(57)【要約】【課題】低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うこと。【解決手段】電圧Ｖｏｕｔ３（入力電圧）を所定の増幅率で増幅し、電圧Ｖｏｕｔ１（出力電圧）を出力するオペアンプＯＰと、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）・Ｊ６を有し、電圧Ｖｏｕｔ２を減衰させ、電圧Ｖｏｕｔ３として出力する減衰回路と、電圧Ｖｏｕｔ１をＦＥＴ・Ｊ６のゲートＧへ負帰還させる負帰還回路とを備え、減衰回路は、ＦＥＴ・Ｊ６のゲートＧへの出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を所定の増幅率で増幅し、出力電圧を出力する増幅回路と、
可変抵抗素子を有し、前記入力電圧を減衰させる減衰回路と、
前記出力電圧を前記可変抵抗素子の制御端子へ負帰還させる負帰還回路とを備え、
前記減衰回路は、前記制御端子への出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることを特徴とする電圧制御型可変増幅器。
【請求項２】
前記制御端子には、外部制御逆バイアス電圧が印加され、前記外部制御逆バイアス電圧と、前記負帰還された前記出力電圧との和により前記減衰量が決定されることを特徴とする請求項１に記載の電圧制御型可変増幅器。
【請求項３】
前記出力電圧の最大振幅は、前記外部制御逆バイアス電圧に対応することを特徴とする請求項２に記載の電圧制御型可変増幅器。
【請求項４】
前記制御端子へ負帰還される負帰還電圧は、直流電圧であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電圧制御型可変増幅器。
【請求項５】
前記可変抵抗素子は、電界効果トランジスタであり、前記制御端子は、該電界効果トランジスタのゲートであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の電圧制御型可変増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力電圧を減衰させ、出力電圧の最大振幅に制限をかける電圧制御型可変増幅器に関するものであり、特に、低コスト化を図ることができ、リニアなゲイン調整を行うことができる電圧制御型可変増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電圧制御型可変増幅器においては、過大な電圧が入力された場合であっても、出力電圧が所定値に制限されるように、入力電圧を減衰させる電圧制御が行われている。
【０００３】
かかる電圧制御を実現する方法としては、入力側に機械式の可変抵抗器（ボリューム）を設けて、サーボモータで当該可変抵抗器を操作し、入力電圧を減衰させる機械式の方法が挙げられる。
【０００４】
この機械式の方法では、機械的誤差や品質のばらつき、ノイズの発生が問題となる。そこで、従来では、これらの問題を解決する別の方法として、複数の内部減衰器を専用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）内に設けて、当該専用ＩＣにより内部減衰器を段階的に制御することにより、入力電圧を減衰させるＩＣ方式が用いられている。また、特許文献１には、減衰器を専用ＩＣ内に設けた電子ボリュームの構成が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２６０９８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように、従来においては、専用ＩＣが高価であるため、コストアップを招くという問題があった。また、専用ＩＣの場合には、複数の内部減衰器を段階的に切り替える制御が行われるため、リニアなゲイン調整を行うことができないという問題もあった。さらに、従来の電圧制御型可変増幅器では、入力信号の振幅が大きくなると飽和し出力信号の最大振幅が適正に制御できなくなり、歪みが生じるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、低コスト化を図ることができ、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができる電圧制御型可変増幅器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、入力電圧を所定の増幅率で増幅し、出力電圧を出力する増幅回路と、可変抵抗素子を有し、前記入力電圧を減衰させる減衰回路と、前記出力電圧を前記可変抵抗素子の制御端子へ負帰還させる負帰還回路とを備え、前記減衰回路は、前記制御端子への出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、入力電圧を減衰させる減衰回路に可変抵抗素子を用いて、可変抵抗素子の制御端子への出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることとしたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができる。
