放大电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及以高阻抗从传感器等输入微弱的信号并对其进行放大的放大电路。
【背景技术】
[0002]作为以高阻抗输入在传感器等产生的微弱的信号并进行放大的电路，以往，一般广为人知的是仪表放大器(instrumentat1n amplifier)。在下述专利文献I中记载了通过仪表放大器对来自磁头的输出信号进行放大的技术。
[0003]图4为表示仪表放大器的基本构成的图。如图4(A)中所示，仪表放大器使用二个运算放大器(operat1nal amplifier)Ul、U2来构成。运算放大器Ul、U2在输出端子与反相端子之间分别连接有反馈电阻R11、R12，彼此的反相端子介由电阻R13连接。若向运算放大器Ul、U2的非反相端子输入信号，则放大后的信号从运算放大器Ul、U2的输出作为差动信号被输出。
[0004]由于运算放大器U1、U2的非反相端子成为信号输入端子，因此，仪表放大器具有非常高的输入阻抗。通过使反馈电阻Rl 1、R12的电阻值一致，能够获得高共模抑制比(CMRR)。
[0005]此外，仪表放大器的增益能够根据电阻R13的电阻值进行调节，高输入阻抗和共模抑制比不受到电阻R13的电阻值的影响。在通过电阻元件对运算放大器施加负反馈的一般的差动放大电路的情况下，根据电阻元件的电阻值，增益和输入阻抗共同变化，但在仪表放大器的情况下则保持高输入阻抗，而与由负反馈产生的增益的设定无关。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I日本特开平7-46046号公报
【发明内容】
[0009]发明所要解决的课题
[0010]图4(B)为表示用于仪表放大器的一般的运算放大器的构成的图。图4(B)所示的运算放大器具备输入放大段(021?24，101)和输出放大段(025，1?14，(:11，102)。输入放大段具有由二个晶体管构成的差动对(Q21，Q22)、作为负载连接于差动对的漏极侧的电流反射镜电路(Q23，Q24)和使一定的电流流过差动对的源极侧的恒流电路101。输出放大段具有构成源极接地型的放大电路的晶体管Q25、作为负载连接于晶体管Q25的漏极的恒流电路102和为了反馈系统的稳定性而限制输出放大段的频带的相位补偿电路(R14，C11)。
[0011]其课题在于在以高增益对直流或低频的微小信号进行放大的情况下，使频率越低越增大的闪变噪声α/f噪声)降低。闪变噪声主要在晶体管产生，因此，若在输入段使用很多晶体管，则由闪变噪声所产生的影响变大。在图4(B)所示的运算放大器的情况下，在输入段使用二个晶体管来作为差动对，由此，若将其使用到图4(A)所示的仪表放大器，则作为整体，在输入段使用四个晶体管。因此，与单独使用运算放大器的情况相比，仪表放大器的输入段的晶体管数量变多，存在闪变噪声大的问题。
[0012]本发明是鉴于相关情况而完成的，其目的在于提供一种能够保持高输入阻抗而不受到由负反馈产生的增益的设定的影响，并能够降低输入段的晶体管所引起的噪声的放大电路。
[0013]用于解决课题的方法
[0014]本发明的放大电路的特征在于，具有:差动对，包含一对第一晶体管以及第二晶体管，上述第一晶体管以及上述第二晶体管分别是根据控制端子与第一端子之间的电压来控制流过上述第一端子与第二端子之间的电流的规定类型的晶体管，在上述一对第一晶体管以及第二晶体管所具有的一对上述控制端子输入差动信号；负载电路，产生与流过上述差动对中的上述一对第一晶体管以及第二晶体管所具有的一对上述第二端子的电流对应的差动信号；输出放大段，对在上述负载电路产生的差动信号进行放大并输出；以及反馈电路，将从上述输出放大段输出的差动信号反馈至上述差动对中的上述一对第一晶体管以及第二晶体管所具有的一对上述第一端子。
[0015]根据本发明的放大电路，向上述差动对中的上述一对控制端子输入差动信号，根据流过上述差动对中的上述一对第二端子的电流，在上述负载电路产生差动信号，在该上述负载电路所产生的差动信号在上述输出放大段被放大，从上述输出放大段输出的差动信号被反馈至上述差动对中的上述一对第一端子。由此，上述差动对中的上述一对控制端子的输入阻抗难以受到上述放大电路的负反馈的增益的影响。此外，由于在上述差动对中的上述一对第一晶体管以及第二晶体管进行输入段的放大，因此，输入段的晶体管所引起的闪变噪声等的低频噪声降低。
