JPS59132214A - 利得可変回路 - Google Patents

利得可変回路

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JPS59132214A
JPS59132214A JP698283A JP698283A JPS59132214A JP S59132214 A JPS59132214 A JP S59132214A JP 698283 A JP698283 A JP 698283A JP 698283 A JP698283 A JP 698283A JP S59132214 A JPS59132214 A JP S59132214A
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JP
Japan
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circuit
transistor
mos
variable
gain
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JP698283A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Sato
力 佐藤
Tetsuya Iida
哲也 飯田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0035Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using continuously variable impedance elements
    • H03G1/007Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using continuously variable impedance elements using FET type devices

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、音声信号や映像信号などのアナログ信号入力
に対する利得を直流電圧罠より制御する利得可変回路に
係り、特にMOS−IC (絶縁ダート形集積回路)に
内蔵される利得可変回路に関する。
〔発明の技術的背景〕
従来の利得可変回路には、たとえば第1図に示すように
反転増幅器を用いたものとか、第2図に示すように抵抗
減衰器を用いたものがある。
第1図において、アナログ信号入力端1はMOSトラン
ジスタ2のソース・ドレイン間を介してMOS形演算演
算増幅器3転入力端(−)に接続されている。この増幅
器3の非反転入力端(+)には直流電源4から基準電子
が印加され、上記増幅器3の出力端はアナログ信号出力
端子5に接続されると共に、帰還抵抗6を介して反転入
力端(−)に接続されている。また、前記トランジスタ
2のダートには可変電源7から直流制御電圧が印加され
る。上記反転増幅器における電圧利得Gは G=ユ 2 ここで、R2はMOS }ランジスタ2のチャンネル抵
抗、R6は帰還抵抗6の値である。したがって、直流制
御電圧により上記R2を制御することによって電圧利得
Gが変化する。
一方、第2図においては、信号入力端Iと信号出力端5
との間に抵抗8が直列接続され、信号出力端5と接地端
との間にMOS }ランジスタ9が接続され、このトラ
ンジスタ9のダートに可変電源10から直流制御電圧が
印加されている。仁のような抵抗減衰器においても、直
流制御電圧によりMOS }ランジスタ9のチャンネル
抵抗を制御することによってアナログ信号入力に対する
利得が変化する。
〔背景技術の問題点〕 ′ ところで、第1図の回路においては、現時点ではMOS
形演算演算増幅器3域幅が非常に狭く、映像信号等の広
帯域信号用としては使用不能である。即ち、演算増幅器
をMOS }ランゾスタで構成すると、約10個程度の
トランジスタを必要とじ、集積回路チップ上で大きな面
積を必要とする。このため、配線等が多く、個々のトラ
ンジスタの利得帯域幅(GB積)が減少し、周波数特性
の劣化をまねき、非常に限定された帯域の信号しか扱う
ことができないことになる。
また、第2図の回路においては、入出力間のインターフ
ェース回路にバイアス回路等を必要とするので、実際に
MOS−ICに組み込むと使用素子数が多くなる。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、使用素子
数が少なく、利得帯域幅が大きく、映像信号帯域は上の
周波数範囲まで使用可能であり、MOS−IC化に好適
な利得可変回路を提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明の利得可変回路は、第1電源と第2電源と
の間に互いに直列に接続され直流信号忙交流信号が重畳
