JPH04329707A - 利得切換増幅器 - Google Patents
利得切換増幅器Info
- Publication number
- JPH04329707A JPH04329707A JP3126449A JP12644991A JPH04329707A JP H04329707 A JPH04329707 A JP H04329707A JP 3126449 A JP3126449 A JP 3126449A JP 12644991 A JP12644991 A JP 12644991A JP H04329707 A JPH04329707 A JP H04329707A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- transistor
- gain
- transistors
- voltage
- waveform distortion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
Landscapes
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
- Amplifiers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、利得切換機能を有する
直流増幅器、特に高精度な平衡増幅器に関するものであ
る。
直流増幅器、特に高精度な平衡増幅器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の利得切換機能をもつ直流増幅器の
例を図2に示す。この動作は平衡入力信号1(+Vin
/2)と2(−Vin/2)がそれぞれ3(正極入力端
子)と4(負極入力端子)に入力されると、+Vin/
2がNPNトランジスタQ1AとQ2Aのベースに、−
Vin/2がNPNトランジスタQ1BとQ2Bのベー
スに印加される。 このとき正電源端子5には定電圧VCCが負電源端子8
には定電圧VEEが印加されており、またPNPトラン
ジスタQ4 のベースには基準電圧端子10から基準電
圧VREF が印加されている。ここで、利得制御入力
端子9にVREF よりも十分低い電圧が印加されてい
る場合には、定電流源I1 の電流はトランジスタQ4
を通ってその一部の電流は抵抗R1Aを通ってトラン
ジスタQ1Aのエミッタに流れ、残余の電流は抵抗R1
Bを通ってトランジスタQ1Bを通ってトランジスタQ
1Bのエミッタに流れる。このときトランジスタQ5
はそのベース・エミッタ間が逆方向にバイアスされるた
め、電流は流れず、従って抵抗R2A,トランジスタQ
2A,抵抗R2B,トランジスタQ2Bには電流は流れ
ない。
例を図2に示す。この動作は平衡入力信号1(+Vin
/2)と2(−Vin/2)がそれぞれ3(正極入力端
子)と4(負極入力端子)に入力されると、+Vin/
2がNPNトランジスタQ1AとQ2Aのベースに、−
Vin/2がNPNトランジスタQ1BとQ2Bのベー
スに印加される。 このとき正電源端子5には定電圧VCCが負電源端子8
には定電圧VEEが印加されており、またPNPトラン
ジスタQ4 のベースには基準電圧端子10から基準電
圧VREF が印加されている。ここで、利得制御入力
端子9にVREF よりも十分低い電圧が印加されてい
る場合には、定電流源I1 の電流はトランジスタQ4
を通ってその一部の電流は抵抗R1Aを通ってトラン
ジスタQ1Aのエミッタに流れ、残余の電流は抵抗R1
Bを通ってトランジスタQ1Bを通ってトランジスタQ
1Bのエミッタに流れる。このときトランジスタQ5
はそのベース・エミッタ間が逆方向にバイアスされるた
め、電流は流れず、従って抵抗R2A,トランジスタQ
2A,抵抗R2B,トランジスタQ2Bには電流は流れ
ない。
【0003】このときトランジスタQ1AとQ1Bに流
れる電流の差は、トランジスタのgmが抵抗R1A,R
1Bのコンダクタンスよりも十分大きい場合、Vinに
よって次式で表わされる。
Vin ICQ
1A−ICQ1B=───────
……(1)
R1A
+R1B ICQ1Aはベース接地のトランジスタQ3Aを通って
抵抗R3Aに、ICQ1BはトランジスタQ3Bを通っ
て抵抗R3Bに流れるため負極出力端子6と正極出力端
