(57)【要約】電気回路が形成されているウェハ上にアクティブ・バイアス（１０）が形成され、電気回路に追加的に印加される入力信号に印加されるバイアス電圧（Ｖｏｕｔ）を生成する。具体的には、アクティブ・バイアス（１０）は、少なくとも１つのトランジスタを備え、電気回路に影響を及ぼすウェハ・ロット変動がアクティブ・バイアスの特性に対し相応して影響を及ぼすように、電気回路を形成するトランジスタ（１０）と同型であることが好ましい。アクティブ・バイアス（１０）は、ドレインが電気回路の出力に電気的に接続された１つの電界効果トランジスタ（１０）を備える。加えて、ドレインはトランジスタのゲートに電気的に接続される。この点において、トランジスタ（１０）を流れる電流は、トランジスタ（１０）のドレインおよびトランジスタのゲートにそれぞれ電圧（Ｖｏｕｔ）を生成する。この電圧（Ｖｏｕｔ）は次いで、電気回路にバイアス電圧として印加される。この回路で、トランジスタ（１０）を流れる電流はウェハ・ロット変動のため変動し、その結果、電気回路に印加されるバイアス電圧（Ｖｏｕｔ）が相応して変化する。アクティブ・バイアス（１０）はさらに追加トランジスタを備えることができ、各トランジスタ（１０）のチャネルは他のトランジスタのゲートに電気的に接続される。この点において、トランジスタを流れる電流は、トランジスタが流れる電流を過度に増減させるのを防止するために相互に調整される。
2007510292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ上に形成された電気回路にバイアス電圧を供給するためのアクティブ・バイアス回路であって、ゲートに接続されたチャネルを有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を備え、前記ＦＥＴを流れるバイアス電流が前記ＦＥＴのゲートのバイアス電圧を設定し、ウェハ・ロット毎の変動の結果としての前記電気回路および前記アクティブ・バイアス回路の変動を比例的に補償するように、前記電気回路が形成されたウェハ上に前記ＦＥＴが形成されている、アクティブ・バイアス回路。
【請求項２】
請求項１に記載のアクティブ・バイアス回路において、前記電気回路の出力は前記ＦＥＴの前記チャネルに接続されている、アクティブ・バイアス回路。
【請求項３】
請求項２に記載のアクティブ・バイアス回路において、前記電気回路の出力は無線周波数信号である、アクティブ・バイアス回路。
【請求項４】
請求項１に記載のアクティブ・バイアス回路において、前記ＦＥＴは、ＪＦＥＴ，ＭＯＳＦＥＴ，ＭＥＳＦＥＴ，ＨＥＭＴのうちから選択される、アクティブ・バイアス回路。
【請求項５】
ウェハ上に形成された電気回路にバイアス電圧を供給するためのアクティブ・バイアス回路であって、第１および第２電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を備え、該第１および第２ＦＥＴのチャネルを流れる電流の量を調整するように、各ＦＥＴは他方のＦＥＴのゲートに接続されたチャネルを有し、前記第２ＦＥＴを流れる電流は前記第１ＦＥＴのゲートのバイアス電圧を設定し、ウェハ・ロット毎の変動の結果としての前記電気回路および前記アクティブ・バイアス回路の変動を比例的に補償するように、前記電気回路が形成されたウェハ上に形成されているアクティブ・バイアス回路。
【請求項６】
請求項５に記載のアクティブ・バイアス回路において、前記第１および第２ＦＥＴはｎ型チャネルを有する、アクティブ・バイアス回路。
【請求項７】
請求項５に記載のアクティブ・バイアス回路において、前記電気回路の出力は前記第１および第２ＦＥＴの前記チャネルに接続されている、アクティブ・バイアス回路。
【請求項８】
請求項７に記載のアクティブ・バイアス回路において、前記電気回路の出力は無線周波数信号である、アクティブ・バイアス回路。
【請求項９】
増幅器であって、
ａ．  入力信号を受け入れて、該入力信号を出力に伝達される出力信号へ増幅するように動作する入力を有する少なくとも１つのトランジスタと、
ｂ．  ゲートに接続されたチャネルを有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を備えたアクティブ・バイアス回路と、
を備え、前記ＦＥＴを流れるバイアス電流は前記ＦＥＴのゲートのバイアス電圧を設定し、前記入力信号をバイアスするように前記ＦＥＴが前記トランジスタに接続されている、増幅器。
【請求項１０】
