DE69721898T2

DE69721898T2 - Verstärker mit variabler Verstärkung und geringer Gleichspannungsabweichung am Ausgang und geringen Verzerrungen

Info

Publication number: DE69721898T2
Application number: DE69721898T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Minato-ku Ando
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2017-06-06
Also published as: EP0812063A3; US5949285A; JPH09331220A; JP3097563B2; EP0812063A2; EP0812063B1; DE69721898D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verstärker mit variabler Verstärkung, der als eine automatische Verstärkungssteuerungs-(AGC)-Schaltung oder dergleichen verwendet wird.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein erster Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß dem Stand der Technik hat einen ersten Differenzialverstärker, der durch erste und zweite Transistoren gebildet ist, die einen gemeinsamen Emitter an eine Konstantstromquelle angeschlossen haben, einen zweiten Differenzialverstärker, der durch dritte und vierte Transistoren gebildet ist, die an den Kollektor des zweiten Transistors angeschlossen sind, und einen dritten Differenzialverstärker, der durch fünfte und sechste Transistoren gebildet ist, die einen gemeinsamen Emitter an den Kollektor des ersten Transistors angeschlossen haben. Der erste Differenzialverstärker empfängt eine Eingangsspannung. Die Kollektoren der dritten und vierten Transistoren sind auch an die fünften bzw. sechsten Transistoren angeschlossen. Die zweiten und dritten Differenzialverstärker werden durch eine Verstärkungssteuerungsspannung gesteuert. Dies wird später im Einzelnen erläutert.
In dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß dem Stand der Technik ist es jedoch schwierig, die Verstärkung durch die Verstärkungssteuerungsspannung zu steuern, da die Verstärkungscharakteristika einen Wendepunkt haben. Am Wendepunkt ist auch die Phase der Ausgangsspannung invertiert. Da nur die Hälfte des verwertbaren Bereiches der Verstärkungssteuerungsspannung verwendet wird, ist der Bereich der Verstärkungssteuerungsspannung wesentlich reduziert.
Ein Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß einem zweiten Stand der Technik hat einen ersten Differenzialverstärker, der durch erste und zweite Transistoren gebildet ist, die einen gemeinsamen Emitter an einer Konstantstromquelle angeschlossen haben, einen zweiten Differenzialverstärker, der durch dritte und vierte Transistoren gebildet ist, die an den Kollektor des zweiten Transistors angeschlossen sind, und einen dritten Differenzialverstärker, der durch fünfte und sechste Transistoren gebildet ist, die einen gemeinsamen Emitter an eine zweite Konstantstromquelle angeschlossen haben. Auch in diesem Fall empfängt der erste Differenzialverstärker eine Eingangsspannung. Die Kollektoren der dritten und vierten Transistoren sind ebenfalls an die fünften bzw. sechsten Transistoren angeschlossen. Die zweiten und dritten Differenzialverstärker werden durch eine Verstärkungssteuerungsspannung gesteuert. Dies wird später im Einzelnen erläutert (siehe 7P-A-3-32209).
In dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß dem zweiten Stand der Technik ist es einfach, die Verstärkung durch die Verstärkungssteuerungsspannung zu steuern, da die Verstärkungscharakteristika keinen Wendepunkt haben. Da ein voller Bereich des verwertbaren Bereiches der Verstärkungssteuerungsspannung verwendet wird, ist der Bereich der Verstärkungssteuerungsspannung wesentlich ausgeweitet.
In dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß dem zweiten Stand der Technik ist jedoch die Abweichung der Gleichstromkomponente der Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Verstärkungssteuerungsspannung groß. Diese große Abweichung kann bei der Herstellung einer integrierten Schaltung infolge der Abweichungen in dem Stromverstärkungsfaktor sehr groß werden.
Ferner kann ein Signal infolge der Differenz in der Kollektor-Emitter-Spannung zwischen den ersten und zweiten Transistoren einer Störung und Verschlechterung unterzogen sein. Beispielsweise erscheint in Rundfunksende-/-empfänger-Sets die Verzerrug als eine harmonische Verzerrung einer Sende-/Empfangsfrequenz, wodurch die Betriebscharakteristika verschlechtert werden.
ZUSAMMFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Abweichung der Gleichstromkomponente einer Ausgangsspannung und die Signalverzerrung in einem Verstärker mit variabler Verstärkung zu reduzieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem Verstärker mit variabler Verstärkung ein erster Differenzialverstärker durch erste und zweite Transistoren gebildet, die einen gemeinsamen Emitter an eine erste Konstantstromquelle angeschlossen haben, ein zweiter Differenzialverstärker ist durch dritte und vierte Transistoren gebildet, die einen gemeinsamen Emitter an einen Kollektor des zweiten Transistors angeschlossen haben, und ein dritter Differenzialverstärker ist durch fünfte und sechste Transistoren gebildet, die einen gemeinsamen Emitter haben. Die Kollektoren der fünften und sechsten Transistoren sind an die Kollektoren der dritten bzw. vierten Transistoren angeschlossen.
Ein siebter Transistor ist zwischen den gemeinsamen Emitter der fünften und sechsten Transistoren und eine zweite Konstantstromquelle geschaltet.
Es kann auch ein achter Transistor an dem Kollektor des ersten Transistors angeschlossen sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren klarer verständlich, in welchen zeigt:
1 ein Schaltbild zur Illustrierung eines Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß einem ersten Stand der Technik;
2 eine grafische Darstellung der Verstärkungscharakteristika des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 1;
3 ein Schaltbild zur Illustrierung eines Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß einem zweiten Stand der Technik;
4 eine grafische Darstellung der Verstärkungscharakteristika des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 3;
5 ein Schaltbild zur Illustrierung einer ersten Ausführungsform des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein Schaltbild zur Illustrierung einer zweiten Ausführungsform des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 ein Schaltbild zur Illustrierung einer dritten Ausführungsform des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
8, 9 und 10 jeweils ein Schaltbilder von Modifikationen der Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß den 5, 6 bzw. 7; und
11, 12 und 13 jeweils ein Schaltbilder von anderen Modifikationen der Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß den 5, 6 bzw. 7.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Vor der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen werden Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß dem Stand der Technik anhand der 1, 2, 3 und 4 erläutert.
In der 1, die einen Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß einem ersten Stand der zeigt, ist ein Differenzialverstärker 1 durch 2 NPN-Transistoren Q₁ und Q₂ gebildet, die einen gemeinsamen Emitter haben, der über eine Konstantstromquelle IS₁, deren Strom gleich I₁ ist, an einen Masseanschluss GND angeschlossen sind. Zwischen die Basen der Transistoren Q₁ und Q₂ ist eine Eingangswechselspannung V_in angelegt.
Der Differenzialverstärker 1 verstärkt die Eingangsspannung V_in.
Ein Differenzialverstärker 12 ist ebenfalls durch zwei NPN-Transistoren Q₃ und Q₄ gebildet, die einen gemeinsamen Emitter an den Kollektor des Transistors Q₂ des Differenzialverstärkers 1 angeschlossen haben. Ähnlich ist ein Differenzialverstärker 3 durch zwei NPN-Transistoren Q₅ und Q₆ gebildet, die einen gemeinsamen Emitter haben, der an den Kollektor des Transistors Q₁ des Differenzialverstärkers 1 angeschlossen ist.
Die Kollektoren der Transistoren Q₃ und Q₅ sind mittels eines Lastwiderstandes R₁ an einen Netzversorgungsanschluss V_cc angeschlossen, während die Kollektoren der Transistoren Q₄ und Q₆ mittels eines Lastwiderstandes R₂ an den Netzversorgungsanschluss V_cc angeschlossen sind.
Anzumerken ist, dass die Eingangswechselspannung V_in durch eine Gleichspannung V₀ vorgespannt ist. Eine Gleichstromvorspannung V_c0 ist ebenfalls an die Basen der Transistoren Q₃ und Q₆ angelegt und eine Verstärkungssteuerungsspannung V_c ist an die Basen der Transistoren Q₄ und Q₅ angelegt.
Der Lastwiderstand R₂ schafft eine Ausgangsspannung V_out an einem Ausgangsanschluss OUT. In diesem Fall ist ein Strom I₀, der durch den Widerstand R₂ fließt, durch einen positiven Phasenstrom I, der durch den Transistor Q₄ des Differenzialverstärkers 2 und den Transistor Q₂ des Differenzialverstärkers 1 fließt, und einen negativen Phasenstrom I gebildet, der durch den Transistor Q₆ des Differenzialverstärkers 2 und den Transistor Q₁ des Differenzialverstärkers 1 fließt.
