JP2011250077A - Amplifying device and wireless communication device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、増幅装置及びそれを備えた無線通信装置に関する。 The present invention relates to an amplifying device and a wireless communication device including the same.
下記特許文献1には、FET(Field-Effect-Transistor)を備えた高周波増幅器が開示されている。FETは、信号入力端子に接続されたゲート電極と、電源端子に接続されたドレイン電極と、グランド端子に接続されたソース電極とを有している。ゲート電極に印加するゲート電圧によって、FETのドレイン電流が制御される。
しかしながら、製造プロセスに起因して、FETのゲート電圧−ドレイン電流特性は製品毎にばらつく。過大なドレイン電流が流れるFETを用いた増幅装置においては、過大なドレイン電流に起因する過度の電力消費により、増幅装置の増幅効率が低下する。一方、過小なドレイン電流が流れるFETを用いた増幅装置においては、ドレイン電流の不足に起因して増幅装置の増幅利得が低下する。また、過小なドレイン電流が流れるFETを用いた増幅装置においては、アイソレーションの低下に起因して発振が生じることで、予期しない異常な信号が発生する。この異常な信号に起因して、FETの出力信号に歪みが生じたり、あるいは増幅回路及びその周辺回路の部品が破損する可能性がある。 However, due to the manufacturing process, the gate voltage-drain current characteristics of the FET vary from product to product. In an amplifying apparatus using an FET in which an excessive drain current flows, the amplification efficiency of the amplifying apparatus decreases due to excessive power consumption caused by the excessive drain current. On the other hand, in an amplifying device using an FET through which an excessively small drain current flows, the amplifying gain of the amplifying device is reduced due to the lack of the drain current. Further, in an amplifying apparatus using an FET in which an excessive drain current flows, an unexpected abnormal signal is generated due to oscillation caused by a decrease in isolation. Due to this abnormal signal, the output signal of the FET may be distorted, or the components of the amplifier circuit and its peripheral circuits may be damaged.
あるゲート電圧を印加した場合に流れるドレイン電流の値を一定値に設定するためには、製品毎の個別の調整が必要となり、製造期間が長期化するとともに、製造コストが上昇する。 In order to set the value of the drain current that flows when a certain gate voltage is applied to each other, individual adjustment for each product is required, which increases the manufacturing period and the manufacturing cost.
本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、素子特性の相違に起因するドレイン電流のばらつきを低減することが可能な増幅装置、及びそれを備えた無線通信装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to obtain an amplifying device capable of reducing variations in drain current due to a difference in element characteristics, and a wireless communication device including the same. To do.
本発明の第1の態様に係る増幅装置は、入力端子に入力された入力信号を増幅することにより、出力端子から出力信号を出力する増幅素子と、前記増幅素子の近傍に配置され、前記増幅素子の温度に応じて出力値が変化する第1の温度検出素子と、前記第1の温度検出素子の前記出力値に基づいて、前記増幅素子を流れる電流の電流値を既定値に近付けるための電圧を生成し、当該電圧を前記増幅素子の入力に印加する制御部と、を備えることを特徴とするものである。 An amplifying device according to a first aspect of the present invention includes an amplifying element that outputs an output signal from an output terminal by amplifying an input signal input to an input terminal, and is disposed in the vicinity of the amplifying element. A first temperature detection element whose output value changes according to the temperature of the element, and a current value of a current flowing through the amplifying element based on the output value of the first temperature detection element And a control unit that generates a voltage and applies the voltage to the input of the amplifying element.
第1の態様に係る増幅装置によれば、増幅素子の近傍には、増幅素子の温度に応じて出力値が変化する第1の温度検出素子が配置されている。そして、制御部は、第1の温度検出素子の出力値に基づいて、増幅素子を流れる電流の電流値を既定値に近付けるための電圧を生成し、当該電圧を増幅素子の入力に印加する。素子特性の相違に起因してドレイン電流が過大である場合には、増幅素子の温度は比較的高くなるため、第1の温度検出素子は、増幅素子の比較的高い温度を検出する。従って、制御部は、比較的高い温度を示す出力値が第1の温度検出素子から入力された場合には、その出力値に応じて、増幅素子のドレイン電流を比較的小さく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する電圧を生成する。一方、素子特性の相違に起因してドレイン電流が過小である場合には、増幅素子の温度は比較的低くなるため、第1の温度検出素子は、増幅素子の比較的低い温度を検出する。従って、制御部は、比較的低い温度を示す出力値が第1の温度検出素子から入力された場合には、その出力値に応じて、増幅素子のドレイン電流を比較的大きく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する電圧を生成する。その結果、ドレイン電流は既定値に近付くように調整されるため、素子特性の相違に起因するドレイン電流のばらつきを低減することが可能となる。 According to the amplifying device of the first aspect, the first temperature detecting element whose output value changes according to the temperature of the amplifying element is arranged in the vicinity of the amplifying element. And a control part produces | generates the voltage for making the electric current value of the electric current which flows through an amplification element approach a predetermined value based on the output value of a 1st temperature detection element, and applies the said voltage to the input of an amplification element. When the drain current is excessive due to the difference in element characteristics, the temperature of the amplifying element becomes relatively high, and thus the first temperature detecting element detects a relatively high temperature of the amplifying element. Therefore, when an output value indicating a relatively high temperature is input from the first temperature detection element, the control unit is configured to increase the drain current of the amplifying element relatively small according to the output value. Generates a voltage that acts in a direction approaching the value. On the other hand, when the drain current is excessively low due to the difference in element characteristics, the temperature of the amplifying element becomes relatively low. Therefore, the first temperature detecting element detects a relatively low temperature of the amplifying element. Therefore, when an output value indicating a relatively low temperature is input from the first temperature detecting element, the control unit is configured to increase the drain current of the amplifying element relatively large according to the output value. Generates a voltage that acts in a direction approaching the value. As a result, the drain current is adjusted so as to approach the predetermined value, so that it is possible to reduce the variation in drain current due to the difference in element characteristics.
本発明の第2の態様に係る増幅装置は、第1の態様に係る増幅装置において特に、前記増幅装置が設置される外部環境の温度に応じて出力値が変化する第2の温度検出素子をさらに備え、前記制御部は、前記第1の温度検出素子の前記出力値と、前記第2の温度検出素子の前記出力値とに基づいて、前記外部環境の温度が前記第1の温度検出素子に与える影響を排除又は低減した前記電圧を生成することを特徴とするものである。 The amplifying apparatus according to the second aspect of the present invention is the amplifying apparatus according to the first aspect, in particular, the second temperature detecting element whose output value changes according to the temperature of the external environment where the amplifying apparatus is installed. In addition, the control unit may be configured such that the temperature of the external environment is based on the output value of the first temperature detection element and the output value of the second temperature detection element. The voltage is generated by eliminating or reducing the influence on the voltage.
