本發(fā)明涉及一種多級(jí)放大器。

背景技術(shù)：

將多個(gè)電路縱向堆疊而由下級(jí)的電路對(duì)在上級(jí)的電路流動(dòng)的電流進(jìn)行再利用的稱(chēng)為電流復(fù)用的技術(shù)已被實(shí)用化。有代表性地，存在如下現(xiàn)有技術(shù)，即，與CMOS電路的電源電壓降低相伴，將多個(gè)CMOS電路縱向堆疊而使用高耐壓用電源電壓。作為為了實(shí)現(xiàn)電流復(fù)用而縱向堆疊的電路，當(dāng)前，存儲(chǔ)器元件、數(shù)字(邏輯)電路、RF電路(例如LNA+Buffer(緩沖)或者VCO+MIX等)等是代表性的例子。通過(guò)進(jìn)行電流復(fù)用，從而能夠降低消耗電流。

存在如下技術(shù)，即，像在例如日本特開(kāi)2003－332864號(hào)公報(bào)中公開(kāi)的那樣，在多級(jí)放大器進(jìn)行電流復(fù)用。在該多級(jí)放大器中，將初級(jí)放大器(初級(jí)放大晶體管)的漏極和最終級(jí)放大器(最終級(jí)放大晶體管)的柵極連接，以將輸入信號(hào)多級(jí)放大。并且，從電流復(fù)用的角度出發(fā)，將最終級(jí)放大晶體管的源極和初級(jí)放大晶體管的漏極連接。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2003－332864號(hào)公報(bào)

偏置電路與用于電流復(fù)用而縱向堆疊的多個(gè)電路各自連接。在大多數(shù)情況下，在接受偏置的電路具有溫度特性的情況下，偏置電路對(duì)偏置的大小進(jìn)行調(diào)整，以使電路特性不會(huì)對(duì)應(yīng)于溫度變化而劣化。在縱向堆疊的多個(gè)電路各自具有溫度特性的情況下，偏置電路對(duì)上級(jí)和下級(jí)的電路各自的電流偏置的大小進(jìn)行調(diào)整，以使電路特性不會(huì)對(duì)應(yīng)于溫度變化而劣化。在存儲(chǔ)器元件等中，通常，使縱向堆疊的電路中的上級(jí)的電路和下級(jí)的電路以相等的溫度特性進(jìn)行工作。由此，在存儲(chǔ)器元件等中，多個(gè)偏置電路使針對(duì)上級(jí)電路和下級(jí)電路的偏置相對(duì)于溫度變化以相同的趨勢(shì)變化。

另一方面，在多級(jí)放大器中，能夠以不同于上述的方法供給偏置。在多級(jí)放大器中，由于由初級(jí)放大器放大后的信號(hào)被輸入至次級(jí)放大器，因此輸入信號(hào)的大小在初級(jí)放大器和次級(jí)放大器是不同的。由于存在上述差異，因此對(duì)初級(jí)放大器和次級(jí)放大器所要求的性能存在差異。為了滿(mǎn)足所要性能的差異，希望使初級(jí)放大器所具有的一個(gè)特定的性能具備某一個(gè)溫度特性，使次級(jí)放大器所具有的其他的特定的性能具備與上述某一個(gè)溫度特性不同的其他溫度特性。這一點(diǎn)是上述存儲(chǔ)器元件等所不具有的特有的情況。在上述現(xiàn)有技術(shù)中未關(guān)注該差異，利用了電流復(fù)用的多級(jí)放大器尚存在應(yīng)當(dāng)改善的事項(xiàng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種低消耗功率、且具有良好的特性的多級(jí)放大器。

本發(fā)明所涉及的多級(jí)放大器具有：第1晶體管，其具有第1端子和第2端子，該第1端子被輸入輸入信號(hào)，該第2端子將使所述輸入信號(hào)放大后的信號(hào)輸出；第2晶體管，其具有第3端子、第4端子和第5端子，該第3端子被輸入由所述第1晶體管放大后的信號(hào)，該第4端子將使由所述第3端子接受的信號(hào)放大后的信號(hào)輸出，該第5端子在所述第1晶體管正在進(jìn)行放大時(shí)與所述第1晶體管的所述第2端子電連接；第1偏置電路，其與所述第1晶體管的所述第1端子電連接，以偏置的大小對(duì)應(yīng)于電路溫度的上升而增大的方式將偏置供給至所述第1端子；以及第2偏置電路，其與所述第2晶體管的所述第3端子電連接，以偏置的大小相對(duì)于電路溫度的變化保持恒定的方式將偏置供給至所述第3端子。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將電流再利用技術(shù)(電流復(fù)用)組合于多級(jí)放大器、并且以對(duì)因溫度上升引起的增益下降進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)偏置進(jìn)行調(diào)整，從而能夠得到低消耗功率、且具有良好的特性的多級(jí)放大器。

附圖說(shuō)明

圖1是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器的通信系統(tǒng)的圖。

圖2是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器的轉(zhuǎn)換器的框圖。

圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器的電路圖。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器所具有的初級(jí)放大器的電路圖。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器所具有的最終級(jí)放大器的電路圖。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器所具有的第2級(jí)放大器的電路圖。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的初級(jí)放大器所使用的偏置電路的電路圖。

圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的最終級(jí)放大器所使用的偏置電路的電路圖。

圖9是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的多級(jí)放大器的中間節(jié)點(diǎn)電位進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器所使用的偏置的溫度特性的圖。

圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器所使用的偏置的溫度特性的圖。

圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器所使用的偏置的溫度特性的其他例子的圖。

圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器所使用的偏置的溫度特性的其他例子的圖。

圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器所使用的偏置的溫度特性的其他例子的圖。

圖15是用于對(duì)圖9的縱向堆疊多級(jí)放大器的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖16是用于對(duì)圖9的縱向堆疊多級(jí)放大器的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖17是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器的效果進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖18是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器的效果進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器的電路圖。

圖20是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖21是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器的變形例的圖。

圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器的變形例的圖。

圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的多級(jí)放大器的電路圖。

圖24是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的多級(jí)放大器的變形例的圖。

圖25是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的多級(jí)放大器的變形例的圖。

圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器的電路圖。

圖27是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器所具有的電流源的輸出溫度特性的圖。

圖28是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器所具有的電流源的輸出溫度特性的圖。

圖29是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。

圖30是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器的變形例的圖。

圖31是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器的變形例的圖。

圖32是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器的變形例的圖。

標(biāo)號(hào)的說(shuō)明

1廣播衛(wèi)星，3接收裝置，4天線(xiàn)，5轉(zhuǎn)換器，6混合器，7發(fā)送器，8功率放大器，10、110、111、112、210、211、212、310、311、312多級(jí)放大器，11初級(jí)放大器，12、120第2級(jí)放大器，13最終級(jí)放大器，31、31a、31b、32、33偏置電路，50、53、130、130a、130b、420、450調(diào)整電路，51上級(jí)二極管串聯(lián)電路，52下級(jí)二極管串聯(lián)電路，54、55、56二極管串聯(lián)電路，106調(diào)諧器，107電視機(jī)，121上級(jí)晶體管，122下級(jí)晶體管，131電流追加電路，132電流拉出電路，133上級(jí)運(yùn)算放大器，134下級(jí)運(yùn)算放大器，150、151、152中間節(jié)點(diǎn)，421、422、451、452、453電流源，422電流源，451電流源，Q1、Q2MOSFET，Tr1、Tr2、Tr3初級(jí)放大晶體管，Tr7最終級(jí)放大晶體管，Tref基準(zhǔn)溫度，Vg1、Vg12、Vg2偏置電壓，Vmid、Vmid1、Vmid2中間節(jié)點(diǎn)電位

具體實(shí)施方式

實(shí)施方式1

[實(shí)施方式1的裝置的結(jié)構(gòu)]