In der 1 ist, wenn die Verstärkungssteuerungsspannung V_c positiv ist, der positive Phasenstrom I₊ größer als der negative Phasenstrom I_. In diesem Fall gilt, dass, je hö her die Verstärkungssteuerungsspannung V_c ist, umso größer ist der positive Phasenstrom I₊. Als ein Ergebnis wird, wie in der 2 gezeigt, die Verstärkung vergrößert, wenn die Verstärkungssteuerungsspannung V_c erhöht wird. Wenn andererseits die Verstärkungssteuerungsspannung V_c negativ ist, der negative Phasenstrom I größer als der positive Phasenstrom I₊. In diesem Fall gilt, dass, je niedriger die Verstärkungssteuerungsspannung V_c ist, umso größer ist der negative Phasenstrom I_. Als ein Ergebnis, und wie in der 2 gezeigt, wird die Verstärkung erhöht, wenn die Verstärkungssteuerungsspannung V_c gesenkt wird. Zusätzlich ist, wenn V_c = 0V gilt, die Spannung an den Basen der Transistoren Q₃ und Q₆ gleich der Spannung an den Basen der Transistoren Q₄ und Q₅. Daher ist der positive Phasenstrom I₊ gleich dem negativen Phasenstrom I. In diesem Fall versetzt der positive Phasenstrom I₊ den negativen Phasenstrom I_, so dass die Ausgangsspannung V_out nur eine Gleichstromkomponente enthält. Als ein Ergebnis, und wie in der 2 durch A angegeben, ist die Verstärkung des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 1 ein Minimum.
In dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß 1 ist es jedoch schwierig, die Verstärkung durch die Verstärkungssteuerungsspannung V_c zu steuern, da die Verstärkungscharakteristika einen Wendepunkt haben, wie dies in der 2 durch A angegeben ist. Die Phase der Ausgangsspannung V_out wird ebenfalls an dem Wendepunkt A invertiert. Da nur die Hälfte des verwertbaren Bereiches der Verstärkungssteuerungsspannung V_c verwendet wird, ist der Bereich der Verstärkungssteuerungsspannung V_c wesentlich reduziert.
Die Gleichspannung der Ausgangsspannung V_out wird als Nächstes erläutert. Hierbei haben alle Transistoren Q₁ bis Q₆ die gleichen Charakteristika.
Als Erstes wird angenommen, dass V_in = 0V und V_c = Maximalwert gilt. Beispielsweise gilt V_c = V_cc – V_c0. Hierbei sind die Kollektorströme der Transistoren Q₂, Q₄ und Q₆ durch I_c2, I_c4 bzw. I_c6 bezeichnet und die Basisströme der Transistoren Q₂, Q₄ und Q₆ sind mit I_B2, I_B4 bzw. I_B6 bezeichnet. In diesem Fall werden die Transistoren Q₄ und Q₆ ein- bzw. ausgeschaltet, so dass gilt: Ic6 ☐ 0 I0 ☐ Ic4 (1)
Daher gilt:
Auch in dem Transistor Q₂ gilt: I1/2 = Ic2 + IB2 (3)
Fernerhin gilt in dem Transistor Q₄: Ic2 = Ic4 + IB4 (4)
Aus den Gleichungen (2), (3) und (4) gilt: Vout = Vcc – (I1/2 – IB2 – IB4)·R2 (5)
Als Nächstes wird angenommen, dass V_in = 0V und V_c = Minimalwert, wie beispielsweise 0V (siehe 2). Hierbei sind die Kollektorströme der Transistoren Q₂, Q₄ und Q₆ mit I_c2', I_c4' bzw. I_c6' bezeichnet und die Basisströme der Transistoren Q₆, Q₄ und Q₆ sind mit I_B2', I_B4 bzw. I_B6' bezeichnet. In diesem Fall gilt:
Da I_B2 = I_B2' gilt, wird somit die Differenz ΔV zwischen V_out und V_out aus den Gleichungen (5) und (6) berechnet durch: ΔV = (2IB4' – IB4)·R2 (7)
Da I_B4 = I_B4'/2 gilt, ist anzumerken, dass erfüllt werden kann ΔV = O.
Somit ist in dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß 1 die Abweichung der Gleichstromkomponente der Ausgangsspannung V_out in Abhängigkeit von der Verstärkungssteuerungsspannung V_c klein.
