JP2005123861A - High frequency power amplifier circuit and electronic component for high frequency power amplification - Google Patents

High frequency power amplifier circuit and electronic component for high frequency power amplification Download PDF

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宏和 弦巻
Hiroyuki Nagai
浩之 長井
Tomio Furuya
富男 古屋
Makoto Ishikawa
誠 石川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress variation in high frequency power amplification characteristics by automatically correcting shift of a bias point due to short channel effect of an FET or early effect of a bipolar transistor in a high frequency power amplifier circuit imparting a bias to an FET for amplification by current mirror system. <P>SOLUTION: The high frequency power amplifier circuit imparting a bias to an FET for amplification by current mirror system comprises a current simulation transistor (Q7) having a channel length or a base width identical to that of a transistor (Q0) for amplification and being fabricated by the identical process, and a bias generating circuit for comparing a voltage formed based on a current flowing through the transistor with a reference voltage generated by a current/voltage converting element (Q1) for converting the current from a constant current circuit into a voltage and imparting the transistor for amplification and the current simulation transistor with such a bias as suppressing variation in the idle current of the transistor for amplification due to short channel effect or early effect. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高周波電力増幅回路およびこの高周波電力増幅回路を組み込んだ高周波電力増幅用電子部品に適用して有効な技術に関し、特にカレントミラー方式で増幅用トランジスタにバイアスを与える高周波電力増幅回路における安定した増幅特性を実現させる技術に関する。   The present invention relates to a technology that is effective when applied to a high-frequency power amplifier circuit and a high-frequency power amplifier electronic component incorporating the high-frequency power amplifier circuit. The present invention relates to a technique for realizing the amplification characteristics.

携帯電話機等の無線通信装置(移動体通信装置)の送信側出力部には、MOSFET(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)やGaAs−MESFET等の半導体増幅素子を用いた高周波電力増幅回路(一般には多段構成にされる)が組み込まれている。   A high-frequency power amplifier circuit (generally a multi-stage circuit) using a semiconductor amplifier element such as a MOSFET (insulated gate field effect transistor) or a GaAs-MESFET in a transmission side output unit of a wireless communication device (mobile communication device) such as a cellular phone Built-in).

この高周波電力増幅回路は、一般に、増幅用トランジスタとそのバイアス回路などを含んだ半導体チップが、表面や内部にプリント配線が施されたセラミック基板のような絶縁基板に他の半導体チップや容量などのディスクリート部品とともに実装されて、上記プリント配線やボンディングワイヤで各部品が結合されることで一つの電子部品として構成されることが多い。この電子部品はRFパワーモジュールと呼ばれる。   This high-frequency power amplifier circuit generally includes a semiconductor chip including an amplifying transistor and its bias circuit, and other semiconductor chips and capacitors on an insulating substrate such as a ceramic substrate with printed wiring on the surface or inside. It is often configured as a single electronic component by being mounted together with discrete components and connected to each other by the printed wiring or bonding wires. This electronic component is called an RF power module.

ところで、携帯電話機用RFパワーモジュールに使用する半導体チップは、モジュールの高性能化と小型化を図るため高集積化が進められている。また、近年においては、高周波電力増幅特性の安定化の観点から、図12に示すように、増幅用FET Q0とゲートが共通に接続されたバイアス用FET Q1を設けて、定電流源CIからの電流を転写するFET Q3,Q4からなるカレントミラー回路によりバイアス電流Iinを生成し、このバイアス電流Iinをバイアス用FET Q1に流してカレントミラー方式で増幅用FET Q0にバイアスを与え、Q1とQ0のゲート幅の比に応じた電流Ioutを流すようにしたRFパワーモジュールに関する発明が提案されている(例えば特許文献1参照)。   Incidentally, semiconductor chips used for RF power modules for mobile phones are being highly integrated in order to improve the performance and size of the modules. In recent years, from the viewpoint of stabilizing the high-frequency power amplification characteristics, as shown in FIG. 12, an amplifying FET Q0 and a biasing FET Q1 having a gate connected in common are provided, and a constant current source CI is used. A bias current Iin is generated by a current mirror circuit composed of FETs Q3 and Q4 for transferring current, and this bias current Iin is supplied to the biasing FET Q1 so as to bias the amplification FET Q0 in a current mirror manner. An invention relating to an RF power module in which a current lout corresponding to a ratio of gate widths is supplied has been proposed (for example, see Patent Document 1).

かかるカレントミラー方式で増幅用FET Q0にバイアスを与えるRFパワーモジュールは、FETのしきい値電圧(Vth)がばらついても増幅用FET Q0に流れるアイドル電流が変化しないため、素子ばらつきに対する補正が不要であり、歩留まりも向上するという利点がある。なお、高周波信号が入力されないつまり無信号の状態で、カレントミラー方式で増幅用トランジスタにバイアスを与えたときに増幅用トランジスタに流れるドレイン電流を、本明細書ではアイドル電流と称する。
特開2003−017954号公報
The RF power module that applies a bias to the amplifying FET Q0 by such a current mirror method does not change the idle current flowing through the amplifying FET Q0 even if the threshold voltage (Vth) of the FET varies, so that correction for element variations is unnecessary. There is an advantage that the yield is also improved. In this specification, a drain current that flows through an amplifying transistor when a bias is applied to the amplifying transistor by a current mirror method in a state where no high-frequency signal is input, that is, no signal is referred to as an idle current in this specification.
JP 2003-017954 A

RFパワーモジュールの高周波電力増幅特性を向上させ高集積化を図る上で、増幅用FETのチャネル長を短くすることが有効である。しかしながら、FETはチャネル長が短い領域では、図13に示すように、チャネル長の僅かなばらつきによりしきい値電圧Vthとチャネル長変調係数λが大きくばらつくという現象があることが知られている。かかる現象は短チャネル効果と呼ばれている。   In order to improve the high frequency power amplification characteristics of the RF power module and achieve high integration, it is effective to shorten the channel length of the amplification FET. However, it is known that in the region where the channel length is short, the FET has a phenomenon that the threshold voltage Vth and the channel length modulation coefficient λ vary greatly due to slight variations in the channel length, as shown in FIG. Such a phenomenon is called a short channel effect.

カレントミラー方式で増幅用FETにバイアスを与えるRFパワーモジュールでは、FETのしきい値電圧Vthやチャネル長変調係数λがばらつくと、所望の電流ミラー比が得られなくなるため増幅用FETのドレイン電流(アイドル電流)が所望の値からずれてしまい、必要な出力電力が出ないなど所望の高周波電力増幅特性が得られなくなるとともに、消費電力が増大してしまうという問題が発生する。しかるに、上記先願発明を始め従来のカレントミラー方式のRFパワーモジュールにおいては、FETの短チャネル効果によるバイアス点のずれについては何ら考慮を払っていなかった。そのため、チャネル長の短い増幅用FETを使用したRFパワーモジュールでは、何らかの補正対策をとらないとモジュール間の高周波電力増幅特性のばらつきが無視でないほど大きくなってしまい、安定した増幅特性が得られなくなるおそれがある。   In an RF power module that applies a bias to an amplifying FET by a current mirror method, if the threshold voltage Vth of the FET or the channel length modulation coefficient λ varies, a desired current mirror ratio cannot be obtained, so the drain current of the amplifying FET ( (Idle current) is deviated from a desired value, and a desired high-frequency power amplification characteristic cannot be obtained, for example, a necessary output power is not generated, and power consumption increases. However, in the conventional current mirror type RF power module including the above-mentioned invention of the prior application, no consideration is given to the deviation of the bias point due to the short channel effect of the FET. For this reason, in an RF power module using an amplifying FET with a short channel length, the dispersion of high-frequency power amplification characteristics between the modules becomes too large to ignore unless correction measures are taken, and stable amplification characteristics cannot be obtained. There is a fear.

また、FETの短チャネル効果によるバイアス点のずれを外付けの抵抗素子を調整することで補正することも考えられる。しかし、その場合には、FETの特性を正確に測定する工程と抵抗素子を調整する工程が必要となるため、コストアップを招く。しかも、短チャネルのFETでは飽和領域でもチャネル変調係数λが無視出来なく、電源電圧はユーザーシステムによって若干異なるため、上記のようにバイアス点のずれを外付けの抵抗素子を調整することで補正したとしても、使用されるシステムによって電源電圧が異なるとλの影響で増幅用FETに所望の大きさのアイドル電流を流すことができないという課題があることが明らかになった。   It is also conceivable to correct the bias point shift due to the short channel effect of the FET by adjusting an external resistance element. In this case, however, a process for accurately measuring the characteristics of the FET and a process for adjusting the resistance element are required, resulting in an increase in cost. Moreover, in short-channel FETs, the channel modulation coefficient λ cannot be ignored even in the saturation region, and the power supply voltage varies slightly depending on the user system. Therefore, the bias point deviation is corrected by adjusting the external resistance element as described above. However, when the power supply voltage differs depending on the system used, it has become clear that there is a problem that an idle current of a desired magnitude cannot be flowed to the amplification FET due to the influence of λ.

さらに、図12の回路においてFET Q0,Q1の代わりにバイポーラ・トランジスタを使用した高周波増幅回路も考えられる。バイポーラ・トランジスタを使用することで短チャネル効果による不具合を回避することはできるが、バイポーラ・トランジスタではFETにおける短チャネル効果がない代わりに、ベース・エミッタ間電圧を一定に保ってもコレクタ・エミッタ間電圧が増加するに従って実効ベース幅が減少してコレクタ電流が増加するというアーリー効果がある。   Further, a high frequency amplifier circuit using a bipolar transistor in place of the FETs Q0 and Q1 in the circuit of FIG. The use of a bipolar transistor can avoid problems due to the short channel effect, but the bipolar transistor does not have a short channel effect in the FET, but the collector-emitter voltage can be maintained even if the base-emitter voltage is kept constant. As the voltage increases, there is an Early effect that the effective base width decreases and the collector current increases.

そのため、増幅用素子としてバイポーラ・トランジスタを使用した高周波増幅回路において、高周波電力増幅特性を向上させるために増幅用トランジスタのベースの厚みを薄くした場合、製造ばらつきで素子サイズ(ベースの厚み)がチップ毎にばらついてしまうと、アーリー効果の影響でベースのバイアス点がチップ毎にばらついてコレクタ電流(アイドル電流)が変化し、高周波電力増幅特性の安定性が図れなくなるおそれがある。   Therefore, in a high-frequency amplifier circuit using a bipolar transistor as an amplifying element, if the base thickness of the amplifying transistor is reduced in order to improve high-frequency power amplification characteristics, the element size (base thickness) will be reduced due to manufacturing variations. If it varies every time, the bias point of the base varies from chip to chip due to the Early effect, and the collector current (idle current) changes, which may make it impossible to stabilize the high-frequency power amplification characteristics.

本発明の目的は、カレントミラー方式で増幅用FETにバイアスを与えるようにした高周波電力増幅回路において、FETの短チャネル効果等に起因するバイアス点のずれを自動的に補正し、高周波電力増幅回路チップ間の高周波電力増幅特性のばらつきを減らすことができるようにすることにある。   An object of the present invention is to automatically correct a bias point shift caused by a short channel effect or the like of a FET in a high frequency power amplifier circuit in which a bias is applied to an amplifying FET by a current mirror method. An object of the present invention is to reduce variations in high-frequency power amplification characteristics between chips.

本発明の他の目的は、カレントミラー方式で増幅用のバイポーラ・トランジスタにバイアスを与えるようにした高周波電力増幅回路において、バイポーラ・トランジスタのアーリー効果によるバイアス点のずれを自動的に補正し、高周波電力増幅回路チップ間の増幅特性のばらつきを減らすことができるようにすることにある。   Another object of the present invention is to automatically correct a bias point shift due to the Early effect of the bipolar transistor in a high-frequency power amplifier circuit in which a bias is applied to the amplifying bipolar transistor by a current mirror method. An object is to reduce variation in amplification characteristics between power amplifier circuit chips.