子7の電位差Vout1は次の式で表わされる。
R3
A+R3B Vout1=(R3A+R3B)(IC
Q1A−ICQ1B)=Vin・───── …
…(2)
R1A+R1B
れる電流の差は、トランジスタのgmが抵抗R1A,R
1Bのコンダクタンスよりも十分大きい場合、Vinに
よって次式で表わされる。
Vin ICQ
1A−ICQ1B=───────
……(1)
R1A
+R1B ICQ1Aはベース接地のトランジスタQ3Aを通って
抵抗R3Aに、ICQ1BはトランジスタQ3Bを通っ
て抵抗R3Bに流れるため負極出力端子6と正極出力端
子7の電位差Vout1は次の式で表わされる。
R3
A+R3B Vout1=(R3A+R3B)(IC
Q1A−ICQ1B)=Vin・───── …
…(2)
R1A+R1B
【0004】ここで、利得G1 は次式で表わされる。
Vout
R3A+R3B G1 =
───=───────
……(3)
Vin R1A+R1B さらに、利得制御入力端子9にVREF よりも十分高
い電圧印加されている場合には、トランジスタQ5 は
オンに、トランジスタQ4 がオフとなり利得G2 は
同様にして R3A+R3B
G2 =──────
……(4)
R2A+R2B となる。
R3A+R3B G1 =
───=───────
……(3)
Vin R1A+R1B さらに、利得制御入力端子9にVREF よりも十分高
い電圧印加されている場合には、トランジスタQ5 は
オンに、トランジスタQ4 がオフとなり利得G2 は
同様にして R3A+R3B
G2 =──────
……(4)
R2A+R2B となる。
【0005】従って、(R1A+R1B)の値と(R2
A+R2B)の値とを異なった値にしておくことにより
、利得を切換えることができる。ここで、トランジスタ
Q1A,Q1BおよびトランジスタQ2A,Q2Bのそ
れぞれ動作状態における動作点は図4に示すようになる
。
A+R2B)の値とを異なった値にしておくことにより
、利得を切換えることができる。ここで、トランジスタ
Q1A,Q1BおよびトランジスタQ2A,Q2Bのそ
れぞれ動作状態における動作点は図4に示すようになる
。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】入力信号電圧が0Vの
ときの動作点PはIC =I1 /2,VC ≒VBB
となり、入力信号電圧が印加されると、トランジスタQ
4 がオンの場合にはP点を通る傾きR1 (=R1A
=R1B)の負荷直線上をP点を中心に入力信号電圧に
応じてVC ,IC が動作する。また、トランジスタ
Q5 がオンの場合にはP点を通る傾きR2 (=R2
A=R2B)の負荷直線上をP点を中心に動作する。こ
のトランジスタの消費電力に着目すると、トランジスタ
Q1A,Q1Bの負荷直線の傾きR1 と動作点PのV
C ,IC がR1 =VC /IC の関係にある場
合、トランジスタQ1Aの動作点が移動した点のPc
とトランジスタQ1Bの動作点が移動した点のPc は
一致し、たとえPc の変化がトランジスタの温度変化
となり、ベース・エミッタ間の順方向電圧VBEが変化
してもトランジスタQ1Aの変化量とトランジスタQ2
Aの変化量は一致するので、差動増幅器の特性から出力
電流に波形歪は発生しない。
ときの動作点PはIC =I1 /2,VC ≒VBB
となり、入力信号電圧が印加されると、トランジスタQ
4 がオンの場合にはP点を通る傾きR1 (=R1A
=R1B)の負荷直線上をP点を中心に入力信号電圧に
応じてVC ,IC が動作する。また、トランジスタ
Q5 がオンの場合にはP点を通る傾きR2 (=R2
A=R2B)の負荷直線上をP点を中心に動作する。こ
のトランジスタの消費電力に着目すると、トランジスタ
Q1A,Q1Bの負荷直線の傾きR1 と動作点PのV
C ,IC がR1 =VC /IC の関係にある場
合、トランジスタQ1Aの動作点が移動した点のPc
とトランジスタQ1Bの動作点が移動した点のPc は
一致し、たとえPc の変化がトランジスタの温度変化
となり、ベース・エミッタ間の順方向電圧VBEが変化
してもトランジスタQ1Aの変化量とトランジスタQ2
Aの変化量は一致するので、差動増幅器の特性から出力
電流に波形歪は発生しない。
【0007】しかし、上記関係から著しくはずれる場合
