JPH0127603B2 - - Google Patents

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JPH0127603B2
JPH0127603B2 JP24868684A JP24868684A JPH0127603B2 JP H0127603 B2 JPH0127603 B2 JP H0127603B2 JP 24868684 A JP24868684 A JP 24868684A JP 24868684 A JP24868684 A JP 24868684A JP H0127603 B2 JPH0127603 B2 JP H0127603B2
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JP
Japan
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resistor
gain control
control circuit
circuit
gain
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JP24868684A
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Kohei Ishizuka
Yasuhiro Kita
Shigemichi Maeda
Masahiro Furuya
Kazuhiko Takaoka
Garo Kokuryo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Denshi KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/001Digital control of analog signals

Landscapes

  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は利得制御回路、特に可変利得増幅器の
利得をデイジタル信号によりデシベルリニアに制
御する回路に関する。
〔従来の技術〕
従来より上記の目的を実現するため、本発明と
同一の発明者らおよび出願人によりなされた特許
出願(特願昭53−97209号、以下先願(1)と称する)
により、次の構成による利得制御回路が提案され
ている。すなわち、入出力端子間に一定の利得を
有する増幅器と可変抵抗回路を含む抵抗回路網と
を設け、上記可変抵抗回路網を複数の抵抗素子と
上記抵抗素子の選択切換えを行なう複数のスイツ
チとで構成し上記スイツチをデイジタル符号信号
によつて切換えて上記入力出端子間の利得をデシ
ベルリニア制御し、上記入出端子間の伝達関数を Y+1/Y−1+(AG+B)/Y+1/Y−1−(AG
+B) (Yは1でない定数、A、Bは0でない定数、G
は0≦G<1の変数、−1<AG+B<1)と設
定し、上記可変抵抗回路がnビツトの2進デイジ
タル信号の各ビツト信号i(i=0、1、2……
n−1)によつて開閉される複数のスイツチSWi
と、上記各スイツチと直列に接続され R/gi(gi=2n-1-i/2n−1)の抵抗値を有する抵抗
を並 列に接続されR/Gの可変抵抗値を有する回路か、
または上記各スイツチに並列に接続されたgiRの
抵抗値を有する抵抗を直列に接続されたGRの可
変抵抗値を有する回路のいずれか一方で構成され
た利得制御回路である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記(1)式はA=−2、B=1とし、利得Gを0
〜1まで可変したとき、伝達関数VはY〜1/Y
まで変化し、近似的にデシベルリニアな特性が得
られる。ここで、上記(1)式と理想特性Y-2G+1との
差すなわち誤差をデシベルで表わせば、第1図に
示す特性となる。この場合、同図の曲線Aは利得
可変範囲が10dB(Y=1.78)、曲線Bは利得可変
範囲が20dB(Y=3.16)、曲線Cは利得可変範囲
が30dB(Y=5.62)、さらに曲線Dは利得可変範
囲が40dB(Y=10)の特性を示し、可変量Yを増
加すると誤差は飛躍的に増加する。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記(1)式の特性を有する利得制御回路
(以下、第1の利得制御回路と称する)に、誤差
の生じない利得制御回路(以下、第2の利得制御
回路と称する)を付加することにより、可変量Y
を減少させることなく、誤差を減少させることを
特徴とするものである。
〔実施例〕
ここで、第1の利得制御回路としては前記先願
(1)に示されたもののほか、同じく本発明と同一考
案者および出願人による実用新案登録出願(実願
昭55−102814号、以下先願(2)と称する)があり、
これらによれば比較的可変範囲の狭い範囲で容易
にデシベルリニア特性が得られる。
次に第2の利得制御回路、すなわち誤差を生じ
ることなく広範囲に利得を切換えうる回路として
は第2図に示すように、抵抗回路網およびこれを
切換えるアナログスイツチよりなる回路により目
的を達成することができる。
同図において、入力端子1と出力端子2の間に
