JPH0760980B2 - プッシュプルrf増幅器 - Google Patents

プッシュプルrf増幅器

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JPH0760980B2
JPH0760980B2 JP3180178A JP18017891A JPH0760980B2 JP H0760980 B2 JPH0760980 B2 JP H0760980B2 JP 3180178 A JP3180178 A JP 3180178A JP 18017891 A JP18017891 A JP 18017891A JP H0760980 B2 JPH0760980 B2 JP H0760980B2
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JP
Japan
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balanced
amplifier
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output
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JP3180178A
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バルディス・イー・ガルーツ
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Tektronix Inc
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Tektronix Inc
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/56Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
    • H03F1/565Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for using inductive elements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は増幅器、特に直流に至る
まで平坦な応答特性を有するプッシュプルRF増幅器に
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】増幅器
に共通して要求されるのは、基本的には高い効率と小さ
い歪で正弦波信号を増幅できることである。通信、計測
への応用例では、電源と負荷は通常シングルエンドであ
る。しかし、歪を小さくしたければ平衡プッシュプル回
路構成を取るのが通常はもっとも良い。この様な回路構
成では、偶数次高調波成分が打ち消される結果、3次高
調波成分が主な歪の発生源として残る。しかし、増幅器
にバイポーラトランジスタを用いれば、この3次高調波
成分は比較的小さいものになる。
【0003】シングルエンド信号をプッシュプル増幅器
を用いて増幅する通常の方法では、増幅器にプッシュプ
ルなエミッタ結合又はエミッタ接地の差動トランジスタ
対を用い、シングルエンド入力信号を不平衡・平衡トラ
ンスを介してトランジスタ対のベースにそれぞれ供給
し、出力信号を一対のコレクタから平衡・不平衡トラン
スを介して負荷に供給する。この従来技術の例として、
1988年4月のモトローラRFデバイスデータマニュ
アルVol.2のアプリケーションノート593号、7
79号、1028号及び1024号がある。この回路配
置では、入力トランスと出力トランスによりカットオフ
される低周波数以上の周波数に対しては必要な電力効率
及び低歪が示されている。しかし、直流に至るまで一定
の利得を保ち、終端のインピーダンス整合を維持する必
要がある場合には、トランスを接続した従来の回路構成
を使うことができない。
【0004】そこで本発明の目的は、直流に至るまで一
定の利得と出力が得られ、必要ならば、無線周波数(R
F)から直流まで双方向で一定の出力インピーダンス整
合が得られる増幅器を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の増幅回路は、1
対の平衡入力端12及び14を持つ差動増幅器の平衡出
力端16とグランド間に接続された外部導体と平衡出力
端18とシングルエンド出力端26間に接続された中心
導体とを有する同軸伝送線と、この同軸伝送線を覆う磁
気コア34とから構成される平衡・不平衡トランスTB
Uを有する。平衡出力端16と第2電源VTN間に第1
抵抗器RTNを接続し、平衡出力端18と第3電源VT
P間に、それぞれ第1抵抗器RTNと等しいインピーダ
ンスを有する第2及び第3抵抗器RLF及びRTPを直
列に接続し、第2及び第3抵抗器RLF及びRTPの接
