(57)【要約】【課題】高周波帯域でも優れた安定係数を有する増幅回路を提供すること。【解決手段】増幅回路は、エミッタ接地された第１のバイポーラトランジスタと、第１のバイポーラトランジスタのバイアス回路と、を備える。バイアス回路は、第１のバイポーラトランジスタとカレントミラー回路を構成する第２のバイポーラトランジスタと、第２のバイポーラトランジスタのエミッタに接続された抵抗と、第２のバイポーラトランジスタのエミッタに、抵抗と並列に接続された第１のコンデンサと、第１のバイポーラトランジスタ及び第２のバイポーラトランジスタの各ベースにエミッタが接続され、第２のバイポーラトランジスタのコレクタにベースが接続された第３のバイポーラトランジスタと、を有する。第１のバイポーラトランジスタは、当該第１のバイポーラトランジスタのベースに入力された信号を増幅して第１のバイポーラトランジスタのコレクタから出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッタ接地された第１のバイポーラトランジスタと、
前記第１のバイポーラトランジスタのバイアス回路と、を備え、
前記バイアス回路は、
前記第１のバイポーラトランジスタとカレントミラー回路を構成する第２のバイポーラトランジスタと、
前記第２のバイポーラトランジスタのエミッタに接続された抵抗と、
前記第２のバイポーラトランジスタのエミッタに、前記抵抗と並列に接続された第１のコンデンサと、
前記第１のバイポーラトランジスタ及び前記第２のバイポーラトランジスタの各ベースにエミッタが接続され、前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタにベースが接続された第３のバイポーラトランジスタと、を有し、
前記第１のバイポーラトランジスタは、当該第１のバイポーラトランジスタのベースに入力された信号を増幅して前記第１のバイポーラトランジスタのコレクタから出力することを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
請求項１に記載の増幅回路であって、
前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタに接続された第２のコンデンサを備えたことを特徴とする増幅回路。
【請求項３】
請求項１に記載の増幅回路であって、
前記第１のバイポーラトランジスタを複数備え、
前記複数の第１のバイポーラトランジスタの各々は、前記第２のバイポーラトランジスタに対して並列に設けられたことを特徴とする増幅回路。
【請求項４】
請求項３に記載の増幅回路であって、
前記第２のバイポーラトランジスタを複数備え、
前記複数の第２のバイポーラトランジスタの各々は、前記第１のバイポーラトランジスタに対して並列に設けられたことを特徴とする増幅回路。
【請求項５】
請求項１に記載の増幅回路であって、
前記第１のバイポーラトランジスタ及び前記第２のバイポーラトランジスタは、ヘテロ構造バイポーラトランジスタであることを特徴とする増幅回路。
【請求項６】
請求項１に記載の増幅回路は、前記第１のバイポーラトランジスタ及び前記バイアス回路を１チップ上に集積した集積回路であることを特徴とする増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波帯域でも優れた安定係数を有する増幅回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
低雑音アンプ（Low Noise Amplifier：ＬＮＡ）は増幅回路の１つであり、特に、微弱信号を増幅するために用いられる。図３は、関連技術としてのＬＮＡを示す回路図である。図３に示すＬＮＡは、カレントミラー回路を構成するバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２（以下、単に「トランジスタＱ１，Ｑ２」という。）と、トランジスタＱ１，Ｑ２の共通ベースにエミッタが接続されたトランジスタＱ３（以下、単に「トランジスタＱ３」という。）と、抵抗Ｒと、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、コイルＬとを備える。トランジスタＱ２，Ｑ３及び抵抗Ｒによってバイアス回路１０が構成されている。
【０００３】
トランジスタＱ２のエミッタは、抵抗Ｒを介して接地されている。なお、抵抗Ｒは、バイアス回路１０の入力インピーダンスをトランジスタＱ１の入力インピーダンスよりも高くするために設けられている。トランジスタＱ３のコレクタには電圧源からの電源電圧Ｖｃｃが印加される。また、トランジスタＱ２のコレクタとトランジスタＱ３のベースは互いに接続されており、定電流源２１から一定電流が供給される。なお、定電流源２１から一定電流が供給されるトランジスタＱ２のコレクタとトランジスタＱ３のベースには、定電流源２１と並列にコンデンサＣ３が接続されている。
