JPH0983262A - 電力増幅器 - Google Patents
電力増幅器Info
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- JPH0983262A JPH0983262A JP23528995A JP23528995A JPH0983262A JP H0983262 A JPH0983262 A JP H0983262A JP 23528995 A JP23528995 A JP 23528995A JP 23528995 A JP23528995 A JP 23528995A JP H0983262 A JPH0983262 A JP H0983262A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パワーＦＥＴの特性のばらつきによる電流値
の設計値からのずれを可及的に小さくするとともに線形
性および信頼性にも優れたものとする。 【解決手段】 増幅素子として用いられるＦＥＴ３と、
このＦＥＴの電流レベルを検出する電流レベル検出手段
４と、この電流レベル検出手段によって検出された電流
レベルが所定値未満である場合にはＦＥＴに正のゲート
バイアスを供給し、電流レベルが所定値以上である場合
には零Ｖに設定されたゲートバイアスを供給するゲート
バイアス供給手段５と、を備えていることを特徴とす
る。
の設計値からのずれを可及的に小さくするとともに線形
性および信頼性にも優れたものとする。 【解決手段】 増幅素子として用いられるＦＥＴ３と、
このＦＥＴの電流レベルを検出する電流レベル検出手段
４と、この電流レベル検出手段によって検出された電流
レベルが所定値未満である場合にはＦＥＴに正のゲート
バイアスを供給し、電流レベルが所定値以上である場合
には零Ｖに設定されたゲートバイアスを供給するゲート
バイアス供給手段５と、を備えていることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力増幅器に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】近年移動電話システムにおけるディジタ
ル変調方式への移行と並行して、携帯電話端末の小型化
の要求が強まっている。このため、システム仕様に合致
した線形性を保持しながら、低消費電流、低電圧で動作
する高周波電力増幅器の需要が高まっている。この種の
電力増幅器では、高周波増幅に対応するため、増幅素子
としてＧａＡｓパワーＭＥＳＦＥＴが多用されている。
従来、ＧａＡｓパワーＭＥＳＦＥＴは、負のゲートバイ
アスを印加して動作させるのが一般的であった。したが
って、増幅器も正負２つの電源を必要としていたが負電
圧発生回路を省くことにより端末システムの簡略化、小
型化を推進できることから、単一電源で動作する高周波
電力増幅器が強く求められてきている。
ル変調方式への移行と並行して、携帯電話端末の小型化
の要求が強まっている。このため、システム仕様に合致
した線形性を保持しながら、低消費電流、低電圧で動作
する高周波電力増幅器の需要が高まっている。この種の
電力増幅器では、高周波増幅に対応するため、増幅素子
としてＧａＡｓパワーＭＥＳＦＥＴが多用されている。
従来、ＧａＡｓパワーＭＥＳＦＥＴは、負のゲートバイ
アスを印加して動作させるのが一般的であった。したが
って、増幅器も正負２つの電源を必要としていたが負電
圧発生回路を省くことにより端末システムの簡略化、小
型化を推進できることから、単一電源で動作する高周波
電力増幅器が強く求められてきている。
【０００３】現実の電力増幅器では、パワーＦＥＴの製
造のばらつきなどの影響により、電流値が設計値からず
れることが少なからずある。この場合、パワーＦＥＴの
電流レベルに応じてゲート電圧を変えて、電流値の設計
値からのずれを抑えるのが望ましい。特に、これを自動
的に行う回路を電力増幅器に組み込むことができれば、
低コストと高歩留まりの両立が可能であり、メリットは
大きい。これまでにも、このように、パワーＦＥＴの特
性変化に応じてゲートバイアスを変え、電流のずれを低
減する手法は知られている（特開平６−１６４２５５号
参照）。この方法は、パワーＦＥＴの電流が大きい場合
は正のゲート電圧を減少させ、電流が小さい場合はゲー
ト電圧を増加させるものであり、バイポーラトランジス
タにより構成している。
造のばらつきなどの影響により、電流値が設計値からず
れることが少なからずある。この場合、パワーＦＥＴの
電流レベルに応じてゲート電圧を変えて、電流値の設計
値からのずれを抑えるのが望ましい。特に、これを自動
的に行う回路を電力増幅器に組み込むことができれば、
低コストと高歩留まりの両立が可能であり、メリットは
大きい。これまでにも、このように、パワーＦＥＴの特
性変化に応じてゲートバイアスを変え、電流のずれを低
減する手法は知られている（特開平６−１６４２５５号
参照）。この方法は、パワーＦＥＴの電流が大きい場合
は正のゲート電圧を減少させ、電流が小さい場合はゲー
ト電圧を増加させるものであり、バイポーラトランジス
タにより構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ
を用いた単一電源動作電力増幅器の場合、ゲートを構成
するショットキ接合の障壁高さによる制約がある。すな
