JPH10303668A - Ａｌｃ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】入力ダイナミックレンジを拡大したＡＬＣ回路
を提供する。 【解決手段】トランジスタ７に印加される入力信号に応
じて、差動接続されたトランジスタ７及び９からコレク
タ電流が発生し、トランジスタ１０及び１１に電圧変換
される。さらに、トランジスタ１０及び１１のコレクタ
電圧は差動接続されるトランジスタ１５及び１６に印加
され、トランジスタ１５のコレクタ電流は電流電圧変換
回路１８で出力電圧Ｖｏｕｔに電圧変換される。このよ
うな構成により、出力信号Ｖｏｕｔの増大により、初め
にトランジスタ１５及び１６のエミッタ抵抗ｒｅ３を増
大させ、次にトランジスタ１０及び１１のエミッタ抵抗
ｒｅ２の減少にさせることにより、入力レベルに対する
減衰率を増大させている。その結果、入力信号が上昇し
ても、一定レベルの出力信号を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力ダイナミック
レンジを改善し、ＩＣ化に好適なＡＬＣ（オートレベル
コントロール）回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、入力信号のレベルを分圧し、例
えば分圧された信号のピーク値を検出し、検出レベルに
応じて分圧比を変えることにより出力レベルを一定にす
るＡＬＣ回路があり、従来のＡＬＣ回路は図３のように
構成される。図３において、入力信号Ｖｉｎは、バッフ
ァ回路１を介して抵抗２に印加され、抵抗２及び可変抵
抗回路３により分圧される。分圧されて得られる出力信
号Ｖｏｕｔは、ピーク検波回路４に印加され、ピーク値
が検波される。ピーク値は、比較回路５で基準電圧Ｖｒ
ｅｆと比較され、ピーク値と基準電圧Ｖｒｅｆとの差に
応じた出力信号が発生する。比較回路５の出力信号は可
変抵抗回路に印加され、可変抵抗回路３の抵抗値が変わ
り、抵抗２と可変抵抗回路３との分圧比が変化する。こ
のような構成により、出力信号Ｖｏｕｔのピーク値が基
準電圧Ｖｒｅｆに等しくなるように分圧比が変わるた
め、図２（イ）の実線のように一定レベルの出力信号Ｖ
ｏｕｔが出力端子ＯＵＴを介して後段の回路に伝送され
る。

【０００３】ところで、従来では、可変抵抗回路３は差
動回路３ａを用いて構成され、比較回路５の出力信号に
よって差動回路３ａの動作電流を変え、その相互コンダ
クタンスを変え、その結果抵抗値を可変していた。可変
抵抗回路３を差動回路３ａで構成することにより、ＩＣ
化可能なＡＬＣ回路を提供していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図３において、可変抵
抗回路３の抵抗値は出力信号Ｖｏｕｔが小さくなるに従
い小さくなる。可変抵抗回路３は差動回路３ａの相互コ
ンダクタンスを利用しているため、可変抵抗回路３の抵
抗値は差動回路３ａの動作電流に反比例する。その為、
出力信号Ｖｏｕｔが十分高くなり、動作電流を大きくし
ても、抵抗値の変化率は小さくなり概ね一定になる。こ
れにより、抵抗２と可変抵抗回路３との減衰率はある値
以上より大きくならない。よって、大入力の入力信号に
対してはＡＬＣを果たせず、一定レベルの出力信号Ｖｏ
ｕｔを発生させることができず、図２（イ）の点線のよ
うに出力信号Ｖｏｕｔは上昇していた。つまり、図３の
回路では、ＡＬＣを行うことのできる入力レベルの範囲
が狭くなるという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、相互コンダク
タンスが動作電流によって変化するとともに、入力信号
を増幅する第１差動増幅回路と、相互コンダクタンスが
動作電流によって変化するとともに、前記第１差動増幅
回路の出力信号を増幅する第２差動増幅回路と、該第２
差動増幅回路の出力信号のピーク値またはボトム値を検
波する検波回路と、該検波回路の出力信号に応じて、初
めに前記第１差動増幅回路または前記第２差動増幅回路
の一方の動作電流を変化させ、次にそのうちの他方の動
作電流を変化させる動作電流制御回路と、を備えること
を特徴とする。

