JPS63313903A - Amplification circuit and light communication system using it - Google Patents

Amplification circuit and light communication system using it

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Publication number
JPS63313903A
JPS63313903A JP63003710A JP371088A JPS63313903A JP S63313903 A JPS63313903 A JP S63313903A JP 63003710 A JP63003710 A JP 63003710A JP 371088 A JP371088 A JP 371088A JP S63313903 A JPS63313903 A JP S63313903A
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JP
Japan
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constant current
fet
current
current source
impedance
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Pending
Application number
JP63003710A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Taizo Kinoshita
木下 泰三
Satoshi Tanaka
聡 田中
Hironori Tanaka
田中 広紀
Nobuo Kodera
小寺 信夫
Minoru Nagata
永田 穰
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent the increase of a power supply voltage, necessitated for the operation of an amplification circuit by providing a first FET, a second FET, a loading means and a current bypassing means, and connecting the drain of the FET of one side to a first operating potential point, and connecting the source of the first and the second FETs to a second operating potential point. CONSTITUTION:A first amplifying element 1 is constituted of the FETs Q1, Q2, the sources of which are connected differentially. Besides, the loading means 2 is constituted of a pair of resistors RL, and the current bypassing means 4 is constituted of a constant-current source to let a DC current I1 flow. Assuming that the DC current to the said constant-current source 4 is I1, the increase of an amplification factor Gv can be achieved by constituting the current of the constant-current source 3, added to the source part of a differential pair FET, so as to be I0 + 2I2. On the other hand, since the current to contribute to an output amplitude is only I0, it comes to V0 = RL.I0, and the increase of a DC voltage drop and the band deterioration of a loads 4, accompanied by the improvement of a gain Gv, are not generated theoretically. Namely, by adding the constant current I1, only the gm of the differential pair FET Q1, Q2 is improved, and the high gain can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、増幅回路に関し、さらに差動増幅器の高利得
化、又は利得可変化の手法に係り、特に光通信などの高
速伝送回路の集積化に好適な広帯域高利得増幅器に関す
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an amplifier circuit, and more particularly to a method for increasing the gain of a differential amplifier or varying the gain, and particularly for integrating high-speed transmission circuits such as optical communications. The present invention relates to a wideband high gain amplifier suitable for

[従来の技術] 従来の差動増幅器は、例えば電子通信学会 マイクロ波
研究会 MW81−88  第30頁「低電力、ソース
カップルドFETロジック(SCFL)によるGaAs
IC高速分周器」に示したように、1組の差動対トラン
ジスタと、差動対のドレインに接続された負荷抵抗と、
ソースに接続された定電流源から構成されており、差動
対の各々のゲート入力電圧差に伴って定電流源電流が分
配されることを利用して、負荷抵抗の電圧降下として出
力信号を出力するものである。第2図に従来回路構成を
示す。第2図において、負荷抵抗をRL。
[Prior Art] A conventional differential amplifier is, for example, a low-power, source-coupled FET logic (SCFL) based GaAs
As shown in ``IC High Speed Frequency Divider'', a set of differential pair transistors, a load resistor connected to the drain of the differential pair,
It consists of a constant current source connected to the source, and uses the fact that the constant current source current is distributed according to the difference in gate input voltage of each differential pair to generate the output signal as a voltage drop across the load resistance. This is what is output. FIG. 2 shows a conventional circuit configuration. In Figure 2, the load resistance is RL.

定電流を工。とじ、また差動対トランジスタの各々をQ
l、Q2、相互コンダクタンス定数をg□。
Creates a constant current. and Q of each differential pair transistor.
l, Q2, and the mutual conductance constant is g□.

K値をKとすると、電圧利得gvは次式で与えられる。When the K value is K, the voltage gain gv is given by the following equation.

G v ” g工・RL      ・・・(1)[発
明が解決しようとする課題] バイポーラ1−ランジスタを用いた差動増幅器の場合に
は、gmは次式で与えられる。
G v ” g engineering・RL (1) [Problem to be solved by the invention] In the case of a differential amplifier using a bipolar transistor, gm is given by the following equation.

ここでqは電子電荷、kはボルツマン定数、Tは絶対温
度、reはエミッタ抵抗である。従って、gm:40m
シーメンスとなり負荷抵抗RL=500Ωの場合には約
20倍の利得となる。
Here, q is electron charge, k is Boltzmann's constant, T is absolute temperature, and re is emitter resistance. Therefore, gm: 40m
If the load resistance is Siemens and the load resistance RL is 500Ω, the gain will be about 20 times.

一方、電界効果トランジスタ(以下FETと言う)を用
いた差動増幅器の場合には、gmは次式%式% ここで、Rgはソース抵抗である。従って、gmz 5
 mシーメンスとなり、同一負荷抵抗に対して利得は約
2.5倍となり、バイポーラトランジスタの場合に比較
して、約1/8の利得低下となることが本発明者等の検
討により明らかとされた。
On the other hand, in the case of a differential amplifier using field-effect transistors (hereinafter referred to as FETs), gm is expressed by the following formula % where Rg is the source resistance. Therefore, gmz 5
m Siemens, and the gain is approximately 2.5 times for the same load resistance, which is approximately 1/8 gain reduction compared to the case of bipolar transistors. .

このように、バイポーラトランジスタの相互コンダクタ
ンスgmが大きいのはコレクタ電流又はエミッタ電流が
ベース・エミッタ電圧の増加に応答して指数関数的に増
加することに起因し、FETの相互コンダクタンスgl
Tlが小さいのはトレイン電流又はソース電流がゲート
・ソース電圧の増加に応答して2乗で増加することが起
因する。
In this way, the reason why the mutual conductance gm of a bipolar transistor is large is that the collector current or emitter current increases exponentially in response to an increase in base-emitter voltage.
The reason why Tl is small is that the train current or source current increases in a square manner in response to an increase in gate-source voltage.

上記のように、バイポーラトランジスタにおいてはgm
が大きいため、1段構成の増幅器で高利得が得られるの
に対して、FET回路では、バイポーラ回路に比べてg
mが小さいため、同一の負荷抵抗を使用するその利得は
約1/8と小さくなってしまう。従って、FET増輻回
路において高利得を得ようとするならば多段増幅器の接
続段数を増す必要があった。しかし多段増幅器の接続段
数を増すと増幅帯域が狭くなってしまうという問題点が
本願発明者等の検討より明らかとされた。
As mentioned above, in a bipolar transistor, gm
Because of the large g
Since m is small, the gain using the same load resistance is about 1/8. Therefore, in order to obtain a high gain in the FET amplifier circuit, it is necessary to increase the number of connected stages of the multistage amplifier. However, studies conducted by the inventors of the present application have revealed that as the number of connected stages of a multistage amplifier increases, the amplification band becomes narrower.

これは、下記の事項に起因する。This is due to the following matters.

すなわち、多段増幅器中の各段の1つのバイポーラトラ
ンジスタ又はFETの増幅素子は、その増幅作用(例え
ば増幅率)に関して必然的に位相推移を持つ。すなわち
、高周波増幅率が低周波増幅率より一3dB低下する周
波数はカットオフ周波数と呼ばれ、このカットオフ周波
数より高い周波数の入力信号に対して増幅出力信号の増
幅値は低下し、その遅延位相推移は大きくなる。従って
That is, one bipolar transistor or FET amplification element of each stage in a multistage amplifier necessarily has a phase shift with respect to its amplification effect (eg, amplification factor). In other words, the frequency at which the high frequency amplification factor is -3 dB lower than the low frequency amplification factor is called the cutoff frequency, and for input signals with frequencies higher than this cutoff frequency, the amplification value of the amplified output signal decreases, and its delay phase The transition will be large. Therefore.

