JPH0612860B2 - 可変利得増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランジスタの差動増幅器に関し、特にＡＧ
Ｃ（自動利得制御）増幅器に用いられる、電流や電圧に
よって利得を変えることのできる可変利得増幅器に関す
る。

〔従来の技術〕

従来この種の回路としては第７図に示す様な構成がよく
知られている。信号源１０２ら入力された信号は、トラ
ンジスタ106，107と定電流源１０３とで構成された差動
増幅器で電流増幅され、トランジスタ108，109で構成さ
れた差動型のベース接地増幅器にエミッタから入力され
る。

この時、ベースバイアス電圧源１０５と１０４の電圧Ｖ
₁₀₅とＶ₁₀₄が等しければ、信号はトランジスタ１０８と
１０９に半分ずつ分けられる。Ｖ₁₀₄を変化すること
で、負荷抵抗１１０を流れる電流を増減し利得を変え
る。なお、１０１は電源である。

第４図は従来例の利得を上げた時の入力振幅と出力の関
係を表わした略図であり、第５図は従来例の利得を下げ
た時の入力振幅と出力の関係を表わした略図である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した第７図の回路では、利得が減るにつれ、負荷と
しての抵抗１１０の両端に取り出せる出力信号の振幅が
小さくなることや、トランジスタ106，107の動作点はＶ
₁₀₄に無関係だからＶ₁₀₄を上げて回路全体の利得を下げ
ても最大許容入力は大きくならないという欠点がある。
又従来例の回路では信号成分だけでなくトラジスタ１０
８のコレクタ直流電流もＶ₁₀₄によって変化するので利
得ばかりでなく出力端子１１１の直流電位も変化してし
まう欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の可変利得増幅器は、差動増幅器を構成する第
１，第２のトランジスタを有し、この第１，第２のトラ
ンジスタのエミッタには、各々同じ値を有する第１，第
２の抵抗を介して第１の定電流源に接続され、第二の差
動増幅器を成すエミッタ同士が接続された第３，第４の
トランジスタを有し、前記第３のトランジスタのベース
は前記第１のトランジスタのベースに接続され、前記第
３のトランジスタのコレクタは前記第１のトランジスタ
のコレクタに接続され、前記第４のトランジスタのベー
スは前記第２のトランジスタのベースに接続され、前記
第４のトランジスタのコレクタは前記第２のトランジス
タのコレクタに接続され、前記第１，第３のトランジス
タのコレクタと第２，第４のコレクタの少なくとも一方
に出力を取り出すことを目的とした負荷あるいは負荷回
路を備え、前記第３，第４のトランジスタのエミッタ同
士の接続点と前記第１の定電流源とが第２の抵抗を介し
て接続され、前記第３，第４のエミッタの接続点に前記
第１の電流源と等しい電流の第２の電流源が接続され、
前記第１，第２の電流源の電流値を電気的に制御し変化
させる手段を有していることを特徴とする。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。第１図
は本発明の一実施例の回路図である。

トランジスタ２４、電源１、定電流原３、抵抗９，10は
ベース直流バイアス回路である。トランジスタ１６，１
７、抵抗１３，１４で第１の差動増幅器を構成してい
る。トランジスタ18，19はエミッタ同士が直接結線され
ていて第１の差動増幅器より高い利得を持った第２の差
動増幅器を成す。定電流源７，８は電気的に制御可能で
制御電圧Ｖ_Ｃに対し、ともに等しい電流を発生する。電
流源７，８の電流値をＩ₇，Ｉ_８とする。抵抗13，14，1
5，20，21の抵抗値をＲ₁₃，Ｒ₁₄，Ｒ₁₅，Ｒ₂₀，Ｒ₂₁と
する。I₇＝I₈でI₇＝０，I₈＝０の時、トランジスタ16〜
19のエミッタ電流を各々Ｉ_E16，Ｉ_E17，Ｉ_E18，Ｉ_E19と
すると、 Ｉ_E16・Ｒ₁₃＝ΔＶ_BE＋２Ｒ₁₅・Ｉ_E18 ……(1) Ｉ_E16・Ｒ₁₃≫ΔＶ_BEならば Ｉ_E16・Ｒ₁₃≒２Ｒ₁₅Ｉ_E18…… (2) V₁−Ｖ_BE18−Ｒ₁₅(2I_E18＋Ｉ₇)＝V₁−Ｖ_BE16−Ｒ₁₃Ｉ
_E16……(3) Ｖ₁は電源１の電圧、Ｖ_BE18，Ｖ_BE16はトランジスタ1
8，16のベース、エミッタ順方向電圧である。

ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電荷素量であ
る。ここで(2)と同様の近似を行って (4)式と(5)式を比較するとＲ₁₅・I₇／(2R₁₅＋Ｒ₁₃)の項
だけ増減していることがわかり、出力端子２２，２３の
直流電位がＩ_７によって変動しないことが判明する。