本発明のさらに他の目的は、高周波電力増幅特性のばらつきが小さくかつ小型・高集積化が可能な高周波電力増幅回路およびこの高周波電力増幅回路を組み込んだ高周波電力増幅用電子部品(RFパワーモジュール)を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a high-frequency power amplifier circuit with small variations in high-frequency power amplification characteristics and capable of being compact and highly integrated, and an electronic component for high-frequency power amplification (RF power module) incorporating this high-frequency power amplifier circuit Is to provide.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、本発明は、カレントミラー方式で増幅用トランジスタにバイアスを与える高周波電力増幅回路において、上記増幅用トランジスタと同一のチャネル長もしくはベース幅を有し同一のプロセスで形成される電流模擬用のトランジスタと、該トランジスタと直列に接続されたダイオード接続のトランジスタとを有し、該ダイオード接続のトランジスタに流れる電流に基づいて形成された電圧と定電流回路からの電流を電圧に変換する電流−電圧変換素子により生成された基準電圧とを比較して上記増幅用トランジスタのアイドル電流が短チャネル効果もしくはアーリー効果で変化するのを抑制するようなバイアスを上記増幅用トランジスタおよび電流模擬用トランジスタに与えるバイアス発生回路を設けるようにしたものである。
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
That is, the present invention relates to a current simulating transistor having the same channel length or base width as that of the amplifying transistor and formed by the same process in a high frequency power amplifying circuit for applying a bias to the amplifying transistor by a current mirror method. And a diode-connected transistor connected in series with the transistor, and a voltage formed based on a current flowing through the diode-connected transistor and a current from the constant current circuit are converted into a voltage. Bias generation that applies a bias to the amplifying transistor and the current simulating transistor so as to suppress a change in idle current of the amplifying transistor due to a short channel effect or an early effect by comparing with a reference voltage generated by the element A circuit is provided.

より具体的には、増幅用トランジスタと同一のチャネル長もしくはベース幅を有し同一のプロセスで形成される電流模擬用のトランジスタと、該トランジスタと直列に接続されたダイオード接続のトランジスタと、該トランジスタとカレントミラー接続されたトランジスタと、該トランジスタと直列に接続された第1電流-電圧変換素子と、該第1電流-電圧変換素子により生成された電圧と定電流回路からの定電流を電圧に変換する第2電流−電圧変換素子により生成された基準電圧とを比較して電位差に応じた電圧を出力する差動増幅回路とを含むバイアス発生回路を設け、前記差動増幅回路が前記第1電流-電圧変換素子により生成された電圧を前記基準電圧に一致させるように動作して、該差動増幅回路の出力電圧が前記増幅用トランジスタの制御端子に印加されるように構成する。   More specifically, a current simulating transistor having the same channel length or base width as the amplifying transistor and formed by the same process, a diode-connected transistor connected in series with the transistor, and the transistor A current mirror-connected transistor, a first current-voltage conversion element connected in series with the transistor, a voltage generated by the first current-voltage conversion element, and a constant current from the constant current circuit as a voltage A bias generation circuit including a differential amplifier circuit that compares a reference voltage generated by a second current-voltage conversion element to be converted and outputs a voltage corresponding to a potential difference is provided, and the differential amplifier circuit includes the first The voltage generated by the current-voltage conversion element operates to match the reference voltage, and the output voltage of the differential amplifier circuit is changed to the amplification transistor. Configured to be applied to the control terminal of the motor.

上記した手段によれば、増幅用トランジスタのチャネル長やベース幅がばらついても増幅用トランジスタの特性を測定したり抵抗素子を調整したりすることなく、自動的に増幅用トランジスタの増幅特性が所望の特性になるように補正したバイアス電圧を発生して増幅用トランジスタの制御端子(ゲート端子もしくはベース端子)に供給することができる。   According to the above-described means, the amplification characteristics of the amplification transistor are automatically desired without measuring the characteristics of the amplification transistor or adjusting the resistance element even if the channel length or base width of the amplification transistor varies. It is possible to generate a bias voltage corrected so as to satisfy the above characteristics and supply it to the control terminal (gate terminal or base terminal) of the amplifying transistor.

ここで、望ましくは上記電流模擬用トランジスタのゲート幅もしくはエミッタサイズは、増幅用トランジスタのゲート幅もしくはエミッタサイズよりも小さくする。これにより、模擬用トランジスタを設けたことによる消費電力の増加を抑制することができる。   Here, the gate width or emitter size of the current simulating transistor is desirably smaller than the gate width or emitter size of the amplifying transistor. As a result, an increase in power consumption due to the provision of the simulation transistor can be suppressed.

また、望ましくは、上記電流模擬用トランジスタTr1のチャネル長もしくはベース幅をLg(Tr1)もしくはLb(Tr1)、Tr1と直列のダイオード接続のトランジスタTr2のチャネル長もしくはベース幅をLg(Tr2)もしくはLb(Tr2)、さらに、上記電流−電圧変換素子がダイオード接続のトランジスタで構成される場合、該トランジスタTr3のチャネル長をLg(Tr3)とおくと、Lg(Tr3)>Lg(Tr1)もしくはLb(Tr3)>Lb(Tr1)となるように設定する。さらに、Lg(Tr2)≧Lg(Tr3)>Lg(Tr1)もしくはLb(Tr2)≧Lb(Tr3)>Lb(Tr1)となるように設定する。   Preferably, the channel length or base width of the current simulating transistor Tr1 is set to Lg (Tr1) or Lb (Tr1), and the channel length or base width of the diode-connected transistor Tr2 in series with Tr1 is set to Lg (Tr2) or Lb. Further, when the current-voltage conversion element is formed of a diode-connected transistor, if the channel length of the transistor Tr3 is Lg (Tr3), then Lg (Tr3)> Lg (Tr1) or Lb ( Set so that Tr3)> Lb (Tr1). Further, Lg (Tr2) ≧ Lg (Tr3)> Lg (Tr1) or Lb (Tr2) ≧ Lb (Tr3)> Lb (Tr1) is set.

これにより、差動増幅回路に入力される基準電圧として、増幅用トランジスタのチャネル長やベース幅のばらつきに依存しない基準電圧を生成させることができるとともに、増幅用トランジスタのアイドル電流が短チャネル効果もしくはアーリー効果で変化するのを抑制するようなバイアスを上記増幅用トランジスタに確実に与えることができる。   As a result, a reference voltage that does not depend on variations in the channel length or base width of the amplification transistor can be generated as the reference voltage input to the differential amplifier circuit. A bias that suppresses changes due to the Early effect can be reliably applied to the amplifying transistor.

さらに、望ましくは、最終段の増幅用トランジスタとゲート端子もしくはベース端子に印加される電圧と同一の電圧がゲート端子もしくはベース端子に印加されるように接続され、増幅用トランジスタに流れる電流に比例した電流が流れるようにされた出力電力検出用のトランジスタを設ける。これにより、出力電力検出用のトランジスタにより検出された電流をバイアス回路にフィードバックしてバイアス電圧を制御することで、直線性の良好な出力電力制御を行なうことができる。   Further, preferably, the final stage amplification transistor is connected to the gate terminal or the base terminal so that the same voltage as the voltage applied to the gate terminal or the base terminal is connected, and is proportional to the current flowing through the amplification transistor. A transistor for detecting output power is provided so that a current flows. As a result, by controlling the bias voltage by feeding back the current detected by the output power detection transistor to the bias circuit, it is possible to perform output power control with good linearity.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
すなわち、本発明に従うと、高周波電力増幅回路においてFETの短チャネル効果、バイポーラ・トランジスタのアーリー効果によるバイアス点のずれを自動的に補正し、チップ間の高周波電力増幅特性のばらつきを減少させることができる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
In other words, according to the present invention, in the high-frequency power amplifier circuit, the bias point shift due to the short channel effect of the FET and the early effect of the bipolar transistor can be automatically corrected to reduce the variation in the high-frequency power amplification characteristics between chips. it can.

また、本発明に従うと、高周波電力増幅回路の増幅用トランジスタとしてチャネル長の短いFETあるいはベース幅の薄いバイポーラ・トランジスタを積極的に使用して高周波電力増幅特性を向上させかつ小型化を図る場合にも、モジュール間の特性のばらつきを低減することができるという効果がある。   In addition, according to the present invention, when a high-frequency power amplification circuit is actively used as an amplifying transistor of a high-frequency power amplifier circuit, a FET with a short channel length or a bipolar transistor with a thin base width is positively used to improve the high-frequency power amplification characteristic and reduce the size. In addition, there is an effect that variation in characteristics between modules can be reduced.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る高周波電力増幅回路の第1の実施例の概略構成を示す。特に制限されるものでないが、図1の実施例のような構成を有する高周波電力増幅回路が例えば3個縦続接続され、外付けの抵抗素子や容量素子と共にセラミック等の絶縁基板上に実装されてRFパワーモジュールが構成される(図9,図10参照)。なお、縦続接続とは、前段の高周波出力が次段の入力端子に入力されるように接続された状態を意味する。各段の高周波電力増幅回路は、それぞれ構成としては図1のものと同じであるが、増幅用FETのサイズ(ゲート幅)は異なっており、1段目、2段目、3段目の順にサイズが大きいものが用いられる。本実施例のFETにおいては、チャネル長はゲート長と、またチャネル幅はゲート幅と等しいので、以下ゲート長とゲート幅として説明する。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a first embodiment of a high-frequency power amplifier circuit according to the present invention. Although not particularly limited, for example, three high-frequency power amplifying circuits having the configuration as in the embodiment of FIG. 1 are connected in cascade and mounted on an insulating substrate such as ceramic together with an external resistor element and capacitor element. An RF power module is configured (see FIGS. 9 and 10). The cascade connection means a state in which the high-frequency output of the previous stage is connected so as to be input to the input terminal of the next stage. The high-frequency power amplifier circuit at each stage has the same configuration as that of FIG. 1, but the size (gate width) of the amplifying FET is different, and the first, second, and third stages are in this order. A large size is used. In the FET of this embodiment, the channel length is equal to the gate length, and the channel width is equal to the gate width.

この実施例の高周波電力増幅回路は、出力端子(パッド)P1と接地点GNDとの間に接続された増幅用FET Q0と、該増幅用FET Q0の基準ゲートバイアスを発生する基準バイアス回路11と、増幅用FET Q0に流れる電流Ioutを模擬する電流模擬回路12と、該電流模擬回路12により検出された電流に基づいて上記基準バイアス回路11により生成されたバイアス電圧を補正して増幅用FET Q0のゲート端子に与えることで増幅用FET Q0のバイアス状態を補正するバイアス補正回路13とからなる。   The high-frequency power amplifier circuit of this embodiment includes an amplifying FET Q0 connected between an output terminal (pad) P1 and a ground point GND, and a reference bias circuit 11 for generating a reference gate bias of the amplifying FET Q0. The current simulation circuit 12 for simulating the current Iout flowing through the amplification FET Q0, and the bias voltage generated by the reference bias circuit 11 based on the current detected by the current simulation circuit 12 is corrected to correct the amplification FET Q0. And a bias correction circuit 13 for correcting the bias state of the amplifying FET Q0.

増幅用FET Q0は、高周波電力増幅特性を良好にするため、ゲート長Lgが通常のFETに比べて短いFET(例えばLg=0.3μm)とされる。なお、RFパワーモジュール全体としては、後段の増幅回路ほど出力電力が大きくなるため、初段の増幅回路の増幅用FET Q0のゲート幅Wgは例えば2mm、最終段の増幅回路の増幅用FET Q0のゲート幅Wgは60mm、2段目の増幅回路の増幅用FET Q0のゲート幅Wgは2mmと60mmの中間の値とされる。   The amplification FET Q0 has a gate length Lg shorter than that of a normal FET (for example, Lg = 0.3 μm) in order to improve the high frequency power amplification characteristics. Since the output power of the RF power module as a whole becomes larger as the amplifier circuit in the subsequent stage, the gate width Wg of the amplifier FET Q0 in the first amplifier circuit is 2 mm, for example, and the gate of the amplifier FET Q0 in the amplifier circuit in the final stage The width Wg is 60 mm, and the gate width Wg of the amplifying FET Q0 of the second stage amplifier circuit is an intermediate value between 2 mm and 60 mm.

各増幅用FET Q0のゲート端子は増幅すべき高周波信号RFinが入力される外部端子(パッド)P2に接続され、増幅用FET Q0のドレイン端子は出力端子P1に接続されている。出力端子P1は、高周波成分を遮断しインピーダンス整合するためのインダクタL1を介して電源電圧端子Vddに接続されるとともに、容量C1を介して次段の増幅回路の高周波入力端子(図示省略)に接続される。外部端子P1,P2に接続された容量C1,C2は高周波信号の直流成分をカットする容量素子である。この容量素子C1,C2はディスクリートの部品でもよいが、モジュールの基板を構成する誘電体層の表裏に形成された一対の導電層から構成することができる。インダクタL1も、モジュールの基板上に形成されたマイクロストリップラインにより構成することができる。   The gate terminal of each amplification FET Q0 is connected to an external terminal (pad) P2 to which a high frequency signal RFin to be amplified is input, and the drain terminal of the amplification FET Q0 is connected to the output terminal P1. The output terminal P1 is connected to the power supply voltage terminal Vdd via an inductor L1 for blocking high frequency components and impedance matching, and connected to a high frequency input terminal (not shown) of the next stage amplifier circuit via a capacitor C1. Is done. Capacitors C1 and C2 connected to the external terminals P1 and P2 are capacitive elements that cut the DC component of the high-frequency signal. The capacitive elements C1 and C2 may be discrete components, but may be composed of a pair of conductive layers formed on the front and back surfaces of the dielectric layer constituting the module substrate. The inductor L1 can also be configured by a microstrip line formed on the module substrate.

