JPH0556685B2 - - Google Patents

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JPH0556685B2
JPH0556685B2 JP62091859A JP9185987A JPH0556685B2 JP H0556685 B2 JPH0556685 B2 JP H0556685B2 JP 62091859 A JP62091859 A JP 62091859A JP 9185987 A JP9185987 A JP 9185987A JP H0556685 B2 JPH0556685 B2 JP H0556685B2
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JP
Japan
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current
resistor
common mode
operational amplifier
current path
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JP62091859A
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English (en)
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JPS62250706A (ja
Inventor
Ei Baretsuto Ronarudo
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Tektronix Inc
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Tektronix Inc
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Publication date
Application filed by Tektronix Inc filed Critical Tektronix Inc
Publication of JPS62250706A publication Critical patent/JPS62250706A/ja
Publication of JPH0556685B2 publication Critical patent/JPH0556685B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/02Manually-operated control
    • H03G3/04Manually-operated control in untuned amplifiers
    • H03G3/10Manually-operated control in untuned amplifiers having semiconductor devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0017Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid-state elements
    • H03G1/0023Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid-state elements in emitter-coupled or cascode amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/24Frequency-independent attenuators

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  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は減衰器、特に遠隔制御信号により連続
的に又は複数の予定値に減衰比が選択可能な可変
減衰器に関する。
〔従来技術とその問題点〕
電子機器、特に広範囲の入力信号を扱う電子計
測器にあつては、減衰器は増幅器と共に信号路中
に挿入される最も一般的な回路であると言える。
歴史的に見ると、この減衰器は機械的に作動され
る複数のスイツチ又はリレー(継電器)と抵抗、
コンデンサ等の受動電気回路素子とを組合せて構
成していた。このエレクトロ・メカニカル減衰器
は正しく保守する限りDC乃至高周波の広帯域信
号に対して優れた減衰特性を与えてくれるが、減
衰比が固定であること、切換動作が遅い、比較的
高価であり、また大型であり、更に疲労、衝撃、
ほこりに弱く信頼性を欠くという欠点があつた。
機械的スイツチをバイポーラ或は電界効果トラ
ンジスタ等を使用する電子スイツチに置き換えて
プログラム可能なステツプ減衰器が開発された。
この型式の例として、本件特許出願人の出願に係
る米国特許第4121183号及び第4523161号等があ
る。
半導体及び混成集積回路技術の進歩により、小
型軽量にして低消費電力、高性能且つ高信頼性の
プログラム可能な電子機器が可能となつた。これ
らプログラム可能な機器は遠隔スイツチング、電
