(57)【要約】所定のレベルのバイアス電流を生成する集積回路バイアスネットワークが開示される。トランジスタは、電界効果トランジスタに印加される所定の入力ゲート−ソース電圧に対応するバイアス電流のレベルを生成する。制御回路が設けられる。制御回路は電界効果トランジスタに接続され、制御電流パス経由で電流を供給して電界効果トランジスタ入力電圧を生成する。補償回路は制御回路に接続している。補償回路は、電界効果トランジスタと同一タイプの補償トランジスタを含む。補償回路は、補償トランジスタを作動させて、電流を制御電流パスから迂回させる。それによって、入力電圧が電界効果トランジスタに印加されてかかる電界効果トランジスタが所定のレベルのバイアス電流を生成することを可能にする大きさの電流を抽出することが、プロセス変動によって補償トランジスタに引き起こされる。
2005524310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のレベルのバイアス電流を生じるバイアスネットワーク用集積回路であって、
前記バイアスネットワークが、
（Ａ）ゲート、ソースおよびドレインを有し、前記トランジスタに印加される所定の入力ゲート−ソース電圧に対応するバイアス電流のレベルを生成する電界効果トランジスタと、
（Ｂ）制御電流パスを介して電流を供給する前記電界効果トランジスタに接続されて、前記電界効果トランジスタ入力ゲート−ソース電圧を生成する制御回路と、
（Ｃ）前記制御回路に接続され、前記電界効果トランジスタと同じタイプの補償トランジスタを含んでおり、前記補償トランジスタを作動させて前記制御パスからの電流を変化させ、それによって、入力ゲート−ソース電圧が前記電界効果トランジスタに印加されて前記電界効果トランジスタが前記所定のレベルのバイアス電流を生じることができる大きさの電流を、プロセス変動によって前記補償トランジスタが抽出させられることを特徴とする補償回路と、
（Ｄ）第１および第２の電極を有するトランジスタスイッチと、を含み、
前記第１電極と第２電極との間の導電性が前記トランジスタスイッチの制御電極に供給されるオン／オフ制御信号によって制御され、前記第１及び第２電極の一方が前記電界効果トランジスタの前記ゲートに接続され、かつ前記第１及び第２電極の他方が所定の基準電位に接続されており、前記トランジスタスイッチが導電状態におかれて、前記制御信号のオフ状態の間、前記電界効果トランジスタの前記ゲートが前記基準電位に接続され、「オフ」状態の間、前記基準電位によって前記電界効果トランジスタが非導電状態に変わり、前記トランジスタスイッチが前記制御信号のオン状態の間、前記電界効果トランジスタの前記ゲートが前記基準電位から切り離されて、前記「オン」状態の間、前記電界効果トランジスタがその前記ゲートに供給される信号を増幅することが可能になることを特徴とする、
集積回路。
【請求項２】
前記基準電位が前記制御手段に接続されていることを特徴とする請求項１記載の集積回路。
【請求項３】
前記電界効果トランジスタ、前記補償トランジスタおよび前記スイッチトランジスタが空乏モード電界効果トランジスタであることを特徴とする請求２記載の集積回路。
【請求項４】
前記補償回路が、第２の基準電位と当該最初に言及した基準電位との間に接続されることを特徴とする請求項３記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクティブバイアス回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術的に公知であるように、アクティブバイアス回路は応用の範囲が広い。かかるアクティブバイアス回路の一つが、発明者がエドワード・Ｔ・ルイスで1998年8月11日に出願されて本願と同一の譲受人に譲渡された、「プロセス変動補償および電力供給変動補償を行うバイアス回路」と題された米国特許第５，７９３，１９４号に説明されている。その主題全体は本願に引用して援用する。これらの用途には、電池式の携帯電話および無線ローカル・エリア・ネットワーク（WLANS）が含まれる。より詳しくは、バイアス回路を用いてその中で使用されている送受信器用増幅器にバイアス電流を供給してもよい。
