JPH1093359A - 低雑音増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 トランジスタによる高周波増幅器に係り、回
路形式とチップ・サイズを変更することなく、利得の向
上と雑音指数を低減しつつチップ・サイズを低減できる
低雑音増幅器を提供することにある。 【解決手段】 信号増幅用トランジスタ１にインダクタ
ンス２、３とコンデンサ４からなる整合回路を入力側に
接続し、インダクタンス５、６とコンデンサ７からなる
整合回路を出力側に接続し、インダクタンス８による直
列帰還回路を接地との間に接続したものである。さら
に、インダクタンス２、あるいは、インダクタンス３の
配線金属の線幅をインダクタンス５、６、８の線幅より
広くすることにより達成される。または、インダクタン
ス２、あるいは、インダクタンス３の配線金属の膜厚を
インダクタンス５、６、８の膜厚より厚くすることによ
り達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トランジスタによ
る高周波増幅器に係り、回路形式とチップ・サイズを変
更することなく利得の向上と雑音指数を低減し、小型化
する場合も、利得の向上と雑音指数を低減しつつチップ
・サイズを低減する低雑音増幅器の回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波増幅器として、図８に示し
た回路が知られている。図８において、１１は信号増幅
用トランジスタ、１２は入力整合のためのインダクタン
ス、１３は入力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１
に直流電圧を印加することを兼ねるためのインダクタン
ス、１４は入力整合と直流阻止を兼ねるためのコンデン
サ、１５は出力整合のためのインダクタンス、１６は出
力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１に直流電圧を
印加することを兼ねるためのインダクタンス、１７は出
力整合と直流阻止を兼ねるためのコンデンサである。１
８は直列帰還回路用のインダクタンスで、前記信号増幅
用トランジスタ１１と接地間に接続することによりイン
ピーダンスを変化させ、入力側と出力側の整合条件を緩
和し、利得を最大にする整合条件と雑音指数を最小にす
る整合条件を近づける。入力側はインダクタンス１２、
１３とコンデンサ１４により整合回路を構成し、出力側
はインダクタンス１５、１６とコンデンサ１７により整
合回路を構成している。

【０００３】図９は、図８に示した従来の高周波増幅器
をＩＣ化した場合のチップ平面図の概略を示したもので
あり，１１は信号増幅用トランジスタ、１２は入力整合
のためのインダクタンス、１３は入力整合と前記信号増
幅用トランジスタ１１に直流電圧を印加するためのイン
ダクタンス、１４は入力整合と直流阻止を兼ねたコンデ
ンサ、１５は出力整合のためのインダクタンス、１６は
出力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１に直流電圧
を印加するためのインダクタンス、１７は出力整合と直
流阻止を兼ねたコンデンサ、１８は直列帰還回路用のイ
ンダクタンスである。入力側はインダクタンス１２、１
３とコンデンサ１４により整合回路を構成し、出力側は
インダクタンス１５、１６とコンデンサ１７により整合
回路を構成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、低雑
音指数の高周波増幅器を構成するためによく用いられて
いるが、配線の線幅を狭くして小型化する場合について
高周波増幅器の雑音指数の劣化量の大きさについて配慮
がされておらず、入力整合回路と出力整合回路と直列帰
還回路の寄生抵抗が増加して、入力整合回路の整合条件
と出力整合回路の整合条件と直列帰還回路の整合条件の
変化が少なくても帯域内の雑音指数の劣化量が大きくな
るという問題があった。さらに、高周波増幅器の雑音指
数を低減するには、信号増幅用トランジスタ１１の寸法
を最適化してトランジスタ単体の雑音指数を低減すれば
可能であるが、トランジスタ単体の雑音指数の低減には
限界があり、配線の線幅を狭くすることによる雑音指数
の劣化量が大きく、高周波増幅器としての雑音指数を低
減できないという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、トランジスタ単体の寸法
を変更することなく、また、回路形式を変更することな
く利得を向上、雑音指数を低減しつつ小型化を可能にし
た低雑音増幅器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、インダクタンス１２、１３とコンデンサ１４からな
る入力整合回路において、インダクタンス１２を形成す
る配線の線幅をインダクタンス１５、１６とコンデンサ
１７からなる出力整合回路、インダクタンス１８からな
る直列帰還回路を形成する配線の線幅より広くして入力
整合回路の寄生抵抗を低減しつつ小型化する。あるい
は、インダクタンス１２、１３とコンデンサ１４からな
る入力整合回路において、インダクタンス１３を形成す
る配線の線幅をインダクタンス１５、１６とコンデンサ
１７からなる出力整合回路、インダクタンス１８からな
る直列帰還回路を形成する配線の線幅より広くして入力
整合回路の寄生抵抗を低減しつつ小型化する。あるい
は、インダクタンス１２、１３とコンデンサ１４からな
る入力整合回路において、インダクタンス１２を形成す
る配線の膜厚をインダクタンス１５、１６とコンデンサ
１７からなる出力整合回路、インダクタンス１８からな
る直列帰還回路を形成する配線の膜厚より厚くして入力
整合回路の寄生抵抗を低減する。あるいは、インダクタ
ンス１２、１３とコンデンサ１４からなる入力整合回路
において、インダクタンス１３を形成する配線の膜厚を
インダクタンス１５、１６とコンデンサ１７からなる出
力整合回路、インダクタンス１８からなる直列帰還回路
を形成する配線の配線の膜厚より厚くして入力整合回路
の寄生抵抗を低減する。

