JPH07231234A - 自動利得制御増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きなレベルの信号が入力されても、信号歪
を生じることがなく、かつ、広いダイナミックレンジを
有する自動利得制御増幅器を提供する。 【構成】 可変利得増幅回路Ａと、入力端が可変利得増
幅回路Ａの入力端に接続された可変減衰回路Ｂと、可変
利得増幅回路Ａの動作電流Ｉ₁ の制御を行う第１の電流
制御回路Ｃと、可変減衰回路Ｂの動作電流Ｉ₂ の制御を
行う第２の電流制御回路Ｄとを備え、第１の電流制御回
路Ｃ及び第２の電流制御回路Ｄは、利得制御電圧Ｖａｇ
ｃの供給により、可変利得増幅回路Ａの動作電流Ｉ₁ の
増減と可変減衰回路Ｂの動作電流Ｉ₂ の増減が互いに逆
になるような制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無線通信機器等の送受
信部に用いられる自動利得制御増幅器に係り、特に、増
幅器において制御可能な信号のダイナミックレンジを拡
大させる自動利得制御増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線通信機器、とりわけ、ＣＤＭＡ(cod
e division multiple access)等のデジタル方式を採用
している携帯電話においては、基地局に対して移動体が
移動することにより、送受信間の距離が変化するので、
各移動体の受信信号レベルも大幅に変動する。このた
め、ＣＤＭＡ方式の携帯電話は、各移動体の送受信部で
取り扱う信号のダイナミックレンジが極めて広く、例え
ば、約８０ｄｂ程度のダイナミックレンジを必要とす
る。

【０００３】また、ＣＤＭＡ方式の携帯電話は、各移動
体の受信信号レベルの変動に対応して、その送信部にお
いても、同じダイナミックレンジを必要とする。これ
は、基地局から不特定多数の移動体に送信する信号レベ
ルは一定であり、かつ、不特定多数の移動体から基地局
に到来する信号レベルも同じ大きさになることが好まし
いからである。このため、各移動体においては、受信信
号レベルが小さいとき、その信号レベルに対応して、基
地局に向かって大きな信号レベルの送信を行っている。

【０００４】この場合、各移動体において、約８０ｄｂ
のダイナミックレンジを確保するためには、送受信部に
おける自動利得制御（ＡＧＣ）部、即ち、自動利得制御
増幅器の利得制御範囲(Gain Reduction)を拡大する必要
がある。

【０００５】従来、この種の移動体の送受信部に用いら
れていた自動利得制御増幅器は、差動接続されたトラン
ジスタと、この差動接続されたトランジスタの各エミッ
タに共通接続された電流源用トランジスタとからなるト
ランジスタ差動接続段が用いられる。そして、差動接続
されたトランジスタのベース間に被制御信号が供給され
るとともに、電流源用トランジスタのベースに利得制御
電圧が印加され、利得制御電圧の値に応じて、被制御信
号の増幅利得が可変される。

【０００６】ところで、図４は、本発明者が予め検討し
た自動利得制御増幅器の構成の一例を示す回路構成図で
ある。

【０００７】図４において、５１、５２は差動接続され
たトランジスタ、５３は電流源用トランジスタ、５４、
５５はエミッタ抵抗、５６、５７は結合トランジスタ、
５８、５９はコレクタ負荷抵抗、６０、６１は信号入力
端子、６２は利得制御電圧入力端子、６３は基準電圧入
力端子、６４、６５は信号出力端子、６６は電源端子で
ある。

【０００８】そして、差動接続されたトランジスタ５
１、５２の各エミッタは、それぞれエミッタ抵抗５４、
５５を介して共通接続され、その共通接続点と接地間に
電流源用トランジスタ５３のコレクタ・エミッタ通路が
接続される。差動接続されたトランジスタ５１、５２の
ベースは、それぞれ信号入力端子６０、６１に接続さ
れ、差動接続されたトランジスタ５１、５２のコレクタ
は、それぞれ結合トランジスタ５６、５７のエミッタに
接続される。電流源用トランジスタ５３のベースは、利
得制御電圧入力端子６２に接続され、結合トランジスタ
５６、５７のベースは、共通に基準電圧入力端子６３に
接続される。結合トランジスタ５６、５７のコレクタ
は、それぞれ、コレクタ負荷抵抗５８、５９を介して電
源端子６６に接続されるとともに、直接、信号出力端子
６４、６５に接続される。

【０００９】前記構成による自動利得制御増幅器は、次
のように動作する。

【００１０】信号入力端子６０、６１を介して差動接続
されたトランジスタ５１、５２のベースに供給された入
力信号Ｓｉｎは、差動接続されたトランジスタ５１、５
２で差動増幅される。トランジスタ５１、５２によって
増幅された信号はベース接地形式の結合トランジスタ５
６、５７を介してそれらのコレクタに伝送され、信号出
力端子６４、６５から出力信号Ｓｏｕｔとして取り出さ
れる。また、電流源用トランジスタ５３には、利得制御
電圧入力端子６２を介してベースに利得制御電圧Ｖａｇ
ｃが供給され、その利得制御電圧の値に応じて電流源用
トランジスタ５３のコレクタ（エミッタ）電流値Ｉが制
御される。そして、電流源用トランジスタ５３のコレク
タ電流値Ｉが変化すると、これに応じて差動接続された
トランジスタ５１、５２及び結合トランジスタ５６、５
７の各コレクタ（エミッタ）電流値（動作電流値）も変
化し、そのコレクタ電流値の変化に伴って差動接続され
たトランジスタ５１、５２及び結合トランジスタ５６、
５７の利得（増幅度）が変化する。

