JP2010161595A - 入力バイアス電圧供給回路 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電圧変動に対する増幅器の利得変動を抑制することができ、小型で安価な入力バイアス電圧供給回路を提供する。
【解決手段】第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２が、電源Ｅ１とグランドの間で、順に直列接続されてなり、第１接続点Ｎ１で後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する入力バイアス電圧供給回路１００であって、第１トランジスタＱ１が、信号入力端子ＩＮと第１接続点Ｎ１の間に、第１端子を信号入力端子ＩＮ側に第２端子を第１接続点Ｎ１側にして挿入され、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４が、電源Ｅ１とグランドの間で、順に直列接続されてなり、第１トランジスタＱ１の制御端子が、第２接続点Ｎ２に接続され、容量Ｃ１が、第４抵抗Ｒ４に並列接続されると共に、第５抵抗Ｒ５が、第１トランジスタＱ１の第１端子とグランドの間に挿入されてなる入力バイアス電圧供給回路１００とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する、入力バイアス電圧供給回路に関する。

後段に接続される増幅器への入力バイアス電圧を供給する、入力バイアス電圧供給回路が、例えば、特開昭５３-１９５４６号公報（特許文献１）、特開２００６−８７０７０号公報（特許文献２）および特開２００７−１８８２４５号公報（特許文献３）に開示されている。

特開昭５３-１９５４６号公報 特開２００６−８７０７０号公報 特開２００７−１８８２４５号公報

増幅器への簡単な入力バイアス電圧供給回路としては、電源とグランドの間で直列接続された２つの抵抗の接続点から増幅器への入力バイアス電圧を供給する、いわゆる抵抗分圧による入力バイアス電圧供給回路が用いられている。

図１０は、代表的な抵抗分圧による入力バイアス電圧供給回路９０を備えた増幅回路の回路図である。

図１０において破線で囲った入力バイアス電圧供給回路９０においては、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２が、電源Ｅ１とグランドの間で、順に直列接続されている。そして、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の第１接続点Ｎ１で、後段に接続される増幅器のバイポーラトランジスタＱ３に入力バイアス電圧を供給する。

尚、入力バイアス電圧供給回路９０の後段では、第８抵抗Ｒ８とバイポーラトランジスタＱ３が、電源Ｅ１とグランドの間で、バイポーラトランジスタＱ３のエミッタ端子（第１端子）をグランド側にコレクタ端子（第２端子）を電源Ｅ１側にして、順に直列接続されている。そして、バイポーラトランジスタＱ３のベース端子（制御端子）が第１接続点Ｎ１に接続され、入力信号が第１接続点Ｎ１に接続する信号入力端子ＩＮからバイポーラトランジスタＱ３に入力されて、出力信号が第８抵抗Ｒ８とバイポーラトランジスタＱ３の第４接続点Ｎ４から取り出される。

以上のように、バイポーラトランジスタＱ３は、エミッタ接地の増幅回路を構成しており、電源電圧の第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２による分圧で、ベース電圧が与えられる。

図１１と図１２は、図１０の入力バイアス電圧供給回路９０を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果である。図１１は、電源（Ｅ１）電圧と第１接続点Ｎ１の電圧の関係を示した図であり、図１２は、電源（Ｅ１）電圧とバイポーラトランジスタＱ３の利得の関係を示した図である。

入力バイアス電圧供給回路９０においては、図１１に示すように、電源電圧が上昇すると、第１接続点Ｎ１の電圧（従って、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧）も、それに従って上昇する。これに伴って、第１接続点Ｎ１からベース電圧を与えられたエミッタ接地の増幅回路を構成するバイポーラトランジスタＱ３の利得は、図１２に示すように、２．２Ｖ（駆動電圧）の周りで急激に変化し、電源電圧が上記駆動電圧からずれると急激に低下してしまう。

図１２に示したような利得変動があると、増幅回路は電源電圧変動に対して不安定なものとなってしまう。このため、増幅器への入力バイアス電圧供給回路については、電源電圧変動に対して増幅器の利得の変動を小さくすることが求められる。特に、車載用の増幅回路においては、電源電圧の変動が大きいため、電源電圧変動に対する増幅器の利得変動の抑制が要求される。

