JPH06244300A - 混成集積回路装置 - Google Patents

混成集積回路装置

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JPH06244300A
JPH06244300A JP2590793A JP2590793A JPH06244300A JP H06244300 A JPH06244300 A JP H06244300A JP 2590793 A JP2590793 A JP 2590793A JP 2590793 A JP2590793 A JP 2590793A JP H06244300 A JPH06244300 A JP H06244300A
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JP
Japan
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gate
bias
fet
integrated circuit
pin
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JP2590793A
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English (en)
Inventor
Hideaki Katayama
秀昭 片山
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部バイアス電源の電圧を変えることなく、
増幅動作の周波数特性を容易に変化できる混成集積回路
装置を得る。 【構成】 混成集積回路装置のゲートバイアスピン6
a,6bを複数本設け、そのそれぞれに値の異なるバイ
アス抵抗8a,8bを接続する。FET3のゲートへ
は、バイアス抵抗8aもしくは8bと、もう一方のバイ
アス抵抗9で抵抗分割された電位が、ハイインピーダン
ス線路10を介して印加される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばマイクロ波帯
の高周波を増幅する機能を有する混成集積回路装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来の混成集積回路装置の一例
を示す等価回路図であり、この装置はFETを用いて高
周波電力を増幅することを目的とした装置である。図に
おいて、1は高周波電力が入力される入力ピン、2はマ
イクロストリップ線路とキャパシタンスもしくはマイク
ロストリップ線路とインダクタンスのいずれかの組合せ
から構成され入力ピン1とFET3のゲートとの間に接
続された入力側整合回路、3はゲートにこの入力側整合
回路2が接続されソースが接地されたFET、4はマイ
クロストリップ線路とキャパシタンスもしくはマイクロ
ストリップ線路とインダクタンスのいずれかの組合せか
ら構成されFET3のドレインと出力ピン5との間に接
続された出力側整合回路、6はFET3のゲートに所定
のバイアス電圧を印加するためのゲートバイアスピン、
7は負極側がこのゲートバイアスピン6に正極側がグラ
ンドにそれぞれ接続されたゲートバイアス電源、8,9
はこのゲートバイアスピン6とグランド間に相互に直列
に接続されたバイアス抵抗、10はこのバイアス抵抗
8,9同士の接続点とFET3のゲートとの間に接続さ
れたハイインピーダンス線路、11はFET3のドレイ
ンに所定のドレインバイアス電圧を印加するためのドレ
インバイアスピン、12は正極側がこのドレインバイア
スピン11に負極側がグランドにそれぞれ接続されたド
レインバイアス電源、13はこのドレインバイアスピン
11とFET3のドレインとの間に接続されたハイイン
ピーダンス線路である。
【0003】一方、図7は図6で説明した回路の一部分
の斜視図である。図において、セラミックやテフロン,
ガラスエポキシ樹脂等からなり、混成集積回路装置の回
路要素を搭載する誘電体基板14の裏面には銅,金,銀
白金(合金)等の導体でアース電極15が形成されてい
る。また基板14の表面にも同様の材質で導体パターン
