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JPH0669126B2 - Wideband DC Amplifier - Google Patents
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JPH0669126B2 - Wideband DC Amplifier - Google Patents

Wideband DC Amplifier

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Publication number
JPH0669126B2
JPH0669126B2 JP63-266404A JP26640488A JPH0669126B2 JP H0669126 B2 JPH0669126 B2 JP H0669126B2 JP 26640488 A JP26640488 A JP 26640488A JP H0669126 B2 JPH0669126 B2 JP H0669126B2
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JP
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input
output
amplifier
voltage
signal
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JP63-266404A
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JPH0669126B1 (en
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幸彦 加藤
末雄 馬場
行通 岡村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はオシロスコープの高入力インピーダンスを有す
る広帯域直流増幅器に関するものでありドリフトが少な
く、出力レベルの設定および高周波特性の調整を簡単な
構成で変化できる広帯域直流増幅器を提供するものであ
る。
Detailed Description of the Invention Field of Industrial Application The present invention relates to a wide-band DC amplifier with high input impedance for an oscilloscope, and provides a wide-band DC amplifier with little drift and capable of changing the output level setting and adjusting the high-frequency characteristics with a simple configuration.

従来の技術 オシロスコープの入力段は通常インピーダンスが1MΩで
広帯域にわたる直流増幅器が必要であり、特に長時間に
わたりドリフトの少ない、高周波特性のすぐれた性能が
要求される。
The input stage of a conventional oscilloscope typically requires a DC amplifier with an impedance of 1 MΩ and a wide bandwidth, and is particularly required to have excellent high frequency characteristics with little drift over long periods of time.

オシロスコープの入力信号は通常不平衡信号であり、増
幅器入力段で不平衡から平衡信号に変換して必要な増幅
度を与えブラウン管の垂直軸を偏向させ所要の表示を得
る。
The input signal to an oscilloscope is usually an unbalanced signal, which is converted from unbalanced to balanced at the amplifier input stage to provide the required amplification and deflect the vertical axis of the cathode ray tube to obtain the desired display.

発明が解決しようとする課題 しかしながら従来の入力段の直流増幅器ではFET,トラン
ジスタは温度により諸特性が変化するため入力段に使用
する各素子は夫々温度バランスをとるため、特性のそろ
ったものを使用する必要があるが、高周波まですぐれた
ものが得にくく、高価であるという欠点を有している。
したがって、このような能動素子の影響を軽減する回路
構成にしなければならない。
Problems to be Solved by the Invention However, in conventional DC amplifiers in the input stage, the characteristics of FETs and transistors change depending on the temperature, so each element used in the input stage must have consistent characteristics in order to maintain temperature balance. However, this has the disadvantage that it is difficult to obtain elements that are excellent up to high frequencies, and they are expensive.
Therefore, the circuit must be configured to reduce the influence of such active elements.

例えば、実願54−47572号(実開昭55−148208号公報)
のマイクロフィルムに示されるように、比較増幅器とFE
Tおよびトランジスタを用いて不平衡入力回路を構成し
ていた。しかしながら従来例では比較増幅器が高入力イ
ンピーダンスとはいえ、オフセット電流があり、微弱な
入力電流を必須の条件としているため、入力端子を接地
した場合と、オシロスコープの操作つまみにより強制的
にGND(グランド)にした場合とで、オシロスコープ管
面に表われる「0V」の基準位置が移動するという「ゼロ
レベルシフト」が発生するという問題があった。
For example, Japanese Utility Model Application No. 54-47572 (Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 55-148208)
As shown in the microfilm, the comparison amplifier and FE
An unbalanced input circuit was configured using a T and a transistor. However, in the previous example, even though the comparison amplifier had a high input impedance, there was an offset current, and a weak input current was an essential condition, so there was a problem of "zero level shift" occurring, where the reference position of "0V" displayed on the oscilloscope screen moved when the input terminal was grounded and when it was forcibly set to GND (ground) using the oscilloscope's control knob.

