JPS6119133B2 - - Google Patents

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JPS6119133B2
JPS6119133B2 JP2684178A JP2684178A JPS6119133B2 JP S6119133 B2 JPS6119133 B2 JP S6119133B2 JP 2684178 A JP2684178 A JP 2684178A JP 2684178 A JP2684178 A JP 2684178A JP S6119133 B2 JPS6119133 B2 JP S6119133B2
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JP
Japan
Prior art keywords
transistor
impedance
stage
negative feedback
collector
Prior art date
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Expired
Application number
JP2684178A
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English (en)
Other versions
JPS54118758A (en
Inventor
Tooru Hamanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS54118758A publication Critical patent/JPS54118758A/ja
Publication of JPS6119133B2 publication Critical patent/JPS6119133B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/34Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
    • H03F1/347Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback using transformers

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は帰還ループを構成する増幅部に共役複
素インピーダンス整合を施したコレクタ接地形式
のトランジスタを含む負帰換増幅器に関するもの
である。
負帰換増幅器の高周波化、広帯域化に対し、そ
の技術的な課題は、いかに増幅器系の過剰位相推
移をおさえ、安定で作りやすい増幅器を実現する
かにあり、その具体的成果として、増幅部にコレ
クタ接地形のトランジスタを含む構成が最適であ
るとの結論が得られている(例えば、辻、山下
「バイポーラトランジスタの過剰位相推移」信学
会、通信方式研究会資料CS77−135)。その中で
も、初段、終段にエミツタ接地、中段にコレクタ
接地としたトランジスタ3段構成による負帰換増
幅器(以下ECE形式と略す)が、総合的な特性
上すぐれている(山下他「大容量海底同軸伝送方
式の検討」信学会、通信方式研究会資料CS76−
111)のであるが、コレクタ接地段における電力
利得がないため、比較的低利得のトランジスタに
対してのみ適用領域が開かれたのみで、高利得を
要求される増幅器の場合では、エミツタ接地形式
3段で構成される増幅器を採用せざるをえず、安
定に負帰還をかけるために、負帰還ループの長さ
を極端に短かくしたり、非常に複雑な利得整形を
行なわなければならないのが現状である。
一方、利得を向上させる技術としては、トラン
ジスタ段間において、インピーダンス整合トラン
スを用いる方法と、共役複素インピーダンス整合
を用いる方法とが公知であり、前者においては、
その広帯域性により比較的周波数の低い領域にお
ける負帰換増幅器において用いられてきたが、使
用帯域が100MHzを超える負帰還増幅器には、整
合トランジスタの実現性が困難となり、その使用
が敬遠される方向にある。後者における共役複素
インピーダンス整合による技術は、マイクロ波領
域における増幅器等で必須の技術として用いられ
ているが、特定の周波数に対してのみ整合条件を
作り出すもので、本質的に狭帯域であり、同軸伝
送システム用中継器に用いられるような広域負帰
還増幅器に対しては全く考慮されていないのが現
状である。
本発明の目的は、広帯域負帰還増幅器としてす
ぐれた回路構成であるECE形成に対し、共役イ
ンピーダンス整合をとりながらループ利得の整形
をする技術を適用することにより、より高利得
