JPS614309A - 接合形fet差動増幅回路 - Google Patents

接合形fet差動増幅回路

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JPS614309A
JPS614309A JP60003152A JP315285A JPS614309A JP S614309 A JPS614309 A JP S614309A JP 60003152 A JP60003152 A JP 60003152A JP 315285 A JP315285 A JP 315285A JP S614309 A JPS614309 A JP S614309A
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jfets
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45Differential amplifiers
    • H03F3/45071Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45376Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using junction FET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45381Long tailed pairs
    • H03F3/45385Non-folded cascode stages

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、差動増幅回路に関し、更に詳細には、接合形
電界効果トランジスタ(JFET)?:差勤倹出素子と
して使用する差動増幅回路に関する。
(従来技術) 入力バイアス4流を減少させることは各種の電気回路に
おいて一般に望ましいことである。
JFET&差動素子として使用する差動増1陽器におい
て、入力バイアス電流は次の4つの主要因に基づいてい
る。
fJ4)  アバランシェ増倍作用による衝突イオン化
電流 (2)  発生・再結合に起因する空間電荷領域内に形
成される発生電流 13)  絶縁分離ではなく接合分離が使用されろこと
によるエピタキシャル・サブストレート汲合漏J1電流 (4)空間電荷領域の外部に発生される電子・ホール対
が空間電荷領域に拡散することによる拡散゛電流 入力バイアス電流を減少させる努力は、各種の浦償′電
流を導入することによって、エピタキシャル・サブスト
レート接合凋れ′電流を減少させることに回けられてき
た。しかし、衝突イオン化電流の影響については考慮さ
れなかった。その衝突イオン化電流は、JFETが大き
い電流、尚いゲート・ドレーン′小圧で動作するとき、
順著となる。
JFETが賃出力インピーダンスを示す飽和領域で動作
することは通常望ましいことである。ゲート・ドレーン
電圧がピンチオフ′酸圧(Vp)ヲ超えろとぎ飽和とな
る。このモードでは、JFETのチャンネル頭載がピン
チオフとなって、流れ続げろドレーン電流はゲート・ド
レーン市5圧の変化と実質上無関係となる。JFETI
J″−飽和状態を維持1−ろことを保証するためには、
ゲート・ドレーン電LE %@ V pよりもかなり高
いレベルに保持されろことになり、それによって入力バ
イアス電流に対する衝突イオン化゛電流の寄与度が高く
なる。
(発明の概要) 従来技術に関連の前記問題に鑑み、本発明の目的は、入
力バイアス電流を減少させることによって特徴付けられ
ろ新規にして改良され゛たJFET、−差動増幅段を提
供することである。
本発明の他の目的は、全入力バイアス電流に対する衝突
イオン化電流の影響が非譜に小さくなるレベルにJ P
 E Tのゲート・ドレーン亀田が設定される新規にし
て改良されたJ F E T差動増幅段を提供し、そし
て@記しベルにゲート・ドレーン電圧を維持する方法を
提供することである。
本発明の前記及び他の目的を達成するため、差動段に接
続される対になったJFETに充分な電流が供給され、
ゲート・ソース電圧がVp以下に維持される。J 1”
 E Tのソースとドレーン間にレー続されろ回路手段
が少なくともゲート・ソース屯田とVpとの差に等しい
電、王を発生し、そねによってゲート・ドレーン電Ef
E’t 少なくともVpに保持してJFET化飽和に維
持する。この回路手段は、、]FETのゲート・ソース
屯田とVpとの差にほぼ等しい電圧化発生するように選
定され、それによってJ F E Tを飽和に維持する
のに必要な最小レベルにゲート・ドレーン屯田とその゛
屯田による入力バイアス電流ケ設定する。
好適実施例において、回路手段1iJFETの第1対と
カスコード接続された第2対のJFETから成り、その
ゲートが第1対のソース屯田と実質上同じ電圧に保持さ
れる。そのJ F E Tの各々には0.25 ID5
5  にほぼ等しい電流が供給され、それによって既知
のJ I” E T関係を利用して各FETに対して0
.5Vpにほぼ等しいゲート・ソース′亀l     
   lEを確立する。第2のJFET対のゲートは第
1対のソースと実質上等しい電圧に維持されるので漸増
するゲート・ソース成田は第1対に対してVpにほぼ等
しいゲート・ドレーン4E&発生する。
この電圧はJI;’ETを飽和に維持するのに必要な最
小の′屯田であり、その結果入力バイアス電流が減少さ
せられろ。第1対化第2対のゲートのキャパシタンスか
らバッファするために、T F E Tの第6対が使用
される。
(実施例の説明) 本発明を以下実施例に従って詳細に説明する。
本発明の基本形が第1図に示される。1対の接合形JF
ETJ1及びJ2が差動増幅段として接続され、それら
のソースは一緒に結合され、ゲート′は夫々のバイアス
