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JP2019176454A - Power amplification circuit - Google Patents

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JP2019176454A
JP2019176454A JP2018142909A JP2018142909A JP2019176454A JP 2019176454 A JP2019176454 A JP 2019176454A JP 2018142909 A JP2018142909 A JP 2018142909A JP 2018142909 A JP2018142909 A JP 2018142909A JP 2019176454 A JP2019176454 A JP 2019176454A
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JP2018142909A
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Japanese (ja)
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健二 田原
Kenji Tawara
健二 田原
健一 嶋本
Kenichi Shimamoto
健一 嶋本
茂 土田
Shigeru Tsuchida
茂 土田
充則 佐俣
Mitsunori Samata
充則 佐俣
義明 祐森
Yoshiaki Sukemori
義明 祐森
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

To provide a power amplification circuit having improved power addition efficiency.SOLUTION: A power amplification circuit 1 includes an amplification transistor 20, a variable voltage power supply 11 supplying a variable voltage Vcc2 to a collector of the amplification transistor 20, a bias circuit 22 having a constant current amplification transistor 220 outputting a DC bias current to a base of the amplification transistor 20, and a current limiting circuit 23 limiting the DC bias current. The current limiting circuit 23 includes a current limiting transistor 230, a resistance element 232 connected to a collector of the current limiting transistor 230 and the variable voltage power supply 11, and a resistance element 231 connected to a base of the current limiting transistor 230 and a base of a constant current amplification transistor 220. A DC limiting current flowing to the collector of the current limiting transistor 230 from the base of the constant current amplification transistor 220 is increased as a potential difference between a reference voltage and a variable voltage becomes larger.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電力増幅回路に関する。   The present invention relates to a power amplifier circuit.

移動体通信機器の小型化および軽量化に応じて、搭載されるバッテリーの小型化および長寿命化とともに、電力増幅器の小型化および低消費電力化が要求されている。電力増幅器の低消費電力化の対策として、高周波信号の電力振幅(エンベロープ)を追跡し(エンベロープトラッキング方式)、当該エンベロープに応じて電力増幅器への電圧供給レベルを可変する方式が提案されている(例えば、特許文献1)。具体的には、高周波信号のエンベロープの上昇に応じて電力増幅器への電圧供給レベルを上昇させ、当該エンベロープの減少に応じて電力増幅器への電圧供給レベルを減少させる。これにより、電力増幅器の消費電力(消費電流)を低減できるとしている。   Along with miniaturization and weight reduction of mobile communication devices, there is a demand for miniaturization and low power consumption of power amplifiers as well as miniaturization and long life of batteries to be mounted. As a measure for reducing the power consumption of the power amplifier, a method has been proposed in which the power amplitude (envelope) of a high-frequency signal is tracked (envelope tracking method) and the voltage supply level to the power amplifier is varied according to the envelope (envelope tracking method) For example, Patent Document 1). Specifically, the voltage supply level to the power amplifier is increased according to the increase in the envelope of the high frequency signal, and the voltage supply level to the power amplifier is decreased according to the decrease in the envelope. As a result, the power consumption (current consumption) of the power amplifier can be reduced.

特開2016−32301号公報JP-A-2006-32301

しかしながら、例えば、エミッタ接地型のバイポーラトランジスタを用いた従来の電力増幅器において、高周波信号の電力振幅に応じて電源電圧(コレクタ電圧)を可変しても、当該トランジスタのベース端子に供給される直流バイアス電流は略一定である。   However, for example, in a conventional power amplifier using a grounded-emitter bipolar transistor, even if the power supply voltage (collector voltage) is varied according to the power amplitude of the high-frequency signal, the DC bias supplied to the base terminal of the transistor The current is substantially constant.

電力付加効率に強く影響するコレクタ−エミッタ間電流(駆動電流)は、ベース−エミッタ間電流(直流バイアス電流)と相関関係にあるため、ベース−エミッタ間電流が略一定であればコレクタ−エミッタ間電流も略一定となる。このため、上記電力振幅に応じて電源電圧(コレクタ電圧)を可変しても電力付加効率はさほど改善されず、有効な低消費電力化は実現されない。   The collector-emitter current (drive current) that strongly affects the power added efficiency is correlated with the base-emitter current (DC bias current). Therefore, if the base-emitter current is substantially constant, the collector-emitter current The current is also substantially constant. For this reason, even if the power supply voltage (collector voltage) is varied according to the power amplitude, the power added efficiency is not improved so much, and effective reduction in power consumption is not realized.

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、電力付加効率が向上した電力増幅回路を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a power amplifier circuit with improved power added efficiency.

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力増幅回路は、高周波信号を電力増幅する電力増幅回路であって、第1端子、第2端子、および第1制御端子を有し、前記第1制御端子から入力された高周波信号を電力増幅し、前記電力増幅された高周波信号を前記第1端子から出力する第1増幅トランジスタと、可変電圧を前記第1端子に供給する可変電圧電源と、直流バイアス電流を出力するバイアス回路と、前記直流バイアス電流を制限する電流制限回路と、を備え、前記バイアス回路は、第3端子、第4端子、および第2制御端子を有し、前記第4端子から前記第1制御端子へ向けて前記直流バイアス電流を出力する定電流増幅トランジスタを有し、前記電流制限回路は、第5端子、第6端子、および第3制御端子を有し、前記第6端子が前記第4端子に接続された電流制限トランジスタと、一方端が前記第5端子に接続され、他方端が前記可変電圧電源に接続された第1抵抗素子と、一方端が前記第3制御端子に接続され、他方端が前記第2制御端子に接続された第2抵抗素子と、を有し、前記電流制限回路は、前記可変電圧が基準電圧よりも小さくなった場合、前記基準電圧と前記可変電圧との電位差が大きいほど、前記第2制御端子から前記第3制御端子を経由して前記第5端子へ流れる直流制限電流を大きくする。   In order to achieve the above object, a power amplifier circuit according to an aspect of the present invention is a power amplifier circuit that amplifies a high-frequency signal and includes a first terminal, a second terminal, and a first control terminal, A first amplifying transistor that amplifies the high-frequency signal input from the first control terminal, and outputs the power-amplified high-frequency signal from the first terminal; and a variable voltage power supply that supplies a variable voltage to the first terminal A bias circuit that outputs a DC bias current, and a current limiting circuit that limits the DC bias current, the bias circuit having a third terminal, a fourth terminal, and a second control terminal, A constant current amplification transistor that outputs the DC bias current from a fourth terminal toward the first control terminal; and the current limiting circuit includes a fifth terminal, a sixth terminal, and a third control terminal, Above A current limiting transistor having six terminals connected to the fourth terminal, one end connected to the fifth terminal, the other end connected to the variable voltage power source, and one end connected to the third terminal; A second resistance element connected to the control terminal and having the other end connected to the second control terminal, and the current limiting circuit has the reference voltage when the variable voltage becomes smaller than the reference voltage. And the variable voltage are increased, the direct current limiting current flowing from the second control terminal to the fifth terminal via the third control terminal is increased.

本発明によれば、電力付加効率が向上した電力増幅回路を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a power amplifier circuit with improved power added efficiency.

実施の形態1に係る電力増幅回路およびその周辺回路の構成図である。1 is a configuration diagram of a power amplifier circuit and its peripheral circuits according to a first embodiment. 実施の形態1の変形例1に係る電力増幅回路およびその周辺回路の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a power amplifier circuit and its peripheral circuits according to a first modification of the first embodiment. 増幅トランジスタとその周辺回路との接続を表す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram showing the connection of an amplification transistor and its peripheral circuit. 比較例に係る電力増幅回路の電源電圧とコレクタ電流との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the power supply voltage and collector current of the power amplifier circuit which concerns on a comparative example. 実施の形態1に係る電力増幅回路の電源電圧とコレクタ電流との関係を表すグラフである。3 is a graph showing a relationship between a power supply voltage and a collector current of the power amplifier circuit according to the first embodiment. 比較例に係る電力増幅回路の高周波出力電力と電力付加効率との関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the high frequency output power of the power amplifier circuit which concerns on a comparative example, and power addition efficiency. 実施の形態1に係る電力増幅回路の高周波出力電力と電力付加効率との関係を表すグラフである。3 is a graph showing a relationship between high frequency output power and power added efficiency of the power amplifier circuit according to the first embodiment. 実施の形態1に係る電流制限回路の動作を説明するグラフである。3 is a graph for explaining the operation of the current limiting circuit according to the first embodiment. 実施の形態1の変形例2に係る電力増幅回路およびその周辺回路の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a power amplifier circuit and its peripheral circuits according to a second modification of the first embodiment. 実施の形態1の変形例3に係る電力増幅回路およびその周辺回路の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a power amplifier circuit and its peripheral circuits according to a third modification of the first embodiment. 実施の形態1に係る電力増幅回路および変形例2に係る電力増幅回路のAM−AM特性を比較したグラフである。6 is a graph comparing the AM-AM characteristics of the power amplifier circuit according to Embodiment 1 and the power amplifier circuit according to Modification 2. 実施の形態1に係る電力増幅回路および変形例2に係る電力増幅回路のAM−PM特性を比較したグラフである。6 is a graph comparing the AM-PM characteristics of the power amplifier circuit according to the first embodiment and the power amplifier circuit according to Modification 2. 実施の形態2に係る電力増幅回路およびその周辺回路の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a power amplifier circuit and its peripheral circuits according to a second embodiment. 携帯端末の送信電力とその頻度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the transmission power of a portable terminal, and its frequency. APTモードを説明する模式波形図である。It is a schematic waveform diagram explaining the APT mode. ETモードを説明する模式波形図である。It is a schematic waveform diagram explaining ET mode. (a)は、比較例に係る電力増幅回路の高周波出力電力と利得およびAPT可変電圧などとの関係を表すグラフである。(b)は、実施の形態2に係る電力増幅回路の高周波出力電力と利得およびAPT可変電圧などとの関係を表すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the high frequency output power of the power amplifier circuit which concerns on a comparative example, a gain, an APT variable voltage, etc. FIG. (B) is a graph showing the relationship between the high frequency output power of the power amplifier circuit according to Embodiment 2, the gain, the APT variable voltage, and the like. (a)は、比較例に係る電力増幅回路の高周波出力電力と利得およびコレクタ電流などとの関係を表すグラフである。(b)は、実施の形態2に係る電力増幅回路の高周波出力電力と利得およびコレクタ電流などとの関係を表すグラフである。(A) is a graph showing the relationship between the high frequency output power of the power amplifier circuit which concerns on a comparative example, a gain, a collector current, etc. FIG. (B) is a graph showing the relationship between the high frequency output power of the power amplifier circuit according to Embodiment 2, the gain, the collector current, and the like. 実施の形態2の変形例に係る電力増幅回路およびその周辺回路の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a power amplifier circuit and its peripheral circuits according to a modification of the second embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、実施の形態およびその図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the embodiments and the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement of constituent elements, connection forms, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements not described in the independent claims are described as optional constituent elements. In addition, the size or size ratio of the components shown in the drawings is not necessarily strict.

(実施の形態1)
[1. 電力増幅回路の構成]
図1は、実施の形態1に係る電力増幅回路1およびその周辺回路の構成図である。同図には、本実施の形態に係る電力増幅回路1と、定電流源14および24とが示されている。同図に示すように、電力増幅回路1は、高周波入力端子100と、高周波出力端子200と、増幅トランジスタ10および20と、可変電圧電源11および21と、バイアス回路12および22と、電流制限回路23と、抵抗素子151および251と、キャパシタ152、153および252と、インピーダンス整合回路254と、を備える。
(Embodiment 1)
[1. Configuration of power amplifier circuit]
FIG. 1 is a configuration diagram of a power amplifier circuit 1 and its peripheral circuits according to the first embodiment. The figure shows the power amplifier circuit 1 and the constant current sources 14 and 24 according to the present embodiment. As shown in the figure, the power amplifier circuit 1 includes a high frequency input terminal 100, a high frequency output terminal 200, amplification transistors 10 and 20, variable voltage power supplies 11 and 21, bias circuits 12 and 22, and a current limiting circuit. 23, resistance elements 151 and 251, capacitors 152, 153 and 252, and an impedance matching circuit 254.

上記構成により、電力増幅回路1は、高周波入力端子100から入力された高周波信号を、増幅トランジスタ10および20で増幅して、当該増幅された高周波信号を高周波出力端子200から出力する。   With the above configuration, the power amplifier circuit 1 amplifies the high-frequency signal input from the high-frequency input terminal 100 by the amplification transistors 10 and 20 and outputs the amplified high-frequency signal from the high-frequency output terminal 200.

増幅トランジスタ10は、ベース端子、コレクタ端子およびエミッタ端子を有し、ベース端子から入力された高周波信号を電力増幅して、当該電力増幅された高周波信号をコレクタ端子から出力する前段の増幅トランジスタである。   The amplification transistor 10 has a base terminal, a collector terminal, and an emitter terminal, and is a previous stage amplification transistor that amplifies the power of a high-frequency signal input from the base terminal and outputs the power-amplified high-frequency signal from the collector terminal. .

増幅トランジスタ20は、ベース端子(第1制御端子)、コレクタ端子(第1端子)およびエミッタ端子(第2端子)を有し、ベース端子(第1制御端子)から入力された高周波信号を電力増幅して、当該電力増幅された高周波信号をコレクタ端子(第1端子)から出力する後段の第1増幅トランジスタである。   The amplification transistor 20 has a base terminal (first control terminal), a collector terminal (first terminal), and an emitter terminal (second terminal), and power amplifies a high-frequency signal input from the base terminal (first control terminal). Thus, the first amplifying transistor in the subsequent stage outputs the power-amplified high-frequency signal from the collector terminal (first terminal).

