JPH10215129A - 多段増幅回路 - Google Patents

多段増幅回路

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JPH10215129A
JPH10215129A JP9016302A JP1630297A JPH10215129A JP H10215129 A JPH10215129 A JP H10215129A JP 9016302 A JP9016302 A JP 9016302A JP 1630297 A JP1630297 A JP 1630297A JP H10215129 A JPH10215129 A JP H10215129A
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JP
Japan
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circuit
stage
average value
signal
output signal
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JP9016302A
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Takuji Yamamoto
拓司 山本
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】出力信号の平均値を検出してリファレンス電位
にフィードバックする多段増幅器に関し、広い入力範囲
で、回路の飽和動作による誤動作を防止する。 【解決手段】多段増幅回路１1,…, １x-1,…, １x,…,
１N において、増幅段の出力信号における飽和状態を検
出する飽和動作検出回路４x-1,４x,…, ４N を各増幅段
ごとに備えるとともに、各増幅段の飽和状態の検出結果
を比較して飽和動作している増幅段を示すセレクト信号
を発生する比較回路５と、セレクト信号に応じて各増幅
段の出力信号から飽和していない増幅段の出力信号を選
択して出力するセレクタ回路６と、この選択された増幅
段の出力信号の平均値を検出する平均値検出回路２とを
備え、この平均値の信号を多段増幅回路の入力段１1 に
リファレンス電位としてフィードバックするように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多段増幅回路に関
し、特に出力信号の平均値を検出してリファレンス電位
にフィードバックするようにした多段差動増幅回路に関
するものである。
【０００２】光通信システム等のベースバンド伝送シス
テムにおいては、集積化された広帯域多段差動増幅回路
が使用される。差動増幅回路で交流信号の増幅を行なう
場合には、入力信号に対して、リファレンス電位を適切
に設定する必要がある。特に集積化された増幅回路の場
合、素子ばらつき，温度変動，電源変動，オフセット等
に対応するためには、リファレンス電位を自動的に設定
することが望ましい。
【０００３】
【従来の技術】従来、リファレンス電位を自動的に設定
するためには、出力信号の平均値を検出して、リファレ
ンス電位にフィードバックする方式が用いられている。
【０００４】図１１は、従来の多段差動増幅回路を示し
たものであって、１1,１2,…, １Nは差動形のアンプ、
２は出力信号の平均値を検出するための平均値検出回
路、３は平均値検出回路２の出力を増幅するＤＣアンプ
である。
【０００５】図１１に示された多段差動増幅回路におい
ては、最終段アンプの出力信号の平均値を検出して直流
増幅したのち、初段アンプの入力にフィードバックする
ことによって、初段アンプにおけるリファレンス電位を
増幅範囲の中央値に設定するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の多段差動増幅回
路においては、入力振幅が大きくなって回路が飽和動作
する場合には、平均値検出回路での波形歪み等によっ
て、平均値検出を正しく行なうことができず、そのため
平均値のフィードバックが正常に動作しなくなるという
問題がある。
【０００７】すなわち、平均値のフィードバックが適正
に動作するためには、入力段から平均値検出回路までの
回路が線形で動作する必要があるが、そのため、最大入
力振幅が制限されることになる。
【０００８】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、多段差動増幅回路におい
て、広い入力振幅範囲において、回路の飽和動作に基づ
く誤動作のない、平均値検出フィードバック構成の多段
差動増幅回路を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明においては、多段
差動増幅回路の各増幅段における飽和状態をモニタし
て、予め設定した飽和レベルに達している場合と未飽和
の場合とでフィードバック経路を切り替え、または入力
振幅に応じてフィードバック経路を切り替えるようにす
る。
【００１０】そのため、各増幅段の出力部において回路
の飽和状態を検出する。これは、例えば出力信号の“Ｈ
ｉｇｈ”レベルのピーク検出を行なって、これを予め設
定した電位と比較して、所定レベルに達しているか否か
