JPH0828617B2 - 半導体増幅回路 - Google Patents

半導体増幅回路

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JPH0828617B2
JPH0828617B2 JP1140462A JP14046289A JPH0828617B2 JP H0828617 B2 JPH0828617 B2 JP H0828617B2 JP 1140462 A JP1140462 A JP 1140462A JP 14046289 A JP14046289 A JP 14046289A JP H0828617 B2 JPH0828617 B2 JP H0828617B2
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誠 長谷川
基 大庭
康志 東田
直貴 平石
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、無線通信機器等に用いられる半導体増幅回
路に関するものである。
従来の技術 半導体集積回路による増幅回路には、通常作動増幅形
回路が用いられる。しかし出力電力が大きく、かつ低消
費電力が要求される場合には、エミッタ接地形の増幅回
路を採用する必要がある。以下、第4図を参照して従来
の増幅回路について説明する。
第4図において、400は半導体増幅用トランジスタ、4
01,402はベースバイアス抵抗、403はエミッタ抵抗、404
はエミッタ接地容量、405はコレクタ抵抗、406は信号成
分阻止用バイパス容量、407は電源端子、408は接地部、
409が入力信号で、410が増幅出力信号である。
以上のような構成における回路動作については説明す
るまでもない、周知のトランジスタの増幅作用を得るた
めの基本的な回路である。このような増幅回路を特に半
導体集積回路として構成する場合には、大きな容量値が
得られないため、エミッタ接地容量404による接地の効
果、バイパス容量406によるバイパス効果、また抵抗405
による信号成分の損失、半導体増幅用トランジスタ400
の入出力の整合などが問題となる。また、エミッタを直
接接地した場合には、エミッタの接地の効果は改善され
るがトランジスタ400の直流増幅率のバラツキにより流
れる電流が大きく変わることになる。
またもう1つの例として、電圧,温度等の変動に対し
て安定した出力を得るために特に電力増幅回路に用いら
れている従来の回路について以下に、第5図を参照して
説明する。
第5図において、501は増幅用トランジスタ、502は増
幅用トランジスタ501へ信号を渡す前段増幅器、503は前
段増幅器502のコレクタ電流を制御する検出電流制御用P
NP形トランジスタ、504はダイオード、505は検出電流制
御用PNP形トランジスタ503のベースバイアスを設定する
可変抵抗器、506はダイオード、507はツェナーダイオー
ド、508は電流を制限する抵抗、509はダイオード504,50
6と、可変抵抗器505と、ツェナーダイオード507に流れ
る電流を設定する抵抗、510は電流検出用抵抗、511は高
周波信号成分を阻止するインダクタ、512は容量、513,5
14は結合容量、515は増幅用トランジスタ501のベースバ
イアスを設定するベースバイアス端子、516は電源端子
である。
以上のような構成において、以下その動作について説
明する。
可変抵抗器505によって検出電流制御用PNP形トランジ
スタ503のベース電圧を設定している場合において、電
源電圧の変動や温度の変化によって増幅用トランジスタ
501のコレクタ電流が増し、出力が増すと、電流検出用
抵抗510による電圧降下が大きくなり、電源端子516と検
出電流制御用PNP形トランジスタ503のベース間の電圧
が、ダイオード504と可変抵抗器505で決められている電
圧と等しくなるようになる。そのため検出電流制御用PN
P形トランジスタ503のエミッタ・ベース間電圧が下が
り、前段増幅器502のコレクタ電流を減少させるため、
前段増幅器502の出力が低下し、増幅用トランジスタ501
の入力電力が減少し、その出力が一定になる方向に動作
する。増幅用トランジスタ501のコレクタ電流が減少し
た場合は、前記コレクタ電流が増加した場合と逆の動作
を行い、前段増幅器502の出力を増加させて、出力一定