【００１１】そこで、信号入力端子６０、６１に供給さ
れる入力信号レベルが大きいときに、利得制御電圧入力
端子６２に供給される利得制御電圧Ｖａｇｃの値が小さ
くなり、一方、信号入力端子６０、６１に供給される入
力信号レベルが小さいときに、利得制御電圧入力端子６
２に供給される利得制御電圧Ｖａｇｃの値が大きくなる
ような利得制御電圧Ｖａｇｃを発生させれば、入力信号
レベルに対応して差動接続されたトランジスタ５１、５
２及び結合トランジスタ５６、５７の増幅度が変化し、
信号出力端子６４、６５に導出される出力信号レベル
は、入力信号レベルの増大に対して、略一定値に抑えら
れ、所要の自動利得制御増幅が達成される。

【００１２】また、図５は、前記既知の自動利得制御増
幅器によって得られる利得制御特性を示す特性図であっ
て、（ａ）は利得制御電圧Ｖａｇｃを変化させたときの
利得（増幅度）Ｇ、コレクタ電流値（動作電流値）Ｉ、
コンプレションポイント（入力信号レベルに対して出力
信号レベルが飽和するポイント）ＣＰの変動状態を示す
特性図であり、（ｂ）は最大利得時及び最小利得時にお
ける入出力信号レベルの関係を示す特性図である。

【００１３】図５（ａ）に示されるように、利得制御電
圧Ｖａｇｃが次第に増大すると、その増大に比例して、
利得Ｇ、コレクタ電流値Ｉ、コンプレションポイントＣ
Ｐのいずれも順次増大する特性を示す。

【００１４】また、図５（ｂ）に示されるように、入力
信号レベルが小さく、自動利得制御増幅器の利得が最大
のときには、特性曲線のような入出力信号レベル特性
になり、入力信号レベルが大きく、自動利得制御増幅器
の利得が最小のときには、特性曲線のような入出力信
号レベル特性になる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記の予め検討した自
動利得制御増幅器においては、入力信号レベルが大きく
なると、それに伴って利得制御電圧Ｖａｇｃが減少し、
利得が小さくなる。そして、利得が減少すると、図５
（ａ）に示されるように、コンプレッションポイントＣ
Ｐも同時に減少する。また、このコンプレッションポイ
ントＣＰが減少すると、図５（ｂ）に示されるように、
増幅器の飽和ポイントが低下するようになる。このた
め、前記既知の自動利得制御増幅器は、出力信号が飽和
し易くなる、信号歪が発生するようになる、飽和ポイン
トを越えるような大きなレベルの入力信号を取り扱うこ
とができなくなる等の問題の他に、ダイナミックレンジ
が狭くなるという問題を有している。

【００１６】本発明は、前述の問題点を除去するもので
あって、その目的は、大きなレベルの信号が入力されて
も、信号歪を生じることがなく、かつ、広いダイナミッ
クレンジを有する自動利得制御増幅器を提供することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、可変利得増幅回路と、入力端が前記可変
利得増幅回路の入力端に接続された可変減衰回路と、前
記可変利得増幅回路の動作電流の制御を行う第１の電流
制御回路と、前記可変減衰回路の動作電流の制御を行う
第２の電流制御回路とを備え、前記第１の電流制御回路
及び前記第２の電流制御回路は、利得制御電圧の供給に
より、前記可変利得増幅回路の動作電流の増減と前記可
変減衰回路の動作電流の増減が互いに逆になるような制
御を行う手段を具備している。

【００１８】

【作用】前記手段によれば、可変利得増幅回路の入力端
に並列に可変減衰回路の入力端が接続され、かつ、第１
の電流制御回路及び第２の電流制御回路が、利得制御電
圧の供給により、可変利得増幅回路を流れる動作電流と
可変減衰回路を流れる動作電流とを互いに逆方向に増減
させるようにしている。

【００１９】即ち、可変利得増幅回路の入力信号レベル
が増大すれば、第１の電流制御回路に供給される利得制
御電圧が減少し、可変利得増幅回路の動作電流を減少さ
せ、それにより可変利得増幅回路の利得（増幅度）を減
少させる。このとき、第２の電流制御回路に供給される
利得制御電圧が増大し、可変減衰回路の動作電流を増大
させ、その入力インピーダンスを低下させる。このた
め、入力信号は、可変減衰回路の入力インピーダンスの
低下によって大量に可変減衰回路側に流れ込み、その
分、可変利得増幅回路側に供給される入力信号レベルが
低下するので、可変利得増幅回路における出力信号の飽
和が抑圧され、信号歪の発生を防止できるとともに、見
掛け上、可変利得増幅回路のダイナミックレンジが拡大
される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００２１】図１は、本発明による自動利得制御増幅器
の第１の実施例の構成を示す回路構成図である。

