JPS58683B2 - 利得制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、テレビカメラ用利得制御回路に関する。

テレビカメラ用の利得制御回路は、リモートコントロー
ルができること、温度変化に対して特性が安定であるこ
と等の理由から、第１図に示す差動増幅器形の回路が広
く用いられている。

この回路は、差動増幅器を形成する２つのトランジスタ
１．２のベースの電位差を可変抵抗器３で変化し、トラ
ンジスタ１に流れる信号電流の大きさを制御することに
より、その目的を達成する。

しかし第１図の利得制御回路では、可変抵抗器３により
利得を変化させると、後述するベースひろがり抵抗のた
め第２図に示すような非直線歪を発生する。

一般に、この利得制御回路のような映像増幅回路の非直
線歪の尺度には、微分利得（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
Ｇａ１ｎ、以後ＤＧと略記する）が用いられる。

このＤＧは、増幅回路の無人力信号時の利得が入力信号
のレベルによってどのように変化するかを示すもので、
増幅回路の利得をＧ。

入力信号を■とすると、 をパーセントで 表示したものである。

すなわち、第２図のグラフは第１図の回路の非直線歪を
ＤＧで表示したものである。

本発明は、第１図に示した差動増幅器形利得制御回路の
ＤＧを改善する手段を提供するもので、以下具体例を用
いてこれを説明する。

第１図の利得制御回路は、トランジスタ１に流れる信号
電流の大きさをトランジスタ２のベース電圧で制御して
利得制御を行うが、これは２つのトランジスタ１，２の
エミッタの入力インピーダンスを用いて説明することが
できる。

ベース接地トランジスタの等何回路は第３図で示され、
このときのエミッタ入力インピーダンスＺＥは、 ＺＥ＝ｒｅ＋ｒｂ・・・・・・（１） で表わされる。

ここで、ｒｅはエミッタ拡散抵抗、ｒｂはベースひろが
り抵抗である。

一般にｒｅは、ただし、ａは定数、■Ｅはエミッタ電流
、で表わされるので、ＺＥは次式で示すことができる。

ただし、ｂ＝ｒｂ 第１図の利得制御回路は、トランジスタ１と２のエミッ
タ入力インピーダンスをトランジスタ２のベースに加え
られた利得制御電圧で制御するものであり、無人力時の
トランジスタ４のコレクタ電流をＩＯとすると、２つの
トランジスタ１．２のエミッタ入力インピーダンスＺＥ
１、ＺＥ２は第４図に示すように変化する。

したがって、ＺＥｌ。ＺＥ２はそれぞれ次の（４）式（
５）式で表わすことができる。

ところが、トランジスタ４のコレクタ電流の大きさは入
力信号のレベルによって変化する。

よって、入力のある場合のコレクタ電流を■Ｓとすると
、第４図の２つのＺＥ座標軸ＺＥ１、ＺＥ２の間は信号
電流ＩＳによって変化するので、その変化量 を用いて（４）式（５）式を書き直すと次の（６）式（
７）式となる。

ここで、利得Ｇは（６）式（７）式のＺＥｌとＺＥ２に
流れる電流の分流比で示すことができるので、（８）式
％式％ 微分利得ＤＧは、■Ｓの微小変化に対する利得Ｇの変化
量と利得Ｇの比をパーセントで示したものであり、（９
）式が求められる。

（９）式において、ｂ＝０になればＤＧは零になる。

すなわち、トランジスタのベースひろがり抵抗ｒｂを零
にできればＤＧは零となり、非直線歪は改善されて利得
Ｇは一定となるが、ｂ＝０とすることは事実上不可能で
ある。

本発明は、利得制御回路を構成するトランジスタ１，２
のベースに正帰還を加えて、ベース電流がベースひろが
り抵抗ｒｂを流れる際に生じる電圧降下分を補正し、等
測的にｒｂ＝０にする手段を提供するものである。

第５図は本発明を用いた利得制御回路の１実施例を示す
。

同図において、たとえばトランジスタ７のベース電位を
上昇させてベース電流を増加させるとコレクタ電流が増
加し、コレクタ負荷９の電圧降下が増加してコレクタ電
位は低下する。

この電位低下はインピーダンス回路１１を通じてトラン
ジスタ６のベースに加わり、コレクタ電流が減少してコ
レクタ負荷８の電圧降下が減少し、コレクタ電位は上昇
する。

この電位の上昇はインピーダンス回路１０を通じてトラ
ンジスタ７のベースに加わり、トランジスタ７のベース
電流のベースひろがり抵抗による電圧降下を補償する。

かくしてトランジスタ６．７のベース電位差により利得
を調整する場合の非直線歪が改善される。

すなわち本実施例においては、トランジスタ５のベース
またはエミッタから入力信号を加え、トランジスタ５の
コレクタに流れる信号電流をトランジスタ６および７で
分流し、その分流比をトランジスタ６または７のベース
電位で変化させることにより利得制御を行うとともに、
トランジスタ６．７のコレクタ負荷抵抗８，９の電圧降
下の変化分を抵抗およびコンデンサ等で構成されるイン
ピーダンス回路１０，１１を通してトランジスタ７．６
のベースに帰還することを特徴とする。

この場合、帰還量はインピーダンス回路１０とインピー
ダンス回路１３、インピーダンス回路１１とインピーダ
ンス回路１２の各インピーダンスの比を変えることによ
り自由に変化できるので、このインピーダンス比を適当
に選定することにより、ベース電流がトランジスタのベ
ースひろがり抵抗を流れる際に生じる電圧降下分を補償
し、（９）式のｒｂを等測的に零にすることができる。

