JPH02134908A - 電圧制御増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は電圧制御増幅回路に関し、特に、その構成回路
である電圧−電流変換回路の改良に関する。

［従来の技術］ アナログ回路として一般的なものの１つに電圧制御増幅
回路と呼ばれるものがある。

第２図は従来より知られている電圧制御増幅回路の基本
回路構成を示す回路図である。図を参照して、この回路
は、大きく別けて入力電圧信号を電流信号に変換するた
めの電圧−電流変換回路Ｍ１およびＭ２と、差動増幅器
６と、電圧制御用差動回路７と、合成差動増幅回路８と
、入力電圧信号を定インピーダンス化するための２人力
演算増幅器Ａ１と、抵抗Ｒ１およびＲ２とがら構成され
る。さらに、この回路は、差動増幅器６に定電流を与え
るための定電流源５と、電圧制御用差動回路７内の電流
バランス制御用のための可変電圧源４とを含む。また、
入力信号端子Ｔ１と出力信号端子Ｔ２と、電圧子■。０
を提供するための高電位電源１と、電圧−ＶＣＣを提供
するための低電位電源２と、ＧＮＤ３とを含む。なお、
可変電圧源４は外部からその電圧をコントロールできる
。

次に第２図に示した回路における、上記各構成回路の機
能を説明する。

演算増幅器Ａ１は入力信号端子Ｔ１に入力された入力電
圧信号を低インピーダンス化する。この低インピーダン
ス化された入力電圧信号は、電圧−電流変換回路Ｍ１に
よって、これに対し正相の電流信号に変換される。同時
に、前記低インピーダンス化された入力電圧信号を電圧
−電流変換回路Ｍ２がこれに対し逆相の電流信号に変換
する。

これら２つの電流信号を電圧制御用差動回路７が、再び
、前記２つの電流信号に対応した２つの電圧信号に変換
する。このようにして得られた、入力電圧信号に対し、
正相および逆相の２つの電圧信号の差を合成差動増幅回
路８が増幅し出力端子Ｔ２に出力電圧信号として出力す
る。

電圧−電流変換回路Ｍ１は、そのベース同士およびエミ
ッタ同士が互いに接続され共通化された、ＮＰＮ型トラ
ンジスタＱ１とＱ２とから構成されるカレントミラー回
路と抵抗Ｒ１とから構成される。なお、トランジスタＱ
１のベースとコレクタとは互いにショートされ、いわゆ
るダイオード接続されている。また、トランジスタＱ１
のコレクタと電源１との間には抵抗Ｒ１が接続される。

さらに、トランジスタＱ１およびＱ２のエミッタは電源
２に接続される。

電圧−電流変換回路Ｍ２は、そのベース同士およびエミ
ッタ同士が互いに接続され共通化された、同一特性のＮ
ＰＮ型トランジスタＱ７とＱ８とから構成されるカレン
トミラー回路と抵抗Ｒ２とがら構成される。なお、トラ
ンジスタＱ７およびＱ８のエミッタは電源２に接続され
る。

差動増幅器６は、ＰＮＰ型トランジスタＱ３およびＱ４
とＮ、ＰＮ型トランジスタＱ５およびダイオード接続さ
れたＮＰＮ型トランジスタＱ６とから構成される。トラ
ンジスタＱ３とＱ４のそれぞれのエミッタは互いに接続
される。トランジスタＱ５とＱ６のそれぞれのベース同
士およびエミッタ同士は互いに接続され共通化される。

さらに、トランジスタＱ３とＱ５のそれぞれのコレクタ
は互いに接続され、トランジスタＱ４とＱ６のそれぞれ
のコレクタも互いに接続される。なお、トランジスタＱ
５およびＱ６のエミッタは電源２に接続される。

差動増幅器６は上記のように構成されており、その入力
端はトランジスタＱ３およびＱ４のそれぞれのベースで
ある。トランジスタＱ３のベースには演算増幅器Ａ１の
出力端が接続される。また、差動増幅器６の出力端はト
ランジスタＱ３とＱ５とのコレクタ接続点としている。

