放大電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及以高阻抗從傳感器等輸入微弱的信號并對其進行放大的放大電路。
【背景技術】
[0002]作為以高阻抗輸入在傳感器等產生的微弱的信號并進行放大的電路，以往，一般廣為人知的是儀表放大器(instrumentat1n amplifier)。在下述專利文獻I中記載了通過儀表放大器對來自磁頭的輸出信號進行放大的技術。
[0003]圖4為表示儀表放大器的基本構成的圖。如圖4(A)中所示，儀表放大器使用二個運算放大器(operat1nal amplifier)Ul、U2來構成。運算放大器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。若向運算放大器Ul、U2的非反相端子輸入信號，則放大后的信號從運算放大器Ul、U2的輸出作為差動信號被輸出。
[0004]由于運算放大器U1、U2的非反相端子成為信號輸入端子，因此，儀表放大器具有非常高的輸入阻抗。通過使反饋電阻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的電阻值進行調節(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。在通過電阻元件對運算放大器施加負反饋的一般的差動放大電路的情況下，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，而與由負反饋產生的增益的設定無關。
[0006]現(xiàn)有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻I日本特開平7-46046號公報

【發(fā)明內容】

[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算放大器的構成的圖。圖4(B)所示的運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晶體管構成的差動對(Q21，Q22)、作為負載連接于差動對的漏極側的電流反射鏡電路(Q23，Q24)和使一定的電流流過差動對的源極側的恒流電路101。輸出放大段具有構成源極接地型的放大電路的晶體管Q25、作為負載連接于晶體管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償電路(R14，C11)。
[0011]其課題在于在以高增益對直流或低頻的微小信號進行放大的情況下，使頻率越低越增大的閃變噪聲α/f噪聲)降低。閃變噪聲主要在晶體管產生，因此，若在輸入段使用很多晶體管，則由閃變噪聲所產生的影響變大。在圖4(B)所示的運算放大器的情況下，在輸入段使用二個晶體管來作為差動對，由此，若將其使用到圖4(A)所示的儀表放大器，則作為整體，在輸入段使用四個晶體管。因此，與單獨使用運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，存在閃變噪聲大的問題。
[0012]本發(fā)明是鑒于相關情況而完成的，其目的在于提供一種能夠保持高輸入阻抗而不受到由負反饋產生的增益的設定的影響，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:差動對，包含一對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控制流過上述第一端子與第二端子之間的電流的規(guī)定類型的晶體管，在上述一對第一晶體管以及第二晶體管所具有的一對上述控制端子輸入差動信號；負載電路，產生與流過上述差動對中的上述一對第一晶體管以及第二晶體管所具有的一對上述第二端子的電流對應的差動信號；輸出放大段，對在上述負載電路產生的差動信號進行放大并輸出；以及反饋電路，將從上述輸出放大段輸出的差動信號反饋至上述差動對中的上述一對第一晶體管以及第二晶體管所具有的一對上述第一端子。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的放大電路，向上述差動對中的上述一對控制端子輸入差動信號，根據(jù)流過上述差動對中的上述一對第二端子的電流，在上述負載電路產生差動信號，在該上述負載電路所產生的差動信號在上述輸出放大段被放大，從上述輸出放大段輸出的差動信號被反饋至上述差動對中的上述一對第一端子。由此，上述差動對中的上述一對控制端子的輸入阻抗難以受到上述放大電路的負反饋的增益的影響。此外，由于在上述差動對中的上述一對第一晶體管以及第二晶體管進行輸入段的放大，因此，輸入段的晶體管所引起的閃變噪聲等的低頻噪聲降低。
