JPH0344447B2 - - Google Patents

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JPH0344447B2
JPH0344447B2 JP59006227A JP622784A JPH0344447B2 JP H0344447 B2 JPH0344447 B2 JP H0344447B2 JP 59006227 A JP59006227 A JP 59006227A JP 622784 A JP622784 A JP 622784A JP H0344447 B2 JPH0344447 B2 JP H0344447B2
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JP
Japan
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transistors
common
emitter
resistor
transistor
Prior art date
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JP59006227A
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English (en)
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JPS59138109A (ja
Inventor
Ei Gurosu Uinsurotsupu
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Tektronix Inc
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Tektronix Inc
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Publication date
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Publication of JPH0344447B2 publication Critical patent/JPH0344447B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、差動増幅器、特に高精度電子計測器
等に用いて好適の高い同相信号除去比(CMRR)
を有する負帰還差動増幅器に関するものである。
(従来技術とその問題点) 差動増幅器は、エレクトロニクス分野では周知
であつて、2入力信号の瞬時差信号成分のみを増
幅し、入力信号の同相成分を除去する増幅器とし
て極めて広範囲に使用されている。差動増幅器の
精度を表わす1つの目安は、同相信号成分を相殺
する又は除去する程度であつて、これを一般に同
相信号除去(CMR)又は同相信号除去比
(CMRR)と呼んでいる。
エミツタ結合トランジスタ対より成る差動増幅
器のCMRRを高くする一般的な技法は、エミツ
タと基準電源間に極めて高インピーダンスを接続
して定電流源を構成するようにすることである。
この技法は、一般に「ロングテーリング(長い尾
を付けること)」と呼ばれ、トランジスタに同相
信号電流を流すことなくエミツタ電圧を変化させ
ることができる。これにより、同相信号に対して
コレクタ電圧を一定に維持し、実質的に同相信号
を除去している。しかし、かかる型式の回路は、
増幅度がトランジスタ自体の特性で決まるため増
幅度の制御及び予測が不可能であり、また、出力
インピーダンスが極めて高くなるか又はコレクタ
負荷インピーダンスで決まるので、用途が制限さ
れる欠点がある。
一般の差動増幅器のCMRRを高くする他の技
法は、差動増幅器の両入力端間に直列接続した分
圧抵抗の中点から同相信号成分を取出して誤差増
幅器に印加し、こうして得た誤差信号と差動増幅
信号とをうまく合成することにより同相信号成分
を打消すことができる。しかし、この型式の差動
増幅器は、大変複雑であり一般に消費電力も大と
なる欠点がある。
(発明の目的) したがつて、本発明の1つの目的は、新規な負
帰還差動増幅器を提供することである。
本発明の他の目的は、明確に予期できる電圧増
幅度と高CMRRを呈する差動増幅器を提供する
ことである。
本発明の更に他の目的は、構成が比較的簡単で
比較的消費電力が低く、且つ集積回路(IC)化
が容易な高CMRRの差動増幅器を提供すること
である。
本発明はその他の目的、特徴及び作用効果は、
添付図面を参照しながら以下の説明を読めば当業
者には明瞭になるであろう。
(発明の概要) 本発明による高CMRRの差動増幅器は、エミ
ツタ結合トランジスタ対と付属回路とより成る、
極めて明確で予期可能な電圧増幅度、低出力イン
ピーダンス及び比較的低い電力消費を実現するこ
とができる。その回路構成は、差動増幅器の両各
半部にそれぞれ帰還ループを含んでいる。これら
の各半部の帰還ループ内にはエミツタフオロワ・
トランジスタが挿入され、低インピーダンスの信
号出力が得られる。同相信号成分は、エミツタ結
合トランジスタ対の共通エミツタに接続された抵
抗の如き同相電流発生手段のインピーダンス間に
現れる。この抵抗の値を特別に定めた値として、
これに、帰還ループ内のエミツタフオロワ・トラ