電圧制御用差動回路７はＮＰＮ型トランジスタＱＩＯ，
Ｑｌｌ、Ｑ１２．およびＱｌＢと抵抗Ｒ３およびＲ４と
から構成される。トランジスタＱ１０とＱｌＢのそれぞ
れのベースは互いに接続され、トランジスタＱｌｌとＱ
１２のそれぞれのベースも互いに接続される。さらに、
トランジスタＱＩＯとＱｌｌのそれぞれのエミッタも互
いに接続され、トランジスタＱ１２とトランジスタＱ１
３のそれぞれのエミッタも互いに接続される。また、抵
抗Ｒ３は電源１とトランジスタＱＩＯのコレクタとの間
に接続される。抵抗Ｒ４はトランジスタＱ１３のコレク
タと電源１との間に接続される。なお、トランジスタＱ
ｌｌとＱ１２のベース接続点はＧＮＤ３に接続され、ト
ランジスタＱ１１とＱ１２のコレクタはともに電源１に
接続される。さらに、トランジスタＱＩＯとＱｌＢのベ
ース接続点とＧＮＤ３との間には可変電圧源４が設けら
れる。

合成差動増幅回路８は２人力演算増幅器Ａ２と、抵抗Ｒ
５およびＲ６とから構成される。演算増幅器Ａ２の（−
）側の入力端と出力信号端子Ｔ２との間には抵抗Ｒ５が
接続される。また、演算増幅器Ａ２の（＋）側の入力端
とＧＮＤ３との間には抵抗Ｒ６が接続される。

さらに、演算増幅器Ａ１の出力端とトランジスタＱ１と
の間には抵抗Ｒ１が接続され、トランジスタＱ３とＱ４
とのエミッタ接続点と電源１との間には差動増幅器６に
定電流を与えるための定電流源５が設けられる。また、
差動増幅器６からの出力端であるトランジスタＱ３とＱ
５の接続点は電圧−電流変換回路Ｍ２のトランジスタＱ
７のベースに接続される。なお、差動増幅器６の一方の
入力端であるトランジスタＱ４のベースは抵抗Ｒ２とト
ランジスタＱ７との接続点に接続される。

次に、電圧−電流変換回路Ｍ１−のトランジスタＱ２の
コレクタは、電圧制御用差動回路７におけるトランジス
タＱ　１０とＱ］、］のエミッタ接続点に接続される。

また、電圧−電流変換回路Ｍ２のトランジスタＱ８のコ
レクタは電圧制御用差動回路７のトランジスタＱ１２と
Ｑ１３のエミッタ接続点に接続される。さらに、合成差
動増幅回路８について、その（−）側の入力端は電圧制
御用差動回路７の出力端である、トランジスタＱ１０と
抵抗Ｒ３との接続点に接続され、（十）側の出力端は電
圧制御用差動回路７のもう一方の出力端である、トラン
ジスタ０１３と抵抗Ｒ４との接続点に接続される。

なお、演算増幅器Ａ１について、（＋）側の入力端は人
力信号端子Ｔ１に接続され、（＝）側の入力端と出力端
は互いに接続されている。

以下、上記のように構成された第２図で示される回路の
動作について説明する。

演算増幅器Ａ１はその（−）側の入力端とその出力端と
がショートされておりいわゆるボルテージホロワ回路と
なっている。ボルテージホロワ回路では、入力電圧信号
と同じ信号レベルの信号が低インピーダンス化され出力
される。したがって、入力信号端子Ｔ１に入力された入
力電圧信号Ｖは、それと同じレベルの電圧信号■ｉとし
て演算増幅器Ａ１から出力される。この電圧信号Ｖｉに
よって、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１との直列接続に電
流ｉ、が生じる。ここで、トランジスタＱ１およびＱ２
はカレントミラー回路を構成している。したがって、ト
ランジスタＱ１に生じた電流１　はそのままトランジス
タＱ２のコレクタ電流ｉ、となる。ここで、トランジス
タＱ２のコレクタはトランジスタＱＩＯとＱｌｌのエミ
ッタ接続点に接続されている。したがって、トランジス
タＱ２のコレクタ電流１．はトランジスタＱＩＯおよび
Ｑｌｌのエミッタから流れ込むことになる。

つまり電流ｉ、はトランジスタＱ１０およびＱｌｌのそ
れぞれのコレクタ電流１ｃ１（１，ｉＣの和である。こ
こで、トランジスタＱｌｌのベースはＧＮＤ３に接続さ
れているが、トランジスタＱＩＯのベースには外部から
コントロールされる可変電圧源４によって電圧Ｖ。が与
えられている。

