JP2003046352A - Variable gain amplifier - Google Patents

Variable gain amplifier

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JP2003046352A
JP2003046352A JP2001230947A JP2001230947A JP2003046352A JP 2003046352 A JP2003046352 A JP 2003046352A JP 2001230947 A JP2001230947 A JP 2001230947A JP 2001230947 A JP2001230947 A JP 2001230947A JP 2003046352 A JP2003046352 A JP 2003046352A
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Japan
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differential pair
current
variable gain
fets
control
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JP2001230947A
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Japanese (ja)
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Azuma Kawabe
東 川辺
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable gain amplifier that can dramatically widen a variable gain range. SOLUTION: The variable gain amplifier is provided with: an input differential pair circuit 61 that has a plurality of differential pair FETs (N1 to N4) each comprising a couple of FETs and acts like a V/I converter that converts an input voltage (Vin) into a current; an output differential pair circuit 62 that has a plurality of differential pair FETs (N5 to N8) each comprising a couple of FETs and acts like an I/V converter for converting the converted current into an output voltage (Vo); a control bias generating circuit K1 that control currents flowing through the differential pair FETs by using bias voltages Bias 1, Bias 2; selector switches SW1 to SW4 that select whether a current may be supplied to the input and output differential pair circuits via current source FETs N9 to N12; and a differential pair size switching control circuit K2 that selects the switches to control the size of the input differential pairs and the size of the output differential pairs.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可変利得範囲を広
くした可変利得増幅器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable gain amplifier having a wide variable gain range.

【0002】[0002]

【従来の技術】可変利得増幅器は、基本原理を示す図2
のように、電圧を電流に変換するコンダクタンスをGi
nとするV/I変換器1と、電流を電圧に変換するコン
ダクタンスGoutとするI/V変換器2とから構成さ
れる。
2. Description of the Related Art A variable gain amplifier is shown in FIG.
, The conductance of converting voltage to current is given by Gi
It is composed of a V / I converter 1 having an n value and an I / V converter 2 having a conductance Gout that converts a current into a voltage.

【0003】可変利得増幅器の入力電圧VinはV/I
変換器1によりI=Gin・Vinの電流に変換され、
該電流IはI/V変換器2によりVout=I/Gou
tの出力電圧Voutに変換される。
The input voltage Vin of the variable gain amplifier is V / I
It is converted into a current of I = Gin · Vin by the converter 1,
The current I is Vout = I / Gou by the I / V converter 2.
It is converted into the output voltage Vout of t.

【0004】したがって可変利得増幅器の利得Vout
/Vinは、 Gain=Vout/Vin=Gin/Gout…(1) となる。
Therefore, the gain Vout of the variable gain amplifier
/ Vin is as follows: Gain = Vout / Vin = Gin / Gout (1)

【0005】ここでGinとGoutを互いに可変制御
すれば、利得が可変でき、可変利得増幅器の機能が実現
できる。
If Gin and Gout are variably controlled, the gain can be varied and the function of the variable gain amplifier can be realized.

【0006】従来の可変利得増幅器として、例えば入力
電圧を電流に変換する差動対FET(電界効果トランジ
スタ)と、その電流を出力電圧に変換する差動対FET
を有し、それら差動対FETに流れる電流のみを制御す
ることによって利得を可変する増幅器が以下の文献に紹
介されている。
As a conventional variable gain amplifier, for example, a differential pair FET (field effect transistor) for converting an input voltage into a current and a differential pair FET for converting the current into an output voltage.
An amplifier that has a variable gain by controlling only the current flowing through the differential pair FET is introduced in the following documents.

【0007】文献 Po−Chin Huang,Li−Yu Chio
u,Chorng−Kuang Wang, “A3.
-V CMOS WIDEBAND EXPONEN
TIAL CONTROL VARIABLE-GAI
-AMPLIFIER”circuits and
Systems,1998.ISCAS ’98.Pr
oceedings of the 1998 IEE
E International Symposium
on Volume;1,1998,Page
(s):285-288vol.1。
Literature Po-Chin Huang, Li-Yu Chio
u, Chong-Kuang Wang, "A3.
3 - V CMOS WIDEBAND EXPONEN
TIAL CONTROL VARIABLE - GAI
N - AMPLIFIER "circuits and
Systems, 1998. ISCAS '98. Pr
ocedings of the 1998 IEEE
E International Symposium
on Volume; 1, 1998, Page
(S): 285 - 288vol. 1.

