DE60124193T2

DE60124193T2 - Exponentielle Konverterschaltung und Schaltung für variable Verstärkung

Info

Publication number: DE60124193T2
Application number: DE60124193T
Authority: DE
Inventors: Nobuo Kanou; Takafumi Yamaji; Tetsuro Itakura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: KR20020021347A; US20040196088A1; US20020070788A1; DE60124193D1; US6777999B2; JP2002092541A; KR100433145B1; EP1191687A2; EP1191687B1; US6930532B2; JP3748371B2; EP1191687A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine exponentielle Umsetzungsschaltung mit einer Funktion eines exponentiellen Änderns einer Verstärkung eines variablen Verstärkungsverstärkers, basierend auf einem Verstärkungssteuersignal bzw. Verstärkungsregelsignal.
In den letzten Jahren werden Mobilkommunikationsgeräte, repräsentiert durch ein tragbares Telefon oder ähnliches, schnell entwickelt. Es ist wichtig, dass diese Mobilkommunikationsgeräte klein sind in ihrer Größe und leicht in Gewicht, weil diese Geräte auf einer Vorraussetzung basieren, dass diese Geräte von einem Benutzer getragen werden können.
Daher passiert es momentan kaum, dass diese Mobilkommunikationsgerät eine Kombination von einer Vielzahl von individuellen Komponenten (Funktionen) umfassen. Die Mobilkommunikationsgeräte umfassen ASIC-s, die vermischt die Vielzahl von Funktionen bereitstellen. Als Konsequenz werden Größenreduktion und Gewichtsreduktion der Mobilkommunikationsgeräte realisiert.
Nebenbei bemerkt, weisen solche Mobilkommunikationsgeräte natürlich eine Sende- und Empfangs-Schaltung zum Senden und Empfangen von elektronischen Wellen für den Austausch von Information telegraphisch (elektrische Wellen) auf. In dem IF-(Zwischenfrequenz)-Teil der Sende- und Empfangsschaltung ist ein variabler Verstärkungsverstärker angeordnet, und dieser variable Verstärkungsverstärker weist eine Funktion zum Anpassen eines IF-Signals an einen passenden Pegel auf.
Beispielsweise ist ein Codemultiplexzugangs-(CDMA, Code Division Multiple Access)-Verfahren verfügbar als eines der Mobilkommunikationsverfahren. In dem CDMA-Verfahren wird die Steuerung bzw. Regelung der gesandten elektrischen Leistung in einer Mobilstation unentbehrlich, eine Verstärkungsregelung mit einem weiten Bereich von 70 dB oder mehr wird verlangt für den variablen Verstärkungsverstärker, der in dem IF-Teil verwendet wird.
Im Allgemeinen ist es notwendig, um solch eine Verstärkungsregelung mit breitem Umfang mit dem variablen Verstärkungsverstärker auszuführen, einen Signalpegel mit Bezug auf das Verstärkungsregelsignal exponentiell anzupassen. Ferner wird es wichtig, um die Verstärkungsregelung zu vereinfachen, dass die Beziehung zwischen dem Regeleingangssignal und dem Dezibelanzeigeausgangssignal eine lineare Konfiguration über einen weiten Bereich aufweist.
Ferner basieren tragbare Telefone auf einer Vorraussetzung, dass die Telefone von einem Benutzer getragen werden. Daher wird es erwünscht, dass die Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers, der darin verwendet wird, eine kleine Abhängigkeit von Temperaturänderung aufweist, die von einer Änderung in der Umgebung hervorrührt, in der die Telefone verwendet werden. Ferner muss ein Verstärkungsfehler unterdrückt werden, der hervorgerufen wird durch eine Ungleichheit in einem Schwellenwert eines MOS-Transistors, der aus einem Herstellungsprozess einer integrierten Schaltung resultiert.
Jedoch werden beispielsweise die konstante Aufrechterhaltung der Charakteristik für ein exponentielles Ändern der Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers mit Bezug auf das Verstärkungsregelsignal und die Änderung des Dezibelanzeigeausgangssignals mit Bezug auf das Regeleingangssignal sehr schwierig aus den folgenden Gründen.
Am Anfang wird der variable Verstärkungsverstärker erklärt.
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein variabler Verstärkungsverstärker und eine Verstärkungsregelschaltung desselben einen MOS-Transistor (CMOS)-Schaltung).
Hier wird der MOS-Transistor im Allgemeinen in dem Doppelcharakteristikgebiet (starkes Inversionsgebiet) verwendet, kann aber in einem Unter-Schwellen-Gebiet verwendet werden (schwaches Inversionsgebiet). In diesem Fall wird ein exponentieller Betrieb ausgeführt und die Übertragungscharakteristik bzw. Transmissionscharakteristik kann ungefähr auf die folgenden Art und weise beschrieben werden.
Nebenbei bemerkt, bezeichnet in dem Ausdruck (1) Symbol I_P einen Drain-Strom eines MOS-Transistors, Symbol W eine Kanalbreite des MOS-Transistors, Symbol L eine Kanallänge des MOS-Transistors, Symbol V_GS eine Spannung zwischen dem Gate und der Quelle bzw. Source des MOS-Transistors und Symbol V_T eine Wärmespannung. Symbol n ist eine Konstante. Ferner weist Symbol Kx einen Wert auf, der im Zusammenhang steht mit einer Leitfähigkeit des MOS-Transistors. Symbol Kx hängt ab von dem Herstellungsprozess der integrierten Schaltung zusammen mit der Konstante n.
Nebenbei bemerkt, kann in 1 ein variabler Verstärkungsverstärker 702 die Verstärkung mit einem Bias-Strom bzw. Vorstrom Ibias variieren. Des Weiteren wird der Vorstrom gleich zu einem Drain-Strom I_D eines MOS- Transistors M701 mit den Stromspiegelschaltungen M702 und M703 innerhalb einer Verstärkungsregelschaltung 701.
Andererseits ändert sich, wenn dem MOS-Transistor M701 in der variablen Verstärkungsregelschaltung 701 erlaubt wird, in einem Schwachinversionsgebiet betrieben zu werden, um ein Verstärkungsregelsignal Vc an ein Gate bzw. Tor des MOS-Transistors M701 zu geben, der Drain-Strom I_D des MOS-Transistors 701 exponentiell mit der Änderung in der Verstärkungsregelschaltung Vc.
Dies bedeutet, als Konsequenz, dass sich die Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers 702 exponentiell mit der Änderung des Verstärkungsregelsignals Vc ändert.
Jedoch wird das folgende Problem erzeugt, um direkt die Charakteristik des Ausdrucks (1) in der Schaltung von 1 zu verwenden.
Dies bedeutet, dass wenn ein Logarithmus auf beiden Seiten des Ausdrucks (1) angelegt wird, die folgende Gleichung bereitgestellt wird.
Hier wird, wie oben beschrieben, im Ausdruck (2) Symbol K_x beeinflusst durch den Einfluss des Herstellungsprozesses der integrierten Schaltung, der Übertragungscharakteristik (Ausdruck (2)) des MOS-Transistors, nämlich der exponentiellen Umsetzungscharakteristikänderungen mit Bezug auf den Herstellungsprozess, im Speziellen eine Ungleichheit in der Dicke und der Verarbeitung, die zur Zeit des Herstellungsprozesses erfolgt.
Ferner bestimmt ein drittes Element auf der rechten Seite des Ausdrucks (2) die exponentielle Umsetzungscharakteristik (Charakteristik der exponentiellen Korrelation). Jedoch ändert sich, mit Bezug auf eine Heizspannung V_T, um die Temperaturabhängigkeit aufrechtzuerhalten, die exponentielle Umsetzungscharakteristik auch abhängig von der Temperaturänderung, in dem Fall, wo eine Temperaturänderung in den MOS-Transistoren M701, M702 und M703 in der Verstärkungsregelschaltung erzeugt wird. Als Konsequenz ändert sich der variable Bereich (Verstärkungscharakteristik) der Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers 702.
Nebenbei bemerkt, führt, in der Verstärkungsregelschaltung 701 der 1, selbst wenn ein bipolarer Transistor verwendet wird anstatt des MOS-Transistors 701, die exponentielle Umsetzungscharakteristik (Charakteristik der exponentiellen Korrelation) dazu, dass sie eine Temperaturabhängigkeit für die gleichen Gründe, wie oben beschrieben, aufweist.
In dem Fall, wo die exponentielle Umsetzungscharakteristik eines aktiven Geräts direkt verwendet wird in dem variablen Verstärkungsverstärker 702, wird daher ein Fehler erzeugt in der exponentiellen Umsetzungscharakteristik, die aus einer Änderung in der Umgebung (Temperaturänderung) und einem Herstellungsprozess der integrierten Schaltung resultiert, so dass eine gewünschte exponentielle Umsetzungscharakteristik nicht erhalten werden kann.
Mit Bezug auf den variablen Verstärkungsverstärker 702, verwendet in einem drahtlosen Empfänger, ist es ferner wichtig, ein Dezibelanzeigeausgangssignal mit Bezug auf das Regeleingangssignal linear zu ändern. Es wird ferner verlangt, dass die Temperaturabhängigkeit der exponentiellen Umsetzungsschaltung klein ist, und die exponentielle Umsetzungscharakteristik wird nicht beeinflusst durch die charakteristische Änderung des aktiven Geräts, was aus dem Herstellungsprozess der integrierten Schaltung hervorrührt.
In dem Fall, wo ein exponentieller Betrieb (Charakteristik bzw. Eigenschaft) des aktiven Geräts (MOS-Transistor) direkt verwendet wird in der Steuerung des variablen Verstärkungsverstärkers 702, kann der variable Verstärkungsverstärker 702 nicht bei einem konstanten Pegel einen variablen Bereich (Verstärkungscharakteristik) der Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers 702 aufrechterhalten mit Bezug auf den variablen Bereich des Verstärkungsregelsignals Vc, wegen der Änderung der Temperaturumgebung des aktiven Geräts, der Charakteristikänderung des aktiven Geräts aufgrund des Herstellungsprozesses der integrierten Schaltung, oder ähnlichem.
Von diesem wird verlangt, dass die Verstärkung sich exponentiell ändert mit Bezug auf das Verstärkungsregelsignal, dies bedeutet, dass die Beziehung zwischen der Änderung in dem Verstärkungsregelsignal und Änderung in der Verstärkung, was eine Dezibelanzeige ist, linear ist aus dem Gesichtspunkt der Leichtigkeit der Steuerung in dem Fall, wo die Verstärkung in dem drahtlosen Mobilkommunikationsgerät geregelt wird. Des Weiteren wird es in solch einem Fall verlangt, dass das Änderungsverhältnis der Verstärkungscharakteristik mit Bezug auf die Temperatur eindeutig ist, und sich die Verstärkungscharakteristik nicht mit der charakteristischen Änderung des aktiven Geräts ändert, was aus dem Herstellungsprozess der integrierten Schaltung mit dem Resultat resultiert, dass die Realisierung der Verstärkungsregelschaltung zum Realisieren dieser Bedürfnisse gewünscht wird.
Wie oben beschrieben, gibt es ein Problem in dem herkömmlichen variablen Verstärkungsverstärker und der Verstärkungsregelschaltung zum Regeln bzw. Steuern der Verstärkung, dass der variable Bereich (Verstärkungscharakteristik) der Verstärkung in dem variablen Verstärkungsverstärker mit Bezug auf den variablen Bereich des Verstärkungsregelsignals nicht aufrechterhalten werden kann auf einem bestimmten Pegel, weil die Verstärkungscharakteristik des variablen Verstärkungsverstärkers sich ändert, was von der charakteristischen Änderung des aktiven Geräts und der Temperaturänderung resultiert.
Eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung umfasst:
eine erste Spannungsumsetzungsschaltung zum Umsetzen einer ersten und einer zweiten Referenzspannung in eine erste und eine zweite Differentialausgangsspannung bzw. Differenzausgangsspannung;
ein erstes exponentielles Umsetzungsgerät bzw. Umsetzungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Ausgangsstroms, der sich bezüglich der ersten Differenzausgangsspannung ändert;
ein zweites exponentielles Umsetzungsgerät zum Erzeugen eines zweiten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der zweiten Differenzausgangsspannung exponentiell ändert;
eine Stromvergleichsschaltung zum Ändern des ersten Verstärkungsregelsignals gemäß einem Verhältnis des ersten und des zweiten Ausgangsstroms;
eine zweite Spannungsumsetzungsschaltung zum Umsetzen einer Steuereingangsspannung bzw. Regeleingangsspannung und der ersten Referenzeingangsspannung in eine dritte bzw. vierte Differenzausgangsspannung, basierend auf einem Verstärkungsregelsignal; und
ein drittes Umsetzungsgerät zum Erzeugen eines dritten Ausgangsstroms, welches sich bezüglich der dritten und der vierten Differenzausgangsspannung exponentiell ändert.
Diese Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale, so dass die Erfindung auch eine Teilkombination dieser beschriebenen Merkmale sein kann.
Die Erfindung kann vollständiger verstanden werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese im Zusammenhang genommen wird mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ein Diagramm zeigt, das eine Ausführungsform einer herkömmlichen exponentiellen Umsetzungsschaltung und eines variablen Verstärkungsverstärkers zeigt;
2 ein Diagramm zeigt, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Diagramm zeigt, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Diagramm zeigt, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Diagramm zeigt, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Diagramm zeigt, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ein Diagramm zeigt, das ein konkretes Beispiel einer Spannungsumsetzungsschaltung zeigt;
8 ein Diagramm zeigt, das ein konkretes Beispiel einer Stromvergleichsschaltung zeigt;
9 ein Diagramm zeigt, das eine bestimmte exponentielle Umsetzungsschaltung nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ein Diagramm zeigt, das eine bestimmte exponentielle Umsetzungsschaltung nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein Diagramm zeigt, das eine bestimmte exponentielle Umsetzungsschaltung nach einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ein Diagramm zeigt, das ein Beispiel eines Betriebs einer exponentiellen Umsetzungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ein Diagramm zeigt, das eine erste Ausführungsform eines Systems, umfassend eine exponentielle Umsetzungsschaltung und einen variablen Verstärkungsverstärker zeigt;
14 ein Diagramm zeigt, das ein konkretes Beispiel eines variablen Verstärkungsverstärkers zeigt;
15 ein Diagramm zeigt, das eine zweite Ausführungsform eines Systems zeigt, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung und eine Variable-Verstärkungsumsetzungsschaltung zeigt;
16 ein Diagramm zeigt, das eine dritte Ausführungsform eines Systems zeigt, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung und eine Variable-Verstärkungsumsetzungsschaltung zeigt.
Hier im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert eine exponentielle Umsetzungsschaltung und eine variable Verstärkungsschaltung unter Verwendung der exponentiellen Umsetzungsschaltung nach der vorliegenden Erfindung erklärt.
Es wird angenommen, dass in der exponentiellen Umsetzungsschaltung und der variablen Verstärkungsschaltung der vorliegenden Erfindung, eine Spannungsumsetzungsschaltung, eine ideale lineare Schaltung ist. Jedoch zeigt, wenn eine Spannungsumsetzungsschaltung mit einem variablen Vergrößerungsverhältnis zusammengesetzt wird durch Verwenden eines normalen MOS-Transistors oder eines bipolaren Transistors, die Eingangs-Ausgangscharakteristik eine schwache Linearität. Es ist möglich anzunehmen, dass die Spannungsumsetzungsschaltung einen linearen Betrieb ausführt ohne Beachtung der Nicht- Linearität. Jedoch gibt es einen Fall, in dem eine Nachfrage nach Linearität sehr streng in dem System ist. In solch einem Fall wird die Korrektur der Linearität benötigt.
Hier wird in der Eingangs- und Ausgangscharakteristik der exponentiellen Umsetzungsschaltung ein Ausgangssignal einer Dezibelanzeige durch Y bezeichnet, ein Gleich-Modus-Rückkopplungsbetrag auf Y0 gesetzt, ein Verhältnis einer Spannungsumsetzungsschaltung durch G bezeichnet, ein Eingangssignal durch Y bezeichnet, eine Gleichung von Y = Y0 + G·X bereitgestellt, in dem Fall, wo das Ausgangssignal Y und das Eingangssignal X eine lineare Beziehung aufweisen. Jedoch sind Y0 und G Konstanten, die bestimmt werden mit einem Gerätewert eines Geräts, darstellend eine Schaltungsform und eine Schaltung.
Ferner kann die obige Eingangs- und Ausgangsbeziehungsgleichung erhalten werden durch Verwenden eines bipolaren Transistors und eines schwachen Inversionsgebiets des MOS-Transistors. Jedoch ändern sich Y0 und G mit der Temperatur und werden zu einem Wert, unterschiedlich von dem Wert zu der Zeit der Messung mit der Änderung in dem Herstellungsprozess.
In der exponentiellen Umsetzungsschaltung kann die Temperaturabhängigkeit von Y0 und G klein sein. Zur gleichen Zeit kann der Einfluss durch den Herstellungsprozess von Y0 und G verringert werden. Insbesondere macht die exponentielle Umsetzungsschaltung der vorliegenden Erfindung die Vergrößerungsrate G der Spannungsumsetzungsschaltung variabel mit dem Steuersignal Z. Die exponentielle Umsetzungsschaltung umfasst eine Master-Exponentielle-Umsetzungsschaltung einschließlich einer Rückkopplungsschaltung und einer Slave-Exponentielle- Umsetzungsschaltung zum tatsächlichen Ausführen der exponentiellen Umsetzung.
In solch einer Struktur kann die Spannungsumsetzungsschaltung die Verstärkung (Vergrößerungsrate) variieren. Jedoch ist es sehr schwierig, einen weiten Eingangssignalbereich sicherzustellen, während einem Aufrechterhalten des variablen Bereichs auf einem breiten Pegel. Als Konsequenz hängt das Verhältnis G nicht nur von dem Steuersignal Z aber auch von dem Eingangssignal X ab, und das Verhältnis G verändert sich. In diesem Fall kann ein verhältnismäßiger Ausdruck Y = Y0 + G (X, Z)·X erhalten werden. Hier bedeutet G (X, Z), dass das Verhältnis G repräsentiert werden kann mit der Funktion von X und Z.
Übrigens kann, wenn das Steuersignal Z so gegeben ist, dass die Änderung des Vergrößerungsverhältnisses G mit Bezug auf die Änderung des Eingangssignals X eliminiert wird, eine exponentielle Umsetzungsschaltung realisiert werden, in der das Verhältnis G scheinbar eindeutig wird. Angenommen, dass Z zum Einstellen des Verhältnisses auf einen definitiven bzw. eindeutigen Pegel repräsentiert wird in einem linearen Ausdruck, kann ein Ausdruck von Z = A + B·Z hier erhalten werden. Dann wird der Ziel-Exponentielle-Umsetzungsbetrieb (Berechnung von Konstanten A und B) ausgeführt mit den zwei Master-Exponentiellen-Umsetzungsschaltungen, einer linearen Ausdrucksschaltung, zu der das Eingangssignal X eingegeben wird zum Ausgeben eines Ausgangssignals Z (= A + B·Z) und einer Slave-Exponentiellen-Umsetzungsschaltung zum tatsächlichen Ausführen der exponentiellen Umsetzung von dem X.
Es werde angenommen, dass Z zum Einstellen des Verhältnisses G auf einen definitiven Pegel repräsentiert wird in einem linearen Ausdruck zweiter Ordnung, dann kann ferner ein Ausdruck von Z = A + B·Z + CX² erhalten werden. Dann wird ein Betrieb der Ziel-Exponentiellen-Umsetzung (Berechnung der Konstanten A, B und C) ausgeführt mit den drei Master-Umsetzungsschaltungen, und einer linearen Ausdruck-Zweiter-Ordnung-Schaltung, an die ein Eingangssignal eingegeben wird zum Ausgeben eines Ausgangssignals Z (= A + B – X + C – X²) und einer Slave-Umsetzungsschaltung zum tatsächlichen Ausführen von x exponentiellen Umsetzungsschaltung.
Auf diese Art und Weise wird, in dem Fall, wo es benötigt wird, dass Z gebildet ist in einem Polynomausdruck, um G (X, Z) auf einen definitiven Pegel einzustellen, die Master-Exponentielle-Umsetzungsschaltung bereitgestellt in einer Größe größer als der Grad des Polynomausdrucks. Daher wird der exponentielle Umsetzungsbetrieb realisiert mit der Polynomumsetzungsschaltung, in der der Polynomausdruck bestimmt wird, basierend auf dem Ausgangssignal der Master-Exponentiellen-Umsetzungsschaltung und der Slave-Exponentiellen-Umsetzungsschaltung, die gesteuert wird mit dem Signal, umgesetzt mit dieser Polynomschaltung.
In der exponentiellen Umsetzungsschaltung der vorliegenden Erfindung bestimmt die erste exponentielle Umsetzungsschaltung die zweite exponentielle Umsetzungscharakteristik der zweiten exponentiellen Umsetzungsschaltung. Das bedeutet, dass, wenn das Steuereingangssignal exponentiell umgesetzt wird in ein zweites Verstärkungsregelsignal, basierend auf der zweiten exponentiellen Umsetzungscharakteristik, hört das zweite Verstärkungsregelsignal auf, beeinflusst zu werden durch die charakteristische Änderung und die Temperaturänderung des aktiven Geräts oder ähnlichem mit Bezug auf das Steuereingangssignal.
Daher wird ein zweites Verstärkungssteuersignal, ausgegeben von der exponentiellen Umsetzungsschaltung der vorliegenden Erfindung, verwendet, beispielsweise als ein Steuersignal der variablen Verstärkungsschaltung (variabler Verstärkungsverstärker), und die Verstärkungsregelung, die nicht abhängt von der charakteristischen Änderung und der Temperaturänderung des aktiven Geräts oder ähnlichem kann realisiert werden.
2 zeigt ein Diagramm, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zwei Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 werden eingegeben in die Spannungsumsetzungsschaltung 1A. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1A konvertiert bzw. setzt um die Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 in Differenzausgangsspannungen Vd1 und Vd2, basierend auf dem Vergrößerungsverhältnis, das mit einem Verstärkungsregelsignal bzw. Verstärkungssteuersignal Vgmcont bestimmt wird.
Ein exponentielles Umsetzungsschaltung 2A erzeugt einen Ausgangsstrom, der sich exponentiell mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd1 ändert, während das exponentielle Umsetzungsgerät 2B einen Ausgangsstrom erzeugt, der sich exponentiell mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd2 ändert. Diese Ausgangsströme werden eingegeben in eine Stromvergleichsschaltung 3. Die Stromvergleichsschaltung 3 verändert die Werte des Verstärkungssteuersignals Vgmcont gemäß dem Verhältnis des Ausgangsstroms der exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A und 2B.
