JP2003273675A - 自動利得制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力電圧の波形が上下非対称であってもピー
クホールド回路のみで可変利得増幅器の利得制御を行う
ことができ、可変利得増幅器からの出力信号の振幅に誤
差が生じることなく一定にすることができる自動利得制
御回路を得る。 【解決手段】 可変利得増幅器２の出力電圧が所定値以
上になると、信号生成回路１１から出力された同相信
号、すなわち可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏをピーク
ホールド回路１４に出力し、可変利得増幅器２の出力電
圧が所定値未満になると、信号生成回路１１で生成され
た可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏの逆相信号をピーク
ホールド回路１４に出力させ、ピークホールド回路１４
からの出力信号Ｓ２を積分して電流に変換し、該電流に
よって可変利得増幅器２の利得制御を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力信号の振幅の
変化に応じて可変利得増幅器の利得を変え、入力信号の
振幅をそれぞれ所定値で一定にして出力する自動利得制
御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の自動利得制御回路の回路
例を示したブロック図である。図６の自動利得制御回路
１００において、可変利得増幅器１０１から出力された
信号のピーク値がピークホールド回路１０２でホールド
され、該出力された信号のボトム値がボトムホールド回
路１０３でホールドされる。更に、演算回路１０４で、
ピークホールド回路１０２でホールドされたピーク値か
らボトムホールド回路１０３でホールドされたボトム値
が減算される。このように演算回路１０４で演算して得
られた信号は、積分回路１０５に入力され、積分回路１
０５で積分されて出力される。

【０００３】積分回路１０５の出力信号は、更に電圧−
電流変換回路１０６で電流に変換されて、利得制御信号
として可変利得増幅器１０１に出力される。可変利得増
幅器１０１は、利得制御信号として入力された制御電流
に応じた利得で入力信号を増幅して出力する。入力信号
の振幅が所定値よりも小さいときは可変利得増幅器１０
１の利得が大きくなり、入力信号の振幅が所定値よりも
大きいときは可変利得増幅器１０１の利得が小さくなる
ため、可変利得増幅器１０１から出力される信号の振幅
が所定値で一定になる。このように、ピークホールド回
路１０２と並列にボトムホールド回路１０３を接続し、
ピークホールド回路１０２の出力信号とボトムホールド
回路１０３の出力信号の電圧差を積分回路１０５に出力
するため、可変利得増幅器１０１の出力信号波形が上下
非対称であっても該出力信号の振幅を検出することがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、ピークホールド
回路１０２及びボトムホールド回路１０３をＣＭＯＳプ
ロセスのＬＳＩで形成する場合、ピークホールド回路１
０２は図７のようになり、ボトムホールド回路１０３は
図８のようになる。図７及び図８において、それぞれの
出力端ＯＵＴａ及びＯＵＴｂには、コンデンサＣａ及び
Ｃｂがそれぞれ対応して接続されており、該各コンデン
サＣａ及びＣｂは、ホールド時間を設定するために必要
になる。

【０００５】しかし、コンデンサＣａ及びＣｂは、通
常、数十ｐＦ以上の容量となり、ＬＳＩに内蔵する場合
には、チップ面積を増大させる要因になっていた。ま
た、図７のピークホールド回路１０２では、コンデンサ
Ｃａに並列に接続された定電流源１１１の電流供給能力
を小さくしていることから、出力端ＯＵＴａの電圧上昇
時の上昇速度よりも電圧低下時の低下速度のほうが小さ
い。また、図８のボトムホールド回路１０３では、コン
デンサＣｂに直列に接続された定電流源１１２の電流供
給能力を小さくしていることから、出力端ＯＵＴｂの電
圧低下時の低下速度よりも電圧上昇時の上昇速度のほう
が小さい。

【０００６】このように、図７のピークホールド回路１
０２及び図８のボトムホールド回路１０３では、回路構
成上、電圧オフセットを制御しにくく、ホールド結果が
それぞれのオフセットを含むものになることから、ピー
クホールド回路１０２及びボトムホールド回路１０３に
おける各ホールド時間にばらつきが発生し、可変利得増
幅器１０１から出力される信号の振幅に誤差が生じる要
因になっていた。

