JP2003179436A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JP2003179436A JP2003179436A JP2001375095A JP2001375095A JP2003179436A JP 2003179436 A JP2003179436 A JP 2003179436A JP 2001375095 A JP2001375095 A JP 2001375095A JP 2001375095 A JP2001375095 A JP 2001375095A JP 2003179436 A JP2003179436 A JP 2003179436A
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
- H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
- H03F1/0277—Selecting one or more amplifiers from a plurality of amplifiers
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- Power Engineering (AREA)
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- Transmitters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電力出力時の電力付加効率を改善できる半
導体装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 複数のトランジスタ１，２の入力回路に
それぞれ高周波入力信号ＳRFを供給し、前記複数のトラ
ンジスタ１，２の出力回路を並列接続して電力増幅され
た高周波出力信号を取り出す半導体装置において、低出
力動作時には、前記複数のトランジスタ１，２のうちの
一部のトランジスタ２の増幅動作をオフする。
導体装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 複数のトランジスタ１，２の入力回路に
それぞれ高周波入力信号ＳRFを供給し、前記複数のトラ
ンジスタ１，２の出力回路を並列接続して電力増幅され
た高周波出力信号を取り出す半導体装置において、低出
力動作時には、前記複数のトランジスタ１，２のうちの
一部のトランジスタ２の増幅動作をオフする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波の電力を増幅
する半導体装置の中でも、前記複数のトランジスタの出
力回路を並列接続して電力増幅された高周波出力信号を
取り出す半導体装置に関するものである。
する半導体装置の中でも、前記複数のトランジスタの出
力回路を並列接続して電力増幅された高周波出力信号を
取り出す半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この半導体装置は、主に携帯電話端末な
どの高周波を用いた無線通信機器の送信部分に使用され
ており、高周波信号を携帯電話基地局と通信する規定の
電力まで増幅している。
どの高周波を用いた無線通信機器の送信部分に使用され
ており、高周波信号を携帯電話基地局と通信する規定の
電力まで増幅している。
【０００３】携帯電話端末においては、長時間の連続通
話が可能であることが一般に要求されている。長時間連
続通話の実現のためには、バッテリーの電源容量が大き
いこと、携帯電話端末の内部回路の通話中における消費
電力が少ないことが必要となる。
話が可能であることが一般に要求されている。長時間連
続通話の実現のためには、バッテリーの電源容量が大き
いこと、携帯電話端末の内部回路の通話中における消費
電力が少ないことが必要となる。
【０００４】携帯電話端末の通話中は基地局へ電磁波が
連続的に送信される。その送信電力は、携帯電話の通信
方式や、携帯電話端末の使用状態により異なるが、大き
い場合は約４Ｗにもなる。このような電力まで信号を増
幅するのが、携帯電話端末内部のパワーアンプと呼ばれ
る部品であり、携帯電話端末内回路の中で最も消費電力
の大きい部品の１つである。従って、パワーアンプの消
費電力を抑制する、すなわちパワーアンプの電力付加効
率を向上させることが、長時間連続通話の実現のために
重要となる。
連続的に送信される。その送信電力は、携帯電話の通信
方式や、携帯電話端末の使用状態により異なるが、大き
い場合は約４Ｗにもなる。このような電力まで信号を増
幅するのが、携帯電話端末内部のパワーアンプと呼ばれ
る部品であり、携帯電話端末内回路の中で最も消費電力
の大きい部品の１つである。従って、パワーアンプの消
費電力を抑制する、すなわちパワーアンプの電力付加効
率を向上させることが、長時間連続通話の実現のために
重要となる。
【０００５】以下、従来のパワーアンプの電力付加効率
を向上させる方法について図面を参照しながら説明す
る。パワーアンプは一般に、増幅素子であるＦＥＴもし
くはバイポーラトランジスタと、増幅素子に電流を供給
するためのバイアス回路と、整合回路と、それらを搭載
する基板から構成される。ここで増幅素子はＭＯＳトラ
ンジスタ、ＧａＡｓを材料とするＦＥＴ、もしくはＧａ
Ａｓを材料とするヘテロ接合バイポーラトランジスタが
用いられることが多い。またパワーアンプは、所望の利
得となるように、増幅素子を複数個用いて、多段増幅回
路とするのが一般的である。
を向上させる方法について図面を参照しながら説明す
る。パワーアンプは一般に、増幅素子であるＦＥＴもし
くはバイポーラトランジスタと、増幅素子に電流を供給
するためのバイアス回路と、整合回路と、それらを搭載
する基板から構成される。ここで増幅素子はＭＯＳトラ
