JPH09246872A - Bias stabilization circuit for transistor - Google Patents
Bias stabilization circuit for transistorInfo
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- JPH09246872A JPH09246872A JP8079369A JP7936996A JPH09246872A JP H09246872 A JPH09246872 A JP H09246872A JP 8079369 A JP8079369 A JP 8079369A JP 7936996 A JP7936996 A JP 7936996A JP H09246872 A JPH09246872 A JP H09246872A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バイアス安定化回路を内蔵すると共に出力整
合回路を内蔵せず、出力整合回路を内蔵する場合と比較
して端子数が増加することなく出力整合回路を外付け可
能としたICを実現できるようにする。
【解決手段】 バイアス安定化回路18は、電源端子1
3とFET15のドレインとの間に設けられた抵抗Re1
と、抵抗Re1における電圧降下をFET15に対するバ
イアスに負帰還するためのトランジスタ17と、抵抗R
e1とトランジスタ17のエミッタとの間に設けられた抵
抗Re2と、抵抗Re2と接地端子14との間に設けられた
コンデンサCe とを備えている。MMIC10の出力端
子12には、出力整合回路30が外付けされるようにな
っている。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To attach an output matching circuit externally without increasing the number of terminals as compared with the case of incorporating an output matching circuit without incorporating a bias stabilizing circuit and an output matching circuit. To realize the IC. A bias stabilization circuit includes a power supply terminal.
3 and a resistor R e1 provided between the drain of the FET 15 and
And a transistor 17 for negatively feeding back the voltage drop across the resistor R e1 to the bias for the FET 15, and a resistor R
The resistor R e2 is provided between e1 and the emitter of the transistor 17, and the capacitor C e is provided between the resistor R e2 and the ground terminal 14. An output matching circuit 30 is externally attached to the output terminal 12 of the MMIC 10.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばモノリシッ
クマイクロ波集積回路におけるトランジスタのバイアス
を安定化させるトランジスタのバイアス安定化回路に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transistor bias stabilization circuit for stabilizing the bias of a transistor in, for example, a monolithic microwave integrated circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】ガリウムヒ素等の化合物半導体を用いた
電界効果トランジスタ(以下、FETと記す。)や、シ
リコンMOS(金属酸化膜半導体)FET等を有するモ
ノリシックマイクロ波集積回路(以下、MMICと記
す。)は、高周波特性に優れ、低雑音であることから、
移動体通信に代表される高周波システムに広く利用され
ている。このような高周波システムにおける機器では、
集積回路(以下、ICと記す。)の動作電流の変動を抑
えることは、ICの性能確保や使い勝手の向上の上で非
常に重要である。2. Description of the Related Art A monolithic microwave integrated circuit (hereinafter referred to as MMIC) having a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) using a compound semiconductor such as gallium arsenide and a silicon MOS (metal oxide semiconductor) FET. .) Has excellent high frequency characteristics and low noise,
It is widely used in high frequency systems represented by mobile communications. In equipment in such high frequency systems,
It is very important to suppress the fluctuation of the operating current of an integrated circuit (hereinafter referred to as IC) in order to secure the performance of the IC and improve the usability.
【0003】従来、上述のような動作電流の変動防止の
観点から、例えば特開平6−283942号公報に示さ
れるように、バイアス安定化回路を内蔵したMMICが
提案されている。このようなMMICの構成の一例を図
3に示す。このMMIC100は、単一の正電源を使用
するものである。このMMIC100は、無線周波数
(以下、RFと記す。)入力信号を入力するための入力
端子101と、RF出力信号を出力するための出力端子
102と、電源端子103と、接地端子104と、ガリ
ウムヒ素等の化合物半導体を用いたFET105と、入
力端子101とFET105のゲートとの間に設けら
れ、所望の周波数帯における利得および入力インピーダ
ンス整合を得るための入力整合回路106と、FET1
05のドレインと出力端子102との間に設けられ、所
望の周波数帯における利得および出力インピーダンス整
合を得るための出力整合回路107と、電源端子103
および出力整合回路107に接続され、FET105に
バイアスを与えると共にバイアスを安定化させるバイア
ス安定化回路108と、バイアス安定化回路108とF
ET105のゲートとの間に設けられた抵抗109とを
備えている。FET105のソースは接地端子104に
接続されている。電源端子103は正電源に接続される
と共に外付けのバイパスコンデンサCvdd を介して接地
されるようになっている。接地端子104は接地される
ようになっている。From the viewpoint of preventing the fluctuation of the operating current as described above, an MMIC incorporating a bias stabilizing circuit has been proposed as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-283942. An example of the configuration of such an MMIC is shown in FIG. The MMIC 100 uses a single positive power supply. The MMIC 100 includes an input terminal 101 for inputting a radio frequency (hereinafter referred to as RF) input signal, an output terminal 102 for outputting an RF output signal, a power supply terminal 103, a ground terminal 104, and a gallium. An FET 105 using a compound semiconductor such as arsenic, an input matching circuit 106 provided between the input terminal 101 and the gate of the FET 105 for obtaining gain and input impedance matching in a desired frequency band, and an FET 1
05, and an output matching circuit 107 for gain and output impedance matching in a desired frequency band, and a power supply terminal 103.
And a bias stabilizing circuit 108 that is connected to the output matching circuit 107 and applies a bias to the FET 105 and stabilizes the bias, and a bias stabilizing circuit 108 and F.
It has a resistor 109 provided between the gate of the ET 105. The source of the FET 105 is connected to the ground terminal 104. The power supply terminal 103 is connected to a positive power supply and grounded via an external bypass capacitor C vdd . The ground terminal 104 is designed to be grounded.
【0004】入力整合回路106は、一端が入力端子1
01に接続され他端がFET105のゲートに接続され
たコンデンサ111と、一端がFET105のゲートに
接続されたコイル112と、一端がコイル112の他端
に接続され他端が接地端子104に接続されたコンデン
サ113とを有している。The input matching circuit 106 has one end at the input terminal 1
01, the other end of which is connected to the gate of the FET 105, the coil 111 whose one end is connected to the gate of the FET 105, one end of which is connected to the other end of the coil 112, and the other end of which is connected to the ground terminal 104. And a condenser 113.
【0005】出力整合回路107は、一端がFET10
5のドレインに接続され他端が出力端子102に接続さ
れたコンデンサ114と、一端がFET105のドレイ
ンに接続されたコイル115と、一端がコイル115の
他端に接続され他端が接地端子104に接続されたコン
デンサ116とを有している。The output matching circuit 107 has the FET 10 at one end.
5, a capacitor 114 having the other end connected to the output terminal 102, a coil 115 having one end connected to the drain of the FET 105, one end connected to the other end of the coil 115, and the other end connected to the ground terminal 104. And a connected capacitor 116.
