JPS6119136B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6119136B2
JPS6119136B2 JP53152547A JP15254778A JPS6119136B2 JP S6119136 B2 JPS6119136 B2 JP S6119136B2 JP 53152547 A JP53152547 A JP 53152547A JP 15254778 A JP15254778 A JP 15254778A JP S6119136 B2 JPS6119136 B2 JP S6119136B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
transistors
transistor
differential
differential amplifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP53152547A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5578611A (en
Inventor
Kazuo Ogasawara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP15254778A priority Critical patent/JPS5578611A/ja
Publication of JPS5578611A publication Critical patent/JPS5578611A/ja
Publication of JPS6119136B2 publication Critical patent/JPS6119136B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は差動増幅器に関するものであり、互に
導電型の異なる差動増幅段を組合せることによ
り、高入力インピーダンスの差動増幅器を提供す
るものである。
従来、差動増幅器は導電型の互に等しいトラン
ジスタ2個のエミツタ電極を接続して構成され
る。この差動増幅器の大きな特長は入力信号に対
する同相除去比にあり、通常のエミツタ接地増幅
器ではベース電極に接続された信号源の出力電圧
が全て増幅信号となるのに対し、差動増幅器では
2個のトランジスタにより構成された差動増幅器
のベース電極間にかかる信号成分のみを増幅する
ため、直流動作も安定で帰還増幅器として使用が
簡単である等の利点から、現在では幅広い応用分
野に使用されている。
更に、前記差動増幅器の集積回路化を考える
と、近接した基板内に差動増幅器を構成する2個
のトランジスタを形成できるため、トランジスタ
間の特性変動の少ない優れた差動増幅器が容易に
作られるようになつた。このため、集積回路にお
ける差動増幅器の応用は演算増幅器等に見られる
ように幅広い応用分野が考えられている。
このように、応用分野の拡大に伴ない、差動増
幅器の特性の限界も明らかになつてきた。その例
として、差動増幅器の入力インピーダンスはある
程度以上は高くできない点があげられる。
差動増幅器の小信号入力インピーダンスは入力
バイアス電流と深い関係がある。いま小信号入力
インピーダンスをZiとし、入力バイアス電流を
Bとし、差動増幅器間に印加される信号をΔVi
とすると小信号入力インピーダンスZiは Zi=ΔV/ΔV ………(1) 式(1)により定義される。差動増幅器を構成してい
るトランジスタの直流電流増幅率をhFEとし、差
動増幅器のバイアス電流をI0とすると、入力バイ
アス電流IBは IB=1/2I/1+hFE ………(2) 式(2)により求まる。式(1)および(2)より Zi=21+hFE/1・ΔV/ΔI………(3) となり、式(3)の右辺第2項はダイオード方程式 I0=ISSexpqV/kT ………(4) ここで、ISS;逆方向飽和電流、k;ボルツマン
定数、T;絶対温度〔〓〕、q;電子の
電荷。
式(4)の両辺をViで微分してまとめると dV/dI=kT/qI ………(5) 式(5)となる。よつて小信号入力インピーダンスZ
iは Zi=2(1+hFE)kT/qL………(6) 式(6)となる。
式(6)より小信号入力インピーダンスZiを大き
くするためには、トランジスタの直流電流増幅率
FEを増加するか、バイアス電流I0を小さくする
必要がある。
トランジスタの直流電流増幅率の幅加はトラン
ジスタの耐圧と密接な相関があり、差動増幅器の
使用電圧によりその上限は決つてしまう。差動増
幅器のバイアス電流I0を減少するのは、差動増幅
器の利得周波数特性と深い相関があり、バイアス
電流I0の減少は帯域幅の減少となり応答特性を劣
下させることになる。
