JPS58218212A - Variable gain amplifier - Google Patents

Variable gain amplifier

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JPS58218212A
JPS58218212A JP10049082A JP10049082A JPS58218212A JP S58218212 A JPS58218212 A JP S58218212A JP 10049082 A JP10049082 A JP 10049082A JP 10049082 A JP10049082 A JP 10049082A JP S58218212 A JPS58218212 A JP S58218212A
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0088Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using discontinuously variable devices, e.g. switch-operated

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce variation in input conversion offset during gain switching, by using a differential input type buffer circuit for a switching circuit to change the gain. CONSTITUTION:The differential input type buffer circuits 22 and 23 are connected between reference potential points 9 and resistances 11 and 12 connected to the inverted input terminal 5 of an operational amplifier 3. Control terminals 7 and 8 are connected to the buffer circuits 22 and 23, and control signals are applied to the control terminals 7 and 8 to turn on or off the buffer circuits 22 and 23, changing closed loop gains of the operational amplifier 3. Further, the buffer circuits 22 and 23 are a differential type, so the difference in offset voltage level between the buffer circuits 22 and 23 is suppressed. Namely, variation in input conversion offset when the gain of the amplifier 3 is changed is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、予め複数個の帰還回路を備えた増幅器におい
て、帰還回路に対して制御信号を印加し、帰還回路を各
々独立に導通又は遮唾させる事により、帰還定数を選択
する可変利得増幅器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides an amplifier that is equipped with a plurality of feedback circuits in advance, in which a control signal is applied to the feedback circuits, and each of the feedback circuits is made conductive or blocked independently, thereby increasing the feedback constant. This relates to a variable gain amplifier that selects

第1図に、従来のこの種の可変利得増幅器を示す。第1
図において、それぞれ電源供給端子1及び2に正負2電
源(+B、−B)が供給された演算増幅器3の反転入力
端子5と出力端子6との間り13のエミッタ、コレクタ
にコレクタ、エミッタがそれぞれ接続された導電形式の
等しいトランなる ジスタ14ではスイッチ回路17とを介して基準電位点
(接地点)9に接続される。トランジスタ13及びトラ
ンジスタ14のベースは制御端子7に接続されている。
FIG. 1 shows a conventional variable gain amplifier of this type. 1st
In the figure, an emitter 13 between an inverting input terminal 5 and an output terminal 6 of an operational amplifier 3 to which two positive and negative power supplies (+B, -B) are supplied to power supply terminals 1 and 2, respectively, a collector to a collector, and an emitter to a collector. The connected transistors 14, which are transistors of the same conductivity type, are connected to a reference potential point (ground point) 9 via a switch circuit 17. The bases of transistor 13 and transistor 14 are connected to control terminal 7.

反転入力端子5はさらに抵抗12とトランジスタ15お
よびこのトランジスタ15のエミッタ、コレクタにコレ
クタ、エミ、りがそれぞれ接続された導電形式の等しい
トランジスタ16でなるスイッチ回路18とを介して基
準電位点9に接続される。トランジスタ15及びトラン
ジスタ16のベースは制御端子8に接続されている。
The inverting input terminal 5 is further connected to the reference potential point 9 via a resistor 12, a transistor 15, and a switch circuit 18 consisting of a transistor 16 of the same conductivity type, with the emitter and collector of the transistor 15 connected to the collector, emitter, and gate, respectively. Connected. The bases of transistor 15 and transistor 16 are connected to control terminal 8.

第1図に示す回路は、制御端子7及び制御端子8にコン
トロール信号を加える事によ勺、閉ループ利得を選択す
る事が可能な演算増幅器3の非反転入力端子4及び前記
出力端子6をそれぞれ入力。
The circuit shown in FIG. 1 connects the non-inverting input terminal 4 and the output terminal 6 of an operational amplifier 3 to which the closed loop gain can be selected by applying a control signal to the control terminals 7 and 8, respectively. input.

