JP3180376B2 - 低域補正増幅回路 - Google Patents

低域補正増幅回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、増幅器等のサグ対策を
行うための低域補正増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】増幅器等の波形立上りを良好にするため
には高域しゃ断周波数を高くすることが望ましいが、増
幅器の周波数特性が低域で低下していると、矩形波の頭
頂部が減衰的に傾くサグという現象を生じる。このサグ
の対象を施すことによって、波形伝達特性を良好にする
必要がある。
【0003】図4に、従来の低域補正増幅回路の回路図
を示す。図4において、差動増幅器(以下「オペアン
プ」という)OP1の非反転入力端子(+)には、交流
源2からの交流入力信号ei がコンデンサC1 を介して
入力される。また、反転入力端子(−)には、直流電源
3からの電圧Vccを抵抗R1 及びR2 により分圧した
基準電圧が、抵抗R3 を介して入力される。抵抗R2
はコンデンサC2 が並列に接続され、抵抗R1 ,R2
接続点と非反転入力端子間に抵抗R4 が接続される。
【0004】一方、オプアンプOP1の反転入力端子に
は出力端子より抵抗R5 ,R6 によりフィードバックが
かけられており、出力端子から結合コンデンサC3 を介
して負荷RL (75Ω)に交流出力信号eO が出力され
る。
【0005】ここで、上述のようにサグ対策を施す場合
は、結合コンデンサC3 の容量を大きくするか(例えば
470μF以上)、または図4に示すように、抵抗
5 ,R 6 の接続点と結合コンデンサC3 及び負荷RL
の接続点とに周波数特性の低域補正用コンデンサC4
接続する。例えば補正用コンデンサC4 を接続した場
合、結合コンデンサC3 の容量は100μF程度で垂直
同期信号のサグ対策を行っている。
【0006】すなわち,図4の回路において(R5 ・R
6 )/(R5 +R6 )≫1/JωC4 、R4≫1/Jω
1 、(R1 ・R2 )/(R1 +R2 )≫1/JωC2
とすると、負荷RL に出力される負荷電圧eO は、 eO =R5 /R3 …(1) となる。また、オペアンプOP1の出力電圧ea は、 ea =(R5 /R3 )・{1/(1+JωC3 L )} …(2) となる。従って、負荷電圧e0 は周波数、結合コンデン
サC3 に無関係であり、出力電圧ea は結合コンデンサ
3 の容量を小さくしても低周波数領域になるに従いR
5 /R3 に近づくことになり、低域で補償されるもので
ある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、低域補正用の
コンデンサC4 を用いない場合には結合コンデンサC3
を大容量としなければならず、また、低域補正用のコン
デンサC4 を用いる場合は結合コンデンサC3 を小容量
とすることができるが、別にコンデンサC4 を必要とす
る。従って、機器の小型化を図ることが困難であり、ま
た、コストダウンを図ることができないという問題があ
る。
【0008】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、コンデンサを付加せず、かつ結合コンデンサを
小容量として低域補償を行う低域補正増幅回路を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題は、直流バイア
スされた非反転入力端子に供給される信号を演算増幅器
で差動増幅し、結合コンデンサを介して交流信号を負荷
に出力する低域補正増幅回路において、前記演算増幅器
の反転入力端子に、該演算増幅器の出力側より抵抗を用
いて帰還を行う第1の帰還手段を設けると共に、該反転
入力端子に、前記負荷側より抵抗を用いて帰還を行う第
2の帰還手段を設け、前記第2の帰還手段の抵抗に定電
流を流して前記反転入力端子の直流バイアスを行うこと
により解決される。
【0010】
【作用】上述のように、演算増幅器の反転入力端子に出
力側より抵抗を用いた第1の帰還手段により帰還をかけ
ると共に、反転入力端子に負荷側より抵抗を用いた第2
