JPH08340219A - 無線周波数で作動するaクラス増幅器 - Google Patents

無線周波数で作動するaクラス増幅器

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JPH08340219A
JPH08340219A JP34945995A JP34945995A JPH08340219A JP H08340219 A JPH08340219 A JP H08340219A JP 34945995 A JP34945995 A JP 34945995A JP 34945995 A JP34945995 A JP 34945995A JP H08340219 A JPH08340219 A JP H08340219A
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JP
Japan
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transistor
amplifier
voltage
base
collector
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JP34945995A
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Jean Michel
ミシェル ジャン
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TOMUKASUTO
Thomcast
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TOMUKASUTO
Thomcast
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0261Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the polarisation voltage or current, e.g. gliding Class A
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • HELECTRICITY
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    • H03F1/52Circuit arrangements for protecting such amplifiers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Transmitters (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線周波数域で作動するAクラス増幅器の非
直線性にもとずく歪を改善する。 【解決手段】 増幅器のパワー・トランジスタの熱暴走
が、直列のコレクタ電流の測定手段とベースのバイアス
のためのソースとによるコレクタの平均電流のサーボ制
御ループによって防止される。このソースのインピーダ
ンスはバイアス電圧が無線周波数信号の率で変動し、寄
生変調につながる危険がないようにできるだけ低くなる
ように選択される。無線周波数域の送信機に適用され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無線周波数で作動す
るAクラス・トランジスタ増幅器に関し、かつ、このよ
うな増幅器を備えた送信機に関する。
【0002】
【従来の技術】Aクラス・モードで使用され、無線周波
数で作動するトランジスタは、予防措置を取っていない
場合、破壊的なものとなる熱暴走現象にさらされる。
【0003】トランジスタ内の電流の無制御な増加によ
る、トランジスタの破壊につながる熱暴走を防ぐため
に、トランジスタの平均コレクタ電流のサーボ制御ルー
プを設定する方法が知られている。このループは電流源
の前のトランジスタのコレクタ電流を測定する手段から
なっており、測定手段の制御の下で、トランジスタのベ
ースへ電流源によって与えられた電流が熱暴走現象に対
して作用するようにして、サーボ制御が行われる。この
ようなサーボ制御ループを備えた増幅器の例を以下で詳
細に説明する。従来技術の増幅器の場合、トランジスタ
をその特性曲線の直線部分だけで使用している限り、す
なわち、トランジスタのパラメータに必要な作動を行う
のに十分な高い値が与えられていれば、作動が満足でき
るものであることが判明している。ところで、特にコス
トという明白な理由から性能の最高レベルに近いところ
で使用される電力増幅器の場合に、この条件を満たせな
いのが一般的である。非直線性はベース電流およびコレ
クタ電流に変動を生じ、結果として、伝送される信号に
寄生変調がもたらされる。各種の補正システムでこれら
の欠点を解決することはできない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの欠点を防止するか、少なくとも軽減することであ
る。
【0005】これはこれらの欠点の原因を追求し、それ
を除去するのに必要な処置を取ることによって達成され
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、増幅さ
れる信号が印加されるベース、コレクタおよびエミッタ
を有するパワー・トランジスタと、コレクタ電流を測定
する手段を有する、トランジスタのコレクタ電流のサー
ボ制御用ループと、供給量測定手段によって制御され、
ソース・インピーダンスがほぼ0の、トランジスタのベ
ースをバイアスする電圧のための電圧源とを備えた無線
周波数のAクラス・モードで作動する増幅器が提供され
る。
【0007】以下の説明および該説明に関連した図面か
ら、本発明はより明確に理解され、またその他の特徴が
明かとなろう。
【0008】
【発明の実施の形態】図1はnpnパワー・トランジス
タTを備えた従来技術のAクラス増幅器の回路図であ
る。このトランジスタTのエミッタは接地されており、
ベースは増幅される無線周波数信号Eを受け取り、コレ
