JP3827541B2

JP3827541B2 - Temperature compensation circuit and communication terminal device including the same

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Publication number: JP3827541B2
Application number: JP2001201956A
Authority: JP
Inventors: 秀樹高; 圭一作野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: JP2003017947A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力増幅器の温度特性を補償する温度補償回路及びこれを具備した通信端末装置に関するもので、特に、非線形性の温度特性を有する電力増幅器に対する温度補償回路及びこれを具備した通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、信号などを増幅するための電力増幅器の増幅素子として、バイポーラトランジスタなどが用いられる。このように増幅素子として用いられるバイポーラトランジスタは、周囲温度が増加すると、そのベース−エミッタ間のオン電圧ＶBEが低下して、コレクタ電流が増加するという温度特性を有する。このような温度特性を補償するために、電力増幅器へバイアス電圧を与えるバイアス回路に、電力増幅器の増幅素子であるバイポーラトランジスタのベース−エミッタ間のオン電圧ＶBEと同じ温度特性を持たせることで、温度による変化をうち消して、バイアスの安定化を図る方法がある。
【０００３】
図８に、このようにバイアスの安定化を図って、増幅素子であるバイポーラトランジスタの温度補償を行う温度補償回路を、増幅素子となるバイポーラトランジスタＴｒとともに示す。図８では、エミッタが接地されるとともにコレクタにバイアス電圧ＶCC２が印加されたトランジスタＴｒのベースに、温度補償用のバイポーラトランジスタＴａのベースとコレクタが接続されるとともに、一端にバイアス電圧ＶCC１が印加された抵抗Ｒｂの他端が接続される。又、トランジスタＴａのエミッタに、一端が接地された抵抗Ｒａの他端が接続される。
【０００４】
このように温度補償回路となる抵抗Ｒａ，Ｒｂ及びトランジスタＴａが設けられた電力増幅器において、抵抗ＲｂとトランジスタＴｒのベースとトランジスタＴａのコレクタ及びベースが接続された接続ノードが入力端子ＩＮとされるとともに、トランジスタＴｒのコレクタが出力端子ＯＵＴとされる。このように構成したとき、トランジスタＴａがトランジスタＴｒと同じ温度特性を持つようにして、温度補償を行うことができる。
【０００５】
即ち、温度が高くなると、温度補償用のトランジスタＴａのベース−エミッタ間のオン電圧ＶBEが低下して、トランジスタＴｒのベースへのバイアス電圧が低下する。よって、トランジスタＴｒのベースへ印加されるバイアス電圧が低下するため、温度上昇に伴って低下するトランジスタＴｒのベース−エミッタ間のオン電圧ＶBEの影響をうち消す。このように、トランジスタＴａにより、温度変化によるバイアス条件の変動をなくして、電力増幅器の出力特性の温度による変動を抑制することができる。
【０００６】
又、電力増幅器に与えるバイアス電圧の温度補償を行う温度補償回路の別の従来例を図９に示す。図９の温度補償回路は、非反転入力端子に基準電圧ＶDDが印加された演算増幅器１００と、演算増幅器１００の反転入力端子に一端が接続されるとともに他端が接地された抵抗Ｒｘと、抵抗Ｒｘの一端及び演算増幅器１００の反転入力端子の接続ノードと演算増幅器の出力端子との間に接続されたサーミスタ１０１とを有する。この温度補償回路の演算増幅器１００の出力端子より出力される電圧が、バイアス電圧として電力増幅器１０２に与えられる。
【０００７】
サーミスタには、温度が増加すると抵抗値が単調減少するＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタと、温度が増加すると抵抗値が単調増加するＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタとがある。通常は、ＮＴＣサーミスタが用いられ、図９の温度補償回路におけるサーミスタ１０１についてもＮＴＣサーミスタであるものとする。
【０００８】
今、抵抗Ｒｘの抵抗値をｒｘ、サーミスタ１０１の抵抗値をｒｙとすると、温度補償回路から出力される出力電圧Ｖｏは、次の（１）式で表される。
Ｖｏ＝(１＋ｒｙ/ｒｘ)×ＶDD …（１）
【０００９】
又、ＮＴＣサーミスタであるサーミスタ１０１は、温度Ｔの上昇に伴って、次の（２）式のように、その抵抗値ｒｙが単調減少する。尚、温度Ｔ0のとき、抵抗値ｒｙがｒ0となるものとし、又、ＢをＢ定数とする。
ｒｙ＝ｒ0×exp[Ｂ×(１/Ｔ−１/Ｔ0)] …（２）
【００１０】
上の（１）、（２）式から、温度の上昇に伴って、演算増幅器１００から出力される温度補償回路の出力電圧Ｖｏが単調に減少することがわかる。このようにサーミスタの温度特性を利用して温度補償回路を構成することができる。よって、このような温度補償回路から出力電圧を電力増幅器のバイアス電圧とすることによって、電力増幅器の温度による特性変動を補償することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８のように、増幅素子として動作するトランジスタＴｒの温度補償用にトランジスタＴａを設けたとしても、トランジスタＴｒ，Ｔａのベース−エミッタ間の特性バラツキなどによって、完全に電力増幅器の特性変動を補償することができない場合がある。又、図９のような回路構成の温度補償回路を用いたとしても、電力増幅器の特性変動を補償するための最適なバイアス電圧の温度特性が、単調減少又は単調増加でなく、室温付近で電圧が極小となる場合があり、図９のような温度補償回路から与えられるバイアス電圧が適していないことがある。このような電力増幅器の例として、通信端末装置内の送信電力増幅器が挙げられる。
【００１２】
携帯型電話機として使用される通信端末装置において、通話時間中における送信電力増幅器での消費電流は、通信端末装置の全消費電流の中でもかなりの割合を占めることとなり、通信端末装置における通話時間及び待機時間を長く保持するためには、この送信電力増幅器での消費電流を低減させる必要がある。このような送信電力増幅器には、通常、２段以上の増幅素子によって構成され、後段ほど信号電力が大きくなり、その消費電流も大きくなる。
【００１３】
従って、例えば、２段の増幅素子によって構成される送信電力増幅器においては、２段目の増幅素子の方が消費電流が大きいため、２段目の増幅素子をＡＢ級もしくは、Ｂ級に近い動作をさせて、その効率改善を図っている。しかしながら、一般的に増幅素子をＢ級動作させたとき、送信電力増幅器の線形性が劣化するため、送信電力増幅は求められる線形性許容範囲内において、高効率動作を行うようにバイアス調整される。
【００１４】
送信電力増幅器内の増幅素子がバイポーラトランジスタである場合、その温度補償のため、通常、図８のようなバイアス回路構成が用いられる。増幅素子となるトランジスタＴｒが室温においてＢ級に近い動作をしている場合、低温になると、そのベース−エミッタ間のオン電圧ＶBEが高くなる。そして、トランジスタＴｒ，Ｔａに素子バラツキがあれば、トランジスタＴｒは更にＢ級動作に近い動作状態となり、増幅特性の線形性が劣化して、通信端末装置における送信電力増幅器としての仕様を満たさなくなるという問題がある。よって、トランジスタＴｒのベースへのバイアス電圧ＶCC１を高くする必要がある。
