(57)【要約】【課題】高周波入力電力や制御電圧の変動、又は、温度の変動によるバイアス電流の変動を確実に補償し、安定性の高い増幅動作を確保する。【解決手段】第１のトランジスタ１のベースへの高周波入力電力の変動や、第２のトランジスタ２のコレクタへ外部から印加される制御電圧の変動などにより、第１のトランジスタ２のベース電流が減少、又は、増加すると、第３のトランジスタ３のベース電位の変化によって、第１の抵抗器１１を流れる電流とｐｎダイオード５を流れる電流が変化し、その電流変化によって第２のトランジスタ２のベース電位が、そのコレクタ電流、すなわち、第１のトランジスタ１のベース電流を増加させるよう変化を受けるようになっており、ベース電流の変動に対して充分な補償がなされるものとなっている。【選択図】図１
2006304178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から印加される制御電圧によってバイアス調整が可能なバイアス回路を有し、高周波信号の増幅が行われるようバイポーラトランジスタを用いてなる電力増幅器であって、
ベースに印加された高周波信号の増幅を行う第１のバイポーラトランジスタを有し、当該第１のバイポーラトランジスタのコレクタは、当該コレクタへの電源供給を行うと共に、当該コレクタからの出力信号が入力される外部回路と接続可能とされる一方、エミッタは接地され、ベースには、第２のバイポーラトランジスタのエミッタが接続されると共に、第３のバイポーラトランジスタのベースが第３の抵抗器を介して接続され、
前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタは、前記外部からの制御電圧が印加可能とされる一方、ベースは、第２の抵抗器を介してコレクタに接続されると共に、ｐｎダイオードのアノードに接続され、
前記ｐｎダイオードのカソードは、前記第３のバイポーラトランジスタのコレクタに接続され、
前記第３のバイポーラトランジスタのコレクタは第１の抵抗器を介して前記外部からの制御電圧が印加可能とされる一方、エミッタは接地されてなることを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】
前記ｐｎダイオードに代えて、コレクタとベースとが短絡された第４のバイポーラトランジスタを用い、当該第４のバイポーラトランジスタのコレクタとベースとを第２のバイポーラトランジスタのベースに、エミッタを第３のバイポーラトランジスタのコレクタに、それぞれ接続してなることを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記第３のバイポーラトランジスタのベースが第１のキャパシタを介して接地されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２いずれか記載の電力増幅器。
【請求項４】
前記第３の抵抗器に代えて、第１のバイポーラトランジスタのベースと第３のバイポーラトランジスタのベースとの間に第１のインダクタが接続されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２いずれか記載の電力増幅器。
【請求項５】
前記第２のバイポーラトランジスタのベースとｐｎダイオードのアノードの間に第４の抵抗器が直列接続されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２いずれか記載の電力増幅器。
【請求項６】
前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタに第５の抵抗器が接続され、当該第５の抵抗器を介して制御電圧が印加可能とされてなることを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか記載の電力増幅器。
【請求項７】
前記第１のバイポーラトランジスタのベースと第２のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に、第６の抵抗器が直列に接続されてなることを特徴とする請求項１記載の電力増幅器。
【請求項８】
