JP2661802B2 - 利得制御広帯域増幅装置 - Google Patents

利得制御広帯域増幅装置

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JP2661802B2
JP2661802B2 JP2413377A JP41337790A JP2661802B2 JP 2661802 B2 JP2661802 B2 JP 2661802B2 JP 2413377 A JP2413377 A JP 2413377A JP 41337790 A JP41337790 A JP 41337790A JP 2661802 B2 JP2661802 B2 JP 2661802B2
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operational amplifier
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JP2413377A
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パウル・ベンツ
ギュンター・リッポルト
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Alcatel Lucent NV
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20Automatic control
    • H03G3/30Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3052Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver
    • H03G3/3063Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in bandpass amplifiers (H.F. or I.F.) or in frequency-changers used in a (super)heterodyne receiver using at least one transistor as controlling device, the transistor being used as a variable impedance device

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドイツ特許38140
41号明細書に記載されたような利得制御広帯域増幅装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記ドイツ特許3814041号明細書
には増幅素子が第1の電界効果トランジスタである広帯
域増幅装置が記載されている。電界効果トランジスタの
ドレイン端子は抵抗を通ってその明細書では“制御トラ
ンジスタ”と呼ばれている第2の電界効果トランジスタ
のソース端子に接続されている。制御トランジスタは第
1の電界効果トランジスタのドレイン電流を制御する。
制御トランジスタのソース端子はRF電流の通路を形成
するためにキャパシタを介して接地されている。このよ
うな電界効果トランジスタのトランスコンダクタンスは
トレイン電流の平方根に比例しているから、広帯域増幅
装置の利得はドレイン電流を制御することにより制御さ
れることができる。電界効果トランジスタのゲートバイ
アスは一端で電界効果トランジスタのドレイン端子に接
続され、他端は電源の負端子に接続された分圧器から導
出される。分圧器のタップからゲート電位は結合抵抗を
通って第1の電界効果トランジスタのゲートに供給され
る。この広帯域増幅装置は、第1の電界効果トランジス
タが出力特性のピンチオフ状態が動作されるときのみ満
足すべき動作を示す。約1:4の変化比によって電源が
充分な大きさ、すなわち約12ボルト持つときにのみピン
チオフ領域において動作が可能である。±5 ボルト程度
の通常の電源電圧に対しては電界効果トランジスタの利
得はピンチオフ領域における動作、すなわち小電流にお
ける一定のソース・ドレイン電圧での動作を確実に行わ
せるのに充分ではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、第1の電界効果トランジスタのドレイン・ソースが
小電流においても一定であるように広帯域増幅装置を改
良することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的は、特許請求の
範囲に記載されているようなソース接地形態に接続さ
れ、出力特性のピンチオフ領域において動作され、利得
がドレイン電流によって制御される電界効果トランジス
タを備えた広帯域増幅装置において、電界効果トランジ
スタのドレイン・ソース電圧が一定値に調整されること
を特徴とする広帯域増幅装置によって達成される。特許
請求の範囲の第2項以下には有効な実施態様が記載され
ている。
【0005】本発明による広帯域増幅装置は、通常の供
給電圧、例えば±5ボルトでさえも満足できる動作を可