ンジスタのベース・エミツタ電流変化を正確に打
消す同相信号電流を流すようにする。その結果、
出力されるどんな同相信号電圧も完全に相殺され
る。
この回路構成によつて、本発明の差動増幅器
は、明確に予測できる電圧増幅度、低出力インピ
ーダンス、広周波数帯域幅及び高CMRRを呈す
ることになる。更に、この差動増幅器は、比較的
回路が簡単であつて、消費電力が少なくIC化が
容易である。本発明は、差動入力信号の場合はも
とより、シングルエンド入力を差動出力信号に変
換する場合にも使用できる。用途の一例として
は、広帯域オシロスコープのトリガ前置増幅器が
ある。
(実施例) 第1図は、本発明の一実施例を示す回路図であ
る。同図は1対のトランジスタQ1,Q2を含む並
列帰還差動増幅回路を示しており、それらのエミ
ツタは、相互接続すると共に定電流源(カレント
シンク)10を介して適当な電圧源−Vに接続し
ている。トランジスタQ1,Q2のコレクタは、そ
れぞれ負荷抵抗12,14を介して正電圧源+V
に接続している。トランジスタQ1のベース入力
信号(+Vin/2として示す。)は、入力端子1
6から入力信号源抵抗18を介して供給する。同
様に、トランジスタQ2のベース入力信号(−
Vin/2として示す。)は、入力端子20から入
力信号源抵抗22を介して供給する。図におい
て、端子20を破線で接地し他方の入力端子16
に信号±Vinを破線で示したが、これは、入力信
号がプツシユプル信号と同様にシングルエンド信
号であつてもよいことを示している。増幅器の各
半部の帰還路は、それぞれトランジスタQ1又は
Q2のベースとコレクタ間に接続した抵抗24又
は26を含み、エミツタフオロワ・トランジスタ
Q3又はQ4がトランジスタQ1又はQ2のコレクタと
帰還抵抗24又は26間に図示のように接続され
ている。出力端子28と30をそれぞれトランジ
スタQ3とQ4のエミツタに接続して、低インピー
ダンスの信号出力を取出す。本実施例において
は、抵抗32を同相電流発生手段としてトランジ
スタQ1とQ2の共通エミツタ接続点CMと基準電源
間に接続する。バイアス電流源34,36をそれ
ぞれトランジスタQ3,Q4のエミツタに接続する。
次に、動作を説明する。負荷抵抗12,14の
抵抗値が等しくRLで且つトランジスタQ1,Q2の
相互コンダクタンスgmの逆数1/gmより十分大
きいと仮定すると、入力端子16,20間に印加
した差動信号はRf/Rsの増幅度で増幅され、そ
れぞれ出力端子28,30に−Vout/2、+
Vout/2が現れる。ここで、Rs及びRfはそれぞ
れ入力抵抗18,22及び帰還抵抗24,26の
抵抗値である。低電流源10は、トランジスタ
Q1,Q2のほぼ全定常電流IEを供給する。真正な
差動入力信号に対しては、このIEは変化せず、単
にトランジスタQ1とQ2間の分流比のみが変化す
る。これにより、差動出力信号が得られる。差動
増幅動作の場合、同相信号電流発生手段である抵
抗32を流れる電流の変化はほぼ0であり、トラ
ンジスタQ1,Q2のベースは仮想的に接地された
と同じである。
入力信号中に同相信号成分が含まれていると、
トランジスタQ3,Q4のベース電流が変化する。
その理由は、トランジスタQ1,Q2のベースにお
ける仮想接地点が入力信号の同相信号成分
(VCM)により変動するためである。トランジス
タQ3,Q4のベース電流変化Δibを式で示すと、次
式のようになる。
Δib=−ΔVCM/(Rf+Rs) 1/(β+1) ここで、βはトランジスタQ3,Q4のベータ電
流増幅率である。トランジスタQ1,Q2のベース
電圧は同相信号に対して等しく変化するので、同
相信号成分VCMは接続点CMに現れる。その結果、
同相信号電流発生用抵抗32に電流ΔIEが流れ
る。この電流変化ΔIEは、次式で与えられる。
ΔIE=ΔVCMRf/(Rf+Rs) 1/RE この電流変化ΔIEはトランジスタQ1,Q2に2等
分されて、定電流源10の電流IEを変化するのと
同一効果を生じる。抵抗32の抵抗値REを適当
に選択すると、電流変化ΔIEは両エミツタフオロ
ワ・トランジスタQ3,Q4のベース電流変化Δibを
完全に打消すことができる。このようにしてベー
ス電流変化を打消すと、負荷抵抗12,14両端
電圧は同相信号成分と共に変化することはない。
その結果、出力端子28,30の出力信号から同
相信号成分が完全に排除される。したがつて、
ΔIE=−2Δibの関係から、抵抗32の値REはRE=
1/2(β+1)Rfで決まる。
RsとRfは、良好な高周波応答特性を得るため
に適度の低インピーダンス(500Ω以下)として
ある。このため、同相入力信号はトランジスタ
Q3,Q4のエミツタ電流を、したがつてΔibをかな
り変化させることになる。換言すると、高い
CMRRはRfとRsを大きくすることにより実現で
きようが、それでは、このRf、Rsと共にポール
を形成するトランジスタQ1,Q2の入力静電容量
によつて帯域幅が制限されることになる。
第2図は、第1図の抵抗32と置換しうる同相
電流発生手段の他の例を示す回路図である。トラ
ンジスタQ5のベースをトランジスタQ1,Q2の共
通エミツタ接続点CMに接続し、トランジスタQ5
のエミツタを接地と電圧源間に直列接続している
抵抗40と定電流源42の接続点に接続する。抵
抗40の抵抗値はRf/2であるのが好ましく、
トランジスタQ5のベースから見込んだインピー
ダンスRQ5は次式で与えられる。
