JP2012244393A - 電力増幅器の故障検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】増幅素子が４つ以上であっても予め定められた数の増幅素子が故障したときに、故障として検知する電力増幅器の故障検出回路を提供する。
【解決手段】４つ以上の増幅素子に対してこの増幅素子ごとに設けられる増幅素子故障検出回路の出力信号の加算電圧を反転して出力する反転加算回路と、この反転加算回路の出力電圧が閾値電圧より高い場合に信号を出力する比較回路と、を備える。故障した増幅素子の個数が故障増幅素子数閾値を超えた時、故障検出回路はＬｏｗ信号を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電力増幅器の故障検出回路に関する。

電力増幅器は一般的に複数の増幅素子を合成して構成する。この電力増幅器の複数の増幅素子の一部が故障する場合がある。

一つの増幅素子でも故障した場合に故障として検知する回路を構成することは比較的簡単である。論理回路が単純であるからである。

しかし、一つの増幅素子の故障が電力増幅器の出力電力の低下に及ぼす影響が少ない場合、一つの増幅素子の故障のために電力増幅器の故障と判定するのは運用上望ましくない。

そこで、故障検出回路は、予め定めた個数以上に増幅素子が故障した場合に、故障として検出する機能が必要になる。

この点に関し、ディジタル論理回路を用いた故障検出回路が提案されている。この故障検出回路は増幅素子が３つ以下であれば、比較的簡単に回路構成できる。

特開平１０−９８３７５号公報

しかし、増幅素子が４つ以上である場合には従来のディジタル論理回路では回路規模が大きく、複雑になる。従って、部品点数が増え、製造工数、製造コストも増加してしまう。

従って、増幅素子が４つ以上であっても予め定められた数の増幅素子が故障したときに、故障として検知する電力増幅器の故障検出回路が求められている。

上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、４つ以上の増幅素子に対してこの増幅素子ごとに設けられる増幅素子故障検出回路の出力信号の加算電圧を反転して出力する反転加算回路と、 反転加算回路の出力と、閾値電圧とを入力し、反転加算回路の出力電圧が閾値電圧より高い場合に信号を出力する比較回路と、を備える電力増幅器の故障検出回路を提供する。

電力増幅器の故障検出回路の回路図である。 故障増幅素子の閾値と閾値電圧との関係を示す図である。 故障検出回路の動作を示す図である。

以下、電力増幅器の故障検出回路の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態の電力増幅器の故障検出回路は、４つ以上の増幅素子に対してこの増幅素子ごとに設けられる増幅素子故障検出回路の出力信号の加算電圧を反転して出力する反転加算回路と、反転加算回路の出力と、閾値電圧とを入力し、反転加算回路の出力電圧が閾値電圧より高い場合に信号を出力する比較回路と、を備える。

図１は、本実施形態の電力増幅器の故障検出回路の回路図である。図１に示すように、電力増幅器の故障検出回路（以下、単に故障検出回路という。）は、４つ以上の増幅素子１３に対してこの増幅素子１３ごとに設けられる増幅素子故障検出回路１４の出力信号の加算電圧を反転して出力する反転加算回路１１と、この反転加算回路１１の出力電圧が閾値電圧より高い場合に信号を出力する比較回路１２と、を備える。

電力増幅器は、入力端子ＲＦｉｎから入力した信号を増幅して出力端子ＲＦｏｕｔから出力する増幅素子１３をｎ個備える。

電力増幅器は、増幅素子１３ごとに増幅素子故障検出回路１４を備える。増幅素子故障検出回路１４は、増幅素子１３から信号を入力し、出力端子Ｖ１乃至Ｖｎから、増幅素子１３が正常な時に０ＶのＬｏｗ信号を、故障したときに＋５ＶのＨｉｇｈ信号を出力する。ここで、ｎは４以上の整数である。

反転加算回路１１は、各増幅素子故障検出回路１４に直列に接続する１０ｋΩの抵抗Ｒ１と、各抵抗Ｒ１と並列に接続する第１の演算増幅器１１Ａと、第１の演算増幅器１１Ａの負入力端子と出力端子とに並列に接続する２ｋΩの抵抗Ｒ２と、を備える。

第１の演算増幅器１１Ａの正入力は接地される。第１の演算増幅器１１Ａの正電源は＋５Ｖであり、負電源は−５Ｖである。

比較回路１２は、反転加算回路１１の出力端子Ｖａに負入力が接続し、閾値電圧Ｖｒｅｆを正入力から入力する第２の演算増幅器１２Ａを備える。

閾値電圧Ｖｒｅｆは可変抵抗Ｒ３により変化させることができる。第２の演算増幅器１２Ａの正電源は＋５Ｖであり、負電源は−５Ｖである。

図２は、故障増幅素子の閾値と閾値電圧との関係を示す図である。図２に示すように、電力増幅器が故障したと判定するための故障した増幅素子の数である故障増幅素子数閾値が大きくなるにつれて、閾値電圧は高く設定される。

