JPH07101826B2 - Differential amplifier circuit - Google Patents
Differential amplifier circuitInfo
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- JPH07101826B2 JPH07101826B2 JP21161788A JP21161788A JPH07101826B2 JP H07101826 B2 JPH07101826 B2 JP H07101826B2 JP 21161788 A JP21161788 A JP 21161788A JP 21161788 A JP21161788 A JP 21161788A JP H07101826 B2 JPH07101826 B2 JP H07101826B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 エミッタ抵抗を含んだ定電流型の差動増幅回路に関し、 同じ電源電圧の下で最大の出力振幅を得ることを目的と
し、 一方のトランジスタがエミッタ側抵抗のみを有し、他方
のトランジスタがコレクタ側負荷抵抗のみを有し、歪の
無い最大出力電圧を該他方のトランジスタのコレクタか
ら取り出すように該他方のトランジスタのベース電位に
対して該一方のトランジスタのベース電位に所定のバイ
アス電圧及び入力信号を与えるように構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] A constant current type differential amplifier circuit including an emitter resistor is provided for the purpose of obtaining a maximum output amplitude under the same power supply voltage. And the other transistor has only a collector-side load resistance, and the base potential of the one transistor with respect to the base potential of the other transistor so that the maximum output voltage without distortion is taken out from the collector of the other transistor. It is configured to apply a predetermined bias voltage and an input signal to the potential.
本発明は、差動増幅回路に関し、特にエミッタ抵抗を含
んだ定電流型の差動増幅回路に関するものである。The present invention relates to a differential amplifier circuit, and more particularly to a constant current type differential amplifier circuit including an emitter resistor.
通常、通信装置等の電源電圧は、装置の構成部分に応じ
て一定値に固定されているので、この一定値の範囲内で
増幅器等の特性を最大限に利用することが必要となる。Normally, the power supply voltage of a communication device or the like is fixed to a constant value depending on the constituent parts of the device, so it is necessary to maximize the characteristics of the amplifier or the like within the range of this constant value.
第4図は従来の差動増幅回路の一例を示したもので、ト
ランジスタQ1とQ2で差動対を構成しており、RE1、RE2は
トランジスタQ1、Q2のベース入力Vb1、Vb2のダイナミッ
クレンジを広げるために設けられたエミッタ抵抗であ
り、Rc2はトランジスタQ2のコレクタから出力を取り出
すための負荷抵抗である。また、トランジスタQ2側のベ
ース電位をVrefに固定してトランジスタQ1側だけ入力信
号Vinを加えて出力はトランジスタQ2側から取り出して
いる。更に、ここではトランジスタQ3、Q4及び抵抗Raで
カレントミラーを構成して、バランスしたトランジスタ
Q1、Q2のエミッタ抵抗及びコレクタ抵抗Rc2がRE1=RE2
=1/2Rc2の関係にあることにより各エミッタ電流IEによ
る2IEの定電流源を実現している。FIG. 4 shows an example of a conventional differential amplifier circuit. The transistors Q1 and Q2 form a differential pair, and R E1 and R E2 are the base inputs V b1 and V b2 of the transistors Q1 and Q2. Is an emitter resistance provided to widen the dynamic range of R c2 , and R c2 is a load resistance for extracting an output from the collector of the transistor Q2. Further, the base potential of the transistor Q2 side is fixed to V ref , the input signal V in is added only to the transistor Q1 side, and the output is taken out from the transistor Q2 side. Further, here, a current mirror is formed by the transistors Q3 and Q4 and the resistor R a to form a balanced transistor.
The emitter resistance and collector resistance R c2 of Q1 and Q2 are R E1 = R E2
= 1 / 2R c2 has realized a 2I E constant current source by each emitter current I E.
第5図は第4図の差動対がリニアに動作できる最大振幅
を入力した時のゲイン1の場合の各部の波形を示した図
で、従来の差動増幅回路としてはこの回路構成が最も電
源電圧を有効に使える、即ち低い電源電圧VEEで大きな
振幅の信号を扱える形式となっていた。FIG. 5 is a diagram showing the waveform of each part in the case of a gain of 1 when the maximum amplitude that allows the differential pair of FIG. 4 to operate linearly is input, and this circuit configuration is the most conventional differential amplifier circuit. The power supply voltage can be effectively used, that is, a signal with a large amplitude can be handled with a low power supply voltage V EE .
