JP4088177B2 - バイアス電流供給回路及び増幅回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイアス電流供給回路及びこれを備えた増幅回路に係り、特に、バイポーラトランジスタを用いて構成され、低電源電圧により動作する高効率高出力増幅回路と、その増幅回路に付加されるバイアス電流供給回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バイポーラトランジスタを用いて構成され、低電源電圧により動作する高効率高出力増幅回路は、コレクタ電流が温度変動によって大きな影響を受けることから、ダイオード接続バイポーラトランジスタを用いて構成されたカレントミラー回路によりベースバイアス電流を供給する。
【０００３】
図１１は、従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第１の例の回路図である。
【０００４】
図１１に示すカレントミラー回路は、最も簡単な構成のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路であり、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードと接地電位ノードとの間に直列接続された抵抗Ｒ及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱにより構成され、抵抗ＲとトランジスタＱのコレクタとの接続ノードＯＵＴからベースバイアス電流を供給する。
【０００５】
一方、広範囲な出力ダイナミックレンジ及び利得の線形性を有する高効率な増幅器は、バイアス条件をＢ級にしてアイドル電流を絞ることにより実現するが、実際には、素子の相互コンダクタンスの非線型性により、利得の変動による歪みが大きくなるので、アイドル電流をある程度流すＡＢ級の設定を行うことにより広範囲な出力ダイナミックレンジにおいて利得の線形性を維持している。
【０００６】
バイポーラトランジスタを用いて構成されたＡＢ級増幅回路は、平均コレクタ電流が出力レベルの上昇に応じて増加するので、バイアス回路もそれに応じて平均ベース電流の増加分を十分に供給しなければならないが、図１１に示すダイオード接続バイポーラトランジスタにより構成されたカレントミラー回路では、十分な電流を供給することができない。
【０００７】
そこで、出力インピーダンスを低下させるために、エミッタフォロワ回路を介してベース電流を供給するカレントミラー回路が広く用いられている。
【０００８】
図１２は、従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第２の例の回路図である。
【０００９】
図１２に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路は、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ１及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ２，Ｑ１と、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードにコレクタが接続され、トランジスタＱ２のコレクタにベースが接続されたバイポーラトランジスタＱ３と、トランジスタＱ３のエミッタと接地電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ２とにより構成され、トランジスタＱ３のエミッタと抵抗Ｒ２との接続ノードＯＵＴからベースバイアス電流を供給する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路では、バイポーラトランジスタが２段直列接続された構成となるので、制御電圧Ｖconをトランジスタのオン電圧Ｖbeonの２倍の電圧よりも十分に高くしておかなければ、対応を要求される温度変化に対するバイアス電流の変動の補償を維持することができない。
【００１１】
ところが、携帯電話のような制御電圧の低いシステムにおいて制御電圧Ｖconを高くすることは、技術の進歩の流れに反し、問題である。特に、ＣＤＭＡ方式の通信システムのように、広範囲の出力ダイナミックレンジにおいて線形的な動作を要求されるシステムにおいては、低出力時に影響の大きいアイドル電流の温度変化による変動は問題となる。
【００１２】
上記問題への対策として、１段分のオン電圧Ｖbeonによりオンするトランジスタを付加した複合型バイアス電流供給回路が提案されている。
【００１３】
図１３は、従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第３の例の回路図である。
【００１４】
図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路は、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ１及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ２，Ｑ１と、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードにコレクタが接続され、トランジスタＱ２のコレクタにベースが接続されたバイポーラトランジスタＱ４と、制御電位ノードとトランジスタＱ４のエミッタとの間に接続された抵抗Ｒ２と、トランジスタＱ４のエミッタと接地電位ノードとの間に接続されたダイオード接続バイポーラトランジスタＱ３とから構成され、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードからベースバイアス電流を供給する。
【００１５】
ベースバイアス電流は、チョークインダクタＬを介して、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースに供給される。トランジスタRFＴｒは、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続されており、トランジスタRFＴｒのベースには、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinが入力され、トランジスタRFＴｒのコレクタから出力ＲＦ信号ＲＦoutが出力される。
【００１６】
図１４は、図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。具体的には、グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３が、それぞれ環境温度９０℃、３０℃、−３０℃における温度特性を示している。
【００１７】
図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを例えば２．８Ｖといった低電圧に設定したとすると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、環境温度−３０℃、３０℃、９０℃において、それぞれ２７ｍＡ，３５ｍＡ，４５ｍＡとなっている。この電流変動幅は、図１２に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合よりも縮小され改善されている。
【００１８】
しかし、図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合においては、出力インピーダンスを低減するために十分な電流がトランジスタＱ４に流れている必要があるので、まだ、電流変動幅が十分に縮小されているとは言えない。
【００１９】
また、バイアス電流供給回路の出力インピーダンスが低いためにＲＦ信号がバイアス電流供給回路に漏れてきてしまうので、図１３に示すように、バイアス電流供給回路の出力ノードとＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが必要不可欠となる。
【００２０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、バイポーラトランジスタを用いて構成され、低電源電圧により動作する線形高効率高出力増幅回路におけるコレクタ電流の温度変化による変動を抑制することが可能なバイアス電流供給回路及びこれを備えた増幅回路を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施の一形態に係るバイアス電流供給回路によれば、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１，第２のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３のバイポーラトランジスタ及び第１のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと上記第１のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第１の抵抗と、
コレクタが上記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続され、ベースが上記第２のバイポーラトランジスタ及び上記第１のダイオード接続バイポーラトランジスタのベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続された第４のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと上記第１のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に接続された第５のバイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと上記第５のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第２の抵抗と、
上記第５のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３の抵抗及び第６のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと上記第６のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第７のバイポーラトランジスタと、
上記第７のバイポーラトランジスタのエミッタと接地電位ノードとの間に接続された第４の抵抗と、
制御電位ノードと上記第７のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第５の抵抗と、
上記第７のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第２，第３のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
を備えていることを特徴とする。
【００３０】
本発明の実施の一形態に係る増幅回路によれば、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１，第２のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３のバイポーラトランジスタ及び第１のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと上記第１のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第１の抵抗と、
コレクタが上記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続され、ベースが上記第２のバイポーラトランジスタ及び上記第１のダイオード接続バイポーラトランジスタのベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続された第４のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと上記第１のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に接続された第５のバイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと上記第５のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第２の抵抗と、
上記第５のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３の抵抗及び第６のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと上記第６のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第７のバイポーラトランジスタと、
上記第７のバイポーラトランジスタのエミッタと接地電位ノードとの間に接続された第４の抵抗と、
制御電位ノードと上記第７のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第５の抵抗と、
上記第７のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第２，第３のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースが上記第１及び第５のバイポーラトランジスタのエミッタに接続され、キャパシタを介して入力信号がベースに入力され、出力信号がコレクタから出力される信号増幅用バイポーラトランジスタと、
を備えていることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の基本構成を示す回路図である。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１のバイポーラトランジスタＱ１及び抵抗Ｒと、第１のバイポーラトランジスタＱ１に並列接続された第２のバイポーラトランジスタＱ２と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、制御電圧Ｖconを供給されて動作して第１のバイポーラトランジスタＱ１に供給するベース電流を制御する通常温度特性回路１と、温度上昇と共に電流供給量が減少する逆温度特性を有し、制御電圧Ｖconを供給されて動作して第２のバイポーラトランジスタＱ２に供給するベース電流を制御する逆温度特性回路２とを備えており、第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２と抵抗Ｒとの接続ノード、即ち、共通接続された第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタから、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を供給する。
【００３８】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースが第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【００３９】
