JPH0313107A - 差動増幅回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は不平衡−平衡変換を目的とした前置用の差動増
幅回路に関する。

〔従来の技術〕

近年テレビ用のチューナーや無線送受信装置の変復調回
路として、モノシリングＩＣ化に適した二重平衡差動増
幅回路がよく用いられる。この二重平衡差動増幅回路は
、平衡な入力端子を２つ備えており人力信号は平衡入力
を前提としている。

しかし、通常高周波信号では不平衡入力となるため、こ
の二重平衡差動増幅回路の入力段に不平衡−平衡のため
の手頃な回路として差動増幅回路が用いられる。この前
置差動増幅回路には、Ｓ／Ｎ比を良くするために比較的
高いレベルの信号が人力されるために、それ自身の利得
により差動増幅回路が飽和しないように低利得であるこ
とが望まれる。このような差動増幅回路の一例を第３図
に示す。

第３図に示す従来例では、トランジスタＱ１とトランジ
スタＱ２のそれぞれのエミッタを通常抵抗値の等しい抵
抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を介して定電流源■１に接続し、それ
ぞれのコレクタは負荷抵抗Ｒ７，Ｒ８を通して電源電圧
端子ＶＣＣに接続し、それぞれのベースは通常等しい所
定の電圧になるように抵抗Ｒ３，Ｒ４及びＲ５，Ｒ６に
よりバイアスされる。

入力信号は不平衡で入力されるため、一方の入力端子で
あるトランジスタＱ１のベースに加えられ、もう一方の
入力端子であるトランジスタＱ２のベースはコンデンサ
ＣＩにより高周波的に接地される。その結果、出力端子
であるトランジスタＱ１とＱ２のコレクタに互いに逆位
相の平衡な信号が出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような差動増幅回路において、低利得とするために
は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を大きくすることが有効である
が、抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を大きくすればする程、高周波
信号入力時の平衡出力である２つの出力端子ＯＵＴ、Ｏ
ＵＴの抵抗及び１８０度の位相差にずれが生じてくる。

すなわち、定電流源■１には一般にトランジスタを用い
るためにそのコレクタに付いている浮遊容量が抵抗Ｒ１
とＲ２の間に存在している。

このため、入力端子ＩＮに加えられた信号がトランジス
タＱ１のエミッタから抵抗Ｒ１，Ｒ２を通してトランジ
スタＱ２のエミッタに伝えられる間に、信号の一部がこ
の浮遊容量により失われる。

そのため、トランジスタＱ１のエミッタからコレクタに
伝わる信号とトランジスタＱ２のエミッタからコレクタ
に伝わる信号とに差が生じ、振幅差となって表れる。

この作用は浮遊容量の値が非常に小さいので入力信号周
波数が高い時でないと影響がないが、低利得とするため
に抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を大きくすると実際に使用する周
波数まで影響を及ぼしてくる。この様子を第４図に示す
。平衡出力である２つの出力端子の出力振幅の違いは、
次段に接続される二重平衡差動増幅回路の平衡入力にお
いて、同相信号として検出されるために悪影響を与える
という問題を有する。

一方、この種の差動増幅回路で生じる平衡出力振幅のず
れを改善する方法として差動増幅回路を２段縦続に接続
した差動増幅回路が考えられる。

すなわち、前述した高周波での平衡出力の振幅のずれは
不平衡入力であるために生じるのであるから、その出力
を平衡入力としてさらに同形式の差動増幅回路に入力す
れば直接不平衡入力した場合より出力振幅のずれが減少
する。しかし、同形式〇差動増幅回路を２段縦続接続す
るためには、前段の差動増幅回路の出力ＤＣ電位と後段
の差動増幅回路の入力段のＤＣ電位との整合をとるため
に中間にエミッタフォロアやレベルシフト回路が必要で
あり、周波数特性の劣化や消費電力の増加を招くという
問題を有する。

本発明はこれらの間理を生じることなく平衡振幅のずれ
を抑制する差動増幅回路を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の差動増幅回路は、第１および第２のトランジス
タからなる差動増幅回路と、この差動増幅回路の負荷に
接続した第３および第４のトランジスタからなるコモン
ベーストランジスタ増幅回路と、これら差動増幅回路と
コモンベーストランジスタ増幅回路との間にカスコード
接続された第５および第６のトランジスタとで構成して
いる。

この場合、第５のトランジスタは、第３のトランジスタ
のエミッタにコレクタが、第４のトランジスタのエミッ
タにベースが、第１のトランジスタのコレクタにエミッ
タがそれぞれ接続される。