【０００４】
ＬＮＡの入力信号はトランジスタＱ１，Ｑ２の共通ベースに接続された入力端子１１から入力される。トランジスタＱ１は、カップリングコンデンサＣ１を介して入力端子１１から入力された信号を増幅する。増幅された信号は、カップリングコンデンサＣ２を介してトランジスタＱ１のコレクタに接続された出力端子１３から出力される。なお、トランジスタＱ１のコレクタには、トランジスタＱ１と並列にコイルＬが接続されており、電圧源からの電源電圧Ｖｃｃが印加される。
【０００５】
【非特許文献１】玉井徳迪  監修，藤田泰弘・角辰巳・勝山隆・若井修造  共著，「半導体回路設計技術」，日経ＢＰ社，１９８７年４月４日，ｐ．２３３−２７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記説明したＬＮＡを高周波信号の増幅のために用いる場合、入力端子１１から入力された高周波信号がトランジスタＱ２のベース側やトランジスタＱ３のエミッタ側にリークしてしまう。しかし、トランジスタＱ２のベースからコレクタにリークした高周波信号、及びトランジスタＱ３のエミッタからベースにリークした高周波信号は、コンデンサＣ３によって抑止される。したがって、定電流源２１が高周波信号による影響を受けない。一方、トランジスタＱ２のベースからエミッタにリークした高周波信号は抵抗Ｒを流れる。
【０００７】
図４は、図３に示したＬＮＡの概念図である。図４に示された４つのＳパラメータの内、Ｓ２１は入力側入射信号、Ｓ１１は入力側反射信号、Ｓ１２は出力側入射信号、Ｓ２２は出力側反射信号を示す。図３に示したＬＮＡはトランジスタＱ１〜Ｑ３といった能動素子を備えるが、能動素子を備える回路の安定性を判別するための係数として「安定係数Ｋ」が用いられる。安定係数Ｋが１よりも大きければ、当該回路は発振せずに安定して動作する。安定係数Ｋは、以下示す式（１）によって表わされる。
【０００８】
【数１】
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【０００９】
上記式（１）に示されるように、Ｓ１１の成分が大きいと安定係数Ｋは小さくなる。しかし、図３に示したＬＮＡの場合、入力端子１１から入力された高周波信号がトランジスタＱ２のベースからエミッタにリークして抵抗Ｒを介して流れると、パラメータＳ１１が大きくなる。その結果、高周波帯域における安定係数Ｋが小さくなる。
【００１０】
本発明の目的は、高周波帯域でも優れた安定係数を有する増幅回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、エミッタ接地された第１のバイポーラトランジスタと、前記第１のバイポーラトランジスタのバイアス回路と、を備え、前記バイアス回路は、前記第１のバイポーラトランジスタとカレントミラー回路を構成する第２のバイポーラトランジスタと、前記第２のバイポーラトランジスタのエミッタに接続された抵抗と、前記第２のバイポーラトランジスタのエミッタに、前記抵抗と並列に接続された第１のコンデンサと、前記第１のバイポーラトランジスタ及び前記第２のバイポーラトランジスタの各ベースにエミッタが接続され、前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタにベースが接続された第３のバイポーラトランジスタと、を有し、前記第１のバイポーラトランジスタは、当該第１のバイポーラトランジスタのベースに入力された信号を増幅して前記第１のバイポーラトランジスタのコレクタから出力する増幅回路を提供する。
【００１２】
上記増幅回路は、前記第２のバイポーラトランジスタのコレクタに接続された第２のコンデンサを備える。
【００１３】
上記増幅回路は、前記第１のバイポーラトランジスタを複数備え、前記複数の第１のバイポーラトランジスタの各々は、前記第２のバイポーラトランジスタに対して並列に設けられる。
【００１４】
上記増幅回路は、前記第２のバイポーラトランジスタを複数備え、前記複数の第２のバイポーラトランジスタの各々は、前記第１のバイポーラトランジスタに対して並列に設けられる。
【００１５】
上記増幅回路では、前記第１のバイポーラトランジスタ及び前記第２のバイポーラトランジスタは、ヘテロ構造バイポーラトランジスタである。
【００１６】
