JPH11234055A - 非線形増幅器 - Google Patents
非線形増幅器Info
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- JPH11234055A JPH11234055A JP10048547A JP4854798A JPH11234055A JP H11234055 A JPH11234055 A JP H11234055A JP 10048547 A JP10048547 A JP 10048547A JP 4854798 A JP4854798 A JP 4854798A JP H11234055 A JPH11234055 A JP H11234055A
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- Japan
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- linear
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 任意な入力レベル領域において任意な利得特
性が得られるようにすること。 【解決手段】 利得と線形動作領域が異なる２個の線形
増幅回路１１，１２と、入力信号レベルを検出するレベ
ル検出回路１３と、該レベル検出回路１３の出力に応じ
て線形増幅回路１１，１２の出力を選択して出力する切
替回路１４とを具備させる。
性が得られるようにすること。 【解決手段】 利得と線形動作領域が異なる２個の線形
増幅回路１１，１２と、入力信号レベルを検出するレベ
ル検出回路１３と、該レベル検出回路１３の出力に応じ
て線形増幅回路１１，１２の出力を選択して出力する切
替回路１４とを具備させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広範囲のレベルの
入力信号を増幅する増幅器に係り、特に光通信における
受信回路等のように入力信号のダイナミックレンジが広
い場合に、低入力レベルから非線形を示す特性が得られ
るようにした非線形増幅器に関するものである。
入力信号を増幅する増幅器に係り、特に光通信における
受信回路等のように入力信号のダイナミックレンジが広
い場合に、低入力レベルから非線形を示す特性が得られ
るようにした非線形増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信における受信回路等のように、広
範囲の入力レベルに対して増幅動作が必要な回路におい
ては、低レベル入力時に大きな利得を示し、高レベル入
力時には低利得を示す特性の非線形増幅器を適用するこ
とで、広い入力範囲にわたって利得を有する回路を構成
することができる。
範囲の入力レベルに対して増幅動作が必要な回路におい
ては、低レベル入力時に大きな利得を示し、高レベル入
力時には低利得を示す特性の非線形増幅器を適用するこ
とで、広い入力範囲にわたって利得を有する回路を構成
することができる。
【０００３】そこで従来では、図６に示すように、増幅
回路３１の帰還回路３２にトランジスタやダイオード等
の非線形特性を有する素子を適用し、その帰還回路３２
の入出力の利得特性を非線形とすることで、全体の利得
特性が非線形となるような増幅器３０を構成していた。
すなわちここでは、帰還回路３２の電圧−電流特性の非
直線性により、その帰還回路３２の帰還抵抗値が非線形
となり、増幅器３０の利得が非線形特性を示す。
回路３１の帰還回路３２にトランジスタやダイオード等
の非線形特性を有する素子を適用し、その帰還回路３２
の入出力の利得特性を非線形とすることで、全体の利得
特性が非線形となるような増幅器３０を構成していた。
すなわちここでは、帰還回路３２の電圧−電流特性の非
直線性により、その帰還回路３２の帰還抵抗値が非線形
となり、増幅器３０の利得が非線形特性を示す。
【０００４】この図６に示す増幅器３０では、その入出
力特性は、帰還回路３２の両端の電位差Δｆが、非線形
素子のしきい値電圧を越える領域で非線形となり、利得
が減少する。非線形素子としてトランジスタを用いた場
合は、帰還回路３２の前記電位差Δｆは、通常0.6Ｖ以
上となる。よって、増幅器３０に加える電源電圧が高い
場合は、帰還回路３２の電圧降下を十分大きく設計する
ことが可能であるため、非線形増幅器を構成することが
できる。
力特性は、帰還回路３２の両端の電位差Δｆが、非線形
素子のしきい値電圧を越える領域で非線形となり、利得
が減少する。非線形素子としてトランジスタを用いた場
合は、帰還回路３２の前記電位差Δｆは、通常0.6Ｖ以
