JP2016220099A - Amplifier and control method of amplifier - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplifier capable of preventing breakdown of a transistor due to application of a high voltage thereto.SOLUTION: An amplifier has a signal processing unit (101) for separating an input signal into an amplitude component and a phase component, and outputting a plurality of bit signals depending on the amplitude component and phase component signals, and a plurality of amplification units (AMP1-AMPn) that input the phase component signals. Each of the plurality of amplification units includes first and second transistors (TA1, TB1) operating complementarily on the basis of the phase component signal, and a transformer (TR1) including primary and secondary inductors, where the primary inductor is connected between the drain and source of the second transistor. When the bit signal has a second value, the first transistor is turned off, and the second transistor is turned on.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、増幅器及び増幅器の制御方法に関する。   The present invention relates to an amplifier and a method for controlling the amplifier.

RF源と、DC電圧源と、ブリッジ回路と、スイッチドライバとを有するRF電力増幅器システムが知られている(特許文献1参照)。RF源は、各パルスが固定の振幅と継続時間を有しかつ、固定周波数のRF周期を示すRFパルスのトレインを提供する。ブリッジ回路は、第1のトランジスタスイッチと第2のトランジスタスイッチとを有する。第1のトランジスタスイッチは、オンのときに第1の方向にDC電流が負荷を流れるようにするためにDC電圧源を負荷を渡って接続する。第2のトランジスタスイッチは、オンのときに第2の方向にDC電流がその負荷を流れるようにするためにDC電圧源をその負荷を渡って接続する。スイッチドライバは、イネーブルされたときにRFパルスの周波数に依存する周波数で第1と第2のトランジスタスイッチをオンとオフに駆動するためにRFパルスを送りかつDC電圧源からの電流が負荷を通して第1と第2の方向に交互に流れるようにする。ドライバ制御回路は、ターンオン信号を供給しかつ、トランジスタスイッチにRFパルスを送るためにスイッチドライバをイネーブルするために、選択的にそれらをスイッチドライバに与える。スイッチドライバは、それぞれが第1と第2のトランジスタスイッチに接続された第1と第2の論理ゲートを含む。第1と第2の誘導性操作回路は、第1の論理ゲートと第1のトランジスタスイッチ及び第2の論理ゲートと第2のトランジスタスイッチの間にそれぞれ挿入される。   An RF power amplifier system having an RF source, a DC voltage source, a bridge circuit, and a switch driver is known (see Patent Document 1). The RF source provides a train of RF pulses where each pulse has a fixed amplitude and duration and exhibits a fixed frequency RF period. The bridge circuit includes a first transistor switch and a second transistor switch. The first transistor switch connects a DC voltage source across the load to allow DC current to flow through the load in a first direction when on. The second transistor switch connects a DC voltage source across the load to allow DC current to flow through the load in the second direction when on. The switch driver sends an RF pulse to drive the first and second transistor switches on and off at a frequency that depends on the frequency of the RF pulse when enabled, and the current from the DC voltage source passes through the load. Flow alternately in the first and second directions. The driver control circuit provides them with a turn-on signal and selectively provides them to the switch driver to enable the switch driver to send RF pulses to the transistor switch. The switch driver includes first and second logic gates each connected to the first and second transistor switches. The first and second inductive operating circuits are respectively inserted between the first logic gate and the first transistor switch and between the second logic gate and the second transistor switch.

また、複数の信号入力を一体的に増幅かつ加算するために構成されるスイッチモード電力増幅器が知られている(特許文献2参照)。スイッチモード電力増幅器は、複数の入力信号の各々に対する入力コンポーネント、出力共振器コンポーネント及びこれらの間にある変圧器コンポーネントを備える。変圧器コンポーネントは、複数の直列に接続される入力巻線及び出力巻線を備える。各入力コンポーネントは、入力巻線のうちの1つ及び複数のアクティブデバイスを備える。アクティブデバイスは、入力巻線の入力信号に対応する増幅された信号及び低インピーダンスを与えるために入力信号によって交互にスイッチされるように構成される。出力巻線は、増幅された信号の加算に対応する加算信号を与える。   Further, a switch mode power amplifier configured to amplify and add a plurality of signal inputs integrally is known (see Patent Document 2). The switch mode power amplifier comprises an input component for each of a plurality of input signals, an output resonator component, and a transformer component in between. The transformer component includes a plurality of serially connected input and output windings. Each input component comprises one of the input windings and a plurality of active devices. The active device is configured to be alternately switched by the input signal to provide an amplified signal corresponding to the input signal of the input winding and a low impedance. The output winding provides a sum signal corresponding to the sum of the amplified signals.

また、スイッチング手段と、ローパスフィルタと、ミュート手段とを有するデジタルアンプが知られている(特許文献3参照)。スイッチング手段は、パルス幅変調形式の入力信号に基づいて直流電圧からなる動作電圧をスイッチングすることによって駆動信号を出力する。ローパスフィルタは、駆動信号を入力し駆動信号の可聴周波数帯域の信号成分を通過させることによってオーディオ信号を出力する。ミュート手段は、駆動信号が出力されるスイッチング手段の出力端と駆動信号が入力されるローパスフィルタの入力端との間に、抵抗値がステップ状に増減可能に構成される。   A digital amplifier having a switching unit, a low-pass filter, and a mute unit is known (see Patent Document 3). The switching means outputs a drive signal by switching an operating voltage composed of a DC voltage based on an input signal in a pulse width modulation format. The low pass filter outputs an audio signal by inputting a drive signal and passing a signal component in an audible frequency band of the drive signal. The mute means is configured such that the resistance value can be increased or decreased in steps between the output end of the switching means for outputting the drive signal and the input end of the low-pass filter to which the drive signal is input.

特開2001−267849号公報JP 2001-267849 A 特表2005−512375号公報JP 2005-512375 A 特開2005−117091号公報JP 2005-117091 A

トランスフォーマは、一次側インダクタ及び二次側インダクタを有し、一次側コイルに印加される電圧に応じて、二次側インダクタに電圧が発生する。トランスフォーマを用いた増幅器では、一次側インダクタにトランジスタが接続される。トランジスタがオフである期間に、二次側インダクタに電流が流れると、一次側インダクタに電圧が発生し、トランジスタに高電圧が印加され、トランジスタが破壊されるおそれがある。   The transformer has a primary side inductor and a secondary side inductor, and a voltage is generated in the secondary side inductor in accordance with a voltage applied to the primary side coil. In an amplifier using a transformer, a transistor is connected to a primary inductor. If a current flows through the secondary inductor during a period in which the transistor is off, a voltage is generated in the primary inductor, a high voltage is applied to the transistor, and the transistor may be destroyed.

