JPH01198817A - 電界効果トランジスタ増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は利得可変機能をもつ電界効果トランジスタ増
幅器に関する。

「従来の技術」 第５図は従来の利得可変機能をもった電界効果トランジ
スタ増幅器（以下可変利得増幅器と記す）を示す、第１
電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴと記す）１１のゲー
ト端子１２は入力端子１３に接続され、入力端子１３に
は入力の直流バイアスｖＩが与えられている。第１ＦＩ
！Ｔｌｌのソース端子１４は電源端子１５接続され、電
源端子１５には電圧ＶＳＳが印加されている。第１ＦＥ
ＴＩＩのドレイン端子１６は、第２ＦＥＴ１７のソース
端子１８に接続され、ゲート端子１９は電源端子２１に
接続され、電源端子２１に利得制御電圧ｖＡが印加され
る。第２ＦＥＴ１７のドレイン端子２２は出力端子２３
に接続され、出力端子２３には出力の直流バイアス■ｏ
が印加されている。第１ＦＥＴＩＩはソース接地であり
、第２ＦＥＴ１７はゲート接地であこの増幅器では利得
制御電圧Ｖａを変えることにより第１Ｆ［！Ｔｌｌのト
ランスコンダクタンス、ドレインコンダクタンス及び第
２ＦＥＴ１７のトランスコンダクタンスが変化し、利得
を変えることが可能である。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながらこの増幅器は以下のような欠点をもってい
た。第１にこの種の増幅器では高周波特性向上のためＰ
ＥＴのしきい値電圧Ｖいとして−０，５Ｖ〜−５ｖ程度
が用いられるが、この時この増幅器を最大利得が得られ
る状態から利得の減衰する状態までかえるためには利得
制御電圧ＶＡを−ＶいからＶい程度の範囲、つまりＯ，
Ｓ　Ｖ〜５■から−０，５〜−５ｖ程度の範囲で変える
必要があり、利得制御電圧Ｖ、に正と負の二極の電源が
必要となるという欠点があった。

第２にゲート接地ＦＥＴ１７はソース端子１８とドレイ
ン端子２２とのアイソレージ日ンが低いため、この種の
増幅器では高周波で出力の反射係数が１以上となり増幅
器としての動作が不安定になるという欠点をもっていた
。第６図はこの第２の欠点について実験結果を示したも
ので、ＦＥＴＩＩ。

１７としてガリウムひ素を用いたショットキゲート電界
効果トランジスタでゲート長０．３μｍ、ゲート幅２５
０μｍ１しきい値電圧−１ｖを使用している。この実験
結果から、周波数が７　ＧＨｚ以上で出力反射係数が１
を越えており入力端子１３及び出力端子２３に整合回路
を付加した場合、入出力の整合をとることが困難で、発
振を起こしやすく、増幅器として安定な動作をすること
が出来ないことがわかる。

この発明の目的は以上水したような従来の可変利得増幅
器の欠点を解決し、従来とほぼ同等な消費電力で単一の
極性の利得制御電圧で動作し、又高周波的には発振を起
こすことのない安定な可変利得増幅器を提供することに
ある。

「課題を解決するための手段」 この発明によれば従来の電界効果トランジスタの構成に
対し、その第２ＰＥＴ、つまりゲート接地ＦＥＴのドレ
イン端子とゲート端子の間に直流的に第１抵抗素子が接
続されると共に容量素子を介して高周波的に第２抵抗素
子が接続され、また第２ＦＥＴのゲート端子と利得制御
用電源端子との間にダイオードが挿入される。

「作用」 第２ＦＥＴのゲート端子に直列にダイオードが挿入され
、これによりゲート端子の直流バイアスがシフトされ、
利得制御電圧は単一の極性でよいものとなる。また第１
抵抗素子の抵抗値を比較的高くしてバイアス回路で消費
される電力を少なくし、しかも第２抵抗素子の抵抗値を
小さくすることにより高周波的に安定なものが得られる
。

「実施例」 第１図はこの発明の実施例を示し、第５図と対応する部
分には同一符号を付けである。この発明においては第２
ＦＥＴ１７のゲート端子１９とドレイン端子２２との間
に第１抵抗素子３１が直流的に接続されると共に、容量
素子３２を介して第２抵抗素子３３が高周波的に接続さ
れる。第１抵抗素子３１の抵抗値よりも第２抵抗素子３
３の抵抗値が小さいものとされる。更に第２ＦＥ７１７
のゲート端子１９にダイオード３４の陽極端子が接続さ
れ、ダイオード３４の陰極端予示電源端子２１に接続さ
れる。必要に応じてゲート端子１９は容量素子３５を通
じて接地される。

