JPS61234107A - 広帯域負帰還増幅回路 - Google Patents

広帯域負帰還増幅回路

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JPS61234107A
JPS61234107A JP7483985A JP7483985A JPS61234107A JP S61234107 A JPS61234107 A JP S61234107A JP 7483985 A JP7483985 A JP 7483985A JP 7483985 A JP7483985 A JP 7483985A JP S61234107 A JPS61234107 A JP S61234107A
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JP
Japan
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field effect
effect transistor
feedback
gate
fet
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JP7483985A
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Isamu Takano
高野 勇
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NEC Corp
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NEC Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は広帯域負帰還増幅回路に関するものである。
(従来技術) 第2図は、従来の広帯域負還増幅回路を示す回路図であ
る。同図は電界効果トランジスタ(以下ではFETと略
称する)としてガリウムヒ素(以下ではG aA sと
略称する)FETを用いたソース接地形1段の広帯域交
流結合負帰還増幅回路の構成例を示したものである。こ
の回路で使用されるGaAs −FET  は、シリコ
ン・バイポーラトランジスタに比べ最大発振周波数が非
常に高く、最大有能電力利得が大きくかつ低雑音である
等の特長を有するから、広帯域な低雑音増幅器或いはマ
イクロ波帯の発振回路等に広く用いられている。また、
電子の移動度が大きいため相互コンダクタンス9mも大
きくなシ、直列抵抗が小さくかつ寄生容量が小さい等の
理由によシ、高速で動作しかつ消費電力が少ないという
利点がある。第5図において、入力端1に入力された信
号はコンデンサC?51によシ直流成分が遮断され、F
ET3のゲートに入力される。FET3のゲート電位は
、抵抗R152及び抵抗R153によって構成されるバ
イアス回路を介して直流電源VGGよシ加えられる。
帰還抵抗Rf54が無い場合、FET3に入力され*a
号ハ、F E T 3の相互コンダクタンス2mと負荷
抵抗RL56の積によって決まる電圧増幅変分だけ増幅
され、出力側に設けた直流遮断用コンデンサ57を介し
て出力端2から出力される。一般に、電源変動に対する
安定度の向上、トランジスタのバラツキによる特性変動
の吸収、非直線歪の改善、よシ一層の広帯域化等を目的
として増幅回路に負帰還を施すことが広く用いられるが
、その−例として第5図に示すようにFET3のドレイ
ンからゲートへの電圧帰還を行なうための抵抗Rf54
を挿入して帰還路とする回路型式が公知である。コンデ
ンサCf55は帰還路の直流成分を遮断するためのもの
である。帰還量は、抵抗R152と抵抗R153と久方
信号源の出方インピーダンスとを並列にしたインピーダ
ンスの値と、帰還抵抗Rf54との分圧比でほぼ定まる
(従来技術の問題点) しかし、このような従来の帰還増幅回路においては、電
界効果トランジスタ自身の持つ容量等によシある程度以
上の高帯域化が難かしく、さらには帰還路が入力信号路
に接続されているために、該帰還増幅回路の入力インピ
ーダンスと帰還量とをそれぞれ独立に設定することが不
可能であるため回路設計に手間がかかシ、かつ入力イン
ピーダンスと帰還量の設定し得る範囲にかなシの制約を
受けるという欠点があった。
(発明の目的) falの本発明の目的は、前記の欠点を除去して入力イ
ンピーダンスと帰還量とをそれぞれ独立に設定でき広帯
域かつ回路設計が容易な広帯域負帰還増幅回路を提供す
ることにある。
更に第2の発明の目的は、前記の欠点を除去しかつ帰還
路の一部を可変利得とすることによシ広帯域でなおかつ
利得を可変できる広帯域負帰還増幅回路を提供すること
Kある。
更に第3の発明の目的は、前記の欠点を除去しかつ帰還
量を定める抵抗分圧比を変えることなく、帰還信号が印
加される電界効果トランジスタのゲ−ト電圧を可変する
ことによ)広帯域でなおかつ利得を可変できる広帯域負
帰還増幅回路を提供することにある。