【0006】バイアス安定化回路108は、PNP型の
バイポーラトランジスタ117と、一端がトランジスタ
117のベースに接続され他端が接地端子104に接続
された抵抗R1 と、一端がトランジスタ117のベース
に接続され他端が電源端子103に接続された抵抗R2
と、一端がトランジスタ117のエミッタに接続され他
端が電源端子103に接続された抵抗Re と、一端がト
ランジスタ117のコレクタに接続され他端が接地端子
104に接続された抵抗Rc とを有している。抵抗Re
とトランジスタ117のエミッタとの接続点は、出力整
合回路107のコイル115とコンデンサ116との接
続点に接続されている。トランジスタ117のコレクタ
は抵抗109の一端に接続され、この抵抗109の他端
はFET105のゲートに接続されている。The bias stabilizing circuit 108 includes a PNP bipolar transistor 117, a resistor R 1 having one end connected to the base of the transistor 117 and the other end connected to the ground terminal 104, and one end connected to the base of the transistor 117. And a resistor R 2 whose other end is connected to the power supply terminal 103
A resistor R e having one end connected to the emitter of the transistor 117 and the other end connected to the power supply terminal 103, and a resistor R c having one end connected to the collector of the transistor 117 and the other end connected to the ground terminal 104. Have Resistance R e
And the emitter of the transistor 117 are connected to the connection point between the coil 115 and the capacitor 116 of the output matching circuit 107. The collector of the transistor 117 is connected to one end of the resistor 109, and the other end of the resistor 109 is connected to the gate of the FET 105.
【0007】図3に示したバイアス安定化回路108
は、FET105のソースと接地端子104との間に抵
抗を設ける自己バイアス方式によるバイアス安定化回路
に比べ、ソース側にバイパスコンデンサを設ける必要が
ないことから、チップ面積を小さくすることが可能とな
る。また、自己バイアス方式では、歪特性を悪化させな
いためには、出力整合回路107の回路形式によっては
そのバイパスコンデンサの容量をある程度大きくする必
要があり、その場合、チップ面積の増大を回避するため
に、バイパスコンデンサを外付けとする場合がある。し
かしこの場合、FET105のソース側に外付けバイパ
スコンデンサ接続用の端子を設けることになり、単独で
パッケージに搭載する通常のケースではピン数の増加を
招くという欠点がある。The bias stabilizing circuit 108 shown in FIG.
Since it is not necessary to provide a bypass capacitor on the source side as compared with a bias stabilization circuit using a self-bias method in which a resistor is provided between the source of the FET 105 and the ground terminal 104, the chip area can be reduced. . In the self-bias method, in order to prevent the distortion characteristics from deteriorating, it is necessary to increase the capacitance of the bypass capacitor to some extent depending on the circuit form of the output matching circuit 107. In that case, in order to avoid an increase in the chip area. In some cases, a bypass capacitor may be attached externally. However, in this case, a terminal for connecting an external bypass capacitor is provided on the source side of the FET 105, and there is a drawback that the number of pins is increased in the usual case where the FET 105 is mounted alone in a package.
【0008】ここで、図3に示したバイアス安定化回路
108の動作について説明する。まず、図3に示したよ
うに、電源電圧をVdd、電源端子103を通過する電流
をItotal 、抵抗Re とトランジスタ117のエミッタ
との接続点であるA点の電圧をVd 、A点より出力整合
回路107を通してFET105のドレイン側に流れる
電流をIdd、トランジスタ117のエミッタ電流を
Ie ,ベース電流をIb ,コレクタ電流をIc ,ベース
・エミッタ間拡散電位をVbe、FET107の直流ゲー
トバイアス電圧をVggとする。なお、MMIC100の
一般的使用条件として、FET105の直流ゲートバイ
アス電圧Vggは、FET105のゲート順方向ターンオ
ン電圧よりも小さく、ゲート電流は十分小さいとしてい
る。従って、トランジスタ117のコレクタの電圧もV
ggとなる。The operation of the bias stabilizing circuit 108 shown in FIG. 3 will be described. First, as shown in FIG. 3, the power supply voltage V dd, the current passing through the power supply terminal 103 I total, the resistance R e and voltage V d at the point A which is the connection point between the emitter of the transistor 117, A The current flowing from the point to the drain side of the FET 105 through the output matching circuit 107 is I dd , the emitter current of the transistor 117 is I e , the base current is I b , the collector current is I c , the base-emitter diffusion potential is V be , and the FET 107 is Let the DC gate bias voltage of V gg be V gg . As a general use condition of the MMIC 100, the DC gate bias voltage V gg of the FET 105 is smaller than the gate forward turn-on voltage of the FET 105, and the gate current is sufficiently small. Therefore, the collector voltage of the transistor 117 is also V
It will be gg .
【0009】上記条件の下で、バイアス安定化回路10
8では、以下の3つの関係式(a1)〜(a3)が成り
立つ。なお、以下の式では、抵抗R1 ,R2 ,Re ,R
c の抵抗値をそれぞれR1 ,R2 ,Re ,Rc としてい
る。Under the above conditions, the bias stabilizing circuit 10
8, the following three relational expressions (a1) to (a3) are established. In the following equation, the resistances R 1 , R 2 , R e , R
The resistance values of c are R 1 , R 2 , R e , and R c , respectively.
【0010】[0010]
【数1】 Vdd−Vd =(Idd+Ie )・Re …(a1) Vdd−Vd =(Itotal −Ie −Idd)・R2 −Vbe …(a2) Vdd=(Itotal −Ie −Idd)・R2 +(Itotal −Ie −Idd+Ib )・R1 …(a3)[Number 1] V dd -V d = (I dd + I e) · R e ... (a1) V dd -V d = (I total -I e -I dd) · R 2 -V be ... (a2) V dd = (I total −I e −I dd ) · R 2 + (I total −I e −I dd + I b ) · R 1 (a3)
【0011】(a1)式は抵抗Re での電圧降下をVdd
−Vd で表す式、(a2)式はVdd−Vd を抵抗R2 で
の電圧降下とVbeとで表す式、(a3)式は抵抗R1 ,
R2各々の電圧降下の和が電源電圧Vddと等しいことを
表す式である。The equation (a1) expresses the voltage drop across the resistor R e as V dd
Expression represented by −V d , Expression (a2) is an expression represented by V dd −V d by a voltage drop across the resistor R 2 and V be, and Expression (a3) is represented by the resistance R 1 ,
It is an expression showing that the sum of the voltage drops of R 2 is equal to the power supply voltage V dd .
【0012】以下、(a1)〜(a3)式よりVd とI
total を消去する。まず、(a3)式より以下の(a
4)式が成り立つ。Below, V d and I are calculated from the equations (a1) to (a3).
Delete total . First, the following (a
Equation 4) holds.
【0013】[0013]
【数2】 (Itotal −Ie −Idd)(R1 +R2 )=Vdd−Ib R1 ∴Itotal −Ie −Idd=(Vdd−Ib R1 )/(R1 +R2 )…(a4)(I total −I e −I dd ) (R 1 + R 2 ) = V dd −I b R 1 ∴I total −I e −I dd = (V dd −I b R 1 ) / (R 1 + R 2 ) ... (a4)
【0014】(a1),(a2),(a4)式より、以
下の式が成り立つ。From the expressions (a1), (a2) and (a4), the following expression is established.
【0015】[0015]
【数3】(Vdd−Ib R1 )R2 /(R1 +R2 )−V
be=IddRe +Ie Re [Number 3] (V dd -I b R 1) R 2 / (R 1 + R 2) -V
be = I dd R e + I e R e
【0016】ここで、Ie =Ib +Ic ,Ib =Ic /
hfe(ただし、hfeは直流電流増幅率)なので、上式は
次のようになる。Here, I e = I b + I c , I b = I c /
Since h fe (however, h fe is the direct current amplification factor), the above equation is as follows.
