JP3250339B2

JP3250339B2 - ゲインコントロールアンプ

Info

Publication number: JP3250339B2
Application number: JP25338893A
Authority: JP
Inventors: 清一西山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 2002-01-28
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: JPH07111429A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＲＴ(Cathode Ray T
ube)などのディスプレイのドライブ回路などに適用され
るゲインコントロールアンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）ビデオ系
ゲインコントロールアンプのＩＣを用いて、広帯域まで
周波数特性を伸ばすには、図１４に示すように、Ｒ，
Ｇ，Ｂ３チャネルをそれぞれ１チャネル１パッケージの
ＩＣ１〜ＩＣ３で構成することにより実現できる。これ
により、Ｒ，Ｇ，Ｂ間のクロストークが減り、また、基
板実装する際に、Ｒ，Ｇ，Ｂ全てを同一基板パターンに
設計することができることから、３チャネルの周波数特
性を揃えることができ、しかも周波数特性向上にも有利
である。

【０００３】ところが、別ＩＣでＲ，Ｇ，Ｂ全て同じゲ
インコントロール曲線を得るには、半導体プロセス上、
抵抗およびトランジスタの電流増幅率ｈ_FEのバラツキに
よりほとんど不可能である。実際、何の手当てもしなけ
れば、図１５に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ３チャネル全て
がバラツキのあるゲインコントロール特性を示すが、図
１６に示すように、最小コントロール電圧に対するゲイ
ンが３チャネルとも合致したＩＣがあれば、図１４のシ
ステム構成にすることによって、図１７に示すように、
Ｒ，Ｇ，Ｂ３チャネル同一のゲインコントロール特性を
得ることができる。

【０００４】図１４のシステムにおいては、ユーザ用ボ
リュームＶＲによりユーザゲインコントロール用抵抗値
を変動させることにより、コントラストコントロール電
圧を変化させることができ、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれのゲ
インを可変抵抗Ｒ_A，Ｒ_B，Ｒ_Cにて調整できる。具体
的には、ほぼ最大のゲインとなるようにコントロール電
圧を設定し、その後、可変抵抗Ｒ_A，Ｒ_B，Ｒ_Cのそれ
ぞれのボリュームでＲ，Ｇ，Ｂのゲインを合わせること
により、図１７に示すように、ゲインコントロール曲線
が３チャネル全域に亘り、リニアリティの良い特性とな
る。

【０００５】図１８は、従来のゲインコントロールアン
プの一構成例を示す回路図である。図１８において、Ｑ
₁〜Ｑ₄はｎｐｎ形トランジスタ、Ｉ_e01〜Ｉ_e03は電
流源、Ｄ₁〜Ｄ₂はダイオード、Ｖ_B1，Ｖ_B2は定電圧
源、Ｖ_CONTは可変電圧源、Ｒ _INは抵抗値Ｒ_INVの入力抵
抗素子、Ｒ_Lは抵抗値Ｒ_LVの負荷用抵抗素子をそれぞれ
示している。

【０００６】このゲインコントロールアンプは、いわゆ
るギルバートアンプ回路により構成され、各素子は以下
のように接続されている。すなわち、トランジスタＱ₁
のベースは可変電圧源Ｖ_CONTに接続され、エミッタは電
流源Ｉ_e01に接続され、コレクタはダイオードＤ₁のカ
ソードに接続されている。トランジスタＱ₂のベースは
可変電圧源Ｖ_CONTと定電圧源Ｖ_B1との接続中点に接続さ
れ、エミッタは電流源Ｉ_e02に接続され、コレクタはダ
イオードＤ₂のカソードに接続されている。ダイオード
Ｄ₁，Ｄ₂のアノードは、定電圧源Ｖ_B2に接続されてい
る。

【０００７】トランジスタＱ₃のベースはトランジスタ
Ｑ₁のコレクタとダイオードＤ₁のカソードとの接続中
点に接続され、エミッタはトランジスタＱ₄のエミッタ
に接続され、コレクタは定電圧源Ｖ_B2に接続されてい
る。また、トランジスタＱ₃およびＱ₄のエミッタ同士
の接続中点は電流源Ｉ_eo3に接続されている。トランジ
スタＱ₄のベースはトランジスタＱ₂のコレクタとダイ
オードＤ₂のカソードとの接続中点に接続され、コレク
タは抵抗素子Ｒ_Lを介して定電圧源Ｖ _B2に接続されてい
る。

【０００８】このような構成において、可変電圧源Ｖ
_CONTにより、たとえば０〜５Ｖの範囲のレベルに設定さ
れたコントロール電圧がトランジスタＱ₁のベースに供
給され、定電圧源Ｖ_B1による所定レベルの電圧がトラン
ジスタＱ₂のベースに供給されると、トランジスタＱ₁
のコレクタ側には電流（Ｉ₀＋ΔＩ₀）が現れ、トラン
ジスタＱ₂のコレクタ側には電流（Ｉ₀−ΔＩ₀）が現
れる。