また、オシロスコープにおいては、広い範囲に亘って良
好な周波数特性が要求されるため、負帰還を構成する比
較増幅器の低周波成分の利得と、FET、トランジスタの
回路構成で得られる高周波成分の利得との間に発生する
差を、入力インピーダンス変換以降の回路で複数の調整
が必要となる。しかしながら、従来の入力インピーダン
ス変換回路においては、ドリフト補正用の比較増幅器に
は通常汎用オペアンプを使用した場合、入力端子の浮遊
容量が3〜7pF程度存在し、オシロスコープの入力端子
の容量が増加するために、広帯域でのドリフト補正がで
きないという問題があった。
Furthermore, because oscilloscopes require good frequency characteristics over a wide range, the difference between the gain of the low-frequency components of the comparison amplifier that forms the negative feedback and the gain of the high-frequency components obtained in the FET and transistor circuit configuration requires multiple adjustments in the circuit after input impedance conversion.However, in conventional input impedance conversion circuits, when a general-purpose operational amplifier is used as the comparison amplifier for drift correction, the stray capacitance of the input terminal is approximately 3 to 7 pF, which increases the capacitance of the oscilloscope's input terminal, making it impossible to perform drift correction over a wide band.

さらに、例えば、特開昭57−33807号公報にも示される
ような、出力信号を分圧する手段を有する高入力インピ
ーダンス広帯域増幅器においても、高周波成分の利得の
設定と出力レベルを別個に調整することができないため
に、調整が煩雑になるという問題があった。
Furthermore, even in a high input impedance wide band amplifier having a means for dividing the output signal voltage, as shown in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 57-33807, the gain setting of the high frequency component and the output level cannot be adjusted separately, which makes the adjustment process complicated.

本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、2個
の回路素子をそれぞれ別個に調整することにより、出力
直流レベルの設定と低周波成分および高周波成分の利得
の設定が独立して簡単にでき、さらに広帯域でドリフト
の少ない優れた広帯域直流増幅器を提供することを目的
とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional art, and aims to provide an excellent wide-band DC amplifier which allows the output DC level and the gains of the low-frequency and high-frequency components to be set independently and easily by adjusting two circuit elements separately, and which has a wide band and little drift.

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、入力端子に交流結
合された第1のソースホロワFETと、一方の入力が上記
入力端子に直接結合された比較増幅器と、上記第1のソ
ースホロワFETの出力と上記比較増幅器の出力とを加算
し、エミッタホロワのベースに加えて出力信号を得、こ
の出力信号を上記比較増幅器の他方の入力に結合する負
帰還回路を備えた広帯域直流増幅器において、入力およ
び出力信号をそれぞれ分圧する手段と、各々の分圧され
た信号をそれぞれペアになった第2のソースホロワFET
を介して上記比較増幅器の入力に結合する手段と、上記
出力信号を分圧する手段に印加される電圧を可変する手
段とを備え、上記出力信号の分圧比を変えることなく出
力直流レベルを調整することを特徴とするものである。
To achieve the above object, the present invention provides a wideband DC amplifier comprising a first source-follower FET AC-coupled to an input terminal, a comparison amplifier having one input directly coupled to the input terminal, and a negative feedback circuit which adds the output of the first source-follower FET and the output of the comparison amplifier and applies the resulting signal to the base of an emitter follower to obtain an output signal, and which couples this output signal to the other input of the comparison amplifier, the wideband DC amplifier comprising a means for voltage-dividing the input and output signals, and a negative feedback circuit which couples each of the voltage-divided signals to a pair of second source-follower FETs.
and means for varying the voltage applied to the means for voltage-dividing the output signal, thereby adjusting the output DC level without changing the voltage-dividing ratio of the output signal.

