JP2515070B2 - 増幅器 - Google Patents
増幅器Info
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- JP2515070B2 JP2515070B2 JP3284677A JP28467791A JP2515070B2 JP 2515070 B2 JP2515070 B2 JP 2515070B2 JP 3284677 A JP3284677 A JP 3284677A JP 28467791 A JP28467791 A JP 28467791A JP 2515070 B2 JP2515070 B2 JP 2515070B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、増幅器に関し、さら
に詳しく言えば、低雑音で且つ増幅素子の特性のバラツ
キや周囲温度の変化に対して安定な増幅器に関する。
に詳しく言えば、低雑音で且つ増幅素子の特性のバラツ
キや周囲温度の変化に対して安定な増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子計測の分野では、センサからの信号
は微弱である場合が多く、しかもこの信号を低雑音かつ
高安定に増幅することが要求される。このため、電子計
測の分野で使用される増幅器では、従来より、図３に示
すような回路構成が用いられている。
は微弱である場合が多く、しかもこの信号を低雑音かつ
高安定に増幅することが要求される。このため、電子計
測の分野で使用される増幅器では、従来より、図３に示
すような回路構成が用いられている。
【０００３】図３の増幅器１１は、エミッタ接地の２個
のトランジスタＱ1、Ｑ2を用いた２段構成としてある。
入力信号は、コンデンサＣ1を介して第１段のトランジ
スタＱ1のベースに入力され、出力信号は、コンデンサ
Ｃ2を介して第２段のトランジスタＱ2のコレクタから取
り出される。動作の安定性を増すため、帰還抵抗ＲFを
介して、第２段のトランジスタＱ2のエミッタから第１
段のトランジスタＱ1のベースに負帰還がかけてある。
ＲCはトランジスタＱ1のコレクタ抵抗、ＲEはトランジ
スタＱ2のエミッタ抵抗、Ｒ1はトランジスタＱ2のコレ
クタ抵抗である。
のトランジスタＱ1、Ｑ2を用いた２段構成としてある。
入力信号は、コンデンサＣ1を介して第１段のトランジ
スタＱ1のベースに入力され、出力信号は、コンデンサ
Ｃ2を介して第２段のトランジスタＱ2のコレクタから取
り出される。動作の安定性を増すため、帰還抵抗ＲFを
介して、第２段のトランジスタＱ2のエミッタから第１
段のトランジスタＱ1のベースに負帰還がかけてある。
ＲCはトランジスタＱ1のコレクタ抵抗、ＲEはトランジ
スタＱ2のエミッタ抵抗、Ｒ1はトランジスタＱ2のコレ
クタ抵抗である。
【０００４】ところで、一般に、増幅器の入力インピー
ダンスを信号源抵抗（例えば５０Ω）に整合させるに
は、増幅器の入力端子に信号源抵抗に等しい抵抗値を持
つ整合用抵抗を並列に接続すればよい。しかし、そうす
ると、その整合用抵抗が新たな雑音源となるため、雑音
が増加する。そこで、整合用抵抗を使用せずに入力イン
ピーダンスを整合させることが望まれる。
ダンスを信号源抵抗（例えば５０Ω）に整合させるに
は、増幅器の入力端子に信号源抵抗に等しい抵抗値を持
つ整合用抵抗を並列に接続すればよい。しかし、そうす
ると、その整合用抵抗が新たな雑音源となるため、雑音
が増加する。そこで、整合用抵抗を使用せずに入力イン
ピーダンスを整合させることが望まれる。
【０００５】図３の従来の増幅器１１は、雑音源となる
整合用抵抗を使用せずに、負帰還により入力インピーダ
ンスの整合を等価的に実現したものである。こうするこ
とにより、入力端子に抵抗を接続する必要がなくなるた
め、低雑音で増幅することが可能となる。
整合用抵抗を使用せずに、負帰還により入力インピーダ
ンスの整合を等価的に実現したものである。こうするこ
とにより、入力端子に抵抗を接続する必要がなくなるた
め、低雑音で増幅することが可能となる。
【０００６】なお、コレクタ抵抗ＲCは例えば２．２ｋ
Ω、エミッタ抵抗ＲEは例えば２００Ω、コレクタ抵抗
Ｒ1は例えば３６０Ω、帰還抵抗ＲFは例えば２．２ｋ
Ω、コンデンサＣ1は例えば２０００ｐＦ、コンデンサ
Ｃ2は例えば１００００ｐＦである。
Ω、エミッタ抵抗ＲEは例えば２００Ω、コレクタ抵抗
Ｒ1は例えば３６０Ω、帰還抵抗ＲFは例えば２．２ｋ
Ω、コンデンサＣ1は例えば２０００ｐＦ、コンデンサ
Ｃ2は例えば１００００ｐＦである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の増幅器１１
は、設定すべきパラメータ数が多いので動作点の設定が
