WO2023234402A1 - バイアス回路 - Google Patents

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WO2023234402A1
WO2023234402A1 PCT/JP2023/020529 JP2023020529W WO2023234402A1 WO 2023234402 A1 WO2023234402 A1 WO 2023234402A1 JP 2023020529 W JP2023020529 W JP 2023020529W WO 2023234402 A1 WO2023234402 A1 WO 2023234402A1
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transistor
amplifier
bias circuit
electrically connected
base
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PCT/JP2023/020529
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Inventor
翔平 今井
Original Assignee
株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages

Definitions

  • the present disclosure relates to a bias circuit.
  • a Doherty amplifier circuit generally has a carrier amplifier that operates regardless of the power level of the input signal, and a peak amplifier that is turned off when the power level of the input signal is low and turned on when the power level of the input signal is high, which are connected in parallel. There is.
  • the Doherty amplifier circuit operates while the carrier amplifier maintains saturation at the saturated output power level. That is, in the Doherty amplifier circuit, the peak amplifier is operated at the timing when the carrier amplifier approaches saturation. Thereby, the Doherty amplifier circuit can improve efficiency compared to a normal power amplifier circuit. Therefore, in a power amplifier circuit such as a Doherty amplifier circuit, a circuit for detecting saturation of the power amplifier is sometimes provided in order to improve efficiency.
  • Patent Document 1 discloses a power amplifier circuit including a saturation detection circuit that detects saturation of a power amplifier.
  • the saturation detection circuit described in Patent Document 1 electrically connects the input terminal of a saturation detector that detects saturation of a power amplifier to the base of the power amplifier.
  • the saturation detection circuit described in Patent Document 1 detects saturation of a power amplifier using a voltage drop at a base terminal due to an increase in base current when the power amplifier is saturated. That is, in the saturation detection circuit, in order to detect saturation of the power amplifier, it is necessary to generate a voltage drop at the base terminal of the power amplifier. Therefore, the saturation detection circuit changes the bias point of the power amplifier due to the voltage drop. Therefore, in the power amplifier circuit described in Patent Document 1, a problem arises in that a stable bias cannot be supplied to the power amplifier.
  • an object of the present disclosure is to provide a bias circuit that supplies a stable bias to a power amplifier.
  • a bias circuit includes a first transistor that supplies a bias from an emitter or source to a first amplifier, and a first terminal that is electrically connected to a circuit that controls bias of a predetermined amplifier. and a first input terminal is electrically connected to the emitter or source of the first transistor, and a first output terminal is electrically connected to the base or gate of the first transistor and the first terminal. and a first inverting amplifier that is connected and inverts and amplifies the voltage supplied to the first input terminal.
  • the bias circuit includes a control terminal into which a reference signal for controlling the bias of the first amplifier is input, a base or a gate electrically connected to the control terminal, and an emitter or a gate.
  • a first transistor that supplies bias from a source to the first amplifier; a collector or drain and a base or gate are electrically connected; the collector or drain is electrically connected to an emitter or source of the first transistor; a third transistor whose base or gate is electrically connected to the control terminal and the base or gate of the first transistor, and whose collector or drain is the emitter of the third transistor.
  • an inverting amplifier that is electrically connected to the source and whose base or gate is electrically connected to the base or gate of the second transistor, and that inverts and amplifies the voltage supplied to the base or gate.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a power amplification module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a carrier bias circuit. It is a figure showing an example of the power amplification module concerning the 1st modification. It is a figure showing an example of the power amplification module concerning the 2nd modification. It is a figure showing an example of the power amplification module concerning the 3rd modification. It is a figure showing an example of the power amplification module concerning the 4th modification. It is a figure showing an example of the power amplification module concerning the 5th modification. It is a figure showing the composition of the peak bias circuit of the power amplification module concerning the 5th modification.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the configuration of a carrier bias circuit of a power amplification module according to a second embodiment. It is a figure showing an example of composition of a carrier bias circuit of a power amplification module concerning a 3rd embodiment. It is a figure showing an example of composition of a carrier bias circuit of a power amplification module concerning a 4th embodiment. It is a figure showing an example of composition of a carrier bias circuit of a power amplification module concerning a 5th embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing a layout of a carrier bias circuit on a semiconductor substrate in a power amplification module according to a modification of the fifth embodiment.
  • circuit elements having the same reference numerals indicate the same circuit elements, and redundant explanation will be omitted.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a power amplification module 100 according to the first embodiment.
  • the power amplification module 100 is mounted on, for example, a mobile phone and is used to amplify the power of a signal transmitted to a base station.
  • the power amplification module 100 is, for example, 2G (second generation mobile communication system), 3G (third generation mobile communication system), 4G (fourth generation mobile communication system), 5G (fifth generation mobile communication system), LTE ( Long Term Evolution) - Signal power of communication standards such as FDD (Frequency Division Duplex), LTE-TDD (Time Division Duplex), LTE-Advanced, LTE-Advanced Pro, etc. can be amplified.
  • the communication standards of the signals amplified by the power amplification module 100 are not limited to these.
  • the power amplification module 100 includes, for example, a carrier amplifier 110, a carrier bias circuit 120, a peak amplifier 130, a peak bias circuit 140, and a detection circuit 150.
  • Power amplification module 100 includes, for example, a Doherty amplification circuit including a carrier amplifier 110 and a peak amplifier 130.
  • the carrier amplifier 110 is, for example, an amplifier that amplifies the signal RF1 output from the distributor 160 and outputs the signal RF11.
  • Carrier amplifier 110 is biased, for example, class A, class AB, or class B. That is, the carrier amplifier 110 amplifies an input signal and outputs an amplified signal regardless of the power level of the input signal, such as a small instantaneous input power.
  • the carrier bias circuit 120 is a circuit that supplies bias to the carrier amplifier 110.
  • the carrier bias circuit 120 has a configuration that suppresses a voltage drop caused by the bias supplied to the carrier amplifier 110. A configuration for suppressing voltage drop in carrier bias circuit 120 will be described later.
  • the carrier bias circuit 120 outputs, for example, a signal indicating that the carrier amplifier 110 is saturated (hereinafter referred to as "detection signal D sat ”) to the detection circuit 150.
  • detection signal D sat a signal indicating that the carrier amplifier 110 is saturated
  • the peak amplifier 130 is, for example, an amplifier that amplifies the signal RF2 output from the distributor 160 and outputs the signal RF21. Peak amplifier 130 is biased, for example, class A, class AB, class B, or class C.
  • Peak bias circuit 140 is a circuit that supplies bias to peak amplifier 130.
  • the peak bias circuit 140 controls the bias applied to the peak amplifier 130 based on, for example, a detection signal D sat output from a detection circuit 150 described later.
  • the detection circuit 150 is a circuit that detects the detection signal D sat output from the carrier bias circuit 120. For example, when detecting the detection signal D sat , the detection circuit 150 outputs a control signal D cont for controlling the bias of the peak bias circuit 140 to the peak bias circuit 140 .
  • the peak bias circuit 140 controls the bias so that the peak amplifier 130 operates based on the control signal D cont . Thereby, the power amplification module 100 can operate the peak amplifier 130 at an appropriate timing when the carrier amplifier 110 is saturated or begins to be saturated.
  • the distributor 160 divides the signal RFin into a signal RF1 input to the carrier amplifier 110 and a signal RF2 input to the peak amplifier 130, for example.
  • the phase of the signal RF2 is delayed by approximately 90 degrees with respect to the phase of the signal RF1, for example.
  • the distributor 160 may be, for example, a distributed constant circuit such as a coupled line 3 dB coupler or a Wilkinson type distributor. Note that the phrase "approximately 90 degrees" includes, for example, a range of 45 degrees to 135 degrees.
  • the combining unit 170 combines, for example, a signal RF11 output from the carrier amplifier 110 and passing through a phase shifter (not shown) and a signal RF21 output from the peak amplifier 130, and outputs an amplified signal Pout.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the carrier bias circuit 120.
  • carrier bias circuit 120 includes, for example, a transistor 121, an inverting amplifier 122, a bias terminal 123, a control terminal 124, and a detection terminal 125.
  • the bias terminal 123 is, for example, a terminal for supplying bias from the carrier bias circuit 120 to the carrier amplifier 110, and is a terminal electrically connected to the base of the transistor 111.
  • the control terminal 124 is, for example, a terminal into which a signal for adjusting the reference voltage 126 is input.
  • the detection terminal 125 is, for example, a terminal for outputting the detection signal D sat , and is a terminal electrically connected to a circuit that controls the bias of a predetermined amplifier. In this embodiment, the detection terminal 125 is electrically connected to a detection circuit 150 that adjusts the bias of the peak amplifier 130, for example.
  • the carrier amplifier 110 is connected to a transistor 111, a resistor 112 whose one end is electrically connected to the bias terminal 123, and whose other end is electrically connected to the base of the transistor 111, and a terminal 115.
  • the capacitor 113 includes a capacitor 113 that cuts the DC component of the input signal RF1.
  • the transistor 121 is composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • a description will be given assuming that the transistor 121 is a bipolar transistor. Note that when the transistor 121 is a field effect transistor, the base in the following is replaced with a gate, the collector is replaced with a drain, and the emitter is replaced with a source.
  • the transistor 121 has a base electrically connected to the output terminal of the inverting amplifier 122, an emitter electrically connected to the bias terminal 123 and the inverting input terminal of the inverting amplifier 122, and a collector electrically connected to the power supply Vcc . Ru.
  • the base of the transistor 111 of the carrier amplifier 110 is electrically connected to the bias terminal 123. That is, the transistor 121 supplies a bias to the carrier amplifier 110 through the bias terminal 123.
  • the inverting amplifier 122 is composed of, for example, an operational amplifier that is a differential amplifier.
  • the inverting amplifier 122 has an inverting input terminal and a non-inverting input terminal, and operates so that the potential difference between the inverting input terminal and the non-inverting input terminal becomes zero.
  • the output terminal of the inverting amplifier 122 is electrically connected to the detection terminal 125 and the base of the transistor 121.
  • a non-inverting input terminal of the inverting amplifier 122 is electrically connected to a control terminal 124, and a reference voltage 126 is supplied through the control terminal 124.
  • the inverting input terminal of the inverting amplifier 122 is electrically connected to the emitter of the transistor 121.
  • the inverting amplifier 122 forms a feedback circuit with the transistor 121.
  • the carrier bias circuit 120 can output a stable bias against changes in the output of the transistor 121.
  • the inverting amplifier 122 outputs a detection signal D sat corresponding to the bias supplied from the emitter of the transistor 121 to the detection circuit 150 through the detection terminal 125 .
  • the signal RF1 input from the distributor 160 to the carrier amplifier 110 becomes larger.
  • the emitter current of the transistor 121 of the carrier bias circuit 120 shown in FIG. 2 increases.
  • the base-emitter voltage V be increases. That is, as the input signal RFin becomes larger, the voltage drop of the carrier bias circuit 120 increases.
  • the emitter of the transistor 121 is electrically connected to the inverting input terminal of the inverting amplifier 122. Further, a constant voltage V ref is supplied to the non-inverting input terminal of the inverting amplifier 122 . That is, in the carrier bias circuit 120, when the voltage at the non-inverting input terminal is constant, the emitter current of the transistor 121 increases, so that the voltage at the inverting input terminal (voltage corresponding to the voltage V be ) decreases. At this time, the difference between the voltage at the non-inverting input terminal and the voltage at the inverting input terminal of the inverting amplifier 122 increases, so the output of the inverting amplifier 122 increases.
  • the carrier bias circuit 120 the base voltage of the transistor 121 increases, and the voltage V be of the transistor 121 can be increased. In this way, the carrier bias circuit 120 suppresses the voltage drop by applying feedback to match the voltage V be to the voltage V ref when the voltage drop increases as the input signal RFin increases. Thereby, the carrier bias circuit 120 can supply a stable bias.
  • the gain of the inverting amplifier 122 is A
  • the output voltage V 0 of the carrier bias circuit 120 is expressed by equation (1).
  • the gain A of the operational amplifier should be infinite.
  • the output voltage V 0 of the carrier bias circuit 120 becomes approximately equal to the voltage V ref . That is, in the carrier bias circuit 120, the voltage V be of the transistor 121 does not affect the output voltage V 0 of the carrier bias circuit 120. That is, in the carrier bias circuit 120, even when the emitter current of the transistor 121 increases, voltage fluctuation can be suppressed.
  • the inverting amplifier 122 outputs a signal obtained by amplifying the difference between the voltage at the inverting input terminal and the voltage V ref at the non-inverting input terminal. That is, the inverting amplifier 122 can output a signal that amplifies a minute voltage drop caused by the emitter current of the transistor 121.
  • the carrier bias circuit 120 detects saturation of the amplifier by intentionally causing a voltage drop in the resistor 27.
  • the detection signal D sat indicating the saturated state of the carrier amplifier 110 can be output from the detection terminal 125 while suppressing the voltage drop.
  • the voltage V dl of the detection signal D sat is expressed by equation (2).
  • the gain A is ideally infinite.
  • the carrier bias circuit 120 can increase the voltage level of the detection signal D sat .
  • the voltage level of the detection signal D sat can be increased while suppressing the voltage drop caused by the increase in the emitter current of the transistor 121.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a power amplification module 100a according to a first modification.
  • a detection circuit 150 controls the peak amplifier 130a of the drive stage.
  • the power amplification module 100a includes, for example, a plurality of carrier amplifiers 110, 110a electrically connected in series, and a plurality of peak amplifiers 130, 130a electrically connected in series.
  • the drive stage carrier amplifier 110a amplifies the signal RF1 output from the distributor 160 and outputs the amplified signal RF1, and the amplified signal RF1 output from the drive stage carrier amplifier 110a. It further includes an output stage carrier amplifier 110 that amplifies and outputs the amplified signal. Further, the drive stage peak amplifier 130a amplifies the signal RF2 output from the distributor 160 and outputs the amplified signal RF2, and further amplifies the amplified signal RF2 output from the drive stage peak amplifier 130a. and an output stage peak amplifier 130 for outputting the output signal.
  • the carrier bias circuit 120 is electrically connected to the output stage carrier amplifier 110 of the plurality of carrier amplifiers 110 and 110a, and outputs the detection signal D sat to the detection circuit 150.
  • the detection circuit 150 outputs a control signal D cont , for example, to the peak bias circuit 140a of the drive stage peak amplifier 130a among the plurality of peak amplifiers 130, 130a.
  • the peak bias circuit 140a controls the bias so that the peak amplifier 130a of the drive stage operates based on the control signal Dcont .
  • the power amplification module 100a can operate the peak amplifier 130a of the drive stage at appropriate timing when the carrier amplifier 110 is saturated.
  • the detection circuit 150 may output the control signal D cont to the peak bias circuit 140 and the peak bias circuit 140a. Thereby, when the carrier amplifier 110 is saturated, the drive stage peak amplifier 130a and the output stage peak amplifier 130 can be operated at appropriate timing.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a power amplification module 100b according to a second modification.
  • a detection circuit 150 controls the carrier amplifier 110a in the drive stage.
  • the power amplification module 100b includes, for example, a plurality of carrier amplifiers 110, 110a and a plurality of peak amplifiers 130, 130a.
  • the carrier bias circuit 120 is electrically connected to the output stage carrier amplifier 110 and outputs the detection signal D sat to the detection circuit 150 .
  • the detection circuit 150 outputs a control signal D cont , for example, to the carrier bias circuit 120a of the carrier amplifier 110a in the drive stage.
  • the carrier bias circuit 120a controls the bias supplied from the carrier bias circuit 120a of the drive stage to the carrier amplifier 110a based on the control signal D cont .
  • the power amplification module 100b can adjust the output of the carrier amplifier 110a in the drive stage at an appropriate timing to suppress distortion in the output of the carrier amplifier 110 in the output stage. can.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a power amplification module 100c according to a third modification.
  • the power amplification module 100c according to the third modification has a detection circuit 150 that acquires the detection signal D sat from the peak bias circuit 140 of the output stage. , and outputs the control signal D cont to the peak bias circuit 140 of the drive stage.
  • the power amplification module 100c includes, for example, a plurality of carrier amplifiers 110, 110a and a plurality of peak amplifiers 130, 130a.
  • the peak bias circuit 140 is electrically connected to the output stage peak amplifier 130 and outputs the detection signal D sat to the detection circuit 150 .
  • the detection circuit 150 outputs a control signal D cont to the peak bias circuit 140a of the peak amplifier 130a of the drive stage, for example.
  • the peak bias circuit 140a controls the bias supplied from the drive stage peak bias circuit 140a to the peak amplifier 130a based on the control signal D cont .
  • the power amplification module 100c can adjust the output of the peak amplifier 130a in the drive stage according to the output level of the peak amplifier 130, and suppress distortion in the output of the peak amplifier 130 in the output stage.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a power amplification module 100d according to a fourth modification.
