JP2004248323A - テレビスイッチモジュールのアンプ回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】テレビスイッチモジュールのアンプ回路において、アンプ回路の消費電流を安定させる回路を搭載して、トランジスタの電流増幅率のばらつきにより生じる、アンプ回路の消費電流のばらつきを抑える。
【解決手段】ベースに信号が入力され、コレクタが負荷抵抗ＲＬを介して電源Ｖｃｃに接続され、コレクタを信号出力端とする、エミッタ接地の信号増幅用トランジスタＴｒと、このトランジスタＴｒのコレクタとベースとの間に付加され、負荷抵抗ＲＬに流れる電流を一定に保つように作用して該トランジスタのコレクタ電位Ｖｃを一定に保持する電流安定回路１０とを備える。これにより、トランジスタＴｒのhfeのばらつきを気にすることなく、定消費電力化を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビ受像機に搭載されるテレビスイッチモジュールのアンプ回路に係り、その消費電力の安定化技術に関する。
従来から、テレビの高周波入力信号の出力ラインを切換え出力するテレビスイッチモジュールが知られている。このテレビスイッチモジュールには、一般に、信号増幅用のアンプ回路やラインを切換えるスイッチ内蔵している。
この種のアンプ内蔵のテレビスイッチモジュールを図３に示し、以下説明する。このテレビスイッチモジュールは、テレビの高周波信号が各々入力される２つの入力ライン１１，２１（INPUT1，INPUT2）と、入力信号を増幅するアンプ１２，２２（AMP1，AMP2）と、入力信号を分岐する分岐装置１３，２３と、その後に接続され信号出力ラインを任意に選択切換える２つのリレースイッチ１６，２６(SW1，SW2)と、２つの出力ライン１７，２７（OUTPUT1，OUTPUT2）と、リレースイッチ１６，２６を切換え動作するとともに、アンプ１２，２２に電源を供給する電源・制御インターフェース３０とを備える。リレースイッチ１６，２６は、分岐装置１３，２３による分岐後のライン１４，１５及び２４，２５がそれぞれ接続されるリレーの切換接点とリレーの共通接点とを有し、この共通接点が各出力ライン１７，２７に接続される。３１はリレー制御線であり、３２はアンプ１２，２２への電源供給線である。
このテレビスイッチモジュールは、リレースイッチ１６，２６で４種類の組み合わせを選択することにより、２つの入力ライン１１，２１を、２つの出力ライン１７，２７に切換え出力可能とするものである。ここで、アンプ回路１２，２２の具体例を図４に示す。このアンプ回路は、自己バイアス回路と呼ばれるトランジスタを用いたアンプ回路である。トランジスタの電流増幅率hfeのばらつきにより、アンプ回路の消費電流はばらつきを持つため、その影響をできるだけ小さくするように、自己バイアス回路が工夫されている。
このアンプ回路の動作原理を説明する。本回路は、コレクタ電流Ｉｃが増加すると、抵抗ＲＬに生じる電圧降下が大きくなり、それに伴い抵抗ＲＢに流れるベース電流ＩＢが減少し、それに伴いコレクタ電流Ｉｃも減少するように動作する。従って、アンプ回路の消費電流は、以下の関係式で表すことができる。
Ｉｃ+ＩＢ=(hfe＋１)・(Ｖｃｃ+ＶＢＥ)／(ＲＬ+ＲＢ+hfe・ＲＬ)
この関係式から言えることは、抵抗ＲＬを小さく、また抵抗ＲＢを大きく設定することで、hfeのばらつきによる影響を小さくすることが可能であるということである。しかしながら、実際は、抵抗ＲＬは動作点や電圧増幅度を決めていて、また、ＲＢは入力インピーダンスを決めていることから、本回路構成において、hfeのばらつきによる影響を抑えつつ、同時に増幅度を確保することは困難であった。
なお、アンプ回路において、カレントミラー回路を追加して、hfeのばらついても、消費電流を安定化させることが知られている（特許文献１参照）。この回路においては、信号増幅トランジスタのバイアス電流をカレントミラー回路により供給するように構成している。カレントミラー回路を用いる場合、高周波のトランジスタとバイアス側のトランジスタの性能、特に、ベース・エミッタ電位ＶＢＥを揃える必要がある。これを実現するには、半導体上の近い位置にこれら全てのトランジスタを集積する必要かあり、集積回路の場合には問題ないが、ディスクリートな回路を構成するには不向きである。設計の自由度の大きいディスクリートな回路構成にあって、消費電流を安定化させることが要請されていた。
特開平１０−７０４１９号公報
本発明は、上記問題に応えつつ、アンプ回路の消費電流を安定させる回路を搭載して、トランジスタの電流増幅率のばらつきにより生じる、アンプ回路の消費電流のばらつきを抑えることが可能な、設計の自由度が大きいテレビスイッチモジュールのアンプ回路を提供することを目的とする。
上述目的を達成するため、本発明は、テレビスイッチモジュールのアンプ回路において、ベースに信号が入力され、コレクタが負荷抵抗を介して電源Ｖｃｃに接続され、コレクタを信号出力端とする、エミッタ接地の信号増幅用トランジスタと、このトランジスタのコレクタとベースとの間に付加され、負荷抵抗に流れる電流を一定に保つように作用して該トランジスタのコレクタ電位Ｖｃを一定に保持する電流安定回路と、を備えたものである。