【００２２】図１において、１、２は差動接続された増
幅用トランジスタ、３は第１の電流源用トランジスタ、
４、５はエミッタ抵抗、６、７は結合トランジスタ、
８、９はコレクタ負荷抵抗、１０、１１は信号入力端
子、１２は第１の利得制御電圧入力端子、１３は第１の
基準電圧入力端子、１４、１５は信号出力端子、１６は
電源端子、１７、１８は差動接続された信号減衰用トラ
ンジスタ、１９は第２の電流源用トランジスタ、２０は
第３の電流源用トランジスタ、２１は第２の利得制御電
圧入力端子、２２は第２の基準電圧入力端子である。

【００２３】そして、差動接続された増幅用トランジス
タ１、２の各エミッタは、それぞれエミッタ抵抗４、５
を介して共通接続され、その共通接続点に第１の電流源
用トランジスタ３のコレクタが接続される。差動接続さ
れた増幅用トランジスタ１、２は、それらのベースがそ
れぞれ信号入力端子１０、１１に接続され、それらのコ
レクタはそれぞれベース接地の結合トランジスタ６、７
のエミッタに接続される。第１の電流源用トランジスタ
３のベースは第１の利得制御電圧入力端子１２に接続さ
れ、結合トランジスタ６、７のベースは共通に第１の基
準電圧入力端子１３に接続される。結合トランジスタ
６、７のコレクタは、それぞれ、コレクタ負荷抵抗８、
９を介して電源端子１６に接続されるとともに、直接、
信号出力端子１４、１５に接続される。なお、ここまで
は、既知の自動利得制御増幅器の構成とほぼ同じであ
る。

【００２４】また、差動接続された信号減衰用トランジ
スタ１７、１８の各エミッタは共通接続され、その共通
接続点に第２の電流源用トランジスタ１９のコレクタが
接続される。差動接続された信号減衰用トランジスタ１
７、１８において、それらのベースはそれぞれ信号入力
端子１０、１１に接続され、それらのコレクタは共通に
電源端子１６に接続される。第１の電流源用トランジス
タ３及び第２の電流源用トランジスタ１９の各エミッタ
は共通接続され、その共通接続点と接地間に第３の電流
源用トランジスタ２０のコレクタ・エミッタ通路が接続
される。第２の電流源用トランジスタ１９のベースは第
２の利得制御電圧入力端子２１に接続され、第３の電流
源用トランジスタ２０のベースは、第２の基準電圧入力
端子２２に接続される。

【００２５】この場合、信号入力端子１０、１１間に
は、差動入力信号Ｓｉｎが供給され、第１の利得制御電
圧入力端子１２及び第２の利得制御電圧入力端子２１間
には、差動利得制御電圧Ｖａｇｃが供給される。そし
て、本実施例においては、差動入力信号Ｓｉｎが順次増
大するにしたがって、第１の利得制御電圧入力端子１２
側に供給される利得制御電圧Ｖａｇｃが順次減少し、一
方、第２の利得制御電圧入力端子２１側に供給される利
得制御電圧Ｖａｇｃが順次増大するように設定されてい
るものであるが、このような利得制御電圧Ｖａｇｃを設
定するための回路構成及びその回路の働きは、この種の
自動利得制御増幅器の分野においては良く知られている
こと（周知）であるので、これら回路の図示やその働き
の説明はともに省いている。

【００２６】ここで、差動接続された増幅用トランジス
タ１、２及び結合トランジスタ６、７を含んだ回路部分
は可変利得増幅回路Ａを構成し、差動接続された信号減
衰用トランジスタ１７、１８を含んだ回路部分は可変減
衰回路Ｂを構成している。また、第１の電流源用トラン
ジスタ３を含んだ回路部分は第１の電流制御回路Ｃを構
成し、第２の電流源用トランジスタ１９を含んだ回路部
分は第２の電流制御回路Ｄを構成している。

【００２７】前記構成による本実施例の自動利得制御増
幅器は、次のように動作する。

【００２８】信号入力端子１０、１１間に供給された差
動入力信号Ｓｉｎは、差動接続された増幅用トランジス
タ１、２のベースに印加されると同時に、差動接続され
た信号減衰用トランジスタ１７、１８のベースにも印加
される。この差動入力信号Ｓｉｎは差動接続された増幅
用トランジスタ１、２において差動増幅される。増幅用
トランジスタ１、２によって増幅された差動信号はベー
ス接地形式の結合トランジスタ６、７を介してそれらの
コレクタに伝送され、信号出力端子１４、１５から差動
出力信号Ｓｏｕｔとして取り出される。

【００２９】ベース接地形式の結合トランジスタ６、７
は、それぞれのエミッタによって増幅用トランジスタ
１、２のコレクタ電位変化を抑える。これによって増幅
用トランジスタ１、２のミラー効果による入力容量の増
大を抑えることができ、その結果としてエミッタ接地形
式の差動動作トランジスタ１、２とベース接地形式の結
合トランジスタ６、７とのカスコード回路からなる可変
利得増幅回路Ａは、高い周波数領域まで充分に動作可能
となる。

