(57)【要約】【課題】パワーオン状態とシャットダウン状態との間の変化時に発生するスパイクノイズＮ１，Ｎ２が電力線に悪影響を与えないようにする。【解決手段】入力端子に印加した入力信号を増幅して出力端子に出力するメイン増幅器１０と、入力端子に印加した入力信号を増幅して前記出力端子に出力するサブ増幅器２０とを備えた増幅装置１００である。サブ増幅器２０は、メイン増幅器１０よりもゲインと電流出力能力が小さく設定され、且つメイン増幅器１０がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化する以前にシャットダウン状態からパワーオン状態に変化すると共に、メイン増幅器１０がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化した後にパワーオン状態からシャットダウン状態に変化する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に印加した入力信号を増幅して出力端子に出力するメイン増幅器と、前記入力端子に印加した入力信号を増幅して前記出力端子に出力するサブ増幅器とを備えた増幅装置であって、
前記サブ増幅器は、前記メイン増幅器よりもゲインと電流出力能力が小さく設定され、且つ前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化する以前にシャットダウン状態からパワーオン状態に変化すると共に、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化した後にパワーオン状態からシャットダウン状態に変化することを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅装置において、
前記メイン増幅器は、急速充放電回路を備え、
該急速充放電回路は、前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化したとき、帰還用容量が接続されるノードの電圧を定常電位に急速放電し、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化したとき前記ノードの電位を電源電圧に急速充電することを特徴とする増幅装置。
【請求項３】
請求項２に記載の増幅装置において、前記急速充放電回路は、
前記メイン増幅器の帰還用容量の一端が非反転入力端子に接続され、反転入力端子が１又は２以上のダイオードを介して電源端子に接続されたオペアンプと、
該オペアンプの前記反転入力端子と前記電源端子との間に接続された第１のスイッチと、
前記帰還用容量と前記電源端子との間に接続された第２のスイッチと、
を備え、
前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化したときは、前記第２のスイッチがオンからオフに切り替わった後に前記第１のスイッチがオンからオフに切り替わり、前記帰還用容量の接続されるノードの電圧を定常状態に急速放電した後に前記第１のスイッチがオフからオンに切り替わり、
前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化したときは、前記第２のスイッチがオフからオンに切り替わる、
ことを特徴とする増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャットダウン機能を備えた増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
増幅装置２００は、例えば図４に示すように構成されている。トランジスタＱ１〜Ｑ４と電流源Ｉ１は、差動入力信号Ｖｉｎ＋，Ｖｉｎ−を入力する入力回路を構成し、トランジスタＱ５〜Ｑ１３と電流源Ｉ２〜Ｉ５は出力回路を構成する。Ｃ１は帰還用容量である。
【０００３】
この増幅装置２００は、シャットダウン状態（電流源Ｉ１〜Ｉ５の電流がゼロ、以下同じ）からパワーオン状態（電流源Ｉ１〜Ｉ５の電流がゼロ以外の所定値、以下同じ）に変化するとき、あるいはパワーオン状態からシャットダウン状態に変化するときに、各ノードの電位が所定値になるまでの期間が不安定な状態になり、出力端子に図５に示すようなスパイクノイズＮ１、Ｎ２が発生する。
【０００４】
