(57)【要約】【課題】  広い可変範囲と高い線形性を実現できる、多段に接続しても、利得制御性がよく、歪の少ないカスコード接続増幅回路及びそれを用いた携帯端末を提供する。【解決手段】  ベース端子が入力端子に接続されたエミッタ接地バイポーラ型トランジスタＱ１ａと、コレクタ端子が出力端子と接続されたベース接地バイポーラ型トランジスタＱ１ｂとをカスコード接続する。エミッタ接地バイポーラ型トランジスタＱ１ａが動作しないときにベース接地バイポーラ型トランジスタＱ１ｂのベース電流を制御する。これにより、確実にカスコード接続増幅回路の動作を止めることができ、増幅回路を多段に接続した場合でも、利得制御性がよく、歪の発生を抑えることができる。【選択図】  図１
2005312016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース端子に信号が入力されるエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート端子に信号が入力されるソース接地電界効果型トランジスタと、コレクタ端子から信号を出力するベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはドレイン端子から信号を出力するゲート接地電界効果型トランジスタとがカスコード接続された増幅回路において、
エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しないときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタが動作しないよう、
ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース電流、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御すること、を特徴とするカスコード接続増幅回路。
【請求項２】
ベース端子に信号が入力されるエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート端子に信号が入力されるソース接地電界効果型トランジスタと、コレクタ端子から信号を出力するベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはドレイン端子から信号を出力するゲート接地電界効果型トランジスタがカスコード接続された増幅回路において、
エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しているときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧よりも、
エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しないときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧が低くなっている、ことを特徴とするカスコード接続増幅回路。
【請求項３】
ベース端子に信号が入力されるエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート端子に信号が入力されるソース接地電界効果型トランジスタと、コレクタ端子から信号を出力するベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはドレイン端子から信号を出力するゲート接地電界効果型トランジスタとがカスコード接続され、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しないときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタが動作しないよう、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース電流、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御している増幅部が複数設けられ、
各増幅部のベース接地バイポーラ型トランジスタのコレクタ端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのドレイン端子が互いに接続されている、ことを特徴とするカスコード接続増幅回路。
【請求項４】
ベース端子に信号が入力されるエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート端子に信号が入力されるソース接地電界効果型トランジスタと、コレクタ端子から信号を出力するベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはドレイン端子から信号を出力するゲート接地電界効果型トランジスタとがカスコード接続され、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しないときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタが動作しないよう、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース電流、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御している増幅部が複数設けられ、
各増幅部のベース接地バイポーラ型トランジスタのコレクタ端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのドレイン端子が容量を挟んで接続されている、ことを特徴とするカスコード接続増幅回路。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載のカスコード接続増幅回路において、
エミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース−エミッタ間の電圧、もしくはソース接地電界効果型トランジスタのゲート−ソース間の電圧がトランジスタの閾値電圧未満になり動作しなくなるよりも前に、
ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子を電流、もしくは電圧を変えて、制御することによって、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース−エミッタ間の電圧、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート−ソース間の電圧をトランジスタの閾値電圧未満に制御する制御部を有している、ことを特徴とするカスコード接続増幅回路。
【請求項６】
制御端子に信号が入力されるとともに一方の導通端子が接地された第１トランジスタと、該第１トランジスタにカスコード接続された第２トランジスタと、上記第１トランジスタの導通端子間の導通状態に応じて第２トランジスタの制御端子に流れる電流あるいはこれにかかる電圧を制御するトランジスタ制御回路と、を備えたことを特徴とするカスコード接続増幅回路。
【請求項７】
上記トランジスタ制御回路は、第１トランジスタ非導通時に第２トランジスタの導通端子間が遮断されるよう、第２トランジスタの制御端子に流れる電流あるいはこれにかかる電圧を制御することを特徴とする請求項６記載のカスコード接続増幅回路。
【請求項８】
上記トランジスタ制御回路は、第１トランジスタ非導通時に第２トランジスタの制御端子にかかる電圧を、第１トランジスタ導通時に第２トランジスタの制御端子にかかる電圧より低く設定することを特徴とする請求項６記載のカスコード接続増幅回路。
【請求項９】
上記第１および第２トランジスタは制御端子をベース端子とするＮＰＮトランジスタであり、該第１トランジスタのエミッタ端子が接地されているとともに第２トランジスタのベース端子が交流的に接地されており、上記トランジスタ制御回路は第２トランジスタのベース電流を制御することを特徴とする請求項６記載の増幅回路。
【請求項１０】
上記第１および第２トランジスタは制御端子をゲート端子とするＮチャネルの電界効果型トランジスタであり、該第１トランジスタのソース端子が接地されているとともに第２トランジスタのゲート端子が交流的に接地されており、上記トランジスタ制御回路は第２トランジスタのゲート電圧を制御することを特徴とする請求項６記載のカスコード接続増幅回路。
【請求項１１】
上記第１トランジスタは制御端子をベース端子とするＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、上記第２トランジスタは制御端子をゲート端子とするＮチャネルの電界効果型トランジスタであり、該第１トランジスタのエミッタ端子が接地されているとともに第２トランジスタのゲート端子が交流的に接地されており、上記トランジスタ制御回路は第２トランジスタのゲート電圧を制御することを特徴とする請求項６記載のカスコード接続増幅回路。
【請求項１２】
上記第１トランジスタは制御端子をゲート端子とするＮチャネルの電界効果型トランジスタであり、上記第２トランジスタは制御端子をベース端子とするＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、該第１トランジスタのソース端子が接地されているとともに第２トランジスタのベース端子が交流的に接地されており、上記トランジスタ制御回路は第２トランジスタのベース電流を制御することを特徴とする請求項６記載のカスコード接続増幅回路。
