JPH01253307A - 対数増幅器 - Google Patents

対数増幅器

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JPH01253307A
JPH01253307A JP1043371A JP4337189A JPH01253307A JP H01253307 A JPH01253307 A JP H01253307A JP 1043371 A JP1043371 A JP 1043371A JP 4337189 A JP4337189 A JP 4337189A JP H01253307 A JPH01253307 A JP H01253307A
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amplifier
signal
circuit
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logarithmic
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Arnoldus Garskamp
アーノルダス・ハルスカンプ
Gils Conelis Johannes Mar Van
コルネリス・ヨハネス・マリア・ファン・ヒルス
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • G06G7/00Devices in which the computing operation is performed by varying electric or magnetic quantities
    • G06G7/12Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor
    • G06G7/24Arrangements for performing computing operations, e.g. operational amplifiers specially adapted therefor for evaluating logarithmic or exponential functions, e.g. hyperbolic functions
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03DDEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
    • H03D1/00Demodulation of amplitude-modulated oscillations
    • HELECTRICITY
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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、対数増幅器の入力端子に供給さる入力信号の
増大に応答して順次に制限作用を行う複数個の制限増幅
器段を有する当該対数増幅器であって、前記の制限増幅
器段の信号出力端は加算回路に結合され、この加算回路
が入力信号の関数としてほぼ対数的に変化する出力信号
を生じるようになっている対数増幅器に関するものであ
る。
(従来の技術) 増幅器段の出力端が直接或いはそれぞれ復調回路を経て
加算回路に結合されている上述した種類の対数増幅器は
例えば、1980年6月発行の文献“アイ・イー・イー
・イー・ジャーナル・オブ・ソリッド・ステート・サー
キュイッッ(IE88 Journalof 5oli
d 5tate C1rcuits)”、 Vol、3
9. No、 3の第291〜295頁の論文“ア・ト
ウルー・ロガリズミック・アンブリファイアφフォア・
レーダ・アイ・エフ・アプリケーションズ(A Tru
e LogarithmicAmplifier fo
r RへDARIF Applications)”或
いは1985年12月に発行された雑誌゛フレキニエン
ッ(Frequenz)”、 Vol、39.No、1
2の第320〜324頁に記載されており既知である。
特に、このような対数増幅器は、例えばレーダ分野又は
放射検出器におけるように大きな信号振幅を圧縮する必
要がある大きなダイナミックレンジを有する信号増幅用
に用いられている。このような対数増幅器は例えばラジ
オ或いはテレビジョ“ン受像機のAM変調信号用の増幅
器に用いるのも有利である。
このような対数増幅器の対数レンジは1つの増幅器段当
たりの利得と増幅器段の個数との積にほぼ等しい。1つ
の増幅器段当たりの利得は、充分に正確な対数変化を得
るために比較的低く (例えば12dBに)選択する必
要がある。従って対数レンジは多くの増幅器段を縦続接
続して導入することにより大きくすることができる。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の目的は、対数変化を更に改善した前述した種類
の対数増幅器を提供せんとするにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、対数増幅器の入力端子に供給さる入力信号の
増大に応答して順次に制限作用を行う複数個の制限増幅
器段を有する当該対数増幅器であって、前記の制限増幅
器段の信号出力端は加算回路に結合され、この加算回路
が入力信号の関数としてほぼ対数的に変化する出力信号
を生じるようになっている対数増幅器において、入力信
号の増大に応答して制限作用を行う最後の増幅器段が、