【００１０】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の電圧制御型可変増幅器において、前記制御端子には、外部制御逆バイアス電圧が印加され、前記外部制御逆バイアス電圧と、前記負帰還された前記出力電圧との和により前記減衰量が決定されることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、可変抵抗素子の制御端子に、外部制御逆バイアス電圧を印加し、外部制御逆バイアス電圧と、負帰還された出力電圧との和により減衰量が決定されることとしたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができる。
【００１２】
また、請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の電圧制御型可変増幅器において、前記出力電圧の最大振幅は、前記外部制御逆バイアス電圧に対応することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、外部制御逆バイアス電圧を、出力電圧の最大振幅に対応させることとしたので、外部制御逆バイアス電圧の調整により、出力電圧の最大振幅を容易に設定することができる。
【００１４】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の電圧制御型可変増幅器において、前記制御端子へ負帰還される負帰還電圧は、直流電圧であることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、入力電圧を減衰させる減衰回路に可変抵抗素子を用いて、可変抵抗素子の制御端子への出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることとし、制御端子へ負帰還される負帰還電圧を直流電圧としたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができる。
【００１６】
また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の電圧制御型可変増幅器において、前記可変抵抗素子は、電界効果トランジスタであり、前記制御端子は、該電界効果トランジスタのゲートであることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、入力電圧を減衰させる減衰回路に電界効果トランジスタを用いて、電界効果トランジスタのゲートへの出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることとしたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明にかかる電圧制御型可変増幅器の一実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明にかかる一実施の形態の動作原理を説明する図である。この図に示した電圧制御型可変増幅器において、増幅回路Ａは、入力の電圧Ｖｏｕｔ３を所定の増幅率で増幅し、電圧Ｖｏｕｔ１を出力する。ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）・Ｆは、ゲートに印加される電圧Ｖｏｕｔ０により、抵抗値が制御される可変抵抗素子ＲＦとして機能する。
【００２０】
ここで、抵抗Ｒ１とＦＥＴ・Ｆ（可変抵抗素子ＲＦ）とは、抵抗分圧比により、入力信号の電圧Ｖｏｕｔ２を電圧Ｖｏｕｔ３に減衰させて、増幅回路Ａに入力させるための減衰器として機能する。この減衰器は、ＦＥＴ・Ｆのゲートに印加される電圧Ｖｏｕｔ０（直流）により、減衰量が制御される。ここで、電圧Ｖｏｕｔ０は、電圧Ｖｏｕｔ１が抵抗Ｒ２およびダイオードＤを介して負帰還された順バイアス電圧と、逆バイアス電圧としての外部制御電圧Ｖ１との和である。
【００２１】
図２は、本発明にかかる一実施の形態の具体的な回路構成を示す回路図である。この図には、電圧制御型可変増幅器が図示されている。同図において、オペアンプＯＰは、非反転増幅回路を構成している。オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）には、抵抗Ｒ２３、コンデンサＣ１２を介して入力信号Ｖ３の電圧Ｖｏｕｔ２が減衰された電圧Ｖｏｕｔ３が入力される。この非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ４５を介して接地されている。
【００２２】
一方、オペアンプＯＰの反転入力端子（−）には、フィードバック抵抗Ｒ２４によって負帰還がかけられている。この反転入力端子（−）は、抵抗Ｒ２５およびコンデンサＣ１１を介して接地されている。コンデンサＣ１１は、オペアンプＯＰの出力平均電位が０Ｖを保ち、直流成分を１００％近似負帰還させるために設けられている。
