CN1669217A

CN1669217A - 可变增益放大器

Info

Publication number: CN1669217A
Application number: CNA028296389A
Authority: CN
Inventors: 高橋貴紀; 石本久人
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2005-09-14
Also published as: JP3955596B2; JPWO2004027987A1; WO2004027987A1; US20060012434A1

Abstract

一种可变增益放大器，包括设置在改变控制电压Vcont时对于电压变化Vr的输出电流增加倍数N－1为一定的要素电路11₁～11_M、并供给逐个加上该电压变化Vr部分后的电压Vref1～VrefM作为要素电路11₁～11_M的基准电压Vref同时还供给该控制电压Vcont的要素电路组；将来自要素电路11₁～11_M的输出电流相染的乘法器12₁～12_M；及根据该相乘后的输出电流Iout进行可变增益放大的放大器3，能抑制特性的温度补偿及晶体管制造误差引起的特性变化，适用于对控制电压Vcont进行线性的增益控制。

Description

可变增益放大器

技术领域

本发明有关通过对于控制电压以指数函数控制增益、从而对于控制电压线性地控制能以对数表现的增益(dB)的可变增益放大器。

背景技术

图1为表示现有的可变增益放大器的电路图，图中，1为可变电源，2为发射极接地的晶体管、3为放大器。其动作说明如下。

如图1所示，如可变电源1产生的控制电压V_BE线性可变，则发射极接地的晶体管2的集电极电流Ic按照该控制电压V_BE的指数函数形式变化。通过将按照这一指数函数变化的集电极电流Ic作为放大器3的电流源供给，从而能对于控制电压V_BE以指数函数控制放大器3的增益。

这样，通过对于控制电压V_BE以指数函数控制增益，从而对于控制电压V_BE线性地控制能以对数表现的增益(dB)。

如以数学式表示该集电极电流Ic和控制电压V_BE间的关系，则能以下式(1)表示。

Ic＝Is·exp((q/k·T)·V_BE) (1)

式中，Is为饱和电流，q为电荷，k为波尔茨曼常数，T为绝对温度。

现有的可变增益放大器的结构如上所述，故如上述式(1)所示，按照控制电压V_BE的指数函数变化的集电极电流Ic取决于绝对温度T，不能高精度地对这一特性进行温度补偿。

另外，上述式(1)中，若由于晶体管2的制造误差而造成饱和电流Is的误差，则集电极电流Ic相对于控制电压V_BE的斜率产生误差，存在的问题是不能抑制该晶体管2的制造误差引起的特性变化等。

本发明为解决上述问题而提出，目的在于通过抑制特性的温度补偿及晶体管制造误差引起的特性变化，对于控制电压以指数函数控制增益，从而获得对于控制电压线性地控制能以对数表现的增益(dB)的可变增益放大器。

发明内容

本申请第1方面的可变增益放大器包括设置多个将两个输入作为基准电压及控制电压、在改变该控制电压时相对于规定的电压变化的输出电流增加倍数为一定的要素电路，并且供给逐个加上规定的电压变化部分后的电压作为这些各要素电路的基准电压的要素电路组；将各要素电路来的输出电流相乘的乘法器；及根据相乘后的输出电流进行可变增益放大的放大器。

通过这样，从乘法器输出的控制电压—输出电流特性对于控制电压作为指数函数的电流进行输出，在以对数表现增益时，能对于控制电压线性地进行增益控制。另外，虽然各要素电路的控制电压—输出电流特性根据温度相应变化，但在各要素电路的控制电压—输出电流特性互相连接的部分使与该温度对应的变化互相抵消，能补偿温度特性。再有，整个可变增益放大器由于晶体管制造误差造成的控制电压—输出电流特性几乎不会变化，故起到能抑制由于晶体管制造误差引起的特性变化的效果

本申请第2方面的可变增益放大器，其要素电路包括供给控制电压的第1晶体管；供给基准电压的第2晶体管；供给基准电压并和第2晶体管一起构成电流镜电路、和第2晶体管的尺寸之比按照1∶N-1而构成的第3晶体管；从第1及第2晶体管公共地流出输出电流，并且从第1至第3晶体管的另一端公共地连接流出最大输出电流的恒流源。