難しく、また、帰還抵抗ＲFが動作点および帰還量を決
定するため、入力インピーダンスの設定範囲が制限を受
けるという問題がある。
は、設定すべきパラメータ数が多いので動作点の設定が
難しく、また、帰還抵抗ＲFが動作点および帰還量を決
定するため、入力インピーダンスの設定範囲が制限を受
けるという問題がある。
【０００８】また、トランジスタＱ1、Ｑ2の特性にバラ
ツキがある場合、そのバラツキが動作に直接的に反映さ
れるため、均一な増幅特性を得ることが困難であるとい
う問題がある。
ツキがある場合、そのバラツキが動作に直接的に反映さ
れるため、均一な増幅特性を得ることが困難であるとい
う問題がある。
【０００９】さらに、トランジスタＱ1、Ｑ2の温度依存
性により、周囲温度が変動すると利得や入力インピーダ
ンスが変動するため、高安定な増幅を行なうことが困難
であるという問題もある。
性により、周囲温度が変動すると利得や入力インピーダ
ンスが変動するため、高安定な増幅を行なうことが困難
であるという問題もある。
【００１０】そこで、この発明の目的は、増幅素子の特
性のバラツキや周囲温度の変化に対して動作が安定な増
幅器を提供することにある。
性のバラツキや周囲温度の変化に対して動作が安定な増
幅器を提供することにある。
【００１１】この発明の他の目的は、動作点の設定が容
易であり、しかも設計の自由度が大きい増幅器を提供す
ることにある。
易であり、しかも設計の自由度が大きい増幅器を提供す
ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の増幅器
は、増幅手段と、基準電圧を発生する基準電圧発生手段
と、前記増幅手段の負荷の両端の電圧を前記基準電圧と
比較し、それら両電圧の差に対応する電圧差信号を出力
する電圧比較手段と、前記電圧比較手段が出力する前記
電圧差信号を前記増幅手段の入力側に帰還して前記増幅
手段に直流負帰還をかけ、それによって前記負荷の両端
の電圧を前記基準電圧に等しくなるように制御する直流
負帰還手段と、前記増幅手段の出力信号を前記増幅手段
の入力側に帰還して前記増幅手段に交流負帰還をかけ、
それによって当該増幅器の入力インピーダンスを決定す
る交流負帰還手段とを備えてなり、前記基準電圧は、周
囲温度の変化に応じて生じる前記増幅手段の利得の変化
を打ち消すような温度係数を有し、前記交流負帰還手段
は、周囲温度の変化に応じて生じる当該増幅器の入力イ
ンピーダンスの変化を打ち消すような温度係数を有して
いることを特徴とする。
は、増幅手段と、基準電圧を発生する基準電圧発生手段
と、前記増幅手段の負荷の両端の電圧を前記基準電圧と
比較し、それら両電圧の差に対応する電圧差信号を出力
する電圧比較手段と、前記電圧比較手段が出力する前記
電圧差信号を前記増幅手段の入力側に帰還して前記増幅
手段に直流負帰還をかけ、それによって前記負荷の両端
の電圧を前記基準電圧に等しくなるように制御する直流
負帰還手段と、前記増幅手段の出力信号を前記増幅手段
の入力側に帰還して前記増幅手段に交流負帰還をかけ、
それによって当該増幅器の入力インピーダンスを決定す
る交流負帰還手段とを備えてなり、前記基準電圧は、周
囲温度の変化に応じて生じる前記増幅手段の利得の変化
を打ち消すような温度係数を有し、前記交流負帰還手段
は、周囲温度の変化に応じて生じる当該増幅器の入力イ
ンピーダンスの変化を打ち消すような温度係数を有して
いることを特徴とする。
【００１３】この発明の第２の増幅器は、第１増幅段を
構成する第１増幅手段と、前記第１増幅手段に結合され
た、第２増幅段を構成する第２増幅手段と、基準電圧を
発生する基準電圧発生手段と、前記第１増幅手段および
前記第２増幅手段のいずれか一方に接続された負荷の両
端の電圧を基準電圧と比較し、それら両電圧の差に対応
する電圧差信号を出力する電圧比較手段と、前記電圧比
較手段が出力する前記電圧差信号を前記第１増幅手段の
入力側に帰還して前記第１増幅手段に直流負帰還をか
け、それによって前記負荷の両端の電圧を前記基準電圧
に等しくなるように制御する直流負帰還手段と、前記第
２増幅手段の出力信号を前記第１増幅手段の入力側に帰
還して前記第１増幅手段に交流負帰還をかけ、それによ
って当該増幅器の入力インピーダンスを決定する交流負
帰還手段とを備えてなり、前記基準電圧は、周囲温度の
変化に応じて生じる前記第１増幅手段および前記第２増
幅手段の利得の変化を打ち消すような温度係数を有し、
前記交流負帰還手段は、周囲温度の変化に応じて生じる
当該増幅器の入力インピーダンスの変化を打ち消すよう
な温度係数を有していることを特徴とする。
構成する第１増幅手段と、前記第１増幅手段に結合され
た、第２増幅段を構成する第２増幅手段と、基準電圧を
発生する基準電圧発生手段と、前記第１増幅手段および
