JPH04294621A - Limiter circuit - Google Patents

Limiter circuit

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JPH04294621A
JPH04294621A JP3060353A JP6035391A JPH04294621A JP H04294621 A JPH04294621 A JP H04294621A JP 3060353 A JP3060353 A JP 3060353A JP 6035391 A JP6035391 A JP 6035391A JP H04294621 A JPH04294621 A JP H04294621A
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寿一 尾崎
Yoshikatsu Kotaki
小滝 義勝
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Abstract

PURPOSE:To suppress the dispersion in a limiting characteristic even when dispersion takes place in the matching state of transistor(TR) element input output by setting a bias point of the TR element in the vicinity of pinch-off. CONSTITUTION:When a microwave signal is fed to an input signal input terminal 12, a bias point moves on an AC load line periodically. As an input signal level increases, a drain current of a field effect TR (FET) 19 flows through a filter circuit 20 as a short-circuit current of a harmonic wave component of the input signal frequency. Thus, the matching state of the FET 11, for example, differs from each lot of a microwave monolithic circuit MMIC, since the DC component of the drain is large, the dispersion in the input signal level subject to limiting is suppressed, then the yield in the MMIC manufacture is improved.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は、トランジスタ出力振
幅をリミッティングするリミッタ回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a limiter circuit for limiting the amplitude of a transistor output.

【0002】0002

【従来の技術】従来より、電界効果トランジスタ(以下
、FETと記す)等の能動素子、キャパシタ、インダク
タ等で構成したマイクロ波リミッタ回路は、入力信号レ
ベルの変動に対して出力信号を一定レベルに抑圧する働
きを持ち、レーダ通信システム等では重要なコンポーネ
ントとなっている。
[Prior Art] Conventionally, microwave limiter circuits composed of active elements such as field effect transistors (hereinafter referred to as FETs), capacitors, inductors, etc. have been used to maintain an output signal at a constant level in response to fluctuations in the input signal level. It has a suppressing function and is an important component in radar communication systems.

【0003】図4に従来のマイクロ波通信に用いられて
いるFETリミッタ回路の構成を示す。
FIG. 4 shows the configuration of a FET limiter circuit used in conventional microwave communication.

【0004】図4において、11はソース接地されたF
ET、12はマイクロ波信号入力端子、13は信号出力
端子、14は入力整合回路、15は出力整合回路である
。FET11のドレイン電圧はバイアス供給端子16か
らドレイン抵抗17を介して供給される。ゲートバイア
ス電圧はバイアス供給端子18からゲート抵抗19を介
して供給される。
In FIG. 4, 11 is an F whose source is grounded.
ET, 12 is a microwave signal input terminal, 13 is a signal output terminal, 14 is an input matching circuit, and 15 is an output matching circuit. The drain voltage of the FET 11 is supplied from a bias supply terminal 16 via a drain resistor 17. A gate bias voltage is supplied from a bias supply terminal 18 via a gate resistor 19.

【0005】FET11は、図5のFET静特性図に示
すように、ピンチ・オフ近傍でかつドレイン・ソース間
電圧VDSがknee電圧近傍となるようにバイアス点
Pが設定される。ここで、マイクロ波信号が信号入力端
子12に印加されると、バイアス点Pは交流負荷線A上
を周期的に移動することになり、入力信号レベルの増加
に伴ってドレイン電流が図6に示すように2乗半波整流
波に近い形で変化する。
As shown in the FET static characteristic diagram of FIG. 5, the bias point P of the FET 11 is set so that it is near pinch-off and the drain-source voltage VDS is near the knee voltage. Here, when a microwave signal is applied to the signal input terminal 12, the bias point P moves periodically on the AC load line A, and as the input signal level increases, the drain current changes as shown in FIG. As shown, it changes in a form close to a square half-wave rectified wave.

