KR100413399B1 - 트랜지스터-증폭기단 - Google Patents

트랜지스터-증폭기단 Download PDF

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Abstract

트랜지스터-증폭기단, 특히 HF-증폭기단은 npn-증폭기-트랜지스터(TV)를 포함한다. 상기 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스(BV)는 교류전압-입력단자(RFin)에, 그 에미터(EV)는 고정 전위(GND)에 그리고 그 콜렉터(KV)는 교류전압-출력단자(RFout)에 접속된다. 직류전압-입력단자(V+)와 npn-증폭기-트랜지스터(TV) 사이에 제 1 및 제 2 pnp-트랜지스터(T1, T2)를 가진 액티브 동작점-안정화 유닛(AS)이 제공된다.

Description

트랜지스터-증폭기단{TRANSISTOR AMPLIFIER STAGE}
본 발명은 베이스가 교류전압-입력단자에, 이미터는 고정 전위에 그리고 컬렉터는 교류전압-출력단자에 접속된 npn-증폭기-트랜지스터를 포함하는트랜지스터-증폭기단에 관한 것이다. 본 발명은 특히 고주파(HF)-트랜지스터-증폭기단에 관한 것이다.
여러 가지 방식의 트랜지스터-증폭기단이 공지되어 있으나, 대개 고주파 증폭단으로 설계시 그것의 직류전류 안정화가 떨어지는 단점을 갖는다. 예로는, 달링톤단이 있다. 여기서는 제 1 트랜지스터의 이미터가 제 2 트랜지스터의 베이스에 그리고 제 2 트랜지스터의 컬렉터가 제 1 트랜지스터의 컬렉터에 접속된다. 또한, 상기 공지된 회로에서는 제 1 트랜지스터의 베이스가 제 1 전기 저항을 통해 그것의 컬렉터에 그리고 제 2 전기 저항을 통해 접지에 접속된다. 제 1 및 제 2 트랜지스터의 이미터는 제 3 또는 제 4 전기 저항을 통해 마찬가지로 각각 접지에 접속된다. 제 1 트랜지스터의 베이스는 교류전압-입력단자에 그리고 제 2 트랜지스터의 컬렉터는 교류전압-출력단자에 결합된다. 제 2 트랜지스터의 충분한 고주파 증폭을 얻기 위해, 제 4 저항이 낮은 값을 갖도록 설계되어야 한다. 그러나, 이로 인해 제 2 트랜지스터의 직류전류의 안정화가 감소된다.
일본 특허 요약서, E-1366, 1993년 5월 18일, 17권, 249호, (JP-A-4 369 907)에는 청구범위 제 1항의 전문에 따른 트랜지스터를 포함하는 HF-증폭기단이 공지되어 있다.
유럽 특허 공개 제 0 544 387호에는 달링톤 트랜지스터 장치를 포함하는, MMIC-칩상의 HF-증폭용 집적 회로가 공지되어 있다.
본 발명의 목적은 npn-증폭기-트랜지스터의 개선된 직류전류 안정화를 보장하는, npn-증폭기-트랜지스터를 가진 트랜지스터 증폭기단을 제공하는 것이다.
도 1은 제 1 실시예의 회로도.
도 2는 제 2 실시예의 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 집적 증폭기단을 가진 집적 모듈의 개략도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
AS: 동작점 안정화 유닛 BV,B1,B2,B3: 베이스
EV,E1,E2,E3: 이미터 GND: 고정전위
KV,K1,K2,K3: 컬렉터 R1,R5,R6,R7: 저항
RFin: 교류전압-입력단자 RFout: 교류전압-출력단자
TV: npn-증폭기-트랜지스터 T1,T2: pnp-트랜지스터
T3: npn-예비단-트랜지스터 Vc: 컬렉터 단자
Vr: 부가 회로 단자 V+: 직류전압-입력단자
상기 목적은 청구범위 제 1항의 특징을 가진 증폭기단에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 증폭기단의 바람직한 실시예는 특허청구범위의 종속항에 제시된다.
본 발명에 따라 전술한 방식의 트랜지스터-증폭기단에서 직류전압-입력단자와 npn-증폭기-트랜지스터의 베이스 사이에 제 1 및 제 2 pnp-트랜지스터를 가진 액티브 동작점 안정화 유닛이 제공된다. 제 1 pnp-트랜지스터의 컬렉터는 제 2 pnp-트랜지스터의 베이스에, 제 1 pnp-트랜지스터의 베이스는 제 2 pnp-트랜지스터의 이미터에, 그리고 제 2 pnp-트랜지스터의 컬렉터는 npn-증폭기-트랜지스터의 베이스에 결합된다. 또한, 부가 회로 단자가 제 2 pnp-트랜지스터의 이미터에 결합된다. 액티브 동작점-안정화 유닛은 트랜지스터-증폭기단의 직류전류 안정화를 개선시킨다.
본 발명에 따른 트랜지스터-증폭기단의 특히 바람직한 실시예에서 npn-예비단-트랜지스터가 제공되며, 상기 npn-예비단-트랜지스터는 npn-증폭기-트랜지스터에 결합되므로, 이것과 함께 달링톤-증폭기단을 형성한다. npn-예비단-트랜지스터의 이미터는 npn-증폭기-트랜지스터의 베이스 및 고정 전위에, 그 컬렉터는 npn-증폭기-트랜지스터의 컬렉터에, 그리고 그 베이스는 교류전압-입력단자에 결합된다. npn-예비단-트랜지스터의 베이스와 컬렉터 사이에, npn-예비단-트랜지스터의 이미터와 고정 전위 사이에, 그리고 npn-예비단-트랜지스터의 베이스와 고정 전위 사이에 각각 전기 저항이 배치된다.
증폭기단의 장점 및 실시예를 첨부된 도면을 참고로 설명하면 하기와 같다.
도면에서 동일한 또는 동일한 작용을 하는 구성 부분은 동일한 도면 부호를 갖는다.