この可変利得増幅器によれば、以下に述べるように抵抗
素子３１．３３、容量素子３２、ダイオード３４により
利得制御電圧ｖＡを単一の極性とし、かつ増幅器の安定
係数Ｋを広い周波数範囲で１以上として安定な増幅動作
をすることを可能にしている。ここで安定係数にとは、
増幅器の安定度を示す目安で、Ｋ＜１では入力端１３及
び出力端２３に整合回路を付加して入出力の整合を同時
にとった場合発振を起こし増幅器として使用出来ない。

この増幅器ではゲート接地ＦＥＴ１７のゲート端子１９
の直流バイアスは第１　ＪｆＥ抗素子３１とダイオード
３４とから構成されるバイアス回路により決まる。たと
えばガリウムひ素を用いたショットキーダイオードをダ
イオード３４に用いた場合、このダイオード３４のレベ
ルシフト作用により、利得制御電圧ｖＡに対してゲート
端子１９の直流バイアスは約０．８ＶＸ（ダイオード３
４の個数）だけ正側にシフトする。このため利得制御電
圧ｖＡをＯｖとするとダイオード３４が２個の場合、ゲ
ート端子１９の直流バイアスは正の電位の１．６Ｖとな
り、第２ＦＥ７１７にはドレイン電流が流れ、トランス
コンダクタンスの大きい領域にバイアスされるため、増
幅器は利得をもつ。一方、利得制御電圧Ｖａを負側にし
て行くとゲート端子１９の電位も負になりＦＥＴＩＩ、
１７のドレイン電流が減少し、利得が減少する０以上の
ことからこの増幅器では利得制御電圧Ｖ、は負の単一の
極性で使用することが可能であることがわかる。

このバイアス回路で第１抵抗素子３１はバイアス回路で
消費される電力をへらすため１〜５にΩ程度の大きな値
にすることが必要であるが、この第１抵抗素子３１は増
幅器の安定度に影響を及ぼすため大きな値をとることが
出来ない、第２図はこの点に関する実験結果を示したも
のである。第３図はこの実験のために用いた回路で、第
１図の増幅器から第２抵抗素子３３、容量素子３２をと
ったものである。ＦＥＴ１１．１７としてはガリウムひ
素のシッソトキゲート電界効果トランジスタでゲート幅
２５０μｍ１ゲート長０．３μｍを用いている。第２図
は第１抵抗素子３１のｔｎ″抗値に対する１０ＧＨｚに
於ける前記した安定係数にの依存性を示したものである
。この実験結果から３００Ω以上の抵抗値で安定係数が
１以下になることがわかる。

この発明の増幅器ではこの点を改良するため第２抵抗素
子３３を、容量素子３２を介して第１抵抗素子３１に並
列接続することにより、たとえば５０〜３００Ωの第２
抵抗素子３３．０．１〜１．ＯｐＦの容量素子３２．１
〜５にΩの第１抵抗素子３１を用い、第１抵抗素子３１
によりバイアス回路の低消費電力化をはかり、かつ第２
抵抗素子３３により高周波に於ける安定係数を１以上と
し増幅器の安定度を得ることを同時に可能にしている。

第１抵抗素子３１として、第４図に示すようにゲート端
子３６とソース端子３７とを接続したＦＥＴ３８を用い
、端子４１を端子２２に、端子４２を端子１９に接続し
ても同様な効果かえられる。又、容量素子３５を省略す
ることも可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明の可変利得増幅器によれ
ば、単一の極性の利得制御電圧で動作し、高周波に於け
る増幅器の安定度も高く、更に利得制御用のバイアスに
必要とする消費電力も小さいという利点があり、通信用
システムの受信装置などへの幅広い応用分野が考えられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による電界効果トランジスタ増幅器の
一例を示す回路図、第２図は第１抵抗素子の抵抗値に対
する安定係数を示す図、第３図はこの発明の詳細な説明
に供するための増幅器を示す回路図、第４図は第１抵抗
素子として用いるＰＥＴを示す図、第５図は従来の電界
効果トランジスタ増幅器を示す回路図、第６図は第５図
に示した増幅器の出力反射係数の周波数特性図である。 特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゲート端子が入力端子に接続され、ソース端子が
   第１電源端子に接続された第１電界効果トランジスタと
   、 その第１電界効果トランジスタのドレイン端子にソース
   端子が接続され、ゲート端子が高周波的に接地され、ド
   レイン端子が出力端子に接続された第２電界効果トラン
   ジスタと、 その第２電界効果トランジスタのドレイン端子及びゲー
   ト端子間に接続された第１抵抗素子と、上記第２電界効
   果トランジスタのドレイン端子及びゲート端子間に容量
   素子を介して接続された第２抵抗素子と、 上記第２電界効果トランジスタのゲート端子に陽極端子
   が接続され、陰極端子が第２電源端子に接続されたダイ
   オードとからなる電界効果トランジスタ増幅器。