  • the power amplification module 100d according to the fourth modification does not form a Doherty circuit and has a plurality of amplifiers electrically connected in series.
  • a detection circuit 150 controls a drive stage amplifier 110d.
  • the output stage bias circuit 120b has the same configuration as the carrier bias circuit 120.
  • the power amplification module 100d includes, for example, a drive stage amplifier 110c and an output stage amplifier 110d.
  • the output stage bias circuit 120d is electrically connected to the output stage amplifier 110c and outputs the detection signal D sat to the detection circuit 150.
  • the detection circuit 150 outputs a control signal D cont , for example, to the drive stage bias circuit 120c of the drive stage amplifier 110d.
  • the drive stage bias circuit 120c controls the bias supplied from the drive stage bias circuit 120c to the amplifier 110d based on the control signal D cont .
  • the power amplification module 100d can adjust the output of the drive stage amplifier 110d according to the output level of the output stage amplifier 110c, so that distortion in the output of the output stage amplifier 110c can be suppressed. can.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a power amplification module 100e according to a fifth modification.
  • the power amplification module 100e according to the fifth modification directly inputs the detection signal D sat from the carrier bias circuit 120 to the peak bias circuit 140, and the peak amplifier 130 Adjust the output of In the power amplification module 100e, the peak bias circuit 140 controls the bias supplied to the peak amplifier 130 based on the detection signal D sat .
  • FIG. 8(a) is a diagram showing a first example of the configuration of a peak bias circuit 140x according to the first example.
  • Peak bias circuit 140x includes a transistor 141.
  • the transistor 141 is composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • a description will be given assuming that the transistor 141 is a bipolar transistor. Note that when the transistor 141 is a field effect transistor, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • the transistor 141 has a base electrically connected to the detection terminal 125 included in the carrier bias circuit 120 or the output terminal of the inverting amplifier 122, an emitter electrically connected to the bias terminal 143, and a collector connected to the power supply V cc 2 electrically connected to.
  • the base of the transistor 131 of the peak amplifier 130 is electrically connected to the bias terminal 143. That is, transistor 141 supplies a bias to peak amplifier 130 through bias terminal 143.
  • a detection signal D sat is input directly to the base of a transistor 141 included in a peak bias circuit 140 from a detection terminal 125 included in a carrier bias circuit 120 .
  • the transistor 141 operates as an emitter follower, the impedance of the detection signal D sat is supplied to the peak bias circuit 140 in a lower state than when it is output from the carrier bias circuit 120 .
  • the peak amplifier 130 can be automatically operated at an appropriate timing (without using the detection circuit 150).
  • FIG. 8(b) is a diagram showing the configuration of the peak bias circuit 140y according to the second example.
  • Peak bias circuit 140y includes a transistor 141 and a transistor 142.
  • the transistor 142 is composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • a description will be given assuming that the transistor 141 is a bipolar transistor. Note that when the transistor 141 is a field effect transistor, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • the transistor 142 has a base electrically connected to the emitter of the transistor 121 included in the carrier bias circuit 120, an emitter electrically connected to ground, and a collector electrically connected to the base of the transistor 141.
  • the transistor 142 functions as an inverting amplifier whose emitter is grounded, inverts and amplifies the voltage at the emitter of the carrier bias circuit 120 (or the voltage at the inverting input terminal of the inverting amplifier 122), and outputs it to the base of the transistor 141. Thereby, even if a voltage drop that cannot be suppressed by the carrier bias circuit 120 occurs at the emitter of the transistor 121, a bias can be appropriately supplied to the peak amplifier 130.
  • control signal D cont is output from the detection circuit 150
  • the present invention is not limited to this.
  • the output of the peak amplifier 130 may be adjusted by directly inputting the detection signal D sat from the carrier bias circuit 120 to the peak amplifier 130 .
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the carrier bias circuit 220 of the power amplification module 200 according to the second embodiment.
  • the power amplification module 200 is different from the power amplification module 100 in that the inverting amplifier 122 of the carrier bias circuit 120 is composed of a transistor (hereinafter referred to as a transistor 222) that inverts and amplifies the voltage.
  • a carrier bias circuit 220 is provided.
  • configurations different from the power amplification module 100 will be explained.
  • carrier bias circuit 220 includes a transistor 221 and a transistor 222.
  • the base or gate of the transistor 221 is electrically connected to a control terminal 225 to which a reference signal S base , which is a signal for controlling the bias point of the carrier amplifier 210, is input.
  • the transistor 222 is composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • the transistor 222 will be described as a bipolar transistor. Note that when the transistor 222 is a field effect transistor, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • a collector of transistor 222 is electrically connected to control terminal 225 and detection terminal 226. That is, in the carrier bias circuit 220, the control terminal 225 and the detection terminal 226 may be connected to the same node.
  • the base of transistor 222 is electrically connected to the emitter of transistor 221 and bias terminal 224 through resistor 223 .
  • the emitter of transistor 222 is electrically connected to ground. Note that the base of the transistor 222 does not need to be connected to the emitter of the transistor 221 through the resistor 223, and may be directly electrically connected to the emitter of the transistor 221. This allows the carrier bias circuit 220 to be miniaturized.
  • carrier bias circuit 220 In the carrier bias circuit 220, most of the current input to the control terminal 225 flows to the collector of the transistor 222. A current corresponding to the current flowing to the collector of the transistor 222 flows through the base of the transistor 221. The current flowing to the base of the transistor 221 generates a voltage V be between the base and emitter of the transistor 221. This determines the voltage V ref of transistor 222 shown in FIG. 7 .
  • the bias current supplied to the carrier amplifier 210 of the carrier bias circuit 220 increases, the output voltage of the carrier bias circuit 220 decreases due to a voltage drop. At this time, the current flowing to the base of transistor 222 decreases.
  • the transistor 222 inverts and amplifies the voltage, the collector potential of the transistor 222 increases, and the base potential of the transistor 221 increases.
  • the feedback mechanism functions to suppress a decrease in the output voltage. Furthermore, since the collector potential of the transistor 222 increases as described above, a large detection signal D sat can be obtained through the detection terminal 226.
  • the carrier bias circuit 220 realizes the supply of the inverting amplifier 122 and the reference voltage 126 (voltage V ref ) with one transistor (transistor 222), so the circuit is miniaturized. be able to.
  • the base and collector of the transistor 222 may be electrically connected through a capacitor 227. Thereby, oscillation that may occur due to positive feedback of a portion of the emitter current of the transistor 221 as the base current of the transistor 222 can be suppressed. Therefore, in the carrier bias circuit 220 having a capacitor that electrically connects the base and collector, the circuit characteristics are stabilized.
  • the carrier bias circuit 220 can be applied in place of the output stage bias circuit 120d in the power amplification module 100d according to the fourth modification shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the carrier bias circuit 320 of the power amplification module 300 according to the third embodiment.
  • the power amplification module 300 further includes a diode-connected transistor 323 in the carrier bias circuit 320 via a resistor 323a. Components different from the power amplification module 200 will be explained below.
  • the carrier bias circuit 320 includes a transistor 321, a transistor 322, and a transistor 323.
  • the transistor 323 is composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • the transistor 323 will be described as a bipolar transistor. Note that when the transistor 323 is a field effect transistor, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • the collector of the transistor 323 is electrically connected to the emitter of the transistor 321.
  • the base of transistor 323 is electrically connected to the base of transistor 322.
  • the emitter of transistor 323 is electrically connected to ground. That is, in the carrier bias circuit 320, a diode-connected transistor 323 is electrically connected to the emitter of the transistor 321.
  • the base of the transistor 322 is electrically connected to the base of the transistor 323.
  • the resistor 323a has one end connected to the base of the transistor 323 and the other end connected to the collector of the transistor 323. In other words, the transistor 323 is diode-connected via the resistor 323a.
  • the operation of the carrier bias circuit 320 is similar to that of the carrier bias circuit 220, so the explanation thereof will be omitted.
  • the base current of the transistor 322 can be reduced by connecting the diode-connected transistor 323 to the emitter of the transistor 321.
  • the emitter of the transistor 321 can consume a current that is about several tens of times or more the base current of the transistor 322. That is, in the second embodiment, oscillation that may occur due to positive feedback of a portion of the emitter current of the transistor 221 as the base current of the transistor 222 can be suppressed. Therefore, the carrier bias circuit 320 including the transistor 323 has stable circuit characteristics.
  • the capacitor 227 in the carrier bias circuit 220 can be omitted, so that the circuit can be miniaturized.
  • the RF signal input to the base of the transistor 311 through the terminal 315 is also input to the base of the transistor 322 at the same time.
  • the power of the RF signal that is input to the base of the transistor 311 may decrease, causing a decrease in the gain of the carrier amplifier 310. be.
  • the transistor 322 amplifies the RF signal flowing into its base and outputs it from the detection terminal 326, causing the carrier bias circuit 320 to malfunction.
  • the carrier bias circuit 320 is provided with a transistor 323 that is diode-connected via a resistor 323a. This reduces the flow of the RF signal input to the carrier amplifier 310 into the base of the transistor 322, and reduces malfunctions of the carrier bias circuit 320.
  • the carrier bias circuit 320 can be applied in place of the output stage bias circuit 120d in the power amplification module 100d according to the fourth modification shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of the carrier bias circuit 420 of the power amplification module 400 according to the fourth embodiment.
  • the power amplification module 400 further includes a transistor 424 in the carrier bias circuit 420. Components different from the power amplification module 300 will be explained below.
  • the carrier bias circuit 420 includes a transistor 421, a transistor 422, a transistor 423, a resistor 423a, and a transistor 424.
  • the transistor 424 is composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • a description will be given assuming that the transistor 424 is a bipolar transistor. Note that when the transistor 424 is a field effect transistor, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • a collector of transistor 424 is electrically connected to power supply Vcc .
  • the base of transistor 424 is electrically connected to control terminal 426 and the base of transistor 421.
  • the emitter of transistor 424 is electrically connected to the collector of transistor 422. Note that the collector of the transistor 422 is electrically connected to the detection terminal 427.
  • the carrier bias circuit 420 is similar to that of the carrier bias circuit 320, so a description thereof will be omitted. Note that in addition to the effect of the carrier bias circuit 320, the carrier bias circuit 420 has the effect of lowering the impedance because the detection signal D sat is output from the emitter of the transistor 424. Therefore, the detection signal D sat output from the detection terminal 427 can be obtained with higher accuracy.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the carrier bias circuit 520 of the power amplification module 500 according to the fifth embodiment.
  • the power amplification module 500 further includes a transistor 525 in the carrier bias circuit 520. Components different from the power amplification module 400 will be explained below.
  • the carrier bias circuit 520 includes a transistor 521, a transistor 522, a transistor 523, a resistor 523a, a transistor 524, and a transistor 525.
  • the transistor 525 is composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • a description will be given assuming that the transistor 525 is a bipolar transistor. Note that when the transistor 525 is a field effect transistor, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • Transistor 525 is a diode-connected transistor.
  • the collector and base of transistor 525 are electrically connected to the base of transistor 524.
  • the emitter of transistor 525 is electrically connected to the collector of transistor 522.
  • the collector of the transistor 522 is electrically connected to the detection terminal 528. That is, the transistor 525 has a current mirror relationship with respect to the base-emitter voltage V be of the transistor 524. This allows a current proportional to the current input from the control terminal 527 to flow through the collector of the transistor 524.
  • the operation of the carrier bias circuit 520 is similar to the operation of the carrier bias circuit 420, so a description thereof will be omitted. Note that, as described above, in the carrier bias circuit 520, since a current proportional to the current input from the control terminal 527 can flow through the collector of the transistor 524, the effect of the carrier bias circuit 420 according to the fourth embodiment is In addition, there is an effect that the input current can be configured with lower accuracy than the accuracy of the current input from the control terminal 426 in the carrier bias circuit 420.
  • the reference voltage V ref is determined by the base current of the transistor 421 and the transistor 424, which has a significantly small current value. High precision is required.
  • the carrier bias circuit 520 according to this embodiment since the current input from the control terminal 527 is also supplied to the collector of the transistor 525, the accuracy of the current for determining the reference voltage V ref can be lowered. This has the effect of stabilizing the operation of carrier bias circuit 420.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the configuration of a peak bias circuit 540 in a power amplification module 500a according to a modification.
  • the power amplification module 500a according to the modification example adjusts the output of the peak amplifier 530 by directly inputting the detection signal D sat from the carrier bias circuit 520 to the peak bias circuit 540, similarly to the power amplification module 100e.
  • a peak bias circuit 540 controls the bias supplied to the peak amplifier 530 based on the detection signal D sat .
  • the peak bias circuit 540 includes a transistor 541, a transistor 542, a transistor 543, a resistor 543a, a transistor 544, and a detection terminal 548. Since the configuration of the peak bias circuit 540 is similar to the carrier bias circuit 420 of the power amplification module 400 according to the fourth embodiment, components different from the carrier bias circuit 420 will be described below. Note that the peak bias circuit 540 may have the same configuration as the carrier bias circuit of Zeal in each power amplification according to the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, and the fifth embodiment.
  • Peak bias circuit 540 differs from carrier bias circuit 420 in that the base of transistor 541 and the base of transistor 544 are not connected to the control terminal. Instead, in peak bias circuit 540, the base of transistor 541 and the base of transistor 544 are electrically connected to the base of transistor 524 and the base of transistor 525 included in carrier bias circuit 520. That is, in the power amplification module 500a, the detection signal D sat directly input from the carrier bias circuit 520 to the peak bias circuit 540 is not a signal output from the detection terminal, but is output from the base of the transistor 524 and the base of the transistor 525. This is a signal that
  • the voltage of the detection signal D sat is input to the peak bias circuit 540.
  • the voltage of the detection signal D sat is shifted by the base-emitter voltage (Vbe) of the transistor 525 compared to the case where it is output from the detection terminal 528 of the carrier bias circuit 520. This makes it possible to input the detection signal D sat of an appropriate voltage to the peak amplifier 530 .
  • the signals output from the detection terminal 528 of the carrier bias circuit 520 and the detection terminal 548 of the peak bias circuit 540 are used for control other than control of the peak bias circuit (for example, input power to the power amplification module 500a itself). control).
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of the carrier bias circuit 620 in the power amplification module 600 according to the sixth embodiment.
  • the power amplification module 600 compared to the power amplification module 500, the power amplification module 600 further includes a transistor 629 in the carrier bias circuit 620. Furthermore, in comparison with the power amplification module 500, the power amplification module 600 changes the connection destination of the detection terminal 628 from the collector of the transistor 622 to the collector of the transistor 629.
  • the power amplification module 600 changes the connection destination of the detection terminal 628 from the collector of the transistor 622 to the collector of the transistor 629.
  • the carrier bias circuit 620 includes a transistor 621, a transistor 622, a transistor 623, a resistor 623a, a transistor 624, a transistor 625, and a transistor 629.
  • the transistor 629 is composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • a description will be given assuming that the transistor 629 is a bipolar transistor. Note that when the transistor 629 is a field effect transistor, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • the base of transistor 629 is electrically connected to the base of transistor 622 and the base of transistor 623.
  • the emitter of transistor 629 is electrically connected to ground.
  • the collector of the transistor 629 is electrically connected to the detection terminal 628. That is, the transistor 629 has an input terminal electrically connected to the input terminal of the inverting amplifier 122 of the power amplification module 100 according to the first embodiment, inverts and amplifies the voltage supplied to the input terminal, and outputs the voltage to the output terminal. It is an inverting amplifier that outputs from.
  • a current proportional to the current flowing through the collector of the transistor 622 can flow through the collector of the transistor 629.
  • the transistor 622 and the transistor 629 are disposed close to each other on the same semiconductor substrate, a current that is a copy of the current flowing through the collector of the transistor 622 can be caused to flow through the collector of the transistor 629.
  • the magnification of the collector current of the transistor 629 with respect to the collector current of the transistor 622 can be freely selected depending on the size ratio of the transistors 622 and 629.
  • the magnification of the collector current of the transistor 629 can be selected depending on the emitter area ratio of the transistors 622 and 629.
  • the magnification of the drain current of the transistor 629 can be selected depending on the gate width ratio of the transistors 622 and 629. This allows stable operation of the power amplification module 600 even when a circuit that requires a relatively large current is connected to the detection terminal 628.
  • the input terminal of the saturation detector is electrically connected to the base of the power amplifier and thermally coupled to stabilize the operation. ing.
  • the temperature of a power amplifier varies greatly depending on where it is placed, so it is actually difficult to place and thermally couple a saturation detector near the center of the power amplifier, where the temperature tends to be highest. there were.
  • the carrier bias circuit 620 of the power amplification module 600 stable operation can be achieved without thermally coupling the transistor 629 connected to the detection terminal 628 and the transistor 611 forming the carrier amplifier 610. It becomes possible to realize this. As a result, in the carrier bias circuit 620, transistors can be arranged relatively freely compared to the saturation detection circuit described in the prior art document.
