JPH08321726A - Amplifier circuit - Google Patents

Amplifier circuit

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JPH08321726A
JPH08321726A JP12544695A JP12544695A JPH08321726A JP H08321726 A JPH08321726 A JP H08321726A JP 12544695 A JP12544695 A JP 12544695A JP 12544695 A JP12544695 A JP 12544695A JP H08321726 A JPH08321726 A JP H08321726A
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JP
Japan
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spiral inductor
loss
capacitor
inductor
circuit
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Application number
JP12544695A
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Japanese (ja)
Inventor
Tokuro Tsutsui
得郎 筒井
Takatoshi Kato
貴敏 加藤
Hiroaki Hayashi
宏明 林
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Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide an MMIC amplifier circuit in which the loss of a matching circuit is reduced and the noise characteristic is improved. CONSTITUTION: A 1st spiral inductor L1 is connected to a gate terminal of a FET 10 and a 2nd capacitor C1 is connected to the other terminal of the 1st spiral inductor L1. An input signal is given via the 2nd capacitor C1. A connection point between the 1st spiral inductor L1 and the 2nd capacitor C2 connects to ground via the 2nd spiral inductor L2. A 1st capacitor C5 is connected between a gate terminal of the FET 10 and ground, and impedance matching with a line is taken by a matching circuit comprising the 1st capacitor C5 and the 1st spiral inductor L1. Since the inductance of the 2nd spiral inductor L2 is selected higher than the impedance matching, a loss in the 2nd spiral inductor L2 is reduced and the noise characteristic of the amplifier circuit 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】本発明は、モノリシックマイクロ
ウェーブIC(以下、MMICという)に関する。特
に、集中定数を用いて外部信号との整合をとるMMIC
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a monolithic microwave IC (hereinafter referred to as MMIC). In particular, MMIC that uses lumped constants to match external signals
Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マイクロ波帯のICに関しては、
FET等の能動素子に所定の整合回路を付加して構成し
ている。このような構成に係るMMICが、例えば、特
公平4−57124号公報に記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, with regard to microwave band ICs,
A predetermined matching circuit is added to active elements such as FETs. An MMIC having such a configuration is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 4-57124.

【0003】尚、低損失の可変リアクタンスを得、低損
失の可変整合回路が特開平5−251964号公報に記
載されている。また、不整合による損失を低減できる遅
延等価器が特開昭64−46309号公報に記載されて
いる。
A variable loss matching variable matching circuit that obtains a low loss variable reactance is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-251964. A delay equalizer capable of reducing loss due to mismatch is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 46-46309.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】通常、低雑音特性を追
及する増幅器では、能動素子の特性から導き出される最
も雑音の低い入力インピーダンス条件を満足するよう入
力整合回路が構成される。そして、入力信号は、この入
力整合回路を介して能動素子の入力端子に供給される。
例えば、図7には、従来のこのような整合回路を含んだ
増幅回路の回路図が示されている。このとき、当然のこ
とであるが、この回路における入力の整合回路のインピ
ーダンスは、整合をとるために最適な値となるように設
計される。そのため、各集中定数はそれぞれ自由な値を
取るわけには行かない。
Normally, in an amplifier that pursues low noise characteristics, an input matching circuit is configured so as to satisfy the input impedance condition with the lowest noise derived from the characteristics of active elements. Then, the input signal is supplied to the input terminal of the active element via the input matching circuit.
For example, FIG. 7 shows a circuit diagram of a conventional amplifier circuit including such a matching circuit. At this time, as a matter of course, the impedance of the input matching circuit in this circuit is designed to have an optimum value for matching. Therefore, each lumped constant cannot take a free value.

【0005】ところで、理想的にはこの入力整合回路の
損失をなるべく小さくする必要がある。入力整合回路の
部分に損失があると、信号が能動素子に達する以前に減
衰してしまい、雑音特性を劣化させる原因となるからで
ある。上記従来技術の回路構成では整合回路に起因する
損失を考慮した回路構成がなされていない(上述したよ
うに、回路の定数が決まっているのでできない)ので、
MMIC(モノリシックマイクロウェーブIC)増幅器
を構成した際の整合回路の損失が大きく、その結果増幅
器の雑音が大きくなるという欠点があった。
By the way, ideally, it is necessary to reduce the loss of this input matching circuit as much as possible. This is because if there is a loss in the part of the input matching circuit, the signal is attenuated before reaching the active element, which causes deterioration of noise characteristics. In the circuit configuration of the above-mentioned prior art, the circuit configuration considering the loss due to the matching circuit is not made (as described above, it is not possible because the constant of the circuit is fixed),
There is a drawback in that the loss of the matching circuit is large when the MMIC (monolithic microwave IC) amplifier is constructed, and as a result, the noise of the amplifier becomes large.