前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタが第２のキャパシタを介して接地されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項７いずれか記載の電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にＡＢ級またはＢ級で動作するバイポーラトランジスタを用いた電力増幅器に係り、特に、ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓなどのＧａＡｓ系ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下、「ＨＢＴ」と称す）を用いた無線ＬＡＮ等の移動体通信器に用いられる電力増幅器におけるバイアス電流の安定化を図ったものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の回路としては、例えば、図９に示されたような構成のものが知られている。以下、同図を参照しつつこの従来回路について説明する。
この電力増幅器は、電力増幅用バイポーラトランジスタ（以下、「トランジスタ」と称す）Ｔｒ１によって、そのベースに入力された高周波信号が増幅され、図示されない外部電源に接続されるコレクタから増幅出力が得られるよう構成されたものである。さらに、２つのバイポーラトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３を主たる構成要素としてトランジスタＴｒ１のベースバイアス電流を調整するバイアス回路が設けられたものとなっている。
【０００３】
かかる構成において、トランジスタＴｒ１のベースバイアス電流Ｉｂ１は、バイアス電流供給用トランジスタであるトランジスタＴｒ２のコレクタ電流Ｉｃ２で供給されるようになっており、このコレクタ電流Ｉｃ２はトランジスタＴｒ２のコレクタに外部から印加される制御電圧Ｖｃｔｌによって調整されるものとなっている。
この回路において、トランジスタＴｒ２のベース電位Ｖｂ２は、トランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ１とトランジスタＴｒ２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ２の和であることから以下の関係式が成立し、何らかの原因によりこの条件が変動を受けるような状態が生じても常にバランスが保たれるよう動作がなされるようになっている。
【０００４】
Ｉｂ１＝Ｉｃ２・・・式（１）
【０００５】
Ｖｂ２＝Ｖｂｅ１＋Ｖｂｅ２・・・式（２）
【０００６】
かかる関係式が成立する状態において、トランジスタＴｒ３のコレクタ電流Ｉｃ３がトランジスタＴｒ２のベース電流に比べて十分に大きいとすれば、抵抗器Ｒ１（抵抗値をＲｃとする）に流れる電流Ｉｒｃは、ほぼＩｃ３と等しくなる。そして、Ｖｂ２は、制御電圧Ｖｃｔｌと、抵抗器Ｒ１の端子間電圧Ｖｒｃにより以下の式で表される。
【０００７】
Ｖｂ２＝Ｖｃｔｌ−Ｖｒｃ＝Ｖｃｔｌ−Ｒｃ×Ｉｒｃ≒Ｖｃｔｌ−Ｒｃ×Ｉｃ３・・・式（３）
【０００８】
これら式（１）〜式（３）から、Ｖｂ２は、Ｉｃ３により変動し、Ｉｂ１に影響を与えることが理解できる。そして、Ｉｂ１の変動量はＶｒｃの変動幅により左右されるということが言える。
【０００９】
次に、この従来回路のより具体的な動作について説明すれば、まず、高周波入力電力が変動した場合の動作について説明する。
例えば、高周波入力電力が増加すると、トランジスタＴｒ１が必要とするベース電流Ｉｂ１は増加するが、このときトランジスタＴｒ２に充分なコレクタ電流Ｉｃ２が供給されないと、Ｉｂ１が枯渇してトランジスタＴｒ１のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ１は低下することとなる。一方、抵抗器Ｒ２に流れる電流が非常に少なく、抵抗器Ｒ２における電圧降下が無視できるほど小さければ、Ｖｂｅ１とトランジスタＴｒ３のベース電圧Ｖｂｅ３は等しいと考えられ、Ｖｂｅ１の低下によりＶｂｅ３が低下してＩｃ３が減少する。
【００１０】
そして、Ｉｃ３が減少すると先の式（３）からトランジスタＴｒ２のべース電位Ｖｂ２が上昇してＩｃ２が増加する結果、トランジスタＴｒ１のベース電流Ｉｂ１を増加させるよう補償がなされることとなる。逆に、トランジスタＴｒ１のベース電流が供給過多になった場合には、上述の動作とは逆の動作がなされＩｂ１が減少されるよう補償されることとなる。
【００１１】
次に、外部からトランジスタＴｒ２のコレクタへ印加される制御電圧Ｖｃｔｌが変動した場合の動作について説明する。
例えば、Ｖｃｔｌが低下したとすると、式（３）からＶｂ２が低下してＩｃ２即ちＩｂ１は低下する。そのため、Ｖｂｅ１が低下することとなるので、先の高周波入力電力の変動で説明したと同様に、Ｉｂ１が増加するよう補償されることとなる。一方、制御電圧Ｖｃｔｌが上昇すると、回路はＩｂ１の増加を抑えるよう動作し、結局、Ｖｃｔｌの変動に対してＩｂ１の変動は小さくなる。