ンジスタ、ＧａＡｓを材料とするＦＥＴ、もしくはＧａ
Ａｓを材料とするヘテロ接合バイポーラトランジスタが
用いられることが多い。またパワーアンプは、所望の利
得となるように、増幅素子を複数個用いて、多段増幅回
路とするのが一般的である。
【０００６】ＭＭＩＣ技術の基礎と応用（リアライズ社
出版、伊藤康之・高木直 著）によれば、パワーアンプ
内の最終段増幅素子の出力側に接続される出力整合回路
について、図６のような構成を用いることによって、電
力付加効率を向上させている。
出版、伊藤康之・高木直 著）によれば、パワーアンプ
内の最終段増幅素子の出力側に接続される出力整合回路
について、図６のような構成を用いることによって、電
力付加効率を向上させている。
【０００７】図６においては、最終段増幅素子Ｔｒの出
力側には、第１の整合回路Ｕ１と、共振回路Ｕ２と、第
２の整合回路Ｕ３とが、アンテナ端子ＯＵＴとの間に直
列に介装されている。なお、３は最終段増幅素子Ｔｒへ
の電流供給端子、４は最終段増幅素子Ｔｒの高周波信号
出力端子である。最終段増幅素子Ｔｒのベースには入力
整合回路などが接続されている。
力側には、第１の整合回路Ｕ１と、共振回路Ｕ２と、第
２の整合回路Ｕ３とが、アンテナ端子ＯＵＴとの間に直
列に介装されている。なお、３は最終段増幅素子Ｔｒへ
の電流供給端子、４は最終段増幅素子Ｔｒの高周波信号
出力端子である。最終段増幅素子Ｔｒのベースには入力
整合回路などが接続されている。
【０００８】第１の整合回路Ｕ１は、第１のインダクタ
２０と第１のキャパシタ２１および第１の伝送線路２２
とで構成されている。共振回路Ｕ２は、第２のインダク
タ２３と第２のキャパシタ２４とで構成されている。
２０と第１のキャパシタ２１および第１の伝送線路２２
とで構成されている。共振回路Ｕ２は、第２のインダク
タ２３と第２のキャパシタ２４とで構成されている。
【０００９】第２の整合回路Ｕ３は、第２の伝送線路２
５と開放スタブ２６および第３のキャパシタ２７とで構
成されている。最終段増幅素子Ｔｒから高周波信号出力
端子４に入力される高周波の周波数成分は、通信信号が
含まれている周波数成分（これを以下、基本波と呼ぶ）
の他に、基本波の２倍の周波数成分（これを以下、２倍
波と呼ぶ）、基本波の４倍の周波数成分、基本波の６倍
の周波数成分、…が含まれている。
５と開放スタブ２６および第３のキャパシタ２７とで構
成されている。最終段増幅素子Ｔｒから高周波信号出力
端子４に入力される高周波の周波数成分は、通信信号が
含まれている周波数成分（これを以下、基本波と呼ぶ）
の他に、基本波の２倍の周波数成分（これを以下、２倍
波と呼ぶ）、基本波の４倍の周波数成分、基本波の６倍
の周波数成分、…が含まれている。
【００１０】このように基本波以外の周波数成分が生じ
るのは、最終段増幅素子Ｔｒには通常非線形性があり、
増幅素子が信号を増幅する際に歪みが生じるためであ
る。基本波以外の周波数成分は不必要な成分であるた
め、これらの周波数成分を抑制することが出来れば、基
本波以外へ消費する電力が減少することになり、パワー
アンプの電力付加効率が増加することになる。
るのは、最終段増幅素子Ｔｒには通常非線形性があり、
増幅素子が信号を増幅する際に歪みが生じるためであ
る。基本波以外の周波数成分は不必要な成分であるた
め、これらの周波数成分を抑制することが出来れば、基
本波以外へ消費する電力が減少することになり、パワー
アンプの電力付加効率が増加することになる。
【００１１】基本波以外のすべての周波数成分を抑制す
るのは実際には困難である。しかし基本波以外の周波数
成分のうち、２倍波成分が最も大きく、２倍波のみを考
慮して整合回路を設計しても、電力付加効率の改善には
大きな効果がある。
るのは実際には困難である。しかし基本波以外の周波数
成分のうち、２倍波成分が最も大きく、２倍波のみを考
慮して整合回路を設計しても、電力付加効率の改善には
大きな効果がある。
【００１２】図６の出力整合回路は２倍波を考慮した回
路であり、以下の原理で電力付加効率を改善している。
第２の整合回路Ｕ３の前段の共振回路Ｕ２は、２倍波に
対して共振するよう値を設定されており、第２の整合回
路Ｕ３は２倍波に対して影響を与えない。従って２倍波
に対する整合は、第１の整合回路Ｕ１によって決定さ
れ、電力付加効率が最大になるようこれらの値が調整さ
れる。また、基本波に対しても電力付加効率が最大にな
る整合条件があり、この条件に合致するように第２の整
合回路Ｕ３を調整する。
路であり、以下の原理で電力付加効率を改善している。
第２の整合回路Ｕ３の前段の共振回路Ｕ２は、２倍波に
対して共振するよう値を設定されており、第２の整合回
路Ｕ３は２倍波に対して影響を与えない。従って２倍波
に対する整合は、第１の整合回路Ｕ１によって決定さ
れ、電力付加効率が最大になるようこれらの値が調整さ
れる。また、基本波に対しても電力付加効率が最大にな
る整合条件があり、この条件に合致するように第２の整
合回路Ｕ３を調整する。
【００１３】このようにして、基本波および２倍波に対
する整合を取ることにより、電力付加効率が基本波のみ
で整合を取った場合よりも改善されている。
する整合を取ることにより、電力付加効率が基本波のみ
で整合を取った場合よりも改善されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】携帯電話端末の通信方
式がＣＤＭＡ方式などの場合、基地局へ到達する各携帯
電話端末からの電磁波の電力を、それぞれ等しくする必
要がある。このため、各携帯電話端末では、基地局に近
い位置にある場合は出力電力を小さく、遠い位置にある
場合は出力電力が大きくなるよう制御されている。
式がＣＤＭＡ方式などの場合、基地局へ到達する各携帯
電話端末からの電磁波の電力を、それぞれ等しくする必
要がある。このため、各携帯電話端末では、基地局に近
い位置にある場合は出力電力を小さく、遠い位置にある
