JP3556469B2 - 能動低域通過フィルタ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消費電流が少なく、歪み特性に優れた能動低域通過フィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は従来の能動低域通過フィルタを示す回路図である。従来の能動低域通過フィルタは、図3に示されるように、初段のエミッタ接地増幅回路31と、次段、三段のベース接地増幅回路32、33とで構成され、最後段のベース接地増幅回路である三段目のベース接地増幅回路33の出力端と初段のエミッタ接地増幅回路31の入力端との間に、負帰回路である帰還抵抗34が接続されるとともに、エミッタ接地増幅回路31とベース接地増幅回路32との接続点とグランドとの間にカットオフ周波数設定用の第一のコンデンサ35が接続され、また、次段のベース接地増幅回路32と三段目のベース接地増幅回路33との接続点とグランドとの間にカットオフ周波数設定用の第二のコンデンサ36が接続されている。
【0003】
各増幅回路31、32、33のトランジスタQ1、Q2、Q3には共通のコレクタ電流が流れるように、トランジスタQ1のコレクタとトランジスタQ2のエミッタとが抵抗37を介して直流的に接続され、トランジスタQ2のコレクタとトランジスタQ3のエミッタとが抵抗38を介して直流的に接続されている。抵抗37、38は、入力インピーダンスの低いベース接地増幅回路32、33で発生する歪みを低減するためのものである。
そして、ベース接地増幅回路33の出力端であるトランジスタQ3のコレクタには、負荷抵抗39を介して電源電圧が供給され、エミッタ接地増幅回路31のトランジスタQ1のエミッタが抵抗40によって接地されている。
【0004】
帰還抵抗34は、帰還量を設定するとともに、初段のエミッタ接地増幅回路31のトランジスタQ1のベースにバイアス電圧を与えるたものものであり、そのため、初段のエミッタ接地増幅回路31の入力端であるトランジスタQ1のベースと最後段のベース接地増幅回路33のトランジスタQ3のコレクタとの間に接続され、トランジスタQ1のベースとグランドとの間にバイアス抵抗41が設けられている。これによって、トランジスタQ1のベースにバイアス電圧が与えられる。また、トランジスタQ2、Q3のベースにもバイアス抵抗42、43、44によってバイアス電圧が与えられる。
【0005】
以上の構成において、信号入力端子45から入力された高周波信号は結合コンデンサ46を経て、エミッタ接地増幅回路31で増幅され、第一のコンデンサ35によって高域がカットされる。高周波信号は、さらに、抵抗37を経て、ベース接地増幅回路32増幅され、第二のコンデンサ36によって高域がカットされ、最後段のベース接地増幅回路33に入力される。そして、最後段のベース接地増幅回路33で増幅された高周波信号は、インピーダンス整合用のコンデンサ47、結合コンデンサ48を経て信号出力端子49から出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の能動低域通過フィルタでは、最後段のベース接地増幅回路におけるトランジスタのコレクタと初段のエミッタ接地増幅回路におけるトランジスタのベースとの接続した帰還抵抗によって、初段のエミッタ接地増幅回路におけるトランジスタのベースにバイアス電圧を供給しているので、帰還抵抗に流れる電流が無駄になっていた。また、初段のエミッタ接地増幅回路におけるトランジスタのベースにバイアス電圧を与えるために、ベースとグラントとの間に抵抗を設けていたので、この抵抗によって入力信号が損失していた。
【0007】
そこで、本発明の能動低域通過フィルタは、消費電流を少なくし、信号の損失をすくなくすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の能動低域通過フィルタは、増幅素子をそれぞれ有し、縦続的に接続された複数段の増幅回路と、前記各増幅回路相互の接続点とグランドとの間に接続されたカットオフ周波数設定用のコンデンサとを備え、前記増幅素子は、入力電極と出力電極とを有し、前記増幅回路のうち初段に設けられた初段増幅回路における前記増幅素子の入力電極と前記増幅回路のうち最後段に設けられた最後段増幅回路における前記増幅素子の出力電極との間に帰還回路を接続し、前記帰還回路を、ダイオード特性を有する半導体素子と帰還抵抗との直列回路で構成し、前記帰還回路を介して、前記最後段増幅回路における増幅素子の出力電極から前記初段増幅回路における増幅素子の入力電極にバイアス電圧を供給した電流の増減に関わらずほぼ一定の電圧降下を呈する電圧降下手段と帰還抵抗との直列回路で構成し、前記帰還回路を介して、前記最後段増幅回路における増幅素子の出力電極から前記初段増幅回路における増幅素子の入力電極にバイアス電圧を供給した。
