DE10303055B4 - FET-Verstärker mit Temperatur-Kompensationsschaltung - Google Patents

FET-Verstärker mit Temperatur-Kompensationsschaltung Download PDF

Info

Publication number
DE10303055B4
DE10303055B4 DE10303055A DE10303055A DE10303055B4 DE 10303055 B4 DE10303055 B4 DE 10303055B4 DE 10303055 A DE10303055 A DE 10303055A DE 10303055 A DE10303055 A DE 10303055A DE 10303055 B4 DE10303055 B4 DE 10303055B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
resistance
fet
component
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10303055A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10303055A1 (de
Inventor
Shigeru Amano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of DE10303055A1 publication Critical patent/DE10303055A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10303055B4 publication Critical patent/DE10303055B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/189High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/193High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/30Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
    • H03F1/301Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in MOSFET amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FET-Verstärker mit einem FET (1) als Verstärkungsbauteil, der eine Temperaturkompensationsschaltung (2) aufweist, um die Gatespannung (Vgs) des FET (1) einer Temperaturkompensation zu unterziehen, wobei:
die Temperaturkompensationsschaltung (2) die Gatespannung (Vgs) so kompensiert, dass der Drainstrom (Id) des FET (1) auf einer bestimmten Stromstärke gegen Veränderungen in der Umgebungstemperatur konstant gehalten wird, und die Temperaturkompensationsschaltung (2) aufweist:
eine Widerstandsschaltung (28), bei der eine erste parallele Schaltung (27), die durch ein erstes festes Widerstandsbauteil (21), dessen Widerstand nicht in Abhängigkeit von der Temperatur variiert, und ein erstes temperaturempfindliches Widerstandsbauteil (23), dessen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur variiert, gebildet ist, und eine zweite parallele Schaltung (28), die durch ein zweites festes Widerstandsbauteil (22) und ein zweites temperaturempfindliches Widerstandsbauteil (24) gebildet ist, in Reihe geschaltet sind, und
ein drittes festes Widerstandsbauteil (26), wobei:
eine Spannung durch die Widerstandsschaltung (28) und das dritte feste Widerstandsbauteil (26) geteilt wird und als...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen FET-Verstärker und insbesondere auf einen FET-Verstärker, der die Verzerrungsverschlechterung in der Ausgabeleistung aufgrund von Temperaturschwankungen in der Arbeitsumgebung minimieren kann.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Als Vorrichtungen zum Gebrauch in Hochleistungsausgabeverstärkern für Mikrowellenbandkommunikationsgeräte werden immer mehr LDMOS-FETs (lateraldiffundierte MOS-Feldeffekttransistoren) eingesetzt. Diese Vorrichtungen haben den Vorteil, bessere Ausgabeverzerrungskennlinien als GaAs-FETs (Galliumarsenidfeldeffekttransistoren) aufzuweisen, die im allgemeinen eine hohe Ausgabe besser bereitstellen können. Daher sind sie für drahtlose Basisstationen der Art W-CDMA (Breitbandkodierte Teilung mehrfacher Zugriff) geeignet. Gleichzeitig haben diese Geräte den Nachteil, dass ihr Betriebsstrom (Drainstrom) stark mit der Umgebungstemperatur beim Betrieb schwankt und ihre Empfindlichkeit gegenüber Verzerrungen auch stark mit den Schwankungen dieses Drainstroms schwankt.
  • Selbst wenn der Drainstrom auf eine bestimmte Stromstärke bei der Normaltemperatur eingestellt wird, wird die Stromstärke des Drainstromes schwanken, wenn die Umgebungstemperatur schwankt. Demzufolge kann ein großer Unterschied zwischen dem verbrauchten Strom bei der Normaltemperatur und der bei niedrigeren oder höheren Temperaturen entstehen, und dies würde für die Reduzierung des Stromverbrauches des Systems unerwünscht sein.
  • Die die Verzerrungsempfindlichkeit eines LDMOS-FET hoch empfindlich gegenüber dem Drainstrom ist und sein Optimum (sweet spot) eng ist, kann es stark mit einem Ansteigen oder Absenken der Umgebungstempertur schwanken. Um einen LDMOS-FET in einem breiten Temperaturbereich zu nutzen, ist es von dem Standpunkt des Unterdrückens der Verzerrungsempfindlichkeit notwendig, entweder eine Vorrichtung mit einer höheren Kapazität als nötig auszuwählen oder Temperaturkompensation mit einer externen Schaltung durchzuführen.
  • Somit ist für Verstärker, die einen LDMOS-FET nutzen, die Temperaturkompensation der Gatespannung ein unabdingbares Verfahren hinsichtlich der Verringerung des Stromverbrauches, der Größe und der Kosten. Um die Verzerrungsempfindlichkeit eines LDMOS-FET-Verstärkers auf dem optimalen Punkt innerhalb des Umgebungstemperaturbereiches des Betriebes zu halten, ist es unabdingbar, die Gatespannung Vgs so steuern, dass der Drainstrom Ids konstant gehalten wird.
  • Ein Beispiel des Standes der Technik um diese Gatespannung des FET zu kompensieren, wird in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho-57-157606 offenbart. 1 stellt eine Beispiel einer herkömmlichen externen Temperaturkompensationsschaltung dar.
