JP3922773B2 - 電力増幅器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力増幅器，及び電力増幅器用バイアス回路に関し、特にＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロバイポーラトランジスタ（Heterojunction bipolar transistor:以下，ＨＢＴと称す）からなる増幅段を備えた電力増幅器，及び電力増幅器用バイアス回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在移動体通信用電力増幅器にはＧａＡｓＦＥＴ(Field effect transistor) や，ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴ、すなわちＧａＡｓ基板上に形成されたＡｌＧａＡｓ動作層等を有するＨＢＴを使ったＭＭＩＣ(Microwave monolithic integrated circuit) やハイブリッドＩＣ，マルチチップモジュール等のモジュールが広く用いられている。
【０００３】
その中でＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴは、従来のＦＥＴに比べて以下の利点を有するため、今後の移動体通信用パワー素子として期待されている。
(a) 負のゲートバイアス電圧を必要としない点、即ち、単一電源動作が可能である点、
(b) Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴのようにドレインスイッチ無しでＯＮ／ＯＦＦ動作可能である点、
(c) 電力密度が高く、同じ出力を得るのにＦＥＴ電力増幅器よりチップサイズが縮小できる点。
【０００４】
しかし、ＦＥＴと異なりＨＢＴはベース電流を素子に流すことにより動作するものであり、そのベース電流値としては、出力が２Ｗ〜４Ｗ程度のものになると数１０〜１００ｍＡ程度の電流を必要とする。したがって、ＨＢＴ素子を増幅段として用いた電力増幅器においては、増幅段を構成するＨＢＴ素子にこのようなベース電流を流す必要がある。しかしながら、このような電流を、通常電力増幅器の前段に設けられた標準的に用いられるＳｉ−ＣＭＯＳからなるＬＳＩ等の基準電圧を供給する装置から得ることは困難である。なぜなら、標準的なＣＭＯＳにおいては、特定の出力電圧を保証する出力電流値は１ｍＡ以下であるからである。したがって、ＨＢＴ素子を増幅段として用いた電力増幅器では増幅段にバイアス電流を入力するためのバイアス回路の構成が重要となる。
【０００５】
特に、増幅段にＨＢＴを用いた電力増幅器の利用が期待されている欧州ＧＳＭ(global system for mobile communication) やＣＤＭＡ(code division multiple access) システム等の携帯電話システムでは、バッテリの長寿命化のために電力増幅器のアイドル時の電流値を低減する必要がある。
【０００６】
図６に、電力増幅器への入力電力Ｐinと、電力増幅器からの出力電力Ｐout ，増幅段のＨＢＴに流れるコレクタ電流，及びこのＨＢＴのベース電流との関係を示す。図において、Ｉ b1 はアイドル時のベース電流である。この図６に示すように、アイドル時のベース電流Ｉ b1 を少なくするとともに、増幅動作時のベース電流は多く供給するようにすることが望まれている。
【０００７】
図７は、従来のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴを増幅段に用いたＨＢＴ電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、電力増幅器２００はバイアス回路２００ａと増幅段２００ｂとからなっている。Tr201， Tr202はそれぞれバイアス回路用ＨＢＴ、TrAは増幅段２００ｂのＨＢＴ、ＲＦinはＲＦ（高周波）信号の入力端子、ＲＦ0utはＲＦ信号の出力端子、V ccは電源電圧、V refは電源電圧Vcc を抵抗分割すること等により得られるバイアス設定用の電圧、Ｌ 1は整合用インダクタ、Ｃ1，Ｃ2は整合用キャパシタ、Ｌcはバイアス回路２００ａと増幅段２００ｂとの間をＲＦ的に分離するＲＦチョークインダクタである。また、Ｉ201〜Ｉ204はバイアス回路２００ａ内を流れる電流、ＩcはTrAのコレクタ電流である。
【０００８】
また、図８は従来の他のＧａＡｓＨＢＴを増幅段に用いたＨＢＴ電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図７と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、電力増幅回路３００はバイアス回路３００ａと、図７に示した増幅段２００ｂと同様の回路からなる増幅段３００ｂとからなっている。Tr301〜Tr306はバイアス回路用ＨＢＴ、Ｉ301及びＩ 303 〜Ｉ308はバイアス回路２００ａ内を流れる電流、Ｒ 1 ，及びＲ 3 〜Ｒ 5 は抵抗である。
【０００９】
増幅段にＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系のヘテロバイポーラトランジスタTrA を用いている従来の電力増幅器２００及び３００においては、バイアス回路用のトランジスタとしてもTrA と同様のＧａＡｓ系のヘテロバイポーラトランジスタを用いることにより、バイアス回路用のトランジスタと増幅段のトランジスタとを同時に形成可能にして、バイアス回路と増幅段とを同一のＧａＡｓ基板上に集積化している。
【００１０】
ここで、上記図７に示したＨＢＴ電力増幅器２００においては、バイアス回路２００ａのバイアス設定用の電圧Ｖref と増幅段２００ｂのＨＢＴのエミッタ電極との間に、ＨＢＴTr201 とＨＢＴTrA が配置されるため、ＨＢＴのベース・エミッタ間電圧ＶbeがＨＢＴ２個分積み重ねられることとなる。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴのベース・エミッタ間電圧ＶbeはＯＮ状態では約１．４〜１．５Ｖ必要なので、従来のＧａＡｓＨＢＴ電力増幅器用のバイアス回路では少なくともＶref ＝２×１．４＝２．８Ｖ以上の電圧が正常動作のために要求される。このバイアス設定用の電圧Ｖref は電源電圧Ｖccから生成されるため、正常動作のためには、２．８Ｖの電源電圧Ｖccが必要であることとなる。
【００１１】
また同様に、上記図８に示したＨＢＴ電力増幅器３００においては、バイアス回路３００ａのバイアスを制御するための電源電圧Ｖccが入力される端子と、増幅段３００ｂのＨＢＴのエミッタ電極との間に、ＨＢＴTr301 とＨＢＴTrA とが配置されるため、ＨＢＴのベース・エミッタ間電圧ＶbeがＨＢＴ２個分積み重ねられることとなる。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴのベース・エミッタ間電圧ＶbeはＯＮ状態では約１．４〜１．５Ｖ必要なので、従来のＧａＡｓＨＢＴ電力増幅器用のバイアス回路では少なくともＶcc＝２×１．４＝２．８Ｖ以上の電圧が正常動作のために要求される。
【００１２】
一般に、リチウムイオン（Ｌｉ+ ）電池や、ＮｉＣｄ電池や、ＮｉＭＨ電池等を用いて３V 程度の電源電圧で動作する携帯電話システム等ではこれらの充電池の終電圧が約２．７Ｖのため、少なくとも２．７Ｖ以上の電圧で電力増幅器が動作しなければならない。したがって、上述した従来の電力増幅器ではＨＢＴの物理定数で決まるＶbeのために、原理的にＶcc＝２．７Ｖではバイアス回路の動作を実現できない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の電力増幅器では、電源電圧Ｖcc＝２．７Ｖ以下の低電圧では十分な動作を実現できないという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、低電圧で動作可能な電力増幅器、及び電力増幅器用バイアス回路を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力増幅器は、ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備えたものである。
【００１５】
また、上記バイアス回路は、そのベース電極とコレクタ電極とが、相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタを備えているようにしたものである。
【００１６】
また、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは、そのエミッタ電極が増幅電流の出力端子となっており、そのコレクタ電極が電源端子と接続され、上記バイアス回路は、そのベース電極が、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、抵抗を介して上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第２のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極が上記第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタとを備えるようにしたものである。
【００１７】
また、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、そのエミッタ電極が電源端子と接続され、そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのコレクタ電極と接続され、そのコレクタ電極が定電流源と接続されている第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタとを備えるようにしたものである。
【００１８】
また、上記定電流源は出力される電流値が温度比例する電流特性を有しているこようにしたものである。
【００１９】
また、上記定電流源は温度により出力される電流値が変化しない温度特性を有しているようにしたものである。
【００２０】
また、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、エミッタ電極が電源端子に接続され，そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、上記電源端子とそのエミッタ電極とが接続され、そのベース電極が上記第２導電型の第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極とそのコレクタ電極とが接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地され、そのベース電極が上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された第１導電型の第４のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極がそのベース電極と相互に接続されているとともに上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続され、そのエミッタ電極が接地された第１導電型の第５のシリコンバイポーラトランジスタとからなるようにしたものである。
【００２１】
また、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されているとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、そのエミッタ電極が上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極が上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップ定電圧回路と、その出力が上記第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続され、その一方の入力端子が上記第３のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極に接続され、その他方の入力端子に上記バンドギャップ定電圧回路の出力が入力されるオペアンプとを備えるようにしたものである。
【００２２】