このように、上記の如き方法には欠点があるた
め、高入力インピーダンス化に際し従来用いられ
てきた方法としてIB補償という方法があつた。
第1図にIB補償方法の原理図を示す。第1図
において、互に導電型の等しいトランジスタ1お
よび2により構成された差動増幅段と、差動増幅
段のバイアス電流源3、差動増幅段の負荷4およ
び5と、前記トランジスタ1および2の直流電流
増幅率hFEの逆数とバイアス電流源3の電流値に
比例した電流を供給する電流源6および7により
構成された差動増幅器の例である。なお端子8お
よび9は差動増幅器の入力端子を表わし、端子1
0および11はそれぞれ直流正電源および直流負
電源の印加端子を表わす。端子12および13は
差動増幅器の出力端子を表わす。
第1図の差動増幅器の入力端子8および9の入
力バイアス電流を考えてみる。いま、入力端子8
および9の端子が同電位で、バイアス電流源3の
電流値をI0とし、トランジスタ1および2の直流
電流増幅率hFEは同一とする。このとき、トラン
ジスタ1および2のベース電流は同一で、 IB=1/2・I/1+hFE ………(7) 式(7)より求まる。
ここで、第1図の電流源6および7の電流値I
Sを、 IS=1/2I/1+hFE ………(8) 式(8)の如く設定できるのであれば、入力端子8お
よび9の入力バイアス電流Iioは、 Iio=IB−IS ………(9) 式(9)で与えられるから、入力バイアス電流Iio
零となるため、高い入力インピーダンスが得られ
る。
第1図はIB補償方法の原理図であり、入力バ
イアス電流を零とすることで、高入力インピーダ
ンスを得ることを目的としたものである。しかし
ながら、入力端子8および9間に差動電圧が印加
された場合、トランジスタ1および2に差動電流
が流れるため、電流源6および7の電流値IS
一定の場合、小信号入力インピーダンスは通常の
差動増幅器と同じ値となる。このため、小信号入
力インピーダンスを高くするためには、電流源6
の電流値IS6をトランジスタ1のベース電流値
と等しく変化するように構成し、電流源7の電流
値IS7をトランジスタ2のベース電流値と等し
く変化するように構成すればよい。
従来、集積回路化するに適した構成方法として
第2図の如き回路が一例として用いられている。
第2図において、第1図と同じ個所は同じ番号
を用いている。第2図は第1図の電流源6をトラ
ンジスタ21,22および23で構成し、電流源
7をトランジスタ24,25および26で構成し
たものである。
電流源6を構成しているトランジスタ21,2
2および23の動作を第2図を用いて説明する。
いま、入力端子8および9に差動電圧が印加され
トランジスタ1のエミツタ電流がIE1になつて
いるときを考える。
トランジスタ1のベース電流IB1は IB1=IE1/1+hFE ………(10) 式(10)より求まる。トランジスタ21のエミツタ電
流IE21は IE21=hFE/1+hFE ………(11) 式(11)より求まる。トランジスタ21のベース電流
は式(11)を用いて IB21=hFE/(1+hFEE1………(12) 式(12)となる。
トランジスタ22および23は電流ミラー回路
を構成しており、その基準電流はトランジスタ2
1のベース電流IB21であるから、トランジスタ
23のコレクタ電流、すなわち電流源6の電流値
S6は IS6=IB21=hFE/(1+hFE………(1
3) 式(13)となる。
式(9),(10)および(13)より入力端子8の入力バ
イアス電流Iioは Iio=IB1−IS6=IE1/(1+hFE)……
…(14) 式(14)より求まる。通常、集積回路を構成する
トランジスタの直流電流増幅率hFEは十分に1よ
り大きいため、入力バイアス電流Iioはほぼ零と
みなせる。また小信号入力インピーダンスも、式
(6)と同じ方法で求めると Zi=2(1+hFEkT/qI ………(15) 式(15)と表わされ、通常の差動増幅器の(1+
FE)倍され、高入力インピーダンス化されてい
る。
一例として説明した第2図のIB補償方法はい
くつかの欠点を有している。その内の一つは、電
流ミラー回路の感度が高い点である。すなわち、
式(13)が成立しない場合、電流ミラー回路の誤
差が全て入力バイアス電流となる。他の一つはト
ランジスタ1とトランジスタ21の直流電流増幅
率hFEが異なると、その差が入力バイアス電流と
なる点である。これは、トランジスタ1とトラン
ジスタ21のコレクタ・エミツタ電圧が異なる
と、アーリ効果のため直流電流増幅率が異なるた
めである。
以上の欠点を改善するため、第2図の回路にさ
まざまな工夫を行なつている。一例としては、ト
ランジスタ1とトランジスタ21のコレクタ・エ
ミツタ間電圧がほぼ同じとなるように、ダイオー
