JP2001267849A - 誘導性操作を有するｒｆ電力増幅器システム - Google Patents
誘導性操作を有するｒｆ電力増幅器システムInfo
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- H03F3/2178—Class D power amplifiers; Switching amplifiers using more than one switch or switching amplifier in parallel or in series
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】スイッチングトランジスタの直接駆動動作が可
能な誘導性操作を有するＲＦ電力増幅器システムを提供
する。 【解決手段】ブリッジ回路は、第1のトランジスタスイ
ッチと、第２のトランジスタスイッチとを有する。スイ
ッチドライバは、第１と第２のトランジスタスイッチを
オン及びオフに駆動するためにかつ、ＤＣ電圧源からの
電流が負荷を通して第１と第２の方向に交互に流れるよ
うにＲＦパルス送る。ドライバ制御回路は、ターンオン
信号を供給しかつ、トランジスタスイッチにＲＦパルス
を送るためにスイッチドライバをイネーブルするため
に、選択的にそれらをスイッチドライバに与える。スイ
ッチドライバは、それぞれが第１と第２のトランジスタ
スイッチに接続された第１と第２の論理ゲートを有す
る。第１と第２の誘導性操作回路は、第１の論理ゲート
と第１のトランジスタスイッチ間及び第２の論理ゲート
と第２のトランジスタスイッチ間に挿入される。
能な誘導性操作を有するＲＦ電力増幅器システムを提供
する。 【解決手段】ブリッジ回路は、第1のトランジスタスイ
ッチと、第２のトランジスタスイッチとを有する。スイ
ッチドライバは、第１と第２のトランジスタスイッチを
オン及びオフに駆動するためにかつ、ＤＣ電圧源からの
電流が負荷を通して第１と第２の方向に交互に流れるよ
うにＲＦパルス送る。ドライバ制御回路は、ターンオン
信号を供給しかつ、トランジスタスイッチにＲＦパルス
を送るためにスイッチドライバをイネーブルするため
に、選択的にそれらをスイッチドライバに与える。スイ
ッチドライバは、それぞれが第１と第２のトランジスタ
スイッチに接続された第１と第２の論理ゲートを有す
る。第１と第２の誘導性操作回路は、第１の論理ゲート
と第１のトランジスタスイッチ間及び第２の論理ゲート
と第２のトランジスタスイッチ間に挿入される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＭラジオ放送に
関し、特に、誘導性操作を採用する駆動回路と共にＡＭ
ラジオ放送で採用されている形式のＲＦ電力増幅器シス
テムに関する。
関し、特に、誘導性操作を採用する駆動回路と共にＡＭ
ラジオ放送で採用されている形式のＲＦ電力増幅器シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許番号４，５８０，１１１及び
４，９４９，０５０の明細書には、ＡＭラジオ放送に使
用するための振幅変調器が開示され、そして、その変調
器は振幅変調を生成するためにディジタル的に、複数の
ＲＦ増幅器を選択的にオン及びオフすることにより振幅
変調された信号を発生する。各々のＲＦ増幅器は複数の
スイッチングトランジスタを有し、各々のトランジスタ
はＭＯＳＦＥＴの形式であり、ブリッジ回路に接続され
ている。このブリッジ回路は、出力結合器に出力信号を
供給する。各々のＭＯＳＦＥＴトランジスタは、正しい
時間に適切なＭＯＳＦＥＴトランジスタをオンすること
ができる適切に位相が与えられたＲＦ周波数信号により
駆動されるゲートを有する。
４，９４９，０５０の明細書には、ＡＭラジオ放送に使
用するための振幅変調器が開示され、そして、その変調
器は振幅変調を生成するためにディジタル的に、複数の
ＲＦ増幅器を選択的にオン及びオフすることにより振幅
変調された信号を発生する。各々のＲＦ増幅器は複数の
スイッチングトランジスタを有し、各々のトランジスタ
はＭＯＳＦＥＴの形式であり、ブリッジ回路に接続され
ている。このブリッジ回路は、出力結合器に出力信号を
供給する。各々のＭＯＳＦＥＴトランジスタは、正しい
時間に適切なＭＯＳＦＥＴトランジスタをオンすること
ができる適切に位相が与えられたＲＦ周波数信号により
駆動されるゲートを有する。
【０００３】ＲＦ増幅器ＭＯＳＦＥＴスイッチングトラ
ンジスタを駆動するための駆動システムは、各ＭＯＳＦ
ＥＴスイッチングトランジスタを駆動するための２次巻
線を有する。これは、各ＭＯＳＦＥＴスイッチングトラ
ンジスタに対する駆動の低インピーダンス源を提供す
る。これは、ＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタ
へ、正しいアウトオブフェーズ駆動をも提供する。この
ように、ブリッジ配置は情報のＭＯＳＦＥＴスイッチン
グトランジスタと下方のＭＯＳＦＥＴスイッチングトラ
ンジスタを有する。ＭＯＳＦＥＴトランジスタへの正確
なアウトオブフェーズ駆動は、ソース電圧に関して適切
なゲート電圧を供給する。
ンジスタを駆動するための駆動システムは、各ＭＯＳＦ
ＥＴスイッチングトランジスタを駆動するための２次巻
線を有する。これは、各ＭＯＳＦＥＴスイッチングトラ
ンジスタに対する駆動の低インピーダンス源を提供す
る。これは、ＭＯＳＦＥＴスイッチングトランジスタ
へ、正しいアウトオブフェーズ駆動をも提供する。この
ように、ブリッジ配置は情報のＭＯＳＦＥＴスイッチン
グトランジスタと下方のＭＯＳＦＥＴスイッチングトラ
ンジスタを有する。ＭＯＳＦＥＴトランジスタへの正確
なアウトオブフェーズ駆動は、ソース電圧に関して適切
なゲート電圧を供給する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ディジタルラジオの実
施から、スイッチングトランジスタの直接駆動動作が望
まれている。そのような回路は米国特許番号５，６１
２，６４７の明細書に開示されている。
施から、スイッチングトランジスタの直接駆動動作が望
まれている。そのような回路は米国特許番号５，６１
２，６４７の明細書に開示されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、各パルスが固
定の振幅と継続時間を有しかつ、固定周波数のＲＦ周期
を示すＲＦパルスのトレインを提供するＲＦ源と、ＤＣ
電圧源と、オンのときに第１の方向にＤＣ電流が負荷を
流れるようにするために前記ＤＣ電圧源を負荷を渡って
接続する第1のトランジスタスイッチとオンのときに第
２の方向にＤＣ電流がその負荷を流れるようにするため
に前記ＤＣ電圧源をその負荷を渡って接続する第２のト
ランジスタスイッチとを有するブリッジ回路と、イネー
ブルされたときに前記ＲＦパルスの周波数に依存する周
波数で前記第１と第２のトランジスタスイッチをオンと
オフに駆動するために前記ＲＦパルスを送りかつ前記Ｄ
Ｃ電圧源からの電流が前記負荷を通して前記第１と第２
の方向に交互に流れるようにするスイッチドライバとを
有するＲＦ電力増幅器システムであって、ターンオン信
号を供給しかつ、前記トランジスタスイッチに前記ＲＦ
パルスを送るために前記スイッチドライバをイネーブル
するために、選択的にそれらを前記スイッチドライバに
与えるドライバ制御回路と、前記スイッチドライバは、
それぞれが前記第１と第２のトランジスタスイッチに接
続された第１と第２の論理ゲートを含み、かつ、第１と
第２の誘導性操作回路が前記第１の論理ゲートと前記第
１のトランジスタスイッチ及び前記第２の論理ゲートと
前記第２のトランジスタスイッチの間にそれぞれ挿入さ
れたことを特徴とするＲＦ電力増幅器システムを有す
る。
定の振幅と継続時間を有しかつ、固定周波数のＲＦ周期
を示すＲＦパルスのトレインを提供するＲＦ源と、ＤＣ
電圧源と、オンのときに第１の方向にＤＣ電流が負荷を
流れるようにするために前記ＤＣ電圧源を負荷を渡って
接続する第1のトランジスタスイッチとオンのときに第
２の方向にＤＣ電流がその負荷を流れるようにするため
に前記ＤＣ電圧源をその負荷を渡って接続する第２のト
ランジスタスイッチとを有するブリッジ回路と、イネー
ブルされたときに前記ＲＦパルスの周波数に依存する周
波数で前記第１と第２のトランジスタスイッチをオンと
オフに駆動するために前記ＲＦパルスを送りかつ前記Ｄ
Ｃ電圧源からの電流が前記負荷を通して前記第１と第２
