(57)【要約】【課題】高周波アプリケーションにおいて用いられるＨＢＴパワーアンプトランジスタのバイアスを制御する方法であって、温度変化や処理に対して安定性を有する方法が必要である。【解決手段】パワーアンプのベースの電流に、温度変化および処理において直線性を維持する制御回路（３５５）によりバイアスをかける。電圧−電流変換器が、電圧フォロア構造の演算増幅器を基準装置に応答して制御して、パワーアンプの電圧および電力を調節する。【選択図】　　　　図３
2004040795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路であって、
ベース、エミッタ、およびコレクタを有するパワーアンプ（３００）と；
パワーアンプのベースに供給される電流を制御するバイアス制御回路（３６８）と；
ベース、コレクタ、およびエミッタを有する基準装置（３１０）とを含み、基準装置のベースがパワーアンプのベースから隔離されている集積回路。
【請求項２】
集積回路であって、
出力信号を生成し、かつバッテリ電源に接続されたコレクタと、接地極に接続されたエミッタと、高周波信号が注入され、かつ演算増幅器の第１の入力と出力に接続されたベースを有するパワーアンプ（３００）と；
演算増幅器の第２の入力に接続されたコレクタと、コレクタに接続されたベースと、接地極に接続されたエミッタとを有する基準装置（３１０）と；
バッテリ電源に接続された電源入力と、アナログ制御信号に接続された制御入力と、演算増幅器の第２出力および基準装置のコレクタに接続された出力とを有する電圧−電流変換器（３５５）とを含む集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パワーアンプ（電力増幅器）に関し、さらに詳細には、ヘテロジャンクション・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）パワーアンプのバイアスを制御するための回路および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘテロジャンクション・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）パワーアンプは、高い出力密度とダイ寸法の縮小により、携帯電話などの用途において標準的になってきている。不都合なことに、これらのトランジスタに定電流でバイアスをかけることは幾分困難である。モバイルアプリケーションにおいて典型的な電圧供給限度と、ＨＢＴ装置の比較的高いＶｂｅとが組み合わさると、伝統的な集積方法を用いることができない。
【０００３】
図１は、ＨＢＴトランジスタの、典型的なダイオードベースのバイアス制御を示す。パワーアンプＱｐａＨＢＴ１００が、ダイオード構造のトランジスタ１１０によりバイアスをかけられる。ベースとコントローラは短絡されており、レジスタ１２０を介した電流、および供給電圧Ｖｒｅｆ１３０を受ける。この構造は、独立した電圧Ｖｒｅｆ１３０（パワーアンプ１１０のコレクタに供給されるバッテリ電圧Ｖｂａｔ１４０と異なる）が、ダイオードトランジスタ、および、バイアスがかけられるパワーアンプのベースに、バイアス回路を堅固に制御するために加えられることを必要とする。この構造は、モバイルコミュニケーションにおけるパワーアンプの適用に幾つかの問題をもたらす。典型的に、パワーアンプ１００はダイオードトランジスタよりもＮ倍大きく、電流のスチーリングを生じさせる。さらに、Ｒｒｅｆ１２０は、温度変化および処理における安定性をもたらすために大きくなければならず、しかし同時に、パワーアンプに適切にバイアスをかけるための十分な電流を供給するために小さくなければならず、その結果、回路が、極端に大量の電流を供給する安定基準を必要とすることになる。この回路は、モバイルコミュニケーションの用途におけるパワーアンプのために有用な回路でない。
【０００４】
図２に示した別の解決法は、電流のスチーリングの問題を、エミッタフォロアを有する電流ミラーを用いて、パワーアンプのベースに供給される電流にバイアスをかけることにより解決する。パワーアンプトランジスタ２００のベースは、ミラートランジスタ２１０のベース、およびエミッタフォロアトランジスタ２５０のエミッタに接続されている。ミラートランジスタ２１０のコレクタはエミッタフォロアトランジスタ２５０のベースに接続され、かつ、基準電圧２３０に、基準抵抗器２２０を介して接続されている。エミッタフォロアトランジスタ２５０のコレクタはバッテリ電圧２４０に接続されている。電圧２４０は、パワーアンプトランジスタ２００のコレクタにも、幾つかのインピーダンス２７０を介して接続されている。しかし、このタイプの回路は有用でない。なぜなら、バッテリ電圧の供給は約２．７ボルトの範囲であることが要求されるが、現在用いられているような砒化ガリウム（ＧＡＳ）ＨＢＴパワーアンプは約１．４ボルトのＶｂｅを有するからである。