圖1是表示包含本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10的通信系統(tǒng)的圖。圖1所示的通信系統(tǒng)具有：接收裝置3；調(diào)諧器106，其接收來(lái)自接收裝置3的信號(hào)；以及電視機(jī)107，其將來(lái)自調(diào)諧器106的影像信號(hào)顯示于畫(huà)面，將來(lái)自調(diào)諧器106的聲音信號(hào)從揚(yáng)聲器輸出。接收裝置3具有BS天線(xiàn)4、和安裝于BS天線(xiàn)4的轉(zhuǎn)換器5。利用設(shè)置于室外的BS天線(xiàn)4接收來(lái)自廣播衛(wèi)星1的信號(hào)，經(jīng)由轉(zhuǎn)換器5及調(diào)諧器106而將該信號(hào)顯示于電視機(jī)107。多級(jí)放大器10內(nèi)置于該轉(zhuǎn)換器5。還假設(shè)設(shè)置于室外的轉(zhuǎn)換器5容易受到氣溫的影響，且BS天線(xiàn)4被放置于高溫或者低溫的嚴(yán)酷的溫度環(huán)境下。圖2是表示包含多級(jí)放大器10的轉(zhuǎn)換器5的框圖。轉(zhuǎn)換器5包含功率放大器8、發(fā)送器7、混合器6、和多級(jí)放大器10?；旌掀?將對(duì)功率放大器8的輸出信號(hào)及來(lái)自發(fā)送器7的信號(hào)進(jìn)行混合而得到的信號(hào)輸出至多級(jí)放大器10。此外，在實(shí)施方式1中說(shuō)明將多級(jí)放大器10應(yīng)用于BS接收系統(tǒng)的例子，但也可以應(yīng)用于CS接收系統(tǒng)。另外，當(dāng)然也能夠通過(guò)將多級(jí)放大器10內(nèi)置于發(fā)送器，從而構(gòu)建發(fā)送系統(tǒng)。

圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10的電路圖。多級(jí)放大器10具有：初級(jí)放大器11；第2級(jí)放大器12；最終級(jí)放大器13；偏置電路31，其將電流偏置供給至初級(jí)放大器11；以及偏置電路32，其將電流偏置供給至最終級(jí)放大器13，該多級(jí)放大器10能夠進(jìn)行3級(jí)的放大。初級(jí)放大器11、第2級(jí)放大器12、以及最終級(jí)放大器13為了進(jìn)行電流復(fù)用而以?xún)杉?jí)縱向堆疊。初級(jí)放大器11及第2級(jí)放大器12與GND節(jié)點(diǎn)及中間節(jié)點(diǎn)150連接，最終級(jí)放大器13與中間節(jié)點(diǎn)150及電源節(jié)點(diǎn)Vdd連接。在縱向堆疊的關(guān)系中，初級(jí)放大器11及第2級(jí)放大器12位于“下級(jí)”，最終級(jí)放大器13位于“上級(jí)”。

作為優(yōu)選的方式，在實(shí)施方式1中設(shè)置“調(diào)整電路”，該“調(diào)整電路”對(duì)流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流的量進(jìn)行調(diào)整，以對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電位變動(dòng)進(jìn)行抑制。在實(shí)施方式1中，第2級(jí)放大器12起該調(diào)整電路的作用。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10所具有的初級(jí)放大器11的電路圖。在圖4中，與初級(jí)放大器11一起，還示出對(duì)其供給偏置的偏置電路31。作為初級(jí)放大器11，優(yōu)選使用各種公知的差動(dòng)放大電路。在圖4中作為一個(gè)例子而示出的差動(dòng)放大電路具有：初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2，其源極彼此連接，差動(dòng)輸入信號(hào)IN+、IN－被輸入至各柵極；初級(jí)放大晶體管Tr3，其設(shè)置于初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的源極連接點(diǎn)和GND節(jié)點(diǎn)之間；以及晶體管Tr4、Tr5，其設(shè)置于初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的各漏極和中間節(jié)點(diǎn)150之間。

在本實(shí)施方式中，初級(jí)放大晶體管Tr2相當(dāng)于本發(fā)明的“第1晶體管”，具有：柵極，其接受輸入信號(hào)IN+；以及漏極，其輸出使差動(dòng)輸入信號(hào)放大后的放大信號(hào)OUT’。初級(jí)放大晶體管Tr1具有柵極，該柵極接受輸入信號(hào)IN－。初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的源極連接點(diǎn)與初級(jí)放大晶體管Tr3的漏極連接，初級(jí)放大晶體管Tr3的源極與GND節(jié)點(diǎn)電連接。在初級(jí)放大器11工作而進(jìn)行輸入信號(hào)的放大時(shí)，初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的源極連接點(diǎn)經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的初級(jí)放大晶體管Tr3與GND節(jié)點(diǎn)電連接。此外，在這里所謂“放大”既可以是功率的放大，也可以是電壓的放大。

偏置電路31以偏置的大小對(duì)應(yīng)于電路溫度的上升而增大的方式將電流偏置供給至初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2、Tr3的柵極。具體地說(shuō)，偏置電路31包含偏置電路31a及偏置電路31b。對(duì)于偏置電路31a及偏置電路31b，作為偏置供給對(duì)象的晶體管不同，供給至各晶體管的偏置電壓的值不同。但是，偏置電路31a及偏置電路31b在使偏置的大小對(duì)應(yīng)于電路溫度而變化時(shí)的趨勢(shì)(即溫度輸出特性)是相同的，均具有例如后述的圖11的特性B。因此，在實(shí)施方式1～4中，為了便于進(jìn)行說(shuō)明，在對(duì)偏置電路31a、31b所共通的溫度特性進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，作為“偏置電路31的溫度特性”進(jìn)行說(shuō)明。

如圖4所示，初級(jí)放大晶體管Tr1及初級(jí)放大晶體管Tr2各自的柵極分別經(jīng)由電阻R1、R2而與偏置電路31a連接。具體地說(shuō)，電阻R1、R2各自的一端與初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的柵極連接，電阻R1、R2的另一端彼此連接，其連接點(diǎn)與偏置電路31a連接。偏置電路31a對(duì)電阻R1、R2各自施加偏置電壓Vg12。另一方面，初級(jí)放大晶體管Tr3的柵極經(jīng)由電阻R3而與偏置電路31b連接。由此，偏置電路31b對(duì)電阻R3施加偏置電壓Vg1。此外，以使在初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2流動(dòng)的電流的合計(jì)電流流過(guò)初級(jí)放大晶體管Tr3的方式，對(duì)偏置電壓Vg1、Vg12各自的值進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于差動(dòng)放大器的電路結(jié)構(gòu)及動(dòng)作已然公知，應(yīng)當(dāng)施加于各晶體管的偏置的值也基于公知技術(shù)進(jìn)行設(shè)定即可，因此省略進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10所具有的最終級(jí)放大器13的電路圖。最終級(jí)放大器13具有電感器L7、電容器C7、電阻R7、和最終級(jí)放大晶體管Tr7。在本實(shí)施方式中，最終級(jí)放大晶體管Tr7相當(dāng)于本發(fā)明的“第2晶體管”。由初級(jí)放大器11(初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2)放大、進(jìn)而由第2級(jí)放大器12放大后的信號(hào)OUT”被輸入至最終級(jí)放大晶體管Tr7的柵極。最終級(jí)放大晶體管Tr7的漏極輸出使輸入至柵極的信號(hào)OUT”放大后的信號(hào)OUT。最終級(jí)放大晶體管Tr7的源極與中間節(jié)點(diǎn)150連接。在初級(jí)放大器11工作而進(jìn)行信號(hào)放大時(shí)，最終級(jí)放大晶體管Tr7的源極經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的晶體管Tr4、Tr5而與初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的漏極電連接。來(lái)自后述的偏置電路32的偏置電壓Vg2施加于最終級(jí)放大晶體管Tr7的柵極和電容器C7的連接點(diǎn)。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10所具有的第2級(jí)放大器12的電路圖。第2級(jí)放大器12應(yīng)用的是圖6所示的自偏置型CMOS逆變器。圖6所示的自偏置型CMOS逆變器具有：彼此互補(bǔ)地連接的N型MOSFET Q1及P型MOSFET Q2；電阻R12；以及電容器C12。初級(jí)放大器11所輸出的放大信號(hào)OUT’經(jīng)由電容器C12而被輸入至將P型MOSFET Q2和N型MOSFET Q1彼此的柵極連接的連接點(diǎn)。電阻R12將P型MOSFET Q2和N型MOSFET Q1的柵極連接點(diǎn)和漏極連接點(diǎn)連接。P型MOSFET Q2和N型MOSFET Q1的漏極連接點(diǎn)成為將放大信號(hào)OUT”輸出的輸出端子。該輸出端子與最終級(jí)放大晶體管Tr7的柵極電連接。第2級(jí)放大器12對(duì)輸入至輸入端子的第一級(jí)放大信號(hào)OUT’進(jìn)一步進(jìn)行放大，將第二級(jí)放大信號(hào)OUT”輸出至輸出端子。