【請求項１３】
請求項６記載のカスコード接続増幅回路を複数備え、各増幅回路同士が、第２トランジスタにおける第１トランジスタに接続していない方の導通端子にて接続されていることを特徴とするカスコード接続増幅回路。
【請求項１４】
請求項６記載のカスコード接続増幅回路を複数備え、各増幅回路同士が、容量を介して、第２トランジスタにおける第１トランジスタに接続していない方の導通端子にて接続されていることを特徴とするカスコード接続増幅回路。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のカスコード接続増幅回路を用いたことを特徴とする通信装置。
【請求項１６】
請求項６〜１４のいずれか１項に記載のカスコード接続増幅回路と、受信信号強度指標回路とを備え、上記トランジスタ制御回路による制御は、上記受信信号強度指標回路からの信号に基づいて行われることを特徴とする通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の各トランジスタを継続接続（以下、カスコード接続という）した、カスコード接続増幅回路及びこの増幅回路を用いた通信装置（例えば、通信端末）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、増幅回路や利得可変増幅回路には、高周波特性に優れたカスコード接続増幅回路が多く用いられている。図１９は、特許文献１に記載されたカスコード接続増幅回路である。図１９の回路は入力端子１９０１から入力電圧をベース端子で受けるエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３、このバイポーラ型トランジスタ１９０３とカスコード接続され、ゲート端子にバイアス電源１９０５を接続する電界効果型トランジスタ１９０４、この電界効果型トランジスタ１９０４のドレイン端子から出力を取り出す出力端子１９０２を設ける構成となっている。
【０００３】
一般に、カスコード接続増幅回路はエミッタ接地増幅回路よりも高周波特性がよい。エミッタ接地増幅回路において、入力容量Ｃｉはベース−エミッタ間容量Ｃｂｅと、増幅度をＡｖとしたときにミラー効果によって（Ａｖ＋１）倍されたベース−コレクタ間容量Ｃｂｃとの和になる。しかし、カスコード接続回路においては、エミッタ接地トランジスタの増幅度Ａｖは０なので、入力容量ＣｉはＣｂｃとＣｂｅとの和になり、ミラー効果の影響を受けないので周波数特性をよくすることができる。
【０００４】
上記カスコード接続増幅回路では、回路の動作（増幅動作）を止めるときには、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３のベース端子を電流などにより制御して、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３の動作を止めることにより、実質的に増幅回路の動作を止めていた。
【０００５】
図１９の従来技術の回路を用いて、一般的なカスコード接続増幅回路の動作を説明する。バイポーラ型トランジスタ１９０３のベース端子に流れる電流の量を変えることにより、コレクタ電流の量を変えて、利得を調整している。カスコード接続増幅回路の増幅動作を止めるには、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３のベース端子に流れる電流の量を減らし、バイポーラ型トランジスタ１９０３のベース−エミッタ間の電圧をトランジスタの閾値電圧未満にすることで動作を止めている。
【０００６】
以下の説明では、トランジスタが動作していることをトランジスタがオンしている、トランジスタの動作が止まっていることをトランジスタがオフしていると表現する。
【０００７】
エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３がオフすることで、バイポーラ型トランジスタ１９０３のコレクタ端子の電位が上がる。エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３のコレクタ端子はゲート接地電界効果型トランジスタ１９０４のソース端子に接続されているので、バイポーラ型トランジスタ１９０３のコレクタ端子とゲート接地電界効果型トランジスタ１９０４のソース端子は同電位である。すなわち、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３がオフすることで、ゲート接地電界効果型トランジスタ１９０４のソース端子の電位も上がる。ゲート接地電界効果型トランジスタ１９０４のソース端子の電位が上がると、ゲート接地電界効果型トランジスタ１９０４のゲート−ソース間の電圧がトランジスタの閾値電圧未満になり、ゲート接地電界効果型トランジスタ１９０４はオフする。
【特許文献１】特開平１０−３０８６３４号公報（公開日：１９９８年１１月１７日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３の入力端子に大きな入力信号が入ってきた場合、その信号電力により、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１９０３が一時的にオンし、バイポーラ型トランジスタ１９０３のコレクタ端子の電位が下がり、それに伴いゲート接地電界効果型トランジスタ１９０４のゲート−ソース間の電圧がトランジスタの閾値電圧以上になり、ゲート接地電界効果型トランジスタ１９０４はオンする。これにより、本来はオフすべきカスコード接続増幅回路が一時的にオンし、十分なアイソレーションが取れないという問題が発生する。
【０００９】
また、利得可変増幅回路などのように上記カスコード接続増幅回路を多段にしている場合には次のような問題が発生する。図１９の回路を多段にした場合、例えば、図２０の回路のようになる。１段目のカスコード接続増幅回路を止めるためにエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ２００３の動作を止めても、ゲート接地電界効果型トランジスタ２００４はそのゲート端子に電圧が常にかかっているため、２段目のカスコード接続増幅回路の動作状態に影響する。１段目が動作状態で２段目が非動作状態の場合も同様である。すなわち、それぞれの増幅段から信号の漏れが発生し、その結果、利得抑圧度や線形性が劣化するという問題があった。
【００１０】
本発明は、カスコード接続増幅回路の動作状態をより確実に止めることでき、また、多段に接続しても動作が止まっている他の段からの影響を受けることがなく、その結果、利得抑圧度や線形性のよいカスコード接続増幅回路及びそれを用いた通信装置（例えば通信端末）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】
【００１１】
本発明に係るカスコード接続増幅回路は、上記課題を解決するために、ベース端子に信号が入力されるエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート端子に信号が入力されるソース接地電界効果型トランジスタと、コレクタ端子から信号を出力するベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはドレイン端子から信号を出力するゲート接地電界効果型トランジスタとがカスコード接続された増幅回路において、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しないときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタが動作しないよう、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース電流、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御することを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、バイポーラ型トランジスタはベース−エミッタ間の電圧がトランジスタの閾値電圧以上になると動作し、電界効果型トランジスタはゲート−ソース間の電圧がトランジスタの閾値電圧以上になると動作する。したがって、本発明では、トランジスタが動作するとはバイポーラ型トランジスタのベース−エミッタ間もしくは電界効果型トランジスタのゲート−ソース間に閾値電圧以上の電圧を印加することであり、逆にトランジスタが動作しないとは閾値電圧未満の電圧を印加することを意味する。
【００１３】
よって、上記構成では、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しないとき、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース電流、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御することで、ベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタの動作を止めることができる。
【００１４】
