JPH0666597B2 - 可変トランスコンダクタンス増幅回路 - Google Patents

可変トランスコンダクタンス増幅回路

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JPH0666597B2
JPH0666597B2 JP1223980A JP22398089A JPH0666597B2 JP H0666597 B2 JPH0666597 B2 JP H0666597B2 JP 1223980 A JP1223980 A JP 1223980A JP 22398089 A JP22398089 A JP 22398089A JP H0666597 B2 JPH0666597 B2 JP H0666597B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の産業上の利用分野〕 本発明は、積分回路等で構成されたアクティブ・フィル
タの構成に好適であって、高周波特性の良好な可変トラ
ンスコンダクタンス増幅回路に関するものである。
〔従来の技術〕
第6図は、従来の可変トランスコンダクタンス増幅回路
の一例を示すものである。可変トランスコンダクタンス
増幅回路は、増幅器Aとシングルエンド出力回路Bとで
構成されている。増幅器Aは、入力端子1,2がベースに
接続されているトランジスタQ1,Q2と、トランジスタQ1,
Q2のエミッタ間に接続された抵抗Rと、トランジスタ
Q1,Q2のエミッタに夫々接続された電流源用トランジス
タQ7,Q8と、トランジスタQ1,Q2のコレクタに接続された
ダイオード(ダイオード接続されたトランジスタ)D1,D
2とから形成されている。ダイオードD1,D2のアノード
は、共通接続され抵抗Rを介して電源端子4に接続され
ている。電流源用トランジスタQ7,Q8は、トランジスタQ
9と共に電流ミラー回路を形成し、トランジスタQ9のコ
レクタに可変型の電流源回路8が接続されている。可変
型の電流源回路8を介しダイオード接続されたトランジ
スタQ9に可変電流Iが供給されることによって、電流
源用トランジスタQ7,Q8のコレクタ電流として可変電流
が流れる。シングルエンド出力回路Bは、トランジ
スタ差動対をなすトランジスタQ3,Q4と、その負荷であ
るトランジスタQ5,Q6からなる電流ミラー回路とで形成
されている。ダイオード(ダイオード接続されたトラン
ジスタ)D1のカソードとトランジスタQ1のコレクタとの
接続点がトランジスタQ3のベースに接続され、ダイオー
ドD2のカソードとトランジスタQ2のコレクタとの接続点
が、トランジスタQ4のベースに接続されている。トラン
ジスタQ3,Q4のエミッタは、共通接続されて定電流源回
路6に接続されて電源端子4に接続される。トランジス
タQ3のコレクタは、トランジスタQ5のコレクタに接続さ
れて出力端子3に接続され、トランジスタQ4のコレクタ
は、トランジスタQ6のベース・コレクタに接続され、
Q5,Q6によって電流ミラー回路を形成している。トラン
ジスタQ5,Q6のエミッタが夫々接地されている。トラン
ジスタQ4のコレクタは、トランジスタQ6のコレクタ・ベ
ースに接続され、Q6のエミッタが接地されている。トラ
ンジスタQ3,Q4からなるトランジスタ差動対には、定電
流源回路6を介して定電流2Iが動作電流として供給さ
れている。
図に於いて、入力端子1,2間に入力電圧Vが印加され
たとすると、抵抗Rに電流iが流れるので、 i=V/R ……(1) の関係式が成立つ。トランジスタQ1,Q2のコレクタ電流
は、夫々(I+i),(I−i)の電流が流れ
る。トランジスタQ1,Q2のコレクタ間の電位差をV0とす
ると、電位差V0は、次式のように表される。
V0=V ln〔(I+i)/I〕 −V ln〔(I−i)/I〕 =V ln〔(I+i)/(I−i)〕 ……
(2) 〔但し、Vは熱電圧である。〕 又、トランジスタQ3,Q4のベース間電位差をVとする
と、ベース間電位差Vは、次式のように表される。な
お、ベース間電位差Vにより変化するトランジスタ
Q3,Q4のコレクタ電流の変化分は±iで表してある。
は逆方向飽和電流である。
=V ln〔(I+i)/I〕 −V ln〔(I−i)/I〕 =V ln〔(I+i)/(I−i)〕 ……
(3) トランジスタQ1,Q2のコレクタ間の電位差V0と、トラン
ジスタQ3,Q4のベース間電位差Vとは等しいので、電
流iは、(2),(3)式と、(1)式のi=V
