JP2004521540A - 電力増幅器のための電流ミラー補償システム - Google Patents
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Abstract
無線周波数（ＲＦ）増幅器に結合されたミラーバイアス回路内の２つの補償抵抗は、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化すれば、トランジスタのベース−エミッタ間電圧が、調節され、それによって、ＲＦトランジスタの零入力電流を安定化するように構成される。例えば、機器の使用中に、バッテリー電力が、消費されると、Ｖｃｃは、減少する。Ｖｃｃが、減少すれば、より少ない電流が、補償抵抗に引き込まれ、それによって、補償抵抗による電圧降下を減少させ、かつ、ミラーバイアス回路及び無線周波数（ＲＦ）増幅器内のトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる。したがって、Ｖｃｃが減少したときにＲＦトランジスタの零入力電流が減少しようとする傾向は、相殺される。なぜなら、補償抵抗は、ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させ、それによって、零入力電流を増加させるからである。一実施形態においては、第１の補償抵抗の値は、ミラートランジスタの電流定格に対するバッファートランジスタの電流定格の比を第２の補償抵抗の値に乗算した値に等しい。
【選択図】図４
【選択図】図４
Description
【技術分野】
【０００１】
背景技術
１．発明の分野
本発明は、一般的には、トランジスタ零入力電流の制御に関し、より詳細には、電力増幅器の電源電圧における変動を補償し、それによって、動作条件の変化に対して電力増幅器の零入力電流を安定化するためのシステムに関する。
【０００２】
２．関連技術
トランジスタによって引き込まれる零入力電流は、一般的には、ベース−エミッタ間電圧及びコレクタ電圧（Ｖｃｃ）が一定であれば、一定の値で近似される。そのようなトランジスタは、無線周波数（ＲＦ）送信器のための電力増幅器のような回路に使用されて所定の動作をなす場合、様々に変化する動作条件において、零入力電流をほぼ一定に維持することが重要である。
【０００３】
様々に変化する動作条件において、送信器のほぼ安定したベース−エミッタ間電圧を維持するという従来技術による方法を利用することができる。１つのそのような例は、ミラーバイアス回路である。ミラーバイアス回路は、ベース−エミッタ間電圧をほぼ一定に維持するために、基準電圧（Ｖｒｅｆ）または基準電流（Ｉｒｅｆ）を使用する。しかしながら、コレクタ電圧（Ｖｃｃ）を一定に維持するのが、より難しい場合がある。移動通信機器または携帯電話のように、コレクタ電圧が、バッテリー電源によって提供される場合、バッテリーは、機器を使用することによって、初期の最大限に充電した状態から放電するので、コレクタ電圧は、変化する。例えば、ある種類の移動通信機器においては、バッテリー電圧は、最大限に充電した５ボルトから開始し、低いバッテリー電源状態のために機器がシャットダウンする前に、２．８ボルトにまで降下することがある。
【０００４】
コレクタ電圧の変動を最小限に抑制するために、いくつかの従来技術が、開発されてきた。１つの技術は、使用していないときに、機器が電力を消費しないようにすることである。しかしながら、そのような技術は、余計なコストがかかり、かつ、バッテリーの放電は、避けられない。別の方法には、変動するバッテリー電圧から一定のコレクタ電圧を提供する回路を使用するものがある。しかしながら、そのような回路は、機器のコストを増加させ、かつ、余計に電力を消費することになる。
【０００５】
このように、この産業界においては、コストのかかる付加的な部品を使用せずに、あるいは、電力効率を付加的な制御回路によって犠牲にすることなく、所定の範囲の動作条件（コレクタ電圧の変動範囲）において、きわめて安定したトランジスタ零入力電流を提供するという課題に取り組むことがもとめられている。
【０００６】
概要
本発明は、トランジスタにおける零入力電流を安定化するシステムを提供する。簡単に説明すれば、１つの実施形態は、無線周波数（ＲＦ）電力増幅器回路に結合されたミラーバイアス回路において、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化すれば、トランジスタのベース−エミッタ間電圧が、調節され、それによって、ＲＦトランジスタに流れ込む零入力電流が、安定化されるように構成された２つの補償抵抗を用いることによって実施されてもよい。この実施形態においては、コレクタ電圧Ｖｃｃは、限定はしないが、携帯電話のような移動通信機器のバッテリー電源に対応する。第１の補償抵抗は、ミラートランジスタのベースに接続され、それによって、第１の補償抵抗、ミラートランジスタ、及び、基準トランジスタを有する直列回路を形成する。第２の補償抵抗が、バッファートランジスタのベースに接続され、それによって、第２の補償抵抗、バッファートランジスタ、及び、ＲＦトランジスタを有する直列回路を形成する。
【０００７】
コレクタ電圧Ｖｃｃが、減少すると、これは、通信機器を使用中に、バッテリー電力が消費されたときに発生することがあるが、上述した２つの直列回路には、より少ない電流しか引き込まれない。第１の補償抵抗による電圧降下は、減少するので、ミラートランジスタ及び基準トランジスタのベース−エミッタ間電圧は、増加しようとする。これらの増加したベース−エミッタ間電圧は、ＲＦ電力増幅器回路に反映され、バッファートランジスタ及びＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる。ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧が、増加するので、ＲＦトランジスタによって引き込まれるコレクタ電流は、増加しようとする。したがって、コレクタ電圧Ｖｃｃが、減少するにつれて、ＲＦトランジスタにおいて、零入力電流としても知られているコレクタ電流を減少させようとする傾向は、ＲＦトランジスタの増加したベース−エミッタ間電圧によるコレクタ電流を増加させようとする傾向によって相殺される。
【０００８】
異なる実施形態は、第１の補償抵抗をミラートランジスタのエミッタと基準トランジスタのベースとの間に位置を換えて配置することを含む。この場合、第１の補償抵抗の値は、ミラートランジスタの増幅率（β（Ｍｉｒｒｏｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））倍だけ小さくなる。もう１つの実施形態は、第２の補償抵抗をバッファートランジスタのエミッタとＲＦトランジスタのベースとの間に位置を換えて配置する。同様に、第２の補償抵抗の値は、バッファートランジスタの増幅率（β（Ｂｕｆｆｅｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））倍だけ小さくなる。さらなる実施形態は、第１の補償抵抗及び第２の補償抵抗の両方を上述したように新しい位置に配置する。別の実施形態は、必要とされる補償をトランジスタのベース−エミッタ間電圧に提供する抵抗のような特性を有する電気的デバイスを使用する。
【０００９】
一実施形態においては、第１の補償抵抗の値は、第２の補償抵抗の値に、ミラートランジスタの電流定格に対するバッファートランジスタの電流定格の比を乗算した値に等しい。別の実施形態においては、補償抵抗の相対的な値は、変更されてもよく、それによって、ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧に加えられる補償の量を増減させることができる。
【００１０】
添付の図面及び以下の詳細な説明を吟味することによって、この分野に精通する者は、本発明のその他のシステム、方法、特徴、及び、利点を理解することができ、あるいは、それらが明らかとなる。そのようなさらなるシステム、方法、特徴、及び、利点のすべては、以下の説明の範囲に含まれ、本発明の範囲に含まれ、かつ、添付の特許請求の範囲によって保護されると解釈されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
１．ＲＦ電力増幅器回路に結合された電流ミラー回路
零入力電流を制御する際の１つの重要な要素は、機器に課されるかもしれない予測される範囲の動作条件において、ベース−エミッタ間電圧をほぼ一定に維持できることである。図１は、無線周波数（ＲＦ）電力増幅器回路１２４に結合された電流ミラーバイアス回路１２２を示すブロック図である。
【００１２】
ミラーバイアス回路１２２は、２つのトランジスタ、すなわち、ミラートランジスタ１２６及び基準トランジスタ１２８を含む。また、ＲＦ電力増幅器回路１２４は、２つのトランジスタ、すなわち、バッファートランジスタ１３０及び無線周波数（ＲＦ）トランジスタ１３２を含む。ミラートランジスタ１２６及びバッファートランジスタ１３０の両方は、エミッタフォロワトランジスタとして構成される。これらの２つのエミッタフォロワトランジスタは、それぞれ、基準トランジスタ１２８及びＲＦトランジスタ１３２のベースによって負荷をかけられる。それぞれのトランジスタにおいて、ベース−エミッタ間電圧降下は、比較的に一定の値であり、約１．２〜１．３ボルトである。ミラーバイアス回路１２２及びＲＦ電力増幅器回路１２４の構成によれば、図１に示されるように、ミラートランジスタ１２６、バッファートランジスタ１３０、及び、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタは、同じ電圧すなわちＶｃｃに接続される。ここでは、Ｖｃｃは、トランジスタの電源を表現し、一般的には、コレクタ電圧と呼ばれる。いくつかの移動通信機器においては、Ｖｃｃは、バッテリー電源電圧に対応する。
【００１３】
基準トランジスタ１２８のコレクタ電圧は、ノード１３４における電圧である。ここでは、ミラーバイアス回路１２２の設計構造のために、ノード１３４における電圧は、ほぼ一定である。さらに、ノード１３４における電圧は、以下で説明するように、予め定められた値に自動的に調節される。図１に示されるように、ノード１３４における電圧は、ミラートランジスタ１２６と基準トランジスタ１２８とによるベース−エミッタ間電圧降下によって、及び、Ｒｒｅｆによる電圧降下によって、決定される。ノード１３４の電圧は、ミラートランジスタ１２６と基準トランジスタ１２８とによる電圧降下の和に等しく、典型的には、２．４ボルト〜２．６ボルトである。また、ノード１３４の電圧は、ノード１３６における基準電圧（Ｖｒｅｆ）から基準抵抗１３８（Ｒｒｅｆ）による電圧降下を引いた値に等しい。ミラーバイアス回路１２２を備えた特定の機器を考えると、設計エンジニアは、安定した基準電圧（Ｖｒｅｆ）または安定した基準電流（Ｉｒｅｆ）をノード１３６に印加し、かつ、ミラーバイアス回路１２２の適切な安定化作用が得られるように基準抵抗１３８の値を決定するであろう。
【００１４】
この分野に精通する者には、ミラーバイアス回路１２２の動作が設定されてしまえば、基準抵抗１３８、ミラートランジスタ１２６、及び、基準トランジスタ１２８からなる直列回路は、それぞれの回路構成要素による安定した電圧降下を有することがわかる。以下の式（１）は、上述した直列回路の特性電圧を表現する。
【００１５】
Ｖｒｅｆ＝〔（Ｉｒｅｆ）×（Ｒｒｅｆ）〕＋（Ｖｂ／ｅ）ｍｉｒｒｏｒ＋（Ｖｂ／ｅ）ｒｅｆ 式（１）
上の式（１）において、「（Ｖｂ／ｅ）ｍｉｒｒｏｒ」は、ミラートランジスタ１２６のベース−エミッタ間電圧であり、「（Ｖｂ／ｅ）ｒｅｆ」は、基準トランジスタ１２８のベース−エミッタ間電圧であり、「（Ｉｒｅｆ）」は、基準抵抗１３８を流れる電流であり、そして、「（Ｒｒｅｆ）」は、基準抵抗１３８の抵抗値である。また、ノード１３４からミラートランジスタ１２６のベースへ直接に接続されるために、ノード１３４における電圧は、ミラートランジスタ１２６に印加されるベース電圧であることに注意されたい。
【００１６】
機器の動作中、システムの動作条件は、変化することがあり、それによって、ミラーバイアス回路１２２の電圧の平衡が、乱されることがある。例えば、トランジスタ１２６及び／または１２８の温度条件の変化は、様々なトランジスタ接続点間における電圧降下をわずかに変動させることがある。より顕著には、機器を使用するにつれて、バッテリーが、放電するので、コレクタ電圧が、変動することがある。この分野に精通する者には、システムのこれらの動作条件が、ノード１３４における電圧を変動させ始めると、ミラートランジスタ１２６と基準トランジスタ１２８との間にある閉ループフィードバック回路によって、ミラーバイアス回路１２２は、ノード１３４における電圧を自動的に調節し、適切な動作点に戻すことが容易に理解できる。
【００１７】
電流Ｉｒｅｆは、ノード１３４において、３つの方向へ分流される。ミラートランジスタ１２６及びバッファートランジスタ１３０のベースは、基準トランジスタ１２８のコレクタに比較すれば、大きな直流（ＤＣ）インピーダンスを有する。そのために、電流Ｉｒｅｆのほとんど（＞９５％）は、基準トランジスタ１２８に流れる。基準トランジスタ１２８のコレクタ−ベース接合及びミラートランジスタ１２６のベース−エミッタ接合は、フィードバックループとして構成されるので、変化する動作条件下において、ミラートランジスタ１２６は、動作点を維持し、それによって、基準トランジスタ１２８は、コレクタ電流をほぼ一定に維持する。したがって、温度及びＶｃｃなどの動作条件の変化は、図１に示されるようなフィードバックループによって補償される。
【００１８】
さらに、図１に示されるように、ノード１３４は、バッファートランジスタ１３０のベースに接続される。バッファートランジスタ１３０のエミッタは、ＲＦトランジスタ１３２のベースに接続されるので、以下の式（２）からわかるように、ノード１３４における電圧は、また、バッファートランジスタ１３０のベース−エミッタ間電圧降下にＲＦトランジスタ１３２のベース−エミッタ間電圧降下を加えた値にも等しい。
【００１９】
Ｖｒｅｆ＝〔（Ｉｒｅｆ）×（Ｒｒｅｆ）〕＋（Ｖｂ／ｅ）ｂｕｆｆｅｒ＋（Ｖｂ／ｅ）ＲＦ 式（２）
４つのトランジスタ１２６、１２８、１３０、及び、１３２のベース−エミッタ間電圧降下は、すべて、ほぼ同じなので、また、基準抵抗１３８、バッファートランジスタ１３０、及び、ＲＦトランジスタ１３２からなる直列回路は、基準抵抗１３８、ミラートランジスタ１２６、及び、基準トランジスタ１２８からなる直列回路と同じように構成されるので、ミラーバイアス回路１２２内の様々な点における電圧は、ＲＦ電力増幅器回路１２４に鏡映され、かつ、実質的に等しい。例えば、ノード１４０において測定される基準トランジスタ１２８のベース電圧は、ノード１４２において測定されるＲＦトランジスタ１３２のベース電圧とほぼ同じである。
