JP2005094635A

JP2005094635A - 電力増幅器のバイアス回路

Info

Publication number: JP2005094635A
Application number: JP2003328237A
Authority: JP
Inventors: Jiro Kikuchi; 二郎菊池
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-07
Also published as: CN1599238A

Abstract

【課題】バイアス電流の設定が簡単で、一度設定したバイアス電流が周囲温度によって変化しない電力増幅器のバイアス回路を提供する。
【解決手段】電源から供給される電源電流がバイアス電圧に依存する電力増幅器と、前記電源から前記電力増幅器に電源電圧を印加する電源供給路に直列に介挿された電流検出抵抗と、前記電力増幅器に前記バイアス電圧を印加する差動増幅器とを備え、前記差動増幅器の一方の入力端に基準電圧を印加し、他方の入力端に前記電源の電圧よりも前記電流検出抵抗による電圧降下分だけ低くなった電圧を印加した。
【選択図】図１

Description

本発明は電力増幅器のバイアス回路に関する。

図５に示すように、電力増幅部１２に供給された入力信号はここで増幅され、出力信号として出力される。通常の使用時には電力増幅部１２に主電源１４からスイッチ３４を介して電源が供給され、電圧出力部１８からバイアス電圧Ｖｂが印加される。電力増幅部１２に印加されるバイアス電圧Ｖｂを好適な値に設定するためにバイアス電流Ｉｂを検出するバイアス電流検出回路２０が設けられる。

バイアス電流検出回路２０は電力増幅部１２に主電源１４より低い電圧で主電源１４からの最大電流よりも少ない調整用電流（１ｂ）を供給する調整用電源２２と、そのバイアス電流を検出する電流検出部２４とを含む。調整用電源２２の電圧は、バイアス電流Ｉｂの調整可能な最低電圧よりも高い電圧に設定される。電流検出部２４は、検出用抵抗３０と比較部３２とを含む。

そして、スイッチ３４が主電源１４からの出力を遮断した状態で、調整用電源２２から電力増幅部に電流が供給され、バイアス電流Ｉｂの検出及びバイアス電圧Ｖｂの調整がおこなわれる。バイアス電流の検出結果は検出結果信号生成部３６に送られ、ここで、バイアス電圧Ｖｂの可変制御を行う制御部３８でその検出結果を判断可能な検出結果信号が生成され、制御部３８に送出される。

制御部３８は検出結果に基づいたバイアス電圧を決定し、電圧出力部１８からそのバイアス電圧Ｖｂを出力する。記憶部４０にはバイアス電圧Ｖｂの設定値が記憶されており、制御部３８はこの記憶部４０を参照してバイアス電圧Ｖｂを取得する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−３５３７４９号公報（図１）

上記構成では、バイアス電圧Ｖｂの値を設定するためにバイアス電流検出回路２０や制御部３８、記憶部４０等を設け、バイアス電流検出回路２０のは検出結果信号生成部等を設けるので全体の構成が極めて複雑となる。また、このようにして設定されたバイアス電圧Ｖｂを電力増幅部１２に供給しても、周囲温度の変化等によって電力増幅部１２自体の温度依存性によってバイアス電流が変化するという問題が発生する。

本発明は、バイアス電流の設定が簡単で、一度設定したバイアス電流が周囲温度によって変化しない電力増幅器のバイアス回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明では、電源から供給される電源電流がバイアス電圧に依存する電力増幅器と、前記電源から前記電力増幅器に電源電圧を印加する電源供給路に直列に介挿された電流検出抵抗と、前記電力増幅器に前記バイアス電圧を印加する差動増幅器とを備え、前記差動増幅器の一方の入力端に基準電圧を印加し、他方の入力端に前記電源の電圧よりも前記電流検出抵抗による電圧降下分だけ低くなった電圧を印加した。

また、前記電流検出抵抗の前記電源側の一端とグランドとの間に抵抗分圧回路を設け、前記抵抗分圧回路から出力される分圧電圧を前記差動増幅器の前記一方の入力端に印加し、前記電流検出抵抗の他端の電圧を前記差動増幅器の他方の入力端に印加した。