【０００７】高周波増幅器の整合回路素子として用いら
れる前記入力整合回路のインダクタンス１２、１３、前
記出力整合回路のインダクタンス１５、１６、前記直列
帰還回路を形成するインダクタンス１８は、配線を矩形
のスパイラル状、あるいは、円形のスパイラル状、ある
いは、多角形のスパイラル状にして形成する。このスパ
イラル状インダクタンスの寄生抵抗は、同一インダクタ
ンスを得るのに配線の線幅を広くすると小さくなること
が知られている。図１０に、矩形のスパイラル状インダ
クタンスを半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成し、配線の線
幅と間隔を同一にした場合の配線の線幅と寄生抵抗の関
係を示す。図１０において、配線金属はＡｕで、膜厚が
約４μｍである。曲線ａはインダクタンス値を約１０ｎ
Ｈ、曲線ｂはインダクタンス値を約１５ｎＨにした場合
の配線の線幅と寄生抵抗の関係を示したもので、配線の
線幅２４μｍの寄生抵抗は配線の線幅４μｍの寄生抵抗
の約１／２である。このように、配線の線幅を広くする
と比例的に寄生抵抗は減少する。また、このスパイラル
状インダクタンスの寄生抵抗は、同一インダクタンスを
得るのに配線の膜厚を厚くすると小さくなることが知ら
れている。図１１に、矩形のスパイラル状インダクタン
スを半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成し、配線の線幅と間
隔を同一にした場合の配線の膜厚と寄生抵抗の関係を示
す。図１１において、配線金属はＡｕで、配線の線幅と
間隔は４μｍである。曲線ａはインダクタンス値を約１
０ｎＨ、曲線ｂはインダクタンス値を約１５ｎＨにした
場合の配線の膜厚と寄生抵抗の関係を示したもので、配
線の膜厚が８μｍの寄生抵抗は配線の膜厚が４μｍの寄
生抵抗の１／２である。このように、配線の膜厚を厚く
すると比例的に寄生抵抗は減少する。

【０００８】図１２は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１２の入力整合のためのインダクタンス、
１３の入力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１に直
流電圧を印加するためのインダクタンス、１５の出力整
合のためのインダクタンス、１６の出力整合と前記信号
増幅用トランジスタ１１に直流電圧を印加するためのイ
ンダクタンス、１８の直列帰還回路用のインダクタンス
の各配線金属の線幅をそれぞれ独立に変化させたときの
周波数１．５ＧＨｚにおける利得と雑音指数の変化を示
す。図８に示した従来の高周波増幅器の回路定数、トラ
ンジスタの大きさは、トランジスタ１１のゲート長が
０．４μｍ、ゲート幅が３００μｍ、インダクタンス１
２が９．８ｎＨ、インダクタンス１３が３４．７ｎＨ、
コンデンサ１４が１．３ｐＦ、インダクタンス１５が２
６．２ｎＨ、インダクタンス１６が１１．５ｎＨ、コン
デンサ１７が１．２ｐＦ、インダクタンス１８が６．２
ｎＨ、配線金属の線幅と間隔が４μｍ、入力側と出力側
に接続するインピーダンスが５０Ω、ドレイン電圧がＶ
ｄ＝３Ｖ、ドレイン電流がＩｄ＝２ｍＡ、ゲート電圧は
Ｖｇｓ＝−０．７〜−０．９Ｖである。図１２におい
て、配線金属はＡｕで、膜厚が約４μｍである。曲線ａ
は配線金属の線幅と間隔を４μｍから２μｍに変えた場
合、曲線ｂは配線金属の線幅と間隔を４μｍから８μｍ
に変えた場合、曲線ｃは配線金属の線幅と間隔を４μｍ
から１２μｍに変えた場合の周波数１．５ＧＨｚにおけ
る利得の変化を示す。図８に示した従来の高周波増幅器
において、１２の入力整合のためのインダクタンス、あ
るいは、１３の入力整合と前記信号増幅用トランジスタ
１１に直流電圧を印加するためのインダクタンスを形成
する配線金属の線幅を１５の出力整合のためのインダク
タンス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ
１１に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８
の直列帰還回路用のインダクタンスの各配線金属の線幅
より広くすると、利得の向上に効果がある。また、曲線
ｄは配線金属の線幅と間隔を４μｍから２μｍに変えた
場合、曲線ｅは配線金属の線幅と間隔を４μｍから８μ
ｍに変えた場合、曲線ｆは配線金属の線幅と間隔を４μ
ｍから１２μｍに変えた場合の周波数１．５ＧＨｚにお
ける雑音指数の変化を示す。図８に示した従来の高周波
増幅器において、１２の入力整合のためのインダクタン
ス、あるいは、１３の入力整合と前記信号増幅用トラン
ジスタ１１に直流電圧を印加するためのインダクタンス
を形成する配線金属の線幅を１５の出力整合のためのイ
ンダクタンス、１６の出力整合と前記信号増幅用トラン
ジスタ１１に直流電圧を印加するためのインダクタン
ス、１８の直列帰還回路用のインダクタンスの各配線金
属の線幅より広くすると、雑音指数の低減に効果があ
り、周波数が変化しても同様の効果がある、図１３は、
図８に示した従来の高周波増幅器において、１３の入力
整合と前記信号増幅用トランジスタ１１に直流電圧を印
加するためのインダクタンスを形成する配線金属の線幅
と間隔を、１２の入力整合のためのインダクタンス、１
５の出力整合のためのインダクタンス、１６の出力整合
と前記信号増幅用トランジスタ１１に直流電圧を印加す
るためのインダクタンス、１８の直列帰還回路用のイン
ダクタンスを形成する配線金属の線幅と間隔よりも広く
した場合の、線幅の比率と周波数１．５ＧＨｚにおける
利得の変化を示す。図１３において、配線金属はＡｕ
で、膜厚は約４μｍである。曲線ａはインダクタンス１
２、１５、１６、１８の配線金属の線幅と間隔を全て４
μｍに固定した場合、曲線ｂはインダクタンス１２の配
線金属の線幅と間隔を８μｍとしインダクタンス１５、
１６、１８の配線金属の線幅と間隔を４μｍに固定した
場合、曲線ｃはインダクタンス１５の配線金属の線幅と
間隔を８μｍとしインダクタンス１２、１６、１８の配
線金属の線幅と間隔を４μｍに固定した場合、曲線ｄは
インダクタンス１６の配線金属の線幅と間隔を８μｍと
しインダクタンス１２、１５、１８の配線金属の線幅と
間隔を４μｍに固定した場合、曲線ｅはインダクタンス
１８の配線金属の線幅と間隔を８μｍとしインダクタン
ス１２、１５、１６の配線金属の線幅と間隔を４μｍに
固定した場合のインダクタンス１３の配線金属の線幅と
他のインダクタンスの配線金属の最小線幅の比率と周波
数１．５ＧＨｚにおける利得の変化を示す。図１３の曲
線ａ、曲線ｂ、曲線ｃ、曲線ｄ、曲線ｅからインダクタ
ンス１３の配線金属の線幅と他のインダクタンスの配線
金属の最小線幅の比率が１〜２０の範囲において利得は
向上する。