【０００３】
また、技術的に公知であるように、電池式の携帯電話および無線ローカル・エリア・ネットワーク（WLANS）といった用途では、電話が受信モードであるときに送信側増幅器の電力を低減することはしばしば望ましいことである。かかる電力低減を行うために示唆された１つの技術は、ＶＤＤおよびＲＦ増幅トランジスタのドレインと直列にトランジスタスイッチを配置することである。ＲＦ増幅トランジスタのドレインからＶＤＤを切り離すことによって節電される。しかし、このことにはいくつかの重大な不利な点がある。さらに、ＲＦトランジスタと直列であるトランジスタスイッチは、所望の増幅の間、導電モードでなければならない。かかるトランジスタスイッチが導電中のとき、電圧降下がかかるトランジスタスイッチ全体に生じ、その結果増幅電力を低減させる。さらに、トランジスタスイッチには、スイッチにバイアスをかける付加的なコンポーネント及びスイッチをオフにするための特別のロジックが必要となる。また、ＲＦトランジスタのドレインは、非常に大きいコンデンサによってバイパスされることを必要とする。このように、スイッチングが回路においてこの点で実行される場合、これらのコンデンサは（トランジスタスイッチをオン／オフするときに）充電されかつ放電されなければならない。しかしながら、かかる充放電には、何十マイクロ秒か程度の時間が必要となる。例えば、無線ローカル・エリア・ネットワーク（WLANS）などの用途では、このスイッチング動作が１マイクロ秒足らずで行われることが必要である。
【発明の開示】
【０００４】
本発明によれば、集積回路バイアスネットワークが設けられて所定のレベルのバイアス電流を生成する。バイアスネットワークには、ゲート、ソースおよびドレインを有する電界効果トランジスタが含まれる。トランジスタは、電界効果トランジスタに印加される所定の入力ゲート−ソース電圧に対応するバイアス電流のレベルを生成する。制御回路が設けられる。制御回路は電界効果トランジスタに接続され、制御電流パス経由で電流を供給して電界効果トランジスタ入力電圧を生成する。補償回路は制御回路に接続している。補償回路は、電界効果トランジスタと同一タイプの補償トランジスタを含む。補償回路は、補償トランジスタを作動させて、電流を制御電流パスから迂回させる。それによって、入力電圧が電界効果トランジスタに印加されてかかる電界効果トランジスタが所定のレベルのバイアス電流を生成することができる大きさの電流を、プロセス変動によって補償トランジスタが抽出させられる。トランジスタスイッチは、第１および第２の電極を有して設けられる。かかる第１電極と第２電極との間の導電率は、かかるトランジスタスイッチの制御電極に供給される「オン」／「オフ」制御信号によって制御される。かかる第１および第２電極のうちの一方は電界効果トランジスタのゲートに接続され、第１および第２の電極のうちのもう一方は所定の基準電位に接続される。トランジスタスイッチは、「オン」／「オフ」制御信号によって導電状態におかれ、制御信号の「オフ」状態の間、かかる基準電位に電界効果トランジスタのゲートが接続される。基準電位に対するかかる接続によって、かかる「オフ」状態の間、電界効果トランジスタが非導電状態に変わる。トランジスタスイッチが非導電状態におかれて、制御信号の「オン」状態の間、かかる基準電位から電界効果トランジスタのゲートが切り離され、かかる「オン」状態の間、電界効果トランジスタがそのゲートに供給される信号を増幅することが可能になる。
【０００５】
かかる構成を用いると、ターンオフ回路はＲＦゲートにあって、それはバイパスを形成する程のことを必要としない。したがって、該構成は１マイクロ秒という要求の範囲内でＲＦ送信器の一仕事をすることが可能である。
【０００６】
一実施例において、基準電位は制御回路に接続される。
【０００７】
一実施例において、電界効果トランジスタ、補償トランジスタ及びトランジスタスイッチは空乏モード電界効果トランジスタである。
【０００８】
一実施例において、補償回路が第２の基準電位と最初に言及した基準電位との間に接続される。
【０００９】
