JP2013012985A - Power amplifier circuit and circuit device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplifier circuit that keeps the phase of an output signal intact even when a supply voltage drops.SOLUTION: The power amplifier circuit comprises: a power supply VDD; MOS transistors Tr, Trx connected to the power supply; and compensation capacitances Cxgd, Cxgdx connected between gates and drains of the MOS transistors. The compensation capacitances have a characteristic of capacitance value depending on a voltage change in the power supply so as to cancel changes in gate-drain capacitances Cgd, Cgdx of the MOS transistors depending on a voltage change in the power supply.

Description

本発明は、MOSトランジスタを有するパワーアンプ回路、およびパワーアンプ回路を有する回路装置に関する。   The present invention relates to a power amplifier circuit having a MOS transistor and a circuit device having a power amplifier circuit.

携帯端末の送信回路の最後段の高周波アンプであるパワーアンプ(PA)には、長年の間GaAs等の化合物半導体トランジスタが用いられてきた。しかし近年、MOSトランジスタの高周波特性が向上し、MOSトランジスタでもパワーアンプが設計されるようになってきた。   A compound semiconductor transistor such as GaAs has been used for many years for a power amplifier (PA), which is a high-frequency amplifier at the last stage of a transmission circuit of a portable terminal. However, in recent years, the high frequency characteristics of MOS transistors have improved, and power amplifiers have been designed even for MOS transistors.

携帯端末の送信回路等において、パワーアンプ(PA)は、アンテナを介して離れた基地局に信号を送る高周波増幅器(アンプ)であるため、基本的には大出力で消費電力も非常に大きい。携帯端末の消費電力の大部分が、パワーアンプにおける消費電力により占められる場合もあり、パワーアンプの消費電力を下げるために様々な試みが行われてきた。   In a transmission circuit of a portable terminal or the like, a power amplifier (PA) is a high-frequency amplifier (amplifier) that sends a signal to a base station that is distant through an antenna. In some cases, most of the power consumption of the mobile terminal is occupied by the power consumption of the power amplifier, and various attempts have been made to reduce the power consumption of the power amplifier.

例えば、携帯端末から基地局が遠距離にあり、そのためパワーアンプが大出力で信号を出力する場合と、携帯端末から基地局が近・中距離にあり、そのためパワーアンプが小・中出力で信号を出力する場合とがあり、実際の運用では後者の頻度が高い。このことに着目し、小・中出力の場合にはパワーアンプのバイアスを下げて消費電力を低減しようとする試みが提案されている。しかしながら、この方式では、電源電圧が常に高いため、消費電力をあまり低下させることはできない。そこで、小・中出力時にはパワーアンプの電源電圧を下げて消費電力を下げようとする試みが行なわれている。   For example, when the base station is at a long distance from the mobile terminal, so that the power amplifier outputs a signal at a large output, and when the base station is at a short / medium distance from the mobile terminal, the power amplifier is a signal at a small / medium output. May be output, and in the actual operation, the latter frequency is high. Focusing on this, attempts have been made to reduce the power consumption by reducing the bias of the power amplifier in the case of small and medium outputs. However, in this method, since the power supply voltage is always high, the power consumption cannot be reduced much. Therefore, attempts have been made to lower the power consumption by lowering the power supply voltage of the power amplifier during small and medium outputs.

しかし、パワーアンプ回路で電源電圧を低下させると、出力信号の利得と位相が大きく変化してしまう。送信信号は振幅位相変調信号であるため、利得と位相が変化すると、基地局での信号受信に障害が生じる。そこで、電源電圧を変化させても、利得と位相が変化しない方策が必要となる。実際には、利得の変化は問題にならず、位相遅れ自体も問題ではないが、位相遅れ量が変化することが問題である。   However, when the power supply voltage is lowered by the power amplifier circuit, the gain and phase of the output signal change greatly. Since the transmission signal is an amplitude-phase modulation signal, if the gain and phase change, a failure occurs in signal reception at the base station. Therefore, there is a need for a measure that does not change the gain and phase even when the power supply voltage is changed. Actually, the change in gain is not a problem, and the phase delay itself is not a problem, but the problem is that the amount of phase delay changes.

そのため、電源電圧が低下した場合も、出力信号の位相が変化しないパワーアンプ回路が要望されていた。
また、実際にパワーアンプ素子を製造する場合、素子の製造バラツキや経年変化のために素子特性が異なり、パワーアンプ回路における出力信号の位相がバラツクという問題があった。
そのため、素子の製造バラツキや経年変化のために素子特性が一定でない場合でも、出力信号の位相が一定のパワーアンプ回路が要望されていた。
Therefore, there has been a demand for a power amplifier circuit in which the phase of the output signal does not change even when the power supply voltage decreases.
Further, when a power amplifier element is actually manufactured, there is a problem that the element characteristics are different due to the manufacturing variation of the element and the secular change, and the phase of the output signal in the power amplifier circuit varies.
Therefore, there has been a demand for a power amplifier circuit in which the phase of the output signal is constant even when the element characteristics are not constant due to variations in element manufacturing and aging.

特開平6−252797号公報JP-A-6-252797 特開2009−232445号公報JP 2009-232445 A 特開2002−344304号公報JP 2002-344304 A

実施形態によれば、電源電圧が低下した場合も、出力信号の位相が変化しないパワーアンプ回路が実現される。
実施形態によれば、素子の製造バラツキや経年変化のために素子特性が一定でない場合でも、出力信号の位相が一定のパワーアンプ回路が実現される。
According to the embodiment, a power amplifier circuit is realized in which the phase of the output signal does not change even when the power supply voltage decreases.
According to the embodiment, a power amplifier circuit in which the phase of the output signal is constant is realized even when the element characteristics are not constant due to manufacturing variations of the elements and aging.

本発明の第1の観点によれば、電源と、電源に接続されたMOSトランジスタと、MOSトランジスタのゲート・ドレイン間に接続された補償容量と、を有し、補償容量は、電源の電圧変化に応じて変化するMOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量の変化を相殺するように、電源の電圧変化に応じて容量値が変化する特性を有するパワーアンプ回路が提供される。   According to a first aspect of the present invention, a power source, a MOS transistor connected to the power source, and a compensation capacitor connected between the gate and drain of the MOS transistor, the compensation capacitor is a voltage change of the power source. There is provided a power amplifier circuit having a characteristic in which a capacitance value changes in accordance with a voltage change of a power supply so as to cancel a change in gate-drain capacitance of a MOS transistor that changes in accordance with the voltage.

また、本発明の第2の観点によれば、電源と、電源に接続されたMOSトランジスタと、MOSトランジスタのゲート・ドレイン間に接続された可変容量と、を有し、電源の電圧変化に応じて、変化するMOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量の変化を相殺するように、可変容量の容量値が変化されるパワーアンプ回路が提供される。   According to the second aspect of the present invention, the power supply, the MOS transistor connected to the power supply, and the variable capacitor connected between the gate and drain of the MOS transistor are provided, and the power supply responds to a voltage change of the power supply. Thus, a power amplifier circuit is provided in which the capacitance value of the variable capacitor is changed so as to cancel the change in the capacitance between the gate and drain of the changing MOS transistor.

実施形態によれば、電源電圧の変化にかかわらず、出力信号の位相が変化しないパワーアンプ回路が実現される。
また、実施形態によれば、出力信号の位相が、使用する素子によらず長期間一定であるパワーアンプ回路が実現される。
According to the embodiment, a power amplifier circuit in which the phase of the output signal does not change regardless of the change of the power supply voltage is realized.
In addition, according to the embodiment, a power amplifier circuit in which the phase of the output signal is constant for a long time regardless of the element to be used is realized.

図1は、パワーアンプ回路を使用した送信回路の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a transmission circuit using a power amplifier circuit. 図2は、MOSトランジスタ使用したパワーアンプ回路で、電源電圧VDDを変化させた時の出力信号の利得と位相の変化例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a change example of the gain and phase of the output signal when the power supply voltage VDD is changed in a power amplifier circuit using MOS transistors. 図3は、パワーアンプ回路の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the power amplifier circuit. 図4は、差動対をなすRLC共振負荷パワーアンプ回路の構成例および特性例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example and a characteristic example of an RLC resonant load power amplifier circuit forming a differential pair. 図5は、電源VDDの電圧を変化させた時のトランジスタの寄生容量および特性の変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing changes in the parasitic capacitance and characteristics of the transistor when the voltage of the power supply VDD is changed. 図6は、第1実施形態の差動型パワーアンプ回路の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the differential power amplifier circuit according to the first embodiment. 図7は、バラクタの素子構造および印加電圧に対する容量変化特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the element structure of the varactor and the capacitance change characteristic with respect to the applied voltage. 図8は、補償容量としてバラクタを接続する具体的な回路構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a specific circuit configuration in which a varactor is connected as a compensation capacitor. 図9は、VDDの変化に対する、寄生容量、補償容量(バラクタ)、およびクロスカップリング容量の容量値の変化を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating changes in capacitance values of parasitic capacitance, compensation capacitance (varactor), and cross coupling capacitance with respect to changes in VDD. 図10は、第1実施形態の差動型パワーアンプ回路において、VDDを変化させた時の周波数に対する利得および位相のボード線図である。FIG. 10 is a Bode diagram of gain and phase with respect to frequency when VDD is changed in the differential power amplifier circuit of the first embodiment. 図11は、第2実施形態の差動型パワーアンプ回路の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the differential power amplifier circuit according to the second embodiment. 図12は、第2実施形態の差動型パワーアンプ回路のスイッチを、MOSトランジスタと給電抵抗の組で実現した例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which the switch of the differential power amplifier circuit according to the second embodiment is realized by a combination of a MOS transistor and a feeding resistor. 図13は、第3実施形態の差動型パワーアンプ回路の構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the differential power amplifier circuit according to the third embodiment. 図14は、第3実施形態の差動型パワーアンプ回路において、フィードバック部を、フラッシュAD変換器と温度計コード・容量コード変換回路で形成した回路例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a circuit example in which the feedback unit is formed by a flash AD converter and a thermometer code / capacitance code conversion circuit in the differential power amplifier circuit of the third embodiment. 図15は、第4実施形態の回路装置の構成を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a circuit device according to the fourth embodiment. 図16は、位相差・デジタル変換回路の回路構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit configuration of the phase difference / digital conversion circuit. 図17は、補完回路(AUX)の回路図を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a circuit diagram of the complementary circuit (AUX). 図18は、制御部の回路構成を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a circuit configuration of the control unit. 図19は、制御部の動作を示すフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the control unit. 図20は、第4実施形態の回路装置で、デジタル制御型のDC/DCコンバータの代わりに、アナログ制御型のDC/DCコンバータを使用した回路装置の変形例の構成を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a modification of the circuit device using the analog control type DC / DC converter instead of the digital control type DC / DC converter in the circuit device of the fourth embodiment. 図21は、第2から第4実施形態の差動型パワーアンプ回路および回路装置において、VDDを変化させた時の周波数に対する利得および位相のボード線図である。FIG. 21 is a Bode diagram of gain and phase with respect to frequency when VDD is changed in the differential power amplifier circuits and circuit devices of the second to fourth embodiments. 図22は、一般的な携帯端末の送受信回路の構成を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of a transmission / reception circuit of a general mobile terminal.

