(57)【要約】【課題】単純な構成で低温時の線形性が劣化しない増幅器を実現する。【解決手段】本発明のバイアス電流制御回路３は、温度上昇とともに電流量が増加するバイアス回路３１と温度低下とともに電流量が増加するバイアス回路３２と、バイアス回路３１・３２の切替えを行うスイッチ３３とを備える。スイッチ３３により、増幅器２の線形性を維持することができる最低の温度より低い温度では、バイアス回路３２が選択され、増幅器２の線形性を維持することができる最高の温度より高い温度では、バイアス回路３１が選択されるので、低温時において増幅器２の電流が低下せず、高温時にはより多くのバイアス電流が増幅器２に流される。これにより、単純な構成で低温時における増幅器２の線形性が劣化を抑え、高温時における増幅器２の利得の低下を抑え、さらに常温時における増幅回路１の消費電力を抑えることができる。【選択図】図１
2007336224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅する増幅器をバイアスするバイアス装置であって、
上記増幅器の線形性を維持することができる最低の温度より低い温度では、温度低下に応じて電流量が増加するバイアス電流を、上記増幅器の入力端子に流すことを特徴とするバイアス装置。
【請求項２】
上記増幅器の線形性を維持することができる最高の温度より高い温度では、温度上昇に応じて電流量が増加するバイアス電流を、上記増幅器の入力端子に流すことを特徴とする請求項１に記載のバイアス装置。
【請求項３】
上記入力端子に直接または間接的に接続され、温度低下に応じて電流量が増加する第１バイアス回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載のバイアス装置。
【請求項４】
温度上昇に応じて電流量が増加する第２バイアス回路と、
上記第１バイアス回路および第２バイアス回路のいずれか１つを選択して上記入力端子に接続する選択接続手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のバイアス装置。
【請求項５】
上記第１バイアス回路および第２バイアス回路を含み、温度に対する電流量の変化の度合いが互いに異なる３以上のバイアス回路を備え、
上記選択接続手段は、各バイアス回路のいずれか１つを選択して上記入力端子に接続することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記選択接続手段は、ＭＯＳトランジスタで構成され、２値の制御信号によりバイアス回路の接続を選択することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバイアス装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバイアス装置を備えることを特徴とする増幅回路。
【請求項８】
上記増幅器の利得が可変であることを特徴とする請求項８に記載の増幅回路。
【請求項９】
請求項７または８に記載の増幅回路を備えることを特徴とする受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は増幅器の利得、線形性等の安定化のために用いられる増幅器のバイアス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の受信機のフロントエンドに備えられる増幅器は、低ノイズである必要があるため、増幅器の利得、雑音、線形性、消費電力等の各特性が最適になるように、増幅器にバイアス電流を発生するバイアス回路が接続されている。また、受信機には定められた動作保障温度範囲があるので、動作保障温度範囲内で各特性を満足するようバイアス電流は決定される。
【０００３】
ところで、増幅器に用いられるトランジスタのトランスコンダクタンス（ｇｍ）は絶対温度に反比例する。したがって、高温時にはｇｍの低下によって増幅器の利得が低下するため、より多くのバイアス電流を必要とする。このため、高温での利得を満足するようにバイアス電流を流すと、消費電力の増大につながる。
【０００４】
このような理由から、一般に、増幅器に流されるバイアス電流を発生する電流源としては、ＰＴＡＴ電流源と呼ばれる絶対温度比例の電流源が用いられることが多い。ＰＴＡＴ電流源は、絶対温度に正比例して電流を増減する。したがって、常温時のバイアス電流は、高温時のバイアス電流に比べ、電流量を少なくすることができるので、消費電力の低減につながる。
【０００５】
一方、ＰＴＡＴ電流源は温度に正比例するので、低温時には電流は減少する。電流の減少が大きくなると、低ノイズ増幅器の線形性は劣化する。例えば、−４０℃の極低温状態での動作を保障する低ノイズ増幅器のバイアスにＰＴＡＴ電流源を接続すると、極低温時において低ノイズ増幅器の電流密度が下がり過ぎて線形性が劣化してしまう。これにより妨害波に対する特性が極端に弱くなることがある。
