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JPS5975708A - 緩衝増幅器 - Google Patents

緩衝増幅器

Info

Publication number
JPS5975708A
JPS5975708A JP57177692A JP17769282A JPS5975708A JP S5975708 A JPS5975708 A JP S5975708A JP 57177692 A JP57177692 A JP 57177692A JP 17769282 A JP17769282 A JP 17769282A JP S5975708 A JPS5975708 A JP S5975708A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
output
input
voltage
fet
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.)
Granted
Application number
JP57177692A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6315764B2 (ja
Inventor
ロナルド・アラン・バレツト
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.)
Tektronix Inc
Original Assignee
Tektronix Inc
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 Tektronix Inc filed Critical Tektronix Inc
Priority to JP57177692A priority Critical patent/JPS5975708A/ja
Priority to US06/533,683 priority patent/US4495471A/en
Priority to GB08325890A priority patent/GB2130037B/en
Priority to DE3336949A priority patent/DE3336949C2/de
Publication of JPS5975708A publication Critical patent/JPS5975708A/ja
Publication of JPS6315764B2 publication Critical patent/JPS6315764B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/50Amplifiers in which input is applied to, or output is derived from, an impedance common to input and output circuits of the amplifying element, e.g. cathode follower
    • H03F3/505Amplifiers in which input is applied to, or output is derived from, an impedance common to input and output circuits of the amplifying element, e.g. cathode follower with field-effect devices
    • 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
    • H03F3/345DC amplifiers in which all stages are DC-coupled with semiconductor devices only with field-effect devices

