JP2933317B2 - 出力増幅器 - Google Patents

出力増幅器

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高出力振幅用の出力増幅器、特にパルス発
生器に関するものであり、内部パルス信号を受信する第
1のバイポーラトランジスタによる線形増幅段と、前記
第1の増幅段の出力によって直接的に(または間接的
に)制御を受ける第2の増幅段から構成される。
[従来技術とその問題点] パルス発生器のテクノロジーにおける主たる問題点
は、立上がり時間と立下がり時間の両方または一方が極
めて高速で可変のパルスが得られるようにすることにあ
る。ほとんどの用途における制御要素は、内部で発生し
たパルス信号(内部パルス信号)を受信する出力増幅器
にある。
上述のタイプの出力増幅器にバイポーラテクノロジー
を利用するのは、既知である。こうしたバイポーラ出力
増幅器の場合、バイポーラトランジスタの初段は、内部
で発生した信号を受信する。この初段は、その出力がバ
イポーラトランジスタの第2段に接続された差動増幅器
である。前記第2段は、必要な出力増幅すなわち、必要
な最大/最小出力増幅を備えた出力信号を発生し得るバ
イポーラトランジスタで構成されている。
最も一般的には、パルス発生器は、10V(ボルト)の
出力振幅を生じなければならない。中間出力帯域幅(す
なわち、発生すべき出力パルス帯のうちの中間部分の遷
移時間)については、バイポーラトランジスタは適して
いる。
しかしながら、これは、例えば、0.6ns(ナノ秒)以
下の遷移時間といった極めて急速な遷移時間については
当てはまらない。1.0GHz(ギガヘルツ)の帯域幅に相当
するこうした急速な遷移時間の場合、コレクタ・エミッ
タ破壊電圧は、6Vの範囲内である。従って、出力振幅が
10Vの場合には適用できない。これが、いまだに、振
幅、立上がり時間及びオフセットの調整可能なパルス発
生器が、上述の極めて急速な遷移時間が得られるように
設計されていない理由の1つである。
バイポーラテクノロジー以外のテクノロジーに基づく
出力増幅器は、上述の用途には適さない。例えば、もっ
ぱらガリウム砒素電界効果トランジスタに基づく出力増
幅器の場合、利得がごくわずかしかない。このわずかな
利得では、フィードバックループによって、増幅器の温
度の影響や線形化のための補償をすることはできない。
もう1つの欠点は、いわゆる“ドループ効果(droop ef
fect)”、すなわち、高周波の利得が、低周波の利得と
異なるという点にある(市販のパルス発生器はパルス繰
返し率の調整が可能であること、すなわち、出力増幅器
は、直流から最大周波数までの、広帯域増幅器でなけれ
ばならない点に留意すべきである)。
[発明の目的] 従って、本発明の主たる目的は、高出力振幅と、極め
て急速な遷移時間とを特徴とする出力信号を発生するこ
とができる、上述タイプの出力増幅器を提供することに
ある。特に15Vの振幅と、0.6nsの遷移時間を提供する出
力増幅器を提供することである。
[発明の概要] 本発明によれば、この問題は、第2の増幅段が少なく
とも1つのガリウム砒素電界効果トランジスタから構成
される、上述のタイプの出力増幅器によって解決され
る。
従って、本発明による出力増幅器は、内部パルス信号
を受信するバイポーラトランジスタによる第1の増幅段
と、直接または間接的に前記バイポーラトランジスタに
よる第1の増幅段の出力によって制御され、少なくとも
1つのガリウム砒素電界効果トランジスタ(GaAsFET)
から成る第2の増幅段とによって構成される。
GaAsFETだけから成る出力増幅器の利得はごくわずか
であるが、その特性は、約15Vの出力増幅を可能にす
る。GaAsFET素子の寄生キャパシタンスは、かなり小さ
いので、GaAsFET段は、さらに、遷移時間のごく短いパ
ルスを発生することができる。本発明によれば、1つ以
上のGaAsFETが、第2の増幅段に用いられる。
これに対し、第1の増幅段は、バイポーラトランジス
タで構成される。このバイポーラトランジスタによる増
幅段は、増幅に用いられ(GaAsFET段では低利得しか生
じないので)、さらにGaAsの欠点、とりわけ、ドループ
効果の補償を行う。
従って、バイポーラトランジスタによる第1の増幅段
と、GaAsFETによる第2の増幅段とを組み合わせること
により、遷移時間が急速でしかも高出力振幅を特徴とす
るパルスを発生し得る出力増幅器が形成される。
米国特許第4,464,636号には、既に、GaAsFET回路とバ
イポーラトランジスタ回路の組合せについて開示されて
いる。この特許は、衛星受信器用の中間周波数増幅器に
関するものである。こうした回路に対する要求は、出力
増幅器に対する要求とは異なり;とりわけ、入力インピ
