JPH0964661A - 増幅回路 - Google Patents

増幅回路

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JPH0964661A
JPH0964661A JP7221313A JP22131395A JPH0964661A JP H0964661 A JPH0964661 A JP H0964661A JP 7221313 A JP7221313 A JP 7221313A JP 22131395 A JP22131395 A JP 22131395A JP H0964661 A JPH0964661 A JP H0964661A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
differential amplifier
transistor
pnp
power supply
npn
Prior art date
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Pending
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JP7221313A
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English (en)
Inventor
Hideaki Koyama
英明 小山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の増幅回路は、GND電位を含む信号の
入力を可能とするが、電源電圧までの入力には対応でき
ず、電源電圧VCCが低電圧化になると、入力できる電圧
範囲が狭くなってしまう。本発明の目的は、信号の入力
電圧範囲を最大限に広くする増幅回路を提供することで
ある。 【解決手段】 NPNトランジスタ14、15、16、
17でダーリントン接続の差動増幅器とPNPトランジ
スタ1、2、3、4でダーリントン接続の差動増幅器と
出力電流の向きを変えるためのPNPトランジスタ1
8、19、20、21で構成したカレントミラー回路と
を組み合わせることで、信号の入力電圧範囲をGND電
位から電源電圧までを可能とする増幅回路が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は増幅回路に関し、特
に入力動作範囲を広げた増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の増幅回路は、図5に示すようにG
ND電位を含む信号の入力を可能とするようにPNPト
ランジスタで構成したダーリントン接続した差動増幅器
を有している。(例えば、特開昭60−119109
号)。
【0003】次に、この回路での入力電圧範囲について
説明する。
【0004】図5のPNPトランジスタ1、2、3、4
でダーリントン接続の差動増幅器を構成している。
【0005】入力電圧範囲の上限値VICM(+)は次の式で
決まる。
【0006】 VICM(+)=VCC−VI(11)−Vbe(4)−Vbe(3) 但し、VI(11) は電流源11の出力電圧で、通常は図6
で示すようにPNPトランジスタのカレントミラー回路
で構成されるのでPNPトランジスタ30のコレクタ、
エミッタ間電圧になる。
【0007】Vbe(4) はPNPトランジスタ4のベー
ス、エミッタ間電圧、Vbe(3) はPNPトランジスタ3
のベース、エミッタ間電圧、Vccは電源端子25の電圧
である。
【0008】また、入力電圧範囲の下限値VICM(-)は次
の式で決まる。
【0009】VICM(-)=Vbe(9)+Vbe(8)−Vbe(7)
ce(3)−Vbe(3)−Vbe(4) 但し、Vbe(9)、Vbe(8)、Vbe(7)、Vbe(3)、Vbe(4)
はそれぞれNPNトランジスタ9、NPNトランジスタ
8、NPNトランジスタ7、NPNトランジスタ3、N
PNトランジスタ4のベース、エミッタ間電圧で、V
ce(3) はPNPトランジスタ3のコレクタ、エミッタ間
電圧である。
【0010】例えばVCC=5v、Vbe=0.75v、V
ce=0.2vとすると VICM(+)=5v−0.2v−0.75v−0.75v=
3.3v VICM(-)=0.75v+0.75v−0.75v+0.