RQ5=(βQ5+1)Rf/2 ゆえに、トランジスタQ3,Q4及びQ5のβが共
に等しいとすれば、RQ5=REとなる。事実、トラ
ンジスタの特性が揃つていれば(IC化した差動
増幅器ではそうであるが)、エミツタ・インピー
ダンスREを温度や製造工程の変数に無関係に適
当な値に設定しうる。更に、特性の揃つたトラン
ジスタのfT特性はほぼ等しいので、本発明による
同相除去は周波数に1次的には依存しない。よつ
て、極めて高度のCMRRを広帯域に亘つて実現
することができる。
以上、本発明の好適な実施例についてのみ説明
したが、これに限らず、本発明の要旨の範囲内に
おいて種々の変更・変形が可能であることは、当
業者には明らかであろう。
(発明の効果) 本発明の差動増幅器は、差動増幅器を構成する
エミツタ結合トランジスタ対のエミツタ相互接続
点に入力信号の同相信号成分に対応した電流を流
す同相電流発生手段を用いることにより、出力信
号中に現れる同相信号成分を殆ど打消すことがで
きる。よつて、高CMRRの差動増幅器が得られ
る。また、本発明の差動増幅器は、全体として負
帰還構成であるため、動作が安定であり且つ電圧
増幅度が受動素子で決まるので、設計が容易であ
る。更に、高インピーダンスを用いず低インピー
ダンスを用いて高CMRRが得られるので、広帯
域増幅器として使用可能であり、しかも、回路構
成が簡単であるからIC化に好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2
図は本発明に用いる同相電流発生手段の他の例を
示す回路図である。 Q1,Q2……第1及び第2トランジスタ、10
……定電流源、Q3、Q4……第3及び第4トラン
ジスタ、24,26……第1及び第2抵抗器、3
2……第3抵抗器、40……第4抵抗器、Q5,
40,42……同相電流発生手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エミツタが相互接続され、ベースにそれぞれ
    入力信号を受ける第1及び第2トランジスタと、 該第1及び第2トランジスタの共通エミツタに
    接続された定電流源と、 上記第1及び第2トランジスタのコレクタにそ
    れぞれベースが接続され、1対の出力端にそれぞ
    れエミツタが接続されたエミツタ・フオロア構成
    の第3及び第4トランジスタと、 該第3及び第4トランジスタのエミツタと上記
    第1及び第2トランジスタのベースとの間にそれ
    ぞれ接続された第1及び第2抵抗器と、 上記第1及び第2トランジスタの共通エミツタ
    に接続され、上記入力信号の同相変化成分に応じ
    て発生した上記第3及び第4トランジスタのベー
    ス電流を補償する電流を上記第1及び第2トラン
    ジスタの共通エミツタに流し、上記入力信号の同
    相変化成分による影響を打消す同相電流発生手段
    とを具えることを特徴とする差動増幅器。 2 上記同相電流発生手段は、上記第1及び第2
    トランジスタの共通エミツタと基準電位源間に接
    続された第3抵抗器であつて、 RE=(β+1)Rf/2 ただし、 RE:第3抵抗器の抵抗値、 Rf:第1及び第2抵抗器の抵抗値、 β:第3及び第4トランジスタのベータ(エミツ
    タ接地電流増幅率) の関係がある特許請求の範囲第1項記載の差動増
    幅器。 3 上記同相電流発生手段は、ベースが上記第1
    及び第2トランジスタの共通エミツタに接続さ
    れ、エミツタが第4抵抗器の一端と定電流源の接
    続点に接続され、コレクタが上記第4抵抗器の他
    端及び基準電位源に接続されたトランジスタを含
    む特許請求の範囲第1項記載の差動増幅器。
JP59006227A 1983-01-17 1984-01-17 差動増幅器 Granted JPS59138109A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/458,383 US4468628A (en) 1983-01-17 1983-01-17 Differential amplifier with high common-mode rejection
US458383 1983-01-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59138109A JPS59138109A (ja) 1984-08-08
JPH0344447B2 true JPH0344447B2 (ja) 1991-07-08

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ID=23820570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59006227A Granted JPS59138109A (ja) 1983-01-17 1984-01-17 差動増幅器

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US (1) US4468628A (ja)
EP (1) EP0114731B1 (ja)
JP (1) JPS59138109A (ja)
DE (1) DE3460633D1 (ja)

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