(57)【要約】【課題】広帯域増幅回路の歪特性を改善すること。【解決手段】この広帯域増幅回路は、ベースにＲＦ信号が入力される一方のバイポーラトランジスタ１１と、一方のバイポーラトランジスタ１１のコレクタに接続されたＦＴダブラー回路２２と、ＦＴダブラー回路２２の出力端と一方のバイポーラトランジスタ１１のベースとの間に設けられた帰還回路２７とを具備する。ＦＴダブラー回路２２では、第一のバイポーラトランジスタ２３と第二のバイポーラトランジスタ２４とがダーリントン接続され、第二のバイポーラトランジスタ２４のベース−エミッタ間にダイオード接続の第三のバイポーラトランジスタ２５が並列接続される。【選択図】図１
2007214747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端にＲＦ信号が入力される第一のトランジスタと、
前記第一のトランジスタの出力端に接続されたＦＴダブラー回路と、
前記ＦＴダブラー回路の出力端と前記第一のトランジスタの入力端との間に設けられた帰還回路と、
を具備したことを特徴とする広帯域増幅回路。
【請求項２】
前記ＦＴダブラー回路は、第一乃至第三のバイポーラトランジスタで構成され、
前記第一のバイポーラトランジスタのベースに前記第一のトランジスタの出力端が接続され、
前記第一のバイポーラトランジスタのエミッタが前記第二のバイポーラトランジスタのベースに接続されると共に前記第三のバイポーラトランジスタのコレクタとベースに接続され、前記第二のバイポーラトランジスタのエミッタと前記第三のバイポーラトランジスタのエミッタとを互いに接続して当該ＦＴダブラー回路の出力端とし、
前記第一のバイポーラトランジスタのコレクタと前記第二のバイポーラトランジスタのコレクタとを互いに接続して当該接続点から電源を供給することを特徴とする請求項１記載の広帯域増幅回路。
【請求項３】
前記帰還回路は、前記第一のトランジスタの入力端に一端が接続された第一の抵抗と前記ＦＴダブラー回路の出力端に一端が接続された第二の抵抗との直列接続回路で構成され、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗との接続点とグラウンドとの間に第三の抵抗を設けたことを特徴とする請求項２記載の広帯域増幅回路。
【請求項４】
前記第一のトランジスタは、カスケード接続された２つのバイポーラトランジスタで構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の広帯域増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広帯域で信号を増幅可能な広帯域増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、集積回路に搭載可能な広帯域増幅回路が知られている（非特許文献１参照）。図４は、上記非特許文献１に記載された広帯域増幅回路（通称、ＮＥ５２０５）の回路構成図である。同図に示すように、ベースに入力信号Ｖｉが印加されるトランジスタＱ１のコレクタが抵抗Ｒｃを介して電源ラインＬ１（Ｖｃｃ）に接続される一方、当該トランジスタＱ１のエミッタは抵抗ＲＥ１を介し接地している。トランジスタＱ２のコレクタが抵抗ＲＬを介して電源ラインＬ１に接続される一方、当該トランジスタＱ２のエミッタは抵抗ＲＥ２、トランジスタＱ５のコレクタ-エミッタ間を直列に介して接地されている。トランジスタＱ３のベースが抵抗ＲＬを介して電源ラインＬ１に接続されている。また、電源ラインＬ１は、トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ間、トランジスタＱ４のコレクタ−エミッタ間、抵抗ＲＦ１を直列に介してトランジスタＱ１のエミッタに接続される。トランジスタＱ１のコレクタはトランジスタＱ６のベースに接続され、トランジスタＱ６のコレクタはトランジスタＱ２のコレクタに共通接続される。トランジスタＱ２とＱ６のコレクタが接続される。トランジスタＱ６のエミッタは抵抗Ｒbias、抵抗ＲＦ２を介してトランジスタＱ１のベースへ帰還する構成となっている。