【００１５】
又、高温となるときは、トランジスタＴｒ自体の利得が低下するため、この利得低下を補償するためアイドル電流を大きくする必要がある。よって、このときも低温時と同様に、トランジスタＴｒのベースへのバイアス電圧ＶCC１を高くする必要がある。
【００１６】
以上より、送信電力増幅器の低温での線形性劣化と高温での利得劣化を防ぐとともに、室温付近での効率を向上させるためには、低温と高温でのバイアス電圧ＶCC１を高くするとともに、室温付近でのバイアス電圧ＶCC１を低くすることが望ましい。このようなバイアス電圧ＶCC１において、最適とされる電圧が、図４の太線のグラフで表される。即ち、図４のように、最適となるバイアス電圧ＶCC１は、室温（３０℃）付近にて極小値を有するが、図９のような回路構成の温度補償回路では、図４のグラフのような温度特性を実現することができない。
【００１７】
このような問題を鑑みて、本発明は、非直線性の温度特性を持った電力増幅器の温度特性を良好に補償することが可能である温度補償回路を提供することを目的とする。又、本発明は、このような温度補償回路を備えた通信端末装置を提供することを別の目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電力増幅装置は、増幅素子としてのバイポーラトランジスタと、前記バイポーラトランジスタにバイアス電圧を与える温度補償回路とを有し、前記温度補償回路は、非反転入力端子と反転入力端子とを有するとともに、非反転入力端子に基準電圧が印加された演算増幅器と、該演算増幅器の反転入力端子に接続されるとともに、接地端子に接続された第１回路と、該演算増幅器の反転入力端子と出力端子との間に接続された第２回路と、を有するとともに、前記第１回路及び第２回路が、少なくともサーミスタ及び抵抗を含む回路であり、演算増幅器の出力端子に現れる電圧を前記バイアス電圧として出力することを特徴とする。
【００１９】
このような電力増幅装置において、前記第１回路及び前記第２回路が、それぞれ、前記サーミスタと前記抵抗が直列に接続されているものとしても構わない。即ち、前記第１回路が、前記演算増幅器の反転入力端子に一端が接続されたサーミスタと、該サーミスタの他端に一端が接続されるとともに他端が接地された抵抗より構成され、又、前記第２回路が、前記演算増幅器の反転入力端子に一端が接続された抵抗と、該抵抗の他端に一端が接続されるとともに他端が前記演算増幅器の出力端子に接続されたサーミスタより構成されるものとしても構わない。
【００２０】
更に、このような電力増幅装置において、前記第１回路及び前記第２回路が、それぞれ、直列に接続された前記サーミスタ及び前記抵抗と並列に接続された抵抗を有するものとしても構わない。
【００２１】
又、前記第１回路及び前記第２回路が、それぞれ、前記サーミスタと前記抵抗が並列に接続されているものとしても構わない。即ち、前記第１回路が、前記演算増幅器の反転入力端子に一端が接続されるとともに他端が接地されたサーミスタ及び抵抗より構成され、又、前記第２回路が、前記演算増幅器の反転入力端子に一端が接続されるとともに他端が前記演算増幅器の出力端子に接続されたサーミスタ及び抵抗より構成されるものとしても構わない。
【００２２】
更に、このような電力増幅装置において、前記第１回路及び前記第２回路が、それぞれ、並列に接続された前記サーミスタ及び前記抵抗と直列に接続された抵抗を有するものとしても構わない。
【００２３】
又、本発明の通信端末装置は、送信信号の電力を増幅する電力増幅装置を有する通信端末装置において、前記電力増幅装置は、上述したいずれかに記載の電力増幅装置であることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下に説明する。
【００２５】
＜基本構成＞
まず、本発明の基本構成について、図面を参照して説明する。図１は、基本となる温度補償回路の回路構成を示す回路図である。
【００２６】
図１の温度補償回路は、非反転入力端子に基準電圧ＶDDが印加される演算増幅器１と、演算増幅器１の反転入力端子に一端が接続されたサーミスタ２と、演算増幅器１の出力端子に一端が接続されたサーミスタ３と、サーミスタ２の他端に一端が接続されるとともに他端が接地された抵抗Ｒ１と、サーミスタ３の他端に一端が接続されるとともに演算増幅器１の反転入力端子とサーミスタ２との接続ノードに他端が接続された抵抗Ｒ２とを有する。又、サーミスタ２，３は、温度上昇に伴って、その抵抗値が単調減少するＮＴＣサーミスタである。
【００２７】
このような構成の温度補償回路において、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値をそれぞれｒ１，ｒ２とし、サーミスタ２，３の抵抗値をそれぞれｒ３，ｒ４とする。このとき、演算増幅器１の出力端子より出力される温度補償回路の出力電圧Ｖｏは、次の（３）式で表される。
Ｖｏ＝[１＋(ｒ２＋ｒ４)/(ｒ１＋ｒ３)]×ＶDD …（３）
【００２８】
又、ＮＴＣサーミスタであるサーミスタ２，３は、温度Ｔの上昇に伴って、次の（４）式、（５）式のように、それぞれ、その抵抗値ｒ３，ｒ４が単調減少する。尚、温度Ｔ0のとき、抵抗値ｒ３，ｒ４がｒ03，ｒ04となるものとし、又、Ｂ3，Ｂ4をＢ定数とする。
ｒ３＝ｒ03×exp[Ｂ3×(１/Ｔ−１/Ｔ0)] …（４）
ｒ４＝ｒ04×exp[Ｂ4×(１/Ｔ−１/Ｔ0)] …（５）
【００２９】
よって、（４）式、及び（５）式を、（３）式に代入したとき、次の（６）式が成立すると、（４）式、及び（５）式が代入された（３）式を温度Ｔで微分したときに、温度Ｔ0を代入した値を（７）式のように０とすることができる。
ｒ04×Ｂ4×(ｒ１＋ｒ03)＝ｒ03×Ｂ3×(ｒ２＋ｒ04) …（６）
(ｄＶｏ/ｄＴ)|_T=T0＝０ …（７）
【００３０】
このように、（６）式の関係が成り立つように、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びサーミスタ２，３の各パラメータを設定すると、温度ＴがＴ0となるときに、（４）式、及び（５）式が代入された（３）式が極値を持つことがわかる。この極値が極小値となる場合の温度Ｔと出力電圧Ｖｏとの関係を示す一例が、図２のグラフのように表される。図２のグラフにおいては、室温となる２０〜３０℃付近で極小値を有するように設定されている。
【００３１】
又、このように図２のグラフのような関係が、図１のような構成回路で、温度Ｔと出力電圧Ｖｏとの間で成立していると、Ｔ＝Ｔ0で(ｒ２＋ｒ４)/(ｒ１＋ｒ３)が極小となるとき、出力電圧Ｖｏが極小となる。このとき、例えば、サーミスタ２，３を入れ換えるとともに抵抗Ｒ１，Ｒ２を入れ換えることによって、（３）式を（８）式のように変更することができる。
Ｖｏ＝[１＋(ｒ１＋ｒ３)/(ｒ２＋ｒ４)]×ＶDD …（８）
【００３２】
Ｔ＝Ｔ0で(ｒ２＋ｒ４)/(ｒ１＋ｒ３)が極小となるため、Ｔ＝Ｔ0で(ｒ１＋ｒ３)/(ｒ２＋ｒ４)が極大となる。よって、（８）式のような関係とされた温度補償回路の出力電圧Ｖｏは、Ｔ＝Ｔ0で極大値を持つようにすることができる。このように、温度補償回路を構成する抵抗Ｒ１，Ｒ２及びサーミスタ２，３の各パラメータの設定を変更することで、簡単に、その出力電圧が所望の温度で極小値又は極大値を持つようにすることができる。
【００３３】
このような基本構成に基づいて、以下の各実施形態について、説明する。
