JPS61262307A - 増幅回路 - 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】 く技術分野〉 本発明は、増幅回路に関する。

〈従来技術〉 一般に、アナログ回路においては、人力信号の電圧レベ
ルに応じてその増幅率を変化させたい場合がある。これ
を実現する従来例の回路として、第６図に示す増幅回路
がある。

この増幅回路は、演算増幅器Ａｍｐ、フィードバック系
を構成する抵抗Ｒ１〜Ｒ８およびダイオードＤ、〜Ｄ、
によって構成されている。そして、ダイオードＤ、〜Ｄ
、のスイッチング作用を利用し、入力信号の電圧レベル
に応じてフィードバックの量を変化させ、これによって
増幅率を調整する。すなわち、演算増幅器Ａｍｐの信号
出力が正方向に変化すると、これに伴なってダイオード
Ｄ、がターンオンし、抵抗Ｒ，−Ｒ３の合成値が順次変
わるので増幅率が変化する。逆に、演算増幅器Ａｍｐの
信号出力が負方向に変化すると、これに伴なってダイオ
ードＤｔ％Ｄ、が順次ターンオンし、その結果、抵抗Ｒ
４〜Ｒ６の合成値が順次変わるので増幅率が変化する。

このように、上記の増幅回路では、ダイオードＤ１〜Ｄ
ｓのオン、オフによって増幅率が変化する。

つまり、増幅率が入力電圧で決定されるのではなくて、
出力電圧で決定される。このために、回路定数の設定が
煩雑となる。

一方、入力信号の電圧レベルに対応して出力電圧を変化
させる手段として、ダイオードと抵抗等を組み合わせた
関数発生回路がある。しかしながら、この回路では出力
電圧のレベルは常に入力電圧のレベルよりも小さくなり
、信号増幅を行なうことができない。

〈発明の目的〉 本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであって
、比較的簡単な構成でもって入力信号の電圧レベルに応
じてその増幅率を変化させることのできる増幅回路を提
供することを目的とする。

〈発明の構成〉 本発明は、上述の目的を達成するため、信号が共通に入
力される相補形の第１、第２電圧電流変換回路と、これ
らの第１、第２電圧電流変換回路のそれぞれの出力電流
により個別に駆動される互いに逆特性の第１、第２カレ
ントミラー回路とを備えるとともに、前記第１１第２電
圧電流変換回路には該回路の動作、非動作の変化点を設
定する第１、第２設定手段をそれぞれ接続し、かつ、第
１、第２カレントミラー回路の各出力端を共通に接続し
、該接続点を信号出力端として増幅回路を構成している
。

〈実施例〉 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例に係る増幅回路の構成図である
。同図において、１は増幅回路の全体を示し、２ａ、２
ｂは信号が入力される相補形の第１゜第２電圧電流変換
回路である。上記第１電圧電流変換回路２ａは、ＰＮＰ
型のトランジスタＱａと、これに接続されたエミッタ抵
抗Ｒｅａとで構成される。また、第２電圧電流変換回路
は２ｂは、ＮＰＮ型のトランジスタＱｂと、これに接続
されたエミッタ抵抗Ｒｅｂとで構成される。

４ａ、４ｂは第１１第２電圧電流変換回路２ａ。

２ｂの動作、非動作の変化点をそれぞれ設定する第１．
第２設定手段としての第１、第２定電圧源である。そし
て、第１定電圧源４ａの正極がエミッタ抵抗Ｒｅａを介
してトランジスタＱａのエミッタに、また、第２定電圧
源４ｂの負極がエミッタ抵抗Ｒｅｂを介してトランジス
タＱｂのエミッタにそれぞれ接続されている。

Ｑｃ、６ｄは第１、第２電圧電流変換回路２ａ、２ｂの
それぞれの出力電流により個別に駆動される互いに逆特
性の第１、第２カレントミラー回路である。すなわち、
第１カレントミラー回路６ｃは、３個のＰＮＰ型のトラ
ンジスタＱ　Ｃｌ−Ｑ　Ｃｓで、また、第２カレントミ
ラー回路６ｄは、３個のＮＰＮ型のトランジスタＱ　（
Ｌ−Ｑ　ｄａでそれぞれ構成される。

