JPH0326670Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は、差動増幅器のバイアス電流を供給す
る為のバイアス回路に関するもので、特に、トラ
ンジスタの電流増幅率（β）のバラツキに影響さ
れず安定に差動増幅器をバイアスすることが出
来、かつ低電圧動作が可能なバイアス回路に関す
る。

(ロ) 従来技術 IC（集積回路）化された差動増幅器にバイアス
電流を供給するバイアス回路として、従来第１図
に示す如き回路が提案されている。第１図におい
て、差動増幅器１は、エミツタが共通接続された
第１及び第２増幅用トランジスタ２及び３と、該
第１及び第２増幅用トランジスタ２及び３の共通
エミツタにコレクタが接続された定電流トランジ
スタ４と、前記第１及び第２増幅用トランジスタ
２及び３のコレクタにそれぞれ接続された負荷抵
抗５及び６とによつて構成されており、前記第１
及び第２増幅用トランジスタ２及び３のベースに
接続された第１及び第２入力端子７及び８に印加
される差動入力信号を増幅して、前記第２増幅用
トランジスタ３のコレクタに接続された出力端子
９に増幅された出力信号を得るものである。ま
た、バイアス回路１０は、ベース及びエミツタが
前記定電流トランジスタ４と共通接続された第１
トランジスタ１１と、該第１トランジスタ１１の
コレクタにコレクタが接続された第２トランジス
タ１２を含む定電流源１３と、前記第１及び第２
トランジスタ１１及び１２のコレクタ電流の差電
流を増幅し、前記定電流トランジスタ４及び前記
第１トランジスタ１１のベース電流を供給する第
３及び第４トランジスタ１４及び１５と、ダイオ
ード接続された第５トランジスタ１６及び該第５
トランジスタ１６とベース及びエミツタが共通接
続された第６トランジスタ１７から成り、前記第
４トランジスタ１５のコレクタ電流を反転して前
記第１増幅用トランジスタ２のベースに供給する
第１電流反転回路１８と、前記第５トランジスタ
１６及び該第５トランジスタ１６とベース及びエ
ミツタが共通接続された第７トランジスタ１９か
ら成り、前記第４トランジスタ１５のコレクタ電
流を反転して前記第２増幅用トランジスタ３のベ
ースに供給する第２電流反転回路２０とによつて
構成され、前記第１及び第２増幅用トランジスタ
２及び３のベースに１／２I_Bのベース電流を、前記 定電流用トランジスタ４のベースにI_Bのベース電
流を供給せんとするものである。

第１図において、定電流源１３の出力電流であ
る第２トランジスタ１２のコレクタ電流を〔βI_B
＋２／βI_B〕（ただし、βはNPN型トランジスタの 電流増幅率）とすれば、第３図及び第４トランジ
スタ１４及び１５のベース電流がそれぞれ１／βI_B、 該第３図及び第４トランジスタ１４及び１５のエ
ミツタ電流がそれぞれI_B、第１トランジスタ１１
のコレクタ電流がβI_Bとなつたとき回路が安定状
態になる。従つて、定電流トランジスタ４のベー
ス電流もI_Bとなり、前記定電流トランジスタ４の
コレクタ電流は、βI_Bとなる。一方、第４トラン
ジスタ１５のベース電流が１／βI_Bであるから、そ のコレクタ電流はI_Bとなり、該コレクタ電流I_Bが
第１及び第２電流反転回路１８及び２０で反転さ
れ、それぞれ第１及び第２増幅トランジスタ２及
び３のベースに供給される。その場合、第５トラ
ンジスタ１６と第６トランジスタ１７とのエミツ
タ面積比及び前記第５トランジスタ１６と第７ト
ランジスタ１９とのエミツタ面積比とを等しく
２：１とすれば、前記第６及び第７トランジスタ
１７及び１９のコレクタ電流は等しく１／２I_Bとな り、第１及び第２増幅用トランジスタ２及び３の
コレクタ電流も等しく１／２βI_Bとなる。従つて、差 動増幅器１は、バイアス回路１０により正しくバ
イアスされることになる。

