JPS62250706A - 可変減衰器 - Google Patents

可変減衰器

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JPS62250706A
JPS62250706A JP62091859A JP9185987A JPS62250706A JP S62250706 A JPS62250706 A JP S62250706A JP 62091859 A JP62091859 A JP 62091859A JP 9185987 A JP9185987 A JP 9185987A JP S62250706 A JPS62250706 A JP S62250706A
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JP
Japan
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current
resistor
common mode
variable attenuator
operational amplifier
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JP62091859A
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ロナルド・エイ・バレット
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Tektronix Inc
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/02Manually-operated control
    • H03G3/04Manually-operated control in untuned amplifiers
    • H03G3/10Manually-operated control in untuned amplifiers having semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0017Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
    • H03G1/0023Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier in emitter-coupled or cascode amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/24Frequency-independent attenuators

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  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は減衰器、特に遠隔制御信号により連続的に又は
複数の予定値に減衰比が選択可能な可変減衰器に関する
〔従来技術とその問題点〕
電子機器、特に広範囲の入力信号を扱う電子計測器にあ
っては、減衰器は増幅器と共に信号路中に挿入される最
も一般的な回路であると言える。
歴史的に見ると、この減衰器は機械的に作動される複数
のスイッチ又はリレー(継電器)と抵抗、コンデンサ等
の受動電気回路素子とを組合せて構成していた。このエ
レクトロ・メカニカル減衰器は正しく保守する限りDC
乃至高周波の広帯域信号に対して優れた減衰特性を与え
てくれるが、減衰比が固定であること、切換動作が遅い
、比較的高価であり、また大型であり、更に疲労、衝撃
、はこりに弱く信頼性を欠くという欠点があった。
機械的スイッチをバイポーラ或は電界効果トランジスタ
等を使用する電子スイッチに置き喚えてプログラム可能
なステップ減衰器が開発された。
この型式の例として、本件特許出願人の出願に係る米国
特許第4,121,183号及び第4,523.161
号等がある。
半導体及び混成集積回路技術の進歩により、小型軽咀に
して低消費電力、高性能且つ高信頼性のプログラム可能
な電子機器が可能となった。これらプロゲラl、可能な
機器は遠隔スイッチング、電子作動、高速応答且つ可変
減衰比の減衰器を必要とする。
〔発明の概要〕
本発明の可変減衰器によると、IC(集積回路)差動増
幅器を含む主電流路に、そのコモンモード(バイアス)
電流の一部を分流する1対の演算増幅器と可変抵抗器を
含む副電流路を付加し、1対のクリティカル回路接続点
のバイアス電圧を安定化し、可変抵抗器の値に応じて1
対の出力ポートから出る出力電流を増減させ、これによ
り高精度の遠隔的にスイッチング作動される減衰器を得
る。
〔実施例〕
図示の如く、本発明の可変減衰器の一実施例はベース間
に差動入力信号Viが印加されたエミッタ結合トランジ
スタ対Q、−Q、と、ベース接地型の2対のエミッタ結
合トランジスタQ、−Q。
