(57)【要約】【課題】従来の技術による諸問題を解決するための増幅回路を提供する。【解決手段】増幅回路１０は、正入力端と、負入力端と、正出力端と、負出力端とを具える差動増幅器２０と、第一入力インピーダンス１２と、第二入力インピーダンス１４と、第三入力インピーダンス１６と、第四入力インピーダンス１８と、第一出力インピーダンス２２と、第二出力インピーダンス２４と、第三出力インピーダンス２６と、第四出力インピーダンス２８とを含む。そのうち正出力端は第一出力信号を出力し、負出力端は第二出力信号を出力する。【選択図】図２
2004320712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅回路であって、該増幅回路は、
正入力端と、負入力端と、正出力端と、負出力端とを具える差動増幅器と、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続される第一入力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続される第二入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接  されて、第二入力インピーダンスと実質的に同じである第三入力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、第一入力インピーダンスと実質的に同じである第四入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続される第一出力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続される第二出力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続されて、第二出力インピーダンスと実質的に同じである第三出力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続されて、第一出力インピーダンスと実質的に同じである第四出力インピーダンスとを含み、そのうち正出力端は第一出力信号を出力し、負出力端は第二出力信号を出力することを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、第三入力インピーダンス、第四入力インピーダンス、第一出力インピーダンス、第二出力インピーダンス、第三出力インピーダンス、或いは第四出力インピーダンスは抵抗性インピーダンスであることを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項３】
前記抵抗性インピーダンスがスイッチコンデンサー回路であることを特徴とする請求項２記載の増幅回路。
【請求項４】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと接地端との間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第二スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第二スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項３記載の増幅回路。
【請求項５】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと第二ノッドとの間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第二スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第三スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第四スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第四スイッチは同時にオンにされ、第二スイッチと第三スイッチは同時にオンにされ、第一スイッチ並びに第四スイッチ及び第二スイッチ並びに第三スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項３記載の増幅回路。
【請求項６】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、第三入力インピーダンス、第四入力インピーダンス、第一出力インピーダンス、第二出力インピーダンス、第三出力インピーダンス、或いは第四出力インピーダンスは容量性インピーダンスであることを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項７】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、第三入力インピーダンス、第四入力インピーダンス、第一出力インピーダンス、第二出力インピーダンス、第三出力インピーダンス、或いは第四出力インピーダンスは誘導性インピーダンスであることを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項８】
増幅回路であって、該増幅回路は、
直流電圧源と電気的に接続される正入力端と、負入力端と、出力端とを具える演算増幅器と、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続される第一入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続される第二入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が出力端と電気的に接続される第一出力インピーダンスとを含み、そのうち出力端は第一出力信号を出力することを特徴とする増幅回路。
【請求項９】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、或いは第一出力インピーダンスが抵抗性インピーダンスであることを特徴とする請求項８記載の増幅回路。
【請求項１０】
前記抵抗性インピーダンスがスイッチコンデンサー回路であることを特徴とする請求項９記載の増幅回路。