上となる。よって、増幅器３０に加える電源電圧が高い
場合は、帰還回路３２の電圧降下を十分大きく設計する
ことが可能であるため、非線形増幅器を構成することが
できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電源電圧が
低い場合や、増幅回路３１の構成上、帰還回路３２に十
分な電位差をかけることが不可能な場合においては、入
力レベルが低い領域で非線形特性を実現することは不可
能になる問題があった。
低い場合や、増幅回路３１の構成上、帰還回路３２に十
分な電位差をかけることが不可能な場合においては、入
力レベルが低い領域で非線形特性を実現することは不可
能になる問題があった。
【０００６】さらに、帰還回路３２を構成する非線形素
子が寄生容量等を有するため、帰還特性に周波数依存性
が生じ、広い周波数範囲にわたって一様な非線形特性を
持たせることが困難となる問題があった。
子が寄生容量等を有するため、帰還特性に周波数依存性
が生じ、広い周波数範囲にわたって一様な非線形特性を
持たせることが困難となる問題があった。
【０００７】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、複数の線形増幅回路を利用し
て、非線形特性を折れ線近似させることにより、広い入
力範囲にわたって、及び広い周波数範囲にわたって非線
形特性を持た非線形増幅器を提供することである。
ものであり、その目的は、複数の線形増幅回路を利用し
て、非線形特性を折れ線近似させることにより、広い入
力範囲にわたって、及び広い周波数範囲にわたって非線
形特性を持た非線形増幅器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の発明は、利得と線形動作領域が異なる複数の線
形増幅回路と、入力信号レベルを検出する入力レベル検
出回路と、該入力レベル検出回路の出力に応じて前記複
数の線形増幅回路のうちの１つの出力を選択して出力す
る切替回路とを具備するよう構成した。第２の発明は、
利得と線形動作領域が異なる複数の線形増幅回路と、該
複数の線形増幅回路の出力信号を加算して出力する加算
回路とを具備するように構成した。第３の発明は、第１
又は第２の発明の非線形増幅器を複数段に縦属接続して
構成した。
の第１の発明は、利得と線形動作領域が異なる複数の線
形増幅回路と、入力信号レベルを検出する入力レベル検
出回路と、該入力レベル検出回路の出力に応じて前記複
数の線形増幅回路のうちの１つの出力を選択して出力す
る切替回路とを具備するよう構成した。第２の発明は、
利得と線形動作領域が異なる複数の線形増幅回路と、該
複数の線形増幅回路の出力信号を加算して出力する加算
回路とを具備するように構成した。第３の発明は、第１
又は第２の発明の非線形増幅器を複数段に縦属接続して
構成した。
【０００９】
【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］図１は本発
明の第１の実施の形態の非線形増幅器１０の構成を示す
ブロック図である。この非線形増幅器１０は、利得Ｇ１
が大きく線形動作範囲が狭い第１の線形増幅回路１１
と、利得Ｇ２が小さく線形動作範囲の広い第２の線形増
幅回路１２と、入力信号レベルを検知して所定レベルの
ときに検出信号を出す入力レベル検出回路１３と、該入
力レベル検出回路１３の検出信号に応じて第１の線形増
幅回路１１と第２の線形増幅回路１２の出力信号を切り
替えて出力する切替回路１４とから構成している。
明の第１の実施の形態の非線形増幅器１０の構成を示す
ブロック図である。この非線形増幅器１０は、利得Ｇ１
が大きく線形動作範囲が狭い第１の線形増幅回路１１
と、利得Ｇ２が小さく線形動作範囲の広い第２の線形増
幅回路１２と、入力信号レベルを検知して所定レベルの
ときに検出信号を出す入力レベル検出回路１３と、該入
力レベル検出回路１３の検出信号に応じて第１の線形増
幅回路１１と第２の線形増幅回路１２の出力信号を切り
替えて出力する切替回路１４とから構成している。
【００１０】さて、第１の線形増幅回路１１の出力電圧
Ｖｏ１１は、入力電圧をＶｉとすると、図２の(a)に示
すように、Ｖｉ＜Ｖ１の領域では、 Ｖｏ１１＝Ｇ１・Ｖｉ ・・・(1) で表される利得特性を示し、Ｖ１≦Ｖｉの領域では、 Ｖｏ１１＝Ｖａ ・・・(2) で表される利得特性を示す。
Ｖｏ１１は、入力電圧をＶｉとすると、図２の(a)に示
すように、Ｖｉ＜Ｖ１の領域では、 Ｖｏ１１＝Ｇ１・Ｖｉ ・・・(1) で表される利得特性を示し、Ｖ１≦Ｖｉの領域では、 Ｖｏ１１＝Ｖａ ・・・(2) で表される利得特性を示す。