【００２０】
２．トランジスタのベース電流及びベース−エミッタ間電圧
図２は、トランジスタの典型的なベース−エミッタ間電圧−ベース電流特性を示す。ベース−エミッタ間電圧がわかれば、トランジスタのベース電流を決定することができる。例えば、コレクタ電圧Ｖｃｃが、３．０ボルトであり、かつ、ベース−エミッタ間電圧が、１．３００ボルトであれば、そのトランジスタのベース電流は、約０．２５ミリアンペア（ｍＡ）である（符号２０２を参照）。
【００２１】
ミラーバイアス回路１２２及びＲＦ電力増幅器回路１２４（図１）の動作条件が、トランジスタが１．３００ボルト（または、それ以下）のベース−エミッタ間電圧において動作するようなものであれば、図２は、コレクタ電圧（Ｖｃｃ）の変動は、トランジスタのベース電流にそれほど大きな影響を与えないことを示している。ここでは、図２は、Ｖｃｃが、５．０ボルトに変化すれば、それによって、ベース電流は、約０．６ｍＡ（符号２０４を参照）までしか増加しないことを示している。したがって、ベース−エミッタ間電圧が、１．３００ボルトに等しいとき、Ｖｃｃが、３．０ボルトから５．０ボルトまで変化すれば、トランジスタに流れるベース電流は、０．２５ｍＡから０．６０ｍＡまでしか変化しない。しかしながら、トランジスタのベース−エミッタ間電圧が、わずかにより大きければ、トランジスタに流れるベース電流の変化は、Ｖｃｃが変化するにつれて劇的に変わる。例えば、Ｖｃｃが、５．０ボルトであり、かつ、ベース−エミッタ間電圧が、１．３１５ボルトであれば、ベース電流は、約２．２５ｍＡ（符号２０６を参照）である。Ｖｃｃが、３．０ボルトまで減少すると、ベース電流は、約０．６ｍＡ（符号２０８を参照）まで降下する。この１．６５ｍＡの変化は、ベース−エミッタ間電圧がわずかにより小さい１．３００ボルトであるときの０．３５ｍＡの変化よりもかなり大きい。
【００２２】
それどころか、コレクタ電流の変化は、コレクタ電圧Ｖｃｃの変化に対する上述したベース電流の変化よりも劇的である。この技術分野において良く知られているように、コレクタ電流は、ベース電流の増幅率β倍に等しい。例えば、ベース−エミッタ間電圧が、１．３１５ボルトであり、かつ、β＝１０であれば、コレクタ電流は、Ｖｃｃが３．０ボルトまで減少するにつれて、Ｖｃｃが５．０ボルトであるときの２２．５ｍＡから６ｍＡになるまで変化する。コレクタ電流のこの１６．５ｍＡの変化は、上述した特性及び動作条件を備えたトランジスタを有する機器の動作に悪影響を及ぼす。
【００２３】
図１において、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタは、Ｖｃｃに接続される。さらに、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタ電流（Ｉｃ）は、これは零入力電流としても知られているが、Ｖｃｃが変化すれば、大きく変化する。ミラー回路１２２は、様々な動作条件に対して、トランジスタ１２６、１２８、１３０、及び、１３２のベース−エミッタ間電圧を一定に保持しようとするが、ベース−エミッタ間電圧だけを制御することは、ＲＦトランジスタ１３２に流れるコレクタ電流（零入力電流）をほぼ一定に維持するには不十分である。
【００２４】
上述したように、ミラーバイアス回路１２２及びＲＦ電力増幅器回路１２４の安定した動作は、ミラーバイアス回路とＲＦ電力増幅器回路との間ですべてのノード電圧が同じであることに依存している。基準トランジスタ１２８のコレクタ電圧は、ミラートランジスタ１２６及び基準トランジスタ１２８のベース−エミッタ接合の電圧降下（Ｖｂｅ）のために、ほぼ一定に保持され、それらの電圧降下は、ほぼ等しい。すなわち、ノード１３４から接地電位までの総電圧降下は、Ｖｂｅの２倍（２×Ｖｂｅ）にほぼ等しい。この２×Ｖｂｅの電圧降下は、ほぼ一定であり、かつ、Ｖｃｃに依存しない。しかしながら、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタ電圧は、Ｖｃｃに完全に依存する。そのために、Ｖｃｃが、変化すれば、ＲＦトランジスタ１３２によって引き込まれるコレクタ電流Ｉｃすなわち零入力電流は、変化する。
【００２５】
３．電流ミラー補償システムの概論
図３は、電流ミラー補償を取り入れた電流ミラーバイアス回路を示すブロック図である。２つの補償抵抗Ｒｃｏｍｐ１（符号３０６を参照）及びＲｃｏｍｐ２（符号３０８を参照）をミラーバイアス回路３０２に挿入したことが示される。ミラーバイアス回路３０２は、ＲＦ電力増幅器回路３０４に結合される。わかりやすいように、図１における構成要素と類似する図３における構成要素は、同じ符号を有する。図１及び図３において同じ符号を有するそのような構成要素は、類似するものであると考えてもよいが、これらの同じ符号を有する構成要素は、既存部分を含むミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４を用いた本発明の動作に付随して存在するので、この技術分野に精通する者には、図１及び図３における構成要素は同じものでなくてもよいことがわかるはずである。したがって、同じ符号を有する類似する構成要素の動作及び機能については、本発明の動作及び機能を理解するのに必要な程度以上には、再度、詳細に説明することはしない。
【００２６】
ミラーバイアス回路１２２（図１）と同様に、ミラーバイアス回路１２２が、電圧を調節し、かつ、その調節された電圧をＲＦ電力増幅器回路１２４（図１）に鏡映するのと同じようにして、補償抵抗３０６及び３０８を有するミラーバイアス回路３０２は、ミラーバイアス回路３０２における電圧を調節し、かつ、それらの調節された電圧をＲＦ電力増幅器回路３０４に鏡映する。しかしながら、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化するとき、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕（零入力電流）が、ほぼ一定の値に維持されるように、補償抵抗３０６及び３０８は、トランジスタ１２６、１２８、１３０、及び、１３２のベース−エミッタ間電圧を強制的に小さな変動にしようとする。すなわち、移動通信機器が使用されると、移動通信機器のバッテリーが放電するので、バッテリー電源電圧に対応するコレクタ電圧Ｖｃｃは、減少する。バッテリー電圧が減少したとき、ミラーバイアス回路３０２に存在する補償抵抗３０６及び３０８の作用によって、ＲＦトランジスタ１３２を流れるほぼ一定の零入力電流を得ることができる。
【００２７】
４．電流ミラー補償システムの実施形態
図４は、電力増幅器に接続された本発明による補償を取り入れた電流ミラーバイアス回路の実施形態を示すブロック図である。図示されるように、ミラーバイアス回路４０２は、ＲＦ電力増幅器回路４０４に結合される。ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８が、ミラーバイアス回路４０２内に存在する。バッファートランジスタ４１０及びＲＦトランジスタ４１２が、ＲＦ電力増幅器回路４０４内に存在する。
【００２８】
ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８は、それぞれのトランジスタに付された「Ｎ＝１」によって示されるように、同じ電流定格を備えた同じ種類のトランジスタである。バッファートランジスタ４１０に付された「Ｎ＝２４」によって示されるように、バッファートランジスタ４１０は、ミラートランジスタ４０６の約２４倍の大きさのトランジスタ電流定格を有する。同様に、ＲＦトランジスタ４１２に付された「Ｎ＝２４」によって示されるように、ＲＦトランジスタ４１２は、バッファートランジスタ４１０の約２４倍の電流定格を有する。
【００２９】
抵抗４１４（Ｒ１）が、ＲＦ電力増幅器回路４０４に存在し、ノード４１６と接地電位との間に接続される。抵抗４１４は、５００オーム（Ω）の値を有し、そのために、バッファートランジスタ４１０によって提供されるＲＦトランジスタ４１２のベース電流〔（Ｉｂ）ＲＦ〕は、ＲＦトランジスタ４１２のベース電流に定められた要求動作パラメータの範囲内にある。抵抗４１８（Ｒ２）が、ミラーバイアス回路４０２に存在する。図４に示されるように、抵抗４１８は、ノード４２０と接地電位との間に接続される。抵抗４１８は、１２キロオーム（ｋΩ）の値を有し、そのために、ミラーバイアス回路４０２のノード４２０における電圧は、ノード４１６においてＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。すなわち、ミラーバイアス回路４０２のノード４２０における電圧は、ＲＦ電力増幅器回路４０４のノード４１６における電圧に等しい。バッファートランジスタ４１０は、ミラートランジスタ４０６の２４倍の大きさの電流定格があるので、抵抗４１８は、抵抗４１４の２４倍の値である〔（Ｒ１）×２４＝Ｒ２〕。
【００３０】
ミラーバイアス回路４０２のこの実施形態においては、５Ωの値を有するベース抵抗４２２が、ノード４２０と基準トランジスタ４０８のベースとの間に接続される。ベース抵抗４２２は、バイアス回路ノード４１６とＲＦトランジスタ４１２との間のあらゆるＲＦ絶縁成分（図示しない）に存在する実際の損失を補償する。ベース抵抗４２２の５Ωという値は、十分に小さく、そのために、基準トランジスタ４０８に流れ込む電流は、ほとんど影響を受けない。また、ベース抵抗４２２の小さな値及び基準トランジスタ４０８の小さなベース電流のために、ノード４２０からベース抵抗４２２及び基準トランジスタ４０８までの電圧降下は、実質的に、基準トランジスタ４０８のベース−エミッタ間電圧降下だけである。
【００３１】
３３０Ωの基準抵抗４２４（Ｒｒｅｆ）が、ノード４２６とノード４２８との間に接続される。基準抵抗４２４は、ミラートランジスタ４０６に分配されるベース電流〔（Ｉｂ）ＭＩＲ〕及びバッファートランジスタ４１０に分配されるベース電流〔（Ｉｂ）ＢＵＦ〕が、ミラートランジスタ４０６及びバッファートランジスタ４１０の規格範囲内にあるような値を有する。
【００３２】
図４に示されるように、第１の補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）は、ノード４２８とミラートランジスタ４０６のベースとの間に配置される。第２の補償抵抗４３２（Ｒｃｏｍｐ２）は、ノード４２８とバッファートランジスタ４１０のベースとの間に配置される。この実施形態においては、第１の補償抵抗４３０は、３ｋΩの値を有する。第２の補償抵抗４３２は、１２５Ωの値を有する。第１の補償抵抗４３０は、第２の補償抵抗４３２の２４倍の値である〔（Ｒｃｏｍｐ２）×２４＝Ｒｃｏｍｐ１〕。第１の補償抵抗の値と第２の補償抵抗の値との比が、維持されさえすれば、別の実施形態においては、異なる値が、使用されてもよく、より大きなまたはより小さな補償のために、それぞれ、上述した実施形態の値より大きいかまたはより小さい値であってもよい。
【００３３】
式（３）は、ミラーバイアス回路４０２に存在する基準抵抗４２４、補償抵抗４３０、ミラートランジスタ４０６、及び、基準トランジスタ４０８からなる直列回路の特性を表現する（ベース抵抗４２２は小さな値であるために、ベース抵抗による電圧降下は無視し、したがって、式（３）からは省かれる）。式（４）は、基準抵抗４２４、補償抵抗４３２、バッファートランジスタ４１０、及び、ＲＦトランジスタ４１２からなる直列回路の特性を表現する。
【００３４】
Ｖｒｅｆ＝〔（Ｉｒｅｆ）×（Ｒｒｅｆ）〕＋〔（（ＩＢ）ｍｉｒ）×（Ｒｃｏｍｐ１）〕＋（Ｖｂ／ｅ）ｍｉｒｒｏｒ＋（Ｖｂ／ｅ）ｒｅｆ 式（３）
Ｖｒｅｆ＝〔（Ｉｒｅｆ）×（Ｒｒｅｆ）〕＋〔（（ＩＢ）ｂｕｆ）×（Ｒｃｏｍｐ２）〕＋（Ｖｂ／ｅ）ｂｕｆｆｅｒ＋（Ｖｂ／ｅ）ＲＦ 式（４）
上述した式（３）及び式（４）において、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧が、ほぼ等しいと仮定すれば、かつ、補償抵抗４３０の値と補償抵抗４３２の値との比が２４であると仮定すれば、ミラーバイアス回路４０２のノード４３６及び４２０における電圧は、それぞれ、ノード４３８及び４１６においてＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。すなわち、ノード４２０における電圧は、ノード４１６に反映され、そのために、ノード４１６における電圧は、ノード４２０における電圧にほぼ等しい。しかしながら、以下で説明するように、第１の補償抵抗４３０及び第２の補償抵抗４３２の付加は、ノード４２８における可変電圧を提供する。ノード４２８におけるこの可変電圧は、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧を補償し、それによって、コレクタ電圧Ｖｃｃの変動を補償することができ、その結果として、ＲＦトランジスタ４１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、これはＲＦ電力増幅器回路４０４の零入力電流としても知られているが、ほぼ一定の値に維持される。
【００３５】
５．ミラー回路バイアス補償の動作及び機能
ミラーバイアス回路４０２に存在する補償抵抗４３０及び４３２（図４）の作用は、コレクタ電圧Ｖｃｃが高い場合には、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧をわずかに減少させ、コレクタ電圧Ｖｃｃがより低い場合には、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧をわずかに増加させることである。図２に示されるように、コレクタ電圧Ｖｃｃが、３．０ボルトに等しいとき、ベース−エミッタ間電圧が、１．３１５ボルトに設定されていれば、符号２０８によって示されるように、約０．６ｍＡのベース電流をトランジスタに引き込むことができる。コレクタ電圧Ｖｃｃが、５．０ボルトに等しいとき、トランジスタによって引き込まれるベース電流は、２．２５ｍＡである（符号２０６）。しかしながら、コレクタ電圧Ｖｃｃが、５．０ボルトに等しいとき、ベース−エミッタ間電圧を１．３００ボルトにまで減少させると、トランジスタによって引き込まれるベース電流は、約０．６ｍＡとなる（符号２０４）。したがって、ベース−エミッタ間電圧を１．３１５ボルト（Ｖｃｃが３．０ボルトに等しいとき）から１．３００ボルト（コレクタ電圧Ｖｃｃが５．０ボルトに等しいとき）にまで減少させることによって、コレクタ電圧が、それぞれ、３．０ボルトまたは５．０ボルトに等しいときの動作条件に対して、ほぼ一定のベース電流が、トランジスタによって引き込まれることになる。さらに、Ｖｃｃが、３．０ボルトから５．０ボルトまで増加するにつれて、ベース−エミッタ間電圧が、１．３１５ボルト（Ｖｃｃが３．０ボルトに等しいとき）から１．３００ボルト（Ｖｃｃが５．０ボルトに等しいとき）にまで線形に減少することができれば、トランジスタによって引き込まれるベース電流は、約０．６ｍＡにおいてほぼ一定のままである。このほぼ一定の動作範囲が、破線２１０によって図２に示される。