の方向に交互に流れるようにするスイッチドライバとを
有するＲＦ電力増幅器システムであって、ターンオン信
号を供給しかつ、前記トランジスタスイッチに前記ＲＦ
パルスを送るために前記スイッチドライバをイネーブル
するために、選択的にそれらを前記スイッチドライバに
与えるドライバ制御回路と、前記スイッチドライバは、
それぞれが前記第１と第２のトランジスタスイッチに接
続された第１と第２の論理ゲートを含み、かつ、第１と
第２の誘導性操作回路が前記第１の論理ゲートと前記第
１のトランジスタスイッチ及び前記第２の論理ゲートと
前記第２のトランジスタスイッチの間にそれぞれ挿入さ
れたことを特徴とするＲＦ電力増幅器システムを有す
る。
【０００６】誘導性操作駆動回路が、各々のＭＯＳＦＥ
Ｔスイッチングトランジスタのゲート回路に配置され
る。これは、高スイッチング周波数を可能とし、そし
て、更に加えて、上述のＳｗａｎｓｏｎの特許内で開示
されるような変圧器を含む増幅器で採用されている回路
周波数を同調する必要を、ＲＦドライブから除去する。
Ｔスイッチングトランジスタのゲート回路に配置され
る。これは、高スイッチング周波数を可能とし、そし
て、更に加えて、上述のＳｗａｎｓｏｎの特許内で開示
されるような変圧器を含む増幅器で採用されている回路
周波数を同調する必要を、ＲＦドライブから除去する。
【０００７】本発明の他の特徴は、各ＭＯＳＦＥＴスイ
ッチングトランジスタのゲート回路内にＭＯＳＦＥＴバ
ッファ増幅器を採用し、かつ、バッファ増幅器の電源は
ＤＣ対ＤＣ変換器を有する、バッファ増幅器のＤＣ電源
のリップル電圧が、増幅器キャリア周波数と等しいＤＣ
リップル電圧を有するように、採用されているキャリア
周波数と同期して動作する直接駆動ＲＦ電力増幅器シス
テムに向けられている。リップル周波数がキャリア周波
数にロックされているので、これは、相互変調積を最小
化する。
ッチングトランジスタのゲート回路内にＭＯＳＦＥＴバ
ッファ増幅器を採用し、かつ、バッファ増幅器の電源は
ＤＣ対ＤＣ変換器を有する、バッファ増幅器のＤＣ電源
のリップル電圧が、増幅器キャリア周波数と等しいＤＣ
リップル電圧を有するように、採用されているキャリア
周波数と同期して動作する直接駆動ＲＦ電力増幅器シス
テムに向けられている。リップル周波数がキャリア周波
数にロックされているので、これは、相互変調積を最小
化する。
【０００８】本発明の他の特徴は、増幅器のターンオン
とターンオフがＲＦ周期の開始と終了のそれぞれに対応
する様に、同期的に増幅器を制御する回路である。その
ような同期動作は、ＭＯＳＦＥＴの損害を最小化する。
スイッチングが同期していない場合には、トランジスタ
の高いｄｖ／ｄｔ２次降伏のために、ＭＯＳＦＥＴは損
害を受け得る。
とターンオフがＲＦ周期の開始と終了のそれぞれに対応
する様に、同期的に増幅器を制御する回路である。その
ような同期動作は、ＭＯＳＦＥＴの損害を最小化する。
スイッチングが同期していない場合には、トランジスタ
の高いｄｖ／ｄｔ２次降伏のために、ＭＯＳＦＥＴは損
害を受け得る。
【０００９】本発明は、各パルスが固定の振幅と継続時
間を有しかつ、固定周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルス
のトレインを提供するＲＦ源を採用するＲＦ電力増幅器
システムの供給を意図している。ブリッジ回路は、オン
のときに第1の方向にＤＣ電流が負荷を流れるようにす
るためにＤＣ電圧源を負荷を渡って接続する第1のトラ
ンジスタスイッチと、オンのときに第２の方向にＤＣ電
流がその負荷を流れるようにするためにＤＣ電圧源をそ
の負荷を渡って接続する第２のトランジスタスイッチと
を有する。スイッチドライバは、イネーブルされたとき
にＲＦパルスの周波数に依存する周波数で第１と第２の
トランジスタスイッチをオン及びオフに駆動するために
ＲＦパルスを送りかつ、ＤＣ電圧源からの電流が負荷を
通して第１と第２の方向に交互に流れるように動作す
る。ドライバ制御回路は、ターンオン信号を供給しか
つ、トランジスタスイッチにＲＦパルスを送るためにス
イッチドライバをイネーブルするために、選択的にそれ
らをスイッチドライバに与える。
間を有しかつ、固定周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルス
のトレインを提供するＲＦ源を採用するＲＦ電力増幅器
システムの供給を意図している。ブリッジ回路は、オン
のときに第1の方向にＤＣ電流が負荷を流れるようにす
るためにＤＣ電圧源を負荷を渡って接続する第1のトラ
ンジスタスイッチと、オンのときに第２の方向にＤＣ電
流がその負荷を流れるようにするためにＤＣ電圧源をそ
の負荷を渡って接続する第２のトランジスタスイッチと
を有する。スイッチドライバは、イネーブルされたとき
にＲＦパルスの周波数に依存する周波数で第１と第２の
トランジスタスイッチをオン及びオフに駆動するために
ＲＦパルスを送りかつ、ＤＣ電圧源からの電流が負荷を
通して第１と第２の方向に交互に流れるように動作す
る。ドライバ制御回路は、ターンオン信号を供給しか
つ、トランジスタスイッチにＲＦパルスを送るためにス
イッチドライバをイネーブルするために、選択的にそれ
らをスイッチドライバに与える。
【００１０】本発明に従って、それぞれが第１と第２の
トランジスタスイッチに接続されたスイッチドライバは
第１と第２の論理ゲートを有する。第１と第２の誘導性
操作回路が、それぞれ、第１の論理ゲートと第１のトラ
ンジスタスイッチ及び、第２の論理ゲートと第２のトラ
ンジスタスイッチの間に挿入される。
トランジスタスイッチに接続されたスイッチドライバは
第１と第２の論理ゲートを有する。第１と第２の誘導性
操作回路が、それぞれ、第１の論理ゲートと第１のトラ
ンジスタスイッチ及び、第２の論理ゲートと第２のトラ
ンジスタスイッチの間に挿入される。
【００１１】本発明の更に制限された特徴に従って、ド
ライバ制御回路は、第１と第２のトランジスタスイッチ
がＲＦ周期の開始とＲＦ周期の終了に同期してオン及び
オフされるように、増幅器ターンオン制御信号とスイッ
チドライバをイネーブルするためのＲＦパルスに応答す
る論理回路を有する。
ライバ制御回路は、第１と第２のトランジスタスイッチ
がＲＦ周期の開始とＲＦ周期の終了に同期してオン及び
オフされるように、増幅器ターンオン制御信号とスイッ
チドライバをイネーブルするためのＲＦパルスに応答す
る論理回路を有する。
【００１２】本発明の他の特徴に従って、ドライバ増幅
器は、ブリッジ回路内でスイッチドライバと各々のトラ
ンジスタスイッチ間に挿入され、各々のドライバ増幅器
にＤＣ駆動電圧を供給するためのＤＣ対ＤＣ電源が設け
られ、電源は第２のＤＣ電圧源を有し、変圧器は１次巻
き線と、オンしたときに前記１次巻線を前記第２のＤＣ
電圧源に接続するための第１のスイッチングトランジス
タを有する複数の２次巻線を有する。スイッチングトラ
ンジスタは、２次巻線でのＤＣ電源のリップル電圧がＲ
Ｆパルスの周波数と等しいリップル周波数を有するよう
に、ＲＦパルスの周波数に同期してオン及びオフされ
る。
器は、ブリッジ回路内でスイッチドライバと各々のトラ
ンジスタスイッチ間に挿入され、各々のドライバ増幅器
にＤＣ駆動電圧を供給するためのＤＣ対ＤＣ電源が設け
られ、電源は第２のＤＣ電圧源を有し、変圧器は１次巻
き線と、オンしたときに前記１次巻線を前記第２のＤＣ
電圧源に接続するための第１のスイッチングトランジス
タを有する複数の２次巻線を有する。スイッチングトラ
ンジスタは、２次巻線でのＤＣ電源のリップル電圧がＲ
Ｆパルスの周波数と等しいリップル周波数を有するよう
に、ＲＦパルスの周波数に同期してオン及びオフされ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明を、図を参照して以下に説
明する。
明する。
【００１４】図１を参照すると、振幅変調器１０は、オ
ーディオ信号源であろう入力ソース１２からの入力信号
を受信するように示される。変調器１０は、ソース１２
からの入力信号の振幅の関数として振幅変調された、Ｒ
Ｆキャリア信号を発生する。振幅変調されたキャリア信
号は、ＲＦ送信アンテナの形式をとりうる負荷１４に接
続された出力線に供給される。この出力線はインダクタ
１３とキャパシタ１５を有する、出力ネットワーク１１
を有する。ディジタイザ１６は、複数のディジタル制御
信号Ｄ１からＤＮを供給する。制御信号はバイナリ１又
は、バイナリ０レベルを有する２値信号である。バイナ
