JPS6016764B2 - 利得制御アンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 利得制御アンプとして、第１図に示すような構成のもの
が提案されている。

すなわち、図で、１〜４は第１〜第４のトランジスタで
ある。

第１のトランジスタ１のコレクタと第２及び第３のトラ
ンジスタ２及び３のベースが接続されてその接続点が第
１の定電流源１１を介して電源端子に接続される。第１
のトランジスタ１のベースと第２のトランジスタ２のェ
ミッタが接続されてその援績む点が第２の定電流源１２
を介して接地される。第３のトランジスタ３のェミッタ
と第４のトランジスタ４のベースが接続されてその接続
点が第３の定電流源１３を介して接地される。第４のト
ランジスタ４のコレクタが負荷抵抗１４を介して電源端
子に接続される。第１及び第４のトランジスタ１及び４
のェミッ外ま接地され、また、第２及び第３のトランジ
スタ２及び３のコレクタは電源端子に接続される。そし
て、入力信号電圧源１６がコンデンサ１７を介し、抵抗
ＲＩを介して第１のトランジスタ１のベースと第２のト
ランジスタ２のエミツタの接続点に接続され、第４のト
ランジスタ４のコレクタより出力端子１９が導出される
。

ここで、第２及び第３の定電流源１２及び１３の電流値
は、互いに等しい値を保って変えられるようにされる。

この回路で、トランジスタ１のヱミツタ電流は、第１の
定電流源１１の電流１，にほぼ等しいとみることができ
る。従って、トランジスタ１，２，３，４のベース・ェ
ミツタ間電圧ＶＢＥ，，ＶＢ８２，Ｖ８８３，Ｖ８８４
は、トランジスタ２，３，４のェミッタ電流を１２，１
３，ｋとすれば、ＶＢＥ．＝雫Ｔｉｎ号 ‐
‐‐【１１ＶＢＢ２＝ｋ守ｌｎ考 ‐‐‐■
Ｖ職＝芋増 刊ｖＢ８４生ｎ三 ．
．側 となる。

ただし、ｑは電子の電荷量、ｋはボルツマン定数、Ｔは
絶対温度であり、また、ｌｓは各トランジスタ１〜４の
コレクタ開放時のェミツタ逆電流値である。一方、図よ
り明らかなように、ＶＢＥ，十ＶＢ８２＝ＶＢＢ３十Ｖ
ＢＢ４ …■の関係がある。従って、‘１１
〜‘４１式を（５｝式に代入すると、ｍ号＋ｍ署＝ｈ署
十・ｎ書 …‘６１すなわち、１１・１２＝１３
・ＩＸ ．．．｛７１と
なる。

そして、図のように、定電流源１２及び１３の電流を１
。

、入力信号電流ｉｓとすると、トランジスタ１及び４の
ベース電流が電流ｌｏに対して無視できるとすれば、１
２＝１。−ｌｓ
・・・【８１１３＝１。
・・・■の関係がある。従って、これを‘７
’式に代入すれば、・Ｘ＝声（・。

−ｉＳ） …０Ｑとなり、これより、 ｄＩＸ− 士 …０１）ｄｉ
Ｓ一一１。

となる。

従って、負荷抵抗１４の値をＲｏとすれば、電圧利得Ｇ
は、Ｇ＝舎‐三 ‐‐‐（１２ となる。

すなわち、蟹流ちを変えることにより、利得が変えられ
る。しかしながら、この回路は、第２図に示す、トラン
ジスタ１及び２の部分が、トランジスタ１及び２のカッ
トオフ周波数にもよるが、数１助けＨ２の発振を起こす
という不都合がある。

この発明は、この発振の防止をはかり、併せて、従来の
回路の場合よりも利得の可変範囲を広くすることができ
るようにしたものである。

上述の発振を防止するには、トランジスタ１の利得を下
げればよく、そのためには、トランジスタ１のェミツタ
側にインピーダンスを挿入すればよい。すなわち、トラ
ンジスタ１のヱミツタを、第３図に示すように適当な数
のダイオード２１を介して接地し、あるいは第４図に示
すように抵２２を介して接地すればよい。しかしながら
、このようにトランジスタ１のエミツタをダイオード２
１や抵抗２２を介して接地したのでは、トランジスタ１
のェミツ夕電位とトランジスタ４のェミッタ電位が等し
くならず、従って、上述の■式が成立しなくなってしま
う。

