JPS63242009A - 利得制御回路 - 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） 本発明は回路の電源電圧や周囲温度が変化しても利得制
御範囲が変らず、回路の電源に対する利得制御曲線が一
定な利得制御回路に関する。

（従来の技術） 第４図に従来の利得制御回路の一例を示す。

トランジスタＱｏ１＃　ＱＯ２は、被利得制御回路であ
シ、エミッタ側の電流源ｌｉｎが入力信号である。

出力信号は、トランジスタＱＯ２のコレクタ電流として
取出される。トランジスタＱＯ１とＱＯ２のぺ−スは、
定電圧源Ｖｒ＠ｆから、それぞれ抵抗ＲＯ１ｙＲＯ２を
介してバイアスてれ、トランジスタＱＯ２０ベースはさ
らに抵抗ＲＯ５を介して可変抵抗器Ｒｃの浮動点部に接
続嘔れる。抵抗Ｒｃの固定端は、電源電圧ｖｃｅライン
と接地部ＧＮＤに接続されている。

いま、順方向電流増幅率βが充分大きいとし、ベース電
流を無視すると、トランジスタＱｏ１のベース電位は、
Ｖｒｅｆであシ、トランジスタＱＯ２のベース電位は可
変抵抗Ｒｃの分割点電位’ｋｖｃｏｎｔとすると、 となり、トランジスタＱｏ１＊　ＱＯ２のベース間電圧
をΔＶとすると、 ΔＶ＝ＶＢ（ＱＯ２）　　ＶＢ（ＱＱｊ）となる。トラ
ンジスタのベースエミッタ間電圧ｖＢＥ（′Ｉ１．１Ｉ
Ｃ Ｖｎｇ　＝　Ｖｒｔｎ　　　　　　　　＝　（３）Ｉ。

（Ｖｔ；熱起電力＃　ＩＣ＋コレクタ電流、工８；逆方
向。

飽和電流） ΔＶ＝Ｖｍｚｎｏ２）　　Ｖ＋ｓｇ（Ｑｏｌ）”（４）
なので、（３）式を用い を得る。（２）式の右辺をＡとおき、 ＩＣ（ＱＱ２）＋　Ｉｃ（ｑｏｌ）＝　Ｉｉｎ　’ｆｃ
用いると１となる。

（６）式をみると分るように、Ａ＞ｖ↑のときＩｏｕｔ
／　Ｉｉｎ　：　１となシ、Ａ（Ｖ、のときＩ　６ｕ　
ｔ／　Ｉ　Ｉ　ＨユＯとなシ、Ｖｃｏｎｔを変化させる
ことによシ、利得を制御できる。

第５図もまた従来の利得制御回路の一例でおる。

トランジスタＱｏｓは、ベースを定電圧源Ｖｒｅｆによ
シバイアスされ、エミッタと接地部ＧＮＤ間に抵抗ＲＯ
４が接続される。トランジスタＱＯ５とＱｏ６のコレク
タには、それぞれトランジスタＱｏ５とＱＯ４のコレク
タが接続され、この接続点が被制御回路への制御電圧出
力端となる。被制御回路は、トランジスタＱｏ１＃　Ｑ
Ｏ２の共通エミッタに入力檜号が供給され、コレクタか
ら出力Ｉｏｕｔが取出式れる・まず、上記の回路は、ト
ランジスタＱｏｓに流れる電流が一定でほぼ （ｖｐ、順方向領域のベースエミッタ間電圧）となる。

これに対し、トランジスタＱＯ４に流れる電流は、 である。すると、制御電圧ΔＶは、（３）式を用いｊ’
／”Ｖｏ（ＱＯ４）１−Ｖｏ（Ｑｌ）を得る。このΔＶ
が差動対トランジスタＱ０１゜ＱＯ２のベースに加わる
ので、（５）式同様となる。（９）式よシ、ＩＣ（ＱＯ
２）＋　Ｉｃ（ｑｏｌ）　＝　ＩｉＨであるから、（９
）式右辺の（）内をＲとおくと、である。（６）式と同
様にＢ）１のとき、Ｉｏｕｔ／ｌ１ｎＴｈＯとなシ、Ｂ
（１のときＩｏｕｔ／Ｉｉｎユ１となる。

（発明が解決しようとする問題点） まず、第４図の回路では、電源電圧ｖｃｅが変動すると
、制御範囲も変動してしまうという欠点がらる。（２）
式から分かるように、ΔＶには、ｖｃｏｎｔとＶｒｓｆ
の依存性がある。Ｖｃｏｎｔにはｖｃｃの依存性がある
ので、ＶｅｏｎｔとＶｒｅｆの差であるΔＶも当然ｖｅ
ｃに依存する。ということは、ｖｃｃを正規化して考え
た場合、制御特性がＶＣａに応じて変ってしまうことに
なる。