によって、飽和状態を判断することによって実現でき
る。
【００１１】各増幅段の出力部で飽和状態を検出した結
果を比較して、ｘ段目の出力において増幅段が飽和動作
していると判断した場合には、セレクタ回路によって、
ｘ−１段目の出力の平均値を選択して初段の入力部にフ
ィードバックする。
【００１２】これによって、初段の入力部にフィードバ
ックされる制御用信号は、増幅回路への入力振幅の大小
にかかわらず、常に非飽和動作している増幅段の出力と
することができる。
【００１３】以下、本発明の課題を解決するための具体
的手段とその作用とを記述する。
【００１４】(1) 多段増幅回路において、増幅段の出力
信号における飽和状態を検出する飽和動作検出回路を各
増幅段ごとに備えるとともに、各増幅段の飽和状態の検
出結果を比較して飽和動作している増幅段を示すセレク
ト信号を発生する比較回路と、セレクト信号に応じて各
増幅段の出力信号から飽和していない増幅段の出力信号
を選択して出力するセレクタ回路と、この選択された増
幅段の出力信号の平均値を検出する平均値検出回路とを
備え、この平均値の信号を多段増幅回路の入力段にリフ
ァレンス電位としてフィードバックするように構成す
る。
【００１５】このようにすることによって、常に飽和し
ていない増幅段の出力信号を選択して、その平均値をリ
ファレンス電位として入力段に帰還することができるの
で、広い入力振幅範囲において、回路の飽和動作による
誤動作のない平均値検出フィードバック構成の多段増幅
回路を実現できる。
【００１６】(2) 多段増幅回路において、増幅段の出力
信号の平均値を検出する平均値検出回路と、増幅段の出
力信号における飽和状態を検出する飽和動作検出回路と
を各増幅段ごとに備えるとともに、各増幅段の飽和状態
の検出結果を比較して飽和動作している増幅段を示すセ
レクト信号を発生する比較回路と、セレクト信号に応じ
て各平均値検出回路の出力信号から飽和していない増幅
段に対応する平均値の信号を選択して出力するセレクタ
回路とを備え、この選択された平均値の信号を多段増幅
回路の入力段にリファレンス電位としてフィードバック
するように構成する。
【００１７】このようにすることによって、常に飽和し
ていない増幅段の出力信号の平均値を選択して、リファ
レンス電位として入力段に帰還することができるので、
広い入力振幅範囲において、回路の飽和動作による誤動
作のない平均値検出フィードバック構成の多段増幅回路
を実現でき、(1) の場合と比較して、セレクタ回路を高
速信号対応可能にする必要がないので、回路構成が簡単
になる。
【００１８】(3) 多段増幅回路において、増幅段の出力
信号における飽和状態を検出してセレクト信号を出力す
る飽和動作検出回路を各増幅段ごとに備えるとともに、
前段の増幅段または前段のセレクタ回路の出力信号と後
段の増幅段の出力信号とから、セレクト信号を受けたと
き前段の増幅段または前段のセレクタ回路の出力信号を
選択し、セレクト信号を受けないとき後段の増幅段の出
力信号を選択して出力するセレクタ回路を各増幅段ごと
に備えてその出力信号を順次後段のセレクタ回路の入力
とするように接続し、最終段のセレクタ回路からの出力
信号の平均値を検出する平均値検出回路を備え、この平
均値の信号を多段増幅回路の入力段にリファレンス電位
としてフィードバックするように構成する。
【００１９】このようにすることによって、常に飽和し
ていない増幅段の出力信号を選択して、その平均値をリ
ファレンス電位として入力段に帰還することができるの
で、広い入力振幅範囲において、回路の飽和動作による
誤動作のない平均値検出フィードバック構成の多段増幅
回路を実現できる。
【００２０】(4) 多段増幅回路において、増幅段の出力
信号の平均値を検出する平均値検出回路と、増幅段の出
力信号における飽和状態を検出してセレクト信号を出力
する飽和動作検出回路とを各増幅段ごとに備えるととも
に、前段の平均値検出回路または前段のセレクタ回路の
出力信号と後段の平均値検出回路の出力信号とから、セ
レクト信号を受けたとき前段の平均値検出回路または前
段のセレクタ回路の出力信号を選択し、セレクト信号を
受けないとき後段の平均値検出回路の出力信号を選択し
て出力するセレクタ回路を各増幅段ごとに備えてその出
力信号を順次後段のセレクタ回路の入力とするように接
続し、最終段のセレクタ回路からの平均値の信号を多段
増幅回路の入力段にリファレンス電位としてフィードバ
ックするように構成する。
【００２１】このようにすることによって、常に飽和し
ていない増幅段の出力信号の平均値を選択して、リファ
レンス電位として入力段に帰還することができるので、
広い入力振幅範囲において、回路の飽和動作による誤動
作のない平均値検出フィードバック構成の多段増幅回路
を実現でき、(3) の場合と比較して、セレクタ回路を高
速信号対応可能にする必要がないので、回路構成が簡単
になる。
【００２２】(5) 多段増幅回路において、増幅段の出力
信号における飽和状態を検出してセレクト信号を出力す
る飽和動作検出回路を各増幅段ごとに備えるとともに、
前段の増幅段の出力信号と後段のセレクタ回路または後
段の増幅段の出力信号とから、セレクト信号を受けたと
き前段の増幅段の出力信号を選択し、セレクト信号を受
