JPH03250803A - Amplifier circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、増幅回路に関し、例えばＭＥＳＦＥＴ（メ
タル・セミコンダクタ・電界効果トランジスタ）を使用
した前置増幅回路に利用して有効な技術に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an amplifier circuit, and relates to a technology that is effective when applied to a preamplifier circuit using MESFET (Metal Semiconductor Field Effect Transistor), for example. be.
ＭＥ Ｓ Ｆ ＥＴを用いた装置増幅回路の例として、
アイ・イー・イー・イー（ＩＥＥＥ） 、１９８８年、
ガリュウム・ヒソ・アイ・ンー・シンポジュウム（Ｇ
ａ Ａ ｓ Ｉ ＣＳｙｍｐｏｓｉｕｍ）頁１７に記載
された回路がある。この回路は、第２図に示すように、
反転増幅回路の出力に２段のソースフォロワ回路を設け
て、その出力信号を帰還抵抗Ｒｆを通して上記反転増幅
回路の入力に帰還させるものである。As an example of a device amplifier circuit using MESFET,
IEEE, 1988,
Gallium Hiso Eye Symposium (G
There is a circuit described on page 17 of the A s I CSymposium. This circuit, as shown in Figure 2,
A two-stage source follower circuit is provided at the output of the inverting amplifier circuit, and the output signal is fed back to the input of the inverting amplifier circuit through a feedback resistor Rf.
（発明が解決しようとする問題点〕
上記の回路のように反転増幅回路を用い、広帯域化を達
成した装置増幅回路を得るためには、反転増幅回路での
利得を増大させる必要がある。つまり、Ｇ＝ｇｍ−ＲＬ
の式より、利得Ｇを増加させるためには、負荷抵抗Ｒ５
又は増幅ＭＥＳＦＥＴのコンダクタンスｇｍの増加が必
要となる。負荷抵抗ＲＬの増加は、Ｉｎ５ＸＲＬ ＝Ｖ
なる負荷抵抗による電圧ドロップの増加をもたらす。コ
ン、ダクタンスｇｍの増加は、ｇｍ＝ ２ （Ｋ Ｉ
ａｓ） ””の式より、ドレイン電流■。、の増加を生
じ、これも上記同様にＩＤ５ＸＲＬ ＝Ｖなる電圧ドロ
、プの増加を生じる。このように電圧ドロップが生じる
と、それに見合った大きな動作電圧を必要とする。(Problems to be Solved by the Invention) In order to obtain a device amplifier circuit that uses an inverting amplifier circuit and achieves a wide band like the circuit described above, it is necessary to increase the gain of the inverting amplifier circuit. , G=gm-RL
From the formula, in order to increase the gain G, the load resistance R5
Alternatively, it is necessary to increase the conductance gm of the amplification MESFET. The increase in load resistance RL is In5XRL =V
This results in an increase in voltage drop due to load resistance. The increase in conductance gm is gm = 2 (K I
as) From the formula ``'', the drain current ■. , and this also causes an increase in the voltage drop ID5XRL =V in the same way as above. When such a voltage drop occurs, a commensurately large operating voltage is required.
このため、使用するＭＥＳＦＥＴの高耐圧化が必要にな
るという問題が生じる。また、ＥＣＬ （エミッタ・カ
ップルド・ロジック）回路とコンパチブルにする場合に
は、上記大きな動作電圧を得るために−５，２ｖのよう
な動作電圧の他に＋５Ｖ等の正電圧も必要になる。この
ため、電源電圧の複数化により、供電系が複雑化すると
ともに、動作電圧の増加に伴ってその消費電力が増加す
るという問題を生じる。Therefore, a problem arises in that the MESFET used needs to have a high breakdown voltage. Further, in order to make it compatible with an ECL (emitter coupled logic) circuit, a positive voltage such as +5V is required in addition to the operating voltages such as -5 and 2V in order to obtain the above-mentioned large operating voltage. Therefore, due to the plurality of power supply voltages, the power supply system becomes complicated, and the power consumption increases as the operating voltage increases.