ざらに、第４図の回路では、制御特性が温度依存性を持
っているという欠点がある。これも（６）式次に第５図
の回路では、第４図の回路とは別の原因で制御範囲が小
ぜくなるという欠点がある。

ＶＣＯｎｔがｖｃｃ付近になり、Ｖｅｏｎｔ＞Ｖｒｅｆ
になると、Ｒｏｔ　＝　ＲＯ２とすると、トランジスタ
ＱＯ４に流れる電流は、トランジスタＱＯ３に流れる電
流よυ大きくな９、トランジスタＱＯ４のエミッタ電位
が下がシ、トランジスタＱＯ２の電流は’Ａｌ１ｎよシ
も減少する。（９）式かられかるように、Ｂ〉１のとき
Ｉｏｕｔ／Ｉｌｎは零になるが、ＶｃｏｎｔはＶｒｅｆ
に対して充分太き（、Ｂ）１とはなっていない。通常Ｖ
ｒｅｆは、’ＡＶｃｃ６を度にとる。よって、ｒｏｕｔ
／Ｉｆｎも零に充分近くはならない。逆に、Ｖｃｏｎｔ
が接地電位付近になると、トランジスタＱＯ６は、カッ
トオフし、トランジスタＱＯ６に電流はながれなくなる
。このときＢ（１となシ、Ｉｏｕｔ／Ｉｔｎは、１に充
分近くなる筈だが、実際には、トランジスタＱｏａのエ
ミッタ電位が上昇しているので、トランジスタＱＯ２が
オンし、トランジスタＱｏ６にトランジスタＱＯ２のベ
ース電流が流れてしまう。よって、Ｉｏｕｔ／Ｉｉｎは
１に充分近くならない。たとえインピーダンス変換器を
用いて、トランジスタＱＯ４のエミッタからトランジス
タＱＯ２のベースへ電圧を伝達したにせよ、インピーダ
ンス変換器の入力電流は、トランジスタＱｏ４’に通っ
て流れるので、１には充分近くはならない。よって、こ
の回路では、βに起因し、利得制御範囲が小ざくなると
いう欠点がある。

そこでこの発明は、電源電圧や周囲温度が変化しても利
得制御機能が安定している利得制御回路を提供すること
を目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） この発明は、制御電圧を電圧電流変換して、変換した電
流に電源電圧依存性を持たせる。さらに、制御電圧を発
生するトランジスタのバイアス電流に対しても、交換電
流と同一の電源電圧依存性を持たせる。そして、前記変
換電流とバイアス電流と全差動対トランジスタに差動的
に入力し、この差動対トランジスタ出力を利得制御電圧
とする。

（作用） 上記の手段によシ、外部制御端子から流入する電流とバ
イアス電流が同一の電源電圧依存性を持って、差動対ト
ランジスタのベースに入力されることになる。このため
、両トランジスタに流れるコレクタ電流の比は常に一定
となる。このコレクタ電流をそれぞれ被制御用差動対ト
ランジスタのベースに電圧変換して供給すれば、この差
動対トランジスタのコレクタ出力も電源電圧依存性を持
たないことになる。嘔らに、前記制御用の差動対トラン
ジスタのコレクタ電流も差動的に変化するので、制御範
囲が小さくなることはない。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図はこの発明の一実施例であり、電源電圧Ｖｃｃ０１１
１を第１の電源、接地部ＧＮＤ側を第２の電源とする。

また、ダイオードのシンゲルで示しである素子は、ダイ
オード接続式れたトランジスタである。更に、トランジ
スタＱ　６　＊　Ｑ　７は、能ｍ電圧源として作用し、
各々のエミッタに接続された抵抗Ｒ４＋Ｒ５とともにそ
れぞれ電流源を形成している。トランジスタＱ１０　ｅ
　Ｑｔｌは、差動対トランジスタＱ８．Ｑ９のコレクタ
間の電流伝達回路として機能する。また、トランジスタ
Ｑ１〜Ｑｓ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、トランジスタＱ５のエ
ミッタに温度依存性のない安定したバイアス電圧を発生
する。即ち抵抗Ｒ１＋　８２　ｅ　Ｒ３ｍ　）’ランジ
スタＱ　１−　Ｑ　２　＃　Ｑ　ｓは、電圧発生回路を
形成する。抵抗Ｒ１の一端は、電源電圧ｖｃｃのライン
に接続され、他端は、トランジスタＱ　１ｔ　Ｑ　２１
抵抗Ｒ２′ｔ″直列に介して接地部ＧＮＤに接続される
。また、抵抗Ｒ３の一端は、電源電圧ｖｃｃラインに接
続され、他端は、トランジスタＱ３のエミッタに接続さ
れる。このトランジスタＱ３のベースハ、トランジスタ
Ｑ２のエミッタに接続され、コレクタは、トランジスタ
Ｑ４に介して接地される。

