(57)【要約】【課題】電力消費の少なく、線形性の高い適応的線形増幅器を提供すること。【解決手段】電源端子と接地端子との間に互いに並列に接続され、各々のゲートに入力信号が印加される主トランジスタＭＮ２１および補助トランジスタ部（ＭＮ２２ａ，ＭＮ２２ｂ）と、主トランジスタと副トランジスタ部の伝達コンダクタンスの２回微分値が互いに逆極性となるように、所望の出力パワーに応じて主トランジスタ及び補助トランジスタ部のゲートに印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御手段（２３０）とを備える。【選択図】図２
2007243949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源端子と接地端子との間に互いに並列に接続され、各々のゲートに入力信号が印加される主トランジスタおよび補助トランジスタ部と、
前記主トランジスタと前記副トランジスタ部の伝達コンダクタンスの２回微分値が互いに逆極性となるように、所望の出力パワーに応じて前記主トランジスタ及び前記補助トランジスタ部のゲートに印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御手段と
を備える、適応的線形増幅器。
【請求項２】
前記補助トランジスタ部が、電源端子と接地端子との間に互いに並列に接続される第１補助トランジスタ及び第２補助トランジスタを備える、請求項１に記載の適応的線形増幅器。
【請求項３】
前記バイアス制御手段が、参照テーブル（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）を参照して前記バイアス電圧を発生する、請求項１に記載の適応的線形増幅器。
【請求項４】
前記参照テーブルが、低出力パワー用バイアスデータ及び高出力パワー用バイアスデータを含む、請求項３に記載の適応的線形増幅器。
【請求項５】
前記主トランジスタが、飽和領域で動作し、前記補助トランジスタ部が、しきい以下（ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｕｌｄ）領域で動作する、請求項１に記載の適応的線形増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器に関し、さらに詳細には、電力消費の少なく、線形性の高い適応的線形増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の増幅器を示す図である。図１に示すように、従来の増幅器１００は、増幅段１１０及び負荷１２０を備える。
【０００３】
増幅段１１０は、トランジスタＭＮ１及びキャパシタＣ１を備える。トランジスタＭＮ１のソース端子は、接地される。トランジスタＭＮ１のゲート端子は、キャパシタＣ１の一端に接続される。キャパシタＣ１の他端は、入力端ＩＮに接続される。トランジスタＭＮ１のドレイン端子は、負荷１２０の一端及び出力端ＯＵＴにそれぞれ接続される。負荷１２０の他端には、電源電圧ＶＤＤが印加される。
【０００４】
従来の増幅器１００では、トランジスタＭＮ１のゲート端子に小信号の入力信号が印加される。トランジスタＭＮ１をバイアスするために、ゲート端子にバイアスＢｉａｓが印加される。このような構造により、入力端ＩＮに印加された入力信号をバイアスＢｉａｓによりバイアスされたトランジスタＭＮ１が増幅して、出力端ＯＵＴに出力する。
【０００５】
このような増幅器１００を利用して、パワーコントロール（ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ）をする場合には、バイアスポイントを変更することで出力パワーを調節する。しかしながら、このような構造の増幅器１００を利用するパワーコントロールは、単純に出力されるパワーの大きさのみが調節されるという短所と、高い出力パワーに合せてバイアスポイントを決定すれば、電力消費が不要に増加するという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上述した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、出力パワー領域を変更することができる増幅器を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、電力消費を低減し、線形性の高い増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成すべく、本発明に係る適応的線形増幅器は、電源端子と接地端子との間に互いに並列に接続され、各々のゲートに入力信号が印加される主トランジスタおよび補助トランジスタ部と、前記主トランジスタと前記副トランジスタ部の伝達コンダクタンスの２回微分値が互いに逆極性となるように、所望の出力パワーに応じて前記主トランジスタ及び前記補助トランジスタ部のゲートに印加されるバイアス電圧を制御するバイアス制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記補助トランジスタ部が、電源端子と接地端子との間に互いに並列に接続される第１補助トランジスタ及び第２補助トランジスタを備えることが好ましい。
