可變增益放大器的製作方法
2023-05-28 06:03:06 3
專利名稱：可變增益放大器的製作方法
技術領域：
本發明關於可變或可控增益放大器領域，更具體地說是關於複合信號中頻(IF)放大器，諸如典型地用於電視(TV)接收機和磁帶錄象機(VCR′S)中的IF放大器，也被稱為「PIXIF放大器」的，但不僅限於此。
在電視接收機中，降頻變換是由各不同發射頻道的射頻(RF)信號與調諧頻率振蕩器的振蕩信號進行外差而得來的，從而產生一個中頻段(IF)的頻率較低的射頻信號，此信號再由中頻(IF)放大器進行選頻和放大。
電視信號的視頻部分用的中頻放大器通常稱為PIXIF放大器。電視信號中聲音部分的中頻放大器可以是與PIXIF放大器分開的，亦可如在載波差拍伴音式的TV中那樣包含在PIXIF放大器中。FIXIF放大器被要求的典型工作信號範圍應是約50μV至100mV(有效值)，這相當於約66分貝的動態範圍。本說明書中的術語「RF信號」應用來指電視機中，在降頻變換級或第一檢波級前某些點上的「信號」，而術語「IF信號」應指降頻變換級或第一檢波級後，和視頻檢波級即第二檢波級之前的某些點上的信號，然而在本說明書後的權利要求書中，術語「RF信號」應指電視接收機中所有這點上的信號，而術語RF放大器被認作包括IF放大器以及其他類型RF放大器。
為提供自動增益控制(AGC)功能，理想的情況是每一放大級或器件均應符合指定的運行條件。同時輸入信號電平必須超過內部噪聲某一預定倍數，輸入信號應不可使器件超載從而導致信號失真和偏置漂移。還有，AGC控制信號本身亦不應造成不期望的偏置漂移從而招致器件工作點漂離其預定的工作範圍。例如各放大級和混頻級的工作點應選擇得使輸出信號有低的失真度，各混頻器和檢波器的工作點應選擇得有相對高的二階響應(second-ordersesponses)。
在1毫伏或更大的相當強的信號電平時，增益應在這種方式下進行控制，即考慮到所謂的「噪聲/超載窗口」，這點特點重要。這一方面，在多級放大器中，若前級的增益降得太少，則在下一級將出現不希望有的超載失真。在另一方面，若前級增益太低，則熱噪聲會很顯著。理想的情況是，在典型輸入阻抗的情況下，輸入信號電平為10毫伏左右時得到基本無噪聲和無失真的圖象。假如，一個放大器呈現不適當的噪聲/超載窗口時，其可能在能獲得低失真度和相對無噪聲圖象的信號電平下產生噪聲或超載失真。
IC增益集成電路模塊的發展促進了對濾波模塊的需求。最近的實踐，在濾波模塊後加一個增益模塊IC放大器的配置下已實現了有IF濾波和增益功能的電視接收機。
一個聲表面波(SAW)濾波器能提供一個完整的通帶形狀，和由電視機所需的相鄰頻道的衰減。有關SAW濾波器濾波模塊及放大的詳細信息可以參閱如1986年紐約MCGRAW-Hill書店出版BlairBenson主編的TV工程手冊第13章。
儘管一般認為濾波和放大模塊的出現是TV接收機技術所期望的，但亦有很多理由說這惡化了噪聲/超載窗口的問題。裝在IF放大器輸入端上用作大塊集成濾波器的一般市場可買到的SAW濾波器表現出大的插入損耗和高阻抗，因而其作用是一個相當高的噪聲源阻抗。因此，噪聲/超載窗口允許的噪聲範圍被縮小了。更有甚者，落在圖象載波+/-4.5MHZ內的噪聲信號將被解調為噪聲，並「疊加」在0-4.5MHZ的視頻頻帶上。
這造成以下結果。IF信號處於41.25-45.75MHZ頻帶之內。隨著在IF放大器輸入端上採用了濾波模塊或組合式波模塊亦不能抑制跟在濾波之後的IF級的邊帶噪聲，即使逐級都有濾波器亦是如此。這是因為正處於IF圖象載波頻率45.75MHZ為中心的+/-4.5MHZ的頻帶範圍內的噪聲的是不能為放大器前面的濾波器模塊所濾掉的。
在濾波模塊和放大過程中往往導致噪聲/超載窗口問題加重的另一個後果是，所使用的典型的雙極性IC放大器表現出有一個固定超載電壓電平的傳輸特性，其限制了噪聲/超越窗口的超載能力。更為甚者，典型的現代小型雙極電晶體往往呈現高阻值的基極接入電阻(rb)，這使噪聲數量級比選用大型的優化了的有低rb器件的要大得更多，使該問題變得嚴重。
本發明人注意到，噪聲/超載窗口在超載方面可以用特殊設計的電晶體加以擴展，而在噪聲方面可通過將saw濾波器的輸出阻抗降到一個較低值，以此來降低其作為噪聲源對系統噪聲的貢獻。但是阻抗的匹配，諸如變壓器或其他匹配線路將提高成本增大體積，並對已具有高增益的系統提出了更高增益的要求。
噪聲/超載窗口問題進一步複雜化是由下列事實引起的，即，每一種先有技術的增益可控的IF放大器中各個放大器的輸出偏壓的偏移量均是可控增益的函數。一般地說，其結果是使直接與IF放大器耦合的解調器上的偏壓發生變化。如上所述，從工作點角度看這種變動是不希望有的。作為這種偏置漂移情況的結果必須提供適當的偏壓以適應這種變化。這使解調器的設計複雜化，隨著較低失真度的要求也必須有較高的電源電壓。
常在IF放大器中使用的基本放大級是長引線(long-tailed)電晶體對，或者是發射極耦合的差動放大器，其包括在兩個電晶體發射極之間帶有連接的接引線的電晶體對，此引線接有一個恆流發生器。此恆流源可由尾部連接點之間的高阻抗電阻器產生;但在IC中人們希望使用較低的工作電位，以使功耗維持在可接受的範圍內。此恆流發生器一般是由為恆流運作而進行偏置的另一個電晶體的主電路提供的。此長尾電晶體對常被稱為發射極耦合的「差動」放大器，事實上;它常帶有一個單端輸入電路。或是一個單端輸入電路，或同時帶有單端輸入和單端輸出電路下工作。在本文中認為增益控制可用直接降低發射極耦合差動放大器的工作或尾電流來實現，藉止以已知方式降低其互導(mutualconduction)。但是，這種辦法的簡單應用存在一些缺點，首先，噪聲源內阻隨增益降低而增大，因此，使期望在大信號下提高信噪比的企圖適得其反;其次是降低了當電源極需操縱較大信號時的輸送容量。
現有的非調諧放大器為取得大約66分貝動態範圍常由三個相繼的增益可控級串接而成，在商業上較成功的TV接收機設計中，這類裝在濾波模塊之後之後，用於TV接收機FF放大的非調諧放大且常由IC組成。這類設計使用用反向AGC，即用降低放大器電晶體的互(跨)導來降低增益。一個未被簡化的共發射極電晶體放大器的電壓增益為gmRL，其中gm是電晶體的互導，RL是此電晶體所用的集電極負載電阻。放大器電晶體互導的降低將使出現在其集電極上的噪聲源內阻值增大，從而增大電晶體產生的熱噪聲，故為了保持PIXIF放大器鏈有足夠低的總噪聲以滿足商業上的需求，PIXIF放大器必須做成三個相繼的增益控制級。一個可供選擇的降低各級聯放大級增益的方法是降低電晶體所用的電極電阻值。眾所周知的正向AGC是這種方法的一個實例。假如電晶體的互導沒有降低，電晶體產生的熱噪聲將不會隨之增大;而且降低該電晶體所用的集電極電阻也就降低了內電晶體熱噪聲所產生的電流而形成的電壓。
本發明者尋求一種以IC形式構的兩級非調諧放大器，不需要逐級進行調整的情況下而能提供有66分貝動態範圍的TV接收機IF放大。尋求減少可控增益放大器的級數，目的是降低對電源的種種要求包括在電壓放大級間電源的去耦濾波要求;減少在增益控制部分範圍內由於在電壓增益明顯偏大時在放大器鏈中的相移過大而可能出現的自激振蕩;以及簡化TV接收機中IF和RF各可按增益放大器各級之間自動增益控制(AGC)的軌跡跟蹤(tracking)。本發明者認為要更進一步減少部分增益控制範圍內可能的自激振蕩應使各可控增益放大器在結構上相當對稱，以達到信號平衡的工作狀態，特別對放大器鏈更應如此，以使放大器鏈能對稱地置於IC上。這些步驟將降低寄生電容所造成的，由放大器鏈較後部到較前部的正反饋。
根據本發明的一個方面，可控增益放大級包括第一和第二電晶體，它們有各自的發射極，分各自的發射極和各自集電極;