以上說(shuō)明的第2級(jí)放大器12進(jìn)行如下優(yōu)選的電路動(dòng)作，即，對(duì)流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流的量進(jìn)行調(diào)整，以對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電位變動(dòng)進(jìn)行抑制。具體地說(shuō)，上述第2級(jí)放大器12基于中間節(jié)點(diǎn)150和第2級(jí)放大器12電連接的連接點(diǎn)的電位，使流過(guò)第2級(jí)放大器12自身的電流增減。通過(guò)使流過(guò)第2級(jí)放大器12的電流增大，從而能夠從中間節(jié)點(diǎn)150經(jīng)由第2級(jí)放大器12而將更多的電流拉出。反之，通過(guò)使流過(guò)第2級(jí)放大器12的電流減小，從而來(lái)自中間節(jié)點(diǎn)150的拉電流量減小，結(jié)果，能夠追加從中間節(jié)點(diǎn)150向初級(jí)放大器11流動(dòng)的電流。如上所述，第2級(jí)放大器12進(jìn)行如下優(yōu)選的電路動(dòng)作，即，基于中間節(jié)點(diǎn)150和第2級(jí)放大器12電連接的連接點(diǎn)的電位，進(jìn)行針對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電流追加及拉出。

圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的初級(jí)放大器11所使用的偏置電路(具體地說(shuō)，偏置電路31b)的電路圖。偏置電路31b經(jīng)由電阻R3而與初級(jí)放大晶體管Tr3的柵極電連接，可變地對(duì)偏置電壓Vg1進(jìn)行供給。偏置電路31b以偏置的大小對(duì)應(yīng)于電路溫度的上升而增大的方式，將電流偏置供給至初級(jí)放大晶體管Tr3的柵極。圖7公開(kāi)了能夠?qū)ι鲜鲭娏髌眠M(jìn)行供給的電路的一個(gè)例子。偏置電路31b具有：電流源I1；晶體管Tr6，其漏極被輸入電流源I1的輸出電流，源極與GND節(jié)點(diǎn)電連接；電阻R6，其一端與晶體管Tr6的柵極連接；以及電容器C6，其與電阻R6的另一端和晶體管Tr6的源極連接。晶體管Tr6的柵極漏極間被電氣短路。作為電流源I1，利用具有正的溫度系數(shù)的Proportional－To－Absolute－Temperature(PTAT；絕對(duì)溫度正比)電路。作為PTAT電路，由于各種電路結(jié)構(gòu)已然公知，因此在這里省略說(shuō)明。

此外，如前所述，實(shí)施方式1的偏置電路31包含以相同的溫度特性(在實(shí)施方式1中是后述的圖11的特性B)對(duì)偏置的大小進(jìn)行調(diào)整的偏置電路31a和偏置電路31b。在圖7中示出偏置電路31b的電路結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子，但偏置電路31a也可以與偏置電路31b同樣地，通過(guò)包含圖7的電路結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)具有與偏置電路31b相同的趨勢(shì)的溫度輸出特性。總之，通過(guò)使偏置電路31a也使用PTAT電路等電路結(jié)構(gòu)，從而能夠設(shè)定出與偏置電路31b相同的溫度輸出特性。由此，能夠使供給至初級(jí)放大晶體管Tr1～Tr3各自的柵極的偏置的大小對(duì)應(yīng)于電路溫度而以相同的趨勢(shì)變化。

圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的最終級(jí)放大器所使用的偏置電路(偏置電路32)的電路圖。偏置電路32與最終級(jí)放大晶體管Tr7的柵極電連接，可變地對(duì)偏置電壓Vg2進(jìn)行供給。偏置電路32以使偏置的大小相對(duì)于電路溫度的變化保持恒定的方式，將電流偏置供給至最終級(jí)放大晶體管Tr7的柵極。圖8公開(kāi)了能夠?qū)ι鲜鲭娏髌眠M(jìn)行供給的電路的一個(gè)例子。圖8的電路除了將電流源I1置換為電流源I2這一點(diǎn)以外，與圖7的偏置電路31b相同。電流源I2不依賴(lài)于溫度，輸出恒定大小的電流。此外，在構(gòu)建偏置電路32時(shí)，能夠利用公知的各種基準(zhǔn)電壓電路，不限定于本電路結(jié)構(gòu)，也可以使用帶隙參考電路。

此外，在實(shí)施方式中，“電路溫度”是指多級(jí)放大器10的內(nèi)部電路溫度。例如在多級(jí)放大器10的內(nèi)部存在溫度分布的情況下，平均溫度等代表性的溫度成為“電路溫度”。嚴(yán)格地說(shuō)，初級(jí)放大器11的初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2、Tr3的溫度、和最終級(jí)放大器13的最終級(jí)放大晶體管Tr7的溫度都是重要的，有時(shí)這些溫度并不嚴(yán)格地一致，而是存在微小的差值。在實(shí)施方式中，假設(shè)這些溫度實(shí)質(zhì)上相等，整體作為“電路溫度”進(jìn)行處理。電路溫度與多級(jí)放大器10的溫度具有正相關(guān)關(guān)系。多級(jí)放大器10的封裝構(gòu)造能夠采用公知的各種封裝構(gòu)造，不特別地限定于樹(shù)脂封裝或者利用金屬殼體的封裝等?？傊?，由于如果電路溫度上升，則構(gòu)成初級(jí)放大器11及最終級(jí)放大器13的電路元件的溫度也上升，因此初級(jí)放大器11及最終級(jí)放大器13的輸出特性改變。例如，如果轉(zhuǎn)換器5的設(shè)置場(chǎng)所為寒冷地帶、溫暖地帶、或者熱帶等各種不同的場(chǎng)所，則多級(jí)放大器10的電路溫度的平均值、上下限值不同，即使在同一設(shè)置場(chǎng)所，電路溫度也由于氣溫的變化等而不同。

[實(shí)施方式1的裝置的動(dòng)作]

圖9是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的多級(jí)放大器10的中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖10及圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10所使用的偏置的溫度特性的圖。使用這些圖，對(duì)多級(jí)放大器10的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。

首先，對(duì)偏置的溫度特性進(jìn)行說(shuō)明。為了在說(shuō)明時(shí)進(jìn)行區(qū)分，方便起見(jiàn)，將圖10所示的溫度特性也稱(chēng)為“特性A”，將圖11所示的溫度特性也稱(chēng)為“特性B”。圖中的基準(zhǔn)溫度Tref是為了對(duì)溫度特性進(jìn)行確定而作為基準(zhǔn)的溫度，在設(shè)計(jì)上能夠任意地確定。作為一個(gè)例子，還能夠?qū)⒔^對(duì)溫度300K等室溫設(shè)為基準(zhǔn)溫度Tref。另外，方便起見(jiàn)，將大于或等于基準(zhǔn)溫度Tref的高溫度區(qū)域也稱(chēng)為“第1溫度區(qū)域Thigh”，將小于基準(zhǔn)溫度Tref的低溫度區(qū)域也稱(chēng)為“第2溫度區(qū)域Tlow”。

圖10所示的特性A是使偏置的大小相對(duì)于電路溫度的變化而保持恒定的特性。優(yōu)選偏置電路32按照該特性A將偏置供給至最終級(jí)放大晶體管Tr7的柵極。其理由在于，為了良好地保持作為最終級(jí)放大器13的特性之一的線(xiàn)性特性。