この発明の目的は、簡単な構成により高利得化と低消費
電力化を実現した増幅回路を提供することにある。An object of the present invention is to provide an amplifier circuit that achieves high gain and low power consumption with a simple configuration.
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、増幅素子の負荷抵抗が接続される出力側電極
に対して電流注入を行う定電流源を設ける。That is, a constant current source is provided that injects current into the output side electrode to which the load resistance of the amplification element is connected.
上記した手段によれば、負荷抵抗に流れる電流を増加さ
せることなく、増幅素子に流れる電流を増加させるため
、増幅素子のコンダクタンスを増大さることができ、こ
れに伴い動作電圧を高くすることなく利得を増大するこ
とができる。According to the above-mentioned means, since the current flowing through the amplifying element is increased without increasing the current flowing through the load resistor, the conductance of the amplifying element can be increased, and accordingly, the gain can be increased without increasing the operating voltage. can be increased.
第１図には、この発明に係る増幅回路の一実施例の回路
図が示されている。FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of an amplifier circuit according to the present invention.
同図の各回路素子は、ＧａＡＳ集積回路の製造技術によ
り、１つの半導体基板上において形成される。Each circuit element in the figure is formed on one semiconductor substrate using GaAS integrated circuit manufacturing technology.
この実施例の増幅回路は、ＥＣＬ回路のコンパチブルに
するため、動作電圧としてＥＣＬ回路の電源電圧Ｖ。と
同様に−５，２■のような負の動作電圧Ｖｓｓが用いら
れる。In order to make the amplifier circuit of this embodiment compatible with the ECL circuit, the operating voltage is the power supply voltage V of the ECL circuit. Similarly, a negative operating voltage Vss such as -5.2■ is used.
反転増幅回路を構成する増幅ＭＥＳＦＥＴＱＩのゲート
は、入力端子に接続され、ここにフォトダイオードＰＤ
により形成された電流信号が入力される。上記増幅ＭＥ
ＳＦＥＴＱＩのドレインには負荷抵抗Ｒ１が設けられ、
ソースにはレベルシフトダイオードＤを介して負の電源
端子ＶＳＳに結合される。The gate of the amplifying MESFET QI constituting the inverting amplifier circuit is connected to an input terminal, and a photodiode PD is connected here.
A current signal formed by the current signal is input. The above amplification ME
A load resistance R1 is provided at the drain of SFETQI,
The source is coupled to the negative power supply terminal VSS via a level shift diode D.
上記反転増幅回路の出力信号は、ソースフォロワＭＥＳ
ＦＥＴＱ２のゲートに供給される。このソースフォロワ
ＭＥＳＦＥＴＱ２のドレインは、回路の接地電位点に接
続され、ソースにはレベルシフト用ダイオードＤ２ない
しＤ４と定電流源として動作するＭＥＳＦＥＴＱ３が直
列形態に設けられる。定電流ＭＥＳＦＥＴＱ３は、その
ゲートとソースが結合されることにより、ゲート、ソー
ス間電圧が同一にされることに応じて上記のように定電
流動作を行うものである。上記レベルシフト用ダイオー
ドＤ２ないしＤ４を通した出力信号は、帰還抵抗Ｒ２を
介して上記増幅ＭＥ Ｓ Ｆ ＥＴＱｌのゲートに帰還
される。The output signal of the above inverting amplifier circuit is the source follower MES
Supplied to the gate of FETQ2. The drain of this source follower MESFET Q2 is connected to the ground potential point of the circuit, and the source is connected in series with level shifting diodes D2 to D4 and a MESFET Q3 that operates as a constant current source. The constant current MESFET Q3 performs the constant current operation as described above in response to the voltages between the gate and the source being made the same by coupling its gate and source. The output signal that has passed through the level shift diodes D2 to D4 is fed back to the gate of the amplification MESFETQl via a feedback resistor R2.
