JP2005109644A - Semiconductor circuit, semiconductor device, and radio communication equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor circuit with a simple structure and a small scale capable of detecting a low power signal. <P>SOLUTION: The semiconductor circuit has a configuration wherein a base of a transistor TR 1 of a power amplifier circuit 1 is connected to a diode D1 of a detection circuit section 2 via a resistor R1. Thus, a voltage nearly equal to a base-emitter voltage of the transistor TR 1 of the power amplifier circuit 1 can be applied to the diode D1 of the detection circuit section 2. Succeedingly, it is possible to apply a forward bias voltage nearly equal to a threshold value of the diode D1 to the diode D1 of the detection circuit section 2. Accordingly, even when an input signal from the power amplifier circuit 1 to the detection circuit section 2 is low, a comparatively high detection voltage Vsense can be extracted from the detection circuit section 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、検波回路部と信号処理部を有する半導体回路およびこの半導体回路を有する半導体装置および無線通信装置に関する。上記半導体回路は、一例として、高周波信号を送受信する無線通信装置および高周波信号の出力電力を測定する測定装置などに用いられ、高周波電力を検波する検波回路を有する半導体回路である。   The present invention relates to a semiconductor circuit having a detection circuit section and a signal processing section, a semiconductor device having the semiconductor circuit, and a wireless communication apparatus. The semiconductor circuit is, for example, a semiconductor circuit that is used in a wireless communication device that transmits and receives a high-frequency signal, a measurement device that measures output power of the high-frequency signal, and the like and has a detection circuit that detects high-frequency power.

従来、図9に示すような高周波電力検波回路が提案されている(特開平4−207609号公報:特許文献1)。この高周波電力検波回路は、入力端子101と出力端子102との間に、キャパシタC101とダイオードD101が順に直列接続され、このダイオードD101と出力端子102とを接続する接続線103とグランドとの間にキャパシタC102と抵抗R102が並列接続されている。   Conventionally, a high-frequency power detection circuit as shown in FIG. 9 has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 4-207609: Patent Document 1). In this high-frequency power detection circuit, a capacitor C101 and a diode D101 are connected in series between an input terminal 101 and an output terminal 102, and a connection line 103 connecting the diode D101 and the output terminal 102 is connected to the ground. A capacitor C102 and a resistor R102 are connected in parallel.

この高周波電力検波回路は、入力端子101に高周波信号が入力されると、 ダイオードD101の整流作用と十分大きな容量値をもつキャパシタC102により、入力された上記高周波信号の電力に依存した直流電圧が取り出せる仕組みになっている。   In this high frequency power detection circuit, when a high frequency signal is inputted to the input terminal 101, a DC voltage depending on the power of the inputted high frequency signal can be taken out by the capacitor C102 having a rectifying action of the diode D101 and a sufficiently large capacitance value. It is structured.

この図9に示す高周波電力検波回路では、ダイオード検波を行うが、ダイオードD101の閾値電圧以上の電圧振幅をもつ高周波信号が入力されないと、ダイオードD101による検波ができない。したがって、図9の回路では低電力の高周波信号を検波することは困難である。   The high-frequency power detection circuit shown in FIG. 9 performs diode detection, but detection by the diode D101 cannot be performed unless a high-frequency signal having a voltage amplitude equal to or higher than the threshold voltage of the diode D101 is input. Therefore, it is difficult to detect a low-power high-frequency signal with the circuit of FIG.

ちなみに、これまでは、無線通信機器の代表である携帯電話では、CDMA(符号分割多重方式)など基地局側から出力電力に関する詳細な情報が送られるシステムが一般的であり、また、携帯電話に使用される高周波パワーアンプの出力電力も30dBm程度と比較的大きなものが多く、低い出力電力を正確に測定する必要はなかった。   By the way, until now, in mobile phones, which are representative of wireless communication devices, systems in which detailed information about output power is sent from the base station side, such as CDMA (Code Division Multiplexing), have been common. The output power of the high-frequency power amplifier used is often relatively large at about 30 dBm, and it was not necessary to accurately measure the low output power.

ところが、近年になり、ワイヤレスLANなどの近距離の無線通信システムの普及が始まりつつある。   However, in recent years, the spread of short-range wireless communication systems such as wireless LANs has begun.

これらのシステムは、最大送信電力も20dBm程度と比較的小さい。また、他の通信機器への干渉をできるだけ防ぐため、あるいは、端末の消費電力をできるだけ少なくするために、広い送信電力にわたって詳細な電力制御が必要になってきた。そのためには、そのような低い送信電力を正確に測定することが必要となる。したがって、このような近距離の無線通信の分野では、低い送信電力においても電力検波が可能であることが求められている。   These systems have a relatively small maximum transmission power of about 20 dBm. Further, in order to prevent interference with other communication devices as much as possible or to reduce the power consumption of the terminal as much as possible, detailed power control over a wide range of transmission power has become necessary. For that purpose, it is necessary to accurately measure such low transmission power. Therefore, in the field of such short-range wireless communication, it is required that power detection be possible even with low transmission power.

そこで、ダイオードD101にバイアス電圧を与え、低電力の信号の検波を可能にした回路を図10に示す。図10は、図9の高周波電力検波回路にバイアス回路を付加した回路を示している。このバイアス回路付きの高周波電力検波回路は、電圧Vcが印加されるVc端子104とグランドとの間に抵抗104とトランジスタTr103が接続されている。このトランジスタTr103はエミッタ接地されている。また、Vc端子104とグランドとの間にキャパシタC103が接続されている。また、上記トランジスタTr103のベースは、抵抗R101を介してキャパシタC101に接続されている。また、この抵抗R101と上記ベースとの接続線105は抵抗R103を介してダイオードD101に接続されている。   Therefore, FIG. 10 shows a circuit in which a bias voltage is applied to the diode D101 to enable detection of a low-power signal. FIG. 10 shows a circuit in which a bias circuit is added to the high-frequency power detection circuit of FIG. In this high frequency power detection circuit with a bias circuit, a resistor 104 and a transistor Tr103 are connected between a Vc terminal 104 to which a voltage Vc is applied and a ground. The transistor Tr103 is grounded at the emitter. A capacitor C103 is connected between the Vc terminal 104 and the ground. The base of the transistor Tr103 is connected to the capacitor C101 via the resistor R101. The connecting line 105 between the resistor R101 and the base is connected to the diode D101 via the resistor R103.

しかしながら、この図10の高周波電力検波回路では、付加的なバイアス回路が必要となり、回路規模が大きくなり、チップ面積の増大を招くという問題がある。
特開平4−207609号公報
However, the high frequency power detection circuit of FIG. 10 requires an additional bias circuit, which increases the circuit scale and increases the chip area.
JP-A-4-207609

そこで、この発明の課題は、簡素で小規模な回路でもって、低電力信号に対する検波が可能な半導体回路、半導体装置および無線通信装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor circuit, a semiconductor device, and a wireless communication device capable of detecting a low power signal with a simple and small-scale circuit.

上記課題を解決するため、この発明の半導体回路は、トランジスタを有する信号処理部と上記トランジスタの出力電力を検波する検波回路部とを備え、
上記検波回路部は、少なくともダイオードを有し、
上記トランジスタのベースと上記ダイオードとを抵抗またはインダクタの少なくとも一方で接続したことを特徴としている。
In order to solve the above problems, a semiconductor circuit of the present invention includes a signal processing unit having a transistor and a detection circuit unit for detecting the output power of the transistor,
The detection circuit unit has at least a diode,
The base of the transistor and the diode are connected to at least one of a resistor and an inductor.

この発明の半導体回路では、信号処理部が有するトランジスタのベースと検波回路部が有するダイオードを抵抗またはインダクタの少なくとも一方を介して接続した構成である。これにより、上記検波回路部のダイオードに信号処理部のトランジスタのベース-エミッタ電圧とほぼ等しい電圧を印加できる。これにより、検波回路部のダイオードに、このダイオードの閾値付近の順方向バイアス電圧をかけることが可能になる。したがって、検波回路部への入力信号が低出力の場合でも比較的大きな検波電圧を検波回路部から取り出すことができる。   In the semiconductor circuit of the present invention, the base of the transistor included in the signal processing unit and the diode included in the detection circuit unit are connected via at least one of a resistor or an inductor. Thereby, a voltage substantially equal to the base-emitter voltage of the transistor of the signal processing unit can be applied to the diode of the detection circuit unit. This makes it possible to apply a forward bias voltage in the vicinity of the threshold value of the diode to the diode of the detection circuit unit. Therefore, even when the input signal to the detection circuit unit is low output, a relatively large detection voltage can be extracted from the detection circuit unit.

