JP3517766B2 - RF power amplifier circuit and mobile communication terminal device - Google Patents
RF power amplifier circuit and mobile communication terminal deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信用のRF
電力増幅回路、さらにはGaAs・FET(電界効果ト
ランジスタ)を使用するRF電力増幅回路に適用して有
効な技術に関するものであって、たとえばCDMA(符
号分割多次元接続)技術を使ったデジタル方式の携帯電
話端末に利用して有効な技術に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an RF for wireless communication.
The present invention relates to a technology effectively applied to an RF power amplifier circuit using a power amplifier circuit, and further a GaAs FET (field effect transistor), and relates to a digital system using a CDMA (code division multidimensional connection) technology, for example. The present invention relates to a technology effectively used for a mobile phone terminal.
【0002】[0002]
【従来の技術】携帯電話端末などの移動体通信端末装置
では、1GHz以上のマイクロ波領域の無線信号を送信
するために、従来のシリコン・バイポーラ・トランジス
タよりも動作速度の速いデプレッション型GaAs・F
ETを採用したRF増幅電力増幅回路が使用される。2. Description of the Related Art In a mobile communication terminal device such as a mobile phone terminal, in order to transmit a radio signal in a microwave region of 1 GHz or more, a depletion type GaAs F having a faster operation speed than a conventional silicon bipolar transistor is used.
An RF amplification power amplification circuit adopting ET is used.
【0003】また、通信方式としては、周波数利用効率
を高めるために、従来の周波数分割多元接続方式や時分
割多元接続方式に代わって、スペクトル拡散を行う符号
分割多元接続方式いわゆるCDMA技術が注目されてい
る。As a communication system, a so-called CDMA technique, which is a code division multiple access system for performing spread spectrum, has been attracting attention in place of the conventional frequency division multiple access system or time division multiple access system in order to improve frequency utilization efficiency. ing.
【0004】この種の移動体通信端末装置では、まず、
携帯性を高めるために、小型軽量であるとともに、電力
消費が少なくて電池寿命の長いことが要求される。これ
とともに、生産適性および動作の安定性を高めるため
に、無調整であることも要求される。In this type of mobile communication terminal device, first,
In order to enhance portability, it is required to be small and lightweight, consume less power, and have a long battery life. At the same time, no adjustment is required to improve the productivity and the stability of operation.
【0005】また、セルラー方式の携帯電話システム、
とくにCDMA方式のシステムでは、送信電力を必要最
小限に抑えることが、周波数利用効率を高める上で非常
に有効となる。つまり、端末局が基地局のすぐ近くにあ
るときは送信電力を小さくし、離れているときは大きく
することで、CDMA復調の妨げとなる雑音レベルを抑
えることができる。Also, a cellular type mobile phone system,
Particularly in a CDMA system, it is very effective to suppress the transmission power to a necessary minimum in order to improve frequency utilization efficiency. That is, by reducing the transmission power when the terminal station is in the immediate vicinity of the base station and increasing the transmission power when the terminal station is far from the base station, it is possible to suppress the noise level that interferes with CDMA demodulation.
【0006】このためには、送信電力をきめ細かく制御
できるようにすればよい。送信電力の制御は、RF電力
増幅回路の入力レベルを制御するとともに、たとえば
0.02mW〜200mWといった非常に広い出力範囲
にわたって良好な直線性を呈する線形のRF電力増幅回
路を使用すればよい。CDMA方式の移動体通信端末装
置では、最大出力時にも線形動作するようにバイアス設
定された線型動作のRF電力増幅回路が使用される。For this purpose, the transmission power should be controlled finely. The control of the transmission power may be performed by controlling the input level of the RF power amplifier circuit and using a linear RF power amplifier circuit that exhibits good linearity over a very wide output range of 0.02 mW to 200 mW. A CDMA mobile communication terminal device uses a linear operation RF power amplifier circuit that is biased so as to operate linearly even at maximum output.
【0007】なお、移動体通信端末装置については、た
とえば日経BP社刊行「日経エレクトロニクス 199
7年1月13日号(no.680)」65〜90ページ
(特集:携帯電話)などに、その概要が記載されてい
る。Regarding the mobile communication terminal device, for example, "Nikkei Electronics 199" published by Nikkei BP, Inc.
The outline is described in the January 13, 1995 issue (no. 680), pp. 65-90 (special feature: mobile phones).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。However, the present inventors have clarified that the above-mentioned technique has the following problems.
【0009】すなわち、線型増幅回路のバイアス電流は
出力に関係なく一定となる。したがって、最大出力時に
線形動作するようにバイアス設定された線型RF電力増
幅回路は、送信電力がその最大出力を大きく下回ってい
る場合でも、つまり小電力出力時でも、常に、最大出力
時のバイアス電流を流し続ける。これは消費電力の上で
無駄である。そこで、送信電力が小さい場合はバイアス
電流も小さくすることが検討されている。That is, the bias current of the linear amplifier circuit is constant regardless of the output. Therefore, the linear RF power amplifier circuit, which is biased to operate linearly at the maximum output, always has the bias current at the maximum output even when the transmission power is much lower than the maximum output, that is, at the low power output. Keep flowing. This is a waste of power consumption. Therefore, it is considered to reduce the bias current when the transmission power is low.
【0010】しかし、RF電力増幅回路を構成するFE
Tの特性は必ずしも一定ではなく、製造プロセスあるい
は実装等の諸条件によるバラツキがある。このため、バ
イアス電流の設定に際しては、製品ごとに精密なバイア
ス設定を行うか、あるいは送信電力に対して十分なバラ
ツキ余裕を持たせたバイアス設定を行う必要があった。However, the FE that constitutes the RF power amplifier circuit
The characteristic of T is not always constant and varies depending on various conditions such as the manufacturing process and mounting. Therefore, when setting the bias current, it is necessary to set the bias accurately for each product or to set the bias with a sufficient variation margin for the transmission power.
【0011】ところが、前者の場合は、製品ごとに面倒
な調整が必要となるため、生産適性が著しく低下してし
まうという問題が生じる。後者の場合は、送信出力に対
して十分な余裕を持つべく、大きなバイアス電流を流す
ようにしなければならないため、消費電力を増大させて
電池寿命を短くしてしまうという問題が生じる。However, in the former case, since it is necessary to make troublesome adjustments for each product, there arises a problem that productivity is markedly reduced. In the latter case, a large bias current must be passed in order to have a sufficient margin for the transmission output, which causes a problem of increasing the power consumption and shortening the battery life.
【0012】なお、バイアス電圧を無調整で供給する技
術としては、たとえばIEEE Trans. Cir
cuit Theory,vol.CT−12,pp.
586−590,Dec.1965に記載されているよ
うに、シリコン・バイポーラ・トランジスタのコレクタ
電圧/電流特性を利用したバイアス回路が知られてい
る。しかし、そこで開示されているバイアス回路は、シ
リコン・バイポーラ・トランジスタ固有の特性(コレク
タ電圧/電流特性やベース・エミッタ間電圧など)を利
用したものであって、FETには適用できないことが本
発明者らによってあきらかにされた。A technique for supplying the bias voltage without adjustment is, for example, IEEE Trans. Cir
cut Theory, vol. CT-12, pp.
586-590, Dec. As described in 1965, a bias circuit using the collector voltage / current characteristic of a silicon bipolar transistor is known. However, the bias circuit disclosed therein utilizes characteristics peculiar to a silicon bipolar transistor (collector voltage / current characteristics, base-emitter voltage, etc.) and cannot be applied to FETs. Made clear by the men.
【0013】本発明の目的は、たとえば1GHz以上の
マイクロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装
置の小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であると
ともに、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要
することなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率
的なRF電力増幅を可能にする、という技術を提供する
ことにある。The object of the present invention is effective in reducing the size and weight of a mobile communication terminal device using a radio signal in the microwave region of 1 GHz or more and operating for a long time with a battery, and the productivity is remarkably reduced. It is an object of the present invention to provide a technique that enables stable and efficient RF power amplification even under the use condition of a single power supply without requiring individual adjustment.
