JP3717607B2 - 利得可変増幅装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利得可変増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、利得可変増幅装置は、特開平４−１３５３０７号公報に開示されたものが知られている。図１７は従来の利得可変増幅装置の回路図である。図１７において、１は信号入力端子、２は出力端子、３は定電圧源であり、１０は二つの非反転入力端子を持つ最小値電圧弁別回路、２０は二つの非反転入力端子を持つ最大値電圧弁別回路、３０および４０は抵抗器である。最小電圧弁別回路１０の反転入力端子と出力端子が共通接続され、二つの非反転入力端子のうち、一方の非反転入力端子には信号入力端子１が接続され、他方の非反転入力端子には定電圧源３（電圧値Vref）が接続される。最大値電圧弁別回路２０の反転入力端子と出力端子が共通接続され、二つの非反転入力端子のうち、一方の非反転入力端子には最小値電圧弁別回路１０の出力端子が接続され、他方の非反転入力端子は信号入力端子１に入力される入力信号電圧Vin を抵抗器３０および４０により抵抗分割した接点に接続される。そして最大値電圧弁別回路２０の出力端子は出力端子２に接続され、出力電圧Voutが出力される。
【０００３】
上記従来例の動作について、図１８を参照しながら説明する。最小値電圧弁別回路１０は、反転入力端子と出力端子が共通接続され、二つの非反転入力端子に入力される電圧値のうち、小さい方の電圧値の電圧フォロワとして動作をする。最大値電圧弁別回路２０は、最小値電圧弁別回路１０と同様に反転入力端子と出力端子が共通接続され、二つの非反転入力端子に入力される電圧値のうち、大きい方の電圧値の電圧フォロワとして動作する。
【０００４】
Vref＞Vin の時には、最小値電圧弁別回路１０の出力電圧Vout' は、
Ｖｏｕｔ’＝Ｖｉｎ ・・・（１）
と表せられ、入力信号電圧Vin と等しい電圧がVout' として出力される。次にVref<Vinの時は、
Ｖｏｕｔ’＝Ｖｒｅｆ ・・・（２）
と表せられ、入力信号電圧Vin に関わらずにVout' は一定となる。
【０００５】
次に、Vout' ＞Vin ×｛R10/(R10+R20) ｝の時には、最大値電圧弁別回路２０の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｏｕｔ’ ・・・（３）
と表せられ、Vout'<Vin ・ ｛R10/(R10+R20) ｝の時には、最大値電圧弁別回路２０の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝｛Ｒ１０／（Ｒ１０＋Ｒ２０）｝・Ｖｉｎ ・・・（４）
と表せられる。上式の（１）〜（４）をまとめて、Vin とVoutの入出力特性をグラフ化すると図１８のようになり、折れ線特性が得られる。すなわちVin<Vrefの時に出力電圧Voutは、
【０００６】
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ ・・・（５）
と表せられ、Vref≦Vin ≦｛(R10+R20)/R10 ｝・ Vrefの時に出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ ・・・（６）
と表せられ、Vin ＞｛(R10+R20)/R10 ｝・ Vrefの時に出力電圧Voutは、（４）式に示す通りである。
【０００７】
図１８において、Vin=VrefやVin=｛(R10+R20)/R10 ｝・ Vrefの時のようにグラフの傾きが変化する点をそれぞれ折れ点ａおよび折れ点ｂとする。また、折れ点ｂと折れ点ａの間の部分をセンター部分Ｃ、折れ点ｂと折れ点ａの両端部分のうち、折れ点ｂ側のものを折れ線部分Ｂとし、折れ点ａ側のものを折れ線部分Ａとする。
【０００８】
このように上記従来の利得可変増幅装置では、折れ線部分Ａと折れ線部分Ｂの電圧利得が異なる折れ線特性が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の利得可変増幅装置においては、図１８に示すように、折れ線部分Ｂの電圧利得は最小電圧弁別回路１０により決定され、折れ線部分Ａの電圧利得は最大圧弁別回路２０により決定される。そのため折れ線部分Ａの電圧利得は折れ線部分Ｂの電圧利得以下であるという制約があり、折れ線部分Ａの電圧利得と折れ線部分Ｂの電圧利得はそれぞれ独立して任意に設定できないという第１の課題があった。
【００１０】
また、上記従来の利得可変増幅装置においては、図１８に示すように、センター部分Ｃの電圧利得は最小値電圧弁別回路１０により決定され、電圧利得は" ０" で固定されて、電圧利得を任意の値に設定することが出来ないという第２の課題があった。
【００１１】
また、上記従来の利得可変増幅装置においては、図１８に示すように、折れ点ａおよび折れ点ｂは、折れ線部分Ａと折れ線部分Ｂの電圧利得により決定してしまい、折れ線部分Ａと折れ線部分Ｂの電圧利得と独立して折れ点ａおよび折れ点ｂを任意に設定することが出来ないという第３の課題があった。
【００１２】
本発明の第１の目的は、上記第１の課題を解決するもので、折れ線部分Ａの電圧利得と折れ線部分Ｂの電圧利得を任意に設定できる利得可変増幅装置を提供することである。
【００１３】
本発明の第２の目的は、上記第２の課題を解決するもので、センター部分Ｃの電圧利得を任意に設定できる利得可変増幅装置を提供することである。
【００１４】
本発明の第３の目的は、上記第３の課題を解決するもので、折れ線部分Ａと折れ線部分Ｂの電圧利得と独立して、折れ点ａおよび折れ点ｂを任意に設定できる利得可変増幅装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明の利得可変増幅装置は、入力電圧より変換された電流の方向毎に独立して電流利得を制御する第１の利得可変増幅手段および第２の利得可変増幅手段を設けたものであり、これにより、折れ線部分Ａと折れ線部分Ｂの電圧利得をそれぞれ任意に設定することができる。
【００１６】
上記第２の目的を達成するために、本発明の利得可変増幅装置は、折れ点ａ、折れ点ｂを設定する折れ点設定手段と並列に入力電圧を電流に変換する第２の電圧電流変換手段を設けたものであり、これにより、センター部分Ｃの電圧利得を任意に設定することができる。
【００１７】
上記第３の目的を達成するために、本発明の利得可変増幅装置は、入力電圧より変換された電流と折れ点を設定するための電流（以下、オフセット電流）を比較し、入力電圧より変換された電流の方が大きい場合にそれらの電流値の差を出力し、入力電圧より変換された電流の方が小さい場合に出力をゼロとする折れ点設定手段を設けたものであり、これにより、折れ点ａおよび折れ点ｂが折れ線部分Ａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得と独立して任意に設定することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、入力端子から入力する入力信号電圧と、前記入力信号電圧が正の時、流入電流として出力電流Ｉ１を出力し、前記入力信号電圧が負の時、流出電流として出力電流Ｉ１を出力する第１の電圧電流変換手段と、前記入力信号電圧が正の時、流入電流として出力電流Ｉ２を出力し、前記入力信号電圧が負の時、流出電流として出力電流Ｉ２を出力する第２の電圧電流変換手段と、前記第１の電流変換手段から出力された出力電流Ｉ１を入力し折れ点を設定し出力電流Ｉ３及びＩ４を出力する折れ点設定手段と、前記折れ点設定手段から出力された前記出力電流Ｉ３を入力電流とし電流利得を制御し出力電流Ｉ５を出力する第１の利得可変増幅手段と、前記折れ点設定手段から出力された前記出力電流Ｉ４を入力電流とし電流利得を制御し出力電流Ｉ６を出力する第２の利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ２、出力電流Ｉ５、出力電流Ｉ６を加算して入力電流Ｉ７とし、前記入力電流Ｉ７が流入電流時には負の電圧として変換し、前記入力電流Ｉ７が流出電流時には正の電圧として変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換された出力電圧を出力する出力端子とを備えたものであり、折れ線部分Ａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得がそれぞれ独立して任意に設定でき、さらにセンター部分Ｃの電圧利得が任意に設定でき、さらに折れ点ａおよび折れ点ｂが折れ線部分の電圧利得と独立して任意に設定できるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項２に記載の発明は、入力端子から入力する入力信号電圧と、前記入力信号電圧が正の時、流入電流として出力電流Ｉ１を出力し、前記入力信号電圧が負の時、流出電流として出力電流Ｉ１を出力する第１の電圧電流変換手段と、前記入力信号電圧が正の時、流入電流として