【0017】[0017]
【数4】 R2 Vdd/(R1 +R2 )−{R1 R2 /(R1 +R2 )}・(1/hfe)・ Ic −Vbe=IddRe +(Re /hfe)・Ic +Re Ic ∴Ic =[R2 Vdd/(R1 +R2 )−Vbe−Re Idd] /[Re +(1/hfe){Re +R1 R2 /(R1 +R2 )}]…(a5)Equation 4] R 2 V dd / (R 1 + R 2) - {R 1 R 2 / (R 1 + R 2)} · (1 / h fe) · I c -V be = I dd R e + (R e / h fe ) · I c + R e I c ∴I c = [R 2 V dd / (R 1 + R 2 ) −V be −R e I dd ] / [R e + (1 / h fe ) {R e + R 1 R 2 / (R 1 + R 2 )}] ... (a5)
【0018】トランジスタ117のコレクタより抵抗1
09側は高インピーダンスであるから、Vgg=Rc Ic
であり、これに(a5)式を代入すると以下の式が得ら
れる。From the collector of the transistor 117 to the resistor 1
Since the 09 side has high impedance, V gg = R c I c
By substituting the equation (a5) into this, the following equation is obtained.
【0019】[0019]
【数5】Re Idd/[Re +(1/hfe){Re +R1
R2 /(R1 +R2 )}]=−Vgg/Rc +[R2 Vdd
/(R1 +R2 )−Vbe]/[Re +(1/hfe){R
e +R1 R2 /(R1 +R2 )}][Equation 5] R e I dd / [R e + (1 / h fe ) {R e + R 1
R 2 / (R 1 + R 2 )}] = − V gg / R c + [R 2 V dd
/ (R 1 + R 2 ) -V be ] / [R e + (1 / h fe ) {R
e + R 1 R 2 / (R 1 + R 2 )}]
【0020】上式を整理すると以下の(1)〜(3)式
となる。また、(1)〜(3)式で表されるゲート電圧
−ドレイン電流特性を図4において特性線141で示
す。The above equations are organized into the following equations (1) to (3). Further, the gate voltage-drain current characteristic represented by the equations (1) to (3) is shown by a characteristic line 141 in FIG.
【0021】[0021]
【数6】 Idd=−mVgg+n …(1) m=[Re +(1/hfe){Re +R1 R2 /(R1 +R2 )}] /Rc Re …(2) n=[R2 Vdd/(R1 +R2 )−Vbe]/Re …(3)(6) I dd = -mV gg + n (1) m = [R e + (1 / h fe ) {R e + R 1 R 2 / (R 1 + R 2 )}] / R c Re ... ( 2) n = [R 2 V dd / (R 1 + R 2) -V be] / R e ... (3)
【0022】一方、FET105のドレイン電流I
ddは、次の(4)式の特性式で近似される。なお、
(4)式において、VthはFET105のしきい値、k
はFET105のゲート長、電子移動度、ゲート容量で
決まる定数である。また、(4)式で表される特性を図
4において特性線142で示す。On the other hand, the drain current I of the FET 105
dd is approximated by the following characteristic equation (4). In addition,
In the equation (4), V th is the threshold of the FET 105, k
Is a constant determined by the gate length, electron mobility, and gate capacitance of the FET 105. Further, the characteristic represented by the equation (4) is shown by a characteristic line 142 in FIG.
【0023】[0023]
【数7】Idd=k(Vgg−Vth)2 …(4)## EQU00007 ## I dd = k (V gg -V th ) 2 (4)
【0024】実際に得られるドレイン電流Iddは、図4
における特性線141,142の交点における電流I0
となる。従って、FET105のしきい値Vthのばらつ
きによるIddの変動を小さく抑えるためには、(1)式
における傾き−mができるだけ小さいことが必要とな
る。例えば、mが10-4のオーダとなるように抵抗
R1,R2 ,Re ,Rc の抵抗値およびトランジスタ1
17の直流電流増幅率hfeを選択すれば、仮にVthのば
らつきが1Vあったとしても、Iddの変動は数百マイク
ロアンペア程度の小さな値に抑えることができる。The drain current I dd actually obtained is shown in FIG.
Current I 0 at the intersection of the characteristic lines 141 and 142 in
Becomes Therefore, in order to suppress the fluctuation of I dd due to the variation of the threshold value V th of the FET 105, it is necessary that the slope −m in the expression (1) be as small as possible. For example, the resistance values of the resistors R 1 , R 2 , R e , and R c and the transistor 1 so that m is on the order of 10 −4.
If the DC current amplification factor h fe of 17 is selected, even if the variation of V th is 1 V, the fluctuation of I dd can be suppressed to a small value of about several hundred microamperes.
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】次に、図3に示した例
のように、FET105のドレイン若しくはその延長上
と正電源との間に抵抗Re を設け、その抵抗Re での電
圧降下を能動素子を用いて負帰還するアクティブバイア
ス安定化回路を内蔵するタイプのMMICについて、端
子数と使用可能なパッケージについて考える。図3に示
したMMIC100では、入力整合回路106および出
力整合回路107も内蔵されているので、ICの端子数
は、入力端子101、出力端子102、電源端子103
および接地端子104の4つであり、例えば単独でパッ
ケージに搭載する場合には4ピンのパッケージが使用で
きる。Next, as in the example shown in FIG. 3, a resistor R e is provided between the drain of the FET 105 or its extension and the positive power source, and a voltage drop occurs at the resistor R e. Consider the number of terminals and available packages for an MMIC of the type that incorporates an active bias stabilizing circuit that negatively feeds back using an active element. Since the MMIC 100 shown in FIG. 3 also includes the input matching circuit 106 and the output matching circuit 107, the number of IC terminals is as follows: the input terminal 101, the output terminal 102, and the power supply terminal 103.
And a ground terminal 104. For example, a 4-pin package can be used when it is mounted alone in the package.
【0026】一方、MMICにおいては、出力電力の損
失低減やチップサイズの縮小によるコスト低減の観点か
ら、チップ内において比較的大きな面積を占有する出力
整合回路107を内蔵しないタイプがしばしば用いられ
る。そこで、図3と同等のアクティブバイアス安定化回
路を内蔵し、出力整合回路107を内蔵しないMMIC
を考え、これを図5に示す。On the other hand, in the MMIC, a type that does not include the output matching circuit 107 occupying a relatively large area in the chip is often used from the viewpoint of reducing the loss of output power and reducing the cost by reducing the chip size. Therefore, an MMIC that includes an active bias stabilizing circuit equivalent to that in FIG. 3 but does not include the output matching circuit 107.
Considering this, this is shown in FIG.
