專利名稱：偏置控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏置控制裝置，適用于例如在衛(wèi)星基站所使用的使用 了FET的功率放大裝置。
背景技術(shù)：
在衛(wèi)星基站中，使用將調(diào)制信號(hào)放大到發(fā)送功率的功率放大裝置。在 該功率放大裝置使用多個(gè)FET (Field Effect Transistor:場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的 情況下，要求各FET的偏置電壓的調(diào)整。并且，為了調(diào)整偏置電壓，考慮 各FET的溫度特性而對(duì)每個(gè)FET進(jìn)行偏置電壓調(diào)整是必要、不可缺少的。
但是，上述FET中，作為半導(dǎo)體材料使用氮化鎵(GaN)或砷化鎵 (GaAs)。該FET是在未施加?xùn)艠O偏置時(shí)也流動(dòng)漏極電流的耗盡型的FET， 夾斷電壓為負(fù)電壓。當(dāng)柵極偏置成為零電位或者正電壓時(shí)，在漏極流動(dòng)過(guò) 電流，F(xiàn)ET的結(jié)溫上升，導(dǎo)致FET的損壞。因此，柵極偏置電路需要對(duì)工 作中的FET —直供給負(fù)電壓。
日本專利公開(kāi)2003-8385號(hào)公報(bào)公開(kāi)了帶有溫度補(bǔ)償功能的偏置電路。 該偏置電路通過(guò)使用熱敏電阻等溫度檢測(cè)器來(lái)使FET的偏置電壓變化，由 此進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
但是，即使使用該帶有溫度補(bǔ)償功能的偏置電路，也足以預(yù)想到，偏 置電路成為被稱為失控狀態(tài)的不能控制的狀態(tài)，或者發(fā)生向來(lái)自溫度檢測(cè) 器的信號(hào)的干擾(混調(diào)制)等異常。在這種情況下，有時(shí)設(shè)定柵極偏置為 FET由于本身的漏極電流的發(fā)熱而破損那樣的電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種偏置控制裝置，不錯(cuò)誤地設(shè)定柵極偏置為
FET破損那樣的電壓，就能夠進(jìn)行FET的偏置調(diào)整。
本發(fā)明的偏置控制裝置具有溫度檢測(cè)器，對(duì)耗盡型FET (場(chǎng)效應(yīng)晶 體管Field Effect Transistor)的周圍溫度進(jìn)行檢測(cè)；第1電壓生成部，根 據(jù)該溫度檢測(cè)器的輸出，生成正電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)；第2電壓生 成部，生成正電壓的偏置電壓信號(hào)；以及運(yùn)算放大器，將溫度補(bǔ)償用電壓 信號(hào)和偏置電壓信號(hào)相加并反向放大，而生成向FET施加的負(fù)電壓的偏置 電壓。
并且，本發(fā)明的偏置控制裝置為，進(jìn)行多個(gè)耗盡型FET (場(chǎng)效應(yīng)晶體 管Field Effect Transistor)的偏置控制的偏置控制裝置，具有溫度檢測(cè) 器，對(duì)多個(gè)FET的周圍溫度進(jìn)行檢測(cè)；第l電壓生成部，根據(jù)該溫度檢測(cè) 器的輸出，生成在多個(gè)FET之間通用的正電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)；第 2電壓生成部，對(duì)每個(gè)FET生成正電壓的單獨(dú)偏置電壓信號(hào)；以及多個(gè)運(yùn) 算放大器，對(duì)每個(gè)FET設(shè)置，將溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)和單獨(dú)偏置電壓信號(hào) 相加并反向放大，而生成向FET施加的負(fù)電壓的偏置電壓。


圖1是對(duì)使用了實(shí)施例的偏置控制裝置的功率放大裝置的構(gòu)成進(jìn)行表 示的方框圖。
圖2是表示圖1所示的控制部的構(gòu)成的電路方框圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的偏置控制裝置。 圖1是對(duì)使用了實(shí)施例的偏置控制裝置的功率放大裝置的構(gòu)成進(jìn)行表 示的方框圖。
在圖1中表示具有偏置控制裝置1的、使用了多個(gè)FET12、 22的大功 率固體功率放大器。FET12、 22為使用了相同素材、例如氮化鎵的耗盡型 FET。為了得到各FET12、 22之間的足夠的絕緣，使用了FET12、 22的各 放大器模塊單獨(dú)地收納在電磁遮蔽用的金屬殼體14、 24中。
