JPH0239609A - 可変利得回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は可変利得回路、更に詳しく言えば外部信号によ
って利得を制御する増幅回路に係り、特に無線機などの
入力信号レベル範囲の広い電子回路に好適な可変利得増
幅回路に関する。

〔従来の技術〕

外部信号で利得を切換える一方法を第２図を用いて説明
する。第２図はエミッタホロワ回路であり、トランジス
タＱｌがエミッタホロワとして動作し、トランジスタＱ
２に外部電位ＶＣＮＴＬを加えることによってＱｚのエ
ミッタ電流を制御する。

トランジスタＱ２　（Ｑｌ）がオンする電位をＶＣＮＴ
Ｌに加えれば第２図の回路はエミッタホロワとして動作
し、ＶＣＮＴＬを低くしてトランジスタＱｚ　（Ｑｌ）
をオフにすれば減衰器として動作する。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２図のエミッタホロワ回路ではトランジスタＱｌ　（
Ｑｚ）のエミッタ電流が電圧ＶＣＮＴＬの値で定まるた
め、電圧ＶＣＮＴＬが不安定であるとＱｚ（Ｑｌ）のエ
ミッタ電流が不安定となる。すなわちＶｃＮ１シに雑音
が加わると、その電位に応じて出力電圧Ｖｏｕｔに雑音
が加わることになる。この問題を解決する一手段を第３
図を用いて説明する。Ｑｌはエミッタホロワを構成する
トランジスタ、ＱｚとＱ３はＱｌのカレントミラー定電
流回路用トランジスタ、Ｑ（はスイッチ用トランジスタ
である。

電圧Ｖ　ＣＮＴＬが十分に低くてトランジスタＱ（がオ
フの時には電ｇ電圧Ｖｃｃの値と抵抗ＲＣ３，ＲＥ３の
値によってトランジスタＱ３のエミッタ電流が定まる。

Ｑｚ　＝Ｑａ　ｙ　ＲＥｚ＝Ｒｐａであり、ＲＢ２によ
る電位降下が微少であればトランジスタＱ２とＱ３のエ
ツタ電流はほぼ等しくなる。トランジスタＱ１のエミッ
タ電流はトランジスタＱ２のコレクタ電流と等しくなる
。従って第３図のエミッタホロワ回路ではトランジスタ
Ｑｌのエミッタ電流はトランジスタＱδのコレクタ電流
を変えることで制御できる。次にトランジスタＱ４の働
きを説明する。トランジスタＱ４がオフの時には、カレ
ントミラー回路に電圧Ｖ　Ｃ！ＮＴＬの影響が及ばず、
トランジスタＱ１はエミッタホロワ回路として安定に動
作する。電圧ＶＣＮＴＬを上げていくとトランシリトラ
ンジスタＱδのエミッタ電流（コレクタ電流）が減少し
、その結果としてトランジスタＱ１のエミッタ電流が減
少する。さらに電圧Ｖ　ＣＮＴＬを旧昇させるとトラン
ジスタＱ４のコレクタ電流がさらに上昇し、トランジス
タＱ８のコレクタ電位（ベース電位）が下がり、最後に
はトランジスタＱ３がオフとなり、抵抗１りＣ３を通る
電流はすべてトランジスタＱ４に流れるようになる。こ
の時トランジスタＱ２もオフになるため、結果的にトラ
ンジスタＱｚがオフとなる。第３図の回路によって第２
図における雑音の問題は解消できた。次にトランジスタ
Ｑｌがオフ時の特性を考える。ここで結合容軟Ｃ１とＣ
２は直流カットを目的としているため、十分大きい値（
低インピーダンス）として省略する。またトランジスタ
Ｑ２はオフであるため、抵抗ＲＬに比べてトランジスタ
Ｑ２をコレクタ側から見たインピーダンスが十分大きい
としてトランジスタＱ２の影響を省略する。以上の条件
下において、トランジスタＱ１がオフ時の利得は、以下
のようになる。

