JPH08222968A - 増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寄生信号を排除するとともに同相分排除比を
高める。 【解決手段】 同じ極性でプッシュプル形態に配置され
た第１出力トランジスタＴ２ａ及び第２出力トランジス
タＴ３ａと、前記の第１出力トランジスタＴ２ａのベー
スに結合されたコレクタを有する入力トランジスタＴ１
ａとを具える増幅器において、この増幅器が、同じくプ
ッシュプル形態に配置された第３出力トランジスタＴ２
ｂ及び第４出力トランジスタＴ３ｂと、追加の入力トラ
ンジスタＴ１ｂとを具え、この追加の入力トランジスタ
のエミッタが前記の入力トランジスタＴ１ａのエミッタ
に結合され、この追加の入力トランジスタのコレクタが
前記の第２出力トランジスタＴ３ａのベースと前記の第
３出力トランジスタＴ２ｂのベースとに結合され、前記
の第４出力トランジスタＴ３ｂのベースが前記の入力ト
ランジスタＴ１ａのコレクタに結合されているようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同じ極性でプッシ
ュプル形態に配置された第１出力トランジスタ及び第２
出力トランジスタと、前記の第１出力トランジスタのベ
ースに結合されたコレクタを有する入力トランジスタと
を具える増幅器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような増幅器は特に特開昭５８−１
９５３０６号明細書に開示されており既知である。この
増幅器はＮＰＮ型のトランジスタのみを用いて集積化形
態で実現しうる為、この増幅器は比較的高い周波数で動
作しうる。この既知の増幅器はテレビジョン信号用の中
間周波増幅器としては種々の理由で比較的満足なもので
はない。

【０００３】すなわち、この既知の増幅器はその構造が
非対称である為に、入力信号に重畳され有効信号と一緒
に増幅されるおそれのある寄生信号を排除しえない。こ
の欠点は非対称構造の代わりに差動構造を用いることに
より改善しうる。この目的のために、第１の部分と対称
的な第２の部分を用い且つこの構造の２つの入力及び２
つの出力を差動モードで用いることにより既知の増幅器
を完成させることが考えられる。しかし、この解決策は
充分な同相分排除比を有しない。増幅器の直線性を改善
するのも望ましいことである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、後に
説明する制限により受ける動作上の影響を少なくした増
幅器を提供せんとするにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、同じ極性でプ
ッシュプル形態に配置された第１出力トランジスタ及び
第２出力トランジスタと、前記の第１出力トランジスタ
のベースに結合されたコレクタを有する入力トランジス
タとを具える増幅器において、 この増幅器が、同じくプッシュプル形態に配置された第
３出力トランジスタ及び第４出力トランジスタと、追加
の入力トランジスタとを具え、この追加の入力トランジ
スタのエミッタが前記の入力トランジスタのエミッタに
結合され、この追加の入力トランジスタのコレクタが前
記の第２出力トランジスタのベースと前記の第３出力ト
ランジスタのベースとに結合され、前記の第４出力トラ
ンジスタのベースが前記の入力トランジスタのコレクタ
に結合されていることを特徴とする。

【０００６】本発明による増幅器は、その構造が確実に
対称的となる為、実際に差動的なモードに応じて機能で
きる。その理由は、第２出力トランジスタのベースがも
はや入力トランジスタのエミッタに接続されない為であ
る。

【０００７】本発明の例では、前記の入力トランジスタ
と前記の追加の入力トランジスタとが互いに差動対とし
て配置され、特に、前記の入力トランジスタのエミッタ
及び前記の追加の入力トランジスタのエミッタがそれぞ
れ電流源により給電されるとともに、第１エミッタ抵抗
と称する抵抗により互いに結合されているようにするの
が有利である。

【０００８】増幅器が対称構造となることにより、回路
中のトランジスタの直流バイアス条件を、増幅された信
号のひずみ減少に対応する特定の構成配置に依存しない
ように選択しうるようになる。