図1は、パワーアンプ回路を使用した送信回路の概略構成を示す図である。実施形態を説明する前に、パワーアンプ回路について説明する。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a transmission circuit using a power amplifier circuit. Before describing the embodiment, a power amplifier circuit will be described.

図1に示した送信回路10は、可変減衰回路10と、パワーアンプ回路12と、減衰量制御回路13と、バイアス制御回路14と、を有する。可変減衰回路10は、送信信号を減衰してパワーアンプ回路12に出力する。可変減衰回路10は、減衰量制御回路13からの制御信号に応じて、減衰量が可変である。パワーアンプ回路12は、可変減衰回路10から出力された送信信号を増幅して出力する。パワーアンプ回路12は、バイアス制御回路14からのバイアス制御信号によりバイアスが制御され、それにより増幅率が変化する。減衰量制御回路13は、送信先(基地局)からの受信信号の受信レベルと送信電力制御情報とに基づいて、送信信号の出力レベルを制御する制御信号を生成して出力する。バイアス制御回路14は、減衰量制御回路13からの制御信号に応じてバイアス制御信号を生成し、パワーアンプ回路12に出力する。図1に示すような送信回路を使用することにより、例えば、送信回路が設けられた携帯端末と基地局との距離に応じて、出力信号の電力を調整することが可能である。   The transmission circuit 10 illustrated in FIG. 1 includes a variable attenuation circuit 10, a power amplifier circuit 12, an attenuation amount control circuit 13, and a bias control circuit 14. The variable attenuation circuit 10 attenuates the transmission signal and outputs it to the power amplifier circuit 12. The variable attenuation circuit 10 has a variable amount of attenuation according to a control signal from the attenuation amount control circuit 13. The power amplifier circuit 12 amplifies and outputs the transmission signal output from the variable attenuation circuit 10. The bias of the power amplifier circuit 12 is controlled by a bias control signal from the bias control circuit 14, thereby changing the amplification factor. The attenuation amount control circuit 13 generates and outputs a control signal for controlling the output level of the transmission signal based on the reception level of the reception signal from the transmission destination (base station) and the transmission power control information. The bias control circuit 14 generates a bias control signal according to the control signal from the attenuation control circuit 13 and outputs the bias control signal to the power amplifier circuit 12. By using a transmission circuit as shown in FIG. 1, for example, the power of the output signal can be adjusted according to the distance between the mobile terminal provided with the transmission circuit and the base station.

一方、MOSトランジスタ使用したパワーアンプ回路が実用化されようとしている。MOSトランジスタ使用したパワーアンプ回路では、図1のようにバイアスを調整するだけでは、パワーアンプ回路12の電源電圧は常に高いため、消費電力をあまり低下させることはできない。   On the other hand, power amplifier circuits using MOS transistors are being put into practical use. In a power amplifier circuit using MOS transistors, the power supply voltage of the power amplifier circuit 12 is always high simply by adjusting the bias as shown in FIG.

そこで、パワーアンプ回路12の電源電圧を下げて消費電力を下げようとする試みが行なわれている。例えば、MOSトランジスタを使用したパワーアンプ回路で、大出力時には電源電圧VDDを3.3Vに、小・中出力時には出力電力に応じて電源電圧VDDを0.4Vまで段階的に下げることにより、消費電力を削減する。しかし、電源電圧VDDを3.3Vから0.4Vまで下げていくと、出力信号の利得と位相が大きく変化してしまう。   Thus, attempts have been made to lower the power consumption by lowering the power supply voltage of the power amplifier circuit 12. For example, in a power amplifier circuit using a MOS transistor, the power supply voltage VDD is reduced to 3.3V at the time of large output, and the power supply voltage VDD is gradually reduced to 0.4V according to the output power at the time of small / medium output. Reduce power. However, when the power supply voltage VDD is lowered from 3.3V to 0.4V, the gain and phase of the output signal change greatly.

図2は、MOSトランジスタ使用したパワーアンプ回路で、電源電圧VDDを変化させた時の出力信号の利得と位相の変化例を示す図である。図2において、(A)はVDD=3.3Vの時の周波数と利得の関係を、(B)はVDDを3.3Vから0.4Vまでに段階的に変化させた時の周波数と利得の関係の変化を示す。さらに、図2において、(C)はVDD=3.3Vの時の周波数と位相の関係を、(D)はVDDを3.3Vから0.4Vまでに段階的に変化させた時の周波数と位相の関係の変化を示す。   FIG. 2 is a diagram showing a change example of the gain and phase of the output signal when the power supply voltage VDD is changed in a power amplifier circuit using MOS transistors. 2A shows the relationship between the frequency and gain when VDD = 3.3V, and FIG. 2B shows the relationship between the frequency and gain when VDD is changed stepwise from 3.3V to 0.4V. Indicates a change in relationship. Furthermore, in FIG. 2, (C) shows the relationship between the frequency and phase when VDD = 3.3V, and (D) shows the frequency when VDD is changed stepwise from 3.3V to 0.4V. Changes in the phase relationship are shown.

送信信号は振幅位相変調信号であるため、送信信号の利得および位相が変化すると、受信側(基地局)での受信に障害が発生する。そこで、送信回路において、パワーアンプ回路の電源電圧VDDを変化させても、送信信号において利得と位相が変化しないような方策が必要となる。実際には、受信側で受信信号を増幅するため、利得の変化は問題にならない。また、位相遅れも一定であれば問題にならないが、位相が変化すると問題を生じる。   Since the transmission signal is an amplitude phase modulation signal, if the gain and phase of the transmission signal change, a failure occurs in reception on the reception side (base station). Therefore, in the transmission circuit, a measure is required so that the gain and phase do not change in the transmission signal even if the power supply voltage VDD of the power amplifier circuit is changed. Actually, since the reception signal is amplified on the reception side, a change in gain is not a problem. Also, if the phase delay is constant, there is no problem, but if the phase changes, a problem occurs.

図3は、パワーアンプ回路の構成を示す図である。
パワーアンプ回路は、図3に示すように、RLC共振負荷アンプA1およびA2と、入出力マッチング回路M1およびM2と、を有する。通常、RLC共振負荷アンプA1およびA2は、差動型であり、差動対をなす同一の特性の2個のMOSトランジスタを有し、2個のMOSトランジスタのドレインと電源端子の間にそれぞれ同一の負荷を接続し、ソースを接地電位に接続する。これにより、対称性を有する差動対が形成される。差動信号を2個のMOSトランジスタのゲートに印加し、2個のMOSトランジスタのドレインから差動出力が得られる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the power amplifier circuit.
As shown in FIG. 3, the power amplifier circuit includes RLC resonant load amplifiers A1 and A2, and input / output matching circuits M1 and M2. Usually, the RLC resonant load amplifiers A1 and A2 are of a differential type and have two MOS transistors having the same characteristics forming a differential pair, and are identical between the drains of the two MOS transistors and the power supply terminal. And connect the source to ground potential. Thereby, a differential pair having symmetry is formed. A differential signal is applied to the gates of the two MOS transistors, and a differential output is obtained from the drains of the two MOS transistors.

図4は、差動対をなすRLC共振負荷パワーアンプ回路の構成例および特性例を示す図であり、図4の(A)は回路構成図であり、(B)は周波数に対する利得のボード線図であり、(C)は周波数に対する位相のボード線図である。図4では、図示を簡単にするため、単相のRLC共振負荷パワーアンプ回路を示している。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration example and a characteristic example of an RLC resonant load power amplifier circuit forming a differential pair. FIG. 4A is a circuit configuration diagram, and FIG. 4B is a Bode line of gain with respect to frequency. (C) is a Bode diagram of phase with respect to frequency. FIG. 4 shows a single-phase RLC resonant load power amplifier circuit for simplicity of illustration.

図4の(A)に示すように、RLC共振負荷パワーアンプ回路は、MOSトランジスタTrを有し、MOSトランジスタTrのソースは接地され、MOSトランジスタTrのドレインはRLC共振負荷を介して電源VDDに接続される。MOSトランジスタTrのゲートに入力信号inが入力され、ドレインから出力outが出力される。RLC共振負荷は、抵抗負荷Rd、インダクタンス負荷Ld、容量負荷CdおよびMOSトランジスタTrのゲート・ドレイン間寄生容量Cgdを含む。   As shown in FIG. 4A, the RLC resonant load power amplifier circuit includes a MOS transistor Tr, the source of the MOS transistor Tr is grounded, and the drain of the MOS transistor Tr is connected to the power supply VDD via the RLC resonant load. Connected. An input signal in is input to the gate of the MOS transistor Tr, and an output out is output from the drain. The RLC resonant load includes a resistance load Rd, an inductance load Ld, a capacitive load Cd, and a gate-drain parasitic capacitance Cgd of the MOS transistor Tr.

図4の(B)および(C)に示すように、RLC共振負荷パワーアンプ回路は、共振周波数f0=1/(2π(LdCd)1/2)に利得ピークと位相遅れ変曲点があり、回路は通常共振周波数f0かその付近で動作する。ここでは、1.8GHzを動作周波数としている。 As shown in FIGS. 4B and 4C, the RLC resonant load power amplifier circuit has a gain peak and a phase delay inflection point at the resonance frequency f0 = 1 / (2π (LdCd) 1/2 ). The circuit normally operates at or near the resonant frequency f0. Here, the operating frequency is 1.8 GHz.

図5は、電源VDDの電圧を変化させた時のCgdおよび特性の変化を示す図である。図5の(A)は、VDDの電圧を変化させた時のCgdの変化を示す。図5の(B)および(C)は、VDDの電圧を変化させた時の周波数に対する利得および位相のボード線図である。なお、以下の説明では、電源VDDの電圧をVDDで表す場合がある。   FIG. 5 is a diagram showing changes in Cgd and characteristics when the voltage of the power supply VDD is changed. FIG. 5A shows a change in Cgd when the voltage of VDD is changed. (B) and (C) of FIG. 5 are Bode diagrams of gain and phase with respect to frequency when the voltage of VDD is changed. In the following description, the voltage of the power supply VDD may be represented by VDD.

