JP2000286653A

JP2000286653A - 相互コンダクタンス増幅器及びこれを用いた自動利得制御装置

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Publication number: JP2000286653A
Application number: JP11093652A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Aisu; 克彦愛須; Junichi Ikeda; 順一池田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP3765684B2; US6278322B1

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、差動入力電圧の極性が変化した
時、その相互コンダクタンスを変えることを目的とす
る。【解決手段】反転入力端子ａ及び非反転入力端子ｂよ
り入力された電圧差に基づいて、トランジスタＴｒ８の
ドレインからトランジスタＴｒ９のドレインへ電流が流
れ、また、トランジスタＴｒ１０のドレインからトラン
ジスタＴｒ１１のドレインへ電流が流れる。そして、ス
イッチＳＷ１がオンされており、かつ、正の向きに電流
が流れる時は、トランジスタＴｒ１２を電流が流れ、接
続点６及び接続点７から得られた電流が出力端子ｃから
出力される。一方、スイッチＳＷ２がオンされており、
かつ、負の向きに電流が流れる時は、トランジスタＴｒ
１３を電流が流れ、出力端子ｃから接続点６及び接続点
９へ電流が流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、差動入力電圧の極
性が異なる時、相互コンダクタンスを変えることができ
る相互コンダクタンス増幅器、及びこれを用いた自動利
得制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】相互コンダクタンス増幅器は、ある差動
入力電圧に対して、異なる出力電流を得ることができる
ものであり、これに使用される回路（以下、「相互コン
ダクタンス増幅回路」という。）の構成を図６に示す。
以下、図６に基づいて、相互コンダクタンス増幅回路を
簡単に説明する。

【０００３】この相互コンダクタンス増幅回路は、複数
のｐチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ
３、Ｔｒ７、Ｔｒ８、及び複数のｎチャネルＭＯＳトラ
ンジスタＴｒ４、Ｔｒ５、Ｔｒ６、Ｔｒ９を、図６に示
すように回路接続したものである。ここで、トランジス
タＴｒ４とＴｒ６、トランジスタＴｒ７とＴｒ８、トラ
ンジスタＴｒ５とＴｒ９のそれぞれは、回路接続によ
り、カレントミラー回路を構成している。なお、カレン
トミラー回路を構成するトランジスタ同士は、その特性
が同じである。

【０００４】この相互コンダクタンス増幅回路では、接
続点１から接続点２方向に電流Ｉ１が流れ、また接続点
１から接続点３方向にも電流Ｉ１が流れる。そして、差
動段を構成するトランジスタＴｒ１のゲートに接続され
る反転入力端子ａ、及び差動段を構成するトランジスタ
Ｔｒ２のゲートに接続される非反転入力端子ｂ、のそれ
ぞれから、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２
のそれぞれのゲートに電圧が印加されており、接続点２
からトランジスタＴｒ１のソース方向、及び接続点３点
からトランジスタＴｒ２のソース方向のいずれの方向に
も、電流Ｉ２が流れる。従って、接続点２から接続点４
方向、及び接続点３から接続点５方向のいずれの方向に
も、電流Ｉ１−Ｉ２が流れる。ところで、トランジスタ
Ｔｒ２に印加されている電圧は、トランジスタＴｒ１に
印加されている電圧に対してＶ（以下、「差動入力電圧
Ｖ」という。）だけ高いため、接続点５から接続点４方
向に、トランジスタＴｒ３のゲートソース間の電圧差に
応じた電流ｉが流れる。従って、接続点４からトランジ
スタＴｒ４のドレイン方向に、電流Ｉ１−Ｉ２＋ｉが流
れ、接続点５からトランジスタＴｒ５のドレイン方向
に、電流Ｉ１−Ｉ２−ｉが流れる。

【０００５】そして、上記したように、トランジスタＴ
ｒ４とトランジスタＴｒ６とが、カレントミラー回路を
構成していることにより、トランジスタＴｒ７のドレイ
ンからトランジスタＴｒ６のドレイン方向に、接続点４
からトランジスタＴｒ４のドレイン方向に流れるものと
等しい電流Ｉ１−Ｉ２＋ｉが流れる。さらに、上記した
ように、トランジスタＴｒ７とトランジスタＴｒ８と
が、カレントミラー回路を構成していることにより、ト
ランジスタＴｒ８のドレインから接続点６方向に、トラ
ンジスタＴｒ７のドレインからトランジスタＴｒ６のド
レイン方向に流れるものと等しい電流Ｉ１−Ｉ２＋ｉが
流れる。一方、上記したように、トランジスタＴｒ５と
トランジスタＴｒ９とが、カレントミラー回路を構成し
ていることにより、接続点６からトランジスタＴｒ９の
ドレイン方向には、接続点５からトランジスタＴｒ５の
ドレイン方向に流れるものと等しい電流Ｉ１−Ｉ２−ｉ
が流れる。これにより、トランジスタＴｒ８のドレイン
から接続点６方向に流れる電流Ｉ１−Ｉ２＋ｉと、接続
点６からトランジスタＴｒ９のドレイン方向に流れる電
流Ｉ１−Ｉ２−ｉと、の差の電流２ｉが、接続点６から
矢印の方向に出力される。なお、以降、矢印の方向に電
流が流れるときを、出力電流の向きが正であるとし、矢
印と逆向きに電流が流れるときを、出力電流の向きが負
であるとする。

【０００６】そして、この相互コンダクタンス増幅回路
においては、トランジスタＴｒ３のゲートソース間の電
圧差を変えることにより、相互コンダクタンスを変える
ことができるようになっている。即ち、トランジスタＴ
ｒ３のゲートソース間の電圧差を変えることにより、接
続点５から接続点４方向に流れる電流ｉが変わる。この
ため、差動入力電圧Ｖの値は同じでも、接続点６から出
力される電流２ｉの値を変えることができ、この回路の
相互コンダクタンスを変えることができる。

