JP3833923B2 - Variable gain amplifier circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、利得可変増幅回路に係り、特に、大信号入力時における歪み特性、入力インピーダンス特性等の改善を図ったものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の増幅回路としては、例えば、図7に示されたような構成を有してなる利得可変増幅回路が公知・周知となっている。
すなわち、以下、同図を参照しつつこの従来回路について概略的に説明すれば、まず、この利得可変増幅回路は、npn形の第1及び第2のトランジスタ51,52を有してなり、第1及び第2のトランジスタ51,52は、相互にエミッタが接続されると共に、電流源54と入力端子58が接続されたものとなっている。
また、第1のトランジスタ51のコレクタは、第1の負荷素子53を介して直流電源55に接続されると共に、出力端子59に接続されている。一方、第2のトランジスタ52のコレクタは、直流電源55に直接接続されたものとなっている。
さらに、第1及び第2のトランジスタ51,52のベースは、交流的に接地されると共に、各々電圧制御回路56に接続され、この電圧制御回路56に接続された利得制御電圧源57の出力電圧の調整によって、第1及び第2のトランジスタ51,52の各々のベース電圧が各々制御されるようになっている。
【0003】
かかる構成において、入力端子58における入力信号が小さい場合には、利得制御電圧源57から電圧制御回路56へ印加される利得制御電圧により、第1のトランジスタ51のコレクタ電流Ic1が流れるようになっている。
一方、入力信号が大きくなると、電圧制御回路56へ印加される利得制御電圧の調整により、第1のトランジスタ51のコレクタ電流が少なくなる一方、第2のトランジスタ52に適宜なコレクタ電流Ic2が流れることとなり、入力信号に対する利得が低下するようになっている。
このように、入力信号のレベル変化に応じて、第1のトランジスタ51のコレクタ電流を制御することにより、増幅利得の制御ができるような構成となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来回路構成においては、電流源54が定電流であるため入力インピーダンスの変動がないものの、入力端子58と出力端子59間のアイソレーションは、トランジスタが有するアイソレーション特性以上のものが得られず、減衰量が少ないという問題があった。
また、従来回路は、ベース接地増幅回路であるために、信号入力は電流で行われる一方、信号出力は電圧で行われることとなり、大信号入力時における回路電流が入力信号の交流電流成分より少なくなるために、歪み特性が悪化してしまうという問題があった。
そこで、歪み特性を改善しつつ減衰量を大きくとることができるような改善策としては、例えば、電流源54の電流を大きくすることが考えられる。ところが、上述の利得可変増幅回路の入力インピーダンスZiは、公知・周知のようにZi=α0/gm={β0/(1+β0)}/(Ic/VT)と与えられ、この式から理解されるように、コレクタ電流Icの増加は、入力インピーダンスZiの低下を招いてしまうという問題がある。
【0005】
本発明は、かかる実状に鑑みてなされたもので、大信号入力時に回路電流を増加させることができ、しかも、歪み特性が改善された利得可変増幅回路を提供するものである。
本発明の他の目的は、大信号入力時に大きな減衰量を得ることができ、しかも、回路電流の増加による入力インピーダンスの低下を抑圧することができる利得可変増幅回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係る利得可変増幅回路は、
第1及び第2のトランジスタのコレクタが相互に接続されて第1の負荷素子を介して直流電源に接続される一方、各々のエミッタが第2の負荷素子を介して相互に接続されると共に、前記第2のトランジスタのエミッタが電流源に接続され、
前記第1のエミッタに入力信号が印加可能とされる一方、前記第1及び第2のトランジスタのコレクタの相互の接続点から出力信号が出力可能とされ、
第3のトランジスタのコレクタが前記直流電源に直接接続される一方、エミッタが前記第2のトランジスタのエミッタと共に前記電流源に接続され、
前記第1乃至第3のトランジスタのベースは、各々交流的に接地状態とされると共に、前記第1乃至第3のトランジスタの各々のベース及び前記電流源には、外部からの利得制御電圧に応じた電圧を出力する電圧制御回路の出力段が、それぞれ接続されて前記電圧制御回路により前記第1乃至第3のトランジスタのベース電圧及び前記電流源の電流が制御可能とされてなるものである。
【0007】