には、Pc の差が温度差をまねき、両トランジスタの
VBEの差から、波形歪が発生することになる。利得切
換を行った場合抵抗R1 とR2 が異なるので、当然
どちらかの利得設定時には上記関係を満たしても他の利
得設定時には上記関係を満たすことができず波形歪が発
生することになる。
には、Pc の差が温度差をまねき、両トランジスタの
VBEの差から、波形歪が発生することになる。利得切
換を行った場合抵抗R1 とR2 が異なるので、当然
どちらかの利得設定時には上記関係を満たしても他の利
得設定時には上記関係を満たすことができず波形歪が発
生することになる。
【0008】本発明の目的は、利得の切換えをしても波
形歪が発生しない利得切換増幅器を提供することにある
。
形歪が発生しない利得切換増幅器を提供することにある
。
【0009】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明による利得切換増幅器は、いずれの利得設定
時においても、波形歪を発生しない条件を満たすため、
利得設定に応じて平衡増幅器を形成するトランジスタの
動作点を移動させるように構成されている。
に、本発明による利得切換増幅器は、いずれの利得設定
時においても、波形歪を発生しない条件を満たすため、
利得設定に応じて平衡増幅器を形成するトランジスタの
動作点を移動させるように構成されている。
【0010】
【実施例】以下図面により本発明を詳細に説明する。図
1は本発明の一実施例であって、平衡入力信号1(+V
in/2)は3(正極入力端子)を経由してトランジス
タQ1AとQ1Bのベースに接続され、2(−Vin/
2)は4(負極入力端子)を経由してトランジスタQ1
BとQ2Bのベースに接続されている。トランジスタQ
1AとQ1Bのエミッタにはそれぞれ抵抗R1AとR1
Bが接続され、その他端は共通にトランジスタQ4 の
コレクタに、またトランジスタQ2AとQ2Bのエミッ
タにはそれぞれ抵抗R2AとR2Bが接続され、その他
端は共通にトランジスタQ5 のコレクタに接続されて
いる。トランジスタQ1AとQ2Aのコレクタは共通に
トランジスタQ3Aのエミッタに、またトランジスタQ
1BとQ2Bのコレクタは共通にトランジスタQ3Bの
エミッタに接続されている。トランジスタQ3AとQ3
Bのベースは共通にトランジスタQ7 のコレクタに接
続されると共に、バイアス印加用抵抗R4 ,R5 に
接続され、トランジスタQ3A,Q3Bのコレクタは各
出力端子6,7に接続されると共に、負荷抵抗R3A,
R4Aを経て電源VCCに接続される。トランジスタQ
4 ,Q5 のエミッタは共通に電流源I1 に接続さ
れ、トランジスタQ6 ,Q7 のエミッタは共通に電
流源I2 に接続され、またトランジスタQ4 ,Q6
のベースは共通に基準電圧端子10に接続され、トラ
ンジスタQ5 ,Q7 のベースは共通に利得制御入力
端子9に接続されている。
1は本発明の一実施例であって、平衡入力信号1(+V
in/2)は3(正極入力端子)を経由してトランジス
タQ1AとQ1Bのベースに接続され、2(−Vin/
2)は4(負極入力端子)を経由してトランジスタQ1
BとQ2Bのベースに接続されている。トランジスタQ
1AとQ1Bのエミッタにはそれぞれ抵抗R1AとR1
Bが接続され、その他端は共通にトランジスタQ4 の
コレクタに、またトランジスタQ2AとQ2Bのエミッ
タにはそれぞれ抵抗R2AとR2Bが接続され、その他
端は共通にトランジスタQ5 のコレクタに接続されて
いる。トランジスタQ1AとQ2Aのコレクタは共通に
トランジスタQ3Aのエミッタに、またトランジスタQ
1BとQ2Bのコレクタは共通にトランジスタQ3Bの
エミッタに接続されている。トランジスタQ3AとQ3
Bのベースは共通にトランジスタQ7 のコレクタに接
続されると共に、バイアス印加用抵抗R4 ,R5 に
接続され、トランジスタQ3A,Q3Bのコレクタは各
出力端子6,7に接続されると共に、負荷抵抗R3A,
R4Aを経て電源VCCに接続される。トランジスタQ
4 ,Q5 のエミッタは共通に電流源I1 に接続さ
れ、トランジスタQ6 ,Q7 のエミッタは共通に電
流源I2 に接続され、またトランジスタQ4 ,Q6
のベースは共通に基準電圧端子10に接続され、トラ
