JP3090467B2 - 利得補償形差動増幅器 - Google Patents
利得補償形差動増幅器Info
- Publication number
- JP3090467B2 JP3090467B2 JP02505710A JP50571090A JP3090467B2 JP 3090467 B2 JP3090467 B2 JP 3090467B2 JP 02505710 A JP02505710 A JP 02505710A JP 50571090 A JP50571090 A JP 50571090A JP 3090467 B2 JP3090467 B2 JP 3090467B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- differential amplifier
- current
- gain
- transistor
- emitter
- 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 - Lifetime
Links
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 241000284466 Antarctothoa delta Species 0.000 description 1
- 241001517310 Eria Species 0.000 description 1
- OFHCOWSQAMBJIW-AVJTYSNKSA-N alfacalcidol Chemical compound C1(/[C@@H]2CC[C@@H]([C@]2(CCC1)C)[C@H](C)CCCC(C)C)=C\C=C1\C[C@@H](O)C[C@H](O)C1=C OFHCOWSQAMBJIW-AVJTYSNKSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45479—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of common mode signal rejection
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/302—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45508—Indexing scheme relating to differential amplifiers the CSC comprising a voltage generating circuit as bias circuit for the CSC
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は差動増幅器に関し、特に利得補償形差動増幅
器に関する。
器に関する。
背景技術 差動増幅器は２つの入力信号間の電圧差を増幅するた
めに使用される非常に良く知られた回路構成である。理
想的には、出力は個々の信号電圧から完全に独立し、そ
してそれらの差のみに依存する。差動増幅器は、弱信
号、特に同相ノイズで汚染されるかも知れない弱信号が
増幅されるべき用途で広く使用されている。それらは演
算増幅器で普遍的に使用され、そしてDC増幅器の設計に
おいて非常に重要である。図１において、古典的なバイ
ポーラトランジスタの作動増幅器10、すなわち単一端出
力を有する“ロングテイルペアー”のための略式回路図
が示されている。
めに使用される非常に良く知られた回路構成である。理
想的には、出力は個々の信号電圧から完全に独立し、そ
してそれらの差のみに依存する。差動増幅器は、弱信
号、特に同相ノイズで汚染されるかも知れない弱信号が
増幅されるべき用途で広く使用されている。それらは演
算増幅器で普遍的に使用され、そしてDC増幅器の設計に
おいて非常に重要である。図１において、古典的なバイ
ポーラトランジスタの作動増幅器10、すなわち単一端出
力を有する“ロングテイルペアー”のための略式回路図
が示されている。
作動増幅器の差動利得Ｇとその温度安定性dG/dTはそ
の設計と使用において非常に重要なパラメータである。
図１の回路の差動の作動利得Ｇは、（整合していると仮
定されている）トランジスタ12と14の有限電流利得（ベ
ータ）と有限のエミッタ及びベースの抵抗を考慮に入れ
て、以下の等式で与えられる。
の設計と使用において非常に重要なパラメータである。
図１の回路の差動の作動利得Ｇは、（整合していると仮
定されている）トランジスタ12と14の有限電流利得（ベ
ータ）と有限のエミッタ及びベースの抵抗を考慮に入れ
て、以下の等式で与えられる。
Ｇ＝Rc/2（ｒ＋re） ここでRcはコレクタ負荷抵抗器13の抵抗であり、reは
トランジスタ14と12の各々に関する固有の“電子的”エ
ミッタ抵抗kT/qI、ここでｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度、ｑは電荷、そしてＩは導線18内のテイル電流の
半分であり、そしてｒは全オームエミッタ抵抗であり、
ｒ＝ｒee′＋ｒbb′／（ベータ）、ｒee′はエミッタ抵
抗、ｒbb′はベース抵抗、そして（ベータ）は各トラン
ジスタの電流利得である。
トランジスタ14と12の各々に関する固有の“電子的”エ