【0006】整合回路の損失の大部分は、MMIC(モ
ノリシックマイクロウェーブIC)上のスパイラルイン
ダクタの損失であることが知られている。
It is known that most of the loss of the matching circuit is the loss of the spiral inductor on the MMIC (monolithic microwave IC).

【0007】そこで、このスパイラルインダクタの損失
を低減することが整合回路の損失を低減することに寄与
する。スパイラルインダクタの損失はそのインダクタン
ス値によって変化するため、スパイラルインダクタの損
失が最も小さくなるような値にインダクタンス値を設定
できれば整合回路の損失を極めて小さくすることができ
る。
Therefore, reducing the loss of the spiral inductor contributes to reducing the loss of the matching circuit. Since the loss of the spiral inductor changes depending on its inductance value, if the inductance value can be set to a value that minimizes the loss of the spiral inductor, the loss of the matching circuit can be made extremely small.

【0008】しかし、上述した従来の増幅器の回路構成
ではインピーダンスのマッチングを行うという整合回路
の本来の目的によって、スパイラルインダクタンスのイ
ンダクタンス値が自動的に決定される。そのため、スパ
イラルインダクタの値を、その損失が最も小さくなるよ
うに選択することは不可能であった。
However, in the circuit configuration of the conventional amplifier described above, the inductance value of the spiral inductance is automatically determined by the original purpose of the matching circuit, which is to perform impedance matching. Therefore, it has been impossible to select the value of the spiral inductor so that the loss thereof is minimized.

【0009】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、整合回路の損失を減少させ、雑音特性が向上した
増幅回路を提供することである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an amplifier circuit in which the loss of the matching circuit is reduced and the noise characteristic is improved.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による手段の特徴
は、スパイラルインダクタの値を、スパイラルインダク
タの損失が小さくなるような値に設定可能な回路構成を
採用していることである。
A feature of the means according to the present invention is that it employs a circuit configuration in which the value of the spiral inductor can be set to a value that reduces the loss of the spiral inductor.

【0011】まず、第1の本発明は、上記課題を解決す
るために、能動素子と、該能動素子の入力端子に一端が
接続された第1のインダクタと、該能動素子の入力端子
と接地との間に接続されている第1のキャパシタと、前
記第1のインダクタの他端と被増幅信号たる入力信号を
入力する入力端子との間に接続されている第2のキャパ
シタと、前記第1のインダクタの他端と接地との間に接
続された第2のインダクタと、を含むことを特徴とする
増幅回路である。
In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention is to provide an active element, a first inductor having one end connected to an input terminal of the active element, an input terminal of the active element, and a ground. A first capacitor connected between the second capacitor and a second capacitor connected between the other end of the first inductor and an input terminal for inputting an input signal to be amplified, An amplifier circuit including: a second inductor connected between the other end of the first inductor and the ground.

【0012】第2の本発明は、上記第1の本発明の増幅
回路において、前記第2のインダクタは、直接に接地に
接続されているのではなく、第3のキャパシタを介して
接地に接続されていることを特徴とする増幅回路であ
る。
A second aspect of the present invention is the amplifier circuit of the first aspect of the present invention, in which the second inductor is not directly connected to ground but is connected to ground through a third capacitor. It is an amplifier circuit characterized by being performed.

【0013】[0013]

【作用】第1の本発明によれば、第1のキャパシタと、
第1のインダクタとにより、インピーダンスの整合を行
っている。そのため、第2のインダクタのインダクタン
ス値を充分大きくすることが可能である。
According to the first aspect of the present invention, the first capacitor,
Impedance matching is performed by the first inductor. Therefore, it is possible to sufficiently increase the inductance value of the second inductor.

【0014】また、第2の本発明によれば、第2のイン
ダクタが第3のキャパシタを介して設置されているの
で、能動素子の入力端子に0ボルト以外のバイアス値を
設定することが可能である。
Further, according to the second aspect of the present invention, since the second inductor is installed through the third capacitor, it is possible to set a bias value other than 0 volt on the input terminal of the active element. Is.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1には本発明の好適な実施例に係る増幅
器の回路図が示されている。図1に示されている回路
は、1.5GHz帯低雑音増幅器の回路で、その構成を
以下に説明する。
FIG. 1 is a circuit diagram of an amplifier according to the preferred embodiment of the present invention. The circuit shown in FIG. 1 is a 1.5 GHz band low noise amplifier circuit, and its configuration will be described below.