の方向に動作する。このような電流検出形の自動電力制
御回路は高周波電力増幅回路に用いられ、前段増幅器50
2の出力電力を制御する形式をとっていた。
発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような半導体増幅回路の構成では、特
に増幅用トランジスタ501のエミッタの接地が不十分と
なり、本来得られる出力電力や利得が得られず、またエ
ミッタを直接接地した場合には、特に半導体増幅用トラ
ンジスタ501の直流電流増幅率のバラツキにより、また
部品の素子値のバラツキや温度特性により、半導体増幅
用トランジスタの電流および出力変動が大きいという課
題を有しており、大きな出力と低消費電力が得られる増
幅回路が半導体集積回路によって実現できないという課
題を有していた。
本発明は上記課題を解決するもので、出力電力が大き
くでき低消費電力となる半導体集積回路による増幅回路
を実現し、温度,電源電圧,直流電流増幅率,負荷イン
ピーダンス等の変動に対して出力変動が小さい、電流検
出形の自動電力制御回路を具備した半導体増幅回路を提
供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段 本発明は、半導体増幅用トランジスタのエミッタを直
接接地し、主としてその直流増幅率の補正のため、電流
検出ループの一部にトランジスタの飽和電圧を利用し、
また基準電圧用に複数個のダイオード及び定電流回路を
用いた、電流検出形の自動電力制御回路を設け、その制
御電圧を半導体増幅用トランジスタ自身のベースに加え
ることにより、上記目的を達成するものである。
作用 本発明は上記構成により、電流検出ループに温度変化
の少ないトランジスタの飽和電圧を利用して温度特性を
改善し、また定電流電源により端子間降下電圧を一定と
した複数個のダイオードを用いて電源電圧変動に対して
一定の比較基準電圧を半導体集積回路内に作り、電流検
出用抵抗により半導体増幅用トランジスタのコレクタ電
流の変動分を検出して検出電流制御用PNP形トランジス
タのエミッタ・ベース間電圧を変化させて、そのコレク
タ出力制御電流を半導体増幅用トランジスタ自身のベー
スバイアス電流へ供給することにより、特に、トランジ
スタの直流電流増幅率の変動に対して、また電源電圧、
温度、あるいは負荷インピーダンス等の変動に対して半
導体増幅用トランジスタに流れる電流を一定として出力
変動を小さくするという作用を有する。
実施例 以下、図面を参照しながら本発明の第1の実施例につ
いて説明する。
第1図は本発明の第1の実施例における半導体増幅回
路の回路図である。第1図において、1は半導体増幅用
トランジスタ、2は電流検出用抵抗、3〜5は複数個の
順方向のダイオード、6は定電流源回路、7はダイオー
ド、8は飽和電圧を利用するための飽和トランジスタ、
9はそのトランジスタ8のベース抵抗、10はダイオー
ド、11、12は電圧分圧用抵抗、13は電流制限用抵抗、14
は検出電流制御用PNP形トランジスタ、15はその制御出
力を供給する抵抗、16〜18は整合回路で、半導体増幅用
トランジスタ1の出力の整合をとっており、整合回路16
はバイアス供給を兼ね、整合回路17は信号成分阻止の働
きを兼ねており、整合回路18はその他の整合をとってい
る。また20は電源、21は接地、22は定電流源回路の電
源、23は半導体用トランジスタ1の入力信号、24はその
コレクタ出力、25は増幅出力信号、26は半導体集積回路
部分である。
上記構成において、以下その動作について説明する。
まず、電源電圧が変動しても一定の端子間電圧を得て基
準電圧とするために通常はツェナーダイオードが用いら
れるが、本実施例では半導体集積回路で構成するため、
複数個のダイオード3〜5を順方向に接続し、そこに流
れる電流を定電流源回路6で一定として基準電圧を作っ
ている。ここで電源端子20と検出電流制御用PNP形トラ
ンジスタ14のベースとの間の電位差は電流検出用抵抗2
での電圧降下と検出電流制御用PNP形トランジスタ14の
エミッタ・ベース間電圧の和であり、それはダイオード
7の順方向電圧と飽和トランジスタ8の飽和電圧と分圧
用抵抗11での電圧降下との和に等しい。なお飽和トラン
ジスタ8のベース・バイアスは電源端子20から抵抗9に
よって供給し、その飽和電圧と抵抗11,12での電圧降下
の和はダイオード10の電圧降下と等しく、また抵抗13で
