JP2001007661A - 入力切替型増幅器及びそれを用いた周波数切替型発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数の異なる二つの信号を、信号のレベル
を低下させることなく切替えて出力することのできる入
力切替型増幅器。 【解決手段】 周波数の異なる二つの信号を、増幅素子
の異なる２つの入力端子に入力させ、一方の入力端子か
ら信号が入力されるときは他方の入力端子は接地され、
他方の入力端子から信号が入力されるときは一方の入力
端子は接地されるように構成する。 【効果】 周波数の異なる二つの信号を、信号のレベル
を低下させることなく切替えて出力することができる。
二つの信号をそれぞれ別の経路から増幅素子に入力する
ため、それぞれの信号の経路の接続点に整合回路を設け
る必要がないので、部品点数が減り、小型化が容易にな
り、短時間で回路設計をすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力切替型増幅器
及びそれを用いた周波数切替型発振器、特に異なる周波
数の２つの信号をスイッチで切替えて増幅出力する入力
切替型増幅器及びそれを用いた周波数切替型発振器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図６に、従来の周波数切替型発振器１１
を示す。なお、図６に示した周波数切替型発振器１１の
基本的な考え方は、特開平１０−１２６１５２号公報に
開示されている。

【０００３】図６において、周波数切替型発振器１１
は、入力切替型増幅器１０と第一及び第二の信号源５
１、５２とを有する。入力切替型増幅器１０のトランジ
スタ２は増幅素子であり、トランジスタ２のベースは入
力端子であり、エミッタは接地端子であり、コレクタは
出力端子である。トランジスタ２のエミッタは、接地コ
ンデンサ４００を介してＧＮＤに接続されている接地回
路４０に接続される。トランジスタ２のベースは、接続
点２４で第一及び第二の信号源５１、５２と接続されて
いる。第一及び第二の信号源５１、５２からは、それぞ
れ第一及び第二の高周波信号ｓ１及びｓ２のいずれか一
方のみが出力され、信号ｓ１又はｓ２は接続点２４を通
りトランジスタ２のベースに入力される。接地回路４０
の接地コンデンサ４００は、高周波の電流に対して十分
に小さいインピーダンスとなるように設計されているた
め、トランジスタ２のベースに高周波の信号ｓ１又はｓ
２が入力されたときトランジスタ２はエミッタ接地とな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した周波数切
替型発振器１１によれば、例えば第一の信号源５１から
出力された信号ｓ１は、その一部が第二の信号源５２に
流れ込むため、トランジスタ２のベースに入力される信
号のレベルが低下する。信号ｓ２についても同様に、ト
ランジスタ２のベースに入力される信号のレベルが低下
する。つまり、一方の信号源と他方の信号源が接続点２
４で接続されているため、一方の信号源から出力された
信号が他方の信号源に流れ込み、トランジスタ２のベー
スに入力される信号のレベルが低下する。トランジスタ
２のベースに入力される信号のレベルが低下するとトラ
ンジスタ２のコレクタから出力される信号のレベルが低
下するという問題が生じる。そして、トランジスタ２の
コレクタから出力される信号のレベルが低下すると外部
負荷に対する安定度を高くすることが困難になるという
問題がある。

【０００５】これを解決する方法として、信号源の接続
点２４にトラップ回路、スイッチ回路等を設け、それぞ
れの周波数帯で整合を取ることにより、一方の信号源か
ら出力された信号が他方の信号源に流れ込まないように
して増幅素子に入力される信号のレベルの低下を防ぐ方
法がある。しかし、この方法では、第一に増幅素子に入
力されるそれぞれの信号のレベルを両方とも低下させる
ことなく、増幅素子に入力することが困難であるという
問題がある。第二に、整合回路を加える分だけ部品数が
増え、小型化が困難であるという問題がある。第三に、
整合回路の設計に非常に時間がかかるという問題があ
る。

【０００６】そこで本発明は、周波数の異なる２つの信
号を、信号のレベルを低下させることなく増幅素子に入
力することにより、信号のレベルの高い出力が得られる
切替型増幅器及びそれを用いた周波数切替型発振器を提
供することを目的とする。