【００３６】
機器におけるすべての構成要素が、安定した動作条件下にあるとき、ミラーバイアス回路４０２内の様々なノードにおける電圧は、ＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。ミラーバイアス回路４０２内のフィードバックループのために、機器の動作中、ノード４２８における電圧は、ほぼ一定の値に保持される。しかしながら、ミラーバイアス回路１２２（図１）と比較すれば、補償抵抗４３０の付加は、上述した式（３）によって示されるように、ノード４２８からミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８までの直列回路を変える。いま、この直列回路は、補償抵抗４３０を含む。この直列回路（Ｒｃｏｍｐ１、ミラートランジスタ４０６、及び、基準トランジスタ４０８）による電圧降下は、いま、ミラートランジスタ４０６によって引き込まれるベース電流の関数として変化する。ノード４３６における電圧は、ノード４２８における電圧から補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）による電圧降下を引いた値に等しい。ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８のベース−エミッタ間電圧は、ほぼ等しいので、トランジスタ４０６及び４０８のベース−エミッタ間電圧は、ノード４３６における電圧の１／２に等しい。（ここで、ベース抵抗４２２による電圧降下は、この説明においては無視する。なぜなら、基準トランジスタ４０８によって引き込まれるベース電流及びそれに対応する５Ωのベース抵抗４２２による電圧降下は、補償抵抗４３０による電圧降下及びトランジスタ４０６及び４０８のベース−エミッタ間電圧に対してきわめて小さいからである。）
機器を使用することによってバッテリーは放電するので、コレクタ電圧Ｖｃｃは、減少する。Ｖｃｃが、減少し始めると、ミラートランジスタ４０６は、より少ないコレクタ電流しか引き込まない。そして、ミラートランジスタ４０６は、それに対応した少ない量のベース電流を引き込む。ミラートランジスタ４０６のベース電流が、減少すると、第１の補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）による電圧降下は、減少する。ノード４２８における電圧は、ほぼ一定の値に保持されるので、ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８のベース−エミッタ間電圧は、それぞれ、第１の補償抵抗４３０において発生した電圧の減少量の約１／２だけ増加する。補償抵抗４３０及び４３２の値を適切に選択することによって（それぞれ、３ｋΩ及び１２５Ω）、図２に示される破線２１０に基づいて、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧を補償することができる。
【００３７】
要するに、第２の補償抵抗４３２（Ｒｃｏｍｐ２）は、第１の補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）よりも２４倍だけ小さいので、ミラーバイアス回路４０２のノード４３６における電圧は、ノード４３８における電圧がノード４３６における電圧にほぼ等しくなるようにＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。同様に、ミラーバイアス回路４０２のノード４２０における電圧は、ノード４１６において、ＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。したがって、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変動すれば、バッファートランジスタ４１０及びＲＦトランジスタ４１２のベース−エミッタ間電圧は、ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８のベース−エミッタ間電圧と同じようにして、強制的に変更される。
【００３８】
６．ミラーバイアス回路補償を取り入れたＲＦ電力増幅器回路における零入力電流
図５は、電流ミラー補償を取り入れた場合（Ｒｃｏｍｐ＝０Ω）の２つのコレクタ電圧に対する図１のＲＦトランジスタにおけるコレクタ電流（Ｉｃ）を基準電流（Ｉｒｅｆ）の関数として示すグラフである。図６は、電流ミラー補償を取り入れた場合の図４に示される２つのコレクタ電圧に対する図１のＲＦトランジスタにおけるコレクタ電流（Ｉｃ）を基準電流（Ｉｒｅｆ）の関数として示すグラフである。
【００３９】
図５及び図６は、実験室における試験条件下での実施形態の特性を示す。図５及び図６は、ノード４２６（図４）に流れ込む様々な基準電流に対するＲＦトランジスタ４１２（図４）のコレクタ電流の関係をグラフで表現している。それぞれのグラフは、コレクタ電圧Ｖｃｃが５．１ボルト及び３．４ボルトの場合に、基準電流に対するコレクタ電流をプロットしたものである。ここで、ＲＦトランジスタ４１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、ＲＦ電力増幅器回路４０４（図４）の零入力電流としても知られている。
【００４０】
図５は、補償抵抗４３０及び４３２（図４）が０Ωに設定されている場合のＲＦ電力増幅器回路４０４の特性を示す。すなわち、ミラーバイアス回路４０２（図４）において、補償が、取り入れられず、そのために、このミラーバイアス回路は、従来技術によるミラーバイアス回路１２２（図１）に格下げされたものである。図５のグラフは、基準電流が小さい値に設定されている場合、ＲＦトランジスタ４１２（図４）のコレクタ電流は、大きく変動しないことを示している。例えば、基準電流が、２．０ｍＡに等しい場合、コレクタ電流は、Ｖｃｃが５．１ボルトに等しい場合の６６ｍＡ（符号５０２を参照）から、Ｖｃｃが３．４ボルトに等しい場合の６１ｍＡ（符号５０４を参照）にまで減少する。
【００４１】
しかしながら、基準電流（ＩＲＥＦ）が、６．０ｍＡに設定されていれば、コレクタ電流は、Ｖｃｃが５．１ボルトに等しい場合の２８６ｍＡ（符号５０６を参照）から、Ｖｃｃが３．４ボルトに等しい場合の８１６ｍＡ（符号５０８を参照）にまで減少する。したがって、図５のグラフは、基準電流（ＩＲＥＦ）が、比較的に大きな値である場合、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化すれば、零入力電流としても知られているＲＦトランジスタ４１２（図４）のコレクタ電流は、劇的に変化することを示す。
【００４２】
基準電圧源かまたは基準電流源のいずれかが、図３及び図４のミラーバイアス回路３０２及び／または４０２のそれぞれに使用されてもよいので、図５及び図６の基準電流（ＩＲＥＦ）は、図３及び図４の基準電圧（ＶＲＥＦ）に対応する。したがって、比較的に大きな基準電流（ＩＲＥＦ）は、ミラーバイアス回路４０２（図４）のノード４２６における比較的に大きな基準電圧（ＶＲＥＦ）に対応する。比較的に大きな基準電流（ＩＲＥＦ）及び／または比較的に大きな基準電圧（ＶＲＥＦ）は、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２（図４）のベース−エミッタ間電圧が、図２に示されるように、比較的に大きなベース−エミッタ間電圧に対応するような動作条件に対応する。
【００４３】
さらに、図５は、基準電流（ＩＲＥＦ）が、比較的に小さな値である場合、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化しても、ＲＦトランジスタ４１２（図４）のコレクタ電流は、あまり変化しないことを示す。比較的に小さな基準電流（ＩＲＥＦ）は、ミラーバイアス回路４０２（図４）のノード４２６に印加される比較的に小さな基準電圧（ＶＲＥＦ）に対応する。比較的に小さな基準電流（ＩＲＥＦ）及び／または比較的に小さな基準電圧（ＶＲＥＦ）は、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２（図４）のベース−エミッタ間電圧が、図２に示されるように、比較的に小さなベース−エミッタ間電圧において動作する動作条件に対応する。上述したように、トランジスタが、図２に示されるように、比較的に小さなベース−エミッタ間電圧で動作している場合、ベース電流すなわちコレクタ電流は、あまり変化しない。
【００４４】
図６は、補償抵抗４３０及び４３２がミラーバイアス回路４０２（図４）に提供された場合のＲＦ電力増幅器回路４０４の特性を示す。ここで、第１の補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）は、３ｋΩに設定される。第２の補償抵抗４３２（Ｒｃｏｍｐ２）は、５００Ωに設定される。図６のグラフは、基準電流が、比較的に小さな値であれば、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化しても、零入力電流としても知られているＲＦトランジスタ４１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、あまり変化しないことを示している。基準電流（ＩＲＥＦ）が、２．０ｍＡに等しい場合、コレクタ電圧Ｖｃｃが５．１ボルトから３．４ボルトまで降下すれば、コレクタ電流は、６３ｍＡ（符号６０２を参照）から６０ｍＡ（符号６０４を参照）にまで減少する。比較的に小さなコレクタ電流（ＩＲＥＦ）においては、ミラーバイアス回路補償のあるＲＦ電力増幅器回路４０４の特性は、ミラーバイアス回路補償のないＲＦ電力増幅器回路４０４の特性にほぼ等しい。
【００４５】
しかしながら、比較的に大きな基準電流（ＩＲＥＦ）においても、ミラー回路補償は、コレクタ電流の変動を相当に減少させる。例えば、基準電流（ＩＲＥＦ）が、６．０ｍＡである場合、コレクタ電圧Ｖｃｃが、５．１ボルトから３．４ボルトまで降下すれば、コレクタ電流は、２０５ｍＡ（符号６０６を参照）から１８２ｍＡ（符号６０８を参照）まで降下する。ミラーバイアス回路補償のあるＲＦトランジスタ４１２におけるコレクタ電流の図６に示されるようなこの２３ｍＡの変化は、図５に示されるように基準電流（ＩＲＥＦ）が６．０ｍＡに等しい場合のミラーバイアス回路補償のない９２ｍＡの変化よりも相当に小さい。
【００４６】
図４に示される選択された基準電圧（ＶＲＥＦ）及び／または選択された基準電流（ＩＲＥＦ）を含むミラーバイアス回路４０２及びＲＦ電力増幅器回路４０４の実際の動作条件は、ミラーバイアス回路４０２及びＲＦ電力増幅器回路４０４が提供された特定の機器の要求動作パラメータを定めるその他の要因によって決まる。ミラーバイアス回路４０２及びＲＦ電力増幅器回路４０４が用いられた特定の動作特性が、比較的に大きな基準電圧（ＶＲＥＦ）及び／または比較的に大きな基準電流（ＩＲＥＦ）を必要とするのであれば、ミラーバイアス回路４０２において補償抵抗４３０及び４３２を使用することは、零入力電流としても知られているＲＦトランジスタ４１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕を相当に安定させるシステムを提供する。
【００４７】
７．異なる実施形態
Ａ．エミッタ側に配置された１つかまたは複数の補償抵抗
補償を取り入れたミラーバイアス回路の異なる実施形態は、補償抵抗の位置を換えることによってなされ、その結果として、補償抵抗は、ミラートランジスタ及び／またはバッファートランジスタのエミッタに結合される。３つのそのような異なる実施形態が、図７〜図９に示される。
【００４８】
図７は、ミラーバイアス回路７０２及びＲＦ電力増幅器回路７０４の簡略化された例としてのブロック図である。ミラートランジスタ７０６及び基準トランジスタ７０８が、ミラーバイアス回路７０２内に存在する。バッファートランジスタ７１０及びＲＦトランジスタ７１２が、ＲＦ電力増幅器回路７０４内に存在する。ミラーバイアス回路７０２及びＲＦ電力増幅器回路７０４は、図３のミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４と同じように、お互いに結合され、かつ、構成される。しかしながら、図３の第１の補償抵抗３０６（Ｒｃｏｍｐ１）が、新しい位置に配置されている。第１の補償抵抗は、元々は、ノード７１４とミラートランジスタ７０６のベースとの間に結合されていた。ここでは、補償抵抗７１６は、ミラートランジスタ７０６のエミッタとノード７１８との間に結合される。また、補償抵抗７１６の値は、補償抵抗３０６（図３）の値よりもβＭＴ倍だけ小さく、ここで、βＭＴは、ミラートランジスタ７０６の直流電流利得に等しい。
【００４９】
図７Ａに示されるようなミラーバイアス回路７０２の構成によれば、基準ノード７１８における電圧は、ノード７２２に反映され（そのために、ノード７２２における電圧は、ノード７１８における電圧にほぼ等しい）、補償抵抗７１６及び７２０の作用によって、かなり安定したＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕すなわち零入力電流が、得られる。すなわち、ＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、コレクタ電圧Ｖｃｃが変化しても、ＲＦトランジスタ１３２（図３）のコレクタ電流とまったく同じようにして安定化される。
【００５０】