【００１２】
次に、温度が変動した場合の動作について説明する。
例えば、温度が低下した場合、一般的にバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間の閾値は高くなるため、ベース電流及びコレクタ電流が減少する。それ故、Ｉｂ１が減少するが、Ｉｃ３も減少するためこれまで説明したと同様、Ｉｂ１が増加するよう補償されることとなる。また、温度が上昇した場合には、Ｉｂ１は増加するが、前述の場合とは逆の動作がなされＩｂ１が減少するよう補償されることとなり、結局、温度変動に対するＩｂ１の変動は小さくなる。
【００１３】
このように、従来回路は、高周波入力電力や制御電圧の変動、さらには、温度の変動によるＩｂ１の変動が抑圧されるよう動作するものとなっている。
このような従来回路における動作については、例えば、非特許文献１などに開示されているところである。
【００１４】
【非特許文献１】Ｐ．Ｒ．グレイ、Ｒ．Ｇ．メイヤー、「超ＬＳＩのためのアナログ集積回路設計技術・上」、倍風館、１９９０年１月、ｐ２２１、図４．４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述のような従来回路においては、トランジスタＴｒ１のベース電流Ｉｂ１の補償量はＩｃ３よって変動する抵抗器Ｒ１の端子間電圧Ｖｒｃの変動幅により左右される。ここで、Ｖｒｃは、先の式（３）より導出される下記する式（３Ａ）を満たすように設定される。
【００１６】
Ｖｒｃ＝Ｖｃｔｌ−Ｖｂ２・・・式（３Ａ）
【００１７】
しかし、先の式（２）から理解できるように、トランジスタＴｒ２のベース電位Ｖｂ２は、バイポーラトランジスタ２つ分のベース・エミッタ間電圧を加算した値であることから、例えば、Ｖｂｅ１＝１．３Ｖのバイアス点で使用する場合、式（１）及び式（２）を満たすように回路定数を調整するとＶｂｅ２＝１．２Ｖ程度となるため、Ｖｂ２＝２．５Ｖが必要となる。
【００１８】
ところが、通信装置などにおいて回路の低電圧化が強く所望されている状況において、Ｖｃｔｌを大きな値に設定することはできず、上述のような場合に、例えば、Ｖｃｔｌは、Ｖｃｔｌ＝３．０Ｖが供給されるとすると、式（３Ａ）からＶｒｃ＝０．５ＶとなりＩｒｃの変動に対して大きな変動幅を得ることができない。その結果、高周波入力電力や制御電圧の変動などに対してＩｂ１の変動を充分に抑えることができず、高入力電力時の歪みの発生や、制御電圧や温度の変動に対する感度が大きくなる、すなわち、換言すれば、動作が不安定となるという問題があった。
【００１９】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、高周波入力電力や制御電圧の変動、または、温度の変動によるバイアス電流の変動が確実に補償され、動作の安定性のよい電力増幅器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る電力増幅器は、
外部から印加される制御電圧によってバイアス調整が可能なバイアス回路を有し、高周波信号の増幅が行われるようバイポーラトランジスタを用いてなる電力増幅器であって、
ベースに印加された高周波信号の増幅を行う第１のバイポーラトランジスタを有し、当該第１のバイポーラトランジスタのコレクタは、当該コレクタへの電源供給を行うと共に、当該コレクタからの出力信号が入力される外部回路と接続可能とされる一方、エミッタは接地され、ベースには、第２のバイポーラトランジスタのエミッタが接続されると共に、第３のバイポーラトランジスタのベースが第３の抵抗器を介して接続され、
前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタは、前記外部からの制御電圧が印加可能とされる一方、ベースは、第２の抵抗器を介してコレクタに接続されると共に、ｐｎダイオードのアノードに接続され、
前記ｐｎダイオードのカソードは、前記第３のバイポーラトランジスタのコレクタに接続され、
前記第３のバイポーラトランジスタのコレクタは第１の抵抗器を介して前記外部からの制御電圧が印加可能とされる一方、エミッタは接地されてなるものである。
前記ｐｎダイオードに代えて、コレクタとベースとが短絡された第４のバイポーラトランジスタを用い、当該第４のバイポーラトランジスタのコレクタとベースとを第２のバイポーラトランジスタのベースに、エミッタを第３のバイポーラトランジスタのコレクタに、それぞれ接続した構成としても好適である。
