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2012年1月30日 (月)

遅延バイアスのはなし

遅延バイアスとは
RFデバイスで特に GaAa(ガリヒ素)の高出力デバイスなどは、動作電流を調整するのにマイナスのゲートバイアスが必要です。しかしながらマイナスの電源の立ち上がりが遅かったり、素子が冷えていて電流を急に流すと電源をONした際に発振したりするトラブルが時々あります。そこで、電源立ち上げ時には先にマイナスのゲートバイアスを深くかけておいて電流が流れないようにしておきます。
ハード的には
Delayedps
マイナス電源のICは LM337を使います。オペアンプなどを使わないで単純に可変出来るマイナス電源を作りたい場合に有効なICです。このICはプラスの可変安定化電源 LM317と似ていて、出力と ADJ(下側の端子)の間の電圧を 1.25V にするように動作します。回路はオペンプでこの制御電圧を立ち上がり時に 0V にして、時間が経つにつれオペアンプ入力のコンデンサーがチャージされ、5Vの基準電圧で作られた電圧にしだいに近くなっていきます。
 ここで LM 337の動作を説明すると、電源立ち上げ時はこの制御電圧は 0Vなので、5.6kΩでGNDに繋がれた状態とおなじになります。基準電圧に繋がっている500Ωの半固定の中間では 250Ωでシリーズの 1.2kΩと合わせて 1.45kΩとなり、ここの電圧差が 1.25Vなので流れる電流は 0.86mAとなります。基準端子とGND間は 5.6kΩなので 0.86mA流れるとすると4.8V。よって合計 1.25V +4.8V = 6.05Vの電位差となり出力は -6.05V出力されます。
 次第にオペアンプ出力の制御電圧が+5Vに近づくと、同様の計算でGND電位が 5V上昇することになりますので、 -6.05V + 5V = -1.05V となります。よって電源立ち上げ時には -6.0Vという深いバイアスでドレイン電流を流れなくしておいて、時定数をもたせてしだいに -1.05Vにバイアスを変えて正常な電流値にすることができます。
ソフト的には
このオペアンプの部分を共通にして、LM337の部分を各デバイスごとに作れば多くのデバイスのバイアスをコントロールすることが出来ます。また、この回路を使うことによって LM337ではマイナス電圧を -1.25Vまでしか作れないところ、基準電圧に +5Vをかけてシフトさせることによって 0V近い電圧も供給出来るようになります。
 細かい点では電源OFF時の動作ですが、チャージ用のコンデンサーに並列に抵抗を入れて自然放電させるか、トランジスターをONさせてコンデンサーを 0V にして出力を深いバイアスにすることが出来ます。電源を切る時にドレイン電流を切ってから全体を OFFすることによって、電源OFF時の発振トラブルなどへの対策になります。

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