  • the carrier bias circuit 620 if the thermal environment of the transistor 629 is brought closer to that of the transistor 629, the operation can be further stabilized.
  • the transistor 622 and the transistor 629 are sufficiently smaller than the transistor 611 included in the carrier amplifier 610, the distance between the transistor 622 and the transistor 629 can be reduced. Therefore, if the distance between the transistors 622 and 629 is made shorter than the distance between the transistor 629 and the highest temperature part of the transistor 611 (for example, the center of the transistor 611), the heat of the transistor 629 can be reduced.
  • the environment can be brought close to the thermal environment of the transistor 629.
  • the transistor 629 may be electrically connected to an inverting amplifier in any of the power amplification module 100 according to the first embodiment to the power amplification module 500 according to the fifth embodiment. Even in this case, the effect of enabling stable operation of each power amplification module can be achieved.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of the carrier bias circuit 720 of the power amplification module 700 according to the seventh embodiment.
  • the power amplification module 700 has a configuration in which the detection terminal 427 in the carrier bias circuit 420 is not provided, compared to the power amplification module 400. That is, the carrier bias circuit 720 does not have a function of outputting the detection signal D sat . Furthermore, the power amplification module 700 does not include the detection circuit 150 shown in FIGS. 1 and 3 to 6. Since the configuration of the carrier bias circuit 720 is the same as the carrier bias circuit 420 without the detection terminal 427, a description of each component of the carrier bias circuit 720 will be omitted.
  • carrier bias circuit 720 The operation of carrier bias circuit 720 is similar to that of carrier bias circuit 320 and carrier bias circuit 420, and the base current of transistor 722 can be reduced. That is, in the carrier bias circuit 720, oscillation that may occur due to positive feedback of a portion of the emitter current of the transistor 721 as the base current of the transistor 722 can be suppressed. Therefore, the carrier bias circuit 720 including the transistor 623 has stable circuit characteristics.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the configuration of a carrier bias circuit 820 of a power amplification module 800 according to the eighth embodiment.
  • power amplification module 800 has a configuration in which detection terminal 528 in carrier bias circuit 520 is not provided, as compared to power amplification module 500. That is, the carrier bias circuit 820 does not have the function of outputting the detection signal D sat . Furthermore, the power amplification module 800 does not include the detection circuit 150 shown in FIGS. 1 and 3 to 6. Since the configuration of the carrier bias circuit 820 is the same as the configuration of the carrier bias circuit 520 without the detection terminal 528, description of each component of the carrier bias circuit 820 will be omitted.
  • carrier bias circuit 820 is similar to that of carrier bias circuit 520, and since a current proportional to the current input from control terminal 827 can flow through the collector of transistor 824, the effect of carrier bias circuit 720 is In addition, it has the effect that it can be configured with lower accuracy than the accuracy of the current input from the control terminal 726 in the carrier bias circuit 720.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the carrier bias circuit 920 of the power amplification module 900 according to the ninth embodiment.
  • the power amplification module 900 further includes transistors 930 and 931 in the carrier bias circuit 920.
  • the transistor 930 and the transistor 931 are composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • each of the transistor 930 and the transistor 931 will be described as a bipolar transistor. Note that when the transistors 930 and 931 are field effect transistors, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • the base of transistor 930 is electrically connected to the base of transistor 924 and the base of transistor 925.
  • a collector of transistor 930 is electrically connected to power supply Vcc. Note that the emitter of the transistor 930 is electrically connected to the base of the transistor 931 via a resistor 932.
  • the emitter of transistor 924 and the emitter of transistor 925 are connected to the collector of transistor 922. Similar to the transistor 222 of the power amplification module 200, the collector potential of the transistor 922 increases as the bias current supplied to the carrier amplifier 910 of the carrier bias circuit 920 increases. Furthermore, a signal obtained by shifting the voltage of the signal output from the collector of the transistor 922 by the base-emitter voltage (Vbe) of the transistor 925 is supplied to the base of the transistor 924 and the base of the transistor 925. In other words, the potentials at the bases of transistor 924 and transistor 925 increase as the bias current supplied to carrier amplifier 910 of carrier bias circuit 920 increases.
  • Vbe base-emitter voltage
  • the base of a transistor 930 that operates as a common collector amplifier is connected to the base of the transistor 924 and the base of the transistor 925.
  • the voltage of the signal output from the emitter of transistor 930 also increases as the bias current supplied to carrier amplifier 910 of carrier bias circuit 920 increases.
  • the signal output from the emitter of the transistor 930 is a signal branched from the middle of a feedback circuit composed of the transistor 922 and the transistor 921, which are inverting amplifiers, and is a common-collector amplified signal. Therefore, in the power amplification module 900, a highly accurate detection signal Dsat outputted from the emitter of the transistor 930 can be obtained.
  • the base of transistor 931 is electrically connected to the collector of transistor 929.
  • a collector of transistor 931 is electrically connected to detection terminal 928. Note that the emitter of the transistor 931 is electrically connected to ground.
  • the base of transistor 929 is connected to the base of transistor 922, which is an inverting amplifier, in a feedback circuit including transistor 921 and transistor 922. That is, since the signal input to the base of the transistor 929 is input without being inverted and amplified by the transistor 922, it decreases as the bias current supplied to the carrier amplifier 910 of the carrier bias circuit 920 increases. Therefore, the collector current of transistor 929 decreases, and the amount of voltage drop across resistor 932 decreases. On the other hand, as described above, when the bias current supplied to the carrier amplifier 910 of the carrier bias circuit 920 increases, the emitter output of the transistor 930 increases.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an example of the configuration of a peak bias circuit 940 in a power amplification module 900a according to a modification. Similar to the power amplification module 500a, the power amplification module 900a according to the modification adjusts the output of the peak amplifier 960 by directly inputting the detection signal D sat from the carrier bias circuit 920 to the peak bias circuit 940. In the power amplification module 900a, the peak bias circuit 940 controls the bias supplied to the peak amplifier 960 based on the detection signal D sat .
  • the peak bias circuit 940 includes a transistor 941, a transistor 942, a transistor 943, a resistor 943a, a transistor 944, a transistor 945, a transistor 950, a transistor 951, a resistor 952, a resistor 953, and a control terminal 947. , and an active control terminal 948. Since the configuration of peak bias circuit 940 is similar to carrier bias circuit 920, components different from carrier bias circuit 920 will be described below. Note that the peak bias circuit 940 may have the same configuration as the carrier bias circuit of each power amplification module according to the first embodiment, the second embodiment, the third embodiment, or the fifth embodiment.
  • the transistor 950 and the transistor 951 are composed of, for example, a bipolar transistor or a field effect transistor.
  • each of the transistor 950 and the transistor 951 will be described as a bipolar transistor. Note that when the transistors 950 and 951 are field effect transistors, the base is read as a gate, the collector is read as a drain, and the emitter is read as a source in the following description.
  • the base of the transistor 950 is electrically connected to the collector of the transistor 951 and to a control terminal 947 to which a reference signal S base , which is a signal for controlling the bias point of the peak amplifier 960, is input. Ru. Further, the base of the transistor 950 is electrically connected to the base of the transistor 941, the base of the transistor 944, and the base of the transistor 945. A collector of transistor 950 is electrically connected to power supply Vcc. The emitter of transistor 950 is electrically connected to the base of transistor 951 via resistor 952 and to active control terminal 948 .
  • the base of the transistor 951 is electrically connected to the emitter of the transistor 950 via a resistor 952 and a resistor 953, and is also electrically connected to the active control terminal 948 via a resistor 953.
  • the emitter of transistor 951 is electrically connected to ground.
  • the circuit section composed of the transistor 941, the transistor 942, the transistor 943, the transistor 944, the transistor 945, and the resistor 943a is turned off, and the peak amplifier The bias current supplied to 960 from peak bias circuit 940 is reduced.
  • FIG. 19 is a plan view showing a layout on a semiconductor substrate 1000 of a carrier bias circuit 520 of a power amplification module 500a according to a modification of the fifth embodiment.
  • the transistor 511 included in the carrier amplifier 510 is composed of, for example, a plurality of transistors Qrf1, Qrf2, Qrf3, . . . connected in parallel with each other.
  • a plurality of transistors Qrf1, Qrf2, Qrf3, . . . each have a base electrode, a collector electrode, and an emitter electrode, and are provided on a semiconductor substrate 1000 so as to be lined up in the x direction.
  • the shortest distance d1 connecting the transistor 522 of the carrier bias circuit 520 and the transistor 511 included in the carrier amplifier 510 and the shortest distance d1 connecting the transistor 523 of the carrier bias circuit 520 and the transistor 511 included in the carrier amplifier 510.
  • Distance d2 is shorter than the shortest distance connecting other transistors (here, transistor 521, transistor 524, and transistor 525) included in carrier bias circuit 520 and transistor 511 included in carrier amplifier 510.
  • the distance d1 is the shortest distance between the emitter electrode of the transistor closest to the transistor 522 (transistor Qrf1 in FIG. 19) and the emitter electrode of the transistor 522 among the plurality of transistors Qrf1, Qrf2, Qrf3... .
  • the distance d2 is the shortest distance between the emitter electrode of the transistor closest to the transistor 523 (transistor Qrf1 in FIG. 19) and the emitter electrode of the transistor 523 among the plurality of transistors Qrf1, Qrf2, Qrf3, . . . .
  • both the distance d1 and the distance d2 are between the respective emitter electrodes of other transistors (for example, transistor 521, transistor 524, and transistor 525) included in carrier bias circuit 520, and the plurality of transistors Qrf1, Qrf2, Of Qrf3..., it is smaller than the distance connecting the emitter electrode of the transistor closest to another transistor.
  • the transistor 522 and the transistor 523 are located closest to the transistor 511 of the carrier amplifier 510. At this time, the temperatures of the transistors 522 and 523 are approximately the same as the temperature of the transistor 511.
  • the bases of transistors 522 and 523 are commonly connected to the base of transistor 511. Therefore, a current proportional to the current flowing through the collector of the transistor 511 flows through the collector of each of the transistor 522 and the transistor 523.
  • the collector of the transistor 522 is determined by the sum of a current source and a current proportional to the current supplied from the current source.
  • the base current of the transistor 511 whose base is commonly connected to the base of the transistor 522 is constant.
  • the base current of the transistor 511 of the carrier amplifier 510 can be stabilized. It becomes possible.
  • the carrier bias circuit 120 of the power amplification module 100 includes a transistor 121 (first transistor) that provides a bias from the emitter or source to the carrier amplifier 110 (first amplifier), and a predetermined
  • the detection terminal 125 (first terminal) is electrically connected to a circuit (for example, the detection circuit 150) that controls the bias of the amplifier (for example, the peak amplifier 130), and the input terminal is connected to the transistor 121 (first transistor).
  • the output terminal is electrically connected to the base or gate of the transistor 121 (first transistor), and the detection terminal 125 (first terminal), and the input terminal and an inverting amplifier 122 (first inverting amplifier) that inverts and amplifies the voltage supplied to the inverting amplifier. That is, the inverting amplifier 122 outputs a signal corresponding to the bias supplied from the transistor 121 (first transistor) to the carrier amplifier 110 (first amplifier) from the output terminal. Thereby, the carrier bias circuit 120 can supply a stable bias.
  • the inverting amplifier 122 (first inverting amplifier) of the carrier bias circuit 120 of the power amplification module 100 has an inverting input terminal electrically connected to the emitter or source of the transistor 121 (first transistor), and a carrier amplifier.
  • the operational amplifier has a non-inverting input terminal into which a reference signal (for example, reference voltage 126) for controlling the bias to 110 (first amplifier) is input.
  • the transistor 222 (first inverting amplifier) is a transistor (for example, a bipolar transistor or a field effect transistor), and has an output terminal as a collector or a drain, and an input terminal as a collector or a drain. is the base or gate.
  • the size can be reduced compared to the carrier bias circuit 120.
  • the base or gate and collector or drain of the transistor 222 are electrically connected through a capacitor. Therefore, oscillation of the carrier bias circuit 220 due to noise can be suppressed.
  • the carrier bias circuit 320 of the power amplification module 300 further includes a transistor 323 (second transistor) whose collector or drain and base or gate are electrically connected, and the transistor 323 (second transistor) has a collector or drain electrically connected to the emitter or source of the transistor 321 (first transistor), a base or gate electrically connected to the base or gate of the transistor 322 (first inverting amplifier), and an emitter or the source is electrically connected to ground.
  • a transistor 323 second transistor whose collector or drain and base or gate are electrically connected
  • the transistor 323 (second transistor) has a collector or drain electrically connected to the emitter or source of the transistor 321 (first transistor), a base or gate electrically connected to the base or gate of the transistor 322 (first inverting amplifier), and an emitter or the source is electrically connected to ground.
  • a control terminal 124 to which a reference signal S base for controlling the bias of the carrier amplifier 110 (first amplifier) is input, and a base or The gate is electrically connected to the control terminal 426 (second terminal) and the base or gate of the transistor 421 (first transistor), and the emitter or source is electrically connected to the collector or drain of the transistor 422 (first inverting amplifier).
  • the device further includes a transistor 424 (third transistor) connected to the transistor 424 (third transistor). Thereby, the output impedance of carrier bias circuit 420 can be lowered.
  • the carrier bias circuit 520 of the power amplification module 500 further includes a transistor 525 (fourth transistor) whose collector or drain and base or gate are electrically connected, and the transistor 525 (fourth transistor) The collector or drain and base or gate are electrically connected to the base or gate of transistor 524 (third transistor), and the emitter or source is electrically connected to the collector or drain of transistor 522 (first inverting amplifier). Ru. Thereby, the accuracy of the current for determining the reference voltage V ref can be lowered, so that the operation of the carrier bias circuit 420 can be stabilized.
  • the carrier bias circuit 620 of the power amplification module 600 has an input terminal electrically connected to the input terminal (here, the base or gate) of the transistor 622, and inverts and amplifies the voltage supplied to the input terminal. It further includes a transistor 629 (second inverting amplifier) that outputs from the output terminal. This allows a current proportional to the current flowing through the collector of the transistor 622 to flow through the collector of the transistor 629, so even if a circuit that requires a relatively large current is connected to the detection terminal 628, power amplification is possible. Stable operation of the module 600 is possible.
  • the transistor 629 (second inverting amplifier) of the power amplification module 600 is a transistor whose emitter or source is electrically connected to ground, whose output terminal is the collector or drain, and whose input terminal is the base or gate.
  • the transistor 622 (first inverting amplifier) and the transistor 629 (second inverting amplifier) are provided on the same semiconductor substrate. This allows a current that is a copy of the current flowing through the collector of the transistor 622 to flow through the collector of the transistor 629, so even if a circuit that requires a relatively large current is connected to the detection terminal 628, the power can be reduced. Stable operation of the amplification module 600 is possible.
  • the distance between the transistor 622 (first inverting amplifier) and the transistor 629 (second inverting amplifier) is the same as the distance between the transistor 622 (first inverting amplifier) and the carrier amplifier 610 (first inverting amplifier). amplifier).
  • the carrier amplifier 110 (first amplifier) is a carrier amplifier that constitutes a Doherty amplifier circuit
  • the output terminal of the inverting amplifier 122 (first inverting amplifier) is Controls the bias supplied from the peak bias circuit 140 (first bias circuit) or the peak bias circuit 140 (first bias circuit) that supplies bias to the peak amplifier 130 (second amplifier) constituting the Doherty amplifier circuit.
  • the control circuit (first bias control circuit) is electrically connected to the detection terminal 125 (first terminal). Thereby, the carrier bias circuit 120 can appropriately operate the peak amplifier 130 at the timing when the carrier amplifier 110 is saturated.
  • the detection terminal 125 (first terminal) is connected to the peak bias circuit 140 (first bias circuit), and based on the detection signal output from the detection terminal 125.
  • the peak bias circuit 140 supplies a bias to the peak amplifier 130 (second amplifier). Thereby, the peak bias circuit 140 can be automatically operated at appropriate timing without providing a detection circuit.
  • the peak bias circuit 140 (first bias circuit) includes a transistor 141 (fifth transistor) that supplies a bias from the emitter or source to the peak amplifier 130 (second amplifier).
  • the detection signal is input to the base or gate of the transistor 141.
  • the peak bias circuit 140 can be automatically operated at appropriate timing without providing a detection circuit.
  • the peak bias circuit 140 (first bias circuit) further includes a transistor 142 (sixth transistor) whose base or gate is connected to the emitter or source of the transistor 121 (first transistor).
  • the transistor 142 has a collector or drain connected to the base or gate of the transistor 141 (fifth transistor), and an emitter or source electrically connected to ground.
  • the amplifier 510 is a carrier amplifier that constitutes a Doherty amplifier circuit, and is connected to the base or gate of the transistor 524 (third transistor) and the collector or drain of the transistor 525 (fourth transistor).
  • the base or gate is electrically connected to a peak bias circuit 540 (first bias circuit) that supplies a bias to a peak amplifier 530 (second amplifier) that constitutes the Doherty amplifier circuit. This allows a more appropriate voltage detection signal to be input to the peak bias circuit 540.