の帰還手段により帰還をかけ、第2の帰還手段の抵抗に
定電流を流して前記反転入力端子の直流バイアスを行
う。
【0011】これにより、演算増幅器の電圧利得は、出
力端子に接続された結合コンデンサと無関係となる。ま
た、該演算増幅器の出力電圧は、結合コンデンサの容量
を小さくしても低周波数になるに従い、電圧利得に比例
した入力電圧に近づく。
【0012】すなわち、低域補正用のコンデンサを付加
せずに、しかも結合コンデンサの容量を小さくして低周
波数領域を低くすることが可能となり、小型化及び低コ
スト化を図ることが可能となる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図により説
明する。図1は、本発明の一実施例の回路図を示してい
る。なお、図4と同一の構成部分には同一の符号を付
す。図1の低域補正増幅回路は、電流源4によりPNP
型のトランジスタQ1に電圧Vccの直流電源3から流
れた定電流Ic1 をPNP型のトランジスタQ2,Q3
でカレントミラーを形成した該トランジスタQ2のコレ
クタ電流Ic2 及び抵抗R10で形成された基準電圧に、
交流源(ei )2よりコンデンサC1 により直流分の除
去された交流信号が重畳されて、演算増幅器であるオペ
アンプOP1の非反転入力端子(+)に入力される。
【0014】また、トランジスタQ3のコレクタ電流I
3 が第1の帰還手段である抵抗R 11、及び抵抗R12
より分流されてオペアンプOP1の反転入力端子に入力
される。抵抗R11は、オペアンプOP1の出力端子より
反転入力端子に負帰還をかける。
【0015】オぺアンプOP1の出力電圧V4 は、結合
コンデンサC3 により直流成分が除去されて付加電圧V
5 として負荷RL に供給される。この負荷電圧V5 を抵
抗R 13,R14により分割した接続点に上述の抵抗R12
接続される。これら抵抗R12,R13,R14により、負荷
L 側よりオペアンプOP1の反転入力端子に帰還を行
う第2の帰還手段を構成する。この場合、抵抗R11,R
12によりオペアンプOP1のバランスを図っており、抵
抗R12により該オペアンプOP1の直流バイアスを確保
するものである。
【0016】次に、上記回路の動作について説明する。
ここで、オペアンプOP1の非反転入力端子に入力され
る入力電圧をV2 、反転入力端子に入力される入力電圧
をV 3 、抵抗R11を流れる電流をI1 、抵抗R12を流れ
る電流をI2 とする。また、オペアンプOP1の反転入
力端子に流れる電流をi- 、非反転入力端子に流れる電
流をi+ とする。
【0017】この場合の直流増幅器のバランス条件は、 V2 =Ic2 ・R10 …(3) V3 =I2 〔R12+{R14・(R13+RL )/ (R14+R14+RL )}〕 …(4) Ic3 =I1 +I2 …(5) である。
【0018】また、オペアンプOP1の電圧利得AをA
≫1、オフセット電圧を0、R12≫{R14・(R13+R
L )/(R14+R13+RL )}、i+ ≪Ic2 、i-
Ic3 とする。
【0019】いま、抵抗R11が接続されていないオープ
ン状態としたときの反転入力端子の電圧をV30とすると
Ic3 =I2 となることから、 V30=R12・I3 …(6) となる。また、 V2 −V30=ΔVin …(7) とすると、 ΔVin=R10・Ic2 −R12・Ic3 …(8) となる。
【0020】そこで、抵抗R11を接続し負帰還をかける
と、V2=V3 になるように動作することから、I
2 ,Ic3 及び抵抗R10,R12のバラツキによって生
じるV2 とV3 の電圧差により、オペアンプOP1の出
力電圧V4 は、 V4 ={−(R11/R12)/ΔVin}+V2 …(9) となる。この場合、抵抗R11を接続しないときにはR11
=∞となって出力電圧V 4 はグランド側又は+電源側に
振り切れて正常動作をしない。すなわち、抵抗R 11はオ
ペアンプOP1の直流バイアスを確保する役割をなして
いる。
【0021】そして、オペアンプOP1の反転入力端子
と非反転入力端子間の直流利得AVD C は、 AVDC =∂V4 /∂V2 =∂V4 /ΔVin=R11/R12 …(10) となる。すなわち、オペアンプOP1の直流利得は抵抗
