JPS59500344A - 利得調整回路 - 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】 オリ８４！調整回路 この発明は、調整可能な利得を肩する電子増幅回路、特に電話装置中で使用する ための利得調整回路に関するものであシ、それによって装置の剋話路の利得は例 えは受話器の利得を２インルーツインピーダンスに整合させるために調整するこ とができる。

電子電話装置は増幅通話路を備え、それによって通話信号は装置のマイクロホン からラインへおよびラインから装置の受話器へ供給される。電話機の性能を最良 にするために受話路と送話路はそれぞれ過負荷を阻止し、受話器の利得と２イン インビτダンスの整合を与えるだめの利得調整手段を備える必要かめることが認 識されよう。ライン或はループインピーダンスは一般に電話機と交侠恢との間の 加入者ループの長さに比例し、したがって明確な範囲円の値を有することができ る。ループ長い広範囲の変化に応じることが必要でるるために加入者電話機の受 話回路にライン長【補償するための設備′ｔ−備えていることが本１ｘＦＦＪに 必要なことである。ループ長の変化を補償するために多くの亀話管・埋機関は予 め設定された上限と下限の間のどこにでも利得値にも設定されることができる受 話回路の構成を要ポしている。

さらに、過負佑およびその粘来として生じるラインに対する送話機出力状態の飽 和を阻止するために何等かの形式の利得制御を設けて通話変形の振幅が制限され るようにすることが必要でるる。ソフトクリッピングとして一般に知られている この技術は本出願人の別出願（Ｐ’、　Ｆ　、　Ｂｌｏｍｌｅｙ　５　）に記載 されている。

特に有用な可変利得素子は１対の長い尾を有するトランジスタ対であシ、その利 得はその対の共通エミッタ電流を制御することによって決定される。しかしなが ら単一の長い尾を有する対の使用はその著しい非線形信号対利得特性によって若 干制限され、その特性は非常に低い信号レベル以外の全ての信号に対して歪を増 加させる。用途によってはこの歪は電話管理愼関によって特定された制限範囲外 のものとなる可能性がある。

この発明の目的は、制御信号に対応する予め定められた限度間の円滑で連＠旧な 利得変化が行われることができるような利得ｇ＝回路全提供することである。

この発明によれは、利得が制御可屈で、２以上の長い尾を有するトランジスタ対 を備え、そのトランジスタ対のトランジスタは前記対の侶号対利付％性の最大点 が信号のゼロレベルを中心に対称的にずｎておシ、全ての対の組合せ作用による 侶号対利得特仁は実質上−足の領域を含んでいるように構成されている信号増幅 素子が提供される。

この発明の別の目的によれは、例えば篭子電話依用の利得−１整および信号瑠鴨 回路が徒洪さｎｌその回路は笑買上同−特注を有するトランジスタの第１の長い 尾を有する対と２ｎ組の別の貴い尾を有するトランジスタ対とを備えており、ｎ はｌ−を含む置数でめシ１２ｎ岨の別のトランジスタ対の対応するトランジスタ は１　：　ａ；　、：　１の比率のエミッタ面積を有し、ａはゼロと１との間に あ多、それによってこの前記別の長い尾を有するトランジスタ対に対応する特性 の利得最大点が信号ゼロを中心に対称に配置されて第１の長い尾を有する対の利 得最大値よりもずっと低い利得の実質上−足の利得領域を共同して与え、回路は 制御手段を備え、それによって回路の利得特性に対する１み付けされた貢献が平 衡した対の利付および不平衡な対の利得によって固定された限度間で利得の調企 可舵な段が与えられるように平衡した対からお−よび２ｎ組の不平衡の対から与 えらｔしる。長い尾ン有する対のトランジスタ間にエミッタ面板の不整合を与え ることによって信号対別件特性の紋大堰は信号せ口から次式の電圧Ｖだけずれる ことを発見した。

