JP2011176760A - Bias circuit, lna, lnb, receiver for communication, transmitter for communication, and sensor system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bias circuit capable of achieving reduction of temperature dependence, reduction of power voltage dependency, sufficient attenuation of noise superposed on a power voltage and a negative voltage and improvement of the degree of freedom in selection of a manufacturing process; and to provide an LNA, an LNB, a receiver for communication, a transmitter for communication, and a sensor system. <P>SOLUTION: The HEMT bias circuit 11 for an HEMT 1 having a source terminal 4 grounded includes: a double-power type operational amplifier AMP1; a resistive element RI; a first reference voltage source VX; and a second reference voltage source VY, wherein a positive input terminal, a negative input terminal and an output terminal of the operational amplifier AMP1 are connected to a drain terminal 3 of the HEMT 1, the second reference voltage source VY and a gate terminal of the HEMT 1, respectively. One-side terminal and the other-side terminal of the resistive element RI are connected to the drain terminal 3 of the HEMT 1 and the first reference voltage source VX, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、FETにバイアス電圧を供給するバイアス回路、LNA、LNB、通信用受信機、通信用送信機、およびセンサーシステムに関するものであり、特に、衛星放送受信用LNB(Low Noise Block converter)のLNA(Low Noise Amplifier)に用いられるHEMT(High Electron Mobility Transistor)のためのバイアス回路に関するものである。   The present invention relates to a bias circuit for supplying a bias voltage to an FET, an LNA, an LNB, a communication receiver, a communication transmitter, and a sensor system. In particular, the present invention relates to a satellite broadcast reception LNB (Low Noise Block converter). The present invention relates to a bias circuit for HEMT (High Electron Mobility Transistor) used for LNA (Low Noise Amplifier).

従来、衛星放送では、Kuバンド(12GHz〜18GHz)の微小な信号が、通信衛星から個々の家庭などの受信側に向けて送信されている。受信側では、通信衛星からの信号をアンテナによって受信した後、LNBにて増幅およびダウンコンバートし、チューナに伝送している。   Conventionally, in satellite broadcasting, a minute signal of Ku band (12 GHz to 18 GHz) is transmitted from a communication satellite to a receiving side such as an individual home. On the receiving side, a signal from a communication satellite is received by an antenna, amplified and down-converted by an LNB, and transmitted to a tuner.

ここで、微小な信号を良好に受信するためには、LNBにおいて、アンテナにより受信された信号を増幅するLNAに、低いNF(Noise Figure)が要求される。このため、LNAには、HEMTが用いられることが一般的である。HEMTは、Kuバンド受信に対応でき、かつ、NFの低いことを特徴としている。HEMTを用いたLNAの利得およびNFを所望の値に設計するためには、HEMTのドレイン電圧およびドレイン電流を最適に設計する必要がある。   Here, in order to satisfactorily receive a minute signal, a low NF (Noise Figure) is required for the LNA that amplifies the signal received by the antenna in the LNB. For this reason, HEMT is generally used for LNA. The HEMT is characterized by being able to support Ku-band reception and having a low NF. In order to design the gain and NF of the LNA using the HEMT to desired values, it is necessary to optimally design the drain voltage and drain current of the HEMT.

HEMTのドレイン電流特性について説明する。図19は、HEMTのバイアスを説明するための回路図である。図20は、HEMTのゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。   The drain current characteristics of the HEMT will be described. FIG. 19 is a circuit diagram for explaining the bias of the HEMT. FIG. 20 is a graph showing the relationship between the gate voltage and drain current of the HEMT.

HEMTは、ゲート電圧VGの電圧値に対してドレイン電流IDの電流値が決まる特性を有している。それゆえ、例えば、最適なドレイン電圧VDが2V、最適なドレイン電流IDが8mAと設計した場合、図20に示すように、必要なゲート電圧VGは−0.4V程度となる。よって、LNAに用いるHEMT(FET)には、所望のドレイン電圧VDと所望のドレイン電流IDとが同時に得られるように、所定のバイアスをかける必要がある。そこで、上記−0.4V程度のゲート電圧VGをバイアス回路によって供給することで、HEMTを適切な動作点で駆動させる。バイアス回路は、VD=2V、ID=8mAを同時に満たすようなゲート電圧VGを自動的に探索し、決定している。   The HEMT has a characteristic that the current value of the drain current ID is determined with respect to the voltage value of the gate voltage VG. Therefore, for example, when the optimum drain voltage VD is designed to be 2 V and the optimum drain current ID is 8 mA, the necessary gate voltage VG is about −0.4 V as shown in FIG. Therefore, it is necessary to apply a predetermined bias to the HEMT (FET) used for the LNA so that a desired drain voltage VD and a desired drain current ID can be obtained simultaneously. Therefore, the HEMT is driven at an appropriate operating point by supplying the gate voltage VG of about −0.4 V with a bias circuit. The bias circuit automatically searches and determines a gate voltage VG that simultaneously satisfies VD = 2V and ID = 8 mA.

上記のような、所望のドレイン電圧と所望のドレイン電流とを同時に決定づけるようにゲート電圧を自動制御して供給するバイアス回路は、過去から複数提案されてきている。そのうち、基本となる回路として、特許文献1に開示されたバイアス回路がある。   A plurality of bias circuits as described above have been proposed in the past for automatically controlling and supplying a gate voltage so as to simultaneously determine a desired drain voltage and a desired drain current. Among them, there is a bias circuit disclosed in Patent Document 1 as a basic circuit.

図21は、特許文献1に開示された従来のHEMTバイアス回路500の構成を示す回路図である。   FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional HEMT bias circuit 500 disclosed in Patent Document 1. In FIG.

HEMT501バイアス回路500は、ソース端子が接地されたHEMT501のためのバイアス回路である。図21に示すように、HEMT501バイアス回路500は、バイポーラトランジスタBIP501、エミッタ側抵抗素子RE、コレクタ側抵抗素子RC、抵抗素子R501、および抵抗素子R502を備えている。   The HEMT 501 bias circuit 500 is a bias circuit for the HEMT 501 whose source terminal is grounded. As shown in FIG. 21, the HEMT 501 bias circuit 500 includes a bipolar transistor BIP501, an emitter-side resistance element RE, a collector-side resistance element RC, a resistance element R501, and a resistance element R502.

バイポーラトランジスタBIP501のエミッタ端子は、HEMT501のドレイン端子に接続されるとともに、エミッタ側抵抗素子REを介して電源電圧VDDに接続されている。バイポーラトランジスタBIP501のコレクタ端子は、HEMT501のゲート端子に接続されるとともに、コレクタ側抵抗素子RCを介して負電源電圧VNEGに接続されている。バイポーラトランジスタBIP501のベース端子は、抵抗素子R501を介して接地されているとともに、抵抗素子R502を介して電源電圧VDDに接続されている。   The emitter terminal of the bipolar transistor BIP501 is connected to the drain terminal of the HEMT 501 and is connected to the power supply voltage VDD via the emitter-side resistance element RE. The collector terminal of the bipolar transistor BIP501 is connected to the gate terminal of the HEMT 501 and to the negative power supply voltage VNEG via the collector-side resistance element RC. The base terminal of the bipolar transistor BIP501 is grounded via a resistance element R501 and is connected to the power supply voltage VDD via a resistance element R502.

HEMTバイアス回路500では、HEMT501を負帰還ループの中に組み込んでいる。これにより、HEMT501のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、下記の式(1)および式(2)で示す近似式になるように、自動的に決定される仕組みになっている。   In the HEMT bias circuit 500, the HEMT 501 is incorporated in a negative feedback loop. Thereby, the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 501 are automatically determined so as to be approximate expressions represented by the following expressions (1) and (2).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、以下のとおりである。   The values in the above formulas are as follows.

:ドレイン電圧VDの電圧値
:ドレイン電流IDの電流値
:ベース電圧VBの電圧値
BE:ベース・エミッタ間電圧VBEの電圧値
VDD:電源電圧VDDの電圧値
:エミッタ側抵抗素子REの抵抗値
:抵抗素子R501の抵抗値
:抵抗素子R502の抵抗値。
V D: voltage value of the drain voltage VD I D: the current value V B of the drain current ID: voltage V BE of the base voltage VB: base-emitter voltage the voltage value of the VBE VDD: the voltage value of the power supply voltage VDD R E: Resistance value of emitter-side resistance element RE R 1 : Resistance value of resistance element R 501 R 2 : Resistance value of resistance element R 502.

特開昭59−194522号公報(1984年11月5日公開)JP 59-194522 A (published November 5, 1984)

しかしながら、従来のHEMTバイアス回路500は、(1)温度依存性、(2)電源電圧依存性、(3)電源電圧および負電源電圧からの雑音、(4)製造プロセスの限定、という4つの問題点を有している。HEMTバイアス回路500では、周囲温度または電源電圧が変動しても、所望のドレイン電圧および所望のドレイン電流を維持する必要がある。また、電源に重畳している雑音を、HEMT501のドレイン端子およびゲート端子に伝えないようにする必要がある。   However, the conventional HEMT bias circuit 500 has four problems: (1) temperature dependency, (2) power supply voltage dependency, (3) noise from power supply voltage and negative power supply voltage, and (4) limitation of the manufacturing process. Has a point. In the HEMT bias circuit 500, it is necessary to maintain a desired drain voltage and a desired drain current even when the ambient temperature or the power supply voltage varies. Further, it is necessary to prevent noise superimposed on the power source from being transmitted to the drain terminal and the gate terminal of the HEMT 501.

(1)温度依存性
図21に示したHEMTバイアス回路500では、バイポーラトランジスタBIP501のベース・エミッタ間電圧VBEによる電位差を利用して、HEMT501のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDを決定する仕組みになっている。このため、周囲温度によって、ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDが変化してしまう問題がある。
(1) Temperature Dependence In the HEMT bias circuit 500 shown in FIG. 21, the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 501 are determined using the potential difference due to the base-emitter voltage VBE of the bipolar transistor BIP501. Yes. Therefore, there is a problem that the drain voltage VD and the drain current ID change depending on the ambient temperature.

ベース・エミッタ間電圧VBEは、下記の式(3)および式(4)で示される。   The base-emitter voltage VBE is expressed by the following equations (3) and (4).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、以下のとおりである。   The values in the above formulas are as follows.

BE:ベース・エミッタ間電圧VBEの電圧値
k:ボルツマン定数
T:絶対温度
q:素電荷量
:コレクタ電流
b:比例定数
m:定数
Eg:シリコンのバンドギャップエネルギー。
V BE : Voltage value of base-emitter voltage VBE k: Boltzmann constant T: Absolute temperature q: Elementary charge I C : Collector current b: Proportional constant m: Constant Eg: Band gap energy of silicon.

ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの温度依存性は、式(1)および式(2)をそれぞれ温度Tで微分することで得られ、下記の式(5)および式(6)で示される。   The temperature dependence of the drain voltage VD and the drain current ID is obtained by differentiating the equations (1) and (2) with respect to the temperature T, and is represented by the following equations (5) and (6).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

ここで、例えば、ID=8mA、VD=2V、VDD=3.3Vに設定したいとする。このとき、図21のHEMTバイアス回路500のパラメータをそれぞれ、R501=1kΩ、R502=1.75kΩ、RE=50Ωのように選定し、VBE=0.8V、Eg=1.12eV、m=−3/2として、式(5)および式(6)と計算すると、下記の式(7)および式(8)が得られる。   Here, for example, it is assumed that ID = 8 mA, VD = 2V, and VDD = 3.3V are set. At this time, the parameters of the HEMT bias circuit 500 of FIG. 21 are selected such that R501 = 1 kΩ, R502 = 1.75 kΩ, and RE = 50Ω, and VBE = 0.8 V, Eg = 1.12 eV, m = −3. When / 2 is calculated as Expression (5) and Expression (6), the following Expression (7) and Expression (8) are obtained.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

つまり、100℃の温度変化で、ドレイン電圧VDは約0.1V低下し、ドレイン電流IDは約2mA増加する。特に、ドレイン電流IDの温度依存は問題である。周囲温度の上昇とともに、ドレイン電流IDが増加すると、HEMT501の発熱により、さらに温度が上昇する。そして、これに応じてドレイン電流IDがさらに増加する。以降、放熱と発熱との熱的平衡状態に落ち着くまで、熱的な正帰還が生じる。このため、HEMTバイアス回路500の周囲温度は、低く保たなければならない制約が生じる。   That is, with a temperature change of 100 ° C., the drain voltage VD decreases by about 0.1 V, and the drain current ID increases by about 2 mA. In particular, the temperature dependence of the drain current ID is a problem. When the drain current ID increases as the ambient temperature rises, the temperature further rises due to heat generation of the HEMT 501. In response to this, the drain current ID further increases. Thereafter, thermal positive feedback occurs until the thermal equilibrium between heat dissipation and heat generation is reached. For this reason, there is a restriction that the ambient temperature of the HEMT bias circuit 500 must be kept low.

(2)電源電圧依存性
LNAの出力信号は、HEMT501のドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGで決定される。上記の式(1)および式(2)に示したように、図21のHEMTバイアス回路500におけるドレイン電圧VDは、電源電圧VDDの1次関数となっていることから、電源電圧VDDの変動(雑音に対する変動)に対して、強い相関があることがわかる。
(2) Power supply voltage dependency The output signal of the LNA is determined by the drain voltage VD and the gate voltage VG of the HEMT 501. As shown in the above equations (1) and (2), the drain voltage VD in the HEMT bias circuit 500 of FIG. 21 is a linear function of the power supply voltage VDD. It can be seen that there is a strong correlation with fluctuations in noise.

(3)電源電圧および負電源電圧からの雑音
電源電圧VDDや負電源電圧VNEGに雑音が含まれている場合、PSRR(Power Supply Rejection Ratio)が重要になる。PSRRは、ある電源電圧(ここでは電源電圧VDDおよび負電源電圧VNEG)からの雑音が、注目する端子においてどれだけ減衰するかを示す指標である。
(3) Noise from power supply voltage and negative power supply voltage When power supply voltage VDD and negative power supply voltage VNEG contain noise, PSRR (Power Supply Rejection Ratio) becomes important. PSRR is an index indicating how much noise from a certain power supply voltage (here, power supply voltage VDD and negative power supply voltage VNEG) attenuates at a terminal of interest.

(3−1)電源電圧VDDに対するPSRR
ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの電源電圧VDDへの依存性を詳細に知るためには、小信号等価回路を解く必要がある。そこで、図21のHEMTバイアス回路500における電源電圧VDDに対するPSRRを、図22を用いて示す。図22は、HEMTバイアス回路500の電源電圧VDDに対する小信号等価回路510である。キルヒホッフの電流則によって、下記の式(9)および式(10)を得る。
(3-1) PSRR for power supply voltage VDD
In order to know in detail the dependency of the drain voltage VD and the gate voltage VG on the power supply voltage VDD, it is necessary to solve a small signal equivalent circuit. Thus, PSRR with respect to the power supply voltage VDD in the HEMT bias circuit 500 of FIG. 21 is shown using FIG. FIG. 22 is a small signal equivalent circuit 510 for the power supply voltage VDD of the HEMT bias circuit 500. The following equations (9) and (10) are obtained according to Kirchhoff's current law.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、以下のとおりである。   The values in the above formulas are as follows.

gm:バイポーラトランジスタBIP501の相互コンダクタンス
ge:バイポーラトランジスタBIP501のコレクタ・エミッタ間コンダクタンス
Gm:HEMT501の相互コンダクタンス
gds:HEMT501のドレイン・ソース間コンダクタンス
VDD:電源電圧VDDの電圧値
:ドレイン電圧VDの電圧値
:ゲート電圧VGの電圧値
:ベース電圧VBの電圧値
:エミッタ側抵抗素子REの抵抗値
:コレクタ側抵抗素子RCの抵抗値。
gm: transconductance of the bipolar transistor BIP501 ge: collector-emitter conductance Gm of the bipolar transistor BIP501: HEMT501 of mutual conductance gds: between HEMT501 the drain and the source of the conductance VDD: voltage value V D of the power supply voltage VDD: the voltage of the drain voltage VD Value V G : Voltage value of the gate voltage VG V B : Voltage value of the base voltage VB R E : Resistance value of the emitter-side resistance element RE R C : Resistance value of the collector-side resistance element RC

そして、式(9)および式(10)の連立一次方程式を、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGに対して解いた結果を電源電圧VDDで微分し、デシベル表記すると、下記の式(11)および式(12)のように、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGに対する電源電圧VDDのPSRRがわかる。なお、計算過程で十分に小さい項は、近似処理をして、式を単純化した。   Then, when the simultaneous linear equations of the equations (9) and (10) are solved with respect to the drain voltage VD and the gate voltage VG, the result is differentiated by the power supply voltage VDD, and expressed in decibels, the following equations (11) and (11) As shown in (12), the PSRR of the power supply voltage VDD with respect to the drain voltage VD and the gate voltage VG is known. Note that terms that are sufficiently small in the calculation process are approximated to simplify the equation.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

式(11)および式(12)によって、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGには、電源電圧VDDの雑音がほとんど減衰されずに伝わることがわかる。   It can be seen from the equations (11) and (12) that the noise of the power supply voltage VDD is transmitted to the drain voltage VD and the gate voltage VG without being attenuated.

次いで、この減衰量が、LNAとして見た場合に十分かどうかを確認する。例えば、実際に、ID=8mA、VD=2V、VDD=3.3Vに設計したいとする。このとき、Gm=50mS、R501=1kΩ、R502=1.75kΩ、RE=50Ωと設定した場合に、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの電源電圧VDDに対するPSRRは、下記の式(13)および式(14)のようになる。   Next, it is confirmed whether this attenuation is sufficient when viewed as an LNA. For example, suppose that it is actually desired to design ID = 8 mA, VD = 2V, and VDD = 3.3V. At this time, when Gm = 50 mS, R501 = 1 kΩ, R502 = 1.75 kΩ, and RE = 50Ω, the PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG with respect to the power supply voltage VDD is expressed by the following equations (13) and ( 14).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

この値は、LNA用途としては悪く、電源電圧VDDに雑音があるときに問題となる。この例の場合であれば、信号電力を−90dBmとすると、負電源電圧VNEGに重畳する雑音電力を、少なくとも−90dBm程度という極めて微小なレベルに雑音電力を抑えなければならない。   This value is bad for LNA applications and causes a problem when the power supply voltage VDD has noise. In the case of this example, if the signal power is -90 dBm, the noise power superimposed on the negative power supply voltage VNEG must be suppressed to an extremely minute level of at least about -90 dBm.

(3−2)負電源電圧VNEGに対するPSRR
図20に示したように、HEMTのゲート電圧は負電圧である必要がある。すなわち、LNAに使われるHEMTは、正の電源電圧および負の電源電圧の2つを必要とする。
(3-2) PSRR for negative power supply voltage VNEG
As shown in FIG. 20, the gate voltage of the HEMT needs to be a negative voltage. That is, the HEMT used for the LNA requires two power supply voltages, a positive power supply voltage and a negative power supply voltage.

通常、パラボラアンテナに設置されたLNBは、同軸ケーブルによりテレビやビデオセットと接続され、テレビやビデオセット側から同軸ケーブルを介して電源供給を受ける。このとき供給を受ける電源は、正電圧の電源のみである。そこで、正の電源電圧から、チャージポンプを使って負の電源電圧を生成することが多い。   Usually, the LNB installed in the parabolic antenna is connected to a television or a video set by a coaxial cable, and is supplied with power from the television or video set side via the coaxial cable. At this time, only the positive voltage power source is supplied. Therefore, a negative power supply voltage is often generated from a positive power supply voltage using a charge pump.

図23は、負電圧発生回路520の構成を示す回路図である。図24は、負電圧VNEGの電圧波形を示す波形図である。   FIG. 23 is a circuit diagram showing a configuration of negative voltage generation circuit 520. FIG. 24 is a waveform diagram showing a voltage waveform of the negative voltage VNEG.