かかる構成においては、入力信号が小さい場合には、電圧制御回路により第1のトランジスタのコレクタ電流が適宜に流れるよう制御されると共に、電流源の電流が入力インピーダンスと整合する大きさとなるように制御される一方、入力信号が大きくなると、電圧制御回路により第1のトランジスタのコレクタ電流が減少し、第2のトランジスタのコレクタ電流が増えるよう制御されると共に、電流源の電流が増加されて、歪み特性の悪化が抑圧される。また、入力信号の一部が第2の負荷素子を介して第2及び第3のトランジスタに供給されるため、電流源の電流増加に起因する入力インピーダンスの低下が抑圧されるようになっている。
さらに、入力信号がより大きくなると、電圧制御回路により第1のトランジスタのコレクタ電流が遮断される一方、第2及び第3のトランジスタのコレクタ電流が流れるように制御されると共に、電流源の電流が増加するように制御され、歪み特性の悪化の防止と共に、入力信号の一部が第2の負荷素子を介して第2及び第3のトランジスタに供給されることにより、電流源の電流増加に起因する入力インピーダンスの低下が抑圧されようになっている。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図6を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、第1の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
まず、この第1の構成例における利得可変増幅回路100は、npn形の第1乃至第3のトランジスタ1〜3を有してなり、これら3つのトランジスタ1〜3によって後述するように第1乃至第3のベース接地増幅回路91〜93が構成されると共に、第1乃至第3のトランジスタ1〜3のベース電圧及び後述する電流源31の電流を制御する電圧制御回路32が設けられたものとなっている。
すなわち、まず、第1のトランジスタ1のエミッタは、入力端子41に接続されると共に、第2の負荷素子12を介して電流源31に接続される一方、コレクタは、出力端子42に接続されると共に、第1の負荷素子11を介して直流電源34に接続されている。そして、第1のトランジスタ1のベースは、第1のコンデンサ21を介してアースに接続されて、交流的に接地された状態とされると共に、電圧制御回路32の出力段が接続されたものとなっており、第1のベース接地増幅回路91が構成されている。
【0009】
また、第2及び第3のトランジスタ2,3は、エミッタが相互に接続されると共に、その接続点は、第2の負荷素子12と電流源31との接続点に接続されたものとなっている。
ここで、電流源31は、電圧制御回路32の出力電圧によりその電流Irefが後述するように制御されるものとなっている。
そして、第2のトランジスタ2のコレクタは、出力端子42に接続されると共に、第1の負荷素子11を介して直流電源34に接続されたものとなっている。さらに、第2のトランジスタ2のベースは、第2のコンデンサ22を介してアースに接続されて、交流的に接地された状態とされると共に、電圧制御回路32の出力段が接続されたものとなっており、第2のベース接地増幅回路92が構成されている。
【0010】
第3のトランジスタ3のコレクタは、直流電源34に直接接続される一方、ベースは、第3のコンデンサ23を介してアースに接続されて、交流的に接地された状態とされると共に、電圧制御回路32の出力段が接続されたものとなっており、第3のベース接地増幅回路93が構成されている。
電圧制御回路32は、第1乃至第3のトランジスタ1〜3のベースに印加されるベース電圧を出力するもので、その出力電圧の大きさが、入力段に接続され電圧調整可能に構成された可変利得制御電圧源33から印加される利得制御電圧の大きさに応じて変化するようになっているものである。
したがって、電圧制御回路32による第1乃至第3のトランジスタ1〜3のベース電圧の変化に伴い第1乃至第3のトランジスタ1〜3のコレクタ電流が制御されるようになっている。
【0011】
次に、かかる構成における動作について説明する。
まず、入力端子41における入力信号が小さい場合、電圧制御回路32に印加される利得制御電圧は高く設定されるものとする。これによって、第1のトランジスタ1において、コレクタ電流Ic1が流れるように電圧制御回路32の出力電圧によって第1のトランジスタ1が制御されると共に、電流源31の電流Irefが、この利得可変増幅回路100の入力インピーダンスZiに整合した大きさとなるように電圧制御回路32によって制御されるようになっている。
そして、この場合、第3のトランジスタ3は、電圧制御回路32により、コレクタ電流Ic3が流れないように制御されるようになっている。
【0012】
