JPS5834044B2 - 増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は増幅器に関し、特に逆流電流阻止機能を備えた
バイアス回路を有する増幅器に関するものである。

従来の電力増幅用のトランジスタのバイアス回路を有す
るシングルエンデツドプッシュプル（以下、説明の便宜
上５ＥＰＰと略称する）電力増幅器の構成を第１図に示
し説明すると、点線で囲んだ部分がバイアス回路である
。

第１図において、１，２は入力差動トランジスタ、３は
電圧増幅用トランジスタ、４は位相分割反転用トランジ
スタ、５はバイアス回路用トランジスタ、６，８は１駆
動用トランジスタ、７，９は電力噌隔用トランジスタ、
１０，１１はバイアス回路用ダイオード、１２はバイア
ス回路用抵抗である。

そしてバイアス回路用ダイオード１０゜１１は直列接続
され、ダイオード１０のアノード側は位相分割反転用ト
ランジスタ４のエミッタとバイアス回路用トランジスタ
５のコレクタに接続されると共に定電流源１５を介して
ブートストラップ端子１０１に接続され、ダイオード１
１のカソード側はバイアス回路用トランジスタ５のベー
スに接続されている。

また前記トランジスタ５のベースは抵抗１２を介してエ
ミッタに接続されている。

１３．１４，１５は定電流源、１６は定電流源１４．１
５へのブリーダ抵抗、１７，１Ｂ、１９はトランジスタ
１のバイアス用抵抗、２０はトランジスタ１のコレクタ
負荷抵抗、２１は入力信号源、２２は入力信号源２１と
入力端子１００との間に接続された入力結合用のコンデ
ンサ、２３は抵抗１９に並列接続された減電圧結合用の
コンデンサである。

２４は側路用のコンデンサ、２５，２６“はこの５ＥＰ
Ｐ回路の電圧利得を決定するエミッタ抵抗および帰還抵
抗、２γ、２８はそれぞれトランジスタ６．８用のブリ
ーダ抵抗、２９は負荷抵抗、３０はブートストラップ用
のコンデンサ、３１は出力結合用のコンデンサである。

１００は入力端子、１０１はブートストラップ端子、１
０２は直流電圧電源端子、１０３は直流阻止後の出力端
子、１０４は出力端子、１０５は接地端子、１０６はト
ランジスタ４，６の入力端子である。

このような構成の５ＥＰＰ電力増電力路においては、周
知の如く入力端子１ｏｏよりの入力信号は、トランジス
タＬ２，３により電圧増幅され、入力の正の半波はトラ
ンジスタ６．７に伝送され、負の半波はトランジスタ４
によりトランジスタ８゜９に分割伝送される。

そしてトランジスタ６、γおよび８，９はそれぞれ正、
負の半波に対し電流増幅を行い、負荷に電力を供給する
。

一方、出力端子１０４より抵抗２６を介してトランジス
タ２のベースに負帰還が施され、出力直流電圧の安定性
を保障している。

また電圧利得は、はぼ抵抗２５と２６の抵抗値の比で決
定される。

そして出力直流電圧は抵抗１γと１９の抵抗値を同じ値
に設定することにより１ ／ ２ Ｘ Ｖｃｃ （電源
電圧）に追従し、各電源電圧に対し最大出力を得ること
ができる。

ここで、ブートストツラプコンデンサ３０は正の入力半
波に対し、トランジスタ１が十分飽和するよう挿入され
たものである。

さて、点線内部のバイアス回路もまた周知の如り、トラ
ンジスタ５のベース・エミッタ間電圧とダイオード１０
．１１の順方向電圧の総和Ｖ、に、トランジスタ４，６
．７のベース・エミッタ間電圧の総和ｖ２が等しくなる
ようにトランジスタ４゜６、γをバイアスする。

そしてトランジスタ４のエミッタ電流は、抵抗２８とト
ランジスタ８のエミッタ接地増幅率により決定され、ま
たトランジスタ６のエミッタ電流は抵抗２Ｔにより決定
される。

この結果トランジスタ４，６のベース・エミッタ間電圧
もそれぞれ決定されるので、上記ダイオードｉｏ、 １
ｉとトランジスタ５で決まる電圧Ｖ１によりトランジス
タ１のベース・エミッタ間電圧が決定され、トランジス
タ１のエミッタ電流が決定されることになる。