對(duì)于圖11所示的特性B，偏置的大小對(duì)應(yīng)于電路溫度的上升而以恒定的斜率成比例地增大。優(yōu)選偏置電路31a及偏置電路31b按照該特性B分別向初級(jí)放大晶體管Tr1的柵極供給偏置Vg12、向初級(jí)放大晶體管Tr2的柵極供給偏置Vg12、以及向初級(jí)放大初級(jí)放大晶體管Tr3的柵極供給偏置Vg1。其理由在于，為了良好地保持作為初級(jí)放大器11的特性之一的增益。通常，在使偏置恒定的情況下，與溫度上升相伴，放大器的增益下降。因此，在特性B中，使偏置對(duì)應(yīng)于溫度上升而增加，以對(duì)該增益下降進(jìn)行補(bǔ)償。

根據(jù)以上說(shuō)明的實(shí)施方式，通過(guò)將電流再利用技術(shù)(電流復(fù)用)組合于多級(jí)放大器、并且以對(duì)因溫度上升引起的增益下降進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)偏置進(jìn)行調(diào)整，從而能夠得到低消耗功率且具有良好的特性的多級(jí)放大器10。即使在轉(zhuǎn)換器5被設(shè)置于各種溫度條件下(例如高溫或者低溫且氣溫變化劇烈的環(huán)境下等)時(shí)，多級(jí)放大器10也能夠?qū)崿F(xiàn)良好的放大性能。

然而，對(duì)于現(xiàn)有的存儲(chǔ)器元件、數(shù)字(邏輯)電路、RF電路(LNA+Buffer或者VCO+MIX等)，在從電流復(fù)用的角度出發(fā)構(gòu)建有縱向堆疊的電路的情況下，通常，縱向堆疊的上級(jí)和下級(jí)的電流偏置是以相同的溫度特性供給的。但是，在多級(jí)放大器中，這一點(diǎn)是不同的，為了滿(mǎn)足對(duì)初級(jí)放大器和次級(jí)及其以后的放大器各自所要求的特性，優(yōu)選使電流偏置的溫度特性不同。

但是，如果使各級(jí)的電流偏置的溫度特性不同，則產(chǎn)生如下問(wèn)題。下面，為了便于進(jìn)行說(shuō)明，將初級(jí)放大器11的初級(jí)放大晶體管Tr3的漏極源極間電流設(shè)為I11，將構(gòu)成第2級(jí)放大器12的MOSFET的漏極源極間電流設(shè)為I12，將最終級(jí)放大晶體管Tr7的漏極源極間電流設(shè)為I13。

如圖9所示，在假定為未設(shè)置第2級(jí)放大器12的情況下，成為如下動(dòng)作。由于初級(jí)放大器11和最終級(jí)放大器13是縱向堆疊的電流復(fù)用電路，因此流過(guò)一方的電流I11和流過(guò)另一方的電流I13彼此影響。

在圖9的電路中，如果著眼于溫度比基準(zhǔn)溫度Tref高的第1溫度區(qū)域Thigh的動(dòng)作，則由于偏置電路32對(duì)特性A所示的偏置進(jìn)行供給，因此電流I13是恒定的。雖然如此，但由于偏置電路31(偏置電路31b)對(duì)特性B所示的偏置進(jìn)行供給，因此在溫度比基準(zhǔn)溫度Tref高的第1溫度區(qū)域Thigh，對(duì)初級(jí)放大器11的初級(jí)放大晶體管Tr3施加的偏置增大。在該情況下，電流I11應(yīng)當(dāng)增加。在該情況下，瞬態(tài)地引起電流I11大于電流I13、中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid下降這一現(xiàn)象。由于中間節(jié)點(diǎn)150的電位相當(dāng)于對(duì)于最終級(jí)放大晶體管Tr7而言的基準(zhǔn)電位，因此不期望這樣的電位下降。或者，變得由縱向堆疊電路中作為上級(jí)的最終級(jí)放大器13對(duì)電流I11進(jìn)行限制，縱向堆疊電路中作為下級(jí)的初級(jí)放大器11有時(shí)變得不能正常地進(jìn)行動(dòng)作。

在圖9的電路中，如果著眼于溫度比基準(zhǔn)溫度Tref低的第2溫度區(qū)域Tlow的動(dòng)作，則與基準(zhǔn)溫度Tref時(shí)相比，偏置電路31減小電流偏置。其結(jié)果，雖然電流I13是恒定的，但是由于電流I11減小，因此引起與上述相反的現(xiàn)象。

因此，本申請(qǐng)的發(fā)明人為了對(duì)在圖9那樣的縱向堆疊電路的各級(jí)流動(dòng)的電流I11、I13的差異進(jìn)行吸收，發(fā)現(xiàn)了設(shè)置某種電流調(diào)整功能這一技術(shù)構(gòu)想。具體地說(shuō)，在實(shí)施方式1中，設(shè)置有具有如下電路動(dòng)作的第2級(jí)放大器12，即，對(duì)流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流進(jìn)行調(diào)整。此外，在實(shí)施方式中，以如下方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，即，在室溫等某個(gè)基準(zhǔn)溫度Tref下I13＝I11+I12。

首先，對(duì)電路溫度增加而中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid下降的情況進(jìn)行說(shuō)明。第2級(jí)放大器12是自偏置型CMOS逆變器。如果中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid下降，則構(gòu)成第2級(jí)放大器12的MOSFET Q1、Q2的漏極源極間電流I12減小。另外，如果按照?qǐng)D11的偏置特性B，則由于電路溫度增加，因此初級(jí)放大器11的電流I11應(yīng)當(dāng)增加。因中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid下降而變得不再流過(guò)第2級(jí)放大器12的量的電流流過(guò)初級(jí)放大器11，因此在電路溫度增加時(shí)，也能夠維持I13＝I11+I12的關(guān)系，能夠?qū)⒅虚g節(jié)點(diǎn)電位Vmid保持為恒定。

下面，對(duì)電路溫度下降而中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid上升的情況進(jìn)行說(shuō)明。如果中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid上升，則與上述相反，MOSFET的漏極源極間電流I12增加。另外，如果按照?qǐng)D11的偏置特性B，則由于電路溫度下降，因此初級(jí)放大器11的電流I11應(yīng)當(dāng)下降。在中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid上升時(shí)，通過(guò)第2級(jí)放大器12從初級(jí)放大器11奪走電流，從而能夠維持I13＝I11+I12的關(guān)系。其結(jié)果，能夠?qū)⒅虚g節(jié)點(diǎn)電位Vmid保持為恒定。

圖15及圖16是用于對(duì)圖9的縱向堆疊多級(jí)放大器10的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。在圖15中，將基準(zhǔn)溫度Tref的動(dòng)作點(diǎn)以黑色實(shí)心圓示出。由于如果電路溫度上升則偏置電路31將偏置提升，因此動(dòng)作點(diǎn)按照向上箭頭及向左箭頭而處于圖15的紙面左斜上方。相反，如果電路溫度下降，則偏置電路31將偏置降低。由此，動(dòng)作點(diǎn)處于圖15的紙面右下方。如果著眼于電流I11、I13的差值，則使用圖16說(shuō)明如下。圖16的縱軸是圖9的縱向堆疊電路中的下級(jí)的初級(jí)放大器11的電流(即電流I11)和上級(jí)的最終級(jí)放大器13的電流(即電流I13)之間的差值。此外，在圖16中，在基準(zhǔn)溫度Tref時(shí)，縱軸的值(I11－I13的值)與橫軸交叉。方便起見(jiàn)，將基準(zhǔn)溫度Tref時(shí)的I11和I13的差值設(shè)為基準(zhǔn)值I0。

