JP3330429B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP3330429B2 JP17582093A JP17582093A JP3330429B2 JP 3330429 B2 JP3330429 B2 JP 3330429B2 JP 17582093 A JP17582093 A JP 17582093A JP 17582093 A JP17582093 A JP 17582093A JP 3330429 B2 JP3330429 B2 JP 3330429B2
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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、利得制御されるFET
を配置して増幅回路を構成した半導体集積回路に係り、
特に低利得時における増幅機能の悪化防止対策に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、FETを用いた半導体集積回
路は、特にTV,通信等の分野における高周波回路に応
用すべく開発が進められている。このような半導体集積
回路の一つとして、FETの利得制御を必要とする増幅
回路がある。図5は、FETとしてショットキーゲート
FET(以下MESFETと記す)を用いた従来の増幅
回路を示す図であり、ゲート1g,ソース1s及びドレ
イン1dからなる信号増幅用のMESFET1と、該M
ESFET1のゲート1gにバイアス電圧を印加するた
めの抵抗2と、入力用結合コンデンサー3と、出力用結
合コンデンサー4と、ドレインバイアス印加用チョーク
コイル5とが配設されて構成されている。11は利得制
御端子であって、上記抵抗2を介してFET1のゲート
電極1gに接続されている。12は入力端子であって、
上記入力結合用コンデンサー3を介してFET1のゲー
ト1gに接続されている。13は出力端子であって、上
記出力結合用コンデンサー4を介してFET1のドレイ
ン1dに接続されている。14は電源電圧印加端子であ
って、上記ドレインバイアス印加用チョークコイル5を
介してFET1のドレイン1dに接続されている。この
増幅回路においては、入力信号強度の変化に対し出力信
号強度を一定に保つため、利得制御端子11に印可する
バイアスを変化させる利得制御電圧印加手段(図示せ
ず)を設けることで利得の制御を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体集積回路において、入力端子12に入力される信
号の強度が大きい場合には、増幅回路の出力信号の強度
を一定にするため利得を下げるつまり低利得にする必要
がある。そのとき、このように構成された増幅回路で
は、利得を下げるために、最大限制御電圧を信号増幅用
のMESFETのしきい値電圧付近まで下げることがあ
るが、この時次の課題があった。 (1) MESFETの内部寄生抵抗の変化により入力
インピーダンスが変化し、入力のリターンロスが悪化す
る。 (2) 相互変調歪は入力信号の強度に依存するが、入
力信号の強度が大きいときには、2次、3次の相互変調
歪が悪化する。
【0004】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、利得制御機能を有する信号増幅用F
ETを配置した半導体集積回路の構成として、強入力信
号があったときに動作して入力信号の一部をグラウンド
に逃す能動素子を配設することにより、入力のリターン
ロス、相互変調歪の悪化を有効に防止することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、ゲート側に入力される信号を増幅し、出力端子を介
して出力する信号増幅用FETと、上記信号増幅用FE
Tのゲートへの入力信号の強度変化に対して出力端子か
らの出力信号の強度が一定になるように、上記信号増幅
用FETのゲートに利得制御電圧を外部から印加する利
得制御電圧印加手段と、上記信号増幅用FETの入力信
号の強度が所定値以上のときに動作して、入力信号の一
部をグラウンド側に流通させるFETからなる能動素子
とを設け、該能動素子のソースを上記信号増幅用FET
の利得制御電圧印加用端子に接続しかつ容量を介してグ
ラウンドに接地し、上記能動素子のゲートを抵抗を介し
てグラウンドに接地し、上記能動素子のドレインを信号
増幅用FETのゲートに接続するとともに、利得制御端
子と信号増幅用FETのゲートとの間に、上記能動素子
のドレイン−ソースと並列に抵抗を接続する構成とした
ものである。
【0006】上記信号増幅用FETのソースを、信号増
幅用FETのしきい値電圧より大きな立ち上がり電圧を
持つダイオードを介してグラウンドに接地し、信号増幅