ミッタ抵抗kT/qI、ここでｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度、ｑは電荷、そしてＩは導線18内のテイル電流の
半分であり、そしてｒは全オームエミッタ抵抗であり、
ｒ＝ｒee′＋ｒbb′／（ベータ）、ｒee′はエミッタ抵
抗、ｒbb′はベース抵抗、そして（ベータ）は各トラン
ジスタの電流利得である。
多くの温度依存因子は前述の等式内に現われる。明ら
かに固有のエミッタ抵抗は温度関数であり、そしてその
量の完全な安定化にはテイル電流が絶対温度（PTAT）と
比例することが必要である。ベース抵抗は非常に温度依
存的である。オームエミッタ抵抗も又、より小さい程度
に温度依存的である。更に、これらの抵抗値は非常に幾
何学的形状に敏感で、Rcやベータと供に製造プロセスに
おいてウエハー毎（そしてロット毎）で変動する。
かに固有のエミッタ抵抗は温度関数であり、そしてその
量の完全な安定化にはテイル電流が絶対温度（PTAT）と
比例することが必要である。ベース抵抗は非常に温度依
存的である。オームエミッタ抵抗も又、より小さい程度
に温度依存的である。更に、これらの抵抗値は非常に幾
何学的形状に敏感で、Rcやベータと供に製造プロセスに
おいてウエハー毎（そしてロット毎）で変動する。
故に、利得に関して改善された温度安定性を有する差
動増幅器を提供することが本発明の目的である。
動増幅器を提供することが本発明の目的である。
ロット毎の温度安定性や利得不確定性が製造プロセス
において最小となる差動増幅器を提供することが本発明
のさらなる目的である。
において最小となる差動増幅器を提供することが本発明
のさらなる目的である。
発明の要約 本発明の前述の目的や他の目的は、図４で示されるよ
うにコントロール電圧発生装置により提供されたコント
ロール電圧に応答する電流ソースを有する差動増幅器で
達成される。コントロール電圧発生装置はPTATであり、
そして固有エミッタ抵抗や差動増幅器トランジスタの有
限ベータに機能的に関連づけられる（即ち、比例する）
成分を包含する。電流の後者の成分はトランジスタの幾
何学的形状の関数である。コントロール電圧発生装置の
好適実施例では差動増幅器内のこれらのトランジスタに
関連した幾何学素子を使用している△VBEセルであるの
で、ロット毎の変動を自動的に補償する。
うにコントロール電圧発生装置により提供されたコント
ロール電圧に応答する電流ソースを有する差動増幅器で
達成される。コントロール電圧発生装置はPTATであり、
そして固有エミッタ抵抗や差動増幅器トランジスタの有
限ベータに機能的に関連づけられる（即ち、比例する）
成分を包含する。電流の後者の成分はトランジスタの幾
何学的形状の関数である。コントロール電圧発生装置の
好適実施例では差動増幅器内のこれらのトランジスタに
関連した幾何学素子を使用している△VBEセルであるの
で、ロット毎の変動を自動的に補償する。
本発明は、ここで同番号は同構成要素を識別するため
に使用されている添付の図面との関連で読まれる次の詳
細な説明により更に理解されよう。
に使用されている添付の図面との関連で読まれる次の詳
細な説明により更に理解されよう。
図面の簡単な説明 図において、 図１は従来技術による基本的な差動増幅器の回路略図
である； 図２は温度安定化利得を達成するために差動増幅器と
供に使用するための、本発明によるテイル電流発生装置
の簡略回路図である； 図３は本発明による利得補償差動増幅器の詳細回路図
である：そして 図４はこのような回路の一般形を示す本発明によるテ
イル電流発生装置の簡略回路図である。
である； 図２は温度安定化利得を達成するために差動増幅器と
供に使用するための、本発明によるテイル電流発生装置
の簡略回路図である； 図３は本発明による利得補償差動増幅器の詳細回路図
である：そして 図４はこのような回路の一般形を示す本発明によるテ
イル電流発生装置の簡略回路図である。
発明を実施するための最良の形態 図１の回路において、（ベータトランジスタを無限
に、そしてベース及びエミッタ抵抗を無視できるものと
仮定すると）理想なに小信号差動電圧利得はRc/2reであ
る。故に、実利得は因子1/（１＋r/re）だけ理想利得と
異なる。ｒ＝２、５オーム、そしてre＝26オームなどの
典型的な値を使用すると、ｒ＜＜reの仮定のための小信
号エラーは約10パーセントとなる。reはテイル電流（ta
il current）の関数であるので、式は、利得を理想化値
に戻す値にテイル電流を設定するために引き出すことが
出来る。この式は ここでＧは所望の利得で、VTは熱電圧、kT/qである。も
しｒが既知ならば、それは適当な因子によってテイル電
流を上昇させるのは簡単なこととなろう。しかしなが
ら、このオーム抵抗は測定するのが容易でなく、いずれ
の場合においても、それはある製造ロットから次のロッ
トへとかなり変動する。それゆえに、自己補償する設計
が必要とされる。
に、そしてベース及びエミッタ抵抗を無視できるものと
仮定すると）理想なに小信号差動電圧利得はRc/2reであ
る。故に、実利得は因子1/（１＋r/re）だけ理想利得と
異なる。ｒ＝２、５オーム、そしてre＝26オームなどの
典型的な値を使用すると、ｒ＜＜reの仮定のための小信
号エラーは約10パーセントとなる。reはテイル電流（ta
il current）の関数であるので、式は、利得を理想化値
に戻す値にテイル電流を設定するために引き出すことが
出来る。この式は ここでＧは所望の利得で、VTは熱電圧、kT/qである。も
しｒが既知ならば、それは適当な因子によってテイル電
