JPS6041309A - 可変利得増幅回路 - 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】 本発明は、差動増幅器を用いた可変利得増幅回路に関す
る。

従来、差動増幅器は、第１図に示すように構成され、定
電流回路２の電流値を変化させることによって利得が可
変される。すなわち、１対のトランジスタ３，４のコレ
クタ抵抗５，６をコレクタ電源１３に接続し、エミッタ
抵抗７．８の一端を共通接続して定電流回路２に接続し
、入力端子９．１０かもトランジスタ３，４のペースに
入力信号を入力させて、出力端子’ｌ　１　、１２から
出力信号が“得られる。上述の差動増幅器の電圧利得Ｇ
は、 Ｇ＝ｃｘｇ、Ｒｃ　／　（（Ｘ＋２Ｒ１！　ｇｌｌｌ）
　・−ペｌ）で学えられる。ここで、αはトランジスタ
３．４の電流増幅率であり、へはエミッタ抵抗ＲｅをＯ
としたときの差動増幅器ｌの相互コンダクタンスであり
、 へ＝ｑαＩ０／（４ｋＴ）　・・・・・・（２）で表わ
される。ただし、ｑは単位電荷、にはポルツマン定数、
Ｔは絶対温度である。（１）および（２）式から、トラ
ンジスタ３．４のコレクタ電流（■。／２）を変化させ
れば電圧利得Ｇを変化できることが解る。すなわち、差
動増幅器ｌは、ηｆ変利得増幅回路として使用すること
ができる。

しかし、上述の従来の可変利得増幅回路は、利得制御に
よって出力端子１１．１２の直流電位も変化するため、
直流結合ができないという欠点がある。

し述の欠点を解決するために、第２図に示すような、利
得制御によって出力の直流電位が変化しないようにした
可変利得増幅回路がある。すなわち、共通のコレクタ抵
抗５および６に、１対のトランジスタ１７．ｊ８からな
る差動増幅器と、もう１対のトランジスタ１９．２０か
らなる差動増幅器のそれぞれのコレクタを接続し、一方
の前記差動増幅器のエミッタ抵抗２５．２６はトランジ
スタ２１のコレクタに接続し、他方の差動増幅器のエミ
ッタ抵抗２７．２８はトランジスタ２２のコレクタに接
続し、トランジスタ２１とトランジスタ２２のエミッタ
を相互に接続して定電流回路１６に接続し、トランジス
タ２１．２２のベース間に利得制御入力端子３３．３４
から利得制御信号を供給することによって、トランジス
タ１７．１８からなる差動増幅器と、トランジスタｉ９
．２０からなる差動増幅器に流れる電流の比率を変化さ
せることによって、出力端子１１゜１２に出力される信
号の利得を変化させるようにしている。この場合は、コ
レクタ抵抗５，６に流れる直流電流が一定となるため、
出力信号の直流電位を変化させないで利得制御すること
が＝ｒ能である。しかし、この回路は、広帯域特性が得
難いという欠点がある。トランジスタの高周波特性を表
わすパラメータの１つであるエミッタ共通遮断周波数ｆ
、はコレクタ電流に依存し、コレクタ電流が小となると
第３図に示すように、高域遮断周波数が低下するためで
ある。

以上のように、コレクタ屯流を制御する従来の可変利得
増幅回路では、コレクタ屯流を小とした場合に、第３図
に示す利得−周波数特性高域遮断周波数の低ドによって
、トランジスタの持つ高周波特性を充分いかすことがで
きない。

本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し。

信号を増幅するための差動増幅器の差動対を構成するト
ランジスタに流れる電流を一定とすることによってトラ
ンジスタの高周波特性を劣化させず、かつ出力端子の直
流電位の変動を除去したＨ（変利得増幅回路を提供する
ことにある。

本発明の可変利得増幅回路は、第１の抵抗に直列に接続
された第１のトランジスタと第２の抵抗に直列に接続さ
れた第２のトランジスタとからなり前記第１および第２
の抵抗の一端を共通に接続して後記節３のトランジスタ
に接続した第１の差動増幅器と、定電流回路に接続され
た第３および第４のトランジスタからなる第２の差動増
幅器と、前記第１のトランジスタとｉｌの抵抗との接続
点と前記第４のトランジスタのコレクタまたはドレイン
との間に接続されたダイオードと抵抗の直列回路から成
る第１の可変抵抗回路と、前記第２のトランジスタと第
２の抵抗との接続点と前記第４のトランジスタとの間に
接続された同様な第２の可変抵抗回路とを備えて、前記
第２の差動増幅器へ入力される利得制御信号によって前
記第１の差動増幅器の利得が制御されることを特徴とす
る。