【請求項１１】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと接地端との間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第二スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第二スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項１０記載の増幅回路。
【請求項１２】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと第二ノッドとの間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第二スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第三スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第四スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第四スイッチは同時にオンにされ、第二スイッチと第三スイッチは同時にオンにされ、第一スイッチ並びに第四スイッチ及び第二スイッチ並びに第三スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項１０記載の増幅回路。
【請求項１３】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、或いは第一出力インピーダンスが抵抗性インピーダンスであることを特徴とする請求項８記載の増幅回路。
【請求項１４】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、或いは第一出力インピーダンスが誘導性インピーダンスであることを特徴とする請求項８記載の増幅回路。
【請求項１５】
増幅回路であって、該増幅回路は、
正入力端と、負入力端と、正出力端と、負出力端とを具える差動増幅器と、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第一入力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第一入力インピーダンスと実質的に同じである第二入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第一出力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第二出力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第二出力インピーダンスと実質的に同じである第三出力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第一出力インピーダンスと実質的に同じである第四出力インピーダンスとを含み、そのうち正出力端は第一出力信号を出力し、負出力端は第二出力信号を出力し、なお第一出力インピーダンスと、第二出力インピーダンスと、第三出力インピーダンスと、第四出力インピーダンスとのインピーダンス値を制御することによって増幅回路に高電圧利得値を持たせることを特徴とする増幅回路。
【請求項１６】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、第三入力インピーダンス、第四入力インピーダンス、第一出力インピーダンス、第二出力インピーダンス、第三出力インピーダンス、或いは第四出力インピーダンスはスイッチコンデンサー回路であることを特徴とする請求項１５記載の増幅回路。
【請求項１７】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと接地端との間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第二スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第二スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項１６記載の増幅回路。
【請求項１８】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと第二ノッドとの間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第二スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第三スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第四スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第四スイッチは同時にオンにされ、第二スイッチと第三スイッチは同時にオンにされ、第一スイッチ並びに第四スイッチ及び第二スイッチ並びに第三スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項１６記載の増幅回路。
【請求項１９】
増幅回路であって、該増幅回路は、
正入力端と、負入力端と、正出力端と、負出力端とを具える差動増幅器と、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第一入力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第二入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第二入力インピーダンスと実質的に同じである第三入力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第一入力インピーダンスと実質的に同じである第四入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第一出力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第一出力インピーダンスと実質的に同じである第二出力インピーダンスとを含み、そのうち正出力端は第一出力信号を出力し、負出力端は第二出力信号を出力し、なお第一出力インピーダンスと、第二出力インピーダンスと、第三出力インピーダンスと、第四出力インピーダンスとのインピーダンス値を制御することによって増幅回路に高電圧減衰値を持たせることを特徴とする増幅回路。