In der 3, die einen Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß einem zweiten Stand der Technik darstellt (siehe JP-A-3-32209) ist der Widerstand R₁ der 1 nicht vorhanden. Die Kollektoren der Transistoren Q₁, Q₃ und Q₅ der 1 sind ebenfalls direkt an den Netzversorgungsanschluss V_cc angeschlossen. Der gemeinsame Emitter der Transistoren Q₅ und Q₆ der 1 ist über eine Konstantstromquelle CS₂, deren Strom gleich I₂ ist, an den Masseanschluss GND angeschlossen. Anzumerken ist, dass das Stromverhältnis von I₁ zu I₂ gleich 2 ist.
Der Lastwiderstand R₂ erzeugt auch die Ausgangsspannung V_out am Ausgangsanschluss OUT. In diesem Fall ist der Strom I₀, der durch den Widerstand R₂ fließt, durch einen positiven Phasenstrom I₊, der durch den Transistor Q₄ des Differenzialverstärkers 2 und den Transistor Q₂ des Differenzialverstärkers 1 fließt und einen Gleichstrom I_DC, der durch den Transistor Q₆ des Differenzialverstärkers 3 und den Transistor Q₁ des Differenzialverstärkers 1 fließt, gebildet.
Wenn in 3 die Verstärkungssteuerungsspannung V_c positiv ist, ist der positive Phasenstrom I₊ größer als der Gleichstrom I_DC. In diesem Fall gilt, dass, je höher die Ver stärkungssteuerungsspannung V_c ist, umso größer ist der positive Phasenstrom I₊. Als ein Ergebnis, und wie in der 4 gezeigt, wird die Verstärkung erhöht, wenn die Verstärkungssteuerungsspannung V_c erhöht ist. Wenn V_c = 0V gilt, ist ebenfalls die Spannung an den Basen der Transistoren Q₃ und Q₆ gleich der Spannung an den Basen der Transistoren Q₄ und Q₅. Da das Stromverhältnis von I₁ zu I₂ gleich 2 ist, ist daher der positive Phasenstrom I₊ das Zweifache des Gleichstroms I_DC. Als ein Ergebnis, und wie in der 4 durch B angegeben, beträgt die Verstärkung des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 3 ungefähr die Hälfte der Maximalverstärkung.
Wenn andererseits die Verstärkungssteuerungsspannung V_c negativ ist, ist der Gleichstrom I_DC größer als der positive Phasenstrom I₊. Das heißt, die Ausgangsspannung V_out hat nur eine Gleichstromkomponente. Als ein Ergebnis, und wie in der 4 gezeigt, ist die Verstärkung des Verstärkers mit variabler Verstärkung ein Minimum.
Da bei dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß 3 die Verstärkungscharakteristika keinen Wendepunkt haben, wie dies in der 4 gezeigt ist, ist es hier einfach, die Verstärkung durch die Verstärkungssteuerungsspannung V_c von einem negativen Wert bis zu einem positiven Wert zu steuern. Die Phase der Ausgangsspannung V_out wird ebenfalls nie invertiert. Da ein voller Bereich des verwertbaren Bereiches der Verstärkungssteuerungsspannung V_c verwendet wird, ist der Bereich der Verstärkungssteuerungsspannung V_c wesentlich vergrößert.
Die Gleichspannung der Ausgangsspannung V_out wird als Nächstes erläutert. Hierbei haben alle Transistoren Q₁ bis Q₆ die gleichen Charakteristika.
Als Erstes wird angenommen, dass V_in = 0V und V_c = Maximalwert gilt. Beispielsweise gilt V_c = V_cc – V_c0. Hierbei sind die Kollektorströme der Transistoren Q₂, Q₄ und Q₆ durch I_c2, I_c4 bzw. I_c6 bezeichnet und die Basisströme der Transistoren Q₂, Q₄ und Q₆ sind mit I_B2, I_B4 bzw. I_B6 bezeichnet. In diesem Fall gilt:
Als Nächstes wird angenommen, dass V_in = 0V und V_c = Minimalwert, wie beispielsweise – (V_cc – V_c0) ist (siehe 4). Hierbei sind die Kollektorströme der Transistoren Q₂, Q₄ und Q₆ durch I_c2', I_c4' bzw. I_c6' bezeichnet und die Basisströme der Transistoren Q₂, Q₄ und Q₆ sind durch I_B2', I_B4' bzw. I_B6' bezeichnet. In diesem Fall gilt:
Da I_B2 = I_B2' ist, wird die Differenz ΔV zwischen V_out und V_out der Gleichungen (8) und (9) berechnet durch: ΔV = (IB6' – IB2' – IB4)·R2 (10)
Anzumerken ist, dass, da I_B4 = I_B6' erfüllt werden kann, gilt: ΔV = –IB2·R2.
