JP2011071677A - 増幅回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】出力トランジスタに直列にトランジスタを接続し、このトランジスタに入力信号を入力すると共に、このトランジスタによって出力トランジスタをドライブするカスコード構成の増幅回路では、出力トランジスタのベース電位は固定されていた。このため、電源電圧が高くなると出力トランジスタの消費電力が増大し、その規格を越えてしまうという課題があった。本発明は、電源電圧が高くなっても出力トランジスタの消費電力が増大しない増幅回路を提供することを目的にする。
【解決手段】電源電圧が入力され、この電源電圧に基づいて出力トランジスタのベース電位を決定すると共に、電源電圧の変動に連動して、前記出力トランジスタのベース電位を変化させる電圧帰還回路を具備した。電源電圧が高くなると出力トランジスタのベース電位も高くなるので、出力トランジスタの消費電力を低減することができる。
【選択図】図1
【解決手段】電源電圧が入力され、この電源電圧に基づいて出力トランジスタのベース電位を決定すると共に、電源電圧の変動に連動して、前記出力トランジスタのベース電位を変化させる電圧帰還回路を具備した。電源電圧が高くなると出力トランジスタのベース電位も高くなるので、出力トランジスタの消費電力を低減することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、電源電圧変動の影響を受け難い増幅回路に関し、特に伝送すべき信号に基づいて光の強度や周波数を変調するLN変調器の増幅段や広帯域増幅回路のような、大振幅出力が必要な増幅器に用いて好適な増幅回路に関するものである。
図3に、LN変調器等に用いられる、カスコード構成の増幅回路を示す。図3において、端子10、11にはそれぞれ電源電圧VCC1、VCC2が印加される。出力トランジスタ12のコレクタは端子11に接続され、そのエミッタはトランジスタ13のコレクタに接続される。
トランジスタ13のベースには端子14が接続され、この端子14には入力信号INが印加される。また、トランジスタ13のエミッタは、抵抗15を介して共通電位点に接続される。
抵抗16は端子10と出力トランジスタ12のベース間に接続される。17〜19はそれぞれそのコレクタとベースが接続されたトランジスタである。トランジスタ17〜19は直列接続され、この直列回路は出力トランジスタ12のベースと共通電位点の間に接続される。出力トランジスタ12のベース電位はトランジスタ17〜19によって決定され、電源電圧VCC1、VCC2が変動しても変化しない。
出力トランジスタ12のコレクタは端子20に接続される。この増幅回路の出力信号OUTは、端子20から取られる。トランジスタ13は入力信号INでドライブされ、このトランジスタ13によって出力トランジスタ12がドライブされる。出力トランジスタ12は入力信号INを増幅して出力するトランジスタであり、消費電力が大きい。
このようなカスコード構成の回路では、トランジスタ13は電圧を増幅しないので、ミラー効果が発生しないという特徴がある。また、トランジスタ13によって出力トランジスタ12をドライブするので、端子14から見た入力インピーダンスを高くすることができるという特徴もある。
そこで、特許文献1では簡単な回路構成で待機モード時の増幅回路の消費電力を低減する増幅回路の提案が行われている。
しかしながら、このような増幅回路には、次のような課題があった。出力トランジスタ12のベース電位は固定されているので、電源電圧が変動しても出力トランジスタ12のベース電位は変化しない。このため、電源電圧VCC1、VCC2が高くなると、出力トランジスタ12の消費電力が増大してしまうという課題があった。
前述したように、出力トランジスタ12は消費電力が大きいので、電源電圧VCC1、VCC2の変動が大きいと、出力トランジスタ12の消費電力がその規格を上回ってしまう。このため、その特性が劣化し、甚だしい場合には破損してしまうという課題があった。
本発明の目的は、出力トランジスタのベース電位を電源電圧の変動に連動して変化させることにより、消費電力の増加を抑制することができる増幅回路を実現することにある。
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
入力信号が入力される第1のトランジスタと、この第1のトランジスタによってドライブされる出力トランジスタを具備した増幅回路において、
電源電圧が入力され、この電源電圧に基づいて前記出力トランジスタのベース電位を決定すると共に、前記電源電圧が変化したときに、この電源電圧変化に連動して前記出力トランジスタのベース電位を変化させる電圧帰還回路