【００３０】ベース接地形式の結合トランジスタ６、７
は、実質的に増幅用トランジスタ１、２のコレクタ電流
をそのままコレクタ負荷抵抗８、９に伝える。従って、
図示のように可変利得増幅回路Ａにおいて、その利得
は、ベース接地形式の結合トランジスタ６、７を省略し
て考えることができる。

【００３１】利得は、一般のトランジスタ増幅回路と同
様に、コレクタ負荷抵抗と、実効的なエミッタ抵抗との
抵抗比に等しくなる。実効的なエミッタ抵抗はエミッタ
抵抗４、５と、増幅用トランジスタ１、２のエミッタに
現れる等価エミッタ抵抗との和に等しい。よく知られて
いるように、増幅用トランジスタ１、２の等価エミッタ
抵抗は、その増幅用トランジスタの動作電流に依存し、
動作電流の増減に逆比例して増減する。これにより、エ
ミッタ抵抗４、５と等価エミッタ抵抗との和からなる実
効的なエミッタ抵抗は、増幅用トランジスタ１、２の動
作電流を増加させればそれに応じて減少し、逆に動作電
流を減少させれば増大する。これに応じて可変利得増幅
回路Ａの利得は変化する。

【００３２】信号減衰トランジスタ１７、１８は、順方
向バイアス状態におかれる通常のｐｎ接合ダイオードと
同様に、それぞれの動作電流乃至はバイアス電流に応じ
た動的インピーダンスをそれぞれのベース・エミッタ間
に表わす。即ち、ベース・エミッタ間の動的インピーダ
ンスは、等価エミッタ抵抗と同様に、トランジスタの動
作電流に逆比例して変化する。

【００３３】信号減衰トランジスタ１７、１８のエミッ
タが共通接続されているので、これらトランジスタ１
７、１８のベース・ベース間に可変減衰抵抗が構成され
ることになる。信号減衰トランジスタ１７、１８の共通
エミッタにそのコレクタが接続された第２の定電流源用
トランジスタ１９は、一般的な定電流源用トランジスタ
と同様に著しい大きいコレクタ出力インピーダンスを持
ち、信号減衰トランジスタ１７、１８のベース・ベース
間に実現される可変減衰抵抗の抵抗値に殆んど影響を与
えない。

【００３４】図示しない信号源から信号入力端子１０、
１１に加えられる入力信号は、かかる図示しない信号源
側に有る出力インピーダンスと、信号減衰トランジスタ
１７、１８のベース・ベース間に実現される可変減衰抵
抗との比にしたがって減衰されることになる。

【００３５】このとき、第１の電流源用トランジスタ３
のベースには、第１の利得制御電圧入力端子１２から差
動利得制御電圧Ｖａｇｃが供給され、その利得制御電圧
Ｖａｇｃの値に応じて第１の電流源用トランジスタ３の
コレクタ（エミッタ）電流値Ｉ₁ が制御される。この電
流値Ｉ₁ の制御により、第１の電流源用トランジスタ３
に結合されている差動接続された増幅用トランジスタ
１、２及び結合トランジスタ６、７の各コレクタ（エミ
ッタ）電流値（可変利得増幅回路Ａの動作電流値）Ｉ₁
も制御され、その結果、差動接続された増幅用トランジ
スタ１、２及び結合トランジスタ６、７の利得（可変利
得増幅回路Ａの利得）が可変される。

【００３６】いま、信号入力端子１０、１１間に供給さ
れる差動入力信号レベルが小さいときには、第１の利得
制御電圧入力端子１２に印加される利得制御電圧Ｖａｇ
ｃの値が大きく、第１の電流源用トランジスタ３のコレ
クタ（エミッタ）電流値Ｉ₁が大きくなるので、差動接
続された増幅用トランジスタ１、２及び結合トランジス
タ６、７の各コレクタ（エミッタ）電流値（可変利得増
幅回路Ａの動作電流値）Ｉ₁ が大きくなる。このため、
差動入力信号は、可変利得増幅回路Ａにおいて大きな利
得で増幅されることになり、比較的大きな出力信号レベ
ルが信号出力端子１４、１５から導出される。また、こ
のときに、差動入力信号Ｓｉｎは、差動接続された信号
減衰用トランジスタ１７、１８にも印加されるが、第２
の利得制御電圧入力端子２１から第２の電流源用トラン
ジスタ１９に印加される利得制御電圧Ｖａｇｃの値が小
さく、第２の電流源用トランジスタ１９のコレクタ（エ
ミッタ）電流値Ｉ₂ 及び差動接続された信号減衰用トラ
ンジスタ１７、１８のコレクタ（エミッタ）電流値（可
変減衰回路Ｂの動作電流値）Ｉ₂ がともに小さいので、
差動接続された信号減衰用トランジスタ１７、１８（可
変減衰回路Ｂ）の入力インピーダンスは大きくなり、差
動入力信号が可変減衰回路Ｂ側に供給される量は僅かに
なって、可変減衰回路Ｂが可変利得増幅回路Ａの前記増
幅動作に殆んど影響を与えることはない。

