JPH02260705A - 広帯域増幅装置 - Google Patents
広帯域増幅装置Info
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- JPH02260705A JPH02260705A JP1080325A JP8032589A JPH02260705A JP H02260705 A JPH02260705 A JP H02260705A JP 1080325 A JP1080325 A JP 1080325A JP 8032589 A JP8032589 A JP 8032589A JP H02260705 A JPH02260705 A JP H02260705A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3205—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in field-effect transistor amplifiers
-
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
- H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/193—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
- H03F3/1935—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices with junction-FET devices
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- Nonlinear Science (AREA)
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- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
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。
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
本発明は、U)IF 、Vl(F帯で特に2次歪を低減
した広帯域増幅装置に係る。
した広帯域増幅装置に係る。
従来の技術
広帯域にわたって多数のチャンネルの周波数の信号を受
信するとき、それらの信号が互いに干渉し合って、歪を
生じるという問題がある。この歪は、信号処理回路にお
ける能動デバイスの非直線性により生じる。多くの高次
歪が存在するが、実用上特に問題になるのは、2次歪お
よび3次歪である。特にVHF−UHF帯を受信するよ
うなシステム例工ば、CA T Vコンバータのフロン
トエンドアンプあるいはVTRのブースタ付RFモジュ
レータなどでは、2次歪が大きな問題となる。
信するとき、それらの信号が互いに干渉し合って、歪を
生じるという問題がある。この歪は、信号処理回路にお
ける能動デバイスの非直線性により生じる。多くの高次
歪が存在するが、実用上特に問題になるのは、2次歪お
よび3次歪である。特にVHF−UHF帯を受信するよ
うなシステム例工ば、CA T Vコンバータのフロン
トエンドアンプあるいはVTRのブースタ付RFモジュ
レータなどでは、2次歪が大きな問題となる。
このような広帯域信号処理回路の一例として、VHFか
らUHFまでをカバーする広帯域増幅器として、化合物
半導体例えばGaAs F E Tを用いた負帰還アン
プを例にとって説明する。第6図はこのようなGaAs
広帯域アンプの等価回路、第6図は利得の周波数特性の
一例を示す。ここで帰還抵抗Rf12の値は300Ω、
ゲートバイアス抵抗Rc13の値は10にΩである。F
ET11のゲート幅はSOOμm 、ゲート長1μm
、相互コンダクタンス5onsである。消費電流はID
D〜3010人位である。14はバイアス供給用のチョ
ークコイル、Cf15は直流阻止用の帰還コンデンサで
ある。
らUHFまでをカバーする広帯域増幅器として、化合物
半導体例えばGaAs F E Tを用いた負帰還アン
プを例にとって説明する。第6図はこのようなGaAs
広帯域アンプの等価回路、第6図は利得の周波数特性の
一例を示す。ここで帰還抵抗Rf12の値は300Ω、
ゲートバイアス抵抗Rc13の値は10にΩである。F
ET11のゲート幅はSOOμm 、ゲート長1μm
、相互コンダクタンス5onsである。消費電流はID
D〜3010人位である。14はバイアス供給用のチョ
ークコイル、Cf15は直流阻止用の帰還コンデンサで
ある。
発明が解決しようとする課題
このような広帯域アンプに、0ATVで使われるVHF
からUHF帯にわたる64〜8Qチヤンネルといった多
数の信号を入力端子INに入力した場合、素子自身の持
つ非線形性の故に2次歪。
からUHF帯にわたる64〜8Qチヤンネルといった多
数の信号を入力端子INに入力した場合、素子自身の持
つ非線形性の故に2次歪。
3次歪信号が発生する。前述のように0ATVコンバー
タに用いる広帯域アンプでは、このような歪を厳しく抑
える必要がある。GaAsFICTは、本来、3次歪が
小さいという特長を持つが、2次歪が大きく、低雑音と
いう優れた特長を有するにもかかわらずこのような目的
に使用できる性能を満足することができなかった。
タに用いる広帯域アンプでは、このような歪を厳しく抑
える必要がある。GaAsFICTは、本来、3次歪が
小さいという特長を持つが、2次歪が大きく、低雑音と
いう優れた特長を有するにもかかわらずこのような目的
に使用できる性能を満足することができなかった。
また、たとえ実現できたとしても、高周波を使った2次
歪検査を自動化することが難しいため、−個一個、手動
でGaAs F E Tの高周波検査をする必要があり
、極めて検査コストが高くなり実用化できなかった。
歪検査を自動化することが難しいため、−個一個、手動
