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JP2003198275A - 広帯域増幅器 - Google Patents

広帯域増幅器

Info

Publication number
JP2003198275A
JP2003198275A JP2001391911A JP2001391911A JP2003198275A JP 2003198275 A JP2003198275 A JP 2003198275A JP 2001391911 A JP2001391911 A JP 2001391911A JP 2001391911 A JP2001391911 A JP 2001391911A JP 2003198275 A JP2003198275 A JP 2003198275A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amplifier circuit
stage
transformer
fet
cascode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001391911A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihito Nagamatsu
昭仁 永松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2001391911A priority Critical patent/JP2003198275A/ja
Publication of JP2003198275A publication Critical patent/JP2003198275A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】破壊耐性を向上させ且つ、低歪み、高利得で増
幅できる広帯域増幅回路を提供する。 【解決手段】本発明は一次側巻線に入力信号が加えられ
る入力トランス３０と二次側巻線から増幅された出力信
号が取出される出力トランス３１と、前記入力トランス
３０の二次側巻線と出力トランス３１の一次側巻線間に
縦続接続された前段増幅回路５０と後段増幅回路５１と
よりなり、前段増幅回路５０のカスコード接続された前
段トランジスタ５３、５６にバイポーラトランジスタを
使用し、後段トランジスタにＭＥＳＦＥＴ５４、５７を
使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＣＡＴＶ等の多チャ
ンネル広帯域に亘って入力信号を高い利得で安定して増
幅できる広帯域増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＡＴＶ等においては、映像信号チャン
ネルが益々増加される傾向にある。ところで前記映像信
号チャンネルの１チャンネル当たりの帯域幅は約６ＭＨ
ｚである。従って例えば国によっては１００チャンネル
以上の映像チャンネルがある場合には、少なくとも６０
０ＭＨｚの帯域に亘って信号をひずみなく、高利得で増
幅する必要がある。
【０００３】従来、広帯域増幅回路はインピーダンスの
整合性等を考えて、前段及び後段にトランスを用いると
共に、負帰還回路を構成するためにコンデンサあるいは
抵抗が多く用いられている。
【０００４】前記トランスあるいはコンデンサは集積化
が困難なため、セラミック基板上にトランスやコンデン
サを設け、さらにトランジスタが含まれるチップを取り
付け、これらを接続し広帯域増幅回路を構成するハイブ
リットＩＣ方式が用いられている。
【０００５】図４は従来の広帯域増幅器で、入力トラン
ス１の入力側の一次側巻線には高周波入力信号が加えら
れる。また出力トランス２の出力側の二次側巻線から出
力信号が取出される。前記入力トランス１の二次側巻線
と出力トランス２の一次側巻線間にプッシュプル形式に
接続された第1増幅回路３及び第２増幅回路４が接続さ
れている。
【０００６】前記第1増幅回路３は入力トランス１の二
次側巻線間に夫々のゲート電極が接続され、且つ抵抗５
を介して各ソース電極が結合されたＦＥＴ６及びＦＥＴ
７よりなる。前記第1増幅回路３を構成するＦＥＴ６及
びＦＥＴ７のドレインン電極・ゲート電極間に夫々抵抗
８、９とコンデンサ１０、１１とよりなる帰還回路１
３、１４が接続されている。
【０００７】第２増幅回路４はカスコード接続された上
側のＦＥＴ１６、１７と下側のＦＥＴ１８、１９とより
なる。前記上側のＦＥＴ１６のゲート電極は第１増幅回