増幅トランジスタ10および20は、例えば、ベース端子、エミッタ端子およびコレクタ端子を有するバイポーラトランジスタである。なお、増幅トランジスタ10および20は、バイポーラトランジスタに限定されず、例えば、MOS電界効果型トランジスタ(Metal−Oxide−Semiconductor Field−Effect−Transistor:MOSFET)などであってもよい。   The amplification transistors 10 and 20 are, for example, bipolar transistors having a base terminal, an emitter terminal, and a collector terminal. The amplifying transistors 10 and 20 are not limited to bipolar transistors, and may be, for example, MOS field effect transistors (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistors: MOSFETs).

可変電圧電源11は、可変電圧Vcc1を増幅トランジスタ10のコレクタ端子に供給する。可変電圧電源21は、可変電圧Vcc2を増幅トランジスタ20のコレクタ端子に供給する。なお、可変電圧Vcc1およびVcc2は、同期して可変する。つまり、可変電圧Vcc1が増加する場合には可変電圧Vcc2も増加し、可変電圧Vcc1が減少する場合には可変電圧Vcc2も減少する。   The variable voltage power supply 11 supplies the variable voltage Vcc1 to the collector terminal of the amplification transistor 10. The variable voltage power supply 21 supplies the variable voltage Vcc2 to the collector terminal of the amplification transistor 20. Note that the variable voltages Vcc1 and Vcc2 vary synchronously. That is, when the variable voltage Vcc1 increases, the variable voltage Vcc2 also increases. When the variable voltage Vcc1 decreases, the variable voltage Vcc2 also decreases.

バイアス回路12は、直流バイアス電流を増幅トランジスタ10のベース端子へ向けて出力する。より具体的には、バイアス回路12は、定電流増幅トランジスタ120と、ダイオード接続されたトランジスタ121および122と、キャパシタ123と、抵抗素子124とを有する。   The bias circuit 12 outputs a DC bias current toward the base terminal of the amplification transistor 10. More specifically, the bias circuit 12 includes a constant current amplification transistor 120, diode-connected transistors 121 and 122, a capacitor 123, and a resistance element 124.

定電流増幅トランジスタ120は、コレクタ端子、エミッタ端子、およびベース端子を有し、エミッタ端子から直流バイアス電流を増幅トランジスタ10のベース端子へ向けて出力する。この構成により、定電流源14から出力された定電流が定電流増幅トランジスタ120のベース端子に入力され、当該定電流が増幅されて直流バイアス電流となり、定電流増幅トランジスタ120のエミッタ端子から抵抗素子151を経由して増幅トランジスタ10のベース端子へ印加される。   The constant current amplification transistor 120 has a collector terminal, an emitter terminal, and a base terminal, and outputs a DC bias current from the emitter terminal toward the base terminal of the amplification transistor 10. With this configuration, the constant current output from the constant current source 14 is input to the base terminal of the constant current amplification transistor 120, the constant current is amplified to become a DC bias current, and the resistance element from the emitter terminal of the constant current amplification transistor 120 The voltage is applied to the base terminal of the amplification transistor 10 via 151.

バイアス回路22は、実効的な直流バイアス電流Iefを増幅トランジスタ20のベース端子へ向けて出力する。より具体的には、バイアス回路22は、定電流増幅トランジスタ220と、ダイオード接続されたトランジスタ221および222と、キャパシタ223と、抵抗素子224とを有する。   The bias circuit 22 outputs an effective DC bias current Ief toward the base terminal of the amplification transistor 20. More specifically, the bias circuit 22 includes a constant current amplification transistor 220, diode-connected transistors 221 and 222, a capacitor 223, and a resistance element 224.

定電流増幅トランジスタ220は、コレクタ端子(第3端子)、エミッタ端子(第4端子)、およびベース端子(第2制御端子)を有し、エミッタ端子(第4端子)から直流バイアス電流Iefを増幅トランジスタ20のベース端子(第1制御端子)へ向けて出力する定電流増幅トランジスタである。この構成により、定電流源24から出力された定電流が定電流増幅トランジスタ220のベース端子に入力され、当該定電流が増幅されて直流バイアス電流Iefとなり、定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子(第4端子)から抵抗素子251を経由して増幅トランジスタ20のベース端子へ印加される。   The constant current amplification transistor 220 has a collector terminal (third terminal), an emitter terminal (fourth terminal), and a base terminal (second control terminal), and amplifies the DC bias current Ief from the emitter terminal (fourth terminal). It is a constant current amplification transistor that outputs toward the base terminal (first control terminal) of the transistor 20. With this configuration, the constant current output from the constant current source 24 is input to the base terminal of the constant current amplifying transistor 220, and the constant current is amplified to become the DC bias current Ief. 4 terminal) via the resistance element 251 and applied to the base terminal of the amplification transistor 20.

電流制限回路23は、バイアス回路22から出力される直流バイアス電流を制限する回路である。より具体的には、電流制限回路23は、電流制限トランジスタ230と、抵抗素子231および232とを有する。   The current limiting circuit 23 is a circuit that limits the DC bias current output from the bias circuit 22. More specifically, the current limiting circuit 23 includes a current limiting transistor 230 and resistance elements 231 and 232.

電流制限トランジスタ230は、コレクタ端子(第5端子)、エミッタ端子(第6端子)、およびベース端子(第3制御端子)を有し、エミッタ端子(第6端子)が定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子(第4端子)に接続されている。   The current limiting transistor 230 has a collector terminal (fifth terminal), an emitter terminal (sixth terminal), and a base terminal (third control terminal). The emitter terminal (sixth terminal) is the emitter of the constant current amplification transistor 220. It is connected to a terminal (fourth terminal).

抵抗素子232は、一方端が電流制限トランジスタ230のコレクタ端子(第5端子)に接続され、他方端が可変電圧電源11に接続された第1抵抗素子である。なお、抵抗素子232の上記他方端は、可変電圧電源21に接続されていてもよい。   The resistance element 232 is a first resistance element having one end connected to the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 230 and the other end connected to the variable voltage power supply 11. The other end of the resistance element 232 may be connected to the variable voltage power source 21.

抵抗素子231は、一方端が電流制限トランジスタ230のベース端子(第3制御端子)に接続され、他方端が定電流増幅トランジスタ220のベース端子(第2制御端子)に接続された第2抵抗素子である。   The resistance element 231 has a first end connected to the base terminal (third control terminal) of the current limiting transistor 230 and a second end connected to the base terminal (second control terminal) of the constant current amplification transistor 220. It is.

電流制限回路23は、上記接続構成により、可変電圧Vcc1(Vcc2)が基準電圧よりも小さくなった場合、可変電圧Vcc1(Vcc2)と当該基準電圧との電位差が大きいほど、定電流増幅トランジスタ220のベース端子(第2制御端子)から電流制限トランジスタ230のベース端子(第3制御端子)を経由して電流制限トランジスタ230のコレクタ端子(第5端子)へ流れる直流電流である直流制限電流を大きくする。なお、基準電圧とは、例えば、電力増幅回路1に入力される高周波入力信号が最大の電力振幅を有する場合に設定される最大可変電圧である。   When the variable voltage Vcc1 (Vcc2) becomes smaller than the reference voltage due to the connection configuration described above, the current limiting circuit 23 has a larger potential difference between the variable voltage Vcc1 (Vcc2) and the reference voltage, so that the constant current amplification transistor 220 A direct current limiting current which is a direct current flowing from the base terminal (second control terminal) to the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 230 via the base terminal (third control terminal) of the current limiting transistor 230 is increased. . Note that the reference voltage is, for example, a maximum variable voltage that is set when a high-frequency input signal input to the power amplifier circuit 1 has the maximum power amplitude.

キャパシタ152、153および252は、高周波信号の直流成分を除去するDCカット用の容量素子である。   Capacitors 152, 153, and 252 are DC-cut capacitance elements that remove the DC component of the high-frequency signal.

インピーダンス整合回路254は、増幅トランジスタ10の出力インピーダンスと増幅トランジスタ20の入力インピーダンスとを整合させる回路である。   The impedance matching circuit 254 is a circuit that matches the output impedance of the amplification transistor 10 and the input impedance of the amplification transistor 20.

なお、本発明に係る電力増幅回路において、抵抗素子151および251、キャパシタ152、153および252、ならびにインピーダンス整合回路254は、電力増幅回路の要求仕様などに応じて適宜、削除または他の回路素子に代替されるものであり、必須の構成要素ではない。   In the power amplifier circuit according to the present invention, the resistor elements 151 and 251, the capacitors 152, 153 and 252, and the impedance matching circuit 254 are appropriately deleted or replaced with other circuit elements according to the required specifications of the power amplifier circuit. It is a substitute and not an essential component.

本実施の形態に係る電力増幅回路1は、増幅トランジスタ20と、可変電圧Vcc2(およびVcc1)を増幅トランジスタ20のコレクタ端子に供給する可変電圧電源11と、増幅トランジスタ20のベース端子へ直流バイアス電流を出力する定電流増幅トランジスタ220を有するバイアス回路22と、直流バイアス電流を制限する電流制限回路23とを備える。電流制限回路23は、電流制限トランジスタ230と、電流制限トランジスタ230のコレクタ端子および可変電圧電源11に接続された抵抗素子232と、電流制限トランジスタ230のベース端子および定電流増幅トランジスタ220のベース端子に接続された抵抗素子231とを有し、基準電圧と可変電圧Vcc2(およびVcc1)との電位差が大きいほど、定電流増幅トランジスタ220のベース端子から電流制限トランジスタ230のコレクタ端子へ流れる直流制限電流を大きくする。   The power amplifying circuit 1 according to the present embodiment includes an amplifying transistor 20, a variable voltage power supply 11 that supplies a variable voltage Vcc2 (and Vcc1) to the collector terminal of the amplifying transistor 20, and a DC bias current to the base terminal of the amplifying transistor 20. Is provided with a constant current amplifying transistor 220 and a current limiting circuit 23 for limiting the DC bias current. The current limiting circuit 23 includes a current limiting transistor 230, a resistance element 232 connected to the collector terminal of the current limiting transistor 230 and the variable voltage power supply 11, a base terminal of the current limiting transistor 230, and a base terminal of the constant current amplification transistor 220. As the potential difference between the reference voltage and the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) is larger, the direct current limiting current flowing from the base terminal of the constant current amplification transistor 220 to the collector terminal of the current limiting transistor 230 is increased. Enlarge.

この構成により、可変電圧Vcc2(およびVcc1)の減少とともに増幅トランジスタ20のベース電流(ベース−エミッタ間電流)が制限されるので、増幅トランジスタ20のコレクタ電流(コレクタ−エミッタ間電流)を低減できる。つまり、可変電圧Vcc2(およびVcc1)の大きさに応じた最適な直流バイアス電流Iefを流すことができるので、電力増幅回路1の電力付加効率(PAE:Power−Added Efficiency)を向上させることが可能となる。なお、電流制限回路23の回路動作については、図6を用いて後述する。   With this configuration, since the base current (base-emitter current) of the amplification transistor 20 is limited as the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) decreases, the collector current (collector-emitter current) of the amplification transistor 20 can be reduced. That is, since the optimum DC bias current Ief according to the magnitude of the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) can be flowed, it is possible to improve the power added efficiency (PAE: Power-Additive Efficiency) of the power amplifier circuit 1. It becomes. The circuit operation of the current limiting circuit 23 will be described later with reference to FIG.

また、増幅トランジスタ20を駆動する可変電圧Vcc2(およびVcc1)の減少とともに、増幅トランジスタ20の動作点を最適化する直流バイアス電流Iefが、1つのトランジスタ(電流制限トランジスタ230)と2つの抵抗素子231および232とで構成された電流制限回路23により制限される。これにより、電流制限回路23を、簡素化された回路構成により実現でき、電力増幅回路1の小型化に貢献できる。   Further, as the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) for driving the amplification transistor 20 decreases, the DC bias current Ief for optimizing the operating point of the amplification transistor 20 includes one transistor (current limiting transistor 230) and two resistance elements 231. And 232 are limited by the current limiting circuit 23. Thereby, the current limiting circuit 23 can be realized with a simplified circuit configuration, and can contribute to the miniaturization of the power amplifier circuit 1.

なお、本実施の形態では、増幅トランジスタ10および20が縦続接続された2段の電力増幅回路1を示したが、増幅トランジスタの段数は3以上であってもよい。これにより、増幅トランジスタの段数により電力増幅回路の利得(ゲイン)を調整でき、また当該段数を大きくするほど利得(ゲイン)を高めることが可能となる。   In the present embodiment, the two-stage power amplifier circuit 1 in which the amplification transistors 10 and 20 are cascade-connected is shown, but the number of stages of the amplification transistors may be three or more. Thereby, the gain of the power amplifier circuit can be adjusted by the number of stages of the amplification transistors, and the gain can be increased as the number of stages is increased.

また、複数の増幅トランジスタが縦続接続された構成を有する電力増幅回路の場合には、本実施の形態に係る電力増幅回路1のように、電流制限回路23が接続される増幅トランジスタは、複数の増幅トランジスタのうちの電力増幅回路の出力端子に最も近い最後段に配置されていることが望ましい。   Further, in the case of a power amplifier circuit having a configuration in which a plurality of amplifier transistors are connected in cascade, the amplifier transistor to which the current limiting circuit 23 is connected is a plurality of amplifier transistors as in the power amplifier circuit 1 according to the present embodiment. It is desirable that the amplifier transistor be disposed at the last stage closest to the output terminal of the power amplifier circuit.

