JPH0738352A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH0738352A
JPH0738352A JP17582093A JP17582093A JPH0738352A JP H0738352 A JPH0738352 A JP H0738352A JP 17582093 A JP17582093 A JP 17582093A JP 17582093 A JP17582093 A JP 17582093A JP H0738352 A JPH0738352 A JP H0738352A
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Kaname Motoyoshi
本吉  要
Katsuji Tara
勝司 多良
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Matsushita Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強入力信号時に、入力のリターンロス及び相
互変調歪を悪化させることなく利得の制御を行なうこと
を可能にする半導体集積回路を提供する。 【構成】 信号増幅用MESFET1のゲートに、バイ
パスコンデンサー6を介してソースがグラウンドに接地
され、抵抗7を介してゲートがグラウンドに接地され、
ドレイン電極−ソース電極間に抵抗2が並列に接続され
たた能動MESFET8のドレインを接続し、能動ME
SFET8のソース電極に印加する電圧により、利得の
制御を行なう。強入力信号時、利得の制御電圧をMES
FET1がしきい値電圧付近で動作するように設定した
場合、MESFET1の利得が下がると共に能動MES
FET8がONし、入力側が能動MESFET8のチャ
ンネル抵抗で終端され、かつ入力信号の一部がグラウン
ドに逃がされることにより、低利得時の入力リターンロ
ス及び相互変調歪の悪化を防ぐことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、利得制御されるFET
を配置して増幅回路を構成した半導体集積回路に係り、
特に低利得時における増幅機能の悪化防止対策に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、FETを用いた半導体集積回
路は、特にTV,通信等の分野における高周波回路に応
用すべく開発が進められている。このような半導体集積
回路の一つとして、FETの利得制御を必要とする増幅
回路がある。図5は、FETとしてショットキーゲート
FET(以下MESFETと記す)を用いた従来の増幅
回路を示す図であり、ゲート1g,ソース1s及びドレ
イン1dからなる信号増幅用のMESFET1と、該M
ESFET1のゲート1gにバイアス電圧を印加するた
めの抵抗2と、入力用結合コンデンサー3と、出力用結
合コンデンサー4と、ドレインバイアス印加用チョーク
コイル5とが配設されて構成されている。11は利得制
御端子であって、上記抵抗2を介してFET1のゲート
電極1gに接続されている。12は入力端子であって、
上記入力結合用コンデンサー3を介してFET1のゲー
ト1gに接続されている。13は出力端子であって、上
記出力結合用コンデンサー4を介してFET1のドレイ
ン1dに接続されている。14は電源電圧印加端子であ
って、上記ドレインバイアス印加用チョークコイル5を
介してFET1のドレイン1dに接続されている。この
増幅回路においては、入力信号強度の変化に対し出力信
号強度を一定に保つため、利得制御端子11に印可する
バイアスを変化させる利得制御電圧印加手段(図示せ
ず)を設けることで利得の制御を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体集積回路において、入力端子12に入力される信
号の強度が大きい場合には、増幅回路の出力信号の強度
を一定にするため利得を下げるつまり低利得にする必要
がある。そのとき、このように構成された増幅回路で
は、利得を下げるために、最大限制御電圧を信号増幅用
のMESFETのしきい値電圧付近まで下げることがあ
るが、この時次の課題があった。
【0004】(1) MESFETの内部寄生抵抗の変
化により入力インピーダンスが変化し、入力のリターン
ロスが悪化する。
【0005】(2) 相互変調歪は入力信号の強度に依
存するが、入力信号の強度が大きいときには、2次、3
次の相互変調歪が悪化する。
