特許 5894020 バイアス保護回路及び増幅装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5894020

(24)【登録日】2016年3月4日

(45)【発行日】2016年3月23日

(54)【発明の名称】バイアス保護回路及び増幅装置

(51)【国際特許分類】

   H03F 1/52 20060101AFI20160310BHJP

   H03F 3/21 20060101ALI20160310BHJP

   H03F 3/193 20060101ALI20160310BHJP

【ＦＩ】

   H03F1/52 Z

   H03F3/21

   H03F3/193

【請求項の数】3

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-142065(P2012-142065)

(22)【出願日】2012年6月25日

(65)【公開番号】特開2014-7577(P2014-7577A)

(43)【公開日】2014年1月16日

【審査請求日】2015年6月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】高田 謙一

(72)【発明者】

【氏名】赤塚 稔

(72)【発明者】

【氏名】東 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】三浦 由克

(72)【発明者】

【氏名】館森 正樹

【審査官】 柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−２２５０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−０６０１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３０９６６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００８６５３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−２０６８４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｆ １／００−３／４５

Ｈ０３Ｆ ３／５０−３／５２

Ｈ０３Ｆ ３／６２−３／６４

Ｈ０３Ｆ ３／６８−３／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

増幅回路のゲート端子に接続される増幅回路接続端子と、
前記増幅回路のゲート端子にバイアス電圧を供給するバイアス回路の出力端子に接続されるバイアス回路接続端子と、
ソース端子を前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子のいずれか一方に接続され、ドレイン端子を前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子のいずれか他方に接続され、ゲート端子に印加される電圧に基づいて、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通のオン／オフを制御する第１トランジスタと、
前記増幅回路接続端子に印加される電圧が分圧された電圧をゲート端子に印加され、
前記増幅回路接続端子に印加される電圧が、前記増幅回路の電源及びゲート端子の間のショートに起因する電圧であるときには、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオンにすることにより、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通をオフにするように、前記第１トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、
前記増幅回路接続端子に印加される電圧が、前記バイアス回路からの出力に起因する電圧であるときには、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオフにすることにより、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通をオンにするように、前記第１トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整する第２トランジスタと、
を備えることを特徴とするバイアス保護回路。

【請求項2】

前記増幅回路接続端子に印加される電圧に対する前記第２トランジスタのゲート端子に印加される電圧の分圧比は、前記第２トランジスタが前記第１トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整可能であるように、前記増幅回路の電源の出力電圧に応じて可変であることを特徴とする請求項１に記載のバイアス保護回路。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載のバイアス保護回路と、
前記バイアス保護回路の増幅回路接続端子に接続される増幅回路と、
前記バイアス保護回路のバイアス回路接続端子に接続されるバイアス回路と、
前記増幅回路に電源電圧を供給する電源回路と、
を備えることを特徴とする増幅装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、増幅回路にバイアス電圧を供給する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

増幅回路が入力信号を出力信号に増幅するにあたり、バイアス回路が増幅回路にバイアス電圧を供給する。増幅回路がＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるとき、ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子に電源回路から電源電圧が供給されるとともに、ＭＯＳＦＥＴのゲート端子にバイアス回路からバイアス電圧が供給される。

【0003】

ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子及びゲート端子の間のショートが発生したとき、ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子及びゲート端子を介して電源回路からバイアス回路にリターン電流が流入するため、バイアス回路が故障することがある。

【0004】

特許文献１では、増幅回路及びバイアス回路の間にバイアス保護回路を配置することにより、バイアス回路の故障を防止することができる。バイアス保護回路は、電圧制限用バリスタ及び過電流保護ヒューズから構成される。電圧制限用バリスタは、電源回路による過電圧をバイアス保護回路の増幅回路接続端子に印加されたとき、電源回路による過電圧分の過電流をバイアス保護回路のバイアス回路接続端子ではなく接地端子に放電する。過電流保護ヒューズは、電源回路による過電圧分の過電流を検出したとき、バイアス保護回路の増幅回路接続端子及びバイアス回路接続端子の間の導通をオフにする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２０６８４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、バイアス保護回路は、過電流保護ヒューズから構成される。しかし、過電流保護ヒューズは、電源回路による過電圧分の過電流の検出／非検出を繰り返すたび、ヒューズエレメントの膨張／収縮を繰り返すため、ヒューズエレメントの破断を起こしてしまう。つまり、バイアス保護回路は、機械的応力により故障してしまう。

【0007】

ここで、バイアス保護回路が故障したとき、増幅回路がショートを発生させると、バイアス回路も故障してしまう。すると、増幅回路が新たに交換されても、増幅回路に適切なバイアス電圧が供給されないため、増幅回路が再び故障してしまう。これは、船舶において予備品の増幅回路を準備する必要がある場合には、特に問題となる。

【0008】

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、増幅装置にバイアス電圧を供給するバイアス回路を増幅装置の電源からの電源電圧から保護するバイアス保護回路の寿命を延ばすことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、機械的な構成ではなく電気的な構成を備えるトランジスタを用いて、増幅回路接続端子に印加される電圧に応じて、増幅回路接続端子及びバイアス回路接続端子の間の導通のオン／オフを制御することとした。