そして、前記第１電圧電流変換回路２ａのトランジスタ
Ｑａのコレクタが第２カレントミラー回路６ｄの入力側
に、第２電圧電流変換回路２ｂのトランジスタＱｂのコ
レクタが第１カレントミラー回路６ｃの入力側にそれぞ
れ接続されている。また、第１、第２カレントミラー回
路６ｃ、６ｄの各出力端であるトランジスタＱＣｓ、Ｑ
ｄ３のコレクタどうしが共通に接続され、その共通の接
続点８を信号出力端としている。

また、１０ａ、１０ｂは信号入力端子、１２ａ。

１２ｂは信号出力端子、Ｒ１は負荷抵抗、１４はアース
端子である。１６ａ、１６ｂは電源電圧入力端子であり
、該電源電圧入力端子１６ａ、１６ｂに加わる電源電圧
の値は、本例の場合は互いに逆電位となるように設定さ
れている。

この実施例の増幅回路ｌにおいて、いま、信号入力端子
１０ａ、１０ｂ間に加わる入力電圧をｅ、第１定電圧源
４ａの電圧をＥａ、第１電圧電流変換回路２ａのエミッ
タ抵抗Ｒｅａの値をＲｅａ、同回路２ａのトランジスタ
Ｑａのコレクタ電流をＩａ、該トランジスタＱａのベー
ス／エミッタ間電圧をｖｂｅａ、該トランジスタＱａの
電流増幅率をｈａとしたとき、入力電圧ｅが第１定電圧
源４ａの電圧ＥａからトランジスタＱａのベース／エミ
ッタ間の順方向電圧Ｖ　ｂｅｂを差し引いたものよりも
小さい場合には（ｅ＜　Ｅ　ａ　−Ｖ　ｂｅａ）、該ト
ランジスタＱａは動作状態となり、したがって、次式が
成立する。

Ｉ　ａ＝　（Ｅａ　−（ｅ＋　Ｖ　ｂｅａ）／　Ｒｅａ
Ｘｈａ／　（ｈａ＋　１　））また、入力電圧ｅが第１
定電圧源４ａの電圧ＥａからトランジスタＱａのベース
／エミッタ間の順方向電圧Ｖ　ｂｅｂを差し引いたもの
よりも大きい場合には（ｅ＞　Ｅ　ａ　−Ｖ　ｂｅａ）
、該トランジスタＱａは非動作状態となり、したがって
、Ｉａ＝０である。

一方、信号入力端子６ａ、６ｂ間に加わる入力電圧を８
１第２定電圧源４ｂの電圧をＥｂ、第２電圧電流変換回
路２ｂのエミッタ抵抗Ｒｅｂの値をＲｅｂ。

該回路２ｂのトランジスタＱｂのコレクタ電流をＩｂ、
該トランジスタＱｂのベース／エミッタ間電圧をＶ　ｂ
ｅｂ、該トランジスタＱｂの電流増幅率をｈｂとしたと
き、入力電圧ｅが第２定電圧源４ｂの電圧Ｅｂにトラン
ジスタＱｂのベース／エミッタ間の順方向電圧Ｖ　ｂｅ
ｂを加算したものよりも大きい場合には（ｅ＞　Ｅ　ｂ
＋　Ｖ　ｂｅｂ）、該トランジスタＱｂは動作状態とな
り、したがって、次式が成立する。

Ｉ　ｂ＝　（Ｅ　ｂ　−（ｅ　−Ｖ　ｂｅｂ）／　Ｒｅ
ｂ）（ｈｂ／　（ｈｂ＋　１　））また、入力電圧ｅが
第２定電圧源４ｂの電圧ＥｂにトランジスタＱｂのベー
ス／エミッタ間の順方向電圧Ｖ　ｂｅｂを加算したもの
よりも小さい場合には（ｅ＜　Ｅ　ｂ＋　Ｖ　ｂｅｂ）
、該トランジスタＱｂは非動作状態となり、したがって
、Ｉｂ＝Ｏである。

このように、第１１第２定電圧源４ａ、４ｂの電圧値Ｅ
ａＳＥｂを適宜設定することにより、第１、第２電圧電
流変換回路２ａ、２ｂの動作、非動作の変化点が調整さ
れる。しかも、エミッタ抵抗Ｒｅａ、Ｒｅｂの値を適宜
設定することによって入力電圧ｅに対応して発生する各
コレクタ電流１ａ、Ｉｂの値も調整される。

