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JP2006101072A - High frequency power amplifier circuit - Google Patents

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JP2006101072A
JP2006101072A JP2004283359A JP2004283359A JP2006101072A JP 2006101072 A JP2006101072 A JP 2006101072A JP 2004283359 A JP2004283359 A JP 2004283359A JP 2004283359 A JP2004283359 A JP 2004283359A JP 2006101072 A JP2006101072 A JP 2006101072A
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JP
Japan
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circuit
output
amplifier
voltage
inverting
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Withdrawn
Application number
JP2004283359A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Matsushita
孔一 松下
Takaki Yokoi
貴樹 横井
Hiroyuki Nagamori
啓之 永森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Hitachi Information and Telecommunication Engineering Ltd
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Hitachi Hybrid Network Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp, Hitachi Hybrid Network Co Ltd filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2004283359A priority Critical patent/JP2006101072A/en
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Abstract

【課題】 高周波電力増幅回路の出力電力を検出してフィードバック制御を行なう無線通信システムに使用され、基準となる電圧と検波出力との差分を増幅して出力する出力電力検出回路の検出出力の精度を向上させる。
【解決手段】 高周波電力増幅回路の出力から取り出された交流信号を検波する検波回路(221)と、該検波回路の動作点を与える電圧を生成するバイアス生成回路(222)と、上記検波回路の出力と上記バイアス生成回路で生成された電圧との差に比例した電圧を出力する減算回路(225)とを含む出力電力検出回路(220)を設け、前記減算回路として2つの反転増幅器(261,262)を従属接続したものを使用し、後段の反転増幅器の出力と所定の電圧とを入力としその差電圧を前段の反転増幅器に基準電圧として与えるフィードバック用の反転増幅器(264)を設けるとともに、該反転増幅器の出力側にオン/オフ・スイッチ(SW0)と該反転増幅器の出力を保持可能な容量素子(C0)を設けるようにした。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To detect accuracy of an output power of an output power detection circuit which is used in a radio communication system which performs feedback control by detecting output power of a high frequency power amplifier circuit and amplifies a difference between a reference voltage and a detection output. To improve.
A detection circuit (221) for detecting an AC signal extracted from an output of a high-frequency power amplifier circuit, a bias generation circuit (222) for generating a voltage for providing an operating point of the detection circuit, An output power detection circuit (220) including a subtraction circuit (225) for outputting a voltage proportional to the difference between the output and the voltage generated by the bias generation circuit is provided, and two inverting amplifiers (261, 261) are provided as the subtraction circuit. 262) is used as a subordinate connection, and an inverting amplifier (264) for feedback is provided, which inputs the output of the subsequent inverting amplifier and a predetermined voltage as input and supplies the difference voltage as a reference voltage to the preceding inverting amplifier, An on / off switch (SW0) and a capacitive element (C0) capable of holding the output of the inverting amplifier are provided on the output side of the inverting amplifier.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、携帯電話機等の無線通信システムに使用され高周波の送信信号を増幅して出力する高周波電力増幅回路に適用して有効な技術に関し、特に出力電力のフィードバック制御に必要な出力電力の検出回路に利用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a technique that is effective in a high-frequency power amplifier circuit that is used in a radio communication system such as a cellular phone and amplifies and outputs a high-frequency transmission signal, and particularly detects output power necessary for feedback control of output power. The present invention relates to a technology that is effective for use in circuits.

一般に、携帯電話機等の無線通信装置(移動体通信装置)における送信側出力部には、変調後の送信信号を増幅する高周波電力増幅回路が設けられている。従来の無線通信装置においては、ベースバンド回路もしくはマイクロプロセッサ等の制御回路からの送信要求レベルに応じて高周波電力増幅回路の増幅率を制御するため、高周波電力増幅回路もしくはアンテナの出力電力を検出して帰還をかけることが行なわれている(例えば、特許文献1参照)。そして、出力電力の検出は、従来は一般に、カプラやダイオード検波回路などを使用して行なっており、ダイオード検波回路は高周波電力増幅回路とは別個の半導体集積回路またはディスクリートの部品で構成されることが多い。   In general, a transmission-side output unit in a wireless communication device (mobile communication device) such as a mobile phone is provided with a high-frequency power amplification circuit that amplifies a modulated transmission signal. In conventional wireless communication devices, the output power of a high-frequency power amplifier circuit or antenna is detected in order to control the amplification factor of the high-frequency power amplifier circuit according to the transmission request level from a control circuit such as a baseband circuit or a microprocessor. Thus, a feedback is performed (see, for example, Patent Document 1). The output power is generally detected using a coupler, a diode detection circuit, or the like, and the diode detection circuit is composed of a semiconductor integrated circuit or a discrete component separate from the high-frequency power amplification circuit. There are many.

カプラを使用した従来の高周波電力増幅回路の出力電力検出方式にあっては、カプラ自身の大きさもさることながら、その検出出力を検波するためダイオードが必要であり、高周波電力増幅回路とは別の半導体集積回路や電子部品を数多く使用しているため、モジュールの小型化を困難になっていた。また、カプラを使用すると、電力損失も比較的大きいという不具合がある。   In the conventional output power detection method of a high frequency power amplifier circuit using a coupler, a diode is required to detect the detection output in addition to the size of the coupler itself. Since many semiconductor integrated circuits and electronic parts are used, it has been difficult to reduce the size of the module. Further, when a coupler is used, there is a problem that power loss is relatively large.

さらに、近年の携帯電話機においては、880〜915MHz帯の周波数を使用するGSM(Global System for Mobile Communication)と呼ばれる方式の他に例えば1710〜1785MHz帯の周波数を使用するDCS(Digital Cellular System)のような方式の信号を扱えるデュアルバンド方式の携帯電話機が提案されている。かかる携帯電話機に使用される高周波電力増幅モジュールでは、出力パワーアンプも各バンドに応じて設けられるため、その出力電力を検出するカプラや検波回路も各バンドに応じてそれぞれ必要になる。そのため、一層モジュールの小型化が困難になる。   Furthermore, in recent mobile phones, in addition to a method called GSM (Global System for Mobile Communication) using a frequency of 880 to 915 MHz, for example, a DCS (Digital Cellular System) using a frequency of 1710 to 1785 MHz is used. Dual-band mobile phones that can handle various types of signals have been proposed. In the high-frequency power amplification module used in such a cellular phone, an output power amplifier is also provided for each band. Therefore, a coupler and a detection circuit for detecting the output power are also required for each band. Therefore, it becomes difficult to further downsize the module.

そこで、本出願人は、カプラを使用しない高周波電力増幅回路の出力電力の検出方式として、図5に示すように、高周波電力増幅回路の最終増幅段の後段に接続されたインピーダンス整合回路の途中から容量素子を介して出力電力の交流成分を取り出して出力電力検出回路で検出するようにした発明をなし、先に出願した(特願2003−123040)。
特開2000−151310号公報
Therefore, the present applicant, as shown in FIG. 5, detects the output power of the high-frequency power amplifier circuit that does not use a coupler from the middle of the impedance matching circuit connected to the subsequent stage of the final amplifier stage of the high-frequency power amplifier circuit. An invention was made in which an AC component of output power was extracted through a capacitive element and detected by an output power detection circuit, and was filed earlier (Japanese Patent Application No. 2003-123040).
JP 2000-151310 A

図5の先願発明に係る出力電力検出回路は、高周波電力増幅回路210の出力部から結合容量Ciを介して取り出された交流信号を制御端子に受け出力電力に比例した電流を流す出力検出用トランジスタQ1と、該トランジスタの制御端子に動作点を与えるバイアス生成回路223と、上記出力検出用トランジスタに流れる電流を転写するカレントミラー回路Q2,Q3と、転写された電流を電圧に変換する電流−電圧変換用トランジスタQ4と、インピーダンス変換用のバッファアンプ222,224と、トランジスタQ4により変換された電圧から前記バイアス生成回路223の電圧を差し引いて出力する減算回路225などから構成したもので、これにより、減算回路225の出力は、バイアス生成回路223により付与される直流成分を含まない純粋な出力電力の交流成分に比例した検出電圧Vdetとなる。   The output power detection circuit according to the prior invention of FIG. 5 is for output detection in which an AC signal taken out from the output portion of the high-frequency power amplifier circuit 210 via the coupling capacitor Ci is received at the control terminal and a current proportional to the output power is passed. A transistor Q1, a bias generation circuit 223 for giving an operating point to the control terminal of the transistor, current mirror circuits Q2 and Q3 for transferring a current flowing through the output detection transistor, and a current − for converting the transferred current into a voltage − This comprises a voltage conversion transistor Q4, impedance conversion buffer amplifiers 222 and 224, a subtraction circuit 225 for subtracting the voltage of the bias generation circuit 223 from the voltage converted by the transistor Q4, and the like. The output of the subtraction circuit 225 is the DC component applied by the bias generation circuit 223. The detection voltage Vdet proportional to the AC component of the pure output power without the.

