JPH0677751A - 能動フィルタ用増幅器 - Google Patents

能動フィルタ用増幅器

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JPH0677751A
JPH0677751A JP3018033A JP1803391A JPH0677751A JP H0677751 A JPH0677751 A JP H0677751A JP 3018033 A JP3018033 A JP 3018033A JP 1803391 A JP1803391 A JP 1803391A JP H0677751 A JPH0677751 A JP H0677751A
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JP
Japan
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differential current
transistor
stage
current
current amplification
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Withdrawn
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JP3018033A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Hagino
秀幸 萩野
Masato Shimizu
正登 清水
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Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba AVE Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、入出力信号間のオフセットを改
善し、フィルタ特性の劣化を抑制することに寄与できる
能動フィルタ用増幅器を提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、入力信号あるいは前段の差動電
流増幅段における出力信号に基づいてベースバイアスさ
れる第1のトランジスタと次段あるいは自段の差動電流
増幅段の出力信号に基づいてベースバイアスされる第2
のトランジスタのそれぞれのエミッタ端子が共通接続さ
れて第2のトランジスタのコレクタ端子に入力電位と同
等の出力電位を得る差動電流増幅段が複数段縦続接続さ
れてなる差動電流増幅部と、前記それぞれの差動電流増
幅段に独立して設けられてそれぞれの差動電流増幅段の
第2のトランジスタにコレクタ電流を供給する例えばカ
レントミラー回路からなる電源部とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】[発明の目的]
【0002】
【産業上の利用分野】この発明は、オフセットを改善し
た能動フィルタ用増幅器に関する。
【0003】
【従来の技術】音声や画像処理に多用される能動フィル
タは、容量や抵抗とともに演算増幅器を用いて所望のフ
ィルタ特性を実現している。
【0004】このような能動フィルタに用いられる増幅
器としては、例えば図2に示すようなものがある。
【0005】図2に示す増幅器は、同等に構成された2
つの差動電流増幅段1a,1bが縦続接続されてなる増
幅部2と、この増幅部2に電流を供給する電源部3とか
ら構成されている。
【0006】初段の差動電流増幅段1aは、エミッタ端
子が共通接続された1対のNPN型のバイポーラトラン
ジスタQ1a,Q2aと、これらのトランジスタQ1a,Q2a
をバイアスする電流源I1aと、それぞれのトランジスタ
1a,Q2aのバイアス回路とから構成されている。トラ
ンジスタQ1aのバイアス回路は、入力信号を受けるNP
N型のバイポーラトランジスタQ3aと、抵抗R1a、ダイ
オード接続されたトランジスタQ4a及び電流源I2aから
なる。一方、トランジスタQ2aのバイアス回路は、次段
の出力信号を受けるNPN型のバイポーラトランジスタ
5aと、抵抗R2a、ダイオード接続されたトランジスタ
6a及び電流源I2aからなる。このような初段の差動電
流増幅段1aは、トランジスタQ2aのコレクタ端子を出
力段として、この出力段からの出力信号を次段の差動電
流増幅段1bに与える。
【0007】次段の差動電流増幅段1bは、初段の差動
電流増幅段1aと同等に構成されて、トランジスタQ1b
におけるバイアス回路を構成するトランジスタQ3bで初
段の出力信号を受け、自段の出力端となるトランジスタ
2bのコレクタ端子から出力される出力信号がトランジ
スタQ2bにおけるバイアス回路を構成するトランジスタ
5bのベース端子に与えられている。
【0008】電源部3は、PNP型のバイポーラトラン
ジスタQ7a,Q7b,Q8 、抵抗R3a,R3b,R4 ,R5
及び電流源I3 とを備えたカレントミラー回路によって
構成されている。電源部3は、トランジスタQ7a,Q7b
のコレクタ電流として同等の電流をそれぞれの差動電流
増幅段1a,1bのトランジスタQ2a,Q2bのコレクタ
端子に供給しようとするものである。
【0009】このように構成された増幅器は、それぞれ
の差動電流増幅段1a,1bにおいて入力信号電位と同
等の出力信号電位を得るように動作させることによっ
て、初段の差動電流増幅段1aのトランジスタQ3aに与
えられる入力信号電位と同等の出力信号電位を増幅器の
出力端となるトランジスタQ2bのコレクタ端子に得るよ
うにしている。
【0010】しかしながら、上述した電源部3にあって
は、それぞれの差動電流増幅段1a,1bにおけるトラ
ンジスタQ2a,Q2bのコレクタ端子に同等のコレクタ電
流を供給できなくなる。以下、このことについて説明す
る。
