JP2012129844A - 高周波電力増幅装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】例えば、出力レベルに応じていずれか一方が活性化されるパワーアンプ回路PA2m,PA2sと、伝送線路LNmn,LNsubを備え、LNmn,LNsubが互いに近接配置された領域を持つ。LNsubの他端(PA2sの出力ノード)は、PA2sが活性化された際、NMOSトランジスタMNswのオンに伴い接地電源電圧GNDとの間に容量C3が接続され、PA2mが活性化された際、MNswのオフに伴い開放状態とされる。PA2sが活性化された際、LNmnとLNsubには同一方向の電流が流れるため、強め合う磁気結合が生じる。一方、PA2mが活性化された際、LNmnに流れる電流と、MNswのオフ容量に伴いLNsubに洩れる電流とは反対方向となり、LNmnとLNsubには弱め合う磁気結合が生じる。
【選択図】図3
Description
図1は、本発明の実施の形態1による高周波電力増幅装置において、その構成の一例を示すブロック図である。図1に示す高周波電力増幅装置(高周波電力増幅モジュール)HPAMDは、例えばセラミック等の配線基板(PCB)によって構成され、PCB上に高周波電力増幅チップHPAICおよび制御チップCTLICが実装されると共に、PCB上の配線層を用いて出力整合回路MNT_Oが形成された構成となっている。HPAMDは、特に限定はされないが、W−CDMA用やTDS−CDMA(Time Division Synchronous Code Division Multiple Access)用となっている。HPAICは、所謂MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)であり、入力整合回路MNT_Iと、1段目の電力増幅回路(パワーアンプ回路)PA1と、段間整合回路MNT_Sと、2段目のパワーアンプ回路PA2m,PA2sを備えている。
本実施の形態2では、実施の形態1の図2の構成例を用いた実装構造の一例について説明する。図6は、本発明の実施の形態2による高周波電力増幅装置において、図2の構成例の実装構造の一例を示す概略図である。図6に示す高周波電力増幅装置は、図2の構成例において、高周波電力増幅チップHPAICと伝送線路LNmn,LNsubとの接続部分をより具体化したものとなっている。図6の高周波電力増幅装置の各種回路構成に関しては図2と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本実施の形態3では、実施の形態2の図6の実装構造の変形例について説明する。図7は、本発明の実施の形態3による高周波電力増幅装置において、図2の構成例の実装構造の一例を示す概略図である。図7に示す高周波電力増幅装置は、図6の場合と同様に、図2における高周波電力増幅チップHPAICと伝送線路LNmn,LNsubとの接続部分をより具体化したものとなっている。図7の高周波電力増幅装置の各種回路構成に関しては図2と同様であるため、詳細な説明は省略する。
前述した実施の形態では、2段目のパワーアンプ回路PA2m,PA2sの選択により、2種類の動作モード(低〜中出力レベル、高出力レベル)を備えた構成例を示したが、これを3種類以上の動作モード(例えば低出力レベル、中出力レベル、高出力レベル)を備えた構成例に拡張することも可能である。本実施の形態4では、3種類の動作モードを持つ高周波電力増幅装置の構成例について説明する。図9は、本発明の実施の形態4による高周波電力増幅装置において、図1での2段目のパワーアンプ回路PA2m,PA2s周りの詳細な構成例を示す回路図である。
MNT 整合回路
PA パワーアンプ回路
HPAIC 高周波電力増幅チップ
CTLIC 制御チップ
C 容量
LN 伝送線路
MN NMOSトランジスタ
Q バイポーラトランジスタ
IBS バイアス電流
P 外部端子
BW ボンディングワイヤ
BAR ボンディング領域
Claims (18)
- 第1入力信号を増幅する第1電力増幅回路と、
前記第1入力信号を増幅する第2電力増幅回路と、
一端が前記第1電力増幅回路の出力ノードに結合された第1伝送線路と、
前記第1伝送線路の他端に結合された第1容量と、
一端が前記第1電力増幅回路の出力ノードに結合され、他端が前記第2電力増幅回路の出力ノードに結合された第2伝送線路と、
前記第2電力増幅回路の出力ノードと接地電源電圧の間に直列に設けられた第2容量およびトランジスタスイッチと、
モード設定信号に応じて前記第1電力増幅回路か前記第2電力増幅回路のいずれか一方を活性化させ、前記第1電力増幅回路を活性化させた際には前記トランジスタスイッチをオフに駆動し、前記第2電力増幅回路を活性化させた際には前記トランジスタスイッチをオンに駆動する制御回路とを備え、
前記第1および第2伝送線路は、磁気結合が生じるように近接配置された磁気結合領域を含み、前記磁気結合領域において、前記第1電力増幅回路の出力ノード側を起点とする前記第1伝送線路の延伸方向と前記第2電力増幅回路の出力ノード側を起点とする前記第2伝送線路の延伸方向とが同一方向となるように配置されていることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項1記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1電力増幅回路は、前記第1入力信号を増幅する第1トランジスタを含み、
前記第2電力増幅回路は、前記第1入力信号を増幅し、前記第1トランジスタよりもサイズが小さい第2トランジスタを含むことを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項2記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1および第2トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、
前記トランジスタスイッチは、MISトランジスタであることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項3記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1および第2電力増幅回路と前記第2容量は、第1半導体チップ上に形成され、
前記トランジスタスイッチと前記制御回路は、第2半導体チップ上に形成されることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項2記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1トランジスタまたは前記第2トランジスタは、並列接続された第3トランジスタと第4トランジスタを備えており、
前記制御回路は、更に、前記モード設定信号に応じて、前記第3および第4トランジスタの活性化・非活性化をそれぞれ独立に制御することを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 第1ノードと第2ノードの間に設けられた第1伝送線路と、
第3ノードと前記第1ノードの間に設けられた第2伝送線路と、
第1入力信号を増幅し、前記第1ノードに向けて出力を行う第1電力増幅回路と、
