JP2853763B2 - 増幅回路 - Google Patents
増幅回路Info
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/08—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
- H03F1/22—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
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Description
にカスコード接続されたバイポーラトランジスタを含む
増幅回路に関するものである。
途、例えば移動通信における移動体のRF受信回路など
にはカスコード接続されたトランジスタを用いた増幅回
路がよく用いられる。図2は、代表的なカスコード接続
増幅回路の回路図であって、負帰還型と呼ばれるもので
ある(以下、この回路を第1の従来例という)。図2に
示されるように、ベースが入力端子1に接続され、エミ
ッタが接地されたトランジスタQ1のコレクタには、ト
ランジスタQ2のエミッタが接続されている。トランジ
スタQ2のコレクタは、出力端子2に接続されるととも
に負荷Zl、抵抗R12およびR11を介して電源Vc
cに接続されている。トランジスタQ2のベースは、抵
抗R11と抵抗R12との接続点に接続されるとともに
コンデンサCを介して接地されている。また、トランジ
スタQ1のベースは帰還抵抗R13を介して負荷Zlと
抵抗R12との接続点に接続されている。この回路で
は、抵抗R13を介してQ1のベースに負帰還がかか
り、回路動作の安定化が図られている。
のカスコード接続増幅器の回路図であって(以下、この
回路を第2の従来例という)、この従来例ではカレント
ミラー回路を用いてバイアス電流の安定化を図ってい
る。第3図に示されるように、ベースが入力端子1に接
続され、エミッタが接地されたトランジスタQ1のコレ
クタには、トランジスタQ2のエミッタが接続されてい
る。トランジスタQ2のコレクタは、出力端子2に接続
されるとともに負荷Zlを介して電源Vccに接続され
ている。トランジスタQ2のベースは、抵抗R21を介
して電源Vccに接続されるとともにコンデンサCを介
して接地されている。
構成するトランジスタQ3のエミッタは接地され、コレ
クタは抵抗R22を介して電源Vccに接続されてい
る。トランジスタQ3のコレクタ−ベース間は抵抗R2
3とR24を介して接続され、抵抗R23と抵抗R24
との接続点はトランジスタQ1のベースに接続されてい
る。この回路では、バイアス抵抗R22〜R24により
カレントミラー回路を流れる電流、すなわちトランジス
タQ1のコレクタ電流Icを安定化させている。そし
て、カレントミラー回路を用いて増幅回路のバイアス電
流を供給するようにし図2のような帰還を用いないよう
にしたことにより、図2の回路より低電圧での駆動が可
能になっている。
において用いられる回路では、駆動電圧が1V程度とほ
ぼ限界に近い程度にまで低電圧化、低電流化することが
要求されるようになってきているが、上述した従来例で
は、低電圧駆動化、低消費電力化を実施した場合には、
安定した動作ができなくなるという欠点があった。例え
ば製造プロセスのバラツキなどによりトランジスタのh
FEにバラツキが生じると低電圧化、低電流化により回路
を流れるコレクタ電流Icのバラツキが大きくなる。図
2に示した第1の従来例回路では、回路動作をより安定
化させるにはQ1のベースへの帰還量を増大させるため
に、コレクタ電流Icを増大させたり、抵抗R11、抵
抗R12の抵抗値を大きくすることが必要となるが、抵
抗R11、R12を高抵抗化した場合には電源電圧を高
くしなければならず、いずれにしても低電流化、低電圧
化の要求に反することになる。
イアス抵抗R22〜R24を用いてトランジスタQ3、
Q1からなるカレントミラー回路の動作安定化を図って
いるが、例えばhFEの変動に対し回路を安定に動作させ
るには、トランジスタQ3には一定以上の電流を流す必
要がある。しかし、回路の増幅動作に直接寄与するトラ
ンジスタではないトランジスタQ3の電流を増加させる
ことは消費電流の増大を招くことになり望ましくない。
ンジスタのhFEなどのプロセス変動に対して安定度の高
い、低電圧動作、低消費電流の増幅回路を提供できるよ
うにすることである。
は、カスコード接続の増幅回路のバイアス電流をカレン
トミラー回路により供給するように構成し、このカレン
トミラー回路にカスコード接続増幅回路より帰還をかけ
ることにより、解決することができる。
タが接地された第1のトランジスタ(Q1)と、前記第
1のトランジスタのコレクタにエミッタが接続され、コ
レクタが負荷(Zl)および第1のバイアス抵抗回路網
(R1、R2)を介して電源に接続された第2のトラン