また、上記電流安定回路は、少なくとも２個のトランジタユニットから成り、電源Ｖｃｃを抵抗分圧して得られる該電流安定回路用の参照電圧と、信号増幅用トランジスタのコレクタ電位Ｖｃとが等しくなるように作用する回路構成を有するものとすればよい。
本発明によれば、トランジスタのhfeのばらつきを気にすることなく、定消費電力化を実現することができる。このことにより、モジュールの最大消費電力値も、従来回路と比較して抑えることができる。しかも、設計の自由度が大きいディスクリートな回路構成にあって、上記作用を達成することができる。
また、電流安定化回路は、信号増幅トランジスタのコレクタ電位Ｖｃが参照電圧になるように動作するので、負荷抵抗の抵抗値を高精度なもの（一般に、ばらつきは少ない）ものに設定すれば、負荷抵抗を流れる電流はほぼ一定になり、定消費電力化を実現することができる。
以下、本発明の実施形態に係るテレビスイッチモジュールのアンプ回路を図面を参照して説明する。図１は、アンプ回路構成を示す。本回路は、信号増幅トランジスタＴｒのコレクタ電位Ｖｃを一定に保持するように働くアクティブ電流安定回路、ここでは定電圧回路１０を信号増幅トランジスタＴｒに付加し、負荷抵抗ＲＬを流れる電流を一定に保つことにある。ＩＮは信号入力端、ＯＵＴは信号出力端である。この回路構成の場合、消費電流のばらつきは、外部から印加される電圧Ｖｃｃと、定電圧回路の電圧Ｖｃの精度、負荷抵抗ＲＬの精度により決定され、トランジスタＴｒの電流増幅率hfeは関係ない。
図２は、アンプ回路における定電圧回路１０の具体的構成を示す。定電圧回路１０の構成と動作原理を説明する。電圧Ｖｃは、トランジスタＴｒ１のベース電圧を基準電圧Ｖ’refとした場合、Ｖｃ=Ｖ’ref＋ＶＢＥ１と表すことができる。また、トランジスタＴｒ１のベース電圧であるＶ’refは、トランジスタＴｒ２のベース電圧であるＶref−ＶＢＥ２で表すことができる。ここで、トランジスタＴｒ１およびトランジスタＴｒ２は２石を集積したトランジスタユニットであり、限りなくＶＢＥ１=ＶＢＥ２であるとすると、
Ｖｃ=Ｖ’ref+ＶＢＥ１=Ｖref−ＶＢＥ２＋ＶＢＥ１＝Ｖrefとなる。Ｖrefは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の精度により決定される。
このことにより、抵抗ＲＬ及びＲ１、Ｒ２の抵抗値を高精度なもの（一般に、ばらつきは少ない）ものに設定すれば、この定電圧回路１０は、信号増幅トランジスタＴｒのコレクタ電位Ｖｃが参照電圧Ｖrefになるように動作する。かくして、抵抗ＲＬを流れる電流（ＩＣ＋ＩＢ）はほぼ一定になり、その結果、アンプのトランジスタの電流を必要最小に設定でき、バラツキにより不必要に消費電力を増大するのを防止でき、また、最大消費電力値も、従来回路と比較して抑えることができる。
具体的には、抵抗ＲＬおよびＲ１、Ｒ２の抵抗値を高精度なものに設定、例えば１％精度品の場合を考える。抵抗Ｒ１が１０１％、抵抗Ｒ２が９９％、抵抗ＲＬが９９％のとき、消費電流は最大になる。この場合、規格通りの抵抗値の場合と比較して、２．０２％消費電流が増えるだけである。また、本発明は、設計の自由度が大きいディスクリートな回路構成にあって上記作用効果が得られる。
本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能であり、例えば、電流安定化回路の構成や、その電源供給の構成は任意の形態を採用可能である。
本発明の実施形態によるテレビスイッチモジュールのアンプの回路図。 同上アンプの一例を示す回路図。 従来のテレビスイッチモジュールの構成図。 従来のテレビスイッチモジュールのアンプの回路図。
符号の説明
１０ 定電圧回路（アクティブ電流安定回路）
Ｔｒ 信号増幅トランジスタ
Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ
ＲＬ 負荷抵抗
ＩＮ 信号入力端
ＯＵＴ 信号出力端

Claims (2)

  1. テレビスイッチモジュールのアンプ回路において、
    ベースに信号が入力され、コレクタが負荷抵抗を介して電源Ｖｃｃに接続され、コレクタを信号出力端とする、エミッタ接地の信号増幅用トランジスタと、
    このトランジスタのコレクタとベースとの間に付加され、負荷抵抗に流れる電流を一定に保つように作用して該トランジスタのコレクタ電位Ｖｃを一定に保持する電流安定回路と、
    を備えたことを特徴とするテレビスイッチモジュールのアンプ回路。
  2. 電流安定回路は、少なくとも２個のトランジタユニットから成り、電源Ｖｃｃを抵抗分圧して得られる該電流安定回路用の参照電圧と、信号増幅用トランジスタのコレクタ電位Ｖｃとが等しくなるように作用する回路構成を有することを特徴とする請求項１に記載のテレビスイッチモジュールのアンプ回路。
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