JPH08204463A - 集積回路 - Google Patents
集積回路Info
- Publication number
- JPH08204463A JPH08204463A JP7012130A JP1213095A JPH08204463A JP H08204463 A JPH08204463 A JP H08204463A JP 7012130 A JP7012130 A JP 7012130A JP 1213095 A JP1213095 A JP 1213095A JP H08204463 A JPH08204463 A JP H08204463A
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- JP
- Japan
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- frequency
- capacitor
- current
- integrated circuit
- inductor
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
- H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/217—Class D power amplifiers; Switching amplifiers
- H03F3/2171—Class D power amplifiers; Switching amplifiers with field-effect devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高効率で、小型化、低価格化の要求を満たす
集積回路を提供することを目的とする。 【構成】 集積回路を所定周波数の入力電力を増幅する
ＦＥＴ１３と、ＦＥＴ１３の出力側に配置され、所定周
波数の電流に対しては導通状態に、ＦＥＴ１３より出力
される所定周波数の奇数倍の周波数の電流に対しては開
放状態に近づく直列キャパシタ１５とから構成する。こ
のように構成することにより、ＦＥＴ１３から出力され
る所定周波数の電流に対して、キャパシタ１５は導通状
態となり、電力は出力整合回路１４を介して出力する。
一方、所定周波数の奇数倍の周波数の電流が出力された
場合には、キャパシタ１５は開放状態に近づき、その電
流のエネルギーを増幅素子に戻すことで損失を防ぐ。こ
のような作用をインダクタを用いることなくキャパシタ
１５のみで奏するため、インダクタの抵抗の増加による
基本波の電力損失を押さえることが可能となり、又、小
型化に寄与する。
集積回路を提供することを目的とする。 【構成】 集積回路を所定周波数の入力電力を増幅する
ＦＥＴ１３と、ＦＥＴ１３の出力側に配置され、所定周
波数の電流に対しては導通状態に、ＦＥＴ１３より出力
される所定周波数の奇数倍の周波数の電流に対しては開
放状態に近づく直列キャパシタ１５とから構成する。こ
のように構成することにより、ＦＥＴ１３から出力され
る所定周波数の電流に対して、キャパシタ１５は導通状
態となり、電力は出力整合回路１４を介して出力する。
一方、所定周波数の奇数倍の周波数の電流が出力された
場合には、キャパシタ１５は開放状態に近づき、その電
流のエネルギーを増幅素子に戻すことで損失を防ぐ。こ
のような作用をインダクタを用いることなくキャパシタ
１５のみで奏するため、インダクタの抵抗の増加による
基本波の電力損失を押さえることが可能となり、又、小
型化に寄与する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路に係り、特に
増幅機能を有する集積回路に関する。
増幅機能を有する集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動体通信の需要が増大している
なかで、携帯電話機等の小型化、軽量化、及び低価格化
の要求が高まっている。この要求を満足するためには、
携帯電話機等に用いる高周波を増幅するための集積回路
の小型化や低電圧動作、高効率動作を可能とする必要が
ある。このうち、小型化の達成のために、回路を基板上
に集積したモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩ
Ｃ）が採用されている。また、高効率動作を追求するた
めに、増幅素子の出力側に、動作周波数以外の３倍波等
の奇数次高調波に対して開放とし、又２倍波等の偶数次
高調波に対してグランドに短絡するような負荷インピー
ダンスを有するＦ級アンプ構成が用いられている。この
Ｆ級アンプ構成によれば、必要とする基本波以外の不必
要な高調波のエネルギーを増幅素子側に戻すことで、損
失を最小限に押さえて、高効率動作を達成している。
