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JP2001223550A - 可変利得増幅回路 - Google Patents

可変利得増幅回路

Info

Publication number
JP2001223550A
JP2001223550A JP2000034926A JP2000034926A JP2001223550A JP 2001223550 A JP2001223550 A JP 2001223550A JP 2000034926 A JP2000034926 A JP 2000034926A JP 2000034926 A JP2000034926 A JP 2000034926A JP 2001223550 A JP2001223550 A JP 2001223550A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
variable gain
gain
gain amplifier
amplifier
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000034926A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Arimizu
毅 有水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP2000034926A priority Critical patent/JP2001223550A/ja
Publication of JP2001223550A publication Critical patent/JP2001223550A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 利得を安定化させ製造プロセスのバラツキに
影響を受けない可変利得増幅回路を実現する。 【解決手段】 可変利得増幅回路において、利得調整端
子に印加される利得調整電圧により利得が制御される第
1の可変利得増幅器と、前記第1の可変利得増幅器と同
一特性の第2の可変利得増幅器の利得を安定化させて安
定化制御された前記利得調整電圧を前記第1の可変利得
増幅器の利得調整端子に供給する利得安定化手段とを設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変利得増幅回路
に関し、特に利得が安定化するように利得調整端子に印
加する利得調整電圧を自動的に制御する可変利得増幅回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の可変利得増幅器はA/D変換器、
ディジタル・オシロスコープ、シグナルコンディショナ
等において用いられており、利得調整端子に印加する利
得調整電圧の値を変化させることにより、可変利得増幅
器の利得を変化させるものである。
【0003】図2はこのような従来の可変利得増幅器の
一例を示す構成ブロック図である。図2において1は差
動入出力の可変利得増幅器、2は入力電圧を供給する定
電圧源、3は利得調整電圧を供給する可変出力の電圧源
である。また、100は可変利得増幅器1の入力端子に
印加される入力電圧、101は可変利得増幅器1の出力
端子から出力される出力電圧、102は利得調整電圧で
ある。
【0004】定電圧源2の一端は可変利得増幅器1の正
入力端子に、定電圧源2の他端は可変利得増幅器1の負
入力端子に入力電圧100としてそれぞれ接続される。
電圧源3の一端は利得調整電圧102として可変利得増
幅器1の利得調整端子に接続され、電圧源3の他端は接
地される。また、可変利得増幅器1の正負の出力端子か
らは出力電圧100が出力される。
【0005】ここで、図2に示す従来例の動作を説明す
る。入力端子間の電位差である入力電圧100は可変利
得増幅器1で増幅され出力端子間に出力電圧101とし
て出力される。
【0006】この時、入力電圧100及び出力電圧10
1をそれぞれ”Vin”及び”Vout”とすれば、可
変利得増幅器1の利得”G”は、 G=Vout/Vin (1) となる。
【0007】また、電圧源3の出力電圧を調整して可変
利得増幅器1に印加される利得調整電圧102の値を加
減することにより、式(1)に示す利得を所望の値に設
定することが可能になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図2に示す従
来例では可変利得増幅器の利得が周囲温度や電源電圧等
の変動の影響を受け易くゲインドリフトの大きな要因で
あると言った問題点があった。
【0009】また、製造プロセスのバラツキによっても
可変利得増幅器の利得がばらついてしまい、同一の利得
調整電圧を可変利得増幅器の利得調整端子に印加しても
同一の利得にはならないと言った問題点があった。従っ
て本発明が解決しようとする課題は、利得を安定化させ
製造プロセスのバラツキに影響を受けない可変利得増幅
回路を実現することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明のうち請求項1記載の発明は、可変利
得増幅回路において、利得調整端子に印加される利得調
整電圧により利得が制御される第1の可変利得増幅器
と、前記第1の可変利得増幅器と同一特性の第2の可変
利得増幅器の利得を安定化させて安定化制御された前記
利得調整電圧を前記第1の可変利得増幅器の利得調整端
子に供給する利得安定化手段とを備えたことにより、利
得を安定化させ製造プロセスのバラツキに影響を受けな
い可変利得増幅回路が実現できる。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明である可変利得増幅回路において、前記利得安定化手
段が、2つの基準電圧を発生させる基準電圧発生手段
と、第1の前記基準電圧が入力に印加される前記第2の
可変利得増幅器と、第2の前記基準電圧が加算入力に印
加され、前記第2の可変利得増幅器の出力電圧が減算入
力に印加され、出力を前記利得調整電圧として前記第1
及び第2の可変利得増幅器に供給する差分増幅器とから
構成されたことにより、利得を安定化させ製造プロセス
のバラツキに影響を受けない可変利得増幅回路が実現で
きる。
【0012】請求項3記載の発明は、請求項2記載の発
明である可変利得増幅回路において、前記基準電圧発生
手段が、第2の前記基準電圧を発生させる基準電圧源
と、この基準電圧源の出力を分圧して第1の前記基準電
圧を発生させる直列接続された基準抵抗とから構成され
たことにより、利得を安定化させ製造プロセスのバラツ
キに影響を受けない可変利得増幅回路が実現できる。
【0013】請求項4記載の発明は、請求項2記載の発
明である可変利得増幅回路において、前記第1及び第2
の可変利得増幅器が差動入出力型であり、前記差分増幅
器が差動入力型であることにより、差動入出力の可変利
得増幅回路が実現できる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図1は本発明に係る可変利得増幅回路の一実
施例を示す構成ブロック図である。図1において1a及
び1bは図2に示す従来例と同一特性の差動入出力型の
可変利得増幅器、4は基準電圧源、5及び6は基準抵
抗、7は差動入力型の差分増幅器(以下、単に差動差分
増幅器と呼ぶ。)である。
【0015】また、103は可変利得増幅回路の入力電
圧である可変利得増幅器1bの入力電圧、104は可変
