JPH10150331A - Power amplifier - Google Patents
Power amplifierInfo
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- JPH10150331A JPH10150331A JP8322138A JP32213896A JPH10150331A JP H10150331 A JPH10150331 A JP H10150331A JP 8322138 A JP8322138 A JP 8322138A JP 32213896 A JP32213896 A JP 32213896A JP H10150331 A JPH10150331 A JP H10150331A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 カスコード接続されるトランジスタの最大定
格電圧を越える出力電圧が要求される電力増幅器におい
て、電源電圧に対して下段のトランジスタが飽和する電
圧まで出力電圧を飽和させることなく大きく取り出すこ
とができる。
【解決手段】 カスコード接続される上段のトランジス
タ2のバイアス回路に、上段のトランジスタのバイアス
回路に、上段のトランジスタ2のゲート−ソース間電圧
と下段のトランジスタ1のコレクタ−エミッタ間飽和電
圧との和以上のツェナー電圧を有するツェナーダイオー
ド5を設け、このツェナーダイオード5により下段のト
ランジスタ1に加えられる入力電圧が大きくなった時に
上段のトランジスタ2が飽和する前に下段のトランジス
タ1が飽和するのを防止する。
(57) [Problem] To provide a power amplifier that requires an output voltage exceeding a maximum rated voltage of a cascode-connected transistor without saturating the output voltage to a voltage at which a lower transistor is saturated with respect to a power supply voltage. Can be taken out large. A bias circuit for an upper transistor in a cascode connection, a bias circuit for an upper transistor, and a sum of a gate-source voltage of an upper transistor and a collector-emitter saturation voltage of a lower transistor. A zener diode 5 having the above-mentioned zener voltage is provided to prevent the lower transistor 1 from becoming saturated before the upper transistor 2 becomes saturated when the input voltage applied to the lower transistor 1 increases. I do.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、音声信号等信号の
電力増幅に使用される電力増幅器に関する。The present invention relates to a power amplifier used for power amplification of a signal such as a voice signal.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、トランジスタの最大コレクタ−エ
ミッタ間電圧を越える電源電圧を有する電力増幅器とし
ては、図2に示す構成のものが知られている。同図にお
いて、電力増幅器は、電源Vccに対してカスケード接
続された上段のMOS型電界効果トランジスタ22及び
下段のN型バイポーラトランジスタ21を有し、電界効
果トランジスタ22のドレインとゲート間にはバイアス
抵抗24が接続され、さらに電界効果トランジスタ22
のゲートとバイポーラトランジスタ21のエミッタ間に
はバイアス抵抗23が接続されている。また、バイポー
ラトランジスタ21のエミッタとグランド間には負荷2
5が直列に接続されてており、バイポーラトランジスタ
21のベースは入力端子27に接続されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a power amplifier having a power supply voltage exceeding a maximum collector-emitter voltage of a transistor has a configuration shown in FIG. In FIG. 1, the power amplifier has an upper MOS field effect transistor 22 and a lower N type bipolar transistor 21 cascaded to a power supply Vcc, and a bias resistor is provided between the drain and gate of the field effect transistor 22. 24, and the field effect transistor 22
A bias resistor 23 is connected between the gate of the bipolar transistor 21 and the emitter of the bipolar transistor 21. A load 2 is connected between the emitter of the bipolar transistor 21 and the ground.
5 are connected in series, and the base of the bipolar transistor 21 is connected to the input terminal 27.
【0003】この構成において、電源電圧を抵抗23、
24で分圧した電圧と負荷25の両端に発生する出力電
圧との差をバイアス電圧として電界効果トランジスタ2
2のゲートに供給することにより、電界効果トランジス
タ22のドレイン−ソース間電圧とバイポーラトランジ
スタ21のコレクタ−エミッタ間電圧を最大定格電圧以
内に抑えるようになっている。In this configuration, the power supply voltage is adjusted by a resistor 23,
The difference between the voltage divided at 24 and the output voltage generated at both ends of the load 25 is used as a bias voltage as the field effect transistor 2.