【0014】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。The above and other objects and features of the present invention will be apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.
【0016】すなわち、ソース接地およびデプレッショ
ン動作によりRF電力増幅回路を形成する第1のFET
とともに、この第1のFETに対して同種のFETであ
って、チャネル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形
成された第2のFETと、正電源電圧から負電圧を発生
して第1のFETと第2のFETの各ゲートに負バイア
ス電圧を分配する可変電圧発生回路と、第2のFETの
ドレイン電流が所定の設定値となるように上記可変電圧
発生回路を制御する負帰還回路を設け、この負帰還回路
の動作によってRF電力増幅回路のバイアス設定を行わ
せる、というものである。That is, the first FET forming the RF power amplifier circuit by the source grounding and depletion operation.
At the same time, a second FET that is the same kind of FET as the first FET and has the same channel length and a small channel width, and the first FET that generates a negative voltage from the positive power supply voltage. And a variable voltage generation circuit that distributes a negative bias voltage to each gate of the second FET, and a negative feedback circuit that controls the variable voltage generation circuit so that the drain current of the second FET becomes a predetermined set value. The bias of the RF power amplifier circuit is set by the operation of the negative feedback circuit.
【0017】上述した手段によれば、RF電力増幅回路
を構成するFETの特性に製造プロセスあるいは実装等
の諸条件によるバラツキがあったとしても、そのFET
に所定の増幅動作を高効率で行わせるのに必要なバイア
ス電圧を、無調整でもって自己整合的に再現性良く設定
することができる。According to the above-mentioned means, even if the characteristics of the FETs forming the RF power amplifier circuit vary due to various conditions such as the manufacturing process or mounting, the FETs are different.
It is possible to set the bias voltage necessary for performing the predetermined amplification operation with high efficiency in a self-aligning manner with good reproducibility without adjustment.
【0018】これにより、たとえば1GHz以上のマイ
クロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の
小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
RF電力増幅を可能にする、という目的が達成される。This is effective for reducing the size and weight of a mobile communication terminal device that uses a radio signal in the microwave region of 1 GHz or more and for operating for a long time on a battery, and at the same time, reduces the suitability for production. The objective is achieved of enabling stable and efficient RF power amplification even under conditions of use of a single power supply, without the need for adjustment.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、ソース接地されデプレッション動作によりRF電力
増幅を行なう第1のFET(J1,J2)と、該第1の
FET(J1,J2)と同種のFETであってチャネル
長が等しくかつチャネル幅が小さく形成された第2のF
ET(Jx)と、該第2のFETのドレイン電圧と基準
電圧との差分を増幅して出力する電圧比較回路(16)
と、該電圧比較回路の出力に基づき、正電源電圧から負
電圧を発生して上記第1のFET(J1,J2)および
第2のFET(Jx)の各ゲートに負バイアス電圧(V
o)を分配する可変電圧発生回路(17)と、上記第1
のFETのゲートと上記可変電圧発生回路の出力側との
間に直列に接続された第1の抵抗(R1,R2)と、上
記第2のFETのゲートと上記可変電圧発生回路の出力
側との間に直列に接続された第2の抵抗(Rx)と、上
記可変電圧発生回路の出力電圧を上記第2のFETのゲ
ートに上記第2の抵抗を直列に介してバイアス電圧とし
て与え、上記ドレイン電圧が上記基準電圧と等しくなる
ような帰還制御を、上記第1のFETのゲートと上記第
2のFETのゲートとの間が互いに交流的に遮断された
状態で行なうことにより、上記第2のFET(Jx)の
ドレイン電流(Ix)が所定の設定値となるように上記
可変電圧発生回路(17)を制御する負帰還回路(1
8)とを具備してなり、上記負帰還回路を形成する上記
可変電圧発生回路の出力電圧が上記第1のFETのゲー
トに上記第1の抵抗を直列に介してバイアス電圧として
与えられるように構成されたものであり、これにより、
携帯電話端末などの移動体通信端末装置の小型軽量化と
電池での長時間動作化に有効であるとともに、生産適性
を著しく低下させる個別の調整を必要することなく、単
一電源の使用条件下でも安定かつ効率的なRF電力増幅
を可能にするという作用が得られる。The invention according to claim 1 of the embodiment of the present invention includes a first FET to perform RF power amplifier by a source grounded depletion operation (J1, J2), said first FET (J1, J2 ) And a second F formed with the same channel length and a small channel width.
ET (Jx), drain voltage of the second FET and reference
Voltage comparison circuit (16) that amplifies and outputs the difference from the voltage
If, based on the output of the voltage comparator circuit, and generates a negative voltage from the positive supply voltage said first FET (J1, J2) and <br/> second negative bias voltage to the gates of the FET (Jx) (V
a variable voltage generator circuit that distributes o) (17), said first
Between the gate of the FET and the output side of the variable voltage generating circuit
A first resistor (R1, R2) connected in series between
Output of the gate of the second FET and the variable voltage generating circuit
A second resistor (Rx) connected in series between the
The output voltage of the variable voltage generating circuit is controlled by the second FET.
To the bias voltage via the second resistor in series
The drain voltage becomes equal to the reference voltage.
Such feedback control is performed by using the gate of the first FET and the gate of the first FET.
The gates of the two FETs were cut off from each other in an alternating manner.
The negative feedback circuit (1) that controls the variable voltage generating circuit (17) so that the drain current (Ix) of the second FET (Jx) becomes a predetermined set value by performing the operation in this state.
And 8) and forming the negative feedback circuit.
The output voltage of the variable voltage generating circuit is the gate of the first FET.
As a bias voltage via the above first resistor in series
Is configured to be given by
It is effective in reducing the size and weight of mobile communication terminal devices such as mobile phone terminals and operating for a long time with batteries, and under the condition of using a single power supply without the need for individual adjustment that significantly reduces productivity. However, it is possible to obtain the effect of enabling stable and efficient RF power amplification.
【0020】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
のものに加えて、第1のFET(J1,J2)は線型増
幅回路を形成することを特徴としたものであり、これに
より、たとえばCDMA方式の通信に適した電力増幅特
性を確保することができるという作用が得られる。The invention described in claim 2 is characterized in that, in addition to the structure described in claim 1, the first FET (J1, J2) forms a linear amplifier circuit. For example, it is possible to obtain the effect that the power amplification characteristic suitable for the communication of the CDMA system can be secured.
【0021】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載のものに加えて、第1のFET(J1,J2)
と第2のFET(Jx)を同一半導体チップ上に熱的な
結合状態で形成したものであり、これにより、第1のF
ET(J1,J2)と第2のFET(Jx)の互いの相
似関係が一層緊密となって、バイアス設定の精度がさら
に高められるという作用が得られる。According to the invention described in claim 3, in addition to the invention described in claim 1 or 2, the first FET (J1, J2) is provided.
And the second FET (Jx) are formed on the same semiconductor chip in a thermally coupled state.
The similar relationship between the ET (J1, J2) and the second FET (Jx) becomes closer to each other, and the effect of further improving the accuracy of bias setting is obtained.
【0022】請求項4に記載の発明は、請求項1から3
に記載のものに加えて、負帰還回路(18)によって制
御される第2のFET(Jx)のドレイン電流(Ix)
値を外部(60)からの信号に応じて設定する可変設定
回路を備えたものであり、これにより、RF電力増幅回
路のバイアス条件を外部(60)からきめ細かく設定す
ることができるという作用が得られる。The invention described in claim 4 is the invention according to claims 1 to 3.
And the drain current (Ix) of the second FET (Jx) controlled by the negative feedback circuit (18).
