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JP2003110380A - 大出力電流増幅器 - Google Patents

大出力電流増幅器

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Publication number
JP2003110380A
JP2003110380A JP2002184518A JP2002184518A JP2003110380A JP 2003110380 A JP2003110380 A JP 2003110380A JP 2002184518 A JP2002184518 A JP 2002184518A JP 2002184518 A JP2002184518 A JP 2002184518A JP 2003110380 A JP2003110380 A JP 2003110380A
Authority
JP
Japan
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amplifier
vin
terminals
transistors
impedance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002184518A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan Mulder
ジャン、マルダー
Hugo Veenstra
フーゴ、ベーエンストラ
Giuseppe Grillo
ギウゼッペ、グリロ
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.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
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 Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JP2003110380A publication Critical patent/JP2003110380A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/02Recording, reproducing, or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/34DC amplifiers in which all stages are DC-coupled
    • H03F3/343DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only
    • H03F3/3432DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only with bipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • 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
    • H03F3/4508Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
    • GPHYSICS
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    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B2005/0002Special dispositions or recording techniques
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    • G11B2005/001Controlling recording characteristics of record carriers or transducing characteristics of transducers by means not being part of their structure
    • G11B2005/0013Controlling recording characteristics of record carriers or transducing characteristics of transducers by means not being part of their structure of transducers, e.g. linearisation, equalisation
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2203/00Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45352Indexing scheme relating to differential amplifiers the AAC comprising a combination of a plurality of transistors, e.g. Darlington coupled transistors