電圧を受けろ。′電流源■1は典型的には15ボルトの
正電圧バス■+に接続され、Jl及びJ2の共通のソー
ス濫読に電流を供給−tろ。通常の動作においては、1
1からの電流I、まJlとJ2に実質上等しく分割され
る。
付加的J l” E Tの対J6及びJ4は夫々J1及
びJ2とカスコード接続(即ち直列縦続)され、J6と
J4のソースは夫々J1とJ2のドレーンに接続されろ
。J6及びJ4のゲートはJl及びJ2の共通ソース後
続に接続され、それによってJ6及びJ4のゲートをJ
l及びJ2のソースと同じ電圧レベルに保持する。
J 3及び1.■4のドレーンは、夫々、能動負荷回路
2に出力″電流1゜1及び■。2を伝送する。能動負荷
回路は、本願と発明者が同一であり、昭和59年9月2
1日((出願された特願昭59−1983975のl 
J I” E T能動負荷入力段」に示されろ型式のも
のでもよく、また、能動回路素子を使用する他の9荷回
路でもよい。
回:隋パラメータを調節してトランジスタの不整合の影
ilを消去することはできろけれども1.Jl。
J2’、J’5及びJ4は望ましくは和瓦に整合されろ
トランジスタが整合することによって、各種トランジス
タの0.51D55 に等しい電流を供給するように1
1が選定される。I DSSは、JFETのゲートとソ
ースが一緒に接続されているとき流れるドレーン電流と
して定義づけされ、J’FETl7)特性を示すのに使
用される共通のパラメータである。
差動増幅器のJFETは、通常、供給される電流をほぼ
等しく分割するので、JFETJl乃至JFET  J
4は谷々0.25 In5s  にほぼ等しいソース及
びドレーン電流を流す、既知のJFET特性によれば、
この′電圧レベルにおいて、 各JFETのゲート・ソ
ース成田はほぼ0.5Vpに等しくなる。こうして、J
l及びJろのソースtlEは夫々のゲート准IEケ約0
.5Vpだけ超えろことになる。
Jlのソースは、T5のゲート同じ電圧レベルに保持さ
れ、そして、TIのドレーンはJ6のソースと同−電圧
レベルに保持されるので、Jlのゲート・ドレーン電圧
はほばQ、5Vp+0.5Vp、即ちほぼVpに保持さ
れることになる。同様に、J2のゲート・ドレーン電、
 IEもほぼVpに保持される。
■pHまJ 1及びJ2&所望の飽和状態に維持するの
に必要な最小のゲート・ドレーン電圧であるので、Jl
及びJ2は飽和状態に維持されろっこれらのJFETの
衝突イオン化・電流は印加される逆バイrス屯田に対し
て指数関数的に変化するので、比較的低いゲート・ドレ
ーン電圧が衝突イオン化電流しベル?吐くすることを保
証し、それによって入力バイアス直流をより小さくする
。また。
衝突イオン化電流はど1tま大きく減少しないけれども
、発生電流も減少し、それによって全入力バイアス直流
を小さくする。
51及びJ2のゲート・ドレ゛−ン電王がlE確にVp
で動作することは、JFETを飽和に維持ずろとともに
、入カバイ了ス電流ヲ酸小に−4るため−の最適条件で
ある。Jlのレベル’Y o、 51DSS 以下に低
下させろことにより、各J F E T乞l麓ねろ10
;流〜0.251 DSS 以下に1氏下させ、各、1
FETのゲート・ノース′串圧&0.5:Vpよりも尚
く上昇させろ。そのI11!由Cは、ゲート・ソース県
5圧1はトランジスタ電流に対し反比例てろからである
。こうして、J 1及びJ2’YF!相に維持するため
、各トランジスタを流れる電流11ま0.25 In5
s  より晶くないレベルに維持されなけれはならず、
従って11は0.51nss  よりも大きくなっては
ならない。よ?       り低い゛…;流レベルで
製造変動や過度現竣を補償すると共に、トランジスタ馨
飽和に保1守することができるけれども、11が0.5
1DSS  よりもかなり小さくなると、入力バイアス
直流の増加も相当なものになり得ろ。
すべてのトランジスタ馨相互に整合させ5回路の平、5
!I及びコモン・モード電圧範囲(増幅器の必安な性能
什株が満されろ入力11;圧範囲)を強化すること;l
ま望ま(−1いことであろげれども、J6及びJ4はJ
l及びJ2と異なる人ぎさにスケールすることも可能で
ある。その場合、■1の太ぎさは、Jl及びJ2のゲー
ト・ドレーン屯田が少なくともVpに維持されろことを
保証するように調節されなげればならない。
第2図を参照すると、基本回路σ)改良が示されろ。第
2図においてI、士、JろとJ4のゲートに生じ得ろ大
きなキャパシタンスからJl及びJ2&バッファするた
め、付加的、TI”ETJ5及びJ6が加えられ、それ
によって増幅器のAC動作に対するキャパシタンスの影
響W=和する。この回路において、J3及びJ4のゲー
ト間、そしてJl及びJ2のソース間の接続はJ5のソ
ース・ドレーン回路馨辿り、JC5のソースはJ3.J
4のゲートに、そしてJ 5のゲートはJ1、J2のソ
ースに従続されZ)。J5のドレーン1、ま、典型的に
は一15ボルトであるに1電1モバス■−に接続される
J6σ)ゲート及びソースは一緒にV+に接続され、ド
レーンシよJ5のソースに1d続される。J6のゲート
及びソースは一緒に短絡されるので、J6’+’J:L
nss に等しい直流を流さなげねばならないっこσ)
1に流は■5に送C)れろ。こり、j!ソース拳ゲート
電1モを実情上塔と反定している。こうして1.11 
・ 、■2σ)ソースは、依然としてJ3.J4&)ゲ
ートと同−市)モレベルに維持され、バッファ・トラン
ジスタJ5..J6は1u路り)A’C動作を妨げない
以上、本発明ケ特定の実施例(tこ従って説明したが、
各棟の全史及び他の実施例が0J′曲であること1、ま
当盾者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は不発明の基本形の回路、第2図はキャパシタン
スのバソファケ行う本発明の別の実施例の回路図で′あ
るう

