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JPH0471363B2 - - Google Patents
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JPH0471363B2 - - Google Patents

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JPH0471363B2
JPH0471363B2 JP58131655A JP13165583A JPH0471363B2 JP H0471363 B2 JPH0471363 B2 JP H0471363B2 JP 58131655 A JP58131655 A JP 58131655A JP 13165583 A JP13165583 A JP 13165583A JP H0471363 B2 JPH0471363 B2 JP H0471363B2
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JP
Japan
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temperature
bias
mosfet
circuit
amplifier
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Hisakazu Kondo
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Anritsu Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばプツシユプル増幅などのため
に使用するMOSFETの温度補償手段を改良した
MOSFET増幅器に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention improves the temperature compensation means of MOSFET used for push-pull amplification, etc.
Regarding MOSFET amplifiers.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の温度補償形プツシユプル増幅器は第1図
および第2図のように構成されている。第1図は
増幅器の構成全体を示す模式図、第2図は第1図
を具体化した回路構成図である。即ち、このプツ
シユプル増幅器は、シリコン系バイポーラトラン
ジスタ1a,1aを用いた増幅回路1と、このバ
イポーラトランジスタ1a,1aが取付けられ、
該トランジスタ1a,1aから生ずる熱を放散す
るための放熱器2と、この放熱器2や周囲の温度
を検出しその温度に対応して電気信号を出力する
温度センサ3と、バイアス回路4とで構成されて
いる。
A conventional temperature compensated push-pull amplifier is constructed as shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire configuration of an amplifier, and FIG. 2 is a circuit configuration diagram embodying FIG. 1. That is, this push-pull amplifier includes an amplifier circuit 1 using silicon-based bipolar transistors 1a, 1a, and the bipolar transistors 1a, 1a installed therein.
A radiator 2 for dissipating heat generated from the transistors 1a, 1a, a temperature sensor 3 for detecting the temperature of the radiator 2 and the surroundings and outputting an electric signal in accordance with the temperature, and a bias circuit 4. It is configured.

更に、第2図において具体的に述べると、増幅
回路1は、信号Sinから位相反転成分の信号を作
り出す入力側変成器1bと出力側変成器1cとの
間に前記バイポーラトランジスタ1a,1aが介
挿され、入力側変成器1bから出力される信号は
バイポーラトランジスタ1a,1aで増幅されて
出力側変成器1cに与えられ、この出力側変成器
1cの1次側巻線の中点へは電源Vccによつてバ
イポーラトランジスタ1a,1aの出力波形歪を
なくすためのアイドル電流Iidが与えられている。
次に、温度センサ3としてはダイオード3aが用
いられ、そのカソード側は接地され、アノード側
はバイポーラトランジスタ1a,1aの入力側に
コイル1dを介して接続されている。このダイオ
ード3aはバイポーラトランジスタ1a、とほぼ
同じ特性のもつたシリコン系のものが使用されて
いる。図中、+Vはバイアス電源、VBはバイアス
電圧である。
More specifically, in FIG. 2, the amplifier circuit 1 includes the bipolar transistors 1a, 1a interposed between the input transformer 1b and the output transformer 1c, which generate a phase-inverted component signal from the signal Sin. The signal output from the input transformer 1b is amplified by the bipolar transistors 1a, 1a and given to the output transformer 1c, and the midpoint of the primary winding of the output transformer 1c is connected to the power supply. Vcc provides an idle current Iid for eliminating output waveform distortion of the bipolar transistors 1a, 1a.
Next, a diode 3a is used as the temperature sensor 3, and its cathode side is grounded, and its anode side is connected to the input sides of bipolar transistors 1a, 1a via a coil 1d. This diode 3a is made of silicon and has almost the same characteristics as the bipolar transistor 1a. In the figure, +V is a bias power supply and V B is a bias voltage.

しかして、増幅回路1に使用されているバイポ
ーラトランジスタ1aは温度変化に対し第3図に
示すようなVBE−IC特性を示す。つまり、シリコ
ン系トランジスタのVBEの温度特性は約−2mV/
℃の割合で変化する。このことを式をもつて表わ
すと、常温Tnorのときのトランジスタ1aのベ
ース・エミツタ間電圧VBEがV1であり、この状態
においてΔT(℃)だけ温度が変化したとすると、
電圧VBEは、 VBE=V1+(−2〔mV〕)×ΔT ……(1) となる。
Thus, the bipolar transistor 1a used in the amplifier circuit 1 exhibits a V BE -I C characteristic as shown in FIG. 3 with respect to temperature changes. In other words, the temperature characteristics of V BE of silicon-based transistors are approximately -2mV/
Varies at a rate of °C. Expressing this using a formula, if the base-emitter voltage V BE of the transistor 1a at room temperature Tnor is V 1 and the temperature changes by ΔT (°C) in this state, then
The voltage V BE is V BE = V 1 + (-2 [mV]) x ΔT (1).

