JPH0463566B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0463566B2 JPH0463566B2 JP62259418A JP25941887A JPH0463566B2 JP H0463566 B2 JPH0463566 B2 JP H0463566B2 JP 62259418 A JP62259418 A JP 62259418A JP 25941887 A JP25941887 A JP 25941887A JP H0463566 B2 JPH0463566 B2 JP H0463566B2
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- JP
- Japan
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- transistor
- base
- differential amplifier
- emitter
- pair
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Links
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- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3211—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in differential amplifiers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (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１対の帰還型トラン
ジスタ増幅器間に利得設定抵抗を接続する型式の
増幅器に関する。
ジスタ増幅器間に利得設定抵抗を接続する型式の
増幅器に関する。
単位利得（増幅度＝１）のバツフア増幅入力段
を有するモノリシツク差動増幅器は高周波数差動
入力信号を高い同相信号除去比（CMRR）で正
確に増幅するのみならず、高入力インピーダン
ス、低ノイズレベル、低電圧オフセツト及び比較
的低電源電圧及び電流で動作するので、特にオシ
ロスコープ等の電子計測器用として有用である。
を有するモノリシツク差動増幅器は高周波数差動
入力信号を高い同相信号除去比（CMRR）で正
確に増幅するのみならず、高入力インピーダン
ス、低ノイズレベル、低電圧オフセツト及び比較
的低電源電圧及び電流で動作するので、特にオシ
ロスコープ等の電子計測器用として有用である。
この種の増幅器は他の多くの増幅器と同様に伝
達関数が略線形である有限のダイナミツク動作範
囲、即ち「入力ウインド」を有する。この増幅器
を用いて、電圧励振がこの入力ウインドを超える
大きな入力信号を測定する場合には問題が生じ
る。その理由は、増幅器がこの通常動作範囲外の
非線形領域に駆動されると、そこに使用するトラ
ンジスタを飽和又は過負荷状態にすることとなる
為である。この過負荷状態による不平衡動作の為
に、使用するトランジスタの中に異なる発熱を生
じることとなる。
達関数が略線形である有限のダイナミツク動作範
囲、即ち「入力ウインド」を有する。この増幅器
を用いて、電圧励振がこの入力ウインドを超える
大きな入力信号を測定する場合には問題が生じ
る。その理由は、増幅器がこの通常動作範囲外の
非線形領域に駆動されると、そこに使用するトラ
ンジスタを飽和又は過負荷状態にすることとなる
為である。この過負荷状態による不平衡動作の為
に、使用するトランジスタの中に異なる発熱を生
じることとなる。
その結果、過負荷状態の非線形動作状態からの
復帰が寄生インピーダンスの充放電による遅延を
生じるのみならず、熱変化により、熱平衡が復帰
する迄の間波形（出力）歪を生じることとなる。
斯る問題を解決する有効な周知手段はない。
復帰が寄生インピーダンスの充放電による遅延を
生じるのみならず、熱変化により、熱平衡が復帰
する迄の間波形（出力）歪を生じることとなる。
斯る問題を解決する有効な周知手段はない。
従つて、本発明の１つの目的は過負荷状態から
線形動作状態へ最小遅延時間で復帰する差動増幅
器を提供することである。
線形動作状態へ最小遅延時間で復帰する差動増幅
器を提供することである。
本発明の他の目的は低い動作電源電圧及び少な
い回路素子を用いて過負荷復帰を改善する差動増
幅器を提供することである。
い回路素子を用いて過負荷復帰を改善する差動増
幅器を提供することである。