【０００９】図１４は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１３の入力整合と前記信号増幅用トランジ
スタ１１に直流電圧を印加するためのインダクタンスを
形成する配線金属の線幅と間隔を、１２の入力整合のた
めのインダクタンス、１５の出力整合のためのインダク
タンス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ
１１に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８
の直列帰還回路用のインダクタンスを形成する配線金属
の線幅と間隔よりも広くした場合の、線幅の比率と周波
数１．５ＧＨｚにおける雑音指数の変化を示す。図１４
において、配線金属はＡｕで、膜厚は約４μｍである。
曲線ａはインダクタンス１２、１５、１６、１８の配線
金属の線幅と間隔を全て４μｍに固定した場合、曲線ｂ
はインダクタンス１２の配線金属の線幅と間隔を８μｍ
としインダクタンス１５、１６、１８の配線金属の線幅
と間隔を４μｍに固定した場合、曲線ｃはインダクタン
ス１５の配線金属の線幅と間隔を８μｍとしインダクタ
ンス１２、１６、１８の配線金属の線幅と間隔を４μｍ
に固定した場合、曲線ｄはインダクタンス１６の配線金
属の線幅と間隔を８μｍとしインダクタンス１２、１
５、１８の配線金属の線幅と間隔を４μｍに固定した場
合、曲線ｅはインダクタンス１８の配線金属の線幅と間
隔を８μｍとしインダクタンス１２、１５、１６の配線
金属の線幅と間隔を４μｍに固定した場合のインダクタ
ンス１３の配線金属の線幅と他のインダクタンスの配線
金属の最小線幅の比率と周波数１．５ＧＨｚにおける雑
音指数の変化を示す。図１４の曲線ａ、曲線ｂ、曲線
ｃ、曲線ｄ、曲線ｅからインダクタンス１３の配線金属
の線幅と他のインダクタンスの配線金属の最小線幅の比
率が１〜２０の範囲において雑音指数は低減する。

【００１０】図１５は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１２の入力整合のためのインダクタンスを
形成する配線金属の線幅と間隔を、１３の入力整合と前
記信号増幅用トランジスタ１１に直流電圧を印加するた
めのインダクタンス、１５の出力整合のためのインダク
タンス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ
１１に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８
の直列帰還回路用のインダクタンスを形成する配線金属
の線幅と間隔よりも広くした場合の、線幅の比率と周波
数１．５ＧＨｚにおける利得の変化を示す。図１５にお
いて、配線金属はＡｕで、膜厚は約４μｍである。曲線
ａはインダクタンス１３、１５、１６、１８の配線金属
の線幅と間隔を全て４μｍに固定した場合、曲線ｂはイ
ンダクタンス１３の配線金属の線幅と間隔を８μｍとし
インダクタンス１５、１６、１８の配線金属の線幅と間
隔を４μｍに固定した場合、曲線ｃはインダクタンス１
５の配線金属の線幅と間隔を８μｍとしインダクタンス
１３、１６、１８の配線金属の線幅と間隔を４μｍに固
定した場合、曲線ｄはインダクタンス１６の配線金属の
線幅と間隔を８μｍとしインダクタンス１３、１５、１
８の配線金属の線幅と間隔を４μｍに固定した場合、曲
線ｅはインダクタンス１８の配線金属の線幅と間隔を８
μｍとしインダクタンス１３、１５、１６の配線金属の
線幅と間隔を４μｍに固定した場合のインダクタンス１
２の配線金属の線幅と他のインダクタンスの配線金属の
最小線幅の比率と周波数１．５ＧＨｚにおける利得の変
化を示す。図１５の曲線ａ、曲線ｂ、曲線ｃ、曲線ｄ、
曲線ｅからインダクタンス１３の配線金属の線幅と他の
インダクタンスの配線金属の最小線幅の比率が１〜５の
範囲において利得は向上する。

