JPH0449807B2 - - Google Patents

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JPH0449807B2
JPH0449807B2 JP58014177A JP1417783A JPH0449807B2 JP H0449807 B2 JPH0449807 B2 JP H0449807B2 JP 58014177 A JP58014177 A JP 58014177A JP 1417783 A JP1417783 A JP 1417783A JP H0449807 B2 JPH0449807 B2 JP H0449807B2
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JP
Japan
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transistor
collector
transistors
voltage
emitter
Prior art date
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JP58014177A
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English (en)
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JPS59140707A (ja
Inventor
Takeshi Hachimori
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は増幅器、特に回路を低電圧駆動する
際に用いて好適な増幅器に関する。
背景技術とその問題点 斯の種増幅器として例えば第1図に示す様なも
のが従来提案されている。即ち、第1図におい
て、差動増幅回路を構成するトランジスタ1及び
2が設けられ、これらトランジスタ1及び2の各
エミツタが共通接続され、定電流源3を介して正
の電源端子+Bに接続される。また、トランジス
タ1のコレクタがトランジスタ4のコレクタ−エ
ミツタ路を介して接地され、一方、トランジスタ
2のコレクタがトランジスタ4のベースに接続さ
れると共に、このトランジスタ4と共にカレント
ミラー回路を構成するダイオード5を介して接地
される。又、トランジスタ1及び2の各ベース
は、夫々これらとドーリントン接続構成とされる
トランジスタ6及び7の各エミツタに接続され
る。またトランジスタ6のベースが入力端子8に
接続されると共にコレクタが接地され、トランジ
スタ7のベースが入力端子9に接続されると共に
コレクタが接地される。そして、トランジスタ1
のコレクタ側より出力端子10が取り出される。
いま、入力端子8及び9より入力された信号
は、夫々トランジスタ6及び7を介してトランジ
スタ1及び2に供給され、出力端子10より差動
出力信号として取り出される。そして、一般に
NPN形のトランジスタのベース−エミツタ間電
圧は、PNP形トランジスタのベース−エミツタ
間電圧より大きいため、ダーリントン接続のトラ
ンジスタ6及び7がない場合には、通常IC回路
等ではNPN形のトランジスタのコレクタとベー
スを相互接続して構成されているダイオード5の
ベース−エミツタ間電圧によりトランジスタ2が
飽和状態となり、動作しなくなる。従つて、トラ
ンジスタ1及び2に対してトランジスタ6及び7
をダーリントン接続し、トランジスタ2のコレク
タ、エミツタ間電圧を確保し、入力信号が零でも
トランジスタ2が動作できる様にしている。つま
り、トランジスタ1のエミツタの電位は、入力端
子8および9が接地側に接続された時、トランジ
スタ6のベース−エミツタ間電圧にトランジスタ
1のベース−エミツタ間電圧を加算した値とな
り、トランジスタ2のコレクタ−エミツタ間電圧
として、上述のトランジスタ6及び1の各ベース
−エミツタ間電圧の和からダイオード5のベース
−エミツタ間電圧を差引いた値を確保し、トラン
ジスタ2が動作できる様にしている。
ところが、第1図のごとき回路構成において、
その動作可能電圧に着目して見ると、その電圧は
入力信号が零の時においてもトランジスタ6及び
1の各ベース−エミツタ間電圧の和に定電流源3
における電圧を加算した値となる。例えば、今ト
ランジスタ6及び1の各ベース−エミツタ間電圧
を夫々0.6Vとし、定電流源3における電圧を
0.2Vとすると、1.4Vの動作可能電圧となる。従
つて、第1図の回路の場合、この1.4V以下の電
圧ではもはや動作不可能となる。
発明の目的 この発明は斯る点に鑑み、従来に比し、低電圧
駆動が可能な増幅器を提供するものである。
発明の概要 この発明では、電源の両端に電流源、電圧降下
素子及び第1の増幅素子を直列接続すると共に、
上記第1の増幅素子の制御電極に第2の増幅素子
の制御電極を接続し、この接続点を上記電流源及
び上記電圧降下素子の接続点に接続して上記第1
の増幅素子の主電極の電位を制御電極の電位より
も低く設定すると共に、上記第1及び第2の増幅
素子の主電極側より夫々入力端子及び出力端子を
取り出すことにより低電圧駆動が可能となる。
実施例 以下、この発明の一実施例を第2図及び第3図
に基づいて詳しく説明する。
第2図はこの発明の第1実施例を示すもので、
同図において、差動増幅回路を構成するトランジ
スタ11及び12を設け、これらのトランジスタ
11及び12の各ベースを夫々入力端子13及び
14に接続すると共に、トランジスタ11のコレ
