JP2521517Y2

JP2521517Y2 - 自動利得制御回路

Info

Publication number: JP2521517Y2
Application number: JP1988128264U
Authority: JP
Inventors: 道広小松
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2003-09-30
Also published as: JPH0249216U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」この考案は、TV（テレビ）およびCATV（ケーブルテレ
ビ）などのチューナーに用いられる入力信号の強度を一
定に保つための自動利得制御回路に関する。

「従来の技術」 AGC（自動利得制御）回路の中には、PINダイオードを
減衰器として使用し、これによって、利得調整を行うも
のがある。

第４図は、この種の回路の構成を示す回路図である。
図において、まず、入力信号は入力端子１から供給さ
れ、直流阻止コンデンサ3a,PINダイオード５および直流
阻止コンデンサ3bを介して、出力端子２から後段回路に
出力される。一方、AGC電圧発生部（図示略）から出力
されるAGC電圧は、端子９およびベース抵抗８を順次介
してトランジスタ６のベースに供給される。トランジス
タ６のコレクタには、電源供給端10から供給電圧VCCが
供給されており、エミッタには、ベース電圧に応じてエ
ミッタ電流が流れ、このエミッタ電流がPINダイオード
５およびチョークコイル４を介してアースへ流れる。そ
して、このエミッタ電流の値はエミッタ抵抗７の値によ
って制限される。そして、エミッタ電流が大きい場合は
PINダイオード５の抵抗値は小さく、また、エミッタ電
流が小さい場合はPINダイオード５の抵抗値は大きくな
るように変化するもので、出力端子２から後段へ供給さ
れる信号の強度を一定に保つことができるようになって
いる。

ここで、端子９に供給されるAGC電圧が大きくなる
と、トランジスタ６のエミッタ電流が増加し、PINダイ
オード５の抵抗値は小さくなる。この動作は、PINダイ
オード５の抵抗値が飽和点に達するまで続く。そして、
PINダイオード５の抵抗値が飽和点に達した後は、PINダ
イオード５の抵抗値が変化しなくほぼ一定になる。よっ
てこのPINダイオード５の抵抗値の飽和領域における利
得がAGC回路の最大利得になる。したがって、PINダイオ
ード５の抵抗値の飽和領域においてAGC回路の最大利得
になるAGC電圧を設定すれば、利得のバラツキのない回
路を設計することができる。しかし、一般にPINダイオ
ード５の抵抗値を飽和させるためには、100mA程度の大
きな電流を流すことが必要となる関係上、その電流を考
慮した回路設計等が必要とされる。例えば高価格の部品
を使わなればならないという不都合が生じる。そこで、
PINダイオード５の抵抗値が飽和点に達する前の領域に
おいてAGC電圧を所定のAGC電圧の最大値に設定すること
によりAGC回路の利得を最大になるように設定してい
た。しかしながら、この場合においてAGC電圧はPINダイ
オード５の抵抗値が飽和点に達する前の領域で設定して
あるために、回路部品等のバラツキによりこのAGC電圧
の最大値にバラツキが生じた場合にはAGC電圧のバラツ
キがそのままAGC回路の最大利得のバラツキとなってし
まい、それが製品の設計、制作および測定などに悪影響
を与えていた。

また、電源供給端10に供給するVCCの電圧と端子９に
供給される最大利得となるAGC電圧は本来セット機器の
システム構成上から設定される電圧であるが、第４図に
示す従来例の構成を示す回路図においては電源供給電圧
VCCが決定されるとこのVCC電圧値から必然的にAGC電圧
はあるいは電圧値に決定されてしまいAGC電圧値の設定
の自由度が持てなかった。つまり、トランジスタ６のコ
レクタには電源供給端10に供給したVCCの電圧が直接供
給されているので、この状態でコレクタとエミッタ間の
電圧VCEを設定すべくエミッタ抵抗７の値を設定すると
端子９に供給するAGC電圧値は一義的にある値に決定さ
れるままになっていた。