出力とする可変利得増幅器として動作する。すなわち、
制御端子7及び前記制御端子8よシそれぞれトランジス
ター3および14ならびにトランジスター5および16
に対してこれらが導通状態となるに必要なベース電流を
供給すると、各トランジスタ13,14.15および1
6は導通し、制御端子7及び制御端子8よシ、ペース電
流を供給しない場合には、各トランジスター3,14.
15および16はカットオフ状態となる。従って、制御
端子7およびトランジスタ3.14ならびに【 制御端子8及びトランジスタ15.16は、それぞれ独
立に演算増幅器3の閉ループ回路を導通及び開放状態と
するスイッチ回路17ならびにスイ□ 、子回路18を構成する。
It operates as a variable gain amplifier with output. That is,
The control terminal 7 and the control terminal 8 are connected to transistors 3 and 14 and transistors 5 and 16, respectively.
When the base current necessary for these transistors to become conductive is supplied, each transistor 13, 14, 15 and 1
6 is conductive, and when the control terminal 7 and the control terminal 8 do not supply pace current, each transistor 3, 14 .
15 and 16 are in the cutoff state. Therefore, the control terminal 7 and the transistor 3.14 as well as the control terminal 8 and the transistor 15.16 constitute a switch circuit 17, a switch □, and a child circuit 18, which independently conduct and open the closed loop circuit of the operational amplifier 3. do.

第1図に示される可変利得増幅器のスイッチ回路17及
びスイッチ回路18のスイッチ動作による閉ループ利得
1zoyとすると、Gvは、各スイッチ回路17.18
の状態に応じて(1)式乃至(3)式で与えられる。ス
イッチ回路17が導通状態、スイッチ回路18が開放状
態のとき 但し、几10:抵抗10の 抵抗値、R111:抵抗11 の抵抗値 スイッチ回路17が開放状態、スイッチ回路18が導通
状態のとき 但し、R12:抵抗12の 抵抗値 スイッチ回路17及びスイッチ回路18が共に導通状態
のとき 但し、R11//R12:抵 抗12の並列合成抵抗値 このように、二つのスイッチ回路17.18を制御する
ことにより利得全可変できるが、第1図に示す従来の回
路例においては、演算増幅器3の出力に生ずるオフセッ
トが大きくなるという欠点がある。第2図に、第1図の
従来回路のオフセットについて示す。
Assuming that the closed loop gain due to the switch operation of the switch circuit 17 and the switch circuit 18 of the variable gain amplifier shown in FIG. 1 is 1zoy, Gv is
It is given by equations (1) to (3) depending on the state of . When the switch circuit 17 is in a conductive state and the switch circuit 18 is in an open state.However, when the switch circuit 17 is in an open state and the switch circuit 18 is in a conductive state, R12: Resistance value of resistor 12 When switch circuit 17 and switch circuit 18 are both in a conductive state. However, R11//R12: Parallel combined resistance value of resistor 12 By controlling the two switch circuits 17 and 18 in this way, Although the gain can be fully varied, the conventional circuit example shown in FIG. 1 has the disadvantage that the offset generated in the output of the operational amplifier 3 becomes large. FIG. 2 shows the offset of the conventional circuit shown in FIG.

第2図において、演算増幅器3の反転入力端子5と演算
増幅器の差動入力との間に入力オフセット電圧19があ
ル、またスイッチ回路17及び18にはこれらを構成す
るトランジスタ13.14及びトランジスタ15.16
によって、それぞれ、オフセット電圧20及びオフセッ
ト電圧21が生ずる。第2図では、オフセット電圧19
.20および21を等測的に電圧源で示しであるが、そ
の極性は任意となる。また、トランジスタ13乃至16
ではスイッチはスイッチ記号で示している。
In FIG. 2, there is an input offset voltage 19 between the inverting input terminal 5 of the operational amplifier 3 and the differential input of the operational amplifier, and the switch circuits 17 and 18 have transistors 13, 14 and transistors constituting these. 15.16
, resulting in an offset voltage 20 and an offset voltage 21, respectively. In FIG. 2, the offset voltage 19
.. Although 20 and 21 are shown as isometric voltage sources, their polarity can be arbitrary. In addition, transistors 13 to 16
Switches are indicated by switch symbols.