  • Die in 1 gezeigte herkömmliche Schaltung enthält einen Thermistor 54 in einem Teil einer Spannungsteilungsschaltung zum Zuführen der Gatespannung, und sie ist so konfiguriert, um die Gatespannung Vgs, die an einen FET 51 angelegt wird, mittels temperaturabhängiger Schwankungen in dem Widerstand des Thermistors einer Temperaturkompensation zu unterwerfen.
  • Der Temperaturbereich, der lineare Kompensation der Gatespannung Vgs in dieser Temperaturkompensationsschaltung erlaubt, beträgt ungefähr 30°C. Wenn hinsichtlich der wahrscheinlichen Anwendung auf Kommunikationsgeräte die Umgebungstemperatur von –10° C bis + 80°C reichen soll, ist es schwierig, die Gatespannung in einem breiten Temperaturbereich mit der in 1 gezeigten Temperaturkompensationsschaltung zu kompensieren, weil die temperaturabhängigen Schwankungen in dem Widerstand des Thermistors in diesem Temperaturbereich mindestens zwei Größenordnungen betragen.
  • Ein Beispiel des Standes der Technik, das Temperaturkompensation in einem breiten Bereich erlaubt, wird in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Hei 4-317205 offenbart. 2 stellt ein anderes Beispiel einer LDMOS-FET basierten Temperaturkompensationsschaltung nach dem Stand der Technik dar.
  • Unter Bezug auf 2 werden die Gatespannungsdaten, die der Umgebungstemperatur des Betriebes entsprechen, im Voraus in einem Speicher 63 gespeichert und ein Controller stellt die Ausgabe eines Temperatursensors 61 an den Speicher 63 als ein Adresssignal bereit und liest die Gatespannungsdaten aus dem Speicher. Ein D/A-Wandler 64 unterwirft die ausgelesenen Gatespannungsdaten einer D/A-Wandlung und legt die umgewandelten Daten an einen FET 65 als die Gatespannung an.
  • In Graichen, Günter: Theorie, Kennwerte und Anwendungen des Heißleiters, radio fernsehen elektronik, 1981, S. 314–321 werden verschiedene Schaltungen mit Heißleitern und Widerständen für Temperaturkompensationsschaltungen beschrieben.
  • Allerdings erfordert dieses Beispiel des Standes der Technik solche Schaltungen wie u. a. einen Betriebsverstärker, Controller und einen Speicher zusätzlich zu dem Temperatursensor, und entsprechend führt es zu einem Anstieg in Kosten und Schaltungsabmessungen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • In Anbetracht der obenerwähnten Probleme ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen FET-Verstärker bereitzustellen, der um die oben beschriebenen Nachteile der LDMOS-FET Temperaturkompensationsschaltungen nach dem Stand der Technik bereinigt ist und der die Verschlechterung der Verzerrungsempfindlichkeit in Abhängigkeit von Temperaturschwankungen in der Betriebsumgebung durch lineare Temperaturkompensation der Gatespannung minimieren kann.
  • Diese Aufgabe wird durch einen FET-Verstärker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelost.
  • Ein FET-Verstärker mit einer Temperaturkompensationsschaltung nach der Erfindung ist ein FET-Verstärker, der mit einer Schaltung ausgestattet ist, die einen FET als sein Verstärkungsbauteil benutzt, um die Gatespannung des FET-Bauteils Temperaturkompensationen zu unterwerfen, und diese Temperaturkompensationsschaltung kompensiert die Gatespannung so, um den Drainstrom des FET-Bauteils auf einer vorgeschriebene Stromstärke gegen Schwankungen in der Umgebungstemperatur zu halten.
  • Die vorgeschriebene Stromstärke des Drainstroms ist eine Stromstärke, die Kreuzmodulationsverzerrungen dritten Grades in der Ausgabeleistung des FET-Verstärkers minimiert.
  • Die Temperaturkompensationsschaltung ist mit einer Widerstandsschaltung versehen, bei der eine erste parallele Schaltung, die durch ein erstes festes Widerstandsbauteil, dessen Widerstand nicht von der Temperatur abhängt, und ein erstes temperaturempfindliches Widerstandsbauteil, dessen Widerstand von der Temperatur abhängt gebildet wird, und eine zweite parallele Schaltung, die von einem zweiten festen Widerstandsbauteil und einem zweiten temperaturempfindlichen Widerstandsbauteil gebildet wird, in Reihe geschaltet sind, und einem dritten festen Widerstandsbauteil, wobei eine Spannung, die durch Widerstandsschaltung und das dritte feste Widerstandsbauteil geteilt wird, als die Gatespannung angelegt wird. Weiterhin können das erste feste Widerstandsbauteil und das zweite feste Widerstandsbauteil entweder den gleichen Widerstand oder Widerstände in der gleichen Größenordnung haben, wobei der Widerstand des ersten temperaturempfindlichen Widerstandbauteils bei normaler Temperatur um eine Größenordnung niedriger ist als der Widerstand des ersten festen Widerstandsbauteils und der Widerstand des zweiten temperaturempfindlichen Widerstandsbauteils bei der normalen Temperatur um eine Größenordnung größer ist als der des zweiten festen Widerstandsbauteils.