でGaAs F E Tの高周波検査をする必要があり
、極めて検査コストが高くなり実用化できなかった。
本発明は、2次歪特性に優れた広帯域アンプを与えると
同時に、低周波数の自動検査で、簡単に、VHF、UH
F帯における2次歪特性を保証できる検査方法を与える
ものである。
同時に、低周波数の自動検査で、簡単に、VHF、UH
F帯における2次歪特性を保証できる検査方法を与える
ものである。
課題を解決するための手段
本発明では、動作バイアス点を中心として、ゲート・ソ
ース間電圧VCSに対し、相互コンダクタンスが平坦な
特性を有する電界効果トランジスタを使用することによ
り、2次歪特性にすぐれた広帯域増幅装置を与えるもの
である。
ース間電圧VCSに対し、相互コンダクタンスが平坦な
特性を有する電界効果トランジスタを使用することによ
り、2次歪特性にすぐれた広帯域増幅装置を与えるもの
である。
すなわち、本発明は、UHF 、VHF等の広い周波数
範囲にわたる多数の信号が同時に入力され、これを増幅
する増幅器において、増幅半導体素子として、動作バイ
アス点を中心にゲート・ソース間電圧に対し、相互コン
ダクタンスが平坦な特性を有する電界効果トランジスタ
を使用し、出力における2次歪成分を抑圧した広帯域増
幅装置である。
範囲にわたる多数の信号が同時に入力され、これを増幅
する増幅器において、増幅半導体素子として、動作バイ
アス点を中心にゲート・ソース間電圧に対し、相互コン
ダクタンスが平坦な特性を有する電界効果トランジスタ
を使用し、出力における2次歪成分を抑圧した広帯域増
幅装置である。
また、電界効果トランジスタの検査に際し、入力端にお
ける一定電圧差の印加電圧に対する相互コンダクタンス
の差が一定の値以下であるものを合格とすることによシ
、高周波における2次歪の値を一定値以下に保証する広
帯域増幅装置を提供するものである。
ける一定電圧差の印加電圧に対する相互コンダクタンス
の差が一定の値以下であるものを合格とすることによシ
、高周波における2次歪の値を一定値以下に保証する広
帯域増幅装置を提供するものである。
作用
本発明の原理は、本発明者らが実際に広帯域増幅器を構
成するFETの特性と2次歪特性を解析することにより
実験的に見い出したものに基づくものである。通常広帯
域増幅器に使われている化合物半導体電界効果トランジ
スタ(FET)の相互コンダクタンスgmとVB2の関
係を第7図に示す。様々なFITをYGs = Ovを
動作バイアス点として使用した広帯域アンプにおいて、
VG=ω、3Tにおけるgmの差Δ1mと、0ATVコ
ンバータにおける2次歪IM2の関係を調べた結果を第
4図に示す。
成するFETの特性と2次歪特性を解析することにより
実験的に見い出したものに基づくものである。通常広帯
域増幅器に使われている化合物半導体電界効果トランジ
スタ(FET)の相互コンダクタンスgmとVB2の関
係を第7図に示す。様々なFITをYGs = Ovを
動作バイアス点として使用した広帯域アンプにおいて、
VG=ω、3Tにおけるgmの差Δ1mと、0ATVコ
ンバータにおける2次歪IM2の関係を調べた結果を第
4図に示す。
第4図よシΔgmが小さい程IM2が良いことが分る。
この結果よシ、3gmが小さい程つまり、動作バイアス
点を中心として、相互コンダクタンスが平坦な特性のF
F、Tを用いる程、良好な工M2が得られることが分る
。
点を中心として、相互コンダクタンスが平坦な特性のF
F、Tを用いる程、良好な工M2が得られることが分る
。
実施例
以下に、GaAsFET(電界効果トランジスタ)を用
いた本発明の一実施例の広帯域増幅器を例にとって説明
する。増幅器の回路構成は、第5図と同じである。vc
、s=0マを動作バイアス点としている。本発明で、従
来と大きく異なるのは、第1図に示すgm (相互コ
ンダクタンス)対vG 8 (ゲート・ソース間電圧)
特性において、動作バイアスV、、=○Vを中心に、g
mが平坦な領域を有するFITを使用している点である
。3gmの値は、v、s=+015vの範囲で、8mS
以下と、V、=Ovにおけるgmの値gm o=70
mSの20%以下の値に抑えられている。
いた本発明の一実施例の広帯域増幅器を例にとって説明
する。増幅器の回路構成は、第5図と同じである。vc
、s=0マを動作バイアス点としている。本発明で、従
来と大きく異なるのは、第1図に示すgm (相互コ
ンダクタンス)対vG 8 (ゲート・ソース間電圧)
特性において、動作バイアスV、、=○Vを中心に、g
mが平坦な領域を有するFITを使用している点である
。3gmの値は、v、s=+015vの範囲で、8mS
以下と、V、=Ovにおけるgmの値gm o=70
mSの20%以下の値に抑えられている。
このようなFETは、活性層1の厚み方向のキャリア濃
度プロファイルを、第2図に示すようにショットキーゲ
ート電極20表面付近でキャリア濃度が従来のものより
も小さく、深い所で濃度が従来のものよシ高くなるよう
に構成することにより得られた。100は本発明に用い
るFF、Tのキャリアプロファイル、200は従来のF
ETのそれである。3は半絶縁性GaAS基板、4,5
はソース、ドレイン電極である。
度プロファイルを、第2図に示すようにショットキーゲ
ート電極20表面付近でキャリア濃度が従来のものより
も小さく、深い所で濃度が従来のものよシ高くなるよう
に構成することにより得られた。100は本発明に用い
るFF、Tのキャリアプロファイル、200は従来のF
ETのそれである。3は半絶縁性GaAS基板、4,5
はソース、ドレイン電極である。
このような濃度プロファイル100は、活性層1を形成
するための81の注入条件をたとえば、加速電圧120
に6V、ドーズ量3×1o12CIIt3トシ、ゲート
幅800μmのFITで、ドレイン飽和電流I tls
sを3Q〜50mA とするように活性層1の厚さを調
整エッチすることにより実現できだ。
するための81の注入条件をたとえば、加速電圧120
に6V、ドーズ量3×1o12CIIt3トシ、ゲート
幅800μmのFITで、ドレイン飽和電流I tls
