KR102482593B1 - 전력 증폭 회로 - Google Patents

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Abstract

[과제] 과대 전압에 의한 증폭기의 파괴를 억제하는 전력 증폭 회로를 제공한다.
[해결수단] 전력 증폭 회로(10)는, 입력 신호(RFin)를 증폭해서 증폭 신호(RF1)를 출력하는 증폭기(201)와, 증폭기(201)의 후단에 설치되고, 증폭 신호(RF1)를 증폭해서 증폭 신호(RF2)를 출력하는 증폭기(202)와, 증폭기(201)와 증폭기(202) 사이의 신호 선로(203)와 접지 사이에 설치되고, 증폭 신호(RF1)의 진폭을 억제하는 클램프 회로(300)를 구비한다.

Description

전력 증폭 회로{POWER AMPLIFIER CIRCUIT}
본 발명은 전력 증폭 회로에 관한 것이다.
휴대전화 등의 이동체의 무선 주파수(Radio Frequency: RF) 신호를 이용한 통신에 있어서, RF 신호를 증폭하기 위해 전력 증폭 회로가 사용된다. 특허문헌 1에는 전력 증폭 회로의 증폭기에 대하여, 허용 전압을 초과한 과대 전압이 부가되었을 경우에 증폭기의 파괴를 방지하기 위한 보호 회로가 설치된 반도체 장치가 나타내어진다. 보호 회로를 설치함으로써, 전력 증폭 회로의 외부로부터 과대 전압이 가해질 경우에 회로를 보호할 수 있다.
일본 특허공개 2018-142688호 공보
전력 증폭 회로에 있어서, 복수단의 트랜지스터를 사용하여 증폭을 행할 경우, 후단의 증폭기는 전단의 증폭기보다 큰 전압이 가해지고, 또한 보다 많은 전류가 흐른다. 후단의 증폭기가 전력 증폭의 과정에 있어서 파괴되지 않도록 하기 위해서, 전력 증폭 회로의 제어 IC에 의해 증폭기의 바이어스 전압을 조정하는 방법이 있다. 그러나, 제어 IC에 의한 증폭기의 보호는, 순간의 과대 전압에 대한 응답의 속도가 충분하다고는 할 수 없다. 또한, 제어 IC에 보호 기능를 부여함으로써 회로의 사이즈가 증가한다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 과대 전압에 의한 증폭기의 파괴를 억제하는 전력 증폭 회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일측면에 따른 전력 증폭 회로는, 입력 신호를 증폭해서 제 1 증폭 신호를 출력하는 제 1 증폭기와, 제 1 증폭기의 후단에 설치되고, 제 1 증폭 신호를 증폭해서 제 2 증폭 신호를 출력하는 제 2 증폭기와, 제 1 증폭기와 제 2 증폭기 사이의 신호 선로와 접지 사이에 설치되어, 제 1 증폭 신호의 진폭을 억제하는 클램프 회로를 구비한다.
본 발명에 의하면, 과대 전압에 의한 증폭기의 파괴를 억제하는 전력 증폭 회로를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 실시형태에 따른 전력 증폭 회로의 블록도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 클램프 회로의 회로도이다.
도 3은 클램프 회로의 동작을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 클램프 회로에 있어서의 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 클램프 회로에 있어서의 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 클램프 회로에 있어서의 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 클램프 회로에 있어서의 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 클램프 회로에 있어서의 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 클램프 회로에 있어서의 전압의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 실시형태에 따른 전력 증폭 회로의 전단의 증폭기에 있어서의 전압 진폭을 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 실시형태에 따른 전력 증폭 회로의 후단의 증폭기에 있어서의 전압 진폭을 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 실시형태에 따른 전력 증폭 회로의 이득의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 실시형태에 따른 전력 증폭 회로의 전력 부가 효율의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 14는 클램프 회로의 변형예의 회로도이다.
도 15는 참고예에 따른 전력 증폭 회로의 블록도이다.
도 16은 참고예에 따른 전력 증폭 회로의 전단의 증폭기에 있어서의 전압 진폭을 나타내는 그래프이다.