本発明の目的は、トランジスタに高電圧が印加されることによるトランジスタの破壊を防止することができる増幅器及び増幅器の制御方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an amplifier and a method for controlling the amplifier that can prevent the transistor from being damaged by applying a high voltage to the transistor.

増幅器は、入力信号を振幅成分及び位相成分に分離し、前記振幅成分に応じた複数のビット信号及び前記位相成分の信号を出力する信号処理部と、前記位相成分の信号を入力する複数の増幅ユニットとを有し、前記複数の増幅ユニットは、それぞれ、前記複数のビット信号内の相互に異なる1つのビット信号を入力し、前記複数の増幅ユニットの各々は、前記位相成分の信号に基づき相補的に動作する第1及び第2のトランジスタと、一次側インダクタ及び二次側インダクタを含み、前記一次側インダクタが前記第2のトランジスタのドレイン及びソース間に接続されるトランスフォーマと、前記1つのビット信号に応じて、前記第1及び第2のトランジスタのゲートバイアス電圧を制御するバイアス回路とを有し、前記複数の増幅ユニット内の前記トランスフォーマの前記二次側インダクタは直列に接続され、前記第1及び第2のトランジスタは、相互に直列に接続され、前記バイアス回路は、前記1つのビット信号が第1の値である場合には、前記第1のトランジスタをオン状態にさせるための第1のゲートバイアス電圧を前記第1のトランジスタのゲートに印加し、前記第2のトランジスタをオン状態にさせるための第2のゲートバイアス電圧を前記第2のトランジスタのゲートに印加し、前記1つのビット信号が第2の値である場合には、前記第1のトランジスタをオフ状態にさせるための第3のゲートバイアス電圧を前記第1のトランジスタのゲートに印加し、前記第2のトランジスタをオン状態にさせるための第4のゲートバイアス電圧を前記第2のトランジスタのゲートに印加する。   The amplifier separates the input signal into an amplitude component and a phase component, and outputs a plurality of bit signals and the phase component signal corresponding to the amplitude component, and a plurality of amplifications that input the phase component signal Each of the plurality of amplification units inputs one bit signal different from each other in the plurality of bit signals, and each of the plurality of amplification units is complementary based on the signal of the phase component. First and second transistors operating in common, a primary-side inductor and a secondary-side inductor, wherein the primary-side inductor is connected between the drain and source of the second transistor, and the one bit A plurality of amplifying units having a bias circuit for controlling gate bias voltages of the first and second transistors according to a signal; The secondary inductor of the transformer is connected in series, the first and second transistors are connected in series with each other, and the bias circuit has a case where the one bit signal has a first value. Includes applying a first gate bias voltage for turning on the first transistor to the gate of the first transistor, and a second gate bias for turning on the second transistor. When a voltage is applied to the gate of the second transistor and the one bit signal has a second value, a third gate bias voltage for turning off the first transistor is applied to the first transistor. A fourth gate bias voltage applied to the gate of the first transistor to turn on the second transistor is applied to the gate of the second transistor. It is applied to the door.

第2のトランジスタをオン状態にさせることにより、第2のトランジスタに高電圧が印加されることによる第2のトランジスタの破壊を防止することができる。   By turning on the second transistor, destruction of the second transistor due to application of a high voltage to the second transistor can be prevented.

図1は、第1の実施形態による増幅器の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an amplifier according to the first embodiment. 図2は、比較例による増幅器の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an amplifier according to a comparative example. 図3は、第2の実施形態による増幅器の構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an amplifier according to the second embodiment.

(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態による増幅器の構成例を示す図である。増幅器は、信号処理部101と、複数の増幅ユニットAMP1〜AMPnと、負荷104とを有する。信号処理部101は、振幅成分処理部102及び位相成分処理部103を有し、入力信号INを振幅成分(エンベロープ成分)及び位相成分に分離し、振幅成分に応じた複数のビット信号A1〜An及び位相成分の信号PHを出力する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an amplifier according to the first embodiment. The amplifier includes a signal processing unit 101, a plurality of amplification units AMP1 to AMPn, and a load 104. The signal processing unit 101 includes an amplitude component processing unit 102 and a phase component processing unit 103, which separates the input signal IN into an amplitude component (envelope component) and a phase component, and a plurality of bit signals A1 to An corresponding to the amplitude component. And a phase component signal PH.

振幅成分処理部102は、入力信号INのうちの振幅成分を抽出し、その振幅成分に応じた複数のビット信号A1〜Anを出力する。ビット信号A1〜Anは、それぞれ、「0」又は「1」の2値信号である。例えば、振幅成分処理部102は、振幅成分の大きさに応じて、複数のビット信号A1〜Anのうちの「1」のビット信号の数を制御する。すなわち、複数のビット信号A1〜Anのうちの「1」のビット信号の数は、振幅成分の大きさを表す。振幅成分が大きいほど、複数のビット信号A1〜Anのうちの「1」のビット信号の数が大きくなる。n個のビット信号A1〜Anは、それぞれ、n個の増幅ユニットAMP1〜AMPnに入力される。   The amplitude component processing unit 102 extracts an amplitude component from the input signal IN and outputs a plurality of bit signals A1 to An corresponding to the amplitude component. The bit signals A1 to An are binary signals of “0” or “1”, respectively. For example, the amplitude component processing unit 102 controls the number of “1” bit signals among the plurality of bit signals A1 to An in accordance with the magnitude of the amplitude component. That is, the number of “1” bit signals among the plurality of bit signals A1 to An represents the magnitude of the amplitude component. The larger the amplitude component, the larger the number of “1” bit signals among the plurality of bit signals A1 to An. The n bit signals A1 to An are input to the n amplification units AMP1 to AMPn, respectively.

