JP2591466B2 - Power amplifier circuit - Google Patents

Power amplifier circuit

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JP2591466B2 JP6074579A JP7457994A JP2591466B2 JP 2591466 B2 JP2591466 B2 JP 2591466B2 JP 6074579 A JP6074579 A JP 6074579A JP 7457994 A JP7457994 A JP 7457994A JP 2591466 B2 JP2591466 B2 JP 2591466B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電力増幅回路に関し、特
に高周波電力増幅効率を良好としたFET電力増幅回路
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifying circuit, and more particularly to an FET power amplifying circuit having improved high-frequency power amplifying efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の高周波電力増幅回路の効率を高め
る方法としていわゆるF級増幅器がある。このF級増幅
器は出力整合回路にて高周波を短絡または開放とするこ
とにより効率を高めるようにしたものである。
2. Description of the Related Art There is a so-called class F amplifier as a method for increasing the efficiency of a conventional high frequency power amplifier circuit. This class F amplifier is designed to increase the efficiency by short-circuiting or opening a high frequency in an output matching circuit.

【0003】この方法では、信号レベルが飽和出力付近
で高周波レベルが高い場合のみ効率を高め得るという効
果があるが、入力信号レベルが低い線形領域では効果が
ないという問題がある。
This method has an effect that the efficiency can be increased only when the signal level is near the saturation output and the high-frequency level is high, but there is a problem that it has no effect in the linear region where the input signal level is low.

【0004】そこで、特開昭62−274906号公報
に開示の技術が提案されていおり、その構成を図4に示
す。入力端子1からの信号は直流カット用コンデンサ2
を介してソース接地型FET(電界効果トランジスタ)
3のゲートへ入力されて増幅され、直流カット用コンデ
ンサ4を介して出力端子5へ導出される。
Therefore, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-274906 has been proposed, and the configuration is shown in FIG. The signal from the input terminal 1 is a DC cut capacitor 2
Grounded source FET (field effect transistor)
The signal is amplified by the input to the gate of No. 3 and led out to the output terminal 5 via the DC cut capacitor 4.

【0005】この入力信号は包絡線検波器13にて包絡
線検波され直流増幅器11にて増幅後ドレイン電圧制御
電源12の制御入力となる。このドレイン電圧制御電源
12は当該制御入力に応じてドレイン電源端子9の電圧
を変化制御するものである。この電圧は交流阻止用チョ
ークコイル6を介してFET3のドレイン電圧となる。
The input signal is envelope-detected by an envelope detector 13 and amplified by a DC amplifier 11 to become a control input of a drain voltage control power supply 12. The drain voltage control power supply 12 changes and controls the voltage of the drain power supply terminal 9 according to the control input. This voltage becomes the drain voltage of the FET 3 via the choke coil 6 for blocking AC.

【0006】尚、FET3のゲートバイアスはゲート電
源端子8から交流阻止用チョークコイル7を介して供給
されている。
The gate bias of the FET 3 is supplied from a gate power supply terminal 8 via an AC blocking choke coil 7.

【0007】かかる構成において、包絡線検波器13に
より入力信号の包絡線成分が検出され直流増幅器11に
て増幅されドレイン電圧制御用の信号となる。従って、
ドレイン電圧制御電源12は入力信号のレベルが最大の
ときに、ドレイン電源端子9から給電されている電圧を
FET3へ直接印加し、入力信号レベルが零のときにド
レイン電圧が零となる様に制御をなす。
In such a configuration, the envelope component of the input signal is detected by the envelope detector 13 and amplified by the DC amplifier 11 to become a signal for drain voltage control. Therefore,
The drain voltage control power supply 12 directly applies the voltage supplied from the drain power supply terminal 9 to the FET 3 when the level of the input signal is maximum, and controls the drain voltage to be zero when the input signal level is zero. Make