用於將該第一和第二兩電晶體的連接成發射極耦合差動放大器結構的線路，此線路很自然的是一個直流基極偏壓直接加到第一和第二電晶體的基極上，一個輸入信號電壓加在第一和第二電晶體的基極之間，第一和第二電晶體的發射極連在一起，以及有同樣的直流發射極電流流過第一和第二電晶體;
第一電阻其具有為導通響應第一電晶體發射極直流電流的第一電晶體全部集電極直流電流而連接的第一端以及第二端;
第二電阻，其具有為導通響應第二電晶體發射極直流電流池過第二電晶體全部集電極直流電流而連接的第一端以及第二端;
用於將直流工作電壓加到第一和第二個電阻的另一端的線路;
用於從第一或第二電阻的至少一個的第一端上取得輸出信號電壓的線路;以及為提供在第一和第二電阻的第一端之間提供可控導納的線路，此提供可控導納的線路包括單向導電型第一和第二二極體，它們具有分別接到第一和第二電阻的第一端的各自的第一電極，以及具有連在一起接到一控制節點的各自的第二電極。
用於向該控制節點提供直流控制電流以控制第一和第二二極體單向導電性的供電裝置，該直流控制電流之值響應於一個電控制信號進行調節，該電控制信號被加到用於通過降了第一電阻和第二電阻的第二端以外的結點提供一個直流控制電流的裝置。
按照本發明的另一方面，可控增益放大級包括第一和第二電晶體，其有各自的發射極，各自的基極和各自的集電極電極;
用於以發射極耦合的差動放大器構型連接第一和第二電晶體的線路，此線路很自然是一個直流基極偏壓加到第一和第二電晶體兩者的基極上，輸入信號電壓加在第一和第二電晶體的基極之間，所述第一和第二電晶體的發射極被連在一起，以及第一和第二電晶體有同樣的直流發射極電流流過;
第一和第二電阻具有連到第一和第二電晶體的各自的集電極上的各自第一端，以及為接收直流工作電壓而連接的各自第二端;
一個控制電流源，此電流源呈現源阻抗值在從可同所述第一和第二電阻的阻抗值相比的某一值向上延伸擴展的範圍內;以及用於在所述第一電阻和第二電阻的第一端之間提供可控導納的線路，可控導納線路被配置成響應所述控制電流而加以控制，並包括;
第一和第二可變導納元件，它們具有各自的第一端分別接到第一和第二電阻的所述各自第一端上，並有連接在一起的各自的第二端以及接受所述電流源來的第一控制電流。
按照本發明的又一個方面，一個可控增益放大器包括連成用於響應RF信號的發射極耦合的差動放大器的第一和第二電晶體，它們有各自的集電極，以提供具有各自共模DC分量和有各自差模RF分量的各自的集電極電流;
二極體橋路負載裝置，它具有第一，第二，第三和第四節點，第一和第二節上分別連到各集電極上，該二極體橋路裝置在第一和第二節點間表現其直隨流過第三第四節點間的電流控制的可控制阻抗值;以及可變控制電流線路，它包括一個接到第三節點的電流源輸出端和一個接到第四節點的電流吸收輸出端，電流源和吸收端輸出端提供相等幅度的電流。
按照本發明的再一方面，可控制增益放大器包括;
有各自的基極，發射極和集電極的第一和第二電晶體;
將第一和第二電晶體連成發射極耦合差動放大器構型的裝置，以使第一和第二電晶體響應它們基極間接收到的RF信號，從它們各有集電極提供帶有共模DC分量和各有差分模RF分量的各自的集電極電流;
一個可控電流分裂器，它有一個用於接收待分裂為第一和第二分部(ractionalparts)的直流工作電流的輸入端，該兩分部的比例根據控制信號確定，以及有第一第二輸出端以提供分別送到第一和第二電晶體發射極的所述直流工作電流的第一和第二分部;
第一電阻，連在第一電晶體集電極與電位工作點之間;
在第二電晶體集電極與同一工作電位點間跨接的第二電阻;
第一二極體，其有接到第一個電晶體的集電極的第一電極，以及第二電極;
第二二極體，其有接到第二電晶體集電極的第一電極，以及第二電極;
所述第一和第二極體的第二電極互連在一點，所述電流分裂器的第二輸出端接在此點。
按照本發明還有另一方面的可控增益放大器包括有各自的基極，發射極和集電極的第一和第二電晶體;
將第一和第二電晶體連接成發射極耦合的差動放大器結構的裝置以使第一第二電晶體能響應從第一和第二電晶體基極之間接收到的RF信號，從其各自的集電極提供具有各自共模DC分量和各自差分模RF分量的各集電極電流;
第一可控電流分裂器，具有一個用於傳導來自所述第一電晶體的集電極電流的輸入端，並具有第一第二輸出端用於分別傳導由控制信號大小決定其比例的所述第一電流的第一和第二分量。
第二可控電流分裂器，它有一個傳導所述第二電晶體集電極電流的輸入端，並有第一第二輸出端用以分別傳導所述由控制信號大小決定其比例的，第二電流的第一和第二分部。
連接在第一節點與所述工作電位點之間的第一電阻，所述第一電流分裂器的第一輸出端接到該第一節點;
連接在第二節點與所述工作電位端點之間的第二電阻，所述第二電流分裂器的第一輸出端接到該第二節點;
第一二極體裝置，其具有接到所述第一節點的第一電極它還有第二電極;
第二二極體裝置，其第一電極接到所述第二節點，並有第二電極;
將所述第一和第二二極體裝置的所述第二電極接在一起的第三節點，所述第一和第二電極接在一起的第三節點，所述第一和第二電流分裂器的第二輸出端均連接到該節點。
在本發明其他實施例中;若干級聯可控增益放大器中的每一個都包括前述一個可控增益放大器之後又連結另一個前述可控增益放大器。在這些實施例的最佳方案中，連結的可控增益放大器輸出端上的增益控制信號相對於級聯連接的可控放大器的輸入端上的增益控制信號的工作中被延遲了。
從下面對照附圖對最佳實施例的詳細說明中會使你徹底了解本發明，附圖簡述如下
圖1是一個體現本發明目標之一的可控增益放大級的線路圖，該放大級特別適合用作多級IF放大器的輸入級。
圖2是體現本發明目標之一可控增益放大級的線路圖，該放大級特別適會用作多級IF放大器的輸出級。
圖3是體現本發明目標是之一的兩級IF放大器線附圖，該放大器分別用圖1和圖2的可控增益放大級作為其輸入和輸出級。
圖4是體現本發明目標之一的另一種可控增益放大級，其特別適合用作多級IF放大器的輸入級。
圖5是體現本發明目標之一的另一種兩級IF放大器的線路圖，該放大器採用圖4和2的可控增益放大級分別作為其輸入級和輸出級。
圖6是一個TV接收機或磁帶錄相機中用以從一個電視發射信號中恢復音頻信號，視頻信號和同步信號，這些部分的方塊示意圖，此電視接收機採用圖3或圖5所示類型的中頻放大器。
圖7上在本發明可供選擇的實施例中一個可對圖1的增益可控放大級所作的一種改型的線路圖。
圖8是在本發明的另一可供選擇的實施例中可對圖4的增益可控放大級所作的一種改型的線路圖。
參閱圖1，Q1是一個雙極性電晶體，由基極通過發射極與集電極之間的主導電通路來控制導電，在此說明以後部分亦會涉及其他與此類似情況的雙極性電晶體。電晶體Q1是一個NPN導電型管子，其基極與集電極經電連接成使其在二極體接法方式下運行。Q1的發射極接到基準電位源上，該基準電位為地。基準電流通過電阻R1加到連接的基極和集電極，R1的一端接到連接的電極上，而其另一端則為接受到加TI端上的自動增益控制(AGC)信號的電位而連接。圖1示出了從GCI發生器上獲得的AGC信號電位加在TI端子上。
NPN型電晶體Q2和Q3，其各自的發射極接到與Q1的發射極同一基準電位上，其基極接到Q1的基極，以此形成一個經R1獲得的對基準電流的鏡象電流裝置。NPN電晶體Q4和Q5的發射極各連到各自電阻R5和R6的一端，電阻R5和R6的另一端接在一起，並經常聯電阻R接到接地的基準地電位點，這就使電晶體Q4和Q5組成一個差動對，並由電阻R7向此差動對提供工作電流或稱之為尾電流。