路３のＦＥＴ６のドレインン電極にコンデンサ２０を介
して接続されている。同様に下側のＦＥＴ１８のゲート
電極は第１増幅回路３のＦＥＴ７のドレインン電極にコ
ンデンサ２１を介して接続されている。
【０００８】前記ＦＥＴ１６とＦＥＴ１８とのソース電
極は抵抗２２を介して接続され、前記ＦＥＴ１７とＦＥ
Ｔ１９とのゲート電極は抵抗２３を介して接続し、プッ
シュプル増幅回路を構成している。
【０００９】前記第２増幅回路を構成する上側のＦＥＴ
１６のゲート電極とＦＥＴ１７のドレインン電極間には
抵抗２４とコンデンサ２５とよりなる帰還回路２６が接
続されている。下側のＦＥＴ１８のゲート電極とＦＥＴ
１９のドレインン電極間には抵抗２７とコンデンサ２８
とよりなる帰還回路２９が接続されている。
【００１０】前記帰還回路１３、１４のコンデンサ１
０、１１は直流的な帰還を阻止するもので、また抵抗
８、９はＦＥＴ６及びＦＥＴ７の利得と入力インピーダ
ンスを設定するためのものである。同様にして帰還回路
２６、２９のコンデンサ２５及びコンデンサ２８は直流
的な帰還を阻止するもので、また抵抗２４及び抵抗２７
は夫々ＦＥＴ１６、１７及びＦＥＴ１８、１９の利得と
出力インピーダンスを設定するためのものである。
【００１１】前記抵抗５及び抵抗２２は、これら抵抗に
よりＦＥＴ６、７及びＦＥＴ１６、１７を仮想的に接地
し、これらＦＥＴの特性のバラツキによる二次歪を除去
するものである。また抵抗２３はＦＥＴ１７、１９のゲ
ート電極にバイアス電圧を供給し、ゲート接地の動作を
安定させるものである。
【００１２】前記回路において、入力トランス１に加え
られた高周波信号は入力トランス１の二次側巻線の両端
から第１増幅回路３のＦＥＴ６及びＦＥＴ７のゲート電
極に加わり、ソース接地増幅される。前記ソース接地増
幅された高周波信号は第２増幅回路４のＦＥＴ１６及び
ＦＥＴ１８のゲートに加わると共に、帰還回路１３及び
帰還回路１４に加わり、負帰還を行う。
【００１３】前記ＦＥＴ１６及びＦＥＴ１８のゲートに
加わった高周波信号はソース接地増幅され、夫々ＦＥＴ
１７及びＦＥＴ１９に加わりゲート接地増幅される。前
記ＦＥＴ１７及びＦＥＴ１９でゲート接地増幅された高
周波信号は出力トランス２に加わり、出力トランス２か
ら出力信号が取出される。
【００１４】またＦＥＴ１７及びＦＥＴ１９でゲート接
地増幅された高周波信号は帰還回路２６及び帰還回路２
９に加わり負帰還を行う。前記ＦＥＴ６及びＦＥＴ７は
ソース電極が抵抗５を介して接続されており仮想的にソ
ース接地のプッシュプル増幅器として動作し、これらで
発生する二次歪を打ち消し合う。
【００１５】同様にＦＥＴ１６及びＦＥＴ１８はソース
電極が抵抗２２を介して接続されており仮想的にソース
接地のプッシュプル増幅器として動作し、前記ＦＥＴ１
７及びＦＥＴ１９はゲートが抵抗２３を介して接続され
ており仮想的にゲート接地のプッシュプル増幅器として
動作する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】前述した広帯域増幅器
は入力トランスに入力されたＣＡＴＶ等で用いられる広
い周波数帯域の高周波信号を第１及び第２段の増幅回路
で増幅することにより高利得で増幅することができる。
さらにプッシュプル接続することにより歪みなく増幅さ
れた出力信号を出力トランスから取出すことができる。
【００１７】しかし前記広帯域増幅器は低歪みでかつ高
周波動作を実現するために、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴで構
成されているが、サージ電圧で破壊することが度々あっ
た。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は一次側巻線に入
力信号が加えられる入力トランスと二次側巻線から増幅
された出力信号が取出される出力トランスと、前記入力
トランスの二次側巻線と出力トランスの一次側巻線間に
接続されたカスコード接続増幅回路とよりなり、前記カ
スコード接続増幅回路を構成する前段トランジスタにバ
イポーラトランジスタを使用し、後段トランジスタにＦ
ＥＴを使用した広帯域増幅器を提供する。
【００１９】又本発明は一次側巻線に入力信号が加えら
れる入力トランス及び二次側巻線から増幅された出力信
号が取出される出力トランスと、前記入力トランスの二
次側巻線と出力トランスの一次側巻線間に縦続接続され
カスコード接続増幅回路を有する前段増幅回路及び後段
増幅回路とよりなり、前記前段増幅回路のカスコード接
続増幅回路を構成する前段トランジスタにバイポーラト