本発明に係る他のカスコード接続増幅回路は、前記課題を解決するために、ベース端子に信号が入力されるエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート端子に信号が入力されるソース接地電界効果型トランジスタと、コレクタ端子から信号を出力するベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはドレイン端子から信号を出力するゲート接地電界効果型トランジスタがカスコード接続された増幅回路において、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しているときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧よりも、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しないときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧が低くなっていることを特徴としている。
【００１５】
上記構成によれば、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかっている電圧を、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しているときにかかっている電圧よりも低くすることで、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース−エミッタ間の電圧、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート−ソース間の電圧がトランジスタの閾値電圧未満になり、ベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタの動作を止めることができる。
【００１６】
本発明に係るさらに他のカスコード接続増幅回路は、前記課題を解決するために、ベース端子に信号が入力されるエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート端子に信号が入力されるソース接地電界効果型トランジスタと、コレクタ端子から信号を出力するベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはドレイン端子から信号を出力するゲート接地電界効果型トランジスタとがカスコード接続され、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはソース接地電界効果型トランジスタが動作しないときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタが動作しないよう、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース電流、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート電圧を制御している増幅部が複数設けられ、各増幅部のベース接地バイポーラ型トランジスタのコレクタ端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのドレイン端子が互いに接続されていることを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、増幅回路の利得や線形性などの諸特性の範囲が広くなると、一段の増幅回路で全範囲を制御することは難しく、減衰器や複数の増幅回路を接続して範囲を広げる必要がある。そこで、各カスコード接続された増幅部のベース接地バイポーラ型トランジスタのコレクタ端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのドレイン端子を互いに接続することにより、増幅部の多段化ができ、利得や線形性などの諸特性の範囲を広くできる。
【００１８】
上記カスコード接続増幅回路は、各増幅部のベース接地バイポーラ型トランジスタのコレクタ端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのドレイン端子が容量を挟んで接続されていてもよい。
【００１９】
上記構成によれば、増幅回路の利得や線形性などの諸特性の範囲が広くなると、一段の増幅回路で全範囲を制御することは難しく、減衰器や複数の増幅回路を接続して範囲を広げる必要がある。そこで、各カスコード接続増幅回路のベース接地バイポーラ型トランジスタのコレクタ端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのドレイン端子を互いに容量を挟んで接続することにより、増幅回路の多段化ができ、利得や線形性などの諸特性の範囲を広くできる。
【００２０】
上記カスコード接続増幅回路においては、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース−エミッタ間の電圧、もしくはソース接地電界効果型トランジスタのゲート−ソース間の電圧がトランジスタの閾値電圧未満になり動作しなくなるよりも前に、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース端子、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子を電流、もしくは電圧を変えて、制御することによって、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース−エミッタ間の電圧、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート−ソース間の電圧をトランジスタの閾値電圧未満に制御する制御部を有していてもよい。
【００２１】
上記構成によれば、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース−エミッタ間の電圧、もしくはソース接地電界効果型トランジスタのゲート−ソース間の電圧がトランジスタの閾値電圧未満になるより前に、ベース接地バイポーラ型トランジスタのベース−エミッタ間の電圧、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタのゲート−ソース間の電圧がトランジスタの閾値電圧未満にして動作しなくすることで、利得抑圧や線形性などの増幅回路の諸特性を向上させることができる。
【００２２】
その上、上記構成によれば、上記の何れかに記載のカスコード接続増幅回路は、差動回路や利得可変増幅回路などに用いることができる。また、増幅回路の高周波特性を含む上記諸特性が向上するので、低雑音増幅器やパワーアンプなどの高周波増幅回路に用いることができ、それらの増幅回路を通信端末に搭載して用いることができる。ここで、通信端末とは、携帯電話端末、据え置き型、車載用および携帯テレビのチューナ、無線ＬＡＮ等、電波を送信もしくは受信、または、送受信を行う端末である。
【００２３】
また、本発明のカスコード接続増幅回路は、上記課題を解決するために、制御端子に信号が入力されるとともに一方の導通端子が接地された第１トランジスタと、該第１トランジスタにカスコード接続された第２トランジスタと、上記第１トランジスタの導通端子間の導通状態に応じて第２トランジスタの制御端子に流れる電流あるいはこれにかかる電圧を制御するトランジスタ制御回路と、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
上記構成によれば、例えば、第１トランジスタのコレクタ・エミッタ間あるいはソース・ドレイン間の導通・非導通（第１トランジスタのＯＮ／ＯＦＦ）に応じて第２トランジスタの作動状態を正確に制御することが可能となり、信号漏れ等のない、アイソレーションが十分確保されたカスコード接続増幅回路を実現することができる。
【００２５】
上記構成において、トランジスタ制御回路は、第１トランジスタ非導通時に第２トランジスタの導通端子間が遮断されるよう、第２トランジスタの制御端子に流れる電流あるいはこれにかかる電圧を制御することが好ましい。
【００２６】
例えば、上記トランジスタ制御回路は、第１トランジスタ非導通時に第２トランジスタの制御端子にかかる電圧を、第１トランジスタ導通時に第２トランジスタの制御端子にかかる電圧より低く設定しても良い。
【００２７】
また、上記構成において、上記第１および第２トランジスタは制御端子をベース端子とするＮＰＮトランジスタであり、該第１トランジスタのエミッタ端子が接地されているとともに第２トランジスタのベース端子が交流的に接地されており、上記トランジスタ制御回路は第２トランジスタのベース電流を制御する構成をとることも可能である。
【００２８】
また、上記構成において、上記第１および第２トランジスタは制御端子をゲート端子とするＮチャネルの電界効果型トランジスタであり、該第１トランジスタのソース端子が接地されているとともに第２トランジスタのゲート端子が交流的に接地されており、上記トランジスタ制御回路は第２トランジスタのゲート電圧を制御する構成をとることも可能である。
【００２９】