また、前記第３のバイポーラトランジスのベースが第１のキャパシタを介して接地された構成としても好適である。
また、前記第３の抵抗器に代えて、第１のバイポーラトランジスタのベースと第３のバイポーラトランジスタのベースの間に第１のインダクタが接続された構成としても好適である。
また、前記第２のバイポーラトランジスタのベースとｐｎダイオードのアノードの間に第４の抵抗器が直列接続された構成としても好適である。
また、前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタに第５の抵抗器が接続され、当該第５の抵抗器を介して制御電圧が印加可能とされた構成としても好適である。
また、前記第１のバイポーラトランジスタのベースと第２のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に、第６の抵抗器が直列に接続された構成としても好適である。
また、前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタが第２のキャパシタを介して接地された構成としても好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高周波入力電力や制御電圧の変動、又は、温度の変動に伴うバイアス電流の補償量を充分に確保できるようにしたので、高周波入力電力や制御電圧の変動、又は、温度の変動に起因するバイアス電流の変動が充分、確実に抑圧され、高周波信号を増幅するトランジスタに安定したベースバイアス電流が供給できる電力増幅器を提供することができるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図８並びに図１０乃至図１２を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における電力増幅器の第１の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
この第１の構成例における電力増幅器は、電力増幅用バイポーラトランジスタ（図１においては「Ｔｒ１」と表記）１を有してなると共に、この電力増幅用バイポーラトランジスタ（以下、「第１のトランジスタ」とも称する）１のバイアス回路が第２のバイポーラトランジスタ（図１においては「Ｔｒ２」と表記すると共に、以下、「第２のトランジスタ」と称する）２と第３のバイポーラトランジスタ（図１においては「Ｔｒ３」と表記すると共に、以下、「第３のトランジスタ」と称する）３とを主たる構成要素として構成されたものとなっている。なお、本発明の実施の形態においては、第１乃至第３のトランジスタ１〜３は、いずれもｎｐｎ型のバイポーラトランジスタが用いられたものとなっている。
【００２３】
第１のトランジスタ１は、そのエミッタが接地される一方、コレクタは高周波出力端子３１を介して外部に設けられる次段の回路（図示せず）の入力段に接続されるようになっている。なお、本発明の実施の形態においては、第１のトランジスタ１は、いわゆるオープンコレクタとなっているため、図示されない次段の回路によって第１のトランジスタ１のコレクタ電源が供給される構成となっている。
【００２４】
一方、第１のトランジスタ１のベースには、高周波入力端子３２を介して高周波入力信号が印加されるようになっている。さらに、第１のトランジスタ１のベースは、第２のトランジスタ２のエミッタに接続されると共に、第３の抵抗器（図１においては「Ｒ３」と表記）１３を介して第３のトランジスタ３のベースに接続されている。
【００２５】
第２のトランジスタ２のコレクタは、制御電圧端子３３に接続されると共に、第２の抵抗器（図１においては「Ｒ２」と表記）１２を介して第２のトランジスタ２のベースと接続されている。さらに、第２のトランジスタ２のベースには、ｐｎダイオード（図１においては「Ｄｘ４」と表記）５のアノードが接続され、このｐｎダイオード５のカソードは第３のトランジスタ３のコレクタに接続されたものとなっている。
また、第３のトランジスタ３のコレクタは、第１の抵抗器（図１においては「Ｒ１」と表記）１１を介して制御電圧端子３３へ接続される一方、エミッタは接地されている。
【００２６】
次に、上記構成における動作について説明する。
まず、第１のトランジスタ１のベースバイアス電流をＩｂ１、第２のトランジスタ２のコレクタ電流をＩｃ２、第２のトランジスタ２のベース電位をＶｂ２、第１のトランジスタ１のベース・エミッタ間電圧をＶｂｅ１、第２のトランジスタ２のベース・エミッタ間電圧をＶｂｅ２とすると、従来回路と同様に下記する関係式が成立する。