在比基準(zhǔn)溫度Tref高的第1溫度區(qū)域Thigh，偏置電路31將偏置提升。由此，與基準(zhǔn)值I0時(shí)相比，初級(jí)放大器11所需的電流I11變大。另一方面，由于偏置電路32的偏置是恒定的，而不依賴(lài)于溫度，因此流過(guò)最終級(jí)放大器13的電流I13是恒定的。由此，如圖16所示，在第1溫度區(qū)域Thigh，縱軸的值(即從電流I11減去電流I13而得到的值)向右上方上升，向正側(cè)變大。在這里，如果假設(shè)第2級(jí)放大器12的電流I12恒定不變，則中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid下降，中間節(jié)點(diǎn)150保持該下降后的電位。但是在實(shí)施方式1中，由于第2級(jí)放大器12是自偏置型CMOS逆變器，因此在中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid下降時(shí)，對(duì)應(yīng)于其下降程度而使電流I12降低。由此，能夠抑制中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid的下降。

反之，在比基準(zhǔn)溫度Tref低的第2溫度區(qū)域Tlow，與溫度Tref時(shí)相比，偏置電路31將偏置下降。由此，與基準(zhǔn)值I0時(shí)相比，初級(jí)放大器11所需的電流I11變小。另一方面，由于偏置電路32的偏置是恒定的，而不依賴(lài)于溫度，因此流過(guò)最終級(jí)放大器13的電流I13是恒定的。由此，如圖16所示，在第2溫度區(qū)域Tlow，縱軸的值(即從電流I11減去電流I13而得到的值)向左下方下降，向負(fù)側(cè)變大。在這里，如果假設(shè)第2級(jí)放大器12的電流I12恒定不變，則中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid上升，中間節(jié)點(diǎn)150保持該上升后的電位。但是在實(shí)施方式1中，由于第2級(jí)放大器12是自偏置型CMOS逆變器，因此在中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid上升時(shí)，對(duì)應(yīng)于其上升程度而使電流I12增加。由此，能夠抑制中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid的上升。

如上所述，根據(jù)實(shí)施方式1，能夠設(shè)為如下方式，即，在初級(jí)放大器11的電流偏置對(duì)應(yīng)于溫度變化而增加或者減小時(shí)，將流過(guò)第2級(jí)放大器12的電流I12的增加量或者減小量向初級(jí)放大器11進(jìn)行追加或從初級(jí)放大器11拉出。其結(jié)果，能夠?qū)⒅虚g節(jié)點(diǎn)電位Vmid維持為恒定電位。即，在實(shí)施方式1中，通過(guò)第2級(jí)放大器12對(duì)流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流進(jìn)行調(diào)整，從而能夠使中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid穩(wěn)定化。其結(jié)果，能夠使低消耗功率且具有良好的特性的多級(jí)放大器穩(wěn)定地進(jìn)行動(dòng)作。

另外，由于基于中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid而進(jìn)行調(diào)整，因此即使在因制造波動(dòng)引起中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid發(fā)生了波動(dòng)的情況下，也能夠?qū)χ虚g節(jié)點(diǎn)電位Vmid進(jìn)行調(diào)整。如上所述，能夠充分發(fā)揮對(duì)中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid進(jìn)行調(diào)整的功能的優(yōu)點(diǎn)，而不限于使電流偏置對(duì)應(yīng)于溫度而變化的情況。

此外，在偏置電路31與溫度上升相伴而將偏置增大時(shí)，作為一個(gè)例子，多級(jí)放大器10以如下方式進(jìn)行動(dòng)作。首先，在初始狀態(tài)下，假設(shè)流過(guò)初級(jí)放大器11的電流I11為10mA，流過(guò)第2級(jí)放大器12的電流I12為20mA，流過(guò)最終級(jí)放大器13的電流I13為30mA。然后，假設(shè)與溫度上升相伴，偏置電路31以使流過(guò)初級(jí)放大器11的電流變?yōu)?2mA的方式使偏置增大。為了將該正的2mA的電流供給至初級(jí)放大器11，使流過(guò)第2級(jí)放大器12的電流I12從初始狀態(tài)減去2mA即可，即，使流過(guò)第2級(jí)放大器12的電流I12為18mA即可。在該溫度上升的前后，如果從初級(jí)放大器11進(jìn)行觀察，則電流增大20％，如果從第2級(jí)放大器12進(jìn)行觀察，則電流下降10％，第2級(jí)放大器12的電流變化與初級(jí)放大器11的電流變化相比是緩慢的。即，在存在溫度變化時(shí)，與由偏置電路31的偏置變化導(dǎo)致的初級(jí)放大器11的輸出電流變化率(20％)相比，第2級(jí)放大器12的輸出電流變化率(10％)較低。另外，初級(jí)放大器11是差動(dòng)放大器，與此相對(duì)，第2級(jí)放大器12是CMOS逆變器，由于電路結(jié)構(gòu)的不同，因此增益特性也存在不同?？紤]到上述方面，只要滿(mǎn)足對(duì)多級(jí)放大器10整體所要求的性能，并且對(duì)分別流過(guò)初級(jí)放大器11和第2級(jí)放大器12的電流的平衡進(jìn)行調(diào)整即可。此外，上述的數(shù)值不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定的內(nèi)容，只不過(guò)是作為具體例之一而示出的內(nèi)容。

另外，為了對(duì)上述實(shí)施方式1中利用自偏置型CMOS逆變器的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，與日本特開(kāi)2003－332864號(hào)公報(bào)的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。從日本特開(kāi)2003－332864號(hào)公報(bào)的與中間節(jié)點(diǎn)相當(dāng)?shù)倪B接點(diǎn)，通過(guò)電阻Rs0拉出電流Is0。在這里，電阻Rs0處的電流拉出量相對(duì)于電位變化(ΔV)以1次方進(jìn)行變化(即I＝ΔV/R)。與此相對(duì)，自偏置型CMOS逆變器基于MOSFET的電流電壓特性，遵循電流的平方法則。即，自偏置型CMOS逆變器能夠以電位變化的平方(即I∝ΔV＾2)使電流拉出量變化。根據(jù)實(shí)施方式1，由于作為自偏置型CMOS逆變器的第2級(jí)放大器12起到對(duì)流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流進(jìn)行調(diào)整的作用，因此具有中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid的維持效果高這一優(yōu)點(diǎn)。

圖17及圖18是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10的效果進(jìn)行說(shuō)明的圖。圖17是將電阻與中間節(jié)點(diǎn)150連接、與日本特開(kāi)2003－332864號(hào)公報(bào)所涉及的技術(shù)同樣地進(jìn)行相對(duì)于電位變化(ΔV)以1次方變化的電流拉出時(shí)的曲線(xiàn)圖。另一方面，圖18相當(dāng)于實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10，是使用自偏置型CMOS逆變器對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電流進(jìn)行調(diào)整的多級(jí)放大器。如上所述，自偏置型CMOS逆變器能夠使電流以電位變化的平方(I∝ΔV＾2)變化，其結(jié)果，相比之下，圖18能夠得到良好的特性。具體地說(shuō)，初級(jí)放大器11的電流特性101具有正的溫度特性。與最終級(jí)放大器13的平展的理想電流特性103相比，最終級(jí)放大器13的實(shí)際的電流特性100稍微傾斜。在圖17中，在從負(fù)50℃起至正100℃的溫度范圍，中間節(jié)點(diǎn)電位變動(dòng)0.5V。與此相對(duì)，在圖18中，在相同的溫度范圍，中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid的變動(dòng)被抑制為0.22V。

圖12～圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的多級(jí)放大器10所使用的偏置的溫度特性的其他例子的圖。為了在說(shuō)明時(shí)進(jìn)行區(qū)分，方便起見(jiàn)，將圖12所示的溫度特性也稱(chēng)為“特性C”，將圖13所示的溫度特性也稱(chēng)為“特性D”，將圖14所示的溫度特性也稱(chēng)為“特性E”。

(特性C)

根據(jù)圖12所示的特性C，在大于或等于預(yù)先確定的基準(zhǔn)溫度Tref的第1溫度區(qū)域Thigh，將偏置的大小相對(duì)于電路溫度保持為恒定。另一方面，在比基準(zhǔn)溫度Tref低的第2溫度區(qū)域Tlow，電路溫度越下降，越使偏置增大。也可以以具有該特性C的方式對(duì)偏置電路32的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體地說(shuō)，也可以對(duì)電流源I2的溫度特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，在低溫側(cè)即第2溫度區(qū)域Tlow，電路溫度越下降，則越使偏置增大，由此得到使放大器的線(xiàn)性特性良好的效果。