/Rより、次式のように表される。
(I+i)/(I−i) =(I+i)/(I−i) i=I・i/I =I・V/R・I ……(4) 従って、従来の可変トランスコンダクタンス増幅回路の
コンダクタンスgmは、(4)式を偏微分すると、出力電
流が2iであるので、次式のように表される。
gm=∂(2i)/∂V =2I/R・I ……(5) 第6図に示した従来例の可変トランスコンダクタンス増
幅回路のトランスコンダクタンスgmは、(5)式の関係
式で表される。
従来、トランスコンダクタンスgmの可変に当たっては、
可変型の電流源回路8から供給される可変電流Iの値
を調整することで、(5)式から明らかなように、gmを
可変させることが可能である。しかし、トランジスタQ1
の動作電流であるコレクタ電流(I+i)及びトラ
ンジスタQ2の動作電流であるコレクタ電流(I
)が変わることにより、gmの可変に対して周波数特
性が第4図に示すように劣化する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の可変トランスコンダクタンス増幅回路の周波数特
性は、第4図から明らかなようにトランスコンダクタン
スgmの値を小さくしようとして可変電流Iを絞ると、
その周波数特性は、第4図の曲線(イ)(ロ)(ハ)
(ニ)に示すように次第に劣化する欠点を有する。因
に、第4図の横軸が周波数であり、縦軸が減衰量を示し
ている。このように通常のトランジスタ或いは増幅回路
は、電流を絞ることによってカットオフ周波数fが減
少し、そのエミッタ抵抗rの抵抗値の増大等により、
周波数特性が劣化する特性を有しており、第4図に示す
ような周波数特性の劣化が生じる。
本発明は、上述のような欠点を改善するべくなされたも
ので、その主な目的は、トランスコンダクタンスgmを可
変したとしても周波数特性が良好な可変トランスコンダ
クタンス増幅回路を提供するにある。
更に他の目的は、トランスコンダクタンスgmの制御が容
易な可変トランスコンダクタンス増幅回路を提供するに
ある。
〔課題を解決しようとする手段〕
本発明は、上述の如き課題に基づきなされたもので、第
1と第2のトランジスタのコレクタが第1と第2のダイ
オード(ダイオード接続されたトランジスタ)のカソー
ドに夫々接続され、それらのエミッタ間に抵抗が接続さ
れ、且つ夫々のエミッタに第1と第2の電流源用トラン
ジスタが夫々接続されており、第1と第2のトランジス
タのベースに入力電圧が印加されるようになされた増幅
器と、そのシングルエンド出力回路から構成された可変
トランスコンダクタンス増幅回路に於いて、前記第1と
第2の電流源用トランジスタに流れるコレクタ電流を可
変して前記第1と第2のトランジスタの動作電流を予め
調整する第1の手段と、該第1と該第2のトランジスタ
に可変電流を供給する第2の手段とを具えた可変トラン
スコンダクタンス増幅回路に関する。
〔作用〕
本発明は、可変トランスコンダクタンス増幅回路に可変
電流源回路を具えたもので、その増幅器に付加された可
変電流源回路から電流を可変トランスコンダクタンス増
幅回路に供給或いは引き込むことによって、そのトラン
スコンダクタンスgmの値を可変することが可能であり、
しかもカットオフ周波数の劣化を防止して高周波数特性
の改善を図ったものである。
〔実施例〕
第1図は、本発明に係る可変トランスコンダクタンス増
幅回路の一実施例であり、可変トランスコンダクタンス
増幅回路は、増幅器Aとシングルエンド出力回路B及び
可変電流源回路Cから構成されている。第1図の実施例
は、第6図の回路に可変電流源回路Cが付加されたもの
であり、増幅器Aとシングルエンド出力回路Bは、第6
図の従来例と同じ回路であるので、その構成の説明は省
略する。可変電流源回路Cは、トランジスタQ10乃至Q12
からなる電流ミラー回路と、トランジスタQ10のコレク
タ・ベースに可変型の電流源回路7が接続されてその他
端が接地端子5に接続されて構成されている。尚、第1
図の電流源回路8′は、第6図の可変電流源回路8とは
異なり、予め所定の値に設定された電流値を供給する電
流源回路である。
図に於いて、入力端子1,2に入力電圧Vが印加されて
おり、電流源回路8′をトランジスタQ9のベース・コレ
クタに接続することにより、トランジスタQ7,Q8にコレ
クタ電流Iが供給されている。但し、コレクタ電流I
は、予め定められた電流とする。入力電圧Vが入力
されたとすると、抵抗Rに電流iが流れる。又、可