多段増幅器の接続段数の増加は、この多段増幅器全体の
入力から出力までの信号伝達経路上の増幅素子の接続個
数の増加を引き起す。これは、多段増幅器全体の増幅率
に関係するカットオフ周波数がひとつの増幅素子の増幅
率のカットオフ周波数より大幅に低下することになり、
この結果多段増幅器の増幅帯域が狭くなる。
An increase in the number of connected stages of a multistage amplifier causes an increase in the number of connected amplification elements on the signal transmission path from the input to the output of the entire multistage amplifier. This means that the cutoff frequency, which is related to the amplification factor of the entire multistage amplifier, is significantly lower than the cutoff frequency of the amplification factor of one amplification element.
As a result, the amplification band of the multistage amplifier becomes narrower.

また、多段増幅器の接続段数の増加は、次のような別の
問題をも引き起す。すなわち、前段増幅器の出力と後段
増幅器との入力の接続によって、この出力の出力抵抗と
この入力の入力容量との積による時定数が形成される。
Furthermore, an increase in the number of connected stages of a multi-stage amplifier also causes the following problems. That is, by connecting the output of the pre-stage amplifier and the input of the post-stage amplifier, a time constant is formed by the product of the output resistance of this output and the input capacitance of this input.

上記接続段数の増加はこのような時定数の増大を生じ、
やはり多段増幅器全体の増幅帯域が狭くなる。これは比
較的に大きなゲート容量を有するFETによる多段増幅
器を構成する場合に顕著となる。また、FETのgmは
ゲート幅に比例するため、ゲート幅の大きなFETを用
いることにより、高利得化が可能ではあるが、これに伴
ってゲート容icgs。
The increase in the number of connection stages described above causes an increase in the time constant,
After all, the amplification band of the entire multistage amplifier becomes narrower. This becomes noticeable when constructing a multi-stage amplifier using FETs having relatively large gate capacitance. Furthermore, since the gm of a FET is proportional to the gate width, it is possible to increase the gain by using a FET with a large gate width, but this also increases the gate capacitance icgs.

cga等も増加してしまい、やはり帯域が大幅に劣化す
るという問題点があった。また、増幅素子の相互コンダ
クタンスをgm、負荷抵抗をRLとすれば、この増幅素
子と負荷抵抗とからなる増幅回路の電圧増幅率GvはG
 v ” g m ” RLとなる。
CGA and the like also increase, resulting in a problem that the band is significantly degraded. Furthermore, if the mutual conductance of the amplification element is gm and the load resistance is RL, then the voltage amplification factor Gv of the amplification circuit consisting of this amplification element and the load resistance is G
v ” g m ” RL.

従って、負荷抵抗の抵抗値RLを大きくすることにより
、電圧増幅率Gvを大きくすることができるが、この大
きな負荷抵抗と増幅素子の入力・出力間のミラー容量(
例えばベース・コレクタ間のミラー容量又はゲート・ド
レイン間のミラー容量)により大きな時定数が形成され
、この増幅回路自体の帯域を狭くする結果となる。
Therefore, by increasing the resistance value RL of the load resistor, the voltage amplification factor Gv can be increased, but the Miller capacitance (
For example, a large time constant is formed by the Miller capacitance between the base and the collector or the Miller capacitance between the gate and the drain, which results in narrowing the band of the amplifier circuit itself.

本発明は上記の如き検討結果を基にしてなされたもので
あり、その主たる課題とするところは一段の増幅回路自
体の増幅率を増大することにある。
The present invention has been made based on the above study results, and its main objective is to increase the amplification factor of the single-stage amplifier circuit itself.

本発明の他の課題は、上記のように増幅率の増大された
増幅回路を多段増幅器中に用いることによって、この多
段増幅回路を高利得および広帯域とすることにある。本
発明のさらに他の課題および新規な特徴は、以下の説明
より容易に理解されるであろう。
Another object of the present invention is to provide a multistage amplifier with a high gain and a wide band by using the amplifier circuit with an increased amplification factor as described above in a multistage amplifier. Further objects and novel features of the present invention will be easily understood from the following description.

[課題点を解決するための手段] 上記上たる課題は、増幅素子の直流バイアス電流を増加
させることにより基本的に解決される。
[Means for Solving the Problems] The above problems are basically solved by increasing the DC bias current of the amplification element.

すなわち、増幅素子の相互コンダクタンスgmはイ このノ6ス電流の増大に比例して増加する。例えば、バ
イポーラトランジスタにおいては、バイアス電流の増大
によってエミッタ抵抗reが低下するので、上記(2)
式に従って相互コンダクタンスgmが増大する。一方、
FETの場合は、バイアス電流工。の増大によって、相
互コンダクタンスgmは上記(3)式に従って増大する
That is, the mutual conductance gm of the amplifying element increases in proportion to the increase in the insulating current. For example, in a bipolar transistor, the emitter resistance re decreases as the bias current increases, so (2)
The mutual conductance gm increases according to the equation. on the other hand,
For FET, bias current engineer. By increasing , the mutual conductance gm increases according to the above equation (3).

かくして、バイアス電流の増大により相互コンダクタン
スgm自体が増大し、その結果電圧利得Gvが増大する
Thus, as the bias current increases, the mutual conductance gm itself increases, and as a result, the voltage gain Gv increases.

ところで、増幅回路において増幅素子と負荷抵抗とは直
列接続されるため、増幅素子の直流バイアス電流を増加
すると負荷抵抗の両端間の直流電圧降下も増大する。従
って、増幅回路の動作に必要な電源電圧を上記直流電圧
降下の増大に対応して増大させなければならないと言う
不都合を生じる。
By the way, since the amplifying element and the load resistor are connected in series in the amplifying circuit, increasing the DC bias current of the amplifying element also increases the DC voltage drop across the load resistor. Therefore, there arises an inconvenience in that the power supply voltage necessary for the operation of the amplifier circuit must be increased in accordance with the increase in the DC voltage drop.

このような不都合を軽減するため1本発明は基本的に下
記の特徴を有する。
In order to alleviate such inconveniences, the present invention basically has the following features.

すなわち、第1増幅素子(例えばバイポーラトランジス
タ又はFET)の出力電極(例えばコレクタ又はドレイ
ン)は負荷手段(例えば抵抗)の一端に接続され、この
負荷手段の他端は第1動作電位点(例えば正の電源電圧
■。D)に接続され。
That is, the output electrode (e.g. collector or drain) of the first amplification element (e.g. bipolar transistor or FET) is connected to one end of the load means (e.g. resistor), and the other end of this load means is connected to the first operating potential point (e.g. positive Connected to the power supply voltage ■.D).

上記第1増幅素子の接地電極(例えばエミッタ又はソー
ス)は第2動作電位点(例えば接地電圧GND)に接続
される。第1増幅素子の相互コンダクタンスを大きな値
とするように、第1増幅素子の直流バイアス電流は大き
な値に設定される。さらに、この直流バイアス電流の一
部をバイパスするように負荷手段と第1増幅素子の出力
電極との接続ノードに電流バイパス手段が接続される。
A ground electrode (eg, emitter or source) of the first amplification element is connected to a second operating potential point (eg, ground voltage GND). The DC bias current of the first amplifying element is set to a large value so that the mutual conductance of the first amplifying element is a large value. Further, a current bypass means is connected to a connection node between the load means and the output electrode of the first amplification element so as to bypass a part of this DC bias current.