なかで、携帯電話機等の小型化、軽量化、及び低価格化
の要求が高まっている。この要求を満足するためには、
携帯電話機等に用いる高周波を増幅するための集積回路
の小型化や低電圧動作、高効率動作を可能とする必要が
ある。このうち、小型化の達成のために、回路を基板上
に集積したモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩ
Ｃ）が採用されている。また、高効率動作を追求するた
めに、増幅素子の出力側に、動作周波数以外の３倍波等
の奇数次高調波に対して開放とし、又２倍波等の偶数次
高調波に対してグランドに短絡するような負荷インピー
ダンスを有するＦ級アンプ構成が用いられている。この
Ｆ級アンプ構成によれば、必要とする基本波以外の不必
要な高調波のエネルギーを増幅素子側に戻すことで、損
失を最小限に押さえて、高効率動作を達成している。
【０００３】このようなＦ級アンプ構成のうち、３倍波
に対して負荷インピーダンスを開放にみせるためには、
図３に示すように、インダクタ６とキャパシタ５からな
る並列共振回路８を回路に直列に導入する。ここで用い
る並列共振回路８では、動作周波数の電流はインダクタ
６を主に通過し、増幅素子３からみると、略導通状態と
なる。一方、３倍波に対しては、キャパシタ５も作用す
るようになり、増幅素子３からみた並列共振回路８は開
放状態に近づく。このように３倍波の電力を出力するこ
とによる損失を抑え、高効率化を図っている。
に対して負荷インピーダンスを開放にみせるためには、
図３に示すように、インダクタ６とキャパシタ５からな
る並列共振回路８を回路に直列に導入する。ここで用い
る並列共振回路８では、動作周波数の電流はインダクタ
６を主に通過し、増幅素子３からみると、略導通状態と
なる。一方、３倍波に対しては、キャパシタ５も作用す
るようになり、増幅素子３からみた並列共振回路８は開
放状態に近づく。このように３倍波の電力を出力するこ
とによる損失を抑え、高効率化を図っている。
【０００４】しかし、上述のように、小型化の要求から
インダクタ６を細線化する傾向があり、又、プロセス技
術の限界からインダクタ６の厚膜化は難しい。そのた
め、インダクタ１６の抵抗値を充分にさげられず、基本
波の電力を浪費してしまうため、高効率化の達成が困難
であった。さらに、並列共振回路８はインダクタ６とキ
ャパシタ５の少なくとも２素子を必要とするため、チッ
プサイズの増大を招き、小型化の要求、及び、歩留まり
の向上は達成できず、低価格化も困難であった。
インダクタ６を細線化する傾向があり、又、プロセス技
術の限界からインダクタ６の厚膜化は難しい。そのた
め、インダクタ１６の抵抗値を充分にさげられず、基本
波の電力を浪費してしまうため、高効率化の達成が困難
であった。さらに、並列共振回路８はインダクタ６とキ
ャパシタ５の少なくとも２素子を必要とするため、チッ
プサイズの増大を招き、小型化の要求、及び、歩留まり
の向上は達成できず、低価格化も困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、高効
率化の目的で集積回路に導入される並列共振回路は、イ
ンダクタンスの抵抗を充分に下げられないため、高効率
を達成できなかった。そのため、高い消費電力が必要と
され、小型化が達成されずにあった。又、２素子を必要
とするため、この面からも、小型化が達成されず、低価
格化も困難であった。本発明は、以上の点に鑑みてなさ
れたものであり、高効率であり、小型化、低価格化の要
求を満たす集積回路を提供することを目的とする。
率化の目的で集積回路に導入される並列共振回路は、イ
ンダクタンスの抵抗を充分に下げられないため、高効率
を達成できなかった。そのため、高い消費電力が必要と
され、小型化が達成されずにあった。又、２素子を必要
とするため、この面からも、小型化が達成されず、低価
格化も困難であった。本発明は、以上の点に鑑みてなさ
れたものであり、高効率であり、小型化、低価格化の要
求を満たす集積回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、所定周波数の入力電力を増幅する増幅器
と、前記増幅器の出力側に配置され、前記所定周波数の
電流に対しては導通状態に、前記増幅器より出力される
前記所定周波数の３倍の周波数の電流に対しては開放状
態に近づく直列キャパシタとからなる集積回路を提供す
る。
に本発明は、所定周波数の入力電力を増幅する増幅器
と、前記増幅器の出力側に配置され、前記所定周波数の
電流に対しては導通状態に、前記増幅器より出力される
前記所定周波数の３倍の周波数の電流に対しては開放状
態に近づく直列キャパシタとからなる集積回路を提供す
る。
【０００７】
【作用】上記手段を有することにより、高誘電体の容量