前記特許文献１〜３に開示された入力バイアス電圧供給回路は、上記電源電圧の変動に対して基準電圧発生回路を備えるものである。しかしながら、これらはいずれも回路規模が大きく、設計が煩雑であると共に大型で高コストなものとなってしまう。特に、車載用の増幅回路においては、小型で安価であることが要求され、大規模な基準電圧発生回路の搭載は困難である。他にも、車載環境ではノイズ（雑音）が信号線に伝搬し易いため、車載用の増幅回路では、雑音の影響を受け難くする必要がある。

そこで本発明は、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する入力バイアス電圧供給回路であって、電源電圧変動に対する増幅器の利得変動を抑制することができ、小型で安価な入力バイアス電圧供給回路を提供することを目的としている。

請求項１に記載の入力バイアス電圧供給回路は、第１抵抗と第２抵抗が、電源とグランドの間で、順に直列接続されてなり、前記第１抵抗と第２抵抗の第１接続点で後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する入力バイアス電圧供給回路であって、第１トランジスタが、信号入力端子と前記第１接続点の間に、第１端子を前記信号入力端子側に第２端子を前記第１接続点側にして挿入され、第３抵抗と第４抵抗が、前記電源とグランドの間で、順に直列接続されてなり、前記第１トランジスタの制御端子が、前記第３抵抗と第４抵抗の第２接続点に接続され、容量が、前記第４抵抗に並列接続されると共に、第５抵抗が、前記第１トランジスタの第１端子とグランドの間に挿入されてなることを特徴としている。

上記入力バイアス電圧供給回路は、以下に示す第１回路部と第２回路部とからなる。第１回路部は、第１抵抗と第２抵抗が電源とグランドの間で順に直列接続され、第１抵抗と第２抵抗の第１接続点で後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する、いわゆる抵抗分圧の回路部である。また、第２回路部は、第１トランジスタ、第３抵抗、第４抵抗、第５抵抗および容量からなる回路部である。

上記入力バイアス電圧供給回路における第２回路部の接続構成は、直流的には、第１トランジスタの制御端子電圧を、第１回路部と同様に、前記電源とグランドの間で順に直列接続された第３抵抗と第４抵抗の第２接続点で供給するものである。第１トランジスタがオンしていると、電流は、電源から第１抵抗、第１トランジスタおよび第５抵抗を通って、グランドに流れる。また、第２回路部の接続構成は、交流的には、第１トランジスタが例えばバイポーラトランジスタである場合、いわゆるベース接地増幅回路の構成となっている。入力信号が、第１トランジスタの第１端子（バイポーラトランジスタである場合、エミッタ端子）に入力され、出力信号が、第２端子（バイポーラトランジスタである場合、コレクタ端子）から取り出されて、第１回路部の第１接続点に伝達される。第２回路部において、第４抵抗に並列接続される容量は、上記交流信号を伝達するための素子である。

以下、理解し易いように第１トランジスタがバイポーラトランジスタである場合を例にとって説明すると、上記入力バイアス電圧供給回路は、第１抵抗と第２抵抗とからなる電源−グランド間の抵抗分圧部（第１回路部）の前段に、第１トランジスタのベース接地増幅回路（第２回路部）が付加された構成となっている。

上記入力バイアス電圧供給回路の直流動作を説明すると、例えば第２回路部が無い場合には、電源電圧が上昇すると、第１回路部における第１接続点の電圧も単調に増大する。しかしながら、上記入力バイアス電圧供給回路では、第２回路部の第１トランジスタの第２端子（コレクタ）と第１端子（エミッタ）の間にも電流が流れるため、第３抵抗、第４抵抗および第５抵抗を適宜設定することにより、電源電圧が上昇した場合に第１回路部における第１接続点の電圧の増大を抑制することができる。従って、上記入力バイアス電圧供給回路によれば、第２回路部が無い抵抗分圧部のみからなる入力バイアス電圧供給回路に較べて、電源電圧の変動に対する第１接続点の電圧（従って、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧）を安定化させることが可能である。これに伴い、後段に接続される増幅器において、電源電圧変動に対する利得変動も抑制することができる。

抵抗分圧部とベース接地増幅回路からなる上記入力バイアス電圧供給回路は、従来の基準電圧発生回路のように回路規模が大きくなく、設計が容易であると共に、小型で安価であることは言うまでも無い。また、第２回路部を構成する第１トランジスタのベース接地増幅回路は、一般的に、低入力インピーダンスの回路である。従って、低入力インピーダンスの回路を第１回路部の前段に備える上記入力バイアス電圧供給回路は、雑音の影響を受け難い入力バイアス電圧供給回路とすることができる。