パワーアンプのベースにおいて電圧を制御するためには、電圧供給、Ｖｒｅｆ２３０はモバイルコミュニケーションの用途に適した電圧よりも大きい必要があり、したがって、この解決法は有用でない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高周波アプリケーションにおいて用いられるＨＢＴパワーアンプトランジスタのバイアスを制御する方法であって、温度変化や処理に対して安定性を有する方法が必要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、集積回路であって：ベース、エミッタ、およびコレクタを有するパワーアンプと；パワーアンプのベースに供給される電流を制御するバイアス制御回路と；ベース、コレクタ、およびエミッタを有する基準装置とを含み、基準装置のベースがパワーアンプのベースから隔離されている集積回路が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、集積回路であって：出力信号を生成し、かつバッテリ電源に接続されたコレクタと、接地極に接続されたエミッタと、高周波信号が注入され、かつ演算増幅器の第１の入力と出力に接続されたベースを有するパワーアンプと；演算増幅器の第２の入力に接続されたコレクタと、コレクタに接続されたベースと、接地極に接続されたエミッタとを有する基準装置と；バッテリ電源に接続された電源入力と、アナログ制御信号に接続された制御入力と、演算増幅器の第２出力および基準装置のコレクタに接続された出力とを有する電圧−電流変換器とを含む集積回路が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図３を参照すると、ヘテロジャンクション・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）パワーアンプのためのバイアス制御の実施形態の１つのモデルが示されている。この回路はＨＢＴ技術のために設計されているが、ＨＢＴ技術に限定されることなく、ＥＭＯＤＥなどの技術にも用いることができよう。複数の図面を通して、類似の参照番号は類似の特徴物を示す。
【０００９】
ＨＢＴパワーアンプ３００は、基準ＨＢＴトランジスタ３１０にて測定される電圧に基づいて、ＣＭＯＳチップ３５５によりバイアスがかけられる。図には、ＨＢＴトランジスタとしての基準装置およびＰＡ装置が示されているが、他の基準装置ＰＡ装置も考えられる。
【００１０】
ＨＢＴパワーアンプ３００のコレクタは高周波出力３８５を引き出すように構成されており、また、バッテリ電源（ＶＢＡＴ）３４０および幾つかのインピーダンス３７４から電圧を供給される。エミッタは接地極に接続している。ＨＢＴパワーアンプ３００のベースは幾つかのインピーダンス３７０を介して演算増幅器３６０の第１の入力３５２に接続されている。第１入力３５２の接続部はコンデンサ３６５を介して接地極に接続されている。また、高周波入力信号３９０がＨＢＴパワーアンプ３００のベースに、幾つかのコンデンサ３８０を介して注入される。高周波の入力および出力信号が示されているが、これらは、パワーアンプのバイアス制御の動作を論じるために必要ではなく、図を完全にするために示されているに過ぎない。
【００１１】
演算増幅器の出力は演算増幅器の第１出力３５２に戻されて、演算増幅器を、演算増幅器３６０の第２出力３５１に出現する電圧が演算増幅器３６０の出力３５３よりもわずかな時間遅れて出現する電圧フォロアとして機能させる。演算増幅器３６０の第２出力３５１は電圧−電流変換器３６８の出力に接続され、また、幾つかのインピーダンス３７２を介してベースに接続され、そして、基準装置３１０（この場合は他のＨＢＴトランジスタ）のコレクタに接続されている。電圧−電流変換器の制御３６６が電圧制御信号３５０に接続されており、バッテリ供給部３４０が、電圧を、別の入力３６７を介して電圧−電流変換器３６８に供給するために用いられる。
【００１２】
動作において、本発明は、演算増幅器３６０および電圧−電流変換器３６８から成る外部ＣＭＯＳチップおよびバイアス制御３５５を用いてＨＢＴパワーアンプ３００にバイアスをかける。アナログ電圧、Ｖｃｏｎｔｒｏｌ３５０が、基準電流Ｉｒｅｆ３３０を、基準装置３１０を介して調整する。基準装置のＶｂｅは演算増幅器３６０により測定され、ＨＢＴパワーアンプ３００のベースに加えられる。ＨＢＴパワーアンプのコレクタ電流Ｉｃ３４２は、基準電流Ｉｒｅｆ３３０に、パワーアンプ３００と基準装置３１０との寸法差の比率を掛けて反映する。
【００１３】
ＨＢＴパワーアンプトランジスタにバイアスをかけるこの構造は、伝統的な方法における幾つかの利点をそのまま維持している。必要な電圧は、１Ｖｂｅに電源のオーバーヘッドをプラスしただけであり、これは、一般に、数百ミリボルトほどである。また、基準装置３１０を通る電流は、抵抗器と比較して、電源の出力インピーダンスが高いためにかなり温度が低い。また、基準装置３１０は、パワーアンプを動作させる標準的なバッテリ電源を電源にすることができ、独立の安定基準を形成する必要はない。他の利点は、Ｉｒｅｆがバッテリ電圧または処理の関数でなく、より安定した制御と、バイアス制御の直線性をもたらすことである。さらに、制御電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌは、バイアスを、Ｖｃｏｎｔｒｏｌ＝０ボルトまで低くできる。
【００１４】
【発明の効果】
高周波アプリケーションにおいて用いられるＨＢＴパワーアンプトランジスタのバイアスを制御する方法であって、温度変化や処理に対して安定性を有する方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行技術のＨＢＴのダイオードベースのバイアス回路の簡単な電気回路図である。
【図２】別の先行技術のＨＢＴバイアス回路の簡単な電気回路図である。
【図３】本発明の一実施形態に従うＨＢＴパワーアンプのバイアスコントローラの簡単な電気回路図である。
【符号の説明】
３００・・・　パワーアンプ、３１０・・・　基準装置、３５５・・・　電圧−電流変換器、３６８・・・　バイアス制御回路。
【図１】
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【図２】
2004040795.tif 000004
【図３】
2004040795.tif 000005