このような差動増幅回路においては、第5図の波形図に
示すVc2の振幅Vout-PPを更に大きくするためにはベース
入力Vb1を大きくしなければならないが、このベース入
力Vb1を大きくすると、Vc2は一点鎖線で示すように飽和
してしまう。即ち、第5図に示すVc2が、Vref−GND間に
おいて最大の出力になることが分かる。In such a differential amplifier circuit, the base input V b1 must be increased in order to further increase the amplitude V out-PP of V c2 shown in the waveform diagram of FIG. 5, but this base input V b1 When is increased, V c2 becomes saturated as shown by the chain line. That is, it can be seen that V c2 shown in FIG. 5 has the maximum output between V ref and GND.
そこで、Vrefの値を下げることによりVb2をもっと下方
に下げればよいことになるが、そうするとVe2も下がっ
てしまい、また差動回路のバランス上、Vb1及びVe1も合
わせて下げなくてはならず、結局、Vaが下がることにな
り、ΔV1が小さくなってしまう。Therefore, it is necessary to lower V b2 further by lowering the value of V ref , but then V e2 will also drop, and due to the balance of the differential circuit, it is not necessary to lower V b1 and V e1 together. In the end, V a will decrease and ΔV 1 will decrease.
このΔV1はトランジスタQ3がカレントミラーとして、即
ち電流源として働くためには少なくとも約0.8V必要であ
るから、これ以上小さくすることはできず、従って入力
振幅Vb1はこれ以上大きくできないことになる。This ΔV 1 cannot be made smaller than this because the transistor Q3 needs to be at least about 0.8V in order to function as a current mirror, that is, as a current source, and therefore the input amplitude V b1 cannot be made larger than this. .
従って、本発明はエミッタ抵抗を含んだ定電流型の差動
増幅回路において、同じ電源電圧の下で最大の出力振幅
を得ることを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to obtain the maximum output amplitude under the same power supply voltage in a constant current type differential amplifier circuit including an emitter resistor.
第4図のような差動増幅回路の場合、そのゲインGは次
式のようにエミッタ側抵抗とコレクタ側抵抗との比で殆
ど決まる。In the case of the differential amplifier circuit as shown in FIG. 4, its gain G is almost determined by the ratio of the resistance on the emitter side and the resistance on the collector side as in the following equation.
G=Rc2/(re1+RE1+RE2+re2) (1) ここで、re1とre2はそれぞれトランジスタQ1、Q2の動作
点でのエミッタ抵抗で、通常差動対をバランスさせて使
用していれば同じ値となり、 re1=re2=VT/IE(VT≒26mV) であるが、RE1、RE2>>re1、re2となるRE1、RE2を選択
しておけば、 G≒Rc2/(RE1+RE2) =Rc2/RE(但し、RE=RE1+RE2) (2) となることが分る。G = R c2 / (r e1 + R E1 + R E2 + r e2 ) (1) where r e1 and r e2 are the emitter resistances at the operating points of the transistors Q1 and Q2, and are usually used by balancing the differential pair. If so, the same value will be obtained and r e1 = r e2 = V T / I E (V T ≈26 mV), but R E1 , R E2 >> r e1 , r E2 Select R E1 and R E2 Then, it can be seen that G≈R c2 / (R E1 + R E2 ) = R c2 / R E (where R E = R E1 + R E2 ) (2).
そして、上記の式(2)のようにゲインGを設定しても
カレントミラーに流れる定電流IEは変化しない。Then, even if the gain G is set as in the above equation (2), the constant current I E flowing through the current mirror does not change.
そこで、本発明では、第1図の原理図に示すように、一
方のトランジスタQ1がエミッタ側抵抗REのみを有し、他
方のトランジスタQ2からエミッタ側抵抗を除くとともに
他方のトランジスタQ2がコレクタ側負荷抵抗Rcのみを有
するように構成した。そして、更に、歪の無い最大出力
電圧をトランジスタQ2のコレクタから取り出すようにト
ランジスタQ2のベース電位Vrefに対してトランジスタQ1
のベース電位に所定のバイアス電圧VB及び入力信号Sを
与えるようにしている。Therefore, in the present invention, as shown in the principle diagram of FIG. 1, one transistor Q1 has only the emitter side resistance R E , the other transistor Q2 does not include the emitter side resistance, and the other transistor Q2 has the collector side resistance. It is configured to have only the load resistance R c . Further, the transistor Q1 is connected to the base potential V ref of the transistor Q2 so that the maximum output voltage without distortion is taken out from the collector of the transistor Q2.
A predetermined bias voltage V B and an input signal S are applied to the base potential of the.
従来、RE1とRE2とに分けていたエミッタ抵抗を全てトラ
ンジスタQ1側に回して抵抗REとしたことにより、トラン
ジスタQ2のベース電位は電源電圧VEE側に近づけること
ができるので、トランジスタQ2のコレクタ振幅が大きく
とれることになる。Conventionally, the emitter resistance, which was previously divided into R E1 and R E2 , is turned to the transistor Q1 side to make it a resistor R E , so that the base potential of the transistor Q2 can be made closer to the power supply voltage V EE side, so that the transistor Q2 The collector amplitude of can be made large.
