(57)【要約】【課題】消費電力を低減し、かつスイッチング速度を速くすることができる電力増幅器を得る。【解決手段】トランジスタＴｒｂ１は、オン・オフ信号に応じて増幅器Ｔｒ１のベースにバイアスを供給する。容量Ｃｂ１が増幅器Ｔｒ１のベースと接地点との間に接続されている。抵抗Ｒｂ２が増幅器Ｔｒ１のベースと接地点との間において容量Ｃｂ１と並列に接続されている。ダイオードＤｂ１が抵抗Ｒｂ２と直列に接続されている。ダイオードＤｂ１の立ち上がり電圧は増幅器Ｔｒ１のオン電圧よりも低い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子を持つ増幅器と、
オン・オフ信号に応じて前記増幅器の前記入力端子にバイアスを供給するトランジスタと、
前記増幅器の前記入力端子と接地点との間に接続された容量と、
前記増幅器の前記入力端子と接地点との間において前記容量と並列に接続された抵抗と、
前記抵抗と直列に接続されたダイオードとを備え、
前記ダイオードの立ち上がり電圧は前記増幅器のオン電圧よりも低いことを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
入力端子を持つ増幅器と、
オン・オフ信号に応じて前記増幅器の前記入力端子にバイアスを供給するトランジスタと、
前記増幅器の前記入力端子と接地点との間に接続された容量と、
前記増幅器の前記入力端子と接地点との間において前記容量と並列に接続された抵抗と、
前記抵抗と直列に接続されたスイッチと、
前記オン・オフ信号がオン信号からオフ信号に変わった際に前記スイッチを一定時間オンにする制御回路とを備えることを特徴とする電力増幅器。
【請求項３】
前記制御回路は、前記オン・オフ信号がオン信号からオフ信号に変わった際にパルス信号を出力するパルス発生回路を有することを特徴とする請求項２に記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記スイッチは、直列に接続された第１及び第２のスイッチを有し、
前記制御回路は、
前記オン・オフ信号を一定時間遅延させた信号により前記第１のスイッチのオン・オフを制御する遅延回路と、
前記オン・オフ信号を反転させた信号により前記第２のスイッチのオン・オフを制御するインバータとを有することを特徴とする請求項２に記載の電力増幅器。
【請求項５】
入力端子を持つ増幅器と、
オン・オフ信号に応じて前記増幅器の前記入力端子にバイアスを供給するトランジスタと、
前記増幅器の前記入力端子と接地点との間に接続された容量と、
前記増幅器の前記入力端子と前記容量との間に接続され、前記オン・オフ信号に応じてオン・オフするスイッチとを備えることを特徴とする電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話端末などに用いられる電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力増幅器のバイアス回路は、オン・オフ信号に応じて増幅器のベースにバイアスを供給するトランジスタを有する。また、低周波雑音を低減するために、増幅器のベースと接地点との間に接続された容量が設けられている（例えば、特許文献１参照）。オン・オフ信号がオン信号からオフ信号に変わった瞬間には、容量に蓄えられた電荷により増幅器はオンのままとなる。その後、抵抗を介して容量の電荷が放電されると、増幅器はオフとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３４８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のバイアス回路では、トランジスタのオフ時のリーク電流により、増幅器のオフ時にも抵抗に一定の電流が流れ、消費電力が増加していた。しかし、携帯電話の待機時間を長くするため、待機時に電力増幅器に流れる電流を１０μＡ以下にする必要がある。
【０００５】
また、消費電力を低減するために抵抗の抵抗値を大きくすると、放電に要する時間が長くなり、スイッチング速度が遅くなる。しかし、携帯電話用の電力増幅器では数μｓ以下でオフする必要がある。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は消費電力を低減し、かつスイッチング速度を速くすることができる電力増幅器を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電力増幅器は、入力端子を持つ増幅器と、オン・オフ信号に応じて前記増幅器の前記入力端子にバイアスを供給するトランジスタと、前記増幅器の前記入力端子と接地点との間に接続された容量と、前記増幅器の前記入力端子と接地点との間において前記容量と並列に接続された抵抗と、前記抵抗と直列に接続されたダイオードとを備え、前記ダイオードの立ち上がり電圧は前記増幅器のオン電圧よりも低いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、消費電力を低減し、かつスイッチング速度を速くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力増幅器を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るバイアス回路を示す図である。