基準バイアス回路11は、ゲートとドレインが結合されたいわゆるダイオード接続のバイアス用FET Q1と、該バイアス用FET Q1のドレイン端子と電源電圧端子Vddとの間にQ1と直列に接続されたPチャネル型の標準MOSFET Q4と、該MOSFET Q4とゲート共通接続されたPチャネル型の標準MOSFET Q3とからなり、MOSFET Q3はそのゲートとドレインが結合されたダイオード接続とされることにより、Q3とQ4とがカレントミラー回路を構成している。バイアス用FET Q1は、図12に示されている従来のカレントミラー方式のバイアス回路において、増幅用FET Q0のゲート端子に抵抗R2を介してゲート端子が接続された同一符号Q1が付されたFETに相当するFETである。   The reference bias circuit 11 includes a so-called diode-connected bias FET Q1 whose gate and drain are coupled, and a P-channel type connected in series with Q1 between the drain terminal of the bias FET Q1 and the power supply voltage terminal Vdd. Standard MOSFET Q4 and a P-channel standard MOSFET Q3 commonly connected to the gate of the MOSFET Q4. The MOSFET Q3 has a diode connection in which its gate and drain are coupled, whereby Q3 and Q4 are connected to each other. A current mirror circuit is configured. The biasing FET Q1 is an FET having the same symbol Q1 in which the gate terminal of the amplifying FET Q0 is connected to the gate terminal of the amplifying FET Q0 via the resistor R2 in the conventional current mirror type bias circuit shown in FIG. FET corresponding to.

上記MOSFET Q3のドレイン端子は外部端子P3に接続された抵抗素子R1を介して接地点に接続され、この抵抗素子R1の抵抗値を適切に設定することでQ3さらにはQ1に流れる電流を所望の値に設定できるようにされている。本実施例では、MOSFET Q3とQ4と抵抗素子R1とにより定電流回路が構成されている。FET Q1はそれに流れる電流を電圧に変換するためダイオード接続とされている。   The drain terminal of the MOSFET Q3 is connected to a ground point via a resistance element R1 connected to the external terminal P3. By appropriately setting the resistance value of the resistance element R1, a current flowing through Q3 and Q1 can be set as desired. The value can be set. In this embodiment, a constant current circuit is constituted by the MOSFETs Q3 and Q4 and the resistor element R1. The FET Q1 is diode-connected to convert the current flowing through it into a voltage.

また、FET Q1は、特に制限されるものではないが、この実施例では、増幅用FET Q0と同一のプロセスで形成される。これにより、素子サイズひいてはチップサイズを低減できるようにされている。具体的には、一般的なCMOSプロセスにより形成される標準MOSFET Q3,Q4はゲート長が2μmとされるのに対し、異なるプロセスにより形成されるFET Q1は図13に示されているような短チャネル効果を生じないようにそのゲート長Lgが0.5μmのような値とされる。   Further, the FET Q1 is not particularly limited, but in this embodiment, it is formed by the same process as the amplifying FET Q0. As a result, the element size and thus the chip size can be reduced. Specifically, the standard MOSFETs Q3 and Q4 formed by a general CMOS process have a gate length of 2 μm, while the FET Q1 formed by a different process has a short length as shown in FIG. The gate length Lg is set to a value such as 0.5 μm so as not to cause a channel effect.

電流模擬回路12は、増幅用FET Q0と同一のプロセスで形成されゲート長LgがQ0と同じ0.3μmのような値とされた模擬用FET Q7と、該FET Q7と直列に接続された標準MOSFET Q6とから構成されている。FET Q7は、増幅用FET Q0のドレイン電流を模擬できるようにするため増幅用FET Q0のゲートに印加される電圧と同一の電圧がゲートに印加される。ただし、増幅用FET Q0に流れる電流は大きいので、増幅用FET Q0と模擬用FET Q7に同一の大きさの電流を流すと回路全体の消費電力が大きくなってしまうため、ゲート幅WgはQ7の方がQ0の数10分の1〜数100分の1となるようにされている。具体的には、2mm〜60mmのゲート幅を有する増幅用FET Q0に対して、模擬用FET Q7のゲート幅Wgは1段目が80μm程度、2段目と3段目が160μm程度とされる。
この模擬用FET Q7と直列に接続されたMOSFET Q6は、ゲートとドレインが結合されたダイオード接続とされ電流を電圧に変換する。
The current simulation circuit 12 includes a simulation FET Q7 formed by the same process as the amplification FET Q0 and having a gate length Lg of the same value as 0.3 μm, such as 0.3 μm, and a standard connected in series with the FET Q7. MOSFET Q6. In the FET Q7, the same voltage as that applied to the gate of the amplifying FET Q0 is applied to the gate so that the drain current of the amplifying FET Q0 can be simulated. However, since the current that flows through the amplifying FET Q0 is large, if the same current flows through the amplifying FET Q0 and the simulation FET Q7, the power consumption of the entire circuit increases, so the gate width Wg is Q7. Is set to be 1/10 to 1/100 of Q0. Specifically, for the amplification FET Q0 having a gate width of 2 mm to 60 mm, the gate width Wg of the simulation FET Q7 is about 80 μm at the first stage and about 160 μm at the second and third stages. .
The MOSFET Q6 connected in series with the simulation FET Q7 is a diode connection in which a gate and a drain are coupled, and converts a current into a voltage.

バイアス補正回路13は、上記電流模擬回路12のMOSFET Q6とカレントミラー接続されたMOSFET Q5と、該MOSFET Q5と直列に接続されたダイオード接続のFET Q2と、該FET Q2のドレイン電圧と前記基準バイアス回路11のFET Q1のドレイン電圧とを比較して電位差に応じた電圧を出力する差動アンプAMPとから構成されている。そして、この差動アンプAMPの出力電圧が抵抗R2〜R4を介して増幅用FET Q0と模擬用FET Q7のゲート端子に供給されて、それらに流れる電流を制御する。抵抗R2〜R4および容量C3,C4は、外部端子P2に入力された高周波信号RFinが差動アンプAMPや模擬用FET Q7に回り込むのを防止するとともに、差動アンプAMPの出力のオーバシュートを防止するために設けられている。   The bias correction circuit 13 includes a MOSFET Q5 connected to the MOSFET Q6 of the current simulation circuit 12, a MOSFET Q5 connected in a current mirror, a diode-connected FET Q2 connected in series with the MOSFET Q5, a drain voltage of the FET Q2, and the reference bias. It comprises a differential amplifier AMP that compares the drain voltage of the FET Q1 of the circuit 11 and outputs a voltage corresponding to the potential difference. The output voltage of the differential amplifier AMP is supplied to the gate terminals of the amplification FET Q0 and the simulation FET Q7 via the resistors R2 to R4, and the current flowing through them is controlled. The resistors R2 to R4 and the capacitors C3 and C4 prevent the high frequency signal RFin input to the external terminal P2 from sneaking into the differential amplifier AMP and the simulation FET Q7, and preventing overshoot of the output of the differential amplifier AMP. Is provided to do.

バイアス補正回路13のMOSFET Q5はこの実施例では電流模擬回路12のMOSFET Q6と同一サイズとされ、模擬用FET Q7により模擬された電流Idetと同一の電流IretがQ5に流され、それがQ2によって電圧Vretに変換されて差動アンプAMPに入力される。模擬用FET Q7は、増幅用FET Q0と同一の特性を有するため、増幅用FET Q0が短チャネル効果でそのしきい値がばらついてドレイン電流が所望の値からずれると、模擬用FET Q7のドレイン電流も同じようにずれる。それがQ2によって電圧Vretに変換されて差動アンプAMPに入力され、基準バイアス回路11からの基準となる電圧Vrefと比較されて電位差に応じた電圧が増幅用FET Q0と模擬用FET Q7のゲートに供給される。Q2はQ1と同一特性で同一サイズとされる。この実施例では、Q5とQ6のサイズ比を1:1としたが、電流IretとIinが同一オーダの電流となるように、Q0とQ7のサイズ比およびQ5とQ6のサイズ比を設定すればよい。   In this embodiment, the MOSFET Q5 of the bias correction circuit 13 has the same size as the MOSFET Q6 of the current simulation circuit 12, and a current Iret that is the same as the current Idet simulated by the simulation FET Q7 is supplied to Q5. The voltage is converted to Vret and input to the differential amplifier AMP. Since the simulation FET Q7 has the same characteristics as the amplification FET Q0, when the amplification FET Q0 has a short channel effect and its threshold value varies and the drain current deviates from a desired value, the drain of the simulation FET Q7 The current is shifted in the same way. It is converted to a voltage Vret by Q2 and input to the differential amplifier AMP, and compared with a reference voltage Vref from the reference bias circuit 11, and the voltage corresponding to the potential difference is the gate of the amplification FET Q0 and the simulation FET Q7. To be supplied. Q2 has the same characteristics and the same size as Q1. In this embodiment, the size ratio of Q5 and Q6 is 1: 1, but if the size ratio of Q0 and Q7 and the size ratio of Q5 and Q6 are set so that the currents Iret and Iin have the same order of current. Good.

差動アンプAMPは、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧と一致するように動作(イマジナリショート)するため、非反転入力端子の電圧Vretを反転入力端子の基準電圧Vrefと一致させるようにフィードバックがかかり、これによって模擬用FET Q7の短チャネル効果による電流のずれが補正される。差動アンプAMPの出力は増幅用FET Q0にも供給されるため、このとき同時に増幅用FET Q0の短チャネル効果による電流のずれも補正される。   Since the differential amplifier AMP operates (imaginary short) so that the voltage at the non-inverting input terminal matches the voltage at the inverting input terminal, the voltage Vret at the non-inverting input terminal matches the reference voltage Vref at the inverting input terminal. As a result, a current shift due to the short channel effect of the simulation FET Q7 is corrected. Since the output of the differential amplifier AMP is also supplied to the amplifying FET Q0, the current deviation due to the short channel effect of the amplifying FET Q0 is also corrected at this time.

なお、本実施例においては、バイアス補正回路13に、FET Q2に向かって微小な電流Ioffを流す電流源CS1が設けられている。この電流源CS1は、電源立ち上げ時に、差動アンプAMPの反転入力端子の電位がフローティングになって不安定な電圧が出力されて、増幅用FET Q0に不要な電流が流されるのを防止するために設けられたものである。電流Ioffは通常動作時にFET Q2に流される電流Iretに比べて無視できる例えば10μAのような大きさに設定される。この微小電流Ioffは、入力電流Iinが安定した後にオフされるように構成してもよい。   In the present embodiment, the bias correction circuit 13 is provided with a current source CS1 that allows a minute current Ioff to flow toward the FET Q2. The current source CS1 prevents an unnecessary current from flowing through the amplifying FET Q0 due to the potential of the inverting input terminal of the differential amplifier AMP floating and an unstable voltage being output when the power is turned on. It is provided for this purpose. The current Ioff is set to a magnitude such as 10 μA that can be ignored as compared with the current Iret that flows through the FET Q2 during normal operation. The minute current Ioff may be configured to be turned off after the input current Iin is stabilized.