【0008】この文献に紹介されている可変利得増幅器
の回路図を図3に示す。図3において、定電流源回路1
0のFETP5、FETP6の各一端は、電源電圧印加
端子11に接続される電源母線12Pに接続され、各他
端は共通接続点50a,50b、差動対を成すFETN
31,N32およびFETN35を介して接地線12 N
に接続されている。
Variable gain amplifier introduced in this document
A circuit diagram of the above is shown in FIG. In FIG. 3, the constant current source circuit 1
The power supply voltage is applied to one end of each of FETP5 and FETP6 of 0.
Power bus 12 connected to terminal 11PConnected to each other
The ends are common connection points 50a and 50b, and a FETN forming a differential pair.
Ground line 12 via 31, N32 and FET N35 N
It is connected to the.

【0009】前記差動対を成すFETN31,N32の
各ゲートには互いに極性の異なる入力電圧Vinが印加
される。
Input voltages Vin having different polarities are applied to the respective gates of the FETs N31 and N32 forming the differential pair.

【0010】前記共通接続点50a,50bと接地線1
Nの間には、ダイオード接続であり且つ差動対を成す
FETN33,N34とFETN36が直列に接続され
ており、該共通接続点50a,50bには互いに極性の
異なる出力電圧(Vo)が出力される。
The common connection points 50a and 50b and the ground wire 1
The FETs N33, N34 and the FET N36, which are diode-connected and form a differential pair, are connected in series between 2 N , and output voltages (Vo) having different polarities are output to the common connection points 50a, 50b. To be done.

【0011】前記定電流源回路10では、共通接続点5
0a,50b間に直列接続されたFETP3,P4の中
間点電圧と基準電圧Vcmとの偏差に基づいてアンプA
1がFETP5,P6を制御し、該FETP5,P6の
電流が一定となるようにしている。
In the constant current source circuit 10, the common connection point 5
Amplifier A based on the deviation between the reference voltage Vcm and the midpoint voltage of FETs P3 and P4 connected in series between 0a and 50b.
1 controls the FETs P5 and P6 so that the currents of the FETs P5 and P6 are constant.

【0012】電源母線12Pには電流源Sの一端が接続
され、電流源Sの他端は一対のFETP1,P2の各ソ
ースに接続されている。FETP1,P2の各ドレイン
はダイオード接続のFETN13,N14を介して接地
線12Nに接続されている。
One end of the current source S is connected to the power source bus 12 P, and the other end of the current source S is connected to the sources of the pair of FETs P1 and P2. The drains of the FETs P1 and P2 are connected to the ground line 12 N via diode-connected FETs N13 and N14.

【0013】前記FETP1のゲートには基準電圧Vr
efが、FETP2のゲートには制御電圧Vctlが各
々供給され、FETP1,P2には、各電圧Vrefと
Vctlの差に応じた電流が流れる。この電流はFET
N13,N14によって各々バイアス電圧に変換され、
このバイアス電圧によって前記FETN35,N36が
制御され、これによって差動対FETN31,N32,
N33,N34に流れる電流を可変している。
A reference voltage Vr is applied to the gate of the FET P1.
ef is supplied with the control voltage Vct1 to the gate of the FET P2, and a current according to the difference between the voltages Vref and Vct1 flows through the FETs P1 and P2. This current is FET
Converted to bias voltage by N13 and N14,
The bias voltage controls the FETs N35, N36, and thereby the differential pair FETs N31, N32,
The current flowing through N33 and N34 is variable.

【0014】図4は図3の回路の動作原理を説明するた
めに模式化したものである。すなわち前記差動対FET
N31,N32でV/I変換器D1が構成され、差動対
FETN33,N34でI/V変換器D2が構成され、
前記定電流源回路10で定電流源S3,S4が構成さ
れ、前記FETN35,N36で可変の電流源S1,S
2が構成されている。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operating principle of the circuit of FIG. That is, the differential pair FET
N31 and N32 form a V / I converter D1, and differential pair FETs N33 and N34 form an I / V converter D2.
The constant current source circuit 10 constitutes constant current sources S3 and S4, and the FETs N35 and N36 make variable current sources S1 and S4.
2 are configured.

