JPH0528114U - 増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路規模が小さく、出力電圧の直流成分が一
定の変調特性を得ることができる増幅回路を提供する。 【構成】 トランジスタＱ１のベースに入力電圧Ｖinが
供給され、電流ｉ0 が流れる。トランジスタＱ２，Ｑ３
は差動増幅回路を構成している。トランジスタＱ３のコ
レクタには抵抗Ｒ２とトランジスタＱ４のベースが接続
されている。トランジスタＱ４のエミッタには抵抗Ｒ３
が接続されている。トランジスタＱ２のベースに供給さ
れる変調信号Ｖａを抵抗Ｒ５を介してトランジスタＱ４
のエミッタ供給する。差動増幅回路の電流分配率ｍ／変
調信号Ｖａをα、電流ｉ0 の直流成分をＩとし、｛（Ｒ
３＋Ｒ５）／Ｒ３・Ｒ５｝・Ｒ２・α・Ｉ＋１／Ｒ５＝
０を満足するように設定する。これにより、出力電圧Ｖ
outの直流成分は一定となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、交流信号の増幅回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、交流信号を増幅する際、増幅率を制御するために、種々の方法が用 いられてきた。図２は従来の増幅回路を示す回路図であり、差動増幅回路を用い たものである。図２に示す増幅回路は、ｐｎｐトランジスタＱ１〜Ｑ３，ｎｐｎ トランジスタＱ４，抵抗Ｒ１〜Ｒ４，直流電圧源Ｖｏより構成されている。お互 いのエミッタが接続されたトランジスタＱ２，Ｑ３は差動増幅回路を構成し、ト ランジスタＱ１と抵抗Ｒ１との直列回路は電流源を構成している。なお、Ｖａは 変調信号、Ｖccは電源電圧、Ｖinは入力信号（入力電圧）、Ｖout は出力信号（ 出力電圧）である。 図２に示す増幅回路において、増幅率の制御はトランジスタＱ２のベース電圧 を変化させることにより行う。そして、この増幅率に変調をかけたい場合は、ト ランジスタＱ２のベース電圧に変調信号Ｖａをかける。しかし、このままでは増 幅したい交流信号だけでなく直流成分も変調してしまう。即ち、入力信号Ｖin及 び変調信号Ｖａを図４に示す信号とすると、本来であれば出力信号Ｖout が必要 であるが、出力信号はＶout ′となってしまう。

【０００３】 そのため、直流成分を補正し、交流成分だけを増幅する各種の方法が考えられ てきた。図３はその一例を示す回路図である。図３に示す増幅回路は、図２の回 路にｐｎｐトランジスタＱ５，Ｑ６と、トランジスタＱ１の直流電流と同じ電流 を流す電流源Ｉｏとよりなる差動アンプを加えたものである。 トランジスタＱ２のベース電圧を変化させた場合、トランジスタＱ２のコレク タ電流がその交流成分だけでなく直流成分も変化させることが上記した問題の原 因であることに着目し、上記差動アンプを追加したことにより、トランジスタＱ ２の直流電流と同じ電流をトランジスタＱ６に流し、トランジスタＱ３及びＱ６ のコレクタ電流を抵抗Ｒ２に流すものである。