Ｖ　ＩＮ／　ＶＯＵＴ　　＝　Ｒｔ、　　／　　（ＺＱ
１ＯＦＦ＋　ＲＬ）ここでＺＱＩＯＦＦはトランジスタ
Ｑｌがオフ時のベースとエミッタ間インピーダンスを指
す。トランジスタを決めればインピーダンスＺ　ＱＩＯ
ＦＦが定まり、抵抗ＲＬはあらかじめ定めるために、ト
ランジスタＱｌ　がオフ時のＶ　ｔ　ｎ　／　Ｖ　ＯＵ
Ｔの値には自由度がない、また、トランジスタのバラツ
キによってインピーダンスＺＱ１ＯＦＦの値が変わるた
めに、減衰量に対する許容範囲が広い場合には使用でき
ない。また、一般に減衰器を付加する状況は、人力信号
レベルが大きい場合である。トランジスタＱ１がオフ時
で減衰器として動作している時、トランジスタＱ１には
電流が流れないため、ベース電位はほぼ電源電圧となっ
ている。従って、大レベル入力信号がトランジスタＱｚ
に加わると、ベース端子において波形の一部が電源電圧
でクリップされてしまい歪みが生じる。

本発明の第１の目的は、エミッタホロワ用トランジスタ
Ｑ１がオフ時に任意の減衰量を設定できるようにするこ
とであり、同時に本発明の第２の目的は人力信号レベル
が大きい際の歪みを抑えることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の第１の目的はエミッタホロワ用トランジスタＱ１
のベースとエミッタ間に、トランジスタＱ１かオン時の
インピーダンスより低く、かつトランジスタＱ１がオン
時にエミッタホロワ動作に影響を及ぼさない結合回路を
付加することで達成される。

上記の第２の目的は、トランジスタＱ１のオン／オフ状
態によってＱｌのベース電位が変動しない点、あるいは
あらかじめ想定した入力信号レベル以上に電源電圧より
低い点からベースバイアスを施すことで達成される。

〔作用〕

エミッタホロワ用トランジスタＱ１のベースとエミッタ
回路間に値がＺの結合回路を設けると。

Ｑｌがオフ時の利得は次のようになる。

Ｖ＋Ｌ１／ＶＯＵＴ＝　ＲＬ／（Ｒｃ、十Ｚ　／ＺＱＩ
ＯＦＦ）　　〜Ｒｔ、／（Ｒｔ、＋　Ｚ）ここで、Ｚ　
／　Ｚ　ＱＩＯＦＦはインピーダンスＺとＺＱＩＯＦＦ
の並列インピーダンスを表わす。従ってｚｌ　＜　ｌ　
ＺＱｌＯＦＦ　ｌになるようにインピーダンスＺの値を
選ぶことで上記条件の範囲内においてトランジスタＱｌ
がオフ時の減衰量を任意に選ぶことができる。

トランジスタＱ１がオフ時のベース電位の設定について
は、第３図のカレントミラー回路用トランジスタＱδの
コレクタバイアス抵抗Ｒｃｓを分割し、電源電圧より低
い点を設け、そこからトランジスタＱｌのベースバイア
スを施こす０分割点については想定した入力レベルに応
じて決定する。

この電位をＶＢとおく。エミッタホロワが動作している
時にはトランジスタＱ１のベース電位はＶａからトラン
ジスタＱｘのベースバイアス抵抗による電圧降下分を引
いた値となる。トランジスタＱｌがオフで減衰器として
働いている時にはトランジスタＱｌのベースバイアス抵
抗による電圧降下はなくなる。一方分割したＲｃａには
スイッチ用トランジスタＱ４のコレクタ電流が流れるた
め、電圧ＶＢの値は変化するのが電流電圧になることは
ない。逆に、あらかじめ入力信号レベルを想定してトラ
ンジスタＱ１がオフ時の電圧Ｖａの値を定めることによ
って、トランジスタＱｌのオン／オフにかかわらず大信
号入力時の歪みに対してトランジスタＱ１のベース電位
に関する問題を解消できる。

