JPH0332209A - 電圧制御増幅器 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えばテレビジョン受像機及びビデオテープ
レコーダ等の画像装置における自動利得制御回路（ＡＧ
Ｃ回路）等に使用される電圧制御増幅器に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の電圧制御増幅器として、第３図に示す回
路が知られている。この回路は、差動トランジスタ対を
構成する２つのトランジスタ９゜１０のうち、出力を取
り出す方のトランジスタ９のコレクタと電源１との間に
、もう一つの差動トランジスタ対を構成するトランジス
タ１２．１４を接続すると共に、出力を取り出す方のト
ランジスタ１２のコレクタと電源１との間に負荷抵抗１
９を接続し、更にトランジスタ１２のベースとトランジ
スタ１４のベースとの間に制御用電源２３を接続したも
のである。

この回路においては、制御用電源２３の出力電圧を可変
することによって、トランジスタ１２とトランジスタ１
４とに流れる電流比が変化するので、これにより負荷抵
抗１９に流れる電流を制御することができ、利得を可変
することができる。

しかし、この回路は、負荷抵抗１９に流れる電流を制御
することで正相出力端子２２の直流電位が変動してしま
う。

そこで、第４図に示すように、トランジスタ１２．１４
と並列に更にもう一つの差動トランジスタ対を構成する
トランジスタ２５，２Ｅ３を設けた回路も使用されてい
る。トランジスタ２５のベースはトランジスタ１４のベ
ースと共に制御用電源２３のプラス側に接続され、トラ
ンジスタ２６のベースはトランジスタ１２のベースと共
に制御用電源２３のマイナス側に接続されている。また
、この回路では、トランジスタ９，１０の共通エミッタ
と接地端子との間に接続された差動対用定電流源７の他
にトランジスタ２５．２６の共通エミッタと接地端子と
の間に差動対用定電流源２７を設けている。ここで、定
電流源７と定電流源２７の電流比は２：１に設定されて
いる。

この回路によれば、定電流源７，２７の電流値を夫々Ｉ
？＋Ｌ７、トランジスタ１２．１４．２５、▽２６の各
コレクタ直流電流を夫々工。１２゜ＩＣｌ３　＋　　Ｉ
Ｃ２５▽＋　　ＩＣ！２Ｂとすると、これら電流値の間
には、以下のような関係が成立する。

Ｉｃｘ２＋ｌ０１４　＝Ｉ？　／２　　　　▽−　（１
）Ｉ０２５＋Ｉ。２［＋　＝　ｒ　２７＝　ｒ　７　／
　２　　・・・（２）Ｉ　０１２　＝　ｒ　ｃ２ｅ　　
　　　　　　　　　・・・（３）Ｉ　Ｃ１４▽”　Ｉ　
Ｃ２５▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽▽・・・（４）従って、負
荷抵抗１９に流れる直流電流１１９は、下記（５）式の
ようになる。

Ｉ　１９＝　Ｉｃｔｚ　＋　Ｉｃ２５＝　Ｉ７　／　２
　▽−　（５）（５）式から明らかなように、この回路
では利得を変えても負荷抵抗１９に流れる直流電流値は
一定であるため、正相出力端子２２の直流電位は変化し
ない。

［発明が解決しようきする課題］ しかしながら、上述した２つの従来回路のうち、前者は
制御用電源２３の出力を変化させると、トランジスタ１
２．１４のコレクタ電流比が変化するが、同時に負荷抵
抗１９に流れる電流も変化してしまうため、出力端子の
直流電位が変動するという問題点がある。