クタを接地し、トランジスタ12のコレクタをト
ランジスタ15のコレクタ−エミツタ路を介して
接地する。又、トランジスタ15のベースをこの
トランジスタ15と共にカレントミラー回路を構
成するトランジスタ16のベースに接続すると共
に、レベルシフト用の電圧降下素子例えば抵抗器
17を介してトランジスタ15のコレクタに接続
する。そして、トランジスタ16のエミツタを接
地し、このトランジスタ16のコレクタ側より出
力端子18を取り出すようにする。又、定電流源
回路を構成するダイオード19とトランジスタ2
0,21及び22を設け、ダイオード19のアノ
ード側及びトランジスタ20〜22の各エミツタ
側を正の電源端子+Bに接続し、ダイオード19
のカソード側及びトランジスタ20〜22の各ベ
ース側を共通接続した後電流源23を介して接地
する。また、トランジスタ20のコレクタをトラ
ンジスタ11及び12の各エミツタの接続点に接
続し、トランジスタ21のコレクタを抵抗器17
及びトランジスタ15,16のベースの接続点に
接続し、トランジスタ22のコレクタをトランジ
スタ16のコレクタと出力端子18の接続点に接
続する。
今、定電流源用のトランジスタ20〜22を流
れる電流を夫々I1,I2及びI3とする。この状態に
おいて、入力端子13及び14間に差相入力信号
Vcが入力されると、この差相入力信号Vcはトラ
ンジスタ11及び12のベースに供給され、次式
で表わされるような信号となる。
Vc=VBE1−VBE2=VTlni1/i2 ……(1) ただし、上記(1)式において、VBE1、VBE2は夫々
トランジスタ11,12のベース−エミツタ間電
圧、VTは熱電圧(KT/q)、i1、i2は夫々トランジ スタ11,12のコレクタ電流である。従つて、
この時トランジスタ11及び12の各コレクタ電
流i1、i2は夫々次式のごとく表わされる。
i1=exp(Vc/VT)/1+exp(Vc/VT)I1 ……(2) i2=1/1+exp(Vc/VT)I1 ……(3) 従つて、Vc=0の時、exp(Vc/VT)=1であるか らトランジスタ11及び12のコレクタ電流i1
i2は上記(2)及び(3)式より共に1/2I1となる。
そして電流i2はトランジスタ15のコレクタ側
に流れる。又、このトランジスタ15には定電流
源用のトランジスタ21側より電流I2が流れ込ん
でおり、従つてトランジスタ15には全体として i2+I2=1/1+exp(Vc/VT)I1+I2 の電流が流れる。この時トランジスタ15のベー
ス−エミツタ間電圧VBE5は次式の如くなる。
VBE5=VTlni2+I2/iS ……(4) ただし、上記(4)式において、iSはトランジスタ
15を流れる暗電流である。そしてこの電圧VBE5
がトランジスタ15と共にカレントミラー回路を
構成しているトランジスタ16のベース−エミツ
タ間に印加されるため、トランジスタ16にもト
ランジスタ15と略々同様の電流が流れることに
なる。そしてこのトランジスタ16には定電流源
用のトランジスタ22側より電流I3が流れ込んで
いるので、トランジスタ16のコレクタ側に設け
られた出力端子18には次式の如き出力電流iOUT
が取り出される。
iOUT=I3−{1/1+exp(Vc/VT)I1+I2 ……(5) そこで、この時定電流I1、I2及びI3の電流比を
I1:I2:I3=1:1:1.5、すなわちI1=I2=I3/1.5 (これはI3=2/1I1+I2とも云える)となるように 設定し、I1=I2=I3/1.5=I0とすれば、出力電流iOUT は上記(5)式より次式の如くなる。
iOUT=1.5I0−{1/1+exp(Vc/VT)+1}I0={0.
5−1/1+exp(Vc/VT)……(6) 従つて、出力端子18には、入力端子13及び
14に印加される差相入力信号が零(Vc=0)
の時は出力電流も上記(6)式より零となつて何等出
力は得られないが、或る差相入力信号が入つてく
れば、それに相当した電流が増幅されて取り出さ
れ、所望の出力が得られることになる。
次に同相入力即ち入力端子13と接地間又は入
力端子14と接地間について考えて見ると、今入
力端子13及び14が共に接地されている場合、
トランジスタ15のコレクタ−エミツタ間電圧
VCE5は次式の如くなる。
VCE5=VBE5−RI2 ……(7) 但し、上記(7)式において、Rは抵抗器17の抵
抗値である。
また、この場合そのベースが接地されているト
ランジスタ12のコレクタ−エミツタ間電圧VCE2
は次式の如くなる。
VCE2=VBE2−VCE5=VBE−(VBE5−RI2) ……(8) 従つて、こゝでトランジスタ12及び15のコ
レクタ飽和電圧を夫々VCE2(S)、VCE5(S)とすれば、
VCE2>VCE2(S)、VCE5>VCE5(S)となるように抵抗器
17の抵抗値Rとトランジスタ21を流れる電流
I2を設定すれば、この第2図の回路は、入力端子
13,14の同相入力端子が0Vでも動作可能と
なる。
また、この時の動作可能電圧(電源電圧)は、
トランジスタ15のベース−エミツタ電圧とトラ
ンジスタ21のコレクタ−エミツタ間電圧(電流
I2の動作最低電圧)、で略々決定され、例えば今
前者の電圧を0.6V、後者の電圧を0.2Vとすれば、
0.8Vとなり、第1図の回路に比し、0.6Vの低電
圧化が可能となる。
このように本実施例では、カレントミラー回路
を構成するトランジスタ15及び16の電流比を
1:1.5に設定すると共にダイオード接続構成と
されるトランジスタ15のコレクタ−ベース間に
抵抗器17を挿入し、この抵抗器17の電圧降下
の値を適宜設定して、同相入力信号が零でも少な
