JPH06310953A - 整合回路 - Google Patents

整合回路

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JPH06310953A
JPH06310953A JP9303993A JP9303993A JPH06310953A JP H06310953 A JPH06310953 A JP H06310953A JP 9303993 A JP9303993 A JP 9303993A JP 9303993 A JP9303993 A JP 9303993A JP H06310953 A JPH06310953 A JP H06310953A
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JP
Japan
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electrode
matching circuit
output
capacitor
inductor
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Pending
Application number
JP9303993A
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English (en)
Inventor
Shigeyuki Murai
成行 村井
Tsutomu Yamaguchi
勤 山口
Masaaki Nakatani
政明 中谷
Yasoo Harada
八十雄 原田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界効果トランジスタのドレイン電極に印加
される電圧が変化しても出力波形が歪み、また線型出力
が低下するのを防止する。 【構成】 FETの負荷インピーダンスを与える、イン
ダクタL2 ,キャパシタC1 ,C2 で構成される整合回
路において、前記キャパシタC1 はそのカソード電極
を、一端がFETのドレイン電極に接続されたインダク
タの他端に接続し、またアノード電極を接地したバラク
タダイオードで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は携帯電話機等の電力増幅
器に用いられる出力側の整合回路に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話機の小型,軽量化のため電池自
体も小型化され、低電圧化されるに伴い、使用する各種
電子部品についても低電圧で正常に動作することが要求
されている。図4は従来の携帯電話機における電力増幅
器に用いられる電界効果トランジスタ出力整合回路を含
むモノリシック集積回路の回路図であり、図4において
RFINは高周波の入力端子,RFOUTは同じく高周
波の出力端子を示している。前記入力端子RFINは抵
抗Rの一端に接続されると共に、電界効果トランジスタ
(以下FETと称す)のゲートに接続されている。
【0003】抵抗Rの他端にはゲートバイアス電圧VG
が印加されている。FETはそのソース電極が接地さ
れ、ドレイン電極はインダクタL1 を介在させて電源電
圧VDDに接続されると共に、負荷インピーダンスを与え
る出力整合回路に接続されている。出力整合回路は一端
がドレイン電極に接続されたインダクタL2 及び各一方
の電極をインダクタL2 に接続したキャパシタC3 ,C
2 を備えており、キャパシタC3 の他方の電極は接地さ
れ、またキャパシタC2 の他方の電極は高周波の出力端
子RFOUTに接続されている。
【0004】図5は図4に示した出力整合回路を構成す
る各部品のレイアウトを示す断面構造図であり、図中21
は半絶縁性GaAs基板を示している。半絶縁性GaAs基板21
の表面には出力整合回路を構成するインダクタL2 及び
キャパシタC3 ,C2 が形成されている。キャパシタC
3 ,C2 夫々の各一方の電極22,23 は半絶縁性GaAs基板
21の表面に僅かな間隙を隔てて並列形成され、これら両
電極22,23 にわたしてこれらの一部に重なるよう絶縁膜
24を積層し、更にこの絶縁膜24上に夫々前記電極22,23
と重ねて電極25,26 を積層してキャパシタC3 ,C2 を
形成してある。
【0005】キャパシタC3 の電極25の一部は半絶縁性
GaAs基板21の表面上を延在させ、この延在させた部分の
電極25上にポリイミド樹脂27を隔ててインダクタL2 を
構成する金属製の線状部28が螺旋状に形成されている。
このような電力増幅回路にあっては、入力端子RFIN
から入力された信号はFETで増幅され、出力整合回路
を経て出力端子RFOUTから出力される。ところで出
力端子RFOUTからの出力信号波形は出力整合回路に
よって決まる負荷インピーダンスとFETの静特性とに
より規制される。
【0006】図6は図4に示したFETの静特性、即ち
異なる電源電圧VDDでのVDS−IDS特性図であり、横軸
にドレイン電圧VDS,縦軸にドレイン電流IDSをとって
示している。グラフ中一点鎖線A−A′,B−B′は負
荷線を示している。図6から明らかなように、電源電圧
がVDD1 の場合には負荷線A−A′で決まる出力電圧及
び出力電流波形が得られ、またこれよりも低い電源電圧
VDD2 の場合には負荷線B−B′で決まる出力電圧及び