けないとき後段のセレクタ回路または後段の増幅段の出
力信号を選択して出力するセレクタ回路を各増幅段ごと
に備えてその出力信号を順次前段のセレクタ回路の入力
とするように接続し、最前段のセレクタ回路からの出力
信号の平均値を検出する平均値検出回路を備え、この平
均値の信号を多段増幅回路の入力段にリファレンス電位
としてフィードバックするように構成する。
【００２３】このようにすることによって、常に飽和し
ていない増幅段の出力信号を選択して、その平均値をリ
ファレンス電位として入力段に帰還することができるの
で、広い入力振幅範囲において、回路の飽和動作による
誤動作のない平均値検出フィードバック構成の多段増幅
回路を実現できる。
【００２４】(6) 多段増幅回路において、増幅段の出力
信号の平均値を検出する平均値検出回路と、増幅段の出
力信号における飽和状態を検出してセレクト信号を出力
する飽和動作検出回路とを各増幅段ごとに備えるととも
に、前段の平均値検出回路の出力信号と後段のセレクタ
回路または後段の平均値検出回路の出力信号とから、セ
レクト信号を受けたとき前段の平均値検出回路の出力信
号を選択し、セレクト信号を受けないとき後段のセレク
タ回路または後段の平均値検出回路の出力信号を選択し
て出力するセレクタ回路を各増幅段ごとに備えてその出
力信号を順次前段のセレクタ回路の入力とするように接
続し、最前段のセレクタ回路からの平均値の信号を多段
増幅回路の入力段にリファレンス電位としてフィードバ
ックするように構成する。
【００２５】このようにすることによって、常に飽和し
ていない増幅段の出力信号の平均値を選択して、リファ
レンス電位として入力段に帰還することができるので、
広い入力振幅範囲において、回路の飽和動作による誤動
作のない平均値検出フィードバック構成の多段増幅回路
を実現でき、(5) の場合と比較して、セレクタ回路を高
速信号対応可能にする必要がないので、回路構成が簡単
になる。
【００２６】(7) 多段増幅回路において、増幅段の出力
信号における飽和状態を検出する飽和動作検出回路を各
増幅段ごとに備えるとともに、各飽和動作検出回路の出
力信号を比較して飽和状態になっている増幅段を示す飽
和動作検出信号を出力する比較回路と、外部からの選択
信号に応じて多段増幅回路における飽和していない増幅
段の出力信号を選択して出力するセレクタ回路と、この
選択された出力信号の平均値を検出する平均値検出回路
とを備え、この平均値の信号を多段増幅回路の入力段に
リファレンス電位としてフィードバックするように構成
する。
【００２７】このようにすることによって、外部信号に
よって飽和検出信号に応じて、飽和していない増幅段の
出力信号を選択して、その平均値をリファレンス電位と
して入力段に帰還することができるので、広い入力振幅
範囲において、回路の飽和動作による誤動作のない平均
値検出フィードバック構成の多段増幅回路を実現でき
る。
【００２８】(8) 多段増幅回路において、増幅段の出力
信号の平均値を検出する平均値検出回路と、増幅段の出
力信号における飽和状態を検出する飽和動作検出回路と
を各増幅段ごとに備えるとともに、各飽和動作検出回路
の出力信号を比較して飽和状態になっている増幅段を示
す飽和動作検出信号を出力する比較回路と、外部からの
選択信号に応じて多段増幅回路における飽和していない
増幅段に対応する平均値の信号を選択して出力するセレ
クタ回路とを備え、この選択された平均値の信号を多段
増幅回路の入力段にリファレンス電位としてフィードバ
ックするように構成する。
【００２９】このようにすることによって、外部信号に
よって飽和検出信号に応じて、飽和していない増幅段の
出力信号の平均値を選択して、リファレンス電位として
入力段に帰還することができるので、広い入力振幅範囲
において、回路の飽和動作による誤動作のない平均値検
出フィードバック構成の多段増幅回路を実現でき、(7)
の場合と比較して、セレクタ回路を高速信号対応可能に
する必要がないので、回路構成が簡単になる。
【００３０】(9) (1) 〜(8) の場合に、飽和動作検出回
路を、各増幅段の出力信号のピークを検出するピーク検
出部と、このピーク検出信号が所定の閾値を超えたとき
その増幅段における飽和状態を検出した信号を出力する
比較回路とから構成することができる。
【００３１】(10) 多段増幅回路において、外部からの
選択信号に応じて各増幅段の出力信号を選択して出力す
るセレクタ回路と、この選択された出力信号の平均値を
検出する平均値検出回路とを備え、この平均値の信号を
多段増幅回路の入力段にリファレンス電位としてフィー
ドバックするように構成する。
【００３２】このようにすることによって、外部信号に
よって入力振幅に応じて、飽和していない増幅段の出力
信号を選択して、その平均値の信号をリファレンス電位
として入力段に帰還することができるので、広い入力振
幅範囲において、回路の飽和動作による誤動作のない平
均値検出フィードバック構成の多段増幅回路を実現でき
る。
【００３３】(11) 多段増幅回路において、増幅段の出
力信号の平均値を検出する平均値検出回路を各増幅段ご
とに備えるとともに、外部からの選択信号に応じて各平
均値検出回路からの平均値の信号を選択して出力するセ
レクタ回路を備え、この選択された平均値の信号を多段
増幅回路の入力段にリファレンス電位としてフィードバ