【0011】図3は電流を供給するトランジスタが1つ
で構成されたカレントミラー回路の回路構成を示す図で
ある。
【0012】図3において、それぞれのトランジスタQ
1 ,Q2 の電流増幅率β及びベース・エミッタ電圧VBE
が同等とすると、カレントミラー回路の電流利得Io
iは、トランジスタQ1 ,Q2 のベース電流をI1
2 とすると数1で表わされる。
【0013】
【数1】
【0014】一方、図3に示すa点の電位VA は数2で
示され、これにより、ベース電流I1 ,I2 の比I1
2 は数3で表わされる。
【0015】
【数2】
【0016】
【数3】
【0017】ここで、数3を数1に代入すると数4が得
られ、数4において、Rc /R2 =A,R1 /R2 =n
とおくと、数5が得られる。
【0018】
【数4】
【0019】
【数5】
【0020】数5において、1/β2 の項まで考慮して
展開すると、数6が得られる。
【0021】
【数6】
【0022】数6において、カレントミラー回路の電流
利得Io /Ii がn倍となるためには、1/β2 の項が
無視できる程度に1/β2 の項においてその係数がβ2
に比してかなり小さくなるとすると、1/βの項の係数
が0でなくてはならず、A=n(n+1)=Rc /R2
となる。これにより、トランジスタQ1 ,Q2 のβを補
償する補償抵抗Rc は数7で表わされ、R2 =R1 /n
とすると、数8が得られる。
【0023】
【数7】
【0024】
【数8】
【0025】ここで、数8を数2に代入すると数9が得
られる。一方、トランジスタQ2 のエミッタ電流(1+
β)I2 は数10で表わされ、数10に数9を代入する
と数11が得られる。
【0026】
【数9】
【0027】
【数10】
【0028】
【数11】
【0029】次に、図2の電源部3と同様に、カレント
ミラー回路において、電流を供給するトランジスタが図
4に示すように2つある場合について、上述したと同様
のトランジスタQ2 のエミッタ電流を求める。
【0030】図3において、トランジスタQ2 における
出力電流Io2を入力電流Io のn倍とし、トランジスタ
3 における出力電流Io3を入力電流のm倍とすると、
トランジスタQ1 ,Q2 ,Q3 のβを補償する補償抵抗
c1は、数8に対応して数12で表わされる。
【0031】
【数12】
【0032】また、図4におけるb点の電位VB は、数
13で表わされ、数12を数13に代入すると数14が
得られる。
【0033】
【数13】
【0034】
【数14】
【0035】一方、トランジスタQ2 のエミッタ電流
(1+β)I2 は数15で表わされ、数14を数15に
代入すると数16が得られる。
【0036】
【数15】
【0037】
【数16】
【0038】したがって、図3に示す回路の出力電流I
o と図4に示す回路の出力電流Io2は、本来同等となら
なければならないものが、数11及び数16から明らか
なように相違することになり、図4に示すカレントミラ
ー回路における出力電流Io2は、正確に入力電流Io
n倍として得られなくなる。これにより、それぞれの差
動電流増幅段1a,1bにおける1対のトランジスタQ
1a,Q2a及びトランジスタQ1b,Q2bのコレクタ電位に
差異が生じて、それぞれの差動電流増幅段1a,1bに
おける入出力信号間でオフセットが発生することにな
る。
【0039】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
電源部3を共通とする複数の差動電流増幅段を縦続接続
してなる従来の能動フィルタ用増幅器にあっては、それ
ぞれの差動電流増幅段の入出力信号間においてオフセッ
トが生じるため、増幅器全体としてもオフセットが生じ
ていた。このため、このような増幅器を用いて能動フィ
ルタを構成すると、フィルタ特性が劣化するといった不
具合を招いていた。
【0040】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、入出力信号間
のオフセットを改善し、フィルタ特性の劣化を抑制する
ことに寄与できる能動フィルタ用増幅器を提供すること
にある。
【0041】[発明の構成]
【0042】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、入力信号あるいは前段の差動電流増幅
段における出力信号に基づいてベースバイアスされる第
1のトランジスタと次段あるいは自段の差動電流増幅段
の出力信号に基づいてベースバイアスされる第2のトラ
ンジスタのそれぞれのエミッタ端子が共通接続されて第
2のトランジスタのコレクタ端子に入力電位と同等の出
力電位を得る差動電流増幅段が複数段縦続接続されてな
る差動電流増幅部と、前記それぞれの差動電流増幅段に
独立して設けられてそれぞれの差動電流増幅段の第2の
トランジスタにコレクタ電流を供給する電源部とから構
成される。
【0043】
【作用】上記構成において、この発明は、差動電流増幅
部を構成するそれぞれの差動電流増幅段毎に独立した電
源を設けることによって、それぞれの差動電流増幅段に
設定された電流を確実に供給するようにしている。
【0044】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
【0045】図1はこの発明の一実施例に係る能動フィ
ルタ用増幅器の回路構成を示す図である。図1に示す実
施例の能動フィルタ用増幅器は、図2に示した能動フィ
ルタ用増幅器と同様に、2つの差動電流増幅段が縦続接
続されてなり、入力信号電位と同等の電位を出力信号電
位として得るものである。なお、図1において、図2と
同符号のものは同一機能を有するものであり、その説明
は省略する。
【0046】図1において、増幅器はそれぞれの差動電
流増幅段1a,1b毎に独立した電源部4a,4bを備
えて構成されている。
【0047】電源部4aは、初段の差動電流増幅段1a