図23に示すように、負電圧発生回路520は、チャージポンプ回路で実現されている。チャージポンプ回路では、パルス状の電圧がコンデンサ521・522に印加され、2つのコンデンサ521・522間で電荷が充放電されることにより、出力端子が段階的に負電圧VNEGにされる。負電圧VNEGの電圧波形は、図24に示すように、負のDC電圧にパルス状の雑音が重畳したものになる。   As shown in FIG. 23, the negative voltage generation circuit 520 is realized by a charge pump circuit. In the charge pump circuit, a pulsed voltage is applied to the capacitors 521 and 522, and electric charges are charged and discharged between the two capacitors 521 and 522, whereby the output terminal is gradually set to the negative voltage VNEG. The voltage waveform of the negative voltage VNEG is obtained by superimposing pulsed noise on a negative DC voltage as shown in FIG.

図21のHEMTバイアス回路500においてHEMT501のゲート端子に負電圧を供給するためには、VNEG端子に、図23の負電圧発生回路520の出力端子を接続することになる。このとき、図24に示すような負のDC電圧に重畳しているパルス状の雑音が、HEMT501のゲート端子およびドレイン端子に漏れ出すと、LNAの出力信号品質を劣化させるという問題に発展する。   In order to supply a negative voltage to the gate terminal of the HEMT 501 in the HEMT bias circuit 500 of FIG. 21, the output terminal of the negative voltage generation circuit 520 of FIG. 23 is connected to the VNEG terminal. At this time, if pulse-like noise superimposed on a negative DC voltage as shown in FIG. 24 leaks to the gate terminal and drain terminal of the HEMT 501, the output signal quality of the LNA deteriorates.

図21のHEMTバイアス回路500における負電源電圧VNEGに対するPSRRを、図25を用いて示す。図25は、HEMTバイアス回路500の負電源電圧VNEGに対する小信号等価回路530である。キルヒホッフの電流則によって、下記の式(15)および式(16)を得る。   FIG. 25 shows PSRR with respect to the negative power supply voltage VNEG in the HEMT bias circuit 500 of FIG. FIG. 25 is a small signal equivalent circuit 530 for the negative power supply voltage VNEG of the HEMT bias circuit 500. The following equations (15) and (16) are obtained according to Kirchhoff's current law.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、VNEGが負電源電圧VNEGの電圧値であること以外は、前述の式(9)および式(10)と同じである。   Each value in the above equations is the same as the above equations (9) and (10) except that VNEG is the voltage value of the negative power supply voltage VNEG.

そして、式(15)および式(16)の連立一次方程式を、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGに対して解いた結果を負電源電圧VNEGで微分し、デシベル表記すると、下記の式(17)および式(18)のように、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGに対する負電源電圧VNEGのPSRRがわかる。なお、計算過程で十分に小さい項は、近似処理をして、式を単純化した。   When the simultaneous linear equations of the equations (15) and (16) are solved with respect to the drain voltage VD and the gate voltage VG, the negative power supply voltage VNEG is differentiated and expressed in decibels, the following equation (17) and As shown in Expression (18), the PSRR of the negative power supply voltage VNEG with respect to the drain voltage VD and the gate voltage VG is known. Note that terms that are sufficiently small in the calculation process are approximated to simplify the equation.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

式(17)および式(18)によって、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGには、負電源電圧VNEGの雑音が減衰されて伝わることがわかる。   From Expression (17) and Expression (18), it can be seen that the noise of the negative power supply voltage VNEG is transmitted to the drain voltage VD and the gate voltage VG after being attenuated.

次いで、この減衰量が、LNAとして見た場合に十分かどうかを確認する。例えば、実際に、ID=8mA、VD=2V、VDD=3.3Vに設計したいとする。このとき、Gm=50mS、R501=1kΩ、R502=1.75kΩ、RE=50Ω、RC=40kΩ、gm=1mSと設定した場合に、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの負電源電圧VNEGに対するPSRRは、下記の式(19)および式(20)のようになる。   Next, it is confirmed whether this attenuation is sufficient when viewed as an LNA. For example, suppose that it is actually desired to design ID = 8 mA, VD = 2V, and VDD = 3.3V. At this time, when Gm = 50 mS, R501 = 1 kΩ, R502 = 1.75 kΩ, RE = 50Ω, RC = 40 kΩ, and gm = 1 mS, the PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG with respect to the negative power supply voltage VNEG is The following equations (19) and (20) are obtained.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

この値は、LNA用途としては十分な減衰量とは言えない。この例の場合であれば、信号電力を−90dBmとすると、負電源電圧VNEGに重畳する雑音電力を、少なくとも−70dBm程度という極めて微小なレベルに雑音電力を抑えなければならない。   This value is not a sufficient amount of attenuation for LNA applications. In the case of this example, if the signal power is -90 dBm, the noise power to be superimposed on the negative power supply voltage VNEG must be suppressed to an extremely minute level of at least about -70 dBm.

(4)製造プロセスの限定
図21のHEMTバイアス回路500を、個別部品で実現する場合は特に問題とはならないが、集積回路(IC)で実現しようとする場合には、製造プロセスが限定されるという問題がある。
(4) Limitation of Manufacturing Process Although there is no particular problem when the HEMT bias circuit 500 of FIG. 21 is realized with individual components, the manufacturing process is limited when it is intended to be realized with an integrated circuit (IC). There is a problem.

図21に示したように、バイポーラトランジスタBIP501のVBE電位差を用いて、HEMT501のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDを制御するためには、PNP型のバイポーラトランジスタが必須になる。しかしこの場合、例えば安価なCMOSプロセスでは、従来のHEMTバイアス回路500を集積化することはできない。   As shown in FIG. 21, in order to control the drain voltage VD and drain current ID of the HEMT 501 using the VBE potential difference of the bipolar transistor BIP501, a PNP type bipolar transistor is essential. In this case, however, the conventional HEMT bias circuit 500 cannot be integrated by an inexpensive CMOS process, for example.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、
・温度依存性の低減
・電源電圧依存性の低減
・電源電圧および負電圧に重畳されている雑音の十分な減衰(すなわち、電源電圧および負電圧に対するPSRRの改善)
・製造プロセスの選定自由度の向上
を実現することができるバイアス回路、LNA、LNB、通信用受信機、通信用送信機、およびセンサーシステムを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is as follows.
-Reduction of temperature dependence-Reduction of power supply voltage dependence-Sufficient attenuation of noise superimposed on power supply voltage and negative voltage (ie, improvement of PSRR with respect to power supply voltage and negative voltage)
The object is to provide a bias circuit, an LNA, an LNB, a communication receiver, a communication transmitter, and a sensor system that can realize an improvement in the degree of freedom in selecting a manufacturing process.

本発明のバイアス回路は、上記課題を解決するために、ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、両電源型の差動増幅器と、第1抵抗素子と、第1基準電圧源と、第2基準電圧源とを備え、上記差動増幅器は、正入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、負入力端子が上記第2基準電圧源に接続され、出力端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第1基準電圧源に接続されていることを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the bias circuit of the present invention is a bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded, and includes a dual power supply type differential amplifier, a first resistance element, and a first resistance element. The differential amplifier includes a reference voltage source and a second reference voltage source. The differential amplifier has a positive input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, a negative input terminal connected to the second reference voltage source, and an output. The terminal is connected to the gate terminal of the amplification FET, and the first resistance element has one terminal connected to the drain terminal of the amplification FET and the other terminal connected to the first reference voltage source. It is characterized by that.

上記の構成によれば、増幅用FETのドレイン電流およびドレイン電圧を同時に所望の値に設定するとともに、温度依存性および電源電圧依存性を排除し、かつ非常に高い雑音除去率を得ることが可能となる。また、さらに、差動増幅器は、特殊な製造プロセスを必要とせず構成することができるので、製造プロセスの選定自由度を向上することが可能となる。   According to the above configuration, the drain current and drain voltage of the amplifying FET can be simultaneously set to desired values, temperature dependence and power supply voltage dependence can be eliminated, and a very high noise removal rate can be obtained. It becomes. Furthermore, since the differential amplifier can be configured without requiring a special manufacturing process, the degree of freedom in selecting the manufacturing process can be improved.

また、本発明のバイアス回路は、上記増幅用FETは、HEMTであることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the amplification FET is preferably a HEMT.

本発明のバイアス回路は、ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、単一電源型の差動増幅器と、第1基準電圧源と、第2基準電圧源と、第1トランジスタと、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、負電源電圧源とを備え、上記第1トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、上記差動増幅器は、第1入力端子が上記第2基準電圧源に接続され、第2入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、出力端子が上記第1トランジスタの制御端子に接続され、上記第1トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第1基準電圧源に接続され、上記第2抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、他方の端子が上記負電源電圧源に接続されていることを特徴としている。   The bias circuit of the present invention is a bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded, and includes a single power source type differential amplifier, a first reference voltage source, a second reference voltage source, 1 transistor, a 1st resistance element, a 2nd resistance element, and a negative power supply voltage source, The said 1st transistor has a 1st conduction | electrical_connection terminal, a 2nd conduction | electrical_connection terminal, and a control terminal, The said differential The amplifier has a first input terminal connected to the second reference voltage source, a second input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, an output terminal connected to the control terminal of the first transistor, One transistor has a first conduction terminal connected to the power supply voltage, a second conduction terminal connected to the gate terminal of the amplification FET, and the first resistance element has one terminal connected to the drain terminal of the amplification FET. Connected, the other terminal is The second resistance element is connected to the first reference voltage source, and has one terminal connected to the gate terminal of the amplification FET and the other terminal connected to the negative power supply voltage source. Yes.

上記の構成によれば、増幅用FETのドレイン電流およびドレイン電圧を同時に所望の値に設定するとともに、温度依存性および電源電圧依存性を排除し、かつ非常に高い雑音除去率を得ることが可能となる。また、さらに、差動増幅器は、特殊な製造プロセスを必要とせず構成することができるので、製造プロセスの選定自由度を向上することが可能となる。   According to the above configuration, the drain current and drain voltage of the amplifying FET can be simultaneously set to desired values, temperature dependence and power supply voltage dependence can be eliminated, and a very high noise removal rate can be obtained. It becomes. Furthermore, since the differential amplifier can be configured without requiring a special manufacturing process, the degree of freedom in selecting the manufacturing process can be improved.

また、本発明のバイアス回路は、上記増幅用FETは、HEMTであることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the amplification FET is preferably a HEMT.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1トランジスタは、Pチャネル型MOSFETであり、上記第1トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記Pチャネル型MOSFETのソース端子、ドレイン端子、およびゲート端子であり、上記差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the first transistor is a P-channel MOSFET, and the first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor are each a source of the P-channel MOSFET. It is preferable that the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1トランジスタは、PNP型バイポーラトランジスタであり、上記第1トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記PNP型バイポーラトランジスタのエミッタ端子、コレクタ端子、およびベース端子であり、上記差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the first transistor is a PNP bipolar transistor, and the first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor are emitters of the PNP bipolar transistor, respectively. A terminal, a collector terminal, and a base terminal, and the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are preferably a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1トランジスタは、Nチャネル型MOSFETであり、上記第1トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記Nチャネル型MOSFETのドレイン端子、ソース端子、およびゲート端子であり、上記差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the first transistor is an N-channel MOSFET, and the first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor are each a drain of the N-channel MOSFET. A terminal, a source terminal, and a gate terminal, and the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are preferably a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1トランジスタは、NPN型バイポーラトランジスタであり、上記第1トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記NPN型バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子、およびベース端子であり、上記差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the first transistor is an NPN bipolar transistor, and the first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor are each a collector of the NPN bipolar transistor. A terminal, an emitter terminal, and a base terminal, and the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are preferably a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.

本発明のバイアス回路は、ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、単一電源型の第1差動増幅器と、単一電源型の第2差動増幅器と、第1トランジスタと、第2トランジスタと、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、第3抵抗素子と、第4抵抗素子と、第5抵抗素子と、基準電圧源と、負電源電圧源とを備え、上記第1トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、上記第2トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、上記第1差動増幅器は、第1入力端子が上記第5抵抗素子を介して上記第2トランジスタの第2導通端子に接続され、第2入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、出力端子が上記第1トランジスタの制御端子に接続され、上記第2差動増幅器は、第1入力端子が上記第4抵抗素子および上記第5抵抗素子を介して上記第2トランジスタの第2導通端子に接続され、第2入力端子が上記基準電圧源に接続され、出力端子が上記第2トランジスタの制御端子に接続され、上記第1トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、上記第2トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記第5抵抗素子、上記第4抵抗素子および上記第3抵抗素子をこの順番に介して接地され、上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第2トランジスタの第2導通端子に接続され、上記第2抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、他方の端子が上記負電源電圧源に接続されていることを特徴としている。   The bias circuit of the present invention is a bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded, and includes a single power supply type first differential amplifier, a single power supply type second differential amplifier, 1 transistor, 2nd transistor, 1st resistance element, 2nd resistance element, 3rd resistance element, 4th resistance element, 5th resistance element, reference voltage source, and negative power supply voltage source The first transistor has a first conduction terminal, a second conduction terminal, and a control terminal; the second transistor has a first conduction terminal, a second conduction terminal, and a control terminal; The first differential amplifier has a first input terminal connected to the second conduction terminal of the second transistor via the fifth resistance element, a second input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, and an output terminal. Is connected to the control terminal of the first transistor, The second differential amplifier has a first input terminal connected to the second conduction terminal of the second transistor via the fourth resistance element and the fifth resistance element, and the second input terminal connected to the reference voltage source. Connected, the output terminal is connected to the control terminal of the second transistor, the first transistor has a first conduction terminal connected to the power supply voltage, a second conduction terminal connected to the gate terminal of the amplification FET, The second transistor has a first conduction terminal connected to the power supply voltage, a second conduction terminal grounded through the fifth resistance element, the fourth resistance element, and the third resistance element in this order, and the second transistor One resistance element has one terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, the other terminal connected to the second conduction terminal of the second transistor, and the second resistance element has one terminal connected to the amplification terminal. FE It is connected to the gate terminal and the other terminal is characterized in that it is connected to the negative supply voltage source.

上記の構成によれば、増幅用FETのドレイン電流およびドレイン電圧を同時に所望の値に設定するとともに、温度依存性および電源電圧依存性を排除し、かつ非常に高い雑音除去率を得ることが可能となる。また、さらに、差動増幅器は、特殊な製造プロセスを必要とせず構成することができるので、製造プロセスの選定自由度を向上することが可能となる。   According to the above configuration, the drain current and drain voltage of the amplifying FET can be simultaneously set to desired values, temperature dependence and power supply voltage dependence can be eliminated, and a very high noise removal rate can be obtained. It becomes. Furthermore, since the differential amplifier can be configured without requiring a special manufacturing process, the degree of freedom in selecting the manufacturing process can be improved.

また、本発明のバイアス回路は、上記増幅用FETは、HEMTであることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the amplification FET is preferably a HEMT.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタは、Pチャネル型MOSFETであり、上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記Pチャネル型MOSFETのソース端子、ドレイン端子、およびゲート端子であり、上記第1差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であり、上記第2差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the first transistor and the second transistor are P-channel MOSFETs, and the first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor and the second transistor. Are respectively a source terminal, a drain terminal, and a gate terminal of the P-channel MOSFET, and a first input terminal and a second input terminal of the first differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively. The first input terminal and the second input terminal of the second differential amplifier are preferably a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタは、PNP型バイポーラトランジスタであり、上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記PNP型バイポーラトランジスタのエミッタ端子、コレクタ端子、およびベース端子であり、上記第1差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であり、上記第2差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the first transistor and the second transistor are PNP-type bipolar transistors, and the first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor and the second transistor. Are respectively an emitter terminal, a collector terminal, and a base terminal of the PNP-type bipolar transistor, and a first input terminal and a second input terminal of the first differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively. The first input terminal and the second input terminal of the second differential amplifier are preferably a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタは、Nチャネル型MOSFETであり、上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記Nチャネル型MOSFETのドレイン端子、ソース端子、およびゲート端子であり、上記第1差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であり、上記第2差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であることが好ましい。   In the bias circuit according to the present invention, the first transistor and the second transistor are N-channel MOSFETs, and the first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor and the second transistor. Are respectively a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal of the N-channel MOSFET, and a first input terminal and a second input terminal of the first differential amplifier are a negative input terminal and a positive input terminal, respectively. The first input terminal and the second input terminal of the second differential amplifier are preferably a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタは、NPN型バイポーラトランジスタであり、上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記NPN型バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子、およびベース端子であり、上記第1差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であり、上記第2差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the first transistor and the second transistor are NPN bipolar transistors, and the first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor and the second transistor. Are respectively a collector terminal, an emitter terminal, and a base terminal of the NPN bipolar transistor, and a first input terminal and a second input terminal of the first differential amplifier are a negative input terminal and a positive input terminal, respectively. The first input terminal and the second input terminal of the second differential amplifier are preferably a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.

また、本発明のバイアス回路は、上記第3抵抗素子の代わりに、定電流源が用いられていることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, a constant current source is preferably used instead of the third resistance element.

また、本発明のバイアス回路は、上記第4抵抗素子が除去されていることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, it is preferable that the fourth resistance element is removed.

また、本発明のバイアス回路は、上記第3抵抗素子の代わりに、定電流源が用いられ、上記第4抵抗素子が除去されていることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, it is preferable that a constant current source is used instead of the third resistance element, and the fourth resistance element is removed.

また、本発明のバイアス回路は、電圧耐圧の保護素子をさらに備え、上記保護素子は、上記第1トランジスタの第2導通端子と上記増幅用FETのゲート端子との間に挿入されていることが好ましい。   The bias circuit of the present invention further includes a voltage withstand voltage protection element, and the protection element is inserted between the second conduction terminal of the first transistor and the gate terminal of the amplification FET. preferable.

また、本発明のバイアス回路は、上記基準電圧源は、バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップリファレンス回路により構成されていることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, it is preferable that the reference voltage source is composed of a band gap reference circuit that outputs a band gap voltage.

また、本発明のバイアス回路は、上記第1差動増幅器、上記第2差動増幅器、上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第1抵抗素子、上記第2抵抗素子、上記第3抵抗素子、上記第4抵抗素子、および上記第5抵抗素子は、集積回路によって構成されていることが好ましい。   The bias circuit of the present invention includes the first differential amplifier, the second differential amplifier, the first transistor, the second transistor, the first resistance element, the second resistance element, and the third resistance element. The fourth resistance element and the fifth resistance element are preferably formed of an integrated circuit.

また、本発明のバイアス回路は、上記基準電圧源、上記負電源電圧源、またはその両方は、上記集積回路とともに集積化されて構成されていることが好ましい。   In the bias circuit of the present invention, the reference voltage source, the negative power supply voltage source, or both are preferably integrated with the integrated circuit.

本発明のLNAは、上記課題を解決するために、ソース端子が接地された増幅用FETと、上記バイアス回路とを備え、上記増幅用FETのゲート端子を入力端子とし、上記増幅用FETのドレイン端子を出力端子とすることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the LNA of the present invention includes an amplification FET whose source terminal is grounded, and the bias circuit, and uses the gate terminal of the amplification FET as an input terminal, and the drain of the amplification FET. The terminal is an output terminal.

本発明のLNBは、上記課題を解決するために、アンテナによって受信した信号を増幅およびダウンコンバートして後段に伝送するLNBであって、上記信号を増幅するLNAとして上記LNAを少なくとも1つ備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the LNB of the present invention is an LNB that amplifies and downconverts a signal received by an antenna and transmits it to the subsequent stage, and includes at least one LNA as an LNA that amplifies the signal. It is characterized by being.

本発明の通信用受信機は、上記課題を解決するために、通信用受信機であって、通信路からの信号を受信する受信デバイスと、上記受信デバイスから出力される信号を増幅するLNAとして上記LNAを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a communication receiver according to the present invention is a communication receiver, and includes a receiving device that receives a signal from a communication path, and an LNA that amplifies a signal output from the receiving device. The above-mentioned LNA is provided.

本発明の通信用送信機は、上記課題を解決するために、通信用送信機であって、送信する信号を増幅するLNAとして上記LNAと、上記LNAにより増幅された信号を通信路へ送信する送信デバイスとを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the communication transmitter of the present invention is a communication transmitter, and transmits the LNA as an LNA for amplifying a signal to be transmitted and a signal amplified by the LNA to a communication path. And a transmission device.