ドクランプを挿入する方法とか、製造プロセスを
細かく制御して特性のバラツキを小さく抑えるこ
とにより電流ミラー回路の誤差を押える等の方法
がる。
これらの改善方法は、回路が複雑になるとか製
造プロセス制御が細かいため製造歩留を悪化する
等の好ましくない点があつた。
本発明は、かかる欠点の大部分を解決し、簡単
な回路で特性の優れた高入力インピーダンスの差
動増幅器を提供し、差動増幅器の応用分野を拡大
せんとするものである。
以下に図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第3図は本発明の第1の実施例を示す回路接続
図である。第3図において第1図と同じ個所は同
じ番号を用いている。第3図は第1図とはちがつ
て電流源をトランジスタ31(および32)より
なるトランジスタ1および2とは異なる導電形の
差動増幅段とエミツタ抵抗34(および35)と
電流源33より構成している電流源33の電流値
Sを、電流源3の電流値I0とトランジスタ1お
よび2の直流電流増幅率hFEと関係させ、 IS=I/1+hFE ………(16) 式(16)となるように設定する。
第3図において入力端子8および9が同電位の
場合を考える。このときトランジスタ1のベース
電流は IB1=1/2I/1+hFE ………(17) 式(17)となる。トランジスタ31のコレクタ電
流は IC31=1/2・hFE31・I/1+hFE31 =1/2・hFE31/1+hFE31・I
1+hFE………(18) 式(18)より求する。入力端子8の入力バイアス
電流Iioは Iio=IB1−IC31=I/2・1/1+hFE・1
/1+hFE31…… (19) 式(19)となり、入力バイアス電流は十分に小さ
くなつている。
入力端子8と9の間に差動電圧が印加され、ト
ランジスタ1が導通状態、トランジスタ2が非導
通状態のときを考える。このとき、トランジスタ
1のベース電流IB1、トランジスタ31のコレ
クタ電流IC31および入力バイアス電流Iioはそれ
ぞれ IB1=I/1+hFE ………(20) IC31=hFE31/1+hFE31・I/1+h
FE
………(21) Iio=IB1−IC31=I0・1/1+hFE・1/1+
FE31…… (22) 式(20),(21)および(22)より求まる。式
(22)より、差動電圧が印加された時も、入力バ
イアス電流は十分に小さい。
なおエミツタ抵抗34および35は、差動増幅
器を比較回路に使用するときは特に必要としない
が、増幅回路として使用する際には、エミツタ抵
抗34および35により、トランジスタ31およ
び32により構成される差動増幅器の利得を調整
し、入力バイアス電流の差動電圧に対する特性を
改善できる。
第4図は本発明の第2の実施例を示す回路接続
図である。
第4図において、第1図、第2図および第3図
と同じ個所は同じ番号を用いている。
第4図は第3図における負荷4および5をそれ
ぞれ能動負荷44および45と置換し、電流源3
3をトランジスタ43に置換したものである。ダ
イオード41および42はトランジスタ43が飽
和するのを防ぐためのレベルシフト用として使用
している。更にダイオード41および42は、入
力端子8および9間に印加される差動入力電圧を
トランジスタ1および2で差動電圧電流変換され
た信号を、差動電流電圧変換しトランジスタ31
および32で構成された差動増幅段の入力電圧と
している。このため、トランジスタ1および2に
より構成された差動増幅段に印加される差動電圧
に応じたIB補償電流を供給することができる。
以上述べた第1の実施例および第2の実施例に
おいて全てのトランジスタおよびダイオードの極
性を逆極性とし、電源電圧および電流源を逆極性
とした差動増幅器も入力バイアス電流が小さく高
入力インピーダンスで優れた特性であることは明
らかである。
以上述べた如く、本発明によれば簡単な回路構
成で特性の優れた高入力インピーダンスの差動増
幅器が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はIB補償方法の原理を示す回路接続
図、第2図は従来のIB補償方法の回路接続図、
第3図は本発明の第1の実施例を示す回路接続
図、第4図は本発明の第2の実施例を示す回路接
続図である。 1,2,21,24……NPNトランジスタ、
3,6,7,33……電流源、4,5……負荷、
8,9……入力端子、10,11……電源端子、
12,13……出力端子、22,23,25,2
6,31,32,43,44,45……PNPトラ
ンジスタ、41,42……ダイオード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 トランジスタ差動増幅器において、差動増幅
