JP3398907B2 - バイアス電流制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は増幅器のバイアス電
流制御装置に関するものであり、特に音響用電力増幅器
のバイアス電流制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の音響用電力増幅器においては、Ｎ
ＰＮトランジスタ及びＰＮＰトランジスタの両方のトラ
ンジスタにより構成された対称な出力回路を有するもの
が多くの場合に使用されている。このような出力回路の
無入力信号時のバイアス電流を大きく設定すると、周囲
温度が上昇した時にバイアス電流が増加し熱暴走を引き
起こし、また小さく設定すると、出力電流が大きくなっ
た場合、電流を供給していない方のトランジスタがカッ
トオフになりゼロクロス歪を生じる要因になっていた。
このため、出力回路のバイアス電流は、温度による依存
性を小さくしかつその設定には各装置ごとに調整を必要
としていた。

【０００３】この種のバイアス電流制御装置には、ＮＰ
ＮトランジスタとＰＮＰトランジスタと抵抗によって構
成し、トランジスタのベース・エミッタ間電圧の実数倍
の電圧を出力回路に加えるのが一般的であった。

【０００４】図８は、従来のバイアス電流制御装置の回
路図を示し、図８において、６は電圧増幅器であり、非
反転入力端子１，反転入力端子２，反転出力端子３及び
非反転出力端子４を有する。10は電力増幅器であり、ト
ランジスタ11〜16及び抵抗17〜19からなっている。20は
バイアス回路であり、トランジスタ24，25及び抵抗21〜
23からなっている。この電力増幅器10は、電圧増幅器６
の非反転入力端子１に電圧源７を接続し、電圧増幅器６
の反転入力端子２と出力端子５が接続される構成にして
ある。

【０００５】なお、電圧増幅器６は、非反転入力端子１
の電圧が反転入力端子２の電圧より高くなったとする
と、非反転出力端子４の出力は変化せず反転出力端子３
の電圧が低くなるように動作する。一方、非反転入力端
子１の電圧が反転入力端子２の電圧より低くなったとす
ると、反転出力端子３の出力は変化せず非反転出力端子
４の電圧が高くなるように動作する。また、無信号入力
時には反転出力端子３及び非反転出力端子４に接続され
る負荷抵抗を駆動するための適切なバイアス電圧が加わ
るようになっている。

【０００６】次に、上記図８の動作を説明する。

【０００７】［無信号入力時］：電圧源７の出力がゼロ
の場合、すなわち無信号入力時は出力端子５に接続され
た負荷抵抗８への電流供給がない状態では、電圧増幅器
６の出力端子３及び４の出力は、トランジスタ15及び16
のコレクタ電流Ｉc15及びＩc16を等しくするように動作
する。従って、トランジスタ15及び16を駆動するトラン
ジスタ13及び14のコレクタ電流もそれぞれ等しくなり、
トランジスタ11及び12のコレクタ電流も同じになり平衡
状態に保たれる。トランジスタ11及び12のコレクタ電流
Ｉc11及びＩc12は、バイアス回路20に流れ込む電流と、
トランジスタ13のベース電流及びトランジスタ14のベー
ス電流になっている。バイアス回路20に流れ込んだ電流
は、トランジスタ24と25のコレクタ電流Ｉc24(＝Ｉc25)
と抵抗21，22，23に流れる。

【０００８】ここで、トランジスタのｈｆｅが十分に大
きいとしてトランジスタのベース電流を無視して考える
と、バイアス回路20の抵抗21，22及び抵抗23には同じ電
流が流れ、バイアス回路20の両端の端子電圧Ｖbiasは抵
抗21，22及び抵抗23の端子電圧の和に等しくなり、バイ
アス回路20の端子電圧Ｖbiasを求めると以下のようにな
る。

【０００９】抵抗22の両端の電圧Ｖ22はトランジスタ24
とトランジスタ25のベース・エミッタ間電圧の和にな
り、(数１)で表される。

【００１０】

【数１】Ｖ22＝Ｖbe24＋Ｖbe25 但し、Ｖ22 ：抵抗22の端子電圧 Ｖbe24：トランジスタ24のベース・エミッタ間電圧 Ｖbe25：トランジスタ25のベース・エミッタ間電圧 よって、抵抗22に流れる電流は抵抗22の端子電圧Ｖ22を
抵抗値Ｒ22で除した電流値Ｉ22になり、(数２)で表され
る。

【００１１】

【数２】Ｉ22＝Ｖ22／Ｒ22 但し、Ｒ22：抵抗22の抵抗値，Ｉ22：抵抗22に流れる電
流値 この電流Ｉ22は、抵抗21と抵抗23に流れ、最終的にバイ
アス回路20の両端の電圧Ｖbiasは(数３)で表される。

【００１２】

【数３】 Ｖbias＝Ｖ22＋Ｉ22×(Ｒ21＋Ｒ23) ＝(Ｖbe24＋Ｖbe25)｛１＋(Ｒ21＋Ｒ23)／Ｒ22｝ ＝ｍ×(Ｖbe24＋Ｖbe25) 但し、Ｒ21：抵抗21の抵抗値，Ｒ23：抵抗23の抵抗値 ｍ ：比例定数（ｍ＝｛１＋(Ｒ21＋Ｒ23)／Ｒ22｝） (数３)において、第１項はトランジスタ24及び25のベー
ス・エミッタ間電圧の和になり、第２項は抵抗比で表さ
れた比例定数になるので、最終的にバイアス電圧Ｖbias
はベース・エミッタ間電圧を比例定数のｍ倍した電圧に
なる。また、この場合、抵抗22の抵抗値Ｒ22を可変する
ことにより、抵抗22に流れる電流値Ｉ22を可変すること
ができ、バイアス電圧Ｖbiasを可変調整することができ
る。

【００１３】このバイアス回路20のバイアス電圧Ｖbias
が電力増幅器10に加えられたとすると、バイアス電圧Ｖ
biasはトランジスタ13と14のベース・エミッタ間電圧と
トランジスタ15と16のベース・エミッタ間電圧と抵抗18
と19の電圧降下分になり、(数４)で表される。

【００１４】

【数４】 Ｖbias＝Ｖbe13＋Ｖbe15＋Ｖ18＋Ｖ19＋Ｖbe16＋Ｖbe14 ＝４×Ｖbe＋Ｖ18＋Ｖ１９ 但し、Ｖｂｅ１３：トランジスタ13のベース・エミッタ
間電圧 Ｖbe15：トランジスタ15のベース・エミッタ間電圧 Ｖbe16：トランジスタ16のベース・エミッタ間電圧 Ｖbe14：トランジスタ14のベース・エミッタ間電圧 Ｖ18 ：抵抗18に加わる電圧(＝Ｉc15×Ｒ18 但し、Ｒ
18は抵抗18の抵抗値) Ｖ19 ：抵抗19に加わる電圧(＝Ｉc16×Ｒ19 但し、Ｒ
19は抵抗19の抵抗値) (数３)と(数４)よりトランジスタ15及びトランジスタ16
に流れるコレクタ電流を求めると(数５)のようになる。

【００１５】

【数５】 Ｖbias＝４×Ｖbe＋Ｖ18＋Ｖ19 ＝４×Ｖbe＋Ｉc15×Ｒ18＋Ｉc16×Ｒ19 Ｉc15 ＝(Ｖbias−４×Ｖbe)／(２×Ｒ18) 但し、Ｉc15＝Ｉc16，Ｒ18＝Ｒ19 Ｖbe＝Ｖbe13＝Ｖbe14＝Ｖbe15＝Ｖbe16 これより、バイアス電圧Ｖbiasを可変調整することによ
りトランジスタ15及びトランジスタ16のベース・エミッ
タ間電圧を可変することができ、コレクタ電流Ｉc15及
びＩc16を設定することができる。

【００１６】このようにして、バイアス回路20の抵抗22
の抵抗値Ｒ22を調整することにより端子電圧Ｖbiasを可
変することができ、無信号入力時のバイアス回路20の出
力段トランジスタ15及び16のコレクタ電流(以下、バイ
アス電流とする)Ｉc15及びＩc16を設定することができ
る。

【００１７】［信号入力時］：電圧源７の出力が接地電
位より高くなった場合、すなわち電圧増幅器６の非反転
入力端子１の電圧が反転入力端子２の電圧より高くなっ
たとする。すると、電圧増幅器６の反転出力端子３の出
力電圧が低くなり、トランジスタ11のベース・エミッタ
間電圧を増加させ、コレクタ電流Ｉc11を増加させる。
このコレクタ電流Ｉc11は、トランジスタ13のベースに
流れ込み、トランジスタ13のコレクタ電流Ｉc13を増加
させ、トランジスタ15のベース電流を増加させる。これ
により、トランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15を増加さ
せ、負荷抵抗８に電流を流し込むので出力端子５の電圧
を高くし、電圧増幅器６の反転入力端子２の電圧も高く
させる。

【００１８】一方電圧源７の出力が接地電位より低くな
った場合、すなわち、電圧増幅器６の非反転入力端子１
の電圧が反転入力端子２の電圧より低くなったとする。
すると、電圧増幅器６の非反転出力端子４の出力電圧が
高くなり、トランジスタ12のベース・エミッタ間電圧を
増加させ、コレクタ電流Ｉc12を増加させる。このコレ
クタ電流Ｉc12は、トランジスタ14のベースから電流を
引き込み、トランジスタ14のコレクタ電流Ｉc14を増加
させ、トランジスタ16のベース電流を増加させる。これ
により、トランジスタ16のコレクタ電流Ｉc16を増加さ
せ、負荷抵抗８から電流を引き込むように流れるので出
力端子５の電圧を低くし、電圧増幅器６の反転入力端子
２の電圧も低くさせる。このような負帰還の動作をする
ことにより、最終的には電圧増幅器６の非反転入力端子
１と反転入力端子２の電圧は等しくなるように動作す
る。

【００１９】また、この時のバイアス電圧Ｖbiasは抵抗
22に流れる電流Ｉ22がトランジスタ24及び25のベース・
エミッタ間電圧でクランプされているので変化せず、バ
イアス電圧Ｖbiasも一定値を保ったままになる。

【００２０】以上のように、図８の電力増幅器10におい
ても従来のバイアス回路20により出力段トランジスタの
バイアス電流を設定することができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電力増幅器10においては、出力段トランジスタのバ
イアス電流は、(数５)で表されるように出力段トランジ
スタのベース・エミッタ間電圧とバイアス回路20のトラ
ンジスタのベース・エミッタ間電圧の差に比例している
ので、バイアス回路のトランジスタと出力段トランジス
タに流れる電流値が異なることによりトランジスタのベ
ース・エミッタ間接合部上昇温度が異なり、バイアス電
流も変化してしまう第１の課題があった。

【００２２】また、上記従来の電力増幅器10では、バイ
アス電圧Ｖbiasが入力信号によらず一定になっているの
で、出力電流が増加すると出力段トランジスタのエミッ
タと出力端子間に接続された抵抗18又は19での電圧降下
が大きくなり、負荷に電流を供給していない方のトラン
ジスタがカットオフになってしまう。このカットオフ状
態になったトランジスタが動作状態に戻るまでに動作遅
れ(以下、ゼロクロス歪という)が生じるという第２の課
題があった。

【００２３】また、上記従来のバイアス回路20では、出
力段トランジスタのバイアス電流の調整をバイアス回路
20の抵抗22の抵抗値を可変することで行なっているが、
バイアス電圧Ｖbiasの変動に対するバイアス電流の変動
が大きいので調整が難しく製造工程での製造コストが高
くなる第３の課題があった。

【００２４】本発明の第１の目的は、上記第２及び第３
の課題を解決するもので、出力段トランジスタのバイア
ス電流が簡単に設定でき、さらに出力段トランジスタを
カットオフにしないようにバイアス電圧を制御するバイ
アス電流制御装置を提供するものである。

【００２５】本発明の第２の目的は、上記第１の課題を
解決するもので、出力段トランジスタのバイアス電流が
周囲温度や出力電流の増加に伴う出力段トランジスタの
接合部温度の上昇等によらず一定になるようにしたバイ
アス電流制御装置を提供するものである。

【００２６】本発明の第３の目的は、バイアス電流制御
装置に電力増幅器での高電圧が加わらないようにしＩＣ
化やモジュール化が低耐圧の部品で構成できるようにし
たバイアス電流制御装置を提供するものである。

【００２７】本発明の第４の目的は、出力段のＮＰＮト
ランジスタ及びＰＮＰトランジスタのコレクタ電流の小
さい方を検出できるようにし、バイアス電流の設定を１
つの電流源又は電圧源により設定できるようにしたバイ
アス電流制御装置を提供するものである。

【００２８】本発明の第５の目的は、電力増幅器のバイ
アス回路の部品点数を削減できるようにしたバイアス電
流制御装置を提供するものである。

【００２９】第１の発明によれば、電力増幅器の出力段
トランジスタのエミッタと出力端子間に接続した抵抗の
端子電圧を電圧電流変換回路によって電流に変換して検
出し、その検出電流が設定電流より小さくならないよう
に制御したものある。さらに、設定電流を温度依存性の
小さい電流にしたものである。従って、出力段トランジ
スタのバイアス電流を設定でき、出力段トランジスタを
カットオフすることなく動作させること、さらにバイア
ス電流の温度依存性を小さくするができる。

【００３０】

【００３１】第２の発明によれば、出力段トランジスタ
のコレクタ電流を検出し、その検出電流が設定電流より
小さくならないようにコレクタ電流の増加した方のバイ
アス電圧が大きくするよう制御したものである。従っ
て、バイアス電流制御装置の電力増幅器での高電圧が加
わらないのでＩＣ化やモジュール化が低耐圧の部品で構
成できる。

【００３２】第３の発明によれば、出力段トランジスタ
のコレクタ電流の小さい方を検出し、その小さい方の電
流が設定電流より小さくならないようにバイアス回路の
両端の電圧を制御するようにしたものである。従って、
バイアス電流の設定を１つの電流源又は電圧源により設
定できる。