位相成分処理部103は、入力信号INから振幅成分を除去することにより、入力信号INの位相成分を抽出し、位相成分の信号PHを出力する。位相成分の信号PHは、n個の増幅ユニットAMP1〜AMPnに入力される。例えば、携帯電話の場合、入力信号INは、1GHz〜5GHzの周波数帯の高周波信号において、数MHzで位相変調されている。その場合、位相成分の信号PHは、数MHzで位相変調された信号であり、ビット信号A1〜Anは数MHzでバイアス回路B1〜Bnに出力される。   The phase component processing unit 103 extracts the phase component of the input signal IN by removing the amplitude component from the input signal IN, and outputs the phase component signal PH. The phase component signal PH is input to n amplification units AMP1 to AMPn. For example, in the case of a mobile phone, the input signal IN is phase-modulated at several MHz in a high-frequency signal in a frequency band of 1 GHz to 5 GHz. In this case, the phase component signal PH is a signal that is phase-modulated at several MHz, and the bit signals A1 to An are output to the bias circuits B1 to Bn at several MHz.

n個の増幅ユニットAMP1〜AMPnは、それぞれ、n個のビット信号A1〜An内の相互に異なる1つのビット信号を入力する。また、n個の増幅ユニットAMP1〜AMPnは、位相成分の信号PHを入力する。   Each of the n amplification units AMP1 to AMPn inputs one different bit signal in the n number of bit signals A1 to An. Further, the n amplification units AMP1 to AMPn receive the phase component signal PH.

n個の増幅ユニットAMP1〜AMPnは、それぞれ、インバータI1〜Inと、第1の容量CA1〜CAnと、第2の容量CB1〜CBnと、バイアス回路B1〜Bnと、第1のトランジスタTA1〜TAnと、第2のトランジスタTB1〜TBnと、トランスフォーマTR1〜TRnとを有する。増幅ユニットAMP1〜AMPnは、D級増幅ユニットである。トランスフォーマTR1〜TRnは、それぞれ、一次側インダクタLA1〜LAnと二次側インダクタLB1〜LBnとを有する。   The n amplification units AMP1 to AMPn include inverters I1 to In, first capacitors CA1 to CAn, second capacitors CB1 to CBn, bias circuits B1 to Bn, and first transistors TA1 to TAn, respectively. And second transistors TB1 to TBn and transformers TR1 to TRn. The amplification units AMP1 to AMPn are class D amplification units. Transformers TR1 to TRn have primary side inductors LA1 to LAn and secondary side inductors LB1 to LBn, respectively.

インバータI1〜Inは、それぞれ、位相成分の信号PHに対して反転した信号を出力する。第1の容量CA1〜CAnは、それぞれ、インバータI1〜Inの出力端子及び第1のトランジスタTA1〜TAnのゲート間に接続される。第2の容量CB1〜CBnは、それぞれ、信号処理部101が出力する位相成分の信号PHのノード及び第2のトランジスタTB1〜TBnのゲート間に接続される。   Each of the inverters I1 to In outputs a signal inverted with respect to the phase component signal PH. The first capacitors CA1 to CAn are connected between the output terminals of the inverters I1 to In and the gates of the first transistors TA1 to TAn, respectively. The second capacitors CB1 to CBn are connected between the node of the phase component signal PH output from the signal processing unit 101 and the gates of the second transistors TB1 to TBn, respectively.

バイアス回路B1〜Bnは、それぞれ、ビット信号A1〜Anに応じて、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnのゲートバイアス電圧を制御する。第1の容量CA1〜CAn及び第2の容量CB1〜CBnを設けることにより、バイアス回路B1〜Bnがゲートバイアス電圧を供給可能になる。   The bias circuits B1 to Bn control the gate bias voltages of the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn, respectively, according to the bit signals A1 to An. By providing the first capacitors CA1 to CAn and the second capacitors CB1 to CBn, the bias circuits B1 to Bn can supply the gate bias voltage.

電源電位ノードVddは、それぞれ、第1のトランジスタTA1〜TAnのドレインに接続される。第1のトランジスタTA1〜TAnのソースは、それぞれ、第2のトランジスタTB1〜TBnのドレインに接続される。第2のトランジスタTB1〜TBnのソースは、基準電位ノード(グランド電位ノード)に接続される。すなわち、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnは、それぞれ、電源電位ノードVdd及び基準電位ノード間に直列に接続される。第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnのサイズは、すべての増幅ユニットAMP1〜AMPnにおいて、同じである。   The power supply potential node Vdd is connected to the drains of the first transistors TA1 to TAn, respectively. The sources of the first transistors TA1 to TAn are connected to the drains of the second transistors TB1 to TBn, respectively. The sources of the second transistors TB1 to TBn are connected to a reference potential node (ground potential node). That is, the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are connected in series between the power supply potential node Vdd and the reference potential node, respectively. The sizes of the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are the same in all the amplification units AMP1 to AMPn.

トランスフォーマTR1〜TRnは、それぞれ、一次側インダクタLA1〜LAn及び二次側インダクタLB1〜LBnを含む。一次側インダクタLA1〜LAnは、それぞれ、第2のトランジスタTB1〜TBnのドレイン及びソース間に接続される。二次側インダクタLB1〜LBnは、出力ノードOUT及び基準電位ノード間に直列に接続される。負荷104は、出力ノードOUT及び基準電位ノード間に接続される。トランスフォーマTR1〜TRnは、高透磁率材料を用いた個別部品で構成してもよいし、増幅ユニットAMP1〜AMPnとともに半導体チップ上にスパイラル配線により構成してもよい。   Transformers TR1 to TRn include primary side inductors LA1 to LAn and secondary side inductors LB1 to LBn, respectively. The primary inductors LA1 to LAn are connected between the drains and sources of the second transistors TB1 to TBn, respectively. Secondary inductors LB1-LBn are connected in series between output node OUT and the reference potential node. The load 104 is connected between the output node OUT and the reference potential node. The transformers TR1 to TRn may be constituted by individual parts using a high magnetic permeability material, or may be constituted by a spiral wiring on a semiconductor chip together with the amplification units AMP1 to AMPn.

第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnは、例えば、AlGaN及びGaNの積層構造の高電子移動度トランジスタ(HEMT:High Electron Mobility Transistor)であり、閾値電圧が−2Vである。例えば、電源電位ノードVddは50Vである。第1のトランジスタTA1〜TAnのソース及び第2のトランジスタTB1〜TBnがオン状態である場合、第1のトランジスタTA1〜TAnのソース及び第2のトランジスタTB1〜TBnのドレインの相互接続点は25Vである。   The first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are, for example, high electron mobility transistors (HEMT) having a stacked structure of AlGaN and GaN, and have a threshold voltage of −2V. For example, the power supply potential node Vdd is 50V. When the sources of the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are on, the interconnection point between the sources of the first transistors TA1 to TAn and the drains of the second transistors TB1 to TBn is 25V. is there.

