TW201220679A - comprising N units of switching elements, a connection circuit including N-1 units of serially connected first inductance elements, a second inductance element, and N units of third inductance elements - Google Patents

Description

201220679 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種利用PWM(Pulse Width Modulation， 脈波寬度調變）信號使連接於電感元件之開關元件開關的 開關電路、及具備該開關電路之包絡線信號放大器。 【先前技術】 近年來，作為於行動電話之基地台等將高頻率之調變信 號進行功率放大時所使用的一種放大方式，有eer (Envelope Elimination and Restoration，包絡消除與恢復） 方式。EER方式係自欲放大之調變信號中提取振幅成分（包 絡線）與相位成分，對相當於相位成分之信號利用與振幅 成为對應之化號進行振幅調變，藉此，以使調變後之信號 之振幅與原先的調變信號之振幅成正比例之方式進行放 大0 更具體而言，將追隨於所提取之包絡線之電壓作為電源 電壓而供給至飽和型放大器。該放大器將相當於相位成分 之信號放大，藉此使已放大之信號之振幅追隨於所提取之 包絡線。上述追隨於包絡線之電壓係以如下方式而獲得： 例如，對藉由針對欲放大之調變信號之包絡線檢波所得之 檢波信號（以下，稱為包絡線信號）進行功率放大，從而獲 得上述電壓。於包絡線信號之功率放大中，為了提高效率 而使用飽和型放大器。例如，㈣藉由針對包絡線信號之 脈波寬度調變所生成之PWM信號使開關元件_，並藉由 155154.doc 201220679 開關而對已放大之PWM信號進行積分，m將包絡線信號 解調成調變信號。 於對PWMk號進行放大時，多使用將互補的開關元件推 挽連接之D級放大器、或者於自電感元件施加之電壓為零 時將開關元件接通之E級放大器。但是，對於〇級放大器 而言，技術上難以平衡性良好地提高互補的開關元件之耐 壓。又，對於E級放大器而言，根據設計條件及動作條件 使開關元件斷開時存在由電感元件施加至開關元件之浪湧 電壓大大超過電源電壓的情形》根據上述理由，將推挽或 單一之開關元件應用於高頻且大功率之放大器時自然存在 限制。 此外，由於上述PWM信號中包含頻率比較低的包絡線信 號之成分、及頻率較高的PWM信號之成分，故作為pWM L號之放大器，必需為具有寬頻帶之頻率特性之放大器。 作為滿足上述條件之放大器，考慮到例如將專利文獻i中 所示之分佈放大器用作PWM信號之放大器。 專利文獻1 .日本專利特開2002-033627號公報 【發明内容】 發明所欲解決之問題 然而，對於分佈放大器而言，於用以將複數個開關元件 輸出之電力予以合成之分佈常數線路中，必需使傳播至與 輸出端為相反側之電力由電阻消耗而成為終端，從而存在 終糙電阻之損耗較大之問題。又，自經放大之pWM信號中 155154.doc 201220679 取出作為調變信號之包絡線信號時需要低通濾波器，從而 該濾波器之插入損耗亦無法忽視。 本發明係鑒於上述情形而完成者，其目的在於提供一種 能低損耗地將經複數個開關元件放大之PWM信號予以合成 並對調變信號進行解調的開關電路、及具備該開關電路之 ' 包絡線信號放大器。 解決問題之技術手段 本發明之一態樣之開關電路之特徵在於，包括：連接電 路’其經由N-1個第1電感元件而將用以控制n個（N為2以 上之整數）開關元件之開關的各控制端子級聯連接；及第3 電感元件’其各別連接於一端連接於直流電源之第2電感 元件之另一端及上述開關元件之各一端之間；且，上述開 關電路根據輸入至上述連接電路之輸入端子之pWM信號， 使上述複數個開關元件依序開關。即，該開關電路具備： (a)N個開關元件；（b)包含N-1個第1電感元件之連接電路； (c)第2電感元件，及（d)N個第3電感元件。n個開關元件各 自具有一端及控制端子。第2電感元件具有一端及另一 端β N-1個第1電感元件係争聯連接β N個開關元件之控制 ' 端子分別連接於連接電路内之複數個節點。該等複數個節 . 點包含N-1個第1電感元件之連接接點、及連接電路之輸入 端與輸出端。N個第3電感元件分別將N個開關元件之—端 與第2電感元件之另一端電性連接。 該開關電路中，N個開關元件各自之控制端子各別連接 於構成PWM^號傳播之連接電路的個第1電感元件之 155I54.doc 201220679 各連接節點及連接電路之輸入輸出端子，於各開關元件之 一端、與一端連接於直流電源之第2電感元件之另一端之 間’各別介裝有第3電感元件。 因此，藉由在連接電路中傳播之PWM信號而使各開關元 件以固定之時間間隔依序開Μ，每—開關元件上經放大之 振幅大致相等的PWM信號於第2電感元件之另一端進行加 法運算。於該開關電路中輸入有具有如上述時間間隔之N 倍為1週期的調變週期（PWM週期）之PWM信號之情形時， 於複平面上’各開關元件之—端之pWM信號之基本波的信 號振幅及相位所對應之信號點係於以原點為中心之圓上 以2π/Ν之相位差等間隔地排列。因此該開關電路中， 以使輸出至各開關元件之一端的PWM信號之基本波於第2 電感元件之另一端相互抵消之方式進行加法運算。 同樣地，當根據PWM信號之μ次（河為2以上之整數）高頻 證波而輸出至各開關S件之—端之pwM信號之信號振幅及 相位所對應的信號點表現為，於複平面上之以原點為中心 之圓上以-2Μπ/Ν之相位差等間隔地排列之情形時，以使輸 出至各開關元件之一端之PWM信號之高頻諧波相互抵消之 方式進行加法運算。 於一貫施形態中，亦可具有如下特徵：電性連接上述開 關元件之一端及上述第2電感元件之另一端之間的連接構 件係構成上述第3電感元件。本實施形態之開關電路中， 欲各別介裝於各開關元件之一端與第2電感元件之另一端 之間的第3電感元件係藉由連接構件而實現。因此，連接 155154.doc

