース接地
のｐｎｐ ）−ランジスタＰ１およびＰ２が接続されて
いる。そしてＰｌおよびＰ２のコレクタは、ｎｐｎ ト
ランジスタＮ２３およびＮ２４によるいわゆる電流ミラ
ーに接続されている。この回路はベース接地トランジス
タＰ１およびＰ２により、動作点の設定および定電流値
のずれを吸収していて安定して動作することが期待でき
る。しかしながら、ｐｎｐ トランジスタは一般にｎｐ
ｎ トランジスタより動作速度が遅く、特に通常のバイ
ポーラ集情回路で実現しやすいいわゆるラテラルトラン
ジスタでは特に遅い。そのためにかかる回路は利得が１
になる周波数で、せいぜい１０ＭＨｚが限界である。
ｌ ＣＡ３−２１．１９７４．ｐｐ３２２）に記載され
ている回路の一部である。この回路は定電流Ｒ１２１の
上に定電流源Ｉ２３及びＩ２４をそれぞれ負荷とする差
動入力ｎｐｎ トランジスタＮ２１およびＮ２２が接続
され、その出力端２３および２４にそれぞれベース接地
のｐｎｐ ）−ランジスタＰ１およびＰ２が接続されて
いる。そしてＰｌおよびＰ２のコレクタは、ｎｐｎ ト
ランジスタＮ２３およびＮ２４によるいわゆる電流ミラ
ーに接続されている。この回路はベース接地トランジス
タＰ１およびＰ２により、動作点の設定および定電流値
のずれを吸収していて安定して動作することが期待でき
る。しかしながら、ｐｎｐ トランジスタは一般にｎｐ
ｎ トランジスタより動作速度が遅く、特に通常のバイ
ポーラ集情回路で実現しやすいいわゆるラテラルトラン
ジスタでは特に遅い。そのためにかかる回路は利得が１
になる周波数で、せいぜい１０ＭＨｚが限界である。
これではビデオ信号の増幅には用いることができない。
そこで、本発明の目的は、大振幅の出力信号に対しても
利得および周波数特性が一定であり、しかも周波数範囲
が広い増幅回路を提供することにある。
利得および周波数特性が一定であり、しかも周波数範囲
が広い増幅回路を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する差動増
幅回路は、一端が第一の電圧源に接続された第一の定′
ｒｒ、流源と、この定電流源の他端にエミッタ電極が共
通接続されベース電極を一対の入力端子としコレクタ電
極を一対の出力端子とする第一の極性を有する差動トラ
ンジスタ対と、ベース電極が共通接続されコレクタ′ｒ
！ｔ、極を前記差動トランジスタ対の出力端子対に接続
された第二の極性を有する第二のトランジスタ対と、こ
のトランジスタ対のそれぞれのエミッタＮ、極に一端が
接続され他端が第二の電圧源に接続された抵抗対と、ベ
ース電極が前記それぞれの出力端子に接続されコレクタ
電極が前記第二の電圧源に接続された前記第一の極性を
有する第三のトランジスタ対と、このトランジスタ対の
それぞれのエミッタ電極に一端が接続され他端が共通接
続された第二の抵抗対と、一端が前記第一の電圧源に接
続され他端が前記第二の抵抗対の共通接続点に接続され
た第二の定電？ｆｆｔｍと、一端が前記第二の抵抗対の
共通接続点に接続された抵抗と、この抵抗の他端にエミ
ッタ電極が接続されベース電極とコレクタ電極が短絡さ
れて前記第二のトランジスタ対の共通接続されたベース
電極に接続された前記第一の極性を有するトランジスタ
と、ベース電極とコレクタ電極が短絡されて前記第二の
トランジスタ対の共通接続されたベース電極に接続され
た前記第二の極性を有するトランジスタと、一端がこの
トランジスタのエミッタ電極に接続され他端が前記第二
の定電圧源に接Ｓｉされた抵抗とからなる。この差動増
幅回路は、直流から非常に高い周波数まで大振幅の信号
を増幅することができる。以下本発明について第１図を
用いて説明する。
幅回路は、一端が第一の電圧源に接続された第一の定′
ｒｒ、流源と、この定電流源の他端にエミッタ電極が共
通接続されベース電極を一対の入力端子としコレクタ電
極を一対の出力端子とする第一の極性を有する差動トラ
ンジスタ対と、ベース電極が共通接続されコレクタ′ｒ
！ｔ、極を前記差動トランジスタ対の出力端子対に接続
された第二の極性を有する第二のトランジスタ対と、こ
のトランジスタ対のそれぞれのエミッタＮ、極に一端が
接続され他端が第二の電圧源に接続された抵抗対と、ベ
ース電極が前記それぞれの出力端子に接続されコレクタ
電極が前記第二の電圧源に接続された前記第一の極性を