【００３４】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の温度補償回路の回路構成を示す回路図である。尚、図３の温度補償回路において、図１の温度補償回路と同一の素子については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図３の温度補償回路は、図１の温度補償回路と同様、演算増幅器１、サーミスタ２，３及び抵抗Ｒ１，Ｒ２を有し、更に、直列に接続されたサーミスタ２及び抵抗Ｒ１と並列に接続される抵抗Ｒ３と、直列に接続されたサーミスタ３及び抵抗Ｒ２と並列に接続される抵抗Ｒ４とを有する。即ち、抵抗Ｒ３の一端が接地されるとともに、その他端がサーミスタ２と演算増幅器１の反転入力端子との接続ノードに接続される。又、抵抗Ｒ４の一端が抵抗Ｒ２と演算増幅器１の反転入力端子との接続ノードに接続されるとともに、その他端がサーミスタ３と演算増幅器１の出力端子との接続ノードに接続される。
【００３６】
このようにして構成される温度補償回路において、抵抗Ｒ３，Ｒ４は、温度補償回路の温度変化の微調整を行うために設けられる。そして、電力増幅器の動作温度である−２０〜８５℃の範囲において、その線形性と利得の低下を抑制するとともに、各温度で最大の効率が得られるように、電力増幅器に与えるバイアス電圧を最適に制御したときの、バイアス電圧と温度との関係が図４の太線で表されるグラフのようになる。このようなバイアス電圧が、図３のような構成の温度補償回路より出力される。
【００３７】
この図４の太線で表されるグラフのような温度特性となるバイアス電圧を出力するために、以下のように、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値、及びサーミスタ２，３の各種パラメータを設定した。即ち、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値をそれぞれ、１４３００Ω、５１００Ω、２６２００Ω、８２００Ωとし、サーミスタ２，３の２５℃での抵抗値をそれぞれ、１００ｋΩ、４．０ｋΩとし、サーミスタ２，３の−２５〜８５℃でのＢ定数をそれぞれ、４５５０Ｋ、４１００Ｋとした。
【００３８】
このように各種パラメータを設定した図３の温度補償回路からの出力電圧が、電力増幅器における２段目の増幅素子となる、図８のようにバイアス回路が構成されたトランジスタＴｒのベースに与えられるバイアス電圧ＶCC１として、出力されるとき、電力増幅器における温度依存性を測定した。トランジスタＴｒのベースに与えられるバイアスでん合うＶCC１の測定結果が、図４における細線で表されるグラフとなる。よって、この測定結果が、図４の太線で表されるグラフで表される最適値とほぼ一致することがわかる。
【００３９】
このとき、本実施形態における温度補償回路を用いて、電力増幅器のベースに与えられるバイアス電圧の制御を行ったとき、室温において、周波数が１．９５ＧＨｚで電力５００ｍＷの信号が電力増幅器から出力されたときの、電力増幅器の出力効率が３９％となった。又、従来のように、動作温度範囲において、電力増幅器の線形性と利得の低下を防ぐように最適なバイアス電圧に固定したときは、周波数が１．９５ＧＨｚで電力５００ｍＷの信号が電力増幅器から出力されたときの、電力増幅器の出力効率は３６％である。よって、本実施形態のような温度補償回路を用いることによって、室温での出力効率が３％程度向上することが確認された。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図５は、本実施形態の温度補償回路の回路構成を示す回路図である。尚、図５の温度補償回路において、図１の温度補償回路と同一の素子については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
図５の温度補償回路は、図１の温度補償回路と同様、演算増幅器１、サーミスタ２，３及び抵抗Ｒ１，Ｒ２を有し、更に、サーミスタ２と並列に接続される抵抗Ｒ５と、サーミスタ３と並列に接続される抵抗Ｒ６とを有する。即ち、抵抗Ｒ５の一端が抵抗Ｒ１とサーミスタ２との接続ノードに接続されるとともに、その他端がサーミスタ２と演算増幅器１の反転入力端子との接続ノードに接続される。又、抵抗Ｒ６の一端が抵抗Ｒ２とサーミスタ３との接続ノードに接続されるとともに、その他端がサーミスタ３と演算増幅器１の出力端子との接続ノードに接続される。
【００４２】
このようにして構成される温度補償回路において、抵抗Ｒ５，Ｒ６は、温度補償回路の温度変化の微調整を行うために設けられる。そして、第１の実施形態と同様、温度補償回路からの出力電圧が、電力増幅器の動作温度である−２０〜８５℃の範囲において、図４の太線で表されるグラフのような温度特性になるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ５，Ｒ６の抵抗値、及びサーミスタ２，３の各種パラメータが設定される。
【００４３】
図５のように構成した温度補償回路は、基本構成となる図１のように構成した温度補償回路とほぼ同様の温度特性を有する出力電圧を出力することができるため、このような出力電圧をバイアス電圧として電力増幅器に入力したとき、第１の実施形態と同様の効果が得られ、電力増幅器の出力効率を向上させることができる。
【００４４】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態の温度補償回路の回路構成は、基本構成となる図１のような回路構成と同一とする。よって、本実施形態において、その回路構成について、詳細な説明は基本構成のものを参照するものとして省略する。
【００４５】
図１のようにして構成される温度補償回路は、第１の実施形態と同様、その出力電圧が、図４の太線で表されるグラフのような温度特性になるように、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値、及びサーミスタ２，３の各種パラメータが設定される。このように設定することによって、本実施形態の温度補償回路からの出力電圧をバイアス電圧として電力増幅器に入力したとき、第１の実施形態と同様の効果が得られ、電力増幅器の出力効率を向上させることができる。又、本実施形態では、第１の実施形態の温度補償回路における抵抗Ｒ３，Ｒ４又は第２の実施形態の温度補償回路における抵抗Ｒ５，Ｒ６を削減することができるため、温度補償回路の小型化に有効である。
【００４６】
＜第４の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図６は、本実施形態の温度補償回路の回路構成を示す回路図である。尚、図６の温度補償回路において、図５の温度補償回路と同一の素子については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
図６の温度補償回路は、図５の温度補償回路と異なり、抵抗Ｒ１，Ｒ２が削除され、演算増幅器１、サーミスタ２，３及び抵抗Ｒ５，Ｒ６を有する。即ち、サーミスタ２の一端と抵抗Ｒ５の一端との接続ノードが接地されるとともに、サーミスタ２の他端と抵抗Ｒ５の他端との接続ノードが演算増幅器１の反転入力端子に接続される。又、サーミスタ３の一端と抵抗Ｒ６の一端との接続ノードが演算増幅器１の反転入力端子に接続されるとともに、サーミスタ３の他端と抵抗Ｒ６の他端との接続ノードが演算増幅器１の出力端子に接続される。
【００４８】
