JPS62173808A - バツフアアンプ - Google Patents

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、例えばＩＣ内の電圧安定化回路の出力電圧を
取出すためのバッファアンプに関する。

〔発明の概要〕

本発明はバッファアンプに関し、出力電流を■ −にして検出し、この検出電流に基づいてベ−スミ流を
形成し、このベース電流をＮ倍にして帰還することによ
り、バッファアンプの入出力電圧間のオフセットがキャ
ンセルされるようにするものである。

〔従来の技術〕

第４図は基本的なバッファアンプの接続を示す。

図において、入力端子＋１１がトランジスタ（２）のベ
ースに接続され、このトランジスタ（２）のエミッタと
トランジスタ（３）のエミッタとが互いに接続され、こ
のエミッタの接続中点が定電流源（４）を通じて接地さ
れる。このトランジスタ（２）のコレクタがカレントミ
ラーのダイオード側を構成するトランジスタ（５）を通
じてＶｃｃの電源端子（６）に接続されると共に、トラ
ンジスタ（３）のコレクタが上述のカレントミラーのト
ランジスタ側を構成するトランジスタ（７）を通じて電
源端子（６）に接続される。さらにトランジスタ（３）
のコレクタがトランジスタ（８）のベースに接続される
。そしてトランジスタ（８）のコレクタが電源端子（６
）に接続され、エミッタが定電流源（９）を通じて接地
されると共に、このエミッタがトランジスタ（３）のベ
ースに接続され、さらにこのエミッタから出力端子（１
０）が導出される。

この回路において、トランジスタ（２１（３１にて差動
アンプが形成され、この出力がトランジスタ（８）のエ
ミッタホロアを通じて取出されると共に、トランジスタ
（３）のベースに帰還されて、バンファアンプが形成さ
れる。

ところがこの回路において、定電流源（４）を流れる本
体の電流２■１と、定電流源（９）を流れる出力電流Ｉ
ｏとの間に、１折以上の差があると、入力端子ＶＩＮと
出力電圧Ｖｏとの間のオフセット電圧ΔＶ　（＝　ｌ　
ＶＩＮ　　ＶＯｌ　）が大きくなってしまう。

すなわち上述の回路で、カレントミラーの２つのトラン
ジスタＴ５＋　（７）を流れる電流を共にＩよとすると
、トランジスタ（２）に流れるコレクタ電流は１１であ
るのに対し、トランジスタ（３）に流れるコレクタ電流
は、上述の！１からトランジスタ（８）に流れるベース
電流ＩＢ４ｃ差し引いた値（１１−１８）になる。この
ため ■１ のオフセットが生じ、ここで２１１−８０（μＡ）、Ｉ
ｏ　＝２　（ｍＡ）　、トランジスタ（８）のｈ　ＦＥ
　＝　１００とすると、 １１＝４０（μＡ） となって、オフセット電圧Δ■は ΔＶ　＝　　２６　　ｉ　ｎ　　−＝　　１８　　（ｍ
Ｖ）にもなってしまう。

そこで従来から、このようなオフセット電圧を除くため
、種々の方法が提案されている。まず第１には上述の回
路において定電流源（４）の電流値をＩｏと同程度まで
増加することが考えられる。しかしながらこの方法では
、消費電力が極めて増大すると共に、カレントミラーを
構成するトランジスタ（５１（？）はＰＮＰ形であるた
めに電流容量が小さく、これに大電流を流すためにはｔ
Ｃ内でのトランジスタ（５１（７１の占を面積が極めて
大きくなってしまう問題点があった。

また第５図に示すように、トランジスタ（２）のコレク
タにもトランジスタ（５１）及び定電流源（５２）から
なるダミーのエミッタホロア回路を設け、このベース電
流［Ｂをトランジスタ（２）のコレクタ電流から差し引
いて、トランジスタ（２１（３１のコレクタ電流を等し
くし、オフセット電圧Δ■をキャンセルする回路も提案
されたが、これでは定電流源（５２□を流れる電流■０
が全く無駄に消費されてしまい、消費電流が極めて大き
くなってしまう。

これに対して第６図の回路では、トランジスタ（８）に
直列にトランジスタ（６１）が接続され、このトランジ
スタ（６１）に出力電流ＩＯが流されることによって、
このトランジスタ（６１）のベースにはトランジスタ（
８）と等しいベース電流ＩＢが形成され、このベース電
流ＩＢをトランジスタ（６２）（６３）のカレントミラ
ーで折り返してトランジスタ（３）のコレクタ電流に補
給するものである。これによればトランジスタ（８）に
引かれる分のベース電流Ｉｓがトランジスタ（６３）か
ら補給されるので、トランジスタ（２）　（３１のコレ
クタ電流が等しくなる。