特に制限されないが、上記ソースフォロワＭＥＳＦＥＴ
Ｑ２のソース出力信号は、同様なソースフォロワＭＥＳ
ＦＥＴＱ４のゲートに供給される。Although not particularly limited, the above source follower MESFET
The source output signal of Q2 is connected to a similar source follower MES
Supplied to the gate of FETQ4.
このソースフォロワＭＥＳＦＥＴＱ４のドレインは回路
の接地電位点に接続され、ソースには上記のうようにゲ
ートとソースとが共通接続されることにより定電流動作
を行うＭＥＳＦＥＴＱ５が負荷として設けられる。この
ソースフォロワＭＥＳＦＥＴＱ４と定電流ＭＥＳＦＥＴ
Ｑ５とにより、出力信号Ｖｏｕｔを形成するものである
。The drain of this source follower MESFET Q4 is connected to the ground potential point of the circuit, and the source is provided as a load with MESFET Q5, which performs constant current operation by having its gate and source commonly connected as described above. This source follower MESFET Q4 and constant current MESFET
Q5 forms the output signal Vout.
この実施例では、上記反転増幅回路の利得を高くするた
めに、増幅ＭＥＳＦＥＴＱＩのドレインには、上記負荷
抵抗Ｒ１と並列形態に定電流ＭＥＳＦＥＴＱ６が設けら
れる。すなわち、この定電流ＭＥＳＦＥＴＱ６は、その
ゲートとソースが共通接続されることにより、定電流動
作を行う増幅ＭＥＳＦＥＴＱＩのドレインに定電流を注
入するものである。このため、増幅ＭＥＳＦＥＴＱＩの
ドレイン電流ＩＤＳは、上記負荷抵抗Ｒ１と、定電流Ｍ
ＥＳＦＥＴＱ６とから供給される電流の合成電流が流れ
るものとなる。このような電流注入経路を設けることに
より、負荷抵抗Ｒ１において発生する直流的な電圧ドロ
ップを大きくすることなく、増幅ＭＥＳＦＥＴＱＩのド
レイン電流■ｏｓを増加させることができる。In this embodiment, in order to increase the gain of the inverting amplifier circuit, a constant current MESFET Q6 is provided at the drain of the amplifying MESFET QI in parallel with the load resistor R1. That is, the gate and source of the constant current MESFET Q6 are commonly connected, so that a constant current is injected into the drain of the amplification MESFET QI that performs constant current operation. Therefore, the drain current IDS of the amplifying MESFET QI is equal to the load resistance R1 and the constant current M
A combined current of the currents supplied from ESFETQ6 flows. By providing such a current injection path, the drain current os of the amplifying MESFET QI can be increased without increasing the DC voltage drop that occurs in the load resistor R1.
この結果、動作電圧を大きくすることなく、前記のよう
にｇｍ＝ ２ （Ｋ Ｉｏｓ） ”の式より、増幅Ｍ
ＥＳＦＥＴＱＩのコンダクタンスｇｍを増大させること
ができる。そして、Ｇ＝ｇｒｎ −Ｒ１０式より、利得
Ｇを増加させることができる。As a result, without increasing the operating voltage, the amplification M
The conductance gm of ESFETQI can be increased. Then, the gain G can be increased from the equation G=grn-R10.
この増幅回路の動作は、次の通りである。The operation of this amplifier circuit is as follows.
