タンク回路付高周波回路モジュール
【課題】出力電流Ｉｒｅｆがリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例する電流源を用いてリファレンス電流源を構成しても、高精度な出力電圧を得ることができるタンク回路付高周波回路モジュールを提供する。
【解決手段】高周波増幅器は、タンク回路１、増幅回路１２、バッファ回路１３、リファレンス電流源１４を備える。タンク回路１は、インダクタＬｐ、キャパシタＣｐ、および調整用抵抗器Ｒｐが並列接続されたＬＣＲ並列回路からなり、扱う高周波信号の周波数がタンク回路１の共振周波数に設定されている。このような構成とすることで、高周波信号に対して、タンク回路１のインピーダンスはＲｐとなる。ここで、調整用抵抗器Ｒｐとリファレンス電流源１４のリファレンス抵抗器Ｒｅｆとを、同一チップの同層に同じ素材で形成することで、抵抗比Ｒｐ／Ｒｒｅｆが高精度になり、この抵抗比により設定される電圧利得Ａｖが高精度になる。
【解決手段】高周波増幅器は、タンク回路１、増幅回路１２、バッファ回路１３、リファレンス電流源１４を備える。タンク回路１は、インダクタＬｐ、キャパシタＣｐ、および調整用抵抗器Ｒｐが並列接続されたＬＣＲ並列回路からなり、扱う高周波信号の周波数がタンク回路１の共振周波数に設定されている。このような構成とすることで、高周波信号に対して、タンク回路１のインピーダンスはＲｐとなる。ここで、調整用抵抗器Ｒｐとリファレンス電流源１４のリファレンス抵抗器Ｒｅｆとを、同一チップの同層に同じ素材で形成することで、抵抗比Ｒｐ／Ｒｒｅｆが高精度になり、この抵抗比により設定される電圧利得Ａｖが高精度になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はタンク回路のインピーダンスを利用するアンプ、オシレータ等のタンク回路付高周波回路モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンク回路を用いた高周波回路モジュールとして、例えば、特許文献１に示す電圧制御発振装置のようなものが各種存在する。
【０００３】
図４（Ａ）は従来のタンク回路を備えた高周波増幅器の主要構成を示す等価回路図であり、図４（Ｂ）は特許文献１に類似する従来のタンク回路を備えた発振器の主要構成を示す等価回路図である。
【０００４】
図４（Ａ）に示す高周波増幅器は、タンク回路１１、増幅回路１２、バイアス回路１３、リファレンス電流源１４を備える。
【０００５】
リファレンス電流源１４は、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆを備え、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例するリファレンス電流をバイアス回路１３に与える。バイアス回路１３はｎｐｎ型トランジスタ（以下、本明細書中において、全てのｎｐｎ型トランジスタを、単に「トランジスタ」と称する。）Ｔｒｂｉを備える。増幅回路１２は、カスコード接続されたトランジスタＴｒ０，Ｔｒｂｕを備える。トランジスタＴｒ０のベースはキャパシタＣｉ０を介して、高周波信号入力端子１０に接続する。トランジスタＴｒｂｕのベースにはバイアス電圧入力端子が接続し、トランジスタＴｒｂｕのコレクタにはタンク回路１１を介して駆動電圧入力端子が接続する。
【０００６】
タンク回路１１は、インダクタＬｐ０とキャパシタＣｐ０とを並列接続してなり、ＬＣ並列回路の一方端がトランジスタＴｒｂｕのコレクタに接続し、他方端が駆動電圧入力端子に接続する。
【０００７】
このような高周波回路モジュールでは、トランジスタＴｒ０のバイアス電流をＩｂｉａｓとし、リファレンス電流源１４の出力電流値をＩｒｅｆとすると、式（１）で表すことができる。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ここで、ａはトランジスタＴｒ０とトランジスタＴｒｂｉとのサイズ比であり、トランジスタＴｒ０のエミッタ面積をＳｅ（Ｔｒ０）とし、トランジスタＴｒｂｉのエミッタ面積をＳｅ（Ｔｒｂｉ）とすると、
【００１０】
【数２】
【００１１】
により決定される。
【００１２】
この際、
【００１３】
【数３】
【００１４】
となるように、トランジスタＴｒ０のベースとトランジスタＴｒｂｉのベースとの間に接続される抵抗器Ｒｂ１，Ｒｂ２の抵抗値を設定することで、トランジスタＴｒ０とトランジスタＴｒｂｉとによるカレントミラー回路が構成される。
【００１５】
一方、高周波増幅器の電圧利得Ａｖは、トランジスタＴｒ０の相互コンダクタンスをｇｍとし、タンク回路１１のインピーダンスをＺｔａｎｋとすると、
【００１６】
【数４】
【００１７】
ここで、トランジスタＴｒ０の相互コンダクタンスｇｍは、電荷をｑ、ボルツマン係数をｋ、絶対温度をＴとすると、
【００１８】
【数５】
【００１９】
で表され、式（１），（３）を式（２）に代入すると、電圧利得Ａｖは、
【００２０】
【数６】
【００２１】
となる。
【００２２】
また、図４（Ｂ）に示す発振器は、タンク回路１１Ａ，１１Ｂ、差動回路１５、バイアス回路１６、リファレンス電流源１４を備える。
【００２３】
リファレンス電流源１４は、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆを備え、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例するリファレンス電流をバイアス回路１６に与える。バイアス回路１６はトランジスタＴｒｂｉを備える。差動回路１５は、互いにエミッタが接続するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を備える。このエミッタ接続点がトランジスタＴｒ１０のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ１０のエミッタがグランドに接続する。トランジスタＴｒ１のベースはトランジスタＴｒ２のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ２のベースはトランジスタＴｒ１のコレクタに接続する。トランジスタＴｒ１０のベースはトランジスタＴｒｂｉのベース−コレクタ接続点に接続する。
【００２４】
タンク回路１１Ａは、インダクタＬｐ０１とキャパシタＣｐ０１との並列回路からなり、一方端がトランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの接続点に接続し、他方端が駆動電圧入力端子に接続する。タンク回路１１Ｂは、インダクタＬｐ０２とキャパシタＣｐ０２との並列回路からなり、一方端がトランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点に接続し、他方端が駆動電圧入力端子に接続する。
【００２５】
また、トランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの接続点と、トランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点との間が出力端子２１となる。
