JPH06334454A - 可変利得増幅器 - Google Patents

可変利得増幅器

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JPH06334454A
JPH06334454A JP12380993A JP12380993A JPH06334454A JP H06334454 A JPH06334454 A JP H06334454A JP 12380993 A JP12380993 A JP 12380993A JP 12380993 A JP12380993 A JP 12380993A JP H06334454 A JPH06334454 A JP H06334454A
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JP
Japan
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transistor
signal
constant current
gain
current circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP12380993A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidekazu Hase
英一 長谷
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】信号増幅用トランジスタ1と信号帰還用トラン
ジスタ2と負荷となる定電流回路のトランジスタ3から
なる増幅回路において、信号増幅用トランジスタ1と負
荷となる定電流回路のトランジスタ3からなる増幅回路
との間、および、信号帰還用トランジスタ2と負荷とな
る定電流回路のトランジスタ3からなる増幅回路と電源
との間に増幅回路の電流を制御するトランジスタを挿入
する。 【効果】トランジスタの動作電流を制御することによ
り、広範囲に利得を可変することのできる増幅器を実現
できる。また、高周波領域での影響が少なく、増幅器と
しての周波数帯域の劣化が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトランジスタによる可変
利得増幅器に係り、特に、印加電圧によって広い範囲で
利得を制御できる可変利得増幅器の回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の可変利得増幅器は、図5に示した
回路が知られている。図5において、21は信号増幅用
トランジスタ、22は信号帰還用トランジスタ、23は
負荷となる定電流回路のトランジスタ、24は21の信
号増幅用トランジスタの出力を取り出すためのバッファ
用トランジスタ、25はレベル・シフト用のダイオー
ド、26は定電流回路のトランジスタ、27は負帰還用
の抵抗、28は22の信号帰還用トランジスタへの負帰
還量を制御する可変抵抗である。信号増幅用トランジス
タ21と信号帰還用トランジスタ22のゲート幅の比率
を選ぶことにより利得の上限を決定し、負帰還用の抵抗
27と可変抵抗28で連続的に利得を制御している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、限ら
れた範囲で利得を制御できる可変利得増幅器を構成でき
るが、利得を制御するために必要な可変抵抗28の実現
範囲の点について考慮がされておらず、広範囲に利得を
制御するには、極めて広範囲に抵抗値の変化する可変抵
抗を実現しなければならないという問題があった。ま
た、広範囲に利得を制御するには、信号増幅用トランジ
スタ21と信号帰還用トランジスタ22のゲート幅の比
率を選ぶことにより利得の上限を決定し、負帰還用の抵
抗27と可変抵抗28により限られた範囲で連続的に利
得を制御している。このため、一つの可変利得増幅器で
広範囲に利得を連続的に制御できないという問題があっ
た。さらに、増幅器の利得を高くするには、信号増幅用
トランジスタ21のゲート幅を増加してトランジスタ単
体の利得を高くし、負帰還量を制御する可変抵抗28を
大きくして帰還量を少なくすれば可能であるが、信号増
幅用トランジスタ21の入力容量が増加し増幅器として
の広帯域性が損なわれるという問題があった。
【0004】本発明の目的は、広範囲に抵抗値の変化す
る可変抵抗を用いることなく広範囲に利得を可変するこ
とができ、増幅器としての広帯域性を損なうことのない
可変利得増幅器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、利得を制御する抵抗27,28を排除し、信号増幅