(発明の構成) 本発明によれば、電界効果トランジスタを増幅素子とし
て用いた広帯域負帰還増幅回路において、第1および第
2の電界効果トランジスタを有し前記第1の電界効果ト
ランジスタのドレインと前記第2の電界効果トランジス
タのソースとが直列に接続され、前記第1の電界効果ト
ランジスタのソースを抵抗Rと容量Cとの並列接続から
なる帯域補償回路を介して接地する増幅部と、前記増幅
部のトチラか一方のトランジスタのゲートに接続され走
入力信号を受ける入力端子と、前記増幅部の他方の電界
効果トランジスタのゲートに接続された前記第2の電界
効果トランジスタのドレイン出力信号の一部を帰還する
帰還回路と、前記第2の電界効果トランジスタのドレイ
ンに接続された出力端子とから構成されたことを特徴と
する広帯域負帰還増幅回路が得られる。
本発明によれば、電界効果トランジスタを増幅素子とし
て用いた広帯域負帰還増幅回路において、第1および第
2の電界効果トランジスタを有し、前記第1の電界効果
トランジスタのドレインと前記第2の電界効果トランジ
スタのソースとが直列〈接続され、前記第1の電界効果
トランジスタのソースを抵抗Rと容量Cとの並列接続か
らなる帯域補償回路を介して接地する増幅部と、前記増
幅部のどちらか一方のトランジスタのゲルトに接続され
た入力信号を受ける入力端子と、前記増幅部の他方の電
界効果トランジスタのゲートに接続された前記第2の電
界効果トランジスタのドレイン出力信号の一部を帰還す
る可変抵抗を備えた可変帰還回路と、前記第2の電界効
果トランジスタのドレインに接続された出力端子とから
構成されたことを特徴とする広帯域負帰還増幅回路が得
られる。
更に本発明によれば、電界効果トランジスタを増幅素子
として用いた広帯域負帰還増幅回路において、第1およ
び第2の電界効果トランジスタを有し、前記第1の電界
効果トランジスタのドレインと前記第2の電界効果トラ
ンジスタのソースとが直列に接続され、前記第1の電界
効果トランジスタのソースを抵抗Rと容量Cとの並列接
続からなる帯域補償回路を介して接地する増幅部と、前
記増幅部のどちらか一方のトランジスタのゲートに接続
された入力信号を受ける入力端子と、前記増幅部の他方
の電界効果トランジスタのゲー)K接続された前記第2
の電界効果トランジスタのドレイン出力信号の一部を帰
還すると共に該ゲート電圧を可変できる直流電源を備え
た可変帰還回路と、前記第2の電界効果トランジスタの
ドレインに接続された出力端子とから構成されたととを
特徴とする広帯域負帰還増幅回路が得られる。
(実施例) 以下図面を参照しながらまず第1の発明について詳細な
説明を行なう。
第1図は、F′ET31のドレインとFET32のソー
スとが直列に接続し、FET31のゲートにはコンデン
サC151を介して入力信号を印加し、FET32のゲ
ートには帰還回路1oを介して出力信号の一部を印加す
るようKし、更にFET31のソースをコンデンサCp
101と抵抗102との並列接続で構成される帯域補償
回路100を介してブランドに接地するようにした第1
の発明の実施態様の一例を示す図である。同図において
、F′ET31゜32の直流バイアスは負荷抵抗RL5
6を介して直流電源VDD59から加えられる。負荷抵
抗RL56は、通常の抵抗の如く受動素子であってもあ
るいはFETを含む能動素子であってもよい。コンデン
サCtsi 、C,57、Ct55Fiいずれも直流遮
断用のコンデンサである。同図においては帰還回路10
の構成の一例として交流結合による態様例を示した。入
力端lに入力された入力信号は、コンデンサC151に
よシ直流成分が遮断されてFET31のゲートに入力さ
れる。FET31の直流ゲート電位は、抵抗R,52,
R,53からなるバイアス回路を介して直流電流VGG
 58よシ加えられる。FET 31によって増幅され
てドレインに出力される信号は、コンデンサC157に
よって直流成分が遮断され出力端2から出力される。こ
の出力される信号の周波数特性は、帯域補償回路100
のコンデンサCplO1と抵抗Rp l O2とで決ま
るピーキング特性を有してお夛、これによって帯域が改
善された広帯域特性となっている。このコンデンサCp
101と抵抗Rp102の値は所望の特性にしたがって
適切に選定する事が必要である。一方、FET32のゲ
ートには、帰還回路1oの帰還抵抗Rf54を介して出
力信号の一部が入力される。この信号の位相は、入力端
1の入力信号の位相を反転したものである。FET32
のゲート電位は、帰還回路1゜の抵抗R111と抵抗R
412で構成されるバイアス回路を介して直流電源Vc
c 581から加えられる。
FET32に帰還される信号の大きさは、抵抗R111
と抵抗R412とを並列にした抵抗値と帰還抵抗Rf5
4の抵抗値との比によってほぼ決まる。
第1図に示す回路は、FET31とFET32とを直列
に接続し、FET31のゲートには入力信号を、FET
32のゲートには帰還信号を各々入力する構成をとって
いる。したがって、入力信号と帰還路とは分離すること