このため、この発明では、第５図に示すように、トラン
ジスタ１及び４のェミツタを接続し、その接続点を適当
な数のダイオード２１を介して接地する。あるいは、第
６図に示すように、その接続点を抵抗２２を介して接地
する。第７図は、第５図の場合の具体例で、この場合は
、トランジスタ１及び４のェミツタがダイオード２１を
介して接地されるので、定電流源１１は抵抗で構成でき
る。

定電流源１２及び１３はトランジスタで構成し、電源端
子と接地との間に、トランジスタ２３、抵抗２４及びダ
イオード接続されたトランジスタ２５の直列回路を接続
し、その抵抗２４とトランジスタ２５の接続点をトラン
ジスタ１２及び１３のベースに接続し、トランジスタ２
３のベースに制御電圧Ｅｃを供給する。なお、１８は信
号入力端である。第８図は、第６図の場合の具体例で、
この場合は、トランジスタ１及び４のェミツタが抵抗２
２を介して接地されるので、定電流源１１はトランジス
タで構成する。

そして、電源端子と接地との間に、ダイオード接続され
たトランジスタ２７と抵抗２８の直列回路を接続し、そ
のトランジスタ２７と抵抗２８の薮笹髭点をトランジス
タ１ １のべ−スに接続する。なお、このように抵抗２
２を接続する場合、その抵抗値は、その両端の電圧の変
動が小さくなるように、１００なし、し１０００程度の
小さい値にする。

この発明によれば、トランジスタ１のェミッタがダイオ
ード２１または抵抗２２を介して接地されているのでト
ランジスタ１の利得が下げられ、従って、従来の第１図
の回路のように、トランジスタ１及び２の部分が発振を
起こすことはない。

また、この発明の第５図及び第６図の回路によれば、従
来の第１図の回路に比べて、利得の可変範囲を広くする
ことができる。すなわち、第５図のようにダイオード２
１を接続した場合、この回路の利得Ｇは、ダイオード２
１の個数をｎ、トランジスタ１の電流増中率を８とする
と、となる。

ここで、はダイオード２１の交流インピーダンスである
。

ただし、ｈ牛で、常温で２６州触る。この場合、 Ｌ》ぎ１０》ｉＳ …（１劫 であれば、 となる。

ここで、（１６）式にて示される利得Ｇについて更に説
明する。

トランジスタ１の電流増中率８を８１１１としベース電
流を無視し、トランジスタ１，２，３’４の夫々のェミ
ツタ電流を夫々ＩＥ，，１６２，１８３，１８４とする
と、ＶＢＥ，十ＶＢＥ２＝ＶＢＥ３十ＶＢＥ４１８１・
ＩＥ２ニＩＥ３・１８４ ．，．１．・（１。

−ｉＳ）＝１。・１。ｕｔ ・・・（１３‐１）
ここで、入力信号電圧源１６、コンデンサ１７、抵抗Ｒ
，、第１のトランジスタ１、ダィオ−・※ド２１の「よ
、ｅｈ＝Ｒ，，ｉＳ＋・；空；，１肌 …（１３−２
）（１３−１万式より１Ｍ＝１・−士‐ｉＳ 従って、１，は１。

ｕｔの直流分１。ｕｔＤＣであり、一母‐ｉＳは１０ｕ
ｔの交流分即ちｉ側である。ひ＾ｉ肌＝声‐ｉＳ
…（１３一＄一般に、１。

ｕｔも１。ｕｔＤＣであり、Ｂ》１とすると第１のトラ
ンジスタ１の電流は入力信号電流ｉｓにかかわらず１，
となる。従って、（１３一２）式はタ下記の様に変換で
きる。即ち、ｅｉｎ＝Ｒ・‐ｉＳ＋群‐ｉｏｕｔ ＾ｉＳ＝蔓‐（ｅ“−史‐ｉ肌）…（・３−■０となり
、（１３−３）式と（１３−４）式とより下記の式が得
られる。

・肌＝−申‐亨‐（ｅｍ−宏．ｉ肌） 夕＾（・−友・苦）ｉＯｕｔ １．１ …（１３−劫＝一Ｚ・
Ｒに・ｅｉｎ従って、利得Ｇは下記の様になる。

また、第６図のように抵抗２２を接続した場合、この回
路の利得Ｇは、抵抗２２の値をＲｃとすると、となる。

この場合、Ｌ》安であれば、 となる。

そして、（１６）式と（１８）式から、Ｖｃを一定電圧
とすれば、いずれの場合にも、で表わされる。

すなわち、（１２）式と（１９）式を比較すれば明らか
なように、第１図の従来の回路の場合には、利得Ｇと亨
との関係は、第９図の直線３１で示すようになるのに対
して、第５図あるいは第６図の回路によれば、利得Ｇと
壬との関係は、同図の曲線３２で示すようになり、第５
図あるいは第６図の回路の場合の方が、第１図の従来の
回路の場合よりも、同じ亨の可変範囲内での利得Ｇの可
変範囲が著しく大きくなる。