されたアナログ信号がダートに印加される駆動用MOS
 }ランゾスタおよび負荷素子と、上記駆動用MOS 
}ランジスタあるいは負荷素子に並列接続され直流制御
電圧に応じて抵抗値が制御される町変抵抗素子とを具備
することを特徴とするものである。
したがって、直流制御電圧に応じて町変抵抗素子の抵抗
値が変化し、これによって等制約に駆動用MOS }ラ
ンジスタの相互コンダクタンスが変化するので利得の制
御が可能になる。そして、使用素子数が非常に少ないの
で、利得帯域幅の劣化要因が少なく、映像信号帯域以上
の周波数範囲まで使用可能になる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第3図は利得可変回路の基本構成を示しており、30は
MOS形の駆動用トランジスタ31と負荷素子32とか
らなるソースホロワ回路、33は上記駆動用トランジス
タ31に並列接続された可変抵抗素子であるMOS形の
制御用トランジスタ、34は上記制御用トランジスタ3
3のダートに直流制御室aEを印加する可変電源、35
は電源電圧VDDが与えられた電源ライン、36’ハ駆
動用トランジスタ31のダートに直流信号に交流信号が
重畳されたアナログ信号入力を印加するだめの信号入力
端子、37は駆動用トランジスタ31のソースから信号
出力を導出するための信号出力端子、VSSは低電位側
の電源電圧(本例では接地電位)である。上記構成によ
る利得可変回路は、ソースホロワ回路30の利得が駆動
用トランジスタ31の相互コンダクタンス(gm)でほ
ぼ一義的に決まることを利用して利得制御を行なうこと
が可能となっている。
即ち、直流制御電圧により制御用トランジスタ33のチ
ャンネル抵抗を制御することによって駆動用トランジス
タ31の(1,1に等価的に変化させ、利得制御を行な
うものである。
第4図は第3図の回路の具体例を示しており、41.4
2.43はそれぞれNチャンネルエンハンスメント形F
ET (電界効果トランジスタ)からなる駆動用、制御
用、定電流源用のトランジスタであり、44は上記定電
流源用トランジスタ43のダートに直流ノ+イアスを与
えるバイアス電源であり、その他の部分は第3図中と同
一符号を付している。ここで、駆動用トランジスタ41
および制御用トランジスタ42ti、それぞれのドレイ
ンが電源ライン35に接続され、それぞれのソースが定
電流源トランジスタ43のドレインに接続されている。
上記第4図の回路において、駆動用トランジスタ41の
ドレイン・ソース電流IDI ト制御用トランジスタ4
2のドレイン・ソースt a I D 2との和が定電
流源トランジスタ43に流入する。
可変電源34からの直流制御電圧の値がVssKなると
、制御用トランジスタ42はカットオフされ、駆動用ト
ランジスタ41の電流IDIが定電流源トランジスタ4
3の電流値IDSと等しくな名。また、前記直流制御電
圧の値がアナログ信号入力(VA + sinwt )
の直流レベルvAに等しくガると、IDI ”” ID
2 =’ IDSとなる。即ち、駆動用トランジスタ4
1のgmが可変電源34によって等価的に変化すること
になり、ソースホロワ回路の利得が変化することになる
なお、第3図の回路の具体例は第4図の回路に限られる
ことはなく、Pチャンネルトランジスタからなるソース
ホロワ回路に対して制御用トランジスタを接続すること
によって実現できることは明らかである。第5図は、そ
れぞれPチャンネルエンハンスメント形の駆動用、制御
用、定電流源用のトランジスタ5 Z 、 52.53
を用いた具体例を示している。
また、第3図の回路における負荷素子32としては、上
記各具体例に限られることはなく、第6図(a) K示
すような抵抗素子61あるいは第6図(b) K示すよ
うなデプレッション形MO8)ランジスタロ2を用いて
もよい。
第7図は本発明の第2実施例に係る利得可変回路の基本
構成を示しており、70はMOS形の駆動用トランジス
タ71と負荷素子である負荷用MO8)ランジスタフ2
とからなるソース接地回路、73は上記負荷用MOSト
ランジスタ72に並列接続された可変抵抗素子、74は
電源電圧VDDが与えられた電源ライン、75は直流信
号に交流信号が重畳されたアナログ信号入力を上記駆動
用トランジスタ71のダートに印加するための信号入力
端子、76は駆動用トランジスタ71のドレインから信
号出力を導出するための信号出力端子、VSSは低電位
側の電源電圧(本例では接地電圧)であり、前記負荷用
トランジスタ72はダートに電源ライン74の電圧VD
D (あるいは他の電圧でもよい)が印加されており、
前記可変抵抗素子73は町変電源77からの直流制御電
圧によって抵抗値が制御されるものである。
上記構成による利得可変回路は、ソース接地回路70の
利得が駆動用トランジスタ71と負荷用トランジスタ7
2とのgrn比でほぼ一義的に決まることを利用して利
得制御を行なうことが可能になっている。即ち、直流制
