JPS63314904A - 掛算検波器用広帯域増幅回路 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は掛算検波器の差動出力を受けとっ℃グ調された
搬送波における変調に応じ℃グランドの幅するのに適応
する１′ｆｆｉ」期検波器の形でよく知られており、か
つＦＭ受信器の技術において位相又は周波数検波器とし
てよく知られている。本出願人の特許である第３．９０
８，１７１号は１９７５年９月２３日に発行され、その
タイトルは［差動入力信号を増幅しシングルエンデツド
出力信号を発生するのに適した増幅回路ｊ　（＠ＡｕＰ
ＬＸＦＩＥＲＣＩＲＣ；ＵＩＴＳＵＩＴＡＢＬＥ　ＦＯ
Ｆ（ＡＭＰＬＩＦＹＩＮＧ　ＤＩＦ’ＦＥ−Ｆ（ＥＮＴ
ＩＡＬ　ＩＮＰＵＴ　５ＩＧＮＡＬＳ　ＡＮＤ　ＰＲＱ
ＶＩ−ＤＩＮＧ　Ａ　５ＩＮＧＬＥ　ＥＮＤＥＤ　０Ｕ
ＴＰＵＴ　５Ｉｅ−ＮＡＬ″〕　である。この特許のタ
イトルは回路を表現し℃いる。本出願人の特許である第
４．２７５．４１９号は、１９８１年７月２３日に発行
され、セし℃そのタイトルは「ノイズ反転ビデオ増幅器
」（＠ＶＩＤＥＯＡＭＰＬＩＦＩＥＲＷＩＴＨＮ０ＩＳ
ＥＩＮＶＥＲ３ＩＯＮ”〕である。この特許は、ノイズ
除去後段検波増幅をする同期ビデオ検波器に関連してい
る。これら２つの特許におい℃示され℃いる事項は本発
明におい℃参照される。

〔発明の目的及び要約〕

本発明の目的は、掛算検波器からの差動信号を受けとり
かつグランドを参照電位とする７ングルエンデツド出力
を発生するためのＩＣ広帯域増幅器を提供する事である
。

本発明の他の目的は、掛算検波器の差動出力を増幅し、
そして入力信号の変調に応じかつグランド１位を参照電
位とするシングルエンデツド出力？供給し、その結果復
調された信号出力がグランド電位の上下に振動するよう
にする事である。

信号入力及び搬送信号入力が供給される。差動出力ｔ！
、　差動／シングルエンデツドコンバータへ直接結合さ
れ、該コンバータは差動演算増幅器（オペアンプ）の反
転入力を駆動する。このオペアンプは通常的に結合され
た第１電力供給装置から電力が供給され、その非反転入
力にはｄ−ｃ参照電圧が印加される。フォードバック抵
抗は、出刃をオペアンプの反転入力へ接続し、それによ
っ１反転入力は参照−圧にクランプされかつ電流駆動に
適応する。オペアンプの出力はまた、回路の出方ターミ
ナルに接続される。要素を示しているレベルシフト電位
はオペアンプの出力に直列に接続され、それにより出力
ターミナルはグランドレベルで駆動される。このレベル
シフトは、上記のフィードバック抵抗による電圧降下に
関連している。

負の第２電力供給装置は抵抗を介し℃出力ターミナルに
接続され、出力ステージに流れる電流を流し込み、それ
により出力ターミナルをグランドレベルに定める。した
がっ又掛算出力は上下に振動し、オペアンプの反転入力
１工参照電位の上下に振動する。それ故に出力ターミナ
ルはグランドの上下に振動する。第２の電力供給装置は
出力ターミナルへ単に接続されているだけであるから１
分離ＩＣビンを必要としない。

〔発明の説明〕

以下の説明において、モノリシックシリコンデバイスを
絶縁する通常の接合において用いられるようなＩＣ要素
が説明され又いる。総べてのトランジスタか十分に大な
るベース・コレクタ電流利得を有し又いるから、ベース
電流は以下の説明において無視される。このような増幅
は第１位において正確でありそしてより十分に理解でき
るように回路の動作を行なう。回路の信号増幅段におい
てトランジスタの総べてかＮＰＮ型であるから、回路動
作は広帯域となる。

ターミナル１０において受け、キャリア信号入力をター
ミナル１１において受ける。出力ターミナル１２におい
てキャリア変調の模写信号が発生される。好ましくハ、
出力ターミナル１２はグランドを参照電位とし、キャリ
ア変調によって指令されるようにグランドの上下に振動
する事ができる。