また、上記第１のヘテロバイポーラトランジスタは、そのベース電極とそのコレクタ電極とが相互に接続されずに、そのベース電極が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極と接続され、そのコレクタ電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続されたものであり、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのベースにそのエミッタ電極が接続され、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのコレクタ電極にそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続されている第１導電型の第６のシリコンバイポーラトランジスタを備えるようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るＨＢＴ電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、電力増幅器１００はバイアス回路１００ａと増幅段１００ｂとからなっている。増幅段１００ｂの導電型がＮＰＮ型である信号増幅用のＨＢＴTrA は、そのベース電極が高周波（ＲＦ）信号が入力される入力端子ＲＦinと接続されるとともに、バイアス回路１００ａの出力部とＲＦチョークコンダクタＬc を介して接続されている。ＲＦチョークコンダクタＬc はバイアス回路１００ａと増幅段１００ｂとの間をＲＦ的に分離するためのものである。また、ＨＢＴTrA はそのコレクタ電極が整合用インダクタＬ1 の一端と接続され、整合用インダクタＬ1 の他端が電源電圧Ｖccが印加される電源端子１２と接続されているとともに、整合用キャパシタＣ1 を介して接地されている。また、このコレクタ電極は、整合用キャパシタＣ2 を介して該ヘテロバイポーラトランジスタにおいて増幅した高周波信号を出力する出力端子ＲＦout とに接続されている。
【００２５】
バイアス回路１００ａは、そのベース電極がバイアス設定用の電圧Ｖref が印加されるバイアス設定用端子１０と接続され、そのコレクタ電極が電源電圧Ｖccが印加される電源端子１１と接続され、そのエミッタ電極がバイアス電流の出力部となっている第１のＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタTr1 と、そのベース電極とコレクタ電極とが相互に接続されるとともにこれらが第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のエミッタ電極と接続され、そのエミッタ電極が接地されているＮＰＮ型ＨＢＴTr2 とを備えている。このＨＢＴTr2 としては、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係についての温度特性がＨＢＴTrA と同じであるＨＢＴが用いる。ここでは、ＨＢＴTr2 とＨＢＴTrA とを同一の基板上に形成して両者の温度特性を同じとなるようにしている。バイアス設定用の電圧Ｖref は電源電圧Ｖccを抵抗分割すること等により得られるものであり、したがって、第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のベース電極は実際には抵抗等を介して電源電圧Ｖccと接続されている。なお、バイアス設定用の電圧Ｖref はバイアス回路内において電源電圧Ｖccより生成するようにしてもよい。また、Ｉ1 〜Ｉ4 はバイアス回路１００ａ内を流れる電流、Ｉc はTrA のコレクタ電流である。
【００２６】
次に動作について説明する。増幅段１００ｂにおいて、端子ＲＦinよりＲＦ信号が入力されると、このＨＢＴTrA がのベース電極に入力され、このＲＦ信号の大きさに応じてＨＢＴTrA のコレクタ電流Ｉc 及びコレクタエミッタ間電圧が増幅される。そしてこの信号増幅された電力が端子ＲＦout から出力される。バイアス回路１００ａにおいては、バイアス設定用の電圧Ｖref が第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のベース電極に印加されており、この電圧Ｖref の大きさに応じて増幅された電流Ｉ2 が第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のエミッタ電流として出力される。バイアス回路のＨＢＴTr2 はベース電極とコレクタ電極とが接続されてダイオードと同様の構造を有しており抵抗として機能し、第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のエミッタ電流Ｉ2 が、増幅段のＨＢＴTrA が要求するバイアス電流に応じて、ＨＢＴTr2 側と増幅段１００ｂ側とに電流Ｉ4 、Ｉ3 とに分かれて流れ、この電流Ｉ3 が増幅段のＨＢＴTrA へのバイアス電流として供給される。
【００２７】
本実施の形態１においては、バイアス回路に、ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続されたシリコンバイポーラトランジスタを用いている。シリコンバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧Ｖbeは通常０．７Ｖから０．９Ｖである。このバイアス回路１００ａにおいては、バイアス設定用電圧Ｖref が供給される端子１０と増幅段１００ｂとの間にはＳｉバイポーラトランジスタTr1 のＶbeが配置されている。したがって、増幅段のＨＢＴTrA が動作が可能な最低動作電圧はTr1 とTrA のベース・エミッタ間電圧Ｖbeの和で表わされることとなり、Ｖref ＝１．４＋０．７＝２．１Ｖとなり、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の低い電源電圧でも動作可能である。したがって、高い電源電圧を供給できない携帯電話等においても十分な動作が可能である。
【００２８】
また、この実施の形態１に係るバイアス回路においては、ベース・エミッタ電圧Ｖbeとコレクタ電流との関係についての温度特性が、増幅段１００ｂを構成するTrA と同じであるＨＢＴからなるTr2 を用いている。このため、例えば、電力増幅動作時に発熱等により増幅器の温度が上昇して、増幅段１００ｂを構成するTrA の所定のコレクタ電流Ｉc を得るためのベース・エミッタ電圧Ｖbeが低くなったとしても、TrA と同様にTr2 の所定のコレクタ電流を得るためのベース・エミッタ電圧Ｖbeも低くなることによって、Tr2 に流れるコレクタ電流が多くなり、この結果、TrA のベース電極に供給されるバイアス電流が低下して、TrA のコレクタ電流Ｉc が低下する。この結果、温度変化によるコレクタ電流Ｉc の変化を補償することができ、安定動作を実現できる。
【００２９】
このように、本実施の形態１によれば、ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力されるエミッタ端子が増幅段１００ｂのヘテロバイポーラトランジスタTrA のベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 を有するバイアス回路を備えるようにしたから、バイアス回路を動作させるために必要な電圧を低くすることができ、低電圧での動作が可能な電力増幅器を提供できる効果がある。
【００３０】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係るＨＢＴ電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示しており、電力増幅器１０１はバイアス回路１０１ａと、図１に示す増幅段１００ｂと同様の回路からなる増幅段１０１ｂとからなっている。バイアス回路１０１ａは、コレクタ電極がともに電源端子１１に接続され，そのベース電極同士が相互に接続され、そのエミッタ電極はそれぞれに抵抗Ｒ3，Ｒ5を介して接地されている第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr1，Tr3とを有している。第２のシリコンバイポーラトランジスタTr 3 は、そのエミッタ電極が第１のヘテロバイポーラトランジスタTr2のベース電極と抵抗Ｒ4を介して接続され、そのベース電極が上記第１のＨＢＴTr2のコレクタ電極と接続されている。このＨＢＴTr2のエミッタ電極は接地されている。このＨＢＴTr2としては、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係についての温度特性がＨＢＴTrAと同じであるＨＢＴを用いる。第１のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極はＲＦチョークインダクタＬcを介して増幅段１０１ｂのヘテロバイポーラトランジスタTrAのベース電極と接続されている。シリコンバイポーラトランジスタTr1，Tr3 の相互に接続されたベース電極は抵抗Ｒ１を介して電源電圧Ｖccが印加される電源端子１３と接続されている。Ｉ1、及びＩ3〜Ｉ8はバイアス回路１０１ａ内を流れる電流である。また、Ｒ3〜Ｒ5は抵抗である。
【００３１】
次に動作について説明する。増幅段１０１ｂにおいては、上述した増幅段１００ｂと同様に、端子ＲＦinよりＲＦ信号が入力されると、ＨＢＴTrA により増幅された電力が端子ＲＦout から出力される。
【００３２】
バイアス回路１０１ａにおいては、第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のベース電極に抵抗Ｒ1 を介して電源電圧Ｖccが印加されており、この第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 により増幅されて出力されるエミッタ電流が、増幅段のＨＢＴTrA が増幅動作に要求するバイアス電流に応じて、ＨＢＴTr2 側と増幅段１０１ｂ側とに電流Ｉ8 、Ｉ7 とに分かれて流れ、この電流Ｉ7 が増幅段１０１ｂのＨＢＴTrA へのバイアス電流として供給される。
【００３３】
本実施の形態２においては、バイアス回路１０１ａの、電源端子１３と増幅段１０１ｂとの間にはＳｉバイポーラトランジスタTr1 が配置され、上記実施の形態１と同様に、シリコンバイポーラトランジスタのＶbeは通常０．７〜０．９Ｖのため、この電力増幅器の最低動作電圧はＶbe＝１．４＋０．７＝２．１Ｖとなり、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の低い電源電圧でも動作可能である。したがって、高い電源電圧を供給できない携帯電話等においても十分な動作が可能である。
【００３４】
また、この実施の形態２においては、バイアス回路１０１ａのTr2 として、ベース・エミッタ電圧Ｖbeとコレクタ電流との関係についての温度特性が増幅段を構成するTrA と同じであるヘテロバイポーラトランジスタを用いている。このため、例えば、電力増幅動作時に発熱等により増幅器の温度が上昇して、増幅段１０１ｂを構成するTrA の所定のコレクタ電流Ｉc を得るためのベース・エミッタ電圧Ｖbeが低くなった場合、温度変化前と比べるとTrA のコレクタ電流が増大して、TrA がその増大したベース電流を第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr1に要求するようになり、これを供給するために、シリコンバイポーラトランジスタ Tr1のベース電極に供給されるバイアス電流が増加する。ここで、TrA と同様にバイアス回路１０１ａのTr2 の所定のコレクタ電流を得るためのベース・エミッタ電圧Ｖbeも温度変化に合わせて低くなることによって、Tr2 に流れるコレクタ電流Ｉ5 大きくなり、端子１３から供給される電流Ｉc が多くなり、この結果、抵抗Ｒ1 に係る電圧が高くなり、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr3 のベース電極に印加される電圧が低下する。これにともない、第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr1のベース電極に印加される電圧が減り、増幅段１０１ｂのTrA に供給されるバイアス電流も減り、TrA のコレクタ電流Ｉc が低下する。この結果、温度変化によるコレクタ電流Ｉc の変化を精度良く補償することができ、安定動作を実現できる。
【００３５】
このように、本実施の形態２によれば、ベース電極が電源端子１３と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力されるエミッタ端子が増幅段１０１ｂのヘテロバイポーラトランジスタTrAのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1と、ベース電極が第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1のベース電極と接続されるとともに、抵抗Ｒ1を介して電源端子１３に接続され、そのコレクタ電極が電源端子１１と接続され、そのエミッタ電極が抵抗Ｒ３を介して接地された第２のシリコンバイポーラトランジスタTr3と、そのコレクタ電極が上記第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr1，Tr3のベース電極と接続されるとともに、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタTr3のエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段１０１b のヘテロバイポーラトランジスタTrAの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタTr2とを有するバイアス回路１０１aを備えるようにしたから、バイアス回路を動作させるために必要な電圧を低くすることができ、低電圧での動作が可能な電力増幅器を提供できる効果がある。