【０００６】
そこで、増幅器の線形性を維持する方法として、特許文献１に記載されている無線受信機用増幅システムがあり、図１２は、特許文献１の無線受信機用増幅システムに内蔵されている増幅器１００の構成を示している。増幅器１００は、トランジスタＱ１０１、カップラ１０２、整流ダイオード１０３、増幅器１０４、バイアス回路１０５を備えている。増幅器１００への入力はトランジスタＱ１０１のベースに接続され、バイアス回路１０５が、入力とトランジスタＱ１０１との間に接続されている。トランジスタＱ１０１のコレクタと出力との間にはカップラ１０２が設けられており、カップラ１０２の出力電流は整流ダイオード１０３によって電圧に変換され、増幅器１０４によって増幅される。増幅された電圧は、バイアス回路１０５によってバイアス電流に変換され、トランジスタＱ１０１のベースに流される。
【０００７】
ここで、妨害波によって強い混信成分が増幅器１００に到達すると、出力信号レベルは増大し、整流ダイオード１０３および増幅器１０４の出力電圧も増大する。したがって、バイアス回路１０５が発生するバイアス電流が増大し、増幅器１００の線形性は改善される。すなわち、特許文献１の無線受信機用増幅システムは、増幅器出力信号を感知し、そして比較的高レベルの出力信号に応答して増幅器入力への印加電流を制御して、増幅手段を線形動作状態に維持する制御手段を備えている。したがって、妨害波が入力されたときに増幅器は線形動作状態を維持するよう制御されるため、妨害波に対する特性が極端に弱くなるといった問題は生じない。
【０００８】
また、増幅器の線形性を維持する他の方法として、特許文献２には極低温下においても増幅器の線形性を維持できる増幅回路が記載されており、図１３は、特許文献２の増幅回路２００の構成を示す回路図である。増幅用トランジスタであるトランジスタＱ２０３のベースには、入力端子がコンデンサＣ２０４を介して接続されるとともに、トランジスタＱ２０１・Ｑ２０２のエミッタがチョークインダクタＬ２０５を介して接続されている。これにより、トランジスタＱ２０１のエミッタ電流とトランジスタＱ２０２のエミッタ電流とを重畳させた電流が、バイアス電流としてトランジスタＱ２０３のベースに流される。
【０００９】
さらに、トランジスタＱ２０１のベースには、温度上昇とともに電流量が増加する通常特性回路２０１が接続され、トランジスタＱ２０２のベースには、温度上昇とともに電流量が減少する逆温度特性回路２０２が接続されている。これにより、高温時にはトランジスタＱ２０１のベース電流が増加し、トランジスタＱ２０２のベース電流が減少する一方、低温時にはトランジスタＱ２０１のベース電流が減少し、トランジスタＱ２０２のベース電流が増加するため、バイアス電流の温度変化による変動を抑制することができる。これにより、極低温時においてもバイアス電流が減少しないため、増幅器の線形性は維持され、妨害波に対する特性が極端に弱くなることはない。
【特許文献１】特開平１０−１０７５６６号公報（平成１０年４月２４日公開）
【特許文献２】特開２００４−２８２１３０号公報（平成１６年１０月７日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の構成では、システムの回路構成が大型、複雑化し消費電流の増大を招くという問題を生じる。
【００１１】
具体的には、特許文献１の無線受信機用増幅システムは、増幅器に加えて、増幅器出力信号を感知する手段や、比較的高レベルの出力信号に応答して増幅器入力への印加電流を制御する手段を必要とする。これらの手段はシステムの回路構成を大型、複雑にするだけでなく、消費電流の増大も招くため、上記問題を生じることとなる。
【００１２】
また、低ノイズ増幅器においては、特許文献２の構成では、高温時には利得が低下するという問題を生じる。
【００１３】
具体的には、特許文献２の増幅回路２００では、バイアス電流は温度変化による変動が少ないため、高温時と低温時とでバイアス電流の電流量はあまり変わらない。ところが、トランジスタのｇｍは絶対温度に反比例するため、高温時には利得の低下を防ぐために、より多くのバイアス電流が必要となる。したがって、高温時には増幅回路２００の利得が低下してしまい、所望の利得が得られなくなる。
【００１４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、単純な構成で低温時の線形性が劣化しない増幅器を実現することにある。
【００１５】