が形成されている。6はゲートバイアスピンで、図では
別体のものを基板14の表面と裏面に設けるように示し
ているが、実際にはこの基板14の表面と裏面のピンパ
ターンをスルーホールで接続するか、あるいはクリップ
リードと呼ばれる基板14の表面と裏面を挟むクリップ
状の一体化されたピンを使用する。8,9はチップ抵抗
で構成されたバイアス抵抗である。バイアス抵抗9の一
端は、スルーホール16を介して基板14裏面のアース
電極15と接続されている。また、10は導体パターン
を略ジグザグ状にすることによりハイインピーダンスを
呈するようにしたハイインピーダンス線路である。
【0004】次に動作について説明する。入力ピン1よ
り入力された高周波電力は、入力側整合回路2を介して
FET3に入力され増幅される。FET3で増幅された
高周波電力は出力側整合回路4を介して、出力ピン5よ
り取り出される。ゲートバイアスピン6には、外部のゲ
ートバイアス電源7より一定の電源電圧Eg(V)が印
加され、バイアス抵抗8,9で抵抗分割されたゲート電
位Vgがハイインピーダンス線路10を介してFET3
のゲートに印加される。ここで、バイアス抵抗8,9の
それぞれの抵抗値をR8,R9(Ω)とすると、FET
3のゲート電位Vgは次式で表される。 Vg=(R9/(R8+R9))・Eg(V) ……(1) また、ドレインバイアスピン11には、外部のドレイン
バイアス電源12よりEd(V)が印加され、これがハ
イインピーダンス線路13を介してFET3のドレイン
にVd(=Ed)が印加される。
【0005】外部のゲートバイアス電源7の電圧は一般
に一定値Eg(V)である。FET増幅回路の動作クラ
スは、FET3のゲートに印加されるゲート電位Vg
(V)で決定されるが、Vg(V)は式(1)のように
バイアス抵抗8,9の抵抗値R8(Ω),R9(Ω)に
よって決定される。ところで、ゲート電位Vg(V)は
FETの動作クラスを決定するだけではなく、Sパラメ
ータのうち特にS11の値を大きく左右する。
【0006】図8は、図6において入力ピン1より入力
整合回路2方向をみた場合のSパラメーターをスミスチ
ャート上に示したものである。ゲート電位がある値Vg
0 のときには、周波数f0 で整合がとれているが、ゲー
ト電位が別の値Vg1 ではFET3のS11が変化するた
め周波数f1 で整合がとれていることを示す。
【0007】図9はVg=Vg0 ,Vg=Vg1 におけ
るゲインの周波数特性を示している。このようにVgの
値が異なると周波数特性は異なるものとなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の混成集積回路装
置は以上のように構成されているので、外部のゲートバ
イアス電源7の電圧がある値Eg(V)に定められる
と、バイアス抵抗R8,R9の値によりゲート電位Vg
はある一つの値のみをとり、固定されてしまう。従っ
て、たとえばその値がVg0 (V)であれば、図9のよ
うに周波数f0 においては高ゲインであるが、他の周波
数であるf1 におけるゲインは低くなるという問題があ
った。
【0009】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、外部のゲートバイアス電源の
電圧はある値Eg(V)一定のままで、ゲート電位Vg
を容易に可変できるようにし、その周波数特性を容易に
変更することのできる混成集積回路装置を得ることを目
的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る混成集積
回路装置は、FETのゲート1つに対して、複数のゲー
トバイアスピンを設けるとともに、この複数のゲートバ
イアスピンとFETのゲートとの間にその値が相異なる
複数のバイアス抵抗を設けるように構成したものであ
る。
【0011】また、この発明に係る混成集積回路装置
は、混成集積回路装置の基板に設けた穴にバイアス抵抗
を構成するチップ部品を埋め込むように構成したもので
ある。
【0012】また、この発明に係る混成集積回路装置
は、FETのゲート1つに対して、複数設けるゲートバ
イアスピンをその値が相異なる抵抗体で形成したものを
用いるようにしたものである。