【０００９】本発明の好適例では、前記の入力トランジ
スタのコレクタと前記の第４出力トランジスタのベース
との間の結合が前記の第１出力トランジスタに対し追加
のトランジスタにより達成され、この追加のトランジス
タのベースが第１出力トランジスタのベースに接続さ
れ、この追加のトランジスタがそのエミッタを介して電
圧信号を生じ、この電圧信号の一部が第４出力トランジ
スタのベースに供給されるようになっており、これと対
称的に、前記の追加の入力トランジスタのコレクタと前
記の第２出力トランジスタのベースとの間の結合が前記
の第３出力トランジスタに対し追加のトランジスタによ
り達成され、この追加のトランジスタのベースが第３出
力トランジスタのベースに接続され、この追加のトラン
ジスタがそのエミッタを経て電圧信号を生じ、この電圧
信号の一部が第２出力トランジスタのベースに供給され
るようにする。

【００１０】第２及び第４出力トランジスタのベースに
供給される電圧信号の一部は分圧器ブリッジから取り出
し、これら分圧器ブリッジはそれぞれその分岐中に直列
配置のダイオードを有するようにするのが有利である。
このダイオードは増幅器の動作を温度変化の関数として
安定化させるのに好ましいものである。

【００１１】第２出力トランジスタのエミッタと第４出
力トランジスタのエミッタとを第２エミッタ抵抗と称す
る抵抗により互いに結合することにより、電流やこれら
トランジスタにより生ぜしめられる信号の直線性を制御
する、これらトランジスタの動作用の追加の制御パラメ
ータが得られる。

【００１２】第１出力トランジスタに対し追加のトラン
ジスタのエミッタに存在する電圧信号は入力トランジス
タにより既に増幅された信号である為、分圧器ブリッジ
が第４出力トランジスタのベースに供給すべき信号の振
幅を任意に選択しうるものであり、一方第３出力トラン
ジスタに対し追加のトランジスタに関しては対称的とな
っており、増幅器の最適動作、特に出力信号の良好な直
線性が得られる。

【００１３】第１出力トランジスタと第２出力トランジ
スタとの共通接続点と、前記の入力トランジスタのベー
スとの間に負帰還抵抗が直接接続され、第３出力トラン
ジスタと第４出力トランジスタとの共通接続点と、前記
の追加の出力トランジスタのベースとの間に他の負帰還
抵抗が直接接続されている構成により、直線性が更に改
善される。

【００１４】この直接接続帰還は、本発明の増幅器の零
入力点を、従来の増幅器の場合のように折衷策を講ずる
ことなく、正確に制御しうるという事実により可能とな
るものである。負帰還率は負帰還抵抗の値により制御し
て、信号の周波数に依存しない所定のひずみ率を得るこ
とができる。

【００１５】この例によれば、共通モード電圧の点と、
前記の入力トランジスタのベース及び前記の追加の入力
トランジスタのベースとの間にそれぞれベース抵抗が接
続されているようにするのが有利である。この場合は、
増幅器の出力端子から大きな振幅の信号を生ぜしめるこ
とができる。

【００１６】本発明の上述した及びその他の特徴は以下
の図面につき説明する実施例から明らかとなるであろ
う。

【００１７】以下に図面につき説明するに、図１は既知
の増幅器を示し、この増幅器は第１電源Ｖ１と基準電圧
源として作用する第２電源Ｖ２との間で給電されるモジ
ュール１を有し、このモジュールはエミッタ接地形態に
配置された第１ＮＰＮトランジスタＴ１を具え、このト
ランジスタのベースに入力端子１１から交流入力信号Ｖ
ｉが供給される。トランジスタＴ１のエミッタはエミッ
タ抵抗Ｒ１を経て基準電圧源Ｖ２に接続されている。ト
ランジスタＴ１のコレクタはコレクタ抵抗Ｒ２を経て正
の電源Ｖ１に接続されている。モジュール１は第２ＮＰ
ＮトランジスタＴ２をも有し、この第２ＮＰＮトランジ
スタはそのベースに供給されるトランジスタＴ１のコレ
クタにおける電圧のエミッタホロワとして動作する。こ
のトランジスタＴ２はそのエミッタに接続された出力端
子１２に出力信号Ｖｏを生じる。この出力端子は基準電
圧源Ｖ２に接続された負荷抵抗ＲＬに接続すべきもので
ある。モジュール１は更にエミッタ接地形態に配置され
た第３ＮＰＮトランジスタＴ３を有し、そのベースは第
１ＮＰＮトランジスタＴ１のエミッタに接続され、トラ
ンジスタＴ３のコレクタは第２ＮＰＮトランジスタＴ２
のエミッタに接続され、トランジスタＴ３のエミッタは
エミッタ抵抗Ｒ３を経て基準電圧源Ｖ２に接続されてい
る。従って、トランジスタＴ３のベースは入力信号Ｖｉ
と同相の信号を受け、そのコレクタは負荷抵抗ＲＬに交
流電流を供給するも、この電流は第２ＮＰＮトランジス
タＴ２のエミッタにより供給される電圧と逆相である。