また、後者は負荷抵抗１９に流れる直流電流値を一定に
することができるため、出力端子の直流電位を利得によ
らず一定値にすることができるが、定電流源２７が新た
に必要になるため、消費電力が大幅に増加するという問
題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
出力端子の直流電位が利得の変化に依存せず、しかも消
費電力が少ない電圧制御増幅器を提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る電圧制御増幅器は、入力信号を差動増幅す
る差動トランジスタ対を構成する第１及び第２のトラン
ジスタと、これら第１及び第２の▽− トランジスタの共通接続されエミッタと第１の電源端子
との間に接続された定電流源と、前記第１のトランジス
タのコレクタにエミッタが共通接続された第３、第４、
第５及び第６のトランジスタと、前記第２のトランジス
タのコレクタにエミッタが共通接続された第７、第８、
第９及び第１０のトランジスタと、共通接続された前記
第３、第４、第９及び第１０のトランジスタのベースと
共通接続された前記第５乃至第８のトランジスタのベー
スとの間の電位差を可変する手段と、共通接続された前
記第３乃至第５及び第７のトランジスタのコレクタと第
２の電源端子との間並びに共通接続された前記第６及び
第８乃至第１０のトランジスタのコレクタと第２の電源
端子との間の少なくとも一方に接続された負荷抵抗とを
具備し、前記負荷抵抗が接続されたトランジスタのコレ
クタから出力を取り出すことを特徴とする。

［作用コ 本発明においては、第５乃至第８のトランジスタのベー
スが共通接続されると共に、第３、第４、▽６− 第９及び第１０のトランジスタのベースが共通接続され
、これらの間の電位差を可変するようにしている。この
ため、第５乃至第８のトランジスタに流れる直流電流値
と、第３、第４、第９及び第１０のトランジスタに流れ
る直流電流値とが夫々等しくなる。そこで、前者の直流
電流値をエミ、後者の直流電流値をＩ２とすると、共通
接続された第３乃至第５及び第７のトランジスタのコレ
クタと第２の電源端子との間並ひに共通接続された第６
及び第８乃至第１０のトランジスタのコレクタと第２の
電源端子との間の少なくとも一方に接続された負荷抵抗
に流れる直流電流値は、２　（Ｉ　１　＋　Ｉ　２　）
になる。

一方、第１及び第２のトランジスタに流れる直流電流は
等しく、定電流源によって供給される電流値の１７２で
ある。従って、第３乃至第６のトランジスタに流れる直
流電流値の総和、及び第７乃至第１０のトランジスタに
流れる直流電流値の総和も定電流源から供給される電流
値の１／２で一定である。

ココで、第３乃至第６のトランジスタ↓と流れる直流電
流値の総和、及び第７乃至第１０のトランジスタに流れ
る直流電流値の総和を前述した電流値り、ＩＱで表すと
、２（１１＋Ｉ２）番こなる。

従って、２（ＩＩ＋ＩＱ）は一定であり、結局、負荷抵
抗に流れる電流値も一定、その一端から取り出す直流出
力電圧も一定となる。

！、第３及び第４のトランジスタに流れる交流電流をｉ
□、第５及び第６のトランジスタ番と流れる交流電流を
１２、トランジスタ第７及び第８のトランジスタに流れ
る交流電流を−１２、第９及び第１０のトランジスタに
流れる交流電流を一１Ｉとすると、負荷抵抗に流れる交
流電流値番１２１□又は−２ｉ＋となる。ここで、第５
乃至第８のトランジスタのベースと第３、第４、第９及
び第１０のトランジスタのベースとの間の電位差ヲ変化
させると、１１と１２の比が変化するので、利得を変化
させることができる。

このように、本発明によれば、出力端子の直流電位が利
得の変化に依存せず、しかも１つの定電流源しか使用し
ていなも）ので、ン自費電流を１−分ると抑制すること
ができる。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照しながら本発明の実施例につい
て説明する。

第１図は本発明の第１の実施例りこ係る電圧１ｉ制御増
幅器の構成を示す回路図である。

主正電源１は、この回路全体すこ電力を供給する。

ＮＰＮ型のトランジスタ９．１０＆−１、入力（言号を
差動増幅する差動トランジスタ対を構成し、その共通接
続されたエミ・ソタと前記主正電源１のマイナス端子（
接地端子）との間むこｃｔ差動対用定電流源７が接続さ
れている。トランジスタ９，１０の各ベースには、ベー
ス直流ノ（イアス用電源２力）ら夫々バイアス用抵抗３
，４を介して直流／ぜイアスミ圧が与えられている。ま
た、トランジスタ１０のベースにハ、結合コンデノリ−
５を介してイ言号源６からの交流入力信号が与えられ、
トランジスタ９のベースと接地端子との間ｉこ（マ、デ
カ・ソプリングコンデンサ８が接続さレテモ＼る。