【0015】前記V/I変換器D1は差動入力となり、
I/V変換器D2は差動出力となっている。電流源S
1,S2を制御し、差動対FETに流れる電流を可変さ
せ、差動対FETのコンダクタンスGmi、Gmoを制
御することによって可変利得増幅器を実現している。
The V / I converter D1 has a differential input,
The I / V converter D2 has a differential output. Current source S
A variable gain amplifier is realized by controlling S1 and S2, varying the current flowing through the differential pair FET, and controlling the conductances Gmi and Gmo of the differential pair FET.

【0016】差動対FETコンダクタンスGmの一般式
は次の式(2)で表される 。
The general formula of the differential pair FET conductance Gm is represented by the following formula (2).

【0017】 Gm={2μCox(W/L)(Is/2)}1/2={μCox(W/L)I s}1/2…(2) ただしμはFETのキャリア移動度、CoxはFETの
単位面積当りゲート酸化膜容量、W/LはFETのチャ
ネル幅/FETのチャネル長(以後、サイズと称す
る)、Isは差動対FETを流れる電流(2つのFET
電流の和)である。
Gm = {2μCox (W / L) (Is / 2)} 1/2 = {μCox (W / L) Is} 1/2 (2) where μ is the carrier mobility of the FET and Cox is Gate oxide film capacitance per unit area of FET, W / L is FET channel width / FET channel length (hereinafter referred to as size), Is is a current flowing through the differential pair FET (two FETs).
Is the sum of currents).

【0018】ここで、V/I変換器D1及びI/V変換
器D2の差動対FETサイズ(W/L)i,(W/L)
oをそれぞれM,Nとし、V/I変換器D1およびI/
V変換器D2の差動対FETに流れる電流Ii,Ioを
それぞれM(Ibias+Ictl)、N(Ibias
−Ictl)とすると、この回路の利得は次の式(3)
で表せる。
Here, the differential pair FET sizes (W / L) i and (W / L) of the V / I converter D1 and the I / V converter D2 are set.
o are M and N respectively, and V / I converters D1 and I /
The currents Ii and Io flowing through the differential pair FET of the V converter D2 are M (Ibias + Ict1) and N (Ibias), respectively.
-Ictl), the gain of this circuit is given by the following equation (3).
Can be expressed as

【0019】 Gain=Gmi/Gmo={μCox(W/L)i・Ii/μCox(W/ L)o・Io}1/2=(M/N)・{(Ibias+Ictl)/(Ibias −Ictl)}1/2…(3) 前記Ibiasは差動対FETの単位サイズ当たりバイ
アス電流であり、Ictlは利得を制御するための差動
対FETの単位サイズ当たり制御電流である。前記Ic
tlを、IbiasからV/I変換器D1(入力差動
対)、I/V変換器D2(出力差動対)にそれぞれ逆方
向に加えることによって、式(3)から利得を可変でき
ることがわかる。
Gain = Gmi / Gmo = {μCox (W / L) i · Ii / μCox (W / L) o · Io} 1/2 = (M / N) · {(Ibias + Ictl) / (Ibias-Ictl) } 1/2 (3) Ibias is a bias current per unit size of the differential pair FET, and Ictl is a control current per unit size of the differential pair FET for controlling the gain. Ic
By adding tl from Ibias to the V / I converter D1 (input differential pair) and the I / V converter D2 (output differential pair) in opposite directions, the gain can be changed from the equation (3). .