このように、この発明では、従来例のような専用バイアス回路を設けることはせずに、信号の増幅などに用いられている信号処理部のトランジスタのベースに抵抗またはインダクタのうちの少なくとも1つを追加するだけで検波回路部のダイオードに順方向バイアス電圧をかけることができ、回路規模はほとんど大きくならない。   Thus, in the present invention, without providing a dedicated bias circuit as in the conventional example, at least one of a resistor or an inductor is provided at the base of the transistor of the signal processing unit used for signal amplification or the like. The forward bias voltage can be applied to the diode of the detection circuit section simply by adding the, and the circuit scale is hardly increased.

なお、検波回路部のダイオードに与えるバイアス電圧がダイオードの閾値電圧よりも低い場合には、信号処理部が出力する低い電力を検波することができなくなる。一方、上記バイアス電圧が上記ダイオードの閾値電圧を大きく超えると、検出回路部から出力される検波電圧のオフセットが大きくなるので、特に低い電力検波を行った際に誤差を発生させる可能性が高くなる。したがって、検波回路部のダイオードに与えるバイアス電圧は、上記ダイオードの閾値電圧付近であることが望ましい。   When the bias voltage applied to the diode of the detection circuit unit is lower than the threshold voltage of the diode, the low power output from the signal processing unit cannot be detected. On the other hand, if the bias voltage greatly exceeds the threshold voltage of the diode, the offset of the detection voltage output from the detection circuit unit becomes large, so that there is a high possibility of generating an error particularly when performing low power detection. . Therefore, it is desirable that the bias voltage applied to the diode of the detection circuit unit is near the threshold voltage of the diode.

ここで、上記信号処理部のトランジスタが増幅用トランジスタであれば、電力効率を高めるため、増幅用トランジスタをB級に近いバイアス点で動作させる場合が多い。この場合には、この増幅用トランジスタのベース電位を、検波回路部のダイオードの閾値付近にすることができる。したがって、この場合、検波回路部のダイオードに、比較的容易に閾値付近のバイアスを与えることができる。   Here, if the transistor of the signal processing unit is an amplifying transistor, the amplifying transistor is often operated at a bias point close to class B in order to increase power efficiency. In this case, the base potential of the amplifying transistor can be close to the threshold value of the diode of the detection circuit unit. Therefore, in this case, a bias near the threshold can be given to the diode of the detection circuit section relatively easily.

また、一実施形態の半導体回路では、上記トランジスタのベースと上記ダイオードとを抵抗で接続した。   In one embodiment, the base of the transistor and the diode are connected by a resistor.

この半導体回路では、たとえば、1個の抵抗器だけで検波回路部のダイオードに信号処理部のトランジスタからバイアス電圧を印加することができ、回路の簡素化を最も図れる。   In this semiconductor circuit, for example, the bias voltage can be applied from the transistor of the signal processing unit to the diode of the detection circuit unit with only one resistor, and the circuit can be simplified most.

また、一実施形態の半導体回路では、上記トランジスタのベースと上記ダイオードとをインダクタで接続した。   In one embodiment, the base of the transistor and the diode are connected by an inductor.

この半導体回路では、信号処理部のトランジスタのベースと検波回路部のダイオードとをインダクタで接続したことで、上記トランジスタのベースと上記ダイオードとの接続が高周波的には開放となるので、信号処理部への高周波信号が検波回路に流れ込むことを抑制でき、信号処理部の利得が劣化することを防げる。また、上記トランジスタのベースと上記ダイオードとの接続が直流的には短絡となるので、上記接続を抵抗で行う場合に比べて、検波回路部から高い検波電圧を得ることができる。   In this semiconductor circuit, since the base of the transistor of the signal processing unit and the diode of the detection circuit unit are connected by an inductor, the connection between the base of the transistor and the diode is opened at a high frequency. It is possible to prevent the high frequency signal from flowing into the detection circuit and to prevent the gain of the signal processing unit from deteriorating. Further, since the connection between the base of the transistor and the diode is short-circuited in a direct current manner, a higher detection voltage can be obtained from the detection circuit unit as compared with the case where the connection is performed by a resistor.

また、一実施形態の半導体回路では、上記トランジスタのベースと上記ダイオードとを抵抗とインダクタで接続した。   In one embodiment of the semiconductor circuit, the base of the transistor and the diode are connected by a resistor and an inductor.

この半導体回路では、上記抵抗とインダクタの直列接続でもって、上記トランジスタのベースと上記ダイオードとを接続した場合には、高周波的には上記トランジスタのベースと上記ダイオードとの接続が開放となる。一方、直流的には上記トランジスタのベースと上記ダイオードとが抵抗だけで接続されることになるので、この抵抗の抵抗値によって、検波回路部のダイオードへのバイアス電圧を調節可能である。また、上記抵抗とインダクタの並列接続でもって、上記トランジスタのベースと上記ダイオードとを接続した場合には、直流的には上記トランジスタのベースと上記ダイオードとの接続が短絡となるので、上記接続を抵抗だけで行う場合に比べて、検波回路部から高い検波電圧を得ることができる。   In this semiconductor circuit, when the base of the transistor and the diode are connected by a series connection of the resistor and the inductor, the connection between the base of the transistor and the diode is opened at a high frequency. On the other hand, since the base of the transistor and the diode are connected only by a resistor in terms of direct current, the bias voltage to the diode of the detection circuit section can be adjusted by the resistance value of the resistor. In addition, when the base of the transistor and the diode are connected in parallel with the resistor and the inductor, the connection between the base of the transistor and the diode is short-circuited in terms of direct current. Compared with the case where only the resistor is used, a higher detection voltage can be obtained from the detection circuit unit.

また、一実施形態の半導体装置では、上記トランジスタと上記ダイオードとが同一基板上に形成されている。   In one embodiment, the transistor and the diode are formed on the same substrate.

この半導体装置では、上記トランジスタと上記ダイオードとが同一基板上に形成されているから、さらなる小型化を図れる。   In this semiconductor device, since the transistor and the diode are formed on the same substrate, further miniaturization can be achieved.

また、一実施形態の半導体装置では、上記トランジスタおよび上記ダイオードがガリウム砒素バイポーラ素子で形成されている。   In one embodiment, the transistor and the diode are formed of gallium arsenide bipolar elements.

この半導体装置では、上記トランジスタおよび上記ダイオードを他の半導体材料で作成した場合に比べて、上記トランジスタおよび上記ダイオードの閾値電圧を高くできる。したがって、検波回路部からより高い検波電圧を得ることができる。   In this semiconductor device, the threshold voltage of the transistor and the diode can be made higher than when the transistor and the diode are made of other semiconductor materials. Therefore, a higher detection voltage can be obtained from the detection circuit unit.

また、一実施形態の半導体回路では、上記信号処理部の上記トランジスタのベースに、温度変化による上記トランジスタの出力変化を補償する温度補償回路を接続した。   In one embodiment, a temperature compensation circuit that compensates for a change in the output of the transistor due to a temperature change is connected to the base of the transistor in the signal processing unit.

この半導体回路では、上記信号処理部の上記トランジスタのベースに温度補償回路を接続したことで、温度変化による上記トランジスタの出力変化を補償すると共に、この温度補償回路を信号処理部のトランジスタと検波回路部のダイオードとに兼用とすることができる。したがって、回路規模の増大を招くことなく、検波回路部の温度補償を実現でき、温度変化に対して安定した検波電圧を得ることができる。   In this semiconductor circuit, the temperature compensation circuit is connected to the base of the transistor of the signal processing unit, so that the output change of the transistor due to the temperature change is compensated, and the temperature compensation circuit is connected to the transistor of the signal processing unit and the detection circuit. It can also be used as a part of the diode. Therefore, the temperature compensation of the detection circuit unit can be realized without increasing the circuit scale, and a detection voltage stable with respect to a temperature change can be obtained.

また、一実施形態の半導体回路は、上記温度補償回路が、トランジスタまたはダイオードを含んでいる。   In one embodiment, the temperature compensation circuit includes a transistor or a diode.