  • Das erste temperaturempfindliche Widerstandsbauteil und das zweite temperaturempfindliche Widerstandsbauteil können Thermistoren sein.
  • Das Verstärkungsbauteil des FET-Verstärkers kann ein LDMOS-FET (lateral diffundierter MOS Feldeffekttransistor) sein.
  • Der kompensierbare Temperaturbereich kann sich mindestens von –10°C bis auf +80°C erstrecken.
  • Der FET-Verstärker mit Temperaturkompensationsschaltung nach der Erfindung hat den Vorteil, dass er die Drainstromstärke des LDMOS-FET-Verstärkers konstant halten kann und damit die Verschlechterung der Verzerrungsempfindlichkeit minimieren kann, indem ein Schaltungsnetzwerk bereitgestellt wird, bei dem mindestens zwei Stufen eines Paars von festen Widerstandsbauteilen und temperaturempfindlichen Widerstandsbauteilen, die jeweils parallel geschaltet sind, in Reihe in einer Gate-Vorspannungsschaltung geschaltet sind.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detailllierte Beschreibung im Zusammenhang mit den beigelegten Zeichnungen offensichtlich, bei denen:
  • 1 eine FET-Temperaturkompensationsschaltung mit einem herkömmlichen Thermistor darstellt;
  • 2 eine andere herkömmliche FET-Temperaturkompensationsschaltung ist;
  • 3 ein Kennlinienschaubild ist, das Schwankungen in dem Drainstrom relativ zu der Gatespannung eines LDMOS-FET zeigt, wenn die Umgebungstemperatur beim Betrieb konstant gehalten wird;
  • 4 die Kennlinien der Kreuzmodulationsverzerrung dritten Grades relativ zu dem Drainstrom des LDMOS-FET-Verstärkers zeigt;
  • 5 Schwankungen in der Gatespannung zeigt, die notwendig sind, um den Drainstrom die ganze Zeit unabhängig von der Betriebstemperatur konstant zu halten;
  • 6 einen LDMOS-FET-Verstärker mit einer Temperaturkompensationsschaltung nach der Erfindung zeigt;
  • 7 temperaturabhängige Schwankungen in dem Widerstand des Thermistors zeigt;
  • 8 den kombinierten Widerstand der ersten und zweiten parallelen Verbindungen und ihren Reihenwiderstand relativ zu der Betriebstemperatur zeigt;
  • 9 die Temperaturkompensationskennlinien der Erfindung zeigt;
  • 10 ein Temperaturkompensationskennliniendiagramm ist, wobei einer der Thermistoren als ein festes Widerstandsbauteil angenommen wird; und
  • 11 ein Temperaturkompensationskennliniendiagramm mit einer Temperaturkompensationsschaltung nach dem Stand der Technik ist, die auf den LDMOS-FET angewandt wird.
  • Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Zuerst werden Schwankungen im Drainstrom erklärt, die von der Betriebsumgebungstemperatur eines LDMOS-FET abhängen. 3 ist ein Kennliniendiagramm, das Schwankungen in dem Drainstrom relativ zu der Gatespannung mit der Betriebsumgebungstemperatur Ta als Parameter zeigt. Vgs und Ids werden auf ihre entsprechenden Werte bei Ta = 1 + 25°C normiert. Wenn Vgs auf einem Normwert von 1 festgestellt wird, d. h. wenn keine Temperaturkompensation angelegt wird, wird entsprechend zu 4 der Drainstrom Ids soviel wie von –38% bei Ta = –10°C bis +71% bei Ta = +80°C schwanken.
  • Als nächstes wird die Verzerrungsempfindlichkeit des LDMOS-FET erklärt. 4 stellt ein Beispiel der Kennlinien der Kreuzmodulationsverzerrung dritten Grades (IM3) des LDMOS-FET dar. Wie 4 zeigt, gibt es einen Wert des Drainstroms Ids, bei dem IM3 minimiert (optimiert) ist, und IM3 steigt steil an, wenn dieser Drainstrom Ids abfällt. Selbst wenn die Verzerrungsempfindlichkeit auf den optimalen Punkt bei der Standardbetriebsumgebungstemperatur (Ta = +25°C) unter einer Bedingung, bei der die Gatespannung Vgs fest ist, eingestellt wird, wird daher die Verzerrungsempfindlichkeit von dem optimalen Punkt abweichen und sich auf der Seite der niedrigen Temperatur verschlechtern, bei der die Betriebsumgebungstemperatur niedrig ist und ein Abfall in dem Drainstrom Ids auftritt.
  • Aus dem vorgenannten ist ersichtlich, dass um die Verzerrungsempfindlichkeit des LDMOS-FET-Verstärkers an seinem optimalen Punkt in dem Bereich der Betriebsumgebungstemperatur zu halten, es unerläßlich ist, die Gatespannung Vgs so zu steuern, dass der Drainstrom Ids konstant gehalten wird. 5, das eine modifizierte Version von 3 ist, ist ein Kennliniendiagramm, das die Abweichungen in der Gatespannung zeigt, um den Drainstrom die ganze Zeit ungeachtet von Veränderungen in der Betriebsumgebungstemperatur konstant zu halten. 5 zeigt, dass der Drainstrom Ids in einem großen Bereich der Betriebsumgebungstemperatur konstant gehalten werden kann, indem die Gatespannung Vgs einer primären (linearen) Kompensation relativ zu der Betriebsumgebungstemperatur unterworfen wird.