【００１１】図１６は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１２の入力整合のためのインダクタンスを
形成する配線金属の線幅と間隔を、１３の入力整合と前
記信号増幅用トランジスタ１１に直流電圧を印加するた
めのインダクタンス、１５の出力整合のためのインダク
タンス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ
１１に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８
の直列帰還回路用のインダクタンスを形成する配線金属
の線幅と間隔よりも広くした場合の、線幅の比率と周波
数１．５ＧＨｚにおける雑音指数の変化を示す。図１６
において、配線金属はＡｕで、膜厚は約４μｍである。
曲線ａはインダクタンス１３、１５、１６、１８の配線
金属の線幅と間隔を全て４μｍに固定した場合、曲線ｂ
はインダクタンス１３の配線金属の線幅と間隔を８μｍ
としインダクタンス１５、１６、１８の配線金属の線幅
と間隔を４μｍに固定した場合、曲線ｃはインダクタン
ス１５の配線金属の線幅と間隔を８μｍとしインダクタ
ンス１３、１６、１８の配線金属の線幅と間隔を４μｍ
に固定した場合、曲線ｄはインダクタンス１６の配線金
属の線幅と間隔を８μｍとしインダクタンス１３、１
５、１８の配線金属の線幅と間隔を４μｍに固定した場
合、曲線ｅはインダクタンス１８の配線金属の線幅と間
隔を８μｍとしインダクタンス１３、１５、１６の配線
金属の線幅と間隔を４μｍに固定した場合のインダクタ
ンス１２の配線金属の線幅と他のインダクタンスの配線
金属の最小線幅の比率と周波数１．５ＧＨｚにおける雑
音指数の変化を示す。図１６の曲線ａ、曲線ｂ、曲線
ｃ、曲線ｄ、曲線ｅからインダクタンス１３の配線金属
の線幅と他のインダクタンスの配線金属の最小線幅の比
率が１〜２０の範囲において雑音指数は低減する。

【００１２】図１７は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１２の入力整合のためのインダクタンス、
１３の入力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１に直
流電圧を印加するためのインダクタンス、１５の出力整
合のためのインダクタンス、１６の出力整合と前記信号
増幅用トランジスタ１１に直流電圧を印加するためのイ
ンダクタンス、１８の直列帰還回路用のインダクタンス
の各配線金属の膜厚をそれぞれ独立に変化させたときの
周波数１．５ＧＨｚにおける利得と雑音指数の変化を示
す。図１７において、配線金属はＡｕで、線幅と間隔は
４μｍである。曲線ａは配線金属の膜厚を４μｍから２
μｍに変えた場合、曲線ｂは配線金属の膜厚を４μｍか
ら８μｍに変えた場合、曲線ａは配線金属の膜厚を４μ
ｍから１２μｍに変えた場合の周波数１．５ＧＨｚにお
ける利得の変化を示す。図８に示した従来の高周波増幅
器において、１２の入力整合のためのインダクタンス、
あるいは、１３の入力整合と前記信号増幅用トランジス
タ１１に直流電圧を印加するためのインダクタンスを形
成する配線金属の膜厚を１５の出力整合のためのインダ
クタンス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジス
タ１１に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１
８の直列帰還回路用のインダクタンスの各配線金属の厚
みより厚くすると、利得の向上に効果がある。また、曲
線ｄは配線金属の膜厚を４μｍから２μｍに変えた場
合、曲線ｅは配線金属の膜厚を４μｍから８μｍに変え
た場合、曲線ｆは配線金属の膜厚を４μｍから１２μｍ
に変えた場合の周波数１．５ＧＨｚにおける雑音指数の
変化を示す。図８に示した従来の高周波増幅器におい
て、１２の入力整合のためのインダクタンス、あるい
は、１３の入力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１
に直流電圧を印加するためのインダクタンスを形成する
配線金属の厚みを１５の出力整合のためのインダクタン
ス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１
に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８の直
列帰還回路用のインダクタンスの各配線金属の膜厚より
厚くすると、雑音指数の低減に効果がある。

【００１３】図８に示した従来の高周波増幅器におい
て、１２の入力整合のためのインダクタンス、１３の入
力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１に直流電圧を
印加するためのインダクタンス、１５の出力整合のため
のインダクタンス、１６の出力整合と前記信号増幅用ト
ランジスタ１１に直流電圧を印加するためのインダクタ
ンス、１８の直列帰還回路用のインダクタンスの各配線
金属の膜厚は、選択メッキにより任意に調整できる。