【００２７】
Ｉｂ１＝Ｉｃ２・・・式（４）
【００２８】
Ｖｂ２＝Ｖｂｅ１＋Ｖｂｅ２・・・式（５）
【００２９】
さらに、第３のトランジスタ３のコレクタ電流をＩｃ３、第１の抵抗器１１に流れる電流をＩｒｃ、ｐｎダイオード５に流れる電流をＩｄｘとすると、Ｉｃ３＝Ｉｒｃ＋Ｉｄｘが成立し、例えば、Ｉｃ３が増加すると、ＩｒｃとＩｄｘも同様に増加する。
そして、制御電圧端子３３に印加される電圧をＶｃｔｌ、第１の抵抗器１１の抵抗値をＲｃ、その端子間電圧をＶｒｃとすると、第３のトランジスタ３のコレクタ電位Ｖｃ３は下記する式で表される。
【００３０】
Ｖｃ３＝Ｖｃｔｌ−Ｖｒｃ＝Ｖｃｔｌ−Ｒｃ×Ｉｒｃ・・・式（６）
【００３１】
ここで、ｐｎダイオード５のアノード・カソード間の電位差をＶｄｘとおくと、Ｖｂ２は下記する式で表される。
【００３２】
Ｖｂ２＝Ｖｃ３＋Ｖｄｘ＝Ｖｃｔｌ−Ｖｒｃ＋Ｖｄｘ＝Ｖｃｔｌ−Ｒｃ×Ｉｒｃ＋Ｖｄｘ・・・式（７）
【００３３】
したがって、式（４）〜式（７）から、Ｖｂ２はＩｒｃによって変動し、Ｉｂ１に影響を与えることが理解できる。ここで、Ｖｒｃは、式（６）及び式（７）より導出される下記する式を満たすよう設定される。
【００３４】
Ｖｒｃ＝Ｖｃｔｌ−Ｖｃ３＝Ｖｃｔｌ−Ｖｂ２＋Ｖｄｘ・・・式（６Ａ）
【００３５】
したがって、、例えば、第１のトランジスタ１をＶｂｅ１＝１．３Ｖのバイアス点で使用する場合、式（４）、式（５）を満たすように回路定数を調整すると、Ｖｂｅ２＝１．２Ｖと程度となることから、Ｖｂ２＝２．５Ｖが必要となる。また、ｐｎダイオード５のアノード・カソード間の電位差Ｖｄｘは、Ｖｂｅ２と同程度、すなわち、Ｖｄｘ＝１．２Ｖとし、Ｖｃｔｌ＝３．０Ｖが供給されるとすると、式（６Ａ）からＶｒｃ＝１．７Ｖとなり、第１の抵抗器１１に流れる電流Ｉｒｃの変動に対する第１の抵抗器１１の端子間電圧Ｖｒｃの変動幅は従来回路に比して大きくなることが理解できる。
【００３６】
一方、Ｉｄｘが第２のトランジスタ２のベース電流に比べて充分に大きいとすれば、第２の抵抗器１２（抵抗値をＲｃ２とする）に流れる電流Ｉｒｃ２は、ほぼＩｄｘと等しくなり、第２の抵抗器１２の端子間電圧をＶｒｃ２とすると、Ｖｂ２は下記する式（８）によっても表される。
【００３７】
Ｖｂ２＝Ｖｃｔｌ−Ｖｒｃ２＝Ｖｃｔｌ−Ｒｃ２×Ｉｒｃ２≒Ｖｃｔｌ−Ｒ
ｃ２×Ｉｄｘ・・・式（８）
【００３８】
それ故、式（８）から、Ｖｂ２はＩｄｘにより変動することが理解でき、式（４）〜式（８）の結果を踏まえると、Ｖｂ２はＩｃ３により変動することが理解できる。
そして、ＩｒｃとＩｄｘによるＩｂ１の補償量は、それぞれ違うため、ＩｒｃとＩｄｘの比を第１の抵抗器１１の抵抗値Ｒｃと第２の抵抗器１２の抵抗値Ｒｃ２で調整することで、Ｉｂ１の補償量を調整することができる。
【００３９】
次に、バイアス電流の変動を招く具体的な要因毎における回路動作について説明する。
最初に、高周波入力電力が変動した場合の動作について説明する。
例えば、高周波入力電力が増加すると、第１のトランジスタ１が必要とするベース電流Ｉｂ１は増加するが、このとき第２のトランジスタ２のコレクタ電流Ｉｃ２が充分供給されないと、Ｉｂ１が枯渇して第１のトランジスタ１のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ１は低下する。ここで、第３の抵抗器１３に流れる電流が少なく、その電圧降下が無視できるほど小さければ、Ｖｂｅ１と第３のトランジスタ３のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ３は等しいと考えることができる。それ故、Ｖｂｅ１の低下によりＶｂｅ３が低下して第３のトランジスタ３のコレクタ電流Ｉｃ３が減少し、第１の抵抗器１１に流れる電流Ｉｒｃとｐｎダイオード５に流れる電流Ｉｄｘも減少する。
【００４０】
そして、Ｉｒｃの減少によりＶｂ２が上昇することが式（７）から理解できる。また、Ｉｄｘの減少によってもＶｂ２が上昇することが式（８）から理解できる。このようなＶｂ２の上昇によってＩｃ２が増加、すなわち、Ｉｂ１を増加させるように補償が行われることとなる。逆に、第１のトランジスタ１のベース電流が供給過多となった場合は、上述の動作とは逆の動作がなされＩｂ１が減少されるよう補償されることとなる。
【００４１】
次に、外部から第２のトランジスタ２のコレクタへ印加される制御電圧Ｖｃｔｌが変動した場合の動作について説明する。
