(57)【要約】【課題】  半導体装置毎の手動調整が不要で、装置上にパッドの取り出し口が不要で、外部からクロック信号を付与したり、内部に発振回路等のクロック発生回路を備える必要もないピークパワー検出回路及び半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器３と、パワー検出器３から出力される電圧を遅延させる遅延回路１１と、パワー検出器３から出力される電圧と、遅延回路１１から出力される電圧とを比較する比較器１２と、比較器１２によって、パワー検出器３の出力電圧が遅延回路１１の出力電圧よりも大きいことが検出された場合には、半導体装置の調整電圧を上昇させ、パワー検出器３の出力電圧が遅延回路１１の出力電圧よりも小さいことが検出された場合には、半導体装置の調整電圧を下降させるフィルタ１３とを備えるピークパワー検出回路及びこの回路を備えた半導体装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器と、
該パワー検出器から出力される電圧を所定の時間遅延させる遅延回路と、
前記パワー検出器から出力される電圧と、前記遅延回路から出力される電圧とを比較する比較器と、
該比較器によって、前記パワー検出器の出力電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも大きいことが検出された場合には、前記半導体装置の調整電圧を上昇させ、前記パワー検出器の出力電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも小さいことが検出された場合には、前記半導体装置の調整電圧を下降させるフィルタとを備えることを特徴とするピークパワー検出回路。
【請求項２】
半導体装置の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器と、
該パワー検出器から出力される電圧を所定の時間遅延させる遅延回路と、
前記パワー検出器から出力される電圧と、前記遅延回路から出力される電圧とを比較する比較器と、
該比較器によって前記遅延回路の出力電圧が前記パワー検出器の出力電圧より大きくなったことが検出されたときの調整電圧を維持するフィルタとを備えることを特徴とするピークパワー検出回路。
【請求項３】
入力端子と、
該入力端子から入力された信号を調整電圧端子に入力された調整電圧によって増幅する増幅器と、
該増幅器からの出力信号を分岐させる分配器と、
該分配器によって分岐された一方の出力を外部に出力する出力端子と、
前記分配器によって分岐された他方の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器と、
前記パワー検出器から出力される電圧と、前記遅延回路から出力される電圧とを比較する比較器と、
該比較器によって、前記パワー検出器の出力電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも大きいことが検出された場合には、前記半導体装置の調整電圧を上昇させ、前記パワー検出器の出力電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも小さいことが検出された場合には、前記半導体装置の調整電圧を下降させるフィルタとを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
入力端子と、
該入力端子から入力された信号を調整電圧端子に入力された調整電圧によって増幅する増幅器と、
該増幅器からの出力信号を分岐させる分配器と、
該分配器によって分岐された一方の出力を外部に出力する出力端子と、
前記分配器によって分岐された他方の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器と、
該パワー検出器から出力される電圧を所定の時間遅延させる遅延回路と、
前記パワー検出器から出力される電圧と、前記遅延回路から出力される電圧とを比較する比較器と、
該比較器によって前記遅延回路の出力電圧が前記パワー検出器の出力電圧より大きくなったことが検出されたときの調整電圧を維持するフィルタとを備えることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピークパワー検出回路及び半導体装置に関し、特に、ＭＭＩＣ（Microwave Monolithic IC：モノリシックマイクロ波集積回路）等の半導体装置を調整する際に用いられるピークパワー検出回路及びこの回路を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＭＩＣ等の半導体装置を調整するにあたって、この半導体装置の増幅器に使用されているＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）のゲート電圧Ｖｇを調整電圧として、増幅器の出力パワーが最大となるように調整し、その調整電圧を保持することによって半導体装置の出力パワーを最大に保っている。
【０００３】
この出力パワーを最大に調整するにあたって、従来は、増幅器の出力パワーをパワーメータ等で監視し、ゲート電圧Ｖｇの調整を手動で行うことによって出力ピークパワーを得ていた。
【０００４】
