JPH0795663B2 - リニア差動増幅器 - Google Patents
リニア差動増幅器Info
- Publication number
- JPH0795663B2 JPH0795663B2 JP63168661A JP16866188A JPH0795663B2 JP H0795663 B2 JPH0795663 B2 JP H0795663B2 JP 63168661 A JP63168661 A JP 63168661A JP 16866188 A JP16866188 A JP 16866188A JP H0795663 B2 JPH0795663 B2 JP H0795663B2
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- JP
- Japan
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- transistor
- amplifier
- differential amplifier
- current source
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45201—Indexing scheme relating to differential amplifiers the differential amplifier contains one or more reactive elements, i.e. capacitive or inductive elements, in the load
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- 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〕 本発明は一般的には差動増幅器に関するものであり、特
に、差動増幅器の出力を入力に関し安定的に直線化する
リニア差動増幅器に関する。
に、差動増幅器の出力を入力に関し安定的に直線化する
リニア差動増幅器に関する。
差動増幅器は技術的に周知である。このような差動増幅
器は、典型的には、入力信号を受信する入力と、基準信
号を受信する基準入力と、入力信号と基準信号の間の差
の比較に関連する出力信号を供給する出力とを含む。第
３図は、本発明のVout−Vin特性を示すグラフである。
第３図の図面を参照すれば明らかなように、この出力
は、参照番号101の疑似線（ファントムライン phantom
linens）にて示されるように、いくらかの不完全なリニ
ア応答性能を具えるのである。
器は、典型的には、入力信号を受信する入力と、基準信
号を受信する基準入力と、入力信号と基準信号の間の差
の比較に関連する出力信号を供給する出力とを含む。第
３図は、本発明のVout−Vin特性を示すグラフである。
第３図の図面を参照すれば明らかなように、この出力
は、参照番号101の疑似線（ファントムライン phantom
linens）にて示されるように、いくらかの不完全なリニ
ア応答性能を具えるのである。
そこで本件出願人は、先行的に、上記リニア応答性能を
より実質的に直線化する差動増幅器を発明した。第１図
は、先行技術としての差動増幅器の模式的回路構成図を
示す。第１図に関連し、この先行技術としての発明は参
照番号10により一般的に示されることが理解できること
を示す。
より実質的に直線化する差動増幅器を発明した。第１図
は、先行技術としての差動増幅器の模式的回路構成図を
示す。第１図に関連し、この先行技術としての発明は参
照番号10により一般的に示されることが理解できること
を示す。
この差動増幅器10は、第１トランジスタ11、第２トラン
ジスタ12、及び結合抵抗13よりなる差動増幅器を具え
る。第１トランジスタ11のベースは増幅器14の出力に接
続され、増幅器14の非反転入力はバイアス抵抗16を介し
基準端子17及び結合コンデンサ18を介して入力信号受信
用の入力端子19に接続されている。増幅器14の反転入力
は、第１トランジスタ11のエミツタ及び第１大電流源21
へ接続される。
ジスタ12、及び結合抵抗13よりなる差動増幅器を具え
る。第１トランジスタ11のベースは増幅器14の出力に接
続され、増幅器14の非反転入力はバイアス抵抗16を介し
基準端子17及び結合コンデンサ18を介して入力信号受信
用の入力端子19に接続されている。増幅器14の反転入力
は、第１トランジスタ11のエミツタ及び第１大電流源21
へ接続される。
第２トランジスタ12は第２増幅器22へ接続され、その非
反転入力は基準端子23に接続され、その反転入力は、第
２トランジスタ12のエミツタ及び第２大電流源24に接続
されている。
反転入力は基準端子23に接続され、その反転入力は、第