請求項９に記載の増幅器において、前記トランジスタはウェハ上に形成され、ウェハ・ロット毎の変動の結果としての前記トランジスタおよび前記アクティブ・バイアス回路の変動を比例的に補償するように、前記トランジスタが形成されたウェハ上に前記アクティブ・バイアス回路が形成されている、増幅器。
【請求項１１】
請求項９に記載の増幅器において、前記出力信号は前記ＦＥＴにバイアス電流を供給する、増幅器。
【請求項１２】
請求項１０に記載の増幅器において、前記出力信号は無線周波数信号である、増幅器。
【請求項１３】
請求項９に記載の増幅器において、前記ＦＥＴはＮ型チャネルを有する、増幅器。
【請求項１４】
請求項９に記載の増幅器において、前記ＦＥＴは、ＪＦＥＴ，ＭＯＳＦＥＴ，ＭＥＳＦＥＴ，ＨＥＭＴ，ｐＨＥＭＴのうちから選択される、増幅器。
【請求項１５】
請求項９に記載の増幅器において、前記アクティブ・バイアス回路が前記トランジスタに対して透過的になるように、前記アクティブ・バイアス回路は高インピーダンスを有する、増幅器。
【請求項１６】
増幅器であって、
ａ．  入力信号を受け入れて、該入力信号を出力に伝達される出力信号へ増幅するように動作する入力を有する少なくとも１つのトランジスタと、
ｂ．  第１および第２電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を備え、該第１および第２ＦＥＴのチャネルを流れる電流の量を調整するように、各ＦＥＴは他方のＦＥＴのゲートに接続されたチャネルを有し、前記第２ＦＥＴを流れる電流は前記第１ＦＥＴのゲートのバイアス電圧を設定する、アクティブ・バイアス回路と、
を備える増幅器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の増幅器において、前記トランジスタはウェハ上に形成され、ウェハ・ロット毎の変動の結果としての前記トランジスタおよび前記アクティブ・バイアス回路の変動を比例的に補償するように、前記トランジスタが形成されたウェハ上に前記アクティブ・バイアス回路は形成されている、増幅器。
【請求項１８】
請求項１６に記載の増幅器であって、さらに、第１ＦＥＴのチャネルに接続されるとともに、前記第１ＦＥＴのゲートの前記バイアス電圧を調整する抵抗分圧器を備える、増幅器。
【請求項１９】
請求項１６に記載の増幅器において、前記第１ＦＥＴのゲートに接続されるとともに、前記トランジスタからのいかなる漏れ電流もシンクするシンク回路を備える、増幅器。
【請求項２０】
請求項１８に記載の増幅器において、前記シンク回路は直列に接続された抵抗器および少なくとも１つのダイオードである、増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、被バイアス回路にバイアス電圧を供給することのできるバイアス回路に関し、より詳細には、プロセスの変動による被バイアス回路の特性の変化に従って変動するバイアス電圧を供給することのできるバイアス回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、分布増幅器およびパッシブ・ゲート・バイアスを示す。分布増幅器はウェハ上に形成されるが、パッシブ・ゲート・バイアスは、分布増幅器チップを受容する回路基板上に形成される。分布増幅器はウェハ上に形成されるので、ウェハ・ロット毎の変動のため変動する特性を有する。１つのそのような変動は、分布増幅器を構成するトランジスタの静止点である。この変動を補償するために、通常、パッシブ・ゲート・バイアスは分布増幅器に接続される。図１に示す回路では、分布増幅器はトランジスタのゲートで入力信号を受信する。分布増幅器が設計どおりに形成され、かつ設計通りに挙動する場合には、入力信号はバイアスする必要が無い。しかし、ウェハ・ロット変動およびその結果として生じる増幅器の異なる特性のため、分布増幅器のトランジスタがその静止点で動作するように、入力信号をバイアスする必要がある。それゆえ、入力信号にバイアス電圧を印加するように、パッシブ・ゲート・バイアスがトランジスタのゲートに印加される。製造の際、分布増幅器はウェハ・ロット変動の量を決定するために組立中に試験され、次いで、該変動を補償するために適切なパッシブ・ゲート・バイアスが選択される。図１に示したパッシブ・ゲート・バイアスは抵抗分圧器であり、この点において、ウェハ・ロット変動を補償するために適切な抵抗値が選択される。抵抗分圧器の目的は、分布増幅器がその静止点で動作することができるように、分布増幅器に入力信号をバイアスすることにある。
