JPS6387811A - 差動増幅器 - Google Patents

差動増幅器

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JPS6387811A
JPS6387811A JP61233524A JP23352486A JPS6387811A JP S6387811 A JPS6387811 A JP S6387811A JP 61233524 A JP61233524 A JP 61233524A JP 23352486 A JP23352486 A JP 23352486A JP S6387811 A JPS6387811 A JP S6387811A
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JP
Japan
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transistor
voltage
current
resistor
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP61233524A
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English (en)
Inventor
Hiromitsu Nakano
中野 博充
Masahiro Yasohara
正浩 八十原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6387811A publication Critical patent/JPS6387811A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は例えば、音響機器や映像機器の駆動用として小
型直流モータを速度制御する際、速度検出信号と基準信
号との誤差を増幅するのに適用でき、特に、きわめて低
電圧で動作可能な差動増幅器に関するものである。
従来の技術 近年、カセットテープレコーダーなどの音響機器の小形
軽量化への指向はますます活発化し、電源電圧は電池個
数の減少により低電圧になり、取り扱う信号レベルが微
小化してきている。したがって、より低電源電圧で動作
し、より微小レベルの信号でも対応できる回路が必要と
なってきた。
以下、図面を参照しながら従来の差動増幅器について説
明する。    ゛ tA2図は従来の差動増幅器の回路結線図を示すもので
ある。PNPトランジスタ6および7は互いにエミッタ
が接続されると共にPNPトランジスク10のコレクタ
に接続されている。前記トランジスタ6のベースは非反
転入力端子3、同コレクタはNPN)ランジスタ8のコ
レクタにそれぞれ接続されている。また、前記トランジ
スタ7のベースは反転入力端子4、同コレ久夕はNPN
 トランジスタ9のコレクタに接続されると共に出力端
子5に接続されている。前記トランジスタ8のベースは
同コレクタに接続されると共にトランジスタ9のベース
に接続されている、トランジスタ8および9のエミッタ
は負債給電端子2に接続されている。前記トランジスタ
10のエミッタは正側給電端子1に接続され、同ベース
はPNPトランジスタ11のベースおよびコレクタに接
続される七共に定電流源12を介して前記負側給電端子
2に接続されている。また、前記トランジスタ11のエ
ミッタは前記正側給電端子1に接続されている。
以上のように構成された従来の差動増幅器について、以
下、その動作について説明する。
まず、非反転入力端子3の電位が反転入力端子4の電位
より高(なったとするとトランジスタ6のコレクタ電流
は減少し、トランジスタ7のコレクタ電流が増加する。
前記トランジスタ6のコレクタ電流はトランジスタ8お
よび9により構成されるカレントミラー回路により、前
記トランジスタ9のコレクタ電流として出力される。し
たがって、前記トランジスタ7のコレクタ電流の方が前
記トランジスタ9のコレクタ電流よりも大きくなり、出
力端子5の電位は上がる。逆に、前記非反転入力端子3
の電位が前記反転入力端子4の電位より低くなったとす
ると、逆の過程を経て前記出力端子5の電位は下がる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では両入力端子3,4
に印加される電圧(負側給電端子2を基準電位とする)
が極めて微小な場合、トランジスタ6および7のエミッ
タ電位はほとんどトランジスタのベース・エミッタ間電
圧と等しくなる。−方、前記トランジスタ6のコレクタ
電位はトランジスタ8および9のベース・エミッタ間電
圧゛である。したがって、前記トランジスタ6が導通し
ようとすると、同トランジスタは飽和してしまいコレク