S 201220679 構件之寄生電感發揮第3電感元件之功能β 於一實施形態之開關電路中，亦可具有如下特徵：；^為8 以上。於本實施形態之開關電路中，當使各開關元件之一 端的P W Μ信號之Μ次高頻諧波的信號振幅及相位對應於複 平面上之信號點之情形時，各信號點間之相位差（_2Μπ/Ν) 成為相對於基本波之信號點間之相位差卜以/…的蘭倍。亦 即，各信號點最初重疊於1點係於Ν次高頻諧波（Μ=Ν)之情 形。因此，於Ν為8以上之情形時，至少對於2次高頻諧波 至7次高頻諧波而言，與開關元件之各一端對應之複平面 上之信號點並未重疊於1點，該等高頻諧波被相互抵消。 於一實施形態中，亦可具有如下特徵：上述開關元件與 上述第1、第2及第3電感元件係形成於單石積體電路之半 導體基板上。由於本實施形態之開關電路係形成於單石積 體電路之半導體基板上，故該開關電路得以小型化，作為 放大器之高頻特性良好。 於-實施形態中’亦可具有如下特徵：上述開關元件係 立式MOSFET。本實施形態中’由於各開關元件係立式 MOSFET’故開關電路得以高财壓、大功率化，並且接通 電阻變小而使損耗降低。 進而’於應用立式M〇SFET作為單石積體電路之各開關 元件之情形時’各開關元件之沒極電極、及源極電極與閑 極電極分開而位於單石積體電路之兩面。因此，例如，自 各開關元件之沒極電極至第2電感元件之另_端為止之配 線長度得以均等化’並且每—開關元上經放大之pwM信號 155154.doc 201220679 於第2電感元件之另一端得以平衡性良好地進行加法運 算。 本發明之另一態樣之包絡線信號放大器之特徵在於，包 括：對類比信號進行脈波寬度調變之調‘變電路；及上述之 一態樣或實施形態中之任一開關電路；且，根據藉由上述 調變電路對於調變信號之包絡線信號的脈波寬度調變而得 之PWM信號’使上述開關電路開關。 δ亥包絡線#號放大器中’調變電路對所輸入之調變信號 之包絡線信號進行脈波寬度調變，利用藉由脈波寬度調變 所獲彳于之P W1VH§號而使開關電路開關並對包絡線信號進行 解調。藉此，將能低損耗地合成經複數個開關元件放大之 PWM信號並對調變信號進行解調之開關電路應用於包絡線 信號放大器中。 發明之效果 根據上述開關電路，根據連接電路中傳播之pWM信號而 使各開關元件以固定之時間間隔依序開關，將每一開關元 件上經放大之振幅大致相等之PWM信號於第2電感元件之 另一端進行加法運算。 於上述開關電路中輸入有具有如上述時間間隔之N倍成 為1週期的調變週期之PWM信號之情形時’於複平面上， 根據PWM信號之基本波而輸出至各開關元件之一端的 PWM信號之振幅及相位所對應之信號點係於以原點為十心 之圓上以-2π/Ν之相位差等間隔地排列。因此，以使輸出 至各開關元件之一端之PWM信號之基本波相互抵消之方式 I55154.doc