素子として用いる限界を示すロールオフ周波数を境に、
ロールオフ周波数以上と以下の両者を使い分ける。つま
り、増幅素子から出力される所定周波数の電流に対し
て、キャパシタは導通状態となり、電力は出力整合回路
を介して出力される。一方、所定周波数の奇数倍の周波
数の電流が出力された場合には、キャパシタは開放状態
に近づき、その電流のエネルギーに増複素子に戻すこと
で損失を防ぐ。このような作用がインダクタに並列させ
ることなく、キャパシタのみで奏するため、インダクタ
の抵抗による基本波の電力損失を押さえることが可能と
なり、小型化に寄与する。
素子として用いる限界を示すロールオフ周波数を境に、
ロールオフ周波数以上と以下の両者を使い分ける。つま
り、増幅素子から出力される所定周波数の電流に対し
て、キャパシタは導通状態となり、電力は出力整合回路
を介して出力される。一方、所定周波数の奇数倍の周波
数の電流が出力された場合には、キャパシタは開放状態
に近づき、その電流のエネルギーに増複素子に戻すこと
で損失を防ぐ。このような作用がインダクタに並列させ
ることなく、キャパシタのみで奏するため、インダクタ
の抵抗による基本波の電力損失を押さえることが可能と
なり、小型化に寄与する。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は、本実施例の周波数１．５ＧＨｚ帯の電力増
幅を行う集積回路のブロック図である。本実施例では、
入力部１からの電力は信号線を通り、入力整合回路１２
を介して増幅素子としてのＦＥＴ１３に入力される。そ
して、ＦＥＴ１３の出力側には直列に接続された誘電体
膜からなるキャパシタ１５が形成され、出力整合回路１
４を介して、出力部１６に繋げられている。
る。図１は、本実施例の周波数１．５ＧＨｚ帯の電力増
幅を行う集積回路のブロック図である。本実施例では、
入力部１からの電力は信号線を通り、入力整合回路１２
を介して増幅素子としてのＦＥＴ１３に入力される。そ
して、ＦＥＴ１３の出力側には直列に接続された誘電体
膜からなるキャパシタ１５が形成され、出力整合回路１
４を介して、出力部１６に繋げられている。
【０００９】誘電体の比誘電率は、物質固有のロールオ
フ周波数を境に大きく変化する。つまり、ロールオフ周
波数以下の周波数の電力が流れるときには、誘電体は数
百という高い比誘電率を示す一方で、ロールオフ周波数
付近で比誘電率は急激に落ち込み、ロールオフ周波数以
上ではロールオフ周波数以下の数十分の一から数百分の
一という低い値を示す。
フ周波数を境に大きく変化する。つまり、ロールオフ周
波数以下の周波数の電力が流れるときには、誘電体は数
百という高い比誘電率を示す一方で、ロールオフ周波数
付近で比誘電率は急激に落ち込み、ロールオフ周波数以
上ではロールオフ周波数以下の数十分の一から数百分の
一という低い値を示す。
【００１０】本実施例では、キャパシタ１５にはチタン
酸バリウムストロンチウムからなる誘電体薄膜を用い
る。このチタン酸バリウムストロンチウムのロールオフ
周波数は、約２ＧＨｚである。チタン酸バリウムストロ
ンチウムはロールオフ周波数以下では、比誘電率は約３
００を示し、周波数２ＧＨｚで急激に低下して、３ＧＨ
ｚ以上では５前後となる。
酸バリウムストロンチウムからなる誘電体薄膜を用い
る。このチタン酸バリウムストロンチウムのロールオフ
周波数は、約２ＧＨｚである。チタン酸バリウムストロ
ンチウムはロールオフ周波数以下では、比誘電率は約３
００を示し、周波数２ＧＨｚで急激に低下して、３ＧＨ
ｚ以上では５前後となる。
【００１１】このように比誘電率が変化することによ
り、キャパシタ１５の容量も変化し、２ＧＨｚ以下の周
波数での容量約１．８ｐＦから、周波数３ＧＨｚの約
０．０３ｐＦとなる。よって、ＦＥＴ１３からみた出力
側のインピーダンスは、周波数１．５ＧＨｚ付近で約−
ｊ５９Ωとなり、略導通状態になる。開放状態とするに
はインピーダンスの絶対値が１０００Ω以上であればよ
く、本発明の目的は達成される。一方、周波数４．５Ｇ
Ｈｚではインピーダンスは約−ｊ１２００Ωとなり、Ｆ
ＥＴ１３より出力側をみると開放状態である。
り、キャパシタ１５の容量も変化し、２ＧＨｚ以下の周
波数での容量約１．８ｐＦから、周波数３ＧＨｚの約
０．０３ｐＦとなる。よって、ＦＥＴ１３からみた出力
側のインピーダンスは、周波数１．５ＧＨｚ付近で約−
ｊ５９Ωとなり、略導通状態になる。開放状態とするに
はインピーダンスの絶対値が１０００Ω以上であればよ
く、本発明の目的は達成される。一方、周波数４．５Ｇ
Ｈｚではインピーダンスは約−ｊ１２００Ωとなり、Ｆ
ＥＴ１３より出力側をみると開放状態である。
【００１２】このような周波数の変化に対応したインピ
ーダンス特性を、本実施例ではキャパシタ１５のみで得