Damit ist in dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß 3 die Abweichung der Gleichstromkomponente der Ausgangsspannung V_out in Abhängigkeit von der Verstärkungssteuerungsspannung V_c groß. Diese große Abweichung kann bei der Herstellung von integrierten Schaltungen infolge der Abweichungen in dem Stromverstärkungsfaktor enorm werden. Insbesondere in Rundfunksende-/-empfangs-Geräten kann die große Abweichung der Ausgangsgleichspannung durch die stromabwärts liegenden Verstärkung verstärkt werden, wodurch die verschiedenen Betriebscharakteristika der Geräte verschlechtert werden.
Ferner ist in der 3 das Signal einer Verzerrung und Verschlechterung infolge der Differenz in der Kollektor-Emitter-Spannung V_CE(V_CE1 > V_CE2) zwischen den Transistoren Q₁ und Q₂ unterzogen. Beispielsweise erscheint in Rundfunksender-/-empfänger-Sätzen die Verzerrung als eine harmonische Verzerrung einer Sende-/Empfangsfrequenz, wodurch die Betriebscharakteristika verschlechtert werden.
In der 5, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert, ist zwischen dem gemeinsamen Emitter der Transistoren Q₅ und Q₆ und der Konstantstromquelle CS₂ gemäß 3 ein NPN-Transistor Q₇ zwischengeschaltet. Da die Basis des Transistors Q₇ an die Basis des Transistors Q₁ angeschlossen ist, entspricht der Transistor Q₇ dem Transistor Q₁. Zwischen dem Netzversorgungsanschluss V_cc und dem Kollektor des Transistors Q₃ gemäß 3 ist ebenfalls ein Lastwiderstand R₁ zwischengeschaltet. Der Lastwiderstand R₁ erzeugt am Ausgangsanschluss OUT1 eine Ausgangsspannung mit negativer Phase V_out, während der Lastwiderstand R₂ an einem Ausgangsanschluss OUT2 eine Ausgangsspannung mit positiver Phase V_out2 erzeugt.
Ferner sind ein Lastwiderstand R₃ und ein NPN-Transistor Q₈ zwischen den Netzversorgungsanschluss V_cc und den Kollektor des Transistors Q₁ in Reihe geschaltet. Da die Basis des Transistors Q₈ an die Basen der Transistoren Q₃ und Q₆ angeschlossen ist, entsprechen der Lastwiderstand R₃ und der Transistor Q₈ dem Lastwiderstand R₁ bzw. dem Transistor Q₃ (oder Q₆).
Die Verstärkungscharakteristika des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 5 sind die gleichen wie diejenigen des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 3, wie in der 4 gezeigt. Hierbei sind die Kollektorströme der Transistoren Q₂, Q₄, Q₆ und Q₇ jeweils durch I_c2, I_c4, I_c6 und I_c7 bezeichnet und die Basisströme der Transistoren Q₂, Q₄, Q₆ und Q₇ sind jeweils durch I_B2, I_B4, I_B6 und I_B7 bezeichnet. Auch in diesem Fall gilt:
Als Nächstes wird angenommen, dass V_in = 0V und V_c = Minimalwert, wie beispielsweise – (V_cc–V_c0) gilt (siehe 4). Hierbei sind die Kollektorströme der Transistoren Q₂, Q₄, Q₆ und Q₇ jeweils mit I_c2', I_c4', I_c6' bzw. I_c7' bezeichnet und die Basisströme der Transistoren Q₂, Q₄, Q₆ und Q₇ sind jeweils mit I_B2', I_B4', I_B6' und I_B7' bezeichnet. In diesem Fall gilt: Vout2' = Vcc – (Ic4 + Ic6')·R2 (12)
Da I_c4 = I₁/2 – I_B4' und I_c6' = I₁/2 – I_B7' – I_B6'(I_B4' = I_B6') gilt, Vout2' = Vcc – (I1/2 – IB6' – IB7')·R2 (13)
Daher wird die Differenz ΔV zwischen V_out2 und V_out2' der Gleichungen (11) und (13) berechnet durch ΔV = (IB6' + IB7' – IB2 – IB4)·R2 (14)
Da in diesem Fall alle Transistoren die gleichen Charakteristika haben IB6' = IB4 (15) IB7' = IB2 (16),gilt daher aus den Gleichungen (14), (15) und (16): ΔV = O.
In dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß 5 ist die Abweichung der Gleichstromkomponente der Ausgangsspannung V_out2 in Abhängigkeit von der Verstärkungssteuerungsspannung V_c gleich 0.
In 5 kann auch die Differenz in der Kollektor-Emitter-Spannung V_CE zwischen den Transistoren Q₁ und Q₂ durch den Widerstand R₃ und den Transistor Q₈ reduziert werden, um die Verzerrung für die kleinste Verstärkung zu minimieren.
In der 6, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert, ist zwischen dem gemeinsamen Emitter der Transistoren Q₅ und Q₆ und die Konstantstromquelle CS₂ gemäß 3 ein NPN-Transistor Q₇ zwischengeschaltet. Da die Basis des Transistors Q₇ an die Basis des Transistors Q₁ angeschlossen ist, entspricht der Transistor Q₇ dem Transistor Q₁. Zwischen dem Netzversorgungsanschluss V_cc und dem Kollektor des Transistors Q₃ gemäß 3 ist ebenfalls ein Lastwiderstand R₁ zwischengeschaltet. Der Lastwiderstand R₁ schafft eine Ausgangsspannung V_out1 mit negativer Phase an einem Ausgangsanschluss OUT1, während der Lastwiderstand R₂ eine Ausgangsspannung V_out2 mit positiver Phase an einem Ausgangsanschluss OUT2 erzeugt.
Ferner sind ein Lastwiderstand R₄ und ein NPN-Transistor Q₉ zwischen den Netzversorgungsanschluss V_cc und den Kollektor des Transistors Q₁ in Reihe geschaltet. Da die Basis des Transistors Q₉ an die Basis der Transistoren Q₄ und Q₅ angeschlossen ist, entspricht der Lastwiderstand R₄ und der Transistor Q₉ dem Lastwiderstand R₂ bzw. dem Transistor Q₄ (oder Q₅).
Die Verstärkungscharakteristika des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 6 sind ebenfalls die gleichen wie diejenigen des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 3, wie in der 4 gezeigt.
Die Gleichstromausgangscharakteristika des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 6 sind ebenfalls die gleichen wie diejenigen des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 5. Das heißt, in dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß 6 ist die Abweichung der Gleichstromkomponente der Ausgangsspannung V_out2 in Abhängigkeit von der Verstärkungssteuerungsspannung V_c gleich 0.
In der 6 kann auch die Differenz in der Kollektor-Emitter-Spannung V_CE zwischen den Transistoren Q₁ und Q₂ durch den Widerstand R₄ und den Transistor Q₉ reduziert werden, um die Verzerrung für die größte Verstärkung zu minimieren.
In der 7, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, ist die erste Ausführungsform, wie in 5 dargestellt, mit der zweiten Ausführungsform, wie in 6 dargestellt, kombiniert. In diesem Fall bilden die Transistoren Q₈ und Q₉ einen Differenzialverstärker 4.
Die Verstärkungscharakteristika des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 7 sind ebenfalls die gleichen wie diejenigen des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 3, wie in der 4 gezeigt.
Die Gleichstromausgangscharakteristika des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß 7 sind ebenfalls die gleichen wie diejenigen des Verstärkers mit variabler Verstärkung gemäß den 5 und 6. Das heißt, in dem Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß 7 ist die Abweichung der Gleichstromkomponente der Ausgangsspannung V_out2 in Abhängigkeit von der Verstärkungssteuerungsspannung V_c gleich 0.