有する第三のトランジスタ対と、このトランジスタ対の
それぞれのエミッタ電極に一端が接続され他端が共通接
続された第二の抵抗対と、一端が前記第一の電圧源に接
続され他端が前記第二の抵抗対の共通接続点に接続され
た第二の定電？ｆｆｔｍと、一端が前記第二の抵抗対の
共通接続点に接続された抵抗と、この抵抗の他端にエミ
ッタ電極が接続されベース電極とコレクタ電極が短絡さ
れて前記第二のトランジスタ対の共通接続されたベース
電極に接続された前記第一の極性を有するトランジスタ
と、ベース電極とコレクタ電極が短絡されて前記第二の
トランジスタ対の共通接続されたベース電極に接続され
た前記第二の極性を有するトランジスタと、一端がこの
トランジスタのエミッタ電極に接続され他端が前記第二
の定電圧源に接Ｓｉされた抵抗とからなる。この差動増
幅回路は、直流から非常に高い周波数まで大振幅の信号
を増幅することができる。以下本発明について第１図を
用いて説明する。
第１図は本発明の回路を示す回路図である。本図の回路
では一端が第一の電圧源■、に接続された第一の定電流
源１１にエミッタ電極が共通接続されベース電極を一対
の入力端子としコレクタ電極を一対の出力端子とするｎ
ｐｎ トランジスタ対Ｎ１およびＮ２の差動トランジス
タ対に対し、ベース電極が共通接続されコレクタ電極を
それぞれＮ１およびＮ２の出力端子対に接続されたｐｎ
ｐトランジスタＰ１およびＲ２の対とこのトランジスタ
対のそれぞれのエミッタ電極に一端を接続し、他端を第
二の電圧源Ｖ。Ｃに接続された抵抗対Ｒ１とＲ２による
負荷定電流源により差動増幅回路を構成している。この
差動増幅回路に対し、ベース電極が前記それぞれの出力
端子３および４に接続され、コレクタ電極が前記第二の
電圧源ｖｅｃに接続されたｎｐｎトランジスタＮ３およ
びＮ４の対と、このトランジスタ対のそれぞれのエミッ
タ電極に一端を接続され他端を共通接続された抵抗対Ｒ
４およびＲ６と、一端が前記第一の電圧源■、に接続芒
れ他端がＲ４およびＲ６の共通接続点６に接続芒れた第
二の定電流理工２と１、一端が前記第二の抵抗対の共通
接続点６に接続された抵抗Ｒ５と、Ｒ５の他端にエミッ
タ電極が接続されベース電極とコレクタ電極が短絡され
て前記Ｐ１およびＲ２の共通接続許れたベース電極７に
接続されたｎｐｎトランジスタＮ５と、ベース電極とコ
レクタ電極が短絡されて接点７に接続されたｐｎｐトラ
ンジスタＰ３と、一端がＲ３のエミッタ電極に接続され
他端がＶＣＣに接続された抵抗Ｒ３により構成されるバ
イアス回路とを設けることにより本発明回路は成り立っ
ている。ここで、望ましくはＲ１とＲ２とＲ３の値は等
しくする。また、Ｒ４およびＲ６は等しく、Ｒ５はＲ４
およびＲ６の半分または半分より少し大きめにするのが
望ましい。また、定電流源１１と１２の電流１１と工、
は等しくすると設計が簡単である。
では一端が第一の電圧源■、に接続された第一の定電流
源１１にエミッタ電極が共通接続されベース電極を一対
の入力端子としコレクタ電極を一対の出力端子とするｎ
ｐｎ トランジスタ対Ｎ１およびＮ２の差動トランジス
タ対に対し、ベース電極が共通接続されコレクタ電極を
それぞれＮ１およびＮ２の出力端子対に接続されたｐｎ
ｐトランジスタＰ１およびＲ２の対とこのトランジスタ
対のそれぞれのエミッタ電極に一端を接続し、他端を第
二の電圧源Ｖ。Ｃに接続された抵抗対Ｒ１とＲ２による
負荷定電流源により差動増幅回路を構成している。この
差動増幅回路に対し、ベース電極が前記それぞれの出力
端子３および４に接続され、コレクタ電極が前記第二の
電圧源ｖｅｃに接続されたｎｐｎトランジスタＮ３およ
びＮ４の対と、このトランジスタ対のそれぞれのエミッ
タ電極に一端を接続され他端を共通接続された抵抗対Ｒ
４およびＲ６と、一端が前記第一の電圧源■、に接続芒
れ他端がＲ４およびＲ６の共通接続点６に接続芒れた第
二の定電流理工２と１、一端が前記第二の抵抗対の共通
接続点６に接続された抵抗Ｒ５と、Ｒ５の他端にエミッ
タ電極が接続されベース電極とコレクタ電極が短絡され
て前記Ｐ１およびＲ２の共通接続許れたベース電極７に
接続されたｎｐｎトランジスタＮ５と、ベース電極とコ
レクタ電極が短絡されて接点７に接続されたｐｎｐトラ
ンジスタＰ３と、一端がＲ３のエミッタ電極に接続され
他端がＶＣＣに接続された抵抗Ｒ３により構成されるバ
イアス回路とを設けることにより本発明回路は成り立っ