sを3Q〜50mA とするように活性層1の厚さを調
整エッチすることにより実現できだ。
これは、従来のFETに比べより大きな加速電圧で、ド
ーズ量を従来よシ少なくして、調整エッチ量を少なくし
ている。
ーズ量を従来よシ少なくして、調整エッチ量を少なくし
ている。
このようなFITは、また、ソース抵抗を従来よりも大
きく設計することによっても得られる。
きく設計することによっても得られる。
しかし、この場合あまシ大きくするとgmの値が小さく
なり、他の特性すなわち、雑音特性や利得が劣化するの
で最適値がある。
なり、他の特性すなわち、雑音特性や利得が劣化するの
で最適値がある。
このようにして構成した広帯域増幅器(構成は第5図と
同じ)を0ATVコンバータのフロントエンドアンプと
して使用したとき、良好なXM2特性が得られた。この
ときの入力信号レベルは、−s dBmで、0ATVバ
ンドにおいて87チヤンネルの信号が入力されたとき、
IM2は60dB以上が確保された。
同じ)を0ATVコンバータのフロントエンドアンプと
して使用したとき、良好なXM2特性が得られた。この
ときの入力信号レベルは、−s dBmで、0ATVバ
ンドにおいて87チヤンネルの信号が入力されたとき、
IM2は60dB以上が確保された。
また、広帯域アンプの工M2特性を安定に良好にするた
め、使用するFETは、We s = 0.−16 v
と−0,15マにおけるgmの差Δgmが、vGs=O
vにおけるgmすなわちgmoの値の30%以内、具体
的には8 ms以下であるものを合格とする検査を施し
た。この検査は自動でできるため、高周波におけるIM
2検査を抜き取シで行うだけで工M2特性を一定値以上
に保証でき、大幅なコストダウンが可能になった。この
方法も、本発明者が見い出したもので、2次歪成分を抑
圧した広帯域増幅装置の容易な実現に大きく寄与する。
め、使用するFETは、We s = 0.−16 v
と−0,15マにおけるgmの差Δgmが、vGs=O
vにおけるgmすなわちgmoの値の30%以内、具体
的には8 ms以下であるものを合格とする検査を施し
た。この検査は自動でできるため、高周波におけるIM
2検査を抜き取シで行うだけで工M2特性を一定値以上
に保証でき、大幅なコストダウンが可能になった。この
方法も、本発明者が見い出したもので、2次歪成分を抑
圧した広帯域増幅装置の容易な実現に大きく寄与する。
発明の効果
本発明の結果、GaAs F E Tを用いた低歪、低
雑音の広帯域増幅装置が可能になった。また、本発明は
、2次歪を低周波での自動検査で保証することができる
ため、検査コストを大幅に削減でき低コストで、2次歪
特性に優れた広帯域増幅器を容易に実現することが可能
になり、高性能な広帯域増幅装置の実現に犬きく寄与す
るものである。
雑音の広帯域増幅装置が可能になった。また、本発明は
、2次歪を低周波での自動検査で保証することができる
ため、検査コストを大幅に削減でき低コストで、2次歪
特性に優れた広帯域増幅器を容易に実現することが可能
になり、高性能な広帯域増幅装置の実現に犬きく寄与す
るものである。
第1図は本発明の一実施例のGaps F HTのgm
”G5特性図、第2図、第3図は本発明の一実施例のF
ETの濃度プロファイル、断面図、第4図はFETの3
gm −IM2相関図、第6図はGaAs広帯域アンプ
等価回路図、第6図は第6図の広帯域アンプの利得の周
波数特性図、第7図は従来のGaAsF F、 Tのg
m Vcs特性図である。 11・・・・・・GaAsFET、12・・・・・・帰
還抵抗、13・・・・・バイアス抵抗、14・・・・チ
ョークコイル、16・・・・・・直流阻止用コンデンサ
。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名簿
1 図 Vas −V6 0 VG + Vas 鴎 幽 表面 →深さ方向(+8牲層) 第 図 第 図 G(LAs広昂虱アワブ可陽回路 第 図 萌;2アフブのキ’J il!周波ぢ特性用)皮 豐V
”G5特性図、第2図、第3図は本発明の一実施例のF
ETの濃度プロファイル、断面図、第4図はFETの3
gm −IM2相関図、第6図はGaAs広帯域アンプ
等価回路図、第6図は第6図の広帯域アンプの利得の周
波数特性図、第7図は従来のGaAsF F、 Tのg
m Vcs特性図である。 11・・・・・・GaAsFET、12・・・・・・帰
還抵抗、13・・・・・バイアス抵抗、14・・・・チ
ョークコイル、16・・・・・・直流阻止用コンデンサ
。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名簿
1 図 Vas −V6 0 VG + Vas 鴎 幽 表面 →深さ方向(+8牲層) 第 図 第 図 G(LAs広昂虱アワブ可陽回路 第 図 萌;2アフブのキ’J il!周波ぢ特性用)皮 豐V
Claims (2)
- (1)所定の周波数範囲にわたる多数の信号が同時に入
力され、これを増幅する広帯域増幅装置において、増幅
器を構成する半導体素子に、動作バイアス点を中心にゲ
ート・ソース間電圧に対し、相互コンダクタンスが平坦
な特性を有する電界効果トランジスタを使用し、出力に
おける2次歪成分を抑圧したことを特徴とする広帯域増
幅装置。 - (2)入力端における一定電圧差の印加電圧に対する相
互コンダクタンス差が、一定の値以下である電界効果ト
ランジスタを合格とする検査で、高周波における2次歪
の値を保証することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の広帯域増幅装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1080325A JPH02260705A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 広帯域増幅装置 |
US07/498,901 US5041796A (en) | 1989-03-30 | 1990-03-26 | Wideband amplifier using FET |