尚、図１に示す構成においては、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースと第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【００４０】
上述の構成を換言すると、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を協働して供給する２個のエミッタフォロワを構成する第１，第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、第１のバイポーラトランジスタＱ１にベース電流を供給する通常温度特性回路１と、温度上昇と共に電流供給量が減少する逆温度特性を有し、第２のバイポーラトランジスタＱ２にベース電流を供給する逆温度特性回路２とを備えている。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、環境温度が上昇すると、通常温度特性回路１から第１のバイポーラトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が増加するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流が増加する一方、逆温度特性回路２から第２のバイポーラトランジスタＱ２へ供給されるベース電流は減少するので、第２のバイポーラトランジスタＱ２のエミッタ電流は減少する。
【００４２】
逆に、環境温度が低下すると、通常温度特性回路１から第１のバイポーラトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が減少するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流が減少する一方、逆温度特性回路２から第２のバイポーラトランジスタＱ２へ供給されるベース電流は増加するので、第２のバイポーラトランジスタＱ２のエミッタ電流は増加する。
【００４３】
従って、第１，第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２により構成される２個のエミッタフォロワが協働して供給するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流の温度変化による変動は相殺され、結果として、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタバイアス電流の温度変化による変動は最小限に抑制される。
【００４４】
また、後述するように、通常温度特性回路１及び逆温度特性回路２は、それぞれ、１段分のオン電圧Ｖbeonによってオンするバイポーラトランジスタの組み合わせにより構成することができるので、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路における制御電圧Ｖconは低電圧化することが可能である。
【００４５】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の具体的構成の一例を示す回路図である。
【００４６】
本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ６と、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたバイポーラトランジスタＱ３及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ５と、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードとトランジスタＱ１のベースとの間に接続された抵抗Ｒ１と、トランジスタＱ１のベースと抵抗Ｒ１との接続ノードとトランジスタＱ３のベースとの間に接続された抵抗Ｒ２と、トランジスタＱ１のベースに一端が接続された抵抗Ｒ３と、コレクタが抵抗Ｒ３の他端に接続され、ベースがトランジスタＱ５，Ｑ６のベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続されたバイポーラトランジスタＱ４と、電源電位ノードとトランジスタＱ１のエミッタとの間に接続されたバイポーラトランジスタＱ２と、制御電位ノードとトランジスタＱ２のベースとの間に接続された抵抗Ｒ４と、トランジスタＱ２のベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ５及びバイポーラトランジスタＱ７と、電源電位ノードとトランジスタＱ７のベースとの間に接続されたバイポーラトランジスタＱ８と、トランジスタＱ８のエミッタと接地電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ６と、制御電位ノードとトランジスタＱ８のベースとの間に接続された抵抗Ｒ７と、トランジスタＱ８のベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたダイオード接続バイポーラトランジスタＱ９，Ｑ１０とを備えている。
【００４７】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースがトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【００４８】
尚、図２に示す構成においては、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースとトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【００４９】
また、図２に示す本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に含まれている抵抗Ｒ２，Ｒ３も、バイアス電流供給回路へのＲＦ信号のリークを阻止するためのものであるので、抵抗Ｒ２，Ｒ３を配設するか否かは任意であり、抵抗Ｒ２，Ｒ３をそれぞれ除去して短絡してもよい。
【００５０】
トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６及び抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から構成される回路は、図１における通常温度特性回路１に相当し、これにエミッタフォロワであるトランジスタＱ１を加えた回路は、通常の温度特性を有するバイアス電流供給回路Ａを構成する。
【００５１】
バイアス電流供給回路Ａは通常の温度特性を有するので、エミッタフォロワであるトランジスタＱ１は、環境温度が上昇すると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに供給するベースバイアス電流を増加させ、環境温度が低下すると、ベースバイアス電流を減少させる。
【００５２】
トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５は、トランジスタＱ１のベース電位を設定するためのカレントミラー回路を構成する。トランジスタＱ６は、トランジスタＱ１の電流値を設定するためのトランジスタであり、そのベース電位は、トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５により構成されるカレントミラー回路から供給されている。
【００５３】
抵抗Ｒ１は、トランジスタＱ３の電流値を設定し、抵抗Ｒ２，Ｒ３は、上述のように、バイアス電流供給回路へのＲＦ信号のリークを阻止する。
【００５４】
制御電圧Ｖconにより、電源電位ノードから供給されるトランジスタＱ１のコレクタ電流及びＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタ電流が決定される。
【００５５】
トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０及び抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７から構成される回路は、図１における逆温度特性回路２に相当し、これにエミッタフォロワであるトランジスタＱ２を加えた回路は、通常とは逆の温度特性を有するバイアス電流供給回路Ｂを構成する。
【００５６】
バイアス電流供給回路Ｂは通常とは逆の温度特性を有するので、エミッタフォロワであるトランジスタＱ２は、環境温度が上昇すると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに供給するベースバイアス電流を減少させ、環境温度が低下すると、ベースバイアス電流を増加させる。
【００５７】
トランジスタＱ２のベース電位は、トランジスタＱ７のコレクタ電流と抵抗Ｒ７とによって設定される。
【００５８】
トランジスタＱ８，Ｑ９，Ｑ１０及び抵抗Ｒ５，Ｒ６から構成される回路は、トランジスタＱ７のベース電位を設定するための回路である。
【００５９】
個々のバイポーラトランジスタは通常の温度特性を有するので、トランジスタＱ７に流れるコレクタ電流は、環境温度の上昇に従って増加する一方、環境温度の低下に従って減少する。他方、エミッタフォロワであるトランジスタＱ２のベース電位は、抵抗Ｒ４による電圧降下によって決定される。従って、環境温度が上昇すると、トランジスタＱ２のベース電位は大きく低下する一方、環境温度が低下すると、トランジスタＱ２のベース電位は上昇する。
【００６０】
その結果、エミッタフォロワであるトランジスタＱ２は、低温時には、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに十分なベースバイアス電流を供給するが、高温時には、ベースバイアス電流を供給できなくなる。
【００６１】
従って、トランジスタＱ１，Ｑ２により構成される２個のエミッタフォロワが協働して供給するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流の温度変化による変動は相殺され、結果として、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタバイアス電流の温度変化による変動は最小限に抑制される。
【００６２】
また、バイアス電流供給回路Ａ及びバイアス電流供給回路Ｂは、それぞれ、１段分のオン電圧Ｖbeonによってオンするバイポーラトランジスタの組み合わせにより構成されているので、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路における制御電圧Ｖconは低電圧化することが可能である。
【００６３】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。また、図４は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。図３及び図４において、グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３が、それぞれ環境温度８０℃、３０℃、−２０℃における温度特性を示している。
【００６４】
ここで使用したバイポーラトランジスタは、インジウム・ガリウム・リン／ガリウム・ヒ素（InGaP/GaAs）ヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒはエミッタサイズ４×３０μｍのものを４８本、バイアス電流供給回路においては、トランジスタＱ１はエミッタサイズ４×３０μｍのものを８本、トランジスタＱ２はエミッタサイズ４×３０μｍのものを６本、トランジスタＱ６はエミッタサイズ４×３０μｍのものを２本、トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０がエミッタサイズ４×１０μｍのものを各１本、それぞれ用いている。
【００６５】
また、各抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ１が６００Ω、抵抗Ｒ２が１０００Ω、抵抗Ｒ３が１００Ω、抵抗Ｒ４が１０００Ω、抵抗Ｒ５が６００Ω、抵抗Ｒ６が１７０００Ω、抵抗Ｒ７が２０００Ω、抵抗Ｒ８が２００Ωである。
【００６６】
電源電圧Ｖccは３．４Ｖであり、制御電圧Ｖconは２．０Ｖから３．０Ｖまでの範囲において可変である。但し、上記各設定値は、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定することを想定して、設定されている。
【００６７】
図３のグラフに示すように、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定すると、各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、４６ｍＡ，４２ｍＡ，４５ｍＡと、ほとんど変化していないことが分かる。また、制御電圧Ｖconが変動しても、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の変動は比較的小さく抑制されていることが分かる。
【００６８】
一方、図４のグラフに示すように、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定したときの各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、７５ｍＡ，５２ｍＡ，３０ｍＡと、大きく変化していることが分かる。
【００６９】
即ち、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度変化による変動を最小限に抑制できることが分かる。
【００７０】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の基本構成を示す回路図である。
【００７１】
本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１のバイポーラトランジスタＱ１及び第２のバイポーラトランジスタＱ２と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、制御電圧Ｖconを供給されて動作して第１のバイポーラトランジスタＱ１に供給するベース電流を制御する通常温度特性回路１と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、制御電圧Ｖconを供給されて動作して第２のバイポーラトランジスタＱ２に供給するベース電流を制御することによって、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタから供給されるバイアス電流を制御するバイアス電流補償回路３とを備えており、第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２の接続ノード、即ち、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタから、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を供給する。
【００７２】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースが第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【００７３】
尚、図５に示す構成においては、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースと第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【００７４】