本発明の一つ以上の実施例の詳細が、添付の図面および下記の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的及び利点は、説明および図面から、そして、請求項からはっきりと理解されるだろう。
【発明の実施の形態】
【００１０】
ここで図を参照すると、集積回路バイアスネットワーク１０は、バイアス電流ＩBの所定のレベルを生成することが示される。バイアスネットワーク１０は、ゲート（Ｇ）、ソース（Ｓ）およびドレイン（Ｄ）を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１２を含む。ここでは空乏モード電界効果トランジスタ（ＤＦＥＴ）であるトランジスタ１２は、電界効果トランジスタ１２に印加される所定の入力ゲート−ソース電圧に対応するそのソース（Ｓ）及びドレイン（Ｄ）を通るバイアス電流のレベルを生成する。ＶＤＤとアースとの間で直列に接続された抵抗器１４、１６および１８を含む制御回路１９が設けられる。制御回路１９が、電界効果トランジスタ１２に接続されて、制御電流パスを通る（即ち、抵抗器１４、１６および１８を通る）電流Ｉ3を供給し、かかるトランジスタ１２のゲート（Ｇ）において電界効果トランジスタ１２入力電圧Ｘを生成する。
【００１１】
補償回路２０は制御回路に接続している。補償回路２０は、電界効果トランジスタ１２と同一タイプの補償トランジスタ２４を含む。補償回路２０は、補償トランジスタ２４を作動させ、制御パスから電流Ｉ1を迂回させる。それによって、入力電力Ｘが電界効果トランジスタ１２に与られてかかる電界効果トランジスタ１２が所定のレベルのバイアス電流ＩＢを生成することできる大きさの電流を、プロセス変動によって補償トランジスタ２４が抽出させられる。
【００１２】
ここでは空乏モード・トランジスタであるトランジスタスイッチ２６が、ソース（Ｓ）電極およびドレイン（Ｄ）電極を有して設けられる。トランジスタスイッチ２６のドレイン（Ｄ）は電界効果トランジスタ１２のゲート（Ｇ）に接続され、トランジスタスイッチ２６のソース（Ｓ）は所定の基準電位に接続される。かかるソース（Ｓ）電極とドレイン（Ｄ）電極との間の導電性が、かかるトランジスタスイッチ２６のゲート（Ｇ）電極に与えられる「オン」／「オフ」制御信号によって制御される。以下の検討では、用語オン／オフは、ＲＦトランジスタ１２の導電状態のことをいう。トランジスタスイッチ２６が「オン」／「オフ」制御信号によって導電状態におかれ、制御信号の「オフ」状態の間、電界効果トランジスタ１２のゲートがかかる基準電位に接続される。基準電位に対するかかる接続が、かかる「オフ」状態の間、電界効果トランジスタ１２を非導電状態に変える。トランジスタスイッチ２６が非導電状態におかれ、制御信号の「オン」状態の間、電界効果トランジスタ１２のゲート（Ｇ）がかかる基準電位から切り離されて、かかる「オン」状態の間、電界効果トランジスタ１２がそのゲート（Ｇ）にａｃ接続コンデンサ１７を介して与えられるＲＦ信号を増幅することが可能になる。
【００１３】
かかる構成を用いると、トランジスタスイッチ２６がトランジスタ１２のゲート（Ｇ）にあり、ＲＦ信号がトランジスタ１２によって増幅されるときにかかるトランジスタスイッチが非導電である。したがって、消費電力が低減される。さらに、こうした構成を用いて、ＲＦ増幅器を１マイクロ秒以内で停止させることが可能である。
【００１４】
より詳しくは、抵抗器１４、１６および１８の抵抗器値が選択されてＤＦＥＴ１２のゲートＧで適当な制御電圧が印加される。
【００１５】
当業者によって理解されるであろうように、空乏モードＦＥＴにおいて、ゲート−ソース電圧は、ドレイン−ソース電流を確定するために極性が負でなければならない。このことは、ことによると２つの技術で実施される。１つの方法では、抵抗器４０がＤＦＥＴ１２のソースSとアースとの間に接続される。この抵抗器４０全体の電圧降下が、ソースＳにおいてゲート電位より大きい正の電圧を印加し、よって所望のゲート−ソース極性を設ける。また、ＤＦＥＴ１２が他の装置（図示せず）に対するアクティブ入力トランジスタであるアプリケーションに対してはバイパスコンデンサ４２を設けることが望ましい。あるいは、抵抗器４０およびコンデンサ４２が除去され、トランジスタ１２のソースがアースされてもよい。そのときネットワーク２０および１９は、電流Ｉ２を十分に高くして正味の負の電圧をポイントＸにおいて生じさせることによって、ポイントＸで必要な負の電圧が生じるように設計されている。この実施例では、２つのコンポーネント（４０，４２）が除去され、直流電圧降下がそのソースに発生しないためトランジスタ１２から最大電力を得るという利点を有する。
