JP2894239B2 - 変調用ダイオード駆動回路 - Google Patents

変調用ダイオード駆動回路

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JP2894239B2
JP2894239B2 JP9760895A JP9760895A JP2894239B2 JP 2894239 B2 JP2894239 B2 JP 2894239B2 JP 9760895 A JP9760895 A JP 9760895A JP 9760895 A JP9760895 A JP 9760895A JP 2894239 B2 JP2894239 B2 JP 2894239B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は変調用ダイオードの駆動
回路に関し、回路構成が単純で、しかも、オフセット電
圧や他のバイアス回路のばらつきによって生じるオフセ
ット誤差、振幅誤差を容易に調整することが可能な駆動
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より変調用ダイオード駆動回路とし
て、例えば特開平5−56092号公報に記載の回路を
始めとして、種々の回路が提案されている。例えば、本
発明者が認識している回路の一例を図3に示す。この回
路では、ベースバンド信号VBBは入力端子BBINよ
り同相入力され、オペアンプOP3,OP4の反転及び
非反転入力端子に入力され、オペアンプOP2の出力で
あるオフセット調整電圧Vofstと加算されてベース
バンド信号VBB11,VBB12として出力され、こ
の出力がダイオード変調器MOD2を構成する変調ダイ
オードD11,D12に入力される。また、可変抵抗R
V12によって片方のオペアンプOP3のゲインを変化
させ、振幅誤差の調整を行う。ここで、オフセット調整
電圧Vofstは、差動出力のそれぞれのオフセット電
圧の差であるオフセット誤差を調整する。
【0003】ダイオード変調器MOD2は変調素子とし
てPINダイオードD11,D12を用いている。PI
Nダイオードは素子を流れる電圧によって、高周波信号
に対する抵抗値が変化する。そこで前記ベースバンド信
号VBB11,VBB12でダイオードD11,D12
を駆動すると、ベースバンド信号VBB11,VBB1
2は差動出力で逆相になっているので、各ダイオードD
11,D12を流れる電流I11,I12も逆相にな
り、RF信号からはダイオードD11,D12は2つの
スイッチが交互にON/OFFしているように見える。
したがって、キャリア入力端子RFIN2から入力され
た高周波信号(搬送波)は、ダイオードD11,D12
によってベースバンド信号VBB11,VBB12に応
じて信号の向き(位相)が変化する。この信号を変調波
出力端子RFOUT2から取り出しことで変調波出力を
得ることができる。
【0004】ところで、ダイオードを変調用素子として
用いる場合、素子のインピーダンスが一定になるよう
に、両者に流れる電流I11,I12の積を一定にする
事が必要である。すなわち、 I11×I12=Iconst(一定値) …(1) ここで、ダイオードに流れる電流と両端の電圧の関係よ
り、結局、素子のインピーダンスを一定にするために
は、 VBB11+VBB12=Vconst(一定値) …(2) とすればよく、Vconstは素子のインピーダンスが
最適になるように選ぶ。なお、このVconstは、入
力信号の振幅が0の時の出力(同相電圧出力)、すなわ
ちオフセット電圧に相当する。
【0005】この回路ではオペアンプOP1を用いてV
constを設定し、オペアンプOP3,OP4の反転
入力に入力する。この時、ベースバンド信号VBB1
1,VBB12は、 VBB11=−VBB−Vofst−Vconst …(3) VBB12=+VBB+Vofst−Vconst …(4) よって、 VBB11+VBB12=−2×Vconst(一定値) …(5) となり、条件を満足する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の回路では、
可変抵抗RV12により振幅誤差が調整でき、オペアン
プOP2によりオフセット誤差が調整でき、さらに、オ
ペアンプOP1によりオフセット電圧を調整して、変調
ダイオードのインピーダンスを最適に調整する事が可能
である。しかしながら、この回路構成では複数個のオペ
アンプが必要とされるために、この回路をICの内部に
取り込もうとすると回路規模の大きさがネックになり、
実現が難しいものとなる。
【0007】このため、回路規模が小さくなるように、
差動増幅回路に置き変える事が考えられる。差動増幅回