【0017】電界効果トランジスタ(以下FET)10
には、該FET10のゲート端子に第1のスパイラルイ
ンダクタL1が接続されている。また、FET10のゲ
ート端子と接地との間にはさらに第1のキャパシタC5
が接続されている。
Field effect transistor (hereinafter referred to as FET) 10
A first spiral inductor L1 is connected to the gate terminal of the FET 10. Further, a first capacitor C5 is further provided between the gate terminal of the FET 10 and the ground.
Is connected.

【0018】また、上記第1のスパイラルインダクタL
1の他端には、第2のキャパシタC1が接続されてい
る。第2のキャパシタC1の他端は、入力端子に接続さ
れており、1.5GHz帯の入力信号がこの入力端子を
介して入力される。
Further, the first spiral inductor L
A second capacitor C1 is connected to the other end of 1. The other end of the second capacitor C1 is connected to an input terminal, and an input signal in the 1.5 GHz band is input via this input terminal.

【0019】また、前記第1のスパイラルインダクタL
1と第2のキャパシタC1との接続点と、接地との間に
は第2のスパイラルインダクタL2が接続されている。
Further, the first spiral inductor L
The second spiral inductor L2 is connected between the connection point between the first capacitor C1 and the second capacitor C1 and the ground.

【0020】このように、図1に示されている増幅器の
整合回路は、本発明の請求項1に対応するものである。
尚、上記第2のスパイラルインダクタL2を直接接地す
るのではなく、図2に示されているように、第3のキャ
パシタC3を介して接地するのも好適である。この図2
に示されている構成は、請求項2に対応するのである。
As described above, the matching circuit of the amplifier shown in FIG. 1 corresponds to claim 1 of the present invention.
It is also preferable that the second spiral inductor L2 is not directly grounded, but is grounded via the third capacitor C3 as shown in FIG. This figure 2
The configuration shown in (1) corresponds to claim 2.

【0021】また、図1には、FET10のドレイン端
子に第3のスパイラルインダクタL3と、第4のキャパ
シタC2が接続されている様子が示されている。また、
第3のスパイラルインダクタL3と接地との間には第5
のキャパシタC4が接続されている。第3のスパイラル
インダクタL3と、第4のキャパシタC2と、を含む出
力側の整合回路がこのように構成されているが、これら
のインダクタンス値や容量値は雑音特性に大きな影響を
与えるものではない。本発明においては、これらの構成
は必須構成要素ではない。
Further, FIG. 1 shows that the drain terminal of the FET 10 is connected to the third spiral inductor L3 and the fourth capacitor C2. Also,
A fifth part is provided between the third spiral inductor L3 and the ground.
Capacitor C4 is connected. The output side matching circuit including the third spiral inductor L3 and the fourth capacitor C2 is configured in this way, but these inductance values and capacitance values do not significantly affect noise characteristics. . In the present invention, these configurations are not essential components.

【0022】以下、本実施例の動作を従来の回路と比較
しつつ説明する まず、本実施例においてはFET10にゲート長0.7
μm、ゲート幅600μmのHEMT(高電子移動度ト
ランジスタ)を使用している。さらに、各集中定数の値
としては、C1=10pF,L1=9nH,C2=1.
5pF,L2=50nH,C3=10pF,L3=15
nH,L4=3.5nH,C4=10pF,C5=0.
45pFを使用している。
The operation of this embodiment will be described below in comparison with a conventional circuit. First, in this embodiment, the FET 10 has a gate length of 0.7.
A HEMT (high electron mobility transistor) having a μm and a gate width of 600 μm is used. Further, as the values of the respective lumped constants, C1 = 10 pF, L1 = 9 nH, C2 = 1.
5 pF, L2 = 50 nH, C3 = 10 pF, L3 = 15
nH, L4 = 3.5 nH, C4 = 10 pF, C5 = 0.
It uses 45 pF.

【0023】従来回路ではFETの入力と入力側の整合
回路との整合を取るために、図7中のL2のインダクタ
ンスの値が所定の有限の値に設定される。しかし、その
値におけるスパイラルインダクタの損失は最低の値では
ないことが多い。
In the conventional circuit, the value of the inductance of L2 in FIG. 7 is set to a predetermined finite value in order to match the input of the FET with the matching circuit on the input side. However, the loss of the spiral inductor at that value is often not the lowest value.

