JPH077891B2 - 電子ボリューム回路 - Google Patents

電子ボリューム回路

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JPH077891B2
JPH077891B2 JP63002671A JP267188A JPH077891B2 JP H077891 B2 JPH077891 B2 JP H077891B2 JP 63002671 A JP63002671 A JP 63002671A JP 267188 A JP267188 A JP 267188A JP H077891 B2 JPH077891 B2 JP H077891B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、SN比を改善した電子ボリューム回路に関す
る。
〔従来の技術〕
ビデオテープレコーダなどの音声系統には、可変抵抗の
操作などによって制御電圧、電流をコントロールし、信
号レベルを電気的に加減する電子ボリューム回路が設置
されているが、この電子ボリューム回路には、(a)ダ
イオード、トランジスタなどの動抵抗や飽和抵抗を利用
したもの、(b)電圧・電流変換回路と電流可変増幅部
とを備えた電圧制御増幅器や電流制御増幅器を用いたも
の、(c)C−MOS抵抗ラダーを用いたものなどがあ
る。
(a)のものは、低コストであるが、素子の非直線性な
どの特性が直接性能に影響を与えるために性能が低く、
比較的低コストのオーディオ装置に用いられる。
(b)のものは、(a)のような欠点がなく、高忠実度
のオーディオ装置に用いられているが、ダイナミックレ
ンジとSN比とが相反する関係を持っている。
また、(c)のものは、抵抗ラダーによって段階的なレ
ベル調整を行い、連続的なレベルの加減ができないため
に、用途が限定されるとともに、コストが高い欠点を持
つが、SN比が大きく、歪みが少ないという利点を持って
いる。
このため、ビデオテープレコーダなどの音声信号系統に
は、(b)の構成を取る電子ボリューム回路が用いられ
ている。第3図は、この電子ボリューム回路の概要を示
す。
入力端子2に加えられた入力信号VINは、電圧・電流(V
/I)変換部4に加えられて電流に変換される。このV/I
変換部4で得られた信号電流iは、電流可変手段として
の増幅部6に加えられて、制御電圧VCに応じて設定され
た任意の利得k倍された後、電流・電圧(I/V)変換部
8に加えられて電圧に変換される。この結果、入力信号
VINに利得k倍された出力信号V0がバッファ増幅器10を
経て、出力端子12から取り出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような電子ボリューム回路では、V/I変換部4にお
ける許容入力および増幅器6の出力におけるノイズレベ
ルが、共にV/I変換部4に流れる動作電流I0に比例関係
にあり、ボリュームコントロール(利得の増減)の目的
が出力レベルの一定化であるにかかわらず、最大許容入
力を得るために発生したノイズ成分をも利得増加に従っ
て増大させ、特に、利得最大(減衰比最小)設定付近で
のS/Nを著しく悪化させていた。
そこで、この発明は、V/I変換手段の動作電流と、許容
入力およびノイズレベルとの関係を踏まえてSN比を改善
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明の電子ボリューム回路は、第1図に示すよう
に、入力信号VINを電流に変換する電圧・電流変換手段
(電圧・電流変換部20)と、この電圧・電流変換手段で
得られた信号電流iを、外部から調整された利得kに応
じて増幅する増幅手段(増幅部40)と、この増幅手段の
利得調整に応じて電圧・電流変換手段の動作電流I0を調
整する電流制御手段(電流制御部60)とを備えたもので
ある。
〔作用〕 このように構成すると、入力信号VINは、電圧・電流変
換手段(電圧・電流変換部20)によって電流に変換され
て信号電流iとして増幅手段(増幅部40)に加えられ
る。増幅手段は、外部からの利得調整に応じて任意の利
得が設定されるので、その利得kに応じた信号電流k・
iを出力する。
そして、電流制御手段(電流制御部60)は、増幅手段の
利得調整に応じて電圧・電流変換手段に対して動作電流
I0を流す。この結果、電圧・電流変換手段における信号
電流iと動作電流I0との比率が利得調整に応じて変更さ
れて最適化が行われ、SN比が改善されるのである。
〔実 施 例〕
第1図は、この発明の電子ボリューム回路の実施例を示
す。
入力端子15に加えられた入力信号VINは、電圧・電流(V
/I)変換部20に加えられて信号電流iに変換される。V/
I変換部20には、定電流源30によって動作電流I0が与え
られ、そのV/I変換率は、動作電流I0に依存する。
このV/I変換部20によって得られた信号電流iは、任意
の減衰利得が設定可能な電流可変増幅手段として設置さ
れた増幅部40に加えられ、設定利得kに応じた信号電流
k・iに変換される。この増幅部40の利得kは、利得設
定部50の可変抵抗51により基準電圧Vrefを分圧して得ら