例えば、故障増幅素子数閾値が２個の場合、閾値電圧Ｖｒｅｆは−１．５Ｖに設定できる。故障増幅素子数閾値がｋ個の場合、閾値電圧Ｖｒｅｆは−（ｋ（Ｖ１_Ｈｉｇｈ（Ｒ２／Ｒ１）−ｉ））Ｖに設定できる。

ここで、ｋはｎ以下の自然数、ｉは１より小さい正の実数、Ｖ１_Ｈｉｇｈは増幅素子故障検出回路１４が増幅素子１３の故障を検知したときに出力するＨｉｇｈ信号の電圧である。上記の例においてはＶ１_Ｈｉｇｈ（Ｒ２／Ｒ１）＝＋１である。

図３は、故障検出回路の動作を示す図である。図３において、故障増幅素子数閾値は２個、グラフ３０１に示す閾値電圧Ｖｒｅｆは−１．５Ｖである。グラフ３０２は反転加算回路１１の出力端子Ｖａにおける出力電圧を、グラフ３０３は比較回路１２の出力電圧を示す。

故障した増幅素子１３の個数が０個のとき、反転加算回路１１の負入力の入力電圧は０である。故障した増幅素子１３の個数が１個のとき、反転加算回路１１の負入力の入力電圧は＋５Ｖである。

ここで、反転加算回路１１の出力端子Ｖａにおける出力電圧は次の（１）式のようになる。

Ｖａ＝−（Ｒ２／Ｒ１）（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・Ｖｎ） ・・・ （１）
すなわち、反転加算回路１１の出力端子Ｖａにおける出力電圧は抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ１の比を比例定数とし、故障した増幅素子１３の数に比例して高くなる。

故障した増幅素子１３の個数が２個のとき、反転加算回路１１の負入力の入力電圧は＋１０Ｖである。従って、反転加算回路１１の出力端子Ｖａにおける出力は−２Ｖとなる。以降、故障した増幅素子１３の数が１増えるに従って、Ｖ１（Ｒ２／Ｒ１）ずつ、すなわち上記の例においては−１Ｖずつ高くなる。

比較回路１２は反転加算回路１１の出力電圧と、閾値電圧Ｖｒｅｆとを比較する。比較回路１２は、反転加算回路１１の出力電圧が閾値電圧Ｖｒｅｆ以下のとき＋５ＶのＨｉｇｈ信号を、反転加算回路１１の出力電圧が閾値電圧Ｖｒｅｆを超えた時−５ＶのＬｏｗ信号を出力する。

従って、故障した増幅素子１３の個数が故障増幅素子数閾値を超えた時、故障検出回路はＬｏｗ信号を出力する。

以上述べたように、本実施形態の故障検出回路は、４つ以上の増幅素子１３に対してこの増幅素子１３ごとに設けられる増幅素子故障検出回路１４の出力信号の加算電圧を反転して出力する反転加算回路１１と、この反転加算回路１１の出力電圧が閾値電圧より高い場合に信号を出力する比較回路１２と、を備える。

従って、増幅素子が４つ以上であっても予め定められた数の増幅素子が故障したときに、故障として検知することができる故障検出回路を簡単なアナログ回路にて構成できるという効果がある。また、閾値電圧を変更するだけで、故障増幅素子数閾値を簡単に変更できるという効果がある。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１：反転加算回路
１２：比較回路
１３：増幅素子
１４：増幅素子故障検出回路

Claims (4)

1. ４つ以上の増幅素子に対して前記増幅素子ごとに設けられる増幅素子故障検出回路の出力信号の加算電圧を反転して出力する反転加算回路と、
   前記反転加算回路の出力と、閾値電圧とを入力し、前記反転加算回路の出力電圧が前記閾値電圧より高い場合に信号を出力する比較回路と、
   を備える電力増幅器の故障検出回路。
2. 前記閾値電圧は、
   可変抵抗によって変更される請求項1に記載の電力増幅器の故障検出回路。
3. 前記増幅素子故障検出回路は、
   電力増幅器の前記増幅素子の信号を入力し、前記増幅素子が故障したと判定した場合にＨｉｇｈ信号を出力する請求項２に記載の電力増幅器の故障検出回路。
4. 前記閾値電圧は、
   前記Ｈｉｇｈ信号の電圧と、前記増幅素子故障検出回路ごとに直列に接続される第１の抵抗と反転加算回路の演算増幅器に並列に接続される第２の抵抗との比と、前記電力増幅器が故障であると判定する故障した増幅素子の数に基づいて定められる請求項３に記載の電力増幅器の故障検出回路。

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