流を上昇させるのは簡単なこととなろう。しかしなが
ら、このオーム抵抗は測定するのが容易でなく、いずれ
の場合においても、それはある製造ロットから次のロッ
トへとかなり変動する。それゆえに、自己補償する設計
が必要とされる。
利得安定、温度補償ロングテイルペアー（gain−stab
le,temperature−compenstated long−tail pair）の設
計で最初に考慮すべきことは、固有エミッタ抵抗を一定
にするためにテイル電流がPTATであるという必要条件で
ある。この目的のために好適実施例では図２の△VBEセ
ル20を使用して、テイル電流2Iを発生するための電流ソ
ース22をバイアスする。
le,temperature−compenstated long−tail pair）の設
計で最初に考慮すべきことは、固有エミッタ抵抗を一定
にするためにテイル電流がPTATであるという必要条件で
ある。この目的のために好適実施例では図２の△VBEセ
ル20を使用して、テイル電流2Iを発生するための電流ソ
ース22をバイアスする。
この発明は、正しい設計で、コントロール電圧発生装
置が電流ソース（即ち、トランジスタ24とエミッタ抵抗
26）を、キード成分がテイル電流に加わるポイントにま
でバイアスし、そして素子の幾何学的形状に関連するオ
ーム抵抗を追跡するためにいかに使用されるかを示す。
好適実施例において、△VBEセルを使用するとこれが可
能となる。PTATであるテイル電流を発生するための方法
としての△VBEセルの動作は従来技術として良く文書化
されているが、装置の幾何学的形状に関連する抵抗を追
跡する成分を有するテイル電流を発生することに関して
は従来技術では説明されていない。
置が電流ソース（即ち、トランジスタ24とエミッタ抵抗
26）を、キード成分がテイル電流に加わるポイントにま
でバイアスし、そして素子の幾何学的形状に関連するオ
ーム抵抗を追跡するためにいかに使用されるかを示す。
好適実施例において、△VBEセルを使用するとこれが可
能となる。PTATであるテイル電流を発生するための方法
としての△VBEセルの動作は従来技術として良く文書化
されているが、装置の幾何学的形状に関連する抵抗を追
跡する成分を有するテイル電流を発生することに関して
は従来技術では説明されていない。
電流ソースは、負供給（又は接地、もし単一側供給が
使用されるならば、）に接続された抵抗Reのエミッタ抵
抗器26を有する共通エミッタNPNトランジスタ24から構
成される。△VBEセル20はトランジスタ28と32のペア
ー、第一エミッタ抵抗器34、そして第二エミッタ抵抗器
36により形成される。トランジスタ32は単位エーリアエ
ミッタを有し、トランジスタ20はＡ単位（unit）のエミ
ッタエーリアを有し、そしてトランジスタ24はＭ単位の
エミッタエーリアを有する。トランジスタ28と32は適切
なベース電圧を強要する高利得フィードバック回路38に
より等しい電流密度にまで駆動される。差動増幅器が理
想的増幅器であると仮定すると、テイル電流の半分は以
下の公式により与えられる。
使用されるならば、）に接続された抵抗Reのエミッタ抵
抗器26を有する共通エミッタNPNトランジスタ24から構
成される。△VBEセル20はトランジスタ28と32のペア
ー、第一エミッタ抵抗器34、そして第二エミッタ抵抗器
36により形成される。トランジスタ32は単位エーリアエ
ミッタを有し、トランジスタ20はＡ単位（unit）のエミ
ッタエーリアを有し、そしてトランジスタ24はＭ単位の
エミッタエーリアを有する。トランジスタ28と32は適切
なベース電圧を強要する高利得フィードバック回路38に
より等しい電流密度にまで駆動される。差動増幅器が理
想的増幅器であると仮定すると、テイル電流の半分は以
下の公式により与えられる。
もしオームエミッタ抵抗が包含され、しかも小さなト
ランジスタ、すなわちトランジスタ32がエミッタ抵抗ｒ
を有し、そして大きな素子、すなわちトランジスタ28が
エミッタ抵抗r/Aを有すると仮定するならば、Ｉに関す
る等式は以下のようになる。
ランジスタ、すなわちトランジスタ32がエミッタ抵抗ｒ
を有し、そして大きな素子、すなわちトランジスタ28が
エミッタ抵抗r/Aを有すると仮定するならば、Ｉに関す
る等式は以下のようになる。
等式の分母は等式18のものと同じ形式を有することが
容易に解り；代数的操作がその等式を生むことがさらに
理解されよう。
容易に解り；代数的操作がその等式を生むことがさらに
理解されよう。
エーリア比率ＡはVBE要件に適するように選択されて
も良いが、通常１よりも大きく無いので、項（１−1/
A）はそれほどＡに依存的でない。ｒは等式の両辺に表
れるので、消去される。移行すると、第一のコントロー
ルは比率Rg/Rc内にあることを示す。
も良いが、通常１よりも大きく無いので、項（１−1/
A）はそれほどＡに依存的でない。ｒは等式の両辺に表
れるので、消去される。移行すると、第一のコントロー
ルは比率Rg/Rc内にあることを示す。
それで、理論的に、一度Ｇ、Ａ、そしてRcが選択され
ると、Rgは選択可能となり、補償を達成する。
ると、Rgは選択可能となり、補償を達成する。
ロングテイルペアートランジスタ（long−tail pair
transistor）の内部抵抗の多くはベース内のＲbb′で起
こり;Ree′は通常それほど重要ではない。Ｒbb′は、
（エミック回路内のＲbb′／ベータとして表れ、そして
