JPH02182006A - Fet増幅器 - Google Patents
Fet増幅器Info
- Publication number
- JPH02182006A JPH02182006A JP125789A JP125789A JPH02182006A JP H02182006 A JPH02182006 A JP H02182006A JP 125789 A JP125789 A JP 125789A JP 125789 A JP125789 A JP 125789A JP H02182006 A JPH02182006 A JP H02182006A
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- Japan
- Prior art keywords
- source
- fet
- circuit
- matching circuit
- conductance
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、マイクロ波帯域及びミリ波帯域で用いられ
、FET(電界効果トランジスタ)で構成されるFET
増幅器に関するものである。
、FET(電界効果トランジスタ)で構成されるFET
増幅器に関するものである。
〔従来の技術]
第4図は例えば「マイクロウェーブ サーキット アナ
リシスアンドアンブリファーデザイン(MICROWA
VE CIRCIJIT ANALYSIS AND
AMPLIFIEliDESIGN) J (PREN
TICE−IIALL、 INC,1987年発行)に
おける第4−3章旧G11−GAIN AMPLIFI
ERDESIGN(第139頁)のFig、4.3−4
(第145頁)に示された従来のFET増幅器を示す
回路図であり、図において、■はソース接地されたFE
Tで、ゲート電極G、ドレイン電極り、ソース電極Sを
有している。L、はゲート電極Gに接続されたインダク
タンス、C8はインダクタンスL1に接続されたキャパ
シタンス、2はインダクタンスL、 とキャパシタンス
C4とで構成される入力整合回路、3は入力整合回路2
に接続されるマイクロ波またはミリ波の信号の入力端子
、L2はドレイン電極りに接続されたインダクタンス、
C2はドレイン電極りに接続されたキャパシタンス、4
はインダクタンスL!とキャパシタンスC2とで構成さ
れる出力整合回路、5は出力整合回路4に接続された出
力端子である。
リシスアンドアンブリファーデザイン(MICROWA
VE CIRCIJIT ANALYSIS AND
AMPLIFIEliDESIGN) J (PREN
TICE−IIALL、 INC,1987年発行)に
おける第4−3章旧G11−GAIN AMPLIFI
ERDESIGN(第139頁)のFig、4.3−4
(第145頁)に示された従来のFET増幅器を示す
回路図であり、図において、■はソース接地されたFE
Tで、ゲート電極G、ドレイン電極り、ソース電極Sを
有している。L、はゲート電極Gに接続されたインダク
タンス、C8はインダクタンスL1に接続されたキャパ
シタンス、2はインダクタンスL、 とキャパシタンス
C4とで構成される入力整合回路、3は入力整合回路2
に接続されるマイクロ波またはミリ波の信号の入力端子
、L2はドレイン電極りに接続されたインダクタンス、
C2はドレイン電極りに接続されたキャパシタンス、4
はインダクタンスL!とキャパシタンスC2とで構成さ
れる出力整合回路、5は出力整合回路4に接続された出
力端子である。
第5図は第4図のFETIの等価回路を示し、Rgsは
ゲート・ソース間抵抗、Cgsはゲート・ソース間キャ
パシタンスで、Rgsと直列にゲート・ソース間に接続
されている。Gdsはドレイン・ソース間コンダクタン
ス、Cdsはドレイン・ソース間キャパシタンス、6は
電流源で、Cds、 Cdsと共に互いに並列にドレ
イン・ソース間に接続されている。
ゲート・ソース間抵抗、Cgsはゲート・ソース間キャ
パシタンスで、Rgsと直列にゲート・ソース間に接続
されている。Gdsはドレイン・ソース間コンダクタン
ス、Cdsはドレイン・ソース間キャパシタンス、6は
電流源で、Cds、 Cdsと共に互いに並列にドレ
イン・ソース間に接続されている。
第6図はソース接地されたFETIのインピーダンス軌
跡を示すスミスチャートであり、S、はゲート電極Gに
おける2〜10GHzの周波数範囲での反射特性、Sa
tはドレイン電極りにおける2〜20GHzの周波数範
囲での反射特性を示す。
跡を示すスミスチャートであり、S、はゲート電極Gに
おける2〜10GHzの周波数範囲での反射特性、Sa
tはドレイン電極りにおける2〜20GHzの周波数範
囲での反射特性を示す。
次に動作について説明する。第4図のFET増幅器にお
いては、ゲート電iGからFETIを見たインピーダン
スと、ゲート電極Gから入力整合回路2を見たインピー
ダンスとが、互いに共役複素数の関係となるようにり、
、C,を調整する。
いては、ゲート電iGからFETIを見たインピーダン
スと、ゲート電極Gから入力整合回路2を見たインピー
ダンスとが、互いに共役複素数の関係となるようにり、
、C,を調整する。
これと共にドレイン電極りからFETIを見たインピー
ダンスと、ドレイン電極りから出力整合回路4を見たイ
ンピーダンスとが、互いに共役複素数の関係となるよう
にLx、Ctを調整する。このように入力整合回路2及
び出力整合回路4のインピーダンスを調整してFETI