上記先願発明に係る出力電力検出回路(図5)は、入力インピーダンスが低くバッファアンプ222,224が不可欠であるとともに、抵抗のばらつきによって検出電圧Vdetがばらつくという不具合がある。そこで、図6に示すように3つのオペアンプ(演算増幅器)AMP1〜AMP3を従属接続した減算回路を用いることについて検討した。なお、図6に示す減算回路は、例えば(株)CQ出版、1990年1月発行、「アナログIC活用ハンドブック」p65,p66に記載されており、公知の回路である。   The output power detection circuit (FIG. 5) according to the invention of the prior application has a problem that the input impedance is low and the buffer amplifiers 222 and 224 are indispensable, and the detection voltage Vdet varies due to variations in resistance. Therefore, the use of a subtracting circuit in which three operational amplifiers (operational amplifiers) AMP1 to AMP3 are cascade-connected as shown in FIG. 6 was examined. The subtraction circuit shown in FIG. 6 is a known circuit described in, for example, CQ Publishing Co., Ltd., published in January 1990, “Analog IC Utilization Handbook” p65, p66.

図6に示す減算回路の出力Vdetは、各反転増幅器の入力抵抗Rinと帰還抵抗Rfの抵抗比を1:(N−1)、2つの入力電圧Vin1,Vin2の差をΔVin(=Vin2−Vin1)とおくと、Vdet≒Vdc+N・ΔVinで表わされる。交流信号が無信号の場合、Vdet≒Vdcであるが、実際にはこの式には示されていないが、オペアンプAMP1,AMP2,AMP3がそれぞれ入力オフセットVoff1,Voff2,Voff3を有しているため、図6に示す減算回路はその出力VdetがオペアンプAMP1〜AMP3の入力オフセットによってずれてしまうという不具合がある。   The output Vdet of the subtracting circuit shown in FIG. 6 has a resistance ratio of the input resistance Rin and the feedback resistance Rf of each inverting amplifier to 1: (N−1), and the difference between the two input voltages Vin1 and Vin2 is ΔVin (= Vin2−Vin1). ), Vdet≈Vdc + N · ΔVin. When the AC signal is no signal, Vdet≈Vdc, but although not actually shown in this equation, the operational amplifiers AMP1, AMP2, and AMP3 have input offsets Voff1, Voff2, and Voff3, respectively. The subtracting circuit shown in FIG. 6 has a problem that its output Vdet is shifted due to the input offset of the operational amplifiers AMP1 to AMP3.

図6に示す減算回路は、基準となる電圧Vdcを抵抗分圧回路による抵抗分割で定電圧を分圧して生成した場合には、抵抗分圧回路を構成する抵抗の値を調整する必要性が生じ、製造工程で抵抗値の検出および調整作業のために比較的長い時間を要するためチップコストの上昇を招くおそれがある。   In the subtracting circuit shown in FIG. 6, when the reference voltage Vdc is generated by dividing a constant voltage by resistance division by the resistance voltage dividing circuit, it is necessary to adjust the value of the resistor constituting the resistance voltage dividing circuit. As a result, it takes a relatively long time to detect and adjust the resistance value in the manufacturing process, which may increase the chip cost.

本発明の目的は、高周波電力増幅回路の出力電力を検出してフィードバック制御を行なう無線通信システムに使用され、基準となる電圧と検波出力との差分を増幅して出力する出力電力検出回路の検出出力の精度を向上させることにある。
本発明の他の目的は、出力電力を検出してフィードバック制御を行なう無線通信システムに使用され基準となる電圧と検波出力との差分を増幅して出力する検出精度の高い出力電力検出回路を内蔵した安価な高周波電力増幅用半導体集積回路を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
An object of the present invention is to detect an output power detection circuit that is used in a radio communication system that performs feedback control by detecting output power of a high-frequency power amplifier circuit and amplifies and outputs a difference between a reference voltage and a detection output. It is to improve the accuracy of output.
Another object of the present invention is to incorporate an output power detection circuit with high detection accuracy, which is used in a radio communication system that performs feedback control by detecting output power and amplifies and outputs a difference between a reference voltage and a detection output. Another object of the present invention is to provide an inexpensive semiconductor integrated circuit for high-frequency power amplification.
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、高周波電力増幅回路の出力から取り出された交流信号を検波する検波回路と、該検波回路の動作点を与える電圧を生成するバイアス生成回路と、上記検波回路の出力と上記バイアス生成回路で生成された電圧との差に比例した電圧を出力する減算回路とを含む出力電力検出回路を設け、前記減算回路として2つの反転増幅器を従属接続したものを使用し、後段の反転増幅器の出力と所定の直流電圧とを入力としその差電圧を前段の反転増幅器に基準電圧として与えるフィードバック用の反転増幅器を設けて、該反転増幅器の出力側にオン/オフ・スイッチと該反転増幅器の出力を保持可能な容量素子を設けるとともに、上記2つの反転増幅器への被演算値の入力がない状態で上記スイッチをオンさせてフィードバックループを閉じて上記フィードバック用の反転増幅器の出力を上記容量素子に取り込んだ後、上記スイッチをオフさせた状態で上記2つの反転増幅器へ被演算値を入力させてそれらの電位差に応じた電圧を出力させるようにしたものである。
Outlines of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
That is, a detection circuit that detects an AC signal extracted from the output of the high-frequency power amplifier circuit, a bias generation circuit that generates a voltage that gives an operating point of the detection circuit, and an output of the detection circuit and the bias generation circuit And an output power detection circuit including a subtraction circuit that outputs a voltage proportional to the difference from the measured voltage. The subtraction circuit includes two inverting amplifiers connected in cascade. An inverting amplifier for feedback is provided that takes the DC voltage of the input as an input and the difference voltage as a reference voltage to the inverting amplifier in the previous stage. In addition, a capacitive element is provided, and the feedback loop is closed by turning on the switch in the absence of the operation value input to the two inverting amplifiers. After taking the output of the feedback inverting amplifier into the capacitive element, the operation value is input to the two inverting amplifiers with the switch turned off, and a voltage corresponding to the potential difference between them is output. It is a thing.

