JPS60212009A - トランジスタ化増幅段分極デバイス - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、トランジスタ化増幅段、より詳細には該段の
分極回路に係る。

例えばプレビジョンのエミッタ又はトランスボーザで使
用されている増幅段は、かなりの量のエネルギを消費し
、該エネルギのかなりの部分が分積回路により消費され
る。本発明の目的はこのような装置の消費を減少させる
ことにあり、特に、−装置が低電力装置であり低消費型
でありながらエネルギ費用が非常に高い場合、例えばエ
ネルギが太陽電池や風力発電Ｉｌ等によって供給される
孤立地域の場合、消費エネルギの減少の結果、操業費用
を実質的に減少さ−Ｖ１ 一他方、装置が高電力装置であり高消費型の場合、消費
エネルギの減少の結果、消散熱エネルギを減少させ、製
造及び設備費用（換気及び空気調節）を実質的に減少さ
せる。

このために、まず第１に給電手段の効率を改良すること
は可能であるが、この方向で大きい効果を得ることは不
可能である。可能な限界値に近０効率、即ち８０乃至９
０％に達すると、該効率の増加により給電手段の製造費
用は大幅に増加する。

装置の消費を減少するために、本発明は、供給エネルギ
の最大部分を消費Ｊる装置の部分な構成している電力増
幅器の効率を改良することを提案する。実際に電力段に
おいて各増幅器は１個以上のＨＦトランジスタ、例えば
Ｖ）−ＩＦで１ギロワツトを発生するのに６４個のトラ
ンジスタにより構成　−されている。増幅器の効率は、
他のパラメータ中とりわけ、選択された増幅級の関数で
ある。増幅信号の品質に関する要件として、ひずみを避
けるべくＡ又はＡＢ増幅級を使用する必要がある。これ
らの増幅級は一般に低効率すなわち低出力である。一般
にＡ級増幅器１，１定」レクタ電流分極増幅器であり、
従って、パワートランジスタのコレクタ電流の像電圧は
、比較器において、供給電圧分圧器により得られる基準
電圧に比較される。該比較器は、供給電圧に等しい電圧
で定コレクタ電流が得られるように制御されたベース１
！流を供給する。該分極段の電力収率は非常に低い。

本発明の目的は、各トランジスタに定分極電流を保持す
るためのトランジスタ化増幅段分極デバイスを提供する
ことにあり、該デバイスは、各トランジスタを制御する
ために、トランジスタの分極電流の像信号を参照信号す
なわち基準信号に比較するべく構成された比較手段と、
比較手段とトランジスタのベースとの間に配置されてお
り、比較手段の出り端子で得られる誤差（Ｈ号の関数と
して、トランジスタのベースを分極するだめの分極電力
を発生ずるべく、比較手段により制御される電流し・ｐ
　ｌｌｉ調整器とを備えて成る。

更に本発明は、トランジスタ化増幅段における該分極デ
バイスの使用に係る。

換言するなら、本発明はトランジスタ化増幅段を分極す
るための分極デバイスを提供Ｊ”るものであり、該段の
各トランジスタの分極電流は、分極・電流の像信号を参
照信号に比較するべく構成された比較回路により一定の
値に保持され、この比較により得られた誤差信号は、ト
ランジスタのベースな分極するための分゛極電力を供給
する電流チョッピング調整器を制御するための制御信号
を生成するために使用される。

本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点、は、例示と
して与えた添付図面に関する以下の記載からより明らか
になろう。

１夏且ｌ員且呈Ｉ 第１図は、接地されたエミッタとコレクタ抵抗器Ｒ３を
介して正電圧源＋■６に接続されたコレクタとを有する
従来型）−ＩＦパワートランシタ１を示している。コレ
クタ電流はＩＣで表わす。トランジスタ１のベースは、
衝撃自己誘導コイルを介して比較器の出力端子に接続さ
れており、該比較器の十入力端子はＲ及び［１の共有点
に接続されており、−入力端子は、アースと＋ｖＡとの
間に配設されておりかつ２個の抵抗器１＜１及びＲ２か
ら構成されている分圧器の中心又は中間点に接続されて
いる。ＨＦトランジスタのベースの分極電流Ｉ、は、比
較器入方端子間の電位差がゼロに維持され、従って、 となるように選択される。コレクタの定電流は、所望の
値 に調整されるべき可変抵抗器Ｒ４により制御され得る。

増幅すべき信号Ｖ、は、コンデンサｃ１を介してＨＦ増
幅トランジスタ１のベースに印加され、ＨＦトランジス
タのコレクタは、コンデンサｃ２を介して出ノＪ信号■
、を供給する。

