JP2009010484A - Multi-band amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、異なる複数の周波数の信号を切り替えて送信するマルチバンド増幅器に関する。 The present invention relates to a multiband amplifier that switches and transmits signals of a plurality of different frequencies.
近年移動体通信では、通過帯域の異なる複数の送信信号を増幅するマルチバンド増幅器が実用化されつつある。通常、マルチバンド増幅器では、複数の送信周波数を分離するためのダイプレクサが増幅器の出力側に接続される。例えば、図7は2つの送信周波数f1及びf2を切り替えて送信する従来のマルチバンド増幅器の構成図である。
送信中心周波数f1及びf2を有するRF入力信号は、それぞれ周波数f1及びf2に対して個別に整合がとられた増幅器5及び増幅器6に入力され、ダイプレクサ23を介してRFの出力端子2へと出力される。ダイプレクサ23は低域通過フィルタと高域通過フィルタの組み合わせで構成され、2つの送信信号の周波数分離を行っている。(例えば、特許文献1参照)。
The RF input signals having the transmission center frequencies f1 and f2 are input to the amplifier 5 and the
従来のマルチバンド増幅器では、増幅器の出力側に複数の送信周波数を分離するためのダイプレクサが接続される。このため、ダイプレクサの回路損失により増幅器全体としての効率が低下する問題があった。また、ダイプレクサ使用により部品点数が増加するという問題があった。 In the conventional multiband amplifier, a diplexer for separating a plurality of transmission frequencies is connected to the output side of the amplifier. For this reason, there has been a problem that the efficiency of the entire amplifier is lowered due to the circuit loss of the diplexer. In addition, there is a problem that the number of parts increases due to the use of the diplexer.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、出力合成回路の損失が低減されたマルチバンド増幅器を提供することを課題とする。
また、この発明は、出力回路の部品点数の削減により低コスト化されたマルチバンド増幅器を提供することを課題とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a multiband amplifier in which the loss of the output synthesis circuit is reduced.
Another object of the present invention is to provide a multiband amplifier that is reduced in cost by reducing the number of components of the output circuit.
この発明に係わるマルチバンド増幅器は、制御手段が入力端から入力された信号から1つの周波数の信号を選択し、対応する増幅器が設けられた信号経路に送出する選択手段及びN個の対応する増幅器のバイアス手段を制御して、信号を増幅する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、信号を増幅しないその他の(N−1)個の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定するので、前記信号を増幅しないその他の(N−1)個の増幅器側を見たインピーダンスをほぼ無限大と見なせるような(開放に見える)高インピーダンスにでき、ダイプレクサを不要としたものである。また、ダイプレクサを不要とすることで出力合成回路の損失低減、部品点数の削減を実現したものである。
すなわち、この発明に係わるマルチバンド増幅器は、入力端から入力される周波数の異なるN個(N≧2の整数)の信号のそれぞれを増幅するN個の対応する増幅器がそれぞれに設けられたN個の信号経路の一端が前記入力端に切り替え手段を介して並列に接続され、かつ、前記N個の信号経路の他端が結束されて出力端に接続され、前記切り替え手段と前記N個の増幅器のバイアスを制御して前記入力端から入力された信号から1つの周波数の信号を選択して対応する増幅器が設けられた信号経路に送出すると共に、前記対応する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、その他の(N−1)個の前記増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定する制御手段が設けられたものである。
In the multiband amplifier according to the present invention, the control means selects one frequency signal from the signal inputted from the input terminal, and sends out the signal to the signal path provided with the corresponding amplifier, and N corresponding amplifiers. The bias class of the amplifier that amplifies the signal is set to class AB or class A, and the bias class of the other (N−1) amplifiers that do not amplify the signal is class C or zero bias. Therefore, the impedance viewed from the other (N-1) amplifiers that do not amplify the signal can be regarded as almost infinite (appears to be open), and the diplexer is not required. is there. Further, by eliminating the diplexer, the loss of the output synthesis circuit and the number of components are realized.
In other words, the multiband amplifier according to the present invention has N amplifiers each provided with N corresponding amplifiers for amplifying each of N signals (integers with N ≧ 2) having different frequencies input from the input terminal. One end of the signal path is connected in parallel to the input end via the switching means, and the other end of the N signal paths is bundled and connected to the output end. The switching means and the N amplifiers , The signal of one frequency is selected from the signals input from the input terminal and sent to the signal path provided with the corresponding amplifier, and the bias class of the corresponding amplifier is class AB or A And a control means for setting the bias class of the other (N-1) amplifiers to class C or zero bias.