(特性D)

在圖13所示的特性D中，在大于或等于預(yù)先確定的基準(zhǔn)溫度Tref的第1溫度區(qū)域Thigh，如果電路溫度上升，則使偏置增大。另一方面，在比基準(zhǔn)溫度Tref低的第2溫度區(qū)域Tlow，將偏置的大小相對(duì)于電路溫度保持為恒定。也可以以具有該特性D的方式，對(duì)偏置電路31的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體地說(shuō)，是對(duì)電流源I1的溫度特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(特性E)

在圖14所示的特性E中，偏置電路31在大于或等于預(yù)先確定的基準(zhǔn)溫度Tref的第1溫度區(qū)域Thigh，如果電路溫度上升，則使偏置增大。另外，在特性E中，在第2溫度區(qū)域Tlow，電路溫度越下降，越使偏置增大。即，具有如下溫度特性：將基準(zhǔn)溫度Tref作為下限峰值，在電流－溫度特性曲線(xiàn)圖上成為“V”字。也可以以具有該特性E的方式，對(duì)偏置電路31的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體地說(shuō)，是對(duì)電流源I1的溫度特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。

偏置電路32也可以以特性A(圖10)或者特性C(圖12)使電流偏置的大小變化。偏置電路31也可以以特性B～D(圖11、圖13、圖14)中任一個(gè)特性使電流偏置的大小變化。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)“特性A”和“特性B、D、E中任一個(gè)”的組合、或者“特性C”和“特性B、D、E中任一個(gè)”的組合。

在實(shí)施方式1中，第2級(jí)放大器12能夠基于中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid對(duì)電流進(jìn)行調(diào)整。由此，在不論以何種方式從上述特性A～E中對(duì)偏置電路31及偏置電路32的各特性進(jìn)行選擇的情況下，都能夠?qū)χ虚g節(jié)點(diǎn)電位Vmid的變動(dòng)進(jìn)行抑制。

此外，在對(duì)具有特性C～E的偏置電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于使用例如以上述的PTAT及帶隙參考等為代表的各種公知技術(shù)即可，因此對(duì)具體的電路結(jié)構(gòu)及電路元件的設(shè)計(jì)參數(shù)等省略說(shuō)明。

實(shí)施方式2

圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器110的電路圖。實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器110中，省略第2級(jí)放大器12而追加有調(diào)整電路130。即，在實(shí)施方式2中成為2級(jí)的放大器。除這一點(diǎn)以外，具有與上述的實(shí)施方式1所涉及的放大器10相同的結(jié)構(gòu)。雖然省略說(shuō)明，但在實(shí)施方式2中也能夠同樣地進(jìn)行在實(shí)施方式1中說(shuō)明的各種變形。由于具有與實(shí)施方式1相同的結(jié)構(gòu)，因此在實(shí)施方式2中，也由偏置電路31對(duì)偏置進(jìn)行調(diào)整，以對(duì)因溫度上升引起的增益下降進(jìn)行補(bǔ)償。因此，與實(shí)施方式1同樣地，能夠得到低消耗功率且具有良好的特性的多級(jí)放大器。

調(diào)整電路130與實(shí)施方式1的第2級(jí)放大器12同樣地，進(jìn)行如下優(yōu)選的電路動(dòng)作，即，對(duì)流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流的量進(jìn)行調(diào)整，以對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電位變動(dòng)進(jìn)行抑制。具體地說(shuō)，調(diào)整電路130進(jìn)行如下優(yōu)選的電路動(dòng)作，即，基于中間節(jié)點(diǎn)150和調(diào)整電路130電連接的連接點(diǎn)的電位，進(jìn)行針對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電流追加及拉出。

調(diào)整電路130具有電流追加電路131和電流拉出電路132。電流追加電路131包含上級(jí)晶體管121(本發(fā)明所涉及的第3晶體管)、和上級(jí)運(yùn)算放大器133。上級(jí)晶體管121具有：漏極；柵極；以及源極，其應(yīng)當(dāng)與電源電位電連接。上級(jí)運(yùn)算放大器133的正極輸入與中間節(jié)點(diǎn)150電連接。上級(jí)運(yùn)算放大器133的輸出被供給至上級(jí)晶體管121的柵極。

電流拉出電路132包含下級(jí)晶體管122(本發(fā)明所涉及的第4晶體管)、和下級(jí)運(yùn)算放大器134。下級(jí)晶體管122具有：漏極，其與上級(jí)晶體管121的漏極電連接；源極，其應(yīng)當(dāng)與作為基準(zhǔn)電位的GND節(jié)點(diǎn)電連接；以及柵極，上級(jí)晶體管121的漏極和下級(jí)晶體管122的漏極的連接點(diǎn)與中間節(jié)點(diǎn)150電連接。下級(jí)運(yùn)算放大器134的正極輸入與中間節(jié)點(diǎn)150電連接。參照電壓Vref施加于下級(jí)運(yùn)算放大器134的負(fù)極輸入。下級(jí)運(yùn)算放大器134的輸出被供給至下級(jí)晶體管122的柵極。

圖20是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器110的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。上級(jí)晶體管121作為對(duì)電源節(jié)點(diǎn)Vdd和中間節(jié)點(diǎn)150之間的電導(dǎo)通進(jìn)行控制的開(kāi)關(guān)起作用，對(duì)向中間節(jié)點(diǎn)150的電流追加量進(jìn)行調(diào)整。下級(jí)晶體管122作為對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150和GND節(jié)點(diǎn)之間的電導(dǎo)通進(jìn)行控制的開(kāi)關(guān)起作用，對(duì)來(lái)自中間節(jié)點(diǎn)150的電流拉出量進(jìn)行調(diào)整。在中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid偏離了參照電壓Vref的情況下，各運(yùn)算放大器能夠通過(guò)將這些開(kāi)關(guān)打開(kāi)，從而使所需量的電流流過(guò)，直至中間電位(3)變得與參考電壓(4)大致相同為止。

圖21及圖22是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器10的變形例的圖。在圖21所示的多級(jí)放大器111及圖22所示的多級(jí)放大器112中，追加有第2級(jí)放大器120及偏置電路33。由此，能夠進(jìn)行3級(jí)的放大。但是，第2級(jí)放大器120并非實(shí)施方式1所涉及的第2級(jí)放大器12(自偏置型CMOS逆變器)，而是例如使圖6中例示那樣的偏置電路33與圖4、5中圖示那樣的電路組合而成的第2級(jí)放大器。偏置電路33的輸出特性例如設(shè)為與偏置電路31相同。

在圖21中，將縱向堆疊的級(jí)數(shù)設(shè)為3級(jí)。關(guān)于以3級(jí)縱向堆疊連接時(shí)的連接關(guān)系，將初級(jí)放大器11和第2級(jí)放大器120之間的電連接、以及第2級(jí)放大器120和最終級(jí)放大器13之間的電連接分別設(shè)為與圖20中將初級(jí)放大器11和最終級(jí)放大器13連接時(shí)的連接關(guān)系相同即可。在該情況下，使用2個(gè)圖20所示的調(diào)整電路130。即，設(shè)置調(diào)整電路130a、130b。調(diào)整電路130a對(duì)將初級(jí)放大器11和第2級(jí)放大器120連接的第1中間節(jié)點(diǎn)151的電位Vmid1的電位進(jìn)行調(diào)整，以使得其與參照電壓Vref1一致。調(diào)整電路130b對(duì)將第2級(jí)放大器120和最終級(jí)放大器13連接的第2中間節(jié)點(diǎn)152的電位Vmid2進(jìn)行調(diào)整，以使得其與參照電壓Vref2一致。

在圖22中，縱向堆疊的級(jí)數(shù)為2級(jí)。它相當(dāng)于將實(shí)施方式1中的第2級(jí)放大器12置換為第2級(jí)放大器120后的形態(tài)。

