JPH05183348A - 増幅回路 - Google Patents

増幅回路

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JPH05183348A
JPH05183348A JP4000218A JP21892A JPH05183348A JP H05183348 A JPH05183348 A JP H05183348A JP 4000218 A JP4000218 A JP 4000218A JP 21892 A JP21892 A JP 21892A JP H05183348 A JPH05183348 A JP H05183348A
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秀幸 寺根
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧の変動によっても安定したゲインを
得ることができる増幅回路を得る。 【構成】 オペアンプ1の出力から負入力への帰還経路
上に、抵抗13及び14とともに、アナログスイッチ2
1〜24と同一構成の補正スイッチ25及び26が介挿
される。また、オペアンプ1の正入力から基準電圧VR
への基準電圧正入力経路上に、抵抗15及び16ととも
に、アナログスイッチ21〜24と同一構成の補正スイ
ッチ27及び28が介挿される。そして、補正スイッチ
25〜28の制御入力CがLレベルが付与され、制御入
力DにHレベルが付与される。つまり、補正スイッチ2
5〜28はアナログスイッチ21〜24のオン状態時と
同一条件で常にオン状態に設定される。 【効果】 電源電圧の変動に影響を受けずに安定したゲ
インを得ることができる効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はリング変調回路回路等
の平衡変調回路に用いられる増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、平衡変調回路の一種であるリン
グ変調回路として利用される従来の差動増幅回路を示す
回路図である。同図に示すように、オペアンプ1の負入
力に抵抗11の一端が接続されるとともに、正入力に抵
抗12の一端が接続される。さらに、オペアンプ1の出
力から負入力への帰還経路上に、直列に接続された抵抗
13及び14が介挿され、オペアンプ1の正入力から基
準電圧VRへの基準電圧正入力経路上に、直列に接続さ
れた抵抗15及び16が介挿される。なお、これらの抵
抗11〜16の抵抗値はすべて同一である。
【0003】信号入力端子31には被変調信号である入
力信号SIが付与され、制御信号入力端子には制御信号
SCが付与され、出力端子33からオペアンプ1の出力
が、入力信号SIが変調されて得られる出力信号SOと
して出力される。また、インバータ2が制御信号SCを
取り込み、制御信号SCの論理レベルを反転させた反転
制御信号バーSCを出力する。
【0004】図2で示したアナログスイッチ21〜24
はすべて同一構成となっており、その内部構成は図3で
示すようになっている。同図に示すように、アナログス
イッチは、一方電極及び他方電極をそれぞれ共有し、一
方電極を入力Aとし他方電極を出力Bとした2つのPM
OSトランジスタ41及びNMOSトランジスタ42か
ら構成されており、PMOSトランジスタ41のゲート
には制御入力Cより得られる信号が付与され、NMOS
トランジスタ42のゲートには制御入力Dより得られる
信号が付与される。
【0005】上記構成のアナログスイッチ21の入力A
が信号入力端子31に接続され、出力Bが抵抗11の他
端に接続され、アナログスイッチ22の入力Aに基準電
圧VRが付与され、出力Bが抵抗11の他端に接続され
る。一方、アナログスイッチ23の入力Aが信号入力端
子31に接続され、出力Bが抵抗12の他端に接続さ
れ、アナログスイッチ24の入力Aに基準電圧VRが付
与され、出力Bが抵抗12の他端に接続される。
【0006】そして、アナログスイッチ21及び24の
制御入力Cに制御信号SCが付与され、制御入力Dに反
