JPH0326563B2 - - Google Patents

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JPH0326563B2
JPH0326563B2 JP58018261A JP1826183A JPH0326563B2 JP H0326563 B2 JPH0326563 B2 JP H0326563B2 JP 58018261 A JP58018261 A JP 58018261A JP 1826183 A JP1826183 A JP 1826183A JP H0326563 B2 JPH0326563 B2 JP H0326563B2
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JP
Japan
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signal
voltage
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JP58018261A
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Zogu Urusu
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G5/00—Tone control or bandwidth control in amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00—Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0017—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
    • H03G1/0023—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier in emitter-coupled or cascode amplifiers

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  • Amplifiers (AREA)
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  • Feedback Control In General (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野及び従来技術の説明 本発明は電子利得制御装置、即ち利得を制御電
圧により変化し得るようにした回路装置に関する
ものである。斯る回路装置はドイツ国特許第
2404331号明細書により既知である。これに開示
されている装置においては２個のコンバータ回路
を具え、それらの高インピーダンス出力端子をそ
れぞれ電流分配回路の入力端子に接続する。これ
ら電流分配は各々２個の出力端子を有し（それら
の出力電流はこの回路の制御入力端子の制御電圧
で制御することができる）、これら回路の出力端
子に共通の抵抗を設け、これにその出力電流を流
す。この抵抗両端間の電圧を増幅器を経て前記２
個のコンバータ回路の入力端子に供給して負帰還
をかけ、当該回路装置の入力信号は一方のコンバ
ータ回路に供給する。
多くの場合、斯る回路装置の制御特性は、出力
電圧の振幅が制御電圧に対し正確に指数関数（以
後“dB線形”）の関係になる。しかし、この既知
の回路装置は極めて小さな特定の増幅範囲に亘つ
てdB線形制御特性を有するのみであると共にそ
の出力にかなり強い偶数高調波を発生する。この
欠点はドイツ国特許出願P30241420号による回路
装置では緩和される。この回路装置は更に２個の
電流分配回路と、更に２個のコンバータ回路を具
え、これら追加のコンバータ回路を経てこれら追
加の電流分配回路に供給される信号の位相を他の
２個の電流分配回路に供給される信号の位相と逆
相にし、それらの出力電圧を互に減算する。しか
し、この回路装置も比較的小さな範囲に亘つて
dB線形制御特性を有するのみである。
米国特許第3714462号明細書には２個のpnp型
とnpn型のトランジスタを具え、これらトランジ
スタの特性を互に一致させると比較的広い範囲に
亘つてdB線形制御特性を有する電子利得制御回
路装置が開示されている。しかし、この回路装置
は特性が互に合致した互に反対導電型トランジス
タを使用する必要があるため、この回路装置は集
積回路技術で構成することは容易でない。
発明の概要 本発明の目的は、比較的広い範囲に亘つてdB
線形制御特性を有すると共にその特性が一導電型
