JPH02214320A - 増幅器バイアス回路 - Google Patents
増幅器バイアス回路Info
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- JPH02214320A JPH02214320A JP1320430A JP32043089A JPH02214320A JP H02214320 A JPH02214320 A JP H02214320A JP 1320430 A JP1320430 A JP 1320430A JP 32043089 A JP32043089 A JP 32043089A JP H02214320 A JPH02214320 A JP H02214320A
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- Japan
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- amplifiers
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 101150030723 RIR2 gene Proteins 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3036—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は無線周波数（ＲＦ）増幅器のバイアス回路に関
する。
する。
最も初期において、トランジスタ増幅器は純粋な抵抗素
子を用いてバイアスされていた。しかしこれは、多くの
理由により、広帯域ＲＦ増幅器をバイアスするための最
良のアプローチではない。
子を用いてバイアスされていた。しかしこれは、多くの
理由により、広帯域ＲＦ増幅器をバイアスするための最
良のアプローチではない。
従来、典型的なものとして、高周波数ＲＦトランジスタ
のまわりにＲＦ増幅器段が構成され、高周波数ＲＦ）ラ
ンジスタのバイアス条件〔コレクタ電流（ｒｃ）および
コレクタ電圧（ＶＣ）〕が他の性能の低いトランジスタ
回路等によって維持されるような技術がある。この技術
は能動バイアスとして知られ、多くのタイプのＲＦ増幅
器に用いられている。
のまわりにＲＦ増幅器段が構成され、高周波数ＲＦ）ラ
ンジスタのバイアス条件〔コレクタ電流（ｒｃ）および
コレクタ電圧（ＶＣ）〕が他の性能の低いトランジスタ
回路等によって維持されるような技術がある。この技術
は能動バイアスとして知られ、多くのタイプのＲＦ増幅
器に用いられている。
添付の第１図はＲＦ増幅器のための伝統的な従来技術の
能動バイアス構成を示す。１０がＲＦ増幅器を示し、１
２が能動バイアス回路を示す。
能動バイアス構成を示す。１０がＲＦ増幅器を示し、１
２が能動バイアス回路を示す。
ＲＦ増幅器ｌＯはｎｐｎ トランジスタ１４を含み、抵
抗器ＲＦ、インダクタＬ、（ＲＦチョーク）、およびコ
ンデンサＣ１が安定化帰還を構成している。トランジス
タ１４はインダクタＬｃがコレクタリードに接続され、
接地された抵抗器Ｒ１がエミッタリードに接続されてい
る。入力ＲＦ信号および出力ＲＦ倍信号それぞれＲＦ
＋ ＮおよびＲＦｏＵＴで示される。
抗器ＲＦ、インダクタＬ、（ＲＦチョーク）、およびコ
ンデンサＣ１が安定化帰還を構成している。トランジス
タ１４はインダクタＬｃがコレクタリードに接続され、
接地された抵抗器Ｒ１がエミッタリードに接続されてい
る。入力ＲＦ信号および出力ＲＦ倍信号それぞれＲＦ
＋ ＮおよびＲＦｏＵＴで示される。
能動バイアス回路１２はコレクタリードに抵抗器Ｒ５が
、エミッタリードにバイアス抵抗器Ｒ６が接続されたｐ
ｎｐ ）ランジスタ１６から成る。
、エミッタリードにバイアス抵抗器Ｒ６が接続されたｐ
ｎｐ ）ランジスタ１６から成る。
バイアス抵抗器Ｒ２はまたインダクタＬｃにも接続され
る。
る。
動作中、一定の基準電圧Ｖ ｔ ＠ｌがトランジスタ１
６のベースに供給され、供給電圧はＶ−である。
６のベースに供給され、供給電圧はＶ−である。
トランジスタ１４のコレクタ電流■、は次式で与えられ
る。
る。
Ｉｃ＝（ｖｃｃ−ｖｃ）／Ｒｔ
トランジスタ１４のコレクタ電圧Ｖｏは次式で与えられ
る。
る。
Ｖ、＝Ｖ、、１ ＋０． ７Ｖ
信号発生器、および広帯域ＲＦ電力増幅器の他のいくつ
かのアプリケーションでは、次の２つのモードで動作し
なければならない。
かのアプリケーションでは、次の２つのモードで動作し
なければならない。