【００３７】一方、信号入力端子１０、１１に供給され
る差動入力信号レベルが大きいときには、第１の利得制
御電圧入力端子１２に印加される利得制御電圧Ｖａｇｃ
の値が小さく、第１の電流源用トランジスタ３のコレク
タ（エミッタ）電流値Ｉ₁ が小さくなるので、差動接続
された増幅用トランジスタ１、２及び結合トランジスタ
６、７の各コレクタ（エミッタ）電流値（可変利得増幅
回路Ａの動作電流値）Ｉ₁ も小さくなる。このため、差
動入力信号Ｓｉｎは、可変利得増幅回路Ａにおいて比較
的小さな利得で増幅されるので、信号出力端子１４、１
５からは制限された信号レベルの出力信号Ｓｏｕｔが導
出される。また、このときには、第２の利得制御電圧入
力端子２１から第２の電流源用トランジスタ１９に供給
される利得制御電圧Ｖａｇｃの値が大きくなり、第２の
電流源用トランジスタ１９のコレクタ（エミッタ）電流
値Ｉ₂ 及び差動接続された信号減衰用トランジスタ１
７、１８のコレクタ（エミッタ）電流値（可変減衰回路
Ｂの動作電流値）Ｉ₂ はともに大きくなる。このため、
可変減衰回路Ｂの入力インピーダンス、具体的には、ト
ランジスタ１７、１８のベース・ベース間インピーダン
スは、そのコレクタ（エミッタ）電流値の増大とともに
逆比例して減少し、差動入力信号Ｓｉｎが可変減衰回路
Ｂ側に印加される量が多くなる。そして、可変減衰回路
Ｂ側に印加される差動入力信号Ｓｉｎの量が多くなる
と、その多くなった分だけ、可変利得増幅回路Ａ側に印
加される差動入力信号レベルが低下するので、可変利得
増幅回路Ａで増幅される信号の最大信号レベルも減少
し、可変利得増幅回路Ａにおける信号の飽和の発生を避
けることができる。

【００３８】続く、図２は、この第１の実施例におい
て、利得制御電圧Ｖａｇｃを変化させたときの利得Ｇ、
動作電流値Ｉ₁ 、Ｉ₂ 、コンプレションポイントＣＰの
変動状態を示す特性図である。

【００３９】図２に示されるように、本実施例において
は、入力信号レベルの増大に伴って利得制御電圧Ｖａｇ
ｃが次第に減少すると、その減少に比例して、可変利得
増幅回路Ａの動作電流値Ｉ₁ 及び利得Ｇも順次減少する
特性を示すのに対して、可変減衰回路Ｂの動作電流値Ｉ
₂ 及び自動利得制御増幅器のコンプレションポイントＣ
Ｐは順次増大する特性を示すようになる。

【００４０】このように、本実施例によれば、入力信号
レベルが大きいとき、可変減衰回路Ｂ側に入力信号Ｓｉ
ｎを多量に流入させ、可変利得増幅回路Ａ側に供給され
る入力信号Ｓｉｎの量を減少させるようにしているの
で、自動利得制御増幅器のコンプレションポイントＣＰ
を低下させずに、利得制御範囲(Gain Reduction)を拡大
させ、それにより自動利得制御増幅器のダイナミックレ
ンジを広くすることができるようになる。

【００４１】次に、図３は、本発明による自動利得制御
増幅器の第２の実施例の構成を示す回路構成図である。

【００４２】図３において、３は第１の電流源用トラン
ジスタ、１９は第２の電流源用トランジスタ、２３は信
号入力端子、２４はベース接地トランジスタ、２５は第
１の定電流源用トランジスタ、２６、２７、２８はカレ
ントミラーを構成するｐｎｐトランジスタ、２９は制御
用トランジスタ、３１、３２は第２の差動接続された増
幅用トランジスタ、３３は第４の電流源用トランジス
タ、３４、３５は第２の結合トランジスタ、３６、３７
は第２のコレクタ抵抗、３８はバイアス電圧供給端子、
Ｃ₁ 乃至Ｃ₆ は第１乃至第６のバイパスキャパシタ、Ｃ
₇ 乃至Ｃ₁₁は第１乃至第５の結合キャパシタであり、そ
の他、図１に示された構成要素と同じ構成要素には同じ
符号をつけている。