Ferner werden die Referenzeingangsspannung Vref1 und die Steuereingangsspannung Vc eingegeben in die Spannungsumsetzungsschaltung 1B. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1B setzt die Referenzeingangsspannung Vref1 und Steuereingangsspannung Vc um in Differenzausgangsspannungen Vd3 und Vd4, basierend auf dem Verhältnis, das bestimmt wird mit dem Verstärkungssteuersignal Vgmcont.
Eine exponentielle Umsetzungsschaltung 2C erzeugt einen Ausgangsstrom Iout, der sich exponentiell mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd1 ändert. Ein Ausgangsstrom Iout verändert sich exponentiell mit Bezug auf die Änderung in einer Steuereingangsspannung Vc.
3 zeigt ein Diagramm, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die exponentielle Umsetzungsschaltung der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsumsetzungsschaltungen 1A und 1B eine Gleich-Modus-Detektionsschaltung (CMD) 21 und eine Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung (CMF) 20 aufweisen.
Zwei Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 werden eingegeben in die Spannungsumsetzungsschaltung 1A. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1A weist eine Gleich-Modus-Detektionsschaltung 21 und die Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung 20 auf. Ferner erzeugt das Logarithmusumsetzungsgerät 5 eine Referenzspannung Vcom1, die zu einem Logarithmus des Referenzseingangsstroms Iref mit einer Temperaturcharakteristik wird. Diese Referenzspannung Vcom1 wird abgegeben an die Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung 20. Dann wandelt die Spannungsumsetzungsschaltung 1A die Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 in Differenzausgangsspannungen Vd1 und Vd2 um, basierend auf dem Verhältnis, das bestimmt wird, mit dem Verstärkungssteuersignal Vgmcont.
Das exponentielle Umsetzungsgerät 2A erzeugt einen Ausgangsstrom, der sich exponentiell mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd1 ändert, während das exponentielle Umsetzungsgerät 2B einen Ausgangsstrom erzeugt, der sich exponentiell ändert mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd2. Diese Ausgangsströme werden eingegeben in die Stromvergleichsschaltung 3. Die Stromvergleichsschaltung 3 verändert den Wert des Verstärkungssteuersignals Vgmcont gemäß dem Verhältnis des Ausgangsstroms der exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A und 2B.
Ferner werden die Referenzeingangsspannung Vref1 und die Steuereingangsspannung eingegeben in die Spannungsumsetzungsschaltung 1B. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1B weist eine Gleich-Modus-Detektionsschaltung 21 und eine Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung 20 auf. Ferner erzeugt die Logarithmusumsetzungsschaltung 5 eine Referenzspannung Vcom1, die ein Logarithmus des Referenzseingangsstroms Iref mit einer Temperaturcharakteristik wird. Diese Referenzspannung Vcom1 wird an die Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung 20 gegeben. Dann konvertiert bzw. setzt um die Spannungsumsetzungsschaltung 1B die Referenzeingangsspannung Vref1 und die Steuereingangsspannung Vc zu Differenzausgangsspannungen Vd3 und Vd4, basierend auf dem Verhältnis, das bestimmt wird, mit dem Verstärkungssteuersignal Vgmcont.
Die exponentielle Umsetzungsschaltung 2C erzeugt die Ausgangsspannung Iout, die sich exponentiell ändert mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd1 aus den zwei Aus-Spannungen der Spannungsumsetzungsschaltungen 1B in dieser Ausführungsform. Der Ausgangsstrom Iout verändert sich exponentiell mit Bezug auf die Änderung in der Steuereingangsspannung Vc.
Nebenbei bemerkt, können die exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A, 2B und 2C beispielsweise umfassen, Elektrische-Feld-Effekt-Transistoren (MOSFETs), die betrieben werden in einer schwachen Inversionsregion. Ferner können die exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A, 2B, und 2C auch bipolare Transistoren anstatt des Elektrischen-Feld-Effekt-Transistors umfassen.
4 zeigt eine exponentielle Umsetzungsschaltung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zwei Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 werden eingegeben in die Spannungsumsetzungsschaltung 1A. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1A weist eine Gleich-Modus-Detektionsschaltung und die Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung auf die gleiche Art und Weise, wie 3, auf. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1A setzt die Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 um in die Differenzausgangsspannungen Vd1, Vd2, basierend auf dem Verhältnis, das bestimmt wird mit der Verstärkungsregelschaltung Vgmcont1.
Das exponentielle Umsetzungsgerät 2A erzeugt den Ausgangsstrom, der sich exponentiell ändert mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd1, während das exponentielle Umsetzungsgerät 2B den Ausgangsstrom erzeugt, der sich exponentiell mit der Differenzausgangsspannung Vd2 ändert. Diese Ausgangsströme werden eingegeben in die Stromvergleichsschaltung 3A. Die Stromvergleichsschaltung 3A verändert den Wert eines Verstärkungssteuersignal Vgmcont1 gemäß dem Verhältnis des Ausgangsstroms der exponentiellen Umsetzungsgerät 2A und 2B.
Zwei Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 werden eingegeben in die Spannungsumsetzungsschaltung 1B. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1B weist eine Gleich-Modus-Detektionsschaltung und die Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung auf die gleiche Art und weise auf, wie 3. Die Stromumsetzungsschaltung 1B setzt die Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 um in Differenzausgangsspannungen Vd3 und Vd4, basierend auf dem Verhältnis, das bestimmt wird mit einem Verstärkungsregelsignal bzw. Verstärkungssteuersignal Vgmcont2.
Das exponentielle Umsetzungssignal 2C erzeugt einen Ausgangsstrom, der sich exponentiell ändert mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd3. Das exponentielle Umsetzungsgerät 2D erzeugt einen Ausgangsstrom, der sich exponentiell ändert mit Bezug auf die Differenzausgangsspannung Vd4. Diese Ausgangsströme werden eingegeben in die Stromvergleichsschaltung 3B. Die Stromvergleichsschaltung 3B verändert den Wert des Verstärkungssteuersignals Vgmcont2 gemäß dem Verhältnis des Ausgangsstroms des exponentiellen Umsetzungsgeräts 2C und 2D.
Zwei Referenzeingangsspannungen Vref2 und Vref3 werden eingegeben in die Stromumsetzungsschaltung 1C. Die Stromumsetzungsschaltung 1C weist eine Gleich-Modus-Detektionsschaltung (CMD) 21 auf und die Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung (CMF) 20 auf. Das Verstärkungssteuersignal Vgmcont1 wird eingegeben in die Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung 20. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1C setzt die Referenzeingangsspannungen Vref2 und Vref3 in Differenzausgangsspannungen Vd5 und Vd6 um, basierend auf dem Verhältnis, dass bestimmt wird, mit einem Verstärkungssteuersignal Vgmcont3.
Die Spannungsvergleichsschaltung 4 erzeugt das Verstärkungssteuersignal Vgmcont3 gemäß einem Verhältnis zwischen einer der Differenzausgangsspannungen Vd5 und Vd6 (die Differenzausgangsspannung Vd6 in dieser Ausführungsform) und dem Verstärkungssteuersignal Vgmcont2.
Die Referenzeingangsspannung Vref1 und die Steuereingangsspannung Vc werden eingegeben in die Spannungsumsetzungsschaltung 1D. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1D weist eine Gleich-Modus-Detektionsschaltung (CMD) 21 und eine Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung (CMF) auf. Das Verstärkungssteuersignal Cgmcont1 wird eingegeben in die Gleich-Modus-Rückkopplungsschaltung 20. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1D setzt die Referenzeingangsspannung Vref1 und die Steuereingangsspannung Vc um in Differenzausgangsspannungen Vd7 und Vd8, basierend auf dem Verhältnis, das bestimmt wird mit dem Verstärkungssteuersignal Vgmcont3.
Nebenbei bemerkt, wird eine der zwei Differenzausgangspannungen (Vd8 in dieser Ausführungsform) ein Verstärkungssteuersignal Vgmont4, das die Verstärkung (Verhältnis) einer Spannungsumsetzungsschaltung 1E bestimmt.
Die Spannungsumsetzungsschaltung 1E setzt die Referenzeingangsspannung Vref1 und die Steuereingangsspannung Vc um in eine Differenzausgangsspannung, basierend auf dem Verhältnis, das bestimmt wird mit dem Verstärkungssteuersignal Vgmcont4. Ein exponentielles Umsetzungsgerät 2E erzeugt einen Ausgangsstrom Iout, der sich exponentiell verändert mit Bezug auf diese Differenzausgangsspannung.
Nebenbei bemerkt, können die exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A, 2B, 2C, 2D und 2E einen Feld-Effekt-Transistor (MOSFET) umfassen, der betrieben wird, bei beispielsweise dem Schwachinversionsgebiet. Ferner können die exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A, 2B, 2C, 2D und 2E bipolare Transistoren anstatt des Elektrischen-Feld-Effekt-Transistors umfassen.
5 zeigt ein Diagramm, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Jede einer Vielzahl von (n-1 in dieser Ausführungsform, aber n ist eine natürliche Zahl von 3 oder mehr) Master-Exponentiellen-Umsetzungsschaltungen 6-1, 6-2, 6-3, ... 6-(n-1) weist eine Spannungsumsetzungsschaltung 1 auf, exponentielle Umsetzungsgeräte 2A, 2B und eine Stromvergleichsschaltung 3.
Die Spannungsumsetzungsschaltung 1A in einer Master-Exponentiellen-Umsetzungsschaltung 6-i (i ist 1 bis n-1) setzt die zwei Referenzeingangsspannungen Vref1 und Vref2 um in die erste und die zweite Differenzausgangsspannung, basierend auf einem Verstärkungssteuersignal Vgmcont i. Das exponentielle Umsetzungsgerät 2A erzeugt einen ersten Ausgangsstrom, der sich exponentiell ändert mit Bezug auf die erste Differenzausgangsspannung, während das exponentielle Umsetzungsgerät 2D den zweiten Ausgangsstrom erzeugt, der sich exponentiell ändert mit Bezug auf die zweite Differenzausgangsspannung. Dann erzeugt die Stromvergleichsschaltung 3 das Verstärkungssteuersignal Vgmcont i, basierend auf dem Verhältnis des ersten und zweiten Ausgangsstroms.
Die Ausgangssignale Vgmcont1, Vgmcont2, Vgmcont3 ... Vgmcont (n-1) einer Vielzahl von Master-Exponentiellen-Umsetzungsschaltungen 6-1, 6-2, 6-3, ... 6(n-1) werden eingegeben in eine Polynomschaltung 7. Ferner werden eine Vielzahl (n) der Referenzeingangsspannungen Vref1, Vref2, Vref3 ... Vrefn und die Steuereingangsspannung Vc eingegeben in die Polynomschaltung 7 und eine Steuereingangsspannung Vc wird umgesetzt gemäß einer vorbestimmten Funktion.
Die Slave-Exponentielle-Umsetzungsschaltung 8 weist die Spannungsumsetzungsschaltung 1B und das exponentielle Umsetzungsgerät 2C auf. Die Spannungsumsetzungsschaltung 1B setzt die Referenzspannung und die Steuereingangsspannung Vc um in eine Differenzausgangsspannung, basierend auf der Ausgangsspannung der Polynomschaltung 7. Das exponentielle Umsetzungsgerät 2C erzeugt einen Ausgangsstrom Iout, der sich exponentiell ändert mit Bezug auf diese Differenzausgangsspannung.