設けた抵抗3と、アナログスイツチ(以下スイツ
チと略記する)4,5および抵抗6,7,8,9
を備え、スイツチ4,5を切換えることにより、 (1) 抵抗6と7を抵抗3に並列接続する。
(2) 抵抗7を抵抗3に並列接続すると共に、抵抗
8を通じて出力端子2を接地する。
(3) 抵抗6を抵抗3に並列接続すると共に、抵抗
9を通じて出力端子2を接地する。
(4) 入出力端子1,2間には抵抗3のみが接続さ
れると共に、抵抗8,9を並列に通じて出力端
子2を接地する。
という4通りの状態が得られるようにする。なお
各抵抗およびスイツチに付記したように、上記抵
抗3,6,7,8,9はそれぞれコンダクタンス
がg0,ga0,ga1,gb0,gb1なるものとする。また、
スイツチ4の状態をa0で表わし、抵抗6側に接続
したときa0=0、抵抗8側に接続したときa0=1
とする。また、同じくスイツチ5の情態をa1で表
わし、抵抗7側に接続したときa0=0、抵抗9側
に接続したときa1=1とする。
かくすれば、第2図の回路の伝達関数は次式で
表わされる。
この場合、スイツチ4,5の切換状態すなわち
a0,a1の状態に応じて伝達関数V0/Vnが1、
1/K1、1/K2、1/K3なる4ステツプの値を
とるものとし、次式が成立するg0,ga0,ga1
gb0,gb1を求める。
a0gb0+a1gb1=(Kn−1)(g00ga01ga1
……(3) ただし、m=1〜3 第2図の回路で1ステツプ当りの減衰量を
XdBとし、誤差のないデシベルリニアな構成と
するためには、Knを次の形とすればよい。
上記(3)式から、各コンダクタンスは次のように
求められる。
なお、gb0に対する条件は、各コンダクタンス
が正でければならないことから、 (K3−K2)g0≧gb0≧(K1−1)g0 ……(6) が成立するようにgb0を選ぶことが必要である。
ここで、ga0=0として上記(3)式を解けば、 ga1=(K1 2−1)g0 gb0=K1 2(K1−1)g0 gb1=(K1 2−1)g0 となり、コンダクタンスga1,gb1は同一素子で実
現でき、第2図の回路は第3図aのようになる。
ただし、図示のように抵抗11は K1 2(K1−1)g0 抵抗12は (K1 2−1)g0 なるコンダクタンスを有する。
また、コンダクタンスga1=0とおけば、同様
に(3)式より、 ga0=(K1−1)g0 gb0=(K1−1)g0 gb1=K1(K1 2−1)g0 となり、コンダクタンスga0,gb0は同一素子で実
現でき、第2図の回路は第3図bの形となる。た
だし、抵抗13は(K1−1)g0、抵抗14はK1
(K1 2−1)g0なるコンダクタンスを有する。
これら第3図a,bの回路は第2図の回路に比
べ、部品点数が少なく、5個必要とした抵抗素子
が3個で足りるという特徴がある。
なお、第2図、第3図の利得制御回路はともに
減衰側にのみ作用するが、例えば第3図a,bの
回路を第4図a,bに示すように演算増幅器15
の帰還回路に挿入すると、演算増幅器15の利得
が十分に大きければ、伝達関数はスイツチ4,5
の切換位置すなわちa0,a1の状態によつて1,
K1,K2,K3なる値をとり、利得側で動作する回
路となる。さらに、これは第2図の回についても
適用できる。
同様に、第5図に示す利得制御回路も利得を4
ステツプに切換えられる誤差の生じない回路を提
供するものである。第5図において、抵抗16〜
19のコンダクタンスを図示の値とし、スイツチ
4,5の状態が抵抗17,19側に接続したとき
a0,a1を1とし、抵抗16,18側に接続したと
きa0,a1を0とし、増幅器15の利得が非常に大
きければ、第5図の伝達関数は次の形で表わされ
る。
この場合、a0,a1の状態に応じて(7)式がデシベ
ルリニアな値をとることができることは明らかで
ある。また第5図を変形した第6図においても、
またスイツチ4,5をそれぞれ操作し抵抗20,
21を抵抗22,23に順次並列接続することに
より、デシベルリニアな利得制御回路を得ること
ができる。なお、これら第5図、第6図の回路は
減衰側のみでなく、利得側にも制御を行なうこと
ができる。
次に、第7図は前記第1の利得制御回路に第4
図bの回路を付加した実施例を示す。第7図にお
いて、入出力端子1′,2′間の回路24は前記の
先願(1)に示されたもので、これを第1の利得制御
回路として用い、図示の抵抗とスイツチ24aに
より比較的狭い範囲で利得を微細に変化する。ま
た、25は第4図bに示した回路で、これを第2
の利得制御回路とし、デイジタル信号を加えてス
イツチ4,5を制御することにより、例えば0、
10dB、20dB、30dBの切換え増幅を行ない、回路
24により0〜10dBの利得可変範囲の制御回路
を構成すれば、全体として40dBの範囲を微細に
変化できる利得制御回路を得ることができる。
この場合の誤差は回路24のみで発生し、その
誤差特性は前記第1図に曲線Aで示した可変範囲
10dBの場合と等しく、誤差の最大値は±0.05dB
という極めて微小なものである。これに対し、回
路25を用いずに回路24のみで40dBの可変範
囲を得るようにすると、第1図の曲線Dから明ら
かなように誤差の最大値は±2.7dBに達する。こ
のように、回路25を付加することにより、誤差