  • Als nächstes wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf eine Zeichnung beschrieben. 6 ist ein Blockdiagramm, das einen FET-Verstärker in einem Ausführungsmodus der Erfindung darstellt.
  • Das in 6 gezeigte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist einen LDMOS-FET 1 und eine Temperaturkompensationsschaltung 2 auf. Die Temperturkompensationsschaltung 2 ist einer Schaltung, bei der eine erste parallele Verbindung 27 eines festen Widerstandsbauteiles 21 und eines temperaturempfindlichen Widerstandbauteiles 23 und eine zweite parallele Verbindung 28 eines festen Widerstandbauteiles 22 und eines temperaturempfindlichen Widerstandbauteiles 24 in Reihe geschaltet sind, und aus festen Widerstandsbauteilen 25 und 26 gebildet.
  • Als nächstes wird der Betrieb des FET-Verstärkers in dem Durchführungsmodus der Erfindung beschrieben.
  • Unter Bezug auf 6 wird an dem LDMOS-FET 1, dessen Sourceanschluß geerdet ist, eine Gatespannung Vgs von einem Gatevorspannungsanschluß 3 über die Temperaturkompensationsschaltung 2 und eine Drosselspule angelegt. Weiterhin wird eine Drainstrom Vds von einem Drainvorspannungsanschluß 4 über eine Drosselspule angelegt.
  • Die in 6 gezeigte Schaltung arbeitet als ein sourcegeerdeter Verstärker. Die Gatespannung Vgs des LDMOS-FET ist ein Wert, der sich durch die Teilung der Spannung ergibt, die an den Gatevorspannungsanschluß durch die serielle Schaltung der festen Widerstandsbauteile 25 und 26 und der zwei parallelen Verbindungen ergibt.
  • Die Widerstände der festen Widerstandsbauteile und der temperaturempfindlichen Widerstandsbauteile, die die ersten und zweiten parallelen Verbindungen der Temperaturkompensationsschaltung 2 bilden, werden wie folgt eingestellt. Die Widerstände der festen Widerstandsbauteile 21 und 22 werden eingestellt, gleich zu sein oder dieselbe Größenordnung zu haben, und die Widerstände der temperaturempfindlichen Widerstandsbauteile 22 und 24 werden eingestellt, eine Kombination aus einem um eine Größenordnung größeren Wert und einem um eine Größenordnung kleineren Wert als die der festen Widerstandsbauteile 21 oder 22 bei dem Standardpegel (+25°C) in dem Bereich der Betriebsumgebungstemperatur zu sein. Die Widerstände der festen Widerstandsbauteile 25 und 26 werden geeignet so eingestellt, um die Gatespannung des LDMOS-FET 1 für eine geeignete Temperaturkompensation zu steuern.
  • Als nächstes wird der Betrieb der Temperaturkompensation in diesem Ausführungsmodus der Erfindung beschrieben.
  • Hier wird ein Beispiel der Temperaturabhängigkeit eines typischen Thermistors als ein temperaturempfindliches Widerstandsbauteil in 7 dargestellt.
  • Der Widerstand des Thermistors ist normiert auf die Standardtemperatur von +25°C dargestellt. Der Widerstand bei –40°C ist um eine Größenordnung höher als bei +25°C, während der Widerstand bei +120°C um eine Größenordnung niedriger ist als bei +25°C.
  • Bei der folgenden Beschreibung wird zur Vereinfachung des Verständnisses angenommen, dass die Widerstände der festen Widerstandsbauteile 21 und 22 den gleichen Wert (Ra) aufweisen. Weiterhin wird angenommen, dass bei der Standardbetriebsumgebungstemperatur Ta von 25°C der Widerstand des festen Widerstandsbauteils 21 so eingestellt ist, dass der Widerstand des Thermistors 23 um eine Größenordnung kleiner als der des festen Widerstandsbauteils 21 ist und dass der Widerstand des festen Widerstandsbauteiles 22 so eingestellt ist, dass der Widerstand des Thermistors 24 um eine Größenordnung größer als der des festen Widerstandsbauteiles 22 ist.
  • Zuerst wird der kombinierte Widerstand der ersten parallelen Verbindung 27 (das feste Widerstandsbauteil 21 und der Thermistor 23) im wesentlichen durch den Widerstand (Ra/10) des Thermistors 23 bei der Standardbetriebsumgebungstemperatur Ta von +25°C bestimmt.
  • Weil der Widerstand des Thermistors 23 bei einer niedrigen Betriebsumgebungstemperatur Ta von –40°C um ungefähr eine Größenordnung größer als bei der Standardbetriebsumgebungstemperatur Ta von +25°C ist, haben die Widerstände des festen Widerstandsbauteiles 21 und die des Thermistors 23 dieselbe Größenordnung und der kombinierte Widerstand der ersten parallelen Verbindung 27 wird ungefähr die Hälte (Ra/2) des festen Widerstandsbauteiles 21 betragen. Weil der Widerstand des Thermistors 23 bei einer hohen Betriebsumgebungstemperatur Ta von +120°C hingegen um ungefähr eine Größenordnung kleiner als bei der Standardbetriebsumgebungstemperatur Ta von +25°C ist, wird er um zwei Größenordnungen kleiner, mit dem Ergebnis, dass der kombinierte Widerstand der ersten parallelen Verbindung 27 durch den Widerstand (Ra/100) des Thermistors 23 bestimmt wird.