尚、第1増幅素子の入力電極と接地電極は入力信号に応
答する。
Note that the input electrode and the ground electrode of the first amplification element respond to an input signal.

より、改良された本発明の実施形態によれば、入力電極
(例えばベース又はゲート)が交流的に接地された第1
追加増幅素子(例えばバイポーラトランジスタ又はFE
T)が配置される。この第1追加増幅素子の接地電極(
例えばエミッタ又はソース)は第1増幅素子の出力電極
に接続され。
According to an improved embodiment of the present invention, the input electrode (eg, base or gate) of the first
Additional amplification elements (e.g. bipolar transistors or FE
T) is placed. The ground electrode of this first additional amplification element (
For example, the emitter or source) is connected to the output electrode of the first amplification element.

第1追加増幅素子の出力電極(例えばコレクタ又はドレ
イン)は負荷手段の一端に接続される。従って、第1増
幅素子の出力電極と負荷手段との直接接続が回避される
ので、負荷手段と増幅素子のミラー容量とによる大きな
時定数の形成が阻止される。
An output electrode (eg collector or drain) of the first additional amplification element is connected to one end of the load means. Accordingly, direct connection between the output electrode of the first amplification element and the load means is avoided, thereby preventing formation of a large time constant due to the load means and the Miller capacitance of the amplification element.

さらに改良された本発明の実施形態によれば、電流バイ
パス手段は第1追加増幅素子の接地電極に接続される。
According to a further improved embodiment of the invention, the current bypass means are connected to the ground electrode of the first additional amplification element.

もし、電流バイパス手段が第1追加増幅素子の出力電極
に接続されたと子れば、負荷手段と電流バイパス手段と
が並列接続される。
If the current bypass means is connected to the output electrode of the first additional amplification element, the load means and the current bypass means are connected in parallel.

この並列接続のインピーダンスは、負荷手段のインピー
ダンスより低い値となるので、電圧増幅率Gvは低下す
る。入力電極が交流的に接続された第1追加増幅素子の
接地電極から見たインピーダンスは電流バイパス手段の
インピーダンスより十分水さな値である。従って、第1
増幅素子の出力電極に流れる交流電流の大部分は第1追
加増幅素子の接地電極にに流れ、電流バイパス手段はほ
とんど交流電流が流れず実質的に直流電流のみが流れる
ことになる。故に、上記の如き電圧増幅率Gvの低下が
防止される。また、第1追加増幅素子の接地電極におけ
る低交流インピーダンスによって、電流バイパス手段の
比較的大きなインピーダンスと第1増幅素子のミラー容
量とにより大きな時定数が形成されることが回避される
Since the impedance of this parallel connection is lower than the impedance of the load means, the voltage amplification factor Gv decreases. The impedance seen from the ground electrode of the first additional amplification element to which the input electrode is connected in an alternating current manner is a value that is sufficiently smaller than the impedance of the current bypass means. Therefore, the first
Most of the alternating current flowing to the output electrode of the amplifying element flows to the ground electrode of the first additional amplifying element, and almost no alternating current flows through the current bypass means, and substantially only direct current flows. Therefore, the voltage amplification factor Gv is prevented from decreasing as described above. Furthermore, the low alternating current impedance at the ground electrode of the first additional amplification element avoids the formation of large time constants due to the relatively large impedance of the current bypass means and the Miller capacitance of the first amplification element.

[作用] 本発明の基本的特徴によれば、第1増幅素子に流れる直
流バイアス電流は比較的大きな値に設定されることによ
り第1増幅素子の相互コンダクタンスgmは大きな値に
より、この第1増幅素子を含む一段の増幅回路自体の増
幅S$哄が増大する。
[Function] According to the basic feature of the present invention, the DC bias current flowing through the first amplification element is set to a relatively large value, so that the mutual conductance gm of the first amplification element is set to a large value. The amplification S$ of the one-stage amplifier circuit itself including the element increases.

さらに、電流バイパス手段は、負荷手段をバイパスして
少なくとも直流バイアス電流の一部を流すため、負荷手
段における直流電圧降下の増大を軽減し、かつ増幅回路
の電源電圧の増大をも軽減する。
Furthermore, the current bypass means bypasses the load means and allows at least a portion of the DC bias current to flow, thereby reducing an increase in the DC voltage drop in the load means and also reducing an increase in the power supply voltage of the amplifier circuit.

[実施例] 第1図は本発明の一実施例による増幅回路の回路図を示
し、この増幅回路は多段増器中の少なくともいずれの段
の増幅器として利用できる。
[Embodiment] FIG. 1 shows a circuit diagram of an amplifier circuit according to an embodiment of the present invention, and this amplifier circuit can be used as an amplifier in at least any stage of a multi-stage amplifier.

同図において、第1増幅素子1はそれらのソースが差動
的に接続されたFETQI、Q2により構成され、負荷
手段2は一対の抵抗RLにより構成されている。電流バ
イパス手段4のインピーダンスは負荷手段2のインピー
ダンスより大きいことが必要である。従って、この実施
例では電流バイパス手段4は直流電流11を流す定電流
源により構成されているが、大きな抵抗値の抵抗などの
他の手段によって置換されることもできる。さらに、差
動対FETQI、Q2のソースはソース共通インピーダ
ンス手段3として直流電流を流す定電流源が接続されて
いるが、この共通インピーダンス手段3は抵抗によって
置換されることもできる。つまり、第1図において、差
動対F E T Q ]、 。
In the figure, a first amplification element 1 is constituted by FETs QI and Q2 whose sources are differentially connected, and a load means 2 is constituted by a pair of resistors RL. It is necessary that the impedance of the current bypass means 4 is greater than the impedance of the load means 2. Therefore, in this embodiment, the current bypass means 4 is constituted by a constant current source that passes a direct current 11, but it may be replaced by other means such as a resistor with a large resistance value. Further, a constant current source that flows a direct current is connected to the sources of the differential pair FETs QI and Q2 as a source common impedance means 3, but this common impedance means 3 may be replaced by a resistor. That is, in FIG. 1, the differential pair FETQ ], .

Q2のドレインに各々負荷抵抗1く。と別の定電流源4
を付加する。
Add a load resistance of 1 to each drain of Q2. and another constant current source 4
Add.

この定電流源4の直流電流を■1とすると、差動対FE
Tのソース部に付加した定電流源3の電流を■。+2I
、として構成することにより増幅率Gvの増大が達成さ
れる。また、この利得の向上の度合は、電流値■1によ
って調整することがFiJ能である。
If the DC current of this constant current source 4 is 1, then the differential pair FE
The current of constant current source 3 added to the source part of T is ■. +2I
, an increase in the amplification factor Gv is achieved. Further, the degree of improvement in this gain can be adjusted by adjusting the current value (1).