ーダンスは高くなければならないが、出力振幅は、パル
ス発生器の出力振幅に比べて低い。従って、米国特許第
4,464,636号に記述の用途の場合、入力部は、本発明と
は異なり、GaAsFETで構成され、出力部が、バイポーラ
トランジスタで構成される。さらに指摘すると、米国特
許第4,464,636号に記載の回路は、利得の等化のために
用いられるが、本発明による出力増幅器は、急速な遷移
時間と、高出力の振幅を特徴とするパルスを発生するの
に用いられる。さらに、米国特許第4,464,636号による
増幅器は、本発明とは異なり、AC(交流)結合されてい
る。
望ましい実施例の場合、前記バイポーラトランジスタ
による第1の増幅段は、インピーダンス整合を目的とし
て、電圧−電流変換器から構成される(第1の増幅段の
この部分の入力は、高インピーダンス入力であるが、そ
の出力は、低インピーダンスである)。前記電圧−電流
変換器は、エミッタフォロアとして構成されたバイポー
ラトランジスタである。これに対し、第2の(GaAsFE
T)増幅段は電流−電圧変換器として構成される。
パルス発生器は、互いに相補形の2つの内部信号を内
部的に発生することがよくある。こうした用途の場合、
前記バイポーラトランジスタによる第1の増幅段は、そ
れぞれが、(相補形)内部信号の1つを受信する差勤入
力を備えた差動増幅器で構成するのが好都合である。こ
うした差動増幅器は、線形増幅のために用いられる(ち
ょうど説明したように、GaAsFET段の利得は低い)。さ
らに、線形化のため、1つ以上のフィードバックルー
プ、例えば、フィードバック抵抗器を含んでよい。もち
ろん、第1の増幅段は、それぞれ、差動増幅器の入力に
接続された、2つの電圧−電流変換器から構成すること
ができる。
前記バイポーラトランジスタによる第1の増幅段に、
差動出力が備わっている場合、さらに、前記第2の増幅
段のGaAsFETトランジスタに対し、これらの差動出力の
それぞれを接続するのがよい。前記GaAsFETトランジス
タは、さらに、遷移時間が極めて急速で、振幅が大きく
なるようにすることができるコモン・ゲート段として構
成してよい。
本発明の他の望ましい実施例の場合、前記バイポーラ
トランジスタによる第1の増幅段は、増倍率の調整が可
能な倍率段を介して、前記第2の(GaAsFET)増幅段に
接続される。こうした倍率器部分は、出力パルスの振幅
調整に用いることができる。
もう1つの望ましい実施例の場合、前記第1と第2の
増幅段は、例えば、厚膜または薄膜テクノロジーにおい
て共通(コモン)ハイブリッドにマウントされたチップ
である。単一のチップにバイポーラとガリウム砒素の両
方のテクノロジーを統合(集積化)することはできない
が;一方、後続部分の入力インピーダンスとリード線の
キャパシタンスとによって生じる付加遅延を回避するた
め、チップ間のリード線は、できるだけ短くするのが望
ましい(リード線のキャパシタンスと入力インピーダン
スは、低域回路として動作する)。従って、共通ハイブ
リッドに基づき両方のチップをマウントするのが、最も
実現性の高い解決策である。
添付図面には、本発明の望ましい実施例が示されてい
る。こうした図面について説明した下記内容から、本発
明の特徴及び長所がさらに理解できるであろう。
[実施例] 第1図に示すブロック図には、パルス発生器の出力増
幅器の概略が、一般に1で示されている。内部パルス信
号が、増幅器の入力端子2に与えられ;出力信号OUT
が、出力端子3に発生する。
出力増幅器は、2つの段または部分、すなわち、(第
1の)バイポーラ段4及び(第2の)GaAsFET段5から
構成される。第2段5は、急速な遷移時間と同時に、高
出力振幅をもつ信号を発生し、一方、第1(バイポー
ラ)段4は、高利得を提供し、またGaAsFETの欠点を補
償する(例えば、ドループ効果や温度ドリフトの補
償)。
第2図には、出力増幅器の簡略図が示されている。バ
イポーラ段(参照番号6)は、入力端子8で内部パルス
信号Uinを受信する電圧−電流変換器7から構成され
る。電圧−電流変換器7によって、インピーダンス整合
と、増幅が行われることになる。その出力は、ライン9
を介してGaAsFET段(参照番号10)に送られる。前記GaA
SFET段は、コモン・ゲートトランジスタとして配線が施
されたガリウム・砒素電界効果トランジスタ11から構成
される。そのゲートは、直流電圧源12に接続される。も
う1つの(調整可能な)直流電圧Uoffが、抵抗器13を
介してそのドレインに与えられる。直流電圧Uoffは、
線路14に発生する出力信号Uoutのオフセットを調整す
るために使用される。
バイポーラ段6とGaAsFET段10は、両方とも、共通ハ
イブリッドに基づきマウントされたチップである。