上記した手段によれば、フィードバックループによって減算回路を構成する3つの反転増幅器のオフセットを含んだ電圧が容量素子に保持され、その後フィードバックループがオープンにされて容量素子に保持された電圧を基準にして2つの入力の電位差が増幅される。つまり、本来の基準となる直流電圧を3つの反転増幅器のオフセットに応じて補正した電圧を基準となる電圧とするため、精度の高い出力電力検出信号を得ることができる。このため、基準となる電圧を調整するトリミング回路を設ける必要がなく製造工程でのトリミング作業も不要となるので、出力電力検出回路を内蔵した高周波電力増幅回路の製造コストを低減することができる。   According to the above means, the voltage including the offset of the three inverting amplifiers constituting the subtracting circuit is held in the capacitive element by the feedback loop, and then the feedback loop is opened and the voltage held in the capacitive element is used as a reference. Thus, the potential difference between the two inputs is amplified. In other words, since the voltage obtained by correcting the original reference DC voltage according to the offsets of the three inverting amplifiers is used as the reference voltage, a highly accurate output power detection signal can be obtained. For this reason, it is not necessary to provide a trimming circuit for adjusting a reference voltage, and trimming work in the manufacturing process is not required, so that the manufacturing cost of the high-frequency power amplifier circuit incorporating the output power detection circuit can be reduced.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
すなわち、本発明に従うと、高周波電力増幅回路の出力電力を検出してフィードバック制御を行なう無線通信システムに使用され、基準となる電圧と検波出力との差分を増幅して出力する出力電力検出回路の検出出力の精度を向上させることができる。また、本発明に従うと、出力電力を検出してフィードバック制御を行なう無線通信システムに使用され基準となる電圧と検波出力との差分を増幅して出力する検出精度の高い出力電力検出回路を内蔵した安価な高周波電力増幅回路を実現することができる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
That is, according to the present invention, an output power detection circuit that is used in a radio communication system that performs feedback control by detecting output power of a high-frequency power amplifier circuit and amplifies and outputs a difference between a reference voltage and a detection output. The accuracy of detection output can be improved. In addition, according to the present invention, a built-in output power detection circuit with high detection accuracy for amplifying and outputting a difference between a reference voltage and a detection output, which is used in a radio communication system that performs output control by detecting output power, is built-in. An inexpensive high-frequency power amplifier circuit can be realized.

以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の出力電力検出回路を適用した高周波電力増幅器(以下、パワーモジュールと称する)の実施例を示したものである。なお、本明細書においては、表面や内部にプリント配線が施されたセラミック基板のような絶縁基板に複数の半導体チップとディスクリート部品が実装されて上記プリント配線やボンディングワイヤで各部品が所定の役割を果たすように結合されることであたかも一つの電子部品として扱えるように構成されたものをモジュールと称する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of a high frequency power amplifier (hereinafter referred to as a power module) to which the output power detection circuit of the present invention is applied. In this specification, a plurality of semiconductor chips and discrete components are mounted on an insulating substrate such as a ceramic substrate with printed wiring on the surface or inside, and each component has a predetermined role in the printed wiring or bonding wire. A module that can be handled as a single electronic component is called a module.

この実施例のパワーモジュール200は、入力高周波信号RFinを増幅する増幅用FETを含む高周波電力増幅部210と、該高周波電力増幅部210の出力電力を検出する出力電力検出回路220と、前記高周波電力増幅部210の各段の増幅用FETにバイアス電圧を与えて各FETに流すアイドル電流を制御するバイアス回路230とからなる。   The power module 200 of this embodiment includes a high frequency power amplification unit 210 including an amplification FET that amplifies an input high frequency signal RFin, an output power detection circuit 220 that detects output power of the high frequency power amplification unit 210, and the high frequency power. It comprises a bias circuit 230 that applies a bias voltage to the amplifying FETs at each stage of the amplifying unit 210 and controls an idle current that flows through each FET.

特に制限されるものでないが、この実施例の高周波電力増幅部210は、3個の電力増幅用FET211、212、213を備え、このうち後段のFET212,213はそれぞれ前段のFET211,212のドレイン端子にゲート端子が接続され、全体で3段の増幅回路として構成されている。また、各段のFET211,212,213のゲート端子には、バイアス回路230から供給されるゲートバイアス電圧Vb1,Vb2,Vb3が印加され、これらの電圧に応じたアイドル電流が各FET211,212,213にそれぞれ流されるようにされている。   Although not particularly limited, the high-frequency power amplifying unit 210 of this embodiment includes three power amplifying FETs 211, 212, and 213, and the latter FETs 212 and 213 are the drain terminals of the preceding FETs 211 and 212, respectively. The gate terminal is connected to the first and second amplifier circuits as a whole. Further, gate bias voltages Vb1, Vb2, and Vb3 supplied from the bias circuit 230 are applied to the gate terminals of the FETs 211, 212, and 213 in each stage, and an idle current corresponding to these voltages is applied to each FET 211, 212, and 213. It is made to be shed by each.

バイアス回路230は、外部から供給される定電流Icontを電圧に変換するダイオード接続のMOSトランジスタQ10と、該トランジスタQ10とゲート共通接続されてカレントミラー回路を構成するMOSトランジスタQ11,Q12,Q13と、これらのトランジスタQ11,Q12,Q13とそれぞれ直列に接続されたダイオード接続のMOSトランジスタQb1,Qb2Qb3とから構成され、Q11,Q12,Q13に転写された電流がQb1,Qb2,Qb3により電圧に変換され、これがそれぞれ抵抗R1,R2,R3を介して前記増幅用FET211,212,213のゲートにバイアス電圧として印加される。   The bias circuit 230 includes a diode-connected MOS transistor Q10 that converts a constant current Icont supplied from the outside into a voltage, MOS transistors Q11, Q12, and Q13 that are connected in common to the transistor Q10 and form a current mirror circuit. These transistors Q11, Q12, Q13 are respectively composed of diode-connected MOS transistors Qb1, Qb2Qb3 connected in series, and the current transferred to Q11, Q12, Q13 is converted into a voltage by Qb1, Qb2, Qb3, This is applied as a bias voltage to the gates of the amplifying FETs 211, 212, and 213 through resistors R1, R2, and R3, respectively.

上記MOSトランジスタQ10とQ11,Q12,Q13は増幅用FET211〜213に応じてそれぞれ所定のサイズ比となるように設定され、これによって、外部から供給される定電流Icontに比例したアイドル電流がFET211〜213に流される。抵抗R1〜R3は、入力端子からの高周波信号の漏れによってバイアス用トランジスタQb1〜Qb3の電流が変化しないように抑制する働きをする。各段のFET211,212,213のドレイン端子にはそれぞれ電源電圧Vddが印加されている。初段のFET211のゲート端子と入力端子Pinとの間には、直流カットの容量素子C1が設けられ、これらの回路及び素子を介して高周波信号RFinがFET211のゲート端子に入力される。   The MOS transistors Q10, Q11, Q12, and Q13 are set to have a predetermined size ratio in accordance with the amplification FETs 211 to 213, respectively, so that an idle current proportional to the constant current Iton supplied from the outside can be obtained. 213. The resistors R1 to R3 function to suppress the current of the bias transistors Qb1 to Qb3 from being changed by leakage of a high frequency signal from the input terminal. A power supply voltage Vdd is applied to the drain terminals of the FETs 211, 212, and 213 at each stage. A direct current cut capacitive element C1 is provided between the gate terminal of the first stage FET 211 and the input terminal Pin, and a high frequency signal RFin is input to the gate terminal of the FET 211 via these circuits and elements.

初段のFET211のドレイン端子と2段目のFET212のゲート端子との間には直流カットの容量素子C2が、また、2段目のFET212のドレイン端子と最終段のFET213のゲート端子との間には直流カットの容量素子C3が接続されている。そして、最終段のFET213のドレイン端子がインピーダンス整合回路241および容量素子C4を介して出力端子OUTに接続されており、高周波入力信号RFinの直流成分をカットし交流成分を増幅した信号RFoutを出力する。   A DC-cut capacitive element C2 is provided between the drain terminal of the first stage FET 211 and the gate terminal of the second stage FET 212, and between the drain terminal of the second stage FET 212 and the gate terminal of the last stage FET 213. Is connected to a DC-cut capacitive element C3. The drain terminal of the FET 213 at the final stage is connected to the output terminal OUT via the impedance matching circuit 241 and the capacitive element C4, and a signal RFout obtained by cutting the DC component of the high-frequency input signal RFin and amplifying the AC component is output. .