【請求項２０】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、第三入力インピーダンス、第四入力インピーダンス、第一出力インピーダンス、或いは第二出力インピーダンスはスイッチコンデンサー回路であることを特徴とする請求項１９記載の増幅回路。
【請求項２１】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと接地端との間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第二スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第二スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項２０記載の増幅回路。
【請求項２２】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと第二ノッドとの間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第二スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第三スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第四スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第四スイッチは同時にオンにされ、第二スイッチと第三スイッチは同時にオンにされ、第一スイッチ並びに第四スイッチ及び第二スイッチ並びに第三スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項２０記載の増幅回路。
【請求項２３】
増幅回路であって、該増幅回路は、
正入力端と、負入力端と、正出力端と、負出力端とを具える差動増幅器と、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第一入力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第二入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第二入力インピーダンスと実質的に同じである第三入力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第一入力インピーダンスと実質的に同じである第四入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続されて、容量性インピーダンスである第一出力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続されて、容量性インピーダンスであり第一出力インピーダンスと実質的に同じである第二出力インピーダンスとを含み、そのうち正出力端は第一出力信号を出力し、負出力端は第二出力信号を出力し、なお第一出力インピーダンスと、第二出力インピーダンスと、第三出力インピーダンスと、第四出力インピーダンスとのインピーダンス値を制御することによって増幅回路に大時間定数を持たせることを特徴とする増幅回路。
【請求項２４】
前記第一入力インピーダンス、第二入力インピーダンス、第三入力インピーダンス、或いは第四入力インピーダンスはスイッチコンデンサー回路であることを特徴とする請求項２３記載の増幅回路。
【請求項２５】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと接地端との間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第二スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第二スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項２４記載の増幅回路。
【請求項２６】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと第二ノッドとの間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第二スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第三スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第四スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第四スイッチは同時にオンにされ、第二スイッチと第三スイッチは同時にオンにされ、第一スイッチ並びに第四スイッチ及び第二スイッチ並びに第三スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項２４記載の増幅回路。
【請求項２７】
増幅回路であって、該増幅回路は、
正入力端と、負入力端と、正出力端と、負出力端とを具える差動増幅器と、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続されて、容量性インピーダンスである第一入力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、容量性インピーダンスであり第一入力インピーダンスと実質的に同じである第二入力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第一出力インピーダンスと、
一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスである第二出力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第二出力インピーダンスと実質的に同じである第三出力インピーダンスと、
一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続されて、抵抗性インピーダンスであり第一出力インピーダンスと実質的に同じである第四出力インピーダンスとを含み、そのうち正出力端は第一出力信号を出力し、負出力端は第二出力信号を出力し、なお第一出力インピーダンスと、第二出力インピーダンスと、第三出力インピーダンスと、第四出力インピーダンスとのインピーダンス値を制御することによって増幅回路に大時間定数を持たせることを特徴とする増幅回路。
【請求項２８】