及びQs  Q&とを有し、差動出力信号Voを出力す
る広帯域カスコード増幅器を構成する。
先ず、下側のトランジスタQ+  Qtにつき説明する
。Q、−Q、のエミッタは抵抗器00)を介して相互接
続されると共に、夫々電流源as、aaを介して電源−
■にも接続される。各型?& ’JB Qa及びOaは
回路動作に必要なコモンモードのバイアス電流ICHの
半分ICM/2を流す。Q、のベースは入力端子OQに
接続すると共にバイアス抵抗1iiQlを介して接地し
、一方Q2のベースは入力端子(至)に接続すると共に
バイアス抵抗器(22)を介して接地する。
差動入力信号Viは両入力端子011− I21間に印
加され、エミッタ抵抗器O1両端間の電圧をその抵抗値
で除して信号電流11が得られる。この信号電流はQ、
−Q、のコレクタでコモンモードのバイアス電流IC1
1と代数的に加算される。
デバイスの極性と電圧、及び電流の方向を図中に示して
本発明の好適実施例の理解の助けに供する。
次に、上側のQ3  Qaのエミッタは直結してQlの
コレクタに接続し、他方Qs  Qbのエミッタも直結
してQtのコレクタに接続する。Q3−Q、のベースに
は共に分圧器(30)及び(32)からの適当な基準電
位vbを印加し、他方Q a  Q sのベースは演算
増幅器U2の出力に接続する。このU2については後述
する。外側トランジスタQ。
Qbのコレクタは夫々出力端子(40) −(42)に
接続されると共に、両コレクタ間に負荷抵抗回路網(4
4) −(46) −(48) −(50)が接続され
、両端間に差動出力電圧信号Voを生じる。内側トラン
ジスタQ、−Q、のコレクタは一端が負荷抵抗器(4B
) −(50)の中点に接続された抵抗器(60)の他
端に接続される。抵抗器(48) −(50)は共に等
しい抵抗値2RLを有する。抵抗器(60)は選択可能
な抵抗イ1σRを有し、この減衰器の減衰比にはK =
 R/ (R+ l?L)で表わされる。この詳細は後
述する。
第1演算増幅器UIは基準電圧源■1.に接続された非
反転入力端子と負荷抵抗器(44) −(46)の中点
に接続された反転入力端子を有する。抵抗器(44)と
(46)は等しい抵抗値R3を有する。演算増幅器U1
の出力は抵抗器(60) 、 (,1B)及び(50)
の共通接続点(ノードA)に接続する。抵抗回路網(4
4) −(46) −(48) −(50)は演算増幅
器U、の反転入力端子への帰還路となる。典型的には、
抵抗器(44) −(46)の値は抵抗器(48) −
(50)の値Rtより十分高く選定しているので、帰還
抵抗は主に抵抗器(44) −(46)で決まる。
第2演算増幅器U!の反転入力端子は基準電圧源V *
tVに、非反転入力端子は抵抗器(60)とトランジス
タQ a  Q sのコレクタの共通接続点(ノードB
)に接続される。第2演算増幅器U2の出力は−Q、−
QSのベースに共通接続され、そのコレクタは演算増幅
器U2の非反転入力端子への帰還路となる。
この回路の動作説明及び数式関係の理解に際して、演算
増幅器U、、U、は理想特性を有しく例えば利得は無限
大、入力端子及びオフセットはOl・・・)、トランジ
スタQ、−Q2.Q、乃至Q、は特性が同一である(一
般にICでは容易に実現可能)とする。差動増幅器の利
得AはVo/Viであり、減衰比K = R/ (R+
 RL)に比例する。出力信号電圧Vo−αに4RL’
 Iiであり、ここでαはQ、乃至Q6のベース接地型
の電流利得、RL’はRs/2とRLの合成抵抗値であ
る。
外側トランジスタQn  Qaが完全に4通状態であり
、内側トランジスタQa  Qsがオフであれば(これ
はRが無限大の場合に相当)、信号電流αIiのすべて
が負荷抵抗器(48) −(50)に現れ、利得Aはに
=1の場合に相当することに注目されたい。また、逆の
状態であるl?=oが存すれば、外側のQ’s  Q 
hはオフで内側のQa  Qsが完全に導通状態である
ので、信号電流αIiはQ4−QSのコレクタで短絡さ
れ、信号電流は出力即ち負荷抵抗器に到達しないので、
利得Aはに=0に対応する。これら両極端から理解でき
る如く、Rの値を無限大から0の間で選択することによ
り、減衰比Kがlと0間で変化する。Rとして異なる値
を選択しているとき、電流が外側及び内側トランジスタ
対間でシフトするのは、演算増幅器U1及びU!の作用
によるものである。即ち、U、、UオはQ−Qsのベー
スバイアス電圧をQs  Qaの固定ベースハイアス電
圧に対して変化して異なる電流が抵抗器(60)を流れ
るようにノードBを■□、に維持する。演算増幅器UI
はノードAに十分な電流を供給し、出力端子(40) 
−(42)のコモンモード電圧を基準電圧V□、にする
。よって、抵抗器(60) 、 (48)及び(50)
間のコモンモード電圧は演算増幅器U、−U、の作用に
より強制的に等しくされる。演算増幅器U1により供給
され、ノードAに入る電流αICM(図示)は抵抗器(
60)と抵抗器(48) −(50)の並列合成に(1
−K)とKの比で分流される。ここでに=R/(R+R
L)である、ノードAから出る電流αKICMはQ、−