つまり、本実施の形態に係る電力増幅回路1は、第1増幅トランジスタである増幅トランジスタ20を含む、縦続接続された複数の増幅トランジスタを有している。さらに、上記複数の増幅トランジスタのうち、電力増幅回路1の出力端子に最も近い最後段に配置された増幅トランジスタ20は、上記第1増幅トランジスタである。上記最後段には、可変電圧電源21、バイアス回路22、および電流制限回路23が配置されている。   That is, the power amplifier circuit 1 according to the present embodiment includes a plurality of cascaded amplifier transistors including the amplifier transistor 20 that is the first amplifier transistor. Further, among the plurality of amplification transistors, the amplification transistor 20 arranged at the last stage closest to the output terminal of the power amplification circuit 1 is the first amplification transistor. In the last stage, a variable voltage power supply 21, a bias circuit 22, and a current limiting circuit 23 are arranged.

これにより、高周波信号の電力レベルが最も高くなった最後段において、可変電圧の大きさに応じた最適な直流バイアス電流Iefを流すことができるので、電力増幅回路の電力付加効率を、効果的に向上させることが可能となる。   As a result, in the last stage where the power level of the high-frequency signal is the highest, the optimum DC bias current Ief corresponding to the magnitude of the variable voltage can be supplied, so that the power addition efficiency of the power amplifier circuit is effectively improved. It becomes possible to improve.

[2. 変形例1に係る電力増幅回路の構成]
図2は、実施の形態1の変形例1に係る電力増幅回路1Aおよびその周辺回路の構成図である。同図には、本変形例に係る電力増幅回路1Aと、定電流源14および24と、エンベロープ検出回路3と、RF信号処理回路(RFIC)4と、ベースバンド信号処理回路(BBIC)5とが示されている。
[2. Configuration of Power Amplifier Circuit According to Modification 1]
FIG. 2 is a configuration diagram of the power amplifier circuit 1A and its peripheral circuits according to the first modification of the first embodiment. In the figure, a power amplifier circuit 1A according to this modification, constant current sources 14 and 24, an envelope detection circuit 3, an RF signal processing circuit (RFIC) 4, and a baseband signal processing circuit (BBIC) 5 are shown. It is shown.

電力増幅回路1Aは、実施の形態1に係る電力増幅回路1に対して、さらに電源制御回路2が付加されている点のみが異なる。以下、本変形例に係る電力増幅回路1Aについて、実施の形態1に係る電力増幅回路1と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。   The power amplifier circuit 1A is different from the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment only in that a power control circuit 2 is further added. Hereinafter, the power amplifier circuit 1A according to the present modification will be described with the same points as the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment omitted, and different points will be mainly described.

電源制御回路2は、エンベロープ検出回路3から出力される高周波入力信号(または高周波出力信号)の電力振幅(√(i+Q))に応じて可変電圧Vcc1およびVcc2を制御する。電源制御回路2は、例えば、DC−DCコンバータが挙げられる。なお、電源制御回路2がDC−DCコンバータで構成される場合には、可変電圧電源11および21もDC−DCコンバータに含まれてもよい。 The power supply control circuit 2 controls the variable voltages Vcc1 and Vcc2 according to the power amplitude (√ (i 2 + Q 2 )) of the high frequency input signal (or high frequency output signal) output from the envelope detection circuit 3. Examples of the power supply control circuit 2 include a DC-DC converter. When the power supply control circuit 2 is configured by a DC-DC converter, the variable voltage power supplies 11 and 21 may also be included in the DC-DC converter.

なお、上記iおよびQは、高周波信号(電圧)をAcos(2πfct+φ)(A:電圧振幅、fc:周波数、φ:位相)とした場合、i(t)=A(t)cosφ(t)、および、Q(t)=A(t)sinφ(t)で表記されるパラメータである。   Note that i and Q are as follows: i (t) = A (t) cosφ (t), where the high-frequency signal (voltage) is Acos (2πfct + φ) (A: voltage amplitude, fc: frequency, φ: phase) And Q (t) = A (t) sinφ (t).

エンベロープ検出回路3は、BBIC5のi/Qデータを抽出して、高周波入力信号(または高周波出力信号)の高周波電力振幅(√(i+Q))を検出し、電源制御回路2へ出力する。 The envelope detection circuit 3 extracts the i / Q data of the BBIC 5, detects the high frequency power amplitude (√ (i 2 + Q 2 )) of the high frequency input signal (or high frequency output signal), and outputs it to the power supply control circuit 2. .

BBIC5は、電力増幅回路1Aへ入力される高周波入力信号よりも低周波の中間周波数帯域を用いて信号処理する回路である。また、BBIC5は、上記高周波入力信号のi/Qデータを所持している。   The BBIC 5 is a circuit that performs signal processing using an intermediate frequency band that is lower in frequency than the high-frequency input signal input to the power amplifier circuit 1A. The BBIC 5 has i / Q data of the high-frequency input signal.

RFIC4は、BBIC5から出力されたi/Qデータなどに基づいて、電力増幅回路1Aへ入力される高周波入力信号を生成する。   The RFIC 4 generates a high frequency input signal to be input to the power amplifier circuit 1A based on the i / Q data output from the BBIC 5 and the like.

上記構成によれば、電源制御回路2が、高周波入力信号(または高周波出力信号)の高周波電力振幅(√(i+Q))の情報を受けて、可変電圧Vcc2(およびVcc1)を制御する。つまり、電力増幅回路1Aは、高周波入力信号の電力振幅を追跡するエンベロープトラッキング(ET)方式に基づいて、可変電圧Vcc2(およびVcc1)を可変する。よって、本変形例に係る電力増幅回路1Aによれば、ET方式に基づいた電力増幅回路1Aの電力付加効率を、実施の形態1に係る電力増幅回路1と同様に、簡素化された電流制限回路23の構成により向上させることが可能となる。 According to the above configuration, the power supply control circuit 2 receives the information of the high frequency power amplitude (√ (i 2 + Q 2 )) of the high frequency input signal (or high frequency output signal) and controls the variable voltage Vcc2 (and Vcc1). . That is, the power amplifier circuit 1A varies the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) based on an envelope tracking (ET) method that tracks the power amplitude of the high-frequency input signal. Therefore, according to the power amplifying circuit 1A according to the present modification, the power addition efficiency of the power amplifying circuit 1A based on the ET method is simplified as in the power amplifying circuit 1 according to the first embodiment. This can be improved by the configuration of the circuit 23.

ここで、ET方式における、電力増幅回路1Aの高周波出力電力と可変電圧Vcc2(およびVcc1)との関係を示す。   Here, the relationship between the high frequency output power of the power amplifier circuit 1A and the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) in the ET system is shown.

図3は、増幅トランジスタとその周辺回路との接続を表す概略回路図である。同図には、エミッタ接地型のバイポーラトランジスタと、電源電圧Vccと、負荷インピーダンス(50Ω)と、インピーダンス整合用のインダクタとが示されている。   FIG. 3 is a schematic circuit diagram showing the connection between the amplification transistor and its peripheral circuit. The figure shows a grounded-emitter bipolar transistor, a power supply voltage Vcc, a load impedance (50Ω), and an impedance matching inductor.

図3に示された回路において、ベース端子から高周波入力信号が入力され、コレクタ端子から高周波出力信号が出力される場合、高周波出力信号の出力電力Poutと電源電圧Vccとは、以下の式1の関係式を満たす。   In the circuit shown in FIG. 3, when a high-frequency input signal is input from the base terminal and a high-frequency output signal is output from the collector terminal, the output power Pout and the power supply voltage Vcc of the high-frequency output signal are Satisfies the relational expression.

Figure 2019176454
Figure 2019176454

上記式1において、Vsatは、コレクタ−エミッタ間電圧を表し、Rは、負荷インピーダンスを表し、例えば50(Ω)である。 In the above formula 1, Vsat represents a collector-emitter voltage, and RL represents a load impedance, for example, 50 (Ω).

本変形例のようにET方式を採用する場合、増幅トランジスタは飽和領域での動作となるため、Vsatは略0となる。よって、式1にVsat=0を代入すると、出力電力Pout(W)は式2のように表され、さらには、出力電力の電圧成分Pout(V)は式3のように表される。   When the ET method is employed as in this modification, the amplification transistor operates in the saturation region, so Vsat is substantially zero. Therefore, when Vsat = 0 is substituted into Expression 1, the output power Pout (W) is expressed as Expression 2, and the voltage component Pout (V) of the output power is expressed as Expression 3.

Figure 2019176454
Figure 2019176454

Figure 2019176454
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ここで、k1およびk2は、定数である。   Here, k1 and k2 are constants.

式3に示すように、ET方式の場合、高周波出力信号の出力電力の電圧成分Pout(V)は、電源電圧Vccの一次関数として表される。これにより、本変形例に係る電力増幅回路1Aでは、電流制限回路23を動作させるにあたり、高周波信号の電力レベルをモニタするのではなく、当該電力レベルと線形(一次関数)の関係がある電源電圧Vccをモニタする。   As shown in Equation 3, in the case of the ET method, the voltage component Pout (V) of the output power of the high-frequency output signal is expressed as a linear function of the power supply voltage Vcc. Thus, in the power amplifier circuit 1A according to the present modification, when operating the current limiting circuit 23, the power level of the high-frequency signal is not monitored, but the power supply voltage having a linear (primary function) relationship with the power level. Monitor Vcc.

より具体的には、電流制限回路23は、ET方式により可変電圧Vcc2(およびVcc1)をモニタし、高い可変電圧Vcc2(およびVcc1)(≒高い高周波信号電力)では十分な直流バイアス電流をバイアス回路22に流させ、低い可変電圧Vcc2(およびVcc1)(≒低い高周波信号電力)では不必要に直流バイアス電流をバイアス回路22に流させない。これにより、ET方式に適合したコレクタ電流(駆動電流)Icc2を流すことができるので、ET方式に基づいた電力増幅回路1Aの電力付加効率を、効果的に向上させることが可能となる。   More specifically, the current limiting circuit 23 monitors the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) by the ET method, and provides a sufficient DC bias current at the high variable voltage Vcc2 (and Vcc1) (≈high high-frequency signal power) as a bias circuit. The DC bias current is not allowed to flow through the bias circuit 22 unnecessarily at the low variable voltage Vcc2 (and Vcc1) (≈low high frequency signal power). As a result, a collector current (drive current) Icc2 that conforms to the ET method can flow, so that the power added efficiency of the power amplifier circuit 1A based on the ET method can be effectively improved.

[3. 電力増幅回路の増幅特性]
図4Aは、比較例に係る電力増幅回路の可変電圧Vccとコレクタ電流Icとの関係を表すグラフである。また、図4Bは、実施の形態1に係る電力増幅回路1の可変電圧Vcc2とコレクタ電流Icc2との関係を表すグラフである。なお、比較例に係る電力増幅回路は、実施の形態1に係る電力増幅回路1における電流制限回路23が無く、バイアス回路22が増幅トランジスタ20のベース端子に直接接続された回路構成を有している。
[3. Amplification characteristics of power amplifier circuit]
FIG. 4A is a graph showing the relationship between the variable voltage Vcc and the collector current Ic of the power amplifier circuit according to the comparative example. FIG. 4B is a graph showing the relationship between the variable voltage Vcc2 and the collector current Icc2 of the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment. The power amplifier circuit according to the comparative example has a circuit configuration in which the current limiting circuit 23 in the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment is not provided and the bias circuit 22 is directly connected to the base terminal of the amplifier transistor 20. Yes.

図4Aおよび図4Bには、増幅トランジスタ20のベース−エミッタ間電圧(VBE)を変化させた場合の、可変電圧−コレクタ電流の静特性(直流特性)が示されている。 4A and 4B show the static characteristics (DC characteristics) of the variable voltage-collector current when the base-emitter voltage (V BE ) of the amplification transistor 20 is changed.

比較例に係る電力増幅回路では、図4Aに示すように、可変電圧Vcc(0.5V〜4.0V)の変化に対して、コレクタ電流Icは略一定となっている。比較例に係る電力増幅回路では、例えばET方式により高周波信号の電力振幅に対応させて可変電圧Vccを減少させたとしても、バイアス回路22から増幅トランジスタ20のベース端子に直接供給される直流バイアス電流(ベース−エミッタ間電流)は、定電流源24から出力される定電流により略一定となる。よって、直流バイアス電流に依存して流れるコレクタ電流Icも、可変電圧Vccの減少に対応せず略一定となる。   In the power amplifier circuit according to the comparative example, as shown in FIG. 4A, the collector current Ic is substantially constant with respect to the change of the variable voltage Vcc (0.5V to 4.0V). In the power amplifier circuit according to the comparative example, even if the variable voltage Vcc is decreased in accordance with the power amplitude of the high frequency signal by, for example, the ET method, the DC bias current supplied directly from the bias circuit 22 to the base terminal of the amplifier transistor 20 The (base-emitter current) becomes substantially constant by the constant current output from the constant current source 24. Therefore, the collector current Ic that flows depending on the DC bias current is also substantially constant without corresponding to the decrease in the variable voltage Vcc.