ここでｋはがルツマン定数、ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷、Ｘはエミッタ同核 の比でめる＠力りの平賀した対と２以上の適当にずれた長す尾の対とを組合せる ことによって２つの定めらねたオＵ得の限度間で円滑に調整でさる利得を有する 被合特注が借られる。ここで使用される利得という用語ｒｌ：ｌより小さい埴を 含むものとして理解される。

以下、この発明の実施例を添付図面を参照に説明する。

添付図面に２いて： 第１図は通常の平衡した長い尾を有するトランジスタ対の信号対利得特性を示し ： 第２図はエミッタ面積がバランスしていない２ｍの長い尾を有するトラ７ソスメ 対がら奴る増幅素子を示し； 第３図は第２図の回路の信号対利得特性上水し；第４図は３組以上の対に対する 特性をずらぜる技術の拡張を示し； 第５図ｒｌ：第１図と第４図の技術を使用する電話受話器利得駒搬回に６を示し ；そして、 第６図は第５図の回船の利得特牡を示す。

第１図を参照すると通常のトランジスタの長い尾を有する対の信号対オＵ侍特性 が水蓄れている。

当栗者によく知られているように平衡した、すなわち対称の長い尾を肩する対利 得１は次式によって足められる。

ここでｑは電子の電荷であり、■は対の尾の電流であ）、ｋは？ルツマン定数で あり、ｔけ絶対温度であＪ、Ｖｉｎは瞬時入力信号レベルでしる。凶から明らか なように特注は若干歪んだ倒立Ｕ形であシ、シたがって小入力信号電圧振幅範囲 でのみ低い歪の増１−が行われることは明らかである。小入力信号に対して回路 は実質上利得１を有している。

第２図に示された回路においては２組の長い尾勿有する対ＴＲ，？１．ＴＲ２４ およびＴＲ２２、ＴＲ２３が使用されている。２組の対のトラン・ゾスタはそれ らのエミッタ面積が１：ａの比およびａ：１の比にあるように設計さ扛ている。

ここでａはＯと１との間の数・である。これは２組の対の利得の最大値の位置を 第３図に水子ように入力信号のゼロレベルの互に反対側にずらせる。２つの最大 値の間の電圧分に１ｖは次式％式％ ここでｋはポルツマン足叡、ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷でるる。２つの対の 合取利８ｖ特性は第３図で破線によって示されている。面償比ａを適当に選択（ 典型的には１１５から１／１２　ンすることによりて、ｔｐ！ｆ性は信号ゼロの 両側にＶの幅で拡がった実質上一定の１よシ小さい利得ａの領域を有する。これ は従来の通常の単独の長い尾を有する対の増幅器に比戟して回路の低歪信号処理 能力を著しく増加させる。この回路においては利得が信号処理能力のために取引 材料とされている。

第１図、第２図および第３凶に示す技術は第４図および第５図に示すように組合 されることもできる。

第４図は３組の尾を有する対から成る回路の利得特性を示し、それにおいてトラ ンジスタ対のそれぞれのエミツタ面積比は１：ａ；ｌ：ｌおよびａ：１である。

第４図から明らかなように平衡した長く尾を有する対が主増幅素子として作用す る＾い（利得１の）利得状態で回路か設定されることができ、或は不平衡の長く 尾を有する対が主増幅素子として作用する低い（利得ａの）利得状態に設定され ることができる。これら２つの状態の重みを付けた組合せにこれらの限度間の任 意の利得値を与えるために使用できる。同様にその技術は５組成は一般的に云え ば（２ｎ　＋１　）組の長い尾をＭする対、すなわち平衡した１対の使用に拡張 されることがでさる。もちろん一般にどんな用途にυいても最終的な設訂は直祿 性と回路の被帷性との間の＊協であることは明らかである。比１：ａは後続の谷 対に対して増加される。

関して説明したが、多くの応用に２ｂては個々のトランジスタ対を各エミッタ対 が１つの長い尾を引く対に対応している１対のマルチエミッタトランジスタによ って置換すると有利でめる。

