JPS61157015A - 可変利得増幅器 - Google Patents
可変利得増幅器Info
- Publication number
- JPS61157015A JPS61157015A JP27541584A JP27541584A JPS61157015A JP S61157015 A JPS61157015 A JP S61157015A JP 27541584 A JP27541584 A JP 27541584A JP 27541584 A JP27541584 A JP 27541584A JP S61157015 A JPS61157015 A JP S61157015A
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- JP
- Japan
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- differential
- current
- transistor
- transistors
- collector current
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、可変利得増幅器に関し、S/Nの劣化等の
悪影響を及ぼす、2次歪を除去できるようにしたものに
関する。
悪影響を及ぼす、2次歪を除去できるようにしたものに
関する。
従来、この種の可変利得増幅器として第2図に示すもの
があった0図において、QlとQ2.Q3とQ4.Q5
とQ6が各々差動増幅器10〜30を構成するnpn)
ランジスタであり、トランジスタQ1とQ2のエミッタ
は抵抗RE1.RE2を介して定電流源11に接続され
、トランジスタQ5とQ6の共通エミッタには定電流源
I2が接続されている。ここで定電流源11を流れる電
流を2I、定電流源■2を流れる電流を!とし、各校に
流れる電流を図の通りの記号で示す。
があった0図において、QlとQ2.Q3とQ4.Q5
とQ6が各々差動増幅器10〜30を構成するnpn)
ランジスタであり、トランジスタQ1とQ2のエミッタ
は抵抗RE1.RE2を介して定電流源11に接続され
、トランジスタQ5とQ6の共通エミッタには定電流源
I2が接続されている。ここで定電流源11を流れる電
流を2I、定電流源■2を流れる電流を!とし、各校に
流れる電流を図の通りの記号で示す。
次にこの増幅器が利得を変えられることを説明する。ト
ランジスタQ1.Q2のベースに信号源Vから信号が加
えられたときにトランジスタQ2のコレクタを流れる信
号電流をiとする。トランジスタQ4.Q5のベースに
は電源■1電圧が印加されトランジスタQ3.Q6のベ
ースには利得を変えるための制御電圧が可変電源■2よ
り印加される。トランジスタQ3.Q6のベース電圧(
V1+V2)がトランジスタQ4.Q5のベース電圧■
1より高く、差動トランジスタがスイッチングしたとす
ると、トランジスタQ3〜Q6のコレクタ電流11〜■
4は 11=i、12=O,l3=0.14=Iとなり、抵抗
RLI、RL2を流れる電流ILL。
ランジスタQ1.Q2のベースに信号源Vから信号が加
えられたときにトランジスタQ2のコレクタを流れる信
号電流をiとする。トランジスタQ4.Q5のベースに
は電源■1電圧が印加されトランジスタQ3.Q6のベ
ースには利得を変えるための制御電圧が可変電源■2よ
り印加される。トランジスタQ3.Q6のベース電圧(
V1+V2)がトランジスタQ4.Q5のベース電圧■
1より高く、差動トランジスタがスイッチングしたとす
ると、トランジスタQ3〜Q6のコレクタ電流11〜■
4は 11=i、12=O,l3=0.14=Iとなり、抵抗
RLI、RL2を流れる電流ILL。
IL2はそれぞれ
IL1=I 1+13−i
IL2=12+14−I
となって、このとき出力端子1でみた利得は最大となる
。
。
次にトランジスタQ3〜Q6のベース電圧がすべて同じ
場合、上記コレクタ電流■1〜■4は11=I2=i/
2 13=14=I/2 となり、上記電流ILL、IL2はそれぞれIL1=1
1+13= (i+I)/2IL2=I2+14−
(i+I)/2となって、このとき出力端子1でみた
利得は最大利得の1/2となる。
場合、上記コレクタ電流■1〜■4は11=I2=i/
2 13=14=I/2 となり、上記電流ILL、IL2はそれぞれIL1=1
1+13= (i+I)/2IL2=I2+14−
(i+I)/2となって、このとき出力端子1でみた
利得は最大利得の1/2となる。
次にトランジスタQ3.Q6のベース電圧がトランジス
タQ4.Q5のベース電圧より低く、差動トランジスタ
がスイッチングしたとすると、上記コレクタ電流11〜
I4は 11=0.12=i、13−1.!4=0となり、上記
電流IL1.IL2はそれぞれIL1=11+l3−1 1L2干I 2+I 4−i となって、このとき出力端子1でみた利得はゼロとなる