應(yīng)放大的RF (射頻Radio frequency)信號(hào)供給到輸入端子11， RF信號(hào)的功率由FET12放大，所放大的信號(hào)功率從輸出端子13輸出。同樣， RF信號(hào)供給到輸入端子21， RF信號(hào)的功率由FET22放大，所放大的信號(hào) 功率從輸出端子23輸出。
FET12、 22的柵極偏置電壓由偏置控制裝置1生成，并施加到FET12、 22的柵極G。
柵極偏置控制裝置1具有溫度檢測(cè)器351、第1電壓生成部2、第2電 壓生成部3以及運(yùn)算放大器33、 34。第1電壓生成部2根據(jù)溫度檢測(cè)器351 的輸出生成正電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)。第2電壓生成部3生成正電壓 的偏置電壓信號(hào)。并且，運(yùn)算放大器33、 34將溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)和偏置 電壓信號(hào)相加并反向放大。
溫度檢測(cè)器351對(duì)FET12、 22的周圍溫度進(jìn)行檢測(cè)。 一般FET12的周 圍溫度與FET22的周圍溫度大致相同，因此溫度檢測(cè)器351接近某一個(gè)FET 設(shè)置。在實(shí)施例中，溫度檢測(cè)器351在金屬殼體14中接近FET12地設(shè)置。 溫度檢測(cè)器351以外的偏置控制裝置1偏置在金屬殼體14的外部。
第2電壓生成部3具有固定電壓產(chǎn)生部32和可變電阻36、 37。
固定電壓產(chǎn)生部32例如具有固定電壓產(chǎn)生電路，產(chǎn)生作為基準(zhǔn)的規(guī)定 的正電壓。該正電壓由可變電阻36、 37分壓，生成偏置電壓信號(hào)。偏置電 壓信號(hào)經(jīng)由電阻R1、 R2供給到運(yùn)算放大器33、 34的反向輸入端子。可變 電阻36、 37的一端與固定電壓產(chǎn)生部32的輸出連接，另一端接地，并且 從滑動(dòng)端子取出被分壓的電壓。根據(jù)滑動(dòng)端子的位置，能夠任意地設(shè)定偏 置電壓信號(hào)的電壓，由此單獨(dú)地、任意地設(shè)定賦予各FET12、 22的偏置電 壓。
另外，固定電壓產(chǎn)生部32也可以具有可變電壓產(chǎn)生電路，調(diào)整為輸出 預(yù)先規(guī)定的正電壓。并且，固定電壓產(chǎn)生部32對(duì)于可變電阻36、 37通用 設(shè)置，但是固定電壓產(chǎn)生部32也可以對(duì)于可變電阻36、 37單獨(dú)設(shè)置。
第l電壓生成部2具有可變電壓產(chǎn)生部31和控制部35。
可變電壓產(chǎn)生部31例如具有數(shù)字/模擬(D/A)變換器(未圖示)，根 據(jù)從控制部35發(fā)送的與FET12、 22的周圍溫度對(duì)應(yīng)的修正數(shù)據(jù)，產(chǎn)生與 溫度對(duì)應(yīng)的正電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)。溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)經(jīng)由電阻 R3、 R4供給到運(yùn)算放大器33、 34的反向輸入端子。
這些可變電壓產(chǎn)生部31以及固定電壓產(chǎn)生部32，通過(guò)正電壓的電源來(lái)動(dòng)作。
運(yùn)算放大器33、34將偏置電壓信號(hào)和溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)相加并反向 放大，而生成負(fù)電壓的柵極偏置電壓。該柵極偏置電壓被供給到FET12、 22的柵極G。
控制部35將與溫度檢測(cè)器351檢測(cè)的FET12、 22的周圍溫度對(duì)應(yīng)的 修正數(shù)據(jù)發(fā)送到可變電壓產(chǎn)生部31。
圖2是表示控制部35的構(gòu)成的電路方框圖。控制部35具有模擬/數(shù)字 (A/D)變換器352和修正存儲(chǔ)器353。
溫度檢測(cè)器351例如包括熱敏電阻，檢測(cè)FET12、 22的周圍溫度，并 作為溫度信號(hào)輸出與溫度對(duì)應(yīng)的電壓。如上所述，溫度檢測(cè)器351在金屬 殼體14中接近FET12地設(shè)置。溫度信號(hào)通過(guò)線纜輸入到控制部35。在控 制部35中，模擬/數(shù)字變換器352將溫度信號(hào)變換為數(shù)字值，并輸出數(shù)字 溫度數(shù)據(jù)。數(shù)字溫度數(shù)據(jù)被作為地址數(shù)據(jù)賦予被修正存儲(chǔ)器353。