一方、入力端子41における入力信号が大きくなった場合には、電圧制御回路32に印加される利得制御電圧が、入力信号が小さい場合よりも低い適切な電圧に設定されることによって、第1のトランジスタ1に代わって第2のトランジスタ2のコレクタ電流Ic2が増加するように電圧制御回路32によって制御されると共に、第1のトランジスタ1のコレクタ電流Ic1が減少するように制御されることとなる。そして、この場合、入力信号の交流電流分は、入力信号が小さい場合に比して増大するため、歪み特性は悪化する傾向となるが、利得制御電圧が調整されて印加された電圧制御回路32によって電流源31の電流Irefがやや増加され、それによって歪み特性の悪化が抑圧されることとなる。
またこの際、入力インピーダンスZiは、電流源31の電流Irefの若干の増加によってやや低下しようとするが、本発明の実施の形態においては、入力信号の一部が第2の負荷素子12を介して第2のトランジスタ2へ供給されるようになっているために、第2の負荷素子12のインピーダンス成分が入力インピーダンスZiに挿入されることになり、その分、入力インピーダンスZiを上昇させることとなるために、結果的に入力インピーダンスZiの低下が抑圧されるものとなる。
また、第3のトランジスタ3は、この場合も入力信号が小さい場合と同様に継続してコレクタ電流Ic3が流れないように制御される。
【0013】
そして、入力端子41における入力信号がさらに大きくなると、電圧制御回路32へ印加される利得制御電圧がこれまで以上に低く設定されることにより、電圧制御回路32の制御によって第1のトランジスタ1は、コレクタ電流Ic1が遮断されて非動作状態とされる一方、第2及び第3のトランジスタ2,3のコレクタ電流Ic2,Ic3が流れるようになる。
この際、入力信号の交流電流分は、以前よりさらに増加するため、歪み特性は悪化する傾向となろうとするが、電圧制御回路32により電流源31の電流Irefが、それ以前よりさらに増加するよう制御されるので、歪み特性の悪化がより抑圧されることとなる。そして、入力インピーダンスZiは、電流源31の電流Irefのさらなる増加によって低下しようとするが、入力信号が第2の負荷素子12のみを介して第2及び第3のトランジスタ2,3へ供給されるようになっているために、第2の負荷素子12のインピーダンス成分が入力インピーダンスZiに挿入されることになり、その分、入力インピーダンスZiを上昇させるために、結果的に入力インピーダンスZiの低下が抑圧されるものとなる。
【0014】
入力信号がまたさらに大きくなる場合には、入力信号は、第2の負荷素子12において減衰された後に、電流源31の電流Irefのさらなる増加に起因して入力インピーダンスの低下を生じた第2及び第3のトランジスタ2,3のエミッタに供給されることとなり、その結果、より高い減衰量が得られることとなる。
【0015】
次に、上述した動作特性を有する本発明の実施の形態における利得可変増幅回路の利得特性について、従来回路の利得特性と比較しつつ図2及び図8を参照しつつ説明する。
まず、図2及び図8において、横軸は、電圧制御回路32(図7に示された従来回路においては電圧制御回路56)に印加される利得制御電圧の変化を、縦軸は、入力端子41(図7に示された従来回路においては入力端子58)に印加される入力信号レベルに対して出力端子42(図7に示された従来回路においては出力端子59)に得られる出力信号レベルの利得を、それぞれ表すものとなっている。
そして、本発明の実施の形態における利得可変増幅回路と従来回路共に、最大利得が同一となるように動作条件を設定した際に得られる最大減衰量を比較すると、本発明の実施の形態における利得可変増幅回路がほぼ−50dBの最大減衰量が得られている(図2参照)のに対して、従来回路においては、最大減衰量は−30dBとなっている(図8参照)。すなわち、本発明の実施の形態における利得可変増幅回路は、減衰量が従来回路に比して大凡20dB強化されていることが確認でき(図2及び図8参照)、本発明の実施の形態における利得可変増幅回路は減衰量の増大に有効であることが理解できる。
【0016】
次に、利得制御電圧に対するコレクタ電流の変化について、本発明の実施の形態における利得可変増幅回路と従来回路とについて図3及び図9を参照しつつ説明する。
まず、図3及び図9において、電圧制御回路32(図7に示された従来回路においては電圧制御回路56)に印加される利得制御電圧の変化を、縦軸は、各々のトランジスタ1〜3(図7に示された従来回路においてはトランジスタ51,52)のコレクタ電流の変化を、それぞれ表すものとなっている。
最初に、従来回路について見れば、従来回路においては、入力信号が小さい場合(換言すれば、利得制御電圧が大きい場合)には、コレクタ電流Ic1が多く流れ、入力信号が大きくなる(換言すれば、利得制御電圧が小さくなる)につれてコレクタ電流Ic1が減少する一方、コレクタ電流Ic2が増加してゆくものとなっている(図9参照)。また、従来回路においては、電流源54の出力電流Irefは一定である。
