JPH0575356A - 電力増幅回路 - Google Patents

電力増幅回路

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JPH0575356A
JPH0575356A JP23173191A JP23173191A JPH0575356A JP H0575356 A JPH0575356 A JP H0575356A JP 23173191 A JP23173191 A JP 23173191A JP 23173191 A JP23173191 A JP 23173191A JP H0575356 A JPH0575356 A JP H0575356A
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JP
Japan
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power
bias
base
power amplifier
power amplification
Prior art date
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Pending
Application number
JP23173191A
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English (en)
Inventor
Tomohiko Yamamoto
知彦 山本
Hiroshi Yabe
宏 矢部
Kazuhiro Matsuzaki
和博 松崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電力増幅用トランジスタの数を増やすことな
く、その電力増幅用トランジスタの飽和出力を可変させ
る。 【構成】電力増幅用のトランジスタ1は、複数の小セル
から構成されている。第1のバイアス回路は、複数の小
セルのうち、所定の小セルにバイアスを印加することが
できる。第2のバイアス回路は、前記所定の小セル以外
のセルにバイアスを印加することができる。また、前記
所定の小セル以外のセルおよび前記第2のバイアス回路
の間にMOSFET12が接続されている。これによ
り、MOSFET12のオンまたはオフを制御し、電力
増幅用のトランジスタ1の飽和出力を可変させることが
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、特に電子回路の給電に
使用される高周波電力増幅回路の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、デジタル送信方式には、A級また
はAB級増幅が用いられている。これは、デジタル送信
において変調歪みを極力減らすためである。本方式で
は、増幅器の飽和出力は、送信機本体の飽和出力の2倍
程度にすることが要求されている。これは、増幅器の出
力に直線性を有する領域において増幅を行うためであ
る。
【0003】一方、アナログ送信方式には、C級増幅が
用いられている。本方式では、増幅器の飽和出力は、送
信機本体の飽和出力と同等またはやや大きい程度がよ
い。これは、増幅器の出力に直線性は特に必要がないか
らである。以上のように、一般的には、送信方式に応じ
て、飽和出力が異なる増幅器を使用している。
【0004】ところで、FM変調方式によるアナログ通
信を主とした自動車電話などの移動通信も転換期を迎え
ようとしている。すなわち、加入者の増加や無線の機密
保持などを目的として、デジタル通信化が主流となりつ
つある。
【0005】ここに、上記二つの送信方式は、当該転換
期に混在して用いられる可能性があり、どちらにも対応
できる電力増幅器の要求は強いものとなっている。例え
ば、米国での現行のアナログ自動車電話方式では、出力
段電力増幅器(PowerAmp.モジュール、以下P
Aモジュールという。)の出力としては、6Wが要求さ
れている。これに対し、デジタル自動車電話方式では、
アナログ出力と同等の6Wを得るために、最低12W前
後の飽和出力を持つリニアアンプが必要である。なぜな
ら、デジタル変調の場合、前述のごとく、直線性の良い
増幅が求められ、PAモジュールの出力が飽和する前に
増幅が行われるからである。このため、両方式を同一の
PAモジュールで増幅する場合、デジタル送信方式の飽
和出力まで得られるものが必要となる。
【0006】図3は、従来のPAモジュールの平面パタ
ーン図を示している。また、図4は、図3のPAモジュ
ールの等価回路図を示している。31は、電力増幅用ト
ランジスタであり、複数の小セルから構成されている。
電力増幅用トランジスタ31のベースボンディングパタ
ーン32は、ベース給電用パターン33に接続されてい
る。また、温度補償用のダイオード34のアノードは、
ベース給電用パターン33に接続され、カソードは、接
地点GNDに接続されている。さらに、ダイオード34
のアノードは、バイアス用の抵抗35を介して電源端子
36に接続されている。
【0007】しかしながら、このようなPAモジュール
によりアナログ送信を行うと、出力が飽和出力の半分程
度に抑えられるめ、電力効率が悪い。また、アナログ送
信時の電力効率を良好にするような設計をしても、電力
効率と増幅器の直線性は、互いに相反する特性を持つの
が一般的であるから、変調歪みの増加は、免れないとい
う欠点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、自動車電
話などの移動通信の方式が、アナログ通信方式からデジ
タル通信方式へ転換される時期には、両方式が混在して
使用される。このため、かかる時期においては、電力増
幅器には、これら二つの方式に対応できるような機能が
要求される。しかし、従来では、上記二つの方式に対応