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

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】二つの出力端子間に接続された負荷インピーダ
ンスRLに、該増幅器の二つの入力端子に印加される入
力信号(Vin,−Vin)に対応する出力電流Iou
tを伝達する増幅器において、通常最大出力電流を2倍
にすると消費電力も増加する。 【解決手段】負荷インピーダンスRLと等しい値を持つ
縮退インピーダンスReqを帰還抵抗とした4つのトラ
ンジスタ(T1,T2,T3,T4)からなる縮退した
差動対を用い、この差動対の上段の対(T3、T4)に
は入力信号(Vin,−Vin)と逆相の制御信号(−
Vin/2,Vin/2)を印加する。 【効果】増幅器の出力電流Ioutを、電力消費量を増
加することなく二倍にできる。この増幅器の主な用途は
ハードディスクの書き込みヘッドの制御である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、増幅器の二つの出力端子間に接
続された負荷インピーダンスに、該増幅器の二つの入力
端子に印加された入力信号を表示する出力電流を伝達す
ることを意図した増幅器に関する。
【0002】かかる増幅器は、数多くの用途に用いら
れ、特にデータ記憶装置の書き込みヘッドを制御するた
めの入力信号の増幅を実現するために用いられる。この
型の装置においては、データは、入力信号の交流成分に
存在するパルス形態で書き込みヘッドに送られる。入力
信号が受ける増幅により、この信号に大電力が与えられ
且つ書き込みヘッドをより効率的に制御できるようにな
る。
【0003】かかる増幅を実現できる簡単な構成は、負
荷インピーダンスより縮退され(degenerated)且つ二
つの同一電流源によりバイアスされた差動対からなる。
通常の差動対の実施の形態においては、出力電流の最大
値は、各電流源により得られた電流の値に等しい。
【0004】他の解決法は、例えばグレー氏(Gra
y)及びメイジャー氏(Meijer)よる“アナログ
集積回路の解析及び設計(Analysis and Design of Ana
log Integrated Circuits)”と命名された著書の38
0から426頁に記載のAB級構成を使用する増幅器の
最大出力電流を増加させることであり、しかしながらか
かる構成は、例えばその中でNPNとPNP型のような
異なる導電型を持つトランジスタが必要であり、後者は
製造するのに高価であり、このようにして得られた増幅
器は、前述の通常の差動対のものより複雑な構成とな
り、且つよりコストが高価になる。
【0005】本発明の目的は、AB級の構成のものより
低コストの増幅器により、通常の差動対のものより大き
な出力電流を得ることにある。
【0006】事実本発明によれば、導入段における増幅
器は、増幅器のそれぞれの入力端子と出力端子を形成す
る基準端子とバイアス端子を備える第1と第2のトラン
ジスタと、該出力端子に接続され、且つ前記増幅器の負
荷インピーダンスに等しい公称値を有する縮退インピー
ダンスにより縮退された差動対を形成する転送端子を有
する第3と第4のトランジスタと、を具備し、前記差動
対は、前記入力信号と逆相の制御信号により制御される
ことを特徴とする。
【0007】以下の記載においては、本発明による増幅
器の構成は、通常の差動対のものに比較して電力消費は
等しいが、出力電流の最大値を二倍にできることを開示
している。それに関連して、第1、第2、第3、第4の
トランジスタは、すべて同じ導電型のものであり、本発
明による増幅器は通常の差動対のものと比較して顕著に
製造コストを増加するようなことはない。
【0008】前述したように、本発明はデータ記憶装置
の書き込みヘッドの効果的な制御を提供できる。また本
発明は、磁気データ媒体の面に磁界を発生するための書
き込みヘッドの制御回路にかかり、該制御回路は、前述
した増幅器を具備し、その増幅器の出力は接続装置を介
して書き込みヘッドに接続され、その縮退インピーダン
スは接続装置の入力インピーダンスに等しい公称値を有
する。
【0009】かかる実施の形態において、本発明は更
に、データ記憶装置にかかり、該データ記憶装置は、デ
ータが局部磁界の形態で記憶される面を有する媒体と、
該面と同一平面で移動できる書き込みヘッドと、前述の
前記書き込みヘッドの制御回路と、を具備することを特
徴としている。
【0010】本発明のこれら並びに他の観点は、以下記
載の実施の形態に関してそれのみに限定されない実施例
で明瞭であり且つ明確にされる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1を参照すると、増幅器の二つ
の出力端子間に接続された負荷インピーダンスRLに、
増幅器の二つの入力端子に印加される入力信号(Vi
n,−Vin)を表示する出力電流Ioutを伝達する