前記のように、第1図において、FET差動対Ql、Q
2のドレインに定電流源4を付加し、FETQI、Q2
の直流電流を与えることにより高利得化を図ることが可
能となる。今、FET差肋対Ql、Q2のソース部に各
々接続された定電流源3の電流を丁。、Ql、Q2の値
をに、負荷抵抗をRLとすると、定電流源4の電流がI
、=0の場合は、利tj)は(1)、(3)式で表わさ
れる。
As mentioned above, in FIG. 1, the FET differential pair Ql, Q
A constant current source 4 is added to the drain of FETQI, Q2.
By supplying a direct current of , it is possible to achieve a high gain. Now, the current of the constant current source 3 connected to the sources of the FET differential pairs Ql and Q2 is calculated. , Ql, and Q2, and the load resistance is RL, the current of constant current source 4 is I
, = 0, the profit tj) is expressed by equations (1) and (3).

(3)式において、第2項1/R8を第1項に比較して
無視すると。
In equation (3), if the second term 1/R8 is compared to the first term and ignored.

となる。ところが、■1≠Oの定電流■1が定電流源4
から与えられた場合には、 とになる。一方、出力振幅に寄与する電流はI。
becomes. However, ■1≠O constant current ■1 is constant current source 4
If given by , then . On the other hand, the current that contributes to the output amplitude is I.

のみであるので■。=RL・工。となり、利得Gvの向
上に伴う負荷4の直流電圧降下の増大、帯域劣化は理論
上は生じない。すなわち、定′a流工、の付加により、
差動対FETQI、Q2のgmのみを向上させそ、高利
得化を実現できることになる。
■ Because it is only. =RL・ENG. Therefore, theoretically, an increase in the DC voltage drop of the load 4 and band deterioration due to an increase in the gain Gv do not occur. That is, by adding the constant 'a flow,'
By improving only the gm of the differential pair FETs QI and Q2, a high gain can be achieved.

第3図は第1図の実施例に改良を加えた変形実施例であ
り、第1追加増幅素子5はそのゲーj・交流的に接地さ
れたFETQ3.Q4により構成されている。FETQ
3.Q4のゲートの交流接地は、このゲートに所定の直
流゛1チ圧V。a3を印加回路構成図と異なる点は、F
ET差動対Ql、Q2のドイレンと負荷抵抗RLの間に
、ゲート接地されたFET差動対Q3.Q4が接続され
ていることである。第1図において、交流信号電流成分
はI。は、付加定電流源回路4が負荷抵抗RLに比べて
交流的に十分高くインピーダンスならばすべて負荷抵抗
RLを流れ、理論通りの交流増幅RL・Toを出力する
。しかしながら、定電流源4が完全に高インピーダンス
になっていないならば、交流電流工。の一部が定電流′
tX4に流れてしまい、交流出力振幅の低下を招くこと
になる。
FIG. 3 shows a modification of the embodiment shown in FIG. 1, in which the first additional amplifying element 5 is a FET Q3. It is composed of Q4. FETQ
3. The AC grounding of the gate of Q4 applies a predetermined DC voltage to this gate. The difference between a3 and the application circuit diagram is that F
Between the drains of the ET differential pairs Ql and Q2 and the load resistance RL, there is a FET differential pair Q3. Q4 is connected. In FIG. 1, the AC signal current component is I. If the additional constant current source circuit 4 has a sufficiently high AC impedance compared to the load resistor RL, all of the current flows through the load resistor RL, and outputs the AC amplified RL·To as in theory. However, if the constant current source 4 is not completely high impedance, the alternating current source 4 is not completely high impedance. A part of constant current′
The current flows to tX4, resulting in a decrease in the AC output amplitude.

これに対し、第3図に示すように追加FETQ3、Q4
の蒙−スを差動対FETQI、Q2のドレインにカスコ
ード接続することにより、上記の如き交流出力振幅の低
下が防止される。すなわち、ゲートが交流的に接地され
た追加FETQ3.Q4のソースから見たインピーダン
スは定電流源4のインピーダンス手段より十分水さな値
となるので、差動対FETQ1.Q2のドレインに流れ
る交流電流の大部分は追加FETQ3.Q4のソース・
ドレイン経路を介して負荷抵抗RLに流れ、定電流源4
には実質的に流れないので、上記交流出力振幅の低下が
防止される。
On the other hand, as shown in Fig. 3, additional FETs Q3, Q4
By cascode-connecting the input source to the drains of the differential pair FETs QI and Q2, the drop in the AC output amplitude as described above can be prevented. That is, additional FETQ3. whose gate is AC grounded. Since the impedance seen from the source of Q4 is sufficiently smaller than the impedance means of constant current source 4, differential pair FET Q1. Most of the alternating current flowing to the drain of Q2 flows through the additional FET Q3. Q4 source
The current flows through the load resistor RL via the drain path, and the constant current source 4
Since the current does not substantially flow, the drop in the AC output amplitude is prevented.

さらに、第3図中における追加FETQ3.Q4のソー
スと差動対FETQI、Q2のドレインの接続は、上述
した追加FETQ3.Q4のソースから見た交流的低イ
ンピーダンスによって負荷抵抗RL又は定電流源4と差
動対FETQI、Q2のミラー容量とによる大きな時定
数の形成を阻止することができる。
Furthermore, additional FETQ3 in FIG. The connection between the source of Q4 and the differential pair FET QI and the drain of Q2 is made using the additional FET Q3. The low AC impedance seen from the source of Q4 can prevent the formation of a large time constant due to the load resistance RL or the constant current source 4 and the mirror capacitance of the differential pair FETs QI and Q2.

尚、第3図において差動対FETQI、Q2および追加
FETQ3.Q4は差動対バイポーラトランジスタおよ
び追加バイポーラトランジスタに置換でき、この場合も
広帯域、高利得の差動増幅回路を得ることもできる事は
当業者に容易に理解できるところである。尚、この場合
、FETのドレイン、ゲート、ソースの接続はバイポー
ラトランジスタのコレクタ、ベース、エミッタの接続に
それぞれ対応することは言うまでもない。
In addition, in FIG. 3, differential pair FETs QI, Q2 and additional FETs Q3. Those skilled in the art will readily understand that Q4 can be replaced with a differential pair bipolar transistor or an additional bipolar transistor, and in this case also a broadband, high gain differential amplifier circuit can be obtained. In this case, it goes without saying that the drain, gate, and source connections of the FET correspond to the collector, base, and emitter connections of the bipolar transistor, respectively.

第4図に、本発明に係る第3図の回路と、第3図の回路
において■□=Oとした場合との利得−周波数特性の比
較を示す。ちなみに、回路定数は。
FIG. 4 shows a comparison of gain-frequency characteristics between the circuit of FIG. 3 according to the present invention and the case where ■□=O in the circuit of FIG. By the way, what are the circuit constants?

FETQI 〜Q4のゲート幅が120μm、IO=1
mA、R1−〜1にΩ* I l = O〜4 m A
である。図より明らかなように、I、=0mAの場合が
利得11dB、帯域8GHzであるのに対し、I、=4
mAの時、利得21dB、帯域8GHzであり、帯域を
劣化させることなく1odB以上の高利得化が実現でき
ていることが分る。
FETQI~Q4 gate width is 120μm, IO=1
mA, Ω*I l = O~4 mA in R1-~1
It is. As is clear from the figure, when I, = 0 mA, the gain is 11 dB and the band is 8 GHz, whereas when I, = 4
At mA, the gain is 21 dB and the band is 8 GHz, and it can be seen that a high gain of 1 odB or more can be realized without deteriorating the band.