【００２６】
このような高周波回路モジュールでは、トランジスタＴｒ１０のバイアス電流をＩｂｉａｓとし、リファレンス電流源１４の出力電流値をＩｒｅｆとすると、式（５）で表すことができる。
【００２７】
【数７】
【００２８】
ここで、ｂはトランジスタＴｒ１０とトランジスタＴｒｂｉとのサイズ比であり、トランジスタＴｒ１０のエミッタ面積をＳｅ（Ｔｒ１０）とし、トランジスタＴｒｂｉのエミッタ面積をＳｅ（Ｔｒｂｉ）とすると、
【００２９】
【数８】
【００３０】
により決定される。
【００３１】
そして、タンク回路１１Ａ，１１ＢのインピーダンスをＺｔａｎｋとすると、発振器の出力電圧Ｖｏｕｔは、
【００３２】
【数９】
【００３３】
となる。したがって、式（５）、（６）より、出力電圧Ｖｏｕｔは、
【００３４】
【数１０】
【００３５】
となる。
【特許文献１】特開２００１−１１１３４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
ところが、図４（Ａ）に示した高周波増幅器のリファレンス電流源１４を、カスコードカレントミラー回路を備えたＰＴＡＴ電流源等の、出力電流Ｉｒｅｆがリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例する電流源で構成すると、出力電流Ｉｒｅｆは、
【００３７】
【数１１】
【００３８】
で表される。なお、ｃは高精度な定数である。そして、この式（８）を式（４）に代入すると、高周波増幅器の電圧利得Ａｖは、
【００３９】
【数１２】
【００４０】
となる。
【００４１】
ここで、ａは各回路素子の相対的な比を表すパラメータであるので、本モジュールを備える高周波増幅器を同一ＩＣ内に集積化した場合には、ａは高精度に実現される。また、ｃに温度特性を持たせることも可能であり、式（９）のＴを打ち消すことが可能である。しかしながら、タンク回路のインピーダンスＺｔａｎｋとリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆとの絶対値のバラツキは一般的に大きく、Ｚｔａｎｋ／Ｒｒｅｆのバラツキも大きくなる。このため、図４（Ａ）に示すような従来の高周波増幅器では、電圧利得Ａｖのバラツキも大きくなり、出力振幅を高精度にすることが困難である。
【００４２】
また、図４（Ｂ）に示した発振器のリファレンス電流源１４を、前述と同様の出力電流Ｉｒｅｆがリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例する電流源で構成すると、前述の高周波増幅器の場合と同様に、出力電流Ｉｒｅｆは、
【００４３】
【数１３】
【００４４】
となる。なお、ｃは高精度な定数である。この式（１０）を式（７）に代入すると、発振器の出力電圧Ｖｏｕｔは、
【００４５】
【数１４】
【００４６】
となる。
【００４７】
ここで、前述のように、ｂ、ｃは高精度な定数であるが、タンク回路のインピーダンスＺｔａｎｋとリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆとの絶対値のバラツキは一般的に大きく、Ｚｔａｎｋ／Ｒｒｅｆのバラツキも大きくなる。このため、図４（Ｂ）に示すような従来の発振器では、出力電圧Ｖｏｕｔのバラツキも大きくなり、高精度にすることが困難である。
【００４８】
したがって、本発明の目的は、出力電流Ｉｒｅｆがリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例する電流源を用いてリファレンス電流源を構成する場合に、高精度な出力電圧を得ることができるタンク回路付高周波回路モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
この発明は、インダクタとキャパシタとが並列接続されたタンク回路と、該タンク回路のインピーダンスとバイアス電流とに基づき所定電圧を出力する高周波回路と、リファレンス抵抗器を備え、該リファレンス抵抗器の抵抗値に反比例するリファレンス電流を前記バイアス回路に与えるリファレンス電流源と、リファレンス電流に基づいてバイアス電流を設定するバイアス回路と、を備えたタンク回路付高周波回路モジュールにおいて、タンク回路に、インダクタおよびキャパシタに並列接続する調整用抵抗器を備え、該調整用抵抗器の抵抗値とリファレンス抵抗器の抵抗値との相対比を略一定にするように、両抵抗器を形成することを特徴としている。
【００５０】
また、この発明は、インダクタとキャパシタとが並列接続されたタンク回路と、該タンク回路のインピーダンスとバイアス電流とに基づき所定電圧を出力する高周波回路と、リファレンス抵抗器を備え、該リファレンス抵抗器の抵抗値に反比例するリファレンス電流を前記バイアス回路に与えるリファレンス電流源と、リファレンス電流に基づいてバイアス電流を設定するバイアス回路と、を備えたタンク回路付高周波回路モジュールにおいて、タンク回路に、インダクタおよびキャパシタに並列接続する調整用抵抗器を備え、調整用抵抗器とリファレンス抵抗器とを同一チップの同層に同じ素材で形成することを特徴としている。
【００５１】
この構成により、タンク回路の共振周波数では、タンク回路のインピーダンスＺｔａｎｋが調整用抵抗器Ｒｐの値に略一致する。したがって、前述の式（９）、（１１）に示す電圧利得Ａｖや出力電圧Ｖｏｕｔのバラツキは、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆの抵抗値と調整用抵抗器Ｒｐの抵抗値との比に大きく依存する。ここで、リファレンス抵抗器と調整用抵抗器とを同一チップの同層で同一素材により形成することで、リファレンス抵抗器の抵抗値と調整用抵抗器の抵抗値との相対比は高精度で一定に決定される。ここで、相似比とは、各抵抗器の抵抗値のバラツキの度合いや傾向の類似性を示すものであり、相似比が高精度で一定な場合ほど、各抵抗器のバラツキ度合いや傾向が一致する。
【００５２】
したがって、電圧利得Ａｖや出力電圧Ｖｏｕｔが高精度になる。
【発明の効果】
【００５３】
この発明によれば、タンク回路のインダクタとキャパシタとに、リファレンス電流源のリファレンス抵抗器に対して相対比が略一定な抵抗器を挿入することで、電圧利得や出力電圧のバラツキを抑制し、安定した出力振幅を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明の第１の実施形態に係るタンク回路付高周波回路モジュールについて図１、図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールである高周波増幅器の主要構成を示す等価回路図である。
【００５５】
図１に示す高周波増幅器は、タンク回路１、増幅回路１２、バイアス回路１３、リファレンス電流源１４を備える。
【００５６】
リファレンス電流源１４は、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆを備え、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例するリファレンス電流Ｉｒｅｆを出力する。すなわち、リファレンス電流Ｉｒｅｆは、