また、前記差動増幅器から出力される前記バイアス電圧を増幅器を介して前記電力増幅器に印加した。

請求項１に記載の発明によれば、電源から電力増幅器に電源電圧を印加する電源供給路に直列に介挿された電流検出抵抗を設け、差動増幅器の一方の入力端に基準電圧を印加し、他方の入力端に電源の電圧よりも電流検出抵抗による電圧降下分だけ低くなった電圧を印加したので、電力増幅器の電流特性が温度によって変化してもこの電流変化が、電力増幅器へ供給されるバイアス電圧にフィードバックされ、電流検出抵抗に流れる電流が常に一定となるように制御される。

また、請求項２に記載の発明によれば、電流検出抵抗の電源側の一端とグランドとの間に抵抗分圧回路を設け、抵抗分圧回路から出力される分圧電圧を差動増幅器の一方の入力端に印加し、電流検出抵抗の他端の電圧を差動増幅器の他方の入力端に印加したので、電力増幅器に流れる電流を分圧電圧によって簡単に設定できる。

また、差動増幅器から出力されるバイアス電圧を増幅器を介して電力増幅器に印加したので、差動増幅器に負担をかけることなく電力増幅器を十分に駆動できる。

以下図面によって説明する。図１は本発明の電力増幅器の第１実施例、図２はその変形例、図３は本発明の電力増幅器の第２実施例、図４はその変形例を示す図１において、電力増幅器１には電源２から電流検出抵抗３を介して電圧が供給される。また、電力増幅器１にはオペアンプで構成される差動増幅器４からバイアス電圧が供給される。これによって電力増幅器１にはバイアス電圧に依存する電源電流（バイアス電流）が流れる。よって、電力増幅器１には電流検出抵抗３による電圧降下だけ電源２の電圧よりも低い電圧が印加される。そして、電力増幅器１に入力された入力信号はここで増幅され、出力信号として出力される。

電流検出抵抗３の電源２側の一端とグランドとの間には抵抗分圧回路５が接続される。抵抗分圧回路５の分圧電圧、すなわち、電源２側の抵抗５ａとグランド側の抵抗５ｂとの接続点の電圧が差動増幅器４の反転入力端（−）に印加される。電流検出抵抗３の他端が非反転入力端（＋）に接続される。ここで、分圧電圧の値は電流検出抵抗３による電圧降下だけ電源２の電圧よりも低い電圧とひとしくなるように抵抗５ａ、５ｂの抵抗値によって設定される。

ここで、電流増幅器１に流すべきバイアス電流を、たとえば１５０ｍＡとする。そして電流検出抵抗３の抵抗値を０．３３Ωとする。この結果、電流検出抵抗３によって、約０．５ボルトの電圧降下が発生する。もし、電源１の電圧を３ボルトとすれば差動増幅器４の非反転入力端（＋）には２．９５ボルトの電圧が印加される。この電圧はそのまま、電力増幅器１にも印加される。そして、差動増幅器４の反転入力端（−）にも分圧回路５から２．９５ボルトの電圧が印加される（抵抗５ａの抵抗値が５１Ω、抵抗５ｂの抵抗値が３ｋΩ）。

この結果、差動増幅器４は電力増幅器１に１５０ｍＡのバイアス電流が流れたときに平衡状態となる。

電力増幅器１のバイアス電流特性が温度依存性を有して、周囲温度の上昇によって電流が増加するように働くと、電流検出抵抗の他端の電圧が低下する。すると、差動増幅器４から電力増幅器１に供給しているバイアス電圧が低下する。その結果、電力増幅器１に流れるバイアス電流が減少して１５０ｍＡとなったところで差動増幅器４は平衡状態となる。すなわち、電力増幅器１は自身に流れるバイアス電流によってバイアス電圧に負帰還されるので、バイアス電流は温度に依存しなくなる。

上記の構成では、電力増幅器１のバイアス電圧対バイアス電流が順方向特性（バイアス電圧が大きくなるとバイアス電流も大きくなる）である場合に適用されるが、電力増幅器１のバイアス電圧対バイアス電流が逆方向特性（バイアス電圧が大きくなるとバイアス電流が小さくなる）である場合には、差動増幅器４の非反転入力端（＋）に分圧電圧を印加し、反転入力端（−）に電流検出抵抗３の他端の電圧を印加すればよい。