上述の構成を換言すると、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を供給するエミッタフォロワを構成する第１のバイポーラトランジスタＱ１と、第１のバイポーラトランジスタＱ１に直列接続された第２のバイポーラトランジスタＱ２と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、第１のバイポーラトランジスタＱ１にベース電流を供給する通常温度特性回路１と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、第２のバイポーラトランジスタＱ２にベース電流を供給して、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタから供給されるベースバイアス電流の一部を第２のバイポーラトランジスタＱ２に流すことにより、環境温度上昇に伴うベースバイアス電流の増加を抑制するバイアス電流補償回路３とを備えている。
【００７５】
本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、環境温度が上昇すると、通常温度特性回路１から第１のバイポーラトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が増加するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流が増加する一方、バイアス電流補償回路３から第２のバイポーラトランジスタＱ２へ供給されるベース電流も増加するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流のうち第２のバイポーラトランジスタＱ２に流れる電流が増加し、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタから供給されるバイアス電流の増加が抑制されることになる。
【００７６】
逆に、環境温度が低下すると、通常温度特性回路１から第１のバイポーラトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が減少するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流が減少する一方、バイアス電流補償回路３から第２のバイポーラトランジスタＱ２へ供給されるベース電流も減少するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流のうち第２のバイポーラトランジスタＱ２に流れる電流が減少し、バイアス電流補償回路３及び第２のバイポーラトランジスタＱ２によるバイアス電流抑制効果がほぼ消滅し、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流の大部分がバイアス電流として供給されることとなる。
【００７７】
従って、第１のバイポーラトランジスタＱ１により構成されるエミッタフォロワが供給するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流の温度変化による変動は相殺され、結果として、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタバイアス電流の温度変化による変動は最小限に抑制される。
【００７８】
また、後述するように、通常温度特性回路１及びバイアス電流補償回路３は、それぞれ、１段分のオン電圧Ｖbeonによってオンするバイポーラトランジスタの組み合わせにより構成することができるので、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路における制御電圧Ｖconは低電圧化することが可能である。
【００７９】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の具体的構成の一例を示す回路図である。
【００８０】
本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ５と、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたバイポーラトランジスタＱ２及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ４と、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードとトランジスタＱ１のベースとの間に接続された抵抗Ｒ１と、トランジスタＱ１のベースと抵抗Ｒ１との接続ノードとトランジスタＱ２のベースとの間に接続された抵抗Ｒ２と、トランジスタＱ１のベースに一端が接続された抵抗Ｒ３と、コレクタが抵抗Ｒ３の他端に接続され、ベースがトランジスタＱ４，Ｑ５のベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続されたバイポーラトランジスタＱ３と、トランジスタＱ１のエミッタと接地電位ノードとの間に接続されたバイポーラトランジスタＱ６と、コレクタが電源電位ノードに接続され、エミッタがトランジスタＱ６のベースに接続されたバイポーラトランジスタＱ７と、トランジスタＱ７のエミッタと接地電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ４と、制御電位ノードとトランジスタＱ７のベースとの間に接続された抵抗Ｒ５と、トランジスタＱ７のベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ６及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ８，Ｑ９とを備えている。
【００８１】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースがトランジスタＱ１のエミッタに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【００８２】
尚、図６に示す構成においては、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースとトランジスタＱ１のエミッタとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【００８３】
また、図６に示す本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に含まれている抵抗Ｒ２，Ｒ３も、バイアス電流供給回路へのＲＦ信号のリークを阻止するためのものであるので、抵抗Ｒ２，Ｒ３を配設するか否かは任意であり、抵抗Ｒ２，Ｒ３をそれぞれ除去して短絡してもよい。
【００８４】
トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５及び抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から構成される回路は、図５における通常温度特性回路１に相当し、これにエミッタフォロワであるトランジスタＱ１を加えた回路は、通常の温度特性を有するバイアス電流供給回路Ａを構成する。
【００８５】
バイアス電流供給回路Ａは通常の温度特性を有するので、エミッタフォロワであるトランジスタＱ１は、環境温度が上昇すると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに供給するベースバイアス電流を増加させ、環境温度が低下すると、ベースバイアス電流を減少させる。
【００８６】
トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４は、トランジスタＱ１のベース電位を設定するためのカレントミラー回路を構成する。トランジスタＱ５は、トランジスタＱ１の電流値を設定するためのトランジスタであり、そのベース電位は、トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４により構成されるカレントミラー回路から供給されている。
【００８７】
抵抗Ｒ１は、トランジスタＱ２の電流値を設定し、抵抗Ｒ２，Ｒ３は、上述のように、バイアス電流供給回路へのＲＦ信号のリークを阻止する。
【００８８】
制御電圧Ｖconにより、電源電位ノードから供給されるトランジスタＱ１のコレクタ電流及びＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタ電流が決定される。
【００８９】
トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９及び抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６から構成される回路は、図５におけるバイアス電流補償回路３に相当し、これにトランジスタＱ６を加えた回路を、ここでは、バイアス電流補償回路Ｄとする。
【００９０】
トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９及び抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６から構成される回路は、トランジスタＱ１に直列に且つトランジスタＱ５に並列に接続されたトランジスタＱ６のベース電位を設定するための回路である。
【００９１】
個々のバイポーラトランジスタは通常の温度特性を有するので、トランジスタＱ７に流れるエミッタ電流は、環境温度の上昇に従って増加する一方、環境温度の低下に従って減少する。従って、環境温度が上昇すると、トランジスタＱ６のベース電位は上昇し、環境温度が低下すると、トランジスタＱ６のベース電位は低下する。
【００９２】
その結果、エミッタフォロワであるトランジスタＱ１のエミッタ電位は、低温時には相対的に高く維持され、高温時には相対的に大きく低下させられる。
【００９３】
即ち、環境温度が上昇すると、エミッタフォロワであるトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が増加するので、トランジスタＱ１のエミッタ電流が増加する一方、トランジスタＱ１に直列に且つトランジスタＱ５に並列に接続されたトランジスタＱ６へ供給されるベース電流も増加するので、トランジスタＱ１のエミッタ電流のうちトランジスタＱ６に流れる電流が増加してトランジスタＱ５に流れる電流よりも多くなり、トランジスタＱ１のエミッタから供給されるバイアス電流の増加が抑制されることになる。
【００９４】
逆に、環境温度が低下すると、トランジスタＱ１へ供給されるベース電流が減少するので、トランジスタＱ１のエミッタ電流が減少する一方、トランジスタＱ６へ供給されるベース電流も減少するので、トランジスタＱ１のエミッタ電流のうちトランジスタＱ６に流れる電流が減少し、バイアス電流補償回路Ｄによるバイアス電流抑制効果がほぼ消滅し、トランジスタＱ１のエミッタ電流の大部分がバイアス電流として供給されることとなる。
【００９５】
従って、トランジスタＱ１により構成されるエミッタフォロワが供給するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流の温度変化による変動は相殺され、結果として、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタバイアス電流の温度変化による変動は最小限に抑制される。
【００９６】
また、バイアス電流供給回路Ａ及びバイアス電流補償回路Ｄは、それぞれ、１段分のオン電圧Ｖbeonによってオンするバイポーラトランジスタの組み合わせにより構成されているので、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路における制御電圧Ｖconは低電圧化することが可能である。
【００９７】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。図７において、グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ環境温度８０℃、３０℃、−２０℃における温度特性を示している。
【００９８】
尚、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に含まれているバイアス電流供給回路Ａは、一部参照符号が異なっているが、回路構成は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に含まれているバイアス電流供給回路Ａと全く同様である。従って、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフは、図４のグラフと全く同様になる。
【００９９】
ここで使用したバイポーラトランジスタは、インジウム・ガリウム・リン／ガリウム・ヒ素（InGaP/GaAs）ヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒはエミッタサイズ４×３０μｍのものを４８本、バイアス電流供給回路においては、トランジスタＱ１はエミッタサイズ４×３０μｍのものを８本、トランジスタＱ５，Ｑ６はエミッタサイズ４×３０μｍのものを各２本、トランジスタＱ７はエミッタサイズ４×１０μｍのものを２本、トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ８，Ｑ９がエミッタサイズ４×１０μｍのものを各１本、それぞれ用いている。
【０１００】
また、各抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ１が６００Ω、抵抗Ｒ２が１０００Ω、抵抗Ｒ３が１００Ω、抵抗Ｒ４が６０００Ω、抵抗Ｒ５が３０００Ω、抵抗Ｒ６が４００Ωである。
【０１０１】
電源電圧Ｖccは３．４Ｖであり、制御電圧Ｖconは２．０Ｖから３．０Ｖまでの範囲において可変である。但し、上記各設定値は、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定することを想定して、設定されている。
【０１０２】
図７のグラフに示すように、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定すると、各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、６５ｍＡ，６２ｍＡ，５３ｍＡと、ほとんど変化していないことが分かる。また、制御電圧Ｖconが変動しても、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の変動は比較的小さく抑制されていることが分かる。
【０１０３】
一方、図４のグラフに示すように、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定したときの各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、７５ｍＡ，５２ｍＡ，３０ｍＡと、大きく変化していることが分かる。
【０１０４】
即ち、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度変化による変動を最小限に抑制できることが分かる。
【０１０５】
