JP7477074B2 - バイアス回路及び増幅装置 - Google Patents

Description

本発明は、デュアル補償機能を有するバイアス回路及び増幅装置に関するものである。

一般に、無線通信システムには送信信号を増幅するための増幅装置が含まれている。無線通信システムのマルチメディアサービスの拡散に伴い、高速通信機能の需要を満たすために、継続的な技術の開発ならびに広帯域特性及び非線形特性を改善するための研究が続いている。

増幅装置において、ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏ－ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのパワーアンプ（Ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の線形性とバイアスレベル（ｂｉａｓ ｌｅｖｅｌ）には深い関わりがある。一般に、パワートランジスタ（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が高いレベルでバイアスされたとき、優れた線形性を有するようになる。

しかし、増幅装置が高温で動作する場合、ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏ－ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子の温度特性により、ベース－エミッタ（ｂａｓｅ－ｅｍｉｔｔｅｒ）間のＰＮ接合（Ｐ－Ｎ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）のターンオン（Ｔｕｒｎ－ｏｎ）電圧（Ｖｔｈ）が低くなるにつれて、ベースバイアスレベル（ｂａｓｅ ｂｉａｓ ｌｅｖｅｌ）もともに低くなるという問題を有する。

そこで、高温動作で低くなるベースバイアスレベル（ｂａｓｅ ｂｉａｓ ｌｅｖｅｌ）により、パワーアンプの線形性が低下するという問題がある。かかる問題を克服するために、高温動作時にアンプが外部バイアスの電流量を増加させるＰＴＡＴ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｔｏ Ａｂｓｏｌｕｔｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）バイアスを用いるなどという解決方法が提案されているが、かかる方法には、ＨＢＴパワートランジスタの温度を正確に感知しなければならないなどという技術的難しさや、それを実現するための外部回路がさらに必要となり、増幅装置に含まれる回路がさらに複雑となるなどの問題がある。

韓国公開特許第２００４－００２８９６３号公報

本発明の目的のうちの一つは、電流バイアス回路において、周囲の温度変化を反映するデュアル温度補償機能を用いることで、周囲の温度に応じて変動することができるベースバイアス電流を効率的に補償するデュアル補償バイアス回路及び増幅装置を提供することである。

本発明の一実施形態によると、基準電流に基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流及び第２補償電流を生成する電流生成回路と、上記第１補償電流に基づいて第１ベースバイアス電流を生成して増幅回路のベースノードに出力する第１温度補償回路と、上記第２補償電流に基づいて第２ベースバイアス電流を生成して上記増幅回路のベースノードに出力する第２温度補償回路と、を含むバイアス回路が提案される。

また、本発明の他の一実施形態によると、増幅トランジスタを有する増幅回路と、温度補償されたベースバイアス電流を生成して上記増幅トランジスタのベースノードに出力するバイアス回路と、を含み、上記バイアス回路は、基準電流に基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流及び第２補償電流を生成する電流生成回路と、上記第１補償電流に基づいて第１ベースバイアス電流を生成して上記増幅トランジスタのベースノードに出力する第１温度補償回路と、上記第２補償電流に基づいて第２ベースバイアス電流を生成して上記増幅トランジスタのベースノードに出力する第２温度補償回路と、を含む増幅装置が提供される。

本発明の一実施形態によると、電流バイアス回路において、周囲の温度変化を反映するデュアル温度補償機能を用いることにより、周囲の温度に応じて変動することができるベースバイアス電流を効率的に補償することができるとともに、温度変化に伴う利得偏差（Ｇａｉｎ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）、ＡＭ－ＡＭ歪み偏差、及び線形性片波などの性能偏差を改善させることができる。

本発明の一実施形態による増幅装置の一例示図である。 本発明の一実施形態によるデュアル補償バイアス回路及び増幅回路の一例示図である。 本発明の一実施形態によるデュアル補償バイアス回路及び増幅回路の一例示図である。 本発明の一実施形態による増幅装置を適用した一例示図である。 第１及び第２内部電流特性を示すグラフである。 第１及び第２補償電流特性を示すグラフである。 温度－静止電流（Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）特性を示すグラフである。 温度変化に伴う出力パワー－利得特性を示すグラフである。 温度変化に伴う出力パワー－利得特性を示すグラフである。 温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪み特性を示すグラフである。 温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪み特性を示すグラフである。 温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪み特性を示すグラフである。 温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪み特性を示すグラフである。 温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲ特性を示すグラフである。 温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲ特性を示すグラフである。

以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために拡大縮小表示（又は強調表示や簡略化表示）がされることがあり、図面上の同一の符号で示される要素は同一の要素である。

図１は本発明の一実施形態による増幅装置の一例図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による増幅装置は、制御回路１０及びパワー増幅回路２０を含むことができる。