【０００７】また、特表平９−５０４９３８号公報記載
の相互コンダクタンス増幅回路によれば、出力段に複数
のトランジスタを並列に接続し、カレントミラー回路を
構成するトランジスタを選択することにより、上述した
図６のトランジスタＴｒ３のゲートソース間の電圧差を
変えなくとも、出力電流を変え、相互コンダクタンスを
変えることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、相互コンダ
クタンス増幅回路は、図８に示すような相互コンダクタ
ンス増幅器の出力に積分器を付加したもの（以下、「Ｇ
ｍ−Ｃ積分器」という。）や、Ｇｍ−Ｃ積分器を利用し
て出力電流の利得を制御する自動利得制御装置（自動利
得制御回路を備えた装置）に利用されており、その使用
に際して、差動入力電圧Ｖの極性が変化する時は、出力
電流を変えたい場合がある。これは、自動利得制御装置
によって利得が制御される機器によっては、整定時間が
速ければ速いほど良いというものではなく、差動入力電
圧の極性が異なると、整定時間を変える方が良い場合が
あり、この整定時間は、出力電流の値に起因することに
よるものである。そして、出力電流を、差動入力電圧の
極性が変化した時に変えるためには、相互コンダクタン
ス増幅器における相互コンダクタンスを極性の変化時に
変える必要がある。

【０００９】しかし、上記の従来技術では、相互コンダ
クタンスを変えることはできるが、図７に示すように、
直線の傾きに相当する相互コンダクタンスは、差動入力
電圧Ｖの極性が変化した時に変わらないため、出力電流
を極性変化時に変えることができず、このため、整定時
間を変えたいという要求に応えることができないという
問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、このような従来技術に
存在する問題点に着目してなされたものであり、その目
的は、差動入力電圧Ｖの極性が変化した時に、その相互
コンダクタンスを変えることができる相互コンダクタン
ス増幅器を提供することにより、出力電流を変えて整定
時間を変えたいという要求に応えることを可能にするこ
とにある。また、本発明は、この相互コンダクタンス増
幅器を利用する自動利得制御装置を提供することも目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１に記載の発明に係る相互コンダクタン
ス増幅器は、非反転入力端子及び反転入力端子と、出力
端子と、前記非反転入力端子及び反転入力端子を差動段
の各別の入力端子に結合し、前記差動段に入力される電
圧差に基づきカレントミラーを経て電流を前記出力端子
へ出力する第１出力段と、当該第１出力段のカレントミ
ラーのトランジスタとカレントミラー結合し、前記出力
端子へ流す電流を制御する制御用トランジスタを、電流
を一方向に流す整流素子とスイッチ手段を介して前記出
力端子に結合し、前記スイッチ手段により前記制御用ト
ランジスタに流れる電流を制御して前記出力端子へ出力
する第２出力段と、を備え、相互コンダクタンスを可変
にしたことを特徴とする。

【００１２】従って、非反転入力端子及び反転入力端子
を介して、差動段の各別の入力端子に電圧が印加され
る。そして、第１出力段において、この差動段に入力さ
れる電圧差に応じた電流が、カレントミラーを介して出
力端子へ出力される。また、第２出力段には、第１出力
段のカレントミラーのトランジスタとカレントミラー結
合する制御用トランジスタが設けられており、整流素子
の作用、並びに、スイッチ手段により、制御用トランジ
スタを流れる電流を前記出力端子へ出力するか否か制御
されることにより、この第２出力段から出力端子へ出力
する電流を変えることができる。そして、第１出力段及
び第２出力段双方から得られる電流が、出力端子から出
力される。即ち、第２出力段から得られる電流を変える
ことができるため、出力端子から出力する電流も変える
ことができる。これにより、差動入力電圧の極性が異な
る時、異なる相互コンダクタンスが得られ、出力電流を
変えることができるため、差動入力電圧の極性が変化す
る時に整定時間を変えたいという要求に応えることがで
きる。

【００１３】請求項２に記載の発明に係る相互コンダク
タンス増幅器は、非反転入力端子及び反転入力端子と、
出力端子と、前記非反転入力端子及び反転入力端子を差
動段の各別の入力端子に結合し、前記差動段に入力され
る電圧差に基づきカレントミラーを経て電流を前記出力
端子へ出力する第１出力段と、当該第１出力段のカレン
トミラーのトランジスタとカレントミラー結合し、前記
出力端子へ流す電流を制御する制御用トランジスタを、
電流を一方向に流す整流素子とスイッチ手段を介して前
記出力端子に結合した出力段を複数有し、当該各出力段
の前記スイッチ手段により前記制御用トランジスタに流
れる電流を制御して前記出力端子へ出力する第２出力段
と、を備え、相互コンダクタンスを可変にしたことを特
徴とする。

【００１４】従って、第２出力段は、第１出力段のカレ
ントミラーのトランジスタとカレントミラー結合する制
御用トランジスタと電流を一方向に流す整流素子と前記
制御用トランジスタを流れる電流を前記出力端子へ出力
するか否か制御するスイッチ手段とから構成される出力
段を、複数有している。そして、それぞれの出力段に設
けられた整流素子、並びにスイッチ手段により、第２出
力段から出力端子へ出力する電流を変えることができ
る。これにより、入力される電圧の極性が異なる時、異
なる相互コンダクタンスが得られ、出力電流を変えるこ
とができるため、差動入力電圧の極性が変化する時に整
定時間を変えたいという要求に応えることができる。ま
た、特に、様々な値の相互コンダクタンスを得ることが
できるため、差動入力電圧の極性が変化する時に、様々
な整定時間を得たいという要求に応えることができる。

【００１５】請求項３に記載の発明に係る相互コンダク
タンス増幅器は、非反転入力端子及び反転入力端子と、
出力端子と、前記非反転入力端子及び反転入力端子を差
動段の各別の入力端子に結合し、前記差動段に入力され
る電圧差に基づきカレントミラーを経て電流を前記出力
端子へ出力する第１出力段と、当該第１出力段のカレン
トミラーのトランジスタとカレントミラー結合し、前記
出力端子へ流す電流を制御する制御用トランジスタ群
を、第１スイッチ手段と電流を一方向に流す整流素子と
第２スイッチ手段とを介して前記出力端子に結合し、前
記第１スイッチ手段により電流を流す制御用トランジス
タを前記制御用トランジスタ群から選択し、当該選択さ
れた制御用トランジスタを流れる電流を前記第２スイッ
チ手段により制御して前記出力端子へ出力する第２出力
段と、を備え、相互コンダクタンスを可変にしたことを
特徴とする。

