JP3326294B2 - 乗算器 - Google Patents

乗算器

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JP3326294B2
JP3326294B2 JP03875495A JP3875495A JP3326294B2 JP 3326294 B2 JP3326294 B2 JP 3326294B2 JP 03875495 A JP03875495 A JP 03875495A JP 3875495 A JP3875495 A JP 3875495A JP 3326294 B2 JP3326294 B2 JP 3326294B2
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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、入力信号と出力信号と
の直線性及び利得のバラツキを改善した乗算器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、図2の如きダブル差動型の乗算
器が知られている。図2において、入力信号は、トラン
ジスタ(1)に印加され、トランジスタ(1)及び
(2)のベース電圧の差に応じてトランジスタ(1)及
び(2)のコレクタから出力電流が発生する。また、ト
ランジスタ(3)及び(6)のベースと、トランジスタ
(4)及び(6)のベースとに、それぞれ互いに逆相の
スイッチング信号が印加され、トランジスタ(3)及び
(4)と、トランジスタ(5)及び(6)とが、それぞ
れ交互にオン、または、オフする。そして、トランジス
タ(1)及び(2)のコレクタ電流は、トランジスタ
(3)及び(4)の共通エミッタ、及び、トランジスタ
(5)及び(6)の共通エミッタに供給され、トランジ
スタ(3)乃至(6)のオン動作またはオフ動作に応じ
て、トランジスタ(3)及び(5)のコレクタに接続さ
れた抵抗(7)の一端に、または、トランジスタ(4)
及び(6)のコレクタに接続された抵抗(8)の一端に
出力電圧が発生する。抵抗(7)及び(8)の一端に発
生する電圧は、トランジスタ(9)と電流ミラー回路を
成すトランジスタ(10)及び(11)のエミッタに印
加され、それぞれのエミッタ電圧に応じてトランジスタ
(10)及び(11)からコレクタ電流が発生する。ト
ランジスタ(10)のコレクタ電流は、電流ミラー回路
(12)で反転された後、トランジスタ(11)のコレ
クタ電流と混合される。その後、バッファ増幅器(1
3)に供給され、電流−電圧変換される。以上の動作に
より、出力端子(14)に、入力信号とスイッチング信
号とを乗算した信号を得ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、差動増幅器
の利得Gは、負荷抵抗の抵抗値をRL、差動増幅器を構
成するエミッタ抵抗の抵抗値をreとすると、
【0004】
【数1】
【0005】となる。また、差動増幅器のエミッタ抵抗
reは、差動接続されたトランジスタのエミッタ電流を
Ieとすると、re≒26/Ieで定まるので、式
(1)より差動増幅器の利得Gは前記エミッタ電流に応
じて変化する。そして、前記エミッタ電流は、差動接続
されたトランジスタのベースに印加される入力信号に応
じて変化するので、差動増幅器の利得Gは入力信号に応
じて変化する。その為、入力信号に対する出力信号の歪
率が悪化するという問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
み成されたものであり、第1入力信号を増幅する正相増
幅器と、第1入力信号を増幅する逆相増幅器と、第2入
力信号に応じて、前記正相及び逆相増幅器の動作を交互
に制御する制御回路と、から成り、前記正相及び逆相増
幅器の出力端子を共通とすることを特徴とする。
【0007】また、前記正相増幅器は、前記第1入力信
号が印加される正及び負入力端子と、負帰還路とを有す
る第1増幅器から成り、前記逆相増幅器は、前記第1入
力信号が印加される負入力端子と、直流バイアスのみが
印加される正入力端子と、負帰還路とを有する第2増幅
器から成ることを特徴とする。さらに、前記第1及び第
2増幅器の負帰還路を共通とすることを特徴とする。
【0008】またさらに、前記第1増幅器において、正
入力端子から見た利得を、負入力端子から見た利得の2
倍にすることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、第1入力信号が印加される正
及び負入力端子と、負帰還路とを有する第1増幅器、及
び、直流バイアスのみ印加される正入力端子と、第1入
力信号が印加される負入力端子と、負帰還路とを有する
第2増幅器において、第2増幅器を第1増幅器の出力信
号と反転した出力信号を得るように構成しているので、
第2入力信号に応じて第1及び第2増幅器を交互に動作
させることにより、第1及び第2増幅器の共通出力端子
に第1及び第2入力信号を乗算した出力信号を得ること
ができる。この時、第1及び第2増幅器の利得は、負帰
還路に応じて定まるので、歪率は入力信号により変化す
ることなく、歪率を改善することができる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す図であり、