通过这样，起到能以简单的结构制成各要素电路的效果。

本申请第3方面的可变增益放大器，其要素电路包括一端连接恒流源的第1晶体管；和第1晶体管一起构成电流镜电路的第2晶体管；和第1晶体管一起构成电流镜电路、并一端连接输出电流端的第3晶体管；供给基准电压的第4晶体管；供给控制电压并和第4晶体管一起构成差动对、与该第4晶体管一起另一端公共地与第2晶体管的一端连接的第5晶体管；与第5晶体管中流过的电流成比例地从输出电流端流出不流过第3晶体管而分流的电流的晶体管电路网络，将第2、第3晶体管及晶体管电路网络的晶体管尺寸设定成该分流电流最大时、该分流电流和第3晶体管中流过的电流之比为N-1∶1。

通过这样，起到能从简单的结构制成各要素电路的效果。

本申请第4方面的可变增益放大器包括将两个电源作为基准电压和控制电压，在改变该控制电压时输出电流增加倍数对于规定的电压变化为一定的要素电路多级串联连接，并供给逐个加上该规定的电压变化部分后的电压作为这些要素电路的基准电压的要素电路组；及根据要素电路组的输出电流进行可变增益放大的放大器。

通过这样，从要素电路组输出的控制电压—输出电流特性对于控制电压作为指数函数的电流输出，在用对数表现增益时，对于控制电压能线性地进行增益控制。另外，虽然各要素电路的控制电压—输出电流特性根据温度相应变化，但在各要素电路的控制电压—输出电流特性的互相连接部分使与该温度对应的变化互相抵消，能补偿温度特性。再有，整个可变增益放大器由于晶体管制造误差造成的控制电压—输出电流特性几乎不会变化，故起到能抑制由于晶体管制造误差引起的特性变化的效果。

本申请第5方面的可变增益放大器，其要素电路包括供给控制电压的第1晶体管；供给基准电压的第2晶体管；供给基准电压并和第2晶体管一起构成电流镜电路、和第2晶体管的尺寸之比按照1∶N-1而构成的第3晶体管；从一端流入输入电流的第4晶体管；一端与第1至第3晶体管的另一端公共地连接、并和所述第4晶体管一起构成电流镜电路的第5晶体管；及与第1、第2晶体管的一端公共地连接的输出电流电路。

通过这样，起到能用简单的结构制成各要素电路的效果。

本申请第6方面的可变增益放大器，其要素电路包括从一端流入输入电流的第1晶体管；和第1晶体管一起构成电流镜电路的第2晶体管；和第1晶体管一起构成电流镜电路、并一端连接输出电流电路的第3晶体管；供给基准电压的第4晶体管；供给控制电压并和第4晶体管一起构成差动对、和该第4晶体管一起另一端公共地连接第2晶体管的一端的第5晶体管；及与第5晶体管中流过的电流成比例地从输出电流电路流出不流过第3晶体管而分流的电流的晶体管电路网络，将第2、第3晶体管及晶体管电路网络的晶体管的尺寸设定成该分流电流最大时、该分流电流和第3晶体管中流过的电流之比为N-1∶1。

通过这样，起到能以简单的构造制成各要素电路的效果。

本申请第7方面的可变增益放大器包括将两个电源作为基准电压和控制电压、在改变该控制电压时增益增加倍数对于规定的电压变化为一定的要素电路多级串联连接，并供给逐个加上该规定的电压变化部分后的电压作为这些要素电路的基准电压的要素电路组。

通过这样，在利用要素电路组以对数表现增益时，能对于控制电压线性地进行增益控制。另外，虽然各要素电路的控制电压—增益特性根据温度相应变化，但在各要素电路的控制电压—增益特性的互相连接部分使与该温度对应的变化互相抵消，能补偿温度特性。再有，整个可变增益放大器由于晶体管制造误差造成的控制电压—增益特性几乎不会变化，故起到能抑制由于晶体管制造误差引起的特性变化的效果。