図８は、ミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４の簡略化された例としてのブロック図である。ミラートランジスタ７０６及び基準トランジスタ７０８が、ミラーバイアス回路８０２内に存在する。バッファートランジスタ７１０及びＲＦトランジスタ７１２が、ＲＦ電力増幅器回路８０４内に存在する。ミラーバイアス回路７０２及びＲＦ電力増幅器回路７０４は、図３のミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４と同じように、お互いに結合され、かつ、構成される。しかしながら、図３の第２の補償抵抗３０８（Ｒｃｏｍｐ２）が、新しい位置に配置されている。第２の補償抵抗は、元々は、ノード７１４とバッファートランジスタ７１０のベースとの間に結合されていた。ここでは、補償抵抗８０６は、バッファートランジスタ７１０のエミッタとノード７２０との間に結合される。また、補償抵抗８０６の値は、補償抵抗３０８（図３）の値よりもβＢＴ倍だけ小さく、ここで、βＢＴは、バッファートランジスタ７１０の直流電流利得に等しい。
【００５１】
図８に示されるようなミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４の構成によれば、基準ノード７１８における電圧は、ノード７２０に反映され（そのために、ノード７２０における電圧は、ノード７１８における電圧にほぼ等しい）、補償抵抗８０８及び８０６の作用によって、かなり安定したＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕すなわち零入力電流が、得られる。すなわち、ＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、コレクタ電圧Ｖｃｃが変化しても、ＲＦトランジスタ１３２（図３）のコレクタ電流とまったく同じようにして安定化される。
【００５２】
図９は、ミラーバイアス回路９０２及びＲＦ電力増幅器回路９０４の簡略化された例としてのブロック図である。ミラートランジスタ７０６及び基準トランジスタ７０８が、ミラーバイアス回路９０２内に存在する。バッファートランジスタ７１０及びＲＦトランジスタ７１２が、ＲＦ電力増幅器回路９０４内に存在する。ミラーバイアス回路９０２及びＲＦ電力増幅器回路９０４は、図３のミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４と同じように、お互いに結合され、かつ、構成される。しかしながら、図３の第１の補償抵抗３０６（Ｒｃｏｍｐ１）及び第２の補償抵抗３０８（Ｒｃｏｍｐ２）が、新しい位置に配置されている。
【００５３】
第１の補償抵抗は、元々は、ノード７１４とミラートランジスタ７０６のベースとの間に結合されていた。ここでは、補償抵抗９０６は、ミラートランジスタ７０６のエミッタとノード７１８との間に結合される。また、補償抵抗９０６の値は、補償抵抗３０６（図３）の値よりもβＭＴ倍だけ小さく、ここで、βＭＴは、ミラートランジスタ７０６の直流電流利得に等しい。
【００５４】
第２の補償抵抗は、元々は、ノード７１４とバッファートランジスタ７１０のベースとの間に結合されていた。ここでは、補償抵抗９０８は、バッファートランジスタ７１０のエミッタとノード７２０との間に結合される。また、補償抵抗９０６の値は、補償抵抗３０８（図３）の値よりもβＢＴ倍だけ小さく、ここで、βＢＴは、バッファートランジスタ７１０の直流電流利得に等しい。
【００５５】
図９に示されるようなミラーバイアス回路７０２の構成によれば、基準ノード７１８における電圧は、ノード７２０に反映され（そのために、ノード７２０における電圧は、ノード７１８における電圧にほぼ等しい）、補償抵抗９０６及び９０８の作用によって、かなり安定したＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕すなわち零入力電流が、得られる。すなわち、ＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、コレクタ電圧Ｖｃｃが変化しても、ＲＦトランジスタ１３２（図３）のコレクタ電流とまったく同じようにして安定化される。
【００５６】
Ｂ．抵抗性の機器
補償を取り入れたミラーバイアス回路の異なる実施形態は、抵抗のような特性を有するインピーダンス素子及び／またはデバイスを使用してもよい。図１０は、１つのそのような異なる実施形態を示す。
【００５７】
図１０は、ミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４の簡略化された例としてのブロック図である。ミラートランジスタ８０６及び基準トランジスタ８０８が、ミラーバイアス回路８０２内に存在する。バッファートランジスタ８１０及びＲＦトランジスタ８１２が、ＲＦ電力増幅器回路８０４内に存在する。ミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４は、図３のミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４と同じように、お互いに結合され、かつ、構成される。しかしながら、図３の補償抵抗３０６及び３０８が、デバイス８１４及び８１６に置き換えられている。デバイス８１４及び８１６のパラメータは、デバイス８１４及び８１６の抵抗特性が、それぞれ、補償抵抗３０６及び３０８（図３）の抵抗にほぼ等しくなるように定められる。
【００５８】
図１０に示されるようなミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４の構成によれば、基準ノード８１８における電圧は、ノード８２０に反映され（そのために、ノード８２０における電圧は、ノード８１８における電圧に等しい）、デバイス８１４及び８１６の作用によって、かなり安定したＲＦトランジスタ８１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕すなわち零入力電流が、得られる。すなわち、ＲＦトランジスタ８１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、コレクタ電圧Ｖｃｃが変化しても、ＲＦトランジスタ３２（図３）のコレクタ電流とまったく同じようにして安定化される。
【００５９】
さらに、デバイス８１４及び／または８１６の位置は、デバイス８１４及び／または８１６が、それぞれ、ミラートランジスタ８０６及び／またはバッファートランジスタ８１０のエミッタに追従するように変更されてもよい。デバイス８１４及び／または８１６のパラメータは、上述したシステムに基づいて定められる。
【００６０】
Ｃ．非公称補償抵抗比
補償を取り入れたミラーバイアス回路の異なる実施形態は、非公称値を有する補償抵抗を使用してもよい。図４を参照して説明した補償を取り入れたミラーバイアス回路の実施形態においては、第１の補償抵抗４３０の第２の補償抵抗４３２に対する比は、Ｎ（バッファートランジスタ４１０のミラートランジスタ４０６に対する比）に等しかった。図４に示される例としての実施形態においては、この比Ｎは、２４であった。
【００６１】
図３を参照して、非公称比を用いた補償を取り入れたミラーバイアス回路の動作及び機能を説明する。非公称比は、第１の補償抵抗３０６の値を、第２の補償抵抗３０８の値によって除算し、それに続いて、上述した比Ｎによって除算した値に等しいと定義される。すなわち、非公称比は、補償抵抗３０６と３０８との比を比Ｎによって正規化した単位値に等しい。
【００６２】
非公称比が、１よりも大きければ、補償抵抗３０８の値によって除算された補償抵抗３０６の値は、Ｎよりも大きい。非公称比が、１よりも大きい場合、バッファートランジスタ１３０及びＲＦトランジスタ１３２のベース−エミッタ間電圧は、ミラートランジスタ１２６及び基準トランジスタ１２８のベース−エミッタ間電圧よりもわずかに大きい。これは、補償抵抗３０８による電圧降下が補償抵抗３０６による電圧降下よりも小さいために発生する。ベース−エミッタ間電圧のこのわずかな差は、ＲＦトランジスタ１３２に流れる零入力電流を増加させる作用を有する。
【００６３】
逆に、非公称比は、１．０よりも小さいかもしれない。すなわち、補償抵抗３０６の抵抗値を補償抵抗３０８の抵抗値によって除算した値は、比Ｎよりも小さい。ここで、ミラートランジスタ１２６及び基準トランジスタ１２８は、バッファートランジスタ１３０及びＲＦトランジスタ１３２よりもわずかに大きなベース−エミッタ間電圧を有する。ベース−エミッタ間電圧のこの差は、補償抵抗３０８による電圧降下が補償抵抗３０６による電圧降下よりも大きいために発生する。これは、ＲＦトランジスタ１３２に流れる零入力電流を減少させる作用を有する。
【００６４】
Ｄ．その他の異なる実施形態
本発明の様々な実施形態を説明したが、この技術分野に通常の知識を有する者には、本発明の範囲において、さらに多くの実施形態及び実施手段を考え出すことができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
図面に示される構成要素は、必ずしも一定の縮尺ではなく、本発明の原理を説明することに重点を置いたものである。図面において、類似する符号は、図面を通して、対応する構成要素を示す。
【図１】電流ミラー補償を付加する以前のトランジスタに接続された従来技術による電流ミラーバイアス回路を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるトランジスタのベース−エミッタ間電圧−ベース電流特性を示すグラフである。
【図３】図１に示される電力増幅器に接続された電流ミラー補償を取り入れた電流ミラーバイアス回路を示すブロック図である。
【図４】図１に基づいて構成された電力増幅器に接続された本発明の補償を取り入れた電流ミラーバイアス回路の実施形態を示すブロック図である。
【図５】電流ミラー補償を取り入れない場合（Ｒｃｏｍｐ＝０Ω）の２つのコレクタ電圧に対する図１に示されるＲＦトランジスタのコレクタ電流（Ｉｃ）を基準電流（Ｉｒｅｆ）の関数として示すグラフである。
【図６】電流ミラー補償を取り入れた場合の図４に示される２つのコレクタ電圧に対する図１に示されるＲＦトランジスタのコレクタ電流（Ｉｃ）を基準電流（Ｉｒｅｆ）の関数として示すグラフである。
【図７】第１の補償抵抗がミラートランジスタのエミッタに追従するように新しい位置に配置された電流ミラーバイアス回路の異なる実施形態を示すブロック図である。
【図８】第２の補償抵抗がバッファートランジスタのエミッタに追従するように新しい位置に配置された電流ミラーバイアス回路の異なる実施形態を示すブロック図である。
【図９】第１の補償抵抗がミラートランジスタのエミッタに追従するように新しい位置に配置され、かつ、第２の補償抵抗がバッファートランジスタのエミッタに追従するように新しい位置に配置された電流ミラーバイアス回路の異なる実施形態を示すブロック図である。
【図１０】抵抗のような特性を有するデバイスを用いた電流ミラーバイアス回路の異なる実施形態を示すブロック図である。
【０００１】
背景技術
１．発明の分野
本発明は、一般的には、トランジスタ零入力電流の制御に関し、より詳細には、電力増幅器の電源電圧における変動を補償し、それによって、動作条件の変化に対して電力増幅器の零入力電流を安定化するためのシステムに関する。
【０００２】
２．関連技術
トランジスタによって引き込まれる零入力電流は、一般的には、ベース−エミッタ間電圧及びコレクタ電圧（Ｖｃｃ）が一定であれば、一定の値で近似される。そのようなトランジスタは、無線周波数（ＲＦ）送信器のための電力増幅器のような回路に使用されて所定の動作をなす場合、様々に変化する動作条件において、零入力電流をほぼ一定に維持することが重要である。
【０００３】
様々に変化する動作条件において、送信器のほぼ安定したベース−エミッタ間電圧を維持するという従来技術による方法を利用することができる。１つのそのような例は、ミラーバイアス回路である。ミラーバイアス回路は、ベース−エミッタ間電圧をほぼ一定に維持するために、基準電圧（Ｖｒｅｆ）または基準電流（Ｉｒｅｆ）を使用する。しかしながら、コレクタ電圧（Ｖｃｃ）を一定に維持するのが、より難しい場合がある。移動通信機器または携帯電話のように、コレクタ電圧が、バッテリー電源によって提供される場合、バッテリーは、機器を使用することによって、初期の最大限に充電した状態から放電するので、コレクタ電圧は、変化する。例えば、ある種類の移動通信機器においては、バッテリー電圧は、最大限に充電した５ボルトから開始し、低いバッテリー電源状態のために機器がシャットダウンする前に、２．８ボルトにまで降下することがある。
【０００４】
コレクタ電圧の変動を最小限に抑制するために、いくつかの従来技術が、開発されてきた。１つの技術は、使用していないときに、機器が電力を消費しないようにすることである。しかしながら、そのような技術は、余計なコストがかかり、かつ、バッテリーの放電は、避けられない。別の方法には、変動するバッテリー電圧から一定のコレクタ電圧を提供する回路を使用するものがある。しかしながら、そのような回路は、機器のコストを増加させ、かつ、余計に電力を消費することになる。
【０００５】
このように、この産業界においては、コストのかかる付加的な部品を使用せずに、あるいは、電力効率を付加的な制御回路によって犠牲にすることなく、所定の範囲の動作条件（コレクタ電圧の変動範囲）において、きわめて安定したトランジスタ零入力電流を提供するという課題に取り組むことがもとめられている。
【０００６】
概要
本発明は、トランジスタにおける零入力電流を安定化するシステムを提供する。簡単に説明すれば、１つの実施形態は、無線周波数（ＲＦ）電力増幅器回路に結合されたミラーバイアス回路において、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化すれば、トランジスタのベース−エミッタ間電圧が、調節され、それによって、ＲＦトランジスタに流れ込む零入力電流が、安定化されるように構成された２つの補償抵抗を用いることによって実施されてもよい。この実施形態においては、コレクタ電圧Ｖｃｃは、限定はしないが、携帯電話のような移動通信機器のバッテリー電源に対応する。第１の補償抵抗は、ミラートランジスタのベースに接続され、それによって、第１の補償抵抗、ミラートランジスタ、及び、基準トランジスタを有する直列回路を形成する。第２の補償抵抗が、バッファートランジスタのベースに接続され、それによって、第２の補償抵抗、バッファートランジスタ、及び、ＲＦトランジスタを有する直列回路を形成する。
【０００７】