この実施例の出力電力検出回路220は、最終段の増幅用FET213のドレイン端子とモジュールの出力端子OUTとを接続する出力線の途中に設けられたカプラ242を構成するマイクロストリップラインに一方の端子が接続された容量C5および該容量C5と直列に接続された抵抗R4,容量C6と、該容量C6の他方の端子がゲートに接続された検波用MOSトランジスタQ1、該トランジスタQ1と直列に接続されたPチャネルMOSトランジスタQ2、該トランジスタQ2とカレントミラー接続されたMOSトランジスタQ3、該トランジスタQ3と直列に接続された電流−電圧変換用MOSトランジスタQ4からなる検波回路221と、上記MOSトランジスタQ1に動作点としてのゲートバイアス電圧を与えるバイアス生成回路223と、上記検波回路221の出力とバイアス生成回路223で生成されたバイアス電圧の電位差を増幅して出力する差動増幅部(減算回路)225とから構成されている。   The output power detection circuit 220 of this embodiment has one terminal connected to a microstrip line constituting a coupler 242 provided in the middle of an output line connecting the drain terminal of the amplification FET 213 at the final stage and the output terminal OUT of the module. Connected to the capacitor C5, the resistor R4 and the capacitor C6 connected in series with the capacitor C5, the detection MOS transistor Q1 whose other terminal is connected to the gate, and the transistor Q1 connected in series. A detection circuit 221 comprising a P-channel MOS transistor Q2, a MOS transistor Q3 connected to the transistor Q2 in a current mirror connection, a current-voltage conversion MOS transistor Q4 connected in series with the transistor Q3, and the MOS transistor Q1 Bias generation giving gate bias voltage as a point A road 223, and a differential amplifier (subtracter circuit) 225 for amplifying and outputting the potential difference generated bias voltage at the output and the bias generating circuit 223 of the detection circuit 221.

なお、図1の実施例では、カプラ242により高周波電力増幅部210の出力の交流成分を取り出すように構成されているが、前述の先願の出力電力検出回路(図5参照)におけるように高周波電力増幅部210の出力線上に設けられているインピーダンス整合回路241から交流成分を取り出すように構成しても良い。また、その場合、図1の容量C5を省略して抵抗R4の一方の端子を、インピーダンス整合回路241を構成するマイクロストリップラインに接続して高周波電力増幅部210の出力の交流成分を取り出すようにすることができる。   In the embodiment of FIG. 1, the coupler 242 is configured to extract the AC component of the output of the high-frequency power amplifier 210. However, as in the above-mentioned output power detection circuit (see FIG. 5) of the prior application, You may comprise so that an alternating current component may be taken out from the impedance matching circuit 241 provided on the output line of the power amplification part 210. FIG. In that case, the capacitor C5 in FIG. 1 is omitted, and one terminal of the resistor R4 is connected to the microstrip line constituting the impedance matching circuit 241 so as to extract the AC component of the output of the high frequency power amplifier 210. can do.

また、この実施例の出力電力検出回路220においては、バイアス生成回路223は、定電流源CS0と該定電流源CS0からの定電流Icを電圧に変換するダイオード接続のMOSトランジスタQ9と抵抗R6とから構成されている。定電流Icを流す上記定電流源CS0は、バンドギャップリファランス回路のような温度依存性の少ない定電圧を発生する定電圧回路と、生成された定電圧を電流に変換するトランジスタと、このトランジスタに流れる電流に比例した電流を流すカレントミラー回路などで構成することができる。定電流源CS0を内部回路として構成する代わりに、チップ外部から与えるように構成しても良い。また、定電流の代わりに、チップ外部から定電圧として与えるようにしても良い。定電圧として与える場合には、前述の先願の出力電力検出回路(図5参照)におけるように、図1の定電流源CS0の代わりに抵抗をトランジスタQ9と直列に接続すれば良い。   In the output power detection circuit 220 of this embodiment, the bias generation circuit 223 includes a constant current source CS0, a diode-connected MOS transistor Q9 that converts the constant current Ic from the constant current source CS0 into a voltage, and a resistor R6. It is composed of The constant current source CS0 that supplies the constant current Ic includes a constant voltage circuit that generates a constant voltage having a low temperature dependency, such as a band gap reference circuit, a transistor that converts the generated constant voltage into a current, It can be constituted by a current mirror circuit for supplying a current proportional to the flowing current. Instead of configuring the constant current source CS0 as an internal circuit, the constant current source CS0 may be configured to be supplied from the outside of the chip. Further, instead of the constant current, the constant voltage may be applied from the outside of the chip. In the case where the voltage is applied as a constant voltage, a resistor may be connected in series with the transistor Q9 instead of the constant current source CS0 in FIG. 1, as in the output power detection circuit of the previous application (see FIG. 5).

本実施例では、検波回路221の検波用MOSトランジスタQ1のゲートバイアス電圧の値として、該トランジスタQ1をB級増幅動作させることができるように、Q1のしきい値電圧に近い電圧値が設定されている。これにより、MOSトランジスタQ1には、容量C6を介して入力される交流信号に比例しそれを半波整流したような電流が流され、Q1のドレイン電流は入力交流信号の振幅に比例した直流成分を含むようにされる。   In this embodiment, a voltage value close to the threshold voltage of Q1 is set as the value of the gate bias voltage of the detection MOS transistor Q1 of the detection circuit 221 so that the transistor Q1 can be operated in class B amplification. ing. As a result, a current that is proportional to the AC signal input through the capacitor C6 and half-wave rectified flows through the MOS transistor Q1, and the drain current of Q1 is a DC component that is proportional to the amplitude of the input AC signal. To be included.

このトランジスタQ1のドレイン電流がQ2とQ3のカレントミラー回路によりQ3側に転写され、ダイオード接続のトランジスタQ4によって電圧に変換される。ここで、MOSトランジスタQ1とQ4およびQ2とQ3は、それぞれ所定のサイズ比になるように設定されている。これにより、例えば製造バラツキでMOSトランジスタQ1とQ2の特性(特にしきい値電圧)がばらつくと、これらと対を成すMOSトランジスタQ4とQ3の特性も同じようにばらつく。その結果、特性ばらつきによる影響が相殺され、MOSトランジスタQ4のドレイン端子にはMOSトランジスタのばらつきの影響を受けない検波電圧が現われるようになる。   The drain current of the transistor Q1 is transferred to the Q3 side by a current mirror circuit of Q2 and Q3, and is converted into a voltage by a diode-connected transistor Q4. Here, the MOS transistors Q1 and Q4 and Q2 and Q3 are set to have a predetermined size ratio. Thus, for example, if the characteristics (particularly the threshold voltage) of the MOS transistors Q1 and Q2 vary due to manufacturing variations, the characteristics of the MOS transistors Q4 and Q3 that form a pair with the MOS transistors Q1 and Q2 also vary in the same way. As a result, the influence due to the characteristic variation is offset, and a detection voltage that is not affected by the variation of the MOS transistor appears at the drain terminal of the MOS transistor Q4.

また、この実施例では、上記バイアス生成回路223で生成され検波用MOSトランジスタQ1のゲート端子に印加されるバイアス電圧と同一の電圧が差動増幅部(減算回路)225に供給され、検波回路221の出力との電位差を増幅した電圧が検出電圧Vdetとして出力される。これにより、差動増幅部225の出力は、バイアス生成回路223により付与される直流成分を含まない純粋な出力電力の交流成分に比例した検出電圧Vdetとなる。   In this embodiment, the same voltage as the bias voltage generated by the bias generation circuit 223 and applied to the gate terminal of the detection MOS transistor Q1 is supplied to the differential amplifier (subtraction circuit) 225, and the detection circuit 221 is supplied. A voltage obtained by amplifying the potential difference from the output of is output as the detection voltage Vdet. As a result, the output of the differential amplifier 225 becomes a detection voltage Vdet proportional to the AC component of pure output power that does not include the DC component applied by the bias generation circuit 223.

なお、この実施例のパワーモジュール200は、電力増幅部210の各素子(直流カットの容量素子C1〜C3を除く)およびバイアス回路230の各素子と、出力電力検出回路220の各素子(容量C5を除く)が、単結晶シリコンのような1個の半導体チップ上に半導体集積回路として構成されている。そして、この半導体集積回路と、電力増幅部210の容量素子C1〜C3と、インピーダンス整合回路241、直流カットの容量素子C4、カプラ242と、出力電力検出回路220の容量C5とが、1つのセラミック基板上に実装されてパワーモジュールとして構成されている。インピーダンス整合回路241を構成するインダクタは、半導体チップのパッド間に接続されたボンディングワイヤあるいはモジュール基板上に形成されたマイクロストリップラインにより形成することができる。   The power module 200 of this embodiment includes each element of the power amplifying unit 210 (except for the DC cut capacitive elements C1 to C3), each element of the bias circuit 230, and each element (capacitance C5 of the output power detection circuit 220). Is configured as a semiconductor integrated circuit on one semiconductor chip such as single crystal silicon. The semiconductor integrated circuit, the capacitors C1 to C3 of the power amplifier 210, the impedance matching circuit 241, the DC-cut capacitor C4, the coupler 242, and the capacitor C5 of the output power detection circuit 220 are combined into one ceramic. It is mounted on a substrate and configured as a power module. The inductor constituting the impedance matching circuit 241 can be formed by a bonding wire connected between pads of a semiconductor chip or a microstrip line formed on a module substrate.

