(57)【要約】【課題】従来の技術による諸問題を解決するため、分散型コンデンサーを含む電力増幅器を提供する。【解決手段】電力増幅集積回路５０は、それぞれベースを含む複数のトランジスター５２ａ、５２ｂ、５２ｎと、複数のトランジスター５２ａ、５２ｂ、５２ｎとそれぞれ対応し、そのベースと接続される第一端と、第二端とを含む複数の安定抵抗器５４ａ、５４ｂ、５４ｎと、複数の安定抵抗器５４ａ、５４ｂ、５４ｎの第二端と接続される直流ノードと、ＲＦ入力信号を受信するＲＦノード５８と、ＲＦノード５８と接続される第三端と、複数のトランジスター５２ａ、５２ｂ、５２ｎの少なくとも２個のトランジスターのベースと接続される第四端とを含むコンデンサー５６とを含む。【選択図】　　　図３
2004080763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれベースを含む複数のトランジスターと、
複数のトランジスターとそれぞれ対応し、対応するトランジスターのベースと接続される第一端と、第二端とを含む複数の安定抵抗器と、
複数の安定抵抗器の第二端と接続される直流ノードと、
ＲＦ入力信号を受信するＲＦノードと、
ＲＦノードと接続される第三端と、複数のトランジスターの少なくとも２個のトランジスターのベースと接続される第四端とを含むコンデンサーとを含むことを特徴とする電力増幅集積回路。
【請求項２】
前記複数のトランジスターがヘテロ接合トランジスターであることを特徴とする請求項１記載の電力増幅集積回路。
【請求項３】
前記コンデンサーの容量値は、ＲＦノードにおけるＲＦ信号が電力増幅集積回路を通る際の伝送損失が低くなれるように高いことを特徴とする請求項１記載の電力増幅集積回路。
【請求項４】
前記コンデンサーが半導体の異なる層における二つの金属膜領域を含むことを特徴とする請求項１記載の電力増幅集積回路。
【請求項５】
前記複数の安定抵抗器は、複数のトランジスターの複数のエミッターの温度を一致かつ安定にするように設定されることを特徴とする請求項１記載の電力増幅集積回路。
【請求項６】
前記電力増幅集積回路が有線または無線装置に用いられることを特徴とする請求項１記載の電力増幅集積回路。
【請求項７】
前記電力増幅集積回路が携帯電話に用いられることを特徴とする請求項１記載の電力増幅集積回路。
【請求項８】
それぞれベースを含む複数のトランジスターと、
複数のトランジスターとそれぞれ対応し、対応するトランジスターのベースと接続される第一端と、第二端とを含む複数の安定抵抗器と、
複数の安定抵抗器の第二端と接続される直流ノードと、
ＲＦ入力信号を受信するＲＦノードと、
ＲＦノードと接続される第三端と、複数のトランジスターの複数のベースと接続される第四端とを含むコンデンサーとを含むことを特徴とする電力増幅集積回路。
【請求項９】
前記複数のトランジスターはヘテロ接合トランジスターであることを特徴とする請求項８記載の電力増幅集積回路。
【請求項１０】
前記コンデンサーの容量値は、ＲＦノードにおけるＲＦ信号が電力増幅集積回路を通る際の伝送損失が低くなるように高いことを特徴とする請求項８記載の電力増幅集積回路。
【請求項１１】
前記コンデンサーが半導体の異なる層における二つの金属膜領域を含むことを特徴とする請求項８記載の電力増幅集積回路。
【請求項１２】
前記複数の安定抵抗器は、複数のトランジスターの複数のエミッターの温度を一致かつ安定にするように設定されることを特徴とする請求項８記載の電力増幅集積回路。
【請求項１３】
前記電力増幅集積回路が有線または無線装置に用いられることを特徴とする請求項８記載の電力増幅集積回路。
【請求項１４】
前記電力増幅集積回路が携帯電話に用いられることを特徴とする請求項８記載の電力増幅集積回路。
【請求項１５】
半導体基板と、
流電圧を受信する直流ノードと、
ＲＦ入力信号を受信するＲＦノードと、
半導体基板に形成され、それぞれベースを含む複数のトランジスターと、
半導体基板に形成されて複数のトランジスターとそれぞれ対応し、対応するトランジスターのベースと接続される第一端と、直流ノードと接続される第二端とを含む複数の安定抵抗器と、
ＲＦノードと接続される第三端と、複数のベースにおいて少なくとも２個のベースと接続される第四端とを含むコンデンサーとを含むことを特徴とする電力増幅集積回路。
