JPS58162112A - モノリシツク集積回路増幅器 - Google Patents

モノリシツク集積回路増幅器

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JPS58162112A
JPS58162112A JP4587782A JP4587782A JPS58162112A JP S58162112 A JPS58162112 A JP S58162112A JP 4587782 A JP4587782 A JP 4587782A JP 4587782 A JP4587782 A JP 4587782A JP S58162112 A JPS58162112 A JP S58162112A
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capacitance
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Hitoshi Ito
仁 伊藤
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NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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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】 本発明はモノリシック集積回路増幅器に関し。
特にマイクロ波帯におけるモノリシック集積回路増幅器
に関する。
従来、マイクロ波帯の集積回路増幅器は、単体の能動素
子とその外部に容量性あるいは誘導性スタブによる整合
回路によって構成されていた。これに対して整合回路に
キャパシタ或いはインダクタ等の集中定数素子を用い、
この整合回路と能動素子とを半導体基板に一体化構成し
、小型・軽量で大量生産可能なモノリシック集積回路増
幅器が検討されてきている。以下、能動素子にガリウム
砒累電界効果トランジスタを用いたX帯モノリシック集
積回路増幅器を一例とした場合につ−て説明する。
従来、このモノリシック増幅器の整合回路としては1例
えば第1図に示すように、電界効果トランジスタ(以下
FETと記す)11のゲート入力端12およびドレイン
出力端15から直列の集中定数インダクタンス13,1
6.次に並列に集中定数インダクタンス14.17’を
接続した構成で特性インピーダンス50Ωに整合をとる
回路構成としていた・ 第2図は第1図に示す整合回路の整合径路を示すスミス
チャートである。
PETの入出力インピーダンスtriわすA点及び0点
より定抵抗円上をA−)B点へ、又、C−+D点へ動き
(直列インダクタンスIL16L次に定コンダクタンス
円上iB→0点へ、又D→0点へ動いて(並列インダク
タンス14.17)特性インピーダンス50Ωに整合を
とる。尚、第1図の20.21は入出カバイアスフイー
ド用キャパシタンスであるヶ このような整合回路構成にしtモノリシック増幅器の場
合には、実際のマイクロ波回路としては。
入出力(’50Ω)端と整合回路との間に直流を阻止す
る友めのキャパシタンス18.In入れる必要がある。
そして、このキャパシタンスの値としては、入出力イン
ピーダンス50Ωに比べ、充分低いインピーダンス値に
なる事、および電圧定在波比(以下vswRと称す〕が
出来るだけ1に近い事が必要である。より具体的にはv
swR<1.2の場合では、容量性インピーダンスとし
ては9Ω以下である必要があシ、特性インピーダンス5
0Ωに対して充分低くなければならない事から。
今、5Ωに選ぶ事にする。従って、容量性インピーダン
スXcを表わす式Xc=1/ωCより周波数f 12 
GHzにおいてCの値を求めるとC=2.7pFになる
。そこで、キャパシタとして、厚み6000Xの8 f
o2膜を誘電体とする平行平板型のMIMキャパシタを
用いるものとするならば、その電極寸法は、194μm
 角となる。従って、入出力共に整合回路に続いて1 
g 4 ltmo  という大面積のキャパシタを必要
とする事になる。この事は、集中定数菓子を用い次モノ
リシック集積回路増幅器の特徴である小さな面積で、大
量生産を可能にするという面で、大きな欠点となる。又
、ここでの−例のような、整合回路構成増幅器の利得対
周波数特性の計算値を第3図に示す。第3図に示すよう
に、利得対周波数特性は単峰形の比較的狭い帯域特性に
なる。
第4図は従来の整合回路の他の例の回路図である。
FETIIの入出力端22.25から並列インダクタン
ス23.26.次に直列キャパシタンス24.27の集
中足数整合累子を接続した構成で。
特性インピーダンス50Ωに整合をとる回路構成するO 第5図は第4図に示す整合回路の整合径路を示すスミス
チャートである。
PETの入出力インピーダンス値賢わすに点およびσ点
より定コンダクタンス円上をに→B′点へ。
又 Q/→y点へ動き(並列インダクタンス23゜26
)1次に定抵抗円上vi−8’→α点へ、又、ff−+
α点へ動いて(直列キャパシタンス24.27)特性イ
ンピーダンス50Ωに整合會とる。ここで第4図の28
.29は入出カバイアスフイード用キャパシタンスであ
る。
=5− このような回路構成の場合には直列キャパシタンスは整
合素子と共に直流阻止用としての機能をも有する。実際
にはこのキャパシタンスの値は。
0.5 pp、  0.4 pF  とな#)MIMキ
ャパシタンスの寸法とシテは6000A (DCVD−