また、本発明のさらに他の目的は、単純な構成で高温時の利得が低下しない増幅器を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係るバイアス装置は、上記課題を解決するために、入力信号を増幅する増幅器をバイアスするバイアス装置であって、上記増幅器の線形性を維持することができる最低の温度より低い温度では、温度低下に応じて電流量が増加するバイアス電流を、上記増幅器の入力端子に流すことを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、増幅器の線形性を維持することができる最低の温度より低い温度では、バイアス装置は温度低下とともに電流量が増加するバイアス電流を、増幅器の入力端子に流す。したがって、低温時において増幅器の電流が低下せず、単純な構成で低温時の線形性が劣化しない増幅器を実現することができるという効果を奏する。
【００１８】
本発明に係るバイアス装置は、上記増幅器の線形性を維持することができる最高の温度より高い温度では、温度上昇に応じて電流量が増加するバイアス電流を、上記増幅器の入力端子に流すことがさらに好ましい。
【００１９】
上記の構成によれば、高温時にはより多くのバイアス電流がバイアス装置によって増幅器の入力端子に流されるので、単純な構成で高温時の利得が低下しない増幅器を実現することができ、また常温時における消費電力を効率的に抑えることができる。
【００２０】
本発明に係るバイアス装置は、上記入力端子に直接または間接的に接続され、温度低下に応じて電流量が増加する第１バイアス回路を備えていることを特徴としている。
【００２１】
上記の構成によれば、バイアス装置は温度低下とともに電流量が増加する第１バイアス回路を設けるだけの構成であるので、簡単な構成で温度低下とともに電流量が増加するバイアス電流を増幅器の入力端子に流すことができる。
【００２２】
本発明に係るバイアス装置は、温度上昇に応じて電流量が増加する第２バイアス回路と、上記第１バイアス回路および第２バイアス回路のいずれか１つを選択して上記入力端子に接続する選択接続手段とをさらに備えていることを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、バイアス装置は第１バイアス回路および第２バイアス回路を備え、選択接続手段が入力端子に接続される回路を第１バイアス回路および第２バイアス回路から１つ選択するだけであるので、簡単な構成で低温時における増幅器の線形性の劣化および高温時における増幅器の利得の低下を防ぎつつ、常温時における消費電力を抑えることができる。
【００２４】
本発明に係るバイアス装置は、上記第１バイアス回路および第２バイアス回路を含み、温度に対する電流量の変化の度合いが互いに異なる３以上のバイアス回路を備え、上記選択接続手段は、各バイアス回路のいずれか１つを選択して上記入力端子に接続してもよい。
【００２５】
上記の構成によれば、選択接続手段によって選択される各バイアス回路の温度に対する電流量の変化の度合いがそれぞれ異なるので、バイアス装置はバイアス電流を細かく制御することができ、増幅器の様々な特性を満足することが容易になる。
【００２６】
本発明に係るバイアス装置は、上記選択接続手段は、ＭＯＳトランジスタで構成され、２値の制御信号によりバイアス回路の接続を選択することがさらに好ましい。
【００２７】
上記の構成によれば、バイアス回路の選択が２値の制御信号により行われるので、バイアス装置はより簡単な構成でバイアス電流を制御することができる。
【００２８】
本発明に係る増幅回路は、上記バイアス装置を備えていることを特徴とする。
【００２９】
上記の構成によれば、バイアス装置によって増幅器の入力端子にバイアス電流が流されるので、増幅回路は幅広いレベルの信号を歪みなく増幅することができる。
【００３０】
本発明に係る増幅回路は、上記増幅器の利得が可変であることが好ましい。
【００３１】
上記の構成によれば、増幅回路はさらに幅広いレベルの信号を歪みなく増幅することができる。
【００３２】
本発明に係る受信機は、上記増幅回路を備えることを特徴とする。
【００３３】
上記の構成によれば、増幅回路が幅広いレベルの信号を歪みなく増幅できるので、受信機の受信信号の質が向上できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係るバイアス装置は、以上のように、入力信号を増幅する増幅器をバイアスするバイアス装置であって、上記増幅器の線形性を維持することができる最低の温度より低い温度では、温度低下に応じて電流量が増加するバイアス電流を、上記増幅器の入力端子に流すので、低温時において増幅器の電流が低下せず、単純な構成で低温時の線形性が劣化しない増幅器を実現す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】
【００３５】
本発明の一実施形態について図１ないし図６に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３６】
