JPH0226113A

JPH0226113A - 利得可変増幅器

Info

Publication number: JPH0226113A
Application number: JP17615888A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Funabashi; 船橋　裕之
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1990-01-29
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JP2823867B2

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〕この発明は、オーディオ信号などの信号振幅の加減、制
御などに用いられる利得可変増幅器に関する。

〔従来の技術〕

従来、音響再生手段としてヘッドフォンを主体とするテ
ープレコーダ、ＣＤプレーヤなどのいわゆるヘッドフォ
ンオーディオ分野では、たとえば、第２図に示すように
、最終段の電力増幅器２の前段側に再生出力の振幅レベ
ルを聴きやすい音量レベルに調整するための電子ボリュ
ームとして利得可変増幅器４が用いられている。

この利得可変増幅器４の前段には、磁気ヘッドやＦＭ復
調回路が設置され、入力端子６には増幅すべき入力信号
■、が加えられる。そして、利得可変増幅器４には、動
作電流の加減によって増幅利得が加減可能な差動増幅器
４０が設置されており、一対のトランジスタ４０２．４
０４のエミッタを共通に接続した差動対に対し、動作電
流を加減するための電流源４０６が設置されている。各
トランジスタ４０２．４０４のベースには、バイアス回
路４１から一定のバイアス電圧■、が抵抗４０８．４１
０を通して加えられている。

この場合、バイアス回路４１では、電源端子４２および
接地端子４３の間に加えられた電源電圧■。、を抵抗４
１２．４１４およびキャパシタ４１６を以て分圧するこ
とにより、バイアス電圧Ｖ−として電源電圧ＶＣＣの１
／２の電圧Ｖｃｃ／２が設定されている。

そして、トランジスタ４０２のベースには、入力信号Ｖ
！が抵抗４１８を通して加えられている。

したがって、入力信号Ｖ、は、電流源４０６による動作
電流Ｉで増幅利得が設定された差動増幅器４０によって
増幅される。そして、差動増幅器４０の各トランジスタ
４０２．４０４に流れる差動電流は、各トランジスタ４
０２．４０４のコレクタ側に能動負荷として設置された
トランジスタ４２０．４２２を以て取り出され、トラン
ジスタ４２２に流れる電流は、トランジスタ４２２と電
流ミラー回路を構成するトランジスタ４２４、トランジ
スタ４２０に流れる電流は、トランジスタ４２０と電流
ミラー回路を構成するトランジスタ４２６に流れる。各
トランジスタ４２４．４２６に流れる電流は、電流合成
回路としての電流ミラー回路を構成するトランジスタ４
２８．４３０に加えられて合成され、トランジスタ４２
６．４３０の電流の授受による不足電流または余剰電流
によって振幅調整された出力信号ｖｊが、バイアス回路
４１から抵抗４３２を通して加えられるバイアス電圧Ｖ
、を基準にして出力端子８から取り出される。

この出力信号Ｖ、は、出力端子８から電力増幅器２に加
えられて増幅され、電力増幅器２を通して得られた最終
的な出力信号ｖ０が、出力端子１０からヘッドフォン１
２に加えられる。この結果、利得可変増幅器４の可変利
得に応じた音量かへッドフォン１２によって再生される
。

そして、このような利得可変増幅器４を用いた場合には
、ＩＣによって構成しても、トランジスタ４２０，４２
２．４２４．４２６の素子特性のばらつきや電流ミラー
回路を構成するトランジスタ４２Ｂ、４３０におけるベ
ース電流による誤差によって出力信号Ｖ、にオフセット
を生じさせ、これが電力増幅器２の利得倍されて出力信
号ｖ０に生じることが知られている。

たりえば、ヘッドフォンオーディオ機器では、携帯の便
利さから、低電圧動作が行われており、３ｖでの動作で
は、入力信号Ｖ、が無い無信号入力のとき、入力換算値
で１ｍＶ程度のオフセットを生じ、電力増幅器２の利得
を５０ｄＢ程度とすると、出力信号ｖ０には３００ｍＶ
程度のオフセット出力が生じることになる。