【０００７】また、本発明は、信号源の接続点にトラッ
プ回路、スイッチ回路等の整合回路を設ける必要をなく
すことにより、部品点数を減らし、小型化を容易にし、
短時間で回路設計ができる切替型増幅器及びそれを用い
た周波数切替型発振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、本発明の入力切替型増幅器は、第一及び第二の入力
端子と一つの出力端子とを有する増幅素子と、前記第二
の入力端子に接続され、前記第一の入力端子に入力され
る信号の周波数に対し高周波的に接地できる第一の接地
回路と、前記第一の入力端子に接続され、前記第二の入
力端子に入力される信号の周波数に対し高周波的に接地
できる第二の接地回路とを有することを特徴とする。

【０００９】また、本発明の入力切替型増幅器は、前記
第一又は第二の接地回路が、コンデンサを有することを
特徴とする。

【００１０】また、本発明の入力切替型増幅器は、前記
コンデンサの自己共振周波数を、前記第一又は第二の入
力端子に入力される信号の周波数に略一致させてなるこ
とを特徴とする。

【００１１】また、本発明の入力切替型増幅器は、前記
第一又は第二の接地回路が、スイッチ手段を有すること
を特徴とする。

【００１２】また、本発明の周波数切替型発振器は、前
記入力切替型増幅器と、前記第一の入力端子に接続され
た第一の信号源と、前記第二の入力端子に接続された第
二の信号源とを有することを特徴とする。

【００１３】このように構成することにより、本発明の
入力切替型増幅器及びそれを用いた周波数切替型発振器
は、周波数の異なる２つの信号について、信号がそれぞ
れ別の経路で増幅器に入力されるため、信号のレベルを
低下させることなく信号を増幅素子に入力することがで
き、信号レベルの高い出力を得ることができる。

【００１４】また、このように構成することにより、本
発明の入力切替型増幅器及びそれを用いた周波数切替型
発振器は、信号の経路の接続点に整合回路を設ける必要
がないので、部品点数が減り、小型化が容易になり、短
時間で回路設計ができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に本発明の入力切替型増幅器
の一実施例を示す。図１において、図６と同一もしくは
同等の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。

【００１６】図１において、入力切替型増幅器１は、ト
ランジスタ２と第一及び第二の接地回路３、４とを有す
る。トランジスタ２の第一の入力端子であるエミッタに
は第二の接地回路４が接続され、トランジスタ２の第二
の入力端子であるベースには第一の接地回路３が接続さ
れている。なお、トランジスタ２のコレクタは出力端子
である。

【００１７】ここで、第一の接地回路３の内部構成の例
を、図２及び図３を用いて説明する。なお、第二の接地
回路４の構成については、第一の接地回路３と同様に説
明できるので、説明は省略する。

【００１８】第一の接地回路３の具体的な例を図２
（ａ）に示す。図２（ａ）において、第一の接地回路３
は、トランジスタ２の第二の入力端子であるベースに接
続される端子３００とＧＮＤとの間にコンデンサ３０１
を有する。コンデンサ３０１のインピーダンスは、端子
３００から入力される電流Ｉ３の周波数によって変化す
る。一般的には、電流Ｉ３の周波数が高いときコンデン
サ３０１のインピーダンスは小さく、電流Ｉ３の周波数
が低いときコンデンサ３０１のインピーダンスは大きい
ので、第一の接地回路３の端子３００は、電流Ｉ３の周
波数が十分に高いときは高周波的に接地、そうでないと
きは高周波的に非接地とみなせる。

【００１９】また、コンデンサ３０１は通常、容量成分
３０１ａと直列に寄生のインダクタンス成分３０１ｂを
有し、インダクタンス成分３０１ｂと容量成分３０１ａ
とは自己共振する。そのため、コンデンサ３０１のイン
ピーダンスは図２（ｂ）のように自己共振周波数ｆａ近
傍で極めて小さくなるため、第一の接地回路３の端子３
００は、電流Ｉ３の周波数が自己共振周波数ｆａ近傍と
なるとき高周波的に接地とみなすこともできる。

【００２０】上記構成を有する第一の接地回路３の端子
３００は電流Ｉ３の周波数によって高周波的に接地又は
非接地とみなされるため、端子３００が接続されるトラ
ンジスタ２の第二の入力端子であるベースを接地端子又
は非接地端子として利用できる。なお、上記構成を有す
る第一の接地回路３は、接地又は非接地の切替にスイッ
チ手段を必要としない。