本申请第8方面的可变增益放大器，其要素电路包括供给控制电压的第1晶体管；供给基准电压的第2晶体管；供给基准电压并和第2晶体管一起构成电流镜电路、和第2晶体管的尺寸之比按照1∶N-1而构成的第3晶体管；供给输入电压并一端与第1至第3晶体管的另一端公共地连接的第4晶体管；及连接在第1、第2晶体管的一端和电源之间的电阻，使得从电阻和第1及第2晶体管的一端之间产生输出电压。

通过这样，起到能以简单的结构制成各要素电路的效果。

附图说明

图1为表示现有可变增益放大器的电路图。

图2为表示本发明实施形态1的要素电路构成图。

图3为表示要素电路的控制电压—输出电流特性的特性图。

图4为表示可变增益放大器的构成图。

图5为表示可变增益放大器的控制电压—输出电流特性的特性图。

图6为表示要素电路的控制电压—输出电流温度特性的特性图。

图7为表示可变增益放大器的控制电压—输出电流在高温时的温度特性的特性图。

图8为表示可变增益放大器的控制电压—输出电流在低温时的温度特性的特性图。

图9为详细表示本发明实施形态2的要素电路的电路图。

图10为详细表示要素电路的其它电路图。

图11为详细表示本发明实施形态3的要素电路的电路图。

图12为详细表示要素电路的其它电路图。

图13为表示本发明实施形态4的要素电路的电路图。

图14为表示要素电路的控制电压—输出电流特性的特性图。

图15为表示可变增益放大器的构成图。

图16为表示可变增益放大器的控制电压—输出电流特性的特性图。

图17为详细表示本发明实施形态5的要素电路的电路图。

图18为详细表示要素电路的其它电路图。

图19为详细表示本发明实施形态6的要素电路的电路图。

图20为详细表示要素电路的其它电路图。

图21为表示本发明实施形态7的要素电路的电路图。

图22为表示要素电路的控制电压—增益特性的特性图。

图23为表示可变增益放大器的构成图。

图24为表示可变增益放大器的控制电压—增益特性的特性图。

图25为详细表示本发明实施形态8的要素电路的电路图。

具体实施方式

以下，为了更加详细地对本发明进行说明，参照附图对实施本发明的最佳形态进行说明。

实施形态1

图2为表示本发明实施形态1的要素电路构成图。图中，11为要素电路。图3为表示要素电路的控制电压—输出电流特性的特性图。

图4为表示可变增益放大器的构成图，图中，3为放大器，11₁～11_M为M(M为任意的自然数)个要素电路，12₁～12_M-1为M-1个乘法器。图5为表示可变增益放大器的控制电压—输出电流特性的特性图。

以下说明其动作。

如图2所示，设置将基准电压Vref和控制电压Vcont作为信号输入，输出电流Iout作为信号输出的要素电路11。

该要素电路11如图3所示，在对于基准电压Vref改变控制电压Vcont时，对于规定的电压变化Vr的输出电流Iout的变化为Io→NIo(式中，N为大于1的任意数)，即具有电流增加倍数为一定即N-1的控制电压—输出电流特性。

如图4所示，该要素电路11设置M个，即设置要素电路11₁～11_M，供给逐个加上其规定的电压变化Vr后的电压作为这些各要素电路11₁～11_M的基准电压Vref1～VrefM。即，(VrefM)-(VrefM-1)＝Vr。另外，向各要素电路11₁～11_M供给可变的公用控制电压Vcont。

将各要素电路11₁～11_M的输出电流Iout用乘法器12₁～12_M-1相乘，根据相乘后的输出电流Iout可变增益地控制放大器3。

其结果如图5所示，对于控制电压Vcont的电压变化Vr，得到输出电流Iout具有近似指数函数I_o ^M、NI_o ^M、N²I_o ^M、…、N_MI_o ^M的控制电压—输出电流特性的特性，在用对数表示放大器3的增益时，能够对于控制电压Vcont线性地控制放大器3的增益。

这样，因不利用晶体管自身的指数特性，所以能抑制晶体管制造误差造成的特性变化。

另外，通过适当地设置要素电路的级数及高精度地生成基准电压Vref1～VrefM，从而整个可变增益放大器的控制电压—输出电流特性的斜率几乎不会因晶体管的制造误差而变化，能抑制特性变化。

