JPWO2015114698A1 - トランジスタパッケージ、それを備えた増幅回路、及び、トランジスタの構成方法 - Google Patents
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Abstract
一実施の形態によれば、トランジスタパッケージは、メイントランジスタ(MT1,MT2)と、メイントランジスタ(MT1,MT2)と同じパッケージ内に設けられ、メイントランジスタ(MT1,MT2)よりもサイズの小さいサブトランジスタ(ST1)と、を備える。それにより、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路や、所望の動作特性の拡張型ドハティ増幅回路等、様々な種類のドハティ増幅回路を構成することが可能なより汎用性の高いトランジスタパッケージ、それを備えた増幅回路、及び、トランジスタの構成方法を提供することができる。
Description
本発明は、トランジスタパッケージ、それを備えた増幅回路、及び、トランジスタの構成方法に関する。
無線通信システムに利用される電力増幅回路には、線形性と高効率とが要求されている。特に、最近の多値デジタル変調通信システム等では、信号振幅の平均値と最大振幅とが大きく異なる信号を取り扱うことが多い。従来の電力増幅回路を用いてこのような信号を増幅する場合、この電力増幅回路の動作点は、信号を歪ませずに最大振幅まで増幅できるように設定される。このため、比較的高効率を維持できる飽和出力付近で動作している時間がほとんどなく、一般的に電力増幅回路の効率は低かった。
このような問題に対する解決策が、特許文献1に開示されている。特許文献1には、線形性を維持しつつ電力効率を向上させたドハティ増幅回路の構成が開示されている。このドハティ増幅回路は、入力信号を分配する分配器と、分配された一方の信号を線形増幅するキャリア増幅器と、分配された他方の信号を非線形増幅するピーク増幅器と、キャリア増幅器及びピーク増幅器のそれぞれの出力信号を合成する合成器と、を備える。それにより、このドハティ増幅回路は、線形性を維持しつつ高効率化を実現している。また、このドハティ増幅回路は、キャリア増幅器及びピーク増幅器を1個のパッケージ内のトランジスタで構成することで、小型化を実現している。
ところで、近年では、対称型から拡張型まで様々な動作特性のドハティ増幅回路が電力増幅回路として使用されてきている。そのため、このような様々な種類のドハティ増幅回路を設計し製造するに際し、設計工数や管理調整工数を削減して効率化することが求められている。
その他、非特許文献1には、キャリア増幅器及びピーク増幅器のそれぞれを構成するトランジスタのサイズ、及び、キャリア増幅器及びピーク増幅器の相対位置が固定された拡張型ドハティ増幅回路が開示されている。また、特許文献2には、高周波特性を損なうことなく素子のばらつきを適切に吸収するバイアス回路の構成が開示されている。
freescale Semiconductor, Inc.、"Technical Data"、[online]、[2013年12月17日検索]、インターネット、<URL:http://www.freescale.com/files/rf_if/doc/data_sheet/AFT09H310-03S.pdf>
ここで、特許文献1に開示された1個のパッケージ内のトランジスタのサイズは同じであると考えられる。そのため、例えば、パッケージ内のトランジスタを用いて所望の動作特性の拡張型ドハティ増幅回路を構成しようとした場合、パッケージには、キャリア増幅器及びピーク増幅器のそれぞれに分配される電力の比に応じた数の同一サイズのトランジスタが設けられている必要があり、パッケージのサイズが大きくなってしまう。その結果、拡張型ドハティ増幅回路の回路規模が増大してしまう。また、非特許文献1に開示された拡張型ドハティ増幅回路では、上記したように、キャリア増幅器及びピーク増幅器のそれぞれを構成するトランジスタのサイズ、及び、キャリア増幅器及びピーク増幅器の相対位置が固定されているため、増幅器配置の自由度が損なわれていた。例えば、キャリア増幅器及びピーク増幅器の位置を入れ替えた拡張型ドハティ増幅器を構成する場合には、キャリア増幅器及びピーク増幅器のそれぞれを構成するトランジスタの配置が入れ替わった別のトランジスタ構成のパッケージが必要になり、設計の自由度やトランジスタの汎用性に問題があった。このように、特許文献1や非特許文献1に開示されたパッケージのトランジスタ構成では、様々な種類のドハティ増幅回路をより効率的に構成するのが困難であった。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路や、所望の動作特性の拡張型ドハティ増幅回路等、様々な種類のドハティ増幅回路を効率的に構成することが可能なより汎用性の高いトランジスタパッケージ、それを備えた増幅回路、及び、トランジスタの構成方法を提供することを目的とする。
一実施の形態によれば、トランジスタパッケージは、第1及び第2メイントランジスタと、前記第1及び前記第2メイントランジスタと同じパッケージ内に設けられ、前記第1及び前記第2メイントランジスタよりもサイズの小さい第1サブトランジスタと、を備える。
また、一実施の形態によれば、トランジスタの構成方法は、第1及び第2メイントランジスタと、前記第1及び前記第2メイントランジスタよりもサイズの小さい第1サブトランジスタと、を同じパッケージ内に設ける。
前記一実施の形態によれば、様々な種類のドハティ増幅回路を構成することが可能なより汎用性の高いトランジスタパッケージ、それを備えた増幅回路、及び、トランジスタの構成方法を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(動作ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係るトランジスタパッケージPKG1の概略を示す平面図である。図1に示すトランジスタパッケージPKG1は、ドハティ増幅回路等を構成するための複数のトランジスタを備えたトランジスタパッケージであって、メイントランジスタ(第1メイントランジスタ)MT1と、メイントランジスタ(第2メイントランジスタ)MT2と、サブトランジスタ(第1サブトランジスタ)ST1と、を備える。なお、本実施の形態では、メイントランジスタMT1,MT2及びサブトランジスタST1が何れもNチャネル型の電界効果トランジスタである場合を例に説明する。
図1は、実施の形態1に係るトランジスタパッケージPKG1の概略を示す平面図である。図1に示すトランジスタパッケージPKG1は、ドハティ増幅回路等を構成するための複数のトランジスタを備えたトランジスタパッケージであって、メイントランジスタ(第1メイントランジスタ)MT1と、メイントランジスタ(第2メイントランジスタ)MT2と、サブトランジスタ(第1サブトランジスタ)ST1と、を備える。なお、本実施の形態では、メイントランジスタMT1,MT2及びサブトランジスタST1が何れもNチャネル型の電界効果トランジスタである場合を例に説明する。