例えば、Ｖｃｔｌが低下したとすると、Ｖｂ２は低下するが、Ｖｃ３の低下によるＩｄｘの増加によってＶｂ２が低下することが式（７）から理解できる。したがって、式（４）、式（５）より、Ｉｃ２即ちＩｂ１は低下する。そのため、Ｖｂｅ１は低下するため、先の高周波入力電力の変動で説明したと同様にしてＩｂ１が増加するように補償されることとなる。また、制御電圧Ｖｃｔｌが上昇した場合には、Ｉｂ１の増加を抑えるよう動作し、結局、Ｖｃｔｌの変動に対してＩｂ１の変動は小さくなる。
【００４２】
次に、温度が変動した場合の動作について説明する。
例えば、温度が低下した場合、一般的にバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間の閾値は高くなるため、ベース電流及びコレクタ電流が減少する。それ故、Ｉｂ１が減少するが、Ｉｃ３も減少するためこれまで説明したと同様、Ｉｂ１が増加するよう補償されることとなる。また、温度が上昇した場合には、Ｉｂ１は増加するが、前述の場合とは逆の動作がなされＩｂ１が減少するよう補償されることとなり、結局、温度変動に対するＩｂ１の変動は小さくなる。
このように第１の構成例における高周波増幅器においては、バイアス回路によって高周波入力電力や制御電圧の変動、さらには、温度の変動による第１のトランジスタ１のベース電流Ｉｂの変動が抑圧されるようになっている。
【００４３】
次に、本発明の実施の形態における電力増幅器の動作特性に関するシュミレーション結果について、図１０乃至図１２を参照しつつ説明する。
まず、このシュミレーション結果は、バイポーラトランジスタとしてＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ  ＨＢＴを用い、第１のトランジスタ１がＡＢ級で動作するように回路定数を設定し、さらに、それぞれ次述するような条件の下でシュミレーションした結果である。
【００４４】
最初に、図１０は、高周波入力端子３２から入力される高周波信号を大きくした場合の第１のトランジスタ１のベース・エミッタ間電圧をシュミレーションしたものである。同図において、横軸は高周波入力信号のレベルを、縦軸は第１のトランジスタ１のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅ１の大きさを、それぞれ示している。
また、同図において、実線で示された特性線は、本発明の実施の形態における電力増幅器のシュミレーション結果であり、点線で示された特性線は、従来回路の同様な特性である。なお、図１１及び図１２においても、特性線の区別は上述の図１０同様であるとする。
【００４５】
ここで、バイポーラトランジスタがＡＢ級動作するとき、ベース電流Ｉｂ１は高電力入力時に増加するが、Ｖｂｅ１が一定であれば無信号入力時のＩｂ１のバイアス点を維持していることになるため、図１０ではＶｂｅ１を観察している。図１０から高電力入力時にもＶｂｅ１が一定であり、バイアス点が変動していないことから歪みが小さいと言える。
【００４６】
図１１は、制御電圧を変動させた場合のシュミレーション結果であり、横軸は制御電圧の大きさを、縦軸は第１のトランジスタ１のベース電流の大きさを、それぞれ示している。同図より、制御電圧の変化に対するベース電流Ｉｂ１の感度が従来回路に比して低下していることが確認できる。
【００４７】
図１２は、温度を変動させた場合のシュミレーション結果であり、横軸は温度の変化を、縦軸は第１のトランジスタ１のベース電流の大きさを、それぞれ示している。同図より、温度の変化に対するベース電流Ｉｂ１の感度が従来回路に比して低下していることが確認できる。
【００４８】
次に、第２の構成例について、図２を参照しつつ説明する。なお、図１に示された第１の構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第２の構成例は、先の図１におけるｐｎダイオード５に代えて、ダイオード接続された第４のｎｐｎ型トランジスタ（以下、「第４のトランジスタ」と称する）４を用いたものである。
すなわち、第４のトランジスタ４は、そのコレクタとベースとが相互に接続されると共に、その接続点は第２のトランジスタ２のベースと第２の抵抗器１２の一端に接続されたものとなっている。そして、第４のトランジスタ４のエミッタは、第３のトランジスタ３のコレクタに接続されている。
【００４９】
かかる構成においては、第４のトランジスタ４は、そのベースとコレクタとが短絡されているため、ｐｎダイオードと同様の機能、すなわち、図１のｐｎダイオード５と同様の機能を果たすため、図１に示された第１の構成例と同様の動作、効果を得ることができるものである。