前記第２増幅手段のいずれか一方に接続された負荷の両
端の電圧を基準電圧と比較し、それら両電圧の差に対応
する電圧差信号を出力する電圧比較手段と、前記電圧比
較手段が出力する前記電圧差信号を前記第１増幅手段の
入力側に帰還して前記第１増幅手段に直流負帰還をか
け、それによって前記負荷の両端の電圧を前記基準電圧
に等しくなるように制御する直流負帰還手段と、前記第
２増幅手段の出力信号を前記第１増幅手段の入力側に帰
還して前記第１増幅手段に交流負帰還をかけ、それによ
って当該増幅器の入力インピーダンスを決定する交流負
帰還手段とを備えてなり、前記基準電圧は、周囲温度の
変化に応じて生じる前記第１増幅手段および前記第２増
幅手段の利得の変化を打ち消すような温度係数を有し、
前記交流負帰還手段は、周囲温度の変化に応じて生じる
当該増幅器の入力インピーダンスの変化を打ち消すよう
な温度係数を有していることを特徴とする。
【００１４】
【作用】この発明の第１の増幅器では、電圧比較手段と
直流負帰還手段により、増幅手段の負荷の両端の電圧が
基準電圧に等しくなるように制御されるので、増幅手段
として使用する増幅素子に特性のバラツキがあっても、
増幅手段のバイアス電圧およびバイアス電流が安定化さ
れ、その結果、動作が安定する。
直流負帰還手段により、増幅手段の負荷の両端の電圧が
基準電圧に等しくなるように制御されるので、増幅手段
として使用する増幅素子に特性のバラツキがあっても、
増幅手段のバイアス電圧およびバイアス電流が安定化さ
れ、その結果、動作が安定する。
【００１５】基準電圧は、周囲温度の変化に応じて生じ
る増幅手段の利得の変化を打ち消すような温度係数を有
しているので、周囲温度の変化により生じた増幅手段の
利得の変化は基準電圧の変化により打ち消される。ま
た、交流負帰還手段は、周囲温度の変化に応じて生じる
当該増幅器の入力インピーダンスの変化を打ち消すよう
な温度係数を有しているので、周囲温度の変化により生
じた当該増幅器の入力インピーダンスの変化は、負帰還
手段により打ち消される。よって、増幅手段の利得だけ
でなく当該増幅器の入力インピーダンスについても、周
囲温度による影響がなくなるため、この発明の第１の増
幅器は周囲温度の変化に対しても動作が安定する。
る増幅手段の利得の変化を打ち消すような温度係数を有
しているので、周囲温度の変化により生じた増幅手段の
利得の変化は基準電圧の変化により打ち消される。ま
た、交流負帰還手段は、周囲温度の変化に応じて生じる
当該増幅器の入力インピーダンスの変化を打ち消すよう
な温度係数を有しているので、周囲温度の変化により生
じた当該増幅器の入力インピーダンスの変化は、負帰還
手段により打ち消される。よって、増幅手段の利得だけ
でなく当該増幅器の入力インピーダンスについても、周
囲温度による影響がなくなるため、この発明の第１の増
幅器は周囲温度の変化に対しても動作が安定する。
【００１６】この発明の第２の増幅器では、電圧比較手
段と直流負帰還手段により、第１増幅手段および第２増
幅手段のいずれか一方に接続された負荷の両端の電圧が
基準電圧に等しくなるように制御されるので、それら増
幅手段として使用する増幅素子の特性にバラツキがあっ
ても、それら増幅手段のバイアス電圧およびバイアス電
流が安定化され、その結果、動作が安定する。
段と直流負帰還手段により、第１増幅手段および第２増
幅手段のいずれか一方に接続された負荷の両端の電圧が
基準電圧に等しくなるように制御されるので、それら増
幅手段として使用する増幅素子の特性にバラツキがあっ
ても、それら増幅手段のバイアス電圧およびバイアス電
流が安定化され、その結果、動作が安定する。
【００１７】基準電圧は、周囲温度の変化に応じて生じ
る第１増幅手段および第２増幅手段の利得の変化を打ち
消すような温度係数を有しているので、周囲温度の変化
により生じたそれら増幅手段の利得の変化は基準電圧の
変化により打ち消される。また、交流負帰還手段は、周
囲温度の変化に応じて生じる当該増幅器の入力インピー
ダンスの変化を打ち消すような温度係数を有しているの
で、周囲温度の変化により生じた当該増幅器の入力イン
ピーダンスの変化は、負帰還手段により打ち消される。
よって、第１増幅手段および第２増幅手段の利得だけで
なく当該増幅器の入力インピーダンスについても、周囲
温度による影響がなくなるため、この発明の第２の増幅
器は周囲温度の変化に対しても動作が安定する。
る第１増幅手段および第２増幅手段の利得の変化を打ち
消すような温度係数を有しているので、周囲温度の変化
により生じたそれら増幅手段の利得の変化は基準電圧の
変化により打ち消される。また、交流負帰還手段は、周
囲温度の変化に応じて生じる当該増幅器の入力インピー
ダンスの変化を打ち消すような温度係数を有しているの