作 用 したがって、本発明によれば、比較増幅器の入力バラン
スをそこなうことなく、出力直流レベルの設定と低周波
成分および高周波成分の利得の設定が独立した簡単な調
整で可能となり、増幅器出力の直流レベルを容易に変化
させ、ドリフトを減少させ、入力信号が直流的にゼロで
あれば、出力信号の直流レベルもゼロにでき、また低周
波および高周波信号の利得を一致させ、さらに比較増幅
器の入力信号側に分圧器を用いているため、オシロスコ
ープの入力側に付加される比較増幅器の入力浮遊容量が
分圧比に応じて減少し、良好な周波数特性を得ることが
できる。
Therefore, according to the present invention, the output DC level and the gains of the low-frequency and high-frequency components can be set by simple independent adjustments without impairing the input balance of the comparison amplifier, the DC level of the amplifier output can be easily changed, drift can be reduced, if the input signal is zero in DC terms, the DC level of the output signal can also be made zero, the gains of the low-frequency and high-frequency signals can be made equal, and further, since a voltage divider is used on the input signal side of the comparison amplifier, the input stray capacitance of the comparison amplifier added to the input side of the oscilloscope is reduced in accordance with the voltage division ratio, and good frequency characteristics can be obtained.

実施例 以下本発明の一実施例を第1図にもとづいて説明する
と、1は入力端子であり、通常オシロスコープの入力信
号が印加される。3,4は抵抗であり、入力信号の分圧手
段と入力インピーダンスを与える。6はFET、7,8は抵抗
であり、所要のバイアスを与えソースホロワとして動作
する。5はコンデンサであり、FET6へ高周波信号を伝送
させる。9はトランジスタ、10は抵抗であり、FET6の電
流を供給すると同時に低周波の信号を増幅するものであ
る。16はトランジスタ、17は抵抗であり、エミッタホロ
ワを構成し、前段の信号を受け出力を供給するものであ
る。24は出力端子であり、オシロスコープの垂直増幅器
に信号を供給する。18,20,21は抵抗、19は可変抵抗であ
り、出力信号の分圧とその比を変化させ、低周波利得を
高周波利得に一致させるためのものである。22は抵抗、
23は可変抵抗であり、電圧を変化させることにより出力
の直流レベルを変えるためのものである。12,13はFET、
14,15は抵抗であり、各々ソースホロワを構成し入,出
力分圧信号を受け、インピーダンス変換を行うものであ
る。11はオペーアンプ等からなる比較増幅器であり、入
力信号と出力信号の差信号が増幅されてトランジスタ9
のベースを経由して、出力側変動を減少させる動作をす
る。なお、2,25は接地端子である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1. Reference numeral 1 denotes an input terminal, to which an input signal to an oscilloscope is normally applied. Reference numerals 3 and 4 denote resistors, which provide a voltage dividing means for the input signal and an input impedance. Reference numeral 6 denotes an FET, and reference numerals 7 and 8 denote resistors, which provide the required bias and act as a source follower. Reference numeral 5 denotes a capacitor, which transmits a high-frequency signal to FET 6. Reference numeral 9 denotes a transistor, and reference numeral 10 denotes a resistor, which supplies current to FET 6 and amplifies the low-frequency signal at the same time. Reference numeral 16 denotes a transistor, and reference numeral 17 denotes a resistor, which constitutes an emitter follower, receiving the signal from the previous stage and providing an output. Reference numeral 24 denotes an output terminal, which supplies a signal to the vertical amplifier of the oscilloscope. Reference numerals 18, 20, and 21 denote resistors, and reference numeral 19 denotes a variable resistor, which varies the voltage dividing and the ratio of the output signal, thereby matching the low-frequency gain to the high-frequency gain. Reference numeral 22 denotes a resistor,
23 is a variable resistor, which changes the DC level of the output by changing the voltage. 12 and 13 are FETs.
The resistors 14 and 15 are each configured as a source follower, and receive the input and output divided voltage signals to perform impedance conversion. The reference numeral 11 is a comparison amplifier consisting of an operational amplifier or the like, and the difference signal between the input signal and the output signal is amplified and output to the transistor 9.
This reduces the output fluctuations via the base of the .25.25 is a ground terminal.