【0020】この時、利得のオフセットはV/I変換器
D1(入力差動対)及びI/V変換器D2(出力差動
対)のサイズ比(M/N)である。この可変利得増幅器
の可変できる利得範囲は、制御電流Ictlがバイアス
電流Ibiasに対してどれだけ加算あるいは減算でき
るかによって決まる。
At this time, the gain offset is the size ratio (M / N) of the V / I converter D1 (input differential pair) and the I / V converter D2 (output differential pair). The variable gain range of the variable gain amplifier is determined by how much the control current Ictl can be added to or subtracted from the bias current Ibias.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】上述の可変利得増幅器
では、制御電流Ictlはバイアス電流Ibiasに対
して実回路上±70%しか可変することができず、事実
上、この可変利得増幅器の可変できる利得範囲は15d
B程度と、非常に狭くなってしまう。
In the above-mentioned variable gain amplifier, the control current Ictl can be changed only ± 70% in actual circuit with respect to the bias current Ibias, and in fact, this variable gain amplifier can be changed. Gain range is 15d
It becomes very narrow, about B.

【0022】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
その目的は、可変利得範囲を著しく広くとることができ
る可変利得増幅器を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a variable gain amplifier capable of remarkably widening the variable gain range.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の可変利得増幅器は、一対の電界効果トランジ
スタから成る差動対電界効果トランジスタを複数個有
し、入力電圧を電流に変換する電圧/電流変換器と、一
対の電界効果トランジスタから成る差動対電界効果トラ
ンジスタを複数個有し、前記変換された電流を出力電圧
に変換する電流/電圧変換器と、前記各差動対電界効果
トランジスタに流れる電流を制御する電流制御手段と、
前記電圧/電流変換器における、前記差動対電界効果ト
ランジスタのチャネル幅とチャネル長の比で決まる差動
対電界効果トランジスタサイズと、前記電流/電圧変換
器における、前記差動対電界効果トランジスタのチャネ
ル幅とチャネル長の比で決まる差動対電界効果トランジ
スタサイズとを制御する差動対サイズ制御手段とを備え
たことを特徴としている。
A variable gain amplifier according to the present invention for solving the above problems has a plurality of differential pair field effect transistors each including a pair of field effect transistors and converts an input voltage into a current. A voltage / current converter, a plurality of differential field effect transistors each including a pair of field effect transistors, a current / voltage converter for converting the converted current into an output voltage, and each of the differential field effect transistors. Current control means for controlling the current flowing through the effect transistor,
In the voltage / current converter, the size of the differential pair field effect transistor determined by the ratio of the channel width and the channel length of the differential pair field effect transistor, and in the current / voltage converter, the differential pair field effect transistor A differential pair size control means for controlling the size of the differential pair field effect transistor determined by the ratio of the channel width and the channel length is provided.

【0024】また前記差動対サイズ制御手段は、前記複
数の差動対電界効果トランジスタに流れる電流の通流、
非通流を各々切り替える制御回路を有していることを特
徴としている。
Further, the differential pair size control means causes the current flowing through the plurality of differential pair field effect transistors to flow.
It is characterized by having a control circuit for switching each non-flow.

【0025】また前記電流制御手段は、前記各差動対電
界効果トランジスタの電流通流路に各々介挿された制御
素子と、前記各制御素子に制御電圧を供給する制御バイ
アス生成回路とを有していることを特徴としている。
Further, the current control means has a control element inserted in a current flow path of each of the differential pair field effect transistors, and a control bias generation circuit for supplying a control voltage to each of the control elements. It is characterized by doing.

【0026】また前記制御回路は、前記制御素子のオ
ン、オフを制御することを特徴としている。
Further, the control circuit is characterized by controlling ON / OFF of the control element.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明の
実施形態例を説明する。前記利得を示す式(3)によれ
ば、制御電流Ictlのみならず、V/I変換器D1
(入力差動対)及びI/V変換器D2(出力差動対)の
サイズ比(M/N)も可変制御すれば、可変範囲の広い
可変利得増幅器が実現できることがわかるが、本発明で
はそれを、以下の実施形態例のように構成して達成し
た。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. According to the equation (3) indicating the gain, not only the control current Ictl but also the V / I converter D1
It is understood that a variable gain amplifier with a wide variable range can be realized by variably controlling the size ratio (M / N) of the (input differential pair) and the I / V converter D2 (output differential pair) as well. This has been achieved by configuring as in the following example embodiments.