次に、第5図には、第3図において、■□を外部からの
制御電圧vcにより制御することが可能な定電流源6を
付加した本発明の他の実施例を示す。この回路において
は、制御電圧V。を変化させることにより、FETQI
、Q2のドレインには■1の電流を送り込み、またQl
、Q2のソースには■。+2I、の電流をすり込む機能
を有する定電流源回路6を設けることにより、Xlを変
化させ、すなわち(5)式における利得を可変にした利
得可変増幅器を構成することが可能となる。
Next, FIG. 5 shows another embodiment of the present invention in which a constant current source 6 that can control □ by an external control voltage VC in FIG. 3 is added. In this circuit, the control voltage V. By changing the FETQI
, a current of ■1 is sent to the drain of Q2, and Ql
, ■ is the source of Q2. By providing the constant current source circuit 6 having the function of inserting a current of +2I, it is possible to change Xl, that is, to configure a variable gain amplifier in which the gain in equation (5) is made variable.

第5図の例の場合には10dBの利得可変幅を得ること
ができる。
In the case of the example shown in FIG. 5, a gain variable width of 10 dB can be obtained.

次に、第6図には、第3図に示した本発明の一実施例に
おける定電流源回路3,4の一構成例を示す。第6図に
おいて、Q51.Q61.Q71゜Q81.Q91.Q
IOIのNチャンネルFETで定電流源3を、又、Q5
0.Q60.Q70゜Q80.Q90.Q100のPチ
ャネルFETで定電流源4を構成している。ここでQ7
0.Q71は閾値”thlyそれ以外は閾値Vth2t
またはQ50.Q51はゲート幅4Wg 1 t Q 
91はゲート幅2Wg□、Q101はゲート幅W g 
2、それ以外はゲート幅Wg1で構成されている。
Next, FIG. 6 shows an example of the configuration of the constant current source circuits 3 and 4 in the embodiment of the present invention shown in FIG. In FIG. 6, Q51. Q61. Q71゜Q81. Q91. Q
Constant current source 3 is connected to N-channel FET of IOI, and Q5
0. Q60. Q70゜Q80. Q90. A constant current source 4 is composed of a P-channel FET Q100. Here Q7
0. Q71 is the threshold value "thly", otherwise the threshold value is Vth2t
Or Q50. Q51 has a gate width of 4Wg 1 t Q
91 is gate width 2Wg□, Q101 is gate width Wg
2. Other than that, the gate width is Wg1.

VthlとVth2(7)閾値差をΔvthとすルト、
適当なに値とΔv t hを製作することにより、11
=K(Δvth)2    ・・・(6)の電源値を定
電流源回路4で、又、I O+ 2 I 1の電源値を
定電流源回路3で作ることが可能である。
Let the threshold difference between Vthl and Vth2 (7) be Δvth,
By creating an appropriate value and Δv t h, 11
It is possible to create a power supply value of =K(Δvth)2 (6) with the constant current source circuit 4 and a power supply value of I O+ 2 I 1 with the constant current source circuit 3.

従って、より大きな閾値差ΔVthをもっFETを製作
することが高利得化を実現する上で重要となる。
Therefore, it is important to manufacture an FET with a larger threshold difference ΔVth in order to achieve high gain.

第5図に示した本発明の他の実施例における定電流源回
路6の一構成例を第7図に示す。ここでQ52.Q52
’ 、Q62.Q62’ 、Q72はPチャネルのFE
T、Q53.Q53’ 、Q63゜Q64.Q73はN
チャネルのFETである。またゲート幅はQ63が2W
g1.Q64がW8゜でそれ以外はすべてWglである
。この構成において、適当なRIO〜R20とゲート幅
を設計することにより制御電圧V。1+VC2を調整し
て、利得を可能にすることが可能となる。この場合には
、Wg2に対するwglの比を大きくすることにより、
広い利得可変幅をもつ利得可変増幅器を構成できる。
FIG. 7 shows a configuration example of the constant current source circuit 6 in another embodiment of the present invention shown in FIG. Here Q52. Q52
' , Q62. Q62', Q72 are P channel FEs
T, Q53. Q53', Q63゜Q64. Q73 is N
This is a channel FET. Also, the gate width is 2W for Q63.
g1. Q64 is W8° and all others are Wgl. In this configuration, the control voltage V can be adjusted by designing appropriate RIO to R20 and gate width. 1+VC2 can be adjusted to allow for a gain. In this case, by increasing the ratio of wgl to Wg2,
A variable gain amplifier with a wide variable gain range can be constructed.

次に、第3図の一実施例の最も簡単な変形構成例を第8
図に示す。抵抗7を定電流源4の代用として挿入すると
、この抵抗7の抵抗値が数百Ω以上であれば交流電流は
ほぼすべて負荷抵抗RLに流れるので、定電流源とみな
すことができる。従って、最も簡単な構成で第4図の説
明で述べたような効果を得ることが可能となる。
Next, the simplest modified configuration example of the embodiment in FIG.
As shown in the figure. When the resistor 7 is inserted as a substitute for the constant current source 4, if the resistance value of the resistor 7 is several hundred ohms or more, almost all of the alternating current flows through the load resistor RL, so it can be regarded as a constant current source. Therefore, it is possible to obtain the effects described in the explanation of FIG. 4 with the simplest configuration.

第9図は光通信システムにおける伝送光信号の増幅に本
発明の広帯域高利得増幅器を用いた実施例である。同図
において、光伝送路1oの一端から送信局から光入力信
号11を取り入れることにより、10の他端から伝送さ
れた光出力信号12を取り出すことができる。この光出
力信号12は光電気変換手段13により電気信号に変換
される。
FIG. 9 shows an embodiment in which the broadband high gain amplifier of the present invention is used to amplify a transmitted optical signal in an optical communication system. In the figure, by taking in an optical input signal 11 from a transmitting station from one end of the optical transmission line 10, an optical output signal 12 transmitted from the other end of the optical transmission line 10 can be taken out. This optical output signal 12 is converted into an electrical signal by a photoelectric conversion means 13.

この変換手段13において、光出力信号12はホトダイ
オードDpにより電流信号に変換される。
In this converting means 13, the optical output signal 12 is converted into a current signal by a photodiode Dp.

ホトダイオードDpのアノードは電流制限抵抗R100
を介して正の電源電圧vcoに接続される。
The anode of the photodiode Dp is a current limiting resistor R100
is connected to the positive power supply voltage vco via.

ホトダイオードDpのカソードは抵抗R101の一端と
演算増幅器○PAMPの反転入力端子(−)とに接続さ
れる。演算増幅器OPAMPのの非反転入力端子(+)
は接地電圧GNDに接続され。
The cathode of the photodiode Dp is connected to one end of the resistor R101 and the inverting input terminal (-) of the operational amplifier ○PAMP. Non-inverting input terminal (+) of operational amplifier OPAMP
is connected to ground voltage GND.