第2の態様に係る増幅装置によれば、第2の温度検出素子の出力値は、増幅装置が設置される外部環境の温度に応じて変化する。そして、制御部は、第1の温度検出素子の出力値と、第2の温度検出素子の出力値とに基づいて、外部環境の温度が第1の温度検出素子に与える影響を排除又は低減した電圧を生成する。従って、第1の温度検出素子が外部環境の温度の影響を受ける場合であっても、制御部がその影響を排除又は低減した電圧を生成することにより、素子特性の相違に起因するドレイン電流のばらつきを効果的に低減することが可能となる。 According to the amplification device according to the second aspect, the output value of the second temperature detection element changes according to the temperature of the external environment where the amplification device is installed. The control unit eliminates or reduces the influence of the temperature of the external environment on the first temperature detection element based on the output value of the first temperature detection element and the output value of the second temperature detection element. Generate voltage. Therefore, even when the first temperature detection element is affected by the temperature of the external environment, the control unit generates a voltage that eliminates or reduces the influence, and thereby the drain current due to the difference in element characteristics is reduced. Variation can be effectively reduced.
本発明の第3の態様に係る増幅装置は、第2の態様に係る増幅装置において特に、前記増幅装置が配置される放熱板をさらに備え、前記第2の温度検出素子は、前記放熱板上に配置されていることを特徴とするものである。 An amplifying device according to a third aspect of the present invention, in the amplifying device according to the second aspect, further includes a heat radiating plate on which the amplifying device is arranged, and the second temperature detecting element is on the heat radiating plate. It is characterized by being arranged.
第3の態様に係る増幅装置によれば、第2の温度検出素子は、増幅装置が配置される放熱板上に配置されている。外部環境の温度が第1の温度検出素子に与える影響は、外部環境から放熱板経由で起こる要因が主であるため、第2の温度検出素子を放熱板上に配置することにより、放熱板経由で第1の温度検出素子に影響を与える外部環境の温度を、放熱板上に配置された第2の温度検出素子によって高精度に検出することが可能となる。 According to the amplification device according to the third aspect, the second temperature detection element is disposed on the heat sink on which the amplification device is disposed. The influence of the temperature of the external environment on the first temperature detection element is mainly caused by the external environment via the heat sink. Therefore, by placing the second temperature detection element on the heat sink, Thus, the temperature of the external environment that affects the first temperature detection element can be detected with high accuracy by the second temperature detection element disposed on the heat sink.
本発明の第4の態様に係る増幅装置は、第1の態様に係る増幅装置において特に、前記増幅素子は、前記入力端子に接続されたゲート電極と、前記出力端子に接続されたドレイン電極と、ソース電極とを有するFETであり、前記制御部は、反転入力端子、非反転入力端子、及び出力端子を有するオペアンプであり、前記ドレイン電極は、電源電位を与える電源端子に接続されており、前記ソース電極は、グランド電位を与えるグランド端子に接続されており、前記反転入力端子は、前記第1の温度検出素子に接続されており、前記非反転入力端子には、一定の電圧値が入力され、前記オペアンプの前記出力端子は、前記ゲート電極に接続されていることを特徴とするものである。 An amplifying device according to a fourth aspect of the present invention is the amplifying device according to the first aspect, in which the amplifying element includes a gate electrode connected to the input terminal, a drain electrode connected to the output terminal, , A FET having a source electrode, the control unit is an operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, and the drain electrode is connected to a power supply terminal for supplying a power supply potential, The source electrode is connected to a ground terminal for applying a ground potential, the inverting input terminal is connected to the first temperature detection element, and a constant voltage value is input to the non-inverting input terminal. The output terminal of the operational amplifier is connected to the gate electrode.
第4の態様に係る増幅装置によれば、第1の態様に係る増幅装置を比較的簡易な回路構成によって実現することが可能となる。また、電源端子とドレイン電極との間の経路にドレイン電流測定用の抵抗素子を介挿し、当該抵抗素子の両端電圧に基づいてゲート電圧を制御する回路構成の増幅装置と比較すると、当該抵抗素子での電力消費に起因する効率の低下を回避できるとともに、当該抵抗素子での電圧降下に伴うドレイン電圧の降下を回避できるために、ドレイン電圧の降下に起因する増幅装置の飽和出力の低下を回避できる。 According to the amplification device according to the fourth aspect, the amplification device according to the first aspect can be realized with a relatively simple circuit configuration. In addition, when compared with an amplifying apparatus having a circuit configuration in which a resistance element for measuring a drain current is inserted in a path between a power supply terminal and a drain electrode and a gate voltage is controlled based on a voltage across the resistance element, the resistance element In addition to avoiding a decrease in efficiency due to power consumption at the same time and avoiding a decrease in drain voltage due to a voltage drop in the resistance element, avoiding a decrease in saturation output of the amplifier due to a decrease in drain voltage it can.
本発明の第5の態様に係る増幅装置は、第2又は第3の態様に係る増幅装置において特に、前記増幅素子は、前記入力端子に接続されたゲート電極と、前記出力端子に接続されたドレイン電極と、ソース電極とを有するFETであり、前記制御部は、反転入力端子、非反転入力端子、及び出力端子を有するオペアンプであり、前記ドレイン電極は、電源電位を与える電源端子に接続されており、前記ソース電極は、グランド電位を与えるグランド端子に接続されており、前記反転入力端子は、前記第1の温度検出素子に接続されており、前記非反転入力端子は、前記第2の温度検出素子に接続されており、前記オペアンプの前記出力端子は、前記ゲート電極に接続されていることを特徴とするものである。 An amplifying device according to a fifth aspect of the present invention is the amplifying device according to the second or third aspect, in which the amplifying element is connected to the gate electrode connected to the input terminal and the output terminal. The FET includes a drain electrode and a source electrode, the control unit is an operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal, and the drain electrode is connected to a power supply terminal that supplies a power supply potential. The source electrode is connected to a ground terminal for applying a ground potential, the inverting input terminal is connected to the first temperature detecting element, and the non-inverting input terminal is connected to the second terminal. The operational amplifier is connected to a temperature detection element, and the output terminal of the operational amplifier is connected to the gate electrode.
第5の態様に係る増幅装置によれば、第2又は第3の態様に係る増幅装置を比較的簡易な回路構成によって実現することが可能となる。また、電源端子とドレイン電極との間の経路にドレイン電流測定用の抵抗素子を介挿し、当該抵抗素子の両端電圧に基づいてゲート電圧を制御する回路構成の増幅装置と比較すると、当該抵抗素子での電力消費に起因する効率の低下を回避できるとともに、当該抵抗素子での電圧降下に伴うドレイン電圧の降下を回避できるために、ドレイン電圧の降下に起因する増幅装置の飽和出力の低下を回避できる。 According to the amplification device according to the fifth aspect, the amplification device according to the second or third aspect can be realized with a relatively simple circuit configuration. In addition, when compared with an amplifying apparatus having a circuit configuration in which a resistance element for measuring a drain current is inserted in a path between a power supply terminal and a drain electrode and a gate voltage is controlled based on a voltage across the resistance element, the resistance element In addition to avoiding a decrease in efficiency due to power consumption at the same time and avoiding a decrease in drain voltage due to a voltage drop in the resistance element, avoiding a decrease in saturation output of the amplifier due to a decrease in drain voltage it can.