【００５７】
【数１５】
【００５８】
となる。
バイアス回路１３はトランジスタＴｒｂｉを備え、トランジスタＴｒｂｉのコレクタがリファレンス電流源１４に接続し、エミッタがグランドに接続する。トランジスタＴｒｂｉのベースは抵抗器Ｒｂ１を介して自身（トランジスタＴｒｂｉ）のコレクタに接続する。また、トランジスタＴｒｂｉコレクタと抵抗器Ｒｂ１との接続点は、抵抗器Ｒｂ２を介して増幅回路１２に接続する。
【００５９】
本発明の「高周波回路」に相当する増幅回路１２は、カスコード接続されたトランジスタＴｒ０，Ｔｒｂｕを備える。トランジスタＴｒ０のコレクタがトランジスタＴｒｂｕのエミッタに接続し、トランジスタＴｒ０のエミッタがグランドに接続し、トランジスタＴｒｂｕのコレクタがタンク回路１および出力端子２０に接続する。トランジスタＴｒ０のベースはバイアス回路１３の抵抗器Ｒｂ２に接続する。この構成により、増幅回路１２のトランジスタＴｒ０とバイアス回路１３のトランジスタＴｒｂｉとがカレントミラー回路を構成する。
【００６０】
また、トランジスタＴｒ０のベースは、キャパシタＣｉ０を介して、高周波信号入力端子１０に接続する。トランジスタＴｒｂｕのベースにはバイアス電圧入力端子４０が接続し、トランジスタＴｒｂｕのコレクタにはタンク回路１を介して駆動電圧入力端子３０が接続する。
【００６１】
本実施形態の特徴であるタンク回路１は、インダクタＬｐとキャパシタＣｐと調整用抵抗器Ｒｐとを並列接続してなるＬＣＲ並列回路であり、一方端がトランジスタＴｒｂｕのコレクタに接続し、他方端が駆動電圧入力端子３０に接続する。この構成により、タンク回路１のインピーダンスＺｔａｎｋは、
【００６２】
【数１６】
【００６３】
（ωは高周波信号の角周波数）
となる。
【００６４】
このような構成の高周波増幅回路では、増幅回路１２のトランジスタＴｒｂｕにバイアス電圧Ｖ入力端子４０からバイアス電圧Ｖｂｉａｓが供給され、駆動電圧入力端子から駆動電圧Ｖｄｄが供給されることで、増幅回路１２の各トランジスタＴｒ０とＴｒｂｉが駆動する。
【００６５】
バイアス回路１３のトランジスタＴｒｂｉと、増幅回路１２のトランジスタＴｒ０とでカレントミラーが形成されており、トランジスタＴｒ０には、リファレンス電流Ｉｒｅｆにより設定されるバイアス電流Ｉｂｉａｓが流れる。このバイアス電流Ｉｂｉａｓと、タンク回路１のインピーダンスＺｔａｎｋとにより、前述の式（４）に示すように、電圧利得Ａｖが決定され、増幅回路１２は、高周波信号入力端子１０から入力される高周波信号を電圧利得Ａｖで増幅して、出力端子２０から出力する。
【００６６】
ここで、タンク回路１の共振周波数は、増幅する高周波信号の周波数に略一致するように設定されており、その周波数でのタンク回路１のインピーダンスＺｔａｎｋは、
【００６７】
【数１７】
【００６８】
となる。
【００６９】
これにより、電圧利得Ａｖは、式（４）、（１２）、（１４）より、
【００７０】
【数１８】
【００７１】
となる。ａはトランジスタサイズ比であり、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールが備えられた高周波増幅器を１チップの高周波モジュールとして形成すれば、高精度に決定される。また、ｄは高精度に設定される定数である。
【００７２】
ここで、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆと調整用抵抗器Ｒｐとの抵抗値の相対比が略一定となるように、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆと調整用抵抗器Ｒｐとを形成する。例えば、前記１チップの高周波モジュールの同層に同じ素材で形成する。
【００７３】
これにより、Ｒｐ／Ｒｒｅｆは高精度に決定される。この結果、各構成要素が高精度に設定されることにより、電圧利得Ａｖも高精度に設定され、出力振幅を安定化させることができる。
【００７４】
次に、本実施形態の高周波増幅器を用いたシミュレーション結果について、図２を参照して説明する。
図２は、少なくともインダクタとキャパシタとの並列回路を有するタンク回路を備えた高周波増幅器のコーナ解析結果を示す図であり、図２（Ａ）が本実施形態の高周波増幅器を示す。また、図２（Ｂ）はタンク回路内に抵抗を有さない本発明の従来技術（図４（Ａ）参照）の高周波増幅器を示し、図２（Ｃ）はタンク回路を構成するインダクタに抵抗器を直列接続した高周波増幅器を示す。なお、図２において、Ｓｌｏｗ曲線は、高周波増幅器を構成する各回路素子の素子値が全て大きくなる方向（トランジスタのｇｍが小さくなる方向）にずれた場合を示し、Ｆａｓｔ曲線は、高周波増幅器を構成する各回路素子の素子値が全て小さくなる方向（トランジスタのｇｍが大きくなる方向）にずれた場合を示す。また、Ｔｙｐｉｃａｌ曲線は、高周波増幅器を構成する各回路素子の素子値が規格値である場合を示す。
【００７５】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各回路素子の素子値にバラツキがあることで、所定周波数帯域内において電圧ゲインのバラツキが少なからず発生する。例えば、５ＧＨｚ〜８ＧＨｚの周波数帯域において、従来例に相当する高周波増幅器では、図２（Ｂ）に示すように、最小で約０．２ｄＢであり最大で約６ｄＢの電圧ゲインバラツキが発生する。また、比較例である高周波増幅器では、図２（Ｃ）に示すように、最小で約１ｄＢであり最大で約５．５ｄＢの電圧ゲインバラツキが発生する。
【００７６】
一方、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールを備えた高周波増幅器では、図２（Ａ）に示すように、最小でバラツキは殆ど発生せず、最大でも約３ｄＢしかバラツキが発生しない。
【００７７】
このように、本実施形態の高周波増幅器では、素子値のバラツキによる出力電圧のバラツキを大幅に減少することができる。また、本実施形態の高周波増幅器は、従来技術を含む他の構成の高周波増幅器と比較して、特性バラツキの抑制効果が広い周波数帯域にまで及ぶ。これにより、従来よりも広周波数帯域で安定した出力電圧特性を得ることができる。
【００７８】
次に、第２の実施形態に係るタンク回路付高周波回路モジュールについて、図３を参照して説明する。
図３は、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールである高周波発振器の主要構成を示す回路図である。
図３に示す高周波発振器は、タンク回路１Ａ，１Ｂ、差動回路１５、バイアス回路１６、リファレンス電流源１４を備える。
【００７９】
リファレンス電流源１４は、リファレンス抵抗器Ｒｒを備え、リファレンス抵抗器Ｒｒに反比例するリファレンス電流Ｉｒｅｆを出力する。
【００８０】
バイアス回路１６はトランジスタＴｒｂｉを備え、トランジスタＴｒｂｉのコレクタがリファレンス電流源１４に接続し、エミッタがグランドに接続する。トランジスタＴｒｂｉのベースはコレクタに接続し、この接続点は差動回路１５に接続する。
【００８１】
