JPH0794961A - 高周波増幅モジュール - Google Patents

高周波増幅モジュール

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JPH0794961A
JPH0794961A JP5237610A JP23761093A JPH0794961A JP H0794961 A JPH0794961 A JP H0794961A JP 5237610 A JP5237610 A JP 5237610A JP 23761093 A JP23761093 A JP 23761093A JP H0794961 A JPH0794961 A JP H0794961A
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JP
Japan
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gate bias
gate
fet
bias
circuit
Prior art date
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JP5237610A
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English (en)
Inventor
Noboru Noda
昇 野田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、各段のFETに対してそれぞれ
独立してゲートバイアス電圧を設定することにより各段
ごとにアイドル電流の最適化を図り、効率ならびに歩留
りの向上を達成し得る高周波増幅モジュールを提供する
ことを目的とする。 【構成】 この発明は、バイアス電源間に直列接続され
たバイアス抵抗b1 〜bn ,c1 〜cn の直列接続点か
ら1つの取り出し抵抗a1 〜an を介して増幅回路のF
ETTr1〜Trnのゲート端子に、バイアス抵抗b1
〜bn ,c1 〜cn の分圧により設定されるゲートバイ
アス電圧を供給するゲートバイアス回路が、バイアス電
源を共通として独立に複数設けられて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、FETを能動素子と
して使用した高周波増幅モジュールに関し、特に、自動
車電話や携帯電話等の無線通信装置に使用される高周波
増幅モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】FET(電界効果トランジスタ)を能動
素子として使用した従来の高周波増幅モジュールとして
は、例えば図5に示す構成のものがある。
【0003】図5に示すモジュールは、複数段の回路か
らなり、入力回路101及び段間回路102、出力回路
103の高周波マッチング回路と、段間回路102のF
ETTr.1及び出力回路103のFETTr.2のゲ
ート端子にゲートバイアス電圧を供給するゲートバイア
ス回路を有している。ゲートバイアス回路は、ゲートバ
イアス電源端子VAPC と接地電位間に直列接続された抵
抗106,107の分圧により得られるゲートバイアス
電圧を、両抵抗106,107の直列接続点に接続され
た取り出し抵抗108又は109を介して対応するFE
TTr.1、Tr.2にゲートバイアス電圧を供給して
いる。
【0004】また、このようなモジュールにあっては、
小型集積化の観点から簡素な構成にすることが望まし
く、そのため、ゲートバイアス回路に対するゲートバイ
アス電源端子VAPC と段間回路102及び出力回路10
3に対するドレイン電源端子VDDはそれぞれ共通端子に
されている。
【0005】このような高周波増幅モジュールにあって
は、図5に示すように、各段のFETTr.1,Tr.
2に接続されている取り出し抵抗108,109にはほ
とんど電流が流れず、直列接続された抵抗106,10
7の分圧によって得られる電圧かゲートバイアス電圧と
してそれぞれのFETTr.1,Tr.2のゲート端子
に与えられる構成であるため、それぞれのFETTr.