−〇− トランジスタ９のコレクタには、ＮＰＮ型の４つのトラ
ンジスタ１１，１２，１３．１４のエミッタが共通に接
続されている。また、トランジスタ１０のコレクタには
、ＮＰＮ型の４つのトランジスタ１５．１６，１７．１
８のエミ・ソタが共通に接続されている。

これらトランジスタ１１乃至１８のうち、トランジスタ
１１，１２，１４．１６のコレクタるよ、正相出力端子
２２に共通に接続され、外部番ご信号が取り出されるよ
うになっている。また、この共通接続点と電源１のプラ
ス端子（電源端子）との間には、負荷抵抗Ｉ９が接続さ
れても）る。

一方、トランジスタ１１乃至１８のうち、トランジスタ
１３，１５，１７．１８のコレク列よ、逆相出力端子２
１に共通に接続され、外部ｉこイ言号が取り出されるよ
うになっている。また、この共通接続点と電源端子との
間には、負荷抵抗２０力Ｓ接続されている。

更に、これらトランジスタ１１乃至１８のベースは、ベ
ース直流バイアス用電源２４るこよって直ｌＯ− 流バイアスされると共に、トランジスタ１１，１２．１
７．１８のベースと、トランジスタ１３乃至１６のベー
スとが夫々共通接続され、これら共通接続されたベース
間に、利得を制御するため、電圧値を可変できる制御用
電源２３が介挿されている。

次にこのように構成された本実施例に係る電圧制御増幅
器の動作について説明する。

いま、トランジスタ９乃至１８のコレクタ直流電流を夫
々Ｉ　Ｃ！９＋　　Ｉｃｔｏ　ｌ　　Ｉｃｔｔ　ｌ　　
ＩｃｍＱ　＋Ｉ　ｃｘｓ　＋　　■ｏ１４　＋　　Ｉｃ
ｔ５＋　　Ｉｃｔａ　１ＩＣ１７＋Ｉ０１８、差動対用
“定電流源７の電流を１７、負荷抵抗１９．２０に夫々
流れる直流電流を夫々■１９゜■。。とし、トランジス
タ９，１０のベースカ同シ直流電位にバイアスされてい
るとすると、次の（６）乃至（８）式が成立する。

Ｉｃｅ　　”　Ｉｃｔｏ　＝　Ｉ？　／　２　　　　　
・”　（６）Ｉｃｅ　　”　Ｉｃｔｔ　＋　ｌ０Ｉ２　
＋Ｉ０１３　＋ＩＣ＋４＝Ｉ７／２　　　　　　　　　
・・・（７）Ｉｃｔａ　　＝　ＩｏＩ５　　＋　ＩＣ１
Ｂ　　＋　ＩＯ１？　　＋　Ｉｃｒｓ＝■７　Ｉ２　　
　　　　　　　　　　・・・　（８）また、トランジス
タ１３乃至１６のベース電位及びトランジスタ１１，１
２，１７．１８のベース電位は夫々等しいから、下記（
９）乃至（１２）式が成立する。

Ｉｃ５ａ　＝　ＩＣ＋４　＝　Ｉｃｔａ　＝　Ｉｃｔａ
　＝　Ｉ　１・・・（９） Ｉ　０１１　＝　Ｉｃｔ２＝　ｌ０１７　”　Ｉｃｔａ
　＝　Ｉ２・・・（１０） Ｉｔｓ＝Ｉ。、１＋ＩｏＩ２　＋Ｉ０１４　＋Ｉ。１６
＝２Ｉ□＋２工。　　　　　　・・・（１１）Ｉ２０＝
　Ｉｃｘ３＋　ｌ０１５　＋　ＩＯ１？　＋　ｌ０１８
＝２Ｉｔ　＋２Ｉ２　　　　　　　・・・（１２）また
、（９）式及び（１０）式より、（７）式及び（８）式
は、下記（１３）式及び（１４）式のように表すことが
できる。