これに対して、本実施の形態に係る電力増幅回路1では、図4Bに示すように、可変電圧Vcc2(0.5V〜4.0V)の減少に対応してコレクタ電流Icc2は減少する。これは、本実施の形態に係る電力増幅回路1では、電流制限回路23が可変電圧Vcc2の減少に対応して、バイアス回路22から出力される直流バイアス電流Iefを制限(低減)していることに起因する。つまり、本実施の形態に係る電力増幅回路1では、例えばET方式により高周波信号の電力振幅に対応させて可変電圧Vcc2を減少させると、バイアス回路22から増幅トランジスタ20のベース端子に供給される直流バイアス電流Ief(ベース−エミッタ間電流)は、電流制限回路23により制限されて減少する。よって、直流バイアス電流Iefに依存して流れるコレクタ電流Icc2も、可変電圧Vcc2の減少に対応して減少する。   On the other hand, in the power amplifier circuit 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the collector current Icc2 decreases corresponding to the decrease in the variable voltage Vcc2 (0.5V to 4.0V). This is because, in the power amplifier circuit 1 according to the present embodiment, the current limiting circuit 23 limits (reduces) the DC bias current Ief output from the bias circuit 22 in response to the decrease in the variable voltage Vcc2. caused by. That is, in the power amplifier circuit 1 according to the present embodiment, for example, when the variable voltage Vcc2 is decreased in accordance with the power amplitude of the high-frequency signal by the ET method, the direct current supplied from the bias circuit 22 to the base terminal of the amplifier transistor 20 The bias current Ief (base-emitter current) is limited by the current limiting circuit 23 and decreases. Therefore, the collector current Icc2 that flows depending on the DC bias current Ief also decreases corresponding to the decrease in the variable voltage Vcc2.

図5Aは、比較例に係る電力増幅回路の高周波出力電力と電力付加効率との関係を表すグラフである。また、図5Bは、実施の形態1に係る電力増幅回路1の高周波出力電力と電力付加効率との関係を表すグラフである。より具体的には、図5Aには、比較例に係る電力増幅回路において、ET方式により可変電圧Vccを変化させた場合の、高周波出力電力Pout−電力付加効率の特性が示されている。また、図5Bには、実施の形態1に係る電力増幅回路1において、ET方式により可変電圧Vcc2を変化させた場合の、高周波出力電力Pout−電力付加効率の特性が示されている。   FIG. 5A is a graph showing the relationship between the high frequency output power and the power added efficiency of the power amplifier circuit according to the comparative example. FIG. 5B is a graph showing the relationship between the high-frequency output power of the power amplifier circuit 1 according to Embodiment 1 and the power added efficiency. More specifically, FIG. 5A shows the characteristics of high-frequency output power Pout-power added efficiency when the variable voltage Vcc is changed by the ET method in the power amplifier circuit according to the comparative example. FIG. 5B shows the characteristics of the high-frequency output power Pout-power added efficiency when the variable voltage Vcc2 is changed by the ET method in the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment.

図5Aおよび図5Bに示すように、所定の高周波出力電力Poutにおいて、可変電圧Vcc2(またはVcc)を減少させるほど、電力付加効率は上昇する。しかしながら、図5Aおよび図5Bを比較すると、例えば、高周波出力電力Poutが20dBmの場合、比較例に係る電力増幅回路(図5A)では電力付加効率は49%であるのに対して、実施の形態1に係る電力増幅回路1(図5B)では、電力付加効率は52%へ改善される。また、高周波出力電力Poutが15dBmの場合、比較例に係る電力増幅回路(図5A)では電力付加効率は37%であるのに対して、実施の形態1に係る電力増幅回路1(図5B)では、電力付加効率は43%へ改善される。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the power added efficiency increases as the variable voltage Vcc2 (or Vcc) is decreased at a predetermined high-frequency output power Pout. However, comparing FIG. 5A and FIG. 5B, for example, when the high-frequency output power Pout is 20 dBm, the power added efficiency in the power amplifier circuit according to the comparative example (FIG. 5A) is 49%, whereas the embodiment In the power amplifier circuit 1 (FIG. 5B) according to 1, the power added efficiency is improved to 52%. When the high-frequency output power Pout is 15 dBm, the power added efficiency in the power amplifier circuit according to the comparative example (FIG. 5A) is 37%, whereas the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment (FIG. 5B). Then, the power added efficiency is improved to 43%.

ET方式により高周波信号の電力振幅に対応させて可変電圧Vcc2(またはVcc)を減少させると、当該可変電圧の減少に伴い、電力付加効率は上昇する。しかしながら、比較例に係る電力増幅回路では、可変電圧Vccは減少するが、コレクタ電流Icは略一定である。これに対して、実施の形態1に係る電力増幅回路1では、可変電圧Vcc2の減少とともに、コレクタ電流Icc2も減少する。よって、実施の形態1に係る電力増幅回路1では、可変電圧Vcc2(およびVcc1)とコレクタ電流Icc2との積で規定される電力付加効率を、効果的に改善できる。   When the variable voltage Vcc2 (or Vcc) is decreased in accordance with the power amplitude of the high-frequency signal by the ET method, the power added efficiency increases as the variable voltage decreases. However, in the power amplifier circuit according to the comparative example, the variable voltage Vcc decreases, but the collector current Ic is substantially constant. On the other hand, in the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment, the collector current Icc2 also decreases as the variable voltage Vcc2 decreases. Therefore, in power amplifying circuit 1 according to the first embodiment, the power added efficiency defined by the product of variable voltage Vcc2 (and Vcc1) and collector current Icc2 can be effectively improved.

次に、本実施の形態に係る電流制限回路23の動作について説明する。   Next, the operation of the current limiting circuit 23 according to the present embodiment will be described.

図6は、実施の形態1に係る電流制限回路23の動作を説明するグラフである。同図の(a)には、電流制限トランジスタ230のコレクタ−エミッタ間電圧Vce(図1参照)と可変電圧Vcc2との関係を表すグラフが示されている。同図の(b)には、バイアス回路22から増幅トランジスタ20のベース端子へ出力される直流バイアス電流Ief(図1参照)と可変電圧Vcc2との関係を表すグラフが示されている。同図の(c)には、増幅トランジスタ20のコレクタ電流Icc2(図1参照)と可変電圧Vcc2との関係を表すグラフが示されている。同図の(d)には、抵抗素子232を可変電圧電源11(または21)から電流制限トランジスタ230のコレクタ端子に向けて流れる電流Isub_c(図1参照)と可変電圧Vcc2との関係を表すグラフが示されている。同図の(e)には、抵抗素子231をバイアス回路22から電流制限トランジスタ230のベース端子に向けて流れる電流Isub_b(図1参照)と可変電圧Vcc2との関係を表すグラフが示されている。同図の(f)には、電流制限トランジスタ230のエミッタ端子から電流制限回路23とバイアス回路22との接続点に向けて流れる電流Isub(図1参照)と可変電圧Vcc2との関係を表すグラフが示されている。ここで、Isub=Isub_b+Isub_cが成立している。   FIG. 6 is a graph for explaining the operation of the current limiting circuit 23 according to the first embodiment. FIG. 6A shows a graph showing the relationship between the collector-emitter voltage Vce (see FIG. 1) of the current limiting transistor 230 and the variable voltage Vcc2. FIG. 4B shows a graph showing the relationship between the DC bias current Ief (see FIG. 1) output from the bias circuit 22 to the base terminal of the amplification transistor 20 and the variable voltage Vcc2. FIG. 6C shows a graph showing the relationship between the collector current Icc2 (see FIG. 1) of the amplification transistor 20 and the variable voltage Vcc2. (D) of the same figure shows the relationship between the variable voltage Vcc2 and the current Isub_c (see FIG. 1) flowing through the resistance element 232 from the variable voltage power supply 11 (or 21) toward the collector terminal of the current limiting transistor 230. It is shown. FIG. 4E shows a graph showing the relationship between the variable voltage Vcc2 and the current Isub_b (see FIG. 1) flowing through the resistance element 231 from the bias circuit 22 toward the base terminal of the current limiting transistor 230. . FIG. 5F is a graph showing the relationship between the current Isub (see FIG. 1) flowing from the emitter terminal of the current limiting transistor 230 toward the connection point between the current limiting circuit 23 and the bias circuit 22 and the variable voltage Vcc2. It is shown. Here, Isub = Isub_b + Isub_c is established.

可変電圧Vcc2(およびVcc1)が減少し、Vcc2が1.5Vよりも低くなると、電流制限トランジスタ230のベース電位よりもコレクタ電位が低くなり、電流制限トランジスタ230のベース端子からコレクタ端子へ向けて電流が流れ出す(図6の(d)において、Isub_cが負の電流となる)。このとき、バイアス回路22の定電流増幅トランジスタ220のベース端子に供給される定電流が、一部、抵抗素子231に向けて分岐され、Isub_bが流れる(図6の(e)において、Isub_bが正の電流となる)。これにより、定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子から出力される直流バイアス電流Iefは、上記定電流が抵抗素子231に向けて分岐された分に対応して減少する(図6の(b)において、Iefが減少する)。この直流バイアス電流Iefの減少に伴い、コレクタ電流Icc2も減少する(図6の(c))。つまり、電流制限回路23は、直流バイアス電流Iefへと電流増幅される前の定電流を、可変電圧Vcc2の減少に応じて取り込むことで、直流バイアス電流Iefを減少させている。なお、定電流が抵抗素子231に向けて分岐されたIsub_bは、直流バイアス電流Iefへと電流増幅される前の電流レベルであるため、電流制限回路23とバイアス回路22との接続点に向けて流れる電流Isubも、直流バイアス電流Iefと比較して十分小さい(図6の(f))。このため、電流Isubは、可変電圧Vcc2の増減に対して、直流バイアス電流Iefの増減には影響しない。   When the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) decreases and Vcc2 becomes lower than 1.5V, the collector potential becomes lower than the base potential of the current limiting transistor 230, and current flows from the base terminal of the current limiting transistor 230 toward the collector terminal. Flows out (in FIG. 6D, Isub_c becomes a negative current). At this time, a part of the constant current supplied to the base terminal of the constant current amplification transistor 220 of the bias circuit 22 is branched toward the resistance element 231, and Isub_b flows (in FIG. 6E, Isub_b is positive). Current). Thereby, the DC bias current Ief output from the emitter terminal of the constant current amplification transistor 220 decreases corresponding to the amount of the constant current branched toward the resistance element 231 (in FIG. 6B, Ief decreases). As the DC bias current Ief decreases, the collector current Icc2 also decreases ((c) in FIG. 6). That is, the current limiting circuit 23 reduces the DC bias current Ief by taking in a constant current before being amplified to the DC bias current Ief in accordance with the decrease in the variable voltage Vcc2. It should be noted that Isub_b from which the constant current is branched toward the resistance element 231 is the current level before current amplification to the DC bias current Ief, and therefore toward the connection point between the current limiting circuit 23 and the bias circuit 22. The flowing current Isub is also sufficiently smaller than the DC bias current Ief ((f) in FIG. 6). For this reason, the current Isub does not affect the increase / decrease of the DC bias current Ief with respect to the increase / decrease of the variable voltage Vcc2.

すなわち、電流制限回路23は、可変電圧Vcc2(およびVcc1)が基準電圧よりも小さくなった場合、基準電圧と可変電圧Vcc2(およびVcc1)との電位差が大きいほど、定電流増幅トランジスタ220のベース端子から電流制限トランジスタ230のベース端子を経由して電流制限トランジスタ230のコレクタ端子へ流れる直流電流である直流制限電流(−Isub_c)を大きくする。   That is, when the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) becomes smaller than the reference voltage, the current limiting circuit 23 increases the base terminal of the constant current amplification transistor 220 as the potential difference between the reference voltage and the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) increases. The direct current limiting current (-Isub_c), which is a direct current flowing from the current through the base terminal of the current limiting transistor 230 to the collector terminal of the current limiting transistor 230, is increased.

電流制限回路23の上記動作により、1つの電流制限トランジスタ230と2つの抵抗素子231および232とで構成された簡素化された回路により、可変電圧Vcc2の減少とともに増幅トランジスタ20のコレクタ電流Icc2を低減できる。   By the above operation of the current limiting circuit 23, the simplified circuit composed of one current limiting transistor 230 and two resistance elements 231 and 232 reduces the collector voltage Icc2 of the amplifying transistor 20 as the variable voltage Vcc2 decreases. it can.

なお、図6の(a)〜(f)で説明したように、本実施の形態に係る電流制限回路23によれば、特に、中間電力(≒20Bm)および低電力(<15dBm)における電力付加効率を効果的に改善できる。   Note that, as described with reference to FIGS. 6A to 6F, according to the current limiting circuit 23 according to the present embodiment, in particular, power addition at intermediate power (≈20 Bm) and low power (<15 dBm). Efficiency can be improved effectively.

なお、電流制限回路23において、電流制限トランジスタ230のエミッタ端子に、抵抗素子が直列挿入されていてもよい。これにより、可変電圧Vcc2(およびVcc1)の変化に対する直流バイアス電流Iefの変化率を調整することが可能となる。   In the current limiting circuit 23, a resistance element may be inserted in series with the emitter terminal of the current limiting transistor 230. Thereby, it is possible to adjust the rate of change of DC bias current Ief with respect to the change of variable voltage Vcc2 (and Vcc1).