で、周囲温度の変化により生じた当該増幅器の入力イン
ピーダンスの変化は、負帰還手段により打ち消される。
よって、第１増幅手段および第２増幅手段の利得だけで
なく当該増幅器の入力インピーダンスについても、周囲
温度による影響がなくなるため、この発明の第２の増幅
器は周囲温度の変化に対しても動作が安定する。
【００１８】この発明の第１の増幅器では、交流帰還量
により当該増幅器の入力インピーダンスを設定し、基準
電圧により増幅手段の利得を設定できるので、入力イン
ピーダンスと利得をそれぞれ独立に設定することが可能
である。このため、動作点の設定が容易であり、また設
計の自由度も大きくなる。この発明の第２の増幅器で
は、交流帰還量により当該増幅器の入力インピーダンス
を設定し、基準電圧により第１増幅手段および第２増幅
手段の利得を設定できるので、入力インピーダンスと利
得をそれぞれ独立に設定することが可能である。このた
め、動作点の設定が容易であり、また設計の自由度も大
きくなる。例えば、第１増幅段（第１増幅手段）の雑音
が最小となるように利得を設定し、それとは独立して当
該増幅器の入力インピーダンスが整合するように交流負
帰還量を設定できる。
により当該増幅器の入力インピーダンスを設定し、基準
電圧により増幅手段の利得を設定できるので、入力イン
ピーダンスと利得をそれぞれ独立に設定することが可能
である。このため、動作点の設定が容易であり、また設
計の自由度も大きくなる。この発明の第２の増幅器で
は、交流帰還量により当該増幅器の入力インピーダンス
を設定し、基準電圧により第１増幅手段および第２増幅
手段の利得を設定できるので、入力インピーダンスと利
得をそれぞれ独立に設定することが可能である。このた
め、動作点の設定が容易であり、また設計の自由度も大
きくなる。例えば、第１増幅段（第１増幅手段）の雑音
が最小となるように利得を設定し、それとは独立して当
該増幅器の入力インピーダンスが整合するように交流負
帰還量を設定できる。
【００１９】
【実施例】以下、この発明の実施例を図１を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００２０】図１は、この発明の増幅器の一実施例を示
す回路図である。
す回路図である。
【００２１】この発明の増幅器１は、エミッタ接地の２
個のトランジスタＱ1、Ｑ2を用いた２段構成としてあ
る。また、トランジスタＱ1、Ｑ2に供給されるバイアス
電圧を安定化するための誤差増幅器Ｑ3および反転増幅
器Ｑ4を備えている。
個のトランジスタＱ1、Ｑ2を用いた２段構成としてあ
る。また、トランジスタＱ1、Ｑ2に供給されるバイアス
電圧を安定化するための誤差増幅器Ｑ3および反転増幅
器Ｑ4を備えている。
【００２２】ＶCCはバイアス電源、ＶREFは誤差増幅器
Ｑ3の基準電圧Ｖstdを発生する基準電源、ＲCはトラン
ジスタＱ1のコレクタ抵抗、ＲEはトランジスタＱ2のエ
ミッタ抵抗である。
Ｑ3の基準電圧Ｖstdを発生する基準電源、ＲCはトラン
ジスタＱ1のコレクタ抵抗、ＲEはトランジスタＱ2のエ
ミッタ抵抗である。
【００２３】入力信号は、コンデンサＣ1を介して第１
段のトランジスタＱ1のベースに入力される。出力信号
は、第２段のトランジスタＱ2のエミッタから取り出さ
れる。トランジスタＱ1、Ｑ2の動作は、従来の増幅器１
１のそれと同じである。
段のトランジスタＱ1のベースに入力される。出力信号
は、第２段のトランジスタＱ2のエミッタから取り出さ
れる。トランジスタＱ1、Ｑ2の動作は、従来の増幅器１
１のそれと同じである。
【００２４】この発明の増幅器１では、従来の増幅器１
１とは異なり、直流と交流に分けてトランジスタＱ1に
負帰還をかけている。すなわち、第１段のトランジスタ
Ｑ1のベースには、第２段のトランジスタＱ2のエミッタ
から、交流帰還抵抗ＲFacおよびコンデンサＣ4からなる
交流帰還回路を介して増幅器１の出力信号が交流負帰還
されている。これにより、増幅器１の入力インピーダン
スが決定される。第１段のトランジスタＱ1のベースに
はさらに、反転増幅器Ｑ4と、直流帰還抵抗ＲFdc、コン
デンサＣ5、抵抗Ｒ4および抵抗Ｒ3からなる直流帰還回
路とを介して誤差増幅器Ｑ3の出力が直流負帰還されて
いる。直流帰還回路は、直流帰還抵抗ＲFdcおよび抵抗
Ｒ3の間で抵抗Ｒ4およびコンデンサＣ5を介して接地し
てある。誤差増幅器Ｑ3の−端子は、抵抗Ｒ2を介してト
ランジスタＱ1のコレクタに接続してあり、その＋端子
は、基準電源ＶREFを介してトランジスタＱ1のコレクタ
抵抗ＲCの一端に接続してある。誤差増幅器Ｑ3の出力の
一部は、コンデンサＣ3を介して−端子に帰還される。
１とは異なり、直流と交流に分けてトランジスタＱ1に
負帰還をかけている。すなわち、第１段のトランジスタ
Ｑ1のベースには、第２段のトランジスタＱ2のエミッタ
