(57)【要約】      （修正有）【課題】製造ばらつきに伴うバイアス電流の変動を抑制するとともに、回路規模の増大を抑制可能な電力増幅モジュールを提供する。【解決手段】電力増幅モジュール１０３Ａは、無線周波数信号を増幅して出力する増幅回路２１２と、一端にバイアス制御電圧ＶBIASが供給される第１のバイアス回路２１１を含む無線周波数増幅回路２０１と、抵抗の製造ばらつきによるバイアス電流の変動が抑制されるように、バイアス制御電圧ＶBIASを調整することができるバイアス制御回路２０２とを備える。【選択図】図２
2015222878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線周波数信号を増幅して出力する第１のトランジスタと、
一端にバイアス制御電圧が供給される第１の抵抗を含み、前記第１の抵抗の他端の電圧に応じた第１のバイアス電流を前記第１のトランジスタに供給する第１のバイアス回路と、
を含む無線周波数増幅回路と、
一端が接地された第２の抵抗と、
前記第２の抵抗の他端に第１の基準電圧を供給することにより前記第２の抵抗に流れる電流に基づいて、前記第２の抵抗の抵抗値に応じたバイアス調整電流を生成する調整電流生成回路と、
前記バイアス調整電流に応じた前記バイアス制御電圧を生成する制御電圧生成回路と、
を含むバイアス制御回路と、
を備える電力増幅モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の電力増幅モジュールであって、
前記無線周波数増幅回路は、前記第２の抵抗を含む集積回路である、
電力増幅モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第１の抵抗を構成する抵抗素子と、前記第２の抵抗を構成する抵抗素子とは、サイズ及び形状が同一である、
電力増幅モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記無線周波数増幅回路は、
前記第１のトランジスタによって増幅された前記無線周波数信号を増幅して出力する第２のトランジスタと、
一端に前記バイアス制御電圧が供給される第３の抵抗を含み、前記第３の抵抗の他端の電圧に応じた第２のバイアス電流を前記第２のトランジスタに供給する第２のバイアス回路と、
をさらに含む電力増幅モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記制御電圧生成回路は、オペアンプ、第４の抵抗及び第５の抵抗を含み、
前記オペアンプの非反転入力端子に第２の基準電圧が供給され、
前記第４の抵抗は、一端が前記オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が接地され、
前記第５の抵抗は、一端が前記オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記オペアンプの出力端子に接続され、
前記第４及び第５の抵抗の接続点に前記バイアス調整電流が供給される、
電力増幅モジュール。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記制御電圧生成回路は、オペアンプ、第４の抵抗及び第５の抵抗を含み、
前記オペアンプの非反転入力端子に、前記バイアス調整電流に応じたレベルの第３の基準電圧が供給され、
前記第４の抵抗は、一端が前記オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が接地され、
前記第５の抵抗は、一端が前記オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記オペアンプの出力端子に接続される、
電力増幅モジュール。
【請求項７】
請求項５に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第１のバイアス回路は、
前記第１の抵抗の他端の電圧がベースに供給され、エミッタから前記第１のバイアス電流を出力する第３のトランジスタと、
前記第３のトランジスタのベースと接地との間に設けられるダイオードと、
をさらに含み、
前記バイアス制御回路は、
第４の基準電圧に基づいて、前記ダイオードの温度特性に応じて変化する前記第２の基準電圧を生成する温度補償回路をさらに含む、
電力増幅モジュール。
【請求項８】
請求項６に記載の電力増幅モジュールであって、
前記第１のバイアス回路は、
前記第１の抵抗の他端の電圧がベースに供給され、エミッタから前記第１のバイアス電流を出力する第３のトランジスタと、
前記第３のトランジスタのベースと接地との間に設けられるダイオードと、
をさらに含み、
前記バイアス制御回路は、
第４の基準電圧及び前記バイアス調整電流に基づいて、前記バイアス調整電流に応じたレベルであり、前記ダイオードの温度特性に応じて変化する前記第３の基準電圧を生成する温度補償回路をさらに含む、
電力増幅モジュール。
【請求項９】
請求項５〜８の何れか一項に記載の電力増幅モジュールであって、
前記制御電圧生成回路は、