【0013】さらに、この発明に係る混成集積回路装置
は、FETのゲート1つに対して、1つのゲートバイア
スピンを設けるとともに、このゲートバイアスピンとF
ETのゲートとの間にその値を連続的に可変できる可変
抵抗器を設けるように構成したものである。
【0014】
【作用】この発明においては、上述のように構成されて
いるので、高周波電力を増幅する場合、外部ゲートバイ
アス電源電圧が一定であっても、ゲートバイアスピンの
いずれに電圧を印加するかを選択することで、それぞれ
に値の異なるバイアス抵抗が接続されているため、ゲー
トの電位を可変できる。これにより、増幅動作の周波数
特性を変えることができる。
【0015】また、この発明においては、バイアス抵抗
を構成するチップ部品を基板に設けた穴に埋め込むこと
により構成したので、装置の小型化が可能となる。
【0016】また、この発明においては、ゲートバイア
スピンを抵抗体で形成したものを用いるようにしたの
で、基板上に抵抗を設ける必要がなくなり、その分基板
上のスペースを有効利用できる。
【0017】さらに、この発明においては、可変抵抗器
をバイアス抵抗として用いるようにしたので、周波数特
性の変更が無段階で可能となる。
【0018】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の一実施例による
混成集積回路装置を示す等価回路図である。図におい
て、1は高周波電力が入力される入力ピン、2はマイク
ロストリップ線路とキャパシタンスもしくはマイクロス
トリップ線路とインダクタンスのいずれかの組合せから
構成され入力ピン1とFET3のゲートとの間に接続さ
れた入力側整合回路、3はゲートにこの入力側整合回路
2が接続されソースが接地されたFET、4はマイクロ
ストリップ線路とキャパシタンスもしくはマイクロスト
リップ線路とインダクタンスのいずれかの組合せから構
成されFET3のドレインと出力ピン5との間に接続さ
れた出力側整合回路、6a,6bはFET3のゲートに
所定のバイアス電圧を印加するためのゲートバイアスピ
ン、18はメカニカルスイッチやトランジスタ等で構成
されこのゲートバイアスピン6a,6bを択一的に選択
するスイッチであり、ゲートバイアスピン6aもしくは
6bの一方を選択することによりFET3のゲート電位
Vgを容易に変えることができる。7はその負極側がこ
のスイッチ18の共通端子側に接続されその正極側がグ
ランドに接続されたゲートバイアス電源、8a,8bは
ゲートバイアスピン6a,6bにそれぞれ対応して接続
されたバイアス抵抗であり、その値はそれぞれR8a,
R8b(Ω)(但し、R8a≠R8bとする)である。
9はこのバイアス抵抗8a,8bのゲートバイアスピン
6a,6bとは反対側の互いに共通に接続された端子と
グランドの間に接続されたバイアス抵抗、10はこのバ
イアス抵抗8a,8bおよび9の接続点とFET3のゲ
ートとの間に接続されたハイインピーダンス線路、11
はFET3のドレインに所定のドレインバイアス電圧を
印加するためのドレインバイアスピン、12は正極側が
このドレインバイアスピン11に負極側がグランドにそ
れぞれ接続されたドレインバイアス電源、13はこのド
レインバイアスピン11とFET3のドレインとの間に
接続されたハイインピーダンス線路である。
【0019】図2は図1の回路の一部分の斜視図であ
る。図において、セラミックやテフロン,ガラスエポキ
シ樹脂等からなり、混成集積回路装置の回路要素を搭載
する誘電体基板14の裏面には銅,金,銀白金(合金)
等の導体でアース電極15が形成されている。また基板
14の表面にも同様の材質で導体パターンが形成されて
いる。6a,6bはゲートバイアスピンで、図では別体
のものを基板14の表面と裏面に設けるように示してい
るが、実際にはこの基板14の表面と裏面のピンパター
ンをスルーホールで接続するか、あるいはクリップリー
ドと呼ばれる基板14の表面と裏面を挟むクリップ状の
一体化されたピンを使用する。8a,8bおよび9はチ
ップ抵抗で構成されたバイアス抵抗である。バイアス抵
抗9の一端は、スルーホール16を介して基板14裏面
のアース電極2と接続されている。また、10は導体パ