【図３】比較例に係るバイアス回路を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るバイアス回路を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における制御信号を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３に係るバイアス回路を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３における制御信号を示すタイミングチャートである。
【図８】本発明の実施の形態４に係るバイアス回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る電力増幅器について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力増幅器を示す図である。この電力増幅器は携帯電話端末などに実装されている。入力端子ＩＮに入力されたＲＦ信号は、初段トランジスタＴｒ１及び後段トランジスタＴｒ２により増幅されて出力端子ＯＵＴから出力される。ここでは２段増幅器としているが、これに限らず２段以上の多段増幅器であればよい。Ｔｒ１及びＴｒ２はＧａＡｓ−ＨＢＴで構成される。
【００１２】
バイアス回路によりＴｒ１及びＴｒ２のベースにベース電流が供給される。Ｔｒ１の入力側に入力整合回路が設けられ、Ｔｒ１とＴｒ２の間に段間整合回路が設けられ、Ｔｒ２の出力側に出力整合回路が設けられている。Ｔｒ１及びＴｒ２のコレクタには３．４Ｖ程度のコレクタ電圧が印加され、エミッタは接地されている。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１に係るバイアス回路を示す図である。ここでは初段トランジスタＴｒ１用のバイアス回路の構成について説明するが、後段トランジスタＴｒ２のバイアス回路の構成も同様である。
【００１４】
バイアス回路は、ＧａＡｓ−ＨＢＴであるトランジスタＴｒｂ１，Ｔｒｂ２，Ｔｒｂ３、電界効果型トランジスタＦＥＴｂ１、インダクタＬｂ１、容量Ｃｂ１、抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２、ＧａＡｓショットキーダイオードＤｂ１を有する。
【００１５】
Ｔｒｂ１のベースとリファレンス電圧端子ＶＲｅｆの間にＦＥＴｂ１とＲｂ１が直列に接続されている。Ｔｒｂ１のベースと接地点の間にダイオード接続されたＴｒｂ２，Ｔｒｂ３が直列に接続されている。Ｔｒｂ１のコレクタは電源端子ＶＣＢに接続され、Ｔｒｂ１のエミッタはＴｒ１のベースに接続されている。
【００１６】
Ｔｒ１のベースと接地点の間にＬｂ１とＣｂ１が直列に接続されている。Ｃｂ１は低周波雑音を低減するための容量であり、その容量値は通常１００ｐＦ以上（例えば１０００ｐＦ）である。Ｒｂ２がＴｒ１のベースと接地点との間においてＣｂ１と並列に接続されている。このＲｂ２はＴｒ１のオフ時にＣｂ１の電荷を放電するための抵抗である。
【００１７】
Ｄｂ１がＲｂ２と直列に接続されている。Ｄｂ１の立ち上がり電圧（閾値電圧）はＴｒ１のオン電圧（閾値電圧）よりも低く設定されている。例えば、ＨＢＴであるＴｒ１のオン電圧は約１．２Ｖであるのに対して、Ｄｂ１の閾値電圧は０．６Ｖである。
【００１８】
次に動作について説明する。オン・オフ信号がオン信号（Ｈｉｇｈ）の場合には、ＦＥＴｂ１とＴｒｂ１がオンとなり、所望のベース電圧がＴｒ１に与えられＴｒ１がオンとなる。一方、オン・オフ信号がオフ信号（Ｌｏｗ）の場合には、ＦＥＴｂ１とＴｒｂ１がオフとなり、Ｔｒ１のベース電圧が低下してＴｒ１がオフとなる。このようにＦＥＴｂ１とＴｒｂ１はオン・オフ信号に応じてＴｒ１のベースにバイアスを供給する。
【００１９】
オン・オフ信号をオン信号からオフ信号に切り替えた瞬間（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）には、Ｃｂ１に蓄えられた電荷によりＴｒ１はオンのままとなる。その後、Ｒｂ２及びＤｂ１を介してＣｂ１の電荷が放電されると、Ｔｒ１はオフとなる。
【００２０】
Ｄｂ１の立ち上がり電圧はＴｒ１のオン電圧よりも低いため、Ｔｒ１がオフになった後もＤｂ１には電流が流れる。そして、一定時間が経過してＣｂ１の放電が進むとＤｂ１に電流が流れなくなる。Ｔｒ１のオフ時にはＤｂ１がオフになっているため、Ｒｂ１にはほとんど電流が流れない。