前記オペアンプにおける電圧増幅率をパワーモード制御信号に基づいて制御する増幅率制御回路をさらに含む、
電力増幅モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の移動体通信機においては、基地局へ送信する無線周波数（ＲＦ：Radio Frequency）信号の電力を増幅するために電力増幅モジュールが用いられる。このような電力増幅モジュールには、ＲＦ信号を増幅する増幅回路の他に、該増幅回路を構成するトランジスタにバイアス電流を供給するためのバイアス回路が含まれる。
【０００３】
電力増幅モジュールにおいては、例えば、トランジスタ等の素子の製造ばらつきによってバイアス電流が変化すると、電力増幅モジュールの特性も変化してしまう。そのため、電力増幅モジュールにおいては、製造ばらつきの影響を抑制することが重要である。例えば、特許文献１には、増幅回路を構成するトランジスタに供給されるバイアス電流を参照電流と比較することにより、バイアス電流を制御する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３３０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている構成では、バイアス電流と参照電流を比較することにより、バイアス電流を制御することが可能である。しかしながら、参照電流を生成するための電流生成回路と、バイアス電流と参照電流を比較するための比較回路とを、増幅回路ごとに設ける必要があるため、回路規模が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、製造ばらつきに伴うバイアス電流の変動を抑制するとともに、回路規模の増大を抑制可能な電力増幅モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る電力増幅モジュールは、無線周波数信号を増幅して出力する第１のトランジスタと、一端にバイアス制御電圧が供給される第１の抵抗を含み、第１の抵抗の他端の電圧に応じた第１のバイアス電流を第１のトランジスタに供給する第１のバイアス回路と、を含む無線周波数増幅回路と、一端が接地された第２の抵抗と、第２の抵抗の他端に第１の基準電圧を供給することにより第２の抵抗に流れる電流に基づいて、第２の抵抗の抵抗値に応じたバイアス調整電流を生成する調整電流生成回路と、バイアス調整電流に応じたバイアス制御電圧を生成する制御電圧生成回路と、を含むバイアス制御回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、製造ばらつきに伴うバイアス電流の変動を抑制するとともに、回路規模の増大を抑制可能な電力増幅モジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である電力増幅モジュールを含む送信ユニットの構成例を示す図である。
【図２】電力増幅モジュールの構成の一例を示す図である。
【図３】ＲＦ増幅回路の構成の一例を示す図である。
【図４】バイアス制御回路の構成の一例を示す図である。
【図５】バイアス回路に含まれる抵抗の抵抗値の変化率と、バイアス制御電圧ＶBIASとの関係の一例を示すシミュレーション結果である。
【図６】バイアス回路に含まれる抵抗の抵抗値の変化率と、電圧ＶBとの関係の一例を示すシミュレーション結果である。
【図７】バイアス制御回路の構成の他の一例を示す図である。
【図８】温度と基準電圧ＶTとの関係の一例を示す図である。
【図９】温度補償回路の構成の一例を示す図である。
【図１０】電流ＩTの変化の一例を示す図である。
【図１１】基準電圧ＶTを二次の変化特性で変化させる場合の、温度補償回路の構成の一例を示す図である。
【図１２】電流Ｉt3と電流Ｉ111との関係の一例を示す図である。
【図１３】電流Ｉht0の変化の一例を示す図である。
【図１４】電流Ｉht1と電流ＩTとの関係の一例を示す図である。
【図１５】温度と基準電圧ＶTとの関係の一例を示す図である。
【図１６】バイアス制御回路の構成の他の一例を示す図である。
【図１７】温度補償回路の構成の一例を示す図である。
【図１８】バイアス制御回路の他の構成の一例を示す図である。
【図１９】電力増幅モジュールの他の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である電力増幅モジュールを含む送信ユニットの構成例を示す図である。送信ユニット１００は、例えば、携帯電話等の移動体通信機において、音声やデータなどの各種信号を基地局へ送信するために用いられる。なお、移動体通信機は基地局から信号を受信するための受信ユニットも備えるが、ここでは説明を省略する。
【００１１】
図１に示すように、送信ユニット１００は、変調部１０１、送信電力制御部１０２、電力増幅モジュール１０３、フロントエンド部１０４、及びアンテナ１０５を含む。
【００１２】
変調部１０１は、ＨＳＵＰＡ（High Speed Uplink Packet Access）やＬＴＥ（Long Term Evolution）等の変調方式に基づいて入力信号を変調し、無線送信を行うための高周波（ＲＦ：Radio Frequency）信号を生成する。ＲＦ信号は、例えば、数百ＭＨｚから数ＧＨｚ程度である。
