JPH04310007A - 利得可変増幅器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はその出力を自動的に一定
に保持する機能を備えた利得可変増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の利得可変増幅器を示す回
路図である。

【０００３】アナログ電圧入力端子４１に入力された電
圧は利得可変増幅回路４２に与えられる。この可変増幅
回路４２は、制御回路４６から与えられる制御信号４０
に基づいて増幅度がステップ状に変化するようになって
いる。

【０００４】この可変増幅回路４２の出力Ｖ０　は、出
力端子４８に送出されると共にピーク電圧保持回路４３
に与えられる。このピーク電圧保持回路４３は、可変増
幅回路４２の出力Ｖ０　の最大値電圧ＶＰ　を保持して
出力する。比較器４４は、基準電圧発生回路４５から与
えられる基準電圧ＶＲ　とピーク電圧保持回路４３の出
力電圧ＶＰ　とを比較し、その結果を制御回路４６に出
力する。

【０００５】制御回路４６は、比較器４４の出力に基づ
いて、可変増幅回路４０の増幅度を制御すべく、制御信
号入力端子４７から入力された制御パルス信号に同期し
て制御信号４０を出力する。

【０００６】次に、上述の利得可変増幅器の動作につい
て説明する。

【０００７】先ず、入力端子４１から入力されたアナロ
グ入力電圧ＶＳ　が可変増幅回路４２に与えられると、
可変増幅回路４２は、制御回路４６からの制御信号４０
により設定された増幅度で入力電圧ＶＳ　を増幅する。 この可変増幅回路４２の出力Ｖ０　は、出力端子４８に
送出されると共にピーク電圧保持回路４３に与えられる
。このピーク電圧保持回路４３は、可変増幅回路４２の
出力Ｖ０　の最大値電圧ＶＰ　を保持すると共に、この
電圧ＶＰ　を比較器４４に送出する。

【０００８】比較器４４は、ピーク電圧保持回路４３の
出力電圧ＶＰ　と基準電圧発生回路４５から与えられる
基準電圧ＶＲ　とを比較し、その比較結果を制御回路４
６に送出する。制御回路４６は、比較器４４の出力に基
づいて、可変増幅回路４２の増幅度を制御すべく、制御
パルス信号に同期して制御信号４０を出力する。

【０００９】即ち、制御回路４６は、基準電圧ＶＲ　に
比してピーク電圧保持回路４３の出力電圧ＶＰ　が低い
場合は、可変増幅回路４２の増幅度を１ステップだけ上
げるように制御信号４０を出力し、逆に基準電圧ＶＲ　
に比してピーク電圧保持回路４３の出力電圧ＶＰ　が高
い場合は、可変増幅回路４２の増幅度を１ステップだけ
下げるように制御信号４０を出力する。この動作を繰り
返すことにより、可変増幅回路４２の出力Ｖ０　が基準
電圧ＶＲ　に近づく。

【００１０】この場合に、可変増幅回路４２の増幅度の
ステップ間隔を十分に小さくしておけば、ピーク電圧保
持回路４３の出力電圧ＶＰ　の値は最終的に基準電圧Ｖ
Ｒ　の値に略等しくなる。従って、可変増幅回路４２か
らは、略一定の出力電圧Ｖ０　が出力される。

【００１１】なお、一般的に、増幅度がステップ状に変
化する可変増幅回路は、増幅度が直線的に変化する可変
増幅回路に比して、モノリシックＩＣ（集積回路）で実
現することが容易であるという長所がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の利得可変増幅器においては、可変増幅回路４２
の増幅度がステップ状に変化するため、出力端子４８か
ら出力される出力電圧Ｖ０　は、図７に示すように、制
御パルス信号入力端子４７から入力される制御パルス信
号に同期して基準電圧ＶＲ　の近傍を上下するように変
化し、一定の値にならないという問題点がある。