転制御信号バーSCが付与される。一方、アナログスイ
ッチ22及び23の制御入力Cに反転制御信号バーSC
が付与され、制御入力Dに制御信号SCが付与される。
【0007】このような構成の差動増幅回路よりなるリ
ング変調回路は、所定のキャリア(搬送波)の周波数で
制御信号SCの論理レベルを変化させることにより、被
変調信号である入力信号SIが平衡変調されて得られる
変調信号が出力信号SOとして出力される。
【0008】以下、その増幅動作について説明する。こ
こで、基準電圧VRを0V、入力信号SIの電圧をV
I、出力信号SOの電圧をVO、抵抗11〜16の抵抗
値をR、アナログスイッチ21〜24のオン抵抗をrと
する。
【0009】制御信号SCがLレベル(接地レベル)の
場合、アナログスイッチ21及び24がオンし、アナロ
グスイッチ22及び23がオフするため、入力信号SI
は抵抗11を介してオペアンプ1の負入力に付与され、
基準電圧VRは抵抗12を介してオペアンプ1の正入力
に付与される。その結果、差動増幅回路は反転増幅回路
として機能するため、出力電圧VOは次式で決定する。
【0010】 VO=−{2R/(R+r)}・VI…(I) 一方、制御信号がHレベル(電源電圧レベル)の場合、
アナログスイッチ21及び24がオフし、アナログスイ
ッチ22及び23がオンするため、入力信号SIは抵抗
12を介してオペアンプ1の正入力に付与され、基準電
圧VRは抵抗11を介してオペアンプ1の負入力に付与
される。その結果、差動増幅回路は非反転増幅回路とし
て機能するため、出力電圧VOは次式で決定する。
【0011】VO={2R/(R+r)}・VI…(II) したがって、(I) 式及び(II)式より、差動増幅回路のゲ
インGは、 G=2R/(R+r)…(III) となり、抵抗11〜16の抵抗値Rとアナログスイッチ
21〜24の抵抗値rとにより決定する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来のリング変調回路
として用いられる差動増幅回路は以上のように構成され
ており、そのゲインGを決定するパラメータの1つに、
アナログスイッチ21〜24のオン抵抗値rを有してい
る。
【0013】ところで、アナログスイッチ21〜24を
構成するPMOSトランジスタ41及びNMOSトラン
ジスタ42のオン抵抗は、主としてゲート電圧に依存
し、電源電圧の2乗に反比例するという性質があり、電
源電圧の変動とともに変動してしまう。
【0014】このため、従来の差動増幅回路では、電源
電圧の変動に伴い、そのゲインが変化してしまうという
問題点があった。
【0015】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、電源電圧の変動によってもゲインが変化
しない増幅回路を得ることを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる増幅回
路は、入力信号が付与される信号入力端子と、制御信号
が付与される制御信号入力端子と、所定レベルの基準電
圧を付与する基準電圧発生源と、信号出力端子と、正入
力及び負入力を有し、その出力が前記出力端子に接続さ
れた演算増幅器と、前記演算増幅器の負入力に接続され
た第1の抵抗部と、前記演算増幅器の正入力に接続され
た第2の抵抗部と、前記信号入力端子,前記第1の抵抗
部間に介挿され、前記制御信号に基づきオン・オフする
第1のスイッチと、前記第1の抵抗部に直列に接続され
るとともに、前記基準電圧発生源,前記第1の抵抗部間
に介挿され、前記制御信号に基づきオン・オフする第2
のスイッチと、前記信号入力端子,前記第2の抵抗部間
に介挿され、前記制御信号に基づきオン・オフする第3
のスイッチと、前記基準電圧発生源,前記第2の抵抗部
間に介挿され、前記制御信号に基づきオン・オフする第
4のスイッチとを備え、前記第1〜第4のスイッチの内
部は同一構成で形成されており、前記第1及び第4のス
イッチのオン・オフ状態は常に前記第2及び第3のスイ
ッチのオン・オフ状態の逆になるように前記制御信号が