1,Tr.2には全く同一のゲートバイアス電圧が与え
られていた。
【0006】一方、モジュールを構成するFETは、得
ようとする出力に応じてトランジスタサイズを大きくす
る、すなわちゲート幅を大きくする必要がある。このた
め、出力側になるほどFETのゲート幅が大きくなるの
が一般的であった。
【0007】しかしながら、図5に示すモジュールにあ
っては、各段のFETに同一のゲートバイアス電圧が供
給される構成となっているため、各段のFETに流れる
アイドル電流(ドレイン電流)は、各々のFETのゲー
ト幅に応じて流れることになり、出力側のFETほど多
くのアイドル電流が流れていた。アイドル電流か多いと
いうことは、FETのアイドル電流と出力及び効率との
関係を示す図3から明らかなように、効率の低下をもた
らしていた。
【0008】また、アイドル電流のバラツキは、素子イ
ンピーダンスのバラツキを招き、回路のミスマッチング
や出力低下等の特性を悪化させる原因となり、歩留りの
低下をもたらしていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
図5に示すようなゲートバイアス電圧を共通とする従来
の高周波増幅モジュールにあっては、それぞれのFET
のサイズに応じてゲートバイアス電圧が設定されていな
いため、それぞれのFETにおけるアイドル電流が最適
化されていなかった。これにより、効率の悪化や歩留り
の低下を招いていた。
【0010】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、それぞれのF
ETに対してそれぞれ独立してゲートバイアス電圧を設
定することによりアイドル電流の最適化を図り、効率な
らびに歩留りの向上を達成し得る高周波増幅モジュール
を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、ドレイン端子を共通端子と
して取り出す複数のFET(電界効果トランジスタ)を
有する複数段の回路と、バイアス電源間に直列接続され
たバイアス抵抗の直列接続点から1つの取り出し抵抗を
介して回路のFETのゲート端子に、バイアス抵抗の分
圧により設定されるゲートバイアス電圧を供給するゲー
トバイアス回路を有し、ゲートバイアス回路が、バイア
ス電源を共通として独立に複数設けられて構成される。
【0012】請求項2記載の発明は、前記それぞれのゲ
ートバイアス回路は、FETのしきい値電圧以下の電圧
をゲートバイアス電圧の初期値として、前記バイアス抵
抗の一方の抵抗値を調整することによりゲートバイアス
電圧を設定するように構成される。
【0013】
【作用】上記構成において、この発明は、共通のバイア
ス電源に直結されたそれぞれ独立したゲートバイアス回
路により、それぞれ対応したFETのゲート端子にゲー
トバイアス電圧をそれぞれ独立して供給するようにして
いる。
【0014】
【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。
【0015】図1はこの発明の一実施例に係わる高周波
増幅モジュールにおけるゲートバイアス回路の回路構成
を示す図である。
【0016】図1において、ゲートバイアス回路は、n
段の増幅モジュールのそれぞれのFETTr.1〜T
r.nにゲートバイアス電圧を供給する回路であり、ゲ
ートバイアス電源端子VAPC に対して並列にn組設けら
れている。それぞれのゲートバイアス回路は、ゲートバ
イアス電源端子VAPC と接地電位との間に直列に接続さ
れた抵抗b1 〜bn と抵抗C1 〜Cn によって、ゲート
バイアス電源電圧を分圧してゲートバイアス電圧を設定
し、設定したゲートバイアス電圧を直列接続点から取り
出し抵抗a1 〜an を介してそれぞれ対応するFETT
r.1〜Tr.nのゲート端子に供給する。
【0017】次に、このようなゲートバイアス回路を2
段増幅の高周波増幅モジュールに適用した実施例を、図
2を参照して説明する。
【0018】図2において、高周波増幅モジュールは、
入力回路1、段間回路2、出力回路3及び、FETT
r.1とFETTr.2のゲート端子にバイアス電圧を
供給する抵抗a1 ,a2 ,b1 ,b2 ,c1 ,c2 から
なるゲートバイアス回路を有し、入力端子IN、出力端
子OUT、各段共通のドレイン電源端子VDD及びゲート
バイアス電源端子VAPC からなる4端子の最も簡素な構
成のモジュールである。
【0019】このような高周波増幅モジュールにおい
て、ゲートバイアス回路のそれぞれの抵抗a1 ,a2
1 ,b2 ,c1 ,c2 は厚膜(印刷)抵抗で構成され
ており、ゲートバイアス電源端子VAPC と接地電位との
間に直列接続された抵抗b1 ,b2 と抵抗c1 ,c2
うち抵抗c1 ,c2 を例えば5,6KΩとして固定値と
し、抵抗b1 ,b2 の抵抗値を調整して、それぞれのF
ETTr.1,Tr.2のゲートバイアス電圧を設定
し、設定したゲートバイアス電圧を取り出し抵抗a1
2 を介して、それぞれ対応するFETTr.1,T
r.2のゲート端子に供給している。
【0020】なお、FETTr.1,Tr.2のゲート
端子に直流電流はほとんど流れないため、取りし出し抵
抗a1 ,a2 での電圧降下はなく、直列接続された抵抗
1,b2 ,c1 ,c2 によって設定されたゲートバイ
アス電圧がそれぞれ対応するFETTr.1,Tr.2
のゲート端子に供給されることになる。また、入力側の
高周波回路が直流で電位が定まっていない場合には、取
り出し抵抗a1 ,a2は素子のの入力インピーダンスの
約50〜100倍程度の値(約100Ω)に設定するこ
とが望ましい。
【0021】次に、このようなゲートバイアス回路にお
けるゲートバイアス電圧の調整方法について説明する。
【0022】まず、それぞれのFETTr.1〜Tr.