以下、本実施例の高周波電力増幅回路の作用を、図12に示す従来のカレントミラー・バイアス方式の高周波電力増幅回路と比較しながら詳しく説明する。
図12の回路は、増幅用FET Q0とバイアス用FET Q1のゲート長が短チャネル効果を起こさない0.4μm以上である場合には、プロセスのばらつきでゲート長がばらついても、しきい値のずれはほとんどない。また、バイアス用FET Q1が飽和領域で動作するように電源電圧Vddとしきい値電圧Vth1が設定されている状態で、Q3,Q4と抵抗R1からなる定電流回路からバイアス用FET Q1に電流Iinが流されると、Q1のゲート・ソース間に、次式で表わされるような電圧Vgs1が発生する。
Iin=K1(Vgs1−Vth1)2 …式(1)
The operation of the high frequency power amplifier circuit of this embodiment will be described in detail below in comparison with the conventional current mirror bias type high frequency power amplifier circuit shown in FIG.
In the circuit of FIG. 12, when the gate length of the amplifying FET Q0 and the biasing FET Q1 is 0.4 μm or more which does not cause a short channel effect, the threshold value There is almost no deviation. In the state where the power supply voltage Vdd and the threshold voltage Vth1 are set so that the bias FET Q1 operates in the saturation region, the current Iin is supplied from the constant current circuit including Q3, Q4 and the resistor R1 to the bias FET Q1. When flowing, a voltage Vgs1 represented by the following equation is generated between the gate and source of Q1.
Iin = K1 (Vgs1-Vth1) 2 (1)

なお、K1はQ1の単位コンダクタンス係数をK、バイアス用FET Q1のゲート幅をWg1,ゲート長Lg1とおくと、K1=K(Wg1/Lg1)で表わされる定数である。そして、この電圧Vgs1がQ1とカレントミラーをなすQ0のゲート端子に印加されるため、増幅用FET Q0には次式で表わされるようなドレイン電流(アイドル電流)Ioutが流れる。
Iout=K0(Vgs0−Vth0)2 …式(2)
K1 is a constant represented by K1 = K (Wg1 / Lg1) where K is the unit conductance coefficient of Q1, and Wg1 is the gate width of the bias FET Q1. Since this voltage Vgs1 is applied to the gate terminal of Q0 that forms a current mirror with Q1, a drain current (idle current) Iout as expressed by the following equation flows through the amplifying FET Q0.
Iout = K0 (Vgs0−Vth0) 2 Equation (2)

なお、Vgs0は増幅用FET Q0のゲート・ソース間電圧、Vth0はQ0のしきい値電圧である。また、増幅用FET Q0のゲート幅をWg0,ゲート長Lg0とおくと、K0=K(Wg0/Lg0)で表わされる定数である。ここで、増幅用FET Q0とバイアス用FET Q1が同一特性の素子でゲート長が短チャネル効果を起こさない0.4μm以上である場合には、上記2つの式において、Vgs1=Vgs0,Vth1=Vth0とおくことができる。これより、Q1の電流IinとQ0の電流Ioutとの間には、
Iout=(Wg0/Wg1)Iin …式(3)
で表わされる関係が成り立つ。つまり、入力電流Iinと出力電流Ioutの比はQ0,Q1のゲート幅の比Wg0/Wg1によって決まる。
Vgs0 is the gate-source voltage of the amplifying FET Q0, and Vth0 is the threshold voltage of Q0. Further, if the gate width of the amplifying FET Q0 is Wg0 and the gate length Lg0, it is a constant represented by K0 = K (Wg0 / Lg0). Here, when the amplification FET Q0 and the bias FET Q1 are elements having the same characteristics and the gate length is 0.4 μm or more which does not cause the short channel effect, in the above two equations, Vgs1 = Vgs0, Vth1 = Vth0. It can be said. Thus, between the current Iin of Q1 and the current Iout of Q0,
Iout = (Wg0 / Wg1) Iin (3)
The relationship expressed by That is, the ratio between the input current Iin and the output current Iout is determined by the gate width ratio Wg0 / Wg1 between Q0 and Q1.

ところが、図12の回路は、増幅用FET Q0とバイアス用FET Q1のゲート長が短チャネル効果を起こす0.3μm以下である場合には、プロセスのばらつきでゲート長がばらつくと、しきい値電圧とチャネル変調係数λもばらつくことになる。そのため、増幅用FET Q0のドレイン・ソース間電圧をVds0、バイアス用FET Q1のドレイン・ソース間電圧をVds1とおくと、Q1の電流IinとQ0の電流Ioutとは、次式
Iout=(Wg0/Wg1)・{(1+λVds0)/(1+λVds1)}・Iin …式(4)
で表わされるような関係になる。なお、式(4)においては、Vds1=Vgs1であるが、Vds0≠Vgs0である。これより、入力電流Iinと出力電流Ioutの比は、Q0,Q1のゲート幅の比Wg0/Wg1のみならずチャネル変調係数λにも依存することが分かる。
However, in the circuit of FIG. 12, when the gate lengths of the amplifying FET Q0 and the biasing FET Q1 are 0.3 μm or less causing the short channel effect, the threshold voltage The channel modulation coefficient λ also varies. Therefore, if the drain-source voltage of the amplifying FET Q0 is Vds0 and the drain-source voltage of the biasing FET Q1 is Vds1, the current Iin of Q1 and the current Iout of Q0 are expressed by the following formula Iout = (Wg0 / Wg1) · {(1 + λVds0) / (1 + λVds1)} · Iin Equation (4)
The relationship is expressed as In equation (4), Vds1 = Vgs1, but Vds0 ≠ Vgs0. From this, it can be seen that the ratio between the input current Iin and the output current Iout depends not only on the gate width ratio Wg0 / Wg1 of Q0 and Q1, but also on the channel modulation coefficient λ.

一方、本実施例の高周波電力増幅回路においては、Q3,Q4と抵抗R1からなる定電流回路からバイアス用FET Q1に電流Iinが流されると、Q1のゲート・ソース間に、次式で表わされるような電圧Vrefが発生する。
Vref=√(Iin/K1)+Vth1 …式(5)
On the other hand, in the high frequency power amplifier circuit of this embodiment, when a current Iin flows from the constant current circuit composed of Q3, Q4 and resistor R1 to the bias FET Q1, it is expressed by the following equation between the gate and source of Q1. Such a voltage Vref is generated.
Vref = √ (Iin / K1) + Vth1 Formula (5)

また、増幅用FET Q0と同一特性で同一電圧がゲートに印加されることでQ0に流れる電流Ioutを模擬するFET Q7に流れる電流Idetは、Q0,Q7のチャネル変調係数をλとおくと、
Idet=(Wg7/Wg0)・{(1+λVds7)/(1+λVds0)}・Iout …式(6)
で表わされる。ここで、Vds7=Vdd−Vgs6であるので、式(6)は次式のように変形される。
Idet=(Wg7/Wg0)・{(1+λ(Vdd-Vgs6))/(1+λVds0)}・Iout …式(7)
Further, the current Idet flowing through the FET Q7 that simulates the current Iout flowing through the Q0 by applying the same voltage to the gate with the same characteristics as the amplification FET Q0 is set such that the channel modulation coefficient of the Q0 and Q7 is λ.
Idet = (Wg7 / Wg0) · {(1 + λVds7) / (1 + λVds0)} · Iout (6)
It is represented by Here, since Vds7 = Vdd−Vgs6, the equation (6) is transformed into the following equation.
Idet = (Wg7 / Wg0) · {(1 + λ (Vdd−Vgs6)) / (1 + λVds0)} · Iout (7)

ここで、VddはVgs6よりも充分に大きいとすると、上式は、
Idet=(Wg7/Wg0)・{(1+λVdd)/(1+λVds0)}・Iout …式(8)
となる。この電流IdetがMOSFET Q5にカレントミラーで転写され、それがFET Q2に流されるため、Q2に流れる電流Iretは、Iret=(Wg5/Wg6)・Idet+Ioffとなるが、IoffはIretに比べて無視できるほど小さいため、Iret=(Wg5/Wg6)・Idetとみなすことができる。このとき、Q2が飽和領域で動作するように電源電圧Vddが充分に大きければ、IretがQ2に流されることでそのドレイン端子には、次式
Vret=√(Iret/K2)+Vth2 …(9)
で表わされる電圧Vretが発生する。ここで、Q1とQ2が同一特性の素子であるとするとK2=K1,Vth2=Vth1であるため、式(9)は次式
Vret=√(Iret/K1)+Vth1
のようになる。
Here, assuming that Vdd is sufficiently larger than Vgs6, the above equation is
Idet = (Wg7 / Wg0) · {(1 + λVdd) / (1 + λVds0)} · Iout (8)
It becomes. Since this current Idet is transferred to the MOSFET Q5 by a current mirror and flows to the FET Q2, the current Iret flowing through Q2 becomes Iret = (Wg5 / Wg6) · Idet + Ioff, but Ioff can be ignored compared to Iret. Since it is so small, it can be considered that Iret = (Wg5 / Wg6) · Idet. At this time, if the power supply voltage Vdd is sufficiently large so that Q2 operates in the saturation region, Iret is caused to flow through Q2, and the drain terminal has Vret = √ (Iret / K2) + Vth2 (9)
A voltage Vret represented by Here, assuming that Q1 and Q2 are elements having the same characteristics, K2 = K1 and Vth2 = Vth1. Therefore, the equation (9) is expressed by the following equation: Vret = √ (Iret / K1) + Vth1
become that way.

この実施例の高周波電力増幅回路においては、Q2のドレインに発生する電圧VretとFET Q1のドレインに発生する前記基準電圧Vrefが差動アンプAMPに入力され、Vretを基準電圧Vrefに一致させるようにフィードバックがかかる。そのため、Q0,Q7のゲート長が短く、短チャネル効果でチャネル変調係数λがばらついて、Q0の電流Ioutが所望の値がずれたとしても、Q7の電流Idetが同じようにずれ、それを補正するような電圧が差動アンプAMPからFET Q0,Q7のゲートに印加される。その結果、増幅用FET Q0が増幅特性の向上のため短チャネル化されたとしても、素子ばらつきに依存しないアイドル電流IoutをQ0に流すことができるようになる。そして、そのときの増幅用FET Q0に流れる電流Ioutと模擬用FET Q7に流れる電流Idetとの間には、次式
Idet/Iout=Wg7/Wg0
で示されるような関係が成り立ち、Q0,Q7にはゲート幅の比Wg7/Wg0に応じた電流が流れる。
In the high frequency power amplifier circuit of this embodiment, the voltage Vret generated at the drain of Q2 and the reference voltage Vref generated at the drain of the FET Q1 are input to the differential amplifier AMP so that Vret matches the reference voltage Vref. Feedback is required. Therefore, even if the gate lengths of Q0 and Q7 are short and the channel modulation coefficient λ varies due to the short channel effect and the current Iout of Q0 deviates from a desired value, the current Idet of Q7 deviates in the same way and is corrected. Such a voltage is applied from the differential amplifier AMP to the gates of the FETs Q0 and Q7. As a result, even if the amplification FET Q0 is shortened to improve amplification characteristics, an idle current Iout that does not depend on element variations can be supplied to Q0. Between the current Iout flowing through the amplification FET Q0 and the current Idet flowing through the simulation FET Q7 at that time, the following expression Idet / Iout = Wg7 / Wg0
Thus, a current corresponding to the gate width ratio Wg7 / Wg0 flows through Q0 and Q7.

また、増幅用FET Q0のゲート端子には、定電流Iinが流されるダイオード接続のFET Q1のゲート電圧Vrefに応じた電圧が印加されており、Q3,Q4が飽和領域で動作するとき電源電圧Vddが変化してもIinは変化しないため、電源電圧Vddに依存しないアイドル電流Ioutを増幅用FET Q0に流すことができる。   A voltage corresponding to the gate voltage Vref of the diode-connected FET Q1 through which the constant current Iin flows is applied to the gate terminal of the amplifying FET Q0, and the power supply voltage Vdd when Q3 and Q4 operate in the saturation region. Since Iin does not change even if changes, the idle current Iout that does not depend on the power supply voltage Vdd can be supplied to the amplifying FET Q0.

ここで、本実施例の高周波電力増幅回路における素子の特性とサイズについて整理する。なお、以下に説明するFET以外のFET(Q3,Q4,Q5,Q6およびアンプAMPを構成するFET)に関しては、一般的なCMOSプロセスで形成される素子が用いられる。また、ゲート長に関しても、これらのFET Q3,Q4,Q5,Q6等において短チャネル効果が生じると、目的とするフィードバック制御そのものが破綻するので、0.5μm以上(実施例では2μm)とされる。   Here, the characteristics and sizes of the elements in the high-frequency power amplifier circuit of this embodiment will be summarized. For FETs other than the FETs described below (FETs constituting Q3, Q4, Q5, Q6 and amplifier AMP), elements formed by a general CMOS process are used. Also, regarding the gate length, if a short channel effect occurs in these FETs Q3, Q4, Q5, Q6, etc., the target feedback control itself breaks down, so that it is 0.5 μm or more (2 μm in the embodiment). .

本実施例の高周波電力増幅回路では、模擬用FET Q7は増幅用FET Q0の出力電流Ioutを模擬するために設けられるため、Q0と同一のプロセスで形成され、Q0と同じ短チャネル効果の生じるようにゲート長もQ0と同一(0.3μm)とされる。FET Q7のゲート幅は、Q0と同じでは消費電流が多くなりすぎるので所望の電流値となるように、Q0のゲート幅に応じて例えば数10μmまたは百数10μm程度が選択される。   In the high frequency power amplifier circuit of this embodiment, the simulation FET Q7 is provided for simulating the output current Iout of the amplification FET Q0. Therefore, the simulation FET Q7 is formed by the same process as Q0 and produces the same short channel effect as Q0. The gate length is also the same as Q0 (0.3 μm). The gate width of the FET Q7 is selected to be, for example, about several tens of micrometers or hundreds of micrometers depending on the gate width of the Q0 so that the current consumption becomes too large if the same as the Q0, so that a desired current value is obtained.