図5の(A)に示すように、電源電圧VDDが下がると、Cgdが大きく増加し、RLC共振負荷アンプの容量Cが増える。よって、図5の(B)に示すように、利得ピークも低周波側にシフトし、図5の(C)に示すように、位相遅れが大きく変化する変曲点も低周波側にシフトする。このため、回路動作周波数(1.8GHz)での位相遅れ量が大きく変化することになる。一般に、受信側では、位相遅れ自体は問題ではなく、位相遅れ量が変化することが問題である。   As shown in FIG. 5A, when the power supply voltage VDD decreases, Cgd increases greatly, and the capacitance C of the RLC resonant load amplifier increases. Therefore, as shown in FIG. 5B, the gain peak is also shifted to the low frequency side, and as shown in FIG. 5C, the inflection point at which the phase delay is greatly changed is also shifted to the low frequency side. . For this reason, the phase delay amount at the circuit operating frequency (1.8 GHz) greatly changes. Generally, on the receiving side, the phase delay itself is not a problem, but the problem is that the amount of phase delay changes.

一般に、パワーアンプ回路を使用する側は、パワーアンプ回路に対して出力電力が変わった場合でも位相がある一定範囲内に収まるよう要求するが、利得に関しては特に要求しないのが現状である。そのため、VDDが変化した場合の利得の変化については特に考慮せず、位相の変化を所定範囲内に抑制する必要がある。そこで、実施形態は、電源電圧VDDが変化した場合でも、位相変化が小さいパワーアンプ回路を提供する。   In general, the side using the power amplifier circuit requests the power amplifier circuit so that the phase falls within a certain range even when the output power changes. Therefore, a change in gain when VDD changes is not particularly taken into consideration, and the change in phase needs to be suppressed within a predetermined range. Therefore, the embodiment provides a power amplifier circuit with a small phase change even when the power supply voltage VDD changes.

また、実際にパワーアンプ素子を製造する場合、素子の製造バラツキや経年変化のために素子特性が異なり、パワーアンプ回路における出力信号の位相のバラツクが避けられない。実施形態は、このような場合でも、位相の変化が所定範囲内であるパワーアンプ回路を提供する。   Further, when a power amplifier element is actually manufactured, the element characteristics are different due to the manufacturing variation of the element and the secular change, and the variation of the phase of the output signal in the power amplifier circuit is inevitable. The embodiment provides a power amplifier circuit whose phase change is within a predetermined range even in such a case.

図6は、第1実施形態の差動型パワーアンプ回路の構成を示す図である。
第1実施形態の差動型パワーアンプ回路は、正相入力信号inを増幅する第1の系と、逆相入力信号inxを増幅する第2の系と、を有し、第1および第2の系は、図4の(A)に類似した構成を有する。第1の系は、MOSトランジスタTrを有し、MOSトランジスタTrのソースは接地され、MOSトランジスタTrのドレインはインダクタンスLdを介して電源VDDに接続される。図4で説明したように、RLC共振負荷を形成する抵抗Rdおよび容量Cdが存在するが、発明には直接関係しないので、以後図示は省略する。MOSトランジスタTrのゲートに正相入力信号inが入力され、ドレインから正相出力outが出力される。同様に、第2の系は、MOSトランジスタTrxを有し、MOSトランジスタTrxのソースは接地され、MOSトランジスタTrxのドレインはインダクタンスLdxを介して電源VDDに接続される。MOSトランジスタTrxのゲートに逆相入力信号inxが入力され、ドレインから逆相出力outxが出力される。さらに、第1の系のMOSトランジスタTrのドレインと、第2の系のMOSトランジスタTrxのゲートとの間にクロスカップル容量Cxcが設けられる。さらに、第1の系のMOSトランジスタTrのゲートと、第2の系のMOSトランジスタTrxのゲートとの間にクロスカップル容量Cxcxが設けられる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the differential power amplifier circuit according to the first embodiment.
The differential power amplifier circuit according to the first embodiment includes a first system that amplifies the normal phase input signal in and a second system that amplifies the negative phase input signal inx. This system has a configuration similar to that in FIG. The first system includes a MOS transistor Tr, the source of the MOS transistor Tr is grounded, and the drain of the MOS transistor Tr is connected to the power supply VDD via the inductance Ld. As described with reference to FIG. 4, the resistor Rd and the capacitor Cd that form the RLC resonant load exist, but since they are not directly related to the invention, the illustration is omitted hereinafter. A positive phase input signal in is input to the gate of the MOS transistor Tr, and a positive phase output out is output from the drain. Similarly, the second system includes a MOS transistor Trx, the source of the MOS transistor Trx is grounded, and the drain of the MOS transistor Trx is connected to the power supply VDD via the inductance Ldx. A negative phase input signal inx is input to the gate of the MOS transistor Trx, and a negative phase output outx is output from the drain. Further, a cross-coupled capacitor Cxc is provided between the drain of the first system MOS transistor Tr and the gate of the second system MOS transistor Trx. Further, a cross-coupled capacitor Cxcx is provided between the gate of the first system MOS transistor Tr and the gate of the second system MOS transistor Trx.

前述のように、MOSトランジスタTrのゲート・ドレイン(すなわち、入力信号端子と出力信号端子)間には、寄生容量Cgdが存在し、MOSトランジスタTrxのゲート・ドレイン間には、寄生容量Cgdxが存在する。   As described above, the parasitic capacitance Cgd exists between the gate and drain of the MOS transistor Tr (that is, the input signal terminal and the output signal terminal), and the parasitic capacitance Cgdx exists between the gate and drain of the MOS transistor Trx. To do.

第1実施形態の差動型パワーアンプ回路では、MOSトランジスタTrのゲート・ドレイン間に補償容量Cxgdを設け、MOSトランジスタTrxのゲート・ドレイン間に補償容量Cxgdxを設ける。補償容量Cxgdは、電源電圧VDDが変化した場合に、寄生容量Cgdの変化を相殺するように変化する特性を有する。同様に、補償容量Cxgdxは、電源電圧VDDが変化した場合に、寄生容量Cgdxの変化を相殺するように変化する特性を有する。   In the differential power amplifier circuit of the first embodiment, a compensation capacitor Cxgd is provided between the gate and drain of the MOS transistor Tr, and a compensation capacitor Cxgdx is provided between the gate and drain of the MOS transistor Trx. The compensation capacitor Cxgd has a characteristic that changes so as to cancel the change in the parasitic capacitance Cgd when the power supply voltage VDD changes. Similarly, the compensation capacitor Cxgdx has a characteristic that changes so as to cancel the change in the parasitic capacitance Cgdx when the power supply voltage VDD changes.

補償容量CxgdおよびCxgdxは、上記の特性を有するものであればどのようなものでも良いが、例えば、広く知られているバラクタ(可変容量ダイオード)で実現される。   The compensation capacitors Cxgd and Cxgdx may be any ones as long as they have the above-described characteristics. For example, the compensation capacitors Cxgd and Cxgdx are realized by a widely known varactor (variable capacitor diode).

図7は、バラクタの素子構造および印加電圧に対する容量変化特性を示す図である。
図7の(A)に示すように、バラクタは、MOSトランジスタのソース/ドレイン(S/D)に同一の電圧VS/Dを印加し、ゲート(G)に電圧Vを印加する。これにより、ゲート(G)とソース/ドレイン(S/D)間には、電圧V=V−VS/Dが印加される。
FIG. 7 is a diagram showing the element structure of the varactor and the capacitance change characteristic with respect to the applied voltage.
As shown in FIG. 7A, the varactor applies the same voltage V S / D to the source / drain (S / D) of the MOS transistor, and applies the voltage V G to the gate (G). As a result, the voltage V = V G −V S / D is applied between the gate (G) and the source / drain (S / D).

図7の(B)に示すように、バラクタの容量値Cは、電圧Vに応じて変化する。図6に示すように、バラクタCxgdおよびCxgdxのゲート(G)はLdおよびLdxを介して電源VDDに接続される。バラクタのソース/ドレイン(S/D)にバイアス電圧Vbiasを印加すると、電圧VDD−Vbiasが印加される。電源電圧VDDが、最大値と最小値の間で変化した時に、VDD−Vbiasが図7の(B)に示すよう範囲になるようにVbiasを設定すれば、バラクタの容量値Cは、VDDが高い時には容量値Cが大きく、VDDが低い時には容量値Cが小さくなる。言い換えれば、バラクタの容量値Cは、VDDの変化に対して、寄生容量Cgdおよび寄生容量Cgdxの変化と逆に変化する。   As shown in FIG. 7B, the capacitance value C of the varactor changes according to the voltage V. As shown in FIG. 6, the gates (G) of the varactors Cxgd and Cxgdx are connected to the power supply VDD via Ld and Ldx. When the bias voltage Vbias is applied to the source / drain (S / D) of the varactor, the voltage VDD-Vbias is applied. When Vbias is set so that VDD−Vbias falls within the range shown in FIG. 7B when the power supply voltage VDD changes between the maximum value and the minimum value, the capacitance value C of the varactor is equal to VDD. When it is high, the capacitance value C is large, and when VDD is low, the capacitance value C is small. In other words, the capacitance value C of the varactor changes in reverse to the changes in the parasitic capacitance Cgd and the parasitic capacitance Cgdx with respect to the change in VDD.

図6に示すように、寄生容量Cgdと補償容量(バラクタ)Cxgdは、MOSトランジスタTrのゲート・ドレイン間に接続されている。そのため、MOSトランジスタTrのゲート・ドレイン間の容量は、CgdとCxgdの和である。同様に、MOSトランジスタTrxのゲート・ドレイン間の容量は、CgdxとCxgdxの和である。   As shown in FIG. 6, the parasitic capacitance Cgd and the compensation capacitance (varactor) Cxgd are connected between the gate and drain of the MOS transistor Tr. Therefore, the gate-drain capacitance of the MOS transistor Tr is the sum of Cgd and Cxgd. Similarly, the capacitance between the gate and drain of the MOS transistor Trx is the sum of Cgdx and Cxgdx.