出力電流Ｉ２を出力し、前記入力信号電圧が負の時、流出電流として出力電流Ｉ２を出力する第２の電圧電流変換手段と、前記出力電流Ｉ１とオフセット電流を比較し、前記出力電流Ｉ１が前記オフセット電流よりも大きいとき出力電流Ｉ１及びオフセット電流の差を出力電流Ｉ３として出力し、前記出力電流Ｉ１がオフセット電流以下のとき出力電流Ｉ３をゼロとする折れ点設定手段と、前記出力電流Ｉ３と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算して出力電流Ｉ５を出力する利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ２、出力電流Ｉ５を加算して入力電流Ｉ８とし、前記入力電流Ｉ８に比例した電圧に変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換された出力電圧を出力する出力端子とを備えたものであり、折れ線部分Ａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得がセンター部分Ｃの電圧利得以上でそれぞれ独立して任意に設定でき、さらにセンター部分Ｃの電圧利得が任意に設定でき、さらに折れ点ａおよび折れ点ｂが折れ線部分の電圧利得と独立して任意に設定できるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項３に記載の発明は、入力端子から入力された入力信号電圧と、前記入力信号電圧に比例した出力電流Ｉ１を得る電圧電流変換手段と、前記出力Ｉ１とオフセット電流を比較し、前記出力電流Ｉ１が前記オフセット電流よりも大きいとき出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ４として出力し、前記出力電流Ｉ１がオフセット電流以下のとき出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ４をゼロとする折れ点を設定する折れ点設定手段と、前記出力電流Ｉ３と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算して出力電流Ｉ５を出力する第１の利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ４と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算して出力電流Ｉ６を出力する第２の利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ５、出力電流Ｉ６を加算して入力電流Ｉ９とし、前記入力電流Ｉ９に比例した電圧に変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換された出力電圧を出力する出力端子とを備えたものであり、折れ線部分Ａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得がそれぞれ独立して任意に設定でき、さらに折れ点ａおよび折れ点ｂが折れ線部分Ａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得と独立して任意に設定できるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項４に記載の発明は、入力端子から入力する入力信号電圧と、前記入力信号電圧に比例した出力電流Ｉ１を得る第１の電圧電流変換手段と、前記入力信号電圧に比例した出力電流Ｉ２を得る第１第２の電圧電流変換手段と、前記出力Ｉ１とオフセット電流を比較し、前記出力電流Ｉ１が前記オフセット電流よりも大きいとき出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ４として出力し、前記出力電流Ｉ１がオフセット電流以下のとき出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ４をゼロとする折れ点を設定する折れ点設定手段と、前記出力電流Ｉ４と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算して出力電流Ｉ６を出力する利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ２、出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ６を加算して入力電流Ｉ１０とし、前記入力電流Ｉ１０に比例した電圧に変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換された出力電圧を出力する出力端子とを備えたものであり、折れ線部分Ａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得がそれぞれ独立して任意に設定でき、さらにセンター部分Ｃの電圧利得が任意に設定でき、さらに折れ点ａおよび折れ点ｂが折れ線部分Ａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得と独立して任意に設定できるという作用を有する。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図１から図１６を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における利得可変増幅装置の構成を示すブロック図、図２(a) から図２(f) は利得可変増幅装置の各回路における入出力特性図、図３は利得可変増幅装置の入出力特性図である。
【００２５】
図１において、１００は第１の電圧電流変換手段としての電圧電流変換回路であり、２００は第２の電圧電流変換手段としての電圧電流変換回路、３００は折れ点設定手段としての折れ点設定回路、４００は第１の利得可変増幅手段としての利得可変増幅回路、５００は第２の利得可変増幅手段としての利得可変増幅回路、６００は電流電圧変換手段としての電流電圧変換回路である。
【００２６】
図４は折れ点設定回路３００の機能回路例を示す。折れ点設定回路３００は、入力電流の方向（流入電流または流出電流）により２つの出力端子を切り換える切換器３１０と、折れ点ａを設定するための電流源（以下、オフセット電流源３４０）と、折れ点ｂを設定するための電流源（以下、オフセット電流源３５０）と、切換器３１０の出力電流Ｉ３１１とオフセット電流源３４０のオフセット電流Ｉｏｆｆａを比較し、電流Ｉ３１１の方が大きい場合にそれらの電流値の差を出力し、電流Ｉ３１１の方が小さい場合に出力をゼロとする加算器３２０と、切換器３１０の出力電流Ｉ３１２とオフセット電流源３５０のオフセット電流Ｉｏｆｆｂを比較し、電流Ｉ３１２の方が大きい場合にそれらの電流値の差を出力し、電流Ｉ３１２の方が小さい場合に出力をゼロとする加算器３３０とで構成されている。
【００２７】
図５は利得可変増幅回路４００の機能回路例を示す。利得可変増幅回路４００は、入力電流の方向（流入電流または流出電流）により２つの出力端子を切り換える切換器４１０と、折れ線部分Ａの電流利得を制御するための電流源４４０と、折れ線部分Ｂの電流利得を制御するための電流源４５０と、切換器４１０の出力電流Ｉ４１１と電流源４４０の電流Ｉbaとを乗算する乗算器４２０と、切換器４１０の出力電流Ｉ４１２と電流源４５０の電流Ｉbbとを乗算する乗算器４３０とで構成されている。
【００２８】
図６は利得可変増幅回路５００の機能回路例を示す。利得可変増幅回路５００は、利得可変増幅回路４００と同様の動作をするようになっており、入力電流の方向（流入電流または流出電流）により２つの出力端子を切り換える切換器５１０と、折れ線部分Ａの電流利得を制御するための電流源５４０と、折れ線部分Ｂの電流利得を制御するための電流源５５０と、切換器５１０の出力電流I ５１１と電流源５４０の電流Ｉcaとを乗算する乗算器５２０と、切換器５１０の出力電流Ｉ５１２と電流源５５０の電流Icb とを乗算する乗算器５３０とで構成されている。
【００２９】
次に、上記利得可変増幅装置の各回路の動作について説明する。図１において、電圧電流変換回路１００は、入力端子１から入力された入力信号電圧Vin に比例した電流Ｉ１に変換し、入力信号電圧Vin が正の時には、出力電流Ｉ１は流入電流として出力され、入力信号電圧Vin が負の時には、出力電流Ｉ１は流出電流として出力される。入力信号電圧Vin と出力電流Ｉ１の関係は、
Ｉ１＝−Ｋ１・Ｖｉｎ ・・・（７）
但し、Ｋ１は比例定数
と表せられる。図２(a) は電圧電流変換回路１００の入力信号電圧Vin に対する出力電流Ｉ１の入出力特性を示したものである。
【００３０】
図１において、電圧電流変換回路２００は、電圧電流変換回路１００と同様に、入力端子１から入力された入力信号電圧Vin に比例した電流Ｉ２に変換し、入力信号電圧Vin が正の時には、出力電流Ｉ２は流入電流として出力され、入力信号電圧Vin が負の時には、流出電流として出力される。入力信号電圧Vin と出力電流Ｉ２の関係は、
