JP2004502372A - ネガティブインピーダンスキャンセレーションを伴う高周波増幅回路 - Google Patents

Abstract

高周波増幅回路は、増幅トランジスタと駆動トランジスタとを含み、バイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタのどちらかが使用されることに依存して、この増幅トランジスタがコモンエミッタの構成かコモンソースの構成のどちらかで接続され、駆動トランジスタが対応するコモンコレクタの構成又はコモンドレインの構成で接続される。カレントミラーバイアス回路は、駆動トランジスタの入力端子と出力端子との間に結合され、抵抗は、このカレントミラーを前記駆動トランジスタの入力端子に結合するように設けられる。典型的には約２０から約１００Ωの間の値を持つ前記抵抗は、低バイアスレベルで電力消費を最小にする一方で、ネガティブインピーダンスキャンセレーション効果を与える。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランジスタ増幅回路の分野であり、特に高周波増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この一般的な型式の増幅器は、例えば無線通信装置に用いられる増幅器のような高周波ＲＦ増幅器にしばしば用いられる。典型的に、このような高周波増幅回路の出力段は、コモンエミッタのバイポーラトランジスタ又はコモンソースの電界効果トランジスタを使用し、このトランジスタはその入力部で電圧源又は電流源のどちらかでバイアスされる。この出力段は典型的に、バイポーラトランジスタ用のコモンコレクタ（エミッタフォロワ）の構成、又は電界効果トランジスタ用のコモンドレイン（ソースフォロワ）の構成で接続される駆動トランジスタを用いるバッファ又は駆動段により供給される。この型式のバッファ又は駆動段は典型的に、回路の全体の利得を増大させ、コモンエミッタ又はコモンソースの出力段の入力インピーダンスを増大させるように用いられる。
【０００３】
しかしながら、上述の構成での駆動トランジスタと共同して増幅トランジスタを用いる増幅回路は典型的に、回路のキャパシタンスのために一定の高周波数においてネガティブインピーダンスを生成するだろう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この問題は、以前にも認められていて、代表的な先行技術（これら技術の１つは本出願の共同発明者により開発された）は、米国特許番号５，４２４，６８６号及び５，８２８，２６９号に説明されている。
【０００５】
しかしながら、ネガティブインピーダンスを補償するために抵抗を用いた先行技術は、バッファ増幅器がバイアスされる度に、補償抵抗が電力を消費するという欠点を持っている。それ故に、抵抗性ネガティブインピーダンスキャンセレーション効果が与えられ、特に低バイアス状況下で電力消費が最小となる高周波増幅回路を持つことが望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、特に低バイアス状況下で減少する電力消費と共に抵抗性ネガティブインピーダンスキャンセレーション効果が得られる高周波増幅回路を提供することである。
【０００７】
本発明に従って、本目的は、増幅トランジスタ及び駆動トランジスタを含む新しい高周波増幅回路により達成され、この増幅トランジスタは、コモンエミッタの構成及びコモンドレインの構成の一方で接続され、駆動トランジスタは、コモンコレクタの構成とコモンドレインの構成の一方において接続される。カレントミラーバイアス回路は、駆動トランジスタの入力端子と駆動トランジスタの出力端子との間に結合され、この駆動トランジスタの入力端子にカレントミラーを結合する抵抗がネガティブインピーダンスキャンセレーション効果を達成するために設けられる。
【０００８】
本発明の好ましい実施例において、増幅トランジスタ、駆動トランジスタ及びカレントミラーバイアス回路を形成するトランジスタは、全てバイポーラトランジスタである一方、他の好ましい実施例において、これらトランジスタ全ては電界効果トランジスタである。
【０００９】
本発明の更に他の好ましい実施例において、駆動トランジスタの入力端子にカレントミラーを結合する抵抗は、約２０から約１００Ωの間の値を有してよい。
【００１０】
本発明に従う高周波増幅回路は、ネガティブインピーダンスキャンセレーション効果が与えられる一方、特に低バイアス状況下において、電力消費が経済的且つ容易に実施される構成で減少する大幅な改善を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のこれら及び他の特徴は、以下に記載される実施例から明白であり、これら実施例を参照して説明される。
【００１２】
本発明は、以下の説明を参照し、添付する図と共に読むことで更に完璧に理解される。
【００１３】
これら図において、同じ参照番号は一般的に同じ構成部品を指すのに使用される。
【００１４】
本発明の第１の実施例に従う高周波増幅回路１の簡略化した概略図を図１に示す。この増幅回路は、駆動トランジスタ１２によって駆動される増幅トランジスタ１０を含む。この増幅トランジスタは、コモンエミッタの構成で接続され、駆動トランジスタは、コモンコレクタ（エミッタフォロワ）の構成で接続されている。これら増幅トランジスタ及び駆動トランジスタは共に電圧源ＶＣＣと接地（ＧＮＤ）との間に結合されている。トランジスタ１０のコレクタは、インダクタ１４を介してＶＣＣと結合され、結合キャパシタ１６を介して端子ＶＯＵＴに出力信号を供給する。駆動トランジスタ１２は、ＶＣＣに直接接続されるコレクタ並びに増幅トランジスタ１０のベース及びカレントミラー１８の出力部に接続されるエミッタを有する。このカレントミラーは以下に詳細に説明される。高周波増幅回路１への入力信号は、入力端子ＶＩＮから、この入力端子に結合しているキャパシタ２０を介してトランジスタ１２のベースに供給される。
【００１５】
図１の簡略化した回路は、バイアス電圧源２２を有するバイアス回路によって完成される。このバイアス電圧源２２は、抵抗２４及びインダクタ２６の直列接続にバイアス電圧ＶＢＩＡＳを供給し、このインダクタ２６は、駆動トランジスタ１２のベースに接続されている。この回路のバイアス部分は、カレントミラー１８により完成され、このカレントミラーはトランジスタ２８及び３０を有し、本発明に従って、抵抗３２は、トランジスタ２８のコレクタ及びトランジスタ３０のベースにおけるカレントミラーの入力部にトランジスタ１２のベースを結合するように設けられ、トランジスタ３０のコレクタにおけるカレントミラー１８の出力部は、トランジスタ１２のエミッタ及びトランジスタ１０のベースに接続されている。
【００１６】
本発明に従って、ネガティブインピーダンスキャンセレーションは、バイアス回路におけるカレントミラー１８と共同して抵抗３２を用いることで設けられる。抵抗３２の上端部におけるカレントミラー１８に供給される供給電圧は、駆動トランジスタ１２のベースにおけるバイアス電圧に等しいので、抵抗３２は低バイアス状況下で電力を消費しない。
【００１７】
このようにして、抵抗３２は、ネガティブインピーダンスキャンセレーションを与えるだけでなく、カレントミラー１８に対する基準電流も決定するという二重の機能を提供する。低バイアス電圧状況下において、トランジスタ１２のベースにおいてカレントミラーを活性化するのに不十分な電圧が存在するので、抵抗３２を流れる電流は存在せず、そこで損失される電力も存在しない。
【００１８】
コモンコレクタ／コモンエミッタの増幅回路（１２、１０）がトランジスタ１２のベースにおいて負の抵抗を示すとき、抵抗３２は、ダイオード接続トランジスタ２８のインピーダンスとで、抵抗３２及びトランジスタ２８の結合等価並列抵抗が前記コモンコレクタ／コモンエミッタの増幅回路の負抵抗よりも小さい一方で、この負抵抗を打ち消すことができる。これは、特定回路への応用及び構成部品の特性に依存して、約２０から約１００Ωの間の抵抗値を抵抗３２に供給することにより典型的には達成されることが判っている。
【００１９】
本発明の第２の実施例に従って、高周波増幅回路２は簡略化した概略形式で図２に示される。図２に示される一般的な回路構成は、図１に示された構成と同じであり、同じ参照番号は同じ構成部品を示すのに用いられ、従って、図２の同様の部分は詳細に説明されない。図１ではバイポーラトランジスタ（１０、１２、２８、３０）である能動部品の全ては、図２ではＭＯＳ型の電界効果トランジスタに置き換えられているという点で、図２は図１と異なり、他の点ではこの回路は同じである。明瞭性のために、図１におけるバイポーラトランジスタ１０、１２、２８及び３０に対応する４つのトランジスタは、図２においてＭＯＳ型の電界効果トランジスタ１０ａ、１２ａ、２８ａ及び３０ａとして示され、そのように指定される。
【００２０】
このようにして、本発明は、ネガティブインピーダンスキャンセレーション効果が達成され、低バイアス状況下において電力消費が減少する高周波増幅回路を供給する。加えて、同じ抵抗がネガティブインピーダンスキャンセレーションに設けられ、この回路のカレントミラー部分に対する基準電流も決定するという点で製造時の節約が達成される。
【００２１】
本発明は特に、幾つかの本発明の好ましい実施例を示し、説明される一方、当業者によって、形式及び細部に関する様々な変化を本発明の意図又は目的から逸脱することなく行なわれてもよいと理解される。従って、例えば、異なる型式のトランジスタが用いられてもよいし、回路構成に対する変更が特定の設計条件に適合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に従う高周波増幅回路の簡略化した概略図を示す。
【図２】本発明の第２の実施例に従う高周波増幅回路の簡略化した概略図を示す。