ここで上記電圧Ｖ１は、定電流源１５よりの電流値、ト
ランジスタ４のエミッタ電流を決定する抵抗２８、トラ
ンジスタ８のエミッタ接地電流増幅率、ダイオード１ｏ
。

１１とトランジスタ５の電流配分を決める抵抗１２によ
り決定されることも周知のとおりである。

しかるに、第１図に示される５ＥＰＰ電力増電力路にお
いては、端子１０６と１０４の電位関係は、入力信号が
出力結合用コンデンサ３１のリアクタンスが無視できる
周波数において、常に端子１０６の方がより高い電位に
あるのに対し、上記コンデンサ３１のリアクタンスが無
視できない周波数の信号が入った場合あるいは負荷抵抗
２９が短絡されて、負荷が゛コンデンサ３１のみの容量
性となった場合には、端子１０６と１０４間の位相遅れ
により、端子１０６が正の半波にふれているときでも端
子１０４の方がより高い電圧になる瞬間が生ずる。

かかる瞬間においては、端子１０４より抵抗１２を通し
てトランジスタ５のベースに電流が流れ込み、コレクタ
には （１＋ｈＦＥ）ＸＩＢ ただし、ｈＦＥ；トランジスタ５の逆方向エミッタ接地
電流増幅率 ■Ｂ：トランジスタ５のベースに流れ込んだ電流 の電流がトランジスタ４のエミッタ方向に逆流する。

このトランジスタ４のエミッタに流れ込んだ逆流電流は
、はぼすべてトランジスタ８のベースに流れ込み、続い
て電力増幅用トランジスタ９を駆動する。

ここで、トランジスタ５のコレクタ逆流電流は端子１０
４，１０６間の電位差、抵抗１２、トランジスタ５の逆
方向エミッタ接地電流増幅率に依存し、端子１０４，１
０６間の電位差が２×（ベース・エミッタ間電圧）より
低ければ上記逆流電流は生じない。

そして端子１０４゜１０６間の電位差が２×（ベース・
エミッタ間電圧）より大きくなると、抵抗１２と逆方向
エミッタ接地電流増幅率に依存する。

さらに電位差が増し、トランジスタ５のコレクタ・エミ
ッタ間が降伏状態に移行すると異常に大きい電流が逆流
することになる。

このようなトランジスタ５のコレクタ逆流電流が流れる
ことにより、電力増１＠用トランジスタ９のコレクタ電
流は増加し、端子１０６と１０４の電位差によっては異
常大電流が流れることになる。

本来、端子１０６が正の半波のときにはトランジスタ９
は遮断状態であり、５ＥＰＰ回路の性質より、トランジ
スタ９のコレクタ・エミッタ間電圧は１／２Ｘ（電源電
圧）以上あるにもかかわらず、上記による大電流が流れ
るため、内部消費電力が異常に大きくなり、トランジス
タ９の破壊へとつながる。

本発明は以上の点に鑑み、このような問題を解決すべく
なされたもので、その目的は逆流電流阻止機能を備えた
バイアス回路を有する増幅器を提供することにある。

以下図示する実施例によってその構成等を詳細に説明す
る。

第２図は本発明による増幅器におけるバイアス回路の基
本的構成を示す回路図である。

図において、３２は順方向に直列接続されたダイオード
１００１．１００２・・・・・・１００Ｎよりなる第１
のダイオード群、３３は第１のダイオード群３２のカソ
ード側端点にベースが接続されたＮＰＮ型トランジスタ
、３４はトランジスタ３３のベースとエミッタ間に接続
された抵抗、３５は前記第１のダイオード群３２のアノ
ード側端点と前記トランジスタ３３のコレクタ間に順方
向に直列接続されたダイオード２００１，２００２・・
・・−・２００Ｍよりなる第２のダイオード群である。

第３図は本発明による増幅器の一実施例を５ＥＰＰ電力
増電力区適用した場合の回路図で、第２図に示す第１の
ダイオード群３２におけるＮを２に、第２のダイオード
群３５におけるＭを１にし、かつダイオードとして、Ｎ
ＰＮ型トランジスタのベース端子・コレクタ端子短絡構
造のものと、ＰＮＰ型トランジスタのベース端子・コレ
クタ端子短絡構造のものを組合せて構成した一実施例の
バイアス回路を備えた５ＥＰＰ電力増電力区示すもので
ある。