コレクタ電圧Ｖｃｃが、減少すると、これは、通信機器を使用中に、バッテリー電力が消費されたときに発生することがあるが、上述した２つの直列回路には、より少ない電流しか引き込まれない。第１の補償抵抗による電圧降下は、減少するので、ミラートランジスタ及び基準トランジスタのベース−エミッタ間電圧は、増加しようとする。これらの増加したベース−エミッタ間電圧は、ＲＦ電力増幅器回路に反映され、バッファートランジスタ及びＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる。ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧が、増加するので、ＲＦトランジスタによって引き込まれるコレクタ電流は、増加しようとする。したがって、コレクタ電圧Ｖｃｃが、減少するにつれて、ＲＦトランジスタにおいて、零入力電流としても知られているコレクタ電流を減少させようとする傾向は、ＲＦトランジスタの増加したベース−エミッタ間電圧によるコレクタ電流を増加させようとする傾向によって相殺される。
【０００８】
異なる実施形態は、第１の補償抵抗をミラートランジスタのエミッタと基準トランジスタのベースとの間に位置を換えて配置することを含む。この場合、第１の補償抵抗の値は、ミラートランジスタの増幅率（β（Ｍｉｒｒｏｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））倍だけ小さくなる。もう１つの実施形態は、第２の補償抵抗をバッファートランジスタのエミッタとＲＦトランジスタのベースとの間に位置を換えて配置する。同様に、第２の補償抵抗の値は、バッファートランジスタの増幅率（β（Ｂｕｆｆｅｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））倍だけ小さくなる。さらなる実施形態は、第１の補償抵抗及び第２の補償抵抗の両方を上述したように新しい位置に配置する。別の実施形態は、必要とされる補償をトランジスタのベース−エミッタ間電圧に提供する抵抗のような特性を有する電気的デバイスを使用する。
【０００９】
一実施形態においては、第１の補償抵抗の値は、第２の補償抵抗の値に、ミラートランジスタの電流定格に対するバッファートランジスタの電流定格の比を乗算した値に等しい。別の実施形態においては、補償抵抗の相対的な値は、変更されてもよく、それによって、ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧に加えられる補償の量を増減させることができる。
【００１０】
添付の図面及び以下の詳細な説明を吟味することによって、この分野に精通する者は、本発明のその他のシステム、方法、特徴、及び、利点を理解することができ、あるいは、それらが明らかとなる。そのようなさらなるシステム、方法、特徴、及び、利点のすべては、以下の説明の範囲に含まれ、本発明の範囲に含まれ、かつ、添付の特許請求の範囲によって保護されると解釈されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
１．ＲＦ電力増幅器回路に結合された電流ミラー回路
零入力電流を制御する際の１つの重要な要素は、機器に課されるかもしれない予測される範囲の動作条件において、ベース−エミッタ間電圧をほぼ一定に維持できることである。図１は、無線周波数（ＲＦ）電力増幅器回路１２４に結合された電流ミラーバイアス回路１２２を示すブロック図である。
【００１２】
ミラーバイアス回路１２２は、２つのトランジスタ、すなわち、ミラートランジスタ１２６及び基準トランジスタ１２８を含む。また、ＲＦ電力増幅器回路１２４は、２つのトランジスタ、すなわち、バッファートランジスタ１３０及び無線周波数（ＲＦ）トランジスタ１３２を含む。ミラートランジスタ１２６及びバッファートランジスタ１３０の両方は、エミッタフォロワトランジスタとして構成される。これらの２つのエミッタフォロワトランジスタは、それぞれ、基準トランジスタ１２８及びＲＦトランジスタ１３２のベースによって負荷をかけられる。それぞれのトランジスタにおいて、ベース−エミッタ間電圧降下は、比較的に一定の値であり、約１．２〜１．３ボルトである。ミラーバイアス回路１２２及びＲＦ電力増幅器回路１２４の構成によれば、図１に示されるように、ミラートランジスタ１２６、バッファートランジスタ１３０、及び、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタは、同じ電圧すなわちＶｃｃに接続される。ここでは、Ｖｃｃは、トランジスタの電源を表現し、一般的には、コレクタ電圧と呼ばれる。いくつかの移動通信機器においては、Ｖｃｃは、バッテリー電源電圧に対応する。
【００１３】
基準トランジスタ１２８のコレクタ電圧は、ノード１３４における電圧である。ここでは、ミラーバイアス回路１２２の設計構造のために、ノード１３４における電圧は、ほぼ一定である。さらに、ノード１３４における電圧は、以下で説明するように、予め定められた値に自動的に調節される。図１に示されるように、ノード１３４における電圧は、ミラートランジスタ１２６と基準トランジスタ１２８とによるベース−エミッタ間電圧降下によって、及び、Ｒｒｅｆによる電圧降下によって、決定される。ノード１３４の電圧は、ミラートランジスタ１２６と基準トランジスタ１２８とによる電圧降下の和に等しく、典型的には、２．４ボルト〜２．６ボルトである。また、ノード１３４の電圧は、ノード１３６における基準電圧（Ｖｒｅｆ）から基準抵抗１３８（Ｒｒｅｆ）による電圧降下を引いた値に等しい。ミラーバイアス回路１２２を備えた特定の機器を考えると、設計エンジニアは、安定した基準電圧（Ｖｒｅｆ）または安定した基準電流（Ｉｒｅｆ）をノード１３６に印加し、かつ、ミラーバイアス回路１２２の適切な安定化作用が得られるように基準抵抗１３８の値を決定するであろう。
【００１４】
この分野に精通する者には、ミラーバイアス回路１２２の動作が設定されてしまえば、基準抵抗１３８、ミラートランジスタ１２６、及び、基準トランジスタ１２８からなる直列回路は、それぞれの回路構成要素による安定した電圧降下を有することがわかる。以下の式（１）は、上述した直列回路の特性電圧を表現する。
【００１５】
Ｖｒｅｆ＝〔（Ｉｒｅｆ）×（Ｒｒｅｆ）〕＋（Ｖｂ／ｅ）ｍｉｒｒｏｒ＋（Ｖｂ／ｅ）ｒｅｆ 式（１）
上の式（１）において、「（Ｖｂ／ｅ）ｍｉｒｒｏｒ」は、ミラートランジスタ１２６のベース−エミッタ間電圧であり、「（Ｖｂ／ｅ）ｒｅｆ」は、基準トランジスタ１２８のベース−エミッタ間電圧であり、「（Ｉｒｅｆ）」は、基準抵抗１３８を流れる電流であり、そして、「（Ｒｒｅｆ）」は、基準抵抗１３８の抵抗値である。また、ノード１３４からミラートランジスタ１２６のベースへ直接に接続されるために、ノード１３４における電圧は、ミラートランジスタ１２６に印加されるベース電圧であることに注意されたい。
【００１６】
機器の動作中、システムの動作条件は、変化することがあり、それによって、ミラーバイアス回路１２２の電圧の平衡が、乱されることがある。例えば、トランジスタ１２６及び／または１２８の温度条件の変化は、様々なトランジスタ接続点間における電圧降下をわずかに変動させることがある。より顕著には、機器を使用するにつれて、バッテリーが、放電するので、コレクタ電圧が、変動することがある。この分野に精通する者には、システムのこれらの動作条件が、ノード１３４における電圧を変動させ始めると、ミラートランジスタ１２６と基準トランジスタ１２８との間にある閉ループフィードバック回路によって、ミラーバイアス回路１２２は、ノード１３４における電圧を自動的に調節し、適切な動作点に戻すことが容易に理解できる。
【００１７】
電流Ｉｒｅｆは、ノード１３４において、３つの方向へ分流される。ミラートランジスタ１２６及びバッファートランジスタ１３０のベースは、基準トランジスタ１２８のコレクタに比較すれば、大きな直流（ＤＣ）インピーダンスを有する。そのために、電流Ｉｒｅｆのほとんど（＞９５％）は、基準トランジスタ１２８に流れる。基準トランジスタ１２８のコレクタ−ベース接合及びミラートランジスタ１２６のベース−エミッタ接合は、フィードバックループとして構成されるので、変化する動作条件下において、ミラートランジスタ１２６は、動作点を維持し、それによって、基準トランジスタ１２８は、コレクタ電流をほぼ一定に維持する。したがって、温度及びＶｃｃなどの動作条件の変化は、図１に示されるようなフィードバックループによって補償される。
【００１８】
さらに、図１に示されるように、ノード１３４は、バッファートランジスタ１３０のベースに接続される。バッファートランジスタ１３０のエミッタは、ＲＦトランジスタ１３２のベースに接続されるので、以下の式（２）からわかるように、ノード１３４における電圧は、また、バッファートランジスタ１３０のベース−エミッタ間電圧降下にＲＦトランジスタ１３２のベース−エミッタ間電圧降下を加えた値にも等しい。
【００１９】
Ｖｒｅｆ＝〔（Ｉｒｅｆ）×（Ｒｒｅｆ）〕＋（Ｖｂ／ｅ）ｂｕｆｆｅｒ＋（Ｖｂ／ｅ）ＲＦ 式（２）
４つのトランジスタ１２６、１２８、１３０、及び、１３２のベース−エミッタ間電圧降下は、すべて、ほぼ同じなので、また、基準抵抗１３８、バッファートランジスタ１３０、及び、ＲＦトランジスタ１３２からなる直列回路は、基準抵抗１３８、ミラートランジスタ１２６、及び、基準トランジスタ１２８からなる直列回路と同じように構成されるので、ミラーバイアス回路１２２内の様々な点における電圧は、ＲＦ電力増幅器回路１２４に鏡映され、かつ、実質的に等しい。例えば、ノード１４０において測定される基準トランジスタ１２８のベース電圧は、ノード１４２において測定されるＲＦトランジスタ１３２のベース電圧とほぼ同じである。
【００２０】
２．トランジスタのベース電流及びベース−エミッタ間電圧
図２は、トランジスタの典型的なベース−エミッタ間電圧−ベース電流特性を示す。ベース−エミッタ間電圧がわかれば、トランジスタのベース電流を決定することができる。例えば、コレクタ電圧Ｖｃｃが、３．０ボルトであり、かつ、ベース−エミッタ間電圧が、１．３００ボルトであれば、そのトランジスタのベース電流は、約０．２５ミリアンペア（ｍＡ）である（符号２０２を参照）。
【００２１】
ミラーバイアス回路１２２及びＲＦ電力増幅器回路１２４（図１）の動作条件が、トランジスタが１．３００ボルト（または、それ以下）のベース−エミッタ間電圧において動作するようなものであれば、図２は、コレクタ電圧（Ｖｃｃ）の変動は、トランジスタのベース電流にそれほど大きな影響を与えないことを示している。ここでは、図２は、Ｖｃｃが、５．０ボルトに変化すれば、それによって、ベース電流は、約０．６ｍＡ（符号２０４を参照）までしか増加しないことを示している。したがって、ベース−エミッタ間電圧が、１．３００ボルトに等しいとき、Ｖｃｃが、３．０ボルトから５．０ボルトまで変化すれば、トランジスタに流れるベース電流は、０．２５ｍＡから０．６０ｍＡまでしか変化しない。しかしながら、トランジスタのベース−エミッタ間電圧が、わずかにより大きければ、トランジスタに流れるベース電流の変化は、Ｖｃｃが変化するにつれて劇的に変わる。例えば、Ｖｃｃが、５．０ボルトであり、かつ、ベース−エミッタ間電圧が、１．３１５ボルトであれば、ベース電流は、約２．２５ｍＡ（符号２０６を参照）である。Ｖｃｃが、３．０ボルトまで減少すると、ベース電流は、約０．６ｍＡ（符号２０８を参照）まで降下する。この１．６５ｍＡの変化は、ベース−エミッタ間電圧がわずかにより小さい１．３００ボルトであるときの０．３５ｍＡの変化よりもかなり大きい。
【００２２】
それどころか、コレクタ電流の変化は、コレクタ電圧Ｖｃｃの変化に対する上述したベース電流の変化よりも劇的である。この技術分野において良く知られているように、コレクタ電流は、ベース電流の増幅率β倍に等しい。例えば、ベース−エミッタ間電圧が、１．３１５ボルトであり、かつ、β＝１０であれば、コレクタ電流は、Ｖｃｃが３．０ボルトまで減少するにつれて、Ｖｃｃが５．０ボルトであるときの２２．５ｍＡから６ｍＡになるまで変化する。コレクタ電流のこの１６．５ｍＡの変化は、上述した特性及び動作条件を備えたトランジスタを有する機器の動作に悪影響を及ぼす。
【００２３】
図１において、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタは、Ｖｃｃに接続される。さらに、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタ電流（Ｉｃ）は、これは零入力電流としても知られているが、Ｖｃｃが変化すれば、大きく変化する。ミラー回路１２２は、様々な動作条件に対して、トランジスタ１２６、１２８、１３０、及び、１３２のベース−エミッタ間電圧を一定に保持しようとするが、ベース−エミッタ間電圧だけを制御することは、ＲＦトランジスタ１３２に流れるコレクタ電流（零入力電流）をほぼ一定に維持するには不十分である。
【００２４】
上述したように、ミラーバイアス回路１２２及びＲＦ電力増幅器回路１２４の安定した動作は、ミラーバイアス回路とＲＦ電力増幅器回路との間ですべてのノード電圧が同じであることに依存している。基準トランジスタ１２８のコレクタ電圧は、ミラートランジスタ１２６及び基準トランジスタ１２８のベース−エミッタ接合の電圧降下（Ｖｂｅ）のために、ほぼ一定に保持され、それらの電圧降下は、ほぼ等しい。すなわち、ノード１３４から接地電位までの総電圧降下は、Ｖｂｅの２倍（２×Ｖｂｅ）にほぼ等しい。この２×Ｖｂｅの電圧降下は、ほぼ一定であり、かつ、Ｖｃｃに依存しない。しかしながら、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタ電圧は、Ｖｃｃに完全に依存する。そのために、Ｖｃｃが、変化すれば、ＲＦトランジスタ１３２によって引き込まれるコレクタ電流Ｉｃすなわち零入力電流は、変化する。
【００２５】
３．電流ミラー補償システムの概論
図３は、電流ミラー補償を取り入れた電流ミラーバイアス回路を示すブロック図である。２つの補償抵抗Ｒｃｏｍｐ１（符号３０６を参照）及びＲｃｏｍｐ２（符号３０８を参照）をミラーバイアス回路３０２に挿入したことが示される。ミラーバイアス回路３０２は、ＲＦ電力増幅器回路３０４に結合される。わかりやすいように、図１における構成要素と類似する図３における構成要素は、同じ符号を有する。図１及び図３において同じ符号を有するそのような構成要素は、類似するものであると考えてもよいが、これらの同じ符号を有する構成要素は、既存部分を含むミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４を用いた本発明の動作に付随して存在するので、この技術分野に精通する者には、図１及び図３における構成要素は同じものでなくてもよいことがわかるはずである。したがって、同じ符号を有する類似する構成要素の動作及び機能については、本発明の動作及び機能を理解するのに必要な程度以上には、再度、詳細に説明することはしない。
【００２６】