しばしば電子reに匹敵するので）ロングテイルペアーの
利得上へのその影響のために厄介なだけではなく、ノイ
ズを誘引するからである。Ｒbb′は又帯域巾に衝撃を有
し;Rbb′が高くなると、増幅器帯域巾はより低くなる。
故に、Ｒbb′の最小化が望まれる。Ｒbb′を最小にする
ためには、トランジスタの幾何学的形状は狭いエミッタ
ストライブとそのエミッタエッジに出来るだけ密接して
間隔が設けられたベースコンタクトを有していることで
ある。そのようなトランジスタのＲbb′の公称値は、例
えば約57オームであっても良い。但し、Ｒbb′はより大
きな許容値に従うものとして良い。例えば、公称57オー
ムを生成するはずの設計が80オームに匹敵するＲbb′を
生成することもある。もしロングテイルペアーが公称10
デシベルの利得を有し、そしてトランジスタが65の最小
ベータを有するように設計されるならば、無視出来る程
度のＲee′でさえ、実利得は、設計利得からなり逸脱し
た9.54デシベル程度になるかも知れない。トリミングは
この利得を所望の値に戻すことが出来るが、Ｒbb′が非
常に温度依存的である時の特定温度においてのみ可能で
ある。それ故に、温度と共に追跡するようなもっと厳密
な方法でベース欠陥エラーを補償することが望まれる。
transistor）の内部抵抗の多くはベース内のＲbb′で起
こり;Ree′は通常それほど重要ではない。Ｒbb′は、
（エミック回路内のＲbb′／ベータとして表れ、そして
しばしば電子reに匹敵するので）ロングテイルペアーの
利得上へのその影響のために厄介なだけではなく、ノイ
ズを誘引するからである。Ｒbb′は又帯域巾に衝撃を有
し;Rbb′が高くなると、増幅器帯域巾はより低くなる。
故に、Ｒbb′の最小化が望まれる。Ｒbb′を最小にする
ためには、トランジスタの幾何学的形状は狭いエミッタ
ストライブとそのエミッタエッジに出来るだけ密接して
間隔が設けられたベースコンタクトを有していることで
ある。そのようなトランジスタのＲbb′の公称値は、例
えば約57オームであっても良い。但し、Ｒbb′はより大
きな許容値に従うものとして良い。例えば、公称57オー
ムを生成するはずの設計が80オームに匹敵するＲbb′を
生成することもある。もしロングテイルペアーが公称10
デシベルの利得を有し、そしてトランジスタが65の最小
ベータを有するように設計されるならば、無視出来る程
度のＲee′でさえ、実利得は、設計利得からなり逸脱し
た9.54デシベル程度になるかも知れない。トリミングは
この利得を所望の値に戻すことが出来るが、Ｒbb′が非
常に温度依存的である時の特定温度においてのみ可能で
ある。それ故に、温度と共に追跡するようなもっと厳密
な方法でベース欠陥エラーを補償することが望まれる。
△VBEセルを使用すると、これを可能にする。従来技
術として、PTATであるテイル電流を発生する方法として
の△VBEセルの動作は良く文書化されている。しかしな
がら、この発明は、正しい設計で、この△VBEセルが電
流ソース（即ち、トランジスタ24とエミッタ抵抗器26）
を、キード成分がタイル電流に加わるポイントまでバイ
アスし、素子の幾何学的形状に関連するオーム抵抗を追
跡するためにいかに使用されるかを示す。
術として、PTATであるテイル電流を発生する方法として
の△VBEセルの動作は良く文書化されている。しかしな
がら、この発明は、正しい設計で、この△VBEセルが電
流ソース（即ち、トランジスタ24とエミッタ抵抗器26）
を、キード成分がタイル電流に加わるポイントまでバイ
アスし、素子の幾何学的形状に関連するオーム抵抗を追
跡するためにいかに使用されるかを示す。
上記の図２での論議において、とりわけ、連続エミッ
タ抵抗器がロングテイルペアー内に使用されず、そして
固有エミッタ抵抗器のみが考慮されなければならないと
仮定して、幾分単純化された分析が使われた。本発明
は、直列エミッタ抵抗器が（トランジスタの電子エミッ
タ抵抗に比べて）小さい、又は使用されない時に、無
論、そのような抵抗器の使用は珍しいことではないが、
最大の実用性を有する。その分析は多数の他のソースの
エラー考慮することにも失敗した。もっと厳しく、更に
一般化された回路モデルが、明白に示された全エミッタ
関連オーム抵抗と供に、本発明による完全抵抗補正、利
得補償形差動増幅器を表す図３に示されている。
タ抵抗器がロングテイルペアー内に使用されず、そして
固有エミッタ抵抗器のみが考慮されなければならないと
仮定して、幾分単純化された分析が使われた。本発明
は、直列エミッタ抵抗器が（トランジスタの電子エミッ
タ抵抗に比べて）小さい、又は使用されない時に、無
論、そのような抵抗器の使用は珍しいことではないが、
最大の実用性を有する。その分析は多数の他のソースの
エラー考慮することにも失敗した。もっと厳しく、更に
一般化された回路モデルが、明白に示された全エミッタ
関連オーム抵抗と供に、本発明による完全抵抗補正、利
得補償形差動増幅器を表す図３に示されている。
トランジスタ32は固有エミッタ抵抗ｒと（抵抗NRT）
の直列エミッタ抵抗器52とで、単位エーリアエミッタ幾
何学的形状を有すると仮定される。他の△VBEトランジ
スタ28はＡ単位のエミッタエーリア、固有抵抗r/A、直
列抵抗器54（抵抗NRT/Aの）、そして34（抵抗Rgの）を
有する。トランジスタ28と32は異なるコレクタ電流では
あるが、同電流密度で動作する。ロングテイルペアート
ランジスタ12と14はＮ単位エミッタエーリア、固有エミ