【００１３】
送信電力制御部１０２は、送信電力制御信号に基づいて、ＲＦ信号の電力を調整して出力する。送信電力制御信号は、例えば、基地局から送信される適応電力制御（ＡＰＣ：Adaptive Power Control）信号に基づいて生成される。例えば、基地局は、移動体通信機からの受信信号を測定することにより、移動体通信機における送信電力を適切なレベルに調整するためのコマンドとして、ＡＰＣ信号を移動体通信機に送信することができる。
【００１４】
電力増幅モジュール１０３は、送信電力制御部１０２から出力されるＲＦ信号（ＲＦIN）の電力を、基地局に送信するために必要なレベルまで増幅し、増幅信号（ＲＦOUT）を出力する。
【００１５】
フロントエンド部１０４は、増幅信号に対するフィルタリングや、基地局から受信する受信信号とのスイッチングなどを行う。フロントエンド部１０４から出力される増幅信号は、アンテナ１０５を介して基地局に送信される。
【００１６】
図２は、電力増幅モジュール１０３の構成の一例（電力増幅モジュール１０３Ａ）を示す図である。電力増幅モジュール１０３Ａは、ＲＦ増幅回路２０１（無線周波数増幅回路）、バイアス制御回路２０２、及び整合回路（ＭＮ：Matching Network）２０３を含む。
【００１７】
図２に示す構成では、ＲＦ増幅回路２０１とバイアス制御回路２０２は、異なる基板に形成されている。例えば、ＲＦ増幅回路２０１は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ：Heterojunction Bipolar Transistor）等のバイポーラトランジスタを用いた集積回路として構成される。また、例えば、バイアス制御回路２０２は、ＭＯＳＦＥＴ（MOS Field-Effect Transistor）を用いた集積回路として構成される。
【００１８】
ＲＦ増幅回路２０１は、バイアス回路２１１（第１のバイアス回路）、増幅回路２１２、整合回路２１３、及び抵抗２１４（第２の抵抗）を含む。
【００１９】
バイアス回路２１１は、バイアス制御回路２０２から供給されるバイアス制御電圧ＶBIASに基づいて、増幅回路２１２を構成するトランジスタにバイアス電流を供給する。
【００２０】
増幅回路２１２は、入力されるＲＦ信号（ＲＦIN）を増幅し、増幅信号（ＲＦOUT）を出力する。なお、整合回路２１３，２０３は、増幅回路２１２の前後に設けられた回路とのインピーダンスを整合させるためのものであり、例えば、キャパシタやインダクタを用いて構成される。
【００２１】
抵抗２１４は、バイアス回路２１１に含まれる抵抗の製造ばらつきによるバイアス電流の変動を抑制するために設けられている。詳細は後述する。
【００２２】
バイアス制御回路２０２は、バッテリ電圧ＶBATを用いて、バイアス回路２１１に供給されるバイアス制御電圧ＶBIASを生成する。なお、バイアス制御回路２０２は、抵抗２１４に所定レベルの基準電圧（例えば、バンドギャップ電圧ＶBG）を印加することによってＲＦ増幅回路２０１における抵抗の製造ばらつきを検出することができる。そして、バイアス制御回路２０２は、抵抗の製造ばらつきによるバイアス電流の変動が抑制されるように、バイアス制御電圧ＶBIASを調整することができる。詳細は後述する。
【００２３】
ＲＦ増幅回路２０１及びバイアス制御回路２０２の構成例について説明する。
【００２４】
図３は、ＲＦ増幅回路２０１の構成の一例を示す図である。前述したように、ＲＦ増幅回路２０１は、バイアス回路２１１（第１のバイアス回路）、増幅回路２１２、整合回路２１３、及び抵抗２１４を含む。
【００２５】
バイアス回路２１１は、トランジスタ３０１（第３のトランジスタ）、抵抗３０２〜３０４、及びダイオード３０５，３０６を含む。ここで、トランジスタ３０１は、例えば、ＨＢＴ等のバイポーラトランジスタである。
【００２６】
バイアス回路２１１では、抵抗３０２（第１の抵抗）の一端にバイアス制御電圧ＶBIASが印加される。抵抗３０２の他端は、直列に接続されたダイオード３０５，３０６に接続されるとともに、抵抗３０３の一端に接続されている。そして、抵抗３０３の他端が、トランジスタ３０１のベースに接続されている。また、トランジスタ３０１のコレクタにはバッテリ電圧ＶBATが印加されている。そして、トランジスタ３０１のエミッタが抵抗３０４の一端に接続され、抵抗３０４の他端が増幅回路２１２へのバイアス出力として増幅回路２１２に接続されている。
【００２７】
増幅回路２１２は、トランジスタ３１１（第１のトランジスタ）、及びインダクタ３１３を含む。ここで、トランジスタ３１１は、例えば、ＨＢＴ等のバイポーラトランジスタである。
【００２８】
図３に示すように、トランジスタ３１１のベースには、ＲＦ信号（ＲＦIN）が整合回路２１３を介して入力されるとともに、バイアス回路２１１からのバイアス電流が供給される。また、インダクタ３１３の一端にはバッテリ電圧ＶBATが印加され、インダクタ３１３の他端が、トランジスタ３１１のコレクタに接続されている。そして、トランジスタ３１１のコレクタから、増幅信号ＲＦOUTが整合回路２０３を介して出力される。