도 17은 참고예에 따른 전력 증폭 회로의 후단의 증폭기에 있어서의 전압 진폭을 나타내는 그래프이다.
도 18은 비교예에 따른 전력 증폭 회로의 블록도이다.
도 19는 비교예에 따른 전력 증폭 회로의 전단의 증폭기에 있어서의 전압 진폭을 나타내는 그래프이다.
도 20은 비교예에 따른 전력 증폭 회로의 후단의 증폭기에 있어서의 전압 진폭을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또, 동일한 요소에는 동일한 부호를 첨부하고, 중복되는 설명을 최대한 생략한다.
본 실시형태에 따른 전력 증폭 회로(10)에 대하여 설명한다. 도 1에는 전력 증폭 회로(10)의 블록도가 나타내어진다. 전력 증폭 회로(10)는 단자(101, 102, 103, 104, 105, 106), 바이어스 회로(107, 108), 증폭기(201, 202), 신호 선로(203), 클램프 회로(300), 및 정합 회로(401, 402)를 갖는다.
단자(101)는 정합 회로(401)에 접속된다. 단자(101)에는 외부로부터 입력 신호(RFin)가 공급된다. 단자(102)는 증폭기(202)의 출력 단자(2021)에 접속된다. 단자(102)로부터 외부로 증폭 신호(RF2)가 공급된다.
단자(103)는 증폭기(201)에 접속된다. 전원 전압(Vcc1)이 단자(103)를 통해서 증폭기(201)에 공급된다. 단자(104)는 증폭기(202)에 접속된다. 전원 전압(Vcc2)이 단자(104)를 통해서 증폭기(202)에 공급된다.
단자(105)는 바이어스 회로(107)에 접속된다. 바이어스 회로(107)에는, 단자(105)를 통해 외부의 제어 IC(도시하지 않음)로부터 제어 신호가 공급된다. 바이어스 회로(107)는 공급된 제어 신호에 의거하여 증폭기(201)에 바이어스 전압 또는 바이어스 전류를 공급한다.
단자(106)는 바이어스 회로(108)에 접속된다. 바이어스 회로(108)에는 단자(106)를 통해서 외부의 제어 IC로부터 제어 신호가 공급된다. 바이어스 회로(108)는 공급된 제어 신호에 의거하여 증폭기(202)에 바이어스 전압 또는 바이어스 전류를 공급한다.
증폭기(201)는 입력측이 정합 회로(401)에 접속된다. 증폭기(201)의 출력 단자(2011)는 신호 선로(203)의 일단에 접속된다. 신호 선로(203)는, 예를 들면 전력 증폭 회로(10)에 형성되는 배선이다. 증폭기(201)는 정합 회로(401)를 통해서 공급되는 입력 신호(RFin)를 증폭하여 증폭 신호(RF1)를 출력한다.
증폭기(202)는 증폭기(201)의 후단에 설치된다. 증폭기(202)는 신호 선로(203)의 타단에 접속된다. 증폭기(202)는 증폭기(201)로부터 신호 선로(203)를 통해서 공급되는 증폭 신호(RF1)를 증폭하여 증폭 신호(RF2)를 출력한다.
클램프 회로(300)는 신호 선로(203)와 접지 사이에 설치된다. 클램프 회로(300)는 다이오드부(301) 및 트랜지스터부(302)를 갖는다.
다이오드부(301)는 신호 선로(203)로부터 분기되어 설치된다. 트랜지스터부(302)는 다이오드부(301)의 분기점과는 다른 위치로부터 분기되어 설치된다. 트랜지스터부(302)는 접지에 접속된다. 다이오드부(301)는 트랜지스터부(302)를 통해서 접지에 접속된다. 클램프 회로(300)의 구체적인 구성에 대해서는 후술한다.
정합 회로(401)는 단자(101)와 증폭기(201) 사이에 접속된다. 정합 회로(401)는 단자(101)와 증폭기(201)의 입력 사이의 임피던스를 정합한다.
정합 회로(402)는 증폭기(201)와 증폭기(202) 사이에 접속된다. 정합 회로(402)는 증폭기(201)의 출력 단자(2011)와 증폭기(202)의 입력 사이의 임피던스를 정합시킨다.