の大幅な低減を図ることができる。なお、第7図
における回路24と25は順序を逆転しても同様
の結果が得られることは明らかである。
また回路24は、上記実施例に限定されること
なく、(1)式の如き伝達関数をもつ回路形式すべて
に適用することができることは明らかであり、例
えば第8図のように構成することもできる。ここ
で、回路26は前記先願(2)に示されたものであ
り、抵抗およびスイツチ26aにより、ある範囲
内で微細な利得制御が可能な利得制御回路であ
る。これに第5図の場合と同様に回路25を組合
わせることにより、広範囲にわたり微細な利得制
御を行なうことができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によるときは大きな
可変範囲を必要とするデシベルリニアな利得制御
回路において誤差を非常に小さくすることがで
き、実用上の効果は極めて大きなものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はデシベルリニア回路において利得を変
化したときの誤差の大きさを示す特性図、第2図
は誤差を生じることなく広範囲に利得を切換え得
る回路(第2の利得制御回路)の実施例を示す回
路図、第3図a,bおよび第4図a,bは第2図
の回路の各変形例を示す回路図、第5図および第
6図は第2の利得制御回路の他の実施例およびそ
の変形例を示す回路図、第7図および第8図は広
範囲に利得を微細変化し得る利得制御回路の各実
施例を示す回路図である。 1,1′……入力端子、2,2′……出力端子、
3,6〜9,11〜14,16〜23……抵抗、
4,5……アナログスイツチ、15……演算増幅
器、24,26……第1の利得制御回路、25…
…第2の利得制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1の入出力端子間に一定の利得を有する増
    幅器と可変抵抗回路を含む抵抗回路網とを設け、
    上記可変抵抗回路網を複数の抵抗素子と上記抵抗
    素子の選択切換えを行なう複数のスイツチとで構
    成し上記スイツチをデイジタル符号信号によつて
    切換えて上記入力出端子間の利得をデシベルリニ
    ア制御し、上記入出端子間の伝達関数を Y+1/Y−1+(AG+B)/Y+1/Y−1−(AG
    +B) (Yは1でない定数、A、Bは0でない定数、G
    は0≦G<1の変数、−1<AG+B<1)と設
    定し、上記可変抵抗回路がnビツトの2進デイジ
    タル信号の各ビツト信号i(i=0、1、2……
    n−1)によつて開閉される複数のスイツチSWi
    と、上記各スイツチと直列に接続され R/gi(gi=2n-1-i/2n−1)の抵抗値を有する抵抗
    を並 列に接続されR/Gの可変抵抗値を有する回路か、
    または上記各スイツチに並列に接続されたgiRの
    抵抗値を有する抵抗を直列に接続されたGRの可
    変抵抗値を有する回路のいずれか一方で構成され
    ている第1の利得制御回路、ならびに第2の入出
    力端子間に設けた第1の抵抗と、互いに一端を上
    記第1の抵抗の入力側端子に共通接続した第2、
    第3の抵抗と、互いに一端を接地した第4、第5
    の抵抗とを具備し、上記第2と第4の抵抗の他端
    を第1のスイツチにより切換えて上記第1の抵抗
    の出力側端子に接続し、上記第3と第5の抵抗の
    他端を第2のスイツチにより切換えて上記第1の
    抵抗の上記出力側端子に接続する第2の利得制御
    回路よりなり、上記第2の利得制御回路をデシベ
    ルリニア制御するために、上記第1の抵抗のコン
    ダクタンスをg0、上記第2、第3の抵抗のコンダ
    クタンスをga0,ga1、上記第4、第5の抵抗のコ
    ンダクタンスをgb0,gb1としたとき、 ga1=1/K−1gb0−g0 ga0=1/K2−1{(K3−1)g0−gb0}−g0 gb1=(K3−1)g0−gb0 (ここで、Kは定数) となるように設定し、上記第1と第2の利得制御
    回路を互いに縦続接続したことを特徴とする利得
    制御回路。 2 前記第1の利得制御回路と、該第1の利得制
    御回路に縦続接続された演算増幅器とを具備し、
    上記演算増幅器の出力を前記第2の利得制御回路
    を通じて上記演算増幅器の逆相側入力端子に加え
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    利得制御回路。
JP24868684A 1984-11-27 1984-11-27 利得制御回路 Granted JPS60137110A (ja)

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US5623228A (en) * 1993-05-17 1997-04-22 Dan Inbar Non-linear feedback network providing a linear transfer function
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