JPH10107553A - Amplifier - Google Patents

Amplifier

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JPH10107553A
JPH10107553A JP8256341A JP25634196A JPH10107553A JP H10107553 A JPH10107553 A JP H10107553A JP 8256341 A JP8256341 A JP 8256341A JP 25634196 A JP25634196 A JP 25634196A JP H10107553 A JPH10107553 A JP H10107553A
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amplifier
circuit
input
low
output signal
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Application number
JP8256341A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Ohata
賢一 大畠
Toru Masuda
徹 増田
Riyouji Takeyari
良治 武鎗
Katsuyoshi Washio
勝由 鷲尾
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Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an amplifier in which fluctuation in its frequency characteristic is reduced even when the amplitude of an input signal is subject to change. SOLUTION: A trans-impedance amplifier that feeds back an output signal Vc1 of an input transistor(TR) Qin to an input IN via a resistor RF is provided with an internal power supply circuit VRLG consisting of a low-pass filter LPF that receives the output signal Vc1 and of a level shift circuit LS1 that shifts a voltage level of an output of the low-pass filter. An output of the internal power supply circuit VRLG is fed to the collector of the TR Qin via a load resistor RL. Thus, the collector current Ic of the TR Qin is independently of an input current Iin so that the open loop gain of the trans-impedance amplifier is made constant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は増幅器に係り、特に
入力される電流信号の振幅或いは直流成分の変動によっ
て動作点が変動するのを抑制することができる増幅器に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amplifier, and more particularly to an amplifier capable of suppressing an operating point from fluctuating due to fluctuations in the amplitude or DC component of an input current signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信システムの受信器では、
光ファイバを通して運ばれた光信号は、フォトダイオー
ドにより電流信号に変換され、この電流信号が前置増幅
器により電流−電圧変換される。さらに、この変換され
た電圧信号はAGC(Auto Gain Control)増幅器等に
より増幅が行なわれた後、クロック抽出および信号の識
別再生が行なわれる。一般に、雑音特性に優れてしかも
広帯域動作が可能なことから、前置増幅器には図2に示
すような回路構成のトランスインピーダンス増幅器が使
用される。
2. Description of the Related Art In a receiver of an optical fiber communication system,
The optical signal carried through the optical fiber is converted into a current signal by a photodiode, and this current signal is subjected to current-voltage conversion by a preamplifier. Further, after the converted voltage signal is amplified by an AGC (Auto Gain Control) amplifier or the like, clock extraction and signal identification reproduction are performed. In general, a transimpedance amplifier having a circuit configuration as shown in FIG. 2 is used as a preamplifier because it has excellent noise characteristics and can operate in a wide band.

【0003】図2において、参照符号Qinはエミッタ接
地の入力トランジスタを示し、この入力トランジスタQ
inのコレクタはトランジスタQ1のベースに接続される
と共に、負荷抵抗RLを介して電圧VCCの正電源に接続
される。トランジスタQ1のエミッタは、トランジスタ
2のベースに接続されると共にダイオードD1のアノー
ドに接続される。ダイオードD1のカソードは、帰還抵
抗RFを介して入力トランジスタQinのベースに接続さ
れると共に、電流源CS1を介して電圧VEEの負電源に
接続される。トランジスタQ2のコレクタは電圧VCC
正電源に接続され、エミッタは出力端子OUTに接続さ
れると共に、電流源CS2を介して電圧VEEの負電源に
接続される。入力端子INには、光ファイバで伝送され
てきた光信号をフォトダイオード(不図示)により変換
した電流信号Iinが入力される。
In FIG. 2, reference numeral Q in denotes an input transistor having a common emitter, and the input transistor Q in
The collector of the in is is connected to the base of the transistor Q 1, is connected to the positive supply voltage V CC through a load resistor R L. The emitter of the transistor Q 1 is, is connected to the anode of the diode D 1 is connected to the base of the transistor Q 2. The cathode of the diode D 1 is connected via a feedback resistor R F is connected to the base of the input transistor Q in, is connected to the negative supply voltage V EE through a current source CS 1. The collector of the transistor Q 2 is connected to the positive supply voltage V CC, together with the emitter connected to the output terminal OUT, and is connected via a current source CS 2 to the negative supply voltage V EE. The input terminal IN, the current signal I in which the optical signal transmitted by the optical fiber and converted by a photodiode (not shown) is input.

【0004】このように構成されるトランスインピーダ
ンス増幅器では、入力トランジスタQin及び負荷抵抗R
Lからなるエミッタ接地増幅器の出力を、帰還抵抗RF
介して負帰還をかけることにより入力インピーダンスを
下げている。トランスインピーダンス増幅器の帯域は、
一般に入力部の極Pinに支配される。この極Pinは、近
似的に次式で表される。
In the transimpedance amplifier configured as described above, the input transistor Q in and the load resistance R
The output of common emitter amplifier consisting of L, which lower the input impedance by applying a negative feedback through the feedback resistor R F. The bandwidth of the transimpedance amplifier is
Generally, it is governed by the pole P in of the input section. The pole P in is approximately expressed by the following equation.

【0005】[0005]

【数1】 (Equation 1)

【0006】ここで、A0はオープンループ利得、CT
入力部の寄生容量(フォトダイオード容量+トランジス
タの入力容量)、Zinは入力インピーダンスである。上
記式(1)から、帯域はオープンループ利得A0及び入
力部の寄生容量CTにより決まることがわかる。トラン
スインピーダンス増幅器をシリコン(Si)バイポーラ
トランジスタで構成した従来例では、自己整合構造のト
ランジスタを用いることにより寄生容量を低減して、帯
域10GHzを超える特性が実現されている。
Here, A 0 is an open loop gain, C T is a parasitic capacitance of the input section (photodiode capacitance + input capacitance of the transistor), and Z in is an input impedance. From the equation (1), the band is seen that determined by the parasitic capacitance C T of the open loop gain A 0 and the input unit. In the conventional example in which the transimpedance amplifier is constituted by a silicon (Si) bipolar transistor, a characteristic exceeding a band of 10 GHz is realized by reducing the parasitic capacitance by using a transistor having a self-aligned structure.

【0007】なお、この種のトランスインピーダンス増
幅器に関しては、例えば、アイ・イー・イー、プロシー
ディング、128巻(1981年12月)299頁から
305頁(IEE, PROC., Vol.128(Dec.1981), pp.299-30
5)に記載されている。
A transimpedance amplifier of this type is described in, for example, IEE, Proc., Vol. 128 (Dec. 1981), pp. 299-305 (IEE, PROC., Vol. 128 (Dec. 1981), pp.299-30
It is described in 5).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】光ファイバ通信システ
ムの受信器では、伝送距離すなわち光ファイバの長さに
よって、トランスインピーダンス増幅器に入力される信
号電流の振幅は大きく異なる。例えば、伝送速度10ギ
ガビット/秒(Gb/s)で、伝送距離が10〜40k
mと比較的短距離の光ファイバ通信システムでは、フォ
トダイオードから前置増幅器に入力される信号電流Iin
の振幅は、30μA〜2mAと大きく異なる。しかし、
前述した従来技術では、このような信号電流の振幅変化
に伴う周波数特性の劣化について考慮が為されていなか
った。
In a receiver of an optical fiber communication system, the amplitude of a signal current input to a transimpedance amplifier varies greatly depending on the transmission distance, that is, the length of the optical fiber. For example, at a transmission speed of 10 Gbit / s (Gb / s) and a transmission distance of 10 to 40 k
In an optical fiber communication system having a relatively short distance of m, the signal current I in input from the photodiode to the preamplifier is used.
Is significantly different from 30 μA to 2 mA. But,
In the above-described conventional technology, no consideration has been given to the deterioration of the frequency characteristic due to the change in the amplitude of the signal current.