ターンを略ジグザグ状にすることによりハイインピーダ
ンスを呈するようにしたハイインピーダンス線路であ
る。
【0020】次に動作について説明する。入力ピン1よ
り入力された高周波電力は、入力側整合回路2を介して
FET3に入力され増幅される。FET3で増幅された
高周波電力は出力側整合回路4を介して、出力ピン5よ
り取り出される。ゲートバイアスピン6aおよび6bの
いずれか一方には、外部のゲートバイアス電源7よりス
イッチ18を介して一定の電源電圧Eg(V)が印加さ
れ、バイアス抵抗8a,9または8b,9のいずれか一
方の抵抗分割で分割されたゲート電位Vgがハイインピ
ーダンス線路10を介してFET3のゲートに印加され
る。ここで、バイアス抵抗8a,9のそれぞれの抵抗値
をR8a,R9(Ω)とすると、FET3のゲート電位
Vgは次式で表される。 Vg=(R9/(R8a+R9))・Eg(V) ……(2) また、バイアス抵抗8b,9のそれぞれの抵抗値をR8
b,R9(Ω)とすると、FET3のゲート電位Vgは
次式で表される。 Vg=(R9/(R8b+R9))・Eg(V) ……(3) また、ドレインバイアスピン11には、外部のドレイン
バイアス電源12よりEd(V)が印加され、これがハ
イインピーダンス線路13を介してFET3のドレイン
にVd(=Ed)が印加される。
【0021】外部のゲートバイアス電源7の電圧は一般
に一定値Eg(V)である。FET増幅回路の動作クラ
スは、FET3のゲートに印加されるゲート電位Vg
(V)で決定されるが、Vg(V)は式(2)のように
バイアス抵抗8a,9の抵抗値R8a(Ω),R9
(Ω)または式(3)のようにバイアス抵抗8b,9の
抵抗値R8b(Ω),R9(Ω)のいずれか一方によっ
て決定される。ところで、ゲート電位Vg(V)はFE
Tの動作クラスを決定するだけではなく、Sパラメータ
のうち特にS11の値を大きく左右する。
【0022】図8は、図6において入力ピン1より入力
整合回路方向をみた場合のSパラメーターをスミスチャ
ート上に示したものである。ゲート電位がある値Vg0
のときには、周波数f0 で整合がとれているが、ゲート
電位が別の値Vg1 ではFET3のS11が変化するため
周波数f1 で整合がとれていることを示す。
【0023】前記のように構成された混成集積回路にお
いては、ゲートバイアスピンを2本有し、それぞれに異
なる値の抵抗が接続されているため、スイッチを操作し
ていずれのバイアスピンを選択するかでゲートバイアス
電位Vgを容易に変えることができる。これにより、F
ET3のSパラメータS11を変えられ、増幅回路の周波
数特性を容易に変えることができる。
【0024】なお、上記実施例ではゲートバイアスピン
を2本設ける場合について示したが、ゲートバイアスピ
ンを3本以上設け、そのそれぞれに相異なる値のバイア
ス抵抗を設けるとともに、スイッチでそのバイアス抵抗
を択一的に選択するようにしてもよく、これによりその
周波数特性の変化をより細かいステップで実行すること
が可能となる。
【0025】実施例2.なお、上記実施例1では、バイ
アス抵抗8a,8bは図2のように誘電体基板の表面に
実装したが、図3に示すように誘電体基板14にその表
面から裏面に貫通する穴を設け、この穴の中にバイアス
抵抗8a,8bを埋め込むように構成してもよく、この
ように構成にすることによっても、上記実施例1と同様
の動作を期待できる。
【0026】この図3に示す本発明の第2の実施例で
は、初めからその表面から裏面にかけて貫通する穴を有
するように「型」を用いて形成された誘電体基板に、チ
ップ抵抗をこの貫通孔内によ縦方向に埋め込むようにし
たので、チップ抵抗を搭載するために使用されるスペー
スを縮小でき、装置の小型化をはかることができる。ま
た、不要な部品搭載パターン面積を狭くすることがで
き、それにともなう容量やインダクタンス成分を除去で
きる。これにより高周波特性の向上も期待できる。
【0027】実施例3.また、図4は、ゲートバイアス
ピン6a,6bを抵抗体で形成した場合の実施例を示
す。この図4に示す本発明の第3の実施例では、これに
よりゲートバイアスピン6a,6bがバイアス抵抗を兼