図２は、本発明の受信機１０の電気的構成を示すブロック図であり、受信機１０は、増幅回路１、アンテナ５、周波数変換部６、復調部７を備えている。アンテナ５で受信された入力信号は、増幅回路１で増幅される。増幅された入力信号は、周波数変換部６で周波数変換され、復調部７で復調されて出力される。なお、増幅回路１の前段、もしくは後段にフィルタを設けてもよい。
【００３７】
図１は、本発明の増幅回路１を示しており、増幅回路１は、増幅器２およびバイアス電流制御回路３（バイアス装置）を備えている。バイアス電流制御回路３はバイアス回路３１（第２バイアス回路）、バイアス回路３２（第１バイアス回路）およびスイッチ３３（選択接続手段）を備えており、バイアス電流Ｉｂｉａｓ１を発生する。増幅器２の一方の入力端子にはＲＦ信号が入力されるノードＰ１が接続され、増幅器２の出力端子には増幅されたＲＦ信号が出力されるノードＰ２が接続されている。スイッチ３３はノードＰ３・Ｐ４・Ｐ５を有しており、ノードＰ３はバイアス回路３１に接続され、ノードＰ４はバイアス回路３２に接続され、ノードＰ５は増幅器２の他方の入力端子に接続されている。これによりバイアス回路３１・３２の選択の切替えが行われ、図１ではバイアス回路３１が選択されている。
【００３８】
図３（ａ）は、バイアス回路３１の具体的な回路図であり、図３（ｂ）は、バイアス回路３１の発生する電流ＩｏｕｔＡの温度特性を示すグラフである。図３（ａ）に示すように、バイアス回路３１は、トランジスタＱ１・Ｑ２、抵抗Ｒ１・Ｒ２・Ｒ３を有している。抵抗Ｒ１の一端は基準電圧源Ｖｃｃに接続され、抵抗Ｒ１の他端はトランジスタＱ１のコレクタに接続されている。トランジスタＱ１のコレクタとベースとはダイオード接続され、トランジスタＱ１のベースはトランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ１のエミッタは抵抗Ｒ２の一端に接続され、抵抗Ｒ２の他端は接地されている。また、トランジスタＱ２のコレクタはノードＰ３に接続され、トランジスタＱ２のエミッタは抵抗Ｒ３の一端に接続され、抵抗Ｒ３の他端は接地されている。トランジスタＱ２のコレクタ電流は、バイアス回路３１の発生する電流ＩｏｕｔＡとなる。
【００３９】
ここで、トランジスタＱ１のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ１とすると、Ｖｂｅ１は温度上昇とともに低下するので、トランジスタＱ１のコレクタ電流は温度上昇とともに大きくなる。また、トランジスタＱ１とトランジスタＱ２とでカレントミラー回路を構成しているので、トランジスタＱ１のコレクタ電流とトランジスタＱ２のコレクタ電流とが等しくなる。したがって、トランジスタＱ２のコレクタ電流も温度上昇とともに大きくなり、電流ＩｏｕｔＡは、図３（ｂ）に示すように、温度変化に対して正の傾きを持つ。
【００４０】
図４（ａ）は、バイアス回路３２の具体的な回路図であり、図４（ｂ）は、バイアス回路３２の電流ＩｏｕｔＢの温度特性を示すグラフである。図４（ａ）に示すように、バイアス回路３２は、トランジスタＱ３・Ｑ４、抵抗Ｒ４・Ｒ５を有している。抵抗Ｒ４の一端は基準電圧源Ｖｃｃに接続され、抵抗Ｒ４の他端はトランジスタＱ３のコレクタおよびトランジスタＱ４のベースに接続されている。トランジスタＱ３のエミッタは接地され、トランジスタＱ３のベースはトランジスタＱ４のエミッタおよび抵抗Ｒ５の一端に接続されている。抵抗Ｒ５の他端は接地され、トランジスタＱ４のコレクタはノードＰ４に接続されている。トランジスタＱ４のコレクタ電流は、バイアス回路３２の発生する電流ＩｏｕｔＢとなる。
【００４１】
ここで、トランジスタＱ３のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ３とすると、Ｖｂｅ３は温度上昇とともに低下するので、トランジスタＱ４のエミッタ端子の電位は低下する。したがって、トランジスタＱ４のエミッタ電流は温度上昇とともに減少し、それに伴い電流ＩｏｕｔＢは図４（ｂ）に示すように、温度上昇に対して負の傾きで変化する。
【００４２】
図５は、スイッチ３３によってバイアス回路３１・３２の選択の切替えが行われた場合の、バイアス電流Ｉｂｉａｓ１の温度特性を示すグラフである。スイッチ３３は、Ｔ１℃においてバイアス回路の切替えを行い、Ｔ１℃以上の場合はバイアス回路３１を選択し、Ｔ１℃未満の場合はバイアス回路３２を選択する。温度Ｔ１は、任意に設定することができ、増幅器２の線形性を維持することができる最低の温度より高い温度である。また、温度Ｔ１は増幅器２の特性のほか、増幅器２がＩＣの一部である場合には他の回路ブロックの消費電流との兼ね合いにより決定され、バイアス回路３１・３２の温度特性、増幅器２の線形性の維持等の観点から、例えばＴ１＝−２０℃〜−３０℃で設定されるのが望ましい。
【００４３】