演算増幅器OPAMPの出力端子は抵抗R101の他端
に接続される。かくして、抵抗R1otと演算増幅器O
PAMPとは電流・電圧変換手段を構成し、ホトダイオ
ードDpの電流信号を電圧信号に変換する。この電圧信
号は約2.4GHzの帯域を約5mV〜500mVの振
幅とを有し、結合容量Cl0oを介して広帯域高利得増
幅器14の入力線Ω1に伝達される。この増幅器14は
カスケード接続された前段増幅器14aと後段増幅器1
4bとにより構成される6前段増幅器14aは入力線Q
1の信号に応答して、逆相の信号と同相の信号とを出力
線Q2.Q3に発生する。この出力線Q2.Q3の信号
は後段増幅器14bの差動入力信号となる。この後段増
幅器14bは出力線Q2+Q3の信号に応答して、信号
線a2と逆相の電圧信号V OU Tと同相信号voU
Tとを出力線Q4rQ5に発生する。信号VouTと信
号voUTは入力線Q1の信号同相および逆相の関係と
なる。
The output terminal of the operational amplifier OPAMP is connected to the other end of the resistor R101. Thus, resistor R1ot and operational amplifier O
PAMP constitutes a current/voltage conversion means, and converts the current signal of the photodiode Dp into a voltage signal. This voltage signal has a band of about 2.4 GHz and an amplitude of about 5 mV to 500 mV, and is transmitted to the input line Ω1 of the wide band high gain amplifier 14 via the coupling capacitor CLOo. This amplifier 14 includes a front stage amplifier 14a and a rear stage amplifier 1 which are connected in cascade.
4b and the input line Q.
In response to the signal Q2.1, a signal of opposite phase and a signal of the same phase are output to the output line Q2. It will occur in Q3. This output line Q2. The signal of Q3 becomes a differential input signal of the subsequent stage amplifier 14b. This rear-stage amplifier 14b responds to the signal on the output line Q2+Q3 and outputs a voltage signal V OUT having the opposite phase to the signal line a2 and an in-phase signal voU.
T is generated on output line Q4rQ5. The signal Vout and the signal voUT have the same phase and antiphase relationship as the signals of the input line Q1.

尚、出力線Q4.Q5には約50オームの負荷抵抗R℃
が接続される。自動利得制御を行うためのAGC制御信
号発生回路15は線Q4.Q5の差電圧に応答して、利
得制御信号V A G C10+vAcC11+ vx
cC20* VAGC21を発生する・これらの利得制
御信号VAGcto−vAcc2tにより、負荷抵抗R
λの両端の電圧振幅が約1ボルトに維持されるように増
幅器14の電圧利得Gvが設定される。
In addition, the output line Q4. Q5 has a load resistance of approximately 50 ohms R°C.
is connected. AGC control signal generation circuit 15 for performing automatic gain control is connected to line Q4. In response to the differential voltage across Q5, the gain control signal V A G C10+vAcC11+vx
cC20* Generates VAGC21 - These gain control signals VAGcto-vAcc2t cause the load resistance R to
The voltage gain Gv of amplifier 14 is set so that the voltage amplitude across λ is maintained at approximately 1 volt.

第10図は第9図の増幅器14(前段増幅器14a、後
段増幅器14b)をより詳細に示した回路図である。こ
の増幅器14はGaAsICにより構成され、その内部
のFETQI〜Q23はNチャンネルのGaAsM E
 S F E T (MetalS emicondu
ctor F 1eld旦ffect工ransist
or )により構成されている。前段増幅器14aは差
動対FETQI、Q2.追加FETQ3.Q4.定電流
源FETQ5.ソースフォロタFETQ7゜Q8.定電
流源FETQ9.QIO,ソース7オロ’!FETQI
 1.Ql 2.PN)) トランジスタQ100.Q
IOI、レジスタシフトダイオードD1〜D5、抵抗R
1〜R11を含んでいる。ベースが利得制御信号V A
 G C□。により制御されるPNP トランジスタQ
100.QIOIは電流バイパス手段を構成する。定電
流源FETQ5のゲートは利得制御信号VACC11に
より制御される。
FIG. 10 is a circuit diagram showing the amplifier 14 (front stage amplifier 14a, rear stage amplifier 14b) of FIG. 9 in more detail. This amplifier 14 is composed of a GaAs IC, and the internal FETs QI to Q23 are N-channel GaAsM E
S F E T (MetalS emicondu
ctor F 1eld effect engineer
or ). The front stage amplifier 14a includes a differential pair of FETs QI, Q2 . Additional FETQ3. Q4. Constant current source FETQ5. Source follower FETQ7゜Q8. Constant current source FETQ9. QIO, Source 7 Oro'! FETQI
1. Ql 2. PN)) Transistor Q100. Q
IOI, register shift diodes D1 to D5, resistor R
1 to R11. The base is the gain control signal V A
GC□. PNP transistor Q controlled by
100. QIOI constitutes current bypass means. The gate of constant current source FETQ5 is controlled by gain control signal VACC11.

ソース7オロタFETQ7.Q8.Qll。Source 7 Orota FETQ7. Q8. Qll.

Ql2は出力線Q2.Q3における睡動能カを向上する
ための高入力インピーダンスかつ低出方インピーダンス
のイン、ピーダンス変換手段として動作する。
Ql2 is the output line Q2. It operates as an impedance conversion means with high input impedance and low output impedance to improve sleep ability in Q3.

後段増幅器14bは差動対FETQ13゜Ql4、追加
FETQ15.Q16.定電流源FETQ17.ソース
7オロクFETQ18.Q19、定電流源FETQ20
.Q21、ソースフオロタFETQ22.Q23.PN
PトランジスタQ102.Q103、レベルシフトダイ
オードD6〜D10、抵抗R12〜R14を含んでいる
The rear stage amplifier 14b includes a differential pair FETQ13°Ql4, additional FETQ15. Q16. Constant current source FETQ17. Source 7 Oroku FETQ18. Q19, constant current source FETQ20
.. Q21, source filter FETQ22. Q23. P.N.
P transistor Q102. Q103, level shift diodes D6 to D10, and resistors R12 to R14.

ベースが利得制御信号VAGC20により制御されるP
NPトランジスタQ102.Q103は同様に電流バイ
パス手段を構成する。定電流源FETQ17のゲートは
利得制御信号vAcantによりワ 制御される。ソースフォロ+FETQ18.Q19、Q
22.Q23は同様にインピーダンス変換手段として動
作し、出力線Q4* Q5における駆動能力を向上する
P whose base is controlled by gain control signal VAGC20
NP transistor Q102. Similarly, Q103 constitutes current bypass means. The gate of constant current source FETQ17 is controlled by gain control signal vAcant. Source follower + FETQ18. Q19, Q
22. Q23 similarly operates as an impedance conversion means and improves the driving ability of the output lines Q4*Q5.

負荷抵抗RJ2の両端の電圧振幅が低下すると、AGC
制御信号発生回路15から発生される利得制御信号V 
A a C10t V A g C20は低下し、利得
制御信号V A G C11* V A G C21は
増大する。従ってPNP トランジスタQ100−Ql
03に流れる電流が増大し、定電流源FETQ5.Q1
7に流れる電流も増大する。すくして、上述の説明から
明らかなように前段増幅器14aの電圧利得と後段増幅
器14bの電圧利得とが増大して、負荷抵抗Jの両端の
電圧振幅が一定値に維持される。
When the voltage amplitude across the load resistor RJ2 decreases, the AGC
Gain control signal V generated from control signal generation circuit 15
A a C10t V A G C20 decreases and the gain control signal V A G C11* V A G C21 increases. Therefore, PNP transistor Q100-Ql
03 increases, and the current flowing through constant current source FETQ5.03 increases. Q1
The current flowing through 7 also increases. As a result, as is clear from the above description, the voltage gain of the front-stage amplifier 14a and the voltage gain of the rear-stage amplifier 14b increase, and the voltage amplitude across the load resistor J is maintained at a constant value.