そこで、一般には上記問題を解消するために、第５図
に示すような電流制限回路11追加している。この電流制
限回路11は、トランジスタ12および抵抗13により構成さ
れ、PINダイオード５に流れる電流の最大値を決定す
る。ここで、AGC電圧がある一定値を越えるまでは、ト
ランジスタ12は動作せず、トランジスタ６のエミッタ電
流がPINダイオード５に供給される。このエミッタ電流
により、PINダイオード５の抵抗値が変化し、出力端子
２から出力される信号のレベルが一定に保たれる。

次に、AGC電圧がある一定値を越えた場合は、トラン
ジスタ６のエミッタ電流により、抵抗13に生じる電位差
か大きくなる。この抵抗13に生じた電位差によりトラン
ジスタ12が動作状態になり、トランジスタ12のコレクタ
およびエミッタに電流が流れ、ベース抵抗８の電圧降下
が大きくなる。このため、トランジスタ６のベース電圧
が降下し、トランジスタ６のエミッタ電流、すなわちPI
Nダイオード５に供給される電流が制限される。以上の
回路構成および動作により、AGC回路の最大利得が設定
できるようになる。

「考案が解決しようとする課題」ところで、上述した電流制限回路11を追加したAGC回
路においては、トランジスタ12を含む余分な回路が必要
となり、コストおよび回路面積が増大するという問題が
生じる。

この考案は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、
PINダイオード５の抵抗値の飽和を待つことなく、小電
流で最大利得が容易に得られ、しかも、回路が複雑化せ
ず、回路の低価格化および小型化かでき、さらに、AGC
回路の利得が最大となるAGC電圧の設定電圧値を任意に
設定できる自動利得制御回路を提供することを目的とし
ている。

「課題を解決するための手段」このような問題点を解決するために、この考案ではPI
Nダイオードを入出力間の減衰器として使用するととも
に、利得制御信号がベースに供給されるトランジスタの
エミッタ電流を前記PINダイオードに供給する自動利得
制御回路において、前記トランジスタのエミッタと信号
経路との間に接続されるエミッタ抵抗および前記トラン
ジスタのコレクタと電源供給端間に接続されるコレクタ
抵抗を具備するとともに、前記エミッタ電流が予め定め
られた設定値を越えると前記コレクタと前記エミッタ間
の電圧が減少して前記トランジスタの電流増幅率が減少
し、前記エミッタ電流が前記設定値を保ように、前記エ
ミッタ抵抗および前記コレクタ抵抗の各値で前記コレク
タと前記エミッタ間の電圧を設定したことを特徴とす
る。

「作用」トランジスタのエミッタ抵抗およびコレクタ抵抗の電
圧降下作用により、エミッタ電圧およびコレクタ電圧か
決定されエミッタ抵抗に予め定められた設定値以上のエ
ミッタ電流が流れるとエミッタとコレクタ間の電圧が減
少して、前記トランジスタの直流増幅率hFEが減少し、
エミッタ電流、すなわちPINダイオードに供給される電
流が制限される。この電流制限により、前記PINダイオ
ードの抵抗値がほぼ一定値以上減少しなくなり、AGC回
路の利得が最大に保たれる。また、コレクタ抵抗をコレ
クタと電源供給間に接続しているので、コレクタ電圧を
任意の電圧に設定することができ、それにともなってAG
C回路の利得が最大となるAGC電圧の設定値も任意に設定
できる。