与えられ、前記演算増幅器の出力から正入力への帰還経
路上に設けられ、前記第1の抵抗部との抵抗比がN(N
は自然数)の第3の抵抗部と、前記N個の補正スイッチ
が直列に接続されることにより構成され、前記帰還経路
上に前記第3の抵抗部と直列に接続された第1の補正ス
イッチ部とをさらに備え、前記N個の前記補正スイッチ
はすべて前記第1〜第4のスイッチと内部構成が同一
で、前記第1〜第4のスイッチのオン状態時と同条件で
常にオン状態に設定されており、前記演算増幅器の正入
力から前記基準電圧発生源への基準信号正入力経路上に
設けられ、前記第2の抵抗部との抵抗比がM(Mは自然
数)の第4の抵抗部と、前記抵抗比M個の前記補正スイ
ッチが直列に接続されることにより構成され、前記基準
信号正入力経路上に前記第4の抵抗部と直列に接続され
た第2の補正スイッチ部とをさらに備え、前記M個の前
記補正スイッチはすべて前記第1〜第4のスイッチと内
部構成が同一で、前記第1〜第4のスイッチのオン状態
時と同条件で常にオン状態に設定される。
【0017】
【作用】この発明において、第1〜第4のスイッチの内
部は同一構成で形成されており、前記第1及び第4のス
イッチのオン・オフ状態は常に前記第2及び第3のスイ
ッチのオン・オフ状態の逆になるように制御信号が与え
られている。
【0018】したがって、第1及び第4のスイッチがオ
ン状態時は、第2及び第3のスイッチがオフ状態とな
り、増幅回路の出力信号の出力電圧VOは、入力信号の
電圧をVI、第1の抵抗部の抵抗をR1、第2の抵抗部
の抵抗をR2、第1〜第4のスイッチのオン抵抗及び第
1,第2の補正スイッチ部内の補正スイッチのオン抵抗
をrとすると、次式に示すようになる。
【0019】 VO=−{N・(R1+r)/(R1+r)}・VI =−N・VI となる。
【0020】一方、第1及び第4のスイッチがオフ状態
時は、第2及び第3のスイッチがオン状態となり、増幅
回路の出力信号の出力電圧VOは、 VO={(N+1)(R1+r)/(R1+r)} ・{M(R2+r)/(M+1)(R2+r)}・VI =(N+1)・M/(M+1)・VI このように、第1〜第4のスイッチと同一構成の補正ス
イッチを有する第1及び第2の補正スイッチ部を帰還経
路上及び基準電圧正入力経路上に設けることにより、増
幅回路のゲインが第1〜第4のスイッチのオン抵抗rの
影響を受けることなく決定する。
【0021】
【実施例】図1はこの発明の一実施例であるリング変調
回路として利用される差動増幅回路の構成を示す回路図
である。
【0022】同図に示すように、オペアンプ1の負入力
に抵抗11の一端が接続されるとともに、正入力に抵抗
12の一端が接続される。さらに、オペアンプ1の出力
から負入力への帰還経路上に、直列に接続された抵抗1
3及び14が介挿されるとともに、直列に接続された補
正スイッチ25及び26が介挿される。また、オペアン
プ1の正入力から基準電圧VRへの基準電圧正入力経路
上に、直列に接続された抵抗15及び16が介挿される
とともに、直列に接続された補正スイッチ27及び28
が介挿される。なお、抵抗11〜抵抗16の抵抗値はす
べて同一である。
【0023】補正スイッチ25〜28の内部構成はアナ
ログスイッチ21〜24と同一構成であり、従来例の図
3に示すように、一方電極及び他方電極をそれぞれ共有
し、一方電極を入力Aとし他方電極を出力Bとした2つ
のPMOSトランジスタ41及びNMOSトランジスタ
42から構成されており、PMOSトランジスタ41の
ゲートには制御入力Cより得られる信号が付与され、N
MOSトランジスタ42のゲートには制御入力Dより得
られる信号が付与される。
【0024】上記構成の補正スイッチ25の入力Aが抵
抗14の一端に接続され、出力Bが補正スイッチ26の
入力Aに接続され、補正スイッチ26の出力Bがオペア
ンプ1の出力に接続される。一方、補正スイッチ27の
入力Aに基準電圧VRが付与され、出力Bがアナログス
イッチ27の入力に接続され、アナログスイッチ24の
出力Bが抵抗16の一端に接続される。
【0025】そして、補正スイッチ25〜28の制御入