のトランジスタのみで決まるようにした電子利得
制御装置を提供することにある。
本発明においては、高インピーダンス出力端子
を有する第１コンバータ回路を具え、その高イン
ピーダンス出力端子を出力電流比が制御入力端子
の制御電圧の指数関数として変化する第１電流分
配回路の信号入力端子に接続し、更に第２電流分
配回路を設け、その制御入力端子を前記第１電流
分配回路の制御入力端子と並列に接続すると共に
その信号入力端子を第２コンバータ回路の高イン
ピーダンス出力端子に接続し、更に増幅器を設
け、その入力電圧は前記２個の電流分配回路の出
力電流であつて制御信号により互に反対極性に変
化する２個の出力電流を重畳して形成し、この増
幅器の出力電圧を当該装置の出力電圧とすると共
に負帰還に用いるようにした電子利得制御装置に
おいて、前記増幅器の出力電圧を前記第２コンバ
ータ回路の入力端子にのみ負帰還して前記第１コ
ンバータ回路の入力端子の信号が前記増幅器の出
力信号の影響を受けないようにしたことを特徴と
する。
本発明では出力電流の比が制御入力端子の制御
電圧の指数関数である電流分配回路を用いる。こ
のタイプの電流分配回路は既知である。最も簡単
な電流分配回路は２個にエミツタ結合バイポーラ
トランジスタから成る。この場合、相互結合エミ
ツタが電流分配回路の信号入力端子を構成し、２
個のコレクタが電流分配回路の２個の出力端子を
構成する。制御電圧は２個のトランジスタのベー
ス電極に供給する。原則としてdB線形特性は電
流分配回路を構成する同一導電型のこれらトラン
ジスタの特性によつてのみ決まる。
本発明の構成によれば、電流分配回路の入力信
号電流が一定に維持され、制御電圧と無関係にな
る。
本発明の好適例においては、第１及び第２電流
分配回路と同様の第３及び第４電流分配回路を設
け、この第３及び第４電流分配回路の制御入力端
子も制御電圧を受信するようにし、前記第１及び
第２コンバータ回路の各々は互に反対位相の出力
端子を有するものとし、第１コンバータ回路の出
力端子を第１及び第３電流分配回路の信号入力端
子にそれぞれ接続し、第２コンバータ回路の出力
端子を第２及び第４電流分配回路の信号入力端子
にそれぞれ接続し、第１及び第３電流分配回路の
出力電流であつて制御電圧により同一極性に制御
される出力電流を第２及び第４電流分配回路の出
力電流であつて制御電圧により逆極性に制御され
る出力電流上にそれぞれ重畳し、前記増幅器の入
力信号を両重畳出力電流の差から得るようにする
ことにより偶数高調波を発生しないようにするこ
とができる。
実施例の説明 本発明を図面を参照して実施例について説明す
る。
第１図は本発明の好適実施例を示す。
第１図に示す回路装置は４個の電流分配回路
１，２，３，４を具え、各分配回路はエミツタを
相互接続して成る同一導電型（npn型が好適）の
２個のバイポーラトランジスタから成る。既知の
ように、斯るトランジスタ対のエミツタに供給さ
れる電流はこれらトランジスタのベースに供給さ
れる制御電圧の指数関数となるように分配され
る。
第１及び第２電流分配回路の４個のトランジス
タと第３及び第４電流分配回路の４個のトランジ
スタはそれぞれ互に交差結合する。即ち４個のト
ランジスタの各々が他の３個のトランジスタと共
通の一つの同一電極を有するようにする（例えば
電流分配回路１及び２の２個の左側トランジスタ
のコレクタを共通に接続し、２個の右側トランジ
スタのコレクタを共通に接続する）。直流制御電
圧ustを各電流分配回路のトランジスタ対のベー
ス電極間に供給する。
第１及び第３電流分配回路１及び３の入力端
子、即ちこれら電流分配回路のトランジスタ対の
相互接続エミツタをそれぞれ第１コンバータ回路
５の互に反対位相の出力端子に接続する。コンバ
ータ回路５の機能はその入力端子に供給された入
力信号uiを振幅が等しく位相が反対の２個の信号
電流に変換し出力することにある。
この目的のため、コンバータ回路５は２個の
npnトランジスタ５１，５２で構成し、両トラン
ジスタのベース間に入力信号uiを供給し、両トラ
ンジスタのエミツタ回路内に直流電流源５３及び
５４をそれぞれ挿入し、両トランジスタのコレク
タをコンバータ回路の互に反対位相の出力端子と
する。電流源５３及び５４はエミツタ抵抗を有す
ると共にベースに適当なバイアス電圧UVが供給
されるnpnトランジスタのコレクターエミツタ接
合で形成する。電流源５３及び５４のトランジス
タ５１及び５２と反対側の端子を負電源端子−Ｕ
に接続する。トランジスタ５１及び５２のエミツ
タ間に、抵抗、コンデンサ、インダクタ又はこれ
ら素子の組合わせから成る、或は必要に応じて能
動回路素子と組み合わせて成る二端子回路網５０
を挿入する。この二端子回路網５０を流れる電流
