JPS6116605A - 可変利得増幅回路 - Google Patents

可変利得増幅回路

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JPS6116605A
JPS6116605A JP59136683A JP13668384A JPS6116605A JP S6116605 A JPS6116605 A JP S6116605A JP 59136683 A JP59136683 A JP 59136683A JP 13668384 A JP13668384 A JP 13668384A JP S6116605 A JPS6116605 A JP S6116605A
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JP
Japan
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heat
sensitive
resistor
temperature
equation
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JP59136683A
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English (en)
Inventor
Yasuharu Kamata
鎌田 安治
Kazuo Kato
和男 加藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3005Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in amplifiers suitable for low-frequencies, e.g. audio amplifiers
    • H03G3/301Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in amplifiers suitable for low-frequencies, e.g. audio amplifiers the gain being continuously variable

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (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】 〔発明の利用分野〕 本発明は可変利得増幅回路に係り、特にビデオ信号等の
如き高周波信号を広帯域にかつ高精度に可変増幅するに
好適な可変利得増幅回路に関するものである。
〔発明の背景〕
この種の可変利得増幅回路としては、「アナログ集積回
路、P231〜P252.AlanB。
Grebene  著、中沢修治、他訳」に詳述されて
いるような掛算器が挙げられる。かかる掛算器は、要す
るに、それの出力が2つの入力信号の積になる機能を有
しているものでおる。つまり、掛算器は、その出力をZ
とし、2つの入力を特徴とする特許 Z=KXY       ・・・・・・・・・・・・(
1)が成立する回路である。ただし、ここで、Kは定数
である。しかし、上記α)式が成立する掛算器を可変利
得増幅回路として用いるときは、例えばXをビデオ入力
信号としたときに、信号Yをもって利得を可変するもの
である。
第8図は上記掛算器の一具体例を示す回路図である。第
8図に示す掛算器は、トランジスタQ1〜Q3を用い、
トランジスタQ1.Q!の両エミッタをトランジスタQ
8のコレクタに接続し、トランジスタQ3のエミッタを
抵抗Rmを介して接地、p、)ランジスタQl 、(h
の各コレクタをそれぞれ抵抗Rrx、l* Rt、z 
(RLI =Rす=R,t、)を介して電源Vccに接
続し、トランジスタQt 、 Qzの各ベースに入力信
号VIを加えると共に、トランジスタQ3のベース・接
地間に入力信号v2を印加し、トランジスタQ1.Qx
の両コレクタから出力信号Voを取シ出すようにしたも
のである。
このような構成になる掛算器は集積回路化するのに適し
ているため、よく用いられている。しかして、上記掛算
器は、熱電圧VTに対してV?>vIの関係が成立して
おり、かつトランジスタQ3のエミッタに流れる電流を
工にとしたときに、入力電圧v2との間VcV 2中L
sRmが成立していると、 Rh’ Vo = () VIV*     ・・・・・・・・
・・・・(2)V T Rm h が成立することになる。この(2)式は、温か定数とな
るので、(1)式と同様になることが理解できる。ここ
で、第8図に示す掛算器に、ビデオ信号を入力信号v1
として入力し、入力信号V!を利得可変用の制御信号と
して入力すれば、可変利得増幅器が得られることになる
しかしながら、上記可変利得増幅器は、可変利得を得る