ができ、入力インピーダンスと帰還量とを各々独立に所
望の値に設定することが可能となシ、回路設計が容易で
ある。この場合入力インピーダンスの値は、通常FET
の入力インピーダンスがきわめて高いので、はぼ抵抗R
152と抵抗R153との並列値によって決められる。
次に図面を参照して第2の発明についての詳細な説明を
行なう。
第2図はFET31のドレインとFF2T 32のソー
スとを直列に接続し、FET31のゲートには入力信号
を印加し、FET32のゲートには出力信号の一部を可
変帰還回路3oあるいは4oを介して印加するようKL
、更にF′ET31のソースをコンデンサCp101と
抵抗Rp102との並列接続で構成される帯域補償回路
100を介してグランドに接地するようにした、第2の
発明の実施態様の一例を示し死因である。
第2図の回路構成は、第1図の回路における帰還抵抗R
f54のかわ)K可変抵抗Rfv541を用いたもので
ある。FET32への帰還信号は、可変帰還回路30の
可変抵抗Rfv541を介して印加される。この時の帰
還量は、可変抵抗Rfv541の抵抗値と抵抗R,11
,抵抗R412の並列抵抗値との比によって決まる。し
たがって、可変抵抗Rf、541を変化させることによ
)帰還量が変化し、増幅回路の利得を可変とすることが
できる。FET32の直流ゲート電位は抵抗R,11,
抵抗R4によって設定されるため可変抵抗Rfv541
を変化させてもFET32の直流ゲート電位は一定に保
たれる。第2図の回路においても第1図の回路と同様に
帯域補償回路100によって周波数特性の広帯域化が得
られる。また、入力信号路と帰還路とは分離することが
でき、入力インピーダンスと帰還量とを独立に設定が可
能な広帯域負帰還増幅回路が得られる。更に1回路設計
が容易であるという特長がある。また、第2図の回路を
用いることによシ入力信号レベルの変動に対応して利得
を変化させて常に一定出力信号レベルを得る、いわゆる
AGC回路を構成することができる。第2図の回路は、
可変抵抗Rf、541を出力信号路とFET32のゲー
トとの間にコンデンサCf55を介して接続するととK
よシ帰還量を変える形式であるが、第3図の回路のよう
に第3図の可変抵抗Rfvを固定抵抗Rf44とし、F
ET32のゲートとアースとの間にコンデンサ0.45
を介して可変抵抗Rf、441を接続して帰還量を可変
とする可変帰還回路4oを用いても利得可変の広帯域負
帰還増幅回路が得られる。
次に図面を参照して第3の発明についての詳細な説明を
行なう。
第4図はFET31のドレイントFET32のソースと
を直列に接続し、FET31のゲートには入力信号を印
加し、FET32のトランジスタのゲートには帰還抵抗
を介して出方信号の一部を印加すると共にFET32の
ゲートバイアス直流電圧として可変直流電圧源VCON
T 13 ヲ設ケ、更KFET3xのソースをコンデン
サCp101と抵抗102との並列接続で構成される帯
域補償回路100を介してグランドに接地するようKし
た、第3の発明の実施態様の一例を示した回路図である
。入カ端1に入力された信号は、FE:T31によって
増幅されてコンデンサC,57によって直流成分が直流
遮断されて出力端2から出力される。この出力される信
号の周波数特性は、帯域補償回路100のコンデンサC
plO1と抵抗Rp102とで決まるピーキング特性を
有しておシ、これKよって帯域が改善された広帯域な特
性となっている。このコンデンサCp101と抵抗Rp
102の値は所望の特性にしたがって適切に選定するこ
とが必要である。FET32のゲートには、帰還抵抗R
f54を介してFET31の出力信号の一部が入力され
る。FET32の直流ゲートバイアス電圧は、可変直流
電圧源VCON713の出力電圧を、抵抗R,11と抵
抗R412とで分圧した値となる。
いま可変直流電源VCON713の出力電圧を変化させ
ると、抵抗R,11と抵抗R412の分圧比によって決
まるFET32の直流ゲートバイアス電圧が変化する。
これKよって、FET32の直流動作点が変化し、その
ためFET32の相互フンダクタンスが変わる。したが
って負帰還回路の電圧伝達関数、言い換えれば帰還量を
変化させることができる。すなわち、可変直流電圧源V
CON713を用いることによシ、負帰還増幅回路の利
得を可変とすることができる。この可変利得増幅回路は
、寄生インピーダンスを生じやすい可変抵抗素子を用い
ているので、利得量を大きく変えても利得の周波数特性
をほぼ平坦に保つことができるという特長がある。この
実施態様によれば、例えば入力信号レベルの変動に対応
して利得を変化させて常に一定出力信号レベルを得る、
いわゆるAGC回路を構成することができ、また入力イ
ンピーダンスと帰還量とをそれぞれ独立に設定が可能な
広帯域負帰還増幅回路が得られる。実に回路設計が容易
であるという特長がある。
なお以上の説明では、広帯域増幅回路を構成するのに適
したFETとにGaAs PETを用いる場合について
述べたが、本発明の範囲はこれにとどまるものではなく