NPN型電晶體Q6和Q7的基極分別連到信號輸入端T1和T6用於接受差動輸入信號，同時在此取得直流偏置電位。圖1中所示電池B1，其負端接到-接池的基準電位點上，其正端提供一個正直流偏置電位V，其負端通過發生器S1和S2向Q6和Q7的基極提供對稱輸入信號。電晶體Q6和Q7接成其集電極放大器以形成發射極跟隨器式的電壓跟隨器。Q6和Q7的發射極分別接到Q4和Q5的基極和各自的電阻R2和R3的一端。R2和R3的另一端接在一起並連到電阻R4的一端，R4的另一端接地。電晶體Q6和Q7集電極連接到供電端子T以得到正工作電位VB2，如圖1所示，此電位由電池B2的正端提供，電池的負端接到基準接地電位點上。
Q4和Q5的集電極經各自串聯電阻R8和R9接到電源端T2。Q4的集電極還連到NPN電晶體Q8的基極上，Q8的集電極連到T2上。Q8的發射極連到輸出端T3上，並經串聯電阻R10接到接地基準電位。電晶體Q5的集電極還連到NPN電晶體Q9的基極，Q9的集電極還連到NPN電晶體Q9的基極，Q9的集電極接到T2。Q9的發射極連到輸出端T4並經串聯電阻R11接到基接地基準電位。
電晶體Q4的集電極還接到NPN電晶體Q10相連的集電極和的接點基極。以及NPN電晶體Q的發射極上。電晶體Q5的集電極還接到NPN電晶體Q12的互連集電極和基極接點以及NPN晶體體管Q13的發射極上。電晶體Q3的集電極經串聯電阻R12接到發射極互連的電晶體Q10和Q12的發射極上。PNP晶休管Q14的集電極連到基極和集電極互連在一起的電晶體Q11和Q13接點上，Q14的發射極經串聯電阻R13接到電源端T2。電晶體Q14的基極連到Q2的集電極上，並經串聯電阻R14連到PNP電晶體Q15的基極和集電極。接成二極體模式的電晶體Q15的發射極接到電源端T2。
工作時，連成二極體模式的電晶體Q10Q11Q12和Q13與電阻R8和R9組成一個電晶體Q4和Q5發射極耦合差動放大器的集電極上的可變負載。輸出信號則由起發射極跟隨器作用的Q8和Q9的電壓跟隨器緩衝。流經接到二極體的電晶體Q10Q11Q12和Q13的DC決取於等於Q2的集電板電流的Q3集電極輸出電流的鏡象電流的鏡象關係是由PNP電晶體Q14和Q15形成。當這些電流為零時，如在如在電阻R1上的電流為零時所出現的，二極體連接的電晶體Q10Q11Q12和Q13將呈現高阻抗。其結果是，由差動放大器對的增益決定的放大器增益將是最大值，此值由集電極電阻確定。
當隨著端子T1的正電位增大而電流加到二極體連接的電晶體Q10Q11Q12和Q13時，其阻抗隨之變得較低，Q4和Q5構成的發射極耦合的差動放大器的增益將下降。電晶體Q3和Q4集電極的來源和吸收的電流幾乎相等，所以流進和流出由二極體連接的電晶體Q10Q11Q12和Q13組成的網絡的電流將是同一電流。在此情況下，沒有電流從Q4和Q5集電極節點上移走或加入。因而，如果二極體連接的電晶體Q10Q11Q12Q13與供其電流的電晶體相匹配的話，在增益變化時放大器的DC工作狀態將不受影響，因此可避免先有技術配置中涉及到的種種問題並有助於多級級聯。這種選配很容易在一個單片IC上完成。另外，由二極體連接的電晶體Q10Q11Q12和Q13構成的網絡是橋路形式，所以，供給此網絡的電流的節點是AC接地點，形成RF電流的「虛擬接」地點。其結果是PNP電晶體Q14的載流子僅是DC，且其集電極電容不會影響到放大器的頻率響應。另一結果是沒有信號經二極體連接的電晶體Q10Q11Q12和Q13回流到地。
還應注意到增益控制可變元件處於差動放大器對的集電極電路中，因此設計時不須再考慮為容許大信號通過的能力和超載特性所需要的發射極偏置電路。還有一點，也減小了為實現增益控制所需的功率。
在對本發明上述實施例中(及其以下說明的實施例中)，發射極耦合的差動放大器的集電極負載正是在最大增益下的電阻性負載，因為用以與負載並聯的二極體在此條件下。用電阻作為集電極負載的優點是不管在一個IC中的可控增益放大器是何種結構，均可使每級都有最大的電壓增益，這樣體現本發明的各可控增益放大級均可為批量生產的IC形式而無需為獲得最大電壓增益而對每級放大器進行個別調試。每放大級的最大電壓增益是由發射極耦合差動放大器電晶體的互導(gm)乘以其集電極負載RL而得。電晶體的gm取決於發射極電流量，而使此電流量比例於加到其由跨在帶有電阻RBIAS的電阻元件上的偏置電壓VBIAS(較小，典型值是半導體結電壓VBE)，此RBIAS包含在有電阻負載的IC內並按排成與負載電阻相同類型。也就是說使得發射極耦合的差動放大器電晶體的發射極電流量跟蹤基極電流IBIAS(VBIAS-VBE)/RBIAS，因此，其最大電壓增益gmR正比於[(VBIAS-VBE)/RBIAS]RL＝(VBIAS-VBE)(RL/RBIAS)。由於(RL/RBIAS)是集成塊內部電阻元件之比，此比值十分確定，並能精確地予測。VBE隨著溫度變化的幾個毫伏變動，相對於(VBIAS-VBE)值通常可忽略不計，由晶片外提供的取決於偏置VBIAS的電壓可以有一個準確的予測值RL值一般按最大電壓增益選取，對一般可控增益放大級來說該增益20倍。
PIXIF放大的第一級必須提供送到該放大器的差動IF輸入電位信號的全動態範圍，由於第一級已提供了增益控制，送到PIXIF放大器的以後幾級IF信號的幅度可要求有較低的輸入信號電平動態範圍。當前級RF放大器增益超出工作範圍時，在強信號接收時期間，下PIXIF放大器的第一級必須要有能力避免接收到最大差動IF輸入信號峰值時的超載。圖1所示的增益可控放大器適合用作PIXIF的第一級，在其發射極耦合的差動放大器電晶體Q4和Q5的發射極意有相當大的差分模電阻。由電阻R5和R6形成的線性差分模電阻允許在其基極間的IF差動輸入信號高達100毫伏RMS，而不會有任何電晶體在信號峰值時截止。電晶體Q4和Q5發射極間的差分模電阻可用另外的已知辦法提供-例如用圖7中電阻R61所形成的π網絡取代圖1.中所示的電阻R5和R6和R7所組成的T網絡，對圖7的π網絡的改型的另-π網絡中用於偏置電晶體使在恆流源下工作的相當於電阻R61的電阻替代電阻R62和R63;改變圖1中作為恆流源工作的電晶體偏置電阻R5，R6和R7組成的T網絡，用電阻R5和R6的組合電阻取代電阻R7。
在圖2中，增益可控放大器中，電晶體是NPN型電晶體，其基極和集電極連在一起，以使其工作在二極體連接狀態下。Q21的發射極經串聯電阻R21接到基準電位源上，此處該基準為地。一個基準電流經電阻R22送到基極與集電極的連結點上，R22的另一端連到T21端子上以接收一個正直流偏置電位VB3的。在圖2中VB3由電池B3提供。
NPN電晶體Q22的發射極經串聯電阻R23接地，其基極連到晶管Q21的基極上，以此來形成一個相對於經R22提供的基準電流的鏡象電流裝置。NPN電晶體Q23和Q24組成一個差動放大器對，其發射極接到電晶體Q22的集電極。電晶體Q23的基極連到端子T22上，以接收增益控制信號，在這裡表示為由GC2信號源提供，電晶體Q24的基極連到T23端子上，用以接收，在這裡表示為由電池B提供的正直流偏置電位VB4。
NPN電晶體Q25和Q26組成一個差動放大器對，其發射極連在一起接到電晶體Q24的集電極上。其基分別連到輸入端T25和T26端，用以接收一個相對於直流偏置電位的平衡輸入信號。圖2示出一個電池B5，其負極接到基準地電位，在其正端提供一個直流偏置電位VB5，與由S3和S4信號發生器接到T25和T26端子上的對平衡輸入信號相對接。電晶體Q25和Q26的集電極經各自電阻R24和R25連到供電端T27上，以接受一個，如圖示由電池B2提供的正工作電位VB2。電晶體Q25的集電極還連到NPN電晶體Q27的互連的集電極和基極結點上，電晶體Q26的集電極還連到NPN電晶體Q28的集電極和基極互連結點上。Q27和Q28的互連的發射極接到電晶體Q23的集電極上，再通過電阻R26連到T27端子NPN電晶體Q29和Q30連成發射極跟隨式的電壓跟隨器用作輸出的緩衝級。Q29和Q30的基準分別連到Q25和Q26的集電極上，Q29和Q30的集電極連到供電端T27。電晶體Q29的發射極連到一個輸出信號端T28上，並連到電阻R27的一端，R27的另一端連地。電晶體Q30的發射極連到輸出信號端T29，並連到電阻R28的一端，R28的另一端接地。