【０００９】トランジスタＱ₁およびＱ₂のコレクタ側
に現れた電流差に応じた信号が、出力段のトランジスタ
Ｑ₃およびＱ₄のベースに供給され、これにより、たと
えば電流源Ｉ_e03の電流値を２Ｉ₁とした場合、トラン
ジスタＱ₃のコレクタ側には電流（Ｉ₁−ΔＩ₁）が現
れ、トランジスタＱ₄のコレクタ側には電流（Ｉ₁＋Δ
Ｉ₁）が現れる。そして、この回路からは、トランジス
タＱ₄のコレクタ側から（Ｉ₁＋ΔＩ₁）・Ｒ_LV（負荷
用抵抗素子Ｒ_Lの抵抗値）なる信号Ｖ_OUTが出力され
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のゲインコントロールアンプを図１４の回路に用
いて最小ゲイン時に３チャネルを合わせようとすると、
トランジスタＱ₁およびＱ₂のｒｅがコントロール電圧
を変化することで、最大、最小ゲイン時には、図１９に
示すように、リニアリティが悪化してしまう。図１９
（ｂ）は同図（ａ）における最小ゲイン近傍領域を拡大
したものであるが、このように、通常では最小ゲイン時
のコントロール電圧の値は、Ｒ’、Ｇ’と電位差を生
じ、図１４のシステムを用いてＣＲＴのＲ，Ｇ，Ｂの発
光効率のバラツキを吸収するには誤差が大きく、ユーザ
のゲインコントロールの変化によっては色が変わるとい
う影響がある。

【００１１】また、最小ゲイン時のコントロール電圧の
値を一定にするためには、ＩＣ内における（Ｒ_INV・Ｉ
₀）の値を一定電圧（温度特性でも一定）にする必要が
あることから、電源電圧の値およびバンドギャップ電圧
値に高精度を要求され、管理上、複雑になるなどの問題
がある。

【００１２】これらを改善するための回路として、図２
０に示すように、トランジスタＱ₁のベースと可変電圧
源Ｖ_CONTとの間に、コレクタ側がｐｎｐ形トランジスタ
Ｐ₁，Ｐ₂からなるカレントミラー回路に接続されたト
ランジスタＱ₅およびＱ₆からなる差動対を有するアン
プを接続するとともに、トランジスタＱ₂のベースと定
電圧源Ｖ_B1との間に、コレクタ側がｐｎｐ形トランジス
タＰ₃，Ｐ₄からなるカレントミラー回路に接続された
トランジスタＱ₇およびＱ₈からなる差動対を有するア
ンプを接続したものが提案されている。しかし、この回
路においては、最大、最小ゲイン付近では、トランジス
タＱ₁，Ｑ₅，Ｑ₆からなるアンプと、トランジスタＱ
₂，Ｑ₇，Ｑ₈からなるアンプのループ系が、トランジ
スタＱ₁，Ｑ₂がカットオフすることによりはずれるた
め、発振してしまうという欠点がある。

【００１３】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、最小、最大ゲイン付近のリニア
リティを改善でき、ＲＧＢアンプの１チャネル１パッケ
ージＩＣを３つ用いて各ＩＣのバラツキ、ＣＲＴによる
発光効率によるバラツキを吸収できＲＧＢドライブ調整
の簡単化を図れるゲインコントロールアンプを提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、トランジスタ差動対により構成される
信号入力段と、上記信号入力段の差動出力を増幅して出
力する差動出力段とを有し、上記信号入力段の一方のト
ランジスタのベースに、第１のレベルから当該第１のレ
ベルより大きい第２のレベル間のレベルに調整された信
号が入力されるゲインコントロールアンプにおいて、上
記信号入力段の一方の出力に対して、上記第１のレベル
の信号入力時に当該一方の出力に流れる電流を相殺し得
る、当該電流と同じ値の一定の電流を供給する電流供給
回路を有する。

【００１５】本発明では、上記信号入力段の他方の出力
に対して、上記第２のレベルの信号入力時に当該他方の
出力に流れる電流を相殺し得る、当該電流と同じ値の一
定の電流を供給する電流供給回路を有する。

【００１６】

【作用】本発明によれば、信号入力段の一方のトランジ
スタのベースに第１のレベルから第２のレベル間のレベ
ルに調整された信号が入力される。信号入力段の差動出
力のうち一方の出力には、入力信号レベルが最小の第１
のレベルのときに所定の電流Ｉ₁が流れる。そして、こ
の一方の出力に対しては、常時、電流供給回路から電流
Ｉ₁を相殺するような電流が流し込まれる。これによ
り、信号入力段の差動アンプの最小ゲイン時のリニアリ
ティの悪い領域を使用しないようにでき、リニアリティ
の良いゲインコントロール特性が得られる。

【００１７】また、本発明によれば、信号入力段の差動
出力のうち他方の出力には、入力信号レベルが最大の第
２のレベルのときに所定の電流Ｉ₂が流れる。そして、
この他方の出力に対しては、常時、電流供給回路から電
流Ｉ₂を相殺するような電流が流し込まれる。これによ
り、信号入力段の差動アンプの最小ゲイン時および最大
ゲイン時のリニアリティの悪い領域を使用しないように
でき、リニアリティの良いゲインコントロール特性が得
られる。

【００１８】

【実施例１】図１は、本発明に係るゲインコントロール
アンプの第１の実施例を示す回路図であって、従来例を
示す図１８と同一構成部分は同一符号をもって表す。す
なわち、Ｑ₁〜Ｑ₄，Ｑ₁₁，Ｑ₁₂はｎｐｎ形トランジス
タ、Ｉ_e01〜Ｉ_e03は電流源、Ｉ_M11，Ｉ_M12はカレン
トミラー回路用電流源、Ｄ₁〜Ｄ₂はダイオード、Ｖ
_B11〜Ｖ_B14は定電圧源、Ｖ_CONTは可変電圧源、Ｒ_IN1
は抵抗値Ｒ_INV1の入力抵抗素子、Ｒ_IN2は抵抗値Ｒ_INV2
の入力抵抗素子、Ｒ_L1は抵抗値Ｒ_LV1の負荷用抵抗素
子、Ｒ_L1は抵抗値Ｒ_LV1の負荷用抵抗素子、ＡＭＰはア
ンプ、Ｖ_CCは電源電圧、Ｔ_Vはコントラストコントロー
ル電圧入力用端子をそれぞれ示している。

