(57)【要約】【課題】多段接続される増幅器からのバイアス電流の逆流に起因するバイアス変動を効果的に抑制し、安定して信号増幅できる電力増幅器を提案する。【解決手段】電力増幅器１１は、多段接続されるトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３を備え、これらのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を含む第一のグループと、最終段のトランジスタＴｒ３を含む第二のグループとにグループ分けされる。バイアス回路３１は、第一のグループに属するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２にバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を分岐供給する。バイアス回路３２は、第二のグループに属するトランジスタＴｒ３にバイアス電流Ｉｂ３を供給する。【選択図】図１
2011124679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段接続される３つ以上の増幅器と、
前記３つ以上の増幅器のそれぞれのバイアス点を制御するための２つ以上のバイアス回路と、を備え、
前記３つ以上の増幅器は、最終段の増幅器以外の２つ以上の増幅器を含む第一のグループと、少なくとも前記最終段の増幅器を含む第二のグループとを含む２つ以上のグループにグループ分けされ、
前記２つ以上のバイアス回路は、前記第一のグループに属する２つ以上の増幅器にバイアス電流を分岐供給する第一のバイアス回路と、前記第二のグループに属する１つ以上の増幅器にバイアス電流を分岐供給する第二のバイアス回路とを含む、電力増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅器であって、
前記第二のグループは、前記最終段の増幅器のみを含む、電力増幅器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電力増幅器であって、
前記第一のグループに属する増幅器の数は、前記第二のグループに属する増幅器の数より多い、電力増幅器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の電力増幅器であって、
前記２つ以上のバイアス回路のそれぞれは、絶対温度に対して負の線形温度特性を有するバイアス電流を供給する電流源である、電力増幅器。
【請求項５】
請求項４に記載の電力増幅器であって、
前記２つ以上のバイアス回路のそれぞれに所定の電流比率で定電流を分岐供給するカレントミラー回路を更に備える、電力増幅器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の電力増幅器であって、
前記２つ以上のバイアス回路のそれぞれに供給される定電流を調整するための２つ以上のバイアス抵抗を更に備える、電力増幅器。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のうち何れか１項に記載の電力増幅器であって、
前記電流源は、前記増幅器の温度特性による前記バイアス電流の変化を相殺するように前記バイアス電流を変化させる温度特性を有する、電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多段接続される複数の増幅器を備える電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ方式（直交周波数分割多重方式）は、地上波デジタル放送、無線ＬＡＮ、電力線モデム等で用いられるデジタル変調方式の１つであり、フェージングやマルチパスの影響を受け難い高品質な通信を可能とする利点を有している。この種のデジタル変調方式に用いられる電力増幅器には、高出力化や高効率化とともに低歪み化が要求されている。一般に、トランジスタは、入力信号の増加に対して出力信号が線形的に増加する線形領域と、入力信号の増加に対して出力信号の利得圧縮が生じる飽和領域とを有する入出力特性を有しており、飽和領域での信号増幅は出力信号の歪みをもたらすことが知られている。ＯＦＤＭ方式では、多数のシンボルが多重されるため、送信信号波形はガウス分布となり、ＰＡＲ（ピーク対平均電力比）が大きくなる傾向がある。このため、ＯＦＤＭ方式に使用される電力増幅器では、トランジスタの動作出力点をそのトランジスタの飽和出力点から数ｄＢバックオフした点に設定し、トランジスタをなるべく線形領域に近い領域で動作させて、低歪み化を実現させている。この種の電力増幅器に関連する文献として、例えば、特開２００７−１９５１００号公報が知られている。同公報には、多段接続される全てのトランジスタのそれぞれにバイアス電流を分岐供給する１つのバイアス回路を備える電力増幅器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９５１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、多段接続される全てのトランジスタのそれぞれにバイアス電流を分岐供給する１つのバイアス回路を設けると、最終段のトランジスタに流れるバイアス電流の一部が前段のトランジスタに逆流し、前段のトランジスタのバイアス点を変動させてしまう虞がある。バイアス点が変動すると、送信信号を線形増幅できなくなる。このようなバイアス電流の逆流を阻止するために、バイアス電流経路にチョークコイルを介挿する方法も考えられるが、バイアス電流が大きい場合には、バイアス電流の逆流を十分に阻止することができない。特に、ＯＦＤＭ方式に使用される電力増幅器では、バックオフを大きく取る必要があるため、最終段のトランジスタが最も大きな電力を出力し、最終段のトランジスタに流れる電流は大きくなる。