出力電流波形が得られることとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した如き
従来の電力増幅回路においては、電源電圧がVDD1 から
VDD2 に変化した場合、図6に示す如く出力整合回路自
体は変化しないから負荷線の勾配は変わらず、電源電圧
の下降分だけ負荷線がA−A′からB−B′に変わるこ
ととなる。従って電源電圧がVDD1 、即ち負荷線がA−
A′の場合には出力電圧,出力電流波形はA,A′で示
す如く不都合を生じない場合においても、負荷線がB−
B′になるとB′側で波形がクリップされて出力電圧,
出力電流波形がB,B′に示す如くに歪むこととなり、
得られる線型出力電力も低下するという問題があった。
また図5から明らかな如くキャパシタC3 ,C2 を個別
に並列形成しているため工程は簡略化され、短縮される
反面、チップ面積が大きくなるという問題もあった。
【0008】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは電源電圧が変化しても
出力信号波形に歪みが生じず、線型出力電力の低下を防
止出来、しかもチップ表面積の縮小が図れるようにした
整合回路を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る整合回路は
ドレイン電極に所定電圧を印加するようにしたソース接
地型の電界効果トランジスタにおける前記ドレイン電極
に接続されたインダクタ及び第1,第2のキャパシタを
備え、前記電界効果トランジスタに負荷インピーダンス
を与えるようにした整合回路において、前記第1のキャ
パシタは、カソード電極を一端が前記ドレイン電極に接
続されたインダクタの他端に接続し、アノード電極を接
地したバラクタダイオードにて構成したことを特徴とす
る。
【0010】
【作用】本発明にあっては電界効果トランジスタのドレ
イン電極に印加される電圧の変化に対応してバラクタダ
イオードの容量が変化し、電界効果トランジスタの負荷
インピーダンスも電源電圧に応じて変化することで、出
力信号の歪み、線型出力電力の低下が防止できる。
【0011】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。図1は本発明に係る整合回路,電界
効果トランジスタを含むモノリシック集積回路の回路図
であり、図1においてRFINは高周波の入力端子,R
FOUTは同じく高周波の出力端子を示している。前記
入力端子RFINは抵抗Rの一端に接続されると共に、
FETのゲートに接続されている。
【0012】抵抗Rの他端にはゲートバイアス電圧VG
が印加されている。FETはそのソース電極が接地さ
れ、ドレイン電極はインダクタL1 を介在させて電源電
圧VDDを印加されると共に、負荷インピーダンスを与え
る出力整合回路に接続されている。出力整合回路は一端
がドレイン電極に接続されたインダクタL2 及びキャパ
シタC1 ,C2 を備えている。キャパシタC1 はカソー
ド電極を前記インダクタL2 に接続され、アノード電極
を接地されたバラクタダイオードとして構成され、また
キャパシタC2 はその一方の電極をインダクタL2 に、
また他方の電極を高周波の出力端子RFOUTに接続さ
れている。
【0013】図2は本発明の実施例における出力整合回
路を構成する各部品のレイアウトを示す断面構造図であ
り、図中1は半絶縁性GaAs基板を示している。半絶縁性
GaAs基板1にはその内部に容量可変のキャパシタC
1 が、また表面にキャパシタC2及びインダクタL2 が
形成されている。半絶縁性GaAs基板1の内部には導電型
がn+ 型のイオン注入層11,このイオン注入層11に接し
て導電型がn型のイオン注入層12が形成されると共に、
このn型のイオン注入層12の一部にpn接合させた状態
で導電型がP+ 型のイオン注入層13がn+ 型のイオン注
入層11との間に前記イオン注入層12を隔てた状態で形成
してある。
【0014】そして前記n+ 型のイオン注入層11の表面
に接する態様で半絶縁性GaAs基板1の表面にキャパシタ
C1 ,C2 に共用される共用電極14を設け、また前記p
+ 型のイオン注入層13に接して、半絶縁性GaAs基板1の
表面にキャパシタC1 の電極15を形成してある。前記し
たイオン注入層11,12,13は前記電極14,15 の形成前に活
性化アニール処理を施されている。これによって半絶縁
性GaAs基板1内にn型イオン注入層12とp+ 型イオン注
入層13の界面で生じるpn接合容量で形成されたキャパ
シタC1 が形成されている。
【0015】前記共用電極14の表面にはSiN製の絶縁膜
16を介在させて共用電極14上に重ねて電極17を形成して
MIM(メタル・インシュレータ・メタル)構造の第2
のキャパシタC2 が形成されている。また前記共用電極
14はその一部を半絶縁性GaAs基板1の表面で延在させ、
従来と同様にポリイミド樹脂18を介在させて、インダク
タL2 を構成する金属製の線状部19が螺旋形に形成さ
れ、螺旋形の中心付近でインダクタL2 の一端と接続さ
れている。
【0016】図3は図1に示したFETの静特性、即ち
異なる電源電圧VDDでのVDS−IDS特性図であり、横軸
にドレイン電圧VDS,縦軸にドレイン電流IDSをとって
示している。グラフ中一点鎖線A−A′,B−B′は負
荷線を示している。図3から明らかな如く、電源電圧が
