放大電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以高阻抗從傳感器等輸入微弱的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行放大的放大電路。
【背景技術(shù)】
[0002]作為以高阻抗輸入在傳感器等產(chǎn)生的微弱的信號(hào)并進(jìn)行放大的電路，以往，一般廣為人知的是儀表放大器(instrumentat1n amplifier)。在下述專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載了通過(guò)儀表放大器對(duì)來(lái)自磁頭的輸出信號(hào)進(jìn)行放大的技術(shù)。
[0003]圖4為表示儀表放大器的基本構(gòu)成的圖。如圖4(A)中所示，儀表放大器使用二個(gè)運(yùn)算放大器(operat1nal amplifier)Ul、U2來(lái)構(gòu)成。運(yùn)算放大器Ul、U2在輸出端子與反相端子之間分別連接有反饋電阻R11、R12，彼此的反相端子介由電阻R13連接。若向運(yùn)算放大器Ul、U2的非反相端子輸入信號(hào)，則放大后的信號(hào)從運(yùn)算放大器Ul、U2的輸出作為差動(dòng)信號(hào)被輸出。
[0004]由于運(yùn)算放大器U1、U2的非反相端子成為信號(hào)輸入端子，因此，儀表放大器具有非常高的輸入阻抗。通過(guò)使反饋電阻Rl 1、R12的電阻值一致，能夠獲得高共模抑制比(CMRR)。
[0005]此外，儀表放大器的增益能夠根據(jù)電阻R13的電阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)，高輸入阻抗和共模抑制比不受到電阻R13的電阻值的影響。在通過(guò)電阻元件對(duì)運(yùn)算放大器施加負(fù)反饋的一般的差動(dòng)放大電路的情況下，根據(jù)電阻元件的電阻值，增益和輸入阻抗共同變化，但在儀表放大器的情況下則保持高輸入阻抗，而與由負(fù)反饋產(chǎn)生的增益的設(shè)定無(wú)關(guān)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)I日本特開(kāi)平7-46046號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]圖4(B)為表示用于儀表放大器的一般的運(yùn)算放大器的構(gòu)成的圖。圖4(B)所示的運(yùn)算放大器具備輸入放大段(021?24，101)和輸出放大段(025，1?14，(:11，102)。輸入放大段具有由二個(gè)晶體管構(gòu)成的差動(dòng)對(duì)(Q21，Q22)、作為負(fù)載連接于差動(dòng)對(duì)的漏極側(cè)的電流反射鏡電路(Q23，Q24)和使一定的電流流過(guò)差動(dòng)對(duì)的源極側(cè)的恒流電路101。輸出放大段具有構(gòu)成源極接地型的放大電路的晶體管Q25、作為負(fù)載連接于晶體管Q25的漏極的恒流電路102和為了反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性而限制輸出放大段的頻帶的相位補(bǔ)償電路(R14，C11)。
[0011]其課題在于在以高增益對(duì)直流或低頻的微小信號(hào)進(jìn)行放大的情況下，使頻率越低越增大的閃變?cè)肼暒?f噪聲)降低。閃變?cè)肼曋饕诰w管產(chǎn)生，因此，若在輸入段使用很多晶體管，則由閃變?cè)肼曀a(chǎn)生的影響變大。在圖4(B)所示的運(yùn)算放大器的情況下，在輸入段使用二個(gè)晶體管來(lái)作為差動(dòng)對(duì)，由此，若將其使用到圖4(A)所示的儀表放大器，則作為整體，在輸入段使用四個(gè)晶體管。因此，與單獨(dú)使用運(yùn)算放大器的情況相比，儀表放大器的輸入段的晶體管數(shù)量變多，存在閃變?cè)肼暣蟮膯?wèn)題。
[0012]本發(fā)明是鑒于相關(guān)情況而完成的，其目的在于提供一種能夠保持高輸入阻抗而不受到由負(fù)反饋產(chǎn)生的增益的設(shè)定的影響，并能夠降低輸入段的晶體管所引起的噪聲的放大電路。
[0013]用于解決課題的方法