【0006】したがって、ドレイン電流の直流成分ID
C2は、ドレイン電流の変化が2乗半波整流波であると
仮定すると、       IDC2=I0/4          
                         
   …(1)となる。I0は図5で示した電流振幅の
最大値である。 このとき、FET11のバイアス点Pがピンチ・オフ近
傍にあるため、       IDC2>IDC0          
                         
     …(2)となる。IDC0は無信号時でのバ
イアス電流である。
Therefore, the DC component ID of the drain current
Assuming that the change in drain current is a square half-wave rectified wave, C2 is IDC2=I0/4

...(1). I0 is the maximum value of the current amplitude shown in FIG. At this time, since the bias point P of FET11 is near the pinch-off, IDC2>IDC0

...(2). IDC0 is a bias current when there is no signal.

【0007】一方、FET11のドレインバイアス電圧
はドレイン抵抗17を介して供給されているので、ドレ
イン・ソース間電圧VDSはドレイン電流の直流成分の
増加分だけ小さくなる。このため、FET11の飽和出
力信号レベルが抑圧され、入力信号レベルがリミッティ
ングされる。つまり、FETリミッタ回路のリミッティ
ング特性はドレイン電流の直流成分の増加量に依存する
On the other hand, since the drain bias voltage of the FET 11 is supplied through the drain resistor 17, the drain-source voltage VDS decreases by the increase in the DC component of the drain current. Therefore, the saturated output signal level of the FET 11 is suppressed, and the input signal level is limited. In other words, the limiting characteristics of the FET limiter circuit depend on the amount of increase in the DC component of the drain current.

【0008】しかしながら、上記構成の従来のFETリ
ミッタ回路では、マイクロ波モノリシック回路(MMI
C)で構成した場合、FETのバイアス点Pがピンチ・
オフ近傍に設定されているため、回路のFETパラメー
タに対する素子感度が高く、FET11の整合状態がM
MICのロット毎にばらついてしまう。このばらつきは
、上記ドレイン電流の直流成分の増加にばらつきを生じ
させ、リミッティングがかかる入力信号レベルにも、例
えば図7に示すように、ロット1,2,3のようにばら
つきを生じさせる。よって、ばらつきが許容範囲か否か
の検査が必要となり、このことがMMIC製造における
歩留り低下の原因となっていた。
However, in the conventional FET limiter circuit with the above configuration, a microwave monolithic circuit (MMI
In the case of configuration C), the bias point P of the FET is pinched.
Since it is set close to off, the element sensitivity to the FET parameters of the circuit is high, and the matching state of the FET 11 is M
It varies from lot to lot of MIC. This variation causes variation in the increase in the DC component of the drain current, and also causes variation in the input signal level to which the limiting is applied, as shown in Lots 1, 2, and 3, for example, as shown in FIG. Therefore, it is necessary to inspect whether the variations are within an allowable range, and this has been a cause of a decrease in yield in MMIC manufacturing.

【0009】また、ハイブリッドIC(HIC)で構成
したFETリミッタ回路では、FETのロットの違いや
アセンブリのばらつきがFETの整合状態にばらつきを
生じさせるため、そのリミッティング特性の調整が必要
となり、このことがHIC製造における歩留り低下の原
因となっていた。
[0009] Furthermore, in a FET limiter circuit constructed using a hybrid IC (HIC), differences in FET lots and assembly variations cause variations in the matching state of the FETs, so it is necessary to adjust the limiting characteristics. This has been a cause of a decrease in yield in HIC production.

【0010】尚、以上のことは、FETのみならず、通
常のトランジスタを用いた場合でも同様である。
Note that the above applies not only to FETs but also when ordinary transistors are used.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のリミッタ回路では、トランジスタ素子のバイアス点
をピンチ・オフ近傍に設定しているため、回路パラメー
タに対する素子感度が高く、MMICではロット毎に、
HICではさらにアセンブリのばらつき等の影響でトラ
ンジスタ素子入出力の整合状態が異なり、これがリミッ
ティング特性のばらつきの原因となっている。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in conventional limiter circuits, the bias point of the transistor element is set near pinch-off, so the element sensitivity to circuit parameters is high, and in MMIC, it is To,
Furthermore, in HIC, the matching state of input and output of transistor elements differs due to the influence of assembly variations, etc., and this causes variations in limiting characteristics.