2v−0.75v−0.75v=−0.55v 入力電圧範囲を図で表すと図7のようになる。
【0011】通常、集積回路では最低電位(ここではG
ND電位を指す)以下の電位は入力しないことになって
いるので、この従来例ではGND(=0v)〜VICM(+)
(=3.3v)までが入力電圧範囲になる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】この従来の増幅回路で
は、GND電位を含む信号の入力を可能とするが、以上
説明したようにVCC電位側の入力範囲がVCC−2Vbe
ceの電圧で制限されてしまい電源電圧VCCが低電圧化
になると、入力できる電圧範囲が狭くなってしまう問題
点があった。
【0013】本発明の目的は、信号の入力電圧範囲を最
大限に広くする増幅回路を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の増幅回路は、接
地電位を含む信号の入力を可能とし定電流源を介して電
源端子に接続されているPNPトランジスタで構成した
ダーリントン接続の差動増幅器と、前記PNPトランジ
スタの差動増幅器に接続されNPNトランジスタで構成
したカレントミラー回路の能動負荷を有する増幅回路に
おいて、電源電位を含む信号の入力を可能とし定電流源
を介して接地端子に接続され、かつ前記PNPトランジ
スタの差動増幅器と並列に接続されているNPNトラン
ジスタで構成したダーリントン接続の差動増幅器と、前
記NPNトランジスタの差動増幅器の出力電流の流れる
方向を反転させ前記NPNトランジスタで構成した能動
負荷に接続されるPNPトランジスタで構成したカレン
トミラー回路を有することを特徴とする。
【0015】また、前記PNPトランジスタで構成した
ダーリントン接続の差動増幅器は、前記差動増幅器の初
段トランジスタのエミッタに定電流源を介して電源端子
に接続されている差動増幅器を有し、前記NPNトラン
ジスタで構成したダーリントン接続の差動増幅器は、前
記差動増幅器の初段トランジスタのエミッタに定電流源
を介して接地端子に接続されている差動増幅器を有す
る。
【0016】さらに、本発明の増幅回路は、接地電位を
含む信号の入力を可能とし定電流源を介して電源端子に
接続されているPNPトランジスタで構成したダーリン
トン接続の差動増幅器と、前記PNPトランジスタの差
動増幅器に接続されNPNトランジスタで構成したカレ
ントミラー回路の能動負荷を有する増幅回路において、
電源電位を含む信号の入力を可能とし定電流源を介して
接地端子に接続され、かつ前記PNPトランジスタの差
動増幅器の電流方向を反転させ接続されているNPNト
ランジスタで構成したダーリントン接続の差動増幅器
と、前記NPNトランジスタで構成した能動負荷に接続
されるPNPトランジスタで構成したカレントミラー回
路を有することを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の増幅回路は、GND電位
を含む信号の入力を可能とするPNPトランジスタで構
成したダーリントン接続の差動増幅器とVCC電位を含む
信号の入力を可能とするNPNトランジスタで構成した
ダーリントン接続の差動増幅器とNPNトランジスタで
構成した共通の能動負荷となるカレントミラー回路と、
前記NPNトランジスタの差動増幅器の出力電流の流れ
る方向を反転させるPNPトランジスタで構成されたカ
レントミラー回路を有し、GND電位からVCC電位まで
の広い信号入力に対応させている。
【0018】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例の回路図である。
【0019】PNPトランジスタ1、PNPトランジス
タ2、PNPトランジスタ3、PNPトランジスタ4で
ダーリントン接続の差動増幅器を構成し、NPNトラン
ジスタ14、NPNトランジスタ15、NPNトランジ
スタ16、NPNトランジスタ17でダーリントン接続
の差動増幅器を構成し、それぞれの増幅器の共通する能
動負荷としてNPNトランジスタ5と、NPNトランジ
スタ6でカレントミラー回路を構成している。前記NP
Nトランジスタで構成したダーリントン接続の差動増幅
器の負荷としてNPNトランジスタで構成した能動負荷
とするために前記NPNトランジスタの差動増幅器の出
力にPNPトランジスタ18、PNPトランジスタ19
およびPNPトランジスタ20、PNPトランジスタ2
1でカレントミラー回路を構成し、出力電流の向きを反