修正存儲(chǔ)器353，在周圍溫度的變化范圍(例如0"C 7(TC)中，與微 小間隔的各溫度值對(duì)應(yīng)地存儲(chǔ)修正數(shù)據(jù)。修正數(shù)據(jù)是決定可變電壓產(chǎn)生部 31生成的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)的電壓值的數(shù)據(jù)。
修正存儲(chǔ)器353將數(shù)字溫度數(shù)據(jù)用作為地址數(shù)據(jù)，讀出與溫度檢測(cè)器 351檢測(cè)的溫度相對(duì)應(yīng)的修正數(shù)據(jù)。修正存儲(chǔ)器353使用可變電壓產(chǎn)生部 31和電路間通信接口 (例如I2C (內(nèi)部集成電路Inter-Integrated Circuit)) 進(jìn)行通信，將讀出的修正數(shù)據(jù)向可變電壓產(chǎn)生部31發(fā)送?？勺冸妷寒a(chǎn)生部 31通過(guò)數(shù)字/模擬變換器(未圖示)產(chǎn)生與修正數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的正電壓的溫度 補(bǔ)償用電壓信號(hào)。如此，生成與FET12、 22的周圍溫度相對(duì)應(yīng)的溫度補(bǔ)償 用電壓信號(hào)。
下面，對(duì)上述構(gòu)成的偏置控制裝置1的FET12、 22的偏置電壓的調(diào)整 進(jìn)行說(shuō)明。
FET12、 22是相同素材的FET，但是設(shè)定漏極的空載電流的柵極偏置 電壓值在各個(gè)FET中不同。因此，在實(shí)施例中，第2電壓生成部3生成用 于各FET的偏置電壓信號(hào)。BP，通過(guò)將固定電壓產(chǎn)生部32產(chǎn)生的正電壓 通到可變電阻36、 37，由此對(duì)各個(gè)FET12、 22調(diào)整輸入到各運(yùn)算放大器 33、 34的偏置電壓信號(hào)的正電壓。
并且，作為溫度補(bǔ)償功能，第1電壓生成部2根據(jù)溫度檢測(cè)器351的輸出生成正電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)。即，可變電壓產(chǎn)生部31與由溫度 檢測(cè)器351檢測(cè)的FET12、 24的周圍溫度相對(duì)應(yīng)，生成溫度補(bǔ)償用電壓信 號(hào)。柵極偏置電壓值隨著溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)的變化而改變。柵極偏置電 壓-溫度的特性曲線由半導(dǎo)體的素材引起，因此相同素材的FET12、 22之間 的個(gè)體差較小。因此，在實(shí)施例中，對(duì)FET12、 22施加相同的溫度補(bǔ)償電 壓。
可變電壓產(chǎn)生部31，根據(jù)從控制部35發(fā)送的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，產(chǎn)生與溫度 相對(duì)應(yīng)的電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)?？勺冸妷寒a(chǎn)生部31構(gòu)成為，例如通 過(guò)使用了數(shù)字電位計(jì)的數(shù)字/模擬(D/A)變換器，來(lái)制作Vmin Vdd的范 圍的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)。并且，固定電壓產(chǎn)生部32和可變電阻36、 37， 能夠與可變電阻36、 37的滑動(dòng)接點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)，制作0V Vdd的偏置電 壓信號(hào)。此處，Vmin為可變電壓產(chǎn)生部31能夠輸出的正電壓的最低電壓， Vdd為可變電壓產(chǎn)生部31以及固定電壓產(chǎn)生部32的動(dòng)作電壓。
當(dāng)使該二者的信號(hào)在放大率-1.00倍的運(yùn)算放大器33、 34中相加并反 向放大時(shí)，其輸出電壓范圍為-Vmin 2Vdd。
假設(shè)，即使由于控制部35的失控、向連接溫度檢測(cè)器351和控制部 35的信號(hào)的干擾(混調(diào)制)等，可變電壓產(chǎn)生部31生成錯(cuò)誤電壓的溫度補(bǔ) 償用電壓信號(hào)，也一定對(duì)各FET12、 22的柵極施力B-Vmin以下的負(fù)電壓。 因此，柵極不會(huì)成為零電位或者正電壓。因此，能夠防止由于漏極的過(guò)電 流導(dǎo)致結(jié)溫的上升而FET12、 22破損。