本発明の第6の態様に係る増幅装置は、ゲート電極と、電源電位を与える電源端子に接続されたドレイン電極と、グランド電位を与えるグランド端子に接続されたソース電極とを有し、入力端子からゲート電極に入力された入力信号を増幅することにより、出力端子から出力信号を出力するFETと、前記電源端子と前記ドレイン電極との間の経路に介挿され、前記電源端子に接続された第1端と、前記ドレイン電極に接続された第2端とを有する抵抗素子と、前記第1端に接続された反転入力端子と、前記第2端に接続された非反転入力端子と、前記ゲート電極に接続された出力端子とを有するオペアンプと、を備え、前記オペアンプは、前記非反転入力端子に入力される前記第2端の電圧値に基づいて、前記ドレイン電極を流れるドレイン電流の電流値を既定値に近付けるための電圧を前記出力端子から出力することを特徴とするものである。 An amplifying device according to a sixth aspect of the present invention includes a gate electrode, a drain electrode connected to a power supply terminal for supplying a power supply potential, and a source electrode connected to a ground terminal for supplying a ground potential, and an input terminal By amplifying the input signal input to the gate electrode from the FET, the FET is inserted in the path between the power supply terminal and the drain electrode, and connected to the power supply terminal. A resistance element having a first end and a second end connected to the drain electrode; an inverting input terminal connected to the first end; a non-inverting input terminal connected to the second end; An operational amplifier having an output terminal connected to a gate electrode, wherein the operational amplifier has a drain that flows through the drain electrode based on a voltage value of the second terminal input to the non-inverting input terminal. It is characterized in that for outputting a voltage to approximate the current value of the current to the default value from the output terminal.
第6の態様に係る増幅装置によれば、素子特性の相違に起因してドレイン電流が過大である場合には、抵抗素子での電圧降下が大きくなって、オペアンプの非反転入力端子の電圧値が小さくなるため、オペアンプの非反転入力端子及び反転入力端子間には、比較的小さい入力電圧が入力される。従って、オペアンプは、比較的小さい入力電圧が入力された場合には、その電圧値に応じて、増幅素子のドレイン電流を比較的小さく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する電圧を生成する。一方、素子特性の相違に起因してドレイン電流が過小である場合には、抵抗素子での電圧降下が小さくなって、オペアンプの非反転入力端子の電圧値が大きくなるため、オペアンプの非反転入力端子及び反転入力端子間には、比較的大きい入力電圧が入力される。従って、オペアンプは、比較的大きい入力電圧が入力された場合には、その電圧値に応じて、増幅素子のドレイン電流を比較的大きく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する電圧を生成する。その結果、ドレイン電流は既定値に近付くように調整されるため、素子特性の相違に起因するドレイン電流のばらつきを低減することが可能となる。 According to the amplifying device of the sixth aspect, when the drain current is excessive due to the difference in element characteristics, the voltage drop in the resistance element becomes large, and the voltage value of the non-inverting input terminal of the operational amplifier Therefore, a relatively small input voltage is input between the non-inverting input terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier. Therefore, when a relatively small input voltage is input, the operational amplifier generates a voltage that acts in a direction approaching a predetermined value by increasing the drain current of the amplifying element relatively small according to the voltage value. . On the other hand, if the drain current is too low due to the difference in device characteristics, the voltage drop at the resistance element becomes smaller and the voltage value at the non-inverting input terminal of the operational amplifier becomes larger. A relatively large input voltage is input between the terminal and the inverting input terminal. Therefore, when a relatively large input voltage is input, the operational amplifier generates a voltage that acts in a direction approaching a predetermined value by increasing the drain current of the amplifying element relatively large according to the voltage value. . As a result, the drain current is adjusted so as to approach the predetermined value, so that it is possible to reduce the variation in drain current due to the difference in element characteristics.
本発明の第7の態様に係る増幅装置は、第6の態様に係る増幅装置において特に、前記出力端子と前記ゲート電極との間の経路に介挿された平滑化回路をさらに備えることを特徴とするものである。 An amplifying apparatus according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the amplifying apparatus according to the sixth aspect, in particular, the amplifying apparatus further includes a smoothing circuit interposed in a path between the output terminal and the gate electrode. It is what.
第7の態様に係る増幅装置によれば、オペアンプの出力端子とFETのゲート電極との間の経路に平滑化回路が介挿されている。従って、高周波の入力信号がFETに入力される場合であっても、ドレイン電流の調整のためにオペアンプから出力されてゲート電極に印加される電圧が、高周波の入力信号に伴って高周波で増減するという事態を回避できる。 According to the amplifying device of the seventh aspect, the smoothing circuit is inserted in the path between the output terminal of the operational amplifier and the gate electrode of the FET. Therefore, even when a high-frequency input signal is input to the FET, the voltage output from the operational amplifier and applied to the gate electrode for adjusting the drain current increases or decreases at a high frequency with the high-frequency input signal. Can be avoided.
本発明の第8の態様に係る無線通信装置は、第1又は第6の態様に係る増幅装置と、前記増幅装置から出力された出力信号を無線信号として送信するアンテナと、を備えることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a radio communication apparatus comprising: the amplifying apparatus according to the first or sixth aspect; and an antenna that transmits an output signal output from the amplifying apparatus as a radio signal. It is what.
第8の態様に係る無線通信装置によれば、増幅素子の特性の相違に起因するドレイン電流のばらつきが増幅装置内で自動的に低減されるため、製品毎の個別の調整が不要となり、製造期間の短期化及び製造コストの低減を図ることが可能となる。 According to the radio communication apparatus according to the eighth aspect, the variation in drain current due to the difference in characteristics of the amplifying elements is automatically reduced in the amplifying apparatus, so that individual adjustment for each product is not necessary and It is possible to shorten the period and reduce the manufacturing cost.
本発明によれば、素子特性の相違に起因するドレイン電流のばらつきを低減することが可能な増幅装置、及びそれを備えた無線通信装置を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the amplifier which can reduce the dispersion | variation in drain current resulting from the difference in element characteristics, and a radio | wireless communication apparatus provided with the same can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the element which attached | subjected the same code | symbol in different drawing shall show the same or corresponding element.
図1は、基地局装置1の全体構成を模式的に示す図である。基地局装置1は、LTE(Long Term Evolution)、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)、又はWiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等の通信規格に対応した無線基地局装置であり、ビルの屋上等に設置される基地局本体装置2と、光ファイバ等の通信ケーブル4を介して基地局本体装置2に接続された無線通信装置6とを備えて構成されている。無線通信装置6は、RRH(Remote Radio Head)等の増幅装置3と、増幅装置3に接続されたアンテナ5とを有している。無線通信装置6と基地局本体装置2とを分離することにより、基地局本体装置2の設置の自由度を高めることができる。また、増幅装置3を無線通信装置6内に搭載することにより、増幅装置3とアンテナ5との間のケーブル損失を低減することができる。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the overall configuration of the
以下、本発明の実施の形態に係る増幅装置3の様々な構成について説明する。 Hereinafter, various configurations of the amplifying apparatus 3 according to the embodiment of the present invention will be described.