2, the voltage between the drain and the source of the field effect transistor 22 and the voltage between the collector and the emitter of the bipolar transistor 21 are suppressed within the maximum rated voltage.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のカスコード接続型電力増幅器では、電界効
果トランジスタ22のドレイン−ソース間電圧とバイポ
ーラトランジスタ21のコレクタ−エミッタ間飽和電圧
の和がバイポーラトランジスタ21のコレクタ−エミッ
タ間電圧より大きい場合には、電界効果トランジスタ2
2のドレイン−ソース間電圧が最小になる前にバイポー
ラトランジスタ21が飽和してしまい、電源電圧を最大
限に有効利用できず、ひいては出力電圧を大きく取りだ
し得ないという問題があった。However, in the conventional cascode connection type power amplifier as described above, the sum of the drain-source voltage of the field effect transistor 22 and the collector-emitter saturation voltage of the bipolar transistor 21 is equal to that of the bipolar transistor. 21 is larger than the collector-emitter voltage of the field-effect transistor 2
The bipolar transistor 21 is saturated before the drain-source voltage of No. 2 becomes minimum, so that the power supply voltage cannot be used effectively to the maximum, and the output voltage cannot be taken large.
【0005】本発明は、上記の事情に鑑みなされたもの
で、カスケード接続されたトランジスタの最大定格電圧
を越える出力電圧が要求される電力増幅器において、電
源電圧に対して出力電圧を可能な限り大きく取り出すこ
とができる電力増幅器を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a power amplifier that requires an output voltage exceeding the maximum rated voltage of a cascade-connected transistor, the output voltage is made as large as possible with respect to the power supply voltage. It is an object to provide a power amplifier that can be extracted.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、電源に対してカスコード接続された上段及
び下段のトランジスタを有する電力増幅器において、前
記上段のトランジスタのバイアス回路に、前段のトラン
ジスタのゲート−ソース間電圧もしくはコレクタ−エミ
ッタ間電圧と前記下段のトランジスタのコレクタ−エミ
ッタ間もしくはゲート−ソース間飽和電圧との和以上の
ツェナー電圧を有するツェナーダイオードを設けたもの
である。According to the present invention, there is provided a power amplifier having upper and lower transistors cascode-connected to a power supply. A Zener diode having a Zener voltage not less than the sum of the gate-source voltage or the collector-emitter voltage of the transistor and the collector-emitter or gate-source saturation voltage of the lower transistor is provided.
【0007】本発明によれば、ツェナーダイオードによ
り下段のトランジスタに加えられる入力電圧が大きくな
った時に上段のトランジスタが飽和する前に下段のトラ
ンジスタが飽和するのを防止する。これにより、電源電
圧に対して出力電圧を下段のトランジスタが飽和する電
圧まで大きく取り出すことができる。According to the present invention, the lower transistor is prevented from being saturated before the upper transistor is saturated when the input voltage applied to the lower transistor is increased by the Zener diode. As a result, the output voltage can be taken out to a voltage at which the lower transistor is saturated with respect to the power supply voltage.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、電源に対してカスコード接続された界効果トランジ
スタまたはバイポーラトランジスタのいずれか一方から
なる上段及び下段のトランジスタを有し、かつ前記下段
のトランジスタの出力側には負荷が直列に接続され、さ
らに前記上段のトランジスタのバイアス電圧が電源電圧
と負荷の両端に発生する出力電圧を抵抗分圧して与えら
れる電力増幅器であって、前記上段のトランジスタのバ
イアス入力端と前記下段のトランジスタの負荷接続端間
に、前記上段のトランジスタのゲート−ソース間電圧も
しくはコレクタ−エミッタ間電圧と前記下段のトランジ
スタのコレクタ−エミッタ間もしくはゲート−ソース間
飽和電圧との和以上のツェナー電圧を有するツェナーダ
イオードを直列に接続したことを特徴とする。The invention according to claim 1 of the present invention has upper and lower transistors each comprising one of a field effect transistor and a bipolar transistor cascode-connected to a power supply, and A load is connected in series to an output side of the lower transistor, and a bias voltage of the upper transistor is provided by dividing a power supply voltage and an output voltage generated at both ends of the load by resistance. Between the bias input terminal of the lower transistor and the load connection terminal of the lower transistor, the gate-source voltage or the collector-emitter voltage of the upper transistor and the collector-emitter or gate-source saturation of the lower transistor. A Zener diode with a Zener voltage equal to or greater than the sum of Characterized in that it was.