再有，图6为表示要素电路的控制电压—输出电流特性的特性图。相对于常温，温度越高斜率越小，相对于常温，温度越低斜率越大。

图7为表示可变增益放大器的控制电压—输出电流在高温时的温度特性的特性图。图8为表示可变增益放大器的控制电压—输出电流在低温时的温度特性的特性图。在多级连接要素电路时，在每一个相邻的要素电路的温度特性的上部和下部连接的部分处互相抵消，能对温度特性进行补偿。

实施形态2

图9为详细表示本发明实施形态2的要素电路的电路图，为详细表示图2的要素电路11的电路图。图中，Q1为向基极供给控制电压Vcont的双极型晶体管(以后称晶体管)；Q2为向基极供给基准电压Vref并和晶体管Q1一起构成差动对的晶体管(第2晶体管)；Q3为向基极供给基准电压Vref并和晶体管Q2一起构成电流镜电路、而且在输出电流增加倍数为N-1时按照和晶体管Q2的发射极面积比为1∶N-1构成的晶体管(第3晶体管)。另外，从晶体管Q1、Q2的集电极公共地流出输出电流Iout，在晶体管Q3的集电极上接电源Vcc。再有，NIo是流过公共地连接晶体管Q1～Q3的发射极的最大输出电流的恒流源。

以下说明其动作。

图9中，在控制电压Vcont相对于基准电压Vref足够小时，电流不流过晶体管Q1，另外，由于晶体管Q2、Q3是按照发射极面积比为1∶N-1构成的电流镜电路，故Io的电流流过晶体管Q2，(N-1)Io的电流流过晶体管Q3。结果电流Io作为输出电流Iout流出。

另外，在控制电压Vcont相对基准电压Vref足够大时，所有的电流NIo流过晶体管Q1，另外，晶体管Q2、Q3中无电流流过。结果，电流NIo作为输出电流Iout流出。

这样，如图9所示，利用双极型晶体管的简单构成，能制成对于控制电压Vcont的变化使输出电流Iout从Io变化成电流NIo的要素电路11。

还有，图10为详细表示要素电路的其它电路图，将图9中的要素电路11的双极型晶体管Q1～Q3置换成MOSFETQ1～Q3，按照1∶N-1构成MOSFETQ2与Q3的栅极宽度。至于其它的构成及动作和图9相同，这样也能制成要素电路11。

实施形态3

图11为详细表示本发明实施形态3的要素电路的电路图，为详细表示图2的要素电路11的电路图。图中，Io为流过恒定电流Io的恒流源；Q11为集电极接恒流源Io的双极型晶体管(以后称晶体管；第1晶体管)；Q12为和晶体管Q11一起构成电流镜电路的晶体管(第2晶体管)；Q13为和晶体管Q11一起构成电流镜电路、并且集电极接输出电流端Iout的晶体管(第3晶体管)。

Q14为供给基准电压Vref、集电极接电源Vcc的晶体管(第4晶体管)；Q15为供给控制电压Vcont并和晶体管Q14一起构成差动对、和该晶体管Q14一起发射极公共地与晶体管Q12的集电极连接的晶体管(第5晶体管)。

Q16为发射极接电源Vcc、集电极接晶体管Q15的集电极的晶体管；Q17为发射极接电源Vcc并和晶体管Q16一起构成电流镜电路的晶体管；Q18为集电极接晶体管Q17的集电极的晶体管；Q19为集电极接电流输出端Iout并和晶体管Q18一起构成电流镜电路的晶体管，利用这些晶体管Q16～Q19，构成晶体管电路网络。

以下说明其动作。

图11中，流过恒流源Io的恒定电流Io通过由晶体管Q11～Q13构成的电流镜电路，流过晶体管Q12、Q13的发射极面积相对于晶体管11发射极面积之比的比例的电流。

流过晶体管Q12的电流从由晶体管Q14、Q15构成的差动对流入，根据基准电压Vref和控制电压Vcont间电位差，分配作为晶体管Q14和Q15的电流。

在控制电压Vcont比基准电压Vref足够小时，因电流I₁₂全部从晶体管Q14流出，故晶体管Q15中无电流流动。相反，在控制电压Vcont比基准电压Vref足够大时，因电流I₁₂全部从晶体管Q15流出，故I₁₅＝I₁₂。