FET Q1,Q2のドレインに生じる電圧Vref,Vretが差動アンプAMPの差動入力とされ、Vrefを基準として増幅用FET Q0にて所望の出力電流Ioutを流すためのゲート電圧Vgs0を発生することから、Q1,Q2は短チャネル効果の生じないゲート長を有し、Q1とQ2のゲート長は同一とする必要がある。そのようなゲート長としては例えば0.5μmのような値が考えられる。また、Q1とQ2のゲート幅は、出力電流Ioutの制御性を考慮して決定する。そのようなゲート幅としては例えば100〜200μmのような値が考えられる。   Voltages Vref and Vret generated at the drains of the FETs Q1 and Q2 are used as differential inputs of the differential amplifier AMP, and a gate voltage Vgs0 for causing a desired output current Iout to flow through the amplifying FET Q0 with respect to Vref is generated. Therefore, Q1 and Q2 have gate lengths that do not cause a short channel effect, and the gate lengths of Q1 and Q2 need to be the same. As such a gate length, a value such as 0.5 μm is conceivable. The gate widths of Q1 and Q2 are determined in consideration of the controllability of the output current Iout. As such a gate width, a value such as 100 to 200 μm is conceivable.

さらに、本実施例では、FET Q1,Q2は増幅用FETと同一プロセスにより形成される素子(パワーMOS)が用いられているが、標準のNチャネルMOSFETで構成しても良い。ただし、標準のNチャネルMOSFETで構成する場合、そのゲート長がパワーMOSに比べて大きくなるため、所望の電流を流すにはゲート幅をパワーMOSで構成する場合よりも大きく設計しなければならないので、低消費電力化およびチップ面積低減の観点からは実施例のようにパワーMOSで構成するのが望ましい。   Further, in this embodiment, the FETs Q1 and Q2 are elements (power MOS) formed by the same process as the amplifying FET, but may be constituted by standard N-channel MOSFETs. However, when the standard N-channel MOSFET is used, the gate length is larger than that of the power MOS. Therefore, the gate width must be designed larger than that of the power MOS in order to pass a desired current. From the viewpoint of lowering power consumption and reducing the chip area, it is desirable to use a power MOS as in the embodiment.

図2(A)に、本実施例におけるFET Q1に流される入力電流Iinとそれに応じて増幅用FET Q0に流される出力電流Ioutとの関係を、横軸に入力電流Iin、縦軸にミラー比(Iout/Iin)をとって示す。図2(A)において、太線はQ1,Q0のゲート長Lgが0.3μmのときのIinとIoutの関係を、細線はQ1,Q0のゲート長Lgが0.34μmのときのIinとIoutの関係をそれぞれ示す。また、比較のため、図2(B)に、図12の従来のカレントミラー方式でバイアスを与える高周波電力増幅回路において、Q1,Q0のゲート長Lgが0.3μmから0.34μmにずれたときのIinとIoutの関係を、同様に横軸に入力電流Iin、縦軸にミラー比(Iout/Iin)をとって示す。図2(B)において、太線はQ1,Q0のゲート長Lgが0.3μmのときのIinとIoutの関係を、細線はQ1,Q0のゲート長Lgが0.34μmのときのIinとIoutの関係をそれぞれ示す。   FIG. 2A shows the relationship between the input current Iin flowing through the FET Q1 and the output current Iout flowing through the amplifying FET Q0 in response to the input current Iin on the horizontal axis and the mirror ratio on the vertical axis. (Iout / Iin) is shown. In FIG. 2A, the thick line shows the relationship between Iin and Iout when the gate length Lg of Q1 and Q0 is 0.3 μm, and the thin line shows the relationship between Iin and Iout when the gate length Lg of Q1 and Q0 is 0.34 μm. Each relationship is shown. For comparison, in FIG. 2B, when the gate length Lg of Q1 and Q0 is shifted from 0.3 μm to 0.34 μm in the conventional high-frequency power amplifier circuit that applies the bias in the conventional current mirror system of FIG. Similarly, the relationship between Iin and Iout is shown with the input current Iin on the horizontal axis and the mirror ratio (Iout / Iin) on the vertical axis. In FIG. 2B, the thick line shows the relationship between Iin and Iout when the gate length Lg of Q1 and Q0 is 0.3 μm, and the thin line shows the relationship between Iin and Iout when the gate length Lg of Q1 and Q0 is 0.34 μm. Each relationship is shown.

図2(A)と(B)を比較すると、従来回路では、製造プロセスのばらつきでゲート長Lgがばらつくと、短チャネル効果でIinとIoutの比(Iout/Iin)がIinの大きさに応じて変化してしまうが、本実施例の高周波電力増幅回路においては、製造プロセスのばらつきでゲート長Lgがばらついても、IinとIoutの関係はほとんど変わらないことが分かる。また、電流Iinが0.2mA以上の領域ではIinとIoutの関係はほぼリニアであり、図1の実施例の回路形式によれば、Iinを変化させることでIoutをリニアに変化させることができることが分かる。ただし、図1の実施例の高周波電力増幅回路においては、FET Q1に流される電流Iinが0.4〜1mAの範囲に入るように外付け抵抗R1が調整され、Ioutが固定された状態で増幅動作をするようにされる。   2A and 2B, in the conventional circuit, when the gate length Lg varies due to variations in the manufacturing process, the ratio of Iin to Iout (Iout / Iin) depends on the magnitude of Iin due to the short channel effect. However, in the high-frequency power amplifier circuit of this example, it can be seen that the relationship between Iin and Iout remains almost unchanged even when the gate length Lg varies due to variations in the manufacturing process. Further, in the region where the current Iin is 0.2 mA or more, the relationship between Iin and Iout is almost linear, and according to the circuit format of the embodiment of FIG. 1, Iout can be changed linearly by changing Iin. I understand. However, in the high frequency power amplifier circuit of the embodiment of FIG. 1, the external resistor R1 is adjusted so that the current Iin flowing through the FET Q1 falls within the range of 0.4 to 1 mA, and amplification is performed with Iout fixed. Be made to work.

なお、図1の実施例の高周波電力増幅回路は、パワー制御端子を持たないバイアス固定の高周波電力増幅回路であるので、パワー制御は例えば外部端子P2よりも前段の回路において増幅用FET Q0のゲート端子に入力される高周波信号RFinの振幅を出力制御電圧Vapcに応じて変化させるようなバイアス固定・入力可変方式で出力電力を制御するようにしたシステムに利用すると有効である。かかるシステムとしては、例えばEDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)方式やWCDMA(Wide-band Code Division Multiple Access)方式の通信が可能な携帯電話機がある。   The high frequency power amplifier circuit of the embodiment of FIG. 1 is a bias-fixed high frequency power amplifier circuit that does not have a power control terminal. Therefore, for example, the power control is performed at the gate of the amplifier FET Q0 in a circuit preceding the external terminal P2. It is effective when used in a system in which the output power is controlled by a fixed bias / variable input system in which the amplitude of the high-frequency signal RFin input to the terminal is changed according to the output control voltage Vapc. As such a system, for example, there is a mobile phone capable of communication of Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) method or Wide-band Code Division Multiple Access (WCDMA) method.

次に、本発明に係る高周波電力増幅回路の第2の実施例を、図3を用いて説明する。
GSM(Global System for Mobile Communication)方式の携帯電話機においては、高周波電力増幅回路の出力電力が出力制御電圧Vapcによって制御されるように構成される。図3はそのようなVapcによる出力電力制御が可能にされた高周波電力増幅回路の実施例である。図1の実施例の高周波電力増幅回路との違いは、図1の実施例では基準バイアス回路11を構成する定電流回路(Q3,Q4)からFET Q1に流す電流Iinを所定の電流値(固定)とすることで、増幅用FET Q0に流されるバイアス電流が一定にされるのに対し、本実施例(図3)では基準バイアス回路11が出力制御電圧Vapcに応じた電流IinをFET Q1に流すことよって増幅用FET Q0に流されるアイドル電流Ioutを変化させるように構成されている点にある。
Next, a second embodiment of the high frequency power amplifier circuit according to the present invention will be described with reference to FIG.
A GSM (Global System for Mobile Communication) mobile phone is configured such that the output power of a high-frequency power amplifier circuit is controlled by an output control voltage Vapc. FIG. 3 shows an embodiment of a high-frequency power amplifier circuit in which output power control by such Vapc is enabled. The difference from the high frequency power amplifier circuit of the embodiment of FIG. 1 is that in the embodiment of FIG. 1, the current Iin flowing from the constant current circuit (Q3, Q4) constituting the reference bias circuit 11 to the FET Q1 is a predetermined current value (fixed). In this embodiment (FIG. 3), the reference bias circuit 11 changes the current Iin corresponding to the output control voltage Vapc to the FET Q1. This is in the point that the idle current Iout passed through the amplifying FET Q0 is changed by flowing it.

そのため、本実施例には、外部端子P4より入力される出力制御電圧Vapcを電流に変換する電圧−電流変換回路141と、該電圧−電流変換回路141からの電流に応じてFET Q1に流す電流Iinを変化させる可変電流源142とからなる電流制御回路14が設けられている。図4には電流制御回路14の入出力特性すなわち出力制御電圧VapcとFET Q0に流される電流Iinとの関係が示されている。   Therefore, in this embodiment, the voltage-current conversion circuit 141 that converts the output control voltage Vapc input from the external terminal P4 into a current, and the current that flows through the FET Q1 according to the current from the voltage-current conversion circuit 141 A current control circuit 14 including a variable current source 142 that changes Iin is provided. FIG. 4 shows the input / output characteristics of the current control circuit 14, that is, the relationship between the output control voltage Vapc and the current Iin flowing through the FET Q0.

図4に示されているように、本実施例では、電流Iinは出力制御電圧Vapcに応じてある電圧(開始ポイント)Vspからほぼ直線的に増加するようにされる。また、電流制御回路14は、外付け抵抗R1の抵抗値によって電流Iinが増加し始める開始ポイントVspが決定されるように構成される。   As shown in FIG. 4, in this embodiment, the current Iin is increased almost linearly from a certain voltage (starting point) Vsp according to the output control voltage Vapc. The current control circuit 14 is configured such that the start point Vsp at which the current Iin begins to increase is determined by the resistance value of the external resistor R1.

出力制御電圧Vapcに応じて図4(A)に示すような特性で変化する電流Iinを出力する回路は、従来の技術により比較的容易に設計することができるとともに種々の回路形式のものが考えられるので、具体的な回路例については図示を省略するが、例えば基準バイアス発生回路11のFET Q3と外部端子P3との間に、ゲート端子に出力電力制御電圧Vapcが印加されるようにされたFETを設けるようにすることが考えられる。出力制御電圧Vapcに応じて電流Iinが図4(A)に示すような特性で変化することにより、本実施例の高周波電力増幅回路においては、増幅用FET Q0に流されるアイドル電流Ioutが出力電力制御電圧Vapcに応じて図4(B)に示すのと同様な特性で変化することとなる。   A circuit that outputs a current Iin that changes in characteristics as shown in FIG. 4A according to the output control voltage Vapc can be designed relatively easily by conventional techniques, and various circuit types are considered. Therefore, although a specific circuit example is not illustrated, for example, the output power control voltage Vapc is applied to the gate terminal between the FET Q3 of the reference bias generation circuit 11 and the external terminal P3. It is conceivable to provide an FET. When the current Iin changes with the characteristics shown in FIG. 4A in accordance with the output control voltage Vapc, in the high frequency power amplifier circuit of the present embodiment, the idle current Iout passed through the amplifying FET Q0 is the output power. Depending on the control voltage Vapc, the characteristics change as shown in FIG.

図14(A)に、本実施例の高周波電力増幅回路において、増幅用FET Q0のゲート幅Wgを16mmに設定し、電源電圧Vddを2.8V,3.5V,4.8Vと変化させた場合における、出力電力制御電圧Vapcとアイドル電流Ioutとの関係をシミュレーションによって求めた結果を示す。比較のため、図14(B)に、図12の従来のカレントミラー方式でバイアスを与える高周波電力増幅回路において、同様に電源電圧Vddを変化させた場合における出力電力制御電圧Vapcとアイドル電流Ioutとの関係を示す。図14より、従来(図12)の高周波電力増幅回路ではアイドル電流Ioutが電源電圧依存性を有するが、本実施例の高周波電力増幅回路は電源電圧依存性を有しないことが分かる。   In FIG. 14A, in the high frequency power amplifier circuit of this embodiment, the gate width Wg of the amplifying FET Q0 is set to 16 mm, and the power supply voltage Vdd is changed to 2.8V, 3.5V, and 4.8V. The result of having calculated | required the relationship between the output power control voltage Vapc and the idle current Iout in the case by simulation is shown. For comparison, FIG. 14B shows the output power control voltage Vapc and the idle current Iout when the power supply voltage Vdd is similarly changed in the high-frequency power amplifier circuit that applies a bias in the conventional current mirror system of FIG. The relationship is shown. From FIG. 14, it can be seen that in the conventional high frequency power amplifier circuit (FIG. 12), the idle current Iout has power supply voltage dependency, but the high frequency power amplifier circuit of this embodiment does not have power supply voltage dependency.