本発明の別の目的はオシロスコープの水平増幅
器でMAG（拡大）を行う為の回路に好適な差動
増幅器を提供することである。
器でMAG（拡大）を行う為の回路に好適な差動
増幅器を提供することである。
本発明の差動増幅器は１対の単位利得バツフア
増幅器入力段を有し、差動増幅器が線形動作範囲
のとき動作する内側のバツフア増幅器トランジス
タのベース・コレクタ間に一次帰還路を含んでい
る。内側のバツフア増幅器トランジスタのベー
ス・コレクタ間には更に二次帰還路が設けられ、
過負荷時の内側バツフア増幅器トランジスタのコ
レクタ・ベースを制御して飽和を阻止する。これ
ら帰還路は半導体接合のみを使用するので、発熱
及び負荷効果を最小とするのみならず、過負荷状
態からの回復を早める。
増幅器入力段を有し、差動増幅器が線形動作範囲
のとき動作する内側のバツフア増幅器トランジス
タのベース・コレクタ間に一次帰還路を含んでい
る。内側のバツフア増幅器トランジスタのベー
ス・コレクタ間には更に二次帰還路が設けられ、
過負荷時の内側バツフア増幅器トランジスタのコ
レクタ・ベースを制御して飽和を阻止する。これ
ら帰還路は半導体接合のみを使用するので、発熱
及び負荷効果を最小とするのみならず、過負荷状
態からの回復を早める。
第１図は本発明による差動増幅器の好適一実施
例の回路図を示す。この差動増幅器は左半分１０
と右半分１２を有する。左半分１０は単位利得バ
ツフア増幅器であり、１対のエミツタ結合トラン
ジスタQ1−Q2とトランジスタQ2のコレクタ・ベ
ース間に結合されたダーリントン接続のトランジ
スタ対Q3−Q4より構成されている。トランジス
タQ1−Q2のエミツタは定電流源１４を介して適
当な負電源−VEEに接続され、この電流源１４の
大きさは２IBであり、定常状態では両トランジス
タQ1−Q2に等しく分流される。トランジスタQ1
のコレクタは適当な正電圧源＋Ｖに接続され、他
方トランジスタQ2のコレクタはトランジスタQ3
のベースに接続される以外に負荷抵抗１６を介し
て正電圧源＋VCCに接続される。トランジスタQ1
のベースは入力端子１８に接続される。トランジ
スタQ4のエミツタは第１ダイオード対D1−D2を
介してトランジスタQ2のベースに接続し、トラ
ンジスタQ3のエミツタは第２ダイオード対D3−
D4を介してトランジスタQ2のベースに接続する。
これらダイオードの動作及びスイツチングについ
ては後述する。定電流源２０がダイオードD2−
D4のアノードに接続されると共にトランジスタ
Q2のベースに接続され、一方電流源２２がダイ
オードD3−D4のカソードに接続されている。
例の回路図を示す。この差動増幅器は左半分１０
と右半分１２を有する。左半分１０は単位利得バ
ツフア増幅器であり、１対のエミツタ結合トラン
ジスタQ1−Q2とトランジスタQ2のコレクタ・ベ
ース間に結合されたダーリントン接続のトランジ
スタ対Q3−Q4より構成されている。トランジス
タQ1−Q2のエミツタは定電流源１４を介して適
当な負電源−VEEに接続され、この電流源１４の
大きさは２IBであり、定常状態では両トランジス
タQ1−Q2に等しく分流される。トランジスタQ1
のコレクタは適当な正電圧源＋Ｖに接続され、他
方トランジスタQ2のコレクタはトランジスタQ3
のベースに接続される以外に負荷抵抗１６を介し
て正電圧源＋VCCに接続される。トランジスタQ1
のベースは入力端子１８に接続される。トランジ
スタQ4のエミツタは第１ダイオード対D1−D2を
介してトランジスタQ2のベースに接続し、トラ
ンジスタQ3のエミツタは第２ダイオード対D3−
D4を介してトランジスタQ2のベースに接続する。
これらダイオードの動作及びスイツチングについ
ては後述する。定電流源２０がダイオードD2−
D4のアノードに接続されると共にトランジスタ
Q2のベースに接続され、一方電流源２２がダイ
オードD3−D4のカソードに接続されている。
同様に、差動増幅器の右半分１２はエミツタ結
合トランジスタ対Q5−Q6とトランジスタQ5のコ
レクタ・ベース間に結合されたダーリントン接続
トランジスタ対Q7−Q8とより構成される単位利
得バツフア入力増幅器を含んでいる。トランジス
タQ5−Q6のエミツタはトランジスタQ7−Q8間で
等しく分流される電流２IBを流す定電流源２４に
接続されている。トランジスタQ6のコレクタは
正電源＋Ｖに接続され、トランジスタQ5のコレ
クタはトランジスタQ7のベースに接続される以
外に負荷抵抗２６を介して正電圧源＋VCCに結合
される。トランジスタQ6のベースは入力端子２
８に接続されている。トランジスタQ8のエミツ
タは第３ダイオード対D5−D6を介してトランジ