流过该晶体管Q15的电流I₁₅利用晶体管Q16、Q17构成的电流镜电路和晶体管Q18、Q19构成的电流镜电路，按照与各自的发射极面积比相对应的电流比，生成晶体管Q19的电流I₁₉。

这里，如设定晶体管Q12、Q13及晶体管电路网络的晶体管Q16～Q19的发射极面积比，使得在该晶体管Q19的电流I₁₉为最大时，该电流I₁₉和晶体管Q13中流过的电流I₁₃之比变成N-1∶1(式中，N-1为输出电流增加倍数)，则在控制电压Vcont相对于基准电压Vref足够小时，流出电流I₁₃＝Io作为输出电流Iout，在控制电压Vcont相对基准电压Vref足够大时，流出电流I₁₉＝(N-1)Io和电流I₁₃＝Io之和的电流NIo作为输出电流Iout。

更具体为，晶体管Q12、Q13、Q16～Q19的发射极面积只要设定成满足下式(2)即可。

Q12·Q17·Q19/Q13·Q16·Q18＝N-1 (2)

这样，如图11所示，利用双极型晶体管的简单构成，能制成对于控制电压Vcont的变化使输出电流Iout从电流Io变成电流NIo的要素电路11。

还有，图12为详细表示要素电路的其它电路图，将图11中的双极型晶体管Q11～Q19置换成MOSFETQ11～Q19，设定MOSFETQ12、Q13及晶体管电路网络的MOSFETQ16～Q19的栅极宽度。至于其它的构成及动作和图11相同，这样也能制成要素电路11。

实施形态4

图13为表示本发明实施形态4的要素电路的电路图，图中，21为要素电路。图14为表示要素电路的控制电压—输出电流特性的特性图。

图15为表示可变增益放大器的构成图。图中，21₁～21_M为M个要素电路，Io为流过恒定电流Io的恒流源。图16为表示可变增益放大器的控制电压—输出电流特性的特性图。至于其它构成均和图4相同。

以下说明其动作。

如图13所示，设置将输入电流Iin作为信号输入、将输出电流Iout作为信号输出、将基准电压Vref及控制电压Vcont作为电源的要素电路21。

该要素电路21如图14所示，在对于基准电压Vref改变控制电压Vcont时，对于规定的电压变化Vr的输出电流Iout的变化为Iin→NIin。即，电流增加倍数为一定即N-1的控制电压—输出电流特性。

如图15所示，将M个该要素电路21、即要素电路21₁～21_M串联连接，供给恒定电流Io作为第1级要素电路21₁的输入电流Iin。另外，供给逐个加上其规定的电压变化Vr后的电压作为上述各要素电路21₁～21_M的基准电压Vref1～VrefM。即(VrefM)-(VrefM-1)＝Vr。再将可变的公用控制电压Vcont供给各要素电路21₁～21_M。

而且，根据最末级的要素电路21_M的输出电流Iout，对放大器3进行可变增益控制。

其结果如图16所示，对于控制电压Vcont的电压变化Vr，得到输出电流Iout具有近似指数函数I_o、NI_o、N²I_o、…、N^MI_o的控制电压—输出电流特性的特性，在用对数表示放大器3的增益时，能对于控制电压Vcont线性地控制放大器3的增益。

这样，因不利用晶体管自身的指数特性，所以能抑制由于晶体管制造误差造成的特性变化。

另外，通过适当设置要素电路的级数、及高精度地生成基准电压Vref1～VrefM，从而整个可变增益放大器的控制电压—输出电流特性的斜率几乎不会因晶体管的制造误差而变化，能抑制特性变化。

再有，在多级连接要素电路时，在每一个相邻的要素电路的温度特性的上部和下部连接的部分处互相抵消，能对温度特性进行补偿。

实施形态5

图17为详细表示本发明实施形态5的要素电路的电路图，为详细表示图13的要素电路21的电路图。图中，Q21为从集电极流入输入电流Iin的双极型晶体管(以后称晶体管，第4晶体管)；Q22为集电极和晶体管Q1～Q3的发射极公共地连接并和晶体管21一起构成电流镜电路的晶体管(第5晶体管)。