しかしながらこの回路では、トランジスタ（６１）〜（
６３）の回路を便」かせるためには、トランジスタ（６
１）　　（６２）等のベースエミッタ間降下電圧ＶＢＥ
が必要であり、このため出力電圧ＶＯのダイナミックレ
ンジは、 Ｖ、）　＜　　Ｖｃｃ　−２ＶＢＥ　　　Ｖｃｉ（ｓｌ
但しＶｃｔｆＳ）はトランジスタ（８）のコレクタエミ
ッタ間のサチュレーション電圧 となる。これに対してバッファアンプ本来のダイナミッ
クレンジは、トランジスタ（７）のＶＣｌ２（Ｉｌ＋及
びトランジスタ（８）のＶＢＩＥからＶｏ＜　　Ｖｃｃ
　−Ｖｃｓ（ｓｌ　　−Ｖｓｉであり、これによってダ
イナミックレンジが７８区（約０．７Ｖ　）低下されて
しまっていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように従来の技術では、オフセット電圧を除去
するために消費電流及び占有面積の増加、またはダイナ
ミックレンジの低下などの問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、差動接続された第１及び第２の能動素子（２
＋　（３１が設けられ、この第１の能動素子のベースに
入力端子を印加（入力端子（１））　Ｌ、上記第２の能
動素子のコレクタからエミッタホロアの第３の能動素子
（８）を介して出力電圧を取出す（出力端子（１０））
と共に、この出力電圧を上記第２の能動素子のベースに
帰還するようにしたバッファアンプにおいて、上記第３
の能動素子の出力電流を□にして検出（定電流源（９１
（１１）　）　Ｌ、この検出電流を第４の能動素子（１
２）のコレクタエミッタに供給してベース電流を形成し
、このベース電流をＮ倍（トランジスタ（１３）　　（
１４）　’）　して上記第１及び第２の能動素子のいず
れかに帰還するようにしたバッファアンプである。

〔作用〕

これによれば、ベース電流が帰還されて入出力電圧間の
オフセットがキャンセルされると共に、キャンセル回路
の消費電流が少なく、かつＩＣ内での占有面積も小さく
、さらにダイナミックレンジも低下させることがない。

〔実施例〕

第１図において、定電流源（９）に関連して定電流源（
１１）が設けられ、この定電流源（１１）には定ｎ ′電流源（９）の電流値１ｏに対して□の電流が流れる
ように構成される。さらにコレクタが電源端子（６）に
接続されたトランジスタ（１２）のエミッタが定電流源
（１１）に接続され、このトランジスタ（１２）のベー
スがカレントミラーのダイオード側を構成するトランジ
スタ（１３）を通じて電源端子（６）に接続される。そ
してこのカレントミラーのトランジスタ側を構成するト
ランジスタ（１４）が、トランジスタ（Ｉ３）に対して
Ｎ倍の電流を流すように構成され、このトランジスタ（
１４）のエミッタがトランジスタ（３）のコレクタに接
続される。

従ってこの回路において、定電流源（９）に出力電流１
ｏが流されることによって定電流源（■１）に□の電流
が流され、さらにこの電流がトランジスタ（１２）に流
されるごとによってトランジス（１４）でＮ倍にされ、
形成されたｒａの電流がトランジスタ（３）のコレクタ
に帰還されることにょってトランジスタ（８）のベース
電流１Ｂによるトランジスタ（２１（３１のコレクタ電
流のアンバランスが補正され、入出力電圧間のオフセッ
ト電圧Δ■がキャンセルされる。

そしてこの回路において、定電流源（１１）〜トランジ
スタ（１４）のキャンセル回路が出力端子（１０）に接
続されないので、この回路によって出力電圧Ｖｏのダイ
ナミックレンジが影響されることがなく、本来のバッフ
ァアンプのダイナミックレンジを有効に利用することが
できる。

Ｏ また消費電流の増加は−のみであって、従来の技術に比
べて大幅に小さい。

こうして入出力電圧間のオフセットがキャンセルされる
わけであるが、上述の回路によればそれによってダイナ
ミックレンジが低下されることもなく、また消費電流の
増加も少い。