この発明は、前記のように、切り替え手段とN個の増幅器のバイアスを制御して入力端から入力された信号から1つの周波数の信号を選択して対応する増幅器が設けられた信号経路に送出すると共に、対応する増幅器のバイアス級をAB級またはA級に設定し、その他の(N−1)個の増幅器のバイアス級をC級または零バイアスに設定する制御手段が設けられたので、ダイプレクサを不要にでき、出力合成回路の損失が低減されたマルチバンド増幅器を得られる効果がある。また、この発明は、出力回路の部品点数の削減により低コスト化されたマルチバンド増幅器を得られる効果がある。 As described above, the present invention controls the bias of the switching means and the N amplifiers, selects a signal of one frequency from the signal input from the input terminal, and sends it to the signal path provided with the corresponding amplifier. And a control means for setting the bias class of the corresponding amplifier to class AB or class A and setting the bias class of the other (N−1) amplifiers to class C or zero bias is provided. And a multiband amplifier in which the loss of the output synthesis circuit is reduced can be obtained. In addition, the present invention has an effect of obtaining a multiband amplifier which is reduced in cost by reducing the number of parts of the output circuit.
実施の形態1.
図1は、この発明に係わる実施の形態1を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる2つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、1は入力端子、2は出力端子、3は入力信号を所望の増幅器に振り分けるためのスイッチ、4は異なる2つの通過帯域の周波数f1及びf2の信号をそれぞれ増幅する増幅器5及び増幅器6の出力端が結線される出力合成点、7は増幅器5と増幅器6のバイアス級及びスイッチ3を連携させて切り替えるための制御回路である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a multiband amplifier according to the first embodiment of the present invention. Here, a multiband amplifier that switches and transmits frequencies f1 and f2 of two different passbands will be described as an example. In the figure, 1 is an input terminal, 2 is an output terminal, 3 is a switch for distributing the input signal to a desired amplifier, and 4 is an amplifier 5 and an
次に動作について説明する。
まず最初に、図1左上に示す周波数f1の信号を送信する場合について説明する。制御回路7により増幅器5はA級またはAB級、増幅器6はC級にバイアス設定され、スイッチ3は信号が入力端子1から増幅器5への経路が通過、入力端子1から増幅器6への経路が遮断となるように設定される。
このとき、出力端子2のインピーダンスを50ohmとすると、図1下に示すように、C級バイアスされた増幅器6の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器5から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
マルチバンド増幅器では、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器5のみに信号が入力し、増幅器5は負荷インピーダンス50ohmで動作するため増幅器は高効率、低歪み等の所望の特性で動作する。
また、もう一方の増幅器6の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
Next, the operation will be described.
First, the case of transmitting a signal having the frequency f1 shown in the upper left of FIG. 1 will be described. The
At this time, if the impedance of the
In a multiband amplifier, a signal is input only to the amplifier 5 biased to class A or class AB, and the amplifier 5 operates with a load impedance of 50 ohms, so that the amplifier operates with desired characteristics such as high efficiency and low distortion.
In addition, since the output impedance of the
次に、図1右上に示す周波数f2の信号を送信する場合について説明する。この場合、周波数f1送信時とは逆に、制御回路7により増幅器6はA級またはAB級、増幅器5はC級にバイアス設定され、スイッチ3は信号が入力端子1から増幅器6への経路が通過、入力端子1から増幅器5への経路が遮断となるように設定される。
このとき、出力端子2のインピーダンスを50ohmとすると、図1下に示すように、C級バイアスされた増幅器5の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器6から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
マルチバンド増幅器では、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器6のみに信号が入力し、増幅器6は負荷インピーダンス50ohmで動作するため増幅器は高効率、低歪み等の所望の特性で動作する。
また、もう一方の増幅器5の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
Next, a case where a signal having a frequency f2 shown in the upper right of FIG. 1 is transmitted will be described. In this case, contrary to the frequency f1 transmission, the
At this time, if the impedance of the
In a multiband amplifier, a signal is input only to the
Further, since the output impedance of the other amplifier 5 is a high impedance which can be regarded as almost infinite, almost no loss occurs at the
以上のことから、実施の形態1では、信号を増幅しない側の増幅器をC級にバイアス設定し、信号を増幅しない側の増幅器の出力インピーダンスをほぼ無限大とすることで、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器から出力側を見込んだインピーダンスを負荷インピーダンスにほぼ等しくでき、高効率で低歪みな特性のマルチバンド増幅器を得られる。
また、信号を増幅しない側の増幅器の出力インピーダンスをほぼ無限大とすることで、出力合成点における損失の発生を低減でき、出力合成回路を低損失化できる効果がある。
更に、ダイプレクサを使用せずに出力回路を構成することができ、出力回路の部品点数の削減によりマルチバンド増幅器の低コスト化を図ることができる効果がある。
From the above, in the first embodiment, the amplifier on the side that does not amplify the signal is biased to class C, and the output impedance of the amplifier on the side that does not amplify the signal is made almost infinite, so that class A or class AB The impedance expected from the output side of the amplifier set to bias can be made substantially equal to the load impedance, and a multi-band amplifier having high efficiency and low distortion characteristics can be obtained.