ッタ抵抗r/M、そして、普遍化のための、抵抗RTの直列
エミッタ抵抗器56と58を有する。電流ソーストランジス
タ24はＭ単位のエミッタエーリア、固有抵抗r/N、そし
て抵抗Re/Mの直列抵抗器26を有する。差動増幅器トラン
ジスタ12と14の各々の静止コレクタ電流は関連の温度範
囲上で、一定値Ｉとなるはずである。示されているよう
に、これはトランジスタ24のベースへのバイアスライン
60上に適切なバイアス電圧を確立することにより提供さ
れる。
の直列エミッタ抵抗器52とで、単位エーリアエミッタ幾
何学的形状を有すると仮定される。他の△VBEトランジ
スタ28はＡ単位のエミッタエーリア、固有抵抗r/A、直
列抵抗器54（抵抗NRT/Aの）、そして34（抵抗Rgの）を
有する。トランジスタ28と32は異なるコレクタ電流では
あるが、同電流密度で動作する。ロングテイルペアート
ランジスタ12と14はＮ単位エミッタエーリア、固有エミ
ッタ抵抗r/M、そして、普遍化のための、抵抗RTの直列
エミッタ抵抗器56と58を有する。電流ソーストランジス
タ24はＭ単位のエミッタエーリア、固有抵抗r/N、そし
て抵抗Re/Mの直列抵抗器26を有する。差動増幅器トラン
ジスタ12と14の各々の静止コレクタ電流は関連の温度範
囲上で、一定値Ｉとなるはずである。示されているよう
に、これはトランジスタ24のベースへのバイアスライン
60上に適切なバイアス電圧を確立することにより提供さ
れる。
ロングテイルペアーの相互コンダクタンス、故にその
利得は、実際にコレクタ電流の関数であって、テイル電
流のものではない。それで、コレクタ電流を所望の値に
セットして、有限βを補償するためにテイル電流が増加
されなければならない。従って、トランジスタ24のコレ
クタ電流でもある、テイル電流Itail（即ち、図１と図
２に示されるようにItail＝2I）は2I（１＋1/ベータ）
でなければならない。更に、電流ソーストランジスタ24
のエミッタ電流IE24とロングテイルペアーのテイル電流
Itail間に差がある。典型的に100ppm/℃の関連温度ドリ
フトで、これらの各β補償要因は約１パーセントの利得
エラーになる。この合計エラーを正しく補償するため
に、バイアスライン60に適用された電圧はエミッタ抵抗
器26と固有エミッタ抵抗r/Mの直列結合上に、トランジ
スタ24内のエミッタ電流IE24をテイル電流の（１＋1/ベ
ータ）倍に、或は合計エレクタ電流2Iの一時近似（１＋
2/ベータ）倍にするのに十分な電圧を生成しなければな
らない。追加的に、ロングテイルペアーは各入力のエミ
ッタホロワー（emitter follower）（図示されない）に
より駆動されるかも知れない（通常されている）。エミ
ッタホロワーの差動出力は典型的に、同様の補償が提供
されるかも知れないもう一つの“ワンアルファ”エラー
を導き；そのような状況においては、エミッタ電流IE24
は二次項が無視できるので、2I（１＋3/ベータ）となる
はずである。
利得は、実際にコレクタ電流の関数であって、テイル電
流のものではない。それで、コレクタ電流を所望の値に
セットして、有限βを補償するためにテイル電流が増加
されなければならない。従って、トランジスタ24のコレ
クタ電流でもある、テイル電流Itail（即ち、図１と図
２に示されるようにItail＝2I）は2I（１＋1/ベータ）
でなければならない。更に、電流ソーストランジスタ24
のエミッタ電流IE24とロングテイルペアーのテイル電流
Itail間に差がある。典型的に100ppm/℃の関連温度ドリ
フトで、これらの各β補償要因は約１パーセントの利得
エラーになる。この合計エラーを正しく補償するため
に、バイアスライン60に適用された電圧はエミッタ抵抗
器26と固有エミッタ抵抗r/Mの直列結合上に、トランジ
スタ24内のエミッタ電流IE24をテイル電流の（１＋1/ベ
ータ）倍に、或は合計エレクタ電流2Iの一時近似（１＋
2/ベータ）倍にするのに十分な電圧を生成しなければな
らない。追加的に、ロングテイルペアーは各入力のエミ
ッタホロワー（emitter follower）（図示されない）に
より駆動されるかも知れない（通常されている）。エミ
ッタホロワーの差動出力は典型的に、同様の補償が提供
されるかも知れないもう一つの“ワンアルファ”エラー
を導き；そのような状況においては、エミッタ電流IE24
は二次項が無視できるので、2I（１＋3/ベータ）となる
はずである。
トランジスタ28、32のコレクタとトランジスタ24のベ
ース間の高利得フィードバック回路38は抵抗SReを通じ
てトランジスタ32を駆動する、ここでＳはシステム内の
ベータ依存を排除するように選択された因子である。
ース間の高利得フィードバック回路38は抵抗SReを通じ
てトランジスタ32を駆動する、ここでＳはシステム内の
ベータ依存を排除するように選択された因子である。
△VBEセルの動作は詳しく文書化されている。それはP
TATを生成する駆動電圧Vbiasをライン60上に提供する。
種々のトランジスタは適正に整合された電流利得を有し
ていると仮定すると、テイル電流は両方PTATであり、差
動増幅器内のトランジスタや電流ソースの固有エミッタ
抵抗の（特にベータ）特性を明かにするように調整（即
ち、適正レベルにセット）される。
TATを生成する駆動電圧Vbiasをライン60上に提供する。
種々のトランジスタは適正に整合された電流利得を有し
ていると仮定すると、テイル電流は両方PTATであり、差
動増幅器内のトランジスタや電流ソースの固有エミッタ