このため、このようスパイクノイズＮ１，Ｎ２を発生する増幅装置２００を電力線通信（Power Line Comunication）装置に使用するときは、そのスパイクノイズＮ１，Ｎ２が電力線に伝わって他の装置に悪影響を及ぼす。
【０００５】
そこで、増幅装置２００を電力線通信用に使用する際は、図６に示すように、増幅装置２００の出力端子側にスイッチＳＷ０を挿入しておいて、図７に示すように、増幅装置２００をシャットダウン状態からパワーオン状態に変化させるときは、その増幅装置２００がパワーオン状態になってから所定時間が経過した後にスイッチＳＷ０をオンにし、パワーオン状態からシャットダウン状態に変化させるときは、シャットダウン状態に移行する以前にスイッチＳＷ０をオフにすることで、パワーオン状態とシャットダウン状態と間での変化時に発生するスパイクノイズＮ１，Ｎ２が電力線に悪影響を与えないようにしていた。図６において、Ｃ２，Ｃ３は直流カット用容量、ＴＲはトランスである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭４９−６６３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図６に示すように挿入したスイッチＳＷ０は、これをトランジスタで構成する場合には、大きな電流を流す場合があり、また周波数特性の劣化や歪み発生を防止するためにオン抵抗を小さくする必要があるとこから、素子サイズが大きくなって、コスト増大を招いていた。また、増幅装置２００をバイポーラプロセスで作成する際は、スイッチＳＷ０をバイポーラトランジスタで形成することは難しく、高価なＢｉＣＭＯＳプロセスを使用しなければならず、さらなるコスト増を招いていた。
【０００８】
本発明の目的は、パワーオン状態とシャットダウン状態との間の変化時に発生するスパイクノイズＮ１，Ｎ２が電力線に悪影響を与えないようにし、しかもコスト安を実現できるようにした増幅装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、入力端子に印加した入力信号を増幅して出力端子に出力するメイン増幅器と、前記入力端子に印加した入力信号を増幅して前記出力端子に出力するサブ増幅器とを備えた増幅装置であって、前記サブ増幅器は、前記メイン増幅器よりもゲインと電流出力能力が小さく設定され、且つ前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化する以前にシャットダウン状態からパワーオン状態に変化すると共に、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化した後にパワーオン状態からシャットダウン状態に変化することを特徴とする。
【００１０】
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の増幅装置において、前記メイン増幅器は、急速充放電回路を備え、該急速充放電回路は、前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化したとき、帰還用容量が接続されるノードの電圧を定常電位に急速放電し、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化したとき前記ノードの電位を電源電圧に急速充電することを特徴とする。
【００１１】
請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の増幅装置において、前記急速充放電回路は、前記メイン増幅器の帰還用容量の一端が非反転入力端子に接続され、反転入力端子が１又は２以上のダイオードを介して電源端子に接続されたオペアンプと、該オペアンプの前記反転入力端子と前記電源端子との間に接続された第１のスイッチと、前記帰還用容量と前記電源端子との間に接続された第２のスイッチと、を備え、前記メイン増幅器がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化したときは、前記第２のスイッチがオンからオフに切り替わった後に前記第１のスイッチがオンからオフに切り替わり、前記帰還用容量の接続されるノードの電圧を定常状態に急速放電した後に前記第１のスイッチがオフからオンに切り替わり、前記メイン増幅器がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化したときは、前記第２のスイッチがオフからオンに切り替わる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、パワーオン状態とシャットダウン状態との間の変化時に発生するスパイクノイズが電力線に悪影響を与えないようにすることができ、しかも出力端子にサイズの大きなスイッチを接続する必要が無いので、コスト安を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例の増幅装置のブロック図である。
【図２】図１の増幅装置の動作特性図である。
【図３】本発明の実施例の増幅装置の回路図である。
【図４】従来の増幅装置の回路図である。
【図５】図４の増幅装置の動作特性図である。
【図６】図４の増幅装置を電力線通信に使用した場合の説明図である。
【図７】図４の増幅装置の図６の使用態様での動作特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に本発明の実施例の増幅装置１００を電力線通信に使用した例を示す。１０は入力する差動信号Ｖｉｎ＋，Ｖｉｎ−を増幅して出力信号Ｖｏｕｔとして出力するメイン増幅器である。２０はそのメイン増幅器１０に対して入力側および出力側が共通に、つまり並列的に接続されたサブ増幅器である。そして、サブ増幅器２０は、メイン増幅器１０に対して、そのシャットダウン状態からパワーオン状態への変化のタイミングが異なり、また、そのパワーオン状態からシャットダウン状態への変化のタイミングも異なるよう設定されている。
【００１５】
すなわち、図２に示すように、サブ増幅器２０は、メイン増幅器１０がシャットダウン状態からパワーオン状態に変化する以前にシャットダウン状態からパワーオン状態に変化する。また、メイン増幅器１０がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化した後にパワーオン状態からシャットダウン状態に変化する。つまり、メイン増幅器１０がシャットダウン状態とパワーオン状態との間で変化するタイミングでは、サブ増幅器２０が常にパワーオン状態にある。
【００１６】
そして、サブ増幅器２０のゲインと電流出力能力は、メイン増幅器１０よりも十分小さく設定されており、サブ増幅器２０の出力側は電源電圧の半分、つまりほぼ中点電位を維持する。
【００１７】
したがって、メイン増幅器１０がシャットダウン状態とパワーオン状態との間で変化するタイミングでは、サブ増幅器２０が常にパワーオン状態にあり、その出力電圧がほぼ中点電位にあるので、メイン増幅器１０において発生するスパイクノイズがサブ増幅器２０の出力側によって吸収され低減される。
【００１８】
また、メイン増幅器１０は、シャットダウン状態とパワーオン状態との間での変化時には、各ノードの電圧が所望の電圧になるまでの間、回路が不安定状態であり、前記したようにスパイクノイズＮ１，Ｎ２が発生する。特に、図４で説明した帰還用容量Ｃ１が接続されるノードの充放電には時間がかかり不安定時間が長くなる。そこで、本実施例では、急速充放電回路を備えることにより、当該ノードの充放電時間を短くして、不安定な期間を短縮し、これによっても、スパイクノイズの低減効果を高める。
【００１９】
図３に本実施例の増幅装置１００の具体的な回路を示す。メイン増幅器１０において、１１は入力信号Ｖｉｎ＋、Ｖｉｎ−を入力して増幅する入力回路であり、トランジスタＱ１〜Ｑ４と電流源Ｉ１で構成されている。１２は急速充放電回路であり、オペアンプＯＰ１、トランジスタＱ１４〜Ｑ１６、電流源Ｉ６、およびスイッチＳＷ１，ＳＷ２で構成されている。１３は出力信号Ｖｏｕｔを出力する出力回路であり、トランジスタＱ５〜Ｑ１３、電流源Ｉ２〜Ｉ５で構成されている。Ｃ１は帰還用容量である。このメイン増幅器１０は、図４で説明した増幅回路２００とは、急速充放電回路１２を設けた点が異なる。
【００２０】
サブ増幅器２０において、２１は入力信号Ｖｉｎ＋、Ｖｉｎ−を入力して増幅する入力回路であり、トランジスタＱ１７〜Ｑ２０、電流源Ｉ７で構成されている。２２は出力信号Ｖｏｕｔを出力する出力回路であり、トランジスタＱ２１〜Ｑ２４で構成されている。
【００２１】