ている。ここで、望ましくはＲ１とＲ２とＲ３の値は等
しくする。また、Ｒ４およびＲ６は等しく、Ｒ５はＲ４
およびＲ６の半分または半分より少し大きめにするのが
望ましい。また、定電流源１１と１２の電流１１と工、
は等しくすると設計が簡単である。
（作用）
次に本発明の作用について第１図を参照して説明する。
いま、入力電圧が等しい場合には接点３の電圧■３と接
点４の電圧ｖ４は等しくなる。すると、Ｒ４を流れる電
流ＩＲ４とＲ６を流れるｌ１１６は、Ｎ３およびＮ４の
ペースエミッタ間電圧をＶｂｅ、接点６の電圧をＲ６と
すれば、Ｒ６”Ｒ３Ｖｂｅ ｌｍ４ＸＲ４−Ｒ４Ｖｂ
ｅ ＬｓＸＲ６となるから等しい。さらに、負荷トラ
ンジスタＰ１およびＲ２はＲ３といわゆる電流ミラーを
構成していてＲ１、Ｒ２およびＲ３は等しいから、Ｐｌ
、Ｒ２、Ｒ３を流れる電流は等しく Ｉｔ／ ２−ＩＩ
／ ２である。したがって、接点７の電圧はＶＣＣから
Ｒ３の電圧降下分とＲ３のペースエミッタ間電圧だけ低
い電圧となる。また、接点６と接点８の間の電圧は、ト
ランジスタＮ５のベースエミッタ間電圧とＲ５による電
圧降下の和であり、Ｒ５の値はＲ４とＲ６の半分であり
、Ｒ４とＲ６を流れる電流はそれぞれ工、／４であるか
ら接点７の電圧はＲ３に等しくなることが期待できる。
点４の電圧ｖ４は等しくなる。すると、Ｒ４を流れる電
流ＩＲ４とＲ６を流れるｌ１１６は、Ｎ３およびＮ４の
ペースエミッタ間電圧をＶｂｅ、接点６の電圧をＲ６と
すれば、Ｒ６”Ｒ３Ｖｂｅ ｌｍ４ＸＲ４−Ｒ４Ｖｂ
ｅ ＬｓＸＲ６となるから等しい。さらに、負荷トラ
ンジスタＰ１およびＲ２はＲ３といわゆる電流ミラーを
構成していてＲ１、Ｒ２およびＲ３は等しいから、Ｐｌ
、Ｒ２、Ｒ３を流れる電流は等しく Ｉｔ／ ２−ＩＩ
／ ２である。したがって、接点７の電圧はＶＣＣから
Ｒ３の電圧降下分とＲ３のペースエミッタ間電圧だけ低
い電圧となる。また、接点６と接点８の間の電圧は、ト
ランジスタＮ５のベースエミッタ間電圧とＲ５による電
圧降下の和であり、Ｒ５の値はＲ４とＲ６の半分であり
、Ｒ４とＲ６を流れる電流はそれぞれ工、／４であるか
ら接点７の電圧はＲ３に等しくなることが期待できる。
この回路は差動増幅器であるからＲ３とＲ４は入力電圧
の変化により互いに逆に変化するため互いに打ち消し合
うから、入力電圧が変化しても接点６の電圧は変化しな
い。この条件を満たすためには希望する出力振幅をＶと
したとき、Ｒ４ＸＩ、／４≧ＶとなるようにＲ４は決定
されねばならない。この条件のもとでは出力重圧の動作
点は、以上のように一意に設計することができる。
の変化により互いに逆に変化するため互いに打ち消し合
うから、入力電圧が変化しても接点６の電圧は変化しな
い。この条件を満たすためには希望する出力振幅をＶと
したとき、Ｒ４ＸＩ、／４≧ＶとなるようにＲ４は決定
されねばならない。この条件のもとでは出力重圧の動作
点は、以上のように一意に設計することができる。
（発明の効果）
この回路では、信号の伝達される経路はすべてｎｐｎ
）−ランジスタであり、ｐｎｐ トランジスタは負荷と
なる定電流源に限定されているので非常に拘束に動作し
、従って周波数範囲が広いことが期待できる。また、負
荷が定電流源であるからトランジスタＮ１およびＮ２微
小な変化で大きな出力変化となるため大振幅の出力信号
に対してもトランジスタＮ１およびＮ２の相互コンダク
タンスはほとんど変化しないため、従来のように、大振
幅出力時に利得や周波数特性が変化することもない利点
を有する。許らに、負荷抵抗が大きいため抵抗負荷の場
合には通常二段以上必要な利得段が一段で５０ｄＢ以上
の利得を得ることが可能となる。
）−ランジスタであり、ｐｎｐ トランジスタは負荷と
なる定電流源に限定されているので非常に拘束に動作し
、従って周波数範囲が広いことが期待できる。また、負
荷が定電流源であるからトランジスタＮ１およびＮ２微
小な変化で大きな出力変化となるため大振幅の出力信号
に対してもトランジスタＮ１およびＮ２の相互コンダク
タンスはほとんど変化しないため、従来のように、大振
幅出力時に利得や周波数特性が変化することもない利点
を有する。許らに、負荷抵抗が大きいため抵抗負荷の場
合には通常二段以上必要な利得段が一段で５０ｄＢ以上
の利得を得ることが可能となる。
このように、本発明によれば、大振幅の出力信号に対し