図6の回路構成では、バラクタのソース/ドレイン(S/D)は、入力信号端子に接続され、入力信号のバイアスレベルがバラクタのVbiasとして入力される。バラクタの特性を適宜選択することにより、バラクタを直接入力信号端子に接続することも可能であるが、バイアス電圧を設定して接続するには、遮断用容量を介して入力信号端子に接続する。   In the circuit configuration of FIG. 6, the source / drain (S / D) of the varactor is connected to the input signal terminal, and the bias level of the input signal is input as Vbias of the varactor. It is possible to connect the varactor directly to the input signal terminal by appropriately selecting the characteristics of the varactor. However, in order to set and connect the bias voltage, the varactor is connected to the input signal terminal via a blocking capacitor.

図8は、補償容量としてバラクタを接続する具体的な回路構成を示す図である。
第1の系では、MOSトランジスタTrのゲートとドレイン間に、遮断用容量Ccutと補償容量Cxgdを直列に接続し、CcutとCxgdの接続ノードに給電抵抗Rbiasを介してバイアス電圧Vbiasを印加する。同様に、第2の系では、MOSトランジスタTrxのゲートとドレイン間に、遮断用容量Ccutxと補償容量Cxgdxを直列に接続し、CcutxとCxgdxの接続ノードに給電抵抗Rbiasxを介してバイアス電圧Vbiasを印加する。CcutおよびCcutxの容量値は、バラクタの容量値に対して十分に大きくし、例えば、20pFである。RbiasおよびRbiasxの抵抗値は、例えば、10kΩである。バイアス電圧Vbiasは、バラクタの電圧依存性が寄生容量の電圧依存性と逆になるように設定する。なお、直列に接続したCcutおよびCcutxが、寄生容量Cgdと並列に接続されるので、直列に接続したCcutおよびCcutxのVDDの変化に対する特性が、Cgdと逆特性になるように設定することが望ましい。
FIG. 8 is a diagram showing a specific circuit configuration in which a varactor is connected as a compensation capacitor.
In the first system, a blocking capacitor Ccut and a compensation capacitor Cxgd are connected in series between the gate and drain of the MOS transistor Tr, and a bias voltage Vbias is applied to a connection node between Ccut and Cxgd via a power supply resistor Rbias. Similarly, in the second system, a blocking capacitor Ccutx and a compensation capacitor Cxgdx are connected in series between the gate and drain of the MOS transistor Trx, and a bias voltage Vbias is applied to a connection node between Ccutx and Cxgdx via a feeding resistor Rbiasx. Apply. The capacitance values of Ccut and Ccutx are sufficiently larger than the capacitance value of the varactor, for example, 20 pF. The resistance value of Rbias and Rbiasx is, for example, 10 kΩ. The bias voltage Vbias is set so that the voltage dependency of the varactor is opposite to the voltage dependency of the parasitic capacitance. Since Ccut and Ccutx connected in series are connected in parallel with the parasitic capacitance Cgd, it is desirable that the characteristics of Ccut and Ccutx connected in series with respect to the change in VDD are set to be opposite to those of Cgd. .

しかし、上記のように補償容量および遮断用容量を接続した場合、MOSトランジスタTrのゲートとドレイン(入力信号端子と出力信号端子)間の総容量が増え、回路特性が劣化する。そこで、図6および図8に示すように、クロスカップル容量CxcおよびCxcxを接続する。Cxcの容量値は、Cxc=Cgd+Cxgdとし、Cxcxについても同様である。   However, when the compensation capacitor and the blocking capacitor are connected as described above, the total capacitance between the gate and drain (input signal terminal and output signal terminal) of the MOS transistor Tr increases, and the circuit characteristics deteriorate. Therefore, as shown in FIGS. 6 and 8, cross-coupled capacitors Cxc and Cxcx are connected. The capacitance value of Cxc is Cxc = Cgd + Cxgd, and the same applies to Cxcx.

図9は、VDDの変化に対する、寄生容量CgdおよびCgdx、補償容量(バラクタ)CxgdおよびCxgdx、およびクロスカップリング容量CxcおよびCxcxの容量値の変化を示す図である。図9で、Pが寄生容量CgdおよびCgdxの変化を、QがバラクタCxgdおよびCxgdxの容量値の変化を、Rがクロスカップリング容量CxcおよびCxcxの変化を、それぞれ示す。PとQは、VDDの変化に対して逆に変化しており、それらの和はほぼ一定である。これにより、VDDを変化させても、出力信号において位相は変化しない。   FIG. 9 is a diagram showing changes in capacitance values of parasitic capacitances Cgd and Cgdx, compensation capacitances (varactors) Cxgd and Cxgdx, and cross coupling capacitances Cxc and Cxcx with respect to changes in VDD. In FIG. 9, P shows changes in parasitic capacitances Cgd and Cgdx, Q shows changes in capacitance values of varactors Cxgd and Cxgdx, and R shows changes in cross coupling capacitances Cxc and Cxcx, respectively. P and Q change inversely with respect to the change of VDD, and their sum is almost constant. Thereby, even if VDD is changed, the phase does not change in the output signal.

図10は、第1実施形態の差動型パワーアンプ回路において、VDDを変化させた時の周波数に対する利得および位相のボード線図である。参考に、図5の(B)および(C)の変化を破線で示す。図10の(A)において、電源電圧VDDを変化させた時にも、利得がピークとなる周波数位置の変化が小さいことが分かる。図10の(B)において、電源電圧VDDを変化させた時にも、位相が急激に変化する周波数位置の変化が小さいことが分かる。   FIG. 10 is a Bode diagram of gain and phase with respect to frequency when VDD is changed in the differential power amplifier circuit of the first embodiment. For reference, changes in FIGS. 5B and 5C are indicated by broken lines. In FIG. 10A, it can be seen that even when the power supply voltage VDD is changed, the change in the frequency position at which the gain reaches a peak is small. In FIG. 10B, it can be seen that even when the power supply voltage VDD is changed, the change in the frequency position where the phase changes suddenly is small.

図11は、第2実施形態の差動型パワーアンプ回路の構成を示す図である。
第2実施形態の差動型パワーアンプ回路は、図6に示した第1実施形態の差動型パワーアンプ回路において、補償容量CxgdおよびCxgdxの代わりに、可変容量21および21xを設けたことが異なり、他の部分は同じである。図11において、インダクタンス負荷LdおよびLdxは、図示を省略している。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the differential power amplifier circuit according to the second embodiment.
In the differential power amplifier circuit of the second embodiment, the variable capacitors 21 and 21x are provided instead of the compensation capacitors Cxgd and Cxgdx in the differential power amplifier circuit of the first embodiment shown in FIG. Different, the other parts are the same. In FIG. 11, the inductance loads Ld and Ldx are not shown.

可変容量21は、並列に接続した4ユニットを有し、各ユニットは、直列に接続した固定容量とスイッチを有する。具体的には、可変容量21は、固定容量Cxgd0〜Cxgd3とスイッチSW0〜SW3をそれぞれ直列に接続した4つのユニットを有する。可変容量21xについても同様であり、固定容量Cxgdx0〜Cxgdx3とスイッチSWx0〜SWx3をそれぞれ直列に接続した4つのユニットがある。スイッチSW0〜SW3およびSWx0〜SWx3は、容量コード信号により、オン・オフが制御される。固定容量は、容量値の比が、Cxgd0:Cxgd1:Cxgd2:Cxgd3=1:2:4:8およびCxgdx0:Cxgdx1:Cxgdx2:Cxgdx3=1:2:4:8になるように設定されている。したがって、4ビットの容量コード信号によりスイッチSW0〜SW3およびSWx0〜SWx3のオン・オフを制御することにより、可変容量21および21xの容量値を、0から15レベルまでの16段階に亘り段階的に変化させることが可能である。   The variable capacitor 21 has four units connected in parallel, and each unit has a fixed capacitor and a switch connected in series. Specifically, the variable capacitor 21 has four units in which fixed capacitors Cxgd0 to Cxgd3 and switches SW0 to SW3 are respectively connected in series. The same applies to the variable capacitor 21x, and there are four units in which fixed capacitors Cxgdx0 to Cxgdx3 and switches SWx0 to SWx3 are connected in series. The switches SW0 to SW3 and SWx0 to SWx3 are controlled to be turned on / off by a capacitance code signal. The fixed capacitance is set so that the ratio of the capacitance values is Cxgd0: Cxgd1: Cxgd2: Cxgd3 = 1: 2: 4: 8 and Cxgdx0: Cxgdx1: Cxgdx2 = 1: 2: 4: 8. Therefore, by controlling the on / off of the switches SW0 to SW3 and SWx0 to SWx3 by the 4-bit capacity code signal, the capacity values of the variable capacitors 21 and 21x are changed stepwise in 16 steps from 0 to 15 levels. It is possible to change.

したがって、容量コードを変化させて、可変容量21および21xの容量値を、寄生容量CgdおよびCgdxの電圧依存性と逆特性になるように変化させれば、出力信号において位相が変化しない。   Therefore, if the capacitance code is changed and the capacitance values of the variable capacitors 21 and 21x are changed so as to have a reverse characteristic to the voltage dependency of the parasitic capacitances Cgd and Cgdx, the phase does not change in the output signal.

図12は、第2実施形態の差動型パワーアンプ回路のスイッチSW0〜SW3およびSWx0〜SWx3を、MOSトランジスタと給電抵抗の組で実現した例を示す。MOSトランジスタM0〜M3と固定容量Cxgd0〜Cxgd3の対応する組を、MOSトランジスタTrのゲートとドレイン(入力端子と出力端子)間に直列に接続する。MOSトランジスタM0〜M3と固定容量Cxgd0〜Cxgd3の接続ノードに、給電抵抗Rbias0〜Rbias3を介してバイアス電圧Vbiasを印加する。図12において、第2の系側の可変容量21xにおける参照符号は、図示を省略している。   FIG. 12 shows an example in which the switches SW0 to SW3 and SWx0 to SWx3 of the differential power amplifier circuit of the second embodiment are realized by a combination of a MOS transistor and a feeding resistor. A corresponding set of MOS transistors M0 to M3 and fixed capacitors Cxgd0 to Cxgd3 is connected in series between the gate and drain (input terminal and output terminal) of the MOS transistor Tr. A bias voltage Vbias is applied to the connection node between the MOS transistors M0 to M3 and the fixed capacitors Cxgd0 to Cxgd3 via the feed resistors Rbias0 to Rbias3. In FIG. 12, the reference numerals in the variable capacitor 21x on the second system side are not shown.