この場合のコレクタ振幅Vc2′をゲインG=1の例で求
めると、第2図の波形図に示すように、 Vout-PP′=(|VEE|−ΔV1−VBE2) (3) となる。ここで、VBE2はトランジスタQ2のベース−エミ
ッタ間電圧である。When the collector amplitude V c2 ′ in this case is obtained in the example of the gain G = 1, as shown in the waveform diagram of FIG. 2, V out-PP ′ = (| V EE │−ΔV 1 −V BE2 ) (3 ). Here, V BE2 is the base-emitter voltage of the transistor Q2.
これに対し、第4図に示したコレクタ振幅Vc2は、 Vout-PP=(|VEE|−ΔV1−VBE2)×2/3 (4) となる。これは、第5図に示すように、ゲイン1の場
合、Vc2の振幅とVb1の振幅とが等しいからである。In contrast, the collector amplitude V c2 shown in Fig. 4, V out-PP = a (| -ΔV 1 -V BE2 | V EE) × 2/3 (4). This is because, as shown in FIG. 5, when the gain is 1, the amplitude of V c2 and the amplitude of V b1 are equal.
式(3)及び(4)から分かることは、Vout-PP′が、V
out-PPの1.5倍の出力振幅を有しているということであ
る。It can be seen from equations (3) and (4) that V out-PP ′ is V
This means that it has an output amplitude 1.5 times that of out-PP .
尚、これはゲインが“1"より大きい場合については、V
inが小さくなるだけであり、Voutについては同じである
から、やはり、一定電源電圧下でより大きな振幅が得ら
れることになる。Note that this is V when the gain is larger than “1”.
Since in is only decreased and V out is the same, again, a larger amplitude can be obtained under a constant power supply voltage.
第3図は、本発明による差動増幅回路の一実施例を示し
たもので、この実施例では、トランジスタQ1のエミッタ
側抵抗RE及びトランジスタQ2のコレクタ側抵抗Rcに2kΩ
の抵抗値を用い、定電流源としてやはりカレントミラー
を構成するトランジスタQ3〜Q5(トランジスタQ4と同じ
エミッタ電流がトランジスタQ3及びQ5の各エミッタに流
れる)を用いている。そして、電源電圧VEE(−5.2V)
の下で、トランジスタQ3〜Q5のそれぞれに1.8mAのエミ
ッタ電流が流れるように図示の抵抗値の抵抗R1〜R3が用
いられている。従って、トランジスタQ1のベース電位V
b1′及びトランジスタQ2のコレクタ電位Vc2′はゲイン
“1"の例として共に1.8V、トランジスタQ1のエミッタ電
位Ve1′は−2.6V、トランジスタQ2のベース電位Vb2′は
−3.6V、抵抗REに接続されたトランジスタQ2のエミッタ
電位は−4.4Vとなる。FIG. 3 shows an embodiment of the differential amplifier circuit according to the present invention. In this embodiment, the emitter side resistance R E of the transistor Q1 and the collector side resistance R c of the transistor Q2 are 2 kΩ.
The transistors Q3 to Q5 (the same emitter current as that of the transistor Q4 flows to the emitters of the transistors Q3 and Q5) which also form a current mirror are used as constant current sources. And the power supply voltage V EE (−5.2V)
Below, resistors R1 to R3 having the illustrated resistance values are used so that an emitter current of 1.8 mA flows through each of the transistors Q3 to Q5. Therefore, the base potential V of the transistor Q1
b1 ′ and the collector potential V c2 ′ of the transistor Q2 are both 1.8 V as an example of gain “1”, the emitter potential V e1 ′ of the transistor Q1 is −2.6 V, the base potential V b2 ′ of the transistor Q2 is −3.6 V, and the resistance is The emitter potential of the transistor Q2 connected to R E becomes −4.4V.
また、入力信号S(Vin)はコンデンサC1を介してトラ
ンジスタQ1に入力され、トランジスタQ2のコレクタから
コンデンサC2を介して出力信号Voutが発生されるが、ト
ランジスタQ1のベース電位Vb1′とトランジスタQ2のベ
ース電位Vb2′との間には第1図に示したバイアス電圧V
Bに対応する1.8Vの電圧が印加されていることになる。
更に、トランジスタQ3のコレクタ−エミッタ間には0.8V
の必要電圧(ΔV1)が印加されている。The input signal S (V in) is inputted to the transistor Q1 through the capacitor C1, the output signal V out from the collector via a capacitor C2 of the transistor Q2 is generated, the base potential V b1 of the transistor Q1 'and The bias voltage V shown in FIG. 1 is applied between the base potential V b2 ′ of the transistor Q2.
