JPH0865057A - Fet電力増幅器 - Google Patents
Fet電力増幅器Info
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- JPH0865057A JPH0865057A JP19164794A JP19164794A JPH0865057A JP H0865057 A JPH0865057 A JP H0865057A JP 19164794 A JP19164794 A JP 19164794A JP 19164794 A JP19164794 A JP 19164794A JP H0865057 A JPH0865057 A JP H0865057A
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Abstract
位相変化が小さく、電力効率がよく、モノリシックIC
化が容易で低コストなFET電力増幅器を実現する。 【構成】 ソース接地FETとゲート接地FETとをカ
スコード接続したFET電力増幅器において、ソース接
地FETのゲート幅をゲート接地FETのゲート幅より
大きくする。
Description
て、帯域制限されたディジタル信号の変調波を低位相歪
で高効率に増幅するFET電力増幅器に関する。
た無線通信装置では、送信用電力増幅器の高出力・高効
率化および低歪化が要求されている。これに応えるもの
として、ソース接地FETとゲート接地FETとをカス
コード接続したFET電力増幅器がある。
増幅器の構成を示す。図において、前段のソース接地F
ET21のドレイン端子と後段のゲート接地FET22
のソース端子がカスコード接続される。ソース接地FE
T21とゲート接地FET22のゲート幅は同じであ
る。ソース接地FET21のゲート端子(Vg )、ゲー
ト接地FET22のゲート端子(Vc )とドレイン端子
(Vd )に電力を供給するバイアス回路を有する。入力
信号は前段のソース接地FET21のゲート端子に入力
され、後段のゲート接地FET22のドレイン端子から
出力信号が取り出される構成になっている。
地FET22に流れる電流量が常に同じになることを考
慮すれば、同一の大きさのゲート幅のFETを組み合わ
せているので、前段のソース接地FET21と後段のゲ
ート接地FET22の接続部分におけるアイドル時の直
流電圧Vd-s は、ゲート接地FET22のゲート電圧V
c にほぼ追従し、 Vd-s ≒Vc −Vg …(1) となる。したがって、ゲート電圧Vg,Vc を変化させる
ことは、両者の電圧配分を変化させることと等価であ
り、前段の印加電圧が後段の印加電圧よりも小さいとき
に高出力・高効率となる。
接地FET増幅器のAB級動作時の入出力特性を示す。
矢印は1dB利得圧縮点を示す。一般に、ソース接地FE
T増幅器では入力電力の増加に伴って利得が低下すると
ともに、出力位相が進む方向に変化する。一方、ゲート
接地FET増幅器では入力電力の増加に伴って利得が低
下するとともに、出力位相が遅れる方向に変化する。
地FETの位相変化は互いに逆特性になるので、ソース
接地FETとゲート接地FETをカスコード接続し、動
作点を適切に設定すれば、図9に示すように互いの位相
歪を補償することができる。なお、ΔPは前段ソース接
地FETの利得分による位相変化のずれを示す。
ード接続FET電力増幅器では、前段のソース接地FE
Tおよび後段のゲート接地FETのドレイン電圧が、ド
レイン電流Id −ドレイン電圧Vd 特性における電流飽
和領域で動作する場合には電流が飽和する。したがっ
て、Vd-s が多少変化したとしても流れる電流量はさほ
ど変わらない。すなわち、ゲート電圧Vg,Vc を変化さ
せVd-s を変化させても、ソース接地FETとゲート接
地FETはほぼ同じ動作点で動作することになり、位相
歪を小さくするためにそれぞれ最適な動作点に設定する
ことができなかった。
電力に対する位相変化が小さく、電力効率がよく、モノ
リシックIC化が容易で低コストなFET電力増幅器を
提供することを目的とする。
ETとゲート接地FETとをカスコード接続したFET
電力増幅器において、ソース接地FETのゲート幅をゲ
ート接地FETのゲート幅より大きくする。
る。後段のゲート接地FETは増幅作用のある逆位相歪
発生器として機能する。この前段のソース接地FETの
ゲート幅を後段のゲート接地FETのゲート幅より大き
くすることにより、FETの動作点を互いに別々に設定
することができる。これにより、ソース接地FETによ
る位相進みの寄与分を大きくし、ゲート接地FETによ
る過剰な位相遅れの寄与分を打ち消すことができ、歪補
償効果を高めることができる。
成を示す。図において、前段のソース接地FET11の
ドレイン端子と後段のゲート接地FET12のソース端
子がカスコード接続される。ソース接地FET11のゲ
ート幅は、ゲート接地FET12のゲート幅より大き
い。ソース接地FET11のゲート端子(Vg )、ゲー
ト接地FET12のゲート端子(Vc )とドレイン端子
(Vd )に電力を供給するバイアス回路を有する。入力
信号は前段のソース接地FET11のゲート端子に入力
され、後段のゲート接地FET12のドレイン端子から
出力信号が取り出される構成になっている。
原理について説明する。まず、ソース接地FETとゲー
ト接地FETで位相歪が逆になる要因を解析的に説明す
る。位相変化が生じはじめる初期段階では、Gd および
Cgsの増大が特に位相特性に影響を及ぼす。
変化について、図2に示す簡略化した等価回路を用いて
説明する。図2(1) はソース接地FETの等価回路であ
る。ここでは、入力インピーダンスをZ01、出力インピ
ーダンスをZ02とする。
場合には、 Gd の増加に応じて位相が進む Cgsの増加に応じて位相が遅れる ことがわかる。
る。図2(2) はゲート接地FETの等価回路である。さ
らに、解析を簡単にするために、入出力間に直列に入っ
ており容量値が小さく位相変化にさほど影響を及ぼさな
いと考えられるCdsを省略する。
場合には、 Gd の増加に応じて位相が遅れる Cgsの増加に応じて位相が遅れる ことがわかる。
Cgsの実測値を示す。Gd とCgsとでは、Gd の方が入
力電圧に対する変化量が相対的に大きい。以上のことか
ら、Gd がソース接地FETとゲート接地FETで位相
の進み遅れが逆になる主な要因であることがわかる。
Tとをカスコード接続した構成について、Gd およびC
gsによる位相変化を図4に示す簡略化した等価回路を用
いて説明する。
d2,ωCgs2 であるので、
FET単体の伝達関数 (6)式と比較すると、Gd1が(G
d2/gm2)倍に、Cds1 が(Cgs2 Gd2/2gm2)倍に
なることが特徴である。この結果、Gd1による位相進み
の寄与分が小さくなり、Cgs1,Cgs2,Gd2による位相遅
れの寄与分が相対的に大きくなる。そこで、位相変化を
小さくするためには、Gd1による位相進みの寄与分を大
きくする必要がある。
ETのゲート電圧Vgsに対する位相特性を示す。バイア