「実施例」次に図面を参照してこの考案の実施例について説明す
る。

第１図は、この考案の一実施例の構成を示す回路図で
ある。なお、前述した第４図の各部と対応する部分には
同一の符号を付しその説明を省略する。

この図において、トランジスタ６のコレクタと電源供
給端VCC間にコレクタ抵抗14が挿入されている。ここ
で、エミッタ抵抗７の値REとコレクタ抵抗14の値RCとの
間には、以下に示す関係が成立するように、その値が設
定されている。すなわち、 VCC＝RC・IC＋Ｂ＋RE・Ａ＋Vf……（１）なる関係である。ここで、VCCは電源供給端10への供給
電圧、ICはコレクタ電流であり、VfはPINダイオード５
における電圧降下分の電圧である。Ａはエミッタ電流IE
の最大設定値であり、エミッタ電流IEがＡのときAGC回
路の利得が最大となる。このエミッタ電流IEは、コレク
タ電流ICにほぼ等しい。また、Ｂは以下に説明する値で
ある。

一般にトランジスタは、第３図に示すような直流電流
増幅率特性を持っている。すなわちトランジスタ６の電
流増幅率hFEは、エミッタ電流IEがある値以上流れよう
とする急激に減少する。この電流増幅率hFEの減少する
特性曲線は、コレクタ・エミッタ間電圧VCEの値によっ
て、図示のように遷移する。そして、エミッタ電流IEの
設定値Ａ（mA）点を境に、電流増幅率hFEが減少する特
性曲線のコレクタ・エミッタ間電圧VCEをＢとしてい
る。従って、このＢの値はトランジスタの特性図から一
義的に決まる。

つぎに、各々の値の設定手順を述べる。まず、利得に
応じてエミッタ電流IEの最大設定値Ａを設定する。この
設定により、第３図に示したようにトランジスタの特性
図からＢ値が定まる。また、Vf値はエミッタ電流IEが設
定値Ａ（mA）点に達した時のPINダイオード５の電圧降
下分の電圧であるので、PINダイオードの特性により定
まる。さらに、電圧VCCは、回路設計上の部品構成等に
より定まる。以上の設定により、（１）式中の未知数は
エミッタ抵抗７の値REおよびコレクタ抵抗14の値RCの２
つ値となる。このうち、エミッタ抵抗７の値REはAGC回
路の利得か最大となるAGC電圧で最大利得になるような
エミッタ電流IEの電流値を設定すべく値にする。そし
て、コレクタ抵抗14の値RCは前述の如く、決定したREを
前述の式（１）に代入することで求められる。

次に、上記構成によるこの実施例の動作について説明
する。

まず、一般的なAGCの動作としては、端子９に供給さ
れるAGC電圧がある一定値を越えるまでは、すなわちエ
ミッタ電流IEがＡ（mA）点を越えるまでは、第３図に示
すように直流電流増幅率hFEが一定なので、前記AGC電圧
に応じて、トランジスタ６のエミッタ電流の変化にとも
ないPINダイオード５の抵抗値が変化する。つまりAGC電
圧が高くなるとエミッタ電流は多く流れるのでPINダイ
オード５の抵抗値は小さくなり、またAGC電圧が低くな
るとエミッタ電流は減少するのでPINダイオード５の抵
抗値は大きくなる。そして、このようなPINダイオード
５の抵抗値の変化により、後段へ供給される信号の強度
が一定に保たれる。

次に、回路部品等のバラツキによりAGC電圧がさらに
上昇してある一定値を越えるとエミッタ電流IEが増加し
てエミッタ抵抗での電圧降下が大きくなり、この電圧降
下分の電圧がエミッタの電圧を上昇させることになる。
一方、コレクタ電圧はコレクタと電源供給端10間に接続
されているコレクタ抵抗14の値RCで決定されていて、か
つ、コレクタとエミッタ間の電圧VCEをトランジスタ６
の直流電流増幅率hFEを減少させるスタート点に設定さ
れていることから、エミッタ電圧が上昇するとコレクタ
とエミッタ間の電圧VCEが低下する。この結果、第３図
に示すようにトランジスタ６の直流電流増幅率hFEが減
衰しエミッタ電流IEが制限される。従って、AGC電圧が
さらに上昇してもエミッタ電流は設定値Ａ（mA）点を越
えることなく、PINダイオード５の抵抗値は一定以上減
少しない。この結果、AGC回路の利得が最大に保たれ
る。また、コレクタ抵抗をコレクタと電源供給端VCC間
に接続しているので、コレクタ電圧を任意の電圧に設定
することができ、それにともなってAGC回路の利得が最
大となるAGC電圧の設定値も任意に設定できる。

