JP5247367B2 - Rf電力増幅器 - Google Patents
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Description
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
図5は、本発明の1つの実施の形態によるRF電力増幅器の基本的な構成を示す図である。
図6は、本発明の実施の形態によるRF電力増幅器の他の構成を示す図である。
図11は、図5で説明したトランスフォーマと1個のプッシュプル型電力増幅回路のNチャンネルMOSトランジスタとをSiチップに集積化した本発明の他の実施の形態によるモノリシックRF電力増幅器の構成を示す図である。
図12は、1個のプッシュプル型電力増幅回路のNチャンネルMOSトランジスタを集積化したSiチップ10と図9で説明した出力インピーダンス整合トランスフォーマ11とを内蔵した本発明の他の実施の形態によるRF電力増幅器モジュールの構成を示す図である。
図15は、図5乃至図13に示した本発明の種々の実施の形態のRF電力増幅器のプッシュプル型電力増幅回路で使用されるLD型MOSトランジスタの構成を示す図である。
図17は、図14に示した本発明の他の実施の形態のRF電力増幅器のプッシュプル型電力増幅回路で使用される高耐圧npn型ヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)の構成を示す図である。
図18は、上記で説明した図5乃至図17に示した本発明の種々の実施の形態を応用した携帯電話端末に使用する具体的なRF電力増幅器モジュールの構成を示す図である。
2 トランスフォーマの二次コイル
3A、3B トランジスタ
Output 出力信号
Vdd 電源電圧
GND 接地電圧
4 容量
5A、5B、5C、5D、5E 下層クロス配線
6A、6B ビア
+Input 非反転入力信号
−Input 反転入力信号
I1、I2 トランスフォーマの入力端子
O1、O2 トランスフォーマの出力端子
C1 中間点
B1 第1部分
B2 第2部分
10 Siチップ
11 トランスフォーマ
12 入力インピーダンス整合トランスフォーマ
13、14、15、16 外部リード
17 プリント基板
18A、18B、18C、18D 容量
19 インダクタ
20、21、22A、22B ビア
40 ヘテロバイポーラトランジスタ
41 GaAsチップ
Claims (34)
- プッシュプル電力増幅回路の能動デバイスとしての第1トランジスタおよび第2トランジスタと、前記プッシュプル電力増幅回路の出力整合回路としてのトランスフォーマとを具備して、
前記第1トランジスタの入力端子と前記第2トランジスタの入力端子とに、非反転入力信号と反転入力信号とがそれぞれ供給可能とされており、
前記トランスフォーマは、磁気的に結合した一次コイルと二次コイルとを有しており、
前記トランスフォーマの前記一次コイルの一端と他端とは、前記第1トランジスタの出力端子と前記第2トランジスタの出力端子にそれぞれ接続され、前記トランスフォーマの前記二次コイルの一端と他端との間から出力信号が生成可能とされており、
前記トランスフォーマの前記一次コイルは、前記第1トランジスタの前記出力端子と前記第2トランジスタの前記出力端子の間に並列に接続されるとともに前記二次コイルと磁気的に結合した第1コイルと第2コイルとを少なくとも含み、
前記二次コイルは、前記一次コイルの前記第1コイルと前記第2コイルとの間に形成されたRF電力増幅器。 - 前記第1コイルと前記第2コイルとの少なくとも一方のコイルは前記第1トランジスタの前記出力端子と前記第2トランジスタの前記出力端子との間で電源電圧が供給可能とされている請求項1に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマの前記一次コイルと前記二次コイルとは基板の表面に平坦に形成された環状形状の金属薄膜配線によってそれぞれ構成されている請求項2に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマの前記一次コイルを構成する金属薄膜配線の配線幅は、前記トランスフォーマの前記二次コイルを構成する金属薄膜配線の配線幅よりも大きく形成されている請求項3に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマの前記一次コイルを構成する前記金属薄膜配線と前記トランスフォーマの前記二次コイルを構成する前記金属薄膜配線とは前記環状形状の周辺にそれぞれ形成されており、
前記一次コイルと前記二次コイルは所定のターン比に設定されることによって、前記トランスフォーマは前記ターン比によって決定されるインピーダンス変換比によって出力整合の動作を実行する請求項4に記載のRF電力増幅器。 - 前記二次コイルのターン数は、前記一次コイルのターン数の略整数倍に設定されている請求項5に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマの前記一次コイルの前記第1コイルと前記第2コイルとは、前記環状形状の外側金属薄膜配線と内側金属薄膜配線とによってそれぞれ形成されており、
前記二次コイルは、前記外側金属薄膜配線と前記内側金属薄膜配線の間に形成された中央金属薄膜配線によって構成されている請求項5に記載のRF電力増幅器。 - 前記外側金属薄膜配線と前記内側金属薄膜配線との間で前記中央金属薄膜配線によって構成された前記二次コイルは、複数のターン数を形成する請求項7に記載のRF電力増幅器。
- 前記第1コイルと前記二次コイルと前記第2コイルは前記基板の前記表面に形成された多層配線構造によって形成され、前記多層配線構造において前記二次コイルは前記第1コイルと前記第2コイルとにより挟まれている請求項5に記載のRF電力増幅器。
- 前記基板は半導体チップであり、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとは前記半導体チップに形成され、前記トランスフォーマはオンチップトランスフォーマとして前記半導体チップに形成されている請求項5に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマが形成された前記基板は配線基板であり、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとは半導体チップに形成されており、
前記配線基板に形成された前記トランスフォーマは、前記半導体チップに形成された前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタに接続配線によって電気的に接続されている請求項5に記載のRF電力増幅器。 - 前記トランスフォーマの前記一次コイルは、対称形状で形成されている請求項5に記載のRF電力増幅器。
- 前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとはMOSトランジスタである請求項5に記載のRF電力増幅器。
- 前記MOSトランジスタはLD型MOSトランジスタである請求項13に記載のRF電力増幅器。
- 前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとはバイポーラトランジスタである請求項5に記載のRF電力増幅器。
