(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅する第１トランジスタと、
ダーリントン接続されるとともに、前記第１トランジスタの出力信号を増幅する第２及び第３トランジスタと、
前記第２トランジスタのエミッタ電流と同一の電流を、前記第３トランジスタのエミッタに流すように配置された第４トランジスタと、
前記第３及び第４トランジスタのそれぞれのエミッタに流れる電流と同一の電流を、前記第１トランジスタのエミッタに流すように配置された第５トランジスタとを備え、
前記第３トランジスタのコレクタから出力信号を得ることを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記第１乃至第５トランジスタのエミッタに流れる電流密度は、概ね同一に設定されることを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波帯のＲＦ信号の増幅に好適な増幅回路に関し、特に消費電力の低減を図った増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、携帯電話等において、マイクロ波帯の周波数を有するＲＦ信号によって送受信が行われている。受信時、基地局から送信されてきたＲＦ信号は、携帯電話のアンテナに受信され、ＲＦ信号はＲＦ増幅回路で微小レベルの信号から周波数変換や復調等が行い易いレベルに増幅される。増幅された信号は後段の回路に伝送され、各種処理が行われることにより、相手方の話し声に復調される。また、送信時、自分の話し声が各種処理によって変調信号に変調され、変調信号はＲＦ信号に周波数変換される。送信ＲＦ信号は送信用のＲＦ増幅回路で増幅され、受信時と兼用のアンテナから送信される。図４は、上記のような携帯電話の受信部側において、受信ＲＦ信号を増幅するＲＦ増幅回路を示している。このようなＲＦ増幅回路では、例えばＧＨｚ帯のＲＦ信号でも減衰させることなく良好に増幅することができる周波数特性を有している。
【０００３】
図１において、受信ＲＦ信号となる入力信号ＩＮは、初段増幅器となるトランジスタ１のベースに印加され、増幅信号がトランジスタ１のコレクタに発生する。トランジスタ１のコレクタ及びエミッタには抵抗２及び３が接続されており、抵抗比によって増幅信号のレベルが決定される為、この抵抗比が初段増幅器の利得となる。
【０００４】
前記増幅信号は、ダーリントン接続されたトランジスタ４及び５でさらに増幅される。これらのトランジスタ４及び５は２段目の増幅器を構成する。ダーリントン接続によって、トランジスタ４及び５の総合電流増幅率はトランジスタ４及び５の増幅率の積になるため、非常に大きな増幅率となる。そして、トランジスタ５のコレクタ及びエミッタに抵抗６及び７が接続されており、この抵抗６及び７の抵抗比とにより２段目の増幅器の利得となる。
【０００５】
２つの増幅器で増幅された出力増幅信号は、トランジスタ５のコレクタから出力端子ＯＵＴを介して後段の回路に伝送される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非通話状態時、携帯電話は間欠受信を行っている。非通話状態では、携帯電話はいつ来るか判らない信号を待ち受けていなければならない。もし携帯電話が常に受信状態にあると、携帯電話のバッテリーは消費され続け、携帯電話の駆動時間が短くなる。そこで、携帯電話を間欠受信させることによって、バッテリーの消費を抑制し、携帯電話の駆動時間をできるだけ長く持続させるようにしていた。
【０００７】
間欠受信時、所定時間毎に携帯電話の受信部に電源電圧が投入される。図４において、電源が投入されると、トランジスタ４及び５はオンしないが、トランジスタ４及び５に微小電流が流れる。トランジスタ４及び５の微小電流によって、コンデンサＣは充電され、抵抗７及びコンデンサ８の接続点の電圧は徐々に高くなっていく。この電圧がトランジスタ１のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅよりも高くなると、トランジスタ１がオンする。電源電圧Ｖｃｃも徐々に高くなるので、トランジスタ１のオンに続いてトランジスタ４及び５も順次オンする。
【０００８】
図４の各トランジスタの電源電圧Ｖｃｃに対する立ち上がりの様子を示したのが図５及び６であり、各々のトランジスタが異なるＶｃｃでオンすることが示される。特に、トランジスタ１は、他のトランジスタよりも早く立ち上がることがわかる。
【０００９】
このようにトランジスタが異なるＶｃｃで立ち上がると、携帯電話の受信部が完全動作するまでに無駄な電流が多く消費されることになる。間欠受信では、所定時間毎に図４の増幅回路が何度も立ち上がるので、その都度無駄に電流を消費することになる。従って、図４の増幅回路を用いると、電池駆動となる携帯電話の動作時間を長く継続できないという問題があった。