【００１４】図１８は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１３の入力整合と前記信号増幅用トランジ
スタ１１に直流電圧を印加するためのインダクタンスを
形成する配線金属の線幅と間隔を、１２の入力整合のた
めのインダクタンス、１５の出力整合のためのインダク
タンス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ
１１に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８
の直列帰還回路用のインダクタンスを形成する配線金属
の膜厚よりも厚くした場合の、膜厚の比率と周波数１．
５ＧＨｚにおける利得の変化を示す。図１８において、
配線金属はＡｕで、線幅と間隔は４μｍである。曲線ａ
はインダクタンス１２、１５、１６、１８の配線金属の
膜厚を全て４μｍに固定した場合、曲線ｂはインダクタ
ンス１２の配線金属の膜厚を８μｍとしインダクタンス
１５、１６、１８の配線金属の膜厚を４μｍに固定した
場合、曲線ｃはインダクタンス１５の配線金属の膜厚を
８μｍとしインダクタンス１２、１６、１８の配線金属
の膜厚を４μｍに固定した場合、曲線ｄはインダクタン
ス１６の配線金属の膜厚を８μｍとしインダクタンス１
２、１５、１８の配線金属の膜厚を４μｍに固定した場
合、曲線ｅはインダクタンス１８の配線金属の膜厚を８
μｍとしインダクタンス１２、１５、１６の配線金属の
膜厚を４μｍに固定した場合のインダクタンス１３の配
線金属の膜厚と他のインダクタンスの配線金属の最小膜
厚の比率と周波数１．５ＧＨｚにおける利得の変化を示
す。図１８の曲線ａ、曲線ｂ、曲線ｃ、曲線ｄ、曲線ｅ
からインダクタンス１３の配線金属の膜厚と他のインダ
クタンスの配線金属の最小膜厚の比率が１〜２０の範囲
において利得は向上する。

【００１５】図１９は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１３の入力整合と前記信号増幅用トランジ
スタ１１に直流電圧を印加するためのインダクタンスを
形成する配線金属の膜厚を、１２の入力整合のためのイ
ンダクタンス、１５の出力整合のためのインダクタン
ス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１
に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８の直
列帰還回路用のインダクタンスを形成する配線金属の膜
厚よりも広くした場合の、各膜厚の比率と周波数１．５
ＧＨｚにおける雑音指数の変化を示す。図１９におい
て、配線金属はＡｕで、線幅と間隔は４μｍである。曲
線ａはインダクタンス１２、１５、１６、１８の配線金
属の膜厚を全て４μｍに固定した場合、曲線ｂはインダ
クタンス１２の配線金属の膜厚を８μｍとしインダクタ
ンス１５、１６、１８の配線金属の膜厚を４μｍに固定
した場合、曲線ｃはインダクタンス１５の配線金属の膜
厚を８μｍとしインダクタンス１２、１６、１８の配線
金属の膜厚を４μｍに固定した場合、曲線ｄはインダク
タンス１６の配線金属の膜厚を８μｍとしインダクタン
ス１２、１５、１８の配線金属の膜厚を４μｍに固定し
た場合、曲線ｅはインダクタンス１８の配線金属の膜厚
を８μｍとしインダクタンス１２、１５、１６の配線金
属の膜厚を４μｍに固定した場合のインダクタンス１３
の配線金属の膜厚と他のインダクタンスの配線金属の最
小膜厚の比率と周波数１．５ＧＨｚにおける雑音指数の
変化を示す。図１９の曲線ａ、曲線ｂ、曲線ｃ、曲線
ｄ、曲線ｅからインダクタンス１３の配線金属の膜厚と
他のインダクタンスの配線金属の最小膜厚の比率が１〜
２０の範囲において雑音指数は低減する。

【００１６】図２０は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１２の入力整合のためのインダクタンスを
形成する配線金属の膜厚を、１３の入力整合と前記信号
増幅用トランジスタ１１に直流電圧を印加するためのイ
ンダクタンス、１５の出力整合のためのインダクタン
ス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１
に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８の直
列帰還回路用のインダクタンスを形成する配線金属の膜
厚よりも厚くした場合の、各膜厚の比率と周波数１．５
ＧＨｚにおける利得の変化を示す。図２０において、配
線金属はＡｕで、線幅と間隔は４μｍである。曲線ａは
インダクタンス１３、１５、１６、１８の配線金属の膜
厚を全て４μｍに固定した場合、曲線ｂはインダクタン
ス１３の配線金属の膜厚を８μｍとしインダクタンス１
５、１６、１８の配線金属の膜厚を４μｍに固定した場
合、曲線ｃはインダクタンス１５の配線金属の膜厚を８
μｍとしインダクタンス１３、１６、１８の配線金属の
膜厚を４μｍに固定した場合、曲線ｄはインダクタンス
１６の配線金属の膜厚を８μｍとしインダクタンス１
３、１５、１８の配線金属の膜厚を４μｍに固定した場
合、曲線ｅはインダクタンス１８の配線金属の膜厚を８
μｍとしインダクタンス１３、１５、１６の配線金属の
膜厚を４μｍに固定した場合のインダクタンス１２の配
線金属の膜厚と他のインダクタンスの配線金属の最小膜
厚の比率と周波数１．５ＧＨｚにおける利得の変化を示
す。図２０の曲線ａ、曲線ｂ、曲線ｃ、曲線ｄ、曲線ｅ
からインダクタンス１３の配線金属の膜厚と他のインダ
クタンスの配線金属の最小膜厚の比率が１〜２０の範囲
において利得は向上する。

