JPS6010108Y2

JPS6010108Y2 - 利得切換機能を有する広帯域平衡増幅器

Info

Publication number: JPS6010108Y2
Application number: JP18707181U
Authority: JP
Inventors: 徹高橋
Original assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Current assignee: Iwatsu Electric Co Ltd
Priority date: 1981-12-17
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1985-04-08
Also published as: JPS57115724U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はブラウン管オシロスコープの垂直増幅器又は水
平増幅器等として用いられる利得切換機能を有する広帯
域平衡増幅器に関するものである。

第１図は、広帯域オシロスコープの垂直増幅回路に使用
されている従来の広帯域増幅器の１例である。

オシロスコープの増幅回路は、オシロスコープの帯域に
見合っただけの充分高い遮断周波数をもった増幅回路で
なくてはならない。

このため、従来は第１図のようなカスコード接続の増幅
器が用いられていた。

第１図において、１，２は平衡信号の入力端子、３，４
は平衡出力端子である。

エミッタ接地のトランジスタ２０．２１は、それぞれ、
ベース接地のトランジスタ２２．２３とともにカスコー
ド増幅器を構成する。

５は帰還抵抗で、負荷抵抗１０．１１との比で、利得を
得るために３００乃至５００程度の低い値に選ばれてい
る。

この第１図の従来回路において、スイッチ８は利得切換
のために設けられており、スイッチ８が接のとき抵抗９
は帰還抵抗５と並列になるため電圧利得はほぼ２倍とな
る。

しか腰この従来の回路では、（１）利得を切換えて高く
すると高域の遮断周波数が低下すること、（２）利得を
大きくすると増幅器の入力インピーダンスが低下するこ
と、（３）スイッチ８はトランジスタ２０．２１のすぐ
近くに配置しないとリード線のインダクタンスの影響で
高域での帰還量が増加するためさらに遮断周波数が低下
すること、（４）前記（３）の理由によりＩＣ化し難い
回路であること等の欠点がある。

ここで（１）を第２図の回路とこれに相当する第３図の
等節回路によりさらに詳細に説明する。

第２図、第３図において、ｒｇは信号線インピーダンス
、ｒＩは入力インピーダンス、ＲＥは帰還抵抗、ｒｂ′
はベース抵抗、ｒ８はエミッタ拡がり抵抗、坤１α。

は直流でのベース接地電流増幅率、β０は直流でのエミ
ッタ接地増幅率、ωｔは電流増幅率が１になる周波数上
〇の角周波数である。

第３図の回路において、入力インピーダンスｒ！はｒｌ々βｏｘＲＥ・・・・・・・・・・
・・・・・（１）また出力電流ｉ。

と入力電圧Ｖｌの比はとなる。

Ｓは複数周波数である。従って、ｉｏ／ｖ１の値が低域
での値の１／ｊ２となる。

周波数すなわち遮断周波数ｋ。

は（３）式より、ＲＥを小さくするとた。

が低下することがわかる。

第１図に示したような回路を垂直偏向増幅器に使ッたオ
シロスコープでは、偏向感度を良くするために利得を切
換えると、オシロスコープの遮断周波数が下ってしまう
欠点があった。

また、（１）式より理解されるように、ＲＥを変化させ
ると入力インピーダンスが変化して前段の増幅回路の動
作を不安定にしてしまうこともあった。

このため、従来はｚ丁の高いトランジスタを用いて利得
切換増幅回路の遮断周波数をオシロスコープの遮断周波
数よりも充分高くなるようにしておき、利得切換増幅回
路の遮断周波数が変ってもオシロスコープの遮断周波数
に殆んど影響がないようにする。

しかし、七〇の高いトランジスタは高価である。

又利得を切換えると、オシロスコープの遮断周波数が変
るのを容認していた。

さらに、入力インピーダンスが変化することによる影響
を少なくする目的でβ。

の大きなトランジスタを用いていた。本考案は、従来の
技術の上記の如き欠点を解消し、入手し易い安価なトラ
ンジスタを使用して遮断周波数の高い増幅器が構成でき
、トランジスタから離れたスイッチを用いて利得切換を
しても遮断周波数や入力インピーダンスがあまり変化せ
ずＩＣ化し易い利得切換機能を有する広帯域平衡増幅器
を提供するものである。

以下図面により、本考案を詳細に説明する。

第４図は本考案の１実施例である。

この実施例では、第１．第２のトランジスタ２０．２１
の各エミッタにはバイアス抵抗６，７を介して約ｌＱ
ｍＡのバイアス電流が流れているため、各エミッタの出
力インピーダンスは約数Ωに設定されていることになっ
ている。

よって、第３．第４のトランジスタ２４．２５のベース
は出力インピーダンスの低い点である第１．第２のトラ
ンジスタ２０．２１のエミッタに接続されているため、
た。

の高いトランジスタでなくてもそのコレクタ出力電流の
高域遮断周波数は高くとれる。

また、トランジスタ２０と２４およびトランジスタ２１
と２５はそれぞれバイアス電流がほぼ等しくかつコレク
タからの信号出力電流もそれぞれ等しくなるようにバイ
アス抵抗６，７，１３．１４と第１の帰還抵抗５と第２
の帰還抵抗１２が選ばれている。