前記第一出力インピーダンス、第二出力インピーダンス、第三出力インピーダンス、或いは第四出力インピーダンスはスイッチコンデンサー回路であることを特徴とする請求項２７記載の増幅回路。
【請求項２９】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと接地端との間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第二スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第二スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項２８記載の増幅回路。
【請求項３０】
前記スイッチコンデンサー回路は、
第一ノッドと第二ノッドとの間に電気的に接続されるコンデンサーと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路の端点とされる第一スイッチと、
一端が第一ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第二スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端がスイッチコンデンサー回路のその他の端点とされる第三スイッチと、
一端が第二ノッドと電気的に接続され、その他の一端が接地端と電気的に接続される第四スイッチとを含み、そのうち第一スイッチと第四スイッチは同時にオンにされ、第二スイッチと第三スイッチは同時にオンにされ、第一スイッチ並びに第四スイッチ及び第二スイッチ並びに第三スイッチは交互にオンにされることを特徴とする請求項２８記載の増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は増幅回路に関し、特にインピーダンス整合によって高等価入力インピーダンス、高電圧利得値（或いは高電圧減衰値）、大時間定数などの特性を有する増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスターが発明されて以来、人類はいわゆる電子の時代に入るようになった。電気工学理論と半導体製作技術の発展と伴って、回路設計は日増しに複雑化かつ専門化になりつつある。数多くの回路構造の中には、増幅回路は非常に重要な部分を占めている。増幅回路はその応用によって信号増幅と電力増幅などの機能を有し、そのうち信号増幅回路が一般である。
【０００３】
図１を参照する。図１は演算増幅器をもって信号を増幅する従来の増幅回路を表わす説明図である。図１における増幅回路は演算増幅器を含み、その演算増幅器は正入力端と、負入力端と、出力端（図示には一つしかない。演算増幅器は差動増幅器に取って代わられても可能であり、その場合差動増幅器の正出力端を出力端とする）と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が入力電圧信号Ｖｉと電気的に接続されるインピーダンスＺ１と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が出力端と電気的に接続されるインピーダンスＺ２とを含み、そのうち出力端における信号は出力電圧信号Ｖｏである。注意すべき点は、図１における演算増幅器の正入力端は接地端と電気的に接続され、理想的な状況においては、演算増幅器が無限大に近い入力インピーダンスを有するため、電流は演算増幅器の両入力端を通らなく、よって負入力端は仮想接地になることである。
【０００４】
図１における増幅回路の回路構成には以下のような公式が適用する。演算増幅器の負入力端が仮想接地であるため、演算増幅器の負入力端における電圧値は０Ｖであり、インピーダンスＺ１を通過して負入力端に流れる電流はＩ１＝（Ｖｉ−０）／Ｚ１である。同じく、インピーダンスＺ２を通過して負入力端に流れる電流はＩ２＝（Ｖｏ−０）／Ｚ１である。電流が演算増幅器の負入力端を通らないため、方程式Ｉ１＋Ｉ２＝０は得られ、進んで以下のような公式が得られる。
【０００５】
【数１】
2004320712.tif 000003
一般の増幅回路の応用において、好ましい信号品質と周波数応答を得るため、高等価入力インピーダンス、高電圧利得値（或いは高電圧減衰値）、大時間定数などの特性を有する増幅回路が望ましい。従来の技術は、インピーダンスＺ１とインピーダンスＺ２に抵抗性インピーダンスと、容量性インピーダンスと、誘導性インピーダンスのさまざまな組み合わせを通して公式１に合わせることによって、その目標に達成するようにしている。
【０００６】
しかし前述の目標に達成するために、抵抗器、コンデンサー、誘電器などの受動素子は高い数値が要求されるのみならず、集積回路の製作においても幅広い回路面積を費やすため、集積回路の製作コストを大幅に引き上げる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は前述の問題を解決するための増幅回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は増幅回路を提供する。該増幅回路は、正入力端と、負入力端と、正出力端と、負出力端とを具える差動増幅器と、一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続される第一入力インピーダンスと、一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続される第二入力インピーダンスと、一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、第二入力インピーダンスと実質的に同じである第三入力インピーダンスと、一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続されて、第一入力インピーダンスと実質的に同じである第四入力インピーダンスと、一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続される第一出力インピーダンスと、一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続される第二出力インピーダンスと、一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が正出力端と電気的に接続されて、第二出力インピーダンスと実質的に同じである第三出力インピーダンスと、一端が正入力端と電気的に接続され、その他の一端が負出力端と電気的に接続されて、第一出力インピーダンスと実質的に同じである第四出力インピーダンスとを含む。そのうち正出力端は第一出力信号を出力し、負出力端は第二出力信号を出力する。