전력 증폭 회로(10)는 입력 신호(RFin)를 증폭기(201)로 증폭하고, 증폭기(201)로부터 출력되는 증폭 신호(RF1)를 증폭기(202)에 의해 증폭함으로써, 입력 신호(RFin)를 적절하게 증폭한다.
도 2를 참조해서 클램프 회로(300)에 대하여 설명한다. 도 2에는 다이오드부(301) 및 트랜지스터부(302)의 회로도가 나타내어진다.
다이오드부(301)는 저항 소자(3011) 및 다이오드(3012, 3013, 3014, 3015, 3016)를 갖는다. 저항 소자(3011)는, 일단이 다른 회로와의 접속점(303)에 접속된다. 저항 소자의 타단은 다이오드(3012)의 애노드에 접속된다. 저항 소자(3011)는 다이오드부(301)에 흐르는 전류를 조정하기 위해서 설치되어 있다.
다이오드(3012, 3013, 3014, 3015, 및 3016)는 신호 선로(203)측에 애노드가 접속되고, 접지측에 캐소드가 접속된다. 다이오드(3012, 3013, 3014, 3015, 및 3016)는 서로 직렬로 접속된다. 다이오드(3016)의 캐소드는 트랜지스터부(302)에 접속된다.
트랜지스터부(302)는 트랜지스터(3021) 및 트랜지스터(3022)를 갖는다. 트랜지스터(3021)의 컬렉터는, 접속점(304)과 트랜지스터(3022) 사이의 분기점(3023)에 접속된다. 트랜지스터(3021)의 이미터는 접지에 접속된다.
트랜지스터(3022)의 컬렉터는 다른 회로와의 접속점(304)에 접속된다. 트랜지스터(3022)의 베이스는 다이오드(3016)의 캐소드에 접속된다. 트랜지스터(3022)의 이미터는 트랜지스터(3021)의 베이스에 접속된다. 즉, 트랜지스터(3022)는 트랜지스터와 달링턴에 접속된다.
클램프 회로(300)는 접속점(303) 및 접속접(304)이 신호 선로(203)에 병렬로 접속됨으로써 전력 증폭 회로(10)에 배치된다.
클램프 회로(300)의 동작에 대하여 설명한다. 도 3은 클램프 회로(300)의 동작의 시뮬레이션을 행하기 위한 회로(C)이다. 회로(C)는 DC 전원(V), 저항 소자(R1), 클램프 회로(300), 및 저항 소자(R2)를 갖는다.
DC 전원(V)의 저전압측은 접지에 접속된다. DC 전원(V)의 고압측은 저항 소자(R1)의 일단에 접속된다. 저항 소자(R1)의 타단은 저항 소자(R2)의 일단에 접속된다. 저항 소자(R1)의 타단은 접지에 접속된다. 클램프 회로(300)는, 접속점(303) 및 접속점(304)에 있어서, 저항 소자(R1)와 저항 소자(R2) 사이의 신호 선로와 접지 사이에 설치된다.
회로(C)에 있어서의 클램프 회로(300)의 동작에 대해서, 도 4에서 도 9까지를 참조하여 설명한다. 도 4에서 도 9까지는, DC 전원(V)의 DC 전압(Vdc)을 0V로부터 10V까지 변화시키는 시뮬레이션을 행했을 경우의 결과가 나타내어진다.
도 4에는 다이오드부(301)를 흐르는 전류(I1)의 변화가 나타내어진다. 도 5에는 트랜지스터(3021)의 베이스 전류(I2)가 나타내어진다. 베이스 전류(I2)는 트랜지스터(3022)의 이미터 전류이기도 하다. 도 6에는 트랜지스터(3022)의 컬렉터 전류(I3)가 나타내어진다. 도 7에는 트랜지스터(3021)의 컬렉터 전류(I4)가 나타내어진다. 도 8에는 트랜지스터(3021)의 이미터 전류(I5)가 나타내어진다.
