JPS6037643B2 - トランジスタ増幅回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気信号増幅用トランジスタのベースに加えら
れる入力を該トランジスタで増幅して出力を該トランジ
スタのコレクタあるいはェミッタからとりだすようにし
たトランジスタ増幅回路に関し、ベースバイアス電源な
しの回路構成を特徴とするトランジスタ増幅回路、特に
トランジスタ電圧増幅回路を提供するものである。

従来、この種のトランジスタ電圧増幅回路において適当
なコレクタ電流を流すために、ベースバイアス電位は、
電源電圧の抵抗分割あるいは別電源により与えられてい
た。

このような、ベース電極部での配線のひきまわいま、ゥ
ェハー状態で雑音や電圧利得を測定する場合、誘導ハム
の原因となり、正確なる測定は行なえなかった。本発明
の目的はゥェハー状態で雑音、電圧利得等を測定できる
極めて新規な回路構成のトランジスタ電圧増幅回路を提
供することにある。

本発明は、誘導ハムの原因となるベース部分での配線を
なくし、かつ電圧増幅用トランジスタにベースバイアス
電位を与える方式と等価な動作を行なわせる回路方式を
用いればよいという原理に基づくものである。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は従来のトランジスタ電圧増幅回路であり、適当
なコレク夕電流を流すために電源電圧１を抵抗Ｒ，，Ｒ
２により分割し、必要なべース電位を与えている。

Ｒ３はコレクタ負荷抵抗、Ｒ４はェミッタ抵抗、Ｃ．お
よびＣ２は直流遮断コンデンサ、Ｃ３は電源のバイパス
コンデンサ、２は信号源である。ウェハー状態で雑音や
電圧利得を測定する場合、トランジスタＱ，のベース電
極部での配線ひきまわし及び抵抗Ｒ，，Ｒ２の配線が誘
導ハムの大きな原因となっていた。次にこの第１図の回
路の動作原理を説明しておく。

動作電流ちとトランジスタＱ，のベース：ェミッタ間電
圧ＶＢＥの関係は次式【１｝で示され、グラフにすると
第２図のようになる。，。

＝ＩＳｅＸｐ（ｑ器） 【１）ただし ｌｓ・・
・飽和電流 ｑ・・・電子の電荷量 ｍ・・・半導体の表面及びバルクの状態により決定され
る定数（１≦ｍミ４）ｋ・・・ボルッマン定数 Ｔ・・・絶対温度 従って従来回路では必要なしを流すために電源電圧Ｖｃ
ｃをＲ，，Ｒ２で抵抗分割することによりＶ８８′を与
えている。

これらの電圧関係は式（２’で示される。ＶＢＥ′：；
章軍ＶＣＣ−１０′Ｒ４ ＶｃＥ′＝Ｖｃｃ−（１。

′Ｒ３十１。′Ｒ４）コレクタ・ェミツタ間の降伏電圧
をＶｃＥｍ柵とすると、この場合はＶｃ８′＜ＶｃＥ血
の関係がある。第３図は本発明のベースバイアス電源な
しのトランジスタ電圧増幅回路である。図示のごとく、
電圧増幅用トランジスタＱ，と、コレクタ負荷抵抗Ｒ３
、ェミッタ抵抗Ｒ４が直列接続され、コレクタ負荷抵抗
Ｒ３およびェミッタ抵抗Ｒ４の池端子間に定電流源３が
接続されている。この定電流源３により、ベース・オー
プン状態でトランジスタＱ，のコレク夕・ベース接合に
は逆バイアス、ェミッタ・ベース接合には順バイアスが
かかるような定電流の降伏電流ｌｏ″をコレクタ・ェミ
ッタ間に流し、信号はトランジスタＱ．のベースより直
流遮断コンデンサＣ，を通して加え、出力はトランジス
タＱ，のコレクタより直流遮断コンデンサＣ２を通して
とりだすようにしてある。後に詳述するが、ベースバイ
アス電位は定電流Ｌ″により自動的に決定される。２は
信号源、Ｃ３はバイパスコンデンサである。

第３図の回路構成では、ベース電極での配線のひきまわ
しがないのでゥェハー状態での雑音、電圧利得の測定に
際して、譲導ハムの影響を全くうけない。次に第３図に
示した本発明による電圧増幅回路の動作原理について述
べる。