【0027】図5に示したMMIC120では、図3に
示したMMIC100における出力整合回路107を削
除し、出力整合回路130を外付けにするようにしてい
る。そのため、MMIC120は、新たに、電圧降下モ
ニタ用端子121が設けられている。この電圧降下モニ
タ用端子121は、抵抗Re とトランジスタ117のエ
ミッタとの接続点に接続されている。また、出力端子1
02にはFET105のドレインが接続されている。一
方、出力整合回路130は、一端がMMIC120の出
力端子102に接続され他端がRF信号出力端となるコ
ンデンサ131と、一端がMMIC120の出力端子1
02に接続され他端がMMIC120の電圧降下モニタ
用端子121に接続されたコイル132と、一端がMM
IC120の電圧降下モニタ用端子121に接続され他
端が接地されたコンデンサ133とを有している。In the MMIC 120 shown in FIG. 5, the output matching circuit 107 in the MMIC 100 shown in FIG. 3 is deleted and the output matching circuit 130 is externally attached. Therefore, the MMIC 120 is newly provided with a voltage drop monitor terminal 121. The voltage drop monitoring terminal 121 is connected to a connection point between the resistor R e and the emitter of the transistor 117. Also, output terminal 1
The drain of the FET 105 is connected to 02. On the other hand, the output matching circuit 130 has a capacitor 131 having one end connected to the output terminal 102 of the MMIC 120 and the other end serving as an RF signal output end, and one end of the output matching circuit 130 of the MMIC 120.
02, the other end of which is connected to the voltage drop monitor terminal 121 of the MMIC 120, and one end of which is the MMIC
It has a capacitor 133 connected to the voltage drop monitor terminal 121 of the IC 120 and the other end of which is grounded.
【0028】しかしながら、図5に示した構成では、M
MIC120の端子数は5つとなり、例えば単独でパッ
ケージする場合には、もはや4ピンのパッケージを使用
することができなくなる。従って、この場合には、更に
ピン数の多いパッケージを使用する必要があり、ICの
パッケージコストの増大、ICの基板上の実装面積の増
大といった問題が生じる。However, in the configuration shown in FIG. 5, M
The number of terminals of the MIC 120 is five, and when packaged alone, for example, a 4-pin package can no longer be used. Therefore, in this case, it is necessary to use a package having a larger number of pins, which causes problems such as an increase in the IC package cost and an increase in the mounting area of the IC on the substrate.
【0029】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、バイアス安定化の対象となるトラン
ジスタと電源との間に抵抗を設け、この抵抗での電圧降
下を能動素子を用いてバイアスに負帰還してバイアスを
安定化するトランジスタのバイアス安定化回路におい
て、このバイアス安定化回路を内蔵すると共に出力整合
回路を内蔵せず、出力整合回路を内蔵する場合と比較し
て端子数が増加することなく出力整合回路を外付け可能
としたICを実現できるようにしたトランジスタのバイ
アス安定化回路を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to provide a resistor between a transistor to be bias-stabilized and a power source, and use an active element to reduce the voltage drop at this resistor. In a bias stabilization circuit for a transistor that stabilizes the bias by negatively feeding back to the bias, the number of terminals compared to the case where this bias stabilization circuit is built-in and the output matching circuit is not built-in but the output matching circuit is built-in. Another object of the present invention is to provide a transistor bias stabilization circuit that can realize an IC in which an output matching circuit can be externally attached without increasing the number.
【0030】[0030]
【課題を解決するための手段】本発明のトランジスタの
バイアス安定化回路は、一端が電源に接続されると共に
他端がバイアス安定化の対象となるトランジスタの信号
出力側の電極に接続され、通過するバイアス電流による
電圧降下を検出するための第1の抵抗と、第1の抵抗に
おける電圧降下をバイアス安定化の対象となるトランジ
スタに対するバイアスに負帰還するための能動素子と、
第1の抵抗におけるバイアス安定化の対象となるトラン
ジスタの信号出力側の電極側の端部と能動素子側との間
に設けられた第2の抵抗とを備えたものである。According to a bias stabilizing circuit for a transistor of the present invention, one end is connected to a power source and the other end is connected to an electrode on a signal output side of a transistor to be bias-stabilized and passes through. A first resistor for detecting a voltage drop due to a bias current that operates, and an active element for negatively feeding back the voltage drop at the first resistor into a bias for a transistor to be bias-stabilized.
The second resistor is provided between the end of the transistor, which is the target of bias stabilization in the first resistor, on the signal output side of the transistor and the active element side.
【0031】このトランジスタのバイアス安定化回路で
は、能動素子を用いて第1の抵抗における電圧降下をバ
イアス安定化の対象となるトランジスタに対するバイア
スに負帰還することによってバイアスが安定化される。
このトランジスタのバイアス安定化回路では、第1の抵
抗におけるバイアス安定化の対象となるトランジスタの
信号出力側の電極側の端部と能動素子側との間に第2の
抵抗を設けたことにより、第1の抵抗とバイアス安定化
の対象となるトランジスタの信号出力側の電極との直結
が可能となり、このように直結することで、出力整合回
路を内蔵する場合と比較して端子数が増加することなく
出力整合回路を外付け可能となっている。In the bias stabilization circuit for this transistor, the bias is stabilized by negatively feeding back the voltage drop in the first resistor to the bias for the transistor to be bias-stabilized by using the active element.
In the bias stabilizing circuit for this transistor, the second resistor is provided between the end on the electrode side of the signal output side of the transistor which is the target of bias stabilization in the first resistor and the active element side. It is possible to directly connect the first resistor and the electrode on the signal output side of the transistor for which the bias is to be stabilized, and the number of terminals is increased by such a direct connection as compared with the case where the output matching circuit is built in. The output matching circuit can be attached externally.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0033】図1は本発明の一実施の形態に係るトラン
ジスタのバイアス安定化回路を含み、1段アンプを構成
するMMICの構成を示す回路図である。このMMIC
10は、単一の正電源を使用するものである。このMM
IC10は、RF入力信号を入力するための入力端子1
1と、RF出力信号を出力するための出力端子12と、
電源端子13と、接地端子14と、ガリウムヒ素等の化
合物半導体を用いたFET15と、入力端子11とFE
T15のゲートとの間に設けられ、所望の周波数帯にお
ける利得および入力インピーダンス整合を得るための入
力整合回路16と、電源端子13およびFET15のド
レインに接続され、FET15にバイアスを与えると共
にバイアスを安定化させるバイアス安定化回路18と、
バイアス安定化回路18とFET15のゲートとの間に
設けられた抵抗19とを備えている。FET15の信号
出力側の電極であるドレインは出力端子12に接続さ
れ、ソースは接地端子14に接続されている。電源端子
13は正電源に接続されると共に外付けのバイパスコン
デンサCvdd を介して接地されるようになっている。接
地端子14は接地されるようになっている。FET15
としては、具体的には、例えばMESFET(金属半導
体接合型FET)やJFET(PN接合型FET)が用
いられる。FIG. 1 is a circuit diagram showing a structure of an MMIC which includes a transistor bias stabilizing circuit according to an embodiment of the present invention and which constitutes a one-stage amplifier. This MMIC
10 uses a single positive power supply. This MM
The IC 10 has an input terminal 1 for inputting an RF input signal.
1 and an output terminal 12 for outputting an RF output signal,
Power supply terminal 13, ground terminal 14, FET 15 using a compound semiconductor such as gallium arsenide, input terminal 11 and FE
It is connected between the gate of T15 and the input matching circuit 16 for gain and input impedance matching in a desired frequency band, and is connected to the power supply terminal 13 and the drain of the FET 15 to bias the FET 15 and stabilize the bias. Bias stabilizing circuit 18 for
The bias stabilizing circuit 18 and a resistor 19 provided between the gate of the FET 15 are provided. The drain of the FET 15 on the signal output side is connected to the output terminal 12, and the source is connected to the ground terminal 14. The power supply terminal 13 is connected to a positive power supply and grounded via an external bypass capacitor C vdd . The ground terminal 14 is grounded. FET15
Specifically, for example, MESFET (metal semiconductor junction type FET) or JFET (PN junction type FET) is used.