【０００５】
そこで、本発明は、多段接続される増幅器からのバイアス電流の逆流に起因するバイアス変動を効果的に抑制し、安定して信号増幅できる電力増幅器を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係わる電力増幅器は、多段接続される３つ以上の増幅器と、３つ以上の増幅器のそれぞれのバイアス点を制御するための２つ以上のバイアス回路を備える。３つ以上の増幅器は、最終段の増幅器以外の２つ以上の増幅器を含む第一のグループと、少なくとも最終段の増幅器を含む第二のグループとを含む２つ以上のグループにグループ分けされる。２つ以上のバイアス回路は、第一のグループに属する２つ以上の増幅器にバイアス電流を分岐供給する第一のバイアス回路と、第二のグループに属する１つ以上の増幅器にバイアス電流を分岐供給する第二のバイアス回路とを含む。
【０００７】
最も大きなバイアス電流が流れる最終段の増幅器を含む第二のグループへのバイアス電流供給系統は、他のグループへのバイアス電流供給系統から分離しているため、バイアス回路の数を必要最小限に抑えつつ、最も大きなバイアス電流の逆流に起因するバイアス変動を抑制できる。なお、第一のグループに属する２つ以上の増幅器は、相互に直接接続されている必要はない。例えば、第一のグループに属する２つの増幅器の間に他のグループに属する増幅器が接続されていてもよい。
【０００８】
第二のグループは、最終段の増幅器のみを含んでもよい。これにより、最終段の増幅器からその前段の増幅器へのバイアス電流の逆流を完全に防止できるため、バイアス変動の抑制に効果的である。
【０００９】
最終段の増幅器に流れるバイアス電流は、他の増幅器に流れるバイアス電流と比較して最も大きいため、第一のグループに属する増幅器の数を、第二のグループに属する増幅器の数より多くすることにより、最終段の増幅器に流れるバイアス電流が他の増幅器に与えるバイアス変動を可能な限り抑制できる。
【００１０】
２つ以上のバイアス回路のそれぞれは、絶対温度に対して負の線形温度特性を有するバイアス電流を供給するCTAT（Complementary To Absolute Temperature）電流源が好ましい。これにより、絶対温度に対して負の線形温度特性を有する基準電流をバイアス電流として供給することができる。
【００１１】
本発明に係わる電力増幅器は、２つ以上のバイアス回路のそれぞれに所定の電流比率で定電流を分岐供給するカレントミラー回路を更に備えてもよい。カレントミラー回路によれば、バイアス回路からそれぞれの増幅器に供給されるバイアス電流の大きさに応じた定電流をバイアス回路に供給できる。また、本発明に係わる電力増幅器は、２つ以上のバイアス回路のそれぞれに定電流を供給するバイアス抵抗を備えてもよい。バイアス抵抗の抵抗値を調整することで、各バイアス回路に応じた定電流を供給することができる。
【００１２】
本発明に係わる電力増幅器は、２つ以上のバイアス回路のそれぞれに供給される定電流を調整するための２つ以上のバイアス抵抗を更に備えてもよい。
【００１３】
CTAT電流源は、増幅器の温度特性によるバイアス電流の変化を相殺するようにバイアス電流を変化させる温度特性を有しているものが好ましい。これにより、温度変化の影響を受けずに安定した信号増幅を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係わる電力増幅器によれば、多段接続される増幅器からのバイアス電流の逆流に起因するバイアス変動を効果的に抑制し、安定して信号増幅することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係わる電力増幅器の回路構成図である。
【図２】実施例２に係わる電力増幅器の回路構成図である。
【図３】実施例３に係わる電力増幅器の回路構成図である。
【図４】実施例４に係わる電力増幅器の回路構成図である。
【図５】実施例５に係わる電力増幅器の回路構成図である。
【図６】実施例６に係わる電力増幅器の回路構成図である。
【図７】実施例６に係わるCTAT電流源の温度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施例について説明する。同一の回路素子については、同一の符号を付すものとし、重複する説明を省略する。また、実施例２乃至５では、実施例１との相違点を中心に説明するものとし、重複する説明を省略する。また、各実施例において例示するトランジスタの接続段数やランジスタのグループ分けの仕方は一例であり、本発明を限定するものではない。
【実施例１】
【００１７】