路にする理由は、出力の電圧和が一定にする事が出来る
からである。しかしながら、差動増幅回路では負荷抵抗
によって出力のオフセットと増幅が同時に決まるため、
負荷抵抗を変化させるだけでは両者の調整が独立に行え
ず、増幅誤差等の調整が非常に困難なものとなる。
【0008】
【発明の目的】本発明の目的は、差動増幅回路を用いて
回路規模を小さくした構成としながらも振幅誤差、オフ
セット誤差、オフセット電圧の調整を容易に行うことを
可能にした変調用ダイオード駆動回路を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の変調用ダイオー
ド駆動回路は、第1のトランジスタ差動増幅器と、その
負荷抵抗に接続された差動入力を持つ第2のトランジス
タ差動増幅器と、第2のトランジスタ差動増幅器の負荷
抵抗間に接続された分圧回路と、分圧回路でそれぞれ分
圧された電圧が各ベースに入力されるトランジスタ対
と、このトランジスタ対の各エミッタ端子に接続された
抵抗と、これらトランジスタ対の各エミッタ出力を差動
出力としてダイオード変調器に入力するように構成す
る。
【0010】ここで、分圧回路は、可変抵抗と固定抵抗
との直列接続で構成され、一方の分圧電圧は固定抵抗に
より分圧された固定電圧とされ、他方の分圧電圧は可変
抵抗により分圧される可変電圧とされ、この可変抵抗の
調整により差動出力の振幅調整を可能とする。また、第
1のトランジスタ差動増幅器の一方の入力電圧に対して
他方の入力電圧を変化調整可能として差動出力のオフセ
ット誤差を調整可能とする。更に、トランジスタ対の各
エミッタ端子に接続された各抵抗の抵抗値を変化調整し
て差動出力のオフセット電圧を調整可能とする。
【0011】
【作用】第1のトランジスタ差動増幅器の各トランジス
タのベース入力電圧を調整してオフセット誤差を調整で
き、第2のトランジスタ差動増幅器の負荷抵抗間から取
り出す分圧電圧を調整して振幅誤差を調整でき、トラン
ジスタ対のエミッタ抵抗を調整してオフセット電圧を調
整でき、オフセット誤差、オフセット電圧、振幅誤差を
それぞれ独立して調整可能とする一方で、回路規模を小
さくすることが可能となる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の一実施例の回路構成図であり、第
1及び第2の差動増幅器AMP1,AMP2を主体に構
成され、ダイオード変調器MOD1を駆動する。第1の
差動増幅器AMP1は、トランジスタQ20,Q21で
構成され、定電流源としてトランジスタQ22,Q2
3、抵抗R22〜R26を有する。また、トランジスタ
Q20のベースにはVB20を供給でき、トランジスタ
Q21のベースにはVCCを抵抗R27,R28で分圧
した電圧VB21を供給する。また、各トランジスタQ
20,Q21のコレクタはそれぞれ負荷抵抗R20,R
21を介してVCCに接続される。なお、この負荷抵抗
R20,R21は前段回路の負荷抵抗として機能される
ものである。
【0013】第2の差動増幅器AMP2は、トランジス
タQ1,Q2で構成され、定電流源としてトランジスタ
Q5,Q6、R5〜R9を有する。また、トランジスタ
Q1,Q2の各ベースには前記第1の差動増幅器AMP
1の差動出力、即ち各トランジスタQ20,Q21のコ
レクタ電圧V20,V21が供給される。また、各トラ
ンジスタQ1,Q2のコレクタはそれぞれR1,R2を
介して接地されるが、各コレクタ間に可変抵抗RV1と
固定抵抗R3,R4の直列回路を接続する。そして、こ
の可変抵抗RV1の可変端子と、固定抵抗R3,R4の
接続点からそれぞれ差動出力を取り出している。
【0014】これらの差動出力は、エミッタフォロワを
構成するトランジスタQ3,Q4のベースに供給され
る。各トランジスタQ3,Q4のコレクタは抵抗R1
0,R12を介してVCCに接続され、エミッタは抵抗
R11,R12を介して接地される。なお、これらのエ
ミッタ抵抗R11,R12は連動する可変抵抗で構成
し、或いは独立した半固定抵抗で構成することも可能で
ある。そして、各エミッタフォロワの差動出力はダイオ
ード変調器MOD1に入力される。
【0015】ダイオード変調器MOD1は、PINダイ
オードD1,D2と、キャパシタンスC1〜C3と、イ
ンダクタンスL1〜L5で構成され、キャリア入力端子
RFIN1から搬送波が入力され、変調波出力端子RF
OUT1から変調信号が出力される。そして、前記エミ
ッタフォロワからの差動出力は、各ダイオードD1,D
2のアノード側に供給される。
【0016】以上の構成の変調用ダイオード駆動回路の
動作を説明する。ここで、第1の差動増幅器AMP1の