ックするように構成する。
【００３４】このようにすることによって、外部信号に
よって入力振幅に応じて、飽和していない増幅段の出力
信号の平均値を選択して、リファレンス電位として入力
段に帰還することができるので、広い入力振幅範囲にお
いて、回路の飽和動作による誤動作のない平均値検出フ
ィードバック構成の多段増幅回路を実現でき、(10)の場
合と比較して、セレクタ回路を高速信号対応可能にする
必要がないので、回路構成が簡単になる。
【００３５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態(1) を
示したものであって、１1,…, １x-1,１x,… , １N は差
動形のアンプ、２は出力信号の平均値を検出するための
平均値検出回路、３は平均値検出回路２の出力を増幅す
るＤＣアンプ、４x-1,４x,…, ４N は各増幅段の飽和動
作状態を検出する飽和動作検出回路、５は各飽和動作検
出回路の飽和状態検出の有無を比較する比較回路、６は
各アンプの出力を選択するＮ：１セレクタである。
【００３６】アンプ１1,…, １x-1,１x,…, １N からな
る多段差動増幅回路において、例えば飽和動作検出回路
４x-1,４x,…, ４N によって、各増幅段のアンプ１x-1,
１x,…, １N の出力部において回路の飽和状態を検出す
る。これは、例えば出力信号の“Ｈｉｇｈ”レベルのピ
ーク検出を行なって、これを予め設定した電位と比較し
て、所定レベルに達しているか否かによって、飽和状態
を判断することによって実現できる。
【００３７】比較回路５において、飽和動作検出回路４
x-1,４x,…, ４N の出力を比較して、飽和状態となって
いる増幅段を検出して、その増幅段を指示するセレクト
信号を発生する。Ｎ：１セレクタ６は、指示された増幅
段の前段のアンプからの入力を選択して出力する。
【００３８】この場合、アンプ１x の出力が飽和してい
るときは、Ｎ：１セレクタ６は例えばアンプ１x-1 の出
力を選択して平均値検出回路２に入力するが、必ずしも
前段に限らず、飽和していないことが確実な増幅段の出
力を選択するようにしてもよい。
【００３９】平均値検出回路２は、Ｎ：１セレクタ６の
出力の平均値を検出して出力を発生する。ＤＣアンプ３
は平均値検出回路２の出力を直流増幅して、アンプ１1
の入力部に接続する。
【００４０】このように、図１の回路によれば、アンプ
１1 の入力部にフィードバックされるリファレンス電位
は、増幅回路への入力振幅の大小にかかわらず、常に非
飽和動作している増幅段の出力となる。
【００４１】図２は、アンプの構成例を示したものであ
る。前段からの正転信号Ｖinと反転信号Ｖin * （* 印は
正転信号に対する反転信号を示す）とを、それぞれトラ
ンジスタＱ１，Ｑ２およびＱ３，Ｑ４からなるエミッタ
ホロアを介して入力したのち、差動対を形成するトラン
ジスタＱ５，Ｑ６によって増幅し、ベース接地されたト
ランジスタＱ７，Ｑ８を介して負荷抵抗ＲＬに反転出力
Ｖout * と正転出力Ｖ out とを発生する。
【００４２】なおアンプが多段増幅回路の入力段である
ときは、前段からの入力に応じて、一方の入力がリファ
レンス電位Ｖref または反転信号Ｖin * となる。入力段
には、リファレンス電位がフィードバック接続される。
【００４３】図３は、平均値検出回路の構成例を示した
ものである。図２に示されたエミッタホロアと差動対と
からなるアンプの正転出力と反転出力を、それぞれ抵抗
Ｒ11 , Ｒ12, Ｒ13, コンデンサＣ1 および抵抗Ｒ21, Ｒ
22, Ｒ23, コンデンサＣ2 からなる出力分配および平均
値検出部を介して直流化して平均値出力を取り出して、
ＤＣアンプに入力する。
【００４４】図４は、本発明の実施形態(2) を示したも
のであって、図１の場合と同じものを同じ番号で示し、
７x-1,７x,…, ７N は各増幅段の出力と前段の増幅段の
出力とを選択する２：１セレクタである。
【００４５】アンプ１1,…, １x-1,１x,…, １N からな
る多段差動増幅回路において、例えば飽和動作検出回路
４x-1,４x,…, ４N によって、各増幅段のアンプ１x-1,
１x,…, １N の出力部において回路の飽和状態を検出す
る。
【００４６】２：１セレクタ７x-1 において、飽和動作
検出回路４x-1 におけるアンプ１x- 1 の飽和状態の検出
に基づくセレクト信号によって、飽和しているときは１
〜ｘ−２段目までで選択された出力を選択し、飽和して
いないときはｘ−１段目の出力を選択する。同様に、
２：１セレクタ７x において、飽和動作検出回路４x に
おけるアンプ１x の飽和状態の検出に基づくセレクト信
号によって、飽和しているときは１〜ｘ−１段目までで
選択された出力を選択し、飽和していないときはｘ段目
のアンプからの入力を選択して出力する。
【００４７】すなわち、前段までで選択された出力と、
検出段の出力とのいずれかを、検出段の出力の飽和状態
の検出に基づくセレクト信号によって選択する動作を、
前段から順次行なって、飽和が検出された増幅段の、例
えば前段の増幅段の出力を選択して平均値検出回路２に
入力するが、必ずしも前段に限らず、飽和していないこ
とが確実な増幅段の出力を選択するようにしてもよい。
