JP2013162315A - 増幅回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 増幅回路100eは、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4と、バイアス回路20とを備える。Q1、Q2のベースには入力信号が入力され、Q1のエミッタとQ3のエミッタとが接続され、Q2のエミッタとQ4のエミッタとが接続され、Q1のコレクタが電源V2に接続され、Q2のコレクタが電源V1に接続され、Q3のコレクタが電源V1に接続され、Q4のコレクタが電源V2に接続され、バイアス回路20がQ3のベースとQ4のベースとの間に接続される。増幅回路100eは、トランジスタQ43、Q44、Q53、Q54、Q113Q114、抵抗R115、R116と、リップル除去フィルタ61、62とをさらに備える。
【選択図】図9
Description
一の局面に従う増幅回路は、入力端子から入力される入力信号を増幅して出力端子から出力する増幅回路であって、入力段に設けられた第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、第1バイアス回路と、を含み、第1トランジスタの制御端子、および、第2トランジスタの制御端子には入力信号が入力され、第1トランジスタの第1端子と第3トランジスタの第1端子とが接続され、第2トランジスタの第1端子と第4トランジスタの第1端子とが接続され、第1トランジスタの第2端子が第1電位に接続され、第2トランジスタの第2端子が、第1電位と同一又は異なる第2電位に接続され、第3トランジスタの第2端子が第3電位に接続され、第4トランジスタの第2端子が第4電位に接続され、第1バイアス回路が、第3トランジスタの制御端子と、第4トランジスタの制御端子との間に接続されているものである。
他の局面に従う増幅回路は、一の局面に従う増幅回路において、第1抵抗、第2抵抗、第3抵抗および第4抵抗をさらに含み、第1トランジスタの第1端子と第3トランジスタの第1端子との間には、第1抵抗が接続されており、第2トランジスタの第1端子と第4トランジスタの第1端子との間には、第2抵抗が接続されており、第3トランジスタの第2端子に第3抵抗が接続されており、第4トランジスタの第2端子に第4抵抗が接続されていてもよい。
第3の局面に従う増幅回路は、一の局面に従う増幅回路において、第5トランジスタ、第6トランジスタ、第7トランジスタおよび第8トランジスタをさらに含み、第5トランジスタの制御端子が第3トランジスタの第2端子に接続され、第6トランジスタの制御端子が第5トランジスタの第1端子に接続され、第7トランジスタの制御端子が第4トランジスタの第2端子に接続され、第8トランジスタの制御端子が第7トランジスタの第1端子に接続され、第5トランジスタの第1端子と第6トランジスタの第1端子とが第3電位に接続され、第7トランジスタの第1端子と第8トランジスタの第1端子とが第4電位に接続され、第5トランジスタの第2端子が第5電位または第6トランジスタの第2端子に接続され、第7トランジスタの第2端子が第6電位または第8トランジスタの第2端子に接続され、第6トランジスタの第2端子と第8トランジスタの第2端子とが増幅回路の出力端子に接続されてもよい。
また、出力端子OUTに接続されるべきコンデンサ負荷の駆動は出力の電流値に依存する。そのため、第6トランジスタにおける定常時における電流が少ないにも関わらず、出力信号を瞬時に得ることができるので、良好なスルーレートを達成することができる。
第4の局面に従う増幅回路は、一の局面に従う増幅回路において、負帰還抵抗をさらに含み、出力端子からの負帰還信号が、負帰還抵抗を介して、第1トランジスタの制御端子と第2トランジスタの制御端子とに供給されてもよい。
第5の局面に従う増幅回路は、一の局面に従う増幅回路において、第9トランジスタ、第10トランジスタ、第11トランジスタ、第12トランジスタ、第2バイアス回路、および第3バイアス回路をさらに含み、第9トランジスタの制御端子が第3トランジスタの第2端子に接続され、第9トランジスタの第1端子と、第10トランジスタの第1端子とが接続され、第9トランジスタの第2端子が第3電位に接続され、第11トランジスタの制御端子が第4トランジスタの第2端子に接続され、第11トランジスタの第1端子と、第12トランジスタの第1端子とが接続され、第11トランジスタの第2端子が第4電位に接続され、第10トランジスタの第2端子と第12トランジスタの第2端子とが出力端