また、第６のトランジスタは、第４のトランジスタのエ
ミッタにコレクタが、第３のトランジスタのエミッタに
ベースが、第２のトランジスタのコレクタにエミッタが
それぞれ接続される。

〔作用〕

上述した構成では、コモンベーストランジスタ増幅回路
のトランジスタのエミッタ電位の変化を利用して高周波
信号入力時の信号の不平衡を負帰還により補正し、差動
増幅回路の平衡出力の振幅の差が生じる周波数を更に高
い周波数にのばす。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例である。差動増幅回路を構成
する第１及び第２のトランジスタＱｌとＱ２は、それぞ
れのエミッタを抵抗Ｒ１，Ｒ２を介して定電流源１１に
接続しており、それぞれのベースは抵抗Ｒ３，Ｒ４及び
Ｒ５，Ｒ６によりバイアスしている。これは従来例と同
じである。

この差動増幅回路の負荷側には、ベースをＶ。

なる所定電位に接続した第３及び第４のトランジスタＱ
３．Ｑ４からなるコモンベーストランジスタ増幅回路と
、第５及び第６のトランジスタＱ５゜Ｑ６を接続してい
る。抵抗Ｒ７，Ｒ８はその負荷抵抗である。

前記第５のトランジスタは、第３のトランジスタＱ３の
エミッタにコレクタが、第４のトランジスタＱ４のエミ
ッタにベースが、第１のトランジスタＱ１のコレクタに
エミッタがそれぞれ接続される。また、第６のトランジ
スタは、第４のトランジスタＱ４のエミッタにコレクタ
が、第３のトランジスタＱ３のエミッタにベースが、第
２のトランジスタＱ２のコレクタにエミッタがそれぞれ
接続されている。

次に、以上の構成の差動増幅回路の動作を説明する。

第１のトランジスタＱ１のベースに加えられた入力信号
電圧により、該トランジスタＱ１に生じた電流信号が第
５のトランジスタＱ５を通って第３のトランジスタＱ３
のエミッタに入力され、８亥トランジスタＱ３のコレク
タに負荷抵抗Ｒ７の電圧変化として出力される。一方、
第１のトランジスタＱ１のエミッタ側に伝えられた電流
信号は抵抗Ｒ１，Ｒ２を通り、第２のトランジスタＱ２
のエミッタに入力され、第６のトランジスタＱ６を通っ
て第４のトランジスタＱ４のエミッタに入力され、該ト
ランジスタＱ４のコレクタに負荷抵抗Ｒ８の電圧変化と
して逆極性で出力される。

今、第１のトランジスタＱ１のベースに加えられた入力
信号により、該トランジスタＱｌのベース電位がΔ■だ
け上昇し、第１のトランジスタＱ１のコレクタ電流はΔ
Ｉだけ増加し、第２のトランジスタＱ２のコレクタ電流
はΔＩ′だけ減少したとする。第３のトランジスタＱ３
及び第５のトランジスタＱ５では、ΔＩの電流増加によ
り、ベース・エミッタ間電圧がΔｖｌｌ！だけ増え、第
４のトランジスタＱ４及び第６のトランジスタＱ６では
Δビの電流減少により、ベース・エミッタ電圧がΔ■□
′だけ減る。

第３のトランジスタＱ３はコモンベーストランジスタで
あるから、Δ■。の増加により第３のトランジスタＱ３
のエミッタ電位はΔＶ［ｌ！下がるので、第６のトラン
ジスタＱ６のベース電位を下げ、第６のトランジスタＱ
６のコレクタ電流をΔ■。

の変化に見合った分、すなわちΔＩだけ減らすように作
用する。ところが、第６のトランジスタＱ６のコレクタ
電流は第２のトランジスタＱ２のコレクタ電流が減少し
たΔＩ′だけ減少するので、Δ■１の変化による作用を
吸収する。入力信号が低周波のときは、定電流源■１の
浮遊容量の影響がないため、Δ■とΔ■′は等しいので
、第６のトランジスタＱ６のベース電位がΔ■。下がっ
たために、コレクタ電流を減らそうとする作用は完全に
相殺される。したがって、第４のトランジスタＱ４にお
ける電流変化はΔビ　（＝ΔＩ）の減少となり、第２の
トランジスタＱ２の電流変化がそのまま伝わる。