このようにして構成される温度補償回路において、第２の実施形態と同様、その出力電圧が、電力増幅器の動作温度である−２０〜８５℃の範囲において、図４の太線で表されるグラフのような温度特性になるように、抵抗Ｒ５，Ｒ６の抵抗値、及びサーミスタ２，３の各種パラメータが設定される。このように設定することによって、本実施形態の温度補償回路からの出力電圧をバイアス電圧として電力増幅器に入力したとき、第２の実施形態と同様の効果が得られ、電力増幅器の出力効率を向上させることができる。又、本実施形態では、第２の実施形態の温度補償回路における抵抗Ｒ１，Ｒ２を削減することができるため、温度補償回路の小型化に有効である。
【００４９】
＜本発明の温度補償回路を備えた通信端末装置＞
上述した第１〜第４の実施形態のいずれかにおける温度補償回路を備えた通信端末装置について、図面を参照して、以下に説明する。図７は、第１〜第４の実施形態のいずれかにおける温度補償回路を備えた通信端末装置の送信部分の内部構成を示すブロック図である。
【００５０】
図７に示す通信端末装置は、送信するためのデータを符号化するなどして演算処理を行って送信信号を生成する信号処理回路１０と、信号処理回路１０で生成された送信信号を変調する変調器１１と、変調器１１に対して発振信号を与える発振器１２と、変調器１１で変調された送信信号を増幅するドライバ増幅器１３と、ドライバ増幅器１３で増幅された送信信号に対して更に電力増幅を行う電力増幅器１４と、電力増幅器１４内の増幅素子に対するバイアス電圧を制御する温度補償回路１５と、送受信を切り換える送受信切換スイッチ１６と、送受信切換スイッチ１６を介して電力増幅器１４で電力増幅された送信信号を送信するアンテナ１７とを有する。
【００５１】
このような構成の通信端末装置において、まず、信号処理回路１０においてデータが演算処理された後、送信用の符号方式に従って符号化されることによって、送信信号が生成される。この送信信号が、変調器１１に与えられると、変調器１１において、発振器１２から送出される変調周波数の発振信号に従って、送信信号が変調される。変調された送信信号は、まず、ドライバ増幅器１３において増幅された後、更に、電力増幅器１４において増幅される。
【００５２】
電力増幅器１４は、上述の第１〜第４の実施形態において説明した温度補償回路１５によって、電力増幅器１４内に備えられた増幅素子のベースに対するバイアス電圧が制御されている。よって、電力増幅器１４は、−２０〜８５℃の動作温度範囲にて、その線形性と利得の低下を防ぎながら、高い効率で動作することができる。電力増幅器１４で増幅された送信信号が、送受信切換スイッチ１６を介してアンテナ１７より送信される。
【００５３】
この電力増幅器１４が、通信端末装置において送受信動作がなされているときに消費される消費電流を多く占める。よって、温度補償回路１５によって、室温付近において高効率で動作するように、電力増幅器１４のバイアス電圧が制御されるため、通信端末装置の消費電流を低減させることができる。そのため、通信端末装置を携帯型電話機としたとき、その待機時間及び通話時間を長くすることができ、時間改善を図ることができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によると、非線形性の温度特性を持った電力増幅器に対して、温度補償回路によって、この温度特性に応じた電力増幅器のバイアス電圧を制御することが可能である。よって、電力増幅器を、指定の動作温度範囲において、高効率な増幅動作を行うことができる。このように高効率で動作可能とすることができるので、電力増幅器における消費電力を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の温度補償回路の基本構成を示す回路図。
【図２】本発明の温度補償回路による出力電圧の温度依存性の計算結果を示すグラフ。
【図３】第１の実施形態の温度補償回路の構成を示す回路図。
【図４】電力増幅器に与えるバイアス電圧の温度依存性と本発明の温度補償回路による出力電圧の温度依存性の実測値を示すグラフ。
【図５】第２の実施形態の温度補償回路の構成を示す回路図。
【図６】第４の実施形態の温度補償回路の構成を示す回路図。
【図７】本発明の通信端末装置の送信部分の内部構成を示すブロック図。
【図８】バイポーラトランジスタを用いて温度補償された電力増幅器の一例。
【図９】従来の温度補償回路の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１，１００演算増幅器
２，３，１０１サーミスタ
Ｒ１〜Ｒ６，Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｘ抵抗
Ｔａ，Ｔｒバイポーラトランジスタ
１０演算処理回路
１１変調器
１２発振器
１３ドライバ増幅器
１４電力増幅器
１５温度補償回路
１６送受信切換スイッチ
１７アンテナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature compensation circuit that compensates for temperature characteristics of a power amplifier and a communication terminal device including the same, and more particularly to a temperature compensation circuit for a power amplifier having nonlinear temperature characteristics and a communication terminal device including the same. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a bipolar transistor or the like is used as an amplifying element of a power amplifier for amplifying a signal or the like. As described above, the bipolar transistor used as an amplifying element has a temperature characteristic that when the ambient temperature increases, the ON voltage VBE between the base and the emitter decreases and the collector current increases. In order to compensate for such temperature characteristics, a bias circuit that applies a bias voltage to the power amplifier has the same temperature characteristics as the on-voltage VBE between the base and the emitter of the bipolar transistor that is an amplifying element of the power amplifier. There is a method of stabilizing the bias by eliminating the change due to temperature.