力CがLレベル(接地レベル)に接続され、制御入力D
にHレベル(電源電圧レベル)が付与される。つまり、
補正スイッチ25〜28はアナログスイッチ21〜24
のオン状態時と同条件で常にオン状態に設定される。な
お、他の構成は従来と同様であるため、説明は省略す
る。
【0026】このような構成の差動増幅回路よりなるリ
ング変調回路は、所定のキャリア(搬送波)の周波数で
制御信号SCの論理レベルを変化させることにより、被
変調信号である入力信号SIが平衡変調されて得られる
変調信号が出力信号SOとして出力される。
【0027】以下、その増幅動作について説明する。こ
こで、基準電圧VRを0V、入力信号SIの電圧をV
I、出力信号SOの電圧をVO、抵抗11〜16の抵抗
値をR、アナログスイッチ21〜24及び補正スイッチ
25〜28のオン抵抗をrとする。
【0028】制御信号SCがLレベル(接地レベル)の
場合、アナログスイッチ21及び24がオンし、アナロ
グスイッチ22及び23がオフするため、入力信号SI
は抵抗11を介してオペアンプ1の負入力に付与され、
基準電圧VRは抵抗12を介してオペアンプ1の正入力
に付与される。その結果、差動増幅回路は反転増幅回路
として機能するため、出力電圧VOは次式で決定する。
【0029】 VO=−{2(R+r)/(R+r)}・VI =−2 …(IV) 一方、制御信号がHレベル(電源電圧レベル)の場合、
アナログスイッチ21及び24がオフし、アナログスイ
ッチ22及び23がオンするため、入力信号SIは抵抗
12を介してオペアンプ1の正入力に付与され、基準電
圧VRは抵抗11を介してオペアンプ1の負入力に付与
される。その結果、差動増幅回路は非反転増幅回路とし
て機能するため、出力電圧VOは次式で決定する。
【0030】 VO={(2+1)(R+r)/(R+r)} ・{2(R+r)/(2+1)(R+r)}・VI =2・VI …(V) したがって、(IV)式及び(V) 式より、差動増幅回路のゲ
インGは、 G=2…(VI) となり、ゲインGは抵抗11〜16の抵抗値Rとアナロ
グスイッチ21〜24の抵抗値rに依存することなく決
定する。
【0031】このように、アナログスイッチ21〜24
と同構成の補正スイッチ25〜28を帰還経路上及び基
準電圧正入力経路上に所望のゲインGを満足する個数分
直列に設けることにより、アナログスイッチ21〜24
のオン抵抗rに依存しないゲインGを得ることができ
る。
【0032】その結果、電源電圧の変動により、アナロ
グスイッチ21〜24のオン抵抗が変動しても、差動増
幅回路のゲインGが影響を受けることはない。
【0033】なお、本実施例の差動増幅回路はリング変
調回路として用いるため、抵抗11及び抵抗12の抵抗
値を同じ値に設定したが、通常の増幅回路として用いる
のであれば、必ずしも同じ値にする必要はない。
【0034】また、この実施例では2倍の抵抗値を得る
ため、抵抗11と同じ抵抗値Rの2つの抵抗13,14
を帰還経路上に直列に設け、抵抗12と同じ抵抗値Rの
2つの抵抗15,16を基準電圧正入力経路上に直列に
設けたが、抵抗11の2倍の抵抗値2Rの1つの抵抗を
帰還経路上に設け、抵抗12の2倍の抵抗値2Rの抵抗
を基準電圧正入力経路上に設ける等、合成抵抗値がゲイ
ンGを満足する構成であればよい。
【0035】また、本実施例では帰還経路上及び基準電
圧正入力経路上それぞれ設けた抵抗13,14及び1
5,16の合成抵抗値を抵抗11及び抵抗12の2倍に
設定したが、もちろんこれに限定されるものではない。
ただし、アナログスイッチ21〜24のオン抵抗の変動
を補正するためにゲインG相当分の補正スイッチ25〜
28を設ける関係上、自然数に近い値が望まれる。ま
た、通常の増幅回路としては、抵抗11及び抵抗12に
対する帰還経路上及び基準電圧正入力経路上にそれぞれ
設ける抵抗値の比率が違っていてもよい。ただし、帰還
経路上及び基準電圧正入力経路上に設ける補正スイッチ
の数は、それぞれ抵抗11及び抵抗12に対する帰還経
路上及び基準電圧正入力経路上にそれぞれ設ける抵抗値
の倍率に等しくする必要がある。
【0036】つまり、抵抗11に相当する抵抗値R1と