【００３３】第４の発明によれば、出力段トランジスタ
のコレクタ電流の小さい方を検出し、その検出電流が設
定電流より小さくならないようにバイアス回路のトラン
ジスタのベース・エミッタ間電圧を可変し、電力増幅器
のベース電流を制御するようにしたものである。従っ
て、バイアス回路の部品点数を削減し得る。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
第１のトランジスタと、第１のトランジスタのベースと
コレクタ間に接続された第１の抵抗と、第１のトランジ
スタのエミッタにエミッタが接続された第２のトランジ
スタと、第１のトランジスタのベースと第２のトランジ
スタのベース間に接続された第２の抵抗と、第２のトラ
ンジスタのベースとコレクタ間に接続された第３の抵抗
から構成された電力増幅器のバイアス回路と、及び電力
増幅器の出力段トランジスタのエミッタに片端が接続さ
れ他端が第１の演算増幅器の反転入力端子に接続された
第４の抵抗と、第１の演算増幅器の出力にベースが接続
されエミッタが第１の演算増幅器の反転入力に接続され
コレクタを出力とする第３のトランジスタと、第３のト
ランジスタのコレクタと負電源間に接続された第１のダ
イオードと、電流発生手段と負電源間に接続された第２
のダイオードと、第３のトランジスタのコレクタに反転
入力が接続され電流発生手段に非反転入力が接続された
比較手段と、比較手段の出力にベースが接続されエミッ
タが負電源に接続されコレクタを装置出力とする第４の
トランジスタから構成された第１のバイアス制御回路
と、前記第１のバイアス制御回路を正負対象にした第２
のバイアス制御回路とを有し、前記電力増幅器の出力段
トランジスタのコレクタ電流の大きさに応じて電力増幅
器のバイアス電圧を制御するものであり、出力段トラン
ジスタのコレクタ電流が設定電流より小さくならないよ
うにバイアス回路の両端の電圧を制御することにより、
温度依存を小さくしたバイアス電流を設定することがで
き、さらに出力段トランジスタをカットオフさせること
なく動作させることができるという作用を有する。

【００３５】

【００３６】

【００３７】本発明の請求項２記載の発明は、第１のト
ランジスタと、第１のトランジスタのベースとコレクタ
間に接続された第１の抵抗と、第１のトランジスタのエ
ミッタにエミッタが接続された第２のトランジスタと、
第１のトランジスタのベースと第２のトランジスタのベ
ース間に接続された第２の抵抗と、第２のトランジスタ
のベースとコレクタ間に接続された第３の抵抗から構成
された電力増幅器のバイアス回路と、及び電力増幅器の
出力段トランジスタのエミッタに片端が接続され他端が
第１の演算増幅器の反転入力端子に接続された第４の抵
抗と、第１の演算増幅器の出力にベースが接続されエミ
ッタが第１の演算増幅器の反転入力に接続されコレクタ
を出力とする第３のトランジスタと、第３のトランジス
タのコレクタと負電源間に接続された第１のダイオード
と、電流発生手段と負電源間に接続された第２のダイオ
ードと、第３のトランジスタのコレクタに反転入力が接
続され電流発生手段に非反転入力が接続された比較手段
と、比較手段の出力にベースが接続されエミッタが正電
源に接続されコレクタを装置出力とする第４のトランジ
スタから構成された第１のバイアス制御回路と、前記第
１のバイアス制御回路を正負対象にした第２のバイアス
制御回路とを有し、前記電力増幅器の出力段トランジス
タのコレクタ電流の増加する方向にバイアス電圧を増加
させるようにしたものであり、出力段トランジスタのコ
レクタ電流が設定電流より小さくならないようにバイア
ス回路の両端の電圧を制御することにより、出力段トラ
ンジスタをカットオフすることなく動作させることがで
き、バイアス電流の温度依存性を小さくすることがで
き、さらにバイアス制御装置に電力増幅器での高電圧が
加わらないように信号の検出，制御信号出力を電流で行
っているのでＩＣ化やモジュール化が低耐圧の部品で構
成できるという作用を有する。

【００３８】本発明の請求項３記載の発明は、第１のト
ランジスタと、第１のトランジスタのベースとコレクタ
間に接続された第１の抵抗と、第１のトランジスタのエ
ミッタにエミッタが接続された第２のトランジスタと、
第１のトランジスタのベースと第２のトランジスタのベ
ース間に接続された第２の抵抗と、第２のトランジスタ
のベースとコレクタ間に接続された第３の抵抗から構成
された電力増幅器のバイアス回路と、及び電力増幅器の
出力段トランジスタのエミッタに片端が接続され他端が
第１の演算増幅器の反転入力端子に接続された第４の抵
抗と、第１の演算増幅器の出力にベースが接続されエミ
ッタが第１の演算増幅器の反転入力に接続されコレクタ
を出力とする第３のトランジスタと、第３のトランジス
タのコレクタにベースとコレクタが接続されエミッタが
負電源に接続された第４のトランジスタと、第４のトラ
ンジスタとカレントミラー回路を構成しコレクタを出力
とする第５のトランジスタから構成される第１の電流検
出手段と、電力増幅器の出力段トランジスタのエミッタ
に片端が接続され他端が第２の演算増幅器の反転入力端
子に接続された第５の抵抗と、第２の演算増幅器の出力
にベースが接続されエミッタが第２の演算増幅器の反転
入力に接続されコレクタを出力とする第６のトランジス
タから構成される第２の電流検出手段と、第１の電流検
出手段の出力と正電源間に接続された第１のダイオード
と、第２の電流検出手段の出力と正電源間に接続された
第２のダイオードと、第１の電流検出手段の出力にベー
スが接続されエミッタが第１の電流発生手段に接続され
た第７のトランジスタと、第２の電流検出手段の出力に
ベースが接続されエミッタが第１の電流発生手段に接続
された第７のトランジスタとエミッタが共通になってい
る第８のトランジスタからなる電流比較手段と、第３の
ダイオードと第９のトランジスタと第２の電流発生手段
と第３の電流発生手段からなる基準電圧発生手段と、電
流比較手段の出力と基準電圧発生手段の出力を比較する
比較手段と、比較手段の出力にベースが接続されコレク
タを第１の装置出力とする第10のトランジスタと、比較
手段の出力にベースが接続されコレクタを出力とする第
11のトランジスタと、第11のトランジスタのコレクタに
ベースとコレクタが接続されカレントミラー回路の入力
になっている第12のトランジスタと、第12のトランジス
タとカレントミラー回路を構成しコレクタを第２の装置
出力とする第13のトランジスタから構成されたバイアス
制御回路を有し、前記電力増幅器の出力段トランジスタ
の小さい方を検出しその電流が設定電流より小さくなら
ないようにバイアス回路の電圧を制御するものであり、
出力段トランジスタのコレクタ電流が設定電流より小さ
くならないようにバイアス回路の両端の電圧を制御する
ことにより、出力段トランジスタをカットオフすること
なく動作させることができ、バイアス電流の温度依存性
を小さくすることができ、さらに出力段のＮＰＮトラン
ジスタ及びＰＮＰトランジスタのコレクタ電流の小さい
方を検出できるようにしてあるので１つの電流源又は電
圧源でバイアス電流を設定でき部品点数を少なく構成で
きるという作用を有する。

【００３９】本発明の請求項４記載の発明は、第１のト
ランジスタと、第１のトランジスタのベースとコレクタ
間に接続された第１の抵抗と、第１のトランジスタのエ
ミッタにエミッタが接続された第２のトランジスタと、
第１のトランジスタのベースと第２のトランジスタのベ
ース間に接続された第２の抵抗と、第２のトランジスタ
のベースとコレクタ間に接続された第３の抵抗から構成
された電力増幅器のバイアス回路と、及び電力増幅器の
出力段トランジスタのエミッタに片端が接続され他端が
第１の演算増幅器の反転入力端子に接続された第４の抵
抗と、第１の演算増幅器の出力にベースが接続されエミ
ッタが第１の演算増幅器の反転入力に接続されコレクタ
を出力とする第３のトランジスタと、第３のトランジス
タのコレクタにベースとコレクタが接続されエミッタが
負電源に接続された第４のトランジスタと、第４のトラ
ンジスタと第１のカレントミラー回路を構成しコレクタ
を出力とする第５のトランジスタから構成される第１の
電流検出手段と、電力増幅器の出力段トランジスタのエ
ミッタに片端が接続され他端が第２の演算増幅器の反転
入力端子に接続された第５の抵抗と、第２の演算増幅器
の出力にベースが接続されエミッタが第２の演算増幅器
の反転入力に接続されコレクタを出力とする第６のトラ
ンジスタから構成される第２の電流検出手段と、第１の
電流検出手段の出力と正電源間に接続された第１のダイ
オードと、第２の電流検出手段の出力と正電源間に接続
された第２のダイオードと、第１の電流検出手段の出力
にベースが接続されエミッタが第１の電流発生手段に接
続された第７のトランジスタと、第２の電流検出手段の
出力にベースが接続されエミッタが第１の電流発生手段
に接続された第７のトランジスタとエミッタが共通にな
っている第８のトランジスタからなる電流比較手段と、
第３のダイオードと第９のトランジスタと第２の電流発
生手段と第３の電流発生手段からなる基準電圧発生手段
と、電流比較手段の出力と基準電圧発生手段の出力を比
較する比較手段と、比較手段の出力にベースが接続され
コレクタを出力とする第10のトランジスタと、比較手段
の出力にベースが接続されコレクタを出力とする第11の
トランジスタと、電流比較手段の第８のトランジスタの
コレクタを入力とする第２のカレントミラー回路と、第
２のカレントミラー回路の出力を入力とする第３のカレ
ントミラー回路と、第３のカレントミラー回路の出力と
比較増幅器に接続された第11のトランジスタのコレクタ
を入力とする第４のカレントミラー回路と、第４のカレ
ントミラー回路の出力を入力とする第５のカレントミラ
ー回路と、電流比較手段の第９のトランジスタのコレク
タを入力とする第６のカレントミラー回路と、第６のカ
レントミラー回路の出力を入力とする第７のカレントミ
ラー回路と、第７のカレントミラー回路の出力と比較増
幅器に接続された第10のトランジスタのコレクタを入力
とする第８のカレントミラー回路から構成されたバイア
ス制御回路を有し、前記第５のカレントミラー回路の出
力を第１の装置出力とし、第８のカレントミラー回路の
出力を第２の装置出力として、出力段トランジスタの小
さい方を検出しその電流が設定電流より小さくならない
ようにバイアス回路の電圧を出力段トランジスタのコレ
クタ電流の増加する方向にバイアス電圧を増加させるよ
うに制御するようにしたものであり、出力段トランジス
タをカットオフすることなく動作させることができ、バ
イアス電流の温度依存性を小さくすることができ、さら
に出力段のＮＰＮトランジスタ及びＰＮＰトランジスタ
のコレクタ電流の小さい方を検出できるようにしてある
ので１つの電流源又は電圧源でバイアス電流を設定で
き、しかもバイアス制御回路には高電圧が加わることが
ないので低耐圧の部品で部品点数を少なく構成できると
いう作用を有する。

【００４０】本発明の請求項５記載の発明は、第１のト
ランジスタと、第１のトランジスタのエミッタにエミッ
タが接続された第２のトランジスタと、第１のトランジ
スタのベースと第２のトランジスタのベース間に接続さ
れた第１の抵抗から構成された電力増幅器のバイアス回
路と、電力増幅器の出力段トランジスタのエミッタに片
端が接続され他端が第１の演算増幅器の反転入力端子に
接続された第２の抵抗と、第１の演算増幅器の出力にベ
ースが接続されエミッタが第１の演算増幅器の反転入力
に接続されコレクタを出力とする第３のトランジスタ
と、第３のトランジスタのコレクタにベースとコレクタ
が接続されエミッタが負電源に接続された第４のトラン
ジスタと、第４のトランジスタと第１のカレントミラー
回路を構成しコレクタを出力とする第５のトランジスタ
から構成される第１の電流検出手段と、電力増幅器の出
力段トランジスタのエミッタに片端が接続され他端が第
２の演算増幅器の反転入力端子に接続された第３の抵抗
と、第２の演算増幅器の出力にベースが接続されエミッ
タが第２の演算増幅器の反転入力に接続されコレクタを
出力とする第６のトランジスタから構成される第２の電
流検出手段と、第１の電流検出手段の出力と正電源間に
接続された第１のダイオードと、第２の電流検出手段の
出力と正電源間に接続された第２のダイオードと、第１
の電流検出手段の出力にベースが接続されエミッタが第
１の電流発生手段に接続された第７のトランジスタと、
第２の電流検出手段の出力にベースが接続されエミッタ
が第１の電流発生手段に接続された第７のトランジスタ
とエミッタが共通になっている第８のトランジスタから
なる電流比較手段と、第３のダイオードと第９のトラン
ジスタと第２の電流発生手段と第３の電流発生手段から
なる基準電圧発生手段と、電流比較手段の出力と基準電
圧発生手段の出力を比較する比較手段と、比較手段の出
力にベースが接続されコレクタを出力とする第10のトラ
ンジスタと、比較手段の出力にベースが接続されコレク
タを出力とする第11のトランジスタと、電流比較手段の
第８のトランジスタのコレクタを入力とする第２のカレ
ントミラー回路と、第10のトランジスタの出力を入力と
する第３のカレントミラー回路から構成されたバイアス
制御回路を有し、前記電力増幅器の出力段トランジスタ
の小さい方を検出しその電流が設定電流より小さくなら
ないようにバイアス回路のトランジスタのベース・エミ
ッタ間電圧を制御することにより電流増幅器のトランジ
スタに流れるベース電流を制御するようにしたものであ
り、前記請求項３記載の発明に比べてバイアス回路の部
品点数を削減できるという作用を有する。

【００４１】以下、本発明の各実施の形態について図１
から図７を用いて説明する。

【００４２】（実施の形態１） 図１は、本発明の実施の形態を説明するための参考例１
におけるバイアス電流制御装置の回路図であり、これは
電力増幅器の出力電流に応じてバイアス電圧を制御する
ようにしたものである。ここで、従来例の図８と同じ機
能，動作するものには同じ符号を付してある。図８にお
いて、100はバイアス制御回路であり、新たに付加され
たものである。このバイアス制御回路100は、比較増幅
器101，102と、電圧源103，104と、トランジスタ105，1
06から構成されている。また、電圧源103と104の電圧は
同じ電圧値ＶＢに設定されている。