比較器２は、演算増幅器、差動増幅器、又は１個又は２
個のトランジスタを使用するより単純な回路であり得る
。これらの回路はいずれも既知であり、ＨＦトランジス
タにベース電流■、を供給する「電力段」は電圧■Ａの
電流を消費し、従って、電力量Ｐ＝Ｖ、Ｘ　Ｉ、を消費
するが、ｌ−１，、Ｆトランジスタに電力ｐ： Ｄ　＝　Ｖ　ＢＥ　Ｘ　Ｉ　ａ しか供給しない。即ら、この分極段の電力収率はｐ／Ｐ
に等しく、従っ”Ｃ１ｖ、＝３ｏｍルト、ＶＢＥ−１ボ
ルトの時、収率は約３．３％である。

同様に、ＨＦトランジスタにより消費される有効電力の
分極回路により消ｖＲされる電力の比率は、一般に数パ
ーセントのレベルに達し、上記条件、即ち電力又はエネ
ルギ費用が高い時、この数パーセントにより装置操業費
用は暑しく増加し得る。

例えば■、及びＶＢＩ”が上記値の場合、ＨＦトランジ
スタの静電流利得βが２０であるなら分極電力と有効電
力との比率は約５％である。β−５０ならこの比率は約
２％、β＝１００なら約１％である。

第２図は、本発明の一具体例に従うトランジスタ化増幅
段分極デバイスを示している。前図と同様に、本図は、
接地されたエミッタと衝撃自己誘導」イルＬ　に直列接
続された抵抗器［＜３を介して正供給電圧源■。に接続
されたコレクタとを有する１−１Ｆトランジスター　（
ＮＰＮ）を示している。

抵抗器Ｒ３は前図と同様にコレクタ電流の１゛測定」を
可能にする。、このために該抵抗器の２個の端子は、２
個の抵抗器ブリッジ、即ち供給電圧源及びアース間に配
置されており、中心又は中間点を十入力端子に接続され
たＲ４．Ｒ５、及び抵抗器Ｒ３の他の端子とアースとの
間に配置されており、中心又は中間点を電圧増幅器の一
入力端子に接続されているＲ、Ｒ，を介して電圧増幅器
３の２個の入力端子に接続されている。従って、該増幅
器の出力電圧は、ＨＦトランジスタのコレクタの分極電
流■。の増幅「像」電圧である。この出力は、第１図の
回路に使用されている比較器に類似の比較器２の一人ノ
Ｊ端子に接続された可変端子を有する加減抵抗器Ｉ＜８
を介して接地されてい、る。

参照電圧発生器１０から発生される参照電圧ＶＲは、比
較器２の子端子に印加される。従って、比較器２の出力
端子は誤差電圧ｆｅを供給し、該電圧に基づいて１−Ｉ
Ｆｔ−ランジスタのベース電流Ｉ、が１ｌＪＩＩｌされ
る。

本発明のデバイスでは、比較器２の出力電圧はＨＦトラ
ンジスタのベースに直接印加されず、チョップ電流回路
を介して以下のように印加される。

即ち、比較器２の入力端子は、調波発生器５により供給
される鋸波形信号を一入力端子から受取る比較器４の」
−人ノノ端子に接続されているゎ該比較器の出力端子は
、高速しゃ断器として作動するチョッピングトランジス
タ６のベースに接続されている。該トランジスタのエミ
ッタは、接地されたコンデンサＣ３に直列接続された自
己誘導チョッピングコイルＬ２に接続されている。自己
誘導チョッピングコイルＬ２とコンデンサＣ３との共有
点は、トランジスタ１のベースに接続された他端子を有
するＨＦＩ撃自己誘導コイルＬ３に接続されている。更
に、チョッピングトランジスタ６のエミッタは、再生ダ
イオードＤ２を介して接地されている。更に、増幅すべ
ぎ信号■Ｅは、コンデン４ＪＣ１を介してそれ自体既知
の方法で増幅トランジスタ１のベースに印加され、ＨＦ
トランジスタのコレクタはコンデンサＣ２を介して出力
端子■８から信号を供給する。

従って、トランジスタ１のベースの分極電流は、コレク
タ電流が参照電圧ｖＲｋ：関連する所与の値を有するよ
うに調整され、他方、該電流は収率的８０％のチョッピ
ング回路により供給される。

従って、トランジスタのベースに供給される電力ｐ１即
ち第１図によるｐ−１・■　は、ここ　ＢＥ では分極回路により供給され、該回路の消費はトランジ
スタのベースに供給される電力に比較して２０％しか増
加せず、これに対して前出の例では分極回路はベースに
供給される電力の２９倍を消費した。従って、本発明の
分極回路の消費電力と従来の分極回路の消費電力との比
は３．３／８０：４％に等しく、即ち本発明の分極回路
の消費は従来の回路よりも９６％少なく、従って、全体
のエネルギ平衡に実質的な改良が得られる。

即ち、パワートランジスタの静利得がβ−２０の時、分
極電力と有効電力の比率は従来技術の５％に比較して約
０．２％であり、利得β−５０の時、該比率は従来技術
の２％に比較して０．０８％に減少し、利得β−１００
では従来の１％に比較して該比率は０．０４％でしかな
い。