リ１又は、バイナリ０レベルを有する信号の数は、入力
信号の瞬時値に依存する。
ーディオ信号源であろう入力ソース１２からの入力信号
を受信するように示される。変調器１０は、ソース１２
からの入力信号の振幅の関数として振幅変調された、Ｒ
Ｆキャリア信号を発生する。振幅変調されたキャリア信
号は、ＲＦ送信アンテナの形式をとりうる負荷１４に接
続された出力線に供給される。この出力線はインダクタ
１３とキャパシタ１５を有する、出力ネットワーク１１
を有する。ディジタイザ１６は、複数のディジタル制御
信号Ｄ１からＤＮを供給する。制御信号はバイナリ１又
は、バイナリ０レベルを有する２値信号である。バイナ
リ１又は、バイナリ０レベルを有する信号の数は、入力
信号の瞬時値に依存する。
【００１５】各々の出力制御信号Ｄ１からＤＮは、Ｎの
ＲＦ電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮへ供給される。制御信号
は関連する電力増幅器をオンか又はオフのいずれかにす
る。このように、制御信号がバイナリ０レベルを有する
場合には、その関連する増幅器は不活性化され、そし
て、その出力に信号が供給されない。しかし、制御信号
がバイナリ１レベルを有する場合には、その関連する増
幅器は活性化され、そして、増幅器されたキャリア信号
が出力に供給される。各電力増幅器は、単一の共通のＲ
Ｆソース２０に接続された入力を有する。ＲＦソース２
０は、ＲＦキャリア信号の単一のソースとして働き、そ
のＲＦキャリア信号は、各増幅器ＰＡ１−ＰＡＮが同様
な振幅と位相及び周波数の信号を受信する様に、ＲＦ分
割器２２により供給される。キャリア信号は、制御信号
Ｄ１−ＤＮに従って振幅変調されそして、振幅変調され
たキャリア信号は同様の出力と位相である。これらの信
号は複数の変圧器Ｔ１，Ｔ２，．．．，ＴＮにより構成
される、結合回路２４に供給される。２次巻線は、独立
信号ソースとして動作し、それにより、種々の変圧器か
ら供給される信号は、結合された信号を供給するために
互いに加算的に結合し、結合された信号は負荷１４へ供
給される。この結合された信号は、ＲＦソース２０から
供給されるＲＦ信号と同じ周波数を有するが、しかし、
結合された信号の振幅は入力ソース１２より供給される
入力信号に従って変調される。
ＲＦ電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮへ供給される。制御信号
は関連する電力増幅器をオンか又はオフのいずれかにす
る。このように、制御信号がバイナリ０レベルを有する
場合には、その関連する増幅器は不活性化され、そし
て、その出力に信号が供給されない。しかし、制御信号
がバイナリ１レベルを有する場合には、その関連する増
幅器は活性化され、そして、増幅器されたキャリア信号
が出力に供給される。各電力増幅器は、単一の共通のＲ
Ｆソース２０に接続された入力を有する。ＲＦソース２
０は、ＲＦキャリア信号の単一のソースとして働き、そ
のＲＦキャリア信号は、各増幅器ＰＡ１−ＰＡＮが同様
な振幅と位相及び周波数の信号を受信する様に、ＲＦ分
割器２２により供給される。キャリア信号は、制御信号
Ｄ１−ＤＮに従って振幅変調されそして、振幅変調され
たキャリア信号は同様の出力と位相である。これらの信
号は複数の変圧器Ｔ１，Ｔ２，．．．，ＴＮにより構成
される、結合回路２４に供給される。２次巻線は、独立
信号ソースとして動作し、それにより、種々の変圧器か
ら供給される信号は、結合された信号を供給するために
互いに加算的に結合し、結合された信号は負荷１４へ供
給される。この結合された信号は、ＲＦソース２０から
供給されるＲＦ信号と同じ周波数を有するが、しかし、
結合された信号の振幅は入力ソース１２より供給される
入力信号に従って変調される。
【００１６】ＲＦソース２０は、６０から１６００ｋＨ
ｚのオーダーの周波数を有するＲＦ発振器２１を含む。
この発振器はＲＦドライバ２３へ信号を供給し、その出
力は、電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮへ供給される。ＲＦド
ライバは、変調が起こる電力増幅器に信号が供給される
前に、発振器２１から得られるＲＦ信号を電力増幅す
る。ＲＦドライバ２３は、幾つかの増幅器段階を含み、
そして、電力増幅器ＰＡ １−ＰＡＮと同様に構成され
る。
ｚのオーダーの周波数を有するＲＦ発振器２１を含む。
この発振器はＲＦドライバ２３へ信号を供給し、その出
力は、電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮへ供給される。ＲＦド
ライバは、変調が起こる電力増幅器に信号が供給される
前に、発振器２１から得られるＲＦ信号を電力増幅す
る。ＲＦドライバ２３は、幾つかの増幅器段階を含み、
そして、電力増幅器ＰＡ １−ＰＡＮと同様に構成され
る。
【００１７】図２は図１の電力増幅器ＰＡ１の１つの形
式を示し、他の電力増幅器ＰＡ２−ＰＡＮも同様であ
る。図示された電力増幅器は、２５０ボルトのオーダの
ＤＣ電源電圧Ｂ＋を渡ってブリッジ配置内に共に接続さ
れた４つのＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７２，７４
及び、７６を有する。関連する変圧器Ｔ１の１次巻線４
４は、ブリッジ接続Ｊ１とＪ２を渡って接続されてい
る。
式を示し、他の電力増幅器ＰＡ２−ＰＡＮも同様であ
る。図示された電力増幅器は、２５０ボルトのオーダの
ＤＣ電源電圧Ｂ＋を渡ってブリッジ配置内に共に接続さ
れた４つのＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７２，７４
及び、７６を有する。関連する変圧器Ｔ１の１次巻線４
４は、ブリッジ接続Ｊ１とＪ２を渡って接続されてい
る。
【００１８】半導体増幅器要素は、金属酸化物フィール
ド効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、通常はゲ
ート、ドレイン、及びソースとして識別される３つの電
極を有する。１次電流経路を表すＭＯＳＦＥＴトランジ
スタ７０と７２のドレイン−ソース経路は、ＤＣ電源に
渡って直列に接続されており、ＭＯＳＦＥＴトランジス
タ７４と７６のドレイン−ソース電流経路も同様であ
る。対応する結合器変圧器Ｔ１の１次巻線４４はＤＣ阻
止キャパシタ７８に共通接続Ｊ１とＪ２を渡ってＭＯＳ
ＦＥＴトランジスタ７０，７２と７４、７６間に接続さ
れている。
ド効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であり、通常はゲ
ート、ドレイン、及びソースとして識別される３つの電
極を有する。１次電流経路を表すＭＯＳＦＥＴトランジ
スタ７０と７２のドレイン−ソース経路は、ＤＣ電源に
渡って直列に接続されており、ＭＯＳＦＥＴトランジス
タ７４と７６のドレイン−ソース電流経路も同様であ
る。対応する結合器変圧器Ｔ１の１次巻線４４はＤＣ阻
止キャパシタ７８に共通接続Ｊ１とＪ２を渡ってＭＯＳ
ＦＥＴトランジスタ７０，７２と７４、７６間に接続さ
れている。
【００１９】トランジスタ７０，７２，７４及び、７６
は、１次巻線４４の２つの側をＤＣ電圧源又はグランド
のいずれかに接続するスイッチとして実効的に動作す
る。これらのトランジスタの適切な動作により、変圧器
巻線４４をＤＣ電源を渡っていずれかの方向へ接続する
ことができる。
は、１次巻線４４の２つの側をＤＣ電圧源又はグランド
のいずれかに接続するスイッチとして実効的に動作す
る。これらのトランジスタの適切な動作により、変圧器
巻線４４をＤＣ電源を渡っていずれかの方向へ接続する
ことができる。
【００２０】図２を参照すると、ＭＯＳＦＥＴトランジ
スタ７０，７２，７４及び、７６はそのゲート電極に与
えられる信号により制御される。全ての４つのトランジ
スタに対するゲート信号は個々の２次変圧器巻線から得
られる。この変圧器は、１次巻線８２と４つの２次巻線
８４，８６，８８及び、９０が巻きつけられたトロイダ
ルフェライトコアを有する。変圧器の巻線比は１：１で
あり、それにより、１次に現れるのと同じ信号が、４つ
の２次巻線に接続された各回路に与えられる。
スタ７０，７２，７４及び、７６はそのゲート電極に与
えられる信号により制御される。全ての４つのトランジ
スタに対するゲート信号は個々の２次変圧器巻線から得
られる。この変圧器は、１次巻線８２と４つの２次巻線