し、抵抗12に相当する抵抗値R2(≠R1)とし、抵
抗13,14の合成抵抗に相当する抵抗値をN・R1
(Nは自然数)とし、抵抗15,16の合成抵抗に相当
する抵抗値をM・R1(Mは自然数,M≠N)として
も、帰還経路上に設ける補正スイッチの数をN個、基準
電圧正入力経路上に設ける補正スイッチの数をM個にす
れば、本発明の増幅回路として成立する。以下、その詳
細な説明を行う。
【0037】制御信号SCがLの場合、アナログスイッ
チ21及び24がオンし、アナログスイッチ22及び2
3がオフするため、差動増幅回路は反転増幅回路として
機能するため、出力電圧VOは次式で決定する。
【0038】 VO=−{N・(R1+r)/(R1+r)}・VI =−N・VI …(VII) 制御信号がHの場合、アナログスイッチ21及び24が
オフし、アナログスイッチ22及び23がオンするた
め、差動増幅回路は非反転増幅回路として機能するた
め、出力電圧VOは次式で決定する。
【0039】 VO={(N+1)(R1+r)/(R1+r)} ・{M(R2+r)/(M+1)(R2+r)}・VI =(N+1)・M/(M+1)・VI …(VIII) したがって、増幅回路のゲインGは反転増幅回路と非反
転増幅回路とで異なるものの、ゲインGはアナログスイ
ッチ21〜24のオン抵抗rの影響は受けず、電源電圧
の変動により、アナログスイッチ21〜24のオン抵抗
が変動しても、増幅回路のゲインGが影響を受けること
はない。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第1〜第4のスイッチと同一構成の補正スイッチを
有する第1及び第2の補正スイッチ部を帰還経路上及び
基準電圧正入力経路上に設けることにより、増幅回路の
ゲインを第1〜第4のスイッチのオン抵抗rの影響を受
けることなく決定しているため、電源電圧の変動によっ
てもゲインが変化しないという効果を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例である差動増幅回路の構成
を示す回路図である。
【図2】従来の差動増幅回路の構成を示す回路図であ
る。
【図3】アナログスイッチの内部構成を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1 オペアンプ 11〜16 抵抗 21〜24 アナログスイッチ 25〜28 補正スイッチ 31 信号入力端子 32 制御信号入力端子 33 信号出力端子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年5月21日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はリング変調回路等の平
衡変調回路に用いられる増幅回路に関する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる増幅回
路は、入力信号が付与される信号入力端子と、制御信号
が付与される制御信号入力端子と、所定レベルの基準電
圧を付与する基準電圧発生源と、信号出力端子と、正入
力及び負入力を有し、その出力が前記出力端子に接続さ
れた演算増幅器と、前記演算増幅器の負入力に接続され
た第1の抵抗部と、前記演算増幅器の正入力に接続され
た第2の抵抗部と、前記信号入力端子,前記第1の抵抗
部間に介挿され、前記制御信号に基づきオン・オフする
第1のスイッチと、前記第1の抵抗部に直列に接続され
るとともに、前記基準電圧発生源,前記第1の抵抗部間
に介挿され、前記制御信号に基づきオン・オフする第2
のスイッチと、前記信号入力端子,前記第2の抵抗部間
に介挿され、前記制御信号に基づきオン・オフする第3
のスイッチと、前記基準電圧発生源,前記第2の抵抗部
間に介挿され、前記制御信号に基づきオン・オフする第
4のスイッチとを備え、前記第1〜第4のスイッチの内
部は同一構成で形成されており、前記第1及び第4のス
イッチのオン・オフ状態は常に前記第2及び第3のスイ
ッチのオン・オフ状態の逆になるように前記制御信号が