【００１９】以下に、図１の構成において図１８と異な
る接続関係について説明する。トランジスタＱ₁のベー
スはアンプＡＭＰの出力に接続され、アンプＡＭＰの入
力はコントラストコントロール電圧入力用端子Ｔ_Vに接
続されている。そして端子Ｔ_Vには外付けのコントラス
トコントロール電圧用可変電圧源Ｖ_CONTが接続されてい
る。トランジスタＱ₁のエミッタとトランジスタＱ₂の
エミッタとは抵抗素子Ｒ_IN ₁を介して接続されており、
トランジスタＱ₂のエミッタと抵抗素子Ｒ_IN1との接続
中点に対して電流源Ｉ_e01が接続されている。なお、ア
ンプＡＭＰは、最小ゲイン時を０Ｖ、最大ゲイン時を５
Ｖとし、０Ｖ〜５Ｖの間の所定の電圧値に設定されるコ
ントロール電圧に対してＤＣシフト、減衰作用を施すこ
とで０Ｖ〜５Ｖをａ〜ｂ〔Ｖ〕になるようにしてトラン
ジスタＱ₁のベースに入力させる。負荷用抵抗素子
Ｒ_L1，Ｒ_L2は、それぞれトランジスタＱ₄，Ｑ₃のコレ
クタと電源電圧Ｖ_CCとの間に接続されている。

【００２０】トランジスタＱ₁₁のベースはトランジスタ
Ｑ₂のベースに接続され、両者の接続中点は定電圧源Ｖ
_B11に接続されている。トランジスタＱ₁₁のエミッタは
抵抗素子Ｒ_IN2を介してトランジスタＱ₁₂のエミッタに
接続され、コレクタは電源電圧Ｖ_CCに接続されている。
また、トランジスタＱ₁₁のエミッタと抵抗素子Ｒ_IN2と
の接続中点に対して電流源Ｉ_e02が接続されている。ト
ランジスタＱ₁₂のベースは定電圧源Ｖ_B13に接続され、
コレクタはカレントミラー回路用電流源Ｉ_M11に接続さ
れている。カレントミラー回路用電流源Ｉ_M1 ₂はトラン
ジスタＱ₁のコレクタとダイオードＤ₁のカソードとの
接続中点に接続されている。また、カレントミラー回路
用電流源Ｉ_M11，Ｉ_M12は定電圧源Ｖ _B14に接続されて
いる。

【００２１】このような構成を有する本回路では、トラ
ンジスタＱ₁のベースへの入力が最小レベルであるａＶ
の場合には、トランジスタＱ₁のコレクタにＩ₁なる電
流が流れる。また、トランジスタＱ₁のベースへの入力
が最大レベルであるｂＶの場合には、トランジスタＱ₂
のコレクタにはＩ₂なる電流が流れる。また、定電圧源
Ｖ_B11およびＶ_B13の設定電圧は、その差がトランジス
タＱ₁のベースの最小レベルであるａＶが入力された場
合と同様となっており、常時、トランジスタＱ₁₂のコレ
クタにＩ₁なる電流が流れるように構成されている。

【００２２】次に、上記構成による要部の基本動作を、
図２〜図５を用いて説明する。可変電圧源Ｖ_CONTによる
コントラストコントロール電圧が、図示しない制御系の
出力により０Ｖ〜５Ｖの範囲で指令に応じた値に変化さ
れる。このコントロール電圧は、端子Ｔ_Vを介してアン
プＡＭＰに入力される。アンプＡＭＰ部分では、入力コ
ントロール電圧がＤＣシフトおよび所定の減衰作用を受
けて、入力レベル０Ｖ〜５Ｖが、図２に示すように、ａ
Ｖ〜ｂＶに調整されてトランジスタＱ₁のベースに入力
される。

【００２３】このとき、コントロール電圧が０Ｖで、ト
ランジスタＱ₁のベースにａＶが供給されると、トラン
ジスタＱ₁のコレクタにはＩ₁なる電流が流れる。ま
た、トランジスタＱ₁₁およびＱ₁₂の差動対においては、
図３に示すように、常時、トランジスタＱ₁₂のコレクタ
電流ＩＣ_Q12として一定の電流Ｉ₁が流れており、この
トランジスタＱ₁₂のコレクタ電流Ｉ₁はカレントミラー
回路を構成する電流源Ｉ_M11およびＩ_M12を介して入力
段のトランジスタＱ₁₁のコレクタとダイオードＤ₁のカ
ソードとの接続中点に流し込まれる。これにより、入力
段におけるダイオードＤ₁およびＤ₂に流れる電流
Ｉ_D1，Ｉ _D2は、それぞれ「０」，「Ｉ₀−Ｉ₁」とな
る。また、コントロール電圧が５Ｖで、トランジスタＱ
₁のベースにｂＶが供給された場合に入力段におけるダ
イオードＤ₁およびＤ₂に流れる電流は、「Ｉ₀−
Ｉ₁」，「０」となる。