８４，８６，８８及び、９０が巻きつけられたトロイダ
ルフェライトコアを有する。変圧器の巻線比は１：１で
あり、それにより、１次に現れるのと同じ信号が、４つ
の２次巻線に接続された各回路に与えられる。
【００２１】各々の４つの２次巻線は、ＭＯＳＦＥＴ７
０−７６のうちの関連する１つのゲートとソース電極間
に接続される。２次側８４は、ＭＯＳＦＥＴ７０のゲー
トと接続Ｊ１の間に直接的に接続され、一方２次側８８
は、ＭＯＳＦＥＴ７４のゲートと接続Ｊ２の間に同様に
直接的に接続される。２次巻線８６と９０は同様にＭＯ
ＳＦＥＴ７２と７６のゲートとソース電極間に接続され
る。
０−７６のうちの関連する１つのゲートとソース電極間
に接続される。２次側８４は、ＭＯＳＦＥＴ７０のゲー
トと接続Ｊ１の間に直接的に接続され、一方２次側８８
は、ＭＯＳＦＥＴ７４のゲートと接続Ｊ２の間に同様に
直接的に接続される。２次巻線８６と９０は同様にＭＯ
ＳＦＥＴ７２と７６のゲートとソース電極間に接続され
る。
【００２２】トロイダル変圧器の１次巻線８２は、ＲＦ
ソース２０の出力に接続され、電力増幅器に正弦波のＲ
Ｆ駆動電圧を供給する。ゲートに与えられているＲＦ信
号がその正の半周期のときに各ＭＯＳＦＥＴは”オン”
し、与えられている信号がその負の半周期のときに各Ｍ
ＯＳＦＥＴは”オフ”する。それゆえ、ＭＯＳＦＥＴ
は、与えられたＲＦゲート信号の周波数と位相で周期的
にオンとオフをする。２次巻線８４と９０は、同様な方
向にＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７６を渡って接続
され、それにより、これらのトランジスタのゲートに現
れる信号は互いに同じ位相である。それゆえ、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスタ７０と７６は同時にオンとオフをす
る。一方、巻線８６と８８は、巻線８４と９０の接続方
向とは逆方向にＭＯＳＦＥＴトランジスタ７２と７４を
渡って接続される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７
６のゲートに与えられる信号は、それゆえ、トランジス
タ７２と７４のゲートに与えられる信号に関して１８０
°位相が異なっている。従ってトランジスタ７０と７６
が”オン”の時には、逆にトランジスタ７２と７４は”
オフ”である。
ソース２０の出力に接続され、電力増幅器に正弦波のＲ
Ｆ駆動電圧を供給する。ゲートに与えられているＲＦ信
号がその正の半周期のときに各ＭＯＳＦＥＴは”オン”
し、与えられている信号がその負の半周期のときに各Ｍ
ＯＳＦＥＴは”オフ”する。それゆえ、ＭＯＳＦＥＴ
は、与えられたＲＦゲート信号の周波数と位相で周期的
にオンとオフをする。２次巻線８４と９０は、同様な方
向にＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７６を渡って接続
され、それにより、これらのトランジスタのゲートに現
れる信号は互いに同じ位相である。それゆえ、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスタ７０と７６は同時にオンとオフをす
る。一方、巻線８６と８８は、巻線８４と９０の接続方
向とは逆方向にＭＯＳＦＥＴトランジスタ７２と７４を
渡って接続される。ＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７
６のゲートに与えられる信号は、それゆえ、トランジス
タ７２と７４のゲートに与えられる信号に関して１８０
°位相が異なっている。従ってトランジスタ７０と７６
が”オン”の時には、逆にトランジスタ７２と７４は”
オフ”である。
【００２３】上述の説明から、各ＭＯＳＦＥＴトランジ
スタのゲートに関連する２次巻線を有する各々のＰＡ１
−ＰＡＮは変圧器を要することがわかる。図２に示す様
に、２次巻線８４，８６，８８及び、９０は、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスタスイッチのゲート電極に、正弦波ＲＦ
駆動信号を供給する。駆動電圧は、トランジスタ７０と
７６が”オン”の時には、逆にトランジスタ７２と７４
は”オフ”であるように適切な位相を有することが要求
される。これらのＲＦ信号の適切な位相に更に加えて、
ＲＦドライバ２３（図１参照）は、増幅の幾つかの段階
を含む。これらの段階の各々は増幅器、チューナ回路及
び、結合回路内で損失である。
スタのゲートに関連する２次巻線を有する各々のＰＡ１
−ＰＡＮは変圧器を要することがわかる。図２に示す様
に、２次巻線８４，８６，８８及び、９０は、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスタスイッチのゲート電極に、正弦波ＲＦ
駆動信号を供給する。駆動電圧は、トランジスタ７０と
７６が”オン”の時には、逆にトランジスタ７２と７４
は”オフ”であるように適切な位相を有することが要求
される。これらのＲＦ信号の適切な位相に更に加えて、
ＲＦドライバ２３（図１参照）は、増幅の幾つかの段階
を含む。これらの段階の各々は増幅器、チューナ回路及
び、結合回路内で損失である。
【００２４】前述に加えて、図２のブリッジ増幅器は、
バッファ増幅器１００とキャパシタ１０２とインダクタ
１０４を有する同調回路を採用する。駆動信号は同調さ
れ、そして、遷移中に緩やかな立ち上り及び立下り時間
を有する正弦波駆動信号を形成する。そのような増幅器
は狭帯域を有し、そして、各動作周波数に同調すること
を要する。また、図２に示される駆動法は、信号は２値
レベルであるのでより高いドライブパワーを要し、そし
て、駆動信号は、正と負のレベル間で変化する、ＡＣ信
号である。そのような正弦波駆動信号は、緩やかなｄｖ
／ｄｔとる。正弦波駆動信号を使用することからの緩や
かなｄｖ／ｄｔによりスイッチング損失が増加するため
に、そのようなＲＦドライブをオンとオフに高スイッチ
ングレートで切り替えるのは難しい。このように、各オ
ン−オフ遷移中に、ＲＦ駆動同調回路は、動的な負荷変
動により同調が外れ、これは、送信器の出力に望ましく
ない位相変調が起こりうる。
バッファ増幅器１００とキャパシタ１０２とインダクタ
１０４を有する同調回路を採用する。駆動信号は同調さ
れ、そして、遷移中に緩やかな立ち上り及び立下り時間
を有する正弦波駆動信号を形成する。そのような増幅器
は狭帯域を有し、そして、各動作周波数に同調すること
を要する。また、図２に示される駆動法は、信号は２値
レベルであるのでより高いドライブパワーを要し、そし
て、駆動信号は、正と負のレベル間で変化する、ＡＣ信
号である。そのような正弦波駆動信号は、緩やかなｄｖ
／ｄｔとる。正弦波駆動信号を使用することからの緩や
かなｄｖ／ｄｔによりスイッチング損失が増加するため
に、そのようなＲＦドライブをオンとオフに高スイッチ
ングレートで切り替えるのは難しい。このように、各オ
ン−オフ遷移中に、ＲＦ駆動同調回路は、動的な負荷変
動により同調が外れ、これは、送信器の出力に望ましく
ない位相変調が起こりうる。
【００２５】本発明の１つのアプリケーションは、図３
の回路により示され、図１と同様な回路を採用し、そし
て、従って、同様な参照記号は同様な構成要素を示す。
しかし、この実施例では、ＲＦ発振器２０’は、固定の
周波数のＲＦ周期を示し、かつ各正のパルスは固定の大
きさでありかつ固定の幅である矩形波のＲＦパルスのト
レインよりなるＲＦ信号を供給する。ＲＦパルスは、ワ
ンショット回路２００を含むワンショット回路の組みに
供給され、インバータ２０２により第２のワンショット
回路２０４へ供給される。これらは、ブリッジ位相Ａ又
はブリッジ位相Ｂ矩形波信号又はパルスを電力増幅器Ｐ
Ａ１−ＰＡＮへ供給へ供給し、ブリッジ位相Ａ又はブリ
ッジ位相Ｂ信号は、図９に示す様にパルス間のデッドタ
イムＤＴを有し互いに位相が１８０°異なる。
の回路により示され、図１と同様な回路を採用し、そし
て、従って、同様な参照記号は同様な構成要素を示す。
しかし、この実施例では、ＲＦ発振器２０’は、固定の
周波数のＲＦ周期を示し、かつ各正のパルスは固定の大
きさでありかつ固定の幅である矩形波のＲＦパルスのト
レインよりなるＲＦ信号を供給する。ＲＦパルスは、ワ
ンショット回路２００を含むワンショット回路の組みに
供給され、インバータ２０２により第２のワンショット
回路２０４へ供給される。これらは、ブリッジ位相Ａ又
はブリッジ位相Ｂ矩形波信号又はパルスを電力増幅器Ｐ