ｌ）良好な高調波（ｈａｒｍｏｎｉｃ）性能（−４０ｄ
Ｂｃ）の中出力電力（１２ｄＢｍ位）。
Ｂｃ）の中出力電力（１２ｄＢｍ位）。
ｉｉ）高調波性能については特定されていない高出力電
力（２０ｄＢｍぐらい）。
力（２０ｄＢｍぐらい）。
信号発生において、ＲＦ増幅器は、第２図に示した従来
技術のレベル帰還制御システムの自動レベル制御（ＡＬ
Ｃ）ループを形成するのに用いられる。ＲＦ増幅器２２
．２４および２６、差動増幅器２８、および変調器３０
は一般的には帰還制御システムを形成する。ＲＦ増幅器
２６は検出器ダイオード３２を通って差動増幅器２８の
負入力に接続される。ＲＦレベル制御電圧は差動増幅器
２８の正入力に供給される。ＲＦ増幅器２６からのＲＦ
電力出力が検出され、機器内の他の場所で得られるＲＦ
レベル制御電圧と比較される。所望ＲＦレベルおよび検
出されたＲＦレベル間の差を用いて誤差信号を発生し、
変調器３０を制御し、ＲＦ増幅器２２へのＲＦレベル入
力を変化させる。
技術のレベル帰還制御システムの自動レベル制御（ＡＬ
Ｃ）ループを形成するのに用いられる。ＲＦ増幅器２２
．２４および２６、差動増幅器２８、および変調器３０
は一般的には帰還制御システムを形成する。ＲＦ増幅器
２６は検出器ダイオード３２を通って差動増幅器２８の
負入力に接続される。ＲＦレベル制御電圧は差動増幅器
２８の正入力に供給される。ＲＦ増幅器２６からのＲＦ
電力出力が検出され、機器内の他の場所で得られるＲＦ
レベル制御電圧と比較される。所望ＲＦレベルおよび検
出されたＲＦレベル間の差を用いて誤差信号を発生し、
変調器３０を制御し、ＲＦ増幅器２２へのＲＦレベル入
力を変化させる。
この方法で、一般に当業者によく知られているように、
前述の２つの動作モードを通して増幅器からのＲＦ電力
を連続的に変化できる。
前述の２つの動作モードを通して増幅器からのＲＦ電力
を連続的に変化できる。
モトローラ社のＭＲＦ５８１のようにＲＦ増幅器に用い
られる典型的なＲＦトランジスタは電力出力および高調
波性能がＶ、およびＩｃと共に変化する。さらにｖｃｌ
！：ＩＣとの積はトランジスタの電力損失となるが、素
子のパッケージ、ヒートシンクおよび仕様書によって制
限される。伝統的な能動バイアスにおいて、電力損失を
低く抑えながら、両方の動作モードで良好な性能を与え
るようにｖｃおよび１．の一つの値を選択する。ｖｏ、
■。とトランジスタ性能の間との関係は、■、が増加す
ると最大出力電力にほとんど影響せずに、より良好な高
調波性能を生じ、■わが増加すると高調波が幾分劣化す
るが、クリッピングおよびコンプレッション前の最大出
力電力を改良する、というものである。
られる典型的なＲＦトランジスタは電力出力および高調
波性能がＶ、およびＩｃと共に変化する。さらにｖｃｌ
！：ＩＣとの積はトランジスタの電力損失となるが、素
子のパッケージ、ヒートシンクおよび仕様書によって制
限される。伝統的な能動バイアスにおいて、電力損失を
低く抑えながら、両方の動作モードで良好な性能を与え
るようにｖｃおよび１．の一つの値を選択する。ｖｏ、
■。とトランジスタ性能の間との関係は、■、が増加す
ると最大出力電力にほとんど影響せずに、より良好な高
調波性能を生じ、■わが増加すると高調波が幾分劣化す
るが、クリッピングおよびコンプレッション前の最大出
力電力を改良する、というものである。
第３図および第４図はたとえばＭＲＦ５８１のような典
型的な従来技術の増幅器におけるＶｏと高調波間との関
係およびＩＣと電力出力との関係をそれぞれ図示してい
る。
型的な従来技術の増幅器におけるＶｏと高調波間との関
係およびＩＣと電力出力との関係をそれぞれ図示してい
る。
増幅器のダイナミックバイアスを提供し、電力損失を低
く抑えながら、高出力と良好な高調波性能を最適化する
ことが本発明の目的である。
く抑えながら、高出力と良好な高調波性能を最適化する
ことが本発明の目的である。
さらに電力を変えたときの増幅器の線形性を改善し、そ
れによって振幅変調および自動レベル制御するときの精
度を改良し、歪みを最小にすることが本発明の目的であ
る。
れによって振幅変調および自動レベル制御するときの精
度を改良し、歪みを最小にすることが本発明の目的であ
る。
さらにまたＲＦトランジスタに対する■。およびＶＣの
値を最適化し、それによってそのようなトランジスタを
用いた増幅器を素子の変化に耐えるようにすることが本
発明の目的である。
値を最適化し、それによってそのようなトランジスタを
用いた増幅器を素子の変化に耐えるようにすることが本
発明の目的である。
