JPS6236336Y2

JPS6236336Y2 -

Info

Publication number: JPS6236336Y2
Application number: JP16797181U
Authority: JP
Priority date: 1981-11-11
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1987-09-16
Also published as: JPS5873615U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は入出力特性が線形化された高能率の高
周波トランジスタ増幅器に関し、特に温度変化に
対して線形性を維持するようにしたトランジスタ
増幅器のバイアス回路に関するものである。

従来、高周波帯の高出力高能率の固体化増幅器
として、ベース接地Ｃ級トランジスタ増幅器が知
られている。このＣ級増幅器は入力波が一波だけ
であるFM通信や局部発振器には適するが、入出
力特性が非直線であるため、多数波を同時に増幅
するSCPC通信のような場合には出力信号に混変
調歪が多くなり十分な通信品質が保てない。この
ためＣ級増幅器の入出力特性の線形化が図られて
いる。

この線形化のための一つの方法として、Ｃ級ト
ランジスタ増幅器をもとにしてトランジスタのベ
ース・エミツタ間バイアスを高周波入力に応して
変化させて増幅器の利得を一定にする方法が知ら
れている。

この方法において温度変化に対して線形化を維
持するためにはエミツタとエミツタ側バイアス電
源間に接続されている抵抗器に正の係数を持つ感
温抵抗素子を使用したり、エミツタとエミツタ側
バイアス電源間に接続されている抵抗器を２個に
分割してその接続点と接地間にアノードを接地側
とするダイオードを接続する方法などが考えられ
る。

しかし、従来の方法で感温抵抗素子を用いる場
合、エミツタには大電流が流れているため、許容
電力の大きい素子を必要とし、しかも自己の放熱
も問題になる。また、ダイオードを用いる方法は
大電流のエミツタ電流に対して十分効果を発揮さ
せるにはエミツタ電流程度の電流をダイオードに
流す必要があり、バイアス回路に多くの電力が消
消され、Ｃ級増幅器の高能率性能が損われること
になる。

本考案の目的は、このような欠点を改良し、コ
レクタ側バイアス電源を接地電位から浮かすこと
により、許容電力の小さい部品が使用でき、しか
もバイアス回路への供給電力を増やすことなく、
高能率、高出力で温度変化に対しても入出力特性
の線形化された高周波トランジスタ増幅器を提供
することにある。

本考案のトランジスタ増幅器は、ベース端子を
接地しエミツタ端子に入力した信号をコレクタ端
子に出力するトランジスタ増幅器において、前記
エミツタ端子と前記コレクタ端子との間に、エミ
ツタ・コレクタ間のバイアス電圧を与える第１の
直流電源と第１の抵抗器とを直列接続した回路が
接続され、これら第１の直流電源と第１の抵抗器
との接続点と接地間に、エミツタ・ベース間のバ
イアス電圧を与える第２の直流電源と第２の抵抗
器あるいは感熱抵抗素子との直列回路が、前記第
１の直流電源と極性と同極性となるように序続さ
れ、かつこの直列回路と並列に、前記第２の直流
電源の正極側をアノードになるようにしてダイオ
ードが接続されたことを特徴とする。

以下図面に従つて本考案を詳細に説明する。

第１図は従来の入出力の特性の直線化されたト
ランジスタ増幅器の回路図である。図中、１はベ
ース接地のトランジスタ、２は高周波入力端子、
３は高周波出力端子、４は直流阻止用コンデンサ
６，７は高周波阻止用チヨークコイル、８，９は
高周波バイパス用コンデンサ、１０，１１は抵抗
１２はトランジスタ１のコレクタ・ベース間バイ
アス用電源、１４はダイオード、１３はトランジ
スタ１のベース・エミツタ間バイアス用電源で、
電源１２とは逆極性になつている。また、コレク
タ電流Ｉ_C、ベース電流Ｉ_B、エミツタ電流Ｉ_Eと
すると、Ｉ_E＝Ｉ_B＋Ｉ_Cの関係にあり、ダイオー
ド１４を流れる電流Ｉ_D1とすると、抵抗１１には
電流Ｉ_E＋Ｉ_D1が流れる。