わち、ある程度の正電圧がゲート電極にかかると、ゲー
ト電流が流れてしまい、線形性が劣化したり、ゲートが
熱により劣化し、信頼性の問題が発生したりする可能性
がある。これを極力抑えるために、基本的にゲートバイ
アスの設定を零Ｖにしたい。
を用いた単一電源動作電力増幅器の場合、ゲートを構成
するショットキ接合の障壁高さによる制約がある。すな
わち、ある程度の正電圧がゲート電極にかかると、ゲー
ト電流が流れてしまい、線形性が劣化したり、ゲートが
熱により劣化し、信頼性の問題が発生したりする可能性
がある。これを極力抑えるために、基本的にゲートバイ
アスの設定を零Ｖにしたい。
【０００５】しかし従来の高周波電力増幅器を単一電源
動作として特開平６−１６４２５５号による手法を適用
した場合、標準的なゲートバイアスを正の電圧に設定せ
ざるを得ないので、前述の問題が発生する可能性が大き
くなり、適当でなかった。
動作として特開平６−１６４２５５号による手法を適用
した場合、標準的なゲートバイアスを正の電圧に設定せ
ざるを得ないので、前述の問題が発生する可能性が大き
くなり、適当でなかった。
【０００６】このように、従来の高周波電力増幅器は大
きな問題点を有し、所望の性能を実現することができな
かった。
きな問題点を有し、所望の性能を実現することができな
かった。
【０００７】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、ＦＥＴの特性のばらつきによる電流値の設計
値からのずれを可及的に小さくすることができるととも
に、線形性および信頼性にも優れている電力増幅器を提
供することを目的とする。
であって、ＦＥＴの特性のばらつきによる電流値の設計
値からのずれを可及的に小さくすることができるととも
に、線形性および信頼性にも優れている電力増幅器を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による電力増幅器
の第１の態様は、増幅素子として用いられるＦＥＴと、
このＦＥＴの電流レベルを検出する電流レベル検出手段
と、この電流レベル検出手段によって検出された前記電
流レベルが所定値未満である場合には前記ＦＥＴに正の
ゲートバイアスを供給し、前記電流レベルが前記所定値
以上である場合には零Ｖに設定されたゲートバイアスを
供給するゲートバイアス供給手段と、を備えていること
を特徴とする。
の第１の態様は、増幅素子として用いられるＦＥＴと、
このＦＥＴの電流レベルを検出する電流レベル検出手段
と、この電流レベル検出手段によって検出された前記電
流レベルが所定値未満である場合には前記ＦＥＴに正の
ゲートバイアスを供給し、前記電流レベルが前記所定値
以上である場合には零Ｖに設定されたゲートバイアスを
供給するゲートバイアス供給手段と、を備えていること
を特徴とする。
【０００９】また本発明による電力増幅器の第２の態様
は、第１の態様の電力増幅器において、前記電流レベル
検出手段は前記ＦＥＴと同一のプロセスで形成されて、
前記ＦＥＴより総ゲート幅が小さいモニタ用ＦＥＴを有
し、このモニタ用ＦＥＴの電流レベルを検出することに
よって前記ＦＥＴの電流レベルを間接的に検出するよう
に構成されていることを特徴とする。
は、第１の態様の電力増幅器において、前記電流レベル
検出手段は前記ＦＥＴと同一のプロセスで形成されて、
前記ＦＥＴより総ゲート幅が小さいモニタ用ＦＥＴを有
し、このモニタ用ＦＥＴの電流レベルを検出することに
よって前記ＦＥＴの電流レベルを間接的に検出するよう
に構成されていることを特徴とする。
【００１０】なお、ＦＥＴ、電流レベル検出手段、およ
びゲートバイアス供給手段は１つの半導体チップ上に集
積されていても良い。
びゲートバイアス供給手段は１つの半導体チップ上に集
積されていても良い。
【００１１】また、ＦＥＴおよびモニタ用ＦＥＴはｎ型
ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴであっても良い。
ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴであっても良い。
【００１２】また本発明による電力増幅器の第３の態様
は、増幅素子として用いられる第１のＦＥＴと、前記第
１のＦＥＴのゲートに一端が直流的に接続され、他端が
接地される第１の抵抗素子と、第１の正電圧電源に一端
が接続される第２の抵抗素子と、この第２の抵抗素子の
他端にドレインが接続され、前記第１のＦＥＴのゲート
と前記第１の抵抗素子との接続点にゲートが接続され、
第２の正電圧電源にソースが接続され、前記第１のＦＥ
Ｔとほぼ同じしきい値電圧を有する第２のＦＥＴと、前
記第２のＦＥＴのドレインにゲートが接続され、前記第
１の正電圧電源にドレインが接続され、前記第２のＦＥ
Ｔのゲートと前記第１の抵抗素子との接続点にソースが
接続され、正のしきい値電圧を有する第３のＦＥＴと、
を備えていることを特徴とする。
は、増幅素子として用いられる第１のＦＥＴと、前記第
１のＦＥＴのゲートに一端が直流的に接続され、他端が
接地される第１の抵抗素子と、第１の正電圧電源に一端
が接続される第２の抵抗素子と、この第２の抵抗素子の
他端にドレインが接続され、前記第１のＦＥＴのゲート
と前記第１の抵抗素子との接続点にゲートが接続され、