ターミナル１３へ正に接続されグランドターミナル１４
へ負極接続された電力供給装置ＶＳＩにより回路は制作
する。負の出力信号のために第２を力供給装置Ｖｓ２　
がターミナル１５へ負極接続されそしてグランドターミ
ナル１６へ正極接続される。実際には、第２の電力供給
装置ＶＳ２　は、抵抗１７の経路によりて出力ターミナ
ル１２に単に接続される。これは、２つの電力供給装置
が含まれているけれども、単に１つのＩＣ電力供給ター
ミナルがグランドターミナルに加えて心安となるだけで
ある事な示している。

入力において、ターミナルｌＯとｌｌは共に。

信号は零又は１８０１ｉ１ｍれており、そして掛算器は
同期検波を行なう。ＦＭ（又はＰＭ）検波においては、
２つの信号は９０又は２７０度離れτおり、そして掛算
器は位相検波を行なう。掛算器１８は矢印で示すように
２つの出力を有する。典型的には、Ｉｏを通常バイアス
電流とじＩｓを変調信号コンポーネントとすると、上方
の出力ｋＸＩｏ−Ｉｓ／２に関連する。他方の下方の出
力’＋！ＩＯ＋Ｉ８／２に関連する。それ故、差動信号
が結果として生じる。

ｈ波器は、差動／シングルエンデツドコンバータ１９に
接続され、該コンバータは出力’Ｉ　＃ＬＩ　ｌを一照
とする変調信号を発生する。この差動／シングルエンデ
νドコンバータは、掛［Ｆの２つの出力電流を実質的に
組み合せる。それ故に、ＩＯ＋Ｉｓ／２−（Ｉｏ−Ｉｓ
／２）＝Ｉｓ　は電流ＩＩを表わし℃いる。

オペアンプ２１は、ＩＩによって駆動される反転入力と
、電圧源２０によって一定バブアスに保たれる非反転入
力とを有する。オペアンプ２１の出力は、負のフィード
バックループな形成する抵抗２４によってその反転入力
へ接続される。電流源２６は反転入力からグランドへ接
続される。無信号状態におい１．ＩＩが零のとき、抵抗
２４に流れるＩ２は電流源２６に流れるＩ３と等しい。

この状態において、オペアンプ２１の出力は、反転入力
が電圧源２００レベルに引き上げられる迄、上昇する。

要するに反転入力は非反転入力の電位でクランプされ、
入力電ｆｉＩｘＫ応答する。オペアンプ２１の出力は定
電圧源２８の経路を介して出力ターミナル１２に接続さ
れ、この定電圧源２８は、無信号時にターミナル１２に
ゼロ電圧を生じるような電圧値を有する。それ故にＩ２
ニエ３でかつオペアンプ２１の差動入力がゼロのとき、
レベルシフト電圧２８はオペアンプ２１の出力に等しく
なる。

Ｉｌが増加すると、Ｉ２：Ｉｌ＋Ｉ３　　であるからＩ
２は増加し、かつオペアンプ２１の出力は上昇する。こ
れは、ターミナル１２が正極性である事を意味する。Ｉ
Ｉが反転すると、Ｉ２は減少しそしτオペアンプ２１の
出力は静止レベル以下に降下する。それにより、ターミ
ナル１２は負極性になる。この状態において、供給装置
ＶＳ２は。

ターミナル１２を、抵抗１７を介して流れる引き込み一
流によってグランド以下に引き下げる。

第２図は、本゛発明の回路のより詳細に図式的に示す図
である。第１図に含まれる部分と同一の部分には同一参
照符号が用いられる。掛算器１８は、よく知られた交差
結合可変トランスコンダクタンス回路が好ましい。ター
ミナ＃ｌＯへ接続される差動信号にはターミナル１１に
おける差動信号が直線的に掛算される。

掛算器１８の差動出力は、ツェナーダイオード３１と３
２によってレベルシフトされてトランジスタ３０に差動
的に供給される。トランジスタ３０のエリア（領域〕に
一致したエリアを有するダイオード３３’＋ｉ、トラン
ジスタ３０なユニティゲイン電流増幅器（又はユニティ
ゲインカレントミラー）に変える。トランジスタ３０の
コレクタはオペアンプ２１の反転入力を表わすトランジ
スタ３４のベースに直接接続される。トランジスタ３４
のエミッタは、トランジスタ３０のエミッタに接続され
、この接続点は直列接続されたダイオード３５と３６を
介してグランドに接続される。概略的に示されるように
、トランジスタ３４は、トランジスタ３０とダイオード
３３に一致するエリアを有する。ダイオード３５と３６
は、トランジスタ３４の２倍のエリアを有する。それに
より、トランジスタ３４のエミッタは、グランドからダ
イオード２つ分高い電圧に参照付けられる。オペアンプ
の反転入力の動作゛は、非反転エミッタ入力によってバ
ランスされ、該非反転エミッタ入力は、グランドからダ
イオード３つ分高い電圧によっＣ（３００゜Ｋで約２．
１ボルト〕トランジスタのベースに効果的に参照づけら
れる。

