JP2019110378A

JP2019110378A - アンプ回路

Info

Publication number: JP2019110378A
Application number: JP2017240476A
Authority: JP
Inventors: 徹朗岡野; Tetsuaki Okano; 健史河合; Takeshi Kawai; 昌義平井; Masayoshi Hirai
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP6986432B2; US10715086B2; US20190190454A1

Abstract

【課題】トランスを使用せずに、十分なレベルの検出信号を供給することができるとともに、安定したバイアス電圧を供給することができるアンプ回路を提供する。【解決手段】アンプ回路１は、第１トランジスタＱ１と、第２トランジスタＱ２と、第１経路２０と、第２経路２１とを備える。第１トランジスタは、外部から入力される外部信号を増幅する。第２トランジスタは、外部信号のレベルを検出する検出信号を増幅する。第１経路は、第１トランジスタのコレクタから出力される検出信号を第２トランジスタのベースに供給する。第２経路は、第１トランジスタのエミッタからバイアス電圧を第２トランジスタのベースに供給する。【選択図】図３

Description

本発明は、アンプ回路に関する。

従来、アンテナなどで受信された外部信号を増幅するアンプ回路には、外部信号のレベルに応じてアンプのゲインを自動的に調整するＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）回路が設けられることが知られている。かかるアンプ回路は、たとえば、外部信号を増幅する第１トランジスタのエミッタからコレクタにトランスを介して負帰還をかける（例えば、特許文献１参照）。

図４に、従来のＡＧＣ回路を備えたアンプ回路１Ａを示す。アンプ回路１Ａは、第１トランジスタＱ１１と、第２トランジスタＱ１２とを備える。アンプ回路１Ａの第１トランジスタＱ１１のベースには、外部から送信される外部信号が入力される。そして、第１トランジスタＱ１１で外部信号が増幅され、増幅された外部信号（以下、増幅信号とも呼称する。）がコレクタから出力される。

第１トランジスタＱ１１のエミッタは、トランスＴ１１を介して第１トランジスタＱ１１のコレクタに接続される。これにより、第１トランジスタＱ１１のエミッタからコレクタにトランスＴ１１を介して負帰還をかけることができる。従来例のアンプ回路１Ａでは、このように負帰還をかけることにより、増幅信号のレベルを検出するための検出信号と、トランジスタを安定に動作させるためのバイアス電圧との両方を、第１トランジスタＱ１１のエミッタから第２トランジスタＱ１２に供給することができる。

そして、検出信号とバイアス電圧との両方がベースに供給された第２トランジスタＱ１２は、かかる検出信号を増幅し、コレクタからレベル検出信号として出力することができる。以上のように、従来のアンプ回路１Ａは、検出信号とバイアス電圧との両方を、第１トランジスタＱ１１のエミッタから第２トランジスタＱ１２に供給することができる。

特開２００２−１９８７４７号公報

しかしながら、アンプ回路にトランスを使用することは、コスト抑制の観点からは好ましくない。一方で、トランスを使用せずにアンプ回路を構成した場合、第１トランジスタのエミッタ信号のレベルが小さくなることから、検出信号を第１トランジスタのエミッタから供給することができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トランスを使用せずに、十分なレベルの検出信号を第１トランジスタから第２トランジスタに供給することができるとともに、安定したバイアス電圧を第２トランジスタに供給することができるアンプ回路を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るアンプ回路は、第１トランジスタと、第２トランジスタと、第１経路と、第２経路とを備える。前記第１トランジスタは、外部から入力される外部信号を増幅する。前記第２トランジスタは、前記外部信号のレベルを検出する検出信号を増幅する。前記第１経路は、前記第１トランジスタのコレクタと前記第２トランジスタのベースとの間に接続され、前記第１トランジスタのコレクタから出力される前記検出信号を前記第２トランジスタのベースに供給する。前記第２経路は、前記第１トランジスタのエミッタと前記第２トランジスタのベースとの間に接続され、前記第１トランジスタのエミッタからバイアス電圧を前記第２トランジスタのベースに供給する。