したがって、この電圧Ｖ。に応じてトランジスタＱＩＯ
のコレクタ電流１Ｃ４ｏが決まると、トランジスタＱｌ
ｌのコレクタ電流ｉｃ、１　も決まる。

すなわち、電流１１がトランジスタＱＩＯのコレクタ電
流に変換されるときの変換比は、電圧Ｖ。

によって決まる。このように、電圧■。によって決まる
変換比で変換された電流ｉ４、すなわち、トランジスタ
ＱＩＯのコレクタ電流ｉｃ、（１は、トランジスタＱＩ
Ｏと直列接続された抵抗Ｒ３を流れる。したがって、抵
抗Ｒ３とトランジスタＱ１０との接続点からはトランジ
スタＱＩＯのコレクタ電流１Ｃ１ｏによって決まる電圧
ＶＲ３を取出すことができる。つまり、電流−電圧変換
回路Ｍ１からの電流信号が電圧信号に変換されたことに
なる。

次に、電流ｉ、の位相について説明する。

たとえば、入力電圧信号Ｖ・がプラス方向に大きく振幅
した場合、演算増幅器Ａ１からの出力電圧信号も同じ変
化を示す。したがって、抵抗Ｒ１の高電位側の電位が上
昇し電流−電圧変換回路Ｍ１のトランジスタＱ１と抵抗
Ｒ１との直列接続の両端にかかる電圧は大きくなる。こ
の結果、入力電圧信号Ｖ１によって、抵抗Ｒ１に生じる
電流ｉ、も大きくなる。つまり、電流−電圧変換回路Ｍ
１から得られる電流ｉＩは入力電圧信号Ｖ１と同じ位相
で変化する。これは、電流信号ｉ、は入力電圧信号Ｖ１
に対して正相の信号であることを意味する。したがって
、電流信号１１が電圧信号に変換されたＶ、３も、入力
電圧信号に対し正相であることは言うまでもない。以上
が入力電圧信号Ｖ、が演算増幅器Ａ２の（−）側の入力
端に入力されるまでの回路動作である。

次に、入力電圧信号ｖ１が演算増幅器Ａ２の（＋）側の
入力端に入力されるまでの回路動作について説明する。

演算増幅器Ａ１の出力端はトランジスタＱ３のベース、
すなわち、差動増幅器６の一方の入力端に接続されてい
る。ここで、差動増幅器６の出力端であるトランジスタ
Ｑ３とＱ５との接続点はトランジスタＱ７のベースに接
続されている。さらに、トランジスタＱ７のコレクタは
トランジスタＱ４のベースに接続されている。ところで
、トランジスタＱ４のベースは差動増幅器６のもう一方
の入力端である。これは、差動増幅器６において、その
２入力端のうちの一方の入力端と出力端とは互いに接続
されていることを意味する。つまり、差動増幅器６は演
算増幅器Ａ１と同様にボルテージホロワ回路である。し
たがって、差動増幅器６は演算増幅器Ａ１と同様に入力
電圧信号と同じレベルの出力電圧信号を出力する。した
がって、演算増幅器Ａ１によって低インピーダンス化さ
れた入力電圧信号Ｖ１は差動増幅器６の出力端であるト
ランジスタＱ３とＱ５のコレクタ接続点にそのまま現わ
れる。ここで、差動増幅器６の出力端はトランジスタＱ
７のベースに接続されている。したがって、差動増幅器
６の出力電圧信号はトランジスタＱ７のベースによって
そのコレクタに現われる。これによって、トランジスタ
Ｑ７の抵抗Ｒ２との直列接続に電流１２が生じる。つま
り、入力電圧信号Ｖ１によってトランジスタＱ７にコレ
クタ電流１２が生じたことになる。ここで、トランジス
タＱ７およびＱ８はカレントミラー回路を構成している
。したがって、トランジスタＱ７に生じたコレクタ電流
１２はそのままトランジスタＱ８のコレクタ電流１２と
なる。ここで１．トランジスタＱ８のコレクタはトラン
ジスタＱ１２とＱ１３のエミッタ接続点に接続されてい
る。したがって、電流１２はトランジスタＱ１２および
Ｑ１３のエミッタから流れ込むことになる。つまり、ト
ランジスタＱ８のコレクタ電流１２はトランジスタＱ１
２と０１３のそれぞれのコレクタ電流ｉ。＋２＋１ｅ１
３の和である。ここで、トランジスタＱ１２のベースは
ＧＮＤ３に接続されているが、トランジスタ０１３のベ
ースには可変電圧源４にある電圧Ｖ０が与えられている
。したがって、この電圧ｖｃによってトランジスタＱ１
Ｂのコレクタ電流１ｅ１３が決まればトランジスタＱ１
２のコレクタ電流Ｉ。、２も決まる。すなわち、電流１
２がトランジスタＱ１３のコレクタ電流ｉ。