図1の例では、平面視上、サブトランジスタST1がパッケージ中央に配置され、メイントランジスタMT1,MT2がサブトランジスタST1を挟んでパッケージ両端付近に配置されている。なお、メイントランジスタMT1,MT2及びサブトランジスタST1の配置位置は、図1に示す配置位置に限られない。例えば、メイントランジスタMT1,MT2の何れか一方がサブトランジスタST1の代わりにパッケージ中央に配置されてもよい。
サブトランジスタST1のサイズは、メイントランジスタMT1,MT2のサイズより小さい。具体的には、サブトランジスタST1のゲート幅Waは、メイントランジスタMT1,MT2のゲート幅Wbより小さい。好適には、サブトランジスタST1のサイズは、メイントランジスタMT1,MT2のサイズの1/2〜1/20程度である。
トランジスタパッケージPKG1から張り出すようにして、メイントランジスタMT1のドレイン電極DMT1及びゲート電極GMT1と、メイントランジスタMT2のドレイン電極DMT2及びゲート電極GMT2と、サブトランジスタST1のドレイン電極DST1及びゲート電極GST1と、が設けられている。なお、メイントランジスタMT1,MT2及びサブトランジスタST1のそれぞれのソースは、接地されている。
このような構成により、図1に示すトランジスタパッケージPKG1は、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路や、拡張型ドハティ増幅回路等、様々な種類のドハティ増幅回路を構成することができる。ここで、図1に示すトランジスタパッケージPKG1は、サブトランジスタST1のサイズが小さいため、様々な種類のドハティ増幅回路を小規模で実現することができる。
なお、メイントランジスタMT1,MT2及びサブトランジスタST1は、単位ゲート幅あたりの直流特性および高周波特性が略同一の特性を有することが好ましい。例えば、メイントランジスタMT1,MT2及びサブトランジスタST1は、同一ダイにて形成されることで、単位ゲート幅あたりの直流特性および高周波特性が略同一の特性を有する。それにより、トランジスタパッケージPKG1が適用されるドハティ増幅回路の性能を向上させることができる。例えば、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路の場合には、各トランジスタに対して所望のバイアスを、バラつきを抑えてより精度良く与えることが可能になる。また、拡張型ドハティ増幅回路の場合には、キャリア増幅器及びピーク増幅器に対して所望の分配率で電力を分配合成し、ドハティ増幅器としての所望の利得や出力電力をより安定して得ることが可能になる。また、製造調整コストの低減や小型化の面でも有利になることは言うまでもない。これらの増幅回路の詳細については、実施の形態2以降で説明する。
また、図1の例では示されていないが、トランジスタパッケージPKG1内部に、トランジスタ入出力整合回路等が配置される場合も考えられる。本発明の本質が変わるものではなく、また、必須の構成でもないので説明は省略している。
<実施の形態2>
本実施の形態では、図1に示すトランジスタパッケージPKG1が適用されたドハティ増幅回路の一例として、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路について説明する。
本実施の形態では、図1に示すトランジスタパッケージPKG1が適用されたドハティ増幅回路の一例として、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路について説明する。
図2は、実施の形態2に係るドハティ増幅回路1の構成例を示す図である。図2に示すドハティ増幅回路1は、キャリア増幅器(第1増幅器)CA1と、ピーク増幅器(第2増幅器)PA1と、オートバイアス回路10と、分配器11と、合成器12と、を備える。なお、図2では、簡略化のため、整合回路やバイパスキャパシタ等は省略されている。
(分配器11)
分配器11は、入力信号を分配して第1及び第2分配信号を生成する。分配器11は、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれの出力信号が合成器12にて合成されるときに、それらの位相が同相となるように、入力信号の位相を調整して第1及び第2分配信号を生成する。例えば、分配器11は、1/4波長の伝送線路や90°ハイブリッド回路などによって構成されている。
分配器11は、入力信号を分配して第1及び第2分配信号を生成する。分配器11は、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれの出力信号が合成器12にて合成されるときに、それらの位相が同相となるように、入力信号の位相を調整して第1及び第2分配信号を生成する。例えば、分配器11は、1/4波長の伝送線路や90°ハイブリッド回路などによって構成されている。
(キャリア増幅器CA1)
キャリア増幅器CA1は、トランジスタパッケージPKG1に設けられたメイントランジスタMT1により構成され、メイントランジスタMT1のゲートに入力された第1分配信号を増幅してトランジスタMT1のドレインから出力する。ここで、キャリア増幅器CA1は、例えば、AB級やB級にバイアスされ、第1分配信号を線形増幅する。
キャリア増幅器CA1は、トランジスタパッケージPKG1に設けられたメイントランジスタMT1により構成され、メイントランジスタMT1のゲートに入力された第1分配信号を増幅してトランジスタMT1のドレインから出力する。ここで、キャリア増幅器CA1は、例えば、AB級やB級にバイアスされ、第1分配信号を線形増幅する。
(ピーク増幅器PA1)
ピーク増幅器PA1は、トランジスタパッケージPKG1に設けられたメイントランジスタMT2により構成され、メイントランジスタMT2のゲートに入力された第2分配信号を増幅してトランジスタMT2のドレインから出力する。ここで、ピーク増幅器PA1は、例えば、C級にバイアスされ、第2分配信号を非線形増幅する。つまり、ピーク増幅器PA1は、高電力出力時にのみ増幅動作を行う。
ピーク増幅器PA1は、トランジスタパッケージPKG1に設けられたメイントランジスタMT2により構成され、メイントランジスタMT2のゲートに入力された第2分配信号を増幅してトランジスタMT2のドレインから出力する。ここで、ピーク増幅器PA1は、例えば、C級にバイアスされ、第2分配信号を非線形増幅する。つまり、ピーク増幅器PA1は、高電力出力時にのみ増幅動作を行う。
(合成器12)
合成器12は、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれの出力信号を合成し、ドハティ増幅回路1の出力信号として出力する。例えば、合成器12は、トランス、インピーダンス変換器、又は、マイクロ波帯等の信号を扱う場合には通常1/4波長の伝送経路等によって構成されている。
合成器12は、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれの出力信号を合成し、ドハティ増幅回路1の出力信号として出力する。例えば、合成器12は、トランス、インピーダンス変換器、又は、マイクロ波帯等の信号を扱う場合には通常1/4波長の伝送経路等によって構成されている。