【００５０】
次に、第３の構成例について、図３を参照しつつ説明する。なお、図１に示された第１の構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第３の構成例は、第３のトランジスタ３のベースが、第１のキャパシタ２１を介して接地された点が、図１に示された第１の構成例と異なるものである。
ところで、高周波入力端子３２から入力される高周波信号は、第３の抵抗器１３によって減衰されて第３のトランジスタ３のベースに現れるが、減衰が充分でない場合は、第３のトランジスタ３が高周波動作してしまい、電流増加や発振の原因となる。
しかしながら、この第３の構成例においては、大きな容量値に設定された第１のキャパシタ（図３においては「Ｃ１」と表記）２１によって、第３のトランジスタ３のベースが高周波的に接地されるため、上述のような問題が確実に回避される。
【００５１】
次に、第４の構成例について、図４を参照しつつ説明する。なお、図１に示された第１の構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第４の構成例は、先の図１における第３の抵抗器１３に代えて、第１のインダクタ（図４においては「Ｌ１」と表記）２５を用いたものである。
【００５２】
かかる構成において、高周波入力端子３２から入力される高周波信号は、第１のインダクタ２５によって減衰されて第３のトランジスタ３のベースに現れないようにされている。また、図１の構成例の第３の抵抗器１３における電圧降下が、この第４の構成例では生じないため、Ｖｂｅ１＝Ｖｂｅ３となり、バイアス回路の感度をより高めることができる。
【００５３】
次に、第５の構成例について、図５を参照しつつ説明する。なお、図１に示された第１の構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第５の構成例は、第２のトランジスタ２のベースとｐｎダイオード５のアノードとが、第４の抵抗器１４を介して接続された点が、図１に示された構成例と異なるものである。
かかる構成においては、第４の抵抗器１４から第２のトランジスタ２のベースを見たインピーダンスが高くなるため、第２のトランジスタ２の発振を抑圧できるという特徴を有する。
【００５４】
次に、第６の構成例について、図６を参照しつつ説明する。なお、図１に示された第１の構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第６の構成例は、第２のトランジスタ２のコレクタが第５の抵抗器１５を介して高周波出力端子３１と接続された点が、図１に示された構成例と異なるものである。
かかる構成においては、第５の抵抗器１５から第２のトランジスタ２のベースを見たインピーダンスが高くなるため、第２のトランジスタ２の発振を抑圧できるという特徴を有する。
【００５５】
次に、第７の構成例について、図７を参照しつつ説明する。なお、図１に示された第１の構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第７の構成例は、第２のトランジスタ２のエミッタと第１のトランジスタ１のベースとが、第６の抵抗器１６を介して接続されると共に、この第６の抵抗器１６と第２のトランジスタ２のエミッタとの接続点に、第３の抵抗器１３の一端が接続された点が、図１に示された構成例と異なるものである。
【００５６】
一般に、第１のトランジスタ１のベース電流Ｉｂ１が増加した場合、熱抵抗による温度上昇が生じて第１のトランジスタ１が熱暴走する可能性があるが、かかる構成においては、Ｉｂ１が増加すると、第６の抵抗器１６による電圧降下が大きくなり、第１のトランジスタ１のベース・エミッタ電圧Ｖｂｅ１および第２のトランジスタ２のベース・エミッタ電圧Ｖｂｅ２を低下させて熱暴走を抑えることができる。
【００５７】
次に、第８の構成例について、図８を参照しつつ説明する。なお、図１に示された第１の構成例と同一の構成要素については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明することとする。
この第８の構成例は、第２のトランジスタ２のコレクタが、第２のキャパシタ２２を接地された点が、図１に示された第１の構成例と異なるものである。
高周波入力端子３２から入力された高周波信号は、第２のトランジスタ２によって増幅されてコレクタ側に現れるが、第２のキャパシタ２２によって、その振幅を抑圧でき、制御電圧端子３３に現れる高周波信号を小さくできる。