、３に変換されるときの変換比は電圧ＶＣによって決ま
る。このように、電圧ｖｃによって決まる変換比で変換
された電流１２、すなわち、トランジスタＱ１３のコレ
クタ電流ｉｃ　＋　ａはトランジスタＱ１３と直列接続
された抵抗Ｒ４を流れる。

したがって、抵抗Ｒ４とトランジスタＱ１Ｂとの接続点
からはトランジスタＱ１３のコレクタ電流ｉｃ＋ａによ
って決まる電圧Ｖ、４を取出すことができる。つまり、
電圧−電流変換回路Ｍ２からの電流信号１２が電圧信号
Ｖ、４に変換されたことになる。

ここで、電圧−電流変換回路Ｍ２から得られる電流信号
１２の位相について説明する。

たとえば、入力電圧信号Ｖ１がプラス方向に大きく振幅
した場合、演算増幅器Ａ１からの出力電圧信号も同じ変
化を示し、この変化は差動増幅器６に入力される。差動
増幅器６の入力電圧信号に対する増幅率は１であるから
、この変化はそのまま差動増幅器６の出力端であるトラ
ンジスタ７のベースに伝達される。これによって、トラ
ンジスタＱ７のコレクタに入力電圧信号Ｖ、の変化がそ
のまま伝達される。ここで、トランジスタＱ７のコレク
タは抵抗Ｒ２の低電位側と接続されている。

したがって、トランジスタＱ７のコレクタ電圧の増加方
向への変化は抵抗Ｒ２の低電位側の電位の上昇につなが
る。これは、抵抗Ｒ２の両端にかかる電圧が減少するこ
とを意味し抵抗Ｒ２に生じる電流１２は減少する。つま
り、入力電圧信号Ｖ。

がプラス方向に大きく振幅すると、電流１２は逆に小さ
くなる。これは、電流１２は入力電圧信号Ｖ、に対して
逆相の信号であることを意味する。

したがって、電流信号１２が電圧信号に変換されたＶ６
．も入力電圧信号ｖ１に対し逆相であることは言うまで
もない。

なお、実際の電圧制御増幅回路では、電圧制御増幅回路
７において電流ｉ、が電流１゜、０とｉ。４．とに、電
流１２が電流ｉｃ　ｌ　２と１０，３とに分配される際
、電流１１がすべてトランジスタＱＩＯ側に流れるよう
に、電流１２がすべてトランジスタＱ３に流れるように
、すなわち、１−１゜１０　％　　１２　＝ｌｃｌ　３
であるように、可変電圧源４の電圧Ｖ。が設定されてい
るものが一般的である。

このように、電圧−電流変換回路Ｍ］およびＭ２のそれ
ぞれから取出された電流信号１１および１２はそれぞれ
電圧制御用差動回路７によって再び電圧信号ＶＲ３およ
びＶＲ４に変換される。この電圧信号ＶＲ３＋　ＶＲ４
は合成差動増幅回路８に入力される。したがって、電圧
信号ＶＲ３とＶＲ４との差が、抵抗Ｒ５およびＲ６によ
って決まる増幅率によって増幅され出力電圧信号Ｖｏ　
となる。この出力電圧信号■０は出力端子Ｔ２から取出
される。

なお、電圧制御用差動回路７において、トランジスタＱ
　１．０とＱｌｌのコレクタは互いに接続され、トラン
ジスタＱｌｌとＱ１２のベースも互いに接続されていた
。したがって、可変電圧源４の電圧■。を変化させた場
合、これによるトランジスタＱ　１０とＱｌＢのそれぞ
れのコレクタ電流ＩＣｌ０　とｉ。１３は同様の変化を
する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の電圧制御増幅回路は以上のように構成されており
以下のような課題があった。