転させて前記NPNトランジスタで構成した能動負荷に
接続している。
【0020】この時の入力電圧範囲は次のようになる。
上限値VICM(+)はNPNトランジスタで構成した差動増
幅回路で決まる。 VICM(+)=VCC−Vbe(20)−Vce(16)+be(16)+
be(17) 但し、Vbe(20)、Vbe(16)、Vbe(17)はそれぞれPNP
トランジスタ20、NPNトランジスタ16、NPNト
ランジスタ17のベース、エミッタ間電圧で、Vce(16)
はNPNトランジスタ16のコレクタ、エミッタ間電圧
である。
【0021】また、NPNトランジスタで構成した差動
増幅回路の下限値VICM(-)は VICM(-)=VGND+VI(27)+be(16)+Vbe(17) 但し、VGNDはGND電位、通常0v、VI(27)はNPN
トランジスタのコレクタ、エミッタ間電圧になる。
【0022】下限値VICM(-)はPNPトランジスタで構
成した差動増幅回路で決まる。
【0023】VICM(-)=GND+Vbe(9)+Vbe(8)−V
be(7)+Vce(3)−Vbe(3)−Vbe(4) 但し、Vbe(9)、Vbe(8)、Vbe(7)、Vbe(3)、Vbe(4)
はそれぞれNPNトランジスタ9、NPNトランジスタ
8、PNPトランジスタ7、PNPトランジスタ3、P
NPトランジスタ4のベース、エミッタ間電圧で、V
ce(3)はPNPトランジスタ3のコレクタ、エミッタ間
電圧である。また、PNPトランジスタで構成した差動
増幅回路の上限値VICM(+)は VICM(+)=VCC−VI(11)−Vbe(4)−Vbe(3) 但し、VI(11)は定電流源11の端子間電圧で集積回路
では普通PNPトランジスタのカレントミラー回路で定
電流源を構成するので、VI(11)はPNPトランジスタ
のコレクタ、エミッタ間電圧になる。Vbe(4)、Vbe(3)
はそれぞれPNPトランジスタ4、PNPトランジスタ
3のベース、エミッタ間電圧である。
【0024】これらの関係を図に表すと図2のようにな
り、図2(a)はNPNトランジスタのダーリントン接
続の差動増幅器側の入力電圧範囲を示し、図2(b)は
PNPトランジスタのダーリントン接続の差動増幅器側
の入力電圧範囲を示しており、図2(c)は全体の入力
電圧範囲を示しており、明らかに入力電圧範囲は広がっ
ている。また、集積回路では最低電圧以下の電圧(この
場合GND電位以下の電圧)や最高電位以上の電圧(こ
の場合、VCC電位以上の電圧)を加えないのが普通であ
るので一般に本実施例の回路の入力電圧範囲としてGN
D電圧から電源電圧まで入力できる。
【0025】当然電源電圧が正、負両電源の場合は、最
低電位の負電圧から最高電位の正電圧まで入力できるこ
とは明かである。
【0026】また、図3は本発明の第2の実施例の回路
図である。本実施例では、NPNトランジスタ構成、P
NPトランジスタ構成それぞれのダーリントン差動増幅
回路の初段トランジスタに定電流源35、36、37、
38を設けている。この場合、差動増幅回路の相互コン
ダクタンスgm は第1の実施例に比べ大きくなる。入力
電圧範囲については第1の実施例と同様にGND電位か
らVCC電位まで入力することができる。
【0027】また、図4は本発明の第3の実施例の回路
図である。本実施例では、第1の実施例において、前記
NPNトランジスタの差動増幅器の負荷としてNPNト
ランジスタで構成した能動負荷とするために、前記NP
Nトランジスタの差動増幅器の出力にPNPトランジス
タ18と19およびPNPトランジスタ20と21でカ
レントミラー回路を構成し、出力電流の向きを反転させ
て前記NPNトランジスタの能動負荷に接続したが、出
力電流の向きをそのまま前記NPNトランジスタの能動
負荷に接続し、並列に接続されているNPNトランジス
タの差動増幅器とPNPトランジスタの差動増幅器の正
転入力端子と反転入力端子の接続を交差させて接続して
も同じ動作が得られる。
【0028】以上説明したように本発明は、GND電位
を含む信号の入力を可能とするPNPトランジスタで構
成したダーリントン接続の差動増幅器とVCC電位を含む
信号の入力を可能とするNPNトランジスタで構成した
ダーリントン接続の差動増幅器と前記NPNトランジス
タのダーリントン接続の差動増幅器の出力電流の向きを
反転させるためのPNPトランジスタで構成したカレン
トミラー回路で前記PNPトランジスタの差動増幅器の
出力とNPNトランジスタの増幅器の出力とを前記NP
Nトランジスタの能動負荷のところで合成しているので