上記のように、固定容量の容量値は、Cxgd0:Cxgd1:Cxgd2:Cxgd3=1:2:4:8になるように設定されており、MOSトランジスタM0〜M3のゲート幅も、M0:M1:M2:M3=1:2:4:8になるように設定されている。バイアス電圧Vbiasは、アンプ用トランジスタTrおよびTrxのゲートバイアス電圧と同じ電圧である。   As described above, the capacitance value of the fixed capacitor is set to be Cxgd0: Cxgd1: Cxgd2: Cxgd3 = 1: 2: 4: 8, and the gate widths of the MOS transistors M0 to M3 are also M0: M1: M2: M3 = 1: 2: 4: 8. The bias voltage Vbias is the same voltage as the gate bias voltage of the amplifier transistors Tr and Trx.

容量コードは、外部で電源電圧VDDを検出して、それに応じて出力信号における位相が変化しないように、外部から設定してもよいが、内部で電源電圧VDDを検出して容量コードを決定することも可能である。また、第2実施形態の差動型パワーアンプ回路は、製造バラツキ等によりMOSトランジスタのゲート・ドレイン間の寄生容量にバラツキがある場合でも、可変容量21および21xの容量を調整して所定範囲にすることが可能である。これにより、製造バラツキがある場合でも、出力信号における位相が所定範囲内にある差動型パワーアンプ回路が実現できる。   The capacity code may be set from the outside so that the power supply voltage VDD is detected externally and the phase of the output signal does not change accordingly, but the capacity code is determined by detecting the power supply voltage VDD internally. It is also possible. The differential power amplifier circuit according to the second embodiment adjusts the capacitances of the variable capacitors 21 and 21x within a predetermined range even when the parasitic capacitance between the gate and the drain of the MOS transistor varies due to manufacturing variation or the like. Is possible. Thereby, even when there is a manufacturing variation, a differential power amplifier circuit in which the phase of the output signal is within a predetermined range can be realized.

図13は、第3実施形態の差動型パワーアンプ回路の構成を示す図である。
第3実施形態の差動型パワーアンプ回路は、第2実施形態の差動型パワーアンプ回路において、電源電圧VDDを検出して容量コードを決定し、可変容量21および21xの容量を設定するフィードバック部30を設けたことが異なり、他の部分は同じである。なお、図示を簡単にするため、図13では、負荷インダクタンスLdは片側のみ表示している。
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the differential power amplifier circuit according to the third embodiment.
The differential power amplifier circuit according to the third embodiment is the same as the differential power amplifier circuit according to the second embodiment, in which the power supply voltage VDD is detected to determine the capacitance code and the capacitances of the variable capacitors 21 and 21x are set. The difference is that the portion 30 is provided, and the other portions are the same. For simplification of illustration, the load inductance Ld is shown only on one side in FIG.

図14は、第3実施形態の差動型パワーアンプ回路において、フィードバック部30を、フラッシュAD変換器と温度計コード・容量コード変換回路31で形成した回路例を示す図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating a circuit example in which the feedback unit 30 is formed of a flash AD converter and a thermometer code / capacitance code conversion circuit 31 in the differential power amplifier circuit of the third embodiment.

図14において、基準電圧VDDREFと、抵抗列R0〜R15と、比較器C0〜C14は、フラッシュAD変換器を形成する。フラッシュAD変換器は、VDDの電圧値に応じて、“0”から“1”に変化する位置が変化する温度計コードを出力する。温度計コード・容量コード変換回路31は、温度計コードを容量コードに変換する。温度計コード・容量コード変換回路31は、組合せ回路で実現され、電源電圧VDDが低下して温度計コードが下がると、値が定価する容量コードを出力する。言い換えれば、温度計コード・容量コード変換回路31は、電源電圧VDDの変化に応じた寄生容量の変化を相殺する容量コードが発生するための変換データを記憶している。これにより電源電圧VDDが低下しても、MOSトランジスタTrおよびTrxのゲート・ドレイン間容量、すなわち入力信号端子と出力信号端子間の容量は変化せず、出力信号における位相は変化しない。   In FIG. 14, the reference voltage VDDREF, the resistor strings R0 to R15, and the comparators C0 to C14 form a flash AD converter. The flash AD converter outputs a thermometer code in which the position at which “0” changes to “1” changes according to the voltage value of VDD. The thermometer code / capacity code conversion circuit 31 converts the thermometer code into a capacity code. The thermometer code / capacitance code conversion circuit 31 is realized by a combinational circuit, and outputs a capacitance code whose value is fixed when the power supply voltage VDD decreases and the thermometer code decreases. In other words, the thermometer code / capacitance code conversion circuit 31 stores conversion data for generating a capacitance code that cancels the change in parasitic capacitance in accordance with the change in the power supply voltage VDD. As a result, even when the power supply voltage VDD decreases, the gate-drain capacitance of the MOS transistors Tr and Trx, that is, the capacitance between the input signal terminal and the output signal terminal does not change, and the phase in the output signal does not change.

以上説明したように、第3実施形態の差動型パワーアンプ回路においては、フィードバック回路30により、電源電圧VDDに応じて容量コードが自動的に設定される。これにより、電源電圧VDDが変化しても、自動的に容量補償され位相変化が抑圧される。   As described above, in the differential power amplifier circuit of the third embodiment, the capacitance code is automatically set by the feedback circuit 30 according to the power supply voltage VDD. Thereby, even if the power supply voltage VDD changes, the capacitance is automatically compensated and the phase change is suppressed.

図15は、第4実施形態の回路装置の構成を示す図である。
第4実施形態の回路装置は、第2実施形態の差動型パワーアンプ(PA)回路40を内蔵し、チップの形で実現される。第4実施形態の回路装置は、さらに、DC/DCコンバータ43と、試験用発振器46と、発振信号用バッファ47と、発振信号供給用容量48と、位相差・デジタル変換部50と、制御部51と、AD変換器52と、を有する。
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a circuit device according to the fourth embodiment.
The circuit device of the fourth embodiment incorporates the differential power amplifier (PA) circuit 40 of the second embodiment and is realized in the form of a chip. The circuit device of the fourth embodiment further includes a DC / DC converter 43, a test oscillator 46, an oscillation signal buffer 47, an oscillation signal supply capacitor 48, a phase difference / digital conversion unit 50, and a control unit. 51 and an AD converter 52.

素子バラツキや経年変化が大きい場合、第3実施形態の差動型パワーアンプ回路では、寄生容量CgdおよびCgdxの電圧依存性を十分に補償できない。そこで、第4実施形態の回路装置では、PA40を使用する回路装置に自動校正機能を持たせて、電源電圧VDDごとに、寄生容量の変化を相殺する容量コードが発生するための変換データを生成して記憶する。以下、自動校正動作時の動作を説明する。   When the element variation and the secular change are large, the differential power amplifier circuit according to the third embodiment cannot sufficiently compensate the voltage dependence of the parasitic capacitances Cgd and Cgdx. Therefore, in the circuit device of the fourth embodiment, the circuit device using the PA 40 has an automatic calibration function, and generates conversion data for generating a capacitance code that cancels a change in parasitic capacitance for each power supply voltage VDD. And remember. The operation during the automatic calibration operation will be described below.

校正時には、PA40、DC/DCコンバータ43、試験用発振器46、位相差・デジタル変換部50および制御部51を動作状態にする。DC/DCコンバータ43には、外部からバッテリィ41により電力が供給される。制御部51は、DC/DCコンバータ43の出力する電源電圧VDDを8段階で変化させる電源制御コード(3ビット)を出力する。   At the time of calibration, the PA 40, the DC / DC converter 43, the test oscillator 46, the phase difference / digital conversion unit 50, and the control unit 51 are put into an operation state. The DC / DC converter 43 is supplied with electric power from the battery 41 from the outside. The control unit 51 outputs a power supply control code (3 bits) that changes the power supply voltage VDD output from the DC / DC converter 43 in eight stages.

制御部51は、最小電源電圧に対応する電源制御コードおよび最小の可変容量に対応する容量コード(4ビット)を出力する。この状態で、試験用発振器46からは発振信号が出力され、発振信号用バッファ47および発振信号供給用容量48バッファを介して、パワーアンプ回路(PA)40に入力する。PA40は、入力された発振信号を増幅して出力する。位相差・デジタル変換部50は、PA40の入力信号と出力信号の位相差を検出して、位相差をデジタル信号に変換して、制御部51に出力する。制御部51は、この状態の位相差を基準値として記憶する。   The control unit 51 outputs a power supply control code corresponding to the minimum power supply voltage and a capacity code (4 bits) corresponding to the minimum variable capacity. In this state, an oscillation signal is output from the test oscillator 46 and input to the power amplifier circuit (PA) 40 through the oscillation signal buffer 47 and the oscillation signal supply capacitor 48 buffer. The PA 40 amplifies and outputs the input oscillation signal. The phase difference / digital conversion unit 50 detects the phase difference between the input signal and the output signal of the PA 40, converts the phase difference into a digital signal, and outputs the digital signal to the control unit 51. The control unit 51 stores the phase difference in this state as a reference value.

次に、制御部51は、電源制御コードを段階的に増加させて電源電圧VDDを変化させ、各電源電圧で、位相差・デジタル変換部50の出力する位相差が基準値になるまで、容量コードを変化させ、その時の電源制御コードと容量コードを対応して記憶する。なお、AD変換器52を動作させて、AD変換器52が検出したその時の電源電圧VDDの値と容量コードを対応して記憶するようにしてもよい。この処理を、すべての電源制御コードの値について行なう。これにより、各電源電圧VDDの時に、位相が同一の値になる容量コードのテーブルが形成される。以上で校正処理が終了する。   Next, the control unit 51 gradually increases the power supply control code to change the power supply voltage VDD, and at each power supply voltage, until the phase difference output from the phase difference / digital conversion unit 50 becomes the reference value, the capacitance The code is changed, and the power control code and the capacity code at that time are stored correspondingly. Note that the AD converter 52 may be operated so that the value of the power supply voltage VDD detected by the AD converter 52 and the capacity code are stored correspondingly. This process is performed for all power control code values. As a result, a table of capacitance codes having the same phase at each power supply voltage VDD is formed. This completes the calibration process.