【０００４】 即ち、抵抗Ｒ２には常に（トランジスタＱ２のベース電圧にかかわらず）一定 の直流電流が流れている。従って、図４に示す増幅回路においては、増幅率を変 化させても交流成分だけが変化し、直流電圧は一定となり、図４に示すように直 流成分が一定の理想的な出力信号Ｖout が得られる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図３に示す増幅回路においては、新たにトランジスタＱ５，Ｑ ６及び電流源Ｉｏが必要であるので、回路規模が大きくなり、また、コストが高 くなるという問題点がある。さらに、２つの差動アンプの制御特性のばらつき等 により正確な直流成分の補正ができないという問題点もある。 それゆえ本考案は、少ない部品点数で正確な変調特性を得ることができる増幅 回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上述した従来の技術の課題を解決するため、ベースに入力電圧が供 給される第１のトランジスタと、一端が接地された第１の抵抗との直列回路より なる電流源と、前記第１のトランジスタのコレクタにお互いのエミッタが接続さ れ、ベースに変調信号が供給される第２のトランジスタと、ベースに直流電圧が 供給される第３のトランジスタとよりなる差動増幅回路と、前記第３のトランジ スタのコレクタに接続された第２の抵抗と、前記第３のトランジスタのコレクタ に、前記第２の抵抗と並列にそのベースが接続された第４のトランジスタと、前 記第４のトランジスタのエミッタに接続された第３の抵抗と、前記第４のトラン ジスタのコレクタに接続された第４の抵抗と、前記第２のトランジスタのベース と前記第４のトランジスタのエミッタとの間に接続された第５の抵抗とより構成 され、前記第２，第３，第５の抵抗の抵抗値をそれぞれＲ２，Ｒ３，Ｒ５、前記 差動増幅回路の電流分配率／変調信号をα、前記電流源によって流れる電流の直 流成分をＩとした場合、｛（Ｒ３＋Ｒ５）／Ｒ３・Ｒ５｝・Ｒ２・α・Ｉ＋１／ Ｒ５＝０を満足させることにより、前記第４のトランジスタのコレクタから出力 される電流の直流成分を一定として出力電圧を得ることを特徴とする増幅回路を 提供するものである。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の増幅回路について、添付図面を参照して説明する。図１は本考 案の増幅回路の一実施例を示す回路図、図５は本考案の増幅回路を説明するため の図である。なお、図１において、図２と同一部分には同一符号を付す。

【０００８】 図１に示す本考案の増幅回路は、図２に示す従来の増幅回路におけるトランジ スタＱ２のベースとトランジスタＱ４のエミッタをコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５ で接続したものである。変調信号ＶａとトランジスタＱ４のエミッタ電圧が同じ 極性で変化していることを利用し、トランジスタＱ４のエミッタに変調信号Ｖａ をコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ５を介して供給する。ここで、コンデンサＣ１は直 流分カットのため挿入してあり、抵抗Ｒ５と比較してそのインピーダンスは十分 小さく、計算上は無視できる値である。トランジスタＱ４のエミッタに変調信号 Ｖａを重畳することにより、トランジスタＱ４から流れる電流ｉ4 の直流成分は 、以下に詳述する如く設定すれば、常に一定になる。

【０００９】 図１の増幅回路の回路動作について説明する。トランジスタＱ１のベースに入 力信号Ｖinを印加することにより、電流ｉ0 が得られる。電流ｉ0 は図５に示す ように、直流成分Ｉと交流成分である信号電流ｉとよりなる。電流ｉ0 は変調信 号Ｖａにより、ある比率（電流分配率）ｍ（０＜ｍ＜１）でトランジスタＱ３の コレクタ電流ｉ1 に分配される。 ｉ1 ＝ｍ・ｉ0 …（１） となる（ｍは変調信号Ｖａに比例、即ち、ｍ＝αＶａ）。

【００１０】 そして、トランジスタＱ４のエミッタ電圧Ｖ1 は次式で表せる。 Ｖ1 ＝Ｖcc−ｉ1 ・Ｒ２＋ＶBE …（２） ここで、ＶBEはトランジスタＱ４のベース・エミッタ間電圧である。抵抗Ｒ３に 流れる電流をｉ2 とすると、 ｉ2 ＝（Ｖcc−Ｖ1 ）／Ｒ３ …（３） （２），（３）式より、 ｉ2 ＝（Ｒ２／Ｒ３）・ｉ1 −ＶBE／Ｒ３ …（４） となる。（４）式に（１）式を代入して、 ｉ2 ＝（Ｒ２／Ｒ３）・ｍ・ｉ0 −ＶBE／Ｒ３ …（５） となる。そして、ｍに変調をかける場合、ｍ＝αＶａより、ｄｍ＝α・ｄＶａと なる。ここで、ｄｍは電流分配率ｍの変化分、ｄＶａは変調信号Ｖａの変化分を 表し、以下、ｄは同じく変化分を表す。 ｄｉ2 ＝（Ｒ２／Ｒ３）・ｉ0 ・ｄｍ ＝（Ｒ２／Ｒ３）・ｉ0 ・α・ｄＶａ …（６） となり、電流ｉ2 は電流ｉ0 と変調信号Ｖａとの積で表される。