0以上のように可変電源v2値を変えて差動トランジス
タQ3.Q4及びQ5.Q6゛に流れる電流の比を変え
ることにより利得を可変することができる。
タQ4.Q5のベース電圧より低く、差動トランジスタ
がスイッチングしたとすると、上記コレクタ電流11〜
I4は 11=0.12=i、13−1.!4=0となり、上記
電流IL1.IL2はそれぞれIL1=11+l3−1 1L2干I 2+I 4−i となって、このとき出力端子1でみた利得はゼロとなる
0以上のように可変電源v2値を変えて差動トランジス
タQ3.Q4及びQ5.Q6゛に流れる電流の比を変え
ることにより利得を可変することができる。
次にこの増幅器における歪の発生について考えてみる。
トランジスタQ2に流゛れる電流iはi=■+ΔIsi
nwtと記述することができる。今、V2=ΔVなる電
圧がトランジスタQ3〜Q6のベースに印加され、その
コレクタ電流■1〜■4の比が11:l2=I4:13
=4:Lになったとすると、 11=0.8(I+ΔIsinwt) l2=0.2(I+ΔIsinwt) I 3=0.2 1 、 I 4=0.8 I
となり、この”とき上記電流IL1.IL2はI L
1 = I 1 + 13 = I +0.8ΔIsi
nwtIL2=12+I 4−1+0.2ΔIsinw
tとなって、信号が出力される。
nwtと記述することができる。今、V2=ΔVなる電
圧がトランジスタQ3〜Q6のベースに印加され、その
コレクタ電流■1〜■4の比が11:l2=I4:13
=4:Lになったとすると、 11=0.8(I+ΔIsinwt) l2=0.2(I+ΔIsinwt) I 3=0.2 1 、 I 4=0.8 I
となり、この”とき上記電流IL1.IL2はI L
1 = I 1 + 13 = I +0.8ΔIsi
nwtIL2=12+I 4−1+0.2ΔIsinw
tとなって、信号が出力される。
しかしながら、これはトランジスタ素子を理想素子と考
えた場合のことであり、実際の素子においては、トラン
ジスタQ3〜Q6のエミッタの部分の拡散抵抗、エミッ
タとAIt電極とのコンタクト抵抗、及び(トランジス
タQ3〜Q6に電圧を与える電圧源の出力インピーダン
ス)÷(トランジスタQ3〜Q6の直流電流増幅率h
FE)で与えられる抵抗等が寄生抵抗として該トランジ
スタQ3〜Q6のエミッタ動抵抗と直列に入って(るた
め、差動特性は第3図に示すように、差動増幅器を流れ
る電流量に応じてわずかに変化する。従って、電源v2
の出力電圧差ΔVが一定であっても差動増幅器を流れる
電流量によって電流の分配比が変化する。第3図に示す
ように、トランジスタQ3.Q4のベースにΔVの電圧
差が与えられたときに、その共通エミッタ電流iがi=
I+Δ■から1=I−ΔIまで変化したときに電流分配
比が0.75〜0.85まで変化したとすると、上記コ
レクタ電流11〜■4は I 1 = (0,8−0,05sin wt) ・(
I+Δl5in nt)I 2 = (0,2+0.0
5sin wt) ・(1+ΔIsinwt)13=0
.2I 、 14=0.8!となる。よって電流
ILL、IL2は IL1=11+l3 =1+(0,8ΔI −0,05I ) sin w
t−0,05ΔIsin2wt =I+(0,8ΔI −0,051) sin w t
Z IL2=I2+14 =I+(0,2ΔI +0.05 I ) sin w
t+0.05ΔIsin2wt =I+(0,2ΔI +0.051 ) sin
w tとなり、2次歪が発生することが分かる。上式の
0.05Δ■ うち□cosZwtが2次歪量を表わす項である。
えた場合のことであり、実際の素子においては、トラン
ジスタQ3〜Q6のエミッタの部分の拡散抵抗、エミッ
タとAIt電極とのコンタクト抵抗、及び(トランジス
タQ3〜Q6に電圧を与える電圧源の出力インピーダン
ス)÷(トランジスタQ3〜Q6の直流電流増幅率h
FE)で与えられる抵抗等が寄生抵抗として該トランジ
スタQ3〜Q6のエミッタ動抵抗と直列に入って(るた
め、差動特性は第3図に示すように、差動増幅器を流れ
る電流量に応じてわずかに変化する。従って、電源v2
の出力電圧差ΔVが一定であっても差動増幅器を流れる
電流量によって電流の分配比が変化する。第3図に示す
ように、トランジスタQ3.Q4のベースにΔVの電圧
差が与えられたときに、その共通エミッタ電流iがi=
I+Δ■から1=I−ΔIまで変化したときに電流分配
比が0.75〜0.85まで変化したとすると、上記コ
レクタ電流11〜■4は I 1 = (0,8−0,05sin wt) ・(
I+Δl5in nt)I 2 = (0,2+0.0
5sin wt) ・(1+ΔIsinwt)13=0
.2I 、 14=0.8!となる。よって電流
ILL、IL2は IL1=11+l3 =1+(0,8ΔI −0,05I ) sin w
t−0,05ΔIsin2wt =I+(0,8ΔI −0,051) sin w t
Z IL2=I2+14 =I+(0,2ΔI +0.05 I ) sin w