【０００９】
この発明はその他の増幅回路を提供する。該増幅回路は、直流電圧源と電気的に接続される正入力端と、負入力端と、出力端とを具える演算増幅器と、一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第一入力信号と電気的に接続される第一入力インピーダンスと、一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が第二入力信号と電気的に接続される第二入力インピーダンスと、一端が負入力端と電気的に接続され、その他の一端が出力端と電気的に接続される第一出力インピーダンスとを含む。そのうち出力端は第一出力信号を出力する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明による増幅回路は複数のインピーダンス素子を入力信号と増幅器の入力端との間と、増幅器の入力端と出力端との間にそれぞれ電気的に接続することによって、大数値のインピーダンス素子を使わずに、インピーダンス素子の数値と特性を調整するだけで、さまざまな組み合わせ方を通して高等価入力インピーダンス、高電圧利得値（或いは高電圧減衰値）、大時間定数などの特性を持たせる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
かかる増幅回路の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図２を参照する。図２はこの発明による増幅回路１０を表わす説明図である。増幅回路１０は差動増幅器２０を含み、差動増幅器２０は正入力端と、負入力端（図２における差動増幅器２０の左側の＋、−）と、正出力端と、負出力端（図２における差動増幅器２０の右側の＋、−）と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が第一入力信号Ｖｉ１と電気的に接続される第一入力インピーダンス１２と、一端が正入力端と電気的に接続されてその他の一端が第一入力信号Ｖｉ１と電気的に接続される第二入力インピーダンス１４と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が第二入力信号Ｖｉ２と電気的に接続される第三入力インピーダンス１６と、一端が背入力端と電気的に接続されてその他の一端が第二入力信号Ｖｉ２と電気的に接続される第四入力インピーダンス１８と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が正出力端と電気的に接続される第一出力インピーダンス２２と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が負出力端と電気的に接続される第二出力インピーダンス２４と、一端が正入力端と電気的に接続されてその他の一端が正出力端と電気的に接続される第三出力インピーダンス２６と、一端が正入力端と電気的に接続されてその他の一端が負出力端と電気的に接続される第四出力インピーダンス２８とを含む。注意すべき点は、第三入力インピーダンス１６は第二入力インピーダンス１４と、第四入力インピーダンス１８は第一入力インピーダンス１２と、第三出力インピーダンス２６は第二出力インピーダンス２４と、第四出力インピーダンス２８は第一出力インピーダンス２２とそれぞれ実質的に同じであり、言い換えればそれぞれ両者の回路特性と数値が同じであることにある。この実施例において、正出力端における信号を第一出力信号Ｖｏ１とし、負出力端における信号を第二出力信号Ｖｏ２とする。
【００１３】
注意すべき点は、この実施例において、実際の設計上の需要によって、第一入力インピーダンス１２、第二入力インピーダンス１４、第三入力インピーダンス１６、第四入力インピーダンス１８、第一出力インピーダンス２２、第二出力インピーダンス２４、第三出力インピーダンス２６、或いは第四出力インピーダンス２８は抵抗性インピーダンス、容量性インピーダンス、或いは誘導性インピーダンスであることにある。
【００１４】
続いてこの発明による増幅回路１０が高等価入力インピーダンス、高電圧利得値（或いは高電圧減衰値）、大時間定数などの目標に達成するための設定を説明する。以下の説明において、一般の増幅回路は差動モードで作動するため、第一入力信号Ｖｉ１の値を入力電圧値Ｖｉとし、第二入力信号Ｖｉ２の値を入力電圧値−Ｖｉとし、第一出力信号Ｖｏ１の値を入力電圧値Ｖｏとし、第二出力信号Ｖｏ１の値を入力電圧値−Ｖｏとして、差動増幅器２０の正入力端と負入力端を仮想接地（０Ｖ）とする。差動増幅器２０の入力インピーダンスは無限大に近いである（電流が入力端を通らないこと）。
【００１５】
高等価入力インピーダンスを得るため、増幅回路１０の第一入力インピーダンス１２と第四入力インピーダンス１８を数値がＲｉである抵抗性インピーダンスとして、第二入力インピーダンス１４と第三入力インピーダンス１６を数値がＲｉ（１＋α）である抵抗性インピーダンスとして設定する。そのうち｜α｜＜＜１、即ち第一入力インピーダンス１２の値は第二入力インピーダンス１４の値と非常に近く、第三入力インピーダンス１６の値は第四入力インピーダンス１８の値と非常に近いことである。このような設定において、差動増幅器２０の負入力端を通る電流ｉ１の関係式は以下の通りである。
【００１６】
【数２】
2004320712.tif 000004
第一入力信号Ｖｉ１はＶｉに等しく、第二入力信号Ｖｉ２は−Ｖｉに等しいため、電流ｉ１は入力電流ｉｉであり、前述の関係式は以下の通りになる。
【００１７】
【数３】
2004320712.tif 000005
公式２によれば、入力電圧Ｖｉと入力電流ｉｉとの比（等価入力インピーダンスの値に等しい）はＲｉ／αに近く、αの絶対値は１よりはるかに小さいため、この発明による増幅回路１０において、図２における等価入力インピーダンスは相当に大きい数値になれる。注意すべき点は、差動増幅器２０の正入力端の電流関係式も同じ結果になるため、ここでその説明を省略することである。
【００１８】