この実施形態では、上記温度補償回路が含んでいるトランジスタまたはダイオードを、上記信号処理部が有するトランジスタと同じ構造のトランジスタまたは上記検波回路部が有するダイオードと同じ構造のダイオードとすれば、簡素な回路構成でもって、信号処理部と検波回路部の温度補償を実現できる。   In this embodiment, if the transistor or diode included in the temperature compensation circuit is a transistor having the same structure as the transistor included in the signal processing unit or a diode having the same structure as the diode included in the detection circuit unit, a simple circuit is provided. With the configuration, temperature compensation of the signal processing unit and the detection circuit unit can be realized.

また、一実施形態の半導体装置は、上記信号処理部の上記トランジスタと上記検波回路部の上記ダイオード、および上記温度補償回路が同一基板上に形成されている。   In one embodiment, the transistor of the signal processing unit, the diode of the detection circuit unit, and the temperature compensation circuit are formed on the same substrate.

この実施形態によれば、上記トランジスタと上記ダイオードおよび上記温度補償回路が同一基板上に形成されているから、低電力信号に対する検波が可能であると共に、温度変化に対して安定した検波電圧を得ることができる半導体装置のさらなる小型化を図れる。   According to this embodiment, since the transistor, the diode, and the temperature compensation circuit are formed on the same substrate, it is possible to detect a low power signal and obtain a stable detection voltage against a temperature change. Further reduction in size of the semiconductor device can be achieved.

また、一実施形態の半導体装置は、上記信号処理部の上記トランジスタと上記検波回路部の上記ダイオード、および上記温度補償回路がガリウム砒素バイポーラ素子で形成されている。   In one embodiment, the transistor of the signal processing unit, the diode of the detection circuit unit, and the temperature compensation circuit are formed of gallium arsenide bipolar elements.

この実施形態によれば、上記トランジスタおよび上記ダイオードを他の半導体材料で作成した場合に比べて、上記トランジスタおよび上記ダイオードの閾値電圧を高くできる。したがって、検波回路部からより高い検波電圧を得ることができる。さらに、上記温度補償回路により、上記信号処理部および上記検波回路部の温度補償を行える。   According to this embodiment, the threshold voltage of the transistor and the diode can be made higher than when the transistor and the diode are made of other semiconductor materials. Therefore, a higher detection voltage can be obtained from the detection circuit unit. Furthermore, the temperature compensation circuit can perform temperature compensation of the signal processing unit and the detection circuit unit.

また、一実施形態の無線通信装置では、上記半導体回路を備えている。   In addition, a wireless communication apparatus according to an embodiment includes the semiconductor circuit.

この無線通信装置によれば、簡素な回路規模でもって、低電力信号に対する検波が可能な無線通信装置を実現できる。たとえば、上記半導体回路を、無線通信装置の最終段に用いれば、低出力電力の検波が可能で、温度に対して安定な検波が可能、かつ、検波回路部と信号処理部(電力増幅器)とのモノリシック化が可能など、大きな効果がある。   According to this wireless communication apparatus, it is possible to realize a wireless communication apparatus capable of detecting a low power signal with a simple circuit scale. For example, if the semiconductor circuit is used in the final stage of a wireless communication device, low output power detection is possible, temperature stable detection is possible, and a detection circuit unit and a signal processing unit (power amplifier) There is a big effect such as making it possible to make it monolithic.

この発明の半導体回路によれば、信号処理部が有するトランジスタのベースと検波回路部が有するダイオードを抵抗またはインダクタを介して接続した構成により、上記検波回路部のダイオードに信号処理部のトランジスタのベース-エミッタ電圧とほぼ等しい電圧が印加される。これにより、検波回路部のダイオードに、ダイオードの閾値付近の順方向バイアス電圧をかけることが可能になる。したがって、検波回路部への入力信号が低出力の場合でも比較的大きな検波電圧を検波回路部から取り出すことができる。   According to the semiconductor circuit of the present invention, the base of the transistor of the signal processing unit is connected to the diode of the detection circuit unit by connecting the base of the transistor of the signal processing unit and the diode of the detection circuit unit via a resistor or inductor. -A voltage substantially equal to the emitter voltage is applied. As a result, a forward bias voltage in the vicinity of the threshold value of the diode can be applied to the diode of the detection circuit unit. Therefore, even when the input signal to the detection circuit unit is low output, a relatively large detection voltage can be extracted from the detection circuit unit.

このように、この発明では、従来例のような専用バイアス回路を設けることはせずに、信号の増幅などに用いられている信号処理部のトランジスタのベースに抵抗またはインダクタを1つ追加するだけで検波回路部のダイオードに順方向バイアス電圧をかけることができ、回路規模はほとんど大きくならない。したがって、簡素な回路規模でもって、低電力信号に対する検波が可能な半導体回路を実現できる。   As described above, in the present invention, a dedicated bias circuit as in the conventional example is not provided, and only one resistor or inductor is added to the base of the transistor of the signal processing unit used for signal amplification or the like. Thus, a forward bias voltage can be applied to the diode of the detection circuit section, and the circuit scale is hardly increased. Therefore, it is possible to realize a semiconductor circuit capable of detecting a low power signal with a simple circuit scale.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

(第1の実施の形態)
図1に、この発明の第1実施形態としての半導体装置の回路を示す。この第1実施形態の半導体装置は、信号処理部としての電力増幅回路1と、この電力増幅回路1の出力を検波する検波回路部2とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a circuit of a semiconductor device as a first embodiment of the present invention. The semiconductor device according to the first embodiment includes a power amplification circuit 1 as a signal processing unit and a detection circuit unit 2 that detects an output of the power amplification circuit 1.

上記電力増幅回路1は、入力端子11と出力端子12の間にキャパシタC2とトランジスタTr1が直列接続されている。このトランジスタTr1は、バイポーラnpnトランジスタであり、エミッタがグランドに接続され、ベースがキャパシタC2に接続され、コレクタが出力端子12に接続されている。なお、トランジスタTr1をpnpトランジスタとしてもよい。また、上記コレクタと出力端子12との接続線13は、抵抗器R3で電源電圧端子14に接続されるとともに、キャパシタC1で検波回路部2の検波用ダイオードD1に接続されている。この電源電圧端子14は直流電圧源Vcに接続されている。   In the power amplifier circuit 1, a capacitor C2 and a transistor Tr1 are connected in series between an input terminal 11 and an output terminal 12. The transistor Tr1 is a bipolar npn transistor, the emitter is connected to the ground, the base is connected to the capacitor C2, and the collector is connected to the output terminal 12. The transistor Tr1 may be a pnp transistor. The connection line 13 between the collector and the output terminal 12 is connected to the power supply voltage terminal 14 by the resistor R3 and is connected to the detection diode D1 of the detection circuit unit 2 by the capacitor C1. This power supply voltage terminal 14 is connected to a DC voltage source Vc.

また、上記トランジスタTr1のベースとキャパシタC2との接続線15はバイアス電圧端子16に接続されるとともに、抵抗器R1で検波回路部2の検波用ダイオードD1に接続されている。このバイアス電圧端子16は直流電圧源Vbに接続されている。   The connection line 15 between the base of the transistor Tr1 and the capacitor C2 is connected to the bias voltage terminal 16 and is connected to the detection diode D1 of the detection circuit unit 2 through the resistor R1. This bias voltage terminal 16 is connected to a DC voltage source Vb.

上記検波回路部2が有する検波用ダイオードD1は、ベースとコレクタが短絡されたトランジスタからなる。この検波用ダイオードD1のアノード(入力側)には、上記抵抗器R1が接続され、この抵抗器R1は、トランジスタTr1のベースに接続されている。また、上記検波用ダイオードD1のアノード(入力側)には、上記キャパシタC1が接続され、このキャパシタC1は上記トランジスタTr1のコレクタに接続されている。   The detection diode D1 included in the detection circuit unit 2 includes a transistor whose base and collector are short-circuited. The resistor R1 is connected to the anode (input side) of the detection diode D1, and the resistor R1 is connected to the base of the transistor Tr1. The capacitor C1 is connected to the anode (input side) of the detection diode D1, and the capacitor C1 is connected to the collector of the transistor Tr1.