れる制御電圧VCによって設定される。
この利得設定のための制御電圧VCは、定電流源30による
動作電流I0を制御するための電流制御部60に制御入力と
して加えられる。このため、V/I変換部20には、制御電
圧VCに対応した動作電流I0が電流制御部60から供給され
る。すなわち、利得kに対応した動作電流I0をV/I変換
部20に供給することにより、利得設定に応じたV/I変換
率が設定される。
そして、増幅部40で減衰利得k倍に減衰させた信号電流
iは、電流・電圧(I/V)変換部70に加えられて出力信
号V0に電圧変換される。この出力信号V0は、バッファ増
幅器80を通して出力端子90から取り出される。
ここで、V/I変換部20の変換抵抗をR1、I/V変換部70の変
換抵抗をR2とすると、出力信号V0は、 となる。そして、許容入力をVINmaxとすると、許容入力
VINmaxは、 VINmax=R1・I0(VP) ・・・(2) となり、動作電流I0と変換抵抗R1の各値で決定される。
ところで、この電子ボリューム回路は、信号処理回路の
一機能ブロックとして用いられるものであり、回路の接
続状況に応じて、電子ボリューム回路に加えられる信号
の最大レベル(許容入力)および電子ボリューム回路が
次段に送るために最低限必要なレベル(最大出力)が決
まっており、これを越える入力レベル、出力レベルは考
える必要はない。そこで、これらの条件を満たすように
式(1)、(2)より電子ボリューム利得(減衰比)k
に応じた最低限必要な動作電流I0が定まる。
そこで、この電子ボリューム回路で出力信号V0に生じる
ノイズは、同一利得k(減衰比)のとき、動作電流I0
よって決定されるので、可変抵抗51によって利得kを制
御する場合、その利得kに応じた動作電流I0を変化させ
るのである。この場合、増幅部40の利得kを下げたと
き、動作電流I0を増加させ、また、増幅部40の利得kを
上げたとき、動作電流I0を減少させると、動作電流I0
対する信号電流iの比率i/I0が必要以上に大きくならな
いので、特に、減衰量が少ない場合におけるノイズレベ
ルを抑えることができる。
次に、第2図は、この発明の電子ボリューム回路の具体
的な実施例を示す。
V/I変換部20には、入力信号VINを電流に変換する差動回
路21が設置されており、差動回路21は、トランジスタ20
1、202および抵抗203、204を以て構成されている。トラ
ンジスタ201、202の各ベースには、抵抗206、207を介し
て電圧源208から一定のバイアス電圧VBが加えられてい
る。
トランジスタ201、202には、そのエミッタ側に電流制御
部60から抵抗203、204を介して動作電流I0が加えられて
いる。この動作電流I0によって、V/I変換部20のトラン
ジスタ201、202には、入力信号VINに有無に関係なく、
コレクタ電流Ia、Ibが流れる。入力端子15に入力信号V
INが加わらない無入力時、トランジスタ201、202のベー
ス電圧は共にバイアス電圧VBで固定されているので、抵
抗203、204を等しい抵抗値Rとすると、各電流Ia、Ibは
I0/2となり、トランジスタ201、202に流れる。そして、
入力信号VINが加わると、トランジスタ201のベースに
は、バイアス電圧VBと入力信号VINとが重畳されて加わ
り、入力信号VINが抵抗203、204の抵抗値Rにより信号
電流i(=VIN/2R)に変換されるので、トランジスタ20
1、202のコレクタ電流Ia、Ibは、I0/2に対し互いに逆相
になるように信号電流iが重畳される。各コレクタ電流
Ia、Ibは、 Ia+Ib=I0 ・・・(5) となる。
信号電流iは、入力信号VINの振幅に応じた変化を持
ち、各コレクタ電流Ia、Ibはトランジスタ201、202のコ
レクタ側からトランジスタ211、212を通して取り出さ
れ、増幅部40に加えられる。
増幅部40には、差動回路21の各トランジスタ201、202に
対応して一対の差動回路41、42が設置されている。差動
回路41はトランジスタ411、412、差動回路42はトランジ
スタ421、422を以て構成され、各トランジスタ411、412
のエミッタ側には、トランジスタ211と電流ミラー回路
を構成するトランジスタ413、また、各トランジスタ42
1、422のエミッタ側には、トランジスタ212と電流ミラ
ー回路を構成するトランジスタ423が設置されている。
したがって、コレクタ電流Iaは、トランジスタ211、413
を通じて差動回路41に流れ、また、コレクタ電流Ibは、
トランジスタ212、423を通じて差動回路42に流れる。
そして、トランジスタ411とトランジスタ421、トランジ
スタ412とトランジスタ422の各ベースが共通に接続され
ており、トランジスタ411、421のベースと接地点との間
には、電圧源52から基準電圧Vrefが加えられているとと
もに、制御入力端子53を通じて可変抵抗51および抵抗55
が直列に接続されている。また、トランジスタ412、422
のベースには、制御入力端子54を通じて可変抵抗51の可
動端子から制御電圧VCが加えられている。この制御電圧
VCは、基準電圧Vrefを可変抵抗51および抵抗55を通じて
