JP2002520978A - 補助直流電圧発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高周波有効信号（１）を導く回路部分（２；１９）のための給電電圧（５）から補助直流電圧（６）を発生させる回路に、高周波有効信号（１）により制御される電圧変換器（７，８，９；２１〜３５）が設けられている。この電圧変換器の動作周波数は高周波有効信号（１）の周波数と等しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、高周波有効信号を導く回路部分のための給電電圧から補助直流電圧
を発生させる回路に関する。

【０００２】 高周波増幅器において一般的に使用されるたとえばガリウム砒素をベースとす
るＭＥＳ電界効果トランジスタは、動作点設定のためゲートにおいて負の電圧を
必要とする。この電圧は高出力の増幅器の場合には殊に、高い効率達成のために
必須である。多くの機器たとえばバッテリ駆動型の機器の場合には通常、そのほ
かには負の電圧を必要としないので、この負の電圧を増幅器チップ上で自ら発生
させることが望ましい。

【０００３】 この目的で、チップ上に設けられた自走発振器や、チップ上ですでに利用でき
るクロック信号を用いたりすることができる。しかし周波数が一定であるため、
これら両方の事例ともに不所望なスペクトル線が発生し、システム要求および放
射に関する基準を満たすため、非常に手間をかけてこれを抑圧しなければならな
い。

【０００４】 したがって本発明の課題は、冒頭で述べた形式の回路においてこの欠点をもた
ないように構成することである。

【０００５】 本発明によればこの課題は、請求項１記載の回路により解決される。従属請求
項には本発明の有利な実施形態が示されている。

【０００６】 高周波有効信号を導く回路部分のための給電電圧から補助直流電圧を発生させ
る本発明の回路によれば、高周波有効信号により制御される電圧変換器が設けら
れており、この動作周波数は高周波有効信号の周波数と等しいように構成されて
いる。

【０００７】 本発明によれば電圧変換器の動作周波数は高周波有効信号と常に等しいので、
未知の周波数は現れず、つまりは余計なスペクトル線が発生しない。このような
余計なスペクトル線がなくなるため、補助直流電圧はスペクトル的に高度な正確
性ないしは純粋性をもつようになる。補助直流電圧に重畳されている交流信号は
、高周波有効信号の周波数しかもたない。高周波有効信号を導く回路部分へ、ス
ペクトル的に非常に純粋なこのような補助直流電圧が供給されるならば、高周波
有効信号の周波数をもつ障害を及ぼさない信号が場合によっては生じる以外には
、別のスペクトル成分は加わらない。したがって不所望なスペクトル成分のため
に煩雑な抑圧措置をとる必要はなく、このため本発明による回路は、たとえばＣ
ＤＭＡ機器（CDMA = Code Division Multiple Access）用の出力増幅器などのよ
うにスペクトル的に著しく高度な純粋性を要求する適用事例のためにも使用され
る。

【０００８】 実施形態に応じて、本発明による回路を用いて給電電圧を増倍することもでき
るし、給電電圧に対し逆の極性をもつ電圧を発生させることもできる。したがっ
て本発明の回路によれば、補助直流電圧を発生させるために高周波信号を利用す
ることから、たとえばブロックコンデンサなどのような回路素子を１つのチップ
に集積できるほど小さく構成することができる、という利点がもたらされる。

【０００９】 １つの有利な電圧変換器によれば整流ユニットが設けられており、これは高周
波有効信号を整流して補助直流電圧を発生させる。これにより僅かな手間で、高
周波有効信号のスペクトル的および時間的な経過特性を維持しながら、補助直流
電圧が形成されるようになる。その際、補助直流電圧の所望の値を形成するため
に、少なくとも１つの増幅器段を整流ユニットに前置接続することができる。

【００１０】 回路技術的に僅かな手間をかけるだけで整流ユニットにより極性づけに応じて
、給電電圧の電圧増倍および／または極性の反転を実現することができる。この
ような整流ユニットは最も簡単な事例では、２つのコンデンサと２つのダイオー
ドから成る。その際、これら２つのコンデンサとダイオードとの接続は、２つの
コンデンサの一方が交流電圧信号の半波の一方で充電され、他方の半波で電圧反
転のために電圧的に方向転換され、それにより第２のコンデンサに切り替えられ
るように行われる。別の整流ユニットによれば、交流信号の一方の半波の間に一
方のコンデンサが充電され、他方の半波のときに電圧を２倍にするために交流信
号に加えられ、第２のコンデンサに供給される。

【００１１】 給電直流電圧に対し逆極性の補助直流電圧を発生させる有利な整流ユニットは
、有利には第１のコンデンサを有しており、このコンデンサを介して高周波信号
が第１のノードへ供給される。この場合、基準電位と第２のノードとの間に第２
のコンデンサが接続されている。さらに第１のノードと第２のノードとの間に第
１のダイオードが、また、第１のノードと第３のノードとの間に第２のダイオー
ドが接続されている。さらに第２のノードと第３のノードとの間に第１の抵抗が
、また、第３のノードと少なくとも１つの増幅器段の入力側との間に第２の抵抗
が接続されている。その際、第２のノードから補助直流電圧を取り出すことがで
きる。ここで上記の両方のダイオードは整流作用を行い、第１のコンデンサは電
圧反転のために、第２のコンデンサは整流された信号を平滑するために用いられ
る。