入力端子Ｖｉｎに接続されるフォトダイオードＰＤに光
を入力すると、電流信号が入力端子Ｖｉｎ及び帰還抵抗
Ｒ２を通して定電流ＭＥＳＦＥＴＱ３に流れる。このと
き、増幅ＭＥＳＦＥＴＱＩは、上記帰還抵抗Ｒ２に発生
する電圧差が零になるようにドレイン電流を流す。この
ドレイン電流は、負荷抵抗Ｒ１に流れ、出力電圧が形成
される。この出力電圧は、一方においてソースフォロワ
ＭＥＳＦＥＴＱ２とレベルシフト用ダイオードＤ２ない
しＤ３を通して抵抗Ｒ２に伝えられ、上記電圧差を零に
するように作用し、他方において上記ソースフォロワＭ
ＥＳＦＥＴＱ２．Ｑ３を通して８カ電圧Ｖｏｕｔとして
出力される。When light is input to the photodiode PD connected to the input terminal Vin, a current signal flows to the constant current MESFET Q3 through the input terminal Vin and the feedback resistor R2. At this time, the amplifying MESFET QI causes a drain current to flow so that the voltage difference generated across the feedback resistor R2 becomes zero. This drain current flows through the load resistor R1 and forms an output voltage. This output voltage is transmitted to the resistor R2 through the source follower MESFET Q2 and level shifting diodes D2 or D3 on the one hand, and acts to make the voltage difference zero, and on the other hand, the source follower MESFET
ESFETQ2. Eight voltages are output through Q3 as voltage Vout.
上記のような増幅動作において、反転増幅回路のオーブ
ンループの利得が大きく設定されているから、帰還抵抗
Ｒ２により決定される帰還型増幅回路の広帯域化が可能
になる。すなわち、高域遮断周波数が上記オープンルー
プでの利得の増大に伴い高周波数まで延びることになる
。In the above amplification operation, since the gain of the oven loop of the inverting amplifier circuit is set to be large, it is possible to widen the bandwidth of the feedback type amplifier circuit determined by the feedback resistor R2. That is, the high cutoff frequency extends to a high frequency as the gain in the open loop increases.
この実施例では、上記のように動作電圧を高くすること
なく増幅ＭＥＳＦＥＴＱＩのコンダクタンスを大きくで
きるから、増幅ＭＥＳＦＥＴを高耐圧化する必要がない
。これにより、ＧａＡｓ集積回路の製造が簡単になり、
高倍転性を得ることができる。また、上記のような動作
電圧の単一化により、給電系の簡素化が可能になるとと
もに、それに伴って消費電流も低減できる。In this embodiment, since the conductance of the amplifying MESFET QI can be increased without increasing the operating voltage as described above, there is no need to increase the withstand voltage of the amplifying MESFET. This simplifies the manufacturing of GaAs integrated circuits and
High multiplication properties can be obtained. Moreover, by unifying the operating voltage as described above, it is possible to simplify the power supply system and to reduce current consumption accordingly.
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、
（１）増幅素子の負荷抵抗が接続される出力側電極に対
して電流注入を行う定電流源を設けることにより、負荷
抵抗に流れる電流を増加させることなく、増幅素子に流
れる電流を増加させることができる。The effects obtained from the above examples are as follows. In other words, (1) By providing a constant current source that injects current into the output side electrode to which the load resistance of the amplification element is connected, the current flowing to the amplification element can be increased without increasing the current flowing to the load resistance. can be done.
これにより、動作電圧を大きくすることなく増幅素子の
コンダクタンスを増大に伴う利得の増大を図ることがで
きるという効果が得られる。This provides the effect that the gain can be increased by increasing the conductance of the amplifying element without increasing the operating voltage.
（２）上記（１）により、使用する増幅素子を高耐圧化
する必要がなく、製造工程の複雑化を防止することがで
きるとともに高信鯨性を得ることができるという効果が
得られる。(2) According to the above (1), it is not necessary to make the amplification element used high withstand voltage, and it is possible to prevent the manufacturing process from becoming complicated and to obtain high reliability.
（３）上記（１）により、動作電圧の単一電源化が可能
となり、供電系の回路の簡素化が可能になるという効果
が得られる。(3) According to the above (1), it is possible to use a single power supply for operating voltage, and it is possible to achieve the effect that the circuit of the power supply system can be simplified.
（４）上記（１）により動作電圧を低くできるから、そ
れに伴い消費電力も小さくすることができるという効果
が得られる。(4) Since the operating voltage can be lowered due to the above (1), it is possible to achieve the effect that power consumption can be reduced accordingly.