基準電圧と並列に設けたこれらの回路に流れる電流を制
限している。
半導体増幅用トランジスタ1の直流電流増幅率のバラ
ツキ、電源電圧の変動、温度変化、あるいは負荷インピ
ーダンスの変動などによって増幅用トランジスタ1のコ
レクタ電流が増加した場合、電流検出用抵抗2での電圧
降下が増加し、基準電圧がほぼ一定であるため、その時
には検出電流制御用PNP形トランジスタ14のエミッタ・
ベース間電圧が減少し、抵抗15を通じて供給される半導
体増幅用トランジスタ1のベース電流が減少し、その出
力を一定にする方向に動作することになり半導体集積回
路による電流検出形の自動電力制御回路が構成できたこ
とになる。
ダイオード7はPNP形トランジスタ14のエミッタ・ベ
ース間の温度特性をほぼ打ち消すように設けられてお
り、また温度変化に対する飽和電圧の変化が小さいこと
を利用して飽和トランジスタ8を電流検出ループの一部
に用いている。半導体増幅用トランジスタ1の出力の整
合は、バイアス供給を兼ねたインダクタ16と信号成分阻
止の働きを持つ容量17と整合回路18とによってとって増
幅出力信号を端子25から得ている。また定電流源回路6
には、例えば第3図(a)のウィルソンのカレントミラ
ー回路、(b)の3トランジスタ形カレントミラー回
路、(c)の基本形カレントミラー回路等が用いられ、
その電源22は電源端子20と接続してもよいし別々として
もよい。
半導体増幅用トランジスタ1のコレクタ電流が減少し
た場合は、前記コレクタ電流が増加した場合の逆の動作
で出力を一定にする方向に動作する。
以上本実施例によれば、電流検出ループの一部にトラ
ンジスタ8の飽和電圧を利用し、また基準電圧用に複数
個のダイオード3〜5及び定電流源回路6を用いた、電
流検出形の自動電力制御回路を設け、その制御電圧を半
導体増幅用トランジスタ1のベースに加えることによ
り、特にトランジスタの直流電流増幅率の変動に対し
て、また電源電圧、温度、あるいは負荷インピーダンス
等の変動に対して半導体増幅用トランジスタ1に流れる
電流を一定として出力変動を小さくすることができ、増
幅回路を出力電流が大きくでき低消費電力化ができるエ
ミッタ接地形の増幅回路による半導体集積回路で構成で
きることになり、小形,低消費電力,低価格が可能とな
る。
次に本発明の第2の実施例について説明する。
第2図は本発明の第2の実施例における半導体増幅回
路の回路図である。第2図において、第1の実施例の構
成と異なる3つの点は、第1に、第1図のように飽和ト
ランジスタ8をダイオード10と並列に設けるのではな
く、ダイオード7と直列に設けて、それに直列にダイオ
ード10を設けそのダイオード10の端子間電圧を抵抗11,1
2で分割するようにしたものである。さらに、第2点目
として、第1図のように半導体増幅用トランジスタ1の
コレクタと検出電流制御用PNP形トランジスタのエミッ
タを直接には接続せずに、そのPNP形トランジスタのエ
ミッタ出力端子32を設け、端子32と電源端子の間に電流
検出抵抗2、端子32と接地間に容量17、端子32と半導体
増幅用トランジスタ1のコレクタ出力端子24との間にイ
ンダクタ16を設けるようにしたものである。また第3点
目として、検出電流検出用PNP形トランジスタ14のコレ
クタ出力にNPN形トランジスタを接続して直流増幅し、
その出力を抵抗31から半導体増幅用トランジスタ1のベ
ースへと供給するようにした点である。
上記構成の場合には、第1の実施例とほぼ同じである
ので、その動作及びその効果の相違点のみを説明する。
まず、飽和トランジスタ8の電流検出ループにおける
位置を第2図のように変えると、電流検出ループの温度
補償特性が変わるので他の部品の温度特性により、本実
施例による方が温度変動に対する補償が良好となる場合
もある。
また電流検出用PNP形トランジスタ14のエミッタ出力
は、特に半導体集積回路の出力が大きい場合には、本実
施例のように半導体増幅用トランジスタ1のコレクタと
は別の端子として高周波信号がPNP形トランジスタ14の
方に加わらないようにした方が電流検出の動作の高周波
信号による影響を排除することができる。
また、検出電流制御用PNP形トランジスタ14と半導体
増幅用トランジスタ1のベースとの間に直流増幅用NPN
形トランジスタ30を設けることにより本実施例によれ
ば、第1の実施例と比べてNPN形トランジスタ30のベー
