放大电路的制作方法

本发明涉及放大电路。

背景技术：

在无线lan(localareanetwork：局域网)、移动电话等无线通信系统中，使用用于放大信号的放大电路。例如，在专利文献1中，公开了一种在无线通信系统的接收机中使用的lna(低噪声放大器)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特表2008－512926号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

在放大电路中，有时希望使增益固定而与温度无关。在专利文献1中，虽然公开了一种对与电感器并联设置的感应负载进行调整的结构，但并未公开使增益固定而与温度无关的结构。

本发明是鉴于上述的情况完成的，其目的是：能根据温度调整放大电路的增益。

解决技术问题的技术方案

本发明的一个方面所涉及的放大电路放大输入信号并输出放大信号，包括：从输出端子输出放大信号的放大元件；电感器，该电感器的一端被提供电源电压，另一端与放大元件的输出端子连接；与电感器并联连接的可变电阻器；以及根据温度调整可变电阻器的电阻值的电阻值调整电路。

发明效果

根据本发明，能根据温度调整放大电路的增益。

附图说明

图1是示出作为本发明的一个实施方式的放大电路100的结构的图。

图2是示出作为放大电路100的一个示例的放大电路100a的结构的图。

图3是示出作为放大电路100的一个示例的放大电路100b的结构的图。

图4a是表示放大电路100b的动作的模拟结果的图。

图4b是表示放大电路100b的动作的模拟结果的图。

图5是示出作为放大电路100的一个示例的放大电路100c的结构的图。

图6a是表示放大电路100c的动作的模拟结果的图。

图6b是表示放大电路100c的动作的模拟结果的图。

图6c是表示放大电路100c的动作的模拟结果的图。

图7是示出作为放大电路100的一个示例的放大电路100d的结构的图。

具体实施方式

以下对于本发明的一个实施方式，参照附图进行说明。图1是示出作为本发明的一个实施方式的放大电路100的结构的图。放大电路100放大输入信号pin，并输出放大信号pout。放大电路100是例如在无线通信系统的接收机中也使用的lna。如图1所示，放大电路100包括：n沟道mosfet(n1、n2)、p沟道fet(p1)、电阻器r1、电容器c1、电感器l1、l2、匹配电路(mn)110、111、以及电阻值调整电路120。

n沟道mosfet(n1、n2)构成共源共栅连接的放大器。

n沟道mosfet(n1)的源极连接至电感器l1的一端，电感器l的另一端接地。输入信号pin通过匹配电路110提供至n沟道mosfet(n1)的栅极偏置电压bias1通过电阻器r1提供至n沟道mosfet(n1)的栅极

n沟道mosfet(n2)的源极连接至n沟道mosfet(n1)的漏极。在电感器l2的一端提供电源电压vdd，电感器l2的另一端连接至n沟道mosfet(n2)的漏极。在n沟道mosfet(n2)的栅极提供偏置电压bias2。n沟道mosfet(n2)的栅极连接至电容器c1的一端，电容器c1的另一端接地。

在如上述那样共源共栅连接的放大器中，从n沟道mosfet(n2)(放大元件)的漏极(输出端子)通过匹配电路111输出放大信号pout。另外，在图1中，虽然示出了共源共栅连接的放大器，但是放大器的结构不限于此。例如，也可以是由1个mosfet构成的放大器。用于放大器的放大元件可以是双极型晶体管，共源共栅连接的级数也可以是3级以上。

p沟道mosfet(p1)(第一fet)与电感器(l2)并联连接。具体而言，p沟道mosfet(p1)的源极连接至电感器l2的一端，p沟道mosfet(p1)的漏极连接至电感器l2的另一端。p沟道mosfet(p1)的栅极连接至电阻值调整电路120。p沟道mosfet(p1)起到具有与栅极电压vg1相对应的电阻值的可变电阻器的作用。具体而言，在p沟道mosfet(p1)中，伴随栅极电压vg1的降低，栅极－源极间电压变大，电阻值变小。另外，可变电阻器的结构不限于此。例如，可以使用n沟道mosfet作为可变电阻器，也可以是将多个mosfet串联或并联连接的结构。在n沟道mosfet的情况下，伴随栅极电压的上升，栅极－源极间电压变大，电阻值变小。也可以使用除mosfet以外的可变电阻器。