を具備したものである。電源電圧が高くなっても、出力トランジスタの消費電力は増加しない。
入力信号が入力される第1のトランジスタと、この第1のトランジスタによってドライブされる出力トランジスタを具備した増幅回路において、
電源電圧が入力され、この電源電圧に基づいて前記出力トランジスタのベース電位を決定すると共に、前記電源電圧が変化したときに、この電源電圧変化に連動して前記出力トランジスタのベース電位を変化させる電圧帰還回路
を具備したものである。電源電圧が高くなっても、出力トランジスタの消費電力は増加しない。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記電圧帰還回路を、
そのコレクタが前記出力トランジスタのベースに接続される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのエミッタと共通電位点の間に配置される第1の抵抗と、
前記電源電圧を分圧して、前記第2のトランジスタのベース電位を決定する第2の抵抗
で構成したものである。構成が簡単になる。
前記電圧帰還回路を、
そのコレクタが前記出力トランジスタのベースに接続される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのエミッタと共通電位点の間に配置される第1の抵抗と、
前記電源電圧を分圧して、前記第2のトランジスタのベース電位を決定する第2の抵抗
で構成したものである。構成が簡単になる。
本発明によれば以下のような効果がある。
第1のトランジスタに入力信号を入力し、この第1のトランジスタによって出力トランジスタをドライブする、いわゆるカスコード構成の増幅器において、電源電圧が入力される電圧帰還回路によって出力トランジスタのベース電位を決定し、かつこのベース電位を電源電圧に連動して変化させるようにした。
第1のトランジスタに入力信号を入力し、この第1のトランジスタによって出力トランジスタをドライブする、いわゆるカスコード構成の増幅器において、電源電圧が入力される電圧帰還回路によって出力トランジスタのベース電位を決定し、かつこのベース電位を電源電圧に連動して変化させるようにした。
電源電圧が高くなると、それに従って出力トランジスタのベース電位も高くなるので、出力トランジスタの消費電力を抑制することができるという効果がある。
このため、電圧変動が大きな電源を用いても、出力トランジスタの消費電力が増大してその規格を越えることがなくなる。従って、増幅回路の動作が不安定になることがなく、かつ出力トランジスタの規格を越えることがないので、寿命が短くなることもなくなるという効果もある。
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明に係る増幅回路の一実施例を示した構成図である。なお、図3と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図1において、出力トランジスタ12とトランジスタ13は直列に接続され、トランジスタ13には入力信号INが入力される。トランジスタ13は第1のトランジスタに相当する。
30は電圧帰還回路であり、トランジスタ17〜19の代わりに用いられる。電圧帰還回路30は、抵抗31、32、34、およびトランジスタ33で構成される。トランジスタ33は第2のトランジスタに、抵抗34は第1の抵抗に、抵抗31、32は第2の抵抗に相当する。
抵抗31と32は直列接続され、抵抗31の他端は抵抗16の一端と出力トランジスタ12のベースの接続点に、抵抗32の他端は共通電位点に接続される。トランジスタ33のベースは抵抗31と32の接続点に接続され、そのコレクタは抵抗31と16の接続点に接続される。トランジスタ33のエミッタには抵抗34の一端が接続され、この抵抗34の他端は共通電位点に接続される。
端子10と11には、それぞれ電源電圧VCC1、VCC2が印加される。また、端子14には入力信号INが入力され、出力信号は端子20から取られる。トランジスタ13は入力信号INによって制御され、このトランジスタ13は出力トランジスタ12をドライブする。
次に、この実施例の動作を説明する。トランジスタ33のベースには、抵抗16、31、32で分圧された電源電圧VCC1が印加されるので、トランジスタ33には、それに応じたコレクタ電流が流れる。このため、出力トランジスタ12のベース電位は一定になる。
電源電圧VCC1、VCC2が正常値の時に、出力トランジスタ12のベース電位が図3の回路と同じになるように、抵抗16、31、32、34の値を選択する。例えば、抵抗16、31、32、34として、それぞれ1316Ω、6000Ω、2200Ω、366.6Ωを用いる。
