JPS62142405A - リミツタ増幅器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力信号の振幅を制限して増幅するリミッタ
増幅器に関する。

〔概要〕

本発明は、入力信号の振幅を制限して増幅するリミッタ
増幅器において、 エミッタ接地トランジスタのベースに入力信号を与え、
コレクタから出力信号を取り出し、このエミッタ接地ト
ランジスタのコレクタ電圧を、入力信号によりコレクタ
電圧が下がる場合には負荷抵抗に並列に接続した第一の
振幅制限用のトランジスタにより、またコレクタ電圧が
上がる場合にはエミッタ接地トランジスタに並列に接続
した第二の振幅制限用トランジスタによりクランプする
ことにより、 リミッタ増幅器を単独のエミッタ接地増幅器の形式で実
現し、その高利得化、低雑音化と任意のリミッタ電圧を
得られるようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来、リミッタ増幅器としては、差動増幅器構成で振幅
制限をかけるリミッタ増幅器が使用されていた。第２図
はかかる従来のリミッタ増幅器の一例を示す回路図であ
る。第２図において、差動をなす２個のトランジスタ２
４．２５に入力信号２２が入力されると、トランジスタ
２４．２５のコレクタから取り出される出力信号２３は
、電源２１の電源電圧をＶ　ｅｅ負荷抵抗２８．２９の
抵抗値をＲ１定電流源３０を流れる電流をＩ。とすると
、「低」レベルがＶ　Ｃｅ−ＲＸ　１０であられされる
電位となる。

第３図に従来のリミッタ増幅器の他の例を示す。

第３図の回路は、第２図中の差動をなす２個のトランジ
スタ２４．２５のコレクタ間に逆向きにダイオード２６
．２７が接続されているため、入力信号２２によって増
減するトランジスタ２４．２５のコレクタ間の電位差は
コレクタ間に挿入されたダイオード２６．２７の順方向
電圧にクランプされる。

以上述べたように、従来のリミッタ増幅器は一般に差動
増幅器で構成された第２図の例や、また第３図のように
差動をなすトランジスタのコレクタ間にダイオードを挿
入する型が一般的であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来のリミッタ増幅器は、差動増幅器を基本と
しているため、単独のエミッタ接地増幅器に対して、負
荷抵抗が同じで同一トランジスタを用いた場合には、流
す電流が同じならば、差動増幅器は各トランジスタに流
れるコレクタ電流ば１／２となり、トランジスタの電流
増幅率がコレクタ電流に比例してほぼ１／２となるため
、利得がほぼ１／２になり、雑音がほぼ２倍になる欠点
があった。さらに、第２図においてはリミッタ電圧は、
電流値および負荷抵抗値によって決まり、それらは電圧
利得にも直接影響を与えるため、自由にリミッタ電圧を
設定することは困難であり、また、第３図においては、
差動トランジスタ２４．２５のコレクタ電位差はダイオ
ードの順方向電圧にクランプされてしまい、回路設計上
自由度を失う欠点があった。

本発明の目的は、上記の欠点を除去するため、単独のエ
ミッタ接地増幅器の形式でかつ任意のリミッタ電圧が得
られるようにし、高利得、低雑音で、しかもにリミッタ
電圧を任意に設定できるリミッタ増幅器を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のリミッタ増幅器は、入力信号の振幅を制限して
増幅するリミッタ増幅器において、コレクタが出力端子
に、および負荷抵抗（１１）を介して電源に、エミッタ
が接地電位に、ベースが上記入力信号の入力する入力端
子にそれぞれ接続された第一のトランジスタ（４）と、
コレクタが」二記負荷抵抗の一端に、エミッタが上記負
荷抵抗の他端にそれぞれ接続され、ベースが所定の電圧
にバイアスされた第二のトランジスタ（５）と、コレク
タが上記第一のトランジスタのコレクタに、エミッタが
接地電位にそれぞれ接続され、ベースが所定の電圧にバ
イアスされた第三のトランジスタ（９）とを含むことを
特徴とする。

また、本発明のリミッタ増幅器は、第三のトランジスタ
のベースに所定のバイアス電圧をり、える回路は、コレ
クタが電源に、エミッタが電圧分割回路を介して接地電
圧に、ベースが第一のトランジスタのコレクタにそれぞ
れ接続された第四のトランジスタ（８）を含み、上記電
圧分割回路の分割点と上記第三のトランジスタのベース
が接続される構成であることが好ましい。

