JPS60136403A - 利得制御回路 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は利得制御回路、待に差動増幅器を用いた利得制
御回路に関する。

〔背景技術〕

差動増幅器を用いた利得制御回路には、本願出願人によ
って開示された利得制御回路（特公昭５５−４９４５０
号）がある。

本願発明に先立ち、本発明者は前記利得制御回路を含む
各種の利得制御回路につキ様々の技術的検討を行った。

前記利得制御回路は、差動増幅器の電流分配を利用して
アッテネータ動作を行っているため、差動増幅器の温度
特性によって利得に変化が生じやすいことが判明した。

そして、利得変化があるため、微小な利得制御が困難で
あり、特に各種電子機器をリモートコントロールする際
に、特に問題となることが、本発明者の検討により明ら
かにされた。

本発明は、前記欠陥を是正するためになされたものであ
る。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、利得制御回路の出力信号の振幅に表わ
れる温度依存性を低減し、極めて正確な利得制御を行な
い得る利得制御回路を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明の概要を簡単に述べれば、
下記のとおりである。

すなわち、第１の差動増幅器の電流制御を行うトランジ
スタＱ３のコレクタ電流■。、３が、負の温度特性を有
するトランジスタＱ、ＩＱ、％又はＱ、、、Ｑ、！によ
って高温時に増大するようになし、これに対応してレベ
ル変化する出力電圧■Ｂ４、’ＹＢ５によって第２の差
動増幅器の温度補償を行ない、この温度補償により第１
の差動増幅器に供給される制御信号のレベル変化に対応
して第２の差動増幅器から得られる出力信号の振幅を正
確に制御する、という本発明の目的を達成するものであ
る。

〔実施例−１〕 本発明を適用した利得制御回路の第１の実施例を、第１
図〜第３図を参照して説明する。なお、第１図は利得制
御回路の回路図を示し、半導体集積回路（以下において
ＩＣという）にて構成されているものとする。そして、
数字を囲んだ丸は、ＩＣの外部接続端子とする。

以下、順次回路動作を説明するが、それに先立って全体
の回路構成を述べる。

第２の差動増幅器２の差動対トランジスタＱ４＋Ｑ、の
エミッタに交流信号源Ｓと定電流回路Ｃ８１とが接続さ
れることにより、定電流回路Ｃ８，の直流電流に交流信
号源Ｓの交流電流が重畳した電流■。が両トランジスタ
Ｑ４’、Ｑ−のエミッタに注入される。

第１の差動増幅器１の差動対トランジスタＱ、。

Ｑ、は可変抵抗Ｒｘから得られる制御電圧■。を直流増
幅することにより制御出力電圧■Ｂ４．ｖＢ５を発生し
、これらを第２の差動増幅器２の差動対トランジスタＱ
、、、Ｑ、のベースにそれぞれ供給する。

従って、制御出力電圧ｖＢ４．ｖＢ５の大小関係によっ
て差動対トランジスタＱ、、Ｑ、の導通度が制御される
。トランジスタＱ４が完全にオンし、トランジスタＱ、
が完全にオフした場合、直流電流成分に交流電流成分が
重畳した電流Ｉ０のほぼ１００％がトランジスタＱ４の
エミッタ・コレクタ径路を介して負荷抵抗Ｒ３に流れる
ため、３ピンから大振幅レベルの出力電圧■。ｕｔが得
られる。

両トランジスタＱ、、Ｑ、の導通度が等しい場合、電流
■。のほぼ５０％が同様に負荷抵抗Ｒ８に流れるため、
３ピンから中振幅レベルの出力電圧Ｖｏｕｔが得られる
。トランジスタＱ４が完全オフ。