子に接続され、第2バイアス回路が、第3電位と第10トランジスタの制御端子との間に接続され、第3バイアス回路が、第4電位と第12トランジスタの制御端子との間に接続されていてもよい。
第6の局面に従う増幅回路は、一の局面に従う増幅回路において、出力端子からの負帰還信号を第1バイアス回路の基準点に供給してもよい。
第7の局面に従う増幅回路は、一の局面に従う増幅回路において、短絡保護回路をさらに含み、短絡保護回路は、第3トランジスタの制御端子と、第4トランジスタの制御端子との間に接続された第13トランジスタを含み、外部信号に応じて第13トランジスタをオフ状態からオン状態に制御することによって、第3トランジスタの制御端子と第4トランジスタの制御端子とを短絡させる。
第8の局面に従う増幅回路は、入力段に設けられた第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、バイアス回路と、を備え、前記第1トランジスタのベース、および、前記第2トランジスタのベースには入力信号が入力され、前記第1トランジスタのエミッタと前記第3トランジスタのエミッタとが接続され、前記第2トランジスタのエミッタと前記第4トランジスタのエミッタとが接続され、前記第1トランジスタのコレクタが第1電位に接続され、前記第2トランジスタのコレクタが、前記第1電位と同一又は異なる第2電位に接続され、前記第3トランジスタのコレクタが第3電位に接続され、前記第4トランジスタのコレクタが第4電位に接続され、前記バイアス回路が、前記第3トランジスタのベースと、前記第4トランジスタのベースとの間に接続されており、後段に設けられた第5トランジスタ、第6トランジスタ、第7トランジスタ、第8トランジスタ、第9トランジスタ、第10トランジスタと、第1抵抗、第2抵抗とをさらに備え、前記第5トランジスタのベースが、前記第3トランジスタのコレクタに接続され、前記第5トランジスタのエミッタが前記第1抵抗を介して第1電源電圧ラインに接続され、かつ、前記第6トランジスタのベースに接続され、前記第5トランジスタのコレクタが前記第7トランジスタエミッタに接続され、前記第6トランジスタのコレクタが第1電源電圧ラインに接続され、前記第6トランジスタのエミッタが前記第7トランジスタのエミッタに接続され、前記第8トランジスタのベースが、前記第4トランジスタのコレクタに接続され、前記第8トランジスタのエミッタが前記第2抵抗を介して第2電源電圧ラインに接続され、かつ、前記第9トランジスタのベースに接続され、前記第8トランジスタのコレクタが前記第10トランジスタエミッタに接続され、前記第9トランジスタのコレクタが第2電源電圧ラインに接続され、前記第9トランジスタのエミッタが前記第10トランジスタのエミッタに接続されている。
第8の局面に従う増幅回路は、前記バイアス回路と電源電圧ラインとの間にリップル除去フィルタをさらに備える。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る増幅回路の一例を示す模式的回路図である。図1に示す増幅回路100は、反転回路である。
図1に示すように、増幅回路100は、入力端子IN、入力段10、バイアス回路20、出力抵抗部30、および出力段40,50を含む。
入力段10は、PNPトランジスタQ1、NPNトランジスタQ2、NPNトランジスタQ3、PNPトランジスタQ4およびエミッタ抵抗R2,R3を含む。
NPNトランジスタQ3のエミッタはエミッタ抵抗R2を介してPNPトランジスタQ1のエミッタに接続される。
PNPトランジスタQ4のエミッタはエミッタ抵抗R3を介してNPNトランジスタQ2のエミッタに接続される。
NPNトランジスタQ3のベースと、PNPトランジスタQ4のベースとの間にバイアス回路20が接続される。また、バイアス回路20は、抵抗R22を介して定電源V1ラインに接続され、抵抗R23を介して定電源V2ラインに接続される。バイアス回路20の内部構成については、後述する。
図1に示すように、出力抵抗部30は、出力抵抗(負帰還抵抗)R31からなり、PNPトランジスタQ1およびNPNトランジスタQ2のベース端子間と、出力端子OUTとの間に介挿され、NFB(ネガティブフィードバック)を形成している。
出力段40は、PNPトランジスタQ41、PNPトランジスタQ42、およびエミッタ抵抗R41,エミッタ抵抗R42を含む。