第２の正電圧電源にソースが接続され、前記第１のＦＥ
Ｔとほぼ同じしきい値電圧を有する第２のＦＥＴと、前
記第２のＦＥＴのドレインにゲートが接続され、前記第
１の正電圧電源にドレインが接続され、前記第２のＦＥ
Ｔのゲートと前記第１の抵抗素子との接続点にソースが
接続され、正のしきい値電圧を有する第３のＦＥＴと、
を備えていることを特徴とする。
【００１３】なお、第２のＦＥＴのゲートは、第１の抵
抗素子と第３のＦＥＴとのソースとの接続点に第３の抵
抗素子を介して接続されるように構成しても良い。
抗素子と第３のＦＥＴとのソースとの接続点に第３の抵
抗素子を介して接続されるように構成しても良い。
【００１４】また、第３のＦＥＴのゲートは第２のＦＥ
Ｔのドレインに第４の抵抗素子を介して接続されるよう
に構成しても良い。
Ｔのドレインに第４の抵抗素子を介して接続されるよう
に構成しても良い。
【００１５】また、第３のＦＥＴのゲート長が第１およ
び第２のＦＥＴのゲート長より長くなるように構成して
も良い。
び第２のＦＥＴのゲート長より長くなるように構成して
も良い。
【００１６】また第１および第２のＦＥＴはｎ型ＧａＡ
ｓＭＥＳＦＥＴであっても良い。
ｓＭＥＳＦＥＴであっても良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明による電力増幅器の第１の
実施の形態の構成を図１に示す。この実施の形態の電力
増幅器は、入力整合回路２と、ＧａＡｓパワーＭＥＳＦ
ＥＴ３と、電流検出部４と、バイアス供給回路５と、出
力整合回路６とを備えている。
実施の形態の構成を図１に示す。この実施の形態の電力
増幅器は、入力整合回路２と、ＧａＡｓパワーＭＥＳＦ
ＥＴ３と、電流検出部４と、バイアス供給回路５と、出
力整合回路６とを備えている。
【００１８】パワーＭＥＳＦＥＴ３はソースが接地さ
れ、ゲートに入力整合回路２を介して入力される入力電
圧が印加されて、出力はドレインに接続された出力整合
回路６を介して出力される。また、パワーＭＥＳＦＥＴ
３のゲートにはバイアス供給回路５からのゲートバイア
スが印加される。
れ、ゲートに入力整合回路２を介して入力される入力電
圧が印加されて、出力はドレインに接続された出力整合
回路６を介して出力される。また、パワーＭＥＳＦＥＴ
３のゲートにはバイアス供給回路５からのゲートバイア
スが印加される。
【００１９】電流検出部４はパワーＭＥＳＦＥＴ３のド
レイン電流を間接的に計測するもので、モニタ用ＭＥＳ
ＦＥＴ１０を備えている。このモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１
０はパワーＭＥＳＦＥＴ３と同時に同じ方法で形成さ
れ、総ゲート幅はパワーＭＥＳＦＥＴ３に比べて小さい
ものの、パワーＭＥＳＦＥＴ３と基本的に同じＦＥＴ構
造を有している。したがってモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０
の電流レベルを検出することで、少なくとも高周波信号
入力がない場合にはパワーＭＥＳＦＥＴ３の電流レベル
を間接的に検出することができる。
レイン電流を間接的に計測するもので、モニタ用ＭＥＳ
ＦＥＴ１０を備えている。このモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１
０はパワーＭＥＳＦＥＴ３と同時に同じ方法で形成さ
れ、総ゲート幅はパワーＭＥＳＦＥＴ３に比べて小さい
ものの、パワーＭＥＳＦＥＴ３と基本的に同じＦＥＴ構
造を有している。したがってモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０
の電流レベルを検出することで、少なくとも高周波信号
入力がない場合にはパワーＭＥＳＦＥＴ３の電流レベル
を間接的に検出することができる。
【００２０】そして検出された電流レベルに応じて、バ
イアス供給回路５によって、パワーＦＥＴ３の印加する
ゲートバイアスを変化させる。すなわち、検出された電
流レベルが所定値以上であれば、零Ｖを、所定値未満で
あれば、正の電圧が印加される。
イアス供給回路５によって、パワーＦＥＴ３の印加する
ゲートバイアスを変化させる。すなわち、検出された電
流レベルが所定値以上であれば、零Ｖを、所定値未満で
あれば、正の電圧が印加される。
【００２１】以上説明したように本実施の形態の電力増
幅器によれば、パワーＭＥＳＦＥＴ３の特性のばらつき
による電流値の設計値からのずれを可及的に小さくする
ことができる。このとき負電圧の供給は必要なく、単一
電源での動作が実現できる。また、標準的なゲートバイ
アスを零Ｖとしたことにより、線形性および信頼性にも
優れたものとなる。
幅器によれば、パワーＭＥＳＦＥＴ３の特性のばらつき
による電流値の設計値からのずれを可及的に小さくする
ことができる。このとき負電圧の供給は必要なく、単一
電源での動作が実現できる。また、標準的なゲートバイ
アスを零Ｖとしたことにより、線形性および信頼性にも
優れたものとなる。
【００２２】なお、上記実施の形態の電力増幅器によれ
ば、パワーＦＥＴ３のドレイン電流を間接的に検出した
が、直接に検出し、この検出したドレイン電流に基づい
てバイアス供給回路５によってゲートバイアスを変化さ
せるようにしても良い。
ば、パワーＦＥＴ３のドレイン電流を間接的に検出した