【0009】また本発明の請求項2に記載の発明は、ツ
ェナーダイオードが、下段のトランジスタに加えられる
入力電圧が大きくなった時に上段のトランジスタが飽和
する前に下段のトランジスタが飽和するのを防止するこ
とを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, the zener diode prevents the lower transistor from being saturated before the upper transistor is saturated when the input voltage applied to the lower transistor is increased. It is characterized by doing.
【0010】よって、下段のトランジスタに加えられる
入力電圧が大きくなった時はツェナーダイオードが上段
のトランジスタが飽和する前に下段のトランジスタが飽
和するのを防止するから、上段のトランジスタのドレイ
ン−ソース間電圧もしくはコレクタ−エミッタ間電圧が
最小になり、電源電圧に対して下段のトランジスタが飽
和する電圧まで出力電圧を飽和させることなく大きく取
り出すことができる。Therefore, when the input voltage applied to the lower transistor increases, the Zener diode prevents the lower transistor from being saturated before the upper transistor is saturated. The voltage or the voltage between the collector and the emitter is minimized, and the output voltage can be largely extracted without saturating the output voltage up to the voltage at which the lower transistor is saturated with respect to the power supply voltage.
【0011】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0012】(実施の形態1)図1は、本発明の一実施
の形態による電力増幅器の回路図である。同図におい
て、電力増幅器は、電源Vccに対してカスケード接続
された上段のMOS型電界効果トランジスタ2及び下段
のN型バイポーラトランジスタ1を有し、電界効果トラ
ンジスタ2のドレインとゲート間にはバイアス抵抗4が
接続されており、さらに電界効果トランジスタ2のゲー
トとバイポーラトランジスタ1のエミッタ間にはバイア
ス抵抗3とツェナーダイオード5が直列が接続されてい
る。また、バイポーラトランジスタ1のエミッタとグラ
ンド間には負荷6が直列に接続されており、バイポーラ
トランジスタ1のベースは入力端子7に接続されてい
る。なお、上記ツェナーダイオード5は、電界効果トラ
ンジスタ2のゲート−ソース間電圧とバイポーラトラン
ジスタ1のコレクタ−エミッタ間飽和電圧との和以上の
ツェナー電圧を有する。(Embodiment 1) FIG. 1 is a circuit diagram of a power amplifier according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the power amplifier has an upper MOS field effect transistor 2 and a lower N type bipolar transistor 1 cascaded to a power supply Vcc, and a bias resistor is provided between the drain and gate of the field effect transistor 2. The bias resistor 3 and the Zener diode 5 are connected in series between the gate of the field effect transistor 2 and the emitter of the bipolar transistor 1. A load 6 is connected in series between the emitter of the bipolar transistor 1 and the ground, and the base of the bipolar transistor 1 is connected to the input terminal 7. The Zener diode 5 has a Zener voltage equal to or higher than the sum of the gate-source voltage of the field effect transistor 2 and the collector-emitter saturation voltage of the bipolar transistor 1.
【0013】この構成において、入力端子7に入力電圧
Viが加えられるとバイポーラトランジスタ1は入力電
圧Viに応じて導通され、そのエミッタ電流が負荷6に
流れることにより、負荷6の両端に出力電圧Voが発生
する。ここで、電源電圧Vccと出力電圧Voとの差か
らツェナーダイオード5のツェナー電圧Vzを差し引い
た電圧が抵抗3と4により分圧されて電界効果トランジ
スタ2のゲートにバイアスVgとして供給される。これ
により、バイポーラトランジスタ1のコレクタ−エミッ
タ間電圧と電界効果トランジスタ2のドレイン−ソース
間電圧はそれぞれ最大定格電圧以内に保持される。In this configuration, when an input voltage Vi is applied to the input terminal 7, the bipolar transistor 1 is turned on in accordance with the input voltage Vi, and its emitter current flows through the load 6, so that the output voltage Vo is applied across the load 6. Occurs. Here, a voltage obtained by subtracting the Zener voltage Vz of the Zener diode 5 from the difference between the power supply voltage Vcc and the output voltage Vo is divided by the resistors 3 and 4 and supplied to the gate of the field effect transistor 2 as the bias Vg. As a result, the voltage between the collector and the emitter of the bipolar transistor 1 and the voltage between the drain and the source of the field-effect transistor 2 are each maintained within the maximum rated voltage.