このように、本実施例の出力電力検出回路を適用したパワーモジュールにおいては、出力電力検出回路220を電力増幅部210およびそのバイアス回路230とともに半導体集積回路化することが容易となるため、部品点数を減らしモジュールを小型化することができるようになる。また、図示しないが、この実施例の半導体集積回路には、出力電力検出回路220により検出された検出電圧Vdetとベースバンド回路からの出力レベル指示信号Vrampとを比較して電位差に応じた制御信号Vrampを生成する誤差アンプ(APC回路)を設け、該誤差アンプで生成された制御信号Vrampをバイアス回路230に供給して高周波電力増幅部210のバイアス電圧Vb1〜Vb3を生成させるように構成することも可能である。   Thus, in the power module to which the output power detection circuit of the present embodiment is applied, the output power detection circuit 220 can be easily integrated into a semiconductor integrated circuit together with the power amplification unit 210 and its bias circuit 230. This makes it possible to reduce the size of the module. Although not shown, the semiconductor integrated circuit of this embodiment compares the detection voltage Vdet detected by the output power detection circuit 220 with the output level instruction signal Vramp from the baseband circuit, and a control signal corresponding to the potential difference. An error amplifier (APC circuit) that generates Vramp is provided, and the control signal Vramp generated by the error amplifier is supplied to the bias circuit 230 to generate the bias voltages Vb1 to Vb3 of the high-frequency power amplifier 210. Is also possible.

図2には、上記実施例の出力電力検出回路220の差動増幅部(減算回路)225の具体的な回路例が示されている。
本実施例の差動増幅部(減算回路)225は、従属接続された2つの非反転増幅回路261,262と、その後段に設けられたインピーダンス変換用のボルテージフォロワ263と、基準となる直流電圧Vdc0と上記非反転増幅回路261,262のうち後段の非反転増幅回路262の出力電圧とを入力とする反転増幅回路264と、該反転増幅回路264の出力をインピーダンス変換して上記非反転増幅回路261,262のうち前段の非反転増幅回路261に基準電位としてフィードバックするボルテージフォロワ265とから構成されている。
FIG. 2 shows a specific circuit example of the differential amplifier section (subtraction circuit) 225 of the output power detection circuit 220 of the above embodiment.
The differential amplifying unit (subtracting circuit) 225 of the present embodiment includes two non-inverting amplifier circuits 261 and 262 connected in cascade, a voltage follower 263 for impedance conversion provided in the subsequent stage, and a DC voltage as a reference An inverting amplifier circuit 264 that receives Vdc0 and the output voltage of the non-inverting amplifier circuit 262 in the subsequent stage of the non-inverting amplifier circuits 261 and 262, and impedance conversion of the output of the inverting amplifier circuit 264 to convert the non-inverting amplifier circuit. A voltage follower 265 that feeds back to the non-inverting amplifier circuit 261 in the previous stage as a reference potential is included.

そして、上記非反転増幅回路261はオペアンプAMP1と入力抵抗R11および帰還抵抗R12とから構成され、非反転増幅回路262はオペアンプAMP2と入力抵抗R21および帰還抵抗R22とから構成されており、非反転増幅回路261のオペアンプAMP1の非反転入力端子に前記バイアス回路223からのバイアス電圧が入力電圧Vin1として入力され、非反転増幅回路262のオペアンプAMP2の非反転入力端子に前記検波回路221からの出力電圧が入力電圧Vin2として入力されている。入力抵抗R11と帰還抵抗R12の抵抗比および入力抵抗R21と帰還抵抗R22の抵抗比は、それぞれ1:(N−1)に設定されている。   The non-inverting amplifier circuit 261 includes an operational amplifier AMP1, an input resistor R11, and a feedback resistor R12. The non-inverting amplifier circuit 262 includes an operational amplifier AMP2, an input resistor R21, and a feedback resistor R22. The bias voltage from the bias circuit 223 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier AMP1 of the circuit 261 as the input voltage Vin1, and the output voltage from the detection circuit 221 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier AMP2 of the non-inverting amplifier circuit 262. It is input as the input voltage Vin2. The resistance ratio between the input resistance R11 and the feedback resistance R12 and the resistance ratio between the input resistance R21 and the feedback resistance R22 are set to 1: (N−1), respectively.

また、上記反転増幅回路264とボルテージフォロワ265との間には、反転増幅回路264の出力をボルテージフォロワ265へ伝達したり遮断したりするオン/オフ・スイッチSW0と、スイッチオン時の反転増幅回路264の出力電圧を保持する容量素子C0と、前記オペアンプAMP1,AMP2およびボルテージフォロワ263,265,反転増幅回路264を構成するオペアンプAMP3,AMP5,AMP4の電源電圧Vpdの立ち上がりを検出し前記スイッチSW0のオン/オフ信号ON/OFFを生成する電源電圧検出回路267とが設けられている。前記オペアンプAMP1〜AMP5はこの実施例ではバイポーラ・トランジスタに比べて入力インピーダンスの高いMOSトランジスタにより構成されている。   Further, between the inverting amplifier circuit 264 and the voltage follower 265, an on / off switch SW0 for transmitting or blocking the output of the inverting amplifier circuit 264 to the voltage follower 265, and an inverting amplifier circuit when the switch is turned on. H.264 detecting the rising of the power supply voltage Vpd of the operational amplifiers AMP3, AMP5, and AMP4 constituting the capacitive amplifier C0, the operational amplifiers AMP1, AMP2 and the voltage followers 263, 265, and the inverting amplifier circuit 264 A power supply voltage detection circuit 267 that generates an ON / OFF signal ON / OFF is provided. In the present embodiment, the operational amplifiers AMP1 to AMP5 are composed of MOS transistors having a higher input impedance than bipolar transistors.

図3には、本実施例の差動増幅部(減算回路)225の動作タイミングが示されている。電源電圧Vpdが立ち上がると、オン/オフ信号ON/OFFがハイレベルに変化されてスイッチSW0がオン状態にされて、アンプAMP1−AMP2−AMP4−AMP5−AMP1のループがクローズされる。このとき、非反転増幅回路261,262の入力電圧Vin1,Vin2は同一レベルであるため、アンプAMP4のイマジナリショート作用により、アンプAMP2の出力が基準となる電圧Vdc0と一致するようにフィードバックがかかる。   FIG. 3 shows the operation timing of the differential amplifier section (subtraction circuit) 225 of this embodiment. When the power supply voltage Vpd rises, the ON / OFF signal ON / OFF is changed to a high level, the switch SW0 is turned on, and the loop of the amplifiers AMP1-AMP2-AMP4-AMP5-AMP1 is closed. At this time, since the input voltages Vin1 and Vin2 of the non-inverting amplifier circuits 261 and 262 are at the same level, feedback is applied so that the output of the amplifier AMP2 coincides with the reference voltage Vdc0 by the imaginary short action of the amplifier AMP4.