ねるので、実施例1と同様の動作を期待できるととも
に、チップ抵抗が不要となり、チップ抵抗を搭載するた
めに使用されるスペースを縮小でき、装置の小型化をは
かることができる。また、不要な部品搭載パターン面積
を狭くすることができ、それにともなう容量やインダク
タンス成分を除去できる。これにより高周波特性の向上
も期待できる。
【0028】実施例4.さらに、図5は、ゲートバイア
スピン6を単数にし、装置内に可変抵抗器8を備えた構
成にした場合の実施例を示す。この本発明の第4の実施
例を示す図5において、1は高周波電力が入力される入
力ピン、2はマイクロストリップ線路とキャパシタンス
もしくはマイクロストリップ線路とインダクタンスのい
ずれかの組合せから構成され入力ピン1とFET3のゲ
ートとの間に接続された入力側整合回路、3はゲートに
この入力側整合回路2が接続されソースが接地されたF
ET、4はマイクロストリップ線路とキャパシタンスも
しくはマイクロストリップ線路とインダクタンスのいず
れかの組合せから構成されFET3のドレインと出力ピ
ン5との間に接続された出力側整合回路、6はFET3
のゲートに所定のバイアス電圧を印加するためのゲート
バイアスピン、7は負極側がこのゲートバイアスピン6
に正極側がグランドにそれぞれ接続されたゲートバイア
ス電源、108,9はこのゲートバイアスピン6とグラ
ンド間に相互に直列に接続されたバイアス抵抗であり、
108は可変抵抗器、9は固定抵抗器で構成されてい
る。10はこのバイアス抵抗108,9同士の接続点と
FET3のゲートとの間に接続されたハイインピーダン
ス線路、11はFET3のドレインに所定のドレインバ
イアス電圧を印加するためのドレインバイアスピン、1
2は正極側がこのドレインバイアスピン11に負極側が
グランドにそれぞれ接続されたドレインバイアス電源、
13はこのドレインバイアスピン11とFET3のドレ
インとの間に接続されたハイインピーダンス線路であ
る。
【0029】次に動作について説明する。入力ピン1よ
り入力された高周波電力は、入力側整合回路2を介して
FET3に入力され増幅される。FET3で増幅された
高周波電力は出力側整合回路4を介して、出力ピン5よ
り取り出される。ゲートバイアスピン6には、外部のゲ
ートバイアス電源7より一定の電源電圧Eg(V)が印
加され、バイアス抵抗108,9で抵抗分割されたゲー
ト電位Vgがハイインピーダンス線路10を介してFE
T3のゲートに印加される。ここで、バイアス抵抗10
8,9のそれぞれの抵抗値をR108,R9(Ω)とす
ると、FET3のゲート電位Vgは次式で表される。 Vg=(R9/(R108+R9))・Eg(V) ……(4) また、ドレインバイアスピン11には、外部のドレイン
バイアス電源12よりEd(V)が印加され、これがハ
イインピーダンス線路13を介してFET3のドレイン
にVd(=Ed)が印加される。
【0030】外部のゲートバイアス電源7の電圧は一般
に一定値Eg(V)である。FET増幅回路の動作クラ
スは、FET3のゲートに印加されるゲート電位Vg
(V)で決定されるが、Vg(V)は式(4)のように
バイアス抵抗108,9の抵抗値R108(Ω),R9
(Ω)によって決定される。ところで、ゲート電位Vg
(V)はFETの動作クラスを決定するだけではなく、
Sパラメータのうち特にS11の値を大きく左右する。
【0031】図8は、図6において入力ピン1より入力
整合回路方向をみた場合のSパラメーターをスミスチャ
ート上に示したものである。ゲート電位がある値Vg0
のときには、周波数f0 で整合がとれているが、ゲート
電位が別の値Vg1 ではFET3のS11が変化するため
周波数f1 で整合がとれていることを示す。
【0032】図9ではVg=Vg0 ,Vg=Vg1 にお
けるゲインの周波数特性を示している。このようにVg
の値が異なると周波数特性は異なるものとなる。
【0033】ところで、本実施例では可変抵抗器108
により、ゲート電位Vgを連続的に変えることができる
ので、これにより実施例1と同様の周波数特性の変化を
無段階で容易に変更することが可能である。