以上のようにして、上記入力バイアス電圧供給回路は、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する入力バイアス電圧供給回路であって、電源電圧変動に対する増幅器の利得変動を抑制することができ、小型で安価な入力バイアス電圧供給回路とすることができる。

上記入力バイアス電圧供給回路に対して、さらに請求項２に記載のように、第２トランジスタが、前記第２接続点とグランドの間に、第１端子をグランド側に第２端子を前記第２接続点側にして挿入され、第６抵抗と第７抵抗が、前記電源とグランドの間で、順に直列接続されてなり、前記第２トランジスタの制御端子が、前記第６抵抗と第７抵抗の第３接続点に接続されてなる、第３回路部の構成を追加することができる。

上記第３回路部の構成は、前述した第２回路部における第５抵抗と容量を無くした回路構成と同様のものである。従って、前述したように、上記第３回路部は、直流的に電源電圧が上昇した場合に第２回路部における第３抵抗と第４抵抗の第２接続点の電圧の上昇を抑制し、第１トランジスタのベース電圧を安定化させる機能を有している。これによって、電源電圧の変動に対する第１回路部の第１接続点の電圧（従って、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧）を、さらに安定化させることが可能となる。これに伴い、後段に接続される増幅器の電源電圧変動に対する利得変動も、さらに抑制することができる。

上記入力バイアス電圧供給回路は、例えば請求項３に記載のように、前記増幅器が、第３トランジスタであり、第８抵抗と前記第３トランジスタが、前記電源とグランドの間で、該第３トランジスタの第１端子をグランド側に第２端子を電源側にして、順に直列接続され、前記第３トランジスタの制御端子が、前記第１接続点に接続されると共に、前記第８抵抗と前記第３トランジスタの第４接続点から、出力信号が取り出される構成の増幅回路に好適である。

上記第３トランジスタによる増幅回路は、第３トランジスタがバイポーラトランジスタである場合にはエミッタ接地増幅回路を構成するものであり、第８抵抗が負荷抵抗として機能する。

先に例示し、請求項４にも記載のように、上記入力バイアス電圧供給回路における前記第１トランジスタ、第２トランジスタおよび第３トランジスタは、例えばバイポーラトランジスタとすることができる。この場合には、前記第１端子をエミッタ端子とし、前記第２端子をコレクタ端子とし、前記制御端子をベース端子とする。

また、請求項５に記載のように、上記入力バイアス電圧供給回路における前記第１トランジスタ、第２トランジスタおよび第３トランジスタは、電界効果トランジスタであってもよい。この場合には、前記第１端子をソース端子とし、前記第２端子をドレイン端子とし、前記制御端子をゲート端子とする。

以上説明したように、上記入力バイアス電圧供給回路は、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する入力バイアス電圧供給回路であって、電源電圧変動に対する増幅器の利得変動を抑制することができ、小型で安価な入力バイアス電圧供給回路となっている。

従って、上記入力バイアス電圧供給回路は、請求項６に記載のように、電源電圧変動や雑音が大きいだけでなく、小型で安価であることが要求される、車載用の増幅回路に用いられて好適である。

本発明に係る入力バイアス電圧供給回路の一例を示す図で、入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路の回路図である。 図１に示す入力バイアス電圧供給回路１００の直流動作を説明するための図で、直流動作に影響しない容量Ｃ１を削除し、見やすく書き換えた図である。 図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果で、電源（Ｅ１）電圧と第２接続点Ｎ２の電圧の関係を示した図である。 図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果で、電源（Ｅ１）電圧と第１接続点Ｎ１の電圧の関係を示した図である。 図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果で、電源（Ｅ１）電圧とバイポーラトランジスタＱ３の利得の関係を示した図である。 図１に示した入力バイアス電圧供給回路１００の応用例を示す図で、入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路の回路図である。 図６の入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果で、電源（Ｅ１）電圧と第２接続点Ｎ２の電圧の関係を示した図である。 図６の入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果で、電源（Ｅ１）電圧と第１接続点Ｎ１の電圧の関係を示した図である。 図６の入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果で、電源（Ｅ１）電圧とバイポーラトランジスタＱ３の利得の関係を示した図である。 代表的な抵抗分圧による入力バイアス電圧供給回路９０を備えた増幅回路の回路図である。 図１０の入力バイアス電圧供給回路９０を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果で、電源（Ｅ１）電圧と第１接続点Ｎ１の電圧の関係を示した図である。 図１０の入力バイアス電圧供給回路９０を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果で、電源（Ｅ１）電圧とバイポーラトランジスタＱ３の利得の関係を示した図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る入力バイアス電圧供給回路の一例を示す図で、入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路の回路図である。尚、図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路において、図１０に示した入力バイアス電圧供給回路９０を備えた増幅回路と同様の部分については、同じ符号を付した。また、図２は、図１に示す入力バイアス電圧供給回路１００の直流動作を説明するための図で、直流動作に影響しない容量Ｃ１を削除し、見やすく書き換えた図である。