Further, by making the output impedance of the amplifier on the side that does not amplify the signal almost infinite, it is possible to reduce the occurrence of loss at the output combining point and to reduce the loss of the output combining circuit.
Furthermore, the output circuit can be configured without using a diplexer, and the cost of the multiband amplifier can be reduced by reducing the number of parts of the output circuit.
なお、以上の説明では、信号を増幅しない側の増幅器をC級にバイアス設定した増幅器としたが、C級にバイアス設定する代わりにバイアスを切った零バイアス状態の増幅器を使用しても同様の効果が得られる。 In the above description, the amplifier on the side that does not amplify the signal is the amplifier set to be biased to class C. However, the same thing can be said even if an amplifier in a zero bias state without bias is used instead of setting the bias to class C. An effect is obtained.
実施の形態2.
図2は、この発明に係わる実施の形態2を示すマルチバンド増幅器の構成図説明である。ここでは、異なる2つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。実施の形態1と異なる構成は、入力信号を所望の増幅器に振り分けるための分配回路8、スイッチ9及びスイッチ10を備えたことである。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the multiband amplifier according to the second embodiment of the present invention. Here, a multiband amplifier that switches and transmits frequencies f1 and f2 of two different passbands will be described as an example. The configuration different from that of the first embodiment is that a distribution circuit 8, a switch 9 and a switch 10 for distributing an input signal to a desired amplifier are provided.
次に動作について説明する。
周波数f1の信号を送信する場合には、スイッチ9をオン(通過)、スイッチ10をオフ(遮断)に設定して、信号が入力端子1から増幅器5のみに入力されるように設定される。
一方、周波数f2の信号を送信する場合には、スイッチ10をオン(通過)、スイッチ9をオフ(遮断)に設定して、信号が入力端子1から増幅器6のみに入力されるように設定される。
なお、その他の動作及び効果については実施の形態1と同様である。
Next, the operation will be described.
When transmitting a signal of frequency f1, the switch 9 is turned on (passed) and the switch 10 is turned off (cut off) so that the signal is input from the
On the other hand, when transmitting a signal of frequency f2, the switch 10 is turned on (passed) and the switch 9 is turned off (cut off) so that the signal is input from the
Other operations and effects are the same as those in the first embodiment.
実施の形態3.
図3は、この発明に係わる実施の形態3を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる3つの通過帯域の周波数f1、f2及びf3を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、11は周波数f3の信号を増幅する増幅器である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of a multiband amplifier according to the third embodiment of the present invention. Here, a multiband amplifier that switches and transmits frequencies f1, f2, and f3 of three different passbands will be described as an example. In the figure, 11 is an amplifier that amplifies a signal of frequency f3.
次に動作について説明する。
まず最初に、周波数f1の信号を送信する場合について説明する。制御回路7により増幅器5はA級またはAB級、増幅器6及び増幅器11はC級にバイアス設定され、スイッチは信号が入力端子1から増幅器5への経路が通過、入力端子1から増幅器6及び増幅器11への経路が遮断となるように設定される。
このとき、出力端子2のインピーダンスを50ohmとすると、C級バイアスされた増幅器6及び増幅器11の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器5から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
マルチバンド増幅器では、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器5のみに信号が入力し、増幅器5は負荷インピーダンス50ohmで動作するため増幅器は高効率、低歪み等の所望の特性で動作する。
また、もう一方の増幅器6及び増幅器11の出力インピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
Next, the operation will be described.