ミラーバイアス回路１２２（図１）と同様に、ミラーバイアス回路１２２が、電圧を調節し、かつ、その調節された電圧をＲＦ電力増幅器回路１２４（図１）に鏡映するのと同じようにして、補償抵抗３０６及び３０８を有するミラーバイアス回路３０２は、ミラーバイアス回路３０２における電圧を調節し、かつ、それらの調節された電圧をＲＦ電力増幅器回路３０４に鏡映する。しかしながら、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化するとき、ＲＦトランジスタ１３２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕（零入力電流）が、ほぼ一定の値に維持されるように、補償抵抗３０６及び３０８は、トランジスタ１２６、１２８、１３０、及び、１３２のベース−エミッタ間電圧を強制的に小さな変動にしようとする。すなわち、移動通信機器が使用されると、移動通信機器のバッテリーが放電するので、バッテリー電源電圧に対応するコレクタ電圧Ｖｃｃは、減少する。バッテリー電圧が減少したとき、ミラーバイアス回路３０２に存在する補償抵抗３０６及び３０８の作用によって、ＲＦトランジスタ１３２を流れるほぼ一定の零入力電流を得ることができる。
【００２７】
４．電流ミラー補償システムの実施形態
図４は、電力増幅器に接続された本発明による補償を取り入れた電流ミラーバイアス回路の実施形態を示すブロック図である。図示されるように、ミラーバイアス回路４０２は、ＲＦ電力増幅器回路４０４に結合される。ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８が、ミラーバイアス回路４０２内に存在する。バッファートランジスタ４１０及びＲＦトランジスタ４１２が、ＲＦ電力増幅器回路４０４内に存在する。
【００２８】
ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８は、それぞれのトランジスタに付された「Ｎ＝１」によって示されるように、同じ電流定格を備えた同じ種類のトランジスタである。バッファートランジスタ４１０に付された「Ｎ＝２４」によって示されるように、バッファートランジスタ４１０は、ミラートランジスタ４０６の約２４倍の大きさのトランジスタ電流定格を有する。同様に、ＲＦトランジスタ４１２に付された「Ｎ＝２４」によって示されるように、ＲＦトランジスタ４１２は、バッファートランジスタ４１０の約２４倍の電流定格を有する。
【００２９】
抵抗４１４（Ｒ１）が、ＲＦ電力増幅器回路４０４に存在し、ノード４１６と接地電位との間に接続される。抵抗４１４は、５００オーム（Ω）の値を有し、そのために、バッファートランジスタ４１０によって提供されるＲＦトランジスタ４１２のベース電流〔（Ｉｂ）ＲＦ〕は、ＲＦトランジスタ４１２のベース電流に定められた要求動作パラメータの範囲内にある。抵抗４１８（Ｒ２）が、ミラーバイアス回路４０２に存在する。図４に示されるように、抵抗４１８は、ノード４２０と接地電位との間に接続される。抵抗４１８は、１２キロオーム（ｋΩ）の値を有し、そのために、ミラーバイアス回路４０２のノード４２０における電圧は、ノード４１６においてＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。すなわち、ミラーバイアス回路４０２のノード４２０における電圧は、ＲＦ電力増幅器回路４０４のノード４１６における電圧に等しい。バッファートランジスタ４１０は、ミラートランジスタ４０６の２４倍の大きさの電流定格があるので、抵抗４１８は、抵抗４１４の２４倍の値である〔（Ｒ１）×２４＝Ｒ２〕。
【００３０】
ミラーバイアス回路４０２のこの実施形態においては、５Ωの値を有するベース抵抗４２２が、ノード４２０と基準トランジスタ４０８のベースとの間に接続される。ベース抵抗４２２は、バイアス回路ノード４１６とＲＦトランジスタ４１２との間のあらゆるＲＦ絶縁成分（図示しない）に存在する実際の損失を補償する。ベース抵抗４２２の５Ωという値は、十分に小さく、そのために、基準トランジスタ４０８に流れ込む電流は、ほとんど影響を受けない。また、ベース抵抗４２２の小さな値及び基準トランジスタ４０８の小さなベース電流のために、ノード４２０からベース抵抗４２２及び基準トランジスタ４０８までの電圧降下は、実質的に、基準トランジスタ４０８のベース−エミッタ間電圧降下だけである。
【００３１】
３３０Ωの基準抵抗４２４（Ｒｒｅｆ）が、ノード４２６とノード４２８との間に接続される。基準抵抗４２４は、ミラートランジスタ４０６に分配されるベース電流〔（Ｉｂ）ＭＩＲ〕及びバッファートランジスタ４１０に分配されるベース電流〔（Ｉｂ）ＢＵＦ〕が、ミラートランジスタ４０６及びバッファートランジスタ４１０の規格範囲内にあるような値を有する。
【００３２】
図４に示されるように、第１の補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）は、ノード４２８とミラートランジスタ４０６のベースとの間に配置される。第２の補償抵抗４３２（Ｒｃｏｍｐ２）は、ノード４２８とバッファートランジスタ４１０のベースとの間に配置される。この実施形態においては、第１の補償抵抗４３０は、３ｋΩの値を有する。第２の補償抵抗４３２は、１２５Ωの値を有する。第１の補償抵抗４３０は、第２の補償抵抗４３２の２４倍の値である〔（Ｒｃｏｍｐ２）×２４＝Ｒｃｏｍｐ１〕。第１の補償抵抗の値と第２の補償抵抗の値との比が、維持されさえすれば、別の実施形態においては、異なる値が、使用されてもよく、より大きなまたはより小さな補償のために、それぞれ、上述した実施形態の値より大きいかまたはより小さい値であってもよい。
【００３３】
式（３）は、ミラーバイアス回路４０２に存在する基準抵抗４２４、補償抵抗４３０、ミラートランジスタ４０６、及び、基準トランジスタ４０８からなる直列回路の特性を表現する（ベース抵抗４２２は小さな値であるために、ベース抵抗による電圧降下は無視し、したがって、式（３）からは省かれる）。式（４）は、基準抵抗４２４、補償抵抗４３２、バッファートランジスタ４１０、及び、ＲＦトランジスタ４１２からなる直列回路の特性を表現する。
【００３４】
Ｖｒｅｆ＝〔（Ｉｒｅｆ）×（Ｒｒｅｆ）〕＋〔（（ＩＢ）ｍｉｒ）×（Ｒｃｏｍｐ１）〕＋（Ｖｂ／ｅ）ｍｉｒｒｏｒ＋（Ｖｂ／ｅ）ｒｅｆ 式（３）
Ｖｒｅｆ＝〔（Ｉｒｅｆ）×（Ｒｒｅｆ）〕＋〔（（ＩＢ）ｂｕｆ）×（Ｒｃｏｍｐ２）〕＋（Ｖｂ／ｅ）ｂｕｆｆｅｒ＋（Ｖｂ／ｅ）ＲＦ 式（４）
上述した式（３）及び式（４）において、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧が、ほぼ等しいと仮定すれば、かつ、補償抵抗４３０の値と補償抵抗４３２の値との比が２４であると仮定すれば、ミラーバイアス回路４０２のノード４３６及び４２０における電圧は、それぞれ、ノード４３８及び４１６においてＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。すなわち、ノード４２０における電圧は、ノード４１６に反映され、そのために、ノード４１６における電圧は、ノード４２０における電圧にほぼ等しい。しかしながら、以下で説明するように、第１の補償抵抗４３０及び第２の補償抵抗４３２の付加は、ノード４２８における可変電圧を提供する。ノード４２８におけるこの可変電圧は、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧を補償し、それによって、コレクタ電圧Ｖｃｃの変動を補償することができ、その結果として、ＲＦトランジスタ４１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、これはＲＦ電力増幅器回路４０４の零入力電流としても知られているが、ほぼ一定の値に維持される。
【００３５】
５．ミラー回路バイアス補償の動作及び機能
ミラーバイアス回路４０２に存在する補償抵抗４３０及び４３２（図４）の作用は、コレクタ電圧Ｖｃｃが高い場合には、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧をわずかに減少させ、コレクタ電圧Ｖｃｃがより低い場合には、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧をわずかに増加させることである。図２に示されるように、コレクタ電圧Ｖｃｃが、３．０ボルトに等しいとき、ベース−エミッタ間電圧が、１．３１５ボルトに設定されていれば、符号２０８によって示されるように、約０．６ｍＡのベース電流をトランジスタに引き込むことができる。コレクタ電圧Ｖｃｃが、５．０ボルトに等しいとき、トランジスタによって引き込まれるベース電流は、２．２５ｍＡである（符号２０６）。しかしながら、コレクタ電圧Ｖｃｃが、５．０ボルトに等しいとき、ベース−エミッタ間電圧を１．３００ボルトにまで減少させると、トランジスタによって引き込まれるベース電流は、約０．６ｍＡとなる（符号２０４）。したがって、ベース−エミッタ間電圧を１．３１５ボルト（Ｖｃｃが３．０ボルトに等しいとき）から１．３００ボルト（コレクタ電圧Ｖｃｃが５．０ボルトに等しいとき）にまで減少させることによって、コレクタ電圧が、それぞれ、３．０ボルトまたは５．０ボルトに等しいときの動作条件に対して、ほぼ一定のベース電流が、トランジスタによって引き込まれることになる。さらに、Ｖｃｃが、３．０ボルトから５．０ボルトまで増加するにつれて、ベース−エミッタ間電圧が、１．３１５ボルト（Ｖｃｃが３．０ボルトに等しいとき）から１．３００ボルト（Ｖｃｃが５．０ボルトに等しいとき）にまで線形に減少することができれば、トランジスタによって引き込まれるベース電流は、約０．６ｍＡにおいてほぼ一定のままである。このほぼ一定の動作範囲が、破線２１０によって図２に示される。
【００３６】
機器におけるすべての構成要素が、安定した動作条件下にあるとき、ミラーバイアス回路４０２内の様々なノードにおける電圧は、ＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。ミラーバイアス回路４０２内のフィードバックループのために、機器の動作中、ノード４２８における電圧は、ほぼ一定の値に保持される。しかしながら、ミラーバイアス回路１２２（図１）と比較すれば、補償抵抗４３０の付加は、上述した式（３）によって示されるように、ノード４２８からミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８までの直列回路を変える。いま、この直列回路は、補償抵抗４３０を含む。この直列回路（Ｒｃｏｍｐ１、ミラートランジスタ４０６、及び、基準トランジスタ４０８）による電圧降下は、いま、ミラートランジスタ４０６によって引き込まれるベース電流の関数として変化する。ノード４３６における電圧は、ノード４２８における電圧から補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）による電圧降下を引いた値に等しい。ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８のベース−エミッタ間電圧は、ほぼ等しいので、トランジスタ４０６及び４０８のベース−エミッタ間電圧は、ノード４３６における電圧の１／２に等しい。（ここで、ベース抵抗４２２による電圧降下は、この説明においては無視する。なぜなら、基準トランジスタ４０８によって引き込まれるベース電流及びそれに対応する５Ωのベース抵抗４２２による電圧降下は、補償抵抗４３０による電圧降下及びトランジスタ４０６及び４０８のベース−エミッタ間電圧に対してきわめて小さいからである。）
機器を使用することによってバッテリーは放電するので、コレクタ電圧Ｖｃｃは、減少する。Ｖｃｃが、減少し始めると、ミラートランジスタ４０６は、より少ないコレクタ電流しか引き込まない。そして、ミラートランジスタ４０６は、それに対応した少ない量のベース電流を引き込む。ミラートランジスタ４０６のベース電流が、減少すると、第１の補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）による電圧降下は、減少する。ノード４２８における電圧は、ほぼ一定の値に保持されるので、ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８のベース−エミッタ間電圧は、それぞれ、第１の補償抵抗４３０において発生した電圧の減少量の約１／２だけ増加する。補償抵抗４３０及び４３２の値を適切に選択することによって（それぞれ、３ｋΩ及び１２５Ω）、図２に示される破線２１０に基づいて、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２のベース−エミッタ間電圧を補償することができる。
【００３７】
要するに、第２の補償抵抗４３２（Ｒｃｏｍｐ２）は、第１の補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）よりも２４倍だけ小さいので、ミラーバイアス回路４０２のノード４３６における電圧は、ノード４３８における電圧がノード４３６における電圧にほぼ等しくなるようにＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。同様に、ミラーバイアス回路４０２のノード４２０における電圧は、ノード４１６において、ＲＦ電力増幅器回路４０４に反映される。したがって、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変動すれば、バッファートランジスタ４１０及びＲＦトランジスタ４１２のベース−エミッタ間電圧は、ミラートランジスタ４０６及び基準トランジスタ４０８のベース−エミッタ間電圧と同じようにして、強制的に変更される。
【００３８】
６．ミラーバイアス回路補償を取り入れたＲＦ電力増幅器回路における零入力電流
図５は、電流ミラー補償を取り入れた場合（Ｒｃｏｍｐ＝０Ω）の２つのコレクタ電圧に対する図１のＲＦトランジスタにおけるコレクタ電流（Ｉｃ）を基準電流（Ｉｒｅｆ）の関数として示すグラフである。図６は、電流ミラー補償を取り入れた場合の図４に示される２つのコレクタ電圧に対する図１のＲＦトランジスタにおけるコレクタ電流（Ｉｃ）を基準電流（Ｉｒｅｆ）の関数として示すグラフである。
【００３９】
図５及び図６は、実験室における試験条件下での実施形態の特性を示す。図５及び図６は、ノード４２６（図４）に流れ込む様々な基準電流に対するＲＦトランジスタ４１２（図４）のコレクタ電流の関係をグラフで表現している。それぞれのグラフは、コレクタ電圧Ｖｃｃが５．１ボルト及び３．４ボルトの場合に、基準電流に対するコレクタ電流をプロットしたものである。ここで、ＲＦトランジスタ４１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、ＲＦ電力増幅器回路４０４（図４）の零入力電流としても知られている。