本発明によれば、トランスを使用せずに、十分なレベルの検出信号を第１トランジスタから第２トランジスタに供給することができるとともに、安定したバイアス電圧を第２トランジスタに供給することができる。

図１は、実施形態に係るアンテナアンプの概要を示す図である。図２は、実施形態に係るアンプ回路の構成を示すブロック図である。図３は、実施形態に係るアンプ回路の主要部を示す接続図である。図４は、従来例におけるアンプ回路の主要部を示す接続図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示するアンプ回路の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。

＜アンテナアンプおよびアンプ回路の構成＞
最初に、実施形態に係るアンプ回路１およびアンテナアンプ２の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るアンテナアンプ２の概要を示す図である。

図１に示すように、たとえば、自動車のリアガラスＧにアンテナＡとヒータＨとが設けられる。かかるアンテナＡには、たとえば１００ＭＨｚ程度の周波数帯域で、主としてＦＭ放送用の電波を受信するＦＭ用アンテナＡ１や、たとえば１ＭＨｚ程度の周波数帯域で、主としてＡＭ放送の電波を受信するＡＭ用アンテナＡ２などが含まれる。

そして、かかるアンテナＡで受信された外部信号は、リアガラスＧに近接して設置されるアンテナアンプ２で増幅される。そしてアンテナアンプ２で増幅された外部信号は、同軸ケーブルＣなどを経由して自動車内に設置される再生装置に送信される。

図２は、実施形態に係るアンプ回路１の構成を示すブロック図である。図２に示すアンプ回路１は、図１に示したアンテナアンプ２に備えられる。

アンプ回路１は、信号受信部１００から受信した外部信号を増幅して信号再生部１０１に送信する。信号受信部１００は、たとえば、上述のアンテナＡであり、ＦＭ放送用の電波やＡＭ放送用の電波などの外部信号を受信する。また、信号再生部１０１は、たとえば、自動車内に設けられる再生装置（ＦＭラジオやＡＭラジオなど）であり、かかる外部信号を再生する。

ここまで説明したように、かかる外部信号は、ＦＭ放送用の電波やＡＭ放送用の電波などとして送信され、レベルが変動する信号である。そして、アンプ回路１は、受信した外部信号のゲインを自動的に調整する。

すなわち、アンテナアンプ２は、アンプ回路１を備えることにより、ゲインが自動的に調整された外部信号を信号再生部１０１に送信することができる。したがって、実施形態によれば、信号受信部１００で受信した外部信号を信号再生部１０１で安定して再生することができる。

アンプ回路１は、ＡＧＣ回路１０と、外部信号増幅部１１とを備える。また、ＡＧＣ回路１０は、検出信号増幅部１２と、変換部１３と、ゲイン制御部１４とを備える。

外部信号増幅部１１は、信号受信部１００から送信される外部信号を受信する。そして、外部信号増幅部１１は、受信された外部信号を増幅して、増幅された外部信号（以下、増幅信号と呼称する。）を信号再生部１０１に送信する。

検出信号増幅部１２は、外部信号増幅部１１から送信される増幅信号から分流される検出信号を受信する。すなわち、かかる検出信号は、外部信号増幅部１１から送信され、増幅信号のレベルを検出するために用いられる。そして、検出信号増幅部１２は、受信された検出信号を増幅して、増幅された検出信号（以下、レベル検出信号と呼称する。）を変換部１３に送信する。

変換部１３は、検出信号増幅部１２から送信されるレベル検出信号を受信する。そして、変換部１３は、かかるレベル検出信号を直流信号に変換して、変換されたレベル検出信号（以下、ゲイン制御信号と呼称する。）をゲイン制御部１４に送信する。

ゲイン制御部１４は、変換部１３からゲイン制御信号を受信する。そして、ゲイン制御部１４は、かかるゲイン制御信号の値に応じて、外部信号増幅部１１に送信される外部信号の出力を調整する。