高電圧利得値を得るため、増幅回路１０の第一入力インピーダンス１２と第四入力インピーダンス１８を数値がＲｉである抵抗性インピーダンスとして設定し、第二入力インピーダンス１４と第三入力インピーダンス１６の数値を実質的に無限大に近いようにし、第一出力インピーダンス２２と第四出力インピーダンス２８を数値がＲｆである抵抗性インピーダンスとし、第二出力インピーダンス２４と第三出力インピーダンス２６を数値がＲｆ（１＋β）である抵抗性インピーダンスとして設定する。そのうち｜β｜＜＜１、即ち第一出力インピーダンス２２の値は第二出力インピーダンス２４の値と非常に近く、第三出力インピーダンス２６の値は第四出力インピーダンス２８の値と非常に近いことである。このような設定において、差動増幅器２０の負入力端を通る電流ｉ１の関係式は以下の通りである。
【００１９】
【数４】
2004320712.tif 000006
第一入力信号Ｖｉ１はＶｉに等しく、第一出力信号Ｖｏ１はＶｏに等しく、第二出力信号Ｖｏ２は−Ｖｏに等しいため、前述の関係式は以下の通りになる。
【００２０】
【数５】
2004320712.tif 000007
公式３によれば、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの比（電圧利得値に等しい）は（Ｒｆ／Ｒｉ）／βに近く、βの絶対値は１よりはるかに小さいため、この発明による増幅回路１０において、図２における電圧利得値は相当に大きい数値になれる。注意すべき点は、差動増幅器２０の正入力端の電流関係式も同じ結果になるため、ここでその説明を省略することである。
【００２１】
高電圧減衰値を得るため、増幅回路１０の第一入力インピーダンス１２と第四入力インピーダンス１８を数値がＲｉである抵抗性インピーダンスとして、第二入力インピーダンス１４と第三入力インピーダンス１６を数値がＲｉ（１＋α）である抵抗性インピーダンスとして設定する。そのうち｜α｜＜＜１、即ち第一入力インピーダンス１２の値は第二入力インピーダンス１４の値と非常に近く、第三入力インピーダンス１６の値は第四入力インピーダンス１８の値と非常に近いことである。同じく第一出力インピーダンス２２と第四出力インピーダンス２８を数値がＲｆである抵抗性インピーダンスとして設定し、第二出力インピーダンス２４と第三出力インピーダンス２６を実質的に無限大に近いようにする。このような設定において、差動増幅器２０の負入力端を通る電流ｉ１の関係式は以下の通りである。
【００２２】
【数６】
2004320712.tif 000008
第一入力信号Ｖｉ１はＶｉに等しく、第二入力信号Ｖｉ２は−Ｖｉに等しく、第一出力信号Ｖｏ１はＶｏに等しいため、前述の関係式は以下の通りになる。
【００２３】
【数７】
2004320712.tif 000009
公式４によれば、入力電圧Ｖｉと出力電圧Ｖｏとの比（電圧利得値に等しい）は（Ｒｆ／Ｒｉ）αに近く、αの絶対値は１よりはるかに小さいため、この発明による増幅回路１０において、図２における電圧利得値は相当に小さい数値になれて、言い換えれば、図２における電圧減衰値は相当に大きい数値になれることである。注意すべき点は、差動増幅器２０の正入力端の電流関係式も同じ結果になるため、ここでその説明を省略することである。
【００２４】
高時間定数を得るため、二通りの実施方法がある。第１の実施方法は、増幅回路１０の第一入力インピーダンス１２と第四入力インピーダンス１８を数値がＲｉである抵抗性インピーダンスとして、第二入力インピーダンス１４と第三入力インピーダンス１６を数値がＲｉ（１＋α）である抵抗性インピーダンスとして設定する。そのうち｜α｜＜＜１、即ち第一入力インピーダンス１２の値は第二入力インピーダンス１４の値と非常に近く、第三入力インピーダンス１６の値は第四入力インピーダンス１８の値と非常に近いことである。同じく第一出力インピーダンス２２と第四出力インピーダンス２８を数値が１／ｓＣである容量性インピーダンスとして設定し、第二出力インピーダンス２４と第三出力インピーダンス２６を実質的に無限大に近いようにする。このような設定において、差動増幅器２０の負入力端を通る電流ｉ１の関係式は以下の通りである。
【００２５】
【数８】
2004320712.tif 000010
第一入力信号Ｖｉ１はＶｉに等しく、第二入力信号Ｖｉ２は−Ｖｉに等しく、第一出力信号Ｖｏ１はＶｏに等しいため、前述の関係式は以下の通りになる。
【００２６】
【数９】
2004320712.tif 000011
公式５によれば、時間定数の値はＲｉＣ／αに近く、αの絶対値は１よりはるかに小さいため、この発明による増幅回路１０において、図２における時間定数値は相当に大きい数値になれる。注意すべき点は、差動増幅器２０の正入力端の電流関係式も同じ結果になるため、ここでその説明を省略することである。
【００２７】
高時間定数を得るための第２の実施方法は、増幅回路１０の第一入力インピーダンス１２と第四入力インピーダンス１８を数値が１／ｓＣである容量性インピーダンスとして設定し、第二入力インピーダンス１４と第三入力インピーダンス１６を実質的に無限大に近いようにし、第一出力インピーダンス２２と第四出力インピーダンス２８を数値がＲｆである抵抗性インピーダンスとして、第二出力インピーダンス２４と第三出力インピーダンス２６を数値がＲｆ（１＋β）である抵抗性インピーダンスとして設定する。そのうち｜β｜＜＜１、即ち第一出力インピーダンス２２の値は第二出力インピーダンス２４の値と非常に近く、第三出力インピーダンス２６の値は第四出力インピーダンス２８の値と非常に近いことである。このような設定において、差動増幅器２０の負入力端を通る電流ｉ１の関係式は以下の通りである。
【００２８】
【数１０】
2004320712.tif 000012
第一入力信号Ｖｉ１はＶｉに等しく、第一出力信号Ｖｏ１はＶｏに等しく、第二出力信号Ｖｏ２は−Ｖｏに等しく、ため、前述の関係式は以下の通りになる。
【００２９】
【数１１】
2004320712.tif 000013
公式６によれば、時間定数の値はＲｆＣ／βに近く、βの絶対値は１よりはるかに小さいため、この発明による増幅回路１０において、図２における時間定数値は相当に大きい数値になれる。注意すべき点は、差動増幅器２０の正入力端の電流関係式も同じ結果になるため、ここでその説明を省略することである。
【００３０】
集積回路に相互に近い、例えば前述のＲｉとＲｉ（１＋α）またはＲｆとＲｆ（１＋α）との間の近さを有する抵抗性インピーダンスを精密に製作して、要求されるαとβの値を得るために、この発明はスイッチコンデンサー回路を利用して、第一入力インピーダンス１２、第二入力インピーダンス１４、第三入力インピーダンス１６、第四入力インピーダンス１８、第一出力インピーダンス２２、第二出力インピーダンス２４、第三出力インピーダンス２６、或いは第四出力インピーダンス２８を実現する二通りの実施方法を掲示する。第１の実施方法は図３を参照する。図３はこの発明による第１のスイッチコンデンサー回路３０を表わす説明図である。スイッチコンデンサー回路３０は、第一ノッドＮ１と接地端との間に電気的に接続されて電荷を保存するコンデンサー３２と、一端が第一ノッドＮ１と電気的に接続されてその他の一端がスイッチコンデンサー回路３０の端点Ａとされる第一スイッチ３４と、一端が第一ノッドＮ１と電気的に接続されてその他の一端がスイッチコンデンサー回路３０のその他の端点Ｂとされる第二スイッチ３６とを含む。注意すべき点は、実際の操作において、第一スイッチ３４と第二スイッチ３６と開閉は互い違いであり、その開閉時間の長さは同じことである。