电阻值调整电路120根据温度调整p沟道mosfet(p1)的电阻值。在未设置p沟道mosfet(p1)的情况下，一般mosfet的互导gm随着温度上升而下降，因此放大电路100的增益随着温度上升而下降。因此，电阻值调整电路120例如为了抑制该增益下降，使栅极电压vg1随着温度上升而上升。在p沟道mosfet(p1)中，若栅极电压vg1上升，则栅极－源极间电压变小。由此，从电源电压vdd流过p沟道mosfet(p1)的电流减少，由该电流造成的损耗变小，从而放大电路100的增益变大。电阻值调整电路120使栅极电压vg1随着温度下降而下降。在p沟道mosfet(p1)中，若栅极电压vg1下降，则栅极－源极间电压变大。由此，从电源电压vdd流过p沟道mosfet(p1)的电流增大，由该电流造成的损耗变大，从而放大电路100的增益变小。

由此，在放大电路100中，电阻值调整电路120根据温度控制栅极电压vg1来调整p沟道mosfet(p1)的电阻值，从而能根据温度调整放大电路100的增益。

通过在放大电路100中减小p沟道mosfet(p1)的电阻值来降低增益的情况下，n沟道mosfet(n2)的输出端子的电压振幅自身变小，因此对于失真特性较为有利。

而且，通过在放大电路100中使p沟道mosfet(p1)的电阻值变化来调整增益的情况下，不需要使输入信号pin的输入阻抗、n沟道mosfet(n1、n2)的动作电流变化，因此对噪声指数(noisefigure)的影响较小。在使偏置电压bias1变化来将放大电路100的增益控制成恒定的情况下，在高温时需要较多的电流流过n沟道mosfet(n1)。对此，在放大电路100中，通过使p沟道mosfet(p1)的电阻值变化来调整增益，因此能抑制高温时的放大电路100的电流增加。

图2是示出作为放大电路100的一个示例的放大电路100a的结构的图。在图2中，示出作为电阻值调整电路120的一个示例的电阻值调整电路120a。电阻值调整电路120a包括p沟道mosfet(p2)、二极管d1、以及电流源200。

在p沟道mosfet(p2)(第二fet)的源极提供电源电压vdd，p沟道mosfet(p2)的栅极与漏极连接。由此，p沟道mosfet(p2)进行二极管连接。二极管d1(第一电压生成电路)的阳极连接至p沟道mosfet(p2)的漏极，阴极连接至电流源200的输入端子。电流源200(第一电流生成电路)是生成恒定电流或可变电流(第一电流)的电流源。

电阻值调整电路120a中，由电流源200生成的电流流过p沟道mosfet(p2)。首先，若考虑无视二极管d1，则p沟道mosfet(p2)进行电流镜连接。因而，能调整p沟道mosfet(p1)的电阻值，而不会受到电源电压vdd、p沟道mosfet的阈值电压的影响。

在放大电路100a中，电阻值调整电路120a的二极管d1的阴极的电压(第一电压)成为p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1。此处，二极管d1的阴极的电压是比p沟道mosfet(p2)的栅极电压低了二极管d1的正向电压后的电压。p沟道mosfet(p2)具有随着温度上升阈值电压变小的特性(例如，－1mv/℃)。二极管d1具有随着温度上升正向电压变小的特性(例如，－2mv/℃)。因而，电阻值调整电路120a使p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1随着温度上升而上升(例如，3mv/℃)。在p沟道mosfet(p1)中，通过使栅极电压vg1上升的量大于二极管d1的正向电压的温度变化量、p沟道mosfet(p1)的阈值电压的温度变化，p沟道mosfet(p1)的电阻值变大，并且放大电路100a的增益变大。因而，在放大电路100a中，能抑制伴随温度上升的增益下降。

电阻值调整电路120a分别具备p沟道mosfet和二极管各1个，但各自的数量不限于此。例如，根据p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1的调整范围，对于各个p沟道mosfet和二极管，可以适当调整串联连接的元件的个数。