さらにまた構成部品のコストを最小にしながらダイナミ
ックバイアスを実現することが本発明の目的である。
ックバイアスを実現することが本発明の目的である。
本発明は、上記した目的を達成すべく、増幅器を用いた
方法および装置を提供する。増幅器には入力および出力
、増幅器に接続されたバイアス回路、およびバイアス回
路に接続されたレベル制御電圧を発生するための制御手
段がある。増幅器の出力はバイアス回路に接続され、レ
ベル制御電圧に応じて増幅器の動作バイアス点を制御す
る。
方法および装置を提供する。増幅器には入力および出力
、増幅器に接続されたバイアス回路、およびバイアス回
路に接続されたレベル制御電圧を発生するための制御手
段がある。増幅器の出力はバイアス回路に接続され、レ
ベル制御電圧に応じて増幅器の動作バイアス点を制御す
る。
本発明に従えば、方法および装置を複数のシリアル接続
増幅器に利用して、それぞれの動作バイアス点をダイナ
ミックに制御できる。
増幅器に利用して、それぞれの動作バイアス点をダイナ
ミックに制御できる。
本発明の実施例において、比較手段は増幅器および制御
手段に接続され増幅器出力とレベル制御電圧との差を表
す誤差信号を発生する。変調手段は増幅器および比較手
段に接続され、増幅器への入力を誤差信号で変調する。
手段に接続され増幅器出力とレベル制御電圧との差を表
す誤差信号を発生する。変調手段は増幅器および比較手
段に接続され、増幅器への入力を誤差信号で変調する。
この様にダイナミックバイアスは所望出力電力の関数と
して動作バイアス点（ＶＣおよびＩＣ）を連続的に変化
させる。高調波の良好な変調出力が必要な場合、大きな
値のＶＣと小さな値のＩ。
して動作バイアス点（ＶＣおよびＩＣ）を連続的に変化
させる。高調波の良好な変調出力が必要な場合、大きな
値のＶＣと小さな値のＩ。
が用いられる。高調波の規定なく大きなＲＦ電力が必要
な時は大きな値のＩＣが用いられる。損失を低く抑える
ため、■、の増加に合わせてＶ、は減少される。
な時は大きな値のＩＣが用いられる。損失を低く抑える
ため、■、の増加に合わせてＶ、は減少される。
第５図において第２図と共通の部品は参照番号を同じに
しである。本発明に従えば第５図に４０で示した帰還制
御システムはダイナミックバイアス制御増幅器４２から
なり、この増幅器にＲＦレベル制御電圧、あるいは制御
信号が供給される。
しである。本発明に従えば第５図に４０で示した帰還制
御システムはダイナミックバイアス制御増幅器４２から
なり、この増幅器にＲＦレベル制御電圧、あるいは制御
信号が供給される。
ダイナミックバイアス制御増幅器４２からの出力は可変
基準電圧Ｖ ＲＲＦ （。を３個のＲＦ増幅器２２．２
４および２６に供給し、これら３個の増幅器の動作バイ
アス点は所望合成出力レベルに従って連続的に変化する
。
基準電圧Ｖ ＲＲＦ （。を３個のＲＦ増幅器２２．２
４および２６に供給し、これら３個の増幅器の動作バイ
アス点は所望合成出力レベルに従って連続的に変化する
。
実際問題としてＶＲＲｐｔｖ＋は増幅器２２．２４およ
び２６のコレクタ電圧Ｖ１にほぼ比例する。増幅器２２
．２４および２６のそれぞれのコレクタ電流Ｉゎはコレ
クタ抵抗器Ｒｃの値によって異なるが、全て同じコレク
タ電圧ｖｃで動作する。他の実施例では、３個の増幅器
２２．２４および２６を異なるコレクタ電圧で動作する
必要がある。
び２６のコレクタ電圧Ｖ１にほぼ比例する。増幅器２２
．２４および２６のそれぞれのコレクタ電流Ｉゎはコレ
クタ抵抗器Ｒｃの値によって異なるが、全て同じコレク
タ電圧ｖｃで動作する。他の実施例では、３個の増幅器
２２．２４および２６を異なるコレクタ電圧で動作する
必要がある。
この場合、それぞれのＲＦ増幅器に個別のダイナミック
バイアス制御増幅器を備える。
バイアス制御増幅器を備える。
第６図はダイナミックバイアス増幅器４２の構成部品を
示し、トランジスタ４４および３個の抵抗器ＲＩＲ２お
よびＲ３から成っている。トランジスタ４４のエミッタ
リードは抵抗器Ｒ１を通って接地され、コレクタリード
は供給電圧Ｖ ｅ ｃに接続された抵抗器Ｒ１およびＲ
２から成る分圧器に接続される。トランジスタ４４のベ
ース入力電圧Ｖ１はＲＦレベル制御電圧に等しいか、あ
るいは該ＲＦレベル制御電圧から導出される。出力電圧
Ｖｏは可変基準電圧ＶＲＲＦＩＶＩに等しいか、あるい
は該可変基準電圧Ｖｌｌｌ！ＦＩＶＩの基礎になる。
示し、トランジスタ４４および３個の抵抗器ＲＩＲ２お
よびＲ３から成っている。トランジスタ４４のエミッタ
リードは抵抗器Ｒ１を通って接地され、コレクタリード