【００２１】次に、第一の接地回路の別の具体的な例を
図３に示す。図３において、第一の接地回路３１は、ト
ランジスタ２の第二の入力端子であるベースに接続され
る端子３１０とＧＮＤとの間にスイッチ手段３１２を有
する。端子３１０から入力される電流Ｉ３１の周波数に
対してインピーダンスが十分小さい接地コンデンサ３１
３をスイッチ手段３１２と直列に接続することもでき
る。

【００２２】上記構成を有する第一の接地回路３１は、
スイッチ手段３１２がＯＦＦのとき非接地であり、スイ
ッチ手段３１２がＯＮのとき高周波的に接地されるた
め、端子３１０が接続されるトランジスタ２の第二の入
力端子であるベースを接地端子又は非接地端子として利
用できる。

【００２３】さて、図１に戻って、かかる構成を有する
入力切替型増幅器１は、トランジスタ２のエミッタに
は、周波数がｆ１である信号ｓ１が入力され、トランジ
スタ２のベースには、周波数がｆ２である信号ｓ２が入
力される。なお、信号ｓ１と信号ｓ２とは、いずれか一
方のみがトランジスタ２に入力される。ここで、周波数
がｆ１である電流に対して、第一の接地回路３は高周波
的に接地できるように構成され、第二の接地回路４は高
周波的に非接地にできるように構成されているので、ト
ランジスタ２のエミッタに信号ｓ１が入力されたときト
ランジスタ２をベース接地にできる。同様に、周波数が
ｆ２である電流に対して、第一の接地回路３は高周波的
に非接地にできるように構成され、第二の接地回路４は
高周波的に接地できるように構成されているので、トラ
ンジスタ２のベースに信号ｓ２が入力されたときトラン
ジスタ２をエミッタ接地にできる。

【００２４】このように、上記構成を有する入力切替型
増幅器１は、信号ｓ１とｓ２とがトランジスタ２のそれ
ぞれ別の入力端子に入力されるため、信号がトランジス
タ２の入力端子に入力される前に一方の信号が他方の信
号の経路に入力されることがないので、トランジスタ２
の入力端子に入力される信号のレベルが低下しない。

【００２５】図４に本発明の周波数切替型発振器６の一
実施例を示す。図４において、図１と同一もしくは同等
の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。

【００２６】図４において、周波数切替型発振器６は、
入力切替型増幅器１とトランジスタ２の第一の入力端子
であるエミッタに接続される第一の信号源５１と、トラ
ンジスタ２の第二の入力端子であるベースに接続される
第二の信号源５２とを有する。

【００２７】かかる構成を有する周波数切替型発振器６
は、トランジスタ２のエミッタには第一の信号源５１か
ら周波数がｆ１である信号ｓ１が入力され、トランジス
タ２のベースには第二の信号源５２から周波数がｆ２で
ある信号ｓ２が入力される。なお、信号ｓ１と信号ｓ２
とは、いずれか一方のみがトランジスタ２に入力され
る。ここで、第一の接地回路３は周波数がｆ１である電
流に対して高周波的に接地できるので、トランジスタ２
のエミッタに信号ｓ１が入力されたときトランジスタ２
をベース接地にできる。同様に、第二の接地回路４は周
波数がｆ２である電流に対して高周波的に接地できるの
で、トランジスタ２のベースに信号ｓ２が入力されたと
きトランジスタ２をエミッタ接地にできる。

【００２８】上記構成を有する周波数切替型発振器６
は、第一の信号源５１と第二の信号源５２とがトランジ
スタ２のそれぞれ別の入力端子に接続されているため、
一方の信号がトランジスタ２の入力端子に入力される前
に他方の信号の信号源に入力されることがないので、ト
ランジスタ２の入力端子に入力される前に信号のレベル
が低下することがない。

【００２９】図５に本発明の周波数切替型発振器の別の
実施例を示す。図５において、図４と同一もしくは同等
の部分には同じ記号を付し、その説明を省略する。

【００３０】図５において、周波数切替型発振器６１
は、入力切替型増幅器１と第一及び第二の信号源５１、
５２と切替信号入力端子９と出力回路８とを有する。ト
ランジスタ２の第一の入力端子であるエミッタには、第
二の接地回路４１と第一の信号源５１とが接続され、ト
ランジスタ２の第二の入力端子であるベースには、第一
の接地回路３３と第二の信号源５２とが接続されてい
る。第一の信号源５１は共振回路５１０とトランジスタ
５１１とを有して発振回路を構成しており、第二の接地
回路４１は図２（ａ）に示した接地回路３と同様の構成
でありコンデンサ４１１を有する。第二の信号源５２は
共振回路５２０とトランジスタ５２１とスイッチ手段で
あるトランジスタ５２２とを有して発振回路を構成して
おり、第一の接地回路３３は図３に示した接地回路３１
と同様の構成であり、スイッチ手段であるトランジスタ
３３２と接地コンデンサ３３３とを有している。出力回
路８は、トランジスタ２の出力端子２３から出力された
信号を出力する端子８１と、バイアス電圧を供給する端
子８２と、コンデンサ８５、８６と線路８３とからなる
出力整合回路と、バイアス抵抗８４とを有する。