続点とグランドの間にコンデンサCLFを接続する。
【0006】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示しており、増幅
器10は差動に接続された一対のバイポーラトランジス
タQN及びQPを含み、それぞれ第1及び第2入力端1
2及び14並びに第1及び第2平衡出力端16及び18
を有する。第1抵抗器RTNは第1平衡出力端16と第
2電源VTNとの間に接続されている。直列に接続され
た第2及び第3抵抗器RTP及びRLFは第2平衡出力
端18と第3電源VTPとの間に接続されている。第2
及び第3抵抗器間の接続点20は、コンデンサCLFを
介してグランドに分路されている。
【0007】増幅器10にさらに設けられた平衡・不平
衡トランス(いわゆる、バラン)TBUは、第1及び第
2入力端22及び24並びに第1及び第2出力端26及
び28をそれぞれ有する中心導体及び外部導体を有する
同軸伝送線と、この同軸伝送線を覆う磁気コア34とか
ら構成される。第1及び第2入力端22及び24は、そ
れぞれトランジスタQP及びQNの第1及び第2平衡出
力端18及び16に接続される。平衡・不平衡トランス
TBUの第1及び第2出力端26及び28からこの増幅
器のシングルエンド出力ポート30が構成される。
【0008】抵抗器RTN、RTP及びRLF並びにコ
ンデンサCLF並びに平衡・不平衡トランスTBUから
接続回路網32が定義される。抵抗器RTN及びRTP
は、バイアス抵抗器及び逆終端抵抗器として機能する。
抵抗器RLF及びコンデンサCLFはクロスオーバ回路
網を構成し、増幅出力の直流レベルを一定に維持する。
平衡・不平衡トランスTBUの特性インピーダンスは負
荷Rloadに等しい。RTN、RTP及びRLFの抵
抗値はRloadの半分であるため、出力逆終端抵抗値
はRloadに等しくなる。出力逆終端が必要でないな
らば、出力の損失を減らすためにこれら抵抗値を増やし
ても良い。
【0009】図1の増幅器10はさらに2つの伝送線T
P及びTNを有する。これら伝送線は必須のものではな
いが、出力電力を物理的に増幅トランジスタQN及びQ
Pから伝送するのに使われ、増幅出力デバイスを取り付
けに有用な手段として働く。使用する場合はこれらのイ
ンピーダンスはRloadの半分とする。
【0010】平衡・不平衡トランスの同軸伝送線の外部
導体はその出力端28で接地されており、また、同軸伝
送線はその軸方向に沿って磁気コア34(×で図示され
る)で覆われている。この磁気コア34の作用により、
外部導体は入力端24に入力される信号とグランドとの
間でコモンモード・インダクタンスLBUを有する。高
周波ではLBUのリアクタンスが高いので、平衡・不平
衡トランスは接続点22及び24間にフローティング・
インピーダンスRloadが生じる。増幅器の出力電圧
がTBUを経由して負荷Rloadに供給される。
【0011】図の増幅器10には回路の各値及びバイア
ス電圧/電流値が示されているが、これらの値はP−P
値で5Vの出力電圧を50オームの負荷に供給し、充分
に後方終端し、整合するよう選択されたものである。
【0012】
【理想的動作】図2から図4に示された等価回路を用い
て、高周波、直流及びクロスオーバ周波数領域での増幅
器10の理想化した線形小信号特性を考える。簡単のた
め、増幅器の出力はプッシュプル電流スイッチ増幅器の
コレクタを1次近似したフローティング電流源Irf3
6にモデル化したと仮定する。
【0013】図2には高周波での増幅器10の等価回路
が示されている。ここでコンデンサCLFによりRTP
の第2端である接続点20は実質的に接地され、LBU
のインピーダンスにより、平衡・不平衡トランスの外部
導体の入力端24はグランドから切り離される。Irf
の各端から電流の一部がTP及びTNの25オームに流
れ、残りは抵抗器RTN及びRTPに流れる。交流平
衡、つまり、接続点16及び18において信号の電圧を
逆相で等しく保つために、抵抗器RTNとRTPは等し
くなければならない。平衡・不平衡トランスTBUによ
って入力端22及び24の間にかかる50オームのイン
ピーダンスは、直列で25オームの出力インピーダンス
をもつ2つのTP及びTNと完全に一致する。同様に、
Rloadは充分にTBUを終端する。この様にTN及
びTPに入った電力はすべてRloadに供給される。
Rloadの両端間の信号電圧は、1対の平衡出力端1
8と16間の電圧に等しく、それゆえ、平衡出力端18
又は16とグランド間の各電圧の2倍になっている。
【0014】Rloadで反射されるどのエネルギーも
出力端26及び28からTBUに入り、TBU並びにも
しあればTP及びTNを含む、整合した経路を伝搬し、
一部は吸収され、残りは抵抗器RTN及びRTPで反射
される。
【0015】もしRTPとRTNの合計が50オーム
(つまり、平衡系ならそれぞれ25オーム)であれば、
TBU(もしあれば、TP及びTN)で終端、つまり増
幅器は後方終端される。この場合、Irfにかかる合計