Ｉ２＝−Ｋ２・Ｖｉｎ ・・・（８）
但し、Ｋ２は比例定数
と表せられる。また、第２図(b) は電圧電流変換回路２００の入力信号電圧Vin に対する出力電流Ｉ２の入出力特性を示したものである。
【００３１】
図１において、折れ点設定回路３００は、電圧電流変換回路１００の出力電流Ｉ１を入力電流として、折れ点を設定し出力電流Ｉ３、Ｉ４を出力するものである。図４において、入力端子３０１に入力された入力電流Ｉ１がゼロまたは流入電流の時には、入力電流Ｉ１は切換器３１０によって出力電流Ｉ３１１として加算器３２０に入力され、加算器３２０において電流Ｉ３１１とオフセット電流Ｉｏｆｆａを比較し、電流Ｉ３１１がオフセット電流Ｉｏｆｆａより大きい場合には、Ｉ３１１とＩｏｆｆａの差の電流（Ｉ３１１−Ｉｏｆｆａ）を出力端子３０２、３０３から出力し、電流Ｉ３１１がオフセット電流Ｉｏｆｆａ以下の場合には出力端子３０２、３０３の出力電流をゼロにする。
【００３２】
従って、この場合の入力電流Ｉ１と出力電流Ｉ３および出力電流Ｉ４の関係は、
Ｉ３＝Ｉ４＝Ｉ１−Ｉｏｆｆａ ・・・（９）
但し、Ｉ１＞Ｉｏｆｆａ≧０
Ｉ３＝Ｉ４＝０ ・・・（１０）
但し、Ｉ１≦Ｉｏｆｆａ
と表せられる。
【００３３】
一方、入力端子３０１に入力された入力電流Ｉ１が流出電流の時には、入力電流Ｉ１は切換器３１０によって出力電流Ｉ３１２として加算器３３０に入力され、加算器３３０において電流Ｉ３１２とオフセット電流Ｉｏｆｆｂを比較し、電流Ｉ３１２がオフセット電流Ｉｏｆｆｂより大きい場合には、Ｉ３１２とＩｏｆｆｂの差の電流（Ｉ３１２−Ｉｏｆｆｂ）を出力端子３０２、３０３から出力し、電流Ｉ３１２がオフセット電流Ｉｏｆｆｂ以下の場合には出力端子３０２、３０３の電流をゼロとする。
【００３４】
従って、この場合の入力電流Ｉ１と出力電流Ｉ３および出力電流Ｉ４の関係は、
Ｉ３＝Ｉ４＝Ｉ１−Ｉｏｆｆｂ ・・・（１１）
但し、｜Ｉ１｜＞｜Ｉｏｆｆｂ｜≧０
Ｉ３＝Ｉ４＝０ ・・・（１２）
但し、｜Ｉ１｜≦｜Ｉｏｆｆｂ｜
と表せられる。図２(c) は折れ点設定回路３００の入力電流Ｉ１に対する出力電流Ｉ３、Ｉ４の入出力特性を示したものである。
【００３５】
このように、入力電流の方向（流入電流または流出電流）毎に入力電流とオフセット電流を比較し、入力電流の方が大きい場合にそれらの電流の差を出力し、入力電流がオフセット電流以下の場合に出力をゼロとする加算器を設けた折れ点設定回路３００によって、折れ点ａ、ｂをそれぞれ設定することができ、オフセット電流値Ｉｏｆｆａを可変することで折れ点ａを、またオフセット電流値Ｉｏｆｆｂを可変することで折れ点ｂを任意に設定することができる。
【００３６】
図１において、利得可変増幅回路４００は、折れ点設定回路３００の出力電流Ｉ３を入力電流として、入力電流の電流利得を制御し出力電流Ｉ５を出力するものである。図５において、入力端子４０１に入力された入力電流Ｉ３がゼロまたは流入電流の時には、入力電流Ｉ３は切換器４１０によって出力電流Ｉ４１１として乗算器４２０に入力され、折れ線部分Ａの電流利得を制御するための電流源４４０の電流Ｉｂａと乗算し、その結果を出力端子４０２から出力する。
【００３７】
入力電流Ｉ３と出力電流Ｉ５の関係は、
Ｉ５＝Ｂａ・Ｉｂａ・Ｉ３ ・・・（１３）
但し、Ｂａは比例定数、Ｂａ≧０
と表せられ、Ｂａ・Ｉｂａ＝Ｎａとすると、（１３）式は、
Ｉ５＝Ｎａ・Ｉ３ ・・・（１４）
但し、Ｎａは比例定数、Ｎａ≧０
と表せられる。
【００３８】
一方、入力端子４０１に入力された入力電流Ｉ３が流出電流の時には、入力電流Ｉ３は切換器４１０によって出力電流Ｉ４１２として乗算器４３０に入力され、折れ線部分Ｂの電流利得を制御するための電流源４５０の電流Ｉｂｂと乗算し、その結果を出力端子４０２から出力する。
【００３９】
入力電流Ｉ３と出力電流Ｉ５の関係は、
Ｉ５＝Ｂｂ・Ｉｂｂ・Ｉ３ ・・・（１５）
但し、Ｂｂは比例定数、Ｂｂ≧０
と表せられ、Ｂｂ・Ｉｂｂ＝Ｎｂとすると、（１５）式は、
Ｉ５＝Ｎｂ・Ｉ３ ・・・（１６）
但し、Ｎｂは比例定数、Ｎｂ≧０
と表せられる。また、図２(d) は利得可変増幅回路４００の入力電流Ｉ３に対する出力電流Ｉ５の入出力特性を示したものである。
【００４０】
このように、入力電流の方向（流入電流または流出電流）毎に折れ線部分の電流利得を制御するための電流源と、入力電流と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算する乗算器を設けた利得可変増幅回路４００によって、折れ線部分Ａ、Ｂの電流利得をそれぞれ設定することができ、電流値Ｉｂａを可変することで折れ線部分Ａの電流利得を、また電流値Ｉｂｂを可変することで折れ線部分Ｂの電流利得を任意に設定することができる。
【００４１】
図１において、利得可変増幅回路５００は、折れ点設定回路３００の出力電流Ｉ４を入力電流として、入力電流の電流利得を制御し出力電流Ｉ６を出力するものである。利得可変増幅回路５００は、利得可変増幅回路４００と同様の構成になっているので、入力に電流Ｉ４が入力されたとすると、Ｉ４がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ６は、
Ｉ６＝−Ｃａ・Ｉｃａ・Ｉ４ ・・・（１７）
但し、Ｃａは比例定数、Ｃａ≧０
と表せられ、Ｃａ・Ｉｃａ＝Ａａとすると、( １７) 式は、
Ｉ６＝−Ａａ・Ｉ４ ・・・（１８）
但し、Ａａは比例定数、Ａａ≧０
と表せられる。
【００４２】
一方、Ｉ４が流出電流の時の出力電流Ｉ６は、
Ｉ６＝−Ｃｂ・Ｉｃｂ・Ｉ４ ・・・（１９）
但し、Ｃｂは比例定数、Ｃｂ≧０
と表せられ、Ｃｂ・Ｉｃｂ＝Ａｂとすると、（１９）式は、
Ｉ６＝−Ａｂ・Ｉ４ ・・・（２０）
但し、Ａｂは比例定数、Ａｂ≧０
と表せられる。（１７）式から（２０）式に負号が付いているのは、入力電流Ｉ４に対して出力電流Ｉ６が反転していることを表し、この点だけが利得可変増幅回路４００と異なるところである。図２(e) は利得可変増幅回路５００の入力電流Ｉ４に対する出力電流Ｉ６の入出力特性を示したものである。
【００４３】
このように、利得可変増幅回路５００も利得可変増幅回路４００と同様に構成することで、折れ線部分Ａ、Ｂの電流利得をそれぞれ設定することができ、電流値Ｉｃａを可変することで折れ線部分Ａの電流利得を、また電流値Ｉｃｂを可変することで折れ線部分Ｂの電流利得を任意に設定することができる。
【００４４】
図１において、電流電圧変換回路６００は、入力電流Ｉ７に比例した電圧に変換するもので、入力電流Ｉ７が電流電圧変換回路６００への流入電流の時には、出力電流Voutは負の電圧として出力端子２から出力され、入力電流Ｉ７が電流電圧変換回路６００からの流出電流の時には、出力電流Voutは正の電圧として出力端子２から出力される。入力電流Ｉ７は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と、利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５と、利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６とを加算したもので、
Ｉ７＝Ｉ２＋Ｉ５＋Ｉ６ ・・・（２１）
と表せられる。従って、電流電圧変換回路６００ の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝−Ｍ・Ｉ７ ・・・（２２）
但し、Ｍは比例定数、Ｍ＞０
と表せられる。図２(f) は電流電圧変換回路６００の入力電流Ｉ７に対する出力電圧Voutの入出力特性を示したものである。
【００４５】
以上の各回路の入出力特性を組み合わせた利得可変増幅装置全体の入出力特性において、入力信号電圧Vin が折れ点ａから折れ点ｂの間の領域のセンター部分Ｃにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ７は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２のみとなり、その時の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝Ｍ・Ｋ２・Ｖｉｎ ・・・（２３）
但し、Ｍ、Ｋ２は比例定数
と表せられ、センター部分Ｃの電圧利得Ｇｃは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路２００の比例定数Ｋ２によって決定される。また、入力信号電圧Vin が折れ点ａより大きい電圧になる折れ線部分Ａにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ７は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５と利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６との和となり、その時の出力電流Voutは、

但し、Ｍ、Ｋ１、Ｋ２、Ｎａ、Ａａは比例定数