Claims (5)

1. 増幅トランジスタと、駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの入力端子と当該駆動トランジスタの出力端子との間に結合されるカレントミラーバイアス回路と、前記カレントミラーバイアス回路を前記駆動トランジスタの前記入力端子に結合する抵抗とを有し、前記増幅トランジスタは、コモンエミッタ及びコモンソースの構成の一方で接続され、前記駆動トランジスタは、コモンコレクタ及びコモンドレインの構成の対応する一方で接続される高周波増幅回路。
2. 前記増幅トランジスタは、コモンエミッタの構成で接続されるバイポーラトランジスタであり、前記駆動トランジスタは、コモンコレクタの構成で接続されるバイポーラトランジスタであり、前記カレントミラーバイアス回路は、バイポーラトランジスタを有する請求項１に記載の高周波増幅回路。
3. 前記増幅トランジスタは、コモンソースの構成で接続される電界効果トランジスタであり、前記駆動トランジスタは、コモンドレインの構成で接続される電界効果トランジスタであり、前記カレントミラーバイアス回路は、電界効果トランジスタを有する請求項１に記載の高周波増幅回路。
4. 前記抵抗は、約２０から約１００Ωの間の値を持つ請求項１に記載の高周波増幅回路。
5. 前記抵抗は、ネガティブインピーダンスキャンセレーション効果を与える請求項１に記載の高周波増幅回路。