【００３６】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示しており、電力増幅器１０２はバイアス回路１０２ａと、図１に示す増幅段１００ｂと同様の回路からなる増幅段１０２ｂとからなっている。
【００３７】
バイアス回路１０２ａは、増幅段１０２ｂのヘテロバイポーラトランジスタTrAのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続され、そのエミッタ電極が接地されたＮＰＮ型の第１のヘテロバイポーラトランジスタTrBと、そのエミッタ電極が電源電圧Ｖccが印加される電源端子１１に接続され，そのコレクタ電極がそのベース電極と接続されているとともに定電流Ｉoを出力する定電流源１６と接続されたＰＮＰ型の第２のシリコンバイポーラトランジスタTr32、そのエミッタ電極が電源端子１１と接続され、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタTr32のベース電極と接続され、そのコレクタ電極が上記第１のヘテロバイポーラトランジスタTrBのコレクタ電極と接続されている第１のシリコンバイポーラトランジスタTr31とからなっている。この第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr31のベース電極は、第２のシリコンバイポーラトランジスタ Tr32を介して電源電圧Ｖccが供給される端子１１と接続されている。定電流源１６は、その定電流Ｉ o 特性が、温度に対して比例するもの、もしくは温度に対して一定であるもののいずれかを用いる。ヘテロバイポーラトランジスタTrBは増幅段１０２ｂのTrAとともにカレントミラー対を構成している。また、Tr31，Tr32もカレントミラー対を構成している。ＩrefはTr31，Tr32からなるカレントミラー対により増幅された電流、ａはTrBのコレクタのノード電圧、ＩBはTrAのベース電流である。
【００３８】
この電力増幅器においては、Tr31，Tr32からなるカレントミラー回路により、Tr31とTr32とのサイズ比に応じてＩref ＝ｋ・Ｉo （ｋは比例定数）の電流がTrB に流れ、TrA とTrB とからなるカレントミラー回路により、TrA とTrB とのサイズ比に応じてＩc ＝Ａ・Ｉref ＝Ａ・Ｉo （Ａは比例定数）の電流がTrA のコレクタ電流として流れる。
【００３９】
この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様に、電源電圧Ｖccを印加する端子１１と増幅段１０２ｂとの間に設けられるトランジスタはヘテロバイポーラトランジスタよりもベース・コレクタ間電圧の小さいＳｉバイポーラトランジスタTr31となるため、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の電源電圧でも電力増幅器が動作可能とすることができる。
【００４０】
また、この電力増幅器において、特に、Ｉo の定電流特性が温度に対して比例するような定電流源１６を用いた場合には、増幅段１０２ｂのTrA のコレクタ電流Ｉc を温度変化に対して一定に保つことができる効果がある。
【００４１】
また、特に、Ｉo の定電流特性が温度に対して一定である定電流源１６を用いた場合には、増幅段１０２ｂのTrA の利得を温度変化に対して一定に制御できる効果がある。
【００４２】
実施の形態４．
図４は本発明の形態４に係る電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当する部分を示している。本実施の形態４は、図３に示した上記実施の形態3 に係る電力増幅器において、Tr31，Tr32、及び定電流源１６からなる第１の回路１の代わりに、エミッタ電極が電源端子１１に接続され、そのコレクタ電極が第１のヘテロバイポーラトランジスタTrBのコレクタ電極に接続されたＰＮＰ型である第１のシリコンバイポーラトランジスタTr41と、エミッタ電極が電源端子１１に接続され，そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタTr41のベース電極に接続されたＰＮＰ型の第２のシリコンバイポーラトランジスタTr42と、上記電源端子１１とそのエミッタ電極とが接続され、そのベース電極が第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr41,Tr42のベース電極と接続されたＰＮＰ型の第３のシリコンバイポーラトランジスタTr43と、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr42のコレクタ電極とそのコレクタ電極とが接続され、そのエミッタ電極が抵抗Ｒを介して接地され、そのベース電極が第３のシリコンバイポーラトランジスタTr43のコレクタ電極と接続されたＮＰＮ型の第４のシリコンバイポーラトランジスタTr44と、そのコレクタ電極がそのベース電極と相互に接続されているとともに上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタTr43のコレクタ電極に接続され、そのエミッタ電極が接地されたＮＰＮ型の第５のシリコンバイポーラトランジスタTr45とからなる第２の回路を用いるようにしたものである。
【００４３】
この実施の形態４においても、上記実施の形態３と同様に、電源電圧Ｖccを印加する端子１１と増幅段１０２ｂとの間に設けられるトランジスタはヘテロバイポーラトランジスタよりもベース・コレクタ間電圧の小さいＳｉバイポーラトランジスタTr41となるため、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の電源電圧でも電力増幅器を動作可能とすることができる。
【００４４】
さらに、図４に示す回路においては、第２のシリコンバイポーラトランジスタ Tr42 のコレクタ電流Ｉo は温度比例するので、Tr41，Tr42からなるカレントミラー対によってコレクタ電流Ｉo これに比例して出力される第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr41 のコレクタ電流Ｉref を温度比例特性を持つように制御でき，その結果、TrA ，TrB からなるカレントミラー対によりＩref に比例して設定される増幅段１０２ｂのTrA のコレクタ電流Ｉc を温度比例特性を持つように制御できる。Ｉc が温度比例することにより、TrA の相互インダクタンスｇｍを温度に対して一定に保つことができる。したがって、電源電圧変化及び温度変化に対してTrA の利得を一定に保つことができる効果がある。
【００４５】
実施の形態５．
図５は本発明の形態５に係る電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当する部分を示している。本実施の形態５は、図３に示した上記実施の形態3 に係る電力増幅器において、Tr31，Tr32、及び定電流源１６からなる第１の回路１の代わりに、そのコレクタ電極が第１のヘテロバイポーラトランジスタTrB のコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が電源端子１１に接続されたＰＮＰ型の第１のシリコンバイポーラトランジスタTr51と、そのエミッタ電極が電源端子１１に接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr51 のベース電極と接続されたＰＮＰ型の第２のシリコンバイポーラトランジスタTr52と、そのコレクタ電極が第２のシリコンバイポーラトランジスタTr52のコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が抵抗Ｒを介して接地されたＮＰＮ型の第３のシリコンバイポーラトランジスタTr53と、バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップ定電圧回路１７と、その出力が第３のシリコンバイポーラトランジスタTr53のベース電極に接続され、その一方の入力端子が第３のシリコンバイポーラトランジスタTr53のエミッタ電極に接続され、その他方の入力端子にバンドギャップ定電圧回路１６の出力が入力される差動増幅回路等からなるオペアンプOpAmp とを備えた第３の回路３を設けるようにしたものである。
【００４６】
この実施の形態5 においても、電源電圧Ｖccを印加する端子１１と増幅段１０２ｂとの間に設けられるトランジスタが、ヘテロバイポーラトランジスタよりもベース・コレクタ間電圧の小さいシリコンバイポーラトランジスタTr51となるため、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の電源電圧でも電力増幅器が動作可能となり、上記実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００４７】
また、この実施の形態5 においては、バンドギャップ定電圧回路１７から出力される電圧は温度変化に依存せず、常に一定であるため、Tr3 のエミッタ電極と、OpAmp の入力端子の一方と、抵抗Ｒとが接続される部分の電圧Ｖo が温度によらず一定となり、シリコンバイポーラトランジスタ Tr52 のコレクタ電流Ｉo は温度変化に対しても一定なので、第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr51 のコレクタ電流であるＩref 及び増幅段１０２ｂのＨＢＴTrA のコレクタ電流Ｉc を温度変化に対して無関係に一定に保つことができる効果がある。
【００４８】
実施の形態６．
図９は本発明の実施の形態6 に係る電力増幅器の構造を示す図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当する部分を示している。
この実施の形態６に係る電力増幅器は、上記実施の形態３に係る電力増幅器に、エミッタ電極が第１のヘテロバイポーラトランジスタTrB のベース電極に接続され、コレクタ電極が電源端子１１に接続されたＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタTrC を付加したものであり、この実施の形態6 においては、上記実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００４９】
また、この実施の形態６においては、TrC を設けたことにより、増幅段のヘテロバイポーラトランジスタ Tr A の、アイドル時と、そのベース電流が増加する増幅動作時との間におけるベース電流の増大に応じてTrC を経て電流Ｉ１がＶccから供給される。これにより、アイドル時から増幅動作時に変化するに伴ってＨＢＴTrA のコレクタ電流Ｉc を増加させることが可能となる。したがって、実施の形態3 に係る電力増幅器においては、増幅段１０２ｂのＨＢＴTrA のコレクタ電流Ｉc が一定に保たれるため、このコレクタ電流Ｉc を予め増幅動作時に必要な電流値に設定しておく必要があったが、この実施の形態６によれば、動作時にはコレクタ電流Ｉc が増加するため、実施例３の場合のようにコレクタ電流Ｉc の設定を予め電流値の高い増幅動作時に設定する必要がなく、電力増幅器のアイドル時の消費電流を低減できる効果がある。
【００５０】
実施の形態７．
図１０は本発明の実施の形態7 に係る電力増幅器の構造を示す図であり、図において、図4 及び図9 と同一符号は同一または相当する部分を示している。この実施の形態７は、上記実施の形態4 に係る電力増幅器に対して、上記実施の形態６と同様にＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタTrC を付加したものであり、このような本実施の形態７においても、上記実施の形態６と同様の効果を奏する。
【００５１】
実施の形態８．
図１１は本発明の実施の形態８に係る電力増幅器の構造を示す図であり、図において、図５及び図9 と同一符号は同一または相当する部分を示している。この実施の形態８は、上記実施の形態５に係る電力増幅器に対して、上記実施の形態６と同様にＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタTrC を付加したものであり、このような本実施の形態８においても、上記実施の形態６と同様の効果を奏する。
【００５２】
なお、上記実施の形態１〜８においては、１つのＨＢＴからなる増幅段を有する電力増幅器について説明したが、本発明においては増幅段がＨＢＴにより信号増幅する構造である電力増幅器であれば、どのような電力増幅器であってもよく、このような場合においても上記実施の形態１〜８と同様の効果を奏する。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備えたから、バイアス回路を動作させるために必要な電圧を低くすることができ、低電圧で動作可能な電力増幅器を提供できる効果がある。
