JPH02285805A - 増幅/制限回路 - Google Patents

増幅/制限回路

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JPH02285805A
JPH02285805A JP2073605A JP7360590A JPH02285805A JP H02285805 A JPH02285805 A JP H02285805A JP 2073605 A JP2073605 A JP 2073605A JP 7360590 A JP7360590 A JP 7360590A JP H02285805 A JPH02285805 A JP H02285805A
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transistors
amplifier
output
signal
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Donald J Sauer
ドナルド ジョン ソーア
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude
    • H03G11/002Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude without controlling loop

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  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (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、電子的信号制限回路に関する。
発゛明の背景 信号制限回路はよく知られておシ1通常、バイアス範囲
よシ高いかまたは低いと選択的に導通もしくは非導通と
なるようにバイアスされる非線形要素を含んでいる。ま
た、制限回路は制限された供給電位が供給される増幅器
として構成されることがある。この制限された供給電位
によシ制限増幅器の出力振幅は所望の入力クリッピング
・レベルで飽和する。例えば、1965年に、マグロ−
ヒル(MeGr my Hi 11 )社から発行され
たミルマン(Mi 11 ma n )氏とタップ(T
aub)氏の共著による“・ぐルス、ディジタル、およ
び切換え波形”(Pulse、Digital、and
 Switching Waveforms)という題
名の本の第7章を参照されたい。
しかしながら、よシ伝統的な制限回路が実用的でない場
合が生ずる。例えば、低電圧の電池で動作する回路は、
飽和する増幅器の動作を制限回路として動作させたシ、
非線形な制限装置(ダイオード)で十分な線形機能を実
現するのに十分な動作電位を与えないことがある。また
、ある公称範囲の電位内の出力を発生する制限回路を提
供することが望ましい。
発明の概要 本発明は、個々の電位範囲内に制限信号を保持するため
のトランジスタを用いた増幅/制限回路において具体化
される。この回路は、縦続接続される一対の伝送ダート
を駆動する増幅器を含んでおシ、その反対の端は供給電
位の分数値にバイアスされる。伝送ダートの制御電極に
は適当な動作電位が供給される。出力信号は縦続接続さ
れた伝送f−)の相互接続部から取シ出される。出力信
号の電位変動は供給電位よシ低い電位範囲に制限される
実施例 第1図において、差動増幅器26は2つの信号vAとV
Bの差を発生するような構成で結合される。
この構成において、第1の帰還回路は出力と増幅器26
の非反転入力との間に接続される低域通過フィルタと増
幅/制限回路30を含んで2す、直流(D、C,)が増
幅器26を最適な動作点近くにパイ°アスする。増幅器
26の非反転入力結線に結合される直流の動作電位は増
幅器26の供給電位の2分の1に等しい。非反転入力端
子が供給電位の2分の1に直流バイアスされるから、例
えば、増幅器26がラッチアップ(latchup) 
Lないように、帰還増幅器30の出力電位を供給電位の
およそ2分の1の値の範囲に制限することが望ましい。
抵抗R1,R2とコンデンサC2を含んでいる第2の帰
還回路は、出力と増幅器26の反転入力端子との間に結
合される。抵抗R1とR2は回路の利得を1+2R2/
R1の値に設定する。コンデンサC1とスイッチ14,
16.19を介して信号が反転入力端子に結合される。
回路の利得が抵抗R4とR2の抵抗値だけに依存するよ
うにコンデンサC1と02は同じ値である。
回路動作は以下の通シである。クロック信号P6とR2
の制御の下にスイッチ14,20,22および24が同