【0009】今、振幅Iin1とIin2(Iin1<Iin2)の
異なる2種類の信号電流が、図2のトランスインピーダ
ンス増幅器に入力された場合を考える。まず、振幅I
in1の信号電流がトランスインピーダンス増幅器の入力
端子INに流れ込んだとき、入力トランジスタQinに流
れるコレクタ電流Ic1は図3の入力電流Iin−コレクタ
電流Ic特性に示したように、次式で表される電流値を
中心に変化する。
Now, consider the case where two types of signal currents having different amplitudes I in1 and I in2 (I in1 <I in2 ) are input to the transimpedance amplifier of FIG. First, the amplitude I
When in1 of the signal current flowing into the input terminal IN of the transimpedance amplifier, the collector current I c1 flowing to the input transistor Q in the input current I in of FIG. 3 - as shown in the collector current I c characteristics, the following equation It changes around the represented current value.

【0010】[0010]

【数2】 (Equation 2)

【0011】ここで、VCCは電源電圧であり、VBEはト
ランジスタのベース・エミッタ間電圧である。
Here, V CC is a power supply voltage, and V BE is a base-emitter voltage of the transistor.

【0012】同様に、振幅Iin2の電流がトランスイン
ピーダンス増幅器に流れ込んだとき、入力トランジスタ
inに流れるコレクタ電流Ic2は、式(3)で表される
電流値を中心に変化する。ここで、2種類の信号電流の
振幅関係がIin1<Iin2であるから、入力トランジスタ
inのコレクタ電流の振幅関係はIc1<Ic2となる。
Similarly, when the current having the amplitude I in2 flows into the transimpedance amplifier, the collector current I c2 flowing through the input transistor Q in changes around the current value represented by the equation (3). Here, since the amplitude relationship between the two types of signal currents is I in1 <I in2 , the amplitude relationship between the collector currents of the input transistor Q in is I c1 <I c2 .

【0013】[0013]

【数3】 (Equation 3)

【0014】また、オープンループ利得A0は、入力ト
ランジスタQinのコレクタ電流Icと式(4)で表され
る関係にある。ここで、qは電子の電荷量、kはボルツ
マン定数、Tは接合温度である。
The open-loop gain A 0 has a relationship expressed by the following equation (4) with the collector current I c of the input transistor Q in . Here, q is the electron charge amount, k is the Boltzmann constant, and T is the junction temperature.

【0015】[0015]

【数4】 (Equation 4)

【0016】従って、振幅Iin1の小さな信号電流が入
力された場合はオープンループ利得A0が低く、帯域を
支配する極Pinも低くなる。このため、帯域は狭くな
る。一方、振幅Iin2の大きな信号電流が入力された場
合はオープンループ利得A0が高くなり、極Pinも高く
なる。このため、帯域は広くなる。しかし、極Pinが高
くなり過ぎるとトランスインピーダンス増幅器の周波数
特性にピークが発生する。ピークが発生すると出力信号
に波形歪が生じ、光ファイバ通信システムでは受信器と
しての誤り率が増大するという問題がある。
Therefore, when a signal current having a small amplitude I in1 is input, the open-loop gain A 0 is low, and the pole P in which controls the band is low. For this reason, the band becomes narrow. On the other hand, when a large signal current amplitude I in2 is input, the higher the open-loop gain A 0, the higher the pole P in. For this reason, the band is widened. However, the peak occurs in the frequency characteristic of the transimpedance amplifier the pole P in becomes too high. When the peak occurs, waveform distortion occurs in the output signal, and the optical fiber communication system has a problem that the error rate as a receiver increases.

【0017】この様に、従来技術では入力信号の振幅の
変化により、回路の動作点が変動し、帯域が狭くなった
り、波形歪により誤り率が増大するという問題があっ
た。
As described above, in the prior art, there is a problem that the operating point of the circuit fluctuates due to a change in the amplitude of the input signal, the band becomes narrow, and the error rate increases due to waveform distortion.

【0018】また、実施例6で後述するように、直流結
合した増幅器では入力信号の直流成分の変動により動作
点が変動し、増幅器の利得が変動するという問題があっ
た。そこで、本発明の目的は、入力信号の振幅が変化し
ても周波数特性の変動を小さく抑えることのできる増幅
器を提供することにある。
As will be described later in the sixth embodiment, the DC-coupled amplifier has a problem that the operating point fluctuates due to the fluctuation of the DC component of the input signal, and the gain of the amplifier fluctuates. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an amplifier that can suppress a change in frequency characteristics even if the amplitude of an input signal changes.

【0019】また、光ファイバ通信システムの受信器に
好適に使用できる前置増幅器、すなわち入力電流信号の
振幅変化に対して動作点の安定したトランスインピーダ
ンス増幅器を提供することも本発明の目的である。
It is another object of the present invention to provide a preamplifier which can be suitably used for a receiver of an optical fiber communication system, that is, a transimpedance amplifier having a stable operating point with respect to a change in amplitude of an input current signal. .

【0020】更に、本発明の他の目的は、入力信号の直
流成分に増幅器の利得が影響されない増幅器を提供する
ことである。
Still another object of the present invention is to provide an amplifier whose gain is not affected by the DC component of an input signal.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る増幅器は、増幅回路の出力信号を少
なくとも抵抗を介して入力に帰還する増幅器において、
前記出力信号を入力とし、前記増幅回路の入力信号の振
幅レベルの変動に対して前記出力信号の平均値が一定と
なるように前記増幅回路にバイアスを与える内部電源回
路を設けたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an amplifier according to the present invention comprises an amplifier for feeding an output signal of an amplifier circuit back to an input through at least a resistor.
An internal power supply circuit which receives the output signal as input and provides a bias to the amplifier circuit so that an average value of the output signal is constant with respect to a variation in the amplitude level of the input signal of the amplifier circuit. Is what you do.

【0022】前記増幅器において、内部電源回路を、前
記増幅回路の出力信号を入力とするローパスフィルタ
と、該ローパスフィルタ出力の電圧レベルをシフトする
レベルシフト回路とから構成すれば好適である。
In the amplifier, it is preferable that the internal power supply circuit comprises a low-pass filter which receives an output signal of the amplifier circuit as an input, and a level shift circuit which shifts a voltage level of the output of the low-pass filter.

【0023】この場合、前記ローパスフィルタは、通過
帯域が前記入力信号の下限周波数よりも低く設定すれば
好適である。
In this case, it is preferable that the low-pass filter has a pass band set lower than a lower limit frequency of the input signal.

