JP3024714B2 - リミッタ増幅器 - Google Patents
リミッタ増幅器Info
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- JP3024714B2 JP3024714B2 JP3290001A JP29000191A JP3024714B2 JP 3024714 B2 JP3024714 B2 JP 3024714B2 JP 3290001 A JP3290001 A JP 3290001A JP 29000191 A JP29000191 A JP 29000191A JP 3024714 B2 JP3024714 B2 JP 3024714B2
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- frequency
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばディジタル伝送
方式の再生中継器において、受信信号からパルス識別再
生に必要なクロック信号を抽出するタイミング再生回路
に用いられるリミッタ増幅器に関する。
方式の再生中継器において、受信信号からパルス識別再
生に必要なクロック信号を抽出するタイミング再生回路
に用いられるリミッタ増幅器に関する。
【0002】受信信号の等化波形からパルスの有無(レ
ベル)を識別して正しいパルスの再生を行うパルス識別
再生には、タイミング再生回路によって抽出されるクロ
ック信号が必要である。このタイミング再生回路では、
等化波形に整流(クリップ)操作あるいは微分操作を施
してクロック周波数成分を生成し、さらにその信号を狭
帯域フィルタ(共振器,タンク回路)とその出力レベル
の変動を抑圧するリミッタ増幅器を介して不要雑音成分
を除き、パルス状のクロック信号を生成する構成になっ
ている。
ベル)を識別して正しいパルスの再生を行うパルス識別
再生には、タイミング再生回路によって抽出されるクロ
ック信号が必要である。このタイミング再生回路では、
等化波形に整流(クリップ)操作あるいは微分操作を施
してクロック周波数成分を生成し、さらにその信号を狭
帯域フィルタ(共振器,タンク回路)とその出力レベル
の変動を抑圧するリミッタ増幅器を介して不要雑音成分
を除き、パルス状のクロック信号を生成する構成になっ
ている。
【0003】
【従来の技術】図5は、従来のリミッタ増幅器の入力信
号電力に対する出力信号電力および出力信号位相の関係
を示す図である。図において、横軸が入力信号電力(dB
m) であり、縦軸が出力信号電力(dBm) あるいは出力信
号位相(度)である。は入力信号電力に対する出力信
号電力を示し、は入力信号電力に対する出力信号位相
を示す。なお、Pi1は出力信号電力が飽和する入力信
号電力であり、Posatは出力信号飽和電力である。
号電力に対する出力信号電力および出力信号位相の関係
を示す図である。図において、横軸が入力信号電力(dB
m) であり、縦軸が出力信号電力(dBm) あるいは出力信
号位相(度)である。は入力信号電力に対する出力信
号電力を示し、は入力信号電力に対する出力信号位相
を示す。なお、Pi1は出力信号電力が飽和する入力信
号電力であり、Posatは出力信号飽和電力である。
【0004】リミッタ増幅器では、入力信号電力が大き
くなるとトランジスタに大きな振幅の信号が印加される
ことによりコレクタ電流が飽和し、それによって出力信
号電力を制限しその変動を抑圧する構成になっている。
くなるとトランジスタに大きな振幅の信号が印加される
ことによりコレクタ電流が飽和し、それによって出力信
号電力を制限しその変動を抑圧する構成になっている。
【0005】一方、このリミッタ増幅器の出力信号の入
力信号に対する位相は、図5に示すように、入力信号電
力が小さい場合には入力信号電力に依存せずにほぼ一定
の値をとる。しかし、入力信号電力が大きくかつ出力信
号電力が飽和する領域では、トランジスタに大きな振幅
の信号が印加されるのでトランジスタの非線形性の影響
が現れ、出力信号の入力信号に対する位相が入力信号電
力に依存して変化する。この位相の変化を位相偏差と呼
ぶ。図5に示す例では、出力信号電力が飽和する入力
信号電力Pi1と、入力信号電力Pi2との間における位相
偏差はθとなる。
力信号に対する位相は、図5に示すように、入力信号電
