JPS58142609A - Ｆｅｔ電力増幅器の低電圧駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、電界効果トランジスタ（この明細肖では１Ｆ
・ＥＴ」という、−、）を増幅素子とするｒｌｊｌ増力
器に関する。特に、電力増幅器を低いドレイン市、圧に
より駆動する方法ＶＣ関する１゜〔従来技術の説明〕 従来の高効率電力増幅器ｔ：１、いわゆる８級あるいけ
Ｃ級動作といわれる動作によって実現され、ドレイン用
の電源電圧は、出力最大重１＋」：り大きく設定しなけ
ｔｌばならない。これを電力増幅器に用いられるＦ　Ｋ
　Ｔの直流特性と時間に対するドレイン電流波形により
説明する。−例とし７て、ＧａＡθｈｕｅｓ　ＦＢＴの
ノーマリ・オン型Ｆ　Ｋ　Ｔについて、その直流特性を
第１図に示す４、 第１図は、横軸にドレイン・ソース間型＋＋−Ｃ■Ｉ）
Ｓ）をとり、縦軸にドレイン電流（１，、）をとる。）
くわを−■このＦｌｉｉＴの動作を決める負荷直線であ
る。Ａｔ、１゛このＢ・刊Ｔのドレイン市、圧電流、特
性曲線−（゛、ドレイン電流が最大になることを示す。

この曲線Ａと負荷直＃ｊ！町、との交点をＰｌとし、こ
の負荷直線と横１１１との交点を１）５と（２、点Ｐ１
とＰ３とのほぼ中間に点Ｐ２を定め、この点Ｌ“２を通
るこのｐ’　ｕ；　’ｒのドレイン市、汗′市Ｍｔ１時
性曲ｉをＢとする３、この１（′ＩＴの動作点をＰ５に
するならＩ：□１゛、トレイン１ｉＬ月。

はＶ５に、動作点をＰ２Ｖこするならば、ドレイン甫Ｉ
Ｆｔゴｖ２に設定（７々ければならない。

ノーマリ・オン型ｙ　＋ａ　Ｔを用いて、Ａ級増幅動作
をさせようとするならば、その増幅器の動作点すなわち
ゲート・ソース間に加えるバイアス甫ｊ１・（Ｖ、８）
は点Ｐａｌ／ｊ７設定する７、このときのドレイン・ソ
ース間に加える′屯源霜、ｌｔ・＜　ｖ、うＩ＋　）　
ｉ、Ｉ■２となる。し７たがって通常ｔ」ゲート・ソー
ス間の′Ｍｆ　ＦＩ−（Ｖ、８）は−１，０〜−−５，
０［Ｖ　：］　Ｔ’、　市、　＄ド市）：ｔ、　（ＶＩ
Ｈ）　）は５〜ｕｉ［ｖ］皆度になり、１１−負の２つ
の電、源が必快である１、 ｔｒＥｒの電源効率を上げる場合に１．＋、クー　１ソ
一ス間に加えるバイアス電圧（Ｖ、ｓ　）　Ｏ動作、壱
Ｐ５に設′定し、そのときの市諒市、圧（ｖＩ）−ＩＣ
）を−１’１７３となる。このときのドレイン電流の時
間に利１６波形は第２図のように々す、いわゆるＢＭ動
作と々６ｏさらに？ＩＶ源効率を上げる場合Ｖ（７ｒ−
１、ゲ−１・、バイアスをさらに深くして、０納動作を
さし１／・１゜この場合にもトレイン市圧Ｖ１３である
。この、［うｅへ、Ｂ級徒た＋ｔ　Ｏ級動作をさせると
、電飾電圧（ＶＤｌ＋　）がｖ３となるのＣ、ト記へ級
動作の場合、しり電源室Ｌｆｉ　（”Ｉ）Ｉ）　）はさ
らに旨くなり、通常８−２０ｖとなる。このように従来
の方法でＣ１高効率重力増幅器を実現する場合にｔ−１
、それぞれに応［しＣ高い′市川の電源を用いなければ
ならない。