【００２４】図３は、コントロール電圧と入力段のトラ
ンジスタＱ₁ に流れる電流ＩＣ _Q1の関係を示す図であ
る。図３に示すように、ダイオードＤ₁ に流れる電流Ｉ
_D1はトランジスタＱ₁ のコレクタ電流ＩＣ _Q1とトランジ
スタＱ₁₂のコレクタ電流ＩＣ _Q12 との差となり、コント
ロール電圧が０Ｖのときは、上述したようにダイオード
Ｄ₁ に流れる電流Ｉ_D1は「０」となる。

【００２５】また、図４は、コントロール電圧とダイオ
ードＤ₁およびＤ₂に流れる電流Ｉ _D1とＩ_D2との関係を
示す図である。図４からわかるように、図１の回路は、
コントロール電圧が０Ｖ付近で、ダイオードＤ₁および
Ｄ₂に流れる電流Ｉ_D1およびＩ_D2の特性は、リニアリテ
ィが良い。出力信号でみると、電流特性がそのまま出力
として現れることから、図１の回路は、図５に示すよう
な出力振幅特性を得られ、リニアリティの良いゲインコ
ントロール曲線を得ることができる。

【００２６】以上説明したように、本実施例によれば、
入力段のトランジスタＱ₁のコレクタに、最小入力レベ
ルａＶのときにトランジスタＱ₁のコレクタに流れるＩ
₁なる電流を相殺するように、トランジスタＱ₁₁および
Ｑ₁₂からなるトランジスタ差動対で常時Ｉ₁なる電流を
発生させて、トランジスタＱ₁のコレクタに流し込み、
図２に示すような、トランジスタＱ₁およびＱ₂からな
る差動アンプのリニアリティの悪い領域Ｐ１およひＰ２
のうち最小ゲイン近傍の領域Ｐ１を使用しないようにし
たので、リニアリティの良いゲインコントロール特性を
得ることができる。図５に示すように、本回路は、最大
ゲイン時のリニアリティは、従来回路と同様に悪いが、
（Ｒ_INV・Ｉ₀）の値を一定値にしなければならない制
約もなく、最小ゲイン時のリニアリティは良くなる。

【００２７】また、この回路を、図１４のシステムに適
用することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂのゲインコントロール特
性を揃えることができる。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ各１
チャネル１パッケージのＩＣ化が可能となり、３チャネ
ル１パッケージよりも周波数特性を伸ばすことができ、
クロストークを軽減できるなどの利点がある。

【００２８】図６は、図１の回路の応用回路例を示す回
路図である。この回路では、図１の回路のトランジスタ
Ｑ₁のベース入力段、電圧源Ｖ_B11および、電流源Ｉ
_M11およびＩ_M12からなるカレントミラー回路を具体的
な素子で示し、かつ、入力段の差動アンプにおいてダイ
オードＤ₁のカソードとトランジスタＱ₁のコレクタと
の間、およびダイオードＤ₂のカソードとトランジスタ
Ｑ₂のコレクタとの間に、それぞれダイオードＤ₃，Ｄ
₄を、ダイオードＤ₁およびＤ₂のカソード側から順方
向となるように挿入し、さらにトランジスタＱ₁のコレ
クタ電圧をある電圧（Ｅ₁−Ｖ_BE）よりも高くならない
ようにするリミッタを設けている。

【００２９】トランジスタＱ₁のベースとアンプＡＭＰ
との間には、電源電圧Ｖ_CCと接地との間に直列に接続さ
れた電流Ｉ₁を供給する電流源Ｉ_e13、ｐｎｐ形トラン
ジスタＰ₁₁およびＰ₁₂と、同じくアンプＡＭＰと接地と
の間に直列に接続された抵抗素子Ｒ₁₁およびＲ₁₂が並列
に配置されている。具体的には、電流源Ｉ_e13とトラン
ジスタＰ₁₁のエミッタとの接続中点がトランジスタＱ₁
のベースに接続され、トランジスタＰ₁₁のコレクタはベ
ースおよびトランジスタＰ₁₂のエミッタに接続されてい
る。トランジスタＰ₁₂のコレクタは接地され、ベースが
抵抗素子Ｒ₁₁とＲ₁₂との接続中点に接続されている。こ
のような構成によって、端子Ｔ_Vを介してアンプＡＭＰ
に入力される入力コントロール電圧が、ＤＣシフトおよ
び所定の減衰作用を受けて、入力レベル０Ｖ〜５Ｖが、
ａＶ〜ｂＶに調整されてトランジスタＱ₁のベースに入
力される。

【００３０】電圧源Ｖ_B11は、電源電圧Ｖ_CCと接地との
間に直列に接続された電流Ｉ₁を供給する電流源
Ｉ_e14、ｐｎｐ形トランジスタＰ₁₃およびＰ₁₄と、抵抗
素子Ｒ₁₃により構成されている。そして、電流源Ｉ_e14
とトランジスタＰ₁₃のエミッタとの接続中点がトランジ
スタＱ₂，Ｑ₁₁およびＱ₁₂のベースに接続され、トラン
ジスタＰ₁₃のコレクタはベースおよびトランジスタＰ₁₄
のエミッタに接続されている。トランジスタＰ₁₄のコレ
クタが接地され、ベースは抵抗素子Ｒ₁₃を介して接地さ
れている。このような構成によって、所定電圧をトラン
ジスタＱ₂，Ｑ₁₁およびＱ₁₂のベースに供給する。