【００１６】従って、第２出力段は、第１出力段のカレ
ントミラーのトランジスタとカレントミラー結合する制
御用トランジスタ群が、第１出力段に対して並列に接続
される。そして、第１スイッチ手段により、その制御用
トランジスタ群から、電流を流す制御用トランジスタが
選択され、また、第２スイッチ手段により、その選択さ
れた制御用トランジスタを流れる電流を前記出力端子へ
出力するか否か制御される。そして、これらのスイッチ
手段と、整流素子との作用により、第２出力段から出力
する電流を可変にすることができる。これにより、差動
入力電圧の極性が異なる時、異なる相互コンダクタンス
が得られ、出力電流を変えることができるため、差動入
力電圧の極性が変化する時に整定時間を変えたいという
要求に応えることができる。また、特に、様々な値の相
互コンダクタンスを得ることができるため、差動入力電
圧の極性が変化する時に、様々な整定時間を得たいとい
う要求に応えることができる。

【００１７】請求項４に記載の発明に係る自動利得制御
装置は、相互コンダクタンス増幅器を用いて出力電流の
利得を制御する自動利得制御装置において、前記請求項
１乃至３のいずれかに記載の相互コンダクタンス増幅器
を備えることを特徴とする。従って、自動利得制御装置
は、この装置によって利得が制御される機器の整定時
間、即ち、アタックタイム及びディケイタイムを個別に
変えることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１実施の形態）以下、本発明
の第１実施の形態を、図１及び図２に基づいて説明す
る。なお、図１において、点線で囲んだ回路構成につい
ては、上記図６に示した回路構成と異なる点はなく、こ
の部分の回路構成の同一部分には同一符号を付し、その
説明は省略し、一点鎖線で囲んだ回路構成について以下
説明する。ここで、点線で囲んだ回路構成の中から、ト
ランジスタＴｒ１のゲートに接続される反転入力端子
ａ、及びトランジスタＴｒ２のゲートに接続される非反
転入力端子ｂを除いた回路が第１出力段であり、一点鎖
線で囲んだ回路が第２出力段である。

【００１９】トランジスタＴｒ１０及びＴｒ１２は、ｐ
チャネルＭＯＳトランジスタであり、トランジスタＴｒ
１１及びＴｒ１３は、ｎチャネルＭＯＳトランジスタで
ある。制御用トランジスタとしてのトランジスタＴｒ１
０は、トランジスタＴｒ７及びＴｒ８とカレントミラー
回路を構成しており、トランジスタＴｒ１０の特性は、
トランジスタＴｒ７及びＴｒ８の特性と同じである。ま
た、制御用トランジスタとしてのトランジスタＴｒ１１
は、トランジスタＴｒ５及びＴｒ９とカレントミラー回
路を構成しており、トランジスタＴｒ１１の特性は、ト
ランジスタＴｒ５及びＴｒ９の特性と同じである。な
お、制御用トランジスタとは、このトランジスタに流れ
る電流をスイッチにより制御することにより、相互コン
ダクタンスを可変にすることができるものである。

【００２０】また、トランジスタＴｒ１２及びＴ１３
は、次のように、整流作用を行うための素子である。具
体的には、トランジスタＴｒ１２について、トランジス
タＴｒ１２のゲートとドレインとが短絡されており、出
力電流が正の向きに流れるときは、ソース電圧にたいし
てゲート及びドレインの電圧が低くなり、電流はトラン
ジスタＴｒ１２を流れることが可能であるが、出力電流
が負の向きに流れるときは、ソース電圧に対してゲート
及びドレインの電圧が高くなり、電流はトランジスタＴ
ｒ１２を流れない。そして、トランジスタＴｒ１２のゲ
ートとドレインとの短絡点にスイッチＳＷ１が接続さ
れ、スイッチＳＷ１がオンされているときは、その回路
に電流が流れることが可能になり、スイッチＳＷ１がオ
フされているときは、その回路に電流は流れない。即
ち、スイッチＳＷ１がオンされ、かつ、出力電流が正の
向きに流れるときは、接続点７から出力端子ｃへ電流が
流れるが、それ以外のときは、接続点７から出力端子ｃ
へ電流は流れない。そして、スイッチＳＷ１のオン・オ
フに係わらず、出力電流が正の向きに流れるときは、ト
ランジスタＴｒ８及びＴｒ９により、接続点６から出力
端子ｃへ電流２ｉが流れており、出力電流が、接続点７
から出力端子ｃへ流れる時は、この電流と接続点６から
出力端子ｃへ流れる電流とが、出力端子ｃで加算されて
出力される。

【００２１】一方、トランジスタＴｒ１３について、ト
ランジスタＴｒ１３のゲートとドレインとが短絡されて
おり、出力電流が正の向きに流れるときは、ソース電圧
にたいしてゲート及びドレインの電圧が低くなり、電流
はトランジスタＴｒ１３を流れないが、出力電流が負の
向きに流れるときは、ソース電圧に対してゲート及びド
レインの電圧が高くなり、電流はトランジスタＴｒ１３
を流れることが可能である。そして、トランジスタＴｒ
１３のゲートとドレインとの短絡点にスイッチＳＷ２が
接続され、スイッチＳＷ２がオンされているときは、そ
の回路に電流が流れることが可能になり、スイッチＳＷ
２がオフされているときは、その回路に電流は流れな
い。即ち、スイッチＳＷ２がオンされ、かつ、出力電流
が負の向きに流れるときは、出力端子ｃから接続点９へ
負の向きに電流が流れるが、それ以外のときは、出力端
子ｃから接続点９へ電流は流れない。そして、スイッチ
ＳＷ２のオン・オフに係わらず、出力電流が負の向きに
流れるときは、トランジスタＴｒ８及びＴｒ９により、
出力端子ｃから接続点６へ電流２ｉが流れており、出力
電流が出力端子ｃから接続点９へ流れる時は、出力端子
ｃから相互コンダクタンス増幅回路へ流れ込んだ電流
は、接続点６及び接続点９へ流れる。