子作動、高速応答且つ可変減衰比の減衰器を必要
とする。
〔発明の概要〕
本発明の可変減衰器によると、IC(集積回路)
差動増幅器を含む主電流路に、そのコモンモード
(バイアス)電流の一部を分流する1対の演算増
幅器と可変抵抗器を含む副電流路を付加し、1対
のクリテイカル回路接続点のバイアス電圧を安定
化し、可変抵抗器の値に応じて1対の出力ポート
から出る出力電流を増減させ、これにより高精度
の遠隔的にスイツチング作動される減衰器を得
る。
〔実施例〕
図示の如く、本発明の可変減衰器の一実施例は
ベース間に差動入力信号Viが印加されたエミツ
タ結合トランジスタ対Q1−Q2と、ベース接地型
の2対のエミツタ結合トランジスタQ3−Q4及び
Q5−Q6とを有し、差動出力信号V0を出力する広
帯域カスコード増幅器を構成する。
先ず、下側のトランジスタQ1−Q2につき説明
する。Q1−Q2のエミツタは抵抗器10を介して
相互接続されると共に、夫々電流源12,14を
介して電源−Vにも接続される。各電流源12及
び14は回路動作に必要なコモンモードのバイア
ス電流ICMの半分ICM/2を流す。Q1のベースは入
力端子16に接続すると共にバイアス抵抗器18
を介して接地し、一方Q2のベースは入力端子2
0に接続すると共にバイアス抵抗器22を介して
接地する。差動入力信号Viは両入力端子16−
20間に印加され、エミツタ抵抗器10両端間の
電圧をその抵抗値で除して信号電流Iiが得られ
る。この信号電流はQ1−Q2のコレクタでコモン
モードのバイアス電流ICMと代数的に加算される。
デバイスの極性と電圧、及び電流の方向を図中
に示して本発明の好適実施例の理解の助けに供す
る。
次に、上側のQ3−Q4のエミツタは直結してQ1
のコレクタに接続し、他方Q5−Q6のエミツタも
直結してQ2のコレクタに接続する。Q3−Q6のベ
ースには共に分圧器30及び32からの適当な基
準電位Vbを印加し、他方Q4−Q5のベースは演算
増幅器U2の出力に接続する。このU2については
後述する。外側トランジスタQ3−Q6のコレクタ
は夫々出力端子40−42に接続されると共に、
両コレクタ間に負荷抵抗回路網44−46−48
−50が接続され、両端間に差動出力電圧信号
V0を生じる。内側トランジスタQ4−Q5のコレク
タは一端が負荷抵抗器48−50の中点に接続さ
れた抵抗器60の他端に接続される。抵抗器48
−50は共に等しい抵抗値2RLを有する。抵抗器
60は選択可能な抵抗値Rを有し、この減衰器の
減衰比KはK=R/(R+RL)で表わされる。
この詳細は後述する。
第1演算増幅器U1は基準電圧源VREFに接続さ
れた非反転入力端子と負荷抵抗器44−46の中
点に接続された反転入力端子を有する。抵抗器4
4と46は等しい抵抗値Rsを有する。演算増幅
器U1の出力は抵抗器60,48及び50の共通
接続点(ノードA)に接続する。抵抗回路網44
−46−48−50は演算増幅器U1の反転入力
端子への帰還路となる。典型的には、抵抗器44
−46の値は抵抗器48−50の値RLより十分
高く選定しているので、帰還抵抗は主に抵抗器4
4−46で決まる。
第2演算増幅器U2の反転入力端子は基準電圧
源VREFに、非反転入力端子は抵抗器60とトラン
ジスタQ4−Q5のコレクタの共通接続点(ノード
B)に接続される。第2演算増幅器U2の出力は
Q4−Q5のベースに共通接続され、そのコレクタ
は演算増幅器U2の非反転入力端子への帰還路と
なる。
この回路の動作説明及び数式関係の理解に際し
て、演算増幅器U1,U2は理想特性を有し(例え
ば利得は無限大、入力電流及びオフセツトは0,
……)、トランジスタQ1−Q2,Q3乃至Q6は特性
が同一である(一般にICでは容易に実現可能)
とする。差動増幅器の利得AはVo/Viであり、
減衰比K=R/(R+RL)に比例する。出力信
号電圧Vo=αK4RL′Iiであり、ここでαはQ3乃至
Q6のベース接地型の電流利得、RL′はRS/2とRL
の合成抵抗値である。
外側トランジスタQ3−Q6が完全に導通状態で
あり、内側トランジスタQ4−Q5がオフであれば
(これはRが無限大の場合に相当)、信号電流αIi
のすべてが負荷抵抗器48−50に現れ、利得A
はK=1の場合に相当することに注目されたい。
また、逆の状態であるR=0が存するば、外側の
Q3−Q6はオフで内側のQ4−Q5が完全に導通状態
であるので、信号電流αIiはQ4−Q5のコレクタで
短絡され、信号電流は出力即ち負荷抵抗器に到達
しないので、利得AはK=0に対応する。これら
両極端から理解できる如く、Rの値を無限大から
0の間で選択することにより、減衰比Kが1と0
間で変化する。Rとして異なる値を選択している
とき、電流が外側及び内側トランジスタ対間でシ
フトするのは、演算増幅器U1及びU2の作用によ
るものである。即ち、U1,U2はQ4−Q5のベース
バイアス電圧をQ3−Q6の固定ベースバイアス電
圧に対して変化して異なる電流が抵抗器60を流
れるようにノードBをVREFに維持する。演算増幅
器U1はノードAに十分な電流を供給し、出力端
子40−42のコモンモード電圧を基準電圧VREF
にする。よつて、抵抗器60,48及び50間の
コモンモード電圧は演算増幅器U1−U2の作用に
より強制的に等しくされる。演算増幅器U1によ
り供給され、ノードAに入る電流αICM(図示)は
抵抗器60と抵抗器48−50の並列合成に(1