【００３１】また、カレントミラー回路は、ｐｎｐ形ト
ランジスタＰ_M11〜Ｐ_M14により構成されている。トラ
ンジスタＰ_M11およびＰ_M13のエミッタは電源電圧Ｖ_CC
に接続され、両者のベースは接続されている。トランジ
スタＰ_M11のコレクタがベースおよびトランジスタＰ
_M12のエミッタに接続され、トランジスタＰ_M12のコレ
クタはトランジスタＱ₁のコレクタとダイオードＤ₃の
カソードとの接続中点に接続されている。また、トラン
ジスタＰ_M13のコレクタはトランジスタＰ_M14のエミッ
タに接続されている。トランジスタＰ_M14のベースはコ
レクタおよびトランジスタＰ_M12のベースに接続され、
ベースとコレクタとの接続中点はトランジスタＱ₁₂のコ
レクタに接続されている。このような構成によって、ト
ランジスタＱ₁₂のコレクタに現れるＩ₁なる電流は、カ
レントミラー回路を介してトランジスタＱ₁のコレクタ
に流し込まれる。

【００３２】入力段の差動アンプのコレクタ側にダイオ
ードＤ₃およびＤ₄、特にＤ₃を設けた理由は、コント
ロール電圧が０ＶのときトランジスタＱ₁のコレクタ電
流ＩＣ_Q1とカレントミラー回路のトランジスタＰ_M12の
コレクタ電流ＩＣ_PM12とは理想的には等しいはずである
が、素子のバラツキ等で必ずしも一致しない。そこで、
トランジスタＰ_M12のコレクタ電流ＩＣ_PM12がトランジ
スタＱ₁のコレクタ電流ＩＣ_Q1より多い場合にはダイオ
ードＤ₁に電流が流れ込まないように、ダイオードＤ₃
を挿入してある。ダイオードＤ₄についても、同様の理
由による。

【００３３】また、リミッタは、ｎｐｎ形トランジスタ
Ｑ_E1と供給電圧Ｅ₁の定電圧源Ｖ_E1とから構成されてい
る。具体的には、トランジスタＱ_E1のベースが定電圧源
Ｖ_E1に接続され、コレクタが電源電圧Ｖ_CCに接続され、
エミッタが接地されている。このような構成によって、
上述したように、トランジスタＱ₁のコレクタ電圧をあ
る電圧（Ｅ₁−Ｖ_BE）より高くならないように制御して
いる。

【００３４】この図６の回路においても、最小ゲイン近
傍の領域を使用せず、リニアリティの良いゲインコント
ロール特性を得ることができる。

【００３５】

【実施例２】図７は、本発明に係るゲインコントロール
アンプの第２の実施例を示す回路図である。本実施例で
は、上述した実施例１の特徴である、トランジスタＱ₁
のベースへの入力が最小レベルであるａＶの場合にトラ
ンジスタＱ₁のコレクタに流れるＩ ₁なる電流と同じ値
の電流を、常時、トランジスタＱ₁のコレクタに流し込
んで最小ゲイン近傍領域のゲインコントロール特性のリ
ニアリテイを改善する構成に加えて、トランジスタＱ₂
のベースへの入力が最大レベルであるｂＶの場合にトラ
ンジスタＱ₂のコレクタに流れるＩ₂なる電流と同じ値
の電流を、常時、トランジスタＱ₂のコレクタに流し込
んで最大ゲイン近傍領域のゲインコントロール特性のリ
ニアリテイを改善するための構成を設けている。具体的
には、電流Ｉ₂を生成するためのトランジスタＱ₁₃およ
びＱ₁₄からなる差動対と、この生成した電流をトランジ
スタＱ₂のコレクタに流し込むためのカレントミラー回
路としての電流源Ｉ_M21およびＩ_M22を設けている。

【００３６】トランジスタＱ₁₃のベースが定電圧源Ｖ
_B11に接続され、エミッタは抵抗素子Ｒ_IN3を介してト
ランジスタＱ₁₄のエミッタに接続され、コレクタは電流
源Ｉ_M2 ₁に接続されている。また、トランジスタＱ₁₃の
エミッタと抵抗素子Ｒ_IN3との接続中点に対して電流源
Ｉ_e04が接続されている。トランジスタＱ₁₄のベースは
定電圧源Ｖ_B15に接続され、コレクタは電源電圧Ｖ_CCに
接続されている。また、カレントミラー回路用電流源Ｉ
_M21，Ｉ_M22は定電圧源Ｖ_B14に接続されている。

【００３７】このような構成において、定電圧源Ｖ_B11
およびＶ_B15の設定電圧は、その差がトランジスタＱ₁
のベースの最大レベルであるｂＶが入力された場合と同
様となっており、常時、トランジスタＱ₁₃のコレクタに
Ｉ₂なる電流が流れるように構成されている。

【００３８】次に、上記構成による要部の基本動作を、
図８〜図１１を用いて説明する。なお、最小ゲイン時に
おける動作は実施例１と同様であるため、ここでは最大
ゲイン時を中心に説明する。可変電圧源Ｖ_CONTによるコ
ントラストコントロール電圧が、図示しない制御系の出
力により０Ｖ〜５Ｖの範囲で指令に応じた値に変化され
る。このコントロール電圧は、端子Ｔ_Vを介してアンプ
ＡＭＰに入力される。アンプＡＭＰ部分では、入力コン
トロール電圧がＤＣシフトおよび所定の減衰作用を受け
て、入力レベル０Ｖ〜５Ｖが、図８に示すように、ａＶ
〜ｂＶに調整されてトランジスタＱ₁のベースに入力さ
れる。