ここで説明した技術の応用に作付図面の第５図に示されておシ、それは例えば電 子電話−〇受話逝話路の利得調米回路の回路図である。回路の出力は別の線形増 幅段（図示せず）を経てラインへ粘合される。大抵の電話管理＠関の設計仕様に 従うために交換愼と加入者との間の異なりたラインルーゾ長範囲を補償するため 何等かの利得制御手段を設けることが必要である。

典型的には「最良の場合」と「最悪の場合」を表わす２つの限度間で利得が変化 さｔなけれはならない。利得はこれらの限度間で連続的にかつ円滑に変化しなけ れはならない。これらの束縛を満足させる回路が第５図に示されている。

第５図を参照すると、そのオリ骨部歪回路は第ｌと第２の予め足められたレベル 向のヌ目何７ｉ：る値でめっても正確に定められた利得を与える。回Ｉ＠は多重 の長い尾をＭする対の形態に配置された第１２よび完２のマルチ・エミッタトラ ンジスタＴ−Ｒ５１およびＴＦｔ５２を備えている。対応するエミッタ対ＥＪＡ とＥ２ｋ。

ＥＩＢとＥ２Ｂ　、　Ｅ３Ａは対の尾を有する回路で配直された対応するｔｉｍ ｌｌ、Ｉ２．Ｉ３にそれぞれ結合されている。トランジスタのコレクタ負荷は順 方向にバイアスされたダイオードＤ１およびＤ２によって与えられることができ 、それらは回路の温匿禰偵を行うＯ 当業者によく知られているようにダイオードのインピーダンスＲは次式で与えら れる。

ここでｋにボルツマン定数、ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷、そして■は絶対単 位の電流である。この式で表わされるインピーダンスは利得の温度に恒存する項 を増加することに性急すべきである。

したかって長い尾を有する対のトランジスタのコレクタ回路中にダイオード負荷 を設けることＶＣよって非常に顕著な８度の一度補偵′が行わｎる。この桶慎は 槍々の篭話督理＠圓によって特定されｆｃ周囲協反範囲に亘って実質上温度に黙 関保に動作できるようにするのに光分なものである。

トランジスタＴＲ５１と？Ｒ５２は第ｌのエミッタＥＩＡとＥ２Ａとが笑買上等 しい面積であるように、すなわちそれらが実質上等しい電流を流すことができる ように製作でれている。第２のエミッタ対ＥＩＢとＥ２Ｂは１：ａの比の面頂を 有し、第３の対ＥＺＣとＥ２Ｃとはａ：１の比の面積を脣する。ここでａはゼロ と１との間の任意の分数でりる。そのような信這は入力信号の４在しない時に各 エミッタ対を血って流れる電流は１：１＋１：ａ：ｂ−よびａ：１の比である。

回路は１とａとの２つの利得賊度（第４図）を有し、これらの限度の間の任意の 値に祠歪でさる。比１：ａは電話営理慎関によって特定された受話利得値眠贋の 比に等しい。これは受話チャンネルの全体のオυ侍がこｎらの限度同のどんな値 にも設定できることを確保する。

使用に除して装置は増幅器に対する利付−ギ帰還ループを設けてもよく、それに よって通話信号がラインに出力δれるようにされる。トランジスタＴＲ５１およ びＴＲ５２のべ〜スはそれぞれ剋砧悟号および向足電位に依枕妊ｎている。エミ ッタ回路は゛鑞ンカＣ珈幅器（図示せず）を経てライン電圧に対応する電流を世 相式７ムる。このンイン電圧ｒｉ肌入省ループインビーグンスに逆比例している ことが昭５填延れるでりろう。援用時にラインインピーダンスはジイン亀圧力１ ら固定され、対応する電光ばし罠がって対応、するオリ１尋値？与え０ように長 い尾を有する対のレール（ｒａｉｌ　）回線に偶柘される。