通常動作時には、DC/DCコンバータ43、試験用発振器46および位相差・デジタル変換部50を停止状態にし、PA40、制御部51およびAD変換器52を動作状態にする。また、DC/DCコンバータ44は、デジタル制御データにより電圧値が段階的に変化するデジタル制御型で、チップの内部に設けても外部に設けてもよい。外部に設けたバッテリィ41によりDC/DCコンバータ44に電力が供給され、DC/DCコンバータ44は、デジタル制御データにより指示された電圧の電源を出力する。AD変換器52は、DC/DCコンバータ44の出力する電圧を検出して制御部51に送る。制御部51は、記憶したテーブルから検出した電圧に対応する容量コードを決定して、PA40に出力する。この状態で、入力信号端子INから入力信号を入力すると、PA40は、入力信号を増幅して、所定の位相で出力信号を、出力信号端子OUTから出力する。参照番号45および49は、チップ外に設けた終端抵抗を示す。   During normal operation, the DC / DC converter 43, the test oscillator 46, and the phase difference / digital conversion unit 50 are stopped, and the PA 40, the control unit 51, and the AD converter 52 are set to an operation state. The DC / DC converter 44 is a digital control type in which the voltage value changes stepwise according to digital control data, and may be provided inside or outside the chip. Electric power is supplied to the DC / DC converter 44 by the battery 41 provided outside, and the DC / DC converter 44 outputs a power source having a voltage specified by the digital control data. The AD converter 52 detects the voltage output from the DC / DC converter 44 and sends it to the control unit 51. The control unit 51 determines a capacity code corresponding to the detected voltage from the stored table and outputs it to the PA 40. When an input signal is input from the input signal terminal IN in this state, the PA 40 amplifies the input signal and outputs an output signal from the output signal terminal OUT with a predetermined phase. Reference numerals 45 and 49 indicate termination resistors provided outside the chip.

図16は、位相差・デジタル変換回路の回路構成を示す図である。
パワーアンプ回路(PA)40からの信号は正弦波なので、クリッピングバッファ61および62で矩形波に整形する。XOR63がパルス列を出力するが、位相差が±180度ならパルス幅が極大になり、位相差がゼロならパルス幅が極小となる。パルス列のDC電圧成分は、位相差が±180度なら1、すなわち電圧VDDREF電圧に、位相差がゼロならゼロ、すなわちGND電圧となる。LPF65は、パルス列におけるパルス幅のDC電圧成分を抽出する。AD変換器66は、DC電圧成分をデジタル変換する(ここでは4ビットデータ)。上記処理では、位相が遅れているのか進んでいるのかは判らないので、上記処理と並列に、クリッピングバッファ61および62の出力をDEF64に入力する。DEF64では、パワーアンプ(PA)40への入力信号の立ち上がり時に、PA40からの出力信号が、DEF64の出力となるので、PA40の出力信号がゼロ、すなわち位相遅れているか、PA40の出力信号が1、すなわち位相進んでいるか、が判定できる。しかし、位相差がちょうど0度か±180度の時にはDEF64の出力は不定となってしまう。ただ、位相差がちょうど0度の場合、AD変換器66の出力は必ず0000となり、位相差がちょうど±180度の場合、AD変換器66の出力は必ず1111となる。そこで、AD変換器66の出力とDEF64の出力を補完回路(AUX)67に入力し、位相差がちょうど0度の場合は補完回路出力をゼロ、位相差がちょうど±180度の場合は補完回路出力を1とし、それ以外の場合はDEF64の出力をそのままAUX67の出力とする。AD変換器66の出力(4ビット)と補完回路(AUX)67の出力(1ビット)を合わせた5ビットが位相差・デジタル変換部50の出力である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit configuration of the phase difference / digital conversion circuit.
Since the signal from the power amplifier circuit (PA) 40 is a sine wave, it is shaped into a rectangular wave by the clipping buffers 61 and 62. The XOR 63 outputs a pulse train. When the phase difference is ± 180 degrees, the pulse width becomes maximum, and when the phase difference is zero, the pulse width becomes minimum. The DC voltage component of the pulse train is 1 when the phase difference is ± 180 degrees, that is, the voltage VDDREF voltage, and is zero when the phase difference is zero, that is, the GND voltage. The LPF 65 extracts a DC voltage component having a pulse width in the pulse train. The AD converter 66 digitally converts the DC voltage component (here, 4-bit data). In the above processing, since it is not known whether the phase is delayed or advanced, the outputs of the clipping buffers 61 and 62 are input to the DEF 64 in parallel with the above processing. In DEF64, since the output signal from PA40 becomes the output of DEF64 when the input signal to power amplifier (PA) 40 rises, the output signal of PA40 is zero, that is, the phase is delayed, or the output signal of PA40 is 1. That is, it can be determined whether the phase is advanced. However, when the phase difference is exactly 0 degree or ± 180 degrees, the output of DEF64 becomes indefinite. However, when the phase difference is exactly 0 degrees, the output of the AD converter 66 is always 0000, and when the phase difference is exactly ± 180 degrees, the output of the AD converter 66 is always 1111. Therefore, the output of the AD converter 66 and the output of the DEF 64 are input to the complement circuit (AUX) 67. When the phase difference is exactly 0 degree, the complement circuit output is zero, and when the phase difference is exactly ± 180 degrees, the complement circuit. The output is set to 1, otherwise, the output of DEF64 is used as the output of AUX67 as it is. The output of the phase difference / digital conversion unit 50 is 5 bits including the output (4 bits) of the AD converter 66 and the output (1 bit) of the complementary circuit (AUX) 67.

図17は、補完回路(AUX)67の回路図を示す。図示のように、単純な組合せ回路であり、説明は省略する。   FIG. 17 shows a circuit diagram of the complement circuit (AUX) 67. As shown in the figure, this is a simple combinational circuit, and a description thereof will be omitted.

図18は、制御部51の回路構成を示す図である。
制御部51は、コア制御部81と、位相差記憶メモリ82と、一致検出器83と、エンコーダ84と、アドレスセレクタ85と、容量コードメモリ86と、容量コードセレクタ87と、デコーダ88と、を有する。
FIG. 18 is a diagram illustrating a circuit configuration of the control unit 51.
The control unit 51 includes a core control unit 81, a phase difference storage memory 82, a coincidence detector 83, an encoder 84, an address selector 85, a capacity code memory 86, a capacity code selector 87, and a decoder 88. Have.

図19は、制御部51の動作を示すフローチャートである。制御部51の構成および動作を、図18および図19を参照して説明する。
校正処理を開始すると、ステップS11で、図18の全回路を動作状態にしてリセットする。
FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the control unit 51. The configuration and operation of the control unit 51 will be described with reference to FIGS. 18 and 19.
When the calibration process is started, in step S11, all the circuits in FIG.

ステップS12では、容量コード記憶メモリ86を書き込みを行う状態に設定し、アドレスADDR=0を示すアドレスデータを出力し、アドレスセレクタ85および容量コードセレクタ87への信号SEL=0に設定する。これにより、アドレスセレクタ85および容量コードセレクタ87は、コア制御部81からのアドレスデータおよび容量コードを選択する状態になる。また、容量コード記憶メモリ86は、最小のVDDの容量コードを記憶するアドレスにアクセスする状態になり、デコーダ88は、最小のVDDを指示するデジタル信号を出力する。   In step S12, the capacity code storage memory 86 is set in a state for writing, address data indicating the address ADDR = 0 is output, and a signal SEL = 0 to the address selector 85 and the capacity code selector 87 is set. As a result, the address selector 85 and the capacity code selector 87 are in a state of selecting the address data and the capacity code from the core control unit 81. Further, the capacity code storage memory 86 is in a state of accessing an address for storing the minimum VDD capacity code, and the decoder 88 outputs a digital signal indicating the minimum VDD.

ステップ13では、4ビットの容量コード=0000を出力する。この状態で、DC/DCコンバータ43は最小のVDDを出力し、PA40の可変容量は最小の容量値である状態になり、位相差・デジタル変換部50は、この状態の位相差を検出する。
ステップS14では、位相差記憶メモリ82に、位相差・デジタル変換部50の検出した位相差を書き込む。この位相差が基準位相差になる。
In step 13, a 4-bit capacity code = 0000 is output. In this state, the DC / DC converter 43 outputs the minimum VDD, and the variable capacitance of the PA 40 is in the minimum capacitance value, and the phase difference / digital conversion unit 50 detects the phase difference in this state.
In step S <b> 14, the phase difference detected by the phase difference / digital conversion unit 50 is written in the phase difference storage memory 82. This phase difference becomes the reference phase difference.

ステップS15では、位相差記憶メモリ82からの読み出しを行なう。これにより、位相差記憶メモリ82は、基準位相差を出力する状態になる。   In step S15, reading from the phase difference storage memory 82 is performed. As a result, the phase difference storage memory 82 enters a state of outputting the reference phase difference.

ステップS16では、容量コード記憶メモリ86のアドレスADDRを1増加させたアドレスデータを出力する。これにより、容量コードメモリ86は、前の段階より1段階増加させたVDDの場合の容量コードを記憶するアドレスにアクセスする状態になり、デコーダ88は、前の段階より1段階増加させたVDDを指示するデジタル信号を出力する。この状態で、DC/DCコンバータ43は前の段階より1段階増加させたVDDを出力する。   In step S16, address data obtained by incrementing the address ADDR of the capacity code storage memory 86 by 1 is output. As a result, the capacity code memory 86 is in a state of accessing the address storing the capacity code in the case of VDD increased by one stage from the previous stage, and the decoder 88 increases the VDD increased by one stage from the previous stage. Outputs the digital signal to be instructed. In this state, the DC / DC converter 43 outputs VDD increased by one step from the previous step.

ステップS17では、4ビットの容量コード=0000を出力する。この状態で、PA40の可変容量は最小の容量値である状態になり、位相差・デジタル変換部50は、この状態の位相差を検出する。   In step S17, a 4-bit capacity code = 0000 is output. In this state, the variable capacitance of the PA 40 is in a state where it has the minimum capacitance value, and the phase difference / digital conversion unit 50 detects the phase difference in this state.

ステップS18では、一致検出器83が、位相差記憶メモリ82が出力する基準位相差と、位相差・デジタル変換部50の検出した位相差が一致するかを判定し、一致していればステップS21に進み、一致していなければステップS19に進む。   In step S18, the coincidence detector 83 determines whether or not the reference phase difference output from the phase difference storage memory 82 and the phase difference detected by the phase difference / digital conversion unit 50 coincide with each other. If not, the process proceeds to step S19.

ステップS19では、容量コードを1増加する。これにより、PA40の可変容量は、前の状態から1段階増加した状態になる。   In step S19, the capacity code is incremented by one. As a result, the variable capacity of the PA 40 is increased by one step from the previous state.

ステップS20では、容量コードが最大値に達したかを判定し、達していなければステップS18に戻り、達していればステップS21に進む。ステップS18からS20を繰り返すことにより、基準位相差に一致するまで容量コードが増加される。   In step S20, it is determined whether or not the capacity code has reached the maximum value. If not, the process returns to step S18, and if it has reached, the process proceeds to step S21. By repeating steps S18 to S20, the capacity code is increased until it matches the reference phase difference.