【0028】図1において図3と同一部分は同一符号を
もって示している。定電流源回路10のFETP5、F
ETP6の各一端は、電源電圧印加端子11に接続され
る電源母線12Pに接続され、各他端は共通接続点10
0a,100bに接続されている。この定電流源回路1
0は、前記図3と同様に、FETP5,P6の電流が一
定となるように制御している。
In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. FETP5, F of the constant current source circuit 10
One end of the ETP 6 is connected to a power supply bus 12 P connected to the power supply voltage applying terminal 11, and the other end is connected to a common connection point 10.
0a, 100b. This constant current source circuit 1
0 controls the currents of the FETs P5 and P6 to be constant, as in FIG.

【0029】61はV/I変換器として動作する入力差
動対回路であり、一対のFETから成る差動対FETを
複数個、本実施形態例では2個(差動対FETN1,N
2と差動対FETN3,N4)並設し、各FETN1,
N3のドレインを前記共通接続点100aに、各FET
N2、N4のドレインを前記共通接続点100bに各々
接続して構成されている。
Reference numeral 61 is an input differential pair circuit which operates as a V / I converter, and includes a plurality of differential pair FETs each consisting of a pair of FETs, two in this embodiment (differential pair FETs N1, N.
2 and a differential pair FET N3, N4) are arranged in parallel, and each FET N1,
The drain of N3 is connected to the common connection point 100a and each FET is
The drains of N2 and N4 are connected to the common connection point 100b, respectively.

【0030】62はI/V変換器として動作する出力差
動対回路であり、一対のFETから成る差動対FETを
複数個、本実施形態例では2個(ダイオード接続の差動
対FETN5,N6とダイオード接続の差動対FETN
7,N8)並設し、各FETN5,N7のドレインを前
記共通接続点100aに、各FETN6、N8のドレイ
ンを前記共通接続点100bに各々接続して構成されて
いる。
Reference numeral 62 denotes an output differential pair circuit which operates as an I / V converter, and includes a plurality of differential pair FETs each consisting of a pair of FETs, two in the present embodiment (diode-connected differential pair FETs N5, N5). N6 and diode-connected differential pair FET N
7 and N8) are arranged in parallel, and the drains of the FETs N5 and N7 are connected to the common connection point 100a, and the drains of the FETs N6 and N8 are connected to the common connection point 100b.

【0031】前記差動対FETN1,N2のソース共通
接続点、差動対FETN3,N4のソース共通接続点、
差動対FETN5,N6のソース共通接続点、差動対F
ETN7,N8のソース共通接続点は、電流源FETN
9,N10,N11,N12のドレイン、ソースを各々
介して接地線12Nに接続されている。
A common source connection point of the differential pair FETs N1 and N2, a common source connection point of the differential pair FETs N3 and N4,
Source common connection point of differential pair FETs N5 and N6, differential pair F
The common source connection point of ETN7 and N8 is the current source FETN
The drains and sources of 9, N10, N11 and N12 are connected to the ground line 12 N , respectively.

【0032】前記FETN1,N3とFETN2,N4
の各ゲートには互いに極性の異なる入力電圧Vinが印
加される。共通接続点100a,100bには互いに極
性の異なる出力電圧(Vo)が出力される。
The FETs N1 and N3 and the FETs N2 and N4
Input voltages Vin having different polarities are applied to the respective gates. Output voltages (Vo) having different polarities are output to the common connection points 100a and 100b.

【0033】電源母線12Pには電流源Sの一端が接続
され、電流源Sの他端は一対のFETP1,P2の各ソ
ースに接続されている。FETP1,P2の各ドレイン
はダイオード接続のFETN13,N14を介して接地
線12Nに接続されている。
One end of the current source S is connected to the power source bus 12 P, and the other end of the current source S is connected to the sources of the pair of FETs P1 and P2. The drains of the FETs P1 and P2 are connected to the ground line 12 N via diode-connected FETs N13 and N14.

【0034】前記FETP1のゲートには基準電圧Vr
efが、FETP2のゲートには差動電流制御電圧Vc
tlが各々供給され、FETP1,P2には、各電圧V
refとVctlの差に応じた電流I1,I2が流れ
る。この電流I1,I2はFETN13,N14によっ
て各々バイアス電圧Bias1,Bias2に変換され
る。
A reference voltage Vr is applied to the gate of the FET P1.
ef is a differential current control voltage Vc at the gate of the FET P2.
tl is supplied to the FETs P1 and P2, and the voltage V
Currents I1 and I2 corresponding to the difference between ref and Vct1 flow. The currents I1 and I2 are converted into bias voltages Bias1 and Bias2 by the FETs N13 and N14, respectively.