と表せられる。一方、入力信号電圧Vin が折れ点ｂより小さい電圧になる折れ線部分Ｂにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ７は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５と利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６との和となり、その時の出力電流Voutは、

但し、Ｍ、Ｋ１、Ｋ２、Ｎｂ、Ａｂは比例定数
と表せられる。折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路１００の比例定数Ｋ１と電流電圧変換回路２００の比例定数Ｋ２と利得可変増幅回路４００の比例定数Ｎａ、Ｎｂと利得可変増幅回路５００の比例定数Ａａ、Ａｂによって決定する。また、折れ点ａおよび折れ点ｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍとオフセット電流Ｉｏｆｆａ, Ｉｏｆｆｂと利得可変増幅回路４００の比例定数Ｎａ、Ｎｂと利得可変増幅回路５００の比例定数Ａａ、Ａｂによって決定する。図３はこの時の入力信号電圧Vin に対する出力電圧Voutの入出力特性を示したものである。
【００４６】
以上のように、本実施の形態１における電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、折れ点設定回路３００、利得可変増幅回路４００、利得可変増幅回路５００、電流電圧変換回路６００で構成した利得可変増幅装置では、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、それぞれ独立して任意に設定でき、またセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃも任意に設定でき、さらに折れ点ａと折れ点ｂは、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂとは独立してそれぞれ任意に設定できるという効果を有する。
【００４７】
なお、折れ点設定回路３００において、入力電流Ｉ１が流入電流またはゼロの時には切換器３１０において出力電流Ｉ３１１として出力され、流出電流の時には、切換器３１０において出力電流Ｉ３１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ１が流入電流の時には出力電流Ｉ３１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ３１２として出力されるようにしてもよい。
【００４８】
また、利得可変増幅回路４００において、入力電流Ｉ３が流入電流またはゼロの時には、切換器４１０において出力電流Ｉ４１１として出力され、流出電流の時には、切換器４１０において出力電流Ｉ４１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ３が流入電流の時には、出力電流Ｉ４１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ４１２として出力されるようにしてもよい。
【００４９】
また、利得可変増幅回路５００において、入力電流Ｉ４が流入電流またはゼロの時には、切換器５１０において出力電流Ｉ５１１として出力され、流出電流の時には、切換器５１０において出力電流Ｉ５１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ４が流入電流の時には、出力電流Ｉ５１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ５１２として出力されるようにしてもよい。
【００５０】
また、電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、電流電圧変換回路６００の入出力の関係は反転しているが、各回路での電流の流出入の関係を変えることにより、同様の機能を持たせて入出力特性を変えることができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における利得可変増幅装置の構成を示すブロック図であり、図１との相違点は、利得可変増幅回路５００を省いた構成になっていることである。
【００５２】
本実施の形態における利得可変増幅装置の各回路は、図１と同様の動作をするので、以下には簡単に説明することにする。図７において、電圧電流変換回路１００は、入力された入力信号電圧Vin に比例した出力電流Ｉ１に変換する。出力電圧Ｉ１は（７）式に示す通りである。
【００５３】
電圧電流変換回路２００は、電圧電流変換回路１００と同様に、入力端子１により入力された入力信号電圧Vin に比例した出力電流Ｉ２に変換する。出力電圧Ｉ２は（８）式に示す通りである。
【００５４】
折れ点設定回路３００は、入力電流Ｉ１とオフセット電流を比較し、入力電流Ｉ１の方が大きい場合には、それらの電流の差を出力電流Ｉ３として出力し、入力電流Ｉ１のがオフセット電流以下の場合には、出力電流Ｉ３はゼロとするものである。入力電流Ｉ１がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ３は、（９）式および（１０) 式に示し、入力電流Ｉ１が流出電流の時の出力電流Ｉ３は、（１１) 式および（１２）式に示す通りである。
【００５５】
利得可変増幅回路４００は、入力電流Ｉ３と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算し、その結果を出力電流Ｉ５として出力するものである。入力電流Ｉ３がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ５は、（１３) 式および（１４) 式に示し、入力電流Ｉ３が流出電流の時の出力電流Ｉ５は、（１５) 式および（１６) 式に示す通りである。
【００５６】
電流電圧変換回路６００は、入力電流Ｉ８に比例した出力電圧Voutに変換するものである。入力電流Ｉ８は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と、利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５とを加算したもので、
Ｉ８＝Ｉ２＋Ｉ５ ・・・（２６）
と表せられ、電流電圧変換回路６００の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝−Ｍ・Ｉ８ ・・・（２７）
但し、Ｍは比例定数、Ｍ＞０
と表せられる。図１２は電流電圧変換回路６００の入力電流Ｉ８に対する出力電圧Voutの入出力特性を示したものである。
【００５７】
以上の各回路の入出力特性を組み合わせた利得可変増幅装置全体の入出力特性において、入力信号電圧Vin が折れ点ａから折れ点ｂの間の領域のセンター部分Ｃにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ８は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２のみとなり、その時の出力電圧Voutは、図１と同様に（２３）式に示す通りである。センター部分Ｃの電圧利得Ｇｃは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路２００の比例定数Ｋ２によって決定される。また、入力信号電圧Vin が折れ点ａより大きい電圧になる折れ線部分Ａにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ８は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５との和となり、その時の出力電流Voutは、

但し、Ｍ、Ｋ１、Ｋ２、Ｎａは比例定数
と表せられる。一方、入力信号電圧Vin が折れ点ｂより小さい電圧になる折れ線部分Ｂにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ８は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５との和となり、その時の出力電流Voutは、

但し、Ｍ、Ｋ１、Ｋ２、Ｎｂは比例定数
と表せられ、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Gbは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路１００の比例定数Ｋ１と電流電圧変換回路２００の比例定数Ｋ２と利得可変増幅回路４００の比例定数Ｎａ、Ｎｂによって決定する。また折れ点ａおよび折れ点ｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍとオフセット電流Ｉｏｆｆａ、Ｉｏｆｆｂと利得可変増幅回路４００の比例定数Ｎａ、Ｎｂによって決定する。
【００５８】