  • the peak bias circuit 540 (first bias circuit) includes a transistor 541 (seventh transistor) that supplies a bias from the emitter or source to the peak amplifier 530 (second amplifier), and a predetermined A detection terminal 548 (second terminal) is electrically connected to a circuit that controls the bias of the amplifier, an input terminal is electrically connected to the emitter or source of the transistor 541, and an output terminal is electrically connected to the base or source of the transistor 541.
  • the transistor 542 (first inverting amplifier) is electrically connected to the gate and the detection terminal 548 and inverts and amplifies the voltage supplied to the input terminal. Thereby, a stable bias can be supplied even in the peak bias circuit.
  • the peak amplifier (second amplifier) is electrically connected to the peak amplifier 130 (first peak amplifier) and at the stage before the peak amplifier 130 (first peak amplifier). and a peak amplifier 130a (second peak amplifier) connected in series to the peak amplifier 130a (second peak amplifier), and the detection terminal 125 (first terminal) is a peak amplifier that supplies a bias to the peak amplifier 130a (second peak amplifier). It is electrically connected to a control circuit (second bias control circuit) that controls the bias supplied from the bias circuit 140a (second bias circuit) or the peak bias circuit 140a (second bias circuit). Thereby, the carrier bias circuit 120 can appropriately operate the peak amplifier 130 at the timing when the carrier amplifier 110 is saturated.
  • the detection terminal 125 is connected to the drive stage amplifier 110d (first terminal) which is electrically connected in series with the output stage amplifier 110c (first amplifier). It is electrically connected to a drive stage bias circuit 120c (bias circuit) that supplies bias to the second amplifier) or a control circuit (bias control circuit) that controls the bias supplied from the drive stage bias circuit 120c (bias circuit). Ru.
  • the output of the drive stage amplifier 110d can be adjusted according to the output level of the output stage amplifier 110c, so that distortion in the output of the output stage amplifier 110c can be suppressed.
  • a transistor 721 (first transistor) is electrically connected, and its emitter or source supplies a bias to the carrier amplifier 710 (first amplifier), and its collector or drain and base or gate are electrically connected,
  • a transistor 723 (second transistor) has a collector or drain electrically connected to the emitter or source of transistor 721 (first transistor), and a base or gate has control terminal 726 and transistor 721 (first transistor).
  • a transistor 724 has a base or gate electrically connected to the transistor 724 (third transistor), a collector or drain is electrically connected to the emitter or source of the transistor 724 (third transistor), and a base or gate has a transistor 723 (third transistor).
  • a transistor 722 an inverting amplifier that is electrically connected to the base or gate of the second transistor (second transistor) and inverts and amplifies the voltage supplied to the base or gate. This allows the carrier bias circuit 720 to supply a stable bias. Further, oscillation that may occur due to positive feedback of a portion of the emitter current of the transistor 721 as the base current of the transistor 722 can be suppressed.
  • the carrier bias circuit 820 of the power amplification module 800 further includes a transistor 825 (fourth transistor) whose collector or drain and base or gate are electrically connected, and the transistor 825 (fourth transistor) The collector or drain and base or gate are electrically connected to the base or gate of transistor 824 (third transistor), and the emitter or source is electrically connected to the collector or drain of transistor 822 (inverting amplifier).
  • a transistor 825 fourth transistor
  • the carrier bias circuit 820 of the power amplification module 800 further includes a transistor 825 (fourth transistor) whose collector or drain and base or gate are electrically connected, and the transistor 825 (fourth transistor)
  • the collector or drain and base or gate are electrically connected to the base or gate of transistor 824 (third transistor), and the emitter or source is electrically connected to the collector or drain of transistor 822 (inverting amplifier).
  • 100,200,300,400,500,600,700,800,900...power amplification module 120,220,320,420,520,620,720,820,920...carrier bias circuit, 121,221,321, 421, 521, 621, 721, 821, 921...transistor, 122...inverting amplifier, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 822, 922...transistor.

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Abstract

エミッタまたはソースから第１の増幅器にバイアスを供給する第１のトランジスタと、所定の増幅器のバイアスを制御する回路と電気的に接続される第１の端子と、第１の入力端子が前記第１のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続され、第１の出力端子が前記第１のトランジスタのベースまたはゲートと前記第１の端子とに電気的に接続され、前記第１の入力端子に供給される電圧を反転して増幅する第１の反転増幅器と、を備える。

Description

バイアス回路
　本開示は、バイアス回路に関する。
　ドハティ増幅回路は、一般的に、入力信号の電力レベルにかかわらず動作するキャリアアンプと、入力信号の電力レベルが小さい場合はオフとなり、大きい場合にオンとなるピークアンプとが並列に接続されている。ドハティ増幅回路は、入力信号の電力レベルが大きい場合、キャリア増幅器が飽和出力電力レベルで飽和を維持しながら動作する。すなわち、ドハティ増幅回路では、キャリア増幅器が飽和に近づくタイミングでピーク増幅器を動作させる。これにより、ドハティ増幅回路は、通常の電力増幅回路に比べ効率を向上させることができる。このため、ドハティ増幅回路などの電力増幅回路では、効率を向上させるべく、電力増幅器の飽和を検出する回路を設けることがある。
米国特許出願公開第２０２１／３６６６１号明細書
　特許文献１には、電力増幅器の飽和を検出する飽和検出回路を含む電力増幅回路が開示されている。特許文献１に記載の飽和検出回路は、電力増幅器の飽和を検出する飽和検出器の入力端子を当該電力増幅器のベースと電気的に接続する。特許文献１に記載の飽和検出回路は、電力増幅器が飽和したときにベース電流が増加することによるベース端子の電圧降下を利用して、電力増幅器の飽和を検知する。すなわち、当該飽和検出回路では、電力増幅器の飽和を検出するために、電力増幅器のベース端子において電圧降下を発生させる必要がある。したがって、当該飽和検出回路は、電圧降下により電力増幅器のバイアス点を変化させてしまう。このため、特許文献１に記載の電力増幅回路では、電力増幅器に安定的なバイアスを供給できないという問題が生じる。
　そこで、本開示は、電力増幅器に安定的なバイアスを供給するバイアス回路を提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係るバイアス回路は、エミッタまたはソースから第１の増幅器にバイアスを供給する第１のトランジスタと、所定の増幅器のバイアスを制御する回路と電気的に接続される第１の端子と、第１の入力端子が前記第１のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続され、第１の出力端子が前記第１のトランジスタのベースまたはゲートと前記第１の端子とに電気的に接続され、前記第１の入力端子に供給される電圧を反転して増幅する第１の反転増幅器と、を備える。
　また、本発明の一側面に係るバイアス回路は、第１の増幅器のバイアスを制御するための基準信号が入力される制御端子と、ベースまたはゲートが前記制御端子と電気的に接続され、エミッタまたはソースから前記第１の増幅器にバイアスを供給する第１のトランジスタと、コレクタまたはドレインとベースまたはゲートとが電気的に接続され、コレクタまたはドレインが前記第１のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続される第２のトランジスタと、ベースまたはゲートが前記制御端子および前記第１のトランジスタのベースまたはゲートと電気的に接続される第３のトランジスタと、コレクタまたはドレインが前記第３のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続され、ベースまたはゲートが前記第２のトランジスタのベースまたはゲートと電気的に接続される、ベースまたはゲートに供給される電圧を反転して増幅する反転増幅器と、を備える。
　本開示によれば、電力増幅器に安定的なバイアスを供給するバイアス回路を提供することができる。
第１実施形態の電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。 キャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第１の変形例に係る電力増幅モジュールの一例を示す図である。 第２の変形例に係る電力増幅モジュールの一例を示す図である。 第３の変形例に係る電力増幅モジュールの一例を示す図である。 第４の変形例に係る電力増幅モジュールの一例を示す図である。 第５の変形例に係る電力増幅モジュールの一例を示す図である。 第５の変形例に係る電力増幅モジュールのピークバイアス回路の構成を示す図である。（ａ）が第１の例に係るピークバイアス回路の構成の一例を示す図であり、（ｂ）が第２の例に係るピークバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態に係る電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第３の実施形態に係る電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第４の実施形態に係る電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第５の実施形態に係る電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 変形例に係る電力増幅モジュールのピークバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第６の実施形態に係る電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第７の実施形態に係る電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第８の実施形態に係る電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第９の実施形態に係る電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路の構成の一例を示す図である。 変形例に係る電力増幅モジュールにおけるピークバイアス回路の構成の一例を示す図である。 第５の実施形態の変形例に係る電力増幅モジュールにおけるキャリアバイアス回路の半導体基板上でのレイアウトを示す平面図である。
　以下、各図を参照しながら本開示の各実施形態について説明する。ここで、同一符号の回路素子は、同一の回路素子を示すものとし、重複する説明を省略する。
＝＝＝第１実施形態に係る電力増幅モジュール１００の構成＝＝＝
　図１を参照して、第１実施形態に係る電力増幅モジュールの構成について説明する。図１は、第１実施形態の電力増幅モジュール１００の構成の一例を示す図である。電力増幅モジュール１００は、例えば、携帯電話機に搭載され、基地局に送信する信号の電力を増幅するために用いられる。電力増幅モジュール１００は、例えば、２Ｇ（第２世代移動通信システム）、３Ｇ（第３世代移動通信システム）、４Ｇ（第４世代移動通信システム）、５Ｇ（第５世代移動通信システム）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）－ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）、ＬＴＥ－ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｄｕｐｌｅｘ）、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｐｒｏ等の通信規格の信号の電力を増幅することができる。なお、電力増幅モジュール１００が増幅する信号の通信規格はこれらに限られない。
　図１に示すように、電力増幅モジュール１００は、例えば、キャリア増幅器１１０と、キャリアバイアス回路１２０と、ピーク増幅器１３０と、ピークバイアス回路１４０と、検出回路１５０とを含む。電力増幅モジュール１００は、例えば、キャリア増幅器１１０とピーク増幅器１３０とで構成されるドハティ増幅回路を含む。
　キャリア増幅器１１０は、例えば、分配器１６０から出力される信号ＲＦ１を増幅して信号ＲＦ１１を出力する増幅器である。キャリア増幅器１１０は、例えば、Ａ級、ＡＢ級またはＢ級にバイアスされる。すなわち、キャリア増幅器１１０は、小さい瞬時入力電力など入力信号の電力レベルにかかわらず、入力される信号を増幅して増幅信号を出力する。
　キャリアバイアス回路１２０は、キャリア増幅器１１０にバイアスを供給する回路である。キャリアバイアス回路１２０は、キャリア増幅器１１０に供給するバイアスによって生じる電圧降下を抑制する構成を備える。キャリアバイアス回路１２０における電圧降下を抑制する構成については後述する。
