JPS63114406A - 可変増幅回路の利得制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は可変増幅回路の利得制御装置に関する。

（従来の技術） 可変増幅回路として従来第２図に示す回路構成のものが
ある。

すなわち、２段の差動増幅器１，２で構成され入力段の
差動増幅器１はペース間に入力信号源ｖｉｎが接続され
、コレクタにそれぞれダイオードＤＩ、Ｄ２が接続され
、さらにエミッタが抵抗胞、肋で相互接続されたトラン
ジスタＱｌ、Ｑ２で構成される。抵抗ＲＥ、ＲＥの相互
接続点は端子Ａを介して電流源工λに接続され、ダイオ
ードＤＩ。

Ｄ２の他端は、電源Ｗｏｏに接続されて〜する。トラン
ジスタＱｌ、Ｑ２のコレクタから出力が得られ。

出力段の差動増幅器２に導かれる。

差動増幅器２はペース間に入力信号が供給される差動接
続されたトランジスタＱｓ、　Ｑ４と、トランジスタＱ
Ｂ、　Ｑ４の各コレクタに接続されたカレントミラー構
成のトランジスタＱｓ、Ｑｓと、それらトランジスタＱ
ｓ、　Ｑｓの各エミッタに接続された抵抗Ｒ，１，Ｒ２
で構成される。相互接続されたトランジスタＱ３．Ｑ４
のエミッタは端子Ｂを介して電流源ＩＢＫ接続され、抵
抗ａｔ、ＦＬ２の他端は電源ＶＯＯに接続されている。

この段の出力は抵抗肛が接続されたトランジスタＱ４の
コレクタから得られ、出力端子３に導出される。

以上のように構成された可変増幅回路の増幅度は、電流
源ＩＡ、　ＩＢの電流値ＩＡ、　ＩＢの比より／ＩＡＫ
したがりて変化する。またＳ／Ｎを考えると電流値工人
、　ＩＢを大きく設定した方が良好となるが。

ＩＢの値をあまり大きくすると、抵抗Ｒｔ、Ｒｚやトラ
ンジスタＱＳ、　Ｑ６で電圧降下を生じ、大信号出力に
対して飽和しやすくなる。

またこの可変増幅回路の利得を制御する手段としては、
　ＩＡを固定してＩＢを可変するタイプやＩＡ、　ＩＢ
の変化量Δ工人、ΔＩｎを１ニーｌの割合で変化させて
利得変化範囲を拡大したものがある。

前者は電流源工人を定電流源とし、電流源ＩＢを可変電
流源とする。また後者は電流源工λ、　ＩＢとして第３
図に示す構成のものが適用できる。すなわちエミッタが
相互接続されて定電流源ＩＩに接続された２つのトラン
ジスタＱ？、　Ｑ８のコレクタがそれぞれ第２図の端子
Ａ、Ｂに接続され、ペース間に制御電圧ΔＶが接続され
ている。以上の構成により、トランジスタＱｙ、　Ｑｓ
のペース−エミッタ間電圧にΔＶの差が生じるため、ト
ランジスタＱ７にＩＥ７２＋Δ工の電流が流れたとする
とトランジスタＱ８にはＩＮ！／／２−Δ工の電流が流
れる。すなわちΔＶを変化することにより端子Ａ、Ｂを
流れる電流をに一１の割合で変化させることができる。

（発明が解決しようとする問題点） 以上述べた可変増幅回路の利得制御手段のうち出力段の
み電流を調整して利得を可変するものは、出力段側に流
す電流の可変範囲でのみ利得制御が可能で、増幅度を上
げたときＫは信号飽和によって制限を受け、増幅度を下
げたときにはルへが悪化する。

また１ニー１の割合で入出力段相方の電流源の電流を可
変するものでは、増幅度可変範囲は出力段の電流源の電
流を可変するものに比べて拡大されるが、増幅度を大き
くしたときの出力段電流変化が入力段の電流変化と等し
くなるため、入力段側に余裕があっても出力段側が飽和
してしまい。最大限の可変範囲を得ることができなかっ
た。