【００２２】本実施形態の相互コンダクタンス増幅回路
は、このように構成されているので、以下のそれぞれの
条件に応じて、図２に示す出力電流を得ることができ
る。

【００２３】まず、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のいずれ
もが、オフであるときについて説明する。この時、トラ
ンジスタＴｒ１２及びＴｒ１３のいずれにも電流は流れ
ず、トランジスタＴｒ１０及びＴｒ１１により、接続点
７から出力端子ｃへ電流が流れることはなく、また、出
力端子ｃから接続点９へ電流が流れることもない。従っ
て、出力電流が正の向きに流れるときは、接続点６から
出力端子ｃへ流れる電流２ｉが出力端子ｃから出力され
ることになり、出力電流が負の向きに流れるときは、出
力端子ｃから接続点６へ流れる電流２ｉが出力端子ｃか
ら相互コンダクタンス増幅回路へ流れ込むことになる。
そして、この出力電流と、差動入力電圧Ｖと、の関係を
図示すると、図２に示す実線Ａのようになる。この実線
Ａは、差動入力電圧Ｖの極性が変化しても、その傾きは
変わっておらず、この相互コンダクタンスは一定であ
る。

【００２４】次に、スイッチＳＷ１及びＳＷ２のいずれ
もが、オンであるときについて説明する。出力電流が正
の向きに流れるときは、トランジスタＴｒ１２に電流が
流れ、接続点７から出力端子ｃへ電流２ｉが流れる。な
お、この時、トランジスタＴｒ１３には電流は流れな
い。従って、接続点６から出力端子ｃへ流れる電流２ｉ
と、接続点７から出力端子ｃへ流れる電流２ｉと、を加
算した電流４ｉが、出力端子ｃから出力されることにな
る。なお、接続点７から出力端子ｃへ流れる電流が、接
続点６から出力端子ｃへ流れる電流と同じ２ｉであるの
は、上述したように、トランジスタＴｒ１０の特性が、
トランジスタＴｒ７及びＴｒ８の特性と同じだからであ
る。一方、出力電流が負の向きに流れるときは、トラン
ジスタＴｒ１３に電流が流れ、出力端子ｃから接続点９
へ電流２ｉが流れる。なお、この時、トランジスタＴｒ
１２には電流は流れない。従って、出力端子ｃから接続
点６へ流れる電流２ｉと、出力端子ｃから接続点９へ流
れる電流２ｉと、を加算した電流４ｉが、出力端子ｃか
ら相互コンダクタンス増幅回路へ流れ込むことになる。
そして、この出力電流と、差動入力電圧Ｖと、の関係を
図示すると、図２に示す実線Ｂのようになる。この実線
Ｂは上記実線Ａに比べて、同一の差動入力電圧Ｖに対し
て２倍の出力電流が得られているが、差動入力電圧Ｖの
極性が変化しても、その傾きは変わっておらず、この相
互コンダクタンスは一定である。

【００２５】次に、スイッチＳＷ１がオンであり、ＳＷ
２がオフであるときについて説明する。この時、スイッ
チＳＷ１がオンされているため、出力電流が正の向きに
流れる時は、トランジスタＴｒ１２に電流が流れ、接続
点７から出力端子ｃへ電流２ｉが流れるが、出力電流が
負の向きに流れる時は、トランジスタＴｒ１２に電流が
流れず、出力端子ｃから接続点７へ電流が流れることは
ない。なお、スイッチＳＷ２はオフであるため、出力電
流が負の向きであっても、トランジスタＴｒ１３に電流
が流れることはなく、出力端子ｃから接続点９に電流が
流れることはない。従って、出力電流が正の向きに流れ
る時は、接続点６から出力端子ｃへ流れる電流２ｉと、
接続点７から出力端子ｃへ流れる電流２ｉと、を加算し
た電流４ｉが、出力端子ｃから出力されることになる。
一方、出力電流が負の向きに流れる時は、出力端子ｃか
ら相互コンダクタンス増幅回路へ流れ込む電流は、出力
端子ｃから接続点６へ流れる電流２ｉのみである。そし
て、この出力電流と差動入力電圧との関係を図示する
と、図２に示す実線Ｃのようになる。即ち、出力電流が
正の向きに流れる時は、その電流は４ｉであるため、図
２の第１領域にある実線Ｃは、スイッチＳＷ１及びＳＷ
２のいずれもが、オンであるときに得られる図２の第１
領域にある実線Ｂと同じになる。一方、出力電流が負の
向きに流れる時は、その電流は２ｉであるため、図２の
第３領域にある実線Ｃは、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の
いずれもが、オフであるときに得られる図２の第３領域
にある実線Ａと同じになる。この図２から明らかなよう
に、スイッチＳＷ１がオンであり、ＳＷ２がオフである
ときは、差動入力電圧の極性が変わると、その相互コン
ダクタンスは、変化していることが分かる。