このとき、アンプAMP1,AMP2,AMP4,AMP5がそれぞれ入力オフセットを有していたとすると、アンプAMP4の出力はそれらの入力オフセットの総和と基準となる電圧Vdc0に応じた電圧Vdc1となり、その電圧によって容量素子C0がチャージされる。なお、GSM方式の携帯電話機のような通信システムでは、受信モードおよび送信モードはそれぞれタイムスロットと呼ばれる577μ秒のような比較的短い時間単位で実行され、送信モードでは送信開始毎に電源電圧Vpdの立ち上げが行なわれるので、上記容量素子C0の容量値をそれほど大きな値に設定しなくても、送信途中で容量素子C0の電荷がリークして減算回路の出力が変化してしまうおそれはない。   At this time, if the amplifiers AMP1, AMP2, AMP4, and AMP5 each have an input offset, the output of the amplifier AMP4 becomes a voltage Vdc1 corresponding to the sum of the input offsets and the reference voltage Vdc0, and the capacitance is determined by the voltage. Element C0 is charged. In a communication system such as a GSM mobile phone, the reception mode and the transmission mode are executed in a relatively short time unit such as 577 μsec called a time slot. In the transmission mode, the power supply voltage Vpd is set every time transmission is started. Since the start-up is performed, even if the capacitance value of the capacitive element C0 is not set to a very large value, there is no possibility that the charge of the capacitive element C0 leaks during transmission and the output of the subtraction circuit changes.

電源電圧検出回路267から出力されるオン/オフ信号ON/OFFは所定時間後にロウレベルに変化されるように構成されており、オン/オフ信号ON/OFFがロウレベルになるとスイッチSW0がオフ状態にされて、直前の容量素子C0の電圧Vdc1がそのまま保持される。その後、検波回路221の動作によって変化する電圧Vin1,Vin2が非反転増幅回路261,262に入力され、その電位差が増幅されて検出電圧Vdetとして出力される。この実施例の差動増幅部(減算回路)によれば、このときの出力電圧VdetにはアンプAMP3の入力オフセットのみが含まれ、アンプAMP1,AMP2,AMP4,AMP5の入力オフセットは含まれないようになる。そのため、図6の回路に比べてオペアンプの入力オフセットによる検出電圧の誤差が大幅に低減される。その結果、実施例の出力電力検出回路は出力電力の検出精度が向上される。   The ON / OFF signal ON / OFF output from the power supply voltage detection circuit 267 is configured to change to a low level after a predetermined time. When the ON / OFF signal ON / OFF becomes a low level, the switch SW0 is turned off. Thus, the voltage Vdc1 of the immediately previous capacitive element C0 is held as it is. Thereafter, voltages Vin1 and Vin2 that change due to the operation of the detection circuit 221 are input to the non-inverting amplifier circuits 261 and 262, and the potential difference is amplified and output as the detection voltage Vdet. According to the differential amplifier section (subtraction circuit) of this embodiment, the output voltage Vdet at this time includes only the input offset of the amplifier AMP3, and does not include the input offsets of the amplifiers AMP1, AMP2, AMP4, and AMP5. become. Therefore, the error of the detection voltage due to the input offset of the operational amplifier is significantly reduced as compared with the circuit of FIG. As a result, the output power detection circuit of the embodiment improves the detection accuracy of the output power.

その結果、実施例の出力電力検出回路は、減算回路に供給される基準となる電圧を調整するトリミング回路を設ける必要がなく製造工程でのトリミング作業も不要となるので、出力電力検出回路を内蔵した高周波電力増幅回路のコストを低減することができる。   As a result, the output power detection circuit according to the embodiment does not need a trimming circuit for adjusting a reference voltage supplied to the subtraction circuit and does not require a trimming operation in the manufacturing process. Thus, the cost of the high frequency power amplifier circuit can be reduced.

図4は、前記実施例のパワーモジュールを適用して有効な無線通信システムの一例として、GSMとDCSの2つの通信方式の無線通信が可能なシステムの概略の構成を示す。
図4において、ANTは信号電波の送受信用アンテナ、100はGSMやDCSのシステムにおけるGMSK変調や復調を行なうことができる変復調回路や送信データ(ベースバンド信号)に基づいてI,Q信号を生成したり受信信号から抽出されたI,Q信号を処理する回路を有する高周波信号処理回路(ベースバンド回路)110や受信信号を増幅するロウノイズアンプLNA1,LNA2等が1つの半導体チップ上に形成されてなる高周波信号処理用半導体集積回路(ベースバンドIC)と送信信号から高調波成分を除去するバンドパスフィルタBPF1,BPF2、受信信号から不要波を除去するバンドパスフィルタBPF3,BPF4などが1つのパッケージに実装されてなる電子デバイス(以下、RFデバイスと称する)である。Tx‐MIX1,Tx-MIX2は各々GSMとDCSの送信信号をアップコンバートするミキサ、Rx‐MIX1,Rx-MIX2は各々GSMとDCSの受信信号をダウンコンバートするミキサである。
FIG. 4 shows a schematic configuration of a system capable of wireless communication using two communication systems, GSM and DCS, as an example of an effective wireless communication system to which the power module of the embodiment is applied.
In FIG. 4, ANT is an antenna for transmitting and receiving signal radio waves, 100 is a modulation / demodulation circuit capable of performing GMSK modulation and demodulation in GSM and DCS systems, and I and Q signals are generated based on transmission data (baseband signals). A high-frequency signal processing circuit (baseband circuit) 110 having a circuit for processing I and Q signals extracted from received signals, low noise amplifiers LNA1 and LNA2 for amplifying received signals, and the like are formed on one semiconductor chip. A high-frequency signal processing semiconductor integrated circuit (baseband IC), bandpass filters BPF1 and BPF2 for removing harmonic components from a transmission signal, bandpass filters BPF3 and BPF4 for removing unnecessary waves from a reception signal, etc. in one package A mounted electronic device (hereinafter referred to as an RF device) Tx-MIX1 and Tx-MIX2 are mixers for up-converting GSM and DCS transmission signals, and Rx-MIX1 and Rx-MIX2 are mixers for down-converting GSM and DCS reception signals.

ベースバンド回路110には、GSMとDCSの送信信号をそれぞれアップンコンバートするミキサTx‐MIX1,Tx-MIX2、GSMとDCSの受信信号をそれぞれダウンコンバートするミキサRx‐MIX1,Rx-MIX2、これらのミキサで送信信号や受信信号とミキシングされる発振信号を発生する発振器VCO1〜VCO4、GSMとDCSの送信信号をそれぞれ増幅する可変利得アンプGCA1,GAC2、これらのアンプの利得を制御して所望の振幅の信号を出力させる利得制御回路111が設けられている。   The baseband circuit 110 includes mixers Tx-MIX1, Tx-MIX2 for up-converting GSM and DCS transmission signals, mixers Rx-MIX1, Rx-MIX2, for down-converting GSM and DCS reception signals, respectively. Oscillators VCO1 to VCO4 that generate oscillation signals that are mixed with transmission signals and reception signals by a mixer, variable gain amplifiers GCA1 and GAC2 that amplify transmission signals of GSM and DCS, respectively, and a desired amplitude by controlling the gain of these amplifiers A gain control circuit 111 is provided for outputting the above signal.

また、図4において、200はベースバンド回路110から供給される高周波の送信信号を増幅する前記実施例のパワーモジュール、300は送信信号に含まれる高調波などのノイズを除去するフィルタLPF1,LPF2、GSMの信号とDCSの信号を合成したり分離したりする分波器DPX1,DPX2、送受信の切替えスイッチT/R−SWなどを含むフロントエンド・モジュールである。パワーモジュール200には、GSM用の高周波電力増幅回路(パワーアンプ)210aとDCS用の高周波電力増幅回路210bとが設けられている。   In FIG. 4, reference numeral 200 denotes the power module of the above-described embodiment that amplifies the high-frequency transmission signal supplied from the baseband circuit 110, and 300 denotes filters LPF <b> 1 and LPF <b> 2 that remove noise such as harmonics included in the transmission signal. This is a front-end module including demultiplexers DPX1 and DPX2 for synthesizing and separating GSM signals and DCS signals, a transmission / reception changeover switch T / R-SW, and the like. The power module 200 is provided with a high frequency power amplifier circuit (power amplifier) 210a for GSM and a high frequency power amplifier circuit 210b for DCS.