【００４８】平均値検出回路２は、最初に飽和が検出さ
れた飽和動作検出回路からのセレクト信号によって動作
する２：１セレクタの出力の平均値を検出して出力を発
生する。ＤＣアンプ３は平均値検出回路２の出力を直流
増幅して、アンプ１1 の入力部に接続する。
【００４９】このように、図４の回路によれば、アンプ
１1 の入力部にフィードバックされるリファレンス電位
は、増幅回路への入力振幅の大小にかかわらず、常に非
飽和動作している増幅段の出力となる。
【００５０】図５は、本発明の実施形態(3) を示したも
のであって、図４の場合と同じものを同じ番号で示して
いる。
【００５１】アンプ１1,…, １x-1,１x,…, １N からな
る多段差動増幅回路において、例えば飽和動作検出回路
４x-1,４x,…, ４N によって、各増幅段のアンプ１x-1,
１x,…, １N の出力部において回路の飽和状態を検出す
る。
【００５２】２：１セレクタ７x+1 において、飽和動作
検出回路４x+1 におけるアンプ１x+ 1 の飽和状態の検出
に基づくセレクト信号によって、飽和しているときはｘ
+1〜Ｎ段目までで選択された出力を選択し、飽和してい
ないときはｘ段目の出力を選択する。同様に、２：１セ
レクタ７x において、飽和動作検出回路４x におけるア
ンプ１x の飽和状態の検出に基づくセレクト信号によっ
て、飽和しているときはｘ〜Ｎ段目までで選択された出
力を選択し、飽和していないときはｘ−１段目のアンプ
からの入力を選択して出力する。
【００５３】すなわち、後段までで選択された出力と、
検出段の出力とのいずれかを、検出段の出力の飽和状態
の検出に基づくセレクト信号によって選択する動作を、
後段から順次行なって、最後に飽和が検出された増幅段
の、例えば前段の増幅段の出力を選択して平均値検出回
路２に入力するが、必ずしも前段に限らず、飽和してい
ないことが確実な増幅段の出力を選択するようにしても
よい。
【００５４】平均値検出回路２は、最後に飽和が検出さ
れた飽和動作検出回路からのセレクト信号によって動作
する２：１セレクタの出力の平均値を検出して出力を発
生する。ＤＣアンプ３は平均値検出回路２の出力を直流
増幅して、アンプ１1 の入力部に接続する。
【００５５】このように、図５の回路によれば、アンプ
１1 の入力部にフィードバックされるリファレンス電位
は、増幅回路への入力振幅の大小にかかわらず、常に非
飽和動作している増幅段の出力となる。
【００５６】図６は、本発明の実施形態(4) を示したも
のであって、図１の場合と同じものを同じ番号で示し、
８は各飽和動作検出回路の出力を比較して、飽和動作検
出信号を出力する比較回路である。
【００５７】アンプ１1,…, １x-1,１x,…, １N からな
る多段差動増幅回路において、例えば飽和動作検出回路
４x-1,４x,…, ４N によって、各増幅段のアンプ１x-1,
１x,…, １N の出力部において回路の飽和状態を検出す
る。
【００５８】比較回路８は、各飽和動作検出回路４x-1,
４x,…, ４N の出力を比較して、最も前段の、飽和を検
出している飽和動作検出回路を示す飽和動作検出信号を
出力する。
【００５９】飽和動作検出信号に応じて、飽和動作検出
信号によって示される飽和動作検出回路が属するアンプ
の前段を指定する選択信号を、マニュアルで入力するこ
とによって、Ｎ：１セレクタ６は、最も前段の飽和状態
にある増幅段のアンプの、前段のアンプの出力を選択し
て出力する。
【００６０】すなわち、飽和動作検出信号に応じて外部
的に選択された、最も前段に近い飽和状態の増幅段の例
えば前段の増幅段の出力を選択して平均値検出回路２に
入力するが、必ずしも前段に限らず、飽和していないこ
とが確実な増幅段の出力を選択するようにしてもよい。
【００６１】平均値検出回路２は、Ｎ：１セレクタ６の
出力の平均値を検出して出力を発生する。ＤＣアンプ３
は平均値検出回路２の出力を直流増幅して、アンプ１1
の入力部に接続する。
【００６２】このように、図６の回路によれば、アンプ
１1 の入力部にフィードバックされるリファレンス電位
は、増幅回路への入力振幅の大小にかかわらず、常に非
飽和動作している増幅段の出力となる。
【００６３】図７は、飽和動作検出回路の構成例を示し
たものであって、(a) は飽和動作検出回路の動作を示
し、(b) はブロック構成例、(c) は具体的回路構成例を
それぞれ示す。
【００６４】飽和動作検出回路４は、入力信号の飽和状
態を検出して、検出時、出力信号を発生する。飽和動作
検出回路４は、入力信号のピークを検出するピーク検出
部１１と、ピーク検出部１１の出力を閾値Ｖthと比較し
て、比較結果の出力を発生する比較回路１２とからなっ
ている。
【００６５】飽和動作検出回路４において、ダイオード
ＤとコンデンサＣとによって、入力信号のピークを検出
して保持することによって、ピーク検出信号を発生する
ピーク検出部を構成している。
【００６６】コレクタに負荷抵抗Ｒ１，Ｒ２を接続さ
れ、エミッタを定電流源を経て接地されたトランジスタ
Ｑ１のベースにピーク検出部の出力を接続し、トランジ
スタＱ２のベースに閾値Ｖthを接続することによって、
ピーク検出信号が閾値Ｖthを超えたとき、飽和状態を示
す出力信号を発生する。
【００６７】図８は、本発明の実施形態(5) を示したも