この他に、半導体装置の出力のピークパワーを検出するため、外部に演算回路等の演算装置を使用して自動的に調整する方法がある。この方法は、出力パワー値を監視電圧として演算回路に入力し、調整電圧であるゲート電圧Ｖｇを演算回路によって自動的に調節し、半導体装置の出力ピークパワーを自動的に得るものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、調整電圧Ｖｇの調整を、増幅器の出力パワーを監視しながら半導体チップ（半導体装置）毎に出力パワーが最大となるように調整するには、半導体装置毎に手動で調整する必要があるため、調整に長時間を要するという問題があった。
【０００６】
また、外部にＣＰＵ等の演算装置を用いることにより、半導体装置の出力パワーが最大となるように自動で調整電圧を調整すると、半導体装置上にパッドの取り出し口が必要になる。また、半導体装置の内部に演算回路を組み込んだとしても、デジタル処理を行うためのクロック信号が必要となり、外部からクロック信号を与えるか、内部に発振回路等のクロック発生回路を備える必要があるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、半導体装置毎に手動調整を行う必要がなく、半導体装置上にパッドの取り出し口が不要で、外部からクロック信号を付与したり、内部に発振回路等のクロック発生回路を備える必要もないピークパワー検出回路及び半導体装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、ピークパワー検出回路であって、半導体装置の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器と、該パワー検出器から出力される電圧を所定の時間遅延させる遅延回路と、前記パワー検出器から出力される電圧と、前記遅延回路から出力される電圧とを比較する比較器と、該比較器によって、前記パワー検出器の出力電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも大きいことが検出された場合には、前記半導体装置の調整電圧を上昇させ、前記パワー検出器の出力電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも小さいことが検出された場合には、前記半導体装置の調整電圧を下降させるフィルタとを備えることを特徴とする。
【０００９】
そして、本発明によれば、調整電圧により出力パワーや出力電圧が二次曲線状に変化する半導体装置の出力信号のピークパワーの検出及び維持を、半導体装置に設けたパワー検出器と、遅延回路と、比較器と、フィルタとで自動的に行うことができるため、半導体装置毎にピークパワーの手動調整を行う必要がなく、装置上にパッドの取り出し口が不要で、外部からクロック信号を付与したり、内部に発振回路等のクロック発生回路を備える必要もない。
【００１０】
また、本発明は、ピークパワー検出回路であって、半導体装置の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器と、該パワー検出器から出力される電圧を所定の時間遅延させる遅延回路と、前記パワー検出器から出力される電圧と、前記遅延回路から出力される電圧とを比較する比較器と、該比較器によって前記遅延回路の出力電圧が前記パワー検出器の出力電圧より大きくなったことが検出されたときの調整電圧を維持するフィルタとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によっても、調整電圧により出力パワーや出力電圧が二次曲線状に変化する半導体装置の出力信号のピークパワーの検出及び維持を、半導体装置に設けたパワー検出器と、遅延回路と、比較器と、フィルタとで自動的に行うことができるため、半導体装置毎にピークパワーの手動調整を行う必要がなく、装置上にパッドの取り出し口が不要で、外部からクロック信号を付与したり、内部に発振回路等のクロック発生回路を備える必要もない。
【００１２】
さらに、本発明は、半導体装置であって、入力端子と、該入力端子から入力された信号を調整電圧端子に入力された調整電圧によって増幅する増幅器と、該増幅器からの出力信号を分岐させる分配器と、該分配器によって分岐された一方の出力を外部に出力する出力端子と、前記分配器によって分岐された他方の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器と、前記パワー検出器から出力される電圧と、前記遅延回路から出力される電圧とを比較する比較器と、該比較器によって、前記パワー検出器の出力電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも大きいことが検出された場合には、前記半導体装置の調整電圧を上昇させ、前記パワー検出器の出力電圧が前記遅延回路の出力電圧よりも小さいことが検出された場合には、前記半導体装置の調整電圧を下降させるフィルタとを備えることを特徴とする。これによって、上述のように、半導体装置毎にピークパワーの手動調整を行う必要がなく、装置上にパッドの取り出し口が不要で、外部からクロック信号を付与したり、内部に発振回路等のクロック発生回路を備える必要もない半導体装置を提供することができる。
【００１３】