場合は出力電力が大きくなるよう制御されている。
【００１５】具体的には、最終段増幅素子Ｔｒの増幅度
は高出力動作時と低出力動作時とで同じで、低出力動作
時に最終段増幅素子Ｔｒのベースに入力される高周波入
力電力が、高出力動作時に最終段増幅素子Ｔｒのベース
に入力される高周波入力電力よりも小さく制御されてい
る。他の通信方式にも、同様のことが要求される場合が
ある。
は高出力動作時と低出力動作時とで同じで、低出力動作
時に最終段増幅素子Ｔｒのベースに入力される高周波入
力電力が、高出力動作時に最終段増幅素子Ｔｒのベース
に入力される高周波入力電力よりも小さく制御されてい
る。他の通信方式にも、同様のことが要求される場合が
ある。
【００１６】図６に示した従来の構成では、出力電力が
小さい場合には図７に示したように電力付加効率が小さ
くなってしまうという問題がある。図７は図６の構成で
電力付加効率を改善した場合のパワーアンプの入力電力
に対する出力電力および電力付加効率を示している。
小さい場合には図７に示したように電力付加効率が小さ
くなってしまうという問題がある。図７は図６の構成で
電力付加効率を改善した場合のパワーアンプの入力電力
に対する出力電力および電力付加効率を示している。
【００１７】この代表的な特性では、出力電力が約３３
ｄＢｍのときに電力付加効率は最大となり、約６６％と
なっている。このように出力電力に対する電力付加効率
の特性はある出力電力で最高値を持ち、この最高値とな
る出力電力の値は、パワーアンプの最終段増幅素子の大
きさ（増幅素子がＦＥＴの場合はゲート幅、バイポーラ
トランジスタの場合はエミッタ面積）によりほぼ決定さ
れる。出力電力がそれよりも小さくなるに従って、電力
付加効率も単調に小さくなっている。つまり、出力電力
が小さい場合には電力付加効率が小さくなってしまう問
題がある。
ｄＢｍのときに電力付加効率は最大となり、約６６％と
なっている。このように出力電力に対する電力付加効率
の特性はある出力電力で最高値を持ち、この最高値とな
る出力電力の値は、パワーアンプの最終段増幅素子の大
きさ（増幅素子がＦＥＴの場合はゲート幅、バイポーラ
トランジスタの場合はエミッタ面積）によりほぼ決定さ
れる。出力電力がそれよりも小さくなるに従って、電力
付加効率も単調に小さくなっている。つまり、出力電力
が小さい場合には電力付加効率が小さくなってしまう問
題がある。
【００１８】具体的には、最終段増幅素子Ｔｒの増幅度
は高出力動作時と低出力動作時とで同じで、低出力動作
時に最終段増幅素子Ｔｒのベースに入力される高周波入
力電力が、高出力動作時に最終段増幅素子Ｔｒのベース
に入力される高周波入力電力よりも小さく制御されてい
る。他の通信方式にも、同様のことが要求される場合が
ある。
は高出力動作時と低出力動作時とで同じで、低出力動作
時に最終段増幅素子Ｔｒのベースに入力される高周波入
力電力が、高出力動作時に最終段増幅素子Ｔｒのベース
に入力される高周波入力電力よりも小さく制御されてい
る。他の通信方式にも、同様のことが要求される場合が
ある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
複数のトランジスタの入力回路にそれぞれ高周波入力信
号を供給し、前記複数のトランジスタの出力回路を並列
接続して電力増幅された高周波出力信号を取り出す半導
体装置において、高周波出力信号の出力電力が閾値電力
以下の低出力動作時には、前記複数のトランジスタのう
ちの一部のトランジスタの増幅動作をオフすることを特
徴とする。
複数のトランジスタの入力回路にそれぞれ高周波入力信
号を供給し、前記複数のトランジスタの出力回路を並列
接続して電力増幅された高周波出力信号を取り出す半導
体装置において、高周波出力信号の出力電力が閾値電力
以下の低出力動作時には、前記複数のトランジスタのう
ちの一部のトランジスタの増幅動作をオフすることを特
徴とする。
【００２０】トランジスタの増幅動作をオフする回路
は、高周波出力信号の出力電力が低出力動作時には、低
出力動作時に増幅動作をオフするトランジスタの入力バ
イアスをオフする、または高周波出力信号の出力電力が
低出力動作時に増幅動作をオフするトランジスタの入力
に高周波スイッチを介して高周波入力信号を供給し、高
周波出力信号の出力電力が低出力動作時に前記高周波ス
イッチをオフする、または高周波出力信号の出力電力が
低出力動作時に増幅動作をオフするトランジスタの出力
回路に電流を供給する回路に直列に高周波スイッチを介
装し、高周波出力信号の出力電力が低出力動作時に前記
高周波スイッチをオフする。
は、高周波出力信号の出力電力が低出力動作時には、低
出力動作時に増幅動作をオフするトランジスタの入力バ
イアスをオフする、または高周波出力信号の出力電力が
低出力動作時に増幅動作をオフするトランジスタの入力
に高周波スイッチを介して高周波入力信号を供給し、高
周波出力信号の出力電力が低出力動作時に前記高周波ス
イッチをオフする、または高周波出力信号の出力電力が
低出力動作時に増幅動作をオフするトランジスタの出力
回路に電流を供給する回路に直列に高周波スイッチを介
装し、高周波出力信号の出力電力が低出力動作時に前記
高周波スイッチをオフする。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の高周波増幅回路を
各実施の形態に基づいて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の（実施の形態１）を示
す。
各実施の形態に基づいて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の（実施の形態１）を示
す。
【００２２】この携帯電話端末の半導体装置は、第１，
第２の電力増幅用トランジスタ１，２の出力回路を並列
接続して大きな出力電力が得られるように構成されてい