[4. 変形例2に係る電力増幅回路の構成]
図7Aは、実施の形態1の変形例2に係る電力増幅回路1Bおよびその周辺回路の構成図である。同図には、本変形例に係る電力増幅回路1Bと、定電流源14および24とが示されている。同図に示すように、電力増幅回路1Bは、高周波入力端子100と、高周波出力端子200と、増幅トランジスタ10および20と、可変電圧電源11および21と、バイアス回路12および22と、電流制限回路23Aと、を備える。電力増幅回路1Bは、さらに、実施の形態1に係る電力増幅回路1と同様に、抵抗素子、キャパシタ、およびインピーダンス整合回路を備える。同図に示された電力増幅回路1Bは、実施の形態1に係る電力増幅回路1と比較して、電流制限回路23Aの構成が異なる。以下、本変形例に係る電力増幅回路1Bについて、実施の形態1に係る電力増幅回路1と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
[4. Configuration of Power Amplifier Circuit According to Modification 2]
FIG. 7A is a configuration diagram of a power amplifier circuit 1B and its peripheral circuits according to the second modification of the first embodiment. The figure shows a power amplifier circuit 1B and constant current sources 14 and 24 according to this modification. As shown in the figure, the power amplifier circuit 1B includes a high frequency input terminal 100, a high frequency output terminal 200, amplification transistors 10 and 20, variable voltage power supplies 11 and 21, bias circuits 12 and 22, and a current limiting circuit. 23A. Similarly to power amplification circuit 1 according to the first embodiment, power amplification circuit 1B further includes a resistance element, a capacitor, and an impedance matching circuit. The power amplifying circuit 1B shown in the figure is different from the power amplifying circuit 1 according to the first embodiment in the configuration of the current limiting circuit 23A. Hereinafter, regarding the power amplifying circuit 1B according to this modification, the description of the same configuration as that of the power amplifying circuit 1 according to the first embodiment will be omitted, and a description will be given focusing on a different configuration.

電流制限回路23Aは、バイアス回路22から出力される直流バイアス電流を制限する回路である。より具体的には、電流制限回路23Aは、電流制限トランジスタ230と、抵抗素子231、232A、および232Bと、キャパシタ233および234と、を有する。   The current limiting circuit 23 </ b> A is a circuit that limits the DC bias current output from the bias circuit 22. More specifically, the current limiting circuit 23A includes a current limiting transistor 230, resistance elements 231, 232A, and 232B, and capacitors 233 and 234.

電流制限トランジスタ230は、コレクタ端子(第5端子)、エミッタ端子(第6端子)、およびベース端子(第3制御端子)を有し、エミッタ端子(第6端子)が定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子(第4端子)に接続されている。   The current limiting transistor 230 has a collector terminal (fifth terminal), an emitter terminal (sixth terminal), and a base terminal (third control terminal). The emitter terminal (sixth terminal) is the emitter of the constant current amplification transistor 220. It is connected to a terminal (fourth terminal).

抵抗素子231は、一方端が電流制限トランジスタ230のベース端子(第3制御端子)に接続され、他方端が定電流増幅トランジスタ220のベース端子(第2制御端子)に接続された第2抵抗素子である。   The resistance element 231 has a first end connected to the base terminal (third control terminal) of the current limiting transistor 230 and a second end connected to the base terminal (second control terminal) of the constant current amplification transistor 220. It is.

抵抗素子232Aは、一方端が電流制限トランジスタ230のコレクタ端子(第5端子)に接続され、他方端が抵抗素子232Bの一方端に接続された第1分割抵抗である。抵抗素子232Bは、他方端が可変電圧電源11に接続された第2分割抵抗である。なお、抵抗素子232Bの上記他方端は、可変電圧電源21に接続されていてもよい。   The resistance element 232A is a first divided resistor having one end connected to the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 230 and the other end connected to one end of the resistance element 232B. The resistance element 232 </ b> B is a second divided resistor whose other end is connected to the variable voltage power supply 11. The other end of the resistance element 232B may be connected to the variable voltage power source 21.

キャパシタ233は、抵抗素子232Aに並列接続された第1容量素子である。キャパシタ234は、電流制限トランジスタ230のベース端子(第3制御端子)とコレクタ端子(第5端子)との間に接続された第2容量素子である。   Capacitor 233 is a first capacitance element connected in parallel to resistance element 232A. The capacitor 234 is a second capacitance element connected between the base terminal (third control terminal) and the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 230.

なお、電流制限トランジスタ230のエミッタ端子と定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子との間に、抵抗素子が直列挿入されていてもよい。これにより、可変電圧Vcc2(およびVcc1)の変化に対する直流バイアス電流Iefの変化率を調整することが可能となる。   Note that a resistance element may be inserted in series between the emitter terminal of the current limiting transistor 230 and the emitter terminal of the constant current amplification transistor 220. Thereby, it is possible to adjust the rate of change of DC bias current Ief with respect to the change of variable voltage Vcc2 (and Vcc1).

[5. 変形例3に係る電力増幅回路の構成]
図7Bは、実施の形態1の変形例3に係る電力増幅回路1Cおよびその周辺回路の構成図である。同図には、本変形例に係る電力増幅回路1Cと、定電流源14および24とが示されている。同図に示すように、電力増幅回路1Cは、高周波入力端子100と、高周波出力端子200と、増幅トランジスタ10および20と、可変電圧電源11および21と、バイアス回路12および22と、電流制限回路23Bと、を備える。電力増幅回路1Cは、実施の形態1に係る電力増幅回路1と同様に、さらに、抵抗素子、キャパシタ、およびインピーダンス整合回路を備える。同図に示された電力増幅回路1Cは、実施の形態1に係る電力増幅回路1と比較して、電流制限回路23Bの構成が異なる。以下、本変形例に係る電力増幅回路1Cについて、実施の形態1に係る電力増幅回路1と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
[5. Configuration of Power Amplifier Circuit According to Modification 3]
FIG. 7B is a configuration diagram of a power amplifier circuit 1C and its peripheral circuits according to Modification 3 of Embodiment 1. In the figure, a power amplifier circuit 1C according to this modification and constant current sources 14 and 24 are shown. As shown in the figure, the power amplifier circuit 1C includes a high frequency input terminal 100, a high frequency output terminal 200, amplification transistors 10 and 20, variable voltage power supplies 11 and 21, bias circuits 12 and 22, and a current limiting circuit. 23B. Similarly to power amplification circuit 1 according to the first embodiment, power amplification circuit 1C further includes a resistance element, a capacitor, and an impedance matching circuit. The power amplifying circuit 1C shown in the figure is different from the power amplifying circuit 1 according to the first embodiment in the configuration of the current limiting circuit 23B. Hereinafter, regarding the power amplifying circuit 1C according to the present modification, the description of the same configuration as that of the power amplifying circuit 1 according to the first embodiment will be omitted, and a description will be given focusing on a different configuration.

電流制限回路23Bは、バイアス回路22から出力される直流バイアス電流を制限する回路である。より具体的には、電流制限回路23Bは、電流制限トランジスタ230と、抵抗素子231、232A、および232Bと、キャパシタ234および236と、を有する。   The current limiting circuit 23B is a circuit that limits the DC bias current output from the bias circuit 22. More specifically, the current limiting circuit 23B includes a current limiting transistor 230, resistance elements 231, 232A, and 232B, and capacitors 234 and 236.

電流制限トランジスタ230は、コレクタ端子(第5端子)、エミッタ端子(第6端子)、およびベース端子(第3制御端子)を有し、エミッタ端子(第6端子)が抵抗素子235を介して定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子(第4端子)に接続されている。   The current limiting transistor 230 has a collector terminal (fifth terminal), an emitter terminal (sixth terminal), and a base terminal (third control terminal), and the emitter terminal (sixth terminal) is fixed via a resistance element 235. The current amplifying transistor 220 is connected to the emitter terminal (fourth terminal).

抵抗素子231は、一方端が電流制限トランジスタ230のベース端子(第3制御端子)に接続され、他方端が定電流増幅トランジスタ220のベース端子(第2制御端子)に接続された第2抵抗素子である。   The resistance element 231 has a first end connected to the base terminal (third control terminal) of the current limiting transistor 230 and a second end connected to the base terminal (second control terminal) of the constant current amplification transistor 220. It is.

抵抗素子232Aは、一方端が電流制限トランジスタ230のコレクタ端子(第5端子)に接続され、他方端が抵抗素子232Bの一方端に接続された第1分割抵抗である。抵抗素子232Bは、他方端が可変電圧電源11に接続された第2分割抵抗である。なお、抵抗素子232Bの上記他方端は、可変電圧電源21に接続されていてもよい。   The resistance element 232A is a first divided resistor having one end connected to the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 230 and the other end connected to one end of the resistance element 232B. The resistance element 232 </ b> B is a second divided resistor whose other end is connected to the variable voltage power supply 11. The other end of the resistance element 232B may be connected to the variable voltage power source 21.

キャパシタ236は、抵抗素子232Aおよび232Bの接続点と電流制限トランジスタ230のエミッタ端子(第6端子)との間に接続された第1容量素子である。キャパシタ234は、電流制限トランジスタ230のベース端子(第3制御端子)とコレクタ端子(第5端子)との間に接続された第2容量素子である。   Capacitor 236 is a first capacitive element connected between the connection point of resistance elements 232A and 232B and the emitter terminal (sixth terminal) of current limiting transistor 230. The capacitor 234 is a second capacitance element connected between the base terminal (third control terminal) and the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 230.

なお、電流制限トランジスタ230のエミッタ端子と定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子との間に、抵抗素子が直列挿入されていてもよい。これにより、可変電圧Vcc2(およびVcc1)の変化に対する直流バイアス電流Iefの変化率を調整することが可能となる。   Note that a resistance element may be inserted in series between the emitter terminal of the current limiting transistor 230 and the emitter terminal of the constant current amplification transistor 220. Thereby, it is possible to adjust the rate of change of DC bias current Ief with respect to the change of variable voltage Vcc2 (and Vcc1).

[6. 変形例2および変形例3に係る電力増幅回路の歪特性]
図8Aは、実施の形態1に係る電力増幅回路1および変形例2に係る電力増幅回路1BのAM(振幅変調)−AM(振幅変調)特性を比較したグラフである。また、図8Bは、実施の形態1に係る電力増幅回路1および変形例2に係る電力増幅回路1BのAM(振幅変調)−PM(位相変調)特性を比較したグラフである。ここで、AM−AM特性とは、電力増幅回路の入力信号振幅と出力信号振幅との比を表す特性である。また、AM−PM特性とは、電力増幅回路の入力信号振幅と出力信号位相との比を表す特性である。図8Aには、高周波出力電力とAM−AM特性との関係が示され、図8Bには、高周波出力電力とAM−PM特性との関係が示されている。
[6. Distortion Characteristics of Power Amplifier Circuits According to Modification 2 and Modification 3]
FIG. 8A is a graph comparing AM (amplitude modulation) -AM (amplitude modulation) characteristics of the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment and the power amplifier circuit 1B according to the second modification. FIG. 8B is a graph comparing AM (amplitude modulation) -PM (phase modulation) characteristics of the power amplifier circuit 1 according to Embodiment 1 and the power amplifier circuit 1B according to Modification 2. Here, the AM-AM characteristic is a characteristic representing a ratio between the input signal amplitude and the output signal amplitude of the power amplifier circuit. The AM-PM characteristic is a characteristic representing the ratio between the input signal amplitude and the output signal phase of the power amplifier circuit. FIG. 8A shows the relationship between high-frequency output power and AM-AM characteristics, and FIG. 8B shows the relationship between high-frequency output power and AM-PM characteristics.

変形例2に係る電力増幅回路1Bは、実施の形態1に係る電力増幅回路1と比較して、AM−AM特性(Gradient of Voltage Gain)およびAM−PM特性(Gradient of Voltage Phase)の双方において、0に近づいている。つまり、変形例2に係る電力増幅回路1Bでは、電流制限回路23Aにおいてキャパシタ233および234が付加されたことにより、非線形性が改善され、歪特性を向上させることが可能となる。   Compared with the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment, the power amplifier circuit 1B according to the second modification example has both an AM-AM characteristic (Gradient of Voltage Gain) and an AM-PM characteristic (Gradient of Voltage Phase). , Approaching 0. That is, in the power amplifier circuit 1B according to the second modification, the capacitors 233 and 234 are added in the current limiting circuit 23A, so that nonlinearity is improved and distortion characteristics can be improved.

なお、変形例3に係る電力増幅回路1Cについても、変形例2に係る電力増幅回路1Bと同様のことが言え、電流制限回路23Bにおいてキャパシタ234および236が付加されたことにより、非線形性が改善され、歪特性を向上させることが可能となる。   The power amplification circuit 1C according to the modification 3 can be said to be the same as the power amplification circuit 1B according to the modification 2, and the nonlinearity is improved by adding the capacitors 234 and 236 in the current limiting circuit 23B. As a result, the distortion characteristics can be improved.

(実施の形態2)
実施の形態1では、増幅トランジスタ10および20が縦続接続された2段の電力増幅回路1において、後段(パワー段)の増幅トランジスタ20に電流制限回路23を接続した構成を例示した。これに対して、本実施の形態では、前段(ドライブ段)の増幅トランジスタ10に電流制限回路を接続した構成を例示する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, in the two-stage power amplification circuit 1 in which the amplification transistors 10 and 20 are connected in cascade, the configuration in which the current limiting circuit 23 is connected to the amplification transistor 20 in the subsequent stage (power stage) is illustrated. On the other hand, in this embodiment, a configuration in which a current limiting circuit is connected to the amplification transistor 10 in the previous stage (drive stage) is illustrated.