このようにバイアス電流を制御すると、常温時および高温時には、温度が上昇するほどバイアス電流が増加するので、増幅器の利得の低下を防ぐことができる。また、低温時には温度が低下するほどバイアス電流が増加するので、増幅器の線形性を維持することができる程度のバイアス電流を確保することができ、増幅器の線形性の劣化を防ぐことができる。
【００４４】
図６（ａ）は、スイッチ３３をＭＯＳスイッチで構成した場合のスイッチ３３の回路図である。ノードＰ３とノードＰ５との間には、トランジスタ３３ａ（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ）が設けられており、ノードＰ３はトランジスタ３３ａのソースに接続され、ノードＰ５はトランジスタ３３ａのドレインに接続されている。また、ノードＰ４とノードＰ５との間には、トランジスタ３３ｂ（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ）が設けられており、ノードＰ４はトランジスタ３３ｂのソースに接続され、ノードＰ５はトランジスタ３３ｂのドレインに接続されている。
【００４５】
ノードＰ６からは、２値の制御信号が入力され、ノードＰ６はインバータ３３ｃを介してトランジスタ３３ａのゲートに接続されるとともに、トランジスタ３３ｂのゲートにも接続されている。制御信号は温度により決定され、Ｔ１℃未満の場合はＨレベルの信号がノードＰ６から出力され、Ｔ１℃以上の場合はＬレベルの信号がノードＰ６から出力される。これにより、Ｔ１℃未満の場合はトランジスタ３３ｂが導通し、ノードＰ４に接続されているバイアス回路３２が選択される。また、Ｔ１℃以上の場合はトランジスタ３３ａが導通し、ノードＰ３に接続されているバイアス回路３１が選択される。
【００４６】
図６（ｂ）は、ノードＰ６から出力される制御信号を発生するための回路構成を示している。図６（ｂ）に示す回路は、バイアス回路３１、信号発生回路３４およびノードＰ６から構成されており、信号発生回路３４は、ノードＰ６とバイアス回路３１との間に設けられている。信号発生回路３４は、コンパレーターＣｏｍｐ１、トランジスタＱ５、抵抗Ｒ６・Ｒ７から構成されている。破線内に示されるバイアス回路３１は、上記図３（ａ）示した構成に加えて、さらに、トランジスタＱ１のベースおよびトランジスタＱ２のベースが、トランジスタＱ５のベースに接続されている。トランジスタＱ５のエミッタは抵抗Ｒ７の一端に接続され、抵抗Ｒ７の他端は接地されている。また、トランジスタＱ５のコレクタはコンパレーターＣｏｍｐ１の一方の入力端子および抵抗Ｒ６の一端に接続され、抵抗Ｒ６の他端は基準電圧源Ｖｃｃに接続されている。トランジスタＱ１とトランジスタＱ５とがカレントミラー回路を構成しているので、コンパレーターＣｏｍｐ１のトランジスタＱ５と接続されている側の入力端子に印加される電圧をＶＡ１とすると、電圧ＶＡ１はバイアス回路３１の発生する電流ＩｏｕｔＡと連動して変化する。また、コンパレーターＣｏｍｐ１の他方の入力端子には、温度に依存しない電圧Ｖｒｅｇ１を発生する電圧源が接続されている。
【００４７】
これにより、温度が上昇して電流ＩｏｕｔＡが増加すると、抵抗Ｒ６を流れる電流も増加して抵抗Ｒ６における電圧降下が増大するので、電圧ＶＡ１は低下し、温度が低下して電流ＩｏｕｔＡが減少すると電圧ＶＡ１は上昇する。コンパレーターＣｏｍｐ１において、電圧ＶＡ１と電圧Ｖｒｅｇ１とが比較され、ＶＡ１＜Ｖｒｅｇ１の場合、コンパレーターＣｏｍｐ１はＬレベルの信号を出力し、ＶＡ１＞Ｖｒｅｇ１の場合、コンパレーターＣｏｍｐ１はＨレベルの信号を出力する。コンパレーターＣｏｍｐ１から出力されるこれらの信号は、前述のノードＰ６から入力される制御信号となり、バイアス回路３１・３２の切替えが行われる。
【００４８】
また、電圧Ｖｒｅｇ１は任意に設定可能であり、バイアス回路３１・３２の切替えが行われる温度Ｔ１は、電圧Ｖｒｅｇ１によって決定される。このように、温度がＴ１未満すなわち、ＶＡ１＞Ｖｒｅｇ１の場合、ノードＰ４に接続されているバイアス回路３２が選択され、温度がＴ１超過、すなわちＶＡ１＜Ｖｒｅｇ１の場合、ノードＰ３に接続されているバイアス回路３１が選択される。
【００４９】
なお、バイアス電流の制御をより細かくするために、バイアス回路を３つ以上設けてもよい。図７は、本発明の増幅回路１１を示している。増幅回路１１は、図１に示す増幅回路１において、バイアス電流制御回路３の代わりにバイアス電流制御回路４（バイアス装置）を設けた構成であり、増幅回路１と同一の部材については同一の符号を付している。バイアス電流制御回路４は、３つのバイアス回路４１（第２バイアス回路）・４２（第１バイアス回路）・４３およびスイッチ４４（選択接続手段）から構成されており、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２を発生する。スイッチ４４はノードＰ５・Ｐ７・Ｐ８・Ｐ９を有し、ノードＰ７はバイアス回路４１に接続され、ノードＰ８はバイアス回路４２に接続され、ノードＰ９はバイアス回路４３に接続され、ノードＰ５は増幅器２の一方の入力端子に接続されている。これによりバイアス回路４１・４２・４３の選択の切替えが行われ、図７では、バイアス回路４３が選択されている。