PNPトランジスタQ42のベースがPNPトランジスタQ41のエミッタに接続されている。具体的には、PNPトランジスタQ41およびPNPトランジスタQ42は、ダーリントン接続される。PNPトランジスタQ42のコレクタが出力端子OUTに接続される。
同様に、出力段50は、NPNトランジスタQ51、NPNトランジスタQ52、およびエミッタ抵抗R51,R52を含む。
NPNトランジスタQ52のベースがNPNトランジスタQ51のエミッタに接続されている。具体的には、NPNトランジスタQ51およびNPNトランジスタQ52は、ダーリントン接続される。NPNトランジスタQ52のコレクタが出力端子OUTに接続される。
続いて、図2は、バイアス回路20の詳細を説明するための模式的回路図である。
同様に、増幅回路100は、上下対象であるので、エミッタ抵抗R3、抵抗R5においても同様の状態となる。
また、PNPトランジスタQ4の増幅により、NPNトランジスタQ51にマイナスシフトされたSIN波形の電流信号が流れる。その結果、出力端子OUTには、増幅されたSIN波形の電流信号が流れる。
その結果、PNPトランジスタQ42およびNPNトランジスタQ52から出力端子OUTを介して安定して増幅されたSIN波形の電流信号が出力される。
抵抗R4にエミッタ抵抗R2に流れた電流が加算され、抵抗R4の電圧幅が増加される。ここで、エミッタ抵抗R42にかかる電圧は、抵抗R4に掛かる電圧からPNPトランジスタQ41およびPNPトランジスタQ42のベース−エミッタ間(Vbe)分を引いた値となる。
また、トランジスタQ3、Q4の駆動電流を定電源V1、V2に依存することなく、バイアス回路20(特に、コンデンサC21、C22)から供給することによって、トランジスタQ3、Q4に瞬時に駆動電流を供給することができる。仮に、定電源V1、V2からトランジスタQ3、Q4に駆動電流を供給するのであれば、抵抗R22、R23に常に大きな電流を流しておく必要があるので、消費電力が増大してしまうが、本例ではそのような問題を解決できる。
また、出力段40,50において、エミッタ抵抗R42、エミッタ抵抗R52および出力抵抗(負帰還抵抗)R31によりアンプゲインを容易に調整することができる。
さらに、図1に示した増幅回路100においては、段数が少なく、ポール数を抑えることができるため、周波数特性の不良および発振を防止することができる。
図5は、第2実施形態に係る増幅回路の一例を示す模式的回路図である。図5に示す増幅回路100aは、非反転回路の一例である。第2実施形態においては、第1実施形態に係る増幅回路100と異なる点に主に説明する。
入力段10aは、PNPトランジスタQ1、NPNトランジスタQ2、NPNトランジスタQ3、PNPトランジスタQ4およびエミッタ抵抗R2,R3を含む。
PNPトランジスタQ1のコレクタが定電源V2ラインに接続される。NPNトランジスタQ2のコレクタが定電源V1ラインに接続される。NPNトランジスタQ3のエミッタはエミッタ抵抗R2を介してPNPトランジスタQ1のエミッタに接続される。PNPトランジスタQ4のエミッタはエミッタ抵抗R3を介してNPNトランジスタQ2のエミッタに接続される。
図5に示すように、出力抵抗部30aは、出力抵抗(負帰還抵抗)R31および抵抗R32からなる。抵抗R32は、抵抗R31よりも入力段10a側に設けられ、一端が接地(GND)される。
出力段40aは、NPNトランジスタQ43、PNPトランジスタQ44、エミッタ抵抗R43、抵抗R44、抵抗R45、およびバイアス回路70を含む。
図5に示すように、バイアス回路70は、コンデンサC71、PNPトランジスタQ71、および抵抗R71,R72を含む。
次いで、出力段50aは、PNPトランジスタQ53、NPNトランジスタQ54、エミッタ抵抗R53,R54,R55、およびバイアス回路80を含む。
図5に示すように、バイアス回路80は、コンデンサC81、NPNトランジスタQ81、および抵抗R81,R82を含む。
また、入力段10aにおけるバイアス回路20を用いてバイアス電流を調整することができ、該調整と独立して出力段40a,50aを用いてバイアス電流を調整することができる。その結果、回路設計の自由度幅を広げることができる。さらに、出力抵抗(負帰還抵抗)R31、R32により、増幅回路100aにおけるトータルゲインを決定することができる。
従って、出力信号は入力信号に対して非反転の関係となる。そして、非反転の出力信号を(バイアス回路20を介して)トランジスタQ3、Q4のベースに供給することによって、負帰還を実現することができる。
