JP3052712B2 - 増幅部 - Google Patents

増幅部

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JP3052712B2
JP3052712B2 JP5331212A JP33121293A JP3052712B2 JP 3052712 B2 JP3052712 B2 JP 3052712B2 JP 5331212 A JP5331212 A JP 5331212A JP 33121293 A JP33121293 A JP 33121293A JP 3052712 B2 JP3052712 B2 JP 3052712B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、伝送路にアナログ信号
を増幅して出力する為のラインドライバ回路(低インピ
ーダンス駆動用増幅器)を構成する場合等に用いる増幅
部に関する。
【0002】ラインドライバ回路を使用するシステムの
1例につき説明する。図9は1例のラインドライバ回路
を用いる加入者線伝送システムのブロック図である。
【0003】図9に示す加入者線伝送システムは、2線
式メタリックケーブルの加入者線24の両端の、局側に
はディジタル回線終端部21を接続し、加入者宅側に
は、ディジタル回線終端部20を接続し双方向のディジ
タル伝送が出来るようにするものである。
【0004】ディジタル回線終端部20,21には、線
路終端部22と回線終端部23を有し、線路終端部22
には、送信信号を増幅出力するラインドライバ回路3
0,ハイブリッド31及び波形等化,タイミング抽出,
エコーキャンセラ等を有する受信部32を有している。
【0005】ラインドライバ回路30は、このようなと
ころに使用され、この場合は加入者毎に2個づづ必要と
なる為に、LSI化出来、歪みが小さく、消費電力が小
さいものであることが望まれている。
【0006】
【従来の技術】図10は従来例のラインドライバ回路の
ブロック図である。図10のラインドライバ回路では、
入力するアナログ信号を、電圧VRを振幅の中心とし
て、A級増幅する負帰還型の増幅器13と、入力するア
ナログ信号を、電圧VRを振幅の中心とし、増幅器13
と逆位相でA級増幅する負帰還型の増幅器14とを用
い、増幅器13,14の出力を、トランスTの両端に接
続してトランスTより、増幅した歪みの小さい信号を出
力するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、増幅器
13,14はA級で動作する為に消費電力が大きい問題
点がある。
【0008】本発明は、歪み及び消費電力共に小さいラ
インドライバ回路を得る為の増幅部の提供を目的として
いる。
【0009】
【課題を解決するための手段】低消費電力の増幅器を得
る為には、図6(A)に示すB級プッシュプル特性の増
幅器を用いる方法が考えられるが、LSIのトランジス
タを用いて実現する場合は、用いるトランジスタの特性
にばらつきがある為にオフセット電圧が生ずると消費電
力が増加するので、図6(A)に示す不感帯の如く、あ
る程度広くしなければならない。
【0010】不感帯があると、歪みを少なくする為に負
帰還をかけても、不感帯部分は利得が0となり、信号の
一部が欠げてしまうクロスオーバ歪みが生ずる。クロス
オーバ歪みを少なくする為には、図6(B)に示す如
く、不感帯部分はAB級の動作をするようにするとよ
い。
【0011】しかしAB級とB級の間に折れ線部分が出
来歪みを生ずるので、負帰還をかけると、図6(B)の
点線で示す如き特性が得られ、低歪み、低消費電力の増
幅部が得られる。
【0012】この図6(B)に示すAB級+B級のプッ
シュプル特性を得、負帰還をかけ、図6(B)の点線で
示す特性が得られる増幅部を実現する為に、図1の本発
明の実施例の増幅部のブロック図に示す如く、電源電圧
とアース間に、一導電型の第1のトランジスタTr1と
反対導電型の第2のトランジスタTr2とを直列に接続
し、該接続点を出力とする回路と、第1の定電流源3
と、ゲートに第1の参照電圧5を接続した一導電型の第
3のトランジスタTr3を直列に接続した回路と、ゲー
トに第2の参照電圧6を接続した反対導電型の第4のト
ランジスタTr4と、第2の定電流源4とを直列に接続
した回路とを挿入し、入力するアナログ信号を、第1,
第2の増幅器1,2に入力するようにし、該第1の増幅
器1の出力を、該第1のトランジスタTr1のゲートに
接続すると共に、該第1の定電流源3と該第3のトラン
ジスタTr3との接続点に接続し、該第2の増幅器2の
出力を、該第2のトランジスタTr2のゲートに接続す
ると共に、該第4のトランジスタTr4と該第2の定電
流源4との接続点に接続し、且つ該第1のトランジスタ
Tr1と該第2のトランジスタTr2との接続点より抵