また、この検波用ダイオードD1のカソード(出力側)は、接続線18で検波出力端子17に接続されている。この接続線18とグランドとの間に、キャパシタC3と抵抗器R2が並列接続されている。   The cathode (output side) of the detection diode D1 is connected to the detection output terminal 17 by a connection line 18. A capacitor C3 and a resistor R2 are connected in parallel between the connection line 18 and the ground.

また、この第1実施形態では、図1に示す回路、すなわち、トランジスタTr1、検波用ダイオードD1、キャパシタC1,C2およびC3、抵抗器R1,R2およびR3から構成されている回路が、ガリウム砒素半導体基板上に一体形成されている。   Further, in the first embodiment, the circuit shown in FIG. 1, that is, the circuit constituted by the transistor Tr1, the detection diode D1, the capacitors C1, C2 and C3, and the resistors R1, R2 and R3 is a gallium arsenide semiconductor. It is integrally formed on the substrate.

また、この第1実施形態では、検波用ダイオードD1はトランジスタTr1と同じ構成のトランジスタのベース‐コレクタをショートさせ、ベースをアノード、エミッタをカソードとしたものである。また、トランジスタTr1のベースと検波用ダイオードD1が抵抗器R1を介して接続されている。   In the first embodiment, the detection diode D1 is a transistor having the same configuration as that of the transistor Tr1, with the base and collector short-circuited, with the base serving as the anode and the emitter serving as the cathode. In addition, the base of the transistor Tr1 and the detection diode D1 are connected via a resistor R1.

この第1実施形態では、電力増幅回路1の入力端子11に高周波信号である入力信号が入力されると、この入力信号はトランジスタTr1のベースに入力され、トランジスタTr1は上記入力信号を増幅して、コレクタから出力信号を出力する。この出力信号は、出力端子12から出力されるが、上記出力信号の一部がキャパシタC1を経由して検波用ダイオードD1に入力される。   In the first embodiment, when an input signal, which is a high frequency signal, is input to the input terminal 11 of the power amplifier circuit 1, this input signal is input to the base of the transistor Tr1, and the transistor Tr1 amplifies the input signal. The output signal is output from the collector. This output signal is output from the output terminal 12, and a part of the output signal is input to the detection diode D1 via the capacitor C1.

したがって、この半導体装置では、入力端子11から電力増幅回路1に入力された入力信号をトランジスタTr1で増幅した出力信号を出力端子12から出力すると共に、このトランジスタTr1の出力信号の出力レベルに応じた直流電圧、すなわち検波電圧Vsenseを上記検波回路部2の検波出力端子17から取り出すことができる。   Therefore, in this semiconductor device, an output signal obtained by amplifying the input signal input from the input terminal 11 to the power amplifier circuit 1 by the transistor Tr1 is output from the output terminal 12, and the output level of the output signal of the transistor Tr1 is set. The DC voltage, that is, the detection voltage Vsense can be taken out from the detection output terminal 17 of the detection circuit unit 2.

この第1実施形態の半導体装置では、ダイオードD1のアノードとトランジスタTr1ベースは抵抗器R1を介して接続されているので、バイアス電圧端子16に直流電圧Vbを印加すると、ダイオードD1にはトランジスタTr1のベース-エミッタ電圧とほぼ同等の電圧がかかることになる。また、この第1実施形態の半導体装置では、ダイオードD1とトランジスタTr1とが同一基板上に形成されているので、ダイオードD1のオン電圧はトランジスタTr1のベース-エミッタ電圧とほぼ等しい。   In the semiconductor device of the first embodiment, since the anode of the diode D1 and the base of the transistor Tr1 are connected via the resistor R1, when the DC voltage Vb is applied to the bias voltage terminal 16, the diode D1 has the transistor Tr1 connected to the diode D1. A voltage almost equal to the base-emitter voltage is applied. In the semiconductor device of the first embodiment, since the diode D1 and the transistor Tr1 are formed on the same substrate, the on-voltage of the diode D1 is substantially equal to the base-emitter voltage of the transistor Tr1.

このため、上記高周波信号が検波回路部2に入力されていない場合でも、検波用ダイオードD1はオン状態付近にバイアスされることになる。したがって、電力増幅回路1のキャパシタC1から、電力レベルの低い信号が電力検波回路2の検波用ダイオードD1に入力された場合でも、検波用ダイオードD1が動作し、上記検波回路部2の検波出力端子17から検波電圧Vsenseを取り出すことができる。   For this reason, even when the high-frequency signal is not input to the detection circuit unit 2, the detection diode D1 is biased near the ON state. Therefore, even when a signal having a low power level is input from the capacitor C1 of the power amplifier circuit 1 to the detection diode D1 of the power detection circuit 2, the detection diode D1 operates and the detection output terminal of the detection circuit unit 2 is operated. The detection voltage Vsense can be taken out from 17.

図2に、図1の第1実施形態における検波電圧Vsenseの出力電力依存特性と上記電力増幅回路1に従来の検波回路(図9)を付加した回路の出力電力依存特性との比較を示す。なお、ここで、出力電力依存特性とは、検波電圧Vsenseが電力増幅回路1の出力信号の電力に依存する特性である。図2において、実線で示す特性S1が第1実施形態における出力電力依存特性であり、破線で示す特性S2が従来の検波回路における出力電力依存特性である。   FIG. 2 shows a comparison between the output power dependence characteristic of the detection voltage Vsense in the first embodiment of FIG. 1 and the output power dependence characteristic of a circuit obtained by adding the conventional detection circuit (FIG. 9) to the power amplifier circuit 1. Here, the output power dependence characteristic is a characteristic in which the detection voltage Vsense depends on the power of the output signal of the power amplifier circuit 1. In FIG. 2, a characteristic S1 indicated by a solid line is an output power dependence characteristic in the first embodiment, and a characteristic S2 indicated by a broken line is an output power dependence characteristic in a conventional detection circuit.

従来の検波回路では、ダイオードの閾値電圧以上の電力が検波回路に入力されないと検波電圧が取り出せないため、この例の場合、図2の特性S2に示すように、出力電力が20dBm以上でしか検波電圧が取り出せていない。   In the conventional detection circuit, the detection voltage cannot be taken out unless electric power equal to or higher than the threshold voltage of the diode is input to the detection circuit. In this example, as shown in the characteristic S2 of FIG. 2, the detection is performed only when the output power is 20 dBm or more. The voltage cannot be taken out.

これに対し、この第1実施形態では、図2に特性S1で示すように、電力増幅回路1から検波回路部2に入力される出力信号の電力がより低くても、検波電圧Vsenseを取り出せていることがわかる。すなわち、上記出力信号の電力が0dBm付近でも出力信号の電力に応じて検波電圧が変化している。   On the other hand, in the first embodiment, as indicated by the characteristic S1 in FIG. 2, the detection voltage Vsense can be extracted even when the power of the output signal input from the power amplifier circuit 1 to the detection circuit unit 2 is lower. I understand that. That is, the detected voltage changes according to the power of the output signal even when the power of the output signal is around 0 dBm.

なお、抵抗器R1の値には最適値が存在する。つまり、抵抗器R1の値が上記最適値に比べて、所定の値だけ小さい場合、入力端子11から電力増幅回路1のトランジスタTr1へ向う高周波入力信号が検波回路部2にも大きく流れ込み、信号増幅用のトランジスタTr1に入力される信号電力が低下するので、電力増幅回路1の利得が劣化し、回路の特性が劣化してしまう。   Note that there is an optimum value for the value of the resistor R1. That is, when the value of the resistor R1 is smaller than the optimum value by a predetermined value, a high-frequency input signal from the input terminal 11 to the transistor Tr1 of the power amplifier circuit 1 flows greatly into the detection circuit unit 2, and signal amplification Since the signal power input to the transistor Tr1 is reduced, the gain of the power amplifier circuit 1 is deteriorated, and the circuit characteristics are deteriorated.

一方、抵抗器R1は、検波電圧Vsenseの供給源および抵抗器R2への直流電流の供給源となっているので、抵抗器R1の値が上記最適値に比べて、所定の値だけ大きい場合、抵抗器R1を流れる電流が小さくなり、検波用ダイオードD1の入力側に印加する電圧が小さくなる。すると、検波回路部2から十分な検波電圧Vsenseを得ることができなくなる。   On the other hand, since the resistor R1 is a supply source of the detection voltage Vsense and a supply source of a direct current to the resistor R2, when the value of the resistor R1 is larger than the optimum value by a predetermined value, The current flowing through the resistor R1 is reduced, and the voltage applied to the input side of the detection diode D1 is reduced. Then, a sufficient detection voltage Vsense cannot be obtained from the detection circuit unit 2.