変電流源回路CのトランジスタQ11,Q12を介して電流I
がトランジスタQ1,Q2に夫々供給されるようになされ
ている。ところが、トランジスタQ1のコレクタ電流は
(I+i),トランジスタQ2のコレクタ電流は(I
−i)であり夫々一定であるから、電流Iが流れ
込むとダイオードD1,D2に流れる電流が変化する。そし
て、ダイオードD1には電流(I−I+i),ダイ
オードD2には電流(I−I−i)が流れる。
そして、ダイオードD1の順方向電圧はV ln((I
−I+i)/I),ダイオードD2の順方向電圧は
ln((I−I−i)/I)で表される。
従って、トランジスタQ1,Q2のコレクタ間の電位差V0
つまりダイオードD1,D2のカソード間の電位差は次のよ
うに表される。
又、トランジスタQ3,Q4のベース間電位差をVとする
と、ベース間電位差Vは次のように表される。なお、
は前記したようにベース間電位差Vにより変化す
るトランジスタQ3,Q4のコレクタ電流の変化分である。
トランジスタQ1,Q2のコレクタ間の電位差V0とトランジ
スタQ3,Q4のベース間電位差Vとは、等しいので、電
流iは、(6),(7)式から次式のように表され
る。
又、(1)式のi=V1/Rの関係を(8)式に代入
すると、次式のように表される。
=I・V/R・(I−I) ……(9) 第1図の可変トランスコンダクタンス増幅回路の出力電
流は、2iである。従って、この回路のトランスコンダ
クタンスgmは、次式のように表される。
gm=∂(2i)/∂V =2I/R・(I+I) ……(10) (10)式から明らかなように可変電流源回路Cから増幅
器Aに可変電流Iを加えることによって、第1図の可
変トランスコンダクタンス増幅回路のトランスコンダク
タンスgmの値を可変できることは明らかである。即ち、
トランジスタQ1の動作電流(I+i),トランジス
タQ2の動作電流(I−i),トランジスタQ3及びト
ランジスタQ4の動作電流Iを一定とした状態で、可変
電流源回路Cからの電流値Iを増加させることによっ
てトランスコンダクタンスgmの値を小さくすることが可
能である。第5図は、この実施例の周波数特性を示すも
のであり、トランスコンダクタンスgmを変えたとして
も、第4図の従来のものと比較して周波数特性が安定し
ていることを示している。これは、トランジスタQ1,Q2
の動作電流が一定であることによる。
第2図は、本発明の可変トランスコンダクタンス増幅回
路の他の実施例である。
第2図の実施例は、第1図の実施例と比較して可変電流
源回路CがトランジスタQ10乃至Q12からなる電流ミラー
回路とトランジスタQ10のコレクタ・ベースに接続され
た可変型の電流源回路7で形成され、トランジスタQ11
のコレクタがダイオードD1とトランジスタQ1との接続点
に接続され、トランジスタQ12のコレクタがダイオードD
2とトランジスタQ2との接続点に接続されている。トラ
ンジスタQ11,Q12にコレクタ電流として夫々Iが増幅
回路Aから引き込まれるように構成されている。トラン
ジスタQ7,Q8のコレクタ電流I及びトランジスタQ3,ト
ランジスタQ4の動作電流Iは、一定とする。
この実施例の場合は、可変電流Iを増加させることに
よってトランスコンダクタンスgmは、増加する。又、こ
の実施例においても第5図の周波数特性に示すように、
トランジスタQ1,Q2の動作電流は、一定であるので周波
数特性が劣化することはない。
第3図は、本発明の可変トランスコンダクタンス増幅回
路の他の実施例である。
第3図の実施例は、第1図の実施例と比較すると、可変
電流源回路Cが差動増幅回路Dで構成されている。トラ
ンジスタQ20,Q21のエミッタ間に抵抗R1とR2が接続さ
れ、抵抗R1とR2との接続点に電流源回路11が接続されて
接地端子5に接続されている。トランジスタQ20のコレ
クタにダイオード接続されたトランジスタQ22のベース
・コレクタが接続され、そのベースとベースを共通とす
るトランジスタQ23とによって、第1の電流ミラー回路
を形成し、且つ、トランジスタQ21のコレクタにダイオ
ード接続されたトランジスタQ24Dのベース・コレクタが
接続され、そのベースとベースを共通とするトランジス
タQ25とによって第2の電流ミラー回路を形成してい
る。トランジスタQ23,Q25のコレクタに夫々トランジス
タQ26,Q27が接続されてシングルエンド出力回路を構成
して夫々のトランジスタQ23とQ26との接続点及びQ25とQ
27との接続点が夫々ダイオードD2とトランジスタQ2との