られるため、従来のようにインダクタ６の抵抗の増加に
よる回路の損失は生じない。このため、本実施例の回路
では、動作周波数において、７５〜８０％の高い効率が
得られた。
ーダンス特性を、本実施例ではキャパシタ１５のみで得
られるため、従来のようにインダクタ６の抵抗の増加に
よる回路の損失は生じない。このため、本実施例の回路
では、動作周波数において、７５〜８０％の高い効率が
得られた。
【００１３】本実施例の比較例として、従来用いられて
きた図３に示すような回路構成からなる集積回路の効率
を測定した。この比較例では、ＦＥＴ３と出力整合回路
４の間に、キャパシタ５とインダクタ６からなる並列共
振回路８が挿入される。この並列共振回路１８は、動作
周波数の３倍波である周波数４．５ＧＨｚで共振し、Ｆ
ＥＴ３からみて開放状態に導くことで、上述の実施例の
ように回路の損失を低下させるものである。ところが、
インダクタが挿入されることから、インダクタの抵抗に
よる効率の低下がおこる。この比較例において、動作周
波数の１．５ＧＨｚで測定した効率は６５％〜７０％と
低かった。
きた図３に示すような回路構成からなる集積回路の効率
を測定した。この比較例では、ＦＥＴ３と出力整合回路
４の間に、キャパシタ５とインダクタ６からなる並列共
振回路８が挿入される。この並列共振回路１８は、動作
周波数の３倍波である周波数４．５ＧＨｚで共振し、Ｆ
ＥＴ３からみて開放状態に導くことで、上述の実施例の
ように回路の損失を低下させるものである。ところが、
インダクタが挿入されることから、インダクタの抵抗に
よる効率の低下がおこる。この比較例において、動作周
波数の１．５ＧＨｚで測定した効率は６５％〜７０％と
低かった。
【００１４】従来の並列共振回路８のインダクタ６は、
本実施例では用いる必要はないため、上述の高効率化が
達成されることから、低消費電力となり、小型化が達成
される。
本実施例では用いる必要はないため、上述の高効率化が
達成されることから、低消費電力となり、小型化が達成
される。
【００１５】上述の実施例で説明した集積回路に、従来
用いられている動作周波数の２倍波を処理する回路を付
加することも可能である。この場合には、図２に示すよ
うに、ＦＥＴ３の出力側にインダクタ２、及びキャパシ
タ２２の直列回路を接地させる。このような回路を付加
しても、キャパシタ２５の３倍波の処理能力は損なわれ
ず、上述と同様の効果が得られる。
用いられている動作周波数の２倍波を処理する回路を付
加することも可能である。この場合には、図２に示すよ
うに、ＦＥＴ３の出力側にインダクタ２、及びキャパシ
タ２２の直列回路を接地させる。このような回路を付加
しても、キャパシタ２５の３倍波の処理能力は損なわれ
ず、上述と同様の効果が得られる。
【００１６】又、上記実施例の動作周波数は１．５ＧＨ
ｚとしたが、これに限られず、８００ＭＨｚ，１．９Ｇ
Ｈｚ，２１ＧＨｚ等としてもよい。この場合には、ロー
ルオフ周波数が、これらの動作周波数以上であり、動作
周波数の３倍波以下の誘電体を選択することにより本発
明の効果が得られる。そして、用いられる誘電体として
は、チタン酸バリウムストロンチウムの他、チタン酸ス
トロンチウムや、ＰＺＴ等がある。
ｚとしたが、これに限られず、８００ＭＨｚ，１．９Ｇ
Ｈｚ，２１ＧＨｚ等としてもよい。この場合には、ロー
ルオフ周波数が、これらの動作周波数以上であり、動作
周波数の３倍波以下の誘電体を選択することにより本発
明の効果が得られる。そして、用いられる誘電体として
は、チタン酸バリウムストロンチウムの他、チタン酸ス
トロンチウムや、ＰＺＴ等がある。
【００１７】
【発明の効果】本発明の集積回路によれば、高効率であ
り、小型化、低価格化の要求を満たすことが可能とな
る。
り、小型化、低価格化の要求を満たすことが可能とな
る。
【図１】 本発明の一実施例を説明するための回路図。
【図２】 本発明の他の実施例を説明するための回路
図。
図。
【図３】 本発明の従来の技術を説明するための回路
図。
図。
１，１１，２１…入力部 ２，１２…入力整合回路 ３，１３，２３…ＦＥＴ ４，１４，２４…出力整合回路 ５，１５，２５…３倍波処理用のキャパシタ ７，１６，２６…出力部 ６…３倍波処理用のインダクタ １８…３倍波処理用の並列共振回路 ９，２１…２倍波処理用のインダクタ １０，２２…２倍波処理用のキャパシタ
Claims (4)
- 【請求項１】所定周波数の入力電力を増幅する増幅器
と、 前記増幅器の出力側に配置され、前記所定周波数の電流
に対しては導通状態に、前記所定周波数の奇数倍の周波
数の電流に対しては開放状態となる直列キャパシタとか
らなる集積回路。 - 【請求項２】前記キャパシタは、前記所定周波数と前記
所定周波数の３倍の周波数の間にロールオフ周波数を有
する誘電体膜であることを特徴とする請求項１記載の集