This is provided with a variable setting circuit that sets the value according to a signal from the outside (60), and this has the effect that the bias condition of the RF power amplifier circuit can be finely set from the outside (60). To be
【0023】[0023]
【0024】[0024]
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【0027】[0027]
【0028】[0028]
【0029】[0029]
【0030】[0030]
【0031】[0031]
【0032】[0032]
【0033】請求項5に記載の発明は、ソース接地され
デプレッション動作によりRF電力増幅を行なう第1の
FET(J1,J2)と、該第1のFET(J1,J
2)と同種のFETであってチャネル長が等しくかつチ
ャネル幅が小さく形成された第2のFET(Jx)と、
該第2のFETのドレイン電圧と基準電圧との差分を増
幅して出力する電圧比較回路(16)と、該電圧比較回
路の出力に基づき、正電源電圧から負電圧を発生して上
記第1のFET(J1,J2)および第2のFET(J
x)の各ゲートに負バイアス電圧(Vo)を分配する可
変電圧発生回路(17)と、上記第1のFETのゲート
と上記可変電圧発生回路の出力側との間に直列に接続さ
れた第1の抵抗(R1,R2)と、上記第2のFETの
ゲートと上記可変電圧発生回路の出力側との間に直列に
接続された第2の抵抗(Rx)と、上記可変電圧発生回
路の出力電圧を上記第2のFETのゲートに上記第2の
抵抗を直列に介してバイアス電圧として与え、上記ドレ
イン電圧が上記基準電圧と等しくなるような帰還制御
を、上記第1のFETのゲートと上記第2のFETのゲ
ートとの間が互いに交流的に遮断された状態で行なうこ
とにより、上記第2のFET(Jx)のドレイン電流
(Ix)が所定の設定値となるように上記可変電圧発生
回路(17)を制御する負帰還回路(18)とを有する
とともに、上記負帰還回路を形成する上記可変電圧発生
回路の出力電圧が上記第1のFETのゲートに上記第1
の抵抗を直列に介してバイアス電圧として与えられるよ
うに構成され、送信出力に応じて上記設定値を可変制御
する制御手段(50,60)を具備するようにしたもの
であり、これにより、携帯電話端末などの移動体通信端
末装置の小型軽量化と電池での長時間動作化を達成でき
るとともに、個別の調整を不要にしてその生産適性を向
上させることができるという作用が得られる。[0033] The invention of claim 5 includes a first FET to perform RF power amplifier by a source grounded depletion operation (J1, J2), said first FET (J1, J
A second FET (Jx) which is of the same type as 2) and has the same channel length and a small channel width;
Increase the difference between the drain voltage of the second FET and the reference voltage.
And a voltage comparison circuit (16) for outputting in a wide range and the voltage comparison circuit (16).
Based on the output of the road, above the positive supply voltage to generate a negative voltage
Serial first FET (J1, J2) and a second FET (J
x), a variable voltage generating circuit (17) for distributing a negative bias voltage (Vo) to each gate, and the gate of the first FET
Connected in series between the output side of the
Of the first resistor (R1, R2) and the second FET
In series between the gate and the output side of the variable voltage generation circuit
The connected second resistor (Rx) and the variable voltage generating circuit
The output voltage of the path to the gate of the second FET
Apply a resistor as a bias voltage through the series and
Feedback control so that the in-voltage becomes equal to the above reference voltage
The gate of the first FET and the gate of the second FET.
Be sure to carry out with the terminals isolated from each other.
And by, with the second drain current of FET (Jx) (Ix) has a negative feedback circuit (18) for controlling the variable voltage generating circuit (17) to a predetermined setting value, the negative Variable voltage generation that forms a feedback circuit
The output voltage of the circuit is the gate of the first FET
It is given as a bias voltage through the resistance of
The control means (50, 60) for variably controlling the set value in accordance with the transmission output is provided , whereby the size and weight of the mobile communication terminal device such as a mobile phone terminal can be reduced. With this, it is possible to achieve a long-time operation with a battery and to improve the production suitability without requiring individual adjustment.
【0034】[0034]
【0035】[0035]
【0036】[0036]
【0037】[0037]
【0038】[0038]
【0039】[0039]
【0040】以下、本発明の好適な実施態様を図面を参
照しながら説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0041】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。In the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
【0042】図1は本発明の技術が適用された移動体通
信端末装置の概略構成を示す。FIG. 1 shows a schematic configuration of a mobile communication terminal device to which the technique of the present invention is applied.
【0043】同図に示す移動体通信端末装置はCDMA
方式による携帯電話端末として構成され、RF電力増幅
回路10、出力整合回路13、RF受信プリアンプ2
0、分波器(またはアンテナ切換器)31、無線送受信
アンテナ32、送信側周波数変換回路(アップバータ)
41、受信側周波数変換回路(ダウンバータ)42、周
波数変換用のローカル信号を発生する周波数合成回路4
3、送受信IF部および各種制御信号の送受信機能を含
むベースバンドユニット50、論理制御ユニット60、
操作部および表示部を含む操作パネル61、送話器と受
話器からなるヘッドセット62、および装置全体の動作
電源(Vdd)を賄う内蔵電池70などを有する。The mobile communication terminal device shown in FIG.
Configured as a mobile phone terminal according to the method, an RF power amplification circuit 10, an output matching circuit 13, and an RF reception preamplifier 2
0, duplexer (or antenna switching device) 31, wireless transmission / reception antenna 32, transmission side frequency conversion circuit (upverter)
41, a reception side frequency conversion circuit (downverter) 42, a frequency synthesis circuit 4 for generating a local signal for frequency conversion
3, a baseband unit 50 including a transmission / reception IF unit and various control signal transmission / reception functions, a logic control unit 60,
It has an operation panel 61 including an operation unit and a display unit, a headset 62 including a transmitter and a receiver, a built-in battery 70 for supplying an operating power supply (Vdd) of the entire apparatus, and the like.
【0044】ここで、装置全体は内蔵電池70から供給
される正電圧電源(Vdd)によって動作するように構
成されている。Here, the entire apparatus is constructed so as to be operated by the positive voltage power source (Vdd) supplied from the built-in battery 70.
【0045】RF電力増幅回路10は、前段12と終段
11の多段構成であり、各増幅段11,12はそれぞ
れ、デプレッション動作する接合型のGaAs・FET
J1,J2を用いて構成されている。The RF power amplifier circuit 10 has a multi-stage structure of a front stage 12 and a final stage 11, and each of the amplification stages 11 and 12 is a junction type GaAs-FET that performs depletion operation.
It is configured using J1 and J2.
【0046】各増幅段11,12のFETJ1,J2は
それぞれ、ソース接地型の線型増幅回路を形成し、共通
のバイアス発生回路14から分配されるゲートバイアス
電圧(Vo)で線型増幅動作するようにバイアスされな
らがら、周波数変換回路41にて所定の送信周波数に変
換された無線信号Rinを一定利得で電力増幅する。The FETs J1 and J2 of the amplification stages 11 and 12 respectively form a source-grounded linear amplification circuit, and perform a linear amplification operation with the gate bias voltage (Vo) distributed from the common bias generation circuit 14. While being biased, the frequency conversion circuit 41 power-amplifies the radio signal Rin converted into a predetermined transmission frequency with a constant gain.
【0047】各FETJx,J1,J2のゲートバイア
ス電圧供給路にはそれぞれ抵抗Rx,R1,R2が直列
に介在させられているとともに、各抵抗Rx,R1,R
2と可変電圧発生回路17の間に容量素子Cpが並列に
挿入さている。これにより、各FETJx,J1,J2
のゲート間が互いに交流(高周波)的に遮断(デカップ
リング)され、FETでの回り込み干渉が防止されるよ
うになっている。Resistors Rx, R1 and R2 are respectively provided in series in the gate bias voltage supply paths of the FETs Jx, J1 and J2, and the resistors Rx, R1 and R are also provided.