図８は、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の構成を示す回路図である。
【０１０６】
本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ１及びバイポーラトランジスタＱ１と、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードにコレクタが接続され、ベースがトランジスタＱ１のコレクタに接続され、エミッタがトランジスタＱ１のベースに接続されたバイポーラトランジスタＱ２と、トランジスタＱ２のエミッタと接地電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ３と、電源電位ノードにコレクタが接続され、ベースがトランジスタＱ１のベースに共通接続されたバイポーラトランジスタＱ４と、トランジスタＱ４のエミッタと接地電位ノードとの間に接続されたダイオード接続バイポーラトランジスタＱ３と、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードと制御電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ２とを備えており、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードから、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を供給する。
【０１０７】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースがトランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【０１０８】
尚、図８に示す構成においては、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードとＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【０１０９】
本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、図１３に示す従来のバイアス電流供給回路を改良したものである。図１３に示す従来のバイアス電流供給回路においては、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１との間に挿入されて直列接続されていたトランジスタＱ２が、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１との間から除去され、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に抵抗Ｒ３と共にトランジスタＱ２、抵抗Ｒ３の順に直列接続されている。
【０１１０】
本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、トランジスタＱ２、Ｑ４がエミッタフォロワとして機能しており、トランジスタＱ２、Ｑ４のベース電位は、トランジスタＱ１により設定される。増幅回路の高出力時には、トランジスタＱ４によりＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒへベースバイアス電流が供給される。
【０１１１】
尚、従来のバイアス電流供給回路においても本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においても、抵抗Ｒ２及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ３は、アイドル電流を流すために用いられている。
【０１１２】
従来のバイアス電流供給回路においては、２個のトランジスタＱ１，Ｑ２が直列接続されているため、トランジスタＱ１，Ｑ２に流れる電流は、抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉcon＝（Ｖcon−２Ｖbeon）／２（Ｖbeonは、トランジスタのオン電圧）によって決定される。従って、トランジスタのオン電圧Ｖbeonが環境温度の変化に応じて変動すると、その変動分が２倍になって電流Ｉconの変動に反映され、電流Ｉconは大きく変動する。例えば、制御電圧Ｖcon＝２．８Ｖとしたときに、トランジスタのオン電圧Ｖbeonが環境温度の変化に応じて１．２Ｖから１．３Ｖに変動したとすると、２段のトランジスタのオン電圧Ｖbeonの変動分は０．１＋０．１＝０．２Ｖとなり、電流Ｉconは０．６６ｍＡから０．３３ｍＡへと大きく変動する。その結果、エミッタフォロワであるトランジスタＱ４の電流値も、温度変化の影響を受けて大きく減少し、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒへのベースバイアス電流の供給量も減少する。
【０１１３】
一方、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、順に直列接続された抵抗Ｒ１及びトランジスタＱ１と、順に直列接続されたトランジスタＱ２及び抵抗Ｒ３とが、相互に並列な回路を構成している。従って、トランジスタのオン電圧Ｖbeonが環境温度の変化に応じて変動したとしても、抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉconの変動には１個のトランジスタＱ１のオン電圧Ｖbeon変動分が反映されるだけであり、トランジスタＱ２の定電流性は抵抗Ｒ３によって維持される。その結果、エミッタフォロワであるトランジスタＱ４の電流値の変動も小さく抑制され、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに供給されるベースバイアス電流の変動も小さく抑制される。
【０１１４】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。図９において、グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ環境温度９０℃、３０℃、−３０℃における温度特性を示している。
【０１１５】
ここで使用したバイポーラトランジスタは、インジウム・ガリウム・リン／ガリウム・ヒ素（InGaP/GaAs）ヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒはエミッタサイズ４×３０μｍのものを４８本、バイアス電流供給回路においては、トランジスタＱ１，Ｑ２はエミッタサイズ４×１０μｍのものを各１本、トランジスタＱ３はエミッタサイズ４×２０μｍのものを１本、トランジスタＱ４はエミッタサイズ４×３０μｍのものを８本、それぞれ用いている。
【０１１６】
また、各抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ１が６００Ω、抵抗Ｒ２が５０００Ω、抵抗Ｒ３が３０００Ωである。
【０１１７】
電源電圧Ｖccは３．４Ｖであり、制御電圧Ｖconは１．４Ｖから３．０Ｖまでの範囲において可変である。但し、上記各設定値は、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定することを想定して、設定されている。
【０１１８】
図９のグラフに示すように、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定すると、各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、３９ｍＡ，３５ｍＡ，３０ｍＡと、変動が非常に小さく抑制されていることが分かる。
【０１１９】
一方、図１４のグラフに示すように、図１３に示す従来のバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定したときの各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、４５ｍＡ，３５ｍＡ，２７ｍＡと、大きく変化していることが分かる。
【０１２０】
即ち、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度変化による変動を最小限に抑制できることが分かる。
【０１２１】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の変形例の構成を示す回路図である。
【０１２２】
本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路の変形例は、図８に示す本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に対して、トランジスタＱ３のベース・コレクタ間に挿入接続された抵抗Ｒｃ１と、トランジスタＱ２のベースとトランジスタＱ１のコレクタとの間に挿入接続された抵抗Ｒｃ２とをさらに備えている点が異なっている。
【０１２３】
各トランジスタ、各抵抗、電源電圧Ｖcc、制御電圧Ｖconの設定値を図９の説明に記載したように設定する場合、抵抗Ｒｃ１及び抵抗Ｒｃ２の抵抗値は、それぞれ１０００Ωにするとよい。
【０１２４】
抵抗Ｒｃ１及び抵抗Ｒｃ２を挿入接続することによって、図９のグラフに示す温度特性を実現しつつ、バイアス電流供給回路の出力インピーダンスが低周波において低く、高周波において高くなるので、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが不要となる。これらの抵抗を挿入接続しても、直流的には、電流利得が１００以上であれば、バイアス電流の温度特性は図９のグラフに示す温度特性とほぼ同等である。
【０１２５】
上記抵抗Ｒｃ１及び抵抗Ｒｃ２によるＲＦ信号の阻止は、トランジスタのベータの周波数特性を利用した効果であり、直流的にはこれらの抵抗は直列の１０Ω程度の抵抗にしか見えないのが、無線周波数（ＲＦ）の交流的にはこれらの抵抗が直列の１００Ω以上の抵抗に見えるため、ＲＦ信号阻止の効果が得られるものである。
【０１２６】
【発明の効果】
本発明の実施の一形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路によれば、低電源電圧により動作する線形高効率高出力増幅回路におけるコレクタ電流の温度変化による変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の基本構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の具体的構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の基本構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の具体的構成の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の変形例の構成を示す回路図である。
【図１１】従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第１の例の回路図である。
【図１２】従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第２の例の回路図である。
【図１３】従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第３の例の回路図である。
【図１４】図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
RFＴｒ ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタ
Ｑ バイポーラトランジスタ
Ｃ キャパシタ
Ｌ インダクタ
Ｒ 抵抗
Ｖcc 電源電圧
Ｖcon 制御電圧
１ 通常温度特性回路
２ 逆温度特性回路
３ バイアス電流補償回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、バイアス電流供給回路及びこれを備えた増幅回路に係り、特に、バイポーラトランジスタを用いて構成され、低電源電圧により動作する高効率高出力増幅回路と、その増幅回路に付加されるバイアス電流供給回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バイポーラトランジスタを用いて構成され、低電源電圧により動作する高効率高出力増幅回路は、コレクタ電流が温度変動によって大きな影響を受けることから、ダイオード接続バイポーラトランジスタを用いて構成されたカレントミラー回路によりベースバイアス電流を供給する。
【０００３】
図１１は、従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第１の例の回路図である。
【０００４】
図１１に示すカレントミラー回路は、最も簡単な構成のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路であり、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードと接地電位ノードとの間に直列接続された抵抗Ｒ及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱにより構成され、抵抗ＲとトランジスタＱのコレクタとの接続ノードＯＵＴからベースバイアス電流を供給する。
【０００５】
一方、広範囲な出力ダイナミックレンジ及び利得の線形性を有する高効率な増幅器は、バイアス条件をＢ級にしてアイドル電流を絞ることにより実現するが、実際には、素子の相互コンダクタンスの非線型性により、利得の変動による歪みが大きくなるので、アイドル電流をある程度流すＡＢ級の設定を行うことにより広範囲な出力ダイナミックレンジにおいて利得の線形性を維持している。
【０００６】
バイポーラトランジスタを用いて構成されたＡＢ級増幅回路は、平均コレクタ電流が出力レベルの上昇に応じて増加するので、バイアス回路もそれに応じて平均ベース電流の増加分を十分に供給しなければならないが、図１１に示すダイオード接続バイポーラトランジスタにより構成されたカレントミラー回路では、十分な電流を供給することができない。
【０００７】
そこで、出力インピーダンスを低下させるために、エミッタフォロワ回路を介してベース電流を供給するカレントミラー回路が広く用いられている。
【０００８】
図１２は、従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第２の例の回路図である。
【０００９】
図１２に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路は、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ１及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ２，Ｑ１と、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードにコレクタが接続され、トランジスタＱ２のコレクタにベースが接続されたバイポーラトランジスタＱ３と、トランジスタＱ３のエミッタと接地電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ２とにより構成され、トランジスタＱ３のエミッタと抵抗Ｒ２との接続ノードＯＵＴからベースバイアス電流を供給する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１２に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路では、バイポーラトランジスタが２段直列接続された構成となるので、制御電圧Ｖconをトランジスタのオン電圧Ｖbeonの２倍の電圧よりも十分に高くしておかなければ、対応を要求される温度変化に対するバイアス電流の変動の補償を維持することができない。