【００５０】
なお、バイアス回路４１は図３に示すバイアス回路３１と回路構成およびバイアス電流の温度特性が同一であり、バイアス回路４２は図４に示すバイアス回路３２と回路構成およびバイアス電流の温度特性が同一である。したがって、バイアス回路４１・４２の回路素子には、バイアス回路３１・３２の回路素子と同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
バイアス回路４３は、図８（ａ）に示すように、トランジスタＱ６・Ｑ７、抵抗Ｒ８・Ｒ９・Ｒ１０を有している。抵抗Ｒ８の一端は基準電圧源Ｖｃｃに接続され、抵抗Ｒ８の他端はトランジスタＱ６のコレクタに接続されている。トランジスタＱ６のコレクタとベースとはダイオード接続され、トランジスタＱ６のベースはトランジスタＱ７のベースに接続されている。トランジスタＱ６のエミッタは抵抗Ｒ９の一端に接続され、抵抗Ｒ９の他端は接地されている。また、トランジスタＱ７のコレクタはノードＰ９に接続され、トランジスタＱ７のエミッタは抵抗Ｒ１０の一端に接続され、抵抗Ｒ１０の他端は接地されている。トランジスタＱ７のコレクタ電流は、バイアス回路４３の発生する電流ＩｏｕｔＣとなる。
【００５２】
図８（ｂ）は、バイアス回路４３の発生する電流ＩｏｕｔＣの温度特性を示すグラフである。トランジスタＱ６のベース−エミッタ間電圧をＶｂｅ３とすると、Ｖｂｅ３は温度上昇とともに低下するので、トランジスタＱ６のコレクタ電流は温度上昇とともに大きくなる。また、トランジスタＱ６とトランジスタＱ７とでカレントミラー回路を構成しているので、トランジスタＱ６のコレクタ電流とトランジスタＱ７のコレクタ電流とが等しくなる。したがって、トランジスタＱ７のコレクタ電流も温度上昇とともに大きくなり、電流ＩｏｕｔＣは、図３に示すバイアス回路３１と同様、温度変化に対して正の傾きで変化する。
【００５３】
ただし、バイアス回路４３は、バイアス回路３１と比較して、抵抗の抵抗値やトランジスタの特性の違いから、電流ＩｏｕｔＣの温度上昇に対する増加量は、電流ＩｏｕｔＡの温度上昇に対する増加量よりも大きい。
【００５４】
図９は、スイッチ４４によってバイアス回路４１・４２・４３の選択の切替えが行われた場合の、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２の温度特性を示すグラフである。スイッチ４４は、Ｔ１℃においてバイアス回路４１・４２の切替えを行い、Ｔ２℃においてバイアス回路４１・４３の切替えを行う。すなわち、Ｔ１℃未満の場合はバイアス回路４２を選択し、Ｔ１℃以上Ｔ２℃未満の場合はバイアス回路４１を選択し、Ｔ２℃以上の場合はバイアス回路４３を選択する。切替え温度Ｔ２も、温度Ｔ１と同様に任意に設定することができ、温度Ｔ１は、バイアス回路４１・４２の温度特性、増幅器の線形性の維持等の観点から、例えばＴ１＝−２０℃〜−３０℃で設定されるのが望ましく、温度Ｔ２は、バイアス回路４１・４３の温度特性、高温時における増幅器の利得の確保、消費電流の抑制等の観点から、例えばＴ２＝３０℃〜４０℃で設定されるのが望ましい。
【００５５】
図１０（ａ）は、スイッチ４４をＭＯＳスイッチで構成した場合の回路図を示している。ノードＰ７とノードＰ５との間には、トランジスタ４４ａ（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ）が設けられており、ノードＰ７はトランジスタ４４ａのソースに接続され、ノードＰ５はトランジスタ４４ａのドレインに接続されている。また、ノードＰ８とノードＰ５との間には、トランジスタ４４ｂ（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ）が設けられており、ノードＰ８はトランジスタ４４ｂのソースに接続され、ノードＰ５はトランジスタ４４ｂのドレインに接続されている。また、ノードＰ９とノードＰ５との間には、トランジスタ４４ｂ（ＮチャネルＭＯＳトランジスタ）が設けられており、ノードＰ９はトランジスタ４４ｂのソースに接続され、ノードＰ５はトランジスタ４４ｂのドレインに接続されている。
【００５６】