【００１８】従って、第２及び第３ＮＰＮトランジスタ
Ｔ２及びＴ３はプッシュプルモードで動作する。負荷に
おける信号の電力とこの信号のひずみとを最適化基準と
してとることにより、最良の動作条件はトランジスタＴ
３により供給される交流電流の振幅がトランジスタＴ２
により供給される電流の振幅にほぼ等しくなる条件であ
るようになる。

【００１９】この一致条件を極めて簡単に計算するには
抵抗値間の関係式、すなわち Ｒ２／Ｒ１＝２ＲＬ／Ｒ３ が用いられる。この関係式においては、抵抗値をこれら
抵抗の符号で表してある。

【００２０】比Ｒ２／Ｒ１はこの増幅器の電圧利得値を
決定するが、この場合Ｒ１の値を、トランジスタＴ３の
ベースに供給される直流電圧によりこのトランジスタＴ
３をターンオンさせるために充分に高くする必要があ
る。電源電圧（Ｖ１−Ｖ２）が５ボルト以下である場
合、増幅器の直線性が満足なものとなる小さな比Ｒ２／
Ｒ１（ほぼ１）を用いる必要があるが、その電圧利得は
不充分となる。

【００２１】これに対し、このような制限を受けず、電
圧利得が例えば１０程度と高く、信号の周波数に依存す
ることなく出力端と入力端との間の負帰還抵抗による直
接接続ラインを介して負帰還を行ないうる増幅器を提供
するのが望ましい。更に、対称的な動作モードを利用す
ることにより、既知の増幅器の不充分な同相分排除比を
改善するようにするのが有利である。

【００２２】

【発明の実施の形態】図２は本発明による増幅器の電気
回路図である。図２に示す増幅器は、第１モジュール１
００にこれと同様な第２モジュール２００を加えること
により対称形となっている。第１モジュール１００は入
力信号Ｖｉａに対する入力端子１１と、出力信号Ｖｏａ
に対する出力端子１２とを有し、第２モジュール２００
は入力端子Ｖｉｂに対する入力端子２１と、出力信号Ｖ
ｏｂに対する出力端子２２とを有している。入力信号Ｖ
ｉａ及びＶｉｂは必ずしも相補の交流信号とする必要は
ないが、出力信号Ｖｏａ及びＶｏｂは相補的とする。こ
れら出力信号は入力信号間の差（Ｖｉａ−Ｖｉｂ）を増
幅器の利得倍にしたものに相当する。

【００２３】モジュール１００の入力端子１１はエミッ
タ接地形態に配置された第１入力トランジスタＴ１ａの
ベースに接続され、この第１入力トランジスタのコレク
タはコレクタ抵抗Ｒ２ａを経て正の電源Ｖ１に接続され
ている。これと対称的に、モジュール２００の信号入力
端子２１はトランジスタＴ１ａと対称的な第２入力トラ
ンジスタＴ１ｂのベースに接続され、この第２入力トラ
ンジスタのコレクタはコレクタ抵抗Ｒ２ｂを経て電源Ｖ
１に接続されている。トランジスタＴ１ａ及びＴ１ｂは
差動対として配置されている。その理由は、これらトラ
ンジスタのエミッタがエミッタ抵抗Ｒ１１を経て結合さ
れている為である。これらエミッタの各々は第１モジュ
ール１００における電流源Ｓａ及び第２モジュール２０
０における電流源Ｓｂをそれぞれ経て基準電圧源Ｖ２に
も結合されている。モジュール１００はエミッタホロワ
として配置された第１出力トランジスタＴ２ａをも有
し、そのベースはトランジスタＴ１ａのコレクタに接続
され、トランジスタＴ２ａのエミッタは出力端子１２に
接続されている。トランジスタＴ２ａのエミッタには第
２出力トランジスタＴ３ａのコレクタが接続され、この
第２出力トランジスタのエミッタはエミッタ抵抗Ｒ１０
ａを経て第２電源Ｖ２に結合されている。