■。８　＝２Ｉ工＋２１．＝Ｉ７／２＝一定・・・（１
３） Ｉｃ１ｏ　＝２　Ｉ　１＋２　Ｉ２　＝　Ｉ？　／　２
＝一定・・・　（１４） 一方、トランジスタ９乃至１８のコレクタ交流電流を夫
々Ｉ　Ｃ９＋　　１　（Ｉ１０　＋　　１０□ｔａ１ｃ
ｍ２゜ｉ　ｃ１＋　＋　　ｆ　Ｃ！１４１　　ｆ　Ｑ１
０１　　Ｉｃｔａ　＋　　ｆ　０＋７１ｆｃｔａ、負荷
抵抗１９．２０に夫々流れる交流電流を夫々１１９＋１
２０とすると、以下の各関係が成立する。

ｆｃｅ　　”　　ｆｃｔｏ　　　　　　　　　・・・（
１５）ｉｃｅ　　”　１ｃｔｔ　＋１ｃｘ２＋　１ｃｔ
３＋　１ｃｔ４・・・（１６） ｉｃｓｏ　＝　１ｃ１５＋　ｆａｔｅ　十ｆａ１７＋　
Ｉｃｔａ・・・（１７） ｉｃｌｔ　＝　Ｉｃ５ｗ　＝　　ｉ　Ｃ１７＝−ｆｃｔ
ｓ　＝　１　＋・・・（１８） Ｉｃｔａ　＝　１ｃ１４＝ｆ。１５＝−１゜ｘｅ＝１２
・・・（１９） ｉ□ｏ”　ｌ　ｃｌｌ　＋ｉ。、２　＋　ｉｏ、４＋　
ｔｃｍ６＝２ｉ、＋１２−ｉ２＝２ｆｔ・・・（２ｏ）
’　１２ｏ＝　ｉｃ＋３＋　ｔｃｔＩ５＋　１ｃｘ７＋
ｉ　ｃｔａ１３− ”　−２ｉ　、ｉ　２　＋ｆ　２　＝　−２ｉ　ｔ・・
・　（２１） （１１）式乃至（１４）式、（２ｏ）式及び（２１）式
より、負荷抵抗１９．２０に夫々流れる電流の総和ＩＬ
１９　＋　　ＩＬ２０は、下記（２２）式及び（２３）
式のように表すことができる。

ＩＬ１９　＝２　（Ｉ　ｔ　＋Ｉ。）　＋２　ｉ　ｒ＝
Ｉ７　Ｉ２＋２　ｉｓ　　　　　・・・（２２）ＩＬ２
ｏ　＝２　（Ｉｆ　十Ｉ２　）　　２ｉｔ＝Ｉ７／２−
２ｔ＋　　　　　・・・（２３）ここで、負荷抵抗１９
．２０の抵抗値を夫々Ｒ１９１Ｒ２０１電源１の電源電
圧をＶ。０とすると、出力端子２１．２２の電位Ｖａｓ
ｔ　Ｖ２□は、夫々（２４）式及び（２５）式のように
表すことができる。

Ｖｓ＋ｔ＝Ｖｃｃ　　Ｒ２ｏ　（Ｉ　７　／　２　２　
ｉ　１　）”Ｖｃｃ　　Ｒ２０”　Ｉ　７　／　２　＋
　２Ｒ２０＠ｉ　Ｉ・・・（２４） Ｖ２２＝ＶＯＯ−Ｒ１９（Ｉ　？　／　２　＋　２　ｉ
　□）”Ｖｃｃ　　Ｒｔ。・Ｉ？／２　２Ｒｔｅ・ｈ１
４− ・・・　（２５） （２４）式及び（２５）式におけるＲ２０・■７／２の
項及びＲ１９・■７／２の項は直流の項であり、Ｒ２ｏ
１Ｒ□８及びＩ７は全て一定であるから、出力端子２１
．２２の直流電位は制御用電源２３の電圧によらず常に
一定であることが明らかである。