　また、キャリアバイアス回路１２０は、例えば、キャリア増幅器１１０が飽和したことを示す信号（以下、「検出信号Ｄsat」という。）を検出回路１５０に出力する。キャリアバイアス回路１２０における検出信号Ｄsatを出力するための構成については後述する。
　ピーク増幅器１３０は、例えば、分配器１６０から出力される信号ＲＦ２を増幅して信号ＲＦ２１を出力する増幅器である。ピーク増幅器１３０は、例えば、Ａ級、ＡＢ級、Ｂ級またはＣ級にバイアスされる。
　ピークバイアス回路１４０は、ピーク増幅器１３０にバイアスを供給する回路である。ピークバイアス回路１４０は、例えば後述する検出回路１５０から出力される検出信号Ｄsatに基づいてピーク増幅器１３０へのバイアスを制御する。
　検出回路１５０は、キャリアバイアス回路１２０から出力される検出信号Ｄsatを検出する回路である。検出回路１５０は、例えば、検出信号Ｄsatを検出した場合、ピークバイアス回路１４０のバイアスを制御するための制御信号Ｄcontを、ピークバイアス回路１４０に出力する。ピークバイアス回路１４０は、制御信号Ｄcontに基づいて、ピーク増幅器１３０が動作するようにバイアスを制御する。これにより、電力増幅モジュール１００は、キャリア増幅器１１０が飽和したとき、或いは、飽和し始めたときに、適正なタイミングでピーク増幅器１３０を動作させることができる。
　分配器１６０は、例えば、信号ＲＦｉｎを、キャリア増幅器１１０に入力される信号ＲＦ１と、ピーク増幅器１３０に入力される信号ＲＦ２とに分配する。ここで、信号ＲＦ２の位相は、例えば、信号ＲＦ１の位相に対して略９０度遅れたものとなる。分配器１６０は、例えば結合線路３ｄＢカプラなどの分布定数回路やウィルキンソン型分配器であってもよい。なお、「略９０度」の文言には、例えば４５度～１３５度の範囲が含まれる。
　合成部１７０は、例えば、キャリア増幅器１１０から出力され、移相器（不図示）を通る信号ＲＦ１１と、ピーク増幅器１３０から出力される信号ＲＦ２１とを合成して、増幅信号Ｐｏｕｔを出力する。
＜＜キャリアバイアス回路１２０の構成＞＞
　図２を参照して、検出信号を出力するキャリアバイアス回路１２０の構成の一例について説明する。図２は、キャリアバイアス回路１２０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、キャリアバイアス回路１２０は、例えば、トランジスタ１２１と、反転増幅器１２２と、バイアス端子１２３と、制御端子１２４と、検出端子１２５とを含む。
　ここで、バイアス端子１２３は、例えば、キャリアバイアス回路１２０からキャリア増幅器１１０にバイアスを供給するための端子であって、トランジスタ１１１のベースと電気的に接続される端子である。また、制御端子１２４は、例えば、基準電圧１２６を調整する信号が入力される端子である。また、検出端子１２５は、例えば、検出信号Ｄsatを出力するための端子であって、所定の増幅器のバイアスを制御する回路と電気的に接続される端子である。本実施形態において、検出端子１２５は、例えば、ピーク増幅器１３０のバイアスを調整する検出回路１５０と電気的に接続される。
　なお、図２において、キャリア増幅器１１０は、例えば、トランジスタ１１１と、一端がバイアス端子１２３と電気的に接続され、他端がトランジスタ１１１のベースに電気的に接続される抵抗１１２と、端子１１５を通じて入力される信号ＲＦ１の直流成分をカットするキャパシタ１１３とを含むものとして説明する。
　トランジスタ１２１は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ１２１がバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ１２１が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ１２１は、ベースが反転増幅器１２２の出力端子と電気的に接続され、エミッタがバイアス端子１２３および反転増幅器１２２の反転入力端子と電気的に接続され、コレクタが電源Ｖccと電気的に接続される。バイアス端子１２３には、キャリア増幅器１１０のトランジスタ１１１のベースが電気的に接続される。すなわち、トランジスタ１２１は、バイアス端子１２３を通じてキャリア増幅器１１０にバイアスを供給する。
　反転増幅器１２２は、例えば、差動増幅器であるオペアンプで構成される。反転増幅器１２２は、反転入力端子と、非反転入力端子とを有し、反転入力端子と非反転入力端子との電位差が０になるように動作する。反転増幅器１２２の出力端子は、検出端子１２５およびトランジスタ１２１のベースと電気的に接続される。また、反転増幅器１２２の非反転入力端子は、制御端子１２４と電気的に接続されて、制御端子１２４を通じて基準電圧１２６が供給される。反転増幅器１２２の反転入力端子は、トランジスタ１２１のエミッタと電気的に接続される。すなわち、反転増幅器１２２は、トランジスタ１２１とフィードバック回路を形成する。これにより、キャリアバイアス回路１２０は、トランジスタ１２１の出力の変化に対して、安定したバイアスを出力することができる。また、反転増幅器１２２は、検出端子１２５を通じて、トランジスタ１２１のエミッタから供給されるバイアスに応じた検出信号Ｄsatを検出回路１５０に出力する。
＜＜キャリアバイアス回路１２０の動き＞＞
　次に、図１、図２を参照して、キャリアバイアス回路１２０の動きについて説明する。まず、キャリアバイアス回路１２０がバイアスを供給するときに電圧降下を抑制する動きについて説明する。
　図１に示す入力信号ＲＦｉｎが大きくなるにしたがって、分配器１６０からキャリア増幅器１１０に入力される信号ＲＦ１が大きくなる。信号ＲＦ１が大きくなると、図２に示すキャリアバイアス回路１２０のトランジスタ１２１のエミッタ電流が増加する。トランジスタ１２１では、エミッタ電流の増加とともに、ベース・エミッタ間の電圧Ｖbeが増加する。すなわち、入力信号ＲＦｉｎが大きくなるにしたがって、キャリアバイアス回路１２０の電圧降下が増加する。
　ここで、反転増幅器１２２の反転入力端子には、トランジスタ１２１のエミッタが電気的に接続されている。また、反転増幅器１２２の非反転入力端子には、一定の電圧Ｖrefが供給されている。すなわち、キャリアバイアス回路１２０では、非反転入力端子の電圧が一定の状態で、トランジスタ１２１のエミッタ電流が大きくなることで反転入力端子の電圧（電圧Ｖbeに応じた電圧）が低くなる。このとき、反転増幅器１２２の非反転入力端子の電圧と反転入力端子の電圧との差が大きくなるため、反転増幅器１２２の出力が大きくなる。これにより、キャリアバイアス回路１２０では、トランジスタ１２１のベース電圧が高くなり、トランジスタ１２１の電圧Ｖbeを大きくできる。このように、キャリアバイアス回路１２０は、入力信号ＲＦｉｎが大きくなるにしたがって、電圧降下が大きくなるときに、電圧Ｖbeを電圧Ｖrefに合わせるようにフィードバックをかけて、電圧降下を抑制する。これにより、キャリアバイアス回路１２０は安定したバイアスを供給できる。
　より具体的には、例えば、反転増幅器１２２の利得をＡとした場合、キャリアバイアス回路１２０の出力電圧Ｖ0は、式（１）で示される。ここで、オペアンプの利得Ａは無限大となることが理想である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）に示すように、利得Ａが十分に大きい場合、キャリアバイアス回路１２０の出力電圧Ｖ0が電圧Ｖrefにほぼ等しくなる。すなわち、キャリアバイアス回路１２０では、トランジスタ１２１の電圧Ｖbeが、キャリアバイアス回路１２０の出力電圧Ｖ0に影響しない。すなわち、キャリアバイアス回路１２０では、トランジスタ１２１のエミッタ電流が大きくなった場合でも、電圧の変動を抑制できる。
　次に、ピーク増幅器１３０を適正なタイミングで動作させるための検出信号Ｄsatをキャリアバイアス回路１２０が出力するときの動きについて説明する。
　反転増幅器１２２は、反転入力端子の電圧と、非反転入力端子の電圧Ｖrefとの差を増幅した信号を出力する。すなわち、反転増幅器１２２は、トランジスタ１２１のエミッタ電流による微小な電圧降下を増幅した信号を出力することができる。これにより、特許文献１に示される回路では、抵抗２７で意図的に電圧降下を生じさせることによって、増幅器の飽和を検出していたところ、キャリアバイアス回路１２０は、反転増幅器１２２の上記の作用によって電圧降下を抑制しつつ、キャリア増幅器１１０の飽和状態を示す検出信号Ｄsatを検出端子１２５から出力することができる。
　具体的には、検出信号Ｄsatの電圧Ｖdlは、式（２）で示される。ここで、オペアンプにおいては利得Ａが理想として無限大である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（２）に示すように、利得Ａが十分に大きい場合、電圧Ｖdlが電圧Ｖrefと電圧Ｖbeとの差にほぼ等しくなる。すなわち、キャリアバイアス回路１２０では、検出信号Ｄsatの電圧レベルを大きくできる。
　以上より、キャリアバイアス回路１２０では、トランジスタ１２１のエミッタ電流の増加に伴う電圧降下を抑制しつつ、検出信号Ｄsatの電圧レベルを大きくできる。
＜＜第１の変形例＞＞
　図３を参照して、電力増幅モジュール１００の第１の変形例について説明する。図３は、第１の変形例に係る電力増幅モジュール１００ａの一例を示す図である。図３に示すように、第１の変形例に係る電力増幅モジュール１００ａは、電力増幅モジュール１００と比較して、検出回路１５０がドライブ段のピーク増幅器１３０ａを制御する。具体的には、電力増幅モジュール１００ａは、例えば、直列に電気的に接続された複数のキャリア増幅器１１０,１１０ａと、直列に電気的に接続された複数のピーク増幅器１３０,１３０ａとを含む。具体的には、分配器１６０から出力される信号ＲＦ１を増幅し、増幅された信号ＲＦ１を出力するドライブ段のキャリア増幅器１１０ａと、ドライブ段のキャリア増幅器１１０ａから出力される増幅された信号ＲＦ１をさらに増幅して出力する出力段のキャリア増幅器１１０とを含む。また、分配器１６０から出力される信号ＲＦ２を増幅し、増幅された信号ＲＦ２を出力するドライブ段のピーク増幅器１３０ａと、ドライブ段のピーク増幅器１３０ａから出力される増幅された信号ＲＦ２をさらに増幅して出力する出力段のピーク増幅器１３０とを含む。キャリアバイアス回路１２０は、複数のキャリア増幅器１１０,１１０ａのうち出力段のキャリア増幅器１１０と電気的に接続され、検出信号Ｄsatを検出回路１５０に出力する。検出回路１５０は、例えば、複数のピーク増幅器１３０,１３０ａのうちドライブ段のピーク増幅器１３０ａのピークバイアス回路１４０ａに制御信号Ｄcontを出力する。ピークバイアス回路１４０ａは、制御信号Ｄcontに基づいて、ドライブ段のピーク増幅器１３０ａが動作するようにバイアスを制御する。これにより、電力増幅モジュール１００ａは、キャリア増幅器１１０が飽和したときに、適正なタイミングでドライブ段のピーク増幅器１３０ａを動作させることができる。なお、電力増幅モジュール１００ａにおいて、検出回路１５０は、ピークバイアス回路１４０と、ピークバイアス回路１４０ａとに制御信号Ｄcontを出力してもよい。これにより、キャリア増幅器１１０が飽和したときに、適正なタイミングでドライブ段のピーク増幅器１３０ａおよび出力段のピーク増幅器１３０を動作させることができる。
＜＜第２の変形例＞＞
　図４を参照して、電力増幅モジュール１００の第２の変形例について説明する。図４は、第２の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｂの一例を示す図である。図４に示すように、第２の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｂは、電力増幅モジュール１００と比較して、検出回路１５０がドライブ段のキャリア増幅器１１０ａを制御する。具体的には、電力増幅モジュール１００ｂは、例えば、複数のキャリア増幅器１１０,１１０ａと、複数のピーク増幅器１３０,１３０ａとを含む。キャリアバイアス回路１２０は、出力段のキャリア増幅器１１０と電気的に接続され、検出信号Ｄsatを検出回路１５０に出力する。検出回路１５０は、例えば、ドライブ段のキャリア増幅器１１０ａのキャリアバイアス回路１２０ａに制御信号Ｄcontを出力する。キャリアバイアス回路１２０ａは、制御信号Ｄcontに基づいて、ドライブ段のキャリアバイアス回路１２０ａからキャリア増幅器１１０ａに供給するバイアスを制御する。これにより、電力増幅モジュール１００ｂは、キャリア増幅器１１０が飽和したときに、適正なタイミングでドライブ段のキャリア増幅器１１０ａの出力を調整して、出力段のキャリア増幅器１１０の出力のひずみを抑制することができる。
＜＜第３の変形例＞＞
　図５を参照して、電力増幅モジュール１００の第３の変形例について説明する。図５は、第３の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｃの一例を示す図である。図５に示すように、第３の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｃは、電力増幅モジュール１００と比較して、検出回路１５０が、出力段のピークバイアス回路１４０から検出信号Ｄsatを取得して、制御信号Ｄcontをドライブ段のピークバイアス回路１４０に出力する。具体的には、電力増幅モジュール１００ｃは、例えば、複数のキャリア増幅器１１０,１１０ａと、複数のピーク増幅器１３０,１３０ａとを含む。ピークバイアス回路１４０は、出力段のピーク増幅器１３０と電気的に接続され、検出信号Ｄsatを検出回路１５０に出力する。検出回路１５０は、例えば、ドライブ段のピーク増幅器１３０ａのピークバイアス回路１４０ａに制御信号Ｄcontを出力する。ピークバイアス回路１４０ａは、制御信号Ｄcontに基づいて、ドライブ段のピークバイアス回路１４０ａからピーク増幅器１３０ａに供給するバイアスを制御する。これにより、電力増幅モジュール１００ｃは、ピーク増幅器１３０の出力レベルに応じて、ドライブ段のピーク増幅器１３０ａの出力を調整して、出力段のピーク増幅器１３０の出力のひずみを抑制することができる。
＜＜第４の変形例＞＞
　図６を参照して、電力増幅モジュール１００の第４の変形例について説明する。図６は、第４の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｄの一例を示す図である。図６に示すように、第４の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｄは、電力増幅モジュール１００と比較して、ドハティ回路を形成せず、複数の増幅器が直列に電気的に接続される。電力増幅モジュール１００ｄでは、検出回路１５０がドライブ段の増幅器１１０ｄを制御する。
　ここで、出力段バイアス回路１２０ｂは、キャリアバイアス回路１２０と同じ構成とする。電力増幅モジュール１００ｄは、例えば、ドライブ段の増幅器１１０ｃと、出力段の増幅器１１０ｄとを含む。出力段バイアス回路１２０ｄは、出力段の増幅器１１０ｃと電気的に接続され、検出信号Ｄsatを検出回路１５０に出力する。検出回路１５０は、例えば、ドライブ段の増幅器１１０ｄのドライブ段バイアス回路１２０ｃに制御信号Ｄcontを出力する。ドライブ段バイアス回路１２０ｃは、制御信号Ｄcontに基づいて、ドライブ段バイアス回路１２０ｃから増幅器１１０ｄに供給するバイアスを制御する。これにより、電力増幅モジュール１００ｄは、出力段の増幅器１１０ｃの出力レベルに応じて、ドライブ段の増幅器１１０ｄの出力を調整することができるため、出力段の増幅器１１０ｃの出力のひずみを抑制することができる。
≪第５の変形例≫
　図７,８を参照して、電力増幅モジュール１００の第５の変形例について説明する。図７は、第５の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｅの一例を示す図である。図７に示すように第５の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｅは電力増幅モジュール１００と比較して、キャリアバイアス回路１２０からピークバイアス回路１４０に検出信号Ｄsatを直接入力させて、ピーク増幅器１３０の出力を調整する。電力増幅モジュール１００ｅでは、ピークバイアス回路１４０が、検出信号Ｄsatに基づいて、ピーク増幅器１３０に供給するバイアスを制御する。
　図８(ａ),（ｂ）を参照して、キャリアバイアス回路１２０から出力される検出信号Ｄsatに基づいてピーク増幅器１３０のバイアスを制御するピークバイアス回路１４０の構成の詳細について説明する。
　図８（ａ）は第１の例に係るピークバイアス回路１４０ｘの構成の第１の例を示す図である。ピークバイアス回路１４０ｘは、トランジスタ１４１を含む。
　トランジスタ１４１は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ１４１がバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ１４１が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ１４１は、ベースがキャリアバイアス回路１２０に含まれる検出端子１２５、或いは、反転増幅器１２２の出力端子と電気的に接続され、エミッタがバイアス端子１４３と電気的に接続され、コレクタが電源Ｖcc２と電気的に接続される。バイアス端子１４３には、ピーク増幅器１３０のトランジスタ１３１のベースが電気的に接続される。
　すなわち、トランジスタ１４１は、バイアス端子１４３を通じてピーク増幅器１３０にバイアスを供給する。
　電力増幅モジュール１００ｅでは、ピークバイアス回路１４０に含まれるトランジスタ１４１のベースに、キャリアバイアス回路１２０に含まれる検出端子１２５から直接検出信号Ｄsatが入力される。ここで、トランジスタ１４１はエミッタフォロワとして動作するため、検出信号Ｄsatのインピーダンスはキャリアバイアス回路１２０から出力されたときに比べて低い状態でピークバイアス回路１４０に供給される。これにより、キャリア増幅器１１０が飽和したときに、適正なタイミングでピーク増幅器１３０を自動的に（検出回路１５０を用いずに）動作させることができる。
　図８（ｂ）は、第２の例に係るピークバイアス回路１４０ｙの構成を示す図である。ピークバイアス回路１４０ｙは、トランジスタ１４１と、トランジスタ１４２とを含む。
　トランジスタ１４２は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ１４１がバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ１４１が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ１４２は、ベースがキャリアバイアス回路１２０に含まれるトランジスタ１２１のエミッタと電気的に接続され、エミッタが接地に電気的に接続され、コレクタがトランジスタ１４１のベースと電気的に接続されている。トランジスタ１４２はエミッタ接地された反転増幅器として機能し、キャリアバイアス回路１２０のエミッタの電圧（或いは、反転増幅器１２２の反転入力端子の電圧）を反転増幅して、トランジスタ１４１のベースに出力する。これにより、トランジスタ１２１のエミッタにおいて、キャリアバイアス回路１２０により抑制しきれない電圧降下が発生した場合においても、ピーク増幅器１３０へ適切にバイアスを供給することができる。
　なお、上記において、検出回路１５０から制御信号Ｄcontを出力するように説明したが、これに限定されない。例えば、キャリアバイアス回路１２０からピーク増幅器１３０に検出信号Ｄsatを直接入力させて、ピーク増幅器１３０の出力を調整してもよい。
