CN100479325C - 射地-基地连接的放大电路以及使用该电路的通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供可实现宽的可变范围以及高线性度、即使多级连接也有好的增益控制性、并且失真少的射地-基地连接放大电路，以及使用该电路的通信装置(例如，便携终端)。将基极端子与输入端子相连的发射极接地双极型晶体管Q1a与将集电极端子与输出端子相连的基极接地双极型晶体管Q1b进行射地-基地连接。发射极接地双极型晶体管Q1a不工作时，控制基极接地双极型晶体管Q1b的基极电流。由此，可以确实地停止射地-基地连接放大电路的工作，即使将放大电路进行多级连接的情况下，也可以得到好的增益控制性，抑制失真的产生。

Description

射地-基地连接的放大电路以及使用该电路的通信装置

发明领域

本发明涉及一种将多个晶体管连续连接(射地-基地(cascode)连接)的射地-基地连接的放大电路以及使用该电路的通信装置(例如，通信终端)。

背景技术

近年，在放大电路以及可变增益放大电路中大多使用高频特性好的射地-基地连接放大电路。图19是在专利文献1(日本公开特许公报：特开平10-308634号公报)中记载的射地-基地连接放大电路。图19的电路如此构成：设置有发射极接地双极型晶体管1903，由基极端子从输入端子1901接收输入电压；场效应晶体管1904，与双极型晶体管1903进行射地-基地连接，其栅极端子与偏置电源1905相连；输出端子1902，从该场效应晶体管1904的漏极端子提取输出信号。

通常，射地-基地连接放大电路与发射极接地放大电路相比，其高频特性更好。在发射极接地放大电路中，输入电容器Ci是基极-发射极间电容器Cbe和将放大率设为Av时，由于镜象效果而被放大(Av+1)倍的基极-集电极间电容器Cbc之和。但是，射地-基地连接电路中，由于发射极接地晶体管的放大率Av为0，因此输入电容器Ci变为Cbe与Cbc之和，由于没有受到镜象效果的影响，频率特性比较好。

上述射地-基地连接放大电路中，停止电路动作(放大动作)时，通过电流等来控制发射极接地双极型晶体管1903的基极端子，通过停止发射极接地双极型晶体管1903的动作，实际上停止放大电路的动作。

使用图19的现有技术的电路来说明一般的射地-基地连接放大电路的动作。通过改变流过双极型晶体管1903基极端子的电流量，改变集电极电流量从而调整增益。为停止射地-基地连接放大电路的放大动作，通过使流过发射极接地的双极型晶体管1903基极端子的电流量减小，使双极型晶体管1903基极发射极之间的电压小于晶体管的阀值电压来停止其动作。

以下的说明中，将晶体管动作过程表现为晶体管导通，晶体管动作停止表现为晶体管截止。

发射极接地双极型晶体管1903截止，双极型晶体管1903的集电极端子的电位上升。发射极接地双极型晶体管1903的集电极端子与栅极接地的场效应晶体管1904的源极端子相连，因此，双极型晶体管1903的集电极端子与栅极接地的场效应晶体管1904的源极端子具有相同的电位。即，发射极接地双极型晶体管1903截止，栅极接地的场效应晶体管1904的源极端子电位也上升。栅极接地的场效应晶体管1904的源极端子的电位上升时，栅极接地场效应晶体管1904的栅极源极间的电压不到晶体管的阀值电压，栅极接地场效应晶体管1904截止。

但是，在发射极接地双极型晶体管1903的输入端子上输入较大的输入信号时，通过该信号功率，发射极接地双极型晶体管1903暂时导通，双极型晶体管1903的集电极端子电位下降，与之相随，栅极接地的场效应晶体管1904的栅极源极间的电压变为大于晶体管阀值电压，栅极接地场效应晶体管1904导通。由此，原本应截止的射地-基地连接放大电路暂时导通，产生了难以充分隔离的问题。

另外，如同可变增益放大电路等那样，在将上述射地-基地连接放大电路变为多级的情况下，会产生下列问题。将图19的电路变为多级时，例如变为图20中的电路那样。即使为了使第一级射地-基地连接放大电路停止，而停止发射极接地双极型晶体管2003的动作，由于栅极接地场效应晶体管2004其栅极端子上一直施加电压，从而影响第2级射地-基地连接放大电路的动作状态。第一级电路为动作状态，第2级电路为非动作状态的情况下也存在同样的问题。即，产生来自各个放大级的信号泄漏，其结果，存在所谓的增益抑制度以及线性度变差的问题。

发明内容

本发明其目的在于提供一种射地-基地的连接放大电路以及使用该电路的通信装置，可以更确实地停止射地-基地连接的放大电路的工作状态，另外，即使在多级连接的情况下，不会受到来自动作停止的其它级的影响，其结果，增益抑制度以及线性度都较好。

本发明还提供一种射地-基地连接的放大电路，其特征在于，设有放大单元，将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接，发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时，控制基极接地双极型晶体管的基极电流，或栅极接地场效应晶体管的栅极电压，以使基极接地双极型晶体管，或栅极接地场效应晶体管也不工作，还设有控制单元，在发射极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或源极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压小于晶体管的阈值电压而不工作之前，通过改变电流或电压来控制基极接地双极型晶体管的基极端子、或栅极接地场效应晶体管的栅极端子，将基极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或栅极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压控制得小于晶体管的阈值电压。

本发明还提供一种射地-基地连接的放大电路，其特征在于，设置多个放大单元，在所述放大单元中，将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接，控制基极接地双极型晶体管的基极电流或栅极接地场效应晶体管的栅极电压，使得发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时，基极接地双极型晶体管，或栅极接地场效应晶体管也不工作，将各个放大单元的基极接地双极型晶体管的集电极端子、或栅极接地场效应晶体管的漏极端子彼此相连，所述射地-基地连接的放大电路还设有控制单元，在发射极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或源极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压小于晶体管的阈值电压而不工作之前，通过改变电流或电压来控制基极接地双极型晶体管的基极端子、或栅极接地场效应晶体管的栅极端子，将基极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或栅极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压控制得小于晶体管的阈值电压。

