JP6310045B1 - 増幅回路 - Google Patents
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Abstract
Description
[N/(1+β1・A1)]−β1[N/(1+β1・A1)]・A2
=(1−β1・A2)・[N/(1+β1・A1)]
となって、A2≒1/β1のときに歪は大幅に低減する。
主増幅器12の出力=A1/(1+β1・A1)・S
帰還回路13の出力=[β1・A1/(1+β1・A1)]・S
差動増幅回路14の出力={S−β1・[A1/(1+β1・A1)]・S}・A2=[A2/(1+β1・A1)]・S
であり、
出力側合成器15の出力={[A1/(1+β1・A1)]・S}+{[A2/(1+β1・A1)]・S}=[(A1+A2)/(1+β1・A1)]・S
となる。
(1)主増幅器の入力端子間電位差の取り出しに差動増幅回路14(比較器)が必要であり、第1の副増幅器17、第2の副増幅器18として主増幅器12よりも低歪の増幅器を用いる必要がある。
(2)従来の回路構成では歪の置き換えをしていることに過ぎず、歪性能の改善限界は個々の増幅器の持つ歪性能と同等であり、これを超える歪性能の改善は得られない。
(3)また、当該回路構成では、差動増幅器14を構成する第1の副増幅器17と第2の副増幅器18の二基分のノイズが足し込まれるため、ノイズ低減の点において不利である。
(4)さらに、差動増幅回路として二基の増幅器(第1の副増幅器17、第2の副増幅器18)を追加する必要があり、実装基板の面積とフットプリントの増加をもたらし、製造コストが増す。
増幅する信号(S)を入力する主増幅器反転入力端子(12a)と、前記増幅回路の共通電位に接続した主増幅器非反転入力端子(12b)、および増幅された信号を出力する主増幅器増幅出力端子(12c)を有し、前記主増幅器増幅出力端子(12c)の信号を前記主増幅器反転入力端子(12a)にフィードバックする主増幅器帰還回路(121)を有する主増幅器(12)と、
前記主増幅器(12)の主増幅器反転入力端子(12a)と前記主増幅器非反転入力端子(12b)に現れる電位との差分を増幅して副増幅器増幅出力として出力する副増幅器(14)と、
前記主増幅器(12)の主増幅器増幅出力端子(12c)に接続されて、当該主増幅器(12)の主増幅器増幅出力から前記副増幅器(14)の副増幅器増幅出力を減算する出力合成回路(15)を具備し、
前記合成回路(15)の出力を回路の出力としたことを特徴とする。
前記副増幅器増幅出力端子(14c)を前記副増幅器反転入力端子(14a)にフィードバックする副増幅器帰還回路(141)を有し、
前記副増幅器反転入力端子(14a)を抵抗を介して前記増幅回路の共通電位に接続してなり、
前記主増幅器(12)の前記主増幅器反転入力端子(12a)に入力する前記主増幅器帰還回路(121)の帰還信号を前記副増幅器非反転入力端子(14b)に接続してなることを特徴とする。
V0=(1−β)Vi/β……(1)
β=R1/(R1+R2)……(2)
ただし、現実には主増幅器12が理想的な特性を持たないため、出力に歪が発生する。この歪は理想的な出力Voに対し“X”の割合で発生するものとして表わせるので、歪成分をVo・Xと示すことができる。したがって、実際の出力は理想的な出力にVo・Xを加算して(3)式で表される。
V0+V0・X……(3)
V-=(V0+V0・X)・β+(1−β)・Vi
=−(1−β)・Vi+Vo・X・β+(1−β)・Vi
=V0・X・β……(4)
VE+VE・Y……(5)
VE=(1/βE)・V-……(6)
βE=R3/(R3+R4)……(7)
VE+VE・Y=V0・X+V0・X・Y……(8)
VS=V0+V0・X−(V0・X+V0・X・Y)
=V0−V0・X・Y……(9)
V-=β(V0+V0・X)……(10) β=R1/(R1+R2)
1/(1−β)……(11)
(1−β)/β……(12)
V1+V1・Y=[1/(1−β)]・V-+[1/(1−β)]・V-・Y
=[β/(1−β)]・(V0+V0・X)
+[β・Y/(1−β)]・(V0+V0・X)……(13)
である。
V2+V2・Z=(1/β)・Vi−(1−β)/β[(V1+V1・Y)
+(V1+V1・Y)・Z]
=V0−(1−β)/β{[β/(1−β)]・(V0+V0・X)
+[β・Y/(1−β)]・(V0+V0・X)
+[β・Z/(1−β)]・(V0+V0・X)
+[β・Y・Z/(1−β)]・(V0+V0・X)}
=V0−V0−V0・X−V0・Y−V0・Z−V0・X・Y
−V0・X・Z−V0・Y・Z−V0・X・Y・Z
……(14)
である。
VS=V0−V0・Y-V0・Z−V0・X・Y−V0・X・Z
−V0・Y・Z−V0・X・Y・Z……(15)
VS=V0+VN−(VN+VNE)
=V0+VNE……(16)
つまり、VSに現れるノイズは副増幅器14のノイズのみであり、主増幅器14のノイnズについては打ち消されて出力には現れない。したがって、VNE<VNの場合、ノイズが低減される。
11・・入力側合成回路
12・・主増幅器(反転増幅器)
13・・帰還率β1の帰還回路
14・・副増幅器(差動増幅器回路)
15・・出力合成回路
16・・信号出力端子
17・・第1の副増幅器
18・・第2の副増幅器
19・・合成回路(減算回路)
20・・主増幅器の増幅誤差成分(歪、又はノイズ)
21・・副増幅器の増幅誤差成分(歪、又はノイズ)
Claims (2)
- 主増幅器の増幅出力における信号歪と雑音を低減して高品質の増幅信号を得るための増幅回路であって、
増幅する信号を入力する主増幅器反転入力端子と、増幅回路の共通電位に接続した主増幅器非反転入力端子、および増幅された信号を出力する主増幅器増幅出力端子を有し、前記主増幅器増幅出力端子の信号を前記主増幅器反転入力端子にフィードバックする主増幅器帰還回路を有する主増幅器と、
前記主増幅器の主増幅器反転入力端子と前記主増幅器非反転入力端子に現れる電位との差分を増幅して副増幅器増幅出力として出力する副増幅器と、
前記主増幅器の主増幅器増幅出力端子に接続されて、当該主増幅器の主増幅器増幅出力から前記副増幅器の副増幅器増幅出力を減算する出力合成回路を具備し、
前記合成回路の出力を回路の出力としたことを特徴とする増幅回路。 - 前記副増幅器は、副増幅器反転入力端子と副増幅器非反転入力端子および副増幅器増幅出力端子を有し、
前記副増幅器増幅出力端子を前記副増幅器反転入力端子にフィードバックする副増幅器帰還回路を有し、
前記副増幅器反転入力端子を抵抗を介して前記増幅回路の共通電位に接続してなり、
前記主増幅器の前記主増幅器反転入力端子に入力する前記主増幅器帰還回路の帰還信号を前記副増幅器非反転入力端子に接続してなることを特徴とする請求項1に記載の増幅回路。
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