２トランジスタ12のエミツタ及び第２大電流源24に接続
されている。
以上のように構成されるので、負帰還が各トランジスタ
11及び12に対して供給され、そこで差動増幅器の出力は
実質的に直線化される。
11及び12に対して供給され、そこで差動増幅器の出力は
実質的に直線化される。
再び第３図を参照するに、リニア出力は、参照番号103
によって図示される実線で表示されるのが知られてい
る。
によって図示される実線で表示されるのが知られてい
る。
しかしながら、本件出願人のこれらの先行技術には問題
点がある。特に、リニアの動作範囲（第３図102）の両
端において、負帰還電流が流れる。２個のトランジスタ
11及び12間の結合抵抗13に関連して、特に、不安定性を
招く。
点がある。特に、リニアの動作範囲（第３図102）の両
端において、負帰還電流が流れる。２個のトランジスタ
11及び12間の結合抵抗13に関連して、特に、不安定性を
招く。
即ち、異常で望ましからぬ発振モードを起す不安定性を
招く。
招く。
この不安定性は差動増幅器の性能に有害な影響を与え
る。従って、差動増幅器の応答性能をリニアにする手段
の必要性が存在し、同時に、種々の入力信号振幅に対し
安定な動作を保証する必要性が存在する。
る。従って、差動増幅器の応答性能をリニアにする手段
の必要性が存在し、同時に、種々の入力信号振幅に対し
安定な動作を保証する必要性が存在する。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、出力を入力に関し安定的に直線化する
リニア差動増幅器を提供することにある。
リニア差動増幅器を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ これらの必要性及びその他の必要性は、ここに開示され
る直線化（リニア）差動増幅器を提供することによって
満足される。このリニア差動増幅器は、入力信号を受信
する入力端子と、基準信号を受信する基準入力端子と及
び、入力信号と基準信号の間の差に関連する出力信号を
供給する出力端子とを有する差動増幅器からなる。この
差動増幅器は、また、入力信号に対する出力信号を実質
的に直線化するように機能する第１帰還パス及び、差動
増幅器が安定性を維持するのを保証するために差動増幅
器の動作範囲を効果的に制限するように機能する第２帰
還パスを具える。
る直線化（リニア）差動増幅器を提供することによって
満足される。このリニア差動増幅器は、入力信号を受信
する入力端子と、基準信号を受信する基準入力端子と及
び、入力信号と基準信号の間の差に関連する出力信号を
供給する出力端子とを有する差動増幅器からなる。この
差動増幅器は、また、入力信号に対する出力信号を実質
的に直線化するように機能する第１帰還パス及び、差動
増幅器が安定性を維持するのを保証するために差動増幅
器の動作範囲を効果的に制限するように機能する第２帰
還パスを具える。
以下に記述される実施例では、第２帰還パスは、対向す
るトランジスタには抵抗的に接続されることのない小帰
還電流を含み、そこでこの小帰還電流は入力信号の振幅
に関係なく常に各々のトランジスタに対して与えられ
る。
るトランジスタには抵抗的に接続されることのない小帰
還電流を含み、そこでこの小帰還電流は入力信号の振幅
に関係なく常に各々のトランジスタに対して与えられ
る。
結果として、帰還電流はこの小電流の量よりも決して小
さな値ではなく、また、差動増幅器は決して不安定状態
に達することもない。
さな値ではなく、また、差動増幅器は決して不安定状態
に達することもない。
従って、本発明の構成は以下に示す通りである。
即ち、１個のベースと１個のコレクタと少なくとも第１
及び第２のエミッタとを有する第１のトランジスタ（1
1）と、 １個のベースと１個の出力を構成する１個のコレクタと
少なくとも第１及び第２のエミッタとを有する第２のト
ランジスタ（12）と、 １個の入力信号を受信する非反転入力と前記第１のトラ
ンジスタ（11）の前記ベースに接続された１個の出力と
及び少なくとも第１及び第２の反転入力とを有する第１
の増幅器（14）と、 基準信号を受信する非反転入力と、前記第２のトランジ
スタ（12）の前記ベースに接続された１個の出力と及び
少なくとも第１及び第２の反転入力とを有する第２の増
幅器（22）と、 前記第１のトランジスタ（11）の前記第１のエミッタ
と、前記第２のトランジスタ（12）の前記第１のエミッ
タとの間に接続された抵抗（13）と、 前記第１のトランジスタ（11）の前記第１のエミッタを
前記第１の増幅器（14）の前記第１の反転入力に接続す
る第１帰還パスと、 前記第２のトランジスタ（12）の前記第１のエミッタを
前記第２の増幅器（22）の前記第１の反転入力に接続す