上記制御回路１０は、基準電流回路５０を含むことができる。上記基準電流回路５０は、基準電流Ｉｒｅｆを生成することで、上記パワー増幅回路２０に出力することができる。

上記パワー増幅回路２０は、増幅回路１００及びデュアル補償バイアス回路２００を含むことができる。

図２は本発明の一実施形態によるデュアル補償バイアス回路及び増幅回路の一例示図であり、図３は本発明の一実施形態によるデュアル補償バイアス回路及び増幅回路の一例示図である。

図２及び図３を参照すると、上記デュアル補償バイアス回路２００は、電流生成回路２１０、第１温度補償回路２２０、及び第２温度補償回路２３０を含むことができる。

上記電流生成回路２１０は、基準電流Ｉｒｅｆに基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流Ｉ１及び第２補償電流Ｉ２を生成することができる。

上記第１温度補償回路２２０は、入力される上記第１補償電流Ｉ１を増幅することにより、第１ベースバイアス電流Ｉｂ１を生成して増幅回路１００のベースノードＮＢに出力することができる。

上記第２温度補償回路２３０は、入力される上記第２補償電流Ｉ２を増幅することにより、第２ベースバイアス電流Ｉｂ２を上記増幅回路１００のベースノードＮＢに出力することができる。

上記増幅回路１００は、上記第１ベースバイアス電流Ｉｂ１と第２ベースバイアス電流Ｉｂ２が加わったベースバイアス電流（Ｉｂ１＋Ｉｂ２）の供給を受ける増幅トランジスタＭ１を含むことができる。

例えば、図２及び図３を参照すると、上記電流生成回路２１０は、第１抵抗Ｒ１１、第２抵抗Ｒ１２、及び温度補償トランジスタＭ１０を含むことができる。

上記第１抵抗Ｒ１１は、上記基準電流Ｉｒｅｆの端子に接続された一端、及び上記第２抵抗Ｒ１２の一端に接続された他端を含むことができる。

上記第２抵抗Ｒ１２は、上記第１抵抗Ｒ１１の他端に接続された一端、及び上記温度補償トランジスタＭ１０のコレクタに接続された他端を含むことができる。

上記温度補償トランジスタＭ１０は、上記第２抵抗Ｒ１２の他端に接続されたコレクタ、接地に接続されたエミッタ、及び上記増幅トランジスタＭ１のベースに抵抗ＲＢ１、ＲＢ２を介して接続されたベースを含むことができる。上記温度補償トランジスタＭ１０は、上記増幅回路１００の増幅トランジスタＭ１の電流ミラー構造（ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｉｒｒｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で接続されることができる。

これにより、上記増幅トランジスタＭ１を介して流れる電流に相当する電流が上記温度補償トランジスタＭ１０を介して流れるようになる。例えば、周囲の温度変化に応じて、上記増幅トランジスタＭ１を介して流れる電流が上昇すると、上記温度補償トランジスタＭ１０を介して流れる電流も上昇するようになる。逆に、上記増幅トランジスタＭ１を介して流れる電流が減少すると、上記温度補償トランジスタＭ１０を介して流れる電流は減少するようになる。

上記電流生成回路２１０は、上記第１抵抗Ｒ１１と２抵抗Ｒ１２との間の第１接続ノードＮ１において上記第１補償電流Ｉ１を出力し、上記第２抵抗Ｒ１２と温度補償トランジスタＭ１０のコレクタとの間の第２接続ノードＮ２において上記第２補償電流Ｉ２を出力することができる。

上記温度補償トランジスタＭ１０は、上記増幅トランジスタＭ１と同一の温度特性を有するように、上記増幅トランジスタＭ１と同一の種類のトランジスタ（例えば、ＢＪＴまたはＨＢＴ）であることができる。

一方、上記増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０では、周囲の温度変化に応じて、トランジスタ（例えば、ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＢＪＴ（ｂｉｐｏｌａｒ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））の温度特性により、ベース－エミッタ（ｂａｓｅ－ｅｍｉｔｔｅｒ）間のＰＮ接合（Ｐ－Ｎ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）のターンオン（Ｔｕｒｎ－ｏｎ）電圧（Ｖｔｈ）（または臨界電圧）が変わるようになる。

例えば、周囲の温度が高温に上昇すると、上記増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０のターンオン電圧（Ｖｔｈ）（または臨界電圧）は減少し、バイアス点が減少し、ターンオン電圧及びベース－エミッタ電圧（Ｖｂｅ）が減少し、ベースバイアス電流も減少するようになる。これにより、上記増幅トランジスタＭ１を介して流れる電流が減少すると、上記温度補償トランジスタＭ１０を介して流れる電流も減少するようになる。

これと異なって、周囲の温度が低温に下降すると、上記増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０のターンオン電圧（Ｖｔｈ）（または臨界電圧）は上昇し、バイアス点が上昇し、ターンオン電圧及びベース－エミッタ電圧（Ｖｂｅ）が上昇し、ベースバイアス電流も上昇する。これにより、上記増幅トランジスタＭ１を介して流れる電流が上昇すると、上記温度補償トランジスタＭ１０を介して流れる電流も上昇するようになる。