が、直接に検出し、この検出したドレイン電流に基づい
てバイアス供給回路５によってゲートバイアスを変化さ
せるようにしても良い。
【００２３】次に本発明による電力増幅器の第２の実施
の形態を図２を参照して説明する。この実施の形態の電
力増幅器は図１に示す第１の実施の形態の電力増幅器と
同一の構成を有し、その電流検出部４およびバイアス供
給回路５の具体的な回路構成を図２に示す。
の形態を図２を参照して説明する。この実施の形態の電
力増幅器は図１に示す第１の実施の形態の電力増幅器と
同一の構成を有し、その電流検出部４およびバイアス供
給回路５の具体的な回路構成を図２に示す。
【００２４】第２の実施の形態の電力増幅器は電流検出
部およびバイアス供給回路として、モニタ用ＭＥＳＦＥ
Ｔ１０と、正電圧電源１１と、抵抗１２と、抵抗１５，
１６と、正のしきい値電圧を有するＭＥＳＦＥＴ１７
と、抵抗２１，２２，２３と、デカップリング用キャパ
シタ２４と、を備えている。
部およびバイアス供給回路として、モニタ用ＭＥＳＦＥ
Ｔ１０と、正電圧電源１１と、抵抗１２と、抵抗１５，
１６と、正のしきい値電圧を有するＭＥＳＦＥＴ１７
と、抵抗２１，２２，２３と、デカップリング用キャパ
シタ２４と、を備えている。
【００２５】抵抗１２の一端は正電圧電源１１に接続さ
れ、他端はソースが接地されたモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１
０のドレインおよび抵抗１５の一端に接続されている。
抵抗１５の他端はＭＥＳＦＥＴ１７のゲートおよび抵抗
１６の一端に接続されている。なお抵抗１６の他端は接
地されている。
れ、他端はソースが接地されたモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１
０のドレインおよび抵抗１５の一端に接続されている。
抵抗１５の他端はＭＥＳＦＥＴ１７のゲートおよび抵抗
１６の一端に接続されている。なお抵抗１６の他端は接
地されている。
【００２６】そしてＭＥＳＦＥＴ１７のドレインは正電
圧電源１１に接続され、ソースは抵抗２１を介してモニ
タ用ＭＥＳＦＥＴ１０のゲートに接続されている。また
ＭＥＳＦＥＴ１７のソースは抵抗２２を介して接地され
るとともに、抵抗２３を介してパワーＭＥＳＦＥＴ３の
ゲートに接続されている。なお、ＭＥＳＦＥＴ１７のソ
ースと抵抗２３との接続点にはキャパシタ２４の一端が
接続され、キャパシタ２４の他端は接地されている。
圧電源１１に接続され、ソースは抵抗２１を介してモニ
タ用ＭＥＳＦＥＴ１０のゲートに接続されている。また
ＭＥＳＦＥＴ１７のソースは抵抗２２を介して接地され
るとともに、抵抗２３を介してパワーＭＥＳＦＥＴ３の
ゲートに接続されている。なお、ＭＥＳＦＥＴ１７のソ
ースと抵抗２３との接続点にはキャパシタ２４の一端が
接続され、キャパシタ２４の他端は接地されている。
【００２７】このように構成された第２の実施の形態の
電力増幅器においては、パワーＭＥＳＦＥＴ３と同一方
法で形成され、総ゲート幅は小さいものの基本的には同
じ構造を有するモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の電流レベル
に応じてＭＥＳＦＥＴ１７に加わる電圧が増減する。な
おモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の電流レベルが所定値のと
き、ＭＥＳＦＥＴ１７にこのＭＥＳＦＥＴ１７のしきい
値電圧に等しい電圧がかかるように、抵抗１２，１５，
１６の抵抗値が設定されている。モニタ用ＭＥＳＦＥＴ
１０の電流レベルが所定値以上である場合、ＭＥＳＦＥ
Ｔ１７のゲートにかかる電圧はしきい値電圧以下となる
ので、抵抗２２には電流は流れない。したがって、この
場合はパワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートには零Ｖが印加さ
れる。
電力増幅器においては、パワーＭＥＳＦＥＴ３と同一方
法で形成され、総ゲート幅は小さいものの基本的には同
じ構造を有するモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の電流レベル
に応じてＭＥＳＦＥＴ１７に加わる電圧が増減する。な
おモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の電流レベルが所定値のと
き、ＭＥＳＦＥＴ１７にこのＭＥＳＦＥＴ１７のしきい
値電圧に等しい電圧がかかるように、抵抗１２，１５，
１６の抵抗値が設定されている。モニタ用ＭＥＳＦＥＴ
１０の電流レベルが所定値以上である場合、ＭＥＳＦＥ
Ｔ１７のゲートにかかる電圧はしきい値電圧以下となる
ので、抵抗２２には電流は流れない。したがって、この
場合はパワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートには零Ｖが印加さ
れる。
【００２８】一方ＭＥＳＦＥＴ１０の電流が所定値を下
回る場合は、ＭＥＳＦＥＴ１７がＯＮ状態になるのでパ
ワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートには正のゲートバイアスが
かかる。
回る場合は、ＭＥＳＦＥＴ１７がＯＮ状態になるのでパ
ワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートには正のゲートバイアスが
かかる。
【００２９】以上説明したように本実施の形態の電力増
幅器によれば、パワーＭＥＳＦＥＴ３の電流レベルに応
じてパワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートバイアスを変化させ
ているのでパワーＭＥＳＦＥＴ３の特性のばらつきによ
る電流値の設計値からのずれを可及的に減らすことがで
きる。このとき負電圧の供給は必要なく、単一電源（正
電源）での動作が実現できる。また、標準的なゲートバ
イアスを零Ｖとしたことにより、線形性および信頼性に
も優れたものとなる。
幅器によれば、パワーＭＥＳＦＥＴ３の電流レベルに応
じてパワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートバイアスを変化させ
ているのでパワーＭＥＳＦＥＴ３の特性のばらつきによ
る電流値の設計値からのずれを可及的に減らすことがで
きる。このとき負電圧の供給は必要なく、単一電源（正
電源）での動作が実現できる。また、標準的なゲートバ
イアスを零Ｖとしたことにより、線形性および信頼性に
も優れたものとなる。
【００３０】次に本発明による電力増幅器の第３の実施
の形態を図３を参照して説明する。この実施の形態の電
力増幅器は図２に示す第２の実施の形態の電力増幅器に
おいて、抵抗１５，１６およびＭＥＳＦＥＴ１７の代わ
りに直列に接続されるダイオード１８，１９及び抵抗２
０を設けたものである。
の形態を図３を参照して説明する。この実施の形態の電
力増幅器は図２に示す第２の実施の形態の電力増幅器に
おいて、抵抗１５，１６およびＭＥＳＦＥＴ１７の代わ
りに直列に接続されるダイオード１８，１９及び抵抗２
０を設けたものである。
【００３１】ダイオード１８のアノードは抵抗１２とモ
ニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の共通接続ノードに接続され、
カソードはダイオード１９のアノードに接続される。ま
たダイオード１９のカソードは抵抗２０の一端に接続さ
れ、抵抗２０の他端は抵抗２１と抵抗２２の共通接続点
に接続される。
ニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の共通接続ノードに接続され、
カソードはダイオード１９のアノードに接続される。ま
たダイオード１９のカソードは抵抗２０の一端に接続さ
れ、抵抗２０の他端は抵抗２１と抵抗２２の共通接続点
に接続される。
【００３２】このように構成された第３の実施の形態の
電力増幅器においては、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の電
流レベルに応じてダイオード１９のアノードに加わる電
圧が増減する。ＭＥＳＦＥＴ１０の電流レベルが所定値
のとき、（すなわちパワーＭＥＳＦＥＴ３の電流レベル
が所定値のとき）、ダイオードの立ち上がり電圧の２倍
（ダイオードが２個直列に接続されているため）に等し
い電圧がダイオード１９にかかるように、抵抗１２，２
０，２２の抵抗値が設定されている。このため、ＭＥＳ
ＦＥＴ１０の電流レベルが所定値以上である場合は抵抗
２２に電流は流れず、パワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートに
は零Ｖの電圧が印加される。一方、モニタ用ＭＥＳＦＥ
Ｔ１０の電流が所定値を下回る場合は、ダイオード１９
が導通状態になるので、パワーＭＥＳＦＥＴ３には正の
ゲートバイアスがかかる。
電力増幅器においては、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の電
流レベルに応じてダイオード１９のアノードに加わる電
圧が増減する。ＭＥＳＦＥＴ１０の電流レベルが所定値
のとき、（すなわちパワーＭＥＳＦＥＴ３の電流レベル
が所定値のとき）、ダイオードの立ち上がり電圧の２倍
（ダイオードが２個直列に接続されているため）に等し
い電圧がダイオード１９にかかるように、抵抗１２，２
０，２２の抵抗値が設定されている。このため、ＭＥＳ
ＦＥＴ１０の電流レベルが所定値以上である場合は抵抗
２２に電流は流れず、パワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートに
は零Ｖの電圧が印加される。一方、モニタ用ＭＥＳＦＥ
Ｔ１０の電流が所定値を下回る場合は、ダイオード１９
が導通状態になるので、パワーＭＥＳＦＥＴ３には正の
ゲートバイアスがかかる。
【００３３】この第３の実施の形態の電力増幅器も第２
の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもな
い。
の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもな
い。
【００３４】次に本発明による電力増幅器の第４の実施
の形態を図４を参照して説明する。この実施の形態の電
力増幅器は図２に示す第２の実施の形態の電力増幅器に
おいて、抵抗１６を削除するとともに、モニタ用ＭＥＳ
ＦＥＴ１０のソースと接地の間に正電圧電源１３を新た
に設けたものである。