この発明は、上記問題点を解決し、広範囲な利得の制御
を低歪、高ＳＡで行なうことのできる可変増幅回路の利
得制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は２つの差動増幅器で構成される可変増幅回路
の各差動増幅器の電流源の電流を。

入力段側においては大きな範囲で変化させ、出力段側で
は入力段側の変化に対して変化範囲が抑えられるよ５に
両軍流を所定の関係をもたせて制御する手段を設ける。

（作用） 上記構成により、増幅度を上げても出力段側の電流変化
を抑えることができるので、−層の増幅度の拡大が実現
でき、また増幅度を下げるときには入力段の電流増加が
多くなるので大振幅人力に対する歪が減少しＳ、４も向
上する。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

第１図はこの発明に係わる可変増幅回路の利得制御装置
であり、第２図に示す可変増幅回路と共にワンチップの
集積回路として形成される。

第１図において端子Ａ、Ｂは第２図における端子Ａ、Ｂ
Ｋ接続される。この端子Ａ、ＢにはトランジスタＱｌｌ
、Ｑ１３のコレクタがそれぞれ接続されている。これら
トランジスタＱｌｌ、Ｑ１３には、それぞれベース−コ
レクタ間が直結されたトランジスタＱ１２．Ｑ１４が並
列に接続されている。すなわちトランジスタＱｌｌのベ
ースおよびエミッタにトランジスタＱ１２のベースおよ
びエミッタが相互接続され、同様にトランジスタＱ１３
のベースおよびエミッタにトランジスタＱ１４のベース
およびエミッタが相互接続されており、各トランジスタ
対がカレントミラー回路を構成している。

各トランジスタＱｌｌ　〜　Ｑ１４　のエミッタは基準
電位点に接続されている。またトランジスタＱ１２はそ
のチップ上のエミッタ面積がトランジスタＱ１１のエミ
ッタ面積のｍ倍に設定され、トランジスタＱ１４もその
チップ上のエミッタ面積がトランジスタＱ１３のｎ倍に
設定されている。

なおトランジスタＱｌｌとＱ１３のチップ上のエミッタ
面積は等しいものとする。トランジスタＱ１２の；レク
タはトランジスタＱ１５のコレクタに接続され、トラン
ジスタＱ１５のエミッタが定電流源Ｉｘに接続されてい
る。またトランジスタＱ１４のコレクタがトランジスタ
Ｑ１６のコレクタに接続され、トランジスタＱｚｓのエ
ミッタが定電流源ＩＲに接続されている。定電流源ＩＩ
の他端は電源ｖ００に接続されている。トランジスタＱ
１５．Ｑ１６は定電流源ＩＥから各カレントミラーに流
れる電流を制御するもので、そのベース−エミッタ間電
圧ＶＢＥ　Ｋ応じて各カレントミラー回路ヘコレクタ電
流を流す。トランジスタＱ１５のベースはダイオード接
続された２個のトランジスタＱ１？、　Ｑ１８の直列回
路と電流源Ｉｒの接続点に接続され、トランジスタＱ１
６のベースはダイオード接続された２個のトランジスタ
Ｑ１９゜Ｑ２０の直列回路と電流源Ｉｃの接続点く接続
されている。したがってトランジスタＱ１５．　Ｑ１６
のＶＢＢは電流源Ｉｒ、　Ｉｃの電流値によって制御さ
れる。なおダイオード接続されたトランジスタＱ１８．
Ｑ２０の各コレクタは電源ｖＣＯに接続されている。電
流源Ｉｒ、　Ｉｃの他端はそれぞれ端子Ｒ１Ｃに接続さ
れている。

以上のよ５に構成された回路の動作な次に述べる。

まススべてのトランジスタのペース電流ヲコレクタ電流
に比べて微少であるとして無視するととＫする。端子Ａ
、Ｂに流れる電流なＩＡ、　ＩＥとすると、エミッタ面
積の関係によりトランジスタＱ１２のコレクタには工人
のｍ倍の電流が流れ。