8i022誘電体とじ友場合にはそれぞれ85μm0.
76μm0りとなり、第1図に示し次側のような大面積
のものを必要とする事もガ〈、増@器全体の寸法金小型
比できる。しかしながら、このような整合回路構成のモ
ノリシック増幅器の利得対周波数特性(計算値)は第6
図に示すように、単峰形の狭い帯域特性になり、性能の
面での欠点となっていた。
本発明の目的は、上記欠点を除去し、チップ面積を縮小
し、しかも利得対周波数特性が広帯域であるモノリシッ
ク集積回路増幅器を提供することにある。
本発明のモノリシック集積回路増幅器は、能動素子と、
i*能動素子の入力端子に一端が接続する第1のインダ
クタンスと、一端が前記第1のインダクタンスの他端に
接続し他端が入力端子に接続6− する第1のキャパシタンスと、前記第1のインダクタン
スの他端に接続する第2のインダクタンスと、前記第1
のキャパシタンスの他端に接続する第3のインダクタン
スと、前記能動素子の出力端子に一端が接続する第4の
インダクタンスと、一端が前記第4のインダクタンスの
他端に接続し他端が出力端子に接続する第2のキャパシ
タンスと。
前記第4のインダクタンスの他端に一端が接続する第5
のインダクタンスと、前記第2のキャパシタンスの他端
に一端が接続する第6のインダクタンスとから成る整合
回路とを含んで構成される。
次に本発明の実施例について図面を用いて説明する・ 第7図は本発明の一実施例の回路図である。
この実施例は、能動素子31と、この能動素子31の入
力端子に一端が接続する第1のインダクタンス33と、
一端が前記第1のインダクタンスの他端に接続し他端が
入力端子に接続する第1のキャパシタンス35と、第1
のインダクタンス35の他端に接続する第2のインダク
タンス34と、第1のキャパシタンス35の他端に接続
する第3のインダクタンス36と、能動素子31の出力
端子に一端が接続する第4のインダクタンス38と、一
端が第4のインダクタンス38の他端に接続し他端が出
力端子に接続する第2のキャパシタンス40と、第4の
インダクタンス38の他端に一端が接続する第5のイン
ダクタンス39と、第2のキャパシタンス40の他端に
一端が接続する第6のインダクタンス41とから成る整
合回路とを含んで構成される。キャパシタンス42.4
3は入力及び出力のバイアスフィード用である。能動素
子として例えばG a A s電界効果トランジスタを
用いる。このような整合回路を含むモノリシック集積回
路増幅器を作るとマイクロ波帯の広帯域増幅器が得られ
る。以下マイクロ波帯が12Gtlz帯として説明する
第8図は第7図に示した一実施例の整合径路を示すスミ
スチャートである・ FET31のゲート入力端32(A点〕よシ直列にイン
ダクタンス33を接続しくA−)B点へ)。
更に並列にインダクタンス34全接続しくB→C点へ)
、最大に平坦、即ち0点のインピーダンスがeになるよ
うに選び、次に直列にキ ャパシタンス35を接続しくC−+D点へ)、更に並列
にインダクタンス36を結合した(D→0点ヘハニ段構
成でF’ETの入力インピーダンスを50Ωに整合をと
る。この時のキャパシタンス34の大きさは0.4p:
FでありCVD法により被着し7tj6000A程度の
5iOz膜全層間絶縁膜とするMIMキャパシタの場合
の寸法は76μm0、り′である。同様に出力側もFE
T31のドレイン出力端37(E点)より直列インダク
タンス38゜並列インダクタンス39.直列キャパシタ
ンス40、並列インダクタンス41を接続した同一の構
成(E −) F −+ G −) H2O点へ)でP
ETの出力インピーダンスを50Ωに整合をとる。この
時のキャパシタンスの大きさは0.69Fであり、MI
Mキャパシタの寸法は93μm0  である。
第9図は第1図に示す整合回路を配置した半導体チップ
の平面図、第10図は第7図に示す一実9− 施例を配置した半導体チップの平面図である。
第9図に示した従来品のチップ寸法は1150μmX9
00μm であるのに対し、第10図に示した本発明の
実施例のチップ寸法は950μm×900μmであり、
長さ方向の寸法が短縮されている。
第11図は第7図に示す一実施例の利得対周波数特性(
計算@)の特性曲線図である。
図に示すように、110E]z〜130tlzまでほぼ
平坦な広い帯域特性が得られている。第7図及び第10
図に示し友直列キャパシタンス35.40は整合素子と
してだけではなく、直流阻止用としても機能する友め、
従来のような大面積のキャパシタンスを必要とはし力い
以上述べ几ように、整合回路素子として直列キャパシタ
ンスを設けることによって、直流阻止としても機能する
九めに従来のような大面積のキャパシタンスを必要とせ
ず、従って、全体のチップサイズを縮少でき、モノリシ
ック集積回路の目的である小型比、大量生産を可能にす
るという点で10− 非常に有効である。
又、本発明の整合回路構成により、広い利得対周波数特
性が得られ、性能向上の面でも大きな利点となる。
更に、本発明によれば、整合回路素子構成を変えるだけ
であり、基本的には従来と同様の集中定数インダクタ及
びキャパシタを用いるのであL従って、マスクの一部を
変更するだけで、製造プロセスに変化を及ばずものでは
なく、極めて容易に実現できる長所をもつ。
尚1本発明の実施例ではGaAs’ME8FET +!
f−用いた場合について述べたが、InPにおいても同
様に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の整合回路の一例の回路図、第2図は第1
図に示す整合回路の整合径路?示すスミスチャート、第
3図は第1図に示す整合回路の利得対周波数特性図、第