の形態を図４を参照して説明する。この実施の形態の電
力増幅器は図２に示す第２の実施の形態の電力増幅器に
おいて、抵抗１６を削除するとともに、モニタ用ＭＥＳ
ＦＥＴ１０のソースと接地の間に正電圧電源１３を新た
に設けたものである。
【００３５】このようにモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０のソ
ースには正電源電圧１３によって正の基準電位が与えら
れるので、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の電流レベルは、
抵抗値が充分大きな抵抗１２によって決定され、モニタ
用ＭＥＳＦＥＴ１７のしきい値電圧によらず、基本的に
一定の値を示す。このとき、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０
のゲートには上記基準電位によりオフセットされた電圧
が現われ、この電圧をパワーＭＥＳＦＥＴ３に印加する
ことにより、パワーＭＥＳＦＥＴ３の電流をほぼ一定に
することができる。なお、ＭＥＳＦＥＴ１７のしきい値
はモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０のしきい値電圧が設計値よ
りもマイナス側にずれた場合にＯＦＦするように設定さ
れている。したがってＭＥＳＦＥＴ１７がＯＦＦしてい
る状況下では、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０のゲート電位
は常に零Ｖ、すなわちパワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートバ
イアスは零Ｖとなる。
ースには正電源電圧１３によって正の基準電位が与えら
れるので、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の電流レベルは、
抵抗値が充分大きな抵抗１２によって決定され、モニタ
用ＭＥＳＦＥＴ１７のしきい値電圧によらず、基本的に
一定の値を示す。このとき、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０
のゲートには上記基準電位によりオフセットされた電圧
が現われ、この電圧をパワーＭＥＳＦＥＴ３に印加する
ことにより、パワーＭＥＳＦＥＴ３の電流をほぼ一定に
することができる。なお、ＭＥＳＦＥＴ１７のしきい値
はモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０のしきい値電圧が設計値よ
りもマイナス側にずれた場合にＯＦＦするように設定さ
れている。したがってＭＥＳＦＥＴ１７がＯＦＦしてい
る状況下では、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０のゲート電位
は常に零Ｖ、すなわちパワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートバ
イアスは零Ｖとなる。
【００３６】以上説明したように本実施の形態の電力増
幅器においては、パワーＭＥＳＦＥＴ３のしきい値電圧
が設計値よりもプラス側にずれている場合には、モニタ
用ＭＥＳＦＥＴ１０のゲートに上記基準電位によりオフ
セットされた電圧が印加されることによりパワーＭＥＳ
ＦＥＴ３のゲートに正のゲートバイアスが印加される。
一方パワーＭＥＳＦＥＴ３のしきい値電圧が設計値より
もマイナス側にずれている場合にはモニタ用ＭＥＳＦＥ
Ｔ１０のゲート電位は常に零Ｖが印加されることにより
パワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートバイアスは零Ｖとなる。
これにより、適切なゲートバイアスがパワーＭＥＳＦＥ
Ｔ３に与えることができ、パワーＭＥＳＦＥＴの特性の
ばらつきによる電流値の設計値からのずれを可及的に小
さくすることができる。このとき、負電圧の供給は必要
なく、単一電源での動作が実現できる。また、標準的な
ゲートバイアスを零Ｖとしたことにより、線形性および
信頼性にも優れたものとなる。
幅器においては、パワーＭＥＳＦＥＴ３のしきい値電圧
が設計値よりもプラス側にずれている場合には、モニタ
用ＭＥＳＦＥＴ１０のゲートに上記基準電位によりオフ
セットされた電圧が印加されることによりパワーＭＥＳ
ＦＥＴ３のゲートに正のゲートバイアスが印加される。
一方パワーＭＥＳＦＥＴ３のしきい値電圧が設計値より
もマイナス側にずれている場合にはモニタ用ＭＥＳＦＥ
Ｔ１０のゲート電位は常に零Ｖが印加されることにより
パワーＭＥＳＦＥＴ３のゲートバイアスは零Ｖとなる。
これにより、適切なゲートバイアスがパワーＭＥＳＦＥ
Ｔ３に与えることができ、パワーＭＥＳＦＥＴの特性の
ばらつきによる電流値の設計値からのずれを可及的に小
さくすることができる。このとき、負電圧の供給は必要
なく、単一電源での動作が実現できる。また、標準的な
ゲートバイアスを零Ｖとしたことにより、線形性および
信頼性にも優れたものとなる。
【００３７】なお、この実施の形態の電力増幅器におい
ては、ＭＥＳＦＥＴ１７のゲート長を比較的長く（例え
ば、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の総ゲート幅が０．１ｍ