＝＝＝第２実施形態に係る電力増幅モジュール２００＝＝＝
　図９を参照して、第２の実施形態に係る電力増幅モジュール２００のキャリアバイアス回路２２０の構成について説明する。図７は、第２の実施形態に係る電力増幅モジュール２００のキャリアバイアス回路２２０の構成の一例を示す図である。
　図９に示すように、電力増幅モジュール２００は、電力増幅モジュール１００と比較して、キャリアバイアス回路１２０の反転増幅器１２２を、電圧を反転して増幅させるトランジスタ（以下、トランジスタ２２２）で構成されるキャリアバイアス回路２２０を備える。以下、電力増幅モジュール１００と異なる構成について説明する。
　具体的には、図９に示すように、キャリアバイアス回路２２０は、トランジスタ２２１と、トランジスタ２２２とを含む。トランジスタ２２１のベースまたはゲートは、トランジスタ２２１のベースは、キャリア増幅器２１０のバイアス点を制御するための信号である基準信号Ｓbaseが入力される制御端子２２５と電気的に接続される。
　トランジスタ２２２は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ２２２がバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ２２２が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　まず、キャリアバイアス回路２２０の構成について説明する。トランジスタ２２２のコレクタは、制御端子２２５および検出端子２２６と電気的に接続される。すなわち、キャリアバイアス回路２２０では、制御端子２２５と検出端子２２６とは同一のノードに接続されていてもよい。トランジスタ２２２のベースは、抵抗２２３を通じてトランジスタ２２１のエミッタおよびバイアス端子２２４と電気的に接続される。トランジスタ２２２のエミッタは、接地と電気的に接続される。なお、トランジスタ２２２のベースは、抵抗２２３を通じてトランジスタ２２１のエミッタに接続されている必要はなく、トランジスタ２２１のエミッタと直接に電気的に接続されていてもよい。これにより、キャリアバイアス回路２２０を小型化できる。
　次に、キャリアバイアス回路２２０の動作について説明する。キャリアバイアス回路２２０では、制御端子２２５に入力される電流のほとんどがトランジスタ２２２のコレクタに流れる。そして、トランジスタ２２１のベースには、トランジスタ２２２のコレクタに流れる電流に応じた電流が流れる。トランジスタ２２１のベースに流れる電流によって、トランジスタ２２１のベース・エミッタ間の電圧Ｖbeが発生する。これにより、図７に示すトランジスタ２２２の電圧Ｖrefが決まる。ここで、キャリアバイアス回路２２０のキャリア増幅器２１０に供給するバイアス電流が大きくなると、キャリアバイアス回路２２０の出力電圧が電圧降下によって低下する。このとき、トランジスタ２２２のベースに流れる電流が減少する。そうすると、トランジスタ２２２が電圧を反転増幅することによって、トランジスタ２２２のコレクタ電位が上昇し、トランジスタ２２１のベース電位が上昇する。以上より、キャリアバイアス回路２２０において、出力電圧の低下を抑制するようにフィードバック機構が機能する。また、上述したようにトランジスタ２２２のコレクタ電位が上昇することから、検出端子２２６を通じて大きな検出信号Ｄsatを得ることができる。
　すなわち、キャリアバイアス回路２２０は、キャリアバイアス回路１２０と比較して、反転増幅器１２２と基準電圧１２６（電圧Ｖref）の供給とを一つのトランジスタ（トランジスタ２２２）で実現するため、回路を小型化することができる。
　なお、トランジスタ２２２は、ベースとコレクタとの間を、キャパシタ２２７を通じて電気的に接続されていてもよい。これにより、トランジスタ２２１のエミッタ電流の一部をトランジスタ２２２のベース電流として正帰還することで生じ得る発振を抑制することができる。よって、ベースとコレクタとの間を電気的に接続するキャパシタを有するキャリアバイアス回路２２０では、回路の特性が安定する。
　また、キャリアバイアス回路２２０は、図６に示す第４の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｄにおける出力段バイアス回路１２０ｄに代えて適用できるものとする。
＝＝＝第３実施形態に係る電力増幅モジュール３００＝＝＝
　図１０を参照して、第３の実施形態に係る電力増幅モジュール３００のキャリアバイアス回路３２０の構成について説明する。図１０は、第３の実施形態に係る電力増幅モジュール３００のキャリアバイアス回路３２０の構成の一例を示す図である。
　図１０に示すように、電力増幅モジュール３００は、電力増幅モジュール２００と比較して、キャリアバイアス回路３２０において抵抗３２３ａを介してダイオード接続されたトランジスタ３２３をさらに備える。以下、電力増幅モジュール２００と異なる構成要素について説明する。
　キャリアバイアス回路３２０は、トランジスタ３２１と、トランジスタ３２２と、トランジスタ３２３とを含む。
　トランジスタ３２３は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ３２３がバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ３２３が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ３２３のコレクタは、トランジスタ３２１のエミッタと電気的に接続される。トランジスタ３２３のベースは、トランジスタ３２２のベースと電気的に接続される。トランジスタ３２３のエミッタは接地と電気的に接続される。すなわち、キャリアバイアス回路３２０では、トランジスタ３２１のエミッタにダイオード接続されるトランジスタ３２３が電気的に接続される。
　ここで、トランジスタ３２２のベースは、トランジスタ３２３のベースと電気的に接続される。
　抵抗３２３ａは、一端がトランジスタ３２３のベースに接続され、他端がトランジスタ３２３のコレクタに接続されている。つまり、トランジスタ３２３は、抵抗３２３ａを介してダイオード接続されている。
　キャリアバイアス回路３２０の動作は、キャリアバイアス回路２２０の動作と同様であるため、その説明を省略する。なお、キャリアバイアス回路３２０では、ダイオード接続されるトランジスタ３２３をトランジスタ３２１のエミッタに接続することで、トランジスタ３２２のベース電流を小さくできる。具体的には、ダイオード接続されるトランジスタ３２３をトランジスタ３２１のエミッタに接続することで、トランジスタ３２２のベース電流の約数十倍以上の電流をトランジスタ３２１のエミッタにおいて消費できる。すなわち、第２実施形態においてトランジスタ２２１のエミッタ電流の一部をトランジスタ２２２のベース電流として正帰還することで生じ得る発振を抑制することができる。よって、トランジスタ３２３を有するキャリアバイアス回路３２０では、回路の特性が安定する。また、キャリアバイアス回路３２０では、発振を抑制するトランジスタ３２３を設けることによって、キャリアバイアス回路２２０におけるキャパシタ２２７を省略できるため、回路を小型化することができる。
　また、例えば、トランジスタ３２３のベースを、キャリア増幅器３１０を構成するトランジスタ３１１のベースに電気的に接続されるバイアス端子３２４と直接接続した場合、トランジスタ３１１のベースに端子３１５を通じて入力されたＲＦ信号は、同時にトランジスタ３２２のベースにも入力される。このとき、トランジスタ３２２のベースに流入したＲＦ信号はトランジスタ３２２で消費されるため、トランジスタ３１１のベースに入力されるＲＦ信号の電力が減少して、キャリア増幅器３１０の利得の低下を引き起こす可能性がある。更に、トランジスタ３２２が、ベースに流入してきたＲＦ信号を増幅して検出端子３２６から出力して、キャリアバイアス回路３２０の誤作動を引き起こす可能性もあった。
　これに対して、電力増幅モジュール３００では、キャリアバイアス回路３２０において、抵抗３２３ａを介してダイオード接続されたトランジスタ３２３が設けられている。これにより、キャリア増幅器３１０に入力されたＲＦ信号のトランジスタ３２２のベースへの流入を低減し、キャリアバイアス回路３２０の誤作動を低減できる。
　なお、キャリアバイアス回路３２０は、図６に示す第４の変形例に係る電力増幅モジュール１００ｄにおける出力段バイアス回路１２０ｄに代えて適用できるものとする。
＝＝＝第４実施形態に係る電力増幅モジュール４００＝＝＝
　図１１を参照して、第４の実施形態に係る電力増幅モジュール４００のキャリアバイアス回路４２０の構成について説明する。図１１は、第４の実施形態に係る電力増幅モジュール４００のキャリアバイアス回路４２０の構成の一例を示す図である。
　図１１に示すように、電力増幅モジュール４００は、電力増幅モジュール３００と比較して、キャリアバイアス回路４２０においてトランジスタ４２４をさらに備える。以下、電力増幅モジュール３００と異なる構成要素について説明する。
　キャリアバイアス回路４２０は、トランジスタ４２１と、トランジスタ４２２と、トランジスタ４２３と、抵抗４２３ａと、トランジスタ４２４とを含む。
　トランジスタ４２４は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ４２４がバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ４２４が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ４２４のコレクタは、電源Ｖccと電気的に接続される。トランジスタ４２４のベースは、制御端子４２６とトランジスタ４２１のベースと電気的に接続される。トランジスタ４２４のエミッタは、トランジスタ４２２のコレクタと電気的に接続される。
　なお、トランジスタ４２２のコレクタは、検出端子４２７と電気的に接続される。
　キャリアバイアス回路４２０の動作は、キャリアバイアス回路３２０の動作と同様であるため、その説明を省略する。なお、キャリアバイアス回路４２０では、キャリアバイアス回路３２０の効果に加えて、検出信号Ｄsatがトランジスタ４２４のエミッタから出力されるため、低インピーダンス化されるという効果を奏する。従って、検出端子４２７から出力される検出信号Ｄsatをより精度良く得られる。
＝＝＝第５実施形態に係る電力増幅モジュール５００＝＝＝
　図１２を参照して、第５の実施形態に係る電力増幅モジュール５００のキャリアバイアス回路５２０の構成について説明する。図１２は、第５の実施形態に係る電力増幅モジュール５００のキャリアバイアス回路５２０の構成の一例を示す図である。
　図１２に示すように、電力増幅モジュール５００は、電力増幅モジュール４００と比較して、キャリアバイアス回路５２０においてトランジスタ５２５をさらに備える。以下、電力増幅モジュール４００と異なる構成要素について説明する。
　キャリアバイアス回路５２０は、トランジスタ５２１と、トランジスタ５２２と、トランジスタ５２３と、抵抗５２３ａと、トランジスタ５２４と、トランジスタ５２５とを含む。
　トランジスタ５２５は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ５２５がバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ５２５が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ５２５は、ダイオード接続されたトランジスタである。トランジスタ５２５のコレクタおよびベースは、トランジスタ５２４のベースと電気的に接続される。トランジスタ５２５のエミッタは、トランジスタ５２２のコレクタと電気的に接続される。なお、トランジスタ５２２のコレクタは、検出端子５２８と電気的に接続される。すなわち、トランジスタ５２５は、トランジスタ５２４のベース・エミッタ間の電圧Ｖbeに対してカレントミラーの関係となる。これにより、トランジスタ５２４のコレクタには、制御端子５２７から入力される電流と比例する電流を流すことができる。
　キャリアバイアス回路５２０の動作は、キャリアバイアス回路４２０の動作と同様であるため、その説明を省略する。なお、キャリアバイアス回路５２０では、上述したように、トランジスタ５２４のコレクタに、制御端子５２７から入力される電流と比例する電流を流すことができるため、第４実施形態に係るキャリアバイアス回路４２０の効果に加えて、キャリアバイアス回路４２０における制御端子４２６から入力される電流の精度よりも、低い精度の入力電流で構成され得るという効果を奏する。
　具体的には、第４実施形態に係るキャリアバイアス回路４２０では、トランジスタ４２１およびトランジスタ４２４のベース電流という電流値が著しく小さい電流によって基準電圧Ｖrefを決定するため、制御端子４２６から入力される電流に高い精度が必要である。一方、本実施形態に係るキャリアバイアス回路５２０では、制御端子５２７から入力される電流がトランジスタ５２５のコレクタにも供給されるため、基準電圧Ｖrefを決定するための電流の精度を低くできる。これにより、キャリアバイアス回路４２０の動作が安定するという効果を奏する。
＜＜変形例＞＞
　図１３を参照して、電力増幅モジュール５００の変形例について説明する。図１３は、変形例に係る電力増幅モジュール５００ａにおけるピークバイアス回路５４０の構成の一例を示す図である。変形例に係る電力増幅モジュール５００ａは、電力増幅モジュール１００ｅと同様に、キャリアバイアス回路５２０からピークバイアス回路５４０に検出信号Ｄsatを直接入力させて、ピーク増幅器５３０の出力を調整する。電力増幅モジュール５００ａでは、ピークバイアス回路５４０が、検出信号Ｄsatに基づいて、ピーク増幅器５３０に供給するバイアスを制御する。
　ピークバイアス回路５４０は、トランジスタ５４１と、トランジスタ５４２と、トランジスタ５４３と、抵抗５４３ａと、トランジスタ５４４と、検出端子５４８とを含む。ピークバイアス回路５４０の構成は、第４実施形態に係る電力増幅モジュール４００のキャリアバイアス回路４２０と類似の構成であるため、以下、キャリアバイアス回路４２０と異なる構成要素について説明する。なお、ピークバイアス回路５４０は、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第５実施形態に係る各電力増幅もジールのキャリアバイアス回路と同じ構成としてもよい。
　ピークバイアス回路５４０は、トランジスタ５４１のベースおよびトランジスタ５４４のベースが制御端子に接続されていない点でキャリアバイアス回路４２０と異なっている。代わりに、ピークバイアス回路５４０において、トランジスタ５４１のベースおよびトランジスタ５４４のベースは、キャリアバイアス回路５２０に含まれるトランジスタ５２４のベースおよびトランジスタ５２５のベースに電気的に接続されている。すなわち、電力増幅モジュール５００ａにおいて、キャリアバイアス回路５２０からピークバイアス回路５４０に直接入力される検出信号Ｄsatは、検出端子から出力される信号ではなく、トランジスタ５２４のベースおよびトランジスタ５２５のベースから出力される信号である。
　ピークバイアス回路５４０に入力される検出信号Ｄsatをキャリアバイアス回路５２０に含まれるトランジスタ５２４のベースおよびトランジスタ５２５のベースから出力することにより、当該検出信号Ｄsatの電圧を、ピークバイアス回路５４０への入力に必要なだけシフトさせることができる。例えば、本変形例においては、検出信号Ｄsatの電圧は、キャリアバイアス回路５２０の検出端子５２８から出力される場合に比べて、トランジスタ５２５のベース・エミッタ間の電圧（Ｖｂｅ）だけシフトされる。これにより、ピーク増幅器５３０により適切な電圧の検出信号Ｄsatを入力することが可能となる。
　なお、このとき、キャリアバイアス回路５２０の検出端子５２８、および、ピークバイアス回路５４０の検出端子５４８から出力される信号はピークバイアス回路の制御以外の制御（例えば、電力増幅モジュール５００ａ自体への入力電力の制御）に利用できる。
＝＝＝第６実施形態に係る電力増幅モジュール６００＝＝＝
　図１４を参照して、第６の実施形態に係る電力増幅モジュール６００のキャリアバイアス回路６２０の構成について説明する。図１４は、第６実施形態に係る電力増幅モジュール６００におけるキャリアバイアス回路６２０の構成の一例を示す図である。
　図１４に示すように、電力増幅モジュール６００は、電力増幅モジュール５００と比較して、キャリアバイアス回路６２０において、トランジスタ６２９をさらに備える。また、電力増幅モジュール６００は、電力増幅モジュール５００と比較して、検出端子６２８の接続先を、トランジスタ６２２のコレクタからトランジスタ６２９のコレクタに変更している。以下、電力増幅モジュール５００と異なる構成要素について説明する。
　キャリアバイアス回路６２０は、トランジスタ６２１と、トランジスタ６２２と、トランジスタ６２３と、抵抗６２３ａと、トランジスタ６２４と、トランジスタ６２５と、トランジスタ６２９とを含む。
　トランジスタ６２９は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ６２９がバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ６２９が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ６２９のベースは、トランジスタ６２２のベースおよびトランジスタ６２３のベースと電気的に接続されている。トランジスタ６２９のエミッタは接地と電気的に接続される。なお、トランジスタ６２９のコレクタは、検出端子６２８と電気的に接続される。すなわち、トランジスタ６２９は、入力端子が第１実施形態に係る電力増幅モジュール１００の反転増幅器１２２の入力端子と電気的に接続され、当該入力端子に供給される電圧を反転して増幅し、出力端子から出力する反転増幅器である。これにより、トランジスタ６２９のコレクタには、トランジスタ６２２のコレクタに流れる電流と比例する電流を流すことができる。さらに、トランジスタ６２２とトランジスタ６２９とを同一の半導体基板上に近接した距離で配置すれば、トランジスタ６２９のコレクタに、トランジスタ６２２のコレクタに流れる電流をコピーした電流を流すことも可能となる。
　すなわち、トランジスタ６２９のコレクタ電流のトランジスタ６２２のコレクタ電流に対する倍率を、トランジスタ６２２、６２９のサイズ比によって自由に選択することができる。具体的には、トランジスタ６２２およびトランジスタ６２９がバイポーラトランジスタの場合には、トランジスタ６２２、６２９のエミッタ面積比によって、トランジスタ６２９のコレクタ電流の倍率を選択できる。また、トランジスタ６２２およびトランジスタ６２９が電界効果トランジスタの場合には、トランジスタ６２２、６２９のゲート幅比によってトランジスタ６２９のドレイン電流の倍率を選択できる。これにより、検出端子６２８に比較的大きな電流が必要な回路が接続された場合においても、電力増幅モジュール６００の安定した動作が可能となる。
　また、例えば、先行技術文献である特許文献１に記載の飽和検出回路では、飽和検出器の入力端子を当該電力増幅器のベースと電気的に接続し、かつ、熱結合させることで動作を安定させている。しかしながら、一般的に電力増幅器は配置される場所によって温度が大きく変化するため、温度が最も高くなりやすい電力増幅器の中心部付近に飽和検出器を配置して熱結合させることは実際には困難であった。
　これに対して、電力増幅モジュール６００のキャリアバイアス回路６２０の構成によれば、検出端子６２８に接続されたトランジスタ６２９とキャリア増幅器６１０を構成するトランジスタ６１１とを熱結合させることなく、安定した動作を実現することが可能となる。これにより、キャリアバイアス回路６２０では、先行技術文献に記載の飽和検出回路に比べて、比較的自由なトランジスタの配置が可能となる。