(15)及び(16)は正及び負入力端子と、出力端子
とを有する第1及び第2増幅器、(17)は第1及び第
2増幅器(15)及び(16)の共通の帰還抵抗、(1
8)は第1増幅器(15)の負入力端子に接続されると
ともに、入力ラインに設けられた抵抗、(19)はバイ
アス源と第1増幅器(15)の負入力端子に接続された
抵抗、(20)及び(21)は第1及び第2増幅器(1
5)及び(16)の動作電流を発生する定電流源、(2
2)及び(23)は前記動作電流を制御するトランジス
タである。
【0011】図1において、第1入力信号は、コンデン
サーでその直流成分がカットされた後、第1増幅器(1
5)の正及び負入力端子と、第2増幅器(16)の負入
力端子とに印加され、増幅される。また、第2入力信号
となる互いに逆相のスイッチング信号が、入力端子(2
4)及び(25)を介して、トランジスタ(22)及び
(23)のベースに印加される。前記スイッチイング信
号に応じて、トランジスタ(22)及び(23)は交互
にオンまたはオフするので、定電流源(20)及び(2
1)のいずれか一方の定電流が第1及び第2増幅器(1
5)及び(16)に供給され、第1及び第2増幅器(1
5)及び(16)は交互に動作する。そして、増幅動作
を行っている第1または第2増幅器の出力信号が、出力
端子を介して後段の回路に伝送される。
【0012】ところで、トランジスタ(22)がオン
し、定電流源(20)の定電流が第1増幅器(15)
供給され、第1増幅器(15)が動作している場合、第
1入力信号は第1増幅器(15)の正及び負入力端子に
印加され、増幅される。この時、第1増幅器(15)の
出力信号がその負入力端子に負帰還されているので、第
1増幅器(15)の正入力端子から見た利得G1は、帰
還抵抗(17)の抵抗値をR1、抵抗(18)及び(1
9)の抵抗値をR2及びR3とすれば、
【0013】
【数2】
【0014】となる。但し、R1≧R2である。また、
第1増幅器(15)の負入力端子から見た利得G2は、
【0015】
【数3】
【0016】となる。よって、第1増幅器(15)の総
合利得G3は、正及び負入力端子から見た利得を加算す
ることにより得られ、
【0017】
【数4】
【0018】となる。よって、式(4)より、第1増幅
器(15)は正相増幅器となる。 また、トランジスタ
(23)がオンし、定電流源(21)の定電流が第2増
幅器(16)に供給され、第2増幅器(16)が動作す
る場合、第1入力信号が第2増幅器(16)において増
幅される。この時、第2増幅器(16)において、自己
の出力信号が負帰還抵抗(17)を介して負入力端子に
帰還され、入力信号が負入力端子に印加されるので、第
2増幅器(16)の利得は、
【0019】
【数5】
【0020】となる。よって、第2増幅器(16)は逆
相増幅器となり、第1入力信号は反転される。尚、第1
及び第2増幅器(15)及び(16)の負入力端子は共
通接続されているので、第1及び第2増幅器(15)及
び(16)の共通の負入力端子は常に仮想接地される。
その為、第1増幅器(15)及び第2増幅器(16)は
誤動作することはない。
【0021】さらに、第1入力信号と、第1及び第2増
幅器の共通の出力端子から発生するする出力信号とのリ
ニアリティーが良好となるには、第1及び第2増幅器
(15)及び(16)の利得が等しければよいので、|
G3|=|G4|より、
【0022】
【数6】
【0023】となる。但し、負帰還抵抗(17)及び抵
抗(18)の抵抗値が等しい場合、式(6)より抵抗
(19)の抵抗値は無限大となり、抵抗(19)を接続
せずに、負帰還抵抗(17)及び抵抗(18)の接続中
点をオープンにしてもよい。また、第1及び第2増幅器
(15)及び第2増幅器(16)の負帰還路が共通化さ
れている場合、負帰還入力端子から見た第1及び第2増
幅器(15)及び(16)の利得は同一となる。第1増
幅器(15)及び第2増幅器(16)の総合利得を同一
とするためには、第1増幅器(15)の正入力端子から
見た利得を負入力端子から見た利得の2倍にするとよ
い。
【0024】よって、第1増幅器(15)は非反転型の
増幅器であり、第2増幅器(16)は反転型の増幅器
あり、第2入力信号に応じて第1及び第2増幅器(1
5)及び(16)を交互にオンさせることにより、第1
入力信号と第2入力信号とを乗算した出力信号を第1増
幅器(15)と第2増幅器(16)の共通の出力端子
得ることができる。図3は、図1の別の具体回路例を示
す図であり、(27)及び(28)は差動接続され、第
1増幅器(15)を構成するトランジスタ、(29)及
び(30)は差動接続され、第2増幅器(16)を構成
するトランジスタ、(31)は差動接続されたトランジ
スタ(27)及び(28)と、差動接続されたトランジ
スタ(29)及び(30)のトランジスタとの共通負荷
となる電流ミラー回路、(32)はトランジスタ(2
7)及び(29)のコレクタ端に発生する出力信号が供
給される出力段トランジスタ、(33)は入力信号とス
イッチング信号とを乗算した信号が得られる出力端子で
ある。但し、図1と同一の素子については、図1と同一
の符号を付し、説明を省略する。
【0025】図3において、入力信号は、トランジスタ
(27)及び(29)に印加され、トランジスタ(2
7)及び(28)と、トランジスタ(29)及び(3
0)とのそれぞれのベース電圧の差に応じてトランジス