抵抗器13は、50オームの抵抗器である。出力(ライン
14)も50オームの抵抗器で終端される場合、出力増幅器
によって生じる出力信号は、5V pp(ボルト、ピークピ
ーク値)であり、出力が開放の場合には、出力信号の振
幅は、10Vである。
第3図は、差動入力を備えた出力増幅器の詳細回路図
を表すものである。第1の(バイポーラ)増幅段は、入
力端子15及び16によって、2つの内部パルス信号Uin1
及びUin2を受信する。これらの信号は、17および18で
示すように、互いに相補形である。
コンデンサ19は、交流信号に対し抵抗器20をバイパス
するために使用される。従って、抵抗器20は、入力信号
in1の直流成分のレベルをシフトさせ、一方、交流成分
については、コンデンサ19を介してバイパスされる。
入力信号Uin1は、次に、NPNトランジスタ21のベース
に送られる。前記ベースはまた定電流源22にも接続され
ている。トランジスタ21のエミッタは、さらに、定電流
源48に接続されている。トランジスタ21は、エミッタフ
ォロアとして構成され、インピーダンス整合回路として
働く。その入力は高インピーダンスであり、出力は低イ
ンピーダンスである。
コンデンサ23、抵抗器24、NPNトランジスタ25、及
び、定電流源26及び27は、上述したと同じように動作す
る。
トランジスタ21及び25はエミッタは、ライン28及び29
を介して、一般に30で概略が示されている差動増幅器の
入力に接続される。この差動増幅器は、2つのトランジ
スタ31及び32、2つの拡抗器33及び34、及び、定電流源
35から構成されている。抵抗器33及び34は、10オームの
抵抗器である。差動増幅器30は、Uin1とUin2間におけ
る差を線形増幅するために用いられ;フィードバック抵
抗器は、さらに、特にGaAsFETの欠点に関連して線形化
のために用いられる。
差動増幅器30の出力(ライン36及び37)は、倍率段38
に送られる。この倍率段は、任意の一般的なテクノロジ
ーを利用して設計することが可能であり、これによっ
て、増倍率を調整し、出力の振幅を変化させることがで
きる。入力端子39に送られる信号によって、この増倍率
が与えられる。
倍率段38の出力は、ライン40及び41を介して、2つの
ガリウム・砒素電界効果トランジスタ42及び43から成る
コモン・ゲート段に送られる。これらのGaAsFETトラン
ジスタのゲートは、定電圧源44に接続される。そのドレ
インは、拡抗器45及び46(両方とも50オームの抵抗器)
を介して、信号オフセットを調整するために調整するこ
とが可能な、可変電圧Uoffに接続される。
互いに相補形の出力信号OUT1及びOUT2は、GaAsFETト
ランジスタ42及び43のそれぞれのドレイン端子に接続さ
れた端子47及び49に生じる。これらのGaAsFETトランジ
スタは、増幅が極めて広い周波数帯域にわたる電流−電
圧変換器として働く。
抵抗器50及び51が50オームであって、出力が、50オー
ムの負荷で終端される場合、抵抗器45及び50は、高周波
成分に対して並列回路をなすため、トランジスタの電流
(GaAsFET42の)が200mAと仮定すると、出力電圧OUT
1は、5ボルトになる。同じことが、出力電圧OUT2にも
あてはまる(抵抗器46及び51)。一方、出力が開いたま
まの場合、出力電圧(それぞれ、OUT1またはOUT2)は、
10ボルトになり;この出力電圧は、GaAsFETトランジス
タ42(または43)によって送り出さねばならない。
[発明の効果] 以上の説明より明らかなように、本発明によれば広周
波数帯域にわたって、高振幅出力と急速な遷移時間とを
もつ出力信号を発生する出力増幅器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による出力増幅器の概略ブロック図、第
2図は第1図のブロック図の概略回路図、第3図は出力
増幅器の詳細回路図例を示した図である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号を受信するバイポーラトランジス
    タ増幅器と、 前記バイポーラトランジスタ増幅器の出力に接続され、
    増幅率を可変する倍率器と、 前記倍率器の出力に接続されたGaAsFET増幅器と、 を備えて成る出力増幅器。
  2. 【請求項2】前記バイポーラトランジスタ増幅器が、差
    動入力、差動出力の差動増幅器を有して成り、前記GaAs
    FET増幅器が、それぞれ前記差動増幅器の出力に結合さ
    れた2つのGaAsFETを有して成ることを特徴とする請求
    項1記載の出力増幅器。
  3. 【請求項3】前記バイポーラトランジスタ増幅器が、前
    記差動増幅器の入力に出力が接続されたエミッタフォロ