本发明还提供一种射地-基地连接的放大电路，其特征在于，设置多个放大单元，在所述放大单元中，将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接，控制基极接地双极型晶体管的基极电流或栅极接地场效应晶体管的栅极电压，使发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时，基极接地双极型晶体管，或栅极接地场效应晶体管也不工作，将各个放大单元的基极接地双极型晶体管的集电极端子、或栅极接地场效应晶体管的漏极端子以夹持电容器的方式相连，所述射地-基地连接的放大电路还设有控制单元，在发射极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或源极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压小于晶体管的阈值电压而不工作之前，通过改变电流或电压来控制基极接地双极型晶体管的基极端子、或栅极接地场效应晶体管的栅极端子，将基极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或栅极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压控制得小于晶体管的阈值电压。

本发明还提供一种通信装置，其特征在于，使用上述的射地-基地连接的放大电路。

为了解决上述问题，本发明涉及的射地-基地连接放大电路，是在将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接的放大电路中，发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时，控制基极接地双极型晶体管的基极电流，或栅极接地场效应晶体管的栅极电压，以便基极接地双极型晶体管，或栅极接地场效应晶体管不工作。

根据上述结构，基极-发射机间的电压变为大于晶体管的阀值电压时，双极型晶体管工作，在栅极-源极间的电压大于晶体管阀值电压时，场效应晶体管工作。因此，本发明中，所谓晶体管工作是指在双极型晶体管的基极-发射极间或场效应晶体管的栅极-源极之间施加大于阀值电压的电压，反之，晶体管不工作意味着施加了小于阀值电压的电压。

从而，上述结构中，发射极接地的双极型晶体管或源极接地的场效应晶体管不工作时，通过控制基极接地的双极型晶体管的基极电流，或栅极接地的场效应晶体管的栅极电压，可以停止基极接地的双极型晶体管，或栅极接地的场效应晶体管的动作。

此外，为了解决上述问题，本发明的射地-基地连接放大电路，其特征在于具有：第1晶体管，在其控制端子输入信号时，其一个导通端接地；与该第1晶体管进行射地-基地连接的第2晶体管；晶体管控制电路，响应上述第1晶体管导通端子间的导通状态，控制流过第2晶体管控制端子的电流或施加在其上的电压。

根据上述结构，例如，响应第1晶体管的集电极、发射极之间或源极-漏极之间的导通、不导通(第1晶体管的ON/OFF)，可以正确地控制第2晶体管的工作状态，从而实现没有信号泄漏等的、并且充分确保隔离的射地-基地连接放大电路。

附图说明

图1是本发明第1实施方式中射地-基地连接放大电路的电路图。

图2是上述第1实施方式中射地-基地连接放大电路的另一种电路图。

图3是上述第1实施方式中射地-基地连接放大电路的又一种电路图。

图4是上述第1实施方式中射地-基地连接放大电路的再一种电路图。

图5是本发明第2实施方式中射地-基地连接放大电路的电路图。

图6是上述第2实施方式中射地-基地连接放大电路的另一种电路图。

图7是上述第2实施方式中射地-基地连接放大电路的又一种电路图。

图8是上述第2实施方式中射地-基地连接放大电路的再一种电路图。

图9是本发明第3实施方式中射地-基地连接放大电路的电路图。

图10是本发明第4实施方式中射地-基地连接放大电路的电路图。

图11是本发明第4实施方式中为射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管提供电流的控制电路的电路图。

图12是本发明第4实施方式中为射地-基地连接放大电路的栅极接地场效应晶体管的栅极端子提供电压的控制电路的电路图。

图13是本发明第4实施方式中为射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管提供电流的控制电路的另一种电路图。

图14是本发明第4实施方式中为射地-基地连接放大电路的栅极接地场效应晶体管的栅极端子提供电压的控制电路的另一种电路图。

图15(a)是表示流过图10电路图中双极型晶体管基极端子的电流变化的曲线图，图15(b)是表示施加在图10电路图中场效应晶体管栅极端子上的电压变化的曲线图。

图16(a)是表示流过图10电路图中双极型晶体管基极端子的电流变化的曲线图，图16(b)是表示施加在图10电路图中场效应晶体管栅极端子上的电压变化的曲线图，是说明工作过程中射地-基地连接放大电路的切换过程的图。

图17(a)是表示流过图10电路图中双极型晶体管基极端子的电流变化的曲线图，图17(b)是表示施加在图10电路图中场效应晶体管栅极端子上的电压变化的曲线图，是说明工作过程中射地-基地连接放大电路的切换过程的其它实例图。

图18是本发明涉及的便携终端的框图。

图19是现有技术的射地-基地连接放大电路的电路图。

图20是将现有技术的射地-基地连接放大电路进行多级化的电路图。

具体实施方式

下面根据图1到图18来说明本发明的各种实施方式。即，参照附图来说明本发明的各种形式。另外，本发明的第2实施方式之后，对图中记载的具有与第1实施方式相同功能的部件附加相同的参考标记，并省略对其的说明。

(第1实施方式)

图1中表示了本发明第1实施方式的电路图。图1是射地-基地连接放大电路，其中将发射极(导通端子)接地双极型晶体管131(第1晶体管)的集电极端子与基极接地双极型晶体管132(第2晶体管)的发射极端子相连。通过控制电路111，控制双极型晶体管131的基极电流。电阻151用于阻止通向控制电路(控制单元)111的交流成分。电容器161用于阻止通向输入端子101的直流成分。