t+0.05ΔIsin2wt =I+(0,2ΔI +0.051 ) sin
w tとなり、2次歪が発生することが分かる。上式の
0.05Δ■ うち□cosZwtが2次歪量を表わす項である。
この発明に係る可変利得増幅器は、差動トランジスタの
共通エミッタにそれぞれ正相、逆相の信号が印加される
2つの差動増幅器と、該各差動増幅器の一方の差動トラ
ンジスタ同志のコレクタに流れる電流を平均化しこれを
該各差動増幅器の他方の差動トランジスタのコレクタに
流れる電流に加算する平均、加算手段とを設けたもので
ある。
共通エミッタにそれぞれ正相、逆相の信号が印加される
2つの差動増幅器と、該各差動増幅器の一方の差動トラ
ンジスタ同志のコレクタに流れる電流を平均化しこれを
該各差動増幅器の他方の差動トランジスタのコレクタに
流れる電流に加算する平均、加算手段とを設けたもので
ある。
この発明においては、平均、加算手段が差動増幅器が一
部振り分けた信号電流を合成しこれを1/2ずつに分割
して差動増幅器の他方の差動トランジスタのコレクタ電
流に加算するから、2次歪が相殺される。
部振り分けた信号電流を合成しこれを1/2ずつに分割
して差動増幅器の他方の差動トランジスタのコレクタ電
流に加算するから、2次歪が相殺される。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例による可変利得増幅器を示し
、図において、第2図と同一符号は同一のものを示す。
、図において、第2図と同一符号は同一のものを示す。
40は第1の差動増幅器20の第2のトランジスタQ4
のコレクタ電流と第2の差動増幅器30の第3のトラン
ジスタQ5のコレクタ電流とを平均化し該平均電流を第
1及び第4のトランジスタQ3及びQ6のコレクタ電流
に加算する平均、加算手段であり、これはトランジスタ
Q7.Q8からなり、そのベースには電源v3が接続さ
れエミッタは共通接続されてトランジスタQ4.Q5の
コレクタに接続されコレクタはそれぞれトランジスタQ
3.Q6のコレクタに接続されている。
のコレクタ電流と第2の差動増幅器30の第3のトラン
ジスタQ5のコレクタ電流とを平均化し該平均電流を第
1及び第4のトランジスタQ3及びQ6のコレクタ電流
に加算する平均、加算手段であり、これはトランジスタ
Q7.Q8からなり、そのベースには電源v3が接続さ
れエミッタは共通接続されてトランジスタQ4.Q5の
コレクタに接続されコレクタはそれぞれトランジスタQ
3.Q6のコレクタに接続されている。
なお本実施例において、差動トランジスタQl。
Q2のコレクタはそれぞれ差動増幅器20.30の共通
エミッタに接続されており、差動増幅器10は第1.第
2の各差動増幅器20.30に正相。
エミッタに接続されており、差動増幅器10は第1.第
2の各差動増幅器20.30に正相。
逆相の信号電流i、i’を供給しでいる。
次に動作について説明する。
信号電流t、 il は互いに逆相であり、これらは
次式で表わされる。
次式で表わされる。
i=I+ΔIsinwt
i’=I−ΔIsinwt
利得はトランジスタQ3.Q6のベース電圧がトランジ
スタQ4,5のベース電圧より十分高く差動トランジス
タがスイッチングすると、トランジスタQ3〜Q6のコ
レクタ電流■1〜■4はI 1=i、I 2−0.I
3−0.I 4=i”となり、平均、加算手段40のト
ランジスタQ7゜Q8のコレクタ電流15.I6は I 5=I 6− (12+I 3)/2=0となり、
従って抵抗RLI、RL2を流れる電流IL1゜IL2
は IL1=11+15=i=I+ΔIsinwtIL2=
14+16−i’−I−ΔIsinwtとなる。ここで
15=I 6− (I 2+13) /2となるのはト
ランジスタQ7とQ8がベース共通かつエミッタ共通の
ためである。そしてこのとき最大利得となる。
スタQ4,5のベース電圧より十分高く差動トランジス
タがスイッチングすると、トランジスタQ3〜Q6のコ
レクタ電流■1〜■4はI 1=i、I 2−0.I
3−0.I 4=i”となり、平均、加算手段40のト
ランジスタQ7゜Q8のコレクタ電流15.I6は I 5=I 6− (12+I 3)/2=0となり、
従って抵抗RLI、RL2を流れる電流IL1゜IL2
は IL1=11+15=i=I+ΔIsinwtIL2=
14+16−i’−I−ΔIsinwtとなる。ここで
15=I 6− (I 2+13) /2となるのはト
ランジスタQ7とQ8がベース共通かつエミッタ共通の
ためである。そしてこのとき最大利得となる。
次にトランジスタQ3〜Q6のベース電圧がすべて等し
い場合、そのコレクタ電流■1〜I4はII −夏
2− (I +Δ Isinwt)/2I 3−14=
CI−Δsinwt)/2となり、トランジスタQ7
.Q8のコレクタ電流15、I6は I 5=I 6= (I 2+13)/2=I/2とな
る。従って、抵抗RL1.RL2を流れる電流IL1.