【００２９】
抵抗２１４の一端には、バイアス制御回路２０２から供給される所定レベルの基準電圧（例えば、バンドギャップ電圧ＶBG）（第１の基準電圧）が印加される。また、抵抗２１４の他端は接地されている。ＲＦ増幅回路２０１において、抵抗３０２及び抵抗２１４は、同一基板上に形成することができるため、サイズ及び形状が同一の抵抗素子を用いて構成することができる。なお、ここで言う、抵抗のサイズとは、膜厚や幅を示す。例えば、抵抗２１４が１つの抵抗素子で構成されている場合、抵抗３０２は、この抵抗素子を複数個並列に接続した構成とすることができる。
【００３０】
図４は、バイアス制御回路２０２の構成の一例（バイアス制御回路２０２Ａ）を示す図である。図４に示すように、バイアス制御回路２０２Ａは、バンドギャップ（ＢＧ）回路４０１、調整電流生成回路４０２、及び制御電圧生成回路４０３を含む。
【００３１】
バンドギャップ回路４０１は、バッテリ電圧ＶBAT等の電源電圧から、温度や電源電圧の変動に依存しないバンドギャップ電圧ＶBGを生成する。バンドギャップ電圧ＶBGは、例えば、１．２Ｖ程度である。
【００３２】
調整電流生成回路４０２は、抵抗２１４の抵抗値に応じたバイアス調整電流ＩADJを生成する回路である。調整電流生成回路４０２は、オペアンプ４１１及びトランジスタ（Ｐ型ＭＯＳＦＥＴ）４１２，４１３を含む。
【００３３】
オペアンプ４１１の非反転入力端子には、バンドギャップ電圧ＶBGが印加される。オペアンプ４１１の反転入力端子は、トランジスタ４１２のドレイン及び抵抗２１４の一端に接続されている。オペアンプ４１１の出力端子は、トランジスタ４１２，４１３のゲートに接続されている。
【００３４】
トランジスタ４１２は、ソースにバッテリ電圧ＶBATが印加され、ドレインが抵抗２１４の一端と接続されている。トランジスタ４１３は、ソースにバッテリ電圧ＶBATが印加され、ドレインが制御電圧生成回路４０３に接続されている。
【００３５】
調整電流生成回路４０２では、オペアンプ４１１の非反転入力端子と反転入力端子との間のイマジナリショートにより、オペアンプ４１１の反転入力端子の電圧がＶBGとなる。抵抗２１４の抵抗値をＲADJ、トランジスタ４１２に流れる電流をＩ41とすると、Ｉ41＝ＶBG／ＲADJとなる。トランジスタ４１２，４１３のサイズ（ゲート幅とゲート長の専有面積）の比をｍ41：ｍ42とすると、トランジスタ４１３に流れるバイアス調整電流ＩADJは、（ｍ42／ｍ41）×（ＶBG／ＲADJ）となる。
【００３６】
制御電圧生成回路４０３は、オペアンプ４２１、抵抗４２２（第４の抵抗）及び抵抗４２３（第５の抵抗）を含む。
【００３７】
オペアンプ４２１の非反転入力端子には、バンドギャップ電圧ＶBG（第２の基準電圧）が印加される。抵抗４２２は、一端がオペアンプ４２１の反転入力端子に接続され、他端が接地されている。抵抗４２３は、一端がオペアンプ４２１の反転入力端子に接続され、他端がオペアンプ４２１の出力端子に接続されている。また、抵抗４２２，４２３の接続点に、バイアス調整電流ＩADJが供給される。
【００３８】
オペアンプ４２１及び抵抗４２２，４２３は非反転増幅回路を構成している。抵抗４２２，４２３の抵抗値を、それぞれ、Ｒ41，Ｒ42とすると、オペアンプ４２１の出力端子から出力されるバイアス制御電圧ＶBIASは、｛１＋（Ｒ42／Ｒ41）｝×ＶBG−ＩADJ×Ｒ42＝｛１＋（Ｒ42／Ｒ41）｝×ＶBG−（ｍ42／ｍ41）×（ＶBG／ＲADJ）×Ｒ42となる。従って、バイアス制御電圧ＶBIASは、抵抗２１４の抵抗値ＲADJに伴って増減する。即ち、製造ばらつきによる抵抗値ＲADJの変化に伴って、バイアス制御電圧ＶBIASも変化する。なお、抵抗２１４は、ＲＦ増幅回路２０１を構成する集積回路の基板上に設けられている。そのため、抵抗２１４の抵抗値ＲADJの変化率と、バイアス回路２１１の抵抗３０２の抵抗値の変化率は、同程度である。従って、製造ばらつきによって抵抗３０２の抵抗値に変化が生じると、バイアス制御電圧ＶBIASが抵抗３０２の抵抗値の変化に応じて調整される。これにより、バイアス電流の変動を抑制することができる。
【００３９】
図５及び図６は、抵抗３０２の抵抗値の変化率と、バイアス制御電圧ＶBIAS及び電圧ＶBとの関係の一例を示すシミュレーション結果である。なお、抵抗２１４の抵抗値も、抵抗３０２の抵抗値と同様に変化する。図６における電圧ＶBは、図３に示すように、トランジスタ３０１のベースに接続された抵抗３０３の一端に印加される電圧である。図５及び図６には、バイアス調整電流ＩADJによる調整がない場合とある場合のシミュレーション結果が示されている。
【００４０】
図５において、横軸は、抵抗３０２の抵抗値の変化率（％）を示し、縦軸は、バイアス制御電圧ＶBIAS（Ｖ）を示している。バイアス調整電流ＩADJによる調整がない場合、制御電圧生成回路４０３の電圧増幅率は一定であるため、バイアス制御電圧ＶBIASは一定である。一方、バイアス調整電流ＩADJによる調整がある場合、抵抗３０２の抵抗値が大きくなるに従って、バイアス制御電圧ＶBIASも大きくなっている。