能にする。増幅素子、すなわち電界効果トランジスタに
加えて、高利得演算増幅器が設けられて、ゲートバイア
スを発生する分圧器を通って一定電流を駆動する。した
がって電界効果トランジスタのドレイン・ソース電圧は
一定に維持される。別の利点は電界効果トランジスタの
ソース端子が接地電位にあることである。
【0006】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の2つの実
施例を説明する。図において符合F1 は入力AC電圧U
E を増幅する電界効果トランジスタを示す。そのソース
端子は接地され、ドレイン端子は抵抗RD を通って制御
トランジスタFSTのソース端子へ接続されている。制御
トランジスタFSTのゲートは制御電圧USTを供給され
る。制御トランジスタFSTのドレイン端子は正電圧の電
源U0 に接続されている。制御トランジスタFSTのソー
ス端子はRF電流に対する通路を与えるためにキャパシ
タC4 を介して接地されている。トランジスタF1 のド
レイン端子から2個の抵抗R2 およびR4 で構成された
分圧器が負の電源電圧端子−U1 に接続されている。分
圧器のタップはキャパシタC5 を介して接地され、また
演算増幅器Vの非反転入力に接続されている。負帰還が
2個の抵抗R5 およびR6 を介して増幅器Vの反転入力
に対して行われる。さらに演算増幅器Vの出力はキャパ
シタC3 を介して接地されている。演算増幅器Vの出力
は抵抗R1 を通ってトランジスタF1 のゲートに供給さ
れる。入力インピーダンスZ1 は入力電源を増幅装置の
入力と整合させる作用をする。結合キャパシタC1 は増
幅器入力とトランジスタF1 のゲートとの間のDC分離
を行う。トランジスタF1 のソース端子はキャパシタC
2 を通って出力インピーダンスZ2 に接続され、この出
力インピーダンスZ2 の両端に増幅された入力電圧が出
力電圧UA として取出される。
【0007】広帯域増幅装置は以下のような動作を行
う。増幅素子は電界効果トランジスタF1 である。利得
を変化させるために電界効果トランジスタF1 を流れる
電流が制御される。これは制御トランジスタFSTによっ
て行われる。制御トランジスタFSTのドレイン端子は正
のDC電源電圧V0 に接続されている。図にUSTとして
示されている制御トランジスタFSTのゲートに供給され
る電圧を変化することによって、抵抗RD と電界効果ト
ランジスタF1 の直列結合の両端に現れる電圧+Uは変
化する。電界効果トランジスタの出力特性のピンチオフ
領域においては電圧UDSは3Vよりも大きく、一定に維
持されるから、電界効果トランジスタF1 を流れる電流
はこの方法の結果として変化する。各動作点に必要なゲ
ート電圧は抵抗R2 およびR4 からなる分圧器によって
調整される。電界効果トランジスタF1 は負のバイアス
で動作されなければならないので、抵抗R4 の一端は電
圧源−U1 に接続されている。従来の回路においては抵
抗R2 およびR4 からなる分圧器のタップにおける電位
は結合抵抗を介して電界効果トランジスタF1 のゲート
に供給されている。本発明は、演算増幅器Vがゲートと
分圧器のタップとの間に接続され点に特徴がある。正電
圧U0 の小さい値において電界効果トランジスタF1
DC電圧利得はドレイン・ソース電圧UDSを一定に維持
するためには充分なものではない。増幅器Vを付加する
ことによって負帰還路の全体の利得は増加され、そのた
め電源電圧U0 =5ボルトにおいてさえも一定に保持さ
れる。分圧器のタップにおける電位中の変化ΔUは演算
増幅器の利得と乗算される。ゲート・ソース電圧Ugs
次の式で与えられる。
【0008】Ugs=−ΔU・A 演算増幅器中には電流は流れないから、負電圧は−U1
は抵抗R2 およびR4 からなる分圧器に与えられ、電流
が次のような電圧を生じる。
【0009】UDS=(|−U1 |/R4 )×R2 =一定 ドレイン電流はID は、 ID =(+U1 −UDS)/RD =可変 入力インピーダンスZ1 および出力インピーダンスZ2
は広帯域増幅装置の使用目的に応じて選択される。それ
らは回路とラインを整合させるように機能するものであ
るが、不整合のインピーダンスでもよい。本発明の演算
増幅器は1kHz から2GHz の範囲で一定の利得を有して
いる。電界効果トランジスタF1 のソース端子は直接接
地され、すなわちソース導線は望ましくない振動を生じ
る可能性のあるRC部分を持たないことを指摘してお
く。共通に使用される±5ボルトの電源電圧U0 におい
てさえ、1:4の比率の利得変化が可能である。制御ト
ランジスタFSTによって電圧+Uを調整することは不可
欠なことではない。電圧+Uを調整するために電界効果
トランジスタを使用することの利点は実質上制御電力が
必要とされないことである。その他のドレイン電流の制
御方法も使用可能である。電界効果トランジスタFST
代りに例えばバイポーラトランジスタを制御電流源とし
て使用することができる。重要なことは電圧+Uを制御
する手段がRF電流の通路を与えるために接地されるこ
とである。
【0010】図2は本発明の広帯域増幅装置の第2の実
施例を示している。図1と同じ機能を有する素子には同
じ符号が使用されている。増幅装置の増幅素子、すなわ
