JPS60806B2 - 集積された負帰還増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は負帰還路が増幅器出力から増幅器入力に導か
れるようになった集積された負帰還増幅器、特に少くと
も２個の増幅器段を持つ電流増幅器に関する。

検出器出力信号の増幅に使用されるアナログ増幅器は、
安定の理由から負帰還を持たねばならない。

例えば光検出器は電流源として作用し、よって増幅器も
電流増幅器として構成されねばならない。かかる増幅器
を集積回路として構成する場合、回路は全く抵抗無いこ
、特に負帰還抵抗ないこ構成するのが良い。

何となれば抵抗値の大きい特殊の抵抗は集積技術におい
て実現困難だからである。集積された抵抗は集積回路中
で比較的大きな面積が必要であり、よって集積回路にお
いて大きな集積密度が得られないからである。集積回路
中の実現可能の抵抗値の大きさは制限されるので、全集
積された増幅器において達成される電流感度はそれ程大
きくはない。しかし外部の負帰還抵抗を使用する際も、
高感度電流増幅器においては問題がある。

例えば写真機の自動露出装置のホトダィオードーこおい
ては感度の高い範囲のホト電流は数ピコアンベアである
。その際負帰還抵抗は１び。オーム以上でなければなら
ない。しかしかかる抵抗は自動露出装置に対し寸法が大
き過ぎ、また高価である。この発明の目的は負帰還抵抗
の無い上記形式の増幅器を得ることにある。この目的を
達成するため冒頭に述べた形式の増幅器においてこの発
明によれば、最後の増幅器段の能動素子をその出力回路
において下記のように出力電流の一部の部分電流が負帰
還路に、一部の部分電流は増幅器出力に導かれる如くに
出力電流が分割されるように分割するのである。

最後の増幅器段の能動素子がバィポーラトランジスタで
ある場合、之は上記定義した電流分割の目的で２個のコ
レクタを備える。

この発明の増幅器は更に、最初の増幅器段の能動素子を
同時に光検出器として構成できる利点を持つ。

更に能動増幅素子の動作点調整が電荷キャリャ注入或は
光照射によって行うことができ、よって動作点調整のた
めに場合によって必要な抵抗を省略することもできる。

次に図示実施例につきこの発明を説明する。第１図はこ
の発明の増幅器の１実施例の接続図、第２図は集積回路
としての第１図の増幅器の構成、第３図はこの発明の増
幅器の他の実施例の接続図、第４図は集積技術における
この発明の増幅器の更に他の実施例を示す。第１図の接
続図においてこの発明の増幅器は、ダーリントン接続さ
れたトランジスタＴ，およびＴ２を持つ２個の増幅器段
を包含する。

端子１において増幅器に入力電流ｌｉが供給される。ダ
ーリントン段の後にトランジスタｔが接続され、之はこ
の発明により２個のコレクタａ，ｂを備える。このトラ
ンジスタのコレクタｂおよびエミツ外こより形成される
回路は増幅器の出力回路を表わし「それから端子３にお
いて出力電流ｌｏが取出される。他のコレクタａは増幅
器の入力１に戻され、之により負帰還路を形成する。端
子２に動作電圧が導かれる。増幅されるべき入力電流ｌ
ｊから、電流分割トランジスタＴ３に流れる電流ｌｃが
分岐される。

この電流の残りはダーリントン増幅器として接続された
トランジスタＴ，およびＴ２において増幅される。ダー
リントン増幅器の出力電流は電流分割トランジスタＴ３
のベースに流れる。コレクタａからの電流帰還は負帰還
に相当し、それに対しコレクタｂは増幅された出力電流
らを供給する。電流比は両コレクタの電流伝送係数によ
って決定される。この比は良好な近似をもって一定であ
り、すなわち負帰還された増幅器は入力電流および温度
、周波数の広い範囲において、能動素子を使用する必要
ないこ、ほぼ一定の増幅度を持つ。第１図のかかる増幅
器はトランジスタＴ，が光検出器として利用される場合
、例えば頚山光に直接使用することができる。ここで光
照射は矢印１０で示してある。この場合入力１における
信号入力は省略される。第２図は集積技術における第１
図の増幅器の１実施形を示す。

半導体２０中に最初に普通のプレーナ技術により２個の
トランジスタＴ，，Ｔ２が作られ、そのベースは２個の
領域２１，２２、しかしてェミッタは２個の領域２３，
２４により形成される。

他の領域２５が電流分割トランジスタＴ３のベースを形
成し、領域２６はこのトランジスタのェミッタを形成す
る。その際半導体２川まコレクタｂを、他の領域２７は
他のコレク夕すなわちａを形成する。詳細に示さず線図
的に示す接触部および接続線は全体として第１図の回路
を与える。第２図に示すように電流分割トランジス外ま
バーチカルトランジスタ（領域２０，２５７ ２６）並
びにラテラルトランジスタ（領域２５，２６，２７）に
より形成される。

出力電流を供給する部分トランジスタがバーチカルトラ
ンジスタ構造を持ち、負帰還信号を供聯合する部分トラ
ンジスタがラテラル構造を持つ場合、特に前段としての
ダーリントン増幅器においておよび光検出器において上
記配置は好都合である。第３図の実施形において（第１
図と同じ要素は同じ記号をつけてある）、電圧供給は省
略され、能動素子の光照射により代用されている。

かかる形式の電圧供給の作用は既に提案されている。第
４図に示す他の実施形において、２個の領域４０，４１
の間のｐｎ接合部は、電圧供給に対する必要な電荷キャ
リャを供給する所の注入ｐｎ接合部を形成する。その際
領域４０は一方の全平面に電極５０を備える。領域４１
に対して導電率は４・さし、が同じ伝導形を持つ所の、
領域４１上に備えられた領域４９中に、ベース領域４２
，４３，４４が備えられ、それに対し領域４５，４６，
４７，４８はコレクタ領域を形成する。領域４１は上記
のように形成されたトランジスタＴ．，Ｔ２，Ｔ３のェ
ミツタを形成する。この実施形は第３図の回路に対応し
、その際付加的に必要な接続は特に示してない。この発
明による電流分割の原理はバィポーラトランジスタに限
定されるもので無い。

むしろ例えば対応するチャネル分割により、電界効果ト
ランジスタにも使用することができる。この発明の増幅
器の他の利点は、集積回路中の各個の段の間に例えば絶
縁拡散部のような特別な絶縁手段が必要でないことにあ
る（例えば第２図参照）。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の増幅器の１実施例の接続図、第２図
は集積回路としての第１図の増幅器の構成、第３図はこ
の発明の増幅器の他の実施例の接続図、第４図は集積技
術におけるこの発明の増幅器の更に他の実施例を示す。 図においてＬ，Ｔ２……ダーリントントランジスタ、Ｌ
・・・・・・電流分割トランジスタ、１・・・・・・入
力端子、２・・・…動作電圧様子、３・・・・・・出力
端子。Ｆｉｇ．ｌＦｉｇ．２ Ｆｉｇ．３ Ｆｉｇ．ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 最後段の増幅器の能動素子はその出力回路において
   、出力電流の一部の部分電流は負帰還路に、一部の部分
   電流は増幅器出力に導かれるように、出力電流の分割が
   行なわれる如くに分割されることを特徴とする負帰還路
   が増幅器出力から増幅器入力に導かれるようになった特
   に少くとも２個の増幅器段を持つ集積された負帰還増幅
   器。 ２ 最後段の増幅器の能動素子は、少くとも２個のコレ
   クタを持つバイポーラトランジスタであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の増幅器。