并且，可變電壓產(chǎn)生部31輸出Vmin以上的電壓，因此即使在與各個(gè) FET12、 22相對(duì)應(yīng)的偏置的微調(diào)整中錯(cuò)誤地將來(lái)自可變電阻Rl、 R2的輸 出電壓設(shè)定為零電位，向各FET12、22的柵極供給的偏置電壓也會(huì)為-Vmin 以下。因此，能夠防止由于漏極的過(guò)電流導(dǎo)致結(jié)溫的上升而FET12、 22破 損。
并且，在實(shí)施例中，在可變電壓產(chǎn)生部31中使用以正電壓進(jìn)行動(dòng)作的 可變電壓產(chǎn)生用集成電路。該集成電路比產(chǎn)生負(fù)電壓的可變電壓產(chǎn)生用集 成電路容易得到，并且與控制部35的配合性較好。并且，該集成電路能夠 生成具有滿足FET12、 22的要求的較高的穩(wěn)定度的輸出電壓(溫度補(bǔ)償用 電壓信號(hào))。
在以上那樣的實(shí)施例的偏置控制裝置1中，第1電壓生成部2的可變電壓產(chǎn)生部31，生成在FET12、 22之間通用的比Vmin高的電壓的溫度補(bǔ) 償用電壓信號(hào)。并且，在該溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)以外，第2電壓生成部3 生成對(duì)每個(gè)FET12、 22不同的0V以上的偏置電壓信號(hào)。通過(guò)各運(yùn)算放大 器33、 34對(duì)這些溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)和偏置電壓信號(hào)進(jìn)行相加反向放大， 而生成各FET12、 22用的偏置電壓。
因此，即使溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)產(chǎn)生異常，也能夠防止偏置電壓成為 -Vmin以下，偏置電壓被設(shè)定為FET12、 22破損那樣的電壓。并且，在與 各個(gè)FET12、 22相對(duì)應(yīng)的偏置電壓的調(diào)整中，防止FET12、 22的偏置被錯(cuò) 誤地設(shè)定為零電位或者正電位。
并且，通過(guò)使運(yùn)算放大器33、 34進(jìn)行相加反向放大，能夠在可變電壓 產(chǎn)生部31以及固定電壓產(chǎn)生部32中使用正電壓動(dòng)作的通用的集成電路。
如上所述根據(jù)本發(fā)明，提供一種偏置控制裝置，不錯(cuò)誤地設(shè)定柵極偏 置為FET破損那樣的電壓，能夠進(jìn)行FET的偏置調(diào)整。
在上述實(shí)施例中，說(shuō)明了對(duì)2個(gè)FET12、 22調(diào)整柵極偏置電壓的例子， 但是本發(fā)明也能夠使用于對(duì)3個(gè)以上的FET調(diào)整柵極偏置電壓的偏置控制 裝置。并且，本發(fā)明也適用于使用1個(gè)FET的放大裝置的偏置控制裝置。
本發(fā)明的偏置控制裝置，也可以對(duì)各FET分別設(shè)置溫度檢測(cè)器、控制 部、可變電壓產(chǎn)生部。此時(shí)，偏置控制裝置能夠?qū)Ω鱾€(gè)FET賦予對(duì)每個(gè)FET 單獨(dú)補(bǔ)償?shù)淖罴训钠秒妷骸?br> 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其他優(yōu)點(diǎn)和變通是很容易聯(lián)想得到的。因 此，本發(fā)明就其較寬方面而言，并不限于本申請(qǐng)給出和描述的具體細(xì)節(jié)和 說(shuō)明性實(shí)施例。因此，在不偏離所附權(quán)利要求及其等同物定義的總發(fā)明構(gòu) 思精神或保護(hù)范圍的前提下，可以做出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種偏置控制裝置，其特征在于，具有溫度檢測(cè)器，對(duì)耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的周圍溫度進(jìn)行檢測(cè)；第1電壓生成部，根據(jù)該溫度檢測(cè)器的輸出，生成正電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)；第2電壓生成部，生成正電壓的偏置電壓信號(hào)；以及運(yùn)算放大器，將上述溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)和上述偏置電壓信號(hào)相加并反向放大，而生成向上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管施加的負(fù)電壓的偏置電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的偏置控制裝置，其特征在于， 上述第2電壓生成部具有固定電壓產(chǎn)生部，產(chǎn)生規(guī)定的電壓；以及可變電阻，介于上述固定電壓產(chǎn)生部與上述運(yùn)算放大器之間，對(duì)輸入 的電壓進(jìn)行分壓并將分壓的電壓輸出。