本発明のセンサーシステムは、上記課題を解決するために、センサーシステムであって、対象物の変化を検出し、該検出した変化に応じた信号を生成するセンシングデバイスと、上記センシングデバイスから出力される信号を増幅するLNAとして上記LNAを備えていることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a sensor system according to the present invention is a sensor system that detects a change in an object and generates a signal corresponding to the detected change, and is output from the sensing device. The above-mentioned LNA is provided as an LNA for amplifying a signal to be amplified.

以上のように、本発明のバイアス回路は、ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、両電源型の差動増幅器と、第1抵抗素子と、第1基準電圧源と、第2基準電圧源とを備え、上記差動増幅器は、正入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、負入力端子が上記第2基準電圧源に接続され、出力端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第1基準電圧源に接続されている構成である。   As described above, the bias circuit of the present invention is a bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded, and is a dual power supply type differential amplifier, a first resistance element, and a first reference voltage source. And a second reference voltage source, wherein the differential amplifier has a positive input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, a negative input terminal connected to the second reference voltage source, and an output terminal The first resistance element is connected to the gate terminal of the amplification FET, and one terminal is connected to the drain terminal of the amplification FET, and the other terminal is connected to the first reference voltage source. .

また、本発明のバイアス回路は、ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、単一電源型の差動増幅器と、第1基準電圧源と、第2基準電圧源と、第1トランジスタと、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、負電源電圧源とを備え、上記第1トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、上記差動増幅器は、第1入力端子が上記第2基準電圧源に接続され、第2入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、出力端子が上記第1トランジスタの制御端子に接続され、上記第1トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第1基準電圧源に接続され、上記第2抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、他方の端子が上記負電源電圧源に接続されている構成である。   The bias circuit of the present invention is a bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded, and includes a single power source type differential amplifier, a first reference voltage source, a second reference voltage source, A first transistor, a first resistance element, a second resistance element, and a negative power supply voltage source, wherein the first transistor has a first conduction terminal, a second conduction terminal, and a control terminal, The differential amplifier has a first input terminal connected to the second reference voltage source, a second input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, an output terminal connected to the control terminal of the first transistor, The first transistor has a first conduction terminal connected to the power supply voltage, a second conduction terminal connected to the gate terminal of the amplification FET, and the first resistance element has one terminal connected to the drain of the amplification FET. Connected to the other terminal A child is connected to the first reference voltage source, and the second resistance element has one terminal connected to the gate terminal of the amplification FET and the other terminal connected to the negative power supply voltage source. is there.

また、本発明のバイアス回路は、ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、単一電源型の第1差動増幅器と、単一電源型の第2差動増幅器と、第1トランジスタと、第2トランジスタと、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、第3抵抗素子と、第4抵抗素子と、第5抵抗素子と、基準電圧源と、負電源電圧源とを備え、上記第1トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、上記第2トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、上記第1差動増幅器は、第1入力端子が上記第5抵抗素子を介して上記第2トランジスタの第2導通端子に接続され、第2入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、出力端子が上記第1トランジスタの制御端子に接続され、上記第2差動増幅器は、第1入力端子が上記第4抵抗素子および上記第5抵抗素子を介して上記第2トランジスタ第2導通端子に接続され、第2入力端子が上記基準電圧源に接続され、出力端子が上記第2トランジスタの制御端子に接続され、上記第1トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、上記第2トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記第5抵抗素子、上記第4抵抗素子および上記第3抵抗素子をこの順番に介して接地され、上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第2トランジスタの第2導通端子に接続され、上記第2抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、他方の端子が上記負電源電圧源に接続されている構成である。   The bias circuit of the present invention is a bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded, and includes a single power supply type first differential amplifier, a single power supply type second differential amplifier, The first transistor, the second transistor, the first resistance element, the second resistance element, the third resistance element, the fourth resistance element, the fifth resistance element, the reference voltage source, and the negative power source voltage source The first transistor has a first conduction terminal, a second conduction terminal, and a control terminal, and the second transistor has a first conduction terminal, a second conduction terminal, and a control terminal, The first differential amplifier has a first input terminal connected to the second conduction terminal of the second transistor via the fifth resistance element, a second input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, Output terminal connected to the control terminal of the first transistor The second differential amplifier has a first input terminal connected to the second transistor second conduction terminal via the fourth resistance element and the fifth resistance element, and a second input terminal connected to the reference voltage source. The output terminal is connected to the control terminal of the second transistor, the first transistor has a first conduction terminal connected to the power supply voltage, and a second conduction terminal connected to the gate terminal of the amplification FET. The second transistor has a first conduction terminal connected to the power supply voltage, a second conduction terminal grounded through the fifth resistance element, the fourth resistance element, and the third resistance element in this order, The first resistance element has one terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, the other terminal connected to the second conduction terminal of the second transistor, and the second resistance element has one terminal connected to the terminal. For amplification Is connected to the gate terminal of the ET, the other terminal is configured to be connected to the negative supply voltage source.

上記の各構成によれば、増幅用FETのドレイン電流およびドレイン電圧を同時に所望の値に設定するとともに、温度依存性および電源電圧依存性を排除し、かつ非常に高い雑音除去率を得ることができるという効果を奏する。また、さらに、差動増幅器は、特殊な製造プロセスを必要とせず構成することができるので、製造プロセスの選定自由度を向上することができるという効果を併せて奏する。   According to each of the above configurations, the drain current and drain voltage of the amplifying FET can be simultaneously set to desired values, temperature dependence and power supply voltage dependence can be eliminated, and a very high noise removal rate can be obtained. There is an effect that can be done. Furthermore, since the differential amplifier can be configured without requiring a special manufacturing process, there is also an effect that the degree of freedom in selecting the manufacturing process can be improved.

本発明におけるバイアス回路の第1実施形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of a bias circuit in the present invention. 本発明におけるバイアス回路の第2実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 2nd Embodiment of the bias circuit in this invention. 図2のバイアス回路の電源電圧VDDに対する小信号等価回路である。3 is a small signal equivalent circuit for the power supply voltage VDD of the bias circuit of FIG. 2. 図2のバイアス回路の負電源電圧源VNEGに対する小信号等価回路である。3 is a small signal equivalent circuit for the negative power supply voltage source VNEG of the bias circuit of FIG. 2. 本発明におけるバイアス回路の第3実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 3rd Embodiment of the bias circuit in this invention. 本発明におけるバイアス回路の第6実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 6th Embodiment of the bias circuit in this invention. 図6のバイアス回路におけるオペアンプAMP3を含む第1の負帰還ループの、電源電圧VDDに対する小信号等価回路である。7 is a small signal equivalent circuit for a power supply voltage VDD of a first negative feedback loop including an operational amplifier AMP3 in the bias circuit of FIG. 本発明におけるバイアス回路の第7実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 7th Embodiment of the bias circuit in this invention. 本発明におけるバイアス回路の第8実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 8th Embodiment of the bias circuit in this invention. 本発明におけるバイアス回路の第9実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 9th Embodiment of the bias circuit in this invention. 本発明におけるLNAの実施の一形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one Embodiment of LNA in this invention. 本発明におけるLNAの他の実施の形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows other embodiment of LNA in this invention. 保護素子の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of a protection element. バンドギャップリファレンス回路の一構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows one structural example of a band gap reference circuit. 本発明におけるLNAのさらに他の実施の形態を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows other embodiment of LNA in this invention. 本発明におけるLNBの実施の一形態を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows one Embodiment of LNB in this invention. 本発明における通信用受信機および通信用送信機の実施の一形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the receiver for communication in this invention, and the transmitter for communication. 本発明におけるセンサーシステムの実施の一形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the sensor system in this invention. HEMTのバイアスを説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the bias of HEMT. HEMTのゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gate voltage and drain current of HEMT. 従来のHEMTバイアス回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional HEMT bias circuit. 図21の従来のHEMTバイアス回路の電源電圧VDDに対する小信号等価回路である。22 is a small-signal equivalent circuit for the power supply voltage VDD of the conventional HEMT bias circuit of FIG. 負電圧発生回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a negative voltage generation circuit. 負電圧VNEGの電圧波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the voltage waveform of the negative voltage VNEG. 図21の従来のHEMTバイアス回路の負電源電圧VNEGに対する小信号等価回路である。FIG. 22 is a small signal equivalent circuit for the negative power supply voltage VNEG of the conventional HEMT bias circuit of FIG. 21. 図6のバイアス回路と図21の従来のHEMTバイアス回路とにおける、温度変化に対する、(a)HEMTのドレイン電圧、および、(b)HEMTのドレイン電流の特性を示すグラフである。22 is a graph showing characteristics of (a) HEMT drain voltage and (b) HEMT drain current with respect to temperature change in the bias circuit of FIG. 6 and the conventional HEMT bias circuit of FIG. 21. 図26の値を示すときのHEMTのドレイン電圧およびドレイン電流の式を示す表である。It is a table | surface which shows the formula of the drain voltage and drain current of HEMT when showing the value of FIG. 図6のバイアス回路と図21の従来のHEMTバイアス回路とにおける、電源電圧変化に対する、(a)HEMTのドレイン電圧、および、(b)HEMTのドレイン電流の特性を示すグラフである。22 is a graph showing characteristics of (a) HEMT drain voltage and (b) HEMT drain current with respect to power supply voltage change in the bias circuit of FIG. 6 and the conventional HEMT bias circuit of FIG. 21. 図6のバイアス回路と図21の従来のHEMTバイアス回路とにおける、電源電圧VDDに対する、(a)HEMTのドレイン端子、および、(b)HEMTのゲート端子のPSRRの特性を示すグラフである。22 is a graph showing PSRR characteristics of (a) the HEMT drain terminal and (b) the HEMT gate terminal with respect to the power supply voltage VDD in the bias circuit of FIG. 6 and the conventional HEMT bias circuit of FIG. 図29の値を示すときのHEMTのドレイン端子およびゲート端子のPSRRの式を示す表である。It is a table | surface which shows the formula of PSRR of the drain terminal and gate terminal of HEMT when showing the value of FIG. 図6のバイアス回路と図21の従来のHEMTバイアス回路とにおける、負電源電圧VNEGに対する、(a)HEMTのドレイン端子、および、(b)HEMTのゲート端子のPSRRの特性を示すグラフである。FIG. 22 is a graph showing PSRR characteristics of (a) the HEMT drain terminal and (b) the HEMT gate terminal with respect to the negative power supply voltage VNEG in the bias circuit of FIG. 6 and the conventional HEMT bias circuit of FIG. 21. 図31の値を示すときのHEMTのドレイン端子およびゲート端子のPSRRの式を示す表である。FIG. 32 is a table showing PSRR equations for the drain terminal and the gate terminal of the HEMT when the values of FIG. 31 are shown.

本発明の各実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、各実施の形態において説明すること以外の構成は、前述の実施の形態と同じである。また、説明の便宜上、各実施の形態においては、前述の実施の形態の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。   Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration other than that described in each embodiment is the same as that of the above-described embodiment. Further, for convenience of explanation, in each embodiment, members having the same functions as those shown in the drawings of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

〔実施の形態1〕
図1は、本実施の形態のHEMTバイアス回路11の一構成例を示す回路図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration example of the HEMT bias circuit 11 according to the present embodiment.

本実施の形態のHEMTバイアス回路11(バイアス回路)は、ソース端子4が接地されたHEMT1(増幅用FET)のためのバイアス回路である。HEMTバイアス回路11は、図1に示すように、オペアンプAMP1(両電源型の差動増幅器)、抵抗素子RI(第1抵抗素子)、第1基準電圧源VX、第2基準電圧源VY、および負電源電圧源VNEGを備えている。   The HEMT bias circuit 11 (bias circuit) of the present embodiment is a bias circuit for HEMT 1 (amplifying FET) whose source terminal 4 is grounded. As shown in FIG. 1, the HEMT bias circuit 11 includes an operational amplifier AMP1 (dual power supply type differential amplifier), a resistor element RI (first resistor element), a first reference voltage source VX, a second reference voltage source VY, and A negative power supply voltage source VNEG is provided.

オペアンプAMP1は、両電源型のオペアンプであり、差動増幅器として構成されている。オペアンプAMP1の正電源端子および負電源端子は、電源電圧VDDおよび負電源電圧源VNEGにそれぞれ接続されている。オペアンプAMP1の正入力端子(非反転入力端子)は、HEMT1のドレイン端子3に接続されている。オペアンプAMP1の負入力端子(反転入力端子)は、第2基準電圧源VYに接続されている。オペアンプAMP1の出力端子は、HEMT1のゲート端子2に接続されている。   The operational amplifier AMP1 is a dual power supply type operational amplifier, and is configured as a differential amplifier. The positive power supply terminal and the negative power supply terminal of the operational amplifier AMP1 are connected to the power supply voltage VDD and the negative power supply voltage source VNEG, respectively. The positive input terminal (non-inverting input terminal) of the operational amplifier AMP1 is connected to the drain terminal 3 of the HEMT1. The negative input terminal (inverting input terminal) of the operational amplifier AMP1 is connected to the second reference voltage source VY. The output terminal of the operational amplifier AMP1 is connected to the gate terminal 2 of the HEMT1.

抵抗素子RIは、2つの端子を有しており、一方の端子がHEMT1のドレイン端子3に接続され、他方の端子が第1基準電圧源VXに接続されている。   The resistance element RI has two terminals, one terminal is connected to the drain terminal 3 of the HEMT 1 and the other terminal is connected to the first reference voltage source VX.

第1基準電圧源VXおよび第2基準電圧源VYは、正の電圧を発生する電圧源である。第1基準電圧源VXおよび第2基準電圧源VYは、温度Tや電源電圧VDDの変動に全く影響を受けない。負電源電圧源VNEGは、負の電源電圧(負電源電圧VNEGとも呼ぶ)を発生する電圧源である。なお、電源電圧VDDは正の電源電圧であり、外部の他の部材と共用することができる。   The first reference voltage source VX and the second reference voltage source VY are voltage sources that generate a positive voltage. The first reference voltage source VX and the second reference voltage source VY are not affected at all by fluctuations in the temperature T and the power supply voltage VDD. The negative power supply voltage source VNEG is a voltage source that generates a negative power supply voltage (also referred to as a negative power supply voltage VNEG). The power supply voltage VDD is a positive power supply voltage and can be shared with other external members.

HEMTバイアス回路11では、HEMT1を、オペアンプAMP1の負帰還ループの中に組み込んでいる。これにより、HEMT1のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、下記の式(21)および式(22)で示す近似式になるように、自動的に決定される仕組みになっている。   In the HEMT bias circuit 11, HEMT1 is incorporated in the negative feedback loop of the operational amplifier AMP1. As a result, the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 1 are automatically determined so as to be approximate expressions represented by the following expressions (21) and (22).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、以下のとおりである。   The values in the above formulas are as follows.

:ドレイン電圧VDの電圧値
:ドレイン電流IDの電流値
:第1基準電圧源VXの電圧値
:第2基準電圧源VYの電圧値
:抵抗素子RIの抵抗値。
V D: voltage value of the drain voltage VD I D: the current value of the drain current ID V X: the voltage value of the first reference voltage source VX V Y: the voltage value of the second reference voltage source VY R I: the resistance of the resistance element RI value.

すなわち、第2基準電圧源VYの基準電圧VYをオペアンプAMP1の入力に印加することで、HEMT1のドレイン端子3では所定の電圧VYを得る。また、第1基準電圧源VXとHEMT1のドレイン端子3との間に抵抗素子RIを挿入することによって、基準電圧VXと基準電圧VYとの電位差が抵抗素子RIの両端に生じるため、所望のドレイン電流IDを得る。   That is, a predetermined voltage VY is obtained at the drain terminal 3 of the HEMT 1 by applying the reference voltage VY of the second reference voltage source VY to the input of the operational amplifier AMP1. Further, by inserting the resistor element RI between the first reference voltage source VX and the drain terminal 3 of the HEMT 1, a potential difference between the reference voltage VX and the reference voltage VY is generated at both ends of the resistor element RI. Obtain the current ID.

式(21)および式(22)は、温度Tや電源電圧VDDの関数ではないので、HEMT1のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、これらの変動を受けない。よって、HEMTバイアス回路11では、温度依存性および電源電圧依存性を排除することが可能となる。   Since Expression (21) and Expression (22) are not a function of the temperature T or the power supply voltage VDD, the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 1 are not affected by these fluctuations. Therefore, the HEMT bias circuit 11 can eliminate temperature dependency and power supply voltage dependency.

また、電源電圧VDDおよび負電源電圧VNEGからHEMT1のゲート端子2へのPSRRは、オペアンプAMP1のPSRRと等しくなるので、非常に高い雑音除去率を得ることが可能となる。   Further, since PSRR from the power supply voltage VDD and the negative power supply voltage VNEG to the gate terminal 2 of the HEMT 1 is equal to the PSRR of the operational amplifier AMP1, it is possible to obtain a very high noise removal rate.

さらに、オペアンプAMP1は、特殊な製造プロセスを必要とせず構成することができる。それゆえ、図21に示した従来のHEMTバイアス回路500では、PNP型バイポーラトランジスタが必須であったが、HEMTバイアス回路11では、トランジスタの種類は問われない。よって、HEMTバイアス回路11では、製造プロセスの選定の自由度が高くなり、CMOSプロセスや、MOSプロセス、バイポーラプロセス、BiCMOSプロセスなど、様々なプロセスでの集積回路の製造が可能となる。   Furthermore, the operational amplifier AMP1 can be configured without requiring a special manufacturing process. Therefore, in the conventional HEMT bias circuit 500 shown in FIG. 21, a PNP type bipolar transistor is essential, but in the HEMT bias circuit 11, the type of transistor is not limited. Therefore, the HEMT bias circuit 11 has a high degree of freedom in selecting a manufacturing process, and an integrated circuit can be manufactured in various processes such as a CMOS process, a MOS process, a bipolar process, and a BiCMOS process.

但し、近年のオペアンプ(差動増幅器)は、単一電源が主流である。また、図1に示すオペアンプAMP1は、GNDレベルを挟んだ正負の両電源を必要とするというデメリットがある。   However, a single power supply is the mainstream in recent operational amplifiers (differential amplifiers). Further, the operational amplifier AMP1 shown in FIG. 1 has a demerit that it requires both positive and negative power supplies across the GND level.

〔実施の形態2〕
図2は、本実施の形態のHEMTバイアス回路12の一構成例を示す回路図である。
[Embodiment 2]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the HEMT bias circuit 12 of the present embodiment.

本実施の形態のHEMTバイアス回路12(バイアス回路)は、ソース端子が接地されたHEMT1のためのバイアス回路である。HEMTバイアス回路12は、図2に示すように、オペアンプAMP2(単一電源型の差動増幅器,第1差動増幅器)、抵抗素子RI、第1基準電圧源VX、第2基準電圧源VY、負電源電圧源VNEG、Pチャネル型MOSFET(以下、PMOSトランジスタと称する)PMOS1(第1トランジスタ)、および抵抗素子RG(第2抵抗素子)を備えている。   The HEMT bias circuit 12 (bias circuit) of the present embodiment is a bias circuit for the HEMT 1 whose source terminal is grounded. As shown in FIG. 2, the HEMT bias circuit 12 includes an operational amplifier AMP2 (single power supply type differential amplifier, first differential amplifier), a resistor element RI, a first reference voltage source VX, a second reference voltage source VY, A negative power supply voltage source VNEG, a P-channel MOSFET (hereinafter referred to as PMOS transistor) PMOS1 (first transistor), and a resistance element RG (second resistance element) are provided.

オペアンプAMP2は、単一電源型のオペアンプであり、差動増幅器として構成されている。オペアンプAMP2の正電源端子は、電源電圧VDDに接続されている。オペアンプAMP2の正入力端子(非反転入力端子、第1入力端子)は、第2基準電圧源VYに接続されている。オペアンプAMP2の負入力端子(反転入力端子、第2入力端子)は、HEMT1のドレイン端子に接続されている。オペアンプAMP2の出力端子は、PMOSトランジスタPMOS1のゲート端子(制御端子)に接続されている。   The operational amplifier AMP2 is a single power supply type operational amplifier, and is configured as a differential amplifier. The positive power supply terminal of the operational amplifier AMP2 is connected to the power supply voltage VDD. The positive input terminal (non-inverting input terminal, first input terminal) of the operational amplifier AMP2 is connected to the second reference voltage source VY. The negative input terminal (inverted input terminal, second input terminal) of the operational amplifier AMP2 is connected to the drain terminal of the HEMT1. The output terminal of the operational amplifier AMP2 is connected to the gate terminal (control terminal) of the PMOS transistor PMOS1.