〔実施例〕

以下１本発明第１項記載一実施例を第１図により説明す
る。Ｑｔ・はエミッタホロワ用トランジスタ、ＱｌとＱ
８はカレントミラー定電流回路用トランジスタ、Ｑ４は
スイッチ用１〜ランジスタである。トランジスタＱｓの
コレクタ抵抗をＲｃｓ＾。

Ｒｃｓｒｓに分割し、その分割点にトランジスタＱ１の
ベースバイアス抵抗ＲＢを接続する。トランジスタＱ１
のベースとエミッタ間に付加する減衰用結合回路をＺで
表わす。電圧ＶＣＮＴＬがゼロ電位でトランジスタＱ４
がオフ時には、第１図のエミッタホロワ回路動作に対し
てトランジスタＱ４は影響しない、トランジスタＱｌの
エミッタ電流をＩとすると、これはトランジスタＱｚ　
、Ｑδのコレクタ電流に等しくなる。ここで抵抗Ｒ８ヱ
による影響を無視した。トランジスタＱ１の電流利得を
ｈｒａとおくと、トランジスタＱ１のベース電位ＶＢは
ＶｓｏｓＡ＋Ｖｃｃ　−（Ｒｃａ＾＋　Ｒｅ／　ｈ　Ｆ
ｌり　Ｉとなる。電圧ＶＢＯＮの値をあらかじめ想定し
た最大入力レベルに対して歪みが生じないように抵抗Ｒ
ｃｇ＾、Ｒａの値を選ぶことで正常にエミッタホロワ回
路として動作する。ここでインピーダンスＺの値は、ト
ランジスタＱｌがオフ時に減衰器として動作するように
選ぶため一１ｚ１＞Ｒｔ、である。

減衰量を低く設定しない限りインピーダンスＺの値はエ
ミッタホロワ動作に影響しない。トランジスタＱｌがオ
フ時の減衰量を低く設定する場合には、トランジスタＱ
ｌ　がオン時のエミッタホロワ動作に関してインピーダ
ンスＺの影響を検討する必要が生じるが、ここでは詳細
を省略する。

次に電圧Ｖ　Ｃ！ＮＴＬを高くしたトランジスタＱ４　
　をオンにした時を考える。トランジスタＱ３がオフに
なるまで電圧Ｖ　ＣＮＴＬを高くすると同時にトランジ
スタＱ２　、Ｑｔがオフとなり、第１図の回路は減衰器
として動作する。その時の利得は先に述べたように、 ＶＩＮ／ＶＯＵＴ”ＲＬ／（ＲＬ＋Ｚ）である。この時
、トランジスタＱ＋　のコレクタ電流をＩｃとするとト
ランジスタＱｌのベース電位は次のようになる。

ＶＢＯＦＦ〜ＶＣＣ−ＲＣ３Ａ　Ｉ　ｃトランジスタＱ
１がオン時と同様に、電圧Ｖ　ＢＯＦＦの値を最大入力
信号を加えた時に歪みが生じないようにする為にコレク
タ電流ＩＣの値を設定すればよい。ここでトランジスタ
Ｑ１をオフすなわちトランジスタＱδをオフにするため
には、トランジスタＱａのコレクタ（ベース）電位を下
げなければならない。そのため、Ｉｃ＞Ｉが成立する。

すなわち、トランジスタＱ８をオフにするためには、エ
ミッタホロワとして動作している状態の電流Ｉよりも大
きな電流Ｉｃを抵抗Ｒｃａ＾に流すことになり、Ｖ　Ｂ
ＯＦＦ　＜　Ｖ　ａｏｓとなり最大入力レベルに対する
歪みの問題は生じない、なお、トランジスタＱｚのオン
／オフ状態による全消費電流については、トランジスタ
Ｑ１がオン時に２Ｉ、オフ時にＩｃになる。