御電圧により可変抵抗素子77の抵抗値を制御すること
によって負荷用トランジスタ72の’mを等何曲に変化
させ、利得制御を行なうものである。
第8図は第7図の回路の具体例を示しており、81.8
2.83はそれぞれNチャンネルエンハンスメント形F
ETからなる駆動用、負荷用。
可変抵抗用のトランジスタであり、その他の部分は第7
図中と同一符号を付している。ここで、駆動用トランジ
スタ81は、ソースが接地され、ドレインが負荷用トラ
ンジスタ82および可変抵抗用トランうクスタ83の各
ソースに接続されている。
なお、第7図の回路の具体例は第8図の回路に限られる
ことはなく、第9図に示すようにそれぞれPチャンネル
エンノ為ンスメント形の駆動用、負荷用、可変抵抗用の
トランジスタ91゜92.93を用いてもよい。
また、第7図の回路における可変抵抗素子73としては
、上記各具体例に限られることはなく、第10図(a)
あるいは(b)に示すようにNチャンネルデプレッショ
ン形トランジスタ101あるいはPチャンネルデプレッ
ション形トランジスタ102のダートに可変電源77を
接続してもよい。
ところで、上述したような利得可変回路だけ単独でMO
S )ランジスタ回路からなるアナログ回路網(増幅、
検波等のアナログ処理を行なう回路網)に使用されるこ
とは実際には殆んどなく、上記利得可変回路と他の増幅
回路とが縦続接続される場合が多い。この場合は、一般
に直流結合で互いの回路を接続しているため、温度変化
および製造パラメータ等が変動要因となり、最適の動作
点よりずれる(回路網の利得が高いほどずれが大きい)
ことが多く、線形回路では信号の歪みが増加するなどの
問題−が生じる。また、MO8回路では大きな動作範囲
を得ることが難しい。また、第3図の回路においては、
利得を変化させると動作点が若干ずれる。そこで、第3
図の回路1MO8形のアナログ回路網に使用する場合に
は、第11図に示すようにフィードバックループを形成
することにより、上記の問題を解決するととが可能にな
る。即ち、110は利得可変回路であって、第4図に示
した回路のバイアス電源44の代わりに差電圧検出回路
、たとえば差動増幅器111から直流制御電圧が与えら
れる。112は上記利得可変回路110の信号出力端3
7に縦続接続される増幅回路であって、その出力信号は
アナログ回路網システムで必要とするレベルに合わされ
てシステム出力端113に導出される。114は上記シ
ステム出力端113の出力信号の直流成分(システムの
動作点)を検出する検出回路(たとえば積分回路)であ
って、その検出出力は前記差動増幅器111の比較入力
となる。そして、希望するシステム出力電圧(システム
動作点の最適値)と略等しい値の基準電圧が基準電圧源
(直流電源)115から上記差動増幅器111へ基準入
力として与えられている。
したがって、利得可変回路110で利得を変化させるこ
とにより、駆動用トランジスタ41および制御用トラン
ジスタ42のソース電位が変化し、システム出力端11
3の直流電圧が変化したとし、ても、フィード・々ツク
ループにより利得可変回路110の電源用トランジスタ
43の電流が制御されることによって、動作点の変動が
抑えられ、システム系が安定する。また、このような利
得制御による直流動作点の変動だけでなく、温度変化お
よびプロセス・ぐラメータ等に起因する変動分もフィー
ドバックループにより打ち消されるようになる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の利得可変回路によれば、非常に
少ない数の素子を用い、直流電圧の制御だけで自由にア
ナログ信号入力に対する利得を変化させることができる
。また、使用素子数が少なく、配線も少なくて周波数特
性の劣化が少なく、映像信号帯域以上の広帯域の信号に
対しても利得制御が可能になる。、また、上記利得可変
回路をアナログ回路網に使用してフィードバックループ
を形成することにより、利得制御を行なっても回路網出
力の動作電圧が一定になり、回路網システム系の動作点
の動きを最少とすることができ、非常に線形性の良い安
定なシステムを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ従来の利得可変(ロ)路
を示す回路図、第3図は本発明の利得可変回路の一実施
例の基本構成を示す回路図、第4図および第5図はそれ
ぞれ第3図の回路の具体例を示す回路図、第6図(a)
および第6図(b)はそれぞれ第3図の回路における負
荷素子の変形例を示す回路図、第7図は本発明に係る他
の実施例の基本構成を示す回路図、第8図および第9図
はそれぞれ第7図の回路の具体例を示す月略図、第10
図(−)および第10図伽)/fiそれぞれ第8図およ
び第9図の回路における可変抵抗素子の変形例を示す回
路図、第11図は第4図の回路の応用例に係る利得制御
増幅システムをLす構成説明図である。 30−・・ソース接地回路、31.41.51゜71.