ために、トランジスタQr 、Qzのベース・エミッタ
間指数特性を利用しており、これがために温度の影響が
極めて大きく、かつ可変範囲が小さいという問題点があ
った。
第9図は上述したような問題点を解決するために提案さ
れた可変利得増幅器の具体例を示す回路図である。
第9図に示す可変利得増幅器は次のように構成されてい
る。図たおいて、Qtt−Qtsはトランジスタであり
、If及びIsは電流源であって、トランジスタQts
 # Qtt及びQll + Q14のエミッタと電源
Vxzとの間に設けられている。トランジスタQ1t 
* Quは両エミッタ間が抵抗R8で接続され、両ペー
ス間には入力信号V、が印加され、両コレクタがそれぞ
れダイオードDs 、Dsを介して電源Vccに直列接
続された抵抗RwK接続され、両コレクタから出力が取
シ出される。トランジスタQls + Q14は、両エ
ミッタ間が抵抗Bアで接続され、両ペース間には入力信
号Vアが印加され、トランジスタQ13のコレクタがト
ランジスタQu*Q18のエミッタに、トランジスタQ
14のコレクタがトランジスタQ1s e Qttのエ
ミッタにそれぞれ接続されている。トランジスタQss
 h QtaのベースはトランジスタQ11のコレクタ
に、トランジスタQty I Qtsのベースはトラン
ジスタQttのコレクタにそれぞれ接続されている。ト
ランパン・ス膚Q1s # Qttのコレクタは抵抗R
LIを介して電源vccに、トランジスタQ15 e 
Qlmのコレクタは抵抗孔り寓を介して電源vccにそ
れぞれ接続されておシ、トランジスタQ1s t Qt
tのコレクタとトランジスタQ1s * Qtsのコレ
クタとの間から出力信号Voを得るようになっている。
このように構成された可変利得増幅回路によれば、 Vo ”KV−Vア      ・・・・・・・・・・
・・(3)(ただし、Kはフルスケール、ファクタとな
シ、られている。
しかしながら、かかる可変利得増幅回路は、図からも理
解できるように1素子数が多く、シかも増幅帯域幅が3
 CMllz :)程度でアシ、これよシ高い周波数の
高周波には利用できなかった。
〔発明の目的〕
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであ〕・
、その目的は回路素子数を減少すると共忙、広帯域にか
つ高精度に可変利得できる可変利得増幅回路を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
本発明は、上記目的を達成するため、感温抵抗器と発熱
体とが熱結合されてなる感熱可変抵抗素子と、該感熱可
変抵抗素子の感熱抵抗器が組み込まれた増幅回路と、上
記感熱可変抵抗素子の発熱体の発熱量を制御できる制御
手段とを備え、前記制御手段が感熱可変抵抗素子の発熱
体の発熱量を制御することによシ前記感熱抵抗器の抵抗
値を可変して前記増幅回路め利得を可変するように構成
したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
可変抵抗素子を示す斜視図である。
第1図に示す可変利得増幅回路は、与えられた温度に応
じた抵抗値となる感温抵抗材料、及び与えられた電力に
応じた発熱量を出力する発熱抵抗体Rhが熱結合HCさ
れてなる感熱可変抵抗素子V RIIと、トランジスタ
リムのコレクタを電源Vccに接続し、そのエミッタを
抵抗器孔1と感温可変抵抗素子V Rgの感温抵抗器R
1との直列回路を介して接地し、そのベースとアースと
の間に入力信号vIを印加すると共に1抵抗R++、几
の接続点とアースとの間から出力信号VOを取シ出す増
幅回路Gと、発熱抵抗体Rhに流す電流Icを可変制御
して発熱抵抗体孔りからの発熱量を可変することにより
感温抵抗材料、の抵抗値を可変させる制御手段C’fL
とを゛含んで構成されている。
この感温可変抵抗素子V Rirは、第2図に示すよう
に、例えばアルミナの如き熱伝導率の大きな材質で形成
した基板lO上に、例えばvO□とCr Ozとからな
る反応結晶体の感温抵抗材料で作った温感抵抗器R6を
設けると共に、電流を流すと発熱する抵抗発熱体Rhを
設けて構成されている。
上述のように構成した可変利得増幅回路の動作を以下に
説明する。
入力信号V1をトランジ♂りQムのベースとアースとの
間に与えると、電流変化となって抵抗器R1,R1@に
流れる。この電流をilとすると、出力信号VoはVo
=R*ijlとなる。ここで、V 、 > Vllとす
ると となる。この(3)式に上記式を代入すると、が成立す
る。この(4)式を変形すると、れば利得V o / 
V I も可変することが理解できよう。そこで、上述
した如く、几。を感温抵抗器とし、これの抵抗値を発熱
量を制御手段CTUで可変制御することによシ可変させ
て用いるものである。
このように感温可変抵抗素子V R11は、抵抗器R0
と発熱抵抗体Rhとが電気的には絶縁されてお勺、かつ