[0014]本發(fā)明的放大電路的特征在于，具有:差動(dòng)對(duì)，包含一對(duì)第一晶體管以及第二晶體管，上述第一晶體管以及上述第二晶體管分別是根據(jù)控制端子與第一端子之間的電壓來(lái)控制流過(guò)上述第一端子與第二端子之間的電流的規(guī)定類(lèi)型的晶體管，在上述一對(duì)第一晶體管以及第二晶體管所具有的一對(duì)上述控制端子輸入差動(dòng)信號(hào)；負(fù)載電路，產(chǎn)生與流過(guò)上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第一晶體管以及第二晶體管所具有的一對(duì)上述第二端子的電流對(duì)應(yīng)的差動(dòng)信號(hào)；輸出放大段，對(duì)在上述負(fù)載電路產(chǎn)生的差動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大并輸出；以及反饋電路，將從上述輸出放大段輸出的差動(dòng)信號(hào)反饋至上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第一晶體管以及第二晶體管所具有的一對(duì)上述第一端子。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的放大電路，向上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)控制端子輸入差動(dòng)信號(hào)，根據(jù)流過(guò)上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第二端子的電流，在上述負(fù)載電路產(chǎn)生差動(dòng)信號(hào)，在該上述負(fù)載電路所產(chǎn)生的差動(dòng)信號(hào)在上述輸出放大段被放大，從上述輸出放大段輸出的差動(dòng)信號(hào)被反饋至上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第一端子。由此，上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)控制端子的輸入阻抗難以受到上述放大電路的負(fù)反饋的增益的影響。此外，由于在上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第一晶體管以及第二晶體管進(jìn)行輸入段的放大，因此，輸入段的晶體管所引起的閃變?cè)肼暤鹊牡皖l噪聲降低。
[0016]優(yōu)選地，上述放大電路可以具有:第一斬波電路，使向上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)控制端子輸入的差動(dòng)信號(hào)的極性反復(fù)反轉(zhuǎn)，由此使該差動(dòng)信號(hào)的頻率成分向高頻側(cè)的頻帶移動(dòng);第二斬波電路，使輸入到上述輸出放大段的差動(dòng)信號(hào)的極性與上述第一斬波電路的上述極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作同步地反復(fù)反轉(zhuǎn)，由此使該差動(dòng)信號(hào)的頻率成分從上述高頻側(cè)的頻帶返回到原來(lái)的頻帶；以及第三斬波電路，使通過(guò)上述反饋電路反饋至上述差動(dòng)對(duì)的上述一對(duì)第一端子的差動(dòng)信號(hào)的極性與上述第一斬波電路的上述極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作同步地反復(fù)反轉(zhuǎn)，由此使該差動(dòng)信號(hào)的頻率成分向上述高頻側(cè)的頻帶移動(dòng)。上述輸出放大段也可以具有使由上述第一斬波電路的上述極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作產(chǎn)生的頻率成分衰減的低通濾波特性。
[0017]根據(jù)上述構(gòu)成，向上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)控制端子輸入的差動(dòng)信號(hào)的極性在上述第一斬波電路被反復(fù)反轉(zhuǎn)，由此，該差動(dòng)信號(hào)的頻率成分向高頻側(cè)的頻帶移動(dòng)。此外，向上述輸出放大段輸入的差動(dòng)信號(hào)的極性與上述第一斬波電路的上述極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作同步地通過(guò)上述第二斬波電路被反復(fù)反轉(zhuǎn)，由此，該差動(dòng)信號(hào)的頻率成分從上述高頻側(cè)的頻帶返回到原來(lái)的頻帶。然后，通過(guò)上述反饋電路被反饋到上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第一端子的差動(dòng)信號(hào)的極性與上述第一斬波電路的上述極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作同步地通過(guò)上述第三斬波電路被反復(fù)反轉(zhuǎn)，由此，該差動(dòng)信號(hào)的頻率成分向上述高頻側(cè)的頻帶移動(dòng)。由上述第一斬波電路的上述極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作產(chǎn)生的頻率成分由于上述輸出放大段所具有的低通濾波特性而衰減。
