JP2006094184A - 高周波増幅装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度特性を小さくすることができる高周波増幅装置を得る。
【解決手段】基準電流を供給する抵抗分割回路１６と、前記基準電流に基づいてバイアス電圧を印加するカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１と、前記バイアス電圧に基づいて高周波信号を増幅する高周波増幅器１００とを設けた高周波増幅装置であって、高周波増幅器１００は、高周波信号を増幅する、エミッタが接地されたトランジスタ４を有し、定電圧バイアス回路１０１は、トランジスタ４のベースにバイアス電圧を印加する、エミッタが接地されカレントミラーを形成するトランジスタ９を有し、抵抗分割回路１６は、基準電圧印加端子１１とグランドの間に挿入され、直列接続された抵抗１４、１５から構成され、基準電圧印加端子１１に印加された基準電圧によって、抵抗１４、１５の接続点に接続された抵抗１７を介してトランジスタ９のコレクタへ前記基準電流を供給する。
【選択図】図１

Description

この発明は、温度特性が小さい高周波増幅装置に関するものである。

従来の高周波増幅装置では、エミッタ（ソース）接地トランジスタを増幅素子とした高周波増幅器に対して、ベースバイアス電圧を、カレントミラーもしくはベース電流補償のカレントミラー回路を用いて供給している（例えば、非特許文献１参照）。

青木英彦著、「アナログＩＣの機能回路設計入門 回路シミュレータＳＰＩＣＥを用いたＩＣ設計法」ＣＱ出版社、１９９２年９月２０日発行、Ｐ７２およびＰ７４

従来の高周波（差動）増幅装置においては、温度が変化したとしても、バイアス回路の基準電流Ｉｒｅｆがほぼ一定となるように動作する。図１１は、このようなカレントミラー定電圧バイアス回路を用いた場合の高周波（差動）増幅装置の温度特性を定性的に示す図である。同図において、横軸の温度Ｔは右方向にいくほど高くなる。前述のように基準電流Ｉｒｅｆは温度Ｔに対して一定である。一般的に、図１１のように直流電流増幅率βは温度Ｔが上がるほど小さくなるため、エミッタ（ソース）接地トランジスタのコレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）は、温度Ｔに対して小さくなる。

図１２は、利得に対して支配的なパラメータである電流増幅率ｈｆｅもしくは相互インダクタンスｇｍのコレクタ電流Ｉｃもしくはドレイン電流Ｉｄ依存性を示す図である。同図において、横軸のコレクタ電流Ｉｃもしくはドレイン電流Ｉｄは右方向にいくほど大きくなる。ｈｆｅ（ｇｍ）はＩｃ（Ｉｄ）に対してピークを持ち、一般的なバイアス条件はｈｆｅ（ｇｍ）がピークとなる電流よりも低い電流値に設定されている。その場合、電流が多いほど、ｈｆｅ（ｇｍ）は大きくなる。したがって、エミッタ（ソース）接地トランジスタのコレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）は、温度に対して小さくなるため、ｈｆｅ（ｇｍ）は温度に対して小さくなる。

さらに、同じコレクタ（ドレイン）電流であっても、図１１に示すように、電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）は温度Ｔが高くなると小さくなる特性を一般的に持っている。

以上より、温度が高くなるのに対してコレクタ（ドレイン）電流が小さくなることで電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）が小さくなる効果と、ｈｆｅ（ｇｍ）自身が温度に対して小さくなる効果とが合わさり、ｈｆｅ（ｇｍ）は温度上昇に対して小さくなる。このことにより、図１１に示すように、高周波（差動）増幅装置の利得Ｇａｉｎが温度Ｔが高くなると低くなるという問題がある。

従来の高周波（差動）増幅装置は、温度が高くなると利得が低くなるという温度特性を有しているという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、温度特性を小さくすることができる高周波増幅装置を得るものである。