例えば、上記第１温度補償回路２２０は、第１補償トランジスタＭ２０を含むことができる。上記第１補償トランジスタＭ２０は、上記第１抵抗Ｒ１１と上記第２抵抗Ｒ１２との間の第１接続ノードＮ１に接続されたベース、電源電圧ＶＢＡＴの端子に接続されたコレクタ、及び上記増幅回路１００のベースノードＮＢに接続されたエミッタを含むことができる。

上記第１補償トランジスタＭ２０は、上記ベースに入力される上記第１補償電流Ｉ１を増幅することにより、上記第１ベースバイアス電流Ｉｂ１を上記エミッタを介して上記増幅回路１００のベースノードＮＢに出力することができる。

一例として、周囲の温度が低温に下降すると、第１補償電流Ｉ１が減少して上記第１ベースバイアス電流Ｉｂ１が減少するようになる。または、周囲の温度が高温に上昇すると、第１補償電流Ｉ１が上昇して上記第１ベースバイアス電流Ｉｂ１が上昇するようになる。

例えば、上記第２温度補償回路２３０は、第２補償トランジスタＭ３０を含むことができる。上記第２補償トランジスタＭ３０は、上記第２抵抗Ｒ１２と上記温度補償トランジスタＭ１０のコレクタとの間の第２接続ノードＮ２に接続されたベース、上記第１補償トランジスタＭ２０のコレクタに接続されたコレクタ、及び上記増幅回路１００のベースノードＮＢに接続されたエミッタを含むことができる。

上記第２補償トランジスタＭ３０は、上記ベースに入力される上記第２補償電流Ｉ２を増幅することにより、上記第２ベースバイアス電流Ｉｂ２を上記エミッタを介して上記増幅回路１００のベースノードＮＢに出力することができる。

一例として、周囲の温度が低温に下降すると、第２補償電流Ｉ２が減少して上記第２ベースバイアス電流Ｉｂ２が減少するようになる。または、周囲の温度が高温に上昇すると、第２補償電流Ｉ２が上昇して上記第２ベースバイアス電流Ｉｂ２が上昇するようになる。

上述のように、本発明は、デュアル補償機能を行うことができるように、第１温度補償回路２２０及び第２温度補償回路２３０を含ませることで、上記増幅回路１００のベースノードにおいて、第１温度補償回路２２０及び第２温度補償回路２３０のそれぞれからの第１ベースバイアス電流Ｉｂ１と第２ベースバイアス電流Ｉｂ２が加わって温度補償機能を改善させることができる。

図３を参照すると、上記電流生成回路２１０は、第１抵抗Ｒ１１と第２抵抗Ｒ１２との間の第１接続ノードＮ１と接地との間に接続されたキャパシタＣ１１、及び上記温度補償トランジスタＭ１０のベースと接地との間に接続されたキャパシタＣ１０をさらに含むことができる。

上記キャパシタＣ１１は、第１接続ノードＮ１と接地との間の電圧、及び第２接続ノードＮ２と接地との間の電圧を安定化させることができる。上記キャパシタＣ１０は、上記温度補償トランジスタＭ１０のベース電圧を安定化させることができる。

また、上記増幅トランジスタＭ１のコレクタと電源電圧ＶＣＣの端子との間には、電源電圧のノイズを遮断するためのコイルＬ１０が接続されることができる。

以下、上述した温度補償動作についてさらに説明する。

図２及び図３を参照すると、基準電流Ｉｒｅｆは、第１接続ノードＮ１において第１補償電流Ｉ１と第１内部電流Ｉ１１に分けられることができる。上記第１内部電流Ｉ１１は、第２接続ノードＮ２において第２補償電流Ｉ２と第２内部電流Ｉ２１に分けられることができる。

例えば、増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０が互いに温度特性が同一のトランジスタ（ＢＪＴまたはＨＢＴ）である場合、周囲の温度が下降または上昇すると、トランジスタの特性により、増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０のそれぞれの臨界電圧（Ｖｔｈ）が上昇または下降し、増幅トランジスタＭ１のコレクタ－エミッタ電流も増加または減少するようになる。そのため、増幅トランジスタＭ１のコレクタ－エミッタ電流を補償する必要がある。

一例として、周囲の温度が下降すると、トランジスタの特性により、増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０のそれぞれの臨界電圧（Ｖｔｈ）は上昇し、増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０のそれぞれのコレクタ－エミッタ電流も増加するようになるため、上記基準電流Ｉｒｅｆが一定の状態で上記温度補償トランジスタＭ１０を介して流れる第１及び第２内部電流Ｉ１１、Ｉ２１は増加するようになる。