具体的には、ゲイン制御部１４は、ゲイン制御信号の値が小さい場合（すなわち、外部信号のレベルが小さい場合）は、外部信号の減衰量を小さくして外部信号増幅部１１に送信する。また、ゲイン制御部１４は、ゲイン制御信号の値が大きい場合（すなわち、外部信号のレベルが大きい場合）は、外部信号の減衰量を大きくして外部信号増幅部１１に送信する。

これにより、ＡＧＣ回路１０では、外部信号増幅部１１に送信される外部信号のゲインを自動的に制御することができる。

＜アンプ回路の詳細＞
つづいて、アンプ回路１の詳細な構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係るアンプ回路１の主要部を示す接続図である。アンプ回路１は、第１トランジスタＱ１と、第２トランジスタＱ２と、第１経路２０と、第２経路２１とを備える。第１トランジスタＱ１および第２トランジスタＱ２は、たとえば、バイポーラトランジスタである。

アンプ回路１の第１トランジスタＱ１のベースには、信号受信部１００から送信される外部信号が入力される。そして、かかる第１トランジスタＱ１で外部信号が増幅され、コレクタから増幅された外部信号（すなわち、増幅信号）が出力される。つまり、第１トランジスタＱ１は、上述の外部信号増幅部１１に含まれる。

第１トランジスタＱ１のコレクタと第２トランジスタＱ２のベースとの間には、第１経路２０が設けられる。そして、かかる第１経路２０を経由して、増幅信号から分流された検出信号が第１トランジスタＱ１のコレクタから第２トランジスタＱ２のベースに入力される。

さらに、かかる第２トランジスタＱ２で検出信号が増幅され、増幅された検出信号（すなわち、レベル検出信号）が第２トランジスタＱ２のコレクタから出力される。すなわち、第２トランジスタＱ２は、上述の検出信号増幅部１２に含まれる。

ここまで説明したように、実施形態では、第１経路２０を設けることにより、トランスを使用せずに、十分なレベルの検出信号を第１トランジスタＱ１から第２トランジスタＱ２に供給することができる。

一方で、第１トランジスタＱ１のコレクタ電圧は電源電圧Ｖｃｃの変動により変化するため、第２トランジスタＱ２を安定に動作させるためのバイアス電圧としては使用することができない。

そこで、実施形態では、かかるバイアス電圧を第１トランジスタＱ１のエミッタから第２トランジスタＱ２のベースに供給する。具体的には、第１トランジスタＱ１のエミッタと第２トランジスタＱ２のベースとの間に第２経路２１が設けられ、かかる第２経路２１を経由して、第１トランジスタＱ１のエミッタから第２トランジスタＱ２のベースにバイアス電圧が入力される。

ここで、第１トランジスタＱ１のエミッタ電圧は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４からなる電流帰還バイアス回路によって十分に安定していることから、第２トランジスタＱ２を安定して動作させることができる。したがって、実施形態によれば、第２経路２１を設けることにより、第２トランジスタＱ２で検出信号を安定して増幅させることができる。

ここまで説明したように、実施形態では、第１経路２０および第２経路２１を設けることにより、第２トランジスタＱ２を安定に動作させることができるとともに、トランスを使用せずに十分なレベルの検出信号を第１トランジスタＱ１から第２トランジスタＱ２に供給することができる。

また、実施形態では、第２経路２１にチョークコイルＬ１が設けられるとよい。これにより、第１トランジスタＱ１のコレクタから出力され、高周波成分を有する検出信号が、第２経路２１を経由して第１トランジスタＱ１のエミッタに漏洩することを抑制することができる。

また、第１経路２０にコンデンサＣ１が設けられるとよい。これにより、第１トランジスタＱ１のエミッタから出力され、電圧がほぼ一定であるバイアス電圧が、第１経路２０を経由して第１トランジスタＱ１のコレクタに漏洩することを抑制することができる。

アンプ回路１におけるその他の箇所の説明を続ける。第１トランジスタＱ１のベースは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２を介して、電源電圧Ｖｃｃに接続される。また、かかる抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間には、定電圧回路２２が接続される。

かかる定電圧回路２２は、たとえば、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との間を、それぞれ順方向に直列に接続されたピンダイオードＤ１〜Ｄ４を介して接地するとともに、コンデンサＣ２を介して接地することにより構成される。