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は緩挿i増幅器、特にオシロスコープ等に用いて
好適な直流結合の高インピーダンス入力段増幅器に関す
る。
緩衝増幅器は種々の電子機器に広く利用されている。例
えば、オシロスコープ等の広帯域アナログ測定試験装置
は、高入力インピーダンス、高安定性、及び直流結合の
広帯域入力段増幅器等を必要とする。本明細書において
、緩衝増幅器とは、高入力インピーダンス及び低出力イ
ンピータンスを有する増幅器を意味する。
この目的のための緩衝増幅器は、エミッタ・ホロア出力
段の前段に、入力段として直流結合のソース・ホロアの
電界効果型トランジスタ(FET)を有する。このよう
な従来の緩衝増幅器の一例を第1図に示す。ソース・ホ
ロアFET l 4(7)ゲートは、入力端子10に直
流結合すると共に通常オフ状態のクランプΦダイオード
11を介して負電圧源にも接続している。FET14の
ドレインは正電圧源に接続し、ソースは、抵抗器2o及
びコンデンサ22の並列回路を介して、FET 16及
びソース抵抗器24から成る定電流源に接続している。
エミッタΦホロアートランジスタ18のベースはFET
16のドレインに直結し、トうンジスタ18のエミッタ
は出力端子12に直結すると共に抵抗器30を介して正
電圧源に接続し、l・ランジスタ18のコレクタは負電
圧源に接続している。入力端子10及びアース間に設け
た抵抗器15は、増幅器の入力抵抗値を決めるためのも
のである。
回路素子のパラメータを適当に選択すれば、入力端子1
0に信号が印加されない状態(即ち、FET14のゲー
ト電圧は零の状態)において、FET14及び16の両
方を同一直流レベルで動作させることができる。つまり
、FET16のドレイン電圧をFET 14のゲート電
圧に略等しくし、抵抗器20及び24の抵抗値を等しく
する。
この場合、FET14及び16のゲート・ソース電圧及
びドレイン電流は等しいので、エミッタeホロア・トラ
ンジスタ18のベース電圧は略零である。FET16は
FET14の温度補償用であるか、この目的のためには
、FET14及び16は上限遮断周波数が高くしかも特
性の揃ったFETである必要があり、高価という問題が
ある。
FET14のゲートに印加される入力電圧が増加すると
、FET14のソース電流がFET16の一定ドレイン
電流を超え、差の電流がトランジスタ18のベースに流
入する。したがって、I・ランジスタ18のエミッタ電
流が減少して、出力端子12に現れる出力電圧が一ヒ昇
する。一方、入力電圧か負になると、F E T 1.
4のソース電流がFET16の一定ドレイン電流以下に
なるので、差の電流によってトランジスタ18のベース
及びエミッタ電液が増加し、出力端子12には負の電圧
が現われる。
第1図に示した従来例では、FET14及び16用とし
て、広動作領域に渡って完全に特性の揃った1対のFE
Tを得るのは困難であり、しかも、このようなFETは
高価という問題がある。
更に、第1図の従来例では、トランジスタ18のΔVI
E /ΔTによる電圧ドリフトの問題もある。
第2図は、第1図の回路の問題のいくつかを克服した従
来の緩衝増幅器の回路図である。第1図と第2図の回路
の大きな相違点は、第2図の回路では、FET16のソ
ース回路に、ダイオード接続のトランジスタ32を用い
たことである。抵抗器34を介してベース及びコレクタ
を接続したトランジスタ32は、エミッタΦホロア・ト
ランジスタ18’と共に、特性の揃ったバイポーラ舎ト
ランジスタ対を構成する。第2図の回路の動作は、第1
図の回路と略同様であるが、ダイオード接続のトランジ
スタ32はトランジスタ18’の温度補償用として動作
する。即ち、周囲温度が上昇してトランジスタ18’の
vBEが1威少すると、トランジスタ32のVBEも減
少するのでFET16のドレイン電流が増加し、トラン
ジスタ18′のベース電圧は、出力端子12の出力電圧
を一定にME持するように低下する。したがって、出力
電圧は、特性の揃ったFET対14及び16、及び特性
の揃ったバイポーラ舎トランジスタ対18’及び32の
使用によって、略一定に維持される。
抵抗器34の抵抗値は、温度補償を良好にするため、ト
ランジスタ32及び18′が等しいバイアス・レベルで
動作するように、選択される。
ところで、第2図の従来回路は、特性の揃ったバイポー
ラ・トランジスタ18′及び32を必要とするので、第
1図の回路よりも高価という欠点がある。
したがって、本発明の目的は、上述の従来の緩衝増幅器
に比較し、構成が筒車で杜つ安価な緩衝増幅器を提供す
ることである。
本発明の他の目的は、内部発生の低周波歪の自己修正機
能を有する緩衝増幅器を提供することである。
本発明の更に他の目的は、従来例に比べ、直流の安定性
において特に優れた広帯域緩衝増幅器を提供することで
ある。
本発明の特徴は、1個のソース・ホロアFET、1対の
バイポーラ・トランジスタ(特性が揃っている必要なし
)、及び差動演算増幅器を使用していることである。上
記の1対のバイポーラ・トランジスタの一方は、出力段
のソース・ホロアFETのソースと直列接続°2、他の
バイポーラ・トランジスタは出力段のエミッタ・ホロア
・トランジスタとして使用される。演算差動増幅器は、
入力及び出力信号の一部分を比較して増幅器で発生する
低周波数歪を除去或いは修正し、修正用の閉回路(ルー
プ)は自動的に直流出力レベルを一定に維持する。
次に、第3図乃至第5図を参照して、本発明の詳細な説
明する。第3図は、本発明の好適な一実施例の簡単な回
路図である。FET l 4のゲート及びドレインは夫
々入力端子10及び正電圧源に接続し、ソースは、バイ
ポーラ・トランジスタ38及び抵抗器48から成る定電
流源を介して、負電圧源に接続している。FET14の
ソースは更にトランジスタ18のベースに接続し、トラ
ンジスタ18のエミッタは出力端子12に接続している
。抵抗器R1及びR2と可変コンデンサC1から成る入
力分圧器40は、入力端子lO及び基準電圧源(アース
)の間に設けられている。入力分圧器40は、入力浮離
静電容量C2を有する広帯域抵抗分圧器として機能する
外に、回路全体の入力抵抗(LMΩ)でもある。周知の
ように、コンデンサC1の静電容量は、 R1−C1=R2・C2 (R1及びR2は夫々抵抗器R1及びR2の抵抗値、C
1はコンデンサC1の静電容量)が成立するように調整
される。出力端子12及び基準電圧源(アース)の間に
は、直列接続した1対の抵抗器R3及びR4から成る出
力分圧器42が設けられている。分圧器40及び42は
略等しい分圧比を持ち、分圧された入力信号及び出力信
号は、夫々、演算増幅器36の反転及び非反転入力端に
供給される。演算増幅器36としては、例えば、FET