도 1에 따른 회로에서 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스(BV)는 교류전압 입력단자(RFin)에, 그 이미터(EV)는 고정 전위(GND)에, 그리고 그 컬렉터(KV)는 교류전압 출력단자(RFout)에 접속된다. 직류전압-입력단자(V+)와 npn-증폭기 트랜지스터(TV)의 베이스(BV) 사이에 제 1 및 제 2 pnp-트랜지스터(T1, T2)를 가진 액티브 동작점 안정화 유닛(AS)이 제공된다. 여기서, 제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 컬렉터(K1)는 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 베이스(B2)에, 제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 베이스(B1)는 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 이미터(E2)에, 제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 이미터(E1)는 직류전압-입력단자(V+)에, 그리고 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 컬렉터(K2)는 제 1 전기 저항(R1)을 통해 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스(BV)에 접속된다. 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 이미터(E2)에는 부가의 회로 단자(Vr)가 접속된다.
교류전압 입력단자(RFin)와 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스 사이에는 제 1 커패시터(C1)가 배치된다. 이것은 직류전류(DC)의 디커플링(decoupling)을 위해 사용되며 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 HF-매칭을 위해서도 사용될 수 있다.
제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 컬렉터(K1)는 제 2 전기 저항(R2)을 통해 교류전압-입력단자(RFin)에 접속된다. 제 2 커패시터(C2) 및 제 3 커패시터(C3)는 각각, 한편으로는 제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 컬렉터(K1) 또는 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 컬렉터(K2)에 접속되고, 다른 한편으로는 고정 전위(GND), 바람직하게는 접지에 접속된다.
전술한 모든 회로 소자는 바람직하게는 단일 MMIC-칩에 집적된다. 트랜지스터-증폭기단의 온-웨이퍼(on-wafer) 측정을 위해 직류전압-입력단자(V+)와 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 이미터 사이에는 제 3 전기 저항(R3)이 접속될 수 있다.
도 1의 실시예에 따른 트랜지스터-증폭기단의 동작시 직류전압-입력단자(V+)와 부가적인 회로단자(Vr) 사이에는 외부 전기 저항(Rx)이, 그리고 부가적인 회로 단자(Vr)와 교류전압-출력단자(RFout) 사이에는 제 1 인덕터(Lx)가 접속된다. 외부 전기 저항(Rx)에 의해 증폭기-트랜지스터(TV)의 정확한 동작 전류가 세팅될 수 있다.
또한, 제어 단자(Vc)가 제 4 전기 저항(R4)을 통해 교류전압-입력단자(RFin)에 접속된다. 제어 단자(Vc)가 고정 전위(GND)에 놓이면, 전류가 액티브 동작점 안정화 유닛(AS)에 의해 세팅될 수 있다. 제어 단자(Vc)가 하이에 놓이면, 제 2 pnp-트랜지스터(T2)가 차단된다. 이로 인해, npn-증폭기-트랜지스터(TV)가 접속 및 차단될 수 있다.
제 2 전기 저항(R2)이 교류전압-입력단자(RFin)에 접속되지 않고, 후술되는 도 2의 실시예에서와 같이 고정 전위(GND)에 접속될 수 있다. 그러나, 그 경우에는 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 접속 및 차단이 불가능하다.
도 2의 실시예에서 npn-예비단-트랜지스터(T3)가 제공된다. 상기 npn-예비단-트랜지스터(T3)는 npn-증폭기-트랜지스터(TV)에 결합되므로, 이것과 함께 공지된 달링턴-증폭기단(DV)을 형성한다. npn-예비단-트랜지스터(T3)의 이미터(E3)은 제 1 커패시터(C1)를 통해 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스(BV)에, 그리고 제 5 전기 저항(R5)을 통해 고정 전위(GND)에 접속된다. 또한, npn-예비단-트랜지스터(T3)의 컬렉터(K3)는 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 컬렉터(KV)에, 그리고 제 6 전기 저항(R6)을 통해 그 베이스(B3)에 접속된다. npn-예비단-트랜지스터(T3)의 베이스(B3)는 교류전압-입력단자(RFin)에, 그리고 제 7 전기 저항(R7)을 통해 고정 전위(GND)에 접속된다.
제 2 전기 저항(R2)은 제 1실시예와는 달리 교류전압-입력단자(RFin)에 접속되지 않고 고정 전위(GND)에 접속된다. npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 접속 및 차단을 가능하게 하기 위해, 제 2 전기 저항(R2)이 도 1과 유사하게 접속될 수 있다.
트랜지스터-증폭기단의 동작을 위해 도 3에 도시된 바와 같이 외부 저항(Rx)과 더불어 블록킹 커패시터(Ca)가 부가의 회로 단자(Vr)에 제공된다. 외부 인덕터(Lx)는 모듈에 동작 전압을 제공하며 교류전압-출력단자(RFout)를 동작전압으로 부터 분리한다.
도 3에 도시된 모듈에서는 MMIC-칩이 리드 프레임의 칩 장착 표면에 고정된다. 이것은 본딩 와이어에 의해 칩 장착 표면으로부터 분리되어 배치된 단자핀에 접속된다. 이것은 공지된 기술이기 때문에, 구체적으로 설명하지 않는다. 도 3은 또한 모듈과 인덕터(Lx), 외부 저항(Rx) 및 블로킹 커패시터(Ca)의 외부 결선을 나타낸다.
본 발명에 의해 npn-증폭기-트랜지스터의 개선된 직류전류 안정화를 보장하는, npn-증폭기-트랜지스터를 가진 트랜지스터-증폭기단이 제공된다.