ｍ程度の場合に数μｍ程度）しておくと、ゲート長のば
らつきの影響を排除できるので、より精密にゲートバイ
アス制御を行うことができる。
ては、ＭＥＳＦＥＴ１７のゲート長を比較的長く（例え
ば、モニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の総ゲート幅が０．１ｍ
ｍ程度の場合に数μｍ程度）しておくと、ゲート長のば
らつきの影響を排除できるので、より精密にゲートバイ
アス制御を行うことができる。
【００３８】また上記第２乃至第４の実施の形態の電力
増幅器を、パワーＭＥＳＦＥＴ３の総ゲート幅が４ｍｍ
に対してモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の総ゲート幅を０．
１ｍｍ程度にとって試作し、評価を行った結果は次のよ
うであった。
増幅器を、パワーＭＥＳＦＥＴ３の総ゲート幅が４ｍｍ
に対してモニタ用ＭＥＳＦＥＴ１０の総ゲート幅を０．
１ｍｍ程度にとって試作し、評価を行った結果は次のよ
うであった。
【００３９】パワーＭＥＳＦＥＴ１０の単独での電流は
設計値１４０ｍＡに対し、８０ｍＡ〜１６０ｍＡの幅で
ばらついた。一方、本実施の形態の高周波電力増幅器に
おいては、電流のばらつきの幅は３０ｍＡ〜５０ｍＡと
小さくなっていた。
設計値１４０ｍＡに対し、８０ｍＡ〜１６０ｍＡの幅で
ばらついた。一方、本実施の形態の高周波電力増幅器に
おいては、電流のばらつきの幅は３０ｍＡ〜５０ｍＡと
小さくなっていた。
【００４０】なお、上記第２乃至第４の実施の形態の電
力増幅器においては、パワーＭＥＳＦＥＴ３、電流検出
部、バイアス供給回路等は１つの半導体チップ上に集積
することが可能である。この場合、電流検出部およびバ
イアス供給回路の面積はパワーＭＥＳＦＥＴ３自体の面
積に比較して小さいものとすることが可能となる。した
がって、電流検出部およびバイアス供給回路を付け加え
ても全体としては、さほど大きくなることはなく、付け
加えたことによるコストアップは微増に留まる。
力増幅器においては、パワーＭＥＳＦＥＴ３、電流検出
部、バイアス供給回路等は１つの半導体チップ上に集積
することが可能である。この場合、電流検出部およびバ
イアス供給回路の面積はパワーＭＥＳＦＥＴ３自体の面
積に比較して小さいものとすることが可能となる。した
がって、電流検出部およびバイアス供給回路を付け加え
ても全体としては、さほど大きくなることはなく、付け
加えたことによるコストアップは微増に留まる。
【００４１】なお、上記第１乃至第４の実施の形態にお
いては増幅素子としてはＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを例にと
って説明したが、正電圧よりも零Ｖのゲートバイアスで
動作させることが望ましい素子であれば良く、化合物半
導体へテロ接合を用いたＦＥＴ、例えば、ＨＥＭＴ、Ｄ
ＭＴなどでも有効である。
いては増幅素子としてはＧａＡｓＭＥＳＦＥＴを例にと
って説明したが、正電圧よりも零Ｖのゲートバイアスで
動作させることが望ましい素子であれば良く、化合物半
導体へテロ接合を用いたＦＥＴ、例えば、ＨＥＭＴ、Ｄ
ＭＴなどでも有効である。
【００４２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、パワ
ーＦＥＴの特性のばらつきによる電流値の設計値からの
ずれを可及的に小さくすることができるとともに、線形
性および信頼性にも優れたものを得ることができる。
ーＦＥＴの特性のばらつきによる電流値の設計値からの
ずれを可及的に小さくすることができるとともに、線形
性および信頼性にも優れたものを得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の構成を示す回路
図。
図。
【図３】本発明による第３の実施の形態の構成を示す回
路図。
路図。
【図４】本発明による第４の実施の形態の構成を示す回
路図。
路図。
２ 入力整合回路 ３ パワーＭＥＳＦＥＴ ４ 電流検出部 ５ バイアス供給回路 ６ 出力整合回路 １０ モニタ用ＭＥＳＦＥＴ １１ 正電圧電源 １２ 抵抗 １３ 正電圧電源 １５ 抵抗 １６ 抵抗 １７ ＭＥＳＦＥＴ １８ ダイオード １９ ダイオード ２０ 抵抗 ２１ 抵抗 ２２ 抵抗 ２３ 抵抗 ２４ デカップリング用キャパシタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池 田 佳 子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 亀 山 敦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内
Claims (3)
- 【請求項１】増幅素子として用いられるＦＥＴと、この
ＦＥＴの電流レベルを検出する電流レベル検出手段と、
この電流レベル検出手段によって検出された前記電流レ
ベルが所定値未満である場合には前記ＦＥＴに正のゲー
トバイアスを供給し、前記電流レベルが前記所定値以上
である場合には零Ｖに設定されたゲートバイアスを供給
するゲートバイアス供給手段と、を備えていることを特
徴とする電力増幅器。 - 【請求項２】前記電流レベル検出手段は前記ＦＥＴと同
一のプロセスで形成されて、前記ＦＥＴより総ゲート幅