4図は従来の整合回路の他の例の回路図、第5図は第3
図に示す整合回路の=11 − 整合径路を示すスミスチャート、第6図は第4図に示す
整合回路の利得対周波数特性図、第7図は本発明の一実
施例の回路図、第8図は第7図に示す一実施例の整合径
路を示すスミスチャート、第9図は第1図に示す整合回
路を配置した半導体チップの平面図、第10図は第7図
に示す一実施例を配置した半導体チップの平面図、第1
1図は第7図に示す一実施例の利得対周波数特性図であ
る。 11・・・・・・FBT、12・・・・・・入力端、1
3.14・・・・・・インダクタンス、15・山・・出
力端、16゜17・・・・・・インダクタンス、18,
19,20゜21・・・・・・キャパシタンス、22・
・・・・・入力端、23・・・・・・インダクタンス、
24・・・・・・キャパシタンス。 25・・・・・・出力端、26・・・・・・インダクタ
ンス、27゜28.29・・・・・・キャパシタンス、
31・・・−F E T 。 32・・・・・・入力端、33.34・・・・・・イン
ダクタンス。 35・・・・・・キャパシタンス、36・・・・・・イ
ンダクタンス、37・・・・・・出力端、38.39・
・・・・・インダクタンス、40・・・・・・キャパシ
タンス、41・・・・・・インダ榮 1 図 第2図 11波校(Gsz’) ++ 、          12         
  +3[HIdt (GHz) 第4図 徘7図 ″  鴇   ミ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 能動素子と、該能動素子の入力端子に一端が接続する第
    1のインダクタンスと、一端が前記第1のインダクタン
    スの他端に接続し他端が入力端子に接続する第1のキャ
    パシタンスと、前記第1のインダクタンスの他端に接続
    する第2のインダクタンスと、前記第1のキャパシタン
    スの他端に接続する第3のインダクタンスと、前記能動
    素子の出力端子に一端が接続する第4のインダクタンス
    と、一端が前記第4のインダクタンスの他端に接続し他
    端が出力端子に接続する第2のキャパシタンスと、前記
    第4のインダクタンスの他端に一端が接続する第5のイ
    ンダクタンスと、前記第2のキャパシタンスの他端に一
    端が接続する第6のインダクタンス゛とから成る整合回
    路とを含むことを特徴とするモノリシック集積回路増幅
    器。
JP4587782A 1982-03-23 1982-03-23 モノリシツク集積回路増幅器 Granted JPS58162112A (ja)

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JP4587782A JPS58162112A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 モノリシツク集積回路増幅器

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JP4587782A JPS58162112A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 モノリシツク集積回路増幅器

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JPS58162112A true JPS58162112A (ja) 1983-09-26
JPH0457124B2 JPH0457124B2 (ja) 1992-09-10

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ID=12731446

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JP4587782A Granted JPS58162112A (ja) 1982-03-23 1982-03-23 モノリシツク集積回路増幅器

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6628176B1 (en) 1999-04-27 2003-09-30 Fujitsu Quantum Devices Limited High-frequency input impedance matching circuit, high-frequency output impedance matching circuit and semiconductor integrated circuit
JP2010199874A (ja) * 2009-02-24 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corp 高周波増幅器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5676614A (en) * 1979-11-27 1981-06-24 Mitsubishi Electric Corp High frequency hybrid integrated circuit
JPS579108A (en) * 1980-06-19 1982-01-18 Toshiba Corp High frequency transistor power amplifier

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