これにより、第１補償電流Ｉ１及び第２補償電流Ｉ２は減少するようになり、上記第１補償電流Ｉ１に基づいて生成された第１ベースバイアス電流Ｉｂ１も減少し、上記第２補償電流Ｉ２に基づいて生成された第２ベースバイアス電流Ｉｂ２も減少する。したがって、増幅トランジスタＭ１のコレクタ－エミッタ電流の増加は、第１ベースバイアス電流Ｉｂ１及び第２ベースバイアス電流Ｉｂ２を減少させることで、ベースバイアス電流の上昇を補償することができる。

他の一例として、周囲の温度が上昇すると、トランジスタの特性により、増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０のそれぞれの臨界電圧（Ｖｔｈ）は減少し、増幅トランジスタＭ１及び温度補償トランジスタＭ１０のそれぞれのコレクタ－エミッタ電流も減少するようになるため、上記基準電流Ｉｒｅｆが一定の状態で上記温度補償トランジスタＭ１０を介して流れる第１及び第２内部電流Ｉ１１、Ｉ２１は減少するようになる。

これにより、第１補償電流Ｉ１及び第２補償電流Ｉ２は上昇するようになり、上記第１補償電流Ｉ１に基づいて生成された第１ベースバイアス電流Ｉｂ１も上昇し、上記第２補償電流Ｉ２に基づいて生成された第２ベースバイアス電流Ｉｂ２も上昇する。したがって、増幅トランジスタＭ１のコレクタ－エミッタ電流の減少は、第１ベースバイアス電流Ｉｂ１及び第２ベースバイアス電流Ｉｂ２を上昇させることで、ベースバイアス電流の減少を補償することができる。

図４は本発明の一実施形態による増幅装置を適用した一例示図である。

図４を参照すると、本発明の一実施形態による増幅装置は、３つの第１パワー増幅回路１１００、第２パワー増幅回路１２００、及び第３パワー増幅回路１３００を有する３－ステージパワー増幅回路１００に適用することができる。

本発明のデュアル補償バイアス回路２００は、上記第１パワー増幅回路１１００、第２パワー増幅回路１２００、及び第３パワー増幅回路１３００のうち少なくとも一つに適用することができる。

図４には、３ステージの第１パワー増幅回路１１００、第２パワー増幅回路１２００、及び第３パワー増幅回路１３００のうち、温度に伴う性能の変化に大きい影響を及ぼす最終ステージ（ｆｉｎａｌ ｓｔａｇｅ）である第３パワー増幅回路１３００に適用された例が示されている。

第１パワー増幅回路１１００は、第１バイアス回路及び第１増幅回路Ａ１を含むことができ、第２パワー増幅回路１２００は、第２バイアス回路及び第２増幅回路Ａ２を含むことができる。

そして、第３パワー増幅回路１３００は、本発明によるデュアル補償バイアス回路２００及び第２増幅回路１００、Ａ３を含むことができる。

図５は第１及び第２内部電流特性を示すグラフであり、図６は第１及び第２補償電流特性を示すグラフである。

図５において、ＧＩ１１は温度変化に伴う第１内部電流Ｉ１１のグラフであり、ＧＩ２１は温度変化に伴う第２内部電流Ｉ２１のグラフである。

図５に示すＧＩ１１及びＧＩ２１を参照すると、温度が下降すると、第１内部電流Ｉ１１及び第２内部電流Ｉ２１はそれぞれ増加し、温度が上昇すると、第１内部電流Ｉ１１及び第２内部電流Ｉ２１はそれぞれ減少することが確認できる。

図６において、ＧＩ１は温度変化に伴う第１補償電流Ｉ１のグラフであり、ＧＩ２は温度変化に伴う第２補償電流Ｉ２のグラフである。

図５に示すＧＩ１１及びＧＩ２１と図６に示すＧＩ１及びＧＩ２を参照すると、温度が下降すると、基準電流Ｉｒｅｆが一定の状態で、第１内部電流Ｉ１１及び第２内部電流Ｉ２１がそれぞれ増加するため、第１補償電流Ｉ１及び第２補償電流Ｉ２はそれぞれ減少する。そして、温度が上昇すると、基準電流Ｉｒｅｆが一定の状態で、第１内部電流Ｉ１１及び第２内部電流Ｉ２１はそれぞれ減少するため、第１補償電流Ｉ１及び第２補償電流Ｉ２はそれぞれ増加することが確認できる。

図７は温度－静止電流（Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）特性を示すグラフである。

図７に示すグラフは、図４の３－ステージの第１パワー増幅回路１１００、第２パワー増幅回路１２００、及び第３パワー増幅回路１３００のうち、最終ステージ（ｆｉｎａｌ ｓｔａｇｅ）である第３パワー増幅回路１３００に本発明のバイアス回路が適用された場合に対して、温度に伴う静止電流（Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）をシミュレーションした結果に基づく温度－静止電流（Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）特性を示すグラフである。