そこで、今、バイアス電圧をVB=V1に設定し
ても、温度補償手段を設けながつた場合、常温
Tnor時のアイドル電流はIid1、高温Th時のそれ
はIid2、低温Tl時のそれはIid3に変化する。この
ため、高温ThのときはIid2>Iid1となつてバイポ
ーラトランジスタ1aの電力利得が大きくなり、
逆に低温TlのときはIid3<Iid1となつてバイポー
ラトランジスタ1aの電力利得が小さくなり、温
度変化によつて増幅回路1の出力が変化し好まし
い結果が得られない。従つて、電力利得をほぼ一
定に保つためには、 Iid1=Iid2=Iid3 ……(2) の関係が成立しなければならない。つまり、シリ
コン系のバイポーラトランジスタ1aは第3図の
ような特性を示すので、常温Tnorから高温Thま
たは低温Tlに変化したとき、平行移動させれば、
(2)式の関係が満足され、出力時のコレクタ電流が
一定となる。
Therefore, even if the bias voltage is set to V B = V 1 , if a temperature compensation means is provided,
The idle current at Tnor changes to Iid1, that at high temperature Th changes to Iid2, and that at low temperature Tl changes to Iid3. Therefore, at high temperature Th, Iid2>Iid1 and the power gain of bipolar transistor 1a becomes large.
On the other hand, when the temperature is low Tl, Iid3<Iid1, and the power gain of the bipolar transistor 1a becomes small, and the output of the amplifier circuit 1 changes due to temperature changes, making it impossible to obtain favorable results. Therefore, in order to keep the power gain almost constant, the relationship Iid1=Iid2=Iid3...(2) must hold. In other words, since the silicon-based bipolar transistor 1a exhibits the characteristics shown in Figure 3, when changing from room temperature Tnor to high temperature Th or low temperature Tl, if it is translated in parallel,
The relationship in equation (2) is satisfied, and the collector current at the time of output is constant.

この平行移動させる温度補償手段として、温度
センサ3にバイポーラトランジスタ1aとほぼ同
じ特性のシリコン系のダイオード3a(温度係数
約−2mV/℃)を用いて温度変化を検出し、高
温Th時にはV1→V2、低温Tl時にはV1→V3とな
るようにバイアス電圧VBを変化させてバイポー
ラトランジスタ1a,1aにバイアスをかけるこ
とにより、電力利得が一定となるように温度補償
を行なつている。なお、従来、ダイオード3aの
代りに感熱抵抗を用いたものもある。
As a temperature compensation means for this parallel movement, a silicon diode 3a (temperature coefficient of about -2 mV/°C) having almost the same characteristics as the bipolar transistor 1a is used as the temperature sensor 3 to detect temperature changes, and at high temperature Th, V 1 → By changing the bias voltage V B such that V 1 →V 3 at low temperature Tl and biasing the bipolar transistors 1a and 1a, temperature compensation is performed so that the power gain is constant. . Note that, conventionally, a heat-sensitive resistor is used in place of the diode 3a.

ところで、近年、プツシユプル増幅器などに
MOSFETが非常に多く使用されるようになつて
きている。第4図はその具体的な構成を示す図で
あつて、1eはエンハンスメント形のMOSFET
を示している。このMOSFETIeを使用したもの
は、熱を放散するために放熱器2が使用されてい
るものの、第2図のような温度補償手段がとられ
ていない。その理由としては、エンハンスメント
形のMOSFET1eのVGS−ID特性は第5図から明
らかなように温度変化に対して一定の温度係数で
変化しない、すなわち、バイアス点において温度
係数が異なること、および交点電圧VOを境にし
て高温Th、低温Tlの何れの変化に対しても負特
性と正特性を示すために、バイポーラトランジス
タ1aの温度補償手段の考えをそのまま適用でき
ないためである。具体的には、MOSFET1eの
ゲート・ソース間電圧VGSがΔVGSだけ変化したと
すると、そのΔVGS<VOのときには負特性を示し、
VGS>VOのときには正特性を示すことになる。こ
れはシリコン系のトランジスタのように温度係数
が一定でないことに起因し、このためバイアス電
圧VBを前述のようにアイドル電流を一定に保つ
ように温度補償しても、平行移動の関係が成立せ
ず、結局出力時のドレイン電流の温度特性をカバ
ーすることができない。
By the way, in recent years, push-pull amplifiers etc.
MOSFETs are becoming increasingly popular. Figure 4 is a diagram showing its specific configuration, where 1e is an enhancement type MOSFET.
It shows. Although the device using this MOSFETIe uses a heat sink 2 to dissipate heat, it does not include temperature compensation means as shown in FIG. The reason for this is that the V GS -I D characteristic of the enhancement type MOSFET 1e does not change with a constant temperature coefficient with respect to temperature changes, as is clear from Figure 5, that is, the temperature coefficient differs at the bias point, and This is because the temperature compensation means of the bipolar transistor 1a cannot be applied as is because it exhibits negative and positive characteristics with respect to changes in either the high temperature Th or the low temperature Tl with respect to the intersection voltage VO. Specifically, if the gate-source voltage V GS of MOSFET 1e changes by ΔV GS , it exhibits negative characteristics when ΔV GS <V O ,
When V GS > VO , it exhibits positive characteristics. This is due to the fact that the temperature coefficient is not constant like in silicon-based transistors, so even if the bias voltage V B is temperature compensated to keep the idle current constant as described above, a parallel shift relationship holds. Therefore, the temperature characteristics of the drain current during output cannot be covered.