本発明の「高周波回路」に相当する差動回路１５は、互いにエミッタが接続するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を備える。このエミッタ接続点がトランジスタＴｒ１０のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ１０のエミッタがグランドに接続する。トランジスタＴｒ１のベースはトランジスタＴｒ２のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ２のベースはトランジスタＴｒ１のコレクタに接続する。トランジスタＴｒ１０のベースはトランジスタＴｒｂｉのベース−コレクタ接続点に接続する。
【００８２】
本実施形態の特徴であるタンク回路１Ａは、インダクタＬｐ１とキャパシタＣｐ１と調整用抵抗器Ｒｐ１とが並列接続するＬＣＲ並列回路からなり、一方端がトランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの接続点に接続し、他方端が駆動電圧入力端子３１に接続する。タンク回路１Ｂは、インダクタＬｐ２とキャパシタＣｐ２と調整用抵抗器Ｒｐ２とが並列接続するＬＣＲ並列回路からなり、一方端がトランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点に接続し、他方端が駆動電圧入力端子３１に接続する。さらに、タンク回路１Ａを構成する各構成要素と、タンク回路１Ｂを構成する各構成要素とは、同じに設定される。具体的に、タンク回路１ＡのインダクタＬｐ１とタンク回路１ＢのインダクタＬｐ２とは同じ特性であり、タンク回路１ＡのキャパシタＣｐ１とタンク回路１ＢのキャパシタＣｐ２とは同じ特性であり、タンク回路１Ａの調整用抵抗器Ｒｐ１とタンク回路１Ｂの調整用抵抗器Ｒｐ２とは同じ特性である。
【００８３】
この構成により、タンク回路１ＡのインピーダンスＺｔａｎｋ１は、
【００８４】
【数１９】
【００８５】
となり、
タンク回路１ＢのインピーダンスＺｔａｎｋ２は、
【００８６】
【数２０】
【００８７】
（ωは高周波信号の角周波数）
となる。これらタンク回路１ＡのインピーダンスＺｔａｎｋ１とタンク回路１ＢのインピーダンスＺｔａｎｋ２とは同じインピーダンスＺｔａｎｋとなる。
【００８８】
また、トランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの接続点と、トランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点との間が出力端子２１となる。
【００８９】
このような高周波発振器では、駆動電圧入力端子３１から駆動電圧Ｖｄｄが供給されて、トランジスタＴｒ１０にバイアス電流Ｉｂｉａｓが流れることにより、差動回路１５のトランジスタＴｒ１０が駆動する。差動回路１５のトランジスタＴｒ１０とバイアス回路１６のトランジスタＴｒｂｉとはカレントミラーを構成しており、バイアス電流Ｉｂｉａｓは、バイアス回路１６にリファレンス電流源１４から供給されるリファレンス電流Ｉｒｅｆにより設定される。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は駆動電圧Ｖｄｄが供給されることにより差動し、出力端子２１から所定周波数の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔは、リファレンス電流Ｉｒｅｆすなわちリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆにより設定されるバイアス電流Ｉｂｉａｓと、タンク回路１Ａ，１ＢのインピーダンスＺｔａｎｋとにより、式（１１）に示すように決定する。
【００９０】
ここで、タンク回路１Ａ，１Ｂの共振周波数は、出力信号の周波数、すなわち発振周波数に一致するように設定されており、その周波数でのタンク回路１Ａ，１ＢのインピーダンスＺｔａｎｋは、
【００９１】
【数２１】
【００９２】
となる。すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔは、式（１１）、（１９）より
【００９３】
【数２２】
【００９４】
となる。ここで、ｃは定数であり、一般に高精度に設定される。また、ｂは前述のトランジスタサイズ比であって、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールを備えた高周波増幅器を１チップの高周波モジュールとして形成すれば高精度に決定される。
【００９５】
ここで、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆと調整用抵抗器Ｒｐ１，Ｒｐ２との抵抗値の相対比が略一定となるように、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆと調整用抵抗器Ｒｐ１，Ｒｐ２とを形成する。例えば、前記１チップの高周波モジュールの同層に同じ素材で形成する。
【００９６】
これにより、Ｒｃ／Ｒｒｅｆは高精度に決定される。この結果、第１の実施形態と同様に各構成要素が高精度に設定されることにより、出力電圧Ｖｏｕｔも高精度に設定され、出力振幅を安定化させることができる。
【００９７】
なお、各実施形態では、高周波増幅器と高周波発振器とを例に説明したが、タンク回路を用いた高周波回路モジュールであれば、前述の構成を適用することができる。また、各実施形態では、ＰＴＡＴ電流源を例に示したが、バンドギャップリファレンス回路のように、電流源内の特定抵抗器の抵抗値に出力電流が反比例する電流源であれば、前述の構成を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１の実施形態の高周波増幅器の主要構成を示す回路図である。
【図２】本実施形態および従来のタンク回路を備えた高周波増幅器のコーナ解析結果を示す図である。
【図３】第２の実施形態の高周波発振器の主要構成を示す回路図である。
【図４】従来のタンク回路を備えた高周波増幅器の主要構成を示す回路図、および従来のタンク回路を備えた発振器の主要構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ，１１，１１Ａ，１１Ｂ−タンク回路、１２−増幅回路、１３，１６−バイアス回路、１４−リファレンス電流源、１５−差動回路、１０−高周波信号入力端子、２０、２１−出力端子、３０，３１−駆動電圧入力端子、４０−バイアス電圧入力端子
【技術分野】
【０００１】
この発明はタンク回路のインピーダンスを利用するアンプ、オシレータ等のタンク回路付高周波回路モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、タンク回路を用いた高周波回路モジュールとして、例えば、特許文献１に示す電圧制御発振装置のようなものが各種存在する。
【０００３】
図４（Ａ）は従来のタンク回路を備えた高周波増幅器の主要構成を示す等価回路図であり、図４（Ｂ）は特許文献１に類似する従来のタンク回路を備えた発振器の主要構成を示す等価回路図である。
【０００４】
図４（Ａ）に示す高周波増幅器は、タンク回路１１、増幅回路１２、バイアス回路１３、リファレンス電流源１４を備える。