から、交流帰還抵抗ＲFacおよびコンデンサＣ4からなる
交流帰還回路を介して増幅器１の出力信号が交流負帰還
されている。これにより、増幅器１の入力インピーダン
スが決定される。第１段のトランジスタＱ1のベースに
はさらに、反転増幅器Ｑ4と、直流帰還抵抗ＲFdc、コン
デンサＣ5、抵抗Ｒ4および抵抗Ｒ3からなる直流帰還回
路とを介して誤差増幅器Ｑ3の出力が直流負帰還されて
いる。直流帰還回路は、直流帰還抵抗ＲFdcおよび抵抗
Ｒ3の間で抵抗Ｒ4およびコンデンサＣ5を介して接地し
てある。誤差増幅器Ｑ3の−端子は、抵抗Ｒ2を介してト
ランジスタＱ1のコレクタに接続してあり、その＋端子
は、基準電源ＶREFを介してトランジスタＱ1のコレクタ
抵抗ＲCの一端に接続してある。誤差増幅器Ｑ3の出力の
一部は、コンデンサＣ3を介して−端子に帰還される。
【００２５】誤差増幅器Ｑ3は差動増幅器であり、コレ
クタ抵抗ＲCの両端の電圧が変動して、基準電源ＶREFで
与えられる基準電圧Ｖstdとの間に誤差が生じると、そ
の誤差を増幅してトランジスタＱ1のベースに補正信号
を注入する。こうして、誤差増幅器Ｑ3は、トランジス
タＱ1の負荷であるコレクタ抵抗ＲCの両端の電圧を検出
し、その電圧が基準電圧Ｖstdに常に等しくなるように
動作する。その結果、コレクタ抵抗ＲCを流れる電流は
一定となり、トランジスタＱ2へのベース電流は無視で
きるとすると、トランジスタＱ1を流れる電流は一定と
なる。この時、バイアス電源Ｖccが一定ならトランジス
タＱ1のコレクタ電圧も一定になり、初段増幅部の利得
は安定になる。トランジスタＱ2は、電圧利得約１倍の
エミッタフォロワであり、利得は基本的に安定である。
クタ抵抗ＲCの両端の電圧が変動して、基準電源ＶREFで
与えられる基準電圧Ｖstdとの間に誤差が生じると、そ
の誤差を増幅してトランジスタＱ1のベースに補正信号
を注入する。こうして、誤差増幅器Ｑ3は、トランジス
タＱ1の負荷であるコレクタ抵抗ＲCの両端の電圧を検出
し、その電圧が基準電圧Ｖstdに常に等しくなるように
動作する。その結果、コレクタ抵抗ＲCを流れる電流は
一定となり、トランジスタＱ2へのベース電流は無視で
きるとすると、トランジスタＱ1を流れる電流は一定と
なる。この時、バイアス電源Ｖccが一定ならトランジス
タＱ1のコレクタ電圧も一定になり、初段増幅部の利得
は安定になる。トランジスタＱ2は、電圧利得約１倍の
エミッタフォロワであり、利得は基本的に安定である。
【００２６】基準電源ＶREFは、基準電圧Ｖstdが周囲温
度の変化に応じて変化するようにしてあり、その温度係
数は周囲温度の変化によって生じたトランジスタＱ1の
利得の変化を打ち消すようになっている。このような温
度係数を持つ基準電源ＶREFは、周囲温度に比例して所
望の変化率で抵抗値が変化する抵抗体（温度補償抵抗
器）を用いて実現することができる。あるいは、周囲温
度に比例した電圧または電流を取り出すことのできる公
知のＩＣを用いても実現可能である。
度の変化に応じて変化するようにしてあり、その温度係
数は周囲温度の変化によって生じたトランジスタＱ1の
利得の変化を打ち消すようになっている。このような温
度係数を持つ基準電源ＶREFは、周囲温度に比例して所
望の変化率で抵抗値が変化する抵抗体（温度補償抵抗
器）を用いて実現することができる。あるいは、周囲温
度に比例した電圧または電流を取り出すことのできる公
知のＩＣを用いても実現可能である。
【００２７】反転増幅器Ｑ4は、極性を合わせるため誤
差増幅器Ｑ3の出力に接続されている。
差増幅器Ｑ3の出力に接続されている。
【００２８】基準電源ＶREFは基準電圧発生手段を構成
し、誤差増幅器Ｑ3は電圧比較手段を構成している。
し、誤差増幅器Ｑ3は電圧比較手段を構成している。
【００２９】この発明の増幅器１は、その利得（増幅
度）がトランジスタの物理定数によって決定されるた
め、基本的にトランジスタＱ1、Ｑ2の特性のバラツキや
品種に関係なく一定になる。そのため再現性に優れ、温
度補正も良好に行え、例えば１００〜２００ｐｐｍ／゜
Ｃの利得安定度も困難ではない。また、バイアス電圧お
よびバイアス電流が一定に保たれると共に負帰還をかけ
ているので、トランジスタＱ1、Ｑ2の増幅作用も安定す
る。さらに、雑音源となる整合用抵抗を使用せずに、負
帰還により入力インピーダンスの整合を等価的に実現し
ているため、低雑音である。
度）がトランジスタの物理定数によって決定されるた
め、基本的にトランジスタＱ1、Ｑ2の特性のバラツキや
品種に関係なく一定になる。そのため再現性に優れ、温
度補正も良好に行え、例えば１００〜２００ｐｐｍ／゜
Ｃの利得安定度も困難ではない。また、バイアス電圧お
よびバイアス電流が一定に保たれると共に負帰還をかけ