る。第１，第２の電力増幅用トランジスタ１，２には、
電流供給端子３から電流が供給され、高周波信号出力端
子４から高周波電力が取り出されて出力整合回路（図示
せず）を介してアンテナへ出力される。この出力整合回
路としては、図６に示した第１，第２の整合回路Ｕ１，
Ｕ３と共振回路Ｕ２からなる従来の出力整合回路を使用
できる。
第２の電力増幅用トランジスタ１，２の出力回路を並列
接続して大きな出力電力が得られるように構成されてい
る。第１，第２の電力増幅用トランジスタ１，２には、
電流供給端子３から電流が供給され、高周波信号出力端
子４から高周波電力が取り出されて出力整合回路（図示
せず）を介してアンテナへ出力される。この出力整合回
路としては、図６に示した第１，第２の整合回路Ｕ１，
Ｕ３と共振回路Ｕ２からなる従来の出力整合回路を使用
できる。
【００２３】第１，第２の電力増幅用トランジスタ１，
２の入力側は次のように構成されている。第１の電力増
幅用トランジスタ１には第１のベースバイアス回路５か
らベース電流が供給され、第２の電力増幅用トランジス
タ２には第２のベースバイアス回路７からベース電流を
供給する。また、第１の電力増幅用トランジスタ１のベ
ースは入力整合回路の一部である第１の高周波回路６を
介して高周波信号入力端子９に接続され、第２の電力増
幅用トランジスタ２のベースは入力整合回路の一部であ
る第２の高周波回路８を介して高周波信号入力端子９に
接続されている。
２の入力側は次のように構成されている。第１の電力増
幅用トランジスタ１には第１のベースバイアス回路５か
らベース電流が供給され、第２の電力増幅用トランジス
タ２には第２のベースバイアス回路７からベース電流を
供給する。また、第１の電力増幅用トランジスタ１のベ
ースは入力整合回路の一部である第１の高周波回路６を
介して高周波信号入力端子９に接続され、第２の電力増
幅用トランジスタ２のベースは入力整合回路の一部であ
る第２の高周波回路８を介して高周波信号入力端子９に
接続されている。
【００２４】高周波信号入力端子９には、外部制御回路
３０から高周波入力信号ＳRFが供給される。この高周波
信号入力端子９は、高周波入力信号ＳRFを出力するほか
に、自己の携帯電話端末が基地局に近い位置にあるか遠
い位置にあるかを示す高出力／低出力信号Ｓｃ１を識別
して、自己の携帯電話端末が基地局に近い位置にあって
自己の携帯電話端末からの高周波出力信号の出力電力が
閾値電力以下の低出力動作で済む場合は、第１の電力増
幅用トランジスタ１，２のうちの少なくとも一方のトラ
ンジスタ１の増幅動作をオフするようにコントロール信
号Ｓｃ２によって指示する。
３０から高周波入力信号ＳRFが供給される。この高周波
信号入力端子９は、高周波入力信号ＳRFを出力するほか
に、自己の携帯電話端末が基地局に近い位置にあるか遠
い位置にあるかを示す高出力／低出力信号Ｓｃ１を識別
して、自己の携帯電話端末が基地局に近い位置にあって
自己の携帯電話端末からの高周波出力信号の出力電力が
閾値電力以下の低出力動作で済む場合は、第１の電力増
幅用トランジスタ１，２のうちの少なくとも一方のトラ
ンジスタ１の増幅動作をオフするようにコントロール信
号Ｓｃ２によって指示する。
【００２５】具体的には、高周波出力信号の出力電力が
低出力動作時には、低出力動作時に増幅動作をオフする
第２の電力増幅用トランジスタ２の入力バイアスを供給
している第２のベースバイアス回路７の出力をオフす
る。
低出力動作時には、低出力動作時に増幅動作をオフする
第２の電力増幅用トランジスタ２の入力バイアスを供給
している第２のベースバイアス回路７の出力をオフす
る。
【００２６】ここで、第１の電力増幅用トランジスタ１
のエミッタ面積と、第２の電力増幅用トランジスタ２の
エミッタ面積との合計は、携帯電話の通信規格によって
定められた最高出力電力を得られるような十分に大きい
値に設定する必要がある。かつ、最高出力電力において
通信規格で定められた特性（歪みなどの特性）を満たし
つつ電力付加効率が最大になるよう、前記エミッタ面積
の合計を設定する。
のエミッタ面積と、第２の電力増幅用トランジスタ２の
エミッタ面積との合計は、携帯電話の通信規格によって
定められた最高出力電力を得られるような十分に大きい
値に設定する必要がある。かつ、最高出力電力において
通信規格で定められた特性（歪みなどの特性）を満たし
つつ電力付加効率が最大になるよう、前記エミッタ面積
の合計を設定する。
【００２７】このように構成したため、携帯電話端末が
基地局から遠い位置にあって高周波出力信号の出力電力
が閾値電力を越える高出力が必要な動作の場合は、第
１，第２の電力増幅用トランジスタ１，２の並列運転に
よって高出力動作し、携帯電話端末が基地局から近い位
置にあって高周波出力信号の出力電力が閾値電力以下の
低出力動作の場合は、第２の電力増幅用トランジスタ２
をオフして第１の電力増幅用トランジスタ１の単独運転
によって低出力動作する。
基地局から遠い位置にあって高周波出力信号の出力電力
が閾値電力を越える高出力が必要な動作の場合は、第
１，第２の電力増幅用トランジスタ１，２の並列運転に
よって高出力動作し、携帯電話端末が基地局から近い位
置にあって高周波出力信号の出力電力が閾値電力以下の
低出力動作の場合は、第２の電力増幅用トランジスタ２
をオフして第１の電力増幅用トランジスタ１の単独運転
によって低出力動作する。
【００２８】したがって、第１の電力増幅用トランジス
タ１のみにより、出力電力を得、第２の電力増幅用トラ
ンジスタ２の電力消費が零になるので、低出力動作時で
の電力付加効率が改善される。ただし、第１の電力増幅
用トランジスタ１のエミッタ面積は、閾値電力が得られ
るように十分に大きく設定しておく。
タ１のみにより、出力電力を得、第２の電力増幅用トラ
ンジスタ２の電力消費が零になるので、低出力動作時で
の電力付加効率が改善される。ただし、第１の電力増幅
用トランジスタ１のエミッタ面積は、閾値電力が得られ