第10図の実施例によれば、GHz帯域信号例えば約2
.4GHzの帯域の光通信電気信号は多段増幅器14に
より最大利得Gvm8x〜48dBで広帯域・高利得増
幅されることが確械された。
According to the embodiment of FIG. 10, the GHz band signal, e.g.
.. It has been confirmed that the optical communication electrical signal in the 4 GHz band is wideband and high gain amplified by the multistage amplifier 14 with a maximum gain of Gvm 8x to 48 dB.

また、必要とされる最大利得Gv、Tlaxを比較的少
ないカスケード接続数の多段増幅器で得ることができる
ので、この多段増幅器の全体の入力から全体の出力まで
の利得に関係するカットオフ周波数を高くすることがで
き、多段増幅器を広帯域化することができる。
In addition, since the required maximum gains Gv and Tlax can be obtained with a relatively small number of cascaded multistage amplifiers, the cutoff frequency related to the gain from the overall input to the overall output of this multistage amplifier can be increased. This allows the multi-stage amplifier to have a wider band.

一方、本願出願前に、バイポーラトランジスタを増幅素
子としたトランジスタ増幅回路に電流バイパス手段とし
ての定電流回路を付加することにより、歪率特性を改善
し、低電源電圧動作を可能にすることが特開昭49−1
04549号により公知である。この公知技術において
、トランジスタはベース入力・エミッタ接地で動作し、
このトランジスタのエミッタ電流(バイアス電流が太き
な値に設定され、このトランジスタのベース・エミッタ
電圧VBE−エミッタ電流工。非線形特性に起因する歪
率特性が改善される。さらに、このトランジスタのエミ
ッタ抵抗およびコレクタ負荷抵抗の少なくとも一方と並
列に定電流回路が接続され、この定電流回路は大きなバ
イアス電流の一部をバイパスする。従って、エミッタ抵
抗又はコレクタ負荷抵抗の両端の直流電圧降下が軽減さ
れ、トランジスタ増幅回路は比較的に低い電源電圧で動
作することが可能である。
On the other hand, prior to the filing of this application, it was discovered that by adding a constant current circuit as a current bypass means to a transistor amplifier circuit using a bipolar transistor as an amplifying element, distortion characteristics could be improved and operation at a low power supply voltage would be possible. Kaisho 49-1
It is known from No. 04549. In this known technology, the transistor operates with base input and emitter common,
The emitter current (bias current) of this transistor is set to a large value, and the base-emitter voltage VBE - emitter current of this transistor is improved.The distortion rate characteristics due to nonlinear characteristics are improved. A constant current circuit is connected in parallel with at least one of the emitter resistor or the collector load resistor, and this constant current circuit bypasses a portion of the large bias current.Therefore, the DC voltage drop across the emitter resistor or the collector load resistor is reduced. Transistor amplifier circuits can operate with relatively low power supply voltages.

以上のように、特開昭49−104549号に開示され
た公知技術はバイポーラトランジスタを増幅素子とした
トランジスタ増幅回路の歪率特性改善および低電源電圧
動作を目的としたものであり、本願発明の基礎となる増
幅器を高利得および広帯域とすると言う目的と区別され
るものである。
As described above, the known technology disclosed in JP-A No. 49-104549 is aimed at improving the distortion characteristics and low power supply voltage operation of a transistor amplifier circuit using a bipolar transistor as an amplifier element, and the present invention is intended to improve the distortion characteristics and operate at a low power supply voltage. This is to be distinguished from the objective of making the underlying amplifier high gain and broadband.

[発明の効果] 本発明の一実施例によれば、信号電流I0に対と、利得
可変幅が得られる。第4図に示したようにI□=1mA
の場合には11=4mAの時3倍、11=12mAの時
5倍の高利得化が可能となる。
[Effects of the Invention] According to an embodiment of the present invention, a variable gain width can be obtained for the signal current I0. As shown in Figure 4, I□=1mA
In this case, it is possible to increase the gain by three times when 11=4 mA and by five times when 11=12 mA.

また、電流制御用端子をもつ定電流回路を付加すること
により、利得可変増幅器を構成できる。さらには、この
高利得化の手法においては、負荷抵抗RL、及び信号電
流I。、トランジスタのゲート幅を変化させていないの
で、理論上利得の変化に伴う帯域の劣化が全くないとい
う効果がある。
Further, by adding a constant current circuit having a current control terminal, a variable gain amplifier can be constructed. Furthermore, in this high gain method, the load resistance RL and the signal current I. Since the gate width of the transistor is not changed, theoretically there is no deterioration of the band due to a change in gain.

また、従来回路の3〜5倍の高利得化が実現できている
ので、多段増幅器のカスケード接続数を著しく増大する
必要がなく、多段縦続による帯域劣化が防げるので、十
分広帯域化が望める。
Further, since the gain is 3 to 5 times higher than that of the conventional circuit, there is no need to significantly increase the number of cascaded multistage amplifiers, and band deterioration due to multistage cascade can be prevented, so a sufficiently wide band can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例による増幅回路の回路図、第
2図は従来より公知の増幅回路の回路図、第3図は第1
図の実施例に改良を加えた変形実施例による増幅回路の
回路図、第4図は第3図の実施例の利得−周波数特性、
第5図は本発明の他の実施例による可変利得増幅回路の
回路図、第6図は第3図の実施例中の定電流源回路3,
4を具体的に示す回路図、第7図は第5図の実施例中の
定電流源回路6を具体的に示す回路図、第8図は第1図
の実施例に変形を加えた実施例の回路図、第9図は光通
信システムにおける伝送光信号の増幅に本発明の広帯域
高利得の可変利得多段増幅器を用いた実施例のシステム
ブロック図、第10図は第9図の実施例中の可変利得多
段増幅器を具体的に示す回路図である。 13圀 第4回 ノ司 ;艮f−,(HLン 第1回 第2図 ! q 田
FIG. 1 is a circuit diagram of an amplifier circuit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a conventionally known amplifier circuit, and FIG. 3 is a circuit diagram of a conventionally known amplifier circuit.
A circuit diagram of an amplifier circuit according to a modified embodiment of the embodiment shown in the figure, FIG. 4 shows the gain-frequency characteristics of the embodiment of FIG. 3,
FIG. 5 is a circuit diagram of a variable gain amplifier circuit according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram of a constant current source circuit 3 in the embodiment of FIG.
4 is a circuit diagram specifically showing the constant current source circuit 6 in the embodiment shown in FIG. 5, FIG. 8 is a circuit diagram specifically showing the constant current source circuit 6 in the embodiment shown in FIG. An example circuit diagram, FIG. 9 is a system block diagram of an embodiment using the broadband high gain variable gain multi-stage amplifier of the present invention for amplifying a transmitted optical signal in an optical communication system, and FIG. 10 is an example of the embodiment of FIG. 9. FIG. 2 is a circuit diagram specifically showing a variable gain multi-stage amplifier in the embodiment. 13 Kuni 4th Noji; 艮f-, (HLn 1st 2nd figure! q 田