トランジスタＱ５のエミッタには、電源電圧ｖｃｅを、
接地電位からある分割比に１（０≦に１≦１）に分割し
たほとんど温度依存性のない電圧が発生する。

トランジスタＱ３のコレクタには、カレントミラー回路
を成すトランジスタＱ　ａ　＋　Ｑ　ｓが接続てれてい
る。

トランジスタＱ５のコレクタには、ダイオード接続され
たトランジスタＱ８．Ｑ９の共通エミッタが接続され、
トランジスタＱ８のコレクタは、トランジスタＱ１ｏの
ベース及びコレクタに接続され、トランジスタＱ９の；
レクタはトランジスタＱ１１のコレクタに接続されてい
る。

トランジスタＱ１ｏ、Ｑ１１はカレントミラー回路を形
成しておシ、各々のエミッタは電源ラインに接続されて
いる。また、トランジスタＱ１ｏのコレ／／ハ、トラン
ジスタＱ６のコレクタへ、トランジスタＱ１１のコレク
タは、トランジスタＱ７のコレクタへ接続はれている。

トランジスタＱ６　＊Ｑｙのベースは、共通に抵抗Ｒ１
とトランジスタＱ１のコレクタ接続点に接続され、各々
のエミッタは抵抗Ｒ４５Ｒ５を介して接地部ＧＮＤに接
続式れる。そして、トランジスタＱ６のコレクタは、制
御電圧出力部としてトランジスタＱ１３のベースに接続
され、またトランジスタＱ７のコレクタも制御電圧出力
部としてトランジスタＱ１２のベースに接続されている
。トランジスタＱ１２１Ｑ１３は差動対トランジスタで
ろシ、共通エミッタは電流源１１ｎに接続され、トラン
ジスタＱ１２のコレクタは電源ラインに接続てれる。そ
してトランジスタＱ１ｓのコレクタが電流Ｉｏｕｔ出力
部として用いられる− 電源と接地間に接＠爆れた可変抵抗Ｒｃの浮動点部は、
抵抗Ｒ６を介してトランジスタＱ７のエミッタに接続さ
れる。

今、トランジスタＱゎＱ５のカレントミラー比を１：１
とすると、トランジスタＱ５のコレクタ電流となる。ト
ランジスタＱ６のコレクタ′！を流は、エミッタ′Ｉｔ
流かに１・ｖｃｅなので でメジ、トランジスタＱ７のコレクタ電流は、トランジ
スタＱ６と同様、エミッタ電位かに１・Ｖ（ｌｅなので
、分割電圧Ｖｃｏｎｔ　＝に２　”　Ｖｃｃとおけば、
となる。トランジスタＱ１０５Ｑ１１のカレントミラー
比を１：１とすると、ＩＣ（Ｑ４）とＩＣ（Ｑ７）の差
電流をトランジスタＱ１ｏ、Ｑ１１が供給し、トランジ
スタＱ　ａ　ｅ　Ｑ　ｑ、に流れる電流はずれることに
なる。まず、ＩＣ（Ｑ８）　　ＩＣ（９９）”　ＩＣ（
９７）　−ＩＣ（Ｑ６）　　　””（ト）でめシ％　Ｉ
Ｃ（Ｑ８）十ＩＣ（Ｑ９）＝ＩＣ（Ｑ５）なので、とな
る。よって、トランジスタＱ１ｏｔＱ１ｔの両コレクタ
間電圧ΔＶは、 である。いま、簡単のために、Ｒ５＝Ｒ４＝Ｒ５＝Ｒ６
ミＲとすると、 を得る。ここでに）式の右辺ｔｎ関数の（）内をＣとお
くと、 であ＃）ｓ　ＩＣ（Ｑ１２）＋　ＩＣ（９１３）　＝　
Ｉｔｎなので１を得る。一般的な場合として、Ｋ１＝０
．５にとると、θ〜ｌまでとシ得る。