なお、同図では簡単のため、トランジスタ７のベースへ
の利得制御電圧印加手段（たとえば第１図における可変
抵抗３）は省略されている。

ここで、インピーダンス回路１０，１１，１２゜１３の
うち、１０，１１は抵抗（または可変抵抗器）だけで構
成すると、２つのトランジスタ６゜７のベースに直流電
流が帰還され、トランジスタの温度変化等によって生じ
るわずかな直流電流の変化で利得が変動する。

そのため、利得制御回路の温度特性が悪くなる欠点があ
る。

よって、本発明においては帰還用のインピーダンス回路
１０，１１に、第７図Ａに示すように抵抗１４とコンデ
ンサ１５を直列に接続した回路、さらに同図Ｂに示すよ
うな抵抗１４とコンデンサ１５の直列回路に周波数特性
補正用のコンデンサ１６を並列に接続した回路等を用い
、直流分をしゃ断することにより、上記の欠点を解消す
る。

一方、ベース−アース間に接続されたインピーダンス回
路１２．１３は抵抗または可変抵抗で構成し、さらに周
波数特性補正用のコンデンサを並列に接続することもで
きる。

また、第６図の実施例に示すように、２組の差動増幅器
を並列に接続した利得制御回路の場合にも、本発明を適
用することができる。

この利得制御回路は次に説明するように、利得を変えて
も出力の直流レベル変動が生じないため、次段との回路
接続上都合のよい回路であり、広く用いられている。

すなわち本回路は、第１図の回路と第５図の回路とを対
にして接続し、各回路にはそれぞれトランジスタ５，１
４よりなる電流源を通じて電流ＩＯが流れるようにした
ものである。

ここで、可変抵抗３によりトランジスタ６と１６のベー
ス電位を、たとえば上昇させると、トランジスタ６゜７
の間ではコレクタ電流は６では増加し、７では減少して
利得は大となる。

しかし、トランジスタ１５．１６の間ではコレクタ電流
は１５では減少し１６では増加する。

よって、抵抗８に流れる電流（トランジスタ６の信号成
分を含むコレクタ電流とトランジスタ１５の直流分のみ
のコレクタ電流との和）のうち直流分は一定に保たれ、
従つてコレクタ電位も直流分は変化せず、出力の直流レ
ベルには変動が生じない。

すなわち、この回路では利得調整を行なってトランジス
タ６．７の分流比を変化させた場合、トランジスタ６の
コレクタ電流の直流分の変化をトランジスタ１５のコレ
クタ電流の変化が補償し、抵抗８に流れる電流の直流分
を一定に保って出力に直流レベル変動が生じないように
したものである。

この回路に本発明によるインピーダンス回路１０．１１
を設けることにより、第５図の実施例の場合と同様にト
ランジスタ６．７のコレクタ電位の交流分をトランジス
タ７．６のベース側に加えてベースひろがり抵抗による
電圧降下を補償し、その利得調整による非直線歪を改善
することができる。

以上説明したように、本発明の利得制御回路は従来の回
路の最大の欠点であった非直線歪を大幅に改善すること
ができ、その効果は大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の利得制御回路を示す回路図、第２図は第
１図の利得制御回路の微分利得特性を示す曲線図、第３
図はベース接地トランジスタの等価回路図、第４図は第
１図の利得制御回路の２つのトランジスタのエミッタ入
力インピーダンスの変化を示す曲線図、第５図第６図は
本発明の利得制御回路の各実施例を示す回路図、第７図
ａ、ｂは第５図におけるインピーダンス回路１０，１１
の各実施例を示す回路図である。 ６．７，１５，１６・・・・・・トランジスタ、８．９
・・・・・・コレクタ負荷抵抗、１０，１１，１２，１
３・・・・・・インピーダンス回路、５，１４・・・・
・・定電流源用トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに共通接続した第１．第２のトランジスタのエ
   ミッタに第３のトランジスタのコレクタを接続すると共
   に上記第３のトランジスタのベースに信号を入力し、上
   記第１．第２のトランジスタのベース電位差により利得
   調整をする差動型利得制御回路において、上記第１．第
   ２のトランジスタのコレクタより、それぞれ上記第２．
   第１の各トランジスタのベースに直流成分をカットした
   信号を帰還して正帰還回路を構成し、上記第１または第
   ２のトランジスタのいずれか一方のトランジスタのベー
   スに印加する電圧を可変することにより利得制御を行う
   ことを特徴とする利得制御回路。 ２ 第１〜第４の４つのトランジスタからなり、上記第
   １と第２ならびに第３と第４の各トランジスタのエミッ
   タを互に接続すると共に、第１と第３、ならびに第２と
   第４の各トランジスタのコレクタを互に接続しの上記第
   １と第２ならびに第３と第４の各々の共通エミッタにそ
   れぞれコレクタを接続した第５．第６のトランジスタの
   いずれか一方のトランジスタのベースに信号を入力する
   と共に、上記第２と第３のトランジスタのベース電位と
   第１と第４のトランジスタのベース電位との間に差を生
   じせしめることにより利得調整を行う利得制御回路にお
   いて、上記第２．第１のトランジスタのコレクタより、
   それぞれ上記第１．第２のトランジスタのベースに直流
   成分をカットした信号を帰還して正帰還回路を構成する
   ことを特徴とする利得制御回路。