【００５４】
また、この発明によれば、上記バイアス回路は、そのベース電極とコレクタ電極とが、相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタを備えているようにしたから、温度変化による増幅段のコレクタ電流の変化を補償することができ、安定動作を実現できる効果がある。
【００５５】
また、この発明によれば、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは、そのエミッタ電極が増幅電流の出力端子となっており、そのコレクタ電極が電源端子と接続され、上記バイアス回路は、そのベース電極が、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、抵抗を介して上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第２のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極が上記第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタとを備えるようにしたから、温度変化による増幅段のコレクタ電流の変化を制度良く補償することができ、安定動作を実現することができる効果がある。
【００５６】
また、この発明によれば、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、そのエミッタ電極が電源端子と接続され、そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのコレクタ電極と接続され、そのコレクタ電極が定電流源と接続されている第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタとを備えるようにしたから、バイアス回路を動作させるために必要な電圧を低くすることができ、低電圧で動作可能な電力増幅器を提供できる効果がある。
【００５７】
また、この発明によれば、上記定電流源は出力される電流値が温度比例する電流特性を有しているようにしたから、増幅段のコレクタ電流の変化を温度変化に対して一定に保つことができる効果がある。
【００５８】
また、この発明によれば、上記定電流源は温度により出力される電流値が変化しない温度特性を有しているようにしたから、増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの利得を温度変化に対して一定に制御できる効果がある。
【００５９】
また、この発明によれば、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、エミッタ電極が電源端子に接続され，そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、上記電源端子とそのエミッタ電極とが接続され、そのベース電極が上記第２導電型の第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極とそのコレクタ電極とが接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地され、そのベース電極が上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された第１導電型の第４のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極がそのベース電極と相互に接続されているとともに上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続され、そのエミッタ電極が接地された第１導電型の第５のシリコンバイポーラトランジスタとからなるようにしたから、電源電圧の変化や温度変化に対して増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの利得を一定に保つことができる。
【００６０】
また、この発明によれば、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されているとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、そのエミッタ電極が上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極が上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップ定電圧回路と、その出力が上記第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続され、その一方の入力端子が上記第３のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極に接続され、その他方の入力端子に上記バンドギャップ定電圧回路の出力が入力されるオペアンプとを備えるようにしたから、電源電圧変化及び温度変化に対して増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの利得を一定に保つことができる効果がある。
【００６１】
また、この発明によれば、上記第１のヘテロバイポーラトランジスタは、そのベース電極とそのコレクタ電極とが相互に接続されずに、そのベース電極が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極と接続され、そのコレクタ電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続されたものであり、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのベースにそのエミッタ電極が接続され、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのコレクタ電極にそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続されている第１導電型の第６のシリコンバイポーラトランジスタを備えるようにしたから、低消費電力化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図５】 この発明の実施の形態５に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図６】 従来の電力増幅器の入出力特性を示す図である。
【図７】 従来の電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図８】 従来の他の電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図９】 この発明の実施の形態６に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図１１】 この発明の実施の形態８に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 第１の回路、２ 第２の回路、３ 第３の回路、１０ バイアス設定用端子、１１ 電源端子、１６ 定電流源、１００，１０１，１０２，２００，３００ 電力増幅器、１００ａ，１０１ａ，１０２ａ，２００ａ，３００ａ バイアス回路、１００ｂ，１０１ｂ，１０２ｂ，２００ｂ，３００ｂ 増幅段、ＲＦin ＲＦ信号入力端子、ＲＦout ＲＦ信号出力端子、Ｖcc 電源電圧、Ｖcc 電源電圧、Ｖref バイアス設定用の電圧、バイアス設定用電圧、Ｌ1 整合用インダクタ、Ｃ1 ，Ｃ2 整合用キャパシタ、Ｌc ＲＦチョークインダクタ、Tr1 ，Tr44，Tr45，Tr53，TrC ＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタ、Tr2 ，TrB ＮＰＮ型ＨＢＴ、Tr31，Tr32，Tr41，Tr42，Tr43，Tr51，Tr52 ＰＮＰ型シリコンバイポーラトランジスタ、Tr201 ，Tr202 ，Tr301 〜Tr306 ＨＢＴ、Ｒ1 ，Ｒ3 〜Ｒ5 ，Ｒ301 ，Ｒ302 〜Ｒ305 抵抗、TrA ＨＢＴ、Ｉc TrA のコレクタ電流、ＩB TrA のベース電流、Ｉ1 〜Ｉ8 ，Ｉ201 〜Ｉ204 ，Ｉ301 ，Ｉ302 〜Ｉ308 電流、１６ バンドギャップ定電圧回路、OpAmp オペアンプ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力増幅器，及び電力増幅器用バイアス回路に関し、特にＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓヘテロバイポーラトランジスタ（Heterojunction bipolar transistor:以下，ＨＢＴと称す）からなる増幅段を備えた電力増幅器，及び電力増幅器用バイアス回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在移動体通信用電力増幅器にはＧａＡｓＦＥＴ(Field effect transistor) や，ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴ、すなわちＧａＡｓ基板上に形成されたＡｌＧａＡｓ動作層等を有するＨＢＴを使ったＭＭＩＣ(Microwave monolithic integrated circuit) やハイブリッドＩＣ，マルチチップモジュール等のモジュールが広く用いられている。
【０００３】
その中でＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴは、従来のＦＥＴに比べて以下の利点を有するため、今後の移動体通信用パワー素子として期待されている。
(a) 負のゲートバイアス電圧を必要としない点、即ち、単一電源動作が可能である点、
(b) Ｓｉ−ＭＯＳＦＥＴのようにドレインスイッチ無しでＯＮ／ＯＦＦ動作可能である点、
(c) 電力密度が高く、同じ出力を得るのにＦＥＴ電力増幅器よりチップサイズが縮小できる点。
【０００４】
しかし、ＦＥＴと異なりＨＢＴはベース電流を素子に流すことにより動作するものであり、そのベース電流値としては、出力が２Ｗ〜４Ｗ程度のものになると数１０〜１００ｍＡ程度の電流を必要とする。したがって、ＨＢＴ素子を増幅段として用いた電力増幅器においては、増幅段を構成するＨＢＴ素子にこのようなベース電流を流す必要がある。しかしながら、このような電流を、通常電力増幅器の前段に設けられた標準的に用いられるＳｉ−ＣＭＯＳからなるＬＳＩ等の基準電圧を供給する装置から得ることは困難である。なぜなら、標準的なＣＭＯＳにおいては、特定の出力電圧を保証する出力電流値は１ｍＡ以下であるからである。したがって、ＨＢＴ素子を増幅段として用いた電力増幅器では増幅段にバイアス電流を入力するためのバイアス回路の構成が重要となる。
【０００５】
特に、増幅段にＨＢＴを用いた電力増幅器の利用が期待されている欧州ＧＳＭ(global system for mobile communication) やＣＤＭＡ(code division multiple access) システム等の携帯電話システムでは、バッテリの長寿命化のために電力増幅器のアイドル時の電流値を低減する必要がある。
【０００６】
図６に、電力増幅器への入力電力Ｐinと、電力増幅器からの出力電力Ｐout ，増幅段のＨＢＴに流れるコレクタ電流，及びこのＨＢＴのベース電流との関係を示す。図において、Ｉ b1 はアイドル時のベース電流である。この図６に示すように、アイドル時のベース電流Ｉ b1 を少なくするとともに、増幅動作時のベース電流は多く供給するようにすることが望まれている。
【０００７】
図７は、従来のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴを増幅段に用いたＨＢＴ電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、電力増幅器２００はバイアス回路２００ａと増幅段２００ｂとからなっている。Tr201， Tr202はそれぞれバイアス回路用ＨＢＴ、TrAは増幅段２００ｂのＨＢＴ、ＲＦinはＲＦ（高周波）信号の入力端子、ＲＦ0utはＲＦ信号の出力端子、V ccは電源電圧、V refは電源電圧Vcc を抵抗分割すること等により得られるバイアス設定用の電圧、Ｌ 1は整合用インダクタ、Ｃ1，Ｃ2は整合用キャパシタ、Ｌcはバイアス回路２００ａと増幅段２００ｂとの間をＲＦ的に分離するＲＦチョークインダクタである。また、Ｉ201〜Ｉ204はバイアス回路２００ａ内を流れる電流、ＩcはTrAのコレクタ電流である。
【０００８】