このため、このような利得可変増幅器４を用いた場合に
は、出力信号ｖ０のダイナミックレンジが低下するとい
う欠点があった。

そこで、第３図に示すように、オフセットを回避した利
得可変増幅器４が用いられている。この利得可変増幅器
４では、電流ミラー回路を構成するトランジスタ４２８
．４３０に代え、差動増幅器４０の各トランジスタ４０
２．４０４に対して能動負荷を構成する電流ミラー回路
を成すトランジスタ４３４．４３６が設置されている。

そして、トランジスタ４３４．４３６のベース電流によ
るオフセットを軽減する対策として、トランジスタ４３
４．４３６に生じるベース電流誤差に対応した電流を定
電流°源４３８およびトランジスタ４４０を通じて差動
増幅器４０の出力側４こ供給することが行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような利得可変増幅器４では、補正電流
１ｇによって差動増幅器４０側の誤差電流を相殺するの
で、相殺される分だけ、オフセットを軽減できるものの
、誤差電流と補正電流Ｉｌ＋とを相殺させるには、トラ
ンジスタ４３４．４３６のベース電流誤差に対応して定
電流源４３８の定電流を設定することが不可欠である。

ところが、各トランジスタの電流増幅率ｈｅｍの影響を
無視することができないため、定電流源４３８およびト
ランジスタ４４０による補正電流ＩＫを誤差電流に一致
させることが困難であり、誤差電流を補正電流１．で相
殺することは不可能である。

また、電源電圧ＶＣＣが変動すると、トランジスタ４０
２．４０４．４３４．４３６の出力コンダクタンスｈ。

。の影響を受けることになり、補正電流■、と差動増幅
器４０側の誤差電流とを一致させることがより困難にな
るので、電源電圧ＶＣＣの変動によってオフセットが変
動する。

そこで、この発明は、オフセットを無視できる程度に軽
減させた利得可変増幅器の提供を目的とする。

また、この発明は、オフセットが電源電圧の変動に影響
を受けないようにした利得可変増幅器の提供を目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の利得可変増幅器は、電流ミラー回路を負荷と
し、増幅利得が可変可能な増幅手段と、この増幅手段の
誤差電流に対応する補正電流を前記増幅手段と等価な擬
似増幅手段に生じさせ、この擬似増幅手段に生じさせた
補正電流によって前記誤差電流を相殺する電流補正手段
とを備えたものである。

また、この発明の利得可変増幅器は、前記電流補正手段
に前記擬似増幅手段の補正電流の取出し点と、前記増幅
手段の補正電流の供給点との直流電位を一致させる電位
クランプ手段を設置したものである。

〔作　　用〕

このように構成すると、前記電流補正手段では、前記増
幅手段と等価な前記擬似増幅手段によって前記増幅手段
に生じる誤差電流と等しい大きさの補正電流が求められ
る。この補正電流を前記電流補正手段から前記増幅手段
に供給して前記増幅手段側の誤差電流を補正電流によっ
て確実に相殺させ、オフセットを解消することができる
。

また、前記電流補正手段に前記擬似増幅手段の補正電流
の取出し点と、前記増幅手段の補正電流の供給点との直
流電位を一致させる電位クランプ手段を設置すれば、ト
ランジスタの出力コンダクタンスｈ　ｏｓの影響が回避
され、電源電圧の変動に無関係にオフセットを軽減させ
ることができる。

〔実　施　例〕

第１図は、この発明の利得可変増幅器の実施例を示す。

この利得可変増幅器はＩＣを以て構成するごとができ、
動作電流によって増幅利得が加減可能にされた増幅手段
として差動増幅器４０Ａが設置されている。この差動増
幅器４０Ａには、一対のトランジスタ４０２．４０４が
設置されているとともに、動作電流を任意に加減するた
めの電流源４５Ａが設置されている。電流源４５Ａは、
任意に電流を加減可能にした電流源を以て構成できる。