その結合静電容量が非常に小さくできるので、広帯域に
用いることができ、しかも抵抗可変範囲が10〔Ω〕〜
数〔KΩ〕となっているので、利得の変化を大きくとれ
る。
第3図は本発明の他の実施例を示す回路図であり、第4
図は同実施例で用いる感熱可変抵抗素子V Rmの具体
例を示す斜視図である。
第3図において、前記実施例と同一要素には同一の符号
を付して説明をする6 第3図に示す実施例が第1図に示す実施例と異なるとこ
ろは、感温可変抵抗素子V RIIが感温抵抗器B、と
同じ特性の第2の感温抵抗器R1を発熱抵抗体Rhに熱
結合HCさせて構成された点、制御手段CTL  が前
記第2の感温抵抗器Rs aO値を取〕込み、これの抵
抗値が所定の値となるように発熱抵抗体Rhに流す電流
を制御できるようにした点くある。すなわち、制御手段
CTLは、第2の感熱抵抗器Rmaと抵抗器R9とを直
列接続してなる直列回路を電源vcc・アース間に接続
し、抵抗器R3と可変抵尊器几、、とを直列接続してな
る直列回路を電源Vcc・アース間に接続し、前記直列
会列回路の抵抗器の両接続点を差動増幅器Aヨ。
の正負入力端子に接続すると共に、その差動増幅器A1
.の出力端子を発熱抵抗器Rhを介して接地して構成さ
れてなシ、発熱抵抗器Rhに与える電力を第2感熱抵抗
器R1,の値が所定のものになるよう制御できるように
したものである。したがって、増幅回路Gの回路構成に
は変更がない。
ここで、感熱可変抵抗素子V Rwは、第4図に示すよ
うに、高熱伝導率基板10の上に、感熱抵抗器B、と、
発熱抵抗体Rhと、上記感熱抵抗器几、と同じ特性の第
2の感熱抵抗器几。、とを並べて配設して構成されてい
る。
上記のような構成された実施例の動作を以下に説明する
この実施例では、トランジスタリム、抵抗器R1%感熱
抵抗器孔、からなる増幅回路の動作は第1図の実施例と
同じなので、以下では発熱抵抗体Rhの電力制御につい
て説明する。
感温抵抗体R0を所望の抵抗値にするため、可変抵抗器
noを可変する。その抵抗器R1tの抵抗値と抵抗器R
3との電位差が差動増幅器hwapの負入力端子に、供
給される。すると、差動増幅器Aつ。
の両入力端子の差−が増幅されて、その偏差に応じて発
熱抵抗体Rhに電流を供給する。仁の発熱抵抗体Rhか
らの発熱量によシ感温抵抗器R1がその発熱量に応じた
抵抗値となる。また、同時に第2の感温抵抗器Re a
も感温抵抗器R6と同じ抵抗値となる。
ここで、Rt =82=83とすれば、可変抵抗器凡、
1で定まる抵抗値に感熱抵抗器R@ 、 R@@は設定
されることになる。
このことを定量的に説明すると、既に述べたように、R
1=Baz =R3であシ、几、とR6,との特性、温
度が、実験1的に十分一致することから、が成立する。
ここで、Rv=R鵞=R1@ R$#=R1であるから
、上記(6)式は、 とな)、これを変形すると、 となる。前記(5)式に(η式を代入すれば、となシ、
加減抵抗器几、tをもって増幅回路の利得を制御できる
ことが理解できる。
また、この実施例によれば、第1図に示す実施例に比べ
て周囲温度や、感温抵抗器几、の自己発熱の影響な受け
ない精度の高い利得設定ができる。
第5図は本発明のさらに他の実施例を示す回路図であシ
、第6図は同実施例に用いられる感熱可変抵抗素子V 
Rmの構造を示す斜視図である。
これらの図において、几、、は正の温度係数を有する第
1の感温抵抗器、B、は負の温度係数を有する第2の感
温抵抗器、R02,は正の温度係数を有すると共に前記
の第1の感温抵抗体Re、と等しい特性を有する第3の
感温抵抗器、Ro、は負の温度係数を有すると共に、前
記第2の感温抵抗体几、と等しい特性を有する第4の感
温抵抗器、几は可変抵抗器Rvの全抵抗値、Rstは加
減抵抗器Rvの回転角に比例する抵抗値である。前記抵
抗器几、、。
R@ l R@pp @ R@aと、発熱抵抗体R,h
は、第6図に示すように高熱伝導率基板10に温度差が
無視できるように実装され、感熱可変抵抗素子vR11
が構成されている。
第5図に示す実施例が第3図に示す受施例と異なるとこ
ろは、感熱可変抵抗素子V R!IO構成と、この素子
V Rmを増幅回路G及び制御手段CALに適用した点
にある。
すなわち、第1の感温抵抗器Re、と第2の感温抵抗器
几、とを直列接続した直列回路を増幅回路Gにおけるト
ランジスタリムのエミッタ・アース間に接続し、トラン
ジスタリムのコレクタを電源Vccに接続し、各抵抗器
R,・Roとの接続点よシ出力信号Voを取シ出すと共
に、トランジスタQムのベースとアースとの間に入力信
号V+を加えるものである。また、制御手段Ctb M
次のように構成されている。
可変抵抗Rvは固定端子を電源Vcc・アース間に接続
し、第3の感温抵抗器R01,と第4の感温抵抗器几6
.との直列接続してなる直列回路を電源Vcc・アース
間に接続し、可変抵抗器Rvの可変端子を差動増幅器A
M、の負入力端子に、同正入力端子に両抵抗器R+、2