【００３９】このとき、コントロール電圧が０Ｖで、ト
ランジスタＱ₁のベースにａＶが供給されると、トラン
ジスタＱ₁のコレクタにはＩ₁なる電流が流れる。ま
た、コントロール電圧が５Ｖで、トランジスタＱ₁のベ
ースにｂＶが供給されると、トランジスタＱ₂のコレク
タにはＩ₂なる電流が流れる。トランジスタＱ₁₃および
Ｑ₁₄の差動対においては、図９に示すように、常時、ト
ランジスタＱ₁₃のコレクタ電流ＩＣ_Q13として一定の電
流Ｉ₂が流れており、このトランジスタＱ₁₃のコレクタ
電流Ｉ₂はカレントミラー回路を構成する電流源Ｉ_M21
およびＩ_M22を介して入力段のトランジスタＱ₂のコレ
クタとダイオードＤ₂のカソードとの接続中点に流し込
まれる。これにより、図１０に示すように、コントロー
ル電圧が０Ｖで、トランジスタＱ₁のベースにａＶが供
給された場合に入力段におけるダイオードＤ₁およびＤ
₂に流れる電流Ｉ_D1，Ｉ_D2は、それぞれ「０」，「Ｉ₀
−（Ｉ₁＋Ｉ₂）」となる。また、コントロール電圧が
５Ｖで、トランジスタＱ₁のベースにｂＶが供給された
場合に入力段におけるダイオードＤ₁およびＤ₂に流れ
る電流は、「Ｉ₀−（Ｉ₁＋Ｉ₂）」，「０」となる。

【００４０】図９は、コントロール電圧と入力段のトラ
ンジスタＱ₂に流れる電流の関係を示す図であって、図
９に示すように、入力電圧がｂＶのときダイオードＤ₂
に流れる電流は「０」となる。

【００４１】また、図１０は、コントロール電圧とダイ
オードＤ₁およびＤ₂に流れる電流Ｉ_D1とＩ_D2との関係
を示す図である。図１０からわかるように、図７の回路
は、コントロール電圧が０Ｖおよび５Ｖ付近で、ダイオ
ードＤ₁およびＤ₂に流れる電流Ｉ_D1およびＩ_D2の特性
は、リニアリティが良い。出力信号でみると、電流特性
がそのまま出力として現れることから、図７の回路は、
図１１に示すような出力振幅特性を得られ、最小および
最大ゲイン時ともにリニアリティの良いゲインコントロ
ール曲線を得ることができる。

【００４２】以上説明したように、本実施例によれば、
入力段のトランジスタＱ₁のコレクタに、最小入力レベ
ルａＶのときにトランジスタＱ₁のコレクタに流れるＩ
₁なる電流を相殺するように、トランジスタＱ₁₁および
Ｑ₁₂からなるトランジスタ差動対で常時Ｉ₁なる電流を
発生させて、トランジスタＱ₁のコレクタに流し込むと
ともに、最大入力レベルｂＶのときにトランジスタＱ₂
のコレクタに流れるＩ ₂なる電流を相殺するように、ト
ランジスタＱ₁₃およびＱ₁₄からなるトランジスタ差動対
で常時Ｉ₂なる電流を発生させて、トランジスタＱ₂の
コレクタに流し込み、図８に示すような、トランジスタ
Ｑ₁およびＱ₂からなる差動アンプのリニアリティの悪
い領域Ｐ１およひＰ２を使用しないようにしたので、実
施例１の効果に加えて、さらにリニアリティの良いゲイ
ンコントロール特性を得ることができる。

【００４３】また、この回路を、図１４のシステムに適
用することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂのゲインコントロール特
性を揃えることができる。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ各１
チャネル１パッケージのＩＣ化が可能となり、３チャネ
ル１パッケージよりも周波数特性を伸ばすことができ、
クロストークを軽減できるなどの利点がある。

【００４４】さらに、電流Ｉ₁，Ｉ₂を換えて差動アン
プのリニアリティの良い部分およびダイナミックレンジ
の広い部分を変えるには、抵抗素子Ｒ_IN、電流源Ｉ_e0に
よる電流Ｉ₀および定電圧源Ｖ_B11の電圧値Ｅ_Aを変え
ることにより可能である。

【００４５】図１２は、図７の回路の第１の応用回路例
を示す回路図である。この回路では、図１の回路と同様
部分は図６の回路と同様の構成となっており、これらに
加えて図７の回路のトランジスタＱ₁₂およびＱ₁₄のベー
ス入力段である電圧源Ｖ_B13およびＶ_B15、電流源Ｉ
_M21およびＩ_M22からなるカレントミラー回路を具体的
な素子で示し、かつ、入力段の差動アンプにおいてダイ
オードＤ ₁のカソードとトランジスタＱ₁のコレクタと
の間、およびダイオードＤ₂のカソードとトランジスタ
Ｑ₂のコレクタとの間に、それぞれダイオードＤ₃，Ｄ
₄を、ダイオードＤ₁およびＤ₂のカソード側から順方
向となるように挿入し、さらにトランジスタＱ₁および
Ｑ₂のコレクタ電圧をある電圧（Ｅ₁＋Ｖ_BE）よりも高
くならないようにするリミッタを設けている。