[0003]
FIG. 8 shows a temperature compensation circuit for performing temperature compensation of a bipolar transistor as an amplifying element together with a bipolar transistor Tr as an amplifying element so as to stabilize the bias in this way. In FIG. 8, the base and the collector of the temperature compensating bipolar transistor Ta are connected to the base of the transistor Tr to which the emitter is grounded and the bias voltage VCC2 is applied to the collector, and the bias voltage VCC1 is applied to one end. The other end of the resistor Rb is connected. The other end of the resistor Ra, one end of which is grounded, is connected to the emitter of the transistor Ta.
[0004]
In the power amplifier provided with the resistors Ra and Rb and the transistor Ta serving as the temperature compensation circuit in this way, a connection node where the resistor Rb, the base of the transistor Tr, and the collector and base of the transistor Ta are connected is used as the input terminal IN. At the same time, the collector of the transistor Tr serves as the output terminal OUT. When configured in this way, temperature compensation can be performed by making the transistor Ta have the same temperature characteristics as the transistor Tr.
[0005]
That is, when the temperature increases, the ON voltage VBE between the base and the emitter of the temperature compensating transistor Ta decreases, and the bias voltage to the base of the transistor Tr decreases. Therefore, since the bias voltage applied to the base of the transistor Tr is reduced, the influence of the on-voltage VBE between the base and the emitter of the transistor Tr, which decreases as the temperature rises, is eliminated. As described above, the transistor Ta can suppress the variation of the bias condition due to the temperature change and suppress the variation of the output characteristic of the power amplifier due to the temperature.
[0006]
FIG. 9 shows another conventional example of a temperature compensation circuit that performs temperature compensation of the bias voltage applied to the power amplifier. The temperature compensation circuit of FIG. 9 includes an operational amplifier 100 in which a reference voltage VDD is applied to a non-inverting input terminal, a resistor Rx having one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 100 and the other end grounded, The thermistor 101 is connected between one end of Rx and the connection node of the inverting input terminal of the operational amplifier 100 and the output terminal of the operational amplifier. The voltage output from the output terminal of the operational amplifier 100 of this temperature compensation circuit is supplied to the power amplifier 102 as a bias voltage.
[0007]
The thermistor includes an NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor whose resistance value monotonously decreases as the temperature increases, and a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor whose resistance value monotonously increases as the temperature increases. Normally, an NTC thermistor is used, and the thermistor 101 in the temperature compensation circuit of FIG. 9 is also an NTC thermistor.
[0008]
Now, assuming that the resistance value of the resistor Rx is rx and the resistance value of the thermistor 101 is ry, the output voltage Vo output from the temperature compensation circuit is expressed by the following equation (1).
Vo = (1 + ry / rx) × VDD (1)
[0009]
The thermistor 101, which is an NTC thermistor, monotonously decreases its resistance value ry as the temperature T rises as shown in the following equation (2). At the temperature T0, the resistance value ry is r0, and B is a B constant.
ry = r0 * exp [B * (1 / T-1 / T0)] (2)
[0010]
From the above equations (1) and (2), it can be seen that as the temperature rises, the output voltage Vo of the temperature compensation circuit output from the operational amplifier 100 decreases monotonously. In this manner, a temperature compensation circuit can be configured using the temperature characteristics of the thermistor. Therefore, by using the output voltage from such a temperature compensation circuit as the bias voltage of the power amplifier, it is possible to compensate for characteristic fluctuation due to the temperature of the power amplifier.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 8, even if the transistor Ta is provided for temperature compensation of the transistor Tr operating as an amplifying element, the characteristic variation of the power amplifier is completely changed due to the characteristic variation between the base and emitter of the transistors Tr and Ta. May not be compensated. Even if the temperature compensation circuit having the circuit configuration as shown in FIG. 9 is used, the temperature characteristic of the optimum bias voltage for compensating for the characteristic variation of the power amplifier is not monotonically decreasing or monotonically increasing, but the voltage near room temperature. May be minimal, and the bias voltage supplied from the temperature compensation circuit as shown in FIG. 9 may not be suitable. An example of such a power amplifier is a transmission power amplifier in a communication terminal device.
[0012]
In a communication terminal device used as a mobile phone, the current consumed by the transmission power amplifier during the call time accounts for a considerable proportion of the total current consumption of the communication terminal device. In order to keep the time long, it is necessary to reduce the current consumption in the transmission power amplifier. Such a transmission power amplifier is usually composed of two or more stages of amplifying elements, and the signal power increases and the current consumption increases in the latter stage.
[0013]
Therefore, for example, in a transmission power amplifier composed of two-stage amplifier elements, the second-stage amplifier element consumes more current, so that the second-stage amplifier element operates as class AB or class B. To improve the efficiency. However, since the linearity of the transmission power amplifier generally deteriorates when the amplification element is operated in class B, the transmission power amplification is bias-adjusted to perform high-efficiency operation within the required linearity tolerance. .
[0014]
When the amplifying element in the transmission power amplifier is a bipolar transistor, a bias circuit configuration as shown in FIG. 8 is usually used for temperature compensation. When the transistor Tr serving as an amplifying element operates close to class B at room temperature, the base-emitter on-voltage VBE increases when the temperature becomes low. If there are element variations in the transistors Tr and Ta, the transistor Tr is further in an operation state close to class B operation, the linearity of the amplification characteristic is deteriorated, and the specification as a transmission power amplifier in the communication terminal device is not satisfied. There's a problem. Therefore, it is necessary to increase the bias voltage VCC1 to the base of the transistor Tr.