【請求項１６】
前記複数のトランジスターがヘテロ接合トランジスターであることを特徴とする請求項１５記載の電力増幅集積回路。
【請求項１７】
前記コンデンサーが半導体の異なる層における二つの金属膜領域を含むことを特徴とする請求項１５記載の電力増幅集積回路。
【請求項１８】
前記コンデンサーは第一層に設けられる第一金属膜と、第二層に設けられる第二金属膜とを含み、そのうち第二層は第一層と異なり、安定抵抗器の第一端は第一金属膜を通して対応するトランジスターのベースと接続され、コンデンサーの第四端は第二金属膜を通して複数のベースの少なくとも２個のベースと接続されることを特徴とする請求項１５記載の電力増幅集積回路。
【請求項１９】
前記電力増幅集積回路は更に、付加の複数のトランジスターと、安定抵抗器と、対応するコンデンサーとを含み、そのうちコンデンサーと、同じ数量のトランジスター及び安定抵抗器とからなる複数組のデバイスが電力増幅集積回路を構成することを特徴とする請求項１５記載の電力増幅集積回路。
【請求項２０】
前記各組のデバイスはそれぞれ、４個のトランジスターと、４個の安定抵抗器と、１個のコンデンサーとを含むことを特徴とする請求項１９記載の電力増幅集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は有線または無線通信装置に用いられる電力増幅集積回路に関し、特に分散型コンデンサーを含む電力増幅集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、電力増幅集積回路は各種の有線または無線通信装置に幅広く応用されている。そのうちヘテロ接合バイポーラートランジスター（以下ＨＢＴと称する）を含む電力増幅集積回路は高接合温度の環境においても作動できる。しかし、高接合温度は電力増幅集積回路の信頼度を低めるのみならず、その作動時の許容最大電流と最大仕事率を制限する。
【０００３】
電力増幅集積回路は電流量が多い場合、その中のエミッター電流または熱の不規則分布による熱散逸が起こり、エミッターにおける電流が増加して電力増幅集積回路を焼損する。そのため、電力増幅集積回路の使用寿命は縮められる。高温環境でも作動できるように、電力増幅集積回路は大寸法でなければならない。
【０００４】
図１を参照する。図１は従来のＨＢＴ電力増幅器１０の等価回路図である。電力増幅器１０は複数のフィンガー型エミッターとベースを含む。電力増幅器１０の等価回路は複数のトランジスター１２ａ−１２ｃと、トランジスター１２ａ−１２ｃが大電流環境においても作動できるように確保するための複数の安定抵抗器１４ａ−１４ｃと、複数の安定抵抗器１４ａ−１４ｃと並列接続されるバイパスコンデンサー１６ａ−１６ｃとを含む。電力増幅器１０は更に無線周波数（ＲＦと称する）信号と直流電圧を入力する入力ノード１８と、コレクターノード２０とを含む。電力増幅器１０の出力信号はトランジスター１２ａ−１２ｃのコレクター、即ちコレクターノード２０よりそれぞれ出力される。電力増幅器に対する更なる説明はアメリカ合衆国特許第５，３２１，２７９号Ｋｈａｔｉｂｚａｄｅｈ氏等の発明を参照する。安定抵抗器１４ａ−１４ｃは電力増幅器１０内のトランジスター１２ａ−１２ｃの動作を安定させるが、電力増幅器１０の全体ゲインの低下も避けられない。
【０００５】
図２はアメリカ合衆国特許第５，６２９，６４８号Ｐｒａｔｔ氏による電力増幅器３０の回路図である。電力増幅器３０は複数のトランジスター３２ａ−３２ｃと、複数の安定抵抗器３４ａ−３４ｃと、複数のバイパスコンデンサー３６ａ―３６ｃを含む。電力増幅器１０との相違点は、電力増幅器３０はそれぞれのノードより、即ちノード３８とノード３９より、ＲＦ信号と直流電圧が入力され、またノード４０より出力信号が出力されることにある。しかし、電力増幅器３０内のバイパスコンデンサー３６ａ―３６ｃは非効率的のみならず、その使用は電力増幅器３０のレイアウトが複雑となる。
【０００６】