クタには増幅された無線周波数信号Sが現れる。この無
線周波数信号は、始点がやじりのついた導線によって示
されているリンクに与えられる。このリンクは図示しな
い整合回路を通って、これも図示しない負荷回路に達し
ている。本図において、無線周波数信号源とトランジス
タTのベースの間の入力整合回路は示されていない。
【0009】トランジスタTのコレクタは一般にチョー
クと呼ばれるインダクタLによって、pnpトランジス
タToのエミッタと、抵抗R1の第1端部に結合されて
おり、該抵抗の第2端部は定電位Vの点に接続されてい
る。トランジスタToのコレクタはトランジスタTのベ
ースに接続されており、そのベースはプリセット電位差
計Pのスライダに接続されている。電位差計Pの一方端
部は抵抗Rによって接地されており、他端はダイオード
Dのカソードに接続されている。該ダイオードのアノー
ドは定電位Vの点に接続されている。デカップリング・
コンデンサC1が抵抗R1の共通点とインダクタLを接
地している。
【0010】図1によるアセンブリはトランジスタTの
コレクタ電流を一定に保つことを可能とし、また熱暴走
現象を防止できるようにする。実際には、トランジスタ
Tのコレクタ電流が、したがって、抵抗R1の電流が増
加した場合、トランジスタT1のエミッタに印加される
電圧が低下し、トランジスタT1のベースに印加される
電圧が一定であるから、トランジスタTのベースに与え
られる電流が低下することとなる。トランジスタTはし
たがって、導電性が少なくなる。すなわち、そのコレク
タ電流の増加に対抗することとなる。
【0011】図1によるアセンブリのサーボ制御ループ
を図2に示すように表すことができる。図において、3
つの矩形A、M’およびKiはそれぞれ増幅手段、測定
手段、および電流源を表している。増幅手段は広い意味
でトランジスタTに対応しており、測定手段は抵抗R1
の電流によって引き起こされた電圧降下の、トランジス
タToのエミッタにおける監視を表しており、それ故、
抵抗R1の電流の大部分がトランジスタTのコレクタに
送られるのであるから、トランジスタTのコレクタ電流
の監視を表している。電流源についていえば、これは広
い意味で構成要素D、P、Rと関連づけられたトランジ
スタToに対応している。
【0012】トランジスタTのベースに対するバイアス
電圧が電流源によって、すなわち内部インピーダンスが
無線周波数の点で看過できない電流源によって与えられ
るのであるから、この電圧はトランジスタTのベースに
印加される無線周波数信号の率によって変動する。
【0013】図2によるアセンブリは、無線周波数トラ
ンジスタをその特性曲線の直線部分で使用している限
り、すなわち、増幅器に必要とされる作動を行うために
増幅器のパラメータにかなり高い値が与えられている限
り、適切なものである。
【0014】効率のよいこの作動のための条件は、電力
増幅器の分野ではきわめてぜいたくなものであり、コス
ト削減という明白な理由から、これらの増幅器はその性
能の最大レベルに近いところで使用されている。
【0015】この場合、非直線性は無線周波数トランジ
スタのベース電流およびコレクタ電流の変動をもたら
し、これらの電流のスペクトル分析は特に変調信号に対
応した線を示す。それ故、バイアス電圧を増幅する信号
の周波数において内部インピーダンスが看過できない電
圧源によって与えた場合、これらの電圧は増幅される信
号の比率で変動し、増幅信号に新たな変調をもたらす。
この新たな変調は寄生変調であり、既存の各種の補正シ
ステムでは回避できないものである。
【0016】この寄生変調を補正する試みに何の疑問も
ないのはこのためである。それどころか、これが発生し
ないようにし、このために、内部インピーダンスができ
るだけ低いベースおよびコレクタのバイアス源を使用す
ることが求められている。このため、電流源を電圧源に
置き換えた点で、周知のAクラス増幅器と区別される増
幅器を提案する。図3はこの置き換えを考慮したもので
あり、電流源Kiを電圧源Kvと置き換えた点で図2と
異なるものである。
【0017】図4は本発明によるAクラス電力増幅器の
実施例の回路図である。この図はnpnトランジスタT
を表している。このトランジスタTのエミッタは接地さ
れており、そのベースは増幅される無線周波数信号Eを
受け取り、そのコレクタには増幅された無線周波数信号
Sが現れる。この無線周波数信号は、始点がやじりのつ
いた導線によって示されているリンクに与えられる。こ
のリンクは図示しない整合回路を通って、これも図示し
ない負荷回路に達している。
【0018】トランジスタTのコレクタは一般にチョー
クと呼ばれるインダクタLによって抵抗R1の第1端
部、抵抗R2の第1端部、およびコンデンサC1の第1
端部に結合されている。抵抗R1の第2端部は定正電位
Vの点に接続されている。コンデンサC1の第2端部は
接地されている。抵抗R2の第2端部は可変抵抗R3の
第1端部、コンデンサC2の第1端部、および演算増幅
器Gの「−」入力に接続されている。抵抗R3の第2端
部とコンデンサC2の第2端部は接地されている。
【0019】演算増幅器Gの「+」入力は抵抗R5によ
って接地され、抵抗R4によって電位Vの点に接続され
ている。抵抗R6が増幅器Gの「−」入力および出力を
互いに接続している。
【0020】増幅器Gの出力は高い値の抵抗R7によっ
てnpnトランジスタT1のベース、抵抗R8の第1端
部、および抵抗R9の第1端部に結合されている。抵抗
R9の第2端部は接地されており、抵抗R8の第2端部
はトランジスタTのベースに接続されている。
【0021】トランジスタT1のエミッタは接地されて
おり、コレクタはnpnトランジスタT2のベースに接
続されており、該トランジスタT2のエミッタはトラン
ジスタTのベースに接続され、そのコレクタは定正電位
Vの点に接続されている。抵抗R10がトランジスタT
2のコレクタとベースを互いに接続している。
【0022】図4において、電流と電圧に符号が付けら
れている。I1、I2、I3はそれぞれR9、R8、R
7の電流であり、Vb、Vb1は接地とトランジスタT
およびT1のベースのそれぞれとの間の電圧である。
【0023】図1による回路の場合、トランジスタTの