ここで、まず、抵抗器R1の抵抗値の下限について考える。この第1実施形態の回路を高周波的に考えた場合、入力端子11に対して、トランジスタTr1と、ダイオードD1と抵抗器R1とキャパシタC3からなる回路とが並列接続された形になっている。したがって、ダイオードD1と抵抗器R1とキャパシタC3からなる回路の入力インピーダンスが、トランジスタTr1の入力インピーダンスに比べて、十分大きい値であれば、高周波的には抵抗器R1にほとんど電流が流れないと考えてよい。   Here, first consider the lower limit of the resistance value of the resistor R1. When the circuit of the first embodiment is considered in terms of high frequency, a transistor Tr1, a circuit composed of a diode D1, a resistor R1, and a capacitor C3 are connected in parallel to the input terminal 11. Therefore, if the input impedance of the circuit composed of the diode D1, the resistor R1, and the capacitor C3 is sufficiently larger than the input impedance of the transistor Tr1, it is considered that almost no current flows through the resistor R1 in terms of high frequency. It's okay.

上記抵抗器R1に電流が流れる現象によって、電力増幅回路1において、電力利得が劣化する値を1dBまで許容すると仮定すると、上記ダイオードD1と抵抗器R1とキャパシタC3からなる回路のインピーダンスがトランジスタTr1の入力インピーダンスの10倍以上であればよい。   Assuming that the value of the power gain deterioration in the power amplifying circuit 1 is allowed to 1 dB due to the phenomenon of current flowing in the resistor R1, the impedance of the circuit composed of the diode D1, the resistor R1, and the capacitor C3 is the transistor Tr1. What is necessary is just 10 times or more of input impedance.

すなわち、周波数をf、トランジスタTr1の入力インピーダンスをZi1とし、ダイオードD1のインピーダンスをZi2(=R+jX)とし、抵抗器R1の抵抗値をR1とし、キャパシタC3のキャパシタンスをC3とすると、次式(1)を満たせばよい。 That is, assuming that the frequency is f, the input impedance of the transistor Tr1 is Zi1, the impedance of the diode D1 is Zi2 (= R D + jX D ), the resistance value of the resistor R1 is R1, and the capacitance of the capacitor C3 is C3. What is necessary is just to satisfy | fill Formula (1).

{(R1+R)+(X−1/ωC3)}1/2 > A×|Zi1| … (1)
式(1)において、ω=2πf、10<A
次に、抵抗器R1の抵抗値の上限について考える。抵抗器R1はキャパシタC3に電荷を充電する電流源の役目をしている。すなわち、抵抗器R1の抵抗値が大きくなると抵抗器R1を流れる電流が減少し、キャパシタC3を十分に充電することができず、検波電圧Vsenseが減少してしまう。したがって、検波電圧Vsenseを大きくするためには、抵抗器R1は小さい方が望ましい。
{(R1 + R D ) 2 + (X D -1 / ωC3) 2 } 1/2 > A × | Zi1 | (1)
In equation (1), ω = 2πf, 10 <A
Next, consider the upper limit of the resistance value of the resistor R1. The resistor R1 serves as a current source that charges the capacitor C3. That is, when the resistance value of the resistor R1 increases, the current flowing through the resistor R1 decreases, the capacitor C3 cannot be charged sufficiently, and the detection voltage Vsense decreases. Therefore, in order to increase the detection voltage Vsense, it is desirable that the resistor R1 is small.

以上の考察により、この実施形態の回路に使用する素子の値や使用する周波数(つまり入力信号の周波数)によって抵抗器R1の抵抗値の最適値は変化する。   From the above consideration, the optimum resistance value of the resistor R1 varies depending on the value of the element used in the circuit of this embodiment and the frequency used (that is, the frequency of the input signal).

ここで、この抵抗器R1の抵抗値の計算の一例を挙げる。この第1実施形態の回路に、入力端子11から1.95GHzの入力信号が入力され、この回路のトランジスタTr1の入力インピーダンスが(5−j0.1)Ωであり、ダイオードD1の入力インピーダンスが(10−j0.05)Ωであり、キャパシタC3が6.2pFであり、式(1)におけるAを100とすると、式(1)は、
[(R1+10)
{0.05+1/(2π×1.95×10×6.2×10−12 )} ]1/2
>100×(5+0.1)1/2 … (2)
∴ R1>489.9 (Ω)
したがって、抵抗器R1の抵抗値はおよそ500Ω以上であれば、上式(2)を満たす。
Here, an example of the calculation of the resistance value of the resistor R1 is given. An input signal of 1.95 GHz is input from the input terminal 11 to the circuit of the first embodiment, the input impedance of the transistor Tr1 of this circuit is (5-j0.1) Ω, and the input impedance of the diode D1 is ( 10−j0.05) Ω, the capacitor C3 is 6.2 pF, and when A in the equation (1) is 100, the equation (1) is
[(R1 + 10) 2 +
{0.05 + 1 / (2π × 1.95 × 10 9 × 6.2 × 10 −12 )} 2 ] 1/2
> 100 × (5 2 +0.1 2 ) 1/2 (2)
∴ R1> 489.9 (Ω)
Therefore, if the resistance value of the resistor R1 is about 500Ω or more, the above equation (2) is satisfied.

この抵抗器R1の抵抗値は、検波電圧の観点から考えるとできるだけ小さい方が望ましいので、この計算例の場合、抵抗器R1の抵抗値は500Ω程度が最も適した値と言える。   Since the resistance value of the resistor R1 is desirably as small as possible from the viewpoint of the detection voltage, in the case of this calculation example, it can be said that the most suitable value for the resistance value of the resistor R1 is about 500Ω.

次に、図3に、この第1実施形態において、抵抗器R1の抵抗値に対する電力増幅回路1の電力利得の依存性を特性S3(実線)で示し、抵抗器R1の抵抗値に対する検波回路部2の検波電圧Vsenseの依存性を特性S4(破線)で示す。この特性S3,S4はシミュレーション結果である。   Next, in FIG. 3, in this first embodiment, the dependence of the power gain of the power amplifier circuit 1 on the resistance value of the resistor R1 is shown by a characteristic S3 (solid line), and the detection circuit unit for the resistance value of the resistor R1 Dependency of the detection voltage Vsense of 2 is indicated by a characteristic S4 (broken line). These characteristics S3 and S4 are simulation results.

図3に示す特性S3,S4は、電力増幅回路1の出力電力が20dBmのときの特性である。図3に示すように、抵抗器R1の抵抗値R1が約200Ωよりも小さくなると、電力増幅回路1の電力利得と検波電圧Vsenseが急激に低下している。また、抵抗器R1の抵抗値が、約200Ωよりも大きくなると検波電圧Vsenseが減少している。この図3の特性は、上述の考察と一致している。したがって、抵抗器R1の抵抗値R1の最適値は、図3に示すような特性から、所望の電力利得と検波電圧を読み取って決めてもよい。   Characteristics S3 and S4 shown in FIG. 3 are characteristics when the output power of the power amplifier circuit 1 is 20 dBm. As shown in FIG. 3, when the resistance value R1 of the resistor R1 becomes smaller than about 200Ω, the power gain and the detection voltage Vsense of the power amplifier circuit 1 are rapidly reduced. Further, when the resistance value of the resistor R1 becomes larger than about 200Ω, the detection voltage Vsense decreases. The characteristics of FIG. 3 are consistent with the above considerations. Therefore, the optimum value of the resistance value R1 of the resistor R1 may be determined by reading the desired power gain and detection voltage from the characteristics shown in FIG.

例えば、この第1実施形態において、電力利得が27dBm以上必要であり、かつ、検波電圧が0.5V以上必要であるとすると、抵抗器R1の抵抗値は200Ω以上1200Ω以下であればよい。   For example, in the first embodiment, if the power gain is required to be 27 dBm or more and the detection voltage is required to be 0.5 V or more, the resistance value of the resistor R1 may be 200Ω or more and 1200Ω or less.