【００１７】図２１は、図８に示した従来の高周波増幅
器において、１２の入力整合のためのインダクタンスを
形成する配線金属の膜厚を、１３の入力整合と前記信号
増幅用トランジスタ１１に直流電圧を印加するためのイ
ンダクタンス、１５の出力整合のためのインダクタン
ス、１６の出力整合と前記信号増幅用トランジスタ１１
に直流電圧を印加するためのインダクタンス、１８の直
列帰還回路用のインダクタンスを形成する配線金属の膜
厚よりも厚くした場合の、各膜厚の比率と周波数１．５
ＧＨｚにおける雑音指数の変化を示す。図２１におい
て、配線金属はＡｕで、線幅と間隔は４μｍである。曲
線ａはインダクタンス１３、１５、１６、１８の配線金
属の膜厚を全て４μｍに固定した場合、曲線ｂはインダ
クタンス１３の配線金属の膜厚を８μｍとしインダクタ
ンス１５、１６、１８の配線金属の膜厚を４μｍに固定
した場合、曲線ｃはインダクタンス１５の配線金属の膜
厚を８μｍとしインダクタンス１３、１６、１８の配線
金属の膜厚を４μｍに固定した場合、曲線ｄはインダク
タンス１６の配線金属の膜厚を８μｍとしインダクタン
ス１３、１５、１８の配線金属の膜厚を４μｍに固定し
た場合、曲線ｅはインダクタンス１８の配線金属の膜厚
を８μｍとしインダクタンス１３、１５、１６の配線金
属の膜厚を４μｍに固定した場合のインダクタンス１２
の配線金属の膜厚と他のインダクタンスの配線金属の最
小膜厚の比率と周波数１．５ＧＨｚにおける雑音指数の
変化を示す。図２１の曲線ａ、曲線ｂ、曲線ｃ、曲線
ｄ、曲線ｅからインダクタンス１３の配線金属の膜厚と
他のインダクタンスの配線金属の最小膜厚の比率が１〜
２０の範囲において雑音指数は低減する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施例を図
１により説明する。図１において、１は信号増幅用トラ
ンジスタ、２は入力整合のためのインダクタンス、３は
入力整合と前記信号増幅用トランジスタ１に直流電圧を
印加することを兼ねるためのインダクタンス、４は入力
整合と直流阻止を兼ねたコンデンサ、５は出力整合のた
めのインダクタンス、６は出力整合と前記信号増幅用ト
ランジスタ１に直流電圧を印加することを兼ねるための
インダクタンス、７は出力整合と直流阻止を兼ねたコン
デンサ、８は直列帰還回路用のインダクタンスである。
入力側はインダクタンス２、３とコンデンサ４により整
合回路を構成し、出力側はインダクタンス５、６とコン
デンサ７により整合回路を構成している。

【００１９】図１に示した本発明の第一の実施例である
低雑音増幅器の回路定数、トランジスタの大きさは、ト
ランジスタ１のゲート長が０．４μｍ、ゲート幅が３０
０μｍ、インダクタンス２が９．８ｎＨ（配線金属の線
幅と間隔が共に４μｍ）、インダクタンス３が３４．７
ｎＨ（配線金属の線幅と間隔が共に８μｍ）、コンデン
サ４が１．３ｐＦ、インダクタンス５が２６．２ｎＨ
（配線金属の線幅と間隔が共に４μｍ）、インダクタン
ス６が１１．５ｎＨ（配線金属の線幅と間隔が共に４μ
ｍ）、コンデンサ７が１．２ｐＦ、インダクタンス８が
６．２ｎＨ（配線金属の線幅と間隔が共に４μｍ）、入
力側と出力側に接続するインピーダンスが５０Ω、ドレ
イン電圧がＶｄ＝３Ｖ、ドレイン電流がＩｄ＝２ｍＡ、
ゲート電圧はＶｇｓ＝−０．７〜−０．９Ｖである。

【００２０】図２は、図１に示した低雑音増幅器の第一
の実施例をＩＣ化した場合のチップ平面図の概略を示し
たものである。図２において、１は信号増幅用トランジ
スタ、２は入力整合のためのインダクタンス、３は入力
整合と前記信号増幅用トランジスタ１に直流電圧を印加
するためのインダクタンス、４は入力整合と直流阻止を
兼ねたコンデンサ、５は出力整合のためのインダクタン
ス、６は出力整合と前記信号増幅用トランジスタ１に直
流電圧を印加するためのインダクタンス、７は出力整合
と直流阻止を兼ねたコンデンサ、８は直列帰還回路用の
インダクタンスである。入力側はインダクタンス２、３
とコンデンサ４により整合回路を構成し、出力側はイン
ダクタンス５、６とコンデンサ７により整合回路を構成
している。図２では、３の入力整合と前記信号増幅用ト
ランジスタ１に直流電圧を印加するためのインダクタン
スの配線金属の線幅を他の線幅より広くしている。