ンジスタQ5 ,Q7 のベースは共通に利得制御入力
端子9に接続されている。
【0011】ここで、利得制御入力端子9にVREF
よりも十分低い電圧が印加されると、トランジスタQ4
がオンとなりトランジスタQ1A,Q1Bを動作状態
とし、またトランジスタQ6 がオンとなり、トランジ
スタQ7 はオフとなるため、トランジスタQ3A,Q
3Bの共通ベース電圧VBBは、ベース電流を無視でき
る値とすると、VBB=VCC×R5 /(R4 +R
5 )となる。ここで、入力信号電圧が0Vのときのト
ランジスタQ1A,Q1Bの動作点はIC =I1 /
2,VC ≒VBBとなる。前記従来例で述べたように
、R1 =VC /IC の関係にあれば、温度差によ
る波形歪は発生しないので、VBB=R1 ×I1 /
2=VCC×R5 /(R4 +R5 )を満足する抵
抗R4 ,R5 の値を選べばよい。
よりも十分低い電圧が印加されると、トランジスタQ4
がオンとなりトランジスタQ1A,Q1Bを動作状態
とし、またトランジスタQ6 がオンとなり、トランジ
スタQ7 はオフとなるため、トランジスタQ3A,Q
3Bの共通ベース電圧VBBは、ベース電流を無視でき
る値とすると、VBB=VCC×R5 /(R4 +R
5 )となる。ここで、入力信号電圧が0Vのときのト
ランジスタQ1A,Q1Bの動作点はIC =I1 /
2,VC ≒VBBとなる。前記従来例で述べたように
、R1 =VC /IC の関係にあれば、温度差によ
る波形歪は発生しないので、VBB=R1 ×I1 /
2=VCC×R5 /(R4 +R5 )を満足する抵
抗R4 ,R5 の値を選べばよい。
【0012】次に、利得制御入力端子9にVREF よ
りも十分高い電圧が印加されると、トランジスタQ5
がオンとなり、トランジスタQ2A,Q2Bを動作状態
とし、またトランジスタQ7 がオンとなり、電流I2
が抵抗R4 ,R5 を流れるため、トランジスタQ
3A,Q3Bの共通ベース電圧VBBは、(VCC−I
2 ×R4 )×R5 /(R4 +R5 )となる。 この場合の波形歪が発生しない条件R2 =VC /I
C からVBB=R2 ×I1 /2=(VCC−I2
×R4 )×R5 /(R4 +R5 )を満足する
電流I2 と抵抗R4 ,R5 の値を選ぶことによっ
て、どちらの利得設定の場合でも波形歪を発生しない条
件を満足することが可能となる。すなわち、上記の式か
ら(R2 −R1 )×I1 /2=I2 (R4 ・
R5)/(R4 +R5 )を満足する電流I2 の値
を選べばよい。
りも十分高い電圧が印加されると、トランジスタQ5
がオンとなり、トランジスタQ2A,Q2Bを動作状態
とし、またトランジスタQ7 がオンとなり、電流I2
が抵抗R4 ,R5 を流れるため、トランジスタQ
3A,Q3Bの共通ベース電圧VBBは、(VCC−I
2 ×R4 )×R5 /(R4 +R5 )となる。 この場合の波形歪が発生しない条件R2 =VC /I
C からVBB=R2 ×I1 /2=(VCC−I2
×R4 )×R5 /(R4 +R5 )を満足する
電流I2 と抵抗R4 ,R5 の値を選ぶことによっ
て、どちらの利得設定の場合でも波形歪を発生しない条
件を満足することが可能となる。すなわち、上記の式か
ら(R2 −R1 )×I1 /2=I2 (R4 ・
R5)/(R4 +R5 )を満足する電流I2 の値
を選べばよい。
【0013】これらの動作の負荷直線を図3に示す。こ
の図から負荷線の傾きの変化と同時に動作点も変化させ
てやることでトランジスタQ1AとQ1B、トランジス
タQ2AとQ2Bの相互の消費電力を一致させることが
可能である。
の図から負荷線の傾きの変化と同時に動作点も変化させ
てやることでトランジスタQ1AとQ1B、トランジス
タQ2AとQ2Bの相互の消費電力を一致させることが
可能である。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、増
幅器の利得を切換えると同時に、増幅段トランジスタの
動作点を移動させる回路構成をとることにより温度差に
よる波形歪の発生を防ぐことができる。
幅器の利得を切換えると同時に、増幅段トランジスタの
動作点を移動させる回路構成をとることにより温度差に
よる波形歪の発生を防ぐことができる。