図７に示すＧ１１は、従来のバイアス回路の温度－静止電流（Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）特性を示すグラフであり、Ｇ１２は本発明のバイアス回路の温度－静止電流（Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）特性を示すグラフである。

図７に示すＧ１１及びＧ１２は、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）の３地点でシミュレーションを行った結果である。Ｇ１１及びＧ１２を参照すると、従来のバイアス回路を適用した場合、温度に伴う静止電流（Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）の偏差が最大３２ｍＡ（６２ｍＡ～９４ｍＡ）のレベルであったが、本発明の温度補償回路を含むバイアス回路を適用すると、温度に伴う静止電流（Ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ）の偏差が最大９ｍＡ（７２ｍＡ～８１ｍＡ）に下がり、従来に比べて約１／３レベルに減少した。これを参照すると、本発明によると、温度に伴うバイアス点（ｂｉａｓ ｐｏｉｎｔ）の偏差を減らすことができる点が分かる。

図８ａは従来の温度変化に伴う出力パワー－利得特性を示すグラフであり、図８ｂは本発明のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－利得特性を示すグラフである。

図８ａに示すＧ２１、Ｇ２２、及びＧ２３はそれぞれ、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）のそれぞれの３地点における、従来のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－利得特性を示すグラフである。そして、図８ｂに示すＧ３１、Ｇ３２、及びＧ３３はそれぞれ、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）のそれぞれの３地点における、本発明のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－利得特性を示すグラフである。

図８ａに示すＧ２１、Ｇ２２、及びＧ２３を参照すると、従来のバイアス回路を適用した場合には、温度に伴うパワー利得の偏差が最大２．６ｄＢレベルであったが、図８ｂに示すＧ３１、Ｇ３２、及びＧ３３を参照すると、本発明の温度補償回路を有するバイアス回路を適用すると、最大１．８ｄＢと偏差が減少したことが確認できる。

図９ａ及び図９ｂは温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪み特性を示すグラフである。

図９ａは従来のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪み特性を示すグラフであり、図９ｂは本発明のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪み特性を示すグラフである。

図９ａに示すＧ４１、Ｇ４２、及びＧ４３はそれぞれ、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）のそれぞれの３地点における、従来のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪み特性を示すグラフである。そして、図９ｂに示すＧ５１、Ｇ５２、及びＧ５３はそれぞれ、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）のそれぞれの３地点における、本発明のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪み特性を示すグラフである。

図９ａに示すＧ４１、Ｇ４２、及びＧ４３を参照すると、従来のバイアス回路を適用した場合には、温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪みの偏差が最大０．７ｄＢレベルであったが、図９ｂに示すＧ５１、Ｇ５２、及びＧ５３を参照すると、本発明のバイアス回路を適用した場合には、温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＡＭ歪みの偏差は最大０．３ｄＢ程度と減少したことが確認できる。

図１０ａ及び図１０ｂは温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪み特性を示すグラフである。

図１０ａは従来のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪み特性を示すグラフであり、図１０ｂは本発明のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪み特性を示すグラフである。

図１０ａに示すＧ６１、Ｇ６２、及びＧ６３はそれぞれ、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）のそれぞれの３地点における、従来のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪み特性を示すグラフである。そして、図１０ｂに示すＧ７１、Ｇ７２、及びＧ７３はそれぞれ、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）のそれぞれの３地点における、本発明のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪み特性を示すグラフである。

図１０ａに示すＧ６１、Ｇ６２、及びＧ６３を参照すると、従来のバイアス回路を適用した場合には、温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪みの偏差が３ｄｅｇ（＠３０ｄＢｍ基準）レベルであったが、図１０ｂに示すＧ７１、Ｇ７２、及びＧ７３を参照すると、本発明のバイアス回路を適用した場合には、温度変化に伴う出力パワー－ＡＭ－ＰＭ歪みの偏差は約０．５ｄｅｇ（＠３０ｄＢｍ基準）程度と減少したことが確認できる。

図１１ａ及び図１１ｂは温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲ（Ａｄｊａｃｅｎｔ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｌｅａｋａｇｅ Ｒａｔｉｏ）特性を示すグラフである。

図１１ａは従来のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲ特性を示すグラフであり、図１１ｂは本発明のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲ特性を示すグラフである。

図１１ａに示すＧ８１、Ｇ８２、及びＧ８３はそれぞれ、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）のそれぞれの３地点における、従来のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲ特性を示すグラフである。そして、図１１ｂに示すＧ９１、Ｇ９２、及びＧ９３はそれぞれ、－３０℃（低温）、２５℃（常温）、及び８０℃（高温）のそれぞれの３地点における、本発明のバイアス回路による温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲ特性を示すグラフである。