【0024】また、前記内部電源回路は、前記増幅回路
の出力信号を入力として該出力信号の高電位を保持する
高電位保持回路と、前記増幅回路の出力信号を入力とし
て該出力信号の低電位を保持する低電位保持回路と、前
記高電位保持回路および低電位保持回路の出力に各々の
一端を接続し他端を共通に接続した第1及び第2の抵抗
と、該第1及び第2の抵抗の共通接続点に接続されると
共に前記増幅回路にバイアスを与えるレベルシフト回路
とから構成してもよい。
The internal power supply circuit may include a high-potential holding circuit that receives an output signal of the amplifier circuit as an input and holds a high potential of the output signal, and a low-potential of the output signal that receives an output signal of the amplifier circuit as an input. Potential holding circuit, and first and second resistors having one ends connected to the outputs of the high potential holding circuit and the low potential holding circuit and the other end connected in common, and the first and second resistors, respectively. And a level shift circuit that is connected to a common connection point of the resistors and applies a bias to the amplifier circuit.

【0025】前記いずれの増幅器も、前記増幅回路の出
力を帰還抵抗を介して入力に負帰還をかけることにより
入力インピーダンスを下げるように構成したトランスイ
ンピーダンス増幅器とすれば好適である。
Each of the above amplifiers is preferably a transimpedance amplifier configured to reduce the input impedance by applying a negative feedback to the input of the output of the amplifier circuit via a feedback resistor.

【0026】また、本発明に係る増幅器は、直流成分を
有する入力信号を増幅する増幅回路を少なくとも備えた
増幅器において、前記入力信号から検出した直流成分に
基づいて前記増幅回路の利得を一定に保持するためのバ
イアスを発生する内部電源回路を設けたことを特徴とす
る。
The amplifier according to the present invention comprises at least an amplifier circuit for amplifying an input signal having a DC component, wherein the gain of the amplifier circuit is kept constant based on the DC component detected from the input signal. And an internal power supply circuit for generating a bias for generating the bias.

【0027】この場合、前記内部電源回路を、前記直流
成分を有する入力信号を入力とするローパスフィルタ
と、該ローパスフィルタ出力の電圧レベルをシフトする
レベルシフト回路とから構成すれば好適である。
In this case, it is preferable that the internal power supply circuit comprises a low-pass filter that receives the input signal having the DC component as an input, and a level shift circuit that shifts the voltage level of the output of the low-pass filter.

【0028】さらに、前記増幅回路をエミッタ接地増幅
回路とし、該エミッタ接地増幅回路のエミッタに抵抗を
介して前記内部電源回路の出力電圧を印加するように構
成してもよい。
Further, the amplifier circuit may be a common-emitter amplifier circuit, and the output voltage of the internal power supply circuit may be applied to the emitter of the common-emitter amplifier circuit via a resistor.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】本発明に係る増幅器の好適な実施
の形態は、増幅回路の出力信号を抵抗を介して入力に帰
還する増幅器において、増幅回路の入力信号の振幅レベ
ルの変動に対して出力信号の平均値が一定となるように
増幅回路にバイアスを印加する内部電源回路を設けた構
成である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of an amplifier according to the present invention is an amplifier which feeds back an output signal of an amplifier circuit to an input via a resistor. In this configuration, an internal power supply circuit that applies a bias to the amplifier circuit so that the average value of the output signal is constant is provided.

【0030】このように構成した本発明に係る増幅器
は、増幅回路の出力から直流成分を取り出すことによ
り、入力電流信号の振幅を検知し、増幅回路の動作点が
常に同じ位置にあるように新たに設けた内部電源回路が
増幅回路を制御する。これにより、増幅回路のオープン
ループ利得が一定に保たれ、入力信号の振幅が変化して
も周波数特性の変動を小さく抑えることができる。この
ような特性を有する増幅器は、光ファイバ通信システム
の受信器を構成する前置増幅器に使用するトランスイン
ピーダンス増幅器に好適である。尚、内部電源回路とし
ては、増幅回路の出力信号を入力とするローパスフィル
タと、このローパスフィルタの出力を受けて増幅回路に
バイアスを与えるレベルシフト回路とから構成すればよ
い。
The amplifier according to the present invention thus configured detects the amplitude of the input current signal by extracting the DC component from the output of the amplifier circuit, and newly detects the operating point of the amplifier circuit so that the operating point is always at the same position. Controls the amplifier circuit. As a result, the open loop gain of the amplifier circuit is kept constant, and even if the amplitude of the input signal changes, fluctuations in the frequency characteristics can be suppressed. An amplifier having such characteristics is suitable for a transimpedance amplifier used for a preamplifier constituting a receiver of an optical fiber communication system. The internal power supply circuit may include a low-pass filter that receives an output signal of the amplifier circuit and a level shift circuit that receives the output of the low-pass filter and applies a bias to the amplifier circuit.

【0031】また、本発明に係る増幅器の好適な他の実
施の形態は、直流成分を有する入力信号を増幅するエミ
ッタ接地の増幅回路を少なくとも備えた増幅器におい
て、前記エミッタ接地増幅回路の入力信号から検出した
直流成分に基づいて前記増幅回路の利得を一定に保持す
るためのバイアスを発生する内部電源回路を設けた構成
である。このように構成した増幅器は、入力信号の直流
成分の変動に影響を受けずに利得を一定に保てるので、
エミッタ接地増幅器と他の増幅器を同一半導体チップ上
に集積するために直流結合しなければならない場合に使
用すれば好適である。
According to another preferred embodiment of the amplifier according to the present invention, there is provided an amplifier having at least a common-emitter amplifier circuit for amplifying an input signal having a DC component. An internal power supply circuit for generating a bias for keeping the gain of the amplifier circuit constant based on the detected DC component is provided. The amplifier thus configured can keep the gain constant without being affected by the fluctuation of the DC component of the input signal.
It is suitable for use when a common-emitter amplifier and another amplifier must be DC-coupled to be integrated on the same semiconductor chip.

【0032】[0032]

【実施例】次に、本発明に係る増幅器の更に具体的な実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
Next, a more specific embodiment of the amplifier according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0033】<実施例1>図1は、本発明に係る増幅器
の第1の実施例を示す回路構成図であり、トランスイン
ピーダンス増幅器を構成した場合である。なお、図1に
おいて、図2の従来例で示した構成部分と同一の構成部
分については、説明の便宜上、同一の参照符号を付して
その詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例では負
荷抵抗RLが電源電圧VCCに接続されているのではな
く、新たに設けた内部電源回路VRLGに接続されてい
る点が異なる。内部電源回路VRLGはローパスフィル
タLPFとレベルシフト回路LS1で構成されている。
本実施例のトランスインピーダンス増幅器は、例えば伝
送速度10Gb/sで伝送距離10〜40kmの比較的
短距離の伝送システムに用いる場合、トランスインピー
ダンス増幅器への入力信号電流Iinの大きさは30μA
〜2mAと大きく変動する。一例として電源電圧VCC
5V,負電源電圧VEE=−3.5V、ローパスフィルタ
の遮断周波数は約30kHz程度、トランスインピーダ
ンス増幅器の帯域は10GHz程度、入力インピーダン
スは30〜40Ω程度である。
<Embodiment 1> FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an amplifier according to the present invention, in which a transimpedance amplifier is formed. In FIG. 1, the same components as those shown in the conventional example of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, the present embodiment is different in that the load resistance RL is not connected to the power supply voltage V CC but is connected to a newly provided internal power supply circuit VRLG. An internal power supply circuit VRLG is constituted by a low pass filter LPF and level shift circuit LS 1.
Transimpedance amplifier of the present embodiment, for example when used in a relatively short distance transmission system transmission distance 10~40km at a transmission rate 10Gb / s, the magnitude of the input signal current I in to the transimpedance amplifier 30μA
22 mA. As an example, the power supply voltage V CC =
5 V, negative power supply voltage V EE = -3.5 V, the cut-off frequency of the low-pass filter is about 30 kHz, the bandwidth of the transimpedance amplifier is about 10 GHz, and the input impedance is about 30 to 40 Ω.