【００３１】
図４を参照する。図４は図３におけるスイッチコンデンサー回路３０の回路図である。図４によれば、第一スイッチ３４と第二スイッチ３６は同種のスイッチである（図４にはＮＭＯＳトランジスター）。第一スイッチ３４は第一周期信号ψ１によって制御され、第二スイッチ３６は第二周期信号ψ２によって制御される。第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２との能動状態は互い違いであり、デューティーサイクルは同じである。図４における第一スイッチ３４と第二スイッチ３６はＮＭＯＳトランジスターであるため、第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２は高能動状態であり、言い換えれば、周期信号が高電圧レベルである場合、スイッチはオンにされる。
【００３２】
図４におけるスイッチコンデンサー回路３０の作動方法は以下に説明する。仮にスイッチコンデンサー３０の端点Ａが等価電圧源と電気的に接続されるとしたら、第一周期信号ψ１は高電圧レベルにされ、第二周期信号ψ２は低電圧レベルにされる。かくして第一スイッチ３４はオンにされて第二スイッチ３６はオフにされ、端点Ａから第一スイッチ３４とコンデンサー３２を経て接地端まで充電経路をなし、等価電圧源は第一周期信号ψ１が高電圧レベルにされる（能動状態）間にコンデンサー３２を充電して電荷を保存させる。続いて第二周期信号ψ２は高電圧レベルにされ、第一周期信号ψ１は低電圧レベルにされる。かくして第一スイッチ３４はオフにされて第二スイッチ３６はオンにされ、接地端からコンデンサー３２と第二スイッチ３６を経て端点Ｂまで放電経路をなし、コンデンサー３２に保存される電荷は接地端によって放出されて端点Ｂで相応する電流を生じる。第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２の周波数が増幅回路１０を使用する集積回路の作動周波数をはるかに上回る場合、スイッチコンデンサー回路３０は抵抗性インピーダンスと見なされる（端点Ａから等価電圧源の駆動を受けて端点Ｂで電流を生じるからである）。
【００３３】
コンデンサー３２の抵抗値をＣ１、第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２の周期をＴにすれば、図４におけるスイッチコンデンサー回路３０の端点Ａと端点Ｂとの間のインピーダンス値はＴ／Ｃ１である。現在のデジタル回路設計において、周期信号の周期に対する制御は困難ではない。前述のＲｉとＲｉ（１＋α）またはＲｆとＲｆ（１＋α）との関係のように非常に近いインピーダンス値を得るには、図４におけるスイッチコンデンサー回路３０の第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２の周期に対して適当な制御をするのみでよい。
【００３４】
第２の実施方法は図５を参照する。図５はこの発明による第２のスイッチコンデンサー回路４０を表わす説明図である。スイッチコンデンサー回路４０は、第一ノッドＮ１と第二ノッドＮ２との間に電気的に接続されて電荷を保存するコンデンサー４２と、一端が第一ノッドＮ１と電気的に接続されてその他の一端がスイッチコンデンサー回路４０の端点Ａとされる第一スイッチ４４と、一端が第一ノッドＮ１と電気的に接続されてその他の一端が接地端と電気的に接続される第二スイッチ４６と、一端が第二ノッドＮ２と電気的に接続されてその他の一端がスイッチコンデンサー回路４０のその他の端点Ｂとされる第三スイッチ４８と、一端が第二ノッドＮ２と電気的に接続されてその他の一端が接地端と電気的に接続される第四スイッチ５０とを含む。注意すべき点は、実際の操作において、第一スイッチ４４と第四スイッチ５０は同時にオンにされ、第二スイッチ４６と第三スイッチ４８は同時にオンにされ、第一スイッチ４４並びに第四スイッチ５０及び第二スイッチ４６並びに第三スイッチ４８の開閉は互い違いであり、その開閉時間の長さは同じことである。
【００３５】
図６を参照する。図６は図５におけるスイッチコンデンサー回路４０の回路図である。図６によれば、第一スイッチ４４、第二スイッチ４６、第三スイッチ４８、第四スイッチ５０は同種のスイッチである（図６にはＮＭＯＳトランジスター）。第一スイッチ４４と第四スイッチ５０は第一周期信号ψ１によって制御され、第二スイッチ４６と第三スイッチ４８は第二周期信号ψ２によって制御される。第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２との能動状態は互い違いであり、デューティーサイクルは同じである。図６における第一スイッチ４４、第二スイッチ４６、第三スイッチ４８、第四スイッチ５０はＮＭＯＳトランジスターであるため、第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２は高能動状態であり、言い換えれば、周期信号が高電圧レベルである場合、スイッチはオンにされる。
【００３６】
図６におけるスイッチコンデンサー回路４０の作動方法は以下に説明する。仮にスイッチコンデンサー４０の端点Ａが等価電圧源と電気的に接続されるとしたら、第一周期信号ψ１は高電圧レベルにされ、第二周期信号ψ２は低電圧レベルにされる。かくして第一スイッチ４４と第四スイッチ５０はオンにされて第二スイッチ４６と第三スイッチ４８はオフにされ、端点Ａから第一スイッチ４４とコンデンサー４２と第四スイッチ５０を経て接地端まで充電経路をなし、等価電圧源は第一周期信号ψ１が高電圧レベルにされる（能動状態）間にコンデンサー４２を充電して電荷を保存させる。続いて第二周期信号ψ２は高電圧レベルにされ、第一周期信号ψ１は低電圧レベルにされる。かくして第一スイッチ４４と第四スイッチ５０はオフにされて第二スイッチ４６と第三スイッチ４８はオンにされ、接地端から第二スイッチ４６とコンデンサー４２と第三スイッチ４８を経て端点Ｂまで放電経路をなし、コンデンサー４２に保存される電荷は接地端によって放出されて端点Ｂで相応する電流を生じる。第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２の周波数が増幅回路１０を使用する集積回路の作動周波数をはるかに上回る場合、スイッチコンデンサー回路４０は抵抗性インピーダンスと見なされる（端点Ａから等価電圧源の駆動を受けて端点Ｂで電流を生じるからである）。