ところで、第５図の回路の場合、利得Ｇは（１３）式で
与えられる。

しかしながら、この場合、亨をづ・さくしていくと、前
述のダイオード２１の交流インピーダンスは−ＲＩに近
づいていき、利得Ｇがきわめて大きくなって回路が発振
するなど安定‘性楓くなる。また、ｈ＝等は温度によっ
てその値が変化してしまい、従って利得Ｇが温度によっ
て変わってしまう。さらに、利得Ｇが、入力信号電流ｉ
ｓの瞬時値によって変化してしまい、出力信号に歪を生
じてしまう。第１０図は、これらの不都合をなくすよう
にした場合で、第４のトランジスタ４のコレク夕を第５
のトランジスタ５のベースに接続し、トランジタ スタ
５のコレクタを電源端子に接続し、ェミッタを抵抗１５
を介して、上述のトランジスタ１及び４のヱミッタとダ
イオード２１の接続点に接続し、トランジスタ５のェミ
ツタより出力端子１９を導出する。

この場合、抵抗１５の抵抗値は抵抗ＪＯ １４の抵抗値
Ｒｏと等しくする。この回路で、ダイオード２１に流れ
る電流ｌｚは、トランジスタ１のェミツタ電薪包．と、
トランジスタ４のヱミツタ電流ｋと、トランジスタ５の
ェミツタ電流ｌｙの和として、汐 ＩＺ＝１１十ＩＸ
＋ｌｙ …（２００で表わされる
。

ここで、いま、入力信号電流ｉｓにより出力端子１９に
得られる出力電圧が△Ｖだけ増肌たとすると・電流ｋ‘
ま壱だけ減少し、。電流ｌ似舎だけ肋比山こなり・ダイ
オ‐ド２１に流れる電流ｌｚは変化せず、一定となる。

すなわち、ダイオード２１の交流インピーダンスは零で
ある。タ 従って、この回路によれば、利得Ｇは、（１
３）式において、（１４）式で表わされるダイオード２
１の交流インピーダンスを零とした、となる。

従って、この第１０図の回路によれば、貴を小さくして
いっても、利得Ｇが大きくなりすぎて回路が発振するな
ど安定性を損ねることはない。

また利他ま、ｈ＝等の関搬泌ず、温度変化に対しても安
定である。

さらに、入力信号電流ｉｓの瞬時値によって利得Ｇが変
化することもなく、出力信号に歪を生じない。第１１図
は、第１０図の場合の具体例で、第７図に対応するもの
である。

ダイオード２１の代わりに抵抗２２を薮続する場合も、
第１０図のように構成することができる。

第１２図は、その場合の具体例で、第８図に対応するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の利得制御アンプの一例の接続図、第２図
〜第４図はこの発明の説明のための接続図、第５図及び
第６図はそれぞれこの発明による利得制御アンプの一例
の接続図、第７図及び第８図はそれぞれの具体例の接続
図、第９図は利得の可変範囲を説明するための図、第１
０図はこの発明による利得制御アンプの他の例の接続図
、第１１図及び第１２図はそれぞれの具体例の接続図で
ある。 １〜５は第１〜第５のトランジスタ、１１〜１３は第１
〜第３の定電流源、１６は入力信号電圧源、１９は出力
端子である。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第９図 第８図 第１０図 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１〜第４のトランジスタを有し、第１のトランジ
   スタのコレクタと第２及び第３のトランジスタのベース
   が接続されてその接続点と電源との間に第１の定電流源
   が接続され、第１のトランジスタのベースと第２のトラ
   ンジスタのエミツタが接続されてその接続点と接地との
   間に第２の定電流源が接続され、第３のトランジスタの
   エミツタと第４のトランジスタのベースが接続されてそ
   の接続点と接地との間に第３の定電流源が接続され、第
   ４のトランジスタのコレクタに負荷が接続され、第１及
   び第４のトランジスタのエミツタが接続されてその接線
   点と接地との間がダイオード又は抵抗を介して接地され
   、第１のトランジスタのベースと第２のトランジスタの
   エミツタの接続点に入力信号電流が供給され、第４のト
   ランジスタのコレクタより出力信号が取り出され、第２
   及び第３の定電流源の電流値が変えられることにより利
   得が変えられるようになされた利得制御アンプ。