は供給電圧Ｖ ｅ ｃに接続された抵抗器Ｒ１およびＲ
２から成る分圧器に接続される。トランジスタ４４のベ
ース入力電圧Ｖ１はＲＦレベル制御電圧に等しいか、あ
るいは該ＲＦレベル制御電圧から導出される。出力電圧
Ｖｏは可変基準電圧ＶＲＲＦＩＶＩに等しいか、あるい
は該可変基準電圧Ｖｌｌｌ！ＦＩＶＩの基礎になる。
出力電圧Ｖ。は次の式から求められる。
ここでトランジスタ４４のベース−エミッタ間の電圧降
下を０．７Ｖと仮定する。
下を０．７Ｖと仮定する。
これらの変数の典型的な値を以下に示す。
Ｒ，＝７．５にΩ
Ｒ２＝１０にΩ
Ｒ，＝１０にΩ
Ｖ、 ＝Ｏから８ｖ
Ｖｏ ＝９から１２Ｖ
Ｖｃｃ ” １５ Ｖ
したがって自動レベル制御（ＡＬＣ）ループに対する制
御電圧は所望ＲＦ電力に比例して変化する信号であり、
該信号はまた、１個、あるいはそれ以上のＲＦ増幅器に
印加されるｖｃと■。の比を制御するのにも用いられる
。
御電圧は所望ＲＦ電力に比例して変化する信号であり、
該信号はまた、１個、あるいはそれ以上のＲＦ増幅器に
印加されるｖｃと■。の比を制御するのにも用いられる
。
この様にダイナミックバイアスにより動作バイアス点（
ｖｃおよびＩよ）を所望出力電力の関数として連続的に
変化させることができる。高調波の少ない中出力が必要
なときは、ｖｃの値を太き（してＩＣの値を小さくする
。高調波を規定せずに大きなＲＦ電力が必要な場合、大
きな値のＩ。
ｖｃおよびＩよ）を所望出力電力の関数として連続的に
変化させることができる。高調波の少ない中出力が必要
なときは、ｖｃの値を太き（してＩＣの値を小さくする
。高調波を規定せずに大きなＲＦ電力が必要な場合、大
きな値のＩ。
を用いる。１．の増加に伴ってｖｃを減少し、損失を低
く抑える。
く抑える。
本発明が線形性と高調波性能が重要な全てのＲＦ増幅器
に適用できることが理解されるであろう。
に適用できることが理解されるであろう。
検出器ダイオード３２での電力損失がＲ２゜１、（第５
図）へ及ぼす影響を減少するための小さな修正を施すこ
とができる。たとえば、検出器ダイオード３２を第２Ｒ
Ｆ増幅器２４の出力、あるいは増幅器２４の出力に増幅
器２６と並列に配置された補助増幅器（図示せず）に接
続する。帰還制御回路に用いるＲＦ増幅器の数はもちろ
ん必要に応じて変化する。
図）へ及ぼす影響を減少するための小さな修正を施すこ
とができる。たとえば、検出器ダイオード３２を第２Ｒ
Ｆ増幅器２４の出力、あるいは増幅器２４の出力に増幅
器２６と並列に配置された補助増幅器（図示せず）に接
続する。帰還制御回路に用いるＲＦ増幅器の数はもちろ
ん必要に応じて変化する。
本発明は印刷回路基板上に表面実装された部品の形で、
個別部品を一緒にハード配線したり、あるいは他のあら
ゆる適当な形を取って実現される。
個別部品を一緒にハード配線したり、あるいは他のあら
ゆる適当な形を取って実現される。
本発明はＲＦ増幅器に関して述べてきたが、ＤＣ増幅器
に関しても有用であることが理解されるであろう。
に関しても有用であることが理解されるであろう。
本発明は、上記のように構成され、作用するものである
から、増幅器のダイナミックバイアスが提供され、電力
損失が低く抑えられると共に、高出力と良好な高調波性
能の最適化がなしうるという効果が得られる。また、電
力が変わったときの増幅器の線形性が改善され、それに
より振幅変調および自動レベル制御するときの精度が改
良され、歪みが最小になるという効果が得られる。さら
にＲＦ）ランジスタに対するＩ。およびＶ。の値が最適
化され、それによってそのようなトランジスタを用いた
増幅器が素子の変化に耐えることができるという効果が
得られる。さらにまた構成部品のコストを最小にしなが
らダイナミックバイアスを実現することができるという
効果が得られる。
から、増幅器のダイナミックバイアスが提供され、電力
損失が低く抑えられると共に、高出力と良好な高調波性
能の最適化がなしうるという効果が得られる。また、電
力が変わったときの増幅器の線形性が改善され、それに
より振幅変調および自動レベル制御するときの精度が改
良され、歪みが最小になるという効果が得られる。さら
にＲＦ）ランジスタに対するＩ。およびＶ。の値が最適
化され、それによってそのようなトランジスタを用いた
増幅器が素子の変化に耐えることができるという効果が
得られる。さらにまた構成部品のコストを最小にしなが
らダイナミックバイアスを実現することができるという
効果が得られる。
第１図は、従来例に係る能動バイアスを有する増幅器の
回路図である。 第２図は、従来例に係る自動レベル制御ループの回路図