【０００５】
リファレンス電流源１４は、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆを備え、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例するリファレンス電流をバイアス回路１３に与える。バイアス回路１３はｎｐｎ型トランジスタ（以下、本明細書中において、全てのｎｐｎ型トランジスタを、単に「トランジスタ」と称する。）Ｔｒｂｉを備える。増幅回路１２は、カスコード接続されたトランジスタＴｒ０，Ｔｒｂｕを備える。トランジスタＴｒ０のベースはキャパシタＣｉ０を介して、高周波信号入力端子１０に接続する。トランジスタＴｒｂｕのベースにはバイアス電圧入力端子が接続し、トランジスタＴｒｂｕのコレクタにはタンク回路１１を介して駆動電圧入力端子が接続する。
【０００６】
タンク回路１１は、インダクタＬｐ０とキャパシタＣｐ０とを並列接続してなり、ＬＣ並列回路の一方端がトランジスタＴｒｂｕのコレクタに接続し、他方端が駆動電圧入力端子に接続する。
【０００７】
このような高周波回路モジュールでは、トランジスタＴｒ０のバイアス電流をＩｂｉａｓとし、リファレンス電流源１４の出力電流値をＩｒｅｆとすると、式（１）で表すことができる。
【０００８】
【数１】
【０００９】
ここで、ａはトランジスタＴｒ０とトランジスタＴｒｂｉとのサイズ比であり、トランジスタＴｒ０のエミッタ面積をＳｅ（Ｔｒ０）とし、トランジスタＴｒｂｉのエミッタ面積をＳｅ（Ｔｒｂｉ）とすると、
【００１０】
【数２】
【００１１】
により決定される。
【００１２】
この際、
【００１３】
【数３】
【００１４】
となるように、トランジスタＴｒ０のベースとトランジスタＴｒｂｉのベースとの間に接続される抵抗器Ｒｂ１，Ｒｂ２の抵抗値を設定することで、トランジスタＴｒ０とトランジスタＴｒｂｉとによるカレントミラー回路が構成される。
【００１５】
一方、高周波増幅器の電圧利得Ａｖは、トランジスタＴｒ０の相互コンダクタンスをｇｍとし、タンク回路１１のインピーダンスをＺｔａｎｋとすると、
【００１６】
【数４】
【００１７】
ここで、トランジスタＴｒ０の相互コンダクタンスｇｍは、電荷をｑ、ボルツマン係数をｋ、絶対温度をＴとすると、
【００１８】
【数５】
【００１９】
で表され、式（１），（３）を式（２）に代入すると、電圧利得Ａｖは、
【００２０】
【数６】
【００２１】
となる。
【００２２】
また、図４（Ｂ）に示す発振器は、タンク回路１１Ａ，１１Ｂ、差動回路１５、バイアス回路１６、リファレンス電流源１４を備える。
【００２３】
リファレンス電流源１４は、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆを備え、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例するリファレンス電流をバイアス回路１６に与える。バイアス回路１６はトランジスタＴｒｂｉを備える。差動回路１５は、互いにエミッタが接続するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を備える。このエミッタ接続点がトランジスタＴｒ１０のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ１０のエミッタがグランドに接続する。トランジスタＴｒ１のベースはトランジスタＴｒ２のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ２のベースはトランジスタＴｒ１のコレクタに接続する。トランジスタＴｒ１０のベースはトランジスタＴｒｂｉのベース−コレクタ接続点に接続する。
【００２４】
タンク回路１１Ａは、インダクタＬｐ０１とキャパシタＣｐ０１との並列回路からなり、一方端がトランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの接続点に接続し、他方端が駆動電圧入力端子に接続する。タンク回路１１Ｂは、インダクタＬｐ０２とキャパシタＣｐ０２との並列回路からなり、一方端がトランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点に接続し、他方端が駆動電圧入力端子に接続する。
【００２５】
また、トランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの接続点と、トランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点との間が出力端子２１となる。
【００２６】
このような高周波回路モジュールでは、トランジスタＴｒ１０のバイアス電流をＩｂｉａｓとし、リファレンス電流源１４の出力電流値をＩｒｅｆとすると、式（５）で表すことができる。
【００２７】
【数７】
【００２８】
ここで、ｂはトランジスタＴｒ１０とトランジスタＴｒｂｉとのサイズ比であり、トランジスタＴｒ１０のエミッタ面積をＳｅ（Ｔｒ１０）とし、トランジスタＴｒｂｉのエミッタ面積をＳｅ（Ｔｒｂｉ）とすると、
【００２９】
【数８】
【００３０】
により決定される。
【００３１】
そして、タンク回路１１Ａ，１１ＢのインピーダンスをＺｔａｎｋとすると、発振器の出力電圧Ｖｏｕｔは、
【００３２】
【数９】
【００３３】
となる。したがって、式（５）、（６）より、出力電圧Ｖｏｕｔは、
【００３４】
【数１０】
【００３５】
となる。
【特許文献１】特開２００１−１１１３４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
ところが、図４（Ａ）に示した高周波増幅器のリファレンス電流源１４を、カスコードカレントミラー回路を備えたＰＴＡＴ電流源等の、出力電流Ｉｒｅｆがリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例する電流源で構成すると、出力電流Ｉｒｅｆは、
【００３７】
【数１１】
【００３８】
で表される。なお、ｃは高精度な定数である。そして、この式（８）を式（４）に代入すると、高周波増幅器の電圧利得Ａｖは、
【００３９】
【数１２】
【００４０】
となる。
【００４１】
ここで、ａは各回路素子の相対的な比を表すパラメータであるので、本モジュールを備える高周波増幅器を同一ＩＣ内に集積化した場合には、ａは高精度に実現される。また、ｃに温度特性を持たせることも可能であり、式（９）のＴを打ち消すことが可能である。しかしながら、タンク回路のインピーダンスＺｔａｎｋとリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆとの絶対値のバラツキは一般的に大きく、Ｚｔａｎｋ／Ｒｒｅｆのバラツキも大きくなる。このため、図４（Ａ）に示すような従来の高周波増幅器では、電圧利得Ａｖのバラツキも大きくなり、出力振幅を高精度にすることが困難である。
【００４２】
また、図４（Ｂ）に示した発振器のリファレンス電流源１４を、前述と同様の出力電流Ｉｒｅｆがリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例する電流源で構成すると、前述の高周波増幅器の場合と同様に、出力電流Ｉｒｅｆは、