[0016]优选地，上述放大电路可以具有:第一斩波电路，使向上述差动对中的上述一对控制端子输入的差动信号的极性反复反转，由此使该差动信号的频率成分向高频侧的频带移动;第二斩波电路，使输入到上述输出放大段的差动信号的极性与上述第一斩波电路的上述极性反转动作同步地反复反转，由此使该差动信号的频率成分从上述高频侧的频带返回到原来的频带；以及第三斩波电路，使通过上述反馈电路反馈至上述差动对的上述一对第一端子的差动信号的极性与上述第一斩波电路的上述极性反转动作同步地反复反转，由此使该差动信号的频率成分向上述高频侧的频带移动。上述输出放大段也可以具有使由上述第一斩波电路的上述极性反转动作产生的频率成分衰减的低通滤波特性。
[0017]根据上述构成，向上述差动对中的上述一对控制端子输入的差动信号的极性在上述第一斩波电路被反复反转，由此，该差动信号的频率成分向高频侧的频带移动。此外，向上述输出放大段输入的差动信号的极性与上述第一斩波电路的上述极性反转动作同步地通过上述第二斩波电路被反复反转，由此，该差动信号的频率成分从上述高频侧的频带返回到原来的频带。然后，通过上述反馈电路被反馈到上述差动对中的上述一对第一端子的差动信号的极性与上述第一斩波电路的上述极性反转动作同步地通过上述第三斩波电路被反复反转，由此，该差动信号的频率成分向上述高频侧的频带移动。由上述第一斩波电路的上述极性反转动作产生的频率成分由于上述输出放大段所具有的低通滤波特性而衰减。
[0018]由此，在包含上述差动对的初段的差动放大段，差动信号的放大是在被移动至闪变噪声等低频噪声的影响小的高频带的状态下进行的，因此，包含于放大结果的差动信号的低频噪声的成分大幅减少。此外，由于上述输出放大段所具有的低通滤波特性，由上述极性反转动作所产生的高频率的成分衰减，因此，上述输出放大段的输出信号成为低频噪声和高频噪声双方均降低的信号。
[0019]优选地，上述放大电路可以具有对从上述负载电路向上述第二斩波电路输入的差动信号进行放大的差动放大段。
[0020]由此，对于被移动至闪变噪声等低频噪声的影响小的高频带的状态下的差动信号的放大增益提高，因此，包含于输出信号的低频噪声成分降低。
[0021 ] 此外，上述放大电路可以具有:电阻电路，设于从公共节点向上述差动对中的上述一对第一端子分流的电流的路线上;可变电阻元件，设于从第一电源线向上述公共节点流动的电流的路线上；以及共模反馈电路，以上述差动对中的上述一对第二端子的共模电压接近与所输入的基准电压对应的规定电压的方式，控制上述可变电阻元件的电阻。
[0022]根据上述构成，构成为电流分别从上述第一电源线介由上述可变电阻元件以及上述电阻电路向上述差动对中的上述一对第一端子流动，以上述差动对中的上述一对第二端子的共模电压接近与上述基准电压对应的规定电压的方式，通过上述共模反馈电路对上述可变电阻元件的电阻进行控制。由此，流过差动对的各晶体管的偏置电流难以因电源电压的影响而变化，由电源电压的影响产生的偏置电流的变动得到抑制，上述放大电路的增益稳定化，由电源电压的变动所产生的输出信号的变动降低。
[0023]优选地，上述放大电路可以具有:基准电压产生电路，包含:第三晶体管，将从上述第一电源线流出的电流从该第三晶体管的上述第一端子输入并从该第三晶体管的上述第二端子输出，该第三晶体管的上述控制端子与该第三晶体管的上述第二端子连接，该第三晶体管具有与构成上述差动对的上述第一晶体管以及上述第二晶体管相同的导电型；以及第一恒流电路，使恒定的电流从上述第三晶体管的上述第二端子向第二电源线流动，上述基准电压产生电路产生与在上述第三晶体管的上述第一端子与上述第二端子之间所产生的电压对应的上述基准电压。
[0024]优选地，上述共模反馈电路可以包含:一对第四晶体管以及第五晶体管，该一对第四晶体管以及第五晶体管的一对上述第一端子和一对上述第二端子被并联连接;第六晶体管，具有与上述一对第四晶体管以及第五晶体管所具有的上述一对第一端子共同连接的上述第一端子；电流反射镜电路，使与从上述一对第四晶体管以及第五晶体管所具有的上述一对第二端子向上述第二电源线流动的电流对应的电流从上述第六晶体管的上述第二端子向上述第二电源线流动；以及第二恒流电路，使恒定的电流从上述第一电源线向上述第四晶体管、上述第五晶体管以及上述第六晶体管所共同连接的上述第一端子流动。该情况下，在上述负载电路所产生的差动信号可以输入到上述一对第四晶体管以及第五晶体管所具有的一对上述控制端子。上述基准电压可以输入到上述第六晶体管的上述控制端子。可以根据在上述第六晶体管的上述第二端子所产生的电压来控制上述可变电阻元件的电阻。
[0025]发明效果