【0034】以下、内部電源回路VRLGの動作を説明
する。今、振幅がIin1の信号電流が本実施例のトラン
スインピーダンス増幅器に入力された場合を考える。こ
の時、入力トランジスタQinで構成するエミッタ接地増
幅回路の出力信号Vc1は、次の式(5)で表される電圧
値を中心に、帰還抵抗RFの抵抗値と入力信号電流Iin1
の電流値との積、すなわちRF・Iin1の振幅で変化す
る。従って、ローパスフィルタLPFの通過帯域を入力
信号の下限周波数よりも低く設定することにより、ロー
パスフィルタLPFの出力電圧はVc1となる。
The operation of the internal power supply circuit VRLG will be described below. Now, consider a case where a signal current having an amplitude of I in1 is input to the transimpedance amplifier of this embodiment. At this time, the output signal V c1 emitter grounded amplifier circuit which consists of the input transistor Q in is mainly a voltage value represented by the following formula (5), a feedback resistor R F of the resistance value and the input signal current I in1
, That is, the amplitude of R F · I in1 . Therefore, by setting the pass band of the low-pass filter LPF lower than the lower limit frequency of the input signal, the output voltage of the low-pass filter LPF becomes V c1 .

【0035】[0035]

【数5】 (Equation 5)

【0036】ここで、レベルシフト回路LS1の電圧シ
フト量をVAとすれば、内部電源回路VRLGの出力V
RLは、次の式(6)で表される。
Here, assuming that the voltage shift amount of the level shift circuit LS 1 is V A , the output V of the internal power supply circuit VRLG is
RL is represented by the following equation (6).

【0037】[0037]

【数6】 (Equation 6)

【0038】すなわち、内部電源回路VRLGの出力V
RLは入力電流Iin1の振幅に応じて変化する。これによ
り、入力トランジスタQinに流れるコレクタ電流I
cは、次の式(7)で表されるコレクタ電流値Ic1を中
心に変化するようになる。
That is, the output V of the internal power supply circuit VRLG
RL changes according to the amplitude of the input current I in1 . As a result, the collector current I flowing through the input transistor Q in
c changes around the collector current value I c1 represented by the following equation (7).

【0039】[0039]

【数7】 (Equation 7)

【0040】式(7)からわかるように、入力トランジ
スタQinのコレクタ電流Ic1は入力電流Iin1の振幅に
依存しない。従って、図4の入力電流Iin−コレクタ電
流Ic特性に示すように、入力電流Iinの振幅がIin1
らIin2に変化しても、入力トランジスタQinのコレク
タ電流Icの平均値は変化しない。このため、トランス
インピーダンス増幅器のオープンループ利得も変化せ
ず、帯域を支配する極Pinも変化しない。従って、入力
信号Iinの振幅が変化しても周波数特性の変動を小さく
抑えられるトランスインピーダンス増幅器を実現するこ
とができる。
As can be seen from equation (7), the collector current I c1 of the input transistor Q in does not depend on the amplitude of the input current I in1 . Thus, the input current I in of FIG. 4 - as shown in the collector current I c characteristics, the amplitude of the input current I in is changed from I in1 to I in2, average value of the collector current I c of the input transistor Q in Does not change. Therefore, the open-loop gain of the transimpedance amplifier does not change, and the pole P in that controls the band does not change. Therefore, it is possible to realize a transimpedance amplifier the amplitude of the input signal I in is suppressed to a small variation of the frequency characteristics vary.

【0041】ここで、本実施例で用いる内部電源回路V
RLGを構成するローパスフィルタLPFとレベルシフ
ト回路LS1の具体的な構成例を図8に示す。ローパス
フィルタは、抵抗RLPF及び容量CLPFで構成できる。ロ
ーパスフィルタLPFの通過帯域は、入力信号の下限周
波数よりも低く設定する必要がある。前述した10〜4
0kmの比較的短距離の伝送システムを想定した場合、
ローパスフィルタの遮断周波数は約30kHz程度であ
るから、抵抗RLPF=1kΩ程度、容量CLPF=5nF程
度となる。なお、容量CLPFの値が非常に大きく、半導
体チップ上に搭載することが困難な場合は、外付け容量
を使用してもよい。レベルシフト回路LS1は、図8に
示したように、電源電圧VCCとVEE間に設けたトランジ
スタQ11とQ21、抵抗R11、ダイオードD11,D21,D
31、電流源CS11とCS21から構成される。このレベル
シフト回路LS1の入力電圧Vinに対する出力電圧
out、すなわち内部電源回路VRLGの出力電圧VRL
は次式で表される。従って、レベルシフト回路LS1
出力電圧は、入力電圧Vinよりも電圧VBE分だけレベル
シフトされる。
Here, the internal power supply circuit V used in this embodiment is
A specific configuration example of the low-pass filter LPF and level shift circuit LS 1 constituting the RLG shown in FIG. The low-pass filter can be composed of a resistor R LPF and a capacitor C LPF . The pass band of the low-pass filter LPF needs to be set lower than the lower limit frequency of the input signal. 10-4 described above
Assuming a relatively short distance transmission system of 0 km,
Since the cutoff frequency of the low-pass filter is about 30 kHz, the resistance R LPF = 1 kΩ and the capacitance C LPF = about 5 nF. Note that when the value of the capacitance C LPF is very large and it is difficult to mount it on a semiconductor chip, an external capacitance may be used. The level shift circuit LS 1, as shown in FIG. 8, the transistors Q 11 and Q 21 is provided between the power supply voltage V CC and V EE, resistors R 11, diode D 11, D 21, D
31 comprises current sources CS 11 and CS 21 . The output voltage V out to the input voltage V in of the level shift circuit LS 1, that is, the output voltage V RL of the internal power supply circuit VRLG
Is represented by the following equation. Therefore, the output voltage of the level shift circuit LS 1 is level-shifted voltage V BE amount than the input voltage V in.