ランジスタを用い、後段トランジスタにＦＥＴを用いた
広帯域増幅器を提供する。
【００２０】さらに本発明は一次側巻線に入力信号が加
えられる入力トランスと二次側巻線から増幅された出力
信号が取出される出力トランスと、前記入力トランスの
二次側巻線と出力トランスの一次側巻線間に縦続接続さ
れカスコード接続増幅回路を有する前段増幅回路と後段
増幅回路とよりなり、前記前段増幅回路及び後段増幅回
路の各前段トランジスタにバイポーラトランジスタを使
用し、後段トランジスタにＦＥＴを使用した広帯域増幅
器を提供する。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の広帯域増幅器を図１から
図３に従って説明する。
【００２２】図１は本発明の広帯域増幅器の一実施例を
示す回路図である。入力トランス３０の一次側巻線には
高周波入力信号が加えられ、出力トランス３１の二次側
巻線から出力信号が取出される。前記入力トランス３０
と出力トランス３１間にはプッシュプル接続された上側
カスコード接続増幅回路３２と下側カスコード接続増幅
回路３３が接続されている。
【００２３】前記上側カスコード接続増幅回路３２は入
力トランス３０の二次側巻線の一端にベース電極が接続
された上側の前段バイポーラトランジスタ３４と該前段
バイポーラトランジスタ３４のコレクタ電極にソース電
極が接続された後段ＭＥＳＦＥＴ３５とよりなる。同様
に下側カスコード接続増幅回路３３は入力トランス３０
の二次側巻線の他端にベース電極が接続された下側の前
段バイポーラトランジスタ３６と該前段バイポーラトラ
ンジスタ３６のコレクタ電極にソース電極が接続された
後段ＭＥＳＦＥＴ３７とよりなる。
【００２４】前記前段バイポーラトランジスタ３４、３
６のエミッタ電極はエミッタ抵抗３８で結合し仮想的エ
ミッタ接地し、また後段ＭＥＳＦＥＴ３５、３７のゲー
ト電極はゲート抵抗３９で結合し仮想的ゲート接地して
いる。さらに後段ＭＥＳＦＥＴ３５、３７のドレインン
電極は出力トランス３１の一次側巻線間に接続されてい
る。
【００２５】前記後段ＭＥＳＦＥＴ３５、３７のドレイ
ンン電極と前段バイポーラトランジスタ３４、３６のベ
ース電極間には夫々抵抗４０、４１及びコンデンサ４
２、４３よりなる帰還回路４４、４５が接続されてい
る。尚後段ＭＥＳＦＥＴ３５、３７はＧａＡｓで形成し
ており、前段バイポーラトランジスタ３４、３５はシリ
コンで形成するのがよいが、ＧａＡｓで形成してもよ
い。
【００２６】本発明の広帯域増幅器は上述のごとき構成
をなしている。今高周波入力信号が入力トランス３０に
一次側巻線に加わると、二次側巻線からカスコード接続
増幅回路３２、３３の前段バイポーラトランジスタ３
４、３６のベース電極に加わり、エミッタ接地増幅さ
れ、さらに後段ＭＥＳＦＥＴ３５、３７のソース電極に
加わり、ゲート接地増幅される。
【００２７】前記ゲート接地増幅された信号はドレイン
ン電極から出力トランス３１の一次側巻線に加わり、前
記出力トランス３１の二次側巻線から出力信号が取出さ
れる。このように入力トランス３０に加えられた入力信
号はカスコード接続増幅回路３２、３３で増幅され出力
トランス３１から取出される。しかも前記カスコード接
続増幅回路３２、３３の前段はシリコンバイポーラトラ
ンジスタを用いたので、破壊耐性が向上し、しかも低歪
みで高ゲインの増幅器を実現できる。
【００２８】図２は本発明の広帯域増幅器の他実施例を
示す回路図である。入力トランス３０の二次側巻線と出
力トランス３１の一次側巻線間に前段増幅回路５０と後
段増幅回路５１が接続されている。
【００２９】前記前段増幅回路５０は前段上側カスコー
ド接続増幅回路５２を構成する上側の第１バイポーラト
ランジスタ５３と上側の第１ＭＥＳＦＥＴ５４及び前段
下側カスケード接続増幅回路５５を構成する下側の第２
バイポーラトランジスタ５６と下側の第２ＭＥＳＦＥＴ
５７とよりなり、前記前段上側カスコード接続増幅回路
５２と前段下側カスコード接続増幅回路５５はプッシュ
プル接続されている。
【００３０】前記前段増幅回路５０の上側の第１バイポ
ーラトランジスタ５３と下側の第２バイポーラトランジ
スタ５６とはベース電極が入力トランス３０の二次側巻
線間に接続されている。また前記第１バイポーラトラン
ジスタ５３と第２バイポーラトランジスタ５６のエミッ
タ電極はエミッタ抵抗５８を介して接続している。上側
の第１ＭＥＳＦＥＴ５４と下側の第２ＭＥＳＦＥＴ５７
とはゲート抵抗５９で結合しゲート接地されると共に、
第１、第２バイポーラトランジスタ５３、５６のコレク