バイアス回路B1〜Bnは、それぞれ、ビット信号A1〜Anが第1の値「1」である場合には、第1のトランジスタTA1〜TAnをオン状態にさせるための第1のゲートバイアス電圧を第1のトランジスタTA1〜TAnのゲートに印加し、第2のトランジスタTB1〜TBnをオン状態にさせるための第2のゲートバイアス電圧を第2のトランジスタTB1〜TBnのゲートに印加する。第1のゲートバイアス電圧は、例えば24Vである。第2のゲートバイアス電圧は、例えば−1Vである。第2のトランジスタTB1〜TBnは、それぞれ、ゲートバイアス電圧が−1Vである場合にはオン状態になる。第1のトランジスタTA1〜TAnは、それぞれ、ゲートバイアス電圧が24Vである場合にはオン状態になる。   Each of the bias circuits B1 to Bn supplies a first gate bias voltage for turning on the first transistors TA1 to TAn when the bit signals A1 to An are the first value “1”. A first gate bias voltage is applied to the gates of the first transistors TA1 to TAn, and a second gate bias voltage for turning on the second transistors TB1 to TBn is applied to the gates of the second transistors TB1 to TBn. The first gate bias voltage is, for example, 24V. The second gate bias voltage is, for example, -1V. Each of the second transistors TB1 to TBn is turned on when the gate bias voltage is −1V. Each of the first transistors TA1 to TAn is turned on when the gate bias voltage is 24V.

これに対し、バイアス回路B1〜Bnは、それぞれ、ビット信号A1〜Anが第2の値「0」である場合には、第1のトランジスタTA1〜TAnをオフ状態にさせるための第3のゲートバイアス電圧を第1のトランジスタTA1〜TAnのゲートに印加し、第2のトランジスタTB1〜TBnをオン状態にさせるための第4のゲートバイアス電圧を第2のトランジスタTB1〜TBnのゲートに印加する。第3のゲートバイアス電圧は、−2V以下であり、例えば−2Vである。第4のゲートバイアス電圧は、例えば1V〜−1Vであり、好ましくは1Vである。第2のトランジスタTB1〜TBnは、それぞれ、ゲートバイアス電圧が1V〜−1Vである場合にはオン状態になる。第1のトランジスタTA1〜TAnは、それぞれ、ゲートバイアス電圧が−2Vである場合にはオフ状態になる。   On the other hand, each of the bias circuits B1 to Bn has a third gate for turning off the first transistors TA1 to TAn when the bit signals A1 to An are the second value “0”. A bias voltage is applied to the gates of the first transistors TA1 to TAn, and a fourth gate bias voltage for turning on the second transistors TB1 to TBn is applied to the gates of the second transistors TB1 to TBn. The third gate bias voltage is −2V or less, for example −2V. The fourth gate bias voltage is, for example, 1V to −1V, preferably 1V. The second transistors TB1 to TBn are turned on when the gate bias voltage is 1V to −1V, respectively. The first transistors TA1 to TAn are each turned off when the gate bias voltage is −2V.

例えば、ビット信号A1〜A3が「1」であり、ビット信号A4〜Anが「0」である場合、第1のトランジスタTA1〜TA3及び第2のトランジスタTB1〜TB3がオン状態になり、第1のトランジスタTA4〜TAnがオフ状態になり、第2のトランジスタTB4〜TBnがオン状態になる。   For example, when the bit signals A1 to A3 are “1” and the bit signals A4 to An are “0”, the first transistors TA1 to TA3 and the second transistors TB1 to TB3 are turned on, The transistors TA4 to TAn are turned off, and the second transistors TB4 to TBn are turned on.

第1のトランジスタTA1〜TA3及び第2のトランジスタTB1〜TB3がオン状態になると、第1のトランジスタTA1〜TA3及び第2のトランジスタTB1〜TB3は、それぞれ、インバータとして機能する。すなわち、第1のトランジスタTA1〜TA3及び第2のトランジスタTB1〜TB3は、それぞれ、位相成分の信号PHを反転増幅した信号を、第1のトランジスタTA1〜TA3のソース及び第2のトランジスタTB1〜TBnのドレインの相互接続点に出力する。第1のトランジスタTA1〜TA3及び第2のトランジスタTB1〜TB3は、それぞれ、位相成分の信号PHに基づき相補的に動作する。   When the first transistors TA1 to TA3 and the second transistors TB1 to TB3 are turned on, the first transistors TA1 to TA3 and the second transistors TB1 to TB3 each function as an inverter. That is, the first transistors TA1 to TA3 and the second transistors TB1 to TB3 respectively obtain the signals obtained by inverting and amplifying the phase component signal PH, and the sources of the first transistors TA1 to TA3 and the second transistors TB1 to TBn. Output to the interconnection point of the drains. The first transistors TA1 to TA3 and the second transistors TB1 to TB3 operate complementarily based on the phase component signal PH, respectively.

これに対し、第1のトランジスタTA4〜TAnがオフ状態になり、第2のトランジスタTB4〜TBnがオン状態になると、第1のトランジスタTA1〜TA3のソース及び第2のトランジスタTB1〜TBnのドレインの相互接続点がほぼ0Vになる。   On the other hand, when the first transistors TA4 to TAn are turned off and the second transistors TB4 to TBn are turned on, the sources of the first transistors TA1 to TA3 and the drains of the second transistors TB1 to TBn are turned on. The interconnection point is approximately 0V.

トランスフォーマTR1〜TRnでは、それぞれ、第2のトランジスタTB1〜TBnのドレイン電圧に応じた電圧が、二次側インダクタLB1〜LBnに発生する。例えば、二次側インダクタLB1〜LB3には、それぞれ、位相成分の信号PHを反転増幅した信号が発生する。これに対し、二次側インダクタLB4〜LBnに発生する電圧は、0Vである。その結果、出力ノードOUTには、二次側インダクタLB1〜LB3で発生した信号が重畳された信号が出力される。すなわち、出力ノードOUTには、3個の増幅ユニットAMP1〜AMP3により増幅された信号が重畳された信号が出力される。   In the transformers TR1 to TRn, voltages corresponding to the drain voltages of the second transistors TB1 to TBn are generated in the secondary side inductors LB1 to LBn, respectively. For example, the secondary side inductors LB1 to LB3 generate signals obtained by inverting and amplifying the phase component signal PH. On the other hand, the voltage generated in the secondary side inductors LB4 to LBn is 0V. As a result, a signal on which signals generated by the secondary side inductors LB1 to LB3 are superimposed is output to the output node OUT. That is, a signal on which signals amplified by the three amplification units AMP1 to AMP3 are superimposed is output to the output node OUT.

同様に、n個のビット信号A1〜Anが「1」である場合には、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnがオン状態になる。その場合、出力ノードOUTには、n個の増幅ユニットAMP1〜AMPnにより反転増幅された信号が重畳された信号が出力される。ビット信号A1〜Anは、入力信号INの振幅信号に応じた信号であるので、出力ノードOUTには、入力信号INの振幅成分に応じて増幅された信号が出力される。結果的に、出力ノードOUTには、入力信号INの位相成分及び振幅成分に応じて増幅された信号が出力される。すなわち、出力ノードOUTには、入力信号INが増幅された信号が出力される。   Similarly, when the n bit signals A1 to An are “1”, the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are turned on. In this case, the output node OUT outputs a signal on which the signal inverted and amplified by the n amplification units AMP1 to AMPn is superimposed. Since the bit signals A1 to An are signals corresponding to the amplitude signal of the input signal IN, a signal amplified according to the amplitude component of the input signal IN is output to the output node OUT. As a result, a signal amplified according to the phase component and amplitude component of the input signal IN is output to the output node OUT. That is, a signal obtained by amplifying the input signal IN is output to the output node OUT.