A capacitor Cp is inserted in parallel between 2 and the variable voltage generator 17. Thereby, each FET Jx, J1, J2
The gates of the FETs are blocked (decoupled) from each other in an alternating current (high frequency) manner to prevent the wraparound interference in the FETs.
【0048】FETの種類によっては、各FETJx,
J1,J2にゲートリークがあって、そのゲートリーク
による抵抗Rx,R1,R2での電圧降下が無視できな
いような場合もある。このような場合は、R1とRxの
抵抗値比がFETJ1とJxのチャネル幅比の逆数とな
るように設定し、同様に、R2とRxの抵抗値比がFE
TJ2とJxのチャネル幅比の逆数となるように設定す
ることにより、上記ゲートリークによる影響を相殺させ
ることができる。Depending on the type of FET, each FET Jx,
In some cases, there is a gate leak in J1 and J2, and the voltage drop across the resistors Rx, R1 and R2 due to the gate leak cannot be ignored. In such a case, the resistance value ratio of R1 and Rx is set to be the reciprocal of the channel width ratio of FET J1 and Jx, and similarly, the resistance value ratio of R2 and Rx is FE.
By setting the reciprocal of the channel width ratio of TJ2 and Jx, it is possible to cancel the influence of the gate leak.
【0049】バイアス発生回路14は、FETJx、可
変設定回路15、電圧比較回路16、可変電圧発生回路
17、容量素子C1、抵抗R3などにより構成されてい
る。The bias generation circuit 14 is composed of a FET Jx, a variable setting circuit 15, a voltage comparison circuit 16, a variable voltage generation circuit 17, a capacitance element C1, a resistor R3 and the like.
【0050】FETJxはバイアス発生のためのダミー
FETである。このダミーFETJxは、RF電力増幅
を行うFETJ1,J2に対して、同一半導体チップ上
に熱的な結合状態で形成された同種のFETであって、
チャネル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形成され
ている。The FET Jx is a dummy FET for generating a bias. The dummy FET Jx is a FET of the same type formed on the same semiconductor chip in a thermally coupled state with respect to the FETs J1 and J2 that perform RF power amplification,
The channel length is the same and the channel width is small.
【0051】抵抗R3は、ダミーFETJxのドレイン
と電源電位Vddの間に接続されてドレイン負荷をな
す。この抵抗R3の両端には、ダミーFETJxのドレ
イン電流Ixに応じた電圧Vx(=R3×Ix)が現れ
る。つまり、抵抗R3は、ダミーFETJxのドレイン
電流Ixを電圧変換する。The resistor R3 is connected between the drain of the dummy FET Jx and the power supply potential Vdd to form a drain load. A voltage Vx (= R3 × Ix) corresponding to the drain current Ix of the dummy FET Jx appears at both ends of the resistor R3. That is, the resistor R3 converts the drain current Ix of the dummy FET Jx into a voltage.
【0052】可変設定回路15は、外部からの信号によ
り出力電圧Vrが電気的に可変設定される可変電圧源1
51を用いて構成されている。この可変電圧源151の
出力電圧Vrは、論理制御ユニット60が送信電力に応
じて生成するデジタル制御信号によって可変設定され
る。The variable setting circuit 15 is a variable voltage source 1 whose output voltage Vr is electrically variably set by a signal from the outside.
It is configured using 51. The output voltage Vr of the variable voltage source 151 is variably set by the digital control signal generated by the logic control unit 60 according to the transmission power.
【0053】電圧比較回路16は、十分に大きな増幅利
得を有する演算増幅器を用いて構成され、ダミーFET
Jxのドレイン電圧Vxと可変電圧源151の出力電圧
Vrを比較してその差分を増幅・出力する。この電圧比
較回路16の出力は可変電圧発生回路17に制御信号と
して与えられる。The voltage comparison circuit 16 is constructed by using an operational amplifier having a sufficiently large amplification gain, and is a dummy FET.
The drain voltage Vx of Jx is compared with the output voltage Vr of the variable voltage source 151, and the difference is amplified and output. The output of the voltage comparison circuit 16 is given to the variable voltage generation circuit 17 as a control signal.
【0054】可変電圧発生回路17は、正電源電圧(V
dd)から負電圧(Vo)を発生する回路であって、比
較回路16の出力によって出力電圧Voが可変制御され
るように構成されている。容量素子C1はバイアス発生
回路17の出力電圧Voを平滑(直流化)する。The variable voltage generating circuit 17 has a positive power supply voltage (V
It is a circuit that generates a negative voltage (Vo) from dd), and is configured such that the output voltage Vo is variably controlled by the output of the comparison circuit 16. The capacitive element C1 smoothes (converts to DC) the output voltage Vo of the bias generation circuit 17.
【0055】上記出力電圧Voは、抵抗Rxを直列に介
して上記ダミーFETJxのゲートにバイアス電圧とし
て与えられる。これにより、上記ドレイン電流Ixが上
記可変電圧源151によって与えられる設定値(Vr)
と等しくなるような直流負帰還制御が行われるようにな
っている。すなわち、FETJx、可変設定回路15、
電圧比較回路16、可変電圧発生回路17、容量素子C
1、抵抗R3は、ダミーFETJxのドレイン電流Ix
が所定の設定値(Vdd−R3×Ix=Vr)となるよ
うに上記バイアス電圧(Vo)を可変制御する負帰還回
路18を形成する。The output voltage Vo is applied as a bias voltage to the gate of the dummy FET Jx via the resistor Rx in series. Thereby, the drain current Ix is a set value (Vr) given by the variable voltage source 151.
DC negative feedback control is performed so as to be equal to. That is, the FET Jx, the variable setting circuit 15,
Voltage comparison circuit 16, variable voltage generation circuit 17, capacitance element C
1. The resistance R3 is the drain current Ix of the dummy FET Jx.
Forms a negative feedback circuit 18 that variably controls the bias voltage (Vo) so that the voltage becomes a predetermined set value (Vdd-R3 × Ix = Vr).
【0056】ベースバンドユニット50は、詳細な図示
は省略するが、CDMA方式の無線送信信号の発生およ
び受信・復調の機能に加えて、無線受信信号の電界強度
レベルを検出する検出手段、および/または無線通信相
手局からフィードバックされてくる自局送信電波の電界
強度情報を取得する受信手段を内蔵している。Although not shown in detail, the baseband unit 50 has a function of generating and receiving / demodulating a radio transmission signal of the CDMA system, a detecting means for detecting the electric field strength level of the radio reception signal, and / or Alternatively, it has a built-in receiving means for acquiring the electric field strength information of the radio wave transmitted by the local station which is fed back from the radio communication partner station.
【0057】論理制御ユニット60は、これも詳細な図
示は省略するが、携帯電話端末として通常必要となるシ
ステム制御機能に加えて、上記検出手段が検出した受信
電界強度レベル、または上記受信手段が受信した受信電
界強度情報に基づいて、送信電力が必要最小限となるよ
うな最適化設定を行う制御手段と、この制御手段の設定
に連動して、FETJ1,J2のドレインバイアス電流
が線型増幅動作の維持に最低必要な大きさとなるように
FETJxのドレイン電流を設定する制御手段を備えて
いる。Although not shown in detail in the figure, the logic control unit 60 has, in addition to the system control function normally required for a mobile phone terminal, the reception electric field intensity level detected by the detection means or the reception field strength level detected by the reception means. Based on the received electric field strength information received, control means for optimizing the transmission power to the required minimum, and the drain bias currents of the FETs J1 and J2 are linearly amplified in conjunction with the setting of the control means. Is provided with a control means for setting the drain current of the FET Jx so as to have a minimum required value for maintaining the above.