【0034】入力整合回路16は、一端が入力端子11
に接続され他端がFET15のゲートに接続されたコン
デンサ21と、一端がFET15のゲートに接続された
コイル22と、一端がコイル22の他端に接続され他端
が接地端子14に接続されたコンデンサ23とを有して
いる。The input matching circuit 16 has an input terminal 11 at one end.
To the gate of the FET 15, the other end of which is connected to the gate of the FET 15, the coil 22 whose one end is connected to the gate of the FET 15, the one end of which is connected to the other end of the coil 22, and the other end of which is connected to the ground terminal 14. And a capacitor 23.
【0035】バイアス安定化回路18は、一端が電源端
子13に接続され他端がFET15のドレインに接続さ
れた第1の抵抗としての抵抗Re1と、この抵抗Re1にお
ける電圧降下をバイアス安定化の対象となるFET15
に対するバイアスに負帰還するための能動素子としての
PNP型のバイポーラトランジスタ17と、一端が抵抗
Re1のFET15側の端部に接続され他端がトランジス
タ17のエミッタに接続された第2の抵抗としての抵抗
Re2と、一端が抵抗Re2のトランジスタ17側の端部に
接続され他端が接地端子14に接続されたコンデンサC
e と、一端がトランジスタ17のコレクタに接続され他
端が接地端子14に接続された抵抗Rcと、一端がトラ
ンジスタ17のベースに接続され他端が接地端子14に
接続された抵抗R1 と、一端がトランジスタ17のベー
スに接続され他端が電源端子13に接続された抵抗R2
とを有している。トランジスタ17のコレクタは抵抗1
9の一端に接続され、この抵抗19の他端はFET15
のゲートに接続されている。The bias stabilizing circuit 18 has a resistor R e1 as a first resistor whose one end is connected to the power supply terminal 13 and the other end connected to the drain of the FET 15, and the voltage drop at this resistor R e1 is bias-stabilized. Target FET15
As a second resistor having one end connected to the FET 15 side end of the resistor R e1 and the other end connected to the emitter of the transistor 17 the resistor R e2, capacitor C the other end connected to an end portion of one end transistor 17 side of the resistor R e2 is connected to the ground terminal 14
e , a resistor R c having one end connected to the collector of the transistor 17 and the other end connected to the ground terminal 14, and a resistor R 1 having one end connected to the base of the transistor 17 and the other end connected to the ground terminal 14. , A resistor R 2 having one end connected to the base of the transistor 17 and the other end connected to the power supply terminal 13.
And The collector of the transistor 17 is a resistor 1
9 is connected to one end, and the other end of the resistor 19 is FET 15
Connected to the gate.
【0036】出力端子12には、外付けの出力整合回路
30が接続されるようになっている。出力整合回路30
は、一端がMMIC10の出力端子12に接続され他端
がRF信号出力端となるコンデンサ31と、一端がMM
IC10の出力端子12に接続されるコイル32と、一
端がコイル32の他端に接続され他端が接地されたコン
デンサ33とを有している。An external output matching circuit 30 is connected to the output terminal 12. Output matching circuit 30
Is a capacitor 31 having one end connected to the output terminal 12 of the MMIC 10 and the other end serving as an RF signal output end,
It has a coil 32 connected to the output terminal 12 of the IC 10 and a capacitor 33 having one end connected to the other end of the coil 32 and the other end grounded.
【0037】このように本実施の形態に係るトランジス
タのバイアス安定化回路を含むMMIC10は、図5に
示したMMIC120と比較すると、FET15のドレ
インが電圧降下検出用の抵抗Re1(図5における抵抗R
e に対応する。)に直結されている点、この抵抗Re1と
FET15のドレインとの接続点とトランジスタ17の
エミッタとの間に抵抗Re2が挿入されている点、抵抗R
e2とトランジスタ17のエミッタとの接続点と接地端子
14との間にコンデンサCe が設けられている点、およ
びこれらに伴い、図5における電圧降下モニタ用端子1
21が削除されている点が異なっている。As described above, in the MMIC 10 including the transistor bias stabilizing circuit according to the present embodiment, the drain of the FET 15 has a resistance R e1 (resistor in FIG. 5) for voltage drop detection, as compared with the MMIC 120 shown in FIG. R
Corresponds to e . ), A point at which a resistor R e2 is inserted between the connection point between the resistor R e1 and the drain of the FET 15 and the emitter of the transistor 17, and a resistor R
The point where the capacitor C e is provided between the ground terminal 14 and the connection point between e2 and the emitter of the transistor 17, and accordingly, the voltage drop monitor terminal 1 in FIG.
The difference is that 21 is deleted.
【0038】ここで、上述のように抵抗Re2とコンデン
サCe を設けることで、図5における電圧降下モニタ用
端子121が削除可能となる理由について説明する。ま
ず、FET15のドレインから見たインピーダンスが出
力整合回路30で実現される所望のインピーダンスZL
になるためには、FET15のドレインにはインピーダ
ンスZLと比較して十分大きなインピーダンス以外は接
続することができない。これを条件Aとする。なお、図
3に示したMMIC100では、FET15のドレイン
には出力整合回路107以外は何も接続していない。Here, the reason why the voltage drop monitor terminal 121 in FIG. 5 can be eliminated by providing the resistor R e2 and the capacitor C e as described above will be described. First, the impedance seen from the drain of the FET 15 is the desired impedance ZL realized by the output matching circuit 30.
Therefore, the drain of the FET 15 cannot be connected to an impedance other than a sufficiently large impedance as compared with the impedance ZL. This is condition A. In the MMIC 100 shown in FIG. 3, nothing is connected to the drain of the FET 15 except the output matching circuit 107.
【0039】また、FET15のバイアス安定化を図る
ためには、FET15のドレイン電圧、すなわち出力信
号の高周波変動によってバイアス安定化回路18が影響
を受けてはならない。これを条件Bとする。Further, in order to stabilize the bias of the FET 15, the bias stabilizing circuit 18 should not be affected by the drain voltage of the FET 15, that is, the high frequency fluctuation of the output signal. This is condition B.
【0040】仮に、図1において抵抗Re2とコンデンサ
Ce を無くしたとすると(これは図5においてFET1
05のドレインをIC内部で抵抗Re に直結し、図1に
示した外付けの出力整合回路30を設け、電圧降下モニ
タ用端子121を削除することに相当する。)、FET
15のドレインからバイアス安定化回路18を見たイン
ピーダンスがFET15のドレインから見た全インピー
ダンスに影響してしまい、条件Aに反する。Assuming that the resistor R e2 and the capacitor C e are eliminated in FIG. 1 (this is the FET 1 in FIG. 5).
This is equivalent to directly connecting the drain of No. 05 to the resistor R e inside the IC, providing the external output matching circuit 30 shown in FIG. 1, and deleting the voltage drop monitor terminal 121. ), FET
The impedance seen by the bias stabilizing circuit 18 from the drain of the FET 15 affects the total impedance seen from the drain of the FET 15, which violates the condition A.