と整合させることにより、増幅器として大きな利得が得
られる。
ダンスと、ドレイン電極りから出力整合回路4を見たイ
ンピーダンスとが、互いに共役複素数の関係となるよう
にLx、Ctを調整する。このように入力整合回路2及
び出力整合回路4のインピーダンスを調整してFETI
と整合させることにより、増幅器として大きな利得が得
られる。
従来のFET増幅器は以上のように構成されているので
、第6図より判るように、FETIのインピーダンス軌
跡が周波数により大きく変化するため、広帯域にわたっ
てインピーダンスの整合がとれず、従って広帯域な増幅
器が得られないという問題点があった。
、第6図より判るように、FETIのインピーダンス軌
跡が周波数により大きく変化するため、広帯域にわたっ
てインピーダンスの整合がとれず、従って広帯域な増幅
器が得られないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、周波数に関係なく良好な整合が得られ、広帯
域にわたって大きな利得が得られるFET増幅器を得る
ことを目的とする。
たもので、周波数に関係なく良好な整合が得られ、広帯
域にわたって大きな利得が得られるFET増幅器を得る
ことを目的とする。
この発明に係るFET増幅器は、人力整合回路としてゲ
ート電極と接地端子との間にRgsと同じ値を有する抵
抗とCgs・R”gsと同じ値を存するインダクタンス
との直列回路を設け、及び/又は出力整合回路としてド
レイン電極に直列にGdsとを有するインダクタンスと
の並列回路を設けたものである。
ート電極と接地端子との間にRgsと同じ値を有する抵
抗とCgs・R”gsと同じ値を存するインダクタンス
との直列回路を設け、及び/又は出力整合回路としてド
レイン電極に直列にGdsとを有するインダクタンスと
の並列回路を設けたものである。
この発明におけるFET増幅器は、入力整合回路、出力
整合回路に設けられる直列回路、並列回路により、周波
数によるインピーダンスの変化が打ち消され、広帯域に
わたり良好な整合特性が得られる。
整合回路に設けられる直列回路、並列回路により、周波
数によるインピーダンスの変化が打ち消され、広帯域に
わたり良好な整合特性が得られる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第、
1図においては第4図と実質的に対応する部分には同一
符号を付して説明を省略する。R1は抵抗、LIOはイ
ンダクタンスで、これらのRLl。は互いに直列に接続
されてゲート電極りと接地間に設けられ、入力整合回路
2を構成している。
1図においては第4図と実質的に対応する部分には同一
符号を付して説明を省略する。R1は抵抗、LIOはイ
ンダクタンスで、これらのRLl。は互いに直列に接続
されてゲート電極りと接地間に設けられ、入力整合回路
2を構成している。
G2はコンダクタンス、Lzoはインダクタンスで、こ
れらのGz、Lz。は互いに並列に接続されてドレイン
電極りと出力端子5との間に設けられ、出力整合回路4
を構成している。
れらのGz、Lz。は互いに並列に接続されてドレイン
電極りと出力端子5との間に設けられ、出力整合回路4
を構成している。
次に動作について説明する。FETIの等価回路は第5
図のように表わされるので、入力端子3から見たインピ
ーダンスZinは、入力信号の各周波数をωとすると、
次式で表わされる。
図のように表わされるので、入力端子3から見たインピ
ーダンスZinは、入力信号の各周波数をωとすると、
次式で表わされる。
Rgs+R+ + j (ZJ (LIo−)ω”C
gs 広帯域にわたり良好な人・出力VSWR(定在波比)を
得るために、実際のFET増幅器では後述するインピー
ダンス変成器を用いるが、このためにはZjnが周波数
により変化せず、スミスチャートの実軸上に存在する必
要がある。言い換えれば、Zinの実数部が定数、虚数
部がゼロとなる必要がある。そこで先ず、上記式(1)
を実数部Re(Z in)と虚数部1 m(Z in)
とに分ける。弐(1)の分母2分子に< Rgs−1−
R+) J (Ll (LIO)ω”Cgs を掛けて整理すると、 となる。l5(Zin) =0でかつ周波数により変化
化しない、即ちωに関する項がゼロという条件を式(3
)に通用すると次式を得る。
gs 広帯域にわたり良好な人・出力VSWR(定在波比)を
得るために、実際のFET増幅器では後述するインピー
ダンス変成器を用いるが、このためにはZjnが周波数
により変化せず、スミスチャートの実軸上に存在する必
要がある。言い換えれば、Zinの実数部が定数、虚数
部がゼロとなる必要がある。そこで先ず、上記式(1)
を実数部Re(Z in)と虚数部1 m(Z in)
とに分ける。弐(1)の分母2分子に< Rgs−1−
R+) J (Ll (LIO)ω”Cgs を掛けて整理すると、 となる。l5(Zin) =0でかつ周波数により変化
化しない、即ちωに関する項がゼロという条件を式(3
)に通用すると次式を得る。
式(4)、 (5)よりR,、L、。に対する次の条件
が求められる。
が求められる。
R,=Rgs ・・・・・・・・・・・
・・・・ (6)Ll。=CgsR”gs ・・
・・・・・・・・・・・・・ (7)式(6)、 (7
)のようにR,、L、、を選ぶと、Zinの実数部Re
(Zin)は式(2)に式(6)、 (7)を代入して
、Re(Zin) =Rgs ・・・・・・・・・
・・・・・・ (8)となる、即ち、式(6)、 (7
)のようにR,、L、。を選べば、Zinは周波数に無