【0017】
これに対して、本発明の実施の形態における利得可変増幅回路においては、入力信号が小さい場合は、利得制御電圧が大きな値に設定されることで、コレクタ電流Ic1が多く流され、コレクタ電流Ic3は、遮断された状態となる(図3において「入力信号:小期間」と表記された部分参照)。
そして、入力信号が大きくなり、利得制御電圧が小さくされることで、コレクタ電流Ic1は減少する一方、コレクタ電流Ic2が多く流れることとなる(図3において、「入力信号:大期間」と表記した部分参照)。また、この状態にあって、コレクタ電流Ic3は未だ遮断されたままである。
【0018】
この後、入力信号がさらに大きくなると、利得制御電圧がさらに小さく設定されることにより、コレクタ電流Ic1が完全に遮断され、コレクタ電流Ic3が流れ始めると共に、コレクタ電流Ic2も徐々に減少してゆくこととなる(図3において「入力信号:さらに大期間」と表記された部分参照)。
また、電流源31の電流Irefは、利得制御電圧が小さい場合には、増加するように制御されるものとなっており、これによって大きな減衰量が確保されるようになっている。
【0019】
次に、第2の構成例について図4を参照しつつ説明する。なお、図1に示された第1の構成例の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第2の構成例における利得可変増幅回路100Aは、ベース接地増幅回路を多段接続(カスコード接続)した構成となっている点に特徴を有するものである。
すなわち、以下、具体的に説明すれば、まず、第1のトランジスタ1のコレクタと第1の負荷素子11の間に、npn形の第4のトランジスタ4が、そのコレクタが出力端子42及び第1の負荷素子11に、エミッタが第1のトランジスタ1のコレクタに、それぞれ接続されて設けられている。
また、第2のトランジスタ2のコレクタと第1の負荷素子11との間に、npn形の第5のトランジスタ5が、そのコレクタが出力端子42及び第1の負荷素子11に、エミッタが第2のトランジスタ2のコレクタに、それぞれ接続されて設けられている。
【0020】
さらに、第4及び第5のトランジスタ4,5は、ベース同士が相互に接続されると共に、各々のベースとアースとの間には、第4のコンデンサ24及び定電圧源35が、それぞれ接続されており、第4及び第5のトランジスタ4,5のベースは、交流的に接地された状態とされている。また、第4及び第5のトランジスタ4,5のサイズは、第1及び第2のトランジスタ1,2のサイズよりも小さく設定されたものとなっている。
そして、第4のトランジスタ4により第4のベース接地増幅回路94が、第5のトランジスタ5により第5のベース接地増幅回路95が、それぞれ構成されたものとなっている。
かかる構成においては、第4及び第5のトランジスタ4,5が出力端子42に接続され、この両トランジスタ4,5のサイズが第1及び第2のトランジスタ1,2に比して小さく設定されたものであるため、第1及び第2のトランジスタ1,2が出力端子42に接続される場合に比べて出力周波数特性の改善がなされるものとなっている。
なお、この点を除けば、入力信号に対する出力信号の出力動作は、先に図1を参照しつつ説明した第1の構成例と基本的に同様であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略する。
【0021】
次に、第3の構成例について図5を参照しつつ説明する。なお、図1に示された第1の構成例の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第3の構成例における利得可変増幅回路100Bは、先の図4に示された第2の構成例と同様にベース接地増幅回路が多段接続された構成である点で第2の構成例と同様であるが、次述するように多段接続の具体的な構成が図4に示された構成例と異なるものである。
すなわち、この第3の構成例においては、第1乃至第3のトランジスタ1〜3に加えてnpn形の第4のトランジスタ4が、そのコレクタが第1の負荷素子11の一端(第1の負荷素子11の直流電源34と接続される側と反対側)に接続される一方、そのエミッタが第1及び第2のトランジスタ1,2のコレクタに接続されて設けられている。そして、第4のトランジスタ4のベースとアースとの間には、第4のコンデンサ24及び定電圧源35がそれぞれ接続されて設けられており、第4のトランジスタ4のベースは、交流的に接地された状態とされている。
【0022】