【0041】また、仮に、FET15のドレインからバ
イアス安定化回路18を見たインピーダンスが十分大き
いとしても、FET15のドレインとバイアス安定化回
路18との直結により条件Bに反してしまい、これを排
除するにはコンデンサCe のような接地容量をFET1
5のドレイン側に設ける必要が生じ、その結果、FEE
T15のドレインから見た全インピーダンスは大きく低
下してしまい、結果的に条件Aに反してしまう。Even if the impedance of the bias stabilizing circuit 18 seen from the drain of the FET 15 is sufficiently large, the direct connection between the drain of the FET 15 and the bias stabilizing circuit 18 violates the condition B and is eliminated. FET1 is a ground capacitance such as a capacitor C e
It becomes necessary to provide it on the drain side of 5, and as a result, FEE
The total impedance seen from the drain of T15 is greatly reduced, and as a result, the condition A is violated.
【0042】これに対し、本実施の形態に係るバイアス
安定化回路18を含むMMIC10では、FEET15
のドレインから見た全インピーダンスは、コンデンサC
e ,Cvdd の容量を十分大きく(コンデンサCe はチッ
プ内なので数ピコファラッド程度の容量、コンデンサC
vdd はそれ以上の適当な値の容量に)すれば、抵抗Re1
と抵抗Re2の並列抵抗とインピーダンスZLとの並列の
インピーダンスとなる。従って、後述の例にも示すよう
に、抵抗Re1,抵抗Re2の抵抗値を数百から数キロオー
ム程度にすれば、抵抗Re1と抵抗Re2の並列抵抗はイン
ピーダンスZLには大きく影響しない。すなわち、条件
Aを満足する。ただし、抵抗Re1と抵抗Re2の並列抵抗
は場合によりMMIC10の利得を低下させることがあ
る。また、FET15のドレインとトランジスタ17の
エミッタとの間に抵抗Re2とコンデンサCe を設けてい
ることから条件Bも満足する。このように、本実施の形
態に係るバイアス安定化回路18では、抵抗Re2とコン
デンサCe を設けることで、図5における電圧降下モニ
タ用端子121が削除しながら、条件Aおよび条件Bを
満足することができる。On the other hand, in the MMIC10 including the bias stabilizing circuit 18 according to the present embodiment, the FEET15
The total impedance seen from the drain of is capacitor C
The capacitances of e and C vdd are sufficiently large (capacitor C e is in the chip, so capacitance of several picofarads, capacitor C e
If vdd is a capacitance of an appropriate value higher than that, resistance R e1
And the resistance R e2 in parallel and the impedance ZL in parallel. Therefore, as shown in an example described later, if the resistance values of the resistors R e1 and R e2 are set to several hundreds to several kilo ohms, the parallel resistance of the resistors R e1 and R e2 does not significantly affect the impedance ZL. . That is, the condition A is satisfied. However, the parallel resistance of the resistors R e1 and R e2 may reduce the gain of the MMIC 10 in some cases. The condition B is also satisfied because the resistor R e2 and the capacitor C e are provided between the drain of the FET 15 and the emitter of the transistor 17. As described above, in the bias stabilizing circuit 18 according to the present embodiment, the resistor R e2 and the capacitor C e are provided, so that the voltage drop monitor terminal 121 in FIG. can do.
【0043】次に、本実施の形態に係るバイアス安定化
回路18の動作について説明する。まず図1に示したよ
うに、電源電圧をVdd、電源端子13を通過する電流を
Itotal 、抵抗Re1と抵抗Re2との接続点であるB点の
電圧をVd 、B点よりFET15のドレイン側に流れる
電流をIdd、トランジスタ17のエミッタ電流をIe,
ベース電流をIb ,コレクタ電流をIc ,ベース・エミ
ッタ間拡散電位をVbe、FET17の直流ゲートバイア
ス電圧をVggとする。なお、MMIC10の一般的使用
条件として、FET15の直流ゲートバイアス電圧Vgg
(>0)は、FET15のゲート順方向ターンオン電圧
よりも小さく、ゲート電流は十分小さいとしている。従
って、トランジスタ17のコレクタの電圧もVggとな
る。Next, the operation of the bias stabilizing circuit 18 according to this embodiment will be described. First, as shown in FIG. 1, the power supply voltage is V dd , the current passing through the power supply terminal 13 is I total , the voltage at the point B, which is the connection point between the resistors R e1 and R e2 , is V d , The current flowing on the drain side of the FET 15 is I dd , the emitter current of the transistor 17 is I e ,
The base current is I b , the collector current is I c , the base-emitter diffusion potential is V be , and the DC gate bias voltage of the FET 17 is V gg . As a general condition of using the MMIC 10, the DC gate bias voltage V gg of the FET 15 is
(> 0) is smaller than the gate forward turn-on voltage of the FET 15, and the gate current is sufficiently small. Therefore, the collector voltage of the transistor 17 also becomes V gg .
【0044】上記条件の下で、バイアス安定化回路18
では、以下の3つの関係式(a6)〜(a8)が成り立
つ。なお、以下の式では、抵抗R1 ,R2 ,Re1,
Re2,Rc の抵抗値をそれぞれR1 ,R2 ,Re1,
Re2,Rc としている。Under the above conditions, the bias stabilizing circuit 18
Then, the following three relational expressions (a6) to (a8) hold. In the following equation, the resistances R 1 , R 2 , R e1 ,
The resistance values of R e2 and R c are respectively R 1 , R 2 , R e1 , and
It is designated as R e2 and R c .
【0045】[0045]
【数8】 Vdd−Vd =(Idd+Ie )・Re1 …(a6) Vdd−Vd =(Itotal −Ie −Idd)・R2 −Vbe−Ie Re2 …(a7) Vdd=(Itotal −Ie −Idd)・R2 +(Itotal −Ie −Idd+Ib )・R1 …(a8)[Equation 8] V dd -V d = (I dd + I e) · R e1 ... (a6) V dd -V d = (I total -I e -I dd) · R 2 -V be -I e R e2 ... (a7) V dd = ( I total -I e -I dd) · R 2 + (I total -I e -I dd + I b) · R 1 ... (a8)
【0046】(a6)式は抵抗Re1での電圧降下をVdd
−Vd で表す式、(a7)式はVdd−Vd を抵抗R2 で
の電圧降下とVbeと抵抗Re2での電圧降下で表す式、
(a8)式は抵抗R1 ,抵抗R2 各々の電圧降下の和が
電源電圧Vddと等しいことを表す式である。The equation (a6) expresses the voltage drop across the resistor R e1 as V dd
Expression represented by −V d , Expression (a7) is an expression represented by V dd −V d by a voltage drop across the resistor R 2 and a voltage drop across V be and the resistor R e2 ,
The expression (a8) is an expression showing that the sum of the voltage drops of the resistors R 1 and R 2 is equal to the power supply voltage V dd .
【0047】以下、(a6)〜(a8)式よりVd とI
total を消去する。まず、(a8)式より以下の(a
9)式が成り立つ。Below, V d and I are calculated from the equations (a6) to (a8).
Delete total . First, the following (a
Equation 9) holds.