（６）、（ホ）式を見ても分る様に、上記の回路には、
Ｖｃｃと温度の依存性がない。さらに、トランジスタＱ
１２がオンするときｓ　ＩＣ（Ｑ９）＞　ＩＣ（Ｑ１０
）となっておＦ）　、Ｉ（！（Ｑ５）の電流はほとんど
すべてトランジスタＱｚ１から供給てれる。通常、ベー
ス電流は充分供給可能であＦ）　、ＩＣ（９１１）に占
める割合は小きい。よって、第１図の回路は、本発明の
目的をすべて達成している。なお、抵抗Ｒ４ｅＲ５の代
ゎシに、トランジスタＱ　４　＃　Ｑ　ｓのカレントミ
ラー回路の出力トランジスタを増やしても良い。

不発明の利得制御回路は、上記のように構成てれ、入力
信号としての電流源１１ｎの信号を、トランジスタＱ１
３のコレクタに出力Ｉｏｕｔとして導出する場合、電源
電圧や周囲温度の影響を受けることなく、利得制御を行
なって導出することができる。

第２図はこの発明の他の実施例である。

第１図の回路では、トランジスタＱ１ｏ＊Ｑｔ１がＶｃ
ｏｎｔに応じた差電流をトランジスタＱ＋３＃Ｑ９に流
し、差動電圧をΔＶとして発生でせた（増加、減少方向
に発生するΔＶの太きでは等しい）、第２図の回路では
、完全に２つのモードに分け、差動電圧としてΔＶを発
生させている。

抵抗Ｒ２１、）ランジスタＱ２１　ｔ　Ｑ２２、抵抗Ｒ
２２の直列回路は、′＃ＩＬ源ラインと接地部ＧＮＤ間
に接続されている。抵抗Ｒ２１とトランジスタＱ２１の
接続点は、トランジスタＱ２６　ｐ　Ｑ２７　＊　Ｑｓ
ｌｒ　Ｑ５０のベースに接続されている。トランジスタ
Ｑ２６のコレクタは、カレントミラー接続でれたトラン
ジスタＱ２８　＋　Ｑ２？の入力部に接続てれ、このカ
レントミ。

ラー回路の出力部（トランジスタＱ２９のコレクタ）は
、トランジスタＱ２７のエミッタに接続される。

また、トランジスタＱ２６のエミッタは、抵抗Ｒ２４を
介して接成チれるとともに、抵抗Ｒ２６ヲ介して可変抵
抗器ＲＣの浮動点部に接続されている。

トランジスタＱ５０のエミッタは、抵抗Ｒｚｙｋ介して
接地てれ、コレクタはトランジスタＱｓ２＊Ｑｓｓで構
成されたカレントミラー回路の入力部に接続され、この
カレントミツ−回路の出力部（トランジスタＱｓｓのコ
レクタ）は、トランジスタＱｓ１のエミッタに接続され
る。

トランジスタＱ２７　、　Ｑｓｌのコレクタは電源ライ
ンに接続式れ、エミッタはそれぞれ抵抗Ｒ２５１Ｒ２８
を介して接地てれる。また、トランジスタＱ３１のエミ
ッタには、抵抗Ｒ２９を介して分割電圧ｖｃｏｎｔが与
えられる。

トランジスタＱ５４　＃　Ｑｓｓは、差動対トランジス
タでラシ、共通エミッタは、信号源としての電流源１１
ｎに接続てれ、トランジスタ。５４のコレクタは電源ラ
インに接続される。トランジスタＱｓｓのコレクタから
は、出力Ｉｏｕｔが導出される。この被制御回路に対す
る利得制御は、トランジスタＱ３４゜Ｑｓｓのベースに
トランジスタＱｓ１＃　Ｑ２７のベースエミッタ間電圧
がそれぞれ与えられることによって行なわれる。

上記の回路においても、 Ｒ２４＝２Ｒ２５＝Ｒ２６＝Ｒ２７＝２Ｒ２８：Ｒ２９
にと９、トランジスタＱ２６　ｐ　Ｑ２７　ｐ　Ｑ３０
　ｓ　Ｑｓｔのエミッタ気位をｘｌｖｃｃとすると、第
１図の回路と全く同様なことが言える。

ΔＶは、トランジスタＱ２７とＱｓｌのエミッタ電位間
に発生し、次段のトランジスタＱ３４　ｅ　Ｑ３５のベ
ースに伝えられる。この電圧Δｖ（Ｋ１■ＣＣ）により
Ｑｓａ　＃　Ｑｓｓに加えるＤＣＣ電位金兄たいときは
、トランジスタＱ２７　＋　ＱｓｔのコレクタとＶＣＣ
間にＮＰＮ　）ランジスタをカスコード接続してトラン
ジスタＱ２ｑ　ｐ　Ｑｓｓのコレクタ出力を、それぞれ
挿入シたトランジスタのエミッタに接続し、Ｑｓ４　＋
Ｑｓｓのベース金挿入したトランジスタのエミッタにそ
れぞれ接続し、挿入したトランジスタのベース電位を可
変すれば良い、なお、抵抗Ｒ２４ｔ　Ｒ２５Ｒ２７、Ｒ
２１３は、第１図のトランジスタＱｓ　ｓ　Ｑ４　＃　
Ｑｓ　＊Ｒ５に用いカレントミラー出力トランジスタを
増設して１ＥＤ！源に変えてもよい。