【０００３】
適切な抵抗器を選択するこのプロセスは非常に時間がかかり、かつ、抵抗分圧器に適切な抵抗器が選択されるように、特定のウェハ・ロットの分布増幅器で少なくとも統計的サンプリングを実行しなければならないので、非効率的である。加えて、このプロセスは人間に頼っており、過失の可能性を生む反復プロセスを実行する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、ウェハ・ロット毎の変動を考慮に入れることのできる改善されたバイアスが必要である。以下に示す通り、本発明の態様は、分布増幅器が形成されたウェハ上に形成されるアクティブ・バイアスを構成することであって、それによって、ウェハ・ロット変動を分布増幅器およびアクティブ・バイアスの両方にもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態では、入力信号にバイアス電圧を印加するように動作するアクティブ・バイアスを提供する。次いで、入力信号を分布増幅器の入力に印加する。分布増幅器がその線形性ポイントで動作することができるように、入力信号に印加されるバイアス電圧が必要とされる。分布増幅器の線形性ポイントは、分布増幅器の出力信号が入力信号に対して線形な場合に発生する。アクティブ・バイアスによってバイアス電圧が入力信号に印加されなければ、入力信号は、分布増幅器のトランジスタのゲートに印加される山または谷を有し、出力信号が存在しないようにトランジスタのチャネルがピンチオフされるか、あるいは分布増幅器のトランジスタのチャネルが飽和する状況が生み出される。分布増幅器のトランジスタ内で飽和またはピンチオフの状況が発生すると、出力信号は、場合によっては、山および谷が削り取られた波形を有する。本発明の主題であるアクティブ・バイアスは、上述の通り、ピンチオフまたは飽和の状況が発生する可能性のため出力信号が入力信号に対して線形にならない可能性を低減するように構成されている。
【０００６】
アクティブ・バイアスは、相互に電気的に接続されるとともに、それぞれ正および負の電圧源に電気的に接続された、第１、第２、および第３抵抗器を備える。直列に接続された第１、第２、および第３抵抗器は、さらに、ゲート、ソース、およびドレインを画定する第１トランジスタに接続されている。特に、第１トランジスタのドレインは、第１および第２抵抗器にそれらの接合部で電気的に接続されている。第１トランジスタのソースは第４抵抗器および続いて負の電圧源に電気的に接続され、第１トランジスタのゲートは安定性に電気的に接続され、続いて負の電圧源に電気的に接続される。これに関して、第１抵抗器を流れる電流は、第１トランジスタのドレインおよびソースに分岐する。加えてこの電流は、アクティブ・バイアスがウェハ上に形成される場合にウェハ・ロット変動による影響を受ける第１トランジスタの特性の関数である。ウェハ・ロット変動のため、分布増幅器のトランジスタにより多くの電流が引き込まれる場合、ウェハ・ロット変動は、対応する量の増加電流を第１トランジスタに引き込ませる。しかし、回路機構のため、あるいは抵抗器と第１トランジスタとの間の電気的接続のため、第１トランジスタを流れる電流の引込み増加は、第１抵抗器を流れる電流を増加させる。基本となるオームの法則により、第１抵抗器における電圧降下は相応して増加し、第２抵抗器における電圧降下後にＶｏｕｔを相応して低下させる。この電圧はバイアス電圧と呼ばれ、分布増幅器がその線形性ポイントで動作するように、入力信号を適切にバイアスするために入力信号に直接または間接的に印加することができる。このバイアス電圧は負または正の値を有することができる。負のバイアス電圧が望まれる場合には、正の電圧を第１抵抗器に印加し、負の電圧を第２抵抗器に印加する必要がある。
【０００７】