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(1)そのソースが互いに差動的に接続された第1
のFET(Q1)と第2のFETと、(2)上記第1の
FETと上記第2のFETのいずれか一方のドレイン接
続された負荷手段と、(3)上記一方の上記ドレインと
上記負荷手段との接続され上記一方のFETのコンダク
タンスを増大するための電流を上記負荷手段とバイパス
して流す電流バイパス手段とを具備することを特徴とす
る広帯域・高利得増幅回路。 2、上記1方のFETの上記ドレインは上記負荷手段を
介して第1動作電位点に接続され、上記第1と第2のF
ETの上記ソースは共通インピーダンス手段を介して第
2動作電位点に接続されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の広帯域・高利得増幅回路。 3、上記電流バイパス手段は第1定電流源回路により構
成され、上記共通インピーダンス手段は第2定電流源回
路により構成されていることを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載の広帯域・高利得増幅回路。 4、上記第1定電流源回路の第1定電流は第1利得制御
信号により可変設定され、上記第2定電流源回路の第2
定電流は第2利得制御信号により可変設定されることを
特徴とする特許請求の範囲第3項記載の広帯域・高利得
増幅回路。 5、(1)その接地電極が互いに接続されることにより
入力信号に対して差動的に動作する第1と第2の増幅素
子と、 (2)その接地電極が上記第1と第2の増幅素子の出力
電極にそれぞれ接続され、その入力電極が所定直流電位
点に接続された第1と第2の追加増幅素子と、 (3)その一端が上記第1と第2の追加増幅素子の出力
電極にそれぞれ接続され、その他端が第1動作電位点に
接続された第1と第2の負荷手段と、 (4)上記第1と第2の増幅素子の上記接地電極と第2
動作電位点との間に接続された共通インピーダンス手段
と、 (5)上記第1の増幅素子の上記出力電極と上記第1の
追加増幅素子の上記接地電極との共通接続ノードに接続
された第1電流バイパス手段と、 (6)上記第2の増幅素子の上記出力電極と上記第2の
追加増幅素子の上記接地電極との共通接続ノードに接続
された第2電流バイパス手段とを具備することを特徴と
する差動増幅回路。 6、上記第1および第2電流バイパス手段はそれぞれ第
1および第2電流源回路により構成され、上記共通イン
ピーダンス手段は第3定電流源回路により構成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の差動増
幅回路。 7、上記第1定電流源回路の第1定電流および上記第2
定電流源回路の第2定電流は第1利得制御信号により可
変設定され、上記第3定電流源回路の第3定電流は第2
利得制御信号により可変設定されることを特徴とする特
許請求の範囲第6項記載の差動増幅器。 8、上記第1の負荷手段の上記一端と上記第1の追加増
幅素子の上記出力電極との共通接続ノードの信号は高入
力インピーダンスおよび低出力インピーダンスの第1イ
ンピーダンス変換手段に入力され、上記第2の負荷手段
の上記一端第2の追加増幅素子の上記出力電極との共通
接続ノードの信号は高入力インピーダンスおよび低出力
インピーダンスの第2インピーダンス変換手段に入力さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の差動
増幅回路。 9、上記第1と第2の増幅素子、上記第1と第2の追加
増幅素子はGaAsIC中のMESFETであり、上記
第1インピーダンス手段は第1ソースフォロワMESF
ETを含み、第2インピーダンス手段は第2ソースフォ
ロワMESFETを含むことを特許とする特許請求の範
囲第8項記載の差動増幅回路。 10、(1)その一端に光入力信号が取り入れられ、そ
の他端より光伝送出力信号が取り出される光伝送路と、 (2)上記光伝送出力信号を電気信号に変換するための
光電気変換手段と、 (3)上記電気信号を増幅するための多段増幅器とを具
備した光通信システムであって上記多段増幅器の少なく
とも一段の増幅器は特許請求の範囲第9項に規定された
差動増幅回路により構成されていることを特徴とする光
通信システム。 11、上記多段増幅器の前段増幅器と後段増幅器とは上
記GaAsIC中に集積化されていることを特徴とする
特許請求の範囲第10項記載の光通信システム。
[Scope of Claims] 1. (1) A first device whose sources are differentially connected to each other.
FET (Q1) and a second FET; (2) load means connected to the drains of either one of the first FET and the second FET; and (3) the drain of one of the above and the load. 1. A wide-band, high-gain amplifier circuit characterized by comprising: current bypass means for bypassing the load means and flowing a current for increasing the conductance of one of the FETs connected to the load means. 2. The drain of the one FET is connected to the first operating potential point via the load means, and the drain of the one FET is connected to the first operating potential point through the load means, and
2. A wideband, high gain amplifier circuit according to claim 1, wherein said source of the ET is connected to a second operating potential point via common impedance means. 3. The wideband/high frequency converter according to claim 2, wherein the current bypass means is constituted by a first constant current source circuit, and the common impedance means is constituted by a second constant current source circuit. Gain amplification circuit. 4. The first constant current of the first constant current source circuit is variably set by the first gain control signal, and the second constant current of the second constant current source circuit is variably set by the first gain control signal.
4. The broadband high gain amplifier circuit according to claim 3, wherein the constant current is variably set by the second gain control signal. 5, (1) first and second amplification elements whose ground electrodes are connected to each other to operate differentially with respect to the input signal; (2) whose ground electrodes are connected to the first and second amplification elements; (3) first and second additional amplification elements each connected to the output electrode of the amplification element and whose input electrode is connected to a predetermined DC potential point; (3) one end of which is connected to the first and second additional amplification element; (4) first and second load means each connected to an output electrode and having the other end connected to a first operating potential point; (4) the ground electrode and the second load means of the first and second amplification elements;
(5) a common impedance means connected between the output electrode of the first amplification element and the ground electrode of the first additional amplification element; (6) a second current bypass means connected to a common connection node between the output electrode of the second amplification element and the ground electrode of the second additional amplification element; A differential amplifier circuit featuring: 6. Claims characterized in that the first and second current bypass means are constituted by first and second current source circuits, respectively, and the common impedance means is constituted by a third constant current source circuit. The differential amplifier circuit according to item 5. 7. The first constant current of the first constant current source circuit and the second constant current of the first constant current source circuit.
The second constant current of the constant current source circuit is variably set by the first gain control signal, and the third constant current of the third constant current source circuit is set variably by the first gain control signal.
7. The differential amplifier according to claim 6, wherein the differential amplifier is variably set by a gain control signal. 8. A signal at a common connection node between the one end of the first load means and the output electrode of the first additional amplification element is input to the first impedance conversion means of high input impedance and low output impedance, The signal at the common connection node between the one end of the second load means and the output electrode of the second additional amplification element is input to the second impedance conversion means of high input impedance and low output impedance. The differential amplifier circuit according to range 6. 9. The first and second amplification elements and the first and second additional amplification elements are MESFETs in GaAs IC, and the first impedance means is a first source follower MESF.
9. The differential amplifier circuit according to claim 8, wherein the second impedance means includes a second source follower MESFET. 10. (1) an optical transmission line into which an optical input signal is taken in at one end and an optical transmission output signal taken out from the other end, and (2) opto-electrical conversion means for converting the optical transmission output signal into an electrical signal. and (3) a multi-stage amplifier for amplifying the electrical signal, wherein at least one stage of the multi-stage amplifier is formed by a differential amplifier circuit as defined in claim 9. An optical communication system comprising: 11. The optical communication system according to claim 10, wherein the front stage amplifier and the rear stage amplifier of the multistage amplifier are integrated in the GaAs IC.
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