第１図の回路をIC化した場合、NPN型のトラ
ンジスタ（第１及び第２増幅用トランジスタ２及
び３、定電流トランジスタ４、第１，第３及び第
４トランジスタ１１，１４及び１５の電流増幅率
を等しく設定出来、PNP型のトランジスタ（第
２，第５，第６及び第７トランジスタ１２，１
６，１７及び１９）の電流増幅率も等しく設定出
来るので、第１図の回路は、電流増幅率の変化に
関係無く、差動増幅器を安定にバイアス出来ると
いう利点を有する。しかしながら、第１図の回路
構成とすると、例えば第１トランジスタ１１と第
３トランジスタ１４のベース・エミツタ路が直列
接続される為に、回路を安定に動作させる為に
は、〔2V_BE＋V_CE（sat）〕（ただし、V_BEはトランジ
スタのベース・エミツタ間電圧、V_CE（sat）はト
ランジスタのコレクタ・エミツタ間飽和電圧）の
最低電圧を必要とするので、低電源電圧を使用す
るICに使用することが出来ないという欠点があ
つた。ちなみに3Vの電源電圧を使用する場合、
その60％、すなわち1.8Vが補償電圧となるが、
2V_BE＋V_CE（sat）＝２×0.7(v)＋0.2(v)＝1.6(v)とな
り、ダイナミツクレンジが不足してしまう。

(ハ) 考案の目的 本考案は、上述の点に鑑み成されたもので、低
電源電圧を使用するICに用いても十分なるダイ
ナミツクレンジが確保出来る差動増幅器のバイア
ス回路を提供せんとするものである。

(ニ) 考案の構成 本考案に係る差動増幅器のバイアス回路は、差
動増幅器の定電流トランジスタとベース及びエミ
ツタが共通接続されたダイオード接続型の第１ト
ランジスタと、該第１トランジスタの動作電流を
供給する第２トランジスタを含む電流源と、該第
２トランジスタとベース及びエミツタが共通接続
された第３トランジスタと、ベース及びエミツタ
が前記第１トランジスタと共通接続されコレクタ
が前記第３トランジスタのコレクタと接続された
第４トランジスタと、前記第３トランジスタのコ
レクタ電流と第４トランジスタのコレクタ電流と
の差電流を反転する第１電流反転回路と、該第１
電流反転回路の出力電流を反転して差動増幅器を
構成する第１増幅用トランジスタのベースに供給
する第２電流反転回路と、前記第１電流反転回路
の出力電流を反転して差動増幅器を構成する第２
増幅用トランジスタのベースに供給する第３電流
反転回路とによつて構成される。

(ホ) 実施例 第２図は、本考案の一実施例を示す回路図で、
２１はエミツタが共通接続された第１及び第２増
幅用トランジスタ２２及び２３と、該第１及び第
２増幅用トランジスタ２２及び２３の共通エミツ
タにコレクタが接続された定電流トランジスタ２
４とによつて構成された差動増幅器、２５は前記
定電流トランジスタ２４とベース及びエミツタが
共通接続されたダイオード接続型の第１トランジ
スタ、２６は該第１トランジスタ２５の動作電流
を供給する第２トランジスタ２７を含む電流源、
２８は前記第２トランジスタ２７とベース及びエ
ミツタが共通接続された第３トランジスタ、２９
はベース及びエミツタが前記第１トランジスタ２
５と共通接続され、コレクタが前記第３トランジ
スタ２８のコレクタに接続された第４トランジス
タ、３０はダイオード接続された第５トランジス
タ３１及び該第５トランジスタ３１とベース及び
エミツタが共通接続された第６トランジスタ３２
から成り、前記第３及び第４トランジスタ２８及
び２９のコレクタ電流の差電流を反転して出力す
る第１電流反転回路、３３はダイオード接続され
た第７トランジスタ３４及び該第７トランジスタ
３４とベース及びエミツタが共通接続された第８
トランジスタ３５から成り、前記第１電流反転回
路３０の出力電流を反転して第１増幅用トランジ
スタ２２のベースに供給する第２電流反転回路、
及び３６は前記第７トランジスタ３４及び該第７
トランジスタ３４とベース及びエミツタが共通接
続された第９トランジスタ３７とから成り、前記
第１電流反転回路３０の出力電流を反転して第２
増幅用トランジスタ２３のベースに供給する第３
電流反転回路である。

差動増幅器２１は、第１及び第２増幅用トラン
ジスタ２２及び２３のベースにそれぞれ接続され
た入力端子３８及び３９に印加される入力信号を
差動増幅し、前記第２増幅用トランジスタ２３の
コレクタに接続された出力端子４０に増幅された
出力信号を得るものであるが、前記差動増幅器２
１を正常に作動させるためには、適切なバイアス
電流を供給しなければならない。