トランジスタＱ、が完全オンとなると、電流工。

のいかなる成分もトランジスタＱ４のエミッタ・コレク
タ径路に流れなくなり、３ピンからいかなる信号成分も
得られなくなる。

そして、回路ブロック３は定電圧回路であり、この定電
圧回路３の温度特性によって、前記第２の差動増幅器２
の温度特性を補償するように構成されている。

第１の差動増幅器１には、１番端子を介して第１の電源
電圧■Ｂ８が供給される。差動対トランジスタＱ、、Ｑ
、は基準電圧ｖＲＥＦＩと制御電圧ｖｃとの電圧比較を
行ない、電圧−電流変換動作を行なう。なお、制御電圧
Ｖ。は、基準電圧■ＲＥＦ２を可変抵抗器Ｒｘによって
分圧することにより【得られる。抵抗Ｒ，、Ｒ，は負荷
抵抗であり、電流−電圧変換動作を行なう。

制御電圧■。が所望の電圧レベルに設定されると、電流
ＩＣ、工ＣＱ２が得られ、抵抗Ｒ，、Ｒ。

ｌ の電圧降下により出力電圧■Ｂ４．ｖＢ５が得られる。

出力電圧ｖＢ４．ＶＢ、は、第２の差動増幅器２からみ
ルト、差入力信号（Ｖ−Ｖ）又ハ（■Ｂ５−■Ｂ４）８
４Ｂ５ として変化する。

そして、前記電流ＩＣ，、、ＩＣ４２の和の電流が、電
流ＩＣ８３として定電流回路として動作するトランジス
タＱ、を流れる。トランジスタＱ、のバイアス電圧は、
前記定電圧回路３によって供給される。

一方、第２の差動増幅器２についてみると、トランジス
タＱ４．ＱＩは差入力信号（ＶＢ４−ＶＢ５）又は（ｖ
ｌｌＢ−ｖＢ４）の電圧差に対応して電圧−電流変換動
作を行う。抵抗Ｒ３は負荷抵抗であり、電流ＩＣ１４に
つぎ電流−電圧変換動作を行って、３番端子から出力信
号Ｖ。ｕｔを得る。なお、交流信号源Ｓは、第２の差動
増幅器２に増幅すべき交流信号を供給し、Ｃ８，は定電
流回路である。

トランジスタＱ、、Ｑ、のベース接地電流増幅率を１と
すると差動増幅器２を流れる電流ＩＣ６４゜ＩＣ６５は
、次式によってめられる。

なお、前記（ｌｊ（２１式において、ＩＯは定電流回路
Ｃ３，の直流電流に交流信号源Ｓの交流電流を重畳した
電流であり、ｑは電子電荷、Ｋはボルツマン定数、Ｔは
絶対温度、（■Ｂ５−■Ｂ４）、（■Ｂ４−ｖＢ５）は
差入力信号である。そして、前記（１１（２１に示す如
く、絶対温度Ｔは分母にあるので、高温度になると電流
ＩＣ４４，■ＣＱ５の電流量が変化し、電流量。

に対する差動対トランジスタＱ４．Ｑ＋の分流比が変化
する。

第２図は、温度変化にともなう差動対トランジスタＱ４
．Ｑ、電流ＩＣ４４，ＩＣ，５の切換わり特性変化を示
すものであって、低温時の実線で示す如き電流ＩＣＱ４
．ＩＣ４５の切換わり特性が高温時においては点線で示
すように変化する。すなわち、所定の差入力信号■Ｂ４
−ＶＢ５−Δ■に対する差動増幅器２の差動対トランジ
スタＱ４、ＱＩ＋の分流比が点ｐ、、ｐ、から高温時に
はＰ４’＊Ｐ６’に変化してしまう。

しかるに、本発明を適用した利得制御回路では、温度上
昇による差動対トランジスタＱ４、Ｑｓの分流比の変化
が定電圧回路３及び差動増幅器１によって補正される。

定電圧回路３において、抵抗Ｒ，，Ｒ，は分圧抵抗であ
り、トランジスタＱ６にバイアス電圧を供給する。この
際、バイアス電圧の電圧レベルと電源ｖｃｃとは次式の
関係にある。