【００４３】次に図１のバイアス制御回路100の動作に
ついて説明する。比較増幅器101は電力増幅器10の出力
段トランジスタ15のエミッタと出力端子５の間に接続さ
れた抵抗18の端子電圧Ｖ18と電圧源103の電圧値ＶＢの
電圧値を比較し、端子電圧Ｖ18が電圧値ＶＢより低いと
きは比較増幅器101の出力は高くなりトランジスタ105の
ベース・エミッタ間電圧を大きくしコレクタ電流Ｉc105
を増加させ、端子電圧Ｖ18が電圧値ＶＢより高くなると
比較増幅器101の出力は低くなりトランジスタ105のコレ
クタ電流Ｉc105を減少させるように動作する。また、比
較増幅器102は、電力増幅器10の出力段トランジスタ16
のエミッタと出力端子５の間に接続された抵抗19の端子
電圧Ｖ19と電圧源104の電圧値ＶＢの電圧値を比較し、
端子電圧Ｖ19が電圧値ＶＢより低いときは比較増幅器10
2の出力は低くなりトランジスタ106のベース・エミッタ
間電圧を大きくしコレクタ電流Ｉc106を増加させる。端
子電圧Ｖ19が電圧値ＶＢより高くなると比較増幅器102
の出力は高くなりトランジスタ106のコレクタ電流Ｉc10
6を減少させるように動作する。

【００４４】次に、このように動作するバイアス制御回
路100を付加した場合の電力増幅器10の動作について無
入力信号時と信号入力時にわけて説明する。

【００４５】［無信号入力時］電圧源７の出力がゼロの
場合、すなわち無信号入力時の出力端子５に接続された
負荷抵抗８へ電流供給のない状態では、電圧増幅器６の
出力端子３及び４の出力は、トランジスタ15及び16のコ
レクタ電流Ｉc15及びＩc16を等しくするように動作す
る。従って、トランジスタ15及び16を駆動するトランジ
スタ13及び14のコレクタ電流もそれぞれ等しくなり、ト
ランジスタ11及び12のコレクタ電流も同じになり平衡状
態に保たれる。このような状態での出力段トランジスタ
15及び16のコレクタ電流とバイアス電圧の関係は、前出
の(数５)で求められたようになる。

【００４６】ここで、この出力段トランジスタのバイア
ス電流が小さく抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及びＶ19が
バイアス制御回路100の電圧ＶＢより小さくなっている
場合を考える。この場合、バイアス制御回路100のトラ
ンジスタ105及び106が動作しコレクタ電流Ｉc105及びＩ
c106を出力している。この出力電流Ｉc105は電力増幅器
10のバイアス回路20の抵抗21に流れ、出力電流Ｉc106は
電力増幅器10のバイアス回路20の抵抗23に流れ込むよう
になる。これより、抵抗21にはバイアス制御回路100か
らの出力電流Ｉc105と抵抗22に流れる電流Ｉ22が流れ、
抵抗23にはバイアス制御回路100からの出力電流Ｉc106
と抵抗22に流れる電流Ｉ22が流れる。従って、バイアス
制御回路100からの出力電流Ｉc105及びＩc106によって
抵抗21及び抵抗23の端子電圧を大きくするように働くの
でバイアス回路20の端子電圧Ｖbiasは大きくなり(数６)
で表されるようになる。

【００４７】

【数６】 Ｖbias＝Ｖ22＋Ｉ22×(Ｒ21＋Ｒ23)＋Ｉc105×Ｒ21＋Ｉc106×Ｒ23 ＝(Ｖbe24＋Ｖbe25){１＋(Ｒ21＋Ｒ23)／Ｒ22}＋Ｉc105×Ｒ21＋Ｉc106×Ｒ23 ＝ｍ×(Ｖbe24＋Ｖbe25)＋Ｉc105×Ｒ21＋Ｉc106×Ｒ23 但し、ｍ：比例定数（ｍ＝{１＋(Ｒ21＋Ｒ23)／Ｒ22}） 従って、バイアス回路20の端子電圧Ｖbiasが大きくなる
ことにより、電力増幅器10に加わる電圧値を大きくし出
力段トランジスタ15及び16のバイアス電流を大きくし、
抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及びＶ19を大きくするよう
に働く。

【００４８】一方、出力段トランジスタのバイアス電流
が大きく抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及びＶ19がバイア
ス制御回路100の電圧ＶＢより大きくなっている場合を
考える。この場合、バイアス制御回路100のトランジス
タ105及び106はカットオフになり、バイアス制御回路10
0からの出力電流Ｉc105及びＩc106がなくなるので抵抗2
1及び抵抗23の端子電圧は(数３)で求めた電圧値にな
り、バイアス回路20の端子電圧Ｖbiasは(数６)よりも小
さくなるように働く。従って、バイアス回路20の端子電
圧Ｖbiasが小さくなることにより、電力増幅器10に加わ
る電圧値が小さくなり出力段トランジスタ15及び16のバ
イアス電流を小さくし、抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及
びＶ19を小さくするようになる。

【００４９】ここで、バイアス制御回路100からの出力
電流Ｉc105とＩc106がない状態でバイアス回路20の端子
電圧Ｖbiasでは、バイアス電流による抵抗18及び19の端
子電圧が電圧ＶＢより小さくなるようにしておけば、バ
イアス制御回路100によって上記のような負帰還動作を
行うことにより、最終的に抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18
及びＶ19は電圧ＶＢと等しくなるところで安定し、その
時のバイアス電流は電圧ＶＢを抵抗18及び19の抵抗値Ｒ
18，Ｒ19で除した電流値になり、(数７)で表される。

【００５０】

【数７】Ｉc15＝Ｉc16＝ＶＢ／Ｒ18(＝Ｒ19） これより、バイアス制御回路100の電圧ＶＢによって、
出力段トランジスタのバイアス電流を設定することがで
きる。

【００５１】［信号入力時］電圧源７の出力が接地電位
より高くなった場合、すなわち電圧増幅器６の非反転入
力端子１の電圧が反転入力端子２の電圧より高くなり、
トランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15を増加させ、負荷
抵抗８に電流を流し込み出力端子５の電圧を高くし、電
圧増幅器６の反転入力端子２の電圧も高くさせるように
動作した場合を考える。この場合、トランジスタ15のコ
レクタ電流Ｉc15が大きくなるので、抵抗18に流れる電
流も大きくなり端子電圧Ｖ18が大きくなる。よって、バ
イアス制御回路100の比較増幅器101の出力は低くなりト
ランジスタ105をカットオフ状態にする。

【００５２】また、このとき抵抗18の端子電圧Ｖ18が大
きくなった分トランジスタ16のベース・エミッタ間電圧
が小さくなる。従って、トランジスタ16のコレクタ電流
Ｉc16が小さくなるので、抵抗19に流れる電流も小さく
なり端子電圧Ｖ19が大きくなる。よって、バイアス制御
回路100の比較増幅器102の出力は低くなりトランジスタ
106のベース・エミッタ間電圧を大きくし、トランジス
タ106のコレクタ電流Ｉc106を大きくし、(数６)よりバ
イアス回路20の端子電圧Ｖbiasが大きくなり、出力段ト
ランジスタ16のコレクタ電流Ｉc16を大きくするように
動作する。

【００５３】このように、抵抗18の端子電圧Ｖ18が大き
くなってもバイアス制御回路100によって電圧Ｖ19が電
圧源104と同じ電圧値になるようにトランジスタ16のコ
レクタ電流Ｉc16を流すよう働くので、トランジスタ16
がカットオフすることなく一定のバイアス電流を流すよ
うになる。

【００５４】一方、電圧源７の出力が接地電位より低く
なった場合、すなわち電圧増幅器６の非反転入力端子１
の電圧が反転入力端子２の電圧より低くなり、トランジ
スタ16のコレクタ電流Ｉc16を増加させ、負荷抵抗８か
ら電流を吸い込み出力端子５の電圧を低くし、電圧増幅
器６の反転入力端子２の電圧も低くさせるように動作し
た場合を考える。この場合、トランジスタ16のコレクタ
電流Ｉc16が大きくなるので、抵抗19に流れる電流も大
きくなり端子電圧Ｖ19が大きくなる。よって、バイアス
制御回路100の比較増幅器102の出力は高くなりトランジ
スタ106のカットオフ状態にする。

【００５５】また、このとき抵抗19の端子電圧Ｖ19が大
きくなった分トランジスタ15のベース・エミッタ間電圧
が小さくなりトランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15が小
さくなる。従って、抵抗18に流れる電流も小さくなり端
子電圧Ｖ18が大きくなる。よって、バイアス制御回路10
0の比較増幅器101の出力は高くなりトランジスタ105の
ベース・エミッタ間電圧を大きくし、トランジスタ105
のコレクタ電流Ｉc105を大きくし、(数６)よりバイアス
回路20の端子電圧Ｖbiasが大きくなり、出力段トランジ
スタ15のコレクタ電流Ｉc15を大きくするように動作す
る。

【００５６】このように、抵抗19の端子電圧Ｖ19が大き
くなっても、バイアス制御回路100によって端子電圧Ｖ1
8が電圧源103と同じ電圧値になるようにトランジスタ15
のコレクタ電流Ｉc15を流すよう働くので、トランジス
タ15のカットオフすることなく一定のバイアス電流を流
すようになる。

【００５７】以上のように、比較増幅器101，102と、電
圧源103，104と、トランジスタ105，106で構成したバイ
アス制御回路100によれば、出力段トランジスタのエミ
ッタと出力端子５間に接続してある抵抗18及び抵抗19の
端子電圧を検出し、その端子電圧がバイアス制御回路10
0の電圧源103及び104の電圧ＶＢより小さくならないよ
うにバイアス電圧Ｖbiasを制御することにより、無信号
時に流れる出力段トランジスタのバイアス電流は電圧Ｖ
Ｂを抵抗値Ｒ18(＝Ｒ19)で除した電流値に設定すること
ができ、さらに、信号が入力された場合でも出力段トラ
ンジスタをカットオフさせることなく動作させることが
できる。

【００５８】なお、バイアス制御回路100の電圧源103及
び104の電圧値を温度に依存しない、バンドギャップ電
圧源等を用いれば、抵抗18及び19の端子電圧が温度に依
存しなくなり、バイアス電流は抵抗18及び19の温度特性
のみに依存することになる。温度依存性の小さい抵抗を
用いることによりバイアス電流の温度依存性は小さくす
ることができる。

【００５９】また、バイアス制御回路100の出力にトラ
ンジスタを用いているが、ＣＭＯＳ等の他の素子を用い
ても構わない。

【００６０】また、バイアス制御回路100は同じ機能を
有するものであれば他の構成にしても構わない。

【００６１】また、バイアス回路20の抵抗22を省いても
構わず、その場合の動作は上記(数６)のＩ22がゼロにな
り、その分トランジスタ105及び106のコレクタ電流が増
加するだけで、バイアス電流の設定は上記参考例１と変
わらない。

【００６２】図２は本発明の実施の形態１におけるバイ
アス電流制御装置の回路図であり、これは電力増幅器の
出力電流に応じてバイアス電圧を制御するようにしたも
のである。ここで従来例と同じ機能・動作するものには
同じ符号を付してある。

【００６３】図２において、210と220はバイアス制御回
路であり、このバイアス制御回路が新たに付加されてい
る以外は、従来例と同じ構成になっている。

【００６４】バイアス制御回路210と220は正負対称の構
成をしており、ここでは、正側のバイアス制御回路210
に付いて記載する。バイアス制御回路210は、抵抗211と
演算増幅器212と、トランジスタ213と、ダイオード21
4，215と、電流源216と、比較増幅器217と、トランジス
タ218から構成されている。

【００６５】次に図２のバイアス制御回路210の動作に
ついて説明する。演算増幅器212は、反転入力端子の電
圧が高くなると演算増幅器212の出力は低くなりトラン
ジスタ213のコレクタ電流を増加させる。また、反転入
力端子の電圧が低くなると演算増幅器212の出力は高く
なりトランジスタ213のコレクタ電流を増加させる。従
って、出力段トランジスタ15のコレクタ電流が大きくな
りエミッタ電圧が高くなり演算増幅器212の反転入力端
子の電圧が高くなると抵抗211に流れる電流が大きくな
り反転入力端子の電圧を低くし、また、出力段トランジ
スタ15のコレクタ電流が小さくなりエミッタ電圧が低く
なり演算増幅器212の反転入力端子の電圧が低くなると
抵抗211に流れる電流が小さくなり反転入力端子の電圧
を高くする。最終的には、反転入力端子の電圧は非反転
入力端子の電圧と等しくなるところで安定するようにな
る。この時トランジスタ213に流れる電流は、電力増幅
器10の出力段トランジスタ15のエミッタ電圧と演算増幅
器212の非反転入力端子(＝出力端子)の間の電圧を抵抗2
11の抵抗値Ｒ211で除した電流値になり(数８)で表され
る。

【００６６】

【数８】Ｉc213＝Ｉc15×Ｒ18／Ｒ211 但し、Ｉc213：トランジスタ213のコレクタ電流値， Ｉc15 ：トランジスタ15のコレクタ電流値， Ｒ18 ：抵抗18の抵抗値，Ｒ211：抵抗211の抵抗値 このように、トランジスタ213のコレクタ電流Ｉc213は
出力段トランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15に比例した
電流になる。この電流Ｉc213は、ダイオード214に流れ
込み、比較増幅器217の反転入力端子に入力される。ま
た、電流源216の電流Ｉ216はダイオード215に流れ込み
比較増幅器217の非反転入力端子に入力される。比較増
幅器217は、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電
圧を比較し、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電
圧より大きい場合は比較増幅器217の出力電圧は低くな
りトランジスタ218のコレクタ電流を減少させる。ま
た、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧より小
さい場合は比較増幅器217の出力電圧は高くなりトラン
ジスタ218のコレクタ電流を増加させるように動作す
る。

【００６７】すなわち、電力増幅器10の出力段トランジ
スタ15のコレクタ電流Ｉc15が増加すると、トランジス
タ213のコレクタ電流Ｉc213が増加するのでダイオード2
14の電圧が高くなり、比較増幅器217よりトランジスタ2
18のコレクタ電流Ｉc218を減少させるようになる。ま
た、電力増幅器10の出力段トランジスタ15のコレクタ電
流Ｉc15が減少すると、トランジスタ213のコレクタ電流
Ｉc213が減少するのでダイオード214の電圧が低くな
り、比較増幅器217によりトランジスタ218のコレクタ電
流Ｉc218を増加させるように動作する。最終的には、出
力段トランジスタ15のコレクタ電流に比例した電流Ｉc2
13が電流源216の電流値Ｉ216と同じ電流値になるところ
で安定するようになる。