のであって、図１の場合と同じものを同じ番号で示して
いる。
【００６８】アンプ１1,…, １x-1,１x,…, １N は多段
差動増幅回路を構成している。Ｎ：１セレクタ６は、入
力振幅に応じて外部からマニュアルで与えられる選択信
号によって指示された増幅段の前段のアンプからの入力
を選択して出力する。
【００６９】この場合、アンプ１x の出力が飽和してい
るときは、Ｎ：１セレクタ６は例えばアンプ１x-1 の出
力を選択して平均値検出回路２に入力するが、必ずしも
前段に限らず、飽和していないことが確実な増幅段の出
力を選択するようにしてもよい。
【００７０】平均値検出回路２は、Ｎ：１セレクタ６の
出力の平均値を検出して出力を発生する。ＤＣアンプ３
は平均値検出回路２の出力を直流増幅して、アンプ１1
の入力部に接続する。
【００７１】このように、図８の回路によれば、アンプ
１1 の入力部にフィードバックされるリファレンス電位
は、増幅回路への入力振幅の大小に応じて、常に非飽和
動作している増幅段の出力とすることができる。
【００７２】図９は、本発明の実施形態(6) を示したも
のであって、図１の場合と同じものを同じ番号で示し、
２x-1,２x,…, ２N はそれぞれアンプ１x-1,１x,…, １
N の出力信号の平均値を検出するための平均値検出回路
である。
【００７３】アンプ１1,…, １x-1,１x,…, １N からな
る多段差動増幅回路において、平均値検出回路２x-1,２
x,…, ２N は、それぞれアンプ１x-1,１x,…, １N の出
力の平均値を検出して出力を発生する。また、例えば飽
和動作検出回路４x-1,４x,… , ４N によって、各増幅段
のアンプ１x-1,１x,…, １N の出力において回路の飽和
状態を検出する。
【００７４】比較回路５において、飽和動作検出回路４
x-1,４x,…, ４N の出力を比較して、飽和状態となって
いる増幅段を検出して、その増幅段を指示するセレクト
信号を発生する。Ｎ：１セレクタ６は、指示された増幅
段の前段のアンプに対応する平均値検出回路からの入力
を選択して出力する。
【００７５】この場合、アンプ１x の出力が飽和してい
るときは、Ｎ：１セレクタ６は例えば平均値検出回路２
x-1 の出力を選択して平均値検出回路２に入力するが、
必ずしも前段に限らず、飽和していないことが確実な増
幅段の平均値検出出力を選択するようにしてもよい。
【００７６】ＤＣアンプ３はＮ：１セレクタ６の出力を
直流増幅して、アンプ１1 の入力部に接続する。
【００７７】このように、図９の回路によれば、アンプ
１1 の入力部にフィードバックされるリファレンス電位
は、増幅回路への入力振幅の大小にかかわらず、常に非
飽和動作している増幅段の出力となる。
【００７８】図９の回路では、各段のアンプの出力にお
いて平均値を検出したのちに、Ｎ：１セレクタにおいて
選択して、ＤＣアンプに入力するようにしているので、
Ｎ：１セレクタおよび信号線の構成を高速信号対応可能
にする必要がなく、回路構成を簡単にすることができ
る。なおこのような構成は、実施形態(1) 〜(5) の場合
にも適用することが可能である。
【００７９】図１０は、本発明の具体的構成例を示した
ものであって、増幅段数が３段の場合を例示している。
【００８０】アンプ１1,１2,１3 からなる多段差動増幅
回路において、ピーク検出部１１2,１１3 において入力
信号のピークを検出し、比較回路１２2,１２3 におい
て、ピーク検出部１１2,１１3 の出力をそれぞれ閾値Ｖ
th2,Ｖth3 と比較して、比較結果の出力を発生すること
によって、各増幅段のアンプ１2,１3 の出力部において
回路の飽和状態を検出する。
【００８１】比較回路１３において、比較回路１２2,１
２3 の出力を比較して、飽和状態となっている増幅段を
検出して、その増幅段を指示するセレクト信号を発生す
る。３：１セレクタ１４は、指示された増幅段の前段の
アンプからの入力を選択して出力する。
【００８２】平均値検出回路２は、３：１セレクタ１４
の出力の平均値を検出して出力を発生する。ＤＣアンプ
３は平均値検出回路２の出力を直流増幅して、アンプ１
1 の入力部に接続する。
【００８３】このように、図１０の回路によれば、アン
プ１1 の入力部にフィードバックされるリファレンス電
位は、増幅回路への入力振幅の大小にかかわらず、常に
非飽和動作している増幅段の出力となる。
【００８４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、出
力信号の平均値を検出してリファレンス電位にフィード
バックするようにした多段差動増幅回路において、多段
差動増幅回路の各増幅段における飽和状態をモニタし
て、飽和状態の場合と未飽和状態の場合とでフィードバ
ック経路を切り替えることによって、未飽和状態の増幅
段の出力信号の平均値を検出してリファレンス電位にフ
ィードバックするようにしたので、回路の飽和動作によ
る誤動作のない、平均値検出フィードバック構成多段差
動増幅回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態(1) を示す図である。
【図２】アンプの構成例を示す図である。
【図３】平均値検出回路の構成例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態(2) を示す図である。