接続点及びダイオードD1とトランジスタQ1との接続点に
接続されている。
この実施例の場合では、入力端子1,2に入力電圧V
印加され、電流源回路8′によってトランスコンダクタ
ンスが予め調整されると共に、差動増幅回路Dの入力端
子11,12に加えられる可変電圧VINによって正負両極性
の電流±Iが増幅器AのトランジスタQ1,Q2のコレク
タに供給されることにより、増幅器Aのトランスコンダ
クタンスが可変される。しかも周波数特性を劣化させる
ことがない。
〔効果〕
本発明の可変トランスコンダクタンス増幅回路は、可変
電流源回路を具えており、可変電流源回路によって増幅
器のトランスコンダクタンスgmを変化させる為に制御電
流を絞ったとしても、増幅器のカットオフ周波数の劣化
を防止し得、以て周波数特性の劣化を改善できる極めて
効果的なものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る可変トランスコンダクタンス増
幅回路の実施例を示す回路図、第2図は、本発明に係る
可変トランスコンダクタンス増幅回路の他の実施例を示
す回路図、第3図は、本発明に係る可変トランスコンダ
クタンス増幅回路の他の実施例を示す回路図、第4図
は、従来の可変トランスコンダクタンス増幅回路の周波
数特性を示す図、第5図は、本発明の可変トランスコン
ダクタンス増幅回路の周波数特性を示す図、第6図は、
従来の可変トランスコンダクタンス増幅回路の一例を示
す図である。 A:増幅器、B:シングルエンド出力回路、 C:可変電流源回路、D:差動増幅回路、 1,2:入力端子、3:出力端子、 4:電源端子、5:接地端子、 6:定電流源回路、7:可変型の電流源回路、 8′:電流源回路、9:電流ミラー回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コレクタを第1と第2のダイオードのカソ
    ードに夫々接続され、エミッタを電流源用トランジスタ
    に夫々されると共にエミッタ間に抵抗を接続された第1
    と第2のトランジスタからなる増幅器と、第1のトラン
    ジスタと第1のダイオードの第1の接続点、第2のトラ
    ンジスタと第2のダイオードの第2の接続点に夫々ベー
    スを接続された第3と第4のトランジスタからなる差動
    対、該差動対の負荷である電流ミラー回路からなるシン
    グルエンド出力回路とから形成されており、入力を第1
    と第2のトランジスタのベースに加えられる可変トラン
    スコンダクタンス増幅回路に於いて、電流源用トランジ
    スタを介して第1と第2のトランジスタに予め設定され
    たコレクタ電流を供給して該第1と第2のトランジスタ
    の動作電流を設定する手段と、該第1と第2の接続点に
    可変電流を供給する可変電流源回路を具えることを特徴
    とする可変トランスコンダクタンス増幅回路。
  2. 【請求項2】前記可変電流源回路が、前記第1のダイオ
    ードと第1のトランジスタとの第1の接続点にコレクタ
    が接続された第7のトランジスタと、前記第2のダイオ
    ードと第2のトランジスタのコレクタとの第2の接続点
    にコレクタが接続された第8のトランジスタを出力段と
    する電流ミラー回路を形成する第9のトランジスタと、
    該第9のトランジスタに接続された可変電流源回路から
    形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の可変トランスコンダクタンス増幅回路。
  3. 【請求項3】前記可変電流源回路が差動増幅回路であ
    り、ベースに可変電圧を加えられる差動対のトランジス
    タと、その負荷回路を形成する第1と第2の電流ミラー
    回路と、第1と第2の電流ミラー回路の出力段に接続す
    る第3の電流ミラー回路からなり、第1と第3の電流ミ
    ラー回路の接続点は前記第1のトランジスタと第1のダ
    イオードの第1の接続点、第2と第3の電流ミラー回路
    の接続点は前記第2のトランジスタと第2のダイオード
    の第2の接続点に夫々接続されてなることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の可変トランスコンダクタン
    ス増幅回路。
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