【００４３】
【数１３】
【００４４】
となる。なお、ｃは高精度な定数である。この式（１０）を式（７）に代入すると、発振器の出力電圧Ｖｏｕｔは、
【００４５】
【数１４】
【００４６】
となる。
【００４７】
ここで、前述のように、ｂ、ｃは高精度な定数であるが、タンク回路のインピーダンスＺｔａｎｋとリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆとの絶対値のバラツキは一般的に大きく、Ｚｔａｎｋ／Ｒｒｅｆのバラツキも大きくなる。このため、図４（Ｂ）に示すような従来の発振器では、出力電圧Ｖｏｕｔのバラツキも大きくなり、高精度にすることが困難である。
【００４８】
したがって、本発明の目的は、出力電流Ｉｒｅｆがリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例する電流源を用いてリファレンス電流源を構成する場合に、高精度な出力電圧を得ることができるタンク回路付高周波回路モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
この発明は、インダクタとキャパシタとが並列接続されたタンク回路と、該タンク回路のインピーダンスとバイアス電流とに基づき所定電圧を出力する高周波回路と、リファレンス抵抗器を備え、該リファレンス抵抗器の抵抗値に反比例するリファレンス電流を前記バイアス回路に与えるリファレンス電流源と、リファレンス電流に基づいてバイアス電流を設定するバイアス回路と、を備えたタンク回路付高周波回路モジュールにおいて、タンク回路に、インダクタおよびキャパシタに並列接続する調整用抵抗器を備え、該調整用抵抗器の抵抗値とリファレンス抵抗器の抵抗値との相対比を略一定にするように、両抵抗器を形成することを特徴としている。
【００５０】
また、この発明は、インダクタとキャパシタとが並列接続されたタンク回路と、該タンク回路のインピーダンスとバイアス電流とに基づき所定電圧を出力する高周波回路と、リファレンス抵抗器を備え、該リファレンス抵抗器の抵抗値に反比例するリファレンス電流を前記バイアス回路に与えるリファレンス電流源と、リファレンス電流に基づいてバイアス電流を設定するバイアス回路と、を備えたタンク回路付高周波回路モジュールにおいて、タンク回路に、インダクタおよびキャパシタに並列接続する調整用抵抗器を備え、調整用抵抗器とリファレンス抵抗器とを同一チップの同層に同じ素材で形成することを特徴としている。
【００５１】
この構成により、タンク回路の共振周波数では、タンク回路のインピーダンスＺｔａｎｋが調整用抵抗器Ｒｐの値に略一致する。したがって、前述の式（９）、（１１）に示す電圧利得Ａｖや出力電圧Ｖｏｕｔのバラツキは、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆの抵抗値と調整用抵抗器Ｒｐの抵抗値との比に大きく依存する。ここで、リファレンス抵抗器と調整用抵抗器とを同一チップの同層で同一素材により形成することで、リファレンス抵抗器の抵抗値と調整用抵抗器の抵抗値との相対比は高精度で一定に決定される。ここで、相似比とは、各抵抗器の抵抗値のバラツキの度合いや傾向の類似性を示すものであり、相似比が高精度で一定な場合ほど、各抵抗器のバラツキ度合いや傾向が一致する。
【００５２】
したがって、電圧利得Ａｖや出力電圧Ｖｏｕｔが高精度になる。
【発明の効果】
【００５３】
この発明によれば、タンク回路のインダクタとキャパシタとに、リファレンス電流源のリファレンス抵抗器に対して相対比が略一定な抵抗器を挿入することで、電圧利得や出力電圧のバラツキを抑制し、安定した出力振幅を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明の第１の実施形態に係るタンク回路付高周波回路モジュールについて図１、図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールである高周波増幅器の主要構成を示す等価回路図である。
【００５５】
図１に示す高周波増幅器は、タンク回路１、増幅回路１２、バイアス回路１３、リファレンス電流源１４を備える。
【００５６】
リファレンス電流源１４は、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆを備え、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆに反比例するリファレンス電流Ｉｒｅｆを出力する。すなわち、リファレンス電流Ｉｒｅｆは、
【００５７】
【数１５】
【００５８】
となる。
バイアス回路１３はトランジスタＴｒｂｉを備え、トランジスタＴｒｂｉのコレクタがリファレンス電流源１４に接続し、エミッタがグランドに接続する。トランジスタＴｒｂｉのベースは抵抗器Ｒｂ１を介して自身（トランジスタＴｒｂｉ）のコレクタに接続する。また、トランジスタＴｒｂｉコレクタと抵抗器Ｒｂ１との接続点は、抵抗器Ｒｂ２を介して増幅回路１２に接続する。
【００５９】
本発明の「高周波回路」に相当する増幅回路１２は、カスコード接続されたトランジスタＴｒ０，Ｔｒｂｕを備える。トランジスタＴｒ０のコレクタがトランジスタＴｒｂｕのエミッタに接続し、トランジスタＴｒ０のエミッタがグランドに接続し、トランジスタＴｒｂｕのコレクタがタンク回路１および出力端子２０に接続する。トランジスタＴｒ０のベースはバイアス回路１３の抵抗器Ｒｂ２に接続する。この構成により、増幅回路１２のトランジスタＴｒ０とバイアス回路１３のトランジスタＴｒｂｉとがカレントミラー回路を構成する。
【００６０】
また、トランジスタＴｒ０のベースは、キャパシタＣｉ０を介して、高周波信号入力端子１０に接続する。トランジスタＴｒｂｕのベースにはバイアス電圧入力端子４０が接続し、トランジスタＴｒｂｕのコレクタにはタンク回路１を介して駆動電圧入力端子３０が接続する。
【００６１】
本実施形態の特徴であるタンク回路１は、インダクタＬｐとキャパシタＣｐと調整用抵抗器Ｒｐとを並列接続してなるＬＣＲ並列回路であり、一方端がトランジスタＴｒｂｕのコレクタに接続し、他方端が駆動電圧入力端子３０に接続する。この構成により、タンク回路１のインピーダンスＺｔａｎｋは、
【００６２】
【数１６】
【００６３】
（ωは高周波信号の角周波数）
となる。
【００６４】
このような構成の高周波増幅回路では、増幅回路１２のトランジスタＴｒｂｕにバイアス電圧Ｖ入力端子４０からバイアス電圧Ｖｂｉａｓが供給され、駆動電圧入力端子から駆動電圧Ｖｄｄが供給されることで、増幅回路１２の各トランジスタＴｒ０とＴｒｂｉが駆動する。
【００６５】
バイアス回路１３のトランジスタＴｒｂｉと、増幅回路１２のトランジスタＴｒ０とでカレントミラーが形成されており、トランジスタＴｒ０には、リファレンス電流Ｉｒｅｆにより設定されるバイアス電流Ｉｂｉａｓが流れる。このバイアス電流Ｉｂｉａｓと、タンク回路１のインピーダンスＺｔａｎｋとにより、前述の式（４）に示すように、電圧利得Ａｖが決定され、増幅回路１２は、高周波信号入力端子１０から入力される高周波信号を電圧利得Ａｖで増幅して、出力端子２０から出力する。