11,R12のみによって定まる。
【0022】続いて、交流特性について説明する。図2
は図1の交流特性を説明するための図であり、図2
(A)の回路図は図1より抜き出したものである。
【0023】いま、図1における回路の使用周波数帯に
おいて、R2 ≫1/JωC3 、R11≫R12、R12・i-
≪ei とする。図2(A)において、抵抗R13,R14
より分圧された電圧e6 及び負荷電圧e5 は、 e6 =ei …(11) e5 =ei {1+(R13/R14)} …(12) となり、この場合の電圧利得AV は、 AV =e5 /ei =1+(R13/R14) …(13) となる。この場合の(13) 式はコンデンサC3 と無関係
に一定値となる。
【0024】この時、オペアンプOP1の出力電圧e4
は、RL≪R13+{(R12・R14)/(R12+R14)}
とすると、 e5 =e4 ・RL /{(1/JωC3 )+RL } …(14) となる。よって、 e4 =e5 ・{(1/JωC3 )+RL }/RL =e5 ・{(1/JωC3 L )+1} =AV ・ei {(1/JωC3 L )+1} …(15) となる。従って、 e4 /ei =AV {1/(1+JωC3 L )} … (16) となる。この場合の周波数特性の一例が図2(B)に示
される。ここで、10Hz以下の周波数で負荷電圧e5
が低下するのは、オペアンプOP1が飽和することによ
る。
【0025】このように、(10)式及び(16)式より、低周
波数領域(ωが小さくなる)で結合コンデンサC3 の容
量を小さくしてもe4 /ei は電圧利得AV に近づくこ
とになり、低域が補償される。従って、サグ対策を施し
て増幅機器の小型化、低価格化を図ることができるもの
である。
【0026】次に、図3に本発明の他の実施例の回路図
を示す。図3は図1におけるトランジスタQ1 〜Q3
カレントミラーの代わりに、抵抗R20,R21を付加した
ものである。すなわち、オペアンプOP1の非反転入力
端子に入力する基準電圧を抵抗R20,R10の分電圧に
し、また、反転入力端子への入力を抵抗R21,R11,R
12の分電圧にしたもので、図1のように定電流でなくて
も上述と同様の動作をさせることができるものである。
【0027】なお、上記図1における実施例ではPNP
型のトランジスタQ1〜Q3でカレントミラーにより定
電流を供給する場合を示したが、NPN型のトランジス
タを用いて電源電圧の極性を逆にしても同様の動作をさ
せることができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、演算増幅
器の反転入力端子に、抵抗を用いた第1の帰還手段によ
り出力側から帰還を行うと共に、抵抗を用いた第2の帰
還手段により負荷側から帰還を行い、第2の帰還手段の
抵抗に定電流を流して反転入力端子の直流バイアスを行
うことにより、コンデンサを付加せず、かつ結合コンデ
ンサを小容量化してサグ対策する低域補償を行うことが
でき、機器の小型化、低価格化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】図1の交流特性を説明するための図である。
【図3】本発明の他の実施例の回路図である。
【図4】従来の低域補正増幅回路の回路図である。
【符号の説明】
1 オペアンプ 2 交流源 3 直流電源 4 電流源

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流バイアスされた非反転入力端子に供
    給される信号を演算増幅器で差動増幅し、結合コンデン
    サを介して交流信号を負荷に出力する低域補正増幅回路
    において、 前記演算増幅器の反転入力端子に、該演算増幅器の出力
    側より抵抗を用いて帰還を行う第1の帰還手段を設ける
    と共に、 該反転入力端子に、前記負荷側より抵抗を用いて帰還を
    行う第2の帰還手段を設け 前記第2の帰還手段の抵抗に定電流を流して前記反転入
    力端子の直流バイアスを行う ことを特徴とする低域増幅
    回路。
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