Nebenbei bemerkt, können die exponentiellen Umsetzungsgerät 2A, 2B und 2C einen Elektrischen-Feld-Effekt-Transistor (MOSFET) umfassen, der beispielsweise in dem Schwachinversionsgebiet arbeitet. Ferner können die exponentiellen Umsetzungsschaltungen 2A, 2B und 2C bipolare Transistoren anstatt des Eletrischen-Feld-Transistors umfassen.
6 zeigt ein Diagramm, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 7 zeigt ein Diagramm, das Ausführungsformen der Spannungsumsetzungsschaltungen 1A und 1B der 6 zeigt.
In dieser exponentiellen Umsetzungsschaltung wird die Verstärkung des Slave-Blocks (Slave-Exponentielle-Umsetzungsschaltung) 303 gesteuert mit einem Master-Block (Master-Exponentielle-Umsetzungsschaltung) 302.
Zwei Referenzeingangsspannungen X0 und X1 werden eingegeben in den Master-Block 302, und der Wert des Verstärkungssteuersignals (Ausgangsspannung) Z wird bestimmt, basierend auf einem Unterschied in diesen Referenzeingangsspannungen X0 und X1.
In der Spannungsumsetzungsschaltung von 6 und 7 wird ein Ausgangsstrom Y, angezeigt in Dezibel auf dem Block 303, wie folgt: Y = Y0 + G(Z)·(X – X0)
Dieser Ausdruck wird wie folgt umgewandelt mit der Spannungsumsetzungsschaltung 1A und den exponentiellen Umsetzungsschaltungen 2A und 2B in dem Master-Block 302. Y1 = Y0 + G(Z)·(X1 – X0) Y2 = Y0 + G(Z)·(X1 – X0)
Die Stromvergleichsschaltung 3 in dem Master-Block 302 vergleicht die Ausgangsströme Y1 und Y2, die von den exponentiellen Umsetzungsgeräten 2A und 2B ausgegeben werden, um ein Verstärkungssteuersignal bzw.
Verstärkungsregelsignal Z auszugeben. Dann bestimmt dieses Verstärkungsregelsignal Z die Verstärkung (Verhältnis) der Spannungsumsetzungsschaltungen 1A und 1B.
In dem Master-Block 302 wird, als Ergebnis von solch einer Feedback-Regelung, das Verstärkungsregelsignal Z und das Verhältnis G(Z) so bestimmt, dass das Verhältnis der Ausgangsströme Y1 und Y2 der exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A und 2C einen voreingestellten wert gibt.
Beispielsweise wird, wie in 8 gezeigt, in dem Fall, wo die Stromvergleichsschaltung 3 eine Stromspiegelschaltung umfasst, das Gebietsverhältnis der MOS-Transistoren M1 und M2, gesetzt auf 1:4 ("W" in W/L bezeichnet eine Kanalbreite, während "L" eine Kanallänge bezeichnet). Das Verhältnis der Ausgangsströme I_DM1 und I_DM2 der zwei exponentiellen Umsetzungsgeräte wird 1:4.
Da Y1 und Y2 repräsentiert werden in Dezibelanzeige, wird ein Ausdruck von Y1 – Y2 = 2G(Z)·(X1 – X0) = 12 [dB] bereitgestellt.
Hier wird, wenn X1 – X0 gesetzt wird, auf 0,5 [V], G(Z) = 12[dB] bereitgestellt pro 1[V]. Ferner wird, da die Verstärkung (Verhältnis) der Spannungsumsetzungsschaltung 1B in dem Slave-Block 303 bestimmt wird mit dem Verstärkungsregelsignal Z, das Eingabe- und Ausgabe-Verhältnis in dem Slave-Block 303 wie folgt. Y = Y0 + 12·(X1 – X0)
Auf diese Art und Weise bestimmt, in der in den 6 und 7 gezeigten exponentiellen Umsetzungsschaltung, die Stromvergleichsschaltung 3 in dem Master-Block 302 das Verhältnis der Ausgangsströme I_DM1 und I_DM2, so dass ein Ausgabeveränderungsteil pro Spannungseinheit (1V) virtuell beeinflusst wird durch den Einfluss der Änderung in Umweltbedingungen bzw. Umgebungsbedingungen (Temperatur) und einer Ungleichheit in dem Herstellungsprozess.
9 zeigt ein Diagramm, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Charakteristik der exponentiellen Umsetzungsschaltung der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass eine abgeleitete Funktionsschaltung 9 bereitgestellt wird mit einer Funktion eines Korrigierens einer Nicht-Linearität des Slave-Block 303, in dem Fall, wo ein Ausgangsstrom Y in der Dezibelanzeige des Slave-Blocks (Slave-Exponentielle-Umsetzungsschaltung) 303 sich linear ändert mit Bezug auf die Steuereingangsspannung X.
In dem Fall, wo das Änderungsverhältnis G des Master-Blocks 302 und des Slave-Blocks 303 sich ändert mit der Steuereingangsspannung X, wird ein Ausdruck von Y = Y= + G(X, Z)·(X – X0) bereitgestellt.
Diese Nicht-Linearität ist eine charakteristische Unbequemlichkeit für die exponentielle Umsetzungsschaltung. Deshalb wird in dieser Ausführungsform Z gesteuert mit Z, so dass G(X, Z) nicht scheinbar abhängt von X. Daher wird Y repräsentiert mit der Funktion, die sich linear mit Bezug auf X ändert.
In diesem Fall, wo die Nicht-Linearität von G(X, Z) schwach ist, wird es angenommen, dass Z repräsentiert wird in dem linearen Ausdruck von X. Ein Ausdruck von Z = Z0 + a·(X – X0) wird bereitgestellt.
In dieser Ausführungsform sind, da unbekannte Varianten Z0 und a sind, zwei Master-Blöcke 302 notwendig. In diesem Fall wird ein Ausgangsstrom in der Dezibelanzeige in jedem der Master-Blöcke wie folgt: Y1 = Y0 + G(X1, Z0)·(X1 – X0) Y2 = Y0 – G(X1, Z0)·(X1 – X0) Y3 = Y0 + G(X2, Z1)·(X2 – X0) Y4 = Y0 – G(X2, Z1)·(X2 – X0)
Zwei Stromvergleichsschaltungen 3A und 3B in dem Master-Block 302 geben Verstärkungsregelsignale Z0 und Z1 aus mit einem wert, der sich erhöht und bzw. verringert mit dem Verhältnis der Eingangsströme. Die Verstärkung (Verhältnis) der Stromumsetzungsschaltungen 1A und 1B wird gesteuert mit diesem Verstärkungsregelsignalen Z0 und Z1.
In solch einer Feedback-Regelung bzw. Rückkopplungsregelung werden die Werte von Z0 und G(X0, Z0) so bestimmt, dass das Verhältnis des Ausgangsstroms der exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A und 2B einen voreingestellter Wert wird und die Werte von Z1 und G(X1, Z1) werden so bestimmt, dass das Verhältnis des Ausgangsstroms der exponentiellen Umsetzungsgeräte 2C und 2D einen voreingestellten Wert geben.
Beispielsweise, Y1 – Y2 = 2G(X1, Z0)·(X1 – X0) = 6 dB Y3 – Y4 = 2G(X1, Z0)·(X2 – X0) = 12 dBwerden bereitgestellt.
Hier ist anzunehmen, dass X1 – X0 = 0,5[V], X2 – X0 = 1,0[V] begründet werden, dann werden G(X0 – Z0) = G(X2, Z1) = 6[dB] bereitgestellt. Dann werden die Verstärkungsregelsignale Z0 und Z1 eingegeben in die abgeleitete Funktionsschaltung (eine lineare Polynomschaltung) 9 als eine Referenzspannung.
In dieser abgeleiteten Funktionsschaltung 9 wird die folgende Analogsignalverarbeitung durchgeführt. Eine Ausgangsspannung U1 wird, wenn die Referenzeingangsspannung X2 – X1 an die Master-Spannungsumsetzungsschaltung 1C in die abgeleitete Funktionsschaltung 9 eingegeben wird, wie folgt. U1 = U0 + a·(X2 – X1)
U0 = Z0 wird erreicht mit der Gleich-Modus-Rückkopplung, und a wird so bestimmt, dass U1 = Z1 erreicht wird mit der Rückkopplung des Differenzmodus. a = (Z1 – Z0)/(X2 – X1)
Zu dieser Zeit wird der folgende Ausdruck bereitgestellt. U = U0 + a·(X – X1) = Z0 + (Z1 – Z0)·(X – X1)/(X2 – X1)
Wenn U verwendet wird als ein Verstärkungsregelsignal Z des Slave-Blocks 303, wird Z = Z0 + a·(X – X1) bereitgestellt.
Wenn X = X1 erreicht bzw. erstellt wird, oder wenn Z = Z0 oder X = X2 etabliert wird, wird Z = Z1 bereitgestellt. Da die Verstärkung (Verhältnis) der Spannungsumsetzungsschaltung 1E in dem Slave-Block 303 bestimmt wird, wird G(X, Z) ein gewünschter Wert, nämlich 6[dB]/[V] mindestens in zwei Punkten; X = X1 und X = X2.
In diesem Fall, wo die Nicht-Linearität von G(X, Z) schwach ist, wird 6[dB]/[V] bereitgestellt in der Nähe von X0 und X1. Verglichen mit der exponentiellen Umsetzungsschaltung von 6, wird ein Schaltungsfehler klein und 6[dB]/[V] kann über einen weiten Bereich sichergestellt werden.
10 zeigt ein Diagramm, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dieser Ausführungsform hat ein Ausgangsstrom Y in der Dezibelanzeige des Slave-Blocks (Slave-Exponentielle-Umsetzungsschaltung) ein nicht-lineares Verhältnis mit Bezug auf die Steuereingangsspannung X und das folgende Resultat wird bereitgestellt. Y = Y0 + G(X, Z)·(X – X0)
Als Konsequenz wird Z geregelt bzw. gesteuert mit X, so dass G(X, Z) scheinbar nicht abhängt von X (wird definitiv mit Bezug auf X). Als Ergebnis bekommt der Ausgangsstrom Y in der Dezibelanzeige eine lineare Beziehung mit Bezug auf die Steuereingangsspannung X.
In der exponentiellen Umsetzungsschaltung von 10 wird, da angenommen wird, dass Z ausgedrückt wird in einer Funktion zweiter Ordnung, die Eingangs- und Ausgangsbeziehung ausgedrückt in dem folgenden Ausdruck. Z = Z0 + a·(X – X1) + b·(X – X1)2
Da drei unbekannte Varianten Z0, a und b in dieser Ausführungsform bereitgestellt werden, werden drei Master-Logiken 302 benötigt. In diesem Fall werden die Ausgangsströme in der Dezibelanzeige in jedem Master-Block wie folgt sein. Y1 = Y0 + G(X1, Z0)·(X1 – X0) Y2 = Y0 – G(X1, Z0)·(X1 – X0) Y3 = Y0 + G(X2, Z1)·(X2 – X0) Y4 = Y0 – G(X2, Z1)·(X2 – X0) Y5 = Y0 + G(X3, Z2)·(X3 – X0) Y6 = Y0 – G(X3, Z2)·(X3 – X0)
Die drei Stromvergleichsschaltungen 3A, 3B und 3C in dem Master-Block 302 geben Verstärkungsregelsignale Z0, Z1 und Z2 aus mit einem Wert, der sich erhöht bzw. verringert mit einem Verhältnis der zwei Eingangsströme. Die Verstärkung (Verhältnis) der Spannungsumsetzungsschaltungen 1A, 1B und 1C wird gesteuert mit diesen Verstärkungsregelsignalen Z0, Z1 und Z2.