図１１ａに示すＧ８１、Ｇ８２、及びＧ８３を参照すると、従来のバイアス回路を適用した場合には、温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲ性能が最大５．５ｄＢまで低下したが、図１１ｂに示すＧ９１、Ｇ９２、及びＧ９３を参照すると、本発明のバイアス回路を適用した場合には、温度変化に伴う出力パワー－ＡＣＬＲの性能は最大２．５ｄＢ程度と線形性の低下幅を減らすことができる点が分かる。

一方、本発明の一実施形態による増幅装置の制御回路は、プロセッサ（例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙｓなど）、メモリ（例えば、揮発性メモリ（例えば、ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）、入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイス、赤外線カメラ、ビデオ入力デバイスなど）、出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、プリンタなど）、及び通信接続装置（例えば、モデム、ネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）、統合型ネットワークインタフェース、無線周波数送信機／受信機、赤外線ポート、ＵＳＢ接続装置など）が互いに相互接続（例えば、周辺の構成要素との相互接続（ＰＣＩ）、ＵＳＢ、ファームウェア（ＩＥＥＥ １３９４）、光学バス構造、ネットワークなど）されたコンピューティング環境で実現されることができる。

上記コンピューティング環境は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドまたはラップトップデバイス、モバイルデバイス（モバイルフォン、ＰＤＡ、メディアプレーヤーなど）、マルチプロセッサシステム、消費者電子機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、任意の上述のシステムまたはデバイスを含む分散コンピューティング環境などで実現されることができるが、これに限定されない。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
［項目１］
基準電流に基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流及び第２補償電流を生成する電流生成回路と、
前記第１補償電流に基づいて第１ベースバイアス電流を生成して増幅回路のベースノードに出力する第１温度補償回路と、
前記第２補償電流に基づいて第２ベースバイアス電流を生成して前記増幅回路のベースノードに出力する第２温度補償回路と、を含む、バイアス回路。
［項目２］
前記電流生成回路は、
前記基準電流の端子に接続された一端を有する第１抵抗と、
前記第１抵抗の他端に接続された一端を有する第２抵抗と、
前記第２抵抗の他端と接地との間に接続され、前記増幅回路の増幅トランジスタに電流ミラー構造で接続された温度補償トランジスタと、を含む、項目１に記載のバイアス回路。
［項目３］
前記電流生成回路は、
前記第１抵抗と第２抵抗との間の第１接続ノードにおいて前記第２補償電流を出力し、前記温度補償トランジスタのコレクタに接続された第２接続ノードにおいて前記第１補償電流を出力する、項目２に記載のバイアス回路。
［項目４］
前記温度補償トランジスタは、
前記増幅トランジスタと同一の温度特性を有する、項目２または３に記載のバイアス回路。
［項目５］
前記第１温度補償回路は、
前記第１抵抗と前記第２抵抗との間の第１接続ノードに接続されたベース、電源電圧の端子に接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第１補償トランジスタを含む、項目２から４のいずれか一項に記載のバイアス回路。
［項目６］
前記第１補償トランジスタは、
前記ベースに入力される前記第１補償電流を増幅して前記第１ベースバイアス電流を前記エミッタを介して前記増幅回路のベースノードに出力する、項目５に記載のバイアス回路。
［項目７］
前記第２温度補償回路は、
前記第２抵抗と前記温度補償トランジスタのコレクタとの間の第２接続ノードに接続されたベース、前記第１補償トランジスタのコレクタに接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第２補償トランジスタを含む、項目５または６に記載のバイアス回路。
［項目８］
前記第２補償トランジスタは、
前記ベースに入力される前記第２補償電流を増幅して前記第２ベースバイアス電流を前記エミッタを介して前記増幅回路のベースノードに出力する、項目７に記載のバイアス回路。
［項目９］
増幅トランジスタを有する増幅回路と、
温度補償されたベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力するバイアス回路と、を含み、
前記バイアス回路は、
基準電流に基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流及び第２補償電流を生成する電流生成回路と、
前記第１補償電流に基づいて第１ベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力する第１温度補償回路と、
前記第２補償電流に基づいて第２ベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力する第２温度補償回路と、を含む、増幅装置。
［項目１０］
前記電流生成回路は、
前記基準電流の端子に接続された一端を有する第１抵抗と、
前記第１抵抗の他端に接続された一端を有する第２抵抗と、
前記第２抵抗の他端と接地との間に接続され、前記増幅回路の増幅トランジスタに電流ミラー構造で接続された温度補償トランジスタと、を含む、項目９に記載の増幅装置。
［項目１１］
前記電流生成回路は、
前記第１抵抗と第２抵抗との間の第１接続ノードにおいて前記第１補償電流を出力し、前記温度補償トランジスタのコレクタに接続された第２接続ノードにおいて前記第２補償電流を出力する、項目１０に記載の増幅装置。
［項目１２］
前記温度補償トランジスタは、
前記増幅トランジスタと同一の温度特性を有する、項目１０または１１に記載の増幅装置。
［項目１３］
前記第１温度補償回路は、
前記第１抵抗と前記第２抵抗との間の第１接続ノードに接続されたベース、電源電圧の端子に接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第１補償トランジスタを含む、項目１０から１２のいずれか一項に記載の増幅装置。
［項目１４］
前記第１補償トランジスタは、
前記ベースに入力される前記第１補償電流を増幅して前記第１ベースバイアス電流を前記エミッタを介して前記増幅回路のベースノードに出力する、項目１３に記載の増幅装置。
［項目１５］
前記第２温度補償回路は、
前記第２抵抗と前記温度補償トランジスタのコレクタとの間の第２接続ノードに接続されたベース、前記第１補償トランジスタのコレクタに接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第２補償トランジスタを含む、項目１３または１４に記載の増幅装置。
［項目１６］
前記第２補償トランジスタは、
前記ベースに入力される前記第２補償電流を増幅して前記第２ベースバイアス電流を前記エミッタを介して前記増幅回路のベースノードに出力する、項目１５に記載の増幅装置。