电阻值调整电路120a中，可以通过根据温度调整由电流源200生成的电流，从而调整p沟道mosfet(p1)的电阻值。在以下示出的其他实施方式中也相同。

图3是示出作为放大电路100的一个示例的放大电路100b的结构的图。在图3中，示出作为电阻值调整电路120的一个示例的电阻值调整电路120b。此外，在与图2所示的电阻值调整电路120a等同的要素上标注相同的标号并省略详细说明。电阻值调整电路120b包括p沟道mosfet(p2)、二极管d1、电流源200、310～312、运算放大器300、以及电阻器r31、r32。

运算放大器300(第二电压生成电路)的非反相输入端子与二极管d1的阴极相连。运算放大器300的输出端子通过电阻器r31连接至运算放大器300的反相输入端子。运算放大器300的输出端子通过电阻器r32、r3与p沟道mosfet(p1)的栅极相连。运算放大器300的反相输入端子与电流源310的输入端子相连。

电流源310(第二电流生成电路)生成电流量根据温度变化的电流iptat(第二电流)。电流iptat例如能够是与温度成正比的电流。另外，电流源310的温度特性不限于此。

电流源311生成作为恒定电流的电流i31。电流源311的输出端子连接至电流源310的输入端子。

电流源312生成作为恒定电流的电流i32。电流源312的输入端子连接在电阻器r32与电阻器r3之间。

对于电阻值调整电路120b的动作进行说明。此处，将提供给运算放大器300的非反相输入端子的电压设为vref，将运算放大器300的输出端子的电压(第二电压)设为v31，将电阻器r31、r32的电阻值分别设为r31、r32。

由于运算放大器300的虚短路，运算放大器300的反转输入端子的电压成为vref。流过电阻器r31的电流的电流量为iptat－i31。因而，v31＝vref+(iptat-i31)×r31。由于电流i32和电阻器r的电压下降，vg1＝v31-i32×r32＝vref+(iptat-i31)×r31-i32×r32。

在电阻值调整电路120b中，利用p沟道mosfet(p2)和二极管d1的温度特性，电压vref也根据温度变化。在电阻值调整电路120中，电流iptat的电流量根据温度变化。因而，电阻值调整电路120b通过根据温度调整p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1，从而能调整p沟道mosfet(p1)的电阻值。在电阻值调整电路120b中，能够利用根据温度变化的电流iptat和电阻器r31调整栅极电压vg1的温度变化，因此与图2所示的电阻值调整电路120a相比，能提高电阻值调整的自由度。

在电阻值调整电路120b中，也可以不设置p沟道mosfet(p2)或二极管d1。在电阻值调整电路120b中，将电压v31设为栅极电压vg1时，也可以不设置电阻器r32和电流源312。

图4a和图4b是表示放大电路100b的动作的模拟结果的图。

在图4a中，横轴是温度(℃)，纵轴左侧是电压(v)，纵轴右侧是电流(μa)。在图4a中，示出电源电压vdd、施加在运算放大器300的非反相输入端子上的电压vref、根据温度电流量发生变化的电流iptat、以及p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1。如图4a所示，电源电压vdd恒定为约1.8v。电压vref利用由p沟道mosfet(p2)和二极管d1的温度特性造成的固定斜率来调整电压。

在图4b中，横轴是温度(℃)，纵轴是放大电路100b的增益(db)。在放大电路100b中，在没有p沟道mosfet(p1)的情况下(不调整电阻值)，随着温度上升，增益下降。因而，在放大电路100b中，如图4a所示，随着温度上升，栅极电压vg1上升。由此，如图4b所示，在放大电路100b中，能抑制增益伴随温度上升而下降，能使增益基本固定而与温度无关。

图5是示出作为放大电路100的一个示例的放大电路100c的结构的图。在图5中，示出作为电阻值调整电路120的一个示例的电阻值调整电路120c。此外，在与图3所示的电阻值调整电路120b等同的要素上标注相同的标号并省略详细说明。电阻值调整电路120c包括p沟道mosfet(p2、p51、p52)、n沟道mosfet(n51～n54)、二极管d1、电流源310、501、502、运算放大器300、以及电阻器r31。p沟道mosfet(p51、p52)、n沟道mosfet(n51～n54)、以及电流源310、500、501构成第二电流生成电路。