【0008】また、このときFET3の動作点がB級増
幅となる様にゲートバイアスが設定されており、この様
に設定することによりドレイン電圧の変化と出力信号の
変化とを一致させ、電力増幅効率を高めるようになって
いるのである。
At this time, the gate bias is set so that the operating point of the FET 3 becomes the class B amplification. By setting the gate bias in this manner, the change in the drain voltage and the change in the output signal are matched, and the power amplification is performed. It is designed to increase efficiency.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この様な従来の電力増
幅器の構成では、入力信号の包絡線成分を検出するため
の包絡線検波器13が必要であり、特にマイクロ波やミ
リ波等の高い周波数帯においては、この検出回路を高周
波部に設ける必要があり構成が複雑となるという欠点が
ある。
In the configuration of such a conventional power amplifier, an envelope detector 13 for detecting an envelope component of an input signal is necessary, and particularly, an envelope detector 13 such as a microwave or a millimeter wave is required. In the frequency band, this detection circuit needs to be provided in the high frequency section, and there is a disadvantage that the configuration becomes complicated.

【0010】従って、本発明の目的は、入力信号の包絡
線レベルが変化するような場合、極めて簡単な構成で包
絡線レベルが低くなっても効率の低下を招来することの
ないFET電力増幅回路を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an FET power amplifier circuit which has a very simple structure and does not cause a decrease in efficiency even when the envelope level is reduced, when the envelope level of the input signal changes. It is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ソース
接地型のFET電力増幅回路であって、前記FETのゲ
ートバイアス電流を検出する検出手段と、この検出結果
に従って前記FETのドレイン電圧を変化制御するドレ
イン電圧制御手段とを含み、前記ドレイン電圧制御手段
は前記検出電圧に応じて前記ゲート電流が負のピーク値
に略等しくなるよう前記ドレイン電圧を制御するように
したことを特徴とする電力増幅回路が得られる。
According to the present invention, there is provided an FET power amplifier circuit of a common-source type, comprising: detecting means for detecting a gate bias current of the FET; and detecting a drain voltage of the FET according to the detection result. and a drain voltage control means for varying control seen including, the drain voltage control means
Is a negative peak value of the gate current according to the detection voltage.
So that the drain voltage is controlled to be substantially equal to
Thus , a power amplifier circuit characterized by the following is obtained.

【0012】[0012]

【作用】FETにおいては、ゲートバイアス電流が負の
ピーク値に等しくなる様なドレイン電圧にて効率が最良
となるという事実を用いて、入力信号の包絡線レベルの
変化に起因して変化するドレインバイアス電流を検出し
て、この検出結果に応じてドレイン電圧を変化制御しよ
うとするものである。
In the FET, the fact that the efficiency is best at a drain voltage where the gate bias current is equal to the negative peak value is used to change the drain level which changes due to the change in the envelope level of the input signal. The bias current is detected, and the drain voltage is controlled to change in accordance with the detection result.

【0013】[0013]

【実施例】以下に図面を用いて本発明の実施例について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明の実施例の回路構成図であ
り、図4と同等部分は同一符号にて示している。本例で
は、FET3のゲートバイアス電流を検出回路10にて
検出し、この検出電流値に応じてドレイン電圧制御電源
12の制御を行ってFET3のドレイン電圧を効率が最
良となる様に変化せしめるものである。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. In this example, the gate bias current of the FET 3 is detected by the detection circuit 10, and the drain voltage control power supply 12 is controlled in accordance with the detected current value to change the drain voltage of the FET 3 so that the efficiency becomes the best. It is.

【0015】図2はFETの特性を示す図であり、い
ま、入力信号がないときドレイン電流が零となる様にゲ
ートバイアス端子8の電圧は設定されているものとす
る。入力信号の増加に従ってゲート電流は最初負の方向
に流れ、更に入力信号が増加すると正方向に変化する。
FIG. 2 shows the characteristics of the FET. It is assumed that the voltage of the gate bias terminal 8 is set so that the drain current becomes zero when there is no input signal. The gate current initially flows in the negative direction as the input signal increases, and changes in the positive direction as the input signal further increases.