用トランジスタ21と信号帰還用トランジスタ22と負
荷となる定電流回路のトランジスタ23からなる増幅回
路において、前記信号増幅用トランジスタ21と前記負
荷となる定電流回路のトランジスタ23との間にトラン
ジスタを直列に挿入し、信号増幅用トランジスタ21の
電流を制御する。さらに、信号帰還用トランジスタ22
と負荷となる定電流回路のトランジスタ23との間にト
ランジスタを直列に挿入し、信号帰還用トランジスタ2
2の電流を制御する。
【0006】
【作用】信号増幅用トランジスタ21と信号帰還用トラ
ンジスタ22と負荷となる定電流回路のトランジスタ2
3からなる増幅回路において、信号増幅用トランジスタ
21の電流は、信号増幅用トランジスタ21と負荷とな
る定電流回路のトランジスタ23との間に挿入したトラ
ンジスタのゲート電圧により制御される。また、信号帰
還用トランジスタ22の電流は、信号帰還用トランジス
タ22と負荷となる定電流回路のトランジスタ23との
間に挿入したトランジスタのゲート電圧により制御され
る。信号増幅用トランジスタ21と負荷となる定電流回
路のトランジスタ23との間に挿入したトランジスタの
ゲート電圧と信号帰還用トランジスタ22と負荷となる
定電流回路のトランジスタ23との間に挿入したトラン
ジスタのゲート電圧を同時に変化させることにより、増
幅器としての利得を広範囲にわたり連続的に制御するこ
とができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1において、1は信号増幅用トランジスタ、2は
信号帰還用トランジスタ、3は信号増幅用トランジスタ
1と信号帰還用トランジスタ2の負荷となる定電流回路
のトランジスタ、4は信号増幅用トランジスタ1と負荷
となる定電流回路のトランジスタ3との間に直列接続し
たトランジスタ、5は信号帰還用トランジスタ2と負荷
となる定電流回路のトランジスタ3との間に直列接続し
たトランジスタ、6は1の信号増幅用トランジスタの出
力を取り出すためのバッファ用トランジスタ、7はレベ
ル・シフト用のダイオード、8は定電流回路のトランジ
スタである。
【0008】図1に示した本発明の一実施例である可変
利得増幅器のトランジスタのゲート長はすべて0.35
μm で、トランジスタ1のゲート幅が200μm、ト
ランジスタ2のゲート幅が40μm、トランジスタ3の
ゲート幅が240μm、トランジスタ4のゲート幅が2
00μm、トランジスタ5のゲート幅が40μm、トラ
ンジスタ6のゲート幅が200μm、トランジスタ8の
ゲート幅が200μm、レベル・シフト用のダイオード
7はゲート幅が200μmのトランジスタのドレイン電
極とソース電極を接続して等価的にダイオードとした。
電源電圧がVd=5V,Ve=−5V、利得調整用電圧
がVc=+0.7〜−0.6Vである。
【0009】図1に示した本発明の一実施例である可変
利得増幅器において、信号は定電流回路のトランジスタ
3を負荷とする信号増幅用トランジスタ1により増幅さ
れ、バッファ用トランジスタ6により取り出される。こ
の、信号増幅用トランジスタ1と信号帰還用トランジス
タ2の動作電流は定電流回路のトランジスタ3によって
一定となるため、増幅された信号はレベル・シフト用の
ダイオード7を経て信号帰還用トランジスタ2にもど
り、信号増幅用トランジスタ1の電流を減少させ、信号
増幅用トランジスタ1による増幅度を低くする効果があ
る。
【0010】増幅度の最大値は信号増幅用トランジスタ
1と信号帰還用トランジスタ2のゲート幅の比率で決定
される。信号増幅用トランジスタ1と負荷となる定電流
回路のトランジスタ3との間に挿入したトランジスタ4
と、信号帰還用トランジスタ2と負荷となる定電流回路
のトランジスタ3との間に挿入したトランジスタ5のゲ
ート電極にVc=+0.7V を同時に印加すると、増幅
回路は最大の利得を示し、1.5GHzにおいて15.2
dBの利得となる。つぎに、Vc=−0.6Vを印加す
ると、信号増幅用トランジスタ1と信号帰還用トランジ
スタ2と負荷となる定電流回路のトランジスタ3からな
る増幅回路の動作電流は極めて少なくなり、1.5GH
zにおいて−49.1dBの利得となる。
【0011】図2は、図1に示した可変利得増幅器の一
実施例による利得の周波数特性を示したものである。信
号増幅用トランジスタ1と負荷となる定電流回路のトラ
ンジスタ3との間に挿入したトランジスタ4と、信号帰
還用トランジスタ2と負荷となる定電流回路のトランジ
スタ3との間に挿入したトランジスタ5のゲート電極に
Vc=+0.7Vを同時に印加すると、100MHzか
ら2.6GHzまでの周波数範囲で15.2dBの平坦な
利得となり、1dB利得低下周波数は3.8GHzである。
図2において、曲線aは利得調整用電圧がVc=+0.