ているので、トランジスタＱ1、Ｑ2の増幅作用も安定す
る。さらに、雑音源となる整合用抵抗を使用せずに、負
帰還により入力インピーダンスの整合を等価的に実現し
ているため、低雑音である。
【００３０】さらに、この発明の増幅器１は、負帰還回
路を交流帰還回路と直流帰還回路に分けているので、帰
還量の設定を容易に行なえる効果がある。
路を交流帰還回路と直流帰還回路に分けているので、帰
還量の設定を容易に行なえる効果がある。
【００３１】次に、周囲温度が変化しても、トランジス
タＱ1、Ｑ2の利得および入力インピーダンスが一定に保
たれる条件について説明する。
タＱ1、Ｑ2の利得および入力インピーダンスが一定に保
たれる条件について説明する。
【００３２】一つのトランジスタについて考えると、エ
ミッタ接地の場合の電圧利得Ｇvは、次のように表わさ
れる。
ミッタ接地の場合の電圧利得Ｇvは、次のように表わさ
れる。
【００３３】まず、エミッタ電流ｉeは、トランジスタ
の帰還抵抗をＲcとすると、 ｉe＝Ｖstd／Ｒc また、相互コンダクタンスｇmは、 ｇm＝ｑ・ｉe／ｋＴ ここで、ｑは電子の電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度である。
の帰還抵抗をＲcとすると、 ｉe＝Ｖstd／Ｒc また、相互コンダクタンスｇmは、 ｇm＝ｑ・ｉe／ｋＴ ここで、ｑは電子の電荷、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶
対温度である。
【００３４】したがって、トランジスタの電圧利得Ｇv
は、 Ｇv＝ｇm ・ Ｒc ＝（ｑ／ｋＴ）・Ｖstd ………… （１） となる。
は、 Ｇv＝ｇm ・ Ｒc ＝（ｑ／ｋＴ）・Ｖstd ………… （１） となる。
【００３５】（１）式により、電圧利得Ｇvは温度Ｔに
反比例して変化することが分かる。そこで、基準電圧Ｖ
stdを温度Ｔに比例して変化させれば、電圧利得Ｇvは温
度Ｔによって変化しなくなる。
反比例して変化することが分かる。そこで、基準電圧Ｖ
stdを温度Ｔに比例して変化させれば、電圧利得Ｇvは温
度Ｔによって変化しなくなる。
【００３６】すなわち、（Ｖstd／Ｔ）＝α（定数）と
なるように基準電圧Ｖstdを変化させれば、 Ｇv＝（ｑ／ｋ）・（Ｖstd／Ｔ）＝（ｑ／ｋ）・α ………… （２） となり、周囲温度が変化しても電圧利得Ｇvを一定に保
つことができる。
なるように基準電圧Ｖstdを変化させれば、 Ｇv＝（ｑ／ｋ）・（Ｖstd／Ｔ）＝（ｑ／ｋ）・α ………… （２） となり、周囲温度が変化しても電圧利得Ｇvを一定に保
つことができる。
【００３７】また、次に述べるように、トランジスタの
入力インピーダンスＺiも、周囲温度の変化によって変
化する。
入力インピーダンスＺiも、周囲温度の変化によって変
化する。
【００３８】エミッタ接地トランジスタの入力インピー
ダンスＺiは、 Ｚi＝ｒb ＋（ｈfe／ｇm） ＝ｒb ＋（ｑ・α・ｈfe／ｋ・Ｒc） ここで、ｒbはトランジスタのベース抵抗、ｈfeは電流
増幅率、Ｒcは帰還抵抗である。
ダンスＺiは、 Ｚi＝ｒb ＋（ｈfe／ｇm） ＝ｒb ＋（ｑ・α・ｈfe／ｋ・Ｒc） ここで、ｒbはトランジスタのベース抵抗、ｈfeは電流
増幅率、Ｒcは帰還抵抗である。
【００３９】高周波トランジスタでは通常、ｒbは数Ω
であるため無視できるから、 Ｚi≒（ｑ・α／ｋ・Ｒc）・ｈfe ………… （３） となる。
であるため無視できるから、 Ｚi≒（ｑ・α／ｋ・Ｒc）・ｈfe ………… （３） となる。
【００４０】電流増幅率ｈfeは通常、＋７０００ｐｐｍ
／゜Ｃ程度の温度係数を持つので、入力インピーダンス
Ｚiは周囲温度によって変化することが分かる。
／゜Ｃ程度の温度係数を持つので、入力インピーダンス
Ｚiは周囲温度によって変化することが分かる。
【００４１】そこで、この発明の増幅器１において、上
記式（３）の関係を満たすように、交流帰還抵抗ＲFac
の抵抗値に温度係数を与えれば、増幅器１の入力インピ
ーダンスの温度変化を補償することができ、その結果、
広い温度範囲にわたって増幅器１の入力インピーダンス
および電圧利得を一定に保つことも可能となる。
記式（３）の関係を満たすように、交流帰還抵抗ＲFac
の抵抗値に温度係数を与えれば、増幅器１の入力インピ
ーダンスの温度変化を補償することができ、その結果、
広い温度範囲にわたって増幅器１の入力インピーダンス
および電圧利得を一定に保つことも可能となる。
【００４２】例えば、電圧利得４０ｄＢ、入力インピー
ダンス５０Ωの増幅器では、シミュレーションによる
と、交流帰還抵抗ＲFacに−８００〜−８５０ｐｐｍ／
゜Ｃの温度係数を与えれば、温度変化による入力インピ
ーダンスの変化を打ち消すことができ、入力インピーダ