タ電極を夫々第１、第２ＭＥＳＦＥＴ５４、５７のソー
ス電極に接続しカスコード接続している。
【００３１】前記エミッタ抵抗５８は第１バイポーラト
ランジスタ５３及び第２バイポーラトランジスタ５６を
仮想的に接地し、これら第１、第２バイポーラトランジ
スタ５３、５６の特性のバラツキによる二次歪みを除去
するものである。またゲート抵抗５９は第１ＭＥＳＦＥ
Ｔ５４及び第２ＭＥＳＦＥＴ５７のゲート電極にバイア
ス電圧を供給し、これら第１、第２ＭＥＳＦＥＴ５４、
５７のゲート接地動作を安定させるものである。
【００３２】前記前段上側カスコード接続増幅回路５２
の第１ＭＥＳＦＥＴ５４のドレイン電極と第１バイポー
ラトランジスタ５３のベース電極間には抵抗６０とコン
デンサ６１よりなる帰還回路６２が接続されている。
【００３３】同様に前段下側カスコード接続増幅回路５
５の第２ＭＥＳＦＥＴ５７のドレイン電極と第２バイポ
ーラトランジスタ５６のベース電極間には抵抗６３とコ
ンデンサ６４よりなる帰還回路６５が接続されている。
【００３４】前記帰還回路６２、６５のコンデンサ６
１、６４は直流的な帰還を阻止するもので、また抵抗６
０、６３は前段上側カスコード増幅回路５２及び前段下
側カスコード接続増幅回路５５の利得と入力インピーダ
ンスを設定するためのものである。
【００３５】前記後段増幅回路５１は後段上側カスコー
ド接続増幅回路７０を構成する上側の第３ＭＥＳＦＥＴ
７１と第４ＭＥＳＦＥＴ７２及び後段下側カスコード接
続増幅回路７３を構成する下側の第５ＭＥＳＦＥＴ７４
と第６ＭＥＳＦＥＴ７５とよりなり、前記後段上側カス
コード接続増幅回路７０と後段下側カスコード接続増幅
回路７３はプッシュプル接続されている。
【００３６】前記第３ＭＥＳＦＥＴ７１と第５ＭＥＳＦ
ＥＴ７４のソース電極はソース抵抗７６を介して接続し
ている。第４ＭＥＳＦＥＴ７２と第６ＭＥＳＦＥＴ７５
とはゲート抵抗７８で結合しゲート接地されると共に、
第３ＭＥＳＦＥＴ７１と第５ＭＥＳＦＥＴ７４のドレイ
ン電極を第４ＭＥＳＦＥＴ７２と第６ＭＥＳＦＥＴ７５
のソース電極に接続しカスコード接続している。
【００３７】前記後段上側カスコード接続増幅回路７０
の上側の第４ＭＥＳＦＥＴ７２のドレイン電極と第３Ｍ
ＥＳＦＥＴ７１のゲート電極間には抵抗７７とコンデン
サ７８よりなる帰還回路７９が接続されている。
【００３８】同様に後段下側カスコード接続増幅回路７
３の下側の第６ＭＥＳＦＥＴ７５ドレイン電極と第５Ｍ
ＥＳＦＥＴ７４のゲート電極間には抵抗８０とコンデン
サ８１よりなる帰還回路８２が接続されている。
【００３９】前記後段増幅回路５１の第３ＭＥＳＦＥＴ
７１及び第５ＭＥＳＦＥＴ７４のゲート電極は夫々結合
コンデンサ８３、８４を介して前段増幅回路５０の第１
ＭＥＳＦＥＴ５４及び第２ＭＥＳＦＥＴ５７のドレイン
ン電極に高周波的に縦続接続されると共に、第３ＭＥＳ
ＦＥＴ７１及び第５ＭＥＳＦＥＴ７４のソース電極は夫
々インダクタ８５、８６、８７、８８を介して前段増幅
回路５０の第１ＭＥＳＦＥＴ５４及び第２ＭＥＳＦＥＴ
５７のドレインン電極に直流的に接続されている。
【００４０】本発明の広帯域増幅回路は上述のごとき構
成をなす。今入力トランス３０に加えられた高周波信号
は前記入力トランス３０の二次側巻線の両端から第１、
第２バイポーラトランジスタ５３、５６のベース電極に
加わり、エミッタ接地増幅される。前記第１、第２バイ
ポーラトランジスタ５３、５６でエミッタ接地増幅され
た高周波信号は夫々第１、第２ＭＥＳＦＥＴ５４、５７
に加わりゲート接地増幅される。
【００４１】前記前段増幅回路５０で増幅された高周波
信号は後段増幅回路５１の第３ＭＥＳＦＥＴ７１及び第
５ＭＥＳＦＥＴ７４のゲート電極に結合コンデンサ８
３、８４を介して加わる。このとき第３ＭＥＳＦＥＴ７
１及び第５ＭＥＳＦＥ７４のソース電極にはインダクタ
８５、８６、８７、８８を介して直流電圧が加わるた
め、前述と同様にソース接地増幅される。
【００４２】前記第３ＭＥＳＦＥＴ７１及び第５ＭＥＳ
ＦＥＴ７４でソース接地増幅された高周波信号は夫々第
４ＭＥＳＦＥＴ７２と第６ＭＥＳＦＥＴ７５に加わりゲ
ート接地増幅される。第４ＭＥＳＦＥＴ７２と第６ＭＥ
ＳＦＥＴ７５でゲート接地増幅された高周波信号は出力
トランス３１に加わる一方、帰還回路７９及び帰還回路
８２に加わり負帰還を行う。
【００４３】図３は本発明の広帯域増幅器の第３の実施
例を示す回路図である。図２と異なるところは後段増幅
回路５１を構成する後段上側カスコード増幅回路７０及
び後段下側カスコード増幅回路７３を前段増幅回路５０
と同様に第３バイポーラトランジスタ９０及び第４バイ