도 4에 나타내어지는 바와 같이, Vcc가 6V와 7V 사이에 위치하는 역치를 초과하면, 다이오드부(301)에 전류(I1)가 흐르기 시작한다. 전류(I1)가 흐르면 트랜지스터(3022)에 베이스 전류가 흐르므로, 트랜지스터(3022)가 온 상태로 된다.
트랜지스터(3022)가 온 상태로 되면, 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 트랜지스터(3022)의 이미터로부터 트랜지스터(3021)의 베이스 전류(I2)가 흐른다. 트랜지스터(3022)가 온 상태로 되면, 도 6에 나타내어지는 바와 같이 트랜지스터(3022)의 컬렉터 전류(I3)가 흐른다.
트랜지스터(3021)에 베이스 전류(I2)가 흐르면 트랜지스터(3021)가 온 상태로 된다. 트랜지스터(3021)가 온 상태로 되면, 도 7에 나타내어지는 바와 같이 컬렉터 전류(I4)가 흐른다. 트랜지스터(3021)가 온 상태로 되면, 도 8에 나타내어지는 바와 같이 이미터 전류(I5)가 흐른다.
도 9에는 접속점(303) 및 접속점(304)에 있어서의 전압(Va)의 변화가 나타내어진다. 전압(Va)은 신호 선로(203)에 있어서의 전압의 진폭에 상당한다. 전압(Va)은 클램프 회로(300)에 전류가 흐르기 전, 즉 역치보다 작은 DC 전압(Vdc)에서는 선형으로 증가한다. 클램프 회로(300)가 동작하는 DC 전압(Vdc)보다 큰 DC 전압에서는, 클램프 회로(300)에 전류가 흐르기 때문에 전압(Va)의 증가가 억제되어 있다.
도 7에서 도 11까지에 있어서의 각 전류값에 대하여 일례를 나타낸다. DC 전압(Vdc)이 8.5V라고 한다. 이 때, 전류(I1)는 19.20μA, 베이스 전류(I2)는 1.443mA, 컬렉터 전류(I3)는 1.424mA, 컬렉터 전류(I4)는 73.34mA, 이미터 전류(I5)는 74.78mA이다.
클램프 회로(300)가 전류(I1), 베이스 전류(I2), 컬렉터 전류(I3), 컬렉터 전류(I4), 및 이미터 전류(I5)를 흐르게 하도록 동작함으로써, 저항 소자(R1)로부터 저항 소자(R2)를 향해서 흐르는 전류는 감소한다.
클램프 회로(300)는 전압값이 역치를 초과했을 경우에, 다이오드부(301)에 전류(I1)를 흐르게 하고, 저항 소자(R1)로부터 저항 소자(R2)로 흐르는 전류를 감소시킨다.
클램프 회로(300)는 전류(I1)에 의해 트랜지스터(3022)를 온 상태로 함으로써 컬렉터 전류(I3)를 흐르게 하고, 저항 소자(R1)로부터 저항 소자(R2)로 흐르는 전류를 보다 많이 감소시킨다.
클램프 회로(300)는, 베이스 전류(I2)에 의해 트랜지스터(3021)를 온 상태로 함으로써 컬렉터 전류(I4) 및 이미터 전류(I5)를 흐르게 하고, 저항 소자(R1)로부터 저항 소자(R2)로 흐르는 전류를 더욱 감소시킬 수 있다.
클램프 회로(300)에 의한 보호 기능에 대하여, 도 10 및 도 11의 시뮬레이션 결과를 참조해서 설명한다. 도 18에 나타내어지는 전력 증폭 회로(10Z)를 전력 증폭 회로(10)에 대한 비교예로서 사용한다. 도 10 및 도 11에 대한 비교예로서, 도 19 및 도 20도 참조한다. 전력 증폭 회로(10Z)는 클램프 회로(300)를 갖지 않는 점에서 전력 증폭 회로(10)와 다르다.