また、上記構成において、上記第１トランジスタは制御端子をベース端子とするＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、上記第２トランジスタは制御端子をゲート端子とするＮチャネルの電界効果型トランジスタであり、該第１トランジスタのエミッタ端子が接地されているとともに第２トランジスタのゲート端子が交流的に接地されており、上記トランジスタ制御回路は第２トランジスタのゲート電圧を制御する構成をとることも可能である。
【００３０】
また、上記構成において、上記第１トランジスタは制御端子をゲート端子とするＮチャネルの電界効果型トランジスタであり、上記第２トランジスタは制御端子をベース端子とするＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであり、該第１トランジスタのソース端子が接地されているとともに第２トランジスタのベース端子が交流的に接地されており、上記トランジスタ制御回路は第２トランジスタのベース電流を制御する構成をとることも可能である。
【００３１】
また、本発明では、上記カスコード接続増幅回路を複数設け、各増幅回路同士を、第２トランジスタにおける第１トランジスタに接続していない方の導通端子にて接続する構成も可能である。
【００３２】
上記構成によれば、各増幅段のアイソレーションが確保された多段増幅回路を実現することができる。
【００３３】
また、本発明では、上記カスコード接続増幅回路を複数設け、各増幅回路同士を、容量を介して、第２トランジスタにおける第１トランジスタに接続していない方の導通端子にて接続する構成も可能である。
【００３４】
上記構成によれば、各カスコード接続増幅段のアイソレーションをより確実に担保できる。
【００３５】
また、本発明の通信装置は、上記カスコード接続増幅回路を備えていることを特徴としている。
【００３６】
また、本発明の通信装置は、上記カスコード接続増幅回路と、受信信号強度指標回路とを備え、上記トランジスタ制御回路による制御は、上記受信信号強度指標回路からの信号に基づいて行われるように構成することも可能である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のカスコード接続増幅回路を用いれば、ベース接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタの動作を止めることができ、カスコード接続増幅回路の増幅動作をより確実に止めることができる。
【００３８】
また、本発明のカスコード接続増幅回路が複数存在する場合、各カスコード増幅回路を直接接続する、もしくは容量を挟んで接続することによって、増幅回路の多段化ができ、利得や線形性などの諸特性の範囲を広くでき、利得抑圧や線形性などの増幅回路の諸特性を向上させることができる。
【００３９】
また、本発明のカスコード接続増幅回路は従来のカスコード接続増幅回路と置き換えることができる。また、利得や線形性の可変範囲を大きくできるので、利得可変増幅回路に用いることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明の実施の各形態について図１ないし図１８に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、以下、図面を参照しながら、本発明の実施の各形態について説明する。なお、本発明の実施の第二形態以降では、本実施の第一形態と図面の記載において同じ機能を有する部材については、同一の参照番号を付して、それらの説明を省いている。
【００４１】
（実施の第一形態）
図１に、本発明の実施の第一形態における回路図を示す。図１はエミッタ（導通端子）接地バイポーラ型トランジスタ１３１（第１トランジスタ）のコレクタ端子とベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２（第２トランジスタ）のエミッタ端子を接続したカスコード接続増幅回路である。制御回路１１１によって、バイポーラ型トランジスタ１３１のベース電流を制御している。抵抗１５１は制御回路（制御部）１１１への交流成分阻止として働いている。コンデンサ１６１は入力端子１０１への直流成分阻止として働いている。
【００４２】
また、制御回路１１２（トランジスタ制御回路）によって、バイポーラ型トランジスタ１３２のベース電流を制御し、コンデンサ１６２によって、バイポーラ型トランジスタ１３２のベース端子を交流的に接地させている。なお、制御回路１１２の出力インピーダンスが十分に低い場合にはコンデンサ１６２は省略することができる。バイポーラ型トランジスタ１３２のコレクタ端子は出力端子に接続され、また、抵抗１５２を通じて電源１０３に接続されている。
【００４３】
本発明は、制御回路１１１によって、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１のベース電流を制御して、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１をオフする。そのときに、制御回路１１２によって、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２（第２トランジスタ）のベース電流を制御して、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２をオフする。
【００４４】
制御回路１１１によって、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１のベース電流を減少させ、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１のベース−エミッタ間の電圧がトランジスタの閾値電圧未満になりエミッタ接地バイポーラ型トランジスタがオフしているとき、制御回路１１２によって、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース電流を減少させ、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース端子にかかる電圧が、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１のベース−エミッタ間の電圧がトランジスタの閾値電圧以上となり、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１がオンしているときに、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース端子にかかる電圧よりも低くして、トランジスタの閾値電圧未満にすることで、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２をオフすることができる。
【００４５】
これにより、カスコード接続増幅回路の動作を止めることができる。特に、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース端子にかかる電圧を０Ｖにする、例えばベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース端子に電圧をかけないようにすると、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２をより確実にオフすることができる。
【００４６】
特に、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース端子にかかる電圧をそのトランジスタの閾値電圧未満に設定すれば、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１が一時的にオンし、バイポーラ型トランジスタ１３１のコレクタ端子の電位、すなわちベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のエミッタ端子電位が０Ｖになってもベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２はオンせず、アイソレーションの劣化を防ぐことができる。
【００４７】
さらに、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース端子にかかる電圧をトランジスタの閾値電圧よりも低くすれば、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース−エミッタ間が逆バイアスとなり、ベース−エミッタ間容量が小さくなり、さらに高いアイソレーションが得られる。
【００４８】
図１の回路では、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１がオフしているとき、瞬間的に大きな入力信号がエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１に入った場合でも、制御回路１１２によって、ベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２のベース端子にかかる電圧を十分に小さくしておくことで、ベース接地バイポーラ型トランジスタはオンしないので、一時的にカスコード接続増幅回路が動作するということはない。
【００４９】
図１では、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１３１とベース接地バイポーラ型トランジスタ１３２でカスコード接続増幅回路を形成しているが、図２、図３及び図４のような異なる回路形式のカスコード接続増幅回路においても同様の効果がある。図２、図３及び図４には、図１の抵抗１５２、電源１０３は省略している。