本発明に係わる電力増幅器においては、多段接続される３つ以上の増幅器を、多段接続される２つ以上の増幅器を含む第一のグループと、第一のグループの後段に接続して最終段の増幅器を含む第二のグループとに分けてもよく、図１は、実施例１に係わる電力増幅器１１のそのような回路構成の一例を示す。電力増幅器１１は、多段接続される３つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３と、入力とトランジスタＴｒ１とを整合するための入力整合回路４１と、トランジスタＴｒ１の出力とトランジスタＴｒ２の入力とを整合するための段間整合回路５１と、トランジスタＴｒ２の出力とトランジスタＴｒ３の入力とを整合するための段間整合回路５２と、トランジスタＴｒ３と出力とを整合するための出力整合回路４２と、それぞれのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のバイアス点を制御する２つのバイアス回路３１，３２と、それぞれのバイアス回路３１，３２に定電流Ｉ１，Ｉ２を供給する定電流回路２０を備える。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３は、信号を増幅するための増幅器であり、本実施例ではエミッタ接地バイポーラトランジスタを用いている。最前段のトランジスタＴｒ１のベース端子Ｂ１は入力整合回路４１を介して入力電力Ｐｉｎを受け取り、そのエミッタ端子Ｅ１は接地されており、そのコレクタ端子Ｃ１は、コレクタバイアス電源Ｖｃｃ１に接続されている。２段目のトランジスタＴｒ２のベース端子Ｂ２は、段間整合回路５１を介してコレクタ端子Ｃ１に接続されており、そのエミッタ端子Ｅ２は接地されており、そのコレクタ端子Ｃ２は、コレクタバイアス電源Ｖｃｃ２に接続されている。最終段のトランジスタＴｒ３のベース端子Ｂ３は、段間整合回路５２を介してコレクタ端子Ｃ２に接続されており、そのエミッタ端子Ｅ３は接地されており、そのコレクタ端子Ｃ３は、コレクタバイアス電源Ｖｃｃ３に接続されており、出力電力Ｐｏｕｔを出力する。
【００１８】
３つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３は、多段接続される２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を含む第一のグループと、最終段のトランジスタＴｒ３のみを含む第二のグループとにグループ分けされている。バイアス回路３１は、第一のグループに属するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のそれぞれのベース端子Ｂ１，Ｂ２にバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を分岐供給することにより、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。一方、バイアス回路３２は、第二のグループに属するトランジスタＴｒ３のベース端子Ｂ３にバイアス電流Ｉｂ３を供給することにより、トランジスタＴｒ３が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。バイアス回路３１，３２は、例えば、絶対温度に対して負の線形温度特性を有する基準電流をベースバイアス電流として供給するCTAT電流源である。
【００１９】
ここで、バイアス回路３１，３２の動作について説明する。バイアス回路３１，３２の電源をオン／オフに切り替えることで、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の動作を瞬時にオン／オフに切り替えることが可能である。コレクタバイアス電源Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２，Ｖｃｃ３がオンした状態で定電流回路２０の電源をオフすることで、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３に流れるバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２，Ｉｂ３をオフすることができる。バイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２，Ｉｂ３が流れなければ、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のコレクタ電流も殆ど流れないため、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３は、ほぼオフ状態となる。但し、コレクタバイアス電源Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２，Ｖｃｃ３までもオフしてしまうと、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の立ち上がりに時間を要するため、コレクタバイアス電源Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２，Ｖｃｃ３はオンにしたまま、定電流回路２０の電源のオン／オフのみを制御している。つまり、コレクタバイアス電源Ｖｃｃ１，Ｖｃｃ２，Ｖｃｃ３をオンさせることで、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３を準備状態にしておき、定電流回路２０の電源をオン／オフさせることで、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の動作を制御している。