DE69020209T DE69020209T2 (de) | 1989-03-30 | 1990-03-27 | Breitbandverstärker mit FET. |
EP90303245A EP0390494B1 (en) | 1989-03-30 | 1990-03-27 | Wideband amplifier using fet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1080325A JPH02260705A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 広帯域増幅装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02260705A true JPH02260705A (ja) | 1990-10-23 |
Family
ID=13715109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1080325A Pending JPH02260705A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 広帯域増幅装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5041796A (ja) |
EP (1) | EP0390494B1 (ja) |
JP (1) | JPH02260705A (ja) |
DE (1) | DE69020209T2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012054685A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 広帯域増幅器 |
JP2012099914A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 広帯域増幅器 |
JP2012099915A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 広帯域増幅器 |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69322934T2 (de) * | 1992-11-04 | 1999-07-29 | Koninkl Philips Electronics Nv | Vorrichtung mit einer Schaltung zum Verarbeiten eines Wechselsignals |
US5498997A (en) * | 1994-12-23 | 1996-03-12 | Schiebold; Cristopher F. | Transformerless audio amplifier |
US6356147B1 (en) | 2000-12-19 | 2002-03-12 | International Business Machines Corporation | Wideband dual amplifier circuits |
US8050649B2 (en) * | 2005-08-30 | 2011-11-01 | Qualcomm Incorporated | Downconversion mixer with IM2 cancellation |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6085610A (ja) * | 1983-10-17 | 1985-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 広帯域増幅回路 |
JPH06101652B2 (ja) * | 1987-02-12 | 1994-12-12 | 三菱電機株式会社 | バイアス回路 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1080325A patent/JPH02260705A/ja active Pending
-
1990
- 1990-03-26 US US07/498,901 patent/US5041796A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-27 DE DE69020209T patent/DE69020209T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-27 EP EP90303245A patent/EP0390494B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012054685A (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 広帯域増幅器 |
JP2012099914A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 広帯域増幅器 |
JP2012099915A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 広帯域増幅器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0390494A3 (en) | 1991-06-12 |
US5041796A (en) | 1991-08-20 |
EP0390494A2 (en) | 1990-10-03 |
DE69020209D1 (de) | 1995-07-27 |
DE69020209T2 (de) | 1996-02-01 |
EP0390494B1 (en) | 1995-06-21 |
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