Q23为发射极接电源Vcc、集电极和晶体管Q1及Q2的集电极公共地连接的晶体管；Q24为发射极接电源Vcc、从集电极流出输出电流Iout并和晶体管Q23一起构成电流镜电路的晶体管，由此构成输出电流电路。至于其它的构成均与图9相同。

以下说明其动作。

图17中，晶体管Q21、Q22构成电流镜电路。预先设定好发射极面积比，使得对于输入电流Iin，在晶体管Q22中流过电流NIin。

在控制电压Vcont比基准电压Vref足够小时，晶体管Q1中无电流流过，又因晶体管Q2、Q3为按照发射极面积比1∶N-1构成的电流镜电路，故Iin的电流在晶体管Q2中流过，(N-1)Iin的电流在晶体管Q3中流过。最终，电流Iin在晶体管Q23中流过，在构成电流镜电路的晶体管Q24中流过电流Iin，作为输出电流Iout。

另外，在控制电压Vcont比基准电压Vref足够大时，所有的电流NIin在晶体管Q1中流过，另外，晶体管Q2、Q3中无电流流过。结果，电流NIin在晶体管Q23中流过，在构成电流镜电路的晶体管Q24中流过电流NIin，作为输出电流Iout。

这样，如图17所示，利用双极型晶体管简单的构成，能制成对于控制电压Vcont的变化使输出电流Iout从电流Iin变成NIin的要素电路21。

还有，是设晶体管Q21和Q22间的发射极面积比为1∶N，但也可以将发射极面积比设定成Q22·Q24/Q21·Q23＝N。

另外，图18为详细表示要素电路的其它电路图，将图17中的要素电路21的双极型晶体管Q1～Q3、Q21～Q24置换成MOSFETQ1～Q3、Q21～Q24，按照1∶N-1构成MOSFETQ2和Q3的栅极宽度，另外，按照Q22·Q24/Q21·Q23＝N构成MOSFETQ21～Q24的栅极宽度。至于其它的构成及动作和图17相同，这样也能制成要素电路21。

实施形态6

图19为详细表示本发明实施形态6的要素电路的电路图，为详细表示图13的要素电路21的电路图。图中，是从晶体管Q11的集电极流入输入电流Iin而构成的。

另外，Q31为发射极接电源Vcc、集电极和晶体管Q13及Q19的集电极公共连接的晶体管；Q32为发射极接电源Vcc、集电极接输出电流端Iout并和晶体管Q31一起构成电流镜电路的晶体管。以上，利用晶体管Q31、Q32构成输出电流电路。至于其它的构成与图11相同。

以下说明其动作。

图19中，通过使输入电流Iin流过晶体管Q11，从而晶体管Q12、Q13流过晶体管Q12、Q13的发射极面积相对于晶体管Q11的发射极面积之比的比例的电流。

结果，如上述实施形态3说明过的那样，在控制电压Vcont相对于基准电压Vref足够小时，晶体管Q31中流过电流I₁₃＝Iin，在控制电压Vcont相对于基准电压Vref足够大时，晶体管Q31中流过电流I₁₉＝(N-1)Iin和电流I₁₃＝Iin之和的电流NIin。

由于晶体管Q31、Q32构成电流镜电路，因此作为输出电流Iout流过和晶体管Q31相同比例的电流。

这样，如图19所示，利用双极型晶体管简单的构成，能制成对于控制电压Vcont的变化使输出电流Iout从电流Iin变成NIin的要素电路21。

还有，图20为详细表示要素电路的其它电路图。将图19中的要素电路21的双极型晶体管Q11～Q19、Q31～Q32置换成MOSFETQ11～Q19、Q31～Q32，设定MOSFETQ12、Q13及晶体管电路网络Q16～Q19的栅极宽度。至于其它的构成及动作和图19相同，这样也能制成要素电路21。