なお、この第1実施形態では、ガリウム砒素基板上に回路を形成したが、他の化合物半導体基板上に形成してもよく、シリコンや窒化ガリウムなど、他の材料を用いた基板上に回路を形成した場合にも上述した効果を得ることができる。特に、ガリウム砒素などの化合物半導体を材料として形成したダイオードを検波用ダイオードD1とすれば、閾値電圧が高いので、検波電圧Vsenseを高くするのに大きな効果が望める。   In the first embodiment, the circuit is formed on the gallium arsenide substrate. However, the circuit may be formed on another compound semiconductor substrate, and the circuit may be formed on a substrate using another material such as silicon or gallium nitride. Even when formed, the above-described effects can be obtained. In particular, if a diode formed of a compound semiconductor such as gallium arsenide is used as the detection diode D1, the threshold voltage is high, so that a great effect can be expected to increase the detection voltage Vsense.

ところで、電力増幅回路などの高周波回路はガリウム砒素などの化合物半導体上に形成されている場合が多いが、ガリウム砒素などの化合物半導体に形成されるPN接合ダイオードは閾値電圧が1.2V程度と高いことから、従来においては、低い電力の信号を検波することが困難であるので、上記電力増幅回路の出力信号を検波するための検波回路はチップの外付けで形成されていた。   By the way, a high-frequency circuit such as a power amplifier circuit is often formed on a compound semiconductor such as gallium arsenide, but a PN junction diode formed on a compound semiconductor such as gallium arsenide has a high threshold voltage of about 1.2V. For this reason, conventionally, it is difficult to detect a low-power signal, and thus a detection circuit for detecting the output signal of the power amplifier circuit is formed outside the chip.

これに対して、この第1実施形態のような検波回路部を採用することにより、電力増幅回路1と検波回路部2とを同一チップに形成することが可能になる。したがって、この第1実施形態によれば、検波回路部2を電力増幅回路1等の高周波集積回路とのモノリシック化が可能になるという点でも小型化と信頼性向上の大きな効果がある。また、この第1実施形態によれば、検波回路部2に、1つの抵抗器R1を追加するだけで、回路規模をほとんど増大させることなく、検波用ダイオードD1に順方向バイアス電圧をかけることができ、チップ面積もほとんど大きくならない。   On the other hand, by adopting the detection circuit unit as in the first embodiment, the power amplifier circuit 1 and the detection circuit unit 2 can be formed on the same chip. Therefore, according to the first embodiment, the detection circuit unit 2 can be monolithically integrated with a high-frequency integrated circuit such as the power amplifier circuit 1, and there is a great effect of downsizing and improving reliability. Further, according to the first embodiment, it is possible to apply a forward bias voltage to the detection diode D1 by adding only one resistor R1 to the detection circuit unit 2 and hardly increasing the circuit scale. And the chip area is hardly increased.

また、増幅用のトランジスタは、出力電力が小さい(すなわち入力電力が小さい)と、バイアス電圧が一定であってもベース電位は大きくなるということが知られている(特開平9−260964公報参照)。したがって、この第1実施形態において、増幅用のトランジスタTr1の出力電力が低いほど検波用ダイオードD1にバイアスされる電圧が大きくなり、低出力電力時に高い検波電圧Vsenseを得ることができる。また、トランジスタTr1の出力電力が高くなるほど、検波用ダイオードD1にバイアスされる電圧が小さくなるので、高出力時の検波電圧Vsenseの飽和が抑制され、検波のダイナミックレンジが大きくなるという効果もある。   Further, it is known that when the output power of the amplifying transistor is small (that is, the input power is small), the base potential becomes large even if the bias voltage is constant (see Japanese Patent Laid-Open No. 9-260964). . Therefore, in this first embodiment, the lower the output power of the amplifying transistor Tr1, the higher the voltage biased to the detection diode D1, and the higher detection voltage Vsense can be obtained at low output power. Further, the higher the output power of the transistor Tr1, the smaller the voltage biased to the detection diode D1, so that the saturation of the detection voltage Vsense at the time of high output is suppressed and the dynamic range of detection is increased.

(第2の実施の形態)
図4は、この発明の第2実施形態の半導体装置の回路図である。この第2実施形態は、図4に示すように、図1の第1実施形態における抵抗器R1をインダクタL1に置き換えた点だけが前述の第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a circuit diagram of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the second embodiment differs from the first embodiment only in that the resistor R1 in the first embodiment of FIG. 1 is replaced with an inductor L1.

したがって、この第2実施形態では、検波回路部2の検波用ダイオードD1のアノードと電力増幅回路1のトランジスタTr1のベースとがインダクタL1で接続されている。   Therefore, in the second embodiment, the anode of the detection diode D1 of the detection circuit unit 2 and the base of the transistor Tr1 of the power amplifier circuit 1 are connected by the inductor L1.

この第2実施形態では、抵抗器R1をインダクタL1に置き換えたことにより、電力増幅回路1と検波回路部2の接続が高周波的にはオープン(開放)になる。したがって、この第2実施形態では、電力増幅回路1への入力信号が検波回路部2にも大きく流れ込むことがなくて、電力増幅回路1の利得が劣化するという現象は起こらない。   In the second embodiment, by replacing the resistor R1 with the inductor L1, the connection between the power amplifier circuit 1 and the detection circuit unit 2 is opened (opened) in terms of high frequency. Therefore, in the second embodiment, the input signal to the power amplifier circuit 1 does not flow greatly into the detection circuit unit 2, and the phenomenon that the gain of the power amplifier circuit 1 is not deteriorated does not occur.

また、電力増幅回路1と検波回路部2とを接続するインダクタL1は、直流的にはショート(短絡)になるので、この第2実施形態によれば、図1のように抵抗器R1で電力増幅回路1と検波回路部2とが接続されている回路に比べて、キャパシタC3に充電される電荷量が多くなる。したがって、この第2実施形態によれば、第1実施形態に比べて、高い検波電圧Vsenseを得ることができる。   In addition, since the inductor L1 connecting the power amplifier circuit 1 and the detection circuit unit 2 is short-circuited in terms of DC, according to the second embodiment, the power is supplied by the resistor R1 as shown in FIG. Compared to the circuit in which the amplifier circuit 1 and the detection circuit unit 2 are connected, the amount of charge charged in the capacitor C3 is increased. Therefore, according to the second embodiment, a higher detection voltage Vsense can be obtained as compared with the first embodiment.

図5に、検波電圧Vsenseの出力電力依存特性について、図4の第2実施形態と図1の第1実施形態とを比較した結果を示す。出力電力依存特性は、検波電圧Vsenseが電力増幅回路1の出力信号の電力に依存する特性である。図5において、実線で示す特性S5が第2実施形態の出力電力依存特性であり、破線で示す特性S6が第1実施形態の出力電力依存特性である。図5を参照すれば、同じ出力電力であっても、第1実施形態に比べて、第2実施形態の方が高い検波電圧Vsenseを得ることができるのが分かる。   FIG. 5 shows the result of comparison between the second embodiment of FIG. 4 and the first embodiment of FIG. 1 regarding the output power dependence characteristics of the detection voltage Vsense. The output power dependency characteristic is a characteristic in which the detection voltage Vsense depends on the power of the output signal of the power amplifier circuit 1. In FIG. 5, a characteristic S5 indicated by a solid line is an output power dependence characteristic of the second embodiment, and a characteristic S6 indicated by a broken line is an output power dependence characteristic of the first embodiment. Referring to FIG. 5, it can be seen that even with the same output power, the detection voltage Vsense can be higher in the second embodiment than in the first embodiment.

なお、インダクタL1としては、電力増幅回路1からの高周波信号をカットするのに十分な大きさのインダクタンス値のものを使用することが望ましい。例えば、この第2実施形態において、入力端子11から入力される入力信号の周波数が1.95GHzである場合、50nH以上のインダクタL1を使用すればよい。   As the inductor L1, it is desirable to use an inductor having an inductance value large enough to cut a high-frequency signal from the power amplifier circuit 1. For example, in the second embodiment, when the frequency of the input signal input from the input terminal 11 is 1.95 GHz, an inductor L1 of 50 nH or more may be used.