第３図において第１図、第２図と同一符号のものは相当
部分を示し、点線で囲んだ部分がバイアス回路に係わる
部分である。

３２ａはＰＮＰ型トランジスタのベース・コレクタ短絡
構造のダイオード、３２ｂはＮＰＮ型トランジスタのベ
ース・コレクタ短絡構造のダイオードで、これらは第１
のダイオード群を構成している。

３３は第１のダイオード群を構成するダイオード３２ｂ
のカソード側にベースを接続したＮＰＮ型トランジスタ
、３４はトランジスタ３３のベースとエミッタ間に接続
された抵抗である。

３５はＰＮＰ型トランジスタのベース・コレクタ短絡構
造のダイオードで、第２のダイオード群を構成している
。

そしてこのダイオード３５からなる第２のダイオード群
は前記第１のダイオード群を構成するダイオード３２ａ
のアノード側端点と前記トランジスタ３３のコレクタ間
に順方向に接続されている。

このように構成されたバイアス回路を備えた５ＥＰＰ電
力増電力区おいて、その増幅作用、直流電位の安定性、
電圧利得、出力直流電位の電源依存性、ブートストラッ
プコンデンサ３０の動外、バイアス回路の電圧′ｖ１の
決定のされ方、トランジスタ１のエミッタ電流の決定の
され方等は第１図と全く変わらないため、ここでの説明
を省略する。

ところで、前述したように第２のダイオード群を構成す
るダイオード３５を接続した点線内部のバイアス回路を
備えた電力増幅用５ＥＰＰ回路においては、位相分割反
転用トランジスタ４および駆動用トランジスタ６の入力
端子１０６が正の半波時に出力端子１０４の方が高電位
になる瞬間が生じても、ダイオード３５により端子１０
４と１０６間の電位差がダイオード３５の逆耐圧電圧よ
り小さい限り、従来の第１図に見られようなトランジス
タ５のコレクタ逆流電流が阻止される。

したがって前述の如き、トランジスタ４よりトランジス
タ８，９を駆動する電流はなくなり、トランジスタ９は
本来あるべき遮断状態を保ち、破壊にいたらない。

また、端子１０４と１０６間の電位差がダイオード３５
の逆耐圧よりさらに大きくなる場合には、ダイオード３
５と直列に順方向にダイオードを接続すればよいことは
いうまでもない。

と（７）ように、バイアス回路を構成しているトランジ
スタにダイオードが複数個接続するという簡単な構成に
より、端子１０６の正の半波のとき、端子１０４が端子
１０６よりも高い電位になったときにおいても、バイア
ス回路中のトランジスタ３３のコレクタ逆流電流を阻止
し、本来遮断状態にある電力増幅用トランジスタ９の異
常大電流を阻止することにより、その電力用トランジス
タの破壊を防止することができる。

第４図は本発明の他の実施例を５ＥＰＰ電力増幅器に適
用した場合の回路図である。

第４図において、点線内部のバイアス回路以外はすべて
第３図と同一であり、またその機能もすべて同一である
。

第４図の実施例が第３図の実施例と異なる点は、第４図
の実施例では第３図の実施例におけるダイオード３２
ａ ＞ ３２ Ｊ トランジスタ３３および抵抗３４
をそれぞれＮＰＮ型トランジスタのベース・コレクタ短
絡構造のダイオード３２ａ。

３２ｂ、ＰＮＰ型トランジスタ３３、抵抗３４に置き換
えたものである。

そしてダイオード３２ａ。３２ｂは順方向に接続され、
これらは第１のダイオード群を構成している。

またトランジスタ３３のベースは第１のダイオード群を
形成するダイオード３２ａのアノード側端点に接続され
、そのトランジスタ３３のベース・エミッタ間に抵抗３
４が接続されている。

またトランジスタ３３のコレクタと第１のダイオード群
を形成するダイオード３２ｂのカソード側端点間にＰＮ
Ｐ型トランジスタのベース・コレクタ短絡構造のダイオ
ード３５が接続されている。