【００４０】
図５は、補償抵抗４３０及び４３２（図４）が０Ωに設定されている場合のＲＦ電力増幅器回路４０４の特性を示す。すなわち、ミラーバイアス回路４０２（図４）において、補償が、取り入れられず、そのために、このミラーバイアス回路は、従来技術によるミラーバイアス回路１２２（図１）に格下げされたものである。図５のグラフは、基準電流が小さい値に設定されている場合、ＲＦトランジスタ４１２（図４）のコレクタ電流は、大きく変動しないことを示している。例えば、基準電流が、２．０ｍＡに等しい場合、コレクタ電流は、Ｖｃｃが５．１ボルトに等しい場合の６６ｍＡ（符号５０２を参照）から、Ｖｃｃが３．４ボルトに等しい場合の６１ｍＡ（符号５０４を参照）にまで減少する。
【００４１】
しかしながら、基準電流（ＩＲＥＦ）が、６．０ｍＡに設定されていれば、コレクタ電流は、Ｖｃｃが５．１ボルトに等しい場合の２８６ｍＡ（符号５０６を参照）から、Ｖｃｃが３．４ボルトに等しい場合の８１６ｍＡ（符号５０８を参照）にまで減少する。したがって、図５のグラフは、基準電流（ＩＲＥＦ）が、比較的に大きな値である場合、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化すれば、零入力電流としても知られているＲＦトランジスタ４１２（図４）のコレクタ電流は、劇的に変化することを示す。
【００４２】
基準電圧源かまたは基準電流源のいずれかが、図３及び図４のミラーバイアス回路３０２及び／または４０２のそれぞれに使用されてもよいので、図５及び図６の基準電流（ＩＲＥＦ）は、図３及び図４の基準電圧（ＶＲＥＦ）に対応する。したがって、比較的に大きな基準電流（ＩＲＥＦ）は、ミラーバイアス回路４０２（図４）のノード４２６における比較的に大きな基準電圧（ＶＲＥＦ）に対応する。比較的に大きな基準電流（ＩＲＥＦ）及び／または比較的に大きな基準電圧（ＶＲＥＦ）は、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２（図４）のベース−エミッタ間電圧が、図２に示されるように、比較的に大きなベース−エミッタ間電圧に対応するような動作条件に対応する。
【００４３】
さらに、図５は、基準電流（ＩＲＥＦ）が、比較的に小さな値である場合、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化しても、ＲＦトランジスタ４１２（図４）のコレクタ電流は、あまり変化しないことを示す。比較的に小さな基準電流（ＩＲＥＦ）は、ミラーバイアス回路４０２（図４）のノード４２６に印加される比較的に小さな基準電圧（ＶＲＥＦ）に対応する。比較的に小さな基準電流（ＩＲＥＦ）及び／または比較的に小さな基準電圧（ＶＲＥＦ）は、トランジスタ４０６、４０８、４１０、及び、４１２（図４）のベース−エミッタ間電圧が、図２に示されるように、比較的に小さなベース−エミッタ間電圧において動作する動作条件に対応する。上述したように、トランジスタが、図２に示されるように、比較的に小さなベース−エミッタ間電圧で動作している場合、ベース電流すなわちコレクタ電流は、あまり変化しない。
【００４４】
図６は、補償抵抗４３０及び４３２がミラーバイアス回路４０２（図４）に提供された場合のＲＦ電力増幅器回路４０４の特性を示す。ここで、第１の補償抵抗４３０（Ｒｃｏｍｐ１）は、３ｋΩに設定される。第２の補償抵抗４３２（Ｒｃｏｍｐ２）は、５００Ωに設定される。図６のグラフは、基準電流が、比較的に小さな値であれば、コレクタ電圧Ｖｃｃが、変化しても、零入力電流としても知られているＲＦトランジスタ４１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、あまり変化しないことを示している。基準電流（ＩＲＥＦ）が、２．０ｍＡに等しい場合、コレクタ電圧Ｖｃｃが５．１ボルトから３．４ボルトまで降下すれば、コレクタ電流は、６３ｍＡ（符号６０２を参照）から６０ｍＡ（符号６０４を参照）にまで減少する。比較的に小さなコレクタ電流（ＩＲＥＦ）においては、ミラーバイアス回路補償のあるＲＦ電力増幅器回路４０４の特性は、ミラーバイアス回路補償のないＲＦ電力増幅器回路４０４の特性にほぼ等しい。
【００４５】
しかしながら、比較的に大きな基準電流（ＩＲＥＦ）においても、ミラー回路補償は、コレクタ電流の変動を相当に減少させる。例えば、基準電流（ＩＲＥＦ）が、６．０ｍＡである場合、コレクタ電圧Ｖｃｃが、５．１ボルトから３．４ボルトまで降下すれば、コレクタ電流は、２０５ｍＡ（符号６０６を参照）から１８２ｍＡ（符号６０８を参照）まで降下する。ミラーバイアス回路補償のあるＲＦトランジスタ４１２におけるコレクタ電流の図６に示されるようなこの２３ｍＡの変化は、図５に示されるように基準電流（ＩＲＥＦ）が６．０ｍＡに等しい場合のミラーバイアス回路補償のない９２ｍＡの変化よりも相当に小さい。
【００４６】
図４に示される選択された基準電圧（ＶＲＥＦ）及び／または選択された基準電流（ＩＲＥＦ）を含むミラーバイアス回路４０２及びＲＦ電力増幅器回路４０４の実際の動作条件は、ミラーバイアス回路４０２及びＲＦ電力増幅器回路４０４が提供された特定の機器の要求動作パラメータを定めるその他の要因によって決まる。ミラーバイアス回路４０２及びＲＦ電力増幅器回路４０４が用いられた特定の動作特性が、比較的に大きな基準電圧（ＶＲＥＦ）及び／または比較的に大きな基準電流（ＩＲＥＦ）を必要とするのであれば、ミラーバイアス回路４０２において補償抵抗４３０及び４３２を使用することは、零入力電流としても知られているＲＦトランジスタ４１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕を相当に安定させるシステムを提供する。
【００４７】
７．異なる実施形態
Ａ．エミッタ側に配置された１つかまたは複数の補償抵抗
補償を取り入れたミラーバイアス回路の異なる実施形態は、補償抵抗の位置を換えることによってなされ、その結果として、補償抵抗は、ミラートランジスタ及び／またはバッファートランジスタのエミッタに結合される。３つのそのような異なる実施形態が、図７〜図９に示される。
【００４８】
図７は、ミラーバイアス回路７０２及びＲＦ電力増幅器回路７０４の簡略化された例としてのブロック図である。ミラートランジスタ７０６及び基準トランジスタ７０８が、ミラーバイアス回路７０２内に存在する。バッファートランジスタ７１０及びＲＦトランジスタ７１２が、ＲＦ電力増幅器回路７０４内に存在する。ミラーバイアス回路７０２及びＲＦ電力増幅器回路７０４は、図３のミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４と同じように、お互いに結合され、かつ、構成される。しかしながら、図３の第１の補償抵抗３０６（Ｒｃｏｍｐ１）が、新しい位置に配置されている。第１の補償抵抗は、元々は、ノード７１４とミラートランジスタ７０６のベースとの間に結合されていた。ここでは、補償抵抗７１６は、ミラートランジスタ７０６のエミッタとノード７１８との間に結合される。また、補償抵抗７１６の値は、補償抵抗３０６（図３）の値よりもβＭＴ倍だけ小さく、ここで、βＭＴは、ミラートランジスタ７０６の直流電流利得に等しい。
【００４９】
図７Ａに示されるようなミラーバイアス回路７０２の構成によれば、基準ノード７１８における電圧は、ノード７２２に反映され（そのために、ノード７２２における電圧は、ノード７１８における電圧にほぼ等しい）、補償抵抗７１６及び７２０の作用によって、かなり安定したＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕すなわち零入力電流が、得られる。すなわち、ＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、コレクタ電圧Ｖｃｃが変化しても、ＲＦトランジスタ１３２（図３）のコレクタ電流とまったく同じようにして安定化される。
【００５０】
図８は、ミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４の簡略化された例としてのブロック図である。ミラートランジスタ７０６及び基準トランジスタ７０８が、ミラーバイアス回路８０２内に存在する。バッファートランジスタ７１０及びＲＦトランジスタ７１２が、ＲＦ電力増幅器回路８０４内に存在する。ミラーバイアス回路７０２及びＲＦ電力増幅器回路７０４は、図３のミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４と同じように、お互いに結合され、かつ、構成される。しかしながら、図３の第２の補償抵抗３０８（Ｒｃｏｍｐ２）が、新しい位置に配置されている。第２の補償抵抗は、元々は、ノード７１４とバッファートランジスタ７１０のベースとの間に結合されていた。ここでは、補償抵抗８０６は、バッファートランジスタ７１０のエミッタとノード７２０との間に結合される。また、補償抵抗８０６の値は、補償抵抗３０８（図３）の値よりもβＢＴ倍だけ小さく、ここで、βＢＴは、バッファートランジスタ７１０の直流電流利得に等しい。
【００５１】
図８に示されるようなミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４の構成によれば、基準ノード７１８における電圧は、ノード７２０に反映され（そのために、ノード７２０における電圧は、ノード７１８における電圧にほぼ等しい）、補償抵抗８０８及び８０６の作用によって、かなり安定したＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕すなわち零入力電流が、得られる。すなわち、ＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、コレクタ電圧Ｖｃｃが変化しても、ＲＦトランジスタ１３２（図３）のコレクタ電流とまったく同じようにして安定化される。
【００５２】
図９は、ミラーバイアス回路９０２及びＲＦ電力増幅器回路９０４の簡略化された例としてのブロック図である。ミラートランジスタ７０６及び基準トランジスタ７０８が、ミラーバイアス回路９０２内に存在する。バッファートランジスタ７１０及びＲＦトランジスタ７１２が、ＲＦ電力増幅器回路９０４内に存在する。ミラーバイアス回路９０２及びＲＦ電力増幅器回路９０４は、図３のミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４と同じように、お互いに結合され、かつ、構成される。しかしながら、図３の第１の補償抵抗３０６（Ｒｃｏｍｐ１）及び第２の補償抵抗３０８（Ｒｃｏｍｐ２）が、新しい位置に配置されている。
【００５３】
第１の補償抵抗は、元々は、ノード７１４とミラートランジスタ７０６のベースとの間に結合されていた。ここでは、補償抵抗９０６は、ミラートランジスタ７０６のエミッタとノード７１８との間に結合される。また、補償抵抗９０６の値は、補償抵抗３０６（図３）の値よりもβＭＴ倍だけ小さく、ここで、βＭＴは、ミラートランジスタ７０６の直流電流利得に等しい。
【００５４】
第２の補償抵抗は、元々は、ノード７１４とバッファートランジスタ７１０のベースとの間に結合されていた。ここでは、補償抵抗９０８は、バッファートランジスタ７１０のエミッタとノード７２０との間に結合される。また、補償抵抗９０６の値は、補償抵抗３０８（図３）の値よりもβＢＴ倍だけ小さく、ここで、βＢＴは、バッファートランジスタ７１０の直流電流利得に等しい。
【００５５】
図９に示されるようなミラーバイアス回路７０２の構成によれば、基準ノード７１８における電圧は、ノード７２０に反映され（そのために、ノード７２０における電圧は、ノード７１８における電圧にほぼ等しい）、補償抵抗９０６及び９０８の作用によって、かなり安定したＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕すなわち零入力電流が、得られる。すなわち、ＲＦトランジスタ７１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、コレクタ電圧Ｖｃｃが変化しても、ＲＦトランジスタ１３２（図３）のコレクタ電流とまったく同じようにして安定化される。
【００５６】
Ｂ．抵抗性の機器
補償を取り入れたミラーバイアス回路の異なる実施形態は、抵抗のような特性を有するインピーダンス素子及び／またはデバイスを使用してもよい。図１０は、１つのそのような異なる実施形態を示す。
【００５７】
図１０は、ミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４の簡略化された例としてのブロック図である。ミラートランジスタ８０６及び基準トランジスタ８０８が、ミラーバイアス回路８０２内に存在する。バッファートランジスタ８１０及びＲＦトランジスタ８１２が、ＲＦ電力増幅器回路８０４内に存在する。ミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４は、図３のミラーバイアス回路３０２及びＲＦ電力増幅器回路３０４と同じように、お互いに結合され、かつ、構成される。しかしながら、図３の補償抵抗３０６及び３０８が、デバイス８１４及び８１６に置き換えられている。デバイス８１４及び８１６のパラメータは、デバイス８１４及び８１６の抵抗特性が、それぞれ、補償抵抗３０６及び３０８（図３）の抵抗にほぼ等しくなるように定められる。
【００５８】
図１０に示されるようなミラーバイアス回路８０２及びＲＦ電力増幅器回路８０４の構成によれば、基準ノード８１８における電圧は、ノード８２０に反映され（そのために、ノード８２０における電圧は、ノード８１８における電圧に等しい）、デバイス８１４及び８１６の作用によって、かなり安定したＲＦトランジスタ８１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕すなわち零入力電流が、得られる。すなわち、ＲＦトランジスタ８１２のコレクタ電流〔（Ｉｃ）ＲＦ〕は、コレクタ電圧Ｖｃｃが変化しても、ＲＦトランジスタ３２（図３）のコレクタ電流とまったく同じようにして安定化される。
【００５９】
さらに、デバイス８１４及び／または８１６の位置は、デバイス８１４及び／または８１６が、それぞれ、ミラートランジスタ８０６及び／またはバッファートランジスタ８１０のエミッタに追従するように変更されてもよい。デバイス８１４及び／または８１６のパラメータは、上述したシステムに基づいて定められる。