力が小さい場合には入力信号電力に依存せずにほぼ一定
の値をとる。しかし、入力信号電力が大きくかつ出力信
号電力が飽和する領域では、トランジスタに大きな振幅
の信号が印加されるのでトランジスタの非線形性の影響
が現れ、出力信号の入力信号に対する位相が入力信号電
力に依存して変化する。この位相の変化を位相偏差と呼
ぶ。図5に示す例では、出力信号電力が飽和する入力
信号電力Pi1と、入力信号電力Pi2との間における位相
偏差はθとなる。
【0006】また、この位相偏差は、入力信号周波数に
比例してトランジスタの容量のバイアス依存性の影響を
受ける。すなわち、トランジスタの非線形性によって出
力信号に高調波歪が生じ、この高調波と基本波との間に
生じる位相差が位相偏差となるので、入力信号周波数が
高くなるに従って位相偏差も大きくなる。
比例してトランジスタの容量のバイアス依存性の影響を
受ける。すなわち、トランジスタの非線形性によって出
力信号に高調波歪が生じ、この高調波と基本波との間に
生じる位相差が位相偏差となるので、入力信号周波数が
高くなるに従って位相偏差も大きくなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、リミッタ
増幅器は、特に高周波信号を扱う場合にその位相特性が
入力信号電力に依存して劣化する問題点があった。それ
に対して、従来技術では、トランジスタの入力容量が等
価的に小さくなるように入力信号周波数に対して十分に
広帯域な増幅特性をもたせ、位相偏差に与えるトランジ
スタの容量の影響を低減させる構成がとられていたが、
位相偏差の低減効果は不十分であった。
増幅器は、特に高周波信号を扱う場合にその位相特性が
入力信号電力に依存して劣化する問題点があった。それ
に対して、従来技術では、トランジスタの入力容量が等
価的に小さくなるように入力信号周波数に対して十分に
広帯域な増幅特性をもたせ、位相偏差に与えるトランジ
スタの容量の影響を低減させる構成がとられていたが、
位相偏差の低減効果は不十分であった。
【0008】本発明は、高周波において位相偏差の低減
を可能とするリミッタ増幅器を提供することを目的とす
る。
を可能とするリミッタ増幅器を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のリミッタ増幅器
は、増幅作用が行われる利得周波数帯域を制限し、入力
信号周波数に対する高調波成分を抑圧する構成であるこ
とを特徴とする。
は、増幅作用が行われる利得周波数帯域を制限し、入力
信号周波数に対する高調波成分を抑圧する構成であるこ
とを特徴とする。
【0010】請求項1に記載の発明は、エミッタ接地増
幅回路を2段直結し、その2段目のトランジスタのコレ
クタ出力を第3のトランジスタを介して2段目のトラン
ジスタのベースへ逆相で帰還するリミッタ増幅器におい
て、前記エミッタ接地増幅回路の1段目の負荷抵抗を入
力信号周波数に共振周波数を調整した共振回路に置き換
えることを特徴とする。
幅回路を2段直結し、その2段目のトランジスタのコレ
クタ出力を第3のトランジスタを介して2段目のトラン
ジスタのベースへ逆相で帰還するリミッタ増幅器におい
て、前記エミッタ接地増幅回路の1段目の負荷抵抗を入
力信号周波数に共振周波数を調整した共振回路に置き換
えることを特徴とする。
【0011】請求項2に記載の発明は、所定の中心周波
数および帯域幅で帯域通過特性を有するインピーダンス
整合回路が入出力段に接続されたトランジスタからなる
リミッタ増幅器において、インピーダンス整合回路は、
中心周波数を設定するキャパシタおよびインダクタと帯
域幅を設定する抵抗とにより構成され、トランジスタの
ゲートおよびドレインにそれぞれ接続される前記抵抗の
他端がキャパシタを介して接地される構成であり、前記
インピーダンス整合回路の中心周波数および帯域幅につ
いて、利得周波数帯域の上限が入力信号周波数に制限さ
れるように設定することを特徴とする。
数および帯域幅で帯域通過特性を有するインピーダンス
整合回路が入出力段に接続されたトランジスタからなる
リミッタ増幅器において、インピーダンス整合回路は、
中心周波数を設定するキャパシタおよびインダクタと帯
域幅を設定する抵抗とにより構成され、トランジスタの
ゲートおよびドレインにそれぞれ接続される前記抵抗の
他端がキャパシタを介して接地される構成であり、前記