【００６８】このような、バイアス制御回路210は、図
１のバイアス制御回路100と入出力の関係は同じにな
り、バイアス制御回路100との相違点は出力段トランジ
スタ15のコレクタ電流Ｉc15が電流値Ｉ211で設定される
点である。

【００６９】このように動作するバイアス制御回路210
を付加した場合の電力増幅器の動作は、図１と同様の動
作をし、同様の特性が得られる。従って、図１と同様
に、出力段トランジスタ15，16のエミッタと出力端子５
の間に接続してある抵抗18及び抵抗19の端子電圧に比例
した電流を検出し、その検出した電流がバイアス制御回
路210の電流源216の電流値Ｉ216より小さくならないよ
うに制御することにより、無信号時に流れる出力段トラ
ンジスタのバイアス電流を設定することができ、さら
に、信号が入力された場合でも出力段トランジスタをカ
ットオフさせることなく動作させることができるので、
従来の第２及び第３の課題を解決することができる。

【００７０】さらに、図２では、出力段トランジスタの
コレクタ電流の検出において、抵抗18と抵抗211の比の
形になるので、抵抗の温度特性が相殺することができる
ので、バイアス電流設定の電流Ｉ211の温度特性をなく
すことによりバイアス電流の温度特性もなくすことがで
きる。

【００７１】なお、トランジスタ213の電流値と電流Ｉ2
11の比較においてダイオード214，215を用いているが、
抵抗等のその他の回路素子を用いても構わない。

【００７２】また、バイアス制御回路210は同じ機能を
有するものであれば他の構成にしても構わない。

【００７３】図３は本発明の実施の形態を説明するため
の参考例２におけるバイアス電流制御装置の回路図であ
り、これは電力増幅器の出力電流に応じてバイアス電圧
を制御するようにしたものであり、図１との相違点は、
バイアス電圧を制御するバイアス制御回路の出力電流の
極性を反転させ、出力段トランジスタのコレクタ電流の
増加する方のバイアス電圧を大きくするようにしたもの
である。ここで、従来例と同じ機能，動作するものには
同じ符号を付してある。

【００７４】図３において、300はバイアス制御回路で
あり、このバイアス制御回路が新たに付加されている以
外は、従来例と同じ構成になっている。

【００７５】バイアス制御回路300は、比較増幅器301，
302と、電圧源303，304と、トランジスタ305，306から
構成されている。また、電圧源303と304の電圧は同じ電
圧値ＶＢに設定されている。

【００７６】次に図３のバイアス制御回路300の動作に
ついて説明する。比較増幅器301は、電力増幅器10の出
力段トランジスタ15のエミッタと出力端子５の間に接続
された抵抗18の端子電圧Ｖ18と電圧ＶＢを比較し、端子
電圧Ｖ18が電圧ＶＢより低いときは比較増幅器301の出
力は低くなりトランジスタ305のデータ・エミッタ間電圧
を大きくしコレクタ電流Ｉc305を増加させる。また端子
電圧Ｖ18が電圧ＶＢより高くなると比較増幅器301の出
力は高くなりトランジスタ305のコレクタ電流Ｉc305を
減少させるように動作する。

【００７７】また、比較増幅器302は、電力増幅器10の
出力段トランジスタ16のエミッタと出力端子５の間に接
続された抵抗19の端子電圧Ｖ19と電圧ＶＢを比較し、端
子電圧Ｖ19が電圧ＶＢより低いときは比較増幅器302の
出力は高くなりトランジスタ306のベース・エミッタ間
電圧を大きくしコレクタ電流Ｉc306を増加させる、端子
電圧Ｖ19が電圧ＶＢより高くなると比較増幅器302の出
力は低くなりトランジスタ306のコレクタ電流Ｉc306を
減少させるように動作する。

【００７８】また、バイアス回路20のバイアス電圧Ｖbi
asにおいて図１との相違点は、バイアス制御回路300の
比較増幅器301の出力によって出力電流Ｉc305が抵抗23
に流れるようになり、また比較増幅器302の出力によっ
て出力電流Ｉc306が抵抗21に流れるようになった点であ
る。これによって、バイアス電圧Ｖbiasは(数９)で表わ
されるようになる。

【００７９】

【数９】 Ｖbias＝Ｖ22＋Ｉ22×(Ｒ21＋Ｒ23)＋Ｉc305×Ｒ23＋Ｉc306×Ｒ21 ＝(Ｖbe24＋Ｖbe25){１＋(Ｒ21＋Ｒ23)／Ｒ22}＋Ｉc305×Ｒ23＋Ｉc306×Ｒ21 ＝ｍ×(Ｖbe24＋Ｖbe25)＋Ｉc305×Ｒ23＋Ｉc306×Ｒ21 このように動作するバイアス制御回路300を付加した場
合の電力増幅器の動作について説明する。

【００８０】［無信号入力時］電圧源７の出力がゼロの
場合、即ち無信号入力時で出力端子５に接続された負荷
抵抗８への電流供給がない状態では、電圧増幅器６の出
力端子３及び４の出力は一定のバイアス電圧が加えられ
ているとすると、負荷に流れる電流がないのでトランジ
スタ15及び16のコレクタ電流Ｉc15及びＩc16は等しくな
る。このような状態での出力段トランジスタ15及び16の
コレクタ電流とバイアス電圧の関係は、(数５)で求めら
れたようになる。

【００８１】ここで、この出力段トランジスタのバイア
ス電流が小さく抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及びＶ19が
バイアス制御回路300の電圧ＶＢより小さくなっている
場合を考える。この場合、バイアス制御回路300のトラ
ンジスタ305及び306はトランジスタ305，306のコレクタ
電流Ｉc305及びＩc306を増加させるように動作する。こ
のコレクタ電流Ｉc305は電力増幅器10のバイアス回路20
の抵抗23に流れ、コレクタ電流Ｉc306は電力増幅器10の
バイアス回路20の抵抗21に流れ込むので、バイアス制御
回路300からの出力電流Ｉc305及びＩc306によって抵抗2
1及び抵抗23の端子電圧を大きくするように働き、バイ
アス回路20の端子電圧Ｖbiasは大きくなり、(数10)で表
されるようになる。

【００８２】

【数１０】 Ｖbias＝Ｖ22＋Ｉ22×(Ｒ21＋Ｒ23)＋Ｉc305×Ｒ23＋Ｉc306×Ｒ21 ＝(Ｖbe24＋Ｖbe25){１＋(Ｒ21＋Ｒ23)／Ｒ22}＋Ｉc305×Ｒ23＋Ｉc306×Ｒ21 ＝ｍ×(Ｖbe24＋Ｖbe25)＋Ｉc305×Ｒ23＋Ｉc306×Ｒ21 但し、ｍ：比例定数（ｍ＝{１＋(Ｒ21＋Ｒ23)／Ｒ22}） このように、抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及びＶ19がバ
イアス制御回路300の電圧ＶＢより小さい場合は、バイ
アス制御回路300によってバイアス回路20の端子電圧Ｖb
iasを大きくするので、電力増幅器10に加わる電圧値を
大きくし出力段トランジスタ15及び16のバイアス電流を
大きくし、抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及びＶ19を大き
くするように働く。

【００８３】一方、出力段トランジスタのバイアス電流
が大きく抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及びＶ19がバイア
ス制御回路100の電圧ＶＢより大きくなっている場合を
考える。この場合、バイアス制御回路300のトランジス
タ305及び306のコレクタ電流は小さくなるように動作す
るので、バイアス回路20の端子電圧Ｖbiasが小さくなる
ことになり、電力増幅器10に加わる電圧値が小さくなり
出力段トランジスタ15及び16のバイアス電流を小さく
し、抵抗18及び19の端子電圧Ｖ18及びＶ19を小さくする
ようになる。このように、バイアス制御回路300が負帰
還動作を行うことにより、最終的に抵抗18及び19の端子
電圧Ｖ18及びＶ19は電圧ＶＢと等しくなるところで安定
し、その時のバイアス電流は電圧ＶＢ抵抗18及び19の抵
抗値Ｒ18及びＲ19で除した電流値になり、(数11)で表さ
れる。

【００８４】

【数１１】Ｉc15＝Ｉc16＝ＶＢ／Ｒ18(＝Ｒ19) これより、バイアス制御回路300の電圧ＶＢによって、
出力段トランジスタのバイアス電流を設定することがで
きる。

【００８５】［信号入力時］電圧源７の出力が接地電位
より高くなった場合、すなわち電圧増幅器６の非反転入
力端子１の電圧が反転入力端子２の電圧より高くなり、
トランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15を増加させ、負荷
抵抗８に電流を流し込み出力端子５の電圧を高くし、電
圧増幅器６の反転入力端子２の電圧も高くなるように動
作した場合を考える。この場合、トランジスタ15のコレ
クタ電流Ｉc15が大きくなるので、抵抗18に流れる電流
も大きくなり端子電圧Ｖ18が大きくなる。よって、バイ
アス制御回路300の比較増幅器301の出力は低くなりトラ
ンジスタ305をカットオフ状態にする。

【００８６】また、このとき抵抗18の端子電圧Ｖ18が大
きくなった分トランジスタ16のベース・エミッタ間電圧
が小さくなる。従って、トランジスタ16のコレクタ電流
Ｉc16が小さくなるので、抵抗19に流れる電流も小さく
なり端子電圧Ｖ19が小さくなる。よって、バイアス制御
回路300の比較増幅器302の出力は低くなりトランジスタ
306のベース・エミッタ間電圧を大きくし、トランジス
タ306のコレクタ電流Ｉc306を大きくし、(数９)よりバ
イアス回路20の端子電圧Ｖbiasが大きくし、出力段トラ
ンジスタ16のコレクタ電流Ｉc16を大きくするように動
作する。従って、このときトランジスタ306のコレクタ
電流Ｉc306は、出力電流によって抵抗18の電圧降下が上
昇した分と、トランジスタ305がカットオフになり、抵
抗23の電圧降下が減少した分だけ、抵抗21の両端の電圧
を上昇させるように動作するようになる。

【００８７】一方、電圧源７の出力が接地電位より低く
なった場合、すなわち電圧増幅器６の非反転入力端子１
の電圧が反転入力端子２の電圧より低くなり、トランジ
スタ16のコレクタ電流Ｉc16を増加させ、負荷抵抗８か
ら電流を吸い込み出力端子５の電圧を低くし、電圧増幅
器６の反転入力端子２の電圧も低くさせるように動作し
た場合を考える。この場合、トランジスタ16のコレクタ
電流Ｉc16が大きくなるので、抵抗19に流れる電流も大
きくなり端子電圧Ｖ19が大きくなる。よって、バイアス
制御回路300の比較増幅器302の出力は高くなりトランジ
スタ306のカットオフ状態にする。

【００８８】また、このとき抵抗19の端子電圧Ｖ19が大
きくなった分トランジスタ15のベース・エミッタ間電圧
が小さくなりトランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15が小
さくなる。従って、抵抗18に流れる電流も小さくなり端
子電圧Ｖ18が大きくなる。よって、バイアス制御回路30
0の比較増幅器301の出力は高くなりトランジスタ305の
ベース・エミッタ間電圧を大きくし、トランジスタ305
のコレクタ電流Ｉc305を大きくし、(数９)よりバイアス
回路20の端子電圧Ｖbiasが大きくし、出力段トランジス
タ15のコレクタ電流Ｉc15を大きくするように動作す
る。従って、このときトランジスタ305のコレクタ電流
Ｉc305は、出力電流によって抵抗19の電圧降下が上昇し
た分と、トランジスタ306がカットオフになり抵抗の電
圧降下が減少した分だけ、抵抗23の両端の電圧を上昇さ
せるように動作するようになる。

【００８９】このように、抵抗18の端子電圧Ｖ18が大き
くなっても、バイアス制御回路300によって端子電圧Ｖ1
9が電圧ＶＢと同じ電圧値になるように働くので、トラ
ンジスタ16はカットオフすることなく一定のバイアス電
流を流すようになり、また、抵抗19の端子電圧Ｖ19が大
きくなっても、バイアス制御回路300によって電圧Ｖ18
が電圧ＶＢと同じ電圧になるように働くので、トランジ
スタ15がカットオフすることなく一定のバイアス電流を
流すように動作する。

【００９０】このようなバイアス制御回路300の入力に
なる抵抗18及び19の端子電圧と出力のトランジスタ305
及び306のコレクタの電圧について考える。

【００９１】まず、入力の抵抗18及び19の端子電圧は、
一般的に電力増幅器10の出力インピーダンスを低くする
ために、出力段の抵抗18及び19は低抵抗(0.15〜0.47Ω)
を用いるため、出力段トランジスタの最大コレクタ電流
を20Ａと考えると抵抗18及び19の端子電圧は、最大でも
10Ｖ程度までしか上昇しないことになる。

【００９２】また、無信号入力時はトランジスタ15，16
のコレクタ電流が等しくなるように動作するので、バイ
アス制御回路300の出力電流Ｉc306とＩc305も等しくな
るので、バイアス回路20の中点電位が出力端子５の電圧
と同じになる。ここで、バイアス回路20の中点は、バイ
アス制御回路300の出力電流Ｉc306とＩc305が等しいと
すると、トランジスタ24のエミッタとトランジスタ25の
エミッタの結合部になる。従って、バイアス制御回路30
0の出力トランジスタ305のコレクタ電圧Ｖc305は出力端
子５の電圧Ｖ_Oからトランジスタ25のベース・エミッタ
間電圧を引いた電圧になり、トランジスタ306のコレク
タ電圧Ｖc306は出力端子５の電圧Ｖ_Oからトランジスタ2
4のベース・エミッタ間電圧を足した電圧になり、それ
ぞれ(数12)，(数13)で表される。

【００９３】

【数１２】Ｖc305＝Ｖ_O−Ｖbe25

【００９４】

【数１３】Ｖc306＝Ｖ_O＋Ｖbe24 一方、信号が入力された場合のバイアス制御回路300の
出力トランジスタ305及び306のコレクタ電圧Ｖc305及び
Ｖc306を求めると以下のようになる。バイアス回路20の
両端の電圧をそれぞれＶb13及びＶb14とすると、Ｖb13
は出力端子５の電圧Ｖ_Oから抵抗18の端子電圧Ｖ18とト
ランジスタ15と13のベース・エミッタ間電圧を足した電
圧になり(数14)で表され、またＶb14は出力端子５の電
圧Ｖ_Oから抵抗19の端子電圧Ｖ19とトランジスタ16と14
のベース・エミッタ間電圧を引いた電圧になり(数15)で
表される。