オフセット電圧19.20および21が第2図のように
示された増幅器3において、スイッチ回路17のみが導
通状態の場合の演算増幅器3の出力に生ずるオフセット
電圧’tVoB6とすると、VO36は(4)式で与え
られる。
In the amplifier 3 where the offset voltages 19.20 and 21 are shown as shown in FIG. 2, if the offset voltage 'tVoB6 that occurs at the output of the operational amplifier 3 when only the switch circuit 17 is in a conductive state, VO36 is expressed as (4) It is given by Eq.

・・・・・・・・・ (4) 但し、VO819:オフセ ット電圧19の電圧値 VO8□0ニオ7セ、ト電 正値 また、スイッチ回路18のみが導通状態の場合の出力オ
フセットをv086’ とすると、V。86.は同様に
して(5)式で与えられる。
...... (4) However, VO819: Voltage value of offset voltage 19 VO8 Then, V. 86. is similarly given by equation (5).

・・・・・・・・・ (5) 但し、VO821:オフセ ット電圧21の電圧値 (4)式及び(5)式よフ、それぞれの場合の入力換算
オフセット電圧は、それぞれVO319+VO32G及
びVO319+■0821となる0ここで1オフセツト
電圧20及びオフセット電圧21は、それぞれ、スイツ
チング動作を行うトランジスター3,14及びトランジ
スタ15.16がスイッチング動作時、すなわち、これ
らトランジスタの飽和時のコレクタ・エミッタ間電位差
Vol(sat)で与えられるものであフ、演算増幅器
3の差動入力オフセット電圧19に比較して著るしく大
きいレベルとなる。
(5) However, according to equations (4) and (5), the voltage value of VO821: offset voltage 21, the input conversion offset voltage in each case is VO319+VO32G and VO319+■0821, respectively. Here, the offset voltage 20 and the offset voltage 21 are the collector-emitter potential difference Vol( sat), the level is significantly higher than the differential input offset voltage 19 of the operational amplifier 3.

すなわち、通常(6)式のような関係となる。In other words, the relationship as shown in equation (6) is usually established.

Vl 9<<V20. V21       ・−(6
)また、トラノジスタ15乃至16の個々のコレクタ〜
エミ、り間飽和電圧は、素子によりバラツキが多きく、
スイッチ回路17.18で利得全切換えた場合にスイッ
チ回路17.18で生ずるオフセットはスイッチ回路の
選択の仕方により大幅に□1ト□、。
Vl 9<<V20. V21 ・-(6
) Also, the individual collectors of Toranogista 15 and 16 ~
The saturation voltage between the emitter and the rim varies widely depending on the element.
When the switch circuits 17 and 18 switch all the gains, the offset generated in the switch circuits 17 and 18 can vary greatly depending on how the switch circuits are selected.

変動する事となる。このた;トの都度、入力換算オフセ
ット電圧が変動ず といった不都合が生じた。″ 本発明の目的は、利得を切換えた場合の入力換算オフセ
ット変動が少なく、且つその絶対値を小さくする事がで
きる可変利得増幅器を提供する事にある。
It will change. This also caused the inconvenience that the input equivalent offset voltage did not fluctuate each time. ``An object of the present invention is to provide a variable gain amplifier that has little input-referred offset fluctuation when switching the gain and can reduce its absolute value.

本発明による増幅器は、利得を変化するためのスイッチ
回路をバッファ回路で構成したことを特徴とし、以下図
面により詳細に説明する。
The amplifier according to the present invention is characterized in that the switch circuit for changing the gain is constituted by a buffer circuit, and will be explained in detail below with reference to the drawings.

第3図に本発明の一実施例による増幅器を示す。FIG. 3 shows an amplifier according to an embodiment of the present invention.