PMOSトランジスタPMOS1のソース端子(第1導通端子)は、電源電圧VDDに接続されている。PMOSトランジスタPMOS1のドレイン端子(第2導通端子)は、HEMT1のゲート端子に接続されている。   The source terminal (first conduction terminal) of the PMOS transistor PMOS1 is connected to the power supply voltage VDD. The drain terminal (second conduction terminal) of the PMOS transistor PMOS1 is connected to the gate terminal of HEMT1.

抵抗素子RGは、2つの端子を有しており、一方の端子がHEMT1のゲート端子に接続され、他方の端子が負電源電圧源VNEGに接続されている。   The resistance element RG has two terminals, one terminal is connected to the gate terminal of the HEMT 1 and the other terminal is connected to the negative power supply voltage source VNEG.

HEMTバイアス回路12では、HEMT1を、オペアンプAMP2の負帰還ループの中に組み込んでいる。これにより、HEMT1のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、前述の式(21)および式(22)で示す近似式になるように、自動的に決定される仕組みになっている。式(21)および式(22)によれば、HEMT1のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、温度Tや電源電圧VDDの変動を受けないので、HEMTバイアス回路12では、温度依存性および電源電圧依存性を排除することが可能となる。   In the HEMT bias circuit 12, HEMT1 is incorporated in the negative feedback loop of the operational amplifier AMP2. Thereby, the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 1 are automatically determined so as to be approximate expressions represented by the above formulas (21) and (22). According to the equations (21) and (22), the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 1 are not affected by the temperature T and the power supply voltage VDD. It becomes possible to exclude sex.

<電源電圧VDDに対するPSRR>
次に、HEMTバイアス回路12によりバイアスを受けるHEMT1のドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの、電源電圧VDDに対するPSRRを、図3を用いて示す。図3は、図2のHEMTバイアス回路12の電源電圧VDDに対する小信号等価回路13である。キルヒホッフの電流則によって、下記の式(23)および式(24)を得る。
<PSRR for power supply voltage VDD>
Next, PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG of the HEMT 1 that is biased by the HEMT bias circuit 12 with respect to the power supply voltage VDD will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a small signal equivalent circuit 13 for the power supply voltage VDD of the HEMT bias circuit 12 of FIG. The following equations (23) and (24) are obtained according to Kirchhoff's current law.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、以下のとおりである。   The values in the above formulas are as follows.

gm:PMOSトランジスタPMOS1の相互コンダクタンス
gp:PMOSトランジスタPMOS1のドレイン・ソース間コンダクタンス
Gm:HEMT1の相互コンダクタンス
gds:HEMT1のドレイン・ソース間コンダクタンス
VDD:電源電圧VDDの電圧値
A2:オペアンプAMP2のDCゲイン
:ドレイン電圧VDの電圧値
:ゲート電圧VGの電圧値
:抵抗素子RIの抵抗値
:抵抗素子RGの抵抗値。
gm: mutual conductance of PMOS transistor PMOS1 gp: conductance between drain and source of PMOS transistor PMOS1 Gm: mutual conductance of HEMT1 gds: conductance between drain and source of HEMT1 VDD: voltage value of power supply voltage VDD A2: DC gain of operational amplifier AMP2 V D : Voltage value of the drain voltage VD V G : Voltage value of the gate voltage VG R I : Resistance value of the resistance element RI R G : Resistance value of the resistance element RG

そして、式(23)および式(24)の連立一次方程式を、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGに対して解いた結果を電源電圧VDDで微分し、デシベル表記すると、下記の式(25)および式(26)のように、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGに対する電源電圧VDDのPSRRがわかる。なお、計算過程で十分に小さい項は近似処理をして、式を単純化した。   Then, when the simultaneous linear equations of the equations (23) and (24) are solved with respect to the drain voltage VD and the gate voltage VG, the result is differentiated by the power supply voltage VDD, and expressed in decibels, the following equations (25) and As shown in (26), the PSRR of the power supply voltage VDD with respect to the drain voltage VD and the gate voltage VG is known. In the calculation process, terms that are sufficiently small are approximated to simplify the equation.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

式(25)および式(26)によって、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGには、電源電圧VDDの雑音が減衰されて伝わることがわかる。   It can be seen from the equations (25) and (26) that the noise of the power supply voltage VDD is attenuated and transmitted to the drain voltage VD and the gate voltage VG.

次いで、この減衰量が、LNAとして見た場合に十分かどうかを確認する。例えば、実際に、ID=8mA、VD=2V、VDD=3.3V、A2=10000に設計したいとする。このとき、Gm=40mS、RI=62.5Ωと設定した場合に、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの電源電圧VDDに対するPSRRは、下記の式(27)および式(28)のようになる。   Next, it is confirmed whether this attenuation is sufficient when viewed as an LNA. For example, suppose that it is actually desired to design ID = 8 mA, VD = 2 V, VDD = 3.3 V, and A2 = 10000. At this time, when Gm = 40 mS and RI = 62.5Ω are set, the PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG with respect to the power supply voltage VDD is expressed by the following equations (27) and (28).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

この値は、LNAとしてみると十分な減衰量である。例えば、LNAに入力される信号電力を−90dBmとした場合に、電源電圧VDDに、−20dBmの雑音電力が重畳したとしても、LNAは良好な信号増幅を得られることがわかる。   This value is a sufficient amount of attenuation when viewed as an LNA. For example, when the signal power input to the LNA is −90 dBm, it can be seen that the LNA can obtain good signal amplification even if the noise power of −20 dBm is superimposed on the power supply voltage VDD.

<負電源電圧VNEGに対するPSRR>
次に、HEMTバイアス回路12によりバイアスを受けるHEMT1のドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの、負電源電圧源VNEGに対するPSRRを、図4を用いて示す。
<PSRR for negative power supply voltage VNEG>
Next, PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG of the HEMT 1 that is biased by the HEMT bias circuit 12 with respect to the negative power supply voltage source VNEG is shown with reference to FIG.

HEMTバイアス回路12の負電源電圧源VNEGとしては、図23に示した負電圧発生回路520を用いることができる。この場合、抵抗素子RGの一方の端子に、図23の負電圧発生回路520の出力端子を接続する。但し、負電源電圧源VNEGの負のDC電圧に重畳しているパルス状の雑音が、HEMT1のゲート端子およびドレイン端子に漏れ出すと、LNAの出力信号品質を劣化させるという問題に発展する。   As the negative power supply voltage source VNEG of the HEMT bias circuit 12, the negative voltage generation circuit 520 shown in FIG. 23 can be used. In this case, the output terminal of the negative voltage generation circuit 520 in FIG. 23 is connected to one terminal of the resistance element RG. However, if pulse-like noise superimposed on the negative DC voltage of the negative power supply voltage source VNEG leaks out to the gate terminal and drain terminal of the HEMT 1, the output signal quality of the LNA deteriorates.

図4は、図2のHEMTバイアス回路12の負電源電圧源VNEGに対する小信号等価回路14である。キルヒホッフの電流則によって、下記の式(29)および式(30)を得る。   FIG. 4 is a small signal equivalent circuit 14 for the negative power supply voltage source VNEG of the HEMT bias circuit 12 of FIG. The following equations (29) and (30) are obtained by Kirchhoff's current law.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、VNEGが負電源電圧VNEGの電圧値であること以外は、前述の式(23)および式(24)と同じである。   The values in the above equations are the same as the above equations (23) and (24) except that VNEG is the voltage value of the negative power supply voltage VNEG.

そして、式(29)および式(30)の連立一次方程式を、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGに対して解いた結果を負電源電圧VNEGで微分し、デシベル表記すると、下記の式(31)および式(32)のように、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGに対する負電源電圧VNEGのPSRRがわかる。なお、計算過程で十分に小さい項は近似処理をして、式を単純化した。   Then, when the simultaneous linear equations of the equations (29) and (30) are solved with respect to the drain voltage VD and the gate voltage VG, the negative power supply voltage VNEG is differentiated and expressed in decibels, the following equation (31) and As shown in Expression (32), the PSRR of the negative power supply voltage VNEG with respect to the drain voltage VD and the gate voltage VG is known. In the calculation process, terms that are sufficiently small are approximated to simplify the equation.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

式(31)および式(32)によって、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGには、負電源電圧VNEGの雑音が減衰されて伝わることがわかる。   From Expression (31) and Expression (32), it can be seen that the noise of the negative power supply voltage VNEG is attenuated and transmitted to the drain voltage VD and the gate voltage VG.

次いで、この減衰量が、LNAとして見た場合に十分かどうかを確認する。例えば、実際に、ID=8mA、VD=2V、VDD=3.3V、A2=10000に設計したいとする。このとき、Gm=40mS、gm=1mS、RI=62.5Ω、RG=40kΩと設定した場合に、ドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの負電源電圧VNEGに対するPSRRは、下記の式(33)および式(34)のようになる。   Next, it is confirmed whether this attenuation is sufficient when viewed as an LNA. For example, assume that it is actually desired to design ID = 8 mA, VD = 2V, VDD = 3.3V, and A2 = 10000. At this time, when Gm = 40 mS, gm = 1 mS, RI = 62.5Ω, and RG = 40 kΩ, the PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG with respect to the negative power supply voltage VNEG is expressed by the following formula (33) and formula (34)

Figure 2011176760
Figure 2011176760

この値は、LNAとしてみると十分な減衰量である。この例の場合であれば、信号電力を−90dBmとすると、負電源電圧VNEGに重畳する雑音電力は、+10dBmという大きな雑音電力であっても許容することができる。   This value is a sufficient amount of attenuation when viewed as an LNA. In the case of this example, if the signal power is −90 dBm, the noise power superimposed on the negative power supply voltage VNEG can be allowed even if the noise power is as large as +10 dBm.

以上のように、HEMTバイアス回路12では、電源電圧VDDおよび負電源電圧VNEGに対するドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGのPSRRが十分に小さくなる。したがって、非常に高い雑音除去率を得ることが可能となる。   As described above, in the HEMT bias circuit 12, the PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG with respect to the power supply voltage VDD and the negative power supply voltage VNEG becomes sufficiently small. Therefore, a very high noise removal rate can be obtained.

〔実施の形態3〕
図5は、本実施の形態のHEMTバイアス回路15の一構成例を示す回路図である。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of the HEMT bias circuit 15 according to the present embodiment.

本実施の形態のHEMTバイアス回路15(バイアス回路)は、前記実施の形態2のHEMTバイアス回路12の構成のうち、PMOSトランジスタPMOS1をNチャネル型MOSFET(以下、NMOSトランジスタと称する)NMOS1(第1トランジスタ)に入れ替え、かつ、オペアンプAMP2の正入力端子および負入力端子の接続先を入れ替えた構成を有する。   In the HEMT bias circuit 15 (bias circuit) of the present embodiment, the PMOS transistor PMOS1 in the configuration of the HEMT bias circuit 12 of the second embodiment is an N-channel MOSFET (hereinafter referred to as an NMOS transistor) NMOS1 (first Transistor) and the connection destination of the positive input terminal and the negative input terminal of the operational amplifier AMP2 is replaced.

つまりは、オペアンプAMP2の正入力端子(第2入力端子)は、HEMT1のドレイン端子に接続されている。オペアンプAMP2の負入力端子(第1入力端子)は、第2基準電圧源VYに接続されている。オペアンプAMP2の出力端子は、NMOSトランジスタNMOS1のゲート端子(制御端子)に接続されている。NMOSトランジスタNMOS1のドレイン端子(第1導通端子)は、電源電圧VDDに接続されている。NMOSトランジスタNMOS1のソース端子(第2導通端子)は、HEMT1のゲート端子に接続されている。   That is, the positive input terminal (second input terminal) of the operational amplifier AMP2 is connected to the drain terminal of the HEMT1. The negative input terminal (first input terminal) of the operational amplifier AMP2 is connected to the second reference voltage source VY. The output terminal of the operational amplifier AMP2 is connected to the gate terminal (control terminal) of the NMOS transistor NMOS1. The drain terminal (first conduction terminal) of the NMOS transistor NMOS1 is connected to the power supply voltage VDD. The source terminal (second conduction terminal) of the NMOS transistor NMOS1 is connected to the gate terminal of HEMT1.

図5に示すように、HEMTバイアス回路15は、図2に示した前記実施の形態2のHEMTバイアス回路12とほぼ同様の構造となる。よって、HEMTバイアス回路15は、温度依存性、電源電圧依存性、および各PSRRに関して、上記HEMTバイアス回路12とほぼ同様の効果を得ることが可能となる。   As shown in FIG. 5, the HEMT bias circuit 15 has substantially the same structure as the HEMT bias circuit 12 of the second embodiment shown in FIG. Therefore, the HEMT bias circuit 15 can obtain substantially the same effect as the HEMT bias circuit 12 with respect to temperature dependency, power supply voltage dependency, and each PSRR.

〔実施の形態4〕
本実施の形態のHEMTバイアス回路は、前記実施の形態2のHEMTバイアス回路12の構成のうち、PMOSトランジスタPMOS1をPNP型バイポーラトランジスタに入れ替えた構成を有する(図示せず)。PMOSトランジスタPMOS1のソース端子、ドレイン端子、およびゲート端子が、PNP型バイポーラトランジスタのエミッタ端子、コレクタ端子、およびベース端子にそれぞれ対応する。本実施の形態のHEMTバイアス回路は、前記実施の形態2のHEMTバイアス回路12とほぼ同様の構造となり、ほぼ同様の効果を奏する。
[Embodiment 4]
The HEMT bias circuit of the present embodiment has a configuration in which the PMOS transistor PMOS1 is replaced with a PNP bipolar transistor (not shown) in the configuration of the HEMT bias circuit 12 of the second embodiment. The source terminal, drain terminal, and gate terminal of the PMOS transistor PMOS1 correspond to the emitter terminal, collector terminal, and base terminal of the PNP bipolar transistor, respectively. The HEMT bias circuit according to the present embodiment has substantially the same structure as the HEMT bias circuit 12 according to the second embodiment, and has substantially the same effect.

〔実施の形態5〕
本実施の形態のHEMTバイアス回路は、前記実施の形態3のHEMTバイアス回路15の構成のうち、NMOSトランジスタNMOS1をNPN型バイポーラトランジスタに入れ替えた構成を有する(図示せず)。NMOSトランジスタNMOS1のドレイン端子、ソース端子、およびゲート端子が、NPN型バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子、およびベース端子にそれぞれ対応する。本実施の形態のHEMTバイアス回路は、前記実施の形態3のHEMTバイアス回路15とほぼ同様の構造となり、ほぼ同様の効果を奏する。
[Embodiment 5]
The HEMT bias circuit of the present embodiment has a configuration in which the NMOS transistor NMOS1 is replaced with an NPN bipolar transistor in the configuration of the HEMT bias circuit 15 of the third embodiment (not shown). The drain terminal, source terminal, and gate terminal of the NMOS transistor NMOS1 correspond to the collector terminal, emitter terminal, and base terminal of the NPN bipolar transistor, respectively. The HEMT bias circuit according to the present embodiment has substantially the same structure as the HEMT bias circuit 15 according to the third embodiment, and has substantially the same effect.

〔実施の形態6〕
図6は、本実施の形態のHEMTバイアス回路16の一構成例を示す回路図である。
[Embodiment 6]
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the HEMT bias circuit 16 according to the present embodiment.

本実施の形態のHEMTバイアス回路16(バイアス回路)は、ソース端子が接地されたHEMT1のためのバイアス回路である。HEMTバイアス回路16は、図6に示すように、オペアンプAMP2、オペアンプAMP3(第2差動増幅器)、抵抗素子RI、抵抗素子RG、抵抗素子R1(第4抵抗素子)、抵抗素子R2(第5抵抗素子)、抵抗素子RR(第3抵抗素子)、PMOSトランジスタPMOS1、PMOSトランジスタPMOS2(第2トランジスタ)、基準電圧源VREF、および負電源電圧源VNEGを備えている。   The HEMT bias circuit 16 (bias circuit) of the present embodiment is a bias circuit for the HEMT 1 whose source terminal is grounded. As shown in FIG. 6, the HEMT bias circuit 16 includes an operational amplifier AMP2, an operational amplifier AMP3 (second differential amplifier), a resistor element RI, a resistor element RG, a resistor element R1 (fourth resistor element), and a resistor element R2 (fifth element). A resistance element), a resistance element RR (third resistance element), a PMOS transistor PMOS1, a PMOS transistor PMOS2 (second transistor), a reference voltage source VREF, and a negative power supply voltage source VNEG.

HEMTバイアス回路16では、前記実施の形態1〜5において用いられていた第1基準電圧源VXおよび第2基準電圧源VYからの電圧が、オペアンプAMP3、PMOSトランジスタPMOS2、抵抗素子R2、抵抗素子R1、および抵抗素子RRからなる回路により生成されている。   In the HEMT bias circuit 16, the voltages from the first reference voltage source VX and the second reference voltage source VY used in the first to fifth embodiments are used as the operational amplifier AMP3, the PMOS transistor PMOS2, the resistance element R2, and the resistance element R1. , And a resistor element RR.

オペアンプAMP3の正入力端子(第1入力端子)は、抵抗素子R1および抵抗素子R2を介してPMOSトランジスタPMOS2のドレイン端子に接続されている。オペアンプAMP3の負入力端子(第2入力端子)は、基準電圧源VREFに接続されている。オペアンプAMP3の出力端子は、PMOSトランジスタPMOS2のゲート端子(制御端子)に接続されている。   The positive input terminal (first input terminal) of the operational amplifier AMP3 is connected to the drain terminal of the PMOS transistor PMOS2 via the resistance element R1 and the resistance element R2. The negative input terminal (second input terminal) of the operational amplifier AMP3 is connected to the reference voltage source VREF. The output terminal of the operational amplifier AMP3 is connected to the gate terminal (control terminal) of the PMOS transistor PMOS2.

PMOSトランジスタPMOS2のソース端子(第1導通端子)は、電源電圧VDDに接続されている。PMOSトランジスタPMOS2のドレイン端子(第2導通端子)は、抵抗素子R2、抵抗素子R1、および抵抗素子RRをこの順番に介して接地されている。   The source terminal (first conduction terminal) of the PMOS transistor PMOS2 is connected to the power supply voltage VDD. The drain terminal (second conduction terminal) of the PMOS transistor PMOS2 is grounded through the resistance element R2, the resistance element R1, and the resistance element RR in this order.

このように、PMOSトランジスタPMOS2、抵抗素子R2、および抵抗素子R1は、オペアンプAMP3の負帰還ループに中に組み込まれている。ここで、PMOSトランジスタPMOS2のドレイン端子と抵抗素子R2との間の電位をVXとする。抵抗素子R2と抵抗素子R1との間の電位をVYとする。抵抗素子R1と抵抗素子RRとの間の電位をVZとする。電位VXは、第1基準電圧源VXからの電圧に相当する。電位VYは、第2基準電圧源VYからの電圧に相当する。   As described above, the PMOS transistor PMOS2, the resistor element R2, and the resistor element R1 are incorporated in the negative feedback loop of the operational amplifier AMP3. Here, the potential between the drain terminal of the PMOS transistor PMOS2 and the resistance element R2 is VX. The potential between the resistance element R2 and the resistance element R1 is VY. A potential between the resistance element R1 and the resistance element RR is VZ. The potential VX corresponds to the voltage from the first reference voltage source VX. The potential VY corresponds to the voltage from the second reference voltage source VY.