【0058】上記制御手段からの制御情報は、デジタル
信号の形でRF電力増幅回路10の可変設定回路15に
外部制御信号として与えられる。The control information from the control means is given to the variable setting circuit 15 of the RF power amplifier circuit 10 as an external control signal in the form of a digital signal.
【0059】なお、上記の制御手段は、マイクロ回路化
された汎用制御手段いわゆるMPUあるいはCPUを用
いてソフトウェア的に構成することができる。The above-mentioned control means can be constructed by software using a general-purpose control means so-called MPU or CPU which is made into a microcircuit.
【0060】次に、動作について説明する。Next, the operation will be described.
【0061】上述したように、ダミーFETJxのゲー
トバイアス電圧(Vo)は、そのFETJxに流れるド
レイン電流Ixが所定の大きさとなるように可変制御さ
れる。このダミーFETJxは、RF増幅段をなすFE
TJ1,J2に対して、同種のFETであって、チャネ
ル長が等しく、かつチャネル幅が小さく形成されてい
る。As described above, the gate bias voltage (Vo) of the dummy FET Jx is variably controlled so that the drain current Ix flowing through the FET Jx has a predetermined magnitude. This dummy FET Jx is an FE that forms an RF amplification stage.
The FETs of the same type are formed to have the same channel length and a smaller channel width than TJ1 and J2.
【0062】したがって、ダミーFETJxに与えられ
るゲートバイアス電圧(Vo)を上記FETJ1,J2
のゲートバイアス電圧(Vo)として与えることによ
り、上記FETJ1,J2には、ダミーFETJxに流
れるドレイン電流Ixに対して常に一定の比例関係を持
つドレイン電流がバイアス電流として流れるようにな
る。これにより、FETJ1,J2のゲートバイアス電
圧(Vo)も、ダミーFETJxの場合と同様、そのF
ETJ1,J2に流れるドレインバイアス電流が所定の
大きさとなるように可変制御される。このドレインバイ
アス電流の制御値は上記可変設定回路15により設定さ
れる。Therefore, the gate bias voltage (Vo) applied to the dummy FET Jx is set to the above FETs J1 and J2.
Of the gate bias voltage (Vo), a drain current having a constant proportional relationship with the drain current Ix flowing through the dummy FET Jx flows as a bias current through the FETs J1 and J2. As a result, the gate bias voltage (Vo) of the FETs J1 and J2 is the same as that of the dummy FET Jx.
The drain bias currents flowing through ETJ1 and J2 are variably controlled to have a predetermined magnitude. The control value of the drain bias current is set by the variable setting circuit 15.
【0063】このように、上述したRF電力増幅回路1
0では、増幅段11,12を構成するFETJ1,J2
にゲートバイアス電圧(Vo)を与えるに際し、目的と
するドレインバイアス電流を最初に設定することで、こ
の設定したドレインバイアス電流が流れるようなゲート
バイアス電圧が負帰還制御動作によって自己整合的に可
変設定される。そして、そのドレインバイアス電流の設
定は、上記可変設定回路15にて任意に行うことができ
る。Thus, the RF power amplifier circuit 1 described above is used.
In 0, FETs J1 and J2 that constitute the amplification stages 11 and 12
When a gate bias voltage (Vo) is applied to the gate bias voltage, the target drain bias current is first set, and the gate bias voltage at which the set drain bias current flows is variably set in a self-aligned manner by the negative feedback control operation. To be done. Then, the drain bias current can be arbitrarily set by the variable setting circuit 15.
【0064】これにより、RF電力増幅回路10の増幅
段11,12を構成するFETJ1,J2の特性に製造
プロセスあるいは実装等の諸条件によるバラツキがあっ
たとしても、そのFETJ1,J2に所定の増幅動作を
行わせるのに最適なバイアス電圧(Vo)を、無調整で
もって自己整合的に再現性良く設定することができる。As a result, even if the characteristics of the FETs J1 and J2 forming the amplification stages 11 and 12 of the RF power amplifier circuit 10 vary depending on various conditions such as the manufacturing process or mounting, the FETs J1 and J2 are amplified to a predetermined level. The optimal bias voltage (Vo) for performing the operation can be set in a self-aligning manner with good reproducibility without adjustment.
【0065】したがって、たとえば1GHz以上のマイ
クロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の
小型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
RF電力増幅を行わせることができる。Therefore, for example, it is effective in reducing the size and weight of a mobile communication terminal device using a radio signal in the microwave region of 1 GHz or more and operating for a long time on a battery, and individual adjustments that significantly reduce the suitability for production. It is possible to perform stable and efficient RF power amplification even under the use condition of a single power source, without the need for.
【0066】また、上述したRF電力増幅回路10を用
いてCDMA方式の移動体通信端末装置を構成した場
合、送信電力を最適化のために大幅に可変設定しても、
それによって設定された送信電力に応じて常に最適化さ
れたバイアス条件を自動的に与えるようにすることがで
きる。Further, when a CDMA mobile communication terminal device is constructed using the RF power amplifier circuit 10 described above, even if the transmission power is set to a large degree for optimization,
As a result, it is possible to automatically give a bias condition that is always optimized according to the set transmission power.
【0067】さらに、FETJ1,J2,Jxを同一半
導体チップ上に熱的な結合状態で形成することにより、
J1,J2とJxの互いの相似関係が一層緊密となり、
これによりバイアス設定の精度をさらに高めることが可
能となる。Further, by forming the FETs J1, J2 and Jx on the same semiconductor chip in a thermally coupled state,
The similar relationship between J1, J2 and Jx has become even closer,
This makes it possible to further improve the accuracy of bias setting.
【0068】図2は、図1に示したRF電力増幅回路1
0の動作特性を示す。FIG. 2 shows the RF power amplifier circuit 1 shown in FIG.
An operating characteristic of 0 is shown.
【0069】同図(A)(B)において、IdはFET
J1(J2)のドレイン電流、VgはそのFETJ1
(J2)のゲートバイアス電圧を示す。In FIGS. 9A and 9B, Id is FET
The drain current of J1 (J2), Vg is the FET J1
The gate bias voltage of (J2) is shown.
【0070】同図(A)は最大出力が得られるようにド
レインバイアス電流Ioを設定した場合を示す。この場
合、ドレインバイアス電流Ioは、ドレイン電流の線形
変化領域のほぼ中心に設定される。ゲートバイアス電圧
(Vo)は、上述したバイアス発生回路14にて行われ
る負帰還動作により、所定のドレインバイアス電流Io
が流れるように可変制御される。FETJ1(J2)
は、そのドレインバイアス電流Ioが流れる中で入力信
号を線型増幅する。FIG. 9A shows the case where the drain bias current Io is set so that the maximum output is obtained. In this case, the drain bias current Io is set substantially at the center of the linear change region of the drain current. The gate bias voltage (Vo) is a predetermined drain bias current Io due to the negative feedback operation performed by the bias generation circuit 14 described above.
Is variably controlled to flow. FET J1 (J2)
Linearly amplifies the input signal while the drain bias current Io flows.
【0071】同図(B)はドレインバイアス電流Ioを
小さく設定した場合を示す。この場合、ドレインバイア
ス電流Ioは、ドレイン電流の線形変化領域の中心をか
なり下回ったところに設定される。これにより、線型増
幅が行われるドレイン電流の振幅範囲は狭くなるが、低
出力動作時においては、ドレインバイアス電流Ioが小
さいことによる消費電力の削減が可能となる。この場合
も、ゲートバイアス電圧(Vo)は、上述したバイアス
発生回路14にて行われる負帰還動作により、小さく設
定されたドレインバイアス電流Ioが流れるように可変
制御される。FIG. 7B shows the case where the drain bias current Io is set small. In this case, the drain bias current Io is set at a position much lower than the center of the linear change region of the drain current. As a result, the amplitude range of the drain current for performing the linear amplification is narrowed, but at the time of low output operation, it is possible to reduce the power consumption due to the small drain bias current Io. Also in this case, the gate bias voltage (Vo) is variably controlled by the negative feedback operation performed by the bias generation circuit 14 described above so that the drain bias current Io that is set small flows.