また、図８は従来の他のＧａＡｓＨＢＴを増幅段に用いたＨＢＴ電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図７と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、電力増幅回路３００はバイアス回路３００ａと、図７に示した増幅段２００ｂと同様の回路からなる増幅段３００ｂとからなっている。Tr301〜Tr306はバイアス回路用ＨＢＴ、Ｉ301及びＩ 303 〜Ｉ308はバイアス回路２００ａ内を流れる電流、Ｒ 1 ，及びＲ 3 〜Ｒ 5 は抵抗である。
【０００９】
増幅段にＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系のヘテロバイポーラトランジスタTrA を用いている従来の電力増幅器２００及び３００においては、バイアス回路用のトランジスタとしてもTrA と同様のＧａＡｓ系のヘテロバイポーラトランジスタを用いることにより、バイアス回路用のトランジスタと増幅段のトランジスタとを同時に形成可能にして、バイアス回路と増幅段とを同一のＧａＡｓ基板上に集積化している。
【００１０】
ここで、上記図７に示したＨＢＴ電力増幅器２００においては、バイアス回路２００ａのバイアス設定用の電圧Ｖref と増幅段２００ｂのＨＢＴのエミッタ電極との間に、ＨＢＴTr201 とＨＢＴTrA が配置されるため、ＨＢＴのベース・エミッタ間電圧ＶbeがＨＢＴ２個分積み重ねられることとなる。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴのベース・エミッタ間電圧ＶbeはＯＮ状態では約１．４〜１．５Ｖ必要なので、従来のＧａＡｓＨＢＴ電力増幅器用のバイアス回路では少なくともＶref ＝２×１．４＝２．８Ｖ以上の電圧が正常動作のために要求される。このバイアス設定用の電圧Ｖref は電源電圧Ｖccから生成されるため、正常動作のためには、２．８Ｖの電源電圧Ｖccが必要であることとなる。
【００１１】
また同様に、上記図８に示したＨＢＴ電力増幅器３００においては、バイアス回路３００ａのバイアスを制御するための電源電圧Ｖccが入力される端子と、増幅段３００ｂのＨＢＴのエミッタ電極との間に、ＨＢＴTr301 とＨＢＴTrA とが配置されるため、ＨＢＴのベース・エミッタ間電圧ＶbeがＨＢＴ２個分積み重ねられることとなる。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓＨＢＴのベース・エミッタ間電圧ＶbeはＯＮ状態では約１．４〜１．５Ｖ必要なので、従来のＧａＡｓＨＢＴ電力増幅器用のバイアス回路では少なくともＶcc＝２×１．４＝２．８Ｖ以上の電圧が正常動作のために要求される。
【００１２】
一般に、リチウムイオン（Ｌｉ+ ）電池や、ＮｉＣｄ電池や、ＮｉＭＨ電池等を用いて３V 程度の電源電圧で動作する携帯電話システム等ではこれらの充電池の終電圧が約２．７Ｖのため、少なくとも２．７Ｖ以上の電圧で電力増幅器が動作しなければならない。したがって、上述した従来の電力増幅器ではＨＢＴの物理定数で決まるＶbeのために、原理的にＶcc＝２．７Ｖではバイアス回路の動作を実現できない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の電力増幅器では、電源電圧Ｖcc＝２．７Ｖ以下の低電圧では十分な動作を実現できないという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、低電圧で動作可能な電力増幅器、及び電力増幅器用バイアス回路を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力増幅器は、ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備えたものである。
【００１５】
また、上記バイアス回路は、そのベース電極とコレクタ電極とが、相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタを備えているようにしたものである。
【００１６】
また、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは、そのエミッタ電極が増幅電流の出力端子となっており、そのコレクタ電極が電源端子と接続され、上記バイアス回路は、そのベース電極が、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、抵抗を介して上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第２のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極が上記第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタとを備えるようにしたものである。
【００１７】
また、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、そのエミッタ電極が電源端子と接続され、そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのコレクタ電極と接続され、そのコレクタ電極が定電流源と接続されている第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタとを備えるようにしたものである。
【００１８】
また、上記定電流源は出力される電流値が温度比例する電流特性を有しているこようにしたものである。
【００１９】
また、上記定電流源は温度により出力される電流値が変化しない温度特性を有しているようにしたものである。
【００２０】
また、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、エミッタ電極が電源端子に接続され，そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、上記電源端子とそのエミッタ電極とが接続され、そのベース電極が上記第２導電型の第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極とそのコレクタ電極とが接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地され、そのベース電極が上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された第１導電型の第４のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極がそのベース電極と相互に接続されているとともに上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続され、そのエミッタ電極が接地された第１導電型の第５のシリコンバイポーラトランジスタとからなるようにしたものである。
【００２１】
また、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されているとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、そのエミッタ電極が上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極が上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップ定電圧回路と、その出力が上記第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続され、その一方の入力端子が上記第３のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極に接続され、その他方の入力端子に上記バンドギャップ定電圧回路の出力が入力されるオペアンプとを備えるようにしたものである。
【００２２】
また、上記第１のヘテロバイポーラトランジスタは、そのベース電極とそのコレクタ電極とが相互に接続されずに、そのベース電極が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極と接続され、そのコレクタ電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続されたものであり、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのベースにそのエミッタ電極が接続され、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのコレクタ電極にそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続されている第１導電型の第６のシリコンバイポーラトランジスタを備えるようにしたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るＨＢＴ電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、電力増幅器１００はバイアス回路１００ａと増幅段１００ｂとからなっている。増幅段１００ｂの導電型がＮＰＮ型である信号増幅用のＨＢＴTrA は、そのベース電極が高周波（ＲＦ）信号が入力される入力端子ＲＦinと接続されるとともに、バイアス回路１００ａの出力部とＲＦチョークコンダクタＬc を介して接続されている。ＲＦチョークコンダクタＬc はバイアス回路１００ａと増幅段１００ｂとの間をＲＦ的に分離するためのものである。また、ＨＢＴTrA はそのコレクタ電極が整合用インダクタＬ1 の一端と接続され、整合用インダクタＬ1 の他端が電源電圧Ｖccが印加される電源端子１２と接続されているとともに、整合用キャパシタＣ1 を介して接地されている。また、このコレクタ電極は、整合用キャパシタＣ2 を介して該ヘテロバイポーラトランジスタにおいて増幅した高周波信号を出力する出力端子ＲＦout とに接続されている。
【００２５】
バイアス回路１００ａは、そのベース電極がバイアス設定用の電圧Ｖref が印加されるバイアス設定用端子１０と接続され、そのコレクタ電極が電源電圧Ｖccが印加される電源端子１１と接続され、そのエミッタ電極がバイアス電流の出力部となっている第１のＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタTr1 と、そのベース電極とコレクタ電極とが相互に接続されるとともにこれらが第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のエミッタ電極と接続され、そのエミッタ電極が接地されているＮＰＮ型ＨＢＴTr2 とを備えている。このＨＢＴTr2 としては、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係についての温度特性がＨＢＴTrA と同じであるＨＢＴが用いる。ここでは、ＨＢＴTr2 とＨＢＴTrA とを同一の基板上に形成して両者の温度特性を同じとなるようにしている。バイアス設定用の電圧Ｖref は電源電圧Ｖccを抵抗分割すること等により得られるものであり、したがって、第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のベース電極は実際には抵抗等を介して電源電圧Ｖccと接続されている。なお、バイアス設定用の電圧Ｖref はバイアス回路内において電源電圧Ｖccより生成するようにしてもよい。また、Ｉ1 〜Ｉ4 はバイアス回路１００ａ内を流れる電流、Ｉc はTrA のコレクタ電流である。
【００２６】
次に動作について説明する。増幅段１００ｂにおいて、端子ＲＦinよりＲＦ信号が入力されると、このＨＢＴTrA がのベース電極に入力され、このＲＦ信号の大きさに応じてＨＢＴTrA のコレクタ電流Ｉc 及びコレクタエミッタ間電圧が増幅される。そしてこの信号増幅された電力が端子ＲＦout から出力される。バイアス回路１００ａにおいては、バイアス設定用の電圧Ｖref が第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のベース電極に印加されており、この電圧Ｖref の大きさに応じて増幅された電流Ｉ2 が第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のエミッタ電流として出力される。バイアス回路のＨＢＴTr2 はベース電極とコレクタ電極とが接続されてダイオードと同様の構造を有しており抵抗として機能し、第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のエミッタ電流Ｉ2 が、増幅段のＨＢＴTrA が要求するバイアス電流に応じて、ＨＢＴTr2 側と増幅段１００ｂ側とに電流Ｉ4 、Ｉ3 とに分かれて流れ、この電流Ｉ3 が増幅段のＨＢＴTrA へのバイアス電流として供給される。
【００２７】