　なお、キャリアバイアス回路６２０において、トランジスタ６２９の熱環境をトランジスタ６２９の熱環境に近づければ、さらに動作を安定させることが可能となる。ここで、トランジスタ６２２およびトランジスタ６２９はキャリア増幅器６１０を構成するトランジスタ６１１と比較して十分に小さいため、トランジスタ６２２とトランジスタ６２９との間の距離を小さくして配置することが可能である。したがって、トランジスタ６２９とトランジスタ６１１において最も温度が高い部分（例えば、トランジスタ６１１の中心部）との間の距離に比べて、トランジスタ６２２とトランジスタ６２９との間の距離を短くすれば、トランジスタ６２９の熱環境をトランジスタ６２９の熱環境に近づけることが可能となる。
　なお、トランジスタ６２９は第１実施形態に係る電力増幅モジュール１００から第５実施形態に係る電力増幅モジュール５００のいずれかにおける反転増幅器と電気的に接続されていてもよい。この場合においても、各電力増幅モジュールの安定した動作を可能とするという効果を奏することができる。
＝＝＝第７実施形態に係る電力増幅モジュール７００＝＝＝
　図１５を参照して、第７の実施形態に係る電力増幅モジュール７００のキャリアバイアス回路７２０の構成について説明する。図１５は、第７の実施形態に係る電力増幅モジュール７００のキャリアバイアス回路７２０の構成の一例を示す図である。
　図１５に示すように、電力増幅モジュール７００は、電力増幅モジュール４００と比較して、キャリアバイアス回路４２０における検出端子４２７がない構成を有する。すなわち、キャリアバイアス回路７２０は、検出信号Ｄsatを出力する機能を有さない。さらに言うと、電力増幅モジュール７００は、図１、図３～図６に示す検出回路１５０を備えない。キャリアバイアス回路７２０の構成は、キャリアバイアス回路４２０から検出端子４２７を削除した構成であることとして、キャリアバイアス回路７２０の構成要素それぞれの説明については省略する。
　キャリアバイアス回路７２０の動作は、キャリアバイアス回路３２０およびキャリアバイアス回路４２０の動作と同様であり、トランジスタ７２２のベース電流を小さくできる。すなわち、キャリアバイアス回路７２０では、トランジスタ７２１のエミッタ電流の一部をトランジスタ７２２のベース電流として正帰還することで生じ得る発振を抑制することができる。よって、トランジスタ６２３を有するキャリアバイアス回路７２０では、回路の特性が安定する。
＝＝＝第８実施形態に係る電力増幅モジュール８００＝＝＝
　図１６を参照して、第８の実施形態に係る電力増幅モジュール８００のキャリアバイアス回路８２０の構成について説明する。図１６は、第８の実施形態に係る電力増幅モジュール８００のキャリアバイアス回路８２０の構成の一例を示す図である。
　図１６に示すように、電力増幅モジュール８００は、電力増幅モジュール５００と比較して、キャリアバイアス回路５２０における検出端子５２８がない構成である。すなわち、キャリアバイアス回路８２０は、検出信号Ｄsatを出力する機能を有さない。さらに言うと、電力増幅モジュール８００は、図１、図３～図６に示す検出回路１５０を備えない。キャリアバイアス回路８２０の構成は、キャリアバイアス回路５２０の構成から検出端子５２８を削除した構成であることとして、キャリアバイアス回路８２０の構成要素それぞれの説明については省略する。
　キャリアバイアス回路８２０の動作は、キャリアバイアス回路５２０の動作と同様であり、トランジスタ８２４のコレクタに、制御端子８２７から入力される電流と比例する電流を流すことができるため、キャリアバイアス回路７２０の効果に加えて、キャリアバイアス回路７２０における制御端子７２６から入力される電流の精度よりも、低い精度で構成され得るという効果を奏する。
＝＝＝第９実施形態に係る電力増幅モジュール９００＝＝＝
　図１７を参照して、第９の実施形態に係る電力増幅モジュール９００のキャリアバイアス回路９２０の構成について説明する。図１７は、第９の実施形態に係る電力増幅モジュール９００のキャリアバイアス回路９２０の構成の一例を示す図である。
　図１７に示すように、電力増幅モジュール９００は、電力増幅モジュール６００と比較して、キャリアバイアス回路９２０において、トランジスタ９３０、９３１をさらに備える。
　トランジスタ９３０及びトランジスタ９３１は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ９３０及びトランジスタ９３１のそれぞれがバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ９３０及びトランジスタ９３１が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ９３０のベースは、トランジスタ９２４のベースおよびトランジスタ９２５のベースに電気的に接続される。トランジスタ９３０のコレクタは、電源Ｖｃｃに電気的に接続される。なお、トランジスタ９３０のエミッタは、抵抗９３２を介して、トランジスタ９３１のベースに電気的に接続される。
　ここで、トランジスタ９２４のエミッタおよびトランジスタ９２５のエミッタはトランジスタ９２２のコレクタに接続される。トランジスタ９２２のコレクタ電位は、電力増幅モジュール２００のトランジスタ２２２と同様、キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が大きくなると上昇する。また、トランジスタ９２４のベースおよびトランジスタ９２５のベースには、トランジスタ９２２のコレクタから出力される信号の電圧をトランジスタ９２５のベース・エミッタ間の電圧（Ｖｂｅ）だけシフトした信号が供給される。いいかえれば、トランジスタ９２４のベースおよびトランジスタ９２５のベースの電位は、キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が大きくなるにつれて上昇する。
　電力増幅モジュール９００では、当該トランジスタ９２４のベースおよびトランジスタ９２５のベースに、コレクタ接地増幅器として動作するトランジスタ９３０のベースが接続される。これにより、トランジスタ９３０のエミッタから出力される信号の電圧も、キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が大きくなるにつれて上昇する。なお、トランジスタ９３０のエミッタから出力される信号は、反転増幅器であるトランジスタ９２２とトランジスタ９２１とで構成されるフィードバック回路の途中から分岐された信号であって、コレクタ接地増幅された信号である。従って、電力増幅モジュール９００においては、トランジスタ９３０のエミッタから出力される精度の良い検出信号Ｄｓａｔを得られる。
　トランジスタ９３１のベースは、トランジスタ９２９のコレクタと電気的に接続される。トランジスタ９３１のコレクタは、検出端子９２８と電気的に接続される。なお、トランジスタ９３１のエミッタは接地と電気的に接続される。
　ここで、トランジスタ９２９のベースは、トランジスタ９２１およびトランジスタ９２２を含むフィードバック回路において、反転増幅器であるトランジスタ９２２のベースと接続されている。すなわち、トランジスタ９２９のベースに入力される信号は、トランジスタ９２２で反転増幅されずに入力されるため、キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が大きくなると減少する。このため、トランジスタ９２９のコレクタ電流が減少して、抵抗９３２における電圧降下量が低減する。一方、上述したように、キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が大きくなると、トランジスタ９３０のエミッタ出力は上昇する。すなわち、トランジスタ９３０のエミッタ出力の増加およびトランジスタ９２９のコレクタ電流の減少に伴う抵抗９３２の電圧降下量の低減が生じることにより、トランジスタ３９１のベース電位は大きく上昇する。その結果、トランジスタ３９１のコレクタ電流は、キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が大きくなった場合、電力増幅モジュール６００に比べてさらに大きく増加する検出信号Ｄsatを出力することができる。
＜＜変形例＞＞
　図１８を参照して、電力増幅モジュール９００の変形例について説明する。図１８は、変形例に係る電力増幅モジュール９００ａにおけるピークバイアス回路９４０の構成の一例を示す図である。変形例に係る電力増幅モジュール９００ａは、電力増幅モジュール５００ａと同様に、キャリアバイアス回路９２０からピークバイアス回路９４０に検出信号Ｄsatを直接入力させて、ピーク増幅器９６０の出力を調整する。電力増幅モジュール９００ａでは、ピークバイアス回路９４０が、検出信号Ｄsatに基づいて、ピーク増幅器９６０に供給するバイアスを制御する。
　ピークバイアス回路９４０は、トランジスタ９４１と、トランジスタ９４２と、トランジスタ９４３と、抵抗９４３ａと、トランジスタ９４４と、トランジスタ９４５と、トランジスタ９５０と、トランジスタ９５１と、抵抗９５２と、抵抗９５３と、制御端子９４７と、アクティブ制御端子９４８とを含む。ピークバイアス回路９４０の構成は、キャリアバイアス回路９２０と類似の構成であるため、以下、キャリアバイアス回路９２０と異なる構成要素について説明する。なお、ピークバイアス回路９４０は、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態または第５実施形態に係る各電力増幅モジュールのキャリアバイアス回路と同じ構成としてもよい。
　トランジスタ９５０及びトランジスタ９５１は、例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタで構成される。以下、一例として、トランジスタ９５０及びトランジスタ９５１のそれぞれがバイポーラトランジスタであるとして説明する。なお、トランジスタ９５０及びトランジスタ９５１が電界効果トランジスタである場合は、以下における、ベースをゲートに、コレクタをドレインに、エミッタをソースにそれぞれ読み替える。
　トランジスタ９５０のベースは、トランジスタ９５１のコレクタに電気的に接続されるとともに、ピーク増幅器９６０のバイアス点を制御するための信号である基準信号Ｓbaseが入力される制御端子９４７と電気的に接続される。また、トランジスタ９５０のベースは、トランジスタ９４１のベース、トランジスタ９４４のベース、トランジスタ９４５のベースに電気的に接続される。トランジスタ９５０のコレクタは、電源Ｖｃｃに電気的に接続される。トランジスタ９５０のエミッタは、抵抗９５２を介して、トランジスタ９５１のベースに電気的に接続されるとともに、アクティブ制御端子９４８に電気的に接続される。
　トランジスタ９５１のベースは、抵抗９５２及び抵抗９５３を介して、トランジスタ９５０のエミッタに電気的に接続されるとともに、抵抗９５３を介してアクティブ制御端子９４８に電気的に接続される。トランジスタ９５１のエミッタは、接地に電気的に接続される。
　キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が小さい状態では、検出端子９２８から電流が出力されることはない。すなわち、トランジスタ９５０のエミッタ、抵抗９５２、抵抗９５３、及び、トランジスタ９５１のベースには同じ量の電流が流れることとなる。この場合、トランジスタ９５１がオン状態となって、トランジスタ９５１のコレクタには大きな電流が流れるため、制御端子９４７から流した電流はトランジスタ９５１のコレクタによって消費される。従って、キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が小さい状態では、トランジスタ９４１、トランジスタ９４２、トランジスタ９４３、トランジスタ９４４、トランジスタ９４５、抵抗９４３ａで構成される回路部はオフ状態となり、ピーク増幅器９６０にピークバイアス回路９４０から供給されるバイアス電流は少なくなる。
　一方で、キャリアバイアス回路９２０のキャリア増幅器９１０に供給するバイアス電流が大きい状態では、キャリアバイアス回路９２０から大きな検出信号Ｄsatがアクティブ制御端子９４８へ供給される。これに伴い、抵抗９５２に流れる電流が増加するため、抵抗９５２にて生じる電圧降下量も増加する。すると、トランジスタ９５１のベース電圧が低下し、トランジスタ９５１はオフ状態となる。従って、トランジスタ９５１のコレクタに電流は流れず、制御端子９４７から入力される制御信号Ｓbaseのほとんどは、トランジスタ９４１、トランジスタ９４２、トランジスタ９４３、トランジスタ９４４、トランジスタ９４５、抵抗９４３ａで構成される回路部へと供給される。すなわち、ピークバイアス回路９４０のピーク増幅器９６０に供給されるバイアス電流が増加する。
　図１９を参照して、第５の実施形態に係る電力増幅モジュール５００の変形例について説明する。図１９は、第５の実施形態に係る変形例に係る電力増幅モジュール５００ａのキャリアバイアス回路５２０の半導体基板１０００上でのレイアウトを示す平面図である。
　キャリア増幅器５１０に含まれるトランジスタ５１１は、例えば、互いに並列接続された複数のトランジスタＱｒｆ１、Ｑｒｆ２、Ｑｒｆ３…により構成されている。図１９において、複数のトランジスタＱｒｆ１、Ｑｒｆ２、Ｑｒｆ３…はそれぞれベース電極、コレクタ電極、及びエミッタ電極を有し、半導体基板１０００上に、ｘ方向に並ぶように設けられている。
　半導体基板１０００上において、キャリアバイアス回路５２０のトランジスタ５２２とキャリア増幅器５１０に含まれるトランジスタ５１１とを結ぶ最短距離ｄ１、及びキャリアバイアス回路５２０のトランジスタ５２３とキャリア増幅器５１０に含まれるトランジスタ５１１とを結ぶ最短距離ｄ２は、キャリアバイアス回路５２０に含まれる他のトランジスタ（ここではトランジスタ５２１、トランジスタ５２４およびトランジスタ５２５）とキャリア増幅器５１０に含まれるトランジスタ５１１とを結ぶ最短距離に比べて短い。ここで、距離ｄ１とは、複数のトランジスタＱｒｆ１、Ｑｒｆ２、Ｑｒｆ３…のうち、トランジスタ５２２に最も近いトランジスタ（図１９ではトランジスタＱｒｆ１）のエミッタ電極と、トランジスタ５２２のエミッタ電極とを結ぶ最短距離である。また、距離ｄ２とは、複数のトランジスタＱｒｆ１、Ｑｒｆ２、Ｑｒｆ３…のうち、トランジスタ５２３に最も近いトランジスタ（図１９ではトランジスタＱｒｆ１）のエミッタ電極と、トランジスタ５２３のエミッタ電極とを結ぶ最短距離である。図１９においては、距離ｄ１及び距離ｄ２の双方が、キャリアバイアス回路５２０に含まれる他のトランジスタ（例えば、トランジスタ５２１、トランジスタ５２４およびトランジスタ５２５）の各エミッタ電極と、複数のトランジスタトランジスタＱｒｆ１、Ｑｒｆ２、Ｑｒｆ３…のうち、他のトランジスタに最も近いトランジスタのエミッタ電極とを結ぶ距離に比べて小さい。
　このようなレイアウトとすることにより、キャリアバイアス回路５２０に含まれる複数のトランジスタのうち、トランジスタ５２２およびトランジスタ５２３が、キャリア増幅器５１０のトランジスタ５１１に最も近く位置することとなる。このとき、トランジスタ５２２およびトランジスタ５２３の温度は、トランジスタ５１１の温度と同程度となる。ここで、トランジスタ５２２、５２３のそれぞれのベースが、トランジスタ５１１のベースと共通接続されている。したがって、トランジスタ５２２およびトランジスタ５２３のそれぞれのコレクタには、トランジスタ５１１のコレクタに流れる電流に比例した電流が流れることとなる。ここで、トランジスタ５２２のコレクタは、電流源と、電流源から供給される電流に比例した電流の和によって決定されている。つまり、電流源から供給される電流が温度に依存しない電流である場合には、トランジスタ５２２のベースと共通接続されるベースを有するトランジスタ５１１のベース電流は一定となる。以上より、キャリアバイアス回路５２０内で温度差が生じた場合、すなわち、トランジスタ５２１、トランジスタ５２４およびトランジスタ５２５の温度が変動した場合においても、キャリア増幅器５１０のトランジスタ５１１のベース電流を安定化させることが可能となる。
＝＝＝まとめ＝＝＝
　本開示の例示的な実施形態に係る電力増幅モジュール１００のキャリアバイアス回路１２０は、エミッタまたはソースからキャリア増幅器１１０（第１の増幅器）にバイアスを供給するトランジスタ１２１（第１のトランジスタ）と、所定の増幅器（例えば、ピーク増幅器１３０）のバイアスを制御する回路（例えば、検出回路１５０）と電気的に接続される検出端子１２５（第１の端子）と、入力端子がトランジスタ１２１（第１のトランジスタ）のエミッタまたはソースと電気的に接続され、出力端子が、トランジスタ１２１（第１のトランジスタ）のベースまたはゲートと、検出端子１２５（第１の端子）と、に電気的に接続され、入力端子に供給される電圧を反転して増幅する反転増幅器１２２（第１の反転増幅器）と、を備える。すなわち、反転増幅器１２２は、トランジスタ１２１（第１のトランジスタ）からキャリア増幅器１１０（第１の増幅器）に供給するバイアスに応じた信号を、出力端子から出力する。これにより、キャリアバイアス回路１２０は安定的なバイアスを供給することができる。
　また、電力増幅モジュール１００のキャリアバイアス回路１２０の反転増幅器１２２（第１の反転増幅器）は、トランジスタ１２１（第１のトランジスタ）のエミッタまたはソースと電気的に接続される反転入力端子と、キャリア増幅器１１０（第１の増幅器）へのバイアスを制御するための基準信号（例えば、基準電圧１２６）が入力される非反転入力端子と、を有するオペアンプである。これにより、簡易な構成で安定的なバイアスを供給することができる。
　また、電力増幅モジュール２００のキャリアバイアス回路２２０において、トランジスタ２２２（第１の反転増幅器）は、トランジスタ（例えば、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタ）であって、出力端子がコレクタまたはドレインであり、入力端子がベースまたはゲートである。これにより、キャリアバイアス回路１２０と比較して小型化することができる。
　また、電力増幅モジュール２００のキャリアバイアス回路２２０において、トランジスタ２２２（第１の反転増幅器）は、ベースまたはゲートとコレクタまたはドレインとの間を、キャパシタを通じて電気的に接続される。これにより、ノイズによるキャリアバイアス回路２２０の発振を抑制することができる。
　また、電力増幅モジュール３００のキャリアバイアス回路３２０において、コレクタまたはドレインと、ベースまたはゲートと、が電気的に接続されるトランジスタ３２３（第２のトランジスタ）をさらに備え、トランジスタ３２３（第２のトランジスタ）は、コレクタまたはドレインがトランジスタ３２１（第１のトランジスタ）のエミッタまたはソースと電気的に接続され、ベースまたはゲートがトランジスタ３２２（第１の反転増幅器）のベースまたはゲートと電気的に接続され、エミッタまたはソースが接地と電気的に接続される。これにより、ノイズによるキャリアバイアス回路３２０の発振を抑制することができる。
　また、電力増幅モジュール４００のキャリアバイアス回路４２０において、キャリア増幅器１１０（第１の増幅器）のバイアスを制御するための基準信号Ｓbaseが入力される制御端子１２４（第２の端子）と、ベースまたはゲートが制御端子４２６（第２の端子）およびトランジスタ４２１（第１のトランジスタ）のベースまたはゲートと電気的に接続され、エミッタまたはソースがトランジスタ４２２（第１の反転増幅器）のコレクタまたはドレインと電気的に接続されるトランジスタ４２４（第３のトランジスタ）と、をさらに備える。これにより、キャリアバイアス回路４２０の出力インピーダンスを低くすることができる。