【００２６】さらに、スイッチＳＷ１がオフであり、Ｓ
Ｗ２がオンであるときについて説明する。この時、スイ
ッチＳＷ２がオンされているため、出力電流が負の向き
に流れる時は、トランジスタＴｒ１３に電流が流れ、出
力端子ｃから接続点９へ電流２ｉが流れるが、出力電流
が正の向きに流れる時は、トランジスタＴｒ１３に電流
が流れず、接続点９から出力端子ｃへ電流が流れること
はない。なお、スイッチＳＷ１はオフであるため、出力
電流が正の向きであっても、トランジスタＴｒ１２に電
流が流れることはなく、接続点７から出力端子ｃへ電流
が流れることはない。従って、出力電流が負の向きに流
れる時は、出力端子ｃから接続点６へ流れる電流２ｉ
と、出力端子ｃから接続点９へ流れる電流２ｉと、を加
算した電流４ｉが、出力端子ｃから相互コンダクタンス
増幅回路へ流れ込むことになる。一方、出力電流が正の
向きに流れる時は、出力端子ｃから出力される電流は、
接続点６から出力端子ｃへ流れる電流２ｉのみである。
そして、この出力電流と差動入力電圧との関係を図示す
ると、図２に示す実線Ｄのようになる。即ち、出力電流
が負の向きに流れる時は、その電流は４ｉであるため、
図２の第３領域にある実線Ｄは、スイッチＳＷ１及びＳ
Ｗ２のいずれもが、オンであるときに得られる図２の第
３領域にある実線Ｂと同じになる。一方、出力電流が正
の向きに流れる時は、その電流は２ｉであるため、図２
の第１領域にある実線Ｄは、スイッチＳＷ１及びＳＷ２
のいずれもが、オフであるときに得られる図２の第１領
域にある実線Ａと同じになる。この図２から明らかなよ
うに、スイッチＳＷ１がオフであり、ＳＷ２がオンであ
るときは、差動入力電圧の極性が変わると、その相互コ
ンダクタンスは、変化していることが分かる。

【００２７】この本実施形態における相互コンダクタン
ス増幅回路を利用した相互コンダクタンス増幅器によれ
ば、次の利点が得られる。スイッチＳＷ１がオンであ
り、ＳＷ２がオフであるとき、出力電流が正の向きに流
れる時の相互コンダクタンスは、出力電流が負の向きに
流れる時の相互コンダクタンスの２倍になっている。一
方、スイッチＳＷ１がオフであり、ＳＷ２がオンである
とき、出力電流が負の向きに流れる時の相互コンダクタ
ンスは、出力電流が正の向きに流れる時の相互コンダク
タンスの２倍になっている。即ち、これらのいずれの場
合においても、差動入力電圧の極性が異なる時、異なる
相互コンダクタンスが得られる。これにより、差動入力
電圧の極性が変化する時に、相互コンダクタンスを変え
ることにより出力電流を変えることができるため、整定
時間を変えたいという要求に応えることができる。

【００２８】そして、この相互コンダクタンス増幅器を
自動利得制御装置に用いれば、この自動利得制御装置
は、差動入力電圧の極性が変化する時、異なる電流が得
られ、これによって利得が制御される機器の整定時間を
変えることができる。具体的に説明すると、ここで言う
整定時間とは、機器に流れる電流が減少した時、その減
少分を補って元の電流に復帰させるために必要な時間を
意味するディケイタイムと、逆に、機器に流れる電流が
増加した時、その増加分を減じて元の電流に復帰させる
ために必要な時間を意味するアタックタイムとがある。
そして、ディケイタイムを長くしようとする時は、スイ
ッチＳＷ１をオフにして、図２における第１領域の実線
Ａ、Ｄのように出力電流を抑えれば良く、一方、ディケ
イタイムを短くしようとする時は、スイッチＳＷ１をオ
ンにして、図２における第１領域の実線Ｂ、Ｃのように
大きな出力電流を機器に対して出力すればよい。また、
アタックタイムを長くしようとする時は、スイッチＳＷ
２をオフにし、図２における第３領域の実線Ａ、Ｃのよ
うに相互コンダクタンス増幅器へ流れ込む電流を抑えれ
ば良く、一方、アタックタイムを短くしようとする時
は、スイッチＳＷ２をオンにして、図２における第３領
域の実線Ｂ、Ｄのように相互コンダクタンス増幅器へ流
れ込む電流を大きくすれば良い。このようにして、要求
されるディケイタイム及びアタックタイムに応じて、ス
イッチＳＷ１、スイッチＳＷ２のそれぞれを制御するこ
とにより、機器に応じて整定時間を変えることができ
る。

【００２９】なお、以上の説明は、このような自動利得
制御装置を使用するに際して、スイッチＳＷ１、スイッ
チＳＷ２の双方を、同時にオン或いはオフにして、出力
電流を制御することを除く趣旨ではなく、双方のスイッ
チは同時にオン或いはオフにしておき、トランジスタＴ
ｒ３のゲートソース間の電圧差を変えることにより、出
力電流を変え、機器に応じて整定時間を変えることを妨
げるものではない。

【００３０】なお、上記した整流用素子は、この実施形
態においては、ｐチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ１
２、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ１３に限られる
ものではなく、電流を一方向に流すことができるもので
あればよく、図３（ａ）に示すように、ｐチャネルＭＯ
Ｓトランジスタを使ってもよく、また、図３（ｂ）に示
すように、ｎチャネルＭＯＳトランジスタを使ってもよ
く、また、図３（ｃ）に示すように、ｐｎ接合のダイオ
ードを使ってもよい。

【００３１】（第２実施の形態）以下、本発明の第２実
施の形態を、図４、図１及び図６に基づいて説明する。
ここで、この図４におけるＧｍ５０とは、図６において
説明した相互コンダクタンス増幅回路を略記したもので
ある。なお、本実施形態においては、上記第１実施形態
と異なる点を中心にして説明する。

【００３２】この相互コンダクタンス増幅回路は、上記
第１実施形態で使用した図１の一点鎖線で囲まれている
第２出力段としての回路に相当する回路５１、５２、
…、を、Ｇｍ５０に並列接続したものである。以下、説
明を容易にするため、回路５１及び５2に限って説明す
る。この回路５１のトランジスタＴｒ２１及び回路５２
のトランジスタＴｒ２５は、トランジスタＴｒ７及びＴ
ｒ８とカレントミラー回路を構成するものであり、ま
た、回路５１のトランジスタＴｒ２１と、回路５２のト
ランジスタＴｒ２５と、は互いにその特性が異なる。ま
た、回路５１のトランジスタＴｒ２２及び回路５２のト
ランジスタＴｒ２６は、トランジスタＴｒ５及びＴｒ９
とカレントミラー回路を構成するものであり、また、回
路５１のトランジスタＴｒ２２と、回路５２のトランジ
スタＴｒ２６と、は互いにその特性が異なる。ここで、
トランジスタＴｒ２１、Ｔｒ２２、Ｔｒ２５、Ｔｒ２６
は、制御用トランジスタに該当する。

