JP4838685B2 - 差動増幅回路 - Google Patents
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Description
以下、同図を参照しつつ、この従来回路について説明する。
この差動増幅回路は、演算増幅器A1による前段増幅部101Aと、pnp型の第10乃至第12のトランジスタTr10〜Tr12を用いたカレントミラー回路によるアイドルベース電流キャンセル部102Aと、pnp型の第1のトランジスタTr1によるプリドライバ部103Aと、npn型の第2及び第3のトランジスタTr2,Tr3並びにpnp型の第4及び第5のトランジスタTr4,Tr5によるカレントミラー回路を用いたアイドル電流設定供給部105Aと、pnp型の第6のトランジスタTr6とnpn型の第7のトランジスタTr7によるプッシュプル出力段106Aとに大別されて構成されたものとなっている。
そして、アイドリング時、すなわち、2つの差動入力端子IN+,IN−の信号に差が無い場合に、第1のトランジスタTr1のベース電流がアイドルベース電流キャンセル部102Aによって第10のトランジスタTr10のベース電流と相殺されるようになっている。
また、プッシュプル出力段106Aのアイドリング時におけるアイドリング電流は、アイドル電流設定供給部105Aによって決定され、供給されるようになっている。
また、第6及び第7のトランジスタTr6,Tr7のアイドリング電流は、それぞれ下記する式1、式2で与えられる。
なお、この種の差動増幅回路としては、例えば、特許文献1などに開示されたものがある。
すなわち、従来回路においては、出力段の電流能力を増すためにベース電流を安易に増やすことができないという問題があった。
入力信号に対して差動増幅を行い、2つの出力端子間に差動出力が得られるよう構成された前段増幅部を有し、当該前段増幅器の出力を電圧・電流変換してバイポーラトランジスタを用いてなるプッシュプル出力段を駆動するプリドライバ部を有すると共に、前記プリドライバ部を構成するトランジスタのアイドリング時のベース電流を相殺するアイドルベース電流キャンセル部を有してなる差動増幅回路であって、
前記プッシュプル出力段を構成するローサイド側のバイポーラトランジスタにシンク電流が流れる際に、当該ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに、前記アイドルベース電流キャンセル部の余剰電流を流入可能に構成されてなるものである。
かかる構成において、プッシュプル出力段を構成するローサイド側のバイポーラトランジスタにシンク電流が流れる際に、前記アイドルベース電流キャンセル部の余剰電流を、当該ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに流入せしめる補充電流供給部を設けた構成とすると好適である。
加えて、前記プッシュプル出力段に、アイドリング電流を供給するアイドル電流設定供給部が設けられた構成とするとより好適である。
また、プリドライバ部は、pnp型トランジスタを用いてなり、そのエミッタには第1の定電流源が接続されると共に、当該エミッタは、前記プッシュプル出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタの内、ハイサイド側のバイポーラトランジスタのべースに接続される一方、ベースが前段増幅部の一方の出力端子に接続されてなり、
前記アイドルベース電流キャンセル部は、2つのpnp型トランジスタにより構成された第1のカレントミラー回路と、当該第1のカレントミラー回路におけるベース電流補償用のpnp型トランジスタとを有し、前記第1のカレントミラー回路を構成する2つのpnp型トランジスタのベースには、アイドルベース電流キャンセル部用定電流源が接続されると共に、前記ベース電流補償用のpnp型トランジスタのエミッタが接続される一方、当該ベース電流補償用のpnp型トランジスタのベースは、前記カレントミラー回路を構成する一方のpnp型トランジスタのコレクタに接続され、前記第1のカレントミラー回路を構成する他方のpnp型トランジスタのコレクタは、前記プリドライバ部を構成するpnp型トランジスタのベースが接続される前段増幅部の一方の出力端子に接続され、前記ベース電流補償用のpnp型トランジスタのベースが接続される前記第1のカレントミラー回路を構成する一方のpnp型トランジスタのコレクタは、前段増幅部の他方の出力端子に接続され、
前記補充電流供給部は、2つのnpn型トランジスタにより構成された第2のカレントミラー回路を有し、当該第2のカレントミラー回路を構成する2つのnpn型トランジスタの内、ベースとコレクタが相互に接続された一方のnpn型トランジスタのコレクタに前記プリドライバ部を構成するpnp型トランジスタのコレクタが接続される一方、当該第2のカレントミラー回路を構成する他方のnpn型トランジスタのコレクタに前記ベース電流補償用のpnp型トランジスタのコレクタが接続されると共に、前記プッシュプル出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタの内、ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続されてなるものとするとより好適である。
更に、アイドル電流設定供給部は、2つのnpn型トランジスタからなる第3のカレントミラー回路と、2つのpnp型トランジスタからなる第4のカレントミラー回路とを有し、前記第3のカレントミラー回路を構成するベースとコレクタが接続された一方のnpn型トランジスタは、コレクタに第2の定電流源が接続される一方、エミッタは、ダイオードを介してグランドに接続され、前記第3のカレントミラー回路を構成する他方のnpn型トランジスタは、そのコレクタに第3の定電流源が接続されると共に、プッシュプル出力段のハイサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続される一方、エミッタは、プッシュプル出力段のローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続されると共に、グランドとの間に、第4の定電流源が接続され、
