JPH077895B2 - 可変利得増幅器 - Google Patents

可変利得増幅器

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JPH077895B2
JPH077895B2 JP1182002A JP18200289A JPH077895B2 JP H077895 B2 JPH077895 B2 JP H077895B2 JP 1182002 A JP1182002 A JP 1182002A JP 18200289 A JP18200289 A JP 18200289A JP H077895 B2 JPH077895 B2 JP H077895B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変利得増幅器に関し、特にデジタル搬送波
伝送方式の変調波を復調して得られる多値ベースバンド
信号を増幅する可変利得増幅器に関する。
〔従来の技術〕
デジタル搬送波伝送方式の変調波を復調して得られる多
値ベースバンド信号を増幅する可変利得増幅器として
は、直流成分から多値ベースバンド信号の帯域に対応す
る周波数まで一定の利得を必要とするため、一般に直結
形の増幅器が用いられる。
第2図は従来の可変利得増幅器の一例を示す回路図であ
る。
この図において、復調された多値ベースバンド信号は、
互いに180゜の位相差を持った入力信号として、入力端
子14,15に各々入力される。このとき、トランジスタ5
のコレクタには入力端子14の入力信号に対して逆相の信
号が現れ、トランジスタ6のコレクタには正相の信号が
現れる。すなわち、トランジスタ5及び6は、各々トラ
ンジスタ1,2及び3,4を負荷とする差動増幅器として動作
する。
トランジスタ1〜4は、トランジスタ5,6のコレクタに
現れた逆相と正相の信号を入力とする4つのベース接地
増幅器として動作するが、この図の構成においては、ト
ランジスタ1と3及びトランジスタ2と4のコレクタ同
士が各々接続されているため、出力端子16,17に現れる
信号は、トランジスタ5,6のコレクタに現れる逆相と正
相の信号を合成したものとなる。
今、利得制御端子12と13に与えられるバイアス電圧V12,
V13がV12≫V13であり、トランジスタ2と3がカットオ
フしている場合を考えると、トランジスタ2,3のコレク
タには信号が現れず、出力端子16,17にはトランジスタ
1,4のコレクタに現れるのと同一の信号が出力され、利
得は、抵抗7〜9とトランジスタ5,6に流れる電流によ
って概ね決定される。
また、V12≪V13となり、トランジスタ1と4がカットオ
フとなると、前記の場合とは逆にトランジスタ2,3のコ
レクタに現れる信号と同一の信号が出力端子16,17から
出力され、振幅利得はV12≫V13の時と同じとなる。
そして、V12≫V13の場合とV12≪V13の場合とを比較する
と、出力信号の振幅はいづれの場合においても同じであ
るが、入力信号に対する位相は180゜異なっている。す
なわち、V12≫V13でトランジスタ2,3がカットオフの
時、出力端子16の出力信号は入力端子14の入力信号に対
して逆相、出力端子17の出力信号は正相となる。また、
V12≪V13でトランジスタ1,4がカットオフの時、出力端
子16は正相、出力端子17は逆相の出力信号を出力する。
さらに、V12=V13となって、トランジスタ1と2,トラン
ジスタ3と4が各々同一の増幅率を持つ場合には、出力
端子16と17には正相と逆相の信号が打消し合って信号が
現れず、増幅器の利得は無限小となる。
以上のように、従来の増幅器は、利得制御端子12と端子
13に与えるバイアス電圧の電位差を調整することによっ
て、有限の利得から無限小の利得まで利得を変化するこ
とができるため、可変利得増幅器として動作する。
しかしながら、前述したように、V12≫V13の場合とV12
≪V13の場合で出力位相が反転するが、これは、トラン
ジスタ2,3あるいは1,4がカットオフとならなくてもV12
=V13を境として、V12>V13とV12<V13の状態で出力位
相が反転する。
したがって、位相反転しないようにするには、V12≧V13
又はV12≦V13のいずれかの状態しか取り得ないように、
利得制御端子12又は13に電圧制限回路を付加する必要が
あるが、利得制御端子12と13の電位差に対する利得の変
化及び位相の反転現象は、トランジスタ1〜4のベース
エミッタダイオード特性によるため、僅かな電位差の変
化に対して急激な変化を示す。
このため、付加する電圧制限回路は大規模で複雑なもの
となり、実用的ではない。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のように、従来の増幅器は可変利得増幅器として動
作することは可能であるが、利得を決めるバイアス電圧
によって出力位相が反転するため、デジタル搬送波伝送
方式の復調ベースバンド信号を増幅する可変利得増幅器
としては不適当である。