시뮬레이션은, 전압 정재파비(VSWR)가 8:1, 전원 전압(Vcc1) 및 전원 전압(Vcc2)이 6.0V, 주위 온도는 25℃라는 조건에서 행했다. 입력 신호(RFin)로서 교류 신호를 입력하고, 입력 신호(RFin)의 위상을 0°로부터 360°까지 변화시켰다. 측정 주파수는, 일례로서 707㎒부터 915㎒ 중 어느 1점에서 시뮬레이션을 행했다.
도 10은 전력 증폭 회로(10)에 있어서 전력 증폭 회로(10)의 출력 전력(P)을 변화시키고, 그 경우의 증폭기(201)의 출력 단자(2011)에 있어서의 전압 진폭(Vce1)의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 10에 있어서의 곡선(p101)부터 곡선(p108)까지가 대응하는 위상은, 곡선(p101)이 0°, 곡선(p102)이 30°, 곡선(p103)이 60°, 곡선(p104)이 90°, 곡선(p105)이 120°, 곡선(p106)이 150°, 곡선(p107)이 180°, 곡선(p108)이 330°이다.
도 19는 전력 증폭 회로(10Z)에 있어서, 전력 증폭 회로(10Z)의 출력 전력(P)과 Vce1의 관계를 나타내는 마찬가지의 그래프이다. 도 19에 있어서의 곡선(p191)부터 곡선(p196)까지가 대응하는 위상은, 곡선(p191)이 60°, 곡선(p192)이 90°, 곡선(p193)이 150°, 곡선(p194)이 180°, 곡선(p195)이 240°, 곡선(p196)이 330°이다.
도 10과 도 19 중 어느 것에 있어서도, 출력 전력(P)을 증가시켰을 경우 전압 진폭(Vce1)은 증가한다. 도 10에서는 어느 위상에 있어서도, 전압 진폭(Vce1)은 8.5V 부근에 머물고 있다. 한편, 도 19에 있어서의 전압 진폭(Vce1)은 8.5V를 초과해서 증가하고 있다.
전력 증폭 회로(10)에서는, Vce1이 소정 역치를 초과하면 동작하는 클램프 회로(300)에 의해, 증폭기(201)로부터 증폭기(202)로 향하는 전류가 감소하기 때문에, 전압 진폭(Vce1)이 출력 전력(P)의 증가에 따라 계속해서 증가하지 않게 된다.
도 11은 전력 증폭 회로(10)에 있어서 증폭기(201)의 출력 전력(P)을 변화시키고, 그 경우의 증폭기(202)의 출력 단자(2021)에 있어서의 전압 진폭(Vce2)의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 11에 있어서의 곡선(p111)부터 곡선(p1112)까지가 대응하는 위상은, 곡선(p111)이 대응하는 0°부터 곡선(p1112)이 대응하는 330°까지 30° 씩 증가하고 있다.
도 20은 전력 증폭 회로(10Z)에 있어서 전력 증폭 회로(10Z)의 출력 전력(P)과 마찬가지의 그래프이다. 도 20에 있어서의 곡선(p201)부터 곡선(p2012)까지가 대응하는 위상은, 곡선(p201)이 대응하는 0°부터 곡선(p2012)이 대응하는 330°까지 30° 씩 증가하고 있다.
도 11에서는 출력 전력(P)을 증가시켰을 경우, 전압 진폭(Vce2)은 18V 부근을 상한으로 해서 변화한다. 한편, 도 19에 있어서의 전압 진폭(Vce2)은 18V를 초과해서 증가하고 있다.
도 11에서 전압 진폭(Vce2)의 증가가 억제되어 있는 이유는, 클램프 회로(300)에 의해 전압 진폭(Vce1)의 증가가 억제되기 때문이다. 전압 진폭(Vce1)이 억제되기 때문에, 증폭기(202)가 증폭하는 원인이 되는 증폭 신호(RF1)의 진폭이 억제된다. 증폭 신호(RF1)의 진폭이 억제되기 때문에 전압 진폭(Vce2)의 증가가 억제된다.
전압 진폭(Vce2)을 억제함으로써 과대 전압에 의한 증폭기(202)의 파괴를 억제할 수 있다.