上記増幅回路は、前記第１のバイポーラトランジスタ及び前記バイアス回路を１チップ上に集積した集積回路である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る増幅回路によれば、高周波帯域でも優れた安定係数を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る増幅回路の実施形態について、低雑音アンプ（Low Noise Amplifier：ＬＮＡ）を例に図面を参照して説明する。なお、当該ＬＮＡは、例えば携帯電話の受信系に設けられ、アンテナが受信した高周波のＲＦ信号（以下、単に「高周波信号」という。）を増幅する。
【００１９】
図１は、本発明に係る一実施形態のＬＮＡを示す回路図である。図１に示すＬＮＡは、カレントミラー回路を構成するバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２（以下、単に「トランジスタＱ１，Ｑ２」という。）と、トランジスタＱ１，Ｑ２の共通ベースにエミッタが接続されたトランジスタＱ３（以下、単に「トランジスタＱ３」という。）と、抵抗Ｒと、コンデンサＣ１〜Ｃ４と、コイルＬとを備える。トランジスタＱ２，Ｑ３、抵抗Ｒ及びコンデンサＣ４によってバイアス回路１００が構成されている。なお、図１において、背景技術で説明した図３のＬＮＡと共通する構成要素には同じ参照符号が付され、当該構成要素に関する詳細な説明は省略する。
【００２０】
本実施形態のＬＮＡが、背景技術で説明した図３のＬＮＡと異なる点は、トランジスタＱ２のエミッタに抵抗Ｒと並列にコンデンサＣ４が設けられている点である。すなわち、本実施形態では、トランジスタＱ２のエミッタが、抵抗Ｒ及びコンデンサＣ４を介して接地されている。このため、入力端子１１から入力され、トランジスタＱ２のベースからエミッタにリークしようとする高周波信号は、コンデンサＣ４によって抑止され、トランジスタＱ１のベース側に流れる。その結果、図４に示したパラメータＳ１１が小さくなり、高周波帯域における安定係数Ｋが大きくなる。
【００２１】
図２は、図１及び図３に示した各ＬＮＡの周波数帯域に対する安定係数Ｋを示すグラフである。図２中の符号１０１は、図１に示した本実施形態のＬＮＡの安定係数を示し、符号１０３は、図３に示したＬＮＡの安定係数を示す。図２に示すように、図３に示したＬＮＡの安定係数は、１．２ＧＨｚ〜３．０ＧＨｚ及び５．３ＧＨｚ以降の周波数帯域で１未満であるが、本実施形態のＬＮＡの安定係数は６ＧＨｚまでの全ての周波数帯域で１よりも大きい。したがって、本実施形態のＬＮＡは、高周波帯域でも発振せずに安定して動作する。
【００２２】
上記説明した実施形態では、カレントミラー回路が２つのトランジスタＱ１，Ｑ２により構成されている。しかし、トランジスタＱ１と同様のトランジスタを並列に複数設けた多連出力型のカレントミラー回路であっても良い。また、トランジスタＱ１が３つ以上設けられる場合、トランジスタＱ２と同様トランジスタを並列に複数設けても良い。
【００２３】
また、トランジスタＱ１〜Ｑ３は全てＮＰＮ型のＨＢＴとして説明した。しかし、トランジスタＱ１，Ｑ２がＮＰＮ型のＨＢＴであり、トランジスタＱ３がＮＰＮ型のバイポーラトランジスタであっても良い。なお、ＨＢＴの方が高周波特性は良いため、より良いＮＦ特性を得ることができる。
【００２４】
上記説明では、本発明に係る増幅回路としてＬＮＡを例に説明したが、パワーアンプであっても良い。
【００２５】
上記説明したＬＮＡは、トランジスタや抵抗等を１チップ上に集積した集積回路として説明したが、抵抗は外付けで形成してもよい。また、シリコンーゲルマニウムを用いたバイポーラトランジスタについて説明したが、光デバイスなどとの集積化に際して、ガリウム砒素などの化合物半導体基板上に集積化したヘテロ接合バイポーラトランジスタを用いてもよい。さらにまた、設計状況によっては、トランジスタや抵抗等のディスクリート部品を基板上に実装したハイブリッド集積回路として製造されても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る増幅回路は、高周波領域でも優れた安定係数が必要なＬＮＡやパワーアンプ等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る一実施形態のＬＮＡを示す回路図
【図２】図１及び図３に示した各ＬＮＡの周波数帯域に対する安定係数Ｋを示すグラフ
【図３】関連技術としてのＬＮＡを示す回路図
【図４】図３に示したＬＮＡの概念図
【符号の説明】
【００２８】
Ｑ１〜Ｑ３  バイポーラトランジスタ
Ｒ  抵抗
Ｃ１〜Ｃ４  コンデンサ
Ｌ  コイル
１１  入力端子
１３  出力端子
２１  電流源
１００  バイアス回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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