【００３３】以下、この回路接続について、簡単に説明
する。トランジスタＴｒ２１及びＴｒ２５それぞれのゲ
ートは、トランジスタＴｒ７及びＴｒ８それぞれのゲー
トの接続点２２に、接続されている。トランジスタＴｒ
２１及びＴｒ２５それぞれのソースは、トランジスタＴ
ｒ７及びＴｒ８それぞれのソースの接続点２１に、接続
されている。一方、トランジスタＴｒ２２及びＴｒ２６
それぞれのゲートは、トランジスタＴｒ５及びＴｒ９そ
れぞれのゲートの接続点２３に、接続されている。トラ
ンジスタＴｒ２２及びＴｒ２６それぞれのソースは、ト
ランジスタＴｒ５及びＴｒ９それぞれのソースの接続点
２４に、接続されている。

【００３４】また、回路５１において電流が出力される
接続点２５は、Ｇｍ５０において電流が出力される接続
点６点と接続されており、この接続点２５からは、回路
５１により得られる電流とＧｍ５０により得られる電流
とが、加算された電流が出力される。また、回路５２に
おいて電流が出力される接続点２６は、Ｇｍ５０におい
て電流が出力される接続点６点と接続されており、この
接続点２６からは、回路５２により得られる電流とＧｍ
５０により得られる電流とが、加算された電流が出力さ
れる。そして、出力端子ｄからは、接続点２５から得ら
れる電流と、接続点２６から得られる電流とが、加算さ
れた電流が出力される。

【００３５】この本実施形態における相互コンダクタン
ス増幅回路を利用する相互コンダクタンス増幅器によれ
ば、第１実施の形態における相互コンダクタンス増幅回
路と同様に、差動入力電圧の極性が異なる時、異なる相
互コンダクタンスが得られる。これにより、差動入力電
圧の極性が変化する時に、相互コンダクタンスを変える
ことにより出力電流を変えることができるため、整定時
間を変えたいという要求に応えることができる。

【００３６】また、回路５１のトランジスタＴｒ２１、
回路５２のトランジスタＴｒ２５は、互いにその特性が
異なるため、回路５１により出力される電流値と、回路
５２により出力される電流値とが、異なる。よって、回
路５１、回路５２にそれぞれ設けられたスイッチのオン
・オフを、適宜制御することにより、様々な値の相互コ
ンダクタンスを得ることができる。そして、並列に接続
する回路を増やせば、さらに、様々な値の相互コンダク
タンスを得ることができる。このため、差動入力電圧の
極性が変化する時に、様々な整定時間を得たいという要
求に応えることができる。

【００３７】そして、この相互コンダクタンス増幅器を
自動利得制御装置に用いれば、この自動利得制御装置
は、この装置によって利得が制御される機器のアタック
タイム及びディケイタイムを個別に変えることができ
る。

【００３８】本発明は、本実施形態で示したものに限ら
れず、次のように変更して実施することも可能である。

【００３９】本実施形態において、回路５１のトランジ
スタＴｒ２１と、回路５２のトランジスタＴｒ２５と
は、互いにその特性が異なり、また、回路５１のトラン
ジスタＴｒ２２と、回路５２のトランジスタＴｒ２６と
は、互いにその特性が異なるとしたが、必ずしも、両ト
ランジスタの特性が異なる必要はなく、同じ特性のトラ
ンジスタであっても問題ない。このようにしても、並列
接続される回路５１、５２、…の数が本実施形態の場合
と同一であれば、本実施形態の場合に比べて、取り得る
相互コンダクタンスの種類は少なくなるが、差動入力電
圧の極性が変化する時に、相互コンダクタンスを変え
て、整定時間を変えたいという要求に応えることができ
る。

【００４０】なお、本実施形態においても、第１実施形
態の場合と同様に、整流用素子は、図３(a)に示すよう
に、ｐチャネルＭＯＳトランジスタを使ってもよく、ま
た、図３(b)に示すように、ｎチャネルＭＯＳトランジ
スタを使ってもよく、また、図３(c)に示すように、ｐ
ｎ接合のダイオードを使ってもよい。

【００４１】（第３実施の形態）以下、本発明の第３実
施の形態を、図５、図１及び図６に基づいて説明する。
なお、本実施形態においては、上記第１実施形態と異な
る点を中心にして説明する。

【００４２】本実施形態においては、図５において点線
で囲まれる部分、即ち、トランジスタ群が第１出力段に
対して、並列に接続されている点が図１と異なる。以
下、具体的に説明する。

【００４３】制御用トランジスタに相当する複数のｐチ
ャネルＭＯＳトランジスタＴｒ（ｎａ）、Ｔｒ（ｎａ＋
１）、…、のそれぞれのゲートが、トランジスタＴｒ
７、Ｔｒ８及びＴｒ１０それぞれのゲートの接続点２２
に、接続されている。このトランジスタＴｒ（ｎａ）、
Ｔｒ（ｎａ＋１）、…、及びトランジスタＴｒ１０は、
それぞれ異なる特性である。また、トランジスタＴｒ
（ｎａ）、Ｔｒ（ｎａ＋１）、…、のそれぞれのソース
が、トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８及びＴｒ１０それぞれ
のソースの接続点２１に、接続されている。そして、ト
ランジスタＴｒ（ｎａ）、Ｔｒ（ｎａ＋１）、…、のそ
れぞれのドレインは、それぞれに対応する第１スイッチ
手段としてのスイッチ対ＳＷ（ｎ）、ＳＷ（ｎ＋１）、
…、が閉じられると、接続点７と回路接続され、電流を
流すことが可能になる。なお、スイッチ対ＳＷ（ｎ）、
ＳＷ（ｎ＋１）、…、は、同時に閉じられ、或いは同時
に開放される。