この発明に係る高周波増幅装置は、基準電流を供給する抵抗分割回路と、前記基準電流に基づいてバイアス電圧を印加するカレントミラー型定電圧バイアス回路と、前記バイアス電圧に基づいて高周波信号を増幅する高周波増幅器とを設けた高周波増幅装置であって、前記高周波増幅器は、高周波信号を増幅する、エミッタが接地された第１のトランジスタを有し、前記カレントミラー型定電圧バイアス回路は、前記第１のトランジスタのベースにバイアス電圧を印加する、エミッタが接地されカレントミラーを形成する第２のトランジスタを有し、前記抵抗分割回路は、基準電圧印加端子とグランドの間に挿入され、直列接続された第１及び第２の抵抗から構成され、前記基準電圧印加端子に印加された基準電圧によって、前記第１及び第２の抵抗の接続点に接続された第３の抵抗を介して前記第２のトランジスタのコレクタへ前記基準電流を供給するものである。

この発明に係る高周波増幅装置は、温度特性を小さくすることができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る高周波増幅装置について図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この実施の形態１に係る高周波増幅装置は、高周波増幅器１００と、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１と、抵抗分割回路１６が設けられている。

高周波増幅器１００は、エミッタ（ソース）接地トランジスタ（第１のトランジスタ）４と、入力端子１とトランジスタ４のベースの間、出力端子２とトランジスタ４のコレクタの間に挿入されたＤＣカットの容量５と、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子３とトランジスタ４のコレクタの間に接続されたコレクタ（ドレイン）バイアス電圧フィード用インダクタ６とから構成される。

カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１は、エミッタ（ソース）接地でかつカレントミラーを形成するトランジスタ（第２のトランジスタ）９から構成される。また、抵抗分割回路１６は、基準電圧印加端子１１に接続された抵抗１４と接地された抵抗１５から構成される。

ベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ７又はベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗８は、トランジスタ４のベースとトランジスタ９のベース間に接続されている。また、抵抗１７は、トランジスタ９のコレクタと抵抗１４、１５の接続点の間に接続されている。なお、エミッタ（ソース）、コレクタ（ドレイン）や、ベース（ゲート）と括弧書きで併記しているのは、通常のトランジスタ以外にＣＭＯＳ等でもよいことを表している。

つぎに、この実施の形態１に係る高周波増幅装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２及び図３は、この発明の実施の形態１に係る高周波増幅装置の温度特性を示す図である。

高周波増幅器１００の入力端子１から入力した高周波信号は、ＤＣカット容量５を経由してエミッタ（ソース）接地トランジスタ４により増幅され、ＤＣカット容量５を経由して出力端子２から出力される。エミッタ（ソース）接地トランジスタ４のコレクタ（ドレイン）バイアス電圧は、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子３から、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧フィード用インダクタ６を介して印加され、ベース（ゲート）バイアス電圧は、定電圧バイアス回路１０１よりベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ７もしくはベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗８を介して印加される。

図１に示す高周波増幅装置は、基準電圧印加端子１１から、抵抗１４と抵抗１５で構成される抵抗分割回路１６、抵抗１７を介してカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１へ基準電圧Ｖｒｅｆを印加することで、基準電流Ｉｒｅｆを供給している。抵抗１４、１５、１７の抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の設定により、従来と同じ基準電流Ｉｒｅｆを得ることは可能であるため、トランジスタ４のベース（ゲート）にバイアスを印加することができ、入力端子１から入力した高周波信号を増幅することができる。

図１１および前述の通り、従来例では基準電流抵抗の値を高く設定することで基準電流Ｉｒｅｆをほぼ一定としている結果、温度が変わった場合も基準電流Ｉｒｅｆを一定に保つため、高周波増幅装置は温度が上がると利得が低くなる特性を持つ。

一方、基準電流Ｉｒｅｆではなく、トランジスタ９のベース・コレクタ間の電圧Ｖｓｅｔを一定とした場合を考える。図１に示す高周波増幅装置で言えば、Ｒ１＝Ｒ３＝０Ω、Ｒ２＝∞Ωの場合に相当する。その場合、温度に対して電圧Ｖｓｅｔは一定となる。図２に、電圧Ｖｓｅｔが一定の場合の高周波増幅装置の定性的な温度特性を示す。同図において、横軸の温度Ｔは右方向にいくほど高くなる。電圧Ｖｓｅｔが一定の場合、温度Ｔが高いほど基準電流Ｉｒｅｆが大きくなる。直流電流増幅率β自体は温度Ｔが高くなると小さくなるが、それを考慮しても、コレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）は大きくなり、電流が大きくなることで、電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）も大きくなる。同じ電流値での電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）は温度Ｔが高くなると小さくなるが、コレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の方が大きいため、高周波増幅装置としては、温度Ｔが高くなると利得Ｇａｉｎが高くなる特性を有する。