In einer solchen Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung werden die Werte von Z0 und G(X1, Z0) so bestimmt, dass das Verhältnis der Ausgangsströme der exponentiellen Umsetzungsgeräte 2A und 2B einen voreingestellten Wert annehmen, die Werte von Z1 und G(X2, Z1) werden so bestimmt, dass das Verhältnis der Ausgangsströme der exponentiellen Umsetzungsgeräte 2C und 2D einen voreingestellten Wert annehmen, und die Werte von Z2 und G(X3, Z2) werden so bestimmt, dass das Verhältnis des Ausgangsstroms der exponentiellen Umsetzungsgeräte 2E und 2F einen voreingestellten Wert annehmen.
Beispielsweise wird Y1 – Y2 = 2G(X1, Z0)·(X1 – X0) = 6 dB Y3 – Y4 = 2G(X2, Z1)·(X2 – X0) = 12 dB Y5 – Y6 = 2G(X3, Z2)·(X1 – X0) = –6 dB
Hier wird, angenommen, dass X1 – X0 = 0,5[V], X2 – X0 = 1,0[V], X3 – X0 = –0,5[V] ist, ein Ausdruck mit G(X1, Z0) = G(X2, Z1) = G(X3, Z2) = 6[db] bereitgestellt. Dann werden diese Verstärkungsregelsignale Z0, Z1 und Z2 eingegeben in die lineare Polynomschaltung 7 zweiter Ordnung.
Die Polynomschaltung 7 zweiter Ordnung enthält zwei Master-Spannungsumsetzungsschaltungen 1D und 1E, eine Abgeleitete-Funktionsschaltung (lineare Polynomschaltung) 9 und eine Slave-Spannungsumsetzungsschaltung 1H.
In der Polynomschaltung zweiter Ordnung 7 wird das folgende Analogsignalverarbeiten ausgeführt. Ausgangssignale U1 und U2 zur Zeit eines Eingebens der Referenzeingangsspannungen X2 – X1 und X3 – X1 in die Spannungsumsetzungsschaltungen 1D und 1E in der Polynomschaltung 7, werden wie folgt. U1 = U0 + a(K0)·(X2 – X1) U2 = U0 + a(K1)·(X3 – X1)
a(KO) und a(1) werden so bestimmt, dass U0 = Z ist in der Gleich-Modus-Rückkopplung und U1 = Z1, U2 = Z2 werden in dem Differenzmodus-Feedback bzw. der Differenzmodusrückkopplung festgesetzt. a(KO) = (Z1 – ZO)/(X2 – X1) a(K1) = (Z2 – ZO)/(X3 – X1)
In der Abgeleiteten-Funktionsschaltung (lineare Polynomschaltung) 9 wird die folgende Analogverarbeitung ausgeführt. Die lineare Polynomschaltung 9 umfasst eine Master-Spannungs-Umsetzungsschaltung 1F und eine Slave-Spannungs-Umsetzungsschaltung 1G. Wenn die Referenzspannung X3 – X2 eingegeben wird in die Master-Spannungs-Umsetzungsschaltung 1F, wird der folgende Ausdruck wie folgt gegeben. K1 = K0 + a·(X3 – X2)
In der Gleich-Modus-Rückkopplung wird K0 bestimmt und "a" wird so bestimmt, dass K0 K1 wird mit der Differenzmodusrückkopplung. a = (K1 – K0)/(X3 – X2)
Zu dieser Zeit wird in der Slave-Spannungs-Umsetzungsschaltung 1G der folgende Ausdruck bereitgestellt. K = K0 + a·(X – X2) = KO + (K1 – K0)·{(X – X2)/(X3 – X2)
Ein Ausgangssignal der linearen Polynomschaltung 9 wird eingegeben in die Slave-Spannungs-Umsetzungsschaltung 1H in der Polynomschaltung der zweiten Ordnung 7. Ein Ausgangssignal U der Slave-Spannungs-Umsetzungsschaltung 1H wird wie folgt. U = U0 + a(K)·(X – X1)
Hier wird angenommen, dass a(K) repräsentiert wird in dem linearen Ausdruck von K. a(K0) = a(K0) + {a(K1) – a(K0)}·(K – K0)/(K1 – K0) = a(K0) + {a(K1) – a(K0)}·(X – X2)/(X3 – X2)
Wenn die Gleich-Modus-Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung ausgeführt wird, so dass U0 = Z0 bereitgestellt wird, wird U = Z0 bereitgestellt, wenn X = X1 festgesetzt wird. Wenn X = X2 festgesetzt bzw. erreicht wird, wird a(K) = a(K0) bereitgestellt. Als Ergebnis wird das folgende Ergebnis bereitgestellt. U = U0 + a(K)·(X2 – X1) = Z0 + Z1 – Z1 = Z1
Des Weiteren wird, wenn X = X3 festgesetzt wird, a(K) = a(K0) festgesetzt, und das folgende Ergebnis wird bereitgestellt. U = U0 + a(K1)·(X3 – X1) = Z0 + Z2 – Z0 = Z2
Daher wird die Zielfunktion zweiter Ordnung erhalten.
Dann wird, wenn ein Ausgangssignal U dieser Abgeleiteten-Funktionsschaltung (lineare Polynomschaltung) 9 eingegeben wird in die Slave-Spannungs-Umsetzungsschaltung 1H, in der Polynomschaltung (die lineare Polynomschaltung zweiter Ordnung) 7 verwendet als ein Verstärkungsregelsignal Z der Slave-Spannungs-Umsetzungsschaltung 1H in der Polynomschaltung (Polynomschaltung zweiter Ordnung) 7, ein vorbestimmter Wert, nämlich 6[dB]/[V] wird bereitgestellt in mindestens drei Punkten X = X1, X = X2 und X = X3.
Wenn die Nicht-Linearität von G(X, Z) schwach ist, wird ein Schaltungsfehler klein und 6[dB]/[V] wird bereitgestellt in der Nähe der drei Punkte (X0, X1, X2). Des Weiteren wird, wie verglichen mit der exponentiellen Umsetzungsschaltung von 6, ein Schaltungsfehler klein und 6[dB]/[V] kann sichergestellt werden über einen weiten Bereich.
Nebenbei bemerkt, wird in der obigen Ausführungsform die Polynomschaltung 7 der zweiten Ordnung verwendet. In der vorliegenden Erfindung kann die Polynomschaltung mit einer höheren Ordnung angewandt werden.
11 zeigt ein Diagramm, das eine exponentielle Umsetzungsschaltung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die exponentielle Umsetzungsschaltung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Referenzblock 301 zum Erzeugen einer Referenzspannung Vcom1, einen Master-Block 302 zum Bestimmen der exponentiellen Umsetzungscharakteristik und einen Slave-Block 303 zum tatsächlichen Ausführen der exponentiellen Umsetzungscharakteristik, die bestimmt wird mit dem Master-Block 302.
Der Referenzblock 301 umfasst einen MOS-Transistor M300. Eine Quelle des MOS-Transistors wird verbunden mit einem Grundpunkt bzw. Erdungspunkt Vss, und das Gate bzw. Tor und der Drain werden miteinander verbunden. Ein Strom Iref fließt durch den MOS-Transistor M300 und eine Referenzspannung (Gleich-Modus-Referenzspannung) wird ausgegeben von dem Drain.
Der Master-Block (erste exponentielle Umsetzungsschaltung) 302 umfasst einen variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker 305, einen Berechnungsverstärker (Operationsverstärker) 304, Stromspiegelschaltungen M304 und M305, MOS-Transistoren M301 und M302 und Widerstandsgeräte R301 und R302.
Der Berechnungsverstärker 304 empfängt Referenzspannungen Vcom1 und Vcom2, um ein Ausgangssignal auszugeben an den variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker 305. Die Referenzspannung Vcom2 wird erzeugt mit dem Widerstandsgeräten R301 und R302. Die Referenzeingangsspannung Vref, ein Leitfähigkeitsregelsignal Vgmcont und ein Ausgangssignal des Berechnungsverstärkers 304 werden eingegeben in den variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker (Gm1) 305.
Ein Ausgangssignal des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 305 wird eingegeben in das Gate der MOS-Transistoren M301 und M302. Eine Spannung zwischen dem Gate und der Source des MOS-Transistors M301 ist Vgs301, während eine Spannung zwischen dem Gate und der Source des MOS-Transistors M302 gesetzt wird auf Vgs302. Des Weiteren wird, wenn der Strom I_DM1, der durch den MOS-Transistor M304 fließt, gesetzt wird auf m, der Strom I_DM2, der durch den MOS-Transistor M304 fließt, 1/m bei der Stromspiegelschaltung.
Eine Steuerspannung (Leitfähigkeitssteuersignal) Vslope, die die exponentielle Umsetzungscharakteristik bestimmt, wird ausgegeben von dem Verbindungspunkt (Drain) der MOS-Transistoren M302 und M305.
Hier werden bei dem Master-Block 302, ein Eingangsanschluss der Gleich-Modus-Referenzspannung Vcom1, einem Eingangsanschluss der Referenzeingangsspannung Vref, ein Eingangsanschluss des Leitfähigkeitsregelsignals Vgmcont und ein Ausgangsanschluss der Steuerspannung Vslope zum Bestimmen der exponentiellen Umsetzungscharakteristik entsprechend bereitgestellt.
Der Slave-Block (zweite exponentielle Umsetzungsschaltung) 303 umfasst einen variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker 307, einen Berechnungsverstärker (Operationsverstärker) 306, Stromspiegelschaltungen M306 und M307, und Widerstandsgeräte R303 und R304.
Der Berechnungsverstärker 306 empfängt Referenzspannungen Vcom1 und Vcom3 und gibt ein Ausgangssignal aus an den variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker 307. Die Referenzspannung Vcom3 wird erzeugt mit den Widerstandsgeräten R303 und R304. Eine Steuerspannung (Steuereingangssignal) Vc, ein Leitfähigkeitssteuer- bzw. Regelsignal Vgmcont und ein Ausgangssignal des Berechnungsverstärkers 306 werden eingegeben in den variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker (gm2) 307.
Ein Ausgangssignal des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 307 wird eingegeben in das Gate des MOS-Transistors M303. Eine Spannung zwischen dem Gate und der Source des MOS-Transistors M303 ist Vgs303.
Ferner wird, wenn ein Strom I_DM3, der durch den MOS-Transistor M306 fließt, auf n gesetzt wird, der Strom In (Icont), der durch den MOS-Transistor M307 fließt, 1/n bei der Stromspiegelschaltung.
Dann wird dieser exponentielle Umsetzungsausgangsstrom (Verstärkungsregelsignal) In (Icont) ausgegeben von dem Drain des MOS-Transistors M307. Nebenbei bemerkt, bezeichnet ln einen Logarithmus.
Ein Eingangsanschluss der Gleich-Modus-Referenzspannung Vcom1, ein Eingangsanschluss der Steuerspannung (Steuereingangssignal) Vc, ein Leitfähigkeitsregelsignal (Steuerspannung, die die exponentielle Umsetzungscharakteristik bestimmt) Vgmcont und ein Ausgangsanschluss des exponentiellen Umsetzungsausgangsstroms (Verstärkungsregelsignal) In (Incont) werden bereitgestellt bei dem Slave-Block 303.
In der exponentiellen Umsetzungsschaltung, begrenzend eine Änderung in der Verstärkung mit Bezug auf die Änderung in dem Steuersignal auf einen definitiven Bereich, ohne beeinflusst zu sein durch die Temperaturänderung, kann realisiert werden durch Aufrechterhalten des Änderungsverhältnisses in dem Ausgangssignal In (Icont), das sich linear ändert mit Bezug auf das Steuereingangssignal Vc, eingegeben in die exponentielle Umsetzungsschaltung.