各トランジスタ４０２．４０４のベースには、抵抗４１
２．４１４およびキャパシタ４１６からなるバイアス回
路４１から一定のバイアス電圧■、が抵抗４０８．４１
０を通して加えられ、方のトランジスタ４０２のベース
には、入力端子６から任意の振幅を持つ入力信号ｖ五が
抵抗４１８を通して加えられている。そこで、電流源４
５Ａによって各トランジスタ４０２．４０４に流れる動
作電流を加減すると、その動作電流を動作点として各ト
ランジスタ４０２．４０４に入力信号ｖｉの信号振幅に
対応した差動電流が流れる。

各トランジスタ４０２．４０４のコレクタ側には、差動
増幅器４０Ａの負荷を構成する電流ミラー回路４６Ａが
設置されている。この電流ミラー回路４６Ａは、トラン
ジスタ４６２．４６４を以て構成されており、トランジ
スタ４０２側のトランジスタ４６２がダイオードとして
構成されている。したがって、トランジスタ４０４．４
６４のコレクタ側から振幅調整出力としての出力信号ｖ
ｊがバイアス回路４１から抵抗４３３を通して加えられ
たバイアス電圧■８を中点レベルとして得られ、出力端
子８から取り出される。

そして、差動増幅器４０Ａに生じる誤差電流を補正する
ための電流補正回路４７が設置され、この電流補正回路
４７には、差動増幅器４０Ａの誤差電流を検出するため
、差動増幅器４０Ａと等価な擬似増幅手段として差動増
幅器４０Ｂが設置されている。二〇差動増幅器４０Ｂに
は、一対のトランジスタ４０３．４０５が設置されてい
るとともに、動作電流を任意に加減するための電流源４
５Ｂが設置されている。電流源４５Ｂは、電流源４５Ａ
と同様に、任意に電流を加減可能にした電流源で構成で
きる。

このように差動増幅器４０Ａと等価的に構成された差動
増幅器４０Ｂには、差動増幅器４０Ａに流れる誤差電流
と同様の電流が得られる。この電流はトランジスタ４６
３のコレクタ側から取り出すことができ、トランジスタ
４０３．４６３のコレクタ側に電流の取出し点Ｐ、が設
定され、また、差動増幅器４０Ａのトランジスタ４０４
．４６４のコレクタ側に補正電流Ｉｋの供給点Ｐ８が設
定されている。そして、取出し点Ｐ１から電流を取り出
し、供給点Ｐ２に補正電流１１を供給するために、電流
ミラー回路４８が設置されている。電流ミラー回路４８
は、トランジスタ４８２．４８４を以て構成され、補正
電流ＩＩｌがトランジスタ４８２に流れ、トランジスタ
４８２．４８４の電流ミラー効果によってトランジスタ
４８４側に流れ、供給点Ｐ８に供給される。

この場合、電流ミラー回路４８には、差動増幅器４０Ａ
、４０Ｂの供給点Ｐ！および取出し点Ｐ１の直流電位を
同電位に設定するため、電位クランプ回路４９が設置さ
れており、電位クランプ回路４９は、定電流源４９２お
よびトランジスタ４９４を以て構成され、トランジスタ
４９４のベースには、バイアス回路４１のバイアス出力
点から一定のバイアス電圧Ｖ、が加えられている。

ところで、トランジスタ４６２からトランジスタ４０２
に流れる電流を１１、トランジスタ４６４からトランジ
スタ４０４に流れる電流を１２、トランジスタ４８２か
らトランジスタ４０３に吸い込まれる電流をＩ２、抵抗
４３３を介してトランジスタ４０４のコレクタ側に吸収
される誤差電流をＩｔ、定電流源４９２の定電流を１、
とする。