【００２４】第２モジュール２００では、トランジスタ
Ｔ２ｂのベースをトランジスタＴ１ｂのコレクタに接続
し、トランジスタＴ２ｂのエミッタを出力端子２２及び
トランジスタＴ３ｂのコレクタに接続し、トランジスタ
Ｔ３ｂのエミッタをエミッタ抵抗Ｒ１０ｂを経て第２電
源Ｖ２に接続することにより対称配置を実現する。トラ
ンジスタＴ２ａ，Ｔ３ａとトランジスタＴ２ｂ，Ｔ３ｂ
との対がプッシュプルモードで動作するようにするため
には、トランジスタＴ３ａ及びＴ３ｂのベースが同じモ
ジュールの対応する入力信号と同相の信号を受けるよう
にする必要がある。

【００２５】この目的のために、モジュール１００が追
加のトランジスタＴ４ａをも有し、このトランジスタの
ベースがトランジスタＴ２ａのベースとトランジスタＴ
１ａのコレクタとに結合され、これと対称的にモジュー
ル２００が追加のトランジスタＴ４ｂをも有し、このト
ランジスタＴ４ｂのベースがトランジスタＴ２ｂのベー
スとトランジスタＴ１ｂのコレクタとに結合されてい
る。トランジスタＴ４ａ及びＴ４ｂはエミッタホロワと
して動作し、これらのコレクタは電源Ｖ１により給電さ
れ、トランジスタＴ４ａのエミッタは抵抗Ｒ４１ａとダ
イオードＤ１と抵抗Ｒ４２ａとより成る分圧器ブリッジ
に接続され、トランジスタＴ４ｂのエミッタは抵抗Ｒ４
１ｂとダイオードＤ２と抵抗Ｒ４２ｂとより成る分圧器
ブリッジに接続されている。図２ではダイオードをＤ１
及びＤ２で表しているが、これらは順方向でダイオード
として接続したＮＰＮトランジスタの形態で実現するの
が有利である。抵抗Ｒ４１ｂとダイオードＤ２との間
の、モジュール２００の分圧器のブリッジの中間点はモ
ジュール１００のトランジスタＴ３ａのベースに接続さ
れている。一方、抵抗Ｒ４１ａとダイオードＤ１との間
の、モジュール１００の分圧器ブリッジの中間点はモジ
ュール２００のトランジスタＴ３ｂのベースに接続され
ている。各モジュールにおいて、分圧器ブリッジは同じ
モジュールの入力電圧と逆位相の電圧を受ける。これに
対し、一方のモジュールの第２出力トランジスタのベー
スを他方のモジュールの分圧器ブリッジの中間点に接続
することにより、このベースに供給される信号を同じモ
ジュールの入力信号と同相にするという条件が満足され
る。

【００２６】２つの分圧器ブリッジの中間点は分圧比の
関数として、トランジスタＴ３ａ及びＴ３ｂのベースに
供給される直流バイアス電圧やこれらトランジスタによ
って生ぜしめられる交流電圧信号の振幅を決定する。ト
ランジスタＴ３ａ及びＴ３ｂのエミッタ抵抗Ｒ１０ａ及
びＲ１０ｂは、これらトランジスタによって生ぜしめら
れる交流電流の振幅をこれら抵抗の選択値の関数として
調整しうるようにする。