関係な定数Rgsに等しくなり、実数部のみとなる。
・・・・ (6)Ll。=CgsR”gs ・・
・・・・・・・・・・・・・ (7)式(6)、 (7
)のようにR,、L、、を選ぶと、Zinの実数部Re
(Zin)は式(2)に式(6)、 (7)を代入して
、Re(Zin) =Rgs ・・・・・・・・・
・・・・・・ (8)となる、即ち、式(6)、 (7
)のようにR,、L、。を選べば、Zinは周波数に無
関係な定数Rgsに等しくなり、実数部のみとなる。
同様に、出力端子5からFETI側を見たインピーダン
スZoutは、第5図の等価回路より次式%式% 式(9)についてもZinの場合と同様に、実数部Re
(Zout)と虚数部I m(Z out)とに分ける
と、となる。式01)において、I m(Zout)
−〇でωに関する項がゼロとなる条件を適用して、G、
、L、。
スZoutは、第5図の等価回路より次式%式% 式(9)についてもZinの場合と同様に、実数部Re
(Zout)と虚数部I m(Z out)とに分ける
と、となる。式01)において、I m(Zout)
−〇でωに関する項がゼロとなる条件を適用して、G、
、L、。
を求めると、
G、=Gds ・・・・・・・・・・・・
02)を得る。このとき、Zout の実数部Re(Zout)は □に等しい。即ち、 ds 八〇2)、 03)ノヨウニ(、z 。
02)を得る。このとき、Zout の実数部Re(Zout)は □に等しい。即ち、 ds 八〇2)、 03)ノヨウニ(、z 。
L2゜
みとなり、実軸上に存在することになる。
第2図はマイクロ波帯域で用いられるFET増幅器を例
に示したインピーダンス軌跡の計算値である。この場合
、R1=2.5Ω、L+o=0.02 nH。
に示したインピーダンス軌跡の計算値である。この場合
、R1=2.5Ω、L+o=0.02 nH。
Gz −3118,Lie−11,7nHとしている。
計算周波数は2GHzから20GHzであり、反射特性
SIl+ S*1は共に周波数に関係せず、実軸上で
一定の値となっていることが判る。
SIl+ S*1は共に周波数に関係せず、実軸上で
一定の値となっていることが判る。
実際に増幅器として使用する場合は第2図の反射特性で
は不十分であるので、第3図のように、インピータンス
変成器7.8を用いる。インピーダンス変成器7.8は
例えばインダクタンスとキャパシタンスとから構成され
、第2図のようにインピーダンス軌跡が周波数により変
化しない場合は、その設計は容易である。第3図のよう
に構成されたFET増幅器は非常に広帯域に良好な特性
を有する。
は不十分であるので、第3図のように、インピータンス
変成器7.8を用いる。インピーダンス変成器7.8は
例えばインダクタンスとキャパシタンスとから構成され
、第2図のようにインピーダンス軌跡が周波数により変
化しない場合は、その設計は容易である。第3図のよう
に構成されたFET増幅器は非常に広帯域に良好な特性
を有する。
なお、上記実施例では、入力側整合回路2にR,、L、
、の直列回路を用い、出力側整合回路4にG、、L、。
、の直列回路を用い、出力側整合回路4にG、、L、。
の並列回路を用いたが、入力側整合回路2のみ、あるい
は出力側整合回路4のみに用いても良い。
は出力側整合回路4のみに用いても良い。
以上のように、この発明によれば、入力整合回路として
ゲート電極と接地端子との間にFETのRgaと同じ値
を有する抵抗とCgs−R”gsと同じ値を有するイン
ダクタンスとの直列回路を設け、及び/又は出力整合回
路としてドレイン電極に直と同じ値を有するインダクタ
ンスとの並列回路を設けることにより、周波数に関係せ
ず一定のインピーダンスが得られ、このため広帯域にわ
たって良好な整合特性が得られ、大きな利得が得られる
と共に、インピーダンス変成器の設計を容易にする等の
効果がある。
ゲート電極と接地端子との間にFETのRgaと同じ値
を有する抵抗とCgs−R”gsと同じ値を有するイン
ダクタンスとの直列回路を設け、及び/又は出力整合回
路としてドレイン電極に直と同じ値を有するインダクタ
ンスとの並列回路を設けることにより、周波数に関係せ
ず一定のインピーダンスが得られ、このため広帯域にわ
たって良好な整合特性が得られ、大きな利得が得られる
と共に、インピーダンス変成器の設計を容易にする等の
効果がある。
第1図はこの発明の一実施例によるFET増幅器を示す
回路図、第2図は第1図のFET増幅器のインピーダン
ス軌跡を示すスミスチャート、第3図は第1図のFET
増幅器にインピーダンス変成器を設けた場合を示す回路
図、第4図は従来のFET増幅器を示す回路図、第5図
はFETの等価回路図、第6図はFETのインピーダン
ス軌跡を示すスミスチャートである。 図において、1はFET、2は入力整合回路、4は出力
整合回路、R4は抵抗、G2はコンダクタンス、L+o
、 Lz。はインダクタンス。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人 三菱電機株式会社 1:FET R1括技 4記力シ合回誌 LIOL20:インT′79ンス 第2WJ
回路図、第2図は第1図のFET増幅器のインピーダン
ス軌跡を示すスミスチャート、第3図は第1図のFET
増幅器にインピーダンス変成器を設けた場合を示す回路
図、第4図は従来のFET増幅器を示す回路図、第5図
はFETの等価回路図、第6図はFETのインピーダン
ス軌跡を示すスミスチャートである。 図において、1はFET、2は入力整合回路、4は出力
