(57)【要約】本発明は、入力電気信号（Ｉｎ）を変換する電子回路に関する。この回路は、相補的極性でかつ共通ドレインで実装された少なくとも２つのトランジスタ（４、５）と、トランジスタ（４、５）のグリッド用の単一の制御信号（１３）を生成するように適応されたトランジスタ（４、５）用の制御手段（２）と、前記トランジスタのソースに接続された出力線（１４）とを含む。また、本発明は、この回路を含む電圧制御をなくした電力増幅器に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相補的極性でかつ共通ドレインで実装されたの少なくとも２つのトランジスタと、
前記トランジスタのグリッド用の単一の制御信号（１３）を生成するように適応されたトランジスタ用の制御手段（２）と、
前記トランジスタのソースに接続された出力線（１４）とを含む、入力電気信号（Ｉｎ）を変換する電子回路であって、
制御手段が、制御信号に適応し、高電圧供給（Ｖ１）と基準電圧電源から給電されるバッファ回路（１０）を含み、
基準電圧電源が出力線（１４）であることを特徴とする電子回路。
【請求項２】
入力信号（Ｉｎ）を、制御手段（２）によって使用可能なパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換するように適応されたパルス幅変調器（１）を含むことを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項３】
制御手段は、比較器（９）によって構成されたレベル変換器を含み、比較器（９）は、反転入力がＰＷＭ信号を受け取りかつ非反転入力がＰＷＭ信号と逆のＰＷＭ相補信号を受け取るように、入力においてパルス幅変調器（１）に接続され、かつ出力においてバッファ回路（１０）の入力に接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回路。
【請求項４】
比較器（９）が、高電圧電源Ｖ１によって構成された高電圧電源と、出力線（１４）によって構成された低電圧電源とを有することを特徴とする請求項３に記載の回路。
【請求項５】
制御手段は、出力において、ポラライゼーション回路網（１２）を含み、このポラライゼーション回路網（１２）の出力が直流電圧発生器（１１）とトランジスタのグリッドに接続されたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の回路。
【請求項６】
ポラライゼーション回路網（１２）の出力におけるトランジスタのグリッド間の接続はレベル適合回路網（３）によって行われていることを特徴とする請求項５に記載の回路。
【請求項７】
出力信号（Ｏｕｔ）をろ波するフィルタ（６）を含むことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の回路。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の回路を含むことを特徴とする電圧制御をなくした電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第一に、入力電気信号を変換する電子回路に関する。
又、本発明は、電圧制御をなくした電力増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の応用例は、特に電気信号レベルの変換の分野に見られる。
【０００３】
特に、本発明により高忠実度音声信号の増幅が可能となるだけでなく、特にロボット・モータリゼーションの分野における種々の電気機器の制御が可能になる。
【０００４】
無線増幅の分野において、現在の増幅器は、実質的に、次の２つの技術の一方によるものである。
【０００５】
第１の技術は、共通ソースで実装された２つの相補型ＭＯＳＦＥＴ（シリコン金属酸化物の技術分野のトランジスタ）を使用するものである。
【０００６】
そのような実装によって、音声品質の面では良い結果を得ることができるが、肝心な電力利得を得ることはできない。
【０００７】
第２の技術は、トーテムポール実装で配列されたＮチャネルを両方とも有する２つのＭＯＳＦＥＴトランジスタを使用するものである。
【０００８】
これらのトランジスタの一方は、共通ドレインで実装され、他方は共通ソースで実装される。
【０００９】
この種の実装は、現在、Ｄ級音声増幅器（カットアウト電力増幅器）の高忠実度の分野においてかなり成功している。
【００１０】
しかしながら、そのようなトーテムポール実装は、トランジスタの制御に関して大きな欠点がある。
【００１１】
即ち、各ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタのグリッドが、異なるソースからの２つの信号によって制御されなければならない。
【００１２】
このために、制御信号の同期の問題が生じる。制御信号を同時に発生できない場合は、スイッチング中に電流ピークが現れる。
【００１３】
従って、この実装によって、２つのトランジスタが、短時間の間、同時にアクティブになることがあり、これにより、数百アンペアにも達することがある電流ピークが生じることがある。
【００１４】
当然ながら、そのような大きい電流ピークは、システムの出力及びその信頼性の観点から有害である。
【００１５】
スイッチング中の電流ピークをなくすために、現在、このスイッチングの瞬間にむだ時間（ｄｅａｄ ｔｉｍｅ）が使用されている
【００１６】
これにより、電流ピークが回避されるが、他の欠点が生じる。