【００１３】また、雑音によって可変増幅回路４２の出
力が基準電圧ＶＲ　を著しく超えると、ピーク電圧保持
回路４３はこの雑音のピーク値を保持するため、ピーク
電圧保持回路４３の出力電圧ＶＰ　は定常的に基準電圧
ＶＲ　よりも大きくなる。このため、制御回路４６は可
変増幅回路４２の増幅度を下げ続ける。これにより、可
変増幅回路４２の増幅度は最低レベルになり、利得を自
動的に調整するという本来の機能が損なわれてしまう。 これを回避するためには、例えばピーク電圧保持回路４
３の出力電圧を人為的に操作して、利得可変増幅器の出
力制御機能を回復させる必要がある。

【００１４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、出力レベルを自動的に一定値に保持できる
利得可変増幅器を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る利得可変増
幅器は、制御信号によりその増幅度がステップ状に変化
する可変増幅回路と、この可変増幅回路の出力の最大値
電圧を保持してこの保持電圧を出力するピーク電圧保持
回路と、電圧値が相互に異なる２つの基準電圧を出力す
る基準電圧発生回路と、これらの基準電圧と前記保持電
圧とを比較してその比較結果を出力する比較器と、この
比較器の出力に基づいて前記可変増幅回路の出力を前記
２つの基準電圧の中間の電圧にすべく前記制御信号を発
生する制御回路とを有することを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明においては、比較器がピーク電圧保持回
路の出力と基準電圧発生回路から出力された２つの基準
電圧とを比較する。制御回路は、この比較器から出力さ
れた比較結果に基づいて制御信号を発生し、可変増幅回
路の出力が前記２つの基準電圧の中間の電圧になるよう
に可変増幅回路の増幅度を制御する。これにより、可変
増幅回路の出力は前記２つの基準電圧の中間の電圧とな
り、従来の利得可変増幅器のように、制御パルス信号毎
に変動することを回避できる。

【００１７】この場合に、前記２つの基準電圧の電圧差
が前記可変増幅回路の最小ゲインステップよりも小さい
と、例えば前記可変増幅回路の出力電圧が低レベル側の
基準電圧に比して低いときに可変増幅回路の増幅度を１
ステップ上げると、高レベル側の基準電圧を超えてしま
う虞れがある。一方、前記２つの基準電圧の電圧差が前
記可変増幅回路の最小ゲインステップの２倍よりも大き
いと、可変増幅回路の出力電圧が低レベル側から上昇し
てきたときと、高レベル側から低下してきたときとで出
力電圧が異なってしまう。従って、２つの基準電圧の電
圧差は、可変増幅回路の最小ゲインステップよりも大き
く、最小ゲインステップの２倍よりも小さいことが好ま
しい。

【００１８】また、ピーク電圧保持回路の電圧保持特性
を、保持電圧が時間の経過に伴って減少するリーク特性
とすることで、雑音等により保持電圧が前記２つの基準
電圧の双方の電圧を超え、これにより出力電圧を一定に
維持する機能が損なわれても、時間の経過に伴って保持
電圧が減少し、この保持電圧が前記２つの基準電圧の中
間になったときに出力電圧を一定に維持する機能が復帰
する。従って、ピーク電圧保持回路の電圧保持特性は、
保持電圧が時間の経過に伴って減少するリーク特性であ
ることが好ましい。

【００１９】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００２０】図１は本発明の第１の実施例に係る利得可
変増幅器を示す回路図である。

【００２１】アナログ電圧入力端子１に入力された電圧
は可変増幅回路２に与えられる。可変増幅回路２は、従
来と同様に、制御回路６から与えられる制御信号１０に
基づいて増幅度が決定され、前記入力電圧をその増幅度
で増幅して出力する。この可変増幅回路２の出力Ｖ０　
は出力端子８に出力されると共に、ピーク電圧保持回路
３に与えられる。

【００２２】ピーク電圧保持回路３は、可変増幅回路２
の出力Ｖ０　の最大値電圧を保持して、この保持電圧Ｖ
Ｐ　を出力する。但し、このピーク電圧保持回路３の電
圧保持特性は、保持電圧ＶＰ　が時間の経過に伴って減
少するリーク特性である。