なお、電源電位ノードVdd及び第1のトランジスタTA1〜TAnのドレイン間にインダクタをそれぞれ接続し、増幅ユニットAMP1〜AMPnのインピーダンスを調整することにより、信号増幅率を上げることもできる。   The signal amplification factor can also be increased by connecting an inductor between the power supply potential node Vdd and the drains of the first transistors TA1 to TAn and adjusting the impedance of the amplification units AMP1 to AMPn.

本実施形態の増幅器は、携帯電話、スマートフォン、ワイヤレスローカルエリアネットワークなどのデジタルワイヤレス通信装置に使用可能である。デジタルワイヤレス通信装置では、伝送容量や周波数利用効率を上げるためにQPSKや16QAMなどのデジタル変調方式が採用され、送信信号の振幅成分と位相成分が大きく変動する。通常、送信用増幅器として、このような変動の大きな信号に対して歪みが生じないように、平均送信電力に比べ4〜10倍大きな電力を出力できる増幅器が用いられる。   The amplifier according to the present embodiment can be used for a digital wireless communication apparatus such as a mobile phone, a smartphone, and a wireless local area network. In digital wireless communication devices, digital modulation schemes such as QPSK and 16QAM are employed to increase transmission capacity and frequency utilization efficiency, and the amplitude component and phase component of the transmission signal vary greatly. Usually, an amplifier capable of outputting power that is 4 to 10 times larger than the average transmission power is used as a transmission amplifier so that distortion does not occur with respect to such a signal with large fluctuation.

次に、増幅器が、入力信号INを振幅成分及び位相成分に分離せず、入力信号INを直接増幅する一般的な増幅器の場合を説明する。一般的な増幅器は、出力電力が最大になる動作点で増幅器の効率が最大になり、出力電力の低い動作点では効率が下がる。一般的な増幅器を平均出力電力の低い領域(バックオフ動作領域)で使う場合には、効率が低くなってしまう。   Next, the case where the amplifier is a general amplifier that directly amplifies the input signal IN without separating the input signal IN into an amplitude component and a phase component will be described. In a general amplifier, the efficiency of the amplifier is maximized at an operating point where the output power is maximum, and the efficiency is decreased at an operating point where the output power is low. When a general amplifier is used in a region where the average output power is low (backoff operation region), the efficiency becomes low.

これに対し、本実施形態の図1の増幅器は、常に最大効率の状態で増幅ユニットAMP1〜AMPnを動作させることができ、入力信号INのあらゆる振幅レベルで最大の効率を達成することができる利点がある。   On the other hand, the amplifier of FIG. 1 of the present embodiment can always operate the amplification units AMP1 to AMPn in a state of maximum efficiency, and can achieve the maximum efficiency at every amplitude level of the input signal IN. There is.

図2は、比較例による増幅器の構成例を示す図である。図2の増幅器は、図1の増幅器に対して、インバータI1〜In、第1の容量CA1〜CAn、及び第1のトランジスタTA1〜TAnを削除したものである。ここで、ビット信号A1が「0」であり、ビット信号A2〜Anが「1」である場合を説明する。この場合、トランジスタTB1がオフ状態になり、トランジスタTB2〜TBnがオン状態になる。これにより、二次側インダクタLB2〜LBnには、増幅された信号が発生する。すると、二次側インダクタLB1〜LBnの直列接続には電流が流れ、出力ノードOUTには、増幅信号に応じた電圧が発生する。この際、トランジスタTB1はオフ状態であるので、二次側インダクタLB1に大電流が流れると、逆起電力により、一次側インダクタLA1には高電圧が発生する。これにより、トランジスタTB1のドレイン及びソース間に高電圧が印加され、トランジスタTB1が破壊される場合がある。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an amplifier according to a comparative example. The amplifier of FIG. 2 is obtained by deleting the inverters I1 to In, the first capacitors CA1 to CAn, and the first transistors TA1 to TAn from the amplifier of FIG. Here, a case where the bit signal A1 is “0” and the bit signals A2 to An are “1” will be described. In this case, the transistor TB1 is turned off and the transistors TB2 to TBn are turned on. As a result, amplified signals are generated in the secondary inductors LB2 to LBn. Then, a current flows through the series connection of the secondary inductors LB1 to LBn, and a voltage corresponding to the amplified signal is generated at the output node OUT. At this time, since the transistor TB1 is in an off state, when a large current flows through the secondary inductor LB1, a high voltage is generated in the primary inductor LA1 due to the counter electromotive force. Accordingly, a high voltage is applied between the drain and source of the transistor TB1, and the transistor TB1 may be destroyed.

これに対し、本実施形態の図1の増幅器では、ビット信号A1が「0」の場合、上記のように、第1のトランジスタTA1がオフ状態になり、第2のトランジスタTB1がオン状態になる。これにより、第2のトランジスタTB1のドレイン及びソース間のオン抵抗はほぼ0Ωになるので、二次側インダクタLB1に大電流が流れても、第2のトランジスタTB1のドレイン及びソース間に高電圧が印加されない。したがって、本実施形態によれば、第2のトランジスタTB1の破壊を防止することができる。   On the other hand, in the amplifier of FIG. 1 of this embodiment, when the bit signal A1 is “0”, the first transistor TA1 is turned off and the second transistor TB1 is turned on as described above. . As a result, the on-resistance between the drain and source of the second transistor TB1 is almost 0Ω, so that even if a large current flows through the secondary inductor LB1, a high voltage is applied between the drain and source of the second transistor TB1. Not applied. Therefore, according to this embodiment, the destruction of the second transistor TB1 can be prevented.