【００２３】
ここで、抵抗Ｒ２３と可変抵抗素子としてのＦＥＴ・Ｊ６とは、抵抗分圧比により、入力信号Ｖ３の電圧Ｖｏｕｔ２を減衰させて、コンデンサＣ１２を介してオペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）に電圧Ｖｏｕｔ３を入力させるための減衰器として機能する。
【００２４】
ＦＥＴ・Ｊ６は、ゲートＧに印加される電圧Ｖｏｕｔ０により、抵抗値が制御される可変抵抗素子として機能する。すなわち、ＦＥＴ・Ｊ６においては、電圧Ｖｏｕｔ０がプラスに近づくに従って抵抗値が小さくなり、逆に電圧Ｖｏｕｔ０がマイナスに行くほど抵抗値が大きくなる。
【００２５】
オペアンプＯＰは、上記減衰器により減衰された電圧Ｖｏｕｔ２（図３（ａ）参照）を所定の電圧にまで増幅する。このオペアンプＯＰからは、電圧Ｖｏｕｔ１（図３（ｂ）参照）が出力される。
【００２６】
この電圧Ｖｏｕｔ１は、抵抗Ｒ２７、コンデンサＣ７を通じて、ダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗Ｒ２６、コンデンサＣ８、抵抗Ｒ３５、コンデンサＣ９からなる全波整流回路に導かれる。全波整流回路では、電圧Ｖｏｕｔ１は、倍電圧整流される。
【００２７】
外部制御電圧Ｖ１は、抵抗Ｒ３６、抵抗Ｒ２６および抵抗Ｒ３１を介して逆バイアス電圧（−５Ｖ〜０Ｖの可変）としてゲートＧに印加される。また、全波整流回路からも順バイアス電圧がゲートＧに印加される。ここで、順バイアス電圧は、プラスの電圧である。
【００２８】
従って、ゲートＧには、逆バイアス電圧と順バイアス電圧との和のバイアス電圧（直流）が印加される。コンデンサＣ１０は、ゲートＧに印加される直流のバイアス電圧が入力信号ラインに印加されないようにするとともに、正常にゲートＧにバイアス電圧が印加されるようにするために設けられている。コンデンサＣ１０は、抵抗Ｒ３７を介して、信号入力ラインに接続されている。抵抗Ｒ４４は、ＦＥＴ・Ｊ６に並列に設けられており、感度調整用の抵抗である。
【００２９】
図３（ａ）および（ｂ）は、外部制御電圧Ｖ１を−５Ｖ（一定）とし、入力信号Ｖ３の電圧Ｖｏｕｔ２を０．１Ｖ〜２．０Ｖまで０．１Ｖステップで変化させた場合の電圧Ｖｏｕｔ２および電圧Ｖｏｕｔ１の波形を表す図である。
【００３０】
この場合、電圧Ｖｏｕｔ２が出力されると、ＦＥＴ・Ｊ６の抵抗値と抵抗Ｒ２３との分圧比により、電圧Ｖｏｕｔ２が電圧Ｖｏｕｔ３に減衰され、コンデンサＣ１２を介して、オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）に入力される。
【００３１】
これにより、オペアンプＯＰからは、所定の増幅率で増幅された電圧Ｖｏｕｔ１が出力される。ここで、フィードバック抵抗Ｒ２４は、オペアンプＯＰの増幅率を決定づける抵抗である。そして、電圧Ｖｏｕｔ１は、抵抗Ｒ２７およびコンデンサＣ７を介して負帰還され、全波整流回路（ダイオードＤ１、ダイオードＤ２等）で倍電圧整流されて、順バイアス電圧（直流）として、ゲートＧに印加される。
【００３２】
ここで、電圧Ｖｏｕｔ０は、外部制御電圧Ｖ１（−５Ｖ）と上記順バイアス電圧との和である。
【００３３】
これにより、ＦＥＴ・Ｊ６の抵抗値は、電圧Ｖｏｕｔ０が上昇（０Ｖに近づく）するに従って、小さくなり、電圧Ｖｏｕｔ２が減衰され、電圧Ｖｏｕｔ３として、オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）に入力される。
【００３４】
このように、電圧Ｖｏｕｔ１の負帰還量に応じて、ＦＥＴ・Ｊ６の抵抗値が変化し、電圧Ｖｏｕｔ２の減衰量もリニアに変化するため、図３（ａ）および（ｂ）に示したように、電圧Ｖｏｕｔ２が０．８Ｖ〜２．０Ｖの区間で、波形がひずむことなく、電圧Ｖｏｕｔ１の振幅値が適正に制限される。
【００３５】
すなわち、電圧Ｖｏｕｔ２が０．１Ｖ〜０．８Ｖ未満の区間では、振幅値が小さいため、増幅後の電圧Ｖｏｕｔ１の振幅値が適正値となり、歪みのないサイン波形を描く。ここで、従来では、電圧Ｖｏｕｔ２が０．８Ｖ以上〜２．０Ｖの区間では、増幅後の電圧Ｖｏｕｔ１が振幅値が飽和し、台形状の歪み波形となる。
【００３６】
これに対して、一実施の形態では、電圧Ｖｏｕｔ２が０．８Ｖ以上〜２．０Ｖの区間であっても、増幅後の電圧Ｖｏｕｔ１が、適正に制限されしかも歪みのないサイン波形を描く。図３（ａ）には、０．１Ｖステップの２０段階（０．１Ｖ〜２．０Ｖ）の波形が描かれているのに対して、図３（ｂ）においては、約８段階の波形が描かれている。
【００３７】
ここで、両波形の段階数が異なるのは、図３（ａ）に示した０．８Ｖ以上〜２．０Ｖまでの上位１３段階の波形が、図３（ｂ）に示した最上位段（第８段）の波形にひずむことなく集約されているからである。
【００３８】
また、図４（ａ）および（ｂ）は、電圧Ｖｏｕｔ２を１．２Ｖ（一定）とし、外部制御電圧Ｖ１を０Ｖ〜−５．０Ｖまで１．０Ｖステップで変化させた場合の電圧Ｖｏｕｔ０および電圧Ｖｏｕｔ１の波形を表す図である。この図からわかるように、外部制御電圧Ｖ１を調整することにより、電圧Ｖｏｕｔ０の最大振幅が決定される。