一般に、傾斜部の領域では温度一定の場合には
アイドル電流を増大すれば相互コンダクタンス
gmが増大し、電力利得が増大する。よつて、温
度上昇に伴ないアイドル電流を増すことでgmが
増大し出力を一定に保つことができる。しかし、
シリコン系のトランジスタのような一定の法則が
存在しないので、交点電圧VOを境にしてバイア
ス電圧VBが変化すれば上記考えが適用しにくく
なり、また常温を挟んで低温から高温まで広範囲
に温度補償をすることができない問題がある。
In general, if the temperature is constant in the slope region, increasing the idle current will reduce the transconductance.
gm increases and power gain increases. Therefore, by increasing the idle current as the temperature rises, gm increases and the output can be kept constant. but,
Unlike silicon-based transistors, there are no fixed rules, so if the bias voltage V B changes with the intersection voltage V O as the boundary , the above idea becomes difficult to apply, and it also applies over a wide range from low temperatures to high temperatures, with room temperature in between. There is a problem that temperature compensation cannot be performed.

そのため、サーミスタ又はバリスタ等の温度特
性が非直線特性である素子を使用した回路の温度
補償装置が提案されている(特公昭50−36141号
公報)。
Therefore, a temperature compensator for a circuit using an element such as a thermistor or a varistor whose temperature characteristics are non-linear has been proposed (Japanese Patent Publication No. 36141/1983).

この温度補償装置をMOSFET増幅器に応用し
た場合を第6図及び第7図を用いて説明する。
A case where this temperature compensator is applied to a MOSFET amplifier will be explained using FIGS. 6 and 7.

すなわち、第6図中11は例えばエンハンスメ
ント形MOSFET11a,11aを用いたプツシ
ユプル増幅回路であつて、例えば第4図に示すよ
うに構成されているものとする。12は
MOSFET11a,11aその他の機能要素が取
付けられ、これらの機能要素などによつて生ずる
熱を放散する放熱器である。13はMOSFET1
1aのケースまたは放熱器12などに取付けら
れ、MOSFET11aまたはMOSFET11aを
含む周囲の温度を検出しその温度に対応して電気
信号を発生する温度センサである。この温度セン
サ13の出力端には温度変化に対応して温度係数
を変換するとともに、バイアス電圧を所要の値に
制御する回路14が接続されている。15は信号
Sinの立上りを検出して前記バイアスを制御する
回路14に電源を与える入力信号検出回路であ
る。
That is, it is assumed that 11 in FIG. 6 is a push-pull amplifier circuit using, for example, enhancement type MOSFETs 11a and 11a, and is configured as shown in FIG. 4, for example. 12 is
It is a heat radiator to which the MOSFETs 11a, 11a and other functional elements are attached, and which radiates heat generated by these functional elements. 13 is MOSFET1
This is a temperature sensor that is attached to the case of 1a or the heat sink 12, etc., and detects the temperature of the MOSFET 11a or the surroundings including the MOSFET 11a, and generates an electric signal in response to the detected temperature. Connected to the output end of the temperature sensor 13 is a circuit 14 that converts the temperature coefficient in response to temperature changes and controls the bias voltage to a required value. 15 is a signal
This is an input signal detection circuit that detects the rising edge of Sin and supplies power to the circuit 14 that controls the bias.