實(shí)施方式3

圖23是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的多級(jí)放大器210的電路圖。實(shí)施方式3所涉及的多級(jí)放大器210是將調(diào)整電路130置換為調(diào)整電路50后的多級(jí)放大器，該調(diào)整電路50包含上級(jí)二極管串聯(lián)電路51及下級(jí)二極管串聯(lián)電路52。除這一點(diǎn)以外，具有與上述的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器110相同的結(jié)構(gòu)，在實(shí)施方式3中也能夠進(jìn)行在實(shí)施方式1中說(shuō)明的各種變形。與實(shí)施方式1同樣地，在實(shí)施方式3中，也由偏置電路31對(duì)偏置進(jìn)行調(diào)整，以對(duì)因溫度上升引起的增益下降進(jìn)行補(bǔ)償。因此，與實(shí)施方式1同樣地，能夠得到低消耗功率且具有良好的特性的多級(jí)放大器。

上級(jí)二極管串聯(lián)電路51及下級(jí)二極管串聯(lián)電路52與實(shí)施方式1的第2級(jí)放大器12及實(shí)施方式2的調(diào)整電路130同樣地，進(jìn)行如下優(yōu)選的電路動(dòng)作，即，對(duì)流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流的量進(jìn)行調(diào)整，以對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電位變動(dòng)進(jìn)行抑制。具體地說(shuō)，上級(jí)二極管串聯(lián)電路51及下級(jí)二極管串聯(lián)電路52進(jìn)行如下優(yōu)選的電路動(dòng)作，即，基于中間節(jié)點(diǎn)150與上級(jí)二極管串聯(lián)電路51及下級(jí)二極管串聯(lián)電路52電連接的連接點(diǎn)的電位，進(jìn)行針對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電流追加及拉出。

下級(jí)二極管串聯(lián)電路52是通過(guò)將多個(gè)二極管彼此正向地電連接而構(gòu)成的，相當(dāng)于實(shí)施方式3所涉及的電流拉出電路。上級(jí)二極管串聯(lián)電路51是通過(guò)將多個(gè)二極管彼此正向地電連接而構(gòu)成的，相當(dāng)于實(shí)施方式3所涉及的電流追加電路。下級(jí)二極管串聯(lián)電路52的正極端和上級(jí)二極管串聯(lián)電路51的負(fù)極端的連接點(diǎn)與中間節(jié)點(diǎn)150電連接。下級(jí)二極管串聯(lián)電路52的負(fù)極端與初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的源極電連接。如前所述，初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的源極在初級(jí)放大器11工作過(guò)程中與基準(zhǔn)電位端子電連接。上級(jí)二極管串聯(lián)電路51的正極端與最終級(jí)放大晶體管Tr7的漏極電連接。

如果中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid下降，則上級(jí)二極管串聯(lián)電路51的兩端的電位差變大。如果上級(jí)二極管串聯(lián)電路51的兩端電位差變得大于或等于對(duì)構(gòu)成上級(jí)二極管串聯(lián)電路51的所有二極管的正向電壓進(jìn)行合計(jì)而得到的值，則電流流過(guò)上級(jí)二極管串聯(lián)電路51。由此，電流被追加至中間節(jié)點(diǎn)150。如果電流開(kāi)始流動(dòng)，則中間節(jié)點(diǎn)150的電位越低，能夠?qū)⒃蕉嗟碾娏髯芳又林虚g節(jié)點(diǎn)150。另外，如果中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid上升，則下級(jí)二極管串聯(lián)電路52的兩端的電位差變大。如果下級(jí)二極管串聯(lián)電路52的兩端電位差變得大于或等于對(duì)構(gòu)成下級(jí)二極管串聯(lián)電路52的所有二極管的正向電壓進(jìn)行合計(jì)而得到的值，則電流流過(guò)下級(jí)二極管串聯(lián)電路52。因此，電流被從中間節(jié)點(diǎn)150拉出。如果電流開(kāi)始流動(dòng)，則中間節(jié)點(diǎn)150的電位越高，能夠從中間節(jié)點(diǎn)150拉出越多的電流。

利用這一點(diǎn)，在中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid偏離了預(yù)先設(shè)計(jì)的電壓的情況下，能夠針對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150進(jìn)行電流的追加或拉出。對(duì)于電流流過(guò)下級(jí)二極管串聯(lián)電路52及上級(jí)二極管串聯(lián)電路51時(shí)的電壓，能夠根據(jù)二極管的正向電壓以及各自的二極管串聯(lián)個(gè)數(shù)而調(diào)整為期望值。但是，限制為正向電壓的整數(shù)倍的值。

圖24及圖25是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的多級(jí)放大器210的變形例(多級(jí)放大器211、212)的圖。均為追加第2級(jí)放大器120及偏置電路33而進(jìn)行3級(jí)放大的多級(jí)放大器。圖24是與圖21同樣地將縱向堆疊的級(jí)數(shù)設(shè)為3級(jí)，圖25是與圖22同樣地將縱向堆疊的級(jí)數(shù)設(shè)為2級(jí)。圖24的多級(jí)放大器211具有調(diào)整電路53，該調(diào)整電路53包含以3級(jí)縱向堆疊的二極管串聯(lián)電路54、55、56。

實(shí)施方式4

圖26是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器310的電路圖。實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器310是將調(diào)整電路130置換為調(diào)整電路420后的多級(jí)放大器。除這一點(diǎn)以外，具有與上述的實(shí)施方式2所涉及的多級(jí)放大器110相同的結(jié)構(gòu)，在實(shí)施方式3中也能夠進(jìn)行在實(shí)施方式1中說(shuō)明的各種變形。關(guān)于由偏置電路31對(duì)偏置進(jìn)行調(diào)整以對(duì)因溫度上升引起的增益下降進(jìn)行補(bǔ)償這一點(diǎn)，在實(shí)施方式4中也是同樣的。因此，與實(shí)施方式1同樣地，能夠得到低消耗功率且具有良好的特性的多級(jí)放大器。

調(diào)整電路420與實(shí)施方式1的第2級(jí)放大器12、實(shí)施方式2的調(diào)整電路130、以及實(shí)施方式3的調(diào)整電路50同樣地，進(jìn)行如下優(yōu)選的電路動(dòng)作，即，對(duì)流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流的量進(jìn)行調(diào)整，以對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電位變動(dòng)進(jìn)行抑制。但是，實(shí)施方式4在如下方面上與實(shí)施方式1～3不同。在實(shí)施方式1～3中，基于與中間節(jié)點(diǎn)150的連接點(diǎn)之間的連接點(diǎn)的電位，以反饋的方式，進(jìn)行針對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電流的追加及拉出。與此相對(duì)，實(shí)施方式4構(gòu)成為，追加了進(jìn)行與偏置電路31相反的電流追加/拉出動(dòng)作的調(diào)整電路420，以與偏置電路31對(duì)應(yīng)于電路溫度而使偏置變化這一情況對(duì)抗。

如圖26所示，調(diào)整電路420包含如下縱向堆疊的電路，即，第1電流源421設(shè)置于上級(jí)，第2電流源422設(shè)置于下級(jí)。第1電流源421和第2電流源422的連接點(diǎn)與中間節(jié)點(diǎn)150電連接。

圖27及圖28是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器310所具有的第1、2電流源421、422各自的輸出溫度特性的圖。第1電流源421將電流輸出至中間節(jié)點(diǎn)150。對(duì)于第1電流源421，如圖27所示，如果電路溫度變得大于或等于預(yù)先確定的基準(zhǔn)溫度Tref，則電路溫度越大，越使向中間節(jié)點(diǎn)150流入的電流增大。由此，第1電流源421將電流追加至中間節(jié)點(diǎn)150。

另一方面，第2電流源422與中間節(jié)點(diǎn)150電連接，從中間節(jié)點(diǎn)150將電流拉出。對(duì)于第2電流源422，如圖28所示，如果電路溫度變得比基準(zhǔn)溫度Tref低，則電路溫度變得越低，越使輸出電流值增加。由此，電路溫度變得越低，第2電流源422從中間節(jié)點(diǎn)150將越多的電流拉出。