First, a case where a signal of frequency f1 is transmitted will be described. The
At this time, if the impedance of the
In a multiband amplifier, a signal is input only to the amplifier 5 biased to class A or class AB, and the amplifier 5 operates with a load impedance of 50 ohms, so that the amplifier operates with desired characteristics such as high efficiency and low distortion.
Further, since the output impedances of the
次に、周波数f2の信号または周波数f3の信号を送信する場合については、増幅器5と増幅器6と増幅器11それぞれのバイアス設定を、制御回路7によりA級またはAB級、C級にに切り替えることにより、上記周波数f1の信号を送信する場合と同様に動作する。
Next, in the case of transmitting a signal of frequency f2 or a signal of frequency f3, the bias setting of each of amplifier 5,
つまり、この実施の形態3では、信号を増幅しない側の増幅器をC級にバイアス設定し、C級にバイアス設定された増幅器側の出力インピーダンスがほぼ無限大となる効果を利用することで、マルチバンド増幅器出力合成回路の低損失化を図ることが可能となる。
更に、ダイプレクサ未使用による部品点数の削減により低コスト化を図ることができる。
なお、C級にバイアス設定する代わりにバイアスを切った状態の増幅器を使用しても同様の効果が得られる。
That is, in the third embodiment, the amplifier on the side that does not amplify the signal is biased to class C, and the effect that the output impedance on the amplifier side biased to class C is almost infinite is utilized. The loss of the band amplifier output synthesis circuit can be reduced.
Further, the cost can be reduced by reducing the number of parts by not using the diplexer.
The same effect can be obtained by using an amplifier with the bias turned off instead of setting the bias to class C.
実施の形態4.
図4は、この発明に係わる実施の形態4を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる2つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、21及び22はそれぞれ増幅器5及び増幅器6と出力合成点4との間に直列に挿入された位相調整に供する線路である。なお、線路21の特性インピーダンスは50ohmとし、電気長は周波数f2において出力合成点4から増幅器5を見たインピーダンスがほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるように設定する。また、線路22の特性インピーダンスは50ohmとし、電気長は周波数f1において出力合成点4から増幅器6を見たインピーダンスがほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるように設定する。なお、その他の構成は、実施の形態1で示した図1と同様である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of a multiband amplifier according to the fourth embodiment of the present invention. Here, a multiband amplifier that switches and transmits frequencies f1 and f2 of two different passbands will be described as an example. In the figure,
次に動作について説明する。
まず最初に、周波数f1の信号を送信する場合について説明する(図4左上)。出力端子2のインピーダンスを50ohmとすると、線路22の効果により、出力合成点4からC級バイアスされた増幅器6を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなり、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器5から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる(図4下)。
従って、仮にC級バイアスされた増幅器6の出力インピーダンスがリアクタンス成分を有するために無限大とならなくとも、線路22の効果により出力合成点4からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
Next, the operation will be described.
First, the case of transmitting a signal of frequency f1 will be described (upper left in FIG. 4). Assuming that the impedance of the
Therefore, even if the output impedance of the
また、周波数f2の信号を送信する場合について説明する(図4右上)。周波数f2の信号を送信する場合においても、スイッチ3及び増幅器5、6のバイアス設定が切り替わるだけで、基本的動作は周波数f1の信号を送信するときと同様であり、出力合成点4からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
なお、その他の動作及び効果については実施の形態1と同様である。
A case of transmitting a signal of frequency f2 will be described (upper right in FIG. 4). Even when a signal of frequency f2 is transmitted, the basic operation is the same as that of transmitting a signal of frequency f1 only by switching the bias setting of the
Other operations and effects are the same as those in the first embodiment.
実施の形態5.