  • Ähnlich wird der kombinierte Widerstand der zweiten parallelen Verbindung 28 (das feste Widerstandsbauteil 22 und der Thermistor 24) im wesentlichen durch den Widerstand (Ra) des festen Widerstandbauteiles 22 bei der Standardbetriebsumgebungstemperatur Ta von +25°C bestimmt.
  • Weil der Widerstand des Thermistors 24 bei einer niedrigen Betriebsumgebungstemperatur Ta von –40°C ungefähr eine Größenordnung größer als bei der Standardbetriebsumgebungstemperatur Ta von +25°C ist, wird er um zwei Größenordnungen größer als der des festen Widerstandsbauteiles 22 mit dem Ergebnis, dass der kombinierte Widerstand des parallelen Teils durch den Widerstand (Ra) des festen Widerstandsbauteiles 22 bestimmt wird. Weil hingegen bei einer hohen Temperatur Ta von +120°C der Widerstand des Thermistors 23 um ungefähr eine Größenordnung kleiner als bei der Standardbetriebsumgebungstemperatur Ta von +25° wird, haben der Widerstand des festen Widerstandsbauteiles 22 und der des Thermistors 24 dieselbe Größenordnung, ungefähr der halbe (Ra/2) Widerstand bei der Standardtemperatur.
  • Diese Beschreibung zeigt, dass der serielle kombinierte Widerstand (Rp1 + Rp2) der ersten parallelen Verbindung (mit einem Widerstand von Rp1), die aus dem festen Widerstandsbauteil 21 und dem Thermistor 23 besteht, und der zweiten parallelen Verbindung (mit einem Widerstand von Rp2) des festen Widerstandsbauteile 22 und des Thermistors 24 Temperaturkennlinien aufweisen, die wie in 8 gezeigt eine primäre Neigung relativ zu der Betriebsumgebungstemperatur Ta bilden.
  • 9 zeigt die ermitteltn Vgs-Werte der Gatespannung, die mittels einer Temperturkompensationsschaltung erhalten wurde, für die die festen Widerstandsbauteile 25 und 26 geeignet ausgewählt wurden. In diesem Diagramm wird der erforderliche Pegel der Gatespannung Vgs um den Drainstrom Ids konstant zu halten, der von 3 erhalten wird, überlappt. Nach 9 stimmen die beiden Kurven gut miteinander überein, was darauf hinweist, dass die Temperaturkompensation in dem Bereich der Betriebsumgebungstemperatur Ta von –10°C bis +80°C erreicht werden kann.
  • 10 ist ein Temperaturkompensationskennliniendiagramm, wobei angenommen wird, dass einer der Thermistoren 23 und 24 in der Schaltung von 8 ein festes Widerstandsbauteil ist und nur der andere sich mit der Temperatur verändert.
  • 10 zeigt, dass die erste parallele Verbindungseinheit (das feste Widerstandsbauteil 21 und der Thermistor 23) zu der linearen Kompensation in dem Niedertemperaturbereich und dass die zweite parallele Verbindungseinheit (das feste Widerstandselement 22 und der Thermistor 24) zu der linearen Kompensation in dem Obertemperaturbereich beitragen.
  • Um die Effektivität der vorliegenden Erfindung zu betonen, sind hierauf die Temperaturabhängigkeit der Gatespannung der Temperaturkompensationsschaltung mit einem Thermistor nach dem in 1 gezeigten Stand der Technik in 11 graphisch dargestellt. In 11 sind die abgeschätzten Pegel der Gatespannung, die durch die Temperaturkompensationsschaltung während der Temperaturschwankung erzeugt werden, in der Kurve mit den weißen Kreisen dargestellt. Wiederum ist der erforderliche Pegel der Gatespannung um Ids ungeachtet von Temperaturschwankungen konstant zu halten, in einer Kurve (durchgezogene Linien) dargestellt, die die schwarzen Rechtecke verbinden. Somit beträgt der Temperaturbereich, in dem die zwei Kurven übereinanderliegen, nämlich der Temperaturbereich, in dem lineare Kompensation möglich ist, ungefähr 30°C. Für die Temperaturkompensationsschaltung nach dem in 1 gezeigten Stand der Technik ist es schwierig, die Gatespannung in einem großen Temperaturbereich zu kompensieren.
  • Wie vorgehend beschrieben ist es nach der vorliegenden Erfindung möglich, genau die Temperaturkompensation zu erreichen, welche die Verschlechterung der Verzerrungsempfindlichkeit eines LDMOS-FET-Verstärkers minimiert, in dem geeignet die Temperaturkennlinien oder der Widerstand der temperaturempfindlichen Widerstandsbauteile und der Widerstand der festen Widerstandsbauteile 21 und 22, die parallel verbunden sind, und die Widerstände der festen Widerstandsbauteile 25 und 26, die in Reihe geschaltet sind, ausgewählt werden.