【００３１】以下、第一の信号源５１からｆ１＝１ＧＨ
ｚの周波数を持つ信号ｓ１，第二の信号源５２からｆ２
＝２ＧＨｚの周波数を持つ信号ｓ２を出力したときの動
作について示す。ここで、第二の接地回路４１は、周波
数ｆ１＝１ＧＨｚを持つ電流に対してはコンデンサ４１
１のインピーダンスが十分に大きいため、高周波的に接
地とみなされず、周波数ｆ２＝２ＧＨｚを持つ電流に対
してはコンデンサ４１１のインピーダンスが十分に小さ
いため、高周波的に接地とみなされる。なお、コンデン
サ４１１の自己共振周波数を、ｆ２＝２ＧＨｚに略一致
させることも可能である。また、第一の接地回路３３の
接地コンデンサ３３３は、周波数ｆ１＝１ＧＨｚを持つ
電流に対してインピーダンスが十分に小さいため、高周
波的に接地とみなされる。

【００３２】かかる周波数切替型発振器６１において、
切替信号入力端子９にはＨレベルまたはＬレベルの切替
信号電圧が印加され、スイッチ手段であるトランジスタ
５２２又はトランジスタ３３２のいずれか一方がＯＮ状
態となる。

【００３３】まず、切替信号入力端子９にＨレベルの切
替信号電圧が印加されると、トランジスタ３３２がＯＦ
Ｆ状態なので第一の接地回路３３は非接地状態になる。
そして、第一の信号源５１は、トランジスタ５１１が非
動作状態になり、トランジスタ５１１のコレクタからト
ランジスタ２のエミッタに信号ｓ１は入力されない。第
二の信号源５２は、トランジスタ５２２がＯＮ状態にな
りトランジスタ５２１が動作状態になり、トランジスタ
５２１のエミッタからトランジスタ２のベースに信号ｓ
２を入力する。トランジスタ２のエミッタに接続された
第二の接地回路４１は周波数ｆ２＝２ＧＨｚを持つ電流
に対して高周波的に接地とみなされる。その結果、トラ
ンジスタ２はベース入力、エミッタ接地となり、第二の
信号源５２から出力される信号ｓ２を増幅し出力する。

【００３４】次に、切替信号入力端子９にＬレベルの切
替信号電圧が印加されるとスイッチ手段であるトランジ
スタ３３２がＯＮ状態になり、第一の接地回路３３は接
地状態になる。第一の信号源５１は、トランジスタ５１
１が動作状態になりトランジスタ５１１のコレクタから
トランジスタ２のエミッタに信号ｓ１を入力する。第二
の信号源５２は、スイッチ手段であるトランジスタ５２
２がＯＦＦ状態になりトランジスタ５２１が非動作状態
になりトランジスタ５２１のエミッタからトランジスタ
２のベースに信号ｓ２を入力しなくなる。トランジスタ
２のエミッタに接続された第二の接地回路４１は周波数
ｆ１＝１ＧＨｚを持つ電流に対して高周波的に非接地と
みなされる。その結果、トランジスタ２はエミッタ入
力、ベース接地となり、第一の信号源５１から出力され
る信号ｓ１を増幅し出力する。

【００３５】このように本発明の周波数切替型発振器６
１によれば、信号ｓ１、ｓ２はそれぞれ別の経路でトラ
ンジスタ２に入力されるため、信号のレベルを低下させ
ることなく信号ｓ１、ｓ２をトランジスタ２に入力する
ことができるので、信号のレベルの高い出力が得られ
る。また、信号のレベルの高い出力が得られるため、外
部負荷に対する安定度を高くするために必要な出力整合
回路の設計が容易となる。また、信号源の接続点にトラ
ップ回路、スイッチ回路等の整合回路を設ける必要がな
いので、部品点数が減り、小型化が容易になり、短時間
で回路設計ができるようになる。