トランジスタＱ１４のコレクタにはＩＢのｎ倍の電流が
流れる。これら電流は定電流源ＩＢから供給されること
により、　ｍＩＡ　＋　ｎＩＢ　＝　Ｉｚ　なる式が成
立する。

この電流関係はトランジスタＱ１５．Ｑ１６のベース−
エミッタ間電圧ＶｎＥｒ、　Ｖｎｗａによって制御され
る。今、トランジスタＱ１６のＶＢＥＯを増して、トラ
ンジスタＱ１４のコレクタ電流を△工だゆ増加させたと
すると、トランジスタＱ１３．　　Ｑ１４のエミッタ面
積比１：ｎにしたがってＩＢは”／ｎΔＩ上昇する。こ
のときＩＥが一定であるから。

トランジスタＱ１２のコレクタ電流はΔ工だげ減少し、
トランジスタＱｌｌ、Ｑ１２の゛エミッタ面積比１：ｍ
Ｋｌ、たがって１人も”／ｍ”Ｉ　減少する。すなわち
トランジスタＱ１ｚ、　　Ｑ１４のエミッタ面積の設定
いかんで、工人、　ＩＢの変化率を自由に変えることが
できる。

可変増幅回路の増幅度Ｇを決定する要素としては工人、
　ＩＢの他に入出力抵抗（第２図におゆる抵抗Ｒ，Ｂ、
ＲＬ）もあるが、　ＲＦｉ、　Ｒ，Ｉ、は固定抵抗であ
るから以下無視し、変数のみを考えると。

ＩＢ Ｇ＝□どなる。

１人 この式と、前記式ｍＩΔ＋ｎＩΔ＝ＩＥ　　からの関係
が導かれる。

従来の回路では、ｍ＝ｎ＝１であり、上記式にｍ　＝　
ｎ　＝　１を代入すると ＩＢ ＩＢ　＝　ＩＡＧ　すなわちＧ＝−が得られる。

工人 この発明はｍ、ｎの値をｍ　％　ｎとしてＩＡ、　ＩＢ
を同時に、異なる変化率で変化させることによリ、広範
囲な利得制御を可能とするものである。

実際の変化率を表ＩＫ示す。

表１は増幅度を１　（ＯｄＢ　）から４　（１２ｄＢ）
　Ｋ上げる場合に工人、　Ｉｎがどのように変化するか
をまとめたもので、簡単にするためｍ＝１として固定し
ｎのみを変化させている。表中の数値は増幅度１のとき
の電流値を１として、増幅度４を得るに必要な電流値を
示すものである。従来の工人を固定してＩＢを変化させ
る装量では、増幅度を４倍にするにはＩＢを４倍にする
必要があるが、この発明では工人とＩＢを同率で変化さ
せることで、ｎを１とした場合であってもＩＢを１ｂ倍
にするだけで利得を４倍にすることができる。トランジ
スタＱ１３とＱ１４のエミッタ面積比ｎをさ、らに大き
くすることにより、所定の増幅度を得るのに必要なＩＢ
の変化量を小さくすることができるＯ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（以下余白）以上により、出力段
が大振幅となるときでも。

抵抗による電圧降下を最小限に留めて、出力の飽和を避
けることができる電流設定を行なえる。

さて、エム、　Ｉｎの制御は、トランジスタＱ１５゜Ｑ
ｌｇのベース−エミッタ間電圧ＶｎＢｒ、　Ｔｈｕｏを
制御することＫよりて行なわれるが、　ＩＡ、　ＩＢの
変化率が異なるために、その設定は複雑なものとならざ
るを得ない。例えば、増幅度１のときはＩＡ＝Ｉｎであ
るが、このときのＶｓｎｒ、　　ＶＢｗｏノ関係は。