【0042】[0042]

【数8】 (Equation 8)

【0043】<実施例2>図5は、本発明に係る増幅器
の第2の実施例を示す回路構成図であり、トランスイン
ピーダンス増幅器を構成した場合である。尚、図5にお
いて、図1の第1の実施例に示した構成部分と同一の構
成部分については、説明の便宜上、同一の参照符号を付
してその詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例で
はトランスインピーダンス増幅器の出力信号Vc1が、電
源電圧VCCとVEE間に設けたトランジスタQ3と電流源
CS3からなるエミッタホロワEF1を介して内部電源回
路VDLGのローパスフィルタLPFに入力されている
点が第1の実施例と異なる。入力トランジスタQinの出
力電圧Vc1がエミッタホロワを介してローパスフィルタ
LPFへ入力される構成としたことにより、トランジス
タQinのコレクタから見たローパスフィルタLPFの負
荷を減らすことができる。ただし、ローパスフィルタL
PFの入力電位がエミッタホロワEF1により、電圧V
BEだけ低下するため、レベルシフト回路LS2のシフト
量をVA+VBEにする必要がある。すなわち、図8で示
したレベルシフト回路LS1と同様の構成を用いる場
合、トランジスタQ11のエミッタとトランジスタQ21
ベース間に直列接続したダイオードの個数を調整すれば
よい。本実施例の回路構成の場合、4個のダイオード直
列回路とすればよい。
<Embodiment 2> FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the amplifier according to the present invention, in which a transimpedance amplifier is formed. In FIG. 5, the same components as those shown in the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in this embodiment, the output signal V c1 of the transimpedance amplifier is supplied to the low-pass filter of the internal power supply circuit VDLG via the emitter follower EF 1 including the transistor Q 3 and the current source CS 3 provided between the power supply voltages V CC and V EE. The difference from the first embodiment is that the input is made to the LPF. When the output voltage V c1 of the input transistor Q in is configured to be inputted to the low pass filter LPF through the emitter follower can reduce the load of the low-pass filter LPF as seen from the collector of the transistor Q in. However, the low-pass filter L
Input potential of the PF is by the emitter follower EF 1, voltage V
To decrease only BE, it is necessary to set the shift amount of the level shift circuit LS 2 to V A + V BE. Specifically, when using the same configuration as the level shift circuit LS 1 shown in FIG. 8, may be adjusted number of diodes connected in series between the base of the emitter and the transistor Q 21 of the transistor Q 11. In the case of the circuit configuration of the present embodiment, four diode series circuits may be used.

【0044】このように構成した本実施例のトランスイ
ンピーダンス増幅器は、第1の実施例と同様に、入力信
号Iinの振幅が変動しても動作点が安定し、周波数変動
の小さい特性を有している。
The transimpedance amplifier of the present embodiment having such a configuration, as in the first embodiment, the operating point even amplitude and variation of the input signal I in is stabilized, have a smaller characteristic frequency variation doing.

【0045】<実施例3>図6は、本発明に係る増幅器
の第3の実施例を示す回路構成図であり、カスコード回
路を使用したトランスインピーダンス増幅器を構成した
場合である。なお、図6において、図5の第2の実施例
で示した構成部分と同一の構成部分については、説明の
便宜上、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略
する。すなわち、本実施例では入力トランジスタQin
負荷抵抗RLの間にカスコードトランジスタQcasを挿入
している点と、それに伴いダイオードD1と電流源CS1
間にダイオードD51が挿入されている点が第2の実施例
と相違する。
<Embodiment 3> FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the amplifier according to the present invention, in which a transimpedance amplifier using a cascode circuit is formed. 6, the same components as those shown in the second embodiment of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, a point that insert a cascode transistor Q cas between the input transistor Q in the load resistor R L in the present embodiment, the diode D 1 and the current source CS 1 along with it
The difference from the second embodiment is that a diode D51 is inserted between them.

【0046】このようにカスコードトランジスタQcas
を挿入した構成することにより、入力トランジスタQin
のミラー容量を低減できるため、トランスインピーダン
ス増幅器の帯域を向上させることができる。
As described above, the cascode transistor Qcas
Is inserted, the input transistor Q in
, The bandwidth of the transimpedance amplifier can be improved.

【0047】本実施例でも、第1の実施例と同様に、入
力信号Iinの振幅が変動しても動作点が安定し、周波数
変動の小さい特性を有するトランスインピーダンス増幅
器を得ることができるのは勿論である。
[0047] Also in this embodiment, as in the first embodiment, also the operating point is stabilized and fluctuation amplitude of the input signal I in is, can be obtained transimpedance amplifier having a low characteristic frequency variation Of course.

【0048】<実施例4>図7は、本発明に係る増幅器
の第4の実施例を示す回路構成図であり、二重帰還形ト
ランスインピーダンス増幅器を構成した場合である。な
お、図7において、図5の第2の実施例で示した構成部
分と同一の構成部分については、説明の便宜上、同一の
参照符号を付してその詳細な説明は省略する。すなわ
ち、本実施例では、トランジスタQ1のベースが、抵抗
1を介して電源電圧VCCに接続されると共に帰還抵抗
F2と帰還容量CF2の直列回路を介して入力トランジス
タQinのエミッタに接続され、更に入力トランジスタQ
inのエミッタが抵抗RE1を介して接地されている点、入
力トランジスタQinのコレクタと負荷抵抗RLの接続点
がトランジスタQ4のベースに接続されている点、トラ
ンジスタQ4のエミッタがトランジスタQ5のベースに接
続されると共に抵抗R2を介してトランジスタQ5のエミ
ッタに接続され、トランジスタQ5のエミッタが帰還抵
抗RF1を介して入力トランジスタQinのベースに接続さ
れると共に抵抗R3を介して接地されている点、トラン
ジスタQ4,Q5の各コレクタがトランジスタQ1のベー
スに接続されている点、およびトランジスタQ1と電流
源CS1の間にダイオードD1が無い点で、第2の実施例
と相違する。
<Embodiment 4> FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the amplifier according to the present invention, in which a double feedback transimpedance amplifier is formed. In FIG. 7, the same components as those shown in the second embodiment of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in this embodiment, the base of the transistor Q 1 is connected to the power supply voltage V CC via the resistor R 1, and the emitter of the input transistor Q in is connected via a series circuit of the feedback resistor R F2 and the feedback capacitor C F2. And the input transistor Q
that the emitter of in is grounded through a resistor R E1, that the connection point of the collector and the load resistance R L of the input transistor Q in is connected to the base of the transistor Q 4, the emitter of the transistor Q 4 is transistor via the resistor R 2 is connected to the base of Q 5 is connected to the emitter of the transistor Q 5, the resistance R with the emitter of the transistor Q 5 is connected to the base of the input transistor Q in via the feedback resistor R F1 3 through a point which is grounded, the transistor Q 4, that the collectors of Q 5 is connected to the base of the transistor Q 1, and the transistor Q 1, that no diode D 1 is between the current source CS 1 This is different from the second embodiment.