在工作時，電晶體Q22集電極上由鏡象電流輸出的電流由電晶體對Q23和Q24進行控制，它一方面為差動放大器電晶體Q25和Q26提供尾電流，另一方面又為連成二極體的電晶體Q27和Q28提供偏置電流。當二極體連接的電晶體Q27和Q28的沒有電流流過，這時增益達到由集電極負載電阻R24和R25和最大尾電流所決定的最大值。當AGC電位GC2正到足以使電晶體Q23通導時二極體連接的電晶體Q27和Q28將因偏置改變而導通，它們將並聯在電晶體Q25和Q26的集地極電阻R24和R25上而使其增益下降。與此同時，電晶體Q23的導通將降低可流往Q24的電流，(亦即是電晶體Q25和Q26的尾電流)，尾電流的降低將使其互導下降，從而進一步降低了其增益。不管怎樣，流經電阻R24和R25中的DC都不受增益控制操作時影響。但是，差動放大器對操作尾電流超過一半流入二極體連接的電晶體Q27和Q28時，噪聲將開始下降。這是由於電晶體Q25和Q26隨其發射極內阻的增大將使噪聲變低，而發射極內阻是響應電晶體Q24主導電通路的電流減少而增大的。因此，用二極體連接的電晶體Q27和Q28旁降集地極負載電阻R24和R25來降低級增益是降低增益的主要依據機理，而不是靠減少Q25Q26的尾電流來降低它們的互導而取得的。正常的增益控制範圍是從約0分貝上升到26分貝左右。
圖2所示的可控增益放大器不特別適用於作多級IF放大器的起始級，因其在超大輸入信號時很快就過載。這是由於圖2所示的增益對控放大器主要依靠用發射極耦合的電晶體Q25和Q26的集地極負載的二極體的分流作用而不是靠通過減少其尾電流來降低其互導而使增益降低的，此缺點可在通過在電晶體Q25和Q26的發射極耦合中包含發射極反饋電阻(emitter degeneration resistance)來克服。這種改進放大極用為IF放大器第一級的表現既不如圖1亦不如圖4所示的增益可控放大器，因為前面注意到的隨增益噪聲降低的問題至零分貝以下減弱了。但是，對IF放大器的後面幾級，由於這些級的輸入信號的動態範圍被減小，而圖2所示的增益可控放大器結構較為簡單，使其優先於圖1和圖4所示的增益可控放大器。
圖3示出圖1和圖2所示增益可控放大器的級聯連接。常用在TV中作IF放大器，工作時，分別加到T和T輸入端兩個增益控制信號，安排成如些配合即在增益下降開始時先降第二放大器的增益而不降第一級放大器的增益。當第二級的增已降了一個預定數量後，餘下增益要降低的數量按預定關係同時來降低第一和第二放大器的增益。因此，對小範圍內增益降低來說，第一放大級繼續在其全增益下工作，此時整個增益的降低靠降低第二放大器的增益來達到。大家都知道，這種稱為延遲增益控制的工作模式對整體的噪聲性能有利，因為第二放大器的在較小信號時噪聲仍可能相當可觀，故使第二極放大器在較小的信號下對整體噪聲的貢獻保持在很低的水平。事實上，這種延遲增益控制法有可藉助圖中來示的達到很易手段，例如對送到第一放大器的信號提供一個電壓延遲。
圖1和圖2所示放大器適用於由單個正電源供電操作，並在圖3相應地示出由連到供電端的T供電端T27上。事實上電池B3/和B4為同-IC的內的網絡取代，與第一和第二增益可控放大器所在的此網絡為已知形式用於從T2供電端引入的供電電位導出偏置電位。
圖4是另一種很適用於TVIF放大器中作第一級的增益可控放大器。圖4放大器包括一個NPN導電型的電晶體Q41，其基極的集電極連接成可在二極體連接模式下工作。Q41的發射極經串聯電阻R41連到基準電位源上，在圖4中該源是地。一個基準電流經電阻R42加到基極和集電極的互連結點上，R42一端按到此結點，另一端接到供電端T41上以接收一個正的工作電位VBB。圖4示出了提供此電位的電池B3。
NPN電晶體Q42的發射極經串聯電阻R43接地，其基極連到電晶體Q41的基極，以此形成一個相對於由R42所提供的基準電流的鏡象電流裝置。NPN電晶體Q43和Q44組成一個差動放大對，它們的發射極分別經串聯電阻R44和R45接到電晶體Q42的集電極，其基極分別接到輸入端T42和T43上，以接收其間的一個適宜直流偏置電平的輸入信號。圖4示出信號源S1和S2將平衡輸入信號加到輸入端T42和T43由電池B1提供的正直流偏置電位VB1。
NPN電晶體Q45和Q46連接成電晶體接到電晶體Q43的集電極電流分裂器，它們的各發射極都接到電晶體Q43的集電極NPN電晶體Q48和Q49被連接成電晶體Q44的集電極電流的分裂器，它們的發射極都接到電晶體Q44的集電極。電晶體Q45和Q48的基極連到端T45上以接收正直流偏置電位VB6，圖4表示由電池B6代表的VB6電源。電晶體Q46和Q49的基極連到端子T44上，以接收圖4中示作由GC4控制電壓源提供的增益控制電壓，電晶體Q45和Q48的集電極分別經串聯電阻R46和R47接到供電端T46上，由此取得由電池B2提供的正工作電源電位VB2。
一個電可控導納設置在與T46端遠離的R46和R47那一端之間。NPN電晶體Q47的互連集電極和基極的結點和電晶體Q45的集電極一起接到與端子T46遠離的R46的那一端上。NPN電晶體Q50的集電極基極互連結點和電晶體Q48的集電極一起接到電阻R47的遠離端子T46的那一端上。NPN電晶體Q47的集電極的基極互連結點連到電晶體Q45的集電極上。電晶體Q47和Q50的發射極和電晶體Q46和Q49的集電極都連接到一起，並經串聯電阻R48接到供電端T46。
出現在遠離端子T46的電阻R46那一端上的增益控制響應經由電壓跟隨器加到輸出端T47上，此電壓跟隨器是由基集電極放大器NPN電晶體Q51組成，在Q51發射和接地基準電位接點之間接有發射極負載電阻R49。出現在遠離端子T46的電阻R47那端上的增益控制響應由電壓跟隨器加到輸出端T48，此電壓跟隨是由共集電極放大器NPN電晶體Q52組成。在Q52的發射極和接地基準地位接點之間接有發射極負載電阻R50。
工作時，差動放大器電晶體Q43的集電極輸出電流構成差分電晶體對Q45和Q46的尾電流，Q45和Q46的功能是一個電流分裂器。差分對放大器電晶體Q43集電極輸出電流依據在端子T44上的控制信號電平而定，可通過電晶體Q45，或通過電晶體Q46進行控制，從而通過二極體連接的電晶體Q47或通過Q45和Q46各別地進行部分控制。同樣的情況，差分對放大器電晶體Q44的集電極輸出電流可通過電晶體Q48或電晶體Q49加以操縱，並從而通過二極體連接的電晶體Q50或通過電晶體Q48和Q49各別進行部分控制。對全部流經電晶體Q46和Q49電流進行操縱時提供給電晶體Q43和Q44全部集電極電流，(包括二極體連接的電晶體Q47和Q50之間節點上的差分變量)，在AC虛擬接地點處的差分變量是互相抵銷的。Q45和Q48集電極設有電流分量流經電晶體Q46和Q49，其差動變量能分別流過負載電阻R46和Q47以形成跨越其間的相應信號電壓。電晶體Q43和Q44集電極電流共模DC分量和流過二極體連接的電晶體Q47和Q50的電流合在一起這使其導納分別相對於負載電阻R46和R47變得對較小。二極體連接的電晶體Q47和Q50的低的傍路電阻決定了如圖4的放大器增益，其比率與其分別相對於電阻R46和R47的比例一樣。當電晶體Q43和Q44的集電極電流合在一起，由二極體連接的電晶體Q47和Q50進行操縱時，其增益處於最小值。