实施形态7

图21为表示本发明实施形态7的要素电路的电路图，图中，31为要素电路。图22为表示要素电路的控制电压—增益特性的特性图。

图23为表示可变增益放大器的构成图。图中，31₁～31_M为M个要素电路。图24为表示可变增益放大器的控制电压—增益特性的特性图。

以下说明其动作。

如图21所示，设置将输入电压Vin作为信号输入、将输出电压Vout作为信号输出、将基准电压Vref和控制电压Vcont作为电源的要素电路31。

该要素电路31如图22所示，在相对于基准电压Vref改变控制电压Vcont时，对于规定的电压变化Vr的增益Gain的变化为Go→NGo，即增益增加倍数为一定即N-1的控制电压—增益特性。

如图23所示，将M个要素电路31、即要素电路31₁～31_M串联连接，将输入电压Vi供给第1级的要素电路311，另外，供给逐个加上其规定的电压变化Vr后的电压作为上述各要素电路31₁～31_M的基准电压Vref1～VrefM。即(VrefM)-(VrefM-1)＝Vr。再将可变的公用控制电压Vcont供给各要素电路31₁～31_M。从最末级的要素电路31_M产生输出电压Vout。

结果，如图24所示，对于控制电压Vcont的电压变化Vr，得到增益Gain具有近似指数函数G_o ^M、NG_o ^M、N₂G_o ^M、…、N^MG_o ^M的控制电压—增益特性的特性，在用对数表示增益时，能对于控制电压Vcont线性地控制其增益。

另外，通过适当设置要素电路的级数、及高精度地生成基准电压Vref1～VrefM，从而整个可变增益放大器的控制电压—增益特性的斜率几乎不会因晶体管的制造误差而变化，能抑制特性变化。

实施形态8

图25为详细表示本发明实施形态8的要素电路的电路图，为详细表示图21的要素电路31的电路图。图中，R1、R2是电阻，Q41为集电极与晶体管Q1～Q3的发射极公共连接、发射极接电阻R2并供给输入电压Vin的双极型晶体管(以后称晶体管，第4晶体管)。

另外，晶体管Q1、Q2的集电极通过电阻R1接电源Vcc，晶体管Q3的集电极直接接电源Vcc。还有，是从电阻R1和晶体管Q1、Q2的集电极之间产生输出电压Vout而构成。至于其它构成与图9相同。

以下说明其动作。

图25中，晶体管Q41中流过与输入电压Vin对应的电流。

在控制电压Vcont对于基准电压Vref足够小时，晶体管Q1中无电流流过，另外，因晶体管Q2、Q3是按照发射极面积比为1∶N-1构成的电流镜电路，故晶体管Q2中流过Iin的电流，晶体管Q3中流过(N-1)Iin的电流。结果，电阻R1中流过电流Iin，产生Iin·R1作为输出电压Vout。

另外，在控制电压Vcont相对于基准电压Vref足够大时，晶体管Q1中流过全部电流NIin，另外，晶体管Q2、Q3中无电流流过。结果，电阻R1中流过电流Iin，产生Iin·R1作为输出电压Vout。

这样，如图25所示，利用双极型晶体管的简单构成，从而使输出电压Vout对于控制电压Vcont的变化从Iin·R1变化成NIin·R1。即，如设Iin·R1为增益Go，则能制成对于控制电压Vcont的变化使增益从Go变成NGo的要素电路31。

工业上的实用性

如上所述，本发明有关的可变增益放大器能抑制特性的温度补偿及晶体管制造误差引起的特性变化，适用于对控制电压进行线性的增益控制。

Claims

1.一种可变增益放大器，其特征在于，包括

设置多个将两个输入作为基准电压及控制电压、在相对于该基准电压改变该控制电压时对于规定的电压变化的输出电流增加倍数为一定的要素电路，并且供给逐个加上规定的电压变化部分后的电压作为这些各要素电路的基准电压，同时还将该可变的控制电压供给这些各要素电路的要素电路组；