In der 7 kann die Differenz in der Kollektor-Emitter-Spannung V_CE zwischen den Transistoren Q₁ und Q₂ ebenfalls durch die Widerstände R₃ und R₄ und die Transistoren Q₈ und Q₉ reduziert werden, um die Verzerrung ungeachtet der Verstärkung zu minimieren.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen werden sowohl die Ausgangsspannung mit negativer Phase V_out1 als auch die Ausgangsspannungen mit positiver Phase V_out2 verwendet. Wenn jedoch nur die Spannung mit negativer Phase V_out2 verwendet wird, können die Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß den 5, 6 und 7 zu Schaltungen modifiziert werden, wie sie in den 8, 9 und 10 dargestellt sind. In der 8 sind die Lastwiderstände R₁ und R₃ der 5 weggelassen; in der 9 ist der Lastwiderstand R₁ der 6 weggelassen; und in der 10 sind die Lastwider stände R₁ und R₃ weggelassen. Wenn andererseits nur die Spannung mit positiver Phase V_out1 verwendet wird, können die Verstärker mit variabler Verstärkung gemäß den 5, 6 und 7 zu Schaltungen modifiziert werden, wie sie in den 11, 12 und 13 gezeigt sind. In der 11 ist der Lastwiderstand R₂ der 5 weggelassen; in der 12 sind die Lastwiderstände R₂ und R₄ der 6 weggelassen; und in der 13 sind die Lastwiderstände R₂ und R₄ weggelassen.
Wie vorstehend erläutert, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Abweichung der Gleichstromausgangscharakteristika reduziert werden und es kann auch die Verzerrung durch die Differenz in der Kollektor-Emitter-Spannung zwischen den Eingangstransistoren reduziert werden.

Claims

Verstärker mit variabler Verstärkung mit: ersten und zweiten Stromversorgungsanschlüssen (GND, V_CC); ersten und zweiten Konstantstromquellen (IS₁, IS₂), die an den ersten Stromversorgungsanschluss angeschlossen sind; einem ersten Differentialverstärker (1), der durch erste und zweite Transistoren (Q₁, Q₂) gebildet ist, deren Emitter gemeinsam an die erste Konstantstromquelle angeschlossen sind, wobei der erste Differentialverstärker eine Eingangsspannung (V_in) verstärkt; einem zweiten Differentialverstärker (2), der aus dritten und vierten Transistoren (Q₃, Q₄) gebildet ist, deren Emitter gemeinsam an einen Kollektor des zweiten Transistors angeschlossen sind; einem dritten Differentialverstärker (3), der durch fünfte und sechste Transistoren (Q₅, Q₆) gebildet ist, mit einem gemeinsamen Emitter, wobei die Kollektoren der fünften und sechsten Transistoren an die Kollektoren der dritten bzw. vierten Transistoren angeschlossen sind; und einem ersten Lastwiderstand (R₁ oder R₂), der zwischen den Kollektor eines der dritten oder vierten Transistoren und den zweiten Netzversorgungsanschluss geschaltet ist; wobei der Kollektor des ersten Transistors an den zweiten Netzversorgungsanschluss gekoppelt ist, wobei der Kollektor des vierten Transistors an den zweiten Netzversorgungsanschluss gekoppelt ist, die Basen der dritten und sechsten Transistoren so geschaltet sind, dass sie eine erste Steuerspannung (V_co) empfangen, die Basen der vierten und fünften Transistoren so geschaltet sind, dass sie eine zweite Steuerspannung (V_C + V_Co) empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass ein siebter Transistor (Q₇) zwischen den gemeinsamen Emitter der fünften und sechsten Transistoren und die zweite Konstantstromquelle geschaltet ist und die Basis des siebten Transistors an die Basis des ersten Transistors angeschlossen ist.
Verstärker mit variabler Verstärkung nach Anspruch 1, weiterhin mit einem zweiten Lastwiderstand (R₂ oder R₁), der zwischen den Kollektor des anderen der dritten oder werten Transistoren und den zweiten Netzversorgungsanschluss geschaltet ist.
Verstärker mit variabler Verstärkung nach Anspruch 1, weiterhin mit: einem dritten Lastwiderstand (R₃), der an den zweiten Netzversorgungsanschluss angeschlossen ist; einem achten Transistor (Q₈), der zwischen den dritten Lastwiderstand und den Kollektor des ersten Transistors geschaltet ist, wobei die Basis des achten Transistors die erste Steuerspannung empfängt.
Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor nach Anspruch 1, weiterhin mit einem neunten Transistor (Q₉), der zwischen den Kollektor des ersten Transistors und den zweiten Netzversorgungsanschluss geschaltet ist.
Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor nach Anspruch 1, weiterhin mit: einem vierten Lastwiderstand (R₄), der an den zweiten Netzversorgungsanschluss angeschlossen ist; und einem neunten Transistor (Q₉). der zwischen den Kollektor des ersten Transistors und de, vierten Lastwiderstand geschaltet ist.