ジスタ(Q2)と、前記第1のトランジスタとカレント
ミラー回路を構成し、第2のバイアス抵抗回路網(R
3、R4、R5)を介してバイアス電流の供給を受ける
第3のトランジスタ(Q3)と、を有するものであっ
て、前記第2のバイアス抵抗回路網の電源側の端子は前
記負荷と前記第1のバイアス抵抗回路網との接続点に接
続されていることを特徴としている。
て詳細に説明する。図1は、本発明による増幅回路の一
実施例を示す回路図である。図1に示す増幅回路は、カ
スコード接続増幅回路部Aとカレントミラーバイアス回
路部Bにより構成されている。カスコード接続増幅回路
部Aでは、ベースが入力端子1に接続されたトランジス
タQ1のコレクタにコレクタが出力端子2に接続された
トランジスタQ2のエミッタが接続されている。トラン
ジスタQ1のエミッタは接地され、トランジスタQ2の
コレクタは負荷Zl、帰還抵抗R2を介してQ2のベー
スに接続されている。また、Q2のベースは抵抗R1を
介し電源Vccに接続されるとともにコンデンサCを介
して接地されている。
ランジスタQ3と抵抗R3、R4、R5から成り、Q3
のエミッタは接地されベースは抵抗R5を介しカスコー
ド接続増幅回路部AのQ1のベースに接続されている。
トランジスタQ3のコレクタは、抵抗R3を介して帰還
抵抗R2と負荷Zlとの接続点に接続されるとともに抵
抗R4を介してトランジスタQ1のベースに接続されて
いる。
する。まずDC帰還について説明する。図1の増幅回路
の回路電流は、Q1のベース電位で決まる。Q1のベー
ス電位をVB 、Q1のコレクタ電流をIc、トランジス
タのサイズをQ1:Q3=N:1とすると、ベース電流
がコレクタ電流に比較して無視でき、N≫1であるもの
とすると、近似的に(1)式で表される。 VB =Vcc−(R1+R2)Ic−R3・Ic/N =Vcc−(R1+R2+R3/N)Ic ・・・(1) よって、回路電流(コレクタ電流)が増加すればVB は
小さくなり、回路電流を下げる作用が働く。逆に、回路
電流が低下すればVB が大きくなり、回路電流を上昇さ
せる作用が働く。
明する。いま、製造プロセスのバラツキによりhFEが小
さく形成されたものとすると、トランジスタQ3のコレ
クタ電流が低下しベース電流が増大する。Q3のベース
電流が増大すると抵抗R5による電圧降下によりトラン
ジスタQ1のベース電位VB が上昇してIcを増加させ
hFEの低下を補償する。hFEが大きく形成された場合に
は、逆にQ1のベース電位VB が低下してIcを減少さ
せる。この回路では、Q3のバイアス回路(R3〜R
5)を負荷ZlとR2との接続点に接続したことにより
帰還がかかり、Q3に大電流を流さなくても安定した動
作が可能になる。
回路は、カスコード接続増幅回路にバイアス電流を供給
するカレントミラー回路のバイアス回路にカスコード接
続増幅回路から負帰還がかかるようにしたものであるの
で、負帰還とカレントミラーのベース補償抵抗の2つの
効果を合わせ利用することができ、低駆動電圧、低消費
電流で安定した動作を行う増幅回路を実現できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 エミッタが接地された第1のトランジス
タと、前記第1のトランジスタのコレクタにエミッタが
接続され、コレクタが負荷および第1のバイアス抵抗回
路網を介して電源に接続された第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタとカレントミラー回路を構成
し、第2のバイアス抵抗回路網を介してバイアス電流の
供給を受ける第3のトランジスタと、を有する増幅回路
であって、前記第2のバイアス抵抗回路網の電源側の端
子は前記負荷と前記第1のバイアス抵抗回路網との接続
点に接続され、前記第1のバイアス抵抗回路網は、第2
のトランジスタのベースと電源との間に接続された第1
の抵抗と、前記第2のトランジスタのベースと前記負荷
との間に接続された第2の抵抗と、によって構成され、
かつ、前記第2のバイアス抵抗回路網は、第2の抵抗と
負荷との接続点と前記第3のトランジスタのコレクタと
の間に接続された第3の抵抗と、前記第3のトランジス
タのコレクタと前記第1のトランジスタのベースとの間
に接続された第4の抵抗と、前記第3のトランジスタの
ベースと前記第1のトランジスタのベースとの間に接続
された第5の抵抗と、により構成されていることを特徴
とする増幅回路。 - 【請求項2】 前記第1のトランジスタのサイズS1と
前記第3のトランジスタのサイズS2との比S1/S2
は1より十分大きいことを特徴とする請求項1記載の増
幅回路。 - 【請求項3】 前記第2のトランジスタのベースは、コ
ンデンサを介して接地されていることを特徴とする請求
項1記載の増幅回路。
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