第２の差動増幅器の小信号電圧利得をＡ_V2とすれば(4)
式より 同様に第一の差動増幅器１の利得Ａ_V1を求める。

よって第１図の回路の総合利得Ａ_Ｖは Ａ_Ｖ＝Ａ_V1＋Ａ_V2 ここで になる様に各々の回路定数を選べば、利得Ａ_ＶはＩ_７の
１次単調減少関数になる。

次に最大許容入力に関する考察を行う。

式(4)＋式(5)＝Ｉ_６／２ よって負荷20，21を流れる直流電流Ｉ_７，Ｉ_８と無関係
である。従って負荷20，21の両端から取り出させる最大
振幅はＩ_６×Ｒ₂₀（又はＩ_６×Ｒ₂₁）である。

ここでＡ_Ｖ＝Ａ_V1＋Ａ_V2が(6)式の条件を満すとして 最大許容入力Ｖ_ｉｍａｘは Ｒ₁₃やＩ_６やＫは入力信号やＩ_７，Ｉ_８に無関係な定数
とみなせるから ＫＲ₁₅＞０ 又Ｋ₀＞０ (7)式からＩ_７が大きくなるとＶ_imaxは大きくなること
がわかる。

すなわち第１図の回路は、端子Ｉ_７によって利得が制御
可能で出力端子の値流電位が利得に無関係に一定でさら
に低利得になるほどダイナミックレンジが広がるのであ
る。

第２図は利得をしぼった時の負荷の電圧出力と入力電圧
の略図にして示したものである。

第３図は第２図同様に利得を上げた時の入出力を示した
略図である。

第６図はＰＮＰトランジスタによって本発明の他の実施
例の回路図である。第１図と同じ素子には同じ番号を付
す。トランジスタ24，25と抵抗13，14が利得の低い第一
の差動増幅器を構成し、トランジスタ26，27で利得の高
い第二の差動増幅器が構成される。

トランジスタ３４と抵抗３５で構成される定電流源が、
カレントミラー対の基準電流を発生させ、この電流は、
可変電圧源３７で制御される。トランジスタ２９，抵抗
３２で構成される定電流源とトランジスタ３８，抵抗３
９で構成される定電流源は同じ電流値を有し電圧源３７
によって電流値が変化する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、利得が高く、かつ利得自
体がエミッタ電流に強く依存する差動増幅器と、エミッ
タに抵抗が挿入され利得が低く、かつ利得が前出のエミ
ッタに挿入された抵抗の値でほぼ決定されエミッタ電流
にはほとんど依存しない差動増幅器を有し、電気的に制
御可能な電流源によって二つの増幅器の出力を混合する
比率と、前記利得の高い差動増幅器の利得を変えること
で、総合利得をしぼった場合にも高い最大許容入力振幅
を実現し、出力端子の直流電位が変化しない可変利得増
幅器を実現できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図，第３図は
第１図の動作を示す説明図、第６図は本発明の他の実施
例の回路図、第７図は従来例の回路図、第４図，第５図
は第７図の動作を示す説明図である。 １……トランジスタのベースバイアス電源、２……電
源、３……定電流源、４，５……位相が互いに180゜ず
れた信号源、６……差動増幅器を成す定電流源、７，８
……定電流源、９，10……抵抗、11，12……結合コンデ
ンサ、13，14……エミッタ抵抗、15……抵抗、16，17ト
ランジスタ、18，19……トランジスタ、20，21……負荷
抵抗、22，23……出力端子、24、25……トランジスタ、
26，27……トランジスタ、28……トランジスタ、29，3
0，33，38……トランジスタ、31，32，36，39……抵
抗、34……トランジスタ、35……抵抗、37……可変電圧
源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】差動増幅器を構成する第１，第２のトラン
   ジスタを有し、この第１，第２のトランジスタのエミッ
   タには各々同じ値を有する第１，第２の抵抗を介して第
   １の定電流源に接続され、第二の差動増幅器を成すエミ
   ッタ同士が接続された第３，第４のトランジスタを有
   し、前記第３のトランジスタのベースは前記第１のトラ
   ンジスタのベースに接続され、前記第３のトランジスタ
   のコレクタは前記第１のトランジスタのコレクタに接続
   され、前記第４のトランジスタのベースは前記第２のト
   ランジスタのベースに接続され、前記第４のトランジス
   タのコレクタは前記第２のトランジスタのコレクタに接
   続され、前記第１，第３のトランジスタのコレクタと第
   ２，第４のコレクタの少なくとも一方に出力する取り出
   すことを目的とした負荷あるいは負荷回路を備え、前記
   第３，第４のトランジスタのエミッタ同士の接続点と前
   記第１の定電流源とが第２の抵抗を介して接続され、前
   記第３，第４のエミッタの接続点に前記第１の電流源と
   等しい電流の第２の電流源が接続され、前記第１，第２
   の電流源の電流値を電気的に制御し変化させる手段を有
   していることを特徴とする可変利得増幅器。