ドハティ増幅回路1は、飽和出力電力近傍にて飽和を維持しながら動作するキャリア増幅器CA1と、飽和出力電力近傍のみで動作するピーク増幅器PA1と、を備えることで、飽和電力からバックオフをとった出力時においても、通常のA級、AB級の増幅回路よりも高い電力効率を実現している。
ここで、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1は、1個のパッケージに内蔵されている。そのため、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1がそれぞれ別のパッケージに内蔵されている構成と比較して、ドハティ増幅回路1の小型化を実現することができる。また、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれの出力から合成器12における信号合成点までの伝送線路長が短くなるため、伝送損失が減少する、その結果、ドハティ増幅回路1の電力効率を向上させることができる。
(オートバイアス回路10)
オートバイアス回路10は、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれに対して自動でバイアス電流やバイアス電圧を設定する回路である。なお、図2には示されていないが、実際には、各増幅器の入出力信号線上に直流遮断用のキャパシタが設けられることでオートバイアス回路10は動作する。オートバイアス回路10の具体的な構成例については、図4等を用いて後述する。
オートバイアス回路10は、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれに対して自動でバイアス電流やバイアス電圧を設定する回路である。なお、図2には示されていないが、実際には、各増幅器の入出力信号線上に直流遮断用のキャパシタが設けられることでオートバイアス回路10は動作する。オートバイアス回路10の具体的な構成例については、図4等を用いて後述する。
まず、オートバイアス回路10は、サブトランジスタST1のドレイン電流(バイアス電流)を所定値Iaに保つようなサブトランジスタST1のゲート電圧を検出する。
次に、オートバイアス回路10は、検出されたゲート電圧に応じたバイアス電圧Vb1を(本例では、検出されたゲート電圧をそのままバイアス電圧Vb1として)メイントランジスタMT1のゲートに供給する。それにより、キャリア増幅器CA1を構成するメイントランジスタMT1のドレイン電流(バイアス電流)は所望値Ibに設定される。例えば、バイアス電圧Vb1は、キャリア増幅器CA1がAB級やB級の増幅器として動作するようなバイアス電圧値に設定される。
ここで、サブトランジスタST1のバイアス電流をIa、メイントランジスタMT1のバイアス電流をIbとすると、バイアス電流Ia,Ibの関係は、例えば、Ia=(Wa/Wb)×Ibと表される。
次に、オートバイアス回路10は、検出されたゲート電圧に応じたバイアス電圧Vb2をメイントランジスタMT2のゲートに供給する。本例では、オートバイアス回路10は、電圧加減算部13を用いてバイアス電圧Vb1から電圧を減算することで、当該バイアス電圧Vb1より低い電圧レベルのバイアス電圧Vb2を生成する。それにより、ピーク増幅器PA1を構成するメイントランジスタMT2のドレイン電流(バイアス電流)は所望値に設定される。例えば、バイアス電圧Vb2は、ピーク増幅器PA1がC級増幅器として動作するようなバイアス電圧値に設定される。
図3は、各クラスの増幅回路の出力振幅とドレイン電流との関係を示す図である。前述のように、キャリア増幅器CA1は、例えば、出力振幅の増加に伴ってドレイン電流が増加するAB級にバイアスされる。
ここで、仮に、オートバイアス回路10がメイントランジスタMT1のゲートに直接バイアス電圧Vb1を供給する構成である場合、キャリア増幅器CA1のドレイン電流は、出力振幅が増加しても、オートバイアス回路10が有する所望の負帰還作用によって、一定の値に保持されてしまう(図3の点線)。そのため、キャリア増幅器CA1は所望の増幅動作を行うことができない。また、通常、ドレイン電流の検出のために電源とキャリア増幅器CA1のドレインとの間には抵抗素子等の電流検出素子が設けられる。そのため、この電流検出素子によって消費電力が増大してしまう。
そこで、本実施の形態にかかるオートバイアス回路10は、サブトランジスタST1を用いてバイアス電圧Vb1(Vb2)を検出し設定している。ここで、サブトランジスタST1には信号の入出力が無いため、バイアス電圧Vb1は信号の入出力によって変化することはない。つまり、キャリア増幅器CA1のバイアス電圧Vb1は信号の入出力によらずオートバイアス回路10によって所望の値に保たれる。そのため、キャリア増幅器CA1のドレイン電流は、出力振幅が増加しても一定の値に保持されることはない(図3の実線)。そのため、キャリア増幅器CA1は所望の増幅動作を行うことができる。さらに、サブトランジスタST1のサイズが小さいため、電源とサブトランジスタST1のドレインとの間に抵抗素子等の電流検出素子が設けられた場合でも、この電流検出素子によって消費される電力をより小さくすることが可能である。
このように、トランジスタパッケージPKG1を用いて、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路を構成することができる。ここで、トランジスタパッケージPKG1は、サブトランジスタST1のサイズが小さいため、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路を小規模で実現することができる。
また、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれの出力から信号合成点までの伝送線路長が短くなるため、伝送損失が減少する。その結果、ドハティ増幅回路1の電力効率を向上させることができる。
なお、サブトランジスタST1のゲート電圧は、例えば、ドハティ増幅回路1の前段に設けられた非常に小さい出力電力のドライバ又はプリドライバのバイアス設定に用いられてもよい。ここで、非常に小さいとは、動作点近傍で出力電力によらずドレイン電流が略一定とみなせる領域のことを指す。オートバイアス回路10によって消費される電力の一部を、ドライバ又はプリドライバのバイアス設定に用いることができるため、増幅回路全体の電力効率をさらに向上させることができる。なお、当然ながら、ドライバ又はプリドライバは、例えば、図2に示すようなオートバイアス機能付きのドハティ増幅回路の構成を有していてもよい。
また、図2に示すオートバイアス回路10の構成は本発明の動作原理を説明する一例にすぎず、同等の機能を有する他の構成に適宜変更可能である。以下、幾つかの具体例を説明する。
(ドハティ増幅回路1の第1具体的構成例)
図4は、ドハティ増幅回路1の第1具体的構成例を示す図である。図4では、オートバイアス回路1の具体的構成例が示されている。
図4は、ドハティ増幅回路1の第1具体的構成例を示す図である。図4では、オートバイアス回路1の具体的構成例が示されている。