S 201220679 進行加法運算。同樣地，當根據PWM信號之Μ次（Μ為2以 上之整數）高頻諧波而輸出至各開關元件之一端的PWM信 號之振幅及相位所對應之信號點表現為，於複平面上之以 原點為中心之圓上以-2Μπ/Ν之相位差等間隔地排列之情形 時，以使輸出至各開關元件之一端的pwM信號之高頻諧波 相互抵消之方式進行加法運算。 因此’能低損耗地合成經複數個開關元件放大之PWM信 號，並對調變信號進行解調。 【實施方式】 以下，對將具有一實施形態中之開關電路之包絡線信號 放大器應用作行動電話之基地台所使用之EEr方式下之放 大器（以下，稱為EER放大器）的實施形態（實施形態丨）進行 詳細敍述。 圖1係表示一實施形態之EER放大器之主要部分構成之 方塊圖。EER放大器具備：對自輸入端子丨輸入之行動電 話之調變信號進行包絡線檢波之檢波器2 ;放大檢波信號 (包絡線信號）之包絡線信號放大器3 ;限制所輸入之調變信 號之振幅並提取相位成分之限制器4 ;及將所提取之相位 成分放大之開關電路5。 包絡線信號放大器3具備：三角波產生器3丨，其產生固 定頻率之二角波；及比較器32’其藉由自三角波產生器31 供給之二角波與由檢波器2生成之檢波信號之比較，將對 應於自檢波器2供給之檢波信號而經脈波寬度調變之p wm 信號供給至開關電路3 3。自以開關電路3 3進行開關而將振 155154.doc 201220679 幅增大後之PWM信號中，去除脈波寬度調變之調變頻率成 分及高頻諧波成分。因此，藉由開關電路33而使包絡線信 號解調。該包絡線信號被供給至開關電路5。開關電路°5 中’將自包絡線信號放大器3之開關電路33所供給之包络 線信號用作電源電壓，根據自限制器4供給之相位成分而 使未圖示之開關元件開關，藉此使經放大之相位成分之振 幅追隨於包絡線信號》 圖2係示意性地表示EER放大器之各部之信號波形之說 明圖。圖2之（A)至（G)中，橫軸表示時間，縱軸表示各部 之信號之振幅。其中，各縱軸之比例尺並不均等。 圖2之（A)表不供給至輸入端子1之調變信號之波形。所 輸入之調變信號係對載波進行相位調變及振幅調變而生成 之信號。圖2之（B)表示藉由限制器4自所輸入之調變信號 中提取之相位成分的波形，圖2之（c)表示以檢波器2對所 輸入之調變信號進行包絡線檢波而生成之檢波信號（包絡 線信號）的波形。圖2之（B)之相位信號之振幅為固定，圖2 之（C)之包絡線彳§號中已去除調變信號之載波成分。 圖2之（D)表示輸入至比較器32之三角波之波形，圖2之 (E)表示比較器32之輸出信號（PMW信號）之波形。比較器 32將圖2之（C)所示之包絡線信號與三角波進行比較，輸出 根據包絡線k说而對脈波寬度進行調變後之pwM信號。此 處，於包絡線彳§號之峰值較低（或較高）之情形時，PWM信 號之脈波寬度變宽（或窄）。圖2之（F)表示開關電路33之輸 出k號之波形。開關電路33使來自比較器32之PWM信號極 155154.doc •10· 201220679 性反轉並放大，藉此將脈波寬度調變之調變頻率成分及較 其更南之頻率成分自該PMW信號中去除。亦即，圖2之（F) 所示之信號成為將圖2之（〇之包絡線信號放大而成者。