ことを意図する増幅器の回路結線図が示されており、該
増幅器は、増幅器のそれぞれの入力端子と出力端子を形
成する基準端子とバイアス端子を備える第1と第2のト
ランジスタとT1とT2と、該出力端子に接続され、且
つ前記増幅器の負荷インピーダンスに等しい公称値を備
える縮退インピーダンスReqにより縮退された差動対
を形成する転送端子を有する第3と第4のトランジスタ
T3とT4と、を具備し、前記差動対(T3とT4)
は、前記入力信号(Vin,−Vin)と逆相の制御信
号(−Vin/2,Vin/2)により制御されること
を特徴とする。
【0012】第3と第4のトランジスタT3とT4によ
り形成された差動対は、前記トランジスタの転送端子に
接続された二つの電流源ICCによりバイアスされる。
ここで記載された実施の形態においては、第1と第2と
第3及びと第4のトランジスタT1、T2、T3とT4
のトランジスタは、すべてバイポーラ技術で実現でき、
バイアス端子、転送端子、且つ基準端子を形成するベー
ス、コレクタ且つエミッタをそれぞれ有している。他の
実施の形態によれば、それらをMOS型トランジスタに
置換することは完全に容易であり、該MOSトランジス
タのゲート、ドレイン且つソースはそれぞれバイアス端
子、転送端子且つ基準端子を構成している。
【0013】本発明による増幅器に含まれるトランジス
タはすべてが同じ型であり、同様な製造方法により同時
に製造できる。反対の導電型、即ち本例ではPNPトラ
ンジスタの実現は、製造工程に追加の工程を必要とし、
PNPトランジスタは全般的に、増幅器のすべての素子
を含む集積回路の基板に接地層を設けることが必要であ
る垂直形態で実現され、追加される埋め込み層の実現に
は、NPNトランジスタのみを含む回路の製造コストに
比べ可成りのコスト高になる。
【0014】通常の差動対によって形成された増幅器に
おいては、第3と第4のトランジスタはなく、電流源I
CCは、第1と第2のトランジスタT1、T2のエミッ
タに直接接続される。かかる増幅器は2Vin.ICC
に等しい電力を受け、且つ出力電流Ioutは、各電流
源により供給される電流ICCの値で制限され、このこ
とは、第1と第2のトランジスタT1とT2により形成
された対の全体的な不均衡の状態のため、単一の電流源
は、負荷インピーダンスRLを介して引き出される出力
電流Ioutを、他の電流源と代替される入力信号(V
in,−Vin)の符号の関数とさせられるからであ
る。
【0015】本発明による増幅器においては、各第3ま
たは第4のトランジスタT3またはT4は、制御信号
(−Vin/2,Vin/2)の符号の関数として、第
3及び第4のトランジスタT3及びT4により形成され
た対が全体的に不均衡の場合、二つの電流源ICCによ
り同時に供給された合成電流を流す導体に交互になり、
次いで電流Ioutは、第1と第2のトランジスタの導
通を制御する入力信号(Vin,−Vin)の符号の関
数として正または負となる。入力信号と制御信号(Vi
n,−Vin)と(−Vin/2,Vin/2)は逆相
である事実は、出力電流Ioutが、第3及び第4のト
ランジスタT3及びT4のいずれか一つを介して接地す
るように直接偏移しないことを回避できる。
【0016】このように本発明による増幅器による電力
消費が、2.Vin.ICCに常に等しいにもかかわら
ず負荷インピーダンスRLは、その最大値が2.ICC
に等しい出力電流Ioutにより貫通される。本発明に
よる増幅器が負荷インピーダンスRLに供給できる最大
出力電流Ioutは、等しい電力消費で、通常の差動対
が造出しうるものより二倍大きく、かかる増加は増幅器
の全エネルギ消費を増加することなく得られる。
【0017】ここで記載した実施の形態においては、安
定性のため、制御信号(−Vin/2,Vin/2)
は、入力信号(Vin,−Vin)より二倍小さい。こ
のことは次のことを確実にする。その値が負荷インピー
ダンスRLとほぼ等しい縮退インピーダンスReqを介
して流れる電流は、換言すればVin/Req=Vin
/RL=ICC最大となり、第3及び第4のトランジス
タT3及びT4のいずれかに流れる電流は、2.ICC
に等しく、それ故に負荷インピーダンスRLを介して流
れる出力電流Ioutは、少なくとも2.Vin/Re
q=2.Vin/RL=2.ICCになる。
【0018】図2を参照すると、磁気データ媒体の面に
磁界を発生することを意図した書き込みヘッドMRHの
制御回路の結線図が示されており、制御回路は、その出
力端子が接続装置CONを介して書き込みヘッドMRH
に接続されている前述の増幅器を具備している。
【0019】この制御回路に含まれる増幅器は、前述の
記載による第1、第2、第3及び第4のトランジスタT
1、T2、T3及びT4を備えている。
【0020】接続装置CONは、全般的に書き込みヘッ
ドMRHと結合される零ではない固有抵抗を示す導線を
備え、縮退インピーダンスに対し増幅器の負荷インピー
ダンスを形成する接続装置CONの端子から見たインピ
ーダンスは、公称値に等しい。
【0021】前述したように、増幅器が書き込みヘッド
MRHに伝達できる電流の最大値を二倍にでき、これに
より、制御回路のコスト価格を顕著に高めることなく前