【００４１】
図６において、横軸は、抵抗３０２の抵抗値の変化率（％）を示し、縦軸は、電圧ＶB（Ｖ）を示している。バイアス調整電流ＩADJによる調整がない場合、バイアス制御電圧ＶBIASが図５に示したように一定であるため、抵抗３０２の抵抗値が大きくなるに従って、電圧ＶBは小さくなっている。一方、バイアス調整電流ＩADJによる調整がある場合、バイアス制御電圧ＶBIASが図５に示したように抵抗３０２の抵抗値の変化に従って変化するため、電圧ＶBはほぼ一定となっている。
【００４２】
このように、製造ばらつきによる抵抗３０２の抵抗値の変化に応じてバイアス制御電圧ＶBIASを調整することにより、電圧ＶBの変動を抑制し、バイアス電流の変動を抑制することができる。また、バイアス制御電圧ＶBIASを調整するための調整電流生成回路４０２を増幅回路ごとに設ける必要はないため、回路規模の増大を抑制することが可能である。
【００４３】
図７は、バイアス制御回路２０２の構成の他の一例（バイアス制御回路２０２Ｂ）を示す図である。なお、図４に示した構成と同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。バイアス制御回路２０２Ｂは、図４に示した構成に加えて、温度補償回路７０１を含む。
【００４４】
温度補償回路７０１は、バイアス電流の温度による変化を抑制するための回路であり、バンドギャップ電圧ＶBG（第４の基準電圧）に基づいて、基準電圧ＶT（第２の基準電圧）を生成する。バイアス回路２１１を図３に示した構成とする場合、バイアス電流は、ダイオード３０５，３０６の順方向電圧の温度特性の影響を受けることがある。具体的には、低温時に、ダイオード３０５，３０６の順方向電圧が上昇すると、トランジスタ３０１のベース電流が減少し、結果的に、バイアス回路２１１から出力されるバイアス電流も減少してしまう。
【００４５】
そこで、温度補償回路７０１は、ダイオード３０５，３０６の順方向電圧の温度特性に応じて変化する基準電圧ＶTを生成する。図８は、温度Ｔと基準電圧ＶTとの関係の一例を示す図である。なお、図８では、温度Ｔと基準電圧ＶTとの関係が直線で示されているが、温度Ｔと基準電圧ＶTとの関係はこれに限られず、例えば曲線であってもよい。
【００４６】
図９は、温度補償回路７０１の構成の一例（温度補償回路７０１Ａ）を示す図である。温度補償回路７０１Ａは、定電流生成回路９０１、補償電流生成回路９０２、及び電流電圧変換回路９０３を含む。定電流生成回路９０１は、温度によらず一定の電流を生成する回路である。補償電流生成回路９０２は、温度に応じて変化する補償電流を生成する回路である。そして、電流電圧変換回路９０３は、定電流生成回路９０１によって生成される定電流と、補償電流生成回路９０２によって生成される補償電流とに応じて変化する電流ＩTを基準電圧ＶTに変換する回路である。
【００４７】
定電流生成回路９０１は、オペアンプ９１１、トランジスタ（ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）９１２，９１３、及び抵抗９１４を含む。オペアンプ９１１は、非反転入力端子にバンドギャップ電圧ＶBGが印加され、反転入力端子がトランジスタ９１２と抵抗９１４との接続点に接続され、出力端子がトランジスタ９１２，９１３のゲートに接続されている。
【００４８】
補償電流生成回路９０２は、オペアンプ９２１、トランジスタ（ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）９２２，９２３、トランジスタ（ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）９２４，９２５、抵抗９２６、及びダイオード９２７を含む。オペアンプ９２１は、非反転入力端子にバンドギャップ電圧ＶBGが印加され、反転入力端子がトランジスタ９２２と抵抗９２６との接続点に接続され、出力端子がトランジスタ９２２，９２３のゲートに接続されている。トランジスタ９２４は、トランジスタ９２３と直列にダイオード接続されるとともに、トランジスタ９２５と電流ミラー接続されている。トランジスタ９２５のドレインは、定電流生成回路９０１のトランジスタ９１３のドレインと接続されている。抵抗９２６は、一端が、トランジスタ９２２のドレインと接続され、他端が、ダイオード９２７を介して接地されている。なお、ダイオード９２７の温度特性は、ダイオード３０５，３０６の温度特性と同等である。
【００４９】
電流電圧変換回路９０３は、抵抗９３１を含む。抵抗９３１は、一端が、定電流生成回路９０１のトランジスタ９１３のドレインと、補償電流生成回路９０２のトランジスタ９２５のドレインとに接続され、他端が接地されている。
【００５０】
図９に示す構成において、抵抗９１４の抵抗値をＲ90とすると、トランジスタ９１２に流れる電流Ｉ90はＶBG／Ｒ90（定電流）となる。そして、トランジスタ９１３に流れる電流Ｉ91は、ｋ1×Ｉ90（定電流）となる。なお、ｋ1は、トランジスタ９１２，９１３のサイズ比に応じた係数である。
