fet amplifier with adjustable negative feedback resistor

本発明は、概して増幅器の分野に関し、更に具体的には、バイアス抵抗を与える制御変調器による信号増幅に関する。

トランジスタ増幅器は、印加された信号の大きさを増大させるトランジスタを有する。 トランジスタ増幅器は、トランジスタで適切な電流及び電圧を保持するようバイアスをかけられることがある。 一般に、自己バイアス増幅器は、バイアス抵抗を与えるためにソース抵抗を用いる。

しかし、自己バイアス増幅器は、一般に、トランジスタを変化させるために付加的な部品を必要とする。 概して、付加的な部品の必要性を緩和することが望ましい。

本発明に従って、信号を増幅するための先行技術に従う欠点及び問題は、軽減又は除去されうる。

本発明の一実施例に従って、増幅器は、接地へ結合され、受信した信号を増幅するよう動作する増幅トランジスタを有する。 １又はそれ以上のバイアス部品は、前記増幅トランジスタにバイアス抵抗を与える。 前記１又はそれ以上のバイアス部品は、前記増幅トランジスタと前記接地との間に直列に結合された制御変調器を有する。 該制御変調器は、制御信号を受信して、該制御信号に応答して前記増幅トランジスタを変化させる。

本発明のある実施例は、１又はそれ以上の技術的利点を提供しうる。 １つの実施例の技術的利点は、増幅器の制御変調器が、当該増幅器を調整し且つ当該増幅器へバイアス抵抗を与えるために使用される点である。 １つの実施例の他の技術的利点は、前記制御変調器へ命令を与える制御信号が、接地に対して動作することができる点である。 従って、前記制御信号の電圧は、当該増幅器のドレイン電圧まで高められる必要がない。 １つの実施例の他の技術的利点は、前記制御信号の電圧が高められる必要がないので、当該増幅器の部品点数がより少なくなる点である。

本発明のある実施例は、上記技術的利点を１つも有さないか、あるいは、それらのうちの幾つか又は全てを有する。 １又はそれ以上の技術的利点は、本願に添付した図面、明細書及び特許請求の範囲から、当業者に容易に理解されるであろう。

本発明並びにその特徴及び利点の更に完全な理解のために、添付の図面に関連する以下の記載を参照する。

本発明の実施例及びその利点は、図面の図１から３を参照することによって最も良く理解される。 同じ参照番号は、様々な図の同一及び対応する部分に対して使用されている。

図１は、増幅器１０にバイアス抵抗を与えるためにソース抵抗３４を用いる典型的な自己バイアス増幅器１０を表す図である。 増幅器１０は、増幅部品２０及び制御部品２４を有する。 増幅部品２０は、集積回路（ＩＣ）２６に配置され、一方、制御部品２４は、集積回路２６の外にある。

増幅部品２０は、接地トランジスタ３０及び安定／バイアス回路３２を有し、入力信号を増幅する。 トランジスタ３０は入力信号を増幅する。 安定回路３２は、ソース抵抗３４及びコンデンサ３６を有する。 ソース抵抗３４はバイアス抵抗を与える。 ドレイン電流Ｉの増大は、ソース抵抗３４の両端の電圧降下の増大を引き起こす。 電圧降下の増大は、ゲート電圧Ｖｇを減少させる。 これは、ドレイン電流のそもそもの増大を安定させうる。

制御部品２４は、制御信号に応答して増幅器１０をオン状態からオフ状態へ及びオフ状態からオン状態へ切り替える。 制御部品２４は、レベルシフタ／インバータ４０及びドレイン変調器４２を有する。 レベルシフタ／インバータ４０は、ドレイン電圧Ｖｄを整合させるよう制御信号の電圧を増大させる。 一般に、制御信号の電圧は、通常はドレイン電圧の半分のオーダーである。 レベルシフタ／インバータ４０は、また、負の制御信号を正の制御信号へ反転させる。