ス点を飽和電流値IdssからIdss/5まで変化させ、1dB
利得圧縮点での位相を比較している。ソース接地FET
では、Idss/2付近で位相変化が小さく、Idss/5付近
に近くなると位相が大きく進む。一方、ゲート接地FE
Tでは、バイアス変化による位相変化の差が少ない。こ
のことから、ソース接地FETでは、バイアスによって
位相偏差を調整できることがわかる。
のソース接地FETのゲート幅をゲート接地FETのゲ
ート幅より大きくすると、ソース接地FETとゲート接
地FETに流れる電流量が同じになる。これにより、ソ
ース接地FETのバイアスはゲート接地FETのバイア
スよりも深くなる。したがって、ソース接地FETとゲ
ート接地FETの動作点が互いに別々に設定されること
になり、同じゲート幅のFETを組み合わせた場合より
もソース接地FETによる位相進みの寄与分が大きくな
る。
力増幅器では、ソース接地FETのバイアスを深くして
ドレイン電流を小さくすることにより、Gd1を大きくす
ることができる。
ETのゲート幅の比率を変えたときの位相特性を示す。
ソース接地FETとゲート接地FETのゲート幅比率と
して、2:1,1:1,1:2のものを示す。な
お、ソース接地FETとゲート接地FETのバイアス電
圧配分は1:1である。ドレイン電流が50mA(Idss/
2)程度では、ゲート幅比率,での位相偏差量にさ
ほど差が見られない。しかし、ドレイン電流が20mA
(Idss/5)程度では、ゲート幅比率の方が位相偏差
が小さくなっており、ドレイン電流が小さいほどその差
が開くことがわかる。これにより、ソース接地FETの
ゲート幅を大きくし、かつドレイン電流を小さくするこ
とにより、位相偏差を小さくできることが確認できる。
るカスコード接続FET電力増幅器だけでなく、大きな
位相変化が問題となる振幅制限回路などにも適用可能で
ある。
力増幅器は、ソース接地FETとゲート接地FETとを
カスコード接続し、かつ前段のソース接地FETのゲー
ト幅を大きくすることにより、増幅器全体の位相歪を打
ち消して低位相歪化を実現することができる。これによ
り、多値PSK変調波の増幅時に出力端子におけるスペ
クトラムの広がりを小さくでき、隣接チャネル漏洩電力
に及ぼす影響を小さくすることができる。
とができるので、電力増幅器全体のモノリシック集積化
が極めて容易であり、コストを低減することができる。
また、位相歪を抑えることにより増幅器のバックオフを
小さくして飽和領域付近での動作が可能となり、使用時
の電力効率を高めることができる。
図。
価回路を示す図。
を示す図。
電圧Vgsに対する位相特性を示す図。
幅の比率を変えたときの位相特性を示す図。
図。
幅器の入出力特性を示す図。
構成の位相変化−入力電力特性を示す図。
Claims (1)
- 【請求項1】 ソース接地FETとゲート接地FETと
をカスコード接続したFET電力増幅器において、 前記ソース接地FETのゲート幅が前記ゲート接地FE
Tのゲート幅より大きいことを特徴とするFET電力増
幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19164794A JP3395068B2 (ja) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | モノリシック集積化fet電力増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19164794A JP3395068B2 (ja) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | モノリシック集積化fet電力増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0865057A true JPH0865057A (ja) | 1996-03-08 |
JP3395068B2 JP3395068B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=16278144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19164794A Expired - Lifetime JP3395068B2 (ja) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | モノリシック集積化fet電力増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3395068B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6466095B1 (en) | 1998-07-06 | 2002-10-15 | Nec Corporation | Power amplifier |
JP2010245705A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高効率増幅器 |
JP2011055144A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Univ Of Electro-Communications | カスコード回路 |
JP2012239189A (ja) * | 2000-09-15 | 2012-12-06 | Qualcomm Atheros Inc | 集積されたパワー増幅器を有するcmosトランシーバ |
-
1994
- 1994-08-15 JP JP19164794A patent/JP3395068B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6466095B1 (en) | 1998-07-06 | 2002-10-15 | Nec Corporation | Power amplifier |
JP2012239189A (ja) * | 2000-09-15 | 2012-12-06 | Qualcomm Atheros Inc | 集積されたパワー増幅器を有するcmosトランシーバ |
JP2010245705A (ja) * | 2009-04-02 | 2010-10-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高効率増幅器 |
JP2011055144A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Univ Of Electro-Communications | カスコード回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3395068B2 (ja) | 2003-04-07 |
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