【００５０】
図２はエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ２３１とゲート接地電界効果型トランジスタ２３２を接続したカスコード接続回路である。図３はソース接地電界効果型トランジスタ３３１とゲート接地電界効果型トランジスタ３３２を接続したカスコード接続増幅回路である。図４はソース接地電界効果型トランジスタ４３１とベース接地バイポーラ型トランジスタ４３２を接続したカスコード接続増幅回路である。
【００５１】
図１乃至４において、制御回路１１１や制御回路１１２によって、電界効果型トランジスタは電圧で、バイポーラ型トランジスタは電流で制御することが望ましい。
【００５２】
図２、図３及び図４のカスコード接続増幅回路を用いれば、ゲート接地もしくはソース接地電界効果型トランジスタを用いているため、電界効果型トランジスタを電圧で制御し、消費電流を削減でき低消費電力化が可能となる。また、集積回路のように電源電圧を大きくできない場合などでは、電界効果型トランジスタを用いることにより電源電圧に余裕ができるので、製造ばらつきによる影響を受けにくく、特性が安定する。特に、図２のカスコード接続増幅回路を用いれば、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ２３１を用いているので増幅度を高くできるので、最も望ましい。
【００５３】
（実施の第二形態）
図５に、本発明の実施の第二形態における回路図を示す。図５はエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ５３１とゲート接地電界効果型トランジスタ５３２で形成されたカスコード接続増幅回路とエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ５３３とゲート接地電界効果型トランジスタ５３４で形成されたカスコード接続増幅回路の２つのカスコード接続増幅回路が存在し、ゲート接地電界効果型トランジスタ５３２と電界効果型トランジスタ５３４のそれぞれのドレイン端子が接続されていることを特徴とする。
【００５４】
以下の説明では、図面に記載のトランジスタＱ１ａ（第１トランジスタ）とトランジスタＱ１ｂ（第２トランジスタ）で形成されたカスコード接続増幅回路を１段目のカスコード接続増幅回路、トランジスタＱ２ａとトランジスタＱ２ｂで形成されたカスコード接続増幅回路を２段目のカスコード接続増幅回路、トランジスタＱｘａとトランジスタＱｘｂで形成されたカスコード接続増幅回路をｘ段目のカスコード接続増幅回路とし、ｘは整数と定義する。
【００５５】
利得可変幅、線形性の可変幅など増幅回路の諸特性の可変範囲が広くなると、一段の増幅回路で全範囲を制御することは難しく、減衰器や複数の増幅回路を接続して範囲を広げる必要がある。
【００５６】
そこで、図５のようにゲート接地電界効果型トランジスタ５３２とゲート接地電界効果型トランジスタ５３４とのそれぞれのドレイン端子を接続することにより、増幅回路の多段化が可能となる。ここで線形性とはＩＩＰ３と呼ばれる３次の入力インタセプトポイントなどをいう。
【００５７】
本発明の比較例として図６の回路を示す。図６は従来のカスコード接続増幅回路を多段化した回路である。図６はゲート接地電界効果型トランジスタ６３２及びゲート接地電界効果型トランジスタ６３４のドレイン端子をそれぞれ接続し、カスコード接続増幅回路を多段化し、ゲート接地電界効果型トランジスタ６３２及びゲート接地電界効果型トランジスタ６３４のゲート端子にそれぞれ抵抗６５１と抵抗６５２及び抵抗６５３と抵抗６５４を用いて定電圧を供給している。
【００５８】
しかし、多段に接続された増幅回路のうち特定の増幅回路を動作させたい場合、例えば、１段目のカスコード接続増幅回路を動作させずに、２段目のカスコード接続増幅回路を動作させたい場合など、１段目のカスコード接続増幅回路から、２段目のカスコード接続増幅回路に信号が漏れ、利得を抑えきれず線形性が劣化する。
【００５９】
そこで、本発明の図５のような回路形式では、同じように１段目のカスコード接続増幅回路を動作させずに、２段目のカスコード接続増幅回路を動作させたい場合、制御回路５１１によって、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ５３１のベース端子を電流で制御し、バイポーラ型トランジスタ５３１をオフしているとき、制御回路５１２によって、ゲート接地電界効果型トランジスタ５３２のゲート端子を電圧で制御し、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ５３１がオンしているときにゲート接地電界効果型トランジスタ５３２のゲート端子にかかる電圧よりも、ゲート接地電界効果型トランジスタ５３２のゲート端子にかかる電圧を、低くして、トランジスタの閾値電圧未満にすることで、ゲート接地電界効果型トランジスタ５３２をオフすることができるので、１段目のカスコード接続増幅回路の動作をより確実に止めることができる。
【００６０】
１段目のカスコード接続増幅回路の動作がより確実に止まっており、１段目のカスコード接続増幅回路から２段目のカスコード接続増幅回路への信号の漏れはほとんどなくなるので、利得は抑圧でき、ほとんど歪が発生せず、線形性が向上する。
【００６１】
図５では、カスコード接続増幅回路が２つ存在していたが、図７のようにカスコード接続増幅回路が複数存在しても同様の効果がある。また、図５では、同種のカスコード接続増幅回路が多段化されているが、図８のように１段目のカスコード接続増幅回路と２段目のカスコード接続増幅回路とで回路形式が異なるカスコード接続増幅回路が多段化されていても同様の効果がある。
【００６２】
（実施の第三形態）
図９に、本発明の実施の第三形態における回路図を示す。図９は図２のカスコード接続増幅回路が２つ存在し、それぞれのドレイン端子が容量を挟んで接続されていることを特徴とする。カスコード接続増幅回路を多段化する場合、各カスコード接続増幅回路の増幅率が異なる場合、容量を挟んで接続することにより、多段化が可能となる。例えば、図９のように、抵抗９５１と抵抗９５２といった抵抗値の異なる抵抗を用いて、カスコード接続増幅回路を多段化する場合、配線９０１と配線９０２では直流電位が異なるので、直接接続することができない。そこで、それぞれのドレイン端子が容量を挟んで接続されることにより、直流電位を分離できるので、多段化が可能となる。
【００６３】
多段化された回路は、実施の第二形態の効果も有する。図９において、１段目のカスコード接続増幅回路を動作させずに、２段目のカスコード接続増幅回路を動作させる場合、制御回路５１１によって、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ５３１のベース端子を電流で制御し、バイポーラ型トランジスタ５３１がオフしているとき、制御回路５１２によって、ゲート接地電界効果型トランジスタ５３２のゲート端子を電圧で制御し、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ５３１がオンしているときにゲート接地電界効果型トランジスタ５３２のゲート端子にかかる電圧よりも、ゲート接地電界効果型トランジスタ５３２のゲート端子にかかる電圧を、低くして、トランジスタの閾値電圧未満にすることで、ゲート接地電界効果型トランジスタ５３２をオフすることができるので、１段目のカスコード接続増幅回路の動作をより確実に止めることができる。
【００６４】
１段目のカスコード接続増幅回路の動作がより確実に止まっており、１段目のカスコード接続増幅回路から２段目のカスコード接続増幅回路への信号の漏れはほとんどなくなるので、利得は抑圧でき、ほとんど歪が発生せず、線形性が向上する。
【００６５】
図９では、カスコード接続増幅回路が２つ存在していたが、２つ以上存在しても同様の効果がある。また、図９では、同種のカスコード接続増幅回路が多段化されているが、各段のカスコード接続増幅回路の回路形式は互いに異なっていてもよい。
【００６６】
（実施の第四形態）
図１０に実施の第四形態を説明する回路図を示す。図１０は図２のカスコード接続増幅回路が６つ存在し、それぞれのドレイン端子が接続されており、エミッタ接地の各バイポーラ型トランジスタ１０３１、１０３３、１０３５、１０３７、１０３９及び１０４１は制御回路（制御部）によって電流で制御される。制御する電圧によって、動作するカスコード接続増幅回路段が切り替わり、利得、線形性など増幅回路の諸特性の可変範囲を広くしている。
【００６７】
また、ゲート接地の各電界効果型トランジスタ１０３２、１０３４、１０３６、１０３８、１０４０及び１０４２も別の制御回路によって電圧で制御される。複数あるカスコード接続増幅回路を接続する場合、上記に示したように、動作しているエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ、もしくはゲート接地電界効果型トランジスタを制御回路によって、電流、もしくは電圧で制御し、動作させたいカスコード接続増幅回路段以外のカスコード接続増幅回路の動作をより確実に止めることにより、動作していないカスコード接続増幅回路から動作させたいカスコード接続増幅回路への信号の漏れがほとんどなくなるので、利得は抑圧でき、ほとんど歪が発生せず、線形性が向上する。