負荷抵抗R20,R21は前段の回路、例えば、差動増
幅器、アナログ掛け算器等の負荷抵抗を考えているが、
負荷抵抗であれば特に回路が限定されるものではない。
図3のBBIN(ベースバンド信号)に相当する前段の
出力はR20,R21による電圧降下の電圧V20,V
21として出力され、それぞれの抵抗を流れる電流をI
20,I21とすると、 V20=Vcc−R20×I20 …(6−1) V21=Vcc−R21×I21 …(6−2) I20=I0+ΔI+Ic20 …(7−1) I21=I0−ΔI+Ic21 …(7−2) と表せる。(7−1)式、(7−2)式中、I0は入力
に依らずに一定の成分で、ΔIは入力に応じて変化する
成分である。これがダイオード変調器MOD1のベース
バンド信号(図3のBBIN入力)になる。また、式中
において、R20,R21はそれぞれ抵抗R20,R2
1の抵抗値を示している(以下、同様)。さらに、Ic
20,Ic21は前記トランジスタQ20,Q21のコ
レクタ電流である。
【0017】ここで、 Ic20=Ic0+ΔIc …(8−1) Ic21=Ic0−ΔIc …(8−2) となり、Ic0はベースバンド信号に依らずに一定の成
分で、ΔIcはQ20,Q21のベース電圧の差動入力
(VB20ーVB21)(後述するオフセット誤差調整
のための電圧入力)に応じて変化する成分である。
【0018】(8−1),(8−2)を(7−1),
(7−2)に代入して、 I20=I0+ΔI+Ic0+ΔIc …(9−1) I21=I0−ΔI+Ic0−ΔIc …(9−2) V20=Vcc−R20×(I0−Ic0)R20×ΔIcR20×ΔI …(10−1) V21=Vcc−R20×(I0+Ic0)R20×ΔIcR20×ΔI …(10−2) 最後の項±R20×ΔIは前段の出力、つまりMOD1
のベースバンド信号そのものである。また、その他の項
はΔIの変化、つまりベースバンド信号に依らず一定な
成分である。よって差動入力(VB20ーVB21)を
変えてΔIcを変化させてやることで、V20,V21
間のオフセット誤差のみを調整させる事が可能になる。
この時、振幅は変化しない。
【0019】次に、V20,V21が第2の差動増幅器
AMP2に入力された状態を考える。ここで、可変抵抗
RV1の最大抵抗値と抵抗R4の抵抗値は等しいとす
る。入力されたベースバンド信号V20,V21は増幅
されて、トランジスタQ1,Q2のコレクタ端子a点,
e点に出力される。この点での電圧をそれぞれVaとV
eとする。ダイオードD1,D2への出力のオフセット
は、抵抗R1,R2と、そこを流れる電流によって決定
できる。この電圧が従来例のVconstに相当し、変
調用ダイオードのインピーダンスが最適になるように調
整する。これにより、ダイオード変調器MOD1の同相
電圧出力(オフセット電圧)を最適にできる。
【0020】図2は、図1のa点,e点間を抜き出した
もので、説明のために RV1=Ra+Rb …(11−1) R3=Rc+Rd …(11−2) R4=Re …(11−3) に分割してある。c点は、 Ra+Rb+Rc=Rd+Re=R0 …(12) となるように選んだ。すなわち、RV1の状態に依らず
一定。
【0021】このとき、VaとVeとは差動出力なの
で、c点での電圧は常に一定で、 Vc=(Va+Ve)/2 …(13)式 となる。そこで、b点,d点の電圧をVb,Vdとする
と、 Vb=(Va─Vc)×(Rb+Rc)/(Ra+Rb+Rc) …(14) Vd=(Ve─Vc)×Rd/(Rd+Re) …(15) (12)式より、 Vb=(Va─Vc)×(Rb+Rc)/R0 …(16) Vd=(Ve─Vc)×Rd/R0 …(17) よって、RV1の分圧比を変えることで上式のRbの値
のみが変わるから、Vbの振幅を調整する事ができる。
したがって、VbとVdの振幅を一致させるための調整
が可能となる。
【0022】Vb,VdはトランジスタQ3,Q4を通
って、ベース エミッタ電圧VBEだけ降下し、 VBB1=Vb−VBE …(18−1) VBB2=Vd−VBE …(18−2) VBB1、VBB2が変調用ダイオード(D1、D2)
のドライブ入力となる。したがって、各トランジスタQ
3,Q4のエミッタ抵抗R11,R13を調整すること
で、ダイオードD1,D2に対するオフセット電圧の調
整が可能となる。このR11,R13の値は設計によっ
て設定されるが、場合によってはこれらR11,R13
を可変抵抗或いは半固定抵抗で構成し、回路を構成した
後に調整するようにしてもよい。
【0023】ダイオード変調器MOD1では、RFIN
1から入力された高周波信号(搬送波)は、PINダイ
オードD1,D2によってVBB1,VBB2に応じて
変調がかけられ、RFOUT1から出力される。