【００１７】
即ち、むだ時間を挿入することによって、有用な信号にひずみが生じる。
【００１８】
さらに、むだ時間は、トーテムポール構成に固有の不平衡問題を解決しない。この問題は、トランジスタの実装が対称的でなく、一方が共通ドレインで実装され他方が共通ソースで実装されるために生じる。
【００１９】
その結果、現在の増幅器は、増幅において得られるシステムの出力と信頼性の両方が満足できるような妥協点を見いだせないため、完全に満足できるものでない。
【００２０】
以上説明したものと関連した技術として、ＦＲ−Ａ−２７７９．２９３に開示された出力回路が知られている。この出力回路では、直列接続されかつグリッドが互いに接続されたＮＭＯＳとＰＭＯＳの２つのトランジスタによって出力回路が構成され、これらのトランジスタの絶縁破壊電圧よりも高い電圧を有するトランジスタが設けられている。電圧制御回路が、これらのトランジスタのグリッドとソースに接続されている。この電圧制御回路は、高電圧電源と低電圧電源からエネルギーを受け取る。電圧制御回路は、トランジスタのグリッドに中間の基準電圧を印加する。そして、電圧制御回路は、入力信号に応答して、トランジスタのソースに印加される電圧を制御する。
【００２１】
この実装は、依然として２種類の制御信号を必要するため、トーテムポール実装に比べて、実際上進歩していない。
【００２２】
さらに、これは、共通ソースの実装にしか適応できない。
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明の目的は、現在の装置の欠点を克服し、第一に、高い増幅出力と高い信号品質の両方を確実に得るための回路を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の主要な利点の１つは、スイッチングの問題を回避するためにグリッドの制御ソースを１つにしたことである。
【００２５】
これにより、電流ピークの現象は発生しなくなり、発生した場合でも極僅かとなる。
【００２６】
このために、むだ時間を挿入する場合のようにひずみを生じることなく、このレベルにおける損失がかなり減少する。
【００２７】
損失が大幅に減少するため、本発明の幅広い用途を予測でき、これらの用途では、容積に対するパーワー比が高く、又改善された動特性を有する小型のモジュール又はハイブリッド回路の形態で装置を集積でき、かつ非常に高い出力を得ることができる。
【００２８】
本発明の別の利点は、絶縁変圧器に頼ることなくグリッドとトランジスタの制御ソースを構成する制御手段を提供することである。
【００２９】
その結果、絶縁変圧器の使用による制限が生じなくなり、サイクリックレシオを無制限に大きくすることができる。
【００３０】
以上説明した利点によって、本発明の複数の用途を想像できることを理解されよう。
【００３１】
他の目的及び利点は、以下の説明から明らかになり、この説明は、例示のためにのみ示され、本発明を限定するものではない。
【００３２】
本発明は、
相補的極性でかつ共通ドレインで実装された少なくとも２つのトランジスタと、
前記トランジスタのグリッド用の単一の制御信号を生成するように適応されたトランジスタ用の制御手段と、
前記トランジスタのソースに接続された出力線とを含む、入力電気信号を変換するための電子回路に関する。
【００３３】
この回路に関して予測される種々の変形例を以下に列挙する。
・相補形トランジスタがＭＯＳ技術からなる電界効果トランジスタで、一方がＮチャネルを備え他方がＰチャネルを備える。
・回路は、入力信号を制御手段が使用可能なパルス幅を変調された信号に変換するように適応されたパルス幅変調器を含む。
・制御手段は、制御信号を生成し、高電圧電源と基準電圧電源から給電されるバッファ回路を含む。
・基準電圧電源が出力線である。
・制御手段は、比較器によって構成されたレベル変換器を含み、比較器は、反転入力が（ＰＷＭ）信号を受け取りかつ非反転入力が（ＰＷＭ）信号の反転を受け取るように、入力においてパルス幅変調器に接続され、出力においてバッファ回路の入力に接続されている。
・比較器は、高電圧電源によって構成された高電圧電源と、出力線によって構成された低電圧電源を有する。
・制御手段はポラライゼーション回路網を含み、このポラライゼーション回路網の出力が直流発生器とトランジスタのグリッドとに接続されている。
・ポラライゼーション回路網の出力におけるトランジスタのグリッド間の接続が、受動的レベル適合回路網によって達成される。
・出力信号をろ波するフィルタを含む。
【００３４】
本発明は、また、本発明による回路を含む電圧制御をなくした電力増幅器に関する。
【００３５】
添付図面は、例示的でかつ制限のない例として示され、本発明による好ましい実施形態を表す。これらの図は、本発明の容易な理解を可能にする。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明により提供される増幅器は、電圧制御をなくしたＤ級タイプのものである。
【００３７】
この実施形態における回路は、入力信号レベルＩｎの変換を保証する少なくとも２つのトランジスタを含む。
【００３８】
ＭＯＳ（金属酸化物シリコン）技術の電界効果トランジスタの使用を特に想定しているが、本発明は、このレベルのものに限定されるものでなく、他のタイプのトランジスタ（例えば、バイポーラ、ＩＧＢＴ、量子効果）も使用可能である。
【００３９】
以下に、トランジスタがＭＯＳ技術による電界効果型のもの（以後ＭＯＳＦＥＴと呼ぶ）である好ましい実施形態を説明する。
