JPH04162809A - Fet緩衝増幅器 - Google Patents

Fet緩衝増幅器

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オシロスコープ等の測定機器の入力段や、サ
ンプルホールド回路、掃引回路等に適用して好適なFE
T緩衝増幅器に関する。
〔従来の技術〕
第6図および第7図は、従来のFET緩衝増幅器の構成
を示す回路図である。
第6図において、入力段FET、 Qlは、バイアス電
流段FET、Q2と直列に接続されている。この例では
、入力段FET、Ql、およびバイアス電流段FET、
Q2として、nチャンネル・デイプレッション型FET
が用いられており、入力段FET、Qlのソースとバイ
アス電流段FET、 Q2のドレインが接続されている
入力段FET、Qlのドレインは、基準電源+■に接続
され、そのゲートには入力端子1を介して入力電圧V、
が供給されている。また、バイアス電流段FET、Q2
のゲートは、そのソースとともに電源=■に接続され、
電流源を構成している。そして、入力段FET、Qlと
バイアス電流段FET、 Q2の接続点の電圧が、出力
電圧■。、とじてa力端子2を通して出力される。
この緩衝増幅器では、バイアス電流段FET、Q2のゲ
ート・ソース間を同電位で結ぶことによって、バイアス
電流をつ(す、これを入力段FET、Qlに流す。これ
によって、入力段FET、Qlのゲート・ソース間の電
圧もほぼ零になる。この結果、入力端子1と出力端子2
との間のオフセット電圧が小さく、かつ温度ドリフトも
小さなソースフォロワ回路を実現する巳とができる。
一方、第7図の回路においては、入力段FET、Qlの
ソースとバイアス電流段FET、 Q2のドレインとの
間に抵抗R3が挿入され、バイアス電流段FET、Q2
のソースとゲートとの間に抵抗R4が挿入されている。
これらの抵抗は、FETのばらつきを吸収するためのも
のである。
第8図は、第7図に示す回路の各部波形を示す波形図で
ある。入力段FET、Qlを流れる電流をIQl、バイ
アス電流段FET、 Q2を流れる電流をIQfとする
と、入力電圧Vll’lが零の時は、IQt=I。□で
ある。入力電圧Wi11が零でなくなると、負荷電流工
、が流れ(第8図(c) ) 、IQI =I。□+I
FILとなる。すなわち、入力段FET、Qlの電流変
化分は、ΔIa+ =IllLとなる。したがって、a
カミ圧Voutは、第8図(b)に斜線で示すように、
(R3+人力段FET、 Qlのソース抵抗)×Δ工。
1分だけ減少する。ここで、入力段FET、 Qlのソ
ース抵抗は、入力段FET、Qlの相互コンダクタンス
gmの逆数にほぼ等しく、通常、数百オームとなる。し
たがって、出力電圧V、□の減少もかなりの値となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような出力電圧の減少を避けるために、従来は、緩
衝増幅器の後段にエミッタフォロワ回路を追加して使用
するのが通例であった。
ところで、エミッタフォロワ回路も、入力・出力間に、
ベース・エミッタ間電圧VIgという直流オフセット電
圧をもつ、この電圧は、温度ドリフトするため、これを
補正する回路が必要で、緩衝増幅器全体の構成がさらに
複雑になってしまうという問題があった。
この発明は、このような従来技術の欠点を解消し、簡単
な回路構成で、高入力インピーダンス、低出力インピー
ダンスのFET緩衝増幅器を提供することを目的とする
[課題を解決するための手段〕 かかる目的を達成するために、本発明は、基準電源と、
直列に接続された入力段FETおよびバイアス電流段F
ETと、前記基準電源と入力段FETとの間に直列接続
され、該入力段FETに流れる電流を電圧に変換して検
出する検出抵抗と、該検出抵抗によって検出された電圧
を前言己バイアス電流段FETのゲートに負帰還する帰
還手段とを具備することを特徴とする。
r作 用〕 本発明によれば、入力段FETと基準電源との間に挿入
された検出抵抗によって、入力段FETに流れるソース
電流の変化、すなわち、負荷電流と等価な電流が電圧と
して検出される。この検出電圧は、バイアス電流段FE
Tのゲートに負帰還される。これによって、バイアス電
流段FETのソース電流が減少し、入力段FETのソー
ス電流を一定に保つ。入力段FETのソース電流が一定
に保たれることにより、入力電圧と8カ電圧の差が一定
となり、緩衝増幅器の利得は1に近づく。すなわち、出
力インピーダンスは、零に近づく。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は、この発明の緩衝増幅器の第1実施例の構成を
示す回路図である。
図において、入力段FET、Qlとバイアス電流段FE
T、 Q2は、特性がほぼ等しいFETである。入力段
FET、Qlは、電圧利得がほぼ1のソースフォロワ回
路であり、入力信号を電流増幅する。一方、バイアス電
流段FET、 Q2は、入力段FET、 Qlにバイア
ス電流を供給する電流源として動作する。
入力段FET、Qlのドレインと基準電源+Vとの間に
挿入された抵抗R1は、入力段FET、Qlのソース電
流(=トレイン電流)の変化を電圧に変換して検出する
負荷電流検出抵抗である。このソース電流の変化は、入
力信号の変化によって引き起こされる負荷電流の変化に
対応するものである。抵抗R1による検出電圧VII+
は、コンデンサC1を介してバイアス電流段FET、Q
2のゲートに帰還される。バイアス電流段FET、 Q
2のゲート・ソース間に挿入された抵抗R2は、バイア
ス電流段FET、 Q2にバイアス電圧を与えるための
バイアス抵抗である。
第2図は、本発明による緩衝増幅器の第2実施例の構成