【００４４】一方、制御用トランジスタに相当する複数
のｎチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ（ｎｂ）、Ｔｒ
（ｎｂ＋１）、…、のそれぞれのゲートが、トランジス
タＴｒ５、Ｔｒ９及びＴｒ１１それぞれのゲートの接続
点２３に、接続されている。このトランジスタＴｒ（ｎ
ｂ）、Ｔｒ（ｎｂ＋１）、…、及びトランジスタＴｒ１
１は、それぞれ異なる特性である。また、このトランジ
スタＴｒ（ｎｂ）、Ｔｒ（ｎｂ＋１）、…、のそれぞれ
のソースが、トランジスタＴｒ５、Ｔｒ９及びＴｒ１１
それぞれのソースの接続点２４に、接続されている。そ
して、トランジスタＴｒ（ｎｂ）、Ｔｒ（ｎｂ＋１）、
…、のそれぞれのドレインは、それぞれに対応する第１
スイッチ手段としてのスイッチ対ＳＷ（ｎ）、ＳＷ（ｎ
＋１）、…、が閉じられると、接続点９と回路接続さ
れ、電流を流すことが可能になる。

【００４５】従って、例えば、第２スイッチ手段として
のスイッチＳＷ１がオンであり、第２スイッチ手段とし
てのスイッチＳＷ２がオフであり、第１スイッチ手段と
してのスイッチ対ＳＷ（ｎ）が閉じられているが、第１
スイッチ手段としてのスイッチ対ＳＷ（ｎ＋１）は開放
されているとする。この時、トランジスタＴｒ（ｎａ）
には電流が流れ、トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８及びＴｒ
１０と、カレントミラー回路を構成している。同様に、
トランジスタＴｒ（ｎｂ）にも電流が流れ、トランジス
タＴｒ５、Ｔｒ９及びＴｒ１１と、カレントミラー回路
を構成している。

【００４６】そして、出力電流が正の向きに流れる時、
接続点６から出力端子ｃへ流れる電流と、トランジスタ
Ｔｒ１０及びＴｒ１１により接続点７から出力端子ｃへ
流れる電流と、トランジスタＴｒ（ｎａ）及びＴｒ（ｎ
ｂ）により、図５の接続点３１から出力端子ｃへ流れる
電流と、が加算された電流が、出力端子ｃから出力され
る。一方、出力電流が負の向きに流れる時、スイッチＳ
Ｗ２がオフであるため、出力端子ｃから相互コンダクタ
ンス増幅回路へ流れ込む電流は、出力端子ｃから接続点
６へ流れる電流のみである。

【００４７】本実施形態における相互コンダクタンス増
幅回路を利用する相互コンダクタンス増幅器によれば、
第１実施の形態における相互コンダクタンス増幅回路と
同様に、差動入力電圧の極性が異なる時、異なる相互コ
ンダクタンスが得られる。これにより、差動入力電圧の
極性が変化する時に、相互コンダクタンスを変えること
により出力電流を変えることができるため、整定時間を
変えたいという要求に応えることができる。

【００４８】また、トランジスタＴｒ（ｎａ）、Ｔｒ
（ｎａ＋１）、…、及びトランジスタＴｒ１０は、それ
ぞれ異なる特性であり、また、トランジスタＴｒ（ｎ
ｂ）、Ｔｒ（ｎｂ＋１）、…、及びトランジスタＴｒ１
１も、それぞれ異なる特性である。これにより、スイッ
チ対ＳＷ（ｎ）、ＳＷ（ｎ＋１）、…、のオン・オフ
を、適宜制御することにより、様々な値の相互コンダク
タンスを得ることができる。そして、トランジスタＴｒ
（ｎａ）、Ｔｒ（ｎａ＋１）、…、トランジスタＴｒ
（ｎｂ）、Ｔｒ（ｎｂ＋１）、…、を増やせば、さら
に、様々な値の相互コンダクタンスを得ることができ
る。このため、差動入力電圧の極性が変化する時に、様
々な整定時間を得たいという要求に応えることができ
る。

【００４９】そして、この相互コンダクタンス増幅器を
自動利得制御装置に用いれば、この自動利得制御装置
は、この装置によって利得が制御される機器のアタック
タイム及びディケイタイムを個別に変えることができ
る。

【００５０】本発明は、本実施形態に示したものに限ら
れるものではなく、以下のように変更して実施すること
も可能である。

【００５１】本実施形態において、トランジスタＴｒ
（ｎａ）、Ｔｒ（ｎａ＋１）、…、及びトランジスタＴ
ｒ１０は、それぞれ異なる特性であり、また、トランジ
スタＴｒ（ｎｂ）、Ｔｒ（ｎｂ＋１）、…、及びトラン
ジスタＴｒ１１も、それぞれ異なる特性であるとした
が、必ずしも、トランジスタの特性が異なる必要はな
く、同じ特性のトランジスタであっても問題ない。この
ようにしても、トランジスタＴｒ（ｎａ）、Ｔｒ（ｎａ
＋１）、…、及びトランジスタＴｒ（ｎｂ）、Ｔｒ（ｎ
ｂ＋１）、…、の数が本実施形態の場合と同一であれ
ば、本実施形態の場合に比べて、取り得る相互コンダク
タンスの種類は少なくなるが、差動入力電圧の極性が変
化する時に、相互コンダクタンスを変えて、整定時間を
変えたいという要求に応えることができる。

【００５２】なお、本実施形態において、接続点７及び
９についても、スイッチのオン・オフ制御により、トラ
ンジスタＴｒ１０及びＴｒ１１より電流を得るか否か選
択できるようにしてもよい。

【００５３】なお、本実施形態においても、第１実施形
態の場合と同様に、整流用素子は、図３(a)に示すよう
に、ｐチャネルＭＯＳトランジスタを使ってもよく、ま
た、図３(b)に示すように、ｎチャネルＭＯＳトランジ
スタを使ってもよく、また、図３(c)に示すように、ｐ
ｎ接合のダイオードを使ってもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば次
のような優れた効果を奏することができる。