圖2之（G)表示開關電路5之輸出信號之㈣。開關電W 係將圖2之（F)所示之包絡線信號本身用作電源電壓，將圖 2之（B)所示之相位成分進行放大，藉此生成輸出信號。該 情形時1關電路5輸出之信號之振幅追隨於電源電壓， 故”有追隨於包絡線信號之振幅之相位信號自開關電路5 中輸出。藉此’於圖2之⑷所示之調變信號之相位成分得 以保持之狀態下將振幅成分放纟，圖2之⑼所示之信號自 EER放大器中輸出。 再者，於本實施形態1中’脈波寬度調變之調變頻率、 即使三角波產生器3 1產生之三角波之頻率為2〇〇 MHz，但 並不限定於此。例如，相當於包絡線信號之頻寬之1〇倍左 右的頻率可用作脈波寬度調變之調變頻率。 圖3係表示一實施形態之開關電路33之構成的電路圖。 開關電路33包括：一端連接於電源Vdd之線圈L2 ;及^^個 場效電晶體（MOSFET，以下，僅稱為電晶體）Μι、 M2、...Μη。於線圈L2之另一端與汲極di、D2、...Dn(n為 2以上之整數）之間，各別介裝有線圈L3。電晶體Μι、 M2、... Μη各自之源極S 1、S 2、... S η連接於接地電位。線 圈L2之另一端連接於開關電路33之輸出端子332。 於電晶體Mk、Mk+l(k為1至η-1之整數）之閘極Gk、Gk+1 之間’各別連接有η-1個線圈L1。η-1個線圈L1與閘極G1、 I55J54.doc 201220679 G2、...Gn之未圖示之浮動電容Cgs構成連接電路，該連接 電路之-端及另一端分別，經由線圈Ua與終端電阻Rs之串 聯電路而連接於輸入端子331及接地電位。於終端電阻Rs 與接地電位之間’亦可介裝有下述之電容器ci。使終端電 阻Rs之阻抗與連接電路之特性阻抗一致。 上述開關電路33中，自比較器32經由輸入端子331而供 給至終端電阻Rs之PWM信號係於在連接電路中傳播之期 間以固定之時間間隔而供給至閘極Gm(m為自i至η為止之 整數）。該時間間隔係設定成為脈波寬度調變之調變週期 之1/η。即’閘極Gm上’被供給有相位相對於閘極⑴而延 遲2咖-1)/0之PWM信號。而且，當pwM信號傳播至電晶 體Mm之閘極㈤夺，電晶體廳在連接於沒極^之線圈u 與接地電位之間開關，且將經極性反轉並放大後之pwM信 號自沒極Dm經由線圈L3而供給至輸出端子332。因此，自 線圈L2之另-端、即自輸出端子332輸出之信號成為，自 及極Dl、D2、…Dn各自所輸出之振幅相等之pwM信號經 由各別之線圈L 3而均等地相加後所得之信號。 其次，對於之情形時將自各電晶體河⑺之汲極Dm_ 給至輸出端子332之PWM信號進行加法運算之結構進行說 明。 圖4係表示將沒極D1、D2、肩之信號之振幅及相位與 複平面上之信號點對應之圖。圖中橫轴表示實轴，縱車由表 示虛軸。圖4之㈧表示相對於具有與脈波寬度調變之調變 頻率(此處為200黯)相同之頻率之基本波的信號點，圖4 155154.doc