【0009】
前記半導体素子としてダイオードを用い、前記ダイオードのアノードを前記最後段増幅回路側に接続し、前記ダイオードのカソードを前記初段増幅回路側に接続した。
【0010】
前記半導体素子としてトランジスタを用い、前記トランジスタのベースを前記最後段増幅回路の増幅素子の出力電極に接続し、前記トランジスタのエミッタを前記帰還抵抗に接続し、前記トランジスタのコレクタに電源電圧を供給した。
【0011】
また、本発明の能動低域通過フィルタは、前記初段増幅回路の増幅素子の入力電極とグランドとの間に定電流源を設けた。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1、図2は本発明の能動低域通過フィルタを示す回路図である。先ず、本発明の能動低域通過フィルタは、図1に示されるように、初段のエミッタ接地増幅回路1と、次段、三段目のベース接地増幅回路2、3とで構成され、最後段のベース接地増幅回路である三段目のベース接地増幅回路3の出力端と初段のエミッタ接地増幅回路1の入力端との間に、負帰回路4が接続されるとともに、エミッタ接地増幅回路1とベース接地増幅回路2との接続点とグランドとの間にカットオフ周波数設定用の第一のコンデンサ5が接続され、また、次段のベース接地増幅回路2と三段目のベース接地増幅回路3との接続点とグランドとの間にカットオフ周波数設定用の第二のコンデンサ6が接続されている。
【0013】
各増幅回路1、2、3の増幅用トランジスタQ1、Q2、Q3には共通のコレクタ電流が流れるように、トランジスタQ1の出力電極であるコレクタとトランジスタQ2の入力電極であるエミッタとが抵抗7を介して直流的に接続され、トランジスタQ2の出力電極であるコレクタとトランジスタQ3の入力電極であるエミッタとが抵抗8を介して直流的に接続されている。抵抗7、8は、入力インピーダンスの低いベース接地増幅回路2、3で発生する歪みを低減するためのものである。
そして、ベース接地増幅回路3の出力端となるトランジスタQ3の出力電極であるコレクタには、負荷抵抗9を介して電源電圧が供給され、エミッタ接地増幅回路1のトランジスタQ1のエミッタがエミッタバイアス抵抗10によって接地されている。
【0014】
帰還回路4は、帰還量を設定するとともに、初段のエミッタ接地増幅回路1におけるトランジスタQ1の入力電極であるベースにバイアス電圧を与えるたものものであり、帰還抵抗4aと半導体素子であるダイオード4bとが直列に接続されて構成されている。そして、帰還抵抗4aの一端が初段のエミッタ接地増幅回路1の入力端となるトランジスタQ1のベースに接続され、また、ダイオード4bのアノードが最後段のベース接地増幅回路3のトランジスタQ3の出力端となるコレクタに接続されている。また、トランジスタQ1のベースとグランドとの間に定電流源11が設けられている。これによって、負荷抵抗9からダイオード4b、帰還抵抗4aに電流が流れて、トランジスタQ1のベースにバイアス電圧が与えられる。また、トランジスタQ2、Q3のベースにもベースバイアスバイアス抵抗12、13、14によってバイアス電圧が与えられる。
【0015】
帰還回路4におけるダイオード4bは、流れる電流が変化してもその両端の電圧があまり大きく変化しないダイオード特性を有しているので、抵抗4aとの接続点であるカソードにおける信号振幅レベルは、トランジスタQ3のコレクタにおける信号振幅レベルに近いものとなる。
一方、帰還量は、帰還抵抗4aの抵抗値によって設定されるので、同じ帰還量であれば、ダイオード4bによる降下電圧の分だけ帰還抵抗4aに流れる電流を少なくすることができる。
【0016】
また、初段のエミッタ接地増幅回路1のトランジスタQ1のベースに定電流源11を設けると、定電流源11はインピーダンスが極めて高いことから、信号入力端子15に入力された高周波信号は定電流回路で損失することが無い。
【0017】
以上の構成において、信号入力端子15から入力された高周波信号は結合コンデンサ16を経て、エミッタ接地増幅回路1で増幅され、第一のコンデンサ5によって高域がカットされる。高周波信号は、さらに、抵抗7を経て、次段のベース接地増幅回路2増幅され、第二のコンデンサ6によって高域がカットされ、最後段のベース接地増幅回路3に入力される。そして、最後段のベース接地増幅回路3で増幅された高周波信号は、インピーダンス整合用のコンデンサ17、結合コンデンサ18を経て信号出力端子19から出力される。
【0018】
図2に示す能動低域通過フィルタは、図2に示す能動低域通過フィルタにおけるダイオード4bに替えてトランジスタ4cを用いたものである。