對完全流經電晶體Q45和Q48的電流進行操縱時，給電晶體Q43和Q44提供全部集電極電流，包括分別流過負載電阻R46和R47的差動變量。同時對電晶體Q46和Q49以外電流的伴生操縱導致設有通過二極體連接的電晶體Q47和Q50的操縱電流，所以Q47和Q50的導納十分低，不致會顯器傍路負載電阻R46和R47。因此圖4中所示增益可控放大器的電壓增益收處於最大值。
對發射耦合的差動發大器電晶體Q43和Q44部分流過電晶體Q45和Q48的集電流進行控制時通過從集電極電流的差分變量中僅分出一部分加到負載電阻R46和R47的形式，降低了增益，因此橫跨電阻上的相應信號電壓的降低在某種程度上由增益控制電位GC4來控制。對發射極耦合的差動放大器電晶體Q43和Q44集電極電流與此同時部分地通過電晶體Q46和Q49的電流進行控制時，由於流經二極體連接的電晶體Q47和Q50的集電極電漢的共橫分量進一步降低了增益，所以，Q47和Q50導納負載電阻R46和R47的傍路作用在某種程度上亦受增益控制電位GC4的控制。不管怎樣，流經電阻R46的總電流在增益控制過程中保持不變，並恆等於電晶體Q43的集電極輸出電流，同樣，電阻R47上的總電流在增益控制過程中保持不變，並恆等於電晶體Q44的集電極輸出電流。因此，如果各電晶體匹配良好，在增益變化時放大器的直流工作條件將不受幹擾。
圖4中增益可控制放大器與上機所述的圖1中的增益可控放大器有同樣的優點。圖4中的增益可控放大器適合用作PIXIF放大器的第一級，該放大器具有發射極耦合的差分放大器電晶體Q43和Q44，在其發射極之間帶有基本差分模電阻，以避免在期望的IF放大器輸入信號電平下出現過載失真。由電阻R44和R45形成的線性差分模電阻，使得在其基極間的差分IF輸入信號位可高達約100毫伏RMS，而沒有任一晶體會在信號削頂現象。上述有關差動放大器電晶體Q4和Q5發射極耦合的各種網絡可用於差分放大器電晶體Q43和Q44上，亦可用於本發明。其他可供選擇的實施例中。
圖5是圖4和圖2所示的增益可控放大器的級聯連接。NPN電晶體Q51和Q52與其各自的電阻R49和R50第一級放大器的輸出組成一個發射極跟隨緩衝級。輸入信號加到端子T2和T3上，兩個增益控制信號分別加到端子T44和T22。可應用圖3實施例有關延遲的增益控制即延遲的自動增益控制方面的類似設計依據。
圖4和圖2的放大器適合用單個正工作電源，並在圖5相應地示出連到供電端T46上的供電端T27在對圖5一種變型中電晶體Q42的基極電位是從Q21的互連集電極與基極結點上取得的，而省去了元件R41、R42和Q41。
圖6示出電視接收機或磁帶錄相機中用以從發射的電視信號中檢出音頻信號，視頻信號和同步信號這些部分，其中電視接收機採用了如圖3或圖5所示類型的中頻放大器，圖6有助於理解圖3或圖5所示的中頻放大器中如後加進延遲的自動增益控制。
由天線10捕捉到的電視信號供到一個射頻放大器12上。一般包括一個降頻變換器14，或更多個振蕩在高於電視信號頻帶的頻率的調諧振蕩器，響應從射頻放大器12來的放大了的電視信號而產生帶有41、25MHZ音頻波和45、75MHZ圖象載波的IF信號。這些IF信號送到濾波模塊16，分離音頻載波及其FM邊頻帶與圖象載波以加到一音頻IF級18和第二音頻IF級20級聯連接點;這些IF信號還加到有相對較寬頻帶的濾波模塊22上，將殘的圖象載波及其AM邊頻帶分離出來加到第一圖象IF級24和第二圖象IF級26的級聯連接點。
一個第二載波差後型變換器28接收從第二音頻IF級20來的放大了的IF信號，並產生一個調頻4.5MHZ的載波差拍頻的中頻，該中頻由具有中心頻率為4.5MHZ的通帶的濾波器30所選取。帶通濾波器抑制會伴附4.5MHZ調頻的載波差拍頻中頻一起加到限幅器32上的圖象頻率。限幅器32抑制不希望有的4.5MHZ調頻載波的幅度調製，該限幅器將作為音頻中頻響應的信號FM音頻鑑頻器34上，該鑑頻器檢出4.5MHZ調頻載波交產生一個音頻信號，以提供給磁帶象相機或電視接收機的其他部分。還有另一從聲音中頻響應的調頻中檢出所包含的指述聲音信息的，這些裝置包括用於抑制檢出描述聲音信息的所述裝置的聲音響應幅度的變化的裝置，諸如眾周知的比例檢波器。
聲音過載檢波器36響應來自第二音頻IF級20超過降頻變換器28可允許的輸入信號電平的放大了的IF信號給第一聲IF級18提供一個輔助的自動增益控制(AGC)信號，該信號是異常狀態響應PIXIF信號產生的增強了正常自動增益控制(AGC)的信號。但在正常情況下，音頻IF和PIXIF鏈兩者的增益控制只響應隨PIXIF信號而產生的正常自動增益控制(AGC)信號。為便於AGC在音頻IF和PIXIF鏈之間跟蹤，音頻IF放大器18和20構置與PIXIF放大器24和26一樣的IC區域裡，降頻變換器28，過載檢波器36，視頻檢波器38，AGC檢波器40和AGC延遲電路42和44也同樣有利地置於同一IC中。
視頻檢波器38，接受從第二圖象IF放大級26送來的放大了的IF信號，檢測複合視頻信號。自動增益控制(AGC)檢波器40通過檢測色含在複合視頻信號中的同步脈衝的峰值，產生自動增益(AGC)信號。若視頻檢波器38是一個包絡檢波器，則AGC檢波器40通常是一個鍵控AGC檢波器，用以防止脈衝噪聲幹擾。若視頻檢波器38是一個同步檢波器，這是TV接收機設計的現代趨勢，則AGC檢波器最好包括對其輸入信號進行濾波的濾波器，以抑制由視頻檢波器38檢出的複合視頻信號心ZMHE左右的頻率份量。此分量是在模塊濾波器22阻尼振蕩中頻帶的自然頻率上產生。AGC檢波器40的輸入信號的這種濾波應能通過高達500KHE的頻率，這樣才能對均衡脈衝進行峰值檢波。另外，在視頻圖象最高頂部的亮度亦沒有相對應於視頻圖象其它部分不期望有的增加。總之檢波器40包含有對其輸出信號中400HZ左右的噪聲進行濾波的功能。
由AGC檢波器40從視頻檢波器38檢得的複合視頻信號中產生的AGC信號用於控制PIXIF和音頻IF放大器及射頻放大器12中的增益，由複合視頻信號產生出的AGC允許對PIXIF放大器進行精密增益控制，而PIXIF放大器必須對AM邊頻帶進行線性放大。音頻IF放大器僅需對FM邊頻進行放大，無需太大的增益去使降頻變頻器28超載，其超載總量是由聲音過載檢波器36予以防止。帶通濾波器30和限幅器32抑制聲音IF放大器鏈和降頻變頻器28中任何增益錯誤而生的影響。所以很容易獲得聲音IF放大器18和20的，PIXIF放大器24和26的接受的AGC跟隨。由AGC檢波器45所產生的AGC信號無延遲地並行地送到聲音和PIXIF放大器的第二級20和26上。由AGC檢波器40所產生的AGC信號經延時並行地送到聲音和PIXIF放大器的第一級18和24上。如圖6所示，最好，聲音和PIXIF放大器的第一級18和24經各自的AGC延時電路42和44獲得延時的AGC，因此只需一根AGC線從IC中安置PIXIF的部分連到IC中按置聲置IF的部分。
由AGC檢波器40產生的AGC信號經進一步延時後加到RF放大器12上，延遲一段由置於IF放大器集成塊中的調諧器的增益控制延遲電路46提供。在微弱信號接收工作條件下，任何通過RF和IF放大器鏈增益降低均發生在聲音和PIXIF就大器的第二級20和26中。RF放大器12以及聲音和PIXIF放大器的第一級18和24都工作在全增益下以保證加到聲音和PIXIF放大器的第二級20和26的信號有最佳信噪比。當隨著來自天線10的RF信號電平增加，聲音和PIXIF放大器的第二級20和26達到最佳信號電平時，AGC延遲電路42和44將延遲的AGC提供給聲音和PIXIF放大器的第一級18和24，去降低它們的增益。在強信號接收工作條件下，調諧器的增益控制延遲電路46向RF放大器12提供AGC信號以降低其增益，以此避免降頻變換器14以及聲音和PIXIF放大器的第一級和18和24的過載。