図9は、実施の形態2に係る電力増幅回路1Dおよびその周辺回路の構成図である。同図には、本実施の形態に係る電力増幅回路1Dと、定電流源14および24とが示されている。同図に示すように、電力増幅回路1Dは、高周波入力端子100と、高周波出力端子200と、増幅トランジスタ10および20と、可変電圧電源11および21と、バイアス回路12および22と、電流制限回路13および23と、抵抗素子151および251と、キャパシタ152、153および252と、インピーダンス整合回路254と、を備える。   FIG. 9 is a configuration diagram of a power amplifier circuit 1D and its peripheral circuits according to the second embodiment. In the figure, a power amplifier circuit 1D according to the present embodiment and constant current sources 14 and 24 are shown. As shown in the figure, a power amplifier circuit 1D includes a high frequency input terminal 100, a high frequency output terminal 200, amplification transistors 10 and 20, variable voltage power supplies 11 and 21, bias circuits 12 and 22, and a current limiting circuit. 13 and 23, resistance elements 151 and 251, capacitors 152, 153 and 252, and an impedance matching circuit 254.

上記構成により、電力増幅回路1Dは、高周波入力端子100から入力された高周波信号を、増幅トランジスタ10および20で増幅して、当該増幅された高周波信号を高周波出力端子200から出力する。   With the above configuration, the power amplifier circuit 1D amplifies the high-frequency signal input from the high-frequency input terminal 100 by the amplification transistors 10 and 20, and outputs the amplified high-frequency signal from the high-frequency output terminal 200.

実施の形態2に係る電力増幅回路1Dは、実施の形態1に係る電力増幅回路1と比較して、電流制限回路13が付加されている点が構成として異なる。以下、本実施の形態に係る電力増幅回路1Dについて、実施の形態1に係る電力増幅回路1と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。   The power amplifier circuit 1D according to the second embodiment is different from the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment in that a current limiting circuit 13 is added. Hereinafter, regarding the power amplifying circuit 1D according to the present embodiment, the description of the same configuration as that of the power amplifying circuit 1 according to the first embodiment will be omitted, and a description will be given focusing on a different configuration.

増幅トランジスタ10は、ベース端子(第1制御端子)、コレクタ端子(第1端子)およびエミッタ端子(第2端子)を有し、ベース端子(第1制御端子)から入力された高周波信号を電力増幅して、当該電力増幅された高周波信号をコレクタ端子(第1端子)から出力する前段(ドライブ段)の第1増幅トランジスタである。   The amplification transistor 10 has a base terminal (first control terminal), a collector terminal (first terminal), and an emitter terminal (second terminal), and power amplifies a high-frequency signal input from the base terminal (first control terminal). The first amplification transistor in the previous stage (drive stage) that outputs the power-amplified high-frequency signal from the collector terminal (first terminal).

増幅トランジスタ20は、ベース端子(第1制御端子)、コレクタ端子(第1端子)およびエミッタ端子(第2端子)を有し、ベース端子(第1制御端子)から入力された高周波信号を電力増幅して、当該電力増幅された高周波信号をコレクタ端子(第1端子)から出力する後段(パワー段)の第1増幅トランジスタである。   The amplification transistor 20 has a base terminal (first control terminal), a collector terminal (first terminal), and an emitter terminal (second terminal), and power amplifies a high-frequency signal input from the base terminal (first control terminal). Thus, it is a first amplification transistor in the subsequent stage (power stage) that outputs the power-amplified high-frequency signal from the collector terminal (first terminal).

バイアス回路12は、実効的な直流バイアス電流Ief1を増幅トランジスタ10のベース端子へ向けて出力する。より具体的には、バイアス回路12は、定電流増幅トランジスタ120と、ダイオード接続されたトランジスタ121および122と、キャパシタ123と、抵抗素子124とを有する。   The bias circuit 12 outputs an effective DC bias current Ief1 toward the base terminal of the amplification transistor 10. More specifically, the bias circuit 12 includes a constant current amplification transistor 120, diode-connected transistors 121 and 122, a capacitor 123, and a resistance element 124.

定電流増幅トランジスタ120は、コレクタ端子(第3端子)、エミッタ端子(第4端子)、およびベース端子(第2制御端子)を有し、エミッタ端子(第4端子)から直流バイアス電流Ief1を増幅トランジスタ10のベース端子(第1制御端子)へ向けて出力する定電流増幅トランジスタである。この構成により、定電流源14から出力された定電流が定電流増幅トランジスタ120のベース端子に入力され、当該定電流が増幅されて直流バイアス電流Ief1となり、定電流増幅トランジスタ120のエミッタ端子(第4端子)から抵抗素子151を経由して増幅トランジスタ10のベース端子へ印加される。   The constant current amplification transistor 120 has a collector terminal (third terminal), an emitter terminal (fourth terminal), and a base terminal (second control terminal), and amplifies the DC bias current Ief1 from the emitter terminal (fourth terminal). It is a constant current amplification transistor that outputs toward the base terminal (first control terminal) of the transistor 10. With this configuration, the constant current output from the constant current source 14 is input to the base terminal of the constant current amplifying transistor 120, the constant current is amplified to become the DC bias current Ief1, and the emitter terminal (the first terminal of the constant current amplifying transistor 120) (4 terminals) via the resistance element 151 and applied to the base terminal of the amplification transistor 10.

バイアス回路22は、実効的な直流バイアス電流Ief2を増幅トランジスタ20のベース端子へ向けて出力する。より具体的には、バイアス回路22は、定電流増幅トランジスタ220と、ダイオード接続されたトランジスタ221および222と、キャパシタ223と、抵抗素子224とを有する。   The bias circuit 22 outputs an effective DC bias current Ief2 toward the base terminal of the amplification transistor 20. More specifically, the bias circuit 22 includes a constant current amplification transistor 220, diode-connected transistors 221 and 222, a capacitor 223, and a resistance element 224.

定電流増幅トランジスタ220は、コレクタ端子(第3端子)、エミッタ端子(第4端子)、およびベース端子(第2制御端子)を有し、エミッタ端子(第4端子)から直流バイアス電流Iefを増幅トランジスタ20のベース端子(第1制御端子)へ向けて出力する定電流増幅トランジスタである。この構成により、定電流源24から出力された定電流が定電流増幅トランジスタ220のベース端子に入力され、当該定電流が増幅されて直流バイアス電流Ief2となり、定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子(第4端子)から抵抗素子251を経由して増幅トランジスタ20のベース端子へ印加される。   The constant current amplification transistor 220 has a collector terminal (third terminal), an emitter terminal (fourth terminal), and a base terminal (second control terminal), and amplifies the DC bias current Ief from the emitter terminal (fourth terminal). It is a constant current amplification transistor that outputs toward the base terminal (first control terminal) of the transistor 20. With this configuration, the constant current output from the constant current source 24 is input to the base terminal of the constant current amplification transistor 220, the constant current is amplified to become the DC bias current Ief2, and the emitter terminal of the constant current amplification transistor 220 (the first terminal) 4 terminal) via the resistance element 251 and applied to the base terminal of the amplification transistor 20.

電流制限回路13は、バイアス回路12から出力される直流バイアス電流を制限する回路である。より具体的には、電流制限回路13は、電流制限トランジスタ130と、抵抗素子131および132とを有する。   The current limiting circuit 13 is a circuit that limits the DC bias current output from the bias circuit 12. More specifically, the current limiting circuit 13 includes a current limiting transistor 130 and resistance elements 131 and 132.

電流制限トランジスタ130は、コレクタ端子(第5端子)、エミッタ端子(第6端子)、およびベース端子(第3制御端子)を有し、エミッタ端子(第6端子)が定電流増幅トランジスタ120のエミッタ端子(第4端子)に接続されている。   The current limiting transistor 130 has a collector terminal (fifth terminal), an emitter terminal (sixth terminal), and a base terminal (third control terminal), and the emitter terminal (sixth terminal) is the emitter of the constant current amplification transistor 120. It is connected to a terminal (fourth terminal).

抵抗素子132は、一方端が電流制限トランジスタ130のコレクタ端子(第5端子)に接続され、他方端が可変電圧電源11に接続された第1抵抗素子である。なお、抵抗素子132の上記他方端は、可変電圧電源21に接続されていてもよい。   The resistance element 132 is a first resistance element having one end connected to the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 130 and the other end connected to the variable voltage power supply 11. The other end of the resistance element 132 may be connected to the variable voltage power source 21.

抵抗素子131は、一方端が電流制限トランジスタ130のベース端子(第3制御端子)に接続され、他方端が定電流増幅トランジスタ120のベース端子(第2制御端子)に接続された第2抵抗素子である。   The resistor element 131 has one end connected to the base terminal (third control terminal) of the current limiting transistor 130 and the other end connected to the base terminal (second control terminal) of the constant current amplification transistor 120. It is.

電流制限回路13は、上記接続構成により、可変電圧Vcc1(Vcc2)が基準電圧よりも小さくなった場合、可変電圧Vcc1(Vcc2)と当該基準電圧との電位差が大きいほど、定電流増幅トランジスタ120のベース端子(第2制御端子)から電流制限トランジスタ130のベース端子(第3制御端子)を経由して電流制限トランジスタ130のコレクタ端子(第5端子)へ流れる直流電流である直流制限電流を大きくする。なお、基準電圧とは、例えば、電力増幅回路1Dに入力される高周波入力信号が最大の電力振幅を有する場合に設定される最大可変電圧である。   When the variable voltage Vcc1 (Vcc2) becomes smaller than the reference voltage due to the connection configuration described above, the current limiting circuit 13 increases the potential difference between the variable voltage Vcc1 (Vcc2) and the reference voltage as the potential of the constant current amplification transistor 120 increases. A direct current limiting current that is a direct current flowing from the base terminal (second control terminal) to the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 130 via the base terminal (third control terminal) of the current limiting transistor 130 is increased. . The reference voltage is, for example, the maximum variable voltage that is set when the high-frequency input signal input to the power amplifier circuit 1D has the maximum power amplitude.

電流制限回路23は、バイアス回路22から出力される直流バイアス電流を制限する回路である。より具体的には、電流制限回路23は、電流制限トランジスタ230と、抵抗素子231および232とを有する。   The current limiting circuit 23 is a circuit that limits the DC bias current output from the bias circuit 22. More specifically, the current limiting circuit 23 includes a current limiting transistor 230 and resistance elements 231 and 232.

電流制限トランジスタ230は、コレクタ端子(第5端子)、エミッタ端子(第6端子)、およびベース端子(第3制御端子)を有し、エミッタ端子(第6端子)が定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子(第4端子)に接続されている。   The current limiting transistor 230 has a collector terminal (fifth terminal), an emitter terminal (sixth terminal), and a base terminal (third control terminal). The emitter terminal (sixth terminal) is the emitter of the constant current amplification transistor 220. It is connected to a terminal (fourth terminal).

抵抗素子232は、一方端が電流制限トランジスタ230のコレクタ端子(第5端子)に接続され、他方端が可変電圧電源11に接続された第1抵抗素子である。なお、抵抗素子232の上記他方端は、可変電圧電源21に接続されていてもよい。   The resistance element 232 is a first resistance element having one end connected to the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 230 and the other end connected to the variable voltage power supply 11. The other end of the resistance element 232 may be connected to the variable voltage power source 21.

抵抗素子231は、一方端が電流制限トランジスタ230のベース端子(第3制御端子)に接続され、他方端が定電流増幅トランジスタ220のベース端子(第2制御端子)に接続された第2抵抗素子である。   The resistance element 231 has a first end connected to the base terminal (third control terminal) of the current limiting transistor 230 and a second end connected to the base terminal (second control terminal) of the constant current amplification transistor 220. It is.

電流制限回路23は、上記接続構成により、可変電圧Vcc1(Vcc2)が基準電圧よりも小さくなった場合、可変電圧Vcc1(Vcc2)と当該基準電圧との電位差が大きいほど、定電流増幅トランジスタ220のベース端子(第2制御端子)から電流制限トランジスタ230のベース端子(第3制御端子)を経由して電流制限トランジスタ230のコレクタ端子(第5端子)へ流れる直流電流である直流制限電流を大きくする。   When the variable voltage Vcc1 (Vcc2) becomes smaller than the reference voltage due to the connection configuration described above, the current limiting circuit 23 has a larger potential difference between the variable voltage Vcc1 (Vcc2) and the reference voltage, so that the constant current amplification transistor 220 A direct current limiting current which is a direct current flowing from the base terminal (second control terminal) to the collector terminal (fifth terminal) of the current limiting transistor 230 via the base terminal (third control terminal) of the current limiting transistor 230 is increased. .

つまり、本実施の形態に係る電力増幅回路1Dは、第1増幅トランジスタである増幅トランジスタ10および20を含む、縦続接続された複数の増幅トランジスタを有している。さらに、上記複数の増幅トランジスタのうち、電力増幅回路1Dの出力端子に最も近い最後段に配置された増幅トランジスタ20は、上記第1増幅トランジスタである。上記最後段には、可変電圧電源21、バイアス回路22、および電流制限回路23が配置されている。さらに、上記複数の増幅トランジスタのうち、電力増幅回路1Dの出力端子に最も近い最後段よりも前段の少なくとも一段に配置された増幅トランジスタ10は、上記第1増幅トランジスタである。上記前段には、可変電圧電源11、バイアス回路12、および電流制限回路13が配置されている。   That is, the power amplifier circuit 1D according to the present embodiment includes a plurality of cascaded amplifier transistors including the amplifier transistors 10 and 20 that are the first amplifier transistors. Further, among the plurality of amplification transistors, the amplification transistor 20 arranged at the last stage closest to the output terminal of the power amplification circuit 1D is the first amplification transistor. In the last stage, a variable voltage power supply 21, a bias circuit 22, and a current limiting circuit 23 are arranged. Further, among the plurality of amplification transistors, the amplification transistor 10 disposed in at least one stage before the last stage closest to the output terminal of the power amplification circuit 1D is the first amplification transistor. In the preceding stage, a variable voltage power supply 11, a bias circuit 12, and a current limiting circuit 13 are arranged.