次に、本発明に係る高周波電力増幅回路の第3の実施例を、図5を用いて説明する。
この実施例は、図3の実施例の高周波電力増幅回路を2つの半導体チップで構成するとともに、出力電力(パワー)を検出するための検出回路(カレントセンス回路)を設けたものである。この実施例における出力電力検出回路は、増幅用FET Q0のゲート端子に入力される電圧と同一の電圧が抵抗R5を介してゲート端子に入力されるようにされた検出用FET Q9と、該FET Q9に流れるドレイン電流を転写するカレントミラー回路15と、該カレントミラー回路15により転写された電流を電圧に変換する外付けの抵抗R6とから構成されている。
Next, a third embodiment of the high frequency power amplifier circuit according to the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, the high frequency power amplifier circuit of the embodiment of FIG. 3 is constituted by two semiconductor chips, and a detection circuit (current sense circuit) for detecting output power (power) is provided. The output power detection circuit in this embodiment includes a detection FET Q9 in which the same voltage as the voltage input to the gate terminal of the amplification FET Q0 is input to the gate terminal via the resistor R5, and the FET The current mirror circuit 15 transfers the drain current flowing through Q9, and an external resistor R6 converts the current transferred by the current mirror circuit 15 into a voltage.

出力電力検出用FET Q9は増幅用FET Q0と同一のプロセスで形成される同一のゲート長を有する同一特性の素子とされ、Q0よりも小さなゲート幅を有するように形成されることで、Q0の電流に対してゲート幅の比に比例縮小した電流がQ9に流れるようにされる。かかる電流検出方式の出力電力検出回路に関しては、本出願人によって幾つかの特許出願が既になされているとともに本発明の要部ではないので、詳細な動作については説明を省略する。   The output power detection FET Q9 is an element having the same gate length formed by the same process as the amplification FET Q0 and having a gate width smaller than Q0. A current that is reduced in proportion to the ratio of the gate width to the current is caused to flow through Q9. With respect to the output power detection circuit of such a current detection system, several patent applications have already been filed by the applicant and are not a main part of the present invention, so that the detailed operation will not be described.

本実施例においては、増幅用FET Q0と模擬用FET Q7と出力電力検出用FET Q9が、他のFET(Q1,Q2,Q5,Q6および電流制御回路14とアンプAMPを構成するFET)が形成されている半導体チップ110とは別個の半導体チップ120上に形成されている。また、FET Q9に流れるドレイン電流を転写するカレントミラー回路15を構成するFETは、バイアス回路を構成するFET Q1,Q2等とともに半導体チップ110上に形成されている。   In this embodiment, an amplifying FET Q0, a simulation FET Q7, and an output power detecting FET Q9 are formed, and other FETs (FETs constituting Q1, Q2, Q5, Q6 and the current control circuit 14 and the amplifier AMP) are formed. The semiconductor chip 110 is formed on a separate semiconductor chip 120. Further, the FET constituting the current mirror circuit 15 for transferring the drain current flowing through the FET Q9 is formed on the semiconductor chip 110 together with the FETs Q1, Q2, etc. constituting the bias circuit.

カレントミラー回路15により転写された電流を電圧に変換する抵抗R6として外付けの抵抗素子を用いているのは、出力電圧Vsnsの精度を高めるためである。カレントミラー回路15のミラー比と抵抗R6の抵抗値は、抵抗R6が接続される外部端子P5に、増幅用FET Q0のドレイン端子が接続された出力端子P1の電圧と一致した電圧が現われるように設定される。   The reason why the external resistor element is used as the resistor R6 for converting the current transferred by the current mirror circuit 15 into a voltage is to improve the accuracy of the output voltage Vsns. The mirror ratio of the current mirror circuit 15 and the resistance value of the resistor R6 are such that a voltage matching the voltage of the output terminal P1 to which the drain terminal of the amplifying FET Q0 is connected appears at the external terminal P5 to which the resistor R6 is connected. Is set.

この抵抗R6により変換された検出電圧Vsnsは、基地局からの距離等に応じて図示しないベースバンド回路などから供給される出力レベル指示信号Vrampが入力される誤差アンプ16に入力される。誤差アンプ16は、検出電圧Vsnsと出力レベル指示信号Vrampとの電位差に応じた電圧を出力し、それが出力制御電圧Vapcとしてバイアス回路側の半導体チップ110の外部端子P4に供給される。これによって、検出電圧Vsnsが出力レベル指示信号Vrampに一致するように増幅用FET Q0のバイアス電流を制御するフィードバック制御ループが形成され、出力電力が出力レベル指示信号Vrampに応じて変化されるように動作する。   The detection voltage Vsns converted by the resistor R6 is input to an error amplifier 16 to which an output level instruction signal Vramp supplied from a baseband circuit (not shown) or the like is input according to the distance from the base station or the like. The error amplifier 16 outputs a voltage corresponding to the potential difference between the detection voltage Vsns and the output level instruction signal Vramp, and this is supplied as an output control voltage Vapc to the external terminal P4 of the semiconductor chip 110 on the bias circuit side. As a result, a feedback control loop is formed to control the bias current of the amplifying FET Q0 so that the detection voltage Vsns matches the output level instruction signal Vramp so that the output power is changed according to the output level instruction signal Vramp. Operate.

本実施例においては、パワーFETからなる増幅用FET Q0と模擬用FET Q7および出力電力検出用FET Q9が別個の半導体チップ上に形成されているため、2つの半導体チップをそれぞれ別個の最適なプロセスにより形成することで、各素子の特性を最適化できるとともに、1つの半導体チップ上に形成する場合に比べてプロセスを簡略化することができる。そのため、トータルのチップコストを下げることができるという利点がある。   In this embodiment, the amplification FET Q0, the simulation FET Q7, and the output power detection FET Q9 made of power FETs are formed on separate semiconductor chips. Thus, the characteristics of each element can be optimized and the process can be simplified as compared with the case of forming on one semiconductor chip. Therefore, there is an advantage that the total chip cost can be reduced.

図6は、本発明に係る高周波電力増幅回路の第4の実施例を示す。
この実施例は、図1の実施例の高周波電力増幅回路の増幅用トランジスタQ0と模擬用トランジスタQ7を、FETの代わりにバイポーラ・トランジスタで構成するとともに、回路全体を図5の実施例と同様に2つの半導体チップで構成したものである。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the high-frequency power amplifier circuit according to the present invention.
In this embodiment, the amplifying transistor Q0 and the simulating transistor Q7 of the high frequency power amplifier circuit of the embodiment of FIG. 1 are configured by bipolar transistors instead of FETs, and the entire circuit is the same as that of the embodiment of FIG. It is composed of two semiconductor chips.

バイポーラ・トランジスタではFETにおけるような短チャネル効果はないが、高周波電力増幅特性を向上させるために増幅用トランジスタQ0としてベースの厚みを薄くしたバイポーラ・トランジスタを用いると、ベース・エミッタ間電圧を一定に保ってもコレクタ・エミッタ間電圧が増加するに従って実効ベース幅が減少してコレクタ電流が増加するというアーリー効果が現われる。そのため、製造ばらつきで増幅用トランジスタQ0のベースの厚みがチップ毎にばらついてしまうと、アーリー効果の影響でベースのバイアス点がチップ毎にばらついて高周波電力増幅特性の安定性が図れなくなるおそれがある。   Bipolar transistors do not have the short channel effect as in FETs, but if a bipolar transistor with a thin base is used as the amplifying transistor Q0 in order to improve the high frequency power amplification characteristics, the base-emitter voltage is kept constant. Even if the voltage is kept, an early effect appears in which the effective base width decreases and the collector current increases as the collector-emitter voltage increases. For this reason, if the base thickness of the amplifying transistor Q0 varies from chip to chip due to manufacturing variations, the base bias point varies from chip to chip due to Early effects, and the high-frequency power amplification characteristics may not be stable. .

そこで、本実施例では、図1の実施例と同様に、ダイオード接続のトランジスタQ1で基準となる電圧Vrefを発生する基準バイアス回路11と、増幅用トランジスタQ0と同一の特性を有し比例した電流が流れる模擬用トランジスタQ7を含む電流模擬回路12と、検出された電流を電圧に変換して上記基準電圧Vrefと比較して増幅用トランジスタQ0のベース厚のばらつきで生じる電流のずれを補正するようなバイアス電圧を生成する補正回路13とを設けている。これにより、増幅用トランジスタQ0としてバイポーラ・トランジスタを使用し、高周波電力増幅特性を向上させるために増幅用トランジスタQ0のベース厚を薄くしたとしても、アーリー効果により生じるベースバイアス点のばらつきを小さくし、高周波電力増幅特性の安定性を向上させることができる。   Therefore, in this embodiment, as in the embodiment of FIG. 1, the reference bias circuit 11 that generates the reference voltage Vref in the diode-connected transistor Q1 and the proportional current having the same characteristics as the amplifying transistor Q0. The current simulation circuit 12 including the simulation transistor Q7 through which the current flows, and the detected current converted into a voltage and compared with the reference voltage Vref to correct a current shift caused by the variation in the base thickness of the amplification transistor Q0. And a correction circuit 13 for generating a correct bias voltage. As a result, even if a bipolar transistor is used as the amplifying transistor Q0 and the base thickness of the amplifying transistor Q0 is reduced in order to improve the high frequency power amplification characteristics, the variation of the base bias point caused by the Early effect is reduced, The stability of the high frequency power amplification characteristic can be improved.

また、本実施例においても、バイポーラ・トランジスタからなる増幅用トランジスタQ0と模擬用トランジスタQ7がFET Q1〜Q6が形成された半導体チップ110とは別個の半導体チップ120上に形成されているため、2つの半導体チップをそれぞれ別個の最適なプロセスにより形成することで、1つの半導体チップ上に形成する場合に比べてプロセスを簡略化することができる。そのため、チップコストを下げることができるという利点がある。なお、本実施例で用いるバイポーラ・トランジスタは、シリコンチップ上に形成されたものでもよいが、それよりも増幅特性の優れたヘテロ接合バイポーラ・トランジスタを用いるのが望ましい。   Also in this embodiment, since the amplifying transistor Q0 and the simulating transistor Q7 made of bipolar transistors are formed on the semiconductor chip 120 different from the semiconductor chip 110 on which the FETs Q1 to Q6 are formed, 2 By forming each semiconductor chip by a separate optimum process, the process can be simplified as compared to the case of forming on one semiconductor chip. Therefore, there is an advantage that the chip cost can be reduced. Note that the bipolar transistor used in this embodiment may be formed on a silicon chip, but it is desirable to use a heterojunction bipolar transistor with better amplification characteristics.

次に、本発明に係る高周波電力増幅回路の変形例について説明する。
図7は、第1の変形例を示す。この変形例は、基準バイアス回路11を構成する電流−電圧変換用のFET Q1と、バイアス補正回路13を構成する電流−電圧変換用のFET Q2として、ダイオード接続のFETの代わりに抵抗R7,R8を用いるようにしたものである。この抵抗R7,R8はオンチップの素子でもよいが、製造プロセスによる増幅用FET Q0の特性ばらつきを補償するため、抵抗R7,R8は外付け素子として設けるのが望ましい。図7には、図3の第2実施例において、FET Q1,Q2を抵抗R7,R8に置き換えたものが示されているが、図1,図5,図6の実施例において、FET Q1,Q2を抵抗R7,R8に置き換えるようにした変形例も可能である。
Next, a modification of the high frequency power amplifier circuit according to the present invention will be described.
FIG. 7 shows a first modification. In this modification, resistors R7 and R8 are used instead of diode-connected FETs as a current-voltage converting FET Q1 constituting the reference bias circuit 11 and a current-voltage converting FET Q2 constituting the bias correction circuit 13. Is used. Although the resistors R7 and R8 may be on-chip elements, it is desirable to provide the resistors R7 and R8 as external elements in order to compensate for variations in characteristics of the amplifying FET Q0 due to the manufacturing process. FIG. 7 shows the second embodiment of FIG. 3 in which FETs Q1 and Q2 are replaced with resistors R7 and R8. In the embodiments of FIGS. A modification in which Q2 is replaced with resistors R7 and R8 is also possible.

図8は、第2の変形例を示す。この変形例は、基準バイアス回路11を構成する電流−電圧変換用のFET Q1と、バイアス補正回路13を構成する電流−電圧変換用のFET Q2として、ダイオード接続のFETの代わりにPN接合ダイオードD1,D2を用いるようにしたものである。製造プロセスによる増幅用FET Q0の特性ばらつきを補償するため、このダイオードD1,D2はオンチップの素子でもよいが、外付け素子として設けるのが望ましい。   FIG. 8 shows a second modification. In this modification, a current-voltage conversion FET Q1 constituting the reference bias circuit 11 and a current-voltage conversion FET Q2 constituting the bias correction circuit 13 are replaced with a PN junction diode D1 instead of a diode-connected FET. , D2 is used. In order to compensate for variations in characteristics of the amplifying FET Q0 due to the manufacturing process, the diodes D1 and D2 may be on-chip elements, but are desirably provided as external elements.