電源電圧VCC1、VCC2が変化すると、端子10の電圧が変化する。端子10の電圧が大きくなるとトランジスタ33のベース電位が上昇し、そのコレクタ電流、すなわち抵抗34に流れる電流が増加する。
このため、トランジスタ34のエミッタ電位が上昇し、出力トランジスタ12のベース電位が高くなる。すなわち、出力トランジスタ12のベース電位は、電源電圧に連動して変化する。従って、出力トランジスタ12の消費電力は小さくなる。
このように、電源電圧の変動に連動させて出力トランジスタ12のベース電位を変化させることにより、出力トランジスタ12の消費電力を抑えることができる。このため、出力トランジスタ12の消費電力がその規格を上回ることがなくなる。
この実施例では、電圧帰還回路30をトランジスタ33で構成されたエミッタ接地回路で構成するようにした。このため、大振幅出力が必要な場合でも、出力トランジスタ12に安定したベース電位を供給することができる。
図2に、図1実施例と図3従来例による増幅回路の利得特性のシミュレーション結果を示す。図2(A)は図1実施例、同図(B)は図3従来例のシミュレーション結果であり、いずれも横軸は周波数(GHz)、縦軸は利得(dB)である。
この図からわかるように、図1実施例と図3従来例では利得の絶対値およびその周波数特性はほぼ同じである。従って、図3の増幅回路の代わりに図1の増幅回路を用いることができる。
なお、図1実施例では電圧帰還回路としてトランジスタ33と抵抗31、32、34を用いた回路を用いたが、この回路に限定されることはない。要は、電源電圧が変動したときに、この変動に連動して出力トランジスタ12のベース電位を変化させ、出力トランジスタ12の消費電力を抑える構成であればよい。
また、図1実施例では出力トランジスタ12、トランジスタ13、33としてバイポーラ型のトランジスタを用いたが、FET(Field Effect Transistor)であってもよい。本発明によるトランジスタは、FETを含むものとする。
10、11、14、20 端子
12 出力トランジスタ
13、33 トランジスタ
15、16、31、32、34 抵抗
30 電圧帰還回路
12 出力トランジスタ
13、33 トランジスタ
15、16、31、32、34 抵抗
30 電圧帰還回路
Claims (2)
- 入力信号が入力される第1のトランジスタと、この第1のトランジスタによってドライブされる出力トランジスタを具備した増幅回路において、
電源電圧が入力され、この電源電圧に基づいて前記出力トランジスタのベース電位を決定すると共に、前記電源電圧が変化したときに、この電源電圧変化に連動して前記出力トランジスタのベース電位を変化させる電圧帰還回路
を具備したことを特徴とする増幅回路。 - 前記電圧帰還回路は、
そのコレクタが前記出力トランジスタのベースに接続される第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのエミッタと共通電位点の間に配置される第1の抵抗と、
前記電源電圧を分圧して、前記第2のトランジスタのベース電位を決定する第2の抵抗
で構成されることを特徴とする請求項1記載の増幅回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009220070A JP2011071677A (ja) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | 増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009220070A JP2011071677A (ja) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | 増幅回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011071677A true JP2011071677A (ja) | 2011-04-07 |
Family
ID=44016528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009220070A Pending JP2011071677A (ja) | 2009-09-25 | 2009-09-25 | 増幅回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011071677A (ja) |
-
2009
- 2009-09-25 JP JP2009220070A patent/JP2011071677A/ja active Pending
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