為減少PIXIF增益控制範圍的某些較高增益區段可能的自激振蕩，PIXIF放大鏈，從PIXIF濾波塊22加至第一IF放大級24的輸入信號，到從第二IF放大級26的輸出加到視頻檢波器38全都在平信號下工作。聲音IF在單端輸入信號下工作，此信號從聲音IF濾波模塊16加到第一IF放大級18，這使聲音IF濾波橫塊16能作某些簡化，但為了減少聲音IF增益控制的範圍中的較高的增益區段可能發生的自激振蕩，聲音IF鏈的其餘部分均在平均信號下工作。
圖2和圖4中的可控增益放大器很容修改成增益變化的程度是由AGC電壓在正方向的增長而不降變為隨負方向的增長而下降。至圖2中由端子T23而不是T22接到直流偏置電位VB4上，而端子T23接收負增長的AGC電壓。這樣增益的降低就由其負增長的程序而定。在圖4中端子T45而不是端子T46接到直流偏置電位VB6上，而端子T46接受變為負增長的AGC電壓，這樣增益的降低就由其負增長的程序而定。圖1中的可控增益放大器亦可改接成增益的降低由變成負增長的AGC電壓的負增長程度來定。要這樣做的一個方法是用以下器件取代組成電流發出和吸收的元件R1、Q2，Q3，R13，R14，Q14和Q15經R12吸收Q10和Q12的組合發射電流的單端輸出電流反射器，其輸出電流比例於加到此電流反射器的輸入電流;一個雙端輸出的電流反射器其輸入端接到稱為VB2的電位，其第一輸出端為供給單端輸入電反射器的輸入電流而連接，第二輸出端為提供一個與單端輸入電流反射器的輸出電流相等的電流作為Q11和Q13的基極和集電極的電流源而連接;以小一個跨接在T1端子和雙輸出電流反射器的輸入端上以產生一個直接與加到T1端子上的AGC位有關的該電流反射器的輸入電流。
圖7示出可對圖1的可控增益放大器所作的一種改型，在此改型中電阻R5，R6和R7的T形連接代之以電阻R61，R62和R63的等效π形連接。R61的電阻等於R5和R6電阻之和;電阻R62等於R5和R7電阻之和;電阻R63等於R6和R7電阻之和。
至此已通過舉出的實施例對本發明作了公開並對其原理作了解釋。但是，很明顯對本領域技術人員來說本發明並不限於這些實施例，本發明可包含未脫離本發明精神的各種變更和改型。例如，本文所述的實施例中用的是NPN放大電晶體，顯然，本領域技術人員均知，可用PNP取代之而作出相應電路改型，或者可用場效應電晶體取代雙極性電晶體，本領域技術人員亦可做出相應的電路改型。還有，其他形式的電流反射器可以取代本文所用以特殊定形式的電路。還有一個設想，就是操縱電流目的不必用傳統的差動耦合對來達到，雖然其具有簡單的優點，但亦可通過其他電路加以實現，這些電路把電流分裂成有可變比例的兩個分量。前述在作為例子的實施例中已解釋清楚的PIXIF放大器亦適合用於其他頻率，如，用於基帶頻率等。上述以及類似的變動塊被視為在下面的本發明權利要求書所規定的發明保護範圍之內。
權利要求
1.一種可控增益放大器級，其特徵在於包括分別具有發射電極、基極和集電極的第一和第二電晶體；用於將所述第一和第二電晶體連接成發射極耦合的差動放大器組態的裝置，該裝置包括用於將直流偏壓加到所述的第一電晶體基極的裝置，用於將所述直流偏壓加到所述第二電晶體基極的裝置，用於在所述第一和第二電晶體基極之間提供輸入信號電壓的裝置，用於將所述第一和第二電晶體發射極耦合在一起的裝置，和用於形成流經所述第一和第二電晶體的相同直流發射極電流的裝置；第一電阻，具有第一端和第二端，該第一端被連接成使得所述第一電晶體響應於其發射極直流電流從而完全導通其集電極直流電流；第二電阻，具有第一端和第二端，該第一端被連接成使得所述第二電晶體響應於其發射極直流電流從而完全導通其集電極直流電流；用於接受一個直流工作電壓以便加到所述第一和所述第二電阻的第二端上去的裝置；用於至少從所述第一和第二電阻的第一端之一上，提取輸出信號電壓的裝置；以及用於在所述第一和第二電阻的第一端之間提供一個可控導納的裝置，該所述提供可控導納的裝置包括單向導電型的第一和第二二極體，各有有分別連到所述第一電阻的第一端和所述第二電阻的第一端上的第一電極，以及具有共同接到一個控制節點上的各自的第二電極，以及向所述控制所述第一和第二二極體單向導電性的控制節點提供直流控制電流的裝置，此直流控制電流之值要隨一個電控制信號而調整，所述電控制信號被加到所述裝置，以便通過連接所述第一電阻和所述第二電阻的第二端以外的點而提供直流控制電流。
2.如權利要求1所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中用於將所述第一電晶體和第二電晶體發射極耦合合在一起的所述裝置包括第三電阻，具有接到所述第一電晶體的發射極的第一端，還有一個第二端;第四電阻，其第一端接到所述第二電晶體的發射極上，其第二端連到所述第三電阻的第二端上;以及用以在所述第三和第四電阻的第二端的互連點與接收直流參考電位的端點之間提供一個導電通道的裝置。
3.如權利要求1所述的可控增益放大器級，其特徵在於，所述用於將所述第一電晶體和第二電晶體發射極耦合在一起的裝置包括一個連接在所述第一電晶體發射極和所述第二電晶體發射極之間的電阻;以及用以在所述第一電晶體發射極和所述第二電晶體發射極到接受直流參考電位端子之間提供同樣導電通路的裝置。
4.如權利要求1所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中所述用於將所述第一和第二電晶體的發射極耦合在一起的裝置包括在所述第一和第二電晶體的發射極之間的一個互連點，每個發射極連接到該點均沒有顯著的插入阻抗;以及用以在所述互連點與接收直流參考電位的端子間提供導電通路的裝置。
5.如權利要求1所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中給所述用以在第一和第二電晶體基級間提供輸入信號電壓的所述裝置，是一種以平衡的激勵方式將所述輸入信號加到所述第一和第二電晶體基極的裝置。
6.如權利要求1所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中所述的用於在所述第一和第二電晶體基極之間供以輸入信號電壓的裝置，是一種以單端激勵方式將所述輸入信號加到所述第一和第二電晶體之一的基極上的裝置。
7.如權利要求1所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中用於在所述第一和所述第二電阻的第一端之間提供一個可控導納的所述裝置包括第一和第二節點，所述第一和第二電阻的第一端在不帶有顯著插入阻抗的情況下分別連接到這些節點;第三和第四節點;用於向所述第三節點提供可控制的電流的裝置，該可控制的電流的值由所述控制信號確定;用於從所述第四節點提取可控制的電流的裝置，該可控制的電流實質等於加到所述第三節點的電流，而其值根據所述控制信號確定;彼此具有相同單向導電特性的第一和第二二極體，其各陽極接到所述第三節點，其各陰極分別接到所述第一節點和所述第二節點;以及彼此具有相同單向導電特性的第三和第四二極體，其各陰極接到所述第四節點，其各陽極分別接到所述第一節點和所述第二節點。
8.如權利要求7所述的增益可控放大器級，其特徵在於，其中所述第一、第二、第三和第四二極體各包括相應的電晶體，該電晶體的發射極形成該二極體的陰極，而其互連的集電極和基極形成該二極體的陽極。
9.如權利要求7所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中所述第一電晶體的集電極在沒有任何插入元件的情況下直接連到所述第一電阻的第一端，所述第二電晶體的集電極在沒有任何插入元件情況下直接連到所述第二電阻的第一端。