<第1の実施の形態>
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る増幅装置3Aの構成を簡略化して示す図である。増幅装置3Aは、入力端子12、グランド端子13、出力端子14、電源端子15、増幅素子10、制御部としてのオペアンプ11、平滑化回路17、及び抵抗素子16,60,61を備えて構成されている。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a diagram showing a simplified configuration of the
図3は、図2に示した増幅素子10の構成例を示す図である。増幅素子10は、任意のFET(Field-Effect-Transistor)であり、図3の例ではNチャネルのMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor)30である。MOSFET30は、ゲート電極G、ドレイン電極D、及びソース電極Sを有している。NチャネルのMOSFET30では、ゲート電圧(つまりソース電極Sの電位を基準としたゲート電極Gの電位)が高いほど、ドレイン電流(つまりドレイン電極Dからソース電極Sに流れる電流)が大きくなる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the amplifying
図2を参照して、増幅素子10のゲート電極Gは、入力端子12に接続されている。ドレイン電極Dは、出力端子14に接続されており、また、抵抗素子16を介して電源端子15に接続されている。ソース電極Sは、グランド端子13に接続されている。
With reference to FIG. 2, the gate electrode G of the amplifying
入力端子12には、高周波の入力信号S1が入力される。入力信号S1は、図1に示した基地局本体装置2から通信ケーブル4を介して増幅装置3に入力される。グランド端子13には、グランド電位GNDが与えられる。出力端子14は、アンテナ5に接続されている。電源端子15には、所定の電源電位Vpsが与えられる。増幅素子10は、入力端子12に入力された入力信号S1を増幅することにより、出力端子14から出力信号S2を出力する。出力信号S2は、出力端子14からアンテナ5に向けて出力され、アンテナ5から無線信号として送信される。
The
抵抗素子16は、電源端子15と増幅素子10のドレイン電極Dとの間の経路に介挿されている。つまり、抵抗素子16の第1端20は電源端子15に接続されており、第2端21はドレイン電極Dに接続されている。
The
オペアンプ11は、非反転入力端子22、反転入力端子23、及び出力端子24を備えている。非反転入力端子22は、抵抗素子16の第2端21に接続されている。反転入力端子23は、抵抗素子16の第1端20に接続されている。出力端子24は、平滑化回路17を介して、増幅素子10のゲート電極Gに接続されている。つまり、平滑化回路17は、出力端子24とゲート電極Gとの間の経路に介挿されている。抵抗素子60は反転入力端子23と第1端20との間に接続されており、抵抗素子61は反転入力端子23と出力端子24との間に接続されている。
The
以下、図2に示した増幅装置3Aの動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the
図4は、増幅装置3Aの各部における電圧波形の一例を示す図である。(A)には入力信号S1の電圧値V0の波形を示しており、(B)にはオペアンプ11の非反転入力端子22に入力される電圧値V1の波形を示しており、(C)にはオペアンプ11の出力電圧V2の波形を示しており、(D)には平滑化回路17の出力電圧V3の波形を示している。平滑化回路17の出力電圧V3は、ゲート電極Gに印加されるドレイン電流調整用のバイアス電圧として作用する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a voltage waveform in each part of the
入力端子12からゲート電極Gに入力信号S1が入力されると、入力信号S1の電圧波形の包絡線(図4の(A)に一点鎖線で示す)に応じたドレイン電流Idが、電源端子15から、抵抗素子16、ドレイン電極D、及びソース電極Sをこの順に介して、グランド端子13に流れる。従って、抵抗素子16の両端(つまり第1端20と第2端21との間)には、流れるドレイン電流Idの値に応じた電圧が発生する。ドレイン電流Idの値が大きいほど抵抗素子16の両端電圧は大きくなり、ドレイン電流Idの値が小さいほど抵抗素子16の両端電圧は小さくなる。
When the input signal S1 is input from the
抵抗素子16の第2端21はオペアンプ11の非反転入力端子22に接続されているため、電源電位Vpsから抵抗素子16での電圧降下分を差し引いた電圧値V1が、非反転入力端子22に入力される。従って、ドレイン電流Idの値が大きいほど電圧値V1は小さくなり、ドレイン電流Idの値が小さいほど電圧値V1は大きくなる。
Since the
オペアンプ11は、入力電圧(非反転入力端子22と反転入力端子23との間の電圧)に応じた出力電圧V2を出力する。本実施の形態に係る増幅装置3Aでは、入力電圧の値が大きいほど(つまり電圧値V1が大きいほど)出力電圧V2の値が大きくなり、入力電圧の値が小さいほど(つまり電圧値V1が小さいほど)出力電圧V2の値が小さくなるように、オペアンプ11が設計されている。従って、ドレイン電流Idの値が大きいほど出力電圧V2の値は小さくなり、ドレイン電流Idの値が小さいほど出力電圧V2の値は大きくなる。
The
平滑化回路17は、オペアンプ11から入力された出力電圧V2を、所定の平滑化期間(例えば5ms)について平滑化することにより、周波数が低減された(理想的には直流の)出力電圧V3を出力する。その結果、ゲート電圧に重畳されるバイアス電圧としての出力電圧V3が、ゲート電極Gに印加される。出力電圧V2と同様に出力電圧V3の値は、ドレイン電流Idの値が大きいほど小さくなり、ドレイン電流Idの値が小さいほど大きくなる。従って、過大なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が用いられている増幅装置3Aにおいては、比較的小さな出力電圧V3がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流は比較的小さく増加する。一方、過小なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が用いられている増幅装置3Aにおいては、比較的大きな出力電圧V3がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流は比較的大きく増加する。出力電圧V3の印加前に流れるドレイン電流Idを、電圧値V0に応じた既定値より小さく設定しておき、出力電圧V3の印加前のドレイン電流Idが過大である場合には、比較的小さな出力電圧V3の印加によってドレイン電流Idを比較的小さく増加させることにより、出力電圧V3の印加後のドレイン電流Idを既定値に近付けることができる。一方、出力電圧V3の印加前のドレイン電流Idが過小である場合には、比較的大きな出力電圧V3の印加によってドレイン電流Idを比較的大きく増加させることにより、出力電圧V3の印加後のドレイン電流Idを既定値に近付けることができる。その結果、出力電圧V3の印加後のドレイン電流Idの値は、製造プロセスに起因する素子特性のばらつきに拘わらず、既定値に近付くように調整される。
The smoothing
一例として、増幅装置3Aは、電圧波形及び電圧値が既知である所定の入力信号S1(以下の例ではパイロット信号とする)が入力されたタイミングで、バイアス電圧としての出力電圧V3の設定処理を行う。パイロット信号の電圧値V0に対応するドレイン電流Idの規定値が予め設定されており、その規定値と抵抗素子16の抵抗値とに基づいて、パイロット信号が入力された場合におけるオペアンプ11の入力電圧の目標値が予め設定されている。素子特性のばらつきにより過大なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が増幅素子10として用いられている場合には、パイロット信号が入力された場合のオペアンプ11の入力電圧は、その目標値よりも小さくなる。一方、過小なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が増幅素子10として用いられている場合には、パイロット信号が入力された場合のオペアンプ11の入力電圧は、その目標値よりも大きくなる。オペアンプ11は、入力電圧が目標値よりも小さい場合には、ドレイン電流Idを比較的小さく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する出力電圧V2を出力し、一方、入力電圧が目標値よりも大きい場合には、ドレイン電流Idを比較的大きく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する出力電圧V2を出力する。そして、出力電圧V2に応じた出力電圧V3がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流Idは既定値に近付くこととなる。パイロット信号の送信期間が終了した後も、ゲート電極Gへの出力電圧V3の印加は継続される。