図２は、増幅器６０にバイアス抵抗を与えるために制御変調器８０を用いる自己バイアス増幅器６０の一実施例を表す図である。 表される実施例に従って、増幅器６０は、集積回路６４の一部を有しうる。 集積回路６４は、如何なる適切な集積回路に適用しても良く、例えばシリコン又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの如何なる適切な半導体材料を有しても良い。 一実施例に従って、集積回路６４は、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）を有しても良い。

表される実施例に従って、増幅器６０は、示されるように結合された増幅トランジスタ７０、抵抗７４、コンデンサ７６、及び制御変調器８０を有する。 増幅トランジスタ７０は、信号を増幅するよう動作可能な如何なる適切なトランジスタを有しても良い。 例えば、トランジスタ７０は、無線周波数（ＲＦ）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を有しても良い。

増幅器７０の１又はそれ以上のバイアス部品は、バイアス抵抗を与えるために使用されうる。 バイアス部品は、トランジスタ７０のソースと接地との間に、増幅トランジスタ７０に直列に配置されうる。 一実施例に従って、トランジスタ８０の抵抗は、増幅器７０にバイアス抵抗を与えるよう選択されうる。 他の実施例に従って、増幅器６０は抵抗７４を有しても良い。 抵抗７４及びトランジスタ８０の抵抗は、バイアス抵抗を与えるよう選択されうる。

バイアス抵抗は、１又はそれ以上のバイアス部品の抵抗を参照する。 この場合に、抵抗は、電流が部品を流れる場合に所望のバイアス電圧を発生させる。 バイアス抵抗は、ドレイン電流Ｉの増大がソースバイアス抵抗の両端の電圧降下の増大を引き起こすようなフィードバックを実現する。 ソースバイアス抵抗は、スイッチ８０の抵抗、又は抵抗７４に直列なスイッチ８０の抵抗を参照することができる。

表される実施例では、バイアス抵抗は、負のゲート電圧Ｖｇを発生させるよう正のソース電圧Ｖｓを起こす。 一例として、バイアス抵抗は、おおよそ、例えば２〜１０Ωというように、１２Ωより小さくても良い。 約０．７〜１．０ボルトの正のソース電圧Ｖｓは、約−０．５〜−０．７ボルトの負のゲート電圧Ｖｇを発生させるよう起動されても良い。

コンデンサ７６は、トランジスタ７０のソースに接地を与えることができる容量を有する如何なる適切なバイパスコンデンサを有しても良い。 このコンデンサは、増幅された信号の変化を小さくすることができる。 例えば、コンデンサ７６は、約２〜６ピコファラッドの容量を有しうる。 制御変調器８０は、増幅器６０を変化させるよう動作する如何なる適切なトランジスタを有しても良い。 例えば、制御変調器８０は、増幅器６０をオン状態からオフ状態及びオフ状態からオン状態へ切り替えるよう動作する電界効果トランジスタを有しても良い。 制御変調器８０は、制御信号に応答して増幅器６０を変化さえることができる。 制御信号は、増幅器６０の動作を命令する信号を参照しても良く、例えばトランジスタ−トランジスタ・ロジック（ＴＴＬ）信号などの如何なる適切な信号を有しても良い。

一実施例に従って、制御信号は、接地に対してスイッチ８０を変化させる。 従って、制御信号は、一般に、反転又は増幅される必要がない。 制御信号は、増幅器の動作を制御する制御システムによって送信されうる。 制御システムは、集積回路６４の一部であっても良く、あるいは、集積回路６４の外にあっても良い。 従って、制御変調器８０は、図１の増幅器１０の制御部品２４、例えば、インバータ４０及びドレイン変調器４２を必要とすることなく、増幅器６０を制御することができる。 従って、増幅器６０の部品点数は少ない。