【0035】前記電流源S、FETP1,P2およびF
ETN13,N14によって制御バイアス生成回路K1
(電流制御手段)を構成している。
The current source S, FETs P1, P2 and F
Control bias generation circuit K1 by ETN13 and N14
(Current control means).

【0036】前記電流源FETN9,N10,N11,
N12の各ゲートには選択スイッチSW1,SW2,S
W3,SW4の端子aが各々接続されている。この選択
スイッチSW1,SW2の一方の接点bは前記FETN
13のバイアス発生点200b(Bias2)に接続さ
れ、選択スイッチSW3,SW4の一方の接点bは前記
FETN14のバイアス発生点200a(Bias1)
に接続されている。選択スイッチSW1,SW2,SW
3,SW4の他方の接点cは前記接地線12Nに接続さ
れている。
The current source FETs N9, N10, N11,
Selection switches SW1, SW2, S are provided on each gate of N12.
The terminals a of W3 and SW4 are connected to each other. One contact b of the selection switches SW1 and SW2 is the FET N
13 is connected to the bias generation point 200b (Bias2), and one contact point b of the selection switches SW3 and SW4 is the bias generation point 200a (Bias1) of the FET N14.
It is connected to the. Selection switches SW1, SW2, SW
The other contact c of SW3 and SW4 is connected to the ground line 12 N.

【0037】K2は、差動対サイズ制御端子Sctlに
入力された制御信号に基づいて、前記選択スイッチSW
1,SW2,SW3,SW4をb又はc接点に切り替え
ることによって、電流源FETN9,N10,N11,
N12の各ゲート端子にBias1又はBias2の信
号レベルを与えるか、もしくは接地レベル(GNDレベ
ル)を与えるかを選択する差動対サイズ切り替え制御回
路である。
K2 is the selection switch SW based on the control signal input to the differential pair size control terminal Sctl.
By switching 1, SW2, SW3, SW4 to the b or c contact, the current source FETs N9, N10, N11,
It is a differential pair size switching control circuit that selects whether to apply the signal level of Bias1 or Bias2 or the ground level (GND level) to each gate terminal of N12.

【0038】上記のように構成された回路において、電
流源FETN9〜N12のサイズ比は、それぞれに接続
された差動対の比に等しい。FETN1〜N12のサイ
ズをそれぞれSN1〜SN12とすると、以下の関係と
なる。
In the circuit configured as described above, the size ratio of the current source FETs N9 to N12 is equal to the ratio of the differential pair connected to each of them. When the sizes of the FETs N1 to N12 are SN1 to SN12, respectively, the following relationship is established.

【0039】 SN9:SN10:SN11:SN12=(SN1=SN2):(SN3=S N4):(SN5=SN6):(SN7=SN8)…(4) 電流源FETN9〜N12のうち、接地レベルが選択さ
れた(選択スイッチが接点c側に切り替えられた)FE
Tに接続された差動対FET(FETN1〜N8)に
は、電流が流れないため差動対として機能しない。
SN9: SN10: SN11: SN12 = (SN1 = SN2) :( SN3 = SN4) :( SN5 = SN6) :( SN7 = SN8) (4) Among the current source FETs N9 to N12, the ground level is FE selected (selection switch was switched to contact c side)
No current flows through the differential pair FETs (FETs N1 to N8) connected to T, so that they do not function as a differential pair.

【0040】電流源FETN9〜N12のうち、バイア
ス電圧Bias1又はBias2のレベルが選択された
(選択スイッチが接点b側に切り替えられた)FETに
接続された差動対FET(FETN1〜N8)には、そ
のレベルに応じた電流が流され、差動対として機能す
る。
Among the current source FETs N9 to N12, the differential pair FETs (FETs N1 to N8) connected to the FET whose level of the bias voltage Bias1 or Bias2 is selected (the selection switch is switched to the contact b side) are , A current corresponding to the level is passed, and it functions as a differential pair.