【0072】ここで注目すべきことは、まずドレインバ
イアス電流Ioを設定することで、その設定したドレイ
ンバイアス電流Ioが流れるようなゲートバイアス電圧
(Vo)が自動的に設定されることである。つまり、通
常はゲートバイアスの結果として現れるドレインバイア
ス電流Ioを、ここではそのゲートバイアスを意識する
ことなく、いきなり設定することができる。これによ
り、線型増幅動作を行わせるのに必要最小限のドレイン
バイアス電流Ioをきめ細かく設定して、必要以上のバ
イアス電流を流し続ける無駄を回避することが可能とな
る。It should be noted here that, by first setting the drain bias current Io, the gate bias voltage (Vo) at which the set drain bias current Io flows is automatically set. That is, the drain bias current Io that normally appears as a result of the gate bias can be set suddenly here without being aware of the gate bias. This makes it possible to finely set the minimum necessary drain bias current Io for performing the linear amplification operation, and avoid waste of continuing to flow a bias current more than necessary.
【0073】図3は、図1のバイアス発生回路14付近
に着目したRF電力増幅回路10の詳細回路図を示す。FIG. 3 is a detailed circuit diagram of the RF power amplifier circuit 10 focusing on the vicinity of the bias generation circuit 14 of FIG.
【0074】同図において、可変電圧発生回路17は、
発振回路171、可変利得回路(VCA)172、チャ
ージポンプ回路173により構成される。チャージポン
プ回路173は、受動素子である容量素子C1,C2と
ダイオードD1,D2により構成される。発振回路17
1の発振出力は可変利得回路172を介してチャージポ
ンプ回路173に与えられる。In the figure, the variable voltage generating circuit 17 is
The oscillator circuit 171, the variable gain circuit (VCA) 172, and the charge pump circuit 173 are included. The charge pump circuit 173 is composed of capacitive elements C1 and C2 which are passive elements and diodes D1 and D2. Oscillation circuit 17
The oscillation output of 1 is given to the charge pump circuit 173 via the variable gain circuit 172.
【0075】チャージポンプ回路173では、発振回路
171から可変利得回路172を介して出力されるパル
ス電流を、ダイオードD1,D2で電流方向別にスイッ
チングしてC1,C2に流すことにより、容量素子C1
に負電圧をチャージさせる。このC1にチャージされた
負電圧がゲートバイアス電圧(Vo)として出力され、
FETJx,J1,J2の各ゲートに分配される。In the charge pump circuit 173, the pulse current output from the oscillating circuit 171 through the variable gain circuit 172 is switched by the diodes D1 and D2 for each current direction to flow to C1 and C2, whereby the capacitive element C1 is obtained.
Is charged with a negative voltage. The negative voltage charged in C1 is output as the gate bias voltage (Vo),
It is distributed to each gate of FETs Jx, J1, and J2.
【0076】C2にチャージされる負電圧(Vo)の大
きさは、可変利得回路172の伝達利得によって変化す
る。可変利得回路172の伝達利得は、ダミーFETJ
1のドレイン電流Ixを所定の設定値(Vr)と比較す
る比較回路16の出力によって可変制御される。これに
より、上記ゲートバイアス電圧(Vo)は、FETJ
x,J1,J2にそれぞれ所定のドレイン電流が流れる
ような大きさに負帰還制御される。可変利得回路172
は、たとえばMOSトランジスタによる可変抵抗減衰回
路を使うことができる。The magnitude of the negative voltage (Vo) charged in C2 changes depending on the transfer gain of the variable gain circuit 172. The transfer gain of the variable gain circuit 172 is the dummy FET J
It is variably controlled by the output of the comparison circuit 16 that compares the drain current Ix of 1 with a predetermined set value (Vr). As a result, the gate bias voltage (Vo) becomes
Negative feedback control is performed so that a predetermined drain current flows through x, J1, and J2. Variable gain circuit 172
Can use, for example, a variable resistance attenuation circuit using MOS transistors.
【0077】抵抗R4は、容量素子C1に並列に接続し
てC1の放電回路を形成することにより、上記ゲートバ
イアス電圧(Vo)の立ち下がり応答を速くする。The resistor R4 is connected in parallel to the capacitive element C1 to form a discharge circuit for C1, thereby speeding the falling response of the gate bias voltage (Vo).
【0078】この場合、能動回路である発振回路171
と可変利得回路172は共に正電源電圧(Vdd)で動
作する回路で構成されている。これにより、負電圧の可
変制御を正電圧系のシステムおよび回路によって簡単か
つ円滑に行わせることができる。In this case, the oscillator circuit 171 which is an active circuit
The variable gain circuit 172 and the variable gain circuit 172 are both configured to operate with a positive power supply voltage (Vdd). As a result, the variable control of the negative voltage can be easily and smoothly performed by the positive voltage system and circuit.
【0079】上記ゲートバイアス電圧(Vo)は、可変
設定回路15によって設定されるドレイン電流が流れる
ように負帰還制御される。したがって、受信信号の電界
強度あるいは無線通信相手局からフィードバックされて
くる自局送信電波の電界強度情報に応じて送信電力の最
適化制御を行うに際し、その制御に連動して上記可変設
定回路15の設定値も最適化制御すれば、どのような送
信電力でも常に、最小限の消費電力でもって線型動作に
よる電力増幅を行わせることができる。The gate bias voltage (Vo) is negatively feedback controlled so that the drain current set by the variable setting circuit 15 flows. Therefore, when the transmission power optimization control is performed according to the electric field intensity of the received signal or the electric field intensity information of the local station transmitted radio wave fed back from the wireless communication partner station, the variable setting circuit 15 of the variable setting circuit 15 is linked with the control. If the set value is also controlled to be optimized, it is possible to always perform power amplification by a linear operation with minimum transmission power regardless of transmission power.
【0080】図4は、本発明で使用するFETJx,J
1,J2のレイアウトパターンを模式的に示す。FIG. 4 shows FETs Jx and J used in the present invention.
Layout patterns of 1 and J2 are schematically shown.
【0081】同図において、GはFETのゲート電極パ
ターン、Lはそのチャネル長、Wはそのチャネル幅をそ
れぞれ示す。同図に示すように、バイアス発生回路14
のダミーFETJxは、RF電力増幅段11,12のF
ETJ1,J2に対して、同一半導体チップ上に熱的な
結合状態で形成されるとともに、チャネル長Lが等し
く、かつチャネル幅が小さく形成されている。In the figure, G indicates the gate electrode pattern of the FET, L indicates its channel length, and W indicates its channel width. As shown in FIG.
The dummy FET Jx of is the F of the RF power amplification stages 11 and 12.
ETJ1 and J2 are formed on the same semiconductor chip in a thermally coupled state, and have the same channel length L and a small channel width.
【0082】このように、FETJ1,J2,Jxを同
一半導体チップ上に熱的な結合状態で形成することによ
り、J1,J2とJxの互いの相似関係が一層緊密とな
り、これによりバイアス設定の精度をさらに高めること
ができる。As described above, by forming the FETs J1, J2 and Jx on the same semiconductor chip in a thermally coupled state, the similar relationship between J1, J2 and Jx becomes more close to each other, whereby the bias setting accuracy is improved. Can be further increased.
【0083】図5は、可変設定回路15に用いられる可
変電圧源151の構成例を示す。FIG. 5 shows a configuration example of the variable voltage source 151 used in the variable setting circuit 15.