入力段を有するRCA3140を用いればよく、この素
子は安価で目一つ簡単に入手できる。演算増幅器36の
出力信号(誤差信号)は、抵抗器44及びコンデンサ4
6から成る低域フィルタを介して、I・ランジスタ38
のベースに供給される。コンデンサC3は演算増幅器3
6の周波数応答特性を制限して雑音を減少させるもので
ある。
尚、高周波では、FET14及びトランジスタ18は緩
衝器として動作し、演算増幅器36(こt±影響されな
い。
入力端子10に印加された入力信号の直流及び交Jjf
C分ハ、FET14及びトランジスタ18を有する広帯
域増幅器によって増幅される(増幅度tマ略1)。演算
増幅器36は、入力分圧器40からの人力信号の一部分
と、出力分圧器42からの出力信号の一部分を比較し、
差の信号(誤差信号)を高利得で増幅し、低域フィルタ
を介して、トランジスタ38の制御電極(ベース)に印
加t ル。
入力分圧器40.出力分圧器42及び演算増幅器36を
含む信号路によって、低周波における回路の安定性と精
度が維持される。
信号か入力していない状態、即ち、入力端子10の電圧
か零の場合には、出力端子12の出力電圧も零である。
FET14のゲート・ソース電圧(V gs)或いはト
ランジスタ38のベース・エミッタ電圧(v13ε)が
動作条件の相違により変化して出力電圧が入力電圧と異
なると、演算増幅器36の出力信号の一部分が演算増幅
器36に帰還し、出力及び入力電圧の相違は、高利得の
演算増幅器36及び電流源トランジスタ38により自動
的に修正される。つまり、出力電圧は、Vgs及びVB
Eの変化に拘らず、自動的に入力電圧に等−しくなるよ
うに修正される。同様に、入力直流電圧が変化した場合
にも、出力電圧は入力電圧に自動的に等しくなる。つま
り、出力直流レベルは、」−述の制御閉回路によって、
正確且つ迅速に入力直流レベルに追随する。尚、入力分
圧器40及び出力分圧器42の分圧比は、任意の値、例
えば1/2とすればよい。
第4図は、本発明を更に具体的に示す回路図である。第
4図の実施例は、入力減衰器50及び出力減衰器52を
第3図に追加した点を除けば、第3図の回路と略同じで
ある。入力減衰器50は、直列抵抗器R,a、分路抵抗
器Rb、コンデンサから成る抵抗減衰器と、スイッチS
とを有し、このスイッチSによって抵抗減衰器を選択的
に回路に挿入する。抵抗減衰器が回路に挿入されると、
入力信号は、所望の減衰率(例えばl/10)で減衷さ
れる。尚、2個以りの減衰器を直列に設けることもでき
る。可変コンデンサCOは、緩衝増幅器の入力静電容量
を正規化するためのものであり、グイオード11及び5
4は過大電圧防11−用である。出力減衰器52は、4
個のスイッチ位置を有するスイッチ56と抵抗回路網か
ら構成されている。抵抗回路網を構成する抵抗器の抵抗
値は、スイッチ56のスイッチ位置(A、B、C,D)
に拘らず、出力端子12に接続する回路(図示せず)の
入力抵抗値と等しくなるように、訳択される。
第5図は本発明の他の実施例を示す回路図である。第5
図の緩衝増幅器では、演算増幅器36の出力がトランジ
スタ38のエミッタに印加され、且つ演鍾増幅器36の
入力端の極性が第3図の場合と異なる点を除けば、第3
図の実施例と略同じである。尚、第5図の実施例の動作
は、第3図の説明から容易に理解できるので、説明を省
略する。
以上説明したように、本発明に係る緩衝増幅器は、特性
の揃った高価なFET対或いはバイポーラ・トランジス
タ対を必要としない。したがって、本発明に係る緩衝増
幅器は、安価で且つ製作が容易であり、周囲温度の変化
及び電源電圧の変動等に対しても非常に安定性がある。
更に、本発明の緩衝増幅器では、従来例に比べ、雑音を
大幅に減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々従来の緩衝増幅器の剥路図、第
3図は本発明の一実施例の簡単な回路図、第4図は本発
明に係る具体的な回路図、第5図は本発明に係る他の実
施例の回路図である。 14:電界効果型トランジスタ(FET)18:トラン
ジスタ 36:演算増幅器 4〇二人力分圧器 42:出力分圧器 特許出願人 テクトロニクス・インコーポレイテッド代理人 弁理士
 森崎 俊明 FIG、3 FIG、4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力端子に直流結合したゲートを有する電界効果型l・
    ランジスタと、該電界効果型トランジスタのソースに主
    電流路を直列接続したバイポーラ・トランジスタと、上
    記電界効果型トランジスタのソース側に接続したエミッ
    タ豐ホロア・トランジスタと、上記入力端子に接続した
    入力分圧器と、」二記エミッタ・ホロア拳トランジスタ
    の出力端に接続した出力分圧器と、上記入力分圧器及び
    出力分圧器の出力電圧の差の1圧を増幅する演算増幅器
    とを具え、該演算増幅器の出力信号を上記バイポーラψ
    トランジスタの制御電極に供給することを特徴とする緩
    衝増幅器。
JP57177692A 1982-10-12 1982-10-12 緩衝増幅器 Granted JPS5975708A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57177692A JPS5975708A (ja) 1982-10-12 1982-10-12 緩衝増幅器
US06/533,683 US4495471A (en) 1982-10-12 1983-09-19 Buffer amplifier
GB08325890A GB2130037B (en) 1982-10-12 1983-09-28 Amplifier circuit
DE3336949A DE3336949C2 (de) 1982-10-12 1983-10-11 Pufferverstärker

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JP57177692A JPS5975708A (ja) 1982-10-12 1982-10-12 緩衝増幅器

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JPS6315764B2 JPS6315764B2 (ja) 1988-04-06

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ID=16035432

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DE (1) DE3336949C2 (ja)
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