以上より、温度に対して基準電流Ｉｒｅｆを一定に保つようにした場合では、温度が高くなると利得が減少するが、逆に、電圧Ｖｓｅｔを一定とした場合には、温度が高くなると利得が増加することになる。このことから、基準電流Ｉｒｅｆ一定と電圧Ｖｓｅｔ一定の間で設定することにより、温度特性を小さくすることが可能と考えられる。

従来例の回路で言えば、基準電流抵抗の抵抗値Ｒｒｅｆが大きいほど、基準電流Ｉｒｅｆ一定に近づき、Ｒｒｅｆが０に近いほど電圧Ｖｓｅｔ一定に近づくことになる。しかし、基準電圧Ｖｒｅｆと、必要な基準電流Ｉｒｅｆの値は決まっているため、従来例の回路ではＲｒｅｆは一意に決まってしまい、温度特性に対して最適化することができない。

図１に示す高周波増幅装置においては、基準電圧印加端子１１とカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１の間には、抵抗１４、抵抗１５で形成される抵抗分割回路１６と抵抗１７がある。抵抗１４と抵抗１５の抵抗比を変えることで、基準電圧Ｖｒｅｆから必要な基準電流Ｉｒｅｆを設定することができるとともに、抵抗１４と抵抗１７の合計値によって、温度に対して基準電流Ｉｒｅｆ一定から電圧Ｖｓｅｔ一定まで変化することが可能である。したがって、抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７の値を最適化することによって、基準電流Ｉｒｅｆを設定するとともに、同時に温度に対して基準電流Ｉｒｅｆ一定から電圧Ｖｓｅｔ一定まで変化することができる。結果として、高周波増幅装置の利得の温度特性を変化することが可能である。

図３は、例として高周波増幅装置の利得の温度特性を最小にした場合の高周波増幅装置の温度特性を示す。抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７の値を最適化することで、電圧Ｖｓｅｔは温度Ｔが高くなるにしたがって、若干下がる特性を有し、そのため、基準電流Ｉｒｅｆは若干増加する特性を有している。直流電流増幅率β自体の温度特性を考慮しても、コレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）は温度Ｔが高いほど、若干大きくなる特性となっている。そして、コレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化と、コレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）が一定でも発生するｈｆｅ（ｇｍ）の変化とがちょうど打ち消す関係にあり、結果として、高周波増幅装置の利得Ｇａｉｎの温度Ｔに対する変化は最小となっている。

以上より、この発明の実施の形態１においては、抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７の値を最適化することによって、コレクタ（ドレイン）電流が一定でも発生する電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化を、コレクタ（ドレイン）電流の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化で打ち消すことにより、温度特性の小さな高周波増幅装置を実現することが可能である。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る高周波増幅装置について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。

図４において、この実施の形態２に係る高周波増幅装置は、高周波増幅器１００と、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１と、抵抗分割回路１６が設けられている。

高周波増幅器１００は、エミッタ（ソース）接地トランジスタ（第１のトランジスタ）４と、入力端子１とトランジスタ４のベースの間、出力端子２とトランジスタ４のコレクタの間に挿入されたＤＣカットの容量５と、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子３とトランジスタ４のコレクタの間に接続されたコレクタ（ドレイン）バイアス電圧フィード用インダクタ６とから構成される。

カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１は、エミッタ（ソース）接地でかつカレントミラーを形成するトランジスタ（第２のトランジスタ）９と、コレクタ電圧印加端子１３がコレクタに接続されたベース電流補償用のトランジスタ（第４のトランジスタ）１２とから構成される。また、抵抗分割回路１６は、基準電圧印加端子１１に接続された抵抗１４と接地された抵抗１５から構成される。

ベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ７又はベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗８は、トランジスタ４のベースとトランジスタ９のベース間に接続されている。また、抵抗１７は、トランジスタ９のコレクタと抵抗１４、１５の接続点の間に接続されている。

つぎに、この実施の形態２に係る高周波増幅装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図４に示す実施の形態２の高周波増幅装置は、図１に示す実施の形態１の高周波増幅装置と比較して、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１として、単なるカレントミラーバイアス回路の代わりに、ベース電流補償カレントミラー型定電圧バイアス回路を用いた点のみが異なる。ベース電流補償用トランジスタ１２により、バイアス回路１０１の電流容量を増しているのみであるため、上記実施の形態１と基本的に同じ動作をする。

したがって、上記実施の形態１の高周波増幅装置と同様に、抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７の値を最適化することによって、コレクタ（ドレイン）電流が一定でも発生する電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化を、コレクタ（ドレイン）電流の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化で打ち消すことにより、温度特性の小さな高周波増幅装置を実現することが可能である。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る高周波増幅装置について図５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態３に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。

図５において、この実施の形態３に係る高周波増幅装置は、高周波増幅器１００と、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１と、抵抗分割回路１６が設けられている。

高周波増幅器１００は、エミッタ（ソース）接地トランジスタ（第１のトランジスタ）４と、入力端子１とトランジスタ４のベースの間、出力端子２とトランジスタ４のコレクタの間に挿入されたＤＣカットの容量５と、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子３とトランジスタ４のコレクタの間に接続されたコレクタ（ドレイン）バイアス電圧フィード用インダクタ６とから構成される。

カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１は、エミッタ（ソース）接地でかつカレントミラーを形成するトランジスタ（第２のトランジスタ）９と、ベース電流補償用のトランジスタ（第４のトランジスタ）１２と、ｐｎｐ（ＰＭＯＳ）トランジスタ（第５のトランジスタ）１８と、コレクタ電圧印加端子１３がエミッタに接続され、カレントミラーを形成するｐｎｐ（ＰＭＯＳ）トランジスタ（第６のトランジスタ）１９とから構成される。また、抵抗分割回路１６は、基準電圧印加端子１１に接続された抵抗１４と接地された抵抗１５から構成される。

ベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ７又はベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗８は、トランジスタ４のベースとトランジスタ９のベース間に接続されている。また、抵抗１７は、トランジスタ１８のエミッタと抵抗１４、１５の接続点の間に接続されている。

つぎに、この実施の形態３に係る高周波増幅装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図５に示す実施の形態３の高周波増幅装置は、図４に示す実施の形態２の高周波増幅装置と比較して、ベース電流補償カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１のベース電流補償トランジスタ１２の電流を基準電流にフィードバックする、ｐｎｐ（ＰＭＯＳ）トランジスタ１８、１９で構成されるｐｎｐ（ＰＭＯＳ）のカレントミラーが挿入されている点のみが異なる。

このバイアス回路１０１は、高周波増幅装置の高出力、高効率化のための回路であるが、設定するベースバイアス電圧については、図４に示す実施の形態２の高周波増幅装置と同様に設定できるため、実施の形態２の高周波増幅装置と同様に、抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７の値を最適化することによって、コレクタ（ドレイン）電流が一定でも発生する電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化を、コレクタ（ドレイン）電流の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化で打ち消すことにより、温度特性の小さな高周波増幅装置を実現することが可能である。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る高周波増幅装置について図６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態４に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。

図６において、この実施の形態４に係る高周波増幅装置は、高周波差動増幅器１０２と、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１と、抵抗分割回路１６が設けられている。

高周波差動増幅器１０２は、２個のエミッタ（ソース）接地トランジスタ（第１及び第３のトランジスタ）４と、２個の入力端子１と２個のトランジスタ４のベースの間、２個の出力端子２と２個のトランジスタ４のコレクタの間に挿入されたＤＣカットの４個の容量５と、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子３と２個のトランジスタ４のコレクタの間に接続されたコレクタ（ドレイン）バイアス電圧フィード用の２個のインダクタ６又はコレクタ（ドレイン）バイアスフィード用抵抗２０とから構成される。

カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１は、エミッタ（ソース）接地でかつカレントミラーを形成するトランジスタ（第２のトランジスタ）９から構成される。また、抵抗分割回路１６は、基準電圧印加端子１１に接続された抵抗１４と接地された抵抗１５から構成される。

２個のベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ７又はベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗８は、２個のトランジスタ４のベースとトランジスタ９のベース間に接続されている。また、抵抗１７は、トランジスタ９のコレクタと抵抗１４、１５の接続点の間に接続されている。

つぎに、この実施の形態４に係る高周波増幅装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図６に示す実施の形態４の高周波差動増幅装置は、図１に示す実施の形態１の高周波増幅装置と比較して、２個のエミッタ（ソース）接地トランジスタ４を差動動作させ、高周波差動増幅器１０２として点のみが異なる。

したがって、図１に示す実施の形態１の高周波増幅装置と同様の議論が成り立ち、抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７の値を最適化することによって、コレクタ（ドレイン）電流が一定でも発生する電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化を、コレクタ（ドレイン）電流の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化で打ち消すことにより、温度特性の小さな高周波差動増幅装置を実現することが可能である。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る高周波増幅装置について図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態５に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。

図７において、この実施の形態５に係る高周波増幅装置は、高周波差動増幅器１０２と、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１と、抵抗分割回路１６が設けられている。

高周波差動増幅器１０２は、２個のエミッタ（ソース）接地トランジスタ（第１及び第３のトランジスタ）４と、２個の入力端子１と２個のトランジスタ４のベースの間、２個の出力端子２と２個のトランジスタ４のコレクタの間に挿入されたＤＣカットの４個の容量５と、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子３と２個のトランジスタ４のコレクタの間に接続されたコレクタ（ドレイン）バイアス電圧フィード用の２個のインダクタ６又はコレクタ（ドレイン）バイアスフィード用抵抗２０とから構成される。

カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１は、エミッタ（ソース）接地でかつカレントミラーを形成するトランジスタ（第２のトランジスタ）９と、コレクタ電圧印加端子１３がコレクタに接続されたベース電流補償用のトランジスタ（第４のトランジスタ）１２とから構成される。また、抵抗分割回路１６は、基準電圧印加端子１１に接続された抵抗１４と接地された抵抗１５から構成される。

２個のベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ７又はベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗８は、２個のトランジスタ４のベースとトランジスタ９のベース間に接続されている。また、抵抗１７は、トランジスタ９のコレクタと抵抗１４、１５の接続点の間に接続されている。

つぎに、この実施の形態５に係る高周波増幅装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図７に示す実施の形態５の高周波増幅装置は、図６に示す実施の形態４の高周波増幅装置と比較して、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１として、単なるカレントミラーバイアス回路の代わりに、ベース電流補償カレントミラー型定電圧バイアス回路を用いた点のみが異なる。ベース電流補償用トランジスタ１２により、バイアス回路１０１の電流容量を増しているのみであるため、上記実施の形態１、４と基本的に同じ動作をする。

したがって、図６に示す実施の形態４の高周波増幅装置と同様に、抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７の値を最適化することによって、コレクタ（ドレイン）電流が一定でも発生する電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化を、コレクタ（ドレイン）電流の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化で打ち消すことにより、温度特性の小さな高周波差動増幅装置を実現することが可能である。

実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る多段構成の高周波増幅装置について図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態６に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。

図８において、この実施の形態６に係る高周波増幅装置は、３段の高周波増幅器１００が設けられ、各段にはカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１が設けられ、さらに、１段目と２段目には抵抗分割回路１６が設けられている。

各段の高周波増幅器１００には、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子３と、ベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ７又はベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗８とが接続されている。また、１段目の高周波増幅器１００には、入力端子１が接続され、３段目の高周波増幅器１００には、出力端子２が接続されている。