【００２１】図３は、図２に示した低雑音増幅器の第一
の実施例による利得の周波数特性を示したものである。
図３において、曲線ａは本発明の利得の周波数特性を示
したもので、１．４ＧＨｚから１．６ＧＨｚまで１１．
９〜１０．６ｄＢの利得を示している。曲線ｂは、図８
に示した従来の高周波増幅器の利得の周波数特性を示し
たもので、曲線ａは曲線ｂに比べて周波数１．５ＧＨｚ
での利得が約０．２５ｄＢ向上している。図４は、図２
に示した低雑音増幅器の第一の実施例による雑音指数の
周波数特性を示したものである。図４において、曲線ａ
は本発明の雑音指数の周波数特性を示したもので、１．
４ＧＨｚから１．６ＧＨｚまで２．４ｄＢ以下の雑音指
数を示している。曲線ｂは、図８に示した従来の高周波
増幅器の雑音指数の周波数特性を示したもので、曲線ａ
は曲線ｂに比べて周波数１．５ＧＨｚでの雑音指数が約
０．２ｄＢ低減している。

【００２２】図５は、本発明の第二の実施例の低雑音増
幅器をＩＣ化した場合のチップ平面図の概略を示したも
のである。図５において、１は信号増幅用トランジス
タ、２は入力整合のためのインダクタンス、３は入力整
合と前記信号増幅用トランジスタ１に直流電圧を印加す
るためのインダクタンス、４は入力整合と直流阻止を兼
ねたコンデンサ、５は出力整合のためのインダクタン
ス、６は出力整合と前記信号増幅用トランジスタ１に直
流電圧を印加するためのインダクタンス、７は出力整合
と直流阻止を兼ねたコンデンサ、８は直列帰還回路用の
インダクタンスである。入力側はインダクタンス２、３
とコンデンサ４により整合回路を構成し、出力側はイン
ダクタンス５、６とコンデンサ７により整合回路を構成
している。図５では、３の入力整合と前記信号増幅用ト
ランジスタ１に直流電圧を印加するためのインダクタン
スの配線金属の膜厚を他の膜厚（４μｍ）より厚く（８
μｍ）している。

【００２３】図６は、図５に示した低雑音増幅器の第二
の実施例による利得の周波数特性を示したものである。
図６において、曲線ａは本発明の利得の周波数特性を示
したもので、１．４ＧＨｚから１．６ＧＨｚまで１２．
０〜１０．７ｄＢの利得を示している。曲線ｂは、図８
に示した従来の高周波増幅器の利得の周波数特性を示し
たもので、曲線ａは曲線ｂに比べて周波数１．５ＧＨｚ
での利得が約０．２ｄＢ向上している。図７は、図５に
示した低雑音増幅器の第二の実施例による雑音指数の周
波数特性を示したものである。図５において、曲線ｂは
本発明の雑音指数の周波数特性を示したもので、１．４
ＧＨｚから１．６ＧＨｚまで２．３ｄＢ以下の雑音指数
を示している。曲線ｂは、図８に示した従来の高周波増
幅器の雑音指数の周波数特性を示したもので、曲線ａは
曲線ｂに比べて周波数１．５ＧＨｚでの雑音指数が約
０．２５ｄＢ低減している。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、入力整合回路と出力整
合回路を有するトランジスタによる高周波増幅器におい
て、入力整合回路を形成する配線金属の少なくとも１ヶ
所以上の線幅を出力整合回路を形成する配線金属の線幅
より広くすることにより、前記入力整合回路の寄生抵抗
を低減できるので、前記入力整合回路の損失が少なくな
り、高周波帯の利得を向上させ、雑音指数を低減する効
果がある。図１に示した本発明の第一の実施例による
と、インダクタンス３を形成する配線金属の線幅だけを
８μｍと広くし、他の配線金属の線幅を４μｍとするこ
とにより、すべての配線金属の線幅が４μｍの場合に比
べて、周波数１．５ＧＨｚにおける利得は０．２５ｄＢ
向上、雑音指数は０．２４ｄＢ低減している。また、前
記入力整合回路を形成する配線金属の線幅を高周波増幅
器のチップ・サイズを考慮した最大寸法まで出力整合回
路を形成する配線金属の線幅より広くし、出力整合回路
を形成する配線金属の線幅を狭くすることにより、周波
数帯域の変化と利得の低下が少なく、雑音指数とチップ
・サイズを低減できる効果がある。

【００２５】本発明によれば、入力整合回路と出力整合
回路を有するトランジスタによる高周波増幅器におい
て、入力整合回路を形成する配線金属の少なくとも１ヶ
所以上の膜厚を出力整合回路を形成する配線金属の膜厚
より厚くすることにより、前記入力整合回路の寄生抵抗
を低減できるので、前記入力整合回路の損失が少なくな
り、高周波帯域の利得を向上させ、雑音指数を低減する
効果がある。図１に示した本発明の第一の実施例による
と、インダクタンス３を形成する配線金属の膜厚だけを
８μｍと広くし、他の配線金属の膜厚を４μｍとするこ
とにより、すべての配線金属の膜厚が４μｍの場合に比
べて、周波数１．５ＧＨｚにおける利得は０．２ｄＢ向
上、雑音指数は０．２３ｄＢ低減している。また、前記
入力整合回路を形成する配線金属の膜厚を高周波増幅器
の加工プロセスを考慮した最大寸法まで出力整合回路を
形成する配線金属の膜厚より厚くし、出力整合回路を形
成する配線金属の膜厚を薄くすることにより、周波数帯
域の変化と利得の低下が少なく、回路形式を変更せずに
雑音指数を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す低雑音増幅器の回
路図である。