【００４６】電圧源Ｖ_B13は、電源電圧Ｖ_CCと接地との
間に直列に接続された電流Ｉ₁を供給する電流源
Ｉ_e15、抵抗素子Ｒ₁₄、ｐｎｐ形トランジスタＰ₁₇およ
びＰ₁₈と、抵抗素子Ｒ₁₅により構成されている。そし
て、電流源Ｉ_e14と抵抗素子Ｒ₁₄との接続中点がＱ₁₂の
ベースに接続され、トランジスタＰ₁₇のエミッタは抵抗
素子Ｒ₁₄に接続され、コレクタはベースおよびトランジ
スタＰ₁₈のエミッタに接続されている。トランジスタＰ
₁₈のコレクタが接地され、ベースは抵抗素子Ｒ₁₅を介し
て接地されている。このような構成によって、所定電圧
をトランジスタＱ₁₂のベースに供給する。

【００４７】また、電圧源Ｖ_B15は、電源電圧Ｖ_CCと接
地との間に直列に接続された電流Ｉ ₁を供給する電流源
Ｉ_e16、抵抗素子Ｒ₁₆、ｐｎｐ形トランジスタＰ₁₉およ
びＰ ₂₀と、同じくアンプＡＭＰと接地との間に直列に接
続された抵抗素子Ｒ₁₇およびＲ₁₈が、トランジスタＱ₁₄
のベースとアンプＡＭＰ₂との間に並列に配置されてい
る。具体的には、電流源Ｉ_e16と抵抗素子Ｒ₁₆との接続
中点がＱ₁₄のベースに接続され、トランジスタＰ₁₉のエ
ミッタは抵抗素子Ｒ₁₆に接続され、トランジスタＰ ₁₉の
コレクタはベースおよびトランジスタＰ₂₀のエミッタに
接続されている。トランジスタＰ₂₀のコレクタは接地さ
れ、ベースが抵抗素子Ｒ₁₇とＲ₁₈との接続中点に接続さ
れている。このような構成によって、所定電圧をトラン
ジスタＱ₁₄のベースに供給する。

【００４８】また、カレントミラー回路は、ｐｎｐ形ト
ランジスタＰ_M21〜Ｐ_M24により構成されている。トラ
ンジスタＰ_M21およびＰ_M23のエミッタは電源電圧Ｖ_CC
に接続され、両者のベースは接続されている。トランジ
スタＰ_M21のコレクタがベースおよびトランジスタＰ
_M22のエミッタに接続され、トランジスタＰ_M22のコレ
クタはトランジスタＱ₂のコレクタとダイオードＤ₄の
カソードとの接続中点に接続されている。また、トラン
ジスタＰ_M23のコレクタはトランジスタＰ_M24のエミッ
タに接続されている。トランジスタＰ_M24のベースはト
ランジスタＰ_M22のベースおよびコレクタに接続され、
ベースとコレクタとの接続中点はトランジスタＱ₁₃のコ
レクタに接続されている。このような構成によって、ト
ランジスタＱ₁₃のコレクタに現れるＩ₂なる電流は、カ
レントミラー回路を介してトランジスタＱ₂のコレクタ
に流し込まれる。

【００４９】入力段の差動アンプのコレクタ側にダイオ
ードＤ₃およびＤ₄を設けた理由およびリミッタを設け
た理由は、上述したと同様に、コントロール電圧が０Ｖ
のときトランジスタＱ₁，Ｑ₂のコレクタ電流ＩＣ_Q1，
ＩＣ_Q2とカレントミラー回路のトランジスタＰ_M12，Ｐ
_M12のコレクタ電流ＩＣ_PM12，ＩＣ_PM22とは理想的には
等しいはずであるが、素子のバラツキ等で必ずしも一致
しない。たとえばコレクタ電流ＩＣ_PM12が多い場合、ト
ランジスタＱ₁のコレクタ電位はトランジスタＰ_M12が
飽和するまで上昇する。そこで、トランジスタＰ_M12，
Ｐ_M12のコレクタ電流ＩＣ_PM12，ＩＣ_PM22がトランジス
タＱ₁，Ｑ₂のコレクタ電流より多い場合にはダイオー
ドＤ₁，Ｄ₂に電流が流れ込まないように、ダイオード
Ｄ₃，Ｄ₄を挿入してあるとともに、トランジスタ
Ｑ₁，Ｑ₂のコレクタ電位がある電位（Ｅ₁＋Ｖ_BE）以
上にならないように、リミッタを設けている。

【００５０】また、リミッタは、ｐｎｐ形トランジスタ
Ｐ₁₅，Ｐ₁₆と供給電圧Ｅ₁の定電圧源Ｖ_E1とから構成さ
れている。具体的には、トランジスタＰ₁₅，Ｐ₁₆のベー
スが定電圧源Ｖ_E1に接続され、トランジスタＰ₁₅のエミ
ッタがトランジスタＱ₂のコレクタに接続され、トラン
ジスタＰ₁₆のエミッタがトランジスタＱ₁のコレクタに
接続され、両トランジスタＰ₁₅，Ｐ₁₆のコレクタは接地
されている。このような構成によって、上述したよう
に、トランジスタＱ₁およびＱ₂のコレクタ電圧をある
電圧（Ｅ₁＋Ｖ_BE）より高くならないように制御してい
る。