[0015]
Further, when the temperature is high, the gain of the transistor Tr itself is reduced. Therefore, it is necessary to increase the idle current in order to compensate for the gain reduction. Therefore, at this time, it is necessary to increase the bias voltage VCC1 to the base of the transistor Tr as in the case of the low temperature.
[0016]
From the above, in order to prevent the linearity degradation at low temperature and the gain degradation at high temperature of the transmission power amplifier and to improve the efficiency near room temperature, the bias voltage VCC1 at high temperature and high temperature is increased and the room temperature is near It is desirable to lower the bias voltage VCC1 at. In such a bias voltage VCC1, an optimum voltage is represented by a thick line graph in FIG. That is, as shown in FIG. 4, the optimum bias voltage VCC1 has a minimum value near room temperature (30 ° C.). However, in the temperature compensation circuit having the circuit configuration as shown in FIG. Temperature characteristics cannot be realized.
[0017]
In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a temperature compensation circuit capable of satisfactorily compensating for the temperature characteristics of a power amplifier having nonlinear temperature characteristics. Another object of the present invention is to provide a communication terminal apparatus provided with such a temperature compensation circuit.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention Power amplifier Is A bipolar transistor as an amplifying element; and a temperature compensation circuit for applying a bias voltage to the bipolar transistor; An operational amplifier having a non-inverting input terminal and an inverting input terminal and having a reference voltage applied to the non-inverting input terminal, and a first circuit connected to the inverting input terminal of the operational amplifier and connected to the ground terminal And a second circuit connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier, and the first circuit and the second circuit include at least a thermistor and a resistor, and the operational amplifier The voltage that appears at the output terminal of The bias It outputs as a voltage.
[0019]
like this Power amplifier In the first circuit and the second circuit, the thermistor and the resistor may be connected in series, respectively. That is, the first circuit is composed of a thermistor having one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier, a resistor having one end connected to the other end of the thermistor and the other end grounded, and The second circuit includes a resistor having one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier, and a thermistor having one end connected to the other end of the resistor and the other end connected to the output terminal of the operational amplifier. It does not matter as a thing.
[0020]
Furthermore, like this Power amplifier In the above, the first circuit and the second circuit may have the thermistor connected in series and the resistor connected in parallel with the resistor, respectively.
[0021]
The first circuit and the second circuit may be configured such that the thermistor and the resistor are connected in parallel, respectively. That is, the first circuit includes a thermistor and a resistor having one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier and the other end grounded, and the second circuit includes the inverting input terminal of the operational amplifier. The thermistor and the resistor may be configured such that one end is connected to the output terminal and the other end is connected to the output terminal of the operational amplifier.
[0022]
Furthermore, like this Power amplifier The first circuit and the second circuit may have a resistance connected in series with the thermistor connected in parallel and the resistance, respectively.
[0023]
In addition, the communication terminal apparatus of the present invention is a power amplifier that amplifies the power of a transmission signal apparatus In a communication terminal device having The power amplification device includes: Any of the above It is a power amplifying device. .
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0025]
<Basic configuration>
First, the basic configuration of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a basic temperature compensation circuit.
[0026]
The temperature compensation circuit of FIG. 1 includes an operational amplifier 1 to which a reference voltage VDD is applied to a non-inverting input terminal, a thermistor 2 having one end connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 1, and one end to an output terminal of the operational amplifier 1. Is connected to the other end of the thermistor 2, and the other end of the thermistor 3 is grounded. The other end of the thermistor 3 is connected to the other end of the thermistor 3 and the inverting input terminal of the operational amplifier 1. A resistor R2 having the other end connected to a connection node with the thermistor 2 is provided. The thermistors 2 and 3 are NTC thermistors whose resistance value monotonously decreases as the temperature rises.
[0027]
In the temperature compensation circuit having such a configuration, the resistance values of the resistors R1 and R2 are r1 and r2, respectively, and the resistance values of the thermistors 2 and 3 are r3 and r4, respectively. At this time, the output voltage Vo of the temperature compensation circuit output from the output terminal of the operational amplifier 1 is expressed by the following equation (3).
Vo = [1+ (r2 + r4) / (r1 + r3)] × VDD (3)
[0028]
Further, thermistors 2 and 3 which are NTC thermistors monotonously decrease their resistance values r3 and r4 as the temperature T rises as shown in the following equations (4) and (5). When the temperature is T0, the resistance values r3 and r4 are r03 and r04, and B3 and B4 are B constants.
r3 = r03 × exp [B3 × (1 / T−1 / T0)] (4)
r4 = r04 × exp [B4 × (1 / T−1 / T0)] (5)
[0029]
Therefore, when the expressions (4) and (5) are substituted into the expression (3) and the following expression (6) is established, the expressions (4) and (5) are substituted (3). When the equation is differentiated with respect to the temperature T, the value substituted with the temperature T0 can be set to 0 as in the equation (7).
r04 × B4 × (r1 + r03) = r03 × B3 × (r2 + r04) (6)
(dVo / dT) | _{T = T0} = 0 (7)
[0030]
Thus, when the parameters of the resistors R1 and R2 and the thermistors 2 and 3 are set so that the relationship of the equation (6) is established, when the temperature T becomes T0, the equations (4) and (5) It can be seen that the expression (3) in which is substituted has an extreme value. An example showing the relationship between the temperature T and the output voltage Vo when this extreme value becomes a minimum value is represented as a graph in FIG. In the graph of FIG. 2, it sets so that it may have a minimum value in 20-30 degreeC vicinity used as room temperature.
[0031]
If the relationship shown in the graph of FIG. 2 is established between the temperature T and the output voltage Vo in the configuration circuit as shown in FIG. 1, (r2 + r4) / (r1 + r3) at T = T0. ) Becomes minimum, the output voltage Vo becomes minimum. At this time, for example, by replacing the thermistors 2 and 3 and replacing the resistors R1 and R2, the equation (3) can be changed to the equation (8).