しかして、抵抗４１の値を調整し、電流源２６
の出力電流、すなわち第２トランジスタ２７のコ
レクタ電流を〔βI_B＋3I_B〕（ただし、βはNPNト
ランジスタの電流増幅率）に設定すると、第１及
び第４トランジスタ２５及び２９と定電流トラン
ジスタ２４とのベース電流が等しくI_Bとなり、前
記第１トランジスタ２５のコレクタ電流がβI_Bと
なる。また、第３トランジスタ２８のコレクタ電
流も〔βI_B＋3I_B〕となり、第４トランジスタ２９
のコレクタ電流はβI_Bとなる。その為、第３及び
第４トランジスタ２８及び２９のコレクタ電流の
差電流は、3I_Bとなり、この差電流3I_Bが第１電流
反転回路３０の入力電流として供給される。い
ま、第１電流反転回路３０を構成する第５及び第
６トランジスタ３１及び３２のエミツタ面積比を
３：１にして電流反転比を１／３とすれば、前記第 １電流反転回路３０の出力電流、すなわち第６ト
ランジスタ３２のコレクタ電流はI_Bとなり、それ
が第２及び第３電流反転回路３３及び３６の入力
電流となる。第２電流反転回路３３の第７及び第
８トランジスタ３４及び３５のエミツタ面積比及
び第３電流反転回路３６の第７及び第９トランジ
スタ３４及び３７のエミツタ面積比を等しく２：
１として、第２及び第３電流反転回路３３及び３
６の電流反転比を１／２とすれば、前記第２及び第 ３電流反転回路３３及び３６の出力電流は等しく
１／２I_Bとなる。

従つて、差動増幅器２１の定電流トランジスタ
２４のベースにI_Bのベース電流が、第１及び第２
増幅用トランジスタ２２及び２３のベースにそれ
ぞれ１／２I_Bのベース電流が供給されることになり、 前記差動増幅器２１が安定にバイアスされること
になる。

第２図の実施例において、バイアス回路が正常
に動作する最低電圧は、〔V_BE＋V_CE（sat）〕とな
る。従つて、0.9V以上の電源電圧があれば第２
図のバイアス回路は正常動作を行うことが出来、
電源電圧3VのICの内部回路に使用することが出
来る。

尚、実施例においては、第１電流反転回路３０
の電流反転比を１／３、第２及び第３電流反転回路 ３３及び３６の電流反転比を１／２とした例につい て説明したが、第１電流反転回路３０の入力電流
3I_Bに対して、第２及び第３電流反転回路３３及
び３６の出力電流が１／２I_Bとなる任意の反転比を 選択することが可能である。また電流反転比を設
定する方法としては、電流反転関係にあるトラン
ジスタのエミツタ面積比を利用する方法の他、エ
ミツタ抵抗比を用いる方法もある。更に、電流反
転比を設定する為に、トランジスタをマルチコレ
クタ形とし、その１つのコレクタを出力端子とし
て使用する方法もある。その場合、エミツタ面積
比を１：１とし、コレクタの数をｎとすれば、入
力電流の１／ｎの出力電流を得ることが出来、小面 積の電流反転回路を構成出来る。

(ヘ) 考案の効果 以上述べた如く、本考案に依れば、トランジス
タの電流増幅率の影響を受けず、かつ低電圧で動
作するIC化に適した差動増幅器のバイアス回路
を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の差動増幅器のバイアス回路を示
す回路図、及び第２図は本考案の一実施例を示す
回路図である。 主な図番の説明 ２１…差動増幅器、２２，２
３…増幅用トランジスタ、２４…定電流トランジ
スタ、２５乃至３７…第１乃至第９トランジス
タ、３０乃至３６…第１乃至第３電流反転回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. エミツタが共通接続された第１及び第２増幅用
   トランジスタと、該第１及び第２増幅用トランジ
   スタの共通エミツタに接続された定電流トランジ
   スタとを備えるIC化差動増幅器にバイアス電流
   を供給する為のバイアス回路であつて、前記定電
   流用トランジスタとベース及びエミツタが共通接
   続されたダイオード接続型の第１トランジスタ、
   該第トランジスタに動作電流を供給する第２トラ
   ンジスタを含む電流源、前記第２トランジスタと
   ベース及びエミツタが共通接続された第３トラン
   ジスタ、ベースが前記第１トランジスタのベース
   に、コレクタが前記第３トランジスタのコレクタ
   に接続された第４トランジスタ、前記第３トラン
   ジスタのコレクタ電流と前記第４トランジスタの
   コレクタ電流との差電流を反転する第１電流反転
   回路、該第１電流反転回路の出力電流を反転して
   前記第１増幅用トランジスタのベースに供給する
   第２電流反転回路、及び前記第１電流反転回路の
   出力電流を反転して前記第２増幅用トランジスタ
   のベースに供給する第３電流反転回路から成り、
   前記第１乃至第３電流反転回路の反転比を所定値
   に設定することにより、前記第１及び第２増幅用
   トランジスタのベース電流を前記定電流トランジ
   スタのベース電流の１／２とし、前記各トランジ
   スタを差動増幅器とともに、IC内に集積化した
   ことを特徴とする差動増幅器のバイアス回路。