【0024】ここで、スパイラルインダクタの損失の概
念を図3を用いて説明する。図3に示されているよう
に、インダクタの一方を接地し、もう一方を入出力端子
としてRF入力を入れる。入力パワーに対して、出力
(反射)パワーが減少した割合がそのインダクタの損失
である。すなわち、図3に示されているような回路で出
力パワーが入力パワーと等しければ、損失は0dBであ
り、出力パワーが入力パワーの半分である場合には、損
失は−3dBとなる。尚、本実施例・本発明において
は、第2のスパイラルインダクタL2の損失のみを考慮
し、第1のスパイラルインダクタL1の損失の改善は図
っていない。
Here, the concept of the loss of the spiral inductor will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, one of the inductors is grounded and the other is used as an input / output terminal to input an RF input. The ratio of the decrease of the output (reflected) power with respect to the input power is the loss of the inductor. That is, if the output power is equal to the input power in the circuit as shown in FIG. 3, the loss is 0 dB, and if the output power is half the input power, the loss is -3 dB. In this embodiment and the present invention, only the loss of the second spiral inductor L2 is considered and the loss of the first spiral inductor L1 is not improved.

【0025】スパイラルインダクタのインダクタンス値
とその損失の関係(1.5GHz)は、本願発明者の実
験によれば、例えば図4に示されているグラフのように
なることが判明した。図4に示されているグラフは横軸
がインダクタンス値(nH)を表し、縦軸が損失(d
B)を表す。図4のグラフに示されているように、イン
ダクタンス値が4nH以上の領域では、インダクタンス
値が大きくなるほどその損失が減少することがわかる
(図1は1.5GHz付近の場合だが、異なる周波数帯
の場合でも損失の極大値が異なるだけで同様の傾向を示
す)。
According to an experiment conducted by the inventor of the present application, the relationship between the inductance value of the spiral inductor and its loss (1.5 GHz) has been found to be as shown in the graph of FIG. 4, for example. In the graph shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the inductance value (nH) and the vertical axis represents the loss (d
B) is represented. As shown in the graph of FIG. 4, in the region where the inductance value is 4 nH or more, it can be seen that the loss decreases as the inductance value becomes larger (FIG. 1 shows the case where the frequency is around 1.5 GHz. Even if the maximum loss is different, the same tendency is shown).

【0026】スパイラルインダクタは、内部に直列抵抗
を持っており、その内部直列抵抗値はインダクタの線路
の長さに比例して増加する。また、スパイラルインダク
タのインダクタンス値は、巻数が多く、その線路の長さ
が長いほどその値が大きくなる。そのため、インダクタ
ンス値が大きいほどその内部抵抗値も大きいのである。
The spiral inductor has a series resistance inside, and its internal series resistance value increases in proportion to the length of the line of the inductor. Further, the inductance value of the spiral inductor has a large number of turns, and the larger the line length, the larger the inductance value. Therefore, the larger the inductance value, the larger the internal resistance value.

【0027】このようなスパイラルインダクタの特性に
より、まず、インダクタンス値が小さくなる場合には、
抵抗が小さくなるので損失が徐々に減少していく。イン
ダクタンス値が0であれば、抵抗値も0であるので損失
も0となる。そのため、図4に示されているように、イ
ンダクタンス値が0のときに損失が0となるようにグラ
フは収束するカーブを描いている。
Due to such characteristics of the spiral inductor, first, when the inductance value becomes small,
Since the resistance decreases, the loss gradually decreases. If the inductance value is 0, the resistance value is also 0, and the loss is also 0. Therefore, as shown in FIG. 4, the graph draws a curve that converges so that the loss becomes 0 when the inductance value is 0.

【0028】一方、インダクタンス値が大きくなり、無
限大に近づいていく場合にはインピーダンス値も大きく
なり、内部を流れる電流が0に近づいていく。インダク
タの損失は内部抵抗による電力消費(電力消費=(1/
2)×(電流^2)×(内部抵抗))に比例する。その
ため、インダクタンス値が無限大に近づくにつれて、消
費電力が減少し、インダクタの損失も0に近づいてい
く。
On the other hand, when the inductance value increases and approaches infinity, the impedance value also increases, and the current flowing inside approaches 0. The inductor loss is the power consumption due to the internal resistance (power consumption = (1 /
2) × (current ^ 2) × (internal resistance)). Therefore, as the inductance value approaches infinity, the power consumption decreases, and the inductor loss also approaches 0.

【0029】結局、インダクタンス値が0か無限大に近
い場合には、インダクタの損失も小さくなり、内部抵抗
値と電流値と適度に大きい場合に損失が最も大きくな
る。そのため、図4のグラフに示されるように、インダ
クタの損失は適度なインダクタンス値において極大値を
採るのである。
After all, when the inductance value is 0 or close to infinity, the loss of the inductor also becomes small, and when the internal resistance value and the current value are appropriately large, the loss becomes the largest. Therefore, as shown in the graph of FIG. 4, the inductor loss has a maximum value at an appropriate inductance value.