図１において破線で囲った入力バイアス電圧供給回路１００は、点線で囲った第１回路部Ｋ１と第２回路部Ｋ２とからなる。

第１回路部Ｋ１は、図１０に示した入力バイアス電圧供給回路９０のそれと同様の部分であり、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２が、電源Ｅ１とグランドの間で、順に直列接続されている。そして、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の第１接続点Ｎ１で、後段に接続される増幅器のバイポーラトランジスタＱ３に入力バイアス電圧を供給する。第１回路部Ｋ１は、電源Ｅ１の電圧を第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２とで分圧する、いわゆる抵抗分圧の回路部である。

また、第２回路部Ｋ２は、第１トランジスタであるバイポーラトランジスタＱ１、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４、第５抵抗Ｒ５および容量Ｃ１からなる回路部である。第２回路部Ｋ２においては、バイポーラトランジスタＱ１が、信号入力端子ＩＮと第１回路部Ｋ１の第１接続点Ｎ１の間に、第１端子であるエミッタ端子を信号入力端子ＩＮ側に第２端子であるコレクタ端子を第１接続点Ｎ１側にして挿入されている。また、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４が、電源Ｅ１とグランドの間で、順に直列接続されており、バイポーラトランジスタＱ１の制御端子であるベース端子が、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の第２接続点Ｎ２に接続されている。さらに、第２回路部Ｋ２においては、容量Ｃ１が、第４抵抗Ｒ４に並列接続されると共に、第５抵抗Ｒ５が、バイポーラトランジスタＱ１のエミッタ端子とグランドの間に挿入されている。

上記入力バイアス電圧供給回路１００における第２回路部Ｋ２の接続構成は、直流的には、図２に示すように、バイポーラトランジスタＱ１の制御端子電圧を、第１回路部Ｋ１と同様に、電源Ｅ１とグランドの間で順に直列接続された第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の第２接続点Ｎ２で供給するものである。バイポーラトランジスタＱ１がオンしていると、電流は、電源Ｅ１から第１抵抗Ｒ１、バイポーラトランジスタＱ１および第５抵抗Ｒ５を通って、グランドに流れる。

また、上記第２回路部Ｋ２の接続構成は、交流的には、いわゆるベース接地増幅回路の構成となっている。すなわち、入力信号が、信号入力端子ＩＮからバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ端子に入力され、出力信号が、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ端子から取り出されて、第１回路部Ｋ１の第１接続点Ｎ１に伝達される。第２回路部Ｋ２において、第４抵抗Ｒ４に並列接続される容量Ｃ１は、上記交流信号を伝達するための素子である。

以上の説明をまとめると、図１に示す入力バイアス電圧供給回路１００は、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２とからなる電源Ｅ１−グランド間の抵抗分圧部（第１回路部Ｋ１）の前段に、バイポーラトランジスタＱ１のベース接地増幅回路（第２回路部Ｋ２）が付加された構成となっている。

図１の入力バイアス電圧供給回路１００の後段は、図１０の入力バイアス電圧供給回路９０の後段と同様の構成である。すなわち、第８抵抗Ｒ８とバイポーラトランジスタＱ３が、電源Ｅ１とグランドの間で、バイポーラトランジスタＱ３のエミッタ端子（第１端子）をグランド側にコレクタ端子（第２端子）を電源Ｅ１側にして、順に直列接続されている。また、バイポーラトランジスタＱ３のベース端子（制御端子）が、第１接続点Ｎ１に接続されている。バイポーラトランジスタＱ３は、エミッタ接地の増幅回路を構成しており、電源Ｅ１の電圧の第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２による分圧で、ベース電圧が与えられる。