トランジスタＱ，のコレクタ・ェミッタ間電圧ＶｃＥが
降伏電圧Ｖｃ８ｍａｘ以上となると電流ｌｏは無限大と
なるが、定電流源３を用いるとにより所要電流Ｌ″に動
作点を設定できる。この場合トランジスタＱ．のコレク
タ・ベース接合は逆バイアス、ベース・ェミッタ接合に
は順バイアスがかかり、電源電圧の抵抗分圧（第１図）
あるいは別電源によりベース電位を与えなくても自動的
にベース電位を与えることができる。今、ｌｏ″（第３
図）とｌｏ′（第１図）が等しくなるように定電流源３
を設定しておけばＶＢ８″＝ＶＢＥ′となることはいう
までもない。コレクタ・ェミッタ間の降伏電圧ＶｃＥと
降伏電流ｌｏの関係は第４図に示す如く、若干の貸性特
性を示すので降伏電流Ｌ″を流した場合の降伏電圧Ｖｃ
ＥＭｘは立上りの降伏電圧ＶｃＥｍａｘよりも小さくな
りＶｃＥｍ班′＜ＶｃＥｍａｘである。定電流源３の等
価的な電位差をＶｃｃ３（第３図）とすると電圧関係は
次式｛３ーの様になる。ＶＢ８″＝ＶＢＢ′ のｒｌ。

″＝１０′ＶＣＥ″ニＶＣＥｍ磯 ＝Ｖｃｃ３ −し′（Ｒ３十Ｒ４） ＶｃＥ′≦ＶｃＥ″≦ＶｃＥｍ松 すなわち従来回路の第１図ではベース・ェミッタ間に電
位ＶＢＥを与えてから電流ｌｏを流すのに対し本発明に
よる第３図では定電流ｌｏを流すことにより等価的にＶ
ＢＥを発生させている。

そして第３図におけるトランジスタのコレクタ・ェミッ
タ間電圧は第１図におけるトランジスタのコレクタ・ェ
ミツタ間電圧が最大になった場合に相当する。なお、第
３図に示した本発明による電圧増幅回路の電圧利得Ａｖ
は次式｛４｝で与えられる。ＡＶ＝ ｋＴＲ３十Ｒ４
｛４｝ｑ１ｏ〃ただ
し、 ｋ・・・ボルッマン定数 Ｔ…絶対温度 Ｌ″・・・定電流 これは従来の回路方式と同じである。

第６図に本発明による回路の電圧利得対周波数特性を示
しておく。

さらに、第６図に本発明による回路の雑音特性を示す。

この図において、縦軸は本発明による回路でのウェハー
状態で測定した雑音値、横軸はゥェハー状態で測定した
トランジスタを組立後従来方式の回路で測定した雑音値
である。これらは完全に相関がとれている。第７図は本
発明による回路方式の発熱に関する特性を説明するため
のものである。

トランジスタの耐圧と定電流らの積が消費電力となる。
第７図はコレクタ・ェミッタ間耐圧７５Ｖのトランジス
タの電圧利得Ａｖと定電流Ｌの関係を示している。ｌｏ
が３ｈＡ以上になるとトランジスタチップの発熱のため
計算値よりも電圧利得Ａｖが２ｄＢ低下する。しかしな
がら、初段トランジスタのＷま通常０．０１ｍＡ〜ｌｍ
Ａであるので問題はない。また、パルス測定、耐圧の低
いもの、ウェハーの裏面処理がなされているものについ
ても実用上、全く問題はない。第８図は本発明のェミッ
タホロワ方式の実施例を示した回路図で、この実施例で
は出力がトランジスタＱ，のェミッタより直流遮断コン
デンサＣ２′を通してとりだされている。

以上説明してきたように、本発明によるベースバイアス
電源なしを特徴とするトランジスタ電圧増幅回路は、ベ
ース電極部での誘導ハムの影響がないので、ゥヱハー状
態での雑音や電圧利得の測定が可能になるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトランジスタ電圧増幅回路を示した回路
図、第２図は第１図の動作原理を説明するための、動作
電流ｌｏとべ−ス・ェミツタ間電圧ＶＢＥの関係を示し
た図、第３図は本発明によるベースバイアス電源なしを
特徴とするトランジスタ電圧増幅回路の第１の実施例を
示した回路図、第４図は第３図の動作原理を説明するた
めの、コレクタ・ェミッタ間の降伏電圧ＶｃＥと降伏電
流ｌｏの関係を示した図、第５図は本発明による回路の
電圧利得対周波数特性を示した図、第６図は本発明によ
る回路の雑音特性を示した図、第７図は本発明による回
路の発熱に関する特性を説明するための図、第８図は本
発明の第２の実施例を示した図である。 Ｑ．・・・電圧増幅用トランジスタ、２・・・入力信号
源、３・・・定電流源。 第１図 第２図 孫３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ トランジスタのベースに加えられる入力を該トラン
   ジスタで増幅して出力を該トランジスタのコレクタある
   いはエミツタからとりだすようにしたトランジスタ増幅
   回路において、ベース・オープン状態で上記トランジス
   タのコレクタ・ベース接合には逆バイアス、エミツタ・
   ベース接合には順バイアスがかかるような定電流の降伏
   電流をコレクタ・エミツタ間に流すための定電流源を有
   し、ベースバイアス電源がないことを特徴とするトラン
   ジスタ増幅回路。