できるような電力増幅器が存在しない。
【0009】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、電力増幅回路のバイアス供給を切
り替えることにより、1つの電力増幅用トランジスタの
飽和出力を可変できるようにすることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力増幅回路は、複数の小セルから構成さ
れる電力増幅用のトランジスタと、前記電力増幅用のト
ランジスタの所定の小セルにバイアスを印加するための
第1のバイアス回路と、前記所定の小セル以外のセルに
バイアスを印加するための第2のバイアス回路と、前記
所定の小セル以外のセルおよび前記第2のバイアス回路
の間に接続されるスイッチング素子とを備えている。ま
た、前記スイッチング素子のオンまたはオフを制御する
ことにより、前記電力増幅用のトランジスタの飽和出力
を可変させている。また、前記スイッチング素子は、前
記電力増幅用のトランジスタのベース端子、エミッタ端
子およびコレクタ端子のいずれかに接続されている。ま
た、前記所定の小セルのベース端子と前記所定の小セル
以外のセルのベース端子とは、コンデンサによって互い
に高周波的に接続されている。
【0011】さらに、前記所定の小セルのベース端子
は、第1のベースボンディングパターンに接続され、前
記所定の小セル以外のセルのベース端子は、第2のベー
スボンディングパターンに接続されている。そして、前
記第2のベースボンディングパターンは、前記第1のベ
ースボンディングパターンを中心として左右対称に形成
されている。
【0012】
【作用】上記構成によれば、電力増幅用トランジスタを
構成する小セルのバイアス源を2つ設け、そのうちの1
つによるバイアスの供給をスイッチング素子によって制
御している。つまり、電力増幅用トランジスタの数は従
来と変わらず1個であるが、動作させる小セルの数を変
えているため、前記電力増幅用のトランジスタの飽和出
力を可変させることができる。また、ベースボンディン
グパターンの配置を左右対称的にすることにより、トラ
ンジスタの均一動作や、熱的または高周波的なバランス
が良くなる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例に
係わる電力増幅回路の平面パターン図を、図2は、図1
の電力増幅回路の等価回路図をそれぞれ示している。
【0014】1は、電力増幅用トランジスタであり、複
数の小セル(例えば4つ)から構成されている。電力増
幅用トランジスタ1のベースボンディングパターン2,
3は、二つに分割されており、ベースボンディングパタ
ーン2は、例えばチップコンデンサ4,5を介して、ベ
ース給電用パターン6に高周波的に接続されている。ベ
ースボンディングパターン3は、ベース給電用パターン
6に直接接続されている。ベース給電用パターン6は、
温度補償用のダイオード7を介して接地点GNDに接続
されている。なお、ダイオード7は、アノードがベース
ボンディングパターン3側に、カソードが接地点GND
側にそれぞれ接続されている。また、ダイオード7のア
ノードは、バイアス用の抵抗8を介して電源端子14に
接続されている。
【0015】また、ベースボンディングパターン2は、
ベース給電用パターン9に接続されている。ベース給電
用パターン9は、MOSFET12のソースに接続され
ている。MOSFET12のドレインは、温度補償用の
ダイオード10を介して接地点GNDに接続されてい
る。なお、ダイオード10は、アノードがMOSFET
12側に、カソードが接地点GND側にそれぞれ接続さ
れている。また、ダイオード10のアノードは、バイア
ス用の抵抗11を介して電源端子14に接続されてい
る。なお、スイッチング用のMOSFET12のゲート
には、ゲート制御用の論理信号端子13が接続されてい
る。
【0016】上記回路構成を有する電力増幅回路におい
て、ゲート制御用の論理信号端子13に正の信号が与え
られた場合を考える。この場合、スイッチング用のMO
SFET12はオン状態となるため、ベースボンディン
グパターン2に接続された電力増幅用トランジスタ1の
ベースにバイアスが印加される。なお、ベースボンディ
ングパターン3に接続された電力増幅用トランジスタ1
のベースには、常にバイアスが印加されている。従っ
て、電力増幅用トランジスタ1の全ての小セルが動作す
ることとなる。この時、一つの小セルが約1Wの電力を
出力すると仮定すると、この電力増幅回路は、約4Wの
電力を出力することとなる。
【0017】次に、ゲート制御用の論理信号端子13に
“負”の信号が与えられた場合を考える。この場合、ス
イッチング用のMOSFET12はオフ状態となるた
め、ベースボンディングパターン2に接続された電力増
幅用トランジスタ1のベースにはバイアスが印加されな
い。従って、そのトランジスタは動作することなく、ベ
ースボンディングパターン3に接続された電力増幅用ト
ランジスタ1の小セルのみが動作することとなる。この
時、一つの小セルが約1Wの電力を出力すると仮定する
と、この電力増幅回路は、約2Wの電力を出力すること
となる。
【0018】このように、上記電力増幅回路では、電力
増幅用トランジスタ1のバイアス用ラインを2つに分
け、そのうちの1つをMOSFET12によって切断ま
たは接続している。つまり、電力増幅用トランジスタ1
の数を増やすことなく、動作させる小セルの数を変える
ことにより、出力電力を可変させている。なお、ベース
ボンディングパターン2は、ベースボンディングパター
ン3を中心として左右対称的に配置されている。これに
より、トランジスタの均一動作や、熱的または高周波的
なバランスが良好になる。
【0019】上述したような、バイアス用ラインの制御
により、動作する小セルの数を変えることは、アナログ