  • Obwohl die vorgehende Beschreibung vorschlägt, dass die Temperaturkompensation durch die Temperaturkompensationsschaltung nach der Erfindung auf die Standardbetriebsumgebungstemperatur Ta von +25°C zentriert wird, kann sie auf jede andere gewünschte Temperatur angewandt werden.
  • Wie ausgeführt, ist es mit der Temperaturkompensationsschaltung und dem FET-Verstärker nach der Erfindung möglich, die Drainstromstärke des LDMOS-FET-Verstärkers konstant zu halten, was den Vorteil einer Minimierung der Verschlechterung der Verzerrungsempfindlichkeit ergibt, indem ein Schaltungsnetzwerk bereitgestellt wird, in dem mindes tens zwei Stufen eines Paares von festen Widerstandsbauteilen und von temperaturempfindlichen Widerstandsbauteilen, die jeweils parallel geschaltet sind, in Reihe in einer Gatevorspannungsschaltung geschaltet werden.
  • Während die vorliegende Erfindung unter Bezug auf ein bestimmtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, versteht es sich, dass der Gegenstand, der durch die vorliegende Erfindung umfaßt wird, nicht auf diese spezifische Ausführungsform beschränkt wird. Es ist hingegen beabsichtigt, alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente einzuschließen, die von dem Geist und dem Umfang der folgenden Ansprüche eingeschlossen werden können.

Claims (7)

  1. FET-Verstärker mit einem FET (1) als Verstärkungsbauteil, der eine Temperaturkompensationsschaltung (2) aufweist, um die Gatespannung (Vgs) des FET (1) einer Temperaturkompensation zu unterziehen, wobei: die Temperaturkompensationsschaltung (2) die Gatespannung (Vgs) so kompensiert, dass der Drainstrom (Id) des FET (1) auf einer bestimmten Stromstärke gegen Veränderungen in der Umgebungstemperatur konstant gehalten wird, und die Temperaturkompensationsschaltung (2) aufweist: eine Widerstandsschaltung (28), bei der eine erste parallele Schaltung (27), die durch ein erstes festes Widerstandsbauteil (21), dessen Widerstand nicht in Abhängigkeit von der Temperatur variiert, und ein erstes temperaturempfindliches Widerstandsbauteil (23), dessen Widerstand in Abhängigkeit von der Temperatur variiert, gebildet ist, und eine zweite parallele Schaltung (28), die durch ein zweites festes Widerstandsbauteil (22) und ein zweites temperaturempfindliches Widerstandsbauteil (24) gebildet ist, in Reihe geschaltet sind, und ein drittes festes Widerstandsbauteil (26), wobei: eine Spannung durch die Widerstandsschaltung (28) und das dritte feste Widerstandsbauteil (26) geteilt wird und als die Gatespannung (Vgs) angelegt wird.
  2. FET-Verstärker nach Anspruch 1, wobei: die bestimmte Stromstärke des Drainstroms (Id) eine Stromstärke ist, bei der die Kreuzmodulationsverzerrung dritten Grades in der Ausgangsleistung des FET-Verstärkers minimiert wird.
  3. FET-Verstärker nach Anspruch 1, wobei das erste feste Widerstandsbauteil (21) und das zweite feste Widerstandsbauteil (22) entweder den gleichen Widerstand oder die gleiche Größenordnung des Widerstandes haben.
  4. FET-Verstärker nach Anspruch 1, wobei der Widerstand des ersten temperaturempfindlichen Widerstandsbauteiles (23) bei der normalen Temperatur um eine Größenordnung kleiner als der Widerstand des ersten festen Widerstandsbauteiles (21) ist, und der Widerstand des zweiten temperaturempfindlichen Widerstandsbauteiles (24) bei der normalen Temperatur um eine Größenordnung größer als der des zweiten festen Widerstandsbauteiles (22) ist.
  5. FET-Verstärker nach Anspruch 1, wobei das erste temperaturempfindliche Widerstandsbauteil (23) und das zweite temperaturempfindliche Widerstandsbauteil (24) Thermistoren sind.
  6. FET-Verstärker nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsbauteil (1) des FET-Verstärkers ein LDMOS-FET (lateral diffundierter FET Transistor) ist.
  7. FET-Verstärker nach Anspruch 1, wobei der kompensierbare Temperaturbereich sich mindestens von –10°C bis +80°C erstreckt.