2のゲート端子に印加されるゲートバイアス電圧の初期
値をFETのしきい値電圧以下に設定し、それぞれのF
ETTr.1,Tr.2にドレイン電流がほとんど流れ
ないようにする。図2に示す構成において、それぞれの
FETTr.1〜Tr.2のしきい値電圧を1.5Vと
し、ゲートバイアス電源端子VAPC に与えられる電源電
圧を3.0Vとし、ゲートバイアス電圧を1.5Vとし
た。すなわち、抵抗c1 ,c2 の抵抗値が5.6KΩに
設定されているため、抵抗b1 ,b2 の抵抗値を5,6
KΩに設定する。
【0023】次に、回路全体のドレイン電流(総合ドレ
イン電流)を検出しながら、抵抗b1 の抵抗値をレーザ
トリミング法により増加させて、抵抗b1 と抵抗c1
直列接続点の電位、すなわちゲートバイアス電圧を上昇
させる。ゲートバイアス電圧の上昇とともに総合ドレイ
ン電流、すなわちFETTr.1のドレイン電流(アイ
ドル電流)は増加し、このアイドル電流が所望の値とな
るように抵抗b1 の抵抗値を調整してFETTr.1の
ゲートバイアス電圧を設定する。
【0024】次に、上述したと同様に、抵抗b2 の抵抗
値をレーザトリミング法により増加させてFETTr.
2のゲートバイアス電圧を上昇させる。この時に、各段
のゲートバイアス回路は独立しているので、相互に干渉
することはない。FETTr.2のゲートバイアス電圧
の上昇とともに、FETTr.2のドレイン電流は増加
して、総合ドレイン電流も増加する。
【0025】ここで、総合ドレイン電流にはFETT
r.1のアイドル電流が含まれているが、アイドル電流
の値は上述した設定の段階で既値であるため、総合ドレ
イル電流からこの既値のFETTr.1のアイドル電流
を差し引くことにより、FETTr.2のドレイン電流
(アイドル電流)は容易に求められる。このようにし
て、総合ドレイン電流、すなわちFETTr.2のアイ
ドル電流を所望の値となるように抵抗b1 の抵抗値を調
整してFETTr.2のゲートバイアス電圧を設定す
る。
【0026】このようにして、各段のゲートバイアス電
圧を設定することによりアイドル電流を設定するわけで
あるが、FETのアイドル電流は図3に示す特性を有し
ているため、出力が比較的に小さい前段のFETでは利
得を得るためにアイドル電流を比較的多く設定し、一
方、後段のFETでは効率を得るためにアイドル電流を
比較的少なく設定することが望ましい。
【0027】したがって、この実施例では、例えば前段
のアイドル電流を150mA程度、後段のアイドル電流
を150mA程度に設定して、前後段ともに同じ値とし
た。これは、前段のFETTr.1は後段のFETT
r.2に比べて、ゲート幅、すなわちトランジスタサイ
スが小さいため、前段のアイドル電流を後段のアイドル
電流と同等としても、単位ゲート当りのアイドル電流は
前段が後段よりも大きくなる。
【0028】また、後段のFETのゲート幅は前段のF
ETのゲート幅に比べて大きく利得が大きいため、アイ
ドル電流を多くすると、直流バイアスでの自励発振が生
じ易くなり、これを防止するためにもアイドル電流を少
なくすることは有効である。さらに、高周波利得にマー
ジンがとれる場合には、大きな出力を得るFETのアイ
ドル電流は50mA以下とすることが望ましい。
【0029】なお、この発明は上記実施例に限定される
ことはなく、例えば図4に示すように、高周波信号を遮
断するためのコンデンサ4を設けるようにしてもよい。
【0030】このように、上記実施例においては、各段
のFETのゲートバイアス電圧をそれぞれ独立して設定
できるため、各段のFETのアイドル電流をそれぞれの
FETのトランジスタサイズに応じて最適値に設定する
ことが可能となる。これにより、回路全体の総合効率が
向上するとともに、素子インピーダンスが安定して回路
マッチングが良好となり出力も向上することになる。こ
の結果、歩留りも向上することになる。
【0031】また、各段のFETにゲートバイアス電圧
を供給するそれぞれのゲートバイアス回路は、ゲートバ
イアス電源端子VAPC に直結されているため、最少限の
抵抗及びコンデンサを介してゲートバイアス電圧がFE
Tのゲート端子に供給され、過渡特性が良好となる。さ
らに、高周波信号遮断用のコンデンサを小さくすること