【００２０】
上述の回路構成を備える電力増幅器１１においては、前段のトランジスタの方が後段のトランジスタよりも相対的に高い利得が要求されるため、バイアス変動が信号増幅に与える影響は後段のトランジスタよりも前段のトランジスタの方が大きい。一方、後段のトランジスタの方が前段のトランジスタよりも相対的に大きい電流が流れるため、最も大きい電流が流れる最終段のトランジスタＴｒ３からその前段のトランジスタＴｒ２又はＴｒ１への高周波電流の逆流が与えるバイアス変動を抑制する必要性が最も高い。特に、電力増幅器１１がＯＦＤＭ方式に使用される場合、バックオフを大きく取る必要があるため、最終段のトランジスタＴｒ３から出力される電力は最も大きく、それ故、トランジスタＴｒ３に流れる電流は最も大きくなる。このため、Ｉｂ３＞（Ｉｂ１＋Ｉｂ２）の関係が成立することが多い。
【００２１】
本実施例では、第二のグループに属する最終段のトランジスタＴｒ３にバイアス電流Ｉｂ３を供給する供給系統と、第一のグループに属する２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を分岐供給する供給系統とを分離しているため、最も大きな電流値を有するバイアス電流Ｉｂ３が前段のトランジスタＴｒ２又はＴｒ１に逆流することを防止し、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のバイアス変動を抑制している。また、バイアス電流Ｉｂ２の電流値は、バイアス電流Ｉｂ３の電流値よりも比較的小さいため、バイアス電流Ｉｂ２が前段のトランジスタＴｒ１に逆流することに起因するバイアス変動の影響は、バイアス電流Ｉｂ３が前段のトランジスタＴｒ２又はＴｒ１に逆流することに起因するバイアス変動の影響よりも小さい。このため、第一のグループに属する２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を分岐供給する供給系統を一系統にまとめても、実用上は支障のない範囲でバイアス変動を抑制できる。
【００２２】
後段のトランジスタから前段のトランジスタへバイアス電流が逆流することに起因するバイアス変動を抑制するためには、それぞれのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３に供給されるバイアス電流の供給系統を独立にするように回路構成を設計するのが最適であるが、そのような回路構成では、バイアス回路の数が多くなる結果、回路面積が増大し、更には配線の引き回しが困難になるというデメリットがある。これに対し、本実施例によれば、バイアス電流の供給系統を二系統に分離し、最も大きな電流値を有するバイアス電流Ｉｂ３の供給系統のみを独立の供給系統としているため、バイアス回路３１，３２の数を必要最小限に抑えつつ、バイアス電流Ｉｂ３の逆流に起因するバイアス変動を抑制できるという利点を有する。
【００２３】
なお、バイアス回路３１，３２によるバイアス制御を精密に行うには、バイアス回路３１，３２の温度特性を揃えることが望ましい。バイアス回路３１，３２の回路構成が異なると、両者の温度特性を揃えるのが困難になるため、バイアス回路３１，３２の回路構成を変えずに、回路素子数（例えば、トランジスタ数）のみを調整するのが好ましい。また、高周波バイアス電流Ｉｂ１がバイアス回路３１に逆流するのを阻止するためのチョークコイルＬｂ１をバイアス回路３１とベース端子Ｂ１との間のバイアス電流経路に介挿してもよく、高周波コレクタバイアス電流がコレクタバイアス電源Ｖｃｃ１に逆流するのを阻止するためのチョークコイルＬｃ１をコレクタバイアス電源Ｖｃｃ１とコレクタ端子Ｃ１との間のバイアス電流経路に介挿してもよい。同様に、それぞれのトランジスタＴｒ２，Ｔｒ３のバイアス電流経路にチョークコイルＬｂ２，Ｌｃ２，Ｌｂ３，Ｌｃ３を介挿してもよい。
【実施例２】
【００２４】
図２は、実施例２に係わる電力増幅器１２の回路構成を示す。電力増幅器１２は、多段接続される４つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３,Ｔｒ４を備えており、これらのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３,Ｔｒ４は、多段接続される３つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２,Ｔｒ３を含む第一のグループと、最終段のトランジスタＴｒ４のみを含む第二のグループとにグループ分けされている。バイアス回路３１は、第一のグループに属するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２,Ｔｒ３のそれぞれのベース端子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３にバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２，Ｉｂ３を分岐供給することにより、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。バイアス回路３２は、第二のグループに属するトランジスタＴｒ４のベース端子Ｂ４にバイアス電流Ｉｂ４を供給することにより、トランジスタＴｒ４が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。