１０ 制御回路
２０ パワー増幅回路
５０ 基準電流回路
１００ 増幅回路
２００ デュアル補償バイアス回路

Claims (20)

1. 基準電流に基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流及び第２補償電流を生成する電流生成回路と、
   前記第１補償電流を増幅することにより第１ベースバイアス電流を生成して増幅回路のベースノードに出力する第１温度補償回路と、
   前記第２補償電流を増幅することにより第２ベースバイアス電流を生成して前記増幅回路のベースノードに出力する第２温度補償回路と、を含み、
   前記電流生成回路は、前記基準電流の端子に接続された一端を有する第１抵抗と、前記第１抵抗の他端に接続された一端を有する第２抵抗と、前記第２抵抗の他端と接地との間に接続され、前記増幅回路の増幅トランジスタに電流ミラー構造で接続された温度補償トランジスタとを含み、
   前記電流生成回路は、前記第１抵抗と前記第２抵抗との間の第１接続ノードにおいて前記第１補償電流を出力し、前記温度補償トランジスタのコレクタに接続された第２接続ノードにおいて前記第２補償電流を出力し、
   周囲の温度変化に応じて、前記増幅トランジスタを介して流れる電流が上昇すると、前記温度補償トランジスタを介して流れる電流が上昇し、前記増幅トランジスタを介して流れる電流が減少すると、前記温度補償トランジスタを介して流れる電流が減少する、
   バイアス回路。
2. 前記第１温度補償回路は、前記第１接続ノードに接続されたベース、電源電圧の端子に接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第１補償トランジスタを含む、請求項１に記載のバイアス回路。
3. 前記第２温度補償回路は、前記第２接続ノードに接続されたベース、前記第１補償トランジスタのコレクタに接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第２補償トランジスタを含む、請求項２に記載のバイアス回路。
4. 基準電流に基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流及び第２補償電流を生成する電流生成回路と、
   前記第１補償電流に基づいて第１ベースバイアス電流を生成して増幅回路のベースノードに出力する第１温度補償回路と、
   前記第２補償電流に基づいて第２ベースバイアス電流を生成して前記増幅回路のベースノードに出力する第２温度補償回路と、を含み、
   前記電流生成回路は、前記基準電流の端子に接続された一端を有する第１抵抗と、前記第１抵抗の他端に接続された一端を有する第２抵抗と、前記第２抵抗の他端と接地との間に接続され、前記増幅回路の増幅トランジスタに電流ミラー構造で接続された温度補償トランジスタとを含み、
   周囲の温度変化に応じて、前記増幅トランジスタを介して流れる電流が上昇すると、前記温度補償トランジスタを介して流れる電流が上昇し、前記増幅トランジスタを介して流れる電流が減少すると、前記温度補償トランジスタを介して流れる電流が減少し、
   前記第１温度補償回路は、前記第１抵抗と前記第２抵抗との間の第１接続ノードに接続されたベース、電源電圧の端子に接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第１補償トランジスタを含み、
   前記第２温度補償回路は、前記第２抵抗と前記温度補償トランジスタのコレクタとの間の第２接続ノードに接続されたベース、前記第１補償トランジスタのコレクタに接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第２補償トランジスタを含む、
   バイアス回路。
5. 前記電流生成回路は、前記第１接続ノードにおいて前記第１補償電流を出力し、前記第２接続ノードにおいて前記第２補償電流を出力する、請求項４に記載のバイアス回路。
6. 前記第１補償トランジスタは、前記ベースに入力される前記第１補償電流を増幅して前記第１ベースバイアス電流を前記エミッタを介して前記増幅回路のベースノードに出力する、請求項２から５のいずれか一項に記載のバイアス回路。
7. 前記第１接続ノードと接地との間に接続された第１キャパシタをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のバイアス回路。
8. 前記第２補償トランジスタは、前記ベースに入力される前記第２補償電流を増幅して前記第２ベースバイアス電流を前記エミッタを介して前記増幅回路のベースノードに出力する、請求項３から５のいずれか一項に記載のバイアス回路。
9. 前記温度補償トランジスタのベースと接地との間に接続された第２キャパシタをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のバイアス回路。
10. 前記温度補償トランジスタは、前記増幅トランジスタと同一の温度特性を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のバイアス回路。
11. 増幅トランジスタを有する増幅回路と、
    温度補償されたベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力するバイアス回路と、を含み、
    前記バイアス回路は、