Ａ１−ＰＡＮへ供給へ供給し、ブリッジ位相Ａ又はブリ
ッジ位相Ｂ信号は、図９に示す様にパルス間のデッドタ
イムＤＴを有し互いに位相が１８０°異なる。
【００２６】図３の各電力増幅器ＰＡ１−ＰＡＮは、図
４で更に詳細に示した電力増幅器ＰＡ１の形式である。
図４では、４つのＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７
２，７４及び７６が、図２に示されるのと同様に示さ
れ、トランジスタ７０と７４のドレインはＢ＋電圧源に
接続されている。図４に示す回路で直接駆動が得られ、
それにより論理レベル信号のみが採用されかつバイポー
ラ信号は採用されない。
４で更に詳細に示した電力増幅器ＰＡ１の形式である。
図４では、４つのＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７
２，７４及び７６が、図２に示されるのと同様に示さ
れ、トランジスタ７０と７４のドレインはＢ＋電圧源に
接続されている。図４に示す回路で直接駆動が得られ、
それにより論理レベル信号のみが採用されかつバイポー
ラ信号は採用されない。
【００２７】種々のＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０，７
２，７４及び、７６の駆動回路の各々は、バッファ増幅
器として働くＭＯＳＦＥＴ駆動増幅器を有し、そして、
これらは、バッファ増幅器２１０，２１２，２１４及
び、２１６を有する。各々は同期分離ＲＦ駆動電源（Ｓ
ＩＰＳ）２２０から電源が与えられている。この電源は
ＤＣ対ＤＣ電源であり、かつＭＯＳＦＥＴバッファ増幅
器を動作するために低電圧出力を供給し、そして、ＤＣ
電源は、（図３のＲＦ発振器２０’の出力からのよう
な）そのリップルがキャリア周波数Ｆｃと同じ周波数の
リップルであるリップル電圧を示す。図４の電源２２０
は、図５に更に詳細に示され以下に説明する。
２，７４及び、７６の駆動回路の各々は、バッファ増幅
器として働くＭＯＳＦＥＴ駆動増幅器を有し、そして、
これらは、バッファ増幅器２１０，２１２，２１４及
び、２１６を有する。各々は同期分離ＲＦ駆動電源（Ｓ
ＩＰＳ）２２０から電源が与えられている。この電源は
ＤＣ対ＤＣ電源であり、かつＭＯＳＦＥＴバッファ増幅
器を動作するために低電圧出力を供給し、そして、ＤＣ
電源は、（図３のＲＦ発振器２０’の出力からのよう
な）そのリップルがキャリア周波数Ｆｃと同じ周波数の
リップルであるリップル電圧を示す。図４の電源２２０
は、図５に更に詳細に示され以下に説明する。
【００２８】図５では、周波数Ｆｃで入力信号が（図
３）のワンショット回路２０４の出力から得られ、そし
て、インバータ２２２により反転され、矩形波パルスト
レインが２分周回路２２４に供給されＱと
３）のワンショット回路２０４の出力から得られ、そし
て、インバータ２２２により反転され、矩形波パルスト
レインが２分周回路２２４に供給されＱと
【００２９】
【外１】 出力を有するフリップフロップを構成する。これらの出
力は、位相が１８０°ずれており、そして、各々は周波
数Ｆｃ／２を有する。２分周回路２２４のＱ出力から得
られたパルスは、ワンショット回路２２６へ供給され、
力は、位相が１８０°ずれており、そして、各々は周波
数Ｆｃ／２を有する。２分周回路２２４のＱ出力から得
られたパルスは、ワンショット回路２２６へ供給され、
【００３０】
【外２】 出力から得られたパルスは、ワンショット回路２２８へ
供給される。ワンショット回路から得られた出力パルス
は、互いに１８０°位相がずれており、そして、それぞ
れが、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２３０と２３２へ与え
られる。ワンショット回路２２６と２２８はから得られ
たパルスは、トランジスタ２３０と２３２が同時にオン
しないことを保証するデッドバンドも設けられる。これ
らのトランジスタは、各々が、複数の２次巻線２４２，
２４４及び、２４６を有する変圧器Ｔ１０の１次巻線２
４０と直列に接続される。トランジスタ２３０がオンの
ときには、巻線２４０の上端がＤＣ電源Ｖ１へ接続さ
れ、一方、トランジスタ２３２がオンのときは巻線２４
０の上端がグランドへ接続される。示されている様に、
各２次巻線は、関連するＭＯＳＦＥＴバッファ増幅器に
ＤＣ電源を供給するために、全波ダイオードブリッジが
設けられている。２次巻線２４４からの整流されたＤＣ
電圧は、バッファ増幅器２１０を介して与えられ、一
方、２次巻線２４６を介して、増幅器２１４を及び、介
して与えられる。増幅器はグランドに対してフローティ
ングしている。巻線２４２に渡って接続された全波ダイ
オードブリッジは、グランドに対して基準とされ、従っ
て、この全波ダイオードブリッジの上端から得られた単
一出力は、増幅器２１２と２１６へ供給される。これ
は、送信器のキャリア周波数の半分（Ｆｃ／２）で動作
するハーフブリッジスイッチング電源である。２次巻線
２４２、２４４及び、２４６の全波ダイオードブリッジ
回路の各々から得られたＤＣリップル電圧は、増幅器の
キャリア周波数（Ｆｃ）と等しいリップル周波数を示
し、それゆえ、相互変調積は生成されない。電源が異な
る周波数で動作するときには、増幅器キャリア周波数と
スイッチング電源周波数の間のミキシングにより望まし
くない相互変調積となろう。図４に示す様に、誘導性操
作駆動（ＩＳＤ）回路が各バッファ増幅器と関連するＭ
ＯＳＦＥＴトランジスタ間に設けられる。このように、
誘導性操作駆動回路２５０、２５２，２５４及び、２５
６は、それぞれ、トランジスタ７０，７２，７４及び、
７６のゲート駆動回路に配置される。これらの回路の各
々は、図６に示される誘導性操作駆動回路２５０の形式
をとり、以下に説明する。
供給される。ワンショット回路から得られた出力パルス
は、互いに１８０°位相がずれており、そして、それぞ
れが、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２３０と２３２へ与え
られる。ワンショット回路２２６と２２８はから得られ
たパルスは、トランジスタ２３０と２３２が同時にオン
しないことを保証するデッドバンドも設けられる。これ
らのトランジスタは、各々が、複数の２次巻線２４２，
２４４及び、２４６を有する変圧器Ｔ１０の１次巻線２
４０と直列に接続される。トランジスタ２３０がオンの
ときには、巻線２４０の上端がＤＣ電源Ｖ１へ接続さ
れ、一方、トランジスタ２３２がオンのときは巻線２４
０の上端がグランドへ接続される。示されている様に、
各２次巻線は、関連するＭＯＳＦＥＴバッファ増幅器に
ＤＣ電源を供給するために、全波ダイオードブリッジが
設けられている。２次巻線２４４からの整流されたＤＣ
電圧は、バッファ増幅器２１０を介して与えられ、一
方、２次巻線２４６を介して、増幅器２１４を及び、介
して与えられる。増幅器はグランドに対してフローティ
ングしている。巻線２４２に渡って接続された全波ダイ
オードブリッジは、グランドに対して基準とされ、従っ
て、この全波ダイオードブリッジの上端から得られた単
一出力は、増幅器２１２と２１６へ供給される。これ
は、送信器のキャリア周波数の半分（Ｆｃ／２）で動作
するハーフブリッジスイッチング電源である。２次巻線
２４２、２４４及び、２４６の全波ダイオードブリッジ
回路の各々から得られたＤＣリップル電圧は、増幅器の
キャリア周波数（Ｆｃ）と等しいリップル周波数を示
し、それゆえ、相互変調積は生成されない。電源が異な
る周波数で動作するときには、増幅器キャリア周波数と
スイッチング電源周波数の間のミキシングにより望まし
くない相互変調積となろう。図４に示す様に、誘導性操
作駆動（ＩＳＤ）回路が各バッファ増幅器と関連するＭ
ＯＳＦＥＴトランジスタ間に設けられる。このように、
誘導性操作駆動回路２５０、２５２，２５４及び、２５
６は、それぞれ、トランジスタ７０，７２，７４及び、
７６のゲート駆動回路に配置される。これらの回路の各
々は、図６に示される誘導性操作駆動回路２５０の形式
をとり、以下に説明する。
【００３１】典型的なＭＯＳＦＥＴは、２Ｖｄｃでター
ンオンを開始し、そして、４Ｖｄｃで完全にオンする。
ターンオフのしきい値は逆方向に、４Ｖｄｃでターンオ
フを開始しそして、２Ｖｄｃで完全にオフする。
ンオンを開始し、そして、４Ｖｄｃで完全にオンする。
ターンオフのしきい値は逆方向に、４Ｖｄｃでターンオ
フを開始しそして、２Ｖｄｃで完全にオフする。