図5は、この発明に係わる実施の形態5を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる2つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、31及び32は位相調整に供する線路、33及び34はそれぞれ増幅器5と線路31、増幅器6と線路32との間に並列接続された先端開放スタブである。先端開放スタブ33及び位相線路31は周波数f2において90degとなる電気長を有し、先端開放スタブ34及び位相線路32は周波数f1において90degとなる電気長を有する。なお、その他の構成は、実施の形態4で示した図4と同様である。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of a multiband amplifier according to the fifth embodiment of the present invention. Here, a multiband amplifier that switches and transmits frequencies f1 and f2 of two different passbands will be described as an example. In the figure, 31 and 32 are lines for phase adjustment, and 33 and 34 are open-ended stubs connected in parallel between the amplifier 5 and the line 31, and between the
次に動作について説明する。
まず最初に、周波数f1の信号を送信する場合について説明する。
出力端子2のインピーダンスを50ohmとすると、周波数f1で90degの電気長を有する先端開放スタブ34の効果により増幅器6の出力端のインピーダンスが短絡されるため、周波数f1で90degの電気長を有する位相線路32を介して出力合成点4からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなり、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器5から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
Next, the operation will be described.
First, a case where a signal of frequency f1 is transmitted will be described.
If the impedance of the
以上のことから、C級バイアスされた増幅器6の出力インピーダンスにかかわらず、先端開放スタブ34及び位相線路32の効果により出力合成点4からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
From the above, regardless of the output impedance of the
なお、周波数f2の信号を送信する場合においても、スイッチ3及び増幅器5、6のバイアス設定が切り替わるだけで、基本的動作は周波数f1の信号を送信するときと同様であり、先端開放スタブ33及び位相線路31の効果により出力合成点4からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
Even when a signal of frequency f2 is transmitted, the basic operation is the same as that of transmitting a signal of frequency f1 only by switching the bias setting of the
実施の形態6.
図6は、この発明に係わる実施の形態6を示すマルチバンド増幅器の構成説明図である。ここでは、異なる2つの通過帯域の周波数f1及びf2を切り替えて送信するマルチバンド増幅器を例示して説明する。図において、41、44はインダクタ、42、45はキャパシタ、43、46はグラウンドである。直列接続されたインダクタ41とキャパシタ42の共振周波数は周波数f2、直列接続されたインダクタ44とキャパシタ45の共振周波数は周波数f1であり、それぞれ増幅器5と線路31、増幅器6と線路32との間に並列接続された直列共振回路である。なお、その他の構成は、実施の形態4で示した図4と同様である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the configuration of a multiband amplifier according to
次に動作について説明する。
まず最初に、周波数f1の信号を送信する場合について説明する。出力端子2のインピーダンスを50ohmとすると、周波数f1でインダクタ44とキャパシタ45が共振するため、増幅器6の出力端のインピーダンスが短絡される。これにより、周波数f1で90degの電気長を有する位相線路32を介して出力合成点4からC級にバイアス設定された増幅器6側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスとなるため、A級またはAB級にバイアス設定された増幅器5から出力側を見込んだインピーダンスはほぼ50ohmとなる。
Next, the operation will be described.
First, a case where a signal of frequency f1 is transmitted will be described. If the impedance of the
以上のことから、C級バイアスされた増幅器6の出力インピーダンスにかかわらず、インダクタ44とキャパシタ45でなる直列共振回路の効果により出力合成点4からC級にバイアス設定された増幅器側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
From the above, regardless of the output impedance of the
なお、周波数f2の信号を送信する場合においても、スイッチ3及び増幅器5、6のバイアス設定が切り替わるだけで、基本的動作は周波数f1の信号を送信するときと同様であり、インダクタ41とキャパシタ42でなる直列共振回路の効果により出力合成点4からC級にバイアス設定された増幅器5側を見たインピーダンスはほぼ無限大と見なせるような高インピーダンスに変換されるため、出力合成点4において損失はほとんど発生しない。
Even when a signal of frequency f2 is transmitted, the basic operation is the same as that of transmitting a signal of frequency f1, just by switching the bias settings of the
1 入力端子、2 出力端子、3 スイッチ、4 出力合成点、5、6 増幅器、7 制御回路、8 分配回路、9、10 スイッチ、11 増幅器、21、22 線路、23 ダイプレクサ、31、32 線路、33、34 先端開放スタブ、41、44 インダクタ、42、45 キャパシタ、43、46 グラウンド 1 input terminal, 2 output terminal, 3 switch, 4 output synthesis point, 5, 6 amplifier, 7 control circuit, 8 distribution circuit, 9, 10 switch, 11 amplifier, 21, 22 line, 23 diplexer, 31, 32 line, 33, 34 Open end stub, 41, 44 Inductor, 42, 45 Capacitor, 43, 46 Ground
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