通过控制电路112(晶体管控制电路)，控制双极型晶体管132的基极电流，通过电容器162使双极型晶体管132的基极端子交流接地。另外，在控制电路112的输出电阻十分低的情况下，可省略电容器162。双极型晶体管132的集电极端子与输出端子相连，并且通过电阻152与电源103相连。

本发明通过控制电路111控制发射极接地双极型晶体管131的基极电流，从而使发射极接地双极型晶体管131截止。此时，通过控制电路112控制基极接地双极型晶体管132(第2晶体管)的基极电流，使基极接地双极型晶体管132截止。

通过控制电路111减少发射极接地双极型晶体管131的基极电流，当发射极接地双极型晶体管131的基极-发射极间的电压小于晶体管阀值电压，发射极接地双极型晶体管截止时，通过控制电路112减少基极接地双极型晶体管132的基极电流。当发射极接地双极型晶体管131的基极-发射极间的电压大于晶体管阀值电压，发射极接地双极型晶体管131导通时，通过使施加在基极接地双极型晶体管132的基极端子的电压小于晶体管阀值电压，可以使基极接地双极型晶体管132截止。

由此，可以停止射地-基地连接放大电路的工作。

特别地，如果将施加在基极接地双极型晶体管132基极端子上的电压设定为小于该晶体管的阀值电压，则发射极接地双极型晶体管131暂时导通，即使双极型晶体管131的集电极端子的电位，即基极接地双极型晶体管132的发射极端子电位变为接近于0V，基极接地双极型晶体管132不导通，也可以防止隔离情况变坏。

进一步，如果施加在基极接地双极型晶体管132的基极端子的电压低于晶体管的阀值电压，则基极-发射极间电容器量变小，可以得到更加高的隔离效果。

图1的电路中，发射极接地双极型晶体管131截止时，即使瞬间在发射极接地双极型晶体管131上输入大的输入信号的情况下，通过控制电路112使施加在基极接地双极型晶体管132的基极端子上的电压变得非常小，由于基极接地双极型晶体管不导通，从而不会出现射地-基地连接放大电路暂时停止工作。

图1中，由发射极接地双极型晶体管131和基极接地双极型晶体管132形成射地-基地连接放大电路，但是，在图2、图3以及图4这样不同电路形式的射地-基地连接放大电路中也具有相同的效果。图2、图3以及图4中省略了图1中的电阻152和电源103。

图2是连接发射极接地双极型晶体管231和栅极接地场效应晶体管232所形成的射地-基地连接放大电路。图3是连接源极接地场效应晶体管331和栅极接地场效应晶体管332所形成的射地-基地连接放大电路。图4是连接源极接地场效应晶体管431和基极接地双极型晶体管432所形成的射地-基地连接放大电路。

图1至图4中，通过控制电路111以及控制电路112，场效应晶体管可以电压进行控制。另外，双极型晶体管可以电压或电流进行控制。

如果使用图2、图3以及图4的射地-基地连接放大电路，由于使用了栅极接地或源极接地的场效应晶体管，可用电压来控制场效应晶体管，从而能够减小消耗电流，使低功率成为可能。另外，如集成电路那样，在不能加大电源电压的情况下，虽然双极型晶体管中会引起所谓基极电位和集电极电位反向的问题，但是通过使用场效应晶体管不会存在这样的问题，可以稳定电路特性，即使由于制造偏差，电源电压变小的情况下，也难于受到影响。特别地，如果使用图2的射地-基地连接放大电路，使用发射极接地的双极型晶体管231，可以增大放大率，这是最希望的。

(第2实施方式)

图5示出了本发明第2实施方式的电路图。图5其特征在于，存在2个射地-基地连接放大电路，一个是由发射极接地双极型晶体管531和栅极接地场效应晶体管532所形成的射地-基地连接放大电路，另一个是由发射极接地双极型晶体管533和栅极接地场效应晶体管534所形成的射地-基地连接放大电路，栅极接地场效应晶体管532与场效应晶体管534的各个漏极端子相连。

以下说明中，将由图中记载的晶体管Q1a(第1晶体管)和晶体管Q1b(第2晶体管)形成的射地-基地连接放大电路定义为第1级射地-基地连接放大电路，由晶体管Q2a和晶体管Q2b形成的射地-基地连接放大电路定义为第2级射地-基地连接放大电路，由晶体管Qxa和晶体管Qxb形成的射地-基地连接放大电路定义为第x级射地-基地连接放大电路，x定义为整数。

增益可变幅度、线性可变幅度等放大电路各种特性的可变范围变宽时，在一级放大电路中难于控制整个范围，有必要连接衰减器以及多个放大电路从而扩大控制范围。

因此，像图5那样，通过连接栅极接地场效应晶体管532和栅极接地场效应晶体管534的各个漏极端子，可以实现放大电路多级化。这里，所谓线性化是指被称为IIP3的3次输入截断点。

作为本发明的一个比较例子，示出了图6的电路。图6是将现有技术的射地-基地连接放大电路进行多级化形成的电路。图6中分别连接栅极接地场效应晶体管632和栅极接地场效应晶体管634的漏极端子，将射地-基地连接放大电路多级化，分别使用电阻651、电阻652以及电阻653、电阻654，将恒定电压提供给栅极接地场效应晶体管632和栅极接地场效应晶体管634的栅极端子。

但是，在多级连接的放大电路中，希望特定放大电路工作的情况下，例如，第1级射地-基地连接放大电路不工作，而希望第2级射地-基地连接放大电路工作的情况下，从第1级射地-基地连接放大电路向第2级射地-基地连接放大电路泄漏信号，不会抑制增益使线性化变差。