また、本発明は、半導体装置であって、入力端子と、該入力端子から入力された信号を調整電圧端子に入力された調整電圧によって増幅する増幅器と、該増幅器からの出力信号を分岐させる分配器と、該分配器によって分岐された一方の出力を外部に出力する出力端子と、前記分配器によって分岐された他方の出力を直流電圧へ変換するパワー検出器と、該パワー検出器から出力される電圧を所定の時間遅延させる遅延回路と、前記パワー検出器から出力される電圧と、前記遅延回路から出力される電圧とを比較する比較器と、該比較器によって前記遅延回路の出力電圧が前記パワー検出器の出力電圧より大きくなったことが検出されたときの調整電圧を維持するフィルタとを備えることを特徴とする。これによって、上述のように、半導体装置毎にピークパワーの手動調整を行う必要がなく、装置上にパッドの取り出し口が不要で、外部からクロック信号を付与したり、内部に発振回路等のクロック発生回路を備える必要もない半導体装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、半導体装置毎に調整を行う必要がなく、装置上にパッドの取り出し口が不要で、外部からクロック信号を付与したり、内部に発振回路等のクロック発生回路を備える必要もないピークパワー検出回路及び半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明にかかる半導体装置の一実施の形態を示し、この半導体装置は、信号を入力する入力端子５と、入力端子５からの入力信号を増幅するにあたって、調整電圧により出力信号の出力パワーを制御する増幅器１と、増幅器１から出力された信号を分岐する分配器２と、分配器２の一方の出力から外部に出力する出力端子６と、分配器２のもう一方の出力と接続されるパワー検出器３と、パワー検出器３の出力側に接続される制御器４を備え、制御器４の出力が増幅器１の制御端子である調整電圧端子７に入力される。
【００１６】
制御器４は、図２に示すように、入力部２０から入力された監視電圧が遅延回路１１の入力側と比較器１２の入力側の一方に接続され、遅延回路１１の出力は比較器１２の他方の入力側に接続される。比較器１２の出力は、時定数τの大きいフィルタ１３に接続され、フィルタ１３の出力が出力部２１より増幅器１の調整電圧端子７に出力され、増幅器１を制御するように構成される。
【００１７】
次に、上記構成を有する半導体装置の動作について、図１乃至図３を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１において、増幅器１の出力パワーが分配器２を通してパワー検出器３に入力され、増幅器１の出力パワーモニタ値を得る。図２に示すように、出力パワーモニタ値は、遅延回路１１を通過して時間的に遅れたモニタ電圧Ｂと現在のモニタ電圧Ａとに分岐され、比較器１２により比較される。比較器１２は、比較結果が現在のモニタ電圧Ａの方が高ければＨｉ電圧を、低ければＬｏ電圧を比較器出力Ｃとして出力する。この結果、図３に示すように、フィルタ１３の出力Ｄは、Ｈｉ電圧であれば上昇し、Ｌｏ電圧であれば減少し、これによって、調整電圧も変化する。
【００１９】
上記動作を図３を中心に参照しながらより詳しく説明すると、最初は、調整電圧が上昇し、これに伴って出力パワーが上昇する。増幅器１の出力パワーが上昇し続けている場合には、比較器１２の出力ＣはＨｉ電圧となっているため、調整電圧の値も徐々に上昇を続ける。
【００２０】
そして、増幅器１の出力パワーがピークを超えて減少に転じると、比較器１２の入力モニタ電圧Ａとモニタ電圧Ｂの電圧値は逆転し、比較器１２の出力ＣがＨｉ電圧からＬｏ電圧へと変化し、増幅器１の出力パワーがピークを過ぎたことを検出することができる。比較器１２の出力がＬｏ電圧になると、フィルタ１３の出力Ｄが減少し始める。すると、調整電圧が下がり始め、出力パワーが上昇し始める。このとき、モニタ電圧Ｂはまだ下降している途中であり、モニタ電圧Ａと交差する。すると、比較器１２の出力ＣがＬｏ電圧からＨｉ電圧と変化する。比較器１２の出力ＣがＨｉ電圧へと変化することにより、フィルタ１３の出力Ｄも徐々に上昇していく。
【００２１】
これらの動作を繰り返すことにより、増幅器１の出力ピークパワーがどのような大きさでも、また、調整電圧の最適動作点がどのような値でも、増幅器１の出力ピークパワーを探索して調整電圧を調整することができる。
【実施例１】
【００２２】
次に、本発明にかかるピークパワー検出回路及び半導体装置の第１の実施例として、増幅器にＭＭＩＣを使用した場合を例にとって、図４を中心に参照しながら説明する。
【００２３】
この半導体装置は、増幅器１としてＭＭＩＣ１０１を用い、出力パワーの最大値を検索する。尚、入力端子５と、分配器２と、パワー検出器３と、制御器４と、出力端子６は、図１に示したものと同様の構成を有する。
【００２４】
ＭＭＩＣ１０１は、調整電圧Ｖｇの電圧値を変化させることにより、出力パワーが図５に示すように変化する回路であり、このＭＭＩＣ１０１のように、ゲイン特性が２次関数特性を有する増幅器であれば、上記実施の形態で示した要領で半導体装置のピークパワーを探索することが可能となる。
【実施例２】
【００２５】
上記第１の実施例として示した半導体装置の欠点として、電源投入時、及びゲート電圧Ｖｇが零の状態で入力パワーが入力されたときに出力パワーが変化しない増幅器の場合には、上記制御器４は動作を開始しない。そのため、第１の実施例の欠点を補った第２の実施例２について、図６及び図７を参照しながら説明する。
【００２６】