入力電圧信号Ｖ１は電圧−電流変換回路Ｍ１によってこ
れに対し正相の電流信号ｉ、に変換される。この電流ｉ
、は、入力電圧信号ｖ１によって抵抗Ｒ４に生じた電流
であり次式で表わされる。

式（１）において、ｒ、は抵抗Ｒ１の抵抗値である。ま
た、ΔＶＢＥＩは電流ｉ、によるトランジスタＱ１のベ
ース・エミッタ電圧の変化分である。トランジスタＱ１
は、そのベースとコレクタとをショートされておりその
電圧−電流特性はダ］６ イオー１と同様である。このため、電流信号１１による
トランジスタＱ１のベース・エミッタ電圧の変化ΔＶＢ
ＥＴが生じる。式（１）かられかるように、電流信号１
１は入力電圧信号Ｖ１のみに。

よる電流成分下から、トランジスタＱ１のベース・エミ
ッタ電圧の変化分ΔＶＢＥＩによる電流第４図は、入力
電圧信号Ｖ、と電流信号ｉ、との関係を示した図である
。図かられかるように、入力電圧信号■・か成る範囲ま
では、入力端子信号■１と電流１１との関係は直線関係
になっていない。これは、この範囲においては電流１１
に対して、ｌ−ランジスタＱ１のベース・エミッタ電圧
きない値であることを意味する。したがって、この範囲
において、電流信号ｌ、の波形は入力電圧信号Ｖ　の波
形に対し歪を持つことになる。第４図を参照すると、入
力電圧信号Ｖ　として同図（ａ）のような波形が入力さ
れ、電流信号１１に変換されると、その波形は同図（ｂ
）に示すように上下にアンバランスに歪んだ形となる。

次に、入力電圧信号Ｖ、が電圧−電流変換回路Ｍ２によ
って、これに対し逆相の電流信号１２に変換される場合
について説明する。電流信号１２は入力電圧信号■１に
よって抵抗Ｒ２に生じた電流であり、電流ｉ、とは逆相
の信号であるから次式（２）で表わせる。

式（２）において、ｒ２は抵抗Ｒ２の抵抗値である。し
たがって、電流信号ｒ２は入力電圧信号第３図は、入力
電圧信号Ｖ１と電流信号１２との関係を示した図である
。図のように、電流信号１２は電流信号ｉ、と違い、入
力電圧信号Ｖ１のすべての範囲において、入力電圧信号
ｖｉと直線関係にある。これは、電流信号１２には入力
電圧信号■Ｉ以外の電流成分か入っていないためである
。したがって、第３図を参照すると、入力電圧信号ｖＩ
に同図（ａ）のような波形が入力され電流信号１２に変
換されると、その波形は同図（ｂ）に示すように歪のな
い形となる。

なお、入力電圧信号および電流信号はともにＳｉｎカー
ブ（ＣＯＳカーブ）の繰返しによる交流信号であるため
、第３図および第４図で図示した波形は、その一部分を
描いたものである。したがって、電圧信号と電流信号と
の間の位相の違いは無視している。

以上のように、入力電圧信号Ｖ、が電流信号ｉ、および
１２に変換される際、°電流信号１２は入力電圧信号Ｖ
１による電流成分のみであるが、電流信号ｉ、は入力電
圧信号ｖｌによる電流成分に加え、ダイオード接続のト
ランジスタＱ１によるΔＶＩＩＥＩ 歪成分−Ｆ−とからなる。この結果、電流信号ｉ、と入
力電圧信号ＶＩとが直線関係にない範囲においては次の
ような現象が顕著になる。

電流信号１１および１２は電圧制御用差動回路７によっ
て、それぞれに応じた電圧信号Ｖ、３およびＶｌ１４に
変換される。ここで、説明に当たっては簡単のためにｒ
Ｉ　＝ｒ２　＋　　ｒａ　ｘｒ４であるとする。但し、
ｒ３およびｒ４はそれぞれ抵抗Ｒ３およびＲ４の抵抗値
である。また、電圧制御用差動回路７においては電流ｉ
、が電流ｉ。１ｏとｉｃ＋＋とに、電流１２が電流ｉ。