【0012】この発明は上記の問題を解決するためにな
されたもので、トランジスタ素子のバイアス点をピンチ
・オフ近傍に設定して、トランジスタ素子入出力の整合
状態にばらつきが生じていても、リミッティング特性の
ばらつきを抑えることのできるリミッタ回路を提供する
ことを目的とする。
The present invention was made to solve the above problem, and the bias point of the transistor element is set near the pinch-off, so that even if there are variations in the matching state of the input and output of the transistor element, the limit can be maintained. An object of the present invention is to provide a limiter circuit that can suppress variations in timing characteristics.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、トランジスタの第1の被制御電極を接地
し、第2の被制御電極に抵抗を介してバイアス電圧を印
加し、制御電極に供給される入力信号の増加に伴ってバ
イアス電流を制限して第2の被制御電極の出力振幅をリ
ミッティングするリミッタ回路において、前記第2の被
制御電極に接続され、当該電極を制御電極入力周波数に
対して基本周波数を除く整数倍の周波数で短絡状態とす
るフィルタ回路を具備して構成される。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention connects the first controlled electrode of the transistor to ground, applies a bias voltage to the second controlled electrode via a resistor, and controls the transistor. A limiter circuit that limits the output amplitude of a second controlled electrode by limiting a bias current as an input signal supplied to the electrode increases, the limiter circuit being connected to the second controlled electrode and controlling the electrode. It is configured to include a filter circuit that creates a short-circuit state at a frequency that is an integer multiple of the electrode input frequency excluding the fundamental frequency.

【0014】[0014]

【作用】上記構成によるリミッタ回路では、第2の被制
御電極を制御電極入力周波数に対して基本周波数を除く
整数倍の周波数で短絡状態として、第2の被制御電極の
直流成分の増加量を増やし、これによってトランジスタ
素子のバイアス点をピンチ・オフ近傍に設定して、トラ
ンジスタ素子入出力の整合状態にばらつきが生じても、
リミッティング特性のばらつきを抑える。
[Operation] In the limiter circuit having the above configuration, the second controlled electrode is short-circuited at a frequency that is an integral multiple of the control electrode input frequency excluding the fundamental frequency, and the amount of increase in the DC component of the second controlled electrode is reduced. By increasing the bias point of the transistor element near the pinch-off, even if variations occur in the matching state of the input and output of the transistor element,
Suppress variations in limiting characteristics.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図1乃至図3を参照してこの発明の一
実施例を説明する。但し、図1において、図4と同一部
分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分を中
心に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. However, in FIG. 1, the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the different parts will be mainly explained here.

【0016】図1はその構成を示すもので、MMICで
構成されている。前記FET11のドレイン電極と信号
出力端子13との間にはフィルタ回路18が接続される
。このフィルタ回路20はFET11のソース入力信号
周波数に対して基本周波数fを除く整数倍の周波数で上
記ドレイン電極が短絡状態とする機能を持つ。現実には
第2、第3高調波2f,3fまでを考慮してフィルタを
形成すれば、高調波に対する短絡状態を実現するには十
分であるため、同図の実施例では、第2、第3高調波2
f,3fに対してドレイン電極が短絡状態となるように
、開放端スタブa,bを用いて実現する。aは第2高調
波短絡用、bは第3高調波短絡用のスタブである。
FIG. 1 shows its configuration, which is composed of MMIC. A filter circuit 18 is connected between the drain electrode of the FET 11 and the signal output terminal 13. This filter circuit 20 has a function of short-circuiting the drain electrode at a frequency that is an integral multiple of the source input signal frequency of the FET 11 excluding the fundamental frequency f. In reality, if a filter is formed taking into account up to the second and third harmonics 2f and 3f, it is sufficient to realize a short-circuit state for the harmonics. 3rd harmonic 2
This is realized by using open end stubs a and b so that the drain electrode is short-circuited to f and 3f. A is a stub for shorting the second harmonic, and b is a stub for shorting the third harmonic.