用FETのソース−ドレイン間を、抵抗を介して電気配
線により接続する構成とすることができる。
【0007】
【作用】以上の構成により、本発明の半導体集積回路で
は、入力信号の強度が所定値以上のときには、利得制御
電圧印加手段から印加される利得制御電圧によって信号
増幅用FETの利得をさげるべくゲートバイアスが低下
され、信号増幅用FETがしきい値付近で動作する。そ
のとき、能動素子を用いて構成される回路が高周波的に
導通されることで、入力リターンロスの悪化が防止され
る。同時に、能動素子により入力信号の一部がグラウン
ド側に逃されるので、信号増幅用FETに実際に入力さ
れる信号の強度が所定値程度に維持され、入力信号の増
大に応じて増大する特性を有する相互変調歪が一定値付
近で飽和して、相互変調歪の悪化が防止されることにな
る。しかも、予め利得制御電圧印加手段により印加する
利得制御電圧を、強入力信号では能動素子のしきい値以
上になるよう設定しておくことで、入力信号が能動素子
のしきい値以上になると能動素子であるFETが作動
し、そのチャネル抵抗で高周波的に終端されるので、入
力リターンロスの悪化が防止される。また、入力信号の
一部が能動素子であるFETのソースから容量を介して
グラウンドに逃される。すなわち、利得制御電圧の簡単
な設定で上記請求項1の発明の作用が得られ、増幅回路
の設計が容易となる。
【0008】また、信号増幅用FETのソースがグラウ
ンド側に接続されていることで、信号増幅用FETのソ
ース電圧を外部から印加することなく、上述の作用が得
られる。したがって、利得制御電圧印加手段の構成が簡
素化されることになる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の第1,第2実施例について説
明する。
【0010】(第1実施例) 図1は、第1実施例における半導体集積回路である増幅
回路の構成を示し、信号増幅用MESFET1と、ゲー
ト電極のバイアス印加用の抵抗2と、入力用結合コンデ
ンサー3と、出力用結合コンデンサー4と、ドレインバ
イアス印加用チョークコイル5とを備えている点では上
記図5に示した従来の回路と同じである。また、図5と
同様に、11は利得制御端子、12は入力端子、13は
出力端子、14は電源電圧印加端子である。
【0011】ここで、本発明の特徴として、MESFE
T1のゲート1g側には、請求項1の発明にいう能動素
子としての能動MESFET8が配設されている。この
能動MESFET8のソース8sはバイパスコンデンサ
ー6を介してグラウンドに接地されており、ゲート8g
は抵抗7を介してグラウンドに接地されているととも
に、ドレイン8dはMESFET1のゲートに接続され
ている。また、能動MESFET8のソース8sは利得
制御端子11にも接続されている。
【0012】ところで、信号増幅用MESFET1のソ
ース電位をVss、各MESFET1,8のしきい値電
圧をVp、利得制御電圧をVagcとし、弱い信号が入
力されたときには、 Vagc≧−Vp、 Vagc−Vss>Vp となるようにVagcを設定すると、能動MESFET
8はOFFし、信号増幅用MESFET1は従来の増幅
回路と同様に動作する。
【0013】一方、強い信号が入力されたときには、 Vagc≦−Vp, Vagc−Vss=Vp となるようVagcを設定すると、信号増幅用MESF
ET1はしきい値電圧Vp付近で動作し、利得は下が
る。また、このとき能動MESFET8がONするた
め、信号増幅用MESFET1の入力側が能動MESF
ET8のチャンネル抵抗で高周波的に終端され、入力リ
ターンロスの悪化を防ぐことができる。
【0014】さらに、入力信号の一部が能動MESFE
T8,バイパスコンデンサー6を介してグラウンドに逃
がされ、信号増幅用MESFET1のゲート1gに入力
される信号強度が下がるため相互変調歪の悪化を防ぐこ
とができる。
【0015】(第2実施例) 次に、請求項3の発明に係る第2実施例について、図2
に基づき説明する。上記第1実施例では、信号増幅用M
ESFET1のソース電位Vssを外部より印加した
が、第2実施例では、図2に示すように、信号増幅用M
ESFET1のソース1sはレベルシフトダイオード9
を介してグラウンドに接地されており、さらに、信号増
幅用MESFET1のバイアス状態に拘らずダイオード
9に電流を印加するために、信号増幅用MESFET1
のソース1s−ドレイン1d間には抵抗10が並列に接
続されている。
【0016】本第2実施例でも、基本的な動作は上記第
1実施例と同様であり、上記第1実施例と同様の効果が
得られることになる。
【0017】図3及び図4に従来の増幅回路によるもの
と、本発明の増幅回路によるものの入力リターンロス、
相互変調歪特性を示す。図3は、入力信号強度の変化に
対する入力リターンロスの変化特性を示し、実線は従来