(第3の実施の形態)
次に、図6に、この発明の第3実施形態の半導体装置の回路を示す。この第3実施形態は、温度補償用のトランジスタTr2からなる温度補償回路3を電力増幅回路1に接続した点だけが、第1実施形態と異なる。
(Third embodiment)
Next, FIG. 6 shows a circuit of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is different from the first embodiment only in that a temperature compensation circuit 3 including a temperature compensation transistor Tr2 is connected to the power amplifier circuit 1.

すなわち、この第3実施形態では、電力増幅回路1のトランジスタTr1のベースに接続された接続線15をバイアス電圧端子16に接続する接続線21に温度補償用のトランジスタTr2のコレクタを接続した。この温度補償用のトランジスタTr2はベースとコレクタとが短絡され、エミッタが接地されている。この温度補償用トランジスタTr2とキャパシタC2とは、トランジスタTr1のベースに対して、並列に接続されている。また、この温度補償用トランジスタTr2と検波用ダイオードD1とは、トランジスタTr1のベースに対して並列に接続されている。   That is, in the third embodiment, the collector of the temperature compensating transistor Tr2 is connected to the connection line 21 that connects the connection line 15 connected to the base of the transistor Tr1 of the power amplifier circuit 1 to the bias voltage terminal 16. The temperature compensating transistor Tr2 has a base and a collector that are short-circuited and an emitter that is grounded. The temperature compensating transistor Tr2 and the capacitor C2 are connected in parallel to the base of the transistor Tr1. The temperature compensating transistor Tr2 and the detection diode D1 are connected in parallel to the base of the transistor Tr1.

この第3実施形態では、第1実施形態で説明したのと同様に、トランジスタTr1と検波用ダイオードD1とは同じ構造のトランジスタで構成されている。したがって、温度補償用トランジスタTr2からなる温度補償回路3は、トランジスタTr1に対する温度補償と同程度に、検波用ダイオードD1に対しても温度補償を行うことができる。つまり、この温度補償回路3をトランジスタTr1と検波用ダイオードD1とに兼用とすることができ、温度補償回路3によって、温度変化によるトランジスタTr1の出力変化を補償すると共に、検波回路部2の温度補償を実現できる。したがって、新たに回路を付加することなく、回路規模の増大を招くことなく、検波回路部2の温度補償を実現でき、温度変化に対して安定した検波電圧Vsenseを得ることができる。したがって、検波回路部2のバイアス回路を非常に簡略化できるので、回路規模を非常に小さくできる。   In the third embodiment, as described in the first embodiment, the transistor Tr1 and the detection diode D1 are composed of transistors having the same structure. Therefore, the temperature compensation circuit 3 including the temperature compensation transistor Tr2 can perform temperature compensation on the detection diode D1 as well as temperature compensation on the transistor Tr1. That is, the temperature compensation circuit 3 can be used as both the transistor Tr1 and the detection diode D1, and the temperature compensation circuit 3 compensates for an output change of the transistor Tr1 due to a temperature change, and at the same time, compensates the temperature compensation of the detection circuit unit 2. Can be realized. Therefore, temperature compensation of the detection circuit unit 2 can be realized without adding a new circuit and without causing an increase in circuit scale, and a detection voltage Vsense that is stable against temperature changes can be obtained. Therefore, since the bias circuit of the detection circuit unit 2 can be greatly simplified, the circuit scale can be greatly reduced.

図7に、実線の特性S7で、この第3実施形態における検波電圧Vsenseの温度依存特性を示す。また、破線の特性S8で、従来の検波回路(図9)を電力増幅回路1に接続した場合の検波電圧Vsenseの温度依存特性を示す。図7の特性S7と特性S8を参照すれば、この第3実施形態によれば、従来の検波回路に比べて、検波電圧Vsenseの温度依存性が少なく、温度変化に対して比較的安定した検波電圧が得られることがわかる。   FIG. 7 shows a temperature dependence characteristic of the detection voltage Vsense in the third embodiment by a solid line characteristic S7. A broken line characteristic S8 indicates a temperature dependency characteristic of the detection voltage Vsense when the conventional detection circuit (FIG. 9) is connected to the power amplifier circuit 1. Referring to the characteristics S7 and S8 in FIG. 7, according to the third embodiment, the temperature dependence of the detection voltage Vsense is less than that of the conventional detection circuit, and the detection is relatively stable with respect to the temperature change. It can be seen that a voltage is obtained.

なお、この第3実施形態では、電力増幅回路1と検波回路部2および温度補償回路3をガリウム砒素基板上に形成したが、シリコンや窒化ガリウムなど他の材料を用いた基板に形成してもよい。また、前述の第2実施形態において、この第3実施形態と同様に、温度補償回路3を備えてもよく、この場合にも検波電圧Vsenseの温度依存性を低減できる。   In the third embodiment, the power amplifier circuit 1, the detection circuit unit 2, and the temperature compensation circuit 3 are formed on a gallium arsenide substrate, but may be formed on a substrate using other materials such as silicon or gallium nitride. Good. In the second embodiment described above, the temperature compensation circuit 3 may be provided as in the third embodiment, and in this case as well, the temperature dependence of the detection voltage Vsense can be reduced.

(第4の実施の形態)
次に、図8のブロック図に、第4実施形態を示す。この第4実施形態は、検波機能を有する無線送信装置の一例であり、5GHzの無線信号を扱うワイヤレスLANにおける検波機能を有する送信機である。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment is shown in the block diagram of FIG. The fourth embodiment is an example of a wireless transmission device having a detection function, and is a transmitter having a detection function in a wireless LAN that handles a radio signal of 5 GHz.

図8に示すように、この送信機は、検波機能を有する電力増幅器24と入力制御部25とA/Dコンバータ26とで構成されている。この電力増幅器24は、電力増幅部24Aと検波回路部24Bを有する。この第4実施形態では、この電力増幅部24Aは最終段に上述の電力増幅回路1を有し、検波回路部24Bは上記第1または第2実施形態の検波回路部2からなる。   As shown in FIG. 8, the transmitter includes a power amplifier 24 having a detection function, an input control unit 25, and an A / D converter 26. The power amplifier 24 includes a power amplification unit 24A and a detection circuit unit 24B. In the fourth embodiment, the power amplifying unit 24A has the power amplifying circuit 1 described above in the final stage, and the detecting circuit unit 24B is composed of the detecting circuit unit 2 of the first or second embodiment.

この第4実施形態では、電力増幅器24の検波回路部24Bから出力した送信出力検波信号S12はA/Dコンバータ26に入力され、このA/Dコンバータ26によって送信レベルが計測される。このA/Dコンバータ26は、計測した送信レベルが、予め設定されていたレベルに対して所定量だけ変動した場合に、入力制御信号S11を入力制御部25に出力する。すると、入力制御部25は、電力増幅器24に入力される電圧レベルを制御し、電力増幅器24の送信出力を所定値に維持する。   In the fourth embodiment, the transmission output detection signal S12 output from the detection circuit unit 24B of the power amplifier 24 is input to the A / D converter 26, and the transmission level is measured by the A / D converter 26. The A / D converter 26 outputs an input control signal S11 to the input control unit 25 when the measured transmission level varies by a predetermined amount with respect to a preset level. Then, the input control unit 25 controls the voltage level input to the power amplifier 24 and maintains the transmission output of the power amplifier 24 at a predetermined value.

この第4実施形態の送信機では、電力増幅器24の最終段に、第1実施形態または第2実施形態の半導体装置を備えたので、低出力レベルの検波が可能になり、非常に有用である。なお、電力増幅器24の最終段に、第3実施形態の半導体装置を用いれば、低出力レベルの検波が可能になる上に、温度変動に対して安定な検波が可能になる。さらに、電力増幅器24の電力増幅部24Aと検波回路部24Bとを同一のチップ上に形成できるので、チップのモノリシック化も実現できる。   In the transmitter according to the fourth embodiment, since the semiconductor device according to the first or second embodiment is provided in the final stage of the power amplifier 24, detection at a low output level is possible, which is very useful. . If the semiconductor device of the third embodiment is used in the final stage of the power amplifier 24, detection at a low output level is possible and stable detection against temperature fluctuation is possible. Furthermore, since the power amplifier 24A and the detector circuit 24B of the power amplifier 24 can be formed on the same chip, monolithic chip can be realized.

