JP6325851B2 - Amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、シャットダウン機能を備えた増幅装置に関する。 The present invention relates to an amplifying apparatus having a shutdown function.
増幅装置200は、例えば図4に示すように構成されている。トランジスタQ1〜Q4と電流源I1は、差動入力信号Vin+,Vin−を入力する入力回路を構成し、トランジスタQ5〜Q13と電流源I2〜I5は出力回路を構成する。C1は帰還用容量である。
The
この増幅装置200は、シャットダウン状態(電流源I1〜I5の電流がゼロ、以下同じ)からパワーオン状態(電流源I1〜I5の電流がゼロ以外の所定値、以下同じ)に変化するとき、あるいはパワーオン状態からシャットダウン状態に変化するときに、各ノードの電位が所定値になるまでの期間が不安定な状態になり、出力端子に図5に示すようなスパイクノイズN1、N2が発生する。
The amplifying
このため、このようスパイクノイズN1,N2を発生する増幅装置200を電力線通信(Power Line Comunication)装置に使用するときは、そのスパイクノイズN1,N2が電力線に伝わって他の装置に悪影響を及ぼす。
For this reason, when the
そこで、増幅装置200を電力線通信用に使用する際は、図6に示すように、増幅装置200の出力端子側にスイッチSW0を挿入しておいて、図7に示すように、増幅装置200をシャットダウン状態からパワーオン状態に変化させるときは、その増幅装置200がパワーオン状態になってから所定時間が経過した後にスイッチSW0をオンにし、パワーオン状態からシャットダウン状態に変化させるときは、シャットダウン状態に移行する以前にスイッチSW0をオフにすることで、パワーオン状態とシャットダウン状態と間での変化時に発生するスパイクノイズN1,N2が電力線に悪影響を与えないようにしていた。図6において、C2,C3は直流カット用容量、TRはトランスである。
Therefore, when the amplifying
しかしながら、図6に示すように挿入したスイッチSW0は、これをトランジスタで構成する場合には、大きな電流を流す場合があり、また周波数特性の劣化や歪み発生を防止するためにオン抵抗を小さくする必要があるとこから、素子サイズが大きくなって、コスト増大を招いていた。また、増幅装置200をバイポーラプロセスで作成する際は、スイッチSW0をバイポーラトランジスタで形成することは難しく、高価なBiCMOSプロセスを使用しなければならず、さらなるコスト増を招いていた。
However, the switch SW0 inserted as shown in FIG. 6 may cause a large current to flow when it is constituted by a transistor, and the on-resistance is reduced in order to prevent deterioration of frequency characteristics and occurrence of distortion. Since it is necessary, the element size is increased, resulting in an increase in cost. Further, when the amplifying
本発明の目的は、パワーオン状態とシャットダウン状態との間の変化時に発生するスパイクノイズN1,N2が電力線に悪影響を与えないようにし、しかもコスト安を実現できるようにした増幅装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an amplifying apparatus that prevents spike noises N1 and N2 generated during a change between a power-on state and a shutdown state from adversely affecting a power line and that can realize a low cost. It is.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、入力端子に印加した入力信号を増幅して出力端子に出力するメイン増幅器と、前記入力端子に印加した入力信号を増幅して前記出力端子に出力するサブ増幅器とを備え、前記サブ増幅器は、前記メイン増幅器よりもゲインと電流出力能力が小さく設定され、且つ前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化する以前にシャットダウン状態からパワーオン状態に変化すると共に、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化した後にパワーオン状態からシャットダウン状態に変化する増幅装置において、前記メイン増幅器は急速充放電回路を備え、該急速充放電回路は、前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化したとき、帰還用容量が接続されるノードの電圧を定常電位に急速放電し、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化したとき前記ノードの電位を電源電圧に急速充電することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の増幅装置において、前記急速充放電回路は、前記メイン増幅器の帰還用容量の一端が非反転入力端子に接続され、反転入力端子が1又は2以上のダイオードを介して電源端子に接続されたオペアンプと、該オペアンプの前記反転入力端子と前記電源端子との間に接続された第1のスイッチと、前記帰還用容量と前記電源端子との間に接続された第2のスイッチと、備え、前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化したときは、前記第2のスイッチがオンからオフに切り替わった後に前記第1のスイッチがオンからオフに切り替わり、前記帰還用容量の接続されるノードの電圧を定常状態に急速放電した後に前記第1のスイッチがオフからオンに切り替わり、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化したときは、前記第2のスイッチがオフからオンに切り替わる、ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the amplification device according to the first aspect, the quick charge / discharge circuit has one end of a feedback capacitor of the main amplifier connected to a non-inverting input terminal, and the inverting input terminal is 1 or 2 An operational amplifier connected to a power supply terminal through the above diode, a first switch connected between the inverting input terminal and the power supply terminal of the operational amplifier, and between the feedback capacitor and the power supply terminal And when the main amplifier changes from a shutdown state to a power-on state, the first switch is switched from on to off after the second switch is switched from on to off. The first switch is switched from OFF to ON after the voltage of the node connected to the feedback capacitor is rapidly discharged to a steady state, and the main amplification There when changing from the power-on state to a shutdown state, the second switch is switched from OFF to ON, characterized in that.