次に本発明の他の実施例を第４図に示す。トランジスタ
Ｑ６はエミッタ接地バイアスされたトランジスタであり
、バイアス条件に応じて利得Ｇをもつ増幅回路である。

トランジスタＱ１〜Ｑ４は第１図に示した実施例と同様
の可変利得回路である。ここで、トランジスタＱｌのベ
ースバイアスはトランジスタＱδのコレクタバイアス抵
抗ＲＣＩｓを介して行なう。トランジスタＱ３のコレク
タ電流をトランジスタＱ１のベース電流より十分太きく
する（一般的にはこれが成立する）とトランジスタＱ１
のオン／オフ状態にかかわらずトランジスタＱ１のベー
ス電位Ｖａは一定と見ることができる。従って第１図に
示したトランジスタＱ１のベースバイアスに関する項目
は不用である。トランジスタＱ１”Ｑ４で構成した回路
の入力インピーダンスが抵抗ＲａＢに比べて十分大きく
設定することによってトランジスタＱ６で構成した増幅
器に対してトランジスタＱ１の状態は影響しない。

従ってエミッタホロワが動作（ＶｃＮｔｔ、＝Ｏ）　し
ている時の総合利得＝Ｇとなる。一方、電圧Ｖ　ＣＮＴ
Ｌを高くしてトランジスタＱ１をオフにした時の総合利
得はＧ×減衰量となり、第４図の回路は可変利得回路と
して動作する。

以上本発明の詳細な説明した。ここで第１図の回路にお
いて、カレントミラー回路は図示の回路に限定されず種
々の構成が可能であり、また、第４図の実施例における
増幅段に関しても種々の回路構成が可能であることは明
らかである。さらに、結合回路は抵抗、キャパシタ、イ
ンダクタで構成でき、用途に応じて任意の組合せが可能
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、エミッタホロワ用トランジスタのベー
スとエミッタ間に結合回路を加えることによってトラン
ジスタがオフ時の減衰量を設定できるので、トランジス
タのオン／オフに応じて、利得を１及び固定減衰量に切
換えられる効果がある。また、定電流回路と組合わせる
ことによってトランジスタのベース電位を設定できるの
で減衰器として用いた場合に大信号入力時の歪を低減す
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可変利得回路の一実施例を示す回
路構成図、第２図及び第３図は従来の可変利得回路−例
を示す回路構成図、第４図は本発明による可変利得回路
の他の実施例を示す回路構成図である。 Ｑｌ　”ＱＦｌ−トランジスタ、ＲＢ　Ｉ　Ｒａｘ　＊
　Ｒｃ＋ｓ　ｒＲＣ３Ａ、　Ｒｃｓａ、　Ｒｇｚ、　Ｒ
ｔ＋ａ、　Ｒｃｌｌ−バイアス抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カレントミラー定電流駆動されたエミッタホロワ回
   路において、カレントミラー基準電流用トランジスタの
   コレクタに外部信号によつてオン／オフするスイッチ回
   路を設けるとともに、上記トランジスタのコレクタバイ
   アス抵抗を分割して、電源電圧より低い電位にエミッタ
   ホロワ用トランジスタのベースバイアス抵抗を接続し、
   上記エミッタホロワ用トランジスタのベースとエミッタ
   間に結合回路を設け、外部信号の状態に応じてエミッタ
   ホロワ回路の利得を切換えることを特徴とする可変利得
   回路。 ２、増幅段とエミッタホロワ段を直流結合で構成した増
   幅回路において、上記エミッタホロワ段のトランジスタ
   をカレントミラー定電流回路で駆動し、上記カレントミ
   ラー定電流回路を構成するカレントミラー基準電流用ト
   ランジスタのコレクタに外部信号によつてオン・オフす
   るスイッチ回路と、上記エミッタホロワ段のトランジス
   タのベースとエミッタ間に結合回路を設けて構成された
   ことを特徴とする可変利得回路。