図4に示すオートバイアス回路10は、容量素子C1〜C5と、コイルL1〜L6と、抵抗素子R1〜R4と、電圧加減算部13と、バイポーラトランジスタTr1と、トランジスタパッケージPKG1に設けられたサブトランジスタST1と、を有する。ここで、コイルL1〜L6はRFチョークコイルを意味している。
抵抗素子R1,R2は、接地電圧端子GNDと電源電圧端子Vdd1との間に直列に設けられている。バイポーラトランジスタTr1では、ベースが抵抗素子R1,R2間のノードに接続され、コレクタがノードN1に接続され、エミッタがノードN2に接続されている。抵抗素子R3は、電源電圧端子Vdd2とノードN1との間に設けられている。抵抗素子R4は、電源電圧端子Vdd1とノードN2との間に設けられている。
容量素子C1は、ドハティ増幅回路1の外部入力端子と分配器11の入力端子との間のノードと、キャリア増幅器CA1の入力端子(トランジスタMT1のゲート電極)と、の間に設けられている。容量素子C2は、分配器11の出力端子と、ピーク増幅器PA1の入力端子(トランジスタMT2のゲート電極)と、の間に設けられている。容量素子C3は、キャリア増幅器CA1の出力端子(トランジスタMT1のドレイン電極)と、合成器12の入力端子と、の間に設けられている。容量素子C4は、ピーク増幅器PA1の出力端子(トランジスタMT2のドレイン電極)と、ドハティ増幅回路1の外部出力端子と合成器12の出力端子との間のノードと、の間に設けられている。容量素子C5は、接地電圧端子GNDと、ノードN1と、の間に設けられている。
コイルL1は、キャリア増幅器CA1の入力端子と、ノードN1と、の間に設けられている。コイルL2は、ピーク増幅器PA1の入力端子と、ノードN1と、の間に設けられている。コイルL3は、キャリア増幅器CA1の出力端子と、電源電圧端子Vdd1と、の間に設けられている。コイルL4は、ピーク増幅器PA1の出力端子と、電源電圧端子Vdd1と、の間に設けられている。コイルL5は、サブトランジスタST1のゲート電極と、ノードN1と、の間に設けられている。コイルL6は、サブトランジスタST1のドレイン電極と、ノードN2と、の間に設けられている。電圧加減算部13は、コイルL2と、ノードN1と、の間に設けられている。
なお、不要発振防止のため、サブトランジスタST1の入出力は適切に終端することが好ましい。また、回路の配置や用途が決まっているのであれば、ゲートバイアスはパッケージ内においてRFチョークして配線しておくことも可能である。
(ドハティ増幅回路1の第2具体的構成例)
図5は、ドハティ増幅回路1の第2具体的構成例をドハティ増幅回路1aとして示す図である。図5に示すドハティ増幅回路1aは、図4に示すドハティ増幅回路1と比較して、電圧加減算部13として、N(Nは自然数)個のダイオードD1〜DNと、抵抗素子R13と、を備える。
図5は、ドハティ増幅回路1の第2具体的構成例をドハティ増幅回路1aとして示す図である。図5に示すドハティ増幅回路1aは、図4に示すドハティ増幅回路1と比較して、電圧加減算部13として、N(Nは自然数)個のダイオードD1〜DNと、抵抗素子R13と、を備える。
ダイオードD1〜DNは、ノードN1とコイルL2との間に直列に設けられている。なお、各ダイオードD1〜DNのアノードはノードN1側に接続され、各ダイオードD1〜NのカソードはコイルL2側に接続されている。抵抗素子R13は、ダイオードD1〜DNとコイルL2との間のノードと、電源電圧端子Vdd3と、の間に設けられている。
ここで、ダイオード1個当たりの電圧降下分をVfとすると、バイアス電圧Vb1,Vb2の関係は、Vb2=Vb1−N×Vfと表される。ダイオード1個当たりの電圧降下分は0.7V程度であるから、例えば、ダイオードの数が3個の場合、バイアス電圧Vb1,Vb2間に生じる電位差は2.1V程度である。なお、当然ながら電圧降下の程度の異なるダイオードと組み合わせて用いられてもよい。
(ドハティ増幅回路1の第3具体的構成例)
図6は、ドハティ増幅回路1の第3具体的構成例をドハティ増幅回路1bとして示す図である。図6に示すドハティ増幅回路1bは、図4に示すドハティ増幅回路1と比較して、電圧加減算部13として、ツェナーダイオードZD1と、抵抗素子R13と、を備える。
図6は、ドハティ増幅回路1の第3具体的構成例をドハティ増幅回路1bとして示す図である。図6に示すドハティ増幅回路1bは、図4に示すドハティ増幅回路1と比較して、電圧加減算部13として、ツェナーダイオードZD1と、抵抗素子R13と、を備える。
ツェナーダイオードZD1のカソードはノードN1に接続され、ツェナーダイオードZD1のアノードはコイルL2に接続されている。抵抗素子R13は、ツェナーダイオードZD1とコイルL2との間のノードと、電源電圧端子Vdd3と、の間に設けられている。
ここで、ツェナーダイオードZD1のブレークダウン電圧をVzdとすると、バイアス電圧Vb1,Vb2の関係は、Vb2=Vb1−Vzdと表される。
(ドハティ増幅回路1の第4具体的構成例)
図7は、ドハティ増幅回路1の第4具体的構成例をドハティ増幅回路1cとして示す図である。図7に示すドハティ増幅回路1cは、図4に示すドハティ増幅回路1と比較して、電圧加減算部13として、NPN型のバイポーラトランジスタTr2と、抵抗素子R11〜R13と、を備える。
図7は、ドハティ増幅回路1の第4具体的構成例をドハティ増幅回路1cとして示す図である。図7に示すドハティ増幅回路1cは、図4に示すドハティ増幅回路1と比較して、電圧加減算部13として、NPN型のバイポーラトランジスタTr2と、抵抗素子R11〜R13と、を備える。
バイポーラトランジスタTr2のコレクタはノードN1に接続され、バイポーラトランジスタTr2のエミッタはコイルL2に接続されている。抵抗素子R11は、バイポーラトランジスタTr2のベース及びコレクタ間に設けられている。抵抗素子R12は、バイポーラトランジスタTr2のベース及びエミッタ間に設けられている。抵抗素子R13は、バイポーラトランジスタTr2のエミッタと、電源電圧端子Vdd3と、の間に設けられている。
ここで、バイポーラトランジスタTr2のコレクタ−エミッタ間電圧をVtr2とすると、バイアス電圧Vb1,Vb2の関係は、Vb2=Vb1−Vtr2と表される。ただし、バイポーラトランジスタTr2のベース−エミッタ間電圧をVbeとすると、Vtr2≒(1+R11/R12)・Vbeである。
(ドハティ増幅回路1の第5具体的構成例)
図8は、ドハティ増幅回路1の第5具体的構成例をドハティ増幅回路1dとして示す図である。図8に示すドハティ増幅回路1dは、図4に示すドハティ増幅回路1と比較して、電圧加減算部13として、PNP型のバイポーラトランジスタTr3と、抵抗素子R11〜R13と、を備える。
図8は、ドハティ増幅回路1の第5具体的構成例をドハティ増幅回路1dとして示す図である。図8に示すドハティ増幅回路1dは、図4に示すドハティ増幅回路1と比較して、電圧加減算部13として、PNP型のバイポーラトランジスタTr3と、抵抗素子R11〜R13と、を備える。