以上のように、本実施の形態２における電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、折れ点設定回路３００、利得可変増幅回路４００、電流電圧変換回路６００で構成した利得可変増幅装置では、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、それぞれ独立してセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃ以上で任意に設定でき、またセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃも任意に設定ができ、さらに折れ点ａと折れ点ｂは、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂとは独立してそれぞれ任意に設定できるという効果を有する。
【００５９】
なお、折れ点設定回路３００において、入力電流Ｉ１が流入電流またはゼロの時には、切換器３１０において出力電流Ｉ３１１として出力され、流出電流の時には、切換器３１０において出力電流Ｉ３１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ１が流入電流の時には、出力電流Ｉ３１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ３１２として出力されるようにしてもよい。
【００６０】
また、利得可変増幅回路４００において、入力電流Ｉ３が流入電流またはゼロの時には切換器４１０において出力電流Ｉ４１１として出力され、流出電流の時には切換器４１０において出力電流Ｉ４１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ３が流入電流の時には出力電流Ｉ４１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には出力電流Ｉ４１２として出力されるようにしてもよい。
【００６１】
また、電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、電流電圧変換回路６００の入出力の関係は反転しているが、各回路での電流の流出入の関係を変えることにより、同様の機能を持たせて入出力特性を変えることができる。
【００６２】
（実施の形態３）
図８は本発明の実施の形態３における利得可変増幅装置の構成を示すブロック図であり、図１との相違点は、電流電圧変換回路２００を省いた構成になっている。
【００６３】
本実施の形態における利得可変増幅装置の各回路は、図１と同様の動作をするので、以下には簡単に説明することにする。図８において、電圧電流変換回路１００は、入力された入力信号電圧Vin に比例した出力電流Ｉ１に変換する。出力電圧Ｉ１は（７）式に示す通りである。
【００６４】
折れ点設定回路３００は、入力電流Ｉ１とオフセット電流を比較し、入力電流Ｉ１の方が大きい場合には、それらの電流の差を出力電流Ｉ３、Ｉ４として出力し、入力電流Ｉ１のがオフセット電流以下の場合には、出力電流Ｉ３、Ｉ４はゼロとするものである。入力電流Ｉ１がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ３、Ｉ４は、（９) 式および（１０) 式に示し、入力電流Ｉ１が流出電流の時の出力電流Ｉ３、Ｉ４は、（１１）式および（１２）式に示す通りである。
【００６５】
利得可変増幅回路４００は、入力電流Ｉ３と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算し、その結果を出力電流Ｉ５として出力するものである。入力電流Ｉ３がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ５は、（１３) 式および（１４）式に示し、入力電流Ｉ３が流出電流の時の出力電流Ｉ５は、（１５）式および（１６）式に示す通りである。
【００６６】
利得可変増幅回路５００は、入力電流Ｉ４と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算し、その結果を出力電流Ｉ６として出力するものである。入力電流Ｉ４がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ６は、（１７）式および（１８）式に示し、入力電流Ｉ４が流出電流の時の出力電流Ｉ６は、（１９) 式および（２０）式に示す通りである。
【００６７】
電流電圧変換回路６００は、入力電流Ｉ９に比例した出力電圧Voutに変換するものである。入力電流Ｉ９は、利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５と、利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６とを加算したもので、
Ｉ９＝Ｉ５＋Ｉ６ ・・・（３０）
と表せられ、電流電圧変換回路６００の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝−Ｍ・Ｉ９ ・・・（３１）
但し、Ｍは比例定数、Ｍ＞０
と表せられる。図１３は電流電圧変換回路６００の入力電流Ｉ９に対する出力電圧Voutの入出力特性を示したものである。
【００６８】
以上の各回路の入出力特性を組み合わせた利得可変増幅装置全体の入出力特性において、入力信号電圧Vin が折れ点ａから折れ点ｂの間の領域のセンター部分Ｃにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ９はゼロとなり、その時の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝０ ・・・（３２）
と表せられ、センター部分Ｃの電圧利得Ｇｃ＝０である。また、入力信号電圧Vin が折れ点ａより大きい電圧になる折れ線部分Ａにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ９は、利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５と利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６との和となり、その時の出力電流Voutは、

但し、Ｍ、Ｋ１、Ｎａ、Ａａは比例定数
と表せられる。一方、入力信号電圧Vin が折れ点ｂより小さい電圧になる折れ線部分Ｂにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ９は、利得可変増幅回路４００の出力電流Ｉ５と利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６との和となり、その時の出力電流Voutは、

但し、Ｍ、Ｋ１、Ｎｂ、Ａｂは比例定数
と表せられ、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路１００の比例定数Ｋ１と利得可変増幅回路４００の比例定数Ｎａ、Ｎｂと利得可変増幅回路５００の比例定数Ａａ、Ａｂによって決定する。また折れ点ａおよび折れ点ｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍとオフセット電流Ｉｏｆｆａ、Ｉｏｆｆｂと利得可変増幅回路４００の比例定数Ｎａ、Ｎｂと利得可変増幅回路５００の比例定数Ａａ、Ａｂによって決定する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態３における電圧電流変換回路１００、折れ点設定回路３００、利得可変増幅回路４００、利得可変増幅回路５００、電流電圧変換回路６００で構成した利得可変増幅装置では、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、それぞれ独立して任意に設定でき、またセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃは、Ｇｃ＝０で固定されている。さらに折れ点ａと折れ点ｂは、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂとは独立して、それぞれ任意に設定できるという効果を有する。
【００７０】
なお、折れ点設定回路３００において、入力電流Ｉ１が流入電流またはゼロの時には、切換器３１０において出力電流Ｉ３１１として出力され、流出電流の時には、切換器３１０において出力電流Ｉ３１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ１が流入電流の時には、出力電流Ｉ３１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ３１２として出力されるようにしてもよい。
【００７１】