理想的な状態では、第１、第２、および第３抵抗器、第１トランジスタおよびそれぞれの電圧を前提として、バイアス電圧は容易に予測可能である。しかし、ウェハ・ロット変動を考慮に入れるために、アクティブ・バイアスをウェハ上に形成することは本発明の範囲内である。本発明の背景技術において説明した通り、アクティブ・バイアスの上述したコンポーネントは、ウェハ上に形成された場合に、ウェハ・ロット毎の変動を有する可能性がある。これに関して、コンポーネントはウェハ上に形成されるが、アクティブ・バイアスによって供給されるバイアス電圧は、ウェハ・ロット毎に変動する可能性がある。通常、この変動バイアス電圧は、分布増幅器に印加される入力信号をバイアスするのに役立たない。しかし、複数または少なくとも１つのトランジスタを含む分布増幅器の回路機構もまたその特性がウェハ・ロット毎に変動するので、分布増幅器の回路機構に影響を及ぼすウェハ・ロット毎の変動は、アクティブ・バイアスの回路機構に比例的に影響を及ぼすことが明らかになった。それゆえ、アクティブ・バイアスによって供給されるバイアス電圧は変動することがあるが、電圧またはバイアス電圧は分布増幅器に対して比例的に変動するので、アクティブ・バイアスはバイアス電圧または適切なバイアス電圧を入力信号に供給することができる。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、アクティブ・バイアスは、第１抵抗器と、ゲート、ソース、およびドレインを画定する第１トランジスタと、第２抵抗器とを備え、第１抵抗器と、第１トランジスタのドレインおよびソースと、第２抵抗器とは相互に直列に接続される。第１トランジスタのゲートは第１トランジスタのドレインに電気的に接続され、この点において、第１トランジスタのドレインの電圧は第１トランジスタのゲートの電圧に等しい。基本となるオームの法則により、第１トランジスタのドレインの電圧（つまりバイアス電圧）は、第１抵抗器および第２抵抗器の値の注意深い選択によって、分布増幅器に対応する適切なバイアス電圧で設計することができ、第１トランジスタは選択的特性を有し、値は第１抵抗器および第２抵抗器に印加される電圧の値である。
【０００９】
本発明の別の実施形態では、前の実施形態で述べたアクティブ・バイアスは第２トランジスタをさらに含むことができる。この第２トランジスタは、ゲート、ソース、およびドレインを画定する。第２トランジスタのゲートは、第２トランジスタのチャネルが第１トランジスタのドレインの電圧の関数となるように、第１トランジスタのドレインに接続される。第２トランジスタのドレインは正の電圧に接続される。また、第２および第３トランジスタのソースは、それぞれ第３抵抗器および第４抵抗器に直列に接続される。続いてそれらの抵抗器は負の電圧に接続される。上述した回路機構はバイアス電流を、第１トランジスタを流れる電流から第２トランジスタを流れる電流に切り替える。特に、第２トランジスタを流れる電流は、第４抵抗器を通過する。第２トランジスタのソースは第４抵抗器の間に接続され、アクティブ・バイアスによって入力信号に供給されるバイアス電圧である。第１トランジスタおよび第２トランジスタはｐ型チャネルまたはｎ型チャネルを有し、第１トランジスタを流れる過度の電流は第２トランジスタを流れる電流を低減させるので、第１トランジスタのチャネルを狭窄することによって、第１トランジスタを流れる電流の量が低減される。最終的に、アクティブ・バイアスは安定して、適切なバイアス電圧を供給する。
【００１０】
２つのトランジスタを有する上記のアクティブ・バイアスを、以下のシンク回路、安定化回路、および電流源によりさらに改善することができる。シンク回路は、相互に直列に接続された少なくとも１つの抵抗器および少なくとも１つのダイオードとすることができ、それらは負の電圧に接続される。シンク回路をさらにバイアス電圧に接続することができ、分布増幅器のトランジスタ中、あるいはトランジスタからのいかなる漏れ電流、例えば、分布増幅器のトランジスタのゲートを流れる漏れ電流をシンクするように動作する。安定化回路は抵抗器に直列に接続されたコンデンサとすることができ、抵抗器は続いて第１および第２トランジスタのゲートおよびドレインを接続する。この点において、安定化回路はいかなるフィードバック要素も除去するので、回路が発振する可能性が低減される。電流源は、各トランジスタのゲートおよび負の電圧にそれぞれ接続された第３および第４抵抗器に接続されたソースを有する、第３および第４トランジスタとすることができる。この点において、トランジスタはその中を流れる電流の量を制限することができない。電流源のドレインはそれぞれの第１トランジスタおよび第２トランジスタに接続される。この点において、第１トランジスタおよび第２トランジスタが作動停止する可能性は解消または低減される。
【００１１】
