JPS6040020Y2

JPS6040020Y2 - 増幅器回路

Info

Publication number: JPS6040020Y2
Application number: JP6183279U
Authority: JP
Inventors: ウエイン・エドワ−ド・ケルソ−
Original assignee: テクトロニクス・インコ−ポレイテツド
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1979-05-11
Publication date: 1985-12-02
Also published as: JPS55162419U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は増幅器回路に関し、特に高速オシロスコープの
水平軸回路に用いて最適な増幅器回路に関する。

゛広帯域且つ高速掃引オシロスコープの必要性及びその
需要は、高速エレトロニクス機器の発達に伴い増大し、
現在では、１目盛当りｌｎｓの掃引速度を有するオシロ
スコープがかなり低廉な価格で市販されるに至っている
。

このような高速掃引信号増幅に好適な増幅器回路の一つ
に、本出願人の出願に係る特公和５０−１９７５に開示
された回路（特に第５図）がある。

この回路は、ＰＮＰ及びＮＰＮトランジスタの組合せと
制御可能な電流源によって、入力掃引信号を数ナノ秒で
直線的に数ｌＯボルトに増幅することができる。

第１図は、上述の従来の増幅器回路の基本回路図である
。

第１図に於て、掃引信号は、入力端子１０及び１１、即
ち一対のエッタ結合トランジスタ１２．１３の夫々のベ
ースに印加される。

このトランジスタ１２．１３のエミッタは、結合抵抗器
１４を介して接続し、更に夫々抵抗器１５，１６を介し
て正電圧源に接続している。

一方、トランジスタ１２，１３のコレクタは、帰還抵抗
器２１．２２を夫々有する高利得増幅器１７．１８の夫
々の入力端子に接続している。

増幅器１７．１８の入力端子は仮想接地され、入力端子
電圧は一定に保たれている（即ち、接地電圧）ので、ト
ランジスタ１２．１３からの差動コレクタ電流は総て、
帰還抵抗器２１．２２を流れる。

したがって、出力端子１９．２０にはブツシュ・プル掃
引信号が生じ、この掃引信号は、例えば、オシロスコー
プの陰極線管の水平偏向板に印加される。

この増幅器回路の電圧利得は、低周波では略抵抗器２１
（又は２２）の帰還抵抗値をエミッタ結合抵抗器１４の
抵抗値１／２で除した値で決定される。

ところで、第１図の増幅器回路の欠点は、高周波での電
圧利得の低下である。

これは、使用されている回路素子、特に帰還抵抗器２１
，２２、に並列した容量成分が存在するためである。

尚、高周波応答は、エミッタ結合抵抗器１４を並列に、
複雑なりアクティブ補償回路網を設けることで改良され
得る。

しかし、抵抗器１４の抵抗値は通常２以上のステップに
切換える必要があるので、上記の補償回路網は非常に複
雑となり実用的でない。

したがって、本考案の目的は、簡単な構成で高周波応答
を改良した増幅器回路を提供するものである。

以下、第２，３図を参照して本考案を詳細に説明する。

第２図は、本考案に基づく基本的な増幅器回路の回路図
であり、例えばオシロスコープの水平軸回路に用いるブ
ツシュ・プル型として示しであるが、本考案の増幅器回
路はシングルエンド型でも差支えないことに留意された
い。

本考案の増幅器回路と第１図の従来例との相違点の第１
は、トランジスタ１２，１３のコレクタと帰還増幅器１
７．１８の入力端子間の信号路に夫々結合抵抗器２５．
２６を挿入したことである。

第２は、抵抗器２５．２６各々の両端に生じた信号電圧
を夫々エミッタ・ホロワ・トランジスタ２７．２８で増
幅することである。

トランジスタ２７．２８のエミッタに生じた交流信号成
分は、夫々結合コンデンサ２９．３０を介して増幅器１
７．１８の入力端子に印加される。

第２図の増幅器回路は対称的なので、以下簡単のため、
上半分の回路を中心にして説明する。

第２図の回路の動作は次の通りである。

一対の差動トランジスタ１２．１３は、ブツシュ・プル
のコレクタ電流、即ちトランジスタ１２には増加或いは
立上り極性の電流が、トランジスタ１３には減少或いは
立上り極性の電流が生ずる。