【００１１】
ところが、携帯電話のような制御電圧の低いシステムにおいて制御電圧Ｖconを高くすることは、技術の進歩の流れに反し、問題である。特に、ＣＤＭＡ方式の通信システムのように、広範囲の出力ダイナミックレンジにおいて線形的な動作を要求されるシステムにおいては、低出力時に影響の大きいアイドル電流の温度変化による変動は問題となる。
【００１２】
上記問題への対策として、１段分のオン電圧Ｖbeonによりオンするトランジスタを付加した複合型バイアス電流供給回路が提案されている。
【００１３】
図１３は、従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第３の例の回路図である。
【００１４】
図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路は、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ１及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ２，Ｑ１と、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードにコレクタが接続され、トランジスタＱ２のコレクタにベースが接続されたバイポーラトランジスタＱ４と、制御電位ノードとトランジスタＱ４のエミッタとの間に接続された抵抗Ｒ２と、トランジスタＱ４のエミッタと接地電位ノードとの間に接続されたダイオード接続バイポーラトランジスタＱ３とから構成され、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードからベースバイアス電流を供給する。
【００１５】
ベースバイアス電流は、チョークインダクタＬを介して、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースに供給される。トランジスタRFＴｒは、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続されており、トランジスタRFＴｒのベースには、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinが入力され、トランジスタRFＴｒのコレクタから出力ＲＦ信号ＲＦoutが出力される。
【００１６】
図１４は、図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。具体的には、グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３が、それぞれ環境温度９０℃、３０℃、−３０℃における温度特性を示している。
【００１７】
図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを例えば２．８Ｖといった低電圧に設定したとすると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、環境温度−３０℃、３０℃、９０℃において、それぞれ２７ｍＡ，３５ｍＡ，４５ｍＡとなっている。この電流変動幅は、図１２に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合よりも縮小され改善されている。
【００１８】
しかし、図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合においては、出力インピーダンスを低減するために十分な電流がトランジスタＱ４に流れている必要があるので、まだ、電流変動幅が十分に縮小されているとは言えない。
【００１９】
また、バイアス電流供給回路の出力インピーダンスが低いためにＲＦ信号がバイアス電流供給回路に漏れてきてしまうので、図１３に示すように、バイアス電流供給回路の出力ノードとＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが必要不可欠となる。
【００２０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、バイポーラトランジスタを用いて構成され、低電源電圧により動作する線形高効率高出力増幅回路におけるコレクタ電流の温度変化による変動を抑制することが可能なバイアス電流供給回路及びこれを備えた増幅回路を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施の一形態に係るバイアス電流供給回路によれば、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１，第２のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３のバイポーラトランジスタ及び第１のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと上記第１のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第１の抵抗と、
コレクタが上記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続され、ベースが上記第２のバイポーラトランジスタ及び上記第１のダイオード接続バイポーラトランジスタのベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続された第４のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと上記第１のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に接続された第５のバイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと上記第５のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第２の抵抗と、
上記第５のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３の抵抗及び第６のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと上記第６のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第７のバイポーラトランジスタと、
上記第７のバイポーラトランジスタのエミッタと接地電位ノードとの間に接続された第４の抵抗と、
制御電位ノードと上記第７のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第５の抵抗と、
上記第７のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第２，第３のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
を備えていることを特徴とする。
【００３０】
本発明の実施の一形態に係る増幅回路によれば、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１，第２のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３のバイポーラトランジスタ及び第１のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと上記第１のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第１の抵抗と、
コレクタが上記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続され、ベースが上記第２のバイポーラトランジスタ及び上記第１のダイオード接続バイポーラトランジスタのベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続された第４のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと上記第１のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に接続された第５のバイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと上記第５のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第２の抵抗と、
上記第５のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３の抵抗及び第６のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと上記第６のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第７のバイポーラトランジスタと、
上記第７のバイポーラトランジスタのエミッタと接地電位ノードとの間に接続された第４の抵抗と、
制御電位ノードと上記第７のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第５の抵抗と、
上記第７のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第２，第３のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースが上記第１及び第５のバイポーラトランジスタのエミッタに接続され、キャパシタを介して入力信号がベースに入力され、出力信号がコレクタから出力される信号増幅用バイポーラトランジスタと、
を備えていることを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の基本構成を示す回路図である。
【００３７】
本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１のバイポーラトランジスタＱ１及び抵抗Ｒと、第１のバイポーラトランジスタＱ１に並列接続された第２のバイポーラトランジスタＱ２と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、制御電圧Ｖconを供給されて動作して第１のバイポーラトランジスタＱ１に供給するベース電流を制御する通常温度特性回路１と、温度上昇と共に電流供給量が減少する逆温度特性を有し、制御電圧Ｖconを供給されて動作して第２のバイポーラトランジスタＱ２に供給するベース電流を制御する逆温度特性回路２とを備えており、第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２と抵抗Ｒとの接続ノード、即ち、共通接続された第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタから、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を供給する。
【００３８】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースが第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【００３９】
尚、図１に示す構成においては、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースと第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【００４０】
上述の構成を換言すると、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を協働して供給する２個のエミッタフォロワを構成する第１，第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、第１のバイポーラトランジスタＱ１にベース電流を供給する通常温度特性回路１と、温度上昇と共に電流供給量が減少する逆温度特性を有し、第２のバイポーラトランジスタＱ２にベース電流を供給する逆温度特性回路２とを備えている。
【００４１】
本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、環境温度が上昇すると、通常温度特性回路１から第１のバイポーラトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が増加するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流が増加する一方、逆温度特性回路２から第２のバイポーラトランジスタＱ２へ供給されるベース電流は減少するので、第２のバイポーラトランジスタＱ２のエミッタ電流は減少する。
【００４２】
逆に、環境温度が低下すると、通常温度特性回路１から第１のバイポーラトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が減少するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流が減少する一方、逆温度特性回路２から第２のバイポーラトランジスタＱ２へ供給されるベース電流は増加するので、第２のバイポーラトランジスタＱ２のエミッタ電流は増加する。
【００４３】
従って、第１，第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２により構成される２個のエミッタフォロワが協働して供給するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流の温度変化による変動は相殺され、結果として、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタバイアス電流の温度変化による変動は最小限に抑制される。
【００４４】
また、後述するように、通常温度特性回路１及び逆温度特性回路２は、それぞれ、１段分のオン電圧Ｖbeonによってオンするバイポーラトランジスタの組み合わせにより構成することができるので、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路における制御電圧Ｖconは低電圧化することが可能である。
【００４５】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の具体的構成の一例を示す回路図である。
【００４６】