10.如權利要求1所述的可控增益放大器，其特徵在於包括響應所述控制信號以便將注入的直流偏置電流以一可控的比例分為第一部分和第二部分的電流分裂器，所述電流分裂器被接成能使所述直流偏置電流的所述第一分部能流過所述第一和第二電晶體的發射極之間的互連點。
11.如權利要求要10所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中用於在所述各第二電阻的第二端之間提供一個可控導納的所述裝置包括第一節點，所述第一電阻的第一端不經任何插入阻抗而與其相連，並且所述第一電晶體的集電極也與其相連;第二節點，所述第二電阻的第一端不經任何插入阻抗而與其相連，所述第一電晶體的集電極也與其相連;第三節點，所述電流分裂器與其相連，以使所述直流偏置電流的第二部分流經所述第三節點;在各自的第一電極和第二電極之間具有同樣單向導電特性的第一和第二二極體，該兩個二極體的電極中各有一個相同的電極接在所述第三節點，而且它們的另一電極分別接在所述第一節點和所述第二節點，從而該兩個二極體具有的極性使得所述直流偏置電流的第二部分的分量容易流過。
12.如權利要求1所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中所述第一電晶體的集電極電流分成第一和第二部分，這是藉助於第一電流分裂器，用於響應所述控制信號將所述第一電晶體的集電極電流以一可控的比例分為第一部分和第二部分，其中所述第二電晶體的集電極電流被分成第一和第二部分，這是藉助於第二電流分裂器，用於響應所述控制信號將所述第二電晶體的集電極電流以所述可控的比例分成第一和第二部分，其中用於在所述第一電阻和所述第二電阻的第一端之間提供可控導納的裝置包括第一節點，所述第一電阻的第一端在無顯著附加插入阻抗情況下與其相接，且所述電流分裂器與其相連，以使所述第一電晶體集電極電流的第一部分流經所述的第一節點;第二節點，所述第二電阻的第一端在無顯著插入阻抗情況下與其相連，並且所述第二電流分裂器與其相連，以使所述第二電晶體集電極電流的第一部分流經所述的第二節點;第三節點，所述第一和第二電流分裂器與其相連，以使所述第一和第二電晶體集電極電流的第二部分流經所述第三節點;以及在其各第一和第二電極間具有同樣單向導電特性的第一和第二二極體，這些二極體的電極中各有一個相同的電極接到所述第三節點，它們的另一個電極分別連接到所述第一節點和所述第二節點，從而該兩個二極體的極性是使得所述第一電晶體和第二電晶體集電極電流的第二部分容易通過。
13.如權利要求12所述的可控制增益放大器，其特徵在於，其中所述第一電流分裂器包括第三和第四電晶體，它們各自的發射極連在一起並連向所述第一電晶體的集電極，它們各自的集電極分別連到所述第一節點和所述第三節點，它們還具有各自的基極;同時，其中所述第二電流分裂器包括第五和第六電晶體，其各自的發射極連在一起並連到所述第二電晶體的集電極上，其各自的集電極分別連到所述第二節點和所述第三節點，並且其各自的基極分別連到所述第三電晶體的基極和所述第四電晶體的基極。
14.一種可控增益放大器級，其特徵在於包括具有各自的發射極、基極和集電極的第一和第二電晶體;用於將所述第一電晶體和第二電晶體接成發射極耦合的差動放大器組態的裝置，該裝置包括用於向所述第一電晶體基極提供直流偏壓的裝置，用於向所述第二電晶體基極提供所述直流基極偏壓的裝置，用於在所述第一和第二電晶體的基極間供以輸入信號電壓的裝置，用於將所述第一和第二電晶體的發射極耦合在一起裝置，以及用於使所述第一和第二電晶體有同樣的直流發射極電流的裝置;第一和第二電阻，具有分別接到所述第一電晶體和第二電晶體的集電極的第一端，以及接到一個用以接收直流工作電壓的端子上的第二端;第一控制電流源，此第一控制電流源的源阻抗值是處在從一個與所述第一和第二電阻的阻抗可比較的值的向上擴展的範圍;用於在所述第一和所述第二電阻的第一端之間提供可控導納的裝置，所述可控導納是根據所述控制電流而受控的，該裝置包括第一和第二可變導納裝置，其各自的第一端分別連到所述第一和第二電阻的第一端上，其各自的第二端連在一起，以便從所述源那裡得到所述第一控制電流。
15.如權利要求14所述的可控增益放大器，其特徵在於包括與所述控制電流有同樣幅度但極性相反的第二控制電流源，所述第二控制電流源阻抗值處在從一個與所述第一和第二電阻阻抗可相比的第一值延伸到與高於這些阻抗的第二值的範圍之內;以及第三和第四可變導納裝置，其第一端分別接到所述第一和第二電阻的所述第一端上，其第二端連在一起，以便從所述源接受所述第二控制電流，從而提供響應於所述控制電流的另一可控導納。
16.如權利要求15所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中所述控制電流的幅度取決於增益控制信號。
17.如權利要求14所述的可控增益放大器級，其特徵在於包括電流分裂裝置，該裝置有一個電流輸入端以接受輸入電流，並有第一和第二輸出端，用於將所述輸入電流在所述第一和第二輸出端間以可控比率分配，所述第一輸出端連接到所述第一和第二電晶體的所述發射極，便使直流尾電流流過尾連線，所述第二輸出端連接到所述第一和第二可變導納裝置的所述第二端以提供所述第一控制電流。
18.如權利要求17所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中所述第一控制電流的幅度取決於一個增益控制信號。
19.如權利要求14所述的可控增益放大器級，其特徵在於包括第一和第二可控電流分裂器裝置，它們具有各自的輸入端以接收各自的輸入電流，並有各自的第一和第二輸出端，用於將所述輸入電流在所述各自的第一和第二輸出端之間以一可控比率分配，所述第一和第二電晶體的所述各集電極連到所述第一和第二電流分裂裝置的分開的電流輸入端上，所述第一和第二電流分裂裝置的所述各自的第一輸出端分別連接到所述第一和第二電阻的所述第一端上，所述第一和第二電流分裂裝置的所述各第二輸出端全部連接到所述第一和第二可變導納裝置的所述第二端上，以便提供所述第一控制電流。
20.如權利要求19所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中所述第一控制電流的幅度取決於一個增益控制信號。
21.一種可控增益放大器，其特徵在於包括連成發射極耦合差動放大器以便響應RF信號的第一和第二電晶體，它們有有各自的集電極，用於分別提供具有各自的直流共模分量和各自的RF差模分量的集電極電流;具有第一、第二、第三和第四節點的二極體橋路負載裝置，所述的第一和第二節點相對於所述第三和第四節點是平衡的，所述第一和第二節點分別連到所述的集電極之一上，所述二極體負載裝置在所述第一和第二節點之間呈現為其值由所述第三與第四節點之間流過的電流所控制的一個可控阻抗;以及可變控制電流裝置，包括一個連到所述第三節點的電流源輸出端和一個連到所述第四節點的電流滲入輸出端，所述電流源和滲入輸出端提供等幅的電流。
22.如權利要求21所述的可控增益放大器級，其特徵在於，其中所述二極體橋路負載裝置包括第一二極體對，其各陽極連到所述第三節點，其各陰極分別接到所述第一和所述第二節點，以及包括第二二極體對，其各陰極連到所述第四節點，其各自陽極分別接到所述第一和所述第二節點。
23.一種可控增益放大器，其特徵在於包括具有各自基極、發射極和集電極的第一和第二電晶體;將所述第一電晶體和所述第二電晶體連接成第一發射極耦合差動放大器組態的裝置，該裝置用以使所述第一和第二電晶體能從其各集電極中提供具有響應於其基極間接收的RF信號、並分別具有各自的共模直流分量和差模RF分量的集電極電流;第一可控電流分裂器，具有傳導直流工作電流的輸入端和第一、第二輸出端，該第一、第二輸出端的連接形式便於提供所述直流工作電流的第一和第二部分，所述直流工作電流是根據分別送到所述第一和第二電晶體的所述發射極的第一控制信號而定的比率而分成所述第一和第二部分的;連接在所述第二電晶體的所述集電極和所述工作電位點之間的第二電阻;第一二極體裝置，具有與所述第一電晶體的所述集電極相連的第一電極，還有第二電極;第二二極體裝置，具有連到所述第二電晶體的所述集電極的第一電極，還有第二電極;以及所述第一和第二二極體裝置的所述第二電極之間的互連點，所述第一電流分裂器的所述第二輸出端即連到該互連點。
