JPH0346407A

JPH0346407A - 可変利得増幅器

Info

Publication number: JPH0346407A
Application number: JP18200289A
Authority: JP
Inventors: Takumi Deguchi; 出口　琢巳
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1991-02-27
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH077895B2

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、可変利得増幅器に関し、特にデジタル搬送波
伝送方式の変調波を復調して得られる多値ベースバンド
信号を増幅する可変利得増幅器に関する。

〔従来の技術〕

デジタル搬送波伝送方式の変調波を復調して得られる多
値ベースバンド信号を増幅する可変利得増幅器としては
、直流成分から多値ベースバンド信号の帯域に対応する
周波数まで一定の利得を必要とするため、−ａに直結形
の増幅器が用いられる。

第２図は従来の可変利得増幅器の一例を示す回路図であ
る。

この図において、復調された多値ベースバンド信号は、
互いに１８０°の位相差を持った入力信号として、入力
端子１４．１５に各々入力される。

このとき、トランジスタ５のコレクタには入力端子１４
の入力信号に対して逆相の信号が現れ、トランジスタロ
のコレクタには正相の信号が現れる。

すなわち、トランジスタ５及び６は、各々トランジスタ
１．２及び３．４を負荷とする差動増幅器として動作す
る。

トランジスタｌ〜４は、トランジスタ５，６のコレクタ
に現れた逆相と正相の信号を入力とする４つのベース接
地増幅器として動作するが、この図の構成においては、
トランジスタ１と３及びトランジスタ２と４のコレクタ
同士が各々接続されているため、出力端子１６．１７に
現れる信号は、トランジスタ５，６のコレクタに現れる
逆相と正。

相の信号を台底したものとなる。

今、利得制御端子１２と１３に与えられるバイアス電圧
Ｖ１□、■１．が■１□〉■１．であり、トランジスタ
２と３がカットオフしている場合を考えると、トランジ
スタ２．３のコレクタには信号が現れず、出力端子１６
．１７にはトランジスタｌ。

４のコレクタに現れるのと同一の信号が出力され、利得
は、抵抗７〜９とトランジスタ５．６に流れる電流によ
って概ね決定される。

また、ＶＩ□（ｖ１３となり、トランジスタ１と４がカ
ットオフとなると、前記の場合とは逆にトランジスタ２
．３のコレクタに現れる信号と同一の信号が出力端子１
６．１７から出力され、振幅利得はｖ１□〉■、３の時
と同じとなる。

（−Ｌ７、ＶＩｔ）Ｖ＋３の場合とＶ、ｔ（Ｖ、ｆｆ（
７）場合とを比較すると、出力信号の振幅はいづれの場
合においても同じであるが、入力信号に対する位相は１
８０°異なっている。すなわち、ＶＩｔ＞Ｖ’ｓでトラ
ンジスタ２，３がカットオフの時、出力端子１６の出力
信号は入力端子１４の入力信号に対して逆相、出力端子
１７の出力信号は正相となる。

また、Ｖ　ｌｔ　（Ｖ　ｔ　ｘでトランジスタ１，４が
カットオフの時、出力端子１６は正相、出力端子１７は
逆相の出力信号を出力する。

さらに、Ｖｌ！＝ＶＩ３となって、トランジスタｌと２
．トランジスタ３と４が各々同一の増幅率を持つ場合に
は、出力端子１６と１７には正相と逆相の信号が打消し
合って信号が現れず、増幅器の利得は無限小となる。

以上のように、従来の増幅器は、利得制御端子１２と端
子１３に与えるバイアス電圧の電位差を調整することに
よって、有限の利得から無限小の利得まで利得を変化す
ることができるため、可変利得増幅器として動作する。

しかしながら、前述したように、Ｖ　＋　ｔ　＞　Ｖ　
Ｉ　３の場合と■１□（ｖｌｆｆの場合で出力位相が反
転するが、これは、トランジスタ２，３あるいは１．４
がカットオフとならなくてもＶ　ｌ　！　＝　Ｖ　ｌ　
３を境として、ｖ１□＞Ｖ、ｆｆとＶＩ□＜ｖｌ、の状
態で出力位相が反転する。

したがって、位相反転しないようにするには、Ｖ＋ｚ≧
Ｖ　Ｉ　３又はＶＩＺ≦ＶＩ３のいずれかの状態しか取
り得ないように、利得制御端子１２又は１３に電圧制限
回路を付加する必要があるが、利得制御端子１２と１３
の電位差に対する利得の変化及び位相の反転現象は、ト
ランジスタ１〜４のペースエミッタダイオード特性によ
るため、僅かな電位差の変化に対して急激な変化を示す
。

このため、付加する電圧制限回路は大規模で複雑なもの
となり、実用的ではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上のように、従来の増幅器は可変利得増幅器として動
作することは可能であるが、利得を決めるバイアス電圧
によって出力位相が反転するため、デジタル搬送波伝送
方式の復調ベースバンド信号を増幅する可変利得増幅器
としては不適当である。

本発明はこの種のベースバンド信号を増幅する可変利得
増幅器として利用可能な出力位相の反転を防止した可変
利得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〕