【0030】図4のグラフによれば、インダクタンス値
が4nH以上の領域では、インダクタンス値が大きくな
るほどその損失が減少することがわかる(図4は1.5
GHz付近の場合だが、異なる周波数帯の場合でも損失
の極大値が異なるだけで同様の傾向を示す)。
According to the graph of FIG. 4, in the region where the inductance value is 4 nH or more, the loss decreases as the inductance value increases (1.5 in FIG. 4).
Although it is in the vicinity of GHz, the same tendency is shown only when the maximum values of loss are different even in different frequency bands).

【0031】従って、第2のスパイラルインダクタの値
を0が無限大にすることができれば整合回路の損失を著
しく減少させることが可能である。
Therefore, if the value of the second spiral inductor can be made infinite to 0, the loss of the matching circuit can be remarkably reduced.

【0032】本実施例において特徴的なことは、FET
10の入力端子に第1のスパイラルインダクタンスL1
に(並列に)第1のキャパシタC5を挿入したことであ
る。ここに第1のキャパシタC5を挿入したことにより
(図1)、第2のスパイラルインダクタL2のインダク
タンス値を可能な限り大きくし、その結果そのスパイラ
ルインダクタの損失が小さくなるように設定することが
可能となる。
The characteristic of this embodiment is that the FET
The first spiral inductance L1 is connected to the input terminal of 10.
Is to insert the first capacitor C5 (in parallel). By inserting the first capacitor C5 here (FIG. 1), it is possible to set the inductance value of the second spiral inductor L2 to be as large as possible, and as a result, to set the loss of the spiral inductor to be small. Becomes

【0033】以下、スミスチャートを用いて、第2スパ
イラルインダクタL2のインダクタンス値を無限大とす
ることができることを説明する。まず、本実施例の回路
と従来の回路における入力整合回路内のインダクタンス
値を比べてみる。
Hereinafter, it will be described using a Smith chart that the inductance value of the second spiral inductor L2 can be made infinite. First, the inductance values in the input matching circuit in the circuit of this embodiment and the conventional circuit will be compared.

【0034】1.5GHz付近でFET10の入力イン
ピーダンスは、例えば、図5に示されているスミスチャ
ート内の点aで表すことができる。
The input impedance of the FET 10 near 1.5 GHz can be represented, for example, by a point a in the Smith chart shown in FIG.

【0035】本実施例に係る整合回路は、入力VSWR
(電圧定在波比)の低減と雑音指数低減の両立を図るた
めに(従来の整合回路と同様に)FET10のソースに
インダクタを接続する直列帰還回路構成となっている。
そのため、a点は通常のFET10のS11と比較して
スミスチャートの内側に位置している。このa点から特
性インピーダンス50オームに整合をとることは、従来
の整合経路によれば、直列インダクタンスL1により定
抵抗円上をa点からb点へ移動させ、並列インダクタン
スL2により低コンダクタンス円上をb点からc点に移
動させることにより行われる。さらに直列キャパシタC
1によりc点からo点に移動させる(ここでa点からb
点へのインダクタンス値をL1p、b点からc点へのイ
ンダクタンス値をL2pとする)。
The matching circuit according to this embodiment has an input VSWR.
In order to achieve both a reduction in (voltage standing wave ratio) and a reduction in noise figure, a series feedback circuit configuration is used in which an inductor is connected to the source of the FET 10 (similar to a conventional matching circuit).
Therefore, the point a is located inside the Smith chart as compared with S11 of the normal FET 10. According to the conventional matching path, the series impedance L1 moves the constant resistance circle from the point a to the point b, and the parallel inductance L2 moves the low conductance circle to match the characteristic impedance of 50 ohms from the point a. This is done by moving from point b to point c. Further series capacitor C
Move from point c to point o by 1 (here, point a to b
The inductance value to the point is L1p, and the inductance value from the point b to the point c is L2p).

【0036】このようにして、従来の整合回路において
は、a点から、b→c→oと移動させることによりイン
ピーダンスの整合を行っていた。
In this way, in the conventional matching circuit, impedance matching is performed by moving from point a to b → c → o.

【0037】一方、本実施例の回路においては、まず第
1のキャパシタC5により定コンダクタンス円上をa点
からd点へ、そして第1のスパイラルインダクタL1に
より定抵抗円上をd点からo点へ移動させる(ここで、
d点からo点へ移動させるのに必要な第1のスパイラル
インダクタのインダクタンス値をL1nとする)。
On the other hand, in the circuit of this embodiment, first, the first capacitor C5 moves from the point a to the point d on the constant conductance circle, and the first spiral inductor L1 moves the constant resistance circle from the point d to the point o. Move to (where
The inductance value of the first spiral inductor required to move from the point d to the point o is L1n).