【００９５】

【数１４】Ｖb13＝Ｖ_O＋Ｉc15×Ｒ18＋Ｖbe15＋Ｖbe13

【００９６】

【数１５】Ｖb14＝Ｖ_O−Ｉc16×Ｒ19−Ｖbe16−Ｖbe14 これより、トランジスタ305及び306のコレクタ電圧Ｖc3
05及びＶc306は、Ｖb13とＶb14と抵抗21及び23の電圧降
下分を考慮した電圧になり、(数16)，(数17)で表され
る。

【００９７】

【数１６】 Ｖc306＝Ｖb13−Ｉc306×Ｒ21 ＝Ｖ_O＋Ｉc15×Ｒ18＋Ｖbe15＋Ｖbe13−Ｉc306×Ｒ21

【００９８】

【数１７】 Ｖc305＝Ｖb14＋Ｉc305×Ｒ23 ＝Ｖ_O−Ｉc16×Ｒ19−Ｖbe16−Ｖbe14＋Ｉc305×Ｒ23 ここで、電力増幅器10の出力段トランジスタ15のコレク
タ電流Ｉc15が増加した場合はバイアス回路300の出力電
流Ｉc305が増加し、電力増幅器10の出力段トランジスタ
16のコレクタ電流Ｉc16が増加した場合はバイアス制御
回路300の出力電流Ｉc306が増加する。その時の抵抗18
及び19の電圧の増加分と抵抗21及び23の電圧降下の増加
分がほぼ同じとすると、ΔＩc15×Ｒ18≒−ΔＩc306×
Ｒ21及びΔＩc16×Ｒ19≒−ΔＩc305×Ｒ23となる。従
って、トランジスタ15及び16のコレクタ電流が変化して
も、トランジスタ305及び306のコレクタ電圧Ｖc305とＶ
c306は、(数14)，(数15)からＶoを基準にしてほぼ同じ
電圧を保ったままになるので、(数12)，(数13)と同じ電
圧になる。

【００９９】以上のように、比較増幅器301，302と、電
圧源303，304と、トランジスタ305，306で構成したバイ
アス制御回路300によれば、出力段トランジスタのエミ
ッタと出力端子５の間に接続してある抵抗18及び19の端
子電圧を検出し、その端子電圧がバイアス制御回路300
の電圧源303及び304の電圧値ＶＢより小さくならないよ
うに制御することにより、無信号時に流れる出力段トラ
ンジスタ15，16のバイアス電流を設定することができ、
さらに、信号が入力された場合でも出力段トランジスタ
をカットオフさせることなく動作させることができる。

【０１００】さらに、バイアス制御回路300の出力は出
力段トランジスタの電流の増加した方のバイアス電圧を
増加させるように動作させているので、入力と出力端に
加わる電圧は、最大でも10Ｖ程度の電圧になり、電力増
幅器で使用する電源電圧(例えばＶcc＝70Ｖ，Ｖee＝−7
0Ｖ)の高電圧が加わらない構成になっているので、バイ
アス制御回路300は耐圧の低い部品素子を使用すること
ができ、モノシリックＩＣ等が容易にできる効果を合わ
せ持っている。

【０１０１】なお、バイアス制御回路300の電圧源303及
び304の電圧値を温度に依存しない、バンドギャップ電
圧源等を用いていれば、抵抗18及び19の端子電圧が温度
に依存しなくなり、バイアス電流は抵抗18及び19の温度
特性のみに依存することになる。温度依存性の小さい抵
抗を用いることによりバイアス電流の温度依存性は小さ
くすることができる。

【０１０２】また、バイアス回路300の出力にトランジ
スタを用いているが、ＣＭＯＳ等の他の素子を用いても
構わない。

【０１０３】また、バイアス制御回路300は同じ機能を
有するものであれば他の構成にしても構わない。

【０１０４】（実施の形態２） 図４は本発明の実施の形態２におけるバイアス電流制御
装置の回路図であり、これは電力増幅器の出力電流に応
じてバイアス電圧を制御するようにしたものである。図
３との相違点は、出力段トランジスタ15，16のコレクタ
電流の検出を出力段トランジスタのエミッタと出力端子
５の間に接続してある抵抗18及び19の端子電圧に比例し
た電流として検出している点である。ここで、従来例と
同じ機能，動作するものは同じ符号を付してある。

【０１０５】図４において、400及び450はバイアス制御
回路であり、このバイアス制御回路が新たに付加されて
いる以外は、従来例と同じ構成になっている。

【０１０６】バイアス制御回路400と450は正負対称の構
成をしており、ここでは、正側のバイアス制御回路400
に付いて記載する。バイアス制御回路400は、抵抗411
と、演算増幅器412と、トランジスタ413と、ダイオード
414，415と、電流源416と、比較増幅器417と、トランジ
スタ418から構成されている。

【０１０７】次に図４のバイアス制御回路400の動作に
ついて説明する。演算増幅器412は、反転入力端子の電
圧が高くなると演算増幅器412の出力は低くなりトラン
ジスタ413のコレクタ電流を増加させる。また、反転入
力端子の電圧が低くなると演算増幅器412の出力は高く
なりトランジスタ413のコレクタ電流を増加させる。従
って、出力段トランジスタ15のコレクタ電流が大きくな
りエミッタ電圧が高くなり演算増幅器412の反転入力端
子の電圧が高くなると抵抗411に流れる電流が大きくな
り反転入力端子の電圧を低くし、また、出力段トランジ
スタ15のコレクタ電流が小さくなりエミッタ電圧が低く
なり演算増幅器412の反転入力端子の電圧が低くなると
抵抗411に流れる電流が小さくなり反転入力端子の電圧
を高くする。最終的には、反転入力端子の電圧は非反転
入力端子の電圧と等しくなるところで安定するようにな
る。このときトランジスタ213に流れる電流は、電力増
幅器の出力段トランジスタ15のエミッタ電圧と演算増幅
器412の非反転入力端子(＝出力端子)の間の電圧を抵抗4
11の抵抗値Ｒ411で除した電流値になり(数18)で表され
る。

【０１０８】

【数１８】Ｉc413＝Ｉc15×Ｒ18／Ｒ411 但し、Ｉc413：トランジスタ413のコレクタ電流値， Ｉc15 ：トランジスタ15のコレクタ電流値， Ｒ18 ：抵抗18の抵抗値，Ｒ411：抵抗411の抵抗値 このように、トランジスタ413のコレクタ電流は出力段
トランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15に比例した電流に
なる。この電流Ｉc413は、ダイオード414に流れ込み、
比較増幅器417の反転入力端子に入力される。また、電
流源416の電流Ｉ416はダイオード415に流れ込み、比較
増幅器417の非反転入力端子に入力される。比較増幅器4
17は、反転入力端子の電圧と非反転入力端子の電圧を比
較し、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧より
大きい場合は比較増幅器417の出力電圧は高くなりトラ
ンジスタ418のコレクタ電流を減少させる。また、反転
入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧より小さい場合
は比較増幅器417の出力電圧は低くなりトランジスタ418
のコレクタ電流を増加させるように動作する。

【０１０９】すなわち、電力増幅器10の出力段トランジ
スタ15のコレクタ電流Ｉc15が増加すると、トランジス
タ413のコレクタ電流Ｉc413が増加するのでダイオード4
14の電圧が高くなり、比較増幅器417よりトランジスタ4
18のコレクタ電流Ｉc418を減少させるようになる。ま
た、電力増幅器10の出力段トランジスタ15のコレクタ電
流Ｉc15が減少すると、トランジスタ413のコレクタ電流
Ｉc413が減少するのでダイオード414の電圧が低くな
り、比較増幅器417によりトランジスタ418のコレクタ電
流Ｉc418を増加させるように動作する。最終的には、出
力段トランジスタ15のコレクタ電流に比例した電流Ｉc4
13が電流源416の電流値Ｉ416と同じ電流値になるところ
で安定するようになる。

【０１１０】このような、バイアス制御回路400は、図
３のバイアス制御回路300と入出力の関係は同じにな
り、図３のバイアス制御回路300との相違点は出力段ト
ランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15が電流値Ｉ411で設定
される点である。

【０１１１】このように動作するバイアス制御回路400
を付加した場合の電力増幅器10の動作は、図３と同様の
動作をし、同様の特性が得られる。従って、図３と同様
に、出力段トランジスタのエミッタと出力端子５の間に
接続してある抵抗18及び抵抗19の端子電圧に比例した電
流を検出し、その検出した電流がバイアス制御回路400
の電流源416の電流値Ｉ416より小さくならないように制
御することにより、無信号時に流れる出力段トランジス
タのバイアス電流を設定することができ、さらに、信号
が入力された場合でも出力段トランジスタをカットオフ
させることなく動作させることができるので、第２及び
第３の課題を解決することができる。また、図３と同様
にバイアス制御回路400の入力と出力端に加わる電圧
は、最大でも10Ｖ程度の電圧になり、電力増幅器で使用
する電源電圧(例えばＶcc＝70Ｖ，Ｖee＝−70Ｖ)の高電
圧が加わらない構成になっているので、バイアス制御回
路400は耐圧の低い部品素子を使用することができ、モ
ノシリックＩＣ化等が容易にできる効果を合わせ持って
いる。

【０１１２】さらに、図４では、出力段トランジスタの
コレクタ電流の検出において、抵抗18と抵抗411の比の
形になるので、抵抗の温度特性が相殺することができる
ので、バイアス電流設定の電流Ｉ411の温度特性をなく
すことによりバイアス電流の温度特性もなくすことがで
きる。

【０１１３】（実施の形態３） 図５は本発明の実施の形態３におけるバイアス電流制御
装置の回路図であり、これは電力増幅器の出力段トラン
ジスタのコレクタ電流の小さい方を検出してそのコレク
タ電流に応じてバイアス電圧を制御するようにしたもの
であり、従来例と同じ機能，動作するものには同じ符号
を付してある。

【０１１４】図５において、500はバイアス制御回路で
あり、このバイアス制御回路500は、演算増幅器501と抵
抗503とトランジスタ505からなるトランジスタ15のコレ
クタ電流検出回路と、演算増幅器502と抵抗504とトラン
ジスタ506からなるトランジスタ16のコレクタ電流検出
回路と、トランジスタ507，508からなるカレントミラー
回路と、ダイオード509，510とトランジスタ511，512と
電流源515からなる電流比較回路と、ダイオード513とト
ランジスタ514と電流源516，517からなる基準電圧発生
手段と、比較増幅器518とトランジスタ519，520と、ト
ランジスタ521，522からなるカレントミラー回路から構
成されている。

【０１１５】次に図５のバイアス制御回路の動作につい
て説明する。

【０１１６】まず、比較増幅器518の反転入力端子の電
圧Ｖ３を求めると以下のようになる。演算増幅器501
は、反転入力端子の電圧が高くなると演算増幅器501の
出力は低くなりトランジスタ505のコレクタ電流を増加
させる。また、反転入力端子の電圧が低くなると演算増
幅器501の出力は高くなりトランジスタ505のコレクタ電
流を増加させる。従って、出力段トランジスタ15のコレ
クタ電流が大きくなりエミッタ電圧が高くなり演算増幅
器501の反転入力端子の電圧が高くなると抵抗503に流れ
る電流が大きくなり反転入力端子の電圧を低くし、ま
た、出力段トランジスタ15のコレクタ電流が小さくなり
エミッタ電圧が低くなり演算増幅器501の反転入力端子
の電圧が低くなると抵抗503に流れる電流が小さくなり
反転入力端子の電圧を高くする。最終的には、反転入力
端子の電圧は非反転入力端子の電圧と等しくなるところ
で安定するようになる。このときトランジスタ505に流
れる電流は、電力増幅器の出力段トランジスタ15のエミ
ッタ電圧と演算増幅器501の非反転入力端子(＝出力端
子)間の電圧を抵抗503の抵抗値Ｒ503で除した電流値に
なり(数19)で表される。

【０１１７】

【数１９】Ｉc505＝Ｉc15×Ｒ18／Ｒ503 但し、Ｉc505：トランジスタ505のコレクタ電流値 Ｒ503 ：抵抗503の抵抗値 この電流Ｉc505は、トランジスタ507，508からなるカレ
ントミラー回路を介してダイオード510に流れ込む。

【０１１８】一方、演算増幅器502は、反転入力端子の
電圧が高くなると演算増幅器502の出力は高くなりトラ
ンジスタ506のコレクタ電流を増加させる。また、反転
入力端子の電圧が低くなると、演算増幅器502の出力は
低くなりトランジスタ506のコレクタ電流を増加させ
る。従って、出力段トランジスタ16のコレクタ電流が大
きくなりエミッタ電圧が高くなり演算増幅器502の反転
入力端子の電圧が高くなると抵抗504に流れる電流が大
きくなり反転入力端子の電圧を低くし、また、出力段ト
ランジスタ16のコレクタ電流が小さくなりエミッタ電圧
が低くなり演算増幅器502の反転入力端子の電圧が低く
なると抵抗504に流れる電流が小さくなり反転入力端子
の電圧を高くする。最終的には、反転入力端子の電圧は
非反転入力端子の電圧と等しくなるところで安定するよ
うになる。このときトランジスタ506に流れる電流は、
電圧増幅器の出力段トランジスタ16のエミッタ電圧と演
算増幅器502の非反転入力端子(＝出力端子)間の電圧を
抵抗504の抵抗値Ｒ504で除した電流値になり(数20)で表
され、この電流Ｉc506はダイオード509に流れ込むよう
になる。

【０１１９】

【数２０】Ｉc506＝Ｉc16×Ｒ19／Ｒ504 但し、Ｉc506：トランジスタ506のコレクタ電流値 Ｒ504 ：抵抗504の抵抗値 ダイオード509に電流Ｉc506が流れ込んだときのダイオ
ード509の電圧Ｖ１は、(数21)のように表され、ダイオ
ード510に電流Ｉc505が流れ込んだ時のダイオード510の
電圧Ｖ２は、(数22)のように表される。