一方、第４のトランジスタＱ４はコモンベーストランジ
スタであるから、Δ■８．′の減少により第４のトラン
ジスタＱ４のエミッタ電位はΔ■。

上がるので、第５のトランジスタＱ５のベース電位を上
げ、第５のトランジスタＱ５のコレクタ電流をΔＶＩＩ
！’の変化に見合った分、すなわちΔＩ′だけ増加させ
るように作用する。ところが、第５のトランジスタＱ５
のコレクタ電流は第１のトランジスタＱ１のコレクタ電
流が増加したΔＩだけ増加するので、Δ■□′の変化に
よる作用を吸収する。したがって、入力信号が低周波の
ときは、第３のトランジスタＱ３における電流変化はΔ
Ｉ（＝Δビ）の増加となり、第１のトランジスタＱ１の
電流増加がそのまま伝わる。

ところが、入力信号が高周波になり、定電流源１１の浮
遊容量の影響によりΔＩ′がΔＩより小さくなった場合
は、第６のトランジスタＱ６のベース電位がΔＶｌ＋！
下がったためにコレクタ電流を減らそうとする作用は完
全には相殺されない。すなわち、第６のトランジスタＱ
６のベース電位のΔｖ１の変化によって第６のトランジ
スタＱ６のコレクタ電流をΔ■だけ減らそうとする作用
の方が大きいため、第６のトランジスタＱ６のコレクタ
電流の変化はΔ■′の減少よりも更に減少するように動
作する。

一方、第５のトランジスタＱ５では、該トランジスタＱ
５のベース電位がΔＶＩＩ！’上がったためにコレクタ
電流を増加させようとする作用は完全には相殺されない
。すなわち、第５のトランジスタＱ５のベース電位のΔ
ｖ、′の変化によってコレクタ電流を増やそうとする作
用の方が小さいため、第５のトランジスタＱ５のコレク
タ電流の変化はΔ■の増加よりも多少減少するように動
作する。

したがって、第５のトランジスタＱ５の電流変化はΔＩ
より小さくなるように動作し、第６のトランジスタＱ６
の電流変化はΔＩ′より大きくなるように動作するため
、一種の負帰還の効果をもたらす。

第１のトランジスタＱ１のベースに加えられた入力信号
により、第１のトランジスタＱ１のベース電位がΔＶだ
け下降したときも同様である。

したがって、第３のトランジスタＱ３に伝えられる電流
変化量と第４のトランジスタＱ４に伝えられる電流変化
量に差が生じるときに入力信号周波数は、上述した負帰
還の効果により更に高周波領域にのびる。また、第３及
び第４のトランジスタＱ３．Ｑ４が、いわゆるカスコー
ド接続となっているため、従来の差動増幅回路より周波
数特性を改善することもできる。

第２図に本発明による効果を表す図を示す。これから、
平衡出力の振幅の差が生じる周波数を高周波側にのばす
ことができることが判る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、差動増幅回路の負荷に接
続したコモンベーストランジスタ増幅回路のトランジス
タのエミッタ電位の変化を利用して高周波信号入力時の
信号の不平衡を負帰還により補正するようにしたことで
、差動増幅回路の平衡出力の振幅の差が生じる周波数を
、更に高い周波数にのばすことができ、後段の平衡入力
回路に悪影響を与えない差動増幅回路を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の差動増幅回路の一実施例の回路図、第
２図は本発明の効果を表す周波数特性図、第３図は従来
の差動増幅回路の回路図、第４図は従来の回路における
周波数特性を示す図である。 Ｑｌ・・・第１のトランジスタ、Ｑ２・・・第２のトラ
ンジスタ、Ｑ３・・・第３のトランジスタ、Ｑ４・・・
第４のトランジスタ、Ｑ５・・・第５のトランジスタ、
Ｑ６・・・第６のトランジスタ、Ｒ１−Ｒ８・・・抵抗
、第１図 第２図 周：１狡（灯襞８Ａ少

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、第１および第２の信号入力端子がそれぞれのベース
   に接続され、かつ抵抗を介してそれぞれのエミッタが第
   １の定電流源に接続された第１および第２のトランジス
   タからなる差動増幅回路において、ベースが所定電位に
   接続された第３および第４のトランジスタからなるコモ
   ンベーストランジスタ増幅回路と、前記第３のトランジ
   スタのエミッタにコレクタが接続され、前記第４のトラ
   ンジスタのエミッタにベースが接続され、前記第１のト
   ランジスタのコレクタにエミッタが接続された第５のト
   ランジスタと、前記第４のトランジスタのエミッタにコ
   レクタが接続され、前記第３のトランジスタのエミッタ
   にベースが接続され、前記第２のトランジスタのコレク
   タにエミッタが接続された第６のトランジスタとを備え
   ることを特徴とする差動増幅回路。