Wenn diese exponentielle Umsetzungscharakteristik als eine lineare Funktion der exponentiellen Umsetzungsausgabe In (Icont) aufgenommen wird, realisiert die exponentielle Umsetzungsschaltung primär die folgenden zwei Schaltungsbetriebe.
Ein Betrieb ist ein Betrieb, der ein Stück der exponentiellen Umsetzungscharakteristik bestimmt, während der andere Betrieb ein Betrieb ist, der eine Neigung der exponentiellen Umsetzungscharakteristik auf ein definitives Niveau setzt. Solche eine Betriebscharakteristik wird repräsentiert in dem ersten Quadrant eines Betriebscharakteristikdiagramms der exponentiellen Umsetzungsschaltung, gezeigt in 11.
Ein Betrieb der exponentiellen Umsetzungsschaltung der 11 wird speziell ausgeführt auf die folgende Art und Weise.
Am Anfang fließt, wenn die Referenzeingangsspannung Vref eingegeben wird in den Master-Block 302, ein Ausgangsstrom des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 305 durch die Widerstandsgeräte R301 und R302, so dass der Wert einer Ausgangsspannung V0 bestimmt wird. Die Ausgangsspannung V0 bestimmt die Gate-Spannung der MOS-Transistoren M301 und M302.
Zur gleichen Zeit wird, da der Referenzstrom Iref, der durch den Referenzblock 301 fließt, eine Gleich-Modus-Referenzspannung Vcom1 erzeugt, diese Gleich-Modus-Referenzspannung Vcom1 eingegeben wird in den Berechnungsverstärker 304 in dem Master-Block 302, und den Berechnungsverstärker 306 in dem Slave-Block 303.
In dem Master-Block 302 wird eine Ausgangsspannung (Steuerspannung) Vslope bestimmt, basierend auf der Ausgangsspannung V0 des variablen Trans-Leitfähigkeits- Verstärkers 305. Ferner wird die Ausgangsspannung Vslope rückgekoppelt mit dem variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker 305 als eine Steuerspannung (Rückkopplungssignal) Vgmcont. Die Referenzspannung (Zwischenspannung) Vcom2 wird bestimmt mit der Ausgangsspannung V0 des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 305 und Widerstandsgeräten R301 und R302.
Eine Schaltung, im Zusammenhang stehend mit der Rückkopplungsschleife in dem Master-Block 302, realisiert einen Betrieb eines Bestimmens eines Abschnitts In (Iref) der 12.
Der MOS-Transistor M300 in dem Referenzblock 301 wird betrieben in dem schwachen Inversionsgebiet, und die folgende Beziehung wird gezeigt.
In dem Ausdruck (3) bezeichnet das Symbol Iref einen Drain-Strom des MOS-Transistors M300. Symbol W bezeichnet eine Kanalbreite des MOS-Transistors M300. Symbol L bezeichnet eine Kanallänge des MOS-Transistors M300. Symbol Vcom1 bezeichnet eine Ausgangsspannung (Gemeinsame-Phasen-Referenzspannung) des Referenzblocks 301. Symbol V_T bezeichnet eine Heizspannung. Symbol n bezeichnet eine Konstante. Des Weiteren hat ein Symbol k einen Wert, der im Zusammenhang steht mit der Leitfähigkeit n des MOS-Transistors M300, und der Wert hängt ab von dem Herstellungsprozess der integrierten Schaltung.
In dem Master-Block 302 werden die MOS-Transistor M301 und M302 zum Empfangen eines Ausgangssignals des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 305 betrieben in einem schwachen Inversionsgebiet, und die Drain-Ströme I_DM1 und I_DM2, die durch die MOS-Transistoren M301 und M302 fließen, werden in den folgenden Ausdrücken (4) und (5) repräsentiert.
Zu dieser Zeit werden die Werte von Vgs301 und Vgs302 repräsentiert in den folgenden Ausdrücken (6) und (7). Vgs301 = Vcom1 + Gm1·R·Vref (6) Vgs302 = Vcom1 – Gm1·R·Vref(7)
In den Ausdrücken (6) und (7) bezeichnet das Symbol R Widerstandswerte (repräsentierend Widerstandswerte, die die gleichen sind, wie R301 und R302) der Widerstandsgeräte R301 und R302. Symbol Gm1 bezeichnet eine Leitfähigkeit des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 305. Symbol Vref bezeichnet eine Eingangsspannung des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 305. Symbole Vgs301 und Vgs302 bezeichnen eine Spannung zwischen dem Gate und der Quelle der MOS-Transistoren M301 und M302.
Des Weiteren wird, bei der Stromspiegelschaltung, umfassend MOS-Transistoren M304 und M305, ein Verhältnis des Drain-Stroms I_DM1 des MOS-Transistors M301 und des Drain-Stroms I_DM2 des MOS-Transistors M302, m:1/m. Wenn dies dargestellt wird in einem Beziehungsausdruck, werden die folgenden Ausdrücke bereitgestellt.
Hier wird, wenn ein Logarithmus auf beiden Seiten angewandt wird in dem Ausdruck (9), der folgende Beziehungsausdruck bereitgestellt.
Der exponentielle Funktionsstrom, erzeugt durch die MOS-Transistoren M301 und M302 mit Bezug auf die Referenzeingangsspannung Vref, wird zu dieser Zeit bestimmt mit einem Größenverhältnis der MOS-Transistoren M304 und M305, darstellend die Stromspiegelschaltung, so dass Vslope ausgegeben wird von dem Master-Block 302.
Diese Vslope wird eingegeben in die variable Trans-Leitfähigkeit in dem Master-Block 302 als Vgmcont (Differenzmodusrückkopplung). dies bedeutet, dass der Wert der Leitfähigkeit Gm1 des variablen Leitfähigkeitsverstärkers 305 gesteuert wird mit Vslope (oder Vgmcont).
Als Ergebnis wird eine Neigung der exponentiellen Umsetzungscharakteristik bestimmt mit Bezug auf die Referenzeingangsspannung Vref. Des Weiteren wird Vslope-Ausgabe von dem Master-Block auch in den variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker 307 in den Slave-Block 303 eingegeben (Differenzmodusrückkopplung bzw. Differential Mode Feedback). Dies bedeutet, dass der Wert der Leitfähigkeit Gm2 des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 307 auch gesteuert wird mit Vslope (oder Vgmcont).
Auf diese Art und Weise wird die Steuerung der Leitfähigkeit Gm2 des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 307 in dem Slave-Block 303 im Wesentlichen die gleiche, wie die Steuerung der Leitfähigkeit Gm1 des variablen Leitfähigkeitsverstärkers 305.
Die Leitfähigkeiten Gm1 und Gm2 werden dargestellt in einem Ausdruck in der folgenden Art und Weise.
Eine Folge der obigen Operationen wird dargestellt in dem vierten Quadrant in 12.
Dies bedeutet, dass beide Leitfähigkeiten Gm1 und Gm2 bestimmt werden bei dem Master-Block 301. Wenn die Steuerspannung Vc eingegeben wird in den variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärker 307, wird eine Ausgangsspannung Vc2 des variablen Trans-Leitfähigkeits-Verstärkers 307 bestimmt. Der MOS-Transistor M303 empfängt Vc2, der MOS-Transistor M303 wird betrieben in einem schwachen Inversionsgebiet auf die gleiche Art und Weise, wie die MOS-Transistoren M301 und M302.
Dann wird ein Drain-Strom I_DM3 des MOS-Transistors M303 dargestellt auf die folgende Art und Weise.
Vgs303 kann hier auf die folgende Art und Weise modifiziert werden.
In dem Ausdruck (13) bezeichnet Symbol R Widerstandswerte der Widerstandsgeräte R301 und R302 (es wird angenommen, dass sowohl R301, als auch R302 die gleichen Widerstandswerte aufweisen). Symbol Gm2 bezeichnet eine Leitfähigkeit des variablen Leitfähigkeitsverstärkers 307. Symbol Vcom1 bezeichnet eine Referenzspannungsausgabe von dem Referenzblock 301. Symbol Vgs303 bezeichnet eine Spannung zwischen dem Gate und der Quelle der MOS-Transistoren M303.
Des Weiteren wird ein Verhältnis eines Drain-Stroms I_DM3 des MOS-Transistors M303 und ein Ausgangsstrom (exponentieller Umsetzungscharakteristikstrom) Icont des Slave-Blocks 303, n:1/n bei einer Stromspiegelschaltung, umfassend MOS-Transistoren M306 und M307.
Hier kann, unter der Annahme, dass n1 ist, Icont dargestellt werden auf die folgende Art und Weise.
Die Gleich-Modus-Referenzspannung Vcom1, erzeugt bei dem Referenzblock 301, wird eingegeben in den Berechnungsverstärker 304 in dem Master-Block 302, und wird auch eingegeben in den Berechnungsverstärker 306 in dem Slave-Block 303. Symbol Vcom3 bezeichnet eine Spannung (Zwischenspannung) an einem Verbindungspunkt der Widerstandsgeräte R303 und R304, die in der Gleich-Modus-Rückkopplung bestimmt werden.
Hier kann, in dem Ausdruck (14), wenn der Logarithmus (In) auf beiden Seiten durchgeführt wird, der folgende Beziehungsausdruck erhalten werden.
Symbol m bezieht sich auf m in einem Größenverhältnis (m:1/m) des MOS-Transistors in dem Master-Block 302.
Aus dem obigen Ergebnis wird eine Leitfähigkeit Gm1 (= Gm2) bei dem Master-Block 302 bestimmt. Des Weiteren wird eine Neigung der exponentiellen Umsetzungscharakteristik bestimmt unter Verwendung der Leitfähigkeit Gm2 in dem Slave-Block 303. Des Weiteren wird die Gleich-Modus-Referenzspannung Vcom1 eingegeben in sowohl dem Master-Block 302 und den Slave-Block 303, um das Stück der exponentiellen Umsetzungscharakteristik zu bestimmen.
Solch ein Betrieb wird dargestellt in dem dritten und dem vierten Quadrant der 12.
Dies bedeutet, dass eine Neigung bzw. Steigung der exponentiellen Umsetzungscharakteristik, die den variablen Bereich der exponentiellen Umsetzungsschaltung bestimmt, bestimmt wird mit dem Größenverhältnis (m:1/m) des MOS-Transistors in dem Master-Block 302 und der Referenzeingangsspannung Vref, so dass die Neigung nicht von der charakteristischen Änderung und der Temperaturänderung des aktiven Geräts abhängt.
Hier im Folgenden wird eine Ausführungsform des variablen Verstärkungsverstärkers (variabler Verstärkungsverstärker) erklärt, unter Verwendung der exponentiellen Umsetzungsschaltung der 11.
13 zeigt ein Diagramm, das eine Grundstruktur eines Systems zeigt, das den variablen Verstärkungsverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. 14 zeigt ein Diagramm, das ein konkretes Beispiel des variablen Verstärkungsverstärkers 10 der 13 zeigt.
Als Verstärkungsregelschaltung 11 wird die exponentielle Umsetzungsschaltung, gezeigt in 11, verwendet, wie sie ist. Ferner umfasst in dieser Ausführungsform der variable Verstärkungsverstärker 10 MOS-Transistoren M401, M402 und M403, Widerstandsgeräte Ri401, Ri402, r401, r402 und einen Kondensator C.