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】従来の利得切換回路を示す回路図である。
【図3】図1の回路の動作点と負荷直線を示す特性図で
ある。
ある。
【図4】図2の回路の動作点と負荷直線を示す図である
。
。
1,2 平衡入力信号
3 正極入力端子
4 負極入力端子
5 正電源端子
6 負極出力端子
7 正極出力端子
8 負電源端子
9 利得制御入力端子
10 基準電圧端子
I1 ,I2 電源端子
Q1A,Q1B,Q2A,Q2B,Q3A,Q3B,Q
4 ,Q5 ,Q6 ,Q7 トランジスタ R1A,R1B,R2A,R2B,R3A,R3B,R
4 ,R5 抵抗
4 ,Q5 ,Q6 ,Q7 トランジスタ R1A,R1B,R2A,R2B,R3A,R3B,R
4 ,R5 抵抗
Claims (1)
- 【請求項1】 差動信号を与える正負2つの入力端子
と、各入力端子にベースが接続されかつエミッタ間に相
異なる値の抵抗が接続された複数のトランジスタ対と、
各トランジスタ対のコレクタが共通にエミッタに接続さ
れた2つのベース接地型トランジスタと、このベース接
地型トランジスタのコレクタに接続された出力端子とを
有する差動増幅器と、前記複数のトランジスタ対のエミ
ッタに供給する電流を切換えるスイッチ手段と、前記ベ
ース接地型トランジスタのベース電圧を切換えるスイッ
チ手段とを有し、前記トランジスタ対に供給する電流を
切換えると同時に前記ベース接地型トランジスタのベー
ス電圧を切換えることにより利得を制御するように構成
された利得切換増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3126449A JPH04329707A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 利得切換増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3126449A JPH04329707A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 利得切換増幅器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04329707A true JPH04329707A (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=14935495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3126449A Pending JPH04329707A (ja) | 1991-05-01 | 1991-05-01 | 利得切換増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04329707A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005260287A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Fujitsu Ltd | 増幅器 |
JP2006211582A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Nec Compound Semiconductor Devices Ltd | 利得可変増幅器 |
-
1991
- 1991-05-01 JP JP3126449A patent/JPH04329707A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005260287A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Fujitsu Ltd | 増幅器 |
JP2006211582A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Nec Compound Semiconductor Devices Ltd | 利得可変増幅器 |
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