IL2は xt、t=tt+ts−x+(1/2)−ΔIsinw
tIL2−14+16−1−(1/2)・ΔIsinw
tとなり、最大利得の1/2の利得となる。
い場合、そのコレクタ電流■1〜I4はII −夏
2− (I +Δ Isinwt)/2I 3−14=
CI−Δsinwt)/2となり、トランジスタQ7
.Q8のコレクタ電流15、I6は I 5=I 6= (I 2+13)/2=I/2とな
る。従って、抵抗RL1.RL2を流れる電流IL1.
IL2は xt、t=tt+ts−x+(1/2)−ΔIsinw
tIL2−14+16−1−(1/2)・ΔIsinw
tとなり、最大利得の1/2の利得となる。
またトランジスタQ3.Q6のベース電圧がトランジス
タQ4.Q5のベース電圧より十分低く、差動トランジ
スタがスイッチングすると、電流11〜■4は 11=O,l2=i、13=i’、14=0となり、平
均、加算手段40によりコレクタ電流II、14に加算
される電流I5.I6はt5=16=1/2 (I2+
l3) =1/2 (1+ΔI sin ht+ I−ΔI s
in wt)≠I となる。よって電流ILL、IL2は IL1=11+15−I IL2=14+I 6−1 となり、信号は出力されない。以上のようにトランジス
タQ3〜Q6のベースに加える電圧を変えることにより
、利得を可変できる。
タQ4.Q5のベース電圧より十分低く、差動トランジ
スタがスイッチングすると、電流11〜■4は 11=O,l2=i、13=i’、14=0となり、平
均、加算手段40によりコレクタ電流II、14に加算
される電流I5.I6はt5=16=1/2 (I2+
l3) =1/2 (1+ΔI sin ht+ I−ΔI s
in wt)≠I となる。よって電流ILL、IL2は IL1=11+15−I IL2=14+I 6−1 となり、信号は出力されない。以上のようにトランジス
タQ3〜Q6のベースに加える電圧を変えることにより
、利得を可変できる。
次に2次歪について考えると、従来例のところで考えた
のと同様、トランジスタQ3〜Q6のエミッタに寄生抵
抗が入って差動に流れる電流によって電流分配比が変わ
ったとすると、そのコレクタ電流11〜■4は 11 = (0,80,05sin wt) ・(
1+ΔI sin wt)I 2 = (0,2+0
.05sin wt) ・(1+ΔIsinwt)I
3 = (0,20,05sin wt) ・(
r−ΔI sin wt)14 = (0,8+0.
05sin wt) ・(r−ΔI sin wt)
となる。よって電流I5,16は I 5=16= (12+13)/2 = (0,4I + 0.1Δl5in 2 w t)
/ 2−0.21 +0.05ΔIsin2wtとな
り、上記電流ILI、IL2ば ILI−I 1+15 = 0.81 + (0,8ΔI −0,05I )
sin w t−0,05ΔI 5in2 w t +
0,2I+O,OSΔIsin2wt −I+(0,8ΔI −0,051) sin w t
IL214+I6 −0.8I−(0,8ΔI −0,05I ) sin
w t−0,05ΔI 5in2 w t + 0.