他の増幅器段が前記の加算回路に信号を供給する利得よ
りも1dB以上高い利得で前記の加算回路に信号を供給
するようになっていることを特徴とする。
(実施例) 図面につき本発明を説明するに、第1図に示す本発明の
一実施例の対数増幅器は、すべてが同じ利得Gを有する
制限増幅器段A1−八〇の縦続接続回路を具えている。
増幅器段A1の入力端に接続された入力端子1には入力
信号Vいが供給され、増幅器段A1〜A6の出力信号は
復調回路り、−06でそれぞれ復調される。復調された
信号は加算回路Sで加算される。この加算回路の出力端
は、対数増幅され復調された出力電圧V、。、を取出す
出力端子に接続されている。
各々が12dBの利得および約200mVの制限レベル
を有する6個の増幅器段の上述したような縦続接続回路
では、増幅器の対数レンジは約20μVおよび20mV
間となる。この縦続接続回路に、より多くの増幅器段を
加える場合には、対数増幅器のレンジは増大するも、こ
の増幅器の大信号処理能力を改善することができない。
縦続接続回路における増幅器段の個数を高めることによ
り増幅器の感度は高まるも、このようにすることはしば
しば不必要なこととなり、更にこのようにすることによ
り増幅器の安定性を悪くする。
第1図の回路配置の大信号処理能力は、各々が1/Gの
減衰度を有する2つの縦続配置の減衰回路v1およびV
2を加え、更に減衰回路V2の出力端に接続された制限
増幅器段B1と減衰回路V1の出力端に接続された制限
増幅器段B2とを加えることにより実質的に改善される
。増幅器段B2は利得Gを有し、増幅器段B1は利得G
’/(G−1)を有する。増幅器段B1およびB2の出
力信号は復調回路CIおよびC2でそれぞれ復調され、
これにより復調された信号は加算回路Sにおいて復調回
路り、−06の復調信号に加えられる。これらの手段に
よれば大信号の場合の増幅器のレンジは約20mVから
約800mVまで増大した。また減衰回路は増幅器の雑
音動作に殆ど影響を及ぼさない。その理由は、増幅器段
Alの入力端の雑音が、この雑音に対する6段利得のゆ
えに増幅器の雑音指数にはるかに大きく寄与し、上述し
た追加素子によって生ぜしめられる雑音は無視しろる為
である。
また増幅器の安定性も悪影響を受けない。その理由は、
各々が12dBの利得を有する増幅器段の個数は6個よ
りも多(なく、従って合計で72dBの増幅器段が縦続
接続配置されている為である。
第2図は本発明による対数増幅器の詳細回路図を示し、
この第2図で第1図と同じ符号は第1図と同じ意味を有
する。入力信号は2つのエミッタ結合トランジスタ3お
よび4のベース電極に接続された入力端子1および2間
に、大地に対し対称的に或いは非対称的に供給される。
また互いに結合されたこれらトランジスタのエミッタ電
極と大地との間に定電流源5が設けられている。トラン
ジスタ3および4のコレクタ電極は直列配置抵抗6.7
および8.9をそれぞれ経て正電源端子に接続されてい
る。これらのコレクタ電極は2つのエミッタ結合トラン
ジスタ10および11のベース電極にもそれぞれ接続さ
れており、これらトランジスタ10および11のコレク
タ電極は正電源端子に接続され、互いに結合されたこれ
らトランジスタ10および11のエミッタ電極は抵抗R
DIを経てノードPに接続されている。
素子3. 4. 5. 6. 7. 8および9は相俟
って、双曲線正接(tanh)伝達関数を有するものと
して知られている制限増幅器段A1を構成する。トラン
ジスタ3および4のコレクタ電極間の出力電圧は素子1
0.11およびRDIより成る復調回路D1において全
波整流される。増幅器段A1により増幅され復調回路り
、により復調さた信号は抵抗RDIを経てノードPに供
給される。このノードPはこのノードに接続された電流
源17と相俟って加算回路を構成する。対数増幅器の出
力信号V Lo、はこのノードPから取出される。
増幅器段A1により利得Gで増幅された信号はコレクタ
抵抗6および7の相互接続点とコレクタ抵抗8および9
の相互接続点との間に生じ、この信号は復調回路D2を
有する第2の増幅器段A2の入力端子に供給される。段
A210□は段At/DI と同じであり、従ってその
詳細な説明は省略する。増幅器段A1およびA2は後続
の増幅器段A3−八6と同様に縦続接続配置されている
。各復調回路D2〜D6はその出力信号を抵抗RD2〜
RD6をそれぞれ経てノードPに供給する。増幅器段へ
6は分割されていないコレクタ抵抗を有する。その理由
は、この増幅器段A6に後続する増幅器段がない為であ
る。入力端子1および2には、これら入力端子に正しい
バイアスを与えるために2つの抵抗18および19をそ
れぞれ経て基準電圧V r a fの点を接続する。こ
れら抵抗18および19の代わりに、入力端子1および
2と例えば増幅器段A6のコレクタ電極との間に直流負
帰還を与えることにより直流安定化を達成しうる。
復調回路C1およびC2をそれぞれ有する2つの増幅器
段B1およびB2は回路段At/DI と同様に構成さ
れているも、これら増幅器段B1およびB2のコレクタ
抵抗は分割されていない。
5つの抵抗12.13.14.15および16の直列回
路は入力端子1および2間に接続されている。これらの
5つの抵抗は第1図の2つの減衰回路V1およびV2の
縦続接続回路として動作する。増幅器段B2の入力端子
は抵抗12および13の相互接続点と、抵抗15および
16の相互接続点との間に接続されている。増幅器段B
1の入力端子は抵抗13および14の相互接続点と抵抗
14および15の相互接続点との間に接続されている。
入力端子1および2から増幅器段B2の入力端子までの