次に、本発明について、図面を参照して詳細に説明する
。

第４図は１本発明の一実施例を示す回路図である。すな
わち、１対の第１および第２のトランジスタ３９．４０
のコレクタ抵抗４３．４４をコレクタ電源５７に接続し
、第１および第２の抵抗であるエミッタ抵抗４５．４６
の一端は共通に接続して第３のトランジスタ４１のコレ
クタに接続する。第１のトランジスタ３９．第２のトラ
ンジスタ４０．コレクタ抵抗４３　、４４　、エミッタ
抵抗４５およ４６で第１の差動増幅器を構成している。

そして、第３のトランジスタ４１と第４のトランジスタ
４２とで第２の差動増幅器を構成し、トランジスタ４１
および４２のエミッタは共通接続して定電流回路３８を
通してエミッタ電源５８に接続する。第１のトランジス
タ３９のエミッタと第４のトランジスタ４２のコレクタ
の間は、ダイオード４９と抵抗４７が直列接続された第
１の可変抵抗回路５９によって接続し、第２のトランジ
スタ４０のエミッタと第４のトランジスタ４２のコレク
タ間も同様な第２の可変抵抗回路（ダイオード５０と抵
抗４８の直列接続回路）５９′によって接続する。利得
制御入力端子５５　、５８　ｎＡ；こ供給される利得制
御信号によって、第３のトランジスタ４１と第４のトラ
ンジスタ４２に流れる電流の比が変化し、ダイオード’
４９．５０に流れる電流が増減することによってダイオ
ード４９゜５０の微分抵抗Ｒｄが変化する。従って、第
１のトランジスタ３９の実効的なエミッタ抵抗Ｒｅは、
エミッタ抵抗４５．４６の抵抗値をＲｅ、とし、抵抗４
７．４８の抵抗値をＲｅ２とすれば。

Ｒｅ　＝　Ｒｅｓ　／／　（Ｒｅ２＋Ｒｄ　）　−（３
）で与えられる。ここで記号／／は並列接続抵抗を表わ
す。タイオード４９．５０の微分抵抗Ｒｄは、タイオー
ドに流れる電流Ｉｄによって変化し、次式で与えられる
。

Ｒｄ＝ｋＴ／（ｑ−Ｉｄ）　・・・（４）従って、ダイ
オード電流を変えることによって実効的なエミッタ抵抗
Ｒｅが変化し、前記（１）式から可変利得動作が得られ
ることが解る。今、利得制御入力端子５５．５６に供給
する制御電圧Ｖ　ａｇｅによって第３のおよび第４のト
ランジスタ４１．４２に流れる電流をそれぞれ１１＋■
２（ただし、■□十Ｉ、＝Ｉ。ニ一定）とすれば、第１
のトランジスタ３９．第２のトランジスタ４０に流れる
電流は、回路パラメータが対称であるとすると、いずれ
も、 ＩＩ　／２＋ＩＪ　／２＝　（Ｉｔ　＋Ｉ２　）／２で
あって、常に一定の電流が流れることになる。

従って、第１．第２のトランジスタ３９．４０のｆ丁が
最も高くなるように電流１゜を選ぶことによって帯域を
拡大することができ、かつ利得を減少させたときの高域
遮断周波数の低下を防市することが可能である。すなわ
ち、第５図に示すように利得の大小に関係のない周波数
特性が得られる。しかも、第１．第２のトランジスタ３
９゜４０のコレクタ電流が一定であることからコレクタ
抵抗４３．４４の電圧降下も一定であるため、出力端子
５３．５４の直流電位は利得制御によって変化せず、次
段回路との直流結合が容易に可能となる。

本実施例の可変利得増幅回路は、Ｉ、＝Ｉ。。

ｌ２＝０のときＲｅがほぼＲｅ工になって最小利得とな
り、１１　”０　＋　Ｉ２　＝Ｉ＠のときＲｅがほぼＲ
ｅｕ／／Ｒｅ２　となって最大利得が得られる。

すなわち、最大利得および最小利得は、コレクタ電流に
依存せず、コレクタ抵抗４３．４４の抵抗値Ｒｅ　、エ
ミッタ抵抗４５．４６の抵抗値Ｒｅ１および抵抗４７．
４８の抵抗値Ｒｅ２を適当に選ぶことによって任意に設
定することができる。従って、設計の自由度が大きいと
いう利点がある。

第６図は、本発明の他の実施例を示す回路図であり、第
４図に示した前記実施例のダイオード４９と５０の第１
のトランジスタ３９．第２のトランジスタ４０側の端子
６５．６６間に高域特性補償用のコンデンサ６０を接続
した回路である。

抵抗４７と４８を共通に接続した端子６７は、（第４図
の）第４のトランジスタ４２のコレクタに接続される。

この場合は、高域特性補償用（工ミッタピーキング）コ
ンデンサ６０の容量値を適当に設定すれば、コンデンサ
６０と抵抗４７．ダイオード４９等によって構成される
時定数によって第５図に点線で示すように、高周波特性
をさらに改善して、より広帯域化することができる。