次に、この考案の他の実施例として、第２図（ａ）、
（ｂ）に各々、リバースAGCの場合、トランジスタ６がP
NPの場合の回路図を示す。

第２図（ａ）のリバースAGCの場合は、PINダイオード
５が信号路とアース間に挿入される。すなわちPINダイ
オード５のカソード端およびアノード端は各々、アース
側および信号路側に接続されている。この回路におい
て、トランジスタ６のエミッタ電流は、エミッタ抵抗７
およびPINダイオード５を介してアースへ流れる。そし
て、AGC動作は第１図の実施例と逆の動作となる。すな
わち、AGC回路の利得は、AGC電圧の増加により小さくな
り、AGC電圧の減少により大きくなる。

第２図（ｂ）のトランジスタ６がPNPの場合は、PINダ
イオード５のアノード端が信号路の入力側に、カソード
端が出力側に接続されている。また、チョークコイル４
が直流阻止コンデンサ3cを介して接地されており、トラ
ンジスタ６のエミッタには、電圧VCCがチョークコイル
４、PINダイオード５およびエミッタ抵抗７を介して供
給されている。すなわちトランジスタ６のエミッタ電流
の方向が逆になり、チョークコイル４、PINダイオード
５、抵抗７、トランジスタ６および抵抗14を介してアー
スへ流れる。

「考案の効果」以上説明したように、この考案によれば簡単な回路で
PINダイオードの抵抗値の飽和を持つことがなく、コレ
クタ抵抗値とエミッタ電流の最大設定値で最大利得を得
られるため、小電流回路の設計ができる。また、このよ
うに最大利得を容易に設定できることから、最大利得と
なるAGC電圧にバラツキが生じてもAGC回路の利得にはバ
ラツキが生じないので製品の設計、製作および測定など
に悪影響を与える問題が解消でき、回路の低価格化およ
び小型化ができる利点が得られる。また、AGC回路の利
得が最大となるAGC電圧の設定値が任意に設定できるこ
とから、セット設計の自由度に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の構成を示す回路図、第２
図はこの考案の他の実施例の構成を示す回路図で
（ａ）、（ｂ）は各々、リバースAGCの場合およびトラ
ンジスタがPNPの場合、第３図はトランジスタの直流電
流増幅率特性図、第４図はPINダイオードを減衰器とし
て使用した従来例の構成を示す回路図、第５図は電流制
限回路を付加した従来例の構成を示す回路図である。１……入力端子、２……出力端子、3a〜ｃ……直流阻止
コンデンサ、４……チョークコイル、５……PINダイオ
ード、６……トランジスタ、７……エミッタ抵抗、８…
…ベース抵抗、14……コレクタ抵抗。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】PINダイオードを入出力間の減衰器として
使用するとともに、利得制御信号がベースに供給される
トランジスタのエミッタ電流を前記PINダイオードに供
給する自動利得制御回路において、前記トランジスタの
エミッタと信号経路との間に接続されるエミッタ抵抗お
よび前記トランジスタのコレクタと電源供給端間に接続
されるコレクタ抵抗を具備するとともに、前記エミッタ
電流が予め定められた設置値を越えると前記コレクタと
前記エミッタ間の電圧が減少して前記トランジスタの電
流増幅率が減少し、前記エミッタ電流が前記設定値を保
つように、前記エミッタ抵抗および前記コレクタ抵抗の
各値で前記コレクタと前記エミッタ間の電圧を設定した
ことを特徴とする自動利得制御回路。