클램프 회로(300)가 동작하는 역치는, 다이오드부(301)에 설치되는 다이오드의 단수 및 트랜지스터부(302)에 설치되는 트랜지스터의 단수에 의해 변화된다. 다이오드의 단수 및 트랜지스터의 단수는, 클램프 회로(300)가 동작하는 역치를 고려해서 적절하게 변경 가능하다.
다이오드부(301)에 설치되는 다이오드가 5단일 경우와 6단일 경우에는, 전력 증폭 회로의 특성에 차이가 생긴다. 도 12에는 입력 신호(RFin)의 주파수가 782㎒ 또는 897.5㎒일 경우에 대해서, 전력 증폭 회로(10)의 출력 전력(P)에 대한 전력 증폭 회로(10)의 이득이 각각 나타내어진다.
도 12에서는, 다이오드부(301)가 5단일 경우가 실선(f1211 및 f1212)에 의해 나타내어진다. 다이오드부(301)가 6단일 경우가 파선(f1221 및 f1222)에 의해 나타내어진다. 실선(f1211)과 파선(f1221)은, 주파수가 782㎒일 경우의 결과이다. 실선(f1212)과 파선(f1222)은 주파수가 897.5㎒일 경우의 결과이다.
도 13에는 입력 신호(RFin)의 주파수가 782㎒, 897.5㎒ 또는 831.5㎒일 경우에 대해서, 전력 증폭 회로(10)의 출력 전력(P)에 대한 전력 증폭 회로(10)의 전력 부가 효율이 각각 나타내어진다.
도 13에서는 다이오드부(301)가 5단일 경우가 실선(f1311, f1312 또는 f1313)에 의해 나타내어진다. 다이오드부(301)가 6단일 경우가, 파선(f1321, f1322또는 f1323)에 의해 나타내어진다. 실선(f1311)과 파선(f1321)은 주파수가 782㎒일 경우의 결과이다. 실선(f1312)과 파선(f1322)은 주파수가 897.5㎒일 경우의 결과이다. 실선(f1313)과 파선(f1323)은 주파수가 831.5㎒일 경우의 결과이다.
도 12에 나타내어지는 바와 같이, 5단일 경우에는 6단일 경우보다 전력 증폭 회로(10)의 선형성이 좋다. 한편, 도 13에 나타내어지는 바와 같이, 5단일 경우에는 6단일 경우보다 전력 부가 효율이 낮게 되어 있다.
전력 부가 효율이 저하되는 이유는, 다이오드부(301)에 설치되는 다이오드가 5단일 경우에는, 클램프 회로(300)가 동작하는 역치가 6단일 경우보다 작아지기 때문이다. 클램프 회로(300)가 보다 작은 전압 진폭에 의해 동작하게 되기 때문에, 클램프 회로(300)로 흐르는 전류가 6단일 경우와 비교해서 많아진다. 전류가 클램프 회로(300)에 의해 보다 많이 소비되기 때문에 효율이 작게 되어 있다.
전력 증폭 회로(10)의 특성은, 다이오드부(301)에 설치되는 다이오드의 단수에 의해 변화된다. 따라서, 다이오드의 단수를 변화시킴으로써 회로의 특성을 조정할 수 있다.
또, 트랜지스터부(302)에 설치되는 트랜지스터의 단수에 의해서도 전력 증폭 회로(10)의 특성은 변화된다. 예를 들면, 도 14의 변형예에 나타내어지는 바와 같이, 클램프 회로(300A)의 트랜지스터부(302A)가 트랜지스터(3022A)를 갖는 1단인 것이어도 좋다. 또한, 2단보다 많은 단수의 트랜지스터부에 의해 구성되어도 좋다.
전력 증폭 회로(10)에서는 클램프 회로(300)에 의해, 과대 전압에 의한 증폭기(202)의 파괴를 억제할 수 있다. 클램프 회로(300)는, 도 15에 나타내는 바와 같은 참고예로서의 전력 증폭 회로(10B)와 같이 사용하는 것도 가능하다.