減衰率は R13+ R14+ R15 R12+ R13+R14+R15+ R16であり、
増幅器段B2の入力端子から増幅器段B1の入力端子ま
での減衰率は R13+ R14+R15 である。R12= R16=1200Ω、 R13= 
R15=300Ω、 R14= 200Ωとすると、上
記の2つの減衰率は となる。増幅器段の利得はコレクタ抵抗と増幅器段の共
通エミッタ導線中の電流源とによって、増幅器段A1〜
A5の各々がその入力端子と(縦続接続増幅器段の)次
の増幅器段の入力端子との間で正しい利得Gを有するよ
うに決定され、この利得は2つの減衰回路の減衰率に対
応する(従って本例ではG=4である)。ノードPに信
号を得るためのすべての増幅器段およびそれらの復調回
路の利得は回路段81/C+ を除いて互いに等しく(
シかし必ずしもGに等しくする必要はない)、回路段B
 l/Clのこれら信号に対する利得は倍にする。これ
は例えば、増幅器段B1のエミッタ電流或いはコレクタ
抵抗を大きな値にするか又は抵抗RCIを低い値にする
ことにより達成しうる。
例示として第3図に対数増幅器のV [nに対するいく
つかの伝達特性曲線V L o qを示す。これらのす
べての特性曲線に対し、増幅器段はtanh伝達関数、
G=4の利得および約20h+Vの制限出力レベルを有
する。
特性曲線Iは4つの増幅器段の縦続接続回路を有する対
数増幅器に対するものであり、特性曲線■は6つの増幅
器段の縦続接続回路に対するものであり、特性曲線■は
8つの増幅器段の縦続接続回路に対するもである。V、
h>約20mVでの対数伝達関数は問題外であること明
らかである。
特性曲線■は、6つの増幅器段の縦続接続回路と、減衰
回路を介して入力端子に結合された2つの追加の増幅器
段とを有し、増幅器段/復調回路のすべての役が加算回
路に供給される信号に対して同じ利得G=4を存するよ
うにした対数増幅器に対するものである。また特性曲線
Vは特性曲線■を得るのと同じ対数増幅器に対するもで
あるが、回路段81/C,の利得を4/3 =G/(G
−1)倍にした場合の対数増幅器に対するものである。
入力信号の増大に応答して制限を行う最後の増幅器段の
利得を高くすることによる対数変化の改善は、入力信号
に対し減衰回路を用いない対数増幅器にも用いることが
できることに注意すべきである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による対数増幅器の一実施例を示すブ
ロック線図、 第2図は、本発明による対数増幅器の詳細回路の例を示
す線図、 第3図は、本発明による対数増幅器の動作を明瞭にする
ための特性曲線を示す線図である。 AI−A6,81.82・・・制限増幅器段重〜06.
 C,、c2・・・復調回路S・・・加算回路 Vl、 V2・・・減衰回路 1.2・・・入力α)M子 5・・・定電流源 特許出願人   エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対数増幅器の入力端子に供給さる入力信号の増大に
    応答して順次に制限作用を行う複数個の制限増幅器段を
    有する当該対数増幅器であって、前記の制限増幅器段の
    信号出力端は加算回路に結合され、この加算回路が入力
    信号の関数としてほぼ対数的に変化する出力信号を生じ
    るようになっている対数増幅器において、入力信号の増
    大に応答して制限作用を行う最後の増幅器段が、他の増
    幅器段が前記の加算回路に信号を供給する利得よりも1
    dB以上高い利得で前記の加算回路に信号を供給するよ
    うになっていることを特徴とする対数増幅器。 2、請求項1に記載の対数増幅器であって、制限作用を
    順次に行う2つの増幅器段の入力端間の利得をGとした
    対数増幅器において、入力信号の増大に応答して制限作
    用を行う最後の増幅器段が、他の増幅器段が前記の加算
    回路に信号を供給する利得のほぼG/G−1倍の利得で
    前記の加算回路に信号を供給するようになっていること
    を特徴とする対数増幅器。
JP1043371A 1988-02-29 1989-02-27 対数増幅器 Expired - Lifetime JPH0738554B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

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NL8800510 1988-02-29
NL8800511 1988-02-29
NL8800511 1988-02-29

Publications (2)

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JPH01253307A true JPH01253307A (ja) 1989-10-09
JPH0738554B2 JPH0738554B2 (ja) 1995-04-26

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ID=26646354

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EP (1) EP0331246B1 (ja)
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DE (1) DE68912363T2 (ja)

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