The voltage of 1.8V corresponding to B is applied.
Furthermore, 0.8V is applied between the collector and emitter of transistor Q3.
The required voltage (ΔV 1 ) is applied.
従って、上記の式(3)及び(4)に、VEE=−5.2V、V
BE2=−0.8V、ΔV1=−0.8Vをそれぞれ代入して計算す
ると、 Vout-PP′=3.6V Vout-PP=2.4V となる。Therefore, in the above equations (3) and (4), V EE = −5.2V, V
BE2 = -0.8 V, is calculated by substituting each [Delta] V 1 = -0.8 V, the V out-PP '= 3.6VV out -PP = 2.4V.
このように、ゲイン1の場合には、従来回路では2.4Vま
でしか扱えなかったものが、本発明では3.6Vの信号まで
リニアに取り扱えることが分かる。As described above, in the case of the gain 1, it can be understood that the conventional circuit can handle only 2.4V, but the present invention can linearly handle a signal of 3.6V.
また、ゲインが1でない場合も同様にしてより一層大き
な出力振幅が得られることになる。Further, even when the gain is not 1, a larger output amplitude can be obtained in the same manner.
以上説明したように、本発明に係る差動増幅回路によれ
ば、出力を取り出す側のトランジスタのエミッタ抵抗を
除去し、両トランジスタのベース電位に所定のバイアス
電圧を与えて歪の無い最大振幅の出力電圧を発生するよ
うに構成したので、同じ電源電圧でもより振幅が大きい
信号を得ることができ、特にバッファ増幅器等に有効な
回路となる。As described above, according to the differential amplifier circuit of the present invention, the emitter resistance of the transistor on the output take-out side is removed, and a predetermined bias voltage is applied to the base potentials of both transistors to obtain the maximum amplitude without distortion. Since the output voltage is generated, a signal having a larger amplitude can be obtained even with the same power supply voltage, and the circuit is particularly effective for a buffer amplifier or the like.
第1図は、本発明に係る差動増幅回路の原理を説明する
ための回路図、 第2図は、本発明の動作波形図、 第3図は、本発明の差動増幅回路の一実施例を示す回路
図、 第4図は、従来の差動増幅回路を示す回路図、 第5図は、従来例の動作波形図、である。 第1図において、 Q1、Q2…トランジスタ、RE…エミッタ側抵抗、Rc…コレ
クタ側抵抗、VB…バイアス電圧、Vref…トランジスタQ2
のベース電位。 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the principle of a differential amplifier circuit according to the present invention, FIG. 2 is an operation waveform diagram of the present invention, and FIG. 3 is an implementation of a differential amplifier circuit of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example, a circuit diagram showing a conventional differential amplifier circuit, and FIG. 5 is an operation waveform diagram of a conventional example. In FIG. 1, Q1, Q2 ... Transistors, R E ... Emitter side resistance, R c ... Collector side resistance, V B ... Bias voltage, V ref ... Transistor Q2
Base potential of. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (1)
回路において、 一方のトランジスタ(Q1)がエミッタ側抵抗(RE)のみ
を有し、他方のトランジスタ(Q2)がコレクタ側負荷抵
抗(Rc)のみを有し、歪の無い最大出力電圧を該他方の
トランジスタ(Q2)のコレクタから取り出すように該他
方のトランジスタ(Q2)のベース電位(Vref)に対して
該一方のトランジスタ(Q1)のベース電位に所定のバイ
アス電圧(VB)及び入力信号(S)を与えたことを特徴
とする差動増幅回路。1. A constant current type differential amplifier circuit including an emitter resistor, wherein one transistor (Q1) has only an emitter side resistor (R E ) and the other transistor (Q2) is a collector side load resistor. (R c ), the one transistor with respect to the base potential (V ref ) of the other transistor (Q2) so that the maximum output voltage without distortion is taken out from the collector of the other transistor (Q2). A differential amplifier circuit characterized in that a predetermined bias voltage (V B ) and an input signal (S) are applied to the base potential of (Q1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21161788A JPH07101826B2 (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Differential amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21161788A JPH07101826B2 (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Differential amplifier circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0260310A JPH0260310A (en) | 1990-02-28 |
| JPH07101826B2 true JPH07101826B2 (en) | 1995-11-01 |
Family
ID=16608727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21161788A Expired - Lifetime JPH07101826B2 (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Differential amplifier circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07101826B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4955094B2 (en) * | 2009-11-02 | 2012-06-20 | 原田工業株式会社 | Patch antenna |
-
1988
- 1988-08-26 JP JP21161788A patent/JPH07101826B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0260310A (en) | 1990-02-28 |
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