【0034】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る混成集積
回路装置によれば、FETのゲート1つに対して、複数
のゲートバイアスピンを設けるとともに、この複数のゲ
ートバイアスピンと上記FETのゲートとの間にその値
が相異なる複数のバイアス抵抗を設けるようにしたの
で、外部ゲートバイアス電源電圧が一定であっても、ゲ
ートバイアスピンのいずれに電圧を印加するかを選択す
ることで、ゲートの電位を可変でき、これにより、増幅
動作の周波数特性を変えることができる効果がある。
【0035】また、この発明に係る混成集積回路装置に
よれば、バイアス抵抗を構成するチップ部品を基板に設
けた穴に埋め込むことにより装置を構成するようにした
ので、装置の小型化と高周波特性の改善が可能となる効
果がある。
【0036】また、この発明に係る混成集積回路装置に
よれば、FETのゲート1つに対して複数設けるゲート
バイアスピンをその値が相異なる抵抗体で形成したもの
を用いるようにしたので、基板上に抵抗を設ける必要が
なくなり、その分基板上のスペースを有効利用できると
いう効果がある。
【0037】さらに、この発明に係る混成集積回路装置
によれば、FETのゲート1つに対して、1つのゲート
バイアスピンを設けるとともに、このゲートバイアスピ
ンとFETのゲートとの間にその値を連続的に可変でき
る可変抵抗器を設けるようにしたので、周波数特性の変
更が無段階で可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による混成集積回路装置を
示す回路図である。
【図2】この発明の一実施例の一部分の斜視図である。
【図3】この発明の第2の実施例の一部分の斜視図であ
る。
【図4】この発明の第3の実施例の一部分の斜視図であ
る。
【図5】この発明の第4の実施例を示す回路図である。
【図6】従来の混成集積回路装置を示す回路図である。
【図7】従来の混成集積回路装置の一部分の斜視図であ
る。
【図8】FETのパラメータS11を示すスミスチャート
の図である。
【図9】従来の混成集積回路装置の周波数特性図であ
る。
【符号の説明】
6 ゲートバイアスピン 6a ゲートバイアスピン 6b ゲートバイアスピン 8 バイアス抵抗 8a バイアス抵抗 8b バイアス抵抗 9 バイアス抵抗 14 誘電体 16 スルーホール 108 可変抵抗器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を増幅するFETを有する混成
    集積回路装置において、 上記FETのゲート1つに対して複数設けられそのいず
    れかからゲートバイアスを供給するための複数のゲート
    バイアスピンと、 互いに異なる抵抗値を有し上記FETのゲートと上記複
    数のゲートバイアスピンとの間に設けられた複数のバイ
    アス抵抗とを備えたことを特徴とする混成集積回路装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の混成集積回路装置におい
    て、 本混成集積回路装置の回路要素を搭載する基板に穴を設
    け、 当該基板の穴に上記バイアス抵抗を構成する部品を埋め
    込んで構成したことを特徴とする混成集積回路装置。
  3. 【請求項3】 入力信号を増幅するFETを有する混成
    集積回路装置において、 上記FETのゲート1つに対して複数設けられるととも
    に互いに相異なる抵抗値を有する抵抗体から構成され、
    そのいずれかからゲートバイアスを供給するための複数
    のゲートバイアスピンを備えたことを特徴とする混成集
    積回路装置。
  4. 【請求項4】 入力信号を増幅するFETを有する混成
    集積回路装置において、 上記FETのゲート1つに対して設けられたゲートバイ
    アスを供給するための1つのゲートバイアスピンと、 上記FETのゲートと上記ゲートバイアスピンとの間に
    設けられた可変抵抗器とを備えたことを特徴とする混成
    集積回路装置。
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