一般に、従来の電力増幅器は回路の安定性を高めるためにゲインを犠牲にするが、かかる方法は非効率的のみならず、レイアウトをいたずらに複雑にする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は前述の問題を解決するため、分散型コンデンサーを含む電力増幅器を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明による電力増幅集積回路は、それぞれベースを含む複数のトランジスターと、複数のトランジスターとそれぞれ対応し、対応するトランジスターのベースと接続される第一端と、第二端とを含む複数の安定抵抗器と、複数の安定抵抗器の第二端と接続される直流ノードと、ＲＦ入力信号を受信するＲＦノードと、ＲＦノードと接続される第三端と、複数のトランジスターの少なくとも２個のトランジスターのベースと接続される第四端とを含むコンデンサーとを含む。
【０００９】
かかる電力増幅集積回路の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図示を参照にして以下に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図３はこの発明による電力増幅器５０の回路図である。電力増幅器５０は複数のＨＢＴトランジスター５２ａ−５２ｎを含み、各トランジスター５２ａ，５２ｂまたは５２ｎはそれぞれフィンガー型エミッターとフィンガー型ベースとを含む。電力増幅器５０に含まれるトランジスターの数量は図３に示されるように３個に限らず、３個以上または３個以下も許容される。電力増幅器５０は更に複数の安定抵抗器５４ａ−５４ｎを含み、各安定抵抗器５４ａ−５４ｎはそれぞれトランジスター５２ａ−５２ｎと対応し、トランジスター５２ａ−５２ｎの大電流か高仕事率環境における作動安定性を確保する。電力増幅器５０は更にＲＦ信号をＲＦノード５８から複数のトランジスター５２ａ−５２ｎのベースにカップリングするコンデンサー５６を含む。コンデンサー５６の容量値は相当に大きいため、ＲＦ信号の伝送損失を最小限に低める。電力増幅器５０は更にノード５９を含み、ノード５９から直流電圧は安定抵抗器５４ａ−５４ｎを経てトランジスター５２ａ−５２ｎのベースに入力される。電力増幅器５０は更にコレクターノード６０を含み、コレクターノード６０から電力増幅器５０の出力信号は出力される。
【００１１】
電力増幅器５０の作動時において、直流電圧はノード５９から各安定抵抗器５４ａ−５４ｎを経て各トランジスター５２ａ−５２ｎのベースにそれぞれ入力され、ＲＦ信号はノード５８からコンデンサー５６を経て各トランジスター５２ａ−５２ｎのベースにカップリングされる。コンデンサー５６が大容量でＲＦ信号が安定抵抗器５４ａ−５４ｎを介せずに各トランジスター５２ａ−５２ｎのベースに入力されるため、大部分のＲＦ信号は各トランジスター５２ａ−５２ｎのベースに入力される。電力増幅器に増幅されたＲＦ信号はコレクターノード６０から出力される。
【００１２】
一般に、各安定抵抗器５４ａ−５４ｎの容量値は特に要求されず、トランジスター５２ａ−５２ｎのエミッター温度を安定にすれば許容される。しかし電力増幅器５０におけるコンデンサー５６の容量値は、ＲＦ信号の伝送損失をできるだけ低めるように、大きくしなければならない。
【００１３】
注意すべき点は、トランジスター５２ａ−５２ｎに並列接続される安定抵抗器５４ａ−５４ｎは、トランジスター５２ａ−５２ｎと電気的に接続される低抵抗値のある等価抵抗と見なしてもよいが、ベース−エミッター電圧による熱を安定にするため、各トランジスター５２ａ−５２ｎがそれぞれ専用の抵抗を有するほうが望ましいことである。ゆえにこの発明による各トランジスターはそれぞれ安定抵抗器に対応する。
【００１４】
実際の応用において、電力増幅器５０は集積回路に設けられ、複数のトランジスター５２ａ−５２ｎと、複数の安定抵抗器５４ａ−５４ｎないしコンデンサー５６は標準化製作工程により集積回路に設けられる。
【００１５】
図４はこの発明による電力増幅器７０のレイアウト図である。電力増幅器７０は複数のＨＢＴトランジスターを含み、各トランジスターはそれぞれベース７２と、エミッター７４と、コレクター７６とを含む。図４によれば、直流経路７８は複数の安定抵抗器組８０を含み、複数のノード８２に印加される直流電圧を複数のトランジスターのベース７２に入力する。更に図４によれば、ＲＦ経路８４はＲＦ信号をコンデンサー８６にカップリングし、コンデンサー８６は電力増幅器７０における異なる層に設けられる二枚の矩形金属膜８６ａ、８６ｂからなる。図４における電力増幅器７０は図３における電力増幅器５０の具体化したものである。