【0006】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、利得制御機能を有する信号増幅用F
ETを配置した半導体集積回路の構成として、強入力信
号があったときに動作して入力信号の一部をグラウンド
に逃す能動素子を配設することにより、入力のリターン
ロス、相互変調歪の悪化を有効に防止することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項1の発明の講じた手段は、ゲート側に入力される
信号を増幅し、出力端子を介して出力する信号増幅用F
ETと、上記信号増幅用FETのゲートへの入力信号の
強度変化に対して出力端子からの出力信号の強度が一定
になるように、上記信号増幅用FETのゲートに利得制
御電圧を外部から印加する利得制御電圧印加手段と、上
記信号増幅用FETの入力信号の強度が所定値以上のと
きに動作して、入力信号の一部をグラウンド側に流通さ
せる能動素子とを設ける構成としたものである。
【0008】請求項2の発明の講じた手段は、上記請求
項1の発明において、上記能動素子をFETで構成す
る。そして、該能動素子のソースを上記信号増幅用FE
Tの利得制御電圧印加用端子に接続しかつ容量を介して
グラウンドに接地し、能動素子のゲートを抵抗を介して
グラウンドに接地し、能動素子のドレインを信号増幅用
FETのゲートに接続するとともに、利得制御端子と信
号増幅用FETのゲートとの間に、能動素子のドレイン
−ソースと並列に抵抗を接続する構成としたものであ
る。
【0009】請求項3の発明の講じた手段は、上記請求
項2の発明において、上記信号増幅用FETのソース
を、信号増幅用FETのしきい値電圧より大きな立ち上
がり電圧を持つダイオードを介してグラウンドに接地
し、信号増幅用FETのソース−ドレイン間を、抵抗を
介して電気配線により接続する構成としたものである。
【0010】請求項4の発明の講じた手段は、上記請求
項1,2又は3の発明において、上記信号増幅用FE
T,能動素子及びダイオードを化合物半導体を用いた素
子で形成したものである。
【0011】
【作用】以上の構成により、請求項1の発明では、入力
信号の強度が所定値以上のときには、利得制御電圧印加
手段から印加される利得制御電圧によって信号増幅用F
ETの利得をさげるべくゲートバイアスが低下され、信
号増幅用FETがしきい値付近で動作する。そのとき、
能動素子を用いて構成される回路が高周波的に導通され
ることで、入力リターンロスの悪化が防止される。同時
に、能動素子により入力信号の一部がグラウンド側に逃
されるので、信号増幅用FETに実際に入力される信号
の強度が所定値程度に維持され、入力信号の増大に応じ
て増大する特性を有する相互変調歪が一定値付近で飽和
して、相互変調歪の悪化が防止されることになる。
【0012】請求項2の発明では、予め利得制御電圧印
加手段により印加する利得制御電圧を、強入力信号では
能動素子のしきい値以上になるよう設定しておくこと
で、入力信号が能動素子のしきい値以上になると能動素
子であるFETが作動し、そのチャネル抵抗で高周波的
に終端されるので、入力リターンロスの悪化が防止され
る。また、入力信号の一部が能動素子であるFETのソ
ースから容量を介してグラウンドに逃される。すなわ
ち、利得制御電圧の簡単な設定で上記請求項1の発明の
作用が得られ、増幅回路の設計が容易となる。
【0013】請求項3の発明では、信号増幅用FETの
ソースがグラウンド側に接続されていることで、信号増
幅用FETのソース電圧を外部から印加することなく、
上記請求項2の発明の作用が得られる。したがって、利
得制御電圧印加手段の構成が簡素化されることになる。
【0014】請求項4の発明では、信号増幅用FET,
能動素子,ダイオードが化合物半導体で構成されている
ので、高周波入力信号に対する増幅回路の応答特性が良
好となる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の第1,第2実施例について説
明する。
【0016】(第1実施例)図1は、第1実施例におけ
る半導体集積回路である増幅回路の構成を示し、信号増
幅用MESFET1と、ゲート電極のバイアス印加用の
抵抗2と、入力用結合コンデンサー3と、出力用結合コ
ンデンサー4と、ドレインバイアス印加用チョークコイ
ル5とを備えている点では上記図5に示した従来の回路
と同じである。また、図5と同様に、11は利得制御端
子、12は入力端子、13は出力端子、14は電源電圧
印加端子である。
【0017】ここで、本発明の特徴として、MESFE