【００５８】
上述した各々の構成は、次のように相互に組み合わせるようにしてもよいものである。
まず、図１に示された構成に、図３、図５乃至図８に各々示された構成例を任意に組み合わせた構成としても上述した本発明の実施の形態における電力増幅器と同様の作用、効果を得ることができる。すなわち、例えば、図１に示された構成例において、図３に示された第１のキャパシタ２１を設けるようにしてもよく、さらに、図５乃至図８に示された構成例を任意に適用しても勿論よいものである。
【００５９】
また、同様に、図１に示された構成例に、図４乃至図８にそれぞれ示された構成例を組み合わせた構成としてもよい。
さらに、図２に示された構成に、図３、図５乃至図８に各々示された構成例を任意に組み合わせた構成としても上述した本発明の実施の形態における電力増幅器と同様の作用、効果を得ることができる。
またさらに、図２に示された構成例に、図４乃至図８にそれぞれ示された構成例を任意に適用した構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態における電力増幅器の第１の構成例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における電力増幅器の第２の構成例を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態における電力増幅器の第３の構成例を示す構成図である。
【図４】本発明の実施の形態における電力増幅器の第４の構成例を示す構成図である。
【図５】本発明の実施の形態における電力増幅器の第５の構成例を示す構成図である。
【図６】本発明の実施の形態における電力増幅器の第６の構成例を示す構成図である。
【図７】本発明の実施の形態における電力増幅器の第７の構成例を示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態における電力増幅器の第８の構成例を示す構成図である。
【図９】従来の電力増幅器の一構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態の電力増幅器における高周波入力電力の変化に対する第１のトランジスタのベース・エミッタ間電圧の変化特性のシュミレーション結果を従来回路の変化特性と共に示す特性線図である。
【図１１】本発明の実施の形態の電力増幅器における制御電圧の変化に対する第１のトランジスタのベース電流の変化特性のシュミレーション結果を従来回路の変化特性と共に示す特性線図である。
【図１２】本発明の実施の形態の電力増幅器における温度の変化に対する第１のトランジスタのベース電流の変化特性のシュミレーション結果を従来回路の変化特性と共に示す特性線図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…第１のｎｐｎ型トランジスタ
２…第２のｎｐｎ型トランジスタ
３…第３のｎｐｎ型トランジスタ
４…第４のｎｐｎ型トランジスタ
５…ｐｎダイオード
１１…第１の抵抗器
１２…第２の抵抗器
１３…第３の抵抗器
１４…第４の抵抗器
１５…第５の抵抗器
１６…第６の抵抗器
２１…第１のキャパシタ
２２…第２のキャパシタ
２５…第１のインダクタ
３１…高周波出力端子
３２…高周波入力端子
３３…制御電圧端子
【図１】
2006304178.tif 000003
【図２】
2006304178.tif 000004
【図３】
2006304178.tif 000005
【図４】
2006304178.tif 000006
【図５】
2006304178.tif 000007
【図６】
2006304178.tif 000008
【図７】
2006304178.tif 000009
【図８】
2006304178.tif 000010
【図９】
2006304178.tif 000011
【図１０】
2006304178.tif 000012
【図１１】
2006304178.tif 000013
【図１２】
2006304178.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月28日(2005.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記第２のバイポーラトランジスタのベースとｐｎダイオードのアノードの間に第４の抵抗器が直列接続されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか記載の電力増幅器。