積回路。 - 【請求項３】前記キャパシタはチタン酸ストロンチウ
ム、又は、チタン酸バリウムストロンチウムからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の集積回路。 - 【請求項４】前記増幅器の出力側からみたキャパシタの
インピーダンスの絶対値は、前記所定周波数の三倍の周
波数において、１０００Ω以上であることを特徴とする
請求項１記載の集積回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7012130A JPH08204463A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 集積回路 |
| US08/594,835 US5638027A (en) | 1995-01-30 | 1996-01-30 | Integrated circuit amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7012130A JPH08204463A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204463A true JPH08204463A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11796960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7012130A Pending JPH08204463A (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 集積回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5638027A (ja) |
| JP (1) | JPH08204463A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6130589A (en) * | 1997-06-04 | 2000-10-10 | Nec Corporation | Matching circuit and a method for matching a transistor circuit |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070057731A1 (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-15 | Le Phuong T | On-chip harmonic termination for RF power amplifier applications |
| CN101882910A (zh) * | 2010-04-30 | 2010-11-10 | 苏州英诺迅科技有限公司 | 提高功放功率附加效率和线性度的输出匹配电路 |
| US10332847B2 (en) | 2017-06-01 | 2019-06-25 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package with integrated harmonic termination feature |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9126616D0 (en) * | 1991-12-16 | 1992-02-12 | Texas Instruments Ltd | Improvements in or relating to amplifiers |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP7012130A patent/JPH08204463A/ja active Pending
-
1996
- 1996-01-30 US US08/594,835 patent/US5638027A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6130589A (en) * | 1997-06-04 | 2000-10-10 | Nec Corporation | Matching circuit and a method for matching a transistor circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5638027A (en) | 1997-06-10 |
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