    を行う第1差動増幅段を構成する、互のエミツタ
    電極を接続した第1および第2のトランジスタ
    と、第1差動増幅段にベース電流を供給する、前
    記第1差動増幅段と相異なる導電型の第2の差動
    増幅段を構成する、互のエミツタ電極を接続した
    第3および第4のトランジスタを有し、第1およ
    び第2トランジスタのそれぞれのコレクタ電極に
    第3および第4のトランジスタのベース電極をそ
    れぞれ接続し、第1および第2のトランジスタの
    それぞれのベース電極に第3および第4のトラン
    ジスタのコレクタ電極をそれぞれ接続してなる差
    動増幅器。
JP15254778A 1978-12-08 1978-12-08 Differential amplifier Granted JPS5578611A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15254778A JPS5578611A (en) 1978-12-08 1978-12-08 Differential amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15254778A JPS5578611A (en) 1978-12-08 1978-12-08 Differential amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5578611A JPS5578611A (en) 1980-06-13
JPS6119136B2 true JPS6119136B2 (ja) 1986-05-15

Family

ID=15542838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15254778A Granted JPS5578611A (en) 1978-12-08 1978-12-08 Differential amplifier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5578611A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0326832U (ja) * 1989-07-26 1991-03-19

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0326832U (ja) * 1989-07-26 1991-03-19

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5578611A (en) 1980-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2766264B2 (ja) 差動増幅回路
US4059808A (en) Differential amplifier
US4042886A (en) High input impedance amplifier circuit having temperature stable quiescent operating levels
JP3390093B2 (ja) 差動増幅器
JPH0143485B2 (ja)
JPH10107584A (ja) トランスインピーダンス関数を発生するための集積回路および方法
US4366445A (en) Floating NPN current mirror
JPH0247883B2 (ja)
JPS6119136B2 (ja)
JPS6154286B2 (ja)
US4529946A (en) Differential amplifier circuit
US3467908A (en) Input current compensation with temperature for differential transistor amplifier
JPS5840370B2 (ja) ゾウフクカイロ
KR930007795B1 (ko) 저전압동작형 증폭회로
JPH051649B2 (ja)
US4047118A (en) Transistor amplifier circuit
JP3367875B2 (ja) 対数変換回路及びこれを用いたトランスコンダクター
JPH0113453Y2 (ja)
JPH0697744A (ja) 電圧/電流変換回路
JPS6221059Y2 (ja)
JPS6228884B2 (ja)
JPH0363847B2 (ja)
JP2532900Y2 (ja) リミッタ回路
JPH0115224Y2 (ja)
JPH05175754A (ja) 差動増幅器