【００２１】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図３は、比較例に係るバイアス回路を示す図である。比較例ではＤｂ１が設けられていない。このため、Ｔｒｂ１のオフ時のリーク電流により、Ｔｒ１のオフ時にもＲｂ２に一定の電流が流れ、消費電力が増加する。消費電力を低減するためにＲｂ２の抵抗値を大きくすると、放電に要する時間が長くなり、スイッチング速度が遅くなる。
【００２２】
一方、本実施の形態では、Ｄｂ１を設けたことによりＴｒ１のオフ時にＲｂ２に電流が流れないため、消費電力を低減することができる。また、消費電力を低減するためにＲｂ２の抵抗値を大きくする必要がないため、Ｃｂ１の電荷を速やかに放電することができ、スイッチング速度を速くすることができる。
【００２３】
なお、Ｄｂ１はＧａＡｓショットキーダイオードに限らず、閾値電圧がＴｒ１のオン電圧よりも低いダイオードであれば何でもよい。例えば、ＨＢＴのベースとエミッタ層で構成したダイオードでもよい。
【００２４】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係るバイアス回路を示す図である。実施の形態１のＤｂ１の代わりに、ＧａＡｓ−ＨＢＴであるスイッチＴｒｂ４がＲｂ２と直列に接続されている。バイアス回路の外側にパルス発生回路１が設けられている。
【００２５】
図５は、本発明の実施の形態２における制御信号を示すタイミングチャートである。このパルス発生回路１は、オン・オフ信号がオン信号からオフ信号に変わった際（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ）にパルス信号（Ｈｉｇｈ）を出力する。このパルス信号によりスイッチＴｒｂ４は一定時間オンする。その間にＣｂ１に蓄えられた電荷が放電される。電荷が放電された後は再びＴｒｂ４がオフとなって電流が流れなくなるため、消費電力を低減することができる。また、消費電力を低減するためにＲｂ２の抵抗値を大きくする必要がないため、Ｃｂ１の電荷を速やかに放電することができ、スイッチング速度を速くすることができる。
【００２６】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係るバイアス回路を示す図である。実施の形態１のＤｂ１の代わりに、ＧａＡｓ−ＨＢＴであるスイッチＴｒｂ４，Ｔｒｂ５がＲｂ２と直列に接続されている。バイアス回路の外側に遅延回路２とインバータ３が設けられている。
【００２７】
図７は、本発明の実施の形態３における制御信号を示すタイミングチャートである。遅延回路２は、オン・オフ信号を一定時間遅延させた信号によりＴｒｂ４のオン・オフを制御する。インバータ３は、オン・オフ信号を反転させた信号によりＴｒｂ５のオン・オフを制御する。これにより、オン・オフ信号がオン信号からオフ信号に変わった際にスイッチＴｒｂ４，Ｔｒｂ５の両方が一定時間オンする。その間にＣｂ１に蓄えられた電荷が放電される。電荷が放電された後は再びＴｒｂ４がオフとなって電流が流れなくなるため、消費電力を低減することができる。また、消費電力を低減するためにＲｂ２の抵抗値を大きくする必要がないため、Ｃｂ１の電荷を速やかに放電することができ、スイッチング速度を速くすることができる。
【００２８】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係るバイアス回路を示す図である。実施の形態１のＲｂ２及びＤｂ１の代わりに、電界効果型トランジスタＦＥＴｂ２がＴｒ１のベースと容量Ｃｂ１との間に接続されている。
【００２９】
このスイッチＦＥＴｂ２は、オン・オフ信号に応じてオン・オフする。従って、オン・オフ信号がオフ信号になると、ＦＥＴｂ２はオフして、Ｔｒ１とバイアス回路を切断する。これにより、Ｃ１の電荷は放電されないが、バイアス回路とＴｒ１が切断されるのでＴｒ１は瞬時にオフ状態となる。従って、スイッチング速度を速くすることができる。また、実施の形態１のような抵抗Ｒｂ２を省略できるため、増幅器Ｔｒ１のオフ時に電流が流れなくなり、消費電力を低減することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  パルス発生回路（制御回路）
２  遅延回路（制御回路）
３  インバータ（制御回路）
Ｃｂ１  容量
Ｄｂ１  ダイオード
ＦＥＴｂ２  スイッチ
Ｒｂ２  抵抗
Ｔｒ１  初段トランジスタ（増幅器）
ＦＥＴｂ１，Ｔｒｂ１  トランジスタ
Ｔｒｂ４  スイッチ（第１のスイッチ）
Ｔｒｂ５  第２のスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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