将各要素电路来的输出电流相乘的乘法器；以及

根据利用所述乘法器相乘后的输出电流进行可变增益放大的放大器。

2.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，

要素电路包括

供给控制电压的第1晶体管；

供给基准电压并和所述第1晶体管一起构成差动对的第2晶体管；

供给基准电压并和所述第2晶体管一起构成电流镜电路、在输出电流增加倍数为N-1(N为比1大的任意数)时按照和该第2晶体管的尺寸之比为1∶N-1而构成的第3晶体管；以及

从所述第1及第2晶体管公共地流出输出电流，并且从所述第1至第3晶体管的另一端公共地连接流出最大输出电流的恒流源。

3.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，

要素电路包括

一端连接恒流源的第1晶体管；

和所述第1晶体管一起构成电流镜电路的第2晶体管；

和所述第1晶体管一起构成电流镜电路、并一端连接输出电流端的第3晶体管；

供给基准电压的第4晶体管；

供给控制电压并和所述第4晶体管一起构成差动对、与该所述第4晶体管一起另一端公共地与所述第2晶体管的一端连接的第5晶体管；以及

与所述第5晶体管中流过的电流成比例地从所述输出电流端流出不流过所述第3晶体管而分流的电流的晶体管电路网络，

将所述第2、第3晶体管及所述晶体管电路网络的晶体管的尺寸设定成该分流电流最大时、该分流电流和所述第3晶体管中流过的电流之比为N-1∶1(式中，N-1为输出电流增加倍数，N为大于1的任意数)。

4.一种可变增益放大器，其特征在于，包括

将两个电源作为基准电压和控制电压、在相对于该基准电压改变该控制电压时输出电流增加倍数对于规定的电压变化为一定的要素电路多级串联连接，输入电流供给第1级要素电路，并供给逐个加上该规定的电压变化部分后增加的电压作为这些要素电路的基准电压、同时，还将该可变的控制电压供给这些各要素电路的要素电路组；以及

根据所述要素电路组的输出电流进行可变增益放大的放大器。

5.如权利要求4所述的可变增益放大器，其特征在于，

要素电路包括

供给控制电压的第1晶体管；

供给基准电压并和所述第2晶体管一起构成电流镜电路、在输出电流增加倍数为N-1(N为大于1的任意数)时按照和该第2晶体管的尺寸之比为1∶N-1而构成的第3晶体管；

从一端流入输入电流的第4晶体管；

一端与所述第1至第3晶体管的另一端公共地连接、并和所述第4晶体管一起构成电流镜电路的第5晶体管；以及

与所述第1、第2晶体管的一端公共地连接的输出电流电路。

6.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，

要素电路包括

从一端流入输入电流的第1晶体管；

和所述第1晶体管一起构成电流镜电路的第2晶体管、

和所述第1晶体管一起构成电流镜电路、并一端连接输出电流电路的第3晶体管；

供给基准电压的第4晶体管；

供给控制电压并和所述第4晶体管一起构成差动对、和该第4晶体管一起另一端公共地连接所述第2晶体管的一端的第5晶体管；以及

及与所述第5晶体管中流过的电流成比例地从所述输出电流电路流出不流过所述第3晶体管而分流的电流的晶体管电路网络，

7.一种可变增益放大器，其特征在于，包括

将两个电源作为基准电压和控制电压、在相对于该基准电压改变该控制电压时增益增加倍数对于规定的电压变化为一定的要素电路多级串联连接，输入电压供给第1级要素电路，并供给逐个加上该规定的电压变化部分后的电压作为这些要素电路的基准电压、同时将该可变的控制电压供给这些各要素电路并从最末级的要素电路产生输出电压的要素电路组。

8.如权利要求7所述的可变增益放大器，其特征在于，

要素电路包括

供给控制电压的第1晶体管；

供给基准电压并和所述第1晶体管构成差动对的第2晶体管；

供给基准电压并和所述第2晶体管一起构成电流镜电路、在设增益增加倍数为N-1(式中，N为大于1的任意数)时按照和该第2晶体管的尺寸之比为1∶N-1而构成的第3晶体管；

供给输入电压并一端与所述第1至第3晶体管的另一端公共地连接的第4晶体管；

及连接在所述第1、第2晶体管的一端和电源之间的电阻，

从所述电阻和所述第1及第2晶体管的一端之间产生输出电压。