【0017】尚、図1では前記入力整合回路14及び出
力整合回路15をそれぞれスタブc,d,e,fを用い
て構成した場合を示している。
Note that FIG. 1 shows a case in which the input matching circuit 14 and the output matching circuit 15 are constructed using stubs c, d, e, and f, respectively.

【0018】上記構成において、以下図2、図3を参照
してその動作を説明する。
The operation of the above configuration will be explained below with reference to FIGS. 2 and 3.

【0019】いま、入力信号入力端子12にマイクロ波
信号が供給されると、第5図に示したバイアス点Pは交
流負荷線A上を周期的に移動する。入力信号レベルが増
加するに従って、FET11のドレイン電流は、フィル
タ回路20によって入力信号周波数fの高調波成分の短
絡電流が流れるため、第2図に示すように矩形波に近い
形で変化する。
Now, when a microwave signal is supplied to the input signal input terminal 12, the bias point P shown in FIG. 5 moves periodically on the AC load line A. As the input signal level increases, the drain current of the FET 11 changes in a form close to a rectangular wave as shown in FIG. 2 because a short circuit current of a harmonic component of the input signal frequency f flows through the filter circuit 20.

【0020】そこで、ドレイン電流の変化が矩形波状で
あると仮定すると、ドレイン電流の直流成分IDC1は
、       IDC1=I0/π          
                         
   …(3)となり、       IDC1>IDC2          
                         
   …(4)の関係が得られる。
Therefore, assuming that the drain current changes in a rectangular waveform, the DC component IDC1 of the drain current is IDC1=I0/π

...(3), IDC1>IDC2

...The relationship (4) is obtained.

【0021】したがって、上記構成によるFETリミッ
タ回路は、例えばFET11の整合状態がMMICのロ
ット毎に異なっていたとしても、ドレイン電流の直流成
分が大きいため、例えば図3に示すように、MMICの
ロット1,2,3毎のリミッティングがかかる入力信号
レベルのばらつきを抑えることができる。これによって
、MMIC製造における歩溜りを約10%以上改善する
ことができる。
Therefore, even if the matching state of the FET 11 differs from lot to lot of MMIC, the FET limiter circuit having the above configuration has a large direct current component of the drain current, so that, as shown in FIG. It is possible to suppress variations in the input signal level caused by limiting in units of 1, 2, and 3. As a result, the yield in MMIC manufacturing can be improved by about 10% or more.

【0022】尚、上記実施例では、ドレイン電流の変化
が矩形波状であると仮定して説明したが、これは奇数次
高調波成分だけであり、実際には偶数次高調波成分によ
る直流成分が加わるため、ドレイン電流の直流成分の増
加が大きくなる。これによってリミッティング特性のば
らつきをさらに抑えることができる。
[0022] In the above embodiment, the explanation has been made on the assumption that the change in the drain current is a rectangular wave, but this is only an odd-order harmonic component, and in reality, the DC component is an even-order harmonic component. As a result, the DC component of the drain current increases significantly. This makes it possible to further suppress variations in the limiting characteristics.

