(57)【要約】【課題】広帯域増幅回路の設計自由度を大きくすること。【解決手段】こ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バイポーラトランジスタ１１と、前記第一のバイポーラトランジスタ１１のコレクタに接続されたトランジスタ出力回路２２と、前記トランジスタ出力回路２２の出力端と前記第一のバイポーラトランジスタ１１のベースとの間に接続された帰還回路とを備える。帰還回路は、第一のバイポーラトランジスタ１１の入力端に一端が接続された第一の抵抗Ｒ３と、トランジスタ出力回路２２の出力端に一端が接続され他端が第一の抵抗Ｒ３の他端に接続された第二の抵抗Ｒ１との直列接続回路で構成され、第一の抵抗Ｒ３と第二の抵抗Ｒ１との接続点とグラウンドとの間に第三の抵抗Ｒ２を設けたものである。【選択図】図１
2007214748.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トランジスタ出力回路と、
前記トランジスタ出力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接続された帰還回路とを備え、
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、前記トランジスタ出力回路の出力端に一端が接続され他端が前記第一の抵抗の他端に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広帯域増幅回路。
【請求項２】
前記トランジスタ出力回路は、第二のトランジスタからなるエミッタフォロワ回路で構成され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】
前記第一のトランジスタは、２個のバイポーラトランジスタがカスケード接続された構成であることを特徴とする請求項１又は請求項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、前記トランジスタ出力回路、前記第二及び第三の抵抗を集積回路内に構成し、
前記第一の抵抗を前記集積回路の外部に外付け抵抗として取り付けたことを特徴とする請求項１から請求項３の何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、テレビジョン受信チューナでは広帯域のテレビジョン信号を受信対象としており、受信したテレビジョン信号の増幅には広帯域増幅回路が用いられている。従来の広帯域増幅回路では、一般に出力信号をエミッタフォロワ回路を用いて取り出している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の広帯域増幅回路では、増幅回路用トランジスタのベースに帰還回路を介してエミッタフォロワ回路のエミッタ（出力端）を接続している。帰還回路には帰還抵抗以外にトランジスタの動作点調整用にダイオードが挿入されている。
【特許文献１】特開平１１−８５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の広帯域増幅回路は、ダイオードの端子間電圧が約０．７Ｖと比較的大きな値であると共に一定値であるため、バイアス設定の自由度が少ないという問題がある。また、一般的にダイオードは周波数特性を持つため、広帯域増幅回路に用いた場合に増幅回路の周波数特性に影響を与えて特性を劣化させる可能性がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、バイアス設定の自由度を大きくできると共にゲインや周波数特性の改善を図ることのできる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】
【０００６】
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トランジスタ出力回路と、前記トランジスタ出力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接続された帰還回路とを備え、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、前記トランジスタ出力回路の出力端に一端が接続され他端が前記第一の抵抗の他端に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。
【０００７】
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ると共に、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。
【０００８】
前記トランジスタ出力回路は、第二のトランジスタからなるエミッタフォロワ回路で構成することができる。また、前記第一のトランジスタは、２個のバイポーラトランジスタをカスケード接続して構成することができる。
【０００９】
また本発明は、上記広帯域増幅回路において、前記第一のトランジスタ、前記トランジスタ出力回路、前記第二及び第三の抵抗を集積回路内に構成し、前記第一の抵抗を前記集積回路の外部に外付け抵抗として取り付けたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、フィードバック抵抗となる第一の抵抗が集積回路の外部に取り付けられるので、フィードバック抵抗を集積回路の外部にて調整可能となり、各種アプリケーションに合わせた性能を１種類の集積回路で対応可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、広帯域増幅回路におけるバイアス設定の自由度を大きくできると共にゲインや周波数特性の改善を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一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、本実施の形態に係る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第一のバイポーラトランジスタ１１と第二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。第二のバイポーラトランジスタ１６のコレクタが直流電源１３の正極に接続され、第一のバイポーラトランジスタ１１のエミッタが抵抗１７を介して接地されている。