図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路では、入力信号が、信号入力端子ＩＮからバイポーラトランジスタＱ１を介して第１接続点Ｎ１に伝達され、バイポーラトランジスタＱ３のベース端子に入力される。また、出力信号は、第８抵抗Ｒ８とバイポーラトランジスタＱ３の第４接続点Ｎ４から取り出される。

図１に示す入力バイアス電圧供給回路１００の直流動作を概略説明すると、例えば第２回路部Ｋ２が無い場合には、電源電圧が上昇すると、第１回路部Ｋ１における第１接続点Ｎ１の電圧も単調に増大する。しかしながら、入力バイアス電圧供給回路１００では、第２回路部Ｋ２のバイポーラトランジスタＱ１にも電流が流れるため、第３抵抗Ｒ３、第４抵抗Ｒ４および第５抵抗Ｒ５を適宜設定することにより、電源電圧が上昇した場合に第１回路部Ｋ１における第１接続点Ｎ１の電圧の上昇を抑制することができる。従って、図１の入力バイアス電圧供給回路１００によれば、図１０に示した第２回路部Ｋ２が無い抵抗分圧部のみからなる入力バイアス電圧供給回路９０に較べて、電源電圧の変動に対する第１接続点Ｎ１の電圧（従って、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧）を安定化させることが可能である。これに伴い、後段に接続される増幅器において、電源電圧変動に対する利得変動も抑制することができる。

抵抗分圧部（第１回路部Ｋ１）とベース接地増幅回路（第２回路部Ｋ２）からなる入力バイアス電圧供給回路１００は、従来の基準電圧発生回路のように回路規模が大きくなく、設計が容易であると共に、小型で安価であることは言うまでも無い。また、第２回路部Ｋ２を構成するバイポーラトランジスタＱ１のベース接地増幅回路は、一般的に、低入力インピーダンスの回路である。従って、低入力インピーダンスの回路を第１回路部Ｋ１の前段に備える入力バイアス電圧供給回路１００は、雑音の影響を受け難い入力バイアス電圧供給回路とすることができる。

以上のようにして、図１の入力バイアス電圧供給回路１００は、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する入力バイアス電圧供給回路であって、電源電圧変動に対する増幅器の利得変動を抑制することができ、小型で安価な入力バイアス電圧供給回路とすることができる。

図３〜図５は、図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果である。図３は、電源（Ｅ１）電圧と第２接続点Ｎ２の電圧の関係を示した図であり、図４は、電源（Ｅ１）電圧と第１接続点Ｎ１の電圧の関係を示した図である。また、図５は、電源（Ｅ１）電圧とバイポーラトランジスタＱ３の利得の関係を示した図である。尚、図４と図５においては、それぞれ、比較のために図１１と図１２に示した入力バイアス電圧供給回路９０を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果を点線で示してある。

図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路では、図３に示すように、電源電圧が上昇すると第２回路部Ｋ２における第２接続点Ｎ２の電圧が単調に増大する。

一方、第１接続点Ｎ１の電圧については、図４に示すように、図１の入力バイアス電圧供給回路１００と図１０の入力バイアス電圧供給回路９０とで、電源電圧が上昇した時の直流動作が異なる。点線で示した第２回路部Ｋ２が無い入力バイアス電圧供給回路９０では、電源電圧が上昇すると、第１接続点Ｎ１の電圧（従って、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧）も、それに従って上昇する。一方、実線で示した第２回路部Ｋ２を有する入力バイアス電圧供給回路１００では、電源電圧が上昇しても、第１接続点Ｎ１の電圧（従って、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧）の上昇が抑制されている。

電源電圧変化に対する上記第１接続点Ｎ１の電圧変化の違いを反映して、図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路と図１０の入力バイアス電圧供給回路９０を備えた増幅回路では、図５に示すように、電源電圧変化に対するバイポーラトランジスタＱ３の利得変化の挙動が異なる。電源電圧が変化すると、点線で示した第２回路部Ｋ２が無い入力バイアス電圧供給回路９０の場合には、バイポーラトランジスタＱ３の利得が２．２Ｖ（駆動電圧）の周りで急激に低下する。これに対して、実線で示した第２回路部Ｋ２を有する入力バイアス電圧供給回路１００の場合には、電源電圧変化に対するバイポーラトランジスタＱ３の利得変化が、２．２Ｖ（駆動電圧）の周りでより緩慢になる。