【0010】

具体的には、本発明は、増幅回路のゲート端子に接続される増幅回路接続端子と、前記増幅回路のゲート端子にバイアス電圧を供給するバイアス回路の出力端子に接続されるバイアス回路接続端子と、ソース端子を前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子のいずれか一方に接続され、ドレイン端子を前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子のいずれか他方に接続され、ゲート端子に印加される電圧に基づいて、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通のオン／オフを制御する第１トランジスタと、前記増幅回路接続端子に印加される電圧が分圧された電圧をゲート端子に印加され、前記増幅回路接続端子に印加される電圧が、前記増幅回路の電源及びゲート端子の間のショートに起因する電圧であるときには、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオンにすることにより、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通をオフにするように、前記第１トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整し、前記増幅回路接続端子に印加される電圧が、前記バイアス回路からの出力に起因する電圧であるときには、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオフにすることにより、前記増幅回路接続端子及び前記バイアス回路接続端子の間の導通をオンにするように、前記第１トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整する第２トランジスタと、を備えることを特徴とするバイアス保護回路である。

【0011】

この構成によれば、トランジスタは機械的な構成ではなく電気的な構成を備えるため、バイアス保護回路の寿命を延ばすことができる。

【0012】

また、本発明は、前記増幅回路接続端子に印加される電圧に対する前記第２トランジスタのゲート端子に印加される電圧の分圧比は、前記第２トランジスタが前記第１トランジスタのゲート端子に印加する電圧を調整可能であるように、前記増幅回路の電源の出力電圧に応じて可変であることを特徴とするバイアス保護回路である。

【0013】

この構成によれば、増幅回路の電源の出力電圧が様々な電圧に設定されても、同一のバイアス保護回路を繰り返し適用することができる。

【0014】

また、本発明は、バイアス保護回路と、前記バイアス保護回路の増幅回路接続端子に接続される増幅回路と、前記バイアス保護回路のバイアス回路接続端子に接続されるバイアス回路と、前記増幅回路に電源電圧を供給する電源回路と、を備えることを特徴とする増幅装置である。

【0015】

この構成によれば、トランジスタは機械的な構成ではなく電気的な構成を備えるため、バイアス保護回路の寿命を延ばすことができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、増幅装置にバイアス電圧を供給するバイアス回路を増幅装置の電源からの電源電圧から保護するバイアス保護回路の寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の増幅装置の構成を示す図である。

【図2】本発明のバイアス保護回路の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0019】

本発明の増幅装置の構成を図１に示す。本発明の増幅装置Ａは、増幅回路１、電源回路２、バイアス回路３及びバイアス保護回路４から構成される。

【0020】

増幅回路１は、入力信号を出力信号に増幅する。電源回路２は、増幅回路１に電源電圧を供給する。バイアス回路３は、増幅回路１にバイアス電圧を供給する。バイアス保護回路４は、増幅回路１及びバイアス回路３の間に配置され、後述のように、電源回路２からの過電圧からバイアス回路３を保護する。増幅回路１がＭＯＳＦＥＴであるとき、増幅回路１のドレイン端子に電源回路２から電源電圧が供給されるとともに、増幅回路１のゲート端子にバイアス回路３からバイアス電圧が供給される。

【0021】

本発明のバイアス保護回路の構成を図２に示す。本発明のバイアス保護回路４は、増幅回路接続端子４１、バイアス回路接続端子４２、第１トランジスタ４３、第２トランジスタ４４、抵抗４５、抵抗４６、電源接続端子４７及び抵抗４８から構成される。

【0022】

増幅回路接続端子４１は、増幅回路１のゲート端子に接続される。バイアス回路接続端子４２は、バイアス回路３の出力端子に接続される。第１トランジスタ４３及び第２トランジスタ４４は、機械的なスイッチング素子でなく、電気的なスイッチング素子であり、例えばＭＯＳＦＥＴを利用することができる。

【0023】

第１トランジスタ４３のソース端子は、バイアス回路接続端子４２に接続される。第１トランジスタ４３のドレイン端子は、増幅回路接続端子４１に接続される。ただし、第１トランジスタ４３のソース端子は、増幅回路接続端子４１に接続されてもよく、第１トランジスタ４３のドレイン端子は、バイアス回路接続端子４２に接続されてもよい。第１トランジスタ４３のゲート端子は、第２トランジスタ４４のドレイン端子に接続されるとともに、後述の抵抗４８を介して後述のバイアス保護回路４用の電源接続端子４７に接続される。第１トランジスタ４３は、ゲート端子に印加される電圧に基づいて、増幅回路接続端子４１及びバイアス回路接続端子４２の間の導通のオン／オフを制御する。