以上本発明者によりなされた発明を実施例に基づき具体
的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば、増幅回路は、差
動増幅回路により構成するものであってもよい。すなわ
ち、差動増幅ＭＥ Ｓ Ｆ ＥＴのドレイン負荷抵抗に
並列にそれぞれ前記のような定電流ＭＥＳＦＥＴを接続
して、トレインに定電流を注入してコンダクタンスを増
加させるものであてっもよい。増幅素子は、動作電流に
よりコンダクタンスが増加するものであればＭＥＳＦＥ
Ｔの他、ＭＯＳＦＥＴ （絶縁デー１−型電界効果トラ
ンジスタ）等のように何であってもよい。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned Examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, the amplifier circuit may be configured by a differential amplifier circuit. That is, a constant current MESFET as described above may be connected in parallel to the drain load resistance of each differential amplification MESFET, and a constant current may be injected into the train to increase the conductance. The amplification element is MESFE if the conductance increases depending on the operating current.
In addition to T, any other material such as MOSFET (insulated D1-type field effect transistor) may be used.
この発明は、増幅回路として広く利用することができる
ものである。This invention can be widely used as an amplifier circuit.
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、増幅素子の負荷抵抗が接続される出力側電
極に対して電流注入を行う定電流源を設けることにより
、負荷抵抗に流れる電流を増加させることなく、増幅素
子に流れる電流を増加させることができる。これにより
、動作電圧を大きくすることなく、増幅素子のコンダク
タンスを増大に伴う利得の増大を図ることができるもの
となる。A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. In other words, by providing a constant current source that injects current into the output side electrode to which the load resistance of the amplification element is connected, it is possible to increase the current flowing to the amplification element without increasing the current flowing to the load resistance. can. This makes it possible to increase the gain by increasing the conductance of the amplifying element without increasing the operating voltage.
第１図は、この発明の一実施例を示す回路図、第２図は
、従来技術の一例を説明するための回路図である。
Ｑ１〜Ｑ６・・ＭＥＳＦＥＴ、ＤＩ〜Ｄ４・・ダイオー
ド、Ｒ１，Ｒ２・・抵抗、ＰＤ・・フォトダイオード、
Ｒｆ・・帰還抵抗
第
図
第
図FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram for explaining an example of the prior art. Q1~Q6...MESFET, DI~D4...diode, R1, R2...resistance, PD...photodiode,
Rf...Feedback resistance diagram
Claims (1)
を行う定電流源が設けられた増幅素子を含むことを特徴
とする増幅回路。 ２、上記増幅素子はと負荷抵抗とは反転増幅回路を構成
し、その出力信号はソースフォロワ出力回路を介して上
記増幅素子の入力に負帰還されるものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の増幅回路。 ３、上記増幅素子はＭＥＳＦＥＴにより構成されるもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第１又は第２項
記載の増幅回路。[Scope of Claims] 1. An amplifier circuit characterized by including an amplifier element provided with a constant current source that injects current into an output side electrode to which a load resistor is connected. 2. The amplifying element and the load resistor constitute an inverting amplifying circuit, the output signal of which is negatively fed back to the input of the amplifying element via a source follower output circuit. The amplifier circuit according to range 1. 3. The amplifier circuit according to claim 1 or 2, wherein the amplifier element is constituted by a MESFET.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045392A JPH03250803A (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045392A JPH03250803A (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Amplifier circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03250803A true JPH03250803A (en) | 1991-11-08 |
Family
ID=12717995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2045392A Pending JPH03250803A (en) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | Amplifier circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03250803A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003103139A1 (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | 日本電気株式会社 | Feedback amplifier having amplified signal path and feedback signal path separated |
| JP2009246823A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujitsu Ltd | Transimpedance amplifier circuit |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP2045392A patent/JPH03250803A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003103139A1 (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-11 | 日本電気株式会社 | Feedback amplifier having amplified signal path and feedback signal path separated |
| US7183853B2 (en) | 2002-05-30 | 2007-02-27 | Nec Corporation | Feedback amplifier having amplified signal path and feedback signal path separated |
| JP2009246823A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Fujitsu Ltd | Transimpedance amplifier circuit |
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