利得増幅回路の出力電圧である可変利得増幅器1bの出
力電圧、105は可変利得増幅器1a及び1bに共通の
利得調整電圧である。また、4〜6は基準電圧発生手段
50を、1a、7及び50は利得安定化手段51をそれ
ぞれ構成している。
【0016】さらに、説明の簡単のために、差動差分増
幅器の4つの入力端子のうち加算入力の非反転入力端子
をPP入力端子、加算入力の反転入力端子をPN入力端
子、減算入力の非反転入力端子をNP入力端子、減算入
力の反転入力端子をNN入力端子と呼ぶ。
【0017】基準電圧源4の一端は基準抵抗5の一端及
び差動差分増幅器7のPP入力端子に接続され、基準電
圧源4の他端は基準抵抗6の一端、可変利得増幅器1a
の負入力端子及び差動差分増幅器7のPN入力端子に接
続される。
【0018】基準抵抗5の他端は基準抵抗6の他端及び
可変利得増幅器1aの正入力端子に接続され、可変利得
増幅器1aの正出力端子及び負出力端子は差動差分増幅
器7のNP入力端子及びNN入力端子にそれぞれ接続さ
れる。また、差動差分増幅器7の出力端子は可変利得増
幅器1a及び1bの利得調整端子にそれぞれ接続され
る。
【0019】さらに、入力電圧103が可変利得増幅器
1bの正入力端子及び負入力端子に入力され、可変利得
増幅器1bの正負の出力端子から出力電圧104が出力
される。
【0020】ここで、図1に示す実施例の動作を説明す
る。但し、可変利得増幅器1a及び1bの動作に関して
は従来例と同様であるので説明は省略する。可変利得増
幅器1a及び1bの利得調整端子には共通の利得調整電
圧105が印加されているので可変利得増幅器1a及び
1bの利得は等しく、それぞれの利得を”Ga”及び”
Gb”とすれば、 Ga=Gb (2) となる。
【0021】また、共通の利得調整電圧105を”V
g”とすれば、”Vg”の値を増加させれば利得”G
a”及び”Gb”は増加し、”Vg”の値を減少させれ
ば利得”Ga”及び”Gb”も減少する。
【0022】また、可変利得増幅器1aには基準電圧源
4の出力電圧が基準抵抗5及び6により分圧されて印加
されるので、基準電圧源4の出力電圧を”Vor”、基準
抵抗5及び6の基準抵抗値を”R1”及び”R2”、可
変利得増幅器1aに印加される分圧電圧を”Vir”とす
れば、 Vir={R2/(R1+R2)}×Vor (3) が成立する。
【0023】一方、基準電圧源4の出力電圧は差動差分
増幅器7のPP入力端子及びPN入力端子に接続され、
可変利得増幅器1aの出力電圧が差動差分増幅器7のN
P入力端子及びNN入力端子に接続される。
【0024】この時、差動差分増幅器7は加算入力であ
るPP入力端子とPN入力端子の電位差”Vpppn”から
減算入力であるNP入力端子とNN入力端子の電位差”
Vnpnn”を減算した差分を増幅して出力するように動作
する。
【0025】すなわち、差動差分増幅器7の出力電圧及
び利得を”Vout”及び”Ao”とすれば、 Vout=Ao×(Vpppn−Vnpnn) (4) が成立する。
【0026】可変利得増幅器1aの出力電圧を”Voa”
とし、それぞれのパラメータを図1に示す実施例に対応
させれば、 Vout=Vg Vpppn=Vor Vnpnn=Voa (5) となり、式(4)は、 Vg=Ao×(Vor−Voa) (6) と書き換えられる。
【0027】可変利得増幅器1aの入力電圧は一定電
圧”Vir”であるので、”Vor>Voa”の場合、利得調
整電圧105である”Vg”が増加して、可変利得増幅
器1aの利得を増加させるので、その出力電圧である”
Voa”も増加する。
【0028】一方、”Vor<Voa”の場合、利得調整電
圧105である”Vg”が減少して、可変利得増幅器1
aの利得を減少させるので、その出力電圧ある”Voa”
も減少する。
【0029】ここで、差動差分増幅器7の利得”Ao”
が非常に大きいと仮定すれば、図1に示す帰還回路によ
り”Vor”と”Voa”が等しくなるように制御される。
すなわち、 Voa=Vor (7) となり、式(7)を式(3)に代入すれば、 Voa={(R1+R2)/R2}×Vir (8) となる。
【0030】従って、可変利得増幅器1aの利得”G
a”は、 となる。
【0031】この時、一方の可変利得増幅器1bの利得
調整端子には可変利得増幅器1aの利得調整端子と共通
の利得調整電圧105が印加されているので、式(2)
から、 Ga=Gb=(R1+R2)/R2 (10) となる。
【0032】すなわち、式(10)から可変利得増幅器
1a及び1bの利得”Ga”及び”Gb”は基準抵抗5
及び6の比だけにより決定されるので、温度変動や電源
変動の影響、製造プロセスのバラツキの影響をそれぞれ
受けることなく一定値を保つように制御されることにな
る。
【0033】このように利得が制御された可変利得増幅
器1bに入力電圧103を入力すれば周囲温度や電源電
圧等の変動の影響を受け易くゲインドリフトの小さな出
力電圧104を得ることができる。
【0034】この結果、レプリカ回路である可変利得増
幅器1aの利得を安定化させて安定化制御された利得調
整電圧を可変利得増幅器1bに供給する利得安定化手段
51を設けることにより、利得を安定化させ製造プロセ
スのバラツキに影響を受けない可変利得増幅回路が実現
できる。
【0035】なお、基準電圧源4の電圧や基準抵抗5及
び6の電圧値や抵抗値が温度変動等に起因して変動した
場合であっても可変利得増幅器1a及び1bの利得は変
動しない。
【0036】すなわち、式(10)に示したように可変
利得増幅器1a及び1bの利得は基準抵抗の比のみによ
って決まり、温度係数が相殺されてしまうためである。
このため、高精度の基準電圧源や温度係数の小さな基準
抵抗を用いることなく可変利得増幅回路の安定化が可能
になる。
【0037】また、可変利得増幅回路の利得を変更する
場合には基準抵抗5及び6の抵抗値の比を変化させれば
良い。
【0038】また、図1に示す実施例では差動入出力の
可変利得増幅回路を例示したが勿論これに限定される訳
ではなく、シングルエンド型の可変利得増幅回路にも適
用することが可能である。この場合には、差動入出力型
の可変利得増幅器1a及び1bの代わりにシングルエン
ド型の利得可変増幅器を用い、差動差分増幅器7の代わ
りに差分増幅器を用いれば良い。
【0039】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。請求項1乃至請
求項3の発明によれば、レプリカ回路である一方の可変
利得増幅器の利得を安定化させて安定化制御された利得
調整電圧を他方の可変利得増幅器に供給する利得安定化
手段を設けることにより、利得を安定化させ製造プロセ
スのバラツキに影響を受けない可変利得増幅回路が実現
できる。
【0040】また、請求項4の発明によれば、2つの可
変利得増幅器を差動入出力型とし、差分増幅器を差動入
力型とすることにより、差動入出力の可変利得増幅回路
が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る可変利得増幅回路の一実施例を示
す構成ブロック図である。
【図2】従来の可変利得増幅器の一例を示す構成ブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 可変利得増幅器 2 定電圧源 3 電圧源 4 基準電圧源 5,6 基準抵抗 7 差分増幅器 50 基準電圧発生手段 51 利得安定化手段 100,103 入力電圧 101,104 出力電圧 102,105 利得調整電圧