Ｒ。

ＶＣＣ”’ＶＢＥＱ６＋Ｒ１”ＩＣＱ６＋ｖ、、、７Ｒ
４＋Ｒ，。

十■、８・・・・・・・・・（３） なお、前記（３１式において、Ｖ■ ＢＥＱ６１ＢＥＱ７’ ■ＢＥＱ８はそれぞれトランジスタＱ、、Ｑ７．Ｑ。

のベース・エミッタ間電圧であり、工ＣＱ６はトランジ
スタＱ６からアースラインに流れる電流である。そして
、前記電流ＩＣ６６をめると、で決定される。

ところで、トランジスタＱ、、Ｑ、、Ｑ、のベース・エ
ミッタ間電圧は負の温度特性（約−２ｍｖ７℃）を有し
ており、高温になると■、け低温時に比べ小となるため
前記（４）式における分子が大となり、電流ＩＣ６６が
増大することになる。

トランジスタＱ、、Ｑ、はカレントミラー回路を構成し
ているので、電流ＩＣ４６が増大するとトランジスタＱ
３を流れる電流ＩＣ６３も増大する。

この結果、差動増幅器１を流れる電流ＩＣＱ１゜ＩＣ６
２は、第３図に示す如く低温時の実線の特性と高温時の
破線の特性との間で変化する。

先ず、説明の便宜のため、第３図の実線で示した低温時
における電流量ＣＱＩ、ＩＣ４２について述べる。低温
時において、所定のＶ。−■ＲＥＦＩの電圧差に対応し
た電流ＩＣ、ＩＣ６２が流れ、電流１ １Ｃ，ＩＣＱの電流差は第３図に点ｐ、、ｐ。

１ で示す如く小である。従って、電流量ＣＱ０．ＩＣ６２
に対応して得られる出力電圧ＶＢ４１■Ｂ５の電圧差△
■も小であるが、低温時における差動増幅器２の切換わ
り感度が第２図に点Ｐ４．Ｐ、で示す如く大であるため
、電流ＩＣ、ＩＣ０５の電流差４ Δ工。は所定の値となる。すなわち、低温時においては
、制御電圧■、のレベルに対応して、出力信号Ｖ。ｕｔ
の振幅レベルが設定される。

次に、高温時の回路動作を述べる。

高温時においては、差動トランジスタＱ４−Ｑ６の切換
わり感度が第２図の破線に示すように低下するため、制
御出力電圧■Ｂ４．■Ｂ５の電圧差ΔＶが一定であるな
らば両トランジスタＱ４．ＱＩｌの分流比は点ｐ、’、
ｐＩ＋’に示す如く低下する。しかるに、前述の如く高
温時において電流ＩＣ４６が増大するので、これに対応
して定電流トランジスタＱ３の電流ＩＣが第３図にＩＣ
０３′で示す如く増３ 太する。

ちなみに、差動対トランジスタＱ、、Ｑ、の電流ＩＣ０
１，ＩＣ４２と定電流トランジスタＱ３の電流量ＣＱ３
との関係は、 で決定される。従って、温度上昇により電流ＩＣ８３が
増大すると、前記＋５１（６１式から明らかな如く、差
動対トランジスタＱ、、Ｑ、の電流ＩＣ０１，工ＣＱが
第３図に実線で示す低温特性から点線で示す高温特性に
変化する。そして、所定の電圧差■。−ｖｒｅｆｌに対
応する高温時の電流ＩＣ，１，ＩＣ，２の電流差は、第
３図に示す点Ｐ１．Ｐ、からＰ、′。

、Ｉに増大する。

この結果、高温時においては電流ＩＣ，１，ＩＣ，２の
電流差に対応する出力電圧ｖＢ４”Ｂ５の電圧差もΔゾ
と大となる。従って、高温時において差動増幅器２の差
動対トランジスタＱ、、Ｑ、の切換わり感度が第２図の
破線のように低下しても、出力電圧ｖＢ４．■Ｂ５の電
圧差がΔ■′と大になることにより両トランジスタＱ４
＝Ｑｓの動作点が点ｐ、’、ｐＩｌ’に補正される。そ
して、高温時の両ドアン”スタＱ４＋Ｑｗ’）’ＩＩＬ
流：ｔｃ、４．ＩＣＱ５（’）電流差が低温時の電流差
Δ工。とほぼ等しくなり、所定の制御電圧ＶＣのレベル
に対応する出力信号■ｏｕｔの振幅レベルの温度変化が
抑圧される。