詳細には、負帰還経路は、バイアス回路20の電圧帰還端子Vnf(基準端子)に接続されている。従って、負帰還経路として、トランジスタQ3への負帰還経路と、トランジスタQ4への負帰還経路とを別途設ける必要が無い。つまり、トランジスタQ3、Q4への負帰還経路を、バイアス回路20からトランジスタQ3、Q4への駆動電流の供給経路と兼用することができるので、回路構成を簡単化することができる。
図6は、第3実施形態に係る増幅回路の一例を示す模式的回路図である。以下、第3実施形態に係る増幅回路100bが第1実施形態に係る増幅回路100と異なる点について説明を行う。
図6に示すように、保護短絡回路15は、PNPトランジスタQ15、NPNトランジスタQ16、抵抗R15、短絡保護入力端子PROTECTを備える。
NPNトランジスタQ16のコレクタは、NPNトランジスタQ3のベースおよびバイアス回路20bの間に接続される。NPNトランジスタQ16のエミッタは、抵抗R15を介してPNPトランジスタQ15のコレクタに接続される。NPNトランジスタQ16のベースは、短絡保護入力端子PROTECTに接続される。
図6に示すように、バイアス回路20bは、NPNトランジスタQ21、PNPトランジスタQ22、抵抗R24,抵抗R25,抵抗R26,抵抗28,抵抗29およびツェナーダイオードD21を含む。
一方、異常時には、短絡保護入力端子PROTECTが接地(GND)される。この場合、NPNトランジスタQ16がオフ状態であり、PNPトランジスタQ15が、オン状態であり、NPNトランジスタQ3のベースとPNPトランジスタQ4のベースとが短絡される。その結果、増幅回路100bの増幅が瞬時に停止される。なお、図5の増幅回路に、短絡保護回路15を設けることも可能である。
図8は、第4実施形態に係る増幅回路の一例を示す模式的回路図である。以下、第4実施形態に係る増幅回路100dが第1実施形態に係る増幅回路100と異なる点について説明を行う。
図9は、本実施形態の増幅回路100eを示す回路図である。図5の増幅回路100aと比較して、主に、リップル除去フィルタ61、62、トランジスタQ113、Q114、抵抗R115、R116が追加されている。
20 バイアス回路
40,40a,50,50a 出力段
70,80 バイアス回路
100,100a,100b 増幅回路
Claims (2)
- 入力段に設けられた第1トランジスタ、第2トランジスタ、第3トランジスタおよび第4トランジスタと、
バイアス回路と、を備え、
前記第1トランジスタのベース、および、前記第2トランジスタのベースには入力信号が入力され、
前記第1トランジスタのエミッタと前記第3トランジスタのエミッタとが接続され、
前記第2トランジスタのエミッタと前記第4トランジスタのエミッタとが接続され、
前記第1トランジスタのコレクタが第1電位に接続され、
前記第2トランジスタのコレクタが、前記第1電位と同一又は異なる第2電位に接続され、
前記第3トランジスタのコレクタが第3電位に接続され、
前記第4トランジスタのコレクタが第4電位に接続され、
前記バイアス回路が、前記第3トランジスタのベースと、前記第4トランジスタのベースとの間に接続されており、
後段に設けられた第5トランジスタ、第6トランジスタ、第7トランジスタ、第8トランジスタ、第9トランジスタ、第10トランジスタと、第1抵抗、第2抵抗とをさらに備え、
前記第5トランジスタのベースが、前記第3トランジスタのコレクタに接続され、
前記第5トランジスタのエミッタが前記第1抵抗を介して第1電源電圧ラインに接続され、かつ、前記第6トランジスタのベースに接続され、
前記第5トランジスタのコレクタが前記第7トランジスタエミッタに接続され、
前記第6トランジスタのコレクタが第1電源電圧ラインに接続され、
前記第6トランジスタのエミッタが前記第7トランジスタのエミッタに接続され、
前記第8トランジスタのベースが、前記第4トランジスタのコレクタに接続され、
前記第8トランジスタのエミッタが前記第2抵抗を介して第2電源電圧ラインに接続され、かつ、前記第9トランジスタのベースに接続され、
前記第8トランジスタのコレクタが前記第10トランジスタエミッタに接続され、
前記第9トランジスタのコレクタが第2電源電圧ラインに接続され、
前記第9トランジスタのエミッタが前記第10トランジスタのエミッタに接続されている、増幅回路。 - 前記バイアス回路と電源電圧ラインとの間にリップル除去フィルタをさらに備える、請求項1に記載の増幅回路。
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