ここで、電流補正回路４７が存在しない場合の誤差電流
１．を求める。補正電流ｌｍ＝０、ＰＮＰ型トランジス
タの電流増幅率ｈｔｍ＝βとすると、■！　　β−１となり、誤差電流１，１は、おおよそ電流ＩＩ、Ｌの差
で与えられるから、となり、各素子のばらつきが無い場合、無信号時、Ｉ□
＝Ｉ　３となる。

そこで１、補正電流Ｉｋと電流！、の関係は、■ｋ　　
β−１であるから、補正電流■、は、となる。

次に、電流補正回路４７を設置した場合、トランジスタ
４８４のコレクタを供給点Ｐ！に接続すると、誤差電流
１１は、１！−１□−ＩＩＩとなり、β≧３５であるから、誤差電流Ｉｔはほとんど
無視できる値（ＩｔζＯ）に軽減される。

そして、このような誤差電流■えの軽減動作において、
電流ミラー回路４８の各トランジスタ４８２．４８４の
エミッタが電位クランプ回路４９のトランジスタ４９４
のエミッタに接続され、トランジスタ４９４のベースが
バイアス電圧Ｖ。

に固定されていることから、電流ミラー回路４８を介し
て取出し点Ｐ１および供給点Ｐ２がバイアス電圧■、を
基準にした同電位にクランプされるので、各トランジス
タの電流増幅率ｈｔａや、出力コンダクタンスｈ０．の
影響を皆無にすることができ、電源電圧ＶＣＣが変動し
ても、その変動に無関係に誤差電流１つを補正電流１つ
によって相殺でき、オフセットの発生を抑制できるとと
もに、オフセットの電源電圧ＶＣＣによる変動を回避す
ることができる。特に、電流補正回路４７では、補正電
流Ｉｋが、等価的にバイアス電圧Ｖ、を基準にして形成
されるので、電源電圧ＶＣＣによる変動がなく、リップ
ルリジェクションに優れた特性が得られる。

また、実施例では差動増幅器４０Ａに対して等価的な擬
似差動増幅器４０Ｂを設置することから、均一な特性を
持つトランジスタを構成素子としているので、極めてＩ
Ｃに適した回路として構成しているが、この発明の利得
可変増幅器は、ＩＣ以外のディスクリート素子を用いて
も構成することができ、モノリシックＩＣに限定される
ものではない。

〔発明の効果〕

この発明によれば、利得が制御される増幅手段に対応し
た擬似増幅手段を設置して増幅手段に生じる誤差電流と
等価的な関係を持つ補正電流を形成し、補正電流によっ
て確実に誤差電流を相殺するようにしたので、構成素子
の工程上のばらつきによる素子特性の影響を受けること
なく、オフセットを無視できる程度に軽減することがで
きる。

また、この発明によれば、増幅手段と等価的な関係を持
つ擬似増幅手段の電流の取出し点と増幅手段の電流の供
給点とを電位クランプ手段を以て共通の直流電位に設定
したので、電源電圧の変動を受けることがなく、誤差電
流と補正電流とを確実に相殺してオフセットを軽減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の利得可変増幅器の実施例を示す回路
図、第２図および第３図は従来の利得可変増幅器を示す
回路図である。４０Ａ・・・差動増幅器（増幅手段）４０Ｂ・・・差動増幅器（擬似増幅手段）４６Ａ・・・
電流ミラー回路４７・・・電流補正回路（電流補正回路）４９・・・電
位クランプ回路（電位タランプ手段）

Claims

【特許請求の範囲】１、電流ミラー回路を負荷とし、増幅利得が可変可能な
増幅手段と、この増幅手段の誤差電流に対応する補正電流を前記増幅
手段と等価な擬似増幅手段に生じさせ、この擬似増幅手
段に生じさせた補正電流によって前記誤差電流を相殺す
る電流補正手段とを備えた利得可変増幅器。２、前記電流補正手段は、前記擬似増幅手段の補正電流
の取出し点と、前記増幅手段の補正電流の供給点との直
流電位を一致させる電位クランプ手段を設置した請求項
１記載の利得可変増幅器。