电流源500生成作为恒定电流的电流i51。电流源501生成作为恒定电流的电流iref。

p沟道mosfet(p51)进行二极管连接，漏极连接至电流源310的输入端子。因而，电流iptat流过p沟道mosfet(p51)。

p沟道mosfet(p52)与p沟道mosfet(p51)进行电流镜连接。若将p沟道mosfet(p51、p52)的尺寸比设为1:m1，则流过p沟道mosfet(p52)的电流iptat2为iptat2＝iptat1×m1。

n沟道mosfet(n51)进行二极管连接，漏极连接至电流源500的输出端子。因而，电流i51流过n沟道mosfet(n51)。

n沟道mosfet(n52)与n沟道mosfet(n51)进行电流镜连接。n沟道mosfet(n52)的漏极与p沟道mosfet(p52)的漏极连接。若将n沟道mosfet(n51、n52)的尺寸比设为1:m2，则流过n沟道mosfet(n52)的电流i52的上限为i51×m2，并且i52＝iptat2。

n沟道mosfet(n53)进行二极管连接。n沟道mosfet(n53)的漏极与p沟道mosfet(p52)的漏极连接。因而，流过n沟道mosfet(n53)的电流i53在i51×m2＞iptat×m1时，i53≈0a。在i51×m2≦iptat×m1时，i53＝iptat2－i52。

n沟道mosfet(n54)与n沟道mosfet(n53)进行电流镜连接。若将n沟道mosfet(n53、n54)的尺寸比设为1:m3，则流过n沟道mosfet(n54)的电流i54在i51×m2≦iptat×m1时，i54＝i53×m3＝(iptat2－i52)×m3。

n沟道mosfet(n54)的漏极和电流源501的输入端子连接至运算放大器300的反相输入端子。因而，从运算放大器300的输出端子通过电阻器r31流过n沟道mosfet(n54)和电流源501的电流itc(第二电流)为itc＝i54+iref＝(iptat2－i52)×m3+iref。利用该电流itc，将p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1调整成vref+itc×r31。

图6a～图6c是表示放大电路100c的动作的模拟结果的图。对于放大电路100c的增益的调整动作，参照图6a～图6c进行说明。

在图6a中，横轴是温度(℃)，纵轴左侧是电压(v)，纵轴右侧是电流(μa)。在图6a中，示出电流量根据温度发生变化的电流iptat2、流过n沟道mosfet(n52)的电流i52、以及流过电阻器r31的电流itc。电流iptat2随着温度上升而增加。电流i52虽然随着温度上升与电流iptat2同样地变化，但到达上限值(i52×m2)后固定。在图6a所示的模拟中，在约25℃处电流i52变固定。电流itc为itc＝(iptat2－i52)×m3+iref，因此在小于约25℃(第一温度区间)时，itc＝iref(约2.0μa)。而且，在约25℃以上时(第二温度区间)，电流itc随着温度上升而增加。

在图6b中，横轴是温度(℃)，纵轴左侧是电压(v)。在图6b中，示出电源电压vdd、施加在运算放大器300的非反相输入端子上的电压vref、以及p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1。如图6b所示，电源电压vdd恒定为约1.8v。电压vref利用由p沟道mosfet(p2)和二极管d1的温度特性造成的固定斜率来调整电压。

在图6c中，横轴是温度(℃)，纵轴是放大电路100c的增益(db)。如图6b所示，栅极电压vg1的斜率在约25℃处发生变化。由此，如图6b所示，在放大电路100c中，能在约25℃处使增益发生变化。

在图5所示的电阻值调整电路120c中，虽然为了调整电流itc的最低量(例如，约2.0μa)设置有电流源501，但是也可以不设置电流源501。

图7是示出作为放大电路100的一个示例的放大电路100d的结构的图。在图7中，示出作为电阻值调整电路120的一个示例的电阻值调整电路120d。此外，在与图3所示的电阻值调整电路120b等同的要素上标注相同的标号并省略详细说明。电阻值调整电路120d包括p沟道mosfet(p2)、二极管d1、电流源700、701、运算放大器710、711、以及电阻器r71～r78。