【００６８】
図１０の回路で用いているエミッタ接地バイポーラ型トランジスタを電流で制御する回路の一例として図１１に示すような回路が考えられる。図１１は各カスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタに電流を供給するバイアス回路である。
電界効果型トランジスタ１１１０と電界効果型トランジスタ１１１１で構成されるカレントミラー回路で電界効果型トランジスタ１１１１の吸い込み電流に変換する。電界効果型トランジスタ１１１１のドレイン端子には、電界効果型トランジスタ１１１２と電界効果型トランジスタ１１１３とのソース端子がそれぞれ接続され差動回路を構成している。
【００６９】
電界効果型トランジスタ１１１３のドレイン端子には電界効果型トランジスタ１１１４と電界効果型トランジスタ１１１５とのソース端子がそれぞれ接続され、同じく差動回路を構成している。同様にして、差動回路を５段構成している。各差動回路の片方の各電界効果型トランジスタ１１１３、１１１５、１１１７、１１１９及び１１２１のゲート端子は制御電圧を印加する電源１１０２に接続されている。また、上記電源１１０２に接続されていない各差動回路のもう一方の各電界効果型トランジスタ１１１２、１１１４、１１１６、１１１８及び１１２０のゲート端子は各抵抗１１５２〜１１５７で構成される参照電圧生成回路に接続されている。
【００７０】
次に、図１１の回路の動作について説明する。抵抗１１５６と１１５７で生成される参照電圧Ｖ６７が制御電圧よりも高い場合、すなわち制御電圧が十分に低い場合には、電界効果型トランジスタ１１１２と電界効果型トランジスタ１１１３とで構成された差動回路において、電界効果型トランジスタ１１１４がオフし、電界効果型トランジスタ１１１３がオンするので電流はすべて、電界効果型トランジスタ１１１３に流れ込む。
【００７１】
電界効果型トランジスタ１１１３に流れる電流は、電界効果型トランジスタ１１３１と電界効果型トランジスタ１１３２とで構成されるカレントミラー回路で折り返され、電界効果型トランジスタ１１１２に流れ込む電流と同じくらいの量の電流が端子１１８６に流れる。端子１１８６に流れた電流は６段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０４１のベース端子に接続された端子１０８６に流れ、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０４１のベース電流となる。
【００７２】
制御電圧を上げて、制御電圧と参照電圧Ｖ６７が等しくなると電界効果型トランジスタ１１１２と電界効果型トランジスタ１１１３とに流れる電流は互いに等しくなる。この時点では、抵抗１１５５と抵抗１１５６とで生成される参照電圧Ｖ５６と制御電圧を比較すると参照電圧Ｖ５６の方が高いので、電界効果型トランジスタ１１１４と電界効果型トランジスタ１１１５で構成された差動回路において、電界効果型トランジスタ１１１５はオフし、電界効果型トランジスタ１１１４がオンしているので、電界効果型トランジスタ１１１３に流れる電流は電界効果型１１１４を経由して流れていることになる。
【００７３】
各電界効果型トランジスタ１１１３、１１１４に流れている電流は、電界効果型トランジスタ１１３３と電界効果型トランジスタ１１３４で構成されたカレントミラー回路で折り返され、各電界効果型トランジスタ１１１３、１１１４と同じくらいの量の電流が端子１１８５に流れる。制御電圧と参照電圧Ｖ６７が等しいときには、端子１１８５と端子１１８６とに流れている電流の量は互いに等しくなる。折り返された総電流量は電界効果型トランジスタ１１１１が吸い込む電流の量と同じになるので、制御電圧を上げることにより、端子１１８６に流れる電流の量は減少している。
【００７４】
さらに制御電圧を上げていくと、電界効果型トランジスタ１１１２に流れる電流はさらに減少し、大部分の電流は電界効果型トランジスタ１１１３に流れるようになる。同様にして、制御電圧を上げていくと、制御電圧と参照電圧を比較して、電圧の高いほうの電界効果型トランジスタに流れるようになり、制御電圧を変えることにより、各端子１１８１〜１１８６に流れる電流の量がそれぞれ変わる。各端子１１８１〜１１８６に流れる電流が図１０に示す各端子１０８１〜１０８６に流れることになり、それぞれ各段のカスコード接続増幅回路のベース電流となる。したがって、制御電圧を変えることによって、図１０の動作するカスコード接続増幅回路段を切り替えることが可能となる。
【００７５】
以上、図１０のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタを制御する回路を説明したが、次に、図１０の回路で用いているゲート接地電界効果型トランジスタを電圧で制御する回路を説明する。一例として図１２に示すような回路が考えられる。図１２は、各カスコード接続増幅回路のゲート接地電界効果型トランジスタに電圧を供給するバイアス回路である。
【００７６】
回路の基本動作は図１１の回路と同じである。図１１の回路と相違するところは、カレントミラー回路で折り返したあと、各抵抗１２５８〜１２６９を用いて、電流を電圧に変換している。その変換された電圧は図１０に示す各端子１０９１〜１０９６にかかり、各カスコード接続増幅回路のゲート端子にかかる電圧となっている。基本動作は図１１の回路と同じなので、制御電圧を変えることによって、図１０に示すカスコード接続増幅回路のゲート接地電界効果型トランジスタにかかる電圧が各カスコード接続増幅回路段で切り替わる。
【００７７】
図１０に示す回路は図１１や図１２に示した制御回路によって、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ及びゲート接地電界効果型トランジスタを電流及び電圧で制御する。図１１及び図１２に示した回路はｎ型の電界効果型トランジスタで差動回路を構成しているが、図１３及び図１４のようにｐ型の電界効果型トランジスタで構成してもよい。図１１から１４の回路はｎ型もしくはｐ型の電界効果型トランジスタで構成しているが、バイポーラ型トランジスタで構成してもよい。
【００７８】
また、図１０でエミッタ接地バイポーラ型トランジスタもしくはゲート接地電界効果型トランジスタの制御回路は別々の電源で制御してもよいが、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタとゲート接地電界効果型トランジスタを関連して制御するためには、制御回路の電源１１０２は共通化したほうがよい。
【００７９】
図１５に図１０に示したエミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース電流とゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧の制御電圧に対する変化を示す。制御電圧ＶａからＶｂ、ただしＶａ＜Ｖｂに変化するにつれて、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース電流の最大値がＩ６、Ｉ５、Ｉ４、Ｉ３、Ｉ２及びＩ１へと変化している。
【００８０】
ここで、Ｉ１からＩ６はそれぞれ１段目のカスコード接続増幅回路から６段目のカスコード接続増幅回路のベース電流に対応している。これは、制御電圧ＶａからＶｂに変化するにつれて、カスコード接続増幅回路の動作が１段目のカスコード接続増幅回路から６段目のカスコード接続増幅回路に切り替わっていることを示している。同様に、制御電圧ＶａからＶｂに変化するにつれて、ゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧の最大値もＶ６、Ｖ５、Ｖ４、Ｖ３、Ｖ２及びＶ１へと変化している。ここで、Ｖ１からＶ６はそれぞれ１段目のカスコード接続増幅回路から６段目のカスコード接続増幅回路にかかるゲート電圧に対応している。
【００８１】
図１５に示したＶｔｈはゲート接地電界効果型トランジスタの閾値電圧である。ゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧がＶｔｈ未満になるとゲート接地電界効果型トランジスタはオフする。
【００８２】
図１０の回路は制御電圧によって、動作するカスコード接続増幅回路が切り替わり、利得や線形性など増幅回路の諸特性の範囲を大きくしている。オンしているエミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース電流を小さくすると電流密度が小さくなり、歪が発生する原因となる。そして、歪が発生した状態で次の段のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタに切り替わるとＩＩＰ３などの線形性が悪くなる。
【００８３】
そこで、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタで歪が発生する前に、ゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子を制御して、ゲート接地電界効果型トランジスタをオフすることで、カスコード接続増幅回路の動作が止まり歪が発生しにくくなる。
【００８４】
例えば、図１０において、２段目のカスコード接続増幅回路から１段目のカスコード接続増幅回路に動作が切り替わるときを考える。図１１に示した制御回路によって、２段目のカスコード接続増幅回路のベース電流を最大にすることで２段目のカスコード接続増幅回路が動作している。