そして、この第4のトランジスタ4によって第4のベース接地増幅回路94が構成されたものとなっており、第1のトランジスタ1による第1のベース接地増幅回路91とカスコード接続(多段接続)されると共に、第2のトランジスタ2による第2のベース接地増幅回路92ともカスコード接続(多段接続)されたものとなっている。
かかる構成において、出力端子42に接続される第4のトランジスタ4のサイズを、第1及び第2のトランジスタ1,2に比して小さく設定することによって出力周波数特性の改善がなされる点は先の第2の構成例の場合と同様である。
なお、かかる点を除けば、入力信号に対する出力信号の出力動作は、先に図1を参照しつつ説明した第1の構成例と基本的に同様であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略する。
【0023】
次に、第4の構成例について図6を参照しつつ説明する。なお、図1に示された第1の構成例の構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第4の構成例における利得可変増幅回路100Cは、先の図1に示された第1の構成例における電流源31に代えて、第3の負荷素子13が用いられた構成となっているものである。
すなわち、第3の負荷素子13は、その一端が第2の負荷素子12の一端、第2及び第3のトランジスタ2,3のエミッタに接続される一方、他端は、アースに接続されたものとなっている。なお、第3の負荷素子13は、より具体的には、抵抗素子が好適である。
かかる構成においても、その基本的な動作及び特性は、先に図1を参照しつつ説明した第1の構成例と基本的に同様であるので、ここでの再度の詳細な説明は省略する。
【0024】
なお、図4に示された第2の構成例及び図5に示された第3の構成例における電流源31を、第4の構成例のように第3の負荷素子13に代えてもよく、その場合にあっても基本的な動作及び特性は第1の構成例と同様である。
また、本発明の実施の形態においては、npn形トランジスタを用いたが、他のタイプのトランジスタを用いても良いことは勿論である。
【0025】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、第1のトランジスタのエミッタが負荷素子を介して第2及び第3のトランジスタのエミッタと接続される共に、これら第2及び第3のトランジスタのエミッタを電流源に接続し、この電流源の電流を制御できるような構成とすることにより、従来に比して高い入力信号のレベルまで、歪み特性が良好な利得制御ができ、しかも、入力インピーダンスの変動が少なく、大信号入力時に大きな減衰量を得ることができる利得可変増幅回路を提供することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における利得可変増幅回路の第1の構成例を示す回路図である。
【図2】本発明の実施の形態における利得可変増幅回路の利得制御電圧変化に対する利得変化を示す特性線図である。
【図3】本発明の実施の形態における利得可変増幅回路の利得制御電圧変化に対するコレクタ電流変化を示す特性線図である。
【図4】本発明の実施の形態における利得可変増幅回路の第2の構成例を示す回路図である。
【図5】本発明の実施の形態における利得可変増幅回路の第3の構成例を示す回路図である。
【図6】本発明の実施の形態における利得可変増幅回路の第4の構成例を示す回路図である。
【図7】従来回路の構成例を示す回路図である。
【図8】従来回路の利得制御電圧変化に対する利得変化を示す特性線図である。
【図9】従来回路の利得制御電圧変化に対するコレクタ電流変化を示す特性線図である。
【符号の説明】
1…第1のトランジスタ
2…第2のトランジスタ
3…第3のトランジスタ
4…第4のトランジスタ
5…第5のトランジスタ
31…電流源
32…電圧制御回路
33…可変利得制御電圧源
34…直流電源
35…定電圧源
41…入力端子
42…出力端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable gain amplifier circuit, and more particularly to a circuit that improves distortion characteristics, input impedance characteristics, and the like when a large signal is input.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of amplifier circuit, for example, a variable gain amplifier circuit having a configuration as shown in FIG. 7 is publicly known.