トランジスタ３４、これはオペアンプ２１の高利得要素
であるが、比較的コンスタントの非常に高い電圧利得を
与える電流で、トランジスタ３７によっ℃動作される。

トランジスタ３４のコレクタなシャントするキャパシタ
４５１工、オペアンプ２１の振動をおさえるものである
。トランジスタ３４のコレクタにおける信号は、エミッ
タホロワ２２と抵抗２４を介してトランジスタ３４のベ
ースに帰還される。この負帰還ｊ１第１図に関し℃すで
に説明されたようにオペアンプ２１を安定化する。キャ
パシタ２７は、負帰還ループの振動をおさえるものであ
る。

トランジスタ３７の導電率は以下のように決定される。

ツェナダイオード３８は、抵抗３９を流れる電流によっ
℃反転ブレークダウンするようバイアスされる。この電
流ｉま、求められる導電率を得るように設定され、典型
的には約１ミリアンペアであって、ダイオード３８の両
端のツェナ電圧を錐立する。このツェナ電圧は、抵抗４
１の値によって決定される導電率を有するトランジスタ
４０のベースに供給される。トランジスタ４０のコレク
ター流は、ダイオード接続されたトランジスタ４２と抵
抗４３に流れる。ダイオード接続されたトランジスタ４
２はトランジスタ３７とともにカレントミラーを構成す
る。したがって、トランジスタ３７とトランジスタ３４
を九れる電流は、ソナーダイオード３８を流れろ電流に
応じたものである。

トランジスタ３４のベース電圧は、抵抗２４とトランジ
スタ２２のＶＢＥ（ベース・エミッタｈｘ圧）ｌＣよっ
′″ＣＣ師下電圧外トランジスタ３４のコレクタ電圧よ
り低い。トランジスタ３４のコレクタが、オペアンプの
実際の出力を構成するので、この電圧降下は、オペアン
プの反転入力と出力との間の電圧シフトを表わしている
。トランジスタ２２を流れる総電流は、抵抗２４と抵抗
４７によってバイアスされる電流源トランジスタ４６と
に胤れる電流の合計である。

トランジスタ２３のベースは、トランジスタ３４のコレ
クタにも直接接続されており、それはオペアンプ２１の
実際の出力電位となろう。そのエミッタはこの出力電位
より”ＢＥ　低（なり、そして得られる電流は、ツェナ
ーダイオード３８の構造に一致する構造のツェナーダイ
オード４８を流れるだろう。これにより、ツェナーダイ
オード４８の動作電流がツェナーダイオード３８に流れ
ろ亀派に関連し℃いるから、ノード４９Ｙ’！グランド
電位に近いものとなろう。抵抗５０は、低い値σＣアイ
ソレイション抵抗であるが、トランジスタ５１Ｑじベー
スにノード４９におけろ電位を結合する。

抵抗５２は、ツェナダイオード４８とトランジスタ５１
のエミッタリターンとを接続し、そし℃それによりトラ
ンジスタ２３とツェナーダイオード４８の伝導電流か、
抵抗５２の値によって分割されるトランジスタ５１の”
ＢＥ　　にほぼなるように設定する。低い値のアイソレ
イション抵抗５３はトランジスタ５１のエミッタを出力
ターミナル１２へ陸続ｊろ。これは、出力ターミナル１
２が、トランジスタ２３と５１のＶＢＥ　とツェナー電
圧の合計の領分、実際のオペアンプの出力より低（なる
事を意味している。この機能は第１図の電圧２８を構成
する。

トランジスタ３４のコレクタにおける電圧）工抵抗２４
及びトランジスタ２２と３４のＶＢＥ　による電圧ドロ
ップ並びに、ダイオード３５と３６による電圧ドロップ
分、グランドから高い電位となる。ターミナル１２４！
（通常、）グランド電位であるから、トランジスタ３４
のコレクタもまたツェナダイオード４８のドロップ及び
トランジスタ２３と５１のＶＢＥ　分、グランドから高
い電位となろう。したがって、抵抗２４による電圧ドロ
ップは、ツェナー電圧から２ＸＶＢＥ差し引いた値に等
しい。この電圧ドロップは次のように生成される。