【００３６】以上、周波数切替型発振器について実施例
を示す回路図で説明したが、入力切替型増幅器について
も同様に説明できる。

【００３７】なお、上記実施例では、ｆ１＝１ＧＨｚ，
ｆ２＝２ＧＨｚという周波数の組合わせとしたが、これ
は単なる例示でありその他の周波数の組合わせでもよ
い。

【００３８】また、入力切替型増幅器及び周波数切替型
発振器の増幅素子としてＮＰＮトランジスタを用いて説
明したが、ＰＮＰトランジスタ、ＦＥＴなどを用いても
よい。また、スイッチ手段であるトランジスタ３３２、
トランジスタ５２２についても、別の種類のトランジス
タ、ＦＥＴ、ダイオードなどを用いてもよい。さらに、
第一又は第二の信号源５１、５２としては、周波数固定
の発振器だけでなく電圧制御発振器などであっても構わ
ないものである。また、入力切替型増幅器には、増幅率
が一倍、又は一倍以下の入力切替型増幅器も含まれる。

【００３９】

【発明の効果】本発明の入力切替型増幅器は、周波数の
異なる２つの信号について、２つの信号がそれぞれ別の
経路で増幅素子に入力されているため、信号のレベルを
低下させることなく２つの信号を増幅素子に入力するこ
とができ、信号のレベルの高い出力が得られる。

【００４０】また、本発明の入力切替型増幅器は、増幅
素子の出力端子から信号のレベルの高い出力が得られる
ため、外部負荷に対する安定度を高くするために必要な
出力整合回路の設計が容易である。

【００４１】また、本発明の入力切替型増幅器は、信号
の経路の接続点にトラップ回路、スイッチ回路等の整合
回路を設ける必要がないため、部品点数が減り、小型化
が容易になり、短時間で回路設計ができるようになる。

【００４２】そして、本発明の入力切替型増幅器の接地
回路によれば、信号の周波数により接地回路のコンデン
サのインピーダンスが変わるため、接地回路が接続され
た増幅素子の入力端子を、スイッチ手段を用いることな
く接地端子又は非接地端子として用いることができる。
つまり、接地回路のコンデンサのインピーダンスが十分
に小さいときは増幅素子の入力端子を接地端子として用
いることができ、接地回路のコンデンサのインピーダン
スが十分に大きいときは増幅素子の入力端子を非接地端
子として用いることができる。

【００４３】なお、上記入力切替型増幅器を用いた周波
数切替型発振器も同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の入力切替型増幅器の一実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の入力切替型増幅器の第一の接地回路の具
体例を示す図であり、（ａ）はその回路図、（ｂ）はそ
の特性を示す図である。

【図３】第一の接地回路の別の実施例を示す回路図であ
る。

【図４】本発明の周波数切替型発振器の一実施例を示す
ブロック図である。

【図５】本発明の周波数切替型発振器の別の実施例を示
す回路図である。

【図６】従来の周波数切替型発振器を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１…入力切替型増幅器 ２…増幅素子 ２３…出力端子 ３、３１、３３…第一の接地回路 ４、４１…第二の接地回路 ５１…第一の信号源 ５２…第二の信号源 ６、６１…周波数切替型発振器

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Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一及び第二の入力端子と一つの出力端
   子とを有する増幅素子と、前記第二の入力端子に接続さ
   れ、前記第一の入力端子に入力される信号の周波数に対
   し高周波的に接地できる第一の接地回路と、前記第一の
   入力端子に接続され、前記第二の入力端子に入力される
   信号の周波数に対し高周波的に接地できる第二の接地回
   路とを有することを特徴とする入力切替型増幅器。
2. 【請求項２】 前記第一又は第二の接地回路は、コンデ
   ンサを有することを特徴とする請求項１に記載の入力切
   替型増幅器。
3. 【請求項３】 前記コンデンサの自己共振周波数を、前
   記第一又は第二の入力端子に入力される信号の周波数に
   略一致させてなることを特徴とする請求項２に記載の入
   力切替型増幅器。
4. 【請求項４】 前記第一又は第二の接地回路は、スイッ
   チ手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいず
   れかに記載の入力切替型増幅器。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の入力
   切替型増幅器と、 前記第一の入力端子に接続された第一の信号源と、 前記第二の入力端子に接続された第二の信号源とを有す
   ることを特徴とする周波数切替型発振器。