前記第4のカレントミラー回路を構成するベースとコレクタが接続された一方のpnp型トランジスタは、コレクタに第5の定電流源が接続される一方、エミッタは、ダイオードを介して電源電圧が印加可能とされ、前記第4のカレントミラー回路を構成する他方のpnp型トランジスタは、そのコレクタにプッシュプル出力段のローサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続される一方、エミッタは、前記プッシュプル出力段のハイサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続されてなるものとすると更に好適である。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における差動増幅回路の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
かかるアイドルベース電流キャンセル部102は、pnp型の第10〜第12のトランジスタ10〜12を主たる構成要素として構成されたものとなっており、第11及び第12のトランジスタ11,12により、基本的ないわゆるカレントミラー回路(第1のカレントミラー回路)が構成され、第10のトランジスタ10によって、第12のトランジスタ12のベース電流の補償がなされるように構成されたものとなっている。
そして、第10のトランジスタ10のコレクタは、後述する補充電流供給部104を構成するnpn型の第8のトランジスタ(図1においては「Tr8」と表記)8のコレクタに接続されたものとなっている。
かかるプリドライバ部103における第1のトランジスタ1は、エミッタに第1の定電流源21が接続されている一方、コレクタは、次述する補充電流供給部104を構成するnpn型の第9のトランジスタ(図1においては「Tr9」と表記)9のコレクタに接続されたものとなっている。
そして、第8のトランジスタ8のエミッタは、第3の抵抗器(図1においては「R3」と表記)33を介して、第9のトランジスタ9のエミッタは、第4の抵抗器(図1においては「R4」と表記)を34を介して、共にグランドに接続されている。
さらに、第8のトランジスタ8のコレクタは、後述するプッシュプル出力段106の第7のトランジスタ7のベースに接続されている。
第2及び第3のトランジスタ2,3は、相互にベースが接続されると共に、その接続点と第2のトランジスタ2のコレクタとが接続されており、第2のトランジスタ2は、いわゆるダイオード接続されたものとなっている。
そして、第2のトランジスタ2のコレクタには、定電流I2を出力する第2の
定電流源22が接続される一方、第3のトランジスタ3のコレクタには、定電流I3を出力する第3の定電流源23が接続されると共に、第1のトランジスタ1のコレクタ及び第6のトランジスタ(図1においては「Tr6」と表記)6のベースが接続されている。
第4及び第5のトランジスタ4,5は、相互にベースが接続されると共に、その接続点と第5のトランジスタ5のコレクタとが接続されており、第5のトランジスタ5は、いわゆるダイオード接続されたものとなっている。
そして、第4のトランジスタ4のエミッタは、第6のトランジスタ6のベースに接続される一方、第5のトランジスタ5のエミッタは、第2のダイオード17のカソードに接続されており、この第2のダイオード17のアノードには、電源電圧V+が印加されるようになっている。
また、第6のトランジスタ6のエミッタには、電源電圧V+が印加されるようになっており、第6のトランジスタ6は、ハイサイド側のトランジスタとされる一方、第7のトランジスタ7のエミッタは、グランドに接続されており、第7のトランジスタ7は、ローサイド側のトランジスタとなっている。
そして、第6のトランジスタ6のベースは、既に述べたように、プリドライバ部103及びアイドル電流設定供給部105に接続される一方、第7のトランジスタ7は、補充電流供給部104及びアイドル電流設定供給部に接続されたものとなっている。
まず、本発明の実施の形態における差動増幅回路においては、通常時、すなわち、第7のトランジスタ7にシンク電流が流入していない状態において、第7のトランジスタ7のベース電流IBTr7は、下記する式4によって表される。
したがって、上述の第7のトランジスタ7のベース電流を表す式4は、下記する式5に書き換えられることとなる。
図2には、かかる通常時における主要部の電流の流れを実線矢印で示した回路図が示されている。
その結果、第6の定電流源26の出力電流I6は、第7のトランジスタ7のベースに流れ込み、第7のトランジスタ7の電流駆動能力を向上させることとなる。なお、図3には、かかるシンク電流発生時における主要部の電流の流れを実線矢印で示した回路図が示されている。
またさらに、本発明の実施の形態における差動増幅回路は、前段増幅部101を構成する演算増幅器15の出力信号に応じて、アイドルベース電流キャンセル部102の出力電流である(|IE10|−|IC8|)を変化させることにより、第7のトランジスタ7のベース電流を可変させ、出力電流能力を増大させるようにしたものということができる。なお、ここで、IE10は、第10のトランジスタ10のエミッタ電流であり、IC8は、第8のトランジスタ8のコレクタ電流である。
同図において、横軸は、負荷電流を示し、縦軸はシンク電流の流れ込む側(ローサイド側)のトランジスタ、すなわち、換言すれば、上述の実施の形態においては、第7のトランジスタ7における最大出力電圧を示す。