That is, in the following, the conventional circuit will be schematically described with reference to the same drawing. First, the variable gain amplifier circuit includes npn-type first and
The collector of the
Further, the bases of the first and
[0003]
In such a configuration, when the input signal at the
On the other hand, when the input signal increases, the collector current of the
As described above, the amplification gain can be controlled by controlling the collector current of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional circuit configuration, since the current source 54 is a constant current and the input impedance does not fluctuate, the isolation between the
In addition, since the conventional circuit is a grounded base amplifier circuit, signal input is performed with current, while signal output is performed with voltage, so that the circuit current at the time of large signal input is less than the AC current component of the input signal. Therefore, there has been a problem that the distortion characteristics are deteriorated.
Thus, as an improvement measure that can increase the attenuation while improving the distortion characteristics, for example, increasing the current of the current source 54 can be considered. However, the input impedance Zi of the above-described variable gain amplifier circuit is given as Zi = α 0 / g m = {β 0 / (1 + β 0 )} / (Ic / V T ) as known and well known. As will be understood from the above, there is a problem that an increase in the collector current Ic causes a decrease in the input impedance Zi.
[0005]
The present invention has been made in view of such a situation, and provides a variable gain amplifier circuit capable of increasing a circuit current when a large signal is input and having improved distortion characteristics.
Another object of the present invention is to provide a variable gain amplifier circuit that can obtain a large attenuation when a large signal is input and can suppress a decrease in input impedance due to an increase in circuit current.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a variable gain amplifier circuit according to the present invention includes:
The collectors of the first and second transistors are connected to each other and connected to the DC power source via the first load element, while the respective emitters are connected to each other via the second load element, The emitter of the second transistor is connected to a current source;
An input signal can be applied to the first emitter, while an output signal can be output from a connection point between the collectors of the first and second transistors.
A collector of a third transistor is directly connected to the DC power supply, while an emitter is connected to the current source together with an emitter of the second transistor;
The bases of the first to third transistors are grounded in an alternating manner, and the bases of the first to third transistors and the current source are in accordance with an external gain control voltage. The output stages of the voltage control circuit for outputting the voltages are respectively connected so that the voltage control circuit can control the base voltages of the first to third transistors and the current of the current source.
[0007]
In such a configuration, when the input signal is small, the voltage control circuit controls the collector current of the first transistor to flow as appropriate, and controls the current source current to match the input impedance. On the other hand, when the input signal increases, the voltage control circuit controls the collector current of the first transistor to decrease and the collector current of the second transistor to increase, and the current source current increases to cause distortion. The deterioration of characteristics is suppressed. In addition, since a part of the input signal is supplied to the second and third transistors via the second load element, a decrease in input impedance caused by an increase in current of the current source is suppressed. .
Further, when the input signal becomes larger, the collector current of the first transistor is cut off by the voltage control circuit, while the collector current of the second and third transistors is controlled to flow, and the current of the current source is changed. Due to the increase in the current of the current source, a part of the input signal is supplied to the second and third transistors through the second load element together with prevention of deterioration of the distortion characteristics. The decrease in input impedance is suppressed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a first configuration example will be described with reference to FIG.
First, the variable
That is, first, the emitter of the
[0009]
The emitters of the second and
Here, the
The collector of the
[0010]
The collector of the
The
Therefore, the collector currents of the first to
[0011]
Next, the operation in this configuration will be described.