【００６０】
Ｃ．非公称補償抵抗比
補償を取り入れたミラーバイアス回路の異なる実施形態は、非公称値を有する補償抵抗を使用してもよい。図４を参照して説明した補償を取り入れたミラーバイアス回路の実施形態においては、第１の補償抵抗４３０の第２の補償抵抗４３２に対する比は、Ｎ（バッファートランジスタ４１０のミラートランジスタ４０６に対する比）に等しかった。図４に示される例としての実施形態においては、この比Ｎは、２４であった。
【００６１】
図３を参照して、非公称比を用いた補償を取り入れたミラーバイアス回路の動作及び機能を説明する。非公称比は、第１の補償抵抗３０６の値を、第２の補償抵抗３０８の値によって除算し、それに続いて、上述した比Ｎによって除算した値に等しいと定義される。すなわち、非公称比は、補償抵抗３０６と３０８との比を比Ｎによって正規化した単位値に等しい。
【００６２】
非公称比が、１よりも大きければ、補償抵抗３０８の値によって除算された補償抵抗３０６の値は、Ｎよりも大きい。非公称比が、１よりも大きい場合、バッファートランジスタ１３０及びＲＦトランジスタ１３２のベース−エミッタ間電圧は、ミラートランジスタ１２６及び基準トランジスタ１２８のベース−エミッタ間電圧よりもわずかに大きい。これは、補償抵抗３０８による電圧降下が補償抵抗３０６による電圧降下よりも小さいために発生する。ベース−エミッタ間電圧のこのわずかな差は、ＲＦトランジスタ１３２に流れる零入力電流を増加させる作用を有する。
【００６３】
逆に、非公称比は、１．０よりも小さいかもしれない。すなわち、補償抵抗３０６の抵抗値を補償抵抗３０８の抵抗値によって除算した値は、比Ｎよりも小さい。ここで、ミラートランジスタ１２６及び基準トランジスタ１２８は、バッファートランジスタ１３０及びＲＦトランジスタ１３２よりもわずかに大きなベース−エミッタ間電圧を有する。ベース−エミッタ間電圧のこの差は、補償抵抗３０８による電圧降下が補償抵抗３０６による電圧降下よりも大きいために発生する。これは、ＲＦトランジスタ１３２に流れる零入力電流を減少させる作用を有する。
【００６４】
Ｄ．その他の異なる実施形態
本発明の様々な実施形態を説明したが、この技術分野に通常の知識を有する者には、本発明の範囲において、さらに多くの実施形態及び実施手段を考え出すことができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
図面に示される構成要素は、必ずしも一定の縮尺ではなく、本発明の原理を説明することに重点を置いたものである。図面において、類似する符号は、図面を通して、対応する構成要素を示す。
【図１】電流ミラー補償を付加する以前のトランジスタに接続された従来技術による電流ミラーバイアス回路を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるトランジスタのベース−エミッタ間電圧−ベース電流特性を示すグラフである。
【図３】図１に示される電力増幅器に接続された電流ミラー補償を取り入れた電流ミラーバイアス回路を示すブロック図である。
【図４】図１に基づいて構成された電力増幅器に接続された本発明の補償を取り入れた電流ミラーバイアス回路の実施形態を示すブロック図である。
【図５】電流ミラー補償を取り入れない場合（Ｒｃｏｍｐ＝０Ω）の２つのコレクタ電圧に対する図１に示されるＲＦトランジスタのコレクタ電流（Ｉｃ）を基準電流（Ｉｒｅｆ）の関数として示すグラフである。
【図６】電流ミラー補償を取り入れた場合の図４に示される２つのコレクタ電圧に対する図１に示されるＲＦトランジスタのコレクタ電流（Ｉｃ）を基準電流（Ｉｒｅｆ）の関数として示すグラフである。
【図７】第１の補償抵抗がミラートランジスタのエミッタに追従するように新しい位置に配置された電流ミラーバイアス回路の異なる実施形態を示すブロック図である。
【図８】第２の補償抵抗がバッファートランジスタのエミッタに追従するように新しい位置に配置された電流ミラーバイアス回路の異なる実施形態を示すブロック図である。
【図９】第１の補償抵抗がミラートランジスタのエミッタに追従するように新しい位置に配置され、かつ、第２の補償抵抗がバッファートランジスタのエミッタに追従するように新しい位置に配置された電流ミラーバイアス回路の異なる実施形態を示すブロック図である。
【図１０】抵抗のような特性を有するデバイスを用いた電流ミラーバイアス回路の異なる実施形態を示すブロック図である。
Claims (25)
- 無線周波数（ＲＦ）トランジスタにおける零入力電流を安定化するシステムであって、
ベース及び電流定格を有するミラートランジスタと、
ベース、零入力電流、及び、電源に結合されたコレクタを有するＲＦトランジスタと、
ベース、前記ＲＦトランジスタのベースに結合されたエミッタ、及び、電流定格を有するバッファートランジスタと、
抵抗値を有し、かつ、前記ミラートランジスタのベースに結合された第１の補償インピーダンス要素と、
抵抗値を有し、かつ、バッファートランジスタのベースに結合された第２の補償インピーダンス要素と、
を備え、
前記第１の補償インピーダンス要素の抵抗値が、前記第２の補償インピーダンス要素の抵抗値に係数を乗算した値に等しく、前記係数が、前記バッファートランジスタの電流定格の前記ミラートランジスタの電流定格に対する比に等しく、電源が変動しても、前記零入力電流がほぼ一定に維持されること
を特徴とするシステム。 - 基準電源と、
前記基準電源に結合された基準インピーダンス要素と、
前記基準電源、前記第１の補償インピーダンス要素、及び、前記第２の補償インピーダンス要素に結合された基準ノードと、
をさらに備える請求項１に記載のシステム。 - 前記基準電源が、電流源である請求項２に記載のシステム。
- 前記基準電源が、電圧源である請求項２に記載のシステム。
- 前記第１の補償インピーダンス要素が、抵抗である請求項１に記載のシステム。
- 前記第２の補償インピーダンス要素が、抵抗である請求項１に記載のシステム。
- 前記係数が、非公称比をさらに乗算された請求項１に記載のシステム。
- 前記非公称比が、１よりも大きい請求項７に記載のシステム。
- 前記非公称比が、１よりも小さい請求項８に記載のシステム。
- 無線周波数（ＲＦ）トランジスタにおける零入力電流を安定化するシステムであって、
ベース、エミッタ、電流定格、及び、直流（ＤＣ）電流利得（βＭＴ）を有するミラートランジスタと、
ベースを有する基準トランジスタと、
ベース、零入力電流、及び、電源に結合されたコレクタを有するＲＦトランジスタと、
ベース、前記ＲＦトランジスタのベースに結合されたエミッタ、及び、前記電流定格を有するバッファートランジスタと、
抵抗値を有し、かつ、前記ミラートランジスタのエミッタ及び前記基準トランジスタのベースに結合された前記第１の補償インピーダンス要素と、
抵抗値を有し、かつ、前記バッファートランジスタのベースに結合された第２の補償インピーダンス要素と、
を備え、
前記第１の補償インピーダンス要素の抵抗値が、前記第２の補償インピーダンス要素の抵抗値に係数を乗算した値に等しく、前記係数が、直流（ＤＣ）電流利得（βＭＴ）によって除算した比に等しく、前記比が、バッファートランジスタの電流定格をミラートランジスタの電流定格によって除算した値に等しく、電源が変動しても、前記零入力電流がほぼ一定となること
を特徴とするシステム。 - 無線周波数（ＲＦ）トランジスタにおける零入力電流を安定化するシステムであって、
ベース及び前記電流定格を有するミラートランジスタと、
ベース、零入力電流、及び、電源に結合されたコレクタを有するＲＦトランジスタと、
エミッタ、前記電流定格、及び、前記直流（ＤＣ）電流利得（βＢＴ）を有するバッファートランジスタと、
抵抗値を有し、かつ、前記ミラートランジスタのベースに結合された第１の補償インピーダンス要素と、
抵抗値を有し、かつ、前記バッファートランジスタのエミッタ及び前記ＲＦトランジスタのベースに結合された第２の補償インピーダンス要素と、
を備え、
前記第１の補償インピーダンス要素の抵抗値が、前記第２の補償インピーダンス要素の抵抗値に係数を乗算した値に等しく、前記係数が、直流（ＤＣ）電流利得（βＢＴ）によって除算した比に等しく、前記比が、前記バッファートランジスタの電流定格を前記ミラートランジスタの電流定格によって除算した値に等しく、電源が変動しても前記零入力電流が、ほぼ一定となること
を特徴とするシステム。 - トランジスタにおける零入力電流を安定化する方法であって、
第１の補償インピーダンス要素及び第２の補償インピーダンス要素に基準電源を提供するステップと、
ベース−エミッタ間電圧及び零入力電流を有する無線周波数（ＲＦ）トランジスタのコレクタに電源を提供するステップと、
前記電源の電圧が減少したことに応答して、前記第１の補償インピーダンス要素及び前記第２の補償インピーダンス要素によって降下する電圧を減少させるステップと、
それと同時に、前記電源の電圧が減少したことに応答して、前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させ、それによって、前記電源の電圧が、減少しても、零入力電流が、ほぼ一定となるステップと、
を備える方法。 - 前記基準電源を提供するステップが、前記第１の補償インピーダンス要素及び前記第２の補償インピーダンス要素に結合された基準インピーダンス要素に印加される基準電圧源を提供するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
- 前記基準電源を提供するステップが、前記第１の補償インピーダンス要素及び前記第２の補償インピーダンス要素に結合された基準インピーダンス要素に流れ込む基準電流源を提供するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
- 前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させるステップと同時に、ミラートランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させるステップをさらに備える請求項１２に記載の方法。
- 前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させるステップと同時に、基準トランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させるステップをさらに備える請求項１５に記載の方法。
- 前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させるステップと同時に、バッファートランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させるステップをさらに備える請求項１５に記載の方法。
- 前記電源の電圧が増加したことに応答して、前記第１の補償インピーダンス要素及び前記第２の補償インピーダンス要素によって降下する電圧を増加させるステップと、
それと同時に、前記電源の電圧が増加したことに応答して、前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を減少させ、それによって、前記電源の電圧が、増加しても、零入力電流が、ほぼ一定となるステップと、
をさらに備える請求項１３に記載の方法。 - トランジスタにおける零入力電流を安定化するシステムであって、
第１の補償インピーダンス要素及び第２の補償インピーダンス要素に基準電源を提供する手段と、
ベース−エミッタ間電圧及び零入力電流を有する無線周波数（ＲＦ）トランジスタのコレクタに電源を提供する手段と、
電源の電圧が減少したことに応答して、前記第１の補償インピーダンス要素及び前記第２の補償インピーダンス要素によって降下する電圧を減少させる手段と、
それと同時に、前記電源の電圧が減少したことに応答して、ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる手段と、
を備え、
前記電源の電圧が減少しても、零入力電流がほぼ一定となること
を特徴とするシステム。 - 前記基準電源を提供する手段が、前記第１の補償インピーダンス要素及び前記第２の補償インピーダンス要素に結合された基準インピーダンス要素に印加される基準電圧源を提供する手段をさらに含む請求項１９に記載のシステム。
- 前記基準電源を提供する手段が、前記第１の補償インピーダンス要素及び前記第２の補償インピーダンス要素に結合された基準インピーダンス要素に流れ込む基準電流源を提供する手段をさらに含む請求項１９に記載のシステム。
- ミラートランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる手段をさらに備え、ミラートランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる前記手段は、前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる手段と同時に動作する請求項１９に記載のシステム。
- 基準トランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる手段をさらに備え、基準トランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる前記手段は、前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる手段と同時に動作する請求項２２に記載のシステム。
- バッファートランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる手段をさらに備え、前記バッファートランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる前記手段は、前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を増加させる手段と同時に動作する請求項２２に記載のシステム。
- 前記電源の電圧が増加したことに応答して、前記第１の補償インピーダンス要素及び前記第２の補償インピーダンス要素によって降下する電圧を増加させる手段と、
それと同時に、前記電源の電圧が増加したことに応答して、前記ＲＦトランジスタのベース−エミッタ間電圧を減少させる手段と、
をさらに備え、
電源の電圧が増加しても、零入力電流がほぼ一定となること
を特徴とする請求項１９に記載のシステム。
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