第７図は、本発明のさらに別の実施例を示し、この場合
は、タイオード４９と抵抗４７との接続点と、ダイオー
ド５０と抵抗４８との接続点間にコンデンサ６８を接続
している。この場合もコンデンサ６８の容量値を適当に
選ぶことによって、広帯域化が０丁能である。

上述は、第１〜第４のトランジスタ３９〜４２をバイポ
ーラトランジスタによって構成した回路についての説明
であるが、これらのバイポーラトランジスタに代えて、
電界効果トランジスタを使用しても、同様な構成によっ
て同様な効果を奏することは、勿論である。例えば、第
３および第４のトランジスタ４１．４２を電界効果ｌ・
ランシスタによって構成した場合は、エミッタ抵抗４５
゜４６を共通接続して一方の電界効果トランジスタのト
レインに接続し、エミッタ抵抗４７．４８を他方の電界
効果トランジスタのドレインに接続し、双方の電界効果
トランジスタのソースを定電流回路３８に接続すればよ
い。

以上のように、本発明においては、定電流回路に接続さ
れた第２の差動増幅器を構成する差動対の一方のトラン
ジスタによって第１の差動増幅器のエミッタ電流（また
はソース電流）の〜部を供給し、他方のトランジスタに
よって残りのエミッタ電流（またはソース電流）を供給
することによって、前記第１の差動増幅器に流れる電流
を一定にするように構成し、上記一方のエミッタ（また
はソース）回路中にタイオードを挿入して、該タイオー
ドに流れる電流によって微分抵抗を変化させるように構
成したから、前記第１の差動増幅器に流れる電流を変化
させないで、利得を変化させることが可能である。従っ
て、前記第１の差動増幅器を構成するトランジスタの高
周波特性を劣化させないで広帯域な利得−周波数特性が
得られるという効果があり、また利得制御によって出力
端子の直流電位が変化しないため、直流結合が容易に可
能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｗＳｔ図は差動増幅器の一般的構成を示す回路図、第２
図は出力の直流電位を変化させないようにした従来の可
変利得増幅回路の一例を示す回路図、第３図は上記従来
例におけるコレクタ電流の大小によって周波数特性が劣
化する状態を示す図、第４図は本発明の一実施例を示す
回路図、第５図は上記実施例におけるダイオード電流と
利得・周波数特性との関係を示す図、第６図は本発明の
他の実施例を示す回路図、第７図は本発明のさらに別の
実施例を示す回路図である。 図において、】：差動増幅器、２，１６．３８二定電流
回路、３，４．１７〜２２：トランジスタ、５，６：コ
レクタ抵抗、７，８．２５〜２８：エミッタ抵抗、９，
１０，２９，３０，５１゜５２：入力端子、１１，１２
．５’３，５４：出力端子、１３，３５，５７：コレク
タ電源、１４゜３６．５８：エミッタ電源、１５：可変
利得増幅回路、３３，３４，５５，５６：利得制御入力
端子、３９〜４２　：第１〜第４のトランジスタ、４３
．４４：コレクタ抵抗、４５．４６：エミッタ抵抗、４
７　、４８　：抵抗、４９　、５０　：ダイオード、５
９．５９′：第１および第２の可変抵抗回路、６０．６
８：コンデンサ。 出願人　日本電信電話公社 代理人　弁理士　住田俊宗 第１図 １４ 第２図 ］６ 第３図 第４囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）第１の抵抗に直列に接続された第１のトランジス
   タと第２の抵抗に直列に接続された第２のトランジスタ
   とからなり前記第１および第２の抵抗の一端を共通に接
   続して後記第３のトランジスタに接続した第１の差動増
   幅器と、定電流回路に接続された第３および第４のトラ
   ンジスタからなる第２の差動増幅器と、前記第１のトラ
   ンジスタとｆｔ、ｌの抵抗との接続点と前記第４のトラ
   ンジスタのコレクタまたはドレインとの間に接続された
   グイオートと抵抗の直列回路から成る第１の可変抵抗回
   路と、前記第２のＩ・ランジスタと第２の抵　て抗との
   接続点と前記第４のトランジスタ、との間に接続された
   同様な第２の可変抵抗回路とを備えて、前記第２の差動
   増幅器へ入力される利得制御信号によって前記第１の差
   動増幅器の利得が制御されることを特徴とする可変利得
   増幅回路。 （２、特許請求の範囲第１項記載の可変利得増幅回路に
   おいて、前記第１および第２の可変抵抗回路の前記第１
   または第２のトランジスタ側をコンデンサによって相互
   に接続゛したことを特徴とするもの。 （３）　特許請求の範囲第１項記載の可変利得増幅回路
   において、前記第１および第２のｎｆ変抵抗回路の前記
   ダイオードと抵抗との接続点をコンデンサによって相互
   に接続したことを＃徴とするもの。 （４）　特許請求の範囲第１．第２項または第３項記載
   の可変利得増幅回路において、前記第１〜第４のトラン
   ジスタは電界効果トランジスタによって構成されたこと
   を特徴とするもの６