また、利得可変増幅回路４００において、入力電流Ｉ３が流入電流またはゼロの時には、切換器４１０において出力電流Ｉ４１１として出力され、流出電流の時には、切換器４１０において出力電流Ｉ４１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ３が流入電流の時には、出力電流Ｉ４１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ４１２として出力されるようにしてもよい。
【００７２】
また、利得可変増幅回路５００において、入力電流Ｉ４が流入電流またはゼロの時には、切換器５１０において出力電流Ｉ５１１として出力され、流出電流の時には、切換器５１０において出力電流Ｉ５１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ４が流入電流の時には、出力電流Ｉ５１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ５１２として出力されるようにしてもよい。
【００７３】
また、電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、電流電圧変換回路６００の入出力の関係は反転しているが、各回路での電流の流出入の関係を変えることにより、同様の機能を持たせて入出力特性を変えることができる。
【００７４】
（実施の形態４）
図９は本発明の実施の形態４における利得可変増幅装置の構成を示すブロック図であり、図１との相違点は、利得可変増幅回路４００を省いた構成になっていることである。
【００７５】
本実施の形態における利得可変増幅装置の各回路は、図１と同様の動作をするので、以下には簡単に説明することにする。図９において、電圧電流変換回路１００は、入力された入力信号電圧Vin に比例した出力電流Ｉ１に変換する。出力電圧Ｉ１は（７）式に示す通りである。
【００７６】
電圧電流変換回路２００は、電圧電流変換回路１００と同様に、入力端子１により入力された入力信号電圧Vin に比例した出力電流Ｉ２に変換する。出力電圧Ｉ２は（８）式に示す通りである。
【００７７】
折れ点設定回路３００は、入力電流Ｉ１とオフセット電流を比較し、入力電流Ｉ１の方が大きい場合には、それらの電流の差を出力電流Ｉ３、Ｉ４として出力し、入力電流Ｉ１のがオフセット電流以下の場合には、出力電流Ｉ３、Ｉ４はゼロとするものである。入力電流Ｉ１がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ３、Ｉ４は（９）式および（１０）式に示し、入力電流Ｉ１が流出電流の時の出力電流Ｉ３、Ｉ４は（１１）式および（１２）式に示す通りである。
【００７８】
利得可変増幅回路５００は、入力電流Ｉ４と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算し、その結果を出力電流Ｉ６として出力するものである。入力電流Ｉ４がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ６は、（１７）式および（１８）式に示し、入力電流Ｉ３が流出電流の時の出力電流Ｉ６は、（１９）式および（２０）式に示す通りである。
【００７９】
電流電圧変換回路６００は、入力電流Ｉ１０に比例した出力電圧Voutに変換するものである。入力電流Ｉ１０は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と、折れ点設定回路３００の出力電流Ｉ３と、利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６とを加算したもので、
Ｉ１０＝Ｉ２＋Ｉ３＋Ｉ６ ・・・（３５）
と表せられ、電流電圧変換回路６００の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝−Ｍ・Ｉ１０ ・・・（３６）
但し、Ｍは比例定数、Ｍ＞０
と表せられる。図１４は電流電圧変換回路６００の入力電流Ｉ１０に対する出力電圧Voutの入出力特性を示したものである。
【００８０】
以上の各回路の入出力特性を組み合わせた利得可変増幅装置全体の入出力特性において、入力信号電圧Vin が折れ点ａから折れ点ｂの間の領域のセンター部分Ｃにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ１０は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２のみとなり、その時の出力電圧Voutは、図１や図７と同様に（２３）式に示す通りである。センター部分Ｃの電圧利得Ｇｃは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路２００の比例定数Ｋ２によって決定される。また、入力信号電圧Vin が折れ点ａより大きい電圧になる折れ線部分Ａにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ１０は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と、折れ点設定回路３００の出力電流Ｉ３と、利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６との和となり、その時の出力電流Voutは、

但し、Ｍ、Ｋ１、Ｋ２、Ａａは比例定数
と表せられる。一方、入力信号電圧Vin が折れ点ｂより小さい電圧になる折れ線部分Ｂにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ１０は、電圧電流変換回路２００の出力電流Ｉ２と、折れ点設定回路３００の出力電流Ｉ３と、利得可変増幅回路５００の出力電流Ｉ６との和となり、その時の出力電流Voutは、

但し、Ｍ、Ｋ１、Ｋ２、Ａｂは比例定数
と表せられ、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路１００の比例定数Ｋ１と電流電圧変換回路２００の比例定数Ｋ２と利得可変増幅回路５００の比例定数Ａａ、Ａｂによって決定する。また折れ点ａおよび折れ点ｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍとオフセット電流Ｉｏｆｆａ、Ｉｏｆｆｂと利得可変増幅回路５００の比例定数Ａａ、Ａｂによって決定する。
【００８１】
以上のように、本実施の形態４における電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、折れ点設定回路３００、利得可変増幅回路５００、電流電圧変換回路６００で構成した利得可変増幅装置では、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、それぞれ独立して任意に設定でき、またセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃも任意に設定でき、さらに折れ点ａと折れ点ｂは、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂとは独立して、それぞれ任意に設定できるという効果を有する。
【００８２】
なお、折れ点設定回路３００において、入力電流Ｉ１が流入電流またはゼロの時には、切換器３１０において出力電流Ｉ３１１として出力され、流出電流の時には切換器３１０において出力電流Ｉ３１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ１が流入電流の時には、出力電流Ｉ３１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には出力電流Ｉ３１２として出力されるようにしてもよい。
【００８３】
また、利得可変増幅回路５００において、入力電流Ｉ４が流入電流またはゼロの時には、切換器５１０において出力電流Ｉ５１１として出力され、流出電流の時には、切換器５１０において出力電流Ｉ５１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ４が流入電流の時には出力電流Ｉ５１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ５１２として出力されるようにしてもよい。
【００８４】
また、電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、電流電圧変換回路６００の入出力の関係は反転しているが、各回路での電流の流出入の関係を変えることにより、同様の機能を持たせて入出力特性を変えることができる。
【００８５】
（実施の形態５）
図１０は本発明の実施の形態５における利得可変増幅装置の構成を示すブロック図であり、図１との相違点は電流電圧変換回路２００と利得可変増幅回路５００を省いた構成になっている。
【００８６】
本実施の形態における利得可変増幅装置の各回路は図１と同様の動作をするので、以下には簡単に説明することにする。図１０において、電圧電流変換回路１００は、入力された入力信号電圧Vin に比例した出力電流Ｉ１に変換する。出力電圧Ｉ１は（７）式に示す通りである。
【００８７】