抵抗５７に流れる一流をゼロと仮定すると、ツェナダイ
オード３８の両端電圧はトランジスタ５６のペースへ供
給される。その結果得られる電流は抵抗５９とダイオー
ド５８に流れる。その−圧の大きさは、抵抗５９の値に
よっ℃分割されるトランジスタ５６のｖＢＥ　　とダイ
オード５８の電圧ドロップ分である２つのダイオード分
低いツェナーダイオードに等しい。この電流ハまたトラ
ンジスタ６０と抵抗６３に流れる。トランジスタ６１は
トランジスタ６０がダイオードとじ１機能しそしてそれ
により能動カレントミラーな形成する。したがって、ト
ランジスタ６０な流れる電流は、トランジスタ６２と抵
抗６４に流れる電流と等しい。

この電流はトランジスタ３０のペースとダイオード３３
へ供給される。この組み合せは抵抗２４へ電流を流がす
。それにより、抵抗２４に流れる電流はツェナーダイオ
ード３８の両端電圧よりダイオード２つ分低い電圧に関
連している。

オペアンプ２１の出力が抵抗２４による電圧ドロップと
４つのダイオード分の相に等しくなるので、その値はツ
ェナーダイオード電圧と２つのダイオード電圧の相に関
連するだろう。ツェナーダイオード４８とトランジスタ
２３と５１によるドロップが出力電圧から差し引かれろ
とターミナル１２はゼロ電圧になる事がわかる。これは
、ツェナーダイオード４８による電圧ドロップとトラン
ジスタ２３と５１のＶＢＥとの和は第１図の要素２８を
構成する事を示している。それに加えて、ｖ２８が温度
により変化する場合、抵抗２４の両端電圧はそれに応じ
″Ｃ変化して調整動作を行なう。

この動作は回路を温度補償する。

トランジスタ５４はトランジスタ５１にカスケード接続
されており、そしてそのペースはオペアンプ２１の実際
の出力ターミナルに接続されている。このカスケード接
続は、！Ｉｌ！ｆに出力ターミナル１２の負の振幅の間
１回路の状態がトランジスタ５１のブレークダウンポテ
ンシャル電圧を越える事を回避する事ができる。

ターミナル１２の電位が静止状態においてゼロレベルに
なるのを確実にするために、ターミナル５４の手段によ
り調整が行なわれる。図示されていないが、ターミナル
５４４通常ポテンショメータアームに接続されており、
その本体はターミナル１３と１４に接続され℃いる。し
たがつ℃ターミナル５４’＋！＋ＶＢとグランドの間で
変化する事ができる。ターミナル５４は抵抗５５を介し
”Ｃトランジスタ５６のペースへ接続され、そのペース
はまた抵抗５７を介してツェナーダイオード３８に接続
されている。ターミナル５４がツェナーダイオード電位
である場合、抵抗５５と５７に電流が流れない事は理解
されよ′う。トランジスタ５６のペースはまたツェナー
先位になる。したがって抵抗５９の両端の電圧は、ツェ
ナー−圧より２　ＶＢｇ　　分低くなり、そし℃その値
はトランジスタ５６に流れる電流を決定する。この電流
はまた。

エミヴタホロワトランジスタ６１の作用によりダイオー
ドとして動作するよう強制されたトランジスタ６０に流
れる。トランジスタ６２との組み合せにおいてこの回路
は、上述したようにアクティブカレントミラーな形成す
る。抵抗６３と６４は、カレントミラーの制御を助け、
そして等しい電流ゲインを生成するようにほぼ釣り合わ
されている。

トランジスタ６２のカレントミラー出力は、ダイオード
３３とトランジスタ３０が構成するカレントミラーに電
流を供給し、そしてそれにより、トランジスタ３０のコ
レクタを介して帰還抵抗２４へ電流を供給する。したが
って、ターミナル５４における電位の変化は、抵抗２４
に流れる電流を変化させる。この電流が増加すると、フ
ィードバックは、トランジスタ２３のペースにおけるオ
ペアンプ２１の実際の出力電圧が引き上げられるように
動作し、そし工それによりオペアンプ２１の出力電圧が
引き上げられる。これはバー次に出力ターミナル１２に
おける電圧を増大させる。トランジスタ３０を九れる電
流の減少は反対の作用を行なってターミナル１２の電圧
を低くする。典型的には調整ターミナル５４１１、ター
ミナル１２における出力電圧が静止（無変調信号〕状態
においてゼロになるように設定される。