次に、本発明の一実施例の動作を説明すると、入力端子
1への信号は給合コンデンサ5により直流成分がカット
され、高周波成分がソースホロワFET6とエミッタホロワ
のトランジスタ16で伝送され、端子24に出力として得ら
れる。一方、低周波成分は抵抗3,4により分圧され、ソ
ースホロワのFET12を経由して比較増幅器11の一方の入
力に、また出力信号は分圧器18,19,20,21とソースホロ
ワのFET13を経由して比較増幅器11の他の入力に結合さ
れ、その差信号が増幅され、トランジスタ9を経由して
抵抗8とトランジスタ16に伝送される。
Next, the operation of one embodiment of the present invention will be described. The DC component of the signal applied to input terminal 1 is cut by coupling capacitor 5, and the high-frequency component is transmitted by source-follower FET 6 and emitter-follower transistor 16, and obtained as an output at terminal 24. Meanwhile, the low-frequency component is voltage-divided by resistors 3 and 4 and transmitted via source-follower FET 12 to one input of comparison amplifier 11, and the output signal is coupled to the other input of comparison amplifier 11 via voltage dividers 18, 19, 20, and 21 and source-follower FET 13, and the difference signal is amplified and transmitted via transistor 9 to resistor 8 and transistor 16.

上記のようにこの増幅器は低周波、高周波成分を別々に
増幅し、総合的に安定した広帯域直流増幅を構成してい
る。一般的に信号を印加しない場合、出力電圧が時間経
過、温度変化で最初の設定値からゆっくり変動するのを
ドリフトと称しているが、本発明では増幅器を低周波と
高周波に分け各々の特長を生かし、低周波側では回路の
負帰還作用によりドリフトを抑制し、減少させている。
FET12,13はソースホロワで入力インピーダンスが非常に
高いため、分圧回路3,4の分圧点は接地電位となり、従
ってバイアス分を考慮してFET12のソースは一定の値に
なる。FET13も同様な動作であるため、比較増幅器11の
入力はバランスがとれている状態である。ここで出力端
子24の電圧が各種変動要因により+になれば出力側の抵
抗18,19,20,21とFET13を経由して比較増幅器11が+方向
になる。他方の入力は一定であるため、比較増幅器11の
出力は+になり、トランジスタ9により位相が反転して
FET6とトランジスタ16を経由して出力が設定値にもどる
ように動作する。出力が−になる場合は上記と逆になる
ことはあきらかである。これは入力電圧が一定であれば
出力も一定になるように動作することを意味すると同時
に入力信号に出力が忠実に追従していく為、直流を含む
低周波増幅器としてドリフトの少ない非常に安定したイ
ンピーダンス変換器を提供することが出来るものであ
る。また、出力側の直流レベルを調整したいときは可変
抵抗19又は23を任意に調整しておき、入力側電圧と比較
増幅器11で比較するものである。
As described above, this amplifier amplifies low-frequency and high-frequency components separately, providing a stable, wideband DC amplifier. Generally, when no signal is applied, the output voltage slowly fluctuates from the initial setting due to the passage of time and temperature changes, which is called drift. In this invention, the amplifier is divided into low-frequency and high-frequency components, and the characteristics of each are utilized, suppressing and reducing drift on the low-frequency side through the negative feedback action of the circuit.
Since FETs 12 and 13 are source followers and have very high input impedance, the voltage dividing point of voltage dividing circuits 3 and 4 is at ground potential, and therefore the source of FET 12 is at a constant value, taking into account the bias. FET 13 operates in a similar manner, so the input of comparison amplifier 11 is in a balanced state. If the voltage at output terminal 24 becomes positive due to various fluctuation factors, the comparison amplifier 11 will go in the positive direction via output side resistors 18, 19, 20, and 21 and FET 13. Since the other input is constant, the output of comparison amplifier 11 will be positive, and the phase will be inverted by transistor 9.
It operates so that the output returns to the set value via FET 6 and transistor 16. It is clear that the opposite of the above occurs when the output becomes negative. This means that if the input voltage is constant, the output will also be constant, and at the same time, since the output faithfully follows the input signal, it is possible to provide an extremely stable impedance converter with little drift as a low-frequency amplifier, including DC. Furthermore, when it is desired to adjust the DC level on the output side, the variable resistor 19 or 23 is adjusted as desired, and the input voltage is compared by the comparison amplifier 11.

第2図は周波数特性を示すものであり、aは低周波特
性、bは高周波特性を示し、前述の動作により総合的に
はcに示す特性が得られるものである。
FIG. 2 shows frequency characteristics, with a indicating low frequency characteristics and b indicating high frequency characteristics, and the characteristics shown in c are obtained as a result of the above-mentioned operations.