【００３２】クラスＤ増幅器として最も良い効率を達成
するために、高速ターンオフが必須である。一方、各タ
ーンオン周期でＭＯＳＦＥＴを流れる電流はゼロであり
そして、これゆえ電力消費しないために、ターンオンの
傾斜はそれほど重要ではない。ターンオフ中に、電流は
まだブリッジ増幅器を流れ、立下り時間が緩やかな場合
には、電流の中断は電力消費を起こし、そして、全体的
に低効率となる。
するために、高速ターンオフが必須である。一方、各タ
ーンオン周期でＭＯＳＦＥＴを流れる電流はゼロであり
そして、これゆえ電力消費しないために、ターンオンの
傾斜はそれほど重要ではない。ターンオフ中に、電流は
まだブリッジ増幅器を流れ、立下り時間が緩やかな場合
には、電流の中断は電力消費を起こし、そして、全体的
に低効率となる。
【００３３】入力駆動信号”ｘ”は図８に波形２６０で
示される様に理想的な矩形波である。ＭＯＳＦＥＴの入
力キャパシタンスとＭＯＳＦＥＴドライバの出力インピ
ーダンスは信号の立ち上り及び立下り傾斜を制限する。
示される様に理想的な矩形波である。ＭＯＳＦＥＴの入
力キャパシタンスとＭＯＳＦＥＴドライバの出力インピ
ーダンスは信号の立ち上り及び立下り傾斜を制限する。
【００３４】回路の駆動機能を説明するために、図６の
従来技術の回路２５１を参照する。ＭＯＳＦＥＴドライ
バの出力インピーダンスはＲｏであり、ＭＯＳＦＥＴ７
０の入力ゲートキャパシタンスは、図６に示す様にＣｉ
ｓｓである。標準駆動回路は、２要素回路がＲｏとＣｉ
ｓｓで構成されるとして単純化でき、過渡応答波形２６
２は図８に示され、ｌｏｇ関数の特性を有する。立ち上
り時間は、比較的高速であるが、しかし、立下り時間は
裾を引く傾斜で比較的緩やかであり、４Ｖから２Ｖへの
スイッチオフ期間中はＭＯＳＦＥＴの電流はゼロではな
いので、ＭＯＳＦＥＴの電力消費を増加する。一方、構
成要素Ｌ１，Ｒ１，ＣＲ１，Ｒ３を有するＩＳＤ回路２
５０（図７）は、図８に示す波形２６４からわかる様
に、線形の立ち上り及び立下り時間を有する台形の駆動
信号を有する。入力駆動信号”ｘ”がローからハイにな
るにつれてＭＯＳＦＥＴのゲートで電圧が遅延し、エネ
ルギーが直列インダクタＬ１に蓄積される。ゲート電圧
波形は、インダクタから戻るエネルギーによりオーバー
シュートする。同様に、過渡応答は、ターンオフ状態で
ある。
従来技術の回路２５１を参照する。ＭＯＳＦＥＴドライ
バの出力インピーダンスはＲｏであり、ＭＯＳＦＥＴ７
０の入力ゲートキャパシタンスは、図６に示す様にＣｉ
ｓｓである。標準駆動回路は、２要素回路がＲｏとＣｉ
ｓｓで構成されるとして単純化でき、過渡応答波形２６
２は図８に示され、ｌｏｇ関数の特性を有する。立ち上
り時間は、比較的高速であるが、しかし、立下り時間は
裾を引く傾斜で比較的緩やかであり、４Ｖから２Ｖへの
スイッチオフ期間中はＭＯＳＦＥＴの電流はゼロではな
いので、ＭＯＳＦＥＴの電力消費を増加する。一方、構
成要素Ｌ１，Ｒ１，ＣＲ１，Ｒ３を有するＩＳＤ回路２
５０（図７）は、図８に示す波形２６４からわかる様
に、線形の立ち上り及び立下り時間を有する台形の駆動
信号を有する。入力駆動信号”ｘ”がローからハイにな
るにつれてＭＯＳＦＥＴのゲートで電圧が遅延し、エネ
ルギーが直列インダクタＬ１に蓄積される。ゲート電圧
波形は、インダクタから戻るエネルギーによりオーバー
シュートする。同様に、過渡応答は、ターンオフ状態で
ある。
【００３５】正しいインダクタＬ１値は、立ち上り及び
立下り時間が試験（最も大きいｄｖ／ｄｔ）されるとき
に、過渡スイッチング損失を最小化することである。立
ち上りと立下り時間の線形傾斜を保証するために過減衰
過渡特性を提供するために、ある程度のオーバーシュー
トとアンダーシュートが必要である。負のアンダーシュ
ートがＣＲ１のダイオードドロップ電圧よりも大きい場
合には、ＣＲ１とＲ３を含むスナバ回路のみが活性化さ
れる。２つの構成要素はオーバーシュート状態では導通
している。
立下り時間が試験（最も大きいｄｖ／ｄｔ）されるとき
に、過渡スイッチング損失を最小化することである。立
ち上りと立下り時間の線形傾斜を保証するために過減衰
過渡特性を提供するために、ある程度のオーバーシュー
トとアンダーシュートが必要である。負のアンダーシュ
ートがＣＲ１のダイオードドロップ電圧よりも大きい場
合には、ＣＲ１とＲ３を含むスナバ回路のみが活性化さ
れる。２つの構成要素はオーバーシュート状態では導通
している。
【００３６】そのよう高速な立下り時間では、ＭＯＳＦ
ＥＴの消費は最小化され、そして、これゆえ、最大の出
力効率が達成され、このブリッジ増幅器がディジタルラ
ジオ動作で使用するために適する非常に高周波数で動作
することを可能とする。この誘導性駆動回路を使用し
て、ＭＯＳＦＥＴのゲートキャパシタンスと結合する直
列インダクタにより形成される発振を防ぐために、キャ
パシタＣ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＣＲ１及び、抵抗Ｒ
３を有するダイオードスナバ回路が付加される。この操
作駆動は、キャパシタ１０２と１０４（図２）を有する
ＲＦ駆動同調回路の削除を可能とする。
ＥＴの消費は最小化され、そして、これゆえ、最大の出
力効率が達成され、このブリッジ増幅器がディジタルラ
ジオ動作で使用するために適する非常に高周波数で動作
することを可能とする。この誘導性駆動回路を使用し
て、ＭＯＳＦＥＴのゲートキャパシタンスと結合する直
列インダクタにより形成される発振を防ぐために、キャ
パシタＣ１、抵抗Ｒ２、ダイオードＣＲ１及び、抵抗Ｒ
３を有するダイオードスナバ回路が付加される。この操
作駆動は、キャパシタ１０２と１０４（図２）を有する
ＲＦ駆動同調回路の削除を可能とする。
【００３７】スイッチドライバ配置は、ＭＯＳＦＥＴト
ランジスタ７０と７６が組みとしてブリッジ位相Ｂパル
スによりオンされ、そして、オフされそして、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスタ７２と７４が組みとしてブリッジ位相
Ａパルスによりオンされるように、ＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタを駆動するために、ブリッジ位相Ｂパルス又は、
ブリッジ位相Ａパルスを送るために設けられる。位相Ｂ
パルスは、Ｄ型フリップフロップ３０２のＱ出力からイ
ネーブルされたときに、論理スイッチドライバＡＮＤゲ
ート３００により送られる。ＡＮＤゲート３００により
送られた位相Ｂパルスは、パルス変圧器に与えられる。
パルス変圧器３０４の出力は、ダイオード３０６により
整流され、そして、バッファ増幅器２１０によりバッフ
ァされる。
ランジスタ７０と７６が組みとしてブリッジ位相Ｂパル
スによりオンされ、そして、オフされそして、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスタ７２と７４が組みとしてブリッジ位相
Ａパルスによりオンされるように、ＭＯＳＦＥＴトラン
ジスタを駆動するために、ブリッジ位相Ｂパルス又は、
ブリッジ位相Ａパルスを送るために設けられる。位相Ｂ
パルスは、Ｄ型フリップフロップ３０２のＱ出力からイ
ネーブルされたときに、論理スイッチドライバＡＮＤゲ
ート３００により送られる。ＡＮＤゲート３００により
送られた位相Ｂパルスは、パルス変圧器に与えられる。
パルス変圧器３０４の出力は、ダイオード３０６により
整流され、そして、バッファ増幅器２１０によりバッフ
ァされる。
【００３８】同様に、ＡＮＤゲート３１０の形式をとる
スイッチドライバ論理ゲートは、フリップフロップ３０
２によりイネーブルされたときに、ブリッジ位相Ａパル
スをパルス変圧器３１２とダイオード３１４によりトラ
ンジスタ７４のゲートへ送り、そして、バッファ増幅器
２１４によりバッファされる。
スイッチドライバ論理ゲートは、フリップフロップ３０
２によりイネーブルされたときに、ブリッジ位相Ａパル
スをパルス変圧器３１２とダイオード３１４によりトラ
ンジスタ７４のゲートへ送り、そして、バッファ増幅器
２１４によりバッファされる。
【００３９】トランジスタ７０がオンされるときにはい
つでも、位相Ｂパルスも、ＯＲゲート３２０により、バ
ッファ増幅器２１６と誘導性操作駆動回路２５６により
トランジスタ７６をオンするために送られる。同様に、
トランジスタ７４がオンされるときはいつでも、位相Ａ
パルスはＯＲゲート３３０とバッファ増幅器２１２と誘
導性操作駆動回路２５２により、トランジスタ７２をオ