アクティブ・バイアスは、高インピーダンス回路とすることのできる回路を有することが明らかになった。この点において、正の電圧は、阻止コンデンサの前に、分布増幅器の出力信号によって供給することができる。アクティブ・バイアスは高インピーダンス回路であるので、アクティブ・バイアスは分布増幅器の出力信号に対して透過的である。換言すると、アクティブ・バイアスの負荷は、出力信号に有意に影響を及ぼすには充分ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の例示としての現在の好適な実施形態を、添付図面に示す。
図面は、本発明の好適な実施形態を例示することを目的とするものであって、限定することを目的とするものではない。例えば、図１において、シュードモルフィック高電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ：pseudomorphic High Electron Mobility Transistor ）４により構成された分布増幅器２が示されている。ｐＨＥＭＴ４は、本発明の態様であるアクティブ・バイアス１０に接続され得る。それにもかかわらず、本発明の対象であるアクティブ・バイアス１０は、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：Bipolar Junction Transistor ）および様々な型のＦＥＴのような他の型のトランジスタならびに他の同様のコンポーネント、例えば接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ：Junction Field Effect Transistor）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ：Metal-Semiconductor Field Effect Transistor ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ：High Electron Mobility Transistor ）、およびシュードモルフィック高電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ）などにより構成された他の型の分布増幅器または電気回路に接続され得る。
【００１３】
以下は、分布増幅器２ならびにその入力および出力信号６，８の概略的説明である。図１に示す分布増幅器２は、４段分布増幅器２とすることができる。各段内にカスコード構成の２つのｐＨＥＭＴ４がある。特に、第１ｐＨＥＭＴのドレインは第２ｐＨＥＭＴのソースに接続され、第１ｐＨＥＭＴのゲート９は入力信号を受け入れることができる。入力信号６は各段内の第１ｐＨＥＭＴのゲート９に印加され得る。分布増幅器２は、各段の第２ｐＨＥＭＴのドレインにおいて、入力信号６に関連する増幅出力信号８を生成することができる。出力交流電流（ＡＣ）信号を通過させるが、直流は阻止するために、分布増幅器２の出力８に（つまり第４段の後に）阻止コンデンサを配置する。入力および増幅出力信号６，８は無線周波数の範囲内とする。
【００１４】
分布増幅器２は、出力信号８が入力信号６に対して線形になるポイントである線形性ポイントを有する。しかし、ウェハ・ロット変動のために、増幅器２の線形性ポイントが変動し、入力信号６が分布増幅器２をオーバードライブすることがあるので、場合によっては、増幅器２は線形に挙動しないことがある。例えば、入力信号６は、ピンチオフ電圧より大きいピーク電圧を有することがあり、この場合、少なくとも部分的に削られた波形の出力信号８が生成される。補償のために、入力信号６をバイアス電圧によりバイアスして、分布増幅器２がその線形性ポイントで作動し、オーバードライブしないようにすることができる。実験から、図１に示した分布増幅器２は、入力信号６を−０．４ボルトでバイアスした場合に、その線形性ポイントで動作する。−０．４ボルトは、分布増幅器２がその線形性ポイントで動作するようにバイアスさせるために分布増幅器２に供給することのできる設計バイアス電圧であるとみなすことができる。しかし、分布増幅器２がウェハ上に形成される場合、ウェハ・ロット変動のため、分布増幅器２は設計電流に比較して少ない電流を引き込むことがある。この場合、実際のバイアス電圧は、設計バイアス電圧より高いレベルに増加することができる。設計バイアス電圧は、理想的な状態における所望バイアス電圧とみなすことができる。
【００１５】