3. 如權(quán)利要求1所述的偏置控制裝置，其特征在于， 上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大。
4. 如權(quán)利要求1所述的偏置控制裝置，其特征在于， 上述運(yùn)算放大器的放大率為一 1 。
5. 如權(quán)利要求1所述的偏置控制裝置，其特征在于， 上述第1電壓生成部以及第2電壓生成部以正電壓工作。
6. 如權(quán)利要求1所述的偏置控制裝置，其特征在于， 上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管被收容于金屬殼體，上述溫度檢測(cè)器設(shè)置在上述金屬殼體內(nèi)，且上述第1電壓生成部設(shè)置在上述金屬殼體的外部。
7. —種偏置控制裝置，進(jìn)行多個(gè)耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的偏置控制，其 特征在于，偏置控制裝置具有溫度檢測(cè)器，對(duì)上述多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的周圍溫度進(jìn)行檢測(cè)；第1電壓生成部，根據(jù)上述溫度檢測(cè)器的輸出，生成在上述多個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管之間通用的正電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)；第2電壓生成部，對(duì)每個(gè)上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管生成正電壓的單獨(dú)偏置電壓信號(hào)；以及多個(gè)運(yùn)算放大器，各運(yùn)算放大器對(duì)每個(gè)上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管設(shè)置，將上 述溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)和上述單獨(dú)偏置電壓信號(hào)相加并反向放大，來(lái)生成 向每個(gè)上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管施加的負(fù)電壓的偏置電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的偏置控制裝置，其特征在于，上述第2電壓生成部具有可變電阻，對(duì)于各上述場(chǎng)效應(yīng)晶體管，將 輸入的規(guī)定的電壓分壓并將電壓作為上述單獨(dú)偏置電壓信號(hào)輸出。
9. 如權(quán)利要求8所述的偏置控制裝置，其特征在于，上述第2電壓生成部具有固定電壓產(chǎn)生部，對(duì)于設(shè)置在各上述場(chǎng)效 應(yīng)晶體管的上述可變電阻，通用地供給上述規(guī)定的電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種偏置控制裝置，不錯(cuò)誤設(shè)定為FET破損的電壓，能夠調(diào)整FET的偏置。偏置控制裝置(1)具有溫度檢測(cè)器(351)，對(duì)FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)(12、24)的周圍溫度進(jìn)行檢測(cè)；第1電壓生成部(2)，根據(jù)該溫度檢測(cè)器的輸出，生成正電壓的溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)；第2電壓生成部(3)，生成正電壓的偏置電壓信號(hào)；以及運(yùn)算放大器(33、34)。運(yùn)算放大器(33、34)將溫度補(bǔ)償用電壓信號(hào)和偏置電壓信號(hào)相加并反向放大，而生成向FET施加的負(fù)電壓的偏置電壓。
文檔編號(hào)H03K19/094GK101677242SQ20091016663
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者望月亮 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