【００２３】ピーク電圧保持回路３の出力電圧ＶＰ　は
、比較器４ａの反転入力端及び比較器４ｂの非反転入力
端に与えられる。また、比較器４ａの非反転入力端及び
比較器４ｂの反転入力端には、夫々基準電圧発生回路５
から基準電圧ＶＲＮ，ＶＲＰ（但し、ＶＲＮ＜ＶＲＰ）
が与えられるようになっている。

【００２４】比較器４ａは、ピーク電圧保持回路３の出
力電圧ＶＰ　と基準電圧ＶＲＮとを比較し、その結果を
制御回路６に出力する。一方、比較回路４ｂは、ピーク
電圧保持回路３の出力電圧ＶＰ　と基準電圧ＶＲＰとを
比較し、その結果を制御回路６に出力する。

【００２５】制御回路６は、比較器４ａ，４ｂの出力に
基づいて、可変増幅回路２の増幅度を制御すべく、制御
信号１０を送出する。この制御信号１０は、制御パルス
信号入力端子７から入力される制御パルス信号に同期し
て出力される。

【００２６】図２は、本実施例に係る利得可変増幅器の
動作を示すタイミングチャート図である。

【００２７】先ず、入力端子１から入力されたアナログ
入力電圧ＶＳ　が可変増幅回路２に与えられると、可変
増幅回路２はこの入力電圧ＶＳ　を制御信号１０により
決定される増幅度で増幅する。この可変増幅回路２の出
力Ｖ０　は出力端子８に送出されると共に、ピーク電圧
保持回路３に与えられる。

【００２８】このピーク電圧保持回路３は、可変増幅回
路２の出力Ｖ０　の最大値電圧を保持し、保持電圧ＶＰ
　を比較器４ａ，４ｂに出力する。但し、このピーク電
圧保持回路３はリーク特性を有しているため、保持電圧
ＶＰ　は時間経過に伴って減少する。

【００２９】比較器４ａ，４ｂは、夫々基準電圧ＶＲＮ
，ＶＲＰとピーク電圧保持回路３の出力電圧ＶＰ　とを
比較し、その比較結果を制御回路６に送出する。この場
合に、基準電圧ＶＲＮ，ＶＲＰの電圧差は可変増幅回路
２の最小ゲインステップよりも大きく、最小ゲインステ
ップの２倍よりも小さくなるように設定されている。

【００３０】可変増幅回路２の出力Ｖ０　のピークレベ
ルが基準電圧ＶＲＮに比して低いときは、比較器４ａの
出力はハイレベルになり、比較器４ｂの出力はロウレベ
ルとなって、制御回路６は、入力端子７から入力される
制御パルス信号に同期して可変増幅回路２の増幅度を１
ステップだけ上げるように制御信号１０を出力する。こ
の動作を繰り返すことにより、可変増幅回路２の出力Ｖ
０　のレベルが、基準電圧ＶＲＮよりも大きく且つ基準
電圧ＶＲＰよりも小さくなる。そうすると、比較器４ａ
の出力及び比較器４ｂの出力はいずれもロウレベルにな
って、制御回路６は可変増幅回路２の増幅度の変更を停
止する。従って、可変増幅回路２の出力は、図２に示す
ように、一定になる。

【００３１】この場合に、基準電圧ＶＲＮと基準電圧Ｖ
ＲＰとの電圧差が可変増幅回路２の最小ゲインステップ
より大きく設定されているため、可変増幅回路２の出力
Ｖ０　が基準電圧ＶＲＮより小さいときに増幅度を１ス
テップ上げても可変増幅回路２の出力Ｖ０　は基準電圧
ＶＲＰを超えることはなく、必ず基準電圧ＶＲＮと基準
電圧ＶＲＰとの中間の電圧値になる。

【００３２】一方、可変増幅回路２の出力Ｖ０　のピー
クレベルが基準電圧ＶＲＰよりも大きい場合には、比較
器４ａの出力はロウレベル、比較器４ｂの出力はハイレ
ベルとなって、制御回路６は入力端子７から入力された
制御パルス信号に同期して可変増幅回路２の増幅度を１
ステップ下げるように、制御信号１０を出力する。この
動作を繰り返すことにより、可変増幅回路２の出力Ｖ０
　のレベルが、基準電圧ＶＲＰよりも小さく且つ基準電
圧ＶＲＮよりも大きくなる。そうすると、比較器４ａの
出力及び比較器４ｂの出力はいずれもロウレベルとなっ
て、制御回路６は可変増幅回路２の増幅度の変更を停止
する。これにより、可変増幅回路２の出力は一定になる
。