る第２帰還パスと、 前記第１のトランジスタ（11）の前記第２のエミッタを
前記第１の増幅器（14）の前記第２の反転入力に接続す
る第３帰還パスと、 前記第２のトランジスタ（12）の前記第２のエミッタを
前記第２の増幅器（22）の前記第２の反転入力に接続す
る第４帰還パスと、 前記第１帰還パスは第１大電流源（21）に接続され、 前記第３帰還パスは前記第１大電流源（21）よりも小さ
い第１小電流源（31）に接続され、 前記第２帰還パスは第２大電流源（24）に接続され、前
記第４帰還パスは前記第２大電流源（24）よりも小さい
第２小電流源（32）に接続されることを特徴とするリニ
ア差動増幅器としての構成を有する。
及び第２のエミッタとを有する第１のトランジスタ（1
1）と、 １個のベースと１個の出力を構成する１個のコレクタと
少なくとも第１及び第２のエミッタとを有する第２のト
ランジスタ（12）と、 １個の入力信号を受信する非反転入力と前記第１のトラ
ンジスタ（11）の前記ベースに接続された１個の出力と
及び少なくとも第１及び第２の反転入力とを有する第１
の増幅器（14）と、 基準信号を受信する非反転入力と、前記第２のトランジ
スタ（12）の前記ベースに接続された１個の出力と及び
少なくとも第１及び第２の反転入力とを有する第２の増
幅器（22）と、 前記第１のトランジスタ（11）の前記第１のエミッタ
と、前記第２のトランジスタ（12）の前記第１のエミッ
タとの間に接続された抵抗（13）と、 前記第１のトランジスタ（11）の前記第１のエミッタを
前記第１の増幅器（14）の前記第１の反転入力に接続す
る第１帰還パスと、 前記第２のトランジスタ（12）の前記第１のエミッタを
前記第２の増幅器（22）の前記第１の反転入力に接続す
る第２帰還パスと、 前記第１のトランジスタ（11）の前記第２のエミッタを
前記第１の増幅器（14）の前記第２の反転入力に接続す
る第３帰還パスと、 前記第２のトランジスタ（12）の前記第２のエミッタを
前記第２の増幅器（22）の前記第２の反転入力に接続す
る第４帰還パスと、 前記第１帰還パスは第１大電流源（21）に接続され、 前記第３帰還パスは前記第１大電流源（21）よりも小さ
い第１小電流源（31）に接続され、 前記第２帰還パスは第２大電流源（24）に接続され、前
記第４帰還パスは前記第２大電流源（24）よりも小さい
第２小電流源（32）に接続されることを特徴とするリニ
ア差動増幅器としての構成を有する。
〔発明の概要］ 本発明のリニア差動増幅器は２個の帰還パスを具える。
１方の帰還パスは、差動増幅器の出力を直線化するよう
に機能する。他方の帰還パスは、差動増幅器の動作安定
性を保証し差動増幅器の動作範囲を僅かに制限するよう
に機能する。
１方の帰還パスは、差動増幅器の出力を直線化するよう
に機能する。他方の帰還パスは、差動増幅器の動作安定
性を保証し差動増幅器の動作範囲を僅かに制限するよう
に機能する。
［実施例］ 第２図は本発明の実施例としてのリニア差動増幅器の模
式的構成図を示す。第２図を参照すると、本発明は一般
的に参照番号30により示されることが理解される。本発
明のリニア差動増幅器30は、第１図に関連して既に明ら
かにされた同一の部品を含み、同一部分は第２図におい
て対応する同一の参照番号により参照される。
式的構成図を示す。第２図を参照すると、本発明は一般
的に参照番号30により示されることが理解される。本発
明のリニア差動増幅器30は、第１図に関連して既に明ら
かにされた同一の部品を含み、同一部分は第２図におい
て対応する同一の参照番号により参照される。
しかしながら、更に、両増幅器14及び22の各々は追加の
反転入力を含み、両トランジスタ11及び12の各々は追加
のエミツタを含む。第１トランジスタ11の追加のエミツ
タは、対応する増幅器に追加の反転入力及び第１小電流
源31へ接続される。同様に第２トランジスタは、対応す
る増幅器22及び第２小電流源32へ接続される。
反転入力を含み、両トランジスタ11及び12の各々は追加
のエミツタを含む。第１トランジスタ11の追加のエミツ
タは、対応する増幅器に追加の反転入力及び第１小電流
源31へ接続される。同様に第２トランジスタは、対応す
る増幅器22及び第２小電流源32へ接続される。
このように構成されるので、各トランジスタへの第２帰
還パスは少なくとも最小レベルの負帰還電流が常に流れ
るのを可能にし、従って、入力端子19の入力信号の振幅
または形に関係なく、この小量の帰還電流は少なくとも
常に存在する。
還パスは少なくとも最小レベルの負帰還電流が常に流れ
るのを可能にし、従って、入力端子19の入力信号の振幅
または形に関係なく、この小量の帰還電流は少なくとも
常に存在する。
従って、差動増幅器の伝達関数の範囲は、帰還電流量に
比例するだけ減少される。その結果、差動増幅器の作動
範囲は僅かに減少されるが、差動増幅器の安定性は大い