タ電流を前記トランジスタ8および9に゛供給しきれな
く、出力端子5の電位は上昇したままとなり正常動作が
できないという問題点を有していた。
本発明は一ヒ記問題点に鑑みてなされたものであり、入
力端子電圧がOvでも動作し、また、低電源電圧でも動
作可能な差動増幅器を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の差動増幅器は、各
々のベースが入力端子に接続され、その入力電圧の差に
応じて給電手段からの電流を撮り分ける第1および第2
のトランジスタからなる差動トランジスタ対と、前記第
1のトランジスタの出力に接続された第1の抵抗と、前
記第2のトランジスタの出力に接続された第2の抵抗と
、前記第1の抵抗をエミッタに接続した第3のトランジ
スタと、前記第2の抵抗をエミッタに接続した第4のト
ランジスタと、前記第3および第4のトランジスタのベ
ースを共に定電圧に保つ定電圧発生手段と、前記第3の
トランジスタに流れる電流と前記第4のトランジスタに
流れる電流の差を出力する電流減算手段とを具備し、前
記電流減算手段の出力を出力端子に接続するという構成
を備えたものである。
作用 本発明は上記した構成によって、第1および第2のトラ
ンジスタからなる差動トランジスタ対のそれぞれのコレ
クタに接続された第1および第2の抵抗の端子電圧を小
さく、例えば数10mV程度になるようにすれば、前記
差動トランジスタ対の入力端子に入力される電圧がきわ
めて微小な場合でも(例えばOvでも)、前記第1およ
び第2のトランジスタのエミッタ・コレクタ間電圧が活
性状前で動作するのに必要最小限の電圧(例えば0.2
V)以上を十分確保することができ差動増幅器として十
分動作することとなる。
実施例 以下、本発明の一実施例の差動増幅器について、図面を
参照しながら説明する。
第1図は本発明の一実施例における差動増幅器の回路結
線図を示すものである。第1図において、トランジスタ
21および22は互いにエミッタが接続されると共にト
ランジスタ20のコレクタに接続されている。前記トラ
ンジスタ21のベースは反転入力端子18に、また、前
記トランジスタ22のベースは非反転入力端子19にそ
れぞれ接続されている。前記トランジスタ21のコレク
タは抵抗31を介して負側給電端子30に接続されると
共にトランジスタ23のエミッタに接続されている。前
記トランジスタ22のコレクタは抵抗32を介して前記
負債給電端子30に接続されると共にトランジスタ24
のエミッタに接続される。
前記トランジスタ23および24のベースは共通接続さ
れると共に定電圧発生手段33の出力に接続されている
。トランジスタ34のベースは同コレクタに接続される
と共にトランジスタ35のベースに接続されている。前
記トランジスタ34のベース・コレクタ接続点は定電流
源36を介して前記負側給電端子30に接続されている
。前記トランジスタ34および35のエミッタは正側給
電端子29に接続されている。前記トランジスタ35の
コレクタは抵抗37を介してトランジスタ38のコレク
タおよびベースに接続されている。前記トランジスタ3
8のエミッタは前記負側給電端子30に接続されている
。前記トランジスタ35のコレクタと前記抵抗37の接
続点が前記定電圧発生手段33の出力である。前記トラ
ンジスタ20のベースは前記トランジスタ34および3
5のベース共通接続点に接続されており、同エミッタは
前記正側給電端子29に接続されている。前記ト  ・
ランジスタ24のコレクタはトランジスタ25のコレク
タおよびベースに接続されると共にトランジスタ26の
ベースに接続されている。前記トランジスタ23のコレ
クタは前記トランジスタ26のコレクタに接続されると
共に出力端子28に接続されている。前記トランジスタ
25および26のエミッタは前記正側給電端子29に接
続されている。ここで、斜線部27が電流減算手段であ
る。
以上のように構成された本実施例の差動増幅器について
、以下その動作を説明する。
まず、回路構成的に言えば、トランジスタ21およびト
ランジスタ22からなる差動トランジスタ対のそれぞれ
のコレクタに接続された負荷抵抗31および32はトラ
ンジスタ23および24のエミッタに接続されエミッタ
フォロアを構成している。さらに、前記トランジスタ2
3および24のベースは定電圧発生手段33からの出力
電圧により共に一定電圧にバイアスされている。いま、
前記一定電圧をVR,前記トランジスタ23および24
のベース・エミッタ間電圧をそれぞれVBE23および
V BE24とすれば、前記抵抗31および32の端子
電圧はそれぞれVR−VBE23およびVR−VBE2
4となる。
VB!!23= VBE24とすれば前記抵抗31およ