〔実施例−２〕 次に、第４図を参照して本発明の第２の実施例を述べる
。

なお、前記第１の実施例と同一の回路動作をなす部品に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。そして、前
記第１の実施例と本実施例との相違点は、定電圧回路３
に代えてトランジスタＱ３に対し直列に負の温度特性を
有するトランジスタＱ、、、Ｑｌｌを設けたことＫある
。

すなわち、トランジスタＱ、のベースは接地され、その
エミッタと負電源−ＶＥＥとの間にダイオード接続され
たトランジスタＱ＋ｔ＋Ｑ＋ｔ、抵抗ＲＹからなる直列
回路が設けられている。低温時においては、ＶＣ−■Ｒ
１１Ｆ１の電圧差に対応して電流ＩＣＱ１．■ＣＱが流
れ、出力電圧ｖＢ４．ｖＢ５が得られる。そして、トラ
ンジスタＱ４．Ｑ１が第１の実施例の場合と同様に動作
し、出力信号Ｖ。ｕｔを得る。

一方、高温時においては、トランジスタＱ１１＊Ｑｌｌ
の負の温度特性によって電流ＩＣ４３ひいては電流ＩＣ
，、、ＩＣＱの電流量が第３図について述べた如く増大
する。従って、差動増幅器２の電流量が第２図について
述べた如く変化しても、第１の実施例と同様の補正が行
われる。

故に、本実施例で示す利得制御回路においても、低温時
あるいは高温時の何れにおいても、制御信号ｖｃのレベ
ル変化に対応して、出力信号Ｖ。ｕｔの振幅を正確に制
御することができる。

〔効果〕

（１）信号増幅を行う差動増幅器の出力信号■。ｕｔの
振幅がＩＣチップの周囲温度の影響を受けず、制御信号
■。によってのみ、正確に制御できるという効果が得ら
れる。

以上に、本発明者によってなされた発明を実施例にもと
づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変
形可能であることは言うまでもない。

例えば、第１の実施例におけるトランジスタＱ、。

Ｑａ、第２の実施例におゆるトランジスタＱｌｌ＊Ｑｌ
ｔは、何れも２個のトランジスタに限定されるものでは
なく、電源電圧ｖｃｃの電圧レベル、差動増幅器１．２
の利得などによって更に多数のトランジスタに代えてよ
い。

〔利用分野〕

以上の説明では、主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である利得制御回路に適
用した場合について述べたが、本発明はそれに限定され
るものではない。

例えば、差動増幅器を用いた通常の増幅回路に利用する
ことができる。

その他、オーディオ機器、ビデオ機器等において、制御
信号により信号伝達を制御する際に利用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す利得制御回路の回
路図を示し、 第２図は利得制御回路の一部を構成する第２の差動増幅
器の温度特性図を示し、 第３図は第１の差動増幅器の温度特性図を示し、第４図
は本発明の第２の実施例を示す利得制御回路の回路図を
示す。 １・・・第１の差動増幅器、２・・・第２の差動増幅器
、３・・・定電圧回路、ＱｌｅＱｌ＋ＱａａＱ４ｅＱｉ
ＨＱａＨＱ？、Ｑａ、Ｑｏ、Ｑｌｔ−）ランジスタ、Ｖ
ｏ・・・制御電圧、ＩＣ６１，ＩＣＱ、ＩＣ，３，ＩＣ
Ｑ４１ＩＣＱ５１１Ｃ８６・・・電流、Ｐ１ｓｐ、Ｉ：
ｐ、ｓｐ、＊Ｐｌ’ｓ”Ｉ’ｓＰ４’ｖＰＢ’・・・切
換え感度を示す位置。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ＰＮ接合の温度特性により、温度変化に対応してレ
   ベル変化する出力電圧を得る第１の差動増幅器と、前記
   出力電圧によって利得が制御され、信号増幅を行う第２
   の差動増幅器とをそれぞれ具備し、前記出力電圧の温度
   特性により前記第２の差動増幅器の温度特性を補正する
   ことを特徴とする利得制御回路。