この構成により、可変電圧Vcc2(およびVcc1)の減少とともに増幅トランジスタ10および20のベース電流(ベース−エミッタ間電流)が制限されるので、増幅トランジスタ10および20のコレクタ電流(コレクタ−エミッタ間電流)を低減できる。つまり、可変電圧Vcc2(およびVcc1)の大きさに応じた最適な直流バイアス電流Ief1およびIef2を流すことができるので、電力増幅回路1Dの電力付加効率(PAE)を向上させることが可能となる。なお、電流制限回路13および23の回路動作については、実施の形態1における電流制限回路23の回路動作(図6)と同様であるので、本実施の形態では説明を省略する。   With this configuration, the base current (base-emitter current) of the amplification transistors 10 and 20 is limited as the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) decreases, so the collector current (collector-emitter current) of the amplification transistors 10 and 20 is limited. Can be reduced. That is, since the optimum DC bias currents Ief1 and Ief2 corresponding to the magnitude of the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) can be flowed, it is possible to improve the power added efficiency (PAE) of the power amplifier circuit 1D. Note that the circuit operations of the current limiting circuits 13 and 23 are the same as the circuit operation (FIG. 6) of the current limiting circuit 23 in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted in this embodiment.

また、増幅トランジスタ10および20を駆動する可変電圧Vcc2(およびVcc1)の減少とともに、増幅トランジスタ10および20の動作点を最適化する直流バイアス電流Ief1およびIef2が、それぞれ1つのトランジスタ(電流制限トランジスタ130または230)と2つの抵抗素子231および232(または抵抗素子131および132)とで構成された電流制限回路13または23により制限される。これにより、電流制限回路13および23を、簡素化された回路構成により実現でき、電力増幅回路1Dの小型化に貢献できる。   Further, as the variable voltage Vcc2 (and Vcc1) for driving the amplifying transistors 10 and 20 decreases, the DC bias currents Ief1 and Ief2 for optimizing the operating point of the amplifying transistors 10 and 20 are each one transistor (current limiting transistor 130). Or 230) and two resistance elements 231 and 232 (or resistance elements 131 and 132). Thereby, the current limiting circuits 13 and 23 can be realized by a simplified circuit configuration, and can contribute to the miniaturization of the power amplifier circuit 1D.

図10は、携帯端末の送信電力とその頻度との関係を示すグラフである。同図は、WCDMA(登録商標)(Wideband Code Division Multiple Access)における送信電力の分布を示しており、具体的には、WCDMA(登録商標)における送信電力ごとの使用頻度を示している。同図より、送信電力が0dBm以下である頻度が50%以上を占めていることが解る。これより、0dBm以下の低送信電力使用時の電力増幅回路の消費電流を削減することが、携帯端末の低消費電力化およびバッテリーの長時間動作に大きく貢献することが解る。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the transmission power of the mobile terminal and its frequency. This figure shows the distribution of transmission power in WCDMA (registered trademark) (Wideband Code Division Multiple Access), and specifically shows the frequency of use for each transmission power in WCDMA (registered trademark). From the figure, it can be seen that the frequency at which the transmission power is 0 dBm or less occupies 50% or more. From this, it can be seen that reducing the current consumption of the power amplifier circuit when using low transmission power of 0 dBm or less greatly contributes to the reduction of power consumption of the portable terminal and the long-time operation of the battery.

図11Aは、APT(アベレージパワートラッキング)モードを説明する模式波形図である。また、図11Bは、ET(エンベロープトラッキング)モードを説明する模式波形図である。実施の形態1にて説明したように、ETモードは、高周波信号の電力振幅(エンベロープ)を追跡し、当該エンベロープに応じて電力増幅回路への電圧供給レベルを可変するモードである。これに対して、APTモードは、所定の期間ごとに算出される高周波信号の平均電力振幅を追跡し、当該平均電力振幅に応じて電力増幅回路への電圧供給レベルを可変するモードである。   FIG. 11A is a schematic waveform diagram illustrating an APT (Average Power Tracking) mode. FIG. 11B is a schematic waveform diagram for explaining an ET (envelope tracking) mode. As described in the first embodiment, the ET mode is a mode in which the power amplitude (envelope) of the high-frequency signal is tracked and the voltage supply level to the power amplifier circuit is varied according to the envelope. In contrast, the APT mode is a mode in which the average power amplitude of the high-frequency signal calculated every predetermined period is tracked and the voltage supply level to the power amplifier circuit is varied according to the average power amplitude.

ETモードの場合には、実施の形態1に係る電力増幅回路1のように、後段(パワー段)に電流制限回路23を配置することで、電力付加効率(PAE)を向上させることができる。これに対して、APTモードの場合には、本実施の形態に係る電力増幅回路1Dのように、前段(ドライブ段)に電流制限回路13を配置することで、例えば、高周波出力電力(RF出力電力Pout)が0dBm以下のような低出力レベルにおいて、図4Bに示す特性と同様に、可変電圧に従ってコレクタ電流Icc1を削減することが可能となる。このため、低出力電力に順ずる低コレクタ電流Icc1を実現でき、電力付加効率(PAE)を効果的に向上させることができる。   In the case of the ET mode, the power added efficiency (PAE) can be improved by arranging the current limiting circuit 23 in the subsequent stage (power stage) as in the power amplifier circuit 1 according to the first embodiment. On the other hand, in the case of the APT mode, by arranging the current limiting circuit 13 in the previous stage (drive stage) like the power amplifier circuit 1D according to the present embodiment, for example, high frequency output power (RF output) At a low output level such that the power Pout) is 0 dBm or less, the collector current Icc1 can be reduced according to the variable voltage, similarly to the characteristic shown in FIG. 4B. For this reason, the low collector current Icc1 that conforms to the low output power can be realized, and the power added efficiency (PAE) can be effectively improved.

図12の(a)は、比較例に係る電力増幅回路の高周波出力電力(RF出力電力Pout)と、利得(Gain)、APT可変電圧(APT_Vcc)、およびE−UTRAにおける雑音レベル(E−UTRA)との関係を表すグラフである。また、図12の(b)は、実施の形態2に係る電力増幅回路の高周波出力電力(RF出力電力Pout)と、利得(Gain)、APT可変電圧(APT_Vcc)、およびE−UTRAにおける雑音レベル(E−UTRA)との関係を表すグラフである。   FIG. 12A shows a high frequency output power (RF output power Pout), a gain (Gain), an APT variable voltage (APT_Vcc), and a noise level (E-UTRA) in the E-UTRA according to the comparative example. It is a graph showing the relationship with). FIG. 12B shows high-frequency output power (RF output power Pout), gain (Gain), APT variable voltage (APT_Vcc), and noise level in E-UTRA of the power amplifier circuit according to the second embodiment. It is a graph showing the relationship with (E-UTRA).

なお、比較例に係る電力増幅回路は、実施の形態2に係る電力増幅回路1Dにおける電流制限回路13および23が無く、バイアス回路12が増幅トランジスタ10のベース端子に直接接続され、バイアス回路22が増幅トランジスタ20のベース端子に直接接続された回路構成を有している。   The power amplifying circuit according to the comparative example does not have the current limiting circuits 13 and 23 in the power amplifying circuit 1D according to the second embodiment, the bias circuit 12 is directly connected to the base terminal of the amplifying transistor 10, and the bias circuit 22 is The circuit configuration is directly connected to the base terminal of the amplification transistor 20.

比較例に係る電力増幅回路および実施の形態2に係る電力増幅回路1Dの双方において、APTモードの採用により、高周波出力電力の大きさに対応して可変電圧Vcc1(Vcc2)が調整されている(図12におけるAPT_Vcc(V))。ただし、高周波出力電力が低い領域において、実施の形態2に係る電力増幅回路1Dのほうが、利得が低くなっている。実施の形態2に係る電力増幅回路1Dによれば、可変電圧Vcc1(Vcc2)の増減に対応させて、増幅トランジスタ10および20のベース電流(ベース−エミッタ間電流)が増減するので、利得の抑制が可能となる。   In both the power amplifier circuit according to the comparative example and the power amplifier circuit 1D according to the second embodiment, the variable voltage Vcc1 (Vcc2) is adjusted in accordance with the magnitude of the high-frequency output power by adopting the APT mode ( APT_Vcc (V) in FIG. However, in the region where the high-frequency output power is low, the gain of the power amplifier circuit 1D according to the second embodiment is lower. According to the power amplifying circuit 1D according to the second embodiment, the base current (base-emitter current) of the amplifying transistors 10 and 20 increases / decreases in accordance with the increase / decrease of the variable voltage Vcc1 (Vcc2). Is possible.

図13の(a)は、比較例に係る電力増幅回路の高周波出力電力(RF出力電力Pout)と、利得(Gain)、コレクタ電流Icc(コレクタ電流Icc1およびIcc2の合算値)、およびE−UTRAにおける雑音レベル(E−UTRA)との関係を表すグラフである。また、図13の(b)は、実施の形態2に係る電力増幅回路の高周波出力電力(RF出力電力Pout)と、利得(Gain)、コレクタ電流Icc(コレクタ電流Icc1およびIcc2の合算値)、およびE−UTRAにおける雑音レベル(E−UTRA)との関係を表すグラフである。高周波出力電力が低い領域において、実施の形態2に係る電力増幅回路1Dのほうが、コレクタ電流Iccが低い。実施の形態2に係る電力増幅回路1Dによれば、可変電圧Vcc1(Vcc2)の減少に対応させて増幅トランジスタ10および20のベース電流(ベース−エミッタ間電流)を極小まで可変させることにより、コレクタ電流の削減が可能となる。   FIG. 13A shows the high frequency output power (RF output power Pout), gain (Gain), collector current Icc (collected value of collector currents Icc1 and Icc2), and E-UTRA of the power amplifier circuit according to the comparative example. It is a graph showing the relationship with the noise level (E-UTRA) in. FIG. 13B shows the high-frequency output power (RF output power Pout), gain (Gain), collector current Icc (collected value of collector currents Icc1 and Icc2) of the power amplifier circuit according to the second embodiment, It is a graph showing the relationship with the noise level (E-UTRA) in E-UTRA. In the region where the high-frequency output power is low, the power amplifier circuit 1D according to the second embodiment has a lower collector current Icc. According to the power amplifying circuit 1D according to the second embodiment, the collector current can be changed to the minimum by changing the base current (base-emitter current) of the amplifying transistors 10 and 20 corresponding to the decrease in the variable voltage Vcc1 (Vcc2). The current can be reduced.

本実施の形態に係る電力増幅回路1Dによれば、前段(ドライブ段)の増幅トランジスタ10に電流制限回路13が接続されていることにより、APTモードの場合における電力付加効率(PAE)を効果的に向上させることができる。また、後段(パワー段)の増幅トランジスタ20に電流制限回路23が接続されていることにより、高周波信号の電力レベルが最も高くなった最後段において、可変電圧の大きさに応じた最適な直流バイアス電流Iefを流すことができるので、ETモードの場合における電力付加効率(PAE)を、効果的に向上させることが可能となる。   According to the power amplifying circuit 1D according to the present embodiment, the power limiting efficiency (PAE) in the case of the APT mode is effectively achieved by connecting the current limiting circuit 13 to the amplifying transistor 10 in the previous stage (drive stage). Can be improved. In addition, since the current limiting circuit 23 is connected to the amplification transistor 20 in the subsequent stage (power stage), the optimum DC bias corresponding to the magnitude of the variable voltage in the last stage where the power level of the high frequency signal is the highest. Since the current Ief can flow, the power added efficiency (PAE) in the case of the ET mode can be effectively improved.

図14は、実施の形態2の変形例に係る電力増幅回路1Eおよびその周辺回路の構成図である。同図には、本変形例に係る電力増幅回路1Eと、定電流源14および24とが示されている。同図に示すように、電力増幅回路1Eは、高周波入力端子100と、高周波出力端子200と、増幅トランジスタ10および20と、可変電圧電源11および21と、バイアス回路12および22と、電流制限回路13と、抵抗素子151および251と、キャパシタ152、153および252と、インピーダンス整合回路254と、を備える。   FIG. 14 is a configuration diagram of a power amplifier circuit 1E and its peripheral circuits according to a modification of the second embodiment. In the figure, a power amplifier circuit 1E according to this modification and constant current sources 14 and 24 are shown. As shown in the figure, the power amplifier circuit 1E includes a high frequency input terminal 100, a high frequency output terminal 200, amplification transistors 10 and 20, variable voltage power supplies 11 and 21, bias circuits 12 and 22, and a current limiting circuit. 13, resistance elements 151 and 251, capacitors 152, 153 and 252, and an impedance matching circuit 254.