Vo = [1+ (r1 + r3) / (r2 + r4)] × VDD (8)
[0032]
Since (r2 + r4) / (r1 + r3) is minimum at T = T0, (r1 + r3) / (r2 + r4) is maximum at T = T0. Therefore, the output voltage Vo of the temperature compensation circuit, which has a relationship such as the expression (8), can have a maximum value at T = T0. Thus, by changing the setting of each parameter of the resistors R1 and R2 and the thermistors 2 and 3 constituting the temperature compensation circuit, the output voltage can easily have a minimum value or a maximum value at a desired temperature. can do.
[0033]
Based on such a basic configuration, the following embodiments will be described.
[0034]
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the temperature compensation circuit of the present embodiment. In the temperature compensation circuit of FIG. 3, the same elements as those of the temperature compensation circuit of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0035]
Similar to the temperature compensation circuit of FIG. 1, the temperature compensation circuit of FIG. 3 includes an operational amplifier 1, thermistors 2 and 3, and resistors R1 and R2, and is further connected in parallel with the thermistor 2 and resistor R1 connected in series. Resistor R3, and thermistor 3 connected in series and resistor R4 connected in parallel with resistor R2. That is, one end of the resistor R3 is grounded, and the other end is connected to a connection node between the thermistor 2 and the inverting input terminal of the operational amplifier 1. One end of the resistor R4 is connected to a connection node between the resistor R2 and the inverting input terminal of the operational amplifier 1, and the other end is connected to a connection node between the thermistor 3 and the output terminal of the operational amplifier 1.
[0036]
In the temperature compensation circuit configured as described above, the resistors R3 and R4 are provided for finely adjusting the temperature change of the temperature compensation circuit. In the range of -20 to 85 ° C, which is the operating temperature of the power amplifier, the bias voltage applied to the power amplifier is optimized so that the linearity and gain are suppressed and maximum efficiency is obtained at each temperature. The relationship between the bias voltage and the temperature when controlled to be as shown in the graph shown by the thick line in FIG. Such a bias voltage is output from the temperature compensation circuit configured as shown in FIG.
[0037]
In order to output a bias voltage having temperature characteristics such as the graph represented by the thick line in FIG. 4, the resistance values of the resistors R1 to R4 and various parameters of the thermistors 2 and 3 were set as follows. That is, the resistance values of the resistors R1, R2, R3, and R4 are 14300Ω, 5100Ω, 26200Ω, and 8200Ω, respectively. The resistance values of the thermistors 2 and 3 at 25 ° C. are 100 kΩ and 4.0 kΩ, respectively. The B constants at −25 to 85 ° C. were 4550K and 4100K, respectively.
[0038]
The output voltage from the temperature compensation circuit of FIG. 3 in which various parameters are set in this manner is applied to the base of the transistor Tr in which the bias circuit is configured as shown in FIG. When output as the bias voltage VCC1, the temperature dependence in the power amplifier was measured. The measurement result of Vcc1 with a bias applied to the base of the transistor Tr is a graph represented by a thin line in FIG. Therefore, it can be seen that this measurement result substantially matches the optimum value represented by the graph represented by the thick line in FIG.
[0039]
At this time, when the bias voltage applied to the base of the power amplifier was controlled using the temperature compensation circuit in this embodiment, a signal having a frequency of 1.95 GHz and a power of 500 mW was output from the power amplifier at room temperature. The output efficiency of the power amplifier was 39%. In addition, when the bias voltage is fixed to an optimum value so as to prevent a decrease in linearity and gain of the power amplifier in the operating temperature range as in the prior art, a signal with a frequency of 1.95 GHz and a power of 500 mW is output from the power amplifier. When this is done, the output efficiency of the power amplifier is 36%. Therefore, it was confirmed that the output efficiency at room temperature is improved by about 3% by using the temperature compensation circuit as in the present embodiment.
[0040]
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the temperature compensation circuit of the present embodiment. In the temperature compensation circuit of FIG. 5, the same elements as those of the temperature compensation circuit of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0041]
Similar to the temperature compensation circuit of FIG. 1, the temperature compensation circuit of FIG. 5 includes an operational amplifier 1, thermistors 2 and 3, and resistors R <b> 1 and R <b> 2, and a resistor R <b> 5 connected in parallel with the thermistor 2 and the thermistor 3. And a resistor R6 connected in parallel. That is, one end of the resistor R5 is connected to a connection node between the resistor R1 and the thermistor 2, and the other end is connected to a connection node between the thermistor 2 and the inverting input terminal of the operational amplifier 1. One end of the resistor R6 is connected to a connection node between the resistor R2 and the thermistor 3, and the other end is connected to a connection node between the thermistor 3 and the output terminal of the operational amplifier 1.
[0042]
In the temperature compensation circuit configured as described above, the resistors R5 and R6 are provided for fine adjustment of the temperature change of the temperature compensation circuit. As in the first embodiment, the output voltage from the temperature compensation circuit has a temperature characteristic as shown by the graph shown by the bold line in FIG. 4 in the range of -20 to 85 ° C. that is the operating temperature of the power amplifier. Thus, the resistance values of the resistors R1, R2, R5, and R6 and various parameters of the thermistors 2 and 3 are set.
[0043]
The temperature compensation circuit configured as shown in FIG. 5 can output an output voltage having substantially the same temperature characteristics as the temperature compensation circuit configured as shown in FIG. When the bias voltage is input to the power amplifier, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the output efficiency of the power amplifier can be improved.
[0044]
<Third Embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The circuit configuration of the temperature compensation circuit of this embodiment is the same as the circuit configuration as shown in FIG. Therefore, in the present embodiment, the detailed description of the circuit configuration is omitted as referring to the basic configuration.
[0045]
As in the first embodiment, the temperature compensation circuit configured as shown in FIG. 1 has resistors R1, R2 so that the output voltage has temperature characteristics as shown by the graph represented by the thick line in FIG. Resistance values and various parameters of the thermistors 2 and 3 are set. By setting in this way, when the output voltage from the temperature compensation circuit of this embodiment is input to the power amplifier as a bias voltage, the same effect as the first embodiment can be obtained and the output efficiency of the power amplifier can be improved. Can be made. Further, in the present embodiment, since the resistors R3 and R4 in the temperature compensation circuit of the first embodiment or the resistors R5 and R6 in the temperature compensation circuit of the second embodiment can be reduced, the temperature compensation circuit can be reduced in size. It is effective for.