はトランジスタ５１及び５２間の入力電圧uiに比
例しui／Z1の値を有する（Z1は二端子回路網５０
のインピーダンス）。トランジスタ５１及び５２
の一方のベースは基準電位、例えばアースに接続
することができる。
第２コンバータ回路６の高インピーダンス反対
位相出力端子は第２及び第４電流分配回路２及び
４の入力端子にそれぞれ接続し、この第２コンバ
ータ回路も第１コンバータ回路５と同一の回路構
成とする。従つて、このコンバータ回路は２個の
トランジスタ６１及び６２を具え、それらのコレ
クタを電流分配回路２及び４の共通エミツタにそ
れぞれ接続し、それらのエミツタを電流源６３及
び６４を経て負電源端子−Ｕに接続すると共に二
端子回路網６０を経て相互接続し、トランジスタ
６２のベースをアースに接続し、トランジスタ６
１のベースを演算増幅器７の出力端子に接続す
る。この場合、二端子回路網６０を流れる電流は
値up／Z2を有する。ここで、upは演算増幅器７の
出力電圧、Z2は二端子回路網６０のインピーダン
スである。
コンバータ回路５はその出力端子に互に反対位
相の値ui／Z1の電流を発生し、これら電流が電流
分配回路１及び３により制御電圧ustに応じて分
配される。電流分配回路１の左側トランジスタと
電流分配回路３の右側トランジスタ（ベースが相
互接続され、換言すれば直流制御電圧ustにより
同一極性に制御される出力電流を発生するトラン
ジスタ）のコレクタをそれぞれ等しい抵抗８及び
９に接続し、これら抵抗の他端を正電源端子＋Ｕ
に接続する。更に、電流分配回路１及び３の抵抗
８及び９に接続した出力端子の出力電流と制御電
圧ustの関数として逆極性に変化する出力電流を
発生する電流分配回路２及び４の出力端子をそれ
ぞれ抵抗８及び９に接続する。この結果、電流分
配回路１及び３は抵抗８及び９に互に反対位相の
等しい交流電流を供給する。電流分配回路２及び
４も同様である。従つて、抵抗８の両端子間の電
圧は電流分配回路１及び２の出力電流の和により
決まり、抵抗９の両端子間の電圧は電流分配回路
３及び４の出力電流の和により決まる。
抵抗８及び９の両端子間の電圧は差動増幅器７
の２個の入力端子に、素子７，６１，２及び８と
素子７，６２，４及び９がそれぞれ負帰還ループ
を形成するような位相関係で供給する。
斯る回路構成では各抵抗８及び９の両端子間の
信号電圧は略々零になり、利得Ｖ＝up／uiは次式
を満足するものとなることを証明することができ
る。
Ｖ＝Z2／Z1・e-c (1) 但し、Ｖ≫１＋ec／ec・R8＋R9／Z2 (2) ここで、ｅは自然対数の底、ｃは制御電圧ust
と熱電圧（uT26ｍＶ（300Kのとき））の商に相
当する値または電流分配回路の出力電流の商の対
数に相当する値（ustの極性が図示の場合には正
値）、R8及びR9は抵抗８及び９の抵抗値である。
第１図に示す電流分配回路は一般に偶数高調波
を発生する。しかし、抵抗８及び９をそれぞれ流
れる電流分配回路１及び３の出力電流と電流分配
回路２及び４の出力電流の高調波は同相であるか
ら、これら高調波は差動導増幅器７の出力におい
て互に相殺される。
抵抗８及び９はdB線形制御特性を得るために
互に等しくする必要はない。しかし抵抗８及び９
の値が相違すればするほど偶数高調波の相殺され
る程度が小さくなる。極端な場合には、抵抗９に
接続された演算増幅器７の入力端子を適当な直流
電位にして回路の半分、例えば抵抗９、電流分配
回路３及び４、コンバータ回路５及び６の素子５
２，５４、及び６２，６４を省略することもでき
る。しかし、この場合には偶数高調波はもはや互
に相殺されず、出力電圧upに全部現われる。
コンバータ５の入力端子の電位は負電源端子の
電位−Ｕより正にする必要があり、例えば零ボル
トにすることができる。正しい動作を確保するた
めには制御電圧ustが供給される制御入力端子の
電位はコンバータ５の入力端子の電位より、ベー
ス・エミツタバイアスの数倍だけ正にする必要が
ある。
既に述べたように、第１図に示す回路装置は共
に本明細書の前文に述べた原理を利用し、利得が
制御電圧ust及びインピーダンスZ1及びZ2により
決まる（(1)式参照）。第１及び第２インピーダン
ス５０及び６０が実数である、場合、又はそれら
の位相角が周波数の関数として等しく変化するも
のである場合には、斯る回路装置は電子利得制御
に使用して広い周波数帯域に亘つて利得を制御す
ることができ、またオーデイオ増幅器の音量制御
回路として使用することができる。この場合、利
得はZ1及びZ2を適当に選択することにより決定す
ることができる。
斯る回路装置はRF受信機の自動利得制御にも
好適である。
しかし、一方又は両方のインピーダンスを周波
数依存インピーダンスとする場合には、周波数応