【０１２０】

【数２１】Ｖ１＝ＶＨ−Ｖt×１n(Ｉc506／Ｉd)

【０１２１】

【数２２】Ｖ２＝ＶＨ−Ｖt×１n(Ｉc505／Ｉd) 但し、ＶＨ：バイアス制御回路500の電源電圧値 Ｉd ：ダイオードの逆飽和電流 Ｖt ：Ｖt＝ｋ×Ｔ／ｑ（ｋ：ボルツマン定数，Ｔ：絶
対温度， ｑ：電子の電荷） また、Ｖ１にベースが接続されているトランジスタ511
のエミッタとＶ２にベースが接続されているトランジス
タ512のエミッタがそれぞれ電流源515に接続されている
点の電圧Ｖ３とすると、電圧Ｖ３と電流Ｉc505，Ｉc50
6，Ｉc511及びＩc512は以下のような関係になる。

【０１２２】

【数２３】 Ｖ３＝Ｖ１−Ｖt×ｌn(Ｉc511／Ｉs) ＝ＶＨ−Ｖt×ｌn(Ｉc506／Ｉd)−Ｖt×ｌn(Ｉc511／Ｉs)

【０１２３】

【数２４】 Ｖ３＝Ｖ２−Ｖt×ｌn(Ｉc512／Ｉs) ＝ＶＨ−Ｖt×ｌn(Ｉc505／Ｉd)−Ｖt×ｌn(Ｉc512／Ｉs) 但し、Ｉd：ダイオードの逆飽和電流また、Ｉc511とＩc
512は、電流源515の電流Ｉ515がトランジスタ511と512
に分流した電流値なので、Ｉc511とＩc512の和は、電流
源515の電流Ｉ515と等しくなり、(数25)のように表され
る。

【０１２４】

【数２５】Ｉ515＝Ｉc511＋Ｉc512 一方、比較増幅器518の非反転入力端子の電圧Ｖ４を求
めると以下のようになる。比較増幅器518の非反転入力
端子の電圧Ｖ４は、バイアス制御回路500の電源電圧Ｖ
Ｈからダイオード513の端子電圧Ｖd513とトランジスタ5
14のベース・エミッタ間電圧Ｖbe514を引いた電圧にな
り、ダイオード513及びトランジスタ514に流れる電流は
それぞれ電流源516及び517によって設定されるので、電
圧Ｖ４は(数26)で表される。

【０１２５】

【数２６】Ｖ４＝ＶＨ−Ｖt×ｌn(Ｉ516／Ｉd)−Ｖt×
ｌn(Ｉ517／Ｉs) 次に、比較増幅器518の動作について説明する。

【０１２６】比較増幅器518は、反転入力端子の電圧Ｖ
３と非反転入力端子Ｖ４を比較し、Ｖ３がＶ４より高く
なった時は比較増幅器518の出力の電圧は低くなりトラ
ンジスタ519及び520のベース・エミッタ間電圧を大きく
しコレクタ電流Ｉc519及びＩc520を増加させる。コレク
タ電流Ｉc519はバイアス回路20の抵抗23に流れ込み、コ
レクタ電流Ｉc520はトランジスタ521，522からなるカレ
ントミラー回路を介してバイアス回路20の抵抗21に流れ
込む。よって、Ｖ３がＶ４より高くなりコレクタ電流Ｉ
c519及びＩc520が増加すると、バイアス回路20のバイア
ス電圧Ｖbiasを大きくするように動作する。

【０１２７】一方、Ｖ３がＶ４より低くなったときは比
較増幅器518の出力の電圧は高くなりトランジスタ519及
び520のベース・エミッタ間電圧を小さくしコレクタ電
流Ｉc519及びＩc520を減少させるので、バイアス回路20
のバイアス電圧Ｖbiasを小さくするように動作する。従
って、比較増幅器518は電圧Ｖ３がＶ４より低くなった
時、バイアス電圧Ｖbiasを小さくするので出力段トラン
ジスタ15及び16のコレクタ電流は小さくなり、トランジ
スタ15及び16の電流に比例して電流のＩｃ５０５及びＩ
ｃ５０６も小さくなるので、(数23)及び(数24)より電圧
Ｖ３を高くするように働く。

【０１２８】一方、比較増幅器518はＶ３がＶ４より高
くなったとき、バイアス電圧Ｖbiasを小さくするので出
力段トランジスタ15及び16のコレクタ電流は大きくな
り、出力段トランジスタ15及び16のコレクタ電流に比例
した電流Ｉc505及びＩc506も大きくなるので、(数23)及
び(数24)より電圧Ｖ３を低くするように働く。このよう
な負帰還動作を行わせることにより、最終的に電圧Ｖ３
と電圧Ｖ４を等しくなるところで安定するようになる。

【０１２９】ここで、電圧Ｖ３とＶ４を等しいとする
(数23)と(数26)より(数27)が導き出され、(数24)と(数2
6)より(数28)が導き出される。

【０１３０】

【数２７】Ｉc506×Ｉc511＝Ｉ516×Ｉ517

【０１３１】

【数２８】Ｉc505×Ｉc512＝Ｉ516×Ｉ517 この(数27)，(数28)と(数25)からＩc511とＩc512を消去
すると(数29)のようになる。

【０１３２】

【数２９】Ｉc505×Ｉc506／(Ｉc505＋Ｉc506)＝Ｉ516
×Ｉ517／Ｉ515 電圧源７の出力がゼロの場合、即ち無信号入力時で出力
端子５に接続された負荷抵抗８への電流供給がなくトラ
ンジスタ15及び16のコレクタ電流Ｉc15及びＩc16に比例
した電流Ｉc505及びＩc506も等しい状態になる。従っ
て、(数29)においてＩc505＝Ｉc506とすると(数30)のよ
うな関係になる。

【０１３３】

【数３０】Ｉc505／２＝Ｉ516×Ｉ517／Ｉ515 但し、Ｉc505＝Ｉc506 これより、無信号入力時のバイアス電流は、電流源51
5，516，517の電流値によって設定することができる。

【０１３４】一方、電圧源７の出力が接地電位より高く
なった場合、すなわち電圧増幅器６の非反転入力端子１
の電圧が反転入力端子２の電圧より高くなり、トランジ
スタ15のコレクタ電流Ｉc15を増加させ、負荷抵抗８に
電流を流し込み出力端子５の電圧を高くし、電圧増幅器
６の反転入力端子２の電圧も高くなるように動作した場
合を考える。トランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15が大
きくなるのでＩc15に比例した電流Ｉc505がトランジス
タ16のコレクタ電流Ｉc16に比例した電流Ｉc506より十
分に大きい Ｉc505≫Ｉc506の関係になる。よってダイ
オード509の流れる電流Ｉc506が小さくなり、ダイオー
ド510の流れる電流Ｉc505が大きくなるので、電圧Ｖ１
は高くなり電圧Ｖ２は低い電圧になり、トランジスタ51
1とトランジスタ512のベース・エミッタ間電圧の関係は
エミッタ電圧が共通になっているので、Ｖbe511≫Ｖbe5
12の関係になる。従って、トランジスタ511のコレクタ
電流Ｉc511の方に電流源515の電流Ｉ515がほとんど流れ
るようになり、エミッタ電圧Ｖ３は(数31)で表されるよ
うになる。

【０１３５】

【数３１】Ｖ３＝Ｖt×ｌｎ(Ｉc506／Ｉd)＋Ｖt×ｌｎ
(Ｉ515／Ｉs) このように、電圧Ｖ３は出力段トランジスタのコレクタ
電流の小さい方の電流に比例した電圧になる。この電圧
Ｖ３は、比較増幅器518によって電圧Ｖ４と等しくなる
ように動作するので(数31)と(数26)より(数32)のような
関係になる。

【０１３６】

【数３２】Ｉc506×Ｉ515＝Ｉ516×Ｉ517 Ｉc506＝Ｉ516×Ｉ517／Ｉ515 これより、電圧源７の出力が接地電位より高くなり、ト
ランジスタ15のコレクタＩc15が増加して負荷抵抗８に
電流を流し込み出力端子５の電圧が高くなった場合で
も、バイアス制御回路500によれば、出力段トランジス
タのコレクタ電流の小さい方の電流を検出し、その電流
値が、電流源515，516，517で設定される電流より小さ
くならないよう動作するので、出力段トランジスタ16を
カットオフすることなく一定のバイアス電流を流すよう
になる。

【０１３７】また、電圧源７の出力が接地電位より低く
なった場合、すなわち電圧増幅器６の非反転入力端子１
の電圧が反転入力端子２の電圧より低くなり、トランジ
スタ16のコレクタ電流Ｉc16を増加させ、負荷抵抗８か
ら電流を引き込み出力端子５の電圧が低くし、電圧増幅
器６の反転入力端子２の電圧も低くなるように動作した
場合を考える。トランジスタ16のコレクタ電流Ｉc16が
大きくなるので、Ｉc16に比例した電流Ｉc506がトラン
ジスタ15のコレクタ電流Ｉc15に比例した電流Ｉc505よ
り十分に大きい Ｉc506≫Ｉc505の関係になる。よって
ダイオード510の流れる電流Ｉc505が小さくなり、ダイ
オード509の流れる電流Ｉc506が大きくなるので、電圧
Ｖ１は低くなり電圧Ｖ２は高い電圧になり、トランジス
タ511とトランジスタ512のベース・エミッタ間電圧の関
係はエミッタ電圧が共通になっているので、Ｖbe512≫
Ｖbe511の関係になる。従って、トランジスタ512のコレ
クタ電流Ｉc512の方に電流源515の電流Ｉ515がほとんど
流れるようになり、エミッタ電圧Ｖ３は(数33)で表され
るようになる。

【０１３８】

【数３３】Ｖ３＝Ｖt×ｌｎ(Ｉc505／Ｉd)＋Ｖt×ｌｎ
(Ｉ515／Ｉs) この電圧Ｖ３は、比較増幅器518によって電圧Ｖ４と等
しくなるように動作するので、(数33)と(数26)より(数3
4)のような関係になる。

【０１３９】

【数３４】Ｉc505×Ｉ515＝Ｉ516×Ｉ517 Ｉc505＝Ｉ516×Ｉ517／Ｉ515 これより、電圧源７の出力が接地電位より低くなり、ト
ランジスタ16のコレクタ電流Ｉc16が増加して負荷抵抗
８から電流を引き込み出力端子５の電圧が低くなった場
合でも、バイアス制御回路500によれば、出力段トラン
ジスタのコレクタ電流の小さい方の電流を検出し、その
電流値が、電流源515，516，517で設定される電流より
小さくならないよう動作するので、出力段トランジスタ
15をカットオフすることなく一定のバイアス電流を流す
ようになる。

【０１４０】以上のように、トランジスタ15のコレクタ
電流検出回路と、トランジスタ16のコレクタ電流検出回
路と、トランジスタ507，508からなるカレントミラー回
路と、電流比較回路と、基準電圧源と、比較増幅器518
と、トランジスタ519，520と、トランジスタ521，522か
らなるカレントミラー回路から構成されているバイアス
制御回路500によれば、出力段トランジスタのコレクタ
電流の小さい方を検出し、その電流値が電流源515〜517
で設定される電流より小さくならないように制御するこ
とにより、無信号時に流れる出力段トランジスタのバイ
アス電流を設定することができ、さらに、信号が入力さ
れた場合でも出力段トランジスタをカットオフさせるこ
となく動作させることができるので、第２及び第３の課
題を解決することができる。

【０１４１】また、図４に比べ電流の小さい方を検出す
る電流比較回路を設けることにより、比較増幅器及びバ
イアス電流設定用の電流源をそれぞれ１つ省くことがで
き回路が簡素化できる。

【０１４２】また、この場合バイアス電流の設定が電流
源の電流値の比の形になっており、モノシリックＩＣ化
する場合には電流バラツキの相対精度になるので、絶対
バラツキを小さくすることができる。

【０１４３】なお、比較増幅器518及びトランジスタ51
9，520の構成は、同様の機能，動作をするものであれば
他の構成にしても構わず、特に限定するものではない。

【０１４４】（実施の形態４） 図６は本発明の実施の形態４におけるバイアス電流制御
装置の回路図であり、これは電力増幅器の出力段トラン
ジスタのコレクタ電流の小さい方を検出してそのコレク
タ電流に応じてバイアス電圧を制御するようにしたもの
である。ここで従来例と同じ機能，動作するものには同
じ符号を付してある。

【０１４５】図６において、600はバイアス制御回路で
あり、このバイアス制御回路600は、演算増幅器601と抵
抗603とトランジスタ605からなるトランジスタ15のコレ
クタ電流検出回路と、演算増幅器602と抵抗604とトラン
ジスタ606からなるトランジスタ16のコレクタ電流検出
回路と、トランジスタ607，608からなる第１のカレント
ミラー回路と、ダイオード609，610とトランジスタ61
1，612と電流源615からなる電流比較回路と、ダイオー
ド613とトランジスタ614と電流源616，617からなる基準
電圧発生手段と、比較増幅器618と、トランジスタ651と
652からなる第２のカレントミラー回路と、トランジス
タ653と654からなる第３のカレントミラー回路と、トラ
ンジスタ655と656からなる第４のカレントミラー回路
と、トランジスタ657と658からなる第５のカレントミラ
ー回路と、トランジスタ661と662からなる第６のカレン
トミラー回路と、トランジスタ663と664からなる第７の
カレントミラー回路と、トランジスタ665と666からなる
第８のカレントミラー回路と、トランジスタ619と620か
ら構成されている。

【０１４６】次に図６のバイアス制御回路の動作を説明
する。電力増幅器10の出力段トランジスタ15及び16のコ
レクタ電流検出回路及び電流比較回路については図５と
同様の構成をしており、同様の動作をするようになって
いる。従って、電流比較回路の電圧Ｖ１〜Ｖ３は図５と
同様にして求めると以下のようになる。

【０１４７】ダイオード609に電流Ｉc606が流れ込んだ
ときのダイオード609の電圧Ｖ１は、(数35)のように表
され、ダイオード610に電流Ｉc605が流れ込んだ時のダ
イオード610の電圧Ｖ２は、(数36)のように表される。

【０１４８】

【数３５】Ｖ１＝ＶＨ−Ｖt×ｌn(Ｉc506／Ｉd)