【００１１】一方、第２の線形増幅回路１２の出力電圧
Ｖｏ１２は、 Ｖｏ１２＝Ｖｂ＋Ｇ２・Ｖｉ ・・・(3) で表される利得特性を示す。Ｖｂはバイアス電圧であ
る。
Ｖｏ１２は、 Ｖｏ１２＝Ｖｂ＋Ｇ２・Ｖｉ ・・・(3) で表される利得特性を示す。Ｖｂはバイアス電圧であ
る。
【００１２】第１の線形増幅回路１１と第２の線形増幅
回路１２の利得Ｇ１、Ｇ２と、線形動作範囲は任意に設
計可能であり、また各線形増幅回路１１，１２のバイア
ス電圧も任意に設計可能であるため、切替回路１４によ
る切り替えポイントも任意に設定できる。
回路１２の利得Ｇ１、Ｇ２と、線形動作範囲は任意に設
計可能であり、また各線形増幅回路１１，１２のバイア
ス電圧も任意に設計可能であるため、切替回路１４によ
る切り替えポイントも任意に設定できる。
【００１３】図２の(b)は入力電圧ＶｉがＶ１未満で第
１の線形増幅回路１１の出力を選択し、Ｖ１以上で第２
の線形増幅回路１２の出力を選択するよう、切替回路１
４を動作させたときの入出力特性を示す特性図である。
以上により、従来の非線形増幅器と異なり、入力レベル
が低い領域においても、非線形動作を行わせることがで
きる。
１の線形増幅回路１１の出力を選択し、Ｖ１以上で第２
の線形増幅回路１２の出力を選択するよう、切替回路１
４を動作させたときの入出力特性を示す特性図である。
以上により、従来の非線形増幅器と異なり、入力レベル
が低い領域においても、非線形動作を行わせることがで
きる。
【００１４】［第２の実施の形態］図３は本発明の第２
の実施の形態の非線形増幅器２０の構成を示すブロック
図である。この非線形増幅器２０は、利得Ｇ３が大きく
線形動作範囲が狭い第３の線形増幅回路２１と、利得Ｇ
４が小さく線形動作範囲の広い第４の線形増幅回路２２
と、両線形増幅回路２１，２２の出力信号を加算する加
算回路２３とから構成している。なお、第３，第４の非
線形増幅回路２１，２２はその直流動作点が同じとなる
ように設計されている。
の実施の形態の非線形増幅器２０の構成を示すブロック
図である。この非線形増幅器２０は、利得Ｇ３が大きく
線形動作範囲が狭い第３の線形増幅回路２１と、利得Ｇ
４が小さく線形動作範囲の広い第４の線形増幅回路２２
と、両線形増幅回路２１，２２の出力信号を加算する加
算回路２３とから構成している。なお、第３，第４の非
線形増幅回路２１，２２はその直流動作点が同じとなる
ように設計されている。
【００１５】さて、第３の線形増幅回路２１の出力電圧
Ｖｏ２１は、図４に示すように、Ｖｉ＜Ｖ２の領域で
は、 Ｖｏ２１＝Ｇ２・Ｖｉ ・・・(4) で表され、Ｖ２≦Ｖｉの領域では、 Ｖｏ２１＝Ｖｃ ・・・(5) で表される利得特性を示す。
Ｖｏ２１は、図４に示すように、Ｖｉ＜Ｖ２の領域で
は、 Ｖｏ２１＝Ｇ２・Ｖｉ ・・・(4) で表され、Ｖ２≦Ｖｉの領域では、 Ｖｏ２１＝Ｖｃ ・・・(5) で表される利得特性を示す。
【００１６】一方、第４の線形増幅回路２２の出力電圧
Ｖｏ２２は、 Ｖｏ２２＝Ｇ４・Ｖｉ ・・・(6) で表される利得特性を示す。
Ｖｏ２２は、 Ｖｏ２２＝Ｇ４・Ｖｉ ・・・(6) で表される利得特性を示す。
【００１７】この非線形増幅器２０では、加算回路２３
において両線形増幅回路２１，２２の出力信号が加算さ
れるため、その加算回路２３の出力信号Ｖｏ２０は、入
力信号レベルの低いＶｉ＜Ｖ２の領域では、 Ｖｏ２０＝（Ｇ３＋Ｇ４）Ｖｉ ・・・(7) で表される特性となる。
において両線形増幅回路２１，２２の出力信号が加算さ
れるため、その加算回路２３の出力信号Ｖｏ２０は、入
力信号レベルの低いＶｉ＜Ｖ２の領域では、 Ｖｏ２０＝（Ｇ３＋Ｇ４）Ｖｉ ・・・(7) で表される特性となる。
【００１８】入力信号レベルが大きくなり、Ｖ２≦Ｖｉ
になると、 Ｖｏ２０＝Ｖｃ＋Ｇ４・Ｖｉ ・・・(8) で表される特性となる。
になると、 Ｖｏ２０＝Ｖｃ＋Ｇ４・Ｖｉ ・・・(8) で表される特性となる。
【００１９】この非線形増幅器２０においても、第３の
線形増幅回路２１と第４の線形増幅回路２２の利得Ｇ
３、Ｇ４と、線形動作範囲は任意に設計可能であり、ま
た各線形増幅回路２１，２２のバイアス電圧も任意に設
計可能であるため、出力信号Ｖｏ２０の特性の折れ線ポ
イントも任意に設定でき、入力信号レベルの低い領域に
おいても、非線形動作を実現できる。
線形増幅回路２１と第４の線形増幅回路２２の利得Ｇ
３、Ｇ４と、線形動作範囲は任意に設計可能であり、ま
た各線形増幅回路２１，２２のバイアス電圧も任意に設
計可能であるため、出力信号Ｖｏ２０の特性の折れ線ポ