次に１１と１２の関係を考える。

いま、ｉ１／ｉ２＝Ｍとし、制御用電源２３の出力電圧
をＶ２３とすると、次の（２６）式が成立する。

Ｖ２３”ｋＴ／　ｑ”　Ｉｎ（ｊ　、／１２）＝ｋＴ／
　ｑ・Ｉｎ　　Ｍ　　　　　　・・・（２６）ここで、
ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電荷素置であ
る。この（２６）式より、次の（２７）式が成立する。

Ｍ＝　ｅｘｐ（Ｖｚ３・ｑ／　（ｋＴ））　　”・（２
７）従って、＊　Ｒ１９＝Ｒ２０とすれば、この実施例
の回路の利得Ａｖは、次のように表すことができる。

Ａｖ＝ｑ　　（Ｒ，、−１７／２）／　（２ｋＴ）ＸＭ
／　（１十Ｍ） 上記（２７）式及び（２８）式から明らかなように、本
実施例によれば、制御電圧ＶＱ３によって利得が制御可
能である。

第２図は、本発明の第２の実施例に係る電圧制御増幅器
の構成を示す回路図である。

この実施例が第１図に示した第１の実施例と異なる点は
、上記第１の実施例におけるＮＰＮ型のトランジスタ９
乃至１８を、ＰＮＰ型のトランジスタ２８乃至３７に置
き換え、電源の極性を逆にした点にある。その他の構成
については第１図と同様であり、その部分には同一符号
を付して重複する部分の説明は省略する。

この実施例においても、先の実施例と同様に、負荷抵抗
１９．２０に流れる直流電流を、制御用電源２３の出力
電圧値に拘らず常に一定の値にすることができるので、
出力端子２１．２２の直流電圧を一定にすることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、入力信号を差動
増幅する差動トランジスタ対の各コレクタと負荷抵抗と
の間に夫々４つのトランジスタを接続し、１つの定電流
源だけでこれら各４つのトランジスタを流れる直流電流
の総和を一定にし、且つ交流電流の総和を制御電圧によ
って制御可能にしたので、出力端子の直流電位が利得の
変化に依存せず、しかも消費電力が少ない電圧制御増幅
器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る電圧制御増幅器の
回路図、第２図は本発明の第２の実施例に係る電圧制御
増幅器の回路図、第３図は従来の電圧制御増幅器の回路
図、第４図は第３図の回路を改良した従来の他の電圧制
御増幅器の回路図である。 １；主正電源、２．２４；ベース直流バイアス用電源、
３．４；バイアス用抵抗、５；結合コン１７− デンサ、６；信号源、７，２７；差動対用定電流源、８
；デカップリングコンデンサ、９乃至１８゜２５．２８
．２８乃至３７；トランジスタ、１９゜２０；負荷抵抗
、２１；逆相出力端子、２２；正相出力端子、２３；制
御用電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号を差動増幅する差動トランジスタ対を構
   成する第１及び第２のトランジスタと、これら第１及び
   第２のトランジスタの共通接続されエミッタと第１の電
   源端子との間に接続された定電流源と、前記第１のトラ
   ンジスタのコレクタにエミッタが共通接続された第３、
   第４、第５及び第６のトランジスタと、前記第２のトラ
   ンジスタのコレクタにエミッタが共通接続された第７、
   第８、第９及び第１０のトランジスタと、共通接続され
   た前記第３、第４、第９及び第１０のトランジスタのベ
   ースと共通接続された前記第５乃至第８のトランジスタ
   のベースとの間の電位差を可変する手段と、共通接続さ
   れた前記第３乃至第５及び第７のトランジスタのコレク
   タと第２の電源端子との間並びに共通接続された前記第
   ６及び第８乃至第１０のトランジスタのコレクタと第２
   の電源端子との間の少なくとも一方に接続された負荷抵
   抗とを具備し、前記負荷抵抗が接続されたトランジスタ
   のコレクタから出力を取り出すことを特徴とする電圧制
   御増幅器。