整合回路、R4は抵抗、G2はコンダクタンス、L+o
、 Lz。はインダクタンス。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人 三菱電機株式会社 1:FET R1括技 4記力シ合回誌 LIOL20:インT′79ンス 第2WJ
Claims (1)
- ソース接地されたFETと、このFETのゲート電極
に接続された入力整合回路と、上記FETのドレイン電
極に接続された出力整合回路とにより構成されるFET
増幅器において、上記FETのゲート・ソース間抵抗に
等しい値を有する抵抗と、上記ゲート・ソース間抵抗の
2乗と上記FETのゲート・ソース間キャパシタンスと
の積に等しい値を有するインダクタンスとの直列回路を
上記ゲート電極と接地間に接続して成る入力整合回路、
及び/又は上記FETのドレイン・ソース間コンダクタ
ンスに等しい値を有するコンダクタンスと、上記FET
のドレイン・ソース間キャパシタンスを上記ドレイン・
ソース間コンダクタンスで除算した値を有するインダク
タンスとの並列回路を上記ドレイン電極に直列に接続し
て成る出力整合回路とを用いたことを特徴とするFET
増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP125789A JPH02182006A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | Fet増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP125789A JPH02182006A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | Fet増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02182006A true JPH02182006A (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=11496406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP125789A Pending JPH02182006A (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | Fet増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02182006A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173882A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Iwatsu Test Instruments Corp | 広帯域オフセット回路 |
| WO2009054096A1 (ja) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Advantest Corporation | 分布型増幅装置および増幅器 |
| JP2021005874A (ja) * | 2020-09-02 | 2021-01-14 | 三菱電機特機システム株式会社 | 増幅器 |
| EP4436039A1 (en) * | 2023-03-21 | 2024-09-25 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Input matching circuit and related apparatus |
-
1989
- 1989-01-09 JP JP125789A patent/JPH02182006A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006173882A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Iwatsu Test Instruments Corp | 広帯域オフセット回路 |
| WO2009054096A1 (ja) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Advantest Corporation | 分布型増幅装置および増幅器 |
| US7915957B2 (en) | 2007-10-22 | 2011-03-29 | Advantest Corporation | Distributed amplification apparatus and amplifier |
| JP5211061B2 (ja) * | 2007-10-22 | 2013-06-12 | 株式会社アドバンテスト | 分布型増幅装置および増幅器 |
| JP2021005874A (ja) * | 2020-09-02 | 2021-01-14 | 三菱電機特機システム株式会社 | 増幅器 |
| EP4436039A1 (en) * | 2023-03-21 | 2024-09-25 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Input matching circuit and related apparatus |
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