るように十分に大きく設定しておく。
【００２９】なお、上記の例では低出力動作の場合に
は、第２のベースバイアス回路７の動作を停止したが、
コントロール信号Ｓｃ２によって低出力動作の場合に第
２のベースバイアス回路７と第２の電力増幅用トランジ
スタ２のベースとの接続を遮断して第２の電力増幅用ト
ランジスタ２の動作を停止させても同様である。
は、第２のベースバイアス回路７の動作を停止したが、
コントロール信号Ｓｃ２によって低出力動作の場合に第
２のベースバイアス回路７と第２の電力増幅用トランジ
スタ２のベースとの接続を遮断して第２の電力増幅用ト
ランジスタ２の動作を停止させても同様である。
【００３０】なお、１９９８年電子情報通信学会講演論
文集Ｃ−１０−２３・「ＳｒＴｉＯ 3キャパシタ搭載
３．５Ｖ動作Ｗ−ＣＤＭＡ用ＭＭＩＣアンプ」などに
は、電力増幅用トランジスタを並列運転するとともに、
出力電力を低減する場合には、並列運転している全ての
トランジスタの入力バイアスを同時に変更するものが記
載されている。
文集Ｃ−１０−２３・「ＳｒＴｉＯ 3キャパシタ搭載
３．５Ｖ動作Ｗ−ＣＤＭＡ用ＭＭＩＣアンプ」などに
は、電力増幅用トランジスタを並列運転するとともに、
出力電力を低減する場合には、並列運転している全ての
トランジスタの入力バイアスを同時に変更するものが記
載されている。
【００３１】なお、電力増幅用トランジスタを並列運転
するとともに、その入力バイアスを同時に変更すること
では、下記理由によって、本発明の上記の実施の形態の
ように低出力動作時での電力付加効率の改善ができな
い。
するとともに、その入力バイアスを同時に変更すること
では、下記理由によって、本発明の上記の実施の形態の
ように低出力動作時での電力付加効率の改善ができな
い。
【００３２】上記の場合には、サイズが、並列運転して
いる２つの電力増幅用トランジスタのサイズの和となっ
ている、１つの電力増幅用トランジスタの入力バイアス
を変更することと等価である。上記の文献には、電力増
幅用トランジスタの入力バイアスを変化させた場合の出
力電力に対する電力付加効率の依存性が示されている。
これによれば、低出力時には入力バイアスを変化させて
も、電力付加効率は最大５％程度しか改善されない。し
たがって、この場合、電力付加効率を大きく改善するこ
とができない。
いる２つの電力増幅用トランジスタのサイズの和となっ
ている、１つの電力増幅用トランジスタの入力バイアス
を変更することと等価である。上記の文献には、電力増
幅用トランジスタの入力バイアスを変化させた場合の出
力電力に対する電力付加効率の依存性が示されている。
これによれば、低出力時には入力バイアスを変化させて
も、電力付加効率は最大５％程度しか改善されない。し
たがって、この場合、電力付加効率を大きく改善するこ
とができない。
【００３３】（実施の形態２）図２は本発明の（実施の
形態２）を示し、第１，第２の電力増幅用トランジスタ
１，２のベースバイアスを共通のベースバイアス回路１
０から印加するとともに、第２の高周波回路８の入力と
高周波信号入力端子９との間に、高周波信号の通過を制
御する高周波スイッチ１１が介装されている点だけが
（実施の形態１）と異なっている。
形態２）を示し、第１，第２の電力増幅用トランジスタ
１，２のベースバイアスを共通のベースバイアス回路１
０から印加するとともに、第２の高周波回路８の入力と
高周波信号入力端子９との間に、高周波信号の通過を制
御する高周波スイッチ１１が介装されている点だけが
（実施の形態１）と異なっている。
【００３４】このように構成したため、高周波信号出力
端子４から出力される電力が閾値電力以上の場合は、高
周波スイッチ１１を閉じておく。閾値電力以下の場合
は、第１の高周波スイッチ１１を開き、第２の電力増幅
用トランジスタ２に信号を供給しない。このとき、第２
の電力増幅用トランジスタ２で消費される電力は、電流
供給用端子３およびベースバイアス回路１０から供給さ
れるバイアス電流のみになるので、閾値電力より小電力
での電力付加効率が改善される。
端子４から出力される電力が閾値電力以上の場合は、高
周波スイッチ１１を閉じておく。閾値電力以下の場合
は、第１の高周波スイッチ１１を開き、第２の電力増幅
用トランジスタ２に信号を供給しない。このとき、第２
の電力増幅用トランジスタ２で消費される電力は、電流
供給用端子３およびベースバイアス回路１０から供給さ
れるバイアス電流のみになるので、閾値電力より小電力
での電力付加効率が改善される。
【００３５】（実施例１）図３は高周波スイッチ１１を
ダイオード１２によって実現した具体例を示し、第１の
バイアス端子１３と第２のバイアス端子１４に与える電
圧差をダイオード１２の導通電圧以上に設定すること
で、高周波スイッチ１１が閉じた場合と同じ動作とな
る。またこの電圧差を第１のダイオード１２の導通電圧
未満に設定することで、第１の高周波スイッチ１１が開
いた場合と同じ動作となる。
ダイオード１２によって実現した具体例を示し、第１の
バイアス端子１３と第２のバイアス端子１４に与える電
圧差をダイオード１２の導通電圧以上に設定すること
で、高周波スイッチ１１が閉じた場合と同じ動作とな
る。またこの電圧差を第１のダイオード１２の導通電圧
未満に設定することで、第１の高周波スイッチ１１が開
いた場合と同じ動作となる。
【００３６】なお、この（実施例１）における第１，第
２の高周波回路６，８のうちの少なくとも第１の高周波
回路６は、直流の通過を遮断する回路構成にして、具体
的には、結合コンデンサを介して高周波入力信号を後段
へ供給するようにして、第１，第２のバイアス端子１
３，１４に与える直流電圧が第１の電力増幅用トランジ
スタ１の動作に影響しないように構成する。
２の高周波回路６，８のうちの少なくとも第１の高周波
回路６は、直流の通過を遮断する回路構成にして、具体
的には、結合コンデンサを介して高周波入力信号を後段