時に閉じる。各々が基準電位に結合される端子を有する
スイッチ20,22および24はコンデンサC2の2つ
の電極とコンデンサC1の1つの電極に基準電位を供給
する。この動作によシ増幅器26は中間の範囲の動作点
(すなわち、自動−零化)で動作するよう条件づけられ
る。
同時に、スイッチ14は信号vAをコンデンサC1の第
2電極に結合させる。
スイッチ14,20,22および24が閉じている期間
の間、スイッチ16と19は開回路となる・次いで、ス
イッチ14,20,22および24が開回路になり、ス
イッチ16と19がクロック信号P、の制御の下に閉じ
る。信号vAがコンデンサC1との結合を断たれ、信号
VBがコンデンサC1に結合され、コンデンサC4は増
幅器26の反転入力端子に結合される。信号vAおよび
信号VB間に電位差があるとコンデンサC1と02に電
流が流れる。この電流はコンデンサC2に貯えられる電
荷の変化ΔQをもたらし、増幅器260反転入力端子に
電位変化(vA−VB)=ΔQ/C2を発生する。この
電位は増幅され端子34に出力される。
各スイッチを制御するクロック信号P1とR2は実質的
に逆位相で重なシ合わない矩形波形を示す。
クロック信号P′はクロック信号P2のノやルスと同時
に発生する。狭く定められた時間期間において信゛号v
Aの値を捉えることが望ましいならば、信号P′2のパ
ルスを狭くしなければならない。例えば、回路の帯域幅
が7 MHz程度であシ、クロック信号P1. R2お
よびPI3がナイキスト(Nyquiat)のサンプリ
ング基準を満たすように14 MHz程度であれば、ク
ロック信号弓のt4ルスは5−10ナノセ力ンド程度の
ものとなる。あるいは、入力信号vAとVBが実質上り
、C,信号であるならば、信号P6の代シにクロック信
号P2を使うことができる。
低域通過フィルタ32は、自動−零期間の間、出力端子
34上に電位をサンプリングするスイッチキャノぐジタ
ー・フィルタ、である。フィルタ32は自動零化された
出力電位を平均化し、増幅器26における入力オフセッ
ト電位を補正する帰還電位を発生する。すなわち、D、
C,信号成分が出力バイアス電位に影響を与えないよう
に帰還電位を発生する。
増幅/制限回路30は第2図に示される。この回路は共
通ソース増幅器として構成されるP形の電界効果トラン
ジスタTP2を含んでいる。電流源としてバイアスされ
る相補的N形電界効果トランジスタは負荷装置としてト
ランジスタTP2に接続される。共通ソース増幅器から
の出力信号はトランジスタTP2とTN2の相互接続部
から取り出される。
トランジスタTN2のr−ト電極へのi4イアス電位は
別のN形トランジスタTNIのデート・ドレイン結線か
ら与えられる。トランジスタTNIとTN2は、よく知
られた電流ミラー形態で構成される。
トランジスタTNIについての動作電流は別のP形トラ
ンジスタTPIのドレイン電流により供給される。トラ
ンジスタTPIのゲート電極には基準電位、例えば、ト
ランジスタTP2とTN2の両端間に結合される供給電
位の2分の1に等しい電位が供給される。通常、トラン
ジスタTP2 、 TN2およびTPI。
TNIは相補的な特性を有するように設計されており、
トランジスタTPIとTP2の幾何学的形状の比(それ
故、相互コンダクタンス)はトランジスタTNIとTN
2の幾何学的形状の比に等しい。これらの条件が満たさ
れ、供給電位の2分の1の基準電位°がトランジスタT
PIの?−)電極に供給されると、共通ソース増幅器の
り、C,出力電位は供給電位の2分の1に等しくなる。
共通ソース増幅器の出力結線は、P形トランジスタTP
3とN形トランジスタTN3の並列接続の主の伝導路に
結合される。トランジスタTP3とTN3のデート電極
は、相対的に負の供給電位(大地)と相対的に正の供給
電位(VD)に結合される。並列接続のトランジスタT
N3とTP3の主の伝導路は、別のP形トランジスタT
P4とN形トランジスタTN4の並列接続の主の伝導路
に結合される。トランジスタTP4とTN4の主の伝導
路の他方の端は、供給電位間に接続され、直列接続され
る一対の同−fi抗R6の相互接続部に結合される。こ
のようにして、供給電位の2分の1に等しい電位がトラ
ンジスタTN4とTP4の主の伝導路に供給される。ト
ランジスタTP4とTN4のr−ト電極は、相対的に負
の供給電位と相対的に正の供給電位にそれぞれ結合され
る。
増幅/制限回路への入力信号はトランジスタTP2のダ
ート電極に結合される。増幅/制限回路からの出力信号
OUTはトランジスタTN3とTN4(TP3 、 T
P4 )の相互接続部から取り出される。
各並列対のトランジスタの少なくとも1つが導通状態に