[0016]優(yōu)選地，上述放大電路可以具有:第一斬波電路，使向上述差動對中的上述一對控制端子輸入的差動信號的極性反復反轉，由此使該差動信號的頻率成分向高頻側的頻帶移動;第二斬波電路，使輸入到上述輸出放大段的差動信號的極性與上述第一斬波電路的上述極性反轉動作同步地反復反轉，由此使該差動信號的頻率成分從上述高頻側的頻帶返回到原來的頻帶；以及第三斬波電路，使通過上述反饋電路反饋至上述差動對的上述一對第一端子的差動信號的極性與上述第一斬波電路的上述極性反轉動作同步地反復反轉，由此使該差動信號的頻率成分向上述高頻側的頻帶移動。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動作產生的頻率成分衰減的低通濾波特性。
[0017]根據(jù)上述構成，向上述差動對中的上述一對控制端子輸入的差動信號的極性在上述第一斬波電路被反復反轉，由此，該差動信號的頻率成分向高頻側的頻帶移動。此外，向上述輸出放大段輸入的差動信號的極性與上述第一斬波電路的上述極性反轉動作同步地通過上述第二斬波電路被反復反轉，由此，該差動信號的頻率成分從上述高頻側的頻帶返回到原來的頻帶。然后，通過上述反饋電路被反饋到上述差動對中的上述一對第一端子的差動信號的極性與上述第一斬波電路的上述極性反轉動作同步地通過上述第三斬波電路被反復反轉，由此，該差動信號的頻率成分向上述高頻側的頻帶移動。由上述第一斬波電路的上述極性反轉動作產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，在包含上述差動對的初段的差動放大段，差動信號的放大是在被移動至閃變噪聲等低頻噪聲的影響小的高頻帶的狀態(tài)下進行的，因此，包含于放大結果的差動信號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，由上述極性反轉動作所產生的高頻率的成分衰減，因此，上述輸出放大段的輸出信號成為低頻噪聲和高頻噪聲雙方均降低的信號。
[0019]優(yōu)選地，上述放大電路可以具有對從上述負載電路向上述第二斬波電路輸入的差動信號進行放大的差動放大段。
[0020]由此，對于被移動至閃變噪聲等低頻噪聲的影響小的高頻帶的狀態(tài)下的差動信號的放大增益提高，因此，包含于輸出信號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，設于從公共節(jié)點向上述差動對中的上述一對第一端子分流的電流的路線上;可變電阻元件，設于從第一電源線向上述公共節(jié)點流動的電流的路線上；以及共模反饋電路，以上述差動對中的上述一對第二端子的共模電壓接近與所輸入的基準電壓對應的規(guī)定電壓的方式，控制上述可變電阻元件的電阻。
[0022]根據(jù)上述構成，構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對中的上述一對第一端子流動，以上述差動對中的上述一對第二端子的共模電壓接近與上述基準電壓對應的規(guī)定電壓的方式，通過上述共模反饋電路對上述可變電阻元件的電阻進行控制。由此，流過差動對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生的偏置電流的變動得到抑制，上述放大電路的增益穩(wěn)定化，由電源電壓的變動所產生的輸出信號的變動降低。
[0023]優(yōu)選地，上述放大電路可以具有:基準電壓產生電路，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成上述差動對的上述第一晶體管以及上述第二晶體管相同的導電型；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，上述基準電壓產生電路產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生的電壓對應的上述基準電壓。
[0024]優(yōu)選地，上述共模反饋電路可以包含:一對第四晶體管以及第五晶體管，該一對第四晶體管以及第五晶體管的一對上述第一端子和一對上述第二端子被并聯(lián)連接;第六晶體管，具有與上述一對第四晶體管以及第五晶體管所具有的上述一對第一端子共同連接的上述第一端子；電流反射鏡電路，使與從上述一對第四晶體管以及第五晶體管所具有的上述一對第二端子向上述第二電源線流動的電流對應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；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。該情況下，在上述負載電路所產生的差動信號可以輸入到上述一對第四晶體管以及第五晶體管所具有的一對上述控制端子。上述基準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生的電壓來控制上述可變電阻元件的電阻。
[0025]發(fā)明效果