T1のゲート1g側には、請求項1の発明にいう能動素
子としての能動MESFET8が配設されている。この
能動MESFET8のソース8sはバイパスコンデンサ
ー6を介してグラウンドに接地されており、ゲート8g
は抵抗7を介してグラウンドに接地されているととも
に、ドレイン8dはMESFET1のゲートに接続され
ている。また、能動MESFET8のソース8sは利得
制御端子11にも接続されている。
【0018】ところで、信号増幅用MESFET1のソ
ース電位をVss、各MESFET1,8のしきい値電
圧をVp、利得制御電圧をVagcとし、弱い信号が入
力されたときには、 Vagc≧−Vp、 Vagc−Vss>Vp となるようにVagcを設定すると、能動MESFET
8はOFFし、信号増幅用MESFET1は従来の増幅
回路と同様に動作する。
【0019】一方、強い信号が入力されたときには、 Vagc≦−Vp, Vagc−Vss=Vp となるようVagcを設定すると、信号増幅用MESF
ET1はしきい値電圧Vp付近で動作し、利得は下が
る。また、このとき能動MESFET8がONするた
め、信号増幅用MESFET1の入力側が能動MESF
ET8のチャンネル抵抗で高周波的に終端され、入力リ
ターンロスの悪化を防ぐことができる。
【0020】さらに、入力信号の一部が能動MESFE
T8,バイパスコンデンサー6を介してグラウンドに逃
がされ、信号増幅用MESFET1のゲート1gに入力
される信号強度が下がるため相互変調歪の悪化を防ぐこ
とができる。
【0021】(第2実施例)次に、請求項3の発明に係
る第2実施例について、図2に基づき説明する。上記第
1実施例では、信号増幅用MESFET1のソース電位
Vssを外部より印加したが、第2実施例では、図2に
示すように、信号増幅用MESFET1のソース1sは
レベルシフトダイオード9を介してグラウンドに接地さ
れており、さらに、信号増幅用MESFET1のバイア
ス状態に拘らずダイオード9に電流を印加するために、
信号増幅用MESFET1のソース1s−ドレイン1d
間には抵抗10が並列に接続されている。
【0022】本第2実施例でも、基本的な動作は上記第
1実施例と同様であり、上記第1実施例と同様の効果が
得られることになる。
【0023】図3及び図4に従来の増幅回路によるもの
と、本発明の増幅回路によるものの入力リターンロス、
相互変調歪特性を示す。図3は、入力信号強度の変化に
対する入力リターンロスの変化特性を示し、実線は従来
の増幅回路における特性を、破線は本発明の増幅回路に
おける特性をそれぞれ示す。なお、このデータは出力信
号強度が一定となるよう利得制御を行った条件下におけ
るものである。同図に示すように、本発明では、入力信
号強度が増大しても入力リターンロスは良好に保たれる
ことが分かる。
【0024】図4は入力信号強度の変化に対する相互変
調歪の変化特性を示し、実線は従来の増幅回路における
特性を、破線は本発明の増幅回路における特性をそれぞ
れ示す。このとき、出力信号強度が一定となるよう利得
制御が行われている。同図に示すように、入力信号強度
が増大しても、入力信号強度が−30dBm以上では2
次,3次共に相互変調歪はほぼ一定となり、従来の増幅
回路のごとく入力信号強度の増大に応じて増大し続ける
ことはない。すなわち、入力信号が−30dBm程度よ
りも強いときにはその一部を能動FETのソースからバ
イパスコンデンサー6を介してグラウンドGrdに逃すよ
うにした効果が示されている。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、半導体集積回路の構成として、ゲートに入力さ
れた信号を増幅して出力端子から出力するための信号増
幅用FETと、入力信号の変化に対し出力強度を一定に
するよう利得制御を印加する手段と、入力信号強度が所
定値以上になると動作して入力信号の一部をグラウンド
側に逃させる能動素子とを設ける構成としたので、強入
力信号時の入力リターンロス及び相互変調歪特性が改善
されるため、テレビなどの受像機の信号増幅用に使用し
た場合、強電界地域でのセットの画質向上の効果が奏さ
れる。
【0026】請求項2の発明によれば、上記請求項1の
発明において、能動素子をFETで構成し、能動素子の
ソースは利得制御電圧印加用端子及び容量を介しグラウ
ンドに、ゲートは抵抗を介してグラウンドに、ドレイン
は信号増幅用FETのゲートに接続するとともに、利得
制御印加用端子と信号増幅用FETのゲートとの間に能
動素子のドレイン−ソースと並列に抵抗を接続するよう