〔作用〕

本発明は、エミッタ接地増幅器を構成するエミッタ接地
された第一のトランジスタ（４）のコレクタ電圧は入力
信号が正に大きくなると下がる。

この場合には、負荷抵抗に並列に接続された第二のトラ
ンジスタ（５）が導通し第一のトランジスタのコレクタ
電圧がクランプされる。−古人力信号が負に太き（なる
と第一のトランジスタのコレクタ電圧が上がる。この場
合には第一のトランジスタに並列に接続された第三のト
ランジスタ（９）が導通することにより第一のトランジ
スタのコレクタ電圧がクランプされる。そしてこの第二
、第三のトランジスタの導通はそれぞれのベースバイア
ス電圧によって制御される。この結果第一のトランジス
タのコレクタが接続された出力端子からはリミッタ電圧
が出力され、そのリミッタ電圧の値は、第二、第三の振
幅制限用のトランジスタのベースバイアス電圧を調整す
ることにより任意に設定することができる。なお、第三
のトランジスタのベースバイアス電圧は、電圧分割回路
を有し、ベースが第一のトランジスタのコレクタに接続
された、エミッタホロワを構成する第四のトランジスタ
（８）により容易に調整できる。なお、ＰＮＰトランジ
スタを用いると、上記信号の正負は反対になり、同様で
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図である。本実
施例は、信号源１６から結合コンデンサ１７を介して入
力端子２に入力された入力信号１６ａの振幅を制限して
増幅するリミッタ増幅器において、コレクタが出力端子
３および負荷抵抗１１を介して電源ｌに、エミッタが接
地電位に、ベースが入力端子２にそれぞれ接続された第
一のトランジスタ４と、コレクタが負荷抵抗１１の一端
に、エミッタが負荷抵抗１１の他端にそれぞれ接続され
、ベースが所定の電圧にバイアスされた第二のトランジ
スタ５と、コレクタが第一のトランジスタ４のコレクタ
に、エミッタが接地電位にそれぞれ接続され、ベースが
所定の電圧にバイアスされた第三のトランジスタ９とを
含んでいる。

そして、トランジスタ９のベースに所定のバイアス電圧
を与える回路は、コレクタが電源１に、エミッタが電圧
分割回路としての抵抗１４と抵抗１５との直列接続回路
を介して接地電位に、ベースがトランジスタ４のコレク
タにそれぞれ接続された第四のトランジスタ８を含み、
抵抗１４と抵抗１５との接続点とトランジスタ９のベー
スが接続される構成である。

また、トランジスタ５のベースは、トランジスタ１のベ
ース電流供給回路としてのトランジスタ７のコレクタと
電源１との間に接続された抵抗１２と抵抗１３との共通
接続点に接続され、トランジスタ７のコレクタとベース
の間には、コレクタが電源１に、エミッタがトランジス
タ７のベースに、ベースがトランジスタ７のコレクタに
それぞれ接続されたトランジスタ６が接続され、トラン
ジスタ７のベースは抵抗１０を介してトランジスタ４の
ベースに接続される。なお、ここでトランジスタは全て
ＮＰＮ形である。

本発明の特徴は、第１図において、トランジスタ４．５
．８．９を設けたことにある。

次に、本実施例の動作について説明する。

トランジスタ４と抵抗１１とでエミッタ接地増幅器が構
成される。トランジスタ５とトランジスタ９は、入力信
号１６ａが入力されない無信号時にはしゃ断状態もしく
は、トランジスタ４．６．７．８に比べ１／１０以下の
電流しか流れないベース電圧にバイアスされる。いま、
トランジスタ５のベース電圧をＶＢ２とする。入力信号
１６ａの入力によりトランジスタ４のベース電圧が上昇
し、トランジスタ４のコレクタ電流Ｉｃ４が増加する結
果、トランジスタ４のコレクタ電圧Ｖ（４が低下する。

トランジスタ５のベース・エミッタ間順方向電圧をＶ　
ＩＥｓとし、トランジスタ７のコレクタ電流をＩｃ’ｌ
とすると、 ＶＣＣＶＣ４・Ｒ＋＋＞　Ｖｃｃ　　Ｉ　ｃｑ　・Ｒ＋
ｚ　　ＶＢＥＳ・−・−−−−−−−−＋１ま ただし、 ｖｃｃ：電源１の電源電圧 Ｒ１１％　ＲＩ２　：抵抗１１．１２の抵抗値（１１式
を満たすコレクタ電流■。、の範囲では、トランジスタ
５はしゃ断状態であるが、（１１式の左辺と右辺が等し
くなった場合はトランジスタ５が導通し、トランジスタ
４のコレクタ電圧Ｖｃ４は次の（２）式の値にクランプ
される。

ＶＣ４＝　Ｖ、ｃ　　Ｉ　ｃ？　・Ｒ＋ｚ　　Ｖａｔｓ
　　　−−−−（２１次に、入力信号１６ａの入力によ
ってトランジスタ４のコレクタ電流１ｅ４が減少し、ト
ランジスタ４のコレクタ電圧Ｖｃ４が上昇する場合を考
える。