スタQ5のベースに接続され、トランジスタQ7の
エミツタは第４ダイオード対D7−D8を介してト
ランジスタQ5のベースに接続される。電流源３
０がダイオードD6−D8のアノードとトランジス
タQ5のベースに接続され、他方電流源３２がダ
イオードD7−D8のカソードに接続されている。
合トランジスタ対Q5−Q6とトランジスタQ5のコ
レクタ・ベース間に結合されたダーリントン接続
トランジスタ対Q7−Q8とより構成される単位利
得バツフア入力増幅器を含んでいる。トランジス
タQ5−Q6のエミツタはトランジスタQ7−Q8間で
等しく分流される電流２IBを流す定電流源２４に
接続されている。トランジスタQ6のコレクタは
正電源＋Ｖに接続され、トランジスタQ5のコレ
クタはトランジスタQ7のベースに接続される以
外に負荷抵抗２６を介して正電圧源＋VCCに結合
される。トランジスタQ6のベースは入力端子２
８に接続されている。トランジスタQ8のエミツ
タは第３ダイオード対D5−D6を介してトランジ
スタQ5のベースに接続され、トランジスタQ7の
エミツタは第４ダイオード対D7−D8を介してト
ランジスタQ5のベースに接続される。電流源３
０がダイオードD6−D8のアノードとトランジス
タQ5のベースに接続され、他方電流源３２がダ
イオードD7−D8のカソードに接続されている。
差動増幅器の左右半分１０−１２の出力間、即
ちトランジスタQ4−Q8のエミツタ間は抵抗４０
−４２の直列回路を介して結合されている。抵抗
４０−４２の接続中点には大きさ２IEの電流源４
４が接続され、この電流を抵抗４０，４２を介し
てトランジスタQ4，Q8のエミツタに振り分ける。
尚、このＴ型回路構造は単に設計上の選択にすぎ
ず、抵抗４０，４２と電流源４４は単一抵抗と両
端に接続された１対の電流源に置換することが可
能である。
ちトランジスタQ4−Q8のエミツタ間は抵抗４０
−４２の直列回路を介して結合されている。抵抗
４０−４２の接続中点には大きさ２IEの電流源４
４が接続され、この電流を抵抗４０，４２を介し
てトランジスタQ4，Q8のエミツタに振り分ける。
尚、このＴ型回路構造は単に設計上の選択にすぎ
ず、抵抗４０，４２と電流源４４は単一抵抗と両
端に接続された１対の電流源に置換することが可
能である。
差動増幅器の通常動作下では、入力信号VINが
入力端子１８−２８に印加され、トランジスタ
Q2−Q5のベースに伝達され、これを抵抗４０−
４２の両端に印加して信号電流ISを生じ、これが
トランジスタQ4−Q8のコレクタを介して出力す
る。両入力１８−２８が等しい電圧に平衡してい
ると、電流源４４の電流２IEが両抵抗４０−４２
に２等分されて、差動増幅器の両半分１０−１２
が等しく導通するので、信号電流ISは０となる。
信号電流ISは両入力端子１８−２８の入力電圧が
異なるときに生じる。
入力端子１８−２８に印加され、トランジスタ
Q2−Q5のベースに伝達され、これを抵抗４０−
４２の両端に印加して信号電流ISを生じ、これが
トランジスタQ4−Q8のコレクタを介して出力す
る。両入力１８−２８が等しい電圧に平衡してい
ると、電流源４４の電流２IEが両抵抗４０−４２
に２等分されて、差動増幅器の両半分１０−１２
が等しく導通するので、信号電流ISは０となる。
信号電流ISは両入力端子１８−２８の入力電圧が
異なるときに生じる。
動作メカニズムを完全に理解するため、当面差
動増幅器の左半分１０のみを検討する。微小信号
を入力端子１８に印加すると、トランジスタQ1
のエミツタ電圧は入力信号電圧に追従し、トラン
ジスタQ2のコレクタ電流に微小変化を生じさせ、
よつてトランジスタQ3のベース電圧を変化させ
る。この微小変化はトランジスタQ3−Q4のエミ
ツタフオロワ作用により、且つ導通しているダイ
オードD1−D2によりトランジスタQ2のベースに
戻す。回路内のすべての半導体接合（Q3−Q4の
ベース・エミツタ及びダイオード）に等しい電圧
降下が生じると仮定すると、ダイオードD3のカ
ソード電位は、トランジスタQ4のエミツタ電位
と等しく、しかもトランジスタQ2のベース電位
と等しいので、ダイオードD4はカツトオフとな
る。
動増幅器の左半分１０のみを検討する。微小信号
を入力端子１８に印加すると、トランジスタQ1
のエミツタ電圧は入力信号電圧に追従し、トラン
ジスタQ2のコレクタ電流に微小変化を生じさせ、
よつてトランジスタQ3のベース電圧を変化させ
る。この微小変化はトランジスタQ3−Q4のエミ
ツタフオロワ作用により、且つ導通しているダイ
オードD1−D2によりトランジスタQ2のベースに
戻す。回路内のすべての半導体接合（Q3−Q4の
ベース・エミツタ及びダイオード）に等しい電圧