First, when the input signal at the
In this case, the
[0012]
On the other hand, when the input signal at the
At this time, the input impedance Zi tends to be slightly reduced by a slight increase in the current Iref of the
In this case, the
[0013]
When the input signal at the
At this time, since the alternating current component of the input signal further increases from before, the distortion characteristic tends to deteriorate, but the
[0014]
If the input signal is still larger, the input signal is attenuated at the
[0015]
Next, gain characteristics of the variable gain amplifier circuit according to the embodiment of the present invention having the above-described operation characteristics will be described with reference to FIGS. 2 and 8 while comparing with the gain characteristics of the conventional circuit.
2 and 8, the horizontal axis represents the change in the gain control voltage applied to the voltage control circuit 32 (
Then, comparing the maximum attenuation obtained when the operating conditions are set so that the maximum gain is the same in both the variable gain amplifier circuit in the embodiment of the present invention and the conventional circuit, the gain in the embodiment of the present invention is compared. The variable amplifier circuit has a maximum attenuation of approximately −50 dB (see FIG. 2), whereas the conventional circuit has a maximum attenuation of −30 dB (see FIG. 8). In other words, it can be confirmed that the variable gain amplifier circuit according to the embodiment of the present invention has an attenuation of approximately 20 dB higher than that of the conventional circuit (see FIGS. 2 and 8). It can be understood that the variable gain amplifier circuit is effective in increasing the attenuation.
[0016]
Next, a change in the collector current with respect to the gain control voltage will be described with reference to FIGS. 3 and 9 for the variable gain amplifier circuit and the conventional circuit in the embodiment of the present invention.
3 and 9, the change of the gain control voltage applied to the voltage control circuit 32 (
First, regarding the conventional circuit, in the conventional circuit, when the input signal is small (in other words, when the gain control voltage is large), a large amount of collector current Ic1 flows and the input signal becomes large (in other words, As the gain control voltage decreases, the collector current Ic1 decreases while the collector current Ic2 increases (see FIG. 9). In the conventional circuit, the output current Iref of the current source 54 is constant.
[0017]
On the other hand, in the variable gain amplifier circuit according to the embodiment of the present invention, when the input signal is small, the gain control voltage is set to a large value so that a large amount of collector current Ic1 flows, and the collector current Ic3 Is cut off (see the portion labeled “input signal: small period” in FIG. 3).
When the input signal is increased and the gain control voltage is decreased, the collector current Ic1 is reduced, while the collector current Ic2 is increased (in FIG. 3, “input signal: large period” is described). Part reference). In this state, the collector current Ic3 is still cut off.
[0018]
Thereafter, when the input signal is further increased, the gain control voltage is set to be further reduced, whereby the collector current Ic1 is completely cut off, the collector current Ic3 starts to flow, and the collector current Ic2 gradually decreases. (Refer to the part labeled “input signal: longer period” in FIG. 3).
Further, the current Iref of the
[0019]
Next, a second configuration example will be described with reference to FIG. The same components as those of the first configuration example shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different points are mainly described below. And
The variable
Specifically, in the following, the npn-type
Further, between the collector of the
[0020]
Further, the bases of the fourth and
The
In this configuration, the fourth and
Except for this point, the output operation of the output signal with respect to the input signal is basically the same as that of the first configuration example described above with reference to FIG. Is omitted.
[0021]
Next, a third configuration example will be described with reference to FIG. The same components as those of the first configuration example shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different points are mainly described below. And
The variable gain amplifying circuit 100B in the third configuration example is different from the second configuration example in that the grounded base amplification circuit is connected in multiple stages as in the second configuration example shown in FIG. Although the same, as described below, the specific configuration of the multistage connection is different from the configuration example shown in FIG.
That is, in the third configuration example, in addition to the first to
[0022]
The
In such a configuration, the output frequency characteristics can be improved by setting the size of the
Except for this point, the output operation of the output signal with respect to the input signal is basically the same as that of the first configuration example described above with reference to FIG. Is omitted.