【００５５】請求項１に記載の発明に係る相互コンダク
タンス増幅器によれば、差動入力電圧の極性が異なる
時、異なる相互コンダクタンスが得られることにより、
出力電流を変えることができ、差動入力電圧の極性が変
化する時に、整定時間を変えたいという要求に応えるこ
とができる。

【００５６】請求項２に記載の発明に係る相互コンダク
タンス増幅器によれば、様々な値の相互コンダクタンス
が得られることにより、出力電流を様々に変えることが
でき、差動入力電圧の極性が変化する時に、様々な整定
時間を得たいという要求に応えることができる。

【００５７】また、請求項３に記載の発明に係る相互コ
ンダクタンス増幅器によっても、様々な値の相互コンダ
クタンスが得られることにより、出力電流を様々に変え
ることができ、差動入力電圧の極性が変化する時に、様
々な整定時間を得たいという要求に応えることができ
る。

【００５８】請求項４に記載の発明に係る自動利得制御
装置によれば、この装置によって利得が制御される機器
のアタックタイム及びディケイタイムを個別に変えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における相互コンダクタ
ンス増幅器の回路構成図である。

【図２】本発明の第１実施形態における相互コンダクタ
ンス増幅器により得られる差動入力電圧に対する出力電
流を示す図である。

【図３】整流用素子の組み合わせを示す図である。

【図４】本発明の第２実施形態における相互コンダクタ
ンス増幅器の回路構成図である。

【図５】本発明の第３実施形態における相互コンダクタ
ンス増幅器の回路構成図である。

【図６】従来の相互コンダクタンス増幅器の回路構成図
である。

【図７】従来の相互コンダクタンス増幅器により得られ
る差動入力電圧に対する出力電流を示す図である。

【図８】Ｇｍ−Ｃ積分器を表した図である。

【符号の説明】

ａ、ｂ入力端子Ｔｒ１、Ｔｒ２入力電圧が印加されるトラ
ンジスタＴｒ７、Ｔｒ８、Ｔｒ１０カレントミラー回路を構成
するトランジスタＴｒ５、Ｔｒ９、Ｔｒ１１カレントミラー回路を構成
するトランジスタＴｒ１２、Ｔｒ１３整流素子ＳＷ１、ＳＷ２スイッチｃ出力端子Ｔｒ２１、Ｔｒ２５カレントミラー回路を構成
するトランジスタＴｒ２２、Ｔｒ２６カレントミラー回路を構成
するトランジスタＴｒ２３、Ｔｒ２４、Ｔｒ２７、Ｔｒ２８整流素子ｄ出力端子Ｔｒ（ｎａ）、Ｔｒ（ｎａ＋１）カレントミラー回路を
構成するトランジスタＴｒ（ｎｂ）、Ｔｒ（ｎｂ＋１）カレントミラー回路を
構成するトランジスタＳＷ（ｎ）、ＳＷ（ｎ＋１）スイッチ対

フロントページの続きＦターム(参考） 5J066 AA01 CA98 FA18 HA10 HA17 HA19 HA29 HA38 KA02 KA05 KA09 ND12 ND23 PD02 TA02 5J091 AA01 CA98 FA18 HA10 HA17 HA19 HA29 HA38 KA02 KA05 KA09 TA02 5J100 AA01 BA01 BB15 BC08 CA11 EA02 FA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非反転入力端子及び反転入力端子と、出
力端子と、前記非反転入力端子及び反転入力端子を差動
段の各別の入力端子に結合し、前記差動段に入力される
電圧差に基づきカレントミラーを経て電流を前記出力端
子へ出力する第１出力段と、当該第１出力段のカレント
ミラーのトランジスタとカレントミラー結合し、前記出
力端子へ流す電流を制御する制御用トランジスタを、電
流を一方向に流す整流素子とスイッチ手段を介して前記
出力端子に結合し、前記スイッチ手段により前記制御用
トランジスタに流れる電流を制御して前記出力端子へ出
力する第２出力段と、を備え、相互コンダクタンスを可
変にしたことを特徴とする相互コンダクタンス増幅器。
【請求項２】非反転入力端子及び反転入力端子と、出
力端子と、前記非反転入力端子及び反転入力端子を差動
段の各別の入力端子に結合し、前記差動段に入力される
電圧差に基づきカレントミラーを経て電流を前記出力端
子へ出力する第１出力段と、当該第１出力段のカレント
ミラーのトランジスタとカレントミラー結合し、前記出
力端子へ流す電流を制御する制御用トランジスタを、電
流を一方向に流す整流素子とスイッチ手段を介して前記
出力端子に結合した出力段を複数有し、当該各出力段の
前記スイッチ手段により前記制御用トランジスタに流れ
る電流を制御して前記出力端子へ出力する第２出力段
と、を備え、相互コンダクタンスを可変にしたことを特
徴とする相互コンダクタンス増幅器。
【請求項３】非反転入力端子及び反転入力端子と、出
力端子と、前記非反転入力端子及び反転入力端子を差動
段の各別の入力端子に結合し、前記差動段に入力される
電圧差に基づきカレントミラーを経て電流を前記出力端
子へ出力する第１出力段と、当該第１出力段のカレント
ミラーのトランジスタとカレントミラー結合し、前記出
力端子へ流す電流を制御する制御用トランジスタ群を、
第１スイッチ手段と電流を一方向に流す整流素子と第２
スイッチ手段とを介して前記出力端子に結合し、前記第
１スイッチ手段により電流を流す制御用トランジスタを
前記制御用トランジスタ群から選択し、当該選択された
制御用トランジスタを流れる電流を前記第２スイッチ手
段により制御して前記出力端子へ出力する第２出力段
と、を備え、相互コンダクタンスを可変にしたことを特
徴とする相互コンダクタンス増幅器。
【請求項４】相互コンダクタンス増幅器を用いて出力
電流の利得を制御する自動利得制御装置において、前記
請求項１乃至３のいずれかに記載の相互コンダクタンス
増幅器を備えることを特徴とする自動利得制御装置。