本発明の第１実施形態を示す図２は、＋Ｖｄｄ１２、第１抵抗器１４、第２抵抗器１６、第３抵抗器１８、および第４抵抗器２０、安定抵抗器２２、および第１トランジスタ２４を含むアクティブ・バイアス１０を示す。第１トランジスタ２４が電流を引き込むと、第１抵抗器１４で電圧降下が生じる。第２抵抗器１６および第３抵抗器１８は、第１抵抗器１４、第２抵抗器１６、および第３抵抗器１８を流れる電流および−Ｖｓｓ２６の電圧に基づいて選択される値の抵抗分圧器のように挙動する。抵抗分圧器はバイアス電圧Ｖｏｕｔ２８を供給することができ、それは続いて分布増幅器トランジスタのゲートに印加され、あるいはそれと電気的に連通することができる。第１トランジスタ２４のソース３０の電圧は、第１抵抗器１４、第４抵抗器２０、および−Ｖｓｓ２６の電流によって設定される。第１トランジスタ２４のゲート３２は、−Ｖｓｓ２６に設定される。安定抵抗器は、第１トランジスタ２４の発振の可能性を低減するために、第１トランジスタ２４のゲート３２に直列に接続された高抵抗値の抵抗器とすることができる。
【００１６】
アクティブ・バイアス１０は、分布増幅器２がその線形性ポイントで動作することができるように、分布増幅器２に印加される入力信号６にバイアス電圧（Ｖｏｕｔ）２８を供給する。アクティブ・バイアス１０のＶｏｕｔ２８は、適切な電圧＋Ｖｄｄ１２および−Ｖｓｓ２６を供給し、かつ第１トランジスタ２４を適切に構成することに加えて、適切な第１抵抗器１４、第２抵抗器１６、第３抵抗器１８、および第４抵抗器２０を選択し、安定抵抗器２２を含めることによって、設計バイアス電圧２８を生成するように構成される。例えば、分布増幅器２は設計電流引き込みと呼ばれる電流を引き込むことが期待される。分布増幅器２がウェハ上に形成される場合、ウェハ・ロット変動のため、分布増幅器２は実際には、設計電流引き込みに比べて増加または減少した量の電流を引き込むことがある。分布増幅器２がその線形性ポイントで動作することができるように、アクティブ・バイアス１０が補償することができるのはこの変動である。ウェハ・ロット変動のため、たとえ分布増幅器２の変動があって、異なるバイアス電圧を要求しても、アクティブ・バイアス１０は分布増幅器２の変動特性の関数として適切に増減したバイアス電圧（Ｖｏｕｔ）２８を供給することができる。この補償は、ウェハ・ロット変動による分布増幅器２の変動もまたアクティブ・バイアス１０にもたらされるように、分布増幅器２が形成されるウェハ上にアクティブ・バイアス１０を形成することによって達成することができる。特に、分布増幅器２が設計より多くの電流を引き込む場合、アクティブ・バイアス１０は対応する量の増加電流を引き込むことができ、アクティブ・バイアス１０の回路機構により、比例して低減されたバイアス電圧Ｖｏｕｔ２８を入力信号６に供給することができる。これは、アクティブ・バイアス１０の能動特性をもたらす。
【００１７】
使用時に、分布増幅器２は、ウェハ上に形成された場合、ウェハ・ロット変動のため、設計電流引き込みに比較して増加または減少した量の電流を引き込むことがある。より多くの電流が分布増幅器２に引き込まれる場合、入力信号６は、設計バイアス電圧２８に比較して低減されたバイアス電圧２８でバイアスされることが好ましい。この点において、本発明のアクティブ・バイアス１０は、その低減バイアス電圧２８を生成するように構成されている。これは、上述の通り、ウェハ・ロット変動がアクティブ・バイアス１０および分布増幅器２に同等に影響するように、分布増幅器２が形成されたウェハ上にアクティブ・バイアス１０を形成することによって達成することができる。
【００１８】
図２に示す通り、アクティブ・バイアス１０は第１トランジスタ２４により形成される。また、さらに好ましくは、第１トランジスタ２４は、ウェハ・ロット変動が分布増幅器２およびアクティブ・バイアス１０に同程度に影響するように、分布増幅器２のトランジスタと同型のトランジスタとするとよい。例えば、分布増幅器２がウェハ上に形成されたときに、設計電流に比較してより多くの電流を引き込む場合、アクティブ・バイアス１０の第１トランジスタ２４は、アクティブ・バイアス１０の設計電流引き込みに比較してより多くの電流を引き込むことができる。アクティブ・バイアス１０の回路機構は、実際のバイアス電圧Ｖｏｕｔ２８をアクティブ・バイアス１０の設計Ｖｏｕｔ２８に比較して低下させる。特に、第１トランジスタ２４がより多くの電流を引き込む場合、第１抵抗器１４を通過する電流は設計電流より高くすることができ、第１抵抗器１４における電圧降下は、第１抵抗器１４における設計電圧降下より大きくすることができる。これは、次に、抵抗分圧器に、設計バイアス電圧２８、Ｖｏｕｔより低い実際のバイアス電圧２８、Ｖｏｕｔを生成させる。