図8には、図3の第2実施例において、FET Q1,Q2をダイオードD1,D2に置き換えたものが示されているが、図1,図5,図6の実施例において、FET Q1,Q2をダイオードD1,D2に置き換えるようにした変形例も可能である。   FIG. 8 shows the second embodiment of FIG. 3 in which FETs Q1 and Q2 are replaced by diodes D1 and D2. In the embodiments of FIGS. A modification in which Q2 is replaced with diodes D1 and D2 is also possible.

以上のように、電流IrefとIretが流れる電流−電圧変換素子として、ダイオード接続のFETの代わり外付けの抵抗素子やダイオード素子を使用することにより、製造ばらつきでFET Q0,Q1の特性がばらついたとしても、それに応じて最適な抵抗値を有する抵抗素子R7,R8や最適な順方向電圧値を有するをダイオード素子D1,D2を選択して接続してやることで、特性のずれを小さくすることができる。   As described above, by using an external resistance element or diode element instead of a diode-connected FET as the current-voltage conversion element through which the currents Iref and Iret flow, the characteristics of the FETs Q0 and Q1 vary due to manufacturing variations. However, by selecting and connecting the resistor elements R7 and R8 having the optimum resistance value and the diode elements D1 and D2 having the optimum forward voltage value accordingly, the characteristic deviation can be reduced. .

図9は、第3の変形例を示す。この変形例は、3段構成の高周波電力増幅回路を1つの半導体チップ上に半導体集積回路として形成したものである。1段目の増幅段10Aの出力端子P11は容量C11およびインピーダンス整合回路MN1を介して2段目の増幅段10Bの入力端子P22に接続され、2段目の増幅段10Bの出力端子P12は容量C12およびインピーダンス整合回路MN2を介して3段目の増幅段10Cの入力端子P23に接続されている。出力電力検出回路を構成するFET Q9とカレントミラー回路15は、3段目の増幅段10Cに対応して設けられている。   FIG. 9 shows a third modification. In this modification, a three-stage high frequency power amplifier circuit is formed as a semiconductor integrated circuit on one semiconductor chip. The output terminal P11 of the first amplification stage 10A is connected to the input terminal P22 of the second amplification stage 10B via the capacitor C11 and the impedance matching circuit MN1, and the output terminal P12 of the second amplification stage 10B is the capacity. It is connected to the input terminal P23 of the third amplification stage 10C via C12 and the impedance matching circuit MN2. The FET Q9 and the current mirror circuit 15 constituting the output power detection circuit are provided corresponding to the third amplification stage 10C.

この実施例の半導体集積回路は、直流カットの容量C2,C11〜C13および外付け抵抗R11〜R13、インダクタL1〜L3、インピーダンス整合回路MN0〜MN4などと共にセラミックなどの絶縁基板上に実装されてモジュールとして構成される。インダクタL1〜L3やインピーダンス整合回路MN0〜MN4は、モジュールの基板上に形成されたマイクロストリップラインを用いて構成することができる。容量C2,C11〜C13は、ディスクリートの部品でもよいが、モジュールの絶縁基板として複数の誘電体層を積層したものを用いる場合には、いずれかの誘電体層の表裏にそれぞれ対向するように形成された導電体層を電極とする容量であっても良い。各段の増幅段は、一例として図4の実施例のものを使用したが、図1の実施例や図7あるいは図8の変形例のものを使用することも可能である。   The semiconductor integrated circuit of this embodiment is mounted on an insulating substrate such as ceramic together with DC cut capacitors C2, C11 to C13 and external resistors R11 to R13, inductors L1 to L3, impedance matching circuits MN0 to MN4, etc. Configured as The inductors L1 to L3 and the impedance matching circuits MN0 to MN4 can be configured using microstrip lines formed on the substrate of the module. Capacitors C2, C11 to C13 may be discrete components, but when using a laminate of a plurality of dielectric layers as an insulating substrate of the module, the capacitors C2, C11 to C13 are formed so as to face the front and back of any one of the dielectric layers, respectively. It may be a capacitor having the formed conductor layer as an electrode. As an example, the amplification stage of FIG. 4 is used as the amplification stage, but the embodiment of FIG. 1 or the modification of FIG. 7 or FIG. 8 may be used.

この実施例の高周波電力増幅回路は、1段目と2段目と3段目の増幅段を構成するFETが1つの半導体チップ上に形成されているため、他の実施例に比べてモジュールを小型化することができるという利点がある。   In the high frequency power amplifier circuit of this embodiment, the FETs constituting the first, second and third amplifier stages are formed on one semiconductor chip. There is an advantage that it can be miniaturized.

図10は、第4の変形例を示す。この変形例は、3段構成の高周波電力増幅回路を2つの半導体チップ110,120上に半導体集積回路として形成したものである。具体的には、1段目の増幅段10Aと2段目の増幅段10Bを第1の半導体チップ110上に形成し、3段目の増幅段10Cと出力電力検出回路を構成するFET Q9およびカレントミラー回路15を第2の半導体チップ120上に形成したものである。それ以外は、図9の変形例と同様である。   FIG. 10 shows a fourth modification. In this modification, a three-stage high frequency power amplifier circuit is formed on two semiconductor chips 110 and 120 as a semiconductor integrated circuit. Specifically, the first amplification stage 10A and the second amplification stage 10B are formed on the first semiconductor chip 110, and the third amplification stage 10C and the FET Q9 constituting the output power detection circuit and The current mirror circuit 15 is formed on the second semiconductor chip 120. Other than that is the same as the modification of FIG.

この実施例の高周波電力増幅回路は、1段目と2段目の増幅段を構成するFETが1つの半導体チップ110上に形成されているため、図9の実施例を除く他の実施例に比べてモジュールを小型化することができるという利点がある。また、小型化の点では図9の実施例に劣るが、図10の実施例では増幅用FET Q0を1,2段目と3段目とでそれぞれ異なる特性となるように形成することで全体として図9の実施例よりも増幅特性の優れたものを実現できるという利点がある。   In the high-frequency power amplifier circuit of this embodiment, the FETs constituting the first and second amplification stages are formed on one semiconductor chip 110, so that the other embodiments except the embodiment of FIG. There is an advantage that the module can be reduced in size. 9 is inferior to the embodiment of FIG. 9 in terms of miniaturization, but in the embodiment of FIG. 10, the amplification FET Q0 is formed so as to have different characteristics in the first, second and third stages. As shown in FIG. 9, there is an advantage that an amplifier having a better amplification characteristic than the embodiment of FIG.

図11は、第5の変形例を示す。この変形例は、3段構成の高周波電力増幅回路を3つの半導体チップ上に半導体集積回路として形成したものである。具体的には、各段の電流制御回路14を共通の電流制御回路として第1の半導体チップ130上に形成し、電流制御回路14を除く1段目の増幅段10Aと2段目の増幅段10Bを第2の半導体チップ110上に形成し、3段目の増幅段10Cと出力電力検出回路を構成するFET Q9およびカレントミラー回路15を第3の半導体チップ120上に形成したものである。それ以外は、図9の変形例と同様である。   FIG. 11 shows a fifth modification. In this modification, a three-stage high-frequency power amplifier circuit is formed as a semiconductor integrated circuit on three semiconductor chips. Specifically, the current control circuit 14 of each stage is formed on the first semiconductor chip 130 as a common current control circuit, and the first amplification stage 10A and the second amplification stage excluding the current control circuit 14 are formed. 10B is formed on the second semiconductor chip 110, and the third amplification stage 10C, the FET Q9 constituting the output power detection circuit, and the current mirror circuit 15 are formed on the third semiconductor chip 120. Other than that is the same as the modification of FIG.

この実施例の高周波電力増幅回路は、各段の電流制御回路14が共通の電流制御回路として独立した半導体チップ130上に形成されているため、図10の実施例に比べて増幅段を構成するFETが形成される第2、第3の半導体チップ110,120を小型化することができるという利点がある。   In the high-frequency power amplifier circuit of this embodiment, the current control circuit 14 of each stage is formed on the independent semiconductor chip 130 as a common current control circuit, so that an amplifier stage is configured as compared with the embodiment of FIG. There is an advantage that the second and third semiconductor chips 110 and 120 in which the FET is formed can be reduced in size.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor.

例えば、図6の実施例では、増幅用FET Q0と模擬用FET Q7をバイポーラ・トランジスタで構成し、基準バイアス回路11とバイアス補正回路13のダイオード接続のトランジスタQ1とQ2をFETで構成しているが、Q1とQ2もバイポーラ・トランジスタで構成するようにしても良い。また、図5や図9〜図11の実施例では、出力電力検出回路(Q9,15)を含んだ半導体集積回路として構成しているが、出力電力検出回路を含まない高周波電力増幅回路として構成しても良い。   For example, in the embodiment of FIG. 6, the amplifying FET Q0 and the simulation FET Q7 are composed of bipolar transistors, and the diode-connected transistors Q1 and Q2 of the reference bias circuit 11 and the bias correction circuit 13 are composed of FETs. However, Q1 and Q2 may also be composed of bipolar transistors. 5 and 9 to 11 are configured as a semiconductor integrated circuit including the output power detection circuit (Q9, 15), but configured as a high frequency power amplifier circuit not including the output power detection circuit. You may do it.

さらに、前記実施例では、増幅用トランジスタQ0がFETまたはバイポーラ・トランジスタで構成されている場合を説明したが、増幅用トランジスタQ0がGaAsMESFET、GaAsHBT(ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ)、SiGeHBT、HEMT(High Electron Mobility Transistor)等他のトランジスタである場合にも、上記実施例を適用することにより同様な効果を得ることができる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the amplifying transistor Q0 is composed of an FET or a bipolar transistor has been described. Even in the case of other transistors such as Mobility Transistor), the same effect can be obtained by applying the above embodiment.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である携帯電話機に用いられる高周波電力増幅回路およびパワーモジュールに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものでなく、無線LANを構成する高周波電力増幅回路およびパワーモジュールなどに利用することができる。   In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to a high frequency power amplifier circuit and a power module used in a mobile phone which is a field of use behind the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto. It can be used for a high-frequency power amplifier circuit and a power module that constitute a wireless LAN.

本発明に係る高周波電力増幅回路の第1の実施例を示す回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a high-frequency power amplifier circuit according to the present invention. 実施例(A)と従来(B)の高周波電力増幅回路におけるバイアス回路の電流Iinとそれに応じて増幅用FET Q0に流される電流Ioutとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the electric current Iin of the bias circuit in the high frequency power amplifier circuit of an Example (A) and the conventional (B), and the electric current Iout sent through the amplification FET Q0 according to it. 本発明に係る高周波電力増幅回路の第2の実施例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 2nd Example of the high frequency power amplifier circuit which concerns on this invention. (A)は第3の実施例の高周波電力増幅回路における出力電力制御電圧Vapcとバイアス回路の電流Iinとの関係を示す特性図、(B)は制御電圧Vapcと増幅用FET Q0に流される電流Ioutとの関係を示す特性図である。(A) is a characteristic diagram showing the relationship between the output power control voltage Vapc and the current Iin of the bias circuit in the high-frequency power amplifier circuit of the third embodiment, and (B) is a current flowing through the control voltage Vapc and the amplifying FET Q0. It is a characteristic view which shows the relationship with lout. 本発明に係る高周波電力増幅回路の第3の実施例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 3rd Example of the high frequency power amplifier circuit which concerns on this invention. 本発明に係る高周波電力増幅回路の第4の実施例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 4th Example of the high frequency power amplifier circuit which concerns on this invention. 本発明に係る高周波電力増幅回路の第1の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 1st modification of the high frequency power amplifier circuit which concerns on this invention. 本発明に係る高周波電力増幅回路の第2の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 2nd modification of the high frequency power amplifier circuit which concerns on this invention. 本発明に係る高周波電力増幅回路の第3の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 3rd modification of the high frequency power amplifier circuit which concerns on this invention. 本発明に係る高周波電力増幅回路の第4の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 4th modification of the high frequency power amplifier circuit which concerns on this invention. 本発明に係る高周波電力増幅回路の第5の変形例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the 5th modification of the high frequency power amplifier circuit which concerns on this invention. 従来の高周波電力増幅回路の一例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows an example of the conventional high frequency power amplifier circuit. FETのチャネルの長さを短くしたときのチャネル長と、しきい値電圧Vthおよびチャネル長変調係数λとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between channel length when shortening the channel length of FET, threshold voltage Vth, and channel length modulation coefficient (lambda). (A)は本実施例の高周波電力増幅回路における出力電力制御電圧Vapcとアイドル電流Ioutとの関係を示すグラフ、(B)は図12の従来の高周波電力増幅回路における出力電力制御電圧Vapcとアイドル電流Ioutとの関係を示すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the output power control voltage Vapc and the idle current Iout in the high frequency power amplifier circuit of this embodiment, and (B) is the output power control voltage Vapc and the idle in the conventional high frequency power amplifier circuit of FIG. It is a graph which shows the relationship with the electric current Iout.