バイポーラトランジスタTr3のエミッタはノードN1に接続され、バイポーラトランジスタTr3のコレクタはコイルL2に接続されている。抵抗素子R11は、バイポーラトランジスタTr3のベース及びエミッタ間に設けられている。抵抗素子R12は、バイポーラトランジスタTr3のベース及びコレクタ間に設けられている。抵抗素子R13は、バイポーラトランジスタTr3のコレクタと、電源電圧端子Vdd3と、の間に設けられている。
ここで、バイポーラトランジスタTr3のコレクタ−エミッタ間電圧をVtr3とすると、バイアス電圧Vb1,Vb2の関係は、Vb2=Vb1−Vtr3と表される。ただし、バイポーラトランジスタTr3のベース−エミッタ間電圧をVbeとすると、Vtr3≒(1+R12/R11)・Vbeと表される。
図5〜図8に示す電圧加減算部13の具体的構成例は、何れも単純な構成であるため、例えばオートバイアス回路10、メイントランジスタMT1,MT2、及び、サブトランジスタST1の全部又は一部とともに集積化したり同一パッケージに搭載することができる。なお、当然ながら、ダイオードの温度特性を補償する回路等がさらに設けられてもよい。
<実施の形態3>
本実施の形態では、図1に示すトランジスタパッケージPKG1が適用されたドハティ増幅回路の他の例として、拡張型ドハティ増幅回路について説明する。
本実施の形態では、図1に示すトランジスタパッケージPKG1が適用されたドハティ増幅回路の他の例として、拡張型ドハティ増幅回路について説明する。
(ドハティ増幅回路2の第1構成例)
図9は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第1構成例を示す図である。図9に示すドハティ増幅回路2は、キャリア増幅器CA1と、ピーク増幅器PA1と、分配器11と、合成器12と、を備える。各構成要素の基本動作及び接続関係については、前述のとおりであるため、その説明を省略する。
図9は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第1構成例を示す図である。図9に示すドハティ増幅回路2は、キャリア増幅器CA1と、ピーク増幅器PA1と、分配器11と、合成器12と、を備える。各構成要素の基本動作及び接続関係については、前述のとおりであるため、その説明を省略する。
図9の例では、キャリア増幅器CA1がトランジスタMT1によって構成され、ピーク増幅器PA1がトランジスタMT2によって構成されている。つまり、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1は、互いに同じサイズのトランジスタにより構成されている。そのため、図9に示すドハティ増幅回路2では、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれに分配される電力が同じになる。
(ドハティ増幅回路2の第2構成例)
図10は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第2構成例をドハティ増幅回路2aとして示す図である。図10に示すドハティ増幅回路2aでは、図9に示すドハティ増幅回路2と比較して、キャリア増幅器CA1の構成が異なる。
図10は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第2構成例をドハティ増幅回路2aとして示す図である。図10に示すドハティ増幅回路2aでは、図9に示すドハティ増幅回路2と比較して、キャリア増幅器CA1の構成が異なる。
具体的には、図10に示すキャリア増幅器CA1は、メイントランジスタMT1及びサブトランジスタST1により構成され、トランジスタMT1,ST1のゲートに入力された第1分配信号を増幅してトランジスタMT1,ST1のドレインから出力する。図10に示すドハティ増幅回路2aのその他の構成については、図9に示すドハティ増幅回路2の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図10に示すドハティ増幅回路2aでは、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれに分配される電力が異なる。つまり、図10に示すドハティ増幅回路2aは、所謂、拡張型ドハティ増幅回路を構成している。
(ドハティ増幅回路2の第3構成例)
図11は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第3構成例をドハティ増幅回路2bとして示す図である。図11に示すドハティ増幅回路2bでは、図10に示すドハティ増幅回路2aと比較して、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1の配置が入れ替わっている。
図11は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第3構成例をドハティ増幅回路2bとして示す図である。図11に示すドハティ増幅回路2bでは、図10に示すドハティ増幅回路2aと比較して、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1の配置が入れ替わっている。
具体的には、図11に示すキャリア増幅器CA1は、メイントランジスタMT2及びサブトランジスタST1により構成され、トランジスタMT2,ST1のゲートに入力された第1分配信号を増幅してトランジスタMT2,ST1のドレインから出力する。図11に示すピーク増幅器PA1は、メイントランジスタMT1により構成され、メイントランジスタMT1のゲートに入力された第2分配信号を増幅してメイントランジスタMT1のドレインから出力する。図11に示すドハティ増幅回路2bのその他の構成については、図9に示すドハティ増幅回路2の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図11に示すドハティ増幅回路2bでは、図10に示すドハティ増幅回路2aと同様の比率で、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれに電力が分配されている。つまり、図11に示すドハティ増幅回路2bは、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1の配置が入れ替わっていることを除いて、図10に示すドハティ増幅回路2aと同様の拡張型ドハティ増幅回路を構成している。
(ドハティ増幅回路2の第4構成例)
図12は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第4構成例をドハティ増幅回路2cとして示す図である。図12に示すドハティ増幅回路2cでは、図9に示すドハティ増幅回路2と比較して、ピーク増幅器PA1の構成が異なる。
図12は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第4構成例をドハティ増幅回路2cとして示す図である。図12に示すドハティ増幅回路2cでは、図9に示すドハティ増幅回路2と比較して、ピーク増幅器PA1の構成が異なる。