第１トランジスタ２４の設計電流の第１トランジスタ２４を流れる実際の電流からの差は、分布増幅器２をその線形性ポイントで適切に作動させるために分布増幅器２に印加する必要のある実際のバイアス電圧２８に対する設計バイアス電圧２８の差と、比例的に整合させることができる。アクティブ・バイアス１０のこの説明は、ウェハ・ロット変動が分布増幅器２およびアクティブ・バイアス１０に設計電流と比較してより多くの電流を引き込ませる状況に関連して行った。分布増幅器２に対するアクティブ・バイアス１０の能動特性は、ウェハ・ロット変動が分布増幅器２およびアクティブ・バイアス１０に設計電流に比較してより少ない電流を引き込ませる場合に、逆に働くことができる。
【００１９】
図２に示した−Ｖｓｓ２６は負の電圧を有する。−Ｖｓｓ２６におけるこの負の電圧は、入力信号６が負の電圧でバイアスされるときに、図１に示した分布増幅器２がその線形性ポイントで動作するため必要であった。しかし、図１に示した分布増幅器２は例示を目的とするものであって、本発明の好適な実施形態を限定することが目的ではない。それゆえ、分布増幅器２がその線形性ポイントで動作するために異なる分布増幅器２が正のバイアス電圧２８を必要とする場合には、Ｖｓｓは接地するか、あるいは正の電圧を有することができる。
【００２０】
図４に示された本発明の第２実施形態について説明する前に、図３に示された回路について説明し、その後に第１実施形態および図４に示された回路と対比する。図３で、第１トランジスタ２４ａは、そのゲート３２ａおよびドレイン３４ａが相互に電気的に連通した状態で示されている。加えて、ドレイン３４ａは第１抵抗器１４ａおよび正の電圧＋Ｖｄｄ１２に電気的に接続され、ソース３０ａは第２抵抗器１６ａおよび負の電圧−Ｖｓｓ２６に電気的に接続されている。この回路で、第１トランジスタ２４ａに電流が引き込まれるときに、第１抵抗器１４ａで電圧降下が生じ、その結果、第１トランジスタ２４ａのドレイン３４ａに電圧が発生する。ドレイン３４ａおよびゲート３２ａは相互に電気的に連通し、第１トランジスタのドレイン３４ａの電圧は、入力信号６に印加される。分布増幅器２が設計電流に比べてより多くの電流を引き込む場合には第１トランジスタ２４ａを流れる電流が増加するという点で、この回路は本発明の第１実施形態と同様である。加えて、増加する電流引き込みのため、第１抵抗器１４ａにおける電圧降下は増大し、より低いバイアス電圧Ｖｏｕｔ２８ａを生じる。しかし、この回路では、Ｖｏｕｔ２８は、プロセスの変動または熱のため抵抗値が変化する第２抵抗器１６ａの値に非常に敏感である。加えて、ウェハ・ロット変動による第１トランジスタ２４ａの電流が正または負いずれかの方向に過剰である場合、第１トランジスタ２４ａは損傷し、電流を通さなくなるかもしれない。この場合、Ｖｏｕｔつまりバイアス電圧２８は＋Ｖｄｄ１２と等しくなり、分布増幅器２に損傷を生じる。
【００２１】
第１トランジスタ２４ａの故障の可能性を低減し、第２抵抗器１６ａの抵抗値に対するバイアス電圧２８ａの感受性を低下させるために、図３に示した回路を第２トランジスタ３６ｂおよび３つの抵抗器１８ｂ，２０ｂ，３８ｂにより変形させることができる。図４に示す通り、２つのトランジスタ２４ａ，３６ｂは、第２トランジスタ３６ｂのソース４０ｂが第１トランジスタ２４ａのゲート３２ａに電気的に接続され、かつ第１トランジスタ２４ａのドレイン３４ａが第２トランジスタ３６ｂのゲート４２ｂに電気的に接続されるように、相互に電気的に接続される。この回路では、第２トランジスタ３６ｂを流れる電流は、第１抵抗器１４ａにおける電圧降下よりむしろバイアス電圧２８を決定する電流を供給する。それゆえ、高電流または遮断状態は図３に示す回路から排除される。
【００２２】
アクティブ・バイアス１０がウェハ上に形成されたときに、第２トランジスタ３６ｂおよび第１トランジスタ２４ａを流れる電流が設計電流より大きい場合には、１８ｂにおける電圧降下は設計電圧降下より大きくなり、第２トランジスタ４０ｂのＶゲート４２ｂにより低い電圧を生じる。これは第２トランジスタのソース４０ｂにおける電圧を低下させ、バイアス電圧Ｖｏｕｔ２８を低下させる。加えて、第２トランジスタ３６ｂを流れる電流および第２トランジスタ３６ｂのソース４０ｂにおける電圧が第１トランジスタ２４ａとは異なる速度で変動し、このようにして、ウェハ・ロット変動に対し適切なバイアス電圧２８の補償がもたらされるように、３つの抵抗器２０ｂ，３８ｂ，１８ｂを選択することができる。
【００２３】