【００３３】ところで、図３に示すように、雑音によっ
て可変増幅回路２の出力Ｖ０　が基準電圧ＶＲＰを超え
ると、ピーク電圧保持回路３の出力ＶＰ　も基準電圧Ｖ
ＲＰを超えてしまう。従って、制御回路６は入力端子７
から入力される制御パルス信号に同期して可変増幅回路
２の増幅度を１ステップづつ下げるように制御信号１０
を出力する。

【００３４】しかし、前述の如く、ピーク電圧保持回路
３の電圧保持特性はリーク特性であるため、ピーク電圧
保持回路３の出力電圧ＶＰ　は時間の経過に伴って基準
電圧ＶＲＰよりも低くなる。これにより、制御回路６は
可変増幅回路２の増幅度を下げる動作を停止し、可変増
幅回路２の出力Ｖ０は基準電圧ＶＲＮ以下であるものの
、一定のレベルを維持する。

【００３５】ピーク電圧保持回路３の出力ＶＰ　が基準
電圧ＶＲＰ以下に低下した後も、リーク特性によりピー
ク電圧保持回路３の出力ＶＰ　の電圧は減少し続け、遂
には基準電圧ＶＲＮよりも低くなる。そうすると、制御
回路６は可変増幅回路２の増幅度を上げるように制御信
号１０を出力する。これにより、可変増幅回路２の出力
Ｖ０　は、所定のレベルである基準電圧値ＶＲＮと基準
電圧値ＶＲＮとの間のレベルに回復し、その後、一定に
維持される。

【００３６】図４は、リーク特性を有するピーク電圧保
持回路の一例を示す回路図である。

【００３７】このピーク電圧保持回路の入力端子１１に
与えられた電圧は、増幅器１５の非反転入力端に入力さ
れる。この増幅器１５の出力端と反転入力端との間には
ダイオード１７が介装されている。そして、この増幅器
１５の出力はダイオード１８を介して増幅器１６の非反
転入力端子に入力される。この増幅器１６の出力端は出
力端子１２に接続されていると共に、増幅器１６の反転
入力端及び増幅器１５の反転入力端に接続されている。

【００３８】また、増幅器１６の非反転入力端と接地と
の間にはコンデンサ１９が介装されている。更に、この
増幅器１６の非反転入力端は、トランジスタ２３に接続
されている。

【００３９】このトランジスタ２３は、トランジスタ２
０，２１，２２と共に電流ミラー回路１４を構成してい
る。この電流ミラー回路１４にはスイッチ２５，２６及
びコンデンサ２４からなるスイッチドキャパシタ回路が
接続されている。制御回路２７は、スイッチ制御信号入
力端子１３から与えられるスイッチ制御信号に基づいて
、スイッチドキャパシタ回路のスイッチ２５，２６をス
イッチングする。

【００４０】このように構成されたピーク電圧保持回路
により、雑音等に起因して可変増幅回路２の出力が基準
電圧ＶＲＮ以下になっても、可変増幅回路２の出力は自
動的に基準電圧ＶＲＮと基準電圧ＶＲＰとの中間の電圧
に回復する。

【００４１】本実施例においては、上述の如く、可変増
幅回路２の増幅度を制御して、出力電圧Ｖ０　を自動的
に基準電圧ＶＲＮと基準電圧ＶＲＰとの間の電圧に維持
することができると共に、出力電圧Ｖ０　が制御パルス
信号毎にステップ状に変化することを回避できる。また
、雑音等により可変増幅回路２の出力電圧が基準電圧Ｖ
ＲＮ以下となった場合も、自動的に復帰して所定の出力
電圧となる。