    基準電流に基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流及び第２補償電流を生成する電流生成回路と、
    前記第１補償電流を増幅することにより第１ベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力する第１温度補償回路と、
    前記第２補償電流を増幅することにより第２ベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力する第２温度補償回路と、を含み、
    前記電流生成回路は、前記基準電流の端子に接続された一端を有する第１抵抗と、前記第１抵抗の他端に接続された一端を有する第２抵抗と、前記第２抵抗の他端と接地との間に接続され、前記増幅回路の増幅トランジスタに電流ミラー構造で接続された温度補償トランジスタとを含み、
    前記電流生成回路は、前記第１抵抗と前記第２抵抗との間の第１接続ノードにおいて前記第１補償電流を出力し、前記温度補償トランジスタのコレクタに接続された第２接続ノードにおいて前記第２補償電流を出力し、
    周囲の温度変化に応じて、前記増幅トランジスタを介して流れる電流が上昇すると、前記温度補償トランジスタを介して流れる電流が上昇し、前記増幅トランジスタを介して流れる電流が減少すると、前記温度補償トランジスタを介して流れる電流が減少する、
    増幅装置。
12. 前記第１温度補償回路は、前記第１接続ノードに接続されたベース、電源電圧の端子に接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第１補償トランジスタを含む、請求項１１に記載の増幅装置。
13. 前記第２温度補償回路は、前記第２接続ノードに接続されたベース、前記第１補償トランジスタのコレクタに接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第２補償トランジスタを含む、請求項１２に記載の増幅装置。
14. 増幅トランジスタを有する増幅回路と、
    温度補償されたベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力するバイアス回路と、を含み、
    前記バイアス回路は、
    基準電流に基づいて周囲の温度変化が反映された第１補償電流及び第２補償電流を生成する電流生成回路と、
    前記第１補償電流に基づいて第１ベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力する第１温度補償回路と、
    前記第２補償電流に基づいて第２ベースバイアス電流を生成して前記増幅トランジスタのベースノードに出力する第２温度補償回路と、を含み、
    前記電流生成回路は、前記基準電流の端子に接続された一端を有する第１抵抗と、前記第１抵抗の他端に接続された一端を有する第２抵抗と、前記第２抵抗の他端と接地との間に接続され、前記増幅回路の増幅トランジスタに電流ミラー構造で接続された温度補償トランジスタとを含み、
    周囲の温度変化に応じて、前記増幅トランジスタを介して流れる電流が上昇すると、前記温度補償トランジスタを介して流れる電流が上昇し、前記増幅トランジスタを介して流れる電流が減少すると、前記温度補償トランジスタを介して流れる電流が減少し、
    前記第１温度補償回路は、前記第１抵抗と前記第２抵抗との間の第１接続ノードに接続されたベース、電源電圧の端子に接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第１補償トランジスタを含み、
    前記第２温度補償回路は、前記第２抵抗と前記温度補償トランジスタのコレクタとの間の第２接続ノードに接続されたベース、前記第１補償トランジスタのコレクタに接続されたコレクタ、及び前記増幅回路のベースノードに接続されたエミッタを有する第２補償トランジスタを含む、
    増幅装置。
15. 前記電流生成回路は、前記第１接続ノードにおいて前記第１補償電流を出力し、前記第２接続ノードにおいて前記第２補償電流を出力する、請求項１４に記載の増幅装置。
16. 前記第１補償トランジスタは、前記ベースに入力される前記第１補償電流を増幅して前記第１ベースバイアス電流を前記エミッタを介して前記増幅回路のベースノードに出力する、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の増幅装置。
17. 前記第１接続ノードと接地との間に接続された第１キャパシタをさらに含む、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の増幅装置。
18. 前記第２補償トランジスタは、前記ベースに入力される前記第２補償電流を増幅して前記第２ベースバイアス電流を前記エミッタを介して前記増幅回路のベースノードに出力する、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の増幅装置。
19. 前記温度補償トランジスタのベースと接地との間に接続された第２キャパシタをさらに含む、請求項１１から１８のいずれか一項に記載の増幅装置。
20. 前記温度補償トランジスタは、
    前記増幅トランジスタと同一の温度特性を有する、請求項１１から１９のいずれか一項に記載の増幅装置。

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