【0024】

第２トランジスタ４４のゲート端子は、増幅回路接続端子４１に印加される電圧が分圧された電圧を印加される。具体的には、抵抗４５が、増幅回路接続端子４１及び第２トランジスタ４４のゲート端子に接続され、抵抗４６が、接地端子及び第２トランジスタ４４のゲート端子に接続され、抵抗４５及び抵抗４６は、増幅回路接続端子４１に印加される電圧を、抵抗４５及び抵抗４６の接続点において分圧する、分圧回路として機能する。第２トランジスタ４４のソース端子は、接地端子に接続される。第２トランジスタ４４のドレイン端子は、第１トランジスタ４３のゲート端子に接続されるとともに、後述の抵抗４８を介して後述のバイアス保護回路４用の電源接続端子４７に接続される。ただし、第２トランジスタ４４のソース端子は、第１トランジスタ４３のゲート端子に接続されるとともに、後述の抵抗４８を介して後述のバイアス保護回路４用の電源接続端子４７に接続されてもよく、第２トランジスタ４４のドレイン端子は、接地端子に接続されてもよい。

【0025】

まず、増幅回路１のドレイン端子及びゲート端子の間で、ショートが発生していないときについて説明する。増幅回路接続端子４１に印加される電圧は、バイアス回路３からの出力に起因する低電圧である。第２トランジスタ４４のゲート端子は、バイアス回路３からの出力に起因する低電圧が、抵抗４５及び抵抗４６により分圧された、低電圧を印加される。第２トランジスタ４４は、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオフにする。

【0026】

第２トランジスタ４４のソース端子及びドレイン端子の間の導通がオフにされるため、抵抗４８による電圧降下が発生せず、第１トランジスタ４３のゲート端子に印加される電圧は、電源接続端子４７における電源電圧に等しくなる。よって、増幅回路接続端子４１及びバイアス回路接続端子４２の間の導通がオンにされて、バイアス回路３からの出力電圧が増幅回路１のゲート端子に向けて出力される。

【0027】

次に、増幅回路１のドレイン端子及びゲート端子の間で、ショートが発生しているときについて説明する。増幅回路接続端子４１に印加される電圧は、増幅回路１のドレイン端子及びゲート端子の間のショートに起因する高電圧である。第２トランジスタ４４のゲート端子は、増幅回路１のドレイン端子及びゲート端子の間のショートに起因する高電圧が、抵抗４５及び抵抗４６により分圧された、高電圧を印加される。第２トランジスタ４４は、ソース端子及びドレイン端子の間の導通をオンにする。

【0028】

第２トランジスタ４４のソース端子及びドレイン端子の間の導通がオンにされるため、抵抗４８による電圧降下が発生して、第１トランジスタ４３のゲート端子に印加される電圧は、接地端子における接地電圧に等しくなる。よって、増幅回路接続端子４１及びバイアス回路接続端子４２の間の導通がオフにされて、バイアス回路３からの出力電圧が増幅回路１のゲート端子に向けて出力されないとともに、電源回路２からの電源電圧がバイアス回路３の出力端子に向けて出力されなくて済む。

【0029】

このように、機械的な構成ではなく電気的な構成を備える第１トランジスタ４３及び第２トランジスタ４４を用いて、増幅回路接続端子４１に印加される電圧に応じて、増幅回路接続端子４１及びバイアス回路接続端子４２の間の導通のオン／オフを制御する。よって、バイアス保護回路４の寿命を延ばすことができる。

【0030】

すると、増幅回路１がショートを発生させても、バイアス保護回路４が故障しにくいため、バイアス回路３も故障しにくい。よって、増幅回路１が新たに交換されると、増幅回路１に適切なバイアス電圧が供給されるため、増幅回路１が再び故障しにくい。これは、船舶において予備品の増幅回路を準備する必要がある場合には、特に有利である。

【0031】

増幅回路１が様々な回路に交換されるにあたり、増幅回路１の電源の出力電圧が様々な電圧に設定されることがある。このとき、増幅回路接続端子４１に印加される電圧に対する第２トランジスタ４４のゲート端子に印加される電圧の分圧比を、第２トランジスタ４４が第１トランジスタ４３のゲート端子に印加する電圧を上述のように調整可能であるように、増幅回路１の電源の出力電圧に応じて可変としてもよい。具体的には、抵抗４５及び抵抗４６の間の抵抗比を可変としてもよい。よって、増幅回路１が様々な回路に交換されるにあたり、増幅回路１の電源の出力電圧が様々な電圧に設定されても、同一のバイアス保護回路４を繰り返し適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明に係るバイアス保護回路及び増幅装置は、船舶において予備品の増幅回路を準備する必要がある場合や、増幅回路の電源からの電源電圧がバイアス回路からの出力電圧より高い場合に、特に有利に適用することができる。

【符号の説明】

【0033】

Ａ：増幅装置
１：増幅回路
２：電源回路
３：バイアス回路
４：バイアス保護回路
４１：増幅回路接続端子
４２：バイアス回路接続端子
４３：第１トランジスタ
４４：第２トランジスタ
４５：抵抗
４６：抵抗
４７：電源接続端子
４８：抵抗

【図1】

【図2】