【００２５】
本実施例では、第二のグループに属する最終段のトランジスタＴｒ４にバイアス電流Ｉｂ４を供給する供給系統と、第一のグループに属する３つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２,Ｔｒ３のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２，Ｉｂ３を分岐供給する供給系統とを分離しているため、最も大きな電流値を有するバイアス電流Ｉｂ４が前段のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ２，又はＴｒ１に逆流することを防止し、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２,Ｔｒ３のバイアス変動を抑制している。また、バイアス電流Ｉｂ３，Ｉｂ２の電流値は、バイアス電流Ｉｂ４の電流値よりも比較的小さいため、バイアス電流Ｉｂ３，Ｉｂ２が前段のトランジスタＴｒ２又はＴｒ１に逆流することに起因するバイアス変動の影響は、バイアス電流Ｉｂ４が前段のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ２,又はＴｒ１に逆流することに起因するバイアス変動の影響よりも小さい。このため、第一のグループに属する３つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２，Ｉｂ３を分岐供給する供給系統を一系統にまとめても、実用上は支障のない範囲でバイアス変動を抑制できる。
【００２６】
なお、図２において、符号５３はトランジスタＴｒ３の出力とトランジスタＴｒ４の入力とを整合するための段間整合回路を示し、符号Ｌｂ４，Ｌｃ４はチョークコイルを示し、符号Ｖｃｃ４はコレクタバイアス電源を示し、符号Ｃ４はコレクタ端子を示し、符号Ｅ４はエミッタ端子を示す。
【実施例３】
【００２７】
本発明に係わる電力増幅器においては、多段接続される４つ以上の増幅器を、最終段の増幅器以外の２つ以上の増幅器をそれぞれ含む２つ以上のグループと、最終段の増幅器を含むグループとにグループ分けしてもよく、図３は、実施例３に係わる電力増幅器１３のそのような回路構成の一例を示す。電力増幅器１３は、多段接続される５つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３,Ｔｒ４，Ｔｒ５を備えており、これらのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３,Ｔｒ４，Ｔｒ５は、多段接続される２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を含む第一のグループと、多段接続される２つのトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４を含む第二のグループと、最終段のトランジスタＴｒ５のみを含む第三のグループとにグループ分けされている。バイアス回路３１は、第一のグループに属するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のそれぞれのベース端子Ｂ１，Ｂ２にバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を分岐供給することにより、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。バイアス回路３２は、第二のグループに属するトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のそれぞれのベース端子Ｂ３，Ｂ４にバイアス電流Ｉｂ３，Ｉｂ４を分岐供給することにより、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。バイアス回路３３は、第三のグループに属するトランジスタＴｒ５のベース端子Ｂ５にバイアス電流Ｉｂ５を供給することにより、トランジスタＴｒ５が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。電力増幅器１３がＯＦＤＭ方式に使用される場合、バックオフを大きく取る必要があるため、最終段のトランジスタＴｒ５から出力される電力は最も大きく、それ故、トランジスタＴｒ５に流れる電流は最も大きくなる。このため、Ｉｂ５＞（Ｉｂ３＋Ｉｂ４）＞（Ｉｂ２＋Ｉｂ１）の関係が成立することが多い。
【００２８】