【００１２】 高周波有効信号を導く回路部分に高周波増幅器を設けることができ、その入力
信号は高周波有効信号を成す。電圧変換器の出力側における補助直流電圧は、た
とえば高周波増幅器の少なくとも１つの段のバイアス電圧形成のために用いるこ
とができる。

【００１３】 次に、図面に示された実施例に基づき本発明について詳しく説明する。

【００１４】 図１は、本発明による回路の第１の一般的な実施形態を示す図である。

【００１５】 図２は、図１による実施例の給電電圧に対し逆極性の電圧を発生させる整流ユ
ニットを示す図である。

【００１６】 図３は、請求項１による回路における給電電圧の増倍電圧を発生させる整流ユ
ニットを示す図である。

【００１７】 図４は、本発明による回路の１つの有利な実施形態を示す図である。

【００１８】 図１による一般的な実施例の場合、高周波有効信号１が増幅器回路２へ供給さ
れ、この回路によって増幅されて出力信号３が形成される。この実施例の場合、
増幅器回路２は、アース４と給電端子５との間で取り出される使用可能給電電圧
よりも高い動作電圧を必要としている。この高い動作電圧６を発生させるため、
高周波有効信号１は直列に接続された２つの増幅器段７，８に供給され、それら
によって増幅される。次に、増幅された高周波有効信号１は整流ユニット９の入
力側ｅに到達し、この整流ユニットは有効信号から、端子４，５間で取り出され
る給電電圧に対し２倍の大きさの、アース４に関連づけられた補助直流電圧６を
形成する。給電電圧４，５の増倍電圧の代わりに、整流ユニット９のそれ相応の
選定により、負の補助直流電圧を発生させることもできる。

【００１９】 図２には、正の給電電圧４，５から負の補助直流電圧を発生させるための整流
ユニット９が示されている。増幅された高周波有効信号１の加わる整流ユニット
９の入力側ｅは、コンデンサ１０を介してノードに導かれており、そのノードは
ダイオード１１のアノード端子と接続されているとともにダイオード１２のカソ
ード端子とも接続されている。この場合、ダイオード１１のカソード端子はアー
ス４と結線されている。ダイオード１２のアノードは一方では整流ユニット９の
出力側ａを成しており、他方ではコンデンサ１３を介してアース４とも接続され
ている。この場合、コンデンサ１０は、入力側ｅに加わる信号の交流成分を出力
結合するために用いられる。次に、この交流成分がダイオード１１および１２に
より整流される。たとえば負の給電電圧から直流電圧を形成するためには、ダイ
オード１１および１２の極性づけを相応に逆にする。

【００２０】 図３に示されている整流ユニット９の構成によれば、入力側ｅから到来する信
号から給電電圧６の増倍電圧が出力側ａに形成される。この場合、２つのダイオ
ード１５，１６のアノード端子が互いに接続されており、さらにコンデンサ１４
を介して入力側ｅと接続されている。ダイオード１５のカソード端子は給電端子
５と接続されており、ダイオード１６のアノード端子はコンデンサ１７を介して
アース４と接続されている。さらにこの場合、ダイオード１６のアノード端子は
整流ユニット９の出力側ａを成しており、そこから給電電圧４，５とは逆極性の
動作電圧を取り出すことができる。ここに示されている実施例のほかに同じよう
なやり方で、ダイオード１５，１６の極性づけを変えることで、２倍にされた負
の電圧を負の給電電圧から入力側ｅにおいて取り出すことができる。

【００２１】 図４による有利な実施例の場合、基本的に１つのガリウム砒素ＭＥＳ電界効果
トランジスタを有する高周波増幅器へ高周波有効信号が導かれる。電界効果トラ
ンジスタ１９のソース端子はアース４と接続されており、そのドレイン端子はた
とえば図示されていない抵抗を介在させて給電電圧源５と結線されている。高周
波有効信号の入力結合は、コンデンサ１８を介して電界効果トランジスタ１９の
ゲート端子に向けて行われる。出力側において、増幅された信号が電界効果トラ
ンジスタ１９のドレイン端子において取り出され、コンデンサ２０を介して出力
結合される。

