JPH033962B2 - - Google Patents
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- JPH033962B2 JPH033962B2 JP56070998A JP7099881A JPH033962B2 JP H033962 B2 JPH033962 B2 JP H033962B2 JP 56070998 A JP56070998 A JP 56070998A JP 7099881 A JP7099881 A JP 7099881A JP H033962 B2 JPH033962 B2 JP H033962B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、トランジスタ直線増幅器の出力を検
出してその変化分を、トランジスタのベースバイ
アス電源に補償を加え、パワートランジスタの内
部損失による接合部温度変化がもたらす増幅器動
作点変動を補償して増幅器の相互変調歪、入出力
直線性を改善したトランジスタ直線増幅器の動作
点補償回路に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention detects the output of a transistor linear amplifier and compensates for the change in the base bias power supply of the transistor, thereby reducing the amplifier operating point caused by the junction temperature change due to the internal loss of the power transistor. The present invention relates to an operating point compensation circuit for a transistor linear amplifier that compensates for fluctuations and improves intermodulation distortion and input/output linearity of the amplifier.
従来、この種のトランジスタ増幅器には、トラ
ンジスタの熱暴走を防止する目的で、放熱器に熱
センサーが取付けられている。この熱センサー
は、トランジスタと同一放熱器上に取付けられて
いるが、周囲温度変化、並びにトランジスタから
発生する熱を1分以上の遅延時間をもつてしか感
知できないため、接合部温度の急激な変化を感知
することは不可能である。従つて増幅器の出力レ
ベル変化によるトランジスタ内部損失が接合部温
度変化となり、これがもたらす増幅器動作点変動
をカバーすることは不可能である。 Conventionally, in this type of transistor amplifier, a thermal sensor is attached to a heat sink for the purpose of preventing thermal runaway of the transistor. This thermal sensor is installed on the same heatsink as the transistor, but it can only sense changes in ambient temperature and heat generated from the transistor with a delay time of one minute or more, so sudden changes in junction temperature can occur. It is impossible to detect. Therefore, the internal loss of the transistor due to a change in the output level of the amplifier results in a change in the junction temperature, and it is impossible to compensate for the fluctuation in the operating point of the amplifier caused by this.
トランジスタ式AB級直線増幅器においては、
出力電力P0が変化すれば、トランジスタの内部
損失PDも変化する。内部損失が変化することに
より、トランジスタが無限大放熱器上にあつて、
放熱器温度が一定であつたとしても、トランジス
タケースおよび、内部の熱抵抗のため、トランジ
スタ接合部温度(TJ)は変化する。 In a transistor type AB class linear amplifier,
If the output power P 0 changes, the internal loss P D of the transistor also changes. Due to the change in internal loss, when the transistor is on an infinite heatsink,
Even if the heatsink temperature is constant, the transistor junction temperature (T J ) varies due to the transistor case and internal thermal resistance.
一般に、パワートランジスタの接合部温度変化
は、トランジスタの熱抵抗と熱容量により、過渡
応答をし、数秒〜十数秒で定常値に達する。 Generally, a change in the junction temperature of a power transistor has a transient response due to the thermal resistance and heat capacity of the transistor, and reaches a steady value in several seconds to more than ten seconds.
AB級トランジスタ増幅器では、ベース・エミ
ツタ間にバイアス電圧VBEを与えて、コレクタ電
流動作点を決定するが、接合部温度変化が生ずる
と、トランジスタ動作の温度依存性により、この
コレクタ電流動作点は移動してしまう。 In a class AB transistor amplifier, the collector current operating point is determined by applying a bias voltage V BE between the base and emitter. However, when a junction temperature change occurs, this collector current operating point changes due to the temperature dependence of the transistor operation. I end up moving.
増幅器が大出力な程、パワートランジスタは大
きくなるため、その内部損失変化量も大きく、動
作点変動分も大きくなる。 The higher the output of the amplifier, the larger the power transistor, and therefore the larger the internal loss variation and the larger the operating point variation.
従来回路での放熱器や、トランジスタケースに
取付けた温度センサーでは、トランジスタ内部で
の急激な温度変化を捉えることはできず、又AB
級プツシユプル増幅器では、最適動作点は一箇所
しかないため、増幅器の相互変調歪(IMD)は
第1図のように、出力レベルによつて変化する。
すなわち、a点は定格出力の時、その接合部温度
に合せて最適動作点に設定したポイントであり、
b点は、増幅器が飽和方向のため、IMDの悪化
が見られる。又、c点では、a点に比べて内部損
失が小さいため、動作点が移動してしまい、
IMDは悪化する。d点になるとコレクタ電流交
流分振幅は動作点電流以下になるため、増幅器は
A級動作となりIMDは良くなる。同様に、増幅
器の入出力直線性は第2図の様に非直線となる。 Conventional circuit heatsinks and temperature sensors attached to the transistor case cannot detect sudden temperature changes inside the transistor, and AB
In a class push-pull amplifier, there is only one optimal operating point, so the intermodulation distortion (IMD) of the amplifier changes depending on the output level, as shown in Figure 1.
