書記が物理やるだけ#346 差動増幅回路

差動増幅回路について，性質をまとめておく。

問題

説明

差動増幅回路とは，2つの入力信号の差分を一定係数（差動利得）で増幅する増幅回路であり，オペアンプ，コンパレータやエミッタ結合論理（ECL）ゲートの入力段として使われる。

解答

差分増幅回路について，入力電圧の差分と出力電圧の関係は以下のようにして示される。

ドレイン電流について，一方のドレイン電流が増加するともう一方のドレイン電流が減少するという特性がある。

小信号等価回路を考えることで，差動利得を求める。

入力電圧の同相電圧と出力電圧の同相電圧について，同相利得を考えることができる。また，同相除去比CMRRは差動利得／同相利得で定義づけられ，低いほど性能が良い。

差分利得を高める方法として，能動負荷型差動増幅回路が挙げられる。これはCMOSを用いて実装することができる。

小信号等価回路から差動利得を求めていく。

同相利得を求め，最終的にCMRRは以下のように表せる。

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