本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ６と、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたバイポーラトランジスタＱ３及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ５と、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードとトランジスタＱ１のベースとの間に接続された抵抗Ｒ１と、トランジスタＱ１のベースと抵抗Ｒ１との接続ノードとトランジスタＱ３のベースとの間に接続された抵抗Ｒ２と、トランジスタＱ１のベースに一端が接続された抵抗Ｒ３と、コレクタが抵抗Ｒ３の他端に接続され、ベースがトランジスタＱ５，Ｑ６のベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続されたバイポーラトランジスタＱ４と、電源電位ノードとトランジスタＱ１のエミッタとの間に接続されたバイポーラトランジスタＱ２と、制御電位ノードとトランジスタＱ２のベースとの間に接続された抵抗Ｒ４と、トランジスタＱ２のベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ５及びバイポーラトランジスタＱ７と、電源電位ノードとトランジスタＱ７のベースとの間に接続されたバイポーラトランジスタＱ８と、トランジスタＱ８のエミッタと接地電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ６と、制御電位ノードとトランジスタＱ８のベースとの間に接続された抵抗Ｒ７と、トランジスタＱ８のベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたダイオード接続バイポーラトランジスタＱ９，Ｑ１０とを備えている。
【００４７】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースがトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【００４８】
尚、図２に示す構成においては、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースとトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【００４９】
また、図２に示す本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に含まれている抵抗Ｒ２，Ｒ３も、バイアス電流供給回路へのＲＦ信号のリークを阻止するためのものであるので、抵抗Ｒ２，Ｒ３を配設するか否かは任意であり、抵抗Ｒ２，Ｒ３をそれぞれ除去して短絡してもよい。
【００５０】
トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６及び抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から構成される回路は、図１における通常温度特性回路１に相当し、これにエミッタフォロワであるトランジスタＱ１を加えた回路は、通常の温度特性を有するバイアス電流供給回路Ａを構成する。
【００５１】
バイアス電流供給回路Ａは通常の温度特性を有するので、エミッタフォロワであるトランジスタＱ１は、環境温度が上昇すると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに供給するベースバイアス電流を増加させ、環境温度が低下すると、ベースバイアス電流を減少させる。
【００５２】
トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５は、トランジスタＱ１のベース電位を設定するためのカレントミラー回路を構成する。トランジスタＱ６は、トランジスタＱ１の電流値を設定するためのトランジスタであり、そのベース電位は、トランジスタＱ３，Ｑ４，Ｑ５により構成されるカレントミラー回路から供給されている。
【００５３】
抵抗Ｒ１は、トランジスタＱ３の電流値を設定し、抵抗Ｒ２，Ｒ３は、上述のように、バイアス電流供給回路へのＲＦ信号のリークを阻止する。
【００５４】
制御電圧Ｖconにより、電源電位ノードから供給されるトランジスタＱ１のコレクタ電流及びＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタ電流が決定される。
【００５５】
トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０及び抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７から構成される回路は、図１における逆温度特性回路２に相当し、これにエミッタフォロワであるトランジスタＱ２を加えた回路は、通常とは逆の温度特性を有するバイアス電流供給回路Ｂを構成する。
【００５６】
バイアス電流供給回路Ｂは通常とは逆の温度特性を有するので、エミッタフォロワであるトランジスタＱ２は、環境温度が上昇すると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに供給するベースバイアス電流を減少させ、環境温度が低下すると、ベースバイアス電流を増加させる。
【００５７】
トランジスタＱ２のベース電位は、トランジスタＱ７のコレクタ電流と抵抗Ｒ７とによって設定される。
【００５８】
トランジスタＱ８，Ｑ９，Ｑ１０及び抵抗Ｒ５，Ｒ６から構成される回路は、トランジスタＱ７のベース電位を設定するための回路である。
【００５９】
個々のバイポーラトランジスタは通常の温度特性を有するので、トランジスタＱ７に流れるコレクタ電流は、環境温度の上昇に従って増加する一方、環境温度の低下に従って減少する。他方、エミッタフォロワであるトランジスタＱ２のベース電位は、抵抗Ｒ４による電圧降下によって決定される。従って、環境温度が上昇すると、トランジスタＱ２のベース電位は大きく低下する一方、環境温度が低下すると、トランジスタＱ２のベース電位は上昇する。
【００６０】
その結果、エミッタフォロワであるトランジスタＱ２は、低温時には、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに十分なベースバイアス電流を供給するが、高温時には、ベースバイアス電流を供給できなくなる。
【００６１】
従って、トランジスタＱ１，Ｑ２により構成される２個のエミッタフォロワが協働して供給するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流の温度変化による変動は相殺され、結果として、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタバイアス電流の温度変化による変動は最小限に抑制される。
【００６２】
また、バイアス電流供給回路Ａ及びバイアス電流供給回路Ｂは、それぞれ、１段分のオン電圧Ｖbeonによってオンするバイポーラトランジスタの組み合わせにより構成されているので、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路における制御電圧Ｖconは低電圧化することが可能である。
【００６３】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。また、図４は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。図３及び図４において、グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３が、それぞれ環境温度８０℃、３０℃、−２０℃における温度特性を示している。
【００６４】
ここで使用したバイポーラトランジスタは、インジウム・ガリウム・リン／ガリウム・ヒ素（InGaP/GaAs）ヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒはエミッタサイズ４×３０μｍのものを４８本、バイアス電流供給回路においては、トランジスタＱ１はエミッタサイズ４×３０μｍのものを８本、トランジスタＱ２はエミッタサイズ４×３０μｍのものを６本、トランジスタＱ６はエミッタサイズ４×３０μｍのものを２本、トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０がエミッタサイズ４×１０μｍのものを各１本、それぞれ用いている。
【００６５】
また、各抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ１が６００Ω、抵抗Ｒ２が１０００Ω、抵抗Ｒ３が１００Ω、抵抗Ｒ４が１０００Ω、抵抗Ｒ５が６００Ω、抵抗Ｒ６が１７０００Ω、抵抗Ｒ７が２０００Ω、抵抗Ｒ８が２００Ωである。
【００６６】
電源電圧Ｖccは３．４Ｖであり、制御電圧Ｖconは２．０Ｖから３．０Ｖまでの範囲において可変である。但し、上記各設定値は、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定することを想定して、設定されている。
【００６７】
図３のグラフに示すように、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定すると、各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、４６ｍＡ，４２ｍＡ，４５ｍＡと、ほとんど変化していないことが分かる。また、制御電圧Ｖconが変動しても、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の変動は比較的小さく抑制されていることが分かる。
【００６８】
一方、図４のグラフに示すように、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定したときの各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、７５ｍＡ，５２ｍＡ，３０ｍＡと、大きく変化していることが分かる。
【００６９】
即ち、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度変化による変動を最小限に抑制できることが分かる。
【００７０】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の基本構成を示す回路図である。
【００７１】
本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１のバイポーラトランジスタＱ１及び第２のバイポーラトランジスタＱ２と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、制御電圧Ｖconを供給されて動作して第１のバイポーラトランジスタＱ１に供給するベース電流を制御する通常温度特性回路１と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、制御電圧Ｖconを供給されて動作して第２のバイポーラトランジスタＱ２に供給するベース電流を制御することによって、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタから供給されるバイアス電流を制御するバイアス電流補償回路３とを備えており、第１及び第２のバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ２の接続ノード、即ち、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタから、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を供給する。
【００７２】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースが第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【００７３】
尚、図５に示す構成においては、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースと第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【００７４】
上述の構成を換言すると、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を供給するエミッタフォロワを構成する第１のバイポーラトランジスタＱ１と、第１のバイポーラトランジスタＱ１に直列接続された第２のバイポーラトランジスタＱ２と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、第１のバイポーラトランジスタＱ１にベース電流を供給する通常温度特性回路１と、温度上昇と共に電流供給量が増加する通常温度特性を有し、第２のバイポーラトランジスタＱ２にベース電流を供給して、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタから供給されるベースバイアス電流の一部を第２のバイポーラトランジスタＱ２に流すことにより、環境温度上昇に伴うベースバイアス電流の増加を抑制するバイアス電流補償回路３とを備えている。
【００７５】
本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、環境温度が上昇すると、通常温度特性回路１から第１のバイポーラトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が増加するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流が増加する一方、バイアス電流補償回路３から第２のバイポーラトランジスタＱ２へ供給されるベース電流も増加するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流のうち第２のバイポーラトランジスタＱ２に流れる電流が増加し、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタから供給されるバイアス電流の増加が抑制されることになる。
【００７６】
逆に、環境温度が低下すると、通常温度特性回路１から第１のバイポーラトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が減少するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流が減少する一方、バイアス電流補償回路３から第２のバイポーラトランジスタＱ２へ供給されるベース電流も減少するので、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流のうち第２のバイポーラトランジスタＱ２に流れる電流が減少し、バイアス電流補償回路３及び第２のバイポーラトランジスタＱ２によるバイアス電流抑制効果がほぼ消滅し、第１のバイポーラトランジスタＱ１のエミッタ電流の大部分がバイアス電流として供給されることとなる。
【００７７】
従って、第１のバイポーラトランジスタＱ１により構成されるエミッタフォロワが供給するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流の温度変化による変動は相殺され、結果として、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタバイアス電流の温度変化による変動は最小限に抑制される。
【００７８】