入力電圧がGND電位付近の時は前記PNPトランジス
タの差動増幅器が動作し、VCC電位付近の時は前記NP
Nトランジスタの差動増幅器が動作する。
【0029】
【発明の効果】本発明は、入力動作範囲がGND電位か
ら電源電位までの最大限広い入力電圧範囲で動作が可能
な増幅回路を提供し得ると言う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の回路図
【図2】本実施例の入力電圧範囲の説明図で、(a)は
NPNトランジスタのダーリントン接続の差動増幅器側
の入力電圧範囲を示し、(b)はPNPトランジスタの
ダーリントン接続の差動増幅器側の入力電圧範囲を示
し、(c)は全体の入力電圧範囲を示す。
【図3】本発明の第2の実施例の回路図
【図4】本発明の第3の実施例の回路図
【図5】従来例の回路図
【図6】従来例の回路図(定電流源をPNPトランジス
タのカレントミラー回路に置き換えた例)
【図7】従来例の入力電圧範囲の説明図
【符号の説明】
1〜4 PNPトランジスタ 5〜9 NPNトランジスタ 10 位相補償用コンデンサ 11〜13 定電流源 14〜17 NPNトランジスタ 18〜21 PNPトランジスタ 22 反転入力端子 23 正転入力端子 24 出力端子 25 電源端子 26 GND端子 27 定電流源 28 NPNトランジスタ 29〜33 PNPトランジスタ 34〜38 定電流源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接地電位を含む信号の入力を可能とし定
    電流源を介して電源端子に接続されているPNPトラン
    ジスタで構成したダーリントン接続の差動増幅器と、前
    記PNPトランジスタの差動増幅器に接続されNPNト
    ランジスタで構成したカレントミラー回路の能動負荷を
    有する増幅回路において、 電源電位を含む信号の入力を可能とし定電流源を介して
    接地端子に接続され、かつ前記PNPトランジスタの差
    動増幅器と並列に接続されているNPNトランジスタで
    構成したダーリントン接続の差動増幅器と、 前記NPNトランジスタの差動増幅器の出力電流の流れ
    る方向を反転させ前記NPNトランジスタで構成した能
    動負荷に接続されるPNPトランジスタで構成したカレ
    ントミラー回路を有することを特徴とする増幅回路。
  2. 【請求項2】 前記PNPトランジスタで構成したダー
    リントン接続の差動増幅器が、 前記差動増幅器の初段トランジスタのエミッタに定電流
    源を介して電源端子に接続されている差動増幅器を有
    し、 前記NPNトランジスタで構成したダーリントン接続の
    差動増幅器が、 前記差動増幅器の初段トランジスタのエミッタに定電流
    源を介して接地端子に接続されている差動増幅器を有す
    る請求項1記載の増幅回路。
  3. 【請求項3】 接地電位を含む信号の入力を可能とし定
    電流源を介して電源端子に接続されているPNPトラン
    ジスタで構成したダーリントン接続の差動増幅器と、前
    記PNPトランジスタの差動増幅器に接続されNPNト
    ランジスタで構成したカレントミラー回路の能動負荷を
    有する増幅回路において、 電源電位を含む信号の入力を可能とし定電流源を介して
    接地端子に接続され、かつ前記PNPトランジスタの差
    動増幅器の電流方向を反転させ接続されているNPNト
    ランジスタで構成したダーリントン接続の差動増幅器
    と、 前記NPNトランジスタで構成した能動負荷に接続され
    るPNPトランジスタで構成したカレントミラー回路を
    有することを特徴とする増幅回路。
  4. 【請求項4】 前記PNPトランジスタで構成したダー
    リントン接続の差動増幅器が、 前記差動増幅器の初段トランジスタのエミッタに定電流
    源を介して電源端子に接続されている差動増幅器を有
    し、 前記NPNトランジスタで構成したダーリントン接続の
    差動増幅器が、 前記差動増幅器の初段トランジスタのエミッタに定電流
    源を介して接地端子に接続されている差動増幅器を有す
    る請求項3記載の増幅回路。
JP7221313A 1995-08-30 1995-08-30 増幅回路 Pending JPH0964661A (ja)

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