本発明はこの種のベースバンド信号を増幅する可変利得
増幅器として利用可能な出力位相の反転を防止した可変
利得増幅器を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の可変利得増幅器は、互いに異なる利得を有し、
かつ逆相関係にあるコレクタ信号を合成して出力する第
1及び第2のトランジスタ対と、これらトランジスタ対
の負荷となり周波数特性を改善するベース接地増幅器
と、前記各トランジスタ対の定電流源として直流電流の
値を制御する電圧制限回路付の第3のトランジスタ対
と、定電流源とを備えている。
〔作用〕
この構成では、第1及び第2のトランジスタ対の利得に
差が生じ、かつ利得制御電圧を制限する電圧制限回路に
より、出力位相が利得制御電圧によって反転することを
防止する。
〔実施例〕
次に、本発明を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の可変利得増幅器の一実施例の回路図で
ある。図において、19,20はそれぞれ多値ベースバンド
信号を入力とし、かつエミッタ抵抗29,30を有するトラ
ンジスタであり、これらで第1のトランジスタ対を構成
する。また、21,22は前記第1トランジスタ対と同一の
信号を入力とし、かつ前記エミッタ抵抗29,30とは異な
る値のエミッタ抵抗31,32を有するトランジスタであ
り、これらで第2のトランジスタ対を構成する。前記第
1及び第2のトランジスタ対の各コレクタは、トランジ
スタ19,20と21,22を交差的に相互接続し、それぞれから
逆相関係にあるコレクタ合成出力信号を出力させる。そ
して、各コレクタには、この合成出力信号を入力とする
2つのトランジスタ25,26からなるベース接地増幅器を
接続している。また、前記第1及び第2のトランジスタ
対のエミッタには、それぞれトランジスタ23,24からな
る第3のトランジスタ対を接続している。この第3のト
ランジスタ対は、電圧制御用ダイオード27,28により、
一方のベース電位が他方のベース電位より低くならない
様な電圧制限回路を持った定電流源として構成される。
さらに、この第3のトランジスタ対の各トランジスタ2
3,24のエミッタには、抵抗33,34を介して定電流源9を
接続している。
なお、37は定電圧源、38,39は入力端子、40,41は出力端
子、44は利得制御端子、45はバイアス端子、18は電源端
子である。
この構成において、入力端子38,39から入力される入力
信号は、従来と同様に入力端子39の信号は端子38の信号
に対して180゜位相が異なるものとする。
入力端子38,39から入力された入力信号は、第1のトラ
ンジスタ対(トランジスタ19,20)と、第2のトランジ
スタ対(トランジスタ21,22)によって各々増幅される
が、トランジスタ19と21、及びトランジスタ20と22のコ
レクタが接続されているため、トランジスタ25と26のエ
ミッタは、第1と第2のトランジスタ対により増幅され
た信号を合成した信号が入力される。
トランジスタ25,26は、増幅器の周波数特性を改善し、
広帯域化を図る。すなわち、トランジスタ25と26のエミ
ッタを見込んだ入力インピーダンスは十分低いから、ト
ランジスタ19と21及びトランジスタ20と21の合成コレク
タ容量とトランジスタ25と26の入力インピーダンスとの
積は、トランジスタ19と21、及びトランジスタ20と21の
合成コレクタ容量と負荷抵抗42と43との積より小さくな
り、増幅器の広帯域化を図ることができる。
今、利得制御端子44に与えられるバイアス電圧V44が、
定電圧源37の電圧V37より十分に高い場合、電圧制御用
のダイオード27は開放と等価となるため、トランジスタ
23のベースには、バイアス電圧V44がそのまま与えられ
る。一方、トランジスタ24のベース電圧は、利得制御端
子44の電圧V44にかかわらず、ダイオード28の動作電圧
をVDとするとV37−VDとなる。
したがって、V44≫V37−VDとなってトランジスタ24がカ
ットオフの場合は、トランジスタ24には電流が流れず、
トランジスタ21,22にも電流が流れないから、第2のト
ランジスタ対のコレクタは開放と等価となる。
したがって、出力端子40,41に現れる信号は、第1のト
ランジスタ対とエミッタ抵抗29,30と負荷抵抗42,43及び
流れる電流値によって概ね決定される利得によって増幅
された信号となる。このとき、入力端子38の入力信号の
位相に対して、出力端子40は逆相、出力端子41は正相の
信号となる。
次に、V44=V37−VDとなると、トランジスタ23,24に等
しい電流が流れるため、第1と第2のトランジスタ対
は、各エミッタ抵抗と負抵抗及び流れる電流によって各
々決まる利得によって入力信号を増幅するが、前述のよ
うにトランジスタ19と21及びトランジスタ20と22のコレ
クタが接続されているため、出力端子40及び41には、第
1,第2のトランジスタ対で増幅された信号を合成した信
号があらわれる。
このとき、エミッタ抵抗29,30,31,32がすべて同じ抵抗