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)差動増幅段として接続される第1及び第2の接合
    形電界効果トランジスタ(JFET)(J1、J2)で
    あって、それらのソースが一緒に接続され、それらのゲ
    ートが夫々の入力電圧信号を受けることが可能な第1及
    び第2JFETと、 前記JFET(J1、J2)に電流を供給するように接
    続される電流源(11)であって、その電流源によって
    供給される電流の大きさが前記2つのJFET(J1、
    J2)に対しそれらのピンチオフ電圧(Vp)よりも小
    さいゲート・ソース電圧を確立するのに充分な大きさで
    ある電流源と、前記第1及び第2JFET(J1、J2
    )のソース及びドレーン間に夫々接続される第1及び第
    2回路手段(J3、J4)であって、夫々のJFET(
    J1、J2)に対し少なくともゲート・ソース電圧とV
    pとの差と同じ大きさの電圧を発生し、それによってJ
    FET(J1、J2)のゲート・ドレーン電圧が少なく
    ともVpに維持されて前記JFETを高出力インピーダ
    ンスの飽和モードに保持する、回路手段と、 から構成されるJFET差動増幅回路。
  2. (2)前記回路手段の各々が、夫々のJFET(J1、
    J2)に対してゲート・ソース電圧とVpとの差にほぼ
    等しい電圧を発生し、それによってJFET(J1、J
    2)のゲート・ドレーン電圧がほぼVpに維持され、入
    力バイアス直流を減少させる、特許請求の範囲第1項記
    載のJFET差動増幅回路。
  3. (3)前記第1回路手段が前記第1JFET(J1)と
    カスコード接続される第3JFET(J3)から成り、
    そのゲートが前記第1JFETのソースに接続され、前
    記第2回路手段が前記第2JFET(J2)とカスコー
    ド接続される第4JFET(J4)から成り、そのゲー
    トが第2JFETのソースに接続される、特許請求の範
    囲第1項記載のJFET差動増幅回路。
  4. (4)差動増幅段として接続される第1対のJFET(
    J1、J2)であって、それらのソースが一緒に接続さ
    れ、それらのゲートが夫々の入力電圧信号を受けること
    が可能な第1対のJFETに対する入力バイアス電流を
    制御する方法であって、 前記第1対のJFET(J1、J2)を第2対のJFE
    T(J3、J4)にカスコード接続し、前記第1対のJ
    FETのソース電圧を前記第2対のJFETのゲート電
    圧に実質上等しくし、前記各JFET(J1、J2、J
    3、J4)に0.25I_D_S_Sより大きくない所
    定の電流を指向させ、それによって各JFETのゲート
    ・ソース電圧が少なくとも0.5Vpのレベルに維持さ
    れ、前記第1対のJFETのゲート・ドレーン電圧が少
    なくともVpのレベルに維持され、それによって前記第
    1対のJFETを所定のゲート・ドレーン電圧で飽和状
    態に維持する、 ことから構成される入力バイアス電流制御方法。
  5. (5)前記各JFET(J1、J2、J3、J4)に指
    向されたソース・ドレーン電流がほぼ0.25IDss
    で、それによって前記第1対のJFET(J1、J2)
    のゲート・ドレーン電圧をほぼVpに維持し、それらを
    飽和状態に保持するとともに、それらの入力バイアス電
    流を比較的低く維持する、特許請求の範囲第4項記載の
    制御方法。
JP60003152A 1984-06-15 1985-01-11 接合形fet差動増幅回路 Expired - Lifetime JPH07114333B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/621,053 US4538115A (en) 1984-06-15 1984-06-15 JFET Differential amplifier stage with method for controlling input current
US621053 1984-06-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS614309A true JPS614309A (ja) 1986-01-10
JPH07114333B2 JPH07114333B2 (ja) 1995-12-06

Family

ID=24488520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60003152A Expired - Lifetime JPH07114333B2 (ja) 1984-06-15 1985-01-11 接合形fet差動増幅回路

Country Status (4)

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US (1) US4538115A (ja)
EP (1) EP0171867B1 (ja)
JP (1) JPH07114333B2 (ja)
DE (1) DE3576257D1 (ja)

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JPH07114333B2 (ja) 1995-12-06
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