により、スイッチングスピードが向上し、デジタルモジ
ュール化が可能となる。
【0032】また、図4において、各段のFETのゲー
ト端子に接続された取り出し抵抗a1 ,a2 は、その一
方端が高周波遮断用のコンデンサによって高周波的に接
地されているため、抵抗値50〜100Ωとすることで
素子の安定係数Kを1以上とすることが可能となる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、共通のバイアス電源に直結されてそれぞれ独立した
ゲートバイアス回路において、ゲートバイアス電源電圧
の抵抗分割により得られるそれぞれのゲートバイアス電
圧を、それぞれ対応したFETのゲート端子にそれぞれ
独立に供給するようにしたので、簡単な構成で、それぞ
れの増幅段ごとに最適なアイドル電流を設定することが
できるようになる。これにより、モジュールの効率が向
上するとともに回路マッチングが良好となり、歩留まり
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係わる高周波増幅モジュ
ールのゲートバイアス回路の構成を示す図である。
【図2】図1に示すゲートバイアス回路を用いたこの発
明の一実施例に係わる高周波増幅モジュールの構成を示
す図である。
【図3】FETにおけるアイドル電流と効率及び出力の
関係を示す図である。
【図4】この発明の他の実施例に係わる高周波増幅モジ
ュールの構成を示す図である。
【図5】従来のゲートバイアス回路を用いた高周波増幅
モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
1,101 入力回路 2,102 段間回路 3,103 出力回路 4 コンデンサ a1 ,an ,b1 ,bn ,c1 ,cn ,106〜109
抵抗 Tr1,Tr2 FET

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドレイン端子を共通端子として取り出す
    複数のFET(電界効果トランジスタ)を有する複数段
    の高周波回路と、 バイアス電源間に直列接続されたバイアス抵抗の直列接
    続点から1つの取り出し抵抗を介して高周波回路のFE
    Tのゲート端子に、バイアス抵抗の分圧により設定され
    るゲートバイアス電圧を供給するゲートバイアス回路を
    有し、 ゲートバイアス回路が、バイアス電源を共通として独立
    に複数設けられてなることを特徴とする高周波増幅モジ
    ュール。
  2. 【請求項2】 前記それぞれのゲートバイアス回路は、
    FETのしきい値電圧以下の電圧をゲートバイアス電圧
    の初期値として、前記バイアス抵抗の一方の抵抗値を調
    整することによりゲートバイアス電圧を設定することを
    特徴とする請求項1記載の高周波増幅モジュール。
JP5237610A 1993-09-24 1993-09-24 高周波増幅モジュール Pending JPH0794961A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0878904A3 (en) * 1997-05-16 2001-08-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. A power amplifier with an idle current trimmed and a method of trimming the power amplifier
JP2001217654A (ja) * 2000-01-28 2001-08-10 Sony Corp 信号処理回路およびバイアス調整回路
JP2005535191A (ja) * 2002-08-01 2005-11-17 テレフォンアクチーボラゲット エル エム エリクソン(パブル) 電力増幅用回路
JP2014110575A (ja) * 2012-12-04 2014-06-12 Mitsubishi Electric Corp 歪み補償回路および増幅器モジュール

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