次に、さらに具体的詳細回路を第7図を参照し
て説明する。この増幅器は、特に入力信号Sinの
立上りを考慮しない長期間の温度補償の場合だけ
に有効な構成である。具体的には、温度センサ1
3としては例えばシリコン系のダイオード13a
が用いられ、これは例えば放熱器12に取付けら
れている。このダイオード13aは、例えば−
2mV/℃の温度係数を持つたもので、放熱器1
2並びに周囲の温度を検出しその温度に対応した
電圧Vが出力されるようになつている。前記バイ
アスを制御する回路14としては、抵抗R1,R
2の抵抗分圧回路を備え、電圧Vを受けて温度セ
ンサ13の温度係数を可変する温度係数変換回路
14Aと、MOSFET11aの動作バイアス電圧
を調整するためのバイアス調整信号VREFを出力す
るバイアス電源14Bと、演算増幅器OPおよび
抵抗R1,R2の抵抗分圧回路を有し、温度係数
変換回路14Aの出力とバイアス調整信号VREF
を受けて前記MOSFET11aに加えるための所
要バイアス電圧VBを出力するバイアス制御回路
14cとで構成され、このバイアス制御回路14
cの出力端は第4図に示す両コイル1d,1d間
(VB)に接続されている。
Next, a more specific detailed circuit will be explained with reference to FIG. This amplifier has a configuration that is particularly effective only for long-term temperature compensation that does not take into account the rise of the input signal Sin. Specifically, temperature sensor 1
3 is, for example, a silicon diode 13a.
is used, and is attached to the heat sink 12, for example. This diode 13a is, for example, −
Heatsink 1 with a temperature coefficient of 2mV/℃
2 and the surrounding temperature are detected and a voltage V corresponding to the detected temperature is output. The circuit 14 for controlling the bias includes resistors R1, R
a temperature coefficient conversion circuit 14A that includes a voltage divider circuit of 2 resistors and that changes the temperature coefficient of the temperature sensor 13 in response to the voltage V; and a bias power supply that outputs a bias adjustment signal V REF for adjusting the operating bias voltage of the MOSFET 11a. 14B, an operational amplifier OP, and a resistive voltage divider circuit of resistors R1 and R2, receives the output of the temperature coefficient conversion circuit 14A and the bias adjustment signal V REF , and outputs the required bias voltage V B to be applied to the MOSFET 11a. The bias control circuit 14c is configured with a bias control circuit 14c.
The output terminal of c is connected between both coils 1d and 1d (V B ) shown in FIG.

次に、以上のように構成された増幅器の作用に
ついて説明する。
Next, the operation of the amplifier configured as above will be explained.

設計するにあたつて、まず、アイドル電流Iid
を決め、次に、それに対応した温度係数を決め
る。MOSFET11aの動作によつて生じた熱は
FETケースを通つて放熱器12に伝達され、さ
らに周囲温度の影響を受けながら放熱器12の温
度が変化していく。この放熱器12の温度は温度
センサ13である例えばシリコン系のダイオード
13aによつて検出され、−2mV/℃の温度係数
をもつて電圧Vに変換された後、この温度係数変
換回路14Aへ導入される。ここで、変換回路1
4Aは、電圧Vを抵抗R1,R2によつて分圧し
て演算増幅器OPの反転入力端に加えられる。一
方、この演算増幅器OPの非反転入力端にはバイ
アス電源14Bからバイアス調整信号VREFが入力
されている。従つて、バイアス制御回路14cか
らは、 VB=(1+R2/R1)VREF−R2/R1V ……(3) なるバイアス電圧が出力される。ここで、温度T
の変化によつて温度センサ13の出力電圧Vが変
化するから、 ∂VB/∂T=−R2/R1(∂V/∂T) ……(4) となり、温度センサ13としてシリコンダイオー
ド13aを用いた場合には、 ∂V/∂T=−2〔mV/℃〕 ……(5) となるので、(3)式において特に電圧Vの温度依存
性についてみると、 ∂V/∂T=2・R2/R1〔mV/℃〕 ……(6) となる。従つて、抵抗R1を可変することにより、
任意の温度係数∂VB/∂Tが得られる。そして、この 温度係数が、第5図に示すように、設計値のバイ
アス点における温度係数になるように、例えば手
動で抵抗R1を調整する。このようにして温度係
数が決定された後、(3)式に基づいてバイアス調整
信号VREFを可変することにより、MOSFET11
aに加えるためのバイアス電圧VBを所要の値に
決定し、設計の値にアイドル電流Iidを調整する。
When designing, first, the idle current Iid
, and then determine the corresponding temperature coefficient. The heat generated by the operation of MOSFET11a is
The heat is transmitted to the heat sink 12 through the FET case, and the temperature of the heat sink 12 changes while being influenced by the ambient temperature. The temperature of this radiator 12 is detected by a temperature sensor 13, for example, a silicon diode 13a, and after being converted into a voltage V with a temperature coefficient of -2 mV/°C, it is introduced into this temperature coefficient conversion circuit 14A. be done. Here, conversion circuit 1
4A is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier OP by dividing the voltage V by resistors R1 and R2. On the other hand, a bias adjustment signal V REF is input from the bias power supply 14B to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. Therefore, the bias control circuit 14c outputs a bias voltage as follows: V B =(1+R2/R1)V REF -R2/R1V (3). Here, temperature T
Since the output voltage V of the temperature sensor 13 changes due to a change in When used, ∂V/∂T=-2 [mV/℃] ...(5), so if we look specifically at the temperature dependence of voltage V in equation (3), ∂V/∂T= 2・R2/R1 [mV/℃] ...(6) Therefore, by varying the resistance R1,
An arbitrary temperature coefficient ∂V B /∂T is obtained. Then, as shown in FIG. 5, the resistor R1 is adjusted manually, for example, so that this temperature coefficient becomes the temperature coefficient at the bias point of the designed value. After the temperature coefficient is determined in this way, by varying the bias adjustment signal V REF based on equation (3), the MOSFET 11
The bias voltage V B to be applied to a is determined to be the required value, and the idle current Iid is adjusted to the designed value.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、第6図、第7図に示す
MOSFET増幅器においてもまた解決しなければ
ならない次のような問題があつた。
However, as shown in Figures 6 and 7
MOSFET amplifiers also have the following problems that must be solved.