１段目と２段目の抵抗分割回路１６は、基準電圧印加端子１１に接続された抵抗１４と接地された抵抗１５から構成される。

１段目と２段目の抵抗１７は、定電圧バイアス回路１０１と抵抗１４、１５の接続点の間に接続されている。また、３段目の基準電流抵抗１０は、定電圧バイアス回路１０１と基準電圧印加端子１１の間に接続されている。

つぎに、この実施の形態６に係る多段構成の高周波増幅装置の動作について図面を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態６に係る高周波増幅装置の温度特性を示す図である。

入力端子１より入力した高周波信号は３段の高周波増幅器１００で増幅され、出力端子２より出力される。１段目、２段目の高周波増幅装置は、図１、図４、図５に示された実施の形態１、２、３の高周波増幅装置のように、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１に、基準電圧Ｖｒｅｆを、抵抗１４、１５で構成される抵抗分割回路１６と抵抗１７を介して印加する構成となっている。

したがって、１段目、２段目の高周波増幅装置は、実施の形態１、２、３で述べたように抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を最適化することによってコレクタ（ドレイン）電流が一定でも発生する電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化を、コレクタ（ドレイン）電流の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化で打ち消すことにより、温度特性の小さな高周波増幅装置となっている。結果として、この実施の形態６では温度特性の小さな多段構成の高周波増幅装置を実現することが可能である。

さらに、実施の形態１、２、３で述べたように、１段目、２段目の高周波増幅装置は抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を最適化することで、温度特性が最小となる条件よりもＶｓｅｔ一定に近い条件に設定することも可能である。その場合の高周波増幅装置の温度特性を図９に示す。温度Ｔが上がるとＶｓｅｔは若干下がるが、Ｉｒｅｆは増加し、直流電流増幅率β自体の温度特性を考慮しても、コレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）は温度Ｔが上がると増加する。コレクタ（ドレイン）電流Ｉｃ（Ｉｄ）は温度Ｔが上がると増加することで、電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）が増加する効果の方が、電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）自体の温度Ｔが上がると小さくなる特性よりも若干上回るため、高周波増幅装置としては、温度Ｔが上がると若干利得Ｇａｉｎが増加する特性となっている。このように、１段目、２段目の高周波増幅装置は温度Ｔが高くなると利得Ｇａｉｎが増加する特性となる。３段目の高周波増幅装置は通常のカレントミラーバイアス回路１０１を用いており、温度Ｔに対して基準電流Ｉｒｅｆが一定となるため、温度Ｔが高くなると利得Ｇａｉｎが減少する特性を有している。

したがって、１段目、２段目の高周波増幅装置は抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を最適化することで、温度特性が最小となる条件よりもＶｓｅｔ一定に近い条件に設定し、１段目、２段目の高周波増幅装置の温度特性を温度が高くなると利得が増加する特性に設定することによって、３段目の高周波増幅装置の温度が上がると利得が減少する温度特性を補償し、多段構成の高周波増幅装置全体での温度特性を小さくすることができる。

なお、ここでは、高周波増幅装置が３段構成で、１段目、２段目に基準電圧Ｖｒｅｆを抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を介してカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１に印加する高周波増幅装置を用いた場合の例を示したが、高周波増幅装置の段数が異なっても、基準電圧Ｖｒｅｆを抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を介してカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１に印加する高周波増幅装置を異なる増幅段に用いても、同様の効果を得ることが可能である。また、全ての増幅段に基準電圧Ｖｒｅｆを抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を介してカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１に印加する高周波増幅装置を用いても同様の効果を得ることができる。また、全ての増幅段が高周波増幅器１００を備える高周波増幅装置ではなく、高周波差動増幅器１０２を備える高周波増幅装置が一部用いられている多段構成の高周波増幅装置においても、同様な効果を有する。

実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る多段構成の高周波増幅装置について図１０を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態７に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。

図１０において、この実施の形態７に係る高周波増幅装置は、３段の高周波差動増幅器１０２が設けられ、各段にはカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１が設けられ、さらに、１段目と２段目には抵抗分割回路１６が設けられている。