因此，如同本发明图5那样的电路形式那样，在第1级射地-基地连接放大电路不工作，而希望第2级射地-基地连接放大电路工作的情况下，由控制电路511用电流控制发射极接地双极型晶体管531的基极端子，在双极型晶体管531截止时，由控制电路512用电压控制栅极接地场效应晶体管532的栅极端子，使其小于晶体管的阀值电压，可以使栅极接地场效应晶体管532截止，因此能够比较确实地停止第1级射地-基地连接放大电路的动作。

比较确实地停止第1级射地-基地连接放大电路的动作，基本没有由第1级射地-基地连接放大电路进入第2级射地-基地连接放大电路的信号泄漏，因此可以抑制增益，几乎不会产生失真，提高线性度。

图5中虽然存在2个射地-基地连接放大电路，但是如图7那样存在多个射地-基地连接放大电路也具有相同的效果。另外，图5中将同种射地-基地连接放大电路进行多级化，如图8那样，即使在第1级射地-基地连接放大电路和第2级射地-基地连接放大电路中，使电路形式不同的射地-基地连接放大电路多级化，也可以有同样的效果。

(第3实施方式)

图9中示出了本发明第3实施方式的电路图。图9其特征在于，其中存在2个射地-基地连接放大电路，以将电容器夹于其中的方式连接各个漏极端子。在将射地-基地连接放大电路多级化的情况下，各个射地-基地连接放大电路的放大率不同，通过以夹持电容器的方式连接，可以实现多级化。例如，如图9那样，使用电阻951和电阻952这样电阻值不同的电阻，将射地-基地连接放大电路进行多级化时，配线901和配线902上的直流电位不同，不能直接连接。因此，通过以将电容器夹子其中的方式连接各个漏极端子，可以分离直流电位，因此可以实现多级化。

被多级化了的电路也具有第2个实施方式的效果。图9中，在第1级射地-基地连接放大电路不工作，而希望第2级射地-基地连接放大电路工作的情况下，由控制电路511用电流控制发射极接地双极型晶体管531的基极端子，在双极型晶体管531截止时，由控制电路512用电压控制栅极接地场效应晶体管532的栅极端子，使其小于晶体管的阀值电压，可以使栅极接地场效应晶体管532截止，因此能够比较确实地停止第1级射地-基地连接放大电路的动作。

比较确实地停止第1级射地-基地连接放大电路的动作，基本没有由第1级射地-基地连接放大电路进入第2级射地-基地连接放大电路的信号泄漏，因此可以抑制增益，几乎不会产生失真，提高线性度。

图9中存在2个射地-基地连接放大电路，但是即使存在2个以上射地-基地连接放大电路，也可以有同样的效果。另外，图9中将同种射地-基地连接放大电路进行多级化，各级射地-基地连接放大电路的电路形式可以彼此不同。

(第4实施方式)

图10中示出了说明第4实施方式的电路图。图10中有6个图2的射地-基地连接放大电路，连接各个漏极端子，通过控制电路(控制部)用电流控制发射极接地双极型晶体管1031、1033、1035、1037、1039以及1041。通过控制电压来切换工作的射地-基地连接放大电路级，可扩大增益、线性度等放大电路各种特性的可变范围。

此外，还可以通过别的控制电路用电压来控制栅极接地场效应晶体管1032、1034、1036、1038、1040以及1042。连接多个射地-基地连接放大电路时，如上所示，通过控制电路，用电流或电压来控制工作中的发射极接地双极型晶体管、或栅极接地场效应晶体管，通过比较确实地停止除了希望其工作的射地-基地连接放大电路之外的射地-基地连接放大电路的动作，由于可以使自没有工作的射地-基地连接放大电路到希望其工作的射地-基地连接放大电路上的信号泄漏几乎没有，可以抑制增益，几乎不产生失真，提高线性度。

作为用电流来控制图10电路中使用的发射极接地双极型晶体管电路的一个例子，可以考虑如图11所示的电路。图11是将电流提供给各个射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管的偏置电路。

由场效应晶体管1110和场效应晶体管1111构成的电流镜像电路中，变换场效应晶体管1111吸入的电流。在场效应晶体管1111的漏极端子上分别连接场效应晶体管1112和场效应晶体管1113的源极端子从而构成差动电路。

在场效应晶体管1113的漏极端子上分别连接场效应晶体管1114和场效应晶体管1115的源极端子，从而构成同样的差动电路。同样地，构成5级差动电路。将各个差动电路中的一个的各个场效应晶体管1113、1115、1117、1119以及1121的栅极端子与施加了控制电压的电源1102相连。并且，将没有与上述电源1102相连的各个差动电路的另一方的各个场效应晶体管1112、1114、1116、1118以及1120的栅极端子与由各个电阻1152-1157构成的参考电压生成电路相连。

然后，说明图11的电路动作。在由电阻1156和1157生成的参考电压V67高于控制电压时，即，控制电压很低的情况下，在由场效应晶体管1112和场效应晶体管1113构成的差动电路中，由于场效应晶体管1114截止，场效应晶体管1113导通，电流全部流入场效应晶体管1113。

流入场效应晶体管1113的电流由场效应晶体管1131和场效应晶体管1132所构成的电流镜像电路返回，与流入场效应晶体管1112的电流相同量的电流流入端子1186。流入端子1186的电流流入与第6级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1041的基极端子相连的端子1086中，成为发射极接地双极型晶体管1041的基极电流。

提高控制电压，在参照电压V67变为与控制电压相等时，流过场效应晶体管1112和场效应晶体管1113的电流彼此相等。此时，比较由电阻1155和电阻1156生成的参考电压V56和控制电压，由于参考电压V56高些，在由场效应晶体管1114和场效应晶体管1115构成的差动电路中，场效应晶体管1115截止，场效应晶体管1114导通，因此，经由场效应晶体管1113的电流经场效应晶体管1114而流动。