【0084】同図に示す可変電圧源151は、固定抵抗
R5と可変抵抗回路R6による分圧回路によって構成さ
れている。可変抵抗回路R6は、複数の抵抗素子r1〜
r4をそれぞれスイッチ回路S1〜S4を介して選択的
に並列接続させるようにしたもので、各スイッチS1〜
S4はそれぞれ、外部(論理制御ユニット60)から与
えられるデジタル制御信号によって個別にオン/オフ設
定されるようになっている。これにより、複数の抵抗素
子r1〜r4の任意の組合わせによる合成抵抗を電気的
に可変設定することができる。The variable voltage source 151 shown in the figure is composed of a voltage dividing circuit including a fixed resistor R5 and a variable resistor circuit R6. The variable resistance circuit R6 includes a plurality of resistance elements r1 to r1.
r4 is selectively connected in parallel via the switch circuits S1 to S4, respectively.
Each S4 is individually turned on / off by a digital control signal provided from the outside (logic control unit 60). As a result, the combined resistance of any combination of the plurality of resistance elements r1 to r4 can be electrically variably set.
【0085】図6は、バイアス発生回路14の別の構成
例を示す。FIG. 6 shows another configuration example of the bias generation circuit 14.
【0086】同図に示すバイアス発生回路14は、ダミ
ーFETJxのドレインに電流を供給するドレイン負荷
抵抗R3と、この抵抗R3から供給される電流Ixの一
部を上記ドレインの外へ分流させる分流抵抗R9を有す
るとともに、この分流抵抗R9を電気的に可変設定可能
な抵抗を用いて形成してある。The bias generation circuit 14 shown in the figure includes a drain load resistor R3 for supplying a current to the drain of the dummy FET Jx and a shunt resistor for shunting a part of the current Ix supplied from the resistor R3 to the outside of the drain. In addition to having R9, this shunt resistance R9 is formed by using an electrically variably set resistance.
【0087】上記ダミーFETJxのドレイン電圧Vx
は、比較回路16にて所定の設定電圧Vrと比較され、
この比較出力で可変電圧制御回路14を制御する。これ
により、上記ダミーFETJxのドレイン電圧Vxが所
定の設定電圧Vrとなるような負帰還制御が行われる。Drain voltage Vx of the dummy FET Jx
Is compared with a predetermined set voltage Vr in the comparison circuit 16,
The variable voltage control circuit 14 is controlled by this comparison output. As a result, negative feedback control is performed so that the drain voltage Vx of the dummy FET Jx becomes the predetermined set voltage Vr.
【0088】この場合、比較回路16の基準電圧Vrに
は、電源電圧(Vdd)を抵抗R7,R8で分割して得
られる一定電圧が使用される。Jxのドレイン電流Vx
は分流抵抗R9を流れる電流Ix2の大きさによって設
定される。In this case, as the reference voltage Vr of the comparison circuit 16, a constant voltage obtained by dividing the power supply voltage (Vdd) by the resistors R7 and R8 is used. Jx drain current Vx
Is set by the magnitude of the current Ix2 flowing through the shunt resistor R9.
【0089】分流抵抗R9は、複数の抵抗素子r1〜r
4をそれぞれスイッチ回路S1〜S4を介して選択的に
並列接続させる可変抵抗回路で構成されている。この可
変抵抗回路の各スイッチS1〜S4を外部(論理制御ユ
ニット60)から与えられるデジタル制御信号によって
個別にオン/オフ設定することにより、ダミーFETJ
xのドレイン電流Ix1を可変設定することができる。
このようにしてダミーFETJxに所定のドレイン電流
Ix1を流すように負帰還制御されるバイアス電圧(V
o)により、増幅段11,12のFETJ1,J2を所
定のドレインバイアス電流下で精度良く線型動作させる
ことができる。The shunt resistance R9 is composed of a plurality of resistance elements r1 to r.
4 are selectively connected in parallel via switch circuits S1 to S4, respectively. The dummy FET J is set by individually setting ON / OFF of each switch S1 to S4 of this variable resistance circuit by a digital control signal given from the outside (logic control unit 60).
The drain current Ix1 of x can be variably set.
In this way, the bias voltage (V that is negatively feedback controlled so that the predetermined drain current Ix1 flows through the dummy FET Jx).
o), the FETs J1 and J2 of the amplification stages 11 and 12 can be linearly operated with high accuracy under a predetermined drain bias current.
【0090】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
【0091】たとえば、ドレインバイアス電流Ioを可
変設定する手段は、ダミーFETJxのチャネル幅を可
変設定する切換手段を備えることによっても実現でき
る。すなわち、Jxのチャネル幅を切換可変すること
で、JxとJ1のドレイン電流比、およびJxとJ2間
のドレイン電流比を任意に可変設定することができるよ
うになる。For example, the means for variably setting the drain bias current Io can also be realized by providing a switching means for variably setting the channel width of the dummy FET Jx. That is, by switching and varying the channel width of Jx, the drain current ratio between Jx and J1 and the drain current ratio between Jx and J2 can be arbitrarily variably set.
【0092】また、ドレイン電流検出手段として用いる
ダミーFETはその直流動作点に影響が発生しない範囲
で小信号増幅回路としても兼用させることができる。Further, the dummy FET used as the drain current detecting means can also be used as a small signal amplifying circuit as long as the DC operating point thereof is not affected.
【0093】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である携帯
電話端末に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば太陽電池などで電源バ
ックアップされるPHS基地局、あるいは無線ビーコン
発信装置などにも適用できる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to the mobile phone terminal which is the field of application which is the background of the invention has been mainly described, but the invention is not limited thereto and, for example, a solar cell or the like. It is also applicable to a PHS base station whose power source is backed up in, a wireless beacon transmission device, or the like.
【0094】[0094]
【発明の効果】 本願において開示される発明のうち、
代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれ
ば、下記のとおりである。EFFECT OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application,
The following is a brief description of the effect obtained by the typical one.
【0095】すなわち、たとえば1GHz以上のマイク
ロ波領域での無線信号を用いる移動体通信端末装置の小
型軽量化と電池での長時間動作化に有効であるととも
に、生産適性を著しく低下させる個別の調整を必要する
ことなく、単一電源の使用条件下でも安定かつ効率的な
RF電力増幅が可能になる、という効果が得られる。That is, individual adjustments that are effective for reducing the size and weight of a mobile communication terminal device that uses a radio signal in the microwave region of 1 GHz or higher and operating for a long time on a battery, and that significantly reduce the suitability for production. It is possible to obtain stable and efficient RF power amplification even under the use condition of a single power source without the need for the above.
【図1】本発明の技術が適用された移動体通信端末装置
の概要を示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing an outline of a mobile communication terminal device to which the technology of the present invention is applied.
【図2】本発明の技術が適用されたRF電力増幅回路の
動作特性を示す図FIG. 2 is a diagram showing operating characteristics of an RF power amplifier circuit to which the technique of the present invention is applied.
【図3】本発明によるRF電力増幅回路の詳細回路例を
示す図FIG. 3 is a diagram showing a detailed circuit example of an RF power amplifier circuit according to the present invention.
【図4】本発明で使用するFETのレイアウトパターン
を模式的に示す図FIG. 4 is a diagram schematically showing a layout pattern of an FET used in the present invention.
【図5】バイアス設定を行う可変電圧源の構成例を示す
図FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a variable voltage source for performing bias setting.
【図6】バイアス発生回路の別の構成例を示す図FIG. 6 is a diagram showing another configuration example of the bias generation circuit.