M3図において、演算増幅器30反転入力端子5に接続
される抵抗11及び抵抗12の他端には、それぞれ基準
電位点9との間に差動入力形式のバッファ回路22及び
23が接続されている。バ。
In diagram M3, differential input type buffer circuits 22 and 23 are connected to the reference potential point 9 at the other ends of the resistor 11 and the resistor 12 connected to the inverting input terminal 5 of the operational amplifier 30, respectively. . Ba.

ファ回路22および23の各入力基準電位点9に接続さ
れ、各出力は抵抗11および12に接続されている。制
御端子7および8は、それぞれバ。
It is connected to each input reference potential point 9 of the amplifier circuits 22 and 23, and each output is connected to resistors 11 and 12. Control terminals 7 and 8 are respectively bar.

7ア回路22および23へ接続されており、制御′:1 端子7,8にコントロール信号を加える事によってバッ
ファー回路22.23をオン、オフ状態に11、Ql、
7 is connected to the circuits 22 and 23, and by applying a control signal to the control terminals 7 and 8, the buffer circuits 22 and 23 are turned on and off.
.

させて演算増幅器iの閉ループ利得を変える事が・・□
゛。
To change the closed loop gain of operational amplifier i...□
゛.

できる。すなわち、i算増幅器3の閉ループ利得Gvは
、バッファー回路22がオンでバッファー回路23がオ
フ状態の時は削代(1)で、バッファー回路22がオフ
で、バッファー回路23がオン状態の時は削代(2)で
、またバッファー回路22及び23が共にオン状態の時
は削代(3)でそれぞれ与えられる。
can. In other words, the closed-loop gain Gv of the i-arithmetic amplifier 3 is the reduction margin (1) when the buffer circuit 22 is on and the buffer circuit 23 is off, and is 1 when the buffer circuit 22 is off and the buffer circuit 23 is on. The cutting allowance is given by the cutting allowance (2), and the cutting allowance is given by the cutting allowance (3) when both the buffer circuits 22 and 23 are in the on state.

第3図で示した増幅器における入力換算オフセット屯圧
は、演算増幅器3の差動入力オフセット電圧Vos a
、及び制御端子7.8からのコントロール信号により演
算増幅器3の帰還回路を導通又は開校するスイッチ回路
を構成するバッファー回路22及び23のそれぞれのオ
フセット電圧VO322及びVo 823によフ、バッ
ファ回路22のみオン体感のときVO33”VO322
で、バッファ回路23のみON状態のときs vosa
+vos2a  でそれぞれ与えられる。ここで、バッ
ファー回路22及び23のオフセット電圧V。822お
よび■。8□3は、バッファー回路の差動入力オフセッ
ト電圧で与えられるため、第1図に示す従来回路例にお
けるスイッチ回路17及び18で生ずるオフセット電圧
V。820及びVO321に比して、著しく小さくする
事ができる。すなわち、利得を切換えるスイッチ回路に
生ずるオフセット電圧に関して(7)式の関係が成夛立
つ。
The input equivalent offset pressure in the amplifier shown in FIG. 3 is the differential input offset voltage Vos a of the operational amplifier 3.
, and the offset voltages VO322 and Vo823 of the buffer circuits 22 and 23, which constitute a switch circuit that conducts or opens the feedback circuit of the operational amplifier 3 according to the control signal from the control terminal 7.8, are applied only to the buffer circuit 22. VO33" VO322 when on experience
Then, when only the buffer circuit 23 is in the ON state, s vosa
+vos2a, respectively. Here, the offset voltage V of the buffer circuits 22 and 23. 822 and ■. Since 8□3 is given by the differential input offset voltage of the buffer circuit, it is the offset voltage V generated in the switch circuits 17 and 18 in the conventional circuit example shown in FIG. It can be made significantly smaller than 820 and VO321. That is, the relationship expressed by equation (7) holds true regarding the offset voltage generated in the switch circuit that switches the gain.