【００４０】
Ｄ級増幅器に関して知られているように、増幅される信号は、回路内のパルス幅変調器１に受け取られる。
【００４１】
図１に示したように、変調器１は、パルス幅変調（ＰＷＭ）された方形信号を生成する。
【００４２】
本発明の場合、このＰＷＭ信号と、任意の既知の反転手段によって得られたそのＰＷＭ相補信号とが、図１に２で示した制御手段の入力を構成する。
【００４３】
概略的には、この図は、ＰＷＭ信号とＰＷＭ相補信号、並びに高電圧電源Ｖ１と低電圧電源Ｖ２によって、制御手段２が出力に制御信号１３を発生することを示す。
【００４４】
制御信号１３は、４と５で示した２つのトランジスタのグリッドの制御を保証する。
【００４５】
受動回路網３は、この２つのグリッドを接続して新しい適応を提供する。
【００４６】
トランジスタ４、５は、相補的な極性のものである。
【００４７】
ＭＯＳＦＥＴの場合、一方のトランジスタ４がＮチャネル型で、他方のトランジスタ５がＰチャネル型である。
【００４８】
トランジスタ４のドレインに接続された高電圧Ｖｐと、トランジスタ５のドレインに接続されたアースＧとの間で電源が構成される。
【００４９】
出力にフィルタ６が設けられていることが望ましい。現在の音声用途では、これは、容量成分と誘導成分からなるローパスフィルタである。
【００５０】
本発明では、信号１３が、トランジスタ４、５のグリッドを制御する唯一の制御信号であることに注目されたい。従って、前に述べたスイッチング・ピークの問題が解決される。
【００５１】
さらに、出力線１４がトランジスタ４と５のソースに接続されていることが分かるであろう。
【００５２】
この回路で得られる出力信号は、図１に「Ｏｕｔ」という語で示されている。
【００５３】
次に、図２に示した本発明の実施形態の特定の形態をさらに明確に説明する。
【００５４】
図２に、制御手段２の好ましい例を示す。
【００５５】
制御手段２内で、バッファ回路１０が、コンパチブルな制御信号を生成する。この回路は、入力で、パルス幅変調された信号を受け取る。この回路の電源は、高電圧源Ｖ１と基準電圧とによって構成される。
【００５６】
本発明の特徴とする方法では、出力線１４から基準電圧を得る。従って、バッファ回路１０は、トランジスタ４、５の２つのソースに共通のノードＮ１に接続される。
【００５７】
バッファ回路１０の出力には、ポラライゼーション回路網（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ）１２が設けられている。これにより、回路の静的動作点を固定することができる。
【００５８】
ポラライゼーション回路網１２の出力であるノードＮ２において、トランジスタ４、５のグリッドが接続されている。ジェネレータ１１は、これらのトランジスタに直流電気信号を送り、低電圧Ｖ２の制御電源が設けられている。ここに提供された回路のもう１つの利点は、好ましい修正によって、特別設計のトランジスタを使用することである。
【００５９】
このために、制御手段２は、バッファ回路１０の上流に、図２に示したような比較器９を含む。
【００６０】
図示したように、比較器９の電源は、出力線１４によって構成された基準電圧と高電圧Ｖ１と間にあるバッファ回路１０の電源から得るか、それと同様な電源から得る。
【００６１】
比較器の反転入力と非反転入力はそれぞれ、ＰＷＭ信号とＰＷＭ相補信号を受け取る。
【００６２】
信号レベルの変換を生成するこのような回路網の使用は、制限なしにサイクリックレシオを増大させることができるので、絶縁変圧器を使用するよりも有利である。
【００６３】
本発明による回路及びその回路を含む増幅器は、提供する増幅能力に対してサイズを特に小さくできることに注意されたい。
【００６４】
図２は、フィルタ６の実施形態をも示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】本明細書に示した電子回路の全体の動作方式を示す図である。
【図２】１つの例によるこの回路の好ましい実施形態の図である。
【符号の説明】
１．パルス幅変調器
２．制御手段
３．グリッド接続回路網
４．トランジスタ
５．トランジスタ
６．フィルタ
７、８．制御手段の入力
９．比較器
１０．バッファ
１１．ジェネレータ
１２．ポラライゼーション回路網
１３．制御信号
１４．出力線
ｉｎ：入力信号
ｏｕｔ：出力信号
Ｖ１：高電圧の制御電源
Ｖ２：低電圧の制御電源
Ｖｐ：高電圧の電源
Ｇ：アース
Ｎ１：ノード１
Ｎ２：ノード２
ＰＷＭ：パルス幅変調信号
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2004505533.tif 000013
2004505533.tif 000014
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2004505533.tif 000016
2004505533.tif 000017
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004505533.tif 000018
2004505533.tif 000019
【国際調査報告】
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2004505533.tif 000021
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