抵抗の（特にベータ）特性を明かにするように調整（即
ち、適正レベルにセット）される。
このように、発明的概念や本発明の形態を説明するこ
とにより、種々の修正、変更、そして改善が当業者には
容易となろう。そのような修正、変更、そして改善は、
前述の詳細な説明は実例でのみ提供され、それに限定す
るものではないので、明白には検討されないが、暗示さ
れることが意図される。本発明は以下の請求の範囲やそ
れに相当するものによってのみ限定される。
とにより、種々の修正、変更、そして改善が当業者には
容易となろう。そのような修正、変更、そして改善は、
前述の詳細な説明は実例でのみ提供され、それに限定す
るものではないので、明白には検討されないが、暗示さ
れることが意図される。本発明は以下の請求の範囲やそ
れに相当するものによってのみ限定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03F 3/45 H03F 1/30
Claims (6)
- 【請求項１】テイル電流Itailで動作するトランジスタ
差動増幅器（12、14）と、コントロール電圧（60）に応
答して該コントロール電圧の関数として前記テイル電流
を発生する電流ソース（22）とを有する利得補償形差動
増幅器回路において、 固有エミッタ抵抗による利得減少を償うように前記電流
ソースの該固有エミッタ抵抗（r/M）に関数的に関連付
けされ、また絶対温度（PTAT）に比例的に変動する該コ
ントロール電圧としての電圧を発生するコントロール電
圧発生装置から構成されることを特徴とする利得補償形
差動増幅回路。 - 【請求項２】前記コントロール電圧発生装置が、△VBE
セルから構成されることを特徴とする請求項１に記載の
利得補償形差動増幅回路。 - 【請求項３】前記コントロール電圧発生装置が、電流ソ
ース（22）への流れを生じさせるコントロール電圧とし
ての電圧と、前記差動増幅器トランジスタ（12、14）お
よび前記電流ソースのトランジスタ（24）の幾何学的形
状及び電流利得（ベータ）に関連したオーム抵抗（RT,R
e/M）の関数である値を有するテイル電流を発生する請
求項１または２に記載の利得補償形差動増幅回路。 - 【請求項４】前記電流ソース（22）が、コレクタが前記
差動増幅器（12、14）のトランジスタのエミッタ電流を
受けるように接続された共通エミッタトランジスタ（2
4）と、前記差動増幅器トランジスタ（12、14）の電流
利得（ベータ）の関数である電流を該共通エミッタトラ
ンジスタのコレクタに発生させるコントロール電圧を該
共通エミッタトランジスタ（24）のベースに供給する△
VBEセルを含む該コントロール電圧発生装置と、を含む
請求項１、２または３のいずれかに記載の利得補償形差
動増幅回路。 - 【請求項５】前記コントロール電圧が、前記共通エミッ
タトランジスタ（24）のエミッタに電流2I（１＋2/ベー
タ）と、2I（１＋1/ベータ）のテイル電流を清生し、こ
こで、ベータは前記差動増幅器トランジスタ（12、14）
の電流利得であり、Ｉは各々の前記差動増幅器トランジ
スタの零入力コレクタ電流であることを特徴とする請求
項４に記載の利得補償形差動増幅回路。 - 【請求項６】前記電流ソース（22）が更に、前記共通エ
ミッタトランジスタ（24）のエミッタと基準電圧との間
に結合されたエミッタ抵抗（26）を備え、 前記差動増幅器トランジスタ（12、14）が有限固有エミ
ッタ抵抗（ｒ）を有し、前記コントロール電圧が前記共
通エミッタトランジスタ（24）のエミッタ抵抗（r/M）
と前記差動増幅器トランジスタ（12、14）の電流利得
（ベータ）の関数であることを特徴とする請求項４に記
載の利得補償形差動増幅回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/328,946 US4929909A (en) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | Differential amplifier with gain compensation |
| US328,946 | 1989-03-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04506287A JPH04506287A (ja) | 1992-10-29 |
| JP3090467B2 true JP3090467B2 (ja) | 2000-09-18 |
Family
ID=23283159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02505710A Expired - Lifetime JP3090467B2 (ja) | 1989-03-27 | 1990-03-23 | 利得補償形差動増幅器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4929909A (ja) |
| EP (1) | EP0465575B1 (ja) |
| JP (1) | JP3090467B2 (ja) |
| DE (1) | DE69009752T2 (ja) |
| WO (1) | WO1990011644A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5345185A (en) * | 1992-04-14 | 1994-09-06 | Analog Devices, Inc. | Logarithmic amplifier gain stage |