【００１０】
ここで、前記バイアス制御手段が、参照テーブル（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ）を参照して前記バイアス電圧を発生することが好ましい。
【００１１】
ここで、前記参照テーブルが、低出力パワー用バイアスデータ及び高出力パワー用バイアスデータを含むことが好ましい。
【００１２】
ここで、前記主トランジスタが、飽和領域で動作し、前記補助トランジスタ部が、しきい以下（ｓｕｂｔｈｒｅｓｈｏｕｌｄ）領域で動作することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の構成によれば、増幅器の出力パワー領域を変更するのにその効果がある。
【００１４】
また、増幅器の電力消費を低減し、線形性を高めるのにその効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明のもっとも好ましい実施形態を添付する図面を参照して説明する。明細書全体にわたって同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る適応的線形増幅器２００を示す図である。
【００１７】
図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る適応的線形増幅器２００は、増幅手段２１０、負荷２２０、バイアス制御手段２３０及び参照テーブル２４０を備える。
【００１８】
増幅手段２１０は、主トランジスタＭＮ２１及び補助トランジスタ部２１１を備える。主トランジスタＭＮ２１の信号入力端に主キャパシタＣ２１を備え、補助トランジスタ部２１１は、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ、第１補助キャパシタＣ２２ａ、第２補助トランジスタＭＮ２２ｂ及び第２補助キャパシタＣ２２ｂを備える。
【００１９】
入力端ＩＮは、第１ノードＮ１に接続される。主キャパシタＣ２１の一端は、第１ノードＮ１に接続され、主キャパシタＣ２１の他端は、第２ノードＮ２に接続される。主トランジスタＭＮ２１の信号入力端（ゲート端）は、第２ノードＮ２に接続される。主トランジスタＭＮ２１の主電流経路の一端（ドレイン端）は、第６ノードＮ６に接続される。主トランジスタＭＮ２１の主電流経路の他端（ソース端）は、第５ノードＮ５に接続される。
【００２０】
第１補助キャパシタＣ２２ａの一端は、第１ノードＮ１に接続され、第１補助キャパシタＣ２２ａの他端は、第３ノードＮ３に接続される。
【００２１】
第１補助トランジスタＭＮ２２ａの信号入力端（ゲート端）は、第３ノードＮ３に接続され、第１補助トランジスタＭＮ２２ａの主電流経路の一端（ドレイン端）は、第６ノードＮ６に接続される。第１補助トランジスタＭＮ２２ａの主電流経路の他端（ソース端）は、第５ノードＮ５に接続される。
【００２２】
第２補助キャパシタＣ２２ｂの一端は、第１ノードＮ１に接続され、第２補助キャパシタＣ２２ｂの他端は、第４ノードＮ４に接続される。
【００２３】
第２補助トランジスタＭＮ２２ｂの信号入力端（ゲート端）は、第４ノードＮ４に接続され、第２補助トランジスタＭＮ２２ｂの主電流経路の一端（ドレイン端）は、第６ノードＮ６に接続される。第２補助トランジスタＭＮ２２ｂの主電流経路の他端（ソース端）は、第５ノードＮ５に接続される。
【００２４】
負荷２２０の電源側端子には、電源電圧ＶＤＤが印加される。負荷２２０の出力側端子には、第６ノードＮ６と出力端ＯＵＴに接続される。第５ノードＮ５は、接地（ＧＮＤ）される。
【００２５】
バイアス制御手段２３０の主制御端は、第２ノードＮ２に接続され、第１補助制御端は、第３ノードＮ３に接続され、第２補助制御端は、第４ノードＮ４に接続される。
【００２６】
主キャパシタＣ２１、第１補助キャパシタＣ２２ａ及び第２補助キャパシタＣ２２ｂは、入力端ＩＮに印加された入力信号の直流成分を遮断（ＤＣ−Ｂｌｏｃｋｉｎｇ）し、主トランジスタＭＮ２１は、入力端ＩＮに印加される入力信号を増幅して、出力端ＯＵＴに出力する。
【００２７】
主トランジスタＭＮ２１のチャネル幅関数（Ｗｉｄｔｈ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）とチャネルサイズの特性は、製造過程で決定され、主トランジスタＭＮ２１が飽和領域で動作するように、バイアス制御手段２３０によりバイアスされる(Ｂｉａｓ１)。主トランジスタＭＮ２１は、一定の大きさのｇｍ”を有するため、回路の線形性が良くない。なお、ｇｍ”はトランジスタの伝達コンダクタンスｇｍの２回微分値である。このときのｇｍ”は負の極性を有する。
【００２８】