As an example, the
このように本実施の形態に係る増幅装置3Aによれば、素子特性の相違に起因してドレイン電流Idが過大である場合には、抵抗素子16での電圧降下が大きくなって電圧値V1が小さくなるため、オペアンプ11の非反転入力端子22及び反転入力端子23間には、比較的小さい入力電圧が入力される。従って、オペアンプ11は、比較的小さい入力電圧が入力された場合には、その電圧値に応じて、増幅素子10のドレイン電流Idを比較的小さく増加させるための出力電圧V2を生成する。一方、素子特性の相違に起因してドレイン電流Idが過小である場合には、抵抗素子16での電圧降下が小さくなって電圧値V1が大きくなるため、オペアンプ11の非反転入力端子22及び反転入力端子23間には、比較的大きい入力電圧が入力される。従って、オペアンプ11は、比較的大きい入力電圧が入力された場合には、その電圧値に応じて、増幅素子10のドレイン電流Idを比較的大きく増加させるための出力電圧V2を生成する。その結果、ドレイン電流Idは既定値に近付くように調整されるため、素子特性の相違に起因するドレイン電流Idのばらつきを低減することが可能となる。
As described above, according to the
また、本実施の形態に係る増幅装置3Aによれば、オペアンプ11の出力端子24と増幅素子10のゲート電極Gとの間の経路に平滑化回路17が介挿されている。従って、高周波の入力信号S1が増幅素子10に入力される場合であっても、ドレイン電流Idの調整のためにオペアンプ11から出力されてゲート電極Gに印加されるバイアス電圧が、高周波の入力信号S1に伴って高周波で増減するという事態を回避できる。
Further, according to the amplification device 3 </ b> A according to the present embodiment, the smoothing
また、本実施の形態に係る無線通信装置6によれば、増幅素子10の特性の相違に起因するドレイン電流Idのばらつきが増幅装置3A内で自動的に低減されるため、製品毎の個別の調整が不要となり、製造期間の短期化及び製造コストの低減を図ることが可能となる。
Further, according to the wireless communication device 6 according to the present embodiment, the variation in the drain current Id caused by the difference in the characteristics of the amplifying
<第2の実施の形態>
上記第1の実施の形態に係る増幅装置3Aによると、電源端子15とドレイン電極Dとの間の経路に抵抗素子16が介挿されている。従って、抵抗素子16の発熱等による無駄な電力消費が発生する。また、抵抗素子16での電圧降下に伴ってドレイン電圧が降下するため、増幅装置の飽和出力が低下する。第2の実施の形態では、このような不都合が改善された増幅装置について説明する。
<Second Embodiment>
According to the
図5は、本発明の第2の実施の形態に係る増幅装置3Bの構成を簡略化して示す図である。増幅装置3Bは、入力端子12、グランド端子13、出力端子14、電源端子15、増幅素子10、オペアンプ11、抵抗素子40,62,63、及び温度検出素子41を備えて構成されている。増幅素子10としては、上記第1の実施の形態と同様にMOSFET等を用いることができる。
FIG. 5 is a diagram showing a simplified configuration of the
温度検出素子41は、増幅素子10の温度を検出できるように、増幅素子10の近傍(接触を含む)に配置されている。温度検出素子41としては、サーミスタ、熱電対、又はトランジスタ等、温度に応じて出力値が変化する任意の素子を用いることができる。以下の例では、温度検出素子41としてサーミスタを用いている。増幅素子10の温度が高いほどサーミスタの抵抗値は小さくなり、一方、増幅素子10の温度が低いほどサーミスタの抵抗値は大きくなる。
The
増幅素子10のゲート電極Gは、入力端子12に接続されている。ドレイン電極Dは、出力端子14及び電源端子15に接続されている。ソース電極Sは、グランド端子13に接続されている。
The gate electrode G of the amplifying
入力端子12には、高周波の入力信号S1が入力される。グランド端子13には、グランド電位GNDが与えられる。出力端子14は、アンテナ5に接続されている。電源端子15には、所定の電源電位Vpsが与えられる。増幅素子10は、入力端子12に入力された入力信号S1を増幅することにより、出力端子14から出力信号S2を出力する。出力信号S2は、出力端子14からアンテナ5に向けて出力され、アンテナ5から無線信号として送信される。
The
オペアンプ11は、非反転入力端子22、反転入力端子23、及び出力端子24を備えている。非反転入力端子22は、抵抗素子40を介して電源端子15に接続されている。反転入力端子23は、温度検出素子41を介して電源端子15に接続されている。出力端子24は、増幅素子10のゲート電極Gに接続されている。抵抗素子62は非反転入力端子22とグランド電位との間に接続されており、抵抗素子63は反転入力端子23と出力端子24との間に接続されている。
The
以下、図5に示した増幅装置3Bの動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the amplifying
入力端子12からゲート電極Gに入力信号S1が入力されると、入力信号S1の電圧値V0に応じたドレイン電流Idが、電源端子15から、ドレイン電極D、及びソース電極Sをこの順に介して、グランド端子13に流れる。従って、増幅素子10は、流れるドレイン電流Idの値に応じて発熱する。ドレイン電流Idの値が大きいほど、増幅素子10の発熱は大きくなる。そのため、温度検出素子41の抵抗値は小さくなる。一方、ドレイン電流Idの値が小さいほど、増幅素子10の発熱は小さくなる。そのため、温度検出素子41の抵抗値は大きくなる。
When the input signal S1 is input from the
オペアンプ11の非反転入力端子22の電位は、電源電位Vpsから抵抗素子40での電圧降下分を差し引いた電位(一定値)となる。また、反転入力端子23の電位は、電源電位Vpsから温度検出素子41での電圧降下分を差し引いた電位となる。そして、非反転入力端子22の電位と反転入力端子23の電位との差が、オペアンプ11の入力電圧V5となる。ここで、温度検出素子41の抵抗値が小さいほど、温度検出素子41での電圧降下は小さくなり、温度検出素子41の抵抗値が大きいほど、温度検出素子41での電圧降下は大きくなる。そのため、ドレイン電流Idの値が大きいほど、増幅素子10の温度は高くなり、温度検出素子41の抵抗値は小さくなり、温度検出素子41での電圧降下は小さくなり、反転入力端子23の電位は高くなるため、入力電圧V5の値は小さくなる。一方、ドレイン電流Idの値が小さいほど、増幅素子10の温度は低くなり、温度検出素子41の抵抗値は大きくなり、温度検出素子41での電圧降下は大きくなり、反転入力端子23の電位は低くなるため、入力電圧V5の値は大きくなる。
The potential of the
オペアンプ11は、入力電圧V5に応じた出力電圧V6を出力する。その結果、ゲート電圧に重畳されるバイアス電圧としての出力電圧V6が、ゲート電極Gに印加される。本実施の形態に係る増幅装置3Bでは、入力電圧V5の値が大きいほど出力電圧V6の値が大きくなり、入力電圧V5の値が小さいほど出力電圧V6の値が小さくなるように、オペアンプ11が設計されている。従って、ドレイン電流Idの値が大きいほど出力電圧V6の値は小さくなり、ドレイン電流Idの値が小さいほど出力電圧V6の値は大きくなる。
The