ベース電流はトランジスタTのコレクタ電流を一定に保
つことによって、熱暴走に対して作用している。図4に
よる回路の場合、トランジスタTのベースの電圧Vbを
変動させることによって、同一の結果が達成される。
【0024】電圧Vbをもたらす、図3の説明で述べた
電圧源は、本発明においては、安定抵抗T2と、トラン
ジスタT1および抵抗R8、R9、R10によるネガテ
ィブ・フィードバック・ループとによって設定されてい
る。ネガティブ・フィードバックにより、ソース・イン
ピーダンスがほとんどゼロというきわめて低い値を取る
ようになる。
【0025】留意しなければならないのは、要素T1、
T2、R8、R9、R10によって構成された回路が、
以下で説明するように、電流I3がゼロになったとき
に、もたらされる電圧Vbが図4ではVb1となってい
るトランジスタT1のベース−エミッタ電圧Vbeと係
数1+R8/R9の積に等しくなることからベース−エ
ミッタ電圧増倍器すなわちVbe増倍器と一般に呼ばれ
ている周知の回路だということである。
【0026】電圧Vbは次式で与えられる。 Vb=Vb1+R8.I2 ただし、トランジスタT1のベース−エミッタ電圧Vb
1は0.6V程度の一定値を有する。
【0027】電流I2はトランジスタT1のベース−エ
ミッタ電流が電流I1に比較してきわめて小さく、無視
できるということを利用して、次のように表記できる。 I2=I1−I3 この式において、I1がR8/R9に等しく、かつVb
1が上述のように一定であるから、I1は一定である。
【0028】したがって、電圧Vbは次のように表記で
きる。 Vb=Vb1+R8(I1−I3) =Vb1+R8/R9・Vb1−R8.I3 =Vb1(1+R8/R9)−R8.I3 Vb1は上述したように一定であり、電圧Vbは変数I
3、すなわち増幅器Gによって与えられる電流の一次関
数である。
【0029】演算増幅器Gは電圧発生器であり、高値の
抵抗R7が電流発生器に変換している。
【0030】抵抗R1の端子間の電圧が増加すると、発
生器Gの制御電圧が増加し、電流I3が相関的に増加
し、I1が一定の電流I2=I1−I3が減少し、Vb
1が一定の電圧Vb=Vb1−R8.I2が減少して、
トランジスタTのコレクタの電流を減少させ、それ故、
R1の端子間の電圧を減少させる。同様にして、R1の
端子間の電圧の減少がネガティブ・フィードバックによ
るこの電圧の増加を引き起こす。コレクタ抵抗R1の端
子間の電圧を入力電圧とするサーボ制御ループは、それ
故、抵抗R3によって調節された値にトランジスタTの
平均電流を保持する電圧Vbの制御を、コンデンサC2
およびその抵抗性環境によって行うことを可能とする。
【0031】本発明は図4を使用して説明した例に限定
されるものではない。この図は本発明の作動を理解する
のに必要な構成要素に絞った図である。それ故、たとえ
ば、構成要素T1、T2、R8、R9、R10によって
形成され、上述のように、Vbe増倍器という回路であ
る電圧源は温度補償のないものが示されているが、この
ような補償は周知のものであり、構成上何の問題も起こ
さない。
【0032】事実、本発明は図3による無線周波数域で
作動する任意のAクラス・トランジスタ増幅器、および
このような増幅器を少なくとも1つ備えた送信機に関す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による増幅器の例の回路図である。
【図2】従来技術による増幅器の原理を示す図である。
【図3】本発明による増幅器の原理を示す図である。
【図4】本発明による増幅器の実施例の回路図である。
【符号の説明】
A 増幅手段 C1、C2 コンデンサ D ダイオード E 無線周波数信号 G 演算増幅器 Kv 電圧源 L インダクタ M 測定手段 P 電位差計 R、R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R
9、R10 抵抗 R3 可変抵抗 S 増幅無線周波数信号 T、T1、T2 npnパワー・トランジスタ To pnpトランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 増幅される信号が印加されるベース、コ
    レクタおよびエミッタを有するパワー・トランジスタ
    と、コレクタ電流を測定する手段を有する、トランジス
    タのコレクタ電流のサーボ制御用ループと、供給量測定
    手段によって制御され、ソース・インピーダンスがほぼ
    0の、トランジスタのベースをバイアスする電圧のため
    の電圧源とを備えた無線周波数のAクラス・モードで作
    動する増幅器。
  2. 【請求項2】 抵抗を含んでおり、測定手段がトランジ
    スタのコレクタに結合された入力および抵抗を介して電
    圧源に結合された出力を有する演算増幅器を備えてお
    り、電圧源がベース−エミッタ電圧増倍器と呼ばれる回
    路によって設定されていることを特徴とする、請求項1
    に記載の増幅器。
JP34945995A 1994-12-23 1995-12-22 無線周波数で作動するaクラス増幅器 Withdrawn JPH08340219A (ja)

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FR9415581A FR2728742B1 (fr) 1994-12-23 1994-12-23 Amplificateur classe a en radiofrequences et emetteur equipe d'au moins un tel amplificateur
FR9415581 1994-12-23

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JP (1) JPH08340219A (ja)
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FR2728742A1 (fr) 1996-06-28
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