Claims (5)

  1. 베이스(BV)는 교류전압-입력단자(RFin)에, 이미터(EV)는 고정 전위(GND)에, 그리고 컬렉터(KV)는 교류전압-출력단자(RFout)에 접속된 npn-증폭기-트랜지스터(TV)를 포함하는 트랜지스터-증폭기단으로서,
    직류전압-입력단자(V+)와 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스(BV) 사이에 제 1 및 제 2 pnp-트랜지스터(T1, T2)를 가진 액티브 동작점-안정화 유닛(AS)이 제공되고, 제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 컬렉터(K1)는 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 베이스(B2)에, 제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 베이스(B1)는 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 이미터(E2)에, 제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 이미터(E1)는 직류전압-입력 단자(V+)에, 그리고 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 컬렉터(K2)는 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스(BV)에 결합되며,
    부가적인 회로 단자(Vr)가 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 이미터에 결합되는 것을 특징으로 하는 트랜지스터-증폭기단.
  2. 제 1항에 있어서,
    npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스(BV)와 제 2 pnp-트랜지스터(T2)의 컬렉터(K2) 사이에 제 1 전기 저항(R1)이 배치되는 것을 특징으로 하는 증폭기단.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    제 1 pnp-트랜지스터(T1)의 컬렉터(K1)가 고정 전위(GND) 또는 제어단말(Vc)에 결합되는 것을 특징으로 하는 증폭기단.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    npn-예비단-트랜지스터(T3)가 제공되며, 상기 npn-예비단-트랜지스터(T3)는 npn-증폭기-트랜지스터(TV)에 결합되어 함께 달링톤-증폭기단을 형성하는 것을 특징으로 하는 증폭기단.
  5. 제 4항에 있어서,
    npn-예비단-트랜지스터(T3)의 이미터(E3)는 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 베이스(BV) 및 고정 전위(GND)에, 컬렉터(K3)는 npn-증폭기-트랜지스터(TV)의 컬렉터(KV)에, 그리고 베이스(B3)는 교류전압-입력단자(RFin)에 결합되고,
    npn-예비단-트랜지스터(T3)의 베이스(B3)와 컬렉터(K3) 사이에, npn-예비단-트랜지스터(T3)의 이미터(E3)와 고정 전위(GND) 사이에, npn-예비단-트랜지스터(T3)의 베이스(B3)와 고정 전위(GND) 사이에 각각 하나의 전기 저항(R5, R6, R7)이 배치되는 것을 특징으로 하는 증폭기단.
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