従って、過大なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が用いられている増幅装置3Bにおいては、比較的小さな出力電圧V6がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流は比較的小さく増加する。一方、過小なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が用いられている増幅装置3Bにおいては、比較的大きな出力電圧V6がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流は比較的大きく増加する。出力電圧V6の印加前に流れるドレイン電流Idを、電圧値V0に応じた既定値より小さく設定しておき、出力電圧V6の印加前のドレイン電流Idが過大である場合には、比較的小さな出力電圧V6の印加によってドレイン電流Idを比較的小さく増加させることにより、出力電圧V6の印加後のドレイン電流Idを既定値に近付けることができる。一方、出力電圧V6の印加前のドレイン電流Idが過小である場合には、比較的大きな出力電圧V6の印加によってドレイン電流Idを比較的大きく増加させることにより、出力電圧V6の印加後のドレイン電流Idを既定値に近付けることができる。その結果、出力電圧V6の印加後のドレイン電流Idの値は、製造プロセスに起因する素子特性のばらつきに拘わらず、既定値に近付くように調整される。
Accordingly, in the
一例として、増幅装置3Bは、通信データ量が一定である所定のタイミング(例えば深夜の特定の時間帯)で、バイアス電圧としての出力電圧V6の設定処理を行う。一定の通信データ量に対応するドレイン電流Idの既定値と、その既定値に対応するオペアンプ11の入力電圧V5の目標値とが予め設定されている。素子特性のばらつきにより過大なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が増幅素子10として用いられている場合には、通信データ量が一定である場合の入力電圧V5は、その目標値よりも小さくなる。一方、過小なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が増幅素子10として用いられている場合には、通信データ量が一定である場合の入力電圧V5は、その目標値よりも大きくなる。オペアンプ11は、入力電圧V5が目標値よりも小さい場合には、ドレイン電流Idを比較的小さく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する出力電圧V6を出力し、一方、入力電圧V5が目標値よりも大きい場合には、ドレイン電流Idを比較的大きく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する出力電圧V6を出力する。そして、出力電圧V6がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流Idは既定値に近付くこととなる。出力電圧V6の設定処理が完了した後も、ゲート電極Gへの出力電圧V6の印加は継続される。
As an example, the amplifying
このように本実施の形態に係る増幅装置3Bによれば、増幅素子10の近傍には、増幅素子10の温度に応じて出力値(電圧降下量)が変化する温度検出素子41が配置されている。そして、オペアンプ11は、温度検出素子41の出力値に基づいて、増幅素子10を流れるドレイン電流Idの電流値を既定値に近付けるための出力電圧V6を生成し、当該出力電圧V6を増幅素子10のゲート電極Gに印加する。素子特性の相違に起因してドレイン電流Idが過大である場合には、増幅素子10の温度は比較的高くなるため、温度検出素子41は、増幅素子10の比較的高い温度を検出する。従って、オペアンプ11は、比較的高い温度を示す出力値が温度検出素子41から入力された場合には、その出力値に応じて、増幅素子10のドレイン電流Idを比較的小さく増加させるための出力電圧V6を生成する。一方、素子特性の相違に起因してドレイン電流Idが過小である場合には、増幅素子10の温度は比較的低くなるため、温度検出素子41は、増幅素子10の比較的低い温度を検出する。従って、オペアンプ11は、比較的低い温度を示す出力値が温度検出素子41から入力された場合には、その出力値に応じて、増幅素子10のドレイン電流Idを比較的大きく増加させるための出力電圧V6を生成する。その結果、ドレイン電流Idは既定値に近付くように調整されるため、素子特性の相違に起因するドレイン電流Idのばらつきを低減することが可能となる。
As described above, according to the
また、本実施の形態に係る増幅装置3Bによれば、温度検出素子41及びオペアンプ11等を用いた比較的簡易な回路構成によって、ドレイン電流Idの自動調整を実現することが可能となる。また、電源端子15とドレイン電極Dとの間の経路にドレイン電流測定用の抵抗素子16(図2参照)が介挿されていないため、抵抗素子16での電力消費に起因する効率の低下を回避できるとともに、抵抗素子16での電圧降下に伴うドレイン電圧の降下を回避できるために、ドレイン電圧の降下に起因する増幅装置の飽和出力の低下を回避できる。
Further, according to the
<第3の実施の形態>
上記第2の実施の形態に係る増幅装置3Bによると、温度検出素子41が増幅素子10の温度を検出するにあたって、増幅装置3Bが設置される外部環境の温度の影響を受ける可能性がある。温度検出素子41が外部環境の温度の影響を受けると、ドレイン電流Idの調整精度が低下する。第3の実施の形態では、このような不都合が改善された増幅装置について説明する。
<Third Embodiment>
According to the
図6は、本発明の第3の実施の形態に係る増幅装置3Cの構成を簡略化して示す図である。増幅装置3Cは、入力端子12、グランド端子13、出力端子14、電源端子15、増幅素子10、オペアンプ11、抵抗素子62,63、及び温度検出素子41,42を備えて構成されている。増幅素子10としては、上記第1の実施の形態と同様にMOSFET等を用いることができる。
FIG. 6 is a diagram showing a simplified configuration of an
温度検出素子41は、増幅素子10の温度を検出できるように、増幅素子10の近傍(接触を含む)に配置されている。温度検出素子42は、外部環境の温度を検出できるように、増幅装置3Cが配置される放熱板50(後述の図7,8参照)上に配置されている。なお、図6に示すように温度検出素子42はオペアンプ11と電源端子15との間に接続する必要があるため、実装の容易さを優先して、増幅装置3Cの回路基板53(図7,8参照)上において増幅素子10から離れた箇所(つまり増幅素子10の発熱の影響を受けにくい箇所)に温度検出素子42を配置してもよい。
The
図7及び図8はそれぞれ、増幅装置3Cの外観構成を模式的に示す斜視図及び断面図である。放熱板50とケース蓋51とを含む筐体内に、電源回路用の回路基板52と、増幅回路用の回路基板53と、信号処理用の回路基板54とが収容されている。回路基板53上には、増幅素子10と、その近傍に温度検出素子41とが実装されている。なお、図7,8では図示を省略しているが、図6に示したオペアンプ11及び抵抗素子62,63等も、回路基板53上に実装されている。図8に示すように、温度検出素子42は、放熱板50の内面のうち回路基板53が配置されていない箇所上に配置されている。
7 and 8 are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, schematically showing the external configuration of the
温度検出素子41,42としては、サーミスタ、熱電対、又はトランジスタ等、温度に応じて出力値が変化する任意の素子を用いることができる。以下の例では、温度検出素子41,42としてサーミスタを用いている。増幅素子10や外部環境の温度が高いほどサーミスタの抵抗値は小さくなり、一方、増幅素子10や外部環境の温度が低いほどサーミスタの抵抗値は大きくなる。
As the
図6を参照して、増幅素子10のゲート電極Gは、入力端子12に接続されている。ドレイン電極Dは、出力端子14及び電源端子15に接続されている。ソース電極Sは、グランド端子13に接続されている。
Referring to FIG. 6, the gate electrode G of the amplifying
入力端子12には、高周波の入力信号S1が入力される。グランド端子13には、グランド電位GNDが与えられる。出力端子14は、アンテナ5に接続されている。電源端子15には、所定の電源電位Vpsが与えられる。増幅素子10は、入力端子12に入力された入力信号S1を増幅することにより、出力端子14から出力信号S2を出力する。出力信号S2は、出力端子14からアンテナ5に向けて出力され、アンテナ5から無線信号として送信される。
The
オペアンプ11は、非反転入力端子22、反転入力端子23、及び出力端子24を備えている。非反転入力端子22は、温度検出素子42を介して電源端子15に接続されている。反転入力端子23は、温度検出素子41を介して電源端子15に接続されている。出力端子24は、増幅素子10のゲート電極Gに接続されている。