VO322,VO323<<VO32G、Voszl・
・・・・・・・・ (7) 従って、演算増幅器3の久方換算オフセット電圧に関し
、同様に、(8)式及び(9)式の関係が成シ立っ。
VO322, VO323<<VO32G, Voszl・
(7) Therefore, regarding the Kugata-equivalent offset voltage of the operational amplifier 3, the relationships of equations (8) and (9) also hold true.

VO33+VO322,Vosa”Vos2a<<Vo
axs十VO320,VO319+VO321°°°叫
°°(8)Vos3”Voslo       ・−(
9)また、バッファ回路22および23が差動形式とな
っているので、これらバッファ回路22.−23のそれ
ぞれのオフセット電圧レベル相互it−抑える事ができ
る。つまり、増幅器3の利得を切換えた場合の入力換算
オフセットの変動を従来の場合よル小さくする事ができ
る。
VO33+VO322,Vosa"Vos2a<<Vo
axs ten VO320, VO319+VO321°°°scream°°(8) Vos3”Voslo ・-(
9) Furthermore, since the buffer circuits 22 and 23 are of a differential type, these buffer circuits 22. -23 offset voltage levels can be mutually suppressed. In other words, the variation in the input conversion offset when the gain of the amplifier 3 is changed can be made smaller than in the conventional case.

以上述べた様に、本発明によれば、閉ループ利得切換手
段のために生ずるオフセットを従来よシ大幅に小さくす
ることができ、しかもそれぞれの利得切換時の入力換算
オフセット電圧レベル変動を小さくする事が可能となる
As described above, according to the present invention, it is possible to significantly reduce the offset caused by the closed-loop gain switching means compared to the conventional method, and furthermore, it is possible to reduce the fluctuation in the input-referred offset voltage level at the time of each gain switching. becomes possible.

第4図に第3図におけるバッファ回路22.23を具体
回路で示した本発明の具体回路例を示す。
FIG. 4 shows a concrete circuit example of the present invention in which the buffer circuits 22 and 23 in FIG. 3 are illustrated as concrete circuits.

バッファ回路22(23)は、差動増幅器を構成するト
ランジスタ24.25(30,31)を有し、一方のト
ランジスタ24(30)のR−スが入力となって基準電
位点9へ接続されている。トランジスタ26(32)は
マルチコレクタ形であり、一つのコレクタがべ−スに接
続されてトランジスタ24.25(30,31)の差動
増幅器の能動負荷となる。トランジスタ25(31)の
コレクタ出力はエミッタホロワ形式のトランジスタ27
(33)へ入力される。トランジスタ27(33)の出
力は抵抗11(125に接続されると共にト11゜ ランジスタ25 <、 31 )B”ペースへ接続され
、全帰還構成となる。トランジスタ28および29(3
4および35)は、キれぞれ差動増幅器の電流源および
トランジスタ27(33)の電流源負荷全構成し、これ
らのベースは制御端子7(8)へ接続される。したがっ
て、制御端子7(8)に71イレベル制御信号が入力さ
れてないときは、トランジスタ28.29(34,35
)はオフ状態となシ、バッファ回路22(34)もオフ
状態となる。
The buffer circuit 22 (23) has transistors 24, 25 (30, 31) constituting a differential amplifier, and the RS of one transistor 24 (30) serves as an input and is connected to the reference potential point 9. ing. Transistor 26 (32) is of multi-collector type, with one collector connected to the base and serving as an active load for the differential amplifier of transistors 24, 25 (30, 31). The collector output of the transistor 25 (31) is an emitter follower type transistor 27.
(33). The output of the transistor 27 (33) is connected to the resistor 11 (125) and to the transistor 11° transistor 25 (31)B'' pace, resulting in a full feedback configuration.
4 and 35) constitute the current source of the differential amplifier and the current source load of the transistor 27 (33), respectively, and their bases are connected to the control terminal 7 (8). Therefore, when the 71 level control signal is not input to the control terminal 7 (8), the transistors 28, 29 (34, 35
) is in an off state, and the buffer circuit 22 (34) is also in an off state.