【００１１】 しかし、このままでは従来の回路のように、電流ｉ0 の直流成分Ｉまで変調し てしまう。上記のように、電流ｉ0 は直流電流Ｉと信号電流ｉとよりなるから、 ｉ2 ＝（Ｒ２／Ｒ３）・α・ｄＶａ・Ｉ ＋（Ｒ２／Ｒ３）・α・ｄＶａ・ｉ …（７） となる。 この第１項を補正するために、抵抗Ｒ５に流れる電流ｉ3 を印加する。 ｄｉ3 ＝（ｄＶ1 −ｄＶａ）／Ｒ５ …（８） （２）式より、ｄＶ1 ＝−ｄｉ1 ・Ｒ２、（１）式を代入し、さらに、ｍ＝αＶ ａを代入して、 ｄＶ1 ＝−α・ｉ0 ・ｄＶａ・Ｒ２ …（９） （９）式を（８）式に代入して、 ｄｉ3 ＝（−α・ｉ0 ・ｄＶａ・Ｒ２−ｄＶａ）／Ｒ５ ＝−（α・ｉ0 ・Ｒ２＋１）・ｄＶａ／Ｒ５ …（１０） ｄｉ4 ＝ｄｉ2 −ｄｉ3 …（１１） （１１）式に（６），（１０）式を代入して、 ｄｉ4 ＝（Ｒ２／Ｒ３）・α・ｉ0 ・ｄＶａ −｛−（α・ｉ0 ・Ｒ２＋１）・ｄＶａ／Ｒ５｝ ＝｛（Ｒ２／Ｒ３）・α・ｉ0 ＋（α・ｉ0 ・Ｒ２＋１）／Ｒ５｝・ｄＶａ ＝｛（Ｒ３＋Ｒ５）／Ｒ３・Ｒ５｝・Ｒ２・α・ｄＶａ・ｉ0 ＋ｄＶａ／Ｒ５ …（１２） （１２）式に、ｉ0 ＝Ｉ＋ｉを代入すると、 ｄｉ4 ＝｛（Ｒ３＋Ｒ５）／Ｒ３・Ｒ５｝・Ｒ２・α・ｄＶａ・ｉ ＋［｛（Ｒ３＋Ｒ５）／Ｒ３・Ｒ５｝・Ｒ２・α・Ｉ ＋１／Ｒ５］・ｄＶａ …（１３） となる。

【００１２】 ここで、αは、変調信号Ｖａが大きくなると電流ｉ1 が小さくなることから分 かるように、負極性であり、また、定数（一定値）である。さらに、電流ｉ0 の 直流成分Ｉも一定値であることを考えると、 ｛（Ｒ３＋Ｒ５）／Ｒ３・Ｒ５｝・Ｒ２・α・Ｉ＋１／Ｒ５＝Ｃ（一定値） であり、Ｃ＝０となるよう抵抗Ｒ５を決定することが可能である。Ｃ＝０となる ように抵抗Ｒ５を決定すれば、電流ｉ4 は、ｄｉ4 ＝｛（Ｒ３＋Ｒ５）／Ｒ３・ Ｒ５｝・Ｒ２・α・ｄＶａ・ｉのみとなる。 即ち、出力電流ｉ4 には入力される交流信号のみ変調信号Ｖａにより変調され 、直流成分は変化しないようにすることが可能となる。従って、図４に示す直流 成分が一定の理想的な出力信号Ｖout となることが分かる。 このように本考案の増幅回路によれば、入力信号Ｖin及び変調信号Ｖａを図４ に示す信号とすると、直流電流が一定で、入力信号Ｖinの振幅のみが変化した出 力信号Ｖout を得ることができる。

【００１３】

【考案の効果】 以上詳細に説明したように、本考案の増幅回路は上述の如く構成されてなるの で、回路規模が大きくなることもなく、出力電圧の直流成分が一定の変調特性を 得ることができるという優れた効果がある。