In other words, point a is the point set as the optimum operating point according to the junction temperature at rated output.
At point b, the IMD deteriorates because the amplifier is in the saturation direction. Also, at point c, the internal loss is smaller than at point a, so the operating point moves.
IMD gets worse. At point d, the collector current AC amplitude becomes less than the operating point current, so the amplifier operates in class A and improves IMD. Similarly, the input/output linearity of the amplifier becomes non-linear as shown in FIG.
本発明は、これらの現象を改善するために成さ
れたものである。 The present invention has been made to improve these phenomena.
AB級トランジスタ式増幅器では、出力レベル
が変化することにより、内部損失が変化し、増幅
器動作点を移動させるという因果関係があること
は先に述べた。シリコントランジスタの場合、接
合部温度変化が動作点に及ぼす依存量としては、
ベースバイアス電圧に変算して約2mV/℃であ
ることが知られている。従つて、増幅器の出力レ
ベルを検出し、補償回路を通すことによつて、そ
の出力レベル時の内部損失と、それに応じた最適
ベースバイアス動作点電圧を算出し、ベースに印
加して増幅器の動作点の一定化を計ることによ
り、出力レベルが変化しても、増幅器のコレクタ
電流動作点は一定となるようにしたものである。 As mentioned earlier, in a class AB transistor amplifier, a change in output level causes a change in internal loss, causing a causal relationship in which the operating point of the amplifier shifts. In the case of silicon transistors, the dependence of the junction temperature change on the operating point is:
It is known that the base bias voltage is approximately 2 mV/°C. Therefore, by detecting the output level of the amplifier and passing it through a compensation circuit, we can calculate the internal loss at that output level and the optimal base bias operating point voltage accordingly, and apply it to the base to adjust the operation of the amplifier. By keeping the point constant, the amplifier's collector current operating point remains constant even if the output level changes.
次に本発明による補償回路を第3図を用いて詳
細に説明する。1はトランジスタ式AB級直線増
幅器、2はトランジスタ内部損失による補償電圧
検出回路で、前記直線増幅器の出力変化分を検出
する検出回路2−1と、該検出回路2−1が検出
した電圧を検波する検波回路2−2と、該検波回
路2−2の検波出力を2次近似補正を行なうダイ
オード折れ線近似回路2−3とを含んでいる。3
は時定数回路、4は放熱器温度センサダイオー
ド、5はバイアス用定電圧電源である。まず、ト
ランジスタ式AB級直線増幅器1の出力電圧がト
ランジスタ内部損失による補償電圧検出回路2に
入力される。2においてV0は直線検波され出力
の包絡線を得る。今、トランジスタコレクタ瞬時
電圧が変化する時、トランジスタの内部損失は次
式であらわされる。 Next, the compensation circuit according to the present invention will be explained in detail using FIG. 1 is a transistor type AB class linear amplifier; 2 is a compensation voltage detection circuit using transistor internal loss; a detection circuit 2-1 detects a change in the output of the linear amplifier; and a voltage detection circuit 2-1 detects the voltage detected by the detection circuit 2-1. and a diode polygonal line approximation circuit 2-3 that performs quadratic approximation correction on the detection output of the detection circuit 2-2. 3
4 is a time constant circuit, 4 is a heat sink temperature sensor diode, and 5 is a bias constant voltage power supply. First, the output voltage of the transistor type AB class linear amplifier 1 is input to the compensation voltage detection circuit 2 due to transistor internal loss. In step 2, V 0 is linearly detected to obtain an output envelope. Now, when the transistor collector instantaneous voltage changes, the internal loss of the transistor is expressed by the following equation.
PD=EB・εC/πRC−εC 2/4RC(W) ……(1)
PD……トランジスタの内部損失電力
EB……トランジスタのコレクタ電源電圧
εC…… 〃 瞬時電圧
RC…… 〃 負荷抵抗
ただしεC<EB
トランジスタAB級直線増幅器1の負荷抵抗RL
がトランジスタコレクタ負荷抵抗RCのあるステ
ツプアツプされた値であるなら、
RL=ηRC ……(2)
VO=√εC ……(3)
が成立する。 P D = E B・ε C /πR C −ε C 2 /4R C (W) ……(1) P D …… Internal power loss of the transistor E B …… Collector power supply voltage of the transistor ε C …… 〃 Instantaneous Voltage R C …… 〃 Load resistance where ε C <E Load resistance R L of B transistor class AB linear amplifier 1
If is a stepped-up value of the transistor collector load resistance R C , then R L = ηR C ……(2) V O =√ε C ……(3) holds true.