【０００６】また、前記第１差動増幅回路は、入力信号
が印加される第１トランジスタと、該第１トランジスタ
に抵抗を介して差動接続される第２トランジスタと、前
記第１及び第２差動増幅回路のコレクタにそれぞれ接続
される第１及び第２ダイオードとから成ることを特徴と
する。さらに、前記動作電流制御回路は、初めに前記第
２差動増幅回路の動作電流を大きくし、次に前記第１差
動増幅回路の動作電流を大きくすることを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、入力信号は、第１及び第
２差動増幅回路で増幅され、増幅された出力信号は検波
回路でピーク検波またはボトム検波される。ピーク検波
またはボトム検波によって得られた出力信号に応じて、
最初に第１及び第２差動増幅回路の一方の動作電流を変
化させ、次に他方の動作電流を変化させる。これによ
り、第１及び第２差動増幅回路の一方の相互コンダクタ
ンスが変化させることにより第１及び第２差動増幅回路
の減衰率を高くし、次に、他方の相互コンダクタンスを
変化させることにより減衰率を高くする。

【０００８】

【本発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示
す図であり、６は、ベースに入力信号Ｖｉｎが印加され
るトランジスタ７と、抵抗８を介してトランジスタ８に
差動接続されるトランジスタ９と、トランジスタ７及び
９のコレクタにそれぞれ接続されるダイオード素子のト
ランジスタ１０及び１１と、動作電流を供給するトラン
ジスタ１２及び１３とから成る第１差動増幅回路、１４
は第１差動増幅回路６の出力信号を増幅し、差動接続さ
れるトランジスタ１５及び１６と、動作電流を発生する
トランジスタ１７とから成る第２差動増幅回路、１８は
第２差動増幅回路１４の出力電流を電流電圧変換する電
流電圧変換回路、１９及び２０は比較回路５の出力電流
を反転する電流ミラー回路、２１はトランジスタ１２及
び１３とミラー接続され、電流ミラー回路２０の出力電
流を第１差動増幅回路６に供給するトランジスタ、２２
はトランジスタ２１に定電流を流すトランジスタであ
る。尚、図１において、図３と同一の回路については、
図１と同一の符号を付す。

【０００９】まず、図１の回路の動作を、入出力特性を
交えて説明する。入力信号Ｖｉｎは、トランジスタ７の
ベースに印加され、トランジスタ７及び９が差動接続さ
れるので、トランジスタ７及び９のベース電圧差の応じ
てコレクタ電流が発生する。抵抗８の抵抗値をＲとし、
トランジスタ７及び９のエミッタ抵抗をｒｅ１とする
と、それに流れる電流Δｉは、

【００１０】

【数１】

【００１１】となる。トランジスタ７及び９のコレクタ
電流はトランジスタ１０及び１１に供給され、トランジ
スタ１０及び１１のコレクタ電圧Ｖｃ１及びＶｃ１’は
コレクタ電流とトランジスタ１０及び１１のエミッタ電
圧により得られる。よって、コレクタ電圧Ｖｃ１及びＶ
ｃ１’は、トランジスタ１０及び１１のエミッタ抵抗を
ｒｅ２とし、トランジスタ８及び９のベース間電圧が０
のときのコレクタ電流をＩｃとすると、

【００１２】

【数２】

【００１３】となる。さらに、トランジスタ１０及び１
１のコレクタ電圧Ｖｃ１及びＶｃ１’は、差動接続され
るトランジスタ１５及び１６のベースに印加され、その
ベース電圧の差に応じてトランジスタ１５及び１６から
コレクタ電流が発生する。その為、トランジスタ１５及
び１６のエミッタ抵抗をｒｅ３とすると、トランジスタ
１５のコレクタから発生する出力電流Ｉｏｕｔは、