本実施の形態１においては、バイアス回路に、ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続されたシリコンバイポーラトランジスタを用いている。シリコンバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧Ｖbeは通常０．７Ｖから０．９Ｖである。このバイアス回路１００ａにおいては、バイアス設定用電圧Ｖref が供給される端子１０と増幅段１００ｂとの間にはＳｉバイポーラトランジスタTr1 のＶbeが配置されている。したがって、増幅段のＨＢＴTrA が動作が可能な最低動作電圧はTr1 とTrA のベース・エミッタ間電圧Ｖbeの和で表わされることとなり、Ｖref ＝１．４＋０．７＝２．１Ｖとなり、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の低い電源電圧でも動作可能である。したがって、高い電源電圧を供給できない携帯電話等においても十分な動作が可能である。
【００２８】
また、この実施の形態１に係るバイアス回路においては、ベース・エミッタ電圧Ｖbeとコレクタ電流との関係についての温度特性が、増幅段１００ｂを構成するTrA と同じであるＨＢＴからなるTr2 を用いている。このため、例えば、電力増幅動作時に発熱等により増幅器の温度が上昇して、増幅段１００ｂを構成するTrA の所定のコレクタ電流Ｉc を得るためのベース・エミッタ電圧Ｖbeが低くなったとしても、TrA と同様にTr2 の所定のコレクタ電流を得るためのベース・エミッタ電圧Ｖbeも低くなることによって、Tr2 に流れるコレクタ電流が多くなり、この結果、TrA のベース電極に供給されるバイアス電流が低下して、TrA のコレクタ電流Ｉc が低下する。この結果、温度変化によるコレクタ電流Ｉc の変化を補償することができ、安定動作を実現できる。
【００２９】
このように、本実施の形態１によれば、ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力されるエミッタ端子が増幅段１００ｂのヘテロバイポーラトランジスタTrA のベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 を有するバイアス回路を備えるようにしたから、バイアス回路を動作させるために必要な電圧を低くすることができ、低電圧での動作が可能な電力増幅器を提供できる効果がある。
【００３０】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２に係るＨＢＴ電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示しており、電力増幅器１０１はバイアス回路１０１ａと、図１に示す増幅段１００ｂと同様の回路からなる増幅段１０１ｂとからなっている。バイアス回路１０１ａは、コレクタ電極がともに電源端子１１に接続され，そのベース電極同士が相互に接続され、そのエミッタ電極はそれぞれに抵抗Ｒ3，Ｒ5を介して接地されている第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr1，Tr3とを有している。第２のシリコンバイポーラトランジスタTr 3 は、そのエミッタ電極が第１のヘテロバイポーラトランジスタTr2のベース電極と抵抗Ｒ4を介して接続され、そのベース電極が上記第１のＨＢＴTr2のコレクタ電極と接続されている。このＨＢＴTr2のエミッタ電極は接地されている。このＨＢＴTr2としては、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係についての温度特性がＨＢＴTrAと同じであるＨＢＴを用いる。第１のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極はＲＦチョークインダクタＬcを介して増幅段１０１ｂのヘテロバイポーラトランジスタTrAのベース電極と接続されている。シリコンバイポーラトランジスタTr1，Tr3 の相互に接続されたベース電極は抵抗Ｒ１を介して電源電圧Ｖccが印加される電源端子１３と接続されている。Ｉ1、及びＩ3〜Ｉ8はバイアス回路１０１ａ内を流れる電流である。また、Ｒ3〜Ｒ5は抵抗である。
【００３１】
次に動作について説明する。増幅段１０１ｂにおいては、上述した増幅段１００ｂと同様に、端子ＲＦinよりＲＦ信号が入力されると、ＨＢＴTrA により増幅された電力が端子ＲＦout から出力される。
【００３２】
バイアス回路１０１ａにおいては、第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 のベース電極に抵抗Ｒ1 を介して電源電圧Ｖccが印加されており、この第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1 により増幅されて出力されるエミッタ電流が、増幅段のＨＢＴTrA が増幅動作に要求するバイアス電流に応じて、ＨＢＴTr2 側と増幅段１０１ｂ側とに電流Ｉ8 、Ｉ7 とに分かれて流れ、この電流Ｉ7 が増幅段１０１ｂのＨＢＴTrA へのバイアス電流として供給される。
【００３３】
本実施の形態２においては、バイアス回路１０１ａの、電源端子１３と増幅段１０１ｂとの間にはＳｉバイポーラトランジスタTr1 が配置され、上記実施の形態１と同様に、シリコンバイポーラトランジスタのＶbeは通常０．７〜０．９Ｖのため、この電力増幅器の最低動作電圧はＶbe＝１．４＋０．７＝２．１Ｖとなり、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の低い電源電圧でも動作可能である。したがって、高い電源電圧を供給できない携帯電話等においても十分な動作が可能である。
【００３４】
また、この実施の形態２においては、バイアス回路１０１ａのTr2 として、ベース・エミッタ電圧Ｖbeとコレクタ電流との関係についての温度特性が増幅段を構成するTrA と同じであるヘテロバイポーラトランジスタを用いている。このため、例えば、電力増幅動作時に発熱等により増幅器の温度が上昇して、増幅段１０１ｂを構成するTrA の所定のコレクタ電流Ｉc を得るためのベース・エミッタ電圧Ｖbeが低くなった場合、温度変化前と比べるとTrA のコレクタ電流が増大して、TrA がその増大したベース電流を第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr1に要求するようになり、これを供給するために、シリコンバイポーラトランジスタ Tr1のベース電極に供給されるバイアス電流が増加する。ここで、TrA と同様にバイアス回路１０１ａのTr2 の所定のコレクタ電流を得るためのベース・エミッタ電圧Ｖbeも温度変化に合わせて低くなることによって、Tr2 に流れるコレクタ電流Ｉ5 大きくなり、端子１３から供給される電流Ｉc が多くなり、この結果、抵抗Ｒ1 に係る電圧が高くなり、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr3 のベース電極に印加される電圧が低下する。これにともない、第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr1のベース電極に印加される電圧が減り、増幅段１０１ｂのTrA に供給されるバイアス電流も減り、TrA のコレクタ電流Ｉc が低下する。この結果、温度変化によるコレクタ電流Ｉc の変化を精度良く補償することができ、安定動作を実現できる。
【００３５】
このように、本実施の形態２によれば、ベース電極が電源端子１３と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力されるエミッタ端子が増幅段１０１ｂのヘテロバイポーラトランジスタTrAのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1と、ベース電極が第１のシリコンバイポーラトランジスタTr1のベース電極と接続されるとともに、抵抗Ｒ1を介して電源端子１３に接続され、そのコレクタ電極が電源端子１１と接続され、そのエミッタ電極が抵抗Ｒ３を介して接地された第２のシリコンバイポーラトランジスタTr3と、そのコレクタ電極が上記第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr1，Tr3のベース電極と接続されるとともに、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタTr3のエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段１０１b のヘテロバイポーラトランジスタTrAの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタTr2とを有するバイアス回路１０１aを備えるようにしたから、バイアス回路を動作させるために必要な電圧を低くすることができ、低電圧での動作が可能な電力増幅器を提供できる効果がある。
【００３６】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示しており、電力増幅器１０２はバイアス回路１０２ａと、図１に示す増幅段１００ｂと同様の回路からなる増幅段１０２ｂとからなっている。
【００３７】
バイアス回路１０２ａは、増幅段１０２ｂのヘテロバイポーラトランジスタTrAのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続され、そのエミッタ電極が接地されたＮＰＮ型の第１のヘテロバイポーラトランジスタTrBと、そのエミッタ電極が電源電圧Ｖccが印加される電源端子１１に接続され，そのコレクタ電極がそのベース電極と接続されているとともに定電流Ｉoを出力する定電流源１６と接続されたＰＮＰ型の第２のシリコンバイポーラトランジスタTr32、そのエミッタ電極が電源端子１１と接続され、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタTr32のベース電極と接続され、そのコレクタ電極が上記第１のヘテロバイポーラトランジスタTrBのコレクタ電極と接続されている第１のシリコンバイポーラトランジスタTr31とからなっている。この第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr31のベース電極は、第２のシリコンバイポーラトランジスタ Tr32を介して電源電圧Ｖccが供給される端子１１と接続されている。定電流源１６は、その定電流Ｉ o 特性が、温度に対して比例するもの、もしくは温度に対して一定であるもののいずれかを用いる。ヘテロバイポーラトランジスタTrBは増幅段１０２ｂのTrAとともにカレントミラー対を構成している。また、Tr31，Tr32もカレントミラー対を構成している。ＩrefはTr31，Tr32からなるカレントミラー対により増幅された電流、ａはTrBのコレクタのノード電圧、ＩBはTrAのベース電流である。
【００３８】
この電力増幅器においては、Tr31，Tr32からなるカレントミラー回路により、Tr31とTr32とのサイズ比に応じてＩref ＝ｋ・Ｉo （ｋは比例定数）の電流がTrB に流れ、TrA とTrB とからなるカレントミラー回路により、TrA とTrB とのサイズ比に応じてＩc ＝Ａ・Ｉref ＝Ａ・Ｉo （Ａは比例定数）の電流がTrA のコレクタ電流として流れる。
【００３９】
この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様に、電源電圧Ｖccを印加する端子１１と増幅段１０２ｂとの間に設けられるトランジスタはヘテロバイポーラトランジスタよりもベース・コレクタ間電圧の小さいＳｉバイポーラトランジスタTr31となるため、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の電源電圧でも電力増幅器が動作可能とすることができる。
【００４０】
また、この電力増幅器において、特に、Ｉo の定電流特性が温度に対して比例するような定電流源１６を用いた場合には、増幅段１０２ｂのTrA のコレクタ電流Ｉc を温度変化に対して一定に保つことができる効果がある。
【００４１】
また、特に、Ｉo の定電流特性が温度に対して一定である定電流源１６を用いた場合には、増幅段１０２ｂのTrA の利得を温度変化に対して一定に制御できる効果がある。
【００４２】
実施の形態４．