本実施形態では、バイアス回路B1〜Bnは、上記のように、それぞれ、ビット信号A1〜Anが第1の値「1」である場合には、第2のトランジスタTB1〜TBnのゲートに「−1V」の第2のゲートバイアス電圧を印加し、第2のトランジスタTB1〜TBnをオン状態にする。これに対し、バイアス回路B1〜Bnは、それぞれ、ビット信号A1〜Anが第2の値「0」である場合には、第2のトランジスタTB1〜TBnのゲートに「1V」の第4のゲートバイアス電圧を印加し、第2のトランジスタTB1〜TBnをオン状態にする。このように、第4のゲートバイアス電圧は、第2のゲートバイアス電圧より高いことが好ましい。すなわち、第2のトランジスタTB1〜TBnは、第4のゲートバイアス電圧が印加された場合のオン抵抗が第2のゲートバイアス電圧が印加された場合のオン抵抗より小さい。これにより、第4のゲートバイアス電圧が第2のトランジスタTB1〜TB4のゲートに印加された場合に、第2のトランジスタTB1〜TBnのドレイン及びソース間に高電圧が印加されることを防止し、第2のトランジスタTB1〜TBnの破壊を防止できる作用効果がより強く働く。   In the present embodiment, as described above, when the bit signals A1 to An have the first value “1”, the bias circuits B1 to Bn are connected to the gates of the second transistors TB1 to TBn by “− A second gate bias voltage of “1 V” is applied to turn on the second transistors TB1 to TBn. On the other hand, when the bit signals A1 to An are the second value “0”, the bias circuits B1 to Bn are connected to the gates of the second transistors TB1 to TBn and the fourth gate of “1V”. A bias voltage is applied to turn on the second transistors TB1 to TBn. Thus, the fourth gate bias voltage is preferably higher than the second gate bias voltage. That is, in the second transistors TB1 to TBn, the on-resistance when the fourth gate bias voltage is applied is smaller than the on-resistance when the second gate bias voltage is applied. Accordingly, when a fourth gate bias voltage is applied to the gates of the second transistors TB1 to TB4, a high voltage is prevented from being applied between the drains and sources of the second transistors TB1 to TBn, The effect that can prevent the destruction of the second transistors TB1 to TBn works more strongly.

なお、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnは、AlGaN及びGaNの積層構造のHEMTに限らす、例えばSiや化合物半導体を用いたトランジスタにより構成してもよい。化合物半導体トランジスタとしては、GaAs系のMES電界効果トランジスタやHEMT、窒化物半導体を用いたAlGaN及びInxGa1-xN(0<=x<1)の積層構造のHEMT、InAlN及びInxGa1-xN(0<=x<1)の積層構造のHEMT、InAlGaN及びInxGa1-xN(0<=x<1)の積層構造のHEMT、絶縁ゲート型トランジスタ、ZnOやMnOなどの酸化物半導体を用いたトランジスタなどがある。 Note that the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are not limited to the HEMT having a stacked structure of AlGaN and GaN, and may be constituted by transistors using Si or a compound semiconductor, for example. Compound semiconductor transistors include GaAs-based MES field effect transistors, HEMTs, and stacked layers of AlGaN and In x Ga 1-x N (0 <= x <1) using nitride semiconductors, HEMTs, InAlN, and In x Ga. 1-x N (0 <= x <1) HEMT, InAlGaN and In x Ga 1-x N (0 <= x <1) HEMT, insulated gate transistor, ZnO, MnO, etc. There are transistors including oxide semiconductors.

また、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnをシリコン基板のCMOSトランジスタで構成することもできる。すなわち、第2のトランジスタTB1〜TBnは、nチャネルMOS電界効果トランジスタで構成し、インバータI1〜Inを削除し、第1のトランジスタTA1〜TAnをpチャネル電界効果トランジスタで構成することができる。この場合も、上記と同様の動作を行うことができる。   In addition, the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn can be formed of CMOS transistors on a silicon substrate. That is, the second transistors TB1 to TBn can be constituted by n-channel MOS field effect transistors, the inverters I1 to In can be eliminated, and the first transistors TA1 to TAn can be constituted by p-channel field effect transistors. In this case, the same operation as described above can be performed.

ただし、シリコン基板のCMOSトランジスタの場合、第2のトランジスタTB1〜TBnのドレイン及びソース間に寄生ダイオード(ボディダイオード)が形成されるので、第2のトランジスタTB1〜TBnは必ずしも破壊されない。   However, in the case of a CMOS transistor on a silicon substrate, a parasitic diode (body diode) is formed between the drain and source of the second transistors TB1 to TBn, so that the second transistors TB1 to TBn are not necessarily destroyed.

これに対し、上記のように、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnが、HEMTのような窒化物半導体を用いたトランジスタである場合には、上記の寄生ダイオードが形成されないので、第2のトランジスタTB1〜TBnが破壊される可能性が高い。したがって、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnが窒化物半導体を用いたトランジスタである場合には、本実施形態により、第2のトランジスタTB1〜TBnの破壊を防止できる効果が顕著になる。   On the other hand, as described above, when the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are transistors using a nitride semiconductor such as HEMT, the parasitic diode is not formed. Therefore, there is a high possibility that the second transistors TB1 to TBn are destroyed. Therefore, when the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are transistors using nitride semiconductors, the present embodiment has an effect of preventing the destruction of the second transistors TB1 to TBn. Become prominent.

また、上記では、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnのサイズが、すべての増幅ユニットAMP1〜AMPnにおいて、同じである場合を説明したが、これに限定されない。第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnのサイズは、増幅ユニットAMP1〜AMPn毎に異なるようにしてもよい。例えば、増幅ユニットAMP1〜AMPn間において、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnのサイズの比は、1:2:4:8:16:・・・にすることができる。これにより、トランスフォーマTR1〜TRnは、それぞれ、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnのサイズに応じた大きさの信号を出力するので、増幅器は、高分解能の増幅信号を出力ノードOUTに出力することができる。例えば、第1のトランジスタTA1〜TAn及び第2のトランジスタTB1〜TBnがAlGaN及びGaNの積層構造のHEMTの場合、第1のトランジスタTA1及び第2のトランジスタTB1のゲート幅を200μmにし、第1のトランジスタTA2及び第2のトランジスタTB2のゲート幅を200μm×2にし、第1のトランジスタTA3及び第2のトランジスタTB3のゲート幅を200μm×4等にすることができる。その場合、増幅器は、1GHz〜5GHz帯の入力信号INに対しておよそ200Wの出力電力を1W刻みで増幅し、送信することができる。   In the above description, the case where the sizes of the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are the same in all the amplification units AMP1 to AMPn has been described. However, the present invention is not limited to this. The sizes of the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn may be different for each of the amplification units AMP1 to AMPn. For example, the size ratio of the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn can be set to 1: 2: 4: 8: 16:... Between the amplification units AMP1 to AMPn. As a result, the transformers TR1 to TRn output signals having sizes corresponding to the sizes of the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn, respectively, so that the amplifier outputs a high resolution amplified signal. Can be output to node OUT. For example, when the first transistors TA1 to TAn and the second transistors TB1 to TBn are HEMTs having a stacked structure of AlGaN and GaN, the gate widths of the first transistor TA1 and the second transistor TB1 are set to 200 μm. The gate width of the transistor TA2 and the second transistor TB2 can be 200 μm × 2, and the gate width of the first transistor TA3 and the second transistor TB3 can be 200 μm × 4. In that case, the amplifier can amplify and transmit the output power of about 200 W in increments of 1 W with respect to the input signal IN in the 1 GHz to 5 GHz band.