折れ点設定回路３００は、入力電流Ｉ１とオフセット電流を比較し、入力電流Ｉ１の方が大きい場合には、それらの電流の差を出力電流Ｉ３として出力し、入力電流Ｉ１のがオフセット電流以下の場合には、出力電流Ｉ３はゼロとするものである。入力電流Ｉ１がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ３は（９）式および（１０）式に示し、入力電流Ｉ１が流出電流の時の出力電流Ｉ３は（１１）式および（１２）式に示す通りである。
【００８８】
利得可変増幅回路４００は、入力電流Ｉ３と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算し、その結果を出力電流Ｉ５として出力するものである。入力電流Ｉ３がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ５は、（１３）式および（１４）式に示し、入力電流Ｉ３が流出電流の時の出力電流Ｉ５は、（１５）式および（１６）式に示す通りである。電流電圧変換回路６００は、入力電流Ｉ５に比例した出力電圧Voutに変換する。電流電圧変換回路６００ の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝−Ｍ・Ｉ４ ・・・（３９）
但し、Ｍは比例定数、Ｍ＞０
と表せられる。また、図１５は電流電圧変換回路６００の入力電流Ｉ５に対する出力電圧Voutの入出力特性を示したものである。
【００８９】
以上の各回路の入出力特性を組み合わせた利得可変増幅装置全体の入出力特性において、入力信号電圧Vin が折れ点ａから折れ点ｂの間の領域のセンター部分Ｃにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ５はゼロとなり、その時の出力電圧Voutは、図８と同様に、（３２）式に示す通りである。センター部分Ｃの電圧利得Ｇｃ＝０である。また、入力信号電圧Vin が折れ点ａより大きい電圧になる折れ線部分Ａにおける電流電圧変換回路６００の出力電流Voutは、
Ｖｏｕｔ＝Ｍ・（Ｎａ・Ｋ１・Ｖｉｎ＋Ｎａ・Ｉｏｆｆａ）・・・（４０）
但し、Ｍ、Ｋ１、Ｎａは比例定数
と表せられる。一方、入力信号電圧Vin が折れ点ｂより小さい電圧になる折れ線部分Ｂにおける電流電圧変換回路６００の出力電流Voutは、
Ｖｏｕｔ＝Ｍ・（Ｎｂ・Ｋ１・Ｖｉｎ＋Ｎｂ・Ｉｏｆｆｂ）・・・（４１）
但し、Ｍ、Ｋ１、Ｎｂは比例定数
と表せられ、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路１００の比例定数Ｋ１と利得可変増幅回路４００の比例定数Ｎａ、Ｎｂによって決定する。また折れ点ａおよび折れ点ｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍとオフセット電流Ｉｏｆｆａ、Ｉｏｆｆｂと利得可変増幅回路４００の比例定数Ｎａ、Ｎｂによって決定する。
【００９０】
以上のように、本実施の形態５における電圧電流変換回路１００、折れ点設定回路３００、利得可変増幅回路４００、電流電圧変換回路６００で構成した利得可変増幅装置では、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、図７と同様に、それぞれ独立してセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃ以上で任意に設定でき、またセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃは、図８と同様にＧｃ＝０で固定されている。さらに折れ点ａと折れ点ｂは、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂとは独立して、それぞれ任意に設定できるという効果を有する。
【００９１】
なお、折れ点設定回路３００において、入力電流Ｉ１が流入電流またはゼロの時には切換器３１０において出力電流Ｉ３１１として出力され、流出電流の時には切換器３１０において出力電流Ｉ３１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ１が流入電流の時には出力電流Ｉ３１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には出力電流Ｉ３１２として出力されるようにしてもよい。
【００９２】
また、利得可変増幅回路４００において、入力電流Ｉ３が流入電流またはゼロの時には、切換器４１０において出力電流Ｉ４１１として出力され、流出電流の時には、切換器４１０において出力電流Ｉ４１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ３が流入電流の時には、出力電流Ｉ４１１として出力され、入力電流Ｉ３がゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ４１２として出力されるようにしてもよい。
【００９３】
また、電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、電流電圧変換回路６００の入出力の関係は反転しているが、各回路での電流の流出入の関係を変えることにより、同様の機能を持たせて入出力特性を変えることができる。
【００９４】
（実施の形態６）
図１１は本発明の実施の形態６における利得可変増幅装置の構成を示すブロック図であり、図１との相違点は、電流電圧変換回路２００と利得可変増幅回路４００と利得可変増幅回路５００を省いた構成になっていることである。
【００９５】
本実施の形態における利得可変増幅装置の各回路は、図１と同様の動作をするので、以下には簡単に説明することにする。図１１において、電圧電流変換回路１００は、入力された入力信号電圧Vin に比例した出力電流Ｉ１に変換する。出力電圧Ｉ１は（７）式に示す通りである。
【００９６】
折れ点設定回路３００は、入力電流Ｉ１とオフセット電流を比較し、入力電流Ｉ１の方が大きい場合には、それらの電流の差を出力電流Ｉ３として出力し、入力電流Ｉ１のがオフセット電流以下の場合には、出力電流Ｉ３はゼロとするものである。入力電流Ｉ１がゼロまたは流入電流の時の出力電流Ｉ３は、（９）式および（１０）式に示し、入力電流Ｉ１が流出電流の時の出力電流Ｉ３は、（１１）式および（１２) 式に示す通りである。
【００９７】
電流電圧変換回路６００は、入力電流Ｉ３に比例した出力電圧Voutに変換する。電流電圧変換回路６００の出力電圧Voutは、
Ｖｏｕｔ＝−Ｍ・Ｉ３ ・・・（４２）
但し、Ｍは比例定数、Ｍ＞０
と表せられる。図１６は電流電圧変換回路６００の入力電流Ｉ３に対する出力電圧Voutの入出力特性を示したものである。
【００９８】
以上の各回路の入出力特性を組み合わせた利得可変増幅装置全体の入出力特性において、入力信号電圧Vin が折れ点ａから折れ点ｂの間の領域のセンター部分Ｃにおける電流電圧変換回路６００への入力電流Ｉ３はゼロとなり、その時の出力電圧Voutは、図８と図１０と同様に、( ３２) 式に示す通りである。センター部分Ｃの電圧利得Ｇｃ＝０である。また、入力信号電圧Vin が折れ点ａより大きい電圧になる折れ線部分Ａにおける電流電圧変換回路６００の出力電流Voutは、
Ｖｏｕｔ＝Ｍ・（Ｋ１・Ｖｉｎ＋Ｉｏｆｆａ） ・・・（４３）
但し、Ｍ、Ｋ１は比例定数
と表せられる。一方、入力信号電圧Vin が折れ点ｂより小さい電圧になる折れ線部分Ｂにおける電流電圧変換回路６００の出力電流Voutは、
Ｖｏｕｔ＝Ｍ・（Ｋ１・Ｖｉｎ＋Ｉｏｆｆｂ） ・・・（４４）
但し、Ｍ、Ｋ１は比例定数
と表せられ、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは共に、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍと電流電圧変換回路１００の比例定数Ｋ１によって決定する。また折れ点ａおよび折れ点ｂは、電流電圧変換回路６００の比例定数Ｍとオフセット電流Ｉｏｆｆａ、Ｉｏｆｆｂによって決定する。
【００９９】
以上のように、本実施の形態６における電圧電流変換回路１００、折れ点設定回路３００、電流電圧変換回路６００で構成した利得可変増幅装置では、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａと折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂは、同時にセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃ以上で任意に設定でき、またセンター部分Ｃの電圧利得Ｇｃは、Ｇｃ＝０で固定されている。さらに折れ点ａと折れ点ｂは、折れ線部分Ａの電圧利得Ｇａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得Ｇｂとは独立して、それぞれ任意に設定できるという効果を有する。
【０１００】