このようなデバイスは、増幅段で分極すべきトランジス
タの数が多く、消費電力量が大きい程より有利であり、
その場合、全体の電力消費を減少することが実質的に可
能である。

本発明は、第２図に関して詳細に説明した具体例に限定
されない。

特に、分極電流Ｉ。の像電圧を得るために、抵抗器は増
幅抵抗器のコレクタに連結されるものとして示した。こ
の抵抗器は、電流又は分極点の像を提供する他の伺らか
の検出手段、例えばボール効果検出器又は熱検出器に換
えてもよい。更に、図中の抵抗器はコレクタに連結され
ているが、定ベース電流で制御又は調整機能が実施され
るならばエミッタ又は増幅トランジスタのベースに連結
してもよい。

更に、制御すべぎ分極電流の像電圧に比較される参照信
号は、第２図の回路ではツェナーダイオードにより決定
されでいるが、可変値であり得、例えば信号又は事象に
従って増幅トランジスタの分極電流を変調し得るように
、増幅すべき入力信号■、の振幅、又は他の信号、電圧
、電り又μ値に比例する。又、該参照信号は多重信号で
もよい。

該信号は例えば、それ以下ではチョッピングトランジス
タがしゃ断される低参照値とそれ以上になるとチョッピ
ングトランジスタが始動する高参照値とを限定する二重
信号により構成され得る。

制御すべき分極電流像電圧を参照信号に比較する比較器
は、ヒステリシスを有するが又は有さない単純な比較器
又は閾値比較器であり得る。第２図の場合、比較器２は
演算増幅器である。該増幅器は何らかの適当な等価回路
に換え得る。

第２図のチョッピング回路は、誤差信＠Ｖｏと定周波政
調波信号との比較により可変の巡回比を有する定周波数
鈍鋸歯抜を発生する。当然のことながらこの構成は非限
定的であり、チョッピングトランジスタは、一定幅及び
可変周波数の方形インパルス又は可変幅及び周波数の方
形インパルスを有する信号により制御され得、制御信号
の平均値は誤差信号■。の線形又は非線形関数である。

チョッピング効果を生ずるし中段手段は、電流を形成及
びしゃ断するべく構成された何らかの適当な回路により
構成され得る。

供給手段により供給された電流がしゃ断手段又は素子を
介して印加される「電力、１回路は、主に第２図の具体
例ではコイルＬ２とコンデンサＣ３とから成る積分段を
構成している。該回路は、インピーダンス値を適合させ
るため、電力を変圧するため又はＰ波するための補助回
路を補充され得る。

一般に、既知構造のチョップ電流供給システム又は電力
変換システムは、本発明のトランジスタ化増幅段分極デ
バイスで機能させるのに適している。

本発明は、増幅信号の周波数又は構造の如何に拘らずＡ
級規格に従って作動する増幅器に適用できる。

本発明は上述及び図示の具体例に限定されず、特許請求
の範囲に規定された本発明の精神及び範囲内であれば当
業者により多数の変更及び変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の分極回路・により分極されたＡ級トラン
ジスタ化増幅段の説明図、第２図は本発明の一興体例に
従う分極デバイスを備えるトランジスタ化増幅段の説明
図である。 １・・・・・・パワートランジスタ、２，４・・・・・
・比較器、３・・・・・・電圧増幅器、６・・・・・・
チョッピングトランジスタ、Ｃ１〜Ｃ３・・・・・・コ
ンデンサ、Ｌ１〜Ｌ２・・・・・・コイル、Ｒ１−Ｒ８
・・・・・・抵抗器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トランジスタ化増幅段の各トランジスタに定分極
   電流を保持するだめのトランジスタ化増幅段分極デバイ
   スにおいて、各トランジスタを制御するために、トラン
   ジスタの分極電流の像信号を参照信号（■Ｒ）に比較す
   るべく構成された比較手段と、比較手段とトランジスタ
   のベースとの間に配置されており、比較手段の出力端子
   で得られる誤差信号の関数としての、トランジスタのベ
   ースを分極するための分極電圧を発生するべく比較手段
   により制御されるチョップ電流調整器とを備えて成るデ
   バイス。 ■　該調整器が、電源と増幅トランジスタのベースに接
   続され１こ出力端子をｓ’　ｉする積分回路との間に配
   置されておりかつ誤差信号（Ｖ、）の特性を表わす平均
   成分を有する２段階信号により制御される電流しゃ断回
   路を備えている特許請求の範囲第１項に記載のデバイス
   。 Ｇ）ＩＩ整器が、ＷＡ差信号に基づいてしゃ断回路の制
   御信号を形成するための波形変ｉＩｌ器を更に備えてい
   る特許請求の範囲第２項に記載のデバイス。
2. （２）　該段の各トランジスタが定コレクタ電流により
   分極され、該像信号が該コレクタ電流（ＩＣ）の特性を
   表わしている特許請求の範囲第１項から第３項のいずれ
   かに記載のデバイス。