..几0.の接続点を接続し、同出力端子を発熱抵抗体
8麹を介して接地する構成となっている。尚、抵抗器R
@P # R+a、、 # R@ IRamと、発熱抵
抗体TLhは熱結合HCされている。
このように構成され九実施例の動作は概ね第8図の実施
例と同じである。それでは、これの動作を数式を用いて
説明する。
第S図に示す構成にしたときは、下式が成立つ。
これを変形すると、 この00式を前記(8)弐に代入すると、となる。すな
わち、可変抵抗器Rvの抵抗値Ro。
すなわち加減抵抗器几Vの回転角によシ利得を設定でき
ることKなる。
第5図に示す実施例は第3図に示した実施例に比べ利得
の可変範囲を広くできる。
第7図は本発明の他の実施例を示す回路図である。第7
図において、増幅回路Gは次のように構成されている。
すなわち、QムsQmはトランジスタ、ル、は感温抵抗
器% Imt s Im禽はバイアス電流、RlhK、
RlLs  は抵抗器である。
トランジスタリムのコレクタは抵抗器R+Ltを介して
電源VccK接続され、そのトランジスタリムのエミッ
タはバイアス電流Illを介して接地され、トランジス
タQ、のコレクタは抵抗器RL2を介して電源Vcaに
接続され、トランジスタQ1のエミッタはバイアス電流
Imxを介して接地され、トランジスタリムsQmの両
エミッタを感温抵抗器几、を介して接続し、そのペース
間に入力信号v1を印加し、・そのコレクタ間よシ出力
信号V。
を取シ出すようにしたものである。感温抵抗器R,に加
える温度は、発熱抵抗体Rkを、例えば第3図、第4図
に示した実施例で示す構成を備えた制御手段C?11に
よシ制御すればよiものである。
このように構成された実施例動作を説明する。
上記のように構成し、RLI =Rh* =RX、、 
I翼l:Im意が成立するようにすると、次の式が成立
する。
この式を変形すると、 となり、几、の値を制御することによ)ゲインを制御す
ることができる。
第7図に示す実施例は、第1図に示した実施例と比較し
、入力信号な差動で受けられるから、トランジスタリム
、Qlのバイアス電流をI+B。
Imiによシ、入力信号によらず最適値に設定できる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、回路構成が簡易とな
り、しか本底帯域の可変利得増幅回路が提供できる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る可変利得増幅回路の実施例を示す
回路図、第2図は同実施例に用いる感温可変抵抗素子の
具体例を示す斜視図、第3図は同地の実施例を示す回路
図、第4図は他の実施例に用いる感温可変抵抗素子の具
体例を示す斜視図、第5図は同さらに他の実施例を示す
回路図、第6図は第5図の実施例に用いる感温可変抵抗
素子の具体例を示す斜視図、第7図は本発明の他の実施
例を示す回路図、第8図及び第9図は従来の可変利得増
幅回路を示す回路図である。 Q、、Ql・・・トランジスタ、RIM几Ll、Rム2
・・・抵抗器、几e @ R@@ # k * R@D
P ・・・感温抵抗器、Rh・・・発熱抵抗体、10・
・・基板、VRa・・・感温可変抵抗素子、Rv・・・
可変抵抗器% Aap・・・差動増幅器、G・・・増幅
回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、感温抵抗器と発熱体とが熱結合されてなる感熱可変
    抵抗素子と、該感熱可変抵抗素子の感熱抵抗器が組み込
    まれた増幅回路と、上記感熱可変抵抗素子の発熱体の発
    熱量を制御できる制御手段とを備え、前記制御手段が感
    熱可変抵抗素子の発熱体の発熱量を制御することにより
    前記感熱抵抗器の抵抗値を可変して前記増幅回路の利得
    を可変するように構成した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項において、感熱可変抵抗素子
    は、熱により抵抗値が変化する感温抵抗器と、与えられ
    た電力に応じた発熱量を出力する発熱抵抗体とを熱伝導
    率の大なる物質で形成した基板上に配設してなることを
    特徴とする可変利得増幅器。 3、特許請求の範囲第1項において、感熱可変抵抗素子
    は感熱抵抗器と発熱体とが熱結合されると共に第2の感
    熱抵抗器が上記発熱体に熱結合されてなり、制御手段は
    第2の感温抵抗器の抵抗値を取り込み、この抵抗値が所
    定の値になるように前記発熱抵抗体に加える電力を制御
    するように構成したことを特徴とする可変利得増幅回路
JP59136683A 1984-07-02 1984-07-02 可変利得増幅回路 Pending JPS6116605A (ja)

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