バイアスされるように、トランジスタTN3 、 TP
3およびTN4 、 TP4は構成される。従って、ト
ランジスタから成る並列対はReで表される抵抗性の実
効インピーダンスを与える。直列接続された抵抗R3は
vD/2のテプナン(Thevanin)電位と直列に
R3/2のテプナン抵抗を与える。共通ソース増幅器は
Rで表される固有出力インピーダンスを与える。テプナ
ン抵抗R2/2がαRoK等しく、増幅器から発生され
る出力電位がe。であるものとする。このように条件設
定すると、出力電位OUTは次式で表わされる。
因数αが1に等しいと、(1)式は次式のように変形さ
れる。
OUT = eo/2 + VD/4        
     (2)eQが取シ得る最大および最小の電位
値は、それぞれVDと零(大地)である。従って、信号
OUTが取シ得る最大および最小の電位値は、それぞれ
3vD/4とvD/4テある。
第4図は、共通ソース増幅器が2の利得を示し、αが1
に等しい場合についての第2図の回路の伝達関数を示す
。αが値IK近く、および/またはRe>Roの場合、
限界は3Vo/4およびVo/ 4に等しくなるか近く
なる。αが大きくなると、制限電位は供給電位に近づく
。線形領域において、増幅/制限回路(30)の利得は
増幅器(TP2 、 TN2)だけの場合の利得の約2
分の1である。
第2図の回路において、電位vIIICFは直列接続さ
れた抵抗R3の相互接続部から供給することもてきる。
抵抗R3は直流バイアスされたトランジスタによシ実現
してもよい。
第3図は、非反転の増幅/制限回路である。この構成に
おいて、トランジスタTPIは共通ソースの入力増幅器
として構成され、トランジスタTNIとTN2から成る
電流ミラー増幅器を駆動する。ダート電極に電位vRE
Fが結合されるトランジスタTP2は、トランジスタT
N2の電流源負荷装置として働く。P形のトランジスタ
TPIに供給される入力電位が増大すると、トランジス
タTPIにおけるドレイン電流が減少し、以てトランジ
スタTNI中の電流が減少する。トランジスタTNIに
おける電流が減少するとトランジスタTN2において反
映され、トランジスタTP2とTN2との間における相
互接続部において出力電位を増大させることになる。
トランジスタTP2のf−)電極は低域通過フィルタC
R4e C5)を介して抵抗R3の相互接続部に結合さ
れる。この低域通過フィルタは、トランジスタTP3 
、 TN3 、 TP4 、 TN4を介して抵抗R3
の相互接続部に結合される任意の信号電位を減衰させる
ために設けられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、増幅/制限回路を含み、この回路が使用され
る一回路例において本発明を具体化する回路図である。 第2図および第3図は、本発明を具体化する増幅/制限
回路の略図である。 第4図は、第2図の回路の伝達関数特性を示す図である
。 TP2 、 TN2−・・増幅器、TN3 、 TP3
・・・第1の一対のトランジスタ、 TN4 、 TP
4・・・第2の一対のトランジスタ。 特許出願人 アールシーニー ライセンシングコーポレ
ーション

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相対的に正および相対的に負の供給電位源と、 前記相対的に正および相対的に負の供給電位間に接続さ
    れ、入力端子と出力端子を有する増幅器と、 前記増幅器の前記出力端子と回路の出力端子との間に並
    列に結合される主の各伝導路を有し、前記相対的に正お
    よび相対的に負の供給電位の少なくとも1つに結合され
    る各制御電極を有する第1の一対のトランジスタと、 前記回路の出力端子と前記相対的に正および相対的に負
    の供給電位間の値をとる実質的に一定の基準電位点との
    間に並列に結合される主の各伝導路を有し、前記相対的
    に正および相対的に負の供給電位源の少なくとも1つに
    結合される各制御電極を有する第2の一対のトランジス
    タを含む制限回路。
JP02073605A 1989-03-27 1990-03-26 増幅/制限回路 Expired - Fee Related JP3077063B2 (ja)

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CN (1) CN1018415B (ja)
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CA (1) CA2012239C (ja)
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