【００１３】
第二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。第二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ことにより、第一のバイポーラトランジスタ１１の出力端となるコレクタが、第二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、トランジスタ出力回路２２の入力端に接続されることになる。
【００１４】
トランジスタ出力回路２２は、第三のバイポーラトランジスタ２３によるエミッタフォロワ回路で構成されている。具体的には、第三のバイポーラトランジスタ２３のベースがトランジスタ出力回路２２の入力端となり、第三のバイポーラトランジスタ２３のエミッタがトランジスタ出力回路２２の出力端となる。第三のバイポーラトランジスタ２３のコレクタは直流電源１３の正極に接続され、エミッタは抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の直列接続回路を介して接地されている。したがって、第三のバイポーラトランジスタ２３のベースに入力するＲＦ信号に従った出力信号がエミッタフォロワ回路を介して取り出される。トランジスタ出力回路２２のエミッタフォロワ回路を介して取り出された出力信号は当該広帯域増幅回路の出力端子OUTPUTから外部へ出力される。
【００１５】
一方、トランジスタ出力回路２２の出力端となる第三のバイポーラトランジスタ２３のエミッタは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の直列接続回路を介して接地される一方、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３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のベースに接続されている。すなわち、本実施の形態において、出力信号を第一のトランジスタの入力端へ帰還させる帰還回路は、一端が第一のバイポーラトランジスタ１１のベースに接続された第一の抵抗としての抵抗Ｒ３と、一端が第三のバイポーラトランジスタ２３のエミッタに接続され他端が抵抗Ｒ３の他端に接続された第二の抵抗としての抵抗Ｒ１との直列接続回路で構成されている。なお、抵抗Ｒ２は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３との接続点とグラウンドとの間に設けられた第三の抵抗となる。
【００１６】
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から第一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。第二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、第一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、第一のバイポーラトランジスタ１１のコレクタに入力ＲＦ信号を増幅したコレクタ電流が流れ、第一のバイポーラトランジスタ１１の増幅出力としてトランジスタ出力回路２２へ入力される。
【００１７】
トランジスタ出力回路２２は、第三のバイポーラトランジスタ２３のベースに入力ＲＦ信号が供給され、入力ＲＦ信号にしたがった出力信号が第三のバイポーラトランジスタ２３のエミッタから出力される。このようにしてトランジスタ出力回路２２のエミッタフォロワ回路により取り出された出力信号は、出力端子OUTPUTから外部へ出力されると共に帰還回路を介して第一のバイポーラトランジスタ１１のベースに入力される。
【００１８】
ここで、本実施の形態では、トランジスタ出力回路２２の出力信号を第一のバイポーラトランジスタ１１のベースへフィードバックする帰還回路が、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３の直列回路で構成されているので設計自由度が格段に大きくなっている。
【００１９】
仮にトランジスタ出力回路２２のエミッタフォロワ回路のエミッタ側に、抵抗Ｒ１ではなく、ダイオードを設けた場合又は抵抗Ｒ１＝０とした場合は、上述した通り設計の自由度が小さくなってしまう。抵抗Ｒ１をダイオード又は抵抗Ｒ１＝０とした場合、第三のバイポーラトランジスタ２３を流れる電流値は抵抗Ｒ２の値で決まる一方、第一のバイポーラトランジスタ１１のベース電圧は第三のバイポーラトランジスタ２３を流れる電流値と抵抗Ｒ２とで決まる。したがって、抵抗Ｒ２の調整だけで、第一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つ一方、第三のバイポーラトランジスタ２３のエミッタに流れる電流値を調整するのは困難である。
【００２０】
本実施の形態によれば、第三のバイポーラトランジスタ２３を流れる電流は直列接続される抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで決まるので、第一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Ｒ１により第三のバイポーラトランジスタ２３を流れる電流値を調整できる。また、第一のバイポーラトランジスタ１１のベースには抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３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。