負荷インピーダンスは25オームで、ここに全電圧がか
かり、図に示された100mAの信号電流に対してRl
oadの両端には+/−2.5Vの電圧がかかる。
【0016】図3には、直流に対する増幅器10の等価
回路が示されている。直流では伝送線部分は短絡してい
る。RTNとIrfの左端はLBUで接地されている。
RTPとRLFの直列の組と並列なRloadをIrf
は駆動する。出力電流Irfにかかる負荷は、各部分の
値が高周波の場合と等しいので、Rloadにかかる電
圧は結果的に高周波を分析した場合と同じである。直流
での利得を高周波の利得と等しくするには、RLFはR
TPと等しくなければならない。コンデンサCLFは実
質的に開路であるから、RTPとRLFの直列回路で後
方終端される。RTPとRLFが等しく25オームな
ら、直流の場合の後方終端は整合する。
【0017】図4にはクロスオーバ周波数領域での増幅
器10の等価回路が示されている。ここでは、コンデン
サCLFのインピーダンスとインダクタンスLBUは抵
抗値に較べてあまり高くもなく、低くもない値である。
しかし、伝送線TP及びTNでの遅延及び容量性インピ
ーダンスは無視、省略できる程度に周波数は低い。回路
の分析とシミュレーションによれば、クロスオーバ周波
数領域で負荷Rloadに供給される電力は一定であ
り、次式(1)の条件が成立する。 LBU/RTN=CLF*RLF (1) この条件は、Rloadから増幅器を見た場合に抵抗値
が一定であることをも意味する。もし、すべての抵抗器
の値がRsourceの半分、つまり、25オームなら
完全な後方終端が再び確保される。
【0018】図5は、同様の接続回路網を用い差動増幅
器の入力にシングルエンド信号源を接続した実施例を示
している。シングルエンド信号源の出力電圧はVsou
rceで、その信号源インピーダンスはRsource
で示される。このシングルエンド入力増幅器38におい
て、Rsourceを50オーム、Vsourceを+
/−2Vと仮定する。
【0019】上述からわかるように、シングルエンド入
力端40から見た不平衡・平衡トランスTBUの終端イ
ンピーダンスは充分に終端される場合には直流以上で5
0オームと一定である。それゆえ、シングルエンド入力
端40での電圧は+/−1Vで一定であり、増幅器の入
力端42及び44の電圧も+/−1Vで一定である。も
し、RTP、RTN及びRLFが25オームでない場合
でも、直流から高周波数まで一定の信号振幅が増幅器の
入力端42及び44に加えられるが、入力信号の一部は
電源に反射されるので、入力端が充分には前方終端され
ない。
【0020】2つの好適実施例を参照して本発明の原理
を説明してきたが、本発明の原理を逸脱することなく、
多様に変更が可能なことは明らかである。たとえば、本
発明では、平衡入力とシングルエンド出力、及びシング
ルエンド入力と平衡出力を有する回路を開示したが、図
1及び図5の実施例を組み合わせれば、シングルエンド
出力とシングルエンド入力、及び平衡入力と平衡出力を
有する回路を構成できることがわかる。また、本発明で
はバイポーラトランジスタを用いたプッシュプル増幅器
に関して説明したが、本発明の原理は他の多くの広帯域
回路にも等しく適用できるものである。
【0021】
【発明の効果】プッシュプル増幅器の低歪、高い効率で
大出力が得られる特徴を生かす一方で、本発明によれば
直流に至るまで一定の利得及び出力が得られる増幅回路
が実現でき、必要ならば、無線周波数(RF)から直流
まで一定の利得が得られると共に双方向性インピーダン
ス整合を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による平衡入力とシングルエンド出力を
有するRF増幅器の一実施例の概略図。
【図2】高周波数での図1の増幅器の等価回路図
【図3】直流での図1の増幅器の等価回路図
【図4】クロスオーバ周波数での図1の増幅器の等価回
路図
【図5】本発明によるシングルエンド入力と平衡出力を
有するRF増幅器の一実施例の概略図。
【符号の説明】
10 平衡入力RF増幅器 12 第1平衡入力端 14 第2平衡入力端 16 第1平衡出力端 18 第2平衡出力端 20 接続点 22 平衡・不平衡トランスの第1入力端 24 平衡・不平衡トランスの第2入力端 26 平衡・不平衡トランスの第1出力端 28 平衡・不平衡トランスの第2出力端 30 シングルエンド出力ポート 32 接続回路網 34 磁気コア 36 フローティング電流源 38 シングルエンド入力RF増幅器 40 シングルエンド入力端 42 平衡入力端 44 平衡入力端 46 平衡出力端 48 平衡出力端 50 接続点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1対の平衡入力端及び1対の平衡出力端を
    有する差動増幅手段と、上記1対の平衡出力端の一方と
    第1基準電位源との間に接続された第1導体と上記1対
