JP5694035B2 - 電力増幅器および通信装置 - Google Patents
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IR10=IR12=1/N・ID10 ‥‥(1)
また、nMOSトランジスタMN10、MN30、MN40のゲート電圧は、互いに同じ(バイアス電圧VB10)である。したがって、nMOSトランジスタMN30のサイズがnMOSトランジスタMN40のK倍のとき、電流ID10、IR10は、nMOSトランジスタMN40のゲート幅Wおよびゲート長Lを用いて、式(2)、(3)でそれぞれ表される。なお、式(2)等のμは、キャリアの移動度であり、Coxは、単位面積当たりのゲート酸化膜容量である。そして、Vthは、nMOSトランジスタの閾値電圧である。
ID10=1/2・μ・Cox・N・(W/L)・(VB10−Vth)2 ‥‥(2)
IR10=1/2・μ・Cox・K・(W/L)・((VB10−IR10・R30)−Vth)2 ‥‥(3)
さらに、電流ID10は、式(1)−(3)に基づいて、式(4)で与えられる。また、nMOSトランジスタMN10のトランスコンダクタンスgmは、式(5)で表される。そして、トランスコンダクタンスgmは、式(4)を式(5)に代入することより、式(6)で与えられる。なお、式(5)の√は、外側の括弧内に含まれる式全体にかかる。
ID10=2・N/(μ・Cox・(W/L))・(1/R302)・(1−1/(√K))2 ‥‥(4)
gm=√(2・ID10・μ・Cox・N・(W/L)) ‥‥(5)
gm=2・N/R30・(1−1/(√K)) ‥‥(6)
MOSトランジスタのサイズ比(例えば、式(6)のNやK)は、温度変動や製造ばらつきによる影響を受けにくい。また、抵抗素子(例えば、抵抗R30)の温度変動等による特性の変動は、MOSトランジスタに比べて小さい。したがって、バイアス電圧VB10を受けるnMOSトランジスタMN10では、温度変動等によるトランスコンダクタンスgmの変動が抑制される。すなわち、nMOSトランジスタMN10のトランスコンダクタンスgmは、安定する。
ID20=J・IR22=J・IR20=J・(VREF/R32) ‥‥(7)
MOSトランジスタのサイズ比(例えば、式(7)のJ)および抵抗素子(例えば、抵抗R32)は、温度変動や製造ばらつきによる影響を受けにくい。したがって、バイアス電圧VB20を受けるnMOSトランジスタMN20では、温度変動等によるドレイン電流ID20の変動が抑制される。すなわち、nMOSトランジスタMN20のドレイン電流ID20は、安定する。このように、バイアス回路BA20は、nMOSトランジスタMN20のドレイン電流ID20が一定になるように、バイアス電圧VB20を調整する。
SZt=SZ10+A10・SZ11+A12・SZ12 ‥‥(8)
このように、電流/電圧変換部IVCは、制御電流IR12をバイアス電圧VB10に変換するnMOSトランジスタのサイズSZtを、制御信号A10、A20に応じて変更する。これにより、電流/電圧変換部IVCの電流/電圧変換比が変更される。電流/電圧変換部IVCは、電流/電圧変換比を可変設定できるため、使用状況や信号振幅等に応じて、バイアス電圧VB10のレベルを適切に設定できる。
Claims (8)
- 信号を増幅する複数の増幅部が多段接続された増幅回路と、
前記複数の増幅部のうちの第1増幅部に、トランスコンダクタンスを安定させる第1バイアス電圧を供給する第1バイアス回路、および、前記複数の増幅部のうちの前記第1増幅部を除く第2増幅部に、バイアス電流を安定させる第2バイアス電圧を供給する第2バイアス回路を、外部からの制御信号に応じて前記複数の増幅部のいずれかに接続するバイアス供給回路とを備えること
を特徴とする電力増幅器。 - 前記第2増幅部は、前記第1増幅部の前段に接続されること
を特徴とする請求項1記載の電力増幅器。 - 前記第1増幅部および前記第2増幅部は、直列に多段接続されること
を特徴とする請求項1記載の電力増幅器。 - 前記第1バイアス回路および前記第2バイアス回路の少なくとも一方は、
制御電流を生成する電流生成部と、
電流/電圧変換比が可変設定され、設定された電流/電圧変換比に基づいて、前記制御電流をバイアス電圧に変換する電流/電圧変換部とを備えること
を特徴とする請求項1記載の電力増幅器。 - 前記バイアス供給回路は、バイアス電圧を制御する際のモードをトランスコンダクタンスを安定させるための第1モードおよびバイアス電流を安定させるための第2モード間で切り替えるための前記制御信号に応じて、前記複数の増幅部のいずれかのバイアス電圧を前記第1モードで制御される前記第1バイアス電圧と前記第2モードで制御される前記第2バイアス電圧とから選択すること
を特徴とする請求項1記載の電力増幅器。 - 前記第1増幅部および前記第2増幅部は、並列に多段接続されること
を特徴とする請求項1記載の電力増幅器。 - 電力増幅器で増幅した信号を出力する通信装置において、
前記電力増幅器は、
信号を増幅する複数の増幅部が多段接続された増幅回路と、
前記複数の増幅部のうちの第1増幅部に、トランスコンダクタンスを安定させる第1バイアス電圧を供給する第1バイアス回路、および、前記複数の増幅部のうちの前記第1増幅部を除く第2増幅部に、バイアス電流を安定させる第2バイアス電圧を供給する第2バイアス回路を、外部からの制御信号に応じて前記複数の増幅部のいずれかに接続するバイアス供給回路とを備えること
を特徴とする通信装置。 - 前記制御信号を前記バイアス供給回路に出力する送受信機を備え、
前記第1バイアス回路および前記第2バイアス回路は、電流を電圧に変換することによりバイアス電圧を生成し、
前記制御信号は、バイアス電圧を制御する際のモードをトランスコンダクタンスを安定させるための第1モードおよびバイアス電流を安定させるための第2モード間で切り替えるための切り替え制御信号と、バイアス電圧を生成する際の電流/電圧変換比を設定するための変換制御信号とのうち、少なくとも前記切り替え制御信号を含むこと
を特徴とする請求項7記載の通信装置。
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JP2011078933A JP5694035B2 (ja) | 2011-03-31 | 2011-03-31 | 電力増幅器および通信装置 |
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