Q。
のコモンモードコレクタ電流である。コモンモード電流
がQz  Qbから側流されるにつれて、差動利得は低
下する。
図中、抵抗器(60)は単一抵抗器として示すが、実際
回路では複数の異なる抵抗値に切換選択するものである
。各抵抗器は従来技法例えばエレクトロメカニカルスイ
ッチやリレーで、またはトランジスタやICスイッチの
如きプログラム可能な電子スイッチにより切換え選択し
得る。更に必要に応じて感光、悠然抵抗器を用いて、外
部からの光又は熱により可変することも可能である。抵
抗器(60)にはコモンモード電流の一部(又は全部)
のみが流れ、信号電流1iは流れないので、Iiは切換
スイッチを流れることもない。よって、信号路内での切
換えは起らず、またスイッチングは信号路から隔離され
ているので、増幅器の広帯域動作特性は影響を受けない
。スイッチング速度は主に演算増幅器のセトリング時間
で決まる。
高精度の減衰比は主に抵抗RとRLの特性により決まる
ことが判る。代表的な抵抗器0ω、 (44) (又は
(46))及び(48) (又は(50) )の抵抗値
R1゜、R1及びRLは夫々400Ω、100Ω及び1
00にΩであり、R=無限大のとき(即ち抵抗器(60
)を回路から切離したとき)電圧利得は略1であり、R
=100Ωでに=1/2.R=66.67Ωで1(=1
/2.5.R=25Ωでに=115. R=11.11
ΩでK = 1 /10になる。これらの値は例示に過
ぎない、連続的に可変する減衰比を得るには、抵抗器(
60)としてポテンショメータ又は電圧制御型抵抗器(
例えば電界効果トランジスタ)を使用してもよい。
〔発明の効果〕
上述の説明から理解できる如く、本発明の可変減衰器は
IC等により構成されたカスコード増幅器類似の主回路
に演算増幅器及び抵抗器を含む帰還回路を付加したもの
であるので、減衰比選択素子及びスイッチング素子は信
号路外にある。従って、次のような種々の効果が得られ
る。
+11  広帯域信号の減衰が可能である。
(2)  抵抗比のみで減衰比が正確に定まるので連続
的に又は複数の固定減衰比が容易に且つ遠隔的に選択で
き、その可変範囲も大幅である。
(3)直流特性が演算増幅器の特性で決まる極めて高安
定度である。
(4)減衰比の切損速度が演算増幅器のセトリング時間
で決る高速である。
(5)差動回路構成であるので、差動オフセントを最小
とすることができる。
(6)能動素子のバイアス電圧は選択した減衰比に関係
なく一定である。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による可変減衰器の好適一実施例の回路図を
示す。 Q、、Q、、Q、、Q6は夫々主電流路を構成する差動
増幅器、(60)、Q、、Q、は夫々主電流路、U l
 +U2は夫々演算増幅器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、コモンモード電流及び入力信号に応じる信号電流を
    流す差動増幅器構成の主電流路と、該主電流路に並列接
    続され上記コモンモード電流の一部を分流する副電流路
    と、該副電流路への上記コモンモード電流の分流比を可
    変する可変手段とを具える可変減衰器。 2、上記主電流路は、カスコード型差動トランジスタ増
    幅器であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の可変減衰器。
JP62091859A 1986-04-15 1987-04-14 可変減衰器 Granted JPS62250706A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/852,476 US4695806A (en) 1986-04-15 1986-04-15 Precision remotely-switched attenuator
US852476 1997-05-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62250706A true JPS62250706A (ja) 1987-10-31
JPH0556685B2 JPH0556685B2 (ja) 1993-08-20

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ID=25313447

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JP62091859A Granted JPS62250706A (ja) 1986-04-15 1987-04-14 可変減衰器

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EP (1) EP0242479A3 (ja)
JP (1) JPS62250706A (ja)

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