81.91・・・駆動用MO8)ランジスタ、32.6
1.62・・・負荷素子、33 、42 、52・・・
ffflJ御用MO8)ランノスタ、34.71・・・
可変電源、43.53・・・定電流源用トランジスタ、
70・・・ソース接地回路、72,132.92・・・
負荷用MO8)ランソスタ、73・・・可変抵抗素子、
83.93.IOZ、IOZ・・・可変抵抗用MOSト
ランジスタ、Ill・・・差動増幅器、112・・・増
幅回路、ZZ(・・・検出回路、VDD 、 ’Iss
’・・電源電圧。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第5図  第
6図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1電源と第2電源との間に互いに直列に接続さ
    れ直流信号に交流信号が重畳されたアナログ信号がダー
    トに印加される駆動用MO8)ランジスタおよび負荷素
    子と、上記駆動用MOSトランジスタあるいは負荷素子
    に並列接続され直流制御電圧に応じて抵抗値が制御され
    る可変抵抗素子とを具備し、前記駆動用トランジスタと
    負荷素子との接続点から出力信号を導出することを特徴
    とする利得可変回路。
  2. (2)前記駆動用MO8)ランジスタおよび負荷素子は
    ソースホロワ回路を形成し、上記可変抵抗素子は上記駆
    動用MO8)ランソスタに並列接続されダートに直流制
    御電圧が印加される制御用MO8)ランジスタであるこ
    とを特徴とする特許
  3. (3)  前記負荷素子は抵抗素子あるいは定電流源用
    MOS }ランジスタであることを特徴とする前記特許
    請求の範囲第2項記載の利得可変回路。
  4. (4)前記駆動用MOS }ランジスタおよび負荷素子
    はソース接地回路を形成し、上記負荷素子に並列に前記
    可変抵抗素子が接続されてなることを特徴とする前記特
    許請求の範囲第1項記載の利得可変回路。
  5. (5)前記負荷素子はダートに所定tEEが与えられた
    負荷用MOS }ンンジスタであり、前記可変抵抗素子
    はダートに直流制御電圧が印加された可変抵抗用MOS
     }ランジスタであるζとを特徴とする前記特許請求の
    範囲第4項記載の利得可変回路。
  6. (6)前記ソースホロワ回路の負荷素子は電流源用MO
    S トランジスタであり、このソースホロワ回路の後段
    にアナログ信号処理回路を接続し、このアナログ信号処
    理回路の出力信号の直流成分を検出回路により検出し、
    この検出出方と所定の基準電圧との差電圧を検出し、と
    の差電圧により前記ソースホロワ回路の電流源用MOS
     }ランジスタのr−)に印加することによって、前記
    アナログ信号処理回路の出力信号の直流成分を安定化す
    るフィードバラクルージ全形成してなることを特徴とす
    る特許 2項記載の利得可変回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61290808A (ja) * 1985-06-19 1986-12-20 Tokyo Keiki Co Ltd 電流制御回路
JP2010093762A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Canon Inc Pll回路
JP2017169015A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 日本電信電話株式会社 可変利得増幅器

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