〔実施例〕

第２図の回路が、複数部分に分離された通常のモノリシ
ンクツリコン接合を柑いて形成された。

ＮＰＮ）ランジスタは高利得バーチカル偽造であり、一
方ＰＮＰ）ランジスタはラテラル構造であった。ツェナ
ーダイオードｊ工、ＮＰＮトランジスタのエミッターベ
ース接合であり、約６，０ボルトのツェナー電圧を有す
る。欠の値の構成要素が用抵抗１７　　　　　２にΩ 抵抗２４　　　　　６にΩ キャパシタ２７　　　　　１ｐＦ’ 抵抗３７　　　　　　６．２にΩ 抵抗４１　　　　　　８．２にΩ 抵抗４３及び５７　　　１にΩ 抵抗４４及び５０　　５００Ω キャパシタ４５　　　　　２ＰＦ 抵抗３２　　　　　　１．５にΩ 抵抗５３　　　　　５０Ω 抵抗５５　　　　　９にΩ 抵抗５９　　　　　　５．９にΩ 抵抗６３及び６４　　２にΩ １２ボルトの電力がターミナル１３と１４の間に供給さ
れ、セして５ポルトの電力がターミナル１５と１６の間
に供給された。出力ターミ≠≧１２は、入力キャリア変
調の模写を出力し、そして５％以下の歪で±４■の間で
振動した。この回路は約２５ＭＨｚの帯域を有した。

本発明が説明され、かつ実施例が詳述された。

本技術分野の当業者が以上の説明な読めば、変更及び均
等の装置が本発明の技術思想及び意図を変更しないで実
損できろであろう。したがって、本発明の範囲は、特許
請求の範囲によっ℃のみ制限されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本的構成を示しているプロエフ概
略図で、第２図は、本発明の回路のより計略な概略図で
ある。 （外４名） ＋Ｖ、Ｉ　　− ｉｇ−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、差動入力を受けるための一対の入力ターミナル及び
   グランド電位を基準とするシングルエンデッド出力を発
   生するための出力ターミナルを有する増幅回路において
   、 前記一対の入力ターミナルに接続される差動入力及びシ
   ングルエンデッド出力を有する差動／シングルエンデッ
   ドコンバータ手段、 基準電位源に接続される非反転入力、前記差動／シング
   ルエンデッドコンバータ手段の前記シングルエンデッド
   出力に接続される反転入力、及び出力を有する演算増幅
   器、 前記演算増幅器の出力と反転入力との間に接続されて前
   記反転入力が前記基準電位になるように作用する帰還抵
   抗と、 前記回路が静止状態の場合に前記出力ターミナルがグラ
   ンド電位となるように、前記演算増幅器の前記出力と前
   記回路の出力ターミナルとの間に接続されたレベルシフ
   ト手段 とから構成される増幅回路。 ２、請求項１記載の増幅回路において、前記演算増幅器
   は、第１のに動電力源に接続される電力供給線により電
   力供給を受け、かつ前記回路出力ターミナルは第２の駆
   動電力源に接続される電力供給線に接続されて構成され
   た増幅回路。 ３、請求項１記載の増幅回路において、前記演算増幅器
   のシングルエンデッド出力は前記レベルシフトに等しい
   電位で駆動され、そして前記帰還抵抗と共同して前記反
   転入力へ供給される帰還電流を生成するように動作する
   よう構成された増幅回路。 ４、請求項１記載の増幅回路において、前記レベルシフ
   ト手段は反転ブレークダウン電圧にバイアスされるツェ
   ナーダイオードから構成される増幅回路。 ５、請求項１記載の増幅回路において、前記ツェナーダ
   イオードに流れるバイアス電流が前記回路の出力ターミ
   ナルに流れる電流の一部となるように構成された増幅回
   路。 ６、請求項５記載の増幅回路において、前記回路の出力
   ターミナルは、前記演算増幅器の前記出力で駆動される
   エミッタホロワ回路のエミッタに接続される増幅回路。 ７、請求項６記載の増幅回路において、前記エミッタホ
   ロワ回路は、そのコレクタ電極に接続されるカスケード
   接続されたトランジスタをさらに含んでいる増幅回路。