、２と１０．。

酸とに分配される際、電流ｉ、がすべてトランジスタＱ
ＩＯ側に流れるように、電流１２がすべてトランジスタ
０１３に流れるように、すなわちｉ＋　−ＩＣＩ　ＯＳ
’１２−ＬＣＩ　３であるように、可変電圧源４の電圧
ＶＣが設定されているとする。

したがって、式（２）で表わされた電流信号１２は次の
ように表わされる。

１２−一子　　　　　　−（３） 次に、電流信号ｉ、が抵抗Ｒ３によって電圧に変換され
た場合の電圧信号ＶＲ３は式（１）により次式のように
表わされる。

Ｖ＊　ａ　−！ｃ　＋　ＯＸｒａ−ｆ＋　Ｘｒａ−４・
（音−パー＞−、ダ） また、電流信号１２は抵抗Ｒ４によって電圧に変換され
、その電圧信号ｖｔｔａは式（３）により次式のように
表わされる。

ＶＢ２−ｉｃ、　　３　Ｘｒ、ｘｊ２　ｘｊ。

ｍ−」ハ憤　　−（５） したがって、合成差動増幅回路８によって増幅されるべ
き電圧ＶＲ３−Ｖ、　４は式（４）および（５）より次
式のようになる。

したがって、入力電圧信号ｖ１が合成差動増幅回路８に
よって合成される際、電流信号ｉ、に含まれでいたダイ
オード接続されたトランジスタＱΔｈ肛 １による歪成分　　　はそのまま伝達されることになる
。この結果、出力信号端子Ｔ２に出力される電圧信号ｖ
ｏの波形は入力電圧信号ｖ１の波形がそのまま出力され
ず歪んだ波形となる。

本発明の目的は上記のような問題点を解決し、入力電圧
信号波形に対する出力電圧信号波形の歪率の小さい、電
圧制御増幅回路を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記のような目的を達成するために、本発明に係る電圧
制御増幅回路においては、入力電圧信号を電流信号に変
換するための第１および第２の電圧−電流変換回路を次
のように構成した。すなわち、第１および第２の電圧−
電流変換回路はともに、電源電圧端子に接続されるダイ
オード機能素子と抵抗との直列接続を含む。

［作用コ 上記のように、本発明に係る電圧制御増幅回路の第１お
よび第２の電圧−電流変換回路においてはともに、抵抗
とダイオード機能素子との直列接続が用いられている。

したがって、入力電圧信号が前記第１および第２の電圧
−電流変換回路のそれぞれの抵抗によって、互いに逆相
の電流信号変換される際、どちらの電流信号にも互いに
同相のダイオード機能素子による入力電圧信号に対する
歪成分が含まれる。

一方、上記２つの電流信号は再びそれぞれに応じた電圧
信号に変換される。したがって、上記２つの電流信号の
それぞれに含まれる歪成分はそれぞれの電圧信号に伝達
される。

一方、出力電圧信号は前記２つの電圧信号の差を増幅し
たものである。したがって、このとき、２つの電圧信号
のそれぞれに含まれる歪成分は互いにキャンセルし会う
ことになる。この結果、出力電圧信号の入力電圧信号に
対する歪率は小さくなる。

Ｃ実施例コ 第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。

図を参照して、この回路は、第２図で示された回路と同
様に、大きく別けて、電圧−電流増幅回路Ｍ１およびＭ
２と、差動増幅器６と、電圧制御差動回路７（図示せず
）と、合成差動増幅器（図示せず）と、２人力演算増幅
器Ａ１とから構成される。また、この回路は第２図で示
された回路と同様に、入力信号端子Ｔ］と出力信号端子
Ｔ２と、電源１および２と、ＧＮＤ３　（図示せず）と
、可変電圧源４（図示せず）とを含む。なお、上記構成
回路のそれぞれの機能は従来と同様である。

また、第１図において図示されていない部分および電圧
−電流変換回路Ｍ２以外の部分の各々の回路構成はすべ
て第２図に示された従来の回路のそれに相当する部分の
それと同一である。