The
以下、図6に示した増幅装置3Cの動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the amplifying
入力端子12からゲート電極Gに入力信号S1が入力されると、入力信号S1の電圧値V0に応じたドレイン電流Idが、電源端子15から、ドレイン電極D、及びソース電極Sをこの順に介して、グランド端子13に流れる。従って、増幅素子10は、流れるドレイン電流Idの値に応じて発熱する。ドレイン電流Idの値が大きいほど、増幅素子10の発熱は大きくなる。そのため、温度検出素子41の抵抗値は小さくなる。一方、ドレイン電流Idの値が小さいほど、増幅素子10の発熱は小さくなる。そのため、温度検出素子41の抵抗値は大きくなる。また、図8に示したように温度検出素子42は放熱板50上に配置されているため、外部環境の温度が高いほど、放熱板50の温度も高くなり、温度検出素子42の抵抗値は小さくなる。一方、外部環境の温度が低いほど、放熱板50の温度も低くなり、温度検出素子42の抵抗値は大きくなる。
When the input signal S1 is input from the
オペアンプ11の非反転入力端子22の電位は、電源電位Vpsから温度検出素子42での電圧降下分を差し引いた電位となる。また、反転入力端子23の電位は、電源電位Vpsから温度検出素子41での電圧降下分を差し引いた電位となる。そして、非反転入力端子22の電位と反転入力端子23の電位との差が、オペアンプ11の入力電圧V8となる。
The potential of the
外部環境の温度が高いほど、温度検出素子42の抵抗値は小さくなり、温度検出素子42での電圧降下は小さくなるため、非反転入力端子22の電位は高くなる。一方、外部環境の温度が低いほど、温度検出素子42の抵抗値は大きくなり、温度検出素子42での電圧降下は大きくなるため、非反転入力端子22の電位は低くなる。また、上記第2の実施の形態で説明した通り、ドレイン電流Idの値が大きいほど反転入力端子23の電位は高くなり、ドレイン電流Idの値が小さいほど反転入力端子23の電位は低くなる。
As the temperature of the external environment is higher, the resistance value of the
ここで、温度検出素子41が外部環境の温度の影響を受けて反転入力端子23の電位が変動した場合であっても、温度検出素子41が受ける影響と同様の影響を温度検出素子42によって検出し、非反転入力端子22の電位に反映させている。そのため、温度検出素子41が外部環境の温度の影響を受けた場合であっても、入力電圧V8からはその影響が排除又は低減される。なお、温度検出素子41と温度検出素子42との間での外部環境の温度の影響の受けやすさの相違を考慮して、温度検出素子41,42の少なくとも一方の出力値に補正係数を乗じてもよい。
Here, even if the
オペアンプ11は、入力電圧V8に応じた出力電圧V9を出力する。その結果、ゲート電圧に重畳されるバイアス電圧としての出力電圧V9が、ゲート電極Gに印加される。本実施の形態に係る増幅装置3Cでは、入力電圧V8の値が大きいほど出力電圧V9の値が大きくなり、入力電圧V8の値が小さいほど出力電圧V9の値が小さくなるように、オペアンプ11が設計されている。従って、ドレイン電流Idの値が大きいほど出力電圧V9の値は小さくなり、ドレイン電流Idの値が小さいほど出力電圧V9の値は大きくなる。
The
従って、過大なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が用いられている増幅装置3Cにおいては、比較的小さな出力電圧V9がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流は比較的小さく増加する。一方、過小なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が用いられている増幅装置3Cにおいては、比較的大きな出力電圧V9がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流は比較的大きく増加する。出力電圧V9の印加前に流れるドレイン電流Idを、電圧値V0に応じた既定値より小さく設定しておき、出力電圧V9の印加前のドレイン電流Idが過大である場合には、比較的小さな出力電圧V9の印加によってドレイン電流Idを比較的小さく増加させることにより、出力電圧V9の印加後のドレイン電流Idを既定値に近付けることができる。一方、出力電圧V9の印加前のドレイン電流Idが過小である場合には、比較的大きな出力電圧V9の印加によってドレイン電流Idを比較的大きく増加させることにより、出力電圧V9の印加後のドレイン電流Idを既定値に近付けることができる。その結果、出力電圧V9の印加後のドレイン電流Idの値は、製造プロセスに起因する素子特性のばらつきに拘わらず、既定値に近付くように調整される。
Therefore, in the
一例として、増幅装置3Cは、通信データ量が一定である所定のタイミング(例えば深夜の特定の時間帯)で、バイアス電圧としての出力電圧V9の設定処理を行う。一定の通信データ量に対応するドレイン電流Idの既定値と、その既定値に対応するオペアンプ11の入力電圧V8の目標値とが予め設定されている。素子特性のばらつきにより過大なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が増幅素子10として用いられている場合には、通信データ量が一定である場合の入力電圧V8は、その目標値よりも小さくなる。一方、過小なドレイン電流Idが流れるMOSFET30が増幅素子10として用いられている場合には、通信データ量が一定である場合の入力電圧V8は、その目標値よりも大きくなる。オペアンプ11は、入力電圧V8が目標値よりも小さい場合には、ドレイン電流Idを比較的小さく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する出力電圧V9を出力し、一方、入力電圧V8が目標値よりも大きい場合には、ドレイン電流Idを比較的大きく増加させることによって既定値に近付ける方向に作用する出力電圧V9を出力する。そして、出力電圧V9がゲート電極Gに印加されることにより、ドレイン電流Idは既定値に近付くこととなる。出力電圧V9の設定処理が完了した後も、ゲート電極Gへの出力電圧V9の印加は継続される。
As an example, the amplifying
このように本実施の形態に係る増幅装置3Cによれば、温度検出素子42の出力値(電圧降下量)は、増幅装置3Cが設置される外部環境の温度に応じて変化する。そして、オペアンプ11は、温度検出素子41の出力値と、温度検出素子42の出力値とに基づいて、外部環境の温度が温度検出素子41に与える影響を排除又は低減した出力電圧V9を生成する。従って、温度検出素子41が外部環境の温度の影響を受ける場合であっても、オペアンプ11がその影響を排除又は低減した出力電圧V9を生成することにより、素子特性の相違に起因するドレイン電流Idのばらつきを効果的に低減することが可能となる。
As described above, according to the
また、本実施の形態に係る増幅装置3Cによれば、温度検出素子42は、増幅装置3Cが配置される放熱板50上に配置されている。外部環境の温度が温度検出素子41に与える影響は、外部環境から放熱板50を経由して起こる要因が主である。そのため、温度検出素子42を放熱板50上に配置することにより、放熱板50経由で温度検出素子41に影響を与える外部環境の温度を、放熱板50上に配置された温度検出素子42によって高精度に検出することが可能となる。
Further, according to the
また、本実施の形態に係る増幅装置3Cによれば、温度検出素子41,42及びオペアンプ11等を用いた比較的簡易な回路構成によって、外部環境の温度の影響を排除又は低減しつつ、ドレイン電流Idの自動調整を実現することが可能となる。また、電源端子15とドレイン電極Dとの間の経路にドレイン電流測定用の抵抗素子16(図2参照)が介挿されていないため、抵抗素子16での電力消費に起因する効率の低下を回避できるとともに、抵抗素子16での電圧降下に伴うドレイン電圧の降下を回避できるために、ドレイン電圧の降下に起因する増幅装置の飽和出力の低下を回避できる。
In addition, according to the
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined not by the above-mentioned meaning but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of claims for patent.