〔発明の目的〕　・ 本発明は低い′電源電圧を用いて、高効率電力増幅器を
実現することを目的とする。

〔発明の要点］ 本発明Ｖ１、ゲートバイアスを−″Ａｉセ飽第１ビ市帷
の流れる電１４とし、かつ、市１源電１トをＦＥＴのド
【／イン軍、流が飽和する最低電圧付近に設定すること
により、入力交流の負電圧成分（ｎチャンネルＥｌ’Ｅ
Ｔの場合）、あるいは正電圧成分（ｐチャンイルＦｍＴ
（１）場合）を増幅動作させることを特徴とする。

〔実施例による説明〕

第６図は本発明方法を実施した増幅器の一実施例構成図
である。ＩＩ’　ｌ！ｊ　’ｒ１０のソース電極１接地
し、ドレイン電極はインダクタ１１を介して電源１２に
接続する、ゲート電極は入力インピーダンス整合回路１
３に接伏し、ドレイン電極は出力インピーダンス整合回
路１４に接続する。１５は増幅すべき入力信号源、１６
はその信号源のインピーダンスを表わす。１７は出力負
荷インピーダンスを表わす。インダクタ１１は信号源１
５の周波数に対して、十分に人さＡインピーダンスを有
するように運ぶ、 ここで？三Ｔ　１０に与えるバイアスと動作点＜つめて
説明すると、第４図に不発明実施例回路ＤＦＥＴについ
て、ドレイン・ソース間の電圧Ｖ、、−に河して、ドレ
イン電流稲を示す電圧電流特性図である、第４図でＲＬ
は弁荷線であり、曲＠Ａはゲートバイアスをある程度大
きい特定の値に定めたときのドレイン特性を示す、 すなわち不発明の特徴は、負荷線孔との又点すなわち動
作点が、曲線Ａのようにドレイン電流が飽和状態となる
電圧のうち、最低電圧付近の点となるように選ぶ。点Ｐ
ｏはちょうどそのような点であり、動作点が点Ｐｏとな
るように、ゲ−１・′市惨およびドレイン市、極に直流
バイアスを与え負荷抵抗を設定する。

このような動作点の設定により、入力信号を与えるとＦ
ｆｅＴ］０のドレインＷ、　ｆＪ−および回流ｅｊ１第
４図に示す負荷＝ｒ＜、に沿つて移動する４、揚幅が大
きいときにｄ、点Ｐｎと点Ｐ５との間を移動する。さら
に詳しく説明すると、人力（ｇ　Ｍが室のときの動作点
はＰａであるから、入力信ちとして交番電圧を与えると
、ドレイン電流が減少するような半サイクルについてれ
１、角葡線Ｒ，、Ｉ−を・点Ｐ５の方向に移動するが、
ドレイン電流が増加する方向の半サイクルについてｔｉ
ｔ　、とのＦＥＴの静特性ＶＣより制限されて、点Ｐａ
にとどまる。。

したがって、ドレイン電流工。の時間に対する波形は第
５図のようになる１、 このときドレインに供給する直流′ｆＩｊＬ源１２の電
圧（Ｖｒ、ｌＤ　）について考えると、その動作点ＰＱ
Ｉ／（対応する市１圧ＶＯに、インダクタ１１の市１Ｆ
１−降゛ト分を加えた飴で十分である。インタフタ１１
の電ＩＪゝ降下分はほとんど零とすることができるから
、実効十ｔ：ｌ電圧Ｖｏでよい。こノ１け、実際のＦ　
ＦＧ　Ｔについ−Ｃ考えると、ＩＶ−，５Ｖの範囲にあ
り、きわめ−（低い電源電圧−ｒ゛、１１”　ｍ　Ｔ増
幅器を８級あるいし１０級に相当する動作をさせること
ができることにな／１０、 さらに、ノーマリ・オン形の１１’　ｋ　Ｔｒ１１１第
４図に万くず特性曲線Ａ　ｉｌ、クーｉ・バイアス電圧
（Ｖｇｓ　）がほぼ零のときの特性曲線になるので、Ｆ
１！ＩＴのゲート側回路にＶ１直流バイアスを与える必
曹がなく、ドレインｌ１．　＋４−をりえる市＃ｔ１２
のみによって、−に連のような動作点ケ設定することが
Ｃさる。