オペアンプAMP2の正入力端子は、電位VY、すなわち抵抗素子R2と抵抗素子R1との間の経路に接続されている。抵抗素子RIの他方の端子は、電位VX、すなわちPMOSトランジスタPMOS2のドレイン端子と抵抗素子R2との間の経路に接続されている。   The positive input terminal of the operational amplifier AMP2 is connected to the potential VY, that is, the path between the resistance element R2 and the resistance element R1. The other terminal of the resistor element RI is connected to the potential VX, that is, a path between the drain terminal of the PMOS transistor PMOS2 and the resistor element R2.

基準電圧源VREFは、正の電圧を発生する電圧源である。基準電圧源VREFは、温度Tや電源電圧VDDの変動に全く影響を受けない。   The reference voltage source VREF is a voltage source that generates a positive voltage. The reference voltage source VREF is not affected at all by changes in the temperature T and the power supply voltage VDD.

HEMTバイアス回路16では、オペアンプAMP3を含む第1の負帰還ループと、オペアンプAMP2を含む第2の負帰還ループとが形成されている。そして、HEMTバイアス回路16では、この2つの負帰還ループを用いて、HEMT1のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDが所望の値となるように、HEMT1へのゲート電圧VGが自動的に制御されている。   In the HEMT bias circuit 16, a first negative feedback loop including the operational amplifier AMP3 and a second negative feedback loop including the operational amplifier AMP2 are formed. In the HEMT bias circuit 16, the gate voltage VG to the HEMT 1 is automatically controlled using these two negative feedback loops so that the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 1 have desired values. .

<ドレイン電圧VDおよびドレイン電流ID>
HEMTバイアス回路16では、HEMT1を、オペアンプAMP2の負帰還ループの中に組み込んでいる。これにより、HEMT1のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、下記の式(35)および、式(36)で示す近似式になるように、自動的に決定される仕組みになっている。
<Drain voltage VD and drain current ID>
In the HEMT bias circuit 16, HEMT1 is incorporated in the negative feedback loop of the operational amplifier AMP2. Thereby, the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 1 are automatically determined so as to be approximate expressions represented by the following expressions (35) and (36).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、以下のとおりである。   The values in the above formulas are as follows.

:ドレイン電圧VDの電圧値
:ドレイン電流IDの電流値
VREF:基準電圧源VREFの電圧値
:抵抗素子RIの抵抗値
:抵抗素子RRの抵抗値
:抵抗素子R1の抵抗値
:抵抗素子R2の抵抗値。
V D : voltage value of drain voltage VD I D : current value of drain current ID VREF: voltage value of reference voltage source VREF R I : resistance value of resistance element RI R R : resistance value of resistance element RR R 1 : resistance element the resistance value of R1 R 2: the resistance value of the resistance element R2.

<ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの温度依存性>
ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの温度係数は、式(35)および式(36)を温度Tで微分することで、下記の式(37)および式(38)に示すように求められる。
<Temperature dependence of drain voltage VD and drain current ID>
The temperature coefficients of the drain voltage VD and the drain current ID are obtained by differentiating the equations (35) and (36) with the temperature T as shown in the following equations (37) and (38).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

式(37)および式(38)に示すように、ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの温度係数はゼロとなる。よって、HEMTバイアス回路16では、温度依存性を完全に排除することが可能となる。   As shown in the equations (37) and (38), the temperature coefficients of the drain voltage VD and the drain current ID are zero. Therefore, the HEMT bias circuit 16 can completely eliminate the temperature dependence.

<ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの電源電圧依存性>
ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの、電源電圧VDDに対する変動の係数は、式(35)および式(36)を電源電圧VDDで微分することで、下記の式(39)および式(40)に示すように求められる。
<Dependence of drain voltage VD and drain current ID on power supply voltage>
The coefficient of variation of the drain voltage VD and the drain current ID with respect to the power supply voltage VDD is expressed by the following expressions (39) and (40) by differentiating the expressions (35) and (36) with the power supply voltage VDD. Asking.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

式(39)および式(40)に示すように、ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの、電源電圧VDDに対する変動の係数はゼロとなる。よって、HEMTバイアス回路16では、電源電圧依存性を完全に排除することが可能となる。   As shown in the equations (39) and (40), the coefficient of variation of the drain voltage VD and the drain current ID with respect to the power supply voltage VDD is zero. Therefore, the HEMT bias circuit 16 can completely eliminate the power supply voltage dependency.

<電源電圧VDDに対するPSRR>
次に、HEMTバイアス回路16によりバイアスを受けるHEMT1のドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの、電源電圧VDDに対するPSRRについて説明する。
<PSRR for power supply voltage VDD>
Next, PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG of the HEMT 1 that is biased by the HEMT bias circuit 16 with respect to the power supply voltage VDD will be described.

上述した電源電圧VDDの変動への依存性を示す式(39)および式(40)は、近似式である式(35)および式(36)を電源電圧VDDで微分したものであるため、厳密ではない。電源電圧VDDに雑音が重畳した際に、VD端子およびVG端子において、どれだけ雑音が減衰できているかを示すPSRRを求めるためには、通常、小信号等価回路を用いて求める。   Since the above-described expressions (39) and (40) indicating the dependence on the fluctuation of the power supply voltage VDD are obtained by differentiating the approximate expressions (35) and (36) with respect to the power supply voltage VDD, they are strictly is not. In order to obtain PSRR indicating how much noise is attenuated at the VD terminal and the VG terminal when noise is superimposed on the power supply voltage VDD, it is usually obtained using a small signal equivalent circuit.

しかし、図6に示すHEMTバイアス回路16では、オペアンプAMP3を含む第1の負帰還ループと、オペアンプAMP2を含む第2の負帰還ループとの、2つの負帰還ループが相互に影響しあうため、小信号等価回路の解析が極めて煩雑になる。そこで、解析を簡略化するために、2つの負帰還ループを個別に検証する。   However, in the HEMT bias circuit 16 shown in FIG. 6, the two negative feedback loops of the first negative feedback loop including the operational amplifier AMP3 and the second negative feedback loop including the operational amplifier AMP2 interact with each other. Analysis of a small signal equivalent circuit becomes extremely complicated. Therefore, in order to simplify the analysis, the two negative feedback loops are individually verified.

(第1の負帰還ループ)
まず、オペアンプAMP3を含む第1の負帰還ループの出力電位VX,VY,VZが、電源電圧VDDの影響をどれほど受けるかを検証する。
(First negative feedback loop)
First, it is verified how much the output potentials VX, VY, VZ of the first negative feedback loop including the operational amplifier AMP3 are affected by the power supply voltage VDD.

図7は、オペアンプAMP3を含む第1の負帰還ループの、電源電圧VDDに対する小信号等価回路17である。キルヒホッフの電流則によって、下記の式(41)、式(42)、および式(43)を得る。   FIG. 7 is a small signal equivalent circuit 17 for the power supply voltage VDD in the first negative feedback loop including the operational amplifier AMP3. The following equations (41), (42), and (43) are obtained by Kirchhoff's current law.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、以下のとおりである。   The values in the above formulas are as follows.

gm:PMOSトランジスタPMOS2の相互コンダクタンス
gds:PMOSトランジスタPMOS2のドレイン・ソース間コンダクタンス
A1:オペアンプAMP3のDCゲイン
VDD:電源電圧VDDの電圧値
VREF:基準電圧源VREFの電圧値
:電位VXの電圧値
:電位VYの電圧値
:電位VZの電圧値
:抵抗素子RRの抵抗値
:抵抗素子R1の抵抗値
:抵抗素子R2の抵抗値。
gm: mutual conductance of PMOS transistor PMOS2 gds: conductance between drain and source of PMOS transistor PMOS2
A1: DC operational amplifier AMP3 gain VDD: the voltage value of the power supply voltage VDD VREF: reference voltage source VREF voltage value V X: voltage V Y of the potential VX: Voltage value V Z potential VY: voltage value of the potential VZ R R : Resistance value of resistance element RR R 1 : Resistance value of resistance element R 1 R 2 : Resistance value of resistance element R 2 .

そして、式(41)、式(42)、および式(43)の連立一次方程式を、電位VX,VY,VZに対して解いた結果を電源電圧VDDで微分し、デシベル表記すると、下記の式(44)、式(45)、および式(46)のように、電位VX,VY,VZに対する電源電圧VDDのPSRRがわかる。なお、計算過程で十分に小さい項は近似処理をして、式を単純化した。   When the simultaneous linear equations of the equations (41), (42), and (43) are solved with respect to the potentials VX, VY, and VZ, the result is differentiated by the power supply voltage VDD, and expressed in decibels, the following equation is obtained: As shown in Equation (44), Equation (45), and Equation (46), PSRR of power supply voltage VDD with respect to potentials VX, VY, and VZ is known. In the calculation process, terms that are sufficiently small are approximated to simplify the equation.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

式(44)、式(45)、および式(46)によって、電位VX,VY,VZには、電源電圧VDDの雑音が減衰されて伝わることがわかる。   It can be seen from the equations (44), (45), and (46) that the noise of the power supply voltage VDD is transmitted to the potentials VX, VY, and VZ after being attenuated.

次いで、この減衰量が、電圧源として見た場合に十分かどうかを確認する。例えば、実際に、ID=8mA、VD=2V、VDD=3.3V、A1=10000に設計したいとする。このとき、RR=12kΩ、R1=8kΩ、R2=5kΩと設定した場合に、電位VX,VY,VZの電源電圧VDDに対するPSRRは、下記の式(47)、式(48)、および式(49)のようになる。   Next, it is confirmed whether or not this attenuation is sufficient when viewed as a voltage source. For example, suppose that it is actually desired to design ID = 8 mA, VD = 2 V, VDD = 3.3 V, and A1 = 10000. At this time, when RR = 12 kΩ, R1 = 8 kΩ, and R2 = 5 kΩ are set, PSRR with respect to the power supply voltage VDD of the potentials VX, VY, and VZ is expressed by the following equations (47), (48), and (49) )become that way.

Figure 2011176760
Figure 2011176760

この値は、電圧源としてみると十分な減衰量である。   This value is a sufficient amount of attenuation when viewed as a voltage source.

(第2の負帰還ループ)
次いで、オペアンプAMP2を含む第2の負帰還ループについて説明する。
(Second negative feedback loop)
Next, the second negative feedback loop including the operational amplifier AMP2 will be described.

式(47)、式(48)、および式(49)で示した値は、小信号的には、グラウンドレベルに近似することができる。すなわち、オペアンプAMP2を含む第2の負帰還ループの小信号解析においては、電位VX,VY,VZをGNDレベルに終端することができる。   The values shown in Expression (47), Expression (48), and Expression (49) can be approximated to the ground level in terms of small signals. That is, in the small signal analysis of the second negative feedback loop including the operational amplifier AMP2, the potentials VX, VY, and VZ can be terminated at the GND level.

よって、第2の負帰還ループにおけるHEMT1のドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの、電源電圧VDDに対するPSRRを求めるための等価回路は、図3に示した小信号等価回路13となる。したがって、図3の小信号等価回路13は、前記実施の形態2のHEMTバイアス回路12の等価回路であることから、HEMT1のドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの電源電圧VDDに対するPSRRは、実施の形態2のHEMTバイアス回路12と同等の効果を得ることが可能となる。   Therefore, an equivalent circuit for obtaining PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG of the HEMT 1 in the second negative feedback loop with respect to the power supply voltage VDD is the small signal equivalent circuit 13 shown in FIG. Therefore, the small signal equivalent circuit 13 of FIG. 3 is an equivalent circuit of the HEMT bias circuit 12 of the second embodiment. Therefore, the PSRR for the drain voltage VD of the HEMT 1 and the gate voltage VG with respect to the power supply voltage VDD is the same as that of the embodiment. The effect equivalent to that of the second HEMT bias circuit 12 can be obtained.

<負電源電圧VNEGに対するPSRR>
上述のように、オペアンプAMP2を含む第2の負帰還ループの小信号解析においては、電位VX,VY,VZをGNDレベルに終端することができる。
<PSRR for negative power supply voltage VNEG>
As described above, in the small signal analysis of the second negative feedback loop including the operational amplifier AMP2, the potentials VX, VY, and VZ can be terminated at the GND level.

よって、負電源電圧源VNEGから見込んだ等価回路は、図4に示した小信号等価回路14となる。したがって、図4の小信号等価回路14は、前記実施の形態2のHEMTバイアス回路12の等価回路であることから、HEMT1のドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGの負電源電圧VNEGに対するPSRRは、実施の形態2のHEMTバイアス回路12と同等の効果を得ることが可能となる。   Therefore, the equivalent circuit expected from the negative power supply voltage source VNEG is the small signal equivalent circuit 14 shown in FIG. Therefore, the small signal equivalent circuit 14 of FIG. 4 is an equivalent circuit of the HEMT bias circuit 12 of the second embodiment. Therefore, the PSRR for the drain voltage VD of the HEMT 1 and the negative power supply voltage VNEG of the gate voltage VG It is possible to obtain the same effect as that of the HEMT bias circuit 12 of the form 2.

以上により、HEMTバイアス回路16では、電源電圧VDDおよび負電源電圧VNEGに対するドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGのPSRRが十分に小さくなる。したがって、非常に高い雑音除去率を得ることが可能となる。   As described above, in the HEMT bias circuit 16, the PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG with respect to the power supply voltage VDD and the negative power supply voltage VNEG becomes sufficiently small. Therefore, a very high noise removal rate can be obtained.

〔実施の形態7〕
図8は、本実施の形態のHEMTバイアス回路18の一構成例を示す回路図である。
[Embodiment 7]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration example of the HEMT bias circuit 18 according to the present embodiment.

本実施の形態のHEMTバイアス回路18(バイアス回路)は、前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16の構成のうち、抵抗素子RRを定電流源IBに入れ替えた構成を有する。この構成により、HEMT1のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、下記の式(50)および式(51)のようになる。   The HEMT bias circuit 18 (bias circuit) of the present embodiment has a configuration in which the resistance element RR is replaced with a constant current source IB in the configuration of the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment. With this configuration, the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 1 are expressed by the following equations (50) and (51).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記各式における各値は、IBが定電流源IBの電流値であること以外は、前述の式(35)および式(36)と同じである。   The values in the above equations are the same as the above equations (35) and (36) except that IB is the current value of the constant current source IB.

集積回路において、2つの抵抗素子の抵抗値の相対値は小さくすることができる。すなわち、上記構成を有するHEMTバイアス回路18のメリットは、ドレイン電流IDの式が抵抗値の比となるので、電流ばらつきを小さくすることができる点にある。但し、式(50)ではドレイン電圧VDにR1の項が存在するため、ドレイン電圧VDのばらつきは大きいままとなる。   In the integrated circuit, the relative value of the resistance values of the two resistance elements can be reduced. That is, the merit of the HEMT bias circuit 18 having the above configuration is that the current variation can be reduced because the expression of the drain current ID is the ratio of the resistance values. However, in Formula (50), since the term R1 exists in the drain voltage VD, the variation in the drain voltage VD remains large.

式(50)および式(51)によれば、温度Tで微分することで、ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの温度係数はゼロとなることがわかる。よって、HEMTバイアス回路18では、温度依存性を完全に排除することが可能となる。   According to the equations (50) and (51), it is understood that the temperature coefficient of the drain voltage VD and the drain current ID becomes zero by differentiating with the temperature T. Therefore, the HEMT bias circuit 18 can completely eliminate the temperature dependence.

また、式(50)および式(51)を電源電圧VDDで微分することで、ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの、電源電圧VDDに対する変動の係数はゼロとなることがわかる。よって、HEMTバイアス回路18では、電源電圧依存性を完全に排除することが可能となる。   Further, by differentiating the expressions (50) and (51) with the power supply voltage VDD, it can be seen that the coefficient of variation of the drain voltage VD and the drain current ID with respect to the power supply voltage VDD becomes zero. Therefore, the HEMT bias circuit 18 can completely eliminate the power supply voltage dependency.

さらに、HEMTバイアス回路18では、電源電圧VDDおよび負電源電圧VNEGに対するドレイン電圧VDおよびゲート電圧VGのPSRRが十分に小さくなるので、非常に高い雑音除去率を得ることが可能となる。   Further, in the HEMT bias circuit 18, the PSRR of the drain voltage VD and the gate voltage VG with respect to the power supply voltage VDD and the negative power supply voltage VNEG becomes sufficiently small, so that a very high noise removal rate can be obtained.

したがって、HEMTバイアス回路18は、温度依存性、電源電圧依存性、および各PSRRに関して、図6に示した前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16と同様の効果を得ることが可能となる。   Therefore, the HEMT bias circuit 18 can obtain the same effects as the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment shown in FIG. 6 with respect to temperature dependency, power supply voltage dependency, and each PSRR.

〔実施の形態8〕
図9は、本実施の形態のHEMTバイアス回路19の一構成例を示す回路図である。
[Embodiment 8]
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of the HEMT bias circuit 19 according to the present embodiment.

本実施の形態のHEMTバイアス回路19(バイアス回路)は、前記実施の形態7のHEMTバイアス回路18の構成のうち抵抗素子R1を除去した構成を有する。この構成により、HEMT1のドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、下記の式(52)および式(53)のようになる。   The HEMT bias circuit 19 (bias circuit) of the present embodiment has a configuration in which the resistance element R1 is removed from the configuration of the HEMT bias circuit 18 of the seventh embodiment. With this configuration, the drain voltage VD and the drain current ID of the HEMT 1 are expressed by the following equations (52) and (53).

Figure 2011176760
Figure 2011176760

上記構成を有するHEMTバイアス回路19のメリットは、ドレイン電圧VDにばらつきの小さな基準電圧源VREFを適用し、かつ、定電流源IBにもばらつきの小さな電流源を適用すれば、ドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDは、ほとんど製造プロセスのばらつきの影響を受けなくなる点にある。   The advantage of the HEMT bias circuit 19 having the above configuration is that if the reference voltage source VREF having a small variation in the drain voltage VD is applied and a current source having a small variation is applied to the constant current source IB, the drain voltage VD and the drain voltage VD The current ID is hardly affected by variations in the manufacturing process.

HEMTバイアス回路19は、温度依存性、電源電圧依存性、および各PSRRに関しては、図6に示した前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16と同様の効果を得ることが可能である。   The HEMT bias circuit 19 can obtain the same effects as the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment shown in FIG. 6 with respect to temperature dependency, power supply voltage dependency, and each PSRR.

〔実施の形態9〕
図10は、本実施の形態のHEMTバイアス回路20の一構成例を示す回路図である。
[Embodiment 9]
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of the HEMT bias circuit 20 according to the present embodiment.

本実施の形態のHEMTバイアス回路20(バイアス回路)は、前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16の構成のうち、PMOSトランジスタPMOS1・PMOS2をNMOSトランジスタNMOS1・NMOS2(第1トランジスタ・第2トランジスタ)にそれぞれ入れ替え、かつ、オペアンプAMP2・OPAMP3の正入力端子および負入力端子の接続先を入れ替えた構成を有する。   The HEMT bias circuit 20 (bias circuit) of the present embodiment is different from the configuration of the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment in that the PMOS transistors PMOS1 and PMOS2 are replaced by NMOS transistors NMOS1 and NMOS2 (first transistor and second transistor). And the connection destinations of the positive input terminal and the negative input terminal of the operational amplifiers AMP2 and OPAMP3 are replaced.