【００１６】
示したように、トランジスタ１２にバイアスをかけることによって得られるバイアス電流ＩBは、特に装置しきい値電圧に影響を及ぼすプロセス変動に対してかなり変化する。バイアス回路に対する電力供給の変動は、バイアス電流にも影響を及ぼすだろう。
【００１７】
プロセス変動補償は、回路１９および２０によって得られる。空乏モード電界効果トランジスタ２４は、ＤＦＥＴ１２と同じチップ上に作られて、ＤＦＥＴ１２と同じプロセス変動に従う。
【００１８】
作動中、回路内のトランジスタの実際の装置しきい値電圧は、ＤＦＥＴ１２のバイアス電流が予想されるより大きくなることが多いといったほどであると仮定する。ＤＦＥＴ１２のドレインで一定のバイアス電流ＩBを維持するために、ＤＦＥＴ１２のゲート（Ｇ）における電圧が低減されなければならない。そうしないと、示したように、バイアス電流が予期された設計仕様より大きいかもしれない。
【００１９】
かかる場合には、その装置しきい値電圧が、ＤＦＥＴ１２に影響を及ぼすのと同じプロセス変動によって影響を受けるので、ＤＦＥＴ２４のドレイン電流Ｉ2もより大きい。 このようにＤＦＥＴ２４は、ノードＹでより多くの電流を抽出する。結果として、電流Ｉ3が低減される。次には、このことがノードＸにおける電圧、即ち、ＤＦＥＴ１２のゲート電圧を低減する。このことによって、そうしないとプロセス変動のために存在したであろうＩBの偏差の代わりに、指定された設計レベルで維持されているバイアス電流ＩBがもたらされる。
【００２０】
トランジスタスイッチ２６は、−４．５ボルトでそのソース（Ｓ）を有する。より詳しくは、−６．０ボルトの電位が、回路２０の低電位側にある。−６．０ボルトの電位が、一対の直列に接続されたダイオード２８、３０を介してトランジスタスイッチ２６のソース（Ｓ）に接続され、それによってトランジスタスイッチ２６のソース（Ｓ）において−４．５ボルトが生じる。チップをオンまたはオフする入力から、ロジック４０は、通常−４．０ボルトである適当な（即ち、トランジスタスイッチ２６のピンチオフ電圧およびトランジスタスイッチ２６用の−４．５ソース（Ｓ）電圧より正である）ボルト数を供給し、トランジスタスイッチ２６をオンにする。トランジスタスイッチ２６の物理的な大きさ（即ち、チャネル幅および長さ）が選択されて電流Ｉ３を低減する。これによって、トランジスタ１２のゲート（Ｇ）での電圧がトランジスタ１２のピンチオフ電圧より負であることが保証される。これによって、トランジスタ１２がオフにされ、電池電流が節約される。
【００２１】
作動中に、「オン」／「オフ」制御信号がＲＦ信号の増幅ができる状態を選択すると、トランジスタスイッチ２６は−６．０ボルトに接続されたそのゲート（Ｇ）を有してトランジスタスイッチ２６が「オフ」にされる。かかる状態において、ＲＦ信号は、トランジスタ１２によって増幅される。他方、「オン」／「オフ」制御信号がＲＦ信号の増幅を行わない状態を選択すると、トランジスタスイッチ２６は−４ボルトに接続されたそのゲート（Ｇ）を有してトランジスタスイッチ２６が「オン」にされる。かかる状態において、トランジスタ１２は「オフ」にされる。
【００２２】
本発明の多くの実施例が説明されてきた。それでもなお、様々な変化形が本発明の精神及び範囲から乖離することなく成されてもよいということが理解されるだろう。従って、他の実施例は、以下の請求項の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に基づく停止回路を備えたプロセス変動補償アクティブバイアス回路を有するマイクロ波増幅器の回路図である。
【図１】
2005524310.tif 000003
【国際調査報告】
2005524310.tif 000004
2005524310.tif 000005