【００８５】
次に、２段目のカスコード接続増幅回路から１段目のカスコード接続増幅回路に切り替えるとき、制御電圧を上げて、図１１に示した制御回路の端子１１８１に流れる電流を増やし、端子１１８２に流れる電流を減らすことにより、２段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３３のベース電流が減り、１段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３１のベース電流が増え、動作が２段目のカスコード接続増幅回路から１段目のカスコード接続増幅回路に切り替わる。
【００８６】
しかし、２段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３３のベース電流を減らしていくと、電流密度が小さくなり、歪が発生する。そこで、歪が発生する前に図１２に示した制御回路で２段目のカスコード接続増幅回路のゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４のゲート端子を制御し、ゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４をオフする。ゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４がオフすることにより、２段目のカスコード接続増幅回路の動作が止まり、歪の発生を抑えられる。
【００８７】
図１６に、そのときのエミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース電流及びゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧の制御電圧に対する変化を示す。制御電圧ＶｃからＶｄ（Ｖｃ＜Ｖｄ）に変化させ、２段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３３のベース電流Ｉ２を減らし、１段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３１のベース電流Ｉ１を増やす。
【００８８】
このとき、Ｉ２を減らすと歪が発生するので、制御電圧がＶｄになったときに、２段目のカスコード接続増幅回路のゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４のゲート端子にかかっている電圧Ｖ２をトランジスタの閾値電圧Ｖｔｈ未満にして、ゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４をオフさせて、歪の発生を抑える。ゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４がオフすることで２段目のカスコード接続増幅回路がオフし、１段目のカスコード接続増幅回路だけがオンしている状態になるので回路の線形性が向上する。
【００８９】
図１６では、制御電圧を上げたときに、切り替わる前の段のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース電流を減らすときにあわせて、ゲート接地電界効果型トランジスタをオフした。逆に、図１７に示すように、切り替わる次の段のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース電流を増やすときにあわせて、ゲート接地電界効果型トランジスタをオフすることもできる。
【００９０】
このようなオン／オフのタイミングは、上記ベース電流やゲート電圧の検出により設定してもよいし、そのタイミングがほぼ一定であれば、所望の一定時間ラグにより設定してもよい。
【００９１】
図１７において、６段目のカスコード接続増幅回路から５段目のカスコード接続増幅回路に動作が切り替わる場合を考える。制御電圧ＶｅからＶｆ（Ｖｅ＜Ｖｆ）に変化させ、６段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０４１のベース電流Ｉ６を減らし、５段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３９のベース電流Ｉ５を増やす。
【００９２】
ベース電流Ｉ５が増えているときは、５段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３９の電流密度はまだ小さいので、歪の発生の原因となる。そこで、ベース電流Ｉ５を増やし、制御電圧Ｖｆになるまでは、５段目のカスコード接続増幅回路のゲート接地電界効果型トランジスタ１０４０のゲート端子にかかる電圧Ｖ５をトランジスタの閾値電圧Ｖｔｈ未満にして、ゲート接地電界効果型トランジスタ１０４０をオフにして、歪の発生を抑える。
【００９３】
ゲート接地電界効果型トランジスタ１０４０がオフすることで５段目のカスコード接続増幅回路がオフし、６段目のカスコード接続増幅回路だけがオンしている状態になるので回路の線形性が向上する。
【００９４】
図１６と図１７では制御電圧を上げていく場合を考えたが、制御電圧を下げた場合を考える。例えば、図１６において、１段目のカスコ−ド接続増幅回路から２段目のカスコード接続増幅回路に動作を切り替えるときは、制御電圧を下げて、１段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３１のベース電流Ｉ１を減らし、２段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３３のベース電流Ｉ２を増やす。あとは、図１７の説明と同様の考え方ができる。
【００９５】
ベース電流Ｉ２が増えているときは、２段目のカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタ１０３３の電流密度はまだ小さいので、歪の発生の原因となる。そこで、ベース電流Ｉ２を増やし、制御電圧Ｖｄになるまでは、２段目のカスコード接続増幅回路のゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４のゲート端子にかかる電圧Ｖ２をトランジスタの閾値電圧Ｖｔｈ未満にして、ゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４をオフして、歪の発生を抑える。
【００９６】
ゲート接地電界効果型トランジスタ１０３４がオフすることで２段目のカスコード接続増幅回路がオフし、１段目のカスコード接続増幅回路だけがオンしている状態になるので回路の線形性が向上する。
【００９７】
図１０ではカスコード接続増幅回路が６つ存在していたが、２つ以上のカスコード接続増幅回路が存在し、多段化されていれば同様の効果がある。また、図１０では同種の回路形式のカスコード接続増幅回路が多段化されているが、異なる回路形式のカスコード接続増幅回路が多段化されていてもよい。
【００９８】
実施の第一乃至第四の各形態の説明で用いた回路図において、ｎｐｎバイポーラ型トランジスタとｎ型電界効果型トランジスタを用いてカスコード接続増幅回路を形成しているが、ｐｎｐバイポーラ型トランジスタとｐ型電界効果型トランジスタを用いて形成してもよい。また、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタの代わりにソース接地電界効果型トランジスタを用いてもよい。また、ゲート接地電界効果型トランジスタの代わりにベース接地バイポーラ型トランジスタを用いてもよい。
【００９９】
また、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタのベース及びソース接地電界効果型トランジスタのゲートは抵抗に接続されてから制御回路と接続されているが、抵抗の代わりにコイル、ダイオード、電界効果型トランジスタ、バイポーラ型トランジスタなどを用いてもよい。例えば、図１において抵抗１５１の代わりにコイル、ダイオード、トランジスタなどの回路を用いることも可能である。また、負荷として抵抗１５１を用いているが、抵抗の代わりにコイルなどを用いてもよい。例えば、図５において抵抗５５３の代わりにコイルなどを用いてもよい。また、エミッタ接地バイポーラ型トランジスタのエミッタ端子及びソース接地電界効果型トランジスタのソース端子は直接接地しているが、エミッタ端子及びソース端子に抵抗やコイルなどを接続してから接地してもよい。
【０１００】
実施の第一乃至第四の各形態でバイポーラ型トランジスタとはｎｐｎバイポーラ型トランジスタ、ｐｎｐバイポーラ型トランジスタ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）などをいい、電界効果型トランジスタとはＭＯＳＦＥＴ（金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ）、ＭＥＳＦＥＴ（金属−半導体電界効果トランジスタ）、ＭＩＳＦＥＴ（金属−絶縁体−半導体電界効果トランジスタ）、ＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）などをいう。
【０１０１】
（実施の第五形態）