本発明によれば、パワーオン状態とシャットダウン状態との間の変化時に発生するスパイクノイズが電力線に悪影響を与えないようにすることができ、しかも出力端子にサイズの大きなスイッチを接続する必要が無いので、コスト安を実現できる。 According to the present invention, it is possible to prevent spike noise generated when changing between the power-on state and the shutdown state from adversely affecting the power line, and it is not necessary to connect a large switch to the output terminal. Therefore, cost reduction can be realized.
図1に本発明の実施例の増幅装置100を電力線通信に使用した例を示す。10は入力する差動信号Vin+,Vin−を増幅して出力信号Voutとして出力するメイン増幅器である。20はそのメイン増幅器10に対して入力側および出力側が共通に、つまり並列的に接続されたサブ増幅器である。そして、サブ増幅器20は、メイン増幅器10に対して、そのシャットダウン状態からパワーオン状態への変化のタイミングが異なり、また、そのパワーオン状態からシャットダウン状態への変化のタイミングも異なるよう設定されている。
FIG. 1 shows an example in which an
すなわち、図2に示すように、サブ増幅器20は、メイン増幅器10がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化する以前にシャットダウン状態からパワーオン状態に変化する。また、メイン増幅器10がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化した後にパワーオン状態からシャットダウン状態に変化する。つまり、メイン増幅器10がシャットダウン状態とパワーオン状態との間で変化するタイミングでは、サブ増幅器20が常にパワーオン状態にある。
That is, as shown in FIG. 2, the
そして、サブ増幅器20のゲインと電流出力能力は、メイン増幅器10よりも十分小さく設定されており、サブ増幅器20の出力側は電源電圧の半分、つまりほぼ中点電位を維持する。
The gain and current output capability of the
したがって、メイン増幅器10がシャットダウン状態とパワーオン状態との間で変化するタイミングでは、サブ増幅器20が常にパワーオン状態にあり、その出力電圧がほぼ中点電位にあるので、メイン増幅器10において発生するスパイクノイズがサブ増幅器20の出力側によって吸収され低減される。
Therefore, at the timing when the
また、メイン増幅器10は、シャットダウン状態とパワーオン状態との間での変化時には、各ノードの電圧が所望の電圧になるまでの間、回路が不安定状態であり、前記したようにスパイクノイズN1,N2が発生する。特に、図4で説明した帰還用容量C1が接続されるノードの充放電には時間がかかり不安定時間が長くなる。そこで、本実施例では、急速充放電回路を備えることにより、当該ノードの充放電時間を短くして、不安定な期間を短縮し、これによっても、スパイクノイズの低減効果を高める。
Further, when the
図3に本実施例の増幅装置100の具体的な回路を示す。メイン増幅器10において、11は入力信号Vin+、Vin−を入力して増幅する入力回路であり、トランジスタQ1〜Q4と電流源I1で構成されている。12は急速充放電回路であり、オペアンプOP1、トランジスタQ14〜Q16、電流源I6、およびスイッチSW1,SW2で構成されている。13は出力信号Voutを出力する出力回路であり、トランジスタQ5〜Q13、電流源I2〜I5で構成されている。C1は帰還用容量である。このメイン増幅器10は、図4で説明した増幅回路200とは、急速充放電回路12を設けた点が異なる。
FIG. 3 shows a specific circuit of the amplifying
サブ増幅器20において、21は入力信号Vin+、Vin−を入力して増幅する入力回路であり、トランジスタQ17〜Q20、電流源I7で構成されている。22は出力信号Voutを出力する出力回路であり、トランジスタQ21〜Q24で構成されている。
In the
さて、本実施例の増幅装置100は、シャットダウン状態(電流源I1〜I7の電流がゼロ、以下同じ)からパワーオン状態(電流源I1〜I7の電流がゼロ以外の所定値、以下同じ)に復帰するときは、まずサブ増幅器20がシャットダウン状態からパワーオン状態になり、最初に電流源I7に電流が流れ始める。増幅装置100自体は、出力電圧Voutの端子から入力電圧Vin−の端子にかけて負帰還(図示せず)がかけられて使用されるので、電流源I7に電流が流れると、サブ増幅器20が帰還増幅器として動作し、出力電圧Voutの所望の電圧となる。