In diesem System wird am Anfang die Steuerspannung Vc eingegeben in die Verstärkungsregelschaltung (exponentielle Umsetzungsschaltung) 11. Des Weiteren wird das Verstärkungsregelsignal In, Vc (oder In (Icont)) erzeugt bei der Verstärkungsregelschaltung 11. Andererseits werden, in der variablen Verstärkungssteuerschaltung 10, Ausgangssignale Outp und Outm erzeugt, basierend auf den Eingangssignalen INp und INm.
Hier ändert sich, da die Verstärkungsregelsignale In und Vc (oder In (Incont)) ausgegeben von der Verstärkungssteuerschaltung 11 eingegeben werden in den variablen Verstärkungsverstärker 10, die Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers 10, basierend auf dem Verstärkungsregelsignal In Vc (oder In (Icont)). Dies bedeutet, dass, wenn die Vorspannung Vbias, die eine Gate-Spannung der MOS-Transistoren M402 und M403 ist, verändert wird mit dem Verstärkungsregelsignal In und Vc (oder In (Icont)), die Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers 10 sich frei ändern kann.
15 zeigt ein Diagramm, das eine Grundstruktur eines Systems zeigt, das einen variablen Verstärkungsverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
Als Verstärkungsregelschaltung 11 kann die exponentielle Umsetzungsschaltung, gezeigt in 11, als eine solche verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird, aus Gründen der Einfachheit der Erklärung, der variable Verstärkungsverstärker 502 in einer einzelnen Eingabe betrieben. Der variable Verstärkungsverstärker 502 umfasst MOS-Transistoren M503 und M504, Widerstandsgeräte Rin und RL und einen Kondensator C. Symbol Vin bezeichnet ein Eingangssignal des variablen Verstärkungsverstärkers 502, ein Ausgangssignal des variablen Verstärkungsverstärkers und die Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers 502 wird geregelt mit dem variablen Verstärkungsregelsignal Ibias (= In Vc).
Der Referenzblock 301 umfasst eine Biasschaltung bzw. Vorspannungsschaltung 501, und MOS-Transistoren M507 und M300. Der Strom Iref fließt durch den MOS-Transistor M300, und eine Drain-Spannung des MOS-Transistors M300 wird ausgegeben als Referenzspannung Vcom1.
Die Vorspannungsschaltung 501 umfasst MOS-Transistoren M501, M502, M505 und M506 und ein Widerstandsgerät Rs. Ein Größenverhältnis (Antriebskraftverhältnis) zwischen dem MOS-Transistor M501 und dem MOS-Transistor M502 wird auf 1:4 gesetzt. Hier bezeichnet in den Zeichnungen Symbol W/L eine Kanalbreite/Kanallänge.
In solch einem Fall wird die Größe (Antriebskraft) des MOS-Transistors M504 in dem variablen Verstärkungsverstärker 502 gesetzt auf 4NW/L, und die Beziehung zwischen der Vorspannungsschaltung 501 und dem variablen Verstärkungsverstärker 502 wird gezeigt in der folgenden Gleichung bzw. Ausdruck (16).
Hier bezeichnet Symbol Rs einen Widerstandswert des Widerstandsgeräts Rs in der Vorspannungsschaltung 501, Symbol RL bezeichnet einen Widerstandswert des Widerstandsgeräts RL in dem variablen Verstärkungsverstärker 502. Ferner bezeichnet Symbol N einen Wert, der bestimmt wird mit einem Größenverhältnis des MOS-Transistors.
Wenn die Verstärkungsregelung des variablen Verstärkungsverstärkers 502 ausgeführt wird unter Verwendung der exponentiellen Umsetzungsschaltung der vorliegenden Erfindung, wird der variable Bereich der Verstärkung des variablen Verstärkungsverstärkers 502 und die Verstärkungscharakteristik desselben schwer zu ändern mit Bezug auf die charakteristische Änderung und die Temperaturänderung des MOS-Transistors.
In dem variablen Verstärkungsverstärker 502 der 15 kann, dem Fall, wo die MOS-Transistoren M501 und M502 in der Vorspannungsschaltung 501 und die MOS-Transistoren M503 und M504 in dem variablen Verstärkungsverstärker 502 in einem starken Inversionsgebiet betrieben werden, und der Vorstrom Ibias des variablen Verstärkungsverstärkers 502 in dem Bereich von Eins auf Zehn-Mal geändert wird bei der Verstärkungsregelschaltung (exponentielle Umsetzungsschaltung) 11, der variable Verstärkungsverstärker 502 eine Verstärkungsänderung von 10 dB-Teil realisieren.
Im Gegensatz dazu werden in dem variablen Verstärkungsverstärker 502 der 15, die MOS-Transistoren M501 und M502 in der Vorspannungsschaltung 501 und die MOS-Transistoren M503 und M504 in dem variablen Verstärkungsverstärker 502 in einem schwachen Inversionsgebiet betrieben. Des Weiteren kann, in dem Fall, wo der Vorstrom Ibias des variablen Verstärkungsverstärkers 502 verändert wird durch die Verstärkungsregelschaltung (exponentielle Umsetzungsschaltung) 11 in dem Bereich von Eins bis Zehn-Mal, der variable Verstärkungsverstärker 502 eine Änderung in der Verstärkung von einem 20 dB-Teil realisieren.
Da die Betriebscharakteristik des MOS-Transistors sich ändert mit der Vorspannung (schwaches Inversionsgebiet <-> starkes Inversionsgebiet), wird es schwierig, eine breite Bereichsverstärkungsänderung zu realisieren bei der Verstärkungsregelschaltung, in dem Fall, wo nur ein variabler Verstärkungsverstärker 502 ein System darstellt.
Eine Ausführungsform wird erklärt zum Lösen dieses Problems.
16 zeigt ein Diagramm, das eine Grundstruktur eines Systems zeigt, das einen variablen Verstärkungsverstärker gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Die Charakteristik dieses Systems liegt darin, dass eine Vielzahl der variablen Verstärkungsverstärker verbunden sind in Serie bzw. in der Reihe, und ein weiter Bereich einer Verstärkungsänderung realisiert werden kann. Als Verstärkungsregelschaltungen 11A und 11B, wird die exponentielle Umsetzungsschaltung, gezeigt in 1, als eine solche verwendet.
Die Verstärkung der vorigen Hälfte der Vielzahl (zwei in dieser Ausführungsform) der variablen Verstärkungsverstärker VGA wird gesteuert mit dem Verstärkungsregelsignal Ibias, erzeugt mit der Verstärkungsregelschaltung 11A und dem Referenzblock 301A. Dies bedeutet, dass in einem Teil, umgeben von einer gestrichelten Linie 601, drei variable Verstärkungsverstärker VGA betrieben werden, in einem schwachen Inversionsgebiet mit der Verstärkungsregelschaltung 11A und dem Referenzblock (Vorspannungsschaltung) 301A.
Im Gegensatz dazu wird die Verstärkung der späteren Hälfte der Vielzahl (drei in dieser Ausführungsform) der variablen Verstärkungsverstärker VGA gesteuert mit der Verstärkungsregelschaltung 11B und dem Verstärkungsregelbias Ibias (ex.) erzeugt bei dem Referenzblock 301B. Dies bedeutet, dass in einem Teil, umgeben mit der gestrichelten Linie 302, drei variable Verstärkungsverstärker VGA betrieben werden in einem schwachen Inversionsgebiet mit der Verstärkungsregelschaltung 11B und dem Referenzblock (Vorspannungsschaltung) 301B.
Als Ergebnis wird es möglich, in einem System, umfassend die Verstärkungsregelschaltung (exponentielle Umsetzungsschaltung) und den variablen Verstärkungsverstärker, gezeigt in 16, eine Verstärkungsänderung für ein 80 dB-Teil zu realisieren. Beispielsweise kann dieses System angewandt werden auf einen variablen Verstärkungsverstärker einer IF-Stufe des CDMA-Verfahrens. Ferner können verschiedene Verstärkungsverstärker dargestellt werden durch Ändern einer Kombination eines Verstärkers.

Claims

Exponentielle Umsetzungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine erste Spannungsumsetzungsschaltung (1A) zum Umsetzen einer ersten und einer zweiten Referenzeingangsspannung (Vref1, Vref2) in eine erste und eine zweite Differenzausgangsspannung (Vd1, Vd2) auf der Basis eines ersten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont); eine erste exponentielle Umsetzungseinrichtung (2A) zum Erzeugen eines ersten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der ersten Differenzausgangsspannung (Vd1) exponentiell ändert; eine zweite exponentielle Umsetzungseinrichtung (2B) zum Erzeugen eines zweiten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der zweiten Differenzausgangsspannung (Vd2) exponentiell ändert; eine Stromvergleichsschaltung (3) zum Ändern des ersten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont) gemäß einem Verhältnis des ersten und des zweiten Ausgangsstroms; eine zweite Spannungsumsetzungsschaltung (1B) zum Umsetzen einer Steuereingangsspannung (Vc) und der ersten Referenzeingangsspannung (Vref1) in eine dritte bzw. vierte Differenzausgangsspannung (Vd3, Vd4) auf der Basis eines ersten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont); und eine dritte Umsetzungseinrichtung (2C) zum Erzeugen eines dritten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der dritten und der vierten Differenzausgangsspannung (Vd3, Vd4) exponentiell ändert.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Spannungsumsetzungsschaltung (1A, 1B) eine Gleichtakt-Erkennungsschaltung (21) bzw. eine Gleichtakt-Rückkopplungsschaltung (22) aufweisen.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung eine logarithmische Umsetzungseinrichtung (5) umfasst, so dass eine Referenzspannung (Vcom1) in die Gleichtakt-Rückkopplungsschaltung (20) eingespeist wird, und dass die Referenzspannung (Vcom1) ein Logarithmus des Referenzeingangsstroms wird, der eine Temperaturcharakteristik aufweist.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Umsetzungsschaltung (2A, 2B) jeweils einen Feldeffekttransistor umfassen, der in einem Bereich schwacher Inversion betrieben wird.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Umsetzungsschaltung (2A, 2B) jeweils einen bipolaren Transistor umfassen.
Schaltung mit variabler Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1; und mehrere Verstärker mit variabler Verstärkung (10, 502, VGA 1st-nth), die zueinander in Reihe geschaltet sind, wobei eine Verstärkung mit dem dritten Ausgangsstrom einer exponentiellen Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1 geregelt wird.