およびデジタルの両通信を行う電力増幅器にとって、大
変に有効である。なぜなら、上記2つの通信方式におい
て、同じ出力値を得ようとすれば、例えばアナログ送信
に6Wが必要なとき、デジタル送信には12W以上の飽
和出力を得る必要があるからである。これは、デジタル
送信には、増幅器の直線性の良いことが求められるため
で、飽和出力付近での増幅信号の歪みを考慮すると、送
信電力の2倍程度の出力が最低必要である。一方、1つ
のリニアアンプで上述のようなアナログおよびデジタル
の共用アンプを作った場合、12W以上の飽和出力を有
する電力増幅トランジスタを用いると、アナログ送信時
には、6Wの出力に変換してやればよい。
【0020】従来のように、入力電力の制御または供給
電圧の制御により、飽和出力が6Wとなるように設定す
ることもできるが、電力増幅用トランジスタには、出力
電力に応じて、最適の接合面積が存在する。つまり、飽
和出力の半分以下しか出力しないものでは、電力効率の
低下は免れない。また、アナログ送信時の効率を重視し
た場合は、デジタル送信時の出力の直線性を損なう可能
性があり、従来技術では、アナログ送信時の効率を犠牲
にせざるを得なかった。本発明では、バイアス用ライン
を複数に分割し、任意のトランジスタのみにバイアスを
与えることで、実質的に接合面積を制御している。つま
り、必要な飽和出力に応じた電力増幅トランジスタを簡
単に得られることが可能となるのである。このため、各
出力での電力効率が向上するという効果がある。
【0021】また、上記実施例においては、2つのバイ
アス用ラインのうち、ベース側のバイアス用ラインを制
御している。これは、電流値の少ないベース側を制御す
ることが最も適しているからである。しかし、コレクタ
側またはエミッタ側に同様な回路を組み込んでも、同様
の効果を得られることは言うまでもない。また、ボンデ
ィングパターンを細分化して、飽和出力を数種類得るこ
ともできる。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の電力増
幅回路によれば、次のような効果を奏する。
【0023】電力増幅用トランジスタのベースにバイア
スを印加するためのバイアス回路を例えば2つに分け、
そのうちの1つをMOSFETによって制御している。
つまり、電力増幅用トランジスタの任意の小セルにバイ
アスを印加し、動作させることができるため、1つの電
力増幅用トランジスタによって電力増幅回路の飽和出力
を可変できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる電力増幅回路を概略
的に示す平面図。
【図2】図1の電力増幅回路の等価回路図。
【図3】従来の電力増幅回路を概略的に示す平面図。
【図4】図3の電力増幅回路の等価回路図。
【符号の説明】
1…電力増幅用トランジスタ、 2,3…ベースボンディングパターン、 4…チップコンデンサ、 6…ベース給電用パターン、 7…ダイオード、 8…バイアス用の抵抗、 9…ベース給電用パターン、 10…温度補償用のダイオード、 11…バイアス用の抵抗、 12…MOSFET、 13…ゲート制御用の論理信号端子、 14…電源端子。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の小セルから構成される電力増幅用
    のトランジスタと、前記電力増幅用のトランジスタの所
    定の小セルにバイアスを印加するための第1のバイアス
    回路と、前記所定の小セル以外のセルにバイアスを印加
    するための第2のバイアス回路と、前記所定の小セル以
    外のセルおよび前記第2のバイアス回路の間に接続され
    るスイッチング素子とを具備し、前記スイッチング素子
    のオンまたはオフを制御することにより、前記電力増幅
    用のトランジスタの飽和出力を可変させることを特徴と
    する電力増幅回路。
  2. 【請求項2】 前記スイッチング素子は、前記電力増幅
    用のトランジスタのベース端子、エミッタ端子およびコ
    レクタ端子のいずれかに接続されていることを特徴とす
    る請求項1記載の電力増幅回路。
  3. 【請求項3】 前記所定の小セルのベース端子と前記所
    定の小セル以外のセルのベース端子とは、コンデンサに
    よって互いに高周波的に接続されていることを特徴とす
    る請求項1記載の電力増幅回路。
  4. 【請求項4】 前記所定の小セルのベース端子は、第1
    のベースボンディングパターンに接続され、前記所定の
    小セル以外のセルのベース端子は、第2のベースボンデ
    ィングパターンに接続され、前記第2のベースボンディ
    ングパターンは、前記第1のベースボンディングパター
    ンを中心として左右対称に形成されていることを特徴と
    する請求項1記載の電力増幅回路。
JP23173191A 1991-09-11 1991-09-11 電力増幅回路 Pending JPH0575356A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000244264A (ja) * 1999-02-24 2000-09-08 Hitachi Ltd 高周波電力増幅装置
JP2002330030A (ja) * 2001-05-01 2002-11-15 Mitsubishi Electric Corp 高周波集積回路

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000244264A (ja) * 1999-02-24 2000-09-08 Hitachi Ltd 高周波電力増幅装置
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