【0023】また、以上はFETを用いた場合について
説明したが、この発明は通常のトランジスタを用いた場
合にも適用することができ、同様な結果を得ることがで
きる。HICで構成した場合にも適用可能であることは
いうまでもない。
Further, although the above description has been made regarding the case where FETs are used, the present invention can also be applied to cases where ordinary transistors are used, and similar results can be obtained. Needless to say, the present invention is also applicable to a case configured with HIC.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、トラン
ジスタ素子のバイアス点をピンチ・オフ近傍に設定して
、トランジスタ素子入出力の整合状態にばらつきが生じ
ていても、リミッティング特性のばらつきを抑えること
のできるリミッタ回路を提供することができる。
As described above, according to the present invention, even if the bias point of the transistor element is set near the pinch-off, and the matching state of the input and output of the transistor element varies, variations in the limiting characteristics can be prevented. It is possible to provide a limiter circuit that can suppress

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】この発明に係るリミッタ回路の一実施例として
FETを用いた場合の構成を示す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a limiter circuit using FETs as an embodiment of the limiter circuit according to the present invention.

【図2】同実施例のドレイン電流波形を示す波形図。FIG. 2 is a waveform diagram showing the drain current waveform of the same example.

【図3】同実施例のFETリミッタ回路をMMICで構
成した場合のロット毎のリミッティング特性を示す特性
図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the limiting characteristics for each lot when the FET limiter circuit of the same embodiment is configured with MMIC.

【図4】従来のFETリミッタ回路の構成を示す回路図
FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of a conventional FET limiter circuit.

【図5】FETの静特性を示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing static characteristics of an FET.

【図6】図4のドレイン電流波形を示す波形図。FIG. 6 is a waveform diagram showing the drain current waveform of FIG. 4;

【図7】図4のFETリミッタ回路をMMICで構成し
た場合のロット毎のリミッティング特性を示す特性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the limiting characteristics for each lot when the FET limiter circuit in FIG. 4 is configured with an MMIC.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…FET、12…マイクロ波信号入力端子、13…
信号出力端子、14…入力整合回路、15…出力整合回
路、16…ドレインバイアス供給端子、17…ドレイン
抵抗、18…ゲートバイアス供給端子、19…ゲート抵
抗、20…フィルタ回路、a,b…開放端スタブ。
11...FET, 12...Microwave signal input terminal, 13...
Signal output terminal, 14...Input matching circuit, 15...Output matching circuit, 16...Drain bias supply terminal, 17...Drain resistance, 18...Gate bias supply terminal, 19...Gate resistance, 20...Filter circuit, a, b...Open end stub.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  トランジスタの第1の被制御電極を接
地し、第2の被制御電極に抵抗を介してバイアス電圧を
印加し、制御電極に供給される入力信号の増加に伴って
バイアス電流を制限して第2の被制御電極の出力振幅を
リミッティングするリミッタ回路において、前記第2の
被制御電極に接続され、当該電極を制御電極入力周波数
に対して基本周波数を除く整数倍の周波数で短絡状態と
するフィルタ回路を具備するリミッタ回路。
1. A first controlled electrode of a transistor is grounded, a bias voltage is applied to a second controlled electrode via a resistor, and a bias current is increased as an input signal supplied to the control electrode increases. In a limiter circuit that limits the output amplitude of a second controlled electrode, the limiter circuit is connected to the second controlled electrode and controls the electrode at a frequency that is an integral multiple of the control electrode input frequency excluding the fundamental frequency. A limiter circuit that includes a filter circuit that creates a short-circuit condition.
【請求項2】  マイクロ波モノリシック回路であるこ
とを特徴とする請求項1記載のリミッタ回路。
2. The limiter circuit according to claim 1, wherein the limiter circuit is a microwave monolithic circuit.
【請求項3】  前記フィルタ回路は開放端スタブで形
成することを特徴とする請求項2記載のリミッタ回路。
3. The limiter circuit according to claim 2, wherein the filter circuit is formed of an open-ended stub.
【請求項4】  マイクロ波ハイブリッド回路であるこ
とを特徴とする請求項1記載のリミッタ回路。
4. The limiter circuit according to claim 1, which is a microwave hybrid circuit.
【請求項5】  前記フィルタ回路は開放端スタブで形
成することを特徴とする請求項4記載のリミッタ回路。
5. The limiter circuit according to claim 4, wherein the filter circuit is formed of an open-ended stub.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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