JPH05315865A - 広帯域増幅器 - Google Patents

広帯域増幅器

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JPH05315865A
JPH05315865A JP12030192A JP12030192A JPH05315865A JP H05315865 A JPH05315865 A JP H05315865A JP 12030192 A JP12030192 A JP 12030192A JP 12030192 A JP12030192 A JP 12030192A JP H05315865 A JPH05315865 A JP H05315865A
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JP
Japan
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matching circuit
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divided
circuit
Prior art date
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Application number
JP12030192A
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English (en)
Inventor
Hidekazu Hase
英一 長谷
Yasunori Nakada
康則 中田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】信号増幅用トランジスタ1にインダクタンス
2,3からなる整合回路とコンデンサ4からなる整合回
路を入力側に接続し、インダクタンス5,6からなる整
合回路とコンデンサ7からなる整合回路を出力側に接続
し、分割された入力整合回路の分割点と分割された出力
整合回路の分割点との間に抵抗8とコンデンサ9による
並列帰還回路を接続した。さらに、インダクタンス2,
3、5,6の低減は信号増幅用トランジスタ1と接地間
に直列接続したインダクタンス10の値を調整する。 【効果】高周波領域の利得の低下を少なくし、増幅器と
しての周波数帯域が広くなる。また、入出力整合回路の
インダクタンス値を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トランジスタによる高
周波増幅器に係り、特に、少ない付加素子で利得の周波
数特性を広帯域化する広帯域増幅器の回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高周波増幅器として、図5に示し
た回路が知られている。図5において、1は信号増幅用
トランジスタ、2は入力整合のためのインダクタンス、
3は入力整合と信号増幅用トランジスタ1に直流電圧を
印加するためのインダクタンス、4は入力整合と直流阻
止を兼ねたコンデンサ、5は出力整合のためのインダク
タンス、6は出力整合と信号増幅用トランジスタ1に直
流電圧を印加するためのインダクタンス、7は出力整合
と直流阻止を兼ねたコンデンサである。入力側はインダ
クタンス2,3とコンデンサ1により整合回路を構成
し、出力側はインダクタンス5,6とコンデンサ7によ
り整合回路を構成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、狭帯
域の高周波増幅器を構成するためによく用いられている
が、信号増幅用トランジスタ1の逆方向利得の大きさに
ついて考慮がされておらず、入力整合回路と出力整合回
路が互いに影響し合って、入力整合回路の整合条件と出
力整合回路の整合条件が定まらず、最適周波数が異なっ
てしまうため帯域内の利得変化も大きくなるという問題
があった。さらに、高周波増幅器の帯域を広くするに
は、信号増幅用トランジスタ1のゲート幅を減少してト
ランジスタ単体の逆方向利得を低くし、入力整合回路と
出力整合回路との影響を少なくすれば可能であるが、ト
ランジスタ単体の利得が低下し増幅器としての利得が損
なわれるという問題があった。
【0004】本発明の目的は、トランジスタ単体の寸法
を変えることなく、少ない付加素子により入力整合回路
と出力整合回路の影響を緩和し、利得の低下を少なくし
た広帯域増幅器を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はインダクタンス2,3とコンデンサ4から
なる入力整合回路をインダクタンス2,3からなる整合
回路とコンデンサ4からなる整合回路に分割し、インダ
クタンス5,6とコンデンサ7からなる入力整合回路を
インダクタンス5,6からなる整合回路とコンデンサ7
からなる整合回路に分割し、前記分割された入力整合回
路の分割点と前記分割された出力整合回路の分割点との
間に抵抗とコンデンサを直列接続した並列帰還回路を接
続したものである。
【0006】また、高周波帯域での利得低下を少なくす
るために、インダクタンス2,3からなる整合回路とコ
ンデンサ4からなる整合回路に分割した入力整合回路の
分割点とインダクタンス5,6からなる整合回路とコン
デンサ7からなる整合回路に分割した出力整合回路の分
割点のインピーダンスを広帯域増幅器としての入力、お
よび出力のインピーダンスより高くして並列帰還回路の
インピーダンスを高くしたものである。
【0007】さらに、トランジスタ1と接地間にインダ
クタンスを接続し、直列帰還回路を構成して信号増幅用
トランジスタ1の入力、および出力インピーダンスを低
くしたものである。
【0008】
【作用】広帯域増幅器の整合方法として、分割された入
力整合回路のインダクタンス2,3によって変換された