【提出日】平成３年１２月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】

従来から、交流信号を増幅する際、増幅率を制御するために、種々の方法が用 いられてきた。図２は従来の増幅回路を示す回路図であり、差動増幅回路を用い たものである。図２に示す増幅回路は、ｎｐｎトランジスタＱ１〜Ｑ３，ｐｎｐ トランジスタＱ４，抵抗Ｒ１〜Ｒ４，直流電圧源Ｖｏより構成されている。お互 いのエミッタが接続されたトランジスタＱ２，Ｑ３は差動増幅回路を構成し、ト ランジスタＱ１と抵抗Ｒ１との直列回路は電流源を構成している。なお、Ｖａは 変調信号、Ｖｃｃは電源電圧、Ｖｉｎは入力信号（入力電圧）、Ｖｏｕｔは出力 信号（出力電圧）である。 図２に示す増幅回路において、増幅率の制御はトランジスタＱ２のベース電圧 を変化させることにより行う。そして、この増幅率に変調をかけたい場合は、ト ランジスタＱ２のベース電圧に変調信号Ｖａをかける。しかし、このままでは増 幅したい交流信号だけでなく直流成分も変調してしまう。即ち、入力信号Ｖｉｎ 及び変調信号Ｖａを図４に示す信号とすると、本来であれば出力信号Ｖｏｕｔが 必要であるが、出力信号はＶｏｕｔ′となってしまう。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】 そのため、直流成分を補正し、交流成分だけを増幅する各種の方法が考えられ てきた。図３はその一例を示す回路図である。図３に示す増幅回路は、図２の回 路にｎｐｎトランジスタＱ５，Ｑ６と、トランジスタＱ１の直流電流と同じ電流 を流す電流源Ｉｏとよりなる差動アンプを加えたものである。 トランジスタＱ２のベース電圧を変化させた場合、トランジスタＱ２のコレク タ電流がその交流成分だけでなく直流成分も変化させることが上記した問題の原 因であることに着目し、上記差動アンプを追加したことにより、トランジスタＱ ２の直流電流と同じ電流をトランジスタＱ６に流し、トランジスタＱ３及びＱ６ のコレクタ電流を抵抗Ｒ２に流すものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の増幅回路の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】従来の増幅回路を示す回路図である。

【図３】従来の増幅回路を示す回路図である。

【図４】本考案及び従来の増幅回路を説明するための波
形図である。

【図５】本考案の増幅回路を説明するための図である。

【符号の説明】

Ｃ１ コンデンサ Ｑ１〜Ｑ３ ｐｎｐトランジスタ Ｑ４ ｎｐｎトランジスタ Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗 Ｖａ 変調信号 Ｖcc 電源電圧 Ｖin 入力信号（入力電圧） Ｖout 出力信号（出力電圧） Ｖｏ 直流電圧源

【手続補正書】

【提出日】平成３年１２月５日

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】 Ｃ１ コンデンサ Ｑ１〜Ｑ３ ｎｐｎトランジスタ Ｑ４ ｐｎｐトランジスタ Ｒ１〜Ｒ５ 抵抗 Ｖａ 変調信号 Ｖｃｃ 電源電圧 Ｖｉｎ 入力信号（入力電圧） Ｖｏｕｔ 出力信号（出力電圧） Ｖｏ 直流電圧源

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースに入力電圧が供給される第１のトラ
   ンジスタと、一端が接地された第１の抵抗との直列回路
   よりなる電流源と、 前記第１のトランジスタのコレクタにお互いのエミッタ
   が接続され、ベースに変調信号が供給される第２のトラ
   ンジスタと、ベースに直流電圧が供給される第３のトラ
   ンジスタとよりなる差動増幅回路と、 前記第３のトランジスタのコレクタに接続された第２の
   抵抗と、 前記第３のトランジスタのコレクタに、前記第２の抵抗
   と並列にそのベースが接続された第４のトランジスタ
   と、 前記第４のトランジスタのエミッタに接続された第３の
   抵抗と、 前記第４のトランジスタのコレクタに接続された第４の
   抵抗と、 前記第２のトランジスタのベースと前記第４のトランジ
   スタのエミッタとの間に接続された第５の抵抗とより構
   成され、 前記第２，第３，第５の抵抗の抵抗値をそれぞれＲ２，
   Ｒ３，Ｒ５、前記差動増幅回路の電流分配率／変調信号
   をα、前記電流源によって流れる電流の直流成分をＩと
   した場合、 ｛（Ｒ３＋Ｒ５）／Ｒ３・Ｒ５｝・Ｒ２・α・Ｉ＋１／Ｒ５＝０ を満足させることにより、前記第４のトランジスタのコ
   レクタから出力される電流の直流成分を一定として出力
   電圧を得ることを特徴とする増幅回路。