の増幅回路における特性を、破線は本発明の増幅回路に
おける特性をそれぞれ示す。なお、このデータは出力信
号強度が一定となるよう利得制御を行った条件下におけ
るものである。同図に示すように、本発明では、入力信
号強度が増大しても入力リターンロスは良好に保たれる
ことが分かる。
【0018】図4は入力信号強度の変化に対する相互変
調歪の変化特性を示し、実線は従来の増幅回路における
特性を、破線は本発明の増幅回路における特性をそれぞ
れ示す。このとき、出力信号強度が一定となるよう利得
制御が行われている。同図に示すように、入力信号強度
が増大しても、入力信号強度が−30dBm以上では2
次,3次共に相互変調歪はほぼ一定となり、従来の増幅
回路のごとく入力信号強度の増大に応じて増大し続ける
ことはない。すなわち、入力信号が−30dBm程度よ
りも強いときにはその一部を能動FETのソースからバ
イパスコンデンサー6を介してグラウンドGrdに逃すよ
うにした効果が示されている。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体集積回路の構成として、ゲートに入力された信号
を増幅して出力端子から出力するための信号増幅用FE
Tと、入力信号の変化に対し出力強度を一定にするよう
利得制御を印加する手段と、入力信号強度が所定値以上
になると動作して入力信号の一部をグラウンド側に逃さ
せるFETからなる能動素子とを設ける構成としたの
で、強入力信号時の入力リターンロス及び相互変調歪特
性が改善されるため、テレビなどの受像機の信号増幅用
に使用した場合、強電界地域でのセットの画質向上の効
果が奏されるとともに、予め利得制御電圧を強入力信号
では能動素子のしきい値以上になるよう設定しておくこ
とで、回路設計の容易化を図ることができる。
【0020】また、信号増幅用FETのソースがグラウ
ンド側に接続されていることにより、利得制御電圧印加
手段の構成の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の高周波用増幅回路の電気配線図で
ある。
【図2】第2実施例の高周波用増幅回路の電気配線図で
ある。
【図3】入力リターンロスの変化特性を示す図である。
【図4】本発明と従来の増幅回路による相互変調歪の変
化特性を示す図である。
【図5】従来の高周波用増幅回路の電気配線図である。
【符号の説明】
1 信号増幅用MESFET 1s ソース 1d ドレイン 1g ゲート 2 バイアス印加用抵抗 3 入力用結合コンデンサー 4 出力用結合コンデンサー 5 ドレインバイアス用チョークコイル 6 バイパスコンデンサー 7 抵抗 8 能動MESFET(能動素子) 8s ソース 8d ドレイン 8g ゲート 9 レベルシフトダイオード 11 利得制御端子(利得制御電圧印加用端子) 12 入力端子 13 出力端子 14 電源電圧印加端子 15 ソース端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03G 1/00 - 3/18 H03F 1/32

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート側に入力される信号を増幅し、出
    力端子を介して出力する信号増幅用FETと、 上記信号増幅用FETのゲートへの入力信号の強度変化
    に対して出力端子からの出力信号の強度が一定になるよ
    うに、上記信号増幅用FETのゲートに利得制御電圧を
    外部から印加する利得制御電圧印加手段と、 上記信号増幅用FETの入力信号の強度が所定値以上の
    ときに動作して、入力信号の一部をグラウンド側に流通
    させるFETからなる能動素子とを備え、 該能動素子のソースは上記信号増幅用FETの利得制御
    電圧印加用端子に接続されかつ容量を介してグラウンド
    に接地され、上記 能動素子のゲートは抵抗を介してグラウンドに接地
    され、上記 能動素子のドレインは信号増幅用FETのゲートに
    接続されているとともに、 利得制御電圧印加用端子と信号増幅用FETのゲートと
    の間には、上記能動素子のドレイン−ソースと並列に抵
    抗が接続されていることを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項記載の半導体集積回路におい
    て、 上記信号増幅用FETのソースは、信号増幅用FETの
    しきい値電圧より大きな立ち上がり電圧を持つダイオー
    ドを介してグラウンドに接地され、 信号増幅用FETのソース−ドレイン間は、抵抗を介し
    て電気配線により接続されていることを特徴とする半導
    体集積回路。
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