(第2の実施形態)
図3は、第2の実施形態による増幅器の構成例を示す図である。図3の増幅器は、図1の増幅器に対して、一次側インダクタLA1〜LAnの接続先が異なる。以下、本実施形態(図3)が第1の実施形態(図1)と異なる点を説明する。一次側インダクタLA1〜LAnは、それぞれ、第1のトランジスタTA1〜TAnのドレイン及びソース間に接続される。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an amplifier according to the second embodiment. The amplifier of FIG. 3 differs from the amplifier of FIG. 1 in the connection destinations of the primary side inductors LA1 to LAn. Hereinafter, differences of the present embodiment (FIG. 3) from the first embodiment (FIG. 1) will be described. The primary side inductors LA1 to LAn are connected between the drains and sources of the first transistors TA1 to TAn, respectively.

バイアス回路B1〜Bnは、それぞれ、ビット信号A1〜Anが第2の値「0」である場合には、第1のトランジスタTA1〜TAnをオン状態にさせるための第3のゲートバイアス電圧を第1のトランジスタTA1〜TAnのゲートに印加し、第2のトランジスタTB1〜TBnをオフ状態にさせるための第4のゲートバイアス電圧を第2のトランジスタTB1〜TBnのゲートに印加する。   Each of the bias circuits B1 to Bn supplies a third gate bias voltage for turning on the first transistors TA1 to TAn when the bit signals A1 to An are the second value “0”. A first gate bias voltage is applied to the gates of the first transistors TA1 to TAn, and a fourth gate bias voltage for turning off the second transistors TB1 to TBn is applied to the gates of the second transistors TB1 to TBn.

第1のトランジスタTA1〜TAnがオン状態になると、それぞれ、第1のトランジスタTA1〜TAnのドレイン及びソース間のオン抵抗がほぼ0Ωになる。これにより、二次側インダクタLB1に大電流が流れても、第1のトランジスタTA1のドレイン及びソース間に高電圧が印加されないので、第1のトランジスタTA1の破壊を防止することができる。   When the first transistors TA1 to TAn are turned on, the on-resistance between the drain and the source of the first transistors TA1 to TAn is approximately 0Ω, respectively. As a result, even when a large current flows through the secondary inductor LB1, a high voltage is not applied between the drain and source of the first transistor TA1, so that the breakdown of the first transistor TA1 can be prevented.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

101 信号処理部
102 振幅成分処理部
103 位相成分処理部
104 負荷
AMP1〜AMPn 増幅ユニット
B1〜Bn バイアス回路
I1〜In インバータ
CA1〜CAn 第1の容量
CB1〜CBn 第2の容量
TA1〜TAn 第1のトランジスタ
TB1〜TBn 第2のトランジスタ
TR1〜TRn トランスフォーマ
LA1〜LAn 一次側インダクタ
LB1〜LBn 二次側インダクタ
101 Signal processing unit 102 Amplitude component processing unit 103 Phase component processing unit 104 Loads AMP1 to AMPn Amplifying units B1 to Bn Bias circuits I1 to In Inverters CA1 to CAn First capacitors CB1 to CBn Second capacitors TA1 to TAn First Transistors TB1 to TBn Second transistors TR1 to TRn Transformers LA1 to LAn Primary inductors LB1 to LBn Secondary inductors

Claims (15)