さて、本実施例の増幅装置１００は、シャットダウン状態（電流源Ｉ１〜Ｉ７の電流がゼロ、以下同じ）からパワーオン状態（電流源Ｉ１〜Ｉ７の電流がゼロ以外の所定値、以下同じ）に復帰するときは、まずサブ増幅器２０がシャットダウン状態からパワーオン状態になり、最初に電流源Ｉ７に電流が流れ始める。増幅装置１００自体は、出力電圧Ｖｏｕｔの端子から入力電圧Ｖｉｎ−の端子にかけて負帰還（図示せず）がかけられて使用されるので、電流源Ｉ７に電流が流れると、サブ増幅器２０が帰還増幅器として動作し、出力電圧Ｖｏｕｔの所望の電圧となる。
【００２２】
この後、メイン増幅器１０がシャットダウン状態からパワーオン状態になり、電流源Ｉ２〜Ｉ６が電流を流し始め、若干遅れて電流源Ｉ１が電流を流し始める。このとき、各電流源Ｉ１〜Ｉ６の電流と各ノードの容量の違いから、各ノードが所望の電位に近づくまでに、メイン増幅器１０は不安定な状態にある。この不安定状態時に、トランジスタＱ１２，Ｑ１３のコレクタ電流が一致せず、この電流差がスパイクノイズとなって出力電圧Ｖｏｕｔに混入する。
【００２３】
しかしこのとき、サブ増幅器２０がすでに帰還増幅器として動作しており、出力電圧Ｖｏｕｔの変動を抑制するように働くため、メイン増幅器１０において発生するスパイクノイズが抑制されることになる。また、メイン増幅器１０では、入力回路１１の電流源Ｉ１が急速充放電回路１２と出力回路１３の電流源Ｉ２〜Ｉ６よりも遅れて電流を流し始めるので、この間は入力回路１１による影響を受けない。つまり、帰還作用の影響を受けない。
【００２４】
増幅装置１００がパワーオン状態からシャットダウン状態に変化するときは、メイン増幅器１０の電流源Ｉ１〜Ｉ６がゼロになった後でもサブ増幅器２０が動作しているので、メイン増幅器１０において発生するスパイクノイズがサブ増幅器２０によって抑制されることになる。そしてこの後、電流源Ｉ７がゼロになり、サブ増幅器２０がシャットダウン状態になる。
【００２５】
急速充放電回路１２は、トランジスタＱ５のベース（帰還用容量Ｃ１のノード）の電圧を所望の値に早期に落ち着かせるためのものである。メイン増幅器１０のシャットダウン状態時には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオンとなっている。このため、オペアンプＯＰ１の非反転入力電圧Ｖ１は電源電圧Ｖｃｃであり、反転入力電圧Ｖ２もＶｃｃであるので、Ｖ１＝Ｖ２となっていて、オペアンプＯＰ１によってトランジスタＱ１６はオフとなっている。また、帰還用容量Ｃ１の電荷はＶｃｃとなっている。
【００２６】
次に、パワーオン状態に切り替わると、サブ増幅器２０の電流源Ｉ１が電流を流し始め、同時にメイン増幅器１０のスイッチＳＷ２がオフとなる。そして、電流源Ｉ２〜Ｉ６に電流が流れ始め、遅れて電流源Ｉ１に電流が流れ始め、次にメイン増幅器１０のスイッチＳＷ１がオフになる。このとき、電圧Ｖ１＝Ｖｃｃ、電圧Ｖ２＝Ｖｃｃ−２Ｖｂｅであり、これがオペアンプＯＰ１で比較され、Ｖ２＜Ｖ１であるので、トランジスタＱ１６が導通して、帰還用容量Ｃ１の電荷が放電され電圧Ｖ１が低下する。これによってＶ１＝Ｖ２になると、トランジスタＱ１６がオフとなり、スイッチＳＷ２がオンとなる。
【００２７】
このように、シャットダウン状態からパワーオン状態に変化するときは、トランジスタＱ５のベースの電圧Ｖ１が電圧Ｖｃｃから迅速に放電されて定常状態となり、メイン増幅器１０の不安定状態の期間が短縮され、スパイクノイズを低減することができる。
【００２８】
なお、パワーオン状態からシャットダウン状態に変化するときは、スイッチＳＷ２がオン状態になって、トランジスタＱ５のベース電圧Ｖ１が電圧Ｖｃｃに迅速に充電され、メイン増幅器１０の不安定状態の期間が短縮され、スパイクノイズを低減することができる。
【００２９】
図３において、スイッチＳＷ１には２個のダイオードの直列回路を並列接続したが、ダイオードの数は、１又は２以上であればよい。
【符号の説明】
【００３０】
１００：増幅装置
１０：メイン増幅器、１１：入力回路、１２：急速充放電回路、１３：出力回路
２０：サブ増幅器、２１：入力回路、２２：出力回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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