各段の高周波差動増幅器１０２には、コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子３と、ベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ７又はベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗８とが接続されている。また、１段目の高周波差動増幅器１０２には、２個の入力端子１が接続され、３段目の高周波差動増幅器１０２には、２個の出力端子２が接続されている。

１段目と２段目の抵抗分割回路１６は、基準電圧印加端子１１に接続された抵抗１４と接地された抵抗１５から構成される。

１段目と２段目の抵抗１７は、定電圧バイアス回路１０１と抵抗１４、１５の接続点の間に接続されている。また、３段目の基準電流抵抗１０は、定電圧バイアス回路１０１と基準電圧印加端子１１の間に接続されている。

つぎに、この実施の形態７に係る多段構成の高周波増幅装置の動作について図面を参照しながら説明する。

入力端子１より入力した高周波信号は３段の高周波差動増幅器１０２で増幅され、出力端子２より出力される。１段目、２段目の高周波増幅装置は、図６、図７に示された実施の形態４、５の高周波増幅装置のように、カレントミラー型定電圧バイアス回路１０１に、基準電圧Ｖｒｅｆを、抵抗１４、１５で構成される抵抗分割回路１６と抵抗１７を介して印加する構成となっている。

したがって、１段目、２段目の高周波増幅装置は、実施の形態４、５で述べたように抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を最適化することによってコレクタ（ドレイン）電流が一定でも発生する電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化を、コレクタ（ドレイン）電流の変化による電流増幅率ｈｆｅ（相互インダクタンスｇｍ）の変化で打ち消すことにより、温度特性の小さな高周波増幅装置となっている。結果として、この実施の形態７では温度特性の小さな多段構成の高周波増幅装置を実現することが可能である。

さらに、上記実施の形態６で述べたように、１段目、２段目の高周波増幅装置は抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を最適化することで、温度特性が最小となる条件よりもＶｓｅｔ一定に近い条件に設定することも可能である。その場合、１段目、２段目の高周波増幅装置は温度が高くなると利得が増加する特性となる。３段目の高周波増幅装置は通常のカレントミラーバイアス回路１０１を用いており、温度に対して基準電流Ｉｒｅｆが一定となるため、温度が高くなると利得が減少する特性を有している。

したがって、１段目、２段目の高周波増幅装置は抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を最適化することで、温度特性が最小となる条件よりもＶｓｅｔ一定に近い条件に設定し、１段目、２段目の高周波増幅装置の温度特性を温度が高くなると利得が増加する特性に設定することによって、３段目の高周波増幅装置の温度が上がると利得が減少する温度特性を補償し、高周波差動増幅器１０２を備える多段構成の高周波増幅装置全体での温度特性を小さくすることができる。

なお、ここでは、高周波増幅装置が３段構成で、１段目、２段目に基準電圧を抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を介してカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１に印加する高周波差動増幅器１０２を備える高周波増幅装置を用いた場合の例を示したが、高周波増幅装置の段数が異なっても、基準電圧を抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を介してカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１に印加する高周波差動増幅器１０２を備える高周波増幅装置を異なる増幅段に用いても、同様の効果を得ることが可能である。また、全ての増幅段に基準電圧を抵抗１４、抵抗１５、抵抗１７を介してカレントミラー型定電圧バイアス回路１０１に印加する高周波差動増幅器１０２を備える高周波増幅装置を用いても同様の効果を得ることができる。また、全ての増幅段が高周波差動増幅器１０２を備える高周波増幅装置ではなく、高周波増幅器１００を備える高周波増幅装置が一部用いられている多段構成の高周波増幅装置においても、同様な効果を有する。

この発明の実施の形態１に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態１に係る高周波増幅装置の温度特性を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る高周波増幅装置の温度特性を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態３に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態４に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態５に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態６に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。 この発明の実施の形態６に係る高周波増幅装置の温度特性を示す図である。 この発明の実施の形態７に係る高周波増幅装置の構成を示す回路図である。 従来の高周波増幅装置の温度特性を示す図である。 高周波増幅装置における、利得に対して支配的なパラメータである電流増幅率ｈｆｅもしくは相互インダクタンスｇｍのコレクタ電流Ｉｃもしくはドレイン電流Ｉｄ依存性を示す図である。