しかし、本実施例の電圧制御増幅回路と、第２図に示さ
れた従来の電圧制御増幅回路との大きな違いは電圧−電
流変換回路Ｍ２の構成にある。すなわち、第１図を参照
して、電圧−電流変換回路Ｍ２は従来のそれと異なり、
抵抗Ｒ２と電源］との間にダイオード接続されたトラン
ジスタＱ９が接続される。

以下、本実施例の電圧制御増幅回路の動作について説明
する。

まず、入力電圧信号Ｖ１を電流信号ｉ、に変換するため
の電圧−電流変換回路Ｍ１は従来と同様である。したが
って、電流信号１１は従来通り式（１）で表わせる。し
かし、入力電圧信号Ｖ　を電流信号１２に変換するため
の電圧−電流変換回路Ｍ２は従来と異なり上記のように
構成されている。そのため、入力電圧信号ｖ１は次のよ
うに電流信号１２に変換される。

差動増幅器６は従来と同一であるから、従来と同様に動
作する。したがって、入力電圧信号Ｖは電圧−電流変換
回路Ｍ２のトランジスタＱ７のベースに伝達され、トラ
ンジスタＱ７のコレクタにそのまま伝達される。これに
より生じたトランジスタＱ７のコレクタ電流１２は従来
と異なり、トランジスタＱ９と抵抗Ｒ２の直列接続を流
れる。

ここで、入力電圧信号ｖＩがプラス方向に大きく振幅し
た場合、この変化は差動増幅器６によってそのままトラ
ンジスタＱ７のコレクタに現われる。そして、従来と同
様に、トランジスタＱ７のコレクタに接続されている抵
抗Ｒ２の低電位側の電位が上昇する。したがって、抵抗
Ｒ２とトランジスタＱ９との直列接続の両端にかかる電
圧が小さくなる。このため、抵抗Ｒ２とトランジスタＱ
９との直列接続に流れる電流１２も小さくなる。

従来と同様に、これは入力電圧信号ＶＩに対して電流信
号１２は逆相であることを意味する。しがし、本実施例
においては抵抗Ｒ２と電源１との間にはトランジスタＱ
９が接続されている。このため、入力電圧信号Ｖ、によ
り抵抗Ｒ２に生じる、これに対し逆相の電流信号１２は
次式（７）で表わせる。

式（７）においてΔＶ８Ｅ９は、電流１２によるトラン
ジスタＱ９のベース・エミッタ電圧の変化分である。ト
ランジスタＱ９は、トランジスタＱ１と同様にそのベー
スとコレクタとをショートされており、その電圧−電流
特性はダイオードと同様である。このため、電流信号１
２によるトランジスタＱ９のベース・エミッタ電圧の変
化ΔＶ［ＩＦ５が生じる。式（７）かられかるように、
電流信号１゜は、入力電圧信号ｖ１に対して逆相のオー
ド接続されたトランジスタＱ９のベース・エミッタ電圧
の変化分による歪成分である。

次に、トランジスタＱ７とＱ８とはカレントミラー回路
を構成しているため、式（７）で表わされる電流信号１
２はこれと同じ電流信号をトランジスタＱ８のコレクタ
電流として発生させる。

これらの電流信号１１および１２を電圧信号ＶＲ３およ
びＶＲ４に変換するための電圧制御用差動回路７の動作
は従来と同様である。以下の説明にあたっては簡単のた
めにｒｌ　ｅ＝ｊ２．　　ｒａ　＝ｊ４であるとする。

また、電圧制御用差動回路７においては、電流ｉ、が電
流ｉ。、０とｉ。、１とに、電流１２が電流ｉ。１２と
ｉ。、３とに分配される際、電流ｉ、がすべてトランジ
スタＱ１０側に流れるように、電流１２がすべてトラン
ジスタＱ１３に流れるように可変電圧源４の電圧Ｖ。

が設定されているとする。

すると、電圧信号Ｖａａは従来と同様であり式（４）で
表わされる。また、電圧信号ＶＲ４は式（７）により次
式のように表わされる。

ＶＲ４＝′ＩＣ／３Ｘ　　ｒｌ　　”　　＋２　　Ｘ　
　ｒ３したがって、入力電圧信号Ｖ、が電流信号１１に
変換される際に発生するトランジスタＱ１によｉ２に変
換される際に発生するトランジスタロ２セルし合うこと
になる。その結果、合成差動増幅回路８によって増幅さ
れ出力される出力電圧信号ＶＯの入力電圧信号Ｖ、に対
する歪率は従来に比べ小さくなる。