ンするためにトランジスタ７２のゲート電極へ送られ
る。
つでも、位相Ｂパルスも、ＯＲゲート３２０により、バ
ッファ増幅器２１６と誘導性操作駆動回路２５６により
トランジスタ７６をオンするために送られる。同様に、
トランジスタ７４がオンされるときはいつでも、位相Ａ
パルスはＯＲゲート３３０とバッファ増幅器２１２と誘
導性操作駆動回路２５２により、トランジスタ７２をオ
ンするためにトランジスタ７２のゲート電極へ送られ
る。
【００４０】図４に示す電力増幅器の動作を示すタイミ
ング図を提供する、図９の波形を参照する。ディジタイ
ザ１６のＤ１出力から得られるモジュールターンオン信
号は、図４のフリップフロップ３０２のクロックＣＬＫ
入力へ供給される。このフリップフロップは、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスタ７０と７４を駆動するためにブリッジ
Ｂ位相パルスとブリッジＡ位相パルスを送るために、Ａ
ＮＤゲート３００と３１０をイネーブルするために、タ
ーンオン信号又はイネーブル信号を供給するためのドラ
イバ制御回路として働く。図９に示す様に、ブリッジ位
相Ｂ信号の立下りエッジにより、フリップフロップ３０
２のＱ出力は立ち上げられ、バイナリ”１”信号を供給
すし、これは、ＡＮＤゲート３００と３０１をイネーブ
ルするイネーブル信号として働く。フリップフロップ３
０２を同期して増幅器を制御ことに使用することは、増
幅器のターンオンとターンオフがＲＦ周期の開始と終了
で起こることを保証する。図９の、波形４００，４０
２，４０４，４０６，４０８及び４１０は、２つの完全
なクロック周期に渡る増幅器の完全な動作のタイミング
図を示す。増幅器出力は、Ｑ及び、
ング図を提供する、図９の波形を参照する。ディジタイ
ザ１６のＤ１出力から得られるモジュールターンオン信
号は、図４のフリップフロップ３０２のクロックＣＬＫ
入力へ供給される。このフリップフロップは、ＭＯＳＦ
ＥＴトランジスタ７０と７４を駆動するためにブリッジ
Ｂ位相パルスとブリッジＡ位相パルスを送るために、Ａ
ＮＤゲート３００と３１０をイネーブルするために、タ
ーンオン信号又はイネーブル信号を供給するためのドラ
イバ制御回路として働く。図９に示す様に、ブリッジ位
相Ｂ信号の立下りエッジにより、フリップフロップ３０
２のＱ出力は立ち上げられ、バイナリ”１”信号を供給
すし、これは、ＡＮＤゲート３００と３０１をイネーブ
ルするイネーブル信号として働く。フリップフロップ３
０２を同期して増幅器を制御ことに使用することは、増
幅器のターンオンとターンオフがＲＦ周期の開始と終了
で起こることを保証する。図９の、波形４００，４０
２，４０４，４０６，４０８及び４１０は、２つの完全
なクロック周期に渡る増幅器の完全な動作のタイミング
図を示す。増幅器出力は、Ｑ及び、
【００４１】
【外３】 出力に同期する。これは、信頼性ある動作を維持するの
に重要な要素である。スイッチングタイミングが同期し
ていない場合には、ＭＯＳＦＥＴへの損害が発生する可
能性があり、かつトランジスタの高いｄｖ／ｄｔ２次降
伏を起こす。
に重要な要素である。スイッチングタイミングが同期し
ていない場合には、ＭＯＳＦＥＴへの損害が発生する可
能性があり、かつトランジスタの高いｄｖ／ｄｔ２次降
伏を起こす。
【００４２】パルス変圧器３０４と３１２は、分離され
た駆動信号（ブリッジ位相Ａとブリッジ位相Ｂパルス）
を、フローティングＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７
４へ供給する。パルス変圧器Ｔ１とＴ２の２次からの整
流されたＲＦ駆動信号は、増幅器された出力信号を生成
するためにフローティングトランジスタをオンとオフに
切り替えるために、ＭＯＳＦＥＴドライバ２１０と２１
４によりバッファされる。
た駆動信号（ブリッジ位相Ａとブリッジ位相Ｂパルス）
を、フローティングＭＯＳＦＥＴトランジスタ７０と７
４へ供給する。パルス変圧器Ｔ１とＴ２の２次からの整
流されたＲＦ駆動信号は、増幅器された出力信号を生成
するためにフローティングトランジスタをオンとオフに
切り替えるために、ＭＯＳＦＥＴドライバ２１０と２１
４によりバッファされる。
【００４３】各パルスが固定の振幅と継続時間を有す
る、固定の周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルスのトレイ
ンを提供するＲＦソースを有するＲＦ電力増幅器システ
ムが提示される。ブリッジ回路は、オンのときに第１の
方向にＤＣ電流が負荷を流れるようにするためにＤＣ電
圧源を負荷を渡って接続する第１のトランジスタスイッ
チと、オンのときに第２の方向にＤＣ電流がその負荷を
流れるようにするためにＤＣ電圧源をその負荷を渡って
接続する第２のトランジスタスイッチとを有する。スイ
ッチドライバは、イネーブルされたときに、ＲＦパルス
の周波数に依存する周波数で第１と第２のトランジスタ
スイッチをオン及びオフに駆動するためにかつ、ＤＣ電
圧源からの電流が負荷を通して第１と第２の方向に交互
に流れるようにＲＦパルス送る。ドライバ制御回路は、
ターンオン信号を供給しかつ、トランジスタスイッチに
ＲＦパルスを送るためにスイッチドライバをイネーブル
するために、選択的にそれらをスイッチドライバに与え
る。スイッチドライバは、それぞれが第１と第２のトラ
ンジスタスイッチに接続された第１と第２の論理ゲート
を有する。第１と第２の誘導性操作回路はそれぞれが、
第１の論理ゲートと第１のトランジスタスイッチ間及び
第２の論理ゲートと第２のトランジスタスイッチ間に挿
入される。
る、固定の周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルスのトレイ
ンを提供するＲＦソースを有するＲＦ電力増幅器システ
ムが提示される。ブリッジ回路は、オンのときに第１の
方向にＤＣ電流が負荷を流れるようにするためにＤＣ電
圧源を負荷を渡って接続する第１のトランジスタスイッ
チと、オンのときに第２の方向にＤＣ電流がその負荷を
流れるようにするためにＤＣ電圧源をその負荷を渡って
接続する第２のトランジスタスイッチとを有する。スイ
ッチドライバは、イネーブルされたときに、ＲＦパルス
の周波数に依存する周波数で第１と第２のトランジスタ
スイッチをオン及びオフに駆動するためにかつ、ＤＣ電
圧源からの電流が負荷を通して第１と第２の方向に交互
に流れるようにＲＦパルス送る。ドライバ制御回路は、
ターンオン信号を供給しかつ、トランジスタスイッチに
ＲＦパルスを送るためにスイッチドライバをイネーブル
するために、選択的にそれらをスイッチドライバに与え
る。スイッチドライバは、それぞれが第１と第２のトラ
ンジスタスイッチに接続された第１と第２の論理ゲート
を有する。第１と第２の誘導性操作回路はそれぞれが、
第１の論理ゲートと第１のトランジスタスイッチ間及び
第２の論理ゲートと第２のトランジスタスイッチ間に挿
入される。
【００４４】
【発明の効果】本発明により、スイッチングトランジス
タの直接駆動動作が可能な誘導性操作を有するＲＦ電力
増幅器システムを提供することができる。
タの直接駆動動作が可能な誘導性操作を有するＲＦ電力
増幅器システムを提供することができる。
【図１】本発明が適用できる１つのアプリケーションの
従来技術の概略を示す図である。
従来技術の概略を示す図である。
【図２】図１で採用されている１つの電力増幅器の従来
技術の概略回路を示す図である。
技術の概略回路を示す図である。
【図３】本発明の一実施例の概略ブロック図である。
【図４】本発明の好適な実施例に従った回路を含む電力
増幅器の概略ブロック図である。
増幅器の概略ブロック図である。
【図５】改良された電源の概略ブロック図である。
【図６】従来技術のＭＯＳＦＥＴ駆動回路の概略ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】誘導性操作駆動回路の概略回路を示す図であ
る。
る。
【図８】誘導性操作を採用するＲＦドライブ波形を示す
時間に関する電圧振幅を示す図である。
時間に関する電圧振幅を示す図である。
【図９】時間に関する振幅として示されている波形で、
増幅器のタイミング図を示す複数の波形を示す図であ
る。
増幅器のタイミング図を示す複数の波形を示す図であ
る。
