JPS62281606A - 帰還型増幅回路 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〕 この発明は帰還型増幅回路に関する。

（従来の技術〕 従来から広く用いられている帰還型増幅回路は、一般に
第４図に示すように構成される。第４図においてＡは演
算増幅器で、この演算増幅器Ａの（＋）入力端は信号ｖ
ｌｎ入力端子ＩＮに接続され、←）入力端は抵抗Ｒｓ及
びコンデンサＣを介して接地され、出力端は抵抗Ｒｆを
介して（−）入力端に接続されると共に、出力端子ＯＵ
Ｔに接続されている。

すなわち、上記回路の入出力特性は、演算増幅器人の利
得をωとすると、 と表わされる。つまシこの回路は、コンデンサＣの容量
が無視できるような高い周波数において利得Ｇ７＝１＋
」の増幅回路として動作踵部波数がＲ８ 低くなるに従って、コンデンサＣの影響により利得Ｇｖ
が−６（ｄＢｌｏａｔ）で低下する。このときの低減カ
ットオ′フ周波数ｆｃは、 ｆｃ＝−１− ２πＣＲ。

となる。特に音声帯域増幅器として用いる場合には、低
域カットオフ周波数ｆｅは可聴域の十分下に設定される
ため、数Ｈｚ〜数十Ｈｚに選ばれることが多い。この場
合、具体的にはＲ４が数にΩ〜数十にΩ、ＲＩｇが数十
Ω〜数百０、Ｃが数十μＦ〜数百μＦに設定される。こ
れらの値は増幅器Ａの駆動能力や低域カットオフ周波数
ｆｅ等から総合的に選ばれるものである。例えば、Ｇｖ
＝４０　ＣｄＢ）、ｆｅ＝１６〔Ｈ２〕とする場合、Ｒ
ｆ＝１０〔ｋΩ〕、Ｒ，＝１００（ｎ）、Ｃ＝１００〔
μＦ〕という組合わせが考えられる。この値は実際に妥
当な値で、一般的なものである。

尚、利得Ｇ７が小さい場合にはコンデンサＣを除くこと
も可能であるが、ある程度以上大きい場合には（３０（
ｄＢ）程度が目安となる〕出力オフセット電圧のために
除くことは困難である。

上記コンデンサＣには一般にケミカル・コンデンサが用
いられる。しかしながら、このケミカル・コンデンサは
比較的高価であり、形状も大きく、温度特性（特に低温
にて９が悪い、信頼性が低い等の問題があり、できれば
この問題に対処できるセラミック・コンデンサを使用し
たいところである。ところが、このセラミック・コンデ
ンサは最大でも０．０４７ＣμＦ〕〜０，１〔μＦ〕程
度の大きさしかなく、十分に低いカットオフ周波数ｆｅ
を得るためにはＲ，、Ｒｆをかなり大きな値としなけれ
ばならない。仮に上記例にあてはめてみると、同じ条件
でＣ＝０．１［μＦ〕とした場合、Ｒ１１＝１０［：鵬
］、Ｒ１＝１００（ｋΩ〕となる。１００　ＣｋΩ〕と
いう値はともかく、１０〔ＭΩ〕という値は現実的では
なく、特に集積回路化する場合にこのような高抵抗はそ
の内部に形成することができない。

（発明が解決しようとする問題点９ 以上のように従来の帰還型増幅回路は、十分に低い低域
力、トオフ周波数を得るためＫは多々問題のあるケミカ
ルコンデンサを用いなければならず、仮にケミカルコン
デンサに比して低価格で形状も小さく、温度特性が良く
信頼性が高い等、条件のそろったセラミ、クコンデンサ
を用いるには帰還抵抗を非現実的な程大きくしなければ
ならないため、ＩＣ化において内部に形成できない。

この発明は上記の問題を改善するためになされたもので
、帰還抵抗に大抵抗を用いずにセラミックコンデンサを
用いても十分な低域力、トオフ周波数を設定することが
でき、特にＩＣ化に適した帰還型増幅回路を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段９ すなわち、この発明に係る帰還型増幅回路は、入力側に
低域カットオフ周波数を決定するコンデンサを有するも
のにおいて、帰還経路中に電流出力型増幅器を介在させ
たものである。