【００２２】 電界効果トランジスタ１９のゲートにおけるバイアス電圧として用いるために
負の電圧を形成する目的で、直列接続された２つの増幅器段へ高周波有効信号が
供給され、これらの増幅器段もやはりそれぞれガリウム砒素ＭＥＳ電界効果トラ
ンジスタ２１および２２を有している。電界効果トランジスタ２１，２２のドレ
イン端子とソース端子は、電界効果トランジスタ１９と同様にアース４もしくは
給電電圧源５と接続されている。この場合、電界効果トランジスタ２１のゲート
端子に対する高周波有効信号の入力結合は、抵抗２３ならびに電界効果トランジ
スタ２１のゲート端子に向かってその抵抗に直列に接続されているコンデンサ２
４を介して行われる。電界効果トランジスタ２１と２２の結合は、電界効果トラ
ンジスタ２１のソース端子と電界効果トランジスタ２２のゲート端子との間に接
続されているコンデンサ２３によって行われる。電界効果トランジスタのソース
端子に後置接続されている整流ユニットはコンデンサ２５を有しており、これは
電界効果トランジスタ２２とノード２６との間に接続されている。ノード２６は
ダイオード２７のカソードと接続されており、さらにダイオード２８のアノード
と接続されている。ダイオード２７のアノード端子はノード２９と接続されてお
り、このノードはコンデンサ３０を介してアース４と、また、抵抗３１を介して
ノード３２と結線されており、さらに電流源３６を介在させて電界効果トランジ
スタ１９のゲート端子と接続されていて、これにより負のバイアス電圧が供給さ
れるようになる。電界効果トランジスタ１９のゲート端子は、抵抗３７を介して
アース４と接続されている。電流源３６および抵抗３７はいっしょになって電圧
コントローラを成している。場合によっては、たとえば電流源３６を抵抗に置き
換えてもよい。ダイオード２８のカソード端子は抵抗３３と同様、アースと結線
されている。この抵抗３３の他方の端子はノード３２と接続されている。さらに
、ノード３２と電界効果トランジスタ２１もしくは２２のゲート端子の間に抵抗
３４もしくは３５が接続されていることで、電界効果トランジスタ２１，２２の
各ゲート端子にも負の給電電圧が供給される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による回路の第１の一般的な実施形態を示す図である。

【図２】 図１による実施例の給電電圧に対し逆極性の電圧を発生させる整流ユニットを
示す図である。

【図３】 請求項１による回路における給電電圧の増倍電圧を発生させる整流ユニットを
示す図である。

【図４】 本発明による回路の１つの有利な実施形態を示す図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年５月３０日（２０００．５．３０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波有効信号（１）を導く回路部分（２；１９）のための
   給電電圧（５）から補助直流電圧（６）を発生させる回路において、 高周波有効信号（１）により制御される電圧変換器（７，８，９；２１〜３５
   ）が設けられており、該電圧変換器の動作周波数は高周波有効信号（１）の周波
   数と等しいことを特徴とする回路。
2. 【請求項２】 前記電圧変換器は整流ユニット（９；２５〜３３）を有して
   おり、該整流ユニットは高周波有効信号（１）を整流して補助直流電圧（６）を
   形成する、請求項１記載の回路。
3. 【請求項３】 前記整流ユニット（９；２５〜３３）には少なくとも１つの
   増幅器段（７，８；２１〜２５）が前置接続されている、請求項２記載の回路。
4. 【請求項４】 給電直流電圧（５）と補助直流電圧（６）は逆の極性を有し
   ており、 前記整流ユニットは、第１のコンデンサ（２５）、第２のコンデンサ（３０）
   、第１のダイオード（２７）、第２のダイオード（２８）、第１の抵抗（３１）
   、ならびに第２の抵抗（３３）を有しており、 前記第１のコンデンサ（２５）を介して高周波有効信号（１）が第１のノード
   （２６）へ供給され、 前記第２のコンデンサ（３０）は、アース（４）と第２のノード（２９）の間
   に接続されており、 前記第１のダイオード（２７）は、前記の第１のノード（２６）と第２のノー
   ド（２９）の間に接続されており、 前記第２のダイオード（２８）は、前記第１のノード（２６）と第３のノード
   （３２）の間に接続されており、 前記第１の抵抗（３１）は、前記の第２のノード（２９）と第３のノード（３
   ２）の間に接続されており、 前記第２の抵抗（３３）は、第３のノード（３２）と前記増幅器段のうち少な
   くとも１つの増幅器段の入力側との間に接続されており、 前記第２のノード（２９）において補助電圧が取り出される、 請求項１記載の回路。
5. 【請求項５】 前記第２のダイオード（２８）に直列に第３の抵抗（３３）
   が接続されている、請求項４記載の回路。
6. 【請求項６】 前記高周波有効信号（１）は、該高周波有効信号（１）を導
   く回路部分（２；１９）である増幅器の入力信号である、請求項１〜５のいずれ
   か１項記載の回路。
7. 【請求項７】 高周波増幅器において高周波有効信号（１）を導く回路段（
   １９）のバイアス電圧を形成するために、前記電圧変換器の出力側から直流電圧
   （６）が供給される、請求項６記載の回路。
8. 【請求項８】 給電直流電圧（５）と補助直流電圧（６）は同じ極性をもっ
   ており、補助直流電圧（６）は給電直流電圧（５）の増倍電圧である、請求項３
   記載の回路。