【００６６】
ここで、タンク回路１の共振周波数は、増幅する高周波信号の周波数に略一致するように設定されており、その周波数でのタンク回路１のインピーダンスＺｔａｎｋは、
【００６７】
【数１７】
【００６８】
となる。
【００６９】
これにより、電圧利得Ａｖは、式（４）、（１２）、（１４）より、
【００７０】
【数１８】
【００７１】
となる。ａはトランジスタサイズ比であり、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールが備えられた高周波増幅器を１チップの高周波モジュールとして形成すれば、高精度に決定される。また、ｄは高精度に設定される定数である。
【００７２】
ここで、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆと調整用抵抗器Ｒｐとの抵抗値の相対比が略一定となるように、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆと調整用抵抗器Ｒｐとを形成する。例えば、前記１チップの高周波モジュールの同層に同じ素材で形成する。
【００７３】
これにより、Ｒｐ／Ｒｒｅｆは高精度に決定される。この結果、各構成要素が高精度に設定されることにより、電圧利得Ａｖも高精度に設定され、出力振幅を安定化させることができる。
【００７４】
次に、本実施形態の高周波増幅器を用いたシミュレーション結果について、図２を参照して説明する。
図２は、少なくともインダクタとキャパシタとの並列回路を有するタンク回路を備えた高周波増幅器のコーナ解析結果を示す図であり、図２（Ａ）が本実施形態の高周波増幅器を示す。また、図２（Ｂ）はタンク回路内に抵抗を有さない本発明の従来技術（図４（Ａ）参照）の高周波増幅器を示し、図２（Ｃ）はタンク回路を構成するインダクタに抵抗器を直列接続した高周波増幅器を示す。なお、図２において、Ｓｌｏｗ曲線は、高周波増幅器を構成する各回路素子の素子値が全て大きくなる方向（トランジスタのｇｍが小さくなる方向）にずれた場合を示し、Ｆａｓｔ曲線は、高周波増幅器を構成する各回路素子の素子値が全て小さくなる方向（トランジスタのｇｍが大きくなる方向）にずれた場合を示す。また、Ｔｙｐｉｃａｌ曲線は、高周波増幅器を構成する各回路素子の素子値が規格値である場合を示す。
【００７５】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、各回路素子の素子値にバラツキがあることで、所定周波数帯域内において電圧ゲインのバラツキが少なからず発生する。例えば、５ＧＨｚ〜８ＧＨｚの周波数帯域において、従来例に相当する高周波増幅器では、図２（Ｂ）に示すように、最小で約０．２ｄＢであり最大で約６ｄＢの電圧ゲインバラツキが発生する。また、比較例である高周波増幅器では、図２（Ｃ）に示すように、最小で約１ｄＢであり最大で約５．５ｄＢの電圧ゲインバラツキが発生する。
【００７６】
一方、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールを備えた高周波増幅器では、図２（Ａ）に示すように、最小でバラツキは殆ど発生せず、最大でも約３ｄＢしかバラツキが発生しない。
【００７７】
このように、本実施形態の高周波増幅器では、素子値のバラツキによる出力電圧のバラツキを大幅に減少することができる。また、本実施形態の高周波増幅器は、従来技術を含む他の構成の高周波増幅器と比較して、特性バラツキの抑制効果が広い周波数帯域にまで及ぶ。これにより、従来よりも広周波数帯域で安定した出力電圧特性を得ることができる。
【００７８】
次に、第２の実施形態に係るタンク回路付高周波回路モジュールについて、図３を参照して説明する。
図３は、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールである高周波発振器の主要構成を示す回路図である。
図３に示す高周波発振器は、タンク回路１Ａ，１Ｂ、差動回路１５、バイアス回路１６、リファレンス電流源１４を備える。
【００７９】
リファレンス電流源１４は、リファレンス抵抗器Ｒｒを備え、リファレンス抵抗器Ｒｒに反比例するリファレンス電流Ｉｒｅｆを出力する。
【００８０】
バイアス回路１６はトランジスタＴｒｂｉを備え、トランジスタＴｒｂｉのコレクタがリファレンス電流源１４に接続し、エミッタがグランドに接続する。トランジスタＴｒｂｉのベースはコレクタに接続し、この接続点は差動回路１５に接続する。
【００８１】
本発明の「高周波回路」に相当する差動回路１５は、互いにエミッタが接続するトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を備える。このエミッタ接続点がトランジスタＴｒ１０のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ１０のエミッタがグランドに接続する。トランジスタＴｒ１のベースはトランジスタＴｒ２のコレクタに接続し、トランジスタＴｒ２のベースはトランジスタＴｒ１のコレクタに接続する。トランジスタＴｒ１０のベースはトランジスタＴｒｂｉのベース−コレクタ接続点に接続する。
【００８２】
本実施形態の特徴であるタンク回路１Ａは、インダクタＬｐ１とキャパシタＣｐ１と調整用抵抗器Ｒｐ１とが並列接続するＬＣＲ並列回路からなり、一方端がトランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの接続点に接続し、他方端が駆動電圧入力端子３１に接続する。タンク回路１Ｂは、インダクタＬｐ２とキャパシタＣｐ２と調整用抵抗器Ｒｐ２とが並列接続するＬＣＲ並列回路からなり、一方端がトランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点に接続し、他方端が駆動電圧入力端子３１に接続する。さらに、タンク回路１Ａを構成する各構成要素と、タンク回路１Ｂを構成する各構成要素とは、同じに設定される。具体的に、タンク回路１ＡのインダクタＬｐ１とタンク回路１ＢのインダクタＬｐ２とは同じ特性であり、タンク回路１ＡのキャパシタＣｐ１とタンク回路１ＢのキャパシタＣｐ２とは同じ特性であり、タンク回路１Ａの調整用抵抗器Ｒｐ１とタンク回路１Ｂの調整用抵抗器Ｒｐ２とは同じ特性である。
【００８３】
この構成により、タンク回路１ＡのインピーダンスＺｔａｎｋ１は、
【００８４】
【数１９】
【００８５】
となり、
タンク回路１ＢのインピーダンスＺｔａｎｋ２は、
【００８６】
【数２０】
【００８７】
（ωは高周波信号の角周波数）
となる。これらタンク回路１ＡのインピーダンスＺｔａｎｋ１とタンク回路１ＢのインピーダンスＺｔａｎｋ２とは同じインピーダンスＺｔａｎｋとなる。
【００８８】
また、トランジスタＴｒ２のベースとトランジスタＴｒ１のコレクタとの接続点と、トランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のコレクタとの接続点との間が出力端子２１となる。
【００８９】