S 201220679 之（B)、圖4之（C)、及圖4之（D)各自表示相對於2次高頻諸 波、3次高頻諧波、4次高頻諧波之信號點。 如圖4之（A)所示，當將與汲極D1對應之信號點置於實軸 上時，汲極Dl、D2、...D8之信號振幅為固定，故汲極 Dl、D2、...D8所對應之信號點排列於以原點為中心之同 心圓上。又，電晶體Ml、M2、...M8係以脈波寬度調變之 調變週期（基本波之週期）之1/8的時間間隔、即以_π/4之相 位差而依序開關，故沒極D1、D2、. _.D8所對應之鄰接之 信號點間的相位差成為-π/4(=-2π/8)。 同樣地，如圖4之（Β)所示’電晶體ΜΙ、M2、…]\48以2次 高頻諧波之週期之2/8之時間間隔、即以_π/2之相位差而依 序開關’故汲極Dl、D2、...D8所對應之鄰接之信號點間 的相位差成為-π/2(=-2χ2π/8)。又，對於3次高頻諧波而 言’如圖4之（C)所示，汲極Dl、D2、...D8所對應之鄰接 之仏號點間的相位差成為-3π/4(=-3χ2π/8)。進而，對於4次 高頻諧波而言，如圖4之（D)所示，汲極D1、D2、...D8所. 對應之鄰接之信號點間的相位差成為_兀(=_4><271/8)。 以上之圖4之（Α)至（D)所示之各信號點具有關於原點成 點對稱之位置關係，故而，當將與圖4之（Α)至（D)所示之 所有信號點對應之汲極Dl、D2、...D8之信號均等地相加 時’該等信號相互抵消而成為振幅為零之信號。自輸出端 子332輸出之信號係將自彡及極d 1、D2、…Dn各自輸出之信 號均等地相加所得之信號，故而，於n=8之情形時，至少 基本波及2次、3次、4次高頻諧波於輸出端子332相互抵 155154.doc 13 201220679 消》 對於未圖示之5次、6攻、 _ 〇 _人尚頻諧波而言，汲極D1、 D 2、... D 8所對應之鄰接 九& ΙΛ( 邱祓之、唬點間的相位差分別成 為-5π/4(=·5χ2π/8)、_3π/2( 、&><2冗/8)、_7π/4(=-7χ2π/8)。 對於該等高頻諧波而言，告 田將汲極DI、D2、...D8之信號 均％地相加時’相加所得 所侍之k唬之振幅亦成為零。 相對於此，對於8次高頻譜 两白，皮而s ’汲極Dl、D2、...D8 所對應之鄰接之信號點間的 ’』〜TO位差成為_2π(=_8χ2π/8)，所 有信號點重疊於1點。®此，可推測，當將汲極D1、 D2、...D8之信號均等地相加時，相加所得之信號不會抵 消’信號之振幅會僅對應於相加所得之信號之數量而增 大0 根據以上之情形進行歸納可知，自圖3所示之開關電路 3一3之輸出端子332，脈波寬度調變之基本波及^次以下之 高頻諧波被抵消而輸出。亦即，可謂，自開關電路33之輸 出端子332輸出如圖2之（F)所示之包絡線信號。 以下’對於基本波及高頻諧波如何根據開關電路3 3之電 晶體之個數、即PWM信號之放大段數之不同而抵消之情形 進行說明。 圖5係表示相對於放大段數（n)之基本波及高頻譜波之抵 消特性之圖表。圖5之橫軸表示頻率（Ηζ)，縱軸表示輸出 ^子3 3 2之信號之振幅（ν)。又’將η=4、6、8及1 6時之信 號振幅分別以2點鏈線、1點鏈線、實線及虛線表示。圖5 所示之特性係作為以下情形時之模擬結果而獲得者，上述 155154.doc