信号増幅用トランジスタ1の入力インピーダンスをコン
デンサ4により、入力側に接続されるインピーダンスに
一致させ、分割された出力整合回路のインダクタンス
5,6によって変換された信号増幅用トランジスタ1の
出力インピーダンスをコンデンサ7により、出力側に接
続されるインピーダンスに一致させる。このため、分割
された入力整合回路の分割点と分割された出力整合回路
の分割点のインピーダンスは入力側、および出力側に接
続されるインピーダンスより高くなる。
【0009】一般に信号増幅用トランジスタ1の入力、
および出力インピーダンスは、広帯域増幅器としての入
力、および出力インピーダンスより高いため、インダク
タンス2,3からなる整合回路とコンデンサ4からなる
整合回路に分割した入力整合回路の分割点のインピーダ
ンスと、インダクタンス5,6からなる整合回路とコン
デンサ7からなる整合回路に分割した出力整合回路の分
割点のインピーダンスは、信号増幅用トランジスタ1の
入力、および出力インピーダンスと広帯域増幅器として
の入力、および出力インピーダンスとの中間値となる。
このため、インダクタンス2,3からなる整合回路とコ
ンデンサ4からなる整合回路に分割した入力整合回路の
分割点と、インダクタンス5,6からなる整合回路とコ
ンデンサ7からなる整合回路に分割した出力整合回路の
分割点との間に接続した抵抗とコンデンサによる並列帰
還回路のインピーダンスを、広帯域増幅器の入力側と出
力側に並列帰還回路を設けた場合よりも高く設定するこ
とができる。
【0010】この並列帰還回路は利得を平坦にし、周波
数帯域を広くすることが知られているが、並列帰還回路
のインピーダンスが低くなると並列帰還回路での電力消
費量が多くなり、広帯域増幅器としての利得が低下す
る。このため、分割した入力、および出力整合回路の分
割点のインピーダンスが広帯域増幅器としての入力、お
よび出力インピーダンスより高いため、入力整合回路の
分割点と出力整合回路の分割点との間に接続した抵抗と
コンデンサの値を適当に選択して調整して並列帰還回路
のインピーダンスを調整すれば、利得の低下を少なく
し、利得の平坦となる周波数帯域を変えることができ
る。
【0011】信号増幅用トランジスタ1と接地間に直列
接続したインダクタンスは、信号増幅用トランジスタ1
の入力、および出力インピーダンスを低くするが、同時
に高周波帯域での利得を低下させる。信号増幅用トラン
ジスタ1の入力、および出力インピーダンスを低くする
と入力整合回路のインダクタンス2,3と出力整合回路
のインダクタンス5,6の値を小さくすることができる
ため、信号増幅用トランジスタ1と接地間に直列接続し
たインダクタンスの値を調整することにより、高周波帯
域での利得の低下量と入力整合回路のインダクタンス
2,3と出力整合回路のインダクタンス5,6の値の低
減量を変えることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1において、1は信号増幅用トランジスタ、2は
入力整合のためのインダクタンス、3は入力整合と信号
増幅用トランジスタ1に直流電圧を印加するためのイン
ダクタンス、4は入力整合と直流阻止を兼ねたコンデン
サ、5は出力整合のためのインダクタンス、6は出力整
合と信号増幅用トランジスタ1に直流電圧を印加するた
めのインダクタンス、7は出力整合と直流阻止を兼ねた
コンデンサ、8は並列帰還用の抵抗、9は並列帰還と直
流阻止を兼ねたコンデンサ、10は直列帰還用のインダ
クタンスである。入力側はインダクタンス2,3とコン
デンサ4により整合回路を構成し、出力側はインダクタ
ンス5,6とコンデンサ7により整合回路を構成してい
る。また、抵抗8とコンデンサ9により並列帰還を構成
している。
【0013】図1に示した本発明の一実施例である広帯
域増幅器の回路定数,トランジスタの大きさは、トラン
ジスタ1のゲート長が0.3μm 、ゲート幅が300μ
m、インダクタンス2が8.1nH 、インダクタンス3
が6.4nH 、コンデンサ4が2.11pF 、インダク
タンス5が10.1nH 、インダクタンス6が9.2n
H、コンデンサ7が1.3pF 、抵抗8が1.5kΩ 、
コンデンサ9が0.2pF、インダクタンス10が1.4
nH 、入力側と出力側に接続するインピーダンスが5
0Ω、ドレイン電圧がVd=5V、ドレイン電流がId
=4mA、ゲート電圧はVgs=−0.8〜−1.0Vで
ある。
【0014】図2は、図1に示した広帯域増幅器の一実
施例による利得,雑音指数,入出力定在波比の周波数特
性図である。図2において、曲線aは利得の周波数特性
を示したもので、1.3GHz から2.6GHz まで1
3.2dB の平坦な利得を示し、1dB利得低下周波数
帯域は約1.5GHz である。曲線bは雑音指数の周波
数特性を示したもので、1.3GHz から2.6GHz
まで2.4dB 以下の雑音指数を示している。曲線cは
入力定在波比、曲線dは出力定在波比の周波数特性を示
したもので、1.3GHz から2.6GHz までの周波
数範囲で1.9以下であり、入力定在波比と出力定在波
比の最適周波数がほぼ一致している。
【0015】図3は、図1に示した広帯域増幅器の一実
施例による利得,雑音指数と帰還回路の関係を示したも
のであり、インダクタンス2,3からなる整合回路とコ
ンデンサ4からなる整合回路に分割した入力整合回路の
分割点とインダクタンス5,6からなる整合回路とコン
デンサ7からなる整合回路に分割した出力整合回路の分
割点との間に接続した抵抗8とコンデンサ9のうち、抵
抗8の値を変化させたものである。図3において、曲線
aは利得、曲線bは雑音指数を示し、抵抗8を500Ω
から1.75kΩまで変化させた場合の1.5GHzにお
ける利得,雑音指数の変化で、抵抗8の値によって帯域
内の利得を微調整できる効果がある。
【0016】図4は、図1に示した広帯域増幅器の一実
施例をIC化した場合のチップ平面図の概略を示したも