ノードＰ１０・Ｐ１１からは、ともに２値の制御信号が入力され、ノードＰ１０はＡＮＤゲート４４ｅの一方の入力端子に接続され、またインバータを介してＡＮＤゲート４４ｄ・４４ｆそれぞれの一方の入力端子（負論理入力）に接続されている。ノードＰ１１はＡＮＤゲート４４ｄ・４４ｅそれぞれの他方の入力端子に接続され、またインバータを介してＡＮＤゲート４４ｆの他方の入力端子（負論理入力）に接続されている。制御信号は温度により決定され、Ｔ１℃未満の場合は、ノードＰ１０・Ｐ１１からともにＨレベルの信号が出力される。Ｔ１℃以上Ｔ２℃未満の場合は、ノードＰ１０からＬレベルの信号が出力され、ノードＰ１１からＨレベルの信号が出力される。Ｔ２℃以上の場合は、ノードＰ１０・Ｐ１１からともにＬレベルの信号が出力される。これにより、Ｔ１℃未満の場合はトランジスタ４４ｂが導通し、ノードＰ８に接続されているバイアス回路４２が選択される。Ｔ１℃以上Ｔ２℃未満の場合はトランジスタ４４ａが導通し、ノードＰ７に接続されているバイアス回路４１が選択される。Ｔ２℃以上の場合はトランジスタ４４ｃが導通し、ノードＰ９に接続されているバイアス回路４３が選択される。
【００５７】
図１０（ｂ）および図１０（ｃ）は、それぞれノードＰ１０およびノードＰ１１から出力される２値の制御信号を発生するための回路構成を示している。図１０（ｂ）に示す回路は、バイアス回路４１、信号発生回路４５およびノードＰ１０から構成されており、信号発生回路４５は、ノードＰ１０とバイアス回路４１との間に設けられている。なお、バイアス回路４１は、図３（ａ）に示すバイアス回路３１と同一であり、信号発生回路４５は、図６（ｂ）に示す信号発生回路３４と同一である。また、図６（ｂ）に示す回路と同様、トランジスタＱ１のベースおよびトランジスタＱ２のベースが、トランジスタＱ５のベースに接続されている。これにより、温度がＴ１未満の場合は、ノードＰ１０からＨレベルの信号が出力され、温度がＴ１以上の場合は、ノードＰ１０からＬレベルの信号が出力される。
【００５８】
図１０（ｃ）に示す回路は、バイアス回路４３、信号発生回路４６およびノードＰ１１から構成されており、信号発生回路４６は、ノードＰ１１とバイアス回路４３との間に設けられている。信号発生回路４６は、コンパレーターＣｏｍｐ２、トランジスタＱ８、抵抗Ｒ１１・Ｒ１２から構成されている。さらに、トランジスタＱ６のベースおよびトランジスタＱ７のベースが、トランジスタＱ８のベースに接続されている。トランジスタＱ８のエミッタは抵抗Ｒ１２の一端に接続され、抵抗Ｒ１２の他端は接地されている。また、トランジスタＱ８のコレクタはコンパレーターＣｏｍｐ２の一方の入力端子および抵抗Ｒ１１の一端に接続され、抵抗Ｒ１１の他端は基準電圧源Ｖｃｃに接続されている。トランジスタＱ６とトランジスタＱ８とがカレントミラー回路を構成しているので、コンパレーターＣｏｍｐ２のトランジスタＱ８と接続されている側の入力端子に印加される電圧をＶＡ２とすると、電圧ＶＡ２はバイアス回路４３の発生する電流ＩｏｕｔＣと連動して変化する。また、コンパレーターＣｏｍｐ２の他方の入力端子には、温度に依存しない電圧Ｖｒｅｇ２を発生する電圧源に接続されている。
【００５９】
これにより、温度が上昇して電流ＩｏｕｔＣが増加すると電圧ＶＡ２は低下し、温度が低下して電流ＩｏｕｔＣが減少すると、信号発生回路４５と同様に、電圧ＶＡ２は上昇する。コンパレーターＣｏｍｐ２において、電圧ＶＡ２と電圧Ｖｒｅｇ２とが比較され、ＶＡ２＜Ｖｒｅｇ２の場合、コンパレーターＣｏｍｐ２はＬレベルの信号を出力し、ＶＡ２＞Ｖｒｅｇ２の場合、コンパレーターＣｏｍｐ２はＨレベルの信号を出力する。コンパレーターＣｏｍｐ２から出力されるこれらの信号は、ノードＰ１１から入力される２値の制御信号となる。
【００６０】
また、電圧Ｖｒｅｇ２は電圧Ｖｒｅｇ１と同様任意に設定可能であり、バイアス回路４１・４３の切替えが行われる温度Ｔ２は、電圧Ｖｒｅｇ２によって決定される。これにより、温度がＴ２未満、すなわち、ＶＡ２＞Ｖｒｅｇ２の場合、ノードＰ１１からＨレベルの信号が出力され、温度がＴ２超過、すなわちＶＡ２＜Ｖｒｅｇ２の場合、ノードＰ１１からＬレベルの信号が出力される。
【００６１】
以上のように、図１０（ａ）〜（ｃ）の構成により、バイアス電流Ｉｂｉａｓ２は、図９に示すグラフのように制御される。このようにバイアス電流Ｉｂｉａｓ２を制御すると、温度がＴ２℃以上の高温時には、温度上昇による増幅器の利得の低下をさらに効果的に抑えることができる。
【００６２】
なお、高温時における増幅器の利得の確保よりも、消費電力の低減を優先させる場合は、図１１（ａ）に示すような温度上昇に対して傾きの少ない回路を、バイアス回路４３として使用すればよい。これにより増幅器２に流されるバイアス電流Ｉｂｉａｓ３の温度特性は、図１１（ｂ）に示すグラフのように制御される。これにより、高温時であってもバイアス電流はあまり増加しないので、消費電力を低減することができる。
【００６３】