【００２７】この増幅器では、増幅器の利得に関する限
り特定の制限を課することなく、トランジスタＴ３ａ及
びＴ３ｂにより生ぜしめる交流電流の振幅をトランジス
タＴ２ａ及びＴ２ｂにより生ぜしめる電流の振幅にほぼ
等しくするのが容易である。

【００２８】トランジスタＴ３ａ及びＴ３ｂのエミッタ
を接続するエミッタ抵抗Ｒ１０ｃを設けることにより、
直流バイアス状態の制御が交流動作条件（利得及び直線
性）に依存しないようにする追加の自由度が得られる。
この抵抗Ｒ１０ｃはトランジスタＴ３ａ及びＴ３ｂの直
流バイアスに影響を及ぼさず、抵抗Ｒ１０ａ及びＲ１０
ｂと並列のこの抵抗Ｒ１０ｃの値がこれらトランジスタ
の電流増幅に影響を及ぼす。

【００２９】上述したことは同様にトランジスタＴ１ａ
及びＴ１ｂ及びこれらのエミッタ抵抗Ｒ１１にも当ては
まり、これによりトランジスタＴ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ３
ａ，Ｔ３ｂ，Ｔ４ａ及びＴ４ｂを考慮して増幅器の利得
及びひずみを正確に調整しうる。

【００３０】図２に開示した増幅器は、図１に示す既知
の増幅器に比べ高い振幅の信号を出力端に生ぜしめるこ
とができる。又、本発明による増幅器は充分に正確に制
御することができる為、回路を温度の関係として安定化
するいかなる困難性もなく、入力端と出力端との間の抵
抗の直接接続ラインを介して負帰還を行なうことができ
る。この制御は抵抗の値や、電流源Ｓａ及びＳｂによっ
て供給される電源電流の値を適切に選択することにより
実現しうる。図２に示すように、第１モジュール１００
における出力端子１２は負帰還抵抗Ｒ１００を経て入力
端子１１に接続され、同様に第２モジュール２００にお
ける出力端子２２は負帰還抵抗Ｒ２００を経て入力端子
２１に接続されている。

【００３１】任意ではあるがこのような負帰還を適用す
る場合、図２にＲ１１０及びＲ２１０で示すようにトラ
ンジスタＴ１ａ及びＴ１ｂのベースと基準電圧Ｖ２の点
との間に並列抵抗を設けるのが有利である。トランジス
タＴ１ａ及びＴ１ｂのベース−コレクタ電圧はこれらの
抵抗により抵抗Ｒ１００及びＲ２００に生じる電圧降下
分だけ高めることができる。従って、これらのトランジ
スタＴ１ａ及びＴ１ｂはこれらのコレクタに電圧変化が
比較的高い信号を生ぜしめることができる為、信頼性の
良い２．５ボルトのピーク値の差出力信号を５ボルトの
電源電圧で得ることができる。

【００３２】当業者は、上述した例の増幅器を、特に、
温度変動及び電源変動（Ｖ２−Ｖ１）に対する直流動作
及びその安定性の点に関して変更せしめうるものであ
る。しかし、このような変更は特許請求の範囲に記載し
た本発明の範囲内のものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の増幅器を示す回路図である。