符号の説明

１ 入力端子、２ 出力端子、３ コレクタ（ドレイン）バイアス電圧印加端子、４ エミッタ（ソース）接地トランジスタ、５ ＤＣカットの容量、６ コレクタ（ドレイン）バイアス電圧フィード用インダクタ、７ ベース（ゲート）バイアス電圧フィード用インダクタ、８ ベース（ゲート）バイアスフィード用抵抗、９ トランジスタ、１０ 基準電流抵抗、１１ 基準電圧印加端子、１２ トランジスタ、１３ コレクタ電圧印加端子、１４ 抵抗、１５ 抵抗、１６ 抵抗分割回路、１７抵抗、１８ ｐｎｐ（ＰＭＯＳ）トランジスタ、１９ ｐｎｐ（ＰＭＯＳ）トランジスタ、２０ コレクタ（ドレイン）バイアスフィード用抵抗、１００ 高周波増幅器、１０１ 定電圧バイアス回路、１０２ 高周波差動増幅器。

Claims (6)

1. 基準電流を供給する抵抗分割回路と、
   前記基準電流に基づいてバイアス電圧を印加するカレントミラー型定電圧バイアス回路と、
   前記バイアス電圧に基づいて高周波信号を増幅する高周波増幅器とを備えた高周波増幅装置であって、
   前記高周波増幅器は、高周波信号を増幅する、エミッタが接地された第１のトランジスタを有し、
   前記カレントミラー型定電圧バイアス回路は、前記第１のトランジスタのベースにバイアス電圧を印加する、エミッタが接地されカレントミラーを形成する第２のトランジスタを有し、
   前記抵抗分割回路は、基準電圧印加端子とグランドの間に挿入され、直列接続された第１及び第２の抵抗から構成され、前記基準電圧印加端子に印加された基準電圧によって、前記第１及び第２の抵抗の接続点に接続された第３の抵抗を介して前記第２のトランジスタのコレクタへ前記基準電流を供給する
   ことを特徴とする高周波増幅装置。
2. 基準電流を供給する抵抗分割回路と、
   前記基準電流に基づいてバイアス電圧を印加するカレントミラー型定電圧バイアス回路と、
   前記バイアス電圧に基づいて高周波信号を増幅する高周波差動増幅器とを備えた高周波増幅装置であって、
   前記高周波差動増幅器は、高周波信号を増幅する、エミッタ同士が接続されかつ接地された第１及び第３のトランジスタを有し、
   前記カレントミラー型定電圧バイアス回路は、前記第１及び第３のトランジスタのベースにバイアス電圧を印加する、エミッタが接地されカレントミラーを形成する第２のトランジスタを有し、
   前記抵抗分割回路は、基準電圧印加端子とグランドの間に挿入され、直列接続された第１及び第２の抵抗から構成され、前記基準電圧印加端子に印加された基準電圧によって、前記第１及び第２の抵抗の接続点に接続された第３の抵抗を介して前記第２のトランジスタのコレクタへ前記基準電流を供給する
   ことを特徴とする高周波増幅装置。
3. 前記カレントミラー型定電圧バイアス回路は、前記第２のトランジスタのベース電流を補償する第４のトランジスタをさらに有する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の高周波増幅装置。
4. 前記カレントミラー型定電圧バイアス回路は、前記第４のトランジスタの電流を前記基準電流にフィードバックし、かつカレントミラーを形成する、ベース同士が接続された第５及び第６のトランジスタをさらに有する
   ことを特徴とする請求項３記載の高周波増幅装置。
5. 複数の増幅段から構成された高周波増幅装置であって、
   前記複数の増幅段のうち、少なくとも１つの増幅段が請求項１、３又は４記載の高周波増幅装置によって構成されている
   ことを特徴とする高周波増幅装置。
6. 複数の増幅段から構成された高周波増幅装置であって、
   前記複数の増幅段のうち、少なくとも１つの増幅段が請求項２又は３記載の高周波増幅装置によって構成されている
   ことを特徴とする高周波増幅装置。

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