【0038】このように、従来の回路ではa点が50オ
ームの定抵抗円にある特殊な場合以外は第2のスパイラ
ルインダクタンスL2(インダクタンス値L2p)によ
るb点からc点への整合経路が必ず必要になり、このこ
とはすなわちインダクタンス値L2pがある所定の有限
の値になければならないことを意味する。
As described above, in the conventional circuit, there is always a matching path from the point b to the point c due to the second spiral inductance L2 (inductance value L2p) except in the special case where the point a is in the constant resistance circle of 50 ohms. This is necessary, which means that the inductance value L2p has to be some predetermined finite value.

【0039】一方、本実施例においては、FET10の
入力端子と、接地端子との間に第1のキャパシタC5を
加えた構成にすることで、a点からd点への整合経路に
より50オームの定抵抗円上にインピーダンスをひとま
ず設定することができる。その結果第1のスパイラルイ
ンダクタL1のみで、このd点からo点へ移動すること
ができる。
On the other hand, in this embodiment, the first capacitor C5 is added between the input terminal of the FET 10 and the ground terminal, so that the matching path from the point a to the point d is 50 ohms. The impedance can be set on the constant resistance circle for the time being. As a result, only the first spiral inductor L1 can move from the point d to the point o.

【0040】このように、本実施例に係る整合回路にお
いては、第2のスパイラルインダクタL2を用いなくと
もインピーダンスの整合が行える。
As described above, in the matching circuit according to this embodiment, impedance matching can be performed without using the second spiral inductor L2.

【0041】そこで、本実施例においては、ほぼ無限大
のインダクタンス値を有する第2のスパイラルインダク
タL2を用いている。すなわち充分に大きなインダクタ
ンス値を有する第2のスパイラルインダクタンスを用い
れば第1のスパイラルインダクタンスL1や第1のキャ
パシタC5の動作に影響を与えないからである。
Therefore, in this embodiment, the second spiral inductor L2 having an almost infinite inductance value is used. That is, if the second spiral inductance having a sufficiently large inductance value is used, the operations of the first spiral inductance L1 and the first capacitor C5 are not affected.

【0042】また、図2(請求項2に相当)に示されて
いる回路の場合は、ほぼ無限大のインダクタンス値を有
する第2のスパイラルインダクタL2と、十分に大きな
容量を有する第2のキャパシタC1とを用いている。こ
の結果、インピーダンスの整合が行われたスミスチャー
ト上の点oは、充分大きな値を有する第2のスパイラル
インダクタL2、(図2に示されている回路の場合はさ
らに第2のキャパシタC1)によって移動(変化)せず
に、整合条件は依然として満足されている。
In the case of the circuit shown in FIG. 2 (corresponding to claim 2), the second spiral inductor L2 having an almost infinite inductance value and the second capacitor having a sufficiently large capacitance. C1 and are used. As a result, the point o on the Smith chart in which the impedance matching is performed is caused by the second spiral inductor L2 (or the second capacitor C1 in the case of the circuit shown in FIG. 2) having a sufficiently large value. Without moving (changing), the matching condition is still satisfied.

【0043】もちろん、第2のスパイラルインダクタL
2及び第2のキャパシタC1は接続しなくても整合条件
は既に満足されている。しかし、FET10のゲートに
印加されるべきDCバイアスは必ず必要であり、その印
加は、第2のスパイラルインダクタL2を介して行われ
るため、第2のスパイラルインダクタL2は、必要な構
成である。
Of course, the second spiral inductor L
The matching condition is already satisfied without connecting the second and second capacitors C1. However, the DC bias to be applied to the gate of the FET 10 is always necessary, and since the application is performed via the second spiral inductor L2, the second spiral inductor L2 has a necessary configuration.

【0044】また、DCバイアスを0Vにする場合にお
いても、図1に示される回路(請求項1に相当)が採用
され、第2のスパイラルインダクタL2を介してDCバ
イアスの印加が行われる。第2のキャパシタC1につい
ても、入力信号に重畳されているかもしれないDC成分
を除去するために、必要な構成である。
Further, even when the DC bias is set to 0V, the circuit shown in FIG. 1 (corresponding to claim 1) is adopted, and the DC bias is applied through the second spiral inductor L2. The configuration of the second capacitor C1 is also necessary to remove the DC component that may be superimposed on the input signal.

【0045】又、図1には記載されていないが、FET
10のソース端子のDC電圧をゲート端子のDC電圧よ
りも高くするため、インダクタL4と接地の間に抵抗と
キャパシタを並列に挿入することも可能である。図2に
ついても同様である。
Although not shown in FIG. 1, the FET
In order to make the DC voltage of the source terminal of 10 higher than the DC voltage of the gate terminal, it is possible to insert a resistor and a capacitor in parallel between the inductor L4 and the ground. The same applies to FIG.