【０００７】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、入力電圧の波形が上下非対称
であってもピークホールド回路のみで可変利得増幅器の
利得制御を行うようにして、可変利得増幅器からの出力
信号の振幅に誤差が生じることなく一定にすることがで
きる自動利得制御回路を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動利得
制御回路は、入力された制御信号に応じて利得を変化さ
せる可変利得増幅器と、該可変利得増幅器から出力され
た信号の振幅を検出し、該検出した振幅が所定値になる
ように可変利得増幅器の利得制御を行う利得制御回路部
とを備えた自動利得制御回路において、前記利得制御回
路部は、可変利得増幅器から出力された信号の同相信号
と逆相信号をそれぞれ生成して出力する信号生成回路部
と、入力された制御信号に応じて、該信号生成回路部か
ら出力された同相信号及び逆相信号のいずれか一方を出
力する信号切換回路部と、前記可変利得増幅器から出力
された電圧に応じて該信号切換回路部の動作制御を行う
切換制御回路部と、前記信号切換回路部から出力された
信号のピーク値をホールドするピークホールド回路部
と、該ピークホールド回路部から出力された信号を積分
して前記可変利得増幅器の制御信号として出力する積分
回路部とを備えるものである。

【０００９】具体的には、前記信号生成回路部は、前記
可変利得増幅器の出力信号が入力され、該入力された信
号から前記逆相信号を生成して出力する電圧増幅度１の
反転増幅回路で構成され、前記可変利得増幅器の出力信
号を前記同相信号として出力するようにした。

【００１０】また、前記切換制御回路部は、信号切換回
路部に対して、前記可変利得増幅器の出力信号の電圧が
所定値以上の場合は前記信号生成回路部から出力された
同相信号を出力させ、前記可変利得増幅器の出力信号の
電圧が所定値未満の場合は前記信号生成回路部から出力
された逆相信号を出力させるようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて、本発明を詳細に説明する。 第１の実施の形態．図１は、本発明の第１の実施の形態
における自動利得制御回路の構成例を示したブロック図
である。図１における自動利得制御回路１は、入力信号
Ｓｉの振幅の変化に応じて該入力信号Ｓｉに対する増幅
率を変えることにより、入力信号の振幅を一定にして出
力するものである。自動利得制御回路１は、入力される
制御電流に応じて利得を変化させる可変利得増幅器２
と、該可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏの振幅を検出
し、該検出した振幅が所定値で一定になるように可変利
得増幅器２の利得制御を行う利得制御回路部３とで構成
されている。

【００１２】利得制御回路部３は、可変利得増幅器２か
ら出力された信号Ｓｏの同相信号と逆相信号をそれぞれ
生成して出力する信号生成回路１１と、入力された制御
信号に応じて、該信号生成回路１１から出力された同相
信号及び逆相信号のいずれか一方を出力する信号切換回
路１２と、可変利得増幅器２から出力された電圧に応じ
て該信号切換回路１２の動作制御を行う切換制御回路１
３とを備えている。更に、利得制御回路部３は、信号切
換回路１２から出力された信号のピーク値をホールドす
るピークホールド回路１４と、ピークホールド回路１４
から出力された信号を積分して出力する積分回路１５
と、積分回路１５から出力された信号の電圧を電流に変
換して可変利得増幅器２に対する利得制御電流として出
力する電圧−電流変換回路１６とを備えている。

【００１３】信号生成回路１１は、出力端ＯＵＴ１から
逆相信号を出力し、出力端ＯＵＴ２から同相信号を出力
する。切換制御回路１３は、信号切換回路１２に対し
て、可変利得増幅器２の出力電圧が所定値以上になる
と、信号生成回路１１から出力された同相信号をピーク
ホールド回路１４に出力させ、可変利得増幅器２の出力
電圧が所定値未満になると、信号生成回路１１から出力
された逆相信号をピークホールド回路１４に出力させ
る。なお、積分回路１５及び電圧−電流変換回路１６は
積分回路部をなす。

【００１４】ここで、図２は、信号生成回路１１、信号
切換回路１２及び切換制御回路１３の回路例を示した図
であり、図２を用いて信号生成回路１１、信号切換回路
１２及び切換制御回路１３の動作例についてもう少し詳
細に説明する。図２において、信号生成回路１１は、演
算増幅器２１及び抵抗２２，２３からなる電圧増幅度１
の反転増幅器で構成されている。演算増幅器２１におい
て、非反転入力端には所定の基準電圧Ｖｒが入力され、
出力端から出力信号Ｓｏの逆相信号が出力される。ま
た、演算増幅器２１の反転入力端には、抵抗２２を介し
て可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏが入力され、演算増
幅器２１の出力端と反転入力端との間には抵抗２３が接
続されている。

【００１５】信号切換回路１２は、スイッチ回路２５及
び２６で構成されており、スイッチ回路２５には演算増
幅器２１の出力信号が入力され、スイッチ回路２６には
可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏが入力されている。ス
イッチ回路２５及び２６は、切換制御回路１３からの制
御信号に応じて、信号生成回路１１から入力された信号
をピークホールド回路１４に出力する。一方、切換制御
回路１３は、コンパレータ２８とインバータ２９で構成
されており、コンパレータ２８の非反転入力端には可変
利得増幅器２の出力信号Ｓｏが、コンパレータ２８の反
転入力端には基準電圧Ｖｒがそれぞれ入力されている。