即ち、トランジスタQ3のコレクタをトランジスタ4cのベースに接続し、トランジスタ4cのエミッタと帰還抵抗4aとを接続し、トランジスタ4cのコレクタに直接電源電圧を供給するようにしている。
トランジスタ4cも、そのベースとエミッタとの間の電圧電流特性はダイオード特性を有する。
【0019】
この結果、トランジスタQ1のベースにバイアス電圧を与えるための電流はトランジスタQ3のコレクタに接続された負荷抵抗9からではなく、電源電圧が供給されるトランジスタ4cのコレクタから供給されるので、トランジスタQ3のコレクタ電圧は低下せず、トランジスタQ3の非飽和範囲が広がる。従って、トランジスタQ3で発生する歪みが少なくなる。一方、トランジスタ4cのベースとエミッタとの間の特性は、図1に示すダイオード4bと等価となり、コレクタ電流(従って、ほぼエミッタ電流と同じ)が変化してもベースとエミッタとの間の電圧はあまり大きく変化しないので、帰還抵抗4aに流れる電流を少なくできる。
【0020】
【発明の効果】
以上のように、本発明の能動低域通過フィルタは、初段増幅回路における増幅素子の入力電極と最後段増幅回路における増幅素子の出力電極との間に帰還回路を接続し、帰還回路を、ダイオード特性を有する半導体素子と帰還抵抗との直列回路で構成し、帰還回路を介して、最後段増幅回路における増幅素子の出力電極から初段増幅回路における増幅素子の入力電極にバイアス電圧を供給したので、帰還抵抗に流れる電流を少なくできる。
【0021】
また、本発明の能動低域通過フィルタは、半導体素子としてダイオードを用い、ダイオードのアノードを最後段増幅回路側に接続し、ダイオードのカソードを初段増幅回路側に接続したので、ダイオードを用いるだけで簡単に電流を少なくできる。
【0022】
また、本発明の能動低域通過フィルタは、半導体素子としてトランジスタを用い、このトランジスタのベースを最後段増幅回路の増幅素子の出力電極に接続し、トランジスタのエミッタを帰還抵抗に接続し、トランジスタのコレクタに電源電圧を供給したので、バイアス電圧を供給するための電流は電源から流すことになり、最後段増幅回路の増幅素子に印加される電圧の低下が少なくなり、増幅素子で発生する歪みが少なくなる。
【0023】
また、本発明の能動低域通過フィルタは、初段増幅回路の増幅素子の入力電極とグランドとの間に定電流源を設けたので、入力信号の損失も少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の能動低域通過フィルタを示す回路図である。
【図2】本発明の能動低域通過フィルタを示す回路図である。
【図3】従来の能動低域通過フィルタを示す回路図である。
【符号の説明】
1 初段の増幅回路
2 次段の増幅回路
3 三段目の増幅回路(最後段増幅回路)
4 帰還回路
4a 帰還抵抗
4b ダイオード(半導体素子
4c トランジスタ(半導体素子
5 第一のコンデンサ
6 第二のコンデンサ
7、8 抵抗
9 負荷抵抗
10 エミッタバイアス抵抗
11 定電流源
12、13、14 ベースバイアス抵抗
15 信号入力端子
16、18 結合コンデンサ
17 インピーダンス整合コンデンサ
19 信号出力端子

Claims (4)

  1. 増幅素子をそれぞれ有し、縦続的に接続された複数段の増幅回路と、前記各増幅回路相互の接続点とグランドとの間に接続されたカットオフ周波数設定用のコンデンサとを備え、前記増幅素子は、入力電極と出力電極とを有し、前記増幅回路のうち初段に設けられた初段増幅回路における前記増幅素子の入力電極と前記増幅回路のうち最後段に設けられた最後段増幅回路における前記増幅素子の出力電極との間に帰還回路を接続し、前記帰還回路を、ダイオード特性を有する半導体素子と帰還抵抗との直列回路で構成し、前記帰還回路を介して、前記最後段増幅回路における増幅素子の出力電極から前記初段増幅回路における増幅素子の入力電極にバイアス電圧を供給したことを特徴とする能動低域通過フィルタ。
  2. 前記半導体素子としてダイオードを用い、前記ダイオードのアノードを前記最後段増幅回路側に接続し、前記ダイオードのカソードを前記初段増幅回路側に接続したことを特徴とする請求項1記載の能動低域通過フィルタ。
  3. 前記半導体素子としてトランジスタを用い、前記トランジスタのベースを前記最後段増幅回路の増幅素子の出力電極に接続し、前記トランジスタのエミッタを前記帰還抵抗に接続し、前記トランジスタのコレクタに電源電圧を供給したことを特徴とする請求項1記載の能動低域通過フィルタ。
  4. 前記初段増幅回路の増幅素子の入力電極とグランドとの間に定電流源を設けたことを特徴とする請求項1または2または3記載の能動低域通過フィルタ。
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