抗R1を介して該第1,第2の増幅器1,2の、振幅の
中心電圧V1のバイアスが印加されている入力に負帰還
をかけた構成とする。
【0013】
【作用】電源電圧を5V,振幅の中心電圧V1を2.4
Vとし、一導電型のトランジスタTr1,Tr3をPチ
ャネルMOSFETとし、反対導電型のトランジスタT
r2,Tr4をNチャネルMOSFETとして以下説明
する。
【0014】入力電圧が中心電圧V1より高くなり、第
1の増幅器1の電源よりの吸い込み電流が大きくなり、
出力電圧が不感帯の端の図6(A)のイ点に相当する電
圧になった時の吸い込み電流I0 に、定電流源3の電流
Irefを等しくなるようにし、又参照電圧5を、第1
の増幅器1の出力電圧が不感帯の端の図6(A)のイ点
に相当する電圧になった時以上はトランジスタTr3に
は電流が流れない電圧とする。
【0015】入力電圧が中心電圧V1より低い方に大き
くなり、第2の増幅器2の電源よりの吐き出し電流が大
きくなり出力電圧が不感帯の端の図6(A)のロ点に相
当する電圧になった時の吐き出し電流I0 ’に、定電流
源4の電流Irefを等しくなるようにし、又参照電圧
6を、第2の増幅器2の出力電圧が不感帯の端の図6
(A)のロ点に相当する電圧になった時以上はトランジ
スタTr4には電流が流れない電圧とする(こうすると
参照電圧5の電圧はトランジスタTr4のドレインとゲ
ート間の電圧に等しくなる)。
【0016】このようにすると、増幅器1への入力電圧
が正方向に大きくなり、出力電圧が図6(A)のイ点に
相当する電圧になる迄は、トランジスタTr3にはIr
ef−I0 の電流が流れ、増幅器1の出力インピーダン
スは低く利得は小さいが、イ点に相当する電圧以上にな
ると、トランジスタTr3には電流が流れなくなり、増
幅器1の出力インピーダンスは非常に高くなり利得は大
きくなる。
【0017】増幅器2側では、入力電圧が負方向に大き
くなり、出力電圧が図6(A)のロ点に相当する電圧に
なる迄は、トランジスタTr4にはIref−I0 ’の
電流が流れ、増幅器2の出力インピーダンスは低く利得
は小さいが、ロ点に相当する電圧以上になると、トラン
ジスタTr4には電流が流れなくなり、増幅器2の出力
インピーダンスは非常に高くなり利得は大きくなる。
【0018】トランジスタTr1は、ゲートへの入力電
圧が高くなるに従いインピーダンスが小さくなり、トラ
ンジスタTr2は、ゲートへの入力電圧が上記と逆方向
に高くなるに従いインピーダンスが小さくなる。
【0019】ここで、増幅部の等価回路を説明するが、
増幅器1側と増幅器2側とは同じようになるので、増幅
器1側につき図2を用いて説明する。即ち、吸い込み電
流I0 <定電流源3の電流Irefの間は、トランジス
タTr3のインピーダンスRsは小さく、増幅器1の出
力インピーダンスR0 より遙かに小さいので、等価回路
は図2(A)に示す如くなり、増幅度は(1)式に示す
如く、gm1×Rs×gm3×RLとなり(但しgm
1,gm3は増幅器1,トランジスタTr1の相互コン
ダクタンス、RLは出力負荷を示す)利得は小さくAB
級の動作をするようになる。
【0020】I0 >Irefとなると、トランジスタT
r3のインピーダンスRsは非常に高く無限大に近くな
るので、等価回路は図2(B)に示す如くなり、増幅度
は(2)式に示す如く、gm1×R0 ×gm3×RLと
なり利得は大きくB級の動作をするようになる。
【0021】次に、図1のトランジスタTr1とTr2
の接続点を切断し、図3(A)に示す如き回路(定電流
源3,4、トランジスタTr3,Tr4関係の図示は省
略してある)とし、入力に直流電圧を入力し、図3
(A)のVpoとVno点の電圧を求めると、図3の
イ,ロに示す静特性となる。
【0022】次に図4(A)に示す如く、トランジスタ
Tr1とTr2の接続点を接続し、入力に直流電圧を入
力し、Voの点の電圧を求めると、図4に示す静特性と
なる。
【0023】即ち、不感帯の約2.41V〜2.39V
の間はAB級で、2.41V以下と2.39V以上はB
級を示すプッシュプル特性となる。次に図5(A)に示
す如く、トランジスタTr1とTr2の接続点より、抵
抗R1(5KΩ)を介して、増幅器1,2の、振幅の中
心電圧の2.4Vのバイアスがかけられている入力に負
帰還をかけると、上記接続点の電圧は図5に示す如く略
直線の静特性となり、図6(B)の点線で示す、所望の
特性を得ることが出来る。
【0024】
【実施例】図1は本発明の実施例の増幅部のブロック
図、図7は本発明の実施例のラインドライバ回路のブロ
ック図、図8は本発明の実施例のラインドライバ回路の
回路図である。
【0025】図1で、トランジスタTr1,Tr3はP
チャネルMOSFET、トランジスタTr2,Tr4は
NチャネルMOSFETとし、増幅器1,2はオペアン
プにて構成し、電源電圧は5V,振幅の中心電圧は2.