携帯電話端末、据え置き型、車載用および携帯テレビのチューナ、無線ＬＡＮなど、電波を送信もしくは受信する端末では、受信電力が大きく変化したり、送信電力を調整したりしなければならない状況が発生するため、増幅回路で利得や線形性などの諸特性を可変する必要がある。可変範囲が狭い場合はシングルエンドや差動増幅回路など１段の増幅回路で可能な場合があるが、本発明のカスコード接続増幅回路は従来のカスコード接続増幅回路に置き換えることができるので、１段の増幅回路として使用可能である。
【０１０２】
また、本発明のカスコード接続増幅回路は利得制御性がよく、歪の発生が抑えられＩＩＰ３などの線形性を高くすることができるので、増幅回路の利得や線形性などの諸特性の可変範囲を広くしたい場合は増幅回路を多段化して用いるとよい。特に、受信回路では、受信電力が小さなときには高い利得が必要で、受信電力が大きなときには高い受信信号により歪まないなどの線形性が重要となるので、低雑音増幅器などに用いるとよい。
【０１０３】
図１８に本発明のカスコード接続増幅回路を通信端末の一例である携帯端末の低雑音増幅器に用いた場合における本実施の第五形態のブロック図を示す。図１８に示す携帯電話において、ＦＩＬＴＥＲはフィルタ１０、ＬＮＡは低雑音増幅器１２、ＭＩＸはミキサ１４、ＶＣＯは電圧制御発信器１６、ＤＥＭＯＤは復調回路１８を示している。アンテナ２０から入ってきた信号は、ローパスフィルタやバンドパスフィルタなどのフィルタ１０を通って、所望の周波数だけを取り出し、低雑音増幅器１２に入る。
【０１０４】
本発明のカスコード接続増幅回路を低雑音増幅器に用いると、高い線形性を保持したまま、ミキサ１４など次につながる回路に信号は出力される。また、本発明のカスコード接続増幅回路はシングルエンド回路もしくは差動増幅回路で構成された低雑音増幅器に使用可能であり、低雑音増幅器を搭載した携帯電話端末、据え置き型、車載用および携帯テレビのチューナ、無線ＬＡＮなどの電波を送信もしくは受信する端末に用いると、高感度な端末を実現することができる。
【０１０５】
また、本発明のカスコード接続増幅回路は携帯もしくは移動体端末に限らず、据え置き型端末にも使用できる。例えば、据え置き型テレビに本発明のカスコード接続増幅回路を低雑音増幅器として用いることができる。据え置き型テレビでテレビを視聴しているときに、家の近くをテレビ周波数とは異なる電波を発生させるタクシーなどが通り、テレビのアンテナにタクシー無線などの強い電波が入り、一時的に歪む場合などが考えられるが、本発明のカスコード接続増幅回路を用いるとそのような一時的な強い電波などでは歪みにくいので、高感度な端末を実現することが可能である。
【０１０６】
また、据え置き型テレビもしくは携帯テレビなどに本発明のカスコード接続増幅回路を低雑音増幅器として用いた場合、テレビを見ているときに近くで携帯電話などの強い電波が発生した場合、その電波がチューナに入り、一時的に歪む場合などが考えられるが、本発明のカスコード接続増幅回路を用いた場合、そのような一時的な強い電波などでは歪みにくいので、高感度な端末を実現することが可能である。
【０１０７】
本発明のカスコード接続増幅回路や利得可変増幅回路は、制御端子に対する電流値又は電圧値により入力される電気の流れが制御されて出力されるトランジスタ素子が、複数、互いにカスコード接続されたカスコード接続増幅回路において、入力端子に接続されたトランジスタ素子以外の、少なくとも一つのトランジスタ素子の制御端子に対する電流値又は電圧値を制御する制御回路（制御部・トランジスタ制御回路）が設けられているものともいえる。
【０１０８】
また、上記制御としては、受信信号強度指標値（ＲＳＳＩ）に基づくものが挙げられる。ＲＳＳＩは、ＩＱ変復調器等を有する携帯電話においては、ＩＦフィルタで帯域制限を掛けられた受信信号を、例えばダイオードによる包絡線検波して得られる直流電圧値である。上記ＲＳＳＩは、ベースバンド処理回路に入力されて各制御信号を生成するために使用されている。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明に係るカスコード接続増幅回路は、高周波特性に優れると共に利得抑圧や線形性などの増幅回路の諸特性を向上させることができることによって、通信端末（例えば、携帯端末）といった通信分野やコンピュータ分野に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施の第一形態におけるカスコード接続増幅回路の回路図である。
【図２】上記実施の第一形態のカスコード接続増幅回路の別例の回路図である。
【図３】上記実施の第一形態のカスコード接続増幅回路の更に別例の回路図である。
【図４】上記実施の第一形態のカスコード接続増幅回路の更に別例の回路図である。
【図５】本発明の実施の第二形態におけるカスコード接続増幅回路の回路図である。
【図６】上記実施の第二形態のカスコード接続増幅回路の別例の回路図である。
【図７】上記実施の第二形態のカスコード接続増幅回路の更に別例の回路図である。
【図８】上記実施の第二形態のカスコード接続増幅回路の更に別例の回路図である。
【図９】本発明の実施の第三形態におけるカスコード接続増幅回路の回路図である。
【図１０】本発明の実施の第四形態におけるカスコード接続増幅回路の回路図である。
【図１１】本発明の実施の第四形態におけるカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタに電流を供給する制御回路の回路図である。
【図１２】本発明の実施の第四形態におけるカスコード接続増幅回路のゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子に電圧を供給する制御回路の回路図である。
【図１３】本発明の実施の第四形態におけるカスコード接続増幅回路のエミッタ接地バイポーラ型トランジスタに電流を供給する制御回路の別例の回路図である。
【図１４】本発明の実施の第四形態におけるカスコード接続増幅回路のゲート接地電界効果型トランジスタのゲート端子に電圧を供給する制御回路の別例の回路図である。
【図１５】（ａ）は図１０の回路図のバイポーラ型トランジスタのベース端子に流れる電流の変化を表したグラフであり、（ｂ）は図１０の回路図の電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧の変化を表したグラフである。
【図１６】（ａ）は図１０の回路図のバイポーラ型トランジスタのベース端子に流れる電流の変化を表したグラフであり、（ｂ）は図１０の回路図の電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧の変化を表したグラフであり、動作しているカスコード接続増幅回路の切替を説明する図である。
【図１７】（ａ）は図１０の回路図のバイポーラ型トランジスタのベース端子に流れる電流の変化を表したグラフであり、（ｂ）は図１０の回路図の電界効果型トランジスタのゲート端子にかかる電圧の変化を表したグラフであり、動作しているカスコード接続増幅回路の切替を説明する別例の図である。
【図１８】本発明に係る携帯端末のブロック図である。
【図１９】従来のカスコード接続増幅回路の回路図である。
【図２０】従来のカスコード接続増幅回路を多段化した回路図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０１，１９０１，２００１  入力端子
１０２，１９０２，２００２  出力端子
１０３，１１０１  電源電圧端子
１１０２  制御電圧電源端子
１１１，１１２，５１１〜５１４，７１１〜７１８  制御回路
１３１，２３１，５３１，５３３，６３１，６３３，７３１，７３３，７３５，７３７，８３１，８３３，１０３１，１０３３，１０３５，１０３７，１０３９，１０４１，１９０３，２００３，２００５  エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ
２３２，３３２，５３２，５３４，６３２，６３４，７３２，７３４，７３６，７３８，８３２，１０３２，１０３４，１０３６，１０３８，１０４０，１０４２，１９０４，２００４，２００６  ゲート接地電界効果型トランジスタ
１３２，４３２  ベース接地バイポーラ型トランジスタ
３３１，４３１  ソース接地電界効果型トランジスタ
１１１０〜１１２１，１２１０〜１２２１  ｎ型電界効果型トランジスタ
１１３１〜１１４２，１２３１〜１２４２，１３１０〜１３２１，１４１０〜１４２１  ｐ型電界効果型トランジスタ
１５１，１５２，５５１〜５５３，６５１〜６５４，７５１〜７５５，９５１，９５２，１０５１，１１５１〜１１５７，１２５１〜１２６９，１３５１〜１３５７，１４５１〜１４６９  抵抗
１６１，１６２，５６１〜５６４，７６１〜７６８、９６１，１０６１〜１０７２，２００９  コンデンサ
１０９１〜１０９６  電圧制御回路接続端子
１０８１〜１０８６  電流制御回路接続端子
１１８１〜１１８６，１３８１〜１３８６  エミッタ接地バイポーラ型トランジスタ接続端子
１２９１〜１２９６，１４８１〜１４８６  ゲート接地電界効果型トランジスタ接続端子
１９０５，２００７，２００８  バイアス電源
【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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【図２０】
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