主トランジスタＭＮ２１のｇｍ”が線形性に及ぼす影響を小さくするために、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂのｇｍ”が正の極性を有するようにして、負の極性を有する主トランジスタＭＮ２１のｇｍ”を相殺させる。第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂのチャネル幅関数とチャネルサイズの特性は、製造過程で決定され、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂがしきい以下領域で動作するように、バイアス制御手段２３０によりバイアスされる(Ｂｉａｓ２ａ、Ｂｉａｓ２ｂ)。
【００２９】
バイアス制御手段２３０は、参照テーブル２４０（Ｌｏｏｋ  Ｕｐ  Ｔａｂｌｅ；ＬＵＴ）を参照して、主トランジスタＭＮ２１、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂのバイアスの大きさを決定する。参照テーブル２４０は、低い出力パワー用バイアスデータと高い出力パワー用バイアスデータを含んでおり、出力パワーの条件に応じるバイアスが印加され得るようにする。第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂは、負の領域のｇｍ”を有するように、オフセットバイアス値を調節する。
【００３０】
このような構造により、入力信号を主トランジスタＭＮ２１を利用して増幅する場合に発生するＩＭＤ３（３−ｏｒｄｅｒ  Ｉｎｔｅｒｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）は、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂにより減少する。
【００３１】
また、バイアス制御手段２３０により第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂの伝達コンダクタンスが変更され、主トランジスタＭＮ２１のｇｍ”値、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂのｇｍ”値が変更されることにより、出力パワーの領域が変更される。
【００３２】
主トランジスタＭＮ２１、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂのバイアスポイントが変更されると、本発明の第１の実施形態に係る適応的線形増幅器２００の出力パワー領域を異にすることができることから、電力消費が減少し、線形性が高まる。
【００３３】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る増幅器の出力パワー領域を示すグラフである。
【００３４】
図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係る増幅器の出力パワー領域を示すグラフは、３通りの場合のバイアス状態を備える。
【００３５】
第１領域３００は、主トランジスタＭＮ２１のみがバイアス制御手段２３０によりバイアスされた状態の出力パワーとＩＰ３に関するグラフである。このような領域は、従来の技術と同様に、バイアスポイントを変更して出力パワーを調節する。
【００３６】
第２領域３１０及び第３領域３２０は、主トランジスタＭＮ２１、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂをバイアス制御手段２３０によりバイアスされた状態の出力パワーとＩＰ３に関するグラフである。
【００３７】
第２領域３１０は、本発明の第１の実施形態に係る適応的線形増幅器２００の線形性を高め、電力消費を最小化しながら入力信号を増幅して、相対的に低い出力パワーが必要な場合に有用である。
【００３８】
第３領域３１０は、本発明の第１の実施形態に係る適応的線形増幅器２００の線形性を高め、電力消費を最小化しながら入力信号を増幅して、相対的に高い出力パワーが必要な場合に有用である。
【００３９】
このような構造により、出力パワーの大きさに応じて、バイアス制御手段２３０が参照テーブルを参照して、主トランジスタＭＮ２１、第１補助トランジスタＭＮ２２ａ及び第２補助トランジスタＭＮ２２ｂのバイアスを異にすると、高い線形性は維持され、かつ、電力消費の少ない増幅器を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の増幅器を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る適応的線形増幅器を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る適応的線形増幅器の出力パワー領域を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
２００      適応的線形増幅器
２１０      増幅手段
２２０      負荷
２３０      バイアス制御手段
２４０      参照テーブル
【図１】
2007243949.tif 000003
【図２】
2007243949.tif 000004
【図３】
2007243949.tif 000005