び32の端子電圧は等しく、前記抵抗31および32の
抵抗値が互いに等しいとすればそれらを流れる電流も等
しくなる。
さて、前記トランジスタ21.22.23.24および
前記抵抗31.32を流れる電流をそれぞれ121.1
22.123.124.131および132とすると次
式が成立する。
ls+=132(1) 131= 121+ 123       (2)13
2= 122+ 124       (3)第(1)
式、第(2)式および第(3)式より124 = l 
21 + ■23−122−(4)となる。さらに、前
記トランジスタ25および26を流れる電流をそれぞれ
+25および126とし、出力端子28に出力される電
流を128とすると次式が成立する。
126= 125= 124       (5)L2
B= 12G −123CFi) 第(4)式、第(5)式および第(6)式より12a=
72+−122−一   、     (7)となり、
出力電流1211として差動トランジスタ対の両コレク
タ電流の差が出力される。
ところで、抵抗31および32にかかる端子電圧は定電
圧発生手段33の出力電圧からそれぞれトランジスタ2
3および24のベース・エミッタ間電圧を減じた値であ
り、この値を小さく、例えば数10 m V程度になる
ように設定すれば、差動トランジスタ対の入力端子に入
力される電圧がきわめて微小な場合でも(例えばOvで
も)前記差動トランジスタ対は活性状態で動作すること
ができ、入力電圧の差に応じた出力電流を正しく出力で
きる。
さて、本実施例について具体的数値を上げさらに詳しく
説明する。いま、定電流源36の電流すなわちトランジ
スタ35のコレクタ電流を24μA1抵抗37の抵抗値
を2にΩ、ダイオード接続されたトランジスタ38の順
方向電圧を0.65Vとすると、定電圧発生手段33の
出力電圧は0.698Vとなる。前記トランジスタ23
および24のベース・エミッタ間電圧を0.65Vとす
ると、前記抵抗31および32の端子電圧は0.048
Vとなる。差動トランジスタ対の内入力端子18および
19の入力電圧がきわめて微小であるとするとトランジ
スタ21および22のエミッタ共通接続点の電位は、は
ぼベース・エミッタ間電圧的0.65Vに等しい。した
がって、前記トランジスタ21および22のエミッタ・
コレクタ間電圧は約0 、60 Vとなり、前記トラン
ジスタ21および22のコレクタ電流が例えば約10数
mA程度であれば十分動作することができ、前記内入力
端子18および19の入力電圧差に応じた電流をトラン
ジスタ23および24のエミッタ電流として梳すことが
できる。前に己トランジスタ24のエミッタ電流はトラ
ンジスタ25および26からなるカレントミラー回路を
介してトランジスタ26のコレクタ電流に変換される。
そして、前記トラ   “ンジスタ23のコレクタ電流
と前記トランジスタ26のコレクタ電流の減算結果を出
力端子28から取り出すことができる。すなわち、内入
力端子18および19の入力電圧が極めて微小であって
も出力端子28に正しく出力電流が出力される。
ところで、さらにいま、差動トランジスタ対への給電手
段すなわちトランジスタ20のコレクタ電流が32μA
に設定され、内入力端子18および19に互いに等しい
電圧が入力されたとするとトランジスタ21および22
のコレクタ電流は等しく16μAとなる。抵抗31およ
び32の端子電圧は前述したように0.048Vとし、
その抵抗値は共に1.2にΩとするとそれぞれに流れる
電流は40μAとなる。したがって、トランジスタ23
および24を流れる電流はそれぞれ24μAとなり、ダ
イオード接続されたトランジスタ38に流れる電流と等
しくすることができる。上記または上2、と間等に回路
定数を選定することにより、トランジスタ38とトラン
ジスタ23および24のベース・エミッタ間電圧を両入
力電圧が等しい時にほぼ同電圧にすることができ、それ
により差動トランジスタ対を構成するトランジスタ21
および22のエミッタ・コレクタ間電圧がほぼ等しくな
るため、差動増幅器として入力オフセット電圧をきわめ
て小さくでき、周囲温度の変化に対しても、また、電源
電圧の変動に対しても安定な動作ができる。
また、本実施例のような構成であれば電源電圧が1vで
も動作可能である。すなわち、電源電圧の低下に対する
動作限界電圧は、トランジスタ35のエミッタ・コレク
タ間、抵抗37.ダイオード接続されたトランジスタ3
8のコレクタ・エミ・ツタ間径路またはダイオード接続
されたトランジスタ25のエミッタ・コレクタ間、トラ
ンジスタ24のコレクタ・エミッタ間、抵抗32径路の
動作限界電圧で決まる。例えば、前記トランジスタ24
および35が活性状態で動作するのに必要最小なエミ・
ツタ・コレクタ間電圧を0.2V、そして、前記トラン