降下が生じると仮定すると、ダイオードD3のカ
ソード電位は、トランジスタQ4のエミツタ電位
と等しく、しかもトランジスタQ2のベース電位
と等しいので、ダイオードD4はカツトオフとな
る。
前述の通常動作状態では、差動増幅器の左半分
１０の回路は第２図のようによる。即ち、トラン
ジスタQ3−Q4のベース・エミツタ接合及びダイ
オードD1−D2は通常の線形動作状態下ではトラ
ンジスタQ2のコレクタからベースへの主帰還路
をなす。電流源２０はダイオードD2を導通する
為の定電流を供給し、電流源２２はトランジスタ
Q3の導通を保証する。
１０の回路は第２図のようによる。即ち、トラン
ジスタQ3−Q4のベース・エミツタ接合及びダイ
オードD1−D2は通常の線形動作状態下ではトラ
ンジスタQ2のコレクタからベースへの主帰還路
をなす。電流源２０はダイオードD2を導通する
為の定電流を供給し、電流源２２はトランジスタ
Q3の導通を保証する。
入力端子１８、即ちトランジスタQ1のベース
が他の入力端子２８、即ちトランジスタQ6のベ
ース電位に対してIEREと同等以上に大きな負の電
圧励振を行つた場合につき検討する。この場合、
電流源４４の２IEのすべてが抵抗４２を流れ、抵
抗４０には電流が流れない。よつてダイオード
D1−D2とトランジスタQ4がカツトオフして、第
１帰還路を開らく。しかし、この動作が起ると、
ダイオードD4がオンとなり、トランジスタQ3の
ベース・エミツタ接合及びダイオードD3−D4を
介してトランジスタQ2のコレクタからベースに
第２帰還路を与える。
が他の入力端子２８、即ちトランジスタQ6のベ
ース電位に対してIEREと同等以上に大きな負の電
圧励振を行つた場合につき検討する。この場合、
電流源４４の２IEのすべてが抵抗４２を流れ、抵
抗４０には電流が流れない。よつてダイオード
D1−D2とトランジスタQ4がカツトオフして、第
１帰還路を開らく。しかし、この動作が起ると、
ダイオードD4がオンとなり、トランジスタQ3の
ベース・エミツタ接合及びダイオードD3−D4を
介してトランジスタQ2のコレクタからベースに
第２帰還路を与える。
前述したとおり、入力端子１８に大きな負電圧
励振がある場合には、差動増幅器の左半分１０は
第３図に示すとおりである。この第２帰還路は、
全単位利得バツフア段が入力信号の負へのスルー
に対して、トランジスタQ2が飽和し、トランジ
スタQ1がカツトオフするのを防止する。また、
この作用はトランジスタQ1−Q2の発熱の差が生
じるのを阻止する。よつて、克服すべき飽和又は
発熱効果はないので、過負荷状態の後に迅速な回
復が行われる。
励振がある場合には、差動増幅器の左半分１０は
第３図に示すとおりである。この第２帰還路は、
全単位利得バツフア段が入力信号の負へのスルー
に対して、トランジスタQ2が飽和し、トランジ
スタQ1がカツトオフするのを防止する。また、
この作用はトランジスタQ1−Q2の発熱の差が生
じるのを阻止する。よつて、克服すべき飽和又は
発熱効果はないので、過負荷状態の後に迅速な回
復が行われる。
過負荷状態下では、差動増幅器の利得は０であ
り、出力は過負荷信号により影響されない。過負
荷の出力電流は右半分１２のトランジスタQ8を
介して２IEが流れ、電流源２２の電流は左半分１
０のトランジスタQ3を介して流れる。差動増幅
器の右半分１２が負駆動された場合、即ちトラン
ジスタQ6のベースが負に引張られた場合には、
電流源４４の電流２IEはトランジスタQ4を流れ、
電流源３２の電流はトランジスタQ7を流れるこ
ととなること勿論である。
り、出力は過負荷信号により影響されない。過負
荷の出力電流は右半分１２のトランジスタQ8を
介して２IEが流れ、電流源２２の電流は左半分１
０のトランジスタQ3を介して流れる。差動増幅
器の右半分１２が負駆動された場合、即ちトラン
ジスタQ6のベースが負に引張られた場合には、
電流源４４の電流２IEはトランジスタQ4を流れ、
電流源３２の電流はトランジスタQ7を流れるこ
ととなること勿論である。
尚、上述の実施例は本発明の差動増幅器の好適
の一例を示すにすぎず、必要に応じて種々の変形
変更が可能であること勿論である。例えばシヨツ
トキー障壁ダイオードの代りにバイポーラダイオ
ードを用いてもよい。
の一例を示すにすぎず、必要に応じて種々の変形
変更が可能であること勿論である。例えばシヨツ
トキー障壁ダイオードの代りにバイポーラダイオ
ードを用いてもよい。
本発明の差動増幅器によると、夫々エミツタ結
合トランジスタ対とダーリントン帰還トランジス
タとを有する左右半分の出力間を利得設定抵抗を
介して結合している。ダーリントン帰還トランジ