　また、電力増幅モジュール５００のキャリアバイアス回路５２０において、コレクタまたはドレインとベースまたはゲートとが電気的に接続されるトランジスタ５２５（第４のトランジスタ）をさらに備え、トランジスタ５２５（第４のトランジスタ）は、コレクタまたはドレインおよびベースまたはゲートがトランジスタ５２４（第３のトランジスタ）のベースまたはゲートと電気的に接続され、エミッタまたはソースがトランジスタ５２２（第１の反転増幅器）のコレクタまたはドレインと電気的に接続される。これにより、基準電圧Ｖrefを決定するための電流の精度を低くできるため、キャリアバイアス回路４２０の動作を安定させることができる。
　また、電力増幅モジュール６００のキャリアバイアス回路６２０は、入力端子がトランジスタ６２２の入力端子（ここでは、ベースまたはゲート）と電気的に接続され、入力端子に供給される電圧を反転して増幅し、出力端子から出力するトランジスタ６２９（第２の反転増幅器）をさらに備える。これにより、トランジスタ６２９のコレクタには、トランジスタ６２２のコレクタに流れる電流と比例する電流を流すことができるため、検出端子６２８に比較的大きな電流が必要な回路が接続された場合においても、電力増幅モジュール６００の安定した動作が可能となる。
　また、電力増幅モジュール６００のトランジスタ６２９（第２の反転増幅器）は、エミッタまたはソースが接地と電気的に接続されるトランジスタであって、出力端子がコレクタまたはドレインであり、入力端子がベースまたはゲートであり、トランジスタ６２２（第１の反転増幅器）とトランジスタ６２９（第２の反転増幅器）とは、同一の半導体基板に設けられる。これにより、トランジスタ６２９のコレクタに、トランジスタ６２２のコレクタに流れる電流をコピーした電流を流すことも可能となるため、検出端子６２８に比較的大きな電流が必要な回路が接続された場合においても、電力増幅モジュール６００の安定した動作が可能となる。
　また、電力増幅モジュール６００において、トランジスタ６２２（第１の反転増幅器）とトランジスタ６２９（第２の反転増幅器）との間の距離は、トランジスタ６２２（第１の反転増幅器）とキャリア増幅器６１０（第１の増幅器）との間の距離に比べて小さい。
　トランジスタ６２９の熱環境をトランジスタ６２９の熱環境に近づけることによって、さらに動作を安定させることが可能となる。
　また、電力増幅モジュール１００のキャリアバイアス回路１２０において、キャリア増幅器１１０（第１の増幅器）は、ドハティ増幅回路を構成するキャリア増幅器であり、反転増幅器１２２（第１の反転増幅器）の出力端子は、ドハティ増幅回路を構成するピーク増幅器１３０（第２の増幅器）にバイアスを供給するピークバイアス回路１４０（第１のバイアス回路）またはピークバイアス回路１４０（第１のバイアス回路）から供給されるバイアスを制御する制御回路（第１のバイアス制御回路）が電気的に接続される検出端子１２５（第１の端子）と電気的に接続される。これにより、キャリアバイアス回路１２０は、キャリア増幅器１１０が飽和するタイミングで、ピーク増幅器１３０を適切に動作させることができる。
　また、電力増幅モジュール１００のキャリアバイアス回路１２０において、検出端子１２５（第１の端子）は、ピークバイアス回路１４０（第１のバイアス回路）に接続され、検出端子１２５から出力される検出信号に基づいて、ピークバイアス回路１４０はピーク増幅器１３０（第２の増幅器）にバイアスを供給する。これにより、検出回路を設けずともピークバイアス回路１４０を適切なタイミングで自動的に動作させることができる。
　また、電力増幅モジュール１００において、ピークバイアス回路１４０（第１のバイアス回路）は、エミッタまたはソースからピーク増幅器１３０（第２の増幅器）にバイアスを供給するトランジスタ１４１（第５のトランジスタ）を含んで構成され、検出信号はトランジスタ１４１のベースまたはゲートに入力される。これにより、検出回路を設けずともピークバイアス回路１４０を適切なタイミングで自動的に動作させることができる。
　また、電力増幅モジュール１００において、ピークバイアス回路１４０（第１のバイアス回路）はさらに、ベースまたはゲートがトランジスタ１２１（第１のトランジスタ）のエミッタ又はソースに接続されるトランジスタ１４２（第６のトランジスタ）をさらに備え、トランジスタ１４２はコレクタまたはドレインがトランジスタ１４１（第５のトランジスタ）のベースまたはゲートと接続され、エミッタまたはソースが接地と電気的に接続される。これにより、キャリアバイアス回路１２０により抑制しきれない電圧降下が発生した場合においても、ピーク増幅器１４０へ適切にバイアスを供給することができる。
　また、電力増幅モジュール５００において、増幅器５１０は、ドハティ増幅回路を構成するキャリア増幅器であり、トランジスタ５２４（第３のトランジスタ）のベースまたはゲート、並びに、トランジスタ５２５（第４のトランジスタ）のコレクタまたはドレインおよびベースまたはゲートは、ドハティ増幅回路を構成するピーク増幅器５３０（第２の増幅器）にバイアスを供給するピークバイアス回路５４０（第１のバイアス回路）と電気的に接続されている。これにより、より適切な電圧の検出信号をピークバイアス回路５４０に入力することができる。
　また、電力増幅モジュール５００において、ピークバイアス回路５４０（第１のバイアス回路）は、エミッタまたはソースからピーク増幅器５３０（第２の増幅器）にバイアスを供給するトランジスタ５４１（第７のトランジスタ）と、所定の増幅器のバイアスを制御する回路と電気的に接続される検出端子５４８（第２の端子）と、入力端子がトランジスタ５４１のエミッタまたはソースと電気的に接続され、出力端子がトランジスタ５４１のベースまたはゲートと検出端子５４８とに電気的に接続され、入力端子に供給される電圧を反転して増幅するトランジスタ５４２（第１の反転増幅器）とを備える。これにより、ピークバイアス回路においても安定的なバイアスを供給することができる。
　また、電力増幅モジュール１００ａのキャリアバイアス回路１２０において、ピーク増幅器（第２の増幅器）は、ピーク増幅器１３０（第１のピーク増幅器）と、ピーク増幅器１３０（第１のピーク増幅器）の前段で電気的に直列に接続されるピーク増幅器１３０ａ（第２のピーク増幅器）とを含んで構成され、検出端子１２５（第１の端子）は、ピーク増幅器１３０ａ（第２のピーク増幅器）にバイアスを供給するピークバイアス回路１４０ａ（第２のバイアス回路）またはピークバイアス回路１４０ａ（第２のバイアス回路）から供給されるバイアスを制御する制御回路（第２のバイアス制御回路）と電気的に接続される。これにより、キャリアバイアス回路１２０は、キャリア増幅器１１０が飽和するタイミングで、ピーク増幅器１３０を適切に動作させることができる。
　また、電力増幅モジュール１００ｄのキャリアバイアス回路１２０において、検出端子１２５（第１の端子）は、出力段の増幅器１１０ｃ（第１の増幅器）と電気的に直列に接続されるドライブ段の増幅器１１０ｄ（第２の増幅器）にバイアスを供給するドライブ段バイアス回路１２０ｃ（バイアス回路）またはドライブ段バイアス回路１２０ｃ（バイアス回路）から供給されるバイアスを制御する制御回路（バイアス制御回路）と電気的に接続される。これにより、出力段の増幅器１１０ｃの出力レベルに応じて、ドライブ段の増幅器１１０ｄの出力を調整することができるため、出力段の増幅器１１０ｃの出力のひずみを抑制することができる。
　また、電力増幅モジュール７００のキャリアバイアス回路７２０において、キャリア増幅器７１０（第１の増幅器）のバイアスを制御するための基準信号Ｓbaseが入力される制御端子７２６と、ベースまたはゲートが制御端子７２６と電気的に接続され、エミッタまたはソースが、キャリア増幅器７１０（第１の増幅器）にバイアスを供給するトランジスタ７２１（第１のトランジスタ）と、コレクタまたはドレインとベースまたはゲートとが電気的に接続され、コレクタまたはドレインがトランジスタ７２１（第１のトランジスタ）のエミッタまたはソースと電気的に接続されるトランジスタ７２３（第２のトランジスタ）と、ベースまたはゲートが制御端子７２６およびトランジスタ７２１（第１のトランジスタ）のベースまたはゲートと電気的に接続されるトランジスタ７２４（第３のトランジスタ）と、コレクタまたはドレインがトランジスタ７２４（第３のトランジスタ）のエミッタまたはソースと電気的に接続され、ベースまたはゲートがトランジスタ７２３（第２のトランジスタ）のベースまたはゲートと電気的に接続される、ベースまたはゲートに供給される電圧を反転して増幅するトランジスタ７２２（反転増幅器）と、を備える。これにより、キャリアバイアス回路７２０は安定的なバイアスを供給することができる。また、トランジスタ７２１のエミッタ電流の一部をトランジスタ７２２のベース電流として正帰還することで生じ得る発振を抑制することができる。
　また、電力増幅モジュール８００のキャリアバイアス回路８２０において、コレクタまたはドレインとベースまたはゲートとが電気的に接続されるトランジスタ８２５（第４のトランジスタ）をさらに備え、トランジスタ８２５（第４のトランジスタ）は、コレクタまたはドレインおよびベースまたはゲートがトランジスタ８２４（第３のトランジスタ）のベースまたはゲートと電気的に接続され、エミッタまたはソースがトランジスタ８２２（反転増幅器）のコレクタまたはドレインと電気的に接続される。これにより、基準電圧Ｖrefを決定するための電流の精度を低くできるため、キャリアバイアス回路８２０の動作を安定させることができる。
　以上説明した実施形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定して解釈するためのものではない。本開示は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るとともに、本開示にはその等価物も含まれる。すなわち、実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。実施形態が備える素子及びその配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
　１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００…電力増幅モジュール、１２０，２２０，３２０，４２０，５２０，６２０，７２０，８２０，９２０…キャリアバイアス回路、１２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１，７２１,８２１，９２１…トランジスタ、１２２…反転増幅器、２２２，３２２，４２２，５２２，６２２，７２２，８２２，９２２…トランジスタ。

Claims (20)

  1. 　エミッタまたはソースから第１の増幅器にバイアスを供給する第１のトランジスタと、
    　所定の増幅器のバイアスを制御する回路と電気的に接続される第１の端子と、
    　第１の入力端子が前記第１のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続され、第１の出力端子が前記第１のトランジスタのベースまたはゲートと前記第１の端子とに電気的に接続され、前記第１の入力端子に供給される電圧を反転して増幅する第１の反転増幅器と、
    　を備えるバイアス回路。
  2. 　前記第１の反転増幅器は、前記第１のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続される反転入力端子と、前記第１の増幅器へのバイアスを制御するための基準信号が入力される非反転入力端子と、を有するオペアンプである、
    　請求項１に記載のバイアス回路。
  3. 　前記第１の反転増幅器は、トランジスタであって、前記第１の出力端子がコレクタまたはドレインであり、前記第１の入力端子がベースまたはゲートである、
    　請求項１に記載のバイアス回路。
  4. 　前記第１の反転増幅器は、ベースまたはゲートとコレクタまたはドレインとの間を、キャパシタを通じて電気的に接続される、
    　請求項３に記載のバイアス回路。
  5. 　コレクタまたはドレインとベースまたはゲートとが電気的に接続される第２のトランジスタをさらに備え、
    　前記第２のトランジスタは、コレクタまたはドレインが前記第１のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続され、ベースまたはゲートが前記第１の反転増幅器のベースまたはゲートと電気的に接続され、エミッタまたはソースが接地と電気的に接続される、
    　請求項３または請求項４に記載のバイアス回路。
  6. 　前記第１の増幅器のバイアスを制御するための基準信号が入力される第２の端子と、
    　ベースまたはゲートが前記第２の端子および前記第１のトランジスタのベースまたはゲートと電気的に接続され、エミッタまたはソースが前記第１の反転増幅器のコレクタまたはドレインと電気的に接続される第３のトランジスタと、
    　をさらに備える請求項５に記載のバイアス回路。
  7. 　コレクタまたはドレインとベースまたはゲートとが電気的に接続される第４のトランジスタをさらに備え、
    　前記第４のトランジスタは、コレクタまたはドレインおよびベースまたはゲートが前記第３のトランジスタのベースまたはゲートと電気的に接続され、エミッタまたはソースが前記第１の反転増幅器のコレクタまたはドレインと電気的に接続される、
    　請求項６に記載のバイアス回路。
  8. 　第２の入力端子が前記第１の反転増幅器の前記第１の入力端子と接続され、前記第２の入力端子に供給される電圧を反転して増幅し、第２の出力端子から出力する第２の反転増幅器をさらに備える、
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバイアス回路。
  9. 　前記第２の反転増幅器は、エミッタまたはソースが接地と電気的に接続されるトランジスタであって、前記第２の出力端子がコレクタまたはドレインであり、前記第２の入力端子がベースまたはゲートであり、
    　前記第１の反転増幅器と前記第２の反転増幅器とは、同一の半導体基板に設けられる、
    　請求項８に記載のバイアス回路。
  10. 　前記第１の反転増幅器と前記第２の反転増幅器との間の距離は、前記第１の反転増幅器と前記第１の増幅器との間の距離に比べて小さい、
    　請求項９に記載のバイアス回路。
  11. 　前記第１の増幅器は、ドハティ増幅回路を構成するキャリア増幅器であり、
    　前記第１の反転増幅器の出力端子は、前記ドハティ増幅回路を構成するピーク増幅器である第２の増幅器にバイアスを供給する第１のバイアス回路または前記第１のバイアス回路から供給されるバイアスを制御する第１のバイアス制御回路が電気的に接続される前記第１の端子と電気的に接続される、
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバイアス回路。
  12. 　前記第１の端子は、前記第１のバイアス回路に接続され、
    　前記第１の端子から出力される検出信号に基づいて、前記第１のバイアス回路は前記第２の増幅器にバイアスを供給する、
    　請求項１１に記載のバイアス回路。
  13. 　前記第１のバイアス回路は、エミッタまたはソースから前記第２の増幅器にバイアスを供給する第５のトランジスタを含んで構成され、
    　前記検出信号は前記第５のトランジスタのベースまたはゲートに入力される、
    　請求項１２に記載のバイアス回路。
  14. 　前記第１のバイアス回路はさらに、ベースまたはゲートが前記第１のトランジスタのエミッタ又はソースに接続される第６のトランジスタをさらに備え、
    　前記第６のトランジスタは、コレクタまたはドレインが前記第５のトランジスタのベースまたはゲートと接続され、エミッタまたはソースが接地と電気的に接続される、
    　請求項１３に記載のバイアス回路。
  15. 　前記第１の増幅器は、ドハティ増幅回路を構成するキャリア増幅器であり、
    　前記第３のトランジスタのベースまたはゲート、並びに、前記第４のトランジスタのコレクタまたはドレインおよびベースまたはゲートは、前記ドハティ増幅回路を構成するピーク増幅器である第２の増幅器にバイアスを供給する第１のバイアス回路と電気的に接続されている、
    　請求項７に記載のバイアス回路。
  16. 　前記第１のバイアス回路は、
    　エミッタまたはソースから第２の増幅器にバイアスを供給する第７のトランジスタと、
    　所定の増幅器のバイアスを制御する回路と電気的に接続される第２の端子と、
    　入力端子が前記第７のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続され、出力端子が前記第７のトランジスタのベースまたはゲートと前記第２の端子とに電気的に接続され、前記入力端子に供給される電圧を反転して増幅する反転増幅器と、
    　を備える、
    　請求項１５に記載のバイアス回路。
  17. 　前記第２の増幅器は、第１のピーク増幅器と、前記第１のピーク増幅器の前段で電気的に直列に接続される第２のピーク増幅器とを含んで構成され、
    　前記第１の端子は、前記第２のピーク増幅器にバイアスを供給する第２のバイアス回路または前記第２のバイアス回路から供給されるバイアスを制御する第２のバイアス制御回路と電気的に接続される、
    　請求項１１に記載のバイアス回路。
  18. 　前記第１の端子は、前記第１の増幅器と電気的に直列に接続される第２の増幅器にバイアスを供給するバイアス回路または前記バイアス回路から供給されるバイアスを制御するバイアス制御回路と電気的に接続される、
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のバイアス回路。
  19. 　第１の増幅器のバイアスを制御するための基準信号が入力される制御端子と、
    　ベースまたはゲートが前記制御端子と電気的に接続され、エミッタまたはソースから前記第１の増幅器にバイアスを供給する第１のトランジスタと、
    　コレクタまたはドレインとベースまたはゲートとが電気的に接続され、コレクタまたはドレインが前記第１のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続される第２のトランジスタと、
    　ベースまたはゲートが前記制御端子および前記第１のトランジスタのベースまたはゲートと電気的に接続される第３のトランジスタと、
    　コレクタまたはドレインが前記第３のトランジスタのエミッタまたはソースと電気的に接続され、ベースまたはゲートが前記第２のトランジスタのベースまたはゲートと電気的に接続される、ベースまたはゲートに供給される電圧を反転して増幅する反転増幅器と、
    　を備えるバイアス回路。
  20. 　コレクタまたはドレインとベースまたはゲートとが電気的に接続される第４のトランジスタをさらに備え、
    　前記第４のトランジスタは、コレクタまたはドレインおよびベースまたはゲートが前記第３のトランジスタのベースまたはゲートと電気的に接続され、エミッタまたはソースが前記反転増幅器のコレクタまたはドレインと電気的に接続される、
    　請求項１９に記載のバイアス回路。
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JP2019192987A (ja) * 2018-04-19 2019-10-31 株式会社村田製作所 電力増幅器の制御回路

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