ＶＢＢＯ−ＶＢｍｒ＝ａＶ＝ＶＴｌ　ｎＦ　（ｖ７　ｋ
ｔ　温度係数。定温で一定） となる。

しかしながらこのＶＢｌｒ、　ＶＢＥＯはトランジスタ
Ｑ１７を流れる電流ＩｒとトランジスタＱ１Ｇを流れる
電流Ｉｃを変化させることによって調整することができ
るため、トランジスタＱ１７のエミッタ面積をトランジ
スタＱｌｌ、　　Ｑ１３のエミッタ面積のｊ倍、トラン
ジスタＱ１ｓのエミッタ面積をトランジスタＱｌｌ、Ｑ
１３のエミッタ面積のに倍に設定することで制御電流Ｉ
ｃ、　Ｉｒと利得制御電流１ｈ、　Ｉｎの関係を単純化
できる・すなわち前記式ΔＶ＝ＶＢＥＣ−ＶｎＥｒを用
いて。

なる関係を導くことができる。またΔＶをトランジスタ
Ｑ１７．Ｑ１８のベース−エミッタ間電圧で表わすと となる。上記２式をまとめると。

ＩＢ　　　ｍ　　　ｊ　　　Ｉｃ ＩＡ　　　ｎ　　　ｋ　　　Ｉｒ となる。この式からｊ＝ｎ、に＝ｍとおくとで行なえる
ようになる。前述のＩＡ＝ＩＢ（増幅度１）の時は、入
出力抵抗ａｘ、ＲＬを無視すればＩｃ＝ＩｒｌＣ設定す
ればよい。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、差動構成の入力段出力
段を有する可変増幅回路の各段の電流源をそれぞれ異な
る変化率で変化させることにより利得を制御するように
したため、大きな増幅度まで飽和することなく増幅度を
上げられ、また減衰方向にも制御範囲を狭めることがな
く、低歪で高ジ〜が得られる。

また定数ｍ、ｎ、ｊ、　　ｋの設定はトランジスタのエ
ミッタサイズのみで設定できるので９回路が複雑になる
ことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図。 第２図は一般的可変増幅回路を示す回路構成図。 第３図は第２図の回路の利得を制御する従来の制御装置
の回路構成図である。 １・・・・・・第１の増幅器、　　２・・・・・・第２
の増幅器工人−・・・・第１の電流源、　　ＩＢ・・・
・・・第２の電流源ＩＥ・・・・・・第３の電流源、　
　Ｑｌｌ、　Ｑ１２・・・・・・第１のカレントミラー
回路、　　　Ｑ１３．Ｑ１４・・・・・・第２のカレン
トミラー回路、　　　Ｑｒｓ・・・第１のトランジスタ
、Ｑ１６・・・・・・第２のトランジスタ代理人　弁理
士　　則　近　憲　佑 同　宇治　弘 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 差動接続された第１のトランジスタ対とこの第１のトラ
   ンジスタ対の電流源として動作する第１の電流源で構成
   される第１の増幅器と、この第１の増幅器の出力が供給
   される差動接続された第２のトランジスタ対とこの第２
   のトランジスタ対の電流源として動作する第２の電流源
   で構成された第２の増幅器を有する可変増幅回路と、 前記第１の増幅器に接続された入力信号源と、前記第２
   の増幅器に接続された出力端子と、第３の電流源からそ
   れぞれ第１第２トランジスタを介して入力電流が供給さ
   れ出力が前記第１第２トランジスタ対に接続されて前記
   第１第２の電流源として働く第３第４トランジスタ対で
   構成された第１第２のカレントミラー回路であって前記
   第３第４トランジスタ対の半導体チップ上のエミッタ面
   積比が異なるように構成された第１第２のカレントミラ
   ー回路と、 前記第１第２トランジスタを制御して前記第１第２のカ
   レントミラー回路の入力電流値を制御する制御手段とを
   具備したことを特徴とする可変増幅回路の利得制御装置
   。