つまりは、オペアンプAMP2の正入力端子(第2入力端子)は、HEMT1のドレイン端子に接続されている。オペアンプAMP2の負入力端子(第1入力端子)は、電位VYに接続されている。オペアンプAMP2の出力端子は、NMOSトランジスタNMOS1のゲート端子に接続されている。オペアンプAMP3の正入力端子(第2入力端子)は、基準電圧源VREFに接続されている。オペアンプAMP3の負入力端子(第1入力端子)は、抵抗素子R1および抵抗素子R2を介してNMOSトランジスタNMOS2のソース端子に接続されている。オペアンプAMP3の出力端子は、NMOSトランジスタNMOS2のゲート端子(制御端子)に接続されている。NMOSトランジスタNMOS1のドレイン端子(第1導通端子)は、電源電圧VDDに接続されている。NMOSトランジスタNMOS1のソース端子(第2導通端子)は、HEMT1のゲート端子に接続されている。NMOSトランジスタNMOS2のドレイン端子は、電源電圧VDDに接続されている。NMOSトランジスタNMOS2のソース端子は、抵抗素子R2、抵抗素子R1、および抵抗素子RRをこの順番に介して接地されている。   That is, the positive input terminal (second input terminal) of the operational amplifier AMP2 is connected to the drain terminal of the HEMT1. The negative input terminal (first input terminal) of the operational amplifier AMP2 is connected to the potential VY. The output terminal of the operational amplifier AMP2 is connected to the gate terminal of the NMOS transistor NMOS1. The positive input terminal (second input terminal) of the operational amplifier AMP3 is connected to the reference voltage source VREF. The negative input terminal (first input terminal) of the operational amplifier AMP3 is connected to the source terminal of the NMOS transistor NMOS2 via the resistance element R1 and the resistance element R2. The output terminal of the operational amplifier AMP3 is connected to the gate terminal (control terminal) of the NMOS transistor NMOS2. The drain terminal (first conduction terminal) of the NMOS transistor NMOS1 is connected to the power supply voltage VDD. The source terminal (second conduction terminal) of the NMOS transistor NMOS1 is connected to the gate terminal of HEMT1. The drain terminal of the NMOS transistor NMOS2 is connected to the power supply voltage VDD. The source terminal of the NMOS transistor NMOS2 is grounded through the resistor element R2, the resistor element R1, and the resistor element RR in this order.

図10に示すように、HEMTバイアス回路20は、図6に示した前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16とほぼ同様の構造となる。よって、HEMTバイアス回路20は、温度依存性、電源電圧依存性、および各PSRRに関して、上記HEMTバイアス回路16とほぼ同様の効果を得ることが可能となる。   As shown in FIG. 10, the HEMT bias circuit 20 has substantially the same structure as the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment shown in FIG. Therefore, the HEMT bias circuit 20 can obtain substantially the same effect as the HEMT bias circuit 16 with respect to temperature dependency, power supply voltage dependency, and each PSRR.

〔実施の形態10〕
本実施の形態のHEMTバイアス回路は、前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16の構成のうち、PMOSトランジスタPMOS1・PMOS2をPNP型バイポーラトランジスタにそれぞれ入れ替えた構成を有する(図示せず)。本実施の形態のHEMTバイアス回路は、前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16とほぼ同様の構造となり、ほぼ同様の効果を奏する。
[Embodiment 10]
The HEMT bias circuit of the present embodiment has a configuration (not shown) in which the PMOS transistors PMOS1 and PMOS2 are replaced with PNP-type bipolar transistors in the configuration of the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment. The HEMT bias circuit according to the present embodiment has substantially the same structure as the HEMT bias circuit 16 according to the sixth embodiment, and has substantially the same effect.

〔実施の形態11〕
本実施の形態のHEMTバイアス回路は、前記実施の形態9のHEMTバイアス回路20の構成のうち、NMOSトランジスタNMOS1・NMOS2をNPN型バイポーラトランジスタにそれぞれ入れ替えた構成を有する(図示せず)。本実施の形態のHEMTバイアス回路は、前記実施の形態9のHEMTバイアス回路20とほぼ同様の構造となり、ほぼ同様の効果を奏する。
[Embodiment 11]
The HEMT bias circuit of the present embodiment has a configuration (not shown) in which the NMOS transistors NMOS1 and NMOS2 are replaced with NPN bipolar transistors in the configuration of the HEMT bias circuit 20 of the ninth embodiment. The HEMT bias circuit according to the present embodiment has substantially the same structure as the HEMT bias circuit 20 according to the ninth embodiment, and has substantially the same effect.

〔実施の形態12〕
図11は、本実施の形態のLNA50の一構成例を示す回路図である。図11に示すように、LNA50は、HEMT1およびHEMTバイアス回路51(バイアス回路)を備えている。LNA50では、HEMT1のゲート端子にLNA50の入力部が設けられ、HEMT1のドレイン端子にLNA50の出力部が設けられる。
[Embodiment 12]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of the LNA 50 of the present embodiment. As shown in FIG. 11, the LNA 50 includes a HEMT 1 and a HEMT bias circuit 51 (bias circuit). In the LNA 50, the input portion of the LNA 50 is provided at the gate terminal of the HEMT 1, and the output portion of the LNA 50 is provided at the drain terminal of the HEMT 1.

HEMTバイアス回路51は、前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16の構成のうちPMOSトランジスタPMOS1・PMOS2を、能動素子52・53(第1トランジスタ・第2トランジスタ)に入れ替えた構成を有する。能動素子52・53は、2つの導通端子(図中「1」「3」で示す)と、1つの制御端子(図中「2」で示す)とを有する。能動素子52・53では、制御端子に所定の電圧が印加されることによって、2つの導痛端子間が導通される。単に能動素子52・53として備えることにより、オペアンプAMP2・AMP3の入力端子の正負の極性(符号)は問わない。   The HEMT bias circuit 51 has a configuration in which the PMOS transistors PMOS 1 and PMOS 2 in the configuration of the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment are replaced with active elements 52 and 53 (first transistor and second transistor). The active elements 52 and 53 have two conduction terminals (indicated by “1” and “3” in the figure) and one control terminal (indicated by “2” in the figure). In the active elements 52 and 53, a predetermined voltage is applied to the control terminal, whereby the two pain lead terminals are brought into conduction. By simply providing them as the active elements 52 and 53, the positive and negative polarities (signs) of the input terminals of the operational amplifiers AMP2 and AMP3 do not matter.

また、HEMTバイアス回路51は、集積化(集積回路化)されている(集積回路54)。集積回路54には、基準電圧源VREFと接続するためのVREF端子、負電源電圧源VNEGと接続するためのVNEG端子、HEMT1のドレイン端子と接続するためのVD端子、および、HEMT1のゲート端子と接続するためのVG端子、などが設けられている。   The HEMT bias circuit 51 is integrated (integrated circuit) (integrated circuit 54). The integrated circuit 54 includes a VREF terminal for connection to the reference voltage source VREF, a VNEG terminal for connection to the negative power supply voltage source VNEG, a VD terminal for connection to the drain terminal of HEMT1, and a gate terminal of HEMT1. A VG terminal for connection is provided.

HEMTバイアス回路51が接続されたHEMT1を備えるLNA50では、前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16と同様の構造を有しており、温度依存性、電源電圧依存性、および各PSRRに関して、上記HEMTバイアス回路16と同様の効果を得ることが可能となる。   The LNA 50 including the HEMT 1 to which the HEMT bias circuit 51 is connected has a structure similar to that of the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment, and the above HEMT is related to temperature dependency, power supply voltage dependency, and each PSRR. An effect similar to that of the bias circuit 16 can be obtained.

なお、能動素子52・53として適用可能なトランジスタは、PMOSトランジスタや、NMOSトランジスタ、NPN型バイポーラトランジスタ、PNP型バイポーラトランジスタなどが考えられ、これらを組み合わせることもできる。すなわち、HEMTバイアス回路51は、前記実施の形態6,9〜11のHEMTバイアス回路のいずれかであるとも言えるし、これらHEMTバイアス回路を組み合わせたものであるとも言える。   The transistors applicable as the active elements 52 and 53 may be PMOS transistors, NMOS transistors, NPN bipolar transistors, PNP bipolar transistors, and the like, and these may be combined. That is, it can be said that the HEMT bias circuit 51 is one of the HEMT bias circuits of the sixth and ninth to eleventh embodiments, or a combination of these HEMT bias circuits.

また、図11において、オペアンプAMP2・AMP3の入力端子の正負の極性を不確定としたのは、能動素子52に使うトランジスタの極性に、オペアンプAMP2の正負の極性が依存し、同様に、能動素子53に使うトランジスタの極性に、オペアンプAMP3の正負の極性が依存するため、複数の組み合わせに対し、一括して表現するためである。オペアンプAMP2・AMP3の各入力端子(図中「1」「2」で示す)の正負は、能動素子52・53に応じて決まる。   In FIG. 11, the positive and negative polarities of the input terminals of the operational amplifiers AMP2 and AMP3 are uncertain because the positive and negative polarities of the operational amplifier AMP2 depend on the polarity of the transistor used for the active element 52. This is because the positive and negative polarities of the operational amplifier AMP3 depend on the polarity of the transistor used for 53, so that a plurality of combinations are expressed collectively. The sign of each input terminal (indicated by “1” and “2” in the figure) of the operational amplifiers AMP2 and AMP3 is determined according to the active elements 52 and 53.

このように、HEMTバイアス回路51は、能動素子52・53に適用するトランジスタの組み合わせの数だけ、多くのバリエーションが存在する。また、HEMTバイアス回路51は、前記実施の形態7,8に示したように変形させることも可能である。さらには、HEMTバイアス回路51としては、前記実施の形態1〜5のHEMTバイアス回路を適用してもよい。   As described above, the HEMT bias circuit 51 has as many variations as the number of combinations of transistors applied to the active elements 52 and 53. Further, the HEMT bias circuit 51 can be modified as shown in the seventh and eighth embodiments. Furthermore, as the HEMT bias circuit 51, the HEMT bias circuit of the first to fifth embodiments may be applied.

〔実施の形態13〕
前記実施の形態12において、HEMTバイアス回路51を集積化する際に、しばしば能動素子52の耐圧が問題となる。これは、能動素子52には、常時VDD−VG間の電圧が掛るためである。ゲート電圧VGは負電圧のため、VDD−VG間の電位差は、VDD−GND間の電位差よりも高くなる。よって、VDD−GND間の電位差しか保証されていない製造プロセスで集積化するのであれば、信頼性の面で問題となる。
[Embodiment 13]
In the twelfth embodiment, when the HEMT bias circuit 51 is integrated, the breakdown voltage of the active element 52 often becomes a problem. This is because a voltage between VDD and VG is always applied to the active element 52. Since the gate voltage VG is a negative voltage, the potential difference between VDD and VG is higher than the potential difference between VDD and GND. Therefore, if integration is performed by a manufacturing process in which the potential difference between VDD and GND is not guaranteed, there is a problem in terms of reliability.

また、回路の初期起動時や、回路動作の切替時などを想定すると、能動素子52には、過渡的に、VDD−VNEG間の電圧が掛ることも想定される。この場合も、負電源電圧VNEGは負電圧のため、素子の信頼性の面で問題となる場合がある。それゆえ、HEMTバイアス回路には、これらの問題を解決することが望まれる。   In addition, assuming that the circuit is initially started up or the circuit operation is switched, it is assumed that a voltage between VDD and VNEG is transiently applied to the active element 52. Also in this case, since the negative power supply voltage VNEG is a negative voltage, there may be a problem in terms of device reliability. Therefore, it is desirable for the HEMT bias circuit to solve these problems.

図12は、本実施の形態のLNA60の一構成例を示す回路図である。図12に示すように、LNA60は、前記実施の形態12のLNA50の構成に加えて、HEMTバイアス回路51に、電圧耐圧の保護素子61が備えられた構成を有している。   FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the LNA 60 according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, the LNA 60 has a configuration in which a voltage breakdown voltage protection element 61 is provided in the HEMT bias circuit 51 in addition to the configuration of the LNA 50 of the twelfth embodiment.

保護素子61は、能動素子52と、VG端子(すなわちHEMT1のゲート端子)との間に挿入されている。保護素子61としては、例えば、図13に示すように、(a)抵抗素子、(b)PMOSトランジスタ、(c)PNP型バイポーラトランジスタ、などを用いることができる。   The protection element 61 is inserted between the active element 52 and the VG terminal (that is, the gate terminal of the HEMT 1). As the protection element 61, for example, as shown in FIG. 13, (a) a resistance element, (b) a PMOS transistor, (c) a PNP-type bipolar transistor, or the like can be used.

保護素子61を備えることにより、能動素子52の許容耐圧内で、能動素子52を駆動させることが可能となる。それゆえ、LNA60では、温度依存性、電源電圧依存性、および各PSRRに関して、前記実施の形態6のHEMTバイアス回路16と同様の効果を得ることに加え、優れた信頼性を具備することが可能となる。   By providing the protection element 61, the active element 52 can be driven within the allowable withstand voltage of the active element 52. Therefore, the LNA 60 can provide excellent reliability in addition to obtaining the same effect as the HEMT bias circuit 16 of the sixth embodiment with respect to temperature dependency, power supply voltage dependency, and each PSRR. It becomes.

〔実施の形態14〕
前記実施の形態6〜13のHEMTバイアス回路のVREF端子に電位を印加する電圧源は、温度依存性および電源電圧依存性が無い電圧源である必要がある。そこで、このような電圧源の一例として、バンドギャップリファレンス回路からなる電圧源を示す。
[Embodiment 14]
The voltage source for applying a potential to the VREF terminal of the HEMT bias circuits of the sixth to thirteenth embodiments needs to be a voltage source having no temperature dependency and no power supply voltage dependency. Therefore, a voltage source including a band gap reference circuit is shown as an example of such a voltage source.

図14は、バンドギャップリファレンス回路70の一構成例を示す回路図である。バンドギャップリファレンス回路70は、従来一般的な構成を有している。なお、一般的なバンドギャップリファレンス回路は、図14に示すような回路構成として知られ、温度依存性および電源電圧依存性が無い電圧(BGR電圧)が得られる電圧源として知られている。   FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of the band gap reference circuit 70. The band gap reference circuit 70 has a conventional general configuration. A general bandgap reference circuit is known as a circuit configuration as shown in FIG. 14, and is known as a voltage source from which a voltage (BGR voltage) having no temperature dependence and no power supply voltage dependence is obtained.

バンドギャップリファレンス回路70により生成されたバンドギャップ電圧(BGR電圧)を、HEMTバイアス回路71(バイアス回路)のVREF端子に印加することにより、HEMTバイアス回路71をLNAに適用した際に、温度依存性および電源電圧依存性の低減をより一層図ることが可能となる。   By applying the band gap voltage (BGR voltage) generated by the band gap reference circuit 70 to the VREF terminal of the HEMT bias circuit 71 (bias circuit), when the HEMT bias circuit 71 is applied to the LNA, the temperature dependence In addition, the power supply voltage dependency can be further reduced.

〔実施の形態15〕
前記実施の形態1〜14のHEMTバイアス回路は、いずれも集積化に適した回路である。そして、一例として、前記実施の形態12では集積回路54を示した。なお、前記実施の形態12では、集積回路54から、基準電圧源VREFおよび負電源電圧源VNEGを除いているが、基準電圧源VREFおよび負電源電圧源VNEGも当該電圧源を構成する回路に応じて、同様に、容易に集積化することが可能である。
[Embodiment 15]
Any of the HEMT bias circuits of the first to fourteenth embodiments is a circuit suitable for integration. As an example, the integrated circuit 54 is shown in the twelfth embodiment. In the twelfth embodiment, the reference voltage source VREF and the negative power supply voltage source VNEG are excluded from the integrated circuit 54. However, the reference voltage source VREF and the negative power supply voltage source VNEG also correspond to the circuits constituting the voltage source. Similarly, it can be easily integrated.

図15は、本実施の形態のLNA80の一構成例を示す回路ブロック図である。図15に示すように、LNA80では、HEMT1は、集積回路81からバイアスを受けている。集積回路81は、HEMTバイアス回路82(バイアス回路)、基準電圧発生回路83、および負電圧発生回路84が集積化された回路である。HEMTバイアス回路82としては、前述したいずれのHEMTバイアス回路でも適用できる。   FIG. 15 is a circuit block diagram showing a configuration example of the LNA 80 according to the present embodiment. As shown in FIG. 15, in the LNA 80, the HEMT 1 receives a bias from the integrated circuit 81. The integrated circuit 81 is a circuit in which a HEMT bias circuit 82 (bias circuit), a reference voltage generation circuit 83, and a negative voltage generation circuit 84 are integrated. As the HEMT bias circuit 82, any of the HEMT bias circuits described above can be applied.

基準電圧発生回路83としては、前記実施の形態14に示したバンドギャップリファレンス回路70を適用することができる。これにより、標準的なCMOSプロセスやバイポーラプロセスなどで集積化することが可能である。   As the reference voltage generation circuit 83, the bandgap reference circuit 70 shown in the fourteenth embodiment can be applied. Thereby, it is possible to integrate by a standard CMOS process or bipolar process.

負電圧発生回路84としては、図23に示したような負電圧発生回路520を適用することができる。これによれば、パルス発生源、コンデンサ、およびダイオードだけで負電圧発生回路84を構成することができるため、特殊な製造プロセスを必要とせず、CMOSプロセスやバイポーラプロセスなどで集積化することが可能である。   As the negative voltage generation circuit 84, a negative voltage generation circuit 520 as shown in FIG. 23 can be applied. According to this, since the negative voltage generation circuit 84 can be configured only by the pulse generation source, the capacitor, and the diode, it is possible to integrate by a CMOS process or a bipolar process without requiring a special manufacturing process. It is.

このように、LNA80では、HEMTバイアス回路82、基準電圧発生回路83、および負電圧発生回路84を集積回路81として備えている。これにより、実装面積および実装コストの低減を図ることが可能となる。   As described above, the LNA 80 includes the HEMT bias circuit 82, the reference voltage generation circuit 83, and the negative voltage generation circuit 84 as the integrated circuit 81. Thereby, it is possible to reduce the mounting area and the mounting cost.

〔実施の形態16〕
図16は、本実施の形態のLNB100の一構成例を示すブロック図である。
[Embodiment 16]
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of the LNB 100 according to the present embodiment.

図16に示すように、LNB100は、フィードホーン101(アンテナ)、水平偏波用LNA104(LNA)、垂直偏波用LNA105(LNA)、2ndLNA106(LNA)、イメージ除去用BPF107、Kuバンド用増幅器108、ミキサ109、ローカル発振器110、ローバンド用増幅器111、ローカル周波数セレクタ112、水平/垂直セレクタ113、LNA−H用HEMTバイアス回路114(バイアス回路)、LNA−V用HEMTバイアス回路115(バイアス回路)、2ndLNA用HEMTバイアス回路116(バイアス回路)、負電圧発生回路117、バンドギャップリファレンス回路118、電源レギュレータ119、および、コネクタ120を備えている。LNB100は、フィードホーン101によって受信した信号を増幅およびダウンコンバートして、後段のTVセット122やビデオセット123に伝送するものである。   As shown in FIG. 16, the LNB 100 includes a feed horn 101 (antenna), a horizontally polarized LNA 104 (LNA), a vertically polarized LNA 105 (LNA), a 2nd LNA 106 (LNA), an image removal BPF 107, and a Ku band amplifier 108. , Mixer 109, local oscillator 110, low band amplifier 111, local frequency selector 112, horizontal / vertical selector 113, LNA-H HEMT bias circuit 114 (bias circuit), LNA-V HEMT bias circuit 115 (bias circuit), A 2nd LNA HEMT bias circuit 116 (bias circuit), a negative voltage generation circuit 117, a band gap reference circuit 118, a power supply regulator 119, and a connector 120 are provided. The LNB 100 amplifies and down-converts the signal received by the feed horn 101 and transmits it to the TV set 122 and the video set 123 in the subsequent stage.

本実施の形態において注目すべき点は、LNB100においては、HEMTを用いたLNAのためのバイアス回路として、前述した実施形態のHEMTバイアス回路が用いられる点である。すなわち、LNA−H用HEMTバイアス回路114、LNA−V用HEMTバイアス回路115、および、2ndLNA用HEMTバイアス回路116としては、前述した実施形態のいずれかのHEMTバイアス回路が用いられる。これにより、LNB100では、LNA部における温度依存性、電源電圧依存性、および各PSRRを従来よりも改善することが可能となる。   What should be noted in the present embodiment is that, in the LNB 100, the HEMT bias circuit of the above-described embodiment is used as a bias circuit for the LNA using the HEMT. That is, as the LNA-H HEMT bias circuit 114, the LNA-V HEMT bias circuit 115, and the 2nd LNA HEMT bias circuit 116, any one of the HEMT bias circuits of the above-described embodiments is used. Thereby, in LNB100, it becomes possible to improve the temperature dependence in a LNA part, power supply voltage dependence, and each PSRR from the past.

以下に、LNB100の構成および動作について簡単に説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of the LNB 100 will be briefly described.