へ供給するようにして、第１，第２のバイアス端子１
３，１４に与える直流電圧が第１の電力増幅用トランジ
スタ１の動作に影響しないように構成する。
【００３７】図３の高周波増幅回路は、同一半導体基板
上に第１，第２の電力増幅用トランジスタ１，２の形成
工程と同じ工程で形成することもできる。また、ダイオ
ード１２を、トランジスタのベースとコレクタを短絡し
たものに置き換えることも出来る。あるいは、トランジ
スタのベース・コレクタ接合と同じ材料で形成すること
も出来る。
上に第１，第２の電力増幅用トランジスタ１，２の形成
工程と同じ工程で形成することもできる。また、ダイオ
ード１２を、トランジスタのベースとコレクタを短絡し
たものに置き換えることも出来る。あるいは、トランジ
スタのベース・コレクタ接合と同じ材料で形成すること
も出来る。
【００３８】（実施の形態３）図４は本発明の（実施の
形態３）を示し、電流供給端子３から第２の電力増幅用
トランジスタ２への電流供給路に、高周波スイッチ１５
を追加した点だけが図２とは異なっている。
形態３）を示し、電流供給端子３から第２の電力増幅用
トランジスタ２への電流供給路に、高周波スイッチ１５
を追加した点だけが図２とは異なっている。
【００３９】このように構成したため、高周波信号出力
端子４から出力される電力が閾値電力以上の場合は、高
周波スイッチ１１，１５を閉じておく。低出力動作時の
場合は、高周波スイッチ１１，１５を開き、第２の電力
増幅用トランジスタ２に信号を供給しない。このとき、
第２の電力増幅用トランジスタ２で消費される電力は、
電流供給用端子３およびベースバイアス回路１０から供
給されるバイアス電流のみになるので、低出力動作時の
電力付加効率が改善される。
端子４から出力される電力が閾値電力以上の場合は、高
周波スイッチ１１，１５を閉じておく。低出力動作時の
場合は、高周波スイッチ１１，１５を開き、第２の電力
増幅用トランジスタ２に信号を供給しない。このとき、
第２の電力増幅用トランジスタ２で消費される電力は、
電流供給用端子３およびベースバイアス回路１０から供
給されるバイアス電流のみになるので、低出力動作時の
電力付加効率が改善される。
【００４０】（実施例２）図５は高周波スイッチ１１を
ダイオード１２によって実現し、高周波スイッチ１５を
ダイオード１６によって実現した具体例を示す。
ダイオード１２によって実現し、高周波スイッチ１５を
ダイオード１６によって実現した具体例を示す。
【００４１】第１のバイアス端子１３と第２のバイアス
端子１４に与える電圧差をダイオード１２の導通電圧以
上に設定することで、高周波スイッチ１１が閉じた場合
と同じ動作となる。またこの電圧差をダイオード１２の
導通電圧未満に設定することで、高周波スイッチ１１が
開いた場合と同じ動作となる。第３のバイアス端子１７
と第４のバイアス端子１８に与える電圧差をダイオード
１６の導通電圧以上に設定することで、高周波スイッチ
１５が閉じた場合と同じ動作となる。またこの電圧差を
ダイオード１６の導通電圧未満に設定することで、高周
波スイッチ１５が開いた場合と同じ動作となる。
端子１４に与える電圧差をダイオード１２の導通電圧以
上に設定することで、高周波スイッチ１１が閉じた場合
と同じ動作となる。またこの電圧差をダイオード１２の
導通電圧未満に設定することで、高周波スイッチ１１が
開いた場合と同じ動作となる。第３のバイアス端子１７
と第４のバイアス端子１８に与える電圧差をダイオード
１６の導通電圧以上に設定することで、高周波スイッチ
１５が閉じた場合と同じ動作となる。またこの電圧差を
ダイオード１６の導通電圧未満に設定することで、高周
波スイッチ１５が開いた場合と同じ動作となる。
【００４２】なお、上記の各実施の形態では、第１，第
２の電力増幅用トランジスタ１，２の２つの並列運転で
高出力動作し、低出力動作時には、第２の電力増幅用ト
ランジスタ２の動作をオフしたが、第２の電力増幅用ト
ランジスタ２の入力バイアスを低出力動作時にオフする
のに代わって第２の電力増幅用トランジスタ２のバイア
スを高出力動作時よりも低くするように構成しても、従
来例に比べて低出力動作時の電力付加効率の改善を期待
できる。
２の電力増幅用トランジスタ１，２の２つの並列運転で
高出力動作し、低出力動作時には、第２の電力増幅用ト
ランジスタ２の動作をオフしたが、第２の電力増幅用ト
ランジスタ２の入力バイアスを低出力動作時にオフする
のに代わって第２の電力増幅用トランジスタ２のバイア
スを高出力動作時よりも低くするように構成しても、従
来例に比べて低出力動作時の電力付加効率の改善を期待
できる。
【００４３】上記の各実施の形態では、第１，第２の電
力増幅用トランジスタ１，２の２つの並列運転で高出力
動作し、低出力動作時には、第２の電力増幅用トランジ
スタ２の動作をオフしたが、高出力動作時に並列運転さ
れる電力増幅用トランジスタの数を３個以上で構成し、
前記複数のトランジスタのうちの一部のトランジスタの
増幅動作をオフする、または前記複数のトランジスタの
うちの一部のトランジスタの入力バイアスを高出力動作
時よりも低くすることによって実現することもできる。
力増幅用トランジスタ１，２の２つの並列運転で高出力
動作し、低出力動作時には、第２の電力増幅用トランジ
スタ２の動作をオフしたが、高出力動作時に並列運転さ
れる電力増幅用トランジスタの数を３個以上で構成し、
前記複数のトランジスタのうちの一部のトランジスタの
増幅動作をオフする、または前記複数のトランジスタの
うちの一部のトランジスタの入力バイアスを高出力動作
時よりも低くすることによって実現することもできる。
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体装置は、複
数のトランジスタの入力回路にそれぞれ高周波入力信号
を供給し、前記複数のトランジスタの出力回路を並列接
続して電力増幅された高周波出力信号を取り出す半導体