【００４３】そして、ベース接地トランジスタ２４は、
エミッタが信号入力端子２３及び第１の定電流源用トラ
ンジスタ２５のコレクタに接続され、ベースがバイアス
電圧供給端子３８に接続されるとともに第１のバイパス
キャパシタＣ₁ を介して電源端子１６に接続され、コレ
クタが負荷抵抗を介して電源端子１６に接続されるとと
もに第１の結合キャパシタＣ₇ を介して各一方の差動接
続された増幅用トランジスタ１及び差動接続された信号
減衰用トランジスタ１７のベースに接続される。第１の
定電流源用トランジスタ２５は、ベースがバイアス電源
Ｖ_B に接続され、エミッタが抵抗を介して接地される。
ｐｎｐトランジスタ２６、２７、２８は、図示のように
相互接続されてカレントミラーを構成し、トランジスタ
２６のコレクタはｎｐｎトランジスタ１７のコレクタに
接続され、トランジスタ２７のコレクタ及びトランジス
タ２８のベースは制御用ｎｐｎトランジスタ２９のコレ
クタに接続される。制御用トランジスタ２９は、ベース
が第２の利得制御電圧入力端子２１に接続され、エミッ
タが抵抗を介して接地される。第２の差動接続された増
幅用トランジスタ３１、３２は、ベースがそれぞれ第２
及び第３の結合キャパシタＣ₈ 、Ｃ₉ を介して差動接続
された増幅用トランジスタ１、２のコレクタに接続さ
れ、エミッタが共通接続されて第４の電流源用トランジ
スタ３３のコレクタに接続され、コレクタがそれぞれ第
２の結合トランジスタ３４、３５のエミッタに接続され
る。第２の結合トランジスタ３４、３５は、ベースが共
通に第１の基準電圧入力端子１３に接続され、コレクタ
がそれぞれ第２のコレクタ抵抗３６、３７を介して電源
端子１６に接続されるとともに、第４及び第５の結合キ
ャパシタＣ₁₀、Ｃ₁₁を介して信号出力端子１４、１５に
接続される。

【００４４】また、前述の第１の実施例と共通する構成
部分については、一方の差動接続された信号減衰用トラ
ンジスタ１７がコレクタとベースが直接接続されたダイ
オード構成であり、また、他方の差動接続された信号減
衰用トランジスタ１８のベースには直接入力信号が供給
されずに、第１のバイパスキャパシタＣ₁ を介して電源
端子１６に接続されている点において前述の第１の実施
例と異なる構成になっている。この図３の構成は、トラ
ンジスタ１７のコレクタがそのベースに結合されている
ことによって、トランジスタ１７のベース・エミッタ間
インピーダンスを減少させることができ、同じ減衰抵抗
を得ようとする場合の動作電流Ｉ₂ を減少させることを
可能にする。即ち、消費電力の削減に役立つ。

【００４５】ここにおいて、第２の差動接続された増幅
用トランジスタ３１、３２及び第２の結合トランジスタ
３４、３５を含んだ回路部分が第２の可変利得増幅回路
Ｅを構成し、第４の電流源用トランジスタ３３を含んだ
回路部分が第３の電流制御回路Ｆを構成している。

【００４６】前記構成に係わる本実施例の自動利得制御
増幅器は、次のような動作を行う。

【００４７】信号入力端子２３に供給された入力信号Ｓ
ｉｎは、ベース接地トランジスタ２４で増幅され、第１
の結合キャパシタＣ₇ を介して一方の差動接続された増
幅用トランジスタ１のベースに印加されると同時に、一
方の差動接続された信号減衰用トランジスタ１７のベー
スにも印加される。この差動入力信号Ｓｉｎは、差動接
続された増幅用トランジスタ１、２及びそれらに直列接
続されたベース接地形式の結合トランジスタ６、７、即
ち、可変利得増幅回路Ａにおいて第１段の増幅が行わ
れ、増幅された差動信号が結合トランジスタ６、７のコ
レクタに導出される。続いて、この増幅された差動信号
は、第２及び第３の結合キャパシタＣ₈ 、Ｃ₉ を介して
第２の差動接続された増幅用トランジスタ３１、３２の
各ベースに印加され、第２の差動接続された増幅用トラ
ンジスタ３１、３２及びそれらに直列接続されたベース
接地形式の第２の結合トランジスタ３４、３５、即ち、
第２の可変利得増幅回路Ｅにおいて第２段の増幅が行わ
れる。そして、第２の結合トランジスタ３４、３５のコ
レクタに発生した増幅された差動信号は、第４及び第５
の結合キャパシタＣ₁₀、Ｃ₁₁を介して信号出力端子１
４、１５の伝送され、差動出力信号Ｓｏｕｔとして次続
回路に供給される。

【００４８】このとき、第１の電流源用トランジスタ３
及び第４の電流源用トランジスタ３３のベースには、そ
れぞれ第１の利得制御電圧入力端子１２から差動利得制
御電圧Ｖａｇｃ₁ が供給され、その利得制御電圧Ｖａｇ
ｃ₁ の値に応じて、第１の電流源用トランジスタ３及び
第４の電流源用トランジスタ３３のコレクタ（エミッ
タ）電流値Ｉ₁ 、Ｉ₃ が制御される。これら電流値
Ｉ₁ 、Ｉ₃ の制御に基づき、第１の電流源用トランジス
タ３に結合されている差動接続された増幅用トランジス
タ１、２及び結合トランジスタ６、７の各コレクタ（エ
ミッタ）電流値（可変利得増幅回路Ａの動作電流値）Ｉ
₁ 、及び、第４の電流源用トランジスタ３３に結合され
ている第２の差動接続された増幅用トランジスタ３１、
３２及び第２の結合トランジスタ３４、３５の各コレク
タ（エミッタ）電流値（第２の可変利得増幅回路Ｅの動
作電流値）Ｉ₃ が制御され、その結果、可変利得増幅回
路Ａ及び第２の可変利得増幅回路Ｅの利得が可変される
ようになる。