【0014】今、出力電圧Voが電源電圧Vccに近づ
いたとすると、Vcc−Voの差電圧がツェナー電圧V
zより大きい場合は、ツェナーダイオード5のツェナー
電圧Vzは、Vz>Vgs+Vcesatであるので、
バイポーラトランジスタ1は飽和しない。また、出力電
圧Voが更に大きくなり、Vcc−Vo<Vzになる
と、ツェナーダイオード5がオフし、電界効果トランジ
スタ2のゲート電圧VgはVg=Vccとなり、電界効
果トランジスタ2のドレイン−ソース間電圧Vdsは最
小になる。ここで、ツェナーダイオード5のツェナー電
圧Vzは、Vz>Vgs+Vcesatであるので、バ
イポーラトランジスタ1はVg=Vccとなった後、す
なわち電界効果トランジスタ2のドレイン−ソース間電
圧Vdsが最小になった後に飽和し、出力電圧Voは電
源電圧に対して最大の電圧となる。Now, assuming that the output voltage Vo approaches the power supply voltage Vcc, the difference voltage of Vcc-Vo becomes the Zener voltage Vcc.
If z is larger than z, the Zener voltage Vz of the Zener diode 5 is Vz> Vgs + Vcesat.
The bipolar transistor 1 does not saturate. When the output voltage Vo further increases and Vcc−Vo <Vz, the Zener diode 5 turns off, the gate voltage Vg of the field effect transistor 2 becomes Vg = Vcc, and the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 2 Is minimized. Here, since the Zener voltage Vz of the Zener diode 5 satisfies Vz> Vgs + Vcesat, the bipolar transistor 1 is saturated after Vg = Vcc, that is, after the drain-source voltage Vds of the field effect transistor 2 becomes minimum. However, the output voltage Vo becomes the maximum voltage with respect to the power supply voltage.
【0015】このように本実施の形態によれば、電界効
果トランジスタ2のゲート−ソース間電圧とバイポーラ
トランジスタ1のコレクタ−エミッタ間飽和電圧との和
以上のツェナー電圧を有するツェナーダイオード5を電
界効果トランジスタ2のバイアス回路に設けることによ
り、電界効果トランジスタ2のドレイン−ソース間電圧
が最小になる前にバイポーラトランジスタ1のコレクタ
−エミッタ間が飽和するのを防止するから、従来の電力
増幅器よりも大きい電圧まで出力電圧を飽和させること
なく取り出すことができ、トランジスタの最大定格電圧
を越える出力電圧が要求される電力増幅器において損失
を減少させ、電源電圧を最大限に有効利用できる。As described above, according to the present embodiment, the Zener diode 5 having a Zener voltage equal to or higher than the sum of the gate-source voltage of the field-effect transistor 2 and the collector-emitter saturation voltage of the bipolar transistor 1 is used. By providing the bias circuit of the transistor 2, it is possible to prevent the collector-emitter of the bipolar transistor 1 from being saturated before the drain-source voltage of the field-effect transistor 2 is minimized. The output voltage can be extracted without saturating the output voltage, the loss can be reduced in a power amplifier that requires an output voltage exceeding the maximum rated voltage of the transistor, and the power supply voltage can be effectively used to the maximum.
【0016】なお、以上の説明では、上段のトランジス
タ2に電界効果トランジスタを、下段のトランジスタ1
にバイポーラトランジスタを使用した回路例について説
明したが、本発明はこれに限定されず、上段のトランジ
スタ2にバイポーラトランジスタを、下段のトランジス
タ1に電界効果トランジスタを使用した回路においても
同様に実施可能である。In the above description, a field effect transistor is used as the upper transistor 2 and a lower transistor 1 is used as the upper transistor 2.