本発明の可変利得増幅器は、互いに異なる利得を有し、
かつ逆相関係にあるコレクタ信号を台底して出力する第
１及び第２のトランジスタ対と、これらトランジスタ対
の負荷となり周波数特性を改善するベース接地増幅器と
、前記各トランジスタ対の定電流源として直流電流の値
を制御する電圧制限回路付の第３のトランジスタ対と、
定電流源とを備えている。

〔作用〕

この構成では、第１及び第２のトランジスタ対の利得に
差が生じ、かつ利得制御電圧を制限する電圧制限回路に
より、出力位相が利得側？Ｂ電圧によって反転すること
を防止する。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の可変利得増幅器の一実施例の回路図で
ある。図において、１９．２０はそれぞれ多値ベースバ
ンド信号を入力とし、かつエミッタ抵抗２９．３０を有
するトランジスタであり、これらで第１のトランジスタ
対を構成する。また、２１．２２は前記第１トランジス
タ対と同一の信号を入力とし、かつ前記エミッタ抵抗２
９．３０とは異なる値のエミッタ抵抗３１．．３２を有
するトランジスタであり、これらで第２のトランジスタ
対を構成する。前記第１及び第２のトランジスタ対の各
コレクタは、トランジスタ１９．２０と２１．２２を交
差的に相互接続し、それぞれから逆相関係にあるコレク
タ合成出力信号を出力させる。そして、各コレクタには
、この合成出力信号を入力とする２つのトランジスタ２
５．２６からなるベース接地増幅器を接続している。ま
た、前記第１及び第２のトランジスタ対の工ごツタには
、それぞれトランジスタ２３．２４からなる第３のトラ
ンジスタ対を接続している。この第３のトランジスタ対
は、電圧制御用ダイオード２７．２８により、一方のベ
ース電位が他方のベース電位より低くならない様な電圧
制限回路を持った定電流源として構成される。さらに、
この第３のトランジスタ対の各トランジスタ２３．２４
のエミッタには、抵抗３３．３４を介して定電流源９を
接続している。

なお、３７は定電圧源、３８．３９は入力端子、４０．
４１は出力端子、４４は利得制御端子、４５はバイアス
端子、Ｉ８はｔ源端子である。

この構成において、入力端子３８．３９から入力される
入力信号は、従来と同様に入力端子３９の信号は端子３
８の信号に対して１８０°位相が異なるものとする。

入力端子３８．３９から入力された入力信号は、第１の
トランジスタ対（トランジスタ１９．２０）と、第２の
トランジスタ対（トランジスタ２１゜２２）によって各
々増幅されるが、トランジスタ１９と２１、及びトラン
ジスタ２ｏと２２のコレクタが接続されているため、ト
ランジスタ２５と２６のエミッタは、第１と第２のトラ
ンジスタ対により増幅された信号を合成した信号が入力
される。

トランジスタ２５．２６は、増幅器の周波数特性を改善
し、広帯域化を図る。すなわち、トランジスタ２５と２
６のエミッタを見込んだ入力インピーダンスは十分低い
から、トランジスタ１９と２１及びトランジスタ２０と
２１の合成コレクタ容量とトランジスタ２５と２６の入
力インピーダンスとの積は、トランジスタ１９と２１、
及びトランジスタ２０と２１の合成コレクタ容量と負荷
抵抗４２と４３との積より小さくなり、増幅器の広帯域
化を図ることができる。

今、利得制御端子４４に与えられるバイアス電圧Ｖ４４
が、定電圧源３７の電圧Ｖ３’Ｆより十分に高い場合、
電圧制御用のダイオード２７は開放と等価となるため、
トランジスタ２３のベースには、バイアス電圧Ｖ４４が
そのまま与えられる。一方、トランジスタ２４のベース
電圧は、利得制御端子４４の電圧Ｖ４４にかかわらず、
ダイオード２８の動作電圧をｖｏとするとＶ３？　　ｖ
、となる。

したがって、Ｖａ＜＞Ｖａｔ　　ＶＤとなってトランジ
スタ２４がカットオフの場合は、トランジスタ２４には
電流が流れず、トランジスタ２１．２２にも電流が流れ
ないから、第２のトランジスタ対のコレクタは開放と等
価となる。

したがって、出力端子４０．４１に現れる信号は、第１
のトランジスタ対とエミッタ抵抗２９゜３０と負荷抵抗
４２．４３及び流れる電流値によって概ね決定される利
得によって増幅された信号となる。このとき、入力端子
３８の入力信号の位相に対して、出力端子４０は逆相、
出力端子４１は正相の信号となる。

次に、Ｖ４４””Ｖｆｆ？　　ＶＤ　となると、トラン
ジスタ２３．２４に等しい電流が流れるため、第１と第
２のトランジスタ対は、各エミッタ抵抗と負抵抗及び流
れる電流によって各々決まる利得によって入力信号を増
幅するが、前述のようにトランジスタ１９と２１及びト
ランジスタ２０と２２のコレクタが接続されているため
、出力端子４０及び４１には、第１．第２のトランジス
タ対で増幅された信号を合威した信号があられれる。