分圧することにより、制御入力端子54と接地点との間に
生じる電圧である。すなわち、増幅部40の各差動回路4
1、42の減衰利得kは、可変抵抗51の操作による抵抗値R
a、Rbの比率に基づく制御電圧VCによって任意に設定さ
れるのである。なお、基準電圧Vrefは、電源端子100に
加えられる電源電圧VCCからたとえば、バンドギャップ
基準電圧回路など正の温度係数を持つ基準電圧回路を以
て形成される。
また、電流制御部60は、トランジスタ601、602からなる
差動回路に定電流源30を付加し、トランジスタ602のコ
レクタ電流をトランジスタ603および抵抗605、また、ト
ランジスタ603と電流ミラー回路を成すトランジスタ604
および抵抗606を通して流すように構成され、トランジ
スタ601のコレクタ側には抵抗606とトランジスタ604の
エミッタとの間に接続され、ミラー電流からトランジス
タ601のコレクタ電流を減じるように構成されている。
そして、トランジスタ602のベースには、増幅部40側の
トランジスタ411、421のベースと共通に、電圧源52から
基準電圧Vrefが加えられ、また、トランジスタ601のベ
ースには、トランジスタ412、422のベースと共通に、制
御入力端子54から制御電圧VCが加えられている。
したがって、可変抵抗51による制御電圧VCの増減によ
り、増幅部40の減衰利得kが調整されると、同様に、電
流制御部60の利得も調整され、V/I変換部20に対する動
作電流I0が調整されて、信号電流iとの比率が利得kに
対応したものとなり、動作電流I0は、入力信号VINない
し利得kに応じた最適値に制御される。
各差動回路41、42によって減衰させた信号電流iは、ト
ランジスタ412、422のコレクタ側に設けられた電流合成
回路43に加えられる。電流合成回路43は、トランジスタ
431、432からなる電流ミラー回路を以て構成され、直流
電流に重畳した信号電流k・iから信号電流成分のみを
取り出す。
そして、I/V変換部70は、演算増幅器71の負入力・出力
間に抵抗72を付加して構成され、第1図に示したバッフ
ァ増幅器80を兼用させたものである。したがって、出力
信号V0は、I/V変換部70を通して出力端子90から取り出
される。
このようにV/I変換部20の動作電流I0を利得kに応じて
制御した場合、従来の回路に対してノイズレベルの改善
が期待できる。すなわち、利得kを増加させるとき、V/
I変換部20に供給される動作電流I0を減らし、発生する
ノイズを低減する。したがって、増幅部40で利得が増え
ても全体回路としてのノイズレベルは大きく変化しない
とともに、動作電流I0の抑制によって消費電力の低減効
果も期待できる。特に、ノイズの低減では、信号電流i
に対する動作電流I0の比率を一定値以下に抑えるため、
利得kが大きい場合(減衰量が少ない場合)にノイズレ
ベルが小さくなり、高忠実度が期待できる。
また、この実施例のように、電流制御部60に増幅部40の
差動回路41、42に対応する差動回路を用いれば、極めて
簡単な差動回路の追加によってこの発明を実現すること
ができ、電子ボリューム回路のノイズの低減など、性能
の向上を極めて容易に図ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、入力信号を電
圧・電流変換手段で電流に変換した後、その信号電流を
増幅する増幅手段に設定する利得に応じて電圧・電流変
換手段の動作電流を加減するので、信号電流に対する動
作電流の比率が必要以上に大きくなることがなく、常
に、最適値に動作電流を制御できるので、SN比が改善で
きるとともに、消費電力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の電子ボリューム回路の実施例を示す
ブロック図、第2図は第1図に示した電子ボリューム回
路の具体的な回路構成例を示す回路図、第3図は従来の
電子ボリューム回路を示すブロック図である。 20……電圧・電流変換部(電圧・電流変換手段) 40……増幅部(増幅手段) 60……電流制御部(電流制御手段)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号を電流に変換する電圧・電流変換
    手段と、 この電圧・電流変換手段で得られた信号電流を、外部か
    ら調整された利得に応じて増幅する増幅手段と、 この増幅手段の利得調整に応じて前記電圧・電流変換手
    段の動作電流を調整する電流制御手段とを備えた電子ボ
    リューム回路。
JP63002671A 1988-01-09 1988-01-09 電子ボリューム回路 Expired - Lifetime JPH077891B2 (ja)

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CN1124680C (zh) * 1997-01-27 2003-10-15 夸尔柯姆股份有限公司 高动态范围可变增益放大器

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