さらに第２図はキャンセル回路のｌＣ内での占有面積も
考慮した場合である。すなわち上述の例ではＰ形のトラ
ンジスタ（１３）　　（１４）で電流をＮ倍にするため
、特にトランジスタ（１４）の占有面積が非常に大きく
なるおそれがある。そこでこの例では、Ｐ形のトランジ
スタ（１３）　　（１４）は１：１とし、さらにこの電
流をＮ形のトランジスタ（２１）（２２）に供給して、
ここでＮ倍にするものである。

これによればＮ形のトランジスタは元々占有面積が小さ
いので、これをＮ倍にしても回路全体の占有面積は余り
大きくならない。

なおこの例では、電流ＩＢをトランジスタ（２１）で取
り出す方向で動作が行われるので、このトランジスタ（
２１）をトランジスタ（２）のコレクタに接続して、ベ
ース電流１Ｂを差し引いてアンバランスを解消するよう
にする。

またこの例では、トランジスタ（１３）　　（１４）の
ペア特性を補正するため、トランジスタ（１３）のベー
スコレクタ間にトランジスタ（２１）のペースエミッタ
間を接続すると共に、各トランジスタ（１３）　　（１
４）　　（２３）のエミッタに抵抗器（２４）〜（２６
）を設けている。

またトランジスタ（２１）　　（２２）で電流をＮ倍に
する回路は、トランジスタ（２２）をＮ倍にしなくても
、それぞれのエミッタ抵抗（２７）　　（２８）をＲ：
□にしてもよい。

さらに第３図は電圧安定化回路の出力バッファアンプに
通用した場合の具体回路を示す。この図において、電圧
安定化回路（３１）の出力が抵抗器（３２）　、４個の
ダイオード（３３）〜（３６）及び抵抗器（３７）の分
圧回路を介して、この抵抗器（３２）とダイオード（３
３）の接続中点からトランジスタ（２）のベースに供給
されると共に、トランジスタ（８）からの出力が抵抗器
（９ａ）を介してトランジスタ（９ｂ）　　（９ｃ）か
らなるカレントミラーのダイオード側に供給され、この
カレントミラーのトランジスタ側を電流源（４）及び（
１１）を構成するトランジスタ（４ａ）　　（ｌｌａ　
）とする。

従ってこの回路において、トランジスタ（４ａ）のエミ
ッタ抵抗（４ｂ）をトランジスタ（９ｃ）のエミッタ抵
抗（９ｄ）に比して大きくすることにより、２１＋＜＜
Ｉｏの動作電流をトランジスタ（４ａ）を通じてトラン
ジスタ（２１Ｆ３１等に供給できると共に、１−ランジ
スタ（ｌｌａ）のエミッタ抵抗（ｌｌｂ　）をＯ 抵抗（９ｄ）のＮ倍とすることにより、□の電流をトラ
ンジスタ（１２）に流すことができる。

またこの回路で、バッファアンプの出力はＩＣ内の各所
に分割して供給することが考えられ、その場合にＮ分割
したとすれば、１つの電流源の電１　。

流値を□にすることができる。そこでこの場Ｉ。

合には、ごの□の電流源の電流を１：１で折り返してト
ランジスタ（１２）に供給するようにすればよい。

〔発明の効果〕

ごの発明によれば、ベース電流が帰還されて人出力電圧
間のオフセラ１−がキャンセルされると共に、キャンセ
ル回路の消費電流が少く、かつＩＣ内での占有面積も小
さく、さらにダイナミックレンジも低下させることがな
いようにできる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の一例の構成図、第２図、第３図はその
説明のための図、第４図〜第６図は従来の技術の説明の
ための図である。

（１１は入力端子、（２）　（３１（５）　（７１ｆ８
１　（１２）〜（１４）はトランジスタ、（４）（９１
（１１）は定電流源、（６）は電源端子、（１０）は出
力端子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 差動接続された第１及び第２の能動素子が設けられ、 この第１の能動素子のベースに入力電圧を印加し、 上記第２の能動素子のコレクタからエミッタホロアの第
   ３の能動素子を介して出力電圧を取出すと共に、 この出力電圧を上記第２の能動素子のベースに帰還する
   ようにしたバッファアンプにおいて、上記第３の能動素
   子の出力電流を１／Ｎにして検出し、 この検出電流を第４の能動素子のコレクタエミッタに供
   給してベース電流を形成し、 このベース電流をＮ倍して上記第１及び第２の能動素子
   のいずれかに帰還するようにしたバッファアンプ。