【００４９】本実施例においても、信号入力端子２３に
供給される入力信号レベルが小さいときには、第１の利
得制御電圧入力端子１２に印加される利得制御電圧Ｖａ
ｇｃ１の値が大きく、第１の電流源用トランジスタ３の
コレクタ（エミッタ）電流値Ｉ₁ 及び第４の電流源用ト
ランジスタ３３のコレクタ（エミッタ）電流値Ｉ₃ がと
もに大きくなるので、可変利得増幅回路Ａの動作電流値
Ｉ₁ 及び第２の可変利得増幅回路Ｅの動作電流値Ｉ₃ が
ともに大きくなる。このため、入力信号Ｓｉｎは、可変
利得増幅回路Ａ及び第２の可変利得増幅回路Ｅにおいて
それぞれ大きな利得で増幅され、比較的大きなレベルの
出力信号Ｓｏｕｔが信号出力端子１４、１５から導出さ
れる。また、このときに、入力信号Ｓｉｎは、差動接続
された信号減衰用トランジスタ１７、１８にも印加され
るが、第２の利得制御電圧入力端子２１に印加される利
得制御電圧Ｖａｇｃ₂ の値が小さく、これに応じて第２
の電流源用トランジスタ１９のコレクタ（エミッタ）電
流値Ｉ₂ 及びトランジスタ２６のコレクタ電流がともに
小さいので、差動接続された信号減衰用トランジスタ１
７、１８（可変減衰回路Ｂ）の入力インピーダンス（ベ
ース・ベース間インピーダンス）は大きく、入力信号が
可変減衰回路Ｂ側によって減衰される量は僅かであっ
て、可変減衰回路Ｂが可変利得増幅回路Ａの前記増幅動
作に殆んど影響を与えることはない。

【００５０】一方、信号入力端子２３に供給される入力
信号レベルが大きいときには、第１の利得制御電圧入力
端子１２に印加される利得制御電圧Ｖａｇｃ₁ の値が小
さく、第１の電流源用トランジスタ３のコレクタ（エミ
ッタ）電流値Ｉ₁ 及び第４の電流源用トランジスタ３３
のコレクタ（エミッタ）電流値Ｉ₃ がともに小さくなる
ので、可変利得増幅回路Ａの動作電流値Ｉ₁ 及び第２の
可変利得増幅回路Ｅの動作電流値Ｉ₃ がともに小さくな
る。このため、入力信号Ｓｉｎは、可変利得増幅回路Ａ
及び第２の可変利得増幅回路Ｅにおいて比較的小さな利
得で増幅され、信号出力端子１４、１５には制限された
信号レベルの出力信号Ｓｏｕｔが導出されることにな
る。また、このときには、第２の利得制御電圧入力端子
２１に供給される利得制御電圧Ｖａｇｃ₂ の値が大き
く、第２の電流源用トランジスタ１９のコレクタ電流値
Ｉ₂ 及び可変減衰回路Ｂの動作電流値Ｉ₂ はともに大き
くなっている。このため、可変減衰回路Ｂの入力インピ
ーダンス、即ち、ダイオード接続されたトランジスタ１
７の入力インピーダンスは、そのコレクタ（エミッタ）
電流値の増大に逆比例して減少し、入力信号Ｓｉｎが可
変減衰回路Ｂ側によって減衰される量が多くなる。そし
て、可変減衰回路Ｂ側によって減衰される入力信号Ｓｉ
ｎの量が多くなると、その多くなった分だけ、可変利得
増幅回路Ａ側に印加される入力信号レベルが低下するの
で、可変利得増幅回路Ａ及び第２の可変利得増幅回路Ｅ
で増幅される信号の最大信号レベルも減少し、可変利得
増幅回路Ａ及び第２の可変利得増幅回路Ｅにおける信号
の飽和の発生を避けることができるものである。

【００５１】このように、本実施例においても、前述の
第１の実施例と同様に、入力信号レベルが大きいとき、
可変減衰回路Ｂ側に入力信号Ｓｉｎを多量に流入させ、
可変利得増幅回路Ａ側に供給される入力信号Ｓｉｎの量
を減少させるようにしているので、自動利得制御増幅器
のコンプレションポイントＣＰを低下させずに、利得制
御範囲(Gain Reduction)を拡大させ、それにより自動利
得制御増幅器のダイナミックレンジを広くすることがで
きるという効果がある。

【００５２】さらに、本実施例においては、ベース接地
トランジスタ２４のベースと電源端子１６間、他方の差
動接続された増幅用トランジスタ２のベースと電源端子
１６間、第１の電流源用トランジスタ３のベースと接地
間を始めとして、各所に第１乃至第６のバイパスキャパ
シタＣ₁ 乃至Ｃ₆ を接続しているので、これらキャパシ
タＣ₁ 乃至Ｃ₆ のバイパス作用により、安定した増幅動
作を達成させることができる。