【図２】本発明による増幅器の一実施例を示す電気回路
図である。

【符号の説明】

１１，２１ 入力端子 １２，２２ 出力端子 １００ 第１モジュール ２００ 第２モジュール Ｒ１００，Ｒ２００ 負帰還抵抗

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同じ極性でプッシュプル形態に配置され
   た第１出力トランジスタ（Ｔ２ａ）及び第２出力トラン
   ジスタ（Ｔ３ａ）と、前記の第１出力トランジスタ（Ｔ
   ２ａ）のベースに結合されたコレクタを有する入力トラ
   ンジスタ（Ｔ１ａ）とを具える増幅器において、 この増幅器が、同じくプッシュプル形態に配置された第
   ３出力トランジスタ（Ｔ２ｂ）及び第４出力トランジス
   タ（Ｔ３ｂ）と、追加の入力トランジスタ（Ｔ１ｂ）と
   を具え、この追加の入力トランジスタのエミッタが前記
   の入力トランジスタ（Ｔ１ａ）のエミッタに結合され、
   この追加の入力トランジスタのコレクタが前記の第２出
   力トランジスタ（Ｔ３ａ）のベースと前記の第３出力ト
   ランジスタ（Ｔ２ｂ）のベースとに結合され、前記の第
   ４出力トランジスタ（Ｔ３ｂ）のベースが前記の入力ト
   ランジスタ（Ｔ１ａ）のコレクタに結合されていること
   を特徴とする増幅器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の増幅器において、前記
   の入力トランジスタ（Ｔ１ａ）のコレクタと前記の第４
   出力トランジスタ（Ｔ３ｂ）のベースとの間の結合が前
   記の第１出力トランジスタに対し追加のトランジスタ
   （Ｔ４ａ）により達成され、この追加のトランジスタ
   （Ｔ４ａ）のベースが第１出力トランジスタ（Ｔ２ａ）
   のベースに接続され、この追加のトランジスタ（Ｔ４
   ａ）がそのエミッタを介して電圧信号を生じ、この電圧
   信号の一部が第４出力トランジスタ（Ｔ３ｂ）のベース
   に供給されるようになっており、これと対称的に、前記
   の追加の入力トランジスタ（Ｔ１ｂ）のコレクタと前記
   の第２出力トランジスタ（Ｔ３ａ）のベースとの間の結
   合が前記の第３出力トランジスタに対し追加のトランジ
   スタ（Ｔ４ｂ）により達成され、この追加のトランジス
   タ（Ｔ４ｂ）のベースが第３出力トランジスタ（Ｔ２
   ｂ）のベースに接続され、この追加のトランジスタ（Ｔ
   ４ｂ）がそのエミッタを経て電圧信号を生じ、この電圧
   信号の一部が第２出力トランジスタ（Ｔ３ａ）のベース
   に供給されるようになっていることを特徴とする増幅
   器。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の増幅器において、前記
   の入力トランジスタ（Ｔ１ａ）及び追加の入力トランジ
   スタ（Ｔ１ｂ）が差動対として配置されていることを特
   徴とする増幅器。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の増幅器において、前記
   の第２出力トランジスタ（Ｔ３ａ）及び第４出力トラン
   ジスタ（Ｔ３ｂ）のベースに供給される電圧の一部が分
   圧器ブリッジから取り出され、これら分圧器ブリッジの
   各々がその分岐に直列配置のダイオード（Ｄ１，Ｄ２）
   を有していることを特徴とする増幅器。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の増幅器において、前記
   の入力トランジスタ（Ｔ１ａ）のエミッタと前記の追加
   の入力トランジスタ（Ｔ１ｂ）のエミッタとがそれぞれ
   電流源により給電されるとともに第１エミッタ抵抗（Ｒ
   １１）により互いに結合されていることを特徴とする増
   幅器。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の増幅器において、第２
   出力トランジスタ（Ｔ３ａ）のエミッタと第４出力トラ
   ンジスタ（Ｔ３ｂ）のエミッタとが第２エミッタ抵抗
   （Ｒ１０ｃ）により互いに結合されていることを特徴と
   する増幅器。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一項に記載の増
   幅器において、第１出力トランジスタ（Ｔ２ａ）と第２
   出力トランジスタ（Ｔ３ａ）との共通接続点と、前記の
   入力トランジスタ（Ｔ１ａ）のベースとの間に負帰還抵
   抗（Ｒ１００）が直接接続され、第３出力トランジスタ
   （Ｔ２ｂ）と第４出力トランジスタ（Ｔ３ｂ）との共通
   接続点と、前記の追加の出力トランジスタ（Ｔ１ｂ）の
   ベースとの間に他の負帰還抵抗（Ｒ２００）が直接接続
   されていることを特徴とする増幅器。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の増幅器において、共通
   モード電圧（Ｖ２）の点と、前記の入力トランジスタ
   （Ｔ１ａ）のベース及び前記の追加の入力トランジスタ
   （Ｔ１ｂ）のベースとの間にそれぞれベース抵抗（Ｒ１
   １０，Ｒ２１０）が接続されていることを特徴とする増
   幅器。