本実施例では、第三のグループに属する最終段のトランジスタＴｒ５にバイアス電流Ｉｂ５を供給する供給系統と、第二のグループに属する２つのトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ３，Ｉｂ４を分岐供給する供給系統と、第一のグループに属する２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を分岐供給する供給系統とを分離しているため、最も大きな電流値を有するバイアス電流Ｉｂ５が前段のトランジスタＴｒ４，Ｔｒ３，Ｔｒ２，又はＴｒ１に逆流することを防止し、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３,Ｔｒ４のバイアス変動を抑制している。また、バイアス電流Ｉｂ４の電流値は、バイアス電流Ｉｂ５の電流値よりも比較的小さいため、バイアス電流Ｉｂ４が前段のトランジスタＴｒ３に逆流することに起因するバイアス変動の影響は、バイアス電流Ｉｂ５が前段のトランジスタＴｒ４又はＴｒ３に逆流することに起因するバイアス変動の影響よりも小さい。このため、第二のグループに属する２つのトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ３，Ｉｂ４を分岐供給する供給系統を一系統にまとめても、実用上は支障のない範囲でバイアス変動を抑制できる。同様の理由により、第一のグループに属する２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２を分岐供給する供給系統を一系統にまとめても、実用上は支障のない範囲でバイアス変動を抑制できる。
【００２９】
なお、図３において、符号５４はトランジスタＴｒ４の出力とトランジスタＴｒ５の入力とを整合するための段間整合回路を示し、符号Ｌｂ５，Ｌｃ５はチョークコイルを示し、符号Ｖｃｃ５はコレクタバイアス電源を示し、符号Ｃ５はコレクタ端子を示し、符号Ｅ５はエミッタ端子を示す。
【実施例４】
【００３０】
本発明に係わる電力増幅器においては、最終段の増幅器を含むグループは、最終段以外の増幅器を含んでいてもよく、図４は、実施例４に係わる電力増幅器１４のそのような回路構成の一例を示す。電力増幅器１４は、多段接続される５つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３,Ｔｒ４，Ｔｒ５を備えており、これらのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３,Ｔｒ４，Ｔｒ５は、多段接続される３つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３を含む第一のグループと、多段接続される２つのトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５を含む第二のグループとにグループ分けされている。バイアス回路３１は、第一のグループに属するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のそれぞれのベース端子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３にバイアス電流Ｉｂ１，Ｉｂ２，Ｉｂ３を分岐供給することにより、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。バイアス回路３２は、第二のグループに属するトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５のそれぞれのベース端子Ｂ４，Ｂ５にバイアス電流Ｉｂ４，Ｉｂ５を分岐供給することにより、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５が信号を線形増幅するようにバイアス点を制御している。
【００３１】
本実施例では、最終段のトランジスタＴｒ５を含む第二のグループは、２つのトランジスタを含む点において、上述の実施例１乃至３とは異なる。これは、バイアス電流Ｉｂ５がトランジスタＴｒ４に逆流することに起因するバイアス変動が実用上の支障が生じない程度にバイアス電流Ｉｂ５が小さければ、第二のグループに属する２つのトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５のそれぞれにバイアス電流Ｉｂ４，Ｉｂ５を分岐供給する供給系統を一系統にまとめることができるという技術的知見に基づくものである。
【００３２】
なお、第一のグループに属するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３の接続段数は、第二のグループに属するトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５の接続段数よりも多い方が好ましい。これは、最終段のトランジスタＴｒ５に流れるバイアス電流Ｉｂ５は相対的に最も大きく、他のトランジスタＴｒ３，Ｔｒ２，又はＴｒ１に与えるバイアス変動を極力避けるためである。
【実施例５】
【００３３】
図５は、実施例５に係わる電力増幅器１５の回路構成を示す。電力増幅器１５は、多段接続される３つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３と、それぞれのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のバイアス点を制御する２つのバイアス回路２１，２２と、それぞれのバイアス回路２１，２２に定電流Ｉ１，Ｉ２を供給する定電流回路２０とを備える。本実施例では、定電流回路２０はカレントミラー回路によって構成され、且つバイアス回路２１，２２は、CTAT電流源によって構成されている点において実施例１と相違し、その余の点で共通する。