そして、図4の特性は、電源電圧V+=5V、差動入力端子41aにおける入力電圧VIN+=(V+)/2+1=3.5V、差動入力端子41bにおける入力電圧VIN−=(V+)/2−1=2.5V、雰囲気温度Ta=25℃の条件の下でのものである。
102…アイドルベース電流キャンセル部
103…プリドライバ部
104…補充電流供給部
105…アイドル電流設定供給部
106…プッシュプル出力段
Claims (5)
- 入力信号に対して差動増幅を行い、2つの出力端子間に差動出力が得られるよう構成された前段増幅部を有し、当該前段増幅器の出力を電圧・電流変換してバイポーラトランジスタを用いてなるプッシュプル出力段を駆動するプリドライバ部を有すると共に、前記プリドライバ部を構成するトランジスタのアイドリング時のベース電流を相殺するアイドルベース電流キャンセル部を有してなる差動増幅回路であって、
前記プッシュプル出力段を構成するローサイド側のバイポーラトランジスタにシンク電流が流れる際に、当該ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに、前記アイドルベース電流キャンセル部の余剰電流を流入可能に構成されてなることを特徴とする差動増幅回路。 - 前記プッシュプル出力段を構成するローサイド側のバイポーラトランジスタにシンク電流が流れる際に、前記アイドルベース電流キャンセル部の余剰電流を、当該ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに流入せしめる補充電流供給部を設けられてなることを特徴とする請求項1記載の差動増幅回路。
- 前記プッシュプル出力段に、アイドリング電流を供給するアイドル電流設定供給部が設けられてなることを特徴とする請求項2記載の差動増幅回路。
- 前記プリドライバ部は、pnp型トランジスタを用いてなり、そのエミッタには第1の定電流源が接続されると共に、当該エミッタは、前記プッシュプル出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタの内、ハイサイド側のバイポーラトランジスタのべースに接続される一方、ベースが前段増幅部の一方の出力端子に接続されてなり、
前記アイドルベース電流キャンセル部は、2つのpnp型トランジスタにより構成された第1のカレントミラー回路と、当該第1のカレントミラー回路におけるベース電流補償用のpnp型トランジスタとを有し、前記第1のカレントミラー回路を構成する2つのpnp型トランジスタのベースには、アイドルベース電流キャンセル部用定電流源が接続されると共に、前記ベース電流補償用のpnp型トランジスタのエミッタが接続される一方、当該ベース電流補償用のpnp型トランジスタのベースは、前記カレントミラー回路を構成する一方のpnp型トランジスタのコレクタに接続され、前記第1のカレントミラー回路を構成する他方のpnp型トランジスタのコレクタは、前記プリドライバ部を構成するpnp型トランジスタのベースが接続される前段増幅部の一方の出力端子に接続され、前記ベース電流補償用のpnp型トランジスタのベースが接続される前記第1のカレントミラー回路を構成する一方のpnp型トランジスタのコレクタは、前段増幅部の他方の出力端子に接続され、
前記補充電流供給部は、2つのnpn型トランジスタにより構成された第2のカレントミラー回路を有し、当該第2のカレントミラー回路を構成する2つのnpn型トランジスタの内、ベースとコレクタが相互に接続された一方のnpn型トランジスタのコレクタに前記プリドライバ部を構成するpnp型トランジスタのコレクタが接続される一方、当該第2のカレントミラー回路を構成する他方のnpn型トランジスタのコレクタに前記ベース電流補償用のpnp型トランジスタのコレクタが接続されると共に、前記プッシュプル出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタの内、ローサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続されてなることを特徴とする請求項2又は請求項3いずれかに記載の差動増幅回路。 - 前記アイドリング時におけるプッシュプル出力段に、アイドリング電流を供給するアイドル電流設定供給部が設けられ、
当該アイドル電流設定供給部は、2つのnpn型トランジスタからなる第3のカレントミラー回路と、2つのpnp型トランジスタからなる第4のカレントミラー回路とを有し、前記第3のカレントミラー回路を構成するベースとコレクタが接続された一方のnpn型トランジスタは、コレクタに第2の定電流源が接続される一方、エミッタは、ダイオードを介してグランドに接続され、前記第3のカレントミラー回路を構成する他方のnpn型トランジスタは、そのコレクタに第3の定電流源が接続されると共に、プッシュプル出力段のハイサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続される一方、エミッタは、プッシュプル出力段のローサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続されると共に、グランドとの間に、第4の定電流源が接続され、
前記第4のカレントミラー回路を構成するベースとコレクタが接続された一方のpnp型トランジスタは、コレクタに第5の定電流源が接続される一方、エミッタは、ダイオードを介して電源電圧が印加可能とされ、前記第4のカレントミラー回路を構成する他方のpnp型トランジスタは、そのコレクタにプッシュプル出力段のローサイド側のバイポーラトランジスタのベースが接続される一方、エミッタは、前記プッシュプル出力段のハイサイド側のバイポーラトランジスタのベースに接続されてなることを特徴とする請求項3又は請求項4いずれかに記載の差動増幅回路。
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