S -14 - 201220679 情形即’為了於放大段之每1段獲得1 V之信號振幅，而使 各電晶體Ml、M2、...Μη根據PWM信號而開關之情形。於 較脈波寬度調變之基本波（200 MHz)充分低的頻率下，將 自各電晶體Μ1、M2、...Μη輸出之信號以大致相同之相位 進行加法運算’故相加所得之信號之振幅（V)具有與放大 段數η相當之值。 首先’於η=4之情形時，脈波寬度調變之基本波及2次、 3次高頻諧波於輸出端子332被抵消，故f=2〇〇 MHz、400 MHz及600 MHz時之高頻諧波信號之振幅成為零。又，如 上所述將4次高頻諧波於輸出端子332進行加法運算，故於 f=800 MHz時之信號之振幅中出現峰值（參照2點鏈線）。上 述峰值亦出現於8次（4次χ2)之高頻諧波即f=1.6 GHz中。 其次，於n=6之情形時，脈波寬度調變之基本波及2次至 5次高頻諧波於輸出端子332被抵消，故自f=2〇〇 MHz起每 隔200 MHz直至1 GHz為止之高頻諧波信號之振幅成為 零。又，將6次高頻諧波於輸出端子332進行加法運算，故 於f=1.2 GHz時之信號之振幅中出現峰值（參照丨點鏈線）。 同樣地，於n=8之情形時，脈波寬度調變之基本波及2次 至7次高頻諧波於輸出端子332被抵消，故自f=2⑼腿起 每隔200 MHz直至h4 GHz為止之信號之振幅成為零。又， 將8次高頻諧波於輸出端子332進行加法運算，故於 GHz時之信號之振幅中出現峰值（參照實線）。 進而，於㈣6之情形時’脈波寬度調變之基本波及2次 至15次高㈣波於輸出端子332被抵消，故至f=3 GHz為止 155154.doc -15- 201220679 之高頻諧波信號之振幅成為零，於圖5所示之頻率之範圍 内’信號之振幅中未出現較大的峰值。 如此’若使放大段數為8以上，則至f=i.4 GHz為止之高 頻諧波被抵消’故可確認能大致取得實用之抵消特性。 如上所述根據本實施形態1，於構成傳播PWM信號之連 接電路的η-1個線圈之各連接節點及連接電路之輸入輸出 端子上，各別連接有Ν個電晶體之閘極，於各電晶體之沒 極、與一端連接於Vdd之第2線圈之另一端之間各別介裝有 第3線圈。 因此，根據傳播於連接電路之PWM信號而使各電晶體以 脈波寬度調變之調變週期之1 /n之時間間隔依序開關，將 每一電晶體中經放大之振幅大致相等之PWM信號於第2線 圈之另一端進行加法運算。各電晶體之汲極之信號之振幅 及相位所對應之信號點表現為，於複平面上，相對於脈波 寬度調變之基本波及η_1次以下之高頻諧波，在以原點為 中心之圓上以-2k;r/8(k為1至n-Ι之整數）之相位差等間隔地 排列表現。因此，進行加法運算，以使PWM信號之基本波 及η-1次以下之高頻諧波相互抵消。亦即，可不使用損耗 較大的傳送電路及濾波器而將PWM信號進行加法運算，從 而去除脈波寬度調變之基本波及高頻諧波。 因此’能低損耗地合成經複數個開關元件放大之PWM信 號’並對作為調變信號之包絡線信號進行解調。 又’於使各電晶體之汲極之PWM信號之Μ次高頻諧波的 信號振幅及相位與複平面上之信號點對應之情形時，各信

I55154.doc |6 S 201220679 號點間的相位差（-2Μπ/η)成為相對於基本波之信號點間的 相位差（-2π/η)之Μ倍。亦即，各信號點最初重疊於i點係成 為η次高頻諸波（M=n)之情形。 因此，於η為8以上之情形時，至少對於2次高頻諧波至7 次高頻諧波而言，與電晶體之汲極對應之複平面上之信號 點並未重疊於1點，可取得實用的抵消特性。 進而’比較器生成與輸入至EER放大器之作為調變信號 之包絡線信號對應地對脈波寬度進行調變後之PMW信號， 由該P WM信號使電晶體開關並合成，以此對包絡線信號進 行解調。

因此’可將能低損耗地合成經複數個電晶體放大之PWM 信號並對調變信號進行解調之開關電路應用於包絡線信號 放大器中。 (實施形態2) 實施形態1係並不排除開關電路3 3包括電路基板上之離 政零件之形態’相對於此’實施形態2係開關電路形成於 於半導體基板上而作為IC(Integrated Circuits，積體電路） 之形態。 圖6係另一實施形態（實施形態2)之開關電路333之示意平 面圖。開關電路33a係形成於單石積體電路之半導體基板 上。開關電路3 3 a包括：一端連接於電源vdd之線圈L2、及 16個電晶體Ml、...M16。線圈L2之另一端及没極 Dl ...D16係以導體圖案（連接構件）而連接。電晶體 Ml、...M16各自之源極S1、…S16連接於接地電位（圖6中 I55154.doc 201220679 以斜線表示其一部分）。線圈L2之另一端成為開關電路3 3 a 之輸出端子332。 電晶體Ml、...M16各自之閘極Gl、.._G16各別連接於15 個串聯連接之線圈L1、....L1的兩端及各連接點。15個線圈 LI、...L1與閘極Gl、...G16之未圖示之浮動電容cgs構成 連接電路，該連接電路之一端及另一端分別經由線圈L j a 與終端電阻Rs之串聯電路而連接於輸入端子331及電容器 C1之一端。電容器ci之另一端連接於接地電位。電容器 C1係用以截斷對閘極g 1、…G16之直流偏壓電壓者。 線圈L 2、1 5個線圈L 1、…L1、線圈L1 a、L1 a '終端電 阻Rs、Rs、及電容器Cl係藉由導體圖案而形成。連接線圈 L2之另一端與汲極D1、·· .D16間之導體圖案（連接構件）係 具有寄生電感並替代實施形態！之開關電路33之各線圈。 者。即’該導體圖案（連接構件）構成第3電感元件。實質 上，藉由上述導體圖案所具有之寄生電感、及自電晶體 Ml、...M16各自之半導體晶片至汲極m、 m6的配線之 電感而替代各線圈L3。 於上述構成中，在自輸入端子331供給至終端電阻之 PWMk號於包含15個線圈L1、丄丨之連接電路中傳播之 期間，電晶體Ml、...M16依序開關❶將由電晶體