【００１４】

【数３】

【００１５】となる。この電流Ｉｏｕｔは、トランジス
タ１５のコレクタから電流電圧変換回路１８に供給さ
れ、抵抗１８ａで電圧変換される。抵抗１８ａの抵抗値
をＲｏｕｔとすると、出力電圧Ｖｏｕｔは、

【００１６】

【数４】

【００１７】となる。ところで、第１及び第２差動増幅
回路６及び１４の動作電流は、比較回路５の出力電流に
より変更される。第１差動増幅回路６において、その動
作電流の変化に応じて、トランジスタ７、９、１０及び
１１のエミッタ抵抗が変化する。尚、トランジスタ７及
び９のエミッタ抵抗ｒｅ１は抵抗８の値に比べ十分に小
さいため、式（５）よりエミッタ抵抗ｒｅ１の変化は無
視される。その為、第１差動増幅回路では、その動作電
流に応じて、トランジスタ１０及び１１のエミッタ抵抗
ｒｅ２のみが変化すると見なせる。また、第２差動増幅
回路１４において、その動作電流も比較回路５の出力電
流に応じて変化するので、トランジスタ１５及び１６の
エミッタ抵抗ｒｅ３の値は変化する。つまり、比較回路
５の動作電流の変化によって、トランジスタ１０及び１
１のエミッタ抵抗ｒｅ２と、トランジスタ１５及び１６
のエミッタ抵抗ｒｅ３とが変化する。

【００１８】従って、式（５）から明らかなように、図
１においては、エミッタ抵抗ｒｅ２及びｒｅ３を変える
ことにより、入力信号Ｖｉｎの減衰が行われる。次に、
比較回路５の出力電流に応じた、第１及び第２差動増幅
回路６及び１４の動作電流の変化について説明する。ま
ず、抵抗２３の値が抵抗２４の値より小さく設定されて
いるので、比較回路５の出力電流が増加すると、先に電
流ミラー回路１９の出力電流Ｉｃｏｎｔ１が増加し、次
に電流ミラー回路２０の出力電流Ｉｃｏｎｔ２が増加す
る。

【００１９】出力信号Ｖｏｕｔがまだ小さく、つまり、
比較回路５の出力電流Ｉｃｏｎｔが小さい領域で、出力
電流Ｉｃｏｎｔが増加する場合、電流ミラー回路２０の
出力電流Ｉｃｏｎｔ２は小さいので、トランジスタ２２
の固定のコレクタ電流が、トランジスタ１２、１３及び
２１から成る電流ミラー回路で反転されて、第１差動増
幅回路６に供給される。その結果、第１差動増幅回路６
の動作電流は固定になるので、トランジスタ１０及び１
１のエミッタ抵抗ｒｅ２は固定になる。一方、電流ミラ
ー回路１９の出力電流Ｉｃｏｎｔ１は増加し、出力電流
Ｉｃｏｎｔ１はトランジスタ１７のエミッタ電流と加算
され、抵抗２３に供給される。電流Ｉｃｏｎｔ１の増加
により、第２差動増幅回路１４の動作電流が増加し、ト
ランジスタ１５及び１６のエミッタ抵抗ｒｅ３が大きく
なるため、式（５）より、入力信号Ｖｉｎに対する減衰
率は大きくなる。

【００２０】さらに、出力信号Ｖｏｕｔが大きくなり、
比較回路５の出力電流の増加に応じて出力電流Ｉｃｏｎ
ｔ１が大きくなっても、動作電流とエミッタ抵抗との反
比例の関係よりエミッタ抵抗ｒｅ３はある値以上大きく
なくなり、減衰率も概ね一定になる。減衰率が概ね一定
になり、比較回路５の出力電流が増加すると、電流ミラ
ー回路２０の出力電流Ｉｃｏｎｔ２も増加する。電流ミ
ラー回路２０の出力電流Ｉｃｏｎｔ２によって、トラン
ジスタ２１のコレクタ電流の一部が電流ミラー回路２０
に引き込まれる。出力電流Ｉｃｏｎｔ２が増加すると、
トランジスタ２２のコレクタ電流が固定である為、トラ
ンジスタ２１のコレクタ電流は減少する。その為、第１
差動増幅回路６の動作電流が減少し、トランジスタ１０
及び１１のエミッタ抵抗ｒｅ２の値は小さくなる。式
（５）から明らかなように、エミッタ抵抗ｒｅ２の減少
により、入力信号Ｖｉｎに対してする減衰率が増大す
る。