【0016】また、このときのゲート電流の変化に応じ
てゲートバイアス抵抗Rの電圧降下によってFET3の
ゲート端子電圧も変化する。このとき、効率は図2に示
す如く、出力電圧が飽和し始める入力電力で最大を示
す。従って、電力増幅器の効率を高い状態で使用する場
合には、常に飽和出力付近で使用することが必要とな
る。
Further, the gate terminal voltage of the FET 3 also changes due to the voltage drop of the gate bias resistor R in accordance with the change of the gate current at this time. At this time, as shown in FIG. 2, the efficiency shows the maximum at the input power at which the output voltage starts to be saturated. Therefore, when the power amplifier is used with high efficiency, it is necessary to always use it near the saturation output.

【0017】この飽和出力はFETに供給されるドレイ
ン電圧により変化するので、入力信号の包絡線レベルが
変化するような信号の場合、この入力信号レベルに応じ
てバイアス設定点(ドレイン電圧)を効率が最適となる
様に可変することが必要となる。
Since the saturation output varies depending on the drain voltage supplied to the FET, in the case of a signal in which the envelope level of the input signal changes, the bias set point (drain voltage) is efficiently adjusted according to the input signal level. Needs to be changed so as to be optimal.

【0018】ゲート電流は正負両方向に流れているが、
バイアス回路10で検出できるゲート電流は、チョーク
コイル7の交流阻止機能により平均電流であり、この検
出平均電流が負の方向から正の方向へ変化する負のピー
ク値付近で効率は略最大となる。
The gate current flows in both positive and negative directions.
The gate current that can be detected by the bias circuit 10 is an average current due to the AC blocking function of the choke coil 7, and the efficiency becomes substantially maximum near a negative peak value where the detected average current changes from the negative direction to the positive direction. .

【0019】よって、このゲート平均電流をゲートバイ
アス電流検出回路10の抵抗R(Rの両端電圧)により
検出し、この検出信号を直流増幅器11を介してドレイ
ン電圧制御電源12の制御入力とし、ゲート電流が負の
ピーク値となる様にFET3のドレイン電圧を制御する
ようにするのである。
Therefore, this gate average current is detected by the resistance R (voltage across R) of the gate bias current detection circuit 10, and this detection signal is used as a control input of the drain voltage control power supply 12 via the DC amplifier 11, The drain voltage of the FET 3 is controlled so that the current has a negative peak value.

【0020】こうすることにより、入力信号の包絡線レ
ベルに応じてドレイン電圧が制御されて常にゲート電流
が負のピーク値付近になる様動作して、良好な効率とな
る。
In this way, the drain voltage is controlled in accordance with the envelope level of the input signal, and the gate current always operates near the negative peak value, resulting in good efficiency.

【0021】ドレイン電圧制御電源としては、スイッチ
ング電源によりDC−DCコンバータ回路を用いること
ができ、ゲートバイアス電流検出回路10の検出電流に
応じてスイッチング素子のオンオフのデューティを制御
(PWM制御)する様な構成とすることができる。
As the drain voltage control power supply, a DC-DC converter circuit can be used by a switching power supply, and the on / off duty of the switching element is controlled (PWM control) according to the detection current of the gate bias current detection circuit 10. Configuration.

【0022】例えば、図3にその回路例を示す如く、ト
ランスT1の一次側にスイッチングトランジスタQ1を
直列に挿入し、このトランジスタQ1をPWM制御回路
20によりオンオフ制御することにより、正電源端子9
の電圧Vをオンオフする。このオンオフによりトランス
T1の二次側へ誘起される交流電圧を整流ダイオードD
1,D2により整流し、コイルL1及びコンデンサC1
にて平滑化してFET3のドレイン電圧Vdとしてい
る。
For example, as shown in the circuit example of FIG. 3, a switching transistor Q1 is inserted in series with the primary side of a transformer T1, and this transistor Q1 is turned on / off by a PWM control circuit 20, so that a positive power supply terminal 9 is provided.
Is turned on and off. The AC voltage induced on the secondary side of the transformer T1 by this on / off is converted into a rectifier diode D
1 and D2, the coil L1 and the capacitor C1.
To make the drain voltage Vd of the FET3.