（作　用〕 上記構成によれば、′１流出力型増幅器により増幅回路
の利得を任意に設定することができ、またコンデンサの
容量値を小さくすることができるので、コンデンサとし
てセラミック・コンデンサを用いることができる。また
、従来の帰還抵抗に代わって電流出力型増幅器を用いて
いるので、高抵抗が必要なく、ＩＣ化に適している。

（実施例） 以下、第１図乃至第３図を参照してこの発明の詳細な説
明する。尚、各図において第４図と同一部分には同一符
号を付して示し、ここでは異なる部分について述べる。

第１図は第４図に示した回路にこの発明を適用した場合
の構成を示すもので、ここでは前記帰還抵抗に代わって
電流出力型増幅器（以下ｇｍアンプと称する〕が用いら
れている。この回路の入出力特性は、 となる。このことはコンデンサＣの影響が出ない高い周
波数において、この回路が利得Ｇｖ＝六（六）の増幅回
路として働き、低い周波数では−６（ｄＢｌｏａｔ）で
０７が低下し、その低域カットオフ周波数ｆｃが／ｃ”
　　’− ２πＣＲ１１ となることを表わしている。つまり、式の上でも前記し
たＲｆの部分が−に置き換わっている。

ｇｍ ここで、具体的な数値を与えて説明する。まず、Ｇ、＝
４０　（ｄＢ）、ｆｌ！＝１６〔Ｈ２〕、Ｃ＝０．１　
ＣμＦ）と設定するには上式からＲ，＝１００ＣｋΩ〕
、ｇｍ　＝　０．１　［μｓ　：］とすれば良いことが
わかる。この場合、Ｒ，＝１００〔ｋΩ〕は従来のもの
と比較すると高目の値であるが、非現実的な値ではなく
、ＩＣ化することを考えると大きくはあるが内蔵可能な
値である。また、ｇｍ＝０．１Ｃμｓ〕という値は回路
設計により十分可能な値である。つまり、Ｃ＝０．１Ｃ
μＦ〕　であっても十分実現できる訳で、この値ならば
ケミカル・コンデンサではなくセラミックコンデンサを
用いることができる。

第２図は反転増幅回路にこの発明を適用した構成を示す
もので、前記演算増幅器Ａの←）入力端が抵抗Ｒ８及び
コンデンサＣを介して低周波信号ｖ１ｎ入力端子に接続
され、（＋）入力端が接地されており、またｇｍアンプ
が第１図の場合と同様に演算増幅話人の出力端及び←）
入力端間に負帰還接続されている。

すなわち、この回路の入出力特性は 夫 となる。このことはコンデンサＣの影響の出ない低い周
波数になると−６［ｄＢｌｏａｔ　：］　　で低下踵そ
の低域カットオフ周波数ｆｃが となることを表わしている。つまり、従来の反転増幅回
路の出力より反転入力への帰還抵抗Ｒｆがそこの回路に
おいて、実際の数値例に関しては第１図の場合と同様で
あるが、さらにこの発明を適用したことにより入力抵抗
Ｒ３を高く設定することができるという利点がある。す
なわち、従来の回路では利得をある程度大きくとると、
利得が帰還抵抗Ｒｆと入力抵抗Ｒ３との比で決まること
から、Ｒ６をあまり大きくすることができなかったが、
この回路ではｇｍアンプにより　Ｒｇの制限を除去する
ことができる。