具体的には、図12に示すピーク増幅器PA1は、メイントランジスタMT2及びサブトランジスタST1により構成され、トランジスタMT2,ST1のゲートに入力された第2分配信号を増幅してトランジスタMT2,ST1のドレインから出力する。図12に示すドハティ増幅回路2cのその他の構成については、図9に示すドハティ増幅回路2の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図12に示すドハティ増幅回路2cでは、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれに分配される電力が異なる。つまり、図12に示すドハティ増幅回路2cは、所謂、拡張型ドハティ増幅回路を構成している。
(ドハティ増幅回路2の第5構成例)
図13は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第5構成例をドハティ増幅回路2dとして示す図である。図13に示すドハティ増幅回路2dでは、図12に示すドハティ増幅回路2cと比較して、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1の配置が入れ替わっている。
図13は、実施の形態3に係るドハティ増幅回路2の第5構成例をドハティ増幅回路2dとして示す図である。図13に示すドハティ増幅回路2dでは、図12に示すドハティ増幅回路2cと比較して、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1の配置が入れ替わっている。
具体的には、図13に示すキャリア増幅器CA1は、メイントランジスタMT2により構成され、メイントランジスタMT2のゲートに入力された第1分配信号を増幅してメイントランジスタMT2のドレインから出力する。図13に示すピーク増幅器PA1は、メイントランジスタMT1及びサブトランジスタST1により構成され、トランジスタMT1,ST1のゲートに入力された第2分配信号を増幅してトランジスタMT1,ST1のドレインから出力する。図13に示すドハティ増幅回路2dのその他の構成については、図9に示すドハティ増幅回路2の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図13に示すドハティ増幅回路2dでは、図12に示すドハティ増幅回路2cと同様の比率で、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれに電力が分配されている。つまり、図13に示すドハティ増幅回路2dは、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1の配置が入れ替わっていることを除いて、図12に示すドハティ増幅回路2cと同様の拡張型ドハティ増幅回路を構成している。
図14は、図10〜図13に示すドハティ増幅回路2a〜2dの電力と電力効率との関係を示す図である。図14に示すように、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1に対する電力分配比が異なるドハティ増幅回路2a,2bとドハティ増幅回路2c,2dとでは、電力に対する電力効率のピークが異なっているのがわかる。つまり、トランジスタパッケージPKG1を用いて、様々な動作特性の拡張型ドハティ増幅回路を構成することができる。
このように、トランジスタパッケージPKG1を用いて、所望の動作特性及び所望の配置の拡張型ドハティ増幅回路を構成することができる。ここで、トランジスタパッケージPKG1は、サブトランジスタST1のサイズが小さいため、所望の動作特性及び所望の配置の拡張型ドハティ増幅回路を小規模で実現することができる。また、サブトランジスタST1の数を増やせば電力分配比を細かく調整することができる。
さらに、キャリア増幅器CA1及びピーク増幅器PA1のそれぞれの出力から信号合成点までの伝送線路長が短くなるため、伝送損失が減少する。その結果、拡張ドハティ増幅回路の電力効率を向上させることができる。
<実施の形態4>
図15は、実施の形態4に係るトランジスタパッケージPKG2の概略を示す平面図である。図15に示すトランジスタパッケージPKG2は、図1に示すトランジスタパッケージPKG1と比較して、サブトランジスタST1と同じ構造のサブトランジスタ(第2サブトランジスタ)ST2をさらに備える。図15に示すトランジスタパッケージPKG2のその他の構成については、図1に示すトランジスタパッケージPKG1の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図15は、実施の形態4に係るトランジスタパッケージPKG2の概略を示す平面図である。図15に示すトランジスタパッケージPKG2は、図1に示すトランジスタパッケージPKG1と比較して、サブトランジスタST1と同じ構造のサブトランジスタ(第2サブトランジスタ)ST2をさらに備える。図15に示すトランジスタパッケージPKG2のその他の構成については、図1に示すトランジスタパッケージPKG1の場合と同様であるため、その説明を省略する。
図15の例では、平面視上、メイントランジスタMT1、サブトランジスタST1、メイントランジスタMT2、及び、サブトランジスタST1の順に並んでパッケージ内に配置されている。
図16は、図15に示すトランジスタパッケージPKG2が適用されたドハティ増幅回路を説明するための図である。図16では、図15に示すトランジスタパッケージPKG2の3つの適用事例が示されている。ここで、図中の「キャリア」は、トランジスタがキャリア増幅器CA1を構成することを示し、「ピーク」は、トランジスタがピーク増幅器PA1を構成することを示し、「バイアス」は、トランジスタがオートバイアス回路10を構成することを示し、「拡張」は、トランジスタが他のメイントランジスタとともにキャリア増幅器CA1又はピーク増幅器PA1を構成することを示している。なお、図16に示す3つの適用事例はほんの一例にすぎない。
(トランジスタパッケージPKG2の変形例)
図17は、本実施の形態に係るトランジスタパッケージPKG2の変形例をトランジスタパッケージPKG3として示す平面図である。図17に示すトランジスタパッケージPKG3では、図15に示すトランジスタパッケージPKG2と比較して、各トランジスタの配置位置が異なる。
図17は、本実施の形態に係るトランジスタパッケージPKG2の変形例をトランジスタパッケージPKG3として示す平面図である。図17に示すトランジスタパッケージPKG3では、図15に示すトランジスタパッケージPKG2と比較して、各トランジスタの配置位置が異なる。
図17の例では、平面視上、メイントランジスタMT1、サブトランジスタST1、サブトランジスタST1、及び、メイントランジスタMT2の順に並んでパッケージ内に配置されている。
図18は、図17に示すトランジスタパッケージPKG3が適用されたドハティ増幅回路を説明するための図である。図18では、図17に示すトランジスタパッケージPKG3の4つの適用事例が示されている。