のであり、1は信号増幅用トランジスタ、2は入力整合
のためのインダクタンス、3は入力整合と信号増幅用ト
ランジスタ1に直流電圧を印加するためのインダクタン
ス、4は入力整合と直流阻止を兼ねたコンデンサ、5は
出力整合のためのインダクタンス、6は出力整合と信号
増幅用トランジスタ1に直流電圧を印加するためのイン
ダクタンス、7は出力整合と直流阻止を兼ねたコンデン
サ、8は並列帰還用の抵抗、9は並列帰還と直流阻止を
兼ねたコンデンサ、10は直列帰還用のインダクタンス
である。入力側はインダクタンス2,3とコンデンサ4
により整合回路を構成し、出力側はインダクタンス5,
6とコンデンサ7により整合回路を構成している。ま
た、抵抗8とコンデンサ9により並列帰還を構成してい
る。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、入力整合回路と出力整
合回路を有するトランジスタによる高周波増幅器におい
て、入力整合回路と出力整合回路をそれぞれ分割し、分
割した入力整合回路の分割点と分割した出力整合回路の
分割点との間に抵抗とコンデンサによる帰還回路を接続
することにより帰還回路のインピーダンスを高く設定す
ることができるので、高周波帯域の利得の低下を少なく
して周波数帯域を広くする効果がある。また、帰還回路
のインピーダンスの値は、抵抗とコンデンサの値を調整
することにより変えることができるため、利得と利得の
平坦になる周波数特性を微調整できる効果がある。
【0018】本発明によれば、信号増幅用トランジスタ
と接地間に直列接続したインダクタンスの値を調整する
ことにより、トランジスタの入力、および出力インピー
ダンスを変えることができるので、入力整合回路および
出力整合回路に用いるインダクタンスの値を低減するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す広帯域増幅器の回路
図。
【図2】本発明の一実施例を示す広帯域増幅器の利得,
雑音指数,入力定在波比,入力定在波比の周波数特性
図。
【図3】本発明の一実施例を示す広帯域増幅器の利得,
雑音指数と、並列帰還回路の関係を示した特性図。
【図4】本発明の一実施例を示す広帯域増幅器をIC化
した場合のチップ平面図。
【図5】従来の広帯域増幅器の回路図。
【符号の説明】
1…トランジスタ、2,3,5,6,10…インダクタ
ンス、4,7,9…コンデンサ、8…抵抗。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力整合回路と出力整合回路を有するトラ
    ンジスタによる高周波増幅器において、前記入力整合回
    路と前記出力整合回路をそれぞれ分割し、前記分割した
    入力整合回路の分割点と前記分割した出力整合回路の分
    割点との間に帰還回路を接続したことを特徴とする広帯
    域増幅器。
  2. 【請求項2】入力整合回路と出力整合回路を有するトラ
    ンジスタによる高周波増幅器において、前記入力整合回
    路と前記出力整合回路をそれぞれ分割し、前記分割した
    入力整合回路の分割点と前記分割した出力整合回路の分
    割点との間に帰還回路を接続して広帯域化する手段を備
    え、前記分割した入力整合回路の分割点と前記分割した
    出力整合回路の分割点のインピーダンスを入力、および
    出力のインピーダンスより高くして帰還回路のインピー
    ダンスを制御することを特徴とする広帯域増幅器。
  3. 【請求項3】入力整合回路と出力整合回路を有するトラ
    ンジスタによる高周波増幅器において、前記入力整合回
    路と前記出力整合回路をそれぞれ分割し、前記分割した
    入力整合回路の分割点と前記分割した出力整合回路の分
    割点との間に帰還回路を接続して広帯域化する手段を備
    え、前記トランジスタと接地間にインダクタンスを接続
    して入力整合回路と出力整合回路のインピーダンスを制
    御することを特徴とする広帯域増幅器。
  4. 【請求項4】請求項1,2または3において、前記広帯
    域増幅器を、無線通信システムの送受信部の高周波部に
    使用した無線通信システム。
JP12030192A 1992-05-13 1992-05-13 広帯域増幅器 Pending JPH05315865A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0851576A2 (en) * 1996-12-24 1998-07-01 Murata Manufacturing Co., Ltd. High-frequency amplifier
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KR100459064B1 (ko) * 2002-07-05 2004-12-03 학교법인 한국정보통신학원 광대역증폭기의 대역폭 확장 회로
JP2005286993A (ja) * 2004-03-01 2005-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 差動増幅器
US7057464B2 (en) * 2000-11-24 2006-06-06 Nokia Corporation Lineariser
JP2011023841A (ja) * 2009-07-14 2011-02-03 New Japan Radio Co Ltd 広帯域利得可変型増幅器
WO2020241586A1 (ja) 2019-05-27 2020-12-03 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 増幅装置

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