図３〜図５に示した図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路のシミュレーション結果は、その構成に起因した以下に示す動作で起きていると考えられる。

前述したように、図１に示す入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路は、バイポーラトランジスタＱ１を中心とするベース接地増幅回路（第２回路部Ｋ２）とバイポーラトランジスタＱ３を中心とするエミッタ接地増幅回路からなる。増幅回路全体の利得は、主として、バイポーラトランジスタＱ３を中心とするエミッタ接地増幅回路の利得で決まる。また、エミッタ接地増幅回路の利得は、主として、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧により決まる。当該増幅回路では、入力にベース接地増幅回路が設けられていることにより、低い入力インピーダンスを実現できる。また、後段にエミッタ接地増幅回路が設けられていることにより、大きな利得を得ることができる。

ベース接地増幅回路のバイポーラトランジスタＱ１は、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の分圧によりベース電圧を与えられ、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の分圧によりコレクタ電圧を与えられ、第５抵抗Ｒ５によりエミッタ電圧を与えられる。容量Ｃ１は、入力交流信号周波数で十分短絡に見える大きさの容量値が設定されている。また、エミッタ接地増幅回路のバイポーラトランジスタＱ３は、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の分圧によりベース電圧を与えられている。第８抵抗Ｒ８は、エミッタ接地増幅回路の負荷抵抗として機能し、所望の利得から抵抗値が決められている。

図１に示す入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路において、電源電圧が増加した場合の動作について説明する。電源電圧の増加により、バイポーラトランジスタＱ１のベース電圧（第２接続点Ｎ２の電圧）も増加し、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ電流が増加する。このため、第１抵抗Ｒ１に流れる電流が増加し、第１抵抗Ｒ１にかかる電圧が増加する。従って、電源電圧が増加すると、第１接続点Ｎ１の電圧が低下し、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧の増加を抑制することができる。前述したように、増幅回路全体の利得は、主として、バイポーラトランジスタＱ３を中心とするエミッタ接地増幅回路の利得で決まる。また、エミッタ接地増幅回路の利得は、主として、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧により決まる。従って、上記したように電源電圧の増加に伴って、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ電流を増加させて第１接続点Ｎ１の電圧を低下させ、電源電圧の増加をキャンセルさせることで、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧の増加を抑制することができる。

以上のようにして、図１に示す入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路は、簡易な回路構成であるにもかかわらず、電源電圧変動に対して利得変動が小さく、低入力インピーダンスの増幅回路とすることができる。

図６は、図１に示した入力バイアス電圧供給回路１００の応用例を示す図で、入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路の回路図である。尚、図６の入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路において、図１に示したの入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路と同様の部分については、同じ符号を付した。

図６に示す入力バイアス電圧供給回路１１０は、図１に示した入力バイアス電圧供給回路１００に対して、点線で囲った第３回路部Ｋ３の構成を追加したものである。第３回路部Ｋ３においては、第２トランジスタであるバイポーラトランジスタＱ２が、第２接続点Ｎ２とグランドの間に、第１端子であるエミッタ端子をグランド側に第２端子であるコレクタ端子を第２接続点Ｎ２側にして挿入されている。また、第６抵抗Ｒ６と第７抵抗Ｒ７が、電源Ｅ１とグランドの間で、順に直列接続されており、バイポーラトランジスタＱ２の制御端子であるベース端子が、第６抵抗Ｒ６と第７抵抗Ｒ７の第３接続点Ｎ３に接続されている。

上記第３回路部Ｋ３の構成は、第２回路部Ｋ２における第５抵抗Ｒ５と容量Ｃ１を無くした回路構成と同様のものである。従って、前述したように、第３回路部Ｋ３は、直流的に電源電圧が上昇した場合に第２回路部Ｋ２における第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４の第２接続点Ｎ２の電圧上昇を抑制し、バイポーラトランジスタＱ１のベース電圧を安定化させる機能を有している。これによって、電源電圧の変動に対する第１回路部Ｋ１の第１接続点Ｎ１の電圧（従って、後段に接続されるのバイポーラトランジスタＱ３の入力バイアス電圧）を、さらに安定化させることが可能となる。これに伴い、後段に接続されるバイポーラトランジスタＱ３の電源電圧変動に対する利得変動も、さらに抑制することができる。