以上、本発明につさ、第3図及び第4図において、演算
増幅器3の反転入力端子5と基準電位点9との間に接続
される2端子回路37.38ならびに演算増幅器3の反
転入力端子5と出力端子6との間に接続される2端子回
路36をそれぞれ抵抗とした場合について説明したが、
例えば第5図の如く、2端子回路37を抵抗41とコン
デンサ42の直列回路、2端子回路36を抵抗39とコ
ンデンサ40の並列回路等で構成しても何ら支障をきた
す事はなく、他の回路構成でもよい。また、±発明を半
導体竺)積回路によシ実施すれば、更に効果的である。
As described above, in accordance with the present invention, in FIGS. 3 and 4, the two-terminal circuit 37 and 38 connected between the inverting input terminal 5 of the operational amplifier 3 and the reference potential point 9, and the inverting input of the operational amplifier 3 Although the case where the two-terminal circuit 36 connected between the terminal 5 and the output terminal 6 is each resistor has been explained,
For example, as shown in FIG. 5, even if the two-terminal circuit 37 is configured with a series circuit of a resistor 41 and a capacitor 42, and the two-terminal circuit 36 is configured with a parallel circuit of a resistor 39 and a capacitor 40, etc., there will be no problem and other It may be a circuit configuration. Moreover, it will be even more effective if the invention is implemented in a semiconductor integrated circuit.

さちに、帰還回路vf−1回路によシ′11 実現した場合や3回路以上を接続して利得切換を増やし
ても、同様の効果が得られることは明白である。
It is clear that the same effect can be obtained even if the feedback circuit vf-1 circuit is implemented or if three or more circuits are connected to increase the number of gain switches.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来例を示す回路図であり、第2図はオフセッ
ト電圧に関する第1図の等価回路図を示す。箱31区は
本発明の一実施例を示す回路図でち力、第4図は第3図
の一実施例を更に具体化した回路図を示す。第5図は本
発明の他の実施例を示す回路図である。 1.2・・・・・・電源供給端子、3・・・・・・演算
増幅器、4・・・・・・非反転入力端子、5・・・・・
・反転入力端子、6・・・・・・出力端子、7.8・・
・・・・制御端子、9・・・・・・基準電位点、10〜
12,39.41・・・・・・抵抗、13〜16.24
〜35・・・・・・トランジスタ、17〜18・・・・
・・スイッチ回路、19〜21・・・・・・オフセット
電圧、22,23・・・・・・バッファー回路、36〜
38・・・・・・2端子回路、40.42・・・・・・
コンデンサ。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional example, and FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG. 1 regarding offset voltage. Box 31 shows a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 4 shows a circuit diagram further embodying the embodiment of FIG. 3. FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. 1.2...Power supply terminal, 3...Operation amplifier, 4...Non-inverting input terminal, 5...
・Inverting input terminal, 6... Output terminal, 7.8...
...Control terminal, 9...Reference potential point, 10~
12, 39.41...Resistance, 13-16.24
~35...Transistor, 17-18...
...Switch circuit, 19-21...Offset voltage, 22, 23...Buffer circuit, 36-
38...2 terminal circuit, 40.42...
capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 増幅器の帰還端子と基準電位点との間に接続された第1
の2端子回路及びスイッチ回路を有する少くとも1つの
直列接続回路と、前記帰還端子と前記増幅器の出力端子
との間に接続された第2の2端子回路とを備えた可変利
得増幅器において、前記スイッチ回路が差動入力形式の
バ、ファ回路、で構成されている事を特徴とする可変利
得増幅器。
A first terminal connected between the feedback terminal of the amplifier and the reference potential point.
and a second two-terminal circuit connected between the feedback terminal and the output terminal of the amplifier. A variable gain amplifier characterized in that the switch circuit is composed of a differential input type buffer circuit.
JP10049082A 1982-06-11 1982-06-11 Variable gain amplifier Granted JPS58218212A (en)

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