前記第1入力信号を増幅し、前記第3ノードに向けて出力を行う第2電力増幅回路と、
オンに制御された際に前記第3ノードにインピーダンス整合素子を接続し、オフに制御された際に前記第3ノードを開放状態に設定するトランジスタスイッチと、
モード設定信号に応じて前記第1電力増幅回路か前記第2電力増幅回路のいずれか一方を活性化させ、前記第1電力増幅回路を活性化させた際には前記トランジスタスイッチをオフに駆動し、前記第2電力増幅回路を活性化させた際には前記トランジスタスイッチをオンに駆動する制御回路とを備え、
前記第1および第2伝送線路は、前記第1電力増幅回路が活性化された際には弱め合うような磁気結合が生じ、前記第2電力増幅回路が活性化された際には強め合うような磁気結合が生じるように配置されていることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項6記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1電力増幅回路は、前記第1入力信号を増幅する第1トランジスタを含み、
前記第2電力増幅回路は、前記第1入力信号を増幅し、前記第1トランジスタよりもサイズが小さい第2トランジスタを含むことを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項7記載の高周波電力増幅装置において、
前記インピーダンス整合素子は容量素子であり、
前記容量素子と前記トランジスタスイッチは、前記第3ノードと接地電源電圧の間に直列に接続されることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項8記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1および第2電力増幅回路と前記インピーダンス整合素子は、第1半導体チップ上に形成され、
前記トランジスタスイッチと前記制御回路は、第2半導体チップ上に形成されることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項7記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1および第2トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、
前記トランジスタスイッチは、MISトランジスタであることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項7記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1トランジスタまたは前記第2トランジスタは、並列接続された第3トランジスタと第4トランジスタを備えており、
前記制御回路は、更に、前記モード設定信号に応じて、前記第3および第4トランジスタの活性化・非活性化をそれぞれ独立に制御することを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 配線基板と、
前記配線基板上に実装された単数又は複数の半導体チップと、
前記配線基板上の配線層で形成され、第1ノードと第2ノードの間に設けられた第1伝送線路と、
前記配線基板上の配線層で形成され、第3ノードと第4ノードの間に設けられた第2伝送線路と、
第1および第2ボンディングワイヤを備え、
前記単数又は複数の半導体チップは、
第1入力信号を増幅し、第1パッドに出力を行う第1電力増幅回路と、
前記第1入力信号を増幅し、第2パッドに出力を行う第2電力増幅回路と、
オンに制御された際に前記第2パッドにインピーダンス整合素子を接続し、オフに制御された際に前記第2パッドを開放状態に設定するトランジスタスイッチと、
モード設定信号に応じて前記第1電力増幅回路か前記第2電力増幅回路のいずれか一方を活性化させ、前記第1電力増幅回路を活性化させた際には前記トランジスタスイッチをオフに駆動し、前記第2電力増幅回路を活性化させた際には前記トランジスタスイッチをオンに駆動する制御回路とが形成され、
前記第1ボンディングワイヤは、前記第1パッドと前記第1ノードとを接続し、
前記第2ボンディングワイヤは、前記第2パッドと前記第3ノードとを接続し、
前記第4ノードは、前記第1パッド又は前記第1ノードに接続され、
前記第1および第2伝送線路は、磁気結合が生じるように近接配置された磁気結合領域を含み、前記磁気結合領域において、前記第1電力増幅回路の出力ノード側を起点とする前記第1伝送線路の延伸方向と前記第2電力増幅回路の出力ノード側を起点とする前記第2伝送線路の延伸方向とが同一方向となるように配置されていることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項12記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1電力増幅回路は、前記第1入力信号を増幅する第1トランジスタを含み、
前記第2電力増幅回路は、前記第1入力信号を増幅し、前記第1トランジスタよりもサイズが小さい第2トランジスタを含むことを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項13記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1ボンディングワイヤと前記第2ボンディングワイヤは、磁気結合が生じるように近接配置されていることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項13記載の高周波電力増幅装置において、
更に、第3ボンディングワイヤを備え、
前記第3ボンディングワイヤは、前記第1パッドと前記第4ノードとを接続することを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項13記載の高周波電力増幅装置において、
前記インピーダンス整合素子は容量素子であり、
前記容量素子と前記トランジスタスイッチは、前記第2パッドと接地電源電圧の間に直列に接続されることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項16記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1および第2電力増幅回路と前記容量素子は、第1半導体チップ上に形成され、
前記トランジスタスイッチと前記制御回路は、第2半導体チップ上に形成され、
前記第1および第2トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、
前記トランジスタスイッチは、MISトランジスタであることを特徴とする高周波電力増幅装置。 - 請求項13記載の高周波電力増幅装置において、
前記第1トランジスタまたは前記第2トランジスタは、並列接続された第3トランジスタと第4トランジスタを備えており、
前記制御回路は、更に、前記モード設定信号に応じて、前記第3および第4トランジスタの活性化・非活性化をそれぞれ独立に制御することを特徴とする高周波電力増幅装置。
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