図７〜図９は、図６の入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果である。図７は、電源（Ｅ１）電圧と第２接続点Ｎ２の電圧の関係を示した図であり、図８は、電源（Ｅ１）電圧と第１接続点Ｎ１の電圧の関係を示した図である。また、図９は、電源（Ｅ１）電圧とバイポーラトランジスタＱ３の利得の関係を示した図である。尚、図７〜図９においては、それぞれ、比較のために図３〜図５に示した入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路についてのシミュレーション結果を点線で示してある。

図６の入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路では、図７に示すように、電源電圧が上昇すると、第２回路部Ｋ２における第２接続点Ｎ２の電圧が途中（２．４Ｖ付近）から減少するようになる。

上記第２接続点Ｎ２の電圧変化に伴って、図８に示すように、電源電圧が上昇すると、減少していた第１接続点Ｎ１の電圧（従って、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧）が、途中（２．３〜２．４Ｖ付近）から上昇に転じる。

電源電圧変化に対する上記第１接続点Ｎ１の電圧変化の違いを反映して、図９に示すように、実線で示した入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路の利得は、点線で示した入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路の利得に較べて、より広い電源電圧範囲で安定した値となる。

図７〜図９に示した図６の入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路のシミュレーション結果は、その構成に起因した以下に示す動作で起きていると考えられる。

図１の入力バイアス電圧供給回路１００を備えた増幅回路では、前述したように、電源電圧が増加した場合、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧（第１接続点Ｎ１の電圧）の増加が抑制され、図１の増幅回路の利得変動が抑制される。しかし、さらに電源電圧が増加した場合、電源電圧の増加に比例してバイポーラトランジスタＱ１のベース電圧（第２接続点Ｎ２の電圧）が増加するため、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタ電流が、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧（第１接続点Ｎ１の電圧）を低下させるほどに増加する。このため、図１の増幅回路の利得が低下してしまう。

これに対して、図６の入力バイアス電圧供給回路１１０を備えた増幅回路では、第３回路部Ｋ３により、電源電圧が大きく増加した場合でも、バイポーラトランジスタＱ１のベース電圧（第２接続点Ｎ２の電圧）の増加を、バイポーラトランジスタＱ３のベース電圧（第１接続点Ｎ１の電圧）が低下しない範囲に抑制することができる。電源電圧変動に対する第３回路部Ｋ３の出力電圧変動の抑制動作は、第２回路部Ｋ２の場合と同様で、次のとおりである。電源電圧が増加した場合、バイポーラトランジスタＱ２のベース電圧が増加し、バイポーラトランジスタＱ３のコレクタ電流が増加する。このため、第３抵抗Ｒ３に流れる電流が増加し、第３抵抗Ｒ３にかかる電圧が増加する。これによって、電源電圧の増加をキャンセルして、バイポーラトランジスタＱ１のベース電圧（第２接続点Ｎ２の電圧）の増加を抑制することができる。

図１と図６に示した入力バイアス電圧供給回路１００，１１０では、いずれも、後段の増幅器が、第３トランジスタのバイポーラトランジスタＱ３であった。また、第８抵抗Ｒ８とバイポーラトランジスタＱ３が、電源Ｅ１とグランドの間で、バイポーラトランジスタＱ３の第１端子であるエミッタ端子をグランド側に第２端子であるコレクタ端子を電源側にして、順に直列接続され、バイポーラトランジスタＱ３の制御端子であるベース端子が、第１接続点Ｎ１に接続されると共に、第８抵抗Ｒ８とバイポーラトランジスタＱ３の第４接続点Ｎ４から、出力信号が取り出される構成となっていた。上記バイポーラトランジスタＱ３による増幅回路は、エミッタ接地増幅回路を構成するものであり、第８抵抗Ｒ８が負荷抵抗として機能する。しかしながら、上記した本発明の入力バイアス電圧供給回路で入力バイアス電圧を供給可能な増幅器および増幅回路は、これに限らず、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２の第１接続点Ｎ１から、後段に接続される任意の増幅器の入力バイアス電圧を供給することが可能である。