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可変利得増幅回路において、 利得調整端子に印加される利得調整電圧により利得が制
    御される第1の可変利得増幅器と、 前記第1の可変利得増幅器と同一特性の第2の可変利得
    増幅器の利得を安定化させて安定化制御された前記利得
    調整電圧を前記第1の可変利得増幅器の利得調整端子に
    供給する利得安定化手段とを備えたことを特徴とする可
    変利得増幅回路。
  2. 【請求項2】前記利得安定化手段が、 2つの基準電圧を発生させる基準電圧発生手段と、 第1の前記基準電圧が入力に印加される前記第2の可変
    利得増幅器と、 第2の前記基準電圧が加算入力に印加され、前記第2の
    可変利得増幅器の出力電圧が減算入力に印加され、出力
    を前記利得調整電圧として前記第1及び第2の可変利得
    増幅器に供給する差分増幅器とから構成されたことを特
    徴とする請求項1記載の可変利得増幅回路。
  3. 【請求項3】前記基準電圧発生手段が、 第2の前記基準電圧を発生させる基準電圧源と、 この基準電圧源の出力を分圧して第1の前記基準電圧を
    発生させる直列接続された基準抵抗とから構成されたこ
    とを特徴とする請求項2記載の可変利得増幅回路。
  4. 【請求項4】前記第1及び第2の可変利得増幅器が差動
    入出力型であり、前記差分増幅器が差動入力型であるこ
    とを特徴とする請求項2記載の可変利得増幅回路。
JP2000034926A 2000-02-14 2000-02-14 可変利得増幅回路 Withdrawn JP2001223550A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013074595A (ja) * 2011-09-29 2013-04-22 Fujitsu Ltd 増幅装置

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013074595A (ja) * 2011-09-29 2013-04-22 Fujitsu Ltd 増幅装置

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