【００１６】コンパレータ２８の出力信号は、スイッチ
ング制御信号としてスイッチ回路２６に出力され、ま
た、インバータ２９を介してスイッチング制御信号とし
てスイッチ回路２５に出力される。コンパレータ２８
は、可変利得増幅器２の出力電圧が、基準電圧Ｖｒ以上
になるとハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの信号を出力し、基準
電圧Ｖｒ未満になるとロー（Ｌｏｗ）レベルの信号を出
力する。これに対して、スイッチ回路２５及び２６は、
ハイレベルの制御信号が入力されるとオンして導通状態
になり、ローレベルの制御信号が入力されるとオフして
遮断状態になる。

【００１７】これらのことから、可変利得増幅器２の出
力電圧が基準電圧Ｖｒ以上になるとスイッチ回路２５が
オフしてスイッチ回路２６がオンし、ピークホールド回
路１４には、可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏが入力さ
れる。これに対して、可変利得増幅器２の出力電圧が基
準電圧Ｖｒ未満になるとスイッチ回路２５がオンしてス
イッチ回路２６がオフし、ピークホールド回路１４に
は、信号生成回路１１から可変利得増幅器２の出力信号
Ｓｏの逆相信号が入力される。

【００１８】図３は、図２の各部の信号波形例を示した
タイミングチャートであり、図３では可変利得増幅器２
の入力信号Ｓｉの振幅が変動していない場合を例にして
示している。図３において、（ａ）はスイッチ回路２５
の入力信号を、（ｂ）はスイッチ回路２６の入力信号
を、（ｃ）はスイッチ回路２５に入力される制御信号
を、（ｄ）はスイッチ回路２６に入力される制御信号を
それぞれ示している。また、図３において、（ｅ）はピ
ークホールド回路１４の入力信号Ｓ１を、（ｆ）はピー
クホールド回路１４の出力信号Ｓ２と積分回路１５の出
力信号Ｓ３をそれぞれ示している。なお、（ｆ）では、
実線がピークホールド回路１４の出力信号Ｓ２を、破線
が積分回路１５の出力信号Ｓ３をそれぞれ示している。

【００１９】図３から分かるように、ピークホールド回
路１４には、可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏを全波整
流した信号が入力されることになる。また、可変利得増
幅器２から出力された信号Ｓｏの振幅が所定値で一定で
あることから、積分回路１５の出力信号Ｓ３は、ほぼ一
定の電圧になっていることが分かる。

【００２０】次に、図４及び図５は、図２の各部におけ
る信号波形の他の例を示したタイミングチャートであ
り、図４及び図５では可変利得増幅器２の入力信号Ｓｉ
の振幅が変動した場合を例にして示している。図４にお
いて、（ａ）は可変利得増幅器２の入力信号Ｓｉを、
（ｂ）は可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏを、（ｃ）は
ピークホールド回路１４の入力信号Ｓ１をそれぞれ示し
ている。また、図５は、ピークホールド回路１４の出力
信号Ｓ２と積分回路１５の出力信号Ｓ３をそれぞれ示し
ている。なお、図５では、１点鎖線がピークホールド回
路１４の入力信号Ｓ１を、実線がピークホールド回路１
４の出力信号Ｓ２を、破線が積分回路１５の出力信号Ｓ
３をそれぞれ示している。図４及び図５から、入力信号
Ｓｉの振幅の低下に対して、可変利得増幅器２の出力信
号Ｓｏは、振幅が低下した後、次第に増加して所定値で
一定になっていることが分かる。

【００２１】なお、図３から図５では、ピークホールド
回路１４に図７で示した回路と同様の回路を使用した場
合を例にして示している。

【００２２】このように、本第１の実施の形態における
自動利得制御回路は、可変利得増幅器２の出力電圧が所
定値以上になると、信号生成回路１１から出力された同
相信号、すなわち可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏをピ
ークホールド回路１４に出力し、可変利得増幅器２の出
力電圧が所定値未満になると、信号生成回路１１で生成
された可変利得増幅器２の出力信号Ｓｏの逆相信号をピ
ークホールド回路１４に出力させ、ピークホールド回路
１４からの出力信号Ｓ２を積分して電流に変換し、該電
流によって可変利得増幅器２の利得制御を行うようにし
た。このことから、入力電圧の波形が上下非対称であっ
てもピークホールド回路のみで可変利得増幅器の利得制
御を行うことができ、可変利得増幅器からの出力信号の
振幅に誤差が生じることなく一定にすることができる。