第３図は第１図に示した帰還型増幅回路を集積回路化し
た場合の構成を示すもので、図中点線内が集積回路であ
る。また、Ｔ１は低周波信号■ｌｎ入力端子、Ｔ２は外
付コンデンサ接続端子、Ｔ、は出力端子、Ｔ４．　Ｔ５
ば±ＶｅｃｌＥ源電圧入力端電圧入力端子して、集積回
路内において、トランジスタＱ１〜Ｑ１３、抵抗Ｒ１〜
７及びコンデンサＣ１は前記演算増を 幅器Ａオ構成しており、トランノスタＱ１４〜Ｑ２７ダ
イオードＤ１〜Ｄ５、抵抗Ｒ８〜Ｒ２０及び定電流源■
は前記ｇｍアンプを構成している。上記演算増幅器Ａに
おいてトランジスタＱ１のペースが（ト）入力端、トラ
ンジスタＱ２のペースが（→入力端で、（→入力端には
前記抵抗Ｒ８が接続される。この抵抗Ｒ６の他端は端子
Ｔ２を介して前記コンデンサＣに接続される。

すなわち、上記構成においてｇｍアンプのトランジスタ
Ｑ１６１　Ｑｌ７に流れるコレクタ電流ＩＣ（Ｑｌ６）
　。

■。（Ｑ、　、　）が等しく、Ｑ２４に流れるコレクタ
電流ＩＣ（Ｑ２４）がＱ２３に流れるコレクタ電流ＩＣ
（Ｑ２３）の捧に等しいとき、Ｉｃ（Ｑｌ　６）　”　
■（（Ｑｌ　７　）　＝　Ｉ、、１（（Ｑ　２５　）　
＝’Ａ　Ｉｃ（Ｑ２４ン＝Ｉ、とすると、ｇｍ　　アン
プのコンダクタンスｇｍは となる（但し”−＜Ｒｌｏでちること）。−力、増幅エ
ム 器の利得Ｇｖは となる。また、低域カットオフ周波数ｆｃは、どなる。

ここで、コレクタ電流の場合、電流比をかなり正確にと
れるので精度的にはＧｖ　、Ｉｃ共に回路の回路と同様
とな９、問題にはならない。具体的な数値例として、Ｇ
ｖ＝　４０　［：ｄＢ）、ｆｃ＝　１６　（Ｈｚ　）、
Ｃ＝０．１（如〕とすると、Ｒ，＝　１００　（ｋΩ〕
、Ｒ４゜＝５０１ム 〔ｋΩ〕、π＝１００ＣＡ）　　に選べばよい。

したがって、上記のように構成した各帰還増幅回路は、
十分な低域力、トオ７周波数を得るのに過大な帰還抵抗
を用いずにコンデンサＣの値を小さくすることができる
ので、コンデンサＣにセラミック・コンデンサを使用す
ることができる。これＫよって、集積回路化した場合に
外付部品を追加する必要がなく、低価格化を実現するこ
とができ、さらに形状の小さい、温度特性（特に低温ン
に優れた信頼性の高いセラミック・コンデンサを使用す
ることによシ、機器の小型化、使用温度範囲の拡大、長
寿命化に寄与することができる。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えばＢＴＬアンプにも応用することができる。

また、電流出力型増幅器（ｇｍアンプ）は電圧出力型増
幅器の出力に抵抗を直列に接続したものでもよい。

この他その要旨を変更しない範囲で種々変形しても実施
可能である。

［発明の効果コ 以上詳述したようＫこの発明によれば、帰還抵抗に大抵
抗を用いずにセラミ、クコンデンサを用いても十分な低
域力、トオ７周波数を設定することができ、特にＩＣ化
に適した帰還型増幅回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る帰還型増幅回路の一実施例を示
すプロ、り回路図、第２図はこの発明に係る他の実施例
を示すブロック回路図、第３図は第１図に示した回路を
ＩＣ化した場合の具体的な構成を示す回路図、第４図は
従来の帰還型増幅回路の構成を示すプロ、り回路図であ
る。 Ａ・・・演算増幅器、ｇＩｌｆｉ・・・ｇｍアンプ、Ｒ
ｆ・・・帰還抵抗、Ｒ３・・・抵抗、Ｃ・・・コンデン
サ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力側に低域カットオフ周波数を決定するコンデンサを
   有する帰還型増幅回路において、帰還経路中に電流出力
   型増幅器を介在させたことを特徴とする帰還型増幅回路
   。