そして、入力電圧ｅは、第１、第２電圧電流変換回路２
ａ、２ｂによって、コレクタ電流１ａ、Ｉｂにそれぞれ
変換され、一方のコレクタ電流１ａが第２カレントミラ
ー回路６ｄに、他方のコレクタ電流１ｂが第１カレント
ミラー回路６ｃにそれぞれ入力される。

第１１第２カレントミラー回路６ｃ、６ｄには、入力電
流に対応した出力電流が現われる。すなわち、第２カレ
ントミラー回路４ｄの出力端であるトランジスタＱ（１
３のコレクタには、第１電圧電流変換回路２ａから人力
されるコレクタ電流Ｉａに対応した電流Ｉ　ａ’が、第
１カレントミラー回路４Ｃの出力端であるトランジスタ
ＱＣｓのコレクタには、第２電圧電流変換回路２ｂから
入力されるコレクタ電流１ｂに対応した電流１ｂ’がそ
れぞれ出力される。

その結果、負荷抵抗Ｒ１には、第１、第２カレントミラ
ー回路４ｃ、４ｄからの各出力電流の差すなわちＩ　ｂ
’　−Ｉ　ａ’なる電流が流れる。したがって、ＲＩＸ
（Ｉ　ｂ’　−Ｉ　ａ’）が信号出力端子８ａ、８ｂ間
における出力電圧となる。したがって、この増幅回路１
の増幅率をＧとすると、増幅率Ｇは次式で与えられる。

Ｇ＝Ｒ１ｘ（Ｉｂ’−Ｉａ’）／ｅ　　　　　　　　（
３）第２図は、第１、第２電圧電流変換回路２ａ、２ｂ
のエミッタ抵抗Ｒｅａ、　Ｒｅの値を等しく設定し、か
つ、第１定電圧源４ａの電圧Ｅａを第２定電圧源４ｂの
電圧Ｅｂよりも大きくなるように設定した場合の（すな
わち、Ｅ　ａ＞　Ｅ　ｂ）、入力電圧ｅに対する第１１
第２カレントミラー回路の各出力電流Ｉ　ａ’、Ｉｂ’
、負荷抵抗Ｒ１に流れる出力電流のそれぞれの関係を示
す特性図である。なお、この例では説明を簡単にするた
めに、トランジスタＱ　ａＳＱ　ｂのベース／エミッタ
間電圧Ｖ　ｂｅａ、　Ｖ　ｂｅｂを共にＯとしている。

同図から分かるように、入力端子ｅが第２定電圧源４ｂ
の電圧Ｅｂよりも小さい場合（ｅ＜　Ｅ　ｂ）には、第
２電圧電流変換回路２ｂのトランジスタＱｂは非動作領
域にありＩ　ｂ’　＝　０となるのに対して、第１電源
電圧変換回路２ａのトランジスタＱａは動作領域にある
。一方、入力電圧ｅが第１定電圧源４ａの電圧Ｅａより
も大きい場合（ｅ＞　Ｅ　ａ）には、第１電圧電流変換
回路２ａのトランジスタＱａは非動作領域にありＩ　ａ
’　＝　０となるのに対して、第２電源電圧変換回路２
ｂのトランジスタＱｂは動作領域にある。さらに、入力
電圧ｅが上記両電圧値Ｅｂ、Ｅａの間にある場合には、
両トランジスタＱｂ、Ｑａが共に動作領域にある。した
がって、負荷抵抗Ｒ１に流れる出力電流Ｉ　ｂ’　−Ｉ
　ａ’は両電圧値−Ｅｂ、Ｅａ間で勾配が変化し、その
結果、前記（３）式の関係から、増幅率Ｇを入力信号の
電圧レベルによって変化させることが可能となる。つま
り、この場合の信号の入出力特性は、第３図に示すよう
になる。

第４図は、第１定電圧源４ａの電圧Ｅａと第２定電圧源
４ｂの電圧Ｅｂとが等しくなるように設定しくすなわち
、Ｅ　ａ＝　Ｅｂ）、その他の条件は第２図の場合と同
一条件とした場合の、入力電圧ｅに対する第１１第２カ
レントミラー回路の各出力電流Ｉａ′、Ｉｂ’、負荷抵
抗Ｒ１に流れる出力電流のそれぞれの関係を示す特性図
である。