また、増幅回路の特性を決定するパラメータは、ノイズ特性、線形性、消費電流の他に、利得特性、位相特性等がある。これらのパラメータをどのくらい満たす必要があるか、またはどのパラメータを重視するかにより、増幅器に流されるバイアス電流が決定される。より多くのパラメータを最適に満たすため細かくバイアス電流を設定する必要がある場合は、互いに温度変化に対する傾きが異なるバイアス回路を３もしくは４以上設けて、温度による切替えを細かくすればよい。
【００６４】
なお、近年、幅広い信号レベル範囲に対応するために、受信機のフロントエンドに備えられる増幅器に、可変利得増幅器を使用するものが増加している。本発明は、可変利得増幅器に適用してもよい。
【００６５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のバイアス電流制御回路は、ＲＦ信号を増幅する増幅器であって、非常に低温状態でも動作可能な増幅器に好適に適用でき、例えば、シリコン基板上に構成された低ノイズ増幅器に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施の形態に係る増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る受信機の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は上記増幅回路における一方のバイアス回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）はそのバイアス回路が発生するバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図４】（ａ）は上記増幅回路における他方のバイアス回路の構成を示す回路図であり、（ｂ）はそのバイアス回路が発生するバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図５】上記増幅回路に流されるバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図６】（ａ）は上記増幅回路におけるスイッチの具体的な回路図であり、（ｂ）はそのスイッチに制御信号を発生する回路の回路図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る他の増幅回路の構成を示すブロック図である。
【図８】（ａ）は図７の増幅回路におけるバイアス回路のうちの１つの構成を示す回路図であり、（ｂ）はそのバイアス回路が発生するバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図９】図７の増幅回路に流されるバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、図７の増幅回路におけるスイッチの具体的な回路図であり、（ｂ）（ｃ）は、そのスイッチに入力される制御信号を発生する回路の回路図である。
【図１１】（ａ）は、図７の増幅回路におけるバイアス回路の変形例に係るバイアス回路が発生するバイアス電流の温度特性を示すグラフであり、（ｂ）はそのバイアス回路を含むバイアス電流制御回路が発生するバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図１２】従来の増幅回路を示す回路図である。
【図１３】従来の他の増幅回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６８】
１・１１    増幅回路
２          増幅器
３・４      バイアス電流制御回路（バイアス装置）
５          アンテナ
６          周波数変換部
７          復調部
１０        受信機
３１・４１    バイアス回路（第２バイアス回路）
３２・４２    バイアス回路（第１バイアス回路）
３３・４４    スイッチ（選択接続手段）
４３          バイアス回路
Ｑ１〜Ｑ５    （ＮＰＮ型）トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ７    抵抗
Ｐ１〜Ｐ１１  ノード
【図１】
2007336224.tif 000003
【図２】
2007336224.tif 000004
【図３】
2007336224.tif 000005
【図４】
2007336224.tif 000006
【図５】
2007336224.tif 000007
【図６】
2007336224.tif 000008
【図７】
2007336224.tif 000009
【図８】
2007336224.tif 000010
【図９】
2007336224.tif 000011
【図１０】
2007336224.tif 000012
【図１１】
2007336224.tif 000013
【図１２】
2007336224.tif 000014
【図１３】
2007336224.tif 000015