Now, the amplifying
この後、メイン増幅器10がシャットダウン状態からパワーオン状態になり、電流源I2〜I6が電流を流し始め、若干遅れて電流源I1が電流を流し始める。このとき、各電流源I1〜I6の電流と各ノードの容量の違いから、各ノードが所望の電位に近づくまでに、メイン増幅器10は不安定な状態にある。この不安定状態時に、トランジスタQ12,Q13のコレクタ電流が一致せず、この電流差がスパイクノイズとなって出力電圧Voutに混入する。
Thereafter, the
しかしこのとき、サブ増幅器20がすでに帰還増幅器として動作しており、出力電圧Voutの変動を抑制するように働くため、メイン増幅器10において発生するスパイクノイズが抑制されることになる。また、メイン増幅器10では、入力回路11の電流源I1が急速充放電回路12と出力回路13の電流源I2〜I6よりも遅れて電流を流し始めるので、この間は入力回路11による影響を受けない。つまり、帰還作用の影響を受けない。
However, at this time, since the
増幅装置100がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化するときは、メイン増幅器10の電流源I1〜I6がゼロになった後でもサブ増幅器20が動作しているので、メイン増幅器10において発生するスパイクノイズがサブ増幅器20によって抑制されることになる。そしてこの後、電流源I7がゼロになり、サブ増幅器20がシャットダウン状態になる。
When the amplifying
急速充放電回路12は、トランジスタQ5のベース(帰還用容量C1のノード)の電圧を所望の値に早期に落ち着かせるためのものである。メイン増幅器10のシャットダウン状態時には、スイッチSW1,SW2はオンとなっている。このため、オペアンプOP1の非反転入力電圧V1は電源電圧Vccであり、反転入力電圧V2もVccであるので、V1=V2となっていて、オペアンプOP1によってトランジスタQ16はオフとなっている。また、帰還用容量C1の電荷はVccとなっている。
The rapid charging /
次に、パワーオン状態に切り替わると、サブ増幅器20の電流源I1が電流を流し始め、同時にメイン増幅器10のスイッチSW2がオフとなる。そして、電流源I2〜I6に電流が流れ始め、遅れて電流源I1に電流が流れ始め、次にメイン増幅器10のスイッチSW1がオフになる。このとき、電圧V1=Vcc、電圧V2=Vcc−2Vbeであり、これがオペアンプOP1で比較され、V2<V1であるので、トランジスタQ16が導通して、帰還用容量C1の電荷が放電され電圧V1が低下する。これによってV1=V2になると、トランジスタQ16がオフとなり、スイッチSW2がオンとなる。
Next, when switching to the power-on state, the current source I1 of the sub-amplifier 20 starts flowing current, and at the same time, the switch SW2 of the
このように、シャットダウン状態からパワーオン状態に変化するときは、トランジスタQ5のベースの電圧V1が電圧Vccから迅速に放電されて定常状態となり、メイン増幅器10の不安定状態の期間が短縮され、スパイクノイズを低減することができる。
Thus, when changing from the shutdown state to the power-on state, the voltage V1 at the base of the transistor Q5 is quickly discharged from the voltage Vcc and becomes a steady state, and the period of the unstable state of the
なお、パワーオン状態からシャットダウン状態に変化するときは、スイッチSW2がオン状態になって、トランジスタQ5のベース電圧V1が電圧Vccに迅速に充電され、メイン増幅器10の不安定状態の期間が短縮され、スパイクノイズを低減することができる。
When the power-on state is changed to the shutdown state, the switch SW2 is turned on, the base voltage V1 of the transistor Q5 is quickly charged to the voltage Vcc, and the period of the unstable state of the
図3において、スイッチSW1には2個のダイオードの直列回路を並列接続したが、ダイオードの数は、1又は2以上であればよい。 In FIG. 3, a series circuit of two diodes is connected in parallel to the switch SW1, but the number of diodes may be one or two or more.