すなわちアイドル時にMOSFET11aの電力
損失をなくすために、無信号時にバイアスをかけ
ないでおき、信号Sinが入力されたときに入力信
号検出回路15でその信号Sinの立上りを検出し
て演算増幅器OPに電源VDを加えて動作させ
MOSFET11aにバイアスを加える場合があ
る。この場合、MOSFET11aは温度上昇を伴
なうが、温度センサ13は放熱器12に取付けら
れているので、時間遅れを生ずる。このため、
MOSFET11aは温度上昇に伴なつてgmが下が
り、これによつて利得が下がるため、第8図Aの
ように振幅一定の信号Sinが入力されても
MOSFET11aの利得低下によつてMOSFET
11aの出力からは第8図Bのような信号Sout
が出力されてしまう。
In other words, in order to eliminate power loss in the MOSFET 11a during idle, no bias is applied when there is no signal, and when the signal Sin is input, the input signal detection circuit 15 detects the rising edge of the signal Sin and supplies power to the operational amplifier OP. Add V D and operate
A bias may be applied to the MOSFET 11a. In this case, the temperature of the MOSFET 11a increases, but since the temperature sensor 13 is attached to the radiator 12, a time delay occurs. For this reason,
MOSFET 11a's gm decreases as the temperature rises, and the gain decreases accordingly, so even if a signal Sin with a constant amplitude is input as shown in Figure 8A,
By reducing the gain of MOSFET11a, the MOSFET
From the output of 11a, a signal Sout as shown in Fig. 8B is generated.
will be output.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、時定数回路でもつてMOSFETの動作バ
イアス電圧を可変させることによつて、たとえば
MOSFETと温度センサとの取付位置が大きく離
れていたとしても、温度変化に対して増幅回路の
電力利得を短時間で所定値に制御でき、温度変化
に対して優れた温度補償機能を有するMOSFET
増幅器を提供することを目的とする。
The present invention was made in view of these circumstances, and by varying the operating bias voltage of the MOSFET with a time constant circuit, for example,
Even if the MOSFET and temperature sensor are installed far apart, the power gain of the amplifier circuit can be controlled to a predetermined value in a short time even when the MOSFET and temperature sensor are installed, and the MOSFET has an excellent temperature compensation function against temperature changes.
The purpose is to provide an amplifier.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記課題を解消するために本発明は、
MOSFET又はこのMOSFETの動作によつて生
ずる熱を放散する放熱器に取付けられ、温度に対
応した電気信号を出力する温度センサと、
MOSFETの動作バイアス電圧を調整するための
バイアス調整信号を出力するバイアス電源と、温
度センサからの電気信号を受けて、温度センサの
温度係数を変換する温度係数変換回路と、この温
度係数変換回路からの出力信号とバイアス調整信
号とを受けてMOSFETに加えるための所要のバ
イアス電圧を出力するバイアス制御回路と、入力
信号を検出し、バイアス制御回路へ電源を与える
入力信号検出回路とからなるMOSFET増幅器に
おいて、 前記温度係数変換回路および前記バイアス制御
回路は、 演算増幅器と、この演算増幅器の反転入力端側
と出力端側に抵抗分圧回路およびこの抵抗分圧回
路の一部の抵抗にコンデンサを並設してなり、温
度センサからの出力を時定数をもつて分圧して前
記反転入力端へ供給する時定数回路と、演算増幅
器の非反転入力端に供給されるバイアス電源から
のバイアス調整信号と時定数回路の時定数によつ
て動作バイアスを可変出力する回路とを有したも
のである。
In order to solve the above problems, the present invention
a temperature sensor that is attached to a MOSFET or a heat sink that dissipates heat generated by the operation of the MOSFET and outputs an electrical signal corresponding to the temperature;
A bias power supply that outputs a bias adjustment signal to adjust the operating bias voltage of the MOSFET, a temperature coefficient conversion circuit that receives an electrical signal from the temperature sensor and converts the temperature coefficient of the temperature sensor, and a temperature coefficient conversion circuit that converts the temperature coefficient of the temperature sensor. A MOSFET amplifier consisting of a bias control circuit that receives the output signal and bias adjustment signal and outputs the required bias voltage to be applied to the MOSFET, and an input signal detection circuit that detects the input signal and supplies power to the bias control circuit. The temperature coefficient conversion circuit and the bias control circuit include an operational amplifier, a resistive voltage divider circuit on the inverting input terminal side and the output terminal side of the operational amplifier, and a capacitor connected to a part of the resistor of the resistive voltage divider circuit. a time constant circuit which divides the output from the temperature sensor with a time constant and supplies it to the inverting input terminal; and a bias adjustment signal from a bias power supply supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier. It has a circuit that outputs an operating bias variable according to the time constant of the time constant circuit.