【００３９】
以上説明したように、一実施の形態によれば、電圧Ｖｏｕｔ２を減衰させる減衰回路にＦＥＴ・Ｊ６を用いて、ＦＥＴ・Ｊ６のゲートＧへの電圧Ｖｏｕｔ１の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることとしたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができる。
【００４０】
また、一実施の形態によれば、ＦＥＴ・Ｊ６のゲートＧに、外部制御電圧Ｖ１（逆バイアス電圧）を印加し、外部制御電圧Ｖ１と、負帰還された電圧Ｖｏｕｔ１に対応する全波整流回路の順バイアス電圧との和により減衰量が決定されることとしたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができる。
【００４１】
また、一実施の形態によれば、図４に示したように、外部制御電圧Ｖ１を、電圧Ｖｏｕｔ１の最大振幅に対応させることとしたので、外部制御電圧Ｖ１の調整により、電圧Ｖｏｕｔ１の最大振幅を容易に設定することができる。
【００４２】
以上本発明にかかる一実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例はこの一実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【００４３】
また、一実施の形態にかかる電圧制御型可変増幅器（図１および図２参照）は、入力電圧の大小にかかわらず、出力電圧を常に一定にする一般的なＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）ではなく、入力信号波形を正確に再現し、歪み無く最大振幅を制御する機能を備えている。これにより、一実施の形態によれば、人の会話や音楽等の入力を自然な形で増幅できるという一般的なＡＧＣとは異なる顕著な効果を奏するのである。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる発明によれば、入力電圧を減衰させる減衰回路に可変抵抗素子を用いて、可変抵抗素子の制御端子への出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることとしたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができるという効果を奏する。
【００４５】
また、請求項２にかかる発明によれば、可変抵抗素子の制御端子に、外部制御逆バイアス電圧を印加し、外部制御逆バイアス電圧と、負帰還された出力電圧との和により減衰量が決定されることとしたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができるという効果を奏する。
【００４６】
また、請求項３にかかる発明によれば、外部制御逆バイアス電圧を、出力電圧の最大振幅に対応させることとしたので、外部制御逆バイアス電圧の調整により、出力電圧の最大振幅を容易に設定することができるという効果を奏する。
【００４７】
また、請求項４にかかる発明によれば、入力電圧を減衰させる減衰回路に可変抵抗素子を用いて、可変抵抗素子の制御端子への出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることとし、制御端子へ負帰還される負帰還電圧を直流電圧としたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができるという効果を奏する。
【００４８】
また、請求項５にかかる発明によれば、入力電圧を減衰させる減衰回路に電界効果トランジスタを用いて、電界効果トランジスタのゲートへの出力電圧の負帰還量に応じて、減衰量が制御されることとしたので、従来の専用ＩＣに比べて、低コスト化を図り、歪み無く最大振幅の制御、リニアなゲイン調整を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる一実施の形態の動作原理を説明する図である。
【図２】同一実施の形態の具体的な回路構成を示す回路図である。
【図３】図２に示した電圧Ｖｏｕｔ２および電圧Ｖｏｕｔ１の各波形を示す図である。
【図４】図２に示した電圧Ｖｏｕｔ２および電圧Ｖｏｕｔ１の各波形を示す図である。
【符号の説明】
ＯＰ  オペアンプ
Ｒ２４  フィードバック抵抗
Ｒ２５  抵抗
Ｒ２６  抵抗
Ｒ２７  抵抗
Ｒ３１  抵抗
Ｒ３７  抵抗
Ｒ４５  抵抗
Ｒ４４  抵抗
Ｃ１０  コンデンサ
Ｃ１１  コンデンサ
Ｃ１２  コンデンサ
Ｊ６  ＦＥＴ
Ｃ７  コンデンサ
Ｃ８  コンデンサ
Ｃ９  コンデンサ
Ｄ１  ダイオード
Ｄ２  ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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