インピーダンス整合回路の中心周波数および帯域幅につ
いて、利得周波数帯域の上限が入力信号周波数に制限さ
れるように設定することを特徴とする。
【0012】
【作用】リミッタ増幅器では、トランジスタの非線形性
によって出力信号に生じる高調波が基本波との間で位相
差を生み、位相偏差を生じさせている。ここで、位相偏
差算出ダイナミックレンジ20dBとしたときの2次高調波
と位相偏差との関係について実験した結果を図6に示
す。横軸が基本波に対する2次高調波電力(dB)であり、
縦軸が位相偏差(度)である。しかし、従来はトランジ
スタの入力容量を等価的に小さくしようとして入力信号
周波数に対して利得周波数帯域を広くすることが行われ
ていたが、それはむしろ高調波電力を大きくし、位相偏
差を増大させる方向に作用していた。
によって出力信号に生じる高調波が基本波との間で位相
差を生み、位相偏差を生じさせている。ここで、位相偏
差算出ダイナミックレンジ20dBとしたときの2次高調波
と位相偏差との関係について実験した結果を図6に示
す。横軸が基本波に対する2次高調波電力(dB)であり、
縦軸が位相偏差(度)である。しかし、従来はトランジ
スタの入力容量を等価的に小さくしようとして入力信号
周波数に対して利得周波数帯域を広くすることが行われ
ていたが、それはむしろ高調波電力を大きくし、位相偏
差を増大させる方向に作用していた。
【0013】したがって、本発明のリミッタ増幅器で
は、入力信号周波数に対して増幅作用が行われる利得周
波数帯域を制限する構成をとるものである。それによ
り、入力信号周波数に対する高調波成分を抑圧すること
ができるので、位相偏差を低減させることができる。
は、入力信号周波数に対して増幅作用が行われる利得周
波数帯域を制限する構成をとるものである。それによ
り、入力信号周波数に対する高調波成分を抑圧すること
ができるので、位相偏差を低減させることができる。
【0014】請求項1に記載のリミッタ増幅器では、負
荷抵抗に置き換えられる共振回路の共振周波数を入力信
号周波数に調整することにより利得周波数帯域を制限す
る。請求項2に記載のリミッタ増幅器では、入出力段に
接続されたインピーダンス整合回路で設定される中心周
波数および帯域幅について、利得周波数帯域の上限が入
力信号周波数となるように調整することにより利得周波
数帯域を制限する。このような構成により、入力信号周
波数(基本波)についてのみ増幅作用が働き、帯域外の
高調波成分を抑圧することができる。したがって、高調
波によってもたらされる位相偏差を低減することができ
る。
荷抵抗に置き換えられる共振回路の共振周波数を入力信
号周波数に調整することにより利得周波数帯域を制限す
る。請求項2に記載のリミッタ増幅器では、入出力段に
接続されたインピーダンス整合回路で設定される中心周
波数および帯域幅について、利得周波数帯域の上限が入
力信号周波数となるように調整することにより利得周波
数帯域を制限する。このような構成により、入力信号周
波数(基本波)についてのみ増幅作用が働き、帯域外の
高調波成分を抑圧することができる。したがって、高調
波によってもたらされる位相偏差を低減することができ
る。
【0015】
【実施例】図1は、請求項1に記載の発明の実施例構成
を示す回路図である。なお、本実施例におけるリミッタ
増幅器は、利得周波数帯域の制限に用いられる共振回路
を有する同調型リミッタ増幅器である。
を示す回路図である。なお、本実施例におけるリミッタ
増幅器は、利得周波数帯域の制限に用いられる共振回路
を有する同調型リミッタ増幅器である。
【0016】図において、エミッタ接地2段のトランジ
スタ11,12は直結増幅回路を構成する。この直結増
幅回路の2段目のトランジスタ12のコレクタ出力を帰
還トランジスタ13を介して2段目のトランジスタ12
のベースへ逆相で帰還させる。インダクタ14とキャパ
シタ15から構成される並列共振回路は、1段目のトラ
ンジスタ11の負荷抵抗が接続されるところに置換さ
れ、同調型リミッタ増幅器が構成される。なお、ここで
は相補型構成を示し、他に電流源回路を構成するトラン
ジスタと抵抗、および負荷抵抗が示されている。
スタ11,12は直結増幅回路を構成する。この直結増
幅回路の2段目のトランジスタ12のコレクタ出力を帰
還トランジスタ13を介して2段目のトランジスタ12