−K)とKの比で分流される。ここでK=R/
(R+RL)である。ノードAから出る電流αKICM
はQ3−Q6のコモンモードコレクタ電流である。
コモンモード電流がQ3−Q6から側流されるにつ
れて、差動利得は低下する。
図中、抵抗器60は単一抵抗器として示すが、
実際回路では複数の異なる抵抗値に切換選択する
ものである。各抵抗器は従来技法例えばエレクト
ロメカニカルスイツチやリレーで、またはトラン
ジスタやICスイツチの如きプログラム可能な電
子スイツチにより切換え選択し得る。更に必要に
応じて感光、感熱抵抗器を用いて、外部からの光
又は熱により可変することも可能である。抵抗器
60にはコモンモード電流の一部(又は全部)の
みが流れ、信号電流Iiは流れないので、Iiは切換
スイツチを流れることもない。よつて、信号路内
での切換えは起らず、またスイツチングは信号路
から隔離されているので、増幅器の広帯域動作特
性は影響を受けない。スイツチング速度は主に演
算増幅器のセトリング時間で決まる。
高精度の減衰比は主に抵抗RとRLの特性によ
り決まることが判る。代表的な抵抗器10,44
又は46及び48又は50の抵抗値R10,RS及び
RLは夫々400Ω、100Ω及び100KΩであり、R=無
限大のとき(即ち抵抗器60を回路から切離した
とき)電圧利得は略1であり、R=100ΩでK=
1/2、R=66.67Ωでk=1/2.5、R=25Ωで
K=1/5、R=11.11ΩでK=1/10になる。
これらの値は例示に過ぎない。連続的に可変する
減衰比を得るには、抵抗器60としてポテンシヨ
メータ又は電圧制御型抵抗器(例えば電界効果ト
ランジスタ)を使用してもよい。
〔発明の効果〕
上述の説明から理解できる如く、本発明の可変
減衰器はIC等により構成されたカスコード増幅
器類似の主回路に演算増幅器及び抵抗器を含む帰
還回路を付加したものであるので、減衰比選択素
子及びスイツチング素子は信号路外にある。従つ
て、次のような種々の効果が得られる。
(1) 広帯域信号の減衰が可能である。
(2) 抵抗比のみで減衰比が正確に定まるので連続
的に又は複数の固定減衰比が容易且つ遠隔的に
選択でき、その可変範囲も大幅である。
(3) 直流特性が演算増幅器の特性で決まる極めて
高安定度である。
(4) 減衰比の切換速度が演算増幅器のセトリング
時間で決る高速である。
(5) 差動回路構成であるので、差動オフセツトを
最小とすることができる。
(6) 能動素子のバイアス電圧は選択した減衰比に
関係なく一定である。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による可変減衰器の好適一実施例の
回路図を示す。 Q1,Q2,Q3,Q6は夫々主電流路を構成する差
動増幅器、60,Q4,Q5は夫々副電流路、U1
U2は夫々演算増幅器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 コモンモード電流及び入力信号に応じる信号
    電流を流す差動増幅器構成の主電流路と、該主電
    流路に並列接続され上記コモンモード電流の一部
    を分流する副電流路と、該副電流路への上記コモ
    ンモード電流の分流比を可変する可変手段とを具
    える可変減衰器。 2 上記主電流路は、カスコード型差動トランジ
    スタ増幅器であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の可変減衰器。
JP62091859A 1986-04-15 1987-04-14 可変減衰器 Granted JPS62250706A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/852,476 US4695806A (en) 1986-04-15 1986-04-15 Precision remotely-switched attenuator
US852476 1986-04-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62250706A JPS62250706A (ja) 1987-10-31
JPH0556685B2 true JPH0556685B2 (ja) 1993-08-20

Family

ID=25313447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62091859A Granted JPS62250706A (ja) 1986-04-15 1987-04-14 可変減衰器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4695806A (ja)
EP (1) EP0242479A3 (ja)
JP (1) JPS62250706A (ja)

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Also Published As

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JPS62250706A (ja) 1987-10-31
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