さらに、スイッチ８ａ、８ｂは連動スイッチである。

抵抗１５．１６はトランジスタ２４．２５が導通したと
き、これらのトランジスタ２４．２５を流れるバイアス
電流を供給するためのバイアス抵抗である。

次に動作を説明する。

（ａ）利得の低い状態の場合、スイッチ８ａ、８ｂ
はオフでトランジスタ２４．２５もオフである。

電圧利得は抵抗５と１０の比（図示の場合１５０Ω／１
００Ω＝１．５）および抵抗５と１１との比（図示の
場合１５０Ω／１００Ω＝１．５）で定まる。

（ｂｌ利得を高くした状態の場合、スイッチ８ａ。

８ｂはオンでトランジスタ２４．２５もオンである。

電圧利得はほぼ（抵抗５と１０の比すなわち図示の場合
１．５）と（抵抗１２と１０の比すなわち図示の場合１
５０Ω／１００Ω＝１．５）の和（図示の場合１．５＋
１．５＝３）となるため（ａ）の場合にほぼ２倍と
なる。

一般的には、切換えすべき高低二つの電圧利得の比をｎ
（＞１）としたとき、第２の帰還抵抗１２の値は第１の
帰還抵抗５の値とほぼ１／（ｎ−１）となる。

トランジスタ２４．２５は出力インピーダンスの低い点
であるトランジスタ２０．２１のエミッタで駆動されて
いるため、この増幅器の高域遮断周波数は高い。

従って、（ａ）の状態から（ｂ）の状態に切換えても遮
断周波数は低下しない。

また、入力インピーダンスの変化も少ない。

本考案の効果を充分生かすためには第４図のようにカス
コード接続とし、トランジスタ２０，２１．２４および
２５には高圧利得を持たせない方がよい。

これはトランジスタ２０，２１，２４゜２５が電圧利得
を持っていると、ミラー効果により端子１，２よりみた
入力容量が変化してしまい、端子１，２に接続される前
段の回路の出力インピーダンスと端子１，２における入
力容量で決まる遮断周波数が変化してしまうからである
。

第５図は本考案の応用例である。

この応用例では、スイッチ８ａ、８ｂは運動である。

スイッチ３０はスイッチ８ａ、８ｂがオンのときＰ側と
接続されるかＱ側に接続するかで利得が切換えられる。

この応用例では利得が３段階に切換えられる。

この応用例の動作は次の通りである。

（ａ）利得が最も小さい状態の場合、スイッチ８ａ
＋８ｂはオンで、スイッチ３０はＰ側に接続されている
。

トランジスタ２４．２５はオンで２８．２９もオンであ
る。

又トランジスタ２６．２７はオフである。

電圧利得は（抵抗５と１０との比）と（抵抗１２と１０
との比）との差で定まる。

（ｂ）利得が中間の場合、スイッチ８ａ、８ｂはオ
フでスイッチ３０はＰ側に切換えられたままである。

トランジスタ２４．２５がオフとなり、電圧利得は（抵
抗５と１０との比）で定まる。

（Ｃ）利得が最大の場合、スイッチ８ａ、８ｂはオ
ンでスイッチ３０がＱとつながっている。

トランジスタ２４．２５はオンで２６．２７もオンであ
り、トランジスタ２８．２９はオフである。

電圧利得は（抵抗５と１０との比）と（抵抗１２と１０
との比）との和で定まる。

以上詳細に説明のように、本考案の広帯域平衡増幅器は
次のような利点がある。

（１）電圧利得を切換えても遮断周波数はあまり変化し
ない。

（２）ｆｒは低い安価なトランジスタを用いても（１）
の効果を得ることができる。

（３）電圧利得を切換えても入力インピーダンスは変化
しない。

（４）ＩＣ化し易い。

（５）利得切換え用のスイッチが遠く離れていても遮断
周波数が低下しない。

従って、特に、ＩＣ化して小型化しなければ充分な性能
が出せない広帯域オシロスコープの垂直増幅器に使用す
れば、安価でしかも遮断周波数の変化の少ない偏向感度
切換回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の平衡増幅器の例を示す回路図、第２図お
よび第３図は従来の平衡増幅器の動作及び欠点を説明す
るための等節回路、第４図は本考案の実施例を示す回路
図、第５図は本考案の応用例を示す回路図である。１．２・・・・・・第１．第２の平衡入力端子、５・・
・・・・第１の帰還抵抗、２０，２１・・・・・・第１
．第２のトランジスタ、２４．２５・・・・・・第３．
第４のトランジスタ、２６，２７，２８，２９・・・・
・・切換制御用トランジスタ、１２・・・・・・第２の
帰還抵抗、１３゜１４、８ａ、８ｂ、１５．
１６”””制御手段、３．４・・・・・・第１．第２
の平衡出力端子、２２，１０・・・・・・第１の合成手
段、２３，１１・・・・・・第２の合成手段。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

所望の二つの電圧利得のいずれかをとるような利得切換
機能を有する広帯域増幅器器において、第１．第２の
平衡入力端子と、それぞれのベースを該第１．第２の平
衡入力端子に接続しそれぞれのエミッタを直列に接続す
る第１の帰還抵抗を有しかつ低エミッタ出力インピーダ
ンスのエミッタ接地増幅器を構成する第１．第２のトラ
ンジスタと、該第１．第２のトランジスタの各エミッタ
にそれぞれベースを接続しかつそれぞれのエミッタを直
列に接続する前記二つの電圧利得の比をｎ（＞１）とし
たとき前記第１の帰還抵抗のほぼ１／（ｎ−１）の値の
第２の帰還抵抗を有するエミッタ接地増幅器を構成する
第３．第４のトランジスタと、該第３．第４のトランジ
スタのバイア又電流を制御して該第３．第４のトランジ
スタをオン・オフする制御手段と、第１．第２の平衡出
力端子と、前記第１のトランジスタと前記第３のトラン
ジスタの各コレクタ電流を合皮して前記第１の平衡出力
端子に供給する第１の合成手段と、前記第２のトランジ
スタと前記第４のトランジスタの各コレクタ電流を合皮
して前記第２の平衡出力端子に供給する第２の合成手段
とを備えた利得切換機能を有する広帯域平衡増幅器。