7V 、曲線bは利得調整用電圧がVc=+0.5V 、
曲線cは利得調整用電圧がVc=0V、曲線dは利得調
整用電圧がVc=−0.5V の場合の利得の周波数特性
である。
【0012】図3は、図1に示した可変利得増幅器の一
実施例による利得調整用電圧と利得の関係を示したもの
である。信号増幅用トランジスタ1と負荷となる定電流
回路のトランジスタ3との間に挿入したトランジスタ4
と、信号帰還用トランジスタ2と負荷となる定電流回路
のトランジスタ3との間に挿入したトランジスタ5のゲ
ート電極に印加する利得調整用電圧をVc=+0.7〜
−0.6Vまで同時に変化させたものである。図3にお
いて、曲線aは1.5GHz の利得の変化を示したもの
で、15.2dBから−49.1dBまで61.3dB の
範囲で変化する。曲線bは3.8GHz の利得の変化を
示したもので、13.1dBから−44.3dBまで5
7.4dBの範囲で変化しており、広範囲に利得を調整
できる。
【0013】図4は、図1に示した可変利得増幅器の一
実施例をIC化した場合のチップ平面図の概略を示した
ものであり、1は信号増幅用トランジスタ、2は信号帰
還用トランジスタ、3は信号増幅用トランジスタ1と信
号帰還用トランジスタ2の負荷となる定電流回路のトラ
ンジスタ、4は信号増幅用トランジスタ1と負荷となる
定電流回路のトランジスタ3との間に直列接続したトラ
ンジスタ、5は信号帰還用トランジスタ2と負荷となる
定電流回路のトランジスタ3との間に直列接続したトラ
ンジスタ、6は1の信号増幅用トランジスタの出力を取
り出すためのバッファ用トランジスタ、7はレベル・シ
フト用のダイオード、8は定電流回路のトランジスタで
ある。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、信号増幅用トランジス
タと負荷となる定電流回路のトランジスタとの間に挿入
したトランジスタと、信号帰還用トランジスタと負荷と
なる定電流回路のトランジスタとの間に挿入したトラン
ジスタのゲート電極に印加する電圧を変化させることに
より、広範囲に利得を可変することのできる増幅器を実
現できる。また、前記信号増幅用トランジスタと前記信
号帰還用トランジスタのゲート幅の比率を調整すること
により、利得の最大値を変えることができるので、利得
の可変範囲を調整できる。
【0015】本発明によれば、信号増幅用トランジスタ
と負荷となる定電流回路のトランジスタとの間、およ
び、信号帰還用トランジスタと負荷となる定電流回路の
トランジスタとの間に利得を調整するトランジスタを挿
入しているため、高周波領域での影響が少なく、増幅器
としての周波数帯域の劣化を少なくする効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す可変利得増幅器の回路
図。
【図2】本発明の一実施例を示す可変利得増幅器の利得
の周波数特性で、利得調整用電圧の効果の説明図。
【図3】本発明の一実施例を示す可変利得増幅器の利得
調整用電圧と利得の関係の説明図。
【図4】本発明の一実施例を示す可変利得増幅器をIC
化した場合のチップ平面図。
【図5】従来の可変利得増幅器の回路図。
【符号の説明】
1…トランジスタ、2…トランジスタ、3…トランジス
タ、4…トランジスタ、5…トランジスタ、6…トラン
ジスタ、7…レベル・シフト用ダイオード、8…トラン
ジスタ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トランジスタによる定電流回路を負荷とす
    る帰還型増幅器において、前記帰還型増幅器における信
    号増幅部のトランジスタと前記定電流回路との間に直列
    に挿入したトランジスタのゲート電圧によって前記信号
    増幅部のトランジスタの電流を制御し、前記帰還型増幅
    器における信号帰還部のトランジスタと前記定電流回路
    との間に直列に挿入したトランジスタのゲート電圧によ
    って前記信号帰還部のトランジスタの電流を制御し、利
    得を制御する手段を備えたことを特徴とする可変利得型
    増幅器。
  2. 【請求項2】トランジスタによる定電流回路を負荷とす
    る帰還型増幅器において、前記帰還型増幅器における信
    号増幅部のトランジスタと前記定電流回路との間に直列
    に挿入したトランジスタのゲート電圧、および、前記帰
    還型増幅器における信号帰還部のトランジスタと前記定
    電流回路との間に直列に挿入したトランジスタのゲート
    電圧を同時に可変することによって、前記信号増幅部の
    トランジスタと前記信号帰還部のトランジスタの電流を
    同時に制御し、利得を制御する手段を備えたことを特徴
    とする可変利得型増幅器。
  3. 【請求項3】請求項1または2を用いたモノリシック増
    幅器、および、それらを用いた高周波装置。
JP12380993A 1993-05-26 1993-05-26 可変利得増幅器 Pending JPH06334454A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004027988A1 (ja) * 2002-09-18 2004-04-01 Sony Corporation 可変利得増幅器
WO2004030207A3 (ja) * 2002-09-27 2004-05-13 Sony Corp 可変利得増幅器

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US7323937B2 (en) 2002-09-18 2008-01-29 Sony Corporation Variable-gain amplifier
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