タ(27)乃至(30)のコレクタから出力電流が発生
する。また、トランジスタ(22)及び(23)のベー
スに、それぞれ互いに逆相のスイッチング信号が印加さ
れ、トランジスタ(22)及び(23)がそれぞれ交互
にオンまたはオフするので、トランジスタ(27)及び
(28)から成る差動段と、トランジスタ(29)及び
(30)から成る差動段が交互にオン、オフする。そし
て、トランジスタ(22)がオンすると、トランジスタ
(27)のコレクタ電流は、トランジスタ(28)のコ
レクタ電流を反転した電流ミラー回路(31)の出力電
流が混合された後、トランジスタ(32)のベースに供
給され、また、トランジスタ(23)がオンすると、ト
ランジスタ(29)のコレクタ電流は、トランジスタ
(30)のコレクタ電流を反転した電流ミラー回路(3
1)の出力電流が混合された後、トランジスタ(32)
のベースに供給される。よって、トランジスタ(32)
のコレクタに、入力信号とスイッチング信号との乗算さ
れた信号が、出力端子(33)を介して後段の回路に伝
送される。一方、トランジスタ(32)からの出力信号
は、帰還抵抗(17)及び抵抗(18)を介してトラン
ジスタ(27)のベースに帰還されるとともに、帰還抵
抗(17)及び抵抗(19)を介してトランジスタ(2
9)のベースに帰還される。よって、トランジスタ(2
7)及び(28)から成る差動段の利得は帰還抵抗(1
7)及び抵抗(18)によって設定され、トランジスタ
(29)及び(30)から成る差動段の利得は帰還抵抗
(18)及び抵抗(19)によって設定される。
【0026】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、負帰
還型の増幅器を用いて乗算器を構成しており、利得が負
帰還路の固定抵抗によって決定されるので、入力信号に
応じて増幅器の利得が変わらず、入力信号と出力信号と
のリニアリティーを良好とし、歪率を改善することがで
きる。また、負帰還型の増幅器を用いたので、増幅器の
入力差動段のトランジスタのエミッタ抵抗を考慮する必
要がなく、歪率の悪化を防止できるとともに、レベルの
高い入力信号を用いるシステムに用いることができる。
さらに、前記エミッタ抵抗を小さくし、電圧利得を増大
するためにトランジスタのエミッタ電流を大きくする必
要がないので、トランジスタのスルーレートを改善する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】従来例を示す回路図である。
【図3】図1の具体回路例を示す回路図である。
【符号の説明】
15 第1増幅器 16 第2増幅器 17 帰還抵抗 18、19 バイアス抵抗 20、21 定電流源 22、23 トランジスタ
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 H03C 1/00 - 1/62 H03F 1/42 - 3/52

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1入力信号を増幅する正相増幅器と、 第1入力信号を増幅する逆相増幅器と、 第2入力信号に応じて、前記正相及び逆相増幅器の動作
    を交互に制御する制御回路と、 から成り、前記正相及び逆相増幅器の出力端子を共通と
    すると共に、前記正相及び逆相増幅器の負帰還路を共通
    とすることを特徴とする乗算器。
  2. 【請求項2】 前記正相増幅器は、前記第1入力信号が
    印加される正及び負入力端子と、負帰還路とを有する第
    1増幅器から成り、 前記逆相増幅器は、前記第1入力信号が印加される負入
    力端子と、直流バイアスのみが印加される正入力端子
    と、負帰還路とを有する第2増幅器から成ることを特徴
    とする請求項1記載の乗算器。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2増幅器の総合利得を同
    一とするために、前記第1増幅器において、正入力端子
    から見た利得を、負入力端子から見た利得の2倍にする
    ことを特徴とする請求項3記載の乗算器。
  4. 【請求項4】 第1入力信号が印加される第1及び第2
    トランジスタと、 前記第1トランジスタと差動接続される第3トランジス
    タと、 前記第2トランジスタと差動接続される第4トランジス
    タと、 前記第1及び第2トランジスタの共通コレクタの出力信
    号を前記第3及び前記第4トランジスタのベースに負帰
    還する負帰還抵抗と、 前記第1及び前記第3トランジスタのベース間に接続さ
    れた抵抗と、 前記第1トランジスタと差動接続される第3トランジス
    タの共通エミッタに接続される第1定電流回路と、 該第1定電流回路の定電流を導通または遮断する第1制
    御トランジスタと、 前記第2トランジスタと差動接続される第4トランジス
    タの共通エミッタに接続される第2定電流回路と、 該第2定電流回路の定電流を導通または遮断する第2制
    御トランジスタと、 前記第1及び第2制御トランジスタは第2入力信号に応
    じてトランジスタを交互に制御する制御回路とから成る
    ことを特徴とする乗算器。
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