通信衛星からKuバンドのキャリアで送信された電波信号は、フィードホーン101内部の、水平偏波アンテナ102(左旋円偏波アンテナ)、または、垂直偏波アンテナ103(右旋円偏波アンテナ)によって、電流に変換される。水平偏波アンテナ102で変換された電流は、水平偏波用LNA104に出力される。垂直偏波アンテナ103で変換された電流は、垂直偏波用LNA105に出力される。   A radio signal transmitted from a communication satellite using a Ku-band carrier is fed by a horizontally polarized antenna 102 (a left-handed circularly polarized antenna) or a vertically polarized antenna 103 (a right-handed circularly polarized antenna) inside the feed horn 101. , Converted into current. The current converted by the horizontally polarized antenna 102 is output to the horizontally polarized LNA 104. The current converted by the vertically polarized antenna 103 is output to the vertically polarized LNA 105.

水平偏波用LNA104および垂直偏波用LNA105では、電流信号が電圧信号に変換された後、増幅される。そして、これら増幅された信号は、2ndLNA106によってさらに増幅された後、イメージ除去用BPF107に出力される。水平偏波用LNA104、垂直偏波用LNA105、および2ndLNA106には、非常に低いNFが要求されるため、HEMTが用いられる。   In the horizontal polarization LNA 104 and the vertical polarization LNA 105, the current signal is converted into a voltage signal and then amplified. These amplified signals are further amplified by the 2nd LNA 106 and then output to the image removal BPF 107. Since a very low NF is required for the horizontal polarization LNA 104, the vertical polarization LNA 105, and the 2nd LNA 106, HEMT is used.

イメージ除去用BPF107では、イメージ帯域にある信号などの不要な信号が除去される。そして、Kuバンド用増幅器108によってさらに増幅された後、ミキサ109に出力される。Kuバンド用増幅器108には、低いNFは要求されないため、HEMTが用いられることは少ない。   The image removal BPF 107 removes unnecessary signals such as signals in the image band. Then, it is further amplified by the Ku band amplifier 108 and then output to the mixer 109. Since the Ku-band amplifier 108 does not require low NF, HEMT is rarely used.

ミキサ109では、Kuバンド用増幅器108からの信号が、ローカル発振器110から出力されるローカル信号と乗算されることで、L−BAND(1〜2GHz帯域)の信号へと変換される。そして、L−BAND用増幅器111によって、増幅するとともに、同軸ケーブル121を駆動するために75Ωでマッチングが行われる。   In the mixer 109, the signal from the Ku-band amplifier 108 is multiplied by the local signal output from the local oscillator 110 to be converted into an L-BAND (1 to 2 GHz band) signal. Then, amplification is performed by the L-BAND amplifier 111 and matching is performed at 75Ω in order to drive the coaxial cable 121.

LNB100は、同軸ケーブル121が接続されるコネクタ120を備えている。LNB100は、TVセット122やビデオセット123と同軸ケーブル121を介して接続される。なお、同軸ケーブル121には、下記の4つの役割がある。   The LNB 100 includes a connector 120 to which a coaxial cable 121 is connected. The LNB 100 is connected to the TV set 122 and the video set 123 via the coaxial cable 121. The coaxial cable 121 has the following four roles.

(1)LNB100で受信した信号を、TVセット122やビデオセット123へ伝送する役割。つまりは、L−BAND用増幅器111の出力信号を、TVセット122やビデオセット123に伝送する役割である。   (1) A role of transmitting a signal received by the LNB 100 to the TV set 122 or the video set 123. That is, it is a role to transmit the output signal of the L-BAND amplifier 111 to the TV set 122 or the video set 123.

(2)TVセット122やビデオセット123側から、LNB100を駆動するための電力を、LNB100に伝送する役割。伝送された電力は、電源レギュレータ119に供給される。LNB100を駆動するための電力伝送は、通常18V程度と高い。このため、電源レギュレータ119によって降圧した後に、安定化された電源電圧がLNB100内の各ブロックへ供給される。   (2) The role of transmitting power for driving the LNB 100 to the LNB 100 from the TV set 122 or the video set 123 side. The transmitted power is supplied to the power regulator 119. Power transmission for driving the LNB 100 is usually as high as about 18V. For this reason, after being stepped down by the power supply regulator 119, the stabilized power supply voltage is supplied to each block in the LNB 100.

(3)TVセット122やビデオセット123側から、水平偏波(左旋円偏波)信号および垂直偏波(右旋円偏波)信号のうちどちらを受信するかを切り替えるための切替信号を、LNB100に伝送する役割。伝送された切替信号は、水平/垂直セレクタ113に供給される。水平/垂直セレクタ113は、上記切替信号に基づいて、LNA−H用HEMTバイアス回路114、または、LNA−V用HEMTバイアス回路115を駆動させる。これにより、水平偏波用LNA104および垂直偏波用LNA105のバイアス電源の切替を行う。   (3) A switching signal for switching whether to receive a horizontally polarized wave (left-handed circularly polarized wave) signal or a vertically polarized wave (right-handed circularly polarized wave) signal from the TV set 122 or the video set 123 side, The role of transmitting to the LNB 100. The transmitted switching signal is supplied to the horizontal / vertical selector 113. The horizontal / vertical selector 113 drives the LNA-H HEMT bias circuit 114 or the LNA-V HEMT bias circuit 115 based on the switching signal. As a result, the bias power source of the horizontal polarization LNA 104 and the vertical polarization LNA 105 is switched.

(4)受信信号の帯域を切り替えるために、ローカル発振器110の周波数を切り替えるための切替信号を、TVセット122やビデオセット123側からLNB100に伝送する役割。伝送された切替信号は、ローカル周波数セレクタ112に供給される。ローカル周波数セレクタ112は、上記切替信号を判別して選択したローカル周波数となるように、ローカル発振器110の発振周波数の切替を行う。   (4) A role of transmitting a switching signal for switching the frequency of the local oscillator 110 from the TV set 122 or the video set 123 side to the LNB 100 in order to switch the band of the received signal. The transmitted switching signal is supplied to the local frequency selector 112. The local frequency selector 112 switches the oscillation frequency of the local oscillator 110 so that the selected local frequency is obtained by discriminating the switching signal.

なお、LNB100では、負電圧発生回路117およびバンドギャップリファレンス回路118が備えられているが、これらは必要に応じて適宜備えればよい。   Note that the LNB 100 includes a negative voltage generation circuit 117 and a band gap reference circuit 118, which may be appropriately provided as necessary.

また、LNB100には複数の機能ブロックが存在する。それゆえ、LNA−H用HEMTバイアス回路114、LNA−V用HEMTバイアス回路115、および、2ndLNA用HEMTバイアス回路116と、他の機能ブロックの一部、または全ての機能ブロックとを集積化してもよい。集積化することにより、部品の実装面積と実装コストとが削減され、LNB100において小型化・低コスト化の実現を図ることが可能となる。   The LNB 100 has a plurality of functional blocks. Therefore, the LNA-H HEMT bias circuit 114, the LNA-V HEMT bias circuit 115, and the 2nd LNA HEMT bias circuit 116 may be integrated with some or all of the functional blocks. Good. By integrating, the mounting area and the mounting cost of the components can be reduced, and the LNB 100 can be reduced in size and cost.

なお、図16では、Kuバンド用増幅器108、ミキサ109、ローカル発振器110、ローバンド用増幅器111、ローカル周波数セレクタ112、水平/垂直セレクタ113、LNA−H用HEMTバイアス回路114、LNA−V用HEMTバイアス回路115、2ndLNA用HEMTバイアス回路116、負電圧発生回路117、および、バンドギャップリファレンス回路118が、集積化(集積回路124)された一例を示している。   In FIG. 16, Ku-band amplifier 108, mixer 109, local oscillator 110, low-band amplifier 111, local frequency selector 112, horizontal / vertical selector 113, LNA-H HEMT bias circuit 114, and LNA-V HEMT bias. An example in which the circuit 115, the 2nd LNA HEMT bias circuit 116, the negative voltage generation circuit 117, and the band gap reference circuit 118 are integrated (integrated circuit 124) is shown.

〔実施の形態17〕
図17は、本実施の形態の通信システム150の一構成例を示すブロック図である。
[Embodiment 17]
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration example of the communication system 150 according to the present embodiment.

図17に示すように、通信システム150は、送信機151(通信用送信機)と受信機152(通信用受信機)とが、通信路153を介して通信するように構成されたシステムである。通信路153としては、無線や、有線、電磁結合、光を利用する場合など、その種別は問わない。   As illustrated in FIG. 17, the communication system 150 is a system configured such that a transmitter 151 (a communication transmitter) and a receiver 152 (a communication receiver) communicate with each other via a communication path 153. . The communication path 153 may be of any type, such as when wireless, wired, electromagnetic coupling, or light is used.

送信機151は、送信デバイス154、LNA155、HEMTバイアス回路156(バイアス回路)、および信号処理回路157を備えている。送信機151では、信号処理回路157により処理された信号を、LNA155が増幅し、送信デバイス154に出力する。送信デバイス154は、LNA155からの信号が入力されることにより駆動され、当該信号を通信路153を介して受信機152に送信する。LNA155には、HEMTバイアス回路156から、バイアス電圧としてのゲート電圧が印加されている。   The transmitter 151 includes a transmission device 154, an LNA 155, a HEMT bias circuit 156 (bias circuit), and a signal processing circuit 157. In the transmitter 151, the LNA 155 amplifies the signal processed by the signal processing circuit 157 and outputs the amplified signal to the transmission device 154. The transmission device 154 is driven by receiving a signal from the LNA 155 and transmits the signal to the receiver 152 via the communication path 153. A gate voltage as a bias voltage is applied to the LNA 155 from the HEMT bias circuit 156.

受信機152は、受信デバイス158、LNA159、HEMTバイアス回路160(バイアス回路)、および信号処理回路161を備えている。受信機152では、通信路153を介して送信されてきた信号を、受信デバイス158が受信し、LNA159に出力する。LNA159は、入力された信号を増幅し、信号処理回路161に出力する。LNA159には、HEMTバイアス回路160から、バイアス電圧としてのゲート電圧が印加されている。   The receiver 152 includes a receiving device 158, an LNA 159, a HEMT bias circuit 160 (bias circuit), and a signal processing circuit 161. In the receiver 152, the signal transmitted via the communication path 153 is received by the receiving device 158 and output to the LNA 159. The LNA 159 amplifies the input signal and outputs it to the signal processing circuit 161. A gate voltage as a bias voltage is applied to the LNA 159 from the HEMT bias circuit 160.

送信機151のHEMTバイアス回路156、および、受信機152のHEMTバイアス回路160としては、前述した実施形態のHEMTバイアス回路が用いられる。これにより、従来よりも温度変動および電源電圧変動に対し安定であって、かつ、高いPSRRにより電源雑音除去性能の高い、通信システム150を構成することが可能となる。   As the HEMT bias circuit 156 of the transmitter 151 and the HEMT bias circuit 160 of the receiver 152, the HEMT bias circuit of the above-described embodiment is used. As a result, it is possible to configure the communication system 150 that is more stable with respect to temperature fluctuations and power supply voltage fluctuations than before and that has high power supply noise removal performance due to high PSRR.

〔実施の形態18〕
図18は、本実施の形態のセンサーシステム170の一構成例を示すブロック図である。
[Embodiment 18]
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of the sensor system 170 according to the present embodiment.

図18に示すように、センサーシステム170は、センシングデバイス171、LNA172、HEMTバイアス回路173(バイアス回路)、および信号処理回路174を備えている。センシングデバイス171は、対象物の変化を検出し、該検出した変化に応じた信号を生成するものであるが、検出する物理量の種別は問わない。センサーシステム170では、センシングデバイス171により検出され生成された信号を、LNA172が増幅し、信号処理回路174に出力する。LNA172には、HEMTバイアス回路173から、バイアス電圧としてのゲート電圧が印加されている。   As shown in FIG. 18, the sensor system 170 includes a sensing device 171, an LNA 172, a HEMT bias circuit 173 (bias circuit), and a signal processing circuit 174. The sensing device 171 detects a change in an object and generates a signal corresponding to the detected change, but the type of physical quantity to be detected is not limited. In the sensor system 170, the signal detected and generated by the sensing device 171 is amplified by the LNA 172 and output to the signal processing circuit 174. A gate voltage as a bias voltage is applied to the LNA 172 from the HEMT bias circuit 173.

HEMTバイアス回路173としては、前述した実施形態のHEMTバイアス回路が用いられる。これにより、従来よりも温度変動および電源電圧変動に対し安定であって、かつ、高いPSRRにより電源雑音除去性能の高い、センサーシステム170を構成することが可能となる。   As the HEMT bias circuit 173, the HEMT bias circuit of the above-described embodiment is used. As a result, it is possible to configure the sensor system 170 that is more stable with respect to temperature fluctuations and power supply voltage fluctuations than before and that has high power supply noise removal performance due to high PSRR.

最後に、前述した実施の形態1〜18では、HEMTのためのHEMTバイアス回路を説明した。しかしながら、上記HEMTバイアス回路は、必ずしもHEMTに限定されず、HEMT以外のトランジスタでも適用可能である。例えば、JFETや、MOSFET、バイポーラトランジスタなどのトランジスタ一般を用いることができ、これのためのバイアス回路として使用することができる。HEMTを用いた場合が特に効果が大きいことは言うまでもないが、他のトランジスタであってもほぼ同様の効果を得ることができる。   Finally, in Embodiments 1 to 18 described above, the HEMT bias circuit for HEMT has been described. However, the HEMT bias circuit is not necessarily limited to the HEMT, and can be applied to transistors other than the HEMT. For example, a general transistor such as a JFET, MOSFET, or bipolar transistor can be used, and can be used as a bias circuit for this. Needless to say, the HEMT is particularly effective, but the same effect can be obtained with other transistors.

本発明に係るバイアス回路の効果を定量的かつ視覚的に示す。ここでは、一例として、前記実施の形態6で説明した図6のHEMTバイアス回路16と、図21に示した従来のHEMTバイアス回路500とを比較した結果を示す。   The effect of the bias circuit according to the present invention is shown quantitatively and visually. Here, as an example, a result of comparison between the HEMT bias circuit 16 of FIG. 6 described in the sixth embodiment and the conventional HEMT bias circuit 500 shown in FIG. 21 is shown.

なお、HEMT1・501に対する仕様を以下のように定義した。   In addition, the specification with respect to HEMT1 * 501 was defined as follows.

(1)VDD=3.3Vとする。   (1) VDD = 3.3V.

(2)HEMTへのドレイン電圧は、VD=2Vとする。   (2) The drain voltage to the HEMT is VD = 2V.

(3)HEMTへのドレイン電流は、ID=8mAとする。   (3) The drain current to the HEMT is ID = 8 mA.

また、以下では、図6のHEMTバイアス回路16を本実施例とし、図21の従来のHEMTバイアス回路500を従来例として説明する。   In the following, the HEMT bias circuit 16 of FIG. 6 is described as the present embodiment, and the conventional HEMT bias circuit 500 of FIG. 21 is described as a conventional example.

図26に、温度変化に対する、(a)HEMTのドレイン電圧、および、(b)HEMTのドレイン電流の特性を示す。図27に、図26の値を示すときのHEMTのドレイン電圧およびドレイン電流の式を示す。   FIG. 26 shows the characteristics of (a) HEMT drain voltage and (b) HEMT drain current with respect to temperature changes. FIG. 27 shows HEMT drain voltage and drain current equations for the values shown in FIG.

従来例では、前述したように、ドレイン電圧およびドレイン電流ともに、温度依存性が強い。これに対し、本実施例によれば、ドレイン電圧およびドレイン電流ともに、温度依存性は極めて小さい。   In the conventional example, as described above, both the drain voltage and the drain current are highly temperature dependent. On the other hand, according to the present embodiment, both the drain voltage and the drain current have very little temperature dependency.

よって、本実施例では、HEMTに供給されるドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの周囲温度への依存性が、従来例に比べて小さくなる。したがって、LNBの利用時に、温度状態の異なる状況下においても、LNAのNFや利得を安定して保つことができる。   Therefore, in this embodiment, the dependency of the drain voltage VD and the drain current ID supplied to the HEMT on the ambient temperature is smaller than that of the conventional example. Therefore, when the LNB is used, the NF and gain of the LNA can be stably maintained even under different temperature conditions.

図28に、電源電圧変化に対する、(a)HEMTのドレイン電圧、および、(b)HEMTのドレイン電流の特性を示す。   FIG. 28 shows the characteristics of (a) the HEMT drain voltage and (b) the HEMT drain current with respect to the power supply voltage change.

従来例では、前述したように、ドレイン電圧およびドレイン電流ともに、電源電圧依存性が強い。これに対し、本実施例によれば、ドレイン電圧およびドレイン電流ともに、電源電圧依存性は極めて小さい。   In the conventional example, as described above, both the drain voltage and the drain current are highly dependent on the power supply voltage. On the other hand, according to the present embodiment, both the drain voltage and the drain current have extremely small power supply voltage dependency.

よって、本実施例では、HEMTに供給されるドレイン電圧VDおよびドレイン電流IDの電源電圧への依存性が、従来例に比べて小さくなる。したがって、LNBの利用時に、電源電圧の異なる状況下においても、LNAのNFや利得を安定して保つことができる。   Therefore, in this embodiment, the dependency of the drain voltage VD and the drain current ID supplied to the HEMT on the power supply voltage is smaller than that of the conventional example. Therefore, when the LNB is used, the NF and gain of the LNA can be stably maintained even under different power supply voltage conditions.

図29に、電源電圧VDDに対する、(a)HEMTのドレイン端子、および、(b)HEMTのゲート端子のPSRRの特性を示す。図30に、図29の値を示すときのHEMTのドレイン端子およびゲート端子のPSRRの式を示す。   FIG. 29 shows PSRR characteristics of (a) the HEMT drain terminal and (b) the HEMT gate terminal with respect to the power supply voltage VDD. FIG. 30 shows the PSRR equation of the drain terminal and the gate terminal of the HEMT when the values of FIG. 29 are shown.

従来例では、前述したように、ドレイン端子およびゲート端子ともに、PSRRが高く、電源電圧VDDからの雑音の抑圧比が悪い。これに対し、本実施例によれば、電源電圧VDDに対するドレイン端子およびゲート端子のPSRRは極めて小さい。   In the conventional example, as described above, both the drain terminal and the gate terminal have high PSRR, and the noise suppression ratio from the power supply voltage VDD is poor. On the other hand, according to the present embodiment, the PSRR of the drain terminal and the gate terminal with respect to the power supply voltage VDD is extremely small.

よって、本実施例では、HEMTのドレイン端子およびゲート端子への電源電圧VDDからの雑音が、従来例に比べて強く抑圧される。すなわち、電源電圧VDDからのPSRRが十分に小さくなる。したがって、電源電圧VDDに雑音が重畳されている状況下においても、LNAでの信号増幅は良好に行うことができる。   Therefore, in this embodiment, noise from the power supply voltage VDD to the drain terminal and gate terminal of the HEMT is strongly suppressed as compared with the conventional example. That is, PSRR from the power supply voltage VDD is sufficiently small. Therefore, even in a situation where noise is superimposed on the power supply voltage VDD, signal amplification with the LNA can be performed satisfactorily.

図31に、負電源電圧VNEGに対する、(a)HEMTのドレイン端子、および、(b)HEMTのゲート端子のPSRRの特性を示す。図32に、図31の値を示すときのHEMTのドレイン端子およびゲート端子のPSRRの式を示す。   FIG. 31 shows the PSRR characteristics of (a) the HEMT drain terminal and (b) the HEMT gate terminal with respect to the negative power supply voltage VNEG. FIG. 32 shows PSRR equations for the drain terminal and the gate terminal of the HEMT when the values of FIG. 31 are shown.

従来例では、前述したように、ドレイン端子およびゲート端子ともに、PSRRが高く、負電源電圧VNEGからの雑音の抑圧比が悪い。これに対し、本実施例によれば、負電源電圧VNEGに対するドレイン端子およびゲート端子のPSRRは極めて小さい。   In the conventional example, as described above, both the drain terminal and the gate terminal have high PSRR, and the noise suppression ratio from the negative power supply voltage VNEG is poor. On the other hand, according to this embodiment, the PSRR of the drain terminal and the gate terminal with respect to the negative power supply voltage VNEG is extremely small.