【0049】二重帰還形トランスインピーダンス増幅器
とは、抵抗RF1による電流帰還と、抵抗RF2及び容量C
F2による電圧帰還とを有したトランスインピーダンス増
幅器である。電流帰還により入力インピーダンスが低減
できるため、広帯域化が可能となる。また、電圧帰還に
より位相遅れを補償することにより、トランスインピー
ダンスの周波数特性にピークが発生するのを防止するこ
とができる。このような特性を有する従来の二重帰還形
トランスインピーダンス増幅器については、アイ・イー
・イー・イー、ジャーナル・オブ・ソリッドステートサ
ーキッツ、29巻(1994年12月)、1577頁か
ら1582頁、(IEEE Journal of Solid-State Circuit
s, Vol.29(Dec.,1994), pp.1577-1582)に記載されてい
るので、ここではその説明を省略する。
The double feedback transimpedance amplifier is composed of a current feedback by a resistor R F1 , a resistor R F2 and a capacitor C
This is a transimpedance amplifier having voltage feedback by F2 . Since the input impedance can be reduced by the current feedback, the band can be widened. Further, by compensating for the phase delay by the voltage feedback, it is possible to prevent a peak from occurring in the frequency characteristic of the transimpedance. A conventional double feedback transimpedance amplifier having such a characteristic is described in IEE, Journal of Solid State Circuits, Vol. 29 (December, 1994), pp. 1577 to 1582, (IEEE Journal of Solid-State Circuit
s, Vol. 29 (Dec., 1994), pp. 1577-1582), and a description thereof is omitted here.

【0050】本実施例では、従来の二重帰還形トランス
インピーダンス増幅器に、入力トランジスタQinの出力
電圧Vc3がエミッタホロワEF1を介して入力される内
部電源回路VRLGを第2の実施例と同様に設け、この
出力電圧VRLを負荷抵抗RLに印加する構成としてい
る。
[0050] In this embodiment, the conventional dual-feedback transimpedance amplifier, the output voltage V c3 of the input transistor Q in the same manner as in the second embodiment the internal power supply circuit VRLG inputted via the emitter follower EF 1 And the output voltage V RL is applied to the load resistance R L.

【0051】本実施例でも、第2の実施例と同様に、入
力信号Iinの振幅が変動しても動作点が安定し、周波数
変動の小さい特性を有する二重帰還形トランスインピー
ダンス増幅器を得ることができる。
[0051] Also in this embodiment, as in the second embodiment, also the operating point is stabilized and fluctuation amplitude of the input signal I in is, obtain a dual feedback type transimpedance amplifier having a low characteristic frequency variation be able to.

【0052】<実施例5>図9は、本発明に係る増幅器
の第5の実施例を示す回路構成図であり、トランスイン
ピーダンス増幅器を構成した場合である。尚、図9にお
いて、図5の第2の実施例に示した構成部分と同一の構
成部分には、説明の便宜上、同一の参照符号を付してそ
の詳細な説明を省略する。すなわち、本実施例では高電
位保持回路TH、低電位保持回路BH、抵抗RA1、RA2
及びレベルシフト回路LS2から内部電源回路VRLG
が構成されている点で、第2の実施例と相違する。
<Embodiment 5> FIG. 9 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the amplifier according to the present invention, in which a transimpedance amplifier is formed. In FIG. 9, the same components as those shown in the second embodiment of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals for convenience of description, and detailed description thereof will be omitted. That is, in the present embodiment, the high-potential holding circuit TH, the low-potential holding circuit BH, the resistors R A1 and R A2
And the internal power supply circuit VRLG from the level shift circuit LS 2
Is different from the second embodiment in that

【0053】入力トランジスタQinの出力信号Vc1は、
エミッタホロワEF1を介して、高電位保持回路TH及
び低電位保持回路BHに入力される。高電位保持回路T
Hは出力信号Vc1の高電位を、低電位保持回路BHは出
力信号Vc1の低電位をそれぞれ保持して出力する。抵抗
A1とRA2の抵抗値を同じに設定すると、レベルシフト
回路LS2へ入力される信号の電位は、出力信号Vc1
高電位と低電位のちょうど真中の電位となる。すなわ
ち、ローパスフィルタを通したのと同じ効果が得られ
る。従って、本実施例のように構成しても、これまでの
実施例と同様に入力信号Iinの振幅変動に対して動作点
が変動せず安定した周波数特性を有するトランスインピ
ーダンス増幅器が得られる。
The output signal V c1 of the input transistor Q in is
Via the emitter follower EF 1, it is input to the high-potential holding circuit TH and the low potential holding circuit BH. High potential holding circuit T
H holds the high potential of the output signal V c1 , and the low potential holding circuit BH holds and outputs the low potential of the output signal V c1 . When the resistance value of the resistor R A1 and R A2 are set to be the same, the potential of the signal input to the level shift circuit LS 2 is a just middle potential of the high potential and the low potential of the output signal V c1. That is, the same effect as obtained through the low-pass filter can be obtained. Therefore, even with the configuration of the present embodiment, a transimpedance amplifier having a stable frequency characteristic without changing the operating point with respect to the amplitude fluctuation of the input signal Iin can be obtained as in the previous embodiments.

【0054】ここで、高電位保持回路TH及び低電位保
持回路BHの具体的な構成例を、図10に示す。同図に
示すように、高電位保持回路THはトランジスタQTH
容量CTHから構成され、低電位保持回路BHはダイオー
ドDBHと容量CBHから構成される。高電位保持回路TH
及び低電位保持回路BHの入力信号Vin2が立ち上がる
ときは、トランジスタQTHが導通、ダイオードDBHは非
導通となり、容量CTHは入力信号Vin2の高電位値V
in2(H)よりもVBEだけ低い電位まで充電される。一方、
入力信号Vin2が立ち下がるときには、トランジスタQ
THが非導通、ダイオードDBHは導通となり、容量CBH
入力信号Vin2の低電位値Vin2(L)よりもVBEだけ高い
電位まで放電される。従って、高電位保持回路TH及び
低電位保持回路BHの出力信号を抵抗RA1及びRA2に印
加すると、出力電位Vout2は次式で表される。
Here, a specific configuration example of the high potential holding circuit TH and the low potential holding circuit BH is shown in FIG. As shown in the figure, the high potential holding circuit TH includes a transistor Q TH and a capacitor C TH , and the low potential holding circuit BH includes a diode DB H and a capacitor C BH . High potential holding circuit TH
And when the input signal V in2 low potential holding circuit BH rises, the transistor Q TH is rendered conductive, the diode D BH becomes non-conductive, capacitor C TH is high potential value V of the input signal V in2
It is charged to a potential lower by V BE than in2 (H) . on the other hand,
When the input signal Vin2 falls, the transistor Q
TH is nonconductive, the diode D BH becomes conductive, the capacitor C BH is discharged to a potential higher by V BE than the low potential value V in2 input signal V in2 (L). Therefore, application of the output signal of the high potential hold circuit TH and the low potential holding circuit BH to the resistor R A1 and R A2, the output potential V out2 is expressed by the following equation.

【0055】[0055]

【数9】 (Equation 9)

【0056】上記式(9)より、出力電位Vout2として
は、入力信号Vin2のちょうど真中の電位すなわち平均
値を得られることが分かる。
From the above equation (9), it can be seen that as the output potential Vout2 , a potential in the center of the input signal Vin2 , that is, an average value can be obtained.