符号の説明Explanation of symbols

11 基準バイアス回路
12 電流模擬回路
13 バイアス補正回路
14 電流制御回路
Q0 増幅用トランジスタ(短チャネル・パワートランジスタ)
Q1 バイアス用トランジスタ(通常パワートランジスタ)
Q2 電流-電圧変換用FET
Q3,Q4,Q5,Q6 カレントミラー回路を構成するトランジスタ(標準トランジスタ)
Q7 模擬用トランジスタ(短チャネル・パワートランジスタ)
R1 調整用抵抗(外付け抵抗)
P1〜P5 外部端子(パッド)
11 Reference bias circuit 12 Current simulation circuit 13 Bias correction circuit 14 Current control circuit Q0 Amplifying transistor (short channel power transistor)
Q1 Biasing transistor (normal power transistor)
Q2 FET for current-voltage conversion
Q3, Q4, Q5, Q6 Transistors composing the current mirror circuit (standard transistors)
Q7 Transistor for simulation (short channel power transistor)
R1 Adjustment resistor (external resistor)
P1 to P5 External terminal (pad)

Claims (10)

高周波信号を増幅する増幅用トランジスタと、所定の電流が流されることにより電流を電圧に変換する電流−電圧変換素子とを備え、該電流−電圧変換素子により生成された電圧に対応する電圧が前記増幅用トランジスタの制御端子に印加されることにより前記電流−電圧変換素子に流れる電流に比例した電流が流されるようにされた高周波電力増幅回路において、
前記増幅用トランジスタと同一のチャネル長もしくはベース幅を有し同一のプロセスで形成された電流模擬用のトランジスタと、該トランジスタと直列に接続されたダイオード接続のトランジスタとを有し、該ダイオード接続のトランジスタに流れる電流に基づいて形成された電圧と定電流回路からの電流を電圧に変換する電流−電圧変換素子により生成された基準電圧とを比較して、前記増幅用トランジスタのアイドル電流が短チャネル効果もしくはアーリー効果で変化するのを抑制するようなバイアスを前記増幅用トランジスタおよび電流模擬用トランジスタに与えるバイアス発生回路を備えることを特徴とする高周波電力増幅回路。
An amplifying transistor for amplifying a high-frequency signal; and a current-voltage conversion element that converts a current into a voltage when a predetermined current is passed, the voltage corresponding to the voltage generated by the current-voltage conversion element being In the high-frequency power amplifier circuit configured such that a current proportional to a current flowing through the current-voltage conversion element is applied by being applied to the control terminal of the amplifying transistor,
A current simulating transistor having the same channel length or base width as the amplifying transistor and formed by the same process; and a diode-connected transistor connected in series with the transistor; A comparison is made between the voltage formed based on the current flowing through the transistor and the reference voltage generated by the current-voltage conversion element that converts the current from the constant current circuit into a voltage, and the idle current of the amplifying transistor is a short channel. A high frequency power amplifier circuit comprising: a bias generating circuit that applies a bias that suppresses a change due to an effect or an Early effect to the amplifying transistor and the current simulating transistor.
高周波信号を増幅する増幅用トランジスタと、所定の電流が流されることにより電流を電圧に変換する電流−電圧変換素子とを備え、該電流−電圧変換素子により生成された電圧に対応する電圧が前記増幅用トランジスタの制御端子に印加されることにより前記電流−電圧変換素子に流れる電流に比例した電流が流されるようにされた高周波電力増幅回路において、
前記増幅用トランジスタと同一のチャネル長もしくはベース幅を有し同一のプロセスで形成される電流模擬用のトランジスタと、該トランジスタと直列に接続されたダイオード接続のトランジスタと、該ダイオード接続のトランジスタに流れる電流に基づいて形成された電圧と前記電流−電圧変換素子により生成された基準電圧とを比較して電位差に応じた電圧を出力する差動増幅回路とを含むバイアス発生回路を備え、
前記差動増幅回路が前記ダイオード接続のトランジスタに流れる電流に基づいて形成された電圧を前記基準電圧に一致させるように動作して、該差動増幅回路の出力電圧が前記増幅用トランジスタの制御端子に印加されて該増幅用トランジスタにアイドル電流が流されることを特徴とする高周波電力増幅回路。
An amplifying transistor for amplifying a high-frequency signal; and a current-voltage conversion element that converts a current into a voltage when a predetermined current is passed, the voltage corresponding to the voltage generated by the current-voltage conversion element being In the high-frequency power amplifier circuit configured such that a current proportional to a current flowing through the current-voltage conversion element is applied by being applied to the control terminal of the amplifying transistor,
A current simulating transistor having the same channel length or base width as the amplifying transistor and formed in the same process, a diode-connected transistor connected in series with the transistor, and a current flowing through the diode-connected transistor A bias generation circuit including a differential amplifier circuit that compares a voltage formed based on a current and a reference voltage generated by the current-voltage conversion element and outputs a voltage corresponding to a potential difference;
The differential amplifier circuit operates so that a voltage formed based on a current flowing through the diode-connected transistor matches the reference voltage, and an output voltage of the differential amplifier circuit is a control terminal of the amplifier transistor A high frequency power amplifier circuit in which an idle current is applied to the amplifying transistor.
前記増幅用トランジスタと前記電流模擬用トランジスタは、製造ばらつきでしきい値電圧およびチャネル長変調係数が変化するようなチャネル長を有する電界効果トランジスタにより構成され、
前記電流模擬用のトランジスタと直列に接続されたダイオード接続のトランジスタは、製造ばらつきでしきい値電圧およびチャネル長変調係数が変化しないようなチャネル長を有する電界効果トランジスタにより構成されていることを特徴とする請求項2に記載の高周波電力増幅回路。
The amplifying transistor and the current simulating transistor are configured by a field effect transistor having a channel length such that a threshold voltage and a channel length modulation coefficient change due to manufacturing variations.
The diode-connected transistor connected in series with the current simulating transistor is composed of a field effect transistor having a channel length that does not change a threshold voltage and a channel length modulation coefficient due to manufacturing variations. The high frequency power amplifier circuit according to claim 2.
前記電流−電圧変換素子は、ダイオード接続された電界効果トランジスタであり、該トランジスタはそのチャネル長が前記増幅用トランジスタのチャネル長よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の高周波電力増幅回路。   4. The current-voltage conversion element is a diode-connected field effect transistor, and the transistor has a channel length larger than a channel length of the amplifying transistor. The high-frequency power amplifier circuit described. 前記電流模擬用のトランジスタと直列に接続されたダイオード接続のトランジスタは、そのチャネル長が前記電流−電圧変換用のトランジスタのチャネル長と等しいかそれよりも大きく形成されていることを特徴とする請求項4に記載の高周波電力増幅回路。   The diode-connected transistor connected in series with the current simulating transistor has a channel length equal to or larger than a channel length of the current-voltage converting transistor. Item 5. The high-frequency power amplifier circuit according to Item 4. 前記ダイオード接続のトランジスタとカレントミラー接続された第1トランジスタおよび該第1トランジスタと直列に接続されたダイオード接続の第2トランジスタにより、前記差動増幅回路において前記基準電圧と比較される電圧が生成されることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の高周波電力増幅回路。   A voltage to be compared with the reference voltage in the differential amplifier circuit is generated by the first transistor connected in current mirror with the diode-connected transistor and the diode-connected second transistor connected in series with the first transistor. The high-frequency power amplifier circuit according to claim 2, wherein 前記増幅用トランジスタと制御端子同士が共通接続され、前記増幅用トランジスタに流れる電流に比例した電流が流れる検出用のトランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の高周波電力増幅回路。   The high frequency device according to claim 1, further comprising a detection transistor in which the amplification transistor and the control terminal are connected in common and a current proportional to a current flowing through the amplification transistor flows. Power amplifier circuit. 出力電力制御信号が入力される外部端子を備え、前記バイアス発生回路は、前記出力電力制御信号に応じて前記電流−電圧変換素子に流れる電流が変化され、該電流に応じて前記増幅用トランジスタのバイアス状態が変化されるように構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の高周波電力増幅回路。   The bias generation circuit includes an external terminal to which an output power control signal is input, and a current flowing through the current-voltage conversion element is changed in accordance with the output power control signal, and the amplifier transistor is in response to the current. The high frequency power amplifier circuit according to claim 1, wherein the bias state is changed. 前記増幅用トランジスタと前記バイアス発生回路を構成するトランジスタは、同一の半導体チップに形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の高周波電力増幅回路。   9. The high frequency power amplifier circuit according to claim 1, wherein the amplifying transistor and the transistor constituting the bias generating circuit are formed on the same semiconductor chip. 請求項1〜8のいずれかに記載の高周波電力増幅回路が絶縁基板上に搭載されてなる高周波電力増幅用電子部品であって、前記バイアス発生回路と前記増幅用トランジスタは別個の半導体チップ上に形成され、前記バイアス発生回路が形成された第1の半導体チップと、前記増幅用トランジスタおよび前記電流模擬用トランジスタが形成された第2の半導体チップとが前記絶縁基板上に実装されてなることを特徴とする高周波電力増幅用電子部品。   9. A high-frequency power amplification electronic component comprising the high-frequency power amplification circuit according to claim 1 mounted on an insulating substrate, wherein the bias generation circuit and the amplification transistor are provided on separate semiconductor chips. A first semiconductor chip formed with the bias generation circuit formed thereon, and a second semiconductor chip with the amplification transistor and the current simulation transistor formed on the insulating substrate. Electronic component for high frequency power amplification.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008258986A (en) * 2007-04-05 2008-10-23 Japan Radio Co Ltd High frequency amplifier circuit
US7671684B2 (en) 2005-07-05 2010-03-02 Japan Radio Co., Ltd. FET bias circuit
JP2011182018A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Renesas Electronics Corp High frequency power amplifier and operating method thereof
JP2011234117A (en) * 2010-04-27 2011-11-17 Renesas Electronics Corp Bias circuit, power amplifier, and current mirror circuit
JP2012033986A (en) * 2010-07-28 2012-02-16 Renesas Electronics Corp Envelope curve amplifier
US8810317B2 (en) 2011-08-05 2014-08-19 Renesas Electronics Corporation High frequency circuit and high frequency module
JP2014204236A (en) * 2013-04-03 2014-10-27 株式会社東芝 Bias circuit and amplifier
JP2015023390A (en) * 2013-07-18 2015-02-02 日本電信電話株式会社 Differential amplifier
WO2015114698A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 日本電気株式会社 Transistor package, amplifier circuit containing same, and transistor design method
FR3059493A1 (en) * 2016-11-29 2018-06-01 Stmicroelectronics Sa REGULATING AN RF AMPLIFIER

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7671684B2 (en) 2005-07-05 2010-03-02 Japan Radio Co., Ltd. FET bias circuit
US7948321B2 (en) 2005-07-05 2011-05-24 Japan Radio Co., Ltd. FET bias circuit
JP2008258986A (en) * 2007-04-05 2008-10-23 Japan Radio Co Ltd High frequency amplifier circuit
US8183925B2 (en) 2010-02-26 2012-05-22 Renesas Electronics Corporation High frequency power amplifier and operating method thereof
JP2011182018A (en) * 2010-02-26 2011-09-15 Renesas Electronics Corp High frequency power amplifier and operating method thereof
JP2011234117A (en) * 2010-04-27 2011-11-17 Renesas Electronics Corp Bias circuit, power amplifier, and current mirror circuit
JP2012033986A (en) * 2010-07-28 2012-02-16 Renesas Electronics Corp Envelope curve amplifier
US8810317B2 (en) 2011-08-05 2014-08-19 Renesas Electronics Corporation High frequency circuit and high frequency module
JP2014204236A (en) * 2013-04-03 2014-10-27 株式会社東芝 Bias circuit and amplifier
JP2015023390A (en) * 2013-07-18 2015-02-02 日本電信電話株式会社 Differential amplifier
WO2015114698A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 日本電気株式会社 Transistor package, amplifier circuit containing same, and transistor design method
JPWO2015114698A1 (en) * 2014-01-31 2017-03-23 日本電気株式会社 Transistor package, amplifier circuit including the same, and transistor configuration method
US9853605B2 (en) 2014-01-31 2017-12-26 Nec Corporation Transistor package, amplification circuit including the same, and method of forming transistor
FR3059493A1 (en) * 2016-11-29 2018-06-01 Stmicroelectronics Sa REGULATING AN RF AMPLIFIER
US10432154B2 (en) 2016-11-29 2019-10-01 Stmicroelectronics Sa Regulation of an RF amplifier

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