本発明の別の態様では、図５に示すように、安定化回路４４をアクティブ・バイアス１０に接続してもよい。例えば安定化回路は、第２トランジスタ３６ｂのゲート４２ｂとドレイン５０ｂとの間に直列に接続された抵抗器４６およびコンデンサ４８を備える。安定化回路４４は、第２および第１トランジスタ３６ｂ，２４ａのゲート４２ｂ，３２ａおよびドレイン５０ｂ，３４ａの各々に接続される。これは、第２および第１トランジスタ３６ｂ，２４ａのフィードバック素子をドレインし、それは第２および第１トランジスタ３６ｂ，２４ａの利得を制限し、第２および第１トランジスタ３６ｂ，２４ａの安定性を保証する。
【００２４】
本発明の別の態様では、シンク回路５２をアクティブ・バイアス１０に接続してもよい。シンク回路５２は、直列に接続された少なくとも１つの抵抗器５４および少なくとも１つのダイオード５６ａ，５６ｂ，５６ｃであり、一方の端子は−Ｖｓｓに接続され、他方の端子は第４および第５抵抗器２０ｂ，３８ｂの間で接続されている。シンク回路５２は、分布増幅器２のトランジスタのゲートから流出する電流をシンクするように動作することができる。このトランジスタ・ゲート電流は、トランジスタの接合部間の漏れ電流を含むとみなすことができる。
【００２５】
本発明の別の態様では、アクティブ・バイアス１０を抵抗分圧器５８に接続してもよい。この抵抗分圧器５８は、背景技術において説明したように分布増幅器２のウェハ変動の関数として選択されるものではない。むしろ、この抵抗分圧器５８は、第４および第５抵抗器２０ｂ，３８ｂが適切なバイアス電圧２８を供給することができないときに、アクティブ・バイアス１０に追加接続することができる。したがって、抵抗分圧器の形の先行技術のパッシブ・バイアスは分布増幅器２に影響するウェハ変動の関数であったが、本発明の態様である抵抗分圧器５８はアクティブ・バイアス１０の関数である。
【００２６】
本発明の別の態様では、アクティブ・バイアス１０を電流源６０ａ，６０ｂに接続してもよい。例えば、第２および第１トランジスタ３６ｂ，２４ａのソース４０ｂ，３０ａを、第３および第４トランジスタ６２，６４に接続してもよい。これらのトランジスタ６２，６４において、そのゲート６６ａ，６６ｂを−Ｖｓｓ２６に接続してもよい。この点において、第３および第４トランジスタ６２，６４のチャネルは、電流の全量がチャネルを流れ、第２および第１トランジスタ３６ｂ，２４ａがオフに切り替わらないか、あるいはピンチオフしない可能性を低減するように、幅を大きく広げることができる。加えて、電流源６０ａ，６０ｂをアクティブ・バイアス１０に接続するのと同じ理由から、図４に示すアクティブ・バイアス１０の第３および第４抵抗器２０ｂ，３８ｂは、第２トランジスタ３６ｂのソース４０ｂに電圧が過剰蓄積する可能性を解消するために、ダイオード５６ｄ〜ｆおよび５６ｇ〜ｈに置き換えることができる。
【００２７】
本発明の様々な実施形態の説明は、本発明の好適な実施形態を例証するために提示したものであり、それ以外にも他の発明概念を様々に具現化し、使用することができる。添付する特許請求の範囲は、先行技術によって制限される範囲を除き、そのような変形を含むと解釈されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ウェハ上に形成されるとともに、ウェハを受容する回路基板上に形成されるパッシブ・ゲート・バイアスに電気的に接続される、先行技術による分布増幅回路。
【図２】ウェハのロッド変動を補償するために図１に示した分布増幅器が形成されたウェハ上に形成されるアクティブ・バイアス。
【図３】ウェハ・ロット変動のため分布増幅器に影響を及ぼす変動がアクティブ・バイアスにも影響を及ぼすように、分布増幅器のトランジスタに類似したトランジスタを備えたアクティブ・バイアス。
【図４】Ｑ１およびＱ２トランジスタのチャネルを流れる電流の極端な増加または減少を補償するために、Ｑ１トランジスタに接続されたＱ２トランジスタを備えたアクティブ・バイアス。
【図５】アクティブ・バイアスの安定性を改善するために、安定化回路および電流源を備えた図３のアクティブ・バイアス。
【図１】
2007510292.tif 000003
【図２】
2007510292.tif 000004
【図３】
2007510292.tif 000005
【図４】
2007510292.tif 000006
【図５】
2007510292.tif 000007
【国際調査報告】
2007510292.tif 000008