【0024】したがって、この回路構成においては、前
記したオフセット誤差、オフセット電圧、振幅誤差の3
つの調整は互いに独立しており、それぞれ、独自に調整
可能である。よって、オフセット電圧を設定し、振幅誤
差を調整した後にオフセット誤差を調整してやること
で、容易にベースバンド信号の調整が可能である。ま
た、この回路の規模はトランジスタの数にして20〜3
0個程度であり、従来の回路のようにオペアンプを多用
した場合に比べ回路規模の大幅な節約が可能となる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1のト
ランジスタ差動増幅器、第2のトランジスタ差動増幅
器、トランジスタ対で構成され、かつ第2のトランジス
タ差動増幅器の負荷抵抗間に接続された分圧回路でそれ
ぞれ分圧された電圧をトランジスタ対の各ベースに入力
し、その各エミッタ出力を差動出力としてダイオード変
調器に入力するように構成されているので、第1のトラ
ンジスタ差動増幅器の各トランジスタのベース入力電圧
を調整してオフセット誤差を調整でき、第2のトランジ
スタ差動増幅器の負荷抵抗間から取り出す分圧電圧を調
整して振幅誤差を調整できるため、トランジスタ対のエ
ミッタ抵抗を調整してオフセット電圧を調整でき、従来
よりも回路規模を大幅に縮小した回路にも関わらず、従
来と同様に振幅誤差、オフセット誤差、オフセット電圧
の調整が容易に可能な変調用ダイオードの駆動回路を得
ることができる。
【0026】ここで、分圧回路は、可変抵抗と固定抵抗
との直列接続で構成され、一方の分圧電圧は固定抵抗に
より分圧された固定電圧とされ、他方の分圧電圧は可変
抵抗により分圧される可変電圧とされ、この可変抵抗を
調整することにより差動出力の振幅調整が可能とされ
る。また、第1のトランジスタ差動増幅器の一方の入力
電圧に対して他方の入力電圧を変化調整可能とされ差動
出力のオフセット誤差が調整可能とされる。更に、トラ
ンジスタ対の各エミッタ端子に接続された各抵抗の抵抗
値を変化調整することで差動出力のオフセット電圧が調
整可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の変調用ダイオード駆動回路の一実施例
の回路図である。
【図2】図1に示した回路の動作を説明するための部分
回路図である。
【図3】従来の変調用ダイオード駆動回路の一例の回路
図である。
【符号の説明】
AMP1 第1のトランジスタ差動増幅器 AMP2 第2のトランジスタ差動増幅器 MOD1 ダイオード変調器 Q1〜Q6,Q20〜Q23 トランジスタ D1,D2 ダイオード RV1 可変抵抗 R3,R4 抵抗(分圧抵抗) R11,R13 エミッタ抵抗

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のトランジスタ差動増幅器と、その
    負荷抵抗に接続された差動入力を持つ第2のトランジス
    タ差動増幅器と、前記第2のトランジスタ差動増幅器の
    負荷抵抗間に接続された分圧回路と、前記分圧回路でそ
    れぞれ分圧された電圧が各ベースに入力されるトランジ
    スタ対と、このトランジスタ対の各エミッタ端子に接続
    された抵抗と、これらトランジスタ対の各エミッタ出力
    を差動出力としてダイオード変調器に入力するように構
    成したことを特徴とする変調用ダイオード駆動回路。
  2. 【請求項2】 分圧回路は、可変抵抗と固定抵抗との直
    列接続で構成され、一方の分圧電圧は固定抵抗により分
    圧された固定電圧とされ、他方の分圧電圧は可変抵抗に
    より分圧される可変電圧とされ、この可変抵抗の調整に
    より差動出力の振幅調整を可能とした請求項1の変調用
    ダイオード駆動回路。
  3. 【請求項3】 第1のトランジスタ差動増幅器の一方の
    入力電圧に対して他方の入力電圧を変化調整可能とし、
    この調整により差動出力のオフセット誤差を調整可能と
    した請求項1または2の変調用ダイオード駆動回路。
  4. 【請求項4】 トランジスタ対の各エミッタ端子に接続
    された各抵抗の抵抗値を変化調整して差動出力のオフセ
    ット電圧を調整可能とした請求項1ないし3の変調用ダ
    イオード駆動回路。
  5. 【請求項5】 ダイオード変調器は一対のPINダイオ
    ードを並列接続し、各PINダイオードに搬送波とトラ
    ンジスタ対の各エミッタ出力を入力する請求項1ないし
    4の変調用ダイオード駆動回路。
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