なお、図２に示すように、差動増幅器４から出力されるバイアス電圧をＰＮＰトランジスタ６ａからなる増幅器６を介して電力増幅器１に印加するようにすれば、増幅器６によってバイアス電圧が増幅されて差動増幅器４の負荷が軽くなるので、電力増幅器１がバイポーラトランジスタ（図示せず）で構成されていてもこれを十分に駆動できる。

すなわち、電源２からトランジスタ６ａのエミッタに給電され、差動増幅器４の出力端がトランジスタ６ａのベースに接続される。そしてコレクタから電力増幅器１にバイアス電圧が供給される。この場合、増幅器６の出力は差動増幅器４の出力に対して位相が反転するので、図示のように、抵抗５ａと抵抗５ｂとの接続点の電圧が差動増幅器４の非反転入力端（＋）に印加され、電流検出抵抗３の他端が反転入力端（−）に接続される。

図１の差動増幅器１はオペアンプによって構成されていたが、これを図３に示すように差動結合された二つのトランジスタ４ａ、４ｂによって構成することもできる。すなわち、トランジスタ４ａ、４ｂのエミッタは抵抗４ｃによってグランドに接続され、各コレクタはそれぞれの負荷抵抗４ｄ、４ｅを介して電源２に接続される。そして、トランジスタ４ａのベースに分圧電圧が印加され、トランジスタ４ｂのベースには電流検出抵抗３の他端の電圧が印加される。トランジスタ４ａのコレクタから電力増幅器１にバイアス電圧が供給される。図３の構成の動作は図１のそれと同じであるので説明は省略する。

なお、図４に示すように、差動増幅器４から出力されるバイアス電圧をＰＮＰトランジスタからなる増幅器６を介して電力増幅器１に印加するようにすれば、この場合も差動増幅器４の負荷が軽くなるので、電力増幅器１がバイポーラトランジスタ（図示せず）で構成されていてもこれを十分に駆動できる。

すなわち、の場合、増幅器６の出力は差動増幅器４の出力に対して位相が反転するので、図示のように、電源２からトランジスタ６ａのエミッタに給電され、トランジスタ４ｂのコレクタの電圧がトランジスタ６ａのベースに印加され、コレクタから電力増幅器１にバイアス電圧が供給される。

本発明の電力増幅器のバイアス回路の第１の実施例の構成を示す回路図である。本発明の電力増幅器のバイアス回路の第１の実施例の他の構成を示す回路図である。本発明の電力増幅器のバイアス回路の第２の実施例の構成を示す回路図である。本発明の電力増幅器のバイアス回路の第２の実施例の他の構成を示す回路図である。従来の電力増幅器のバイアス回路の構成を示す回路図である

符号の説明

１：電力増幅器
２：電源
３：電流検出抵抗
４：差動増幅器
４ａ、４ｂ：トランジスタ
４ｃ、４ｄ、４ｅ：抵抗
５：分圧回路
５ａ、５ｂ：抵抗
６：増幅器
６ａ：トランジスタ

Claims

電源から供給される電源電流がバイアス電圧に依存する電力増幅器と、前記電力増幅器に前記バイアス電圧を印加する差動増幅器とを備え、前記電源から前記電力増幅器に電源電圧を印加する電源供給路に直列に介挿された電流検出抵抗を設け、前記差動増幅器の一方の入力端に基準電圧を印加し、他方の入力端に前記電源の電圧よりも前記電流検出抵抗による電圧降下分だけ低くなった電圧を印加したことを特徴とする電力増幅器のバイアス回路。
前記電流検出抵抗の前記電源側の一端とグランドとの間に抵抗分圧回路を設け、前記抵抗分圧回路から出力される分圧電圧を前記差動増幅器の前記一方の入力端に印加し、前記電流検出抵抗の他端の電圧を前記差動増幅器の他方の入力端に印加したことを特徴とする請求項１に記載の電力増幅器のバイアス回路。
前記差動増幅器から出力される前記バイアス電圧を増幅器を介して前記電力増幅器に印加したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力増幅器のバイアス回路。