电流源700是生成恒定电流或可变电流的电流源。进行二极管连接的p沟道mosfet(p2)连接至电流源700的输入端子。

电流源701是生成恒定电流或可变电流的电流源。电流源701的输出端子连接至二极管d1的阳极。二极管d1的阴极接地。

运算放大器710的非反相输入端子通过电阻器r71与p沟道mosfet(p2)的栅极相连。电阻器r72的一端连接在运算放大器710的非反相输入端子与电阻器r71之间，电阻器r72的另一端接地。运算放大器710的输出端子通过电阻器r73与运算放大器710的反相输入端子相连。运算放大器710的输出端子通过电阻器r3与p沟道mosfet(p1)的栅极相连。运算放大器710的反相输入端子通过电阻器r74与运算放大器711的输出端子相连。p沟道mosfet(p2)的栅极电压vg2根据电源电压vdd、p沟道mosfet的阈值电压的变动而发生变化。随着栅极电压vg2的变化，p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1进行变化以消除电源电压vdd、p沟道mosfet的变动带来的影响。

运算放大器711的非反相输入端子通过电阻器r75与二极管d1的阳极相连。电阻器r76的一端连接在运算放大器711的非反相输入端子与电阻器r75之间，电阻器r76的另一端接地。运算放大器711的输出端子通过电阻器r77与运算放大器711的反相输入端子相连。在电阻器r78的一端提供偏移电压vos，电阻器r72的另一端连接至运算放大器711的反相输入端子。二极管d1的阳极的电压vf1根据二极管d1的温度特性发生变化。因而，从运算放大器711输出的电压vtemp也根据温度发生变化。另外，与温度相对应的电压vtemp的变化与运算放大器711的增益相应。

根据上述的结构，在放大电路100d中，与放大电路100b相同，能抑制电源电压vdd、p沟道mosfe的阈值电压的变动的影响，并且能根据温度调整放大电路100d的增益。

以上对于本发明的示例性的实施方式进行了说明。根据本实施方式，电阻值调整电路120根据温度来调整可变电阻器的电阻值，从而能根据温度调整放大电路100的增益。例如，如图4b所示，能使放大电路100的增益基本固定而与温度无关。

此外，根据本实施方式，能利用mosfet实现可变电阻器。

而且，根据本实施方式，生成根据p沟道mosfet(p2)的栅极电压发生变化的电压(例如，图3所示的vref)，基于该电压，能调整p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1。由此，能调整p沟道mosfet(p1)的电阻值，而不会受到电源电压vdd、p沟道mosfet的阈值电压的变动的影响。

此外，根据本实施方式，能够利用二极管实现根据p沟道mosfet(p2)的栅极电压发生变化的电压(例如，图3所示的vref)。

此外，根据本实施方式，能够基于根据温度发生变化的电流(例如，图3所示的iptat)，调整p沟道mosfet(p1)的栅极电压vg1。由此，例如与仅利用二极管d1进行调整的情况相比，能使调整p沟道mosfet(p1)的栅极电压时的自由度较高。

此外，根据本实施方式，例如如图6a所示，生成电流变化率随着温度而不同的电流itc，基于该电流itc，能调整p沟道mosfet(p1)的栅极电压。由此，例如如图6c所示，能根据温度使放大电路的增益发生变化。

以上说明的各实施方式，是用于方便理解本发明，而并不用于限定并解释本发明。在不脱离本发明的思想的前提下，可以对本发明进行变更/改良，并且本发明的等同发明也包含在本发明内。即，本领域的技术人员在各实施方式上加以适当的设计变更，只要包含本发明的技术特征，也被包含在本发明的范围内。例如，各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等，不限于实施方式所举例示出的，可以进行适当变更。此外，各实施方式具备的各要素可在技术上可能的范围内组合，这些要素的组合物只要包含本发明的技术特征也被包含在本发明的范围内。

标号说明

100放大电路

110、111匹配电路

120电阻值调整电路

200、310～312、500、501、700、701电流源

300、710、711运算放大器

n1、n2、n51～n54n沟道mosfet

p1、p2、p51、p52p沟道mosfet

r1、r31、r32、r71～r78电阻器

c1电容器

l1、l2、l10电感器

d1二极管。