3,3A〜3C 増幅装置
5 アンテナ
6 無線通信装置
10 増幅素子
11 オペアンプ
12 入力端子
13 グランド端子
14 出力端子
15 電源端子
16 抵抗素子
17 平滑化回路
22 非反転入力端子
23 反転入力端子
24 出力端子
30 MOSFET
41,42 温度検出素子
50 放熱板
3, 3A to
41, 42
Claims (8)
前記増幅素子の近傍に配置され、前記増幅素子の温度に応じて出力値が変化する第1の温度検出素子と、
前記第1の温度検出素子の前記出力値に基づいて、前記増幅素子を流れる電流の電流値を既定値に近付けるための電圧を生成し、当該電圧を前記増幅素子の入力に印加する制御部と、
を備える、増幅装置。 An amplification element that outputs an output signal from the output terminal by amplifying the input signal input to the input terminal;
A first temperature detecting element disposed in the vicinity of the amplifying element, the output value of which varies according to the temperature of the amplifying element;
Based on the output value of the first temperature detection element, a control unit that generates a voltage for causing the current value of the current flowing through the amplification element to approach a predetermined value, and applies the voltage to the input of the amplification element; ,
An amplification device comprising:
前記制御部は、前記第1の温度検出素子の前記出力値と、前記第2の温度検出素子の前記出力値とに基づいて、前記外部環境の温度が前記第1の温度検出素子に与える影響を排除又は低減した前記電圧を生成する、請求項1に記載の増幅装置。 A second temperature detection element whose output value changes according to the temperature of the external environment in which the amplification device is installed;
The control unit is configured to influence the temperature of the external environment on the first temperature detection element based on the output value of the first temperature detection element and the output value of the second temperature detection element. The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the voltage is generated by eliminating or reducing the voltage.
前記第2の温度検出素子は、前記放熱板上に配置されている、請求項2に記載の増幅装置。 A heat sink on which the amplifying device is disposed;
The amplifying apparatus according to claim 2, wherein the second temperature detection element is disposed on the heat radiating plate.
前記制御部は、反転入力端子、非反転入力端子、及び出力端子を有するオペアンプであり、
前記ドレイン電極は、電源電位を与える電源端子に接続されており、
前記ソース電極は、グランド電位を与えるグランド端子に接続されており、
前記反転入力端子は、前記第1の温度検出素子に接続されており、
前記非反転入力端子には、一定の電圧値が入力され、
前記オペアンプの前記出力端子は、前記ゲート電極に接続されている、請求項1に記載の増幅装置。 The amplifying element is a FET (Field-Effect-Transistor) having a gate electrode connected to the input terminal, a drain electrode connected to the output terminal, and a source electrode,
The control unit is an operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal,
The drain electrode is connected to a power supply terminal for supplying a power supply potential;
The source electrode is connected to a ground terminal for applying a ground potential;
The inverting input terminal is connected to the first temperature detection element;
A constant voltage value is input to the non-inverting input terminal,
The amplification device according to claim 1, wherein the output terminal of the operational amplifier is connected to the gate electrode.
前記制御部は、反転入力端子、非反転入力端子、及び出力端子を有するオペアンプであり、
前記ドレイン電極は、電源電位を与える電源端子に接続されており、
前記ソース電極は、グランド電位を与えるグランド端子に接続されており、
前記反転入力端子は、前記第1の温度検出素子に接続されており、
前記非反転入力端子は、前記第2の温度検出素子に接続されており、
前記オペアンプの前記出力端子は、前記ゲート電極に接続されている、請求項2又は3に記載の増幅装置。 The amplifying element is a FET (Field-Effect-Transistor) having a gate electrode connected to the input terminal, a drain electrode connected to the output terminal, and a source electrode,
The control unit is an operational amplifier having an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal,
The drain electrode is connected to a power supply terminal for supplying a power supply potential;
The source electrode is connected to a ground terminal for applying a ground potential;
The inverting input terminal is connected to the first temperature detection element;
The non-inverting input terminal is connected to the second temperature detection element;
The amplification device according to claim 2, wherein the output terminal of the operational amplifier is connected to the gate electrode.
前記電源端子と前記ドレイン電極との間の経路に介挿され、前記電源端子に接続された第1端と、前記ドレイン電極に接続された第2端とを有する抵抗素子と、
前記第1端に接続された反転入力端子と、前記第2端に接続された非反転入力端子と、前記ゲート電極に接続された出力端子とを有するオペアンプと、
を備え、
前記オペアンプは、前記非反転入力端子に入力される前記第2端の電圧値に基づいて、前記ドレイン電極を流れるドレイン電流の電流値を既定値に近付けるための電圧を前記出力端子から出力する、増幅装置。 A gate electrode, a drain electrode connected to a power supply terminal for supplying a power supply potential, and a source electrode connected to a ground terminal for supplying a ground potential, and amplifying an input signal input from the input terminal to the gate electrode FET (Field-Effect-Transistor) that outputs the output signal from the output terminal,
A resistance element having a first end inserted in a path between the power supply terminal and the drain electrode and connected to the power supply terminal; and a second end connected to the drain electrode;
An operational amplifier having an inverting input terminal connected to the first end, a non-inverting input terminal connected to the second end, and an output terminal connected to the gate electrode;
With
The operational amplifier outputs, from the output terminal, a voltage for bringing the current value of the drain current flowing through the drain electrode close to a predetermined value based on the voltage value of the second terminal input to the non-inverting input terminal. Amplification equipment.
前記増幅装置から出力された出力信号を無線信号として送信するアンテナと、
を備える、無線通信装置。
An amplifying device according to claim 1 or 6,
An antenna for transmitting the output signal output from the amplification device as a radio signal;
A wireless communication device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010120439A JP2011250077A (en) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Amplifying device and wireless communication device |
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JP2010120439A JP2011250077A (en) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | Amplifying device and wireless communication device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014017624A (en) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Japan Radio Co Ltd | Amplifier control device |
WO2015056989A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 주식회사 케이엠더블유 | Device for forming wireless high-frequency signal path and method for controlling same |
-
2010
- 2010-05-26 JP JP2010120439A patent/JP2011250077A/en active Pending
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WO2015056989A1 (en) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 주식회사 케이엠더블유 | Device for forming wireless high-frequency signal path and method for controlling same |
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