かかる定電圧回路２２により、第１トランジスタＱ１のベースにより安定したバイアス電圧を供給することができる。したがって、実施形態によれば、第１トランジスタＱ１で外部信号をより安定して増幅させることができる。なお、定電圧回路２２は、上述のピンダイオードＤ１〜Ｄ４およびコンデンサＣ２を用いた構成に限られることはない。

第１トランジスタＱ１のコレクタは、電源電圧Ｖｃｃに接続されるとともに、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ３とを介して第１トランジスタＱ１のベースに接続される。第１トランジスタＱ１のエミッタは、チョークコイルＬ２と、並列接続されたコンデンサＣ４および抵抗Ｒ４とを介して接地される。なお、チョークコイルＬ２は、上述の第２経路２１に配置される。

第２トランジスタＱ２のコレクタは、抵抗Ｒ５を介して電源電圧Ｖｃｃに接続される。また、かかる抵抗Ｒ５と電源電圧Ｖｃｃとの間は、コンデンサＣ５を介して接地される。第２トランジスタＱ２のエミッタは、並列接続されたコンデンサＣ６および抵抗Ｒ６を介して接地される。

また、実施形態では、アンプ回路１における第１トランジスタＱ１のベースの上流側にゲイン制御部１４が接続される。かかるゲイン制御部１４は、いわゆるアッテネータ回路と呼ばれるものであり、たとえば、ピンダイオードＤ５、Ｄ６と、コンデンサＣ７とで構成される。

ゲイン制御部１４では、ピンダイオードＤ５、Ｄ６が順方向に直列に接続されるとともに、ピンダイオードＤ５のアノードがコンデンサＣ７を介して接地され、ピンダイオードＤ６のカソードが接地される。また、ピンダイオードＤ５とピンダイオードＤ６との間が第１トランジスタＱ１のベースの上流側に接続される。そして、ピンダイオードＤ５とコンデンサＣ７との間に、図２で示した変換部１３で変換されたゲイン制御信号が入力される。

このゲイン制御部１４では、入力されるゲイン制御信号の値が小さい場合（すなわち、外部信号のレベルが小さい場合）には、ピンダイオードＤ６の抵抗値が大きくなる。したがって、入力されるゲイン制御信号の値が小さい場合、外部信号がピンダイオードＤ６にほとんど通流しないことから、第１トランジスタＱ１に入力される外部信号を小さく減衰させることができる。

一方で、ゲイン制御部１４に入力されるゲイン制御信号の値が大きい場合（すなわち、外部信号のレベルが大きい場合）には、ピンダイオードＤ６の抵抗値が小さくなる。したがって、入力されるゲイン制御信号の値が大きい場合、外部信号がピンダイオードＤ６に多く通流することから、第１トランジスタＱ１に入力される外部信号を大きく減衰させることができる。

このように、実施形態にかかるゲイン制御部１４では、変換部１３で変換されたゲイン制御信号の値に基づいて、第１トランジスタＱ１のベースに入力される外部信号を減衰させることができる。なお、ゲイン制御部１４は、上述のピンダイオードＤ５、Ｄ６およびコンデンサＣ７を用いた構成に限られることはない。

また、図３では変換部１３の詳細は図示しないが、高周波成分を有するレベル検出信号を直流信号であるゲイン制御信号に変換することができる既存の回路（たとえば包絡線検波回路等）を用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では、アンテナアンプ２に用いられるアンプ回路１について示したが、アンプ回路１はアンテナアンプに用いられる場合に限られず、自動利得制御が行われる装置であればどのような装置に用いられてもよい。

また、図１で示したように、アンテナアンプ２にＦＭ用アンテナＡ１とＡＭ用アンテナＡ２とが接続される場合、アンテナアンプ２には、ＦＭ用アンテナＡ１用のアンプ回路１と、ＡＭ用アンテナＡ２用のアンプ回路１とがそれぞれ設けられるとよい。