ジスタ25および38のエミッタ・コレクタ間電圧を0
.65V、また、前記抵抗32および37での電圧降下
を0.048Vとすると、動作限界電圧は約0.9Vと
なり】Vでも十分動作可能となる。
なお、本実施例において、それぞれのトランジス々を相
補型トランジスタで構成してもよいことは言うまでもな
い。
発明の効果 以上のように本発明は各々のベースが入力端子に接続さ
れ、その入力電圧の差に応じて給電手段からの電流を撮
り分ける第1および第2のトランジスタからなる差動ト
ランジスタ対と、前記第1のトランジスタの出力に接続
された第1の抵抗と、前記第2のトランジスタの出力に
接続された第2の抵抗と、前記第1の抵抗をエミッタに
接続した第3のトランジスタと、前記tf%2の抵抗を
エミッタに接続した第4のトランジスタと、前記第3お
よび第4のトランジスタのベースを共に定電圧に保つ定
電圧発生手段と、前記第3のトランジスタに流れる電流
と前記第4のトランジスタに流れる7R流の差を出力す
る電流減算手段とを備え、前記電流減算手段の出力を出
力端子に接続することにより、電源電圧が】■というき
わめて低電圧でも動作し、また、入力電圧がきわめて微
小でも動作可能であり、しかも入力オフセット電圧がき
わめて小さな差動増幅器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における差動増幅器の回路結
線図、第2図は従来の差動増幅器の回路結線図である。 18.19・・・・・・入力端子、20・・・・・・給
電手段、21・・・・・・第1のトランジスタ、22・
・・・・・第2のトランジスタ、23・・・・・・第3
のトランジスタ、24・・・・・・第4のトランジスタ
、27・・・・・・電流減算手段、28・・・・・・出
力端子、31・・・・・・第1の抵抗、32・・・・・
・第2の抵抗、33・・・・・・定電圧発生手段。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか】名ta、 r
q−一人771jli壬 20−−カt 季 段 ?!−・・第1のトランジスタ 22・・−喜2のトランジスタ 23−第3のトランジスタ 第4−寮4のトランジスタ 27−・電、箆、戚!手l又 28−、、忠77堝う 31−”41の池戊 n−・第2の抵抗 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)各々のベースが入力端子に接続され、その入力電
    圧の差に応じて給電手段からの電流を振り分ける第1お
    よび第2のトランジスタからなる差動トランジスタ対と
    、前記第1のトランジスタの出力に接続された第1の抵
    抗と、前記第2のトランジスタの出力に接続された第2
    の抵抗と、前記第1の抵抗をエミッタに接続した第3の
    トランジスタと、前記第2の抵抗をエミッタに接続した
    第4のトランジスタと、前記第3および第4のトランジ
    スタのベースを共に定電圧に保つ定電圧発生手段と、前
    記第3のトランジスタに流れる電流と前記第4のトラン
    ジスタに流れる電流の差を出力する電流減算手段とを備
    え、前記電流減算手段の出力を出力端子に接続してなる
    差動増幅器。
  2. (2)定電圧発生手段の電圧を、定電流源からの電流を
    抵抗とダイオードの直列回路に供給することにより、そ
    の直列回路の電圧降下として得た特許請求の範囲第1項
    記載の差動増幅器。
  3. (3)第1の抵抗と第2の抵抗の値を等しく設定した特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の差動増幅器。
JP61233524A 1986-10-01 1986-10-01 差動増幅器 Pending JPS6387811A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0415620A2 (en) * 1989-08-31 1991-03-06 Delco Electronics Corporation Electrical circuit
JP2006295374A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Sony Corp 増幅回路、電圧電流変換回路および送信装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59134910A (ja) * 1983-01-21 1984-08-02 Toshiba Corp 増幅回路

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