この条件では、入力電圧ｅが第２定電圧源４ｂの電圧値
Ｅｂよりも小さい場合（ｅ＜　Ｅ　ｂ＝　Ｅ　ａ）には
、第２電圧電流変換回路２ｂのトランジスタＱｂは非動
作領域にあるのでＩ　ｂ’　＝　０となり、また、入力
電圧ｅが第１定電圧源４ａの電圧値Ｅａよりも大きい場
合（ｅ＞　Ｅ　ａ＝　Ｅ　ｂ）には、第１電圧電流変換
回路２ａのトランジスタＱａは非動作領域にあるのでＩ
　ａ’　＝　０となる。その結果、電圧値Ｅ　ａ＝　Ｅ
　ｂを境にして、第１カレントミラー回路６ｃと第２カ
レントミラー回路６ｄの各出力信号Ｉｂ’、Ｉ　ａ’が
それぞれ負荷抵抗Ｒ１に流れる。したがって、この場合
にはリニアな増幅回路として動作することになるが、第
１定電圧源４ａの電圧値Ｅａを電源電圧Ｖに、第２定電
圧源４ｂの電圧値Ｅｂを電源電圧Ｖにそれぞれ等しく設
定すれば増幅率の設定の容易性の点から有利である。ま
た、上述の例では第１１第２電源電圧変換回路２ａ、２
ｂのエミッタ抵抗Ｅｅａｓ　Ｆｅｂを等しく設定してい
るが、エミッタ抵抗Ｅ　ｅａ、　Ｅ　ｅａを異なる値に
設定すれば、電圧値Ｅａ＝Ｅｂを境にして増幅率を変化
させることができる。

第５図は、第２定電圧源４ｂの電圧値Ｅｂを第１定電圧
源４ａの電圧値Ｅａよりも大きくなるように設定しくす
なわち、Ｂ　ａ＜　Ｅ　ｂ）、その他の条件は第２図の
場合と同一条件とした場合の、入力電圧ｅに対する第１
１第２カレントミラー回路の各出力電流Ｉａ’、Ｉｂ’
、負荷抵抗Ｒ１に流れる出力電流のそれぞれの関係を示
す特性図である。

この条件では、入力電圧ｅが上記両電圧値Ｅｂ。

Ｅａの間にある場合には、両トランジスタＱｂ、Ｑａが
共に非動作領域となり、出力電流は０である。

つまり、入力電圧ｅが両電圧値Ｅａ−Ｅｂの間にある場
合を不感領域とすることができる。

〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば比較的簡単な構成でもっ
て入力信号の電圧レベルに応じてその増幅率を変化させ
ることができる。しかも、出力電圧を負荷抵抗によって
独自に調整できるため、入力信号の増幅率と切り離して
出力電圧レベルを設定することもできる。つまり、入力
電圧の対する関数出力の形状を維持したままで、出力レ
ベルのみを変化させることができる等の効果が発揮され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は増幅回路の構成図、第２図は第１す特性図、第４
図は第２図における入出力信号の圧変掻回路のエミッタ
抵抗をそれぞれ異なる値に設定した場合の入力電圧と出
力電流との関係を示す特性図、第６図は従来例の増幅回
路の構成図である。 ■・・・増幅回路、２ａ１２ｂ・・・第１、第２電圧電
流変換回路、４０％４ｄ・・・第１、第２設定手段、６
ｃ、６ｄ・・・第１１第２カレントミラー回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）信号が共通に入力される相補形の第１、第２電圧
   電流変換回路と、これらの第１、第２電圧電流変換回路
   のそれぞれの出力電流により個別に駆動される互いに逆
   特性の第１、第２カレントミラー回路とを備えるととも
   に、前記第１、第２電圧電流変換回路には該回路の動作
   、非動作の変化点を設定する第１、第２設定手段をそれ
   ぞれ接続し、かつ、第１、第２カレントミラー回路の各
   出力端を共通に接続し、該接続点を信号出力端としたこ
   とを特徴とする増幅回路。