上記構成により、電力増幅回路1Eは、高周波入力端子100から入力された高周波信号を、増幅トランジスタ10および20で増幅して、当該増幅された高周波信号を高周波出力端子200から出力する。   With the above configuration, the power amplifier circuit 1E amplifies the high-frequency signal input from the high-frequency input terminal 100 by the amplification transistors 10 and 20, and outputs the amplified high-frequency signal from the high-frequency output terminal 200.

本変形例に係る電力増幅回路1Eは、実施の形態2に係る電力増幅回路1Dと比較して、電流制限回路23が付加されていない点が構成として異なる。以下、本変形例に係る電力増幅回路1Eについて、実施の形態2に係る電力増幅回路1Dと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。   The power amplifying circuit 1E according to the present modification differs from the power amplifying circuit 1D according to the second embodiment in that the current limiting circuit 23 is not added. Hereinafter, regarding the power amplifying circuit 1E according to this modification, the description of the same configuration as that of the power amplifying circuit 1D according to the second embodiment will be omitted, and a description will be given focusing on a different configuration.

増幅トランジスタ20は、ベース端子、コレクタ端子およびエミッタ端子を有し、ベース端子から入力された高周波信号を電力増幅して、当該電力増幅された高周波信号をコレクタ端子から出力する後段の増幅トランジスタである。   The amplification transistor 20 has a base terminal, a collector terminal, and an emitter terminal. The amplification transistor 20 is a subsequent amplification transistor that amplifies the high-frequency signal input from the base terminal and outputs the power-amplified high-frequency signal from the collector terminal. .

バイアス回路22は、直流バイアス電流を増幅トランジスタ20のベース端子へ向けて出力する。より具体的には、バイアス回路22は、定電流増幅トランジスタ220と、ダイオード接続されたトランジスタ221および222と、キャパシタ223と、抵抗素子224とを有する。   The bias circuit 22 outputs a DC bias current toward the base terminal of the amplification transistor 20. More specifically, the bias circuit 22 includes a constant current amplification transistor 220, diode-connected transistors 221 and 222, a capacitor 223, and a resistance element 224.

定電流増幅トランジスタ220は、コレクタ端子、エミッタ端子、およびベース端子を有し、エミッタ端子から直流バイアス電流を増幅トランジスタ20のベース端子へ向けて出力する。この構成により、定電流源24から出力された定電流が定電流増幅トランジスタ220のベース端子に入力され、当該定電流が増幅されて直流バイアス電流となり、定電流増幅トランジスタ220のエミッタ端子から抵抗素子251を経由して増幅トランジスタ20のベース端子へ印加される。   The constant current amplification transistor 220 has a collector terminal, an emitter terminal, and a base terminal, and outputs a DC bias current from the emitter terminal toward the base terminal of the amplification transistor 20. With this configuration, the constant current output from the constant current source 24 is input to the base terminal of the constant current amplification transistor 220, the constant current is amplified to become a DC bias current, and the resistance element from the emitter terminal of the constant current amplification transistor 220 The voltage is applied to the base terminal of the amplification transistor 20 via 251.

つまり、本変形例に係る電力増幅回路1Eは、第1増幅トランジスタである増幅トランジスタ10を含む、縦続接続された複数の増幅トランジスタを有している。さらに、上記複数の増幅トランジスタのうち、電力増幅回路1Eの出力端子に最も近い最後段よりも前段の少なくとも一段に配置された増幅トランジスタ10は、上記第1増幅トランジスタである。上記前段には、可変電圧電源11、バイアス回路12、および電流制限回路13が配置されている。   That is, the power amplifier circuit 1E according to the present modification includes a plurality of cascaded amplifier transistors including the amplifier transistor 10 that is the first amplifier transistor. Further, among the plurality of amplification transistors, the amplification transistor 10 arranged in at least one stage before the last stage closest to the output terminal of the power amplification circuit 1E is the first amplification transistor. In the preceding stage, a variable voltage power supply 11, a bias circuit 12, and a current limiting circuit 13 are arranged.

本変形例に係る電力増幅回路1Eによれば、前段(ドライブ段)の増幅トランジスタ10に電流制限回路13が接続されていることにより、APTモードの場合における電力付加効率(PAE)を効果的に向上させることができる。   According to the power amplifying circuit 1E according to the present modification, the current limiting circuit 13 is connected to the amplifying transistor 10 in the previous stage (drive stage), thereby effectively increasing the power added efficiency (PAE) in the APT mode. Can be improved.

(その他の実施の形態など)
以上、本発明の実施の形態に係る電力増幅回路について、実施の形態およびその変形例を挙げて説明したが、本発明の電力増幅回路は、上記実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。上記実施の形態およびその変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態およびその変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る電力増幅回路を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
(Other embodiments, etc.)
As described above, the power amplifier circuit according to the embodiment of the present invention has been described with reference to the embodiment and its modification. However, the power amplifier circuit of the present invention is limited to the above-described embodiment and its modification. is not. A person skilled in the art can conceive of another embodiment realized by combining arbitrary constituent elements in the above-described embodiment and its modifications, and the above-mentioned embodiment and its modifications without departing from the gist of the present invention. Modifications obtained by various modifications and various devices incorporating the power amplification circuit according to the present invention are also included in the present invention.

例えば、実施の形態に係る電力増幅回路1および変形例に係る電力増幅回路1A〜1Cは、上述したようにET方式に適用されるだけでなく、所定の期間ごとに算出される高周波信号の平均電力振幅を追跡するAPT(アベレージパワートラッキング)方式に適用することが可能である。   For example, the power amplifying circuit 1 according to the embodiment and the power amplifying circuits 1A to 1C according to the modifications are not only applied to the ET system as described above, but also an average of high-frequency signals calculated every predetermined period. The present invention can be applied to an APT (Average Power Tracking) method for tracking power amplitude.

また、上記実施の形態およびその変形例に係る電力増幅回路において、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に別の高周波回路素子および配線などが挿入されていてもよい。   Further, in the power amplifier circuit according to the above-described embodiment and its modification, another high-frequency circuit element and wiring may be inserted between the circuit elements disclosed in the drawings and the path connecting the signal paths. .

本発明は、高周波信号を増幅する電力増幅回路として、通信機器に広く利用できる。   The present invention can be widely used in communication equipment as a power amplifier circuit that amplifies a high-frequency signal.

1、1A、1B、1C、1D、1E 電力増幅回路
2 電源制御回路
3 エンベロープ検出回路
4 RF信号処理回路(RFIC)
5 ベースバンド信号処理回路(BBIC)
10、20 増幅トランジスタ
11、21 可変電圧電源
12、22 バイアス回路
13、23、23A、23B 電流制限回路
14、24 定電流源
100 高周波入力端子
120、220 定電流増幅トランジスタ
121、122、221、222 トランジスタ
123、152、153、223、233、234、236、252 キャパシタ
124、131、132、151、224、231、232、232A、232B、235、251 抵抗素子
130、230 電流制限トランジスタ
200 高周波出力端子
254 インピーダンス整合回路
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E Power amplification circuit 2 Power supply control circuit 3 Envelope detection circuit 4 RF signal processing circuit (RFIC)
5 Baseband signal processing circuit (BBIC)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20 Amplification transistor 11, 21 Variable voltage power supply 12, 22 Bias circuit 13, 23, 23A, 23B Current limiting circuit 14, 24 Constant current source 100 High frequency input terminal 120, 220 Constant current amplification transistor 121, 122, 221, 222 Transistors 123, 152, 153, 223, 233, 234, 236, 252 Capacitors 124, 131, 132, 151, 224, 231, 232, 232A, 232B, 235, 251 Resistance element 130, 230 Current limiting transistor 200 High frequency output terminal 254 Impedance matching circuit

Claims (8)

高周波信号を電力増幅する電力増幅回路であって、
第1端子、第2端子、および第1制御端子を有し、前記第1制御端子から入力された高周波信号を電力増幅し、前記電力増幅された高周波信号を前記第1端子から出力する第1増幅トランジスタと、
可変電圧を前記第1端子に供給する可変電圧電源と、
直流バイアス電流を出力するバイアス回路と、
前記直流バイアス電流を制限する電流制限回路と、を備え、
前記バイアス回路は、
第3端子、第4端子、および第2制御端子を有し、前記第4端子から前記第1制御端子へ向けて前記直流バイアス電流を出力する定電流増幅トランジスタを有し、
前記電流制限回路は、
第5端子、第6端子、および第3制御端子を有し、前記第6端子が前記第4端子に接続された電流制限トランジスタと、
一方端が前記第5端子に接続され、他方端が前記可変電圧電源に接続された第1抵抗素子と、
一方端が前記第3制御端子に接続され、他方端が前記第2制御端子に接続された第2抵抗素子と、を有し、
前記電流制限回路は、前記可変電圧が基準電圧よりも小さくなった場合、前記基準電圧と前記可変電圧との電位差が大きいほど、前記第2制御端子から前記第3制御端子を経由して前記第5端子へ流れる直流制限電流を大きくする、
電力増幅回路。
A power amplification circuit for amplifying power of a high frequency signal,
A first terminal having a first terminal, a second terminal, and a first control terminal, amplifies the high frequency signal input from the first control terminal, and outputs the power amplified high frequency signal from the first terminal An amplification transistor;
A variable voltage power supply for supplying a variable voltage to the first terminal;
A bias circuit that outputs a DC bias current;
A current limiting circuit for limiting the DC bias current,
The bias circuit includes:
A constant current amplification transistor having a third terminal, a fourth terminal, and a second control terminal, and outputting the DC bias current from the fourth terminal toward the first control terminal;
The current limiting circuit is:
A current limiting transistor having a fifth terminal, a sixth terminal, and a third control terminal, wherein the sixth terminal is connected to the fourth terminal;
A first resistance element having one end connected to the fifth terminal and the other end connected to the variable voltage power source;
A second resistance element having one end connected to the third control terminal and the other end connected to the second control terminal;
When the variable voltage becomes smaller than a reference voltage, the current limiting circuit increases the potential difference between the reference voltage and the variable voltage from the second control terminal via the third control terminal. Increase the DC limiting current flowing to the 5 terminals,
Power amplifier circuit.
前記第1抵抗素子は、直列接続された第1分割抵抗および第2分割抵抗からなり、
前記電流制限回路は、さらに、
前記第1分割抵抗に並列接続された第1容量素子と、
前記第3制御端子と前記第5端子との間に接続された第2容量素子と、を有する、
請求項1に記載の電力増幅回路。
The first resistance element includes a first divided resistor and a second divided resistor connected in series,
The current limiting circuit further includes:
A first capacitive element connected in parallel to the first divided resistor;
A second capacitive element connected between the third control terminal and the fifth terminal,
The power amplifier circuit according to claim 1.
前記第1抵抗素子は、直列接続された第1分割抵抗および第2分割抵抗からなり、
前記電流制限回路は、さらに、
前記第1分割抵抗および前記第2分割抵抗の接続点と前記第6端子との間に接続された第1容量素子と、
前記第3制御端子と前記第5端子との間に接続された第2容量素子と、を有する、
請求項1に記載の電力増幅回路。
The first resistance element includes a first divided resistor and a second divided resistor connected in series,
The current limiting circuit further includes:
A first capacitive element connected between a connection point of the first divided resistor and the second divided resistor and the sixth terminal;
A second capacitive element connected between the third control terminal and the fifth terminal,
The power amplifier circuit according to claim 1.
前記電力増幅回路は、前記第1増幅トランジスタを含む、縦続接続された複数の増幅トランジスタを有する、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力増幅回路。
The power amplifier circuit includes a plurality of cascaded amplification transistors including the first amplification transistor.
The power amplifier circuit according to claim 1.
前記複数の増幅トランジスタのうち、前記電力増幅回路の出力端子に最も近い最後段に配置された増幅トランジスタは、前記第1増幅トランジスタであり、
前記最後段には、前記可変電圧電源、前記バイアス回路、および前記電流制限回路が配置されている、
請求項4に記載の電力増幅回路。
Among the plurality of amplification transistors, the amplification transistor arranged at the last stage closest to the output terminal of the power amplification circuit is the first amplification transistor,
In the last stage, the variable voltage power supply, the bias circuit, and the current limiting circuit are arranged.
The power amplifier circuit according to claim 4.
前記複数の増幅トランジスタのうち、前記電力増幅回路の出力端子に最も近い最後段よりも前段の少なくとも一段に配置された増幅トランジスタは、前記第1増幅トランジスタであり、
前記前段の少なくとも一段には、前記可変電圧電源、前記バイアス回路、および前記電流制限回路が配置されている、
請求項4または5に記載の電力増幅回路。
Among the plurality of amplification transistors, an amplification transistor disposed in at least one stage before the last stage closest to the output terminal of the power amplification circuit is the first amplification transistor,
The variable voltage power source, the bias circuit, and the current limiting circuit are arranged in at least one stage of the previous stage,
The power amplifier circuit according to claim 4 or 5.
さらに、
前記電力増幅回路に入力される高周波入力信号の高周波電力振幅に応じて前記可変電圧を制御する電源制御回路を備える、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力増幅回路。
further,
A power control circuit that controls the variable voltage according to a high-frequency power amplitude of a high-frequency input signal input to the power amplifier circuit;
The power amplifier circuit according to claim 1.
電源制御回路は、前記可変電圧が前記高周波電力振幅の一次関数となるよう前記可変電圧を制御する、
請求項7に記載の電力増幅回路。
The power supply control circuit controls the variable voltage so that the variable voltage is a linear function of the high-frequency power amplitude.
The power amplifier circuit according to claim 7.
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