１０ 変調器 １１ 出力ネットワーク １２ 入力ソース １３ インダクタ １４ 負荷 １５ キャパシタ １６ ディジタイザ ２０ ＲＦソース ２１ ＲＦ発振器 ２２ ＲＦ分割器 ２３ ＲＦドライバ ２４ 結合回路 ４４ １次巻線 ７０，７２，７４、７６ ＭＯＳＦＥＴトランジスタ ８２ １次巻線 ８４，８６，８８、９０ ２次巻線 １００ バッファ増幅器 １０２ キャパシタ １０４ インダクタ ２００ ワンショット回路 ２０２ インバータ ２０４ ワンショット回路 ２１０，２１２，２１４，２１６ バッファ増幅器 ２２０ 同期分離ＲＦ駆動電源 ２２２ インバータ ２２４ 分周回路 ２２６ ワンショット回路 ２２８ ワンショット回路 ２３０ トランジスタ ２３２ トランジスタ ２４０ １次巻線 ２４２ 巻線 ２４４ ２次巻線 ２４６ ２次巻線 ２５０、２５２，２５４、２５６ 誘導性操作駆動回路 ３００ ＡＮＤゲート ３０２ Ｄ型フリップフロップ ３０４ パルス変圧器 ３０６ ダイオード ３１０ ＡＮＤゲート ３１２ パルス変圧器 ３１４ バッファ増幅器 ３２０ ＯＲゲート ３３０ ＯＲゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 1/04 Ｈ０３Ｋ 17/687 Ｅ
Claims (8)
- 【請求項１】 各パルスが固定の振幅と継続時間を有し
かつ、固定周波数のＲＦ周期を示すＲＦパルスのトレイ
ンを提供するＲＦ源と、ＤＣ電圧源と、オンのときに第
１の方向にＤＣ電流が負荷を流れるようにするために前
記ＤＣ電圧源を負荷を渡って接続する第１のトランジス
タスイッチとオンのときに第２の方向にＤＣ電流がその
負荷を流れるようにするために前記ＤＣ電圧源をその負
荷を渡って接続する第２のトランジスタスイッチとを有
するブリッジ回路と、イネーブルされたときに前記ＲＦ
パルスの周波数に依存する周波数で前記第１と第２のト
ランジスタスイッチをオンとオフに駆動するために前記
ＲＦパルスを送りかつ前記ＤＣ電圧源からの電流が前記
負荷を通して前記第１と第２の方向に交互に流れるよう
にするスイッチドライバとを有するＲＦ電力増幅器シス
テムであって、ターンオン信号を供給しかつ、前記トラ
ンジスタスイッチに前記ＲＦパルスを送るために前記ス
イッチドライバをイネーブルするために、選択的にそれ
らを前記スイッチドライバに与えるドライバ制御回路を
有し、前記スイッチドライバは、それぞれが前記第１と
第２のトランジスタスイッチに接続された第１と第２の
論理ゲートを含み、かつ、第１と第２の誘導性操作回路
が前記第１の論理ゲートと前記第１のトランジスタスイ
ッチ及び前記第２の論理ゲートと前記第２のトランジス
タスイッチの間にそれぞれ挿入されたことを特徴とする
ＲＦ電力増幅器システム。 - 【請求項２】 各々の前記操作回路は、共に並列に接続
された抵抗とインダクタを有し、各前記トランジスタは
スイッチはゲート電極を有するＭＯＳＦＥＴトランジス
タであることを特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】 各々の前記操作回路は、前記ロジックゲ
ートと前記ゲート電極間に挿入され、各々の前記ＭＯＳ
ＦＥＴトランジスタのゲート電極とソース電極間に接続
されたスナバ回路を有する請求項２記載のシステム。 - 【請求項４】 各々の前記スナバ回路はキャパシタ及び
直列に共に接続された第２の抵抗を有する第１の回路
と、ダイオード及び直列に共に接続された第３の抵抗を
有する第２の回路を有し、前記第１と第２の回路は共に
並列に接続されていることを特徴とする請求項３記載の
システム。 - 【請求項５】 第１と第２のトランジスタスイッチが前
記ＲＦ周期の開始と前記ＲＦ周期の終了に同期してオン
及びオフされるように、論理回路は、増幅器をターンオ
ン制御信号と前記スイッチドライバをイネーブルするた
めの前記ＲＦパルスに応答することを特徴とする請求項
１記載のシステム。 - 【請求項６】 各々の前記ＭＯＳＦＥＴトランジスタの
ゲート電極とソース電極間にスナバ回路が接続され、各
々の前記スナバ回路はキャパシタ及び直列に共に接続さ
れた第２の抵抗を有する第１の回路と、ダイオード及び
直列に共に接続された第３の抵抗を有する第２の回路を
有し、前記第１と第２の回路は共に並列に接続されてい
ることを特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項７】 前記ブリッジ回路内で前記スイッチドラ
イバと各々の前記トランジスタスイッチ間に挿入された
ドライバ増幅器と、各々の前記ドライバ増幅器にＤＣ駆
動電圧を供給するための、第２のＤＣ電圧源を有するＤ
Ｃ対ＤＣ電源と、１次巻き線と複数の２次巻線を有する
変圧器と、前記２次巻線でのＤＣ電源のリップル電圧が
前記ＲＦパルスの周波数と等しいリップル周波数を有す
るように、オンしたときに前記１次巻線を前記第２のＤ
Ｃ電圧源に接続するための第１のスイッチングトランジ
スタと、前記ＲＦパルスの周波数に同期して前記第１の
スイッチングトランジスタをオン及びオフする制御回路
とを有する請求項１記載のシステム。 - 【請求項８】 前記ドライバ制御回路は、第１と第２の
トランジスタスイッチが前記ＲＦ周期の開始と前記ＲＦ
周期の終了に同期してオン及びオフされるように、増幅
器ターンオン制御信号と前記スイッチドライバをイネー
ブルするための前記ＲＦパルスに応答する論理回路を有
することを特徴とする請求項７記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| US489488 | 2000-01-21 | ||
| US09/489,488 US6300829B1 (en) | 2000-01-21 | 2000-01-21 | RF power amplifier system having inductive steering |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| WO2013136558A1 (ja) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | 株式会社 東芝 | デジタル振幅変調装置及びデジタル振幅変調装置の制御方法 |
| JP2014216848A (ja) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 株式会社東芝 | 送信機用の合成部及びデジタル振幅変調装置 |
| JP2016220099A (ja) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 富士通株式会社 | 増幅器及び増幅器の制御方法 |
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| KR100985552B1 (ko) | 2009-06-30 | 2010-10-05 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 전력 증폭기 및 그의 구동 방법 |
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| US9431819B2 (en) | 2014-01-31 | 2016-08-30 | Drs Power & Control Technologies, Inc. | Methods and systems of impedance source semiconductor device protection |
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-
2000
- 2000-01-21 US US09/489,488 patent/US6300829B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-14 CA CA002325826A patent/CA2325826A1/en not_active Abandoned
-
2001
- 2001-01-11 FR FR0100297A patent/FR2804258B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2001-01-19 JP JP2001012340A patent/JP4350912B2/ja not_active Expired - Fee Related
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