なお、図３で示したアンプ回路１はあくまで一例であり、図３に記載された抵抗やコンデンサ、チョークコイルは適宜省略できるとともに、図３に記載されたアンプ回路１に抵抗やコンデンサ、チョークコイルなどを適宜追加してもよい。

実施形態に係るアンプ回路１は、第１トランジスタＱ１と、第２トランジスタＱ２と、第１経路２０と、第２経路２１とを備える。第１トランジスタＱ１は、外部から入力される外部信号を増幅する。第２トランジスタＱ２は、外部信号のレベルを検出する検出信号を増幅する。第１経路２０は、第１トランジスタＱ１のコレクタと第２トランジスタＱ２のベースとの間に接続され、第１トランジスタＱ１のコレクタから出力される検出信号を第２トランジスタＱ２のベースに供給する。第２経路２１は、第１トランジスタＱ１のエミッタと第２トランジスタＱ２のベースとの間に接続され、第１トランジスタＱ１のエミッタからバイアス電圧を第２トランジスタＱ２のベースに供給する。これにより、トランスを使用せずに、十分なレベルの検出信号を第１トランジスタＱ１から第２トランジスタＱ２に供給することができるとともに、安定したバイアス電圧を第２トランジスタＱ２に供給することができる。

また、実施形態に係るアンプ回路１は、第２トランジスタＱ２で増幅された検出信号（レベル検出信号）に基づいて、第１トランジスタＱ１のベースに入力される外部信号を減衰させるゲイン制御部１４をさらに備える。これにより、外部信号増幅部１１に送信される外部信号のゲインを自動的に制御することができる。

また、実施形態に係るアンプ回路１は、第２経路２１にチョークコイルＬ１を備える。これにより、第１トランジスタＱ１のコレクタから出力され、高周波成分を有する検出信号が、第２経路２１を経由して第１トランジスタＱ１のエミッタに漏洩することを抑制することができる。

また、実施形態に係るアンプ回路１は、第１経路２０にコンデンサＣ１を備える。これにより、第１トランジスタＱ１のエミッタから出力され、電圧がほぼ一定であるバイアス電圧が、第１経路２０を経由して第１トランジスタＱ１のコレクタに漏洩することを抑制することができる。

また、実施形態に係るアンプ回路１は、第１トランジスタＱ１のベースに供給されるバイアス電圧を一定にする定電圧回路２２を備える。これにより、第１トランジスタＱ１で外部信号を安定して増幅させることができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１アンプ回路
２アンテナアンプ
１０ＡＧＣ回路
１１外部信号増幅部
１２検出信号増幅部
１３変換部
１４ゲイン制御部
２０第１経路
２１第２経路
２２定電圧回路
１００信号受信部
１０１信号再生部
Ｑ１第１トランジスタ
Ｑ２第２トランジスタ
Ｃ１〜Ｃ７コンデンサ
Ｌ１、Ｌ２チョークコイル
Ｒ１〜Ｒ６抵抗
Ｄ１〜Ｄ６ピンダイオード

Claims

外部から入力される外部信号を増幅する第１トランジスタと、
前記外部信号のレベルを検出する検出信号を増幅する第２トランジスタと、
前記第１トランジスタのコレクタと前記第２トランジスタのベースとの間に接続され、前記第１トランジスタのコレクタから出力される前記検出信号を前記第２トランジスタのベースに供給する第１経路と、
前記第１トランジスタのエミッタと前記第２トランジスタのベースとの間に接続され、前記第１トランジスタのエミッタからバイアス電圧を前記第２トランジスタのベースに供給する第２経路と、を備える
ことを特徴とするアンプ回路。
前記第２トランジスタで増幅された前記検出信号に基づいて、前記第１トランジスタのベースに入力される前記外部信号を減衰させるゲイン制御部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のアンプ回路。
前記第２経路にチョークコイルを備えること
を特徴とする請求項１または２に記載のアンプ回路。
前記第１経路にコンデンサを備えること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアンプ回路。
前記第１トランジスタのベースに供給されるバイアス電圧を一定にする定電圧回路を備えること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のアンプ回路。