尚、入力端子１０．１１に印加される掃引信号の極性は
予め決められている。

抵抗器２５．２６の抵抗値は抵抗器３１．３２の抵抗値
よりも非常に小さいので、信号電流の大部分は抵抗器２
５．２６を流れる。

出力端子１９．２０のブツシュ・プル出力信号は、第１
図の従来例で言及した如く、低周波では抵抗器１４及び
帰還抵抗器２１．２２の抵抗値で決定される。

したがって、直流及び低周波での電圧利得ＶＣＬは次の
第（１）式で表わされる。

Ｒ２１・冊（１）ＶｃＬ ’！本？ｘＪ会ここで、Ｒ１，はエミッタ結合抵抗器１４の抵抗値であ
り、Ｒ２１は帰還抵抗器２１の抵抗値である。

この場合、結合抵抗器１４の抵抗値は、抵抗器１５の抵
抗値に比べ非常に小さいと仮定しているが、この仮定が
当てはまらない特別の場合には、抵抗器１５の抵抗値を
考慮する必要がある。

尚、抵抗器３１．３２は、その抵抗値が抵抗器２５．２
６のそれより充分大きいので低周波応答には実質上影響
しない。

第２図の増幅器回路の高周波電圧利得は、帰還コンデン
サ２３によって減少するが、高周波応答はトランジスタ
２７、コンデンサ２９、抵抗器２５から成る交流増幅器
によって効果的に改善される。

増幅器１７は、例えばエミッタを直接接地したエミッタ
接地トランジスタ入力段を含む高利得増幅器であって、
極く僅かの入力変化は大きな出力変化となり現われ、帰
還回路を介して負帰還され、前記入力の変化を打消す。

よって、その入力端は所謂仮想接地であって、実質的に
一定電圧に保たれているとみなせる。

そこで、トランジスタ１２からのコレクタ信号電流が結
合抵抗器２５は流れると、その左端電位、即ちエミッタ
ホロワ・トランジスタ２７のベース電圧は、信号電流に
対応する電圧降下分だけ変化する。

トランジスタ２７．２８は、相互に逆極性の関係にある
ので、抵抗器２５．２６の両端に生じた逆極性の電圧降
下に一層速かに応答することに留意されたい。

トランジスタ２７のエミッタに生ずる交流成分は、結合
コンデンサ２９を介して増幅器１７の入力端に印加され
る。

第２図の増幅器回路の高周波電圧利得は、トランジスタ
２７のベースでの電圧利得に、結合コンデンサ２９、増
幅器１７、及び帰還コンデンサ２３から成る演算増幅器
の電圧利得を掛けたものである。

高周波では、抵抗よりも容量の方が影響が大きいので、
第２図の増幅器回路の高周波電圧利得ＶＧＨは路次の第
（２）式で表わすことができる。

２５Ｃ２９ ■・・′″幅ｋｘら °−−−−−（２）
ここで、Ｒ２５は抵抗器２５の抵抗値であり、Ｃ２３，
Ｃ２９は夫々コンデンサ２３．２９の容量である。

第（１）及び（２）式を比較することによって、第２図
の増幅回路は、次の第（３）式を満足すれば、広帯域に
亘って一定の電圧利得を有することが判る。

Ｒ２，・Ｃ２３＝Ｒ２５・Ｃ９・・・・・・（３）この
第（３）式を成立させるためには、帰還コンデンサ２３
．２４は可変コンデンサであることが望ましい。

上述の説明から、直列接続抵抗器２５，２６、エミッタ
・ホロワ・トランジスタ２７，２８、及び結合コンデン
サ２９．３０を付加することにより、第１図に示す従来
の増幅器回路の直流及び低周波動作に影響を与えること
なく、高周波応答を大幅に改善できることが判る。

エミッタ・ホロワ・トランジスタ２７．２８は、他の高
入力インピーダンス、例えばＦＥＴ（電界効果型トラ
ンジスタ）ソース・ホロワ等の利得１の増幅器で置換す
ることもできるが、エミッタ・ホロワ増幅器は、周波数
応答性が特に良好なので、最適といえる。