第３図はこのトランジスタ増幅器の動作を説明
する入出力特性図を示している。この図で、横軸
は高周波入力電力（dBm）、縦軸は高周波出力電
力（dBm）、動作点Ａのエミツタ電圧Ｖ_Eおよび
コレクタ電流Ｉ_Cを示し、実線Ｘが出力電力特
性、点線Ｙが電圧Ｖ_E特性、一点鎖線Ｚがコレク
タ電流特性を示している。

図において、高周波入力電力のない場合、ある
いは入力電力の少ない場合、トランジスタ１のエ
ミツタ点Ａの直流電圧Ｖ_Eにはトランジスタ１が
AB級動作を行なう程度の負電圧Ｖ_E1を電源１３
より与える。高周波入力電力が増加すると、トラ
ンジスタ１のバイアスがAB級動作点に設定され
ているため、入力電力に応じてコレクタ電流Ｉ_C
が増加し、このコレクタ電流Ｉ_Cとベース電流Ｉ_B
との和であるエミツタ電流Ｉ_Eが増加し始める。
このエミツタ電流Ｉ_Eは抵抗１０，１１及び電源
１３を通して接地間に流れる。このエミツタ電流
Ｉ_Eが増加すると抵抗１０，１１による電圧降下
のため、Ａ点の電圧Ｖ_E1が浅い負電圧Ｖ_E2あるい
は零電圧になつて、トランジスタ増幅器がＢ級動
作に移行する。

更に、入力電力が大きくなると、設定時の電圧
Ｖ_E1より、抵抗１０，１１による降下電圧の方が
大きくなり、Ａ点の電圧Ｖ_Eは正電圧Ｖ_E3となつ
てトランジスタ増幅器はＣ級動作になり、トラン
ジスタ増幅器は第３図に示したような直線化電力
増幅器の特性を示すこれを利用して電源１３の電
圧及び抵抗１０，１１の値を適切に選ぶことによ
り利得を一定に保つ直線化増幅器を構成すること
ができしかも大出力の場合電源効率の良いＢ級あ
るいはＣ級動作となるため高能率に増幅すること
が出来る。この回路において温度変化に対して線
形化を保つためには、トランジスタのベース・エ
ミツタ間電圧Ｖ_BEが高温時小さくなり、低温時大
きくなる特性をもつので、それに対応して点Ａの
電圧Ｖ_Eを高温時下げ低温時上げる必要がある。
そのために抵抗１０，１１の接続点と接地間にア
ノードを接地側とするダイオード１４を接続する
方法がある。この方法はダイオードのアノード・
カソーノ間電圧の温度に対する変化が、トランジ
スタのベース・エミツタ間の電圧の温度に対する
変化にほぼ等しい特性を利用したもので、大電流
のエミツタ電流に対して十分温度補償の効果を発
揮させるにはエミツタ電流程度の電流をダイオー
ドに流す必要があり、バイアス回路に多くの電力
がくわれＢ級あるいはＣ級増幅器の高能率性が損
われることになる。

また、ダイオード１５を用いない場合には抵抗
１１の代わりにセンシスタなどの正の係数を持つ
感温抵抗素子を用いる方法があるが、エミツタに
大電流が流れるため許容電力の大きいものが必要
になり、自己の放熱も問題になる。

第２図は本考案の実施例のトランジスタ増幅器
の回路図である。１５はトランジスタ１のコレク
タ・エミツタ間バイアス用電源でマイナス側は抵
抗１０，１１の接続点に接続される。また、ダイ
オードに流れる電流Ｉ_D2とする。