このように、トランジスタパッケージPKG2,PKG3は、2つのサブトランジスタST1,ST2を備えているため、オートバイアス機能が付加された拡張型ドハティ増幅回路等、より様々な種類のドハティ増幅回路を構成することができる。ここで、トランジスタパッケージPKG2,PKG3は、サブトランジスタST1,ST2のサイズが小さいため、様々な種類のドハティ増幅回路を小規模で実現することができる。
なお、トランジスタパッケージPKG2に設けられるサブトランジスタの数は、3個以上であってもよい。同じく、トランジスタパッケージPKG2に設けられるメイントランジスタの数は、3個以上であってもよい。
以上のように、上記実施の形態にかかるトランジスタパッケージPKG1〜PKG3は、オートバイアス機能が付加されたドハティ増幅回路や、所望の動作特性の拡張型ドハティ増幅回路等、様々な種類のドハティ増幅回路を構成することができる。様々な種類のドハティ増幅回路を共通のトランジスタパッケージにより構成することができるため、様々な種類のドハティ増幅回路を設計し製造する場合において設計工数や管理調整工数を減らして効率化することができる。ここで、トランジスタパッケージPKG1〜PKG2は、サブトランジスタのサイズが小さいため、様々な種類のドハティ増幅回路を小規模で実現することができる。
上記実施の形態では、メイントランジスタMT1,MT2及びサブトランジスタST1,ST2が電界効果トランジスタである場合を例に説明したが、これに限られない。メイントランジスタMT1,MT2及びサブトランジスタST1,ST2は、バイポーラトランジスタであってもよい。なお、電界効果トランジスタのサイズがゲート幅により代表的に表されるのに対し、バイポーラトランジスタのサイズはエミッタ面積により表されることとなる。また、電界効果トランジスタが電圧制御素子であるのに対し、バイポーラトランジスタは電流制御素子であるため、バイポーラトランジスタが用いられる場合には、バイアス等は電流によって与えられることとなる等、当業者にとっては容易な変更がなされることで本発明が成り立つことは言うまでもない。
なお、必ずしも好適ではないが、トランジスタパッケージPKG1〜PKG3は、サブトランジスタST1,ST2のサイズをメイントランジスタMT1,MT2のサイズと同等程度にして構成されてもよい。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2014年1月31日に出願された日本出願特願2014−17171を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1 ドハティ増幅回路
1a〜1d ドハティ増幅回路
2 ドハティ増幅回路
2a〜2d ドハティ増幅回路
10 オートバイアス回路
10a〜10d オートバイアス回路
11 分配器
12 合成器
13 電圧加減算部
13a〜13d 電圧加減算部
C1〜C5 容量素子
CA1 キャリア増幅器
D1〜DN ダイオード
DMT1 ドレイン電極
DMT2 ドレイン電極
DST1 ドレイン電極
DST2 ドレイン電極
GMT1 ゲート電極
GMT2 ゲート電極
GST1 ゲート電極
GST2 ゲート電極
L1〜L6 コイル
MT1,MT2 メイントランジスタ
PA1 ピーク増幅器
PKG1〜PKG3 トランジスタパッケージ
R1〜R4 抵抗素子
R11〜R13 抵抗素子
ST1,ST2 サブトランジスタ
Tr1〜Tr3 バイポーラトランジスタ
ZD1 ツェナーダイオード
1a〜1d ドハティ増幅回路
2 ドハティ増幅回路
2a〜2d ドハティ増幅回路
10 オートバイアス回路
10a〜10d オートバイアス回路
11 分配器
12 合成器
13 電圧加減算部
13a〜13d 電圧加減算部
C1〜C5 容量素子
CA1 キャリア増幅器
D1〜DN ダイオード
DMT1 ドレイン電極
DMT2 ドレイン電極
DST1 ドレイン電極
DST2 ドレイン電極
GMT1 ゲート電極
GMT2 ゲート電極
GST1 ゲート電極
GST2 ゲート電極
L1〜L6 コイル
MT1,MT2 メイントランジスタ
PA1 ピーク増幅器
PKG1〜PKG3 トランジスタパッケージ
R1〜R4 抵抗素子
R11〜R13 抵抗素子
ST1,ST2 サブトランジスタ
Tr1〜Tr3 バイポーラトランジスタ
ZD1 ツェナーダイオード
Claims (18)
- 第1及び第2メイントランジスタと、
前記第1及び前記第2メイントランジスタと同じパッケージ内に設けられ、前記第1及び前記第2メイントランジスタよりもサイズの小さい第1サブトランジスタと、を備えたトランジスタパッケージ。 - 請求項1に記載のトランジスタパッケージを備えた増幅回路であって、
入力信号を分配して第1及び第2分配信号を生成する分配器と、
少なくとも前記第1メイントランジスタにより構成され、前記第1分配信号を線形増幅する第1増幅器と、
少なくとも前記第2メイントランジスタにより構成され、前記第2分配信号を非線形増幅する第2増幅器と、
前記第1及び前記第2増幅器のそれぞれの出力信号を合成する合成器と、を備えた、増幅回路。 - 前記第1サブトランジスタは、前記第1又は前記第2メイントランジスタとともに、前記第1又は第2増幅器を構成する、請求項2に記載の増幅回路。
- 前記第1メイントランジスタ、前記第2メイントランジスタ及び前記第1サブトランジスタは、何れも電界効果トランジスタであって、
前記第1サブトランジスタのドレイン電流を所定値に保つような前記第1サブトランジスタのゲート電圧を検出し、検出された前記ゲート電圧に応じた第1バイアス電圧を前記第1メイントランジスタのゲートに供給することで前記第1増幅器の動作点を設定する、オートバイアス回路をさらに備えた、請求項2に記載の増幅回路。 - 前記オートバイアス回路は、さらに、検出された前記ゲート電圧に応じた第2バイアス電圧を前記第2メイントランジスタのゲートに供給することで前記第2増幅器の動作点を設定する、請求項4に記載の増幅回路。
- 前記第1メイントランジスタ、前記第2メイントランジスタ及び前記第1サブトランジスタは、何れもバイポーラトランジスタであって、
前記第1サブトランジスタのコレクタ電流を所定値に保つような前記第1サブトランジスタのベース電流を検出し、検出された前記ベース電流に応じた第1バイアス電流を前記第1メイントランジスタのベースに供給することで前記第1増幅器の動作点を設定する、オートバイアス回路をさらに備えた、請求項2に記載の増幅回路。 - 前記オートバイアス回路は、さらに、検出された前記ベース電流に応じた第2バイアス電流を前記第2メイントランジスタのベースに供給することで前記第2増幅器の動作点を設定する、請求項6に記載の増幅回路。
- 前記第1メイントランジスタ、前記第2メイントランジスタ及び前記第1サブトランジスタの単位サイズあたりの特性は略同一である、請求項2〜7の何れか一項に記載の増幅回路。
- 前記第1及び前記第2メイントランジスタよりもサイズの小さい第2サブトランジスタをさらに備えた請求項1に記載のトランジスタパッケージ。
- 請求項9に記載のトランジスタパッケージを備えた増幅回路であって、
入力信号を分配して第1及び第2分配信号を生成する分配器と、
少なくとも前記第1メイントランジスタにより構成され、前記第1分配信号を線形増幅する第1増幅器と、