【００５１】
また、抵抗９２６の抵抗値をＲ91、ダイオード９２７の順方向電圧をＶFとすると、トランジスタ９２２に流れる電流Ｉt0は、（ＶBG−ＶF）／Ｒ91となる。そして、トランジスタ９２３に流れる電流I t1は、ｋ2×Ｉt0となる。なお、ｋ2は、トランジスタ９２２，９２３のサイズ比に応じた係数である。さらに、トランジスタ９２５に流れる電流は、Ｉt2＝ｋ3×Ｉt1となる。なお、ｋ3は、トランジスタ９２４，９２５のサイズ比に応じた係数である。ここで、ＶFは温度に応じて変化するから、電流Ｉt0〜Ｉt2も温度に応じて変化することとなる。
【００５２】
図１０は、電流ＩTの変化の一例を示す図である。ダイオード９２７の順方向電圧ＶFが、温度の上昇に応じて低くなることとすると、電流Ｉt2は、温度の上昇に応じて増加することとなる。なお、電流Ｉt2は、抵抗９３１に流れる電流ＩTとは向きが逆であるため、図１０において、電流Ｉt2は負の温度特性で示されている。そして、抵抗Ｒ92に流れる電流ＩTは、電流Ｉ91から電流Ｉt2を引いたものであるため、図１０に示すように、温度の上昇に応じて減少することとなる。このような電流ＩTが抵抗９３１によって電圧に変換されることにより、図８に示したように、温度の上昇に応じて低くなる基準電圧ＶTを生成することができる。すなわち、ダイオード３０５，３０６の順方向電圧の温度特性に応じて変化する基準電圧ＶTを生成することができる。
【００５３】
図７に戻り、バイアス制御回路２０２Ｂでは、このように生成される基準電圧ＶTに基づいてバイアス制御電圧ＶBIASが生成される。従って、バイアス制御電圧ＶBIASは、ダイオード３０５，３０６の順方向電圧の温度特性に応じて変化することとなる。これにより、温度変化によってダイオード３０５，３０６の順方向電圧が変動しても、バイアス制御電圧ＶBIASも連動して変化するため、バイアス電流の変動を抑制することができる。
【００５４】
図９には、基準電圧ＶTを一次（直線）の変化特性で変化させるための構成の一例を示したが、基準電圧ＶTの変化特性は二次以上であってもよい。図１１は、基準電圧ＶTを二次の変化特性で変化させる場合の、温度補償回路７０１の構成の一例（温度補償回路７０１Ｂ）を示す図である。なお、図９に示した構成と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。温度補償回路７０１Ｂは、図９に示した構成に加えて、二次補正回路１１０１を含む。
【００５５】
二次補正回路１１０１は、トランジスタ（ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）１１１１〜１１１３及びトランジスタ１１１４（ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）を含む。トランジスタ１１１１は、ゲートがオペアンプ９１１の出力端子に接続され、ドレインがトランジスタ１１１４のドレインに接続されている。トランジスタ１１１２は、ダイオード接続されるとともに、トランジスタ１１１３と電流ミラー接続されている。また、トランジスタ１１１２は、ドレインが、トランジスタ１１１１のドレインと接続されている。トランジスタ１１１３は、ドレインが抵抗９３１の一端に接続されている。トランジスタ１１１４は、トランジスタ９２４と電流ミラー接続されている。
【００５６】
温度補償回路７０１Ｂにおいて、トランジスタ１１１４に流れる電流は、Ｉt3＝ｋ4×Ｉt1となる。なお、ｋ4は、トランジスタ９２４，１１１４のサイズ比に応じた係数である。また、トランジスタ１１１１に流れる電流は、Ｉ111＝ｋ5×Ｉ90となる。なお、ｋ5は、トランジスタ９１２，１１１１のサイズ比に応じた係数である。そして、トランジスタ１１１２に流れる電流は、Ｉht0＝Ｉt3−Ｉ111となる（ただし、Ｉht0≧０）。また、トランジスタ１１１３に流れる電流は、Ｉht1＝ｋ6×Ｉht0となる。なお、ｋ6は、トランジスタ１１１２，１１１３のサイズ比に応じた係数である。
【００５７】
図１２は、電流Ｉt3と電流Ｉ111との関係の一例を示す図である。また、図１３は、電流Ｉht0の変化の一例を示す図である。図１２に示す例では、定電流Ｉ111は、２５℃における電流Ｉt3の値に設定されている。温度が２５℃より低い場合、定電流Ｉ111が電流Ｉt3より大きいため、トランジスタ１１１１は飽和動作となり、トランジスタ１１１２には電流が流れない（Ｉht0＝０）。一方、温度が２５℃より高い場合、定電流Ｉ111が電流Ｉt3より小さいため、トランジスタ１１１２には差分の電流Ｉht0が流れる。したがって、図１３に示すように、電流Ｉht0（＝Ｉt3−Ｉ111）は、２５℃までゼロであり、２５℃以上では温度の上昇に伴って増加することとなる。
【００５８】
図１４は、電流Ｉht1と電流ＩTとの関係の一例を示す図である。電流Ｉht0が図１３に示すように変化する場合、電流Ｉht1も同様に変化する。したがって、図１４に示すように、電流ＩT（＝（Ｉ91−Ｉt2）＋Ｉht1）は、ある温度（例えば２５℃）において傾きが変化することとなる。すなわち、電流ＩTは、二次の変化特性で変化することとなる。したがって、電流ＩTに応じた基準電圧ＶTも、図１５に示すように、二次の変化特性で変化することとなる。これにより、ダイオード３０５，３０６の順方向電圧の温度特性に応じた基準電圧ＶBIASの調整を、より高精度に行うことが可能となる。