VDD1 (例えば4V)の場合には負荷線A−A′で決ま
るA,Aに示す如き出力電圧,出力電流波形が得られ、
またこれよりも低い電源電圧VDD2 (例えば2V)の場
合には負荷線B−B′で決まるB,Bに示す如き出力電
圧及び出力電流波形が得られることとなる。
【0017】例えば電源電圧がVDD1 (4V)から電源
電圧VDD2 (2V)に変化した場合、負荷線はA−A′
からB−B′に変化するが、図6と対比すれば明らかな
如く負荷線B−B′は負荷線A−A′に対し出力電圧波
形は小さくなるが、出力電流波形が大きくなる関係にあ
り、出力電力は変わらず出力波形の歪みも生じないこと
となる。
【0018】次に実施例に示す整合回路についての数値
例を示す。いま例えば下記に示す如き特性のFETを用
い、また電源電圧が2V〜4Vで線型出力電力22dBm
を得る場合、キャパシタC1 ,C2 としては表1に示す
特性が要求される。 ピンチオフ電圧VGS(OFF)=−2V ドレイン飽和電流IDSS =350mA ニー電圧VK =0.5V
【0019】
【表1】
【0020】表1に示す要求を満足させるに必要な容量
可変のキャパシタC1 をイオン注入法により作製する場
合の条件は表2に示す如くである。
【0021】
【表2】
【0022】表2に示す条件で作製したキャパシタC1
のアノード電極をアースに接続し、カソード電極に各電
源電圧4V,3V,2Vを印加すると、容量は夫々 1.4
pF,1.8 pF,3.2 pFが得られ、表1の条件を略満
足し得ることが確認された。またキャパシタC2 は、図
2に示す如くその一方の電極はキャパシタC1 のカソー
ド電極と共用し、この共用電極14上にSiN製の厚さ1600
Åの絶縁膜16を介在させて他方の電極17を配置したMI
M(メタル・インシュレータ・メタル)構造を有して形
成しており、このキャパシタC2 の面積を 15000μm2
とすると必要な容量6pFが得られることが確認され
た。
【0023】
【発明の効果】以上の如く本発明に係る整合回路にあっ
ては電界効果トランジスタのドレイン電極に印加する電
圧が変化しても、バラクタダイオードの容量がこれに追
従して変化し、電界効果トランジスタの負荷インピーダ
ンスを変化させることで出力波形が歪むことがなく、所
望の線型出力が得られ、携帯用電話機等の小型化,軽量
化に伴う電源の小容量化に適用可能となる等、本発明は
優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る整合回路の回路図である。
【図2】図1に示す整合回路における各部品のレイアウ
トを示す断面構造図である。
【図3】図1に用いる電界効果トランジスタのVDS−I
DS特性図である。
【図4】従来の出力整合回路の回路図である。
【図5】図4に示す出力整合回路における各部品の断面
構造図である。
【図6】図4に用いる電界効果トランジスタのVDS−I
DS特性図である。
【符号の説明】
1 半絶縁性GaAs基板 11 n+ 型のイオン拡散層 12 n型のイオン拡散層 13 p+ 型のイオン拡散層 14 共用電極 15 電極 16 絶縁膜 17 電極 18 ポリイミド樹脂 RFIN 入力端子 R 抵抗 L1 ,L2 インダクタ FET 電界効果トランジスタ C1 容量可変のキャパシタ(バラクタダイオード) C2 キャパシタ RFOUT 出力端子 VDD 電源電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 八十雄 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレイン電極に所定電圧を印加するよう
    にしたソース接地型の電界効果トランジスタにおける前
    記ドレイン電極に接続されたインダクタ及び第1,第2
    のキャパシタを備え、前記電界効果トランジスタに負荷
    インピーダンスを与えるようにした整合回路において、 前記第1のキャパシタは、カソード電極を一端が前記ド
    レイン電極に接続されたインダクタの他端に接続し、ア
    ノード電極を接地したバラクタダイオードにて構成した
    ことを特徴とする整合回路。
  2. 【請求項2】 前記バラクタダイオードの動作層は半導
    体基板内に形成され、また第2のキャパシタは前記半導
    体基板面上に形成されたバラクタダイオードのカソード
    電極上にMIM構造に形成されている請求項1記載の整
    合回路。
JP9303993A 1993-04-20 1993-04-20 整合回路 Pending JPH06310953A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000039921A1 (en) * 1998-12-25 2000-07-06 Hitachi, Ltd. Mobile communication unit
JP2002540597A (ja) * 1999-03-19 2002-11-26 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) 改善された集積型の発振器及び調整可能な回路
CN100590965C (zh) 2003-03-17 2010-02-17 松下电器产业株式会社 可变增益放大电路

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