流过各个场效应晶体管1113、1114的电流由场效应晶体管1133和场效应晶体管1134构成的电流镜像电路返回，与各个场效应晶体管1113、1114等量的电流流入端子1185。参考电压V67与控制电压相等时，流过端子1185和端子1186的电流彼此相等。由于返回的总电流与场效应晶体管1111吸入的电流量相同，因此，通过提高控制电压可以减少流入端子1186的电流量。

进一步，在提高控制电压时，流过场效应晶体管1112的电流进一步减少，大部分电流流入场效应晶体管1113。同样地，在提高控制电压时，比较控制电压和参考电压，电流流过电压高的场效应晶体管，通过改变控制电压，分别改变流过各端子1181-1186的电流量。流过各端子1181-1186的电流变为流过如图10所示的各端子1081-1086，分别成为各级射地-基地连接放大电路的基极电流。因此，通过改变控制电压，可以切换图10中工作的射地-基地连接放大电路各个级。

以上说明了控制图10的发射极接地双极型晶体管的电路，随后说明用电压控制图10中电路所用的栅极接地场效应晶体管的电路。作为一个例子，考虑如图12所示的电路。图12是将电压提供给各个射地-基地连接放大电路的栅极接地场效应晶体管的偏置电路。

电路的基本动作与图11中的电路相同。与图11中电路不同之处在于，电流返回电流镜像电路后，使用各个电阻1258-1269将电流变换为电压。将该变换后的电压施加到图10所示的各个端子1091-1096，变为施加到各个射地-基地连接放大电路的栅极端子的电压。基本动作与图11的电路相同，通过改变控制电压，通过各个射地-基地连接放大电路各个级，切换施加到图10所示的射地-基地连接放大电路的栅极接地场效应晶体管上的电压。

图10所示的电路，通过图11以及图12所示的控制电路，用电流以及电压来控制发射极接地双极型晶体管以及栅极接地场效应晶体管。图11以及图12所示的电路由n型场效应晶体管来构成差动电路，还可以像图13以及图14那样用p型场效应晶体管来构成。图11到图14的电路是用n型或p型场效应晶体管构成，但是也可以用双极型晶体管来构成。

另外，图10中，发射极接地双极型晶体管或栅极接地场效应晶体管的控制电路可用各自的电源来控制，但是为了将发射极接地双极型晶体管和栅极接地场效应晶体管相关联而控制，控制电路的电源1102最好通用。

图15中示出了图10所示的发射极接地双极型晶体管的基极电流和施加到栅极接地场效应晶体管栅极端子上的电压相对于控制电压的变化。随着控制电压从Va变化到Vb，其中Va＜Vb，发射极接地双极型晶体管的基极电流的最大值按I6、I5、I4、I3、I2、I1变化。

因此，从I1到I6对应从第1级射地-基地连接放大电路到第6级射地-基地连接放大电路的基极电流，这里示出了，随着控制电压Va到Vb变化，射地-基地连接放大电路的动作从第1级射地-基地连接放大电路切换到第6级射地-基地连接放大电路。同样地，随着控制电压Va到Vb变化，施加到栅极接地场效应晶体管的栅极端子上的电压最大值按V6、V5、V4、V3、V2以及V1变化。因此，从V1到V6分别对应施加到从第1级射地-基地连接放大电路到第6级射地-基地连接放大电路上的栅极电压。

图15所示的Vth是栅极接地场效应晶体管的阀值电压。施加到栅极接地场效应晶体管栅极端子上的电压小于Vth时，栅极接地场效应晶体管截止。

图10的电路通过控制电压切换工作中的射地-基地连接放大电路，扩大了增益以及线性度等放大电路的各种特性的范围。减小导通状态下的发射极接地双极型晶体管的基极电流时，电流密度变小，是产生失真的原因。然后，产生失真的状态下，在切换到下一级发射极接地双极型晶体管时，IIP3等的线性度变坏。

因此，在发射极接地双极型晶体管中产生失真前，控制栅极接地场效应晶体管的栅极端子，通过截止栅极接地场效应晶体管，停止射地-基地连接放大电路的动作，从而难以产生失真。

例如，图10中，可考虑将动作从第2级射地-基地连接放大电路切换到第1级射地-基地连接放大电路。通过图11所示的控制电路，使第2级射地-基地连接放大电路的基极电流变为最大，第2级射地-基地连接放大电路进行工作。

然后，将动作从第2级射地-基地连接放大电路切换到第1级射地-基地连接放大电路时，提高控制电压，增加流过图11所示的控制电路的端子1181上的电流，通过减少流过端子1182上的电流，减少第2级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1033的基极电流，增加第1级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1031的基极电流，将动作从第2级射地-基地连接放大电路切换到第1级射地-基地连接放大电路。

但是，减小流向第2级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1033的基极电流时，电流密度变小，产生失真。因此，在产生失真前，用图12所示的控制电路控制第2级射地-基地连接放大电路的栅极接地场效应晶体管1034的栅极端子，截止栅极接地场效应晶体管1034。通过栅极接地场效应晶体管1034截止，停止第2级射地-基地连接放大电路工作，抑制失真的产生。

图16中示出了此时发射极接地双极型晶体管的基极电流和施加在栅极接地场效应晶体管栅极端子上的电压相对于控制电压的变化。控制电压从Vc变化为Vd(Vc＜Vd)，减小第2级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1033的基极电流I2，增加了第1级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1031的基极电流I1。

此时，由于减小I2时产生失真，因此使控制电压变为Vd时，使施加在第2级射地-基地连接放大电路的栅极接地场效应晶体管1034栅极端子上的电压V2小于晶体管的阀值电压Vth，从而使栅极接地场效应晶体管1034截止，抑制失真的产生。栅极接地场效应晶体管1034截止，第2级射地-基地连接放大电路截止，仅第1级射地-基地连接放大电路处于导通状态，因此可以提高电路的线性度。