【００２１】図１において、比較回路５の出力電流によ
って、出力信号Ｖｏｕｔを基準電圧Ｖｒｅｆ１になるよ
うに動作する。以上述べたように、初めは第２差動増幅
回路１４の動作電流が大きくなり、その後第１差動増幅
回路６の動作電流を大きくなるように動作電流が制御さ
れるので、入出力関係は、入力信号Ｖｉｎのレベルが上
昇するに従い、図２（ロ）のように、領域Ｉでは、エミ
ッタ抵抗ｒｅ３の増大により、出力信号Ｖｏｕｔを一定
に保たれる。さらに、入力信号Ｖｉｎが高くなると、領
域ＩＩではエミッタ抵抗ｒｅ２の低下により出力電圧Ｖ
ｏｕｔを一定に保つ。このように、ＡＬＣを２段階でか
けているので、ＡＬＣの機能がかかる入力信号のレベル
を拡大することができる。尚、図３（ロ）において、点
線は、第１差動増幅回路６によるＡＬＣの飽和領域であ
って、この領域から第２差動増幅回路１４によるＡＬＣ
を開始させると、入力領域を従来より２倍に拡大させる
ことができる。

【００２２】尚、図１では、先に第２差動増幅回路１４
の動作電流を大きくし、その後第１差動増幅回路６の動
作電流を小さくしたが、逆に、先に第１差動増幅回路６
の動作電流を減少し、その後第２差動増幅回路１４の動
作電流を大きくしても良い。また、図１で、ピーク検波
回路４を用いたが、ボトム値にＡＬＣをかける場合に
は、ピーク検波回路４の代わりにボトム検波回路を構成
することによって、ＡＬＣ機能を果たせる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、相互コンダクタンス可
変可能な第１及び第２差動増幅回路を用いて、一方の差
動増幅回路の相互コンダクタンスを変更し、次に他方の
相互コンダクタンスを変更したので、２段階で入力信号
レベルを低下させことになり、その分ＡＬＣが動作する
領域が広がる。その為、入力ダイナミックレンジが拡大
したＡＬＣ回路を提供することができる。

【００２４】また、差動増幅回路で構成しているので、
ＩＣ化に好適なＡＬＣ回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す回路図である。

【図２】本発明を説明するための特性図である。

【図３】従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

４ ピーク検波回路 ５ 比較回路 ６ 第１差動増幅回路 １４ 第２差動増幅回路 １８ 電流電圧変換回路 １９、２０ 電流ミラー回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚原 健太郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互コンダクタンスが動作電流によって変
   化するとともに、入力信号を増幅する第１差動増幅回路
   と、 相互コンダクタンスが動作電流によって変化するととも
   に、前記第１差動増幅回路の出力信号を増幅する第２差
   動増幅回路と、 該第２差動増幅回路の出力信号のピーク値またはボトム
   値を検波する検波回路と、 該検波回路の出力信号に応じて、初めに前記第１差動増
   幅回路または前記第２差動増幅回路の一方の動作電流を
   変化させ、次にそのうちの他方の動作電流を変化させる
   動作電流制御回路と、を備えることを特徴とするＡＬＣ
   回路。
2. 【請求項２】前記第１差動増幅回路は、入力信号が印加
   される第１トランジスタと、該第１トランジスタに抵抗
   を介して差動接続される第２トランジスタと、前記第１
   及び第２差動増幅回路のコレクタにそれぞれ接続される
   第１及び第２ダイオードとから成ることを特徴とする請
   求項１記載のＡＬＣ回路。
3. 【請求項３】前記動作電流制御回路は、初めに前記第２
   差動増幅回路の動作電流を増加させ、次に前記第１差動
   増幅回路の動作電流を減少させることを特徴とする請求
   項１記載のＡＬＣ回路。