【非特許文献１】Edwin W.Greeneich著、「Analog Integrated Circuits」 CHAPMAN&HALL出版、P263,Fig 4-37
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した従来の広帯域増幅回路は、現在要求される仕様に対しては、歪特性が十分でないという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、歪特性を改善すると共に消費電流の削減を実現した広帯域増幅回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の広帯域増幅回路は、入力端にＲＦ信号が入力される第一のトランジスタと、前記第一のトランジスタの出力端に接続されたＦＴダブラー回路と、前記ＦＴダブラー回路の出力端と前記第一のトランジスタの入力端との間に設けられた帰還回路とを具備したことを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、第一のトランジスタの出力をＦＴダブラー回路で受け、ＦＴダブラー回路の出力を第一のトランジスタの入力端へ帰還するように構成したので、高歪耐性と消費電力の削減とを実現できる。
【０００７】
また本発明は、上記広帯域増幅回路において、前記ＦＴダブラー回路は、第一乃至第三のバイポーラトランジスタで構成され、前記第一のバイポーラトランジスタのベースに前記第一のトランジスタの出力端が接続され、前記第一のバイポーラトランジスタのエミッタが前記第二のバイポーラトランジスタのベースに接続されると共に前記第三のバイポーラトランジスタのコレクタとベースに接続され、前記第二のバイポーラトランジスタのエミッタと前記第三のバイポーラトランジスタのエミッタとを互いに接続して当該ＦＴダブラー回路の出力端とし、前記第一のバイポーラトランジスタのコレクタと前記第二のバイポーラトランジスタのコレクタとを互いに接続して当該接続点から電源を供給することを特徴とする。
【０００８】
この構成により、ＦＴダブラー回路がバイポーラトランジスタ２つ分レベルシフトする役目を果たすと共に出力変化を前段へ伝えないバッファとして機能することができる。
【０００９】
また本発明は、上記広帯域増幅回路において、前記帰還回路は、前記第一のトランジスタの入力端に一端が接続された第一の抵抗と前記ＦＴダブラー回路の出力端に一端が接続された第二の抵抗との直列接続回路で構成され、前記第一の抵抗と前記第二の抵抗との接続点とグラウンドとの間に第三の抵抗を設けたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、第一の抵抗と第二の抵抗との直列接続回路で帰還回路を構成したので、帰還回路に第一のトランジスタの動作点調整用にダイオードを設ける構成に比べて、バイアス設定の自由度が格段に大きくなり、フィードバック量の調整も容易になる一方、周波数特性を有するダイオードを排除することにより周波数特性の改善を図ることができる。
【００１１】
なお、第一のトランジスタは、カスケード接続された２つのバイポーラトランジスタで構成することができ、バイアスの調整が可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、歪特性を改善することができて消費電流の削減を図り得る広帯域増幅回路を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る広帯域増幅回路の構成図である。同図に示すように、本実施の広帯域増幅回路は集積回路で構成されている。第一のバイポーラトランジスタ１１のベースが第一のトランジスタの入力端を構成しており、コンデンサ１２を介して入力端子INPUTに接続されている。集積回路の外に直流電源１３及びバイパスコンデンサ１４が設けられている。直流電源１３の正極及びバイパスコンデンサ１４の一方の電極（非接地側）は互いに接続されている。カスケード接続された一方のバイポーラトランジスタ１１と他方のバイポーラトランジスタ１６とから第一のトランジスタを構成している。他方のバイポーラトランジスタ１６のコレクタが抵抗１５を介して直流電源１３の正極に接続され、一方のバイポーラトランジスタ１６のエミッタが抵抗１７を介して接地されている。