100:増幅装置
10:メイン増幅器、11:入力回路、12:急速充放電回路、13:出力回路
20:サブ増幅器、21:入力回路、22:出力回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Amplifier 10: Main amplifier, 11: Input circuit, 12: Rapid charge / discharge circuit, 13: Output circuit 20: Sub amplifier, 21: Input circuit, 22: Output circuit
Claims (2)
前記メイン増幅器は急速充放電回路を備え、該急速充放電回路は、前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化したとき、帰還用容量が接続されるノードの電圧を定常電位に急速放電し、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化したとき前記ノードの電位を電源電圧に急速充電することを特徴とする増幅装置。 A main amplifier for amplifying an input signal applied to the input terminal to the output terminal, said amplifies the input signal applied to the input terminal e Bei a sub amplifier output to said output terminal, said sub-amplifier, The gain and current output capability are set smaller than the main amplifier, and the main amplifier changes from the shutdown state to the power on state before the main amplifier changes from the shutdown state to the power on state. In an amplifying apparatus that changes from a power-on state to a shutdown state after changing to a shutdown state ,
The main amplifier includes a rapid charge / discharge circuit, and the rapid charge / discharge circuit rapidly discharges a voltage of a node to which a feedback capacitor is connected to a steady potential when the main amplifier changes from a shutdown state to a power-on state. An amplifying apparatus characterized in that when the main amplifier changes from a power-on state to a shutdown state, the potential of the node is rapidly charged to a power supply voltage .
前記メイン増幅器の帰還用容量の一端が非反転入力端子に接続され、反転入力端子が1又は2以上のダイオードを介して電源端子に接続されたオペアンプと、
該オペアンプの前記反転入力端子と前記電源端子との間に接続された第1のスイッチと、
前記帰還用容量と前記電源端子との間に接続された第2のスイッチと、
を備え、
前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化したときは、前記第2のスイッチがオンからオフに切り替わった後に前記第1のスイッチがオンからオフに切り替わり、前記帰還用容量の接続されるノードの電圧を定常状態に急速放電した後に前記第1のスイッチがオフからオンに切り替わり、
前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化したときは、前記第2のスイッチがオフからオンに切り替わる、
ことを特徴とする増幅装置。
The amplifying apparatus according to claim 1 , wherein the rapid charge / discharge circuit includes:
An operational amplifier in which one end of the feedback capacitor of the main amplifier is connected to a non-inverting input terminal, and the inverting input terminal is connected to a power supply terminal via one or more diodes;
A first switch connected between the inverting input terminal of the operational amplifier and the power supply terminal;
A second switch connected between the feedback capacitor and the power supply terminal;
With
When the main amplifier changes from a shutdown state to a power-on state, the first switch is switched from on to off after the second switch is switched from on to off, and a node to which the feedback capacitor is connected The first switch switches from off to on after rapidly discharging the voltage to a steady state;
When the main amplifier changes from a power-on state to a shutdown state, the second switch switches from off to on;
An amplifying device characterized by that.
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