【0048】[0048]
【数9】 (Itotal −Ie −Idd)(R1 +R2 )=Vdd−Ib R1 ∴Itotal −Ie −Idd=(Vdd−Ib R1 )/(R1 +R2 )…(a9)(I total −I e −I dd ) (R 1 + R 2 ) = V dd −I b R 1 ∴I total −I e −I dd = (V dd −I b R 1 ) / (R 1 + R 2 ) ... (a9)
【0049】(a6),(a7),(a9)式より、以
下の式が成り立つ。From the expressions (a6), (a7) and (a9), the following expression is established.
【0050】[0050]
【数10】 (Vdd−Ib R1 )R2 /(R1 +R2 )−Vbe−Ie Re2 =IddRe1+Ie Re1 =IddRe1+(Ib +Ic )Re1 (∵Ie =Ib +Ic )(V dd −I b R 1 ) R 2 / (R 1 + R 2 ) −V be −I e R e2 = I dd R e1 + I e R e1 = I dd R e1 + (I b + I c ) R e1 (∵I e = I b + I c ).
【0051】ここで、Ib =Ic /hfe(ただし、hfe
は直流電流増幅率)なので、上式は次のようになる。Where I b = I c / h fe (where h fe
Is the DC current amplification factor), so the above equation is as follows.
【0052】[0052]
【数11】 R2 Vdd/(R1 +R2 )−{R1 R2 /(R1 +R2 )}・(1/hfe)・ Ic −Vbe−(Ic /hfe)・Re2−Ic Re2 =IddRe1+(Re1/hfe)・Ic +Ic Re1 ∴Ic =[R2 Vdd/(R1 +R2 )−Vbe−Re1Idd] /[Re1+Re2+(1/hfe){Re1+Re2+R1 R2 /(R1 +R2 )}] …(a10)[Equation 11] R 2 V dd / (R 1 + R 2 ) − {R 1 R 2 / (R 1 + R 2 )} · (1 / h fe ) · I c −V be − (I c / h fe ).・ R e2 −I c R e2 = I dd R e1 + (R e1 / h fe ) · I c + I c R e1 ∴I c = [R 2 V dd / (R 1 + R 2 ) −V be −R e1 I dd ] / [R e1 + R e2 + (1 / h fe ) {R e1 + R e2 + R 1 R 2 / (R 1 + R 2 )}] (a10)
【0053】トランジスタ17のコレクタより抵抗19
側は高インピーダンスであるから、Vgg=Rc Ic であ
り、これに(a10)式を代入すると以下の式(5)〜
(7)式が得られる。(5)〜(7)式で表されるゲー
ト電圧−ドレイン電流特性を図2において特性線41で
示す。From the collector of the transistor 17 to the resistor 19
Since the side has high impedance, V gg = R c I c , and by substituting the expression (a10) into this, the following expressions (5) to
Expression (7) is obtained. A gate voltage-drain current characteristic represented by the equations (5) to (7) is shown by a characteristic line 41 in FIG.
【0054】[0054]
【数12】 Idd=−pVgg+q …(5) p=[Re1+Re2+(1/hfe){Re1+Re2+R1 R2 /(R1 +R2 )} ]/Rc Re1 …(6) q=[R2 Vdd/(R1 +R2 )−Vbe]/Re1…(7)I dd = −pV gg + q (5) p = [R e1 + R e2 + (1 / h fe ) {R e1 + R e2 + R 1 R 2 / (R 1 + R 2 )}] / R c R e1 (6) q = [R 2 V dd / (R 1 + R 2 ) −V be ] / R e1 (7)
【0055】一方、FET15のドレイン電流Iddは、
前出の(4)式の特性式で近似される。なお、この場
合、VthはFET15のしきい値、kはFET15のゲ
ート長、電子移動度、ゲート容量で決まる定数である。
また、(4)式で表される特性を図2において特性線4
2で示す。On the other hand, the drain current I dd of the FET 15 is
It is approximated by the characteristic equation (4). In this case, V th is a threshold value of the FET 15, and k is a constant determined by the gate length, electron mobility and gate capacitance of the FET 15.
Further, the characteristic represented by the equation (4) is shown in FIG.
Indicated by 2.
【0056】実際に得られるドレイン電流Iddは、図2
における特性線41,42の交点における電流I1 とな
る。従ってFET15のしきい値Vthのばらつきによる
Iddの変動を小さく抑えるためには、(5)式における
傾き−pができるだけ小さいことが必要となる。例え
ば、pが10-4のオーダとなるように抵抗R1 ,R2 ,
Re1,Re2,Rc の抵抗値およびトランジスタ17の直
流電流増幅率hfeを選択すれば、仮にVthのばらつきが
1Vあったとしても、Iddの変動は数百マイクロアンペ
ア程度の小さな値に抑えることができる。The drain current I dd actually obtained is shown in FIG.
Is the current I 1 at the intersection of the characteristic lines 41 and 42. Therefore, in order to suppress the fluctuation of I dd due to the variation of the threshold value V th of the FET 15, it is necessary that the slope −p in the expression (5) is as small as possible. For example, resistors R 1 , R 2 , so that p is on the order of 10 −4 ,
If the resistance values of R e1 , R e2 , and R c and the DC current amplification factor h fe of the transistor 17 are selected, even if the variation of V th is 1 V, the fluctuation of I dd is as small as several hundred microamperes. It can be suppressed to a value.
【0057】ここで、本実施の形態における具体例につ
いて説明する。この例では、R1 =5.3kΩ、R2 =
14.7kΩ、Re1=500Ω、Re2=1kΩ、Rc =
10kΩ、hfe=10とし、Vdd=3V、Iddは約2m
Aのローノイズアンプを考える。ここでは、Vthが中心
値0.3Vに対して±0.2V変動する可能性があると
する。これらの仮定は、移動体通信用MMICとして一
般的なものである。また、バイアス安定化回路18で消
費する電流は数十マイクロアンペアのオーダであり、I
ddに比べて十分小さい。以上の条件では、(6)式よ
り、pは約4.08×10-4と計算され、Vthの±0.
2Vの変動に対してIddの変動は約82マイクロアンペ
アになることが分かる。従って、図1に示したMMIC
10は、図3に示したMMIC100と同様の優れた電
流安定性を保ちながら、ICの端子数を増加することな
く出力整合回路30の外付けが可能となることが分か
る。Here, a specific example in the present embodiment will be described. In this example, R 1 = 5.3 kΩ, R 2 =
14.7 kΩ, R e1 = 500 Ω, R e2 = 1 kΩ, R c =
10 kΩ, h fe = 10, V dd = 3V, I dd is about 2 m
Consider the A low noise amplifier. Here, it is assumed that V th may fluctuate ± 0.2 V with respect to the central value 0.3 V. These assumptions are common in MMICs for mobile communications. Further, the current consumed by the bias stabilizing circuit 18 is on the order of several tens of microamperes, and I
Small enough compared to dd . Under the above conditions, p was calculated to be about 4.08 × 10 −4 from the equation (6), and V th ± 0.
It can be seen that the variation of I dd is about 82 microamps for a variation of 2V. Therefore, the MMIC shown in FIG.
10 shows that the output matching circuit 30 can be externally attached without increasing the number of IC terminals while maintaining the same excellent current stability as the MMIC 100 shown in FIG.