Although a circuit example using a bipolar transistor has been described above, the present invention is not limited to this, and the present invention can be similarly implemented in a circuit using a bipolar transistor for the upper transistor 2 and a field effect transistor for the lower transistor 1. is there.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、カスコー
ド接続されるトランジスタの最大定格電圧を越える出力
電圧が要求される電力増幅器において、電源電圧に対し
て下段のトランジスタが飽和する電圧まで出力電圧を飽
和させることなく大きく取り出すことができ、増幅器の
損失を小さくできるという効果を有する。As described above, according to the present invention, in a power amplifier that requires an output voltage exceeding the maximum rated voltage of a cascode-connected transistor, the power amplifier outputs a voltage up to a voltage at which the lower transistor is saturated with respect to the power supply voltage. There is an effect that the voltage can be largely extracted without saturating the voltage, and the loss of the amplifier can be reduced.
【図1】本発明の一実施の形態による電力増幅器の構成
を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a power amplifier according to an embodiment of the present invention.
【図2】従来の技術による電力増幅器の構成を示す回路
図FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional power amplifier.
1 上段のトランジスタ 2 下段のトランジスタ 3 バイアス抵抗 4 バイアス抵抗 5 ツェナーダイオード 6 負荷 7 入力端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper-stage transistor 2 Lower-stage transistor 3 Bias resistor 4 Bias resistor 5 Zener diode 6 Load 7 Input terminal
Claims (2)
果トランジスタまたはバイポーラトランジスタのいずれ
か一方からなる上段及び下段のトランジスタを有し、か
つ前記下段のトランジスタの出力側には負荷が直列に接
続され、さらに前記上段のトランジスタのバイアス電圧
が電源電圧と負荷の両端に発生する出力電圧を抵抗分圧
して与えられる電力増幅器であって、前記上段のトラン
ジスタのバイアス入力端と前記下段のトランジスタの負
荷接続端間に、前記上段のトランジスタのゲート−ソー
ス間電圧もしくはコレクタ−エミッタ間電圧と前記下段
のトランジスタのコレクタ−エミッタ間もしくはゲート
−ソース間飽和電圧との和以上のツェナー電圧を有する
ツェナーダイオードを直列に接続したことを特徴とする
電力増幅器。1. A power supply system comprising upper and lower transistors each comprising one of a field effect transistor and a bipolar transistor cascode-connected to a power supply, and a load connected in series to an output side of the lower transistor. A power amplifier for applying a bias voltage of the upper transistor by dividing a power supply voltage and an output voltage generated between both ends of the load by a resistance, wherein a bias input terminal of the upper transistor and a load connection of the lower transistor are provided. A Zener diode having a Zener diode having a Zener voltage equal to or greater than the sum of the gate-source voltage or the collector-emitter voltage of the upper transistor and the collector-emitter or gate-source saturation voltage of the lower transistor is connected in series between the terminals. A power amplifier, wherein the power amplifier is connected to a power amplifier.
スタに加えられる入力電圧が大きくなった時に上段のト
ランジスタが飽和する前に下段のトランジスタが飽和す
るのを防止することを特徴とする請求項1記載の電力増
幅器。2. The zener diode according to claim 1, wherein when the input voltage applied to the lower transistor increases, the lower transistor does not become saturated before the upper transistor becomes saturated. Power amplifier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8322138A JPH10150331A (en) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Power amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8322138A JPH10150331A (en) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Power amplifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10150331A true JPH10150331A (en) | 1998-06-02 |
Family
ID=18140359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8322138A Pending JPH10150331A (en) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Power amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10150331A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190057006A (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-27 | 티. 윌리엄스 브루스 | High Speed, High Voltage, Amplifier Output Stage Using Linear or Class D Topology |
-
1996
- 1996-11-19 JP JP8322138A patent/JPH10150331A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190057006A (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-27 | 티. 윌리엄스 브루스 | High Speed, High Voltage, Amplifier Output Stage Using Linear or Class D Topology |
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