のベースへ逆相で帰還させる。インダクタ14とキャパ
シタ15から構成される並列共振回路は、1段目のトラ
ンジスタ11の負荷抵抗が接続されるところに置換さ
れ、同調型リミッタ増幅器が構成される。なお、ここで
は相補型構成を示し、他に電流源回路を構成するトラン
ジスタと抵抗、および負荷抵抗が示されている。
【0017】ここで、インダクタ14とキャパシタ15
によって決まる並列共振周波数を入力信号周波数に調整
することにより、リミッタ増幅器は基本波についてのみ
増幅作用が働き、入力信号周波数に対する高調波成分を
抑圧することができる。
によって決まる並列共振周波数を入力信号周波数に調整
することにより、リミッタ増幅器は基本波についてのみ
増幅作用が働き、入力信号周波数に対する高調波成分を
抑圧することができる。
【0018】図2は、本実施例の同調型リミッタ増幅器
の利得の周波数特性例を示す図である。図において、符
号21は従来のリミッタ増幅器における利得の周波数特
性であり、符号22が2次高調波の抑圧度である。ま
た、符号23は本実施例における利得の周波数特性であ
り、符号24が2次高調波の抑圧度である。図に示すよ
うに、本実施例構成では2次高調波成分を大きく抑圧す
ることができるので、位相偏差を大きく低減させること
ができる。
の利得の周波数特性例を示す図である。図において、符
号21は従来のリミッタ増幅器における利得の周波数特
性であり、符号22が2次高調波の抑圧度である。ま
た、符号23は本実施例における利得の周波数特性であ
り、符号24が2次高調波の抑圧度である。図に示すよ
うに、本実施例構成では2次高調波成分を大きく抑圧す
ることができるので、位相偏差を大きく低減させること
ができる。
【0019】なお、タイミング再生回路でクロック信号
の同調に使用するタンク回路において問題となるスプリ
アスモードを抑圧するために、リミッタ増幅器との間に
狭帯域フィルタを挿入してクロック以外の周波数成分を
除去する構成がとられているが、本実施例構成によりリ
ミッタ増幅器が同調型となるので狭帯域フィルタを不要
にすることができる。すなわち、本実施例の同調型リミ
ッタ増幅器では、同調機能とリミッタ機能とを単一回路
で実現することができるので小型化および高信頼性化が
実現される。
の同調に使用するタンク回路において問題となるスプリ
アスモードを抑圧するために、リミッタ増幅器との間に
狭帯域フィルタを挿入してクロック以外の周波数成分を
除去する構成がとられているが、本実施例構成によりリ
ミッタ増幅器が同調型となるので狭帯域フィルタを不要
にすることができる。すなわち、本実施例の同調型リミ
ッタ増幅器では、同調機能とリミッタ機能とを単一回路
で実現することができるので小型化および高信頼性化が
実現される。
【0020】図3は、請求項2に記載の発明の実施例構
成を示す回路図である。なお、本実施例におけるリミッ
タ増幅器は、インピーダンス整合回路を利得周波数帯域
の制限に用いる入出力整合型リミッタ増幅器である。
成を示す回路図である。なお、本実施例におけるリミッ
タ増幅器は、インピーダンス整合回路を利得周波数帯域
の制限に用いる入出力整合型リミッタ増幅器である。
【0021】図において、トランジスタ31の入力端に
接続される帯域通過機能を有するインピーダンス整合回
路は、キャパシタ32,インダクタ33,34および抵
抗35から構成される。なお、トランジスタ31の出力
端に接続されるインピーダンス整合回路においても同様
である。また、トランジスタ31のゲートおよびドレイ
ンに接続される抵抗35の他端は、キャパシタを介して
接地される。
接続される帯域通過機能を有するインピーダンス整合回
路は、キャパシタ32,インダクタ33,34および抵
抗35から構成される。なお、トランジスタ31の出力
端に接続されるインピーダンス整合回路においても同様
である。また、トランジスタ31のゲートおよびドレイ
ンに接続される抵抗35の他端は、キャパシタを介して
接地される。
【0022】この入出力整合型リミッタ増幅器が有する
通過帯域の中心周波数および帯域幅は、インピーダンス
整合回路の各素子とトランジスタ31の入出力等化容量
によって決まる。したがって、インピーダンス整合回路
を構成するキャパシタ32およびインダクタ33,34
を調整することにより中心周波数が設定でき、抵抗35
を調整することにより帯域幅が設定できる。ここで、利