変更、付加、又は削除が、本発明の適用範囲を逸脱することなく増幅器６０に行われうる。 例えば、制御トランジスタ８０又は制御変調器８０及び抵抗７４の組合せは、バイアス抵抗を与えることができる。 更に、増幅器６０の部品は、特定のニーズに従って集積又は分離されても良い。 更に、増幅器６０の動作は、ソフトウェア、ハードウェア、他のロジック、又はこれらのいずれかの適切な組合せを有する如何なる適切なロジックにより実行されても良い。 本明細書で用いられるように、「夫々」は、セットの夫々の構成要素、又はセットのサブセットの夫々の構成要素をいう。

図３は、図２の増幅器６０により信号を増幅する方法の一実施例を表すフローチャートである。 当該方法はステップ１００で開始する。 ステップ１００で、増幅器６０の制御変調器８０は制御信号を受信する。 制御信号は、制御変調器８０に増幅器６０をオンにするよう命令する。 制御変調器８０は、ステップ１０４で、制御信号に応答して増幅器６０をオンにする。

ドレイン電流Ｉは、制御変調器８０によって与えられたバイアス抵抗に従って応答を開始し、ステップ１０８で増大又は減少する。 ステップ１１０から１１６は、ドレイン電流Ｉが増大した場合の応答について示す。 バイアス抵抗の両端の電圧降下は、増大したドレイン電流Ｉに応答して、ステップ１１０で増大する。 ゲート電圧Ｖｇは、ステップ１１４で、増大した電圧降下に応答して減少する。 ドレイン電流は、ステップ１１６で、減少したゲート電圧Ｖｇに応答して減少する。 ドレイン電流のそもそもの増大は、ステップ１１８で、減少したゲート電圧Ｖｇによって安定する。

ステップ１２０から１２６は、ドレイン電流Ｉが減少した場合の応答について示す。 バイアス抵抗の両端の電圧降下は、減少したドレイン電流Ｉに応答して、ステップ１２０で減少する。 ゲート電圧Ｖｇは、ステップ１２４で、減少した電圧降下に応答して増大する。 ドレイン電流は、ステップ１２６で、減少したゲート電圧Ｖｇに応答して増大する。 ドレイン電流のそもそもの減少は、ステップ１１８で、増大したゲート電圧Ｖｇによって安定する。

制御変調器８０は、ステップ１３０で他の制御信号を受信する。 制御信号は、制御変調器８０に増幅器６０をオフにするよう命令する。 制御変調器８０は、ステップ１３４で、制御信号に応答して増幅器６０をオフにする。 増幅器６０をオフにした後、当該方法は終了する。

変更、付加、又は削除が、本発明の適用範囲を逸脱することなく当該方法に行われうる。 当該方法は、更に多くの、更に少ない、又は他のステップを有しても良い。 更に、ステップは、本発明の適用範囲を逸脱することなく如何なる適切な順序で実行されても良い。

本発明のある実施例は、１又はそれ以上の技術的利点を提供しうる。 １つの実施例の技術的利点は、増幅器の制御変調器が、当該増幅器を調整し且つ当該増幅器へバイアス抵抗を与えるために使用される点である。 １つの実施例の他の技術的利点は、前記制御変調器へ命令を与える制御信号が、接地に対して動作することができる点である。 従って、前記制御信号の電圧は、当該増幅器のドレイン電圧まで高められる必要がない。 １つの実施例の他の技術的利点は、前記制御信号の電圧が高められる必要がないので、当該増幅器の部品点数がより少なくなる点である。

本開示は、特定の実施例及び全体に関連する方法に関して記載されてきたが、その実施例及び方法の代替及び置換は当業者には明らかであろう。 従って、例となる実施形態の上記記載は、本開示を限定するものではない。 他の変更、置換及び代替も、添付の特許請求の範囲によって定められる本開示の精神及び適用範囲を逸脱することなく可能である。

増幅器にバイアス抵抗を与えるためにソース抵抗を用いる典型的な自己バイアス増幅器を表す図である。

増幅器にバイアス抵抗を与えるために制御変調器を用いる自己バイアス増幅器の一実施例を表す図である。

図２の増幅器により信号を増幅する方法に関する一実施例を表すフローチャートである。