ス・エミッタ間電圧分だけ高い電圧が必要であるが、検
出電流制御用PNP形トランジスタ14の電流容量はNPN形ト
ランジスタ30の直流増幅率の逆数でよいことになり小さ
くて済むことになる。
発明の効果 以上のように本発明は、電流検出ループの一部にトラ
ンジスタの飽和電圧を利用し、また基準電圧用に複数個
のダイオード及び定電流回路を用いた、電流検出形の自
動電力制御回路を設け、その制御電圧を半導体増幅用ト
ランジスタのベースに加えることにより、特にトランジ
スタの直流電流増幅率の変動に対して、また電源電圧、
温度、あるいは負荷インピーダンス等の変動に対して半
導体増幅用トランジスタに流れる電流を一定として出力
変動を小さくすることができ、増幅回路を出力電力が大
きくでき低消費電力化ができるエミッタ接地形とした半
導体集積回路により構成できることになり、小形,低消
費電力,低価格等に対するその効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例における半導体増幅回路
の回路図、第2図は本発明の第2の実施例における半導
体増幅回路の回路図、第3図(a)、(b)、(c)は
同半導体増幅回路の要部である定電流源回路の例を示す
回路図、第4図は従来の半導体増幅回路の回路図、第5
図は従来の自動電力制御回路の回路図である。 1…半導体増幅用トランジスタ、2…電流検出用抵抗、
3〜5…複数個のダイオード、6…定電流源回路、7…
ダイオード、8…飽和トランジスタ、11,12…分圧用抵
抗、14…PNP形トランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平石 直貴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−19007(JP,A) 電子情報通信学会全国大会講演論文集V ol.1990春季P.2−386

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体増幅用トランジスタのコレクタと電
    源の間に設けた電流検出用抵抗と、検出電流制御用にPN
    P形トランジスタのエミッタ・ベース間電圧を用い、前
    記電源と定電流源回路との間に複数個の順方向ダイオー
    ドを接続して基準電位差を作り、前記基準電位差間に順
    方向にダイオード電圧およびトランジスタの飽和電圧及
    び抵抗分圧電圧を設け、前記抵抗分圧電圧を前記検出電
    流制御用PNP形トランジスタのベースに接続し、また前
    記検出電流制御用トランジスタのコレクタからの出力制
    御電圧を前記半導体増幅用トランジスタのベースへと接
    続した電流検出形の自動電力制御回路とを具備すること
    を特徴とする半導体増幅回路。
  2. 【請求項2】半導体増幅用トランジスタのコレクタと前
    記電流検出用抵抗との間にインダクタを設け、前記半導
    体増幅用トランジスタのコレクタと検出電流制御用PNP
    形トランジスタのエミッタを接続することを特徴とする
    請求項1記載の半導体増幅回路。
  3. 【請求項3】半導体増幅用トランジスタのコレクタと電
    流検出用抵抗との間にインダクタを設け、前記電流検出
    用抵抗と前記インダクタの接続点に、対接地に容量及び
    検出電流制御用PNP形トランジスタのエミッタが接続さ
    れたものであることを特徴とする請求項1記載の半導体
    増幅回路。
  4. 【請求項4】検出電流制御用PNP形トランジスタと半導
    体増幅用トランジスタのベースとの間にNPN形トランジ
    スタを設け、前記検出電流制御用PNP形トランジスタの
    エミッタにNPN形トランジスタのコレクタが接続され、
    前記検出電流制御用PNP形トランジスタのコレクタに前
    記NPN形トランジスタのベースが接続され、前記半導体
    増幅用トランジスタのベースに前記NPN形トランジスタ
    のエミッタからの出力が接続されたことを特徴とする請
    求項1記載の半導体増幅回路。
JP1140462A 1989-06-01 1989-06-01 半導体増幅回路 Expired - Lifetime JPH0828617B2 (ja)

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