Ml ...Ml6分別放大且自汲極D1、...ΕΠ6輸出之PWM信號 於線圈L2巾進行加法運算，藉此，脈波寬度調變之基本波 及高頻諧波於輸出端子332被抵消，此與實施形態丨之開關 電路3 3相同。 I55154.doc

S -18- 201220679 由於開關電路33a係形成於單石積體電路上，故整個電 路得以小型化，與於包含絕緣體基材之電路基板上使用離 散零件而構成之情形相比，具有良好的高頻特性。 此外’對於與實施形態1對應之部位標註相同之符號， 省略其詳細說明。 如上所述根據本實施形態2，替代欲各別介裝於各電晶 體之；及極與第2線圈之另一端之間的第3線圈，而介裝連接 構件。藉此’可使連接構件之寄生電感承擔第3線圈之作 用。 又’由於開關電路係形成於單石積體電路之半導體基板 上，故可使開關電路得以小型化，且使作為放大器之高頻 特性良好。 (實施形態3) 實施形態2係於導體基板上設有臥式M0SFET之形態， 相對於此’實施形態3係於相同之半導體基板上設有高耐 壓、大功率之立式MOSFET之形態。 圖7係又一實施形態（實施形態3)之開關電路33b之示意 平面圖。圖7之（A)及（B)分別係表示開關電路331)之表面及 背面之俯視圖。開關電路33b係形成於單石積體電路之半 導體基板上，並具備包含配置成環狀之立式M〇sfeT之電 晶體Ml、M2、..·Μ8。電晶體Ml、M2、...M8各自之源極 SI、...S8及閘極Gl、...G8係形成於半導體基板之表面，電 日日體Ml、M2、...M8各自之汲極Dl、D2、...D8係形成於 半導體基板之背面。 155154.doc -19- 201220679 電晶體Ml、…M16各自之源極si、···sm係連接於與接 地電位連接之環狀之導體圖案。電晶體M1、…M8各自之 閘極Gl、.._G8係各別連接於7個線圈u、丄丨之串聯連接 電路之兩端及各連接點。於該串聯連接電路中，線圈 L1、…L1配置成環狀。7個線圈LI、_..L1、及閘極 Gl、...G8之未圖示之浮動電容cgs構成連接電路，該連接 電路之一端及另一端分別經由線圏Lla與終端電阻RS之串 聯電路而連接於輸入端子33丨及電容器〇1之一端。電容器 C1之另一端連接於接地電位。 並且，開關電路33b中，於半導體基板之背面具備一端 連接於電源Vdd之線圈L2。該線圈L2之另一端連接於位於 與汲極Dl、D2、...D8等距離之位置上的節點N1。於節點 N1上’連接有自電晶體M1、m2、...M8各自之汲極D1、 D2、...D8延伸之各別導體圖案（連接構件）。該等導體圖案 (連接構件）具有大致相同之長度。線圈以之另一端成為開 關電路33b之輸出端子332。上述導體圖案（連接構件）係具 有寄生電感並替代實施形態1之開關電路33之線圈L3者。 即，該導體圖案（連接構件）構成第3電感元件。 於上述構成中’在自輸入端子33 1供給至終端電阻RS之 PWM信號於包含7個線圈L1、..丄1之連接電路中傳播之期 間，電晶體Ml、M2、...M8依序開關《經電晶體Ml、 M2、...M8放大且自汲極di、...D8輸出之PWM信號於線圈 L2中進行加法運算’藉此，脈波寬度調變之基本波及高頻 諧波於輸出端子332被抵消，此與實施形態1之開關電路33 155154.doc