図4に示されているように、この実施例では、ベースバンド回路110から高周波電力増幅回路210a,210bのバイアス回路230に対してGSMかDCSかを示すモード選択信号VBANDと、定電流Icontが供給され、バイアス回路230はこの制御信号VBANDと定電流Icontに基づいて、モードに応じたバイアス電流を生成しパワーアンプ210aと210bのいずれかに供給する。バイアス回路230は、図1のトランジスタQ10〜Q13からなるカレントミラー回路とバイアス用トランジスタQb1〜Qb3をGSM用とDCS用にそれぞれ備えるとともに、選択回路などを付加した回路である。   As shown in FIG. 4, in this embodiment, a mode selection signal VBAND indicating GSM or DCS from the baseband circuit 110 to the bias circuit 230 of the high frequency power amplifier circuits 210a and 210b and a constant current Itont are The bias circuit 230 generates a bias current corresponding to the mode based on the control signal VBAND and the constant current Itont and supplies it to one of the power amplifiers 210a and 210b. The bias circuit 230 includes a current mirror circuit including the transistors Q10 to Q13 and bias transistors Qb1 to Qb3 in FIG. 1 for GSM and DCS, respectively, and a selection circuit and the like are added.

また、この実施例では、パワーモジュール200内の出力電力検出回路220により出力された検出電圧Vdetがベースバンド回路110の利得制御回路111に供給され、利得制御回路111は出力検出電圧Vdetと内部の出力レベル指示信号Vrampとを比較して可変利得アンプGCA1,GCA2に対するパワー制御信号PCSを生成してそれらのゲインを制御し、これに応じてパワーアンプ210a,210bに入力される高周波信号の振幅が制御されるようになっている。   In this embodiment, the detection voltage Vdet output from the output power detection circuit 220 in the power module 200 is supplied to the gain control circuit 111 of the baseband circuit 110, and the gain control circuit 111 is connected to the output detection voltage Vdet. The output level instruction signal Vramp is compared to generate a power control signal PCS for the variable gain amplifiers GCA1 and GCA2, and their gains are controlled, and the amplitude of the high frequency signal input to the power amplifiers 210a and 210b according to this is controlled. To be controlled.

なお、上記のようなGSMとDCSのデュアルバンド通信システムにおいては、GSM側のパワーアンプ210aの出力電力とDCS側のパワーアンプ210bの出力電力の最大レベルはそれぞれ規格によって規定されていて異なっている。そのため、図4には示されていないが、図4の出力電力検出回路220には、図1および図2に示されているような構成を有する検出回路がGSM用とDCS用にそれぞれ設けられており、制御信号VBANDに応じていずれか一方を選択的に動作状態にさせることができるように構成されている。   In the GSM and DCS dual-band communication system as described above, the maximum levels of the output power of the GSM-side power amplifier 210a and the output power of the DCS-side power amplifier 210b are defined by different standards. . Therefore, although not shown in FIG. 4, the output power detection circuit 220 of FIG. 4 is provided with detection circuits having configurations as shown in FIGS. 1 and 2 for GSM and DCS, respectively. In accordance with the control signal VBAND, one of them can be selectively activated.

図4の実施例では、出力電力検出回路220より出力された検出電圧Vdetをベースバンド回路110の利得制御回路111に供給して、可変利得アンプGCA1,GCA2のゲインを制御しているが、パワーモジュール200内に、出力電力検出回路220により検出された検出電圧Vdetとベースバンド回路からの出力レベル指示信号Vrampとを比較して電位差に応じた制御信号Vrampを生成する誤差アンプ(APC回路)を設けた場合には、ベースバンド回路110からパワーモジュール200内のAPC回路(誤差アンプ)へ出力レベル指示信号Vrampを供給し、APC回路(誤差アンプ)が出力レベル指示信号Vrampと出力電力検出回路220からの検出電圧Vdetとを比較してバイアス回路230に対する出力制御信号Vapcを生成し、バイアス回路230が出力制御信号Vapcに応じてパワーアンプ210a,210bのゲインを制御するように構成することができる。   In the embodiment of FIG. 4, the detection voltage Vdet output from the output power detection circuit 220 is supplied to the gain control circuit 111 of the baseband circuit 110 to control the gains of the variable gain amplifiers GCA1 and GCA2. An error amplifier (APC circuit) that compares the detection voltage Vdet detected by the output power detection circuit 220 with the output level instruction signal Vramp from the baseband circuit and generates a control signal Vramp corresponding to the potential difference in the module 200. When provided, the output level instruction signal Vramp is supplied from the baseband circuit 110 to the APC circuit (error amplifier) in the power module 200, and the APC circuit (error amplifier) outputs the output level instruction signal Vramp and the output power detection circuit 220. The output control signal Vapc for the bias circuit 230 is generated by comparing with the detection voltage Vdet from The circuit 230 can be configured to control the gains of the power amplifiers 210a and 210b in accordance with the output control signal Vapc.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば前記実施例では、高周波電力増幅部の増幅用トランジスタ211〜213にFETを用いているが、増幅用トランジスタ211〜213は、バイポーラ・トランジスタやGaAsMESFET、ヘテロ接合バイポーラ・トランジスタ(HBT)、HEMT(High Electron Mobility Transistor)等他のトランジスタを用いることも可能である。また、前記実施例では、高周波電力増幅部の増幅段が3段の場合を示したが、増幅段は1段あるいは2段であっても良い。また、検波回路221を構成する電流−電圧変換用トランジスタQ4は抵抗素子であっても良い。   The invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, in the above-described embodiment, FETs are used for the amplifying transistors 211 to 213 of the high-frequency power amplifier, but the amplifying transistors 211 to 213 are bipolar transistors, GaAs MESFETs, heterojunction bipolar transistors (HBT), HEMT ( It is also possible to use other transistors such as High Electron Mobility Transistor). In the above-described embodiment, the case where the number of amplification stages of the high-frequency power amplification unit is three, but the number of amplification stages may be one or two. The current-voltage conversion transistor Q4 constituting the detection circuit 221 may be a resistance element.

さらに、前記実施例では、減算回路225を構成するオペアンプAMP1〜AMP5はMOSトランジスタにより構成されているとしたが、バイポーラ・トランジスタにより構成されたオペアンプを用いるようにしても良い。ただし、その場合には、各アンプはMOSトランジスタからなるアンプに比べて入力インピーダンスが低くなるので、前記先願の実施例(図5参照)のバッファアンプ222,224に相当するものを設けるのが望ましい。   Furthermore, in the above-described embodiment, the operational amplifiers AMP1 to AMP5 constituting the subtraction circuit 225 are constituted by MOS transistors. However, operational amplifiers constituted by bipolar transistors may be used. However, in this case, each amplifier has an input impedance lower than that of an amplifier composed of a MOS transistor. Therefore, it is necessary to provide one corresponding to the buffer amplifiers 222 and 224 in the embodiment of the prior application (see FIG. 5). desirable.

また、前記実施例では、高周波電力増幅部210を構成する増幅用FET211〜213のゲートバイアスを生成するバイアス回路230として、外部からの制御電流Icontを受けてカレントミラー回路で増幅用FET211〜213にアイドル電流を流すように構成したものを示したが、バイアス回路230は外部から供給される制御電圧を抵抗で分圧してFET211〜213のゲートバイアスを生成する抵抗分割回路により構成するようにしても良い。   In the above-described embodiment, as the bias circuit 230 for generating the gate bias of the amplification FETs 211 to 213 constituting the high frequency power amplification unit 210, the amplification FETs 211 to 213 are received by the current mirror circuit in response to an external control current Icont. The bias circuit 230 is configured to flow an idle current. However, the bias circuit 230 may be configured by a resistance dividing circuit that generates a gate bias of the FETs 211 to 213 by dividing a control voltage supplied from the outside with a resistor. good.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である携帯電話機に用いられる高周波電力増幅回路およびパワーモジュールに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものでなく、無線LANを構成する高周波電力増幅回路およびパワーモジュールなどに利用することができる。   In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to a high frequency power amplifier circuit and a power module used in a mobile phone which is a field of use behind the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto. It can be used for a high-frequency power amplifier circuit and a power module that constitute a wireless LAN.