におけるトランジスタQ2aのコレクタ端子に電流を供給
するカレントミラー回路からなる電流源である。電源部
4aは、PNP型のバイポーラトランジスタQ11a ,Q
12a と抵抗R11a ,R12a ,R13a 及び電流源I11a
備えて構成されている。
【0048】トランジスタQ11a は、そのエミッタ端子
が抵抗R11a を介して電源Vccに接続され、ベース端子
が電流増幅率βを補償するための補償用抵抗R12a を介
してコレクタ端子に接続され、コレクタ端子が電流源I
11a を介して接地電位に接続されている。トランジスタ
12a は、そのエミッタ端子が抵抗R13a を介して電源
ccに接続され、ベース端子が抵抗R12a を介してトラ
ンジスタQ11a のベース端子に接続され、コレクタ端子
が初段の差動電流増幅段1aにおけるトランジスタQ2a
のコレクタ端子に接続されている。
【0049】このような構成の電源部4aにあっては、
入力電流に対して1つの出力電流を得るカレントミラー
回路となっている。したがって、このような電源部4a
の出力電流をトランジスタQ12a のコレクタ端子に供給
しているので、電源部4aの入力電流に対して設定され
た値の出力電流が確実に初段の差動電流増幅段1aに与
えられることになる。これにより、トランジスタQ1a
2aのコレクタ電流が同等となり、初段の差動電流増幅
段1aにおける入出力信号電位のオフセットは抑制され
ることになる。
【0050】一方、次段の差動電流増幅段1bにあって
も、上述したように、初段の差動電流増幅段1aと同様
となる。
【0051】したがって、増幅器全体としてのオフセッ
トは、例えば入力信号を3.4(V)程度としてシミュ
レーションすると、表1に示すシミュレーション結果か
ら明らかなように、トランジスタのhFEの値が小さい場
合に顕著な改善効果を呈することになる。
【0052】
【表1】
【0053】しかるに、上記した増幅器が適用された能
動フィルタにあっては、増幅器のオフセットが改善され
るため、フィルタ特性の劣化が抑制されることになる。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、それぞれの差動電流増幅段毎に独立した電源を設け
るようにしたので、それぞれの差動電流増幅段に設定さ
れた電流を正確に供給することが可能となり、これによ
り、入力信号電位と出力信号電位間のオフセットが改善
されて、フィルタ特性の劣化を抑制することができる能
動フィルタ用増幅器を達成し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る能動フィルタ用増幅
器の構成を示す図である。
【図2】従来の能動フィルタ用増幅器の一構成を示す図
である。
【図3】カレントミラー回路の一回路構成を示す図であ
る。
【図4】カレントミラー回路の一回路構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1a,1b 差動電流増幅段 2 差動電流増幅部 3,4a,4b 電源部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号あるいは前段の差動電流増幅段
    における出力信号に基づいてベースバイアスされる第1
    のトランジスタと次段あるいは自段の差動電流増幅段の
    出力信号に基づいてベースバイアスされる第2のトラン
    ジスタのそれぞれのエミッタ端子が共通接続されて第2
    のトランジスタのコレクタ端子に入力電位と同等の出力
    電位を得る差動電流増幅段が複数段縦続接続されてなる
    差動電流増幅部と、 前記それぞれの差動電流増幅段に独立して設けられてそ
    れぞれの差動電流増幅段の第2のトランジスタにコレク
    タ電流を供給する電源部とを有することを特徴とする能
    動フィルタ用増幅器。
JP3018033A 1991-02-08 1991-02-08 能動フィルタ用増幅器 Withdrawn JPH0677751A (ja)

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JP3018033A JPH0677751A (ja) 1991-02-08 1991-02-08 能動フィルタ用増幅器

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JP3018033A JPH0677751A (ja) 1991-02-08 1991-02-08 能動フィルタ用増幅器

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JP3018033A Withdrawn JPH0677751A (ja) 1991-02-08 1991-02-08 能動フィルタ用増幅器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6566949B1 (en) * 2000-08-31 2003-05-20 International Business Machines Corporation Highly linear high-speed transconductance amplifier for Gm-C filters

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6566949B1 (en) * 2000-08-31 2003-05-20 International Business Machines Corporation Highly linear high-speed transconductance amplifier for Gm-C filters

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 19980514