[0046]
<Fourth Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the temperature compensation circuit of the present embodiment. In the temperature compensation circuit of FIG. 6, the same elements as those of the temperature compensation circuit of FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0047]
The temperature compensation circuit of FIG. 6 differs from the temperature compensation circuit of FIG. 5 in that the resistors R1 and R2 are omitted, and the operational amplifier 1, the thermistors 2 and 3, and the resistors R5 and R6 are included. That is, a connection node between one end of the thermistor 2 and one end of the resistor R5 is grounded, and a connection node between the other end of the thermistor 2 and the other end of the resistor R5 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 1. A connection node between one end of the thermistor 3 and one end of the resistor R6 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 1, and a connection node between the other end of the thermistor 3 and the other end of the resistor R6 is an output of the operational amplifier 1. Connected to the terminal.
[0048]
In the temperature compensation circuit configured as described above, similarly to the second embodiment, the output voltage is a graph represented by the thick line in FIG. 4 in the range of -20 to 85 ° C. that is the operating temperature of the power amplifier. The resistance values of the resistors R5 and R6 and various parameters of the thermistors 2 and 3 are set so that the temperature characteristics are as follows. By setting in this way, when the output voltage from the temperature compensation circuit of this embodiment is input to the power amplifier as a bias voltage, the same effect as the second embodiment can be obtained and the output efficiency of the power amplifier can be improved. Can be made. In the present embodiment, the resistors R1 and R2 in the temperature compensation circuit of the second embodiment can be reduced, which is effective for downsizing the temperature compensation circuit.
[0049]
<Communication terminal apparatus provided with temperature compensation circuit of the present invention>
A communication terminal apparatus including the temperature compensation circuit according to any of the first to fourth embodiments described above will be described below with reference to the drawings. FIG. 7 is a block diagram illustrating an internal configuration of a transmission portion of a communication terminal apparatus including a temperature compensation circuit according to any one of the first to fourth embodiments.
[0050]
The communication terminal apparatus shown in FIG. 7 modulates the transmission signal generated by the signal processing circuit 10 that generates a transmission signal by performing arithmetic processing such as encoding data to be transmitted, and the like. The modulator 11, an oscillator 12 that provides an oscillation signal to the modulator 11, a driver amplifier 13 that amplifies the transmission signal modulated by the modulator 11, and further power for the transmission signal amplified by the driver amplifier 13 The power amplifier 14 that amplifies, the temperature compensation circuit 15 that controls the bias voltage for the amplifying element in the power amplifier 14, the transmission / reception selector switch 16 that switches between transmission and reception, and the power amplifier 14 that is amplified by the power amplifier 14 via the transmission / reception selector switch 16. And an antenna 17 for transmitting the transmitted signal.
[0051]
In the communication terminal device having such a configuration, first, data is arithmetically processed in the signal processing circuit 10 and then encoded according to a transmission encoding method, thereby generating a transmission signal. When this transmission signal is supplied to the modulator 11, the transmission signal is modulated in the modulator 11 according to the oscillation signal of the modulation frequency sent from the oscillator 12. The modulated transmission signal is first amplified by the driver amplifier 13 and then further amplified by the power amplifier 14.
[0052]
In the power amplifier 14, the bias voltage for the base of the amplifying element provided in the power amplifier 14 is controlled by the temperature compensation circuit 15 described in the first to fourth embodiments. Therefore, the power amplifier 14 can operate with high efficiency in the operating temperature range of −20 to 85 ° C. while preventing the linearity and gain from being lowered. The transmission signal amplified by the power amplifier 14 is transmitted from the antenna 17 via the transmission / reception selector switch 16.
[0053]
The power amplifier 14 occupies a large amount of current consumed when a transmission / reception operation is performed in the communication terminal apparatus. Therefore, since the bias voltage of the power amplifier 14 is controlled by the temperature compensation circuit 15 so as to operate with high efficiency near room temperature, the current consumption of the communication terminal device can be reduced. Therefore, when the communication terminal device is a mobile phone, the standby time and call time can be extended, and the time can be improved.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to control the bias voltage of the power amplifier corresponding to the temperature characteristic by the temperature compensation circuit for the power amplifier having the nonlinear temperature characteristic. Therefore, the power amplifier can perform a highly efficient amplification operation in a specified operating temperature range. Since it is possible to operate with high efficiency in this way, power consumption in the power amplifier can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a basic configuration of a temperature compensation circuit of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the calculation result of the temperature dependence of the output voltage by the temperature compensation circuit of the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a temperature compensation circuit according to the first embodiment.
FIG. 4 is a graph showing temperature dependence of a bias voltage applied to a power amplifier and measured values of temperature dependence of an output voltage by the temperature compensation circuit of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a temperature compensation circuit according to a second embodiment.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a temperature compensation circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration of a transmission part of the communication terminal apparatus of the present invention.
FIG. 8 shows an example of a power amplifier that is temperature compensated using a bipolar transistor.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional temperature compensation circuit.
[Explanation of symbols]
1,100 operational amplifier
2,3,101 thermistor
R1-R6, Ra, Rb, Rx resistance
Ta, Tr Bipolar transistor
10 Arithmetic processing circuit
11 Modulator
12 Oscillator
13 Driver amplifier
14 Power amplifier
15 Temperature compensation circuit
16 Transmission / reception selector switch
17 Antenna

Claims

A bipolar transistor as an amplifying element;
A temperature compensation circuit for applying a bias voltage to the bipolar transistor,
The temperature compensation circuit is:
An operational amplifier having a non-inverting input terminal and an inverting input terminal and having a reference voltage applied to the non-inverting input terminal;
A first circuit connected to the inverting input terminal of the operational amplifier and connected to the ground terminal;
A second circuit connected between the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier;
And having
The power amplifying apparatus, wherein the first circuit and the second circuit are circuits including at least a thermistor and a resistor, and output a voltage appearing at an output terminal of an operational amplifier as the bias voltage.

2. The power amplifying apparatus according to claim 1, wherein the thermistor and the resistor are connected in series to each of the first circuit and the second circuit.

3. The power amplifying apparatus according to claim 2, wherein the first circuit and the second circuit each include a thermistor connected in series and a resistor connected in parallel with the resistor. 4.

2. The power amplifying device according to claim 1, wherein the thermistor and the resistor are connected in parallel to each of the first circuit and the second circuit.

5. The power amplifying apparatus according to claim 4, wherein each of the first circuit and the second circuit includes a thermistor connected in parallel and a resistor connected in series with the resistor. 6.

In a communication terminal device having a power amplification device that amplifies the power of a transmission signal,
6. The communication terminal apparatus according to claim 1 , wherein the power amplifying apparatus is the power amplifying apparatus according to any one of claims 1 to 5 .