〔作用〕[Effect]

まず、第8図Bに示す信号Soutが出力される
原因は、MOSFETチヤネルケース間の時間遅れ
T1とこのケースから温度センサ13までの時間
遅れT2とによつて生じていることが判明され
た。そこで、T1、およびT2の時間遅れを補償
すれば、信号入力とほとんど同時にMOSFETの
温度補償を行なうことができる。この場合、バイ
アス電圧VBを下げると、gmが下がり、これに伴
なつて利得が下がるので、第9図のようにバイア
ス電圧を可変してMOSFET11aに加えてやれ
ば時間遅れによる不具合を解決することができ
る。
First, it has been found that the cause of the output of the signal Sout shown in FIG. 8B is caused by the time delay T1 between the MOSFET channel cases and the time delay T2 from this case to the temperature sensor 13. Therefore, by compensating for the time delays of T1 and T2, temperature compensation of the MOSFET can be performed almost simultaneously with signal input. In this case, if the bias voltage V B is lowered, gm will decrease and the gain will decrease accordingly, so if the bias voltage is varied and applied to MOSFET 11a as shown in Figure 9, the problem caused by the time delay will be solved. be able to.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第10図は実施例のMOSFET増幅器の温度係
数変換回路及びバイアス制御回路を取出して示す
回路図である。なお、放熱器12および
MOSFET11aを用いたプツシユプル増幅回路
11は第6図及び第7図と同一構成であるので説
明を省略する。
FIG. 10 is a circuit diagram showing the temperature coefficient conversion circuit and bias control circuit of the MOSFET amplifier of the embodiment. In addition, the heat sink 12 and
The push-pull amplifier circuit 11 using the MOSFET 11a has the same configuration as in FIGS. 6 and 7, and therefore the explanation thereof will be omitted.

すなわち、この回路は上述した理論に基づいて
具体化した回路であり、信号Sinの立上りを検出
して演算増幅器OPに電源VDを供給し該演算増幅
器OPをオン動作させる入力信号検出回路15が
設けられ、また第7図に示す抵抗R2を例えば3
つの抵抗R21,R22,R23に分割し、両抵
抗R22,R23間にコンデンサC1、抵抗R2
3間にコンデンサC2をそれぞれ並列に接続して
傾斜をもつてバイアス電圧VBを上昇させるバイ
アス制御回路14Cが設けられたものである。
That is, this circuit is a circuit realized based on the above-mentioned theory, and includes an input signal detection circuit 15 that detects the rising edge of the signal Sin, supplies power V D to the operational amplifier OP, and turns on the operational amplifier OP. For example, the resistor R2 shown in FIG.
Divided into two resistors R21, R22, R23, capacitor C1 and resistor R2 between both resistors R22, R23.
A bias control circuit 14C is provided in which capacitors C2 are connected in parallel between the bias voltage VB and the bias voltage VB .