にしたので、予め利得制御電圧を強入力信号では能動素
子のしきい値以上になるよう設定しておくことで、請求
項1の発明の効果が得られ、よって、回路設計の容易化
を図ることができる。
【0027】請求項3の発明によれば、上記請求項2の
発明において、信号増幅用FETのソースをダイオード
を介してグラウンド側に接地し、信号増幅用FETのソ
ース−ドレイン間を抵抗を介して電気配線により接続す
る構成としたので、信号増幅用FETのソース電圧を外
部から印加することなく、上記請求項2の発明の効果を
得ることができ、よって、構成の簡素化を図ることがで
きる。
【0028】請求項4の発明によれば、上記請求項1,
2又は3の発明において、信号増幅用FET,能動素
子,ダイオードを化合物半導体で構成したので、高周波
入力信号に対する増幅回路の応答特性の向上を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の高周波用増幅回路の電気配線図で
ある。
【図2】第2実施例の高周波用増幅回路の電気配線図で
ある。
【図3】入力リターンロスの変化特性を示す図である。
【図4】本発明と従来の増幅回路による相互変調歪の変
化特性を示す図である。
【図5】従来の高周波用増幅回路の電気配線図である。
【符号の説明】
1 信号増幅用MESFET 1s ソース 1d ドレイン 1g ゲート 2 バイアス印加用抵抗 3 入力用結合コンデンサー 4 出力用結合コンデンサー 5 ドレインバイアス用チョークコイル 6 バイパスコンデンサー 7 抵抗 8 能動MESFET(能動素子) 8s ソース 8d ドレイン 8g ゲート 9 レベルシフトダイオード 11 利得制御端子(利得制御電圧印加用端子) 12 入力端子 13 出力端子 14 電源電圧印加端子 15 ソース端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート側に入力される信号を増幅し、出
    力端子を介して出力する信号増幅用FETと、 上記信号増幅用FETのゲートへの入力信号の強度変化
    に対して出力端子からの出力信号の強度が一定になるよ
    うに、上記信号増幅用FETのゲートに利得制御電圧を
    外部から印加する利得制御電圧印加手段と、 上記信号増幅用FETの入力信号の強度が所定値以上の
    ときに動作して、入力信号の一部をグラウンド側に流通
    させる能動素子とを備えたことを特徴とする半導体集積
    回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 上記能動素子はFETで構成され、 該能動素子のソースは上記信号増幅用FETの利得制御
    電圧印加用端子に接続されかつ容量を介してグラウンド
    に接地され、 能動素子のゲートは抵抗を介してグラウンドに接地さ
    れ、 能動素子のドレインは信号増幅用FETのゲートに接続
    されているとともに、 利得制御電圧印加用端子と信号増幅用FETのゲートと
    の間には、能動素子のドレイン−ソースと並列に抵抗が
    接続されていることを特徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路におい
    て、 上記信号増幅用FETのソースは、信号増幅用FETの
    しきい値電圧より大きな立ち上がり電圧を持つダイオー
    ドを介してグラウンドに接地され、 信号増幅用FETのソース−ドレイン間は、抵抗を介し
    て電気配線により接続されていることを特徴とする半導
    体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項1,2又は3記載の半導体集積回
    路において、 上記信号増幅用FET,能動素子及びダイオードが化合
    物半導体を用いた素子で形成されていることを特徴とす
    る半導体集積回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6188283B1 (en) 1998-04-16 2001-02-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Amplifier and semiconductor device therefor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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