| US5677561A (en) * | 1995-12-29 | 1997-10-14 | Maxim Integrated Products, Inc. | Temperature compensated logarithmic detector |
| US5912589A (en) * | 1997-06-26 | 1999-06-15 | Lucent Technologies | Arrangement for stabilizing the gain bandwidth product |
| JPH1197954A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-09 | Canon Inc | 増幅回路 |
| US6424221B1 (en) | 2000-06-19 | 2002-07-23 | Advanced Micro Devices, Inc. | Programmable gain amplifier for use in data network |
| US6323732B1 (en) | 2000-07-18 | 2001-11-27 | Ericsson Inc. | Differential amplifiers having β compensation biasing circuits therein |
| US6529077B1 (en) | 2001-08-22 | 2003-03-04 | Institute Of Microelectronics | Gain compensation circuit for CMOS amplifiers |
| US6642788B1 (en) * | 2001-11-05 | 2003-11-04 | Xilinx, Inc. | Differential cascode amplifier |
| US7659707B2 (en) * | 2007-05-14 | 2010-02-09 | Hittite Microwave Corporation | RF detector with crest factor measurement |
| DE102008057629B4 (de) * | 2008-11-10 | 2021-09-09 | Robert Bosch Gmbh | Hochfrequenzdifferenzverstärker und Transceiverschaltung |
| US8605521B2 (en) | 2011-05-12 | 2013-12-10 | Micron Technology, Inc. | Sense amplifiers, memories, and apparatuses and methods for sensing a data state of a memory cell |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4238738A (en) * | 1977-06-15 | 1980-12-09 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Temperature-compensated amplifier circuit |
| DE2850826A1 (de) * | 1978-11-23 | 1980-06-04 | Siemens Ag | Referenzspannungsquelle, insbesondere fuer verstaerkerschaltungen |
| US4242693A (en) * | 1978-12-26 | 1980-12-30 | Fairchild Camera & Instrument Corporation | Compensation of VBE non-linearities over temperature by using high base sheet resistivity devices |
| DE3049187A1 (de) * | 1980-01-08 | 1981-09-10 | Honeywell Inc., Minneapolis, Minn. | Verstaerker |
| US4323854A (en) * | 1980-01-30 | 1982-04-06 | Control Data Corporation | Temperature compensated current source |
| EP0064126A3 (en) * | 1981-04-27 | 1983-01-26 | International Business Machines Corporation | A differential amplifier |
| DE3329665A1 (de) * | 1983-08-17 | 1985-03-07 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Schaltungsanordnung zur verstaerkung elektrischer signale |
| JPS61224607A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-06 | Toshiba Corp | 自動利得制御用検波回路 |