トランジスタ８のベース・エミッタ間順方向電圧をｖ　
ｍｔｓとすると、トランジスタ８のエミッタ電圧は、次
の（３）式で与えられる。

Ｖ　（ｃ　　Ｉ’　Ｃ４・Ｒｒ　ｒ　　Ｖ　ｓｙａ　　
　　　−−−−−−（３）トランジスタ９のベース電圧
Ｖ　Ｂ　ｇは、（３）式を用いて次の（４）式で与えら
れる。

・・−・−−−−−＋４ま ただし、 Ｒ１４、Ｒ１，：抵抗１４．１５の抵抗値ここでトラン
ジスタ９のベース・エミッタ間順方向電圧をＶＨｑとす
ると、 ＶＩｑ＞Ｖ□ Ｒ目＋Ｒ１５ トランジスタ４のコレクタ電流が上記（５）式を満足す
る範囲内にあれば、トランジスタ４のコレクタ電圧ｖｃ
４は線形に上昇するが、（５）弐の両辺が等しくなるか
、あるいは、大小関係が逆転すると、トランジスタ９が
導通し、トランジスタ４のコレクタ電圧Ｖｃ４は次の（
６）式で与えられ、トランジスタ９のベース電圧■お、
とベース・エミッタ間順方向電圧■。、は等しくなり次
の（７）式で与えられる。

■ｃ４＝■ｃｃ　Ｒ＋＋（Ｉｃａ＋ＩｃＪ　　−−−一
−（６１ＶＢｑ＝Ｖ＋＋Ｅｑ 吻一定　　　　　　　　　　　　　　−−−−−−−（
７１ここで、電線電圧ＶＣいおよびトランジスタ８のベ
ース・エミッタ間順方向電圧■□８はほぼ一定であり抵
抗値Ｒ１１、Ｒ４４、Ｒ１５は一定なので、（７）式は
コレクタ電流ＩＣ４とＩｃｑのみが変数である。

よって（７）式より Ｉｃ４”１ｃ９−一定　　　　　　　　−−−−１８１
が得られ、（７）式と（８）式と（６）式よりコレクタ
電圧Ｃｃ４は となり、α［相］式の条件でクランプされる。

以上説明したように、本実施例においては、エミッタ接
地増幅器の形式でリミッタ増幅器が構成される。そして
そのリミッタ電圧は（２）式および００式で示されるよ
うに、振幅制限用トランジスタのベースバイアス用の抵
抗の値を変えることにより任意に設定できる。

なお、上記実施例ではトランジスタとしてＮＰＮ形を用
いたけれども、ＰＮＰ形でも同様に実現できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、単独のエミッタ接地増幅
器構成のため、差動増幅器構成のものに対して、流す電
流が同じならば利得は約２倍、雑音は約半分になり、よ
り高利得・低雑音特性が得られ、さらに振幅制限用のト
ランジスタのベースバイアス用の抵抗の値を変えること
により、任意にリミッタ電圧を設定できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図。 第２図、第３図は従来例を示す回路図。 １．２１・・・電源、２・・・入力端子、３・・・出力
端子、４．５．６．７．８．９．２４．２５・・・トラ
ンジスタ（ＮＰＮ形）、１０１１１．１２．１３．１４
．１５．２８．２９・・・抵抗、１６・・・信号源、１
６ａ、２２・・・入力信号、１７・・・結合コンデンサ
、２３・・・出力信号、２６．２７・・・ダイオード、
３０・・・定電流源。 特許出願人　日木電気株式会社　・１、代理人　　弁理
士　井　出　直　孝、　、−実施例 児１図 蔦　２　図　従来例 、−２３ ２テ＼ ２２〜 ↓、− 亮　３　図　従来例

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号の振幅を制限して増幅するリミッタ増幅
   器において、 コレクタが出力端子に、および負荷抵抗（１１）を介し
   て電源に、エミッタが接地電位に、ベースが上記入力信
   号の入力端子にそれぞれ接続された第一のトランジスタ
   （４）と、 コレクタが上記負荷抵抗の一端に、エミッタが上記負荷
   抵抗の他端にそれぞれ接続され、ベースが所定の電圧に
   バイアスされた第二のトランジスタ（５）と、 コレクタが上記第一のトランジスタのコレクタに、エミ
   ッタが接地電位にそれぞれ接続されベースが所定の電圧
   にバイアスされた第三のトランジスタ（９）と を含むことを特徴とするリミッタ増幅器。
2. （２）第三のトランジスタのベースに所定のバイアス電
   圧を与える回路は、コレクタが電源に、エミッタが電圧
   分割回路を介して接地電位に、ベースが第一のトランジ
   スタのコレクタにそれぞれ接続された第四のトランジス
   タ（８）を含み、上記電圧分割回路の分割点と上記第三
   のトランジスタのベースとが接続される構成である特許
   請求の範囲第（１）項に記載のリミッタ増幅器。