に高められる。
比例するだけ減少される。その結果、差動増幅器の作動
範囲は僅かに減少されるが、差動増幅器の安定性は大い
に高められる。
第４図は第３図のグラフの部分的詳細図を示す。第４図
を参照すると、安定化された差動増幅器のわずかに制限
された動作範囲は、上部疑似線（phantom line）102か
ら下部線103へ差動増幅器の応答性能の僅かな移動の結
果として生ずることが理解される。
を参照すると、安定化された差動増幅器のわずかに制限
された動作範囲は、上部疑似線（phantom line）102か
ら下部線103へ差動増幅器の応答性能の僅かな移動の結
果として生ずることが理解される。
勿論、同様に、動作範囲は第３図の下部左手（第３）象
限においてもまた制限される。
限においてもまた制限される。
以上の検討は、勿論、全限定有効電流即ち、単一電流源
21または24を介して流れる最大の可能な電流は、２つの
電流源21および31または24及び32を流れる結合最大有効
電流量に等しいと考えられる。この全有効電流を限定す
るため、第１小電流源31または第２小電流源32により駆
動される小量の帰還電流は、第１大電流源21または第２
大電流源24に対して流れうる全電流を犠牲にして常に現
われる。特殊な応用の必要性により、増加電流の流れる
能力を与えることが適当かもしれないし、それによって
差動増幅器の全範囲を保持するであろう。例えば、これ
は、２つのエミツタを有するトランジスタの代わりに２
個のトランジスタと使用して達成することができ、各ト
ランジスタの電流寄与は、互いに独立的になされ、第１
大電流源21及び第２大電流源24が第１小電流源31及び第
２小電流源32を包含するかまたは除外するかに無関係
に、同一最大電流で機能する。いずれの場合でも、本発
明の主要な寄与即ち、直線性を保持しつつ望ましからぬ
発振を回避することが達成されるであろう。
21または24を介して流れる最大の可能な電流は、２つの
電流源21および31または24及び32を流れる結合最大有効
電流量に等しいと考えられる。この全有効電流を限定す
るため、第１小電流源31または第２小電流源32により駆
動される小量の帰還電流は、第１大電流源21または第２
大電流源24に対して流れうる全電流を犠牲にして常に現
われる。特殊な応用の必要性により、増加電流の流れる
能力を与えることが適当かもしれないし、それによって
差動増幅器の全範囲を保持するであろう。例えば、これ
は、２つのエミツタを有するトランジスタの代わりに２
個のトランジスタと使用して達成することができ、各ト
ランジスタの電流寄与は、互いに独立的になされ、第１
大電流源21及び第２大電流源24が第１小電流源31及び第
２小電流源32を包含するかまたは除外するかに無関係
に、同一最大電流で機能する。いずれの場合でも、本発
明の主要な寄与即ち、直線性を保持しつつ望ましからぬ
発振を回避することが達成されるであろう。
本発明の構成により、従来技術に固有の安定性の問題点
が解消され、リニア差動増幅器の実質的に全ての恩恵が
達成されうる。
が解消され、リニア差動増幅器の実質的に全ての恩恵が
達成されうる。
第１図は先行技術としての差動増幅器の模式的回路構成
図を示す。 第２図は本発明の実施例としてのリニア差動増幅器の模
式的構成図を示す。 第３図は本発明のVout−Vin特性を示すグラフである。 第４図は第３図のグラフの部分的詳細図を示す。 10,30…リニア差動増幅器 11…第１トランジスタ 12…第２トランジスタ 13…結合抵抗 14…第１増幅器 16…バイアス抵抗 17…基準端子 18…結合コンデンサ 19…入力端子 21…第１大電流源 22…第２増幅器 23…１ボルト基準端子 24…第２大電流源 31…第１小電流源 32…第２小電流源 101…ファントムライン（疑似線） 102…リニア動作範囲を示すライン（上部疑似線） 103…下部疑似線
図を示す。 第２図は本発明の実施例としてのリニア差動増幅器の模
式的構成図を示す。 第３図は本発明のVout−Vin特性を示すグラフである。 第４図は第３図のグラフの部分的詳細図を示す。 10,30…リニア差動増幅器 11…第１トランジスタ 12…第２トランジスタ 13…結合抵抗 14…第１増幅器 16…バイアス抵抗 17…基準端子 18…結合コンデンサ 19…入力端子 21…第１大電流源 22…第２増幅器 23…１ボルト基準端子 24…第２大電流源 31…第１小電流源 32…第２小電流源 101…ファントムライン（疑似線） 102…リニア動作範囲を示すライン（上部疑似線） 103…下部疑似線
Claims (1)
- 【請求項１】１個のベースと１個のコレクタと少なくと
も第１及び第２のエミッタとを有する第１のトランジス
タと、 １個のベースと１個の出力を構成する１個のコレクタと