    ワを有して成る電圧−電流変換器であることを特徴とす
    る請求項2記載の出力増幅器。
  4. 【請求項4】前記GaAsFET増幅器が電流−電圧変換器で
    あることを特徴とする請求項1、2、または3記載の出
    力増幅器。
JP1054869A 1988-03-09 1989-03-07 出力増幅器 Expired - Lifetime JP2933317B2 (ja)

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EP88103693A EP0331778B1 (en) 1988-03-09 1988-03-09 Output amplifier
EP88103693.3 1988-03-09

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EP (1) EP0331778B1 (ja)
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057719A (en) * 1990-06-27 1991-10-15 Sverdrup Technology, Inc. Passively forced current sharing among transistors
CA2298491C (en) 1997-07-25 2009-10-06 Nichia Chemical Industries, Ltd. Nitride semiconductor device
DE19806394C1 (de) * 1998-02-17 1999-08-26 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung zur Verstärkung eines Differenz-Spannungssignals
JP3770014B2 (ja) 1999-02-09 2006-04-26 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US6711191B1 (en) 1999-03-04 2004-03-23 Nichia Corporation Nitride semiconductor laser device
US6593869B1 (en) * 2002-03-28 2003-07-15 Hrl Laboratories, Llc High efficiency, high output drive current switch with application to digital to analog conversion
TWI362769B (en) 2008-05-09 2012-04-21 Univ Nat Chiao Tung Light emitting device and fabrication method therefor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5297046U (ja) * 1976-01-19 1977-07-20
GB2104747B (en) * 1981-08-25 1984-12-12 Standard Telephones Cables Ltd Integrated circuit power supplies
JPS58202607A (ja) * 1982-05-21 1983-11-25 Hitachi Ltd 増幅器
US4464636A (en) * 1983-01-05 1984-08-07 Zenith Electronics Corporation Wideband IF amplifier with complementary GaAs FET-bipolar transistor combination
US4520324A (en) * 1983-03-11 1985-05-28 National Semiconductor Corporation MOS Gain controlled amplifier

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Publication number Publication date
EP0331778B1 (en) 1992-01-15
JPH01272211A (ja) 1989-10-31
EP0331778A1 (en) 1989-09-13
DE3867834D1 (de) 1992-02-27
US4929907A (en) 1990-05-29

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