くともトランジスタ15が飽和しないようにした
ので、従来回路に比し、低い電圧で動作が可能と
なる。
なお、上述した第2図の回路において、定電流
I1、I2、I3の関係をI1=I2=I3とし、トランジスタ
15のエミツタ面積とトランジスタ11のエミツ
タ面積比を3:2としても、同様の結果を得るこ
とができる。
第3図はこの発明の第2実施例を示すもので、
同図において、第2図と対応する部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。
上述した第1実施例が差動増幅回路を構成する
トランジスタ11及び12のうち、一方のトラン
ジスタ例えばトランジスタ12のコレクタより出
力を取り出し、他方のトランジスタ11のコレク
タを直接接地したのに対し、本実施例では両方の
トランジスタ11及び12より出力を取り出そう
とするものである。
そこで、トランジスタ11の出力側にカレント
ミラー回路を構成するトランジスタ31及び32
を設け、トランジスタ31のコレクタをトランジ
スタ11のコレクタに接続すると共にエミツタを
接地し、ベースをトランジスタ32のベースと相
互接続する。また、トランジスタ31のコレクタ
をレベルシフト用の電圧降下素子例えば抵抗器3
3及び定電流源用としてのトランジスタ34のコ
レクタ−エミツタ路を介して正の電源端子+Bに
接続し、抵抗器33とトランジスタ34のコレク
タの接続点をトランジスタ31及び32のベース
に接続する。
また、トランジスタ32のエミツタを接地し、
コレクタをダイオード35のカソード−アノード
を介して正の電源端子+Bに接続し、トランジス
タ32のコレクタとダイオード35のカソードの
接続点をトランジスタ22のベースに接続する。
そして、トランジスタ34のベースはトランジス
タ20及び21のベースと共にダイオード19の
カソード及び定電流源23の接続点に接続する。
その他は、第2図の回路構成と同様である。な
お、この際の電流設定は、トランジスタ34,2
1を流れる電流比を1:1とし、トランジスタ2
0を流れる電流は任意でよい。
この回路において、カレントミラー回路を構成
するトランジスタ31及び32の動作は、上述し
た同様のカレントミラー回路を構成するトランジ
スタ15及び16の動作と同様であり、トランジ
スタ31及び11が飽和しないように、抵抗器3
3の抵抗値とトランジスタ34を流れる電流を設
定することにより、同相入力信号が零でも動作
し、しかも従来回路に比し、低い電圧での動作が
可能となる。
このように、本実施例でも上述の第1実施例と
略々同様の作用効果が得られると共に、更に本実
施例では、定電流源としてのトランジスタ20の
電流の設定が任意でよいので、それだけ電流設定
の規制が緩和され、設計に自由度をもたせること
ができる。
なお、上述の各実施例において、電圧降下素子
として抵抗器の代りにシヨツトキバリアダイオー
ドの如き半導体素子を用いてもよい。
発明の効果 上述の如くこの発明によれば、カレントミラー
回路を構成する一対のトランジスタの一方のトラ
ンジスタのコレクタ−エミツタ間にレベルシフト
用の電圧降下素子を挿入すると共にこのトランジ
スタのコレクタに入力信号を供給し、他方のトラ
ンジスタのコレクタより出力信号を取り出すよう
にしたので、従来回路に比し低い電圧での動作が
可能となり、ポータブル機器等に用いて極めて有
用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来回路を一例を示す接続図、第2図
はこの発明の一実施例を示す接続図、第3図はこ
の発明の他の実施例を示す接続図である。 11,12,15,16,20,21,22,
31,32,34はトランジスタ、19,35は
ダイオード、17,33は抵抗器である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電源の両端に電流源、電圧降下素子及び第1
    の増幅素子を直列接続すると共に、上記第1の増
    幅素子の制御電極に第2の増幅素子の制御電極を
    接続し、この接続点を上記電流源及び上記電圧降
    下素子の接続点に接続して上記第1の増幅素子の
    主電極の電位を制御電極の電位よりも低く設定す
    ると共に、上記第1及び第2の増幅素子の主電極
    側より夫々入力端子及び出力端子を取り出すよう
    にしたことを特徴とする増幅器。
JP58014177A 1983-01-31 1983-01-31 増幅器 Granted JPS59140707A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58014177A JPS59140707A (ja) 1983-01-31 1983-01-31 増幅器

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JP58014177A JPS59140707A (ja) 1983-01-31 1983-01-31 増幅器

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Publication Number Publication Date
JPS59140707A JPS59140707A (ja) 1984-08-13
JPH0449807B2 true JPH0449807B2 (ja) 1992-08-12

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