ステップS21では、その状態の容量コード記憶メモリ86のアドレスに、容量コードを記憶し、アドレスデータが最大値に達したかを判定し、達していなければステップS16に戻り、達していればステップS22に進む。ステップS16からS21を繰り返すことにより、容量コード記憶メモリ86において、各段階のVDDを示すアドレスに基準位相差に一致する容量コードが記憶される。   In step S21, the capacity code is stored at the address of the capacity code storage memory 86 in that state, and it is determined whether the address data has reached the maximum value. If not, the process returns to step S16. Proceed to By repeating steps S16 to S21, a capacity code matching the reference phase difference is stored in the capacity code storage memory 86 at an address indicating VDD at each stage.

ステップS2では、容量コード記憶メモリ86を、読み出しを行う状態に設定し、SEL=0に設定する。これにより、アドレスセレクタ85は、エンコーダ84からのデータを選択し、容量コードセレクタ87は、容量コード記憶メモリ86からの出力データを選択する状態になる。   In step S2, the capacity code storage memory 86 is set to a state in which reading is performed, and SEL = 0 is set. As a result, the address selector 85 selects data from the encoder 84, and the capacity code selector 87 selects output data from the capacity code storage memory 86.

ステップS23では、コア制御部81、位相差記憶メモリ82、一致検出器83およびデコーダ88を停止状態にする。   In step S23, the core control unit 81, the phase difference storage memory 82, the coincidence detector 83, and the decoder 88 are stopped.

通常動作状態では、アドレスセレクタ85が、エンコーダ84からの電源電圧VDDの段階を指示するデータを選択する。アドレスセレクタ85で選択された電源電圧VDDの段階を指示するデータは、容量コード記憶メモリ86のアドレスに入力する。容量コード記憶メモリ86は、電源電圧VDDの段階に対応する容量コードを読み出し、容量コードセレクタ87に出力する。容量コードセレクタ87は、この容量コードをPA40に出力し、PA40は可変容量を容量コードで指示された値に設定する。これにより、VDDが変化しても出力信号における位相変化の小さい状態になる。   In the normal operation state, the address selector 85 selects data indicating the stage of the power supply voltage VDD from the encoder 84. Data indicating the stage of the power supply voltage VDD selected by the address selector 85 is input to the address of the capacity code storage memory 86. The capacity code storage memory 86 reads the capacity code corresponding to the stage of the power supply voltage VDD and outputs it to the capacity code selector 87. The capacity code selector 87 outputs this capacity code to the PA 40, and the PA 40 sets the variable capacity to the value indicated by the capacity code. Thereby, even if VDD changes, the phase change in the output signal is small.

図20は、第4実施形態の回路装置で、デジタル制御型のDC/DCコンバータ44の代わりに、アナログ制御型のDC/DCコンバータ44’を使用した回路装置の変形例の構成を示す。DC/DCコンバータ44’の出力する電源電圧VDDを制御するアナログ制御電圧は、入力端子54から入力される。他の部分は、第4実施形態の回路装置と同じである。   FIG. 20 shows a configuration of a modification of the circuit device according to the fourth embodiment that uses an analog control type DC / DC converter 44 ′ instead of the digital control type DC / DC converter 44. An analog control voltage for controlling the power supply voltage VDD output from the DC / DC converter 44 ′ is input from the input terminal 54. Other parts are the same as those of the circuit device of the fourth embodiment.

図21は、第2から第4実施形態の差動型パワーアンプ回路および回路装置において、VDDを変化させた時の周波数に対する利得および位相のボード線図であり、第2から第4実施形態での特性は同じである。参考に、図5の(B)および(C)の変化を破線で示す。図21の(A)において、電源電圧VDDを変化させた時にも、利得がピークとなる周波数位置の変化が小さいことが分かる。図21の(B)において、電源電圧VDDを変化させた時にも、位相が急激に変化する周波数位置の変化が小さいことが分かる。   FIG. 21 is a Bode diagram of gain and phase with respect to frequency when VDD is changed in the differential power amplifier circuits and circuit devices of the second to fourth embodiments. In the second to fourth embodiments, FIG. The characteristics of are the same. For reference, changes in FIGS. 5B and 5C are indicated by broken lines. In FIG. 21A, it can be seen that even when the power supply voltage VDD is changed, the change in the frequency position where the gain reaches a peak is small. In FIG. 21B, it can be seen that even when the power supply voltage VDD is changed, the change in the frequency position where the phase changes suddenly is small.

第4実施形態の回路装置は、製造バラツキ等によりMOSトランジスタのゲート・ドレイン間の寄生容量にバラツキがある場合でも、パワーアンプ回路において、可変容量21および21xの容量を調整して所定範囲にすることが可能である。これにより、製造バラツキがある場合でも、出力信号における位相が所定範囲内にある差動型パワーアンプ回路が実現できる。   The circuit device according to the fourth embodiment adjusts the capacitances of the variable capacitors 21 and 21x within a predetermined range in the power amplifier circuit even when the parasitic capacitance between the gate and drain of the MOS transistor varies due to manufacturing variation or the like. It is possible. Thereby, even when there is a manufacturing variation, a differential power amplifier circuit in which the phase of the output signal is within a predetermined range can be realized.

以上第1から第4実施形態の差動型パワーアンプ回路および回路装置について説明したが、実施形態の差動型パワーアンプ回路および回路装置は、例えば、携帯端末の送信回路の最後段の高周波アンプとして使用できる。   Although the differential power amplifier circuit and the circuit device of the first to fourth embodiments have been described above, the differential power amplifier circuit and the circuit device of the embodiment are, for example, a high-frequency amplifier at the last stage of a transmission circuit of a mobile terminal. Can be used as

図22は、一般的な携帯端末の送受信回路の構成を示す図である。
一般的な携帯端末の送受信回路は、アンテナ101と、アンテナスイッチ102と、リニアアンプ103と、受信周波数バンドパスフィルタ104と、ダウンミキサ105と、中間周波数バンドパスフィルタ106と、復調回路107と、ベースバンド回路108と、変調回路109と、アップミキサ110と、送信周波数バンドパスフィルタ111と、パワーアンプ112と、を有する。このような送受信回路の構成は広く知られているので説明は省略するが、第1から第4実施形態の差動型パワーアンプ回路および回路装置は、パワーアンプ112として使用に適している。
FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of a transmission / reception circuit of a general mobile terminal.
A typical mobile terminal transmission / reception circuit includes an antenna 101, an antenna switch 102, a linear amplifier 103, a reception frequency bandpass filter 104, a downmixer 105, an intermediate frequency bandpass filter 106, a demodulation circuit 107, A baseband circuit 108, a modulation circuit 109, an upmixer 110, a transmission frequency bandpass filter 111, and a power amplifier 112 are included. Since the configuration of such a transmission / reception circuit is widely known, a description thereof will be omitted, but the differential power amplifier circuits and circuit devices of the first to fourth embodiments are suitable for use as the power amplifier 112.

パワーアンプ112は、アンテナ101に信号を送る高周波アンプゆえ、基本的には大出力で消費電力も非常に大きいため、これまでGaAs等の化合物半導体トランジスタが用いられていた。第1から第4実施形態の差動型パワーアンプ回路および回路装置をパワーアンプ112として使用すれば、消費電力を大幅に低減することが可能である。   Since the power amplifier 112 is a high-frequency amplifier that sends a signal to the antenna 101, it basically has a large output and consumes a large amount of power. Therefore, a compound semiconductor transistor such as GaAs has been used so far. If the differential power amplifier circuit and the circuit device of the first to fourth embodiments are used as the power amplifier 112, it is possible to significantly reduce power consumption.

以上実施形態を説明したが、各種の変形例が可能であるのはいうまでもない。例えば、差動型パワーアンプ回路を例として説明したが、実施形態で説明した構成は、単相型のパワーアンプ回路にも適用可能である。また、第1実施形態では、バラクタを使用する例を説明したが、同様の特性を実現できる素子であれば、どのようなものを使用してもよい。さらに、第4実施形態では、最小VDDで最小容量コードの場合に検出される位相を基準位相としたが、どのような条件の位相を基準位相とするかは任意であり、VDDの変化に応じた容量コードの決定方法も各種の変形例があり得る。   Although the embodiments have been described above, it goes without saying that various modifications are possible. For example, the differential power amplifier circuit has been described as an example, but the configuration described in the embodiment can be applied to a single-phase power amplifier circuit. In the first embodiment, an example in which a varactor is used has been described. However, any element can be used as long as it can realize the same characteristics. Furthermore, in the fourth embodiment, the phase detected in the case of the minimum capacity code with the minimum VDD is set as the reference phase. However, the phase of the condition to be set as the reference phase is arbitrary, and it corresponds to the change in VDD. The capacity code determination method may have various modifications.

以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではなく、明細書のそのような例の構成は発明の利点および欠点を示すものではない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。   Although the embodiment has been described above, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. It is not intended to limit the scope of the invention, and the construction of such examples in the specification does not indicate the advantages and disadvantages of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