図４は本発明の形態４に係る電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当する部分を示している。本実施の形態４は、図３に示した上記実施の形態3 に係る電力増幅器において、Tr31，Tr32、及び定電流源１６からなる第１の回路１の代わりに、エミッタ電極が電源端子１１に接続され、そのコレクタ電極が第１のヘテロバイポーラトランジスタTrBのコレクタ電極に接続されたＰＮＰ型である第１のシリコンバイポーラトランジスタTr41と、エミッタ電極が電源端子１１に接続され，そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタTr41のベース電極に接続されたＰＮＰ型の第２のシリコンバイポーラトランジスタTr42と、上記電源端子１１とそのエミッタ電極とが接続され、そのベース電極が第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr41,Tr42のベース電極と接続されたＰＮＰ型の第３のシリコンバイポーラトランジスタTr43と、第２のシリコンバイポーラトランジスタTr42のコレクタ電極とそのコレクタ電極とが接続され、そのエミッタ電極が抵抗Ｒを介して接地され、そのベース電極が第３のシリコンバイポーラトランジスタTr43のコレクタ電極と接続されたＮＰＮ型の第４のシリコンバイポーラトランジスタTr44と、そのコレクタ電極がそのベース電極と相互に接続されているとともに上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタTr43のコレクタ電極に接続され、そのエミッタ電極が接地されたＮＰＮ型の第５のシリコンバイポーラトランジスタTr45とからなる第２の回路を用いるようにしたものである。
【００４３】
この実施の形態４においても、上記実施の形態３と同様に、電源電圧Ｖccを印加する端子１１と増幅段１０２ｂとの間に設けられるトランジスタはヘテロバイポーラトランジスタよりもベース・コレクタ間電圧の小さいＳｉバイポーラトランジスタTr41となるため、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の電源電圧でも電力増幅器を動作可能とすることができる。
【００４４】
さらに、図４に示す回路においては、第２のシリコンバイポーラトランジスタ Tr42 のコレクタ電流Ｉo は温度比例するので、Tr41，Tr42からなるカレントミラー対によってコレクタ電流Ｉo これに比例して出力される第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr41 のコレクタ電流Ｉref を温度比例特性を持つように制御でき，その結果、TrA ，TrB からなるカレントミラー対によりＩref に比例して設定される増幅段１０２ｂのTrA のコレクタ電流Ｉc を温度比例特性を持つように制御できる。Ｉc が温度比例することにより、TrA の相互インダクタンスｇｍを温度に対して一定に保つことができる。したがって、電源電圧変化及び温度変化に対してTrA の利得を一定に保つことができる効果がある。
【００４５】
実施の形態５．
図５は本発明の形態５に係る電力増幅器の構造を示す回路図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当する部分を示している。本実施の形態５は、図３に示した上記実施の形態3 に係る電力増幅器において、Tr31，Tr32、及び定電流源１６からなる第１の回路１の代わりに、そのコレクタ電極が第１のヘテロバイポーラトランジスタTrB のコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が電源端子１１に接続されたＰＮＰ型の第１のシリコンバイポーラトランジスタTr51と、そのエミッタ電極が電源端子１１に接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr51 のベース電極と接続されたＰＮＰ型の第２のシリコンバイポーラトランジスタTr52と、そのコレクタ電極が第２のシリコンバイポーラトランジスタTr52のコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が抵抗Ｒを介して接地されたＮＰＮ型の第３のシリコンバイポーラトランジスタTr53と、バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップ定電圧回路１７と、その出力が第３のシリコンバイポーラトランジスタTr53のベース電極に接続され、その一方の入力端子が第３のシリコンバイポーラトランジスタTr53のエミッタ電極に接続され、その他方の入力端子にバンドギャップ定電圧回路１６の出力が入力される差動増幅回路等からなるオペアンプOpAmp とを備えた第３の回路３を設けるようにしたものである。
【００４６】
この実施の形態5 においても、電源電圧Ｖccを印加する端子１１と増幅段１０２ｂとの間に設けられるトランジスタが、ヘテロバイポーラトランジスタよりもベース・コレクタ間電圧の小さいシリコンバイポーラトランジスタTr51となるため、Ｖcc＝２．７Ｖ以下の電源電圧でも電力増幅器が動作可能となり、上記実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００４７】
また、この実施の形態5 においては、バンドギャップ定電圧回路１７から出力される電圧は温度変化に依存せず、常に一定であるため、Tr3 のエミッタ電極と、OpAmp の入力端子の一方と、抵抗Ｒとが接続される部分の電圧Ｖo が温度によらず一定となり、シリコンバイポーラトランジスタ Tr52 のコレクタ電流Ｉo は温度変化に対しても一定なので、第１のシリコンバイポーラトランジスタ Tr51 のコレクタ電流であるＩref 及び増幅段１０２ｂのＨＢＴTrA のコレクタ電流Ｉc を温度変化に対して無関係に一定に保つことができる効果がある。
【００４８】
実施の形態６．
図９は本発明の実施の形態6 に係る電力増幅器の構造を示す図であり、図において、図３と同一符号は同一または相当する部分を示している。
この実施の形態６に係る電力増幅器は、上記実施の形態３に係る電力増幅器に、エミッタ電極が第１のヘテロバイポーラトランジスタTrB のベース電極に接続され、コレクタ電極が電源端子１１に接続されたＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタTrC を付加したものであり、この実施の形態6 においては、上記実施の形態３と同様の効果を奏する。
【００４９】
また、この実施の形態６においては、TrC を設けたことにより、増幅段のヘテロバイポーラトランジスタ Tr A の、アイドル時と、そのベース電流が増加する増幅動作時との間におけるベース電流の増大に応じてTrC を経て電流Ｉ１がＶccから供給される。これにより、アイドル時から増幅動作時に変化するに伴ってＨＢＴTrA のコレクタ電流Ｉc を増加させることが可能となる。したがって、実施の形態3 に係る電力増幅器においては、増幅段１０２ｂのＨＢＴTrA のコレクタ電流Ｉc が一定に保たれるため、このコレクタ電流Ｉc を予め増幅動作時に必要な電流値に設定しておく必要があったが、この実施の形態６によれば、動作時にはコレクタ電流Ｉc が増加するため、実施例３の場合のようにコレクタ電流Ｉc の設定を予め電流値の高い増幅動作時に設定する必要がなく、電力増幅器のアイドル時の消費電流を低減できる効果がある。
【００５０】
実施の形態７．
図１０は本発明の実施の形態7 に係る電力増幅器の構造を示す図であり、図において、図4 及び図9 と同一符号は同一または相当する部分を示している。この実施の形態７は、上記実施の形態4 に係る電力増幅器に対して、上記実施の形態６と同様にＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタTrC を付加したものであり、このような本実施の形態７においても、上記実施の形態６と同様の効果を奏する。
【００５１】
実施の形態８．
図１１は本発明の実施の形態８に係る電力増幅器の構造を示す図であり、図において、図５及び図9 と同一符号は同一または相当する部分を示している。この実施の形態８は、上記実施の形態５に係る電力増幅器に対して、上記実施の形態６と同様にＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタTrC を付加したものであり、このような本実施の形態８においても、上記実施の形態６と同様の効果を奏する。
【００５２】
なお、上記実施の形態１〜８においては、１つのＨＢＴからなる増幅段を有する電力増幅器について説明したが、本発明においては増幅段がＨＢＴにより信号増幅する構造である電力増幅器であれば、どのような電力増幅器であってもよく、このような場合においても上記実施の形態１〜８と同様の効果を奏する。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備えたから、バイアス回路を動作させるために必要な電圧を低くすることができ、低電圧で動作可能な電力増幅器を提供できる効果がある。
【００５４】
また、この発明によれば、上記バイアス回路は、そのベース電極とコレクタ電極とが、相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタを備えているようにしたから、温度変化による増幅段のコレクタ電流の変化を補償することができ、安定動作を実現できる効果がある。
【００５５】
また、この発明によれば、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは、そのエミッタ電極が増幅電流の出力端子となっており、そのコレクタ電極が電源端子と接続され、上記バイアス回路は、そのベース電極が、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、抵抗を介して上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第２のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極が上記第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタとを備えるようにしたから、温度変化による増幅段のコレクタ電流の変化を制度良く補償することができ、安定動作を実現することができる効果がある。
【００５６】
また、この発明によれば、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、そのエミッタ電極が電源端子と接続され、そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのコレクタ電極と接続され、そのコレクタ電極が定電流源と接続されている第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタとを備えるようにしたから、バイアス回路を動作させるために必要な電圧を低くすることができ、低電圧で動作可能な電力増幅器を提供できる効果がある。
【００５７】
また、この発明によれば、上記定電流源は出力される電流値が温度比例する電流特性を有しているようにしたから、増幅段のコレクタ電流の変化を温度変化に対して一定に保つことができる効果がある。
【００５８】
また、この発明によれば、上記定電流源は温度により出力される電流値が変化しない温度特性を有しているようにしたから、増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの利得を温度変化に対して一定に制御できる効果がある。
【００５９】
また、この発明によれば、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、エミッタ電極が電源端子に接続され，そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、上記電源端子とそのエミッタ電極とが接続され、そのベース電極が上記第２導電型の第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極とそのコレクタ電極とが接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地され、そのベース電極が上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された第１導電型の第４のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極がそのベース電極と相互に接続されているとともに上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続され、そのエミッタ電極が接地された第１導電型の第５のシリコンバイポーラトランジスタとからなるようにしたから、電源電圧の変化や温度変化に対して増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの利得を一定に保つことができる。
【００６０】