[0018]由此，在包含上述差動(dòng)對(duì)的初段的差動(dòng)放大段，差動(dòng)信號(hào)的放大是在被移動(dòng)至閃變?cè)肼暤鹊皖l噪聲的影響小的高頻帶的狀態(tài)下進(jìn)行的，因此，包含于放大結(jié)果的差動(dòng)信號(hào)的低頻噪聲的成分大幅減少。此外，由于上述輸出放大段所具有的低通濾波特性，由上述極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作所產(chǎn)生的高頻率的成分衰減，因此，上述輸出放大段的輸出信號(hào)成為低頻噪聲和高頻噪聲雙方均降低的信號(hào)。
[0019]優(yōu)選地，上述放大電路可以具有對(duì)從上述負(fù)載電路向上述第二斬波電路輸入的差動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大的差動(dòng)放大段。
[0020]由此，對(duì)于被移動(dòng)至閃變?cè)肼暤鹊皖l噪聲的影響小的高頻帶的狀態(tài)下的差動(dòng)信號(hào)的放大增益提高，因此，包含于輸出信號(hào)的低頻噪聲成分降低。
[0021 ] 此外，上述放大電路可以具有:電阻電路，設(shè)于從公共節(jié)點(diǎn)向上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第一端子分流的電流的路線上;可變電阻元件，設(shè)于從第一電源線向上述公共節(jié)點(diǎn)流動(dòng)的電流的路線上；以及共模反饋電路，以上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第二端子的共模電壓接近與所輸入的基準(zhǔn)電壓對(duì)應(yīng)的規(guī)定電壓的方式，控制上述可變電阻元件的電阻。
[0022]根據(jù)上述構(gòu)成，構(gòu)成為電流分別從上述第一電源線介由上述可變電阻元件以及上述電阻電路向上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第一端子流動(dòng)，以上述差動(dòng)對(duì)中的上述一對(duì)第二端子的共模電壓接近與上述基準(zhǔn)電壓對(duì)應(yīng)的規(guī)定電壓的方式，通過(guò)上述共模反饋電路對(duì)上述可變電阻元件的電阻進(jìn)行控制。由此，流過(guò)差動(dòng)對(duì)的各晶體管的偏置電流難以因電源電壓的影響而變化，由電源電壓的影響產(chǎn)生的偏置電流的變動(dòng)得到抑制，上述放大電路的增益穩(wěn)定化，由電源電壓的變動(dòng)所產(chǎn)生的輸出信號(hào)的變動(dòng)降低。
[0023]優(yōu)選地，上述放大電路可以具有:基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路，包含:第三晶體管，將從上述第一電源線流出的電流從該第三晶體管的上述第一端子輸入并從該第三晶體管的上述第二端子輸出，該第三晶體管的上述控制端子與該第三晶體管的上述第二端子連接，該第三晶體管具有與構(gòu)成上述差動(dòng)對(duì)的上述第一晶體管以及上述第二晶體管相同的導(dǎo)電型；以及第一恒流電路，使恒定的電流從上述第三晶體管的上述第二端子向第二電源線流動(dòng)，上述基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生與在上述第三晶體管的上述第一端子與上述第二端子之間所產(chǎn)生的電壓對(duì)應(yīng)的上述基準(zhǔn)電壓。
[0024]優(yōu)選地，上述共模反饋電路可以包含:一對(duì)第四晶體管以及第五晶體管，該一對(duì)第四晶體管以及第五晶體管的一對(duì)上述第一端子和一對(duì)上述第二端子被并聯(lián)連接;第六晶體管，具有與上述一對(duì)第四晶體管以及第五晶體管所具有的上述一對(duì)第一端子共同連接的上述第一端子；電流反射鏡電路，使與從上述一對(duì)第四晶體管以及第五晶體管所具有的上述一對(duì)第二端子向上述第二電源線流動(dòng)的電流對(duì)應(yīng)的電流從上述第六晶體管的上述第二端子向上述第二電源線流動(dòng)；以及第二恒流電路，使恒定的電流從上述第一電源線向上述第四晶體管、上述第五晶體管以及上述第六晶體管所共同連接的上述第一端子流動(dòng)。該情況下，在上述負(fù)載電路所產(chǎn)生的差動(dòng)信號(hào)可以輸入到上述一對(duì)第四晶體管以及第五晶體管所具有的一對(duì)上述控制端子。上述基準(zhǔn)電壓可以輸入到上述第六晶體管的上述控制端子?？梢愿鶕?jù)在上述第六晶體管的上述第二端子所產(chǎn)生的電壓來(lái)控制上述可變電阻元件的電阻。
[0025]發(fā)明效果