イントも任意に設定でき、入力信号レベルの低い領域に
おいても、非線形動作を実現できる。
【００２０】［第３の実施の形態］図５は第３の実施の
形態の非線形増幅器２０’の構成を示すブロック図であ
り、これは図３に示した高利得の第３の線形増幅回路２
１をトランジスタＱ１と帰還抵抗Ｒ１と負荷抵抗Ｒ３で
構成し、低利得の第４の線形増幅器２２をトランジスタ
Ｑ２と帰還抵抗Ｒ２と負荷抵抗Ｒ３で構成したものであ
る。
形態の非線形増幅器２０’の構成を示すブロック図であ
り、これは図３に示した高利得の第３の線形増幅回路２
１をトランジスタＱ１と帰還抵抗Ｒ１と負荷抵抗Ｒ３で
構成し、低利得の第４の線形増幅器２２をトランジスタ
Ｑ２と帰還抵抗Ｒ２と負荷抵抗Ｒ３で構成したものであ
る。
【００２１】このように、各線形増幅回路２１，２２を
構成するトランジスタＱ１，Ｑ２の負荷抵抗Ｒ３を共通
とすることにより、加算回路２３としての動作を行わせ
ているので、加算回路２３を外付けにすることが不要と
なる利点がある。
構成するトランジスタＱ１，Ｑ２の負荷抵抗Ｒ３を共通
とすることにより、加算回路２３としての動作を行わせ
ているので、加算回路２３を外付けにすることが不要と
なる利点がある。
【００２２】［その他の実施の形態］なお、前記した図
１に示した非線形増幅器１０又は図３に示した非線形増
幅器２０を複数段縦属接続して構成した非線形増幅器を
構成することもできる。また、利得と線形動作領域が異
なる線形増幅回路を３以上使用すれば、３以上の折れ線
ポイントをもつ利得特性の非線形増幅器を実現できる。
このときは、図１に示したように複数の線形増幅回路の
出力から１個を選択する例では、入力レベル検出ポイン
トを複数ポイント設定し、例えばウインドコンパレータ
等でこれを検出して、その検出出力により１個の線形増
幅回路の出力を選択するように設計すればよい。
１に示した非線形増幅器１０又は図３に示した非線形増
幅器２０を複数段縦属接続して構成した非線形増幅器を
構成することもできる。また、利得と線形動作領域が異
なる線形増幅回路を３以上使用すれば、３以上の折れ線
ポイントをもつ利得特性の非線形増幅器を実現できる。
このときは、図１に示したように複数の線形増幅回路の
出力から１個を選択する例では、入力レベル検出ポイン
トを複数ポイント設定し、例えばウインドコンパレータ
等でこれを検出して、その検出出力により１個の線形増
幅回路の出力を選択するように設計すればよい。
【００２３】
【発明の効果】以上から本発明の非線形増幅器によれ
ば、複数の線形増幅回路の利得特性を切り替え又は加算
して折れ線近似の利得特性を実現するので、任意のレベ
ルの入力領域において任意な利得特性を持たせる非線形
動作させることができると共に、構成要素である線形増
幅回路の良好な周波数特性をそのまま非線形増幅器の周
波数特性とすることができるため、広い周波数範囲にわ
たって一様な非線形特性を持たせることなできるという
利点がある。
ば、複数の線形増幅回路の利得特性を切り替え又は加算
して折れ線近似の利得特性を実現するので、任意のレベ
ルの入力領域において任意な利得特性を持たせる非線形
動作させることができると共に、構成要素である線形増
幅回路の良好な周波数特性をそのまま非線形増幅器の周
波数特性とすることができるため、広い周波数範囲にわ
たって一様な非線形特性を持たせることなできるという
利点がある。
【図１】 第１の実施の形態の非線形増幅器の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】 (a)は図１の線形増幅回路１１，１２の入出
力特性図、(b)は図１の非線形増幅器の入出力特性図で
ある。
力特性図、(b)は図１の非線形増幅器の入出力特性図で
ある。
【図３】 第２の実施の形態の非線形増幅器の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図４】 図３の非線形増幅器の入出力特性図である。
【図５】 図３の非線形増幅器の構成を具体化した第３
の実施の形態の回路図である。
の実施の形態の回路図である。
【図６】 従来の非線形増幅器の構成を示すブロック図
である。
である。
１０：非線形増幅器、１１：第１の線形増幅回路、１
２：第２の線形増幅回路、１３：入力レベル検出回路、
１４：切替回路。２０：非線形増幅器、２１：第３の線
形増幅回路、２２：第４の線形増幅回路、２３：加算回
路。
２：第２の線形増幅回路、１３：入力レベル検出回路、
１４：切替回路。２０：非線形増幅器、２１：第３の線
形増幅回路、２２：第４の線形増幅回路、２３：加算回
路。
Claims (3)