图16中，提高控制电压时，配合减小被切换的前一级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管的基极电流，使栅极接地场效应晶体管截止。反之，如图17所示，配合增加被切换的下一级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管的基极电流，可以使栅极接地场效应晶体管截止。

这样的导通/截止定时可以通过检测上述基极电流以及栅极电压来设定，如果定时基本恒定，可通过所希望的一定时间滞后来设定。

图17中，可考虑动作从第6级射地-基地连接放大电路切换到第5级射地-基地连接放大电路的情况。控制电压从Ve变化为Vf(Ve＜Vf)，减小第6级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1041的基极电流I6，增加了第5级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1039的基极电流I5。

增加基极电流I5时，第5级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1039的电流密度尚小，因此成为产生失真的原因。因此，增加基极电流I5，直至控制电压变为Vf，使施加在第5级射地-基地连接放大电路的栅极接地场效应晶体管1040栅极端子上的电压V5小于晶体管的阀值电压Vth，从而使栅极接地场效应晶体管1040截止，抑制失真的产生。

栅极接地场效应晶体管1040截止，第5级射地-基地连接放大电路截止，仅第6级射地-基地连接放大电路处于导通状态，因此可以提高电路的线性度。

图16和图17中考虑了提高控制电压的情况，但还可考虑降低控制电压的情况。例如，图16中，将动作从第1级射地-基地连接放大电路切换到第2级射地-基地连接放大电路时，降低控制电压，减小第1级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1031的基极电流I1，增加第2级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1033的基极电流I2。之后可以进行与图17中的说明相同的考虑方式。

增加基极电流I2时，第2级射地-基地连接放大电路的发射极接地双极型晶体管1033的电流密度尚小，因此成为产生失真的原因。所以，增加基极电流I2，直至控制电压变为Vd，使施加在第2级射地-基地连接放大电路的栅极接地场效应晶体管1034栅极端子上的电压V2小于晶体管的阀值电压Vth，从而使栅极接地场效应晶体管1034截止，抑制失真的产生。

栅极接地场效应晶体管1034截止，第2级射地-基地连接放大电路截止，仅第1级射地-基地连接放大电路处于导通状态，因此可以提高电路的线性度。

图10中有6个射地-基地连接放大电路，但存在2个以上射地-基地连接放大电路，实施多级化也有相同的效果。另外，图10中将同种电路形式的射地-基地连接放大电路进行多级化，但还可以将不同电路形式的射地-基地连接放大电路级进行多级化。

说明第1到第4实施方式的电路图中，使用npn型双极型晶体管以及n型场效应晶体管来形成射地-基地连接放大电路，但还可以使用pnp型双极晶体管以及p型场效应晶体管来形成射地-基地连接放大电路。并且，还可以使用源极接地的场效应晶体管来代替发射极接地双极型晶体管。还可以使用基极接地的双极型晶体管来代替栅极接地的场效应晶体管。

发射极接地双极型晶体管的基极以及源极接地场效应晶体管的栅极与电阻相连，从而与控制电路相连，但是还可以使用线圈、二极管、场效应晶体管、双极型晶体管等来代替电阻。例如，图1中，可以使用线圈、二极管、晶体管等电路来代替电阻151。并且，虽然使用电阻151作为负载，但是还可以使用线圈等来代替电阻。例如，图5中还可以使用线圈等代替电阻553。发射极接地双极型晶体管的发射极端子以及源极接地场效应晶体管的源极端子直接接地，但是可以使电阻或线圈与发射极端子以及源极端子相连后来接地。

实施例第一到第四各种形式中的所谓双极型晶体管可以是npn型双极晶体管、pnp型双极晶体管、IGBT(隔离双极型晶体管)等，所谓场效应晶体管可以是MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)、MESFET(金属-半导体场效应晶体管)、MISFET(金属-隔离体-半导体场效应晶体管)，JFET(结合型场效应晶体管)等。

(第五实施方式)

便携电话终端、后置型、车载用以及便携电视的调谐器、无线LAN等、发送或接收电波的终端中，接收功率变化较大，必须调整发送功率的情况时有发生，因此需要在放大电路中使增益以及线性度等各种特性可变。在可变范围窄的情况下，可用单端(single end)以及差动电路等1级放大电路，但是，本发明的射地-基地连接放大电路可以替换现有技术的射地-基地连接放大电路，因此可以作为1级放大电路使用。

本发明的射地-基地连接放大电路其增益控制性比较好，可抑制失真产生，IIP3等线性度高，因此，在扩大放大电路的增益以及线性度等诸特性的可变范围的情况下，可将放大电路多级化来使用。特别地，接收电路中，在接收功率小时，需要高增益，在接收功率大时，由于高接收信号，没有失真等的线性度就变得重要，因此最好使用低噪声放大器等。

图18示出了将本发明的射地-基地连接放大电路用于作为通信终端一个例子的便携终端的低噪声放大器中时的第5个实施方式的框图。在图18的便携终端中，FILTER为滤波器10，LNA为低噪声放大器12，MIX为混频器14，VCO为压控发信器16，DEMOD为解调电路18。从天线20输入的信号通过作为低通滤波器或带通滤波器等的滤波器10，取出所希望的频率，将其输入低噪声放大器12。

在低噪声放大器中使用本发明的射地-基地连接放大电路时，原样保持高线性度，并将信号输出到混频器14等随后相连的电路中。并且，还可以在由单端(single end)电路或差动放大电路构成的低噪声放大器中使用本发明的射地-基地连接放大电路，当本发明的射地-基地连接放大电路用于载有低噪声放大器的便携电话终端、后置型、车载用以及便携电视等调谐器、无线LAN等发送或接收装电波的终端时，可以实现高灵敏度的终端。