特に、トランジスタＱ９にトランジスタＱ１と同一の特
性のものを選ぶと、ΔＶＢＥＩ　−ΔＶＢしたがって、
式（４）および（８）より、従来と同一の合成差動増幅
回路８によって増幅される電圧信号Ｖ２３−ＶＲ４が次
式（９）のようになる。

完全にキャンセルされる。

なお、本実施例の説明にあたっては簡単のためにｒ＋　
−’２　＋　　’３　””４であるとしたが、この条件
以外の場合においても、電圧信号ｖ、３とＶＲ４が合成
される際、電流信号１１に含まれる歪てキャンセルされ
る（減ぜられる）形になる。したがって、出力電圧信号
ＶＯの入力電圧信号Ｖ。

に対する歪率は従来よりも小さくなる。

なお、本実施例の回路を構成するトランジスタの極性を
すべて反転させた場合（ＮＰＮ型←ＰＮＰ型）も同様の
効果が得られる。

また、本実施例においてはトランジスタＱｌ。

およびＱ９をそのベースとコレクタをショートさせるこ
とによって、ダイオードとして用いた。しかし、必ずし
もそのような接続のトランジスタを用いる必要はなくダ
イオードと同じ電圧−電流特性を有する素子であれば本
実施例と同様の効果が得られる。さらに、本実施例の電
圧制御増幅回路は電源１による高電位子■ｃｃと、電源
２による低電位−Ｖ。Ｃの中間の電位をＧＮＤ電位とす
る、２電源タイプであったが、単一電源タイプの電圧制
御増幅回路に本発明を適用しても同様の効果が得られる
。

［発明の効果］ 本発明に係る電圧制御増幅回路は以上のように構成され
ているため以下のような効果がある。

すなわち、従来、一方の電圧−電流変換回路からの電流
信号のみに含まれるダイオード機能素子による歪成分に
よって、最終的な出力電圧信号は入力電圧信号に対し歪
率を持っていたが、この歪率が大幅に減少される。よっ
て、入力電圧信号が、上記ダイオード機能素子による歪
成分が上記電流信号に対して無視できない範囲にある場
合にも、出力電圧信号は入力電圧信号に対し、歪の少な
い形で出力され、電圧制御増幅回路としての機能が向上
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従来
技術の一例を示す回路図、第３図は第１図および第２図
で示される回路内の抵抗Ｒ１の電流信号と入力電圧信号
との関係を示す図、第４図は第２図で示される回路内の
抵抗Ｒ２の電流信号と入力、電圧信号との関係を示す図
である。 図において、１および２はそれぞれ高電位および低電位
電源、３はＧＮＤ、４は可変電圧源、５は定電流源、６
は差動増幅器、７は電圧制御用差動回路、８は合成差動
増幅回路である。さらに、Ｍｌ−およびＭ２はそれぞれ
電圧−電流変換回路、Ｔ１は入力信号端子、Ｔ２は出力
信号端子である。 また、Ｒ１−Ｒ６は抵抗、Ｑｌ、Ｑ２．およびＱ５〜Ｑ
１３はＮＰＮ型トランジスタ、Ｑ３およびＱ４はＰＮＰ
型トランジスタ、Ａ１およびＡ２は２人力演算増幅器で
ある。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号電圧源と、 前記入力信号電圧源に接続される第１の抵抗と、前記第
   １の抵抗に接続される第１のダイオード機能素子とを含
   み、前記入力信号電圧を第１の相の電流に変換する、第
   １の電圧−電流変換回路と、電源電圧端子に接続される
   第２のダイオード機能素子と、第２の抵抗との直列接続
   を含み、前記電源電圧を受けて第１の相と逆相の第２の
   相の電流に変換する、第２の電圧−電流変換回路と、前
   記第１および第２の電圧−電流変換回路に接続されて、
   前記第１および第２の電流を第１および第２の電圧に変
   換する電流−電圧変換回路と、前記電流−電圧変換回路
   により変換されて得られた前記第１および第２の電圧を
   差動増幅する差動増幅手段とを備えた、電圧制御増幅回
   路。