(1),(2),(3)式により、次式が成立する。 From equations (1), (2), and (3), the following equation holds true.
トランジスタの内部熱抵抗をθ(℃/W)とす
るなら、トランジスタ接合部の内部損失による温
度上昇分TJIは次式で表わされる。 If the internal thermal resistance of the transistor is θ (° C./W), then the temperature rise T JI due to internal loss at the transistor junction is expressed by the following equation.
接合部温度変化が動作点に及ぼす依存量として
はベースバイアス電圧に換算して2mV/℃であ
るので、接合部温度上昇TJIにより、動作点変動
が生じ、これを補償すべきベースバイアス電圧
VOCは次式によつて得られる。 Since the dependence of the junction temperature change on the operating point is 2 mV/°C when converted to the base bias voltage, the operating point fluctuation occurs due to the junction temperature rise T JI , and the base bias voltage to compensate for this is 2 mV/℃.
V OC is obtained by the following equation.
(6)式は前記直線増幅器の出力電圧VOに対して
2次式であるので、ダイオード折れ線近似による
2次近似回路により係数および2次近似補正を行
ない、VOCを得る。次に、トランジスタの熱時定
数に近似した電気的な時定数回路3を通過するこ
とによりトランジスタの内部損失変動に応じた補
正電圧VOC′を得る。 Since equation (6) is a quadratic equation with respect to the output voltage V O of the linear amplifier, the coefficient and quadratic approximation correction are performed by a quadratic approximation circuit using diode broken line approximation to obtain V OC . Next, by passing through an electrical time constant circuit 3 that approximates the thermal time constant of the transistor, a correction voltage V OC ' corresponding to internal loss fluctuations of the transistor is obtained.
一方、放熱器に取付けられている温度センサダ
イオード4は定電流駆動され、放熱器温度に応じ
た順方向電圧VDを得る。更にVDとVOC′を加えて
ベースバイアス補償電圧VBCを得る。VBCは周囲
温度変化、放熱器温度変化、およびトランジスタ
内部損失変化によるトランジスタ接合部温度変化
に対する補償電圧となる。 On the other hand, the temperature sensor diode 4 attached to the radiator is driven with a constant current to obtain a forward voltage V D corresponding to the radiator temperature. Further, V D and V OC ' are added to obtain the base bias compensation voltage V BC . V BC is a compensation voltage for changes in transistor junction temperature due to changes in ambient temperature, changes in heatsink temperature, and changes in transistor internal loss.
このVBCをバイアス用定電圧VBSより差し引く
ことによりベースバイアス印加電圧VBEを得る。 By subtracting this V BC from the bias constant voltage V BS , the base bias applied voltage V BE is obtained.
補償されたベースバイアスVBEをトランジスタ
ベースに印加することによりトランジスタの動作
点が補償され、出力レベルが変化しても増幅器の
動作点は一定となり、第4図に示すように中低レ
ベルのIMDは良好となり、第5図に示すように
入出力直線性も良好となる。 By applying a compensated base bias V BE to the transistor base, the operating point of the transistor is compensated, and the operating point of the amplifier remains constant even if the output level changes. becomes good, and as shown in FIG. 5, the input/output linearity also becomes good.
以上説明したように、本発明による動作点補償
回路を、AB級トランジスタ直線電力増幅器に取
付けると第1,2図にあるような中、低レベルに
おけるIMDの悪化、直線性の悪化を解決するこ
とができる利点があり、トランジスタで大電力を
扱う程これらの現象は顕著であるため効果があ
る。 As explained above, when the operating point compensation circuit according to the present invention is attached to a class AB transistor linear power amplifier, it is possible to solve the problems of IMD and linearity at medium and low levels as shown in Figures 1 and 2. This is effective because these phenomena are more pronounced as the transistor handles a larger amount of power.