第３図は第２図に示した本考案に係る増幅器回路を用い
たオシロスコープの水平軸増幅器回路の回路図である。

以下、第２図の基本回路と第３図の回路との相違点及び
それらの目的を説明する。

新に加えたエミッタ結合抵抗器１４は、スイッチ３３を
選択的に閉じることにより抵抗器１４と並列接続され、
第３図の増幅回路の電圧利得を適当な値、例えば、ｗ倍
に増大させるものである。

第（１）及び（２）式から判る様に、これにより低周波
と高周波の利得は共に変えることが可能である。

ベース接地トランジスタ３４．３５は、抵抗器３６．３
７に一定の定常電流を流すと共にトランジスタ１２．１
３のコレクタ電圧を一定に維持するためのものである。

抵抗器３Ｂ、３９、及びダイオード４０から成る分圧器
は、トランジスタ３４．３５のベース・バイアス電圧供
給用である。

特にダイオード４０はこのバイアス回路の温度補償用で
ある。

抵抗器４１〜４４及びダイオード４５．４６は、抵抗器
２５．２６と共に、第３図の回路をオーバ・ドライブか
ら保護するリミッタ回路を構成する。

即ち、抵抗器４２を通る電流が増加し、抵抗器４１及び
２５を通る電流が、ダイオード４５での電圧降下を正に
する程度に減少すると、ダイオード４５は導通しトラン
ジスタ３４のコレクタ信号電流の一部分をトランジスタ
３５のコレクタ信号電流と逆極性の関係で増幅器１８の
入力端子に側流する。

したがって、出力電圧を制限することとなる。

スイッチ４７は、増幅器回路のダイナミック・レンジを
制限するものであり、ビーム・ファインダ（オシロスコ
ープの陰極管の管面外に偏向されたトレースを管面内に
戻し観測できるようにする）用のスイッチである。

結合コンデンサ２９゜３０と夫々直列接続している低抵
抗器４８．４９は、高速時オーバシュートを抑えるもの
であり、このようなオーバシュートは大振幅の出力電圧
及びトランジスタ１２．１３のエミッタの漂遊容量から
生ずる寄生帰還に基づく。

以上の説明から明らかな如く、本考案の増幅器回路は、
エミッタ接地トランジスタ入力段及び演算増幅器型の負
帰還増幅出力段間を結合抵抗器と結合コンデンサを含む
交流増幅器との並列結合回路で結合することを重要な特
徴としている。

その結果、直流を含む低周波信号に対してはエミッタ接
地トランジスタのエミッタ抵抗値と出力段の帰還抵抗値
で決まる電圧利得を有し、高周波信号に対しては更に略
結合コンデンサと帰還回路のコンデンサの比に応じて高
周波特性を持ち上げ（増強）できるので、広帯域にわた
り安定した信号増幅が可能である。

この高周波増強の割合は入力段のエミッタ抵抗値に実質
的に無関係であるので、斯るエミッタ抵抗値を複数の値
に切換えて異なる増幅度を得る広帯域増幅器に用いる、
例えばオシロスコープの水平軸回路に特に好適である。

しかし、本考案は、他の目的にも使用可能なことは当然
であり、また本考案の実施例の変形及び変更は当業者に
とって自明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の増幅器回路の一例を示す回路図、第２図
は本考案に係る増幅器回路の基本回路図、第３図は本考
案に係る増幅器回路をオシロスコープの水平軸回路に用
いた場合の回路図である。１２．１３・・・・・・エミッタ接地トランジスタ、１
７．１８・・・・・・高利得増幅器、２１，２２，２３
゜２４・・・・・・帰還インピーダンス、２５．２６・
・・・・・結合抵抗器、２７．２８・・・・・・エミッ
タ・ホロワトランジスタ、２９．３０・・・・・・結
合コンデンサ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）エミッタ接地トランジスタと、入出力端子間に接
続した負帰還インピーダンスを有する高利得増幅器と、
該増幅器の入力端及び上記エミッタ接地トランジスタの
コレクタ間に接続した結合抵抗器と、上記エミッタ結合
トランジスタのコレクタに入力端を接続し出力を結合コ
ンデンサを介して上記増幅器の入力端へ供給する同相増
幅器とを具える増幅器回路。
（２）上記エミッタ接地トランジスタのエミッタ抵抗を
複数の異なる値に切換えるようにした特許請求の範囲第
１項記載の増幅器回路。