与えられ、前記演算増幅器の出力から入力への帰還経
路上に設けられ、前記第1の抵抗部との抵抗比がN(N
は自然数)の第3の抵抗部と、前記N個の補正スイッチ
が直列に接続されることにより構成され、前記帰還経路
上に前記第3の抵抗部と直列に接続された第1の補正ス
イッチ部とをさらに備え、前記N個の前記補正スイッチ
はすべて前記第1〜第4のスイッチと内部構成が同一
で、前記第1〜第4のスイッチのオン状態時と同条件で
常にオン状態に設定されており、前記演算増幅器の正入
力から前記基準電圧発生源への基準信号正入力経路上に
設けられ、前記第2の抵抗部との抵抗比がM(Mは自然
数)の第4の抵抗部と、前記抵抗比M個の前記補正スイ
ッチが直列に接続されることにより構成され、前記基準
信号正入力経路上に前記第4の抵抗部と直列に接続され
た第2の補正スイッチ部とをさらに備え、前記M個の前
記補正スイッチはすべて前記第1〜第4のスイッチと内
部構成が同一で、前記第1〜第4のスイッチのオン状態
時と同条件で常にオン状態に設定される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】上記構成の補正スイッチ25の入力Aが抵
抗14の一端に接続され、出力Bが補正スイッチ26の
入力Aに接続され、補正スイッチ26の出力Bがオペア
ンプ1の出力に接続される。一方、補正スイッチ27の
入力Aに基準電圧VRが付与され、出力Bが補正スイッ
チ28の入力Aに接続され、補正スイッチ28の出力B
が抵抗16の一端に接続される。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号が付与される信号入力端子と、 制御信号が付与される制御信号入力端子と、 所定レベルの基準電圧を付与する基準電圧発生源と、 信号出力端子と、 正入力及び負入力を有し、その出力が前記信号出力端子
    に接続された演算増幅器と、 前記演算増幅器の負入力に接続された第1の抵抗部と、 前記演算増幅器の正入力に接続された第2の抵抗部と、 前記信号入力端子,前記第1の抵抗部間に介挿され、前
    記制御信号に基づきオン・オフする第1のスイッチと、 前記基準電圧発生源,前記第1の抵抗部間に介挿され、
    前記制御信号に基づきオン・オフする第2のスイッチ
    と、 前記信号入力端子,前記第2の抵抗部間に介挿され、前
    記制御信号に基づきオン・オフする第3のスイッチと、 前記基準電圧発生源,前記第2の抵抗部間に介挿され、
    前記制御信号に基づきオン・オフする第4のスイッチと
    を備え、前記第1〜第4のスイッチの内部は同一構成で
    形成されており、前記第1及び第4のスイッチのオン・
    オフ状態は常に前記第2及び第3のスイッチのオン・オ
    フ状態の逆になるように前記制御信号が与えられ、 前記演算増幅器の出力から正入力への帰還経路上に設け
    られ、前記第1の抵抗部との抵抗比がN(Nは自然数)
    の第3の抵抗部と、 前記N個の補正スイッチが直列に接続されることにより
    構成され、前記帰還経路上に前記第3の抵抗部と直列に
    接続された第1の補正スイッチ部とをさらに備え、前記
    N個の前記補正スイッチはすべて前記第1〜第4のスイ
    ッチと内部構成が同一で、前記第1〜第4のスイッチの
    オン状態時と同条件で常にオン状態に設定されており、 前記演算増幅器の正入力から前記基準電圧発生源への基
    準信号正入力経路上に設けられ、前記第2の抵抗部との
    抵抗比がM(Mは自然数)の第4の抵抗部と、 前記M個の前記補正スイッチが直列に接続されることに
    より構成され、前記基準信号正入力経路上に前記第4の
    抵抗部と直列に接続された第2の補正スイッチ部とをさ
    らに備え、前記M個の前記補正スイッチはすべて前記第
    1〜第4のスイッチと内部構成が同一で、前記第1〜第
    4のスイッチのオン状態時と同条件で常にオン状態に設
    定される増幅回路。
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