【００１０】
尚、図３の回路においては、抵抗２、３、６及び７の値を調整すれば、それぞれのトランジスタを同時に立ち上げることは可能である。しかし、これらの抵抗は、利得を設定させる為だけでなく、この増幅回路の前段及び後段の回路とのインピーダンス整合の為、入力及び出力インピーダンスを設定する役割を有する。従って、それぞれのトランジスタの立ち上がりを調整する為に、容易に抵抗の値を設定することはできなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力信号を増幅する第１トランジスタと、ダーリントン接続されるとともに、前記第１トランジスタの出力信号を増幅する第２及び第３トランジスタと、前記第２トランジスタのエミッタ電流と同一の電流を、前記第３トランジスタに流すように配置された第４トランジスタと、前記第３及び第４トランジスタのそれぞれに流れる電流と同一の電流を、前記第１トランジスタに流すように配置された第５トランジスタとを備え、前記第３トランジスタのコレクタから出力信号を得ることを特徴とする。
【００１２】
特に、前記第１乃至第５トランジスタに流れる電流密度は、概ね同一に設定されることを特徴とする。
【００１３】
また、入力信号を増幅する第１トランジスタと、ダーリントン接続されるとともに、前記第１トランジスタの出力信号を増幅する第２及び第３トランジスタと、前記第２トランジスタのエミッタに接続され、かつ第３トランジスタにミラー接続される第４トランジスタと、前記第１トランジスタにミラー関係で接続されるとともに、前記第２及び第３トランジスタのエミッタ電流の合成電流が流れる第５トランジスタとを備え、前記第３トランジスタのコレクタから出力信号を得ることを特徴とする。
【００１４】
特に、前記第１乃至第５トランジスタにおいて、単位エミッタサイズに対する電流量が略同一になっていることを特徴とする。
【００１５】
本発明に依れば、各トランジスタに同一電流が流れるように構成されているので、電源投入時には一度に各トランジスタに電流が流れ、素早く増幅回路を動作させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示す図であり、１０はベースに入力信号が印加され、入力信号を増幅するトランジスタ、１１及び１２はダーリントン接続されるとともに、トランジスタ１０のコレクタに発生する出力信号を増幅するトランジスタ、１３はトランジスタ１２に対してミラー接続されたトランジスタ、１４はダイオード接続されるとともに、トランジスタ１とミラー関係にあるトランジスタである。また、トランジスタ１４のコレクタ電圧は、トランジスタ１０のベースに帰還され、トランジスタ１２のコレクタに接続された出力端子ＯＵＴから出力信号が得られる。
【００１７】
まず、図１において、増幅回路としての通常動作を説明する。入力信号ＩＮは、トランジスタ１のベースに印加され、トランジスタの増幅作用によって増幅される。トランジスタ１０からのコレクタ電流は抵抗１５にも流れるが、抵抗１５に流れる電流の一部は次段のトランジスタ１１のベースに供給される。トランジスタ１１のベース電流はさらに増幅され、トランジスタ１１のエミッタ電流の一部はさらにトランジスタ１２で増幅される。
【００１８】
トランジスタ１１及び１２はダーリントン接続されているので、トランジスタ１１及び１２の合成増幅率は、ｈＦＥ１×ｈＦＥ２となる。但し、増幅率ｈＦＥ１及びｈＦＥ２はトランジスタ１１及び１２の電流増幅率である。従って、トランジスタ１０の出力信号は、トランジスタ１１及び１２の大きな増幅率で増幅されることになる。トランジスタ１２に流れる電流は抵抗１６で電圧変換され、出力信号Ｖｏｕｔとして出力端子ＯＵＴから出力される。
【００１９】
また、トランジスタ１２のエミッタ電流は、トランジスタ１４に流れるとともに、その一部の電流はトランジスタ１０のベースに供給される。これにより、増幅回路の出力信号Ｖｏｕｔが帰還されることになるので、増幅回路の動作を安定化させることができる。
【００２０】
次に、電源電圧が投入されたときの増幅回路の動作を説明する。電源が投入されると、トランジスタ１１及び１２のコレクタに電源電圧Ｖｃｃが印加されると、トランジスタ１１及び１２はオンしないが、微小電流が流れる。トランジスタ１１に微小電流が流れると、トランジスタ１１の微小なエミッタ電流の一部はトランジスタ１２及び１３のベースに供給される。トランジスタ１２及び１３はミラー接続され、トランジスタ１２及び１３のベースに略同一の電流が供給されることにより、トランジスタ１２及び１３には略同一のエミッタ電流が発生する。但し、トランジスタ１２及び１３のエミッタサイズは同一であるとする。