答を制御電圧ustに応じて制御することができ、
即ち周波数依存利得制御を可能にすることがで
き、この回路装置は電圧制御遮断周波数を有する
フイルタとして、或はオーデイオ増幅器の音質制
御回路として使用することができる。第１の二端
子回路網５０を抵抗とし、第２の二端子回路網６
０をコンデンサ又は容量性インピーダンスとする
場合には、電気的に制御し得る時定数を有する積
分器を得ることができる、これは例えば制御工学
に使用することができる。
何れの場合にも入力接続を入れ換えることによ
り出力信号を180゜移相させることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の電子利得制御回路装置の一実
施例の回路図である。 １，２，３，４……第１、第２、第３、第４電
流分配回路、５（５１，５２）……第１コンバー
タ回路、６（６１，６２）……第２コンバータ回
路、７……増幅器、８，９……負荷抵抗、５０，
６０……第１、第２の二端子回路網、５３，５
４，６３，６４……定電流源、ui……入力信号、
ust……利得制御電圧、up……出力信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 高インピーダンス出力端子を有する第１コン
    バータ回路を具え、その高インピーダス出力端子
    を出力電流比が制御入力端子の制御電圧の指数関
    数として変化する第１電流分配回路の信号入力端
    子に接続し、更に第２電流分配回路を設け、その
    制御入力端子を前記第１電流分配回路の制御入力
    端子と並列に接続すると共にその信号入力端子を
    第２コンバータ回路の高インピーダンス出力端子
    に接続し、更に増幅器を設け、その入力電圧は前
    記２個の電流分配回路の出力電流であつて制御信
    号により互に反対極性に変化する２個の出力電流
    を重畳して形成し、この増幅器の出力電圧を当該
    装置の出力電圧とすると共に負帰還に用いるよう
    にした電子利得制御装置において、前記増幅器の
    出力電圧を前記第２コンバータ回路の入力端子に
    のみ負帰還して前記第１コンバータ回路の入力端
    子の信号が前記増幅器の出力信号u0の影響を受け
    ないようにしたことを特徴とする電子利得制御装
    置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
    第１及び第２電流分配回路と同様の第３及び第４
    電流分配回路を具え、この第３及び第４電流分配
    回路の制御入力端子も制御電圧を受信するように
    し、前記第１及び第２コンバータ回路の各々は互
    に反対位相の出力端子を有するものとし、第１コ
    ンバータ回路の出力端子を第１及び第３電流分配
    回路の信号入力端子にそれぞれ接続し、第２コン
    バータ回路の出力端子を第２及び第４電流分配回
    路の信号入力端子にそれぞれ接続し、第１及び第
    ３電流分配回路の出力電流であつて制御電圧によ
    り同一極性に制御される出力電流を第２及び第４
    電流分配回路の出力電流であつて制御であつて制
    御電圧により逆極性に制御される出力電流上にそ
    れぞれ重畳し、前記増幅器の入力信号を両重畳出
    力電流の差から得るようにしたことを特徴とする
    電子利得制御装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
    前記第１及び第２コンバータは各々２個のトラン
    ジスタを具え、第１及び第２コンバータの２個の
    トランジスタのエミツタ間に第１及び第２の二端
    子回路網をそれぞれ配置すると共にこれらエミツ
    タ線路内に定電流源を配置し、各コンバータ回路
    の入力信号はそれぞれの２個のトランジスタのベ
    ース電極に供給し、出力信号はそれぞれの２個の
    トランジスタのコレクタから取り出すようにした
    ことを特微とする電子利得制御装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、
    前記第１及び／又は第２の二端子回路網は周波数
    依存インピーダンスとしたことを特徴とする電子
    利得制御装置。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、
    前記の二端子回路網は容量性インピーダンスとし
    たことを特徴とする電子利得制御装置。
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