なお、折れ点設定回路３００において、入力電流Ｉ１が流入電流またはゼロの時には、切換器３１０において出力電流Ｉ３１１として出力され、流出電流の時には切換器３１０において出力電流Ｉ３１２として出力されるとしたが、入力電流Ｉ１が流入電流の時には、出力電流Ｉ３１１として出力され、ゼロまたは流出電流の時には、出力電流Ｉ３１２として出力されるようにしてもよい。
【０１０１】
また、電圧電流変換回路１００、電圧電流変換回路２００、電流電圧変換回路６００の入出力の関係は反転しているが、各回路での電流の流出入の関係を変えることにより、同様の機能を持たせて入出力特性を変えることができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上のように、上記各実施の形態における利得可変増幅装置で得られる効果をまとめると、以下のようになる。
（１）入力電圧より変換された電流の方向毎に折れ線部分の利得を制御する利得可変増幅手段を設けたので、折れ線部分Ａおよび折れ線部分Ｂの電圧利得がそれぞれ任意に設定できる。
（２）折れ点ａおよび折れ点ｂを設定する折れ点設定手段と並列に入力電圧を電流に変換する第２の電圧電流変換手段を設けたので、センター部分Ｃの電圧利得が任意に設定できる。
（３）入力電圧より変換された電流と折れ点を設定するための電流を比較し、入力電圧より変換された電流の方が大きい場合にそれらの電流値の差を出力し、入力電圧より変換された電流の方が小さい場合に出力をゼロとする折れ点設定手段を入力電流の方向毎に設けたので、折れ点ａおよび折れ点ｂをそれぞれ任意に設定できる。
（４）入力電圧を電流に変換し折れ点設定や利得制御を行なっているので、折れ点設定や利得制御において電源電圧の変動の影響を小さくできる。
（５）折れ点設定や利得制御は、設定用電流源の電流値を可変することで行っているため、設定が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における利得可変増幅装置のブロック図
【図２】 (a) 〜(f) 本発明の実施の形態１における利得可変増幅装置の各回路の入出力特性図
【図３】本発明の実施の形態１における利得可変増幅装置の入出力特性図
【図４】本発明の実施の形態１における折れ点設定回路３００の機能回路図
【図５】本発明の実施の形態１における利得可変増幅回路４００の機能回路図
【図６】本発明の実施の形態１における利得可変増幅回路５００の機能回路図
【図７】本発明の実施の形態２における利得可変増幅装置のブロック図
【図８】本発明の実施の形態３における利得可変増幅装置のブロック図
【図９】本発明の実施の形態４における利得可変増幅装置のブロック図
【図１０】本発明の実施の形態５における利得可変増幅装置のブロック図
【図１１】本発明の実施の形態６における利得可変増幅装置のブロック図
【図１２】本発明の実施の形態２における利得可変増幅装置の電流電圧変換回路６００の入出力特性図
【図１３】本発明の実施の形態３における利得可変増幅装置の電流電圧変換回路６００の入出力特性図
【図１４】本発明の実施の形態４における利得可変増幅装置の電流電圧変換回路６００の入出力特性図
【図１５】本発明の実施の形態５における利得可変増幅装置の電流電圧変換回路６００の入出力特性図
【図１６】本発明の実施の形態６における利得可変増幅装置の電流電圧変換回路６００の入出力特性図
【図１７】従来の利得可変増幅装置の回路図
【図１８】従来の利得可変増幅装置の入出力特性図
【符号の説明】
１ 信号入力端子
２ 出力端子
３ 定電圧源
１０ 最小値弁別回路
２０ 最大値弁別回路
３０、４０ 抵抗器
１００、２００ 電圧電流変換回路
３００ 折れ点設定回路
４００ 利得可変増幅回路
５００ 利得可変増幅回路
６００ 電流電圧変換回路
３０１、４０１、５０１ 入力端子
３０２、３０３、４０２、５０２ 出力端子
３１０、４１０、５１０ 切換器
３２０、３３０ 加算器
４２０、４３０、５２０、５３０ 乗算器
３４０、３５０、４４０、４５０、５４０、５５０ 電流源

Claims (4)

1. 入力端子から入力する入力信号電圧と、前記入力信号電圧が正の時、流入電流として出力電流Ｉ１を出力し、前記入力信号電圧が負の時、流出電流として出力電流Ｉ１を出力する第１の電圧電流変換手段と、前記入力信号電圧が正の時、流入電流として出力電流Ｉ２を出力し、前記入力信号電圧が負の時、流出電流として出力電流Ｉ２を出力する第２の電圧電流変換手段と、前記第１の電流変換手段から出力された出力電流Ｉ１を入力し折れ点を設定し出力電流Ｉ３及びＩ４を出力する折れ点設定手段と、前記折れ点設定手段から出力された前記出力電流Ｉ３を入力電流とし電流利得を制御し出力電流Ｉ５を出力する第１の利得可変増幅手段と、前記折れ点設定手段から出力された前記出力電流Ｉ４を入力電流とし電流利得を制御し出力電流Ｉ６を出力する第２の利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ２、出力電流Ｉ５、出力電流Ｉ６を加算して入力電流Ｉ７とし、前記入力電流Ｉ７が流入電流時には負の電圧として変換し、前記入力電流Ｉ７が流出電流時には正の電圧として変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換された出力電圧を出力する出力端子とを備えた利得可変増幅装置。
2. 入力端子から入力する入力信号電圧と、前記入力信号電圧が正の時、流入電流として出力電流Ｉ１を出力し、前記入力信号電圧が負の時、流出電流として出力電流Ｉ１を出力する第１の電圧電流変換手段と、前記入力信号電圧が正の時、流入電流として出力電流Ｉ２を出力し、前記入力信号電圧が負の時、流出電流として出力電流Ｉ２を出力する第２の電圧電流変換手段と、前記出力電流Ｉ１とオフセット電流を比較し、前記出力電流Ｉ１が前記オフセット電流よりも大きいとき出力電流Ｉ１及びオフセット電流の差を出力電流Ｉ３として出力し、前記出力電流Ｉ１がオフセット電流以下のとき出力電流Ｉ３をゼロとする折れ点設定手段と、前記出力電流Ｉ３と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算して出力電流Ｉ５を出力する利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ２、出力電流Ｉ５を加算して入力電流Ｉ８とし、前記入力電流Ｉ８に比例した電圧に変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換された出力電圧を出力する出力端子とを備えた利得可変増幅装置。
3. 入力端子から入力された入力信号電圧と、前記入力信号電圧に比例した出力電流Ｉ１を得る電圧電流変換手段と、前記出力Ｉ１とオフセット電流を比較し、前記出力電流Ｉ１が前記オフセット電流よりも大きいとき出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ４として出力し、前記出力電流Ｉ１がオフセット電流以下のとき出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ４をゼロとする折れ点を設定する折れ点設定手段と、前記出力電流Ｉ３と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算して出力電流Ｉ５を出力する第１の利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ４と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算して出力電流Ｉ６を出力する第２の利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ５、出力電流Ｉ６を加算して入力電流Ｉ９とし、前記入力電流Ｉ９に比例した電圧に変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換された出力電圧を出力する出力端子とを備えた利得可変増幅装置。
4. 入力端子から入力する入力信号電圧と、前記入力信号電圧に比例した出力電流Ｉ１を得る第１の電圧電流変換手段と、前記入力信号電圧に比例した出力電流Ｉ２を得る第１第２の電圧電流変換手段と、前記出力Ｉ１とオフセット電流を比較し、前記出力電流Ｉ１が前記オフセット電流よりも大きいとき出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ４として出力し、前記出力電流Ｉ１がオフセット電流以下のとき出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ４をゼロとする折れ点を設定する折れ点設定手段と、前記出力電流Ｉ４と折れ線部分の電流利得を制御するための電流を乗算して出力電流Ｉ６を出力する利得可変増幅手段と、前記出力電流Ｉ２、出力電流Ｉ３、出力電流Ｉ６を加算して入力電流Ｉ１０とし、前記入力電流Ｉ１０に比例した電圧に変換する電流電圧変換手段と、前記電流電圧変換手段で変換された出力電圧を出力する出力端子とを備えた利得可変増幅装置。

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