- 【請求項１】利得と線形動作領域が異なる複数の線形増
幅回路と、入力信号レベルを検出する入力レベル検出回
路と、該入力レベル検出回路の出力に応じて前記複数の
線形増幅回路のうちの１つの出力を選択して出力する切
替回路とを具備することを特徴とする非線形増幅器。 - 【請求項２】利得と線形動作領域が異なる複数の線形増
幅回路と、該複数の線形増幅回路の出力信号を加算して
出力する加算回路とを具備することを特徴とする非線形
増幅器。 - 【請求項３】請求項１又は２の非線形増幅器を複数段に
縦属接続したことを特徴とする非線形増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10048547A JPH11234055A (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 非線形増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10048547A JPH11234055A (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 非線形増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11234055A true JPH11234055A (ja) | 1999-08-27 |
Family
ID=12806409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10048547A Pending JPH11234055A (ja) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | 非線形増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11234055A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003111491A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Toshiba Elevator Co Ltd | 電力変換装置 |
| JP2005173555A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-30 | Olympus Corp | 光検出回路および該光検出回路を備えたレーザ顕微鏡 |
| JP2006125989A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Denso Corp | 荷重センサおよび荷重センサの荷重検出方法および歩行者保護システム |
| WO2006077830A1 (ja) * | 2005-01-18 | 2006-07-27 | Ntt Docomo, Inc. | 移動通信端末および移動通信端末に搭載される複数の受信装置を制御する方法 |
| KR100704568B1 (ko) | 2002-08-05 | 2007-04-06 | 인티그런트 테크놀로지즈(주) | 가변 이득 저잡음 증폭기 |
| WO2007099621A1 (ja) * | 2006-03-01 | 2007-09-07 | Fujitsu Limited | 通信装置 |
| JP2009158928A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-07-16 | Rohm Co Ltd | 照度センサ |
| JP2009543205A (ja) * | 2006-07-06 | 2009-12-03 | タイコ・エレクトロニクス・コーポレイション | 音響タッチシステムの自動利得スイッチングモジュール |
-
1998
- 1998-02-16 JP JP10048547A patent/JPH11234055A/ja active Pending
Cited By (12)
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| US8692809B2 (en) | 2006-07-06 | 2014-04-08 | Elo Touch Solutions, Inc. | Auto-gain switching module for acoustic touch systems |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030930 |