21+0.05ΔIsin2wt −I−<0.8ΔI −0,05r ) sin w
tとなる。
のと同様、トランジスタQ3〜Q6のエミッタに寄生抵
抗が入って差動に流れる電流によって電流分配比が変わ
ったとすると、そのコレクタ電流11〜■4は 11 = (0,80,05sin wt) ・(
1+ΔI sin wt)I 2 = (0,2+0
.05sin wt) ・(1+ΔIsinwt)I
3 = (0,20,05sin wt) ・(
r−ΔI sin wt)14 = (0,8+0.
05sin wt) ・(r−ΔI sin wt)
となる。よって電流I5,16は I 5=16= (12+13)/2 = (0,4I + 0.1Δl5in 2 w t)
/ 2−0.21 +0.05ΔIsin2wtとな
り、上記電流ILI、IL2ば ILI−I 1+15 = 0.81 + (0,8ΔI −0,05I )
sin w t−0,05ΔI 5in2 w t +
0,2I+O,OSΔIsin2wt −I+(0,8ΔI −0,051) sin w t
IL214+I6 −0.8I−(0,8ΔI −0,05I ) sin
w t−0,05ΔI 5in2 w t + 0.
21+0.05ΔIsin2wt −I−<0.8ΔI −0,05r ) sin w
tとなる。
上式よりわかる通りILI、IL2にはsin2wtの
項が含まれないゆえに2次歪の無い信号を得ることがで
き、電子ボリウムや自動利得制御回路(AGC,ACC
,ALC等)の増幅器として使用することができる。
項が含まれないゆえに2次歪の無い信号を得ることがで
き、電子ボリウムや自動利得制御回路(AGC,ACC
,ALC等)の増幅器として使用することができる。
以上のように、本発明に係る可変利得増幅器によれば、
2つの差動増幅器の一方の差動トランジスタのコレクタ
電流を平均し該平均電流を各差動増幅器の他方の差動ト
ランジスタのコレクタ電流に加算するようにしたので、
可変利得増幅器の2次歪を除去でき、S/N等の秀れた
ものが得られる効果がある。
2つの差動増幅器の一方の差動トランジスタのコレクタ
電流を平均し該平均電流を各差動増幅器の他方の差動ト
ランジスタのコレクタ電流に加算するようにしたので、
可変利得増幅器の2次歪を除去でき、S/N等の秀れた
ものが得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による可変利得増幅器を示
す回路図、第2図は従来の可変利得増幅器を示す回路図
、第3図は2次元歪発生のメカニズムを説明するための
差動特性図である。 20.30・・・第1.第2の差動増幅器、V2・・・
制御電源、40・・・平均、加算手段、1.2・・・第
1゜第2の出力端子、Q3〜Q6・・・第1〜第4の差
動トランジスタ。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
す回路図、第2図は従来の可変利得増幅器を示す回路図
、第3図は2次元歪発生のメカニズムを説明するための
差動特性図である。 20.30・・・第1.第2の差動増幅器、V2・・・
制御電源、40・・・平均、加算手段、1.2・・・第
1゜第2の出力端子、Q3〜Q6・・・第1〜第4の差
動トランジスタ。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- (1)第1、第2の差動トランジスタからなりその共通
エミッタに正相の信号電流が印加される第1の差動増幅
器と、第3、第4の差動トランジスタからなりその共通
エミッタに逆相の信号電流が印加される第2の差動増幅
器と、上記第1、第4の差動トランジスタの共通ベース
と上記第2、第3の差動トランジスタの共通ベース間に
制御電圧を印加し上記正相及び逆相の信号電流が上記第
1、第2及び第3、第4の差動トランジスタを流れる比
率を制御する制御電源と、上記第1と第4又は第2と第
3の差動トランジスタ対の一方の各コレクタ電流を平均
化し該平均電流を他方の差動トランジスタ対の各コレク
タ電流に加算する平均、加算手段と、上記一方の差動ト
ランジスタ対のコレクタから取出された第1、第2の出
力端子とを備えたことを特徴とする可変利得増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27541584A JPS61157015A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 可変利得増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27541584A JPS61157015A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 可変利得増幅器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61157015A true JPS61157015A (ja) | 1986-07-16 |
Family
ID=17555180
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27541584A Pending JPS61157015A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 可変利得増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61157015A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61219208A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-29 | Hitachi Ltd | 利得可変増幅器 |
JPH02218207A (ja) * | 1989-02-20 | 1990-08-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | 利得制御回路 |
US5949285A (en) * | 1996-06-07 | 1999-09-07 | Nec Corporation | Gain-variable amplifier having small DC output deviation and small distortion |
US6177839B1 (en) * | 1998-02-20 | 2001-01-23 | Nec Corporation | Variable gain amplifier circuit |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP27541584A patent/JPS61157015A/ja active Pending
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