DE10303055A 2002-01-29 2003-01-27 FET-Verstärker mit Temperatur-Kompensationsschaltung Expired - Fee Related DE10303055B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002020320A JP3918090B2 (ja) 2002-01-29 2002-01-29 温度補償回路及びfet増幅器
JP20320/2002 2002-01-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10303055A1 DE10303055A1 (de) 2003-10-09
DE10303055B4 true DE10303055B4 (de) 2009-04-02

Family

ID=27606273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10303055A Expired - Fee Related DE10303055B4 (de) 2002-01-29 2003-01-27 FET-Verstärker mit Temperatur-Kompensationsschaltung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6906590B2 (de)
JP (1) JP3918090B2 (de)
DE (1) DE10303055B4 (de)

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7023244B2 (en) * 2004-06-24 2006-04-04 Faraday Technology Corp. Voltage detection circuit
JP2006129443A (ja) * 2004-09-30 2006-05-18 Renesas Technology Corp 高周波電力増幅器
KR100984481B1 (ko) 2007-02-01 2010-09-30 삼성전자주식회사 무선통신 시스템에서 고출력 증폭기 장치
US8854019B1 (en) 2008-09-25 2014-10-07 Rf Micro Devices, Inc. Hybrid DC/DC power converter with charge-pump and buck converter
JP5487852B2 (ja) * 2008-09-30 2014-05-14 サンケン電気株式会社 半導体装置
KR101101501B1 (ko) * 2008-11-14 2012-01-03 삼성전기주식회사 온도 보상 기능을 개선한 증폭 회로
US9166471B1 (en) 2009-03-13 2015-10-20 Rf Micro Devices, Inc. 3D frequency dithering for DC-to-DC converters used in multi-mode cellular transmitters
US8315576B2 (en) 2009-05-05 2012-11-20 Rf Micro Devices, Inc. Capacitive compensation of cascaded directional couplers
US8548398B2 (en) 2010-02-01 2013-10-01 Rf Micro Devices, Inc. Envelope power supply calibration of a multi-mode radio frequency power amplifier
US8538355B2 (en) 2010-04-19 2013-09-17 Rf Micro Devices, Inc. Quadrature power amplifier architecture
US8892063B2 (en) 2010-04-20 2014-11-18 Rf Micro Devices, Inc. Linear mode and non-linear mode quadrature PA circuitry
US8542061B2 (en) 2010-04-20 2013-09-24 Rf Micro Devices, Inc. Charge pump based power amplifier envelope power supply and bias power supply
US8842399B2 (en) 2010-04-20 2014-09-23 Rf Micro Devices, Inc. ESD protection of an RF PA semiconductor die using a PA controller semiconductor die
US9553550B2 (en) 2010-04-20 2017-01-24 Qorvo Us, Inc. Multiband RF switch ground isolation
US8706063B2 (en) 2010-04-20 2014-04-22 Rf Micro Devices, Inc. PA envelope power supply undershoot compensation
US9900204B2 (en) 2010-04-20 2018-02-20 Qorvo Us, Inc. Multiple functional equivalence digital communications interface
US8811921B2 (en) 2010-04-20 2014-08-19 Rf Micro Devices, Inc. Independent PA biasing of a driver stage and a final stage
US8947157B2 (en) 2010-04-20 2015-02-03 Rf Micro Devices, Inc. Voltage multiplier charge pump buck
US9048787B2 (en) 2010-04-20 2015-06-02 Rf Micro Devices, Inc. Combined RF detector and RF attenuator with concurrent outputs
US9184701B2 (en) 2010-04-20 2015-11-10 Rf Micro Devices, Inc. Snubber for a direct current (DC)-DC converter
US9008597B2 (en) 2010-04-20 2015-04-14 Rf Micro Devices, Inc. Direct current (DC)-DC converter having a multi-stage output filter
US8989685B2 (en) 2010-04-20 2015-03-24 Rf Micro Devices, Inc. Look-up table based configuration of multi-mode multi-band radio frequency power amplifier circuitry
US8811920B2 (en) 2010-04-20 2014-08-19 Rf Micro Devices, Inc. DC-DC converter semiconductor die structure
US8913971B2 (en) 2010-04-20 2014-12-16 Rf Micro Devices, Inc. Selecting PA bias levels of RF PA circuitry during a multislot burst
US8571492B2 (en) 2010-04-20 2013-10-29 Rf Micro Devices, Inc. DC-DC converter current sensing
US9030256B2 (en) 2010-04-20 2015-05-12 Rf Micro Devices, Inc. Overlay class F choke
US8983410B2 (en) 2010-04-20 2015-03-17 Rf Micro Devices, Inc. Configurable 2-wire/3-wire serial communications interface
US8831544B2 (en) 2010-04-20 2014-09-09 Rf Micro Devices, Inc. Dynamic device switching (DDS) of an in-phase RF PA stage and a quadrature-phase RF PA stage
US8942650B2 (en) 2010-04-20 2015-01-27 Rf Micro Devices, Inc. RF PA linearity requirements based converter operating mode selection
US8559898B2 (en) 2010-04-20 2013-10-15 Rf Micro Devices, Inc. Embedded RF PA temperature compensating bias transistor
US9214865B2 (en) 2010-04-20 2015-12-15 Rf Micro Devices, Inc. Voltage compatible charge pump buck and buck power supplies
US8958763B2 (en) 2010-04-20 2015-02-17 Rf Micro Devices, Inc. PA bias power supply undershoot compensation
US9577590B2 (en) 2010-04-20 2017-02-21 Qorvo Us, Inc. Dual inductive element charge pump buck and buck power supplies
US8942651B2 (en) 2010-04-20 2015-01-27 Rf Micro Devices, Inc. Cascaded converged power amplifier
US8983407B2 (en) * 2010-04-20 2015-03-17 Rf Micro Devices, Inc. Selectable PA bias temperature compensation circuitry