【0057】<実施例6>図12は、本発明に係る増幅
器の第6の実施例を示す回路構成図であり、直流結合し
たエミッタ接地増幅器を構成した場合である。これまで
の実施例はトランスインピーダンス増幅器に本発明を適
用した場合であったが、本実施例は図11に示したエミ
ッタ接地増幅器に適用した場合である。エミッタ接地増
幅器に容量を介して入力信号を印加した場合は入力信号
の直流成分はエミッタ接地増幅器には伝達されないが、
エミッタ接地増幅器を他の増幅器と直流結合する場合は
入力信号の直流成分の変動により動作点が変動し利得が
変動するという問題が生じる。例えば、エミッタ接地増
幅器と他の増幅器を同一半導体チップ上に集積する場合
には、半導体基板上に大容量の容量素子を形成すること
が難しいため、直流結合がしばしば用いられる。
<Embodiment 6> FIG. 12 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the amplifier according to the present invention, in which a DC-coupled common-emitter amplifier is formed. Although the embodiments described so far are cases where the present invention is applied to a transimpedance amplifier, this embodiment is a case where the present invention is applied to a common-emitter amplifier shown in FIG. When an input signal is applied to a common-emitter amplifier through a capacitor, the DC component of the input signal is not transmitted to the common-emitter amplifier,
When a common-emitter amplifier is DC-coupled to another amplifier, a problem arises that the operating point fluctuates due to the fluctuation of the DC component of the input signal and the gain fluctuates. For example, when a common-emitter amplifier and another amplifier are integrated on the same semiconductor chip, it is difficult to form a large-capacity capacitive element on a semiconductor substrate, and thus DC coupling is often used.

【0058】いま、図11のエミッタ接地増幅器に入力
信号Sinが直流結合で印加されている場合を考える。た
だし、入力信号Sinの直流成分をVinとする。この時の
増幅器の利得A1は、次式で表される。
Now, consider a case where the input signal S in is applied by DC coupling to the common emitter amplifier of FIG. Here, the DC component of the input signal S in is assumed to be V in . Gain A 1 in this case the amplifier is expressed by the following equation.

【0059】[0059]

【数10】 (Equation 10)

【0060】一方、入力トランジスタQinのコレクタ電
流Icは、次式で表される。
[0060] On the other hand, the collector current I c of the input transistor Q in is expressed by the following equation.

【0061】[0061]

【数11】 [Equation 11]

【0062】ここで、VEは接地電位、或いはバイアス
回路(不図示)により発生された電位であったりする
が、従来は、電位VEと入力信号の直流成分Vinの間に
は何の相関も無かった。従って、入力信号の直流成分V
inが変化すると、コレクタ電流Icが変化し、増幅器の
利得A1が変化するという問題があった。この問題は、
本発明を適用することにより回避できる。以下、図12
を用いてエミッタ接地増幅器に本発明を適用した場合に
ついて説明する。
[0062] Here, V E is the ground potential, or bias circuit but or a generated potentials by (not shown), conventionally, what between the DC component V in the input signal and the potential V E There was no correlation. Therefore, the DC component V of the input signal
When in changes, the collector current I c is changed, the gain A 1 of the amplifier is disadvantageously changed. This problem,
This can be avoided by applying the present invention. Hereinafter, FIG.
The case where the present invention is applied to a common-emitter amplifier will be described with reference to FIG.

【0063】図12に示した本実施例の回路構成は、信
号Sinを入力とするローパスフィルタLPFと、レベル
シフト回路LS3とからなるVE発生回路VEGが設けら
れ、VE発生回路VEGの出力VEを入力トランジスタQ
inのエミッタに接続されている抵抗REに印加している
点が図11に示した従来例と相違する。このように構成
される本実施例の増幅器において、レベルシフト回路L
3のレベルシフト量をVBとすれば、VE発生回路VE
Gの出力VEは次式で表される。
[0063] circuit configuration of this embodiment shown in FIG. 12, a low-pass filter LPF which receives the signal S in, V E generator VEG is provided comprising a level shift circuit LS 3 Prefecture, V E generator VEG Output VE to input transistor Q
that are applied to the resistor R E connected to the emitter of in is different from the conventional example shown in FIG. 11. In the amplifier of the present embodiment configured as described above, the level shift circuit L
If the level shift amount of S 3 and V B, V E generating circuit VE
The output V E of G is given by the following expression.

【0064】[0064]

【数12】 (Equation 12)

【0065】従って、入力トランジスタQinのコレクタ
電流Icは、次式で表される。
[0065] Therefore, the collector current I c of the input transistor Q in is expressed by the following equation.

【0066】[0066]

【数13】 (Equation 13)

【0067】ここで、例えば図13に示すようなトラン
ジスタQ6、ダイオードD71、電流源CS4から構成され
るレベルシフト回路LS3を用いて、レベルシフト量VB
を−2VBEに選べば、コレクタ電流Icは、Ic=VBE
Eとなり、入力信号の直流成分Vinに依存しなくな
る。従って、本実施例の増幅器の利得も入力信号の直流
成分Vinの変動によらず、一定に保つことが可能とな
る。
Here, for example, a level shift amount V B using a level shift circuit LS 3 composed of a transistor Q 6 , a diode D 71 and a current source CS 4 as shown in FIG.
Is selected to be -2V BE , the collector current I c is I c = V BE /
Next R E, becomes independent of the DC component V in the input signal. Thus, the gain of the amplifier of this embodiment also regardless of fluctuation of the DC component V in the input signal, it is possible to keep constant.

【0068】尚、ここでは、VE発生回路としてローパ
スフィルタとレベルシフト回路からなる例を示したが、
図9で示した実施例のように高電位保持回路、低電位保
持回路、抵抗及びレベルシフト回路でVE発生回路を構
成しても同等の効果が得られる。
[0068] Here, an example is shown consisting of a low-pass filter and level shift circuit as V E generating circuit,
High potential holding circuit as in the embodiment shown in FIG. 9, the low potential holding circuit, the same effect can be obtained even with the resistance and the level shift circuit to constitute a V E generation circuit.

【0069】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更
をなし得ることは勿論である。例えば、前記各実施例で
は、バイポーラトランジスタを用いたトランスインピー
ダンス増幅器や直流結合のエミッタ接地増幅器に本発明
を適用した例を示したが、MOSトランジスタ、MES
FET、あるいは、HEMT等を用いても同じような構
成で本発明を適用することができることは言うまでもな
い。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It is. For example, in each of the above embodiments, the example in which the present invention is applied to a transimpedance amplifier using a bipolar transistor or a DC-coupled common emitter amplifier has been described.
It is needless to say that the present invention can be applied to a similar configuration using an FET, HEMT, or the like.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力信号の振幅が変動しても、増幅器の動作点が変化し
ないようにすることができる。これにより、周波数特性
の変動を小さく抑えられるトランスインピーダンス増幅
器を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
Even if the amplitude of the input signal changes, the operating point of the amplifier can be prevented from changing. This makes it possible to obtain a transimpedance amplifier capable of minimizing fluctuations in frequency characteristics.