S -20- 201220679 相同。 開關電路33b中，源極si、...S8、及閘極G1、與沒 極Dl、...D8分開位於單石積體電路之表面及背面，故可 提高配線之自由度。又，如圖7所示，於將電晶體Ml、 M2、...M8配置成環狀之情形時，將汲極Dl、D2 ' ...^^與 特定之1點各別連接之導體圖案（配線構件）的長度成為均 一，寄生電感亦得以均一化，故可將自汲極Dl、 D2、...D8輸出之PWM信號平衡性良好地進行加法運算。 此外’對於與實施形態1及2對應之部位標註相同之符 號，省略其詳細說明。 如上所述根據本實施形態3，由於各電晶體包含立式 MOSFET，故可實現開關電路之高耐壓、大功率化，而且 可減小接通電阻並降低損耗。 進而’由於各電晶體之沒極電極、及源極電極與閘極電 極係分開位於單石積體電路之兩面，故自各電晶體之汲極 電極至第2線圈之另一端為止的配線長度得以均等化。因 此，可將每一電晶體中經放大之PWM信號於第2線圈之另 一端平衡良好地進行加法運算。 【圖式簡單說明】 圖1係表示一實施形態之EER放大器之主要部分構成之 方塊圖。 圖2(A)〜(G)係示意性地表示EER放大器之各部的信號波 形之說明圖。 圖3係表示一實施形態之開關電路之構成之電路圖。 I55154.doc 21 201220679 圖4(A)〜(D)係表示將沒極之信號的振幅及相位與複平面 上之信號點相應之圖。 圖5係表示與放大段數相應之基本波及高頻諧波之抵 消特性的圖表。 圖6係另一實施形態之開關電路之示意俯視圖。 圖7(A)、（B)係又一實施形態之開關電路之示意俯視 圖。 【主要元件符號說明】 1、331 輸入端子 2 檢波器 3 包絡線信號放大器 32 比較器 33 ' 33a、 33b ' 5 開關電路 332 輸出端子 D1、 D2、 ...、Dn 汲極（開關元件之一端） G1、 G2、 …、Gn 閘極（開關元件之控制端子） L1 線圈（第1電感元件） Lla 線圈 L2 線圈（第2電感元件） L3 線圈（第3電感元件） Ml、 M2、 ...' Mn 場效電晶體（MOSFET) N1 節點 Rs 終端電阻 SI ' S2 ' . ··、Sn 源極 Vdd 電源（直流電源） 155154.doc - 22 -

S

Claims (1)

1. 201220679 七、申請專利範圍： 1. 一種開關電路’其特徵在於，包括：連接電路，其經由 N-1個第1電感元件而將用以控制n個（n為2以上之整數） 開關元件之開關的各控制端子級聯連接；及第3電感元 件’其各別連接於一端與直流電源連接之第2電感元件 之另一端及上述開關元件之各一端之間；且 上述開關電路根據輸入至上述連接電路之輸入端子之 PWM信號，使上述複數個開關元件依序開關。 2. 如請求項丨之開關電路，其中將連接構件置換為上述第3 電感元件°玄連接構件係將上述開關元件之一端與上述 第2電感元件之另一端之間加以電性連接者。 3. 如請求項1或2之開關電路，其中]^為8以上。 4·如明求項1至3中任一項之開關電路，其中上述開關元件 與上述第1、第2及第3電感元件係形成於單石積體電路 之半導體基板上。 5.如請求項丄至4中任一項之開關電路，其中上述開關元件 係立式MOSFET。 6. —種包絡線信號放大器，其特徵在於，包括： 對類比信號進行脈波寬度調變之調變電路；及 請求項1至5中任一項之開關電路；且 信號之包絡線信號進行脈 使上述開關電路開關。 根據由上述調變電路對調變 波寬度調變而得之pWM信號， 155154.doc