少なくとも第１及び第２のエミッタとを有する第２のト
ランジスタと、 １個の入力信号を受信する非反転入力と、前記第１のト
ランジスタの前記ベースに接続された１個の出力と及び
少なくとも第１及び第２の反転入力とを有する第１の増
幅器と、 基準信号を受信する非反転入力と、前記第２のトランジ
スタの前記ベースに接続された１個の出力と及び少なく
とも第１及び第２の反転入力とを有する第２の増幅器
と、 前記第１のトランジスタの前記第１のエミッタと、前記
第２のトランジスタの前記第１のエミッタとの間に接続
された抵抗と、 前記第１のトランジスタの前記第１のエミッタを前記第
１の増幅器の前記第１の反転入力に接続する第１帰還パ
スと、 前記第２のトランジスタの前記第１のエミッタを前記第
２の増幅器の前記第１の反転入力に接続する第２帰還パ
スと、 前記第１のトランジスタの前記第２のエミッタを前記第
１の増幅器の前記第２の反転入力に接続する第３帰還パ
スと、 前記第２のトランジスタの前記第２のエミッタを前記第
２の増幅器の前記第２の反転入力に接続する第４帰還パ
スと、 前記第１帰還パスは第１大電流源に接続され、 前記第３帰還パスは前記第１大電流源よりも小さい第１
小電流源に接続され、 前記第２帰還パスは第２大電流源に接続され、前記第４
帰還パスは前記第２大電流源よりも小さい第２小電流源
に接続されることを特徴とするリニア差動増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/069,920 US4774476A (en) | 1987-07-06 | 1987-07-06 | Linearized differential amplifier |
| US69,920 | 1987-07-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6432710A JPS6432710A (en) | 1989-02-02 |
| JPH0795663B2 true JPH0795663B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=22092033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63168661A Expired - Fee Related JPH0795663B2 (ja) | 1987-07-06 | 1988-07-06 | リニア差動増幅器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4774476A (ja) |
| JP (1) | JPH0795663B2 (ja) |
| KR (1) | KR970003776B1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5130567A (en) * | 1989-05-12 | 1992-07-14 | U.S. Philips Corporation | Bipolar transistor arrangement with distortion compensation |
| US5115206A (en) * | 1990-11-08 | 1992-05-19 | North American Philips Corp., Signetics Division | Merged differential amplifier and current source |
| US5075636A (en) * | 1990-12-03 | 1991-12-24 | Tektronix, Inc. | Differential amplifier with fast overdrive recovery |
| DE4101892A1 (de) * | 1991-01-23 | 1992-07-30 | Telefunken Electronic Gmbh | Transkonduktanzverstaerker |
| FR2695522B1 (fr) * | 1992-09-07 | 1994-12-02 | Sgs Thomson Microelectronics | Circuit convertisseur tension/courant. |
| JP2944398B2 (ja) * | 1993-07-05 | 1999-09-06 | 日本電気株式会社 | Ｍｏｓ差動電圧電流変換回路 |
| KR100320170B1 (ko) * | 1994-05-30 | 2002-04-06 | 구자홍 | 선형제어가가능한브이지에이회로 |
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