以下、実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
電源と、
前記電源に接続されたMOSトランジスタと、
前記MOSトランジスタのゲート・ドレイン間に接続された補償容量と、を備え、
前記補償容量は、前記電源の電圧変化に応じて変化する前記MOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量の変化を相殺するように、前記電源の電圧変化に応じて容量値が変化する特性を有することを特徴とするパワーアンプ回路。
(付記2)
前記補償容量は、バラクタである付記1記載のパワーアンプ回路。
(付記3)
前記補償容量の前記MOSトランジスタのゲート側の端子と、前記MOSトランジスタのゲートの間に接続されたバイアス調整容量を備え、
前記補償容量と前記バイアス調整容量の接続ノードに、バイアス電圧が印加される付記1または2記載のパワーアンプ回路。
(付記4)
前記MOSトランジスタと前記補償容量の組をさらに備え、前記2個のMOSトランジスタのゲートには差動信号が入力され、前記2個のMOSトランジスタのドレインから差動信号が出力される付記1から3のいずれか記載のパワーアンプ回路。
(付記5)
前記2個のMOSトランジスタの一方のゲートと前記2個のMOSトランジスタの他方のドレインとの間、および前記2個のMOSトランジスタの一方のドレインと前記2個のMOSトランジスタの他方のゲートとの間にそれぞれ接続された2個のクロスカップリング容量(Cxc,Cxcx)を備える付記4記載のパワーアンプ回路。
(付記6)
電源と、
前記電源に接続されたMOSトランジスタと、
前記MOSトランジスタのゲート・ドレイン間に接続された可変容量と、を備え、
前記電源の電圧変化に応じて、変化する前記MOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量の変化を相殺するように、前記可変容量の容量値が変化されることを特徴とするパワーアンプ回路。
(付記7)
前記可変容量は、並列に接続した複数の容量ユニットを有し、
各容量ユニットは、直列に接続した固定容量とスイッチを有し、
前記スイッチのオン・オフを切り替えて、並列に接続される前記容量ユニットの個数を制御して前記可変容量の容量値を変化させる付記6記載のパワーアンプ回路。
(付記8)
前記可変容量の容量値は、前記電源の電圧変化に応じて、外部から設定される付記6または7記載のパワーアンプ回路。
(付記9)
前記電源の電圧値を検出し、検出した電圧値に応じて、前記可変容量の容量値を設定するフィードバック回路(30)を備える付記6または7記載のパワーアンプ回路。
(付記10)
前記フィードバック回路は、前記電源の電圧値に対応する前記可変容量の容量値を記憶したテーブルを有し、前記テーブルから検出した電圧値に対応する前記可変容量の容量値を読み出して設定する付記9記載のパワーアンプ回路。
(付記11)
前記MOSトランジスタと前記可変容量の組をさらに備え、前記2個のMOSトランジスタのゲートには差動信号が入力され、前記2個のMOSトランジスタのドレインから差動信号が出力される付記6から10のいずれか記載のパワーアンプ回路。
(付記12)
前記2個のMOSトランジスタの一方のゲートと前記2個のMOSトランジスタの他方のドレインとの間、および前記2個のMOSトランジスタの一方のドレインと前記2個のMOSトランジスタの他方のゲートとの間にそれぞれ接続された2個のクロスカップリング容量を備える付記11記載のパワーアンプ回路。
(付記13)
付記6または7記載のパワーアンプ回路を備える回路装置であって、
校正専用電源と、
試験用発振器と、
前記試験用発振器の出力する発振信号を前記パワーアンプ回路に入力した時の位相差を検出する位相差デジタル変換部と、
校正時に、前記電源として前記校正専用電源を動作させて電圧値を変化させるように制御し、各電圧値において、前記可変容量の容量値を変化させて前記位相差デジタル変換部が検出した位相差が所定値になる前記可変容量の容量値を検出して、前記可変容量の容量値を前記電圧値と対応付けて記憶したテーブルを作成する制御部と、
前記電源の電圧値をデジタルデータとして検出するAD変換器と、を備え、
回路動作時には、前記制御部は、前記ルックアップテーブルから前記AD変換器の検出した電圧値に対応する容量値を読み出して、前記可変容量を前記読み出した容量値に設定する回路装置。
Hereinafter, the following additional notes will be disclosed with respect to the embodiment.
(Appendix 1)
Power supply,
A MOS transistor connected to the power source;
A compensation capacitor connected between the gate and drain of the MOS transistor,
The compensation capacitor has a characteristic that a capacitance value changes in accordance with a voltage change of the power supply so as to cancel a change in a gate-drain capacitance of the MOS transistor that changes in accordance with a voltage change of the power supply. A featured power amplifier circuit.
(Appendix 2)
The power amplifier circuit according to appendix 1, wherein the compensation capacitor is a varactor.
(Appendix 3)
A bias adjustment capacitor connected between a gate side terminal of the MOS transistor of the compensation capacitor and a gate of the MOS transistor;
The power amplifier circuit according to appendix 1 or 2, wherein a bias voltage is applied to a connection node between the compensation capacitor and the bias adjustment capacitor.
(Appendix 4)
A set of the MOS transistor and the compensation capacitor is further provided. A differential signal is input to the gates of the two MOS transistors, and a differential signal is output from the drains of the two MOS transistors. A power amplifier circuit according to any one of the above.
(Appendix 5)
Between one gate of the two MOS transistors and the other drain of the two MOS transistors, and between one drain of the two MOS transistors and the other gate of the two MOS transistors 5. The power amplifier circuit according to appendix 4, comprising two cross coupling capacitors (Cxc, Cxcx) connected to each other.
(Appendix 6)
Power supply,
A MOS transistor connected to the power source;
A variable capacitor connected between the gate and drain of the MOS transistor,
The power amplifier circuit, wherein the capacitance value of the variable capacitor is changed so as to cancel the change in the capacitance between the gate and drain of the MOS transistor which changes in accordance with the voltage change of the power supply.
(Appendix 7)
The variable capacity has a plurality of capacity units connected in parallel,
Each capacity unit has a fixed capacity and a switch connected in series,
The power amplifier circuit according to appendix 6, wherein the switch is turned on and off to control the number of the capacity units connected in parallel to change the capacity value of the variable capacity.
(Appendix 8)
The power amplifier circuit according to appendix 6 or 7, wherein a capacitance value of the variable capacitor is set from the outside in accordance with a voltage change of the power source.
(Appendix 9)
The power amplifier circuit according to appendix 6 or 7, further comprising a feedback circuit (30) for detecting a voltage value of the power source and setting a capacitance value of the variable capacitor according to the detected voltage value.
(Appendix 10)
The feedback circuit has a table that stores the capacitance value of the variable capacitor corresponding to the voltage value of the power supply, and reads and sets the capacitance value of the variable capacitor corresponding to the detected voltage value from the table. The power amplifier circuit described.
(Appendix 11)
Additional provisions 6 to 10 further comprising a set of the MOS transistor and the variable capacitor, wherein a differential signal is input to the gates of the two MOS transistors and a differential signal is output from the drains of the two MOS transistors. A power amplifier circuit according to any one of the above.
(Appendix 12)
Between one gate of the two MOS transistors and the other drain of the two MOS transistors, and between one drain of the two MOS transistors and the other gate of the two MOS transistors 12. The power amplifier circuit according to appendix 11, comprising two cross coupling capacitors connected to each other.
(Appendix 13)
A circuit device comprising the power amplifier circuit according to appendix 6 or 7,
Calibration power supply,
A test oscillator;
A phase difference digital converter for detecting a phase difference when the oscillation signal output from the test oscillator is input to the power amplifier circuit;
The phase difference detected by the phase difference digital conversion unit by changing the capacitance value of the variable capacitor at each voltage value by controlling the voltage value by operating the calibration dedicated power source as the power source during calibration. A controller that detects a capacitance value of the variable capacitor that becomes a predetermined value and creates a table that stores the variable capacitance value in association with the voltage value;
An AD converter for detecting the voltage value of the power supply as digital data,
In circuit operation, the control unit reads a capacitance value corresponding to a voltage value detected by the AD converter from the lookup table, and sets the variable capacitance to the read capacitance value.

21,21x 可変容量
Tr,Trx MOSトランジスタ
Cgd,Cgdx 寄生容量
Cxgd,Cxgdx 補償容量
21, 21x Variable capacitance Tr, Trx MOS transistor Cgd, Cgdx Parasitic capacitance Cxgd, Cxgdx Compensation capacitance

Claims (5)

電源と、
前記電源に接続されたMOSトランジスタと、
前記MOSトランジスタのゲート・ドレイン間に接続された補償容量と、を備え、
前記補償容量は、前記電源の電圧変化に応じて変化する前記MOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量の変化を相殺するように、前記電源の電圧変化に応じて容量値が変化する特性を有することを特徴とするパワーアンプ回路。
Power supply,
A MOS transistor connected to the power source;
A compensation capacitor connected between the gate and drain of the MOS transistor,
The compensation capacitor has a characteristic that a capacitance value changes in accordance with a voltage change of the power supply so as to cancel a change in a gate-drain capacitance of the MOS transistor that changes in accordance with a voltage change of the power supply. A featured power amplifier circuit.
前記補償容量は、バラクタである請求項1記載のパワーアンプ回路。   The power amplifier circuit according to claim 1, wherein the compensation capacitor is a varactor. 電源と、
前記電源に接続されたMOSトランジスタと、
前記MOSトランジスタのゲート・ドレイン間に接続された可変容量と、を備え、
前記電源の電圧変化に応じて、変化する前記MOSトランジスタのゲート・ドレイン間容量の変化を相殺するように、前記可変容量の容量値が変化されることを特徴とするパワーアンプ回路。
Power supply,
A MOS transistor connected to the power source;
A variable capacitor connected between the gate and drain of the MOS transistor,
The power amplifier circuit, wherein the capacitance value of the variable capacitor is changed so as to cancel the change in the capacitance between the gate and drain of the MOS transistor which changes in accordance with the voltage change of the power supply.
前記電源の電圧値を検出し、検出した電圧値に応じて、前記可変容量の容量値を設定するフィードバック回路を備える請求項3記載のパワーアンプ回路。   The power amplifier circuit according to claim 3, further comprising: a feedback circuit that detects a voltage value of the power source and sets a capacitance value of the variable capacitor according to the detected voltage value. 請求項3記載のパワーアンプ回路を備える回路装置であって、
校正専用電源と、
試験用発振器と、
前記試験用発振器の出力する発振信号を前記パワーアンプ回路に入力した時の位相差を検出する位相差デジタル変換部と、
校正時に、前記電源として前記校正専用電源を動作させて電圧値を変化させるように制御し、各電圧値において、前記可変容量の容量値を変化させて前記位相差デジタル変換部が検出した位相差が所定値になる前記可変容量の容量値を検出して、前記可変容量の容量値を前記電圧値と対応付けて記憶したルックアップテーブルを作成する制御部と、
前記電源の電圧値をデジタルデータとして検出するAD変換器と、を備え、
回路動作時には、前記制御部は、前記ルックアップテーブルから前記AD変換器の検出した電圧値に対応する容量値を読み出して、前記可変容量を前記読み出した容量値に設定する回路装置。
A circuit device comprising the power amplifier circuit according to claim 3,
Calibration power supply,
A test oscillator;
A phase difference digital converter for detecting a phase difference when the oscillation signal output from the test oscillator is input to the power amplifier circuit;
The phase difference detected by the phase difference digital conversion unit by changing the capacitance value of the variable capacitor at each voltage value by controlling the voltage value by operating the calibration dedicated power source as the power source during calibration. A control unit that detects a capacitance value of the variable capacitor that becomes a predetermined value and creates a lookup table that stores the capacitance value of the variable capacitor in association with the voltage value;
An AD converter for detecting the voltage value of the power supply as digital data,
In circuit operation, the control unit reads a capacitance value corresponding to a voltage value detected by the AD converter from the lookup table, and sets the variable capacitance to the read capacitance value.
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