ても利得および周波数特性が一定であリ、しかも周波数
範囲が広い差動増幅回路が提供できる。
ても利得および周波数特性が一定であリ、しかも周波数
範囲が広い差動増幅回路が提供できる。
第１図は本発明の差動増幅回路の回路図、第２図は従来
知られている抵抗負荷にょる差動増幅回路の回路図、第
３図は従来知られている定電流回路を負荷とする演算増
幅回路の回路図である。
知られている抵抗負荷にょる差動増幅回路の回路図、第
３図は従来知られている定電流回路を負荷とする演算増
幅回路の回路図である。
Claims (1)
- 一端が第一の電圧源に接続された第一の定電流源と、こ
の定電流源の他端にエミッタ電極が共通接続されベース
電極を一対の入力端子としコレクタ電極を一対の出力端
子とする第一の極性を有する差動トランジスタ対と、ベ
ース電極が共通接続されコレクタ電極を前記差動トラン
ジスタ対の出力端子対に接続された第二の極性を有する
第二のトランジスタ対と、このトランジスタ対のそれぞ
れのエミッタ電極に一端が接続され他端が第二の電圧源
に接続された抵抗対と、ベース電極が前記それぞれの出
力端子に接続されコレクタ電極が前記第二の電圧源に接
続された前記第一の極性を有する第三のトランジスタ対
と、このトランジスタ対のそれぞれのエミッタ電極に一
端が接続され他端が共通接続された第二の抵抗対と、一
端が前記第一の電圧源に接続され他端が前記第二の抵抗
対の共通接続点に接続された第二の定電流源と、一端が
前記第二の抵抗対の共通接続点に接続された抵抗と、こ
の抵抗の他端にエミッタ電極が接続されベース電極とコ
レクタ電極が短絡されて前記第二のトランジスタ対の共
通接続されたベース電極に接続された前記第一の極性を
有するトランジスタと、ベース電極とコレクタ電極が短
絡されて前記第二のトランジスタ対の共通接続されたベ
ース電極に接続された前記第二の極性を有するトランジ
スタと、一端がこのトランジスタのエミッタ電極に接続
され他端が前記第二の定電圧源に接続された抵抗とから
なる差動増幅回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60294187A JPS62154807A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 差動増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60294187A JPS62154807A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 差動増幅回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62154807A true JPS62154807A (ja) | 1987-07-09 |
Family
ID=17804440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60294187A Pending JPS62154807A (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 差動増幅回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62154807A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05504448A (ja) * | 1989-11-03 | 1993-07-08 | エティモティック リサーチ インコーポレイテッド | 高忠実度補聴器増幅装置 |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP60294187A patent/JPS62154807A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05504448A (ja) * | 1989-11-03 | 1993-07-08 | エティモティック リサーチ インコーポレイテッド | 高忠実度補聴器増幅装置 |
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