が小さいモニタ用ＦＥＴを有し、このモニタ用ＦＥＴの
電流レベルを検出することによって前記ＦＥＴの電流レ
ベルを間接的に検出するように構成されていることを特
徴とする請求項１記載の電力増幅器。 - 【請求項３】増幅素子として用いられる第１のＦＥＴ
と、 前記第１のＦＥＴのゲートに一端が直流的に接続され、
他端が接地される第１の抵抗素子と、 第１の正電圧電源に一端が接続される第２の抵抗素子
と、 この第２の抵抗素子の他端にドレインが接続され、前記
第１のＦＥＴのゲートと前記第１の抵抗素子との接続点
にゲートが接続され、第２の正電圧電源にソースが接続
され、前記第１のＦＥＴとほぼ同じしきい値電圧を有す
る第２のＦＥＴと、 前記第２のＦＥＴのドレインにゲートが接続され、前記
第１の正電圧電源にドレインが接続され、前記第２のＦ
ＥＴのゲートと前記第１の抵抗素子との接続点にソース
が接続され、正のしきい値電圧を有する第３のＦＥＴ
と、 を備えていることを特徴とする電力増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23528995A JPH0983262A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 電力増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23528995A JPH0983262A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 電力増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983262A true JPH0983262A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=16983909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23528995A Pending JPH0983262A (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | 電力増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0983262A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004510366A (ja) * | 2000-09-22 | 2004-04-02 | インフィネオン テクノロジーズ ノース アメリカ コーポレイション | バイアス回路 |
| JP2005328288A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Sony Corp | バイアス回路およびこれを有する増幅回路ならびに通信装置 |
| JP2008154280A (ja) * | 2008-03-11 | 2008-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイアス回路 |
| JP2008537414A (ja) * | 2005-04-18 | 2008-09-11 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 電力増幅器のための適応保護回路 |
| WO2020203507A1 (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 | モノリシック半導体装置およびハイブリッド半導体装置 |
-
1995
- 1995-09-13 JP JP23528995A patent/JPH0983262A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004510366A (ja) * | 2000-09-22 | 2004-04-02 | インフィネオン テクノロジーズ ノース アメリカ コーポレイション | バイアス回路 |
| JP2005328288A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Sony Corp | バイアス回路およびこれを有する増幅回路ならびに通信装置 |
| JP2008537414A (ja) * | 2005-04-18 | 2008-09-11 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 電力増幅器のための適応保護回路 |
| JP2008154280A (ja) * | 2008-03-11 | 2008-07-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バイアス回路 |
| WO2020203507A1 (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | パナソニックセミコンダクターソリューションズ株式会社 | モノリシック半導体装置およびハイブリッド半導体装置 |
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