24.一種如權利要求23所述的可控增益放大器，其前面級聯另一可控增益放大器，其特徵在於包括具有各自的基極、發射極和集電極的第三和第四電晶體;用以將所述第三和所述第四電晶體連成一個第二發射極耦合差動放大器組態的裝置，此組態使所述第三和第四電晶體能從其各集電極中提供一個響應於第三與第四電晶體基極間所接收的RF信號並分別具有各自的共模直流分量和各自的差模RF分量的集電極電流;具有第一、第二、第三和第四節點的二極體橋路負載裝置，所述第一和第二節點相對所述第三和第四節點達到平衡，所述第一節點接到所述第三電晶體的集電極，所述第二節點接到所述第四電晶體的集電極上，所述二極體橋路負載裝置在所述第一和第二節點之間呈現為其值由所述第三與第四節點間流過的電流所控制的一個可控阻抗;以及可變控制電流裝置，它包括一個連到所述第三節點的電流源輸出端和一個連接到所述第四節點的電流滲入輸出端，所述電流源和電流滲入輸出端提供幅度受控於第二控制信號的等幅度的電流;一個向所述第一電晶體基極提供跟隨所述第一節點電位的電位的第一電壓跟隨器;以及一個向所述第二電晶體基極提供跟隨所述第二節點電位的電位的第二電壓跟隨器。
25.如權利要求24所述的可控增益放大器，其特徵在於，其中所述另一可控增益放大器還包括連接在所述第三電晶體的集電極與所述工作電位點之間的第三電阻器；以及連接在所述第四電晶體的集電極與所述工作電位點之間的第四電阻器。
26.一種如權利要求23所述的可控增益放大器，前面級聯另一可控增益放大器，其特徵在於還包括具有各自的基極、發射極和集電極的第三和第四電晶體；用於將所述第三和第四電晶體連成一個第二發射極耦合差動放大器組態的裝置，該裝置用以使所述第三和第四電晶體能從其各自的集電極提供一個響應於第三和第四電晶體基極間所接收的RF信號、並分別具有各自的共模分量和各自的差模分量的集電極電流；第二可控電流分裂器，它具有一個為傳導來自所述第三電晶體集電極電流而連接的輸入端，並具有用於按第二控制信號所確定的比例從而分別傳導來自所述第三電晶體的集電極電流的第一分部和第二分部的第一和第二輸出端；第三可控電流分裂器，它有一個用於傳導來自所述第四電晶體的集電極電流而連接的輸入端，和有用於按所述第二控制信號所定比例從而傳導來自所述第四電晶體的所述集電極電流的第一分部和第二分部的第一和第二輸出端；一個第三電阻，跨接在所述工作電位點與第一節點之間，所述第二電流分裂器的第一輸出端連到所述第一節點；一個第四電阻，跨接在所述工作電位點與第二節點，所述第三電流分裂器的第一輸出端連到所述第二節點；具有接到所述第一節點的第一電極並具有第二電極的第三二極體裝置；具有接到所述第二節點的第一電極並具有第二電極的第四二極體裝置；將所述第三和第四二極體裝置的所述第二電極連在一起的第三節點，所述第二和第三電流分裂器的第二輸出端分別連到此第三節點上;一個第一電壓跟隨器，用於向所述第一電晶體基極提供一個跟隨所述第一節點電位的電位;一個第二電壓跟隨器，用於向所述第二電晶體基極提供一個跟隨所述第二節點電位的電位。
27.一種可控增益放大器，其特徵在於包括具有各自的基極、發射極和集電極的第一和第二電晶體;用以將第一和第二電晶體連成一個發射極耦合差動放大器組態的裝置，該第一和第二電晶體響應它們基極間接收到的RF信號，以便從它們各自的集電極提供具有各自的共模DC分量和各自的差模RF分量的集電極電流;第一可控電流分裂器，它有一個用於傳導所述第一電晶體的集電極電流的輸入端，和具有分別傳導按一個控制信號所定比例的所述第一電流的所述第一分部和第二分部的第一和第二輸出端;第二可控電流分裂器，它具有一個用於傳導所述第二電晶體的集電極電流的輸入端，並具有分別傳導按所述控制信號所定比例的所述第二電流的所述第一分部和第二分部的第一和第二輸出端;一個跨接在所述工作電位點和第一節點之間的第一電阻，所述第一電流分裂器的第一輸出端接到此所述的第一節點上;一個跨接在所述工作電位點和第二節點之間的第二電阻，所述第二電流分裂器的第一輸出端接到此所述第二節點上;第一二極體裝置，具有連到所述第一節點的第一電極，和具有第二電極;第二二極體裝置，具有連到所述第二節點的第一電極，還具有第二電極;以及所述第一和第二二極體裝置的所述第二電極連在一起形成的第三節點，所述第一和第二電流分裂器的第二輸出端分別接到所述的第三節點上。
28.一種電視接收機中的整套組合，其特徵在於包括一個射頻放大器，用以接收帶有調幅邊頻帶的射頻圖象載波和帶有調頻邊頻帶的射頻伴音，載波的電視信號，所述射頻放大器是響應於相應的控制信號的增益控制放大器;一個降頻變換器，用以產生一個響應於所述電視信號的中頻信號第一、第二、第三和第四可控增益放大器，每個放大器都是響應於各自控制信號的電壓增益可調的放大器，所述第三可控增益放大器在結構和增益控制特性上都與所述第一增益可控放大器相似，所述第四可控增益放大器在結構和增益控制特性上都與所述第二可控增益放大器相似;用於對所述電視信號的中頻響應進行濾波的裝置，它從包含有伴音載波及其調頻邊帶的所述電視信號的各部分中分離出中頻響應;第一IF放大器鏈，它對包含有伴音載波及其調頻邊頻帶的所述電視信號的各部分被分離出的中頻響應產生一個放大的響應，所述第一IF放大器鏈包括後面級聯有所述第二可控增益放大器的所述第一可控增益放大器;用於對所述電視信號的中頻響應進行濾波的裝置，通過所述濾波以便分離出對包含有所述圖象載波及其調幅邊頻帶的所述電視信號的各部分中頻響應;第二中頻放大器鏈，它對被分離的對於包含有圖象載波及其調幅邊頻帶的所述電視信號的各部分的中頻響應產生一個放大的響應，所述第二IF放大器鏈包括後面級聯有所述第四可控增益放大器的所述第三可控增益放大器;對主要包含有伴音載波及其調頻邊頻帶所述電視信號的各部分的放大了的中頻響應進行進一步的降頻變換以產生一個伴音中頻頻率響應的裝置;用於從包含在該伴音中頻頻率響應的調頻信號中檢測伴音表述信息的裝置，此裝置包括用於抑制對所述用以檢測伴音表述信息裝置的響應以改變伴音中頻響應的幅度的裝置;一個視頻檢波器，用以對主要包含有所述圖象載波及其調幅邊頻帶的所述電視信號的各部分的放大了的中頻響應進行檢波，以便產生包括同步脈衝的視頻信號;一個AGC檢波器，用以檢出包含在所述視頻信號中的同步脈衝的峰值，以便產生一個自動增益控制信號;用於將所述自動增益控制信號提供給所述第二和第四可控增益放大器以便成為它們的各自的控制信號的裝置;用於延遲所述自動增益控制信號的裝置，其延遲量與作為第一和第三增益可控放大器的相應控制信號而加到該兩個放大器上的信號延遲量相同;以及用於延遲所述自動增益控制信號以便作為相應的控制信號而加到所述RF放大器上去的裝置。
全文摘要
可用作電視接收機中頻(IF)放大器的可變增益放大器級，各級包括電阻性集電極負載的、接成發射極耦合差動放大器的一對電晶體。在電晶體集電極之間接有電控導納，以可控量去旁路電阻性集電極負載從而確定該級電壓增益。各可變增益放大器中電控導納的連接不會改變發射極耦合差動放大器的工作狀態，且放大器的電阻性集電極負載能隨電控導納的大小而改變。
文檔編號H04N5/455GK1083998SQ93103149
公開日1994年3月16日 申請日期1993年3月20日 優先權日1992年9月8日
發明者J·R·哈福德, H·-B·李 申請人:三星電子株式會社