【０１４９】

【数３６】Ｖ２＝ＶＨ−Ｖt×ｌn(Ｉc505／Ｉd) 但し、ＶＨ：バイアス制御回路500の電源電圧値 Ｖ１にベースが接続されているトランジスタ611のエミ
ッタをＶ２にベースが接続されているトランジスタ612
のエミッタがそれぞれ電流源615に接続されている点の
電圧をＶ３とすると、電圧Ｖ３と電流Ｉc605，Ｉc606，
Ｉc611及びＩc612の関係は、以下のようになる。

【０１５０】

【数３７】 Ｖ３＝Ｖ１−Ｖt×ｌn(Ｉc611／Ｉs) ＝ＶＨ−Ｖt×ｌn(Ｉc606／Ｉd)−Ｖt×ｌn(Ｉc611／Ｉs)

【０１５１】

【数３８】 Ｖ３＝Ｖ３−Ｖt×ｌn(Ｉc612／Ｉs) ＝ＶＨ−Ｖt×ｌn(Ｉc605／Ｉd)−Ｖt×ｌn(Ｉc612／Ｉs) 但し、Ｉd：ダイオードの逆飽和電流 また、Ｉc611とＩc612は、電流源615の電流Ｉ615がトラ
ンジスタ611と612に分流した電流値なので、(数39)に示
すように、Ｉc611とＩc612の和は電流源615の電流Ｉ615
と等しくなる。

【０１５２】

【数３９】Ｉ615＝Ｉc611＋Ｉc612 一方、比較増幅器618の非反転入力端子の電圧Ｖ４を求
めると以下のようになる。

【０１５３】比較増幅器618の非反転入力端子の電圧Ｖ
４は、バイアス制御回路600の電源電圧ＶＨからダイオ
ード613の端子電圧Ｖd613とトランジスタ614のベース・
エミッタ間電圧Ｖbe614を引いた電圧になり、ダイオー
ド613及びトランジスタ614に流れる電流はそれぞれ電流
源616及び617によって設定されるので、電圧Ｖ４は(数4
0)で表わされる。

【０１５４】

【数４０】Ｖ４＝ＶＨ−Ｖt×ｌn(Ｉc616／Ｉd)−Ｖt×
ｌn(Ｉ617／Ｉs) 次に、比較増幅器618の動作について説明する。比較増
幅器618は、非反転入力端子の電圧Ｖ３と反転入力端子
の電圧Ｖ４を比較し、Ｖ３がＶ４より高くなったときは
比較増幅器618の出力の電圧は高くなりトランジスタ619
及び620のベース・エミッタ間電圧を小さくしコレクタ
電流Ｉc619及びＩc620を減少させる。これにより、第８
のカレントミラー回路に入力される電流が増加し出力の
トランジスタ666にコレクタ電流Ｉc666も増加するの
で、バイアス回路20に流れ込む電流が増加する。また、
第４のカレントミラー回路に入力される電流も増加し出
力のトランジスタ656のコレクタ電流Ｉc656も増加する
ので、第４のカレントミラー回路を介してバイアス回路
20に流れ込む電流が増加する。よって、Ｖ３がＶ４より
高くなりコレクタ電流Ｉc619及びＩc620が減少すると、
バイアス回路20に流れ込む電流が増加しバイアス回路20
のバイアス電圧Ｖbiasを大きくするように動作する。

【０１５５】一方Ｖ３がＶ４より低くなったときは比較
増幅器618の出力の電圧は低くなりトランジスタ619及び
620のベース・エミッタ間電圧を大きくしコレクタ電流
Ｉc619及びＩc620を増加させる。これにより、第８のカ
レントミラー回路に入力される電流が減少し出力トラン
ジスタ666のコレクタ電流Ｉc666も減少するので、バイ
アス回路20に流れ込む電流が減少する。また、第４のカ
レントミラー回路に入力される電流も減少し出力トラン
ジスタ656のコレクタ電流Ｉc656も減少するので、第５
のカレントミラー回路を介してバイアス回路20に流れ込
む電流が減少する。よって、Ｖ３がＶ４より低くなりコ
レクタ電流Ｉc619及びＩc620が増加すると、バイアス回
路20に流れ込む電流が減少しバイアス回路20のバイアス
電圧Ｖbiasを小さくするように動作する。

【０１５６】従って比較増幅器618は電圧Ｖ３がＶ４よ
り高くなった時、バイアス電圧Ｖbiasを大きくするので
出力段トランジスタ15と16のコレクタ電流は増加し、ト
ランジスタ15及び16のコレクタ電流に比例した電流のＩ
c605及びＩc606も増加するので、(数37)及び(数38)より
電圧Ｖ３を低くするように働く。一方、比較増幅器618
は電圧Ｖ３がＶ４より低くなった時、バイアス電圧Ｖbi
asを小さくするので出力段トランジスタ15及び16のコレ
クタ電流は小さくなり、トランジスタ15及び16のコレク
タ電流に比例した電流のＩc605及びＩc606も減少するの
で、(数37)及び(数38)より電圧Ｖ３を高くするように働
く。このような負帰還動作を行わせることにより、最終
的に電圧Ｖ３がＶ４が等しくなるところで安定するよう
になる。

【０１５７】ここで、電圧Ｖ３と電圧Ｖ４を等しいとす
ると(数37)と(数40)より(数41)が導きだされ、(数38)と
(数40)より(数42)が導き出される。

【０１５８】

【数４１】Ｉc606×Ｉc611＝Ｉ616×Ｉ617

【０１５９】

【数４２】Ｉc605×Ｉc612＝Ｉ616×Ｉ617 この(数41)，(数42)と(数39)からＩc611とＩc612を消去
すると(数43)のようになる。

【０１６０】

【数４３】Ｉc605×Ｉc606／(Ｉc605＋Ｉc606)＝Ｉ616
×Ｉ617／Ｉ615 これは、図５と同様に出力段トランジスタのコレクタ電
流の小さい方を検出し、その電流値が電流源615〜617で
設定される電流より小さくならないように制御すること
により、無信号時に流れる出力段トランジスタのバイア
ス電流を設定することができ、さらに、信号が入力され
た場合でも出力段トランジスタをカットオフさせること
なく動作させることができる。

【０１６１】ここで、電流比較回路のトランジスタ611
のコレクタ電流Ｉc611を第２のカレントミラー回路〜第
５のカレントミラー回路を介してバイアス回路20の抵抗
21に流れ込み、またトランジスタ612のコレクタ電流Ｉc
612を第６のカレントミラー回路〜第８のカレントミラ
ー回路を介してバイアス回路20の抵抗21に流れ込むよう
になっている。

【０１６２】これによって、電圧増幅器６の非反転入力
端子１の電圧が反転入力端子２の電圧より高くなり、ト
ランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15を増加させ、負荷抵
抗８に電流を流し込み出力端子５の電圧を高くし、電圧
増幅器６の反転入力端子２の電圧も高くならないように
動作させた場合、トランジスタ15のコレクタ電流Ｉc15
が大きくなるので、Ｉc15に比例した電流Ｉc605がトラ
ンジスタ16のコレクタ電流Ｉc16に比例した電流Ｉc606
より十分に大きい Ｉc605≫Ｉc606の関係になる。よっ
て、ダイオード609の流れる電流Ｉc606が小さくなり、
ダイオード610の流れる電流Ｉc605が大きくなるので、
電圧Ｖ１は高くなり電圧Ｖ２は低い電圧になり、トラン
ジスタ611とトランジスタ612のベース・エミッタ間電圧
の関係はエミッタ電圧が共通になっているので Ｖbe611
≫Ｖbe612の関係になるので、電流源615の電流Ｉ615の
ほとんどはトランジスタ611のコレクタ電流Ｉc611にな
り、トランジスタ612にはほとんど電流が流れなくな
る。従って、バイアス制御回路600からの出力電流はバ
イアス回路20の抵抗21に流れる電流になる。

【０１６３】一方、電圧増幅器６の非反転入力端子１の
電圧が反転入力端子２の電圧より低くなり、トランジス
タ16のコレクタ電流Ｉc16を増加させ、負荷抵抗８に電
流源から電流を引き込み出力端子５の電圧を低くし、電
圧増幅器６の反転入力端子２の電圧も低くなるように動
作させた場合、トランジスタ16のコレクタ電流Ｉc16が
大きくなるので、Ｉc16に比例した電流Ｉc606がトラン
ジスタ15のコレクタ電流Ｉc15に比例した電流Ｉc605よ
り十分に大きい Ｉc606≫Ｉc605の関係になる。よっ
て、ダイオード610の流れる電流Ｉc605が小さくなり、
ダイオード609の流れる電流Ｉc606が大きくなるので、
電圧Ｖ１は低くなり電圧Ｖ２は高い電圧になり、トラン
ジスタ612とトランジスタ611のベース・エミッタ間電圧
の関係はエミッタ電圧が共通になっているので、 Ｖbe6
12≫Ｖbe611の関係になるので、電流源615の電流Ｉ615
のほとんどはトランジスタ612のコレクタ電流Ｉc612に
なり、トランジスタ611にはほとんど電流が流れなくな
る。従って、バイアス制御回路600からの出力電流は、
バイアス回路20の抵抗23に流れる電流になる。

【０１６４】以上のように、上記記載のバイアス制御回
路によれば、出力段トランジスタのコレクタ電流の小さ
い方を検出し、その電流値が電流源615から617で設定さ
れる電流より小さくならないように制御することによ
り、無信号時に流れる出力段トランジスタのバイアス電
流を設定することができ、さらに、信号が入力された場
合でも出力段トランジスタをカットオフさせることなく
動作させることができるので、図５と同様の効果を持っ
ている。

【０１６５】さらに、バイアス制御回路600は、電流比
較回路によって出力段トランジスタの電流の増加した方
のバイアス電圧を増加させるように動作させているの
で、入力と出力端に加わる電圧は、最大でも10Ｖ程度の
電圧になり、電力増幅器で使用する電源電圧(例えばＶc
c＝70Ｖ，Ｖee＝−70Ｖ)の高電圧が加わらない構成にな
っているので、バイアス制御回路600は耐圧の低い部品
素子を使用することができ、バイアス制御回路600のモ
ノシリックＩＣ化が容易にできる効果を合わせ持ってい
る。

【０１６６】（実施の形態５） 図７は本発明の実施の形態５におけるバイアス電流制御
装置の回路図であり、図７において、700はバイアス制
御回路であり、この実施の形態はバイアス回路20が従来
のものから抵抗21及び23を省いた形になっている。

【０１６７】バイアス制御回路700は、入出力の関係を
反転させている以外は、図５と同様の構成をしている。

【０１６８】第７のバイアス制御回路の動作を説明す
る。このバイアス制御回路700は、図５と同様の構成を
しており、同様の動作をするようになっている。従っ
て、バイアス制御回路700の動作は、電圧Ｖ３がＶ４よ
り高くなったときは比較増幅器718の出力の電圧は低く
なりトランジスタ719及び720のベース・エミッタ間電圧
を大きくしコレクタ電流Ｉc719及び720を増加させる。
コレクタ電流Ｉc719はトランジスタ721，722からなるカ
レントミラー回路を介してバイアス回路20の抵抗22に流
れ、コレクタ電流Ｉc720はバイアス回路20の抵抗22に流
れ込む。従って、コレクタ電流Ｉc719はトランジスタ72
1，722からなるカレントミラー回路を介してバイアス回
路20の抵抗22に流れ、コレクタ電流Ｉ720によって吸い
込まれるようになる。

【０１６９】コレクタ電流Ｉc719及びＩc720が増加し、
抵抗22の端子電圧が大きくなるとバイアス回路20のトラ
ンジスタ24及び25のベース・エミッタ間電圧が大きくな
りコレクタ電流Ｉc24及びＩc25が増加する。これによ
り、電力増幅器10のトランジスタ13及び14のベース電流
を減少させるように働くので、出力段トランジスタ15及
び16のコレクタ電流も減少するようになる。一方、電圧
Ｖ３がＶ４より低くなったときは比較増幅器718の出力
の電圧は高くなりトランジスタ719及び720のベース・エ
ミッタ間電圧を小さくしコレクタ電流Ｉc719及びＩc720
を減少させる。すると、抵抗22に流れる電流が減少する
ので、抵抗22の端子電圧が小さくなりバイアス回路20の
トランジスタ24及び25のベース・エミッタ間電圧が小さ
くなり、コレクタ電流Ｉc24及びＩc25が減少する。

【０１７０】これにより、電力増幅器10のトランジスタ
13及び14のベース電流を増加させるように働くので、出
力段トランジスタ15及び16のコレクタ電流も増加するよ
うになる。このように動作するバイアス制御回路700に
よれば、電流比較回路によって出力段トランジスタのコ
レクタ電流の小さい方を検出し、その電流値が電流源71
5〜717で設定される電流より小さくならないように制御
するので、無信号時に流れる出力段トランジスタのバイ
アス電流を設定することができ、さらに、信号が入力さ
れた場合でも出力段トランジスタをカットオフさせるこ
となく動作させることができる。

【０１７１】以上のように、バイアス制御回路700によ
れば、出力段トランジスタのコレクタ電流の小さい方を
検出し、その電流値が電流源715〜717で設定される電流
より小さくならないように制御することにより、無信号
時に流れる出力段トランジスタのバイアス電流を設定す
ることができ、さらに、信号が入力された場合でも出力
段トランジスタをカットオフさせることなく動作させる
ことができるので、第２及び第３の課題を解決すること
ができる。

【０１７２】さらに、図５に比べ図７では、バイアス回
路20のトランジスタ24及び25のコレクタ電流を制御する
ようになるので、バイアス回路20の抵抗21及び23を省く
ことができ、部品点数を削減することができる。

【０１７３】

【発明の効果】このように、上記発明の各実施の形態の
構成のバイアス電流制御装置で得られる効果をまとめる
と、以下のようになる。

【０１７４】(1)出力段トランジスタのエミッタと出力
端子間に接続してある抵抗の端子電圧を電圧電流変換回
路によって電流に変換して検出し、その設定電流が設定
電流より小さくならないように制御することにより、無
信号時に流れる出力段トランジスタのバイアス電流を設
定することができ、信号が入力された場合でも出力段ト
ランジスタをカットオフさせることなく動作させられ
る。