【0046】尚、本実施例においては、第2のスパイラ
ルインダクタL2は、上述したように無限大の値ではな
く、50nHという有限の値を採用している。これは図
6に示す雑音指数低減効果のグラフからも明らかなよう
に、一定の値以上のインダクタンス値を設定しても雑音
指数の改善が飽和してしまうためである。無限大のイン
ダクタンス値を有するスパイラルインダクタはその大き
さも大きなものとなってしまうため、ある程度充分な雑
音指数の改善が達成できる50nHという値を本実施例
では採用しているのである。
In the present embodiment, the second spiral inductor L2 employs a finite value of 50 nH instead of the infinite value as described above. This is because, as is clear from the graph of the noise figure reduction effect shown in FIG. 6, the improvement of the noise figure is saturated even if the inductance value is set to a certain value or more. Since the size of the spiral inductor having an infinite inductance value becomes large, a value of 50 nH which can achieve a sufficient improvement in the noise figure is adopted in this embodiment.

【0047】以上述べたように、無限大に近いインダク
タンス値(本実施例では50nH)を有するスパイラル
インダクタは、上記図4に示すごとくその損失が小さ
く、そのため整合回路全体としての損失も小さくできる
ことになる。その結果、本構成の回路によって雑音特性
の優れた増幅器を実現することができる。実際に実施例
における雑音指数の低減の様子を従来の回路と比較した
様子が上述した図6に示されている。図6(a)(b)
には、横軸がスパイラルインダクタのシャントインダク
タ径(μm)表し、縦軸がMMICの雑音指数(dB)
を表す。尚、横軸の括弧中に示されているのは、インダ
クタンス値(nH)を表す数である。図6(a)には、
従来の回路構成と、本実施例に係る回路構成との場合の
第2スパイラルインダクタのインダクタンス値及びMM
ICの雑音指数を表したグラフが示されている。図6
(b)には、(a)に加えて、第2のスパイラルインダ
クタのインダクタンス値を変化させた場合の雑音指数の
変化のプロットが示されている。
As described above, the spiral inductor having an inductance value close to infinity (50 nH in this embodiment) has a small loss as shown in FIG. 4, and therefore the loss of the entire matching circuit can be reduced. Become. As a result, the circuit having this configuration can realize an amplifier having excellent noise characteristics. FIG. 6 shows how the noise figure reduction in the embodiment is actually compared with the conventional circuit. 6 (a) (b)
The horizontal axis represents the shunt inductor diameter (μm) of the spiral inductor, and the vertical axis represents the noise figure (dB) of the MMIC.
Represents In addition, what is shown in parentheses on the horizontal axis is a number representing an inductance value (nH). In FIG. 6 (a),
The inductance value and MM of the second spiral inductor in the case of the conventional circuit configuration and the circuit configuration according to the present embodiment
A graph representing the noise figure of the IC is shown. Figure 6
In addition to (a), (b) shows a plot of changes in noise figure when the inductance value of the second spiral inductor is changed.

【0048】以上述べたように、本実施例によれば、従
来と比較して第2のスパイラルインダクタL2のインダ
クタンス値を大きくでき、そのための入力整合回路の損
失低減により、0.3dB程度の雑音指数低減効果があ
ることが理解されよう。また、本実施例においては、ス
パイラルインダクタを用いた例を示したが、その他の種
類のインダクタを用いた場合でも、本実施例における第
2のスパイラルインダクタに相当するインダクタのイン
ダクタンス値を充分に大きくすることにより、本実施例
と同様の作用・効果を奏することができる。
As described above, according to this embodiment, the inductance value of the second spiral inductor L2 can be increased as compared with the conventional one, and the loss of the input matching circuit for that purpose can be reduced, thereby reducing the noise of about 0.3 dB. It will be understood that there is an index reduction effect. In addition, although an example using a spiral inductor is shown in the present embodiment, the inductance value of the inductor corresponding to the second spiral inductor in the present embodiment is sufficiently large even when other types of inductors are used. By doing so, the same operation and effect as those of the present embodiment can be achieved.