【００５９】
図１６は、バイアス制御回路２０２の構成の他の一例（バイアス制御回路２０２Ｃ）を示す図である。なお、図７に示した構成と同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。バイアス制御回路２０２Ｃは、図７に示した調整電流生成回路４０２及び温度補償回路７０１の代わりに、調整電流生成回路１６０１及び温度補償回路１６０２を備えている。また、図７に示した構成と異なり、調整電流生成回路１６０１から出力されるバイアス調整電流ＩADJは、温度補償回路１６０２に供給されている。
【００６０】
調整電流生成回路１６０１は、図７に示した調整電流生成回路４０２の構成に加えて、トランジスタ（ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ）１６１１，１６１２を含む。トランジスタ１６１１は、トランジスタ４１３と直列にダイオード接続されるとともに、トランジスタ１６１２と電流ミラー接続されている。トランジスタ１６１２のドレインは、温度補償回路１６０２と接続されている。なお、トランジスタ１６１２に流れるバイアス調整電流ＩADJの特性は、図７の場合と同様である。
【００６１】
温度補償回路１６０２は、バンドギャップ電圧ＶBG（第４の基準電圧）及びバイアス調整電流ＩADJに基づいて、基準電圧ＶT（第３の基準電圧）を生成する。図１７は、温度補償回路１６０２の構成の一例を示す図である。なお、図１１に示した温度補償回路７０１Ｂにおける構成と同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。温度補償回路１６０２は、電流ＩTを減少させる電流としてバイアス調整電流ＩADJが供給される点を除いて、温度補償回路７０１Ｂと同一の構成である。
【００６２】
図１７に示す構成においては、バイアス調整電流ＩADJの増加に伴って電流ＩTが減少する。即ち、バイアス調整電流ＩADJの増加に伴って基準電圧ＶTが減少する。図１６に示すバイアス制御回路２０２Ｃでは、このようにバイアス調整電流ＩADJに応じて変化する基準電圧ＶTが制御電圧生成回路４０３で増幅され、バイアス制御電圧ＶBIASが出力される。ここで、抵抗３０２の抵抗値が大きくなると、バイアス調整電流ＩADJは減少し、電流ＩT及び基準電圧ＶTが増加する。従って、図５に示したシミュレーション結果と同様に、抵抗３０２の抵抗値が大きくなるにつれて、バイアス制御電圧ＶBIASも大きくなる。これにより、図７の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
図１８は、バイアス制御回路２０２の他の構成の一例（バイアス制御回路２０２Ｄ）を示す図である。なお、図４に示した構成と同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。バイアス制御回路２０２Ｄは、図４に示した制御電圧生成回路４０３の代わりに、制御電圧生成回路１８０１を備えている。制御電圧生成回路１８０１は、図４に示した制御電圧生成回路４０３の構成に加えて、抵抗１８１１，１８１２及び増幅率制御回路１８２０を含む。そして、増幅率制御回路１８２０は、スイッチ１８２１〜１８２３を含む。
【００６４】
抵抗４２２の一端は、オペアンプ４２１の反転入力端子に接続され、抵抗４２２の他端はスイッチ１８２１を介して接地される。抵抗１８１１の一端は、抵抗４２２の他端に接続され、抵抗１８１１の他端はスイッチ１８２２を介して接地される。抵抗１８１２の一端は、抵抗１８１１の他端に接続され、抵抗１８１２の他端はスイッチ１８２３を介して接地される。
【００６５】
増幅率制御回路１８２０は、電力増幅モジュール１０３のパワーモードを制御するパワーモード制御信号に基づいて、スイッチ１８２１〜１８２３のオンオフを制御することにより、オペアンプ４２１における電圧増幅率を制御する。例えば、低パワーモードの場合、増幅率制御回路１８２０は、スイッチ１８２１，１８２２をオフ、スイッチ１８２３をオンとすることによって電圧増幅率を小さくすることができる。また、例えば、高パワーモードの場合、増幅率制御回路１８２０は、スイッチ１８２２，１８２３をオフ、スイッチ１８２１をオンとすることによって電圧増幅率を大きくすることができる。同様に、例えば、中パワーモードの場合、増幅率制御回路１８２０は、スイッチ１８２１，１８２３をオフ、スイッチ１８２２をオンとすることができる。
【００６６】
なお、図１８に示した抵抗及びスイッチの接続形態は一例であり、抵抗値を変更可能な任意の構成を採用することができる。また、図７及び図１６に示した温度補償を行う構成においても、電圧増幅率を制御する構成を採用可能である。
【００６７】