【００２１】
トランジスタ１２及び１３のエミッタ電流の加算電流はトランジスタ１４に流れようとする。トランジスタ１２及び１３の加算電流の一部がトランジスタ１４のベース電流に供給される。トランジスタ１４とトランジスタ１０とはミラー関係に接続されており、トランジスタ１４に流れる電流に比例した電流がトランジスタ１０に流れる。ここで、トランジスタ１０及び１４のエミッタサイズは１：２に設定されているので、トランジスタ１０のエミッタ電流はトランジスタ１４のエミッタ電流の半分になる。
【００２２】
よって、電源電圧Ｖｃｃが投入され、一度トランジスタ１１に微小電流が流れると、各々のトランジスタに概ね同一時刻に電流が流れることになる。そして、トランジスタに流れる単位エミッタサイズ当たりの電流密度は略同一になる。
【００２３】
トランジスタ１０に電流が流れると、トランジスタ１１のベース電流が増え、その結果トランジスタ１１のエミッタ電流は増大する。さらに、トランジスタ１１のエミッタ電流が増大すると、上記のような動作により各々のトランジスタに流れる電流が同一時刻に増大する。すると、トランジスタ１１のコレクタ電流が増え、トランジスタ１１のベース電流がさらに増大する。このようにして、トランジスタ１１に流れる微小電流は増大していく。
【００２４】
また、トランジスタ１２及び１３の加算電流によりコンデンサＣは充電される。コンデンサＣの充電により、トランジスタ１２のエミッタ電圧は徐々に高くなる。前記エミッタ電圧がトランジスタ１０のベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅよりも高くなると、トランジスタ１０がオンする。続いて、トランジスタ１１のベース電圧が高くなることにより、トランジスタ１１及び１２に流れる電流が更に増大してトランジスタ１１及び１２も順次オンする。さらに、トランジスタ１３及び１４に流れる電流が増大してトランジスタ１３及び１４もオンする。よって、トランジスタ１０がオンすると、概ね同時刻に各々のトランジスタがオンする。
【００２５】
図１の各トランジスタの電源電圧Ｖｃｃに対する立ち上がりの様子を示したのが図２及び３であり、各々のトランジスタが異なるＶｃｃでオンすることが示される。図２に電源電圧Ｖｃｃに対する各々のトランジスタのコレクタ電流の様子が示されており、図３には電源電圧Ｖｃｃに対する各々のトランジスタのベース−エミッタ間電圧Ｖｂｅが変化する様子が示される。図２及び３を見ると明らかなように、所定の電源電圧で各々のトランジスタがオンする。従って、電源が投入されると、各々のトランジスタを所定の電源電圧Ｖｃｃで同時に立ち上げることが可能である。
【００２６】
図１の回路において、トランジスタ１０やトランジスタ１２のエミッタ及びコレクタに抵抗が接続されている。これらの抵抗は、利得を設定させる為だけでなく、この増幅回路の前段及び後段の回路とのインピーダンス整合の為入力及び出力インピーダンスを設定するためにある。図１の回路では、これらの抵抗に関係なくそれぞれのトランジスタを立ち上げることができる。その為、これらの抵抗は、利得やインピーダンス整合だけに、調整することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に依れば、各々のトランジスタが概ね同時にオンする増幅回路を提供することができるので、電源投入時の消費電流を低減することができる。特に、間欠受信時に何度も増幅回路が立ち上がる携帯電話等では、本発明に係わる増幅回路を適用することによって、携帯電話の電池寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す回路図である。
【図２】図１の電源電圧Ｖｃｃとトランジスタに流れる電流との関係を示す特性図である。
【図３】図１の電源電圧ＶｃｃとトランジスタＶｂｅとの関係を示す特性図である。
【図４】従来例を示す回路図である。
【図５】図４の電源電圧Ｖｃｃとトランジスタに流れる電流との関係を示す特性図である。
【図６】図４の電源電圧ＶｃｃとトランジスタＶｂｅとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０、１１、１２、１３、１４    トランジスタ
【図１】
0003819610.tif 000002
【図２】
0003819610.tif 000003
【図３】
0003819610.tif 000004
【図４】
0003819610.tif 000005
【図５】
0003819610.tif 000006
【図６】
0003819610.tif 000007