【００４２】図５は本発明の第２の実施例に係る利得可
変増幅器を示す回路図である。

【００４３】本実施例が第１の実施例と異なる点は比較
器が１個しか設けられていないことにあり、その他の構
成は基本的には第１の実施例と同様であるので、図５に
おいて図１と同一物には同一符号を付してその詳しい説
明は省略する。

【００４４】本実施例においては、基準電圧発生回路５
から出力された基準電圧ＶＲＮ，ＶＲＰは、切換えスイ
ッチ３１を介して比較器３４の反転入力端子に与えられ
る。

【００４５】比較器３４は、基準電圧発生回路５から基
準電圧ＶＲＮが与えられている間に、この基準電圧ＶＲ
Ｎとピーク電圧保持回路３の出力とを比較し、その結果
を制御回路６に出力する。また、比較器３４は、基準電
圧発生回路５から基準電圧ＶＲＰが与えられている間に
、この基準電圧ＶＲＰとピーク電圧保持回路３の出力と
を比較し、その結果を制御回路６に出力する。

【００４６】本実施例においては、このようにして１個
の比較器３４でピーク電圧保持回路３の出力と基準電圧
ＶＲＮ，ＶＲＰとの比較を行なうため、制御回路６のレ
ベル判定論理構成が第１の実施例と若干異なる。しかし
、本実施例においても第１の実施例と同様の効果を得る
ことができる。また、本実施例においては、第１の実施
例に比して比較器の数を削減できるため、半導体基板に
集積化した場合に占有面積を削減できると共に製造コス
トの低下を図ることができるという効果を奏する。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御回路が比較器の出力に基づいて可変増幅回路の出力の
最大値電圧を２つの基準電圧の中間の電圧にすべく制御
信号を出力するから、出力電圧が制御パルス信号毎に変
動することを回避できる。また、ピーク電圧保持回路の
電圧保持特性をリーク特性とすることにより、雑音等に
起因して出力電圧が所定の電圧からずれても、時間の経
過に伴って制御機構が自動的に復帰し、常に安定した動
作を得ることができる。

【００４８】更に、本発明は、増幅度がステップ状に変
化する可変増幅回路を用いて一定の出力レベルを得るこ
とができる利得可変増幅器を、モノリシックＩＣで容易
に実現することができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る利得可変増幅器を
示す回路図である。

【図２】同じくその動作を示すタイミングチャート図で
ある。

【図３】同じくその動作を示すタイミングチャート図で
ある。

【図４】リーク特性を有するピーク電圧保持回路の一例
を示す回路図である。

【図５】本発明の第２の実施例に係る利得可変増幅器を
示す回路図である。

【図６】従来の利得可変増幅器を示す回路図である。

【図７】同じくその動作を示すタイミングチャート図で
ある。

【符号の説明】

２，４２；可変増幅回路 ３，４３；ピーク電圧保持回路 ４ａ，４ｂ，３４，４４；比較器 ５，４５；基準電圧発生回路 ６，４６；制御回路 １４；電流ミラー回路 １５，１６；増幅器 ２５，２６；スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　制御信号によりその増幅度がステップ
   状に変化する可変増幅回路と、この可変増幅回路の出力
   の最大値電圧を保持してこの保持電圧を出力するピーク
   電圧保持回路と、電圧値が相互に異なる２つの基準電圧
   を出力する基準電圧発生回路と、これらの基準電圧と前
   記保持電圧とを比較してその比較結果を出力する比較器
   と、この比較器の出力に基づいて前記可変増幅回路の出
   力を前記２つの基準電圧の中間の電圧にすべく前記制御
   信号を発生する制御回路とを有することを特徴とする利
   得可変増幅器。
2. 【請求項２】　　前記２つの基準電圧の電圧差が、前記
   可変増幅回路の最小ゲインステップよりは大きく、最小
   ゲインステップの２倍よりは小さいことを特徴とする請
   求項１に記載の利得可変増幅器。
3. 【請求項３】　　前記ピーク電圧保持回路の電圧保持特
   性は、前記保持電圧が時間の経過に伴って減少するリー
   ク特性であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   利得可変増幅器。