装置において、高周波出力信号の出力電力が閾値電力以
下の低出力動作時には、前記複数のトランジスタのうち
の一部のトランジスタの増幅動作をオフするか、また
は、低出力動作時には、前記複数のトランジスタのうち
の一部のトランジスタの入力バイアスを高出力動作時よ
りも低くすることを特徴とするか、または、低出力動作
時に増幅動作をオフするトランジスタの入力に高周波ス
イッチを介して高周波入力信号を供給して高周波出力信
号の出力電力が低出力動作時に前記高周波スイッチをオ
フするので、低出力動作時の電力付加効率の向上が期待
でき、携帯電話端末に採用した場合には、パワーアンプ
の消費電力を抑制して長時間連続通話の実現に寄与でき
る。
数のトランジスタの入力回路にそれぞれ高周波入力信号
を供給し、前記複数のトランジスタの出力回路を並列接
続して電力増幅された高周波出力信号を取り出す半導体
装置において、高周波出力信号の出力電力が閾値電力以
下の低出力動作時には、前記複数のトランジスタのうち
の一部のトランジスタの増幅動作をオフするか、また
は、低出力動作時には、前記複数のトランジスタのうち
の一部のトランジスタの入力バイアスを高出力動作時よ
りも低くすることを特徴とするか、または、低出力動作
時に増幅動作をオフするトランジスタの入力に高周波ス
イッチを介して高周波入力信号を供給して高周波出力信
号の出力電力が低出力動作時に前記高周波スイッチをオ
フするので、低出力動作時の電力付加効率の向上が期待
でき、携帯電話端末に採用した場合には、パワーアンプ
の消費電力を抑制して長時間連続通話の実現に寄与でき
る。
【図１】本発明の（実施の形態１）における半導体装置
の構成図
の構成図
【図２】本発明の（実施の形態２）における半導体装置
の構成図
の構成図
【図３】同実施の形態における（実施例１）の半導体装
置の構成図
置の構成図
【図４】本発明の（実施の形態３）における半導体装置
の構成図
の構成図
【図５】同実施の形態における（実施例２）の半導体装
置の構成図
置の構成図
【図６】従来の半導体装置と電力付加効率を改善する出
力整合回路図
力整合回路図
【図７】同従来例の出力電力に対する電力付加効率の特
性図
性図
１ 第１の電力増幅用トランジスタ
２ 第２の電力増幅用トランジスタ
３ 電流供給用端子
４ 高周波信号出力端子
５ 第１のベースバイアス回路
６ 第１の高周波回路
７ 第２のベースバイアス回路
８ 第２の高周波回路
９ 高周波信号入力端子
１０ ベースバイアス回路
１１ 高周波スイッチ（第１の高周波スイッチ）
１２ ダイオード
１３ 第１のバイアス端子
１４ 第２のバイアス端子
１５ 高周波スイッチ（第２の高周波スイッチ）
１６ ダイオード
１７ 第３のバイアス端子
１８ 第４のバイアス端子
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5J069 AA04 CA36 FA18 HA02 HA19
HA29 HA32 HA33 HA38 KA00
KA12 KA68 MA19 SA14 TA01
TA02
5J092 AA04 CA36 FA18 GR00 HA02
HA19 HA29 HA32 HA33 HA38
KA00 KA12 KA68 MA19 SA14
TA01 TA02
5J500 AA04 AC36 AF18 AH02 AH19
AH29 AH32 AH33 AH38 AK00
AK12 AK68 AM19 AS14 AT01
AT02 RG00
5K060 BB00 CC04 DD04 HH06 HH09
JJ08 JJ23
Claims (8)
- 【請求項１】複数のトランジスタの入力回路にそれぞれ
高周波入力信号を供給し、前記複数のトランジスタの出
力回路を並列接続して電力増幅された高周波出力信号を
取り出す半導体装置において、 高周波出力信号の出力電力が閾値電力以下の低出力動作
時には、前記複数のトランジスタのうちの一部のトラン
ジスタの増幅動作をオフすることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項２】高周波出力信号の出力電力が低出力動作時
には、低出力動作時に増幅動作をオフするトランジスタ
の入力バイアスをオフするように構成した請求項１記載
の半導体装置。 - 【請求項３】複数のトランジスタの入力回路にそれぞれ
高周波入力信号を供給し、前記複数のトランジスタの出
力回路を並列接続して電力増幅された高周波出力信号を
取り出す半導体装置において、 高周波出力信号の出力電力が閾値電力以下の低出力動作
時には、前記複数のトランジスタのうちの一部のトラン
ジスタの入力バイアスを高出力動作時よりも低くするこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】高周波出力信号の出力電力が低出力動作時
に増幅動作をオフするトランジスタの入力に高周波スイ
ッチを介して高周波入力信号を供給し、高周波出力信号
の出力電力が低出力動作時に前記高周波スイッチをオフ
するように構成した請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項５】高周波出力信号の出力電力が低出力動作時
に増幅動作をオフするトランジスタの出力回路に電流を
供給する回路に直列に高周波スイッチを介装し、高周波
出力信号の出力電力が低出力動作時に前記高周波スイッ
チをオフするように構成した請求項１記載の半導体装
置。 - 【請求項６】高周波出力信号の出力電力が低出力動作時
に増幅動作をオフするトランジスタの入力に第１の高周
波スイッチを介して高周波入力信号を供給し、高周波出
力信号の出力電力が低出力動作時に増幅動作をオフする
トランジスタの出力回路に電流を供給する回路に直列に
第２の高周波スイッチを介装し、 高周波出力信号の出力電力が低出力動作時に前記第１，
第２の高周波スイッチをオフするように構成した請求項