この第4実施形態の5GHzのワイヤレスLANにおける送信機では、電力増幅器24が検波回路部24Bを内蔵することにより、過大な送信電力を発しないように送信電力を制御できるので、送信機の低消費電力化を果たすことができるという効果がある。   In the transmitter in the wireless LAN of 5 GHz according to the fourth embodiment, since the power amplifier 24 includes the detection circuit unit 24B, the transmission power can be controlled so as not to generate excessive transmission power. There is an effect that electric power can be achieved.

なお、この第4実施形態では、ワイヤレスLANの送信機の検波信号を処理する方法の一例を説明したが、上記検波信号の処理方法はこの限りではないのはもちろんである。また、この発明の半導体回路は、5GHzのワイヤレスLANの送信機以外にも携帯端末の送信機等、他の通信機に使うこともできる。   In the fourth embodiment, an example of a method for processing a detection signal of a transmitter of a wireless LAN has been described. However, the detection signal processing method is not limited to this. The semiconductor circuit of the present invention can be used for other communication devices such as a transmitter of a portable terminal in addition to a transmitter of a wireless LAN of 5 GHz.

また、第1〜第3実施形態では、上記トランジスタTr1のベースと上記ダイオードD1とを抵抗器R1もしくはインダクタL1で接続したが、上記トランジスタTr1のベースと上記ダイオードD1とを、直列に接続した抵抗器R1とインダクタL1とで接続してもよい。この場合、上記トランジスタTr1のベースと上記ダイオードD1との接続が高周波的には開放となる。一方、直流的には上記トランジスタTr1のベースと上記ダイオードD1とが抵抗器R1だけで接続されたのと等価になるので、この抵抗器R1の抵抗値によって、検波回路部2のダイオードD1へのバイアス電圧を調節可能である。   In the first to third embodiments, the base of the transistor Tr1 and the diode D1 are connected by the resistor R1 or the inductor L1, but a resistor in which the base of the transistor Tr1 and the diode D1 are connected in series. The device R1 and the inductor L1 may be connected. In this case, the connection between the base of the transistor Tr1 and the diode D1 is opened in terms of high frequency. On the other hand, in terms of direct current, it is equivalent to the base of the transistor Tr1 and the diode D1 being connected only by the resistor R1, so the resistance value of the resistor R1 causes the diode D1 of the detection circuit section 2 to be connected to the diode D1. The bias voltage can be adjusted.

また、上記抵抗器R1とインダクタL1の並列接続でもって、上記トランジスタTr1のベースと上記ダイオードD1とを接続した場合には、直流的には上記トランジスタTr1のベースと上記ダイオードD1との接続が短絡となるので、上記接続を抵抗器R1だけで行う場合に比べて、検波回路部2から高い検波電圧Vsenseを得ることができる。   Further, when the base of the transistor Tr1 and the diode D1 are connected by the parallel connection of the resistor R1 and the inductor L1, the connection between the base of the transistor Tr1 and the diode D1 is short-circuited in terms of DC. Therefore, a higher detection voltage Vsense can be obtained from the detection circuit unit 2 than in the case where the above connection is made only by the resistor R1.

この発明の半導体装置の第1実施形態である半導体装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of a semiconductor device of the present invention. 上記第1実施形態による検波電圧と従来の検波回路の検波電圧の入力電力依存性の比較を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the comparison of the input power dependence of the detection voltage by the said 1st Embodiment and the detection voltage of the conventional detection circuit. 上記第1実施形態における電力利得と検波電圧とが抵抗器R1の抵抗値に対して示す依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the dependence which the power gain and detection voltage in the said 1st Embodiment show with respect to the resistance value of resistor R1. この発明の第2実施形態としての半導体装置の回路図である。It is a circuit diagram of the semiconductor device as 2nd Embodiment of this invention. この発明の第2実施形態における検波電圧とこの発明の第1実施形態における検波電圧とが出力電力に対して示す依存性を表す特性図である。It is a characteristic view showing the dependence which the detection voltage in 2nd Embodiment of this invention and the detection voltage in 1st Embodiment of this invention show with respect to output electric power. この発明の第3実施形態の半導体装置の回路図である。It is a circuit diagram of the semiconductor device of 3rd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態における検波電圧とこの発明の第1実施形態における検波電圧が温度に対して示す依存特性を表す特性図である。It is a characteristic view showing the dependence characteristic which the detection voltage in 3rd Embodiment of this invention and the detection voltage in 1st Embodiment of this invention show with respect to temperature. この発明の無線通信装置としての第4実施形態の検波機能を有する無線送信機のブロック図である。It is a block diagram of the radio transmitter which has a detection function of 4th Embodiment as a radio | wireless communication apparatus of this invention. 従来の出力電力検波回路の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional output power detection circuit. 今1つの従来例の出力電力検波回路の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of another conventional output power detection circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 電力増幅回路
2 検波回路部
3 温度補償回路
11 入力端子
12 出力端子
14 電源電圧端子
16 バイアス電圧端子
17 検波出力端子
24 電力増幅器
25 入力制御部
26 A/Dコンバータ
Vd,Vc 直流電圧源
R1〜R4 抵抗器
C1〜C3 キャパシタ
L1 インダクタ
D1 検波用ダイオード
Tr1 トランジスタ
Tr2 温度補償用トランジスタ
Tr103 バイアス用トランジスタ
Vsense 検波電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power amplifier circuit 2 Detection circuit part 3 Temperature compensation circuit 11 Input terminal 12 Output terminal 14 Power supply voltage terminal 16 Bias voltage terminal 17 Detection output terminal 24 Power amplifier 25 Input control part 26 A / D converter Vd, Vc DC voltage source R1- R4 Resistor C1 to C3 Capacitor L1 Inductor D1 Detection Diode Tr1 Transistor Tr2 Temperature Compensation Transistor Tr103 Biasing Transistor Vsense Detection Voltage

Claims (8)

トランジスタを有する信号処理部と上記トランジスタの出力電力を検波する検波回路部とを備え、
上記検波回路部は、少なくともダイオードを有し、
上記トランジスタのベースと上記ダイオードとを抵抗またはインダクタの少なくとも一方で接続したことを特徴とする半導体回路。
A signal processing unit having a transistor and a detection circuit unit for detecting the output power of the transistor;
The detection circuit unit has at least a diode,
A semiconductor circuit, wherein the base of the transistor and the diode are connected to at least one of a resistor and an inductor.
請求項1に記載の半導体回路を備え、
上記トランジスタと上記ダイオードとが同一基板上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor circuit according to claim 1,
A semiconductor device, wherein the transistor and the diode are formed over the same substrate.
請求項1に記載の半導体回路を備え、
上記トランジスタおよび上記ダイオードがガリウム砒素バイポーラ素子で形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor circuit according to claim 1,
A semiconductor device, wherein the transistor and the diode are formed of a gallium arsenide bipolar element.
請求項1に記載の半導体回路において、
上記信号処理部の上記トランジスタのベースに、温度変化による上記トランジスタの出力変化を補償する温度補償回路を接続したことを特徴とする半導体回路。
The semiconductor circuit according to claim 1,
A semiconductor circuit, wherein a temperature compensation circuit for compensating for an output change of the transistor due to a temperature change is connected to a base of the transistor of the signal processing unit.
請求項4に記載の半導体回路において、
上記温度補償回路が、トランジスタまたはダイオードを含んでいることを特徴とする半導体回路。
The semiconductor circuit according to claim 4,
A semiconductor circuit, wherein the temperature compensation circuit includes a transistor or a diode.
請求項5に記載の半導体回路を備え、
上記信号処理部の上記トランジスタと上記検波回路部の上記ダイオード、および上記温度補償回路が同一基板上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor circuit according to claim 5,
The semiconductor device, wherein the transistor of the signal processing unit, the diode of the detection circuit unit, and the temperature compensation circuit are formed on the same substrate.
請求項5に記載の半導体回路を備え、
上記信号処理部の上記トランジスタと上記検波回路部の上記ダイオード、および上記温度補償回路がガリウム砒素バイポーラ素子で形成されていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor circuit according to claim 5,
The semiconductor device, wherein the transistor of the signal processing unit, the diode of the detection circuit unit, and the temperature compensation circuit are formed of gallium arsenide bipolar elements.
請求項1または4に記載の半導体回路を備えた無線通信装置。   A wireless communication device comprising the semiconductor circuit according to claim 1.
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