| US4724397A (en) * | 1986-06-30 | 1988-02-09 | Motorola, Inc. | Trimmable differential amplifier having a zero temperature coefficient offset voltage and method |
-
1989
- 1989-03-27 US US07/328,946 patent/US4929909A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-03-23 JP JP02505710A patent/JP3090467B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-23 DE DE69009752T patent/DE69009752T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-23 WO PCT/US1990/001596 patent/WO1990011644A1/en active IP Right Grant
- 1990-03-23 EP EP90905991A patent/EP0465575B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69009752T2 (de) | 1995-01-12 |
| WO1990011644A1 (en) | 1990-10-04 |
| DE69009752D1 (de) | 1994-07-14 |
| JPH04506287A (ja) | 1992-10-29 |
| EP0465575B1 (en) | 1994-06-08 |
| US4929909A (en) | 1990-05-29 |
| EP0465575A1 (en) | 1992-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5677646A (en) | Differential pair amplifier with improved linearity in low-voltage applications | |
| US4990803A (en) | Logarithmic amplifier | |
| US4350904A (en) | Current source with modified temperature coefficient | |
| US6373330B1 (en) | Bandgap circuit | |
| JP3282039B2 (ja) | 自動利得制御回路に指数関数段を接続する回路，自動利得制御回路及び温度補償回路 | |
| JPH0570326B2 (ja) | ||
| JP3090467B2 (ja) | 利得補償形差動増幅器 | |
| US6765431B1 (en) | Low noise bandgap references | |
| US7395308B1 (en) | Grounded emitter logarithmic circuit | |
| US4322688A (en) | Cascode feed-forward amplifier | |
| US4454433A (en) | Multiplier circuit | |
| US3419810A (en) | Temperature compensated amplifier with amplitude discrimination | |
| US3480872A (en) | Direct-coupled differential input amplifier | |
| JP2625552B2 (ja) | フィルタ回路 | |
| GB2140637A (en) | Voltage bias source | |
| JPH0160922B2 (ja) | ||
| US3427560A (en) | Direct current amplifier | |
| AU706460B2 (en) | Wafer-stage temperature compensation for IC components | |
| JPH05235661A (ja) | 定電流源回路 | |
| JPS62173807A (ja) | 定電流源バイアス回路 | |
| JPS6139880A (ja) | 直流モ−タの速度制御装置 | |
| JP3294355B2 (ja) | 電流源回路 | |
| JPS6333390B2 (ja) | ||
| JPH0624298B2 (ja) | 電流増幅回路 | |
| JP2507081B2 (ja) | 光集積回路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080721 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090721 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100721 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100721 Year of fee payment: 10 |