ンスも広い温度範囲にわたって一定にすることができ
る。
ダンス５０Ωの増幅器では、シミュレーションによる
と、交流帰還抵抗ＲFacに−８００〜−８５０ｐｐｍ／
゜Ｃの温度係数を与えれば、温度変化による入力インピ
ーダンスの変化を打ち消すことができ、入力インピーダ
ンスも広い温度範囲にわたって一定にすることができ
る。
【００４３】但し、実用的には、交流帰還抵抗ＲFacに
負の温度係数の抵抗を使わなくても、信号源抵抗が一定
の場合には基準電圧Ｖstdに相応の温度係数を与えるこ
とにより、増幅器１全体の電圧利得を広い温度範囲にわ
たって、一定にすることは可能である。
負の温度係数の抵抗を使わなくても、信号源抵抗が一定
の場合には基準電圧Ｖstdに相応の温度係数を与えるこ
とにより、増幅器１全体の電圧利得を広い温度範囲にわ
たって、一定にすることは可能である。
【００４４】なお、コレクタ抵抗ＲCは例えば７５０
Ω、エミッタ抵抗ＲEは例えば１ｋΩ、交流帰還抵抗ＲF
acは例えば１１．５ｋΩ、直流帰還抵抗ＲFdcは例えば
２０ｋΩ、抵抗Ｒ2は例えば１ＭΩ、抵抗Ｒ3は例えば１
ｋΩ、抵抗Ｒ4は例えば１ｋΩ、コンデンサＣ1は例えば
５μＦ、コンデンサＣ3は例えば０．３３μＦ、コンデ
ンサＣ4は例えば０．３３μＦ、コンデンサＣ5は例えば
０．３３μＦである。
Ω、エミッタ抵抗ＲEは例えば１ｋΩ、交流帰還抵抗ＲF
acは例えば１１．５ｋΩ、直流帰還抵抗ＲFdcは例えば
２０ｋΩ、抵抗Ｒ2は例えば１ＭΩ、抵抗Ｒ3は例えば１
ｋΩ、抵抗Ｒ4は例えば１ｋΩ、コンデンサＣ1は例えば
５μＦ、コンデンサＣ3は例えば０．３３μＦ、コンデ
ンサＣ4は例えば０．３３μＦ、コンデンサＣ5は例えば
０．３３μＦである。
【００４５】電圧増幅手段は、上述した構成でなくて
も、上記と同様の動作をするものであれば他の構成でも
よい。また、増幅素子としては、トランジスタＱ1、Ｑ2
以外の公知の増幅素子（例えばＦＥＴやＨＥＭＴ）を使
用できる。
も、上記と同様の動作をするものであれば他の構成でも
よい。また、増幅素子としては、トランジスタＱ1、Ｑ2
以外の公知の増幅素子（例えばＦＥＴやＨＥＭＴ）を使
用できる。
【００４６】上記実施例では、２段増幅の回路構成とし
ているが、１段増幅としてもよいし３段以上としてもよ
い。
ているが、１段増幅としてもよいし３段以上としてもよ
い。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の増幅器
は、増幅素子の特性のバラツキや周囲温度の変化に対し
て動作が安定である。また、動作点の設定が容易であ
り、しかも設計の自由度が大きいという効果がある。
は、増幅素子の特性のバラツキや周囲温度の変化に対し
て動作が安定である。また、動作点の設定が容易であ
り、しかも設計の自由度が大きいという効果がある。
【図１】この発明の増幅器の一実施例を示す回路図であ
る。
る。
【図２】図１の増幅器の概略構成を示す回路図である。
【図３】従来の増幅器の一実施例を示す回路図である。
１ 増幅器 Ｑ1、Ｑ2 トランジスタ Ｑ3 誤差増幅器 Ｑ4 反転増幅器 ＲC コレクタ抵抗 ＲE エミッタ抵抗 ＲFac 交流帰還抵抗 ＲFdc 直流帰還抵抗 Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4 抵抗 Ｃ1、Ｃ3、Ｃ4、Ｃ5 コンデンサ ＶREF 基準電源 ＶCC バイアス電圧
Claims (2)
- 【請求項１】 増幅手段と、基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、 前記増幅手段の負荷の両端の電圧を前記基準電圧と比較
し、それら両電圧の差に対応する電圧差信号を出力する
電圧比較手段と、 前記電圧比較手段が出力する前記電圧差信号を前記増幅
手段の入力側に帰還して前記増幅手段に直流負帰還をか
け、それによって前記負荷の両端の電圧を前記基準電圧
に等しくなるように制御する直流負帰還手段と、 前記増幅手段の出力信号を前記増幅手段の入力側に帰還
して前記増幅手段に交流負帰還をかけ、それによって当
該増幅器の入力インピーダンスを決定する交流負帰還手
段とを備えてなり、 前記基準電圧は、周囲温度の変化に応じて生じる前記増
幅手段の利得の変化を打ち消すような温度係数を有し、 前記交流負帰還手段は、周囲温度の変化に応じて生じる
当該増幅器の入力インピーダンスの変化を打ち消すよう
な温度係数を有している ことを特徴とする増幅器。 - 【請求項２】 第１増幅段を構成する第１増幅手段と、 前記第１増幅手段に結合された、第２増幅段を構成する
第２増幅手段と、基準電圧を発生する基準電圧発生手段と、 前記第１増幅手段および前記第２増幅手段のいずれか一
方に接続された負荷の両端の電圧を基準電圧と比較し、