また、この発明によれば、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、上記バイアス回路は、上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されているとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、そのエミッタ電極が上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、そのコレクタ電極が上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップ定電圧回路と、その出力が上記第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続され、その一方の入力端子が上記第３のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極に接続され、その他方の入力端子に上記バンドギャップ定電圧回路の出力が入力されるオペアンプとを備えるようにしたから、電源電圧変化及び温度変化に対して増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの利得を一定に保つことができる効果がある。
【００６１】
また、この発明によれば、上記第１のヘテロバイポーラトランジスタは、そのベース電極とそのコレクタ電極とが相互に接続されずに、そのベース電極が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極と接続され、そのコレクタ電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続されたものであり、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのベースにそのエミッタ電極が接続され、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのコレクタ電極にそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続されている第１導電型の第６のシリコンバイポーラトランジスタを備えるようにしたから、低消費電力化を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図２】 この発明の実施の形態２に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図３】 この発明の実施の形態３に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図４】 この発明の実施の形態４に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図５】 この発明の実施の形態５に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図６】 従来の電力増幅器の入出力特性を示す図である。
【図７】 従来の電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図８】 従来の他の電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図９】 この発明の実施の形態６に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【図１１】 この発明の実施の形態８に係る電力増幅器の構造を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 第１の回路、２ 第２の回路、３ 第３の回路、１０ バイアス設定用端子、１１ 電源端子、１６ 定電流源、１００，１０１，１０２，２００，３００ 電力増幅器、１００ａ，１０１ａ，１０２ａ，２００ａ，３００ａ バイアス回路、１００ｂ，１０１ｂ，１０２ｂ，２００ｂ，３００ｂ 増幅段、ＲＦin ＲＦ信号入力端子、ＲＦout ＲＦ信号出力端子、Ｖcc 電源電圧、Ｖcc 電源電圧、Ｖref バイアス設定用の電圧、バイアス設定用電圧、Ｌ1 整合用インダクタ、Ｃ1 ，Ｃ2 整合用キャパシタ、Ｌc ＲＦチョークインダクタ、Tr1 ，Tr44，Tr45，Tr53，TrC ＮＰＮ型シリコンバイポーラトランジスタ、Tr2 ，TrB ＮＰＮ型ＨＢＴ、Tr31，Tr32，Tr41，Tr42，Tr43，Tr51，Tr52 ＰＮＰ型シリコンバイポーラトランジスタ、Tr201 ，Tr202 ，Tr301 〜Tr306 ＨＢＴ、Ｒ1 ，Ｒ3 〜Ｒ5 ，Ｒ301 ，Ｒ302 〜Ｒ305 抵抗、TrA ＨＢＴ、Ｉc TrA のコレクタ電流、ＩB TrA のベース電流、Ｉ1 〜Ｉ8 ，Ｉ201 〜Ｉ204 ，Ｉ301 ，Ｉ302 〜Ｉ308 電流、１６ バンドギャップ定電圧回路、OpAmp オペアンプ。
Claims (8)
- ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、
ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備え、
上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは、そのエミッタ電極が増幅電流の出力端子となっており、
上記バイアス回路は、そのベース電極とコレクタ電極とが、相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタを備えていることを特徴とする電力増幅器。 - ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、
ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備え、
上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは、そのエミッタ電極が増幅電流の出力端子となっており、そのコレクタ電極が電源端子と接続され、
上記バイアス回路は、
そのベース電極が、上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、抵抗を介して上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第２のシリコンバイポーラトランジスタと、
そのコレクタ電極が上記第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのベース電極が上記第２のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極と接続された、ベース・エミッタ電圧とコレクタ電流との関係の温度特性が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタの温度特性と同じであるエミッタ接地のヘテロバイポーラトランジスタとを備えたことを特徴とする電力増幅器。 - ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、
ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備え、
上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、
上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、
上記バイアス回路は、
上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、
そのエミッタ電極が電源端子と接続され、そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続されるとともに、そのコレクタ電極と接続され、そのコレクタ電極が定電流源と接続されている第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタとを備えていることを特徴とする電力増幅器。 - 請求項３に記載の電力増幅器において、
上記定電流源は出力される電流値が温度比例する電流特性を有していることを特徴とする電力増幅器。 - 請求項３に記載の電力増幅器において、
上記定電流源は温度により出力される電流値が変化しない温度特性を有していることを特徴とする電力増幅器。 - ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、
ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備え、
上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、
上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、
上記バイアス回路は、
上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、
エミッタ電極が電源端子に接続され，そのベース電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、
上記電源端子とそのエミッタ電極とが接続され、そのベース電極が上記第２導電型の第１、第２のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、
上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極とそのコレクタ電極とが接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地され、そのベース電極が上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された第１導電型の第４のシリコンバイポーラトランジスタと、
そのコレクタ電極がそのベース電極と相互に接続されているとともに上記第２導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続され、そのエミッタ電極が接地された第１導電型の第５のシリコンバイポーラトランジスタとからなることを特徴とする電力増幅器。 - ベース端子がＲＦ信号が入力される端子と接続された、エミッタ接地の信号増幅用のヘテロバイポーラトランジスタを有する増幅段と、
ベース電極が電源端子と接続され、そのベース電流に応じて増幅された電流が出力される端子が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極に接続された第１のシリコンバイポーラトランジスタを有するバイアス回路とを備え、
上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタは第１導電型であり、
上記第１のシリコンバイポーラトランジスタは第２導電型であり、そのエミッタ電極が電源端子と接続されており、
上記バイアス回路は、
上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極とそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されているとともに、これらが上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続された、エミッタ接地の第１導電型の第１のヘテロバイポーラトランジスタと、
そのエミッタ電極が上記電源端子に接続され、そのコレクタ電極とそのベース電極とが相互に接続されるとともに上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極と接続された上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタと、
そのコレクタ電極が上記第２導電型の第２のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極と接続され、そのエミッタ電極が抵抗を介して接地された第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタと、
バンドギャップ電圧を出力するバンドギャップ定電圧回路と、
その出力が上記第１導電型の第３のシリコンバイポーラトランジスタのベース電極に接続され、その一方の入力端子が上記第３のシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ電極に接続され、その他方の入力端子に上記バンドギャップ定電圧回路の出力が入力されるオペアンプとを備えたことを特徴とする電力増幅器。 - 請求項３，６または７に記載の電力増幅器において、
上記第１のヘテロバイポーラトランジスタは、そのベース電極とそのコレクタ電極とが相互に接続されずに、そのベース電極が上記増幅段のヘテロバイポーラトランジスタのベース電極と接続され、そのコレクタ電極が上記第１のシリコンバイポーラトランジスタのコレクタ電極に接続されたものであり、
該第１のヘテロバイポーラトランジスタのベースにそのエミッタ電極が接続され、該第１のヘテロバイポーラトランジスタのコレクタ電極にそのベース電極が接続され、そのコレクタ電極が上記電源端子と接続されている第１導電型の第６のシリコンバイポーラトランジスタを備えたことを特徴とする電力増幅器。
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