第1図は、動作点補償をしない時の出力変化に
対する相互変調歪(IMD)の特性図、第2図は、
温度補償をしない時の入出力直線性を表わす特性
図、第3図は、本発明の一実施回路例のブロツク
図、第4図、第5図は本発明による補償回路を用
いることにより得られる相互変調歪および入出力
直線性の特性図を示す。
1……トランジスタ式AB級直線増幅器、2…
…補償電圧検出回路、2−1……検出回路、2−
2……検波回路、2−3……近似回路、3……時
定数回路、4……放熱器温度センサダイオード、
5……バイアス用定電圧電源。
Figure 1 is a characteristic diagram of intermodulation distortion (IMD) with respect to output changes without operating point compensation, and Figure 2 is
A characteristic diagram showing the input/output linearity when temperature compensation is not performed. FIG. 3 is a block diagram of an example of an implementation circuit of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are obtained by using the compensation circuit according to the present invention. A characteristic diagram of intermodulation distortion and input/output linearity is shown. 1...Transistor class AB linear amplifier, 2...
...Compensation voltage detection circuit, 2-1...Detection circuit, 2-
2...Detection circuit, 2-3...Approximate circuit, 3...Time constant circuit, 4...Radiator temperature sensor diode,
5... Constant voltage power supply for bias.
Claims (1)
作点の変動を補償する回路において、前記トラン
ジスタ直線増幅器のトランジスタ内部損失の変化
の原因となる出力電圧変化分を検出する検出回路
と、該検出回路で検出した電圧を検波する検波回
路と、該検波回路の検波出力を2次近似補正を行
なうダイオード折れ線近似回路と、該折れ線近似
回路の出力からトランジスタの内部損失変動に応
じた電圧を取り出すトランジスタの熱時定数に近
似した時定数をもつ時定数回路と、トランジスタ
の放熱器温度に応じた電圧を発生する温度センサ
ダイオードと、前記トランジスタ直線増幅器のバ
イアス用定電圧電源とを備え、該バイアス用定電
圧電源からのバイアス電圧から前記トランジスタ
の内部損失変動に応じた電圧と前記温度センサダ
イオードが発生する電圧を差し引き、得られた電
圧を前記トランジスタのバイアス電圧として加
え、相互変調歪、入出力非直線性を改善するよう
にしたことを特徴とするトランジスタ直線増幅器
の動作点補償回路。1. A circuit for compensating for fluctuations in the operating point of a transistor linear amplifier due to temperature changes, comprising a detection circuit for detecting an output voltage change that causes a change in transistor internal loss of the transistor linear amplifier, and a voltage detected by the detection circuit. a detection circuit that detects the detection circuit, a diode polygonal line approximation circuit that performs quadratic approximation correction on the detection output of the detection circuit, and a thermal time constant of the transistor that extracts a voltage according to the internal loss fluctuation of the transistor from the output of the polygonal line approximation circuit. A time constant circuit having an approximate time constant, a temperature sensor diode that generates a voltage according to the heat sink temperature of the transistor, and a constant voltage power source for biasing the transistor linear amplifier, and a constant voltage power source for biasing the transistor linear amplifier. A voltage according to the internal loss fluctuation of the transistor and a voltage generated by the temperature sensor diode are subtracted from the bias voltage, and the obtained voltage is added as the bias voltage of the transistor to improve intermodulation distortion and input/output nonlinearity. An operating point compensation circuit for a transistor linear amplifier, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56070998A JPS57185709A (en) | 1981-05-12 | 1981-05-12 | Compensation circuit for operating point for transistor linear amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56070998A JPS57185709A (en) | 1981-05-12 | 1981-05-12 | Compensation circuit for operating point for transistor linear amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57185709A JPS57185709A (en) | 1982-11-16 |
| JPH033962B2 true JPH033962B2 (en) | 1991-01-21 |
Family
ID=13447731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56070998A Granted JPS57185709A (en) | 1981-05-12 | 1981-05-12 | Compensation circuit for operating point for transistor linear amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57185709A (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5910008A (en) * | 1982-07-08 | 1984-01-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Power amplifier |
| JPS60116719U (en) * | 1984-01-17 | 1985-08-07 | 株式会社東芝 | Field effect transistor amplifier circuit |
| JPS60127022U (en) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | 横河・ヒユ−レツト・パツカ−ド株式会社 | signal output device |
| JPS60158314U (en) * | 1984-03-27 | 1985-10-22 | タケダ理研工業株式会社 | High precision operational amplifier circuit |
| JPS6162421U (en) * | 1984-09-29 | 1986-04-26 | ||
| US5483199A (en) * | 1994-10-21 | 1996-01-09 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for compensating thermal time constants in an electronic amplifier |
| KR100247154B1 (en) * | 1997-06-13 | 2000-03-15 | 윤종용 | Circuit for output level control of power amp. |
-
1981
- 1981-05-12 JP JP56070998A patent/JPS57185709A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57185709A (en) | 1982-11-16 |
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