入力信号を振幅成分及び位相成分に分離し、前記振幅成分に応じた複数のビット信号及び前記位相成分の信号を出力する信号処理部と、
前記位相成分の信号を入力する複数の増幅ユニットとを有し、
前記複数の増幅ユニットは、それぞれ、前記複数のビット信号内の相互に異なる1つのビット信号を入力し、
前記複数の増幅ユニットの各々は、
前記位相成分の信号に基づき相補的に動作する第1及び第2のトランジスタと、
一次側インダクタ及び二次側インダクタを含み、前記一次側インダクタが前記第2のトランジスタのドレイン及びソース間に接続されるトランスフォーマと、
前記1つのビット信号に応じて、前記第1及び第2のトランジスタのゲートバイアス電圧を制御するバイアス回路とを有し、
前記複数の増幅ユニット内の前記トランスフォーマの前記二次側インダクタは直列に接続され、
前記第1及び第2のトランジスタは、相互に直列に接続され、
前記バイアス回路は、
前記1つのビット信号が第1の値である場合には、前記第1のトランジスタをオン状態にさせるための第1のゲートバイアス電圧を前記第1のトランジスタのゲートに印加し、前記第2のトランジスタをオン状態にさせるための第2のゲートバイアス電圧を前記第2のトランジスタのゲートに印加し、
前記1つのビット信号が第2の値である場合には、前記第1のトランジスタをオフ状態にさせるための第3のゲートバイアス電圧を前記第1のトランジスタのゲートに印加し、前記第2のトランジスタをオン状態にさせるための第4のゲートバイアス電圧を前記第2のトランジスタのゲートに印加することを特徴とする増幅器。
A signal processing unit that separates an input signal into an amplitude component and a phase component, and outputs a plurality of bit signals corresponding to the amplitude component and a signal of the phase component;
A plurality of amplification units for inputting the signal of the phase component;
Each of the plurality of amplification units inputs one bit signal different from each other in the plurality of bit signals,
Each of the plurality of amplification units includes:
First and second transistors operating complementarily based on the signal of the phase component;
A transformer including a primary inductor and a secondary inductor, wherein the primary inductor is connected between a drain and a source of the second transistor;
A bias circuit for controlling gate bias voltages of the first and second transistors according to the one bit signal;
The secondary inductors of the transformers in the plurality of amplification units are connected in series;
The first and second transistors are connected in series with each other;
The bias circuit includes:
When the one bit signal has a first value, a first gate bias voltage for turning on the first transistor is applied to the gate of the first transistor, and the second transistor is turned on. Applying a second gate bias voltage for turning on the transistor to the gate of the second transistor;
When the one bit signal has the second value, a third gate bias voltage for turning off the first transistor is applied to the gate of the first transistor, and the second transistor An amplifier, wherein a fourth gate bias voltage for turning on a transistor is applied to a gate of the second transistor.
前記第4のゲートバイアス電圧は、前記第2のゲートバイアス電圧とは異なる電圧値であることを特徴とする請求項1記載の増幅器。   The amplifier according to claim 1, wherein the fourth gate bias voltage has a voltage value different from that of the second gate bias voltage. 前記第2のトランジスタは、前記第4のゲートバイアス電圧が印加された場合のオン抵抗が前記第2のゲートバイアス電圧が印加された場合のオン抵抗より小さいことを特徴とする請求項1又は2記載の増幅器。   The on-resistance of the second transistor when the fourth gate bias voltage is applied is smaller than the on-resistance when the second gate bias voltage is applied. The described amplifier. 前記複数の増幅ユニットの各々は、
さらに、前記信号処理部及び前記第1のトランジスタのゲート間に接続される第1の容量と、
前記信号処理部及び前記第2のトランジスタのゲート間に接続される第2の容量とを有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の増幅器。
Each of the plurality of amplification units includes:
A first capacitor connected between the signal processing unit and a gate of the first transistor;
The amplifier according to claim 1, further comprising: a second capacitor connected between the signal processing unit and a gate of the second transistor.
さらに、前記複数の増幅ユニット内の前記トランスフォーマの前記二次側インダクタに接続される負荷とを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の増幅器。   The amplifier according to claim 1, further comprising a load connected to the secondary inductor of the transformer in the plurality of amplification units. 前記第1及び第2のトランジスタは、電源電位ノード及び基準電位ノード間に直列に接続されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の増幅器。   The amplifier according to any one of claims 1 to 5, wherein the first and second transistors are connected in series between a power supply potential node and a reference potential node. 前記複数の増幅ユニットの各々は、さらに、前記第1及び第2のトランジスタの直列接続と前記電源電位ノードとの間に接続されるインダクタを有することを特徴とする請求項6記載の増幅器。   7. The amplifier according to claim 6, wherein each of the plurality of amplification units further includes an inductor connected between a series connection of the first and second transistors and the power supply potential node. 前記第1のトランジスタは前記電源電位ノード側に接続され、前記第2のトランジスタは前記基準電位ノード側に接続されることを特徴とする請求項6又は7記載の増幅器。   8. The amplifier according to claim 6, wherein the first transistor is connected to the power supply potential node side, and the second transistor is connected to the reference potential node side. 前記第1のトランジスタは前記基準電位ノード側に接続され、前記第2のトランジスタは前記電源電位ノード側に接続されることを特徴とする請求項6又は7記載の増幅器。   8. The amplifier according to claim 6, wherein the first transistor is connected to the reference potential node side, and the second transistor is connected to the power supply potential node side. 前記第1のトランジスタのゲートは、前記位相成分の信号に対して反転した信号を入力し、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記位相成分の信号を入力することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の増幅器。
The gate of the first transistor inputs a signal inverted with respect to the signal of the phase component,
The amplifier according to claim 1, wherein a signal of the phase component is input to a gate of the second transistor.
前記第1のトランジスタのゲートは、前記位相成分の信号を入力し、
前記第2のトランジスタのゲートは、前記位相成分の信号に対して反転した信号を入力することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の増幅器。
The gate of the first transistor inputs the signal of the phase component,
10. The amplifier according to claim 1, wherein a signal inverted with respect to the signal of the phase component is input to the gate of the second transistor. 11.
前記第1及び第2のトランジスタのサイズは、前記複数の増幅ユニットにおいて、同じであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の増幅器。   The amplifier according to claim 1, wherein the first and second transistors have the same size in the plurality of amplification units. 前記第1及び第2のトランジスタのサイズは、前記増幅ユニット毎に異なることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の増幅器。   The amplifier according to any one of claims 1 to 11, wherein the sizes of the first and second transistors are different for each of the amplification units. 前記第1及び第2のトランジスタは、窒化物半導体を用いたトランジスタであることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の増幅器。   The amplifier according to any one of claims 1 to 13, wherein the first and second transistors are transistors using a nitride semiconductor. 入力信号を振幅成分及び位相成分に分離し、前記振幅成分に応じた複数のビット信号及び前記位相成分の信号を出力する信号処理部と、
前記位相成分の信号を入力する複数の増幅ユニットとを有する増幅器の制御方法であって、
前記複数の増幅ユニットは、それぞれ、前記複数のビット信号内の相互に異なる1つのビット信号を入力し、
前記複数の増幅ユニットの各々は、
前記位相成分の信号に基づき相補的に動作する第1及び第2のトランジスタと、
一次側インダクタ及び二次側インダクタを含み、前記一次側インダクタが前記第2のトランジスタのドレイン及びソース間に接続されるトランスフォーマと、
前記1つのビット信号に応じて、前記第1及び第2のトランジスタのゲートバイアス電圧を制御するバイアス回路とを有し、
前記複数の増幅ユニット内の前記トランスフォーマの前記二次側インダクタは直列に接続され、
前記第1及び第2のトランジスタは、相互に直列に接続され、
前記制御方法は、
前記1つのビット信号が第1の値である場合には、前記バイアス回路により、前記第1のトランジスタをオン状態にさせるための第1のゲートバイアス電圧を前記第1のトランジスタのゲートに印加し、前記第2のトランジスタをオン状態にさせるための第2のゲートバイアス電圧を前記第2のトランジスタのゲートに印加し、
前記1つのビット信号が第2の値である場合には、前記バイアス回路により、前記第1のトランジスタをオフ状態にさせるための第3のゲートバイアス電圧を前記第1のトランジスタのゲートに印加し、前記第2のトランジスタをオン状態にさせるための第4のゲートバイアス電圧を前記第2のトランジスタのゲートに印加することを特徴とする増幅器の制御方法。
A signal processing unit that separates an input signal into an amplitude component and a phase component, and outputs a plurality of bit signals corresponding to the amplitude component and a signal of the phase component;
A method for controlling an amplifier having a plurality of amplification units for inputting a signal of the phase component,
Each of the plurality of amplification units inputs one bit signal different from each other in the plurality of bit signals,
Each of the plurality of amplification units includes:
First and second transistors operating complementarily based on the signal of the phase component;
A transformer including a primary inductor and a secondary inductor, wherein the primary inductor is connected between a drain and a source of the second transistor;
A bias circuit for controlling gate bias voltages of the first and second transistors according to the one bit signal;
The secondary inductors of the transformers in the plurality of amplification units are connected in series;
The first and second transistors are connected in series with each other;
The control method is:
When the one bit signal has a first value, the bias circuit applies a first gate bias voltage for turning on the first transistor to the gate of the first transistor. Applying a second gate bias voltage for turning on the second transistor to the gate of the second transistor;
When the one bit signal has a second value, the bias circuit applies a third gate bias voltage for turning off the first transistor to the gate of the first transistor. A method of controlling an amplifier, comprising applying a fourth gate bias voltage for turning on the second transistor to the gate of the second transistor.
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