전력 증폭 회로(10B)는, 클램프 회로(300B)가 증폭기(202)와 단자(102) 사이의 신호 선로와, 접지 사이에 설치되어 있는 점이 전력 증폭 회로(10)와 다르다. 다이오드부(301B) 및 트랜지스터부(302B)의 회로는, 도 2에 나타내어지는 전력 증폭 회로(10)의 경우의 구성과 동일하다.
도 16 및 도 17에는 도 10 및 도 11과 마찬가지의 조건에서 행해진 시뮬레이션 결과가 나타내어진다. 도 16에 있어서의 곡선(p161)부터 곡선(p168)까지가 대응하는 위상은, 곡선(p161)이 30°, 곡선(p162)이 60°, 곡선(p163)이 90°, 곡선(p164)이 150°, 곡선(p165)이 180°, 곡선(p166)이 210°, 곡선(p167)이 240°,곡선(p168)이 300°이다.
도 16에서는 출력 전력(P)의 증가에 따라 전압 진폭(Vce1)은 계속해서 증가하는 형태가 나타내어진다. 전력 증폭 회로(10B)에서는, 전력 증폭 회로(10)와는 달리 증폭기(201)와 증폭기(202) 사이의 전류가 감소하지 않기 때문이다.
도 17에 있어서의 곡선(p171)부터 곡선(p1712)까지가 대응하는 위상은, 곡선(p171)이 대응하는 0°부터 곡선(p1712)이 대응하는 330°까지 30°씩 증가하고 있다.
도 17에서는 출력 전력(P)이 증가했을 경우, 전압 진폭(Vce2)은 18V 부근을 상한으로 해서 증가가 억제된다. 이것은, 전력 증폭 회로(10)에 있어서의 클램프 회로(300)에 의한 전압 진폭(Vce1)을 억제하는 동작과 마찬가지로, 클램프 회로(300B)가 소정 역치에서 동작하고, 전압 진폭(Vce2)을 억제하기 때문이다.
전력 증폭 회로(10B)에 의해서도, 출력 전력(P)의 증가에 따르는 전압 진폭(Vce2)의 증가를 억제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭 회로(10B)는 과대 전압에 의한 증폭기(202)의 파괴를 억제할 수 있다.
이상 본 발명의 예시적인 실시형태에 대하여 설명했다. 본 실시형태에 따른 전력 증폭 회로(10)는, 입력 신호(RFin)를 증폭해서 증폭 신호(RF1)를 출력하는 증폭기(201)와, 증폭기(201)의 후단에 설치되고, 증폭 신호(RF1)를 증폭해서 증폭 신호(RF2)를 출력하는 증폭기(202)와, 증폭기(201)와 증폭기(202) 사이의 신호 선로(203)와 접지 사이에 설치되고, 증폭 신호(RF1)의 진폭을 억제하는 클램프 회로(300)를 구비한다.
클램프 회로(300)에 의해, 증폭기(202)에 입력되는 신호이기도 한 증폭 신호(RF1)의 진폭이 억제되므로, 증폭 신호(RF2)의 진폭이 억제된다. 증폭 신호(RF2)의 진폭을 전압 진폭(Vce2)으로 생각하면, 전압 진폭(Vce2)을 억제함으로써 과대 전압에 의한 증폭기(202)의 파괴를 억제할 수 있다.
또한, 전력 증폭 회로(10)에서는, 클램프 회로(300)는 신호 선로(203)측에 애노드가 접속되고, 접지측에 캐소드가 접속되는 다이오드(3012)를 갖는 다이오드부(301)와, 베이스에 다이오드부(301)를 통해서 신호가 입력되고, 컬렉터가 신호 선로(203)에 접속되며, 이미터가 접지에 접속되는 트랜지스터(3021)를 갖는 트랜지스터부(302)를 구비한다.
이 구성에서는 다이오드(3012)에 의해 증폭 신호(RF1)의 전압 변동을 검출할 수 있다. 증폭 신호(RF1)의 전압 변동이 검출되면, 다이오드(3012)에 전류가 흐른다. 다이오드(3012)를 흐르는 전류에 의거하여 트랜지스터(3021)가 온 상태로 된다. 트랜지스터(3021)가 온 상태가 됨으로써 트랜지스터(3021)측으로 전류가 흐른다. 증폭기(201)와 증폭기(202) 사이를 흐르는 전류는 감소한다. 따라서, 증폭 신호(RF1)의 진폭이 억제된다.