回路の利得状態は複合出力特性における平衡および不平衡対の重み付けされた貢 献度によって次足きれる０トランジスタ対の尾を有する回路に＝ｉされる電流１ １．Ｉ２．ｒｓを増加或は減少させることによっても対の貢献度もそれに応じて 減少或は増加されることができる０これは第６図に示すように平衡した対が主と して貢献する単位利得状態から不平衡の対が信号の主要部を扱い平衡した対の貢 献度は実質上ゼロに減少される低い（利得ａの）利得状態まで円滑な変移を与え る。電流ＩＪ　、１２．Ｉ３の適切な制御によって回路はこれら２つの限界状態 の間の任意の利得値に設定されることができる。

装置Ｉ′ｉ韮列に配置された複数の長い尾を有する対と等価であシ、各対の無信 号時の平衡電流は対のエミッタの面積比によって決定される。

以上説明した装置は集積回路の形態で製作されると効果的である。

ＩＴｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　実質上同一の特性を有する第１の長い尾を有するトランジスタ対と、ｎ を１を含む整数として２ｎ組の別の長い尾を有するトランジスタ対とを具備し、 そ１７）２ｎ組の別の対の対応するトランジスタはａをゼロと１との間の数とし て１：ａとａ：１の比のエミッタ面積を有し、それによってそれら別の長い尾を 有する対に対応する特性の利得最大点が信号ゼロの両側に対称に配置されて第１ の長い尾を有する対の最大利得よりも顕著に低い利得の実質上一定の利得領域を 共同して与える如くされ、回路は制御手段を備え、回路の利得特性に対する重み 付けされたを与が平衡された対の利得および不平衡にされた対の利得によって決 定された限度間で段の利得を調整可能にするように平衡された対および２ｎの不 平衡にされた対から与えられている例えに電子電話機用の利得調整およ゛ひ信号 増幅回路。 （２）　前記制御手段は電話線のラインインピーダンスを検出し、そのインピー ダンスに対応する市す＃信号を発生させるための手段を備えている請求の範囲第 １項記載の回路。 （３）　前孔制御信号は長い尾を有する対の尾の回路中に供給された電流よシ取 る請求の範囲第１項または第２項記載の回路。 （４）　前記長い尾を有する対は２１−のマルチエミッタ２ トランジスタによって構成されている請求の範囲第１項、第２項または第３項記 載の回路。 （５）　各トランジスタのコレクタはＪＩ方向にバイアスされたダイオード負荷 を設けられ、それによって回路の温度補償が行われている請求の範囲第１項乃至 第４項の何れかに記載の回路。 （６）繞付図面の第４図および第６品と共に第５図を参照にここに記載したのと 実質上同様な利得調整回路。 （７）２組以上のトランジスタの長い尾を有する対を具備し、前記対のトランジ スタは前記対の信号対利得特性の最大値が信号のゼロレベルの両側に対称に配置 され、組合せて作用する全部の対の信号対利得特性が実質上一定の領域を有して いる信号増幅集子。 （８）　少なくとも２組の前記対のトランジスタがそれぞれのエミッタ固執が一 致しないように構成され、それによってそれらの利得の最大点が信号ゼロの位置 からずらされている請泳の範囲第７狽此戦の信号増幅素子。 （９）　谷トランジスタは順万同バイアスされたダイオードよ構成るコレクタ負 荷を有している請求の範囲第７項または第８項記載の侶号増輛菓子。 αｑ　ぶ付図面の棺２図および第３図を疹照にここに記載したのと実質的に同様 な信号増鴨累子。 （ロ）　請求の範囲第７項乃至第８項の何れかに記載の１以上の増幅素子または 請求の範囲第１項乃至第６項の何れかに記載された調整回路を備えた集積回路。 （２）　請求の範囲第１項乃至第１１項の何れかに記載された回路を備えた電話 機。