である。 第３図は、従来例に係る増幅器の、Ｖ ｃｃと高調波性
能との関係を示すグラフである。 第４図は、従来例に係る増幅器の、Ｉｏと出力電力との
関係を示すグラフである。 第５図は、本発明による帰還制御システムの回路図であ
る。 第６図は、第５図のシステムで使用されているダイナミ
ックバイアス制御増幅器の回路図である。
回路図である。 第２図は、従来例に係る自動レベル制御ループの回路図
である。 第３図は、従来例に係る増幅器の、Ｖ ｃｃと高調波性
能との関係を示すグラフである。 第４図は、従来例に係る増幅器の、Ｉｏと出力電力との
関係を示すグラフである。 第５図は、本発明による帰還制御システムの回路図であ
る。 第６図は、第５図のシステムで使用されているダイナミ
ックバイアス制御増幅器の回路図である。
Claims (2)
- （１）ＲＦ増幅器と、そのバイアス回路と、前記ＲＦ増
幅器の動作バイアス点を変化せしめるべく、所望の出力
レベルを示す信号を前記バイアス回路に供給する手段と
を具備することを特徴とする増幅器バイアス回路。 - （２）ＲＦ増幅器と、そのバイアス回路と、前記ＲＦ増
幅器の動作バイアス点を変化せしめるべく所望のレベル
を示す信号を前記バイアス回路に供給する手段とを具備
する増幅器バイアス回路と、前記ＲＦ増幅器からの出力
信号と所望の出力レベルの信号とを比較して誤差信号を
発生する手段と、前記誤差信号を使用して前記ＲＦ増幅
器への入力信号を変調する手段とを具備することを特徴
とする帰還制御回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8828635.6 | 1988-12-08 | ||
| GB888828635A GB8828635D0 (en) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | Rf amplifier bias circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02214320A true JPH02214320A (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=10648155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1320430A Pending JPH02214320A (ja) | 1988-12-08 | 1989-12-08 | 増幅器バイアス回路 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5136257A (ja) |
| EP (1) | EP0372705B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02214320A (ja) |
| DE (1) | DE68927514D1 (ja) |
| GB (1) | GB8828635D0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11214937A (ja) * | 1998-01-28 | 1999-08-06 | Sharp Corp | 半導体回路 |
Families Citing this family (17)
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|---|---|---|---|---|
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| US5451907A (en) * | 1994-05-16 | 1995-09-19 | Eni, Div. Of Astec America, Inc. | Active bias for a pulsed power amplifier |
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| US6122491A (en) * | 1996-12-27 | 2000-09-19 | Lucent Technologies Inc. | Communications system using power amplifier with dynamic biasing |
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