また、後述するように、通常温度特性回路１及びバイアス電流補償回路３は、それぞれ、１段分のオン電圧Ｖbeonによってオンするバイポーラトランジスタの組み合わせにより構成することができるので、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路における制御電圧Ｖconは低電圧化することが可能である。
【００７９】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の具体的構成の一例を示す回路図である。
【００８０】
本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたバイポーラトランジスタＱ１，Ｑ５と、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続されたバイポーラトランジスタＱ２及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ４と、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードとトランジスタＱ１のベースとの間に接続された抵抗Ｒ１と、トランジスタＱ１のベースと抵抗Ｒ１との接続ノードとトランジスタＱ２のベースとの間に接続された抵抗Ｒ２と、トランジスタＱ１のベースに一端が接続された抵抗Ｒ３と、コレクタが抵抗Ｒ３の他端に接続され、ベースがトランジスタＱ４，Ｑ５のベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続されたバイポーラトランジスタＱ３と、トランジスタＱ１のエミッタと接地電位ノードとの間に接続されたバイポーラトランジスタＱ６と、コレクタが電源電位ノードに接続され、エミッタがトランジスタＱ６のベースに接続されたバイポーラトランジスタＱ７と、トランジスタＱ７のエミッタと接地電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ４と、制御電位ノードとトランジスタＱ７のベースとの間に接続された抵抗Ｒ５と、トランジスタＱ７のベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ６及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ８，Ｑ９とを備えている。
【００８１】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースがトランジスタＱ１のエミッタに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【００８２】
尚、図６に示す構成においては、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースとトランジスタＱ１のエミッタとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【００８３】
また、図６に示す本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に含まれている抵抗Ｒ２，Ｒ３も、バイアス電流供給回路へのＲＦ信号のリークを阻止するためのものであるので、抵抗Ｒ２，Ｒ３を配設するか否かは任意であり、抵抗Ｒ２，Ｒ３をそれぞれ除去して短絡してもよい。
【００８４】
トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５及び抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３から構成される回路は、図５における通常温度特性回路１に相当し、これにエミッタフォロワであるトランジスタＱ１を加えた回路は、通常の温度特性を有するバイアス電流供給回路Ａを構成する。
【００８５】
バイアス電流供給回路Ａは通常の温度特性を有するので、エミッタフォロワであるトランジスタＱ１は、環境温度が上昇すると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに供給するベースバイアス電流を増加させ、環境温度が低下すると、ベースバイアス電流を減少させる。
【００８６】
トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４は、トランジスタＱ１のベース電位を設定するためのカレントミラー回路を構成する。トランジスタＱ５は、トランジスタＱ１の電流値を設定するためのトランジスタであり、そのベース電位は、トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４により構成されるカレントミラー回路から供給されている。
【００８７】
抵抗Ｒ１は、トランジスタＱ２の電流値を設定し、抵抗Ｒ２，Ｒ３は、上述のように、バイアス電流供給回路へのＲＦ信号のリークを阻止する。
【００８８】
制御電圧Ｖconにより、電源電位ノードから供給されるトランジスタＱ１のコレクタ電流及びＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタ電流が決定される。
【００８９】
トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９及び抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６から構成される回路は、図５におけるバイアス電流補償回路３に相当し、これにトランジスタＱ６を加えた回路を、ここでは、バイアス電流補償回路Ｄとする。
【００９０】
トランジスタＱ７，Ｑ８，Ｑ９及び抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６から構成される回路は、トランジスタＱ１に直列に且つトランジスタＱ５に並列に接続されたトランジスタＱ６のベース電位を設定するための回路である。
【００９１】
個々のバイポーラトランジスタは通常の温度特性を有するので、トランジスタＱ７に流れるエミッタ電流は、環境温度の上昇に従って増加する一方、環境温度の低下に従って減少する。従って、環境温度が上昇すると、トランジスタＱ６のベース電位は上昇し、環境温度が低下すると、トランジスタＱ６のベース電位は低下する。
【００９２】
その結果、エミッタフォロワであるトランジスタＱ１のエミッタ電位は、低温時には相対的に高く維持され、高温時には相対的に大きく低下させられる。
【００９３】
即ち、環境温度が上昇すると、エミッタフォロワであるトランジスタＱ１へ供給されるベース電流が増加するので、トランジスタＱ１のエミッタ電流が増加する一方、トランジスタＱ１に直列に且つトランジスタＱ５に並列に接続されたトランジスタＱ６へ供給されるベース電流も増加するので、トランジスタＱ１のエミッタ電流のうちトランジスタＱ６に流れる電流が増加してトランジスタＱ５に流れる電流よりも多くなり、トランジスタＱ１のエミッタから供給されるバイアス電流の増加が抑制されることになる。
【００９４】
逆に、環境温度が低下すると、トランジスタＱ１へ供給されるベース電流が減少するので、トランジスタＱ１のエミッタ電流が減少する一方、トランジスタＱ６へ供給されるベース電流も減少するので、トランジスタＱ１のエミッタ電流のうちトランジスタＱ６に流れる電流が減少し、バイアス電流補償回路Ｄによるバイアス電流抑制効果がほぼ消滅し、トランジスタＱ１のエミッタ電流の大部分がバイアス電流として供給されることとなる。
【００９５】
従って、トランジスタＱ１により構成されるエミッタフォロワが供給するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流の温度変化による変動は相殺され、結果として、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのコレクタバイアス電流の温度変化による変動は最小限に抑制される。
【００９６】
また、バイアス電流供給回路Ａ及びバイアス電流補償回路Ｄは、それぞれ、１段分のオン電圧Ｖbeonによってオンするバイポーラトランジスタの組み合わせにより構成されているので、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路における制御電圧Ｖconは低電圧化することが可能である。
【００９７】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。図７において、グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ環境温度８０℃、３０℃、−２０℃における温度特性を示している。
【００９８】
尚、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に含まれているバイアス電流供給回路Ａは、一部参照符号が異なっているが、回路構成は、本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に含まれているバイアス電流供給回路Ａと全く同様である。従って、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフは、図４のグラフと全く同様になる。
【００９９】
ここで使用したバイポーラトランジスタは、インジウム・ガリウム・リン／ガリウム・ヒ素（InGaP/GaAs）ヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒはエミッタサイズ４×３０μｍのものを４８本、バイアス電流供給回路においては、トランジスタＱ１はエミッタサイズ４×３０μｍのものを８本、トランジスタＱ５，Ｑ６はエミッタサイズ４×３０μｍのものを各２本、トランジスタＱ７はエミッタサイズ４×１０μｍのものを２本、トランジスタＱ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ８，Ｑ９がエミッタサイズ４×１０μｍのものを各１本、それぞれ用いている。
【０１００】
また、各抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ１が６００Ω、抵抗Ｒ２が１０００Ω、抵抗Ｒ３が１００Ω、抵抗Ｒ４が６０００Ω、抵抗Ｒ５が３０００Ω、抵抗Ｒ６が４００Ωである。
【０１０１】
電源電圧Ｖccは３．４Ｖであり、制御電圧Ｖconは２．０Ｖから３．０Ｖまでの範囲において可変である。但し、上記各設定値は、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定することを想定して、設定されている。
【０１０２】
図７のグラフに示すように、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定すると、各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、６５ｍＡ，６２ｍＡ，５３ｍＡと、ほとんど変化していないことが分かる。また、制御電圧Ｖconが変動しても、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の変動は比較的小さく抑制されていることが分かる。
【０１０３】
一方、図４のグラフに示すように、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定したときの各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、７５ｍＡ，５２ｍＡ，３０ｍＡと、大きく変化していることが分かる。
【０１０４】
即ち、本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度変化による変動を最小限に抑制できることが分かる。
【０１０５】
図８は、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の構成を示す回路図である。
【０１０６】
本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、制御電圧Ｖconが供給される制御電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された抵抗Ｒ１及びバイポーラトランジスタＱ１と、電源電圧Ｖccが供給される電源電位ノードにコレクタが接続され、ベースがトランジスタＱ１のコレクタに接続され、エミッタがトランジスタＱ１のベースに接続されたバイポーラトランジスタＱ２と、トランジスタＱ２のエミッタと接地電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ３と、電源電位ノードにコレクタが接続され、ベースがトランジスタＱ１のベースに共通接続されたバイポーラトランジスタＱ４と、トランジスタＱ４のエミッタと接地電位ノードとの間に接続されたダイオード接続バイポーラトランジスタＱ３と、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードと制御電位ノードとの間に接続された抵抗Ｒ２とを備えており、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードから、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースバイアス電流を供給する。
【０１０７】
増幅回路は、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースがトランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードに接続され、キャパシタＣを介して入力ＲＦ信号ＲＦinがベースに入力され、出力ＲＦ信号ＲＦoutがコレクタから出力されるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒにより構成される。
【０１０８】
尚、図８に示す構成においては、トランジスタＱ４のエミッタとトランジスタＱ３のコレクタとの接続ノードとＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒのベースとの間に、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが挿入接続されているが、チョークインダクタＬを配設するか否かは任意であり、チョークインダクタＬを除去して短絡してもよい。
【０１０９】
本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路は、図１３に示す従来のバイアス電流供給回路を改良したものである。図１３に示す従来のバイアス電流供給回路においては、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１との間に挿入されて直列接続されていたトランジスタＱ２が、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ１との間から除去され、電源電位ノードと接地電位ノードとの間に抵抗Ｒ３と共にトランジスタＱ２、抵抗Ｒ３の順に直列接続されている。
【０１１０】
本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、トランジスタＱ２、Ｑ４がエミッタフォロワとして機能しており、トランジスタＱ２、Ｑ４のベース電位は、トランジスタＱ１により設定される。増幅回路の高出力時には、トランジスタＱ４によりＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒへベースバイアス電流が供給される。