【0071】また、直流結合の増幅器の場合は、入力信
号の直流成分が変動しても、利得の変動を抑えた増幅器
を得ることができる。
In the case of a DC-coupled amplifier, it is possible to obtain an amplifier in which the fluctuation of the gain is suppressed even if the DC component of the input signal fluctuates.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る増幅器の第1の実施例を示す回路
図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of an amplifier according to the present invention.

【図2】従来のトランスインピーダンス増幅器を示す回
路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional transimpedance amplifier.

【図3】図2の増幅器のIin−Ic特性を模式的に示し
た特性線図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram schematically showing an I in -I c characteristic of the amplifier of FIG. 2;

【図4】図1の増幅器のIin−Ic特性を模式的に示し
た特性線図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram schematically showing an I in -I c characteristic of the amplifier of FIG. 1;

【図5】本発明に係る増幅器の第2の実施例を示す回路
成図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the amplifier according to the present invention.

【図6】本発明に係る増幅器の第3の実施例を示す回路
図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a third embodiment of the amplifier according to the present invention.

【図7】本発明に係る増幅器の第4の実施例を示す回路
図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the amplifier according to the present invention.

【図8】図1の増幅器で使用する内部電源回路の一例を
示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of an internal power supply circuit used in the amplifier of FIG.

【図9】本発明に係る増幅器の第5の実施例を示す回路
図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the amplifier according to the present invention.

【図10】図9の増幅器で使用する高電位保持回路及び
低電位保持回路の一例を示す回路図である。
10 is a circuit diagram showing an example of a high potential holding circuit and a low potential holding circuit used in the amplifier of FIG.

【図11】直流結合を用いたエミッタ接地増幅回路を有
する増幅器の従来例を示す回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a conventional example of an amplifier having a common emitter amplifier circuit using DC coupling.

【図12】本発明に係る増幅器の第6の実施例を示す回
路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the amplifier according to the present invention.

【図13】図12の増幅器で使用するレベルシフト回路
の一例を示す回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of a level shift circuit used in the amplifier of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

in…入力トランジスタ、RL,RF,RA1,RA2…抵
抗、VRLG…内部電源回路、LPF…ローパスフィル
タ、LS1,LS2,LS3…レベルシフト回路、EF1
エミッタホロワ、TH…高電位保持回路、BH…低電位
保持回路。
Q in ... input transistor, R L, R F, R A1, R A2 ... resistance, VRLG ... internal power supply circuit, LPF ... low pass filter, LS 1, LS 2, LS 3 ... level shift circuit, EF 1 ...
Emitter follower, TH: high potential holding circuit, BH: low potential holding circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/04 10/06 (72)発明者 武鎗 良治 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 鷲尾 勝由 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H04B 10/04 10/06 (72) Inventor Ryoji Takeyari 1-280 Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72 Inventor Katsuyoshi Washio 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】増幅回路の出力信号を少なくとも抵抗を介
して入力に帰還する増幅器において、前記出力信号を入
力とし、前記増幅回路の入力信号の振幅レベルの変動に
対して前記出力信号の平均値が一定となるように前記増
幅回路にバイアスを与える内部電源回路を設けたことを
特徴とする増幅器。
An amplifier that feeds back an output signal of an amplifier circuit to an input via at least a resistor, receives the output signal as an input, and receives an average value of the output signal with respect to a fluctuation in an amplitude level of the input signal of the amplifier circuit. An amplifier provided with an internal power supply circuit for applying a bias to the amplifier circuit so as to make constant.
【請求項2】前記内部電源回路が、前記増幅回路の出力
信号を入力とするローパスフィルタと、該ローパスフィ
ルタ出力の電圧レベルをシフトするレベルシフト回路と
から構成される請求項1記載の増幅器。
2. The amplifier according to claim 1, wherein said internal power supply circuit comprises a low-pass filter to which an output signal of said amplifier circuit is input, and a level shift circuit for shifting a voltage level of an output of said low-pass filter.
【請求項3】前記ローパスフィルタは、通過帯域が前記
入力信号の下限周波数よりも低く設定されてなる請求項
2記載の増幅器。
3. The amplifier according to claim 2, wherein said low-pass filter has a pass band set lower than a lower limit frequency of said input signal.
【請求項4】前記内部電源回路が、前記増幅回路の出力
信号を入力として該出力信号の高電位を保持する高電位
保持回路と、前記増幅回路の出力信号を入力として該出
力信号の低電位を保持する低電位保持回路と、前記高電
位保持回路および低電位保持回路の出力に各々の一端を
接続し他端を共通に接続した第1及び第2の抵抗と、該
第1及び第2の抵抗の共通接続点に接続されると共に前
記増幅回路にバイアスを与えるレベルシフト回路とから
構成される請求項1記載の増幅器。
4. A high-potential holding circuit for receiving an output signal of the amplifying circuit as an input and holding a high potential of the output signal, and a low-potential of the output signal receiving an output signal of the amplifying circuit as an input. Potential holding circuit, and first and second resistors having one ends connected to the outputs of the high potential holding circuit and the low potential holding circuit and the other end connected in common, and the first and second resistors, respectively. 2. The amplifier according to claim 1, further comprising: a level shift circuit connected to a common connection point of said resistors and biasing said amplifier circuit.
【請求項5】前記増幅器は、前記増幅回路の出力を帰還
抵抗を介して入力に負帰還をかけることにより入力イン
ピーダンスを下げるように構成したトランスインピーダ
ンス増幅器である請求項1〜4のいずれか1項に記載の
増幅器。
5. The transimpedance amplifier according to claim 1, wherein the amplifier is configured to reduce the input impedance by applying a negative feedback to the input of the output of the amplification circuit via a feedback resistor. The amplifier according to the paragraph.
【請求項6】直流成分を有する入力信号を増幅する増幅
回路を少なくとも備えた増幅器において、前記入力信号
から検出した直流成分に基づいて前記増幅回路の利得を
一定に保持するためのバイアスを発生する内部電源回路
を設けたことを特徴とする増幅器。
6. An amplifier having at least an amplifier circuit for amplifying an input signal having a DC component, wherein a bias for maintaining a constant gain of the amplifier circuit is generated based on the DC component detected from the input signal. An amplifier having an internal power supply circuit.
【請求項7】前記内部電源回路が、前記直流成分を有す
る入力信号を入力とするローパスフィルタと、該ローパ
スフィルタ出力の電圧レベルをシフトするレベルシフト
回路とから構成される請求項6記載の増幅器。
7. The amplifier according to claim 6, wherein said internal power supply circuit comprises a low-pass filter which receives said input signal having said DC component as an input, and a level shift circuit which shifts a voltage level of an output of said low-pass filter. .
【請求項8】前記増幅回路はエミッタ接地増幅回路であ
り、該エミッタ接地増幅回路のエミッタに抵抗を介して
前記内部電源回路の出力電圧を印加するように構成した
請求項7記載の増幅器。
8. The amplifier according to claim 7, wherein said amplifier circuit is a common-emitter amplifier circuit, and an output voltage of said internal power supply circuit is applied to an emitter of said common-emitter amplifier circuit via a resistor.
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