【図５】本発明の実施形態(3) を示す図である。
【図６】本発明の実施形態(4) を示す図である。
【図７】飽和動作検出回路の構成例を示す図であって、
(a) は飽和動作検出回路の動作を示し、(b) はブロック
構成例、(c) は具体的回路構成例をそれぞれ示す。
【図８】本発明の実施形態(5) を示す図である。
【図９】本発明の実施形態(6) を示す図である。
【図１０】本発明の具体的構成例を示す図である。
【図１１】従来の多段差動増幅回路を示す図である。
【符号の説明】
１1,１2,１3,…, １x-1,１x,…, １N アンプ ２ 平均値検出回路 ３ ＤＣアンプ ４x-1,４x,…, ４N 飽和動作検出回
路 ５ 比較回路 ６ Ｎ：１セレクタ ７x-1,７x,…, ７N ２：１セレクタ ８ 比較回路 １１，１１2,１１3 ピーク検出部 １２，１２2,１２3 比較回路 １３ 比較回路 １４ ３：１セレク
タ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号における飽和状態を検出する飽和動作
    検出回路を各増幅段ごとに備えるとともに、 各増幅段の飽和状態の検出結果を比較して飽和動作して
    いる増幅段を示すセレクト信号を発生する比較回路と、 該セレクト信号に応じて各増幅段の出力信号から飽和し
    ていない増幅段の出力信号を選択して出力するセレクタ
    回路と、 該選択された増幅段の出力信号の平均値を検出する平均
    値検出回路とを備え、 該平均値の信号を前記多段増幅回路の入力段にリファレ
    ンス電位としてフィードバックするように構成したこと
    を特徴とする多段増幅回路。
  2. 【請求項２】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号の平均値を検出する平均値検出回路
    と、 増幅段の出力信号における飽和状態を検出する飽和動作
    検出回路とを各増幅段ごとに備えるとともに、 各増幅段の飽和状態の検出結果を比較して飽和動作して
    いる増幅段を示すセレクト信号を発生する比較回路と、 該セレクト信号に応じて各平均値検出回路の出力信号か
    ら飽和していない増幅段に対応する平均値の信号を選択
    して出力するセレクタ回路とを備え、 該選択された平均値の信号を前記多段増幅回路の入力段
    にリファレンス電位としてフィードバックするように構
    成したことを特徴とする多段増幅回路。
  3. 【請求項３】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号における飽和状態を検出してセレクト
    信号を出力する飽和動作検出回路を各増幅段ごとに備え
    るとともに、 前段の増幅段または前段のセレクタ回路の出力信号と後
    段の増幅段の出力信号とから、前記セレクト信号を受け
    たとき前段の増幅段または前段のセレクタ回路の出力信
    号を選択し、該セレクト信号を受けないとき後段の増幅
    段の出力信号を選択して出力するセレクタ回路を各増幅
    段ごとに備えてその出力信号を順次後段のセレクタ回路
    の入力とするように接続し、 最終段のセレクタ回路からの出力信号の平均値を検出す
    る平均値検出回路を備え、 該平均値の信号を前記多段増幅回路の入力段にリファレ
    ンス電位としてフィードバックするように構成したこと
    を特徴とする多段増幅回路。
  4. 【請求項４】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号の平均値を検出する平均値検出回路
    と、 増幅段の出力信号における飽和状態を検出してセレクト
    信号を出力する飽和動作検出回路とを各増幅段ごとに備
    えるとともに、 前段の平均値検出回路または前段のセレクタ回路の出力
    信号と後段の平均値検出回路の出力信号とから、前記セ
    レクト信号を受けたとき前段の平均値検出回路または前
    段のセレクタ回路の出力信号を選択し、該セレクト信号
    を受けないとき後段の平均値検出回路の出力信号を選択
    して出力するセレクタ回路を各増幅段ごとに備えてその
    出力信号を順次後段のセレクタ回路の入力とするように
    接続し、 最終段のセレクタ回路からの平均値の信号を前記多段増
    幅回路の入力段にリファレンス電位としてフィードバッ
    クするように構成したことを特徴とする多段増幅回路。
  5. 【請求項５】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号における飽和状態を検出してセレクト
    信号を出力する飽和動作検出回路を各増幅段ごとに備え
    るとともに、 前段の増幅段の出力信号と後段のセレクタ回路または後
    段の増幅段の出力信号とから、前記セレクト信号を受け
    たとき前段の増幅段の出力信号を選択し、該セレクト信
    号を受けないとき後段のセレクタ回路または後段の増幅
    段の出力信号を選択して出力するセレクタ回路を各増幅
    段ごとに備えてその出力信号を順次前段のセレクタ回路