しかして、以上のような構成において、一般に
T1<<T2の条件からR22・C1<<R2
3・C2なる時定数を選ぶと、近似的には次式が
得られる。
Therefore, in the above configuration, generally from the condition T1<<T2, R22・C1<<R2
If a time constant of 3.C2 is chosen, the following equation can be obtained approximately.

VB1=(1+R21/R1)VREF−R21/R1V ……(7) VB2≒(1+R21+R22/R1)VREF −R21+R22/R1V ……(8) VB2≒(1+R21+R22+R23/R1)VREF −R21+R22+R23/R1V ……(9) またT1,T2はそれぞれ時定数R22・C
1、R23・C2に関係するので、コンデンサC
1,C2を、MOSFET1aから、温度センサ1
3aへの熱伝達時間により、適宜選択して使用す
る必要がある。したがつて、前記各抵抗R21,
R22,R23およびコンデンサC1,C2は時
定数回路16を構成する。
V B1 = (1+R21/R1)V REF −R21/R1V ……(7) V B2 ≒(1+R21+R22/R1)V REF −R21+R22/R1V ……(8) V B2 ≒(1+R21+R22+R23/R1)V REF −R21+R22+R23 /R1V ...(9) Also, T1 and T2 are each time constant R22・C
1. Since it is related to R23・C2, capacitor C
1, C2 from MOSFET 1a to temperature sensor 1
It is necessary to select and use it appropriately depending on the heat transfer time to 3a. Therefore, each of the resistors R21,
R22, R23 and capacitors C1, C2 constitute a time constant circuit 16.