を示す回路図である。この回路が第1実施例の回路と異
なる点は、FETのばらつきを解消するために抵抗R3
と抵抗R4とが設けられている点である。すなわち、入
力段FET、Qlのソースとバイアス電流段FET、 
Q2のドレインとの間に抵抗R3が挿入され、バイアス
電流段FET、 Q2のソースと電源−■との間に抵抗
R4が挿入されている。これは、FETゲート・ソース
間を閉じたときのドレイン・ソース間電流l0II特性
がバイアス電流、すなわち、バイアス電流段FET、 
Q2のソース電流に与える影響を減らすためのものであ
る。特に、抵抗R4は、入力段FET、Ql、およびバ
イアス電流段FET、 Q2の特性のばらつきによって
発生する大圧力間オフセット電圧の低減調整に使用する
。これらの抵抗の値は、通常は、R3=R4に選ばれる
また、各抵抗およびコンデンサの値の具体例は次の通り
である。 R1=220Ω、 CI=0.1μF、R2
=1にΩ、 R3=R4=47Ω。また、FET、 Q
l 、 Q2の相互コンダクタンスgm++gmzは5
mS程度である。
第4図は、この第2実施例の各部の波形を示す波形図で
ある。入力段FET、Qlに零でない入力電圧VII’
+が印加されると(第4図(a) ) 、 +力電圧V
outが出力される(第4図(b) ) 、このとき、
負荷電流IRL  (第4図(C))が流れ、入力段F
ET、Qlのソース電流(=ドレイン電流)■、1は、
ΔIQ+だけ変化する(第4図(d) ) 、この変化
は、抵抗R1にガ、の電圧を発生する(第4図(e) 
) 、この検8電圧■□は、コンデンサC1を介して、
バイアス電流段FET、Q2のゲートに負帰還される(
第4図(f))。これによって、バイアス電流段FET
、 Q2によって発生されるバイアス電流工。□が、V
FII・gm倍され、変化分ΔIQ2が発生する(第4
図(h))。
したがって、入力段FET、Qlに流れるドレイン(ソ
ース)電流の変化分ΔIQIは、 △IQI ”ΔIRL+ΔIQ2 となる。ここで、変化分Δ工。2は、第5図に示すよう
に、変化分△ILLを打ち消す方向に発生する。この結
果、入力段FET、Qlのドレイン電流変化分Δ工。、
は、第5区(C)および第4図(d)に示すように大幅
に減少する。すなわち、(R3+人力段FET、Q1ド
レイン抵抗)によって生ずる電圧減少分が大幅に小さ(
なる。
なお、第4図、および第5図では、説明を分かりやすく
するために、負荷電流検出感度を低くしであるが、負荷
電流積8感度を上げるとともに、FETの相互コンダク
タンスg、を大きくすることによって、入力段FET、
Qlのドレイン電流変化分Δ工。1が減少し、実質的に
入力電圧Vln ”出力電圧Vautとすることができ
る。
第3図は、この発明による緩衝増幅器の第3実施例の構
成を示す回路図である。この回路は、抵抗R1と入力段
FET、Qlのドレインとの間にトランジスタq3を、
挿入したカスコード回路となっている。
これによって、抵抗R1(負荷電流検出段)が入力段F
ET、Qlに与えるミラー効果による高域周波数特性の
劣化を防ぐことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、入力段FETの
ドレイン(ソース)電流を検出し、それをバイアス電流
段FETのゲートに帰還して入力段FETのソース電流
が一定となるようにしたので、aカインピーダンスを大
幅に下げることができる。したがって、簡単な回路で、
高大カインビーグンス、低出力インピーダンス、かつ広
帯域の緩衝増幅器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例の構成を示す回路図、 第2図はこの発明の第2実施例の構成を示す回路図、 第3図はこの発明の第3実施例の構成を示す回路図、 第4図は第2実施例の各部の波形を示す波形図、 第5図は第2実施例における負荷電流変化分ΔI、lL
 +バイアス電流変化分Δ1.2、および入力段FET
、Qlのドレイン電流変化分ΔIQIの波形を示す波形
図、 第6図、第7図はそれぞれ従来の緩衝増幅器の構成を示
す回路図、 第8図は第7図に示す緩衝増幅器の各部の波形を示す波
形図である。 1・・・入力端子、 2・・・出力端子、 C1・・・帰還コンデンサ、 Ql・・・入力段FET 。 Q2・・・バイアス電流段FET 。 Q3・・・カスコード・トランジスタ、R1・・・検出
用抵抗、 R2・・・バイアス・抵抗、 R3・・・ばらつき防止用抵抗、 R4・・・ばらつき防止用抵抗、 +■・・・基準電源、 一■・・・電源。 V 第1図  第2図 +V −■ 第3図 (f)02ケ”−)!111 −V (Q)Q2ソースtエ −■□ 第4図 一■ 第7図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基準電源と、 直列に接続された入力段FETおよびバイアス電流段F
    ETと、 前記基準電源と入力段FETとの間に直列接続され、該
    入力段FETに流れる電流を電圧に変換して検出する検
    出抵抗と、 該検出抵抗によって検出された電圧を前記バイアス電流
    段FETのゲートに負帰還する帰還手段とを具備するこ
    とを特徴とするFET緩衝増幅器。
  2. (2)前記入力段FETおよび前記バイアス電流段FE
    Tのそれぞれに、ばらつき減少用の抵抗を直列接続した
    ことを特徴とする請求項1記載のFET緩衝増幅器。
  3. (3)前記入力段FETと前記検出用抵抗との間にカス
    コード・トランジスタを挿入したことを特徴とする請求
    項1記載のFET緩衝増幅器。
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