得周波数帯域の上限が入力信号周波数となるように各素
子を調整することにより、リミッタ増幅器は基本波につ
いてのみ増幅作用が働き、入力信号周波数に対する高調
波成分を抑圧することができる。
通過帯域の中心周波数および帯域幅は、インピーダンス
整合回路の各素子とトランジスタ31の入出力等化容量
によって決まる。したがって、インピーダンス整合回路
を構成するキャパシタ32およびインダクタ33,34
を調整することにより中心周波数が設定でき、抵抗35
を調整することにより帯域幅が設定できる。ここで、利
得周波数帯域の上限が入力信号周波数となるように各素
子を調整することにより、リミッタ増幅器は基本波につ
いてのみ増幅作用が働き、入力信号周波数に対する高調
波成分を抑圧することができる。
【0023】図4は、本実施例の入出力整合型リミッタ
増幅器の利得の周波数特性例を示す図である。図におい
て、符号41は従来のリミッタ増幅器における利得の周
波数特性であり、符号42が2次高調波の抑圧度であ
る。また、符号43は本実施例における利得の周波数特
性であり、符号44が2次高調波の抑圧度である。図に
示すように、本実施例構成では2次高調波成分を大きく
抑圧することができるので、位相偏差を大きく低減させ
ることができる。
増幅器の利得の周波数特性例を示す図である。図におい
て、符号41は従来のリミッタ増幅器における利得の周
波数特性であり、符号42が2次高調波の抑圧度であ
る。また、符号43は本実施例における利得の周波数特
性であり、符号44が2次高調波の抑圧度である。図に
示すように、本実施例構成では2次高調波成分を大きく
抑圧することができるので、位相偏差を大きく低減させ
ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明のリミッタ増
幅器は、利得周波数帯域を制限して入力信号周波数に対
する高調波成分を抑圧することにより、位相偏差を低減
させることができる。したがって、本発明のリミッタ増
幅器を使用するタイミング再生回路において、高速のク
ロック信号を高精度で再生することができ、伝送信号の
高速化に対応することができる。
幅器は、利得周波数帯域を制限して入力信号周波数に対
する高調波成分を抑圧することにより、位相偏差を低減
させることができる。したがって、本発明のリミッタ増
幅器を使用するタイミング再生回路において、高速のク
ロック信号を高精度で再生することができ、伝送信号の
高速化に対応することができる。
【0025】また、同調型のリミッタ増幅器を構成した
場合には、従来のタイミング再生回路に低雑音化のため
に組み込まれていたフィルタ回路を一体化することがで
き、小型化および高信頼性化に有効である。
場合には、従来のタイミング再生回路に低雑音化のため
に組み込まれていたフィルタ回路を一体化することがで
き、小型化および高信頼性化に有効である。
【図1】請求項1に記載の発明の実施例構成を示す回路
図である。
図である。
【図2】同調型リミッタ増幅器の利得の周波数特性例を
示す図である。
示す図である。
【図3】請求項2に記載の発明の実施例構成を示す回路
図である。
図である。
【図4】入出力整合型リミッタ増幅器の利得の周波数特
性例を示す図である。
性例を示す図である。
【図5】従来のリミッタ増幅器の入力信号電力に対する
出力信号電力および出力信号位相の関係を示す図であ
る。
出力信号電力および出力信号位相の関係を示す図であ
る。
【図6】2次高調波と位相偏差との関係についての実験
結果を示す図である。
結果を示す図である。
11,12 トランジスタ 13 帰還トランジスタ 14 インダクタ 15 キャパシタ 21,41 従来のリミッタ増幅器における利得の周波
数特性 22,42 従来のリミッタ増幅器における2次高調波
の抑圧度 23,43 実施例における利得の周波数特性 24,44 実施例における2次高調波の抑圧度 31 トランジスタ 32 キャパシタ 33,34 インダクタ 35 抵抗
数特性 22,42 従来のリミッタ増幅器における2次高調波
の抑圧度 23,43 実施例における利得の周波数特性 24,44 実施例における2次高調波の抑圧度 31 トランジスタ 32 キャパシタ 33,34 インダクタ 35 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03G 11/00