図１９は、電力増幅モジュール１０３の他の構成の一例（電力増幅モジュール１０３Ｂ）を示す図である。なお、図２に示した構成と同一の要素には、同一の符号を付して説明を省略する。電力増幅モジュール１０３Ｂは、図２に示した電力増幅モジュール１０３ＡのＲＦ増幅回路２０１の代わりに、ＲＦ増幅回路１９０１を含む。ＲＦ増幅回路１９０１は、ＲＦ増幅回路２０１の構成に加えて、バイアス回路１９１１（第２のバイアス回路）、増幅回路１９１２、及び整合回路１９１３を含む。
【００６８】
バイアス回路１９１１は、バイアス回路２１１と同等の構成である。即ち、バイアス回路１９１１は、バイアス回路２１１の抵抗３０２と同様に、バイアス制御電圧ＶBIASが供給される抵抗（第３の抵抗）を含み、増幅回路１９１２にバイアス電流（第２のバイアス電流）を供給する。また、増幅回路１９１２は、増幅回路２１２と同等の構成である。即ち、増幅回路１９１２は、増幅回路２１２のトランジスタ３１１と同様に、増幅用のトランジスタ（第２のトランジスタ）を含む。整合回路１９１３は、増幅回路２１２，１９１２間のインピーダンスを整合させるために設けられている。
【００６９】
図１９に示すように、ＲＦ増幅回路１９０１は、二段の増幅回路を構成している。このような構成においても、バイアス制御回路２０２から出力されるバイアス制御電圧ＶBIASにより、バイアス回路２１１，１９１１から出力されるバイアス電流の変動を抑制することができる。なお、図１９には、二段の増幅回路の例を示したが、増幅回路の段数は三段以上であってもよい。
【００７０】
以上、本実施形態について説明した。本実施形態によれば、バイアス回路２１１に含まれる抵抗３０２の製造ばらつきによる抵抗値の変化を、抵抗２１４の抵抗値によって検出することができる。そして、抵抗２１４の抵抗値に応じてバイアス制御電圧ＶBIASを調整することにより、バイアス電流の変動を抑制することが可能となる。また、本実施形態によれば、バイアス制御電圧ＶBIASを調整するための回路を増幅回路ごとに設ける必要はないため、回路規模の増大を抑制することが可能である。
【００７１】
本実施形態では、抵抗２１４がＲＦ増幅回路２０１またはＲＦ増幅回路１９０１を構成する集積回路内に設けられる例を示したが、抵抗２１４は、例えば、表面実装部品であってもよい。抵抗２１４を表面実装部品とする場合、集積回路内の抵抗３０２の抵抗値の変化に応じて、抵抗２１４の抵抗値を設定すればよい。
【００７２】
なお、本実施形態に示したように、抵抗２１４をＲＦ増幅回路２０１またはＲＦ増幅回路１９０１を構成する集積回路内に設けることにより、抵抗２１４の抵抗値の調整が不要となり、製造コストを削減することが可能となる。
【００７３】
また、本実施形態では、抵抗３０２を構成する抵抗素子のサイズ及び形状と、抵抗２１４を構成する抵抗素子のサイズ及び形状とを同一とすることができる。これにより、製造ばらつきによる抵抗３０２の抵抗値の変化率と、抵抗２１４の抵抗値の変化率とのズレを小さくすることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、バイアス回路２１１に含まれるダイオード３０５，３０６の温度特性に応じて、バイアス制御電圧ＶBIASを調整することができる。これにより、ダイオード３０５，３０６の温度特性によるバイアス電流の変動を抑制することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、バイアス制御電圧ＶBIASを生成する際の電圧増幅率を、パワーモードに応じて制御する構成においても、バイアス電流の変動を抑制することができる。
【００７６】
なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１００  送信ユニット
１０１  変調部
１０２  送信電力制御部
１０３  電力増幅モジュール
１０４  フロントエンド部
１０５  アンテナ
２０１，１９０１  ＲＦ増幅回路
２０２  バイアス制御回路
２０３，２１３，１９１３  整合回路
２１１，１９１１  バイアス回路
２１２，１９１２  増幅回路
２１４，３０２，３０３，３０４，３１２，４２２，４２３，９１４，９２６，９３１，１８１１，１８１２  抵抗
３０１，３１１，４１２，４１３，９１２，９１３，９２２，９２３，９２４，９２５，１１１１，１１１２，１１１３，１１１４，１６１１，１６１２  トランジスタ
３０５，３０６，９２７  ダイオード
３１３  インダクタ
４０１  バンドギャップ回路
４０２，１６０１  調整電流生成回路
４０３  制御電圧生成回路
４１１，４２１，９１１，９２１  オペアンプ
７０１  温度補償回路
９０１  定電流生成回路
９０２  補償電流生成回路
９０３  電流電圧変換回路
１１０１  二次補正回路
１８２０  増幅率制御回路
１８２１，１８２２，１８２３  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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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