ち電界効果トランジスタF1 は結合キャパシタC1 を通
って入力電圧が供給される。図1と同様に電界効果トラ
ンジスタF1 のソース端子は接地電位である。電圧+U
は抵抗RD を通って供給される。ドレイン端子の電圧は
結合抵抗RK を通って演算増幅器Vの非反転入力に供給
される。この入力はキャパシタC5 を介して接地され
る。演算増幅器Vの反転入力は基準電圧UR に接続さ
れ、それはドレイン・ソース電圧UDSに対する所望の電
圧値として作用する。演算増幅器Vの出力は抵抗R1
通って電界効果トランジスタF1 のゲート端子に接続さ
れている。それはキャパシタC3 を通って接地され、R
F電流の通路を提供する。この実施例においてもまたド
レイン・ソース電圧UDSの小さな変化が演算増幅器Vに
よって増幅され、シフトされたゲート電位を生成し、そ
のためドレイン・ソース電圧のもとの値が得られる。
【0011】出力信号の抽出は当業者にはよく知られて
いることであるから説明されていない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の広帯域増幅装置の第1の実施例の回路
図。
【図2】本発明の広帯域増幅装置の第2の実施例の回路
図。
【符号の説明】
11…アレイアンテナ,12…放射導波管,20…供給導波
管,30…スロット。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−500844(JP,A) 米国特許4943785(US,A)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース接地形態に接続され、出力特性の
    ピンチオフ領域において動作され、利得がドレイン電流
    によって制御される電界効果トランジスタを備えた広帯
    域増幅装置において、 電界効果トランジスタのドレイン・ソース電圧が一定値
    に調整されることを特徴とする広帯域増幅装置。
  2. 【請求項2】 演算増幅器が調整装置として使用される
    ことを特徴とする請求項1記載の広帯域増幅装置。
  3. 【請求項3】 電界効果トランジスタのドレイン端子と
    電圧源の負端子との間に接続されて一定電流が流れる分
    圧器を具備していることを特徴とする請求項2記載の広
    帯域増幅装置。
  4. 【請求項4】 分圧器のタップは演算増幅器の非反転入
    力に接続されていることを特徴とする請求項3記載の広
    帯域増幅装置。
  5. 【請求項5】 演算増幅器に負帰還が施されていること
    を特徴とする請求項2記載の広帯域増幅装置。
  6. 【請求項6】 演算増幅器の出力が電界効果トランジス
    タのゲートに抵抗を介してに接続されていることを特徴
    とする請求項1または3記載の広帯域増幅装置。
  7. 【請求項7】 トランジスタが電界効果トランジスタの
    ドレイン電流を制御することを特徴とする請求項1記載
    の広帯域増幅装置。
  8. 【請求項8】 トランジスタのソース端子がRF電流を
    流すために接地されていることを特徴とする請求項7記
    載の広帯域増幅装置。
  9. 【請求項9】 ドレイン・ソース電圧が演算増幅器の非
    反転入力に結合抵抗を通って供給されることを特徴とす
    る請求項1記載の広帯域増幅装置。
  10. 【請求項10】 演算増幅器の非反転入力が基準電圧に
    接続されていることを特徴とする請求項9記載の広帯域
    増幅装置。
JP2413377A 1989-12-23 1990-12-21 利得制御広帯域増幅装置 Expired - Lifetime JP2661802B2 (ja)

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DE3942936A DE3942936A1 (de) 1989-12-23 1989-12-23 Breitbandverstaerkerstufe mit steuerbarer verstaerkung
DE3942936:9 1989-12-23

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JPH04120906A JPH04120906A (ja) 1992-04-21
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EP (1) EP0435048B1 (ja)
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US5093631A (en) 1992-03-03
DE59010671D1 (de) 1997-04-17
JPH04120906A (ja) 1992-04-21
EP0435048A2 (de) 1991-07-03
DE3942936A1 (de) 1991-06-27
EP0435048B1 (de) 1997-03-12
EP0435048A3 (en) 1991-12-04

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