또한, 전력 증폭 회로(10)에서는, 다이오드부(301)는 서로 직렬로 접속되는 복수의 다이오드(3012, 3013, 3014, 3015, 3016)를 갖는다. 이 구성에 의해, 클램프 회로(300)가 동작하는 역치를 조정할 수 있다.
또한, 전력 증폭 회로(10)에서는, 다이오드부(301)는 다이오드(3012)에 직렬로 접속되는 저항 소자(3011)를 갖는다. 이 구성에 의해, 다이오드부(301)로 흐르는 전류를 조정할 수 있다.
또한, 전력 증폭 회로(10)에서는, 트랜지스터부(302)는 베이스가 다이오드부(301)에 직렬로 접속되고, 컬렉터가 트랜지스터(3021)의 컬렉터에 접속되며, 이미터가 트랜지스터(3021)의 베이스에 접속되는 트랜지스터(3022)를 더 갖는다.
이 구성에 의해, 클램프 회로(300)는 보다 많은 전류를 클램프 회로(300)에 끌어들일 수 있다. 또한, 트랜지스터(3021)와 트랜지스터(3022)에 의해, 클램프 회로(300)가 동작하는 역치를 조정할 수 있다.
또, 이상 설명한 각 실시형태는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위한 것으로, 본 발명을 한정해서 해석하기 위한 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않고 변경/개선될 수 있음과 아울러, 본 발명에는 그 등가물도 포함된다. 즉, 각 실시형태에 당업자가 적당하게 설계 변경을 추가한 것도, 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 각 실시형태가 구비하는 각 요소 및 그 배치, 재료, 조건, 형상, 사이즈 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니고 적당하게 변경할 수 있다. 또한, 각 실시형태는 예시이며, 다른 실시형태로 나타낸 구성의 부분적인 치환 또는 조합이 가능한 것은 말할 필요도 없고, 이것들도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
10, 10B, 10Z…전력 증폭 회로, 201, 202…증폭기, 203…신호 선로, 300, 300A, 300B…클램프 회로, 301, 301B…다이오드부, 302, 302A, 302B…트랜지스터부, 3011…저항 소자, 3012, 3013, 3014, 3015, 3016…다이오드, 3021, 3022, 3021A…트랜지스터

Claims (5)

  1. 전력 증폭 회로로서,
    입력 신호를 증폭해서 제 1 증폭 신호를 출력하는 제 1 증폭기와,
    상기 제 1 증폭기의 후단에 설치되고, 상기 제 1 증폭 신호를 증폭해서 제 2 증폭 신호를 출력하는 제 2 증폭기와,
    상기 제 1 증폭기와 상기 제 2 증폭기 사이의 신호 선로와 접지 사이에 설치되고, 상기 제 1 증폭 신호의 전압값이 역치를 초과하면, 상기 제 1 증폭 신호의 진폭을 억제하는 클램프 회로를 구비하는 전력 증폭 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프 회로는
    상기 신호 선로측에 애노드가 접속되고, 상기 접지측에 캐소드가 접속되는 다이오드를 갖는 다이오드부와,
    베이스에 상기 다이오드부를 통해서 신호가 입력되고, 컬렉터가 상기 신호 선로에 접속되고, 이미터가 접지에 접속되는 제 1 트랜지스터를 갖는 트랜지스터부를 구비하는 전력 증폭 회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다이오드부는 서로 직렬로 접속되는 복수의 상기 다이오드를 갖는
    전력 증폭 회로.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 다이오드부는 상기 다이오드에 직렬로 접속되는 저항 소자를 갖는
    전력 증폭 회로.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 트랜지스터부는
    베이스가 상기 다이오드부에 직렬로 접속되고, 컬렉터가 상기 제 1 트랜지스터의 컬렉터에 접속되고, 이미터가 상기 제 1 트랜지스터의 베이스에 접속되는 제 2 트랜지스터를 더 갖는 전력 증폭 회로.
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