ポーラトランジスタ９１で構成した以外は同一である。
【００４４】
【発明の効果】本発明の広帯域増幅器はカスコード接続
増幅回路の前段をバイポーラトランジスタで構成したの
で破壊耐性が向上し、しかも低歪で高ゲインの増幅回路
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の広帯域増幅器の回路図である。
【図２】本発明の広帯域増幅器の他実施例を示す回路図
である。
【図３】同じく本発明の広帯域増幅器の他実施例を示す
回路図である。
【図４】従来の広帯域増幅器の回路図である。
【符号の説明】
３０ 入力トランス ３１ 出力トランス ３２ 上側カスコード接続増幅回路 ３３ 下側カスコード接続増幅回路 ３４ 上側の前段バイポーラトランジスタ ３５ 上側の後段ＭＥＳＦＥＴ ３６ 下側の前段バイポーラトランジスタ ３７ 下側の後段ＭＥＳＦＥＴ ５０ 前段増幅回路 ５１ 後段増幅回路 ５２ 前段上側カスコード接続増幅回路 ５５ 前段下側カスコード接続増幅回路
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J091 AA01 AA13 AA16 CA21 CA57 CA61 FA20 HA02 HA12 HA18 HA25 HA29 HA33 HA35 HA37 MA11 MA17 SA08 UW10 5J500 AA01 AA13 AA16 AC21 AC57 AC61 AF20 AH02 AH12 AH18 AH25 AH29 AH33 AH35 AH37 AM11 AM17 AS08 AS09 WU10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一次側巻線に入力信号が加えられる入力
    トランスと二次側巻線から増幅された出力信号が取出さ
    れる出力トランスと、 前記入力トランスの二次側巻線と出力トランスの一次側
    巻線間に接続されたカスコード接続増幅回路とよりな
    り、 前記カスコード接続増幅回路を構成する前段トランジス
    タにバイポーラトランジスタを用い、後段トランジスタ
    にＦＥＴを使用したことを特徴とする広帯域増幅器。
  2. 【請求項２】 一次側巻線に入力信号が加えられる入力
    トランスと二次側巻線から増幅された出力信号が取出さ
    れる出力トランスと、 前記入力トランスの二次側巻線と出力トランスの一次側
    巻線間に縦続接続されたカスコード接続増幅回路を有す
    る前段増幅回路と後段増幅回路とよりなり、 前段増幅回路を構成するカスコード接続増幅回路の前段
    トランジスタにバイポーラトランジスタを使用し、後段
    トランジスタにＦＥＴを使用したことを特徴とする広帯
    域増幅器。
  3. 【請求項３】 一次側巻線に入力信号が加えられる入力
    トランスと二次側巻線から増幅された出力信号が取出さ
    れる出力トランスと、 前記入力トランスの二次側巻線と出力トランスの一次側
    巻線間に縦続接続されカスコード接続増幅回路を有する
    前段増幅回路と後段増幅回路とよりなり、 前記前段増幅回路及び後段増幅回路を構成する各カスコ
    ード接続増幅回路の前段トランジスタにバイポーラトラ
    ンジスタを使用し、後段トランジスタにＦＥＴを使用し
    たことを特徴とする広帯域増幅器。
  4. 【請求項４】 前記カスコード接続増幅回路をプッシュ
    プル接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２又
    は請求項３に記載の広帯域増幅器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011199606A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Kenwood Corp 増幅器及び無線機器
JP2015165639A (ja) * 2014-03-03 2015-09-17 パナソニック株式会社 可変利得多段増幅器及び受信機

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JP2011199606A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Kenwood Corp 増幅器及び無線機器
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