【００１４】
他方のバイポーラトランジスタ１６のベースは、直流電源１３の正極とグラウンドとの間に直列接続された分圧用抵抗１８，１９の中間接続点が接続される。分圧用抵抗１８，１９の中間接続点はコンデンサ２１を介して接地されている。他方のバイポーラトランジスタ１６のベースに所定のバイアス電圧が印加されるので、一方のバイポーラトランジスタ１１のコレクタは、他方のバイポーラトランジスタ１６のエミッタ−コレクタ間を直列に介してＦＴダブラー回路２２の入力端に接続されることになる。
【００１５】
ＦＴダブラー回路２２は、第一のバイポーラトランジスタ２３、第二のバイポーラトランジスタ２４及び第三のバイポーラトランジスタ２５で構成されている。具体的には、第一のバイポーラトランジスタ２３と第二のバイポーラトランジスタ２４とがダーリントン接続され、第二のバイポーラトランジスタ２４のベース−エミッタ間にダイオード接続の第三のバイポーラトランジスタ２５が並列接続されている。一方のバイポーラトランジスタ１１が初段の増幅回路となり、ＦＴダブラー回路２２が次段の増幅回路となる。第一のバイポーラトランジスタ２３のベースに初段の増幅回路で増幅された信号が入力され、第二のバイポーラトランジスタ２４のコレクタから当該次段の増幅回路で増幅された信号が出力信号として出力される。
【００１６】
なお、第一のバイポーラトランジスタ２３のコレクタは、第二のバイポーラトランジスタ２４のコレクタと互いに接続されて直流電源１３の正極に接続される。第二のバイポーラトランジスタ２４のエミッタはコンデンサ２６を介して出力端子OUTPUTに接続されている。
【００１７】
一方、ＦＴダブラー回路２２の出力端となる第二のバイポーラトランジスタ２４のコレクタは、第一の抵抗としての抵抗２７を直列に介挿してなる帰還回路を介して一方のバイポーラトランジスタ１１のベースに接続されている。このように、一方のバイポーラトランジスタ１１のベースには抵抗２７を介してＦＴダブラー回路２２の出力信号が帰還されるように構成されている。なお、第二のバイポーラトランジスタ２４のエミッタは第三の抵抗となる抵抗２８を介して接地されている。
【００１８】
次に、本実施の形態に係る広帯域増幅回路の動作について説明する。
広帯域増幅回路の入力端子INPUTから一方のバイポーラトランジスタ１１のベースにＲＦ信号が入力される。他方のバイポーラトランジスタ１６のベースには電源電圧を分圧した所定電圧が印加されているので、一方のバイポーラトランジスタ１１にはベースに入力するＲＦ信号に応じたコレクタ電流が流れる。すなわち、一方のバイポーラトランジスタ１１のコレクタ−エミッタ間に入力ＲＦ信号を増幅したコレクタ電流が流れ、一方のバイポーラトランジスタ１１の増幅出力としてＦＴダブラー回路２２へ入力される。
【００１９】
ＦＴダブラー回路２２は、一方のバイポーラトランジスタ１１から第一のバイポーラトランジスタ２３のベースに供給された入力ＲＦ信号を増幅して第二のバイポーラトランジスタ２４のエミッタから出力端子OUTPUTへ出力する。
【００２０】
本実施の形態に係る広帯域増幅回路は、一段目の増幅回路出力を二段目の増幅回路となるＦＴダブラー回路２２で受けることにより、当該ＦＴダブラー回路２２がバイアスをレベルシフトする役目を果たしている。通常、バイポーラトランジスタでは動作時のベース−エミッタ間電圧が０．７〜０．８Ｖ程度となるところ、ＦＴダブラー回路２２はバイポーラトランジスタ２つ分レベルシフトするので、バイアスが約１．７Ｖ低下することになる。これにより、後段の増幅回路のベース電圧を低くしてコレクタ−エミッタ電圧を広く取ることができ、後段増幅回路の性能改善を図ることができる。また、抵抗を挿入して電圧を低下させる方法に比べて損失が少なく、容量で直流成分を遮断して電圧を与える方法に比べて必要面積を小さくでき、集積回路には有利な方法である。
【００２１】
また、一段目の増幅回路出力を二段目の増幅回路となるＦＴダブラー回路２２で受けることにより、当該ＦＴダブラー回路２２がバッファとしての役目を果たしている。すなわち、出力の変化による前段への影響をＦＴダブラー回路２２が緩衝している。