、シリコンFETを用いた場合にも全く同様に適用でき
ることはもちろんである。
(発明の効果) 以上説明したように、第1の発明によれば、第10FE
Tのドレインと第20FETのソースとを直列に接続し
、一方のFITのゲートには入力信号を印加し、他方の
FETのゲートには帰還信号を印加するようにし、更に
入力信号を印加するFETのソースとグランドとの間に
コンデンサと抵抗とからなる帯域補償回路を接続して用
いることによシ、入力インピーダンスと帰還量とをそれ
ぞれ独立に設定することができ、かつ広帯域特性を有し
、なおかつ安定性の良い広帯域負帰還増幅回路が得られ
る。
更に第2の発明によれば、第1の発明における広帯域負
帰還増幅回路の帰還路内の帰還抵抗として可変抵抗Rf
vを用いることKよシ、利得が可変で入力インピーダン
スと帰還量とを独立に設定でき、安定性の良い周波数特
性のすぐれた広帯域負帰還増幅回路が得られる。
更に第3の発明によれば、第1の発明における広帯域負
帰還増幅回路における帰還信号を印加するFETの直流
ゲートバイアス電圧を可変直流電圧源VCONTを用い
て変化させることによ)、利得が可変で入力インピーダ
ンスと帰還量とを独立に設定でき、かつ周波数特性の良
い広帯域負帰還増幅回路が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1の発明の一実施例を示す回路図、第2図は
第2の発明の一実施例を示す回路図、第第5図は従来の
広帯域負帰還増幅回路を示す回路図である。 図において、 3.31.32−・FET、52,53.11,12,
102−・・抵抗、54.44−帰還抵抗、541.4
41・−・可変抵抗、51,57,101,55.45
−・コンデンサ、56・・・負荷抵抗、1・・・入力端
、2・−出力端、59.58・−直流電源、13・・・
可変直流電圧源。 −一□響r 第1図 帯を戦線’(f[lil豚 第 2 図 1m、$*’411 It i%− VGGIVciz !!4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電界効果トランジスタを増幅素子として用いた広帯
    域負帰還増幅回路において、第1および第2の電界効果
    トランジスタを有し前記第1の電界効果トランジスタの
    ドレインと前記第2の電界効果トランジスタのソースと
    が直列に接続され、前記第1の電界効果トランジスタの
    ソースを抵抗Rと容量Cとの並列接続からなる帯域補償
    回路を介して接地する増幅部と、前記増幅部のどちらか
    一方のトランジスタのゲートに接続された入力信号を受
    ける入力端子と、前記増幅部の他方の電界効果トランジ
    スタのゲートに接続された前記第2の電界効果トランジ
    スタのドレイン出力信号の一部を帰還する帰還回路と、
    前記第2の電界効果トランジスタのドレインに接続され
    た出力端子とから構成されたことを特徴とする広帯域負
    帰還増幅回路。 2、電界効果トランジスタを増幅素子として用いた広帯
    域負帰還増幅回路において、第1および第2の電界効果
    トランジスタを有し、前記第1の電界効果トランジスタ
    のドレインと前記第2の電界効果トランジスタのソース
    とが直列に接続され、前記第1の電界効果トランジスタ
    のソースを抵抗Rと容量Cとの並列接続からなる帯域補
    償回路を介して接地する増幅部と、前記増幅部のどちら
    か一方のトランジスタのゲートに接続された入力信号を
    受ける入力端子と、前記増幅部の他方の電界効果トラン
    ジスタのゲートに接続された前記第2の電界効果トラン
    ジスタのドレイン出力信号の一部を帰還する可変抵抗を
    備えた可変帰還回路と、前記第2の電界効果トランジス
    タのドレインに接続された出力端子とから構成されたこ
    とを特徴とする広帯域負帰還増幅回路。 3、電界効果トランジスタを増幅素子として用いた広帯
    域負帰還増幅回路において、第1および第2の電界効果
    トランジスタを有し、前記第1の電界効果トランジスタ
    のドレインと前記第2の電界効果トランジスタのソース
    とが直列に接続され、前記第1の電界効果トランジスタ
    のソースを抵抗Rと容量Cとの並列接続からなる帯域補
    償回路を介して接地する増幅部と、前記増幅部のどちら
    か一方のトランジスタのゲートに接続された入力信号を
    受ける入力端子と、前記増幅部の他方の電界効果トラン
    ジスタのゲートに接続され前記第2の電界効果トランジ
    スタのドレイン出力信号の一部を帰還すると共に該ゲー
    ト電圧を可変できる直流電源を備えた可変帰還回路と、
    前記第2の電界効果トランジスタのドレインに接続され
    た出力端子とから構成されたことを特徴とする広帯域負
    帰還増幅回路。
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