Claims (2)
- 【請求項1】 エミッタ接地増幅回路を2段直結し、そ
の2段目のトランジスタのコレクタ出力を第3のトラン
ジスタを介して2段目のトランジスタのベースへ逆相で
帰還するリミッタ増幅器において、 前記エミッタ接地増幅回路の1段目の負荷抵抗を入力信
号周波数に共振周波数を調整した共振回路に置き換える
ことを特徴とするリミッタ増幅器。 - 【請求項2】 所定の中心周波数および帯域幅で帯域通
過特性を有するインピーダンス整合回路が入出力段に接
続されたトランジスタからなるリミッタ増幅器におい
て、 前記インピーダンス整合回路は、中心周波数を設定する
キャパシタおよびインダクタと帯域幅を設定する抵抗と
により構成され、前記トランジスタのゲートおよびドレ
インにそれぞれ接続される前記抵抗の他端がキャパシタ
を介して接地される構成であり、 前記インピーダンス整合回路の中心周波数および帯域幅
について、利得周波数帯域の上限が入力信号周波数に制
限されるように設定することを特徴とするリミッタ増幅
器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3290001A JP3024714B2 (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | リミッタ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3290001A JP3024714B2 (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | リミッタ増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05129864A JPH05129864A (ja) | 1993-05-25 |
JP3024714B2 true JP3024714B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=17750498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3290001A Expired - Fee Related JP3024714B2 (ja) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | リミッタ増幅器 |
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---|---|
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---|---|---|---|---|
JP3214226B2 (ja) * | 1994-05-11 | 2001-10-02 | 株式会社村田製作所 | 弾性表面波共振子フィルタ |
JP4544947B2 (ja) * | 2004-09-15 | 2010-09-15 | 三菱電機株式会社 | 増幅回路 |
JP4850755B2 (ja) * | 2007-03-06 | 2012-01-11 | 三菱電機株式会社 | バイアス回路 |
JP5834494B2 (ja) | 2011-05-27 | 2015-12-24 | 三菱電機株式会社 | 光受信装置 |
CN112269050A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-01-26 | 国网河北省电力有限公司雄安新区供电公司 | 一种抑制调制纹波的lc谐振磁通门漏电流检测方法 |
CN115051657A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-09-13 | 成都仕芯半导体有限公司 | 宽带限幅放大器及对数检波器 |
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1991
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JPH05129864A (ja) | 1993-05-25 |
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