【００２２】
ＦＴダブラー回路２２から出力された増幅後のＲＦ信号は、出力端子OUTPUTから外部へ出力される一方、抵抗２７を介して一方のバイポーラトランジスタ１１のベースへ帰還される。増幅後のＲＦ信号をＦＴダブラー回路２２から初段の増幅回路である一方のバイポーラトランジスタ１１へ帰還することにより、特に高周波域での歪特性を改善することができる。しかも、広帯域増幅回路の歪特性が改善されることにより、従来の広帯域増幅回路に比べて低い電流値で良好な特性を確保でき、消費電流の低減を図ることができる。
【００２３】
図２（ａ）は本実施の形態の広帯域増幅回路に基づいて、３８．７５ｍＡの電流条件の下で、ゲイン、雑音指数、三次歪、二次歪の各特性をシミュレーションした結果である。図２（ｂ）は図４に示す広帯域増幅回路（ＮＥ５２０５）に基づいて、３７．８５ｍＡの電流条件の下で上記各特性をシミュレーションした結果である。１００ＭＨｚから８００ＭＨｚの間の５点での値が示されている。図２（ａ）と図２（ｂ）とを対比すると明らかなように、本実施の形態の広帯域増幅回路の二次歪は、図４に示す広帯域増幅回路（ＮＥ５２０５）よりも６ｄＢ程度改善している。また、本実施の形態の広帯域増幅回路は、ゲイン、雑音指数、三次歪といった特性は、図４に示す広帯域増幅回路（ＮＥ５２０５）と同等の特性を実現できている。
【００２４】
このように本実施の形態によれば、一段目の増幅回路である一方のバイポーラトランジスタ１１の出力をＦＴダブラー回路２２で受け、ＦＴダブラー回路２２の出力を一方のバイポーラトランジスタ１１のベースへ帰還するように構成したので、高歪耐性と消費電力の削減とを実現できる。
【００２５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。例えば、図３に示すように、ＦＴダブラー回路２２の出力端子である第二のバイポーラトランジスタ２４のエミッタを、第二の抵抗としての抵抗３１と第三の抵抗としての抵抗２８の直列接続回路を介して接地する一方、抵抗３１と第一の抵抗としての抵抗２７の直列接続回路からなる帰還回路を経由して第一のバイポーラトランジスタ１１のベースに接続する。
【００２６】
このような構成によれば、ＦＴダブラー回路２２を流れる電流は、直列接続される抵抗３１と抵抗２８とで決まるので、一方のバイポーラトランジスタ１１のベース電圧を一定値に保ったまま、抵抗３１によりＦＴダブラー回路２２を流れる電流値を調整できる。また、一方のバイポーラトランジスタ１１のベースには抵抗３１と抵抗２７でフィードバックが掛かるので、フィードバック量の調整が容易である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、広帯域の信号が受信されるテレビジョンチューナの広帯域増幅回路に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る広帯域増幅回路の構成図
【図２】（ａ）上記実施の形態に係る広帯域増幅回路の各種特性のシミュレーション結果を示す図、（ｂ）従来の広帯域増幅回路（ＮＥ５２０５）の各種特性のシミュレーション結果を示す図
【図３】上記実施の形態の一部を変形した広帯域増幅回路の構成図
【図４】従来の広帯域増幅回路（ＮＥ５２０５）の構成図
【符号の説明】
【００２９】
１１  第一のトランジスタ
１２、２６  直流カットコンデンサ
１３  直流電源
１４  バイパスコンデンサ
１６  バイアス調整用トランジスタ
２２  ＦＴダブラー回路
２３  第一のバイポーラトランジスタ（第二のトランジスタ）
２４  第二のバイポーラトランジスタ（第三のトランジスタ）
２５  第三のバイポーラトランジスタ（第四のトランジスタ）
２７  抵抗（第一の抵抗）
２８  抵抗（第三の抵抗）
３１  抵抗（第二の抵抗）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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