US9214900B2 (en) 2010-04-20 2015-12-15 Rf Micro Devices, Inc. Interference reduction between RF communications bands
US8712349B2 (en) 2010-04-20 2014-04-29 Rf Micro Devices, Inc. Selecting a converter operating mode of a PA envelope power supply
US9077405B2 (en) 2010-04-20 2015-07-07 Rf Micro Devices, Inc. High efficiency path based power amplifier circuitry
US9362825B2 (en) 2010-04-20 2016-06-07 Rf Micro Devices, Inc. Look-up table based configuration of a DC-DC converter
US8731498B2 (en) 2010-04-20 2014-05-20 Rf Micro Devices, Inc. Temperature correcting an envelope power supply signal for RF PA circuitry
US8913967B2 (en) 2010-04-20 2014-12-16 Rf Micro Devices, Inc. Feedback based buck timing of a direct current (DC)-DC converter
US8515361B2 (en) 2010-04-20 2013-08-20 Rf Micro Devices, Inc. Frequency correction of a programmable frequency oscillator by propagation delay compensation
US8699973B2 (en) 2010-04-20 2014-04-15 Rf Micro Devices, Inc. PA bias power supply efficiency optimization
CN102355206A (zh) * 2011-08-01 2012-02-15 中兴通讯股份有限公司 功率放大器及功率放大器的增益补偿方法
US9065505B2 (en) 2012-01-31 2015-06-23 Rf Micro Devices, Inc. Optimal switching frequency for envelope tracking power supply
US10931274B2 (en) * 2019-01-18 2021-02-23 Globalfoundries U.S. Inc. Temperature-sensitive bias circuit
CN112615592A (zh) * 2020-11-25 2021-04-06 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种高驱动能力的小型化自适应温度补偿电路
CN113872541A (zh) * 2021-08-23 2021-12-31 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种超宽带微波温度补偿电路
CN116526985B (zh) * 2023-03-13 2023-09-01 成都天成电科科技有限公司 一种温度补偿电路及射频功率放大器芯片

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57157606A (en) * 1981-03-24 1982-09-29 Nec Corp Fet amplifier
JPH04317205A (ja) * 1991-04-17 1992-11-09 Mitsubishi Electric Corp Fet増幅器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5506544A (en) * 1995-04-10 1996-04-09 Motorola, Inc. Bias circuit for depletion mode field effect transistors
US6548840B1 (en) * 2000-04-03 2003-04-15 Hrl Laboratories, Llc Monolithic temperature compensation scheme for field effect transistor integrated circuits

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57157606A (en) * 1981-03-24 1982-09-29 Nec Corp Fet amplifier
JPH04317205A (ja) * 1991-04-17 1992-11-09 Mitsubishi Electric Corp Fet増幅器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GRAICHEN,GÜNTER: Theorie, Kennwerte und Anwendung des Heißleiters … radio fernsehen elektronik, 1981, S.314-321 *
GRAICHEN,GÜNTER: Theorie, Kennwerte und Anwendung des Heißleiters, radio fernsehen elektronik, 1981, S.314-321

Also Published As

Publication number Publication date
JP3918090B2 (ja) 2007-05-23
US6906590B2 (en) 2005-06-14
US20030141931A1 (en) 2003-07-31
JP2003224429A (ja) 2003-08-08
DE10303055A1 (de) 2003-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10303055B4 (de) FET-Verstärker mit Temperatur-Kompensationsschaltung
DE69824873T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum verstärken eines signals
DE10353047A1 (de) Verstärker mit variabler Verstärkung
DE10251308A1 (de) Schaltung und Verfahren zum Steuern des Ruhestroms in einer geschalteten Kondensatorschaltung
DE10393719T5 (de) Adaptive Bias-Steuerschaltung für Hochfrequenzleistungsverstärker
DE1812292A1 (de) Geregelte Verstaerkerschaltung
DE3231829A1 (de) Schaltungsanordnung zum steuern der verstaerkung eines differenzverstaerkers
DE60130696T2 (de) Vorspannungsschaltung für einen Feldeffekttransistor
DE60034182T2 (de) Übertragungsschaltung und Radioübertragungsvorrichtung
DE102009023083B4 (de) Verstärkerschaltung mit verbesserter Temperaturkompensation
DE2837728C2 (de)
DE3210453C2 (de) Signal-Eingangsschaltung
DE3405847C1 (de) Serienregler mit einem MOSFET-Leistungstransistor
DE102017200247B4 (de) Leistungsverstärker
DE1023083B (de) Transistorverstaerkerschaltung mit automatischer Verstaerkungsregelung
EP0961403B1 (de) Integrierte, temperaturkompensierte Verstärkerschaltung
EP0556644A1 (de) Integrierte Schaltungsanordnung
DE19604239A1 (de) Hochfrequenz-Transistor-Leistungsverstärker
EP1018802B1 (de) Integrierter Operationsverstärker für einen Analog-Digital-Wandler
DE102007026297A1 (de) Dämpfungsglied
EP1844382B1 (de) Siebschaltung
WO2019110192A1 (de) Feldeffekttransistoranordnung sowie verfahren zum einstellen eines drain-stroms eines feldeffekttransistors
DE3150371A1 (de) Leistungsverstaerker mit ruhestromregler
DE102005003889B4 (de) Verfahren zur Kompensation von Störgrößen, insbesondere zur Temperaturkompensation, und System mit Störgrößen-Kompensation
EP1391035B1 (de) Schaltungsanordnung mit kaskadierten feldeffekttransistoren

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130801