この実施例では、高周波入力電力が増加して来
ると、トランジスタ１のバイアスがAB級動作点
に設定されているため、入力電力に応じてコレク
タ電流Ｉ_Cが増加し、そのためエミツタ電流Ｉ_Eが
増加し始める。このエミツタ電流Ｉ_Eの増加によ
る抵抗１０の降下電圧と、ベース電流Ｉ_Bの増加
による抵抗１１の降下電圧のため、点Ａの電圧が
浅い負電圧Ｖ_E2あるいは零電圧になつてトランジ
スタ増幅器がＢ級動作に移行する。

更に、入力電力が大きくなると、設定時の電圧
Ｖ_E1より降下電圧の方が大きくなり、点Ａの電圧
Ｖ_Eは正電圧Ｖ_E3となつてトランジスタ増幅器は
Ｃ級動作となり、直線化増幅器の特性を示す。ま
た温度によつて線形化を保つためにＡ点の電圧を
高温時下げ定温時に上げる必要も従来例と同じで
ある。

しかしながら、電源１５のマイナス側は抵抗１
０，１１の接続点に接続されているため、大容量
のコレクタ電流Ｉ_Cは抵抗１１、電源１３及びダ
イオード１４に無関係になる。抵抗１１にはコレ
クタ電流Ｉ_Cのｈ_fe分の１のベース電流Ｉ_Bしか流
れないため、温度補償用ダイオード１４に流すダ
イオード電流Ｉ_D2もコレクタ電流のｈ_fe分の１の
電流、例えば20分の１程度で充分である。すなわ
ち、バイアス回路に余分な電力をくわれることな
くＢ級あるいはＣ級増幅器の高能率性を発揮する
ことが出来る。またダイオード１４を用いない場
合には抵抗１１の代わりにセンシスタなどの正の
係数を持つ感温抵抗素子を用いても、コレクタ電
流には無関係であるため許容電力の小さいものを
使用できる。

以上述べたように、本考案の増幅器ではコレク
タ側バイアス用電源を接地電位から浮かす構成を
とることにより、許容電力の小さい部品が使用で
き、しかも温度変化に強い高能率が高出力の直線
化トランジスタ増幅器が得られる。また、ベー
ス・エミツタ間バイアス用電源にはコレクタ電流
が流れこまないため、許容電力の小さい直流電源
を使用できる２次的効果も得られ、非常に有用で
ある。

なお、本実施例では温度補償用素子としてダイ
オード１４、感温抵抗素子１１を別々に使用する
場合について述べたが、勿論同時に使用しても同
様の効果が得られることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直線化トランジスタ増幅器の回
路図、第２図は本考案の実施例の直線化トランジ
スタ増幅器の回路図、第３図はトランジスタ増幅
器の入出力特性図である。図において１……トランジスタ、２……高周波入力電力、
３……高周波出力端子、４，５……直流阻止用コ
ンデンサ、６，７……高周波阻止用チヨークコイ
ル、８，９……高周波バイパス用コンデンサ、１
０，１１……抵抗、１２……コレクタ・ベース間
バイアス用電源、１３……ベース・エミツタ間バ
イアス用電源、１４……ダイオード、１５……コ
レクタ・エミツタ間バイアス用電源、である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ベース端子を接地し、エミツタ端子を入力とし
コレクタ端子を出力とするトランジスタ増幅器に
おいて、前記エミツタ端子と前記コレクタ端子と
の間に、エミツタ・コレクタ間のバイアス電圧を
与える第１の直流電源と第１の抵抗器とを直列接
続した回路が接続され、これら第１の直流電源と
第１の抵抗器との接続点と接地間に、エミツタ・
ベース間のバイアス電圧を与える第２の直流電源
と第２の抵抗器あるいは感熱抵抗素子との直列回
路が、前記第１の直流電源の極性と同極性となる
ように接続され、かつこの直列回路と並列に、前
記第２の直流電源の正極側をアノードになるよう
にしてダイオードが接続されたことを特徴とする
トランジスタ増幅器。