〔応用例の説明〕

以上ｉＪ’　Ｆ　ｉｉｊ　Ｔ　、特に、ノーマリ　オン
形のｆｌ’　）！ｊ　Ｔを用いて説明したが、この動作
点の設定ｔ：１、他のりし式のＦ　ｌｉｉ　Ｔについて
同様に実施することができる。この場合に、ＴＩ’　ｌ
ｉｊ　Ｔの釉頻によってＩｊｌ　ケート回路に別％Ｌ源
によるグー１−バイアス回路を設りることが必侠と々る
。′□ｆ　ｆｃ、　、　　ｘｒ゛ｎ；　Ｔの棹類に、［
つてｔｊ、ゲ−ｌ−”ｔＭ、　ｂＩｆ、が（Ａｒれるこ
とにより、ゲート領埴の発熱が問題となることが考えら
〕するが、こ１１ら０、電ｉＡｔ値の選び方、素子の而
（熱例宿を劣ｔｄ　ｔ−。

て設計することが＋３］能である。

ドレイン電極とドレイン直流バイアス電圧用の電源との
間に挿入される回路についてＱ」、インダクタのほか、
トランス巻線、インダクターまたｔｉｔ　ｌ・ランス巻
線と４ｊｔ　４ｎとの組合せ、その他の入カイ＝　”３
＾流周波数に対１．−Ｃ＾いインピーダンスを早［７直
流に対して低い抵４’Ａ値を呈する回路であハげよい。

上述のよう々！ｆｉ１１作府の設定し１、バイポーラ・
トランジスタについても適用することができる。１〔効
果の説明〕 り上ＨＩ？明したように、本発明の方法によｊｌ　ＰＩ
’、Ｆ’ＥＴＯ尚効率重力増幅器を１〜３Ｖ程ルの電源
により実現することができる。ｔｌ’ＥＴがノーマリ・
オン形でｆｂねば′出線を１系統にでへる６、本発明の
方法Ｑ１、′酸油電源により動作する移動無線通信装置
の電力四幅器に実ｍｊ　Ｌ−で、電源の小形化および経
俗化に１：１１するところが大きい１．

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例方法の動作説、明図。 第２図ｄ従来例の８級−ｆ　＆　ｒ、Ｊ−０級のドレイ
ン′市原波形を示す図。 第３図は本発明実施例増幅器の回路構成図３゜第４図は
本発明実施例方法の動作点のｎ９明図１、第５図は本発
明実施例のドレイン電流波形を示す図。 １０・・・？″ＥＴ、１１・・・インダクタ、１２　・
・電源、１３．１４・・インピーダンス整合回路、１５
・・・□１ｍ号諒１Ｉ６・信号源インじ一タ′ンス、１
７・・・出力負荷インビルダンス。 特許出願人　日本電信電話公ネ１ 代ｊ７１人　弁理士　井　出　直　孝 ハ　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ゲート・ソース間にはドレイン電流が飽和状
   態になるように直流バイアスを与え、ドレイン・ソース
   間にはドレイン電流が飽和状態になる電圧のうち最低電
   圧付近の直流１バイ−ｒス宵１圧を与え、ドレイン電極
   とこのドレイン直流、バイアス電圧用の電源との間に入
   力信号交流周波数に対して高いインピーダンスを呈し直
   流に対して低い抵抗値を呈する回路を接続し、ゲート・
   ソース間に入力信号を与え、ドレイン電流の変化から出
   力信号を取出すＦＦ１Ｔ電力増幅器の低電圧駆動方法。