少なくとも前記第2メイントランジスタにより構成され、前記第2分配信号を非線形増幅する第2増幅器と、
前記第1及び前記第2増幅器のそれぞれの出力信号を合成する合成器と、を備えた、増幅回路。 - 前記第1サブトランジスタは、前記第1又は前記第2メイントランジスタとともに、前記第1又は第2増幅器を構成する、請求項10に記載の増幅回路。
- 前記第1メイントランジスタ、前記第2メイントランジスタ、前記第1サブトランジスタ及び前記第2サブトランジスタは、何れも電界効果トランジスタであって、
前記第2サブトランジスタのドレイン電流を所定値に保つような前記第2サブトランジスタのゲート電圧を検出し、検出された前記ゲート電圧に応じた第1バイアス電圧を前記第1メイントランジスタのゲートに供給することで前記第1増幅器の動作点を設定し、かつ、検出された前記ゲート電圧に応じた第2バイアス電圧を前記第2メイントランジスタのゲートに供給することで前記第2増幅器の動作点を設定する、オートバイアス回路をさらに備えた、請求項10又は11に記載の増幅回路。 - 前記第1メイントランジスタ、前記第2メイントランジスタ、前記第1サブトランジスタ及び前記第2サブトランジスタは、何れもバイポーラトランジスタであって、
前記第2サブトランジスタのコレクタ電流を所定値に保つような前記第2サブトランジスタのベース電流を検出し、検出された前記ベース電流に応じた第1バイアス電流を前記第1メイントランジスタのベースに供給することで前記第1増幅器の動作点を設定し、かつ、検出された前記ベース電流に応じた第2バイアス電流を前記第2メイントランジスタのベースに供給することで前記第2増幅器の動作点を設定する、オートバイアス回路をさらに備えた、請求項10又は11に記載の増幅回路。 - 前記第1メイントランジスタ、前記第2メイントランジスタ、前記第1サブトランジスタ及び第2サブトランジスタの単位サイズあたりの特性は略同一である、請求項10〜13の何れか一項に記載の増幅回路。
- 前記サイズはゲート幅である、請求項1又は9に記載のトランジスタパッケージ。
- 前記サイズはゲート幅である、請求項2〜8、10〜14の何れか一項に記載の増幅回路。
- 第1及び第2メイントランジスタと、前記第1及び前記第2メイントランジスタよりもサイズの小さい第1サブトランジスタと、を同じパッケージ内に設ける、トランジスタの構成方法。
- 前記サイズはゲート幅である、請求項17に記載のトランジスタの構成方法。
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US9806681B2 (en) * | 2015-02-15 | 2017-10-31 | Skyworks Solutions, Inc. | Doherty power amplifier having AM-AM compensation |
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WO2023171364A1 (ja) * | 2022-03-10 | 2023-09-14 | 株式会社村田製作所 | 高周波モジュールおよび通信装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002075802A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Nippon Chemicon Corp | 電気二重層コンデンサ |
WO2005029695A1 (ja) * | 2003-09-17 | 2005-03-31 | Nec Corporation | 増幅器 |
JP2005123861A (ja) * | 2003-10-16 | 2005-05-12 | Renesas Technology Corp | 高周波電力増幅回路および高周波電力増幅用電子部品 |
JP2011182043A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Fujitsu Ltd | 増幅器 |
JP2012500583A (ja) * | 2008-08-19 | 2012-01-05 | クリー インコーポレイテッド | 異なるターンオンパワーレベルを有するトランジスタ増幅器の並列な組を有する集積回路 |
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JP3444653B2 (ja) * | 1994-06-09 | 2003-09-08 | 三菱電機株式会社 | 電力増幅器 |
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US7304539B2 (en) | 2003-10-16 | 2007-12-04 | Renesas Technology Corporation | High frequency power amplifier circuit and electronic component for high frequency power amplifier |
US7560983B1 (en) * | 2008-02-02 | 2009-07-14 | Zerog Wireless, Inc. | Multiple-path power amplifier |
WO2012083256A2 (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Skyworks Solutions, Inc. | Apparatus and methods for oscillation suppression |
EP2817880A4 (en) * | 2012-02-24 | 2015-05-20 | Ericsson Telefon Ab L M | REVERSE AMPLIFIER AND METHOD THEREFOR |
WO2013153894A1 (ja) * | 2012-04-09 | 2013-10-17 | 三菱電機株式会社 | カスコード増幅器及び増幅回路 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002075802A (ja) * | 2000-08-28 | 2002-03-15 | Nippon Chemicon Corp | 電気二重層コンデンサ |
WO2005029695A1 (ja) * | 2003-09-17 | 2005-03-31 | Nec Corporation | 増幅器 |
JP2005123861A (ja) * | 2003-10-16 | 2005-05-12 | Renesas Technology Corp | 高周波電力増幅回路および高周波電力増幅用電子部品 |
JP2012500583A (ja) * | 2008-08-19 | 2012-01-05 | クリー インコーポレイテッド | 異なるターンオンパワーレベルを有するトランジスタ増幅器の並列な組を有する集積回路 |
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