値であれば正逆両相の合成信号は互いに相殺されるた
め、出力端子40と41には出力信号があらわれないが、R
29=R30<R31=R32とすれば、第1のトランジスタ対の
利得が第2のトランジスタ対の利得より大きくなり、結
果として第1のトランジスタ対の利得と第2のトランジ
スタ対の利得の差分の利得だけ増幅された信号が出力端
子40,41から出力される。
以上の説明において、利得制御端子44の電圧に対する利
得の変化率すなわち利得制御感度は、トランジスタ23,2
4よりなる第3のトランジスタ対のエミッタ抵抗によっ
て変化することができる。従って、電圧制限回路を働か
せるに十分な感度に設定することができる。
また、利得制御端子44の電圧V44がさらに低くなり、V44
≪V37−VDとなった場合、電圧制限ダイオード27は導通
状態となるため、トランジスタ23のベース電位はV37−V
D、すなわち、トランジスタ24のベース電位より低くな
らない。又、ダイオード27と28及びトランジスタ23,24
の特性上の不一致などにより、トランジスタ23を流れる
電流がトランジスタ24を流れる電流により若干少なくな
っても、第1と第2のトランジスタ対による利得に差が
あるため、第1のトランジスタ対の利得が第2のトラン
ジスタ対の利得以下となる程、トランジスタ23に流れる
電流が減少しない限り、出力位相の反転あるいは利得無
限小という事はない。
一般に、同一規格のトランジスタ及びダイオードを用い
た場合、上述の如き特性上の不一致は、無視できる位に
小さいため、出力位相が反転することはない。増して、
本発明の回路をLSI化した場合には、各素子の整合性は
極めて良くなるので、前記の様な位相反転という現象は
生じない。
以上の説明は、第1のトランジスタ対の利得が第2のト
ランジスタ対の利得より大きい場合について説明した
が、逆に第2のトランジスタ対の利得が第1のトランジ
スタ対より大きい場合についても、本質的には何等変わ
るところがなく、出力信号の位相が逆となり、電圧制限
ダイオードの極性を逆にすれば良い。
また、この実施例においては、電源端子18に正の電源電
圧を与えるものとしているが、電源端子18を接地とし、
第1図の接地を負の電源としても回路が本質的な変化を
しない事は明らかである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、利得を相違させた第1の
トランジスタ対と第2のトランジスタ対の出力を合成
し、かつベース接地増幅器で周波数特性を改善し、更に
第1及び第2のトランジスタ対の直流電流を制御して利
得を制御し得る第3のトランジスタ対に電圧制限回路を
設けているので、出力位相が利得制御電圧によって反転
されることなく利得の変化が可能な可変利得増幅器を構
成することができる。また、この構成では結合コンデン
サ等を使用せず、基本的にトランジスタと抵抗で回路が
構成できるため、モノリシックIC化が容易であり、増幅
器の小型化,高集積化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図は従来の可
変利得増幅器の回路図である。 1〜6……トランジスタ、7,8……抵抗、9……定電流
源、10,11……抵抗、12,13……利得制御端子、14,15…
…入力端子、16,17……出力端子、18……電源端子、19,
20……トランジスタ(第1のトランジスタ対)、21,22
……トランジスタ(第2のトランジスタ対)、 23,24……トランジスタ(ベース接地増幅器)、25,26…
…トランジスタ(第3のトランジスタ対)、27,28……
電圧制御用ダイオード、 29〜39……抵抗、37……定電圧源、 38,39……入力端子、40,41……出力端子、42,43……負
荷抵抗、44……利得制御端子、45……バイアス端子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】デジタル搬送波伝送方式の変調波を復調し
    て得られる多値ベースバンド信号を増幅する可変利得増
    幅器において、多値ベースバンド信号を入力としかつエ
    ミッタ抵抗を有する第1のトランジスタ対と、この第1
    トランジスタ対と同一の信号を入力としかつ第1トラン
    ジスタ対と異なる値のエミッタ抵抗を有する第2のトラ
    ンジスタ対と、前記第1及び第2のトランジスタ対の相
    互に逆相関係にあるコレクタ出力信号が合成された合成
    信号を入力とする2つのベース接地増幅器と、前記第1
    及び第2のトランジスタ対の定電流源となり一方のベー
    ス電位が他方のベース電位より低くならない様な電圧制
    限回路を有する第3のトランジスタ対と、前記第3トラ
    ンジスタ対の各々のトランジスタに抵抗を通して電流を
    供給する定電流源とを備えることを特徴とする可変利得
    増幅器。
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