で、広帯域な増幅器として実現することにある。
次に本発明を、図面を用いて説明する。第1図
は従来のECE形式によるハイブリツド負帰還増
幅器を示すものである。図中、説明に不要な部分
の直流回路等は省略してある。以下、説明に用い
る図面に対しても同様に考える。第1図の従来の
回路構成によれば、ハイブリツドトランス1,2
及びバランス抵抗12,13及び帰還回路11及
びトランジスタ3,4,5により、ECE形式の
負帰還増幅器が構成され、プラス側が基準電位に
接続され、コンデンサ9にて信号成分がバイパス
されるEの直流電源10にて給電される。また、
トランジスタ3には直流バイアス電流ICを流す
ために、抵抗6,7、チヨークコイル8が用意さ
れている。ここでトランジスタを高出力化、低歪
率化するためには、トランジスタ3のコレクタ、
エミツタ間電圧VCEは、ある程度の大きさに保つ
ことが必要であり、この条件からは、抵抗7は少
なければ少ないほど良好であり、一方、交流信号
に対しては、抵抗7とチヨークコイル8の直列接
続されたインピーダンス回路はトランジスタ3の
出力インピーダンス、トランジスタ4の入力イン
ピーダンスは非常に高いので、トランジスタ3の
出力に並列に挿入される損失回路を構成するため
に、高利得化の条件から抵抗7は大きければ大き
いほど良く、その結果として、抵抗7の大きさ
は、VCEで制限を受ける抵抗値をとり、インピー
ダンスの不足分をチヨークコイル8で補償すると
いう方法がとられていた。このようにトランジス
タのバイアス方法や、トランジスタ段間の接続に
細心の注意を用いて、挿入損失を非常に少なく構
成された従来のECE形式の増幅器でも、利得の
点でエミツタ接地3段増幅器に比べて劣るとされ
ていた。
さらに、従来のECE形式を含めて、広帯域の
負帰還増幅器では、トランジスタの接続に際し
て、各段の出力インピーダンスと入力インピーダ
ンスに対して複素共役整合を取るような技術はそ
の狭帯域性により採用されなかつたのであるが、
ECE形式における初段エミツタ接地トランジス
タ3の出力インピーダンスZ〓と中段コレクタ接
地トランジスタの入力インピーダンスZ〓は、第
2図aの測定条件で、第2図bのインピーダンス
チヤート上に示すように、非常に高く、なおかつ
容量性であり、さらに注目すべきことは、ほとん
ど等しい特性を有していることである。
今、最も利得の制御が必要とされる信号伝達帯
域上限の周波数f3に着目して Z〓≒Z〓=R−jXZ〓f3 と仮定するならば、共役整合を取るためにはZ〓
又は、Z〓どちらかを共役値にする無損失インピ
ーダンス変換を行なえば良い。一方、トランジス
タ3のコレクタ出力端子には、必然的にバイアス
電流を供給するための素子が、基準電位間に接続
されなければならないから、Z〓に対し、インピ
ーダンス変換するのが妥当である。従つて、Z〓
をZ〓と共役状態とするには、 となるZ〓を初段エミツタ接地トランジスタ3の
コレクタ端子と基準電位間に接続すればよく、こ
の場合、Z〓は Z〓=jR+X/2XZ〓f3 で決定される。これは、純インダクタンスで実現
可能であり、f3以外の周波数においても、同様に
比較的容易にインダクタンスのみで共役インピー
ダンス整合がとれる。しかしながら、この状態の
ままでは、f3においてきわめて高い利得が得られ
るにもかかわらず、狭帯域であるために、広帯域
の負帰還増幅器には全く適さない。従つて、本発
明では第3図のように構成することにより、共役
インピーダンス整合をとりながら、高利得、広帯
域化を計るのである。
本発明によればエミツタ接地形式トランジスタ
3,5を初段、終段に用い、コレクタ接地形式ト
ランジスタ4を中段に用いるトランジスタ3段構
成による負帰還増幅器において、初段トランジス
タ3のコレクタ出力を中段トランジスタ4のベー
ス入力に接続するa点と基準電位間に、少くとも
1つの共振周波数を有し、直流に対してはインダ
クタンス14と抵抗の直列接続となるように構成
される該インダクタンス14とインピーダンスの
直列接続されて成る2端子回路網を接続し、この
2端子回路網を介して、切段エミツタ接地トラン
ジスタ3のコレクタ直流バイアス電流を供給する
ように構成するのである。
第3図aの本発明の実施例によれば、広帯域負
帰還増幅器において最も利得の制御が必要とされ
る信号伝送帯域上限の周波数f3について、前述の
説明による原理により共役インピーダンス整合の
とれるインダクタンス14を定める。次に該イン
ダクタンス14とによつて定まる共振周波数f0
f3より低い周波数となるようにコンデンサ17を
定めればf3とf0における利得は抵抗15によつて
適当な値に調整することができる。この事実は、
f0<f3であることにより、f3におけるインピーダ
ンス回路18のインピーダンスの虚数部が、イン
ダクタンスの性質を保存しているプラスの符号を