スタの各トランジスタのエミツタとエミツタ結合
トランジスタの一方のベース間には夫々独立した
２つの帰還路を通常（線形）又は過負荷状態に応
じて選択形成するよう構成している。従つて、通
常線形モードでは正確に線形動作すると共に過負
荷状態下でもトランジスタが飽和又はカツトオフ
することなく入力に追従動作するので線形動作状
態への復帰ないし回復が迅速であるという効果を
有する。よつて、オシロスコープの掃引拡大
（MAG）の為に、掃引信号を数倍又は数十倍に
拡大（増幅）して表示波形の時間軸拡大を行う場
合に特に有効である。
合トランジスタ対とダーリントン帰還トランジス
タとを有する左右半分の出力間を利得設定抵抗を
介して結合している。ダーリントン帰還トランジ
スタの各トランジスタのエミツタとエミツタ結合
トランジスタの一方のベース間には夫々独立した
２つの帰還路を通常（線形）又は過負荷状態に応
じて選択形成するよう構成している。従つて、通
常線形モードでは正確に線形動作すると共に過負
荷状態下でもトランジスタが飽和又はカツトオフ
することなく入力に追従動作するので線形動作状
態への復帰ないし回復が迅速であるという効果を
有する。よつて、オシロスコープの掃引拡大
（MAG）の為に、掃引信号を数倍又は数十倍に
拡大（増幅）して表示波形の時間軸拡大を行う場
合に特に有効である。
第１図は本発明による差動増幅器の好適一実施
例の回路図、第２図及び第３図は第１図の差動増
幅器が夫々線形動作及び過負荷動作する場合の要
部回路構成図を示す。 Q1−Q2，Q5−Q6は夫々エミツタ結合トランジ
スタ対、１０，１２は夫々バツフア増幅段、Q3
−Q4，Q7−Q8は夫々ダーリントン接続トランジ
スタ、D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8は
夫々ダイオードである。
例の回路図、第２図及び第３図は第１図の差動増
幅器が夫々線形動作及び過負荷動作する場合の要
部回路構成図を示す。 Q1−Q2，Q5−Q6は夫々エミツタ結合トランジ
スタ対、１０，１２は夫々バツフア増幅段、Q3
−Q4，Q7−Q8は夫々ダーリントン接続トランジ
スタ、D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8は
夫々ダイオードである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ １対のバツフア増幅段の出力間を抵抗を介し
て相互接続して差動入力信号を増幅し、上記抵抗
を流れる信号電流を出力信号として取出す差動増
幅器において、 上記各バツフア増幅段はエミツタ結合トランジ
スタ対と、該トランジスタ対の出力側トランジス
タのコレクタに接続したダーリントン接続トラン
ジスタと、該ダーリントン接続トランジスタの各
エミツタをダイオードを介して夫々上記出力側ト
ランジスタのベースに帰還する第１及び第２帰還
路とを具えることを特徴とする差動増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/919,112 US4714896A (en) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | Precision differential amplifier having fast overdrive recovery |
| US919112 | 1986-10-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01122201A JPH01122201A (ja) | 1989-05-15 |
| JPH0463566B2 true JPH0463566B2 (ja) | 1992-10-12 |
Family
ID=25441527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62259418A Granted JPH01122201A (ja) | 1986-10-15 | 1987-10-14 | 差動増幅器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4714896A (ja) |
| JP (1) | JPH01122201A (ja) |
| NL (1) | NL8702379A (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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