圖29是用于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器310的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖。在對(duì)第1電流源421和第2電流源422的動(dòng)作進(jìn)行組合的情況下，在與基準(zhǔn)溫度Tref相比的高溫側(cè)，由于第1電流源421追加較多的電流，因此能夠?qū)Τ跫?jí)放大器11的電流不足進(jìn)行抑制，在與基準(zhǔn)溫度Tref相比的低溫下，由于第2電流源422拉出較多的電流，因此能夠?qū)⒂嗟碾娏麽尫胖罣ND節(jié)點(diǎn)。其結(jié)果，在第1溫度區(qū)域Thigh及第2溫度區(qū)域Tlow這二者整體，能夠?qū)⒘鬟^(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流的大小設(shè)為像圖29的曲線(xiàn)圖那樣朝向右上方上升的單調(diào)增加趨勢(shì)。

在這里，由于調(diào)整電路420具有在高溫側(cè)和低溫側(cè)特性不同的2個(gè)電流源，因此還具有如下優(yōu)點(diǎn)。由于以圖29的基準(zhǔn)溫度Tref為邊界，在高溫區(qū)域從電源節(jié)點(diǎn)Vdd生成電流而供給至中間節(jié)點(diǎn)150，因此整體的消耗電流增大。與此相對(duì)，在低溫區(qū)域，不使第1電流源421進(jìn)行工作，第2電流源422僅使盈余的電流向GND節(jié)點(diǎn)流動(dòng)，由于不使第1電流源421進(jìn)行工作，因此整體的消耗電流是恒定的。如上所述，在對(duì)中間節(jié)點(diǎn)150的電位進(jìn)行調(diào)整時(shí)，通過(guò)僅在與基準(zhǔn)溫度Tref相比的高溫區(qū)域側(cè)使流過(guò)中間節(jié)點(diǎn)150的電流增加，從而在低溫區(qū)域側(cè)能夠節(jié)約電流。

圖30及圖31是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的多級(jí)放大器310的變形例的圖。圖30所示的多級(jí)放大器311以及圖31所示的多級(jí)放大器312均是追加第2級(jí)放大器120及偏置電路33而進(jìn)行3級(jí)放大的多級(jí)放大器。圖30是與圖22同樣地將縱向堆疊的級(jí)數(shù)設(shè)為2級(jí)，圖31是與圖21同樣地將縱向堆疊的級(jí)數(shù)設(shè)為3級(jí)。圖31所具有的調(diào)整電路450具有以2級(jí)縱向堆疊的電流源451、452。電流源451的溫度特性可以設(shè)為與圖26所述的電流源421相同，電流源452的溫度特性可以設(shè)為與圖26所述的電流源422相同。確定為使中間節(jié)點(diǎn)151、152的電流的追加量和拉出量在對(duì)中間節(jié)點(diǎn)電位Vmid1、Vmid2的變動(dòng)進(jìn)行抑制的方向上變化即可。

如在實(shí)施方式1中說(shuō)明的那樣，偏置電路32的輸出特性也可以設(shè)為特性A(圖10)或者特性C(圖12)，偏置電路31的輸出特性也可以設(shè)為特性B～D(圖11、圖13、圖14)中的任一個(gè)特性。能夠?qū)崿F(xiàn)“特性A”和“特性B、D、E中任一個(gè)”、或者“特性C”和“特性B、D、E中任一個(gè)”的組合。下面，對(duì)與偏置電路31及偏置電路32的變形相伴的調(diào)整電路420的變形進(jìn)行說(shuō)明。

如果將特性A和特性D組合，則與基準(zhǔn)溫度Tref相比的高溫側(cè)的動(dòng)作與上述的實(shí)施方式4相同。關(guān)于溫度比基準(zhǔn)溫度Tref低時(shí)的動(dòng)作，由于在偏置電路31及偏置電路32這二者處偏置是恒定的，因此不需要與溫度變化相伴的電流拉出。因此，僅在溫度比基準(zhǔn)溫度Tref高的第1溫度區(qū)域Thigh進(jìn)行通過(guò)電流源421實(shí)現(xiàn)的電流追加即可，也可以從調(diào)整電路420中省略電流源422。

如果將特性A和特性E組合，則與基準(zhǔn)溫度Tref相比的高溫側(cè)的第1溫度區(qū)域Thigh的動(dòng)作與上述的實(shí)施方式4相同。另一方面，溫度比基準(zhǔn)溫度Tref低的第2溫度區(qū)域Tlow的動(dòng)作與實(shí)施方式4不同。即，由于偏置電路31以特性E進(jìn)行工作，因此越是低溫側(cè)，越多的電流應(yīng)當(dāng)從中間節(jié)點(diǎn)150流動(dòng)至初級(jí)放大器11，與此相對(duì)，偏置電路32將偏置保持為恒定。由此，如果將特性A和特性E組合，則在第2溫度區(qū)域Tlow，溫度越是比基準(zhǔn)溫度Tref低，不足的電流越增加。例如作為一個(gè)例子，也可以取代圖28，而將電流源422設(shè)為圖32所示的特性。這樣，在第2溫度區(qū)域Tlow，由于越變得低溫，電流源422越對(duì)電流的拉出進(jìn)行抑制，因此能夠使電流在中間節(jié)點(diǎn)150有盈余，能夠?qū)⒃撚嗟碾娏鞴┙o至初級(jí)放大器11。

在將特性C和特性B組合的情況下，溫度比基準(zhǔn)溫度Tref高的高溫側(cè)的動(dòng)作與上述的實(shí)施方式4相同。另一方面，如果對(duì)溫度比基準(zhǔn)溫度Tref低時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行觀察，則溫度越低，偏置電路32越使偏置增大，且越是低溫側(cè)，偏置電路31越將偏置降低。由此，與實(shí)施方式4的情況相比，在中間節(jié)點(diǎn)150盈余的電流變多。因此，為了使該盈余的電流流動(dòng)至GND節(jié)點(diǎn)，與圖28所示的特性相比，優(yōu)選使用將電流變化率設(shè)定得更大(使斜率更陡)的電流源422。

在將特性C和特性D組合的情況下，能夠應(yīng)用圖26的電路。在將特性C和特性D組合的情況下，溫度比基準(zhǔn)溫度Tref高的高溫側(cè)的動(dòng)作與上述的實(shí)施方式4相同。關(guān)于溫度比基準(zhǔn)溫度Tref低時(shí)的動(dòng)作，電路溫度越下降，最終級(jí)放大器13的偏置越變大，應(yīng)當(dāng)流入至中間節(jié)點(diǎn)150的電流的量越增大。另一方面，在溫度比基準(zhǔn)溫度Tref低的低溫側(cè)，由于初級(jí)放大器11的偏置是恒定的，因此應(yīng)當(dāng)從中間節(jié)點(diǎn)150供給至初級(jí)放大器11的電流(具體地說(shuō)，初級(jí)放大晶體管Tr1、Tr2的漏極源極電流)是恒定的。由此，對(duì)于中間節(jié)點(diǎn)150的電流，越是低溫側(cè)盈余得越多。通過(guò)電流源422，使該盈余的電流流動(dòng)至GND節(jié)點(diǎn)即可，該動(dòng)作與圖26的電路動(dòng)作相同。

在將特性C和特性E組合的情況下，溫度比基準(zhǔn)溫度Tref高的高溫側(cè)的動(dòng)作與上述的實(shí)施方式4相同。關(guān)于溫度比基準(zhǔn)溫度Tref低時(shí)的動(dòng)作，隨著電路溫度的下降，初級(jí)放大器11和最終級(jí)放大器13這二者的偏置同樣地變大。其結(jié)果，應(yīng)當(dāng)流入至中間節(jié)點(diǎn)150的電流和應(yīng)當(dāng)從中間節(jié)點(diǎn)150拉出的電流均增加，中間節(jié)點(diǎn)150穩(wěn)定。由此，在低溫區(qū)域側(cè)，由于調(diào)整電路420也可以不進(jìn)行工作，因此也可以從調(diào)整電路420中省略電流源422。