4Vとすると、静特性は先に説明せる如く、図4に示す
AB級+B級のプッシュプル特性に負帰還をかけた、図
5に示す、中心電圧は2.4Vを中心にして略直線に延
びた静特性となる。
【0026】従って、入力に交流信号を入力すると、低
消費電力で歪みが少ない出力が得られる。図7は全差動
型のラインドライバ回路で、POSTAMP11ー1,
12ー1、トランジスタTr1ー1,Tr2ー1,抵抗
R1ー1、及びPOSTAMP11ー2,12ー2、ト
ランジスタTr1ー2,Tr2ー2,抵抗R1ー2に
て、夫々図5に示す増幅部を構成している。
【0027】又入力のIM,IPには、夫々逆位相の信
号を入力し、プリアンプ7にて、夫々位相を反転した信
号を出力し、一方の信号をPOSTAMP11ー1,1
2ー1側に入力し、他方の信号をPOSTAMP11ー
2,12ー2側に入力し、トランジスタTr1ー1,T
r2ー1の接続点の出力のOP点及びトランジスタTr
1ー2,Tr2ー2の接続点の出力のOM点より夫々増
幅した出力を得、OP,OM点間の電圧をトランスを介
して例えば加入者線に出力する。
【0028】更に、ラインドライバ回路内の中心電圧
2.4Vを安定にする為に、OP,OM点間の中心電圧
の2.4Vを、10KΩの抵抗R2,R3を用いて求
め、この電圧を、参照電圧の2.4Vを有する比較器8
に入力し、出力をプリアンプ7及び、コンデンサC5,
抵抗R7、コンデンサC6,抵抗R8を経て、プリアン
プ7の2つの出力に負帰還をかけている。
【0029】又所望の利得が1.7倍の4.6dBであ
る為に、抵抗R4,R5を17KΩ,抵抗R9,R10
を10KΩとして負帰還をかけている。即ち本発明の増
幅部を用いることで、低消費電力で歪みの少ないライン
ドライバ回路を構成することが出来る。
【0030】図8は図7のブロック図に対する回路図
で、同一機能のものは同じ記号で示してあり、図5のV
refに相当するものがバイアス回路のVbとなってい
る。上記は、一導電型トランジスタ,反対導電型トラン
ジスタとして、PチャネルMOSFET,NチャネルM
OSFETを用いて説明したが、PNPトランジスタ,
NPNトランジスタを用いてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上詳細に説明せる如く本発明によれ
ば、低消費電力で歪みの少ないラインドライバ回路を構
成することが出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】は本発明の実施例の増幅部のブロック図、
【図2】は図1の増幅部の等価回路及び利得を示す図、
【図3】は1例の増幅部の単体の静特性を示す図、
【図4】は1例の増幅部の負帰還をかけない場合の静特
性を示す図、
【図5】は1例の増幅部の静特性を示す図、
【図6】は1例のB級プッシュプル,B級+AB級プッ
シュプルの特性図、
【図7】は本発明の実施例のラインドライバ回路のブロ
ック図、
【図8】は本発明の実施例のラインドライバ回路の回路
図、
【図9】は1例のラインドライバ回路を用いる加入者線
伝送システムのブロック図、
【図10】は従来例のラインドライバ回路のブロック図
である。
【符号の説明】
1,2,13,14は増幅器、 3,4は定電流源、 5,6は参照電圧、 7はプリアンプ、 8は比較器、 11ー1,11ー2,12ー1,12ー2はPOSTA
MP、 20,21はディジタル回線終端部、 22は線路終端部、 23は回線終端部、 24は加入者線、 30はラインドライバ回路、 31はハイブリッド、 32は受信部、 R1,R1ー1,R1ー2,R2〜R10,R12〜R
14は抵抗、 C1〜C7はコンデンサ、 Tはトランスを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−198810(JP,A) 特開 昭54−122070(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 3/30 H03F 1/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源電圧とアース間に、一導電型の第1
    のトランジスタ(Tr1)と反対導電型の第2のトラン
    ジスタ(Tr2)とを直列に接続し、該接続点を出力と
    する回路と、第1の定電流源(3)と、ゲートに第1の
    参照電圧(5)を接続した一導電型の第3のトランジス
    タ(Tr3)を直列に接続した回路と、ゲートに第2の
    参照電圧(6)を接続した反対導電型の第4のトランジ
    スタ(Tr4)と、第2の定電流源(4)とを直列に接
    続した回路とを挿入し、入力するアナログ信号を、第
    1,第2の増幅器(1,2)に入力するようにし、該第
    1の増幅器(1)の出力を、該第1のトランジスタ(T
    r1)のゲートに接続すると共に、該第1の定電流源
    (3)と該第3のトランジスタ(Tr3)との接続点に
    接続し、該第2の増幅器(2)の出力を、該第2のトラ
    ンジスタ(Tr2)のゲートに接続すると共に、該第4
    のトランジスタ(Tr4)と該第2の定電流源(4)と
    の接続点に接続し、且つ該第1のトランジスタ(Tr
    1)と該第2のトランジスタ(Tr2)との接続点より
    抵抗(R1)を介して該第1,第2の増幅器(1,2)
    の、振幅の中心電圧(V1)のバイアスが印加されてい
    る入力に負帰還をかけたことを特徴とする増幅部。
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