【0058】このように本実施の形態に係るバイアス安
定化回路18によれば、MMIC10の端子数は入力端
子11、出力端子12、電源端子13および接地端子1
4の4つとなり、バイアス安定化回路18を内蔵すると
共に出力整合回路30を内蔵せず、出力整合回路を内蔵
する場合(図3)と比較して端子数が増加することなく
出力整合回路30を外付け可能としたMMIC10を実
現することができる。その結果、出力整合回路を内蔵す
る場合(図3)と同様に4ピンのパッケージを使用で
き、図5に示した構成に比べてICのパッケージコスト
の低減、ICの基板上の実装面積の縮小が可能となる。As described above, according to the bias stabilizing circuit 18 of the present embodiment, the number of terminals of the MMIC 10 is the input terminal 11, the output terminal 12, the power supply terminal 13 and the ground terminal 1.
The output matching circuit 30 includes the bias stabilizing circuit 18 and the output matching circuit 30 without the output matching circuit 30 (FIG. 3). It is possible to realize the MMIC 10 that can be externally attached. As a result, a 4-pin package can be used as in the case where the output matching circuit is built in (FIG. 3), which reduces the IC package cost and the mounting area on the IC substrate as compared with the configuration shown in FIG. Is possible.
【0059】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、例えば、バイアス安定化の対象となるトランジスタ
は、FETに限らずバイポーラトランジスタでも良い。
また、バイアス安定化回路の形式としては、図1に示し
たものに限定されず、バイアス安定化の対象となるトラ
ンジスタと電源との間に抵抗を設け、この抵抗での電圧
降下を能動素子を用いてバイアスに負帰還してバイアス
を安定化する形式のものであれば良い。また、本発明が
適用されるバイアス安定化の対象となるトランジスタを
含む回路も、図1に示したFET15による1段アンプ
に限定されない。更に、本発明は、MMICに限らず他
の用途の回路にも適用することができる。The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the transistor for which the bias is to be stabilized is not limited to the FET and may be a bipolar transistor.
Further, the form of the bias stabilizing circuit is not limited to that shown in FIG. 1, and a resistor is provided between the transistor to be bias-stabilized and the power supply, and the voltage drop at this resistor is changed to the active element. Any type that uses negative feedback to the bias to stabilize the bias may be used. Further, the circuit including the transistor to which the present invention is applied and which is the target of bias stabilization is not limited to the one-stage amplifier including the FET 15 shown in FIG. Furthermore, the present invention can be applied not only to the MMIC but also to circuits for other purposes.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上説明したように本発明のトランジス
タのバイアス安定化回路によれば、通過するバイアス電
流による電圧降下を検出するための第1の抵抗とバイア
ス安定化の対象となるトランジスタの信号出力側の電極
とを直結すると共に、第1の抵抗におけるバイアス安定
化の対象となるトランジスタの信号出力側の電極側の端
部と能動素子側との間に第2の抵抗を設けたので、バイ
アス安定化回路を内蔵すると共に出力整合回路を内蔵せ
ず、出力整合回路を内蔵する場合と比較して端子数が増
加することなく出力整合回路を外付け可能なICを実現
することができるという効果を奏する。As described above, according to the transistor bias stabilizing circuit of the present invention, the first resistor for detecting the voltage drop due to the passing bias current and the signal of the transistor to be bias-stabilized. Since the second electrode is directly connected to the electrode on the output side and the second resistor is provided between the end on the electrode side on the signal output side of the transistor to be bias-stabilized in the first resistor and the active element side, It is said that it is possible to realize an IC in which the output matching circuit can be externally attached without increasing the number of terminals as compared with the case where the output matching circuit is built-in without incorporating the bias matching circuit and the output matching circuit. Produce an effect.
【図1】本発明の一実施の形態に係るトランジスタのバ
イアス安定化回路を含むMMICの構成を示す回路図で
ある。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an MMIC including a transistor bias stabilizing circuit according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1におけるFETのゲート電圧−ドレイン電
流特性を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing gate voltage-drain current characteristics of the FET in FIG.
【図3】従来のバイアス安定化回路を含むMMICの構
成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an MMIC including a conventional bias stabilizing circuit.
【図4】図3におけるFETのゲート電圧−ドレイン電
流特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing gate voltage-drain current characteristics of the FET in FIG.
【図5】図3に示したMMICと同等のバイアス安定化
回路を内蔵し且つ出力整合回路を内蔵しないMMICの
構成例を示す回路図である。5 is a circuit diagram showing a configuration example of an MMIC that includes a bias stabilizing circuit equivalent to the MMIC illustrated in FIG. 3 and does not include an output matching circuit.
10…MMIC、15…FET、17…バイポーラトラ
ンジスタ、18…バイアス安定化回路、30…出力整合
回路、Re1,Re2…抵抗、Ce …コンデンサ10 ... MMIC, 15 ... FET, 17 ... Bipolar transistor, 18 ... Bias stabilizing circuit, 30 ... Output matching circuit, R e1 , R e2 ... Resistor, C e ... Capacitor
Claims (2)
イアス安定化の対象となるトランジスタの信号出力側の
電極に接続され、通過するバイアス電流による電圧降下
を検出するための第1の抵抗と、 前記第1の抵抗における電圧降下をバイアス安定化の対
象となるトランジスタに対するバイアスに負帰還するた
めの能動素子と、 前記第1の抵抗におけるバイアス安定化の対象となるト
ランジスタの信号出力側の電極側の端部と前記能動素子
側との間に設けられた第2の抵抗とを備えたことを特徴
とするトランジスタのバイアス安定化回路。1. A first resistor, one end of which is connected to a power supply and the other end of which is connected to an electrode on a signal output side of a transistor whose bias is to be stabilized, for detecting a voltage drop due to a passing bias current. An active element for negatively feeding back a voltage drop in the first resistor to a bias for a transistor to be bias-stabilized; and a signal output side of the transistor to be bias-stabilized in the first resistor. A bias stabilization circuit for a transistor, comprising a second resistor provided between an end portion on the electrode side and the active element side.
素子側の端部に接続され、他端が接地されるコンデンサ
を備えたことを特徴とする請求項1記載のトランジスタ
のバイアス安定化回路。2. The bias stabilizing circuit for a transistor according to claim 1, further comprising a capacitor having one end connected to an end of the second resistor on the active element side and the other end grounded. .
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8079369A JPH09246872A (en) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | Bias stabilization circuit for transistor |
| US08/811,948 US5900765A (en) | 1996-03-08 | 1997-03-05 | Bias circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8079369A JPH09246872A (en) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | Bias stabilization circuit for transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246872A true JPH09246872A (en) | 1997-09-19 |
Family
ID=13687973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8079369A Pending JPH09246872A (en) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | Bias stabilization circuit for transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246872A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011166221A (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-25 | New Japan Radio Co Ltd | Depression type fet bias impression circuit |
| JP2013514014A (en) * | 2009-12-11 | 2013-04-22 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | System and method for biasing active devices |
-
1996
- 1996-03-08 JP JP8079369A patent/JPH09246872A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013514014A (en) * | 2009-12-11 | 2013-04-22 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | System and method for biasing active devices |
| US8855336B2 (en) | 2009-12-11 | 2014-10-07 | Qualcomm Incorporated | System and method for biasing active devices |
| JP2011166221A (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-25 | New Japan Radio Co Ltd | Depression type fet bias impression circuit |
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