【００３４】
実施例１で説明したように、図５に示す回路構成では、Ｉｂ３＞（Ｉｂ１＋Ｉｂ２）の関係が成立することが多い。定電流回路２０を構成するカレントミラー回路は、並列接続される３つのＰＭＯＳトランジスタＴｒ６，Ｔｒ７，Ｔｒ８を備えており、それぞれのドレインに流れる電流Ｉｒｅｆ，Ｉ１，Ｉ２を一定の電流比率で調整できるようにゲート端子が共通に接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＴｒ６，Ｔｒ７，Ｔｒ８のソース端子には電源Ｖｄｄが接続され、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ６のドレイン端子は抵抗Ｒを介して接地され、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ７のドレイン端子はバイアス回路３１に接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ８のドレイン端子はバイアス回路３２に接続されている。ＰＯＭトランジスタＴｒ６のドレインに流れる電流Ｉｒｅｆは、抵抗Ｒの値によって調整することができ、Ｉｒｅｆ＝Ｉ１＋Ｉ２の関係が成立する。また、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ７のゲート幅をＷ１、そのゲート長をＬ１とし、ＰＭＯＳトランジスタＴｒ８のゲート幅をＷ２、そのゲート長をＬ２とすると、Ｉ１／Ｉ２＝（Ｗ１／Ｌ１）／（Ｗ２／Ｌ２）の関係が成立する。カレントミラー回路は、それぞれのバイアス回路３１，３２に要求されるバイアス電流供給量を考慮して、所定の電流比率の定電流Ｉ１，Ｉ２をバイアス回路３１，３２に分岐供給する。バイアス回路３１，３２は、両者の温度特性を揃えるため、同一の回路構成によって設計され、バイアス電流供給量に応じて回路素子数（例えば、トランジスタ数）のみが調整されている。
【実施例６】
【００３５】
図６は実施例６に係わる電力増幅器１６の回路構成を示す。電力増幅器１６は、多段接続される３つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３と、それぞれのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のバイアス点を制御する２つのバイアス回路３１，３２と、それぞれのバイアス回路３１，３２に定電流Ｉ１，Ｉ２を供給するための２つのバイアス抵抗６１，６２とを備える。バイアス抵抗６１の一端は電源Ｖｄｄに接続し、その他端はバイアス回路３１に接続している。バイアス抵抗６２の一端は電源Ｖｄｄに接続し、その他端はバイアス回路３２に接続している。バイアス抵抗６１，６２の個数は、例えばバイアス回路３１，３２の個数と同じにするのが好ましい。本実施例では、バイアス回路３１，３２に供給する定電流Ｉ１，Ｉ２をバイアス抵抗６１，６２にて調整する点、及びバイアス回路３１，３２は、CTAT電流源によって構成されている点において実施例１と相違し、その余の点で共通する。
【００３６】
図７に示すように、バイアス回路３１，３２を構成するCTAT電流源は、絶対温度の上昇に対してバイアス電流が減少する負の線形温度特性を有している。それぞれのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２，Ｔｒ３を流れるコレクタバイアス電流は、温度上昇に伴い増加する温度特性を有しているが、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２，Ｔｒ３のそれぞれのベース端子Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に供給されるベースバイアス電流は、絶対温度の上昇に比例して減少する負の線形温度特性を有しているため、コレクタバイアス電流の変化は、ベースバイアス電流の変化によって相殺され、一定のコレクタバイアス電流がトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２，Ｔｒ３に供給される。これにより、電力増幅器１６は、温度変化の影響を受けずに安定した信号増幅を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係わる電力増幅器は、無線通信機の信号増幅回路等に利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１１，１２，１３，１４，１５，１６…電力増幅器
２０…定電流源
３１，３２，３３…バイアス回路
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４，Ｔｒ５…トランジスタ
【図１】
2011124679.tif 000003
【図２】
2011124679.tif 000004
【図３】
2011124679.tif 000005
【図４】
2011124679.tif 000006
【図５】
2011124679.tif 000007
【図６】
2011124679.tif 000008
【図７】
2011124679.tif 000009