【００１６】
安定抵抗器組８０における各安定抵抗器の抵抗値は電力増幅器７０の特定のパラメーターによって決められる。同じく、矩形金属膜８６ａ、８６ｂもコンデンサー８６の回路設計上の要求によって決められる。
【００１７】
図４による電力増幅器７０のレイアウトは電力増幅器の製作効率を大幅に向上させて電力増幅器の放熱を改善できる。特に注意すべき点は、電力増幅器７０のレイアウトは、複数の背面ビアなどの放熱装置を設けることによって、電力増幅器７０作動時の高熱を迅速に発散させるため、この発明による電力増幅集積回路７０は従来の電力増幅集積回路より大量の熱を処理することができる。電力増幅器７０の動作は電力増幅器５０の動作と完全に一致している。
【００１８】
以上は、この発明の好ましい実施例であって、この発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、この発明の精神の下においてなされ、この発明に対して均等の効果を有するものは、いずれもこの発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【００１９】
【発明の効果】
従来の電力増幅器と比べ、この発明による電力増幅器は複数のＨＢＴのベースと接続されるコンデンサーを含み、そのコンデンサーの容量値は相当に大きいので、電力増幅器に入力されるＲＦ信号の伝送損失を最小限に抑えられる。なお、この発明による電力増幅器のレイアウトは良好の放熱効率を提供する。従来の電力増幅器と比べ、この発明による電力増幅器は高操作効率、低コストと短い製作時間などの長所を備える。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＨＢＴ電力増幅器の等価回路図である。
【図２】その他の従来の電力増幅器の回路図である。
【図３】この発明による電力増幅器の回路図である。
【図４】この発明による電力増幅器のレイアウト図である。
【符号の説明】
１０、３０、５０、７０　　　　　電力増幅器
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ　　　　　トランジスター
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ　　　　　安定抵抗器
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ　　　　　バイパスコンデンサー
１８　　　　　　　　　　　　　　入力ノード
２０、６０　　　　　　　　　　　コレクターノード
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ　　　　　トランジスター
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ　　　　　安定抵抗器
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ　　　　　バイパスコンデンサー
３８、３９、４０、５９　　　　　ノード
５２ａ、５２ｂ、５２ｎ　　　　　トランジスター
５４ａ、５４ｂ、５４ｎ　　　　　安定抵抗器
５６、８６　　　　　　　　　　　コンデンサー
５８　　　　　　　　　　　　　　ＲＦノード
７２　　　　　　　　　　　　　　ベース
７４　　　　　　　　　　　　　　エミッター
７６　　　　　　　　　　　　　　コレクター
７８　　　　　　　　　　　　　　直流経路
８０　　　　　　　　　　　　　　安定抵抗器組
８２　　　　　　　　　　　　　　ノード
８４　　　　　　　　　　　　　　ＲＦ経路
８６ａ、８６ｂ　　　　　　　　　金属膜
【図１】
2004080763.tif 000003
【図２】
2004080763.tif 000004
【図３】
2004080763.tif 000005
【図４】
2004080763.tif 000006