１記載の半導体装置。 - 【請求項７】高周波スイッチとしてダイオードスイッチ
を使用し、高周波出力信号の出力電力が低出力動作時に
増幅動作をオフするトランジスタの入力に、前記ダイオ
ードスイッチを切り換える直流バイアス電圧が印加され
ないように結合コンデンサを介して高周波入力信号を供
給するよう構成した請求項４記載の半導体装置。 - 【請求項８】第１，第２の高周波スイッチとしてダイオ
ードスイッチを使用し、高周波出力信号の出力電力が低
出力動作時に増幅動作をオフするトランジスタの入力
に、前記ダイオードスイッチを切り換える直流バイアス
電圧が印加されないように結合コンデンサを介して高周
波入力信号を供給するよう構成した請求項４記載の半導
体装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375095A JP2003179436A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 半導体装置 |
| US10/314,402 US6847226B2 (en) | 2001-12-10 | 2002-12-09 | Semiconductor instrument |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375095A JP2003179436A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003179436A true JP2003179436A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=19183523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001375095A Pending JP2003179436A (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 半導体装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6847226B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003179436A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008288769A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Panasonic Corp | 高周波回路、半導体装置、および高周波電力増幅装置 |
| JP2012015678A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Icom Inc | 高周波回路 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4999519A (en) * | 1987-12-04 | 1991-03-12 | Hitachi Vlsi Engineering Corporation | Semiconductor circuit with low power consumption having emitter-coupled logic or differential amplifier |
| JP2922028B2 (ja) * | 1991-08-30 | 1999-07-19 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路の出力回路 |
| JP2896305B2 (ja) * | 1993-05-15 | 1999-05-31 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路装置 |
| US5726589A (en) * | 1995-11-01 | 1998-03-10 | International Business Machines Corporation | Off-chip driver circuit with reduced hot-electron degradation |
| US6441679B1 (en) * | 2000-02-14 | 2002-08-27 | Yazaki Corporation | Semiconductor active fuse operating at higher supply voltage employing current oscillation |
-
2001
- 2001-12-10 JP JP2001375095A patent/JP2003179436A/ja active Pending
-
2002
- 2002-12-09 US US10/314,402 patent/US6847226B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008288769A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Panasonic Corp | 高周波回路、半導体装置、および高周波電力増幅装置 |
| JP2012015678A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Icom Inc | 高周波回路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6847226B2 (en) | 2005-01-25 |
| US20030116809A1 (en) | 2003-06-26 |
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