【0023】PWM制御回路20には制御入力(DCア
ンプ11の出力電圧)が印加されており、この制御入力
に応じてスイッチングトランジスタQ1のオンオフパル
スのデューティが制御されるもとする。
A control input (output voltage of the DC amplifier 11) is applied to the PWM control circuit 20, and the duty of the on / off pulse of the switching transistor Q1 is controlled in accordance with the control input.

【0024】尚、ドレイン電圧制御電源12の例は図3
の回路に限らず、種々の変形が可能であることは明らか
である。
An example of the drain voltage control power supply 12 is shown in FIG.
It is apparent that various modifications are possible without being limited to the above circuit.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、包絡
線レベルが変化する様な入力信号を増幅する場合、特別
に包絡線検波回路を設けることなく、ゲートバイアス回
路のバイアス電流を検出するのみの簡単な構成で、常に
最良の効率を有するFET増幅回路が得られるという効
果がある。
As described above, according to the present invention, when amplifying an input signal whose envelope level changes, the bias current of the gate bias circuit can be detected without providing a special envelope detection circuit. With such a simple configuration, there is an effect that an FET amplifier circuit always having the best efficiency can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】FETの動作特性例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an operation characteristic of an FET.

【図3】図1のドレイン電圧制御電源12の具体例を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of the drain voltage control power supply 12 of FIG.

【図4】従来のFET電力増幅回路の一例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a conventional FET power amplifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力端子 2,4 直流カット用コンデンサ 3 FET 5 出力端子 6,7 交流阻止用チョークコイル 8 ゲートバイアス電源端子 9 正電源端子 10 ゲートバイアス電流検出回路 11 直流増幅器 12 ドレイン電圧制御電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input terminal 2, 4 DC cut capacitor 3 FET 5 Output terminal 6, 7 AC blocking choke coil 8 Gate bias power supply terminal 9 Positive power supply terminal 10 Gate bias current detection circuit 11 DC amplifier 12 Drain voltage control power supply

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ソース接地型のFET電力増幅回路であ
って、前記FETのゲートバイアス電流を検出する検出
手段と、この検出結果に従って前記FETのドレイン電
圧を変化制御するドレイン電圧制御手段とを含み、前記
ドレイン電圧制御手段は前記検出電圧に応じて前記ゲー
ト電流が負のピーク値に略等しくなるよう前記ドレイン
電圧を制御するようにしたことを特徴とする電力増幅回
路。
1. A grounded-source FET power amplifier circuit, comprising: detection means for detecting a gate bias current of the FET; and drain voltage control means for changing and controlling a drain voltage of the FET according to a result of the detection. See,
The drain voltage control means controls the gate voltage in accordance with the detection voltage.
So that the drain current is approximately equal to the negative peak value.
A power amplifier circuit characterized in that a voltage is controlled .
【請求項2】 前記検出手段は、前記ゲートバイアス電
流を検出してこの検出電流に応じ検出電圧を生成する手
段からなり、前記ドレイン電圧制御手段は前記検出電圧
に応じて前記FETのドレイン電圧を変化制御するよう
構成されていることを特徴とする請求項1記載の電力増
幅回路。
2. The detecting means comprises means for detecting the gate bias current and generating a detection voltage in accordance with the detected current, and the drain voltage control means controls a drain voltage of the FET in accordance with the detected voltage. 2. The power amplifier circuit according to claim 1, wherein the power amplifier circuit is configured to perform change control.
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