【０１７５】(2)出力段トランジスタのエミッタと出力
端子間に接続してある抵抗の端子電圧と比較する基準電
圧を、温度に依存しないバンドギャップ電圧源等を用い
れば、バイアス電流は出力段トランジスタのエミッタと
出力端子間に接続してある抵抗の温度特性のみに依存す
ることになり、温度依存性の小さい抵抗を用いることに
よりバイアス電流の温度依存性は小さくすることができ
る。

【０１７６】(3)出力段トランジスタのコレクタ電流の
検出において、コレクタ電流を抵抗の比に比例した電流
として検出しているので、抵抗の温度特性が相殺するこ
とができる。

【０１７７】(4)出力段トランジスタの電流の増加した
方向にバイアスを増加させるように制御させているの
で、入力と出力端に加わる電圧は電力増幅器で使用する
電源電圧(例えばＶcc＝70Ｖ，Ｖee＝−70Ｖ)の高電圧が
加わらない構成になり、バイアス制御回路は耐圧の低い
部品素子を使用することができ、モノシリックＩＣ化等
が容易にできる効果を持っている。

【０１７８】(5)出力段トランジスタのコレクタ電流の
小さい方を検出し、その電流値が電流源の電流比で決ま
る設定値より小さくならないように制御することによ
り、設定値が電流源の電流値の比の形になっているの
で、モノシリックＩＣ化する場合には電流バラツキの相
対精度になるので、絶対バラツキを小さくすることがで
きる。

【０１７９】(6)バイアス回路に流す電流値を制御する
構成にすることにより、バイアス回路の抵抗を２つ省く
ことができ、部品点数を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を説明するための参考例１
におけるバイアス電流制御装置の回路図である。

【図２】本発明の実施の形態１におけるバイアス電流制
御装置の回路図である。

【図３】本発明の実施の形態を説明するための参考例２
におけるバイアス電流制御装置の回路図である。

【図４】本発明の実施の形態２におけるバイアス電流制
御装置の回路図である。

【図５】本発明の実施の形態３におけるバイアス電流制
御装置の回路図である。

【図６】本発明の実施の形態４におけるバイアス電流制
御装置の回路図である。

【図７】本発明の実施の形態５におけるバイアス電流制
御装置の回路図である。

【図８】従来のバイアス電流制御装置の回路図である。

【符号の説明】

５…出力端子、 ６…電圧増幅器、 ８…負荷抵抗、
10…電力増幅器、 20…バイアス回路、 100，220，30
0，400，450，500，600，700…バイアス制御回路。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のトランジスタと、第１のトランジ
   スタのベースとコレクタ間に接続された第１の抵抗と、
   第１のトランジスタのエミッタにエミッタが接続された
   第２のトランジスタと、第１のトランジスタのベースと
   第２のトランジスタのベース間に接続された第２の抵抗
   と、第２のトランジスタのベースとコレクタ間に接続さ
   れた第３の抵抗から構成された電力増幅器のバイアス回
   路と、及び電力増幅器の出力段トランジスタのエミッタ
   に片端が接続され他端が第１の演算増幅器の反転入力端
   子に接続された第４の抵抗と、第１の演算増幅器の出力
   にベースが接続されエミッタが第１の演算増幅器の反転
   入力に接続されコレクタを出力とする第３のトランジス
   タと、第３のトランジスタのコレクタと負電源間に接続
   された第１のダイオードと、電流発生手段と負電源間に
   接続された第２のダイオードと、第３のトランジスタの
   コレクタに反転入力が接続され電流発生手段に非反転入
   力が接続された比較手段と、比較手段の出力にベースが
   接続されエミッタが負電源に接続されコレクタを装置出
   力とする第４のトランジスタから構成された第１のバイ
   アス制御回路と、前記第１のバイアス制御回路を正負対
   象にした第２のバイアス制御回路とを有し、前記電力増
   幅器の出力段トランジスタのコレクタ電流の大きさに応
   じて電力増幅器のバイアス電圧を制御することを特徴と
   するバイアス電流制御装置。
2. 【請求項２】 第１のトランジスタと、第１のトランジ
   スタのベースとコレクタ間に接続された第１の抵抗と、
   第１のトランジスタのエミッタにエミッタが接続された
   第２のトランジスタと、第１のトランジスタのベースと
   第２のトランジスタのベース間に接続された第２の抵抗
   と、第２のトランジスタのベースとコレクタ間に接続さ
   れた第３の抵抗から構成された電力増幅器のバイアス回
   路と、及び電力増幅器の出力段トランジスタのエミッタ
   に片端が接続され他端が第１の演算増幅器の反転入力端
   子に接続された第４の抵抗と、第１の演算増幅器の出力
   にベースが接続されエミッタが第１の演算増幅器の反転
   入力に接続されコレクタを出力とする第３のトランジス
   タと、第３のトランジスタのコレクタと負電源間に接続
   された第１のダイオードと、電流発生手段と負電源間に
   接続された第２のダイオードと、第３のトランジスタの
   コレクタに反転入力が接続され電流発生手段に非反転入
   力が接続された比較手段と、比較手段の出力にベースが
   接続されエミッタが正電源に接続されコレクタを装置出
   力とする第４のトランジスタから構成された第１のバイ
   アス制御回路と、前記第１のバイアス制御回路を正負対
   象にした第２のバイアス制御回路とを有し、前記電力増
   幅器の出力段トランジスタのコレクタ電流の増加する方
   向にバイアス電圧を増加させるように制御することを特
   徴とするバイアス電流制御装置。
3. 【請求項３】 第１のトランジスタと、第１のトランジ
   スタのベースとコレクタ間に接続された第１の抵抗と、
   第１のトランジスタのエミッタにエミッタが接続された
   第２のトランジスタと、第１のトランジスタのベースと
   第２のトランジスタのベース間に接続された第２の抵抗
   と、第２のトランジスタのベースとコレクタ間に接続さ
   れた第３の抵抗から構成された電力増幅器のバイアス回
   路と、及び電力増幅器の出力段トランジスタのエミッタ
   に片端が接続され他端が第１の演算増幅器の反転入力端
   子に接続された第４の抵抗と、第１の演算増幅器の出力
   にベースが接続されエミッタが第１の演算増幅器の反転
   入力に接続されコレクタを出力とする第３のトランジス
   タと、第３のトランジスタのコレクタにベースとコレク
   タが接続されエミッタが負電源に接続された第４のトラ
   ンジスタと、第４のトランジスタとカレントミラーを構
   成しコレクタを出力とする第５のトランジスタから構成
   される第１の電流検出手段と、電力増幅器の出力段トラ
   ンジスタのエミッタに片端が接続され他端が第２の演算
   増幅器の反転入力端子に接続された第５の抵抗と、第２
   の演算増幅器の出力にベースが接続されエミッタが第２
   の演算増幅器の反転入力に接続されコレクタを出力とす
   る第６のトランジスタから構成される第２の電流検出手
   段と、第１の電流検出手段の出力と正電源間に接続され
   た第１のダイオードと、第２の電流検出手段の出力と正
   電源間に接続された第２のダイオードと、第１の電流検
   出手段の出力にベースが接続されエミッタが第１の電流
   発生手段に接続された第７のトランジスタと、第２の電
   流検出手段の出力にベースが接続されエミッタが第１の
   電流発生手段に接続された第７のトランジスタとエミッ
   タが共通になっている第８のトランジスタからなる電流
   比較手段と、第３のダイオードと第９のトランジスタと
   第２の電流発生手段と第３の電流発生手段からなる基準
   電圧発生手段と、電流比較手段の出力と基準電圧発生手
   段の出力を比較する比較手段と、比較手段の出力にベー
   スが接続されコレクタを第１の装置出力とする第10のト
   ランジスタと、比較手段の出力にベースが接続されコレ
   クタを出力とする第11のトランジスタと、第11のトラン
   ジスタのコレクタにベースとコレクタが接続されカレン
   トミラーの入力になっている第12のトランジスタと、第
   12のトランジスタとカレントミラーを構成しコレクタを
   第２の装置出力とする第13のトランジスタから構成され
   たバイアス制御回路を有し、前記電力増幅器の出力段ト
   ランジスタの小さい方を検出しその電流が設定電流より
   小さくならないようにバイアス回路の電圧を制御するよ
   うにしたことを特徴とするバイアス電流制御装置。
4. 【請求項４】 第１のトランジスタと、第１のトランジ
   スタのベースとコレクタ間に接続された第１の抵抗と、
   第１のトランジスタのエミッタにエミッタが接続された
   第２のトランジスタと、第１のトランジスタのベースと
   第２のトランジスタのベース間に接続された第２の抵抗
   と、第２のトランジスタのベースとコレクタ間に接続さ
   れた第３の抵抗から構成された電力増幅器のバイアス回
   路と、及び電力増幅器の出力段トランジスタのエミッタ
   に片端が接続され他端が第１の演算増幅器の反転入力端
   子に接続された第４の抵抗と、第１の演算増幅器の出力
   にベースが接続されエミッタが第１の演算増幅器の反転
   入力に接続されコレクタを出力とする第３のトランジス
   タと、第３のトランジスタのコレクタにベースとコレク
   タが接続されエミッタが負電源に接続された第４のトラ
   ンジスタと、第４のトランジスタと第１のカレントミラ
   ーを構成しコレクタを出力とする第５のトランジスタか
   ら構成される第１の電流検出手段と、電力増幅器の出力
   段トランジスタのエミッタに片端が接続され他端が第２
   の演算増幅器の反転入力端子に接続された第５の抵抗
   と、第２の演算増幅器の出力にベースが接続されエミッ
   タが第２の演算増幅器の反転入力に接続されコレクタを
   出力とする第６のトランジスタから構成される第２の電
   流検出手段と、第１の電流検出手段の出力と正電源間に
   接続された第１のダイオードと、第２の電流検出手段の
   出力と正電源間に接続された第２のダイオードと、第１
   の電流検出手段の出力にベースが接続されエミッタが第
   １の電流発生手段に接続された第７のトランジスタと、
   第２の電流検出手段の出力にベースが接続されエミッタ
   が第１の電流発生手段に接続された第７の トランジスタ
   とエミッタが共通になっている第８のトランジスタから
   なる電流比較手段と、第３のダイオードと第９のトラン
   ジスタと第２の電流発生手段と第３の電流発生手段から
   なる基準電圧発生手段と、電流比較手段の出力と基準電
   圧発生手段の出力を比較する比較手段と、比較手段の出
   力にベースが接続されコレクタを出力とする第10のトラ
   ンジスタと、比較手段の出力にベースが接続されコレク
   タを出力とする第11のトランジスタと、電流比較手段の
   第８のトランジスタのコレクタを入力とする第２のカレ
   ントミラー回路と、第２のカレントミラー回路の出力を
   入力とする第３のカレントミラー回路と、第３のカレン
   トミラー回路の出力と比較増幅器に接続された第11のト
   ランジスタのコレクタを入力とする第４のカレントミラ
   ー回路と、第４のカレントミラー回路の出力を入力とす
   る第５のカレントミラー回路と、電流比較手段の第９の
   トランジスタのコレクタを入力とする第６のカレントミ
   ラー回路と、第６のカレントミラー回路の出力を入力と
   する第７のカレントミラー回路と、第７のカレントミラ
   ー回路の出力と比較増幅器に接続された第10のトランジ
   スタのコレクタを入力とする第８のカレントミラー回路
   から構成されたバイアス制御回路を有し、前記第５のカ
   レントミラー回路の出力を第１の装置出力とし、第８の
   カレントミラー回路の出力を第２の装置出力として、出
   力段トランジスタの小さい方を検出しその電流が設定電
   流より小さくならないようにバイアス回路の電圧を出力
   段トランジスタのコレクタ電流の増加する方向にバイア
   ス電圧を増加させるように制御するようにしたことを特
   徴とするバイアス電流制御装置。
5. 【請求項５】 第１のトランジスタと、第１のトランジ
   スタのエミッタにエミッタが接続された第２のトランジ
   スタと、第１のトランジスタのベースと第２のトランジ
   スタのベース間に接続された第１の抵抗から構成された
   電力増幅器のバイアス回路と、電力増幅器の出力段トラ
   ンジスタのエミッタに片端が接続され他端が第１の演算
   増幅器の反転入力端子に接続された第２の抵抗と、第１
   の演算増幅器の出力にベースが接続されエミッタが第１
   の演算増幅器の反転入力に接続されコレクタを出力とす
   る第３のトランジスタと、第３のトランジスタのコレク
   タにベースとコレクタが接続されエミッタが負電源に接
   続された第４のトランジスタと、第４のトランジスタと
   カレントミラーを構成しコレクタを出力とする第５のト
   ランジスタから構成される第１の電流検出手段と、電力
   増幅器の出力段トランジスタのエミッタに片端が接続さ
   れ他端が第２の演算増幅器の反転入力端子に接続された
   第３の抵抗と、第２の演算増幅器の出力にベースが接続
   されエミッタが第２の演算増幅器の反転入力に接続され
   コレクタを出力とする第６のトランジスタから構成され
   る第２の電流検出手段と、第１の電流検出手段の出力と
   正電源間に接続された第１のダイオードと、第２の電流
   検出手段の出力と正電源間に接続された第２のダイオー
   ドと、第１の電流検出手段の出力にベースが接続されエ
   ミッタが第１の電流発生手段に接続された第７のトラン
   ジスタと、第２の電流検出手段の出力にベースが接続さ
   れエミッタが第１の電流発生手段に接続された第７のト
   ランジスタとエミッタが共通になっている第８のトラン
   ジスタからなる電流比較手段と、第３のダイオードと第
   ９のトランジスタと第２の電流発生手段と第３の電流発
   生手段からなる基準電圧発生手段と、電流比較手段の出
   力と基準電圧発生手段の出力を比較する比較手段と、比
   較手段の出力にベースが接続されコレクタを第１の装置
   出力とする第10のトランジスタと、比較手段の出力にベ
   ースが接続されコレクタを出力とする第11のトランジス
   タと、第11のトランジスタとコレクタが接続されカレン
   トミラーの入力になっている第12のトランジスタと、第
   12のトランジスタとカレントミラーを構成しコレクタを
   第２の装置出力とする第13のトランジスタから構成され
   たバイアス制御回路を有し、前記電力増幅器の出力段ト
   ランジスタの小さい方を検出しその電流が設定電流より
   小さくならないようにバイアス回路の電圧を制御するよ
   うにしたことを特徴とするバイアス電流制御装置。