此外，本发明的射地-基地连接放大电路不局限用于便携或移动终端上，还可以用于后置型终端中。例如，考虑在后置型电视中可以将本发明的射地-基地连接放大电路用作低噪声放大器。后置型电视在视听电视节目时，在家附近通过产生与电视频率数不同的电波的出租车，电视天线中输入了出租车无线的强电波，暂时产生失真的情况，如果使用本发明的射地-基地连接放大电路，由于暂时的强电波难以失真，因此可以实现高灵敏度的终端。

另外，在后置型电视或便携式电视等设备中，将本发明的射地-基地连接放大电路用作低噪声放大器的情况下，考虑在看电视时，在近距离产生便携电话等较强电波时，该电波进入调谐器，暂时产生失真等情况，使用本发明的射地-基地连接放大电路时，由于这样暂时较强的电波难以产生失真，因此也可以实现高灵敏度的终端。

本发明的射地-基地连接放大电路以及增益可变放大电路可以这样，在将多个通过相对于控制端子的电流值或电压值来控制并输出输入的电流流动的晶体管元件彼此射地-基地连接的射地-基地连接放大电路中，设置控制对于除了连接到输入端子的晶体管元件之外的至少一个晶体管控制端子的电流值或电压值的控制电路(控制单元、晶体管控制电路)。

并且，作为上述控制，还可以举出基于接收信号强度指标值(RSSI)的控制。在具有IQ调制解调器的便携电话中，RSSI是将由IF滤波器来施加频带限制的接收信号进行例如通过二极管的包络检波所得到的直流电压值。上述RSSI用于被输入到基带处理电路中从而生成各种控制信号。

如此，为了解决上述问题，本发明的其它射地-基地连接放大电路，其特征在于，在将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接的放大电路中，与发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管工作时，在基极接地双极型晶体管的基极端子，或栅极接地场效应晶体管的栅极端子上施加的电压相比，发射极接地双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时，施加在基极接地双极型晶体管的基极端子，或栅极接地场效应晶体管的栅极端子上的电压低。

根据上述结构，通过使在基极接地双极型晶体管的基极端子，或栅极接地场效应晶体管的栅极端子上施加的电压比发射极接地双极型晶体管、或源极接地场效应晶体管工作时所施加的电压低，基极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或栅极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压小于晶体管的阀值电压，从而可以停止基极接地双极型晶体管或栅极接地场效应晶体管的工作。

为了解决上述问题，本发明的其它射地-基地连接放大电路，其特征在于，将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接，设置多个放大单元，控制基极接地双极型晶体管的基极电流或栅极接地场效应晶体管的栅极电压，使得发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时基极接地双极型晶体管，或栅极接地场效应晶体管不工作，使各个放大单元的基极接地双极型晶体管的集电极端子、或栅极接地场效应晶体管的漏极端子彼此相连。

根据上述结构，扩大放大电路的增益以及线性度等各特性的范围时，难以用一级放大电路控制整个范围，因此有必要连接衰减器以及多个放大电路从而扩大各个特性的范围。因此，通过将各个射地-基地连接的放大单元的基极接地双极型晶体管的集电极端子、或栅极接地场效应晶体管的漏极端子彼此相连，可以实现放大单元多级化，从而能够扩大增益以及线性度等各特性的范围。

上述射地-基地连接放大电路还可以将各个放大单元的基极接地双极型晶体管的集电极端子、或栅极接地场效应晶体管的漏极端子以电容器夹于其中的方式彼此相连。

根据上述结构，扩大放大电路的增益以及线性度等各特性的范围时，难以在一级放大电路中控制整个范围，因此有必要连接衰减器以及多个放大电路从而扩大各个特性的范围。因此，通过将各个射地-基地连接的放大单元的基极接地双极型晶体管的集电极端子、或栅极接地场效应晶体管的漏极端子以电容器夹子其中的方式彼此相连，可以实现放大单元多级化，从而能够扩大增益以及线性度等各特性的范围。

在上述射地-基地连接放大电路中还具有控制单元，在发射极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或源极接地场效应晶体管栅极-源极之间的电压小于晶体管的阀值电压而不工作之前，通过改变电流或电压来控制基极接地双极型晶体管的基极端子、或栅极接地场效应晶体管的栅极端子，将基极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或栅极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压控制得小于晶体管的阀值电压。

根据上述结构，在发射极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或源极接地场效应晶体管栅极-源极之间的电压小于晶体管的阀值电压之前，通过基极接地双极型晶体管的基极发射极之间的电压、或栅极接地场效应晶体管的栅极源极之间的电压小于晶体管的阀值电压而不工作，可以提高增益抑制以及线性度等放大电路的各种特性。

上面，根据上述结构，在上述任何一种中记载的射地-基地连接的放大电路可以用于差动电路以及增益可变放大电路等电路中。另外，由于提高了包含放大电路高频特性的上述各种特性，因此射地-基地连接的放大电路可以用于低噪声放大器以及功率放大器等高频放大电路中，可以将这些射地-基地连接的放大电路装载在通信终端上使用。这里所谓的通信终端可以是便携电话、后置型、车载用以及便携电视的调谐器、无线LAN等收发电波，或执行收发的终端。

在上述结构中，晶体管控制电路最好控制流入第2晶体管控制端子的电流或在其上施加的电压，以使在第1晶体管不导通时，阻断第2晶体管的导通端子之间。

例如，上述晶体管控制电路还可以将第1晶体管不导通时施加到第2晶体管控制端子上的电压设定得比第1晶体管导通时施加在第2晶体管控制端子上的电压低。

在上述结构中，上述第1以及第2晶体管是使控制端子为基极端子的NPN型晶体管，将该第1晶体管的发射极端子接地，同时将第2晶体管的基极端子交流接地，还可以将上述晶体管控制电路构造为控制第2晶体管的基极电流。