発明の効果 本発明は上記実施例より明らかなように汎用高周波FE
T、及びペアになったFETと比較増幅器を使用して直流ド
リフトを減少させると同時に可変抵抗を調整することに
より比較増幅器の入力バランスを取るという構成にした
ので、比較増幅器の入力バランスをそこなうことなく、
低周波成分および高周波成分の利得の設定と出力直流レ
ベルの設定とが独立した簡単な調整で可能となり、増幅
器出力の直流レベルを容易に変化させ、ドリフトを減少
させ、入力信号が直流的にゼロであれば出力信号の直流
レベルもゼロにできるという効果を有する。
As is clear from the above examples, the present invention is a general-purpose high-frequency FE.
By using T and a pair of FETs and a comparison amplifier, the DC drift is reduced and at the same time the input balance of the comparison amplifier is balanced by adjusting the variable resistor, so that the input balance of the comparison amplifier is not affected.
The gain setting of the low frequency component and the high frequency component and the output DC level can be set by simple independent adjustment, and the DC level of the amplifier output can be easily changed, drift can be reduced, and if the input signal is DC zero, the DC level of the output signal can also be set to zero.

さらに、比較増幅器の各入力に分圧器を設けることで、
比較増幅器の入力浮遊容量の影響の軽減と、高、低周波
成分の利得の一致で良好な周波数特性を得ることができ
るという効果も有する。
Furthermore, by providing a voltage divider at each input of the comparison amplifier,
This also has the effect of reducing the influence of the input stray capacitance of the comparison amplifier and achieving good frequency characteristics by matching the gains of the high and low frequency components.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawings]

第1図は本発明の一実施例における広帯域直流増幅器の
回路図、第2図はその周波数特性図である。 1……入力端子、6,12,13……FET、9,16……トランジス
タ、11……比較増幅器、19,23……可変抵抗、24……出
力端子。
1 is a circuit diagram of a wide-band DC amplifier according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a frequency characteristic diagram thereof. 1...input terminal, 6, 12, 13...FET, 9, 16...transistor, 11...comparison amplifier, 19, 23...variable resistor, 24...output terminal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 行通 神奈川県横浜市港北区綱島東4丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−80782(JP,A) 特開 昭57−33807(JP,A) 実開 昭55−148208(JP,U) ──────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (72) Inventor: Yukimichi Okamura 4-3-1 Tsunashima Higashi, Kohoku-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Address: Matsushita Communication Industrial Co., Ltd. (56) References: JP 54-80782 (JP, A) JP 57-33807 (JP, A) Utility Model Application Publication No. 148208 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力端子に交流結合された第1のソースホ
ロワFETと、一方の入力が上記入力端子に直接結合され
た比較増幅器と、上記第1のソースホロワFETの出力と
上記比較増幅器の出力とを加算し、エミッタホロワのベ
ースに加えて出力信号を得、この出力信号を上記比較増
幅器の他方の入力に結合する負帰還回路を備えた広帯域
直流増幅器において、入力および出力信号をそれぞれ分
圧する手段と、各々の分圧された信号をそれぞれペアに
なった第2のソースホロワFETを介して上記比較増幅器
の入力に結合する手段と、上記出力信号を分圧する手段
に印加される電圧を可変する手段とを備え、上記出力信
号の分圧比を変えることなく出力直流レベルを調整する
ことを特徴とする広帯域直流増幅器。
[Claim 1] A wideband DC amplifier comprising a first source-follower FET AC-coupled to an input terminal, a comparison amplifier having one input directly coupled to the input terminal, and a negative feedback circuit which adds the output of the first source-follower FET and the output of the comparison amplifier and applies the resulting signal to the base of an emitter follower to obtain an output signal which is then coupled to the other input of the comparison amplifier, characterized in that the wideband DC amplifier further comprises means for voltage-dividing the input and output signals, means for coupling each of the voltage-divided signals to the input of the comparison amplifier via a second source-follower FET paired with the input signal, and means for varying the voltage applied to the means for voltage-dividing the output signal, thereby adjusting the output DC level without changing the voltage division ratio of the output signal.
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