    の平衡出力端の他方とシングルエンド出力端との間に接
    続された第2導体から構成され、入出力端間にコモンモ
    ード・インダクタンスを有する平衡・不平衡トランス
    と、上記1対の平衡出力端の一方と第2基準電位源間に
    接続された第1負荷手段と、上記1対の平衡出力端の他
    方と第3基準電位源間に接続され、それぞれが上記第1
    負荷手段と等しいインピーダンスを有する第2及び第3
    負荷手段の直列回路と、上記第2及び第3負荷手段間の
    接続点と上記第1基準電位源間に接続された容量性負荷
    手段とを具えることを特徴とする増幅器。
  2. 【請求項2】1対の平衡入力端及び1対の平衡出力端を
    有する差動増幅手段と、上記1対の平衡入力端の一方と
    第1基準電位源との間に接続された第1導体と上記1対
    の平衡入力端の他方とシングルエンド入力端との間に接
    続された第2導体から構成され、入出力端間にコモンモ
    ード・インダクタンスを有する不平衡・平衡トランス
    と、上記1対の平衡入力端の一方と第2基準電位源間に
    接続された第1負荷手段と、上記1対の平衡入力端の他
    方と第3基準電位源間に接続され、それぞれが上記第1
    負荷手段と等しいインピーダンスを有する第2及び第3
    負荷手段の直列回路と、上記第2及び第3負荷手段間の
    接続点と上記第1基準電位源間に接続された容量性負荷
    手段とを具えることを特徴とする増幅器。
JP3180178A 1990-06-25 1991-06-25 プッシュプルrf増幅器 Expired - Lifetime JPH0760980B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US542560 1983-10-18
US07/542,560 US5049837A (en) 1990-06-25 1990-06-25 Push-pull transformer coupled RF amplifier with response to DC

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04229706A JPH04229706A (ja) 1992-08-19
JPH0760980B2 true JPH0760980B2 (ja) 1995-06-28

Family

ID=24164349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3180178A Expired - Lifetime JPH0760980B2 (ja) 1990-06-25 1991-06-25 プッシュプルrf増幅器

Country Status (3)

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US (1) US5049837A (ja)
JP (1) JPH0760980B2 (ja)
DE (1) DE4120974C2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1851854A1 (en) * 2005-02-09 2007-11-07 Nxp B.V. Receiver comprising an amplifier
US7224225B2 (en) * 2005-04-26 2007-05-29 Intel Corporation Differential inductor based low noise amplifier

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3227109A1 (de) * 1982-07-20 1984-01-26 Gerhard Dr.-Ing. Prof. 8012 Ottobrunn Flachenecker Schaltungsanordnung fuer einen selektiven gegentaktverstaerker
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US4945317A (en) * 1987-09-22 1990-07-31 Nippon Hoso Kyokai Matching circuit

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Publication number Publication date
DE4120974C2 (de) 1995-06-01
US5049837A (en) 1991-09-17
JPH04229706A (ja) 1992-08-19
DE4120974A1 (de) 1992-01-02

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