【0049】尚、MMICは小さい面積で構成可能であ
るという特徴を有しているが、スパイラルインダクタの
インダクタンスを本実施例のように大きくすることは増
幅器MMICの小型化という特徴を没却するものではな
い。その理由は、スパイラルインダクタのその寄生容量
の効果により有限の大きさで無限大のインダクタンス値
が得られること、また、スパイラルインダクタの配線断
面積が少々小さくなっても損失はそれほど増加せず、配
線幅(配線断面積)が大きくインダクタンス値の小さい
スパイラルインダクタを使用するよりもより小さい面積
で損失の小さいインダクタが実現できるからである。
Although the MMIC has a feature that it can be constructed in a small area, increasing the inductance of the spiral inductor as in this embodiment cancels the feature of miniaturizing the amplifier MMIC. is not. The reason is that an infinite inductance value can be obtained with a finite size due to the effect of the parasitic capacitance of the spiral inductor, and the loss does not increase so much even if the wiring cross-sectional area of the spiral inductor is slightly reduced. This is because an inductor with a smaller area and a smaller loss can be realized as compared with a spiral inductor having a large width (wiring cross-sectional area) and a small inductance value.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上述べたように、第1の本発明によれ
ば、第2のインダクタのインダクタンス値を充分大きく
設定可能であるので、整合回路の損失を小さくすること
が可能である。その結果、雑音特性が向上した増幅回路
を提供し得る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, since the inductance value of the second inductor can be set to be sufficiently large, the loss of the matching circuit can be reduced. As a result, an amplifier circuit with improved noise characteristics can be provided.

【0051】また、第2の本発明によれば、能動素子の
入力端子に印可されるバイアス電圧を自由に設定できる
ので、能動素子の特性に応じた自由度の高い回路構成が
実現可能である。その結果、応用範囲の広い増幅回路が
提供され得る。
Further, according to the second aspect of the present invention, since the bias voltage applied to the input terminal of the active element can be freely set, a circuit structure having a high degree of freedom according to the characteristics of the active element can be realized. . As a result, an amplifier circuit having a wide range of applications can be provided.

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

【図1】 本実施例に係る増幅回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an amplifier circuit according to an embodiment.

【図2】 本実施例に係る他の増幅回路の回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram of another amplifier circuit according to the present embodiment.

【図3】 スパイラルインダクタの損失を説明する説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a loss of the spiral inductor.

【図4】 スパイラルインダクタのインダクタンス値と
損失との関係を表すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the inductance value and the loss of the spiral inductor.

【図5】 本実施例におけるインピーダンス整合の様子
を表すスミスチャートである。
FIG. 5 is a Smith chart showing a state of impedance matching in the present embodiment.

【図6】 本実施例に係る増幅回路と、従来の増幅回路
の雑音指数の比較を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a comparison of noise figures of the amplifier circuit according to the present embodiment and a conventional amplifier circuit.

【図7】 従来のMMICの増幅回路の回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional MMIC amplifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 FET、L1 第1のスパイラルインダクタ、C
5 第1のキャパシタ、C1 第2のキャパシタ、L2
第2のスパイラルインダクタ、C3 第3のキャパシ
タ、C2 第4のキャパシタ、C4 第5のキャパシ
タ。
10 FET, L1 first spiral inductor, C
5 First Capacitor, C1 Second Capacitor, L2
Second spiral inductor, C3 third capacitor, C2 fourth capacitor, C4 fifth capacitor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 貴敏 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 林 宏明 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takatoshi Kato, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi 1st 41st Yokomichi, Yokoshiro Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Hiroaki Hayashi Nagakute, Aichi-gun 41, Yokoshiro Road Inside Toyota Central Research Institute Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】能動素子と、 該能動素子の入力端子に一端が接続された第1のインダ
クタと、 該能動素子の入力端子と接地との間に接続されている第
1のキャパシタと、 前記第1のインダクタの他端と被増幅信号たる入力信号
を入力する入力端子との間に接続されている第2のキャ
パシタと、 前記第1のインダクタの他端と接地との間に接続された
第2のインダクタと、 を含むことを特徴とする増幅回路。
1. An active element, a first inductor having one end connected to an input terminal of the active element, a first capacitor connected between an input terminal of the active element and ground, A second capacitor connected between the other end of the first inductor and an input terminal for inputting an input signal to be amplified, and a second capacitor connected between the other end of the first inductor and ground A second inductor, and an amplifier circuit including :.
【請求項2】請求項1記載の増幅回路において、 前記第2のインダクタは、第3のキャパシタを介して接
地に接続されていることを特徴とする増幅回路。
2. The amplifier circuit according to claim 1, wherein the second inductor is connected to the ground via a third capacitor.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2007116750A (en) * 2002-05-31 2007-05-10 Toshiba Corp Amplifier including variable inductor and radio terminal comprising amplifier
JP2008060879A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 Kaijo Sonic Corp Piezoelectric ceramic element driving circuit
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US11296661B2 (en) 2019-03-20 2022-04-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Amplifier circuit

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