10 RF電力増幅回路 J1,J2 第1のFET 11 多段RF電力増幅回路の終段 12 多段RF電力増幅回路の前段 13 出力整合回路 14 バイアス発生回路 Jx 第2のFET(ダミーFET) 15 可変設定回路 151 可変電圧源 16 比較回路 17 可変電圧発生回路 171 発振回路 172 可変利得回路 173 チャージポンプ回路 18 負帰還回路 Rx,R1〜R9 抵抗 Cp,C1,C2 容量素子 D1,D2 ダイオード 20 RF受信プリアンプ 31 分波器(またはアンテナ切換器) 32 無線送受信アンテナ 41 送信側周波数変換回路(アップバータ) 42 受信側周波数変換回路(ダウンバータ) 43 周波数合成回路 50 ベースバンドユニット 60 論理制御ユニット 61 操作パネル 62 ヘッドセット 70 内蔵電池 10 RF power amplifier circuit J1, J2 1st FET 11 Final stage of multi-stage RF power amplifier circuit 12 Pre-stage of multi-stage RF power amplifier circuit 13 Output matching circuit 14 Bias generator Jx 2nd FET (dummy FET) 15 Variable setting circuit 151 Variable voltage source 16 Comparison circuit 17 Variable voltage generator 171 oscillator circuit 172 Variable gain circuit 173 Charge pump circuit 18 Negative feedback circuit Rx, R1-R9 resistance Cp, C1, C2 Capacitive element D1, D2 diode 20 RF reception preamplifier 31 duplexer (or antenna switch) 32 wireless transmitting / receiving antenna 41 Transmission side frequency conversion circuit (upverter) 42 Frequency converter on receiving side (downverter) 43 Frequency synthesizer 50 baseband unit 60 logic control unit 61 Operation panel 62 headset 70 Built-in battery
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−90707(JP,A) 特開 平5−152978(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/00 - 3/72 H04B 1/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-90707 (JP, A) JP-A-5-152978 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03F 1/00-3/72 H04B 1/04
Claims (5)
りRF電力増幅を行なう第1のFETと、該 第1のFETと同種のFETであってチャネル長が等
しくかつチャネル幅が小さく形成された第2のFET
と、該第2のFETのドレイン電圧と基準電圧との差分を増
幅して出力する電圧比較回路と、 該電圧比較回路の出力に基づき 、正電源電圧から負電圧
を発生して上記第1のFETおよび第2のFETの各ゲ
ートに負バイアス電圧を分配する可変電圧発生回路と、上記第1のFETのゲートと上記可変電圧発生回路の出
力側との間に直列に接続された第1の抵抗と、 上記第2のFETのゲートと上記可変電圧発生回路の出
力側との間に直列に接続された第2の抵抗と、 上記可変電圧発生回路の出力電圧を上記第2のFETの
ゲートに上記第2の抵抗を直列に介してバイアス電圧と
して与え、上記ドレイン電圧が上記基準電圧と等しくな
るような帰還制御を、上記第1のFETのゲートと上記
第2のFETのゲートとの間が互いに交流的に遮断され
た状態で行なうことにより、上記 第2のFETのドレイ
ン電流が所定の設定値となるように上記可変電圧発生回
路を制御する負帰還回路とを具備してなり、 上記負帰還回路を形成する上記可変電圧発生回路の出力
電圧が上記第1のFETのゲートに上記第1の抵抗を直
列に介してバイアス電圧として与えられるように構成さ
れている ことを特徴とするRF電力増幅回路。1. The source is grounded by depletion operation.
And a first FET that performs RF power amplification,The It is the same type of FET as the first FET and has the same channel length.
Second FET with a narrow and narrow channel width
When,Increase the difference between the drain voltage of the second FET and the reference voltage.
A voltage comparison circuit that outputs the width Based on the output of the voltage comparison circuit , Positive power supply voltage to negative voltage
Has occurredthe aboveFirst FETandEach FET of the second FET
A variable voltage generation circuit that distributes a negative bias voltage to the gate,The gate of the first FET and the output of the variable voltage generating circuit
A first resistor connected in series with the force side, The gate of the second FET and the output of the variable voltage generation circuit
A second resistor connected in series with the force side, The output voltage of the variable voltage generating circuit is set to that of the second FET.
A bias voltage is applied to the gate through the second resistor in series.
The drain voltage is equal to the reference voltage.
Feedback control such as
The gate of the second FET is AC blocked from each other.
The above Drain of the second FET
The variable voltage is generated so that the
With a negative feedback circuit that controls the pathBe prepared, Output of the variable voltage generating circuit forming the negative feedback circuit
The voltage directly connects the first resistor to the gate of the first FET.
Configured to be applied as a bias voltage through the column
Has been An RF power amplifier circuit characterized by the above.
することを特徴とする請求項1に記載のRF電力増幅回
路。Wherein said first FET is RF power amplifier circuit according to claim 1, characterized in that to form a linear amplifier.
が同一半導体チップ上に熱的な結合状態で形成されてい
ることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の
RF電力増幅回路。Wherein in the first FET and the second FET
Have but is formed by thermal bonding state on the same semiconductor chip
RF power amplifier circuit according to any of claims 1 4, characterized in that that.
第2のFETのドレイン電流値を外部からの信号に応じ
て設定する可変設定回路を具備することを特徴とする請
求項1乃至3のいずれかに記載のRF電力増幅回路。4. The method of claim 1, characterized by comprising a variable setting circuit for setting in response to a signal from outside the drain current value of the <br/> second FET which is controlled by the negative feedback circuit 4. The RF power amplifier circuit according to any one of 3 to 3.
りRF電力増幅を行なう第1のFETと、該 第1のFETと同種のFETであってチャネル長が等
しくかつチャネル幅が小さく形成された第2のFET
と、該第2のFETのドレイン電圧と基準電圧との差分を増
幅して出力する電圧比較回路と、 該電圧比較回路の出力に基づき 、正電源電圧から負電圧
を発生して上記第1のFETおよび第2のFETの各ゲ
ートに負バイアス電圧を分配する可変電圧発生回路と、上記第1のFETのゲートと上記可変電圧発生回路の出
力側との間に直列に接続された第1の抵抗と、 上記第2のFETのゲートと上記可変電圧発生回路の出
力側との間に直列に接続された第2の抵抗と、 上記可変電圧発生回路の出力電圧を上記第2のFETの
ゲートに上記第2の抵抗を直列に介してバイアス電圧と
して与え、上記ドレイン電圧が上記基準電圧と等しくな
るような帰還制御を、上記第1のFETのゲートと上記
第2のFETのゲートとの間が互いに交流的に遮断され
た状態で行なうことにより、上記 第2のFETのドレイ
ン電流が所定の設定値となるように上記可変電圧発生回
路を制御する負帰還回路とを有するとともに、上記負帰還回路を形成する上記可変電圧発生回路の出力
電圧が上記第1のFETのゲートに上記第1の抵抗を直
列に介してバイアス電圧として与えられるように構成さ
れ 、 送信出力に応じて上記設定値を可変制御する制御手段を
具備することを特徴とする移動体通信端末装置。5. The source is grounded by depletion operation.
And a first FET that performs RF power amplification,The It is the same type of FET as the first FET and has the same channel length.
Second FET with a narrow and narrow channel width
When,Increase the difference between the drain voltage of the second FET and the reference voltage.
A voltage comparison circuit that outputs the width Based on the output of the voltage comparison circuit , Positive power supply voltage to negative voltage
Has occurredthe aboveFirst FETandEach FET of the second FET
A variable voltage generation circuit that distributes a negative bias voltage to the gate,The gate of the first FET and the output of the variable voltage generating circuit
A first resistor connected in series with the force side, The gate of the second FET and the output of the variable voltage generation circuit
A second resistor connected in series with the force side, The output voltage of the variable voltage generating circuit is set to that of the second FET.
A bias voltage is applied to the gate through the second resistor in series.
The drain voltage is equal to the reference voltage.
Feedback control such as
The gate of the second FET is AC blocked from each other.
The above Drain of the second FET
The variable voltage is generated so that the
With a negative feedback circuit that controls the path,Output of the variable voltage generating circuit forming the negative feedback circuit
The voltage directly connects the first resistor to the gate of the first FET.
Configured to be applied as a bias voltage through the column
Re , Control means for variably controlling the above set value according to the transmission output
HaveA mobile communication terminal device characterized by the above.
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