持ち、共役整合に対する条件を比較的満足しなが
ら電力損失素子である抵抗15により適当な損失
を与える一方、f0におけるインピーダンス回路1
8のインピーダンス値を抵抗15によりある値に
保つことができるという理由によるのである。
又、インダクタンス14と抵抗15の接続順序を
逆にしても作用効果は全く同じである。さらに、
f0よりも低い周波数領域における、インピーダン
ス回路18による並列挿入損失は抵抗16により
制御可能であるから、(第3図b,cの場合で
は、抵抗7による)これらの素子の適当な定数の
選択により、非常に広帯域な周波数領域にわたつ
て、利得制御に対する任意性が発生するのであ
る。第3図におけるb,cの図はインピーダンス
回路18の他の実現回路例であり、原理は全く同
一である。
一方、中段コレクタ接地トランジスタの入力イ
ンピーダンスZ〓Bは終段エミツタ接地トランジス
タ5の入力インピーダンスに強く依存する量であ
るから、Z〓を前述の議論が成りたつような、充
分高いインピーダンスとして保ち、かつ、終段ト
ランジスタ5のバラツキによる影響を抑えておく
必要がある。この問題を解決するのが本発明の第
2の実施例によるものである。
第4図は、本発明第2の実施例である。終段エ
ミツタ接地トランジスタ5のエミツタ端子と、基
準電位間に、Z〓のインピーダンス19を接続
し、電流帰還を施すことによりトランジスタ5の
入力インピーダンスをある値に保つようにする。
このようにすることにより、中段トランジスタ4
の入力インピーダンスZ〓は、安定した値に保存
されるのである。
このように、本発明を用いることにより、きわ
めて簡単な回路構成で、利得調整範囲が広帯域な
周波数にわたり、かつ従来のECE形式の負帰還
増幅器に比較して高利得な増幅器がはじめて実現
できるのである。
第5図は第1図の従来形式と本発明による第3
図回路形式における負帰還ループ利得特性を示す
もので、本発明の効果がきわめて明確に説明でき
る。この場合の本発明による回路の定数は第3図
aにおいてトランジスタ3,4を25C653、抵抗
14を430Ω、インダクタンス14を8.5μH、抵
抗16を1KΩ、コンデンサ17を300pF、f3
18MHzとしている。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の構成によるECE形式負帰還増
幅器を説明するための図、第2図a,bはECE
形式における初段トランジスタの出力インピーダ
ンスと、中段トランジスタの入力インピーダンス
を説明するために図、第3図a,b,cは本発明
の第1の実施例、第4図は本発明の第2の実施
例、第5図は従来構成と本発明による構成による
帰還ループ利得を比較するための図である。 1,2……ハイブリツドトランス、3,4,5
……ECE形式を構成するトランジスタ、9……
直流阻止コンデンサー、10……直流電源、11
……帰還回路、12,13……バランス抵抗、1
8……2端子回路網、19……インピーダンス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 エミツタ接地を初段、終段に用い、コレクタ
    を中段に用いるトランジスタ3段構成による負帰
    換増幅器において、初段エミツタ接地トランジス
    タのコレクタ出力を中段コレクタ接地トランジス
    タのベース入力に接続する点と基準電位間に、少
    くとも1つの共振周波数を有し、直流に対しては
    インダクタンスと抵抗の直列接続となるように構
    成される該インダクタンスとインピーダンスの直
    列接続されてなる2端子回路網を接続することを
    特徴とする負帰換増幅器。 2 特許請求の範囲第1項の構成において終段エ
    ミツタ接地のエミツタ端子と基準電位間に任意の
    インピーダンスを接続し、電流帰還を施すことを
    特徴とする負帰換増幅器。
JP2684178A 1978-03-08 1978-03-08 Negative feedbak amplifier Granted JPS54118758A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010093858A (ja) * 1998-07-22 2010-04-22 Mks Instruments Inc 高出力無線周波増幅器及び無線周波増幅回路

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JP5874456B2 (ja) * 2012-03-12 2016-03-02 富士通株式会社 増幅器および増幅方法

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