【図２】本発明の第一の実施例を示す低雑音増幅器をＩ
Ｃ化した場合のチップ平面図の概略を示したものであ
る。

【図３】本発明の第一の実施例を示す低雑音増幅器の利
得の周波数特性である。

【図４】本発明の第一の実施例を示す低雑音増幅器の雑
音指数の周波数特性である。

【図５】本発明の第二の実施例を示す低雑音増幅器をＩ
Ｃ化した場合のチップ平面図の概略を示したものであ
る。

【図６】本発明の第二の実施例を示す低雑音増幅器の利
得の周波数特性である。

【図７】本発明の第二の実施例を示す低雑音増幅器の雑
音指数の周波数特性である。

【図８】従来の高周波増幅器の回路図である。

【図９】従来の高周波増幅器をＩＣ化した場合のチップ
平面図の概略を示したものである。

【図１０】半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成した矩形スパ
イラル状インダクタンスの配線金属の線幅と寄生抵抗の
関係を示したものである。

【図１１】半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成した矩形スパ
イラル状インダクタンスの配線金属の膜厚と寄生抵抗の
関係を示したものである。

【図１２】従来の高周波増幅器における整合回路の配線
金属の線幅と利得，雑音指数の関係を示したものであ
る。

【図１３】高周波増幅器における入力整合回路の一部の
配線金属の線幅と他の配線金属の線幅との比率と利得の
関係を示したものである。

【図１４】高周波増幅器における入力整合回路の一部の
配線金属の線幅と他の配線金属の線幅との比率と雑音指
数の関係を示したものである。

【図１５】高周波増幅器における入力整合回路の一部の
配線金属の線幅と他の配線金属の線幅との比率と利得の
関係を示したものである。

【図１６】高周波増幅器における入力整合回路の一部の
配線金属の線幅と他の配線金属の線幅との比率と雑音指
数の関係を示したものである。

【図１７】従来の高周波増幅器における整合回路の配線
金属の膜厚と利得，雑音指数の関係を示したものであ
る。

【図１８】高周波増幅器における入力整合回路の一部の
配線金属の膜厚と他の配線金属の線幅との比率と利得の
関係を示したものである。

【図１９】高周波増幅器における入力整合回路の一部の
配線金属の膜厚と他の配線金属の線幅との比率と雑音指
数の関係を示したものである。

【図２０】高周波増幅器における入力整合回路の一部の
配線金属の膜厚と他の配線金属の線幅との比率と利得の
関係を示したものである。

【図２１】高周波増幅器における入力整合回路の一部の
配線金属の膜厚と他の配線金属の線幅との比率と雑音指
数の関係を示したものである。

【符号の説明】

１…トランジスタ、２…インダクタンス、３…インダク
タンス、４…コンデンサ、５…インダクタンス、６…イ
ンダクタンス、７…コンデンサ、８…インダクタンス。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力整合回路と出力整合回路を有するトラ
   ンジスタによる高周波増幅器において、入力整合回路を
   形成する配線の少なくとも１ヶ所以上の線幅を出力整合
   回路を形成する配線の線幅より１〜２０倍の範囲で広く
   し、前記入力整合回路の寄生抵抗を低減したことを特徴
   とする低雑音増幅器。
2. 【請求項２】入力整合回路と出力整合回路を有するトラ
   ンジスタによる高周波増幅器において、入力整合回路を
   形成する配線の少なくとも１ヶ所以上の膜厚を出力整合
   回路を形成する配線の膜厚より１〜２０倍の範囲で厚く
   し、前記入力整合回路の寄生抵抗を低減したことを特徴
   とする低雑音増幅器。
3. 【請求項３】入力整合回路と出力整合回路と帰還回路を
   有するトランジスタによる高周波増幅器において、入力
   整合回路を形成する配線の少なくとも１ヶ所以上の線
   幅、あるいは、帰還回路を形成する配線の少なくとも１
   ヶ所以上の線幅を出力整合回路を形成する配線の線幅よ
   り１〜２０倍の範囲で広くし、前記入力整合回路、ある
   いは、前記帰還回路の寄生抵抗を低減したことを特徴と
   する低雑音増幅器。
4. 【請求項４】入力整合回路と出力整合回路と帰還回路を
   有するトランジスタによる高周波増幅器において、入力
   整合回路を形成する配線の少なくとも１ヶ所以上の膜
   厚、あるいは、帰還回路を形成する配線の少なくとも１
   ヶ所以上の膜厚を出力整合回路を形成する配線の膜厚よ
   り１〜２０倍の範囲で厚くし、前記入力整合回路、ある
   いは、前記帰還回路の寄生抵抗を低減したことを特徴と
   する低雑音増幅器。
5. 【請求項５】請求項１〜４に記載の低雑音増幅器を用い
   たモノリシック増幅器或いは高周波装置。