Exponentielle Umsetzungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine erste Spannungsumsetzungsschaltung (1A) zum Umsetzen einer ersten und einer zweiten Referenzspannung (Vref1, Vref2) in eine erste und eine zweite Differenzausgangsspannung (Vd1, Vd2) auf der Basis eines ersten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont1); eine erste exponentielle Umsetzungseinrichtung (2A) zum Erzeugen eines ersten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der ersten Differenzausgangsspannung (Vd1) exponentiell ändert; eine zweite exponentielle Umsetzungseinrichtung (2B) zum Erzeugen eines zweiten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der zweiten Differenzausgangsspannung (Vd2) exponentiell ändert; eine Stromvergleichsschaltung (3A) zum Ändern des ersten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont1) gemäß dem Verhältnis des ersten und des zweiten Ausgangsstroms; eine zweite Spannungsumsetzungsschaltung (1B) zum Umsetzen einer dritten Referenzeingangsspannung (Vref3) und der ersten Referenzeingangsspannung (Vref1) in eine dritte bzw. vierte Ausgangsspannung (Vd3, Vd4) auf der Basis eines zweiten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont2); eine dritte exponentielle Umsetzungseinrichtung (2C) zum Erzeugen eines dritten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der dritten Differenzausgangsspannung (Vd3) exponentiell ändert; eine vierte exponentielle Umsetzungseinrichtung (2D) zum Erzeugen eines vierten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der vierten Differenzausgangsspannung (Vd4) exponentiell ändert; eine zweite Stromvergleichsschaltung (3B) zum Ändern des zweiten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont2) gemäß dem Verhältnis des dritten und des vierten Ausgangsstroms; eine dritte Spannungsumsetzungsschaltung (1C) zum Umsetzen der zweiten Referenzeingangsspannung (Vref2) und der dritten Referenzeingangsspannung (Vref3) in eine fünfte bzw. sechste Ausgangsspannung (Vd5, Vd6) auf der Basis eines dritten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont3); eine Spannungsvergleichsschaltung (4) zum Erzeugen des dritten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont3) gemäß dem Verhältnis der fünften oder sechsten Differenzausgangsspannung (VdS, Vd6) gegenüber dem zweiten Verstärkungsregelsignal (Vgmcont2); eine vierte Spannungsumsetzungsschaltung (1D) zum Umsetzen einer Steuereingangsspannung (Vc) und der ersten Referenzeingangsspannung (Vref1) in eine siebente bzw. achte Differenzausgangsspannung (Vd7, Vd8) auf der Basis des dritten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont3); eine fünfte Spannungsumsetzungsschaltung (1E) zum Umsetzen der Steuereingangsspannung (Vc) und der ersten Referenzeingangsspannung (Vref1) in eine neunte Differenzausgangsspannung auf der Basis eines vierten Verstärkungsregelsignals (Vgmcont4); und eine fünfte exponentielle Umsetzungseinrichtung (2E) zum Erzeugen eines fünften Ausgangsstroms (Iout), welcher sich bezüglich der neunten Differenzausgangsspannung exponentiell ändert; wobei entweder die siebente oder die achte Differenzausgangsspannung (Vd7, Vd8) das vierte Verstärkungsregelsignal (Vgmcont4) wird, um den fünften Ausgangsstrom (Iout) linear und exponentiell bezüglich der Steuereingangsspannung (Vc) zu ändern.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite, dritte und vierte Spannungsumsetzungsschaltung (1A, 1B, 1C, 1D) eine Gleichtakt-Erkennungsschaltung (21) bzw. eine Gleichtakt-Rückkopplungsschaltung (20) aufweisen.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verstärkungsregelsignal (Vgmcont1) in die Gleichtakt-Rückkopplungsschaltung (20) in der dritten und vierten Spannungsumsetzungsschaltung (1C, 1D) eingespeist wird.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte exponentielle Umsetzungseinrichtung (2A, 2B, 2C, 2D, 2E) jeweils einen Feldeffekttransistor umfassen, der in einem Bereich schwacher Inversion betrieben wird.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite, dritte, vierte und fünfte exponentielle Umsetzungseinrichtung (2A, 2B, 2C, 2D, 2E) jeweils einen bipolaren Transistor umfassen.
Schaltung mit variabler Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 7; und mehrere Verstärker mit variabler Verstärkung (10, 502, VGA 1st-nth), die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Verstärkung mit dem fünften Ausgangsstrom der exponentiellen Umsetzungsschaltung nach Anspruch 7 geregelt wird.
Exponentielle Umsetzungsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: übergeordnete exponentielle Umsetzungsschaltungen (6-1, 6-2, 6-3, ..., 6-(n-1)); eine Polynom-Schaltung (7), in die Ausgangssignale (Vgmcont1, Vgmcont2, Vgmcont3, ..., Vgmcont(n-1)) der übergeordneten exponentiellen Umsetzungsschaltungen, Referenzeingangsspannungen (Vref1, Vref2, Vref3, ..., Vrefn) und Steuereingangsspannungen (Vc) eingespeist werden, so dass die Steuereingangsspannung (Vc) entsprechend einer vorgegebenen Funktion umgesetzt wird; und eine untergeordnete exponentielle Umsetzungsschaltung (8), in welche eine Ausgangsspannung der Polynom-Schaltung (7) eingespeist wird; wobei jede der übergeordneten exponentiellen Umsetzungsschaltungen (6-1, 6-2, 6-3, ..., 6-(n-1)) umfasst eine erste Spannungsumsetzungsschaltung (1A) zum Umsetzen der Referenzeingangsspannungen in die erste und zweite Differenzausgangsspannung auf der Basis der Verstärkungsregelsignale (Vgmcont1, Vgmcont2, Vgmcont3, ..., Vgmcont(n-1)); eine erste exponentielle Umsetzungseinrichtung (2A) zum Erzeugen eines ersten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der ersten Differenzausgangsspannung exponentiell ändert; eine zweite exponentielle Umsetzungseinrichtung (2B) zum Erzeugen des zweiten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der zweiten Differenzausgangsspannung exponentiell ändert; eine Stromvergleichsschaltung (3) zum Ändern des Verstärkungsregelsignals gemäß dem Verhältnis des ersten und des zweiten Ausgangsstroms; wobei die untergeordnete exponentielle Umsetzungsschaltung (8) umfasst: eine zweite Spannungsumsetzungsschaltung (1B) zum Umsetzen einer (Vref1) der Referenzeingangsspannungen und der Steuereingangsspannung (Vc) in eine dritte Differenzausgangsspannung auf der Basis der Ausgangsspannung der Polynom-Schaltung (7); und eine dritte exponentielle Umsetzungsschaltung (2C) zum Erzeugen eines dritten Ausgangsstroms, welcher sich bezüglich der dritten Differenzausgangsspannung exponentiell ändert.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite und dritte exponentielle Umsetzungseinrichtung (2A, 2B, 2C) Feldeffekttransistoren umfassen, welche in einem Bereich schwacher Inversion betrieben werden.
Exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, zweite und dritte exponentielle Umsetzungseinrichtung (2A, 2B, 2C) bipolare Transistoren umfassen.
Schaltung mit variabler Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 13; und mehrere Verstärker mit variabler Verstärkung (10, 502, VGA 1st-nth), wobei eine Verstärkung mit dem dritten Ausgangsstrom der exponentiellen Umsetzungsschaltung nach Anspruch 13 geregelt wird.
Schaltung mit variabler Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1; einen ersten Feldeffekttransistor (M401), in dem ein Gate und ein Drain miteinander verbunden sind, eine Source an den Massepunkt angeschlossen ist und ein zweites Verstärkungsregelsignal der exponentiellen Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1 dem Gate als ein Bias-Signal zugeführt wird; einen zweiten und einen dritten exponentiellen Feldeffekttransistor (M402, M403), die eine Differentialverstärker-Schaltung bilden, wobei der zweite exponentielle Feldeffekttransistor (M402) ein erstes Ausgangssignal auf der Basis eines ersten Eingangssignals ausgibt und der dritte Feldeffekttransistor (M403) ein zweites Ausgangssignal auf der Basis des zweiten Eingangssignals ausgibt; ein erstes Widerstandselement (Ri401), das zwischen dem Gate des ersten Feldeffekttransistors und dem Gate des zweiten Feldeffekttransistors zwischengeschaltet ist; und ein zweites Widerstandselement (Ri402), das zwischen dem Gate des ersten Feldeffekttransistors (M401) und dem Gate des dritten Feldeffekttransistors (M403) zwischengeschaltet ist; wobei der erste Feldeffekttransistors (M401) in einem Bereich starker Inversion betrieben wird und die Verstärkung mit dem zweiten Verstärkungsregelsignal geregelt wird.
Schaltung mit variabler Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1; einen ersten Feldeffekttransistor (M401), in dem ein Gate und ein Drain miteinander verbunden sind, eine Source an den Massepunkt angeschlossen ist und ein zweites Verstärkungsregelsignal der exponentiellen Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1 dem Gate als ein Bias-Signal zugeführt wird; einen zweiten und einen dritten exponentiellen Feldeffekttransistor (M402, M403), die eine Differentialverstärker-Schaltung bilden, wobei der zweite exponentielle Feldeffekttransistor (M402) ein erstes Ausgangssignal auf der Basis eines ersten Eingangssignals ausgibt und der dritte Feldeffekttransistor (M403) ein zweites Ausgangssignal auf der Basis des zweiten Eingangssignals ausgibt; ein erstes Widerstandselement (Ri401), das zwischen dem Gate des ersten Feldeffekttransistors (M401) und dem Gate des zweiten Feldeffekttransistors (M402) zwischengeschaltet ist; und ein zweites Widerstandselement (Ri402), das zwischen dem Gate des ersten Feldeffekttransistors (M401) und dem Gate des dritten Feldeffekttransistors (M403) zwischengeschaltet ist; wobei der erste Feldeffekttransistors (M401) in einem Bereich schwacher Inversion betrieben wird und die Verstärkung mit dem zweiten Verstärkungsregelsignal geregelt wird.
System von Schaltungen mit variabler Verstärkung, welches umfasst: eine erste Schaltung mit variabler Verstärkung nach Anspruch 17, die mehrere in Reihe geschaltete Differentialverstärker-Schaltungen umfasst, derart, dass die Ausgänge einer Differentialverstärker-Schaltung die Eingänge der nächsten Differentialverstärker-Schaltung in der Reihenschaltung bilden; und eine zweite Schaltung mit variabler Verstärkung nach Anspruch 18, die mit der ersten Schaltung mit variabler Verstärkung in Reihe geschaltet ist, derart, dass die Ausgänge der ersten Schaltung mit variabler Verstärkung die Eingänge der zweiten Schaltung mit variabler Verstärkung bilden.
Schaltung mit variabler Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1; einen ersten Feldeffekttransistor (M401), in dem ein Gate und ein Drain miteinander verbunden sind, eine Source an den Massepunkt angeschlossen ist und ein zweites Verstärkungsregelsignal der exponentiellen Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1 dem Gate als ein Bias-Signal zugeführt wird; einen zweiten und einen dritten Feldeffekttransistor (M402, M403), die eine Differentialverstärker-Schaltung bilden, wobei der zweite Feldeffekttransistor (M402) ein erstes Ausgangssignal auf der Basis eines ersten Eingangssignals ausgibt und der dritte Feldeffekttransistor (M403) ein zweites Ausgangssignal auf der Basis eines zweiten Eingangssignals ausgibt; ein erstes Widerstandselement (Ri401), das zwischen dem Gate des ersten Feldeffekttransistors (M401) und dem Gate des zweiten Feldeffekttransistors (M402) zwischengeschaltet ist; und ein zweites Widerstandselement (Ri402), das zwischen dem Gate des ersten Feldeffekttransistors (M401) und dem Gate des dritten Feldeffekttransistors (M403) zwischengeschaltet ist.
Schaltung mit variabler Verstärkung, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine exponentielle Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1; einen ersten Feldeffekttransistor (M503), in dem ein Gate und ein Drain miteinander verbunden sind, eine Source an einen Massepunkt angeschlossen ist und ein zweites Verstärkungsregelsignal der exponentiellen Umsetzungsschaltung nach Anspruch 1 dem Gate als ein Bias-Signal zugeführt wird; einen zweiten Feldeffekttransistor (M504) zum Ausgeben eines Ausgangssignals (Vout) auf der Basis eines Eingangssignals (Vin); und ein Widerstandselement (Rin), das zwischen dem Gate des ersten Feldeffekttransistors (M503) und dem Gate des zweiten Feldeffekttransistors (M504) zwischengeschaltet ist.