在上述结构中，上述第1以及第2晶体管是使控制端子为栅极端子的N沟道场效应晶体管，将该第1晶体管的源极端子接地，同时将第2晶体管的栅极端子交流接地，还可以将上述晶体管控制电路构造为控制第2晶体管的栅极电压。

在上述结构中，上述第1晶体管是使控制端子为基极端子的NPN型双极晶体管，上述第2晶体管是使控制端子为栅极端子的N沟道场效应晶体管，将该第1晶体管的发射极端子接地，同时将第2晶体管的栅极端子交流接地，还可以将上述晶体管控制电路构造为控制第2晶体管的栅极电压。

在上述结构中，上述第1晶体管是使控制端子为栅极端子的N沟道场效应晶体管，上述第2晶体管使控制端子为基极端子的NPN型双极晶体管，将该第1晶体管的源端子接地，同时将第2晶体管的基极端子交流接地，还可以将上述晶体管控制电路构造为控制第2晶体管的基极电流。

在本发明中还可以设置多个上述射地-基地连接的放大电路，将各个放大电路连接到第2晶体管中没有与第1晶体管相连的一个导通端子上。

根据上述结构，可以实现确保各个放大级隔离特性的多级放大电路。

本发明还可以构造为，设置多个上述射地-基地连接的放大电路，通过电容器，将各个放大电路连接到第2晶体管中没有与第1晶体管相连的一个导通端子上。

根据上述结构，可以确实确保各个射地-基地连接的放大级隔离特性。

本发明的通信装置，其特征在于还具有射地-基地连接的放大电路。

本发明的通信装置还可以构造为：具有上述射地-基地连接的放大电路和接收信号强度指示电路，基于来自上述接收信号强度指示电路的信号进行由上述晶体管控制电路执行的控制。

使用本发明的射地-基地连接的放大电路可以停止基极接地双极型晶体管或栅极接地场效应晶体管的工作，从而可以比较确实地停止射地-基地连接的放大电路的放大动作。

另外，在存在多个本发明射地-基地连接的放大电路的情况下，通过直接连接各个射地-基地连接的放大电路，或将电容器夹持其中使其相连，可以实现放大电路多级化，可扩大增益以及线性度等各特性的范围，能够提高增益抑制以及线性度等放大电路的各个特性。

本发明的射地-基地连接的放大电路还可以与现有技术的射地-基地连接的放大电路相替换。另外，由于可扩大增益以及线性度的范围，因此可以达到用于增益可变放大电路这样的效果。

本发明的射地-基地连接的放大电路由于可以优化高频特性，同时可提高增益抑制以及线性度等放大电路的各个特性，可以适当地用于通信终端(例如便携终端)这样的通信领域以及计算机领域。

Claims (5)

1.一种射地-基地连接的放大电路，其特征在于，设有放大单元，将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接，发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时，控制基极接地双极型晶体管的基极电流，或栅极接地场效应晶体管的栅极电压，以使基极接地双极型晶体管，或栅极接地场效应晶体管也不工作，

还设有控制单元，在发射极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或源极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压小于晶体管的阈值电压而不工作之前，通过改变电流或电压来控制基极接地双极型晶体管的基极端子、或栅极接地场效应晶体管的栅极端子，将基极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或栅极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压控制得小于晶体管的阈值电压。

2.一种射地-基地连接的放大电路，其特征在于，设置多个放大单元，在所述放大单元中，将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接，控制基极接地双极型晶体管的基极电流或栅极接地场效应晶体管的栅极电压，使得发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时，基极接地双极型晶体管，或栅极接地场效应晶体管也不工作，

将各个放大单元的基极接地双极型晶体管的集电极端子、或栅极接地场效应晶体管的漏极端子彼此相连，

所述射地-基地连接的放大电路还设有控制单元，在发射极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或源极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压小于晶体管的阈值电压而不工作之前，通过改变电流或电压来控制基极接地双极型晶体管的基极端子、或栅极接地场效应晶体管的栅极端子，将基极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或栅极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压控制得小于晶体管的阈值电压。

3.一种射地-基地连接的放大电路，其特征在于，设置多个放大单元，在所述放大单元中，将在基极端子输入信号的发射极接地双极型晶体管，或在栅极端子输入信号的源极接地场效应晶体管与从集电极端子输出信号的基极接地双极型晶体管，或从漏极端子输出信号的栅极接地场效应晶体管进行射地-基地连接，控制基极接地双极型晶体管的基极电流或栅极接地场效应晶体管的栅极电压，使发射极接地的双极型晶体管，或源极接地场效应晶体管不工作时，基极接地双极型晶体管，或栅极接地场效应晶体管也不工作，

将各个放大单元的基极接地双极型晶体管的集电极端子、或栅极接地场效应晶体管的漏极端子以夹持电容器的方式相连，

所述射地-基地连接的放大电路还设有控制单元，在发射极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或源极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压小于晶体管的阈值电压而不工作之前，通过改变电流或电压来控制基极接地双极型晶体管的基极端子、或栅极接地场效应晶体管的栅极端子，将基极接地双极型晶体管的基极-发射极之间的电压，或栅极接地场效应晶体管的栅极-源极之间的电压控制得小于晶体管的阈值电压。

4.一种通信装置，其特征在于，使用权利要求1-3任一项中记载的射地-基地连接的放大电路。

5.如权利要求4所述的通信装置，其特征在于，还包括接收信号强度指示电路，上述控制单元基于来自上述接收信号强度指示电路的信号进行上述控制。

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