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
はない。例えば第11図に示す抵抗2の分割数を
増やしそれに対応してコンデンサC1,C2,C
3を増やしていけば、バイアス電圧VBの上昇傾
斜を細かく補正することができる。また、第12
図のように各抵抗R22,R23に個別にコンデ
ンサC1,C2を並列に接続してもよいものであ
る。また、MOSFET11aを用いているもので
あれば、プツシユプル増幅器11以外の増幅回路
でもよいことは言うまでもない。さらに、温度セ
ンサ13はダイオード13aに限るものではな
く、一般的に温度センサとして機能する温度係数
が負の素子のすべてが含まれるものである。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. For example, by increasing the number of divisions of resistor 2 shown in FIG.
By increasing 3, the rising slope of the bias voltage V B can be finely corrected. Also, the 12th
As shown in the figure, capacitors C1 and C2 may be individually connected in parallel to each resistor R22 and R23. Furthermore, it goes without saying that any amplifier circuit other than the push-pull amplifier 11 may be used as long as it uses the MOSFET 11a. Further, the temperature sensor 13 is not limited to the diode 13a, and includes all elements with a negative temperature coefficient that generally function as a temperature sensor.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明のMOSFET増幅器
によれば、温度センサの出力を受けて温度係数を
可変すると共に、バイアス調整を行つて所要のバ
イアス電圧を得、これをMOSFETに加えるよう
にし、さらに、温度係数変換回路にコンデンサ等
を接続して所定の時定数を有する構成としてい
る。したがつて、たとえ増幅回路に使用される
MOSFETが一定の温度係数を有しなく、また
MOSFETと温度センサとの取付け位置が大きく
離れていたとしても、短時間で温度補償を行え、
もつて、温度変化に対し増幅回路の電力利得を常
に一定値に維持する優れた温度補償機能を発揮で
きる。
As explained above, according to the MOSFET amplifier of the present invention, the temperature coefficient is varied in response to the output of the temperature sensor, the bias is adjusted to obtain the required bias voltage, and this is applied to the MOSFET, and further, A capacitor or the like is connected to the temperature coefficient conversion circuit so as to have a predetermined time constant. Therefore, even if used in an amplifier circuit
MOSFETs do not have a constant temperature coefficient and
Even if the MOSFET and temperature sensor are installed far apart, temperature compensation can be performed in a short time.
As a result, it is possible to exhibit an excellent temperature compensation function that always maintains the power gain of the amplifier circuit at a constant value against temperature changes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来における増幅器の基本構成図、第
2図は第1図を具体化した回路構成図、第3図は
第2図に示す増幅回路に使用したシリコン系のバ
イポーラトランジスタの温度変化に対するVBE
ICの特性図、第4図はバイポーラトランジスタの
代りにMOSFETを用いた場合の具体的な回路構
成図、第5図はMOSFETの温度変化に対する
VGS−IDの特性図、第6図は従来のMOSFET増幅
器の基本構成図、第7図は同従来増幅器の具体的
構成図、第8図は同従来増幅器の出力波形図、第
9図ないし第10図は本発明の実施例の
MOSFET増幅器を説明するための図であり、第
9図は時間とバイアス電圧の関係を示す図、第1
0図はMOSFET増幅器の一部を具体化した回路
構成図であり、第11図および第12図はそれぞ
れ第10図の一部を変形して示す図である。 11……増幅回路、11a……MOSFET、1
2……放熱器、13……温度センサ、14A……
温度係数変換回路、14B……バイアス電源、1
4C……バイアス制御回路、15……入力信号検
出回路、16……時定数回路、R1,R21,R
22,R23……抵抗、C1,C2……コンデン
サ。
Figure 1 is a basic configuration diagram of a conventional amplifier, Figure 2 is a circuit configuration diagram that embodies Figure 1, and Figure 3 shows how the silicon-based bipolar transistor used in the amplifier circuit shown in Figure 2 responds to temperature changes. V BE
Characteristic diagram of I
Characteristic diagram of V GS - ID , Figure 6 is a basic configuration diagram of a conventional MOSFET amplifier, Figure 7 is a specific configuration diagram of the conventional amplifier, Figure 8 is an output waveform diagram of the conventional amplifier, and Figure 9 Figures 1 to 10 show embodiments of the present invention.
These are diagrams for explaining MOSFET amplifiers, and Figure 9 is a diagram showing the relationship between time and bias voltage.
FIG. 0 is a circuit configuration diagram embodying a part of the MOSFET amplifier, and FIGS. 11 and 12 are diagrams each showing a modified version of FIG. 10. 11...Amplification circuit, 11a...MOSFET, 1
2...Radiator, 13...Temperature sensor, 14A...
Temperature coefficient conversion circuit, 14B...Bias power supply, 1
4C...Bias control circuit, 15...Input signal detection circuit, 16...Time constant circuit, R1, R21, R
22, R23...Resistor, C1, C2...Capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 MOSFET11a又はこのMOSFETの動作
によつて生ずる熱を放散する放熱器12に取付け
られ、温度に対応した電気信号を出力する温度セ
ンサ13aと、MOSFETの動作バイアス電圧を
調整するためのバイアス調整信号を出力するバイ
アス電源14Bと、前記温度センサからの電気信
号を受けて、この温度センサの温度係数を変換す
る温度係数変換回路14Aと、この温度係数変換
回路からの出力信号と前記バイアス調整信号とを
受けて前記MOSFETに加えるための所要のバイ
アス電圧を出力するバイアス制御回路14Cと、
入力信号を検出し、前記バイアス制御回路へ電源
を与える入力信号検出回路15とからなる
MOSFET増幅器において、 前記温度係数変換回路14Aおよび前記バイア
ス制御回路14Cは、 演算増幅器OPと、この演算増幅器の反転入力
端側と出力端側に抵抗分圧回路R21,R22,
R23およびこの抵抗分圧回路の一部の抵抗をコ
ンデンサC1,C2を並設してなり、前記温度セ
ンサ13aからの出力を時定数をもつて分圧して
前記反転入力端へ供給する時定数回路16と、前
記演算増幅器の非反転入力端に供給される前記バ
イアス電源からのバイアス調整信号と前記時定数
回路の時定数によつて前記動作バイアスを可変出
力する回路とを有することを特徴とする
MOSFET増幅器。
[Claims] 1. A temperature sensor 13a that is attached to the MOSFET 11a or a heat sink 12 that dissipates heat generated by the operation of this MOSFET, and that outputs an electric signal corresponding to the temperature, and that adjusts the operating bias voltage of the MOSFET. a bias power supply 14B that outputs a bias adjustment signal for the temperature; a temperature coefficient conversion circuit 14A that receives an electrical signal from the temperature sensor and converts the temperature coefficient of the temperature sensor; and an output signal from the temperature coefficient conversion circuit. a bias control circuit 14C that receives the bias adjustment signal and outputs a required bias voltage to be applied to the MOSFET;
an input signal detection circuit 15 that detects an input signal and supplies power to the bias control circuit.
In the MOSFET amplifier, the temperature coefficient conversion circuit 14A and the bias control circuit 14C include an operational amplifier OP, and resistor voltage divider circuits R21, R22, on the inverting input terminal side and the output terminal side of this operational amplifier.
R23 and a part of the resistor of this resistance voltage dividing circuit are arranged in parallel with capacitors C1 and C2, and a time constant circuit divides the output from the temperature sensor 13a with a time constant and supplies it to the inverting input terminal. 16, and a circuit that variably outputs the operating bias according to a bias adjustment signal from the bias power supply supplied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier and a time constant of the time constant circuit.
MOSFET amplifier.
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