よって、本実施例では、HEMTのドレイン端子およびゲート端子への負電源電圧VNEGからの雑音が、従来例に比べて強く抑圧される。すなわち、負電源電圧VNEGからのPSRRが十分に小さくなる。したがって、負電源電圧VNEGに雑音が重畳されている状況下においても、LNAでの信号増幅は良好に行うことができる。   Therefore, in this embodiment, noise from the negative power supply voltage VNEG to the drain terminal and gate terminal of the HEMT is strongly suppressed as compared with the conventional example. That is, PSRR from the negative power supply voltage VNEG becomes sufficiently small. Therefore, even in a situation where noise is superimposed on the negative power supply voltage VNEG, signal amplification with the LNA can be performed satisfactorily.

以上により、本実施例の構成によれば、HEMTのドレイン電流IDとドレイン電圧VDとを同時に所望の値に設定するとともに、温度依存性、電源電圧依存性が小さく、PSRRのよいHEMTバイアス回路を構成することができることがわかる。   As described above, according to the configuration of the present embodiment, the HEMT drain current ID and the drain voltage VD are simultaneously set to desired values, and the HEMT bias circuit with low temperature dependency and power supply voltage dependency and good PSRR is provided. It can be seen that it can be configured.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、バイアス回路、LNA、LNB、通信用受信機、通信用送信機、およびセンサーシステムに好適に用いることができる。   The present invention can be suitably used for bias circuits, LNAs, LNBs, communication receivers, communication transmitters, and sensor systems.

1 HEMT(増幅用FET)
11,12,15,16,18〜20 HEMTバイアス回路(バイアス回路)
50,60,80 LNA
51,71,82 HEMTバイアス回路(バイアス回路)
52 能動素子(第1トランジスタ)
53 能動素子(第2トランジスタ)
54,81 集積回路
61 保護素子
70,118 バンドギャップリファレンス回路
83 基準電圧発生回路
84,117 負電圧発生回路
100 LNB
101 フィードホーン(アンテナ)
104 水平偏波用LNA(LNA)
105 垂直偏波用LNA(LNA)
106 2ndLNA(LNA)
114 LNA−H用HEMTバイアス回路(バイアス回路)
115 LNA−V用HEMTバイアス回路(バイアス回路)
116 2ndLNA用HEMTバイアス回路(バイアス回路)
121 同軸ケーブル
122 TVセット
123 ビデオセット
150 通信システム
151 送信機(通信用送信機)
152 受信機(通信用受信機)
153 通信路
154 送信デバイス
155,159 LNA
156,160 HEMTバイアス回路(バイアス回路)
157,161 信号処理回路
158 受信デバイス
170 センサーシステム
171 センシングデバイス
172 LNA
173 HEMTバイアス回路(バイアス回路)
174 信号処理回路
500 HEMTバイアス回路
520 負電圧発生回路
VD ドレイン電圧
ID ドレイン電流
AMP1 オペアンプ(両電源型の差動増幅器)
AMP2 オペアンプ(単一電源型の差動増幅器,第1差動増幅器)
AMP3 オペアンプ(第2差動増幅器)
PMOS1 Pチャネル型MOSFET(第1トランジスタ)
PMOS2 Pチャネル型MOSFET(第2トランジスタ)
NMOS1 Nチャネル型MOSFET(第1トランジスタ)
NMOS2 Nチャネル型MOSFET(第2トランジスタ)
RI 抵抗素子(第1抵抗素子)
RG 抵抗素子(第2抵抗素子)
RR 抵抗素子(第3抵抗素子)
R1 抵抗素子(第4抵抗素子)
R2 抵抗素子(第5抵抗素子)
IB 定電流源
VDD 電源電圧
VX 第1基準電圧源
VY 第2基準電圧源
VREF 基準電圧源
VNEG 負電源電圧源

1 HEMT (Amplification FET)
11, 12, 15, 16, 18-20 HEMT bias circuit (bias circuit)
50, 60, 80 LNA
51, 71, 82 HEMT bias circuit (bias circuit)
52 Active element (first transistor)
53 Active element (second transistor)
54, 81 Integrated circuit 61 Protection element 70, 118 Band gap reference circuit 83 Reference voltage generation circuit 84, 117 Negative voltage generation circuit 100 LNB
101 Feed horn (antenna)
104 Horizontally polarized LNA (LNA)
105 LNA for vertical polarization (LNA)
106 2nd LNA (LNA)
114 HEMT bias circuit (bias circuit) for LNA-H
115 HEMT bias circuit (bias circuit) for LNA-V
116 HEMT bias circuit (bias circuit) for 2nd LNA
121 Coaxial cable 122 TV set 123 Video set 150 Communication system 151 Transmitter (transmitter for communication)
152 receiver (communication receiver)
153 Communication path 154 Transmission device 155,159 LNA
156, 160 HEMT bias circuit (bias circuit)
157, 161 Signal processing circuit 158 Receiving device 170 Sensor system 171 Sensing device 172 LNA
173 HEMT bias circuit (bias circuit)
174 Signal processing circuit 500 HEMT bias circuit 520 Negative voltage generation circuit VD Drain voltage ID Drain current AMP1 Operational amplifier (dual power supply type differential amplifier)
AMP2 operational amplifier (single power supply type differential amplifier, first differential amplifier)
AMP3 operational amplifier (second differential amplifier)
PMOS1 P-channel MOSFET (first transistor)
PMOS2 P-channel MOSFET (second transistor)
NMOS1 N-channel MOSFET (first transistor)
NMOS2 N-channel MOSFET (second transistor)
RI resistance element (first resistance element)
RG resistance element (second resistance element)
RR resistance element (third resistance element)
R1 resistance element (fourth resistance element)
R2 resistance element (5th resistance element)
IB constant current source VDD power source voltage VX first reference voltage source VY second reference voltage source VREF reference voltage source VNEG negative power source voltage source

Claims (26)

ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、
両電源型の差動増幅器と、第1抵抗素子と、第1基準電圧源と、第2基準電圧源とを備え、
上記差動増幅器は、正入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、負入力端子が上記第2基準電圧源に接続され、出力端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、
上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第1基準電圧源に接続されていることを特徴とするバイアス回路。
A bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded,
A dual power supply type differential amplifier, a first resistance element, a first reference voltage source, and a second reference voltage source;
The differential amplifier has a positive input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, a negative input terminal connected to the second reference voltage source, an output terminal connected to the gate terminal of the amplification FET,
The bias circuit, wherein the first resistance element has one terminal connected to the drain terminal of the amplifying FET and the other terminal connected to the first reference voltage source.
上記増幅用FETは、HEMTであることを特徴とする請求項1に記載のバイアス回路。   The bias circuit according to claim 1, wherein the amplification FET is a HEMT. ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、
単一電源型の差動増幅器と、第1基準電圧源と、第2基準電圧源と、第1トランジスタと、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、負電源電圧源とを備え、
上記第1トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、
上記差動増幅器は、第1入力端子が上記第2基準電圧源に接続され、第2入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、出力端子が上記第1トランジスタの制御端子に接続され、
上記第1トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、
上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第1基準電圧源に接続され、
上記第2抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、他方の端子が上記負電源電圧源に接続されていることを特徴とするバイアス回路。
A bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded,
A single power supply type differential amplifier, a first reference voltage source, a second reference voltage source, a first transistor, a first resistance element, a second resistance element, and a negative power supply voltage source;
The first transistor has a first conduction terminal, a second conduction terminal, and a control terminal,
The differential amplifier has a first input terminal connected to the second reference voltage source, a second input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, and an output terminal connected to the control terminal of the first transistor. ,
The first transistor has a first conduction terminal connected to the power supply voltage, a second conduction terminal connected to the gate terminal of the amplification FET,
The first resistance element has one terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, the other terminal connected to the first reference voltage source,
The bias circuit, wherein the second resistance element has one terminal connected to the gate terminal of the amplification FET and the other terminal connected to the negative power supply voltage source.
上記増幅用FETは、HEMTであることを特徴とする請求項3に記載のバイアス回路。   4. The bias circuit according to claim 3, wherein the amplifying FET is a HEMT. 上記第1トランジスタは、Pチャネル型MOSFETであり、
上記第1トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記Pチャネル型MOSFETのソース端子、ドレイン端子、およびゲート端子であり、
上記差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であることを特徴とする請求項3または4に記載のバイアス回路。
The first transistor is a P-channel MOSFET,
The first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor are a source terminal, a drain terminal, and a gate terminal of the P-channel MOSFET, respectively.
The bias circuit according to claim 3 or 4, wherein the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.
上記第1トランジスタは、PNP型バイポーラトランジスタであり、
上記第1トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記PNP型バイポーラトランジスタのエミッタ端子、コレクタ端子、およびベース端子であり、
上記差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であることを特徴とする請求項3または4に記載のバイアス回路。
The first transistor is a PNP bipolar transistor,
The first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor are an emitter terminal, a collector terminal, and a base terminal of the PNP bipolar transistor, respectively.
The bias circuit according to claim 3 or 4, wherein the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.
上記第1トランジスタは、Nチャネル型MOSFETであり、
上記第1トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記Nチャネル型MOSFETのドレイン端子、ソース端子、およびゲート端子であり、
上記差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であることを特徴とする請求項3または4に記載のバイアス回路。
The first transistor is an N-channel MOSFET,
The first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor are a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal of the N-channel MOSFET, respectively.
The bias circuit according to claim 3 or 4, wherein the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.
上記第1トランジスタは、NPN型バイポーラトランジスタであり、
上記第1トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記NPN型バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子、およびベース端子であり、
上記差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であることを特徴とする請求項3または4に記載のバイアス回路。
The first transistor is an NPN bipolar transistor,
The first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor are a collector terminal, an emitter terminal, and a base terminal of the NPN bipolar transistor, respectively.
The bias circuit according to claim 3 or 4, wherein the first input terminal and the second input terminal of the differential amplifier are a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.
ソース端子が接地された増幅用FETのためのバイアス回路であって、
単一電源型の第1差動増幅器と、単一電源型の第2差動増幅器と、第1トランジスタと、第2トランジスタと、第1抵抗素子と、第2抵抗素子と、第3抵抗素子と、第4抵抗素子と、第5抵抗素子と、基準電圧源と、負電源電圧源とを備え、
上記第1トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、
上記第2トランジスタは、第1導通端子、第2導通端子、および制御端子を有し、
上記第1差動増幅器は、第1入力端子が上記第5抵抗素子を介して上記第2トランジスタの第2導通端子に接続され、第2入力端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、出力端子が上記第1トランジスタの制御端子に接続され、
上記第2差動増幅器は、第1入力端子が上記第4抵抗素子および上記第5抵抗素子を介して上記第2トランジスタの第2導通端子に接続され、第2入力端子が上記基準電圧源に接続され、出力端子が上記第2トランジスタの制御端子に接続され、
上記第1トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、
上記第2トランジスタは、第1導通端子が電源電圧に接続され、第2導通端子が上記第5抵抗素子、上記第4抵抗素子および上記第3抵抗素子をこの順番に介して接地され、
上記第1抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのドレイン端子に接続され、他方の端子が上記第2トランジスタの第2導通端子に接続され、
上記第2抵抗素子は、一方の端子が上記増幅用FETのゲート端子に接続され、他方の端子が上記負電源電圧源に接続されていることを特徴とするバイアス回路。
A bias circuit for an amplifying FET whose source terminal is grounded,
A single power supply type first differential amplifier, a single power supply type second differential amplifier, a first transistor, a second transistor, a first resistance element, a second resistance element, and a third resistance element A fourth resistance element, a fifth resistance element, a reference voltage source, and a negative power supply voltage source,
The first transistor has a first conduction terminal, a second conduction terminal, and a control terminal,
The second transistor has a first conduction terminal, a second conduction terminal, and a control terminal,
The first differential amplifier has a first input terminal connected to the second conduction terminal of the second transistor via the fifth resistance element, a second input terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, An output terminal connected to the control terminal of the first transistor;
The second differential amplifier has a first input terminal connected to the second conduction terminal of the second transistor via the fourth resistance element and the fifth resistance element, and the second input terminal connected to the reference voltage source. Connected, the output terminal is connected to the control terminal of the second transistor,
The first transistor has a first conduction terminal connected to the power supply voltage, a second conduction terminal connected to the gate terminal of the amplification FET,
The second transistor has a first conduction terminal connected to a power supply voltage, a second conduction terminal grounded through the fifth resistance element, the fourth resistance element, and the third resistance element in this order,
The first resistance element has one terminal connected to the drain terminal of the amplification FET, the other terminal connected to the second conduction terminal of the second transistor,
The bias circuit, wherein the second resistance element has one terminal connected to the gate terminal of the amplification FET and the other terminal connected to the negative power supply voltage source.
上記増幅用FETは、HEMTであることを特徴とする請求項9に記載のバイアス回路。   The bias circuit according to claim 9, wherein the amplification FET is a HEMT. 上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタは、Pチャネル型MOSFETであり、
上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記Pチャネル型MOSFETのソース端子、ドレイン端子、およびゲート端子であり、
上記第1差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であり、
上記第2差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であることを特徴とする請求項9または10に記載のバイアス回路。
The first transistor and the second transistor are P-channel MOSFETs,
The first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor and the second transistor are a source terminal, a drain terminal, and a gate terminal of the P-channel MOSFET, respectively.
The first input terminal and the second input terminal of the first differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.
The bias circuit according to claim 9 or 10, wherein the first input terminal and the second input terminal of the second differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.
上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタは、PNP型バイポーラトランジスタであり、
上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記PNP型バイポーラトランジスタのエミッタ端子、コレクタ端子、およびベース端子であり、
上記第1差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であり、
上記第2差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、正入力端子および負入力端子であることを特徴とする請求項9または10に記載のバイアス回路。
The first transistor and the second transistor are PNP-type bipolar transistors,
The first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor and the second transistor are an emitter terminal, a collector terminal, and a base terminal of the PNP bipolar transistor, respectively.
The first input terminal and the second input terminal of the first differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.
The bias circuit according to claim 9 or 10, wherein the first input terminal and the second input terminal of the second differential amplifier are a positive input terminal and a negative input terminal, respectively.
上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタは、Nチャネル型MOSFETであり、
上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記Nチャネル型MOSFETのドレイン端子、ソース端子、およびゲート端子であり、
上記第1差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であり、
上記第2差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であることを特徴とする請求項9または10に記載のバイアス回路。
The first transistor and the second transistor are N-channel MOSFETs,
The first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor and the second transistor are a drain terminal, a source terminal, and a gate terminal of the N-channel MOSFET, respectively.
The first input terminal and the second input terminal of the first differential amplifier are a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.
11. The bias circuit according to claim 9, wherein the first input terminal and the second input terminal of the second differential amplifier are a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.
上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタは、NPN型バイポーラトランジスタであり、
上記第1トランジスタおよび上記第2トランジスタの第1導通端子、第2導通端子、および制御端子はそれぞれ、上記NPN型バイポーラトランジスタのコレクタ端子、エミッタ端子、およびベース端子であり、
上記第1差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であり、
上記第2差動増幅器の第1入力端子および第2入力端子はそれぞれ、負入力端子および正入力端子であることを特徴とする請求項9または10に記載のバイアス回路。
The first transistor and the second transistor are NPN bipolar transistors,
The first conduction terminal, the second conduction terminal, and the control terminal of the first transistor and the second transistor are a collector terminal, an emitter terminal, and a base terminal of the NPN bipolar transistor, respectively.
The first input terminal and the second input terminal of the first differential amplifier are a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.
11. The bias circuit according to claim 9, wherein the first input terminal and the second input terminal of the second differential amplifier are a negative input terminal and a positive input terminal, respectively.
上記第3抵抗素子の代わりに、定電流源が用いられていることを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載のバイアス回路。   The bias circuit according to claim 9, wherein a constant current source is used instead of the third resistance element. 上記第4抵抗素子が除去されていることを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載のバイアス回路。   The bias circuit according to claim 9, wherein the fourth resistance element is removed. 上記第3抵抗素子の代わりに、定電流源が用いられ、
上記第4抵抗素子が除去されていることを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載のバイアス回路。
Instead of the third resistance element, a constant current source is used,
The bias circuit according to claim 9, wherein the fourth resistance element is removed.
電圧耐圧の保護素子をさらに備え、
上記保護素子は、上記第1トランジスタの第2導通端子と上記増幅用FETのゲート端子との間に挿入されていることを特徴とする請求項9〜17のいずれか1項に記載のバイアス回路。
Further equipped with a voltage withstand voltage protection element,
18. The bias circuit according to claim 9, wherein the protection element is inserted between a second conduction terminal of the first transistor and a gate terminal of the amplification FET. .
上記基準電圧源は、バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップリファレンス回路により構成されていることを特徴とする請求項9〜18のいずれか1項に記載のバイアス回路。   The bias circuit according to any one of claims 9 to 18, wherein the reference voltage source includes a band gap reference circuit that outputs a band gap voltage. 上記第1差動増幅器、上記第2差動増幅器、上記第1トランジスタ、上記第2トランジスタ、上記第1抵抗素子、上記第2抵抗素子、上記第3抵抗素子、上記第4抵抗素子、および上記第5抵抗素子は、集積回路によって構成されていることを特徴とする請求項9〜19のいずれか1項に記載のバイアス回路。   The first differential amplifier, the second differential amplifier, the first transistor, the second transistor, the first resistance element, the second resistance element, the third resistance element, the fourth resistance element, and the above The bias circuit according to claim 9, wherein the fifth resistance element is configured by an integrated circuit. 上記基準電圧源、上記負電源電圧源、またはその両方は、上記集積回路とともに集積化されて構成されていることを特徴とする請求項20に記載のバイアス回路。   21. The bias circuit according to claim 20, wherein the reference voltage source, the negative power source voltage source, or both are integrated with the integrated circuit. ソース端子が接地された増幅用FETと、
請求項1〜21のいずれか1項に記載のバイアス回路とを備え、
上記増幅用FETのゲート端子を入力端子とし、上記増幅用FETのドレイン端子を出力端子とすることを特徴とするLNA。
An amplifying FET whose source terminal is grounded;
The bias circuit according to any one of claims 1 to 21,
An LNA characterized in that the gate terminal of the amplification FET is an input terminal and the drain terminal of the amplification FET is an output terminal.
アンテナによって受信した信号を増幅およびダウンコンバートして後段に伝送するLNBであって、
上記信号を増幅するLNAを少なくとも1つ備え、
上記LNAは、請求項22に記載のLNAであることを特徴とするLNB。
An LNB that amplifies and down-converts a signal received by an antenna and transmits it to the subsequent stage,
Comprising at least one LNA for amplifying the signal,
The LNB according to claim 22, wherein the LNA is the LNA according to claim 22.
通信用受信機であって、
通信路からの信号を受信する受信デバイスと、
上記受信デバイスから出力される信号を増幅するLNAとを備え、
上記LNAは、請求項22に記載のLNAであることを特徴とする通信用受信機。
A communication receiver,
A receiving device for receiving a signal from the communication path;
An LNA for amplifying a signal output from the receiving device,
The communication receiver according to claim 22, wherein the LNA is the LNA according to claim 22.
通信用送信機であって、
送信する信号を増幅するLNAと、
上記LNAにより増幅された信号を通信路へ送信する送信デバイスとを備え、
上記LNAは、請求項22に記載のLNAであることを特徴とする通信用送信機。
A transmitter for communication,
An LNA that amplifies the signal to be transmitted;
A transmission device for transmitting the signal amplified by the LNA to a communication path,
The communication transmitter according to claim 22, wherein the LNA is the LNA according to claim 22.
センサーシステムであって、
対象物の変化を検出し、該検出した変化に応じた信号を生成するセンシングデバイスと、
上記センシングデバイスから出力される信号を増幅するLNAとを備え、
上記LNAは、請求項22に記載のLNAであることを特徴とするセンサーシステム。
A sensor system,
A sensing device that detects a change in an object and generates a signal corresponding to the detected change;
An LNA for amplifying a signal output from the sensing device,
The sensor system according to claim 22, wherein the LNA is the LNA according to claim 22.
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