[0023]
Next, a fourth configuration example will be described with reference to FIG. The same components as those of the first configuration example shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different points are mainly described below. And
The variable
That is, the
Even in such a configuration, the basic operation and characteristics are basically the same as those of the first configuration example described above with reference to FIG. 1, and thus detailed description thereof is omitted here.
[0024]
The
In the embodiment of the present invention, an npn transistor is used. However, other types of transistors may be used as a matter of course.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the emitter of the first transistor is connected to the emitters of the second and third transistors via the load element, and the emitters of the second and third transistors are connected. Is connected to a current source, and the current source current can be controlled, gain control with good distortion characteristics can be achieved up to a higher input signal level than before, and the input impedance can be controlled. There is an effect that it is possible to provide a variable gain amplifying circuit that can obtain a large amount of attenuation when a large signal is input with little fluctuation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a first configuration example of a variable gain amplifier circuit according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a gain change with respect to a gain control voltage change of the variable gain amplifier circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a collector current change with respect to a gain control voltage change of the variable gain amplifier circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second configuration example of the variable gain amplifier circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a third configuration example of the variable gain amplifier circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a fourth configuration example of the variable gain amplifier circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional circuit.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a gain change with respect to a gain control voltage change of a conventional circuit.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a change in collector current with respect to a change in gain control voltage in a conventional circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1のエミッタに入力信号が印加可能とされる一方、前記第1及び第2のトランジスタのコレクタの相互の接続点から出力信号が出力可能とされ、
第3のトランジスタのコレクタが前記直流電源に直接接続される一方、エミッタが前記第2のトランジスタのエミッタと共に前記電流源に接続され、
前記第1乃至第3のトランジスタのベースは、各々交流的に接地状態とされると共に、前記第1乃至第3のトランジスタの各々のベース及び前記電流源には、外部からの利得制御電圧に応じた電圧を出力する電圧制御回路の出力段が、それぞれ接続されて前記電圧制御回路により前記第1乃至第3のトランジスタのベース電圧及び前記電流源の電流が制御可能とされてなることを特徴とする利得可変増幅回路。The collectors of the first and second transistors are connected to each other and connected to the DC power source via the first load element, while the respective emitters are connected to each other via the second load element, The emitter of the second transistor is connected to a current source;
An input signal can be applied to the first emitter, while an output signal can be output from a connection point between the collectors of the first and second transistors.
A collector of a third transistor is directly connected to the DC power supply, while an emitter is connected to the current source together with an emitter of the second transistor;
The bases of the first to third transistors are grounded in an alternating manner, and the bases of the first to third transistors and the current source are in accordance with an external gain control voltage. The output stage of the voltage control circuit for outputting the voltage is connected to each other, and the base voltage of the first to third transistors and the current of the current source can be controlled by the voltage control circuit. A variable gain amplifier circuit.
前記第2のトランジスタのコレクタと前記第1の負荷素子との間に、第5のトランジスタが、そのコレクタが前記第1の負荷素子に、エミッタが前記第2のトランジスタのコレクタに、それぞれ接続されて設けられ、
前記第4及び第5のトランジスタは、ベースが交流的に接地されると共に、コレクタから出力信号が出力可能に構成されてなることを特徴とする請求項1記載の利得可変増幅回路。Between the collector of the first transistor and the first load element, the fourth transistor is connected to the first load element and the emitter is connected to the collector of the first transistor. While
Between the collector of the second transistor and the first load element, the fifth transistor has its collector connected to the first load element and its emitter connected to the collector of the second transistor. Provided,
2. The variable gain amplifier circuit according to claim 1, wherein the fourth and fifth transistors are configured such that a base is grounded in an alternating manner and an output signal can be output from a collector.
前記第4のトランジスタは、ベースが交流的に接地されると共に、コレクタから出力信号が出力可能に構成されてなることを特徴とする請求項1記載の利得可変増幅回路。Between the collectors of the first and second transistors and the first load element, a fourth transistor has its collector as the first load element and its emitter as the first and second transistors. Each connected to the collector,
2. The variable gain amplifier circuit according to claim 1, wherein the fourth transistor is configured such that an output signal can be output from a collector while a base is grounded in an alternating manner.
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