【００５３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、可
変利得増幅回路Ａと可変減衰回路Ｂの各入力端を共通接
続し、かつ、利得制御電圧Ｖａｇｃの供給により、可変
利得増幅回路Ａの動作電流Ｉ₁ の増減と可変減衰回路Ｂ
の動作電流Ｉ₂ の増減が互いに逆になるような制御を行
い、入力信号レベルが大きいとき、可変減衰回路Ｂ側に
入力信号Ｓｉｎを多量に流入させ、可変利得増幅回路Ａ
側に供給される入力信号Ｓｉｎの量を減少させるように
している。

【００５４】このため、自動利得制御増幅器のコンプレ
ションポイントＣＰを低下させることなく、利得制御範
囲(Gain Reduction)を拡大させ、それにより自動利得制
御増幅器のダイナミックレンジを広くすることができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動利得制御増幅器の第１の実施
例の構成を示す回路構成図である。

【図２】図１に図示の実施例において、利得制御電圧を
変化させたときの利得、動作電流値、コンプレションポ
イントの各変動状態を示す特性図である。

【図３】本発明による自動利得制御増幅器の第２の実施
例の構成を示す回路構成図である。

【図４】既知の自動利得制御増幅器の一例の構成を示す
回路構成図である。

【図５】図４に図示の自動利得制御増幅器の利得制御特
性等を示す特性図である。

【符号の説明】

１、２ 差動接続された増幅用トランジスタ ３ 第１の電流源用トランジスタ ４、５ エミッタ抵抗 ６、７ 結合トランジスタ ８、９ コレクタ負荷抵抗 １０、１１ 信号入力端子 １２ 第１の利得制御電圧入力端子 １３ 第１の基準電圧入力端子 １４、１５ 信号出力端子 １６ 電源端子 １７、１８ 差動接続された信号減衰用トランジスタ １９ 第２の電流源用トランジスタ ２０ 第３の電流源用トランジスタ ２１ 第２の利得制御電圧入力端子 ２２ 第２の基準電圧入力端子 ２３ 信号入力端子 ２４ ベース接地トランジスタ ２５ 第１の電流源用トランジスタ ２６、２７、２８ カレントミラーを構成するトランジ
スタ ２９ 制御用トランジスタ ３１、３２ 第２の差動接続された増幅用トランジスタ ３３ 第４の電流源用トランジスタ ３４、３５ 第２の結合トランジスタ ３６、３７ 第２のコレクタ抵抗 ３８ バイアス電圧供給端子 Ｃ₁ 〜Ｃ₆ 第１乃至第６のバイパスキャパシタ Ｃ₇ 〜Ｃ₁₁ 第１乃至第５の結合キャパシタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 武文 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その利得がその動作電流によって変化さ
   れる可変利得増幅回路と、入力端が前記可変利得増幅回
   路の入力端に接続され、その減衰量がその動作電流によ
   って変化される可変減衰回路と、前記可変利得増幅回路
   の動作電流の制御を行う第１の電流制御回路と、前記可
   変減衰回路の動作電流の制御を行う第２の電流制御回路
   とを備え、前記第１の電流制御回路及び前記第２の電流
   制御回路は、利得制御電圧の供給により、前記可変利得
   増幅回路の動作電流の増減と前記可変減衰回路の動作電
   流の増減が互いに逆になるような制御を行うことを特徴
   とする自動利得制御増幅器。
2. 【請求項２】 前記可変利得増幅回路は、差動接続され
   た増幅用トランジスタを含み、前記可変減衰回路は、差
   動接続された信号減衰用トランジスタを含むことを特徴
   とする請求項１記載の自動利得制御増幅器。
3. 【請求項３】 前記第１の電流制御回路は、前記差動接
   続された増幅用トランジスタの共通接続エミッタに接続
   された第１の電流源用トランジスタを含み、前記第２の
   電流制御回路は、前記差動接続された信号減衰用トラン
   ジスタの共通接続エミッタに接続された第２の電流源用
   トランジスタを含むことを特徴とする請求項２記載の自
   動利得制御増幅器。
4. 【請求項４】 前記可変利得増幅回路は、前記差動接続
   された増幅用トランジスタ及び前記差動接続された増幅
   用トランジスタに従続接続された第２の差動接続された
   増幅用トランジスタとを含むことを特徴とする請求項１
   記載の自動利得制御増幅器。
5. 【請求項５】 前記第２の差動接続された増幅用トラン
   ジスタの共通接続エミッタには、第３の電流源用トラン
   ジスタが接続されることを特徴とする請求項４記載の自
   動利得制御増幅器。
6. 【請求項６】 前記第１の電流制御回路及び前記第２の
   電流制御回路における前記可変利得増幅回路の動作電流
   の増減と前記可変減衰回路の動作電流の増減が互いに逆
   になるような制御は、前記第１の電流源用トランジスタ
   と前記第２の電流源用トランジスタとを差動接続し、前
   記第１の電流源用トランジスタ及び前記第２の電流源用
   トランジスタのベース間に差動利得制御電圧を供給して
   行うことを特徴とする請求項３記載の自動利得制御増幅
   器。