記ヘッドの制御をより効果的にできる。
【0022】この実施の形態によれば、制御回路に含ま
れる増幅器は、第1及び第4のトランジスタT1及びT
4のバイアス端子間に、他方、追加のトランジスタT1
2とT22を介して残りの第2と第3のトランジスタT
2とT3のバイアス端子間に配置された第1と第2の分
圧ブリッジR/2Rを有し、追加のトランジスタT12
とT22は、第1と第2のトランジスタT1とT2の動
作を妨害しない分圧ブリッジR/2Rの動作を確実にす
る。これらの分圧ブリッジR/2Rは、簡単な方法で、
制御信号に基づき動作条件と安定性を実現でき、該制御
信号は、第3と第4のトランジスタT3とT4によって
形成された差動対を制御し、入力信号(Vin,−Vi
n)と逆相で、振幅が後者より二倍低い。
【0023】図3を参照すると、データ記憶装置は、モ
ータTMにより回転され、且つデータが局部磁界の形態
に記憶される面を有する例えば磁気ディスクのような媒
体HDと、該面に対し同一面の移動ができ、且つ書き込
みヘツドMRHの支持アームMAとの回転移動をプリン
トするためのモータCMによって移動される書き込みヘ
ツドMRHと、を具備している。
【0024】本発明によって得られる出力電流の大きな
振幅のため、書き込みヘッドMRHを制御するため、装
置に前述した制御回路を備えることは有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の増幅器を記載した回路
図である。
【図2】本発明の一実施の形態の制御回路を部分的に記
載した回路図である。
【図3】本発明を有利に実施したデータ記憶装置を記載
した概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン、マルダー オランダ国3992、エックスエム、フーテ ン、ホーエンデルホエブ、62 (72)発明者 フーゴ、ベーエンストラ オランダ国5656、アーアー、アインドーフ ェン、プロフ.ホルストラーン、6 (72)発明者 ギウゼッペ、グリロ オランダ国5656、アーアー、アインドーフ ェン、プロフ.ホルストラーン、6 Fターム(参考) 5D030 AA04 BA01 5J066 AA01 AA12 AA42 CA33 FA20 HA02 HA25 KA02 KA05 MA21 ND01 ND25 PD02 SA10 5J091 AA01 AA12 AA42 CA33 FA20 HA02 HA25 KA02 KA05 MA21 SA10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】増幅器の二つの出力端子間に接続された負
    荷インピーダンスに、増幅器の二つの入力端子に印加さ
    れる入力信号を表示する出力電流を伝達することを意図
    する増幅器であって、該増幅器は、 増幅器のそれぞれの入力端子と出力端子を形成する基準
    端子とバイアス端子を備える第1と第2のトランジスタ
    と、 該出力端子に接続され、且つ前記増幅器の負荷インピー
    ダンスに等しい公称値を備える縮退インピーダンスによ
    り縮退された差動対を形成する転送端子を有する第3と
    第4のトランジスタと、を具備し、前記差動対は、前記
    入力信号と逆相の制御信号により制御されることを特徴
    とする増幅器。
  2. 【請求項2】前記制御信号は、前記入力信号の二倍低い
    振幅を有するように配置されたことを特徴とする請求項
    1に記載の増幅器。
  3. 【請求項3】前記第1と第4のトランジスタのそれぞれ
    のバイアス端子間に、他方残りの第2と第3のトランジ
    スタのバイアス端子間に配置された第1と第2の分圧ブ
    リッジを備えることを特徴とする請求項2に記載の増幅
    器。
  4. 【請求項4】磁気データ媒体の面に磁界を発生すること
    を意図した書き込みヘッドを制御するための回路であっ
    て、該制御回路は、請求項1に記載の増幅器を含み、そ
    の出力端子は接続装置を介して前記書き込みヘッドに接
    続され、且つその縮退インピーダンスは該接続装置の入
    力インピーダンスに等しい公称値を備えることを特徴と
    する制御回路。
  5. 【請求項5】その上にデータが局部磁界の形態で記憶さ
    れる面を持つ媒体と、 前記面と同一面で移動できる書き込みヘッドと、 請求項4に記載の前記書き込みヘッド用の制御回路と、
    を具備することを特徴とするデータ記憶装置。
JP2002184518A 2001-06-26 2002-06-25 大出力電流増幅器 Withdrawn JP2003110380A (ja)

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FR0108417 2001-06-26

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US20030007271A1 (en) 2003-01-09
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