また、図１と図６に示した入力バイアス電圧供給回路１００，１１０では、第１トランジスタ、第２トランジスタおよび第３トランジスタとして、それぞれ、バイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑ３が用いられていた。この場合には、前述した第１端子をエミッタ端子とし、第２端子をコレクタ端子とし、制御端子をベース端子とする。しかしながら、上記した本発明の入力バイアス電圧供給回路および入力バイアス電圧を供給する増幅器は、これに限らず、第１トランジスタ、第２トランジスタおよび第３トランジスタとして、電界効果トランジスタを用いることもできる。この場合には、前述した第１端子をソース端子とし、第２端子をドレイン端子とし、制御端子をゲート端子とする。

以上説明したように、本発明の入力バイアス電圧供給回路は、後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する入力バイアス電圧供給回路であって、電源電圧変動に対する増幅器の利得変動を抑制することができ、小型で安価な入力バイアス電圧供給回路となっている。

従って、本発明の入力バイアス電圧供給回路は、電源電圧変動や雑音が大きいだけでなく、小型で安価であることが要求される、車載用の増幅回路に用いられて好適である。

９０，１００，１１０ 入力バイアス電圧供給回路
Ｅ１ 電源
Ｋ１ 第１回路部
Ｒ１ 第１抵抗
Ｒ２ 第２抵抗
Ｎ１ 第１接続点
Ｋ２ 第２回路部
Ｑ１ バイポーラトランジスタ（第１トランジスタ）
Ｒ３ 第３抵抗
Ｒ４ 第４抵抗
Ｎ２ 第２接続点
Ｒ５ 第５抵抗
Ｃ１ 容量
Ｋ３ 第３回路部
Ｑ２ バイポーラトランジスタ（第２トランジスタ）
Ｒ６ 第６抵抗
Ｒ７ 第７抵抗
Ｎ３ 第３接続点
Ｑ３ バイポーラトランジスタ（第３トランジスタ）
Ｒ８ 第８抵抗
Ｎ４ 第４接続点

Claims (6)

1. 第１抵抗と第２抵抗が、電源とグランドの間で、順に直列接続されてなり、
   前記第１抵抗と第２抵抗の第１接続点で後段に接続される増幅器の入力バイアス電圧を供給する入力バイアス電圧供給回路であって、
   第１トランジスタが、信号入力端子と前記第１接続点の間に、第１端子を前記信号入力端子側に第２端子を前記第１接続点側にして挿入され、
   第３抵抗と第４抵抗が、前記電源とグランドの間で、順に直列接続されてなり、
   前記第１トランジスタの制御端子が、前記第３抵抗と第４抵抗の第２接続点に接続され、
   容量が、前記第４抵抗に並列接続されると共に、
   第５抵抗が、前記第１トランジスタの第１端子とグランドの間に挿入されてなることを特徴とする入力バイアス電圧供給回路。
2. 第２トランジスタが、前記第２接続点とグランドの間に、第１端子をグランド側に第２端子を前記第２接続点側にして挿入され、
   第６抵抗と第７抵抗が、前記電源とグランドの間で、順に直列接続されてなり、
   前記第２トランジスタの制御端子が、前記第６抵抗と第７抵抗の第３接続点に接続されてなることを特徴とする請求項１に記載の入力バイアス電圧供給回路。
3. 前記増幅器が、第３トランジスタであり、
   第８抵抗と前記第３トランジスタが、前記電源とグランドの間で、該第３トランジスタの第１端子をグランド側に第２端子を電源側にして、順に直列接続され、
   前記第３トランジスタの制御端子が、前記第１接続点に接続されると共に、
   前記第８抵抗と前記第３トランジスタの第４接続点から、出力信号が取り出されることを特徴とする請求項１または２に記載の入力バイアス電圧供給回路。
4. 前記第１トランジスタ、第２トランジスタおよび第３トランジスタが、バイポーラトランジスタであり、
   前記第１端子がエミッタ端子であり、前記第２端子がコレクタ端子であり、前記制御端子がベース端子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の入力バイアス電圧供給回路。
5. 前記第１トランジスタ、第２トランジスタおよび第３トランジスタが、電界効果トランジスタであり、
   前記第１端子がソース端子であり、前記第２端子がドレイン端子であり、前記制御端子がゲート端子であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の入力バイアス電圧供給回路。
6. 前記入力バイアス電圧供給回路が、車載用の増幅回路に用いられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の入力バイアス電圧供給回路。

Images