【００３７】
コンデンサー４２の抵抗値をＣ２、第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２の周期をＴにすれば、図６におけるスイッチコンデンサー回路４０の端点Ａと端点Ｂとの間のインピーダンス値はＴ／Ｃ２である。現在のデジタル回路設計において、周期信号の周期に対する制御は困難ではない。前述のＲｉとＲｉ（１＋α）またはＲｆとＲｆ（１＋α）との関係のように非常に近いインピーダンス値を得るには、図６におけるスイッチコンデンサー回路４０の第一周期信号ψ１と第二周期信号ψ２の周期に対して適当な制御をするのみでよい。
【実施例２】
【００３８】
図２における差動モードの応用以外、この発明による増幅回路はシングルエンドモードにも適用される。図７を参照する。図７はこの発明による増幅回路６０を表わす説明図である。増幅回路６０は演算増幅器７０を含み、演算増幅器７０は正入力端と、負入力端（図７における演算増幅器７０の左側の＋、−）と、出力端と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が第一入力信号Ｖｉ１と電気的に接続される第一入力インピーダンス６２と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が第二入力信号Ｖｉ２と電気的に接続される第二入力インピーダンス６４と、一端が負入力端と電気的に接続されてその他の一端が出力端と電気的に接続される第一出力インピーダンス６６とを含む。この実施例において、正入力端は直流電圧源（一般は０Ｖ）と電気的に接続されてバイアス電圧を提供する。注意すべき点は、図７における演算増幅器７０は差動増幅器を使用し、その差動増幅器の正出力端（図７における演算増幅器７０の右側の＋）は演算増幅器７０の出力端とされることである。この実施例において、出力端における信号を第一出力信号Ｖｏ１とする。
【００３９】
注意すべき点は、この実施例において、実際の設計上の需要によって、第一入力インピーダンス６２、第二入力インピーダンス６４、或いは第一出力インピーダンス６６は抵抗性インピーダンス、容量性インピーダンス、或いは誘導性インピーダンスであることにある。
【００４０】
図７におけるこの発明による増幅回路６０は図２における増幅回路１０と同じ、第一入力インピーダンス６２と、第二入力インピーダンス６４と、第一出力インピーダンス６６との種類と数値に対する適当な設定をもって、前述の公式２、公式４、公式５を通して、高等価入力インピーダンス、高電圧利得値（或いは高電圧減衰値）、大時間定数などの目標に達成できる。公式は図２における増幅回路１０の場合と類似しているため、ここで説明を省略する。しかし注意すべき点は、前述の公式２、公式４、公式５における第一入力インピーダンス１２と、第二入力インピーダンス１４と、第一出力インピーダンス２２はこの実施例において、それぞれ第一入力インピーダンス６２と、第二入力インピーダンス６４と、第一出力インピーダンス６６に取って代われられることである。
【００４１】
同じく、集積回路に相互に近い、例えば前述のＲｉとＲｉ（１＋α）またはＲｆとＲｆ（１＋α）との間の近さを有する抵抗性インピーダンスを精密に製作して、要求されるαとβの値を得るために、この実施例は前述の実施例と同じようにスイッチコンデンサー回路を利用して、第一入力インピーダンス６２と、第二入力インピーダンス６４と、第一出力インピーダンス６６を実現する二通りの実施方法を掲示する。即ち図３と図４におけるスイッチコンデンサー回路３０と図５と図６におけるスイッチコンデンサー回路４０と同じである。スイッチコンデンサー回路３０とスイッチコンデンサー回路４０に関する説明は前述の実施例と実質的に同じであるため、ここでその説明を省略する。
【００４２】
以上はこの発明に好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明による増幅回路は複数のインピーダンス素子を入力信号と増幅器の入力端との間と、増幅器の入力端と出力端との間にそれぞれ電気的に接続することによって、大数値のインピーダンス素子を使わずに、インピーダンス素子の数値と特性を調整するだけで、さまざまな組み合わせ方を通して高等価入力インピーダンス、高電圧利得値（或いは高電圧減衰値）、大時間定数などの特性を持たせる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】演算増幅器をもって信号を増幅する従来の増幅回路を表わす説明図である。
【図２】この発明の実施例１による増幅回路を表わす説明図である。
【図３】この発明による第１のスイッチコンデンサー回路を表わす説明図である。
【図４】図３におけるスイッチコンデンサー回路の回路図である。
【図５】この発明による第２のスイッチコンデンサー回路を表わす説明図である。
【図６】図５におけるスイッチコンデンサー回路の回路図である。
【図７】この発明の実施例２による増幅回路を表わす説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０、６０                              増幅回路
２０                                  差動増幅器
１２、１４、１６、１８、６２、６４    入力インピーダンス
２２、２４、２６、２８、６６          出力インピーダンス
３０、４０                            スイッチコンデンサー回路
３２、４２                            コンデンサー
３４、３６、４４、４６、４８、５０    スイッチ
７０                                  演算増幅器
【図１】
2004320712.tif 000014
【図２】
2004320712.tif 000015
【図３】
2004320712.tif 000016
【図４】
2004320712.tif 000017
【図５】
2004320712.tif 000018
【図６】
2004320712.tif 000019
【図７】
2004320712.tif 000020