【００５１】この図１２の回路においても、最小および
最大ゲイン近傍の領域を使用せず、リニアリティの良い
ゲインコントロール特性を得ることができる。

【００５２】図１３は、図７の回路の第２の応用回路例
を示す回路図である。この回路が図１２の回路と異なる
点は、リミッタをｎｐｎ形トランジスタＱ₁₅，Ｑ₁₆、ダ
イオードＤ₁₁〜Ｄ₁₄および電流源Ｉ_e05，Ｉ_e06により
構成したことにある。具体的には、トランジスタＱ₁₅，
Ｑ₁₆のベースは定電圧源Ｖ_B12に接続され、コレクタは
電源電圧Ｖ_CCに接続されている。トランジスタＱ₁₅のエ
ミッタはダイオードＤ₁₂のアノードに接続され、ダイオ
ードＤ₁₂のカソードはダイオードＤ₁₁のカソードおよび
電流源Ｉ_e05に接続され、ダイオードＤ₁₁のアノードが
トランジスタＱ₁のコレクタに接続されている。また、
トランジスタＱ₁₆のエミッタはダイオードＤ₁₄のアノー
ドに接続され、ダイオードＤ₁₄のカソードはダイオード
Ｄ₁₃のカソードおよび電流源Ｉ_e05に接続され、ダイオ
ードＤ₁₃のアノードがトランジスタＱ₃のコレクタに接
続されている。その他の構成は図１２の回路と同様であ
り、図１２の回路と同様の作用、効果を得ることができ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
差動アンプの最小、最大ゲイン時のリニアリティの悪い
領域を使用しないようにでき、リニアリティの良いゲイ
ンコントロール特性を得ることができる。

【００５４】また、この回路を、Ｒ，Ｇ，Ｂ３チャネル
をそれぞれ１チャネル１パッケージで構成するシステム
に適用することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂのゲインコントロー
ル特性を揃えることができる。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ
各１チャネル１パッケージのＩＣ化が可能となり、３チ
ャネル１パッケージよりも周波数特性を伸ばすことがで
き、クロストークを軽減できるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るゲインコントロールアンプの第１
の実施例を示す回路図である。

【図２】図１の回路のトランジスタＱ₁のベース電圧と
コレクタ電流との関係を示す図である。

【図３】図１の回路のコントロール電圧とトランジスタ
Ｑ₁のコレクタ電流との関係を示す図である。

【図４】図１の回路のコントロール電圧とダイオードＤ
₁およびＤ₂に流れる電流との関係を示す図である。

【図５】図１の回路のコントロール電圧に対する出力振
幅特性を示す図である。

【図６】図１の回路の応用回路例を示す回路図である。

【図７】本発明に係るゲインコントロールアンプの第２
の実施例を示す回路図である。

【図８】図７の回路のトランジスタＱ₁のベース電圧と
コレクタ電流との関係を示す図である。

【図９】図７の回路のトランジスタＱ₁のベース電圧と
トランジスタＱ₂のコレクタ電流との関係を示す図であ
る。

【図１０】図７の回路のコントロール電圧とダイオード
Ｄ₁およびＤ₂に流れる電流との関係を示す図である。

【図１１】図７の回路のコントロール電圧に対する出力
振幅特性を示す図である。

【図１２】図７の回路の第１の応用回路例を示す回路図
である。

【図１３】図７の回路の第２の応用回路例を示す回路図
である。

【図１４】Ｒ，Ｇ，Ｂ３チャネルをそれぞれ１チャネル
１パッケージで構成するシステムを示す図である。

【図１５】Ｒ，Ｇ，Ｂ３チャネル全てにバラツキがある
場合のゲインコントロール特性を示す図である。

【図１６】最小コントロール電圧に対するゲインが３チ
ャネル共合致した場合のゲインコントロール特性を示す
図である。

【図１７】Ｒ，Ｇ，Ｂ３チャネル全てが同一のゲインコ
ントロール特性を示す図である。

【図１８】第１の従来例を示す回路図である。

【図１９】図１８の回路の課題を説明するための図であ
る。

【図２０】第２の従来例を示す回路図である。

【符号の説明】

Ｑ₁〜Ｑ₄，Ｑ₁₁〜Ｑ₁₆…ｎｐｎ形トランジスタＰ₁₁〜Ｐ₂₀…ｐｎｐ形トランジスタＩ_e01〜Ｉ_e06，Ｉ_e11〜Ｉ_e16…電流源Ｉ_M11，Ｉ_M12，Ｉ_M21，Ｉ_M22…カレントミラー回路
用電流源Ｄ₁〜Ｄ₄，Ｄ₁₁〜Ｄ₁₄…ダイオードＶ_B11〜Ｖ_B15…定電圧源Ｖ_CONT…可変電圧源Ｒ_IN1〜Ｒ_IN3…入力抵抗素子Ｒ_L1，Ｒ_L2…負荷用抵抗素子Ｒ₁₁〜Ｒ₁₈…抵抗素子ＡＭＰ，ＡＭＰ₁，ＡＭＰ₂…アンプＶ_CC…電源電圧Ｔ_V…コントラストコントロール電圧入力用端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03G 1/00 - 3/18 H04N 5/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トランジスタ差動対により構成される信
号入力段と、上記信号入力段の差動出力を増幅して出力
する差動出力段とを有し、上記信号入力段の一方のトラ
ンジスタのベースに、第１のレベルから当該第１のレベ
ルより大きい第２のレベル間のレベルに調整された信号
が入力されるゲインコントロールアンプであって、上記信号入力段の一方の出力に対して、上記第１のレベ
ルの信号入力時に当該一方の出力に流れる電流を相殺し
得る、当該電流と同じ値の一定の電流を供給する電流供
給回路を有することを特徴とするゲインコントロールア
ンプ。
【請求項２】上記信号入力段の他方の出力に対して、
上記第２のレベルの信号入力時に当該他方の出力に流れ
る電流を相殺し得る、当該電流と同じ値の一定の電流を
供給する電流供給回路を有する請求項１記載のゲインコ
ントロールアンプ。