【００２１】
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は３つの広帯域増幅回路について電流条件を概略合わせて、ゲイン、雑音周波数、三次歪、二次歪をシミュレーションした結果を示す図である。１００ＭＨｚから８００ＭＨｚの間の５点での値が示されている。図２（ａ）は本実施の形態に係る広帯域増幅回路についてのシミュレーション結果、図２（ｂ）は図１に示す回路において抵抗Ｒ１に代えてダイオードを挿入した比較例でのシミュレーション結果、図２（ｃ）は図１に示す回路において抵抗Ｒ１＝０とした比較例でのシミュレーション結果を示している。
【００２２】
図２に示すシミュレーション結果のうちゲインを比較すると、本実施の形態は、図２（ｂ）（ｃ）の比較例に比べてゲインが大きくなっており、この点では特性が改善されていることが判る。雑音指数、三次歪、二次歪に関しては、本実施の形態と比較例とでは大きな差は認められない。
【００２３】
このように本実施の形態によれば、トランジスタ出力回路２２の出力信号を第一のバイポーラトランジスタ１１の入力へフィードバックする帰還回路が、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３の直列回路で構成されているので、設計自由度を格段に大きくできると共に特性の一部を改善できる。しかも、第一のバイポーラトランジスタ１１の動作点調整用のダイオードを排除したので、ダイオードの周波数特性が広帯域増幅回路の周波数特性を劣化させる不具合を防止することもでき、この面からの周波数特性の改善が期待できる。
【００２４】
図３は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である。同図に示す変形例は、帰還回路における抵抗Ｒ３を集積回路の外に出して外付け抵抗Ｒ３’とすると共にトランジスタ出力回路２２をＦＴダブラー回路で構成している。その他の構成は図１に示す上記実施の形態と同一構成である。なお、ＦＴダブラー回路は第三のバイポーラトランジスタ２３と第四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、第四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五のバイポーラトランジスタ２５が並列接続されている。第四のバイポーラトランジスタ２４のエミッタがトランジスタ出力回路２２の出力端となる。
【００２５】
以上のように構成された変形例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から第一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。第一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、第一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の入力端に供給される。
【００２６】
トランジスタ出力回路２２を構成するＦＴダブラー回路（以下、「ＦＴダブラー回路２２」とする）は、第一のバイポーラトランジスタ１１から第三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信号を増幅して第四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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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Ｒ１及び外付け抵抗Ｒ３’との直列接続回路からなる帰還抵抗を介して第一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第一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。
【００３０】
また、本変形例によれば、帰還回路を構成する一方の抵抗を集積回路の外に設けた外付け抵抗Ｒ３’で構成したので、フィードバック抵抗を集積回路の外部にて調整可能となり、各種アプリケーションに合わせた性能を１種類の集積回路で対応可能になる。例えば、フィードバック抵抗を調整することによりゲイン、雑音指数、歪の性能を所望の値に調整できる。しかも、外付け抵抗Ｒ３’を設けるために端子となるＩＣピンを１つ追加するだけでよいのでコストアップも抑えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
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】
【００３２】
【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）ダイオードを挿入した比較例での各種特性のシミュレーション結果を示す図、（ｃ）抵抗値を０にした比較例で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
【符号の説明】
【００３３】
１１  第一のバイポーラトランジスタ
１２  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  第二のバイポーラトランジスタ
２２  トランジスタ出力回路
２３  第三のバイポーラトランジスタ
２４  第四のバイポーラトランジスタ
２５  第五のバイポーラトランジスタ
Ｒ１  抵抗（第二の抵抗）
Ｒ２  抵抗（第三の抵抗）
Ｒ３  抵抗（第一の抵抗）
【図１】
2007214748.tif 000003
【図２】
2007214748.tif 000004
【図３】
2007214748.tif 000005