- 前記バイポーラトランジスタは化合物半導体へテロバイポーラトランジスタである請求項15に記載のRF電力増幅器。
- 前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタが接続された前記一次コイルの前記一端および前記他端と前記出力信号が生成可能とされた前記二次コイルの前記一端および前記他端は前記環状形状で相互に対向する場所に形成されている請求項1から請求項16までのいずれかに記載のRF電力増幅器。
- プッシュプル電力増幅回路の能動デバイスとしての第1トランジスタおよび第2トランジスタと、前記プッシュプル電力増幅回路の出力整合回路としてのトランスフォーマとを具備して、
前記第1トランジスタの入力端子と前記第2トランジスタの入力端子とに、非反転入力信号と反転入力信号とがそれぞれ供給可能とされており、
前記トランスフォーマは、一次金属薄膜配線と二次金属薄膜配線とを有し、前記一次金属薄膜配線と前記二次金属薄膜配線とは磁気的に結合され、前記一次金属薄膜配線と前記二次金属薄膜配線とは基板の表面に平坦に形成された環状形状をそれぞれ有しており、
前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線の一端には前記第1トランジスタの出力端子が接続され、前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線の他端には前記第2トランジスタの出力端子が接続され、
前記トランスフォーマの前記二次金属薄膜配線の一端と他端との間から、出力信号が生成可能とされており、
前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線の前記一端および前記他端と前記二次金属薄膜配線の前記一端および前記他端とは、前記環状形状で相互に対向する第1部分と第2部分とにそれぞれ形成され、
前記環状形状の前記第1部分において、前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線の前記一端と前記他端とは互いに近接して配置されており、
前記環状形状の前記第2部分において、前記トランスフォーマの前記二次金属薄膜配線の前記一端と前記他端とは互いに近接して配置されており、
前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線は前記第1トランジスタの前記出力端子と前記第2トランジスタの前記出力端子の間に並列に接続されるとともに前記二次金属薄膜配線と磁気的に結合した第1配線と第2配線を少なくとも含み、
前記二次金属薄膜配線は、前記一次金属薄膜配線の前記第1配線と前記第2配線との間に形成されたRF電力増幅器。 - 前記第1配線と前記第2配線との少なくとも一方の配線は前記第1トランジスタの前記出力端子と前記第2トランジスタの前記出力端子との間で電源電圧が供給可能とされている請求項18に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線の配線幅は、前記トランスフォーマの前記二次金属薄膜配線の配線幅よりも大きく形成されている請求項19に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線と前記トランスフォーマの前記二次金属薄膜配線とは前記環状形状の周辺にそれぞれ形成されており、
前記一次金属薄膜配線と前記二次金属薄膜配線は所定のターン比に設定されることによって、前記トランスフォーマは前記ターン比によって決定されるインピーダンス変換比によって出力整合の動作を実行する請求項20に記載のRF電力増幅器。 - 前記二次金属薄膜配線のターン数は前記一次金属薄膜配線のターン数の略整数倍に設定されている請求項21に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線の前記第1配線と前記第2配線とは、前記環状形状の外側金属薄膜配線と内側金属薄膜配線とによってそれぞれ形成されており、
前記二次金属薄膜配線は、前記外側金属薄膜配線と前記内側金属薄膜配線の間に形成された中央金属薄膜配線によって構成されている請求項22に記載のRF電力増幅器。 - 前記外側金属薄膜配線と前記内側金属薄膜配線との間で前記中央金属薄膜配線によって構成された前記二次金属薄膜配線は、複数のターン数を形成するものである請求項23に記載のRF電力増幅器。
- 前記第1配線と前記二次金属薄膜配線と前記第2配線は前記基板の前記表面に形成された多層配線構造によって形成され、前記多層配線構造において前記二次金属薄膜配線は前記第1配線と前記第2配線とにより挟まれたものである請求項21に記載のRF電力増幅器。
- 前記基板は半導体チップであり、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとは前記半導体チップに形成され、前記トランスフォーマはオンチップトランスフォーマとして前記半導体チップに形成されている請求項21に記載のRF電力増幅器。
- 前記トランスフォーマが形成された前記基板は配線基板であり、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとは半導体チップに形成されており、
前記配線基板に形成された前記トランスフォーマは、前記半導体チップに形成された前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタに接続配線によって電気的に接続されている請求項21に記載のRF電力増幅器。 - 前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとはMOSトランジスタである請求項21に記載のRF電力増幅器。
- 前記MOSトランジスタはLD型MOSトランジスタである請求項28に記載のRF電力増幅器。
- 前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとはバイポーラトランジスタである請求項21に記載のRF電力増幅器。
- 前記バイポーラトランジスタは化合物半導体へテロバイポーラトランジスタである請求項30に記載のRF電力増幅器。
- 前記一次金属薄膜配線に接続される前記能動素子として、前記環状形状の前記第1部分において前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線の前記一端および前記他端に前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタのみが接続されており、
前記第1部分と前記第2部分とを接続する仮想線を中心に前記トランスフォーマの前記一次金属薄膜配線と前記二次金属薄膜配線とは、それぞれ対称形状で形成されている請求項18から請求項31のいずれかに記載のRF電力増幅器。 - 前記電源電圧は、前記一次コイルの対称線上で前記一方のコイルに供給可能とされている請求項12に記載のRF電力増幅器。
- 前記電源電圧は、前記一次コイルの対称線上で前記一方の配線に供給可能とされている請求項19に記載のRF電力増幅器。
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