このような高周波発振器では、駆動電圧入力端子３１から駆動電圧Ｖｄｄが供給されて、トランジスタＴｒ１０にバイアス電流Ｉｂｉａｓが流れることにより、差動回路１５のトランジスタＴｒ１０が駆動する。差動回路１５のトランジスタＴｒ１０とバイアス回路１６のトランジスタＴｒｂｉとはカレントミラーを構成しており、バイアス電流Ｉｂｉａｓは、バイアス回路１６にリファレンス電流源１４から供給されるリファレンス電流Ｉｒｅｆにより設定される。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は駆動電圧Ｖｄｄが供給されることにより差動し、出力端子２１から所定周波数の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。なお、出力電圧Ｖｏｕｔは、リファレンス電流Ｉｒｅｆすなわちリファレンス抵抗器Ｒｒｅｆにより設定されるバイアス電流Ｉｂｉａｓと、タンク回路１Ａ，１ＢのインピーダンスＺｔａｎｋとにより、式（１１）に示すように決定する。
【００９０】
ここで、タンク回路１Ａ，１Ｂの共振周波数は、出力信号の周波数、すなわち発振周波数に一致するように設定されており、その周波数でのタンク回路１Ａ，１ＢのインピーダンスＺｔａｎｋは、
【００９１】
【数２１】
【００９２】
となる。すなわち、出力電圧Ｖｏｕｔは、式（１１）、（１９）より
【００９３】
【数２２】
【００９４】
となる。ここで、ｃは定数であり、一般に高精度に設定される。また、ｂは前述のトランジスタサイズ比であって、本実施形態のタンク回路付高周波回路モジュールを備えた高周波増幅器を１チップの高周波モジュールとして形成すれば高精度に決定される。
【００９５】
ここで、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆと調整用抵抗器Ｒｐ１，Ｒｐ２との抵抗値の相対比が略一定となるように、リファレンス抵抗器Ｒｒｅｆと調整用抵抗器Ｒｐ１，Ｒｐ２とを形成する。例えば、前記１チップの高周波モジュールの同層に同じ素材で形成する。
【００９６】
これにより、Ｒｃ／Ｒｒｅｆは高精度に決定される。この結果、第１の実施形態と同様に各構成要素が高精度に設定されることにより、出力電圧Ｖｏｕｔも高精度に設定され、出力振幅を安定化させることができる。
【００９７】
なお、各実施形態では、高周波増幅器と高周波発振器とを例に説明したが、タンク回路を用いた高周波回路モジュールであれば、前述の構成を適用することができる。また、各実施形態では、ＰＴＡＴ電流源を例に示したが、バンドギャップリファレンス回路のように、電流源内の特定抵抗器の抵抗値に出力電流が反比例する電流源であれば、前述の構成を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１の実施形態の高周波増幅器の主要構成を示す回路図である。
【図２】本実施形態および従来のタンク回路を備えた高周波増幅器のコーナ解析結果を示す図である。
【図３】第２の実施形態の高周波発振器の主要構成を示す回路図である。
【図４】従来のタンク回路を備えた高周波増幅器の主要構成を示す回路図、および従来のタンク回路を備えた発振器の主要構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ａ，１Ｂ，１１，１１Ａ，１１Ｂ−タンク回路、１２−増幅回路、１３，１６−バイアス回路、１４−リファレンス電流源、１５−差動回路、１０−高周波信号入力端子、２０、２１−出力端子、３０，３１−駆動電圧入力端子、４０−バイアス電圧入力端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インダクタとキャパシタとが並列接続されたタンク回路と、
該タンク回路のインピーダンスとバイアス電流とに基づき、所定電圧を出力する高周波回路と、
リファレンス抵抗器を備え、該リファレンス抵抗器の抵抗値に反比例するリファレンス電流を前記バイアス回路に与えるリファレンス電流源と、
前記リファレンス電流に基づいて前記バイアス電流を設定するバイアス回路と、
を備えたタンク回路付高周波回路モジュールにおいて、
前記タンク回路は、前記インダクタおよび前記キャパシタに並列接続する調整用抵抗器を備え、
該調整用抵抗器の抵抗値と前記リファレンス抵抗器の抵抗値との相対比が略一定となるように両抵抗器が形成されていることを特徴とするタンク回路付高周波回路モジュール。
【請求項２】
インダクタとキャパシタとが並列接続されたタンク回路と、
該タンク回路のインピーダンスとバイアス電流とに基づき、所定電圧を出力する高周波回路と、
リファレンス抵抗器を備え、該リファレンス抵抗器の抵抗値に反比例するリファレンス電流を前記バイアス回路に与えるリファレンス電流源と、
前記リファレンス電流に基づいて前記バイアス電流を設定するバイアス回路と、
を備えたタンク回路付高周波回路モジュールにおいて、
前記タンク回路は、前記インダクタおよび前記キャパシタに並列接続する調整用抵抗器を備え、
前記調整用抵抗器と前記リファレンス抵抗器とが同一チップの同層に同じ素材で形成されていることを特徴とするタンク回路付高周波回路モジュール。
【請求項１】
インダクタとキャパシタとが並列接続されたタンク回路と、
該タンク回路のインピーダンスとバイアス電流とに基づき、所定電圧を出力する高周波回路と、
リファレンス抵抗器を備え、該リファレンス抵抗器の抵抗値に反比例するリファレンス電流を前記バイアス回路に与えるリファレンス電流源と、
前記リファレンス電流に基づいて前記バイアス電流を設定するバイアス回路と、
を備えたタンク回路付高周波回路モジュールにおいて、
前記タンク回路は、前記インダクタおよび前記キャパシタに並列接続する調整用抵抗器を備え、
該調整用抵抗器の抵抗値と前記リファレンス抵抗器の抵抗値との相対比が略一定となるように両抵抗器が形成されていることを特徴とするタンク回路付高周波回路モジュール。
【請求項２】
インダクタとキャパシタとが並列接続されたタンク回路と、
該タンク回路のインピーダンスとバイアス電流とに基づき、所定電圧を出力する高周波回路と、
リファレンス抵抗器を備え、該リファレンス抵抗器の抵抗値に反比例するリファレンス電流を前記バイアス回路に与えるリファレンス電流源と、
前記リファレンス電流に基づいて前記バイアス電流を設定するバイアス回路と、
を備えたタンク回路付高周波回路モジュールにおいて、
前記タンク回路は、前記インダクタおよび前記キャパシタに並列接続する調整用抵抗器を備え、
前記調整用抵抗器と前記リファレンス抵抗器とが同一チップの同層に同じ素材で形成されていることを特徴とするタンク回路付高周波回路モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１８４７１９（Ｐ２００７−１８４７１９Ａ）
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−７１２（Ｐ２００６−７１２）
【出願日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【出願人】（０００１６６２４７）古野電気株式会社 (441)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]