【０１１１】
尚、従来のバイアス電流供給回路においても本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においても、抵抗Ｒ２及びダイオード接続バイポーラトランジスタＱ３は、アイドル電流を流すために用いられている。
【０１１２】
従来のバイアス電流供給回路においては、２個のトランジスタＱ１，Ｑ２が直列接続されているため、トランジスタＱ１，Ｑ２に流れる電流は、抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉcon＝（Ｖcon−２Ｖbeon）／２（Ｖbeonは、トランジスタのオン電圧）によって決定される。従って、トランジスタのオン電圧Ｖbeonが環境温度の変化に応じて変動すると、その変動分が２倍になって電流Ｉconの変動に反映され、電流Ｉconは大きく変動する。例えば、制御電圧Ｖcon＝２．８Ｖとしたときに、トランジスタのオン電圧Ｖbeonが環境温度の変化に応じて１．２Ｖから１．３Ｖに変動したとすると、２段のトランジスタのオン電圧Ｖbeonの変動分は０．１＋０．１＝０．２Ｖとなり、電流Ｉconは０．６６ｍＡから０．３３ｍＡへと大きく変動する。その結果、エミッタフォロワであるトランジスタＱ４の電流値も、温度変化の影響を受けて大きく減少し、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒへのベースバイアス電流の供給量も減少する。
【０１１３】
一方、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路においては、順に直列接続された抵抗Ｒ１及びトランジスタＱ１と、順に直列接続されたトランジスタＱ２及び抵抗Ｒ３とが、相互に並列な回路を構成している。従って、トランジスタのオン電圧Ｖbeonが環境温度の変化に応じて変動したとしても、抵抗Ｒ１に流れる電流Ｉconの変動には１個のトランジスタＱ１のオン電圧Ｖbeon変動分が反映されるだけであり、トランジスタＱ２の定電流性は抵抗Ｒ３によって維持される。その結果、エミッタフォロワであるトランジスタＱ４の電流値の変動も小さく抑制され、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒに供給されるベースバイアス電流の変動も小さく抑制される。
【０１１４】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。図９において、グラフＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ環境温度９０℃、３０℃、−３０℃における温度特性を示している。
【０１１５】
ここで使用したバイポーラトランジスタは、インジウム・ガリウム・リン／ガリウム・ヒ素（InGaP/GaAs）ヘテロ接合バイポーラトランジスタであり、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタRFＴｒはエミッタサイズ４×３０μｍのものを４８本、バイアス電流供給回路においては、トランジスタＱ１，Ｑ２はエミッタサイズ４×１０μｍのものを各１本、トランジスタＱ３はエミッタサイズ４×２０μｍのものを１本、トランジスタＱ４はエミッタサイズ４×３０μｍのものを８本、それぞれ用いている。
【０１１６】
また、各抵抗の抵抗値は、抵抗Ｒ１が６００Ω、抵抗Ｒ２が５０００Ω、抵抗Ｒ３が３０００Ωである。
【０１１７】
電源電圧Ｖccは３．４Ｖであり、制御電圧Ｖconは１．４Ｖから３．０Ｖまでの範囲において可変である。但し、上記各設定値は、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定することを想定して、設定されている。
【０１１８】
図９のグラフに示すように、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定すると、各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、３９ｍＡ，３５ｍＡ，３０ｍＡと、変動が非常に小さく抑制されていることが分かる。
【０１１９】
一方、図１４のグラフに示すように、図１３に示す従来のバイアス電流供給回路を用いた場合、制御電圧Ｖconを２．８Ｖに設定したときの各環境温度におけるＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流は、４５ｍＡ，３５ｍＡ，２７ｍＡと、大きく変化していることが分かる。
【０１２０】
即ち、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いると、ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度変化による変動を最小限に抑制できることが分かる。
【０１２１】
図１０は、本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の変形例の構成を示す回路図である。
【０１２２】
本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路の変形例は、図８に示す本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路に対して、トランジスタＱ３のベース・コレクタ間に挿入接続された抵抗Ｒｃ１と、トランジスタＱ２のベースとトランジスタＱ１のコレクタとの間に挿入接続された抵抗Ｒｃ２とをさらに備えている点が異なっている。
【０１２３】
各トランジスタ、各抵抗、電源電圧Ｖcc、制御電圧Ｖconの設定値を図９の説明に記載したように設定する場合、抵抗Ｒｃ１及び抵抗Ｒｃ２の抵抗値は、それぞれ１０００Ωにするとよい。
【０１２４】
抵抗Ｒｃ１及び抵抗Ｒｃ２を挿入接続することによって、図９のグラフに示す温度特性を実現しつつ、バイアス電流供給回路の出力インピーダンスが低周波において低く、高周波において高くなるので、ＲＦ信号を阻止するためのチョークインダクタＬが不要となる。これらの抵抗を挿入接続しても、直流的には、電流利得が１００以上であれば、バイアス電流の温度特性は図９のグラフに示す温度特性とほぼ同等である。
【０１２５】
上記抵抗Ｒｃ１及び抵抗Ｒｃ２によるＲＦ信号の阻止は、トランジスタのベータの周波数特性を利用した効果であり、直流的にはこれらの抵抗は直列の１０Ω程度の抵抗にしか見えないのが、無線周波数（ＲＦ）の交流的にはこれらの抵抗が直列の１００Ω以上の抵抗に見えるため、ＲＦ信号阻止の効果が得られるものである。
【０１２６】
【発明の効果】
本発明の実施の一形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路によれば、低電源電圧により動作する線形高効率高出力増幅回路におけるコレクタ電流の温度変化による変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の基本構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の具体的構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るバイアス電流供給回路のうちバイアス電流供給回路Ａのみを用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の基本構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の具体的構成の一例を示す回路図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の構成を示す回路図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るバイアス電流供給回路及び増幅回路の変形例の構成を示す回路図である。
【図１１】従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第１の例の回路図である。
【図１２】従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第２の例の回路図である。
【図１３】従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路の第３の例の回路図である。
【図１４】図１３に示す従来のカレントミラー型ベースバイアス電流供給回路を用いた場合における制御電圧Ｖconに対するＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタのコレクタバイアス電流の温度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
RFＴｒ ＲＦ信号増幅用バイポーラトランジスタ
Ｑ バイポーラトランジスタ
Ｃ キャパシタ
Ｌ インダクタ
Ｒ 抵抗
Ｖcc 電源電圧
Ｖcon 制御電圧
１ 通常温度特性回路
２ 逆温度特性回路
３ バイアス電流補償回路
Claims (5)
- 電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１，第２のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３のバイポーラトランジスタ及び第１のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと前記第１のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第１の抵抗と、
コレクタが前記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続され、ベースが前記第２のバイポーラトランジスタ及び前記第１のダイオード接続バイポーラトランジスタのベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続された第４のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと前記第１のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に接続された第５のバイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと前記第５のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第２の抵抗と、
前記第５のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３の抵抗及び第６のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと前記第６のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第７のバイポーラトランジスタと、
前記第７のバイポーラトランジスタのエミッタと接地電位ノードとの間に接続された第４の抵抗と、
制御電位ノードと前記第７のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第５の抵抗と、
前記第７のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第２，第３のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
を備えていることを特徴とするバイアス電流供給回路。 - 前記第１のバイポーラトランジスタのベースと前記第１の抵抗との接続ノードと前記第３のバイポーラトランジスタのベースとの間に挿入接続された第６の抵抗と、
前記第１のバイポーラトランジスタのベースと前記第１の抵抗との接続ノードと前記第４のバイポーラトランジスタのコレクタとの間に挿入接続された第７の抵抗と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のバイアス電流供給回路。 - 電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第１，第２のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３のバイポーラトランジスタ及び第１のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと前記第１のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第１の抵抗と、
コレクタが前記第１のバイポーラトランジスタのベースに接続され、ベースが前記第２のバイポーラトランジスタ及び前記第１のダイオード接続バイポーラトランジスタのベースに共通接続され、エミッタが接地電位ノードに接続された第４のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと前記第１のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に接続された第５のバイポーラトランジスタと、
制御電位ノードと前記第５のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第２の抵抗と、
前記第５のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第３の抵抗及び第６のバイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと前記第６のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第７のバイポーラトランジスタと、
前記第７のバイポーラトランジスタのエミッタと接地電位ノードとの間に接続された第４の抵抗と、
制御電位ノードと前記第７のバイポーラトランジスタのベースとの間に接続された第５の抵抗と、
前記第７のバイポーラトランジスタのベースと接地電位ノードとの間に順に直列接続された第２，第３のダイオード接続バイポーラトランジスタと、
電源電位ノードと接地電位ノードとの間に接続され、ベースが前記第１及び第５のバイポーラトランジスタのエミッタに接続され、キャパシタを介して入力信号がベースに入力され、出力信号がコレクタから出力される信号増幅用バイポーラトランジスタと、
を備えていることを特徴とする増幅回路。 - 前記第１のバイポーラトランジスタのベースと前記第１の抵抗との接続ノードと前記第３のバイポーラトランジスタのベースとの間に挿入接続された第６の抵抗と、
前記第１のバイポーラトランジスタのベースと前記第１の抵抗との接続ノードと前記第４のバイポーラトランジスタのコレクタとの間に挿入接続された第７の抵抗と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載の増幅回路。 - 前記信号増幅用バイポーラトランジスタのベースと前記第１及び第５のバイポーラトランジスタのエミッタとの間に挿入接続されたチョークインダクタをさらに備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載の増幅回路。
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