第３図は更に他の実施例である。差動モードで発生する
電流をシングルエンドプッシュプル化して制御電圧発生
部に入力するように構成している。

可変抵抗器ＲＣの浮動点部の電圧は、抵抗Ｒ４５を介し
てトランジスタＱ４４のエミッタに、また抵抗Ｒ４６ｆ
介してトランジスタＱ４９のエミッタに与えられる。ト
ランジスタＱ４４で電圧電流変換された出カバ、トラン
ジスタＱ４４のコレクタを介してトランジスタＱ４８の
ベースに与えられる。また、トランジスタＱ４９で電圧
電流変換された出力は、トランジスタＱａｐのコレクタ
を介してトランジスタＱｓ１のベースに与えられる。

トランジスタＱ５１ｔ　Ｑ４１３は、シングルエンドプ
ッシュプル接続されており、そのコレクタ接続部は、ト
ランジスタＱｓｓのコレクタとトランジスタＱ３５０ベ
ースにそれぞれ接続テれている。

トランジスタＱ５Ａ　＊　Ｑ５４は差動対トランジスタ
でめシ、トランジスタＱ５２を電流源として製作し、ト
ランジスタＱ５４のコレクタ出力はトランジスタＱｓａ
のベースに与えられる。トランジスタＱ５５゜Ｑ５６は
、カレントミラー接続されている。また、トランジスタ
Ｑ４６とＱ４ａもカレントミラー接続の関係にあり、ト
ランジスタＱｓｏ　＃　Ｑｓｔもカレントミラー接続の
関係にある。抵抗Ｒ４１％）ランジスタＱ４１　ｔ　Ｑ
４２　ｓ抵抗Ｒ４２の直列回路は、電圧源でオシ、抵抗
Ｒ４１とトランジスタＱ４１の接続点電圧はトランジス
タＱ４９のベースに与えられ、トランジスタＱ４２と抵
抗Ｒ４２の接続点電位は、トランジスタＱａｓ　ｔ　Ｑ
４４のベースに与えられる。トランジスタＱａｓのコレ
クタに接続されたトランジスタＱ４５と、トランジスタ
Ｑ５２もカレントミラー接続の関係にある。なおトラン
ジスタＱ４７は抵抗であっても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、回路電源、周囲温度の
変化により利得制御回路が変らず、利。

得制御特性が一足な利得制御回路を提供できる。

【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図、第２図、第
３図はこの発明の他の実施例を示す回路図、第４図、第
５図は従来の利得制御回路を示す図である。 Ｑ１′Ｑ１ｓ＊　Ｑ２１　ａ　Ｑ２２　ｅ　Ｑ２６　′
Ｑｓｓ　ｔ　Ｑ４１　′Ｑ５６６０′トランジスタＳＲ
１′Ｒ６ｓ　Ｒ２１＋　Ｒ２２５Ｒ２４〜Ｒ２９、、、
抵抗、Ｒｃ・・・可変抵抗島。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の電源と第２の電源との電位差を第１の比で分圧し
   た能動電圧源とこの能動電圧源と前記第１の電源との間
   に接続された第１の抵抗を有してなる複数の電流源と、 前記複数の電流源の少なくとも一つの電流源の能動電圧
   源と前記第１の抵抗との接続点に一端が接続され、かつ
   前記第１の抵抗と同じ値の第２の抵抗と、 前記第２の抵抗の他端が浮動点部に接続され、前記第１
   と第２の電源間に接続された可変抵抗器と、 前記第２の抵抗が接続されている電流源の電流を、該第
   ２の抵抗が接続されていない前記電流源の電流に加減す
   る第１の電流伝達手段と、 前記電流伝達手段によって得られた加減電流を第１のト
   ランジスタ差動対に流す第２の電流伝達手段と、 前記第１のトランジスタ差動対の両ベース・エミッタ間
   電圧を第２のトランジスタ差動対の両ベース間に伝達す
   る電圧伝達手段とを具備し、前記第２のトランジスタ差
   動対の共通エミッタに入力電流信号源が接続され、コレ
   クタから出力電流を取出すように構成したことを特徴と
   する利得制御回路。