このように構成されたバイアス回路において、トランジ
スタ３３のベース・エミッタ間電圧とダイオード３２
ａ ｔ ３２ ｂの、順方向電圧の総和Ｖ。

に、トランジスタ４，６．７のベース・エミッタ間電圧
の総和ｖ２が等しくなるように設定することによってト
ランジスタ４，６，１をバイアスすることができる。

またトランジスタ３３のコレクタ逆流電流をダイオード
３５が阻止し、その結果電力増幅用トランジスタ９の破
壊を防止することができる。

ナオ、上記各実施例の点線で囲んで示されるバイアス回
路において、抵抗３４を取り除き、トランジスタ３３の
ベース・エミッタ間を開放したバイアス回路も考えられ
る。

このようなバイアス回路においては、端子１０６，１０
４間電圧がトランジスタ３３のコレクタ・エミッタ間降
伏電圧以下の場合、トランジスタ３３のコレクタ逆流電
流が生ずるおそれはないが、端子１０６の正の半波のと
き端子１０４が端子１０６よりもコレクタエミッタ間降
伏電圧以上になった場合におけるトランジスタ３３のコ
レクタ逆電流をタ゛イ゛オ〒ド３５によって駆虫するこ
とができ、電力増幅用トランジスタ９の破壊を防止する
ことができる。

また上記各実施例においては、第１および第２のダイオ
ード群を構成するダイオードとして単なるＰＮ接合のダ
イオードおよびＮＰＮ型、ＰＮＰ型トランジスタのベー
ス端子・コレクタ端子間短絡構造のダイオードを単独ま
たは組合せて用いたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、ＮＰＮ型トランジスタまたはＰＮＰ型トラン
ジスタのベース端子・エミッタ端子間短絡構造のダイオ
ードを用いることもできる。

以上本発明を５ＥＰＰ電力増幅器に適用する場合を例に
とって説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば位相分割反転用トランジスタ４以降電力増
幅用トランジスタ７．９に至る部分が他の形式であって
も、位相分割反転用トランジスタ４の入力端子１０６と
出力端子１０４間に、出力端子１０４の方が入力端子１
０６の電位に比して高電位になるような電位差が生ずる
回路形式のバイアス回路にも利用できることはいうまで
もない。

また集積回路化に適していることもいうまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、複雑な手段を用
いることなくトランジスタにダイオードを複数個接続す
るという簡単な構成によって、バイアス回路に含むトラ
ンジスタのコレクタ逆流電流を阻止することができるの
で、実用上の効果は極めて大である。

またトランジスタのコレクタ逆流電流を阻止することに
より、後段のトランジスタ、例えば電力増幅用トランジ
スタの破壊を防止し増幅器を保護することができる。

さらに集積回路化に適するという点においても極めて有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバイアス回路を備えた５ＥＰＰ電力増幅
器の一例を示す回路図、第２図は本発明による増幅器に
おけるバイアス回路の基本的構成を示す回路図、第３図
は本発明の一実施例を５ＥＰＰ増幅器に適用した場合の
回路図、第４図は本発明の他の実施例を５ＥＰＰ増幅器
に適用した場合の回路図である。 ４．６〜９・・・・・・トランジスタ、３２，３２ａ。 ３２ｂ・・・・・・ダイオード、３３・・・・・・トラ
ンジスタ、３４・・・・・・抵抗、３５・・・・・・ダ
イオード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人力信号の一方の半波を分割する位相分割反転用の
   第１のトランジスタと、この第１のトランジスタにより
   分割伝送された上記入力信号の一方の半波が入力される
   。 駆動用の第２のトランジスタと、この第２のトランジス
   タにより駆動されて上記入力信号の一方の半波を電流増
   幅する電力増幅用の第３のトランジスタと、上記入力信
   号の他方の半波が入力される駆動用の第４のトランジス
   タと、この第４のトランジスタにより駆動されて上記入
   力信号の他方の半波を電流増幅する電力増幅用の第５の
   トランジスタと、上記第３及び第５のトランジスタの出
   力端と上記第１のトランジスタのエミッタ間にコレクタ
   ・エミッタ回路が接続されたバイアス回路用の第６のト
   ランジスタと、この第６のトランジスタのベースとコレ
   クタ間にそのベース・エミッタ間接合に対して順方向に
   接続され、上記第１、第４及び第５のトランジスタの名
   ベース・エミッタ間電圧の総和に対して上記第６のトラ
   ンジスタのベース・エミッタ間電圧との総和が等しくな
   るような順方向電圧を有するバイアス回路用の第１のダ
   イオードとを具備してなる増幅器において、上記第６の
   トランジスタのコレクタ回路に逆流電流阻止用の第２の
   ダイオードを順方向に挿入したことを特徴とする増幅器
   。