図６に示すように、本実施例にかかる制御器１０２は、入力部２０から入力されたモニタ電圧が遅延回路１１の入力側と比較器１２入力の一方に接続され、遅延回路１１の出力は、比較器１２の他方の入力に接続される。比較器１２の出力は、スイッチ２０２のii側に接続され、スイッチ２０２のiii側がフィルタ１３とスイッチ２０１のii側に接続され、フィルタ１３の出力が出力部２１から出力され、図４に示したＭＭＩＣ１０１のゲイン制御を行う。
【００２７】
また、ピークパワー検出動作開始信号２０４は、スイッチ２０１のi側と反転器２０３に接続され、反転器２０３の出力がスイッチ２０２のi側に接続され、スイッチ２０１のiii側は、比較器１２の出力のＬｏ側電圧値と同じ電圧値が印加される構成となっている。スイッチ２０１、２０２には、ＦＥＴ等の電気的信号によって通電状態と非通電状態を切り替えられる素子を使用する。
【００２８】
次に、上記構成を有する半導体装置の動作について、図７を参照しながら説明する。
【００２９】
入力信号が入力されていないときには、出力パワーのモニタ電圧Ａ、Ｂは、零レベルで一定になっているため、比較器１２の入力であるモニタ電圧Ａ、Ｂは等電位となっている。従って、比較器１２の出力Ｃは、Ｈｉ電圧とＬｏ電圧を繰り返し、マーク率１／２となる動作をする。
【００３０】
入力信号が入力されてもゲート電圧Ｖｇが零の時に出力パワーが変化しないＭＭＩＣ１０１の場合には、入力信号が入力されても出力モニタ電圧が変化せず、零レベルのままである。しかし、入力信号が入力されると、Ｌｏ電圧からＨｉ電圧へと変化する入力信号検知を行い、スイッチ２０１を非通電状態にしてスイッチ２０２を通電状態にすることにより、フィルタ１３の出力は中間電位へと徐々に変化していく。従って、調整電圧Ｖｇが上昇を開始し、ＭＭＩＣ１０１の出力パワーが上昇し、モニタ電圧Ａも上昇する。
【００３１】
次に、遅延回路１１により遅延されたモニタ電圧Ｂも遅れて上昇を開始し、比較器１２出力Ｃは、Ｈｉ電圧側へと張り付くことにより、フィルタ１３の出力Ｄ、すなわち調整電圧Ｖｇの値も上昇していく。この後、スイッチ２０１は非通電状態となり、スイッチ２０２は通電状態のまま固定され、第１の実施例と同様のピークパワー検出動作を行う。
【００３２】
上記ピークパワー検出回路を備えた半導体装置の全体構成例を図８に示す。入力端子５を分配器２１１により分岐し、その入力パワーをパワー検出器２１２によってモニタする。パワー検出器２１２の出力を比較器２１３の片方に入力し、もう一方の入力に抵抗２１５、２１６により作られた基準電圧を入力する。比較器２１３は、基準電圧を超えるとＨｉ電圧を出力し、制御器２１０内のスイッチ２０１（図６参照）を非通電状態に、スイッチ２０２を通電状態にすることにより、入力パワーが入力され始めたときも正常動作を行うことができる。
【実施例３】
【００３３】
図９に示す制御器は、実施例２として図６に示した制御器と同様の動作を行う。この半導体装置と図６に示した半導体装置との相違点は、スイッチの設置箇所である。図９では、フィルタ１３の出力側にスイッチ２０１が配置されているため、フィルタ１３に抵抗成分が入っている場合には、比較器１２の出力ＣがＨｉ電圧時であっても大電流が流れることがないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかるピークパワー検出回路を備えた半導体装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】図１の半導体装置の制御器を示す構成図である。
【図３】図２の制御器を有するピークパワー検出回路のタイムチャートである。
【図４】本発明にかかる半導体装置の第１の実施例を示す構成図である。
【図５】本発明にかかるピークパワー検出回路が検出することのできる調整電圧−出力パワーの関係図である。
【図６】本発明にかかる半導体装置の第２の実施例に用いられる制御器の構成図である。
【図７】図６の制御器を備えたピークパワー検出回路のタイムチャートである。
【図８】図６の制御器を用いた半導体装置の構成図である。
【図９】本発明にかかる半導体装置の第３の実施例に用いられる制御器の構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１        増幅器
２        分配器
３        パワー検出器
４        制御器
５        入力端子
６        出力端子
７        調整電圧端子
１１      遅延回路
１２      比較器
１３      フィルタ
２０      入力部
２１      出力部
１０１    ＭＭＩＣ
１０２    制御器
２０１    スイッチ
２０２    スイッチ
２０３    反転器
２０４    ピークパワー検出動作開始信号
２１０    制御器
２１１    分配器
２１２    パワー検出器
２１３    比較器
２１４    入力信号検出部
２１５    基準電圧用抵抗
２１６    基準電圧用抵抗
２１７    電源電圧
【図１】
2005191862.tif 000003
【図２】
2005191862.tif 000004
【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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