【００２３】なお、前記第１の実施の形態では、入力さ
れる制御電流に応じて利得を変化させる可変利得増幅器
を使用した場合を例にして示したが、本発明は、これに
限定するものではなく、入力される制御電圧に応じて利
得を変化させる可変利得増幅器を使用した場合において
も適用することができる。この場合、図１及び図２にお
いて、電圧−電流変換回路１６をなくし、積分回路１５
の出力電圧が可変利得増幅器２の利得を変化させる制御
信号となる。

【００２４】

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
の自動利得制御回路によれば、可変利得増幅器から出力
された電圧に応じて、信号生成回路部から出力された同
相信号及び逆相信号のいずれか一方をピークホールド回
路部に出力し、ピークホールド回路部からの出力信号を
積分して得られた信号で可変利得増幅器の利得制御を行
うようにした。このことから、入力電圧の波形が上下非
対称であってもボトムホールド回路を使用することなく
可変利得増幅器の利得制御を行うことができ、可変利得
増幅器からの出力信号の振幅のばらつきを低減させるこ
とができる。

【００２５】具体的には、信号生成回路部を、前記可変
利得増幅器の出力信号が入力され、該入力された信号か
ら前記逆相信号を生成して出力する電圧増幅度１の反転
増幅回路で構成し、前記可変利得増幅器の出力信号を前
記同相信号として出力するようにした。このことから、
簡単な回路で可変利得増幅器の出力信号に対する同相信
号と逆相信号を生成することができる。

【００２６】また、前記切換制御回路部は、信号切換回
路部に対して、可変利得増幅器の出力信号の電圧が所定
値以上の場合は信号生成回路部から出力された同相信号
を出力させ、可変利得増幅器の出力信号の電圧が所定値
未満の場合は信号生成回路部から出力された逆相信号を
出力させるようにした。このことから、入力電圧の波形
が上下非対称であってもボトムホールド回路を使用する
ことなく可変利得増幅器の利得制御を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態における自動利得
制御回路の構成例を示したブロック図である。

【図２】 図１において、信号生成回路１１、信号切換
回路１２及び切換制御回路１３の回路例を示した図であ
る。

【図３】 図２の各部の信号波形例を示したタイミング
チャートである。

【図４】 図２の各部の信号波形における他の例を示し
たタイミングチャートである。

【図５】 図２の各部の信号波形における他の例を示し
たタイミングチャートである。

【図６】 従来の自動利得制御回路の回路例を示したブ
ロック図である。

【図７】 図６のピークホールド回路１０２の回路例を
示した図である。

【図８】 図６のボトムホールド回路１０３の回路例を
示した図である。

【符号の説明】

１ 自動利得制御回路 ２ 可変利得増幅器 ３ 利得制御回路部 １１ 信号生成回路 １２ 信号切換回路 １３ 切換制御回路 １４ ピークホールド回路 １５ 積分回路 １６ 電圧−電流変換回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力された制御信号に応じて利得を変化
   させる可変利得増幅器と、該可変利得増幅器から出力さ
   れた信号の振幅を検出し、該検出した振幅が所定値にな
   るように可変利得増幅器の利得制御を行う利得制御回路
   部とを備えた自動利得制御回路において、 前記利得制御回路部は、 前記可変利得増幅器から出力された信号の同相信号と逆
   相信号をそれぞれ生成して出力する信号生成回路部と、 入力された制御信号に応じて、該信号生成回路部から出
   力された同相信号及び逆相信号のいずれか一方を出力す
   る信号切換回路部と、 前記可変利得増幅器から出力された電圧に応じて該信号
   切換回路部の動作制御を行う切換制御回路部と、 前記信号切換回路部から出力された信号のピーク値をホ
   ールドするピークホールド回路部と、 該ピークホールド回路部から出力された信号を積分して
   前記可変利得増幅器の制御信号として出力する積分回路
   部と、を備えることを特徴とする自動利得制御回路。
2. 【請求項２】 前記信号生成回路部は、前記可変利得増
   幅器の出力信号が入力され、該入力された信号から前記
   逆相信号を生成して出力する電圧増幅度１の反転増幅回
   路で構成され、前記可変利得増幅器の出力信号を前記同
   相信号として出力することを特徴とする請求項１記載の
   自動利得制御回路。
3. 【請求項３】 前記切換制御回路部は、信号切換回路部
   に対して、前記可変利得増幅器の出力信号の電圧が所定
   値以上の場合は前記信号生成回路部から出力された同相
   信号を出力させ、前記可変利得増幅器の出力信号の電圧
   が所定値未満の場合は前記信号生成回路部から出力され
   た逆相信号を出力させることを特徴とする請求項１又は
   ２記載の自動利得制御回路。