本発明に係る出力電力検出回路およびそれを適用した高周波電力増幅器(パワーモジュール)の一実施例を示す回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of an output power detection circuit according to the present invention and a high-frequency power amplifier (power module) to which the output power detection circuit is applied. 出力電力検出回路を構成する差動増幅部(減算回路)の具体的な回路例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the specific circuit example of the differential amplifier (subtraction circuit) which comprises an output electric power detection circuit. 図2の差動増幅部(減算回路)の動作タイミングを示すタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing operation timings of the differential amplification unit (subtraction circuit) of FIG. 2. 本発明の高周波電力増幅回路を適用したGSMとDCSの2つの通信方式の無線通信が可能なシステムの概略の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a system capable of wireless communication of two communication systems, GSM and DCS, to which a high-frequency power amplifier circuit of the present invention is applied. 従来の出力電力検出回路の一例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows an example of the conventional output power detection circuit. 本発明に先立って検討した出力電力検出回路の減算回路の構成例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the structural example of the subtraction circuit of the output electric power detection circuit examined prior to this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 RFデバイス
110 ベースバンド回路
200 パワーモジュール
210 高周波電力増幅部
210a,210b 高周波電力増幅回路(パワーアンプ)
211,212,213 電力増幅用FET
220 出力電力検出回路
221 検波部
222,224 バッファ回路
223 バイアス生成回路
225 減算回路
230 バイアス回路
241〜244 インピーダンス整合回路
250 誤差アンプ(APC回路)
300 フロントエンド・モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 RF device 110 Baseband circuit 200 Power module 210 High frequency power amplification part 210a, 210b High frequency power amplification circuit (power amplifier)
211, 212, 213 Power amplification FET
220 output power detection circuit 221 detection unit 222, 224 buffer circuit 223 bias generation circuit 225 subtraction circuit 230 bias circuit 241 to 244 impedance matching circuit 250 error amplifier (APC circuit)
300 Front-end module

Claims (5)

高周波の送信信号を増幅する電力増幅回路と、該電力増幅回路の出力電力のレベルを検出する出力電力検出回路とを備え、
前記出力電力検出回路は、前記電力増幅回路の出力から取り出された交流信号を検波する検波回路と、該検波回路の動作点を与える電圧を生成するバイアス生成回路と、上記検波回路の出力と上記バイアス生成回路で生成された電圧との差に比例した電圧を出力する減算回路とを含み、
前記減算回路は、従属接続された2つの反転増幅器と、後段の反転増幅器の出力と所定の電圧とを入力としその差電圧を前段の反転増幅器に基準電圧として与える第3の反転増幅器と、前記第3の反転増幅器の出力側に設けられたオン/オフ・スイッチおよび前記第3の反転増幅器の出力を保持可能な容量素子とを備えてフィードバックループを形成可能にされ、上記2つの反転増幅器への入力がない状態で上記スイッチをオンさせて上記ループを閉じて上記第3の反転増幅器の出力を上記容量素子に取り込んだ後、上記スイッチをオフさせた状態で上記2つの反転増幅器へ前記検波回路の出力および前記バイアス生成回路で生成された電圧を入力させてそれらの電位差に応じた電圧を出力することを特徴とする高周波電力増幅回路。
A power amplification circuit for amplifying a high-frequency transmission signal; and an output power detection circuit for detecting a level of output power of the power amplification circuit;
The output power detection circuit includes: a detection circuit that detects an AC signal extracted from the output of the power amplification circuit; a bias generation circuit that generates a voltage that provides an operating point of the detection circuit; an output of the detection circuit; A subtraction circuit that outputs a voltage proportional to the difference from the voltage generated by the bias generation circuit,
The subtracting circuit includes two subordinately connected inverting amplifiers, a third inverting amplifier that inputs an output of a subsequent inverting amplifier and a predetermined voltage and supplies a difference voltage as a reference voltage to the preceding inverting amplifier, A feedback loop can be formed by including an on / off switch provided on the output side of the third inverting amplifier and a capacitive element capable of holding the output of the third inverting amplifier. In the absence of input, the switch is turned on, the loop is closed and the output of the third inverting amplifier is taken into the capacitive element, and then the detection is made to the two inverting amplifiers with the switch turned off. A high-frequency power amplifier circuit, wherein a circuit output and a voltage generated by the bias generation circuit are input to output a voltage corresponding to a potential difference between them.
前記減算回路は、前記第3の反転増幅器の出力端子と前記前段の反転増幅器の入力端子との間に設けられたインピーダンス変換用のバッファアンプを備えることを特徴とする請求項1に記載の高周波電力増幅回路。   2. The high frequency device according to claim 1, wherein the subtracting circuit includes a buffer amplifier for impedance conversion provided between an output terminal of the third inverting amplifier and an input terminal of the preceding inverting amplifier. Power amplifier circuit. 前記減算回路は、前記後段の反転増幅器の出力をインピーダンス変換して出力する第2のバッファアンプを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の高周波電力増幅回路。   3. The high frequency power amplifier circuit according to claim 1, wherein the subtraction circuit includes a second buffer amplifier that impedance-converts and outputs an output of the subsequent inverting amplifier. 前記前段の反転増幅器と前記後段の反転増幅器は、それぞれオペアンプと該オペアンプの反転入力端子に接続された入力抵抗と該オペアンプの出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還抵抗とからなり、前記前段の反転増幅器の入力抵抗と前記後段の反転増幅器の入力抵抗の抵抗値は同一であり、前記前段の反転増幅器の入力抵抗と帰還抵抗の抵抗比と、前記後段の反転増幅器の入力抵抗と帰還抵抗の抵抗比とは同一であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高周波電力増幅回路。   The inverting amplifier at the preceding stage and the inverting amplifier at the succeeding stage are each composed of an operational amplifier, an input resistor connected to the inverting input terminal of the operational amplifier, and a feedback resistor connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier. The resistance value of the input resistance of the inverting amplifier in the preceding stage and the input resistance of the inverting amplifier in the succeeding stage are the same, the resistance ratio of the input resistance and the feedback resistor in the preceding inverting amplifier, and the input resistance of the inverting amplifier in the succeeding stage The high-frequency power amplifier circuit according to claim 1, wherein a resistance ratio of the feedback resistor and the feedback resistor is the same. 前記検波回路は、前記電力増幅回路の出力部からから取り出された交流信号が制御端子に印加された第1トランジスタと、該第1トランジスタと直列に接続された第2トランジスタと、該第2トランジスタとカレントミラー接続された第3トランジスタと、該第3トランジスタと直列に接続された電流−電圧変換手段とからなり、前記第1トランジスタの制御端子に前記バイアス生成回路で生成された電圧が印加されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高周波電力増幅回路。   The detection circuit includes: a first transistor to which an AC signal extracted from an output unit of the power amplifier circuit is applied to a control terminal; a second transistor connected in series with the first transistor; and the second transistor And a third transistor connected in a current mirror connection and current-voltage conversion means connected in series with the third transistor, and the voltage generated by the bias generation circuit is applied to the control terminal of the first transistor. The high frequency power amplifier circuit according to claim 1, wherein the high frequency power amplifier circuit is provided.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009164908A (en) * 2008-01-07 2009-07-23 Mitsubishi Electric Corp Power amplifier
US8003237B2 (en) 2005-03-24 2011-08-23 Wd Media, Inc. Perpendicular magnetic recording disk and manufacturing method thereof
KR20120047022A (en) * 2010-11-03 2012-05-11 아주대학교산학협력단 Method and apparatus for tx leakage cancelling pre-processing in receiver of wireless communication system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8003237B2 (en) 2005-03-24 2011-08-23 Wd Media, Inc. Perpendicular magnetic recording disk and manufacturing method thereof
JP2009164908A (en) * 2008-01-07 2009-07-23 Mitsubishi Electric Corp Power amplifier
KR20120047022A (en) * 2010-11-03 2012-05-11 아주대학교산학협력단 Method and apparatus for tx leakage cancelling pre-processing in receiver of wireless communication system
KR101669507B1 (en) * 2010-11-03 2016-10-26 아주대학교산학협력단 Method and apparatus for tx leakage cancelling pre-processing in receiver of wireless communication system

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