それら両電圧の差に対応する電圧差信号を出力する電圧
比較手段と、 前記電圧比較手段が出力する前記電圧差信号を前記第１
増幅手段の入力側に帰還して前記第１増幅手段に直流負
帰還をかけ、それによって前記負荷の両端の電圧を前記
基準電圧に等しくなるように制御する直流負帰還手段
と、 前記第２増幅手段の出力信号を前記第１増幅手段の入力
側に帰還して前記第１増幅手段に交流負帰還をかけ、そ
れによって当該増幅器の入力インピーダンスを決定する
交流負帰還手段とを備えてなり、 前記基準電圧は、周囲温度の変化に応じて生じる前記第
１増幅手段および前記第２増幅手段の利得の変化を打ち
消すような温度係数を有し、 前記交流負帰還手段は、周囲温度の変化に応じて生じる
当該増幅器の入力インピーダンスの変化を打ち消すよう
な温度係数を有している ことを特徴とする増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3284677A JP2515070B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3284677A JP2515070B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121953A JPH05121953A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2515070B2 true JP2515070B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=17681553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3284677A Expired - Lifetime JP2515070B2 (ja) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | 増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2515070B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180051428A (ko) | 2015-09-15 | 2018-05-16 | 츠키시마기카이가부시키가이샤 | 테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004077665A1 (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-10 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | リミッタアンプ |
| JP4223375B2 (ja) * | 2003-11-14 | 2009-02-12 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP2008099146A (ja) * | 2006-10-13 | 2008-04-24 | Sony Corp | 増幅回路及び受信装置 |
| JP5038988B2 (ja) * | 2008-07-24 | 2012-10-03 | 株式会社東芝 | 光受信器 |
| JP2014050055A (ja) * | 2012-09-03 | 2014-03-17 | Nec System Technologies Ltd | 増幅器および制御方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59185007A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | フイ−ドバツク回路 |
| JPS60167505A (ja) * | 1985-01-14 | 1985-08-30 | Toshiba Corp | 温度補償型増幅器 |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP3284677A patent/JP2515070B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180051428A (ko) | 2015-09-15 | 2018-05-16 | 츠키시마기카이가부시키가이샤 | 테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121953A (ja) | 1993-05-18 |
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