    の入力とするように接続し、 最前段のセレクタ回路からの出力信号の平均値を検出す
    る平均値検出回路を備え、 該平均値の信号を前記多段増幅回路の入力段にリファレ
    ンス電位としてフィードバックするように構成したこと
    を特徴とする多段増幅回路。
  6. 【請求項６】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号の平均値を検出する平均値検出回路
    と、 増幅段の出力信号における飽和状態を検出してセレクト
    信号を出力する飽和動作検出回路とを各増幅段ごとに備
    えるとともに、 前段の平均値検出回路の出力信号と後段のセレクタ回路
    または後段の平均値検出回路の出力信号とから、前記セ
    レクト信号を受けたとき前段の平均値検出回路の出力信
    号を選択し、該セレクト信号を受けないとき後段のセレ
    クタ回路または後段の平均値検出回路の出力信号を選択
    して出力するセレクタ回路を各増幅段ごとに備えてその
    出力信号を順次前段のセレクタ回路の入力とするように
    接続し、 最前段のセレクタ回路からの平均値の信号を前記多段増
    幅回路の入力段にリファレンス電位としてフィードバッ
    クするように構成したことを特徴とする多段増幅回路。
  7. 【請求項７】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号における飽和状態を検出する飽和動作
    検出回路を各増幅段ごとに備えるとともに、 各飽和動作検出回路の出力信号を比較して飽和状態にな
    っている増幅段を示す飽和動作検出信号を出力する比較
    回路と、 外部からの選択信号に応じて前記多段増幅回路における
    飽和していない増幅段の出力信号を選択して出力するセ
    レクタ回路と、 該選択された出力信号の平均値を検出する平均値検出回
    路とを備え、 該平均値の信号を前記多段増幅回路の入力段にリファレ
    ンス電位としてフィードバックするように構成したこと
    を特徴とする多段増幅回路。
  8. 【請求項８】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号の平均値を検出する平均値検出回路
    と、 増幅段の出力信号における飽和状態を検出する飽和動作
    検出回路とを各増幅段ごとに備えるとともに、 各飽和動作検出回路の出力信号を比較して飽和状態にな
    っている増幅段を示す飽和動作検出信号を出力する比較
    回路と、 外部からの選択信号に応じて前記多段増幅回路における
    飽和していない増幅段に対応する平均値の信号を選択し
    て出力するセレクタ回路とを備え、 該選択された平均値の信号を前記多段増幅回路の入力段
    にリファレンス電位としてフィードバックするように構
    成したことを特徴とする多段増幅回路。
  9. 【請求項９】 前記飽和動作検出回路が、各増幅段の出
    力信号のピークを検出するピーク検出部と、該ピーク検
    出信号が所定の閾値を超えたとき該増幅段における飽和
    状態を検出した信号を出力する比較回路とからなること
    を特徴とする請求項１から８までのうちのいずれかに記
    載の多段増幅回路。
  10. 【請求項１０】 多段増幅回路において、 外部からの選択信号に応じて各増幅段の出力信号を選択
    して出力するセレクタ回路と、 該選択された出力信号の平均値を検出する平均値検出回
    路とを備え、 該平均値の信号を前記多段増幅回路の入力段にリファレ
    ンス電位としてフィードバックするように構成したこと
    を特徴とする多段増幅回路。
  11. 【請求項１１】 多段増幅回路において、 増幅段の出力信号の平均値を検出する平均値検出回路を
    各増幅段ごとに備えるとともに、 外部からの選択信号に応じて各平均値検出回路からの平
    均値の信号を選択して出力するセレクタ回路を備え、 該選択された平均値の信号を前記多段増幅回路の入力段
    にリファレンス電位としてフィードバックするように構
    成したことを特徴とする多段増幅回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001337115A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Oki Electric Ind Co Ltd 信号振幅検出回路
JP2004242319A (ja) * 2003-02-06 2004-08-26 Fujitsu Ltd 高速差動増幅器における低周波誤差の連続的な消去
JP2005236616A (ja) * 2004-02-19 2005-09-02 Nec Kansai Ltd 光電流・電圧変換回路

Cited By (4)

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JP4536393B2 (ja) * 2004-02-19 2010-09-01 ルネサスエレクトロニクス株式会社 光電流・電圧変換回路

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