このとき、エミッタ抵抗２９，３０，３１．３２がすべ
て同じ抵抗値であれば正逆両相の合成信号は互いに相殺
されるため、出力端子４０と４１には出力信号があられ
れないが、Ｒ２！＝Ｒ：ｌ。＜Ｒｆｆ＋＝Ｒ３ｔとすれ
ば、第１のトランジスタ対の利得が第２のトランジスタ
対の利得より大きくなり、結果として第１のトランジス
タ対の利得と第２のトランジスタ対の利得の差分の利得
だけ増幅された信号が出力端子４０．４１から出力され
る。

以上の説明において、利得制御端子４４の電圧に対する
利得の変化率すなわち利得制御感度は、トランジスタ２
３．２４よりなる第３のトランジスタ対のエミッタ抵抗
によって変化することができる。従って、電圧制限回路
を働かせるに十分な感度に設定することができる。

また、利得制御端子４４の電圧■４４がさらに低くなり
、Ｖ　４４　（Ｖ　ｘ　７　　Ｖ　Ｄとなった場合、電
圧制限ダイオード２７は導通状態となるため、トランジ
スタ２３のベース電位は’Ｉ”ＩＴ　　ＶＤ、すなわち
、トランジスタ２４のベース電位より低くならない。

又、ダイオード２７と２８及びトランジスタ２３゜２４
の特性上の不一致などにより、トランジスタ２３を流れ
る電流がトランジスタ２４を流れる電流により若干少な
くなっても、第１と第２のトランジスタ対による利得に
差があるため、第１のトランジスタ対の利得が第２のト
ランジスタ対の利得以下となる程、トランジスタ２３に
流れる電流が減少しない限り、出力位相の反転あるいは
利得無限小という事はない。

一般に、同一規格のトランジスタ及びダイオードを用い
た場合、上述の如き特性上の不一致は、無視できる位に
小さいため、出力位相が反転することはない。増して、
本発明の回路をＬＳＩ化した場合には、各素子の整合性
は極めて良くなるので、前記の様な位相反転という現象
は生じない。

以上の説明は、第１のトランジスタ対の利得が第２のト
ランジスタ対の利得より大きい場合について説明したが
、逆に第２のトランジスタ対の利得が第１のトランジス
タ対より大きい場合についても、本質的には何等変わる
ところがなく、出力信号の位相が逆となり、電圧制限ダ
イオードの極性を逆にすれば良い。

また、この実施例においては、電源端子１８に正の電源
電圧を与えるものとしているが、電源端子１日を接地と
し、第１図の接地を負の電源としても回路が本質的な変
化をしない事は明らかである。

〔発明の効果］以上説明したように本発明は、利得を相違させた第１の
トランジスタ対と第２のトランジスタ対の出力を合威し
、かつベース接地増幅器で周波数特性を改善し、更に第
１及び第２のトランジスタ対の直流電流を制御して利得
を制御し得る第３のトランジスタ対に電圧制限回路を設
けているので、出力位相が利得制御電圧によって反転さ
れることなく利得の変化が可能な可変利得増幅器を構成
することができる。また、この構成では結合コンデンサ
等を使用せず、基本的にトランジスタと抵抗で回路が構
成できるため、モノリシックＩＣ化が容易であり、増幅
器の小型化、高集積化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路図、第２図は従来の可
変利得増幅器の回路図である。１〜６・・・トランジスタ、７．８・・・抵抗、９・・
・定電流源、１０．１１・・・抵抗、１２．１３・・・
利得制御端子、１４．１５・・・入力端子、１６．１７
・・・出力端子、１８・・・電源端子、１９．２０・・
・トランジスタ（第１のトランジスタ対）、２１．２２
・・・トランジスタ（第２のトランジスタ対）、２３．２４・・・トランジスタ（ベース接地増幅器）、
２５．２６・・・トランジスタ（第３のトランジスタ対
）、２７２９〜３６３８　３９４２　４３４５・・・ハイ２８・・・電圧制御用ダイオード、・・・抵抗、３７・・・定電圧源、・・・入力端子、４０．４１・・・出力端子、・・・負
荷抵抗、４４・・・利得制御端子、アス端子。第図

Claims

【特許請求の範囲】

１、デジタル搬送波伝送方式の変調波を復調して得られ
る多値ベースバンド信号を増幅する可変利得増幅器にお
いて、多値ベースバンド信号を入力としかつエミッタ抵
抗を有する第１のトランジスタ対と、この第１トランジ
スタ対と同一の信号を入力としかつ第１トランジスタ対
と異なる値のエミッタ抵抗を有する第２のトランジスタ
対と、前記第１及び第２のトランジスタ対の相互に逆相
関係にあるコレクタ出力信号が合成された合成信号を入
力とする２つのベース接地増幅器と、前記第１及び第２
のトランジスタ対の定電流源となり一方のベース電位が
他方のベース電位より低くならない様な電圧制限回路を
有する第３のトランジスタ対と、前記第３トランジスタ
対の各々のトランジスタに抵抗を通して電流を供給する
定電流源とを備えることを特徴とする可変利得増幅器。