【0041】これによってFETN1〜N8で構成され
る入出力差動対に、電流を流すか、流さないかを選択す
ることによって入力差動対サイズと出力差動対サイズを
制御することができる。
Thus, the size of the input differential pair and the size of the output differential pair can be controlled by selecting whether or not to supply a current to the input / output differential pair composed of the FETs N1 to N8.

【0042】前記電流源FETN9〜N12のうち、選
択スイッチSW1〜SW4によってバイアス電圧Bia
s1,Bias2が選択されたFETには、それぞれの
バイアス電圧Bias1,Bias2に応じた電流が流
れる。
Of the current source FETs N9 to N12, the bias voltage Bia is selected by the selection switches SW1 to SW4.
Currents corresponding to the bias voltages Bias1 and Bias2 flow through the FETs for which s1 and Bias2 are selected.

【0043】入力差動対FET(入力差動対回路61)
に流れる電流Ii=I3+I4と出力差動対FET(出
力差動対回路62)に流れる電流Io=I5+I6の比
は、Ii:Io=M(Ibias+Ictl):N(I
bias−Ictl)となる。
Input differential pair FET (input differential pair circuit 61)
The ratio of the current Ii = I3 + I4 flowing to the output differential current Io = I5 + I6 flowing to the output differential pair FET (output differential pair circuit 62) is Ii: Io = M (Ibias + Ictl): N (I
(bias-Ictl).

【0044】ここでIbiasは基準電圧Vrefと差
動電流制御電圧Vctlが等しい時(Bias1電圧と
Bias2電圧が等しい時)の単位サイズ当たりのバイ
アス電流である。またIctlは基準電圧Vrefと差
動電流制御電圧Vctlの差電圧で生じる、差動対単位
サイズ当たりの制御電流である。
Here, Ibias is a bias current per unit size when the reference voltage Vref and the differential current control voltage Vct1 are equal (when the Bias1 voltage and the Bias2 voltage are equal). Ictl is a control current per differential pair unit size, which is generated by the difference voltage between the reference voltage Vref and the differential current control voltage Vctl.

【0045】この制御電流Ictlは入力差動対電流と
出力差動対電流とでは互いに逆向きの電流として作用す
る。
The control current Ictl acts as a current in the opposite direction between the input differential pair current and the output differential pair current.

【0046】前記制御電流Ictlは、差動電流制御端
子Vctlで可変制御できるパラメータである。
The control current Ictl is a parameter that can be variably controlled by the differential current control terminal Vctl.

【0047】ここで、任意に選ばれた入力差動対のサイ
ズをM、出力差動対のサイズをNと定義すると、図1の
可変利得増幅器の利得式は前記式(3)と全く一致す
る。式(3)のサイズ比M/Nは、差動対サイズ制御端
子Sctlで可変制御できるパラメータである。
Here, if the size of the input differential pair arbitrarily selected is defined as M and the size of the output differential pair is defined as N, the gain equation of the variable gain amplifier of FIG. 1 completely matches the above equation (3). To do. The size ratio M / N in the equation (3) is a parameter that can be variably controlled by the differential pair size control terminal Sctl.

【0048】したがって入力差動対サイズMと出力差動
対サイズNを制御することによって、それぞれのコンダ
クタンスGmi、Gmoを可変し、可変利得増幅器の機
能が実現される。そして可変利得範囲は、従来例と比べ
て差動対サイズを制御できる分広くなる。
Therefore, by controlling the input differential pair size M and the output differential pair size N, the respective conductances Gmi and Gmo are varied, and the function of the variable gain amplifier is realized. The variable gain range is wider than that of the conventional example because the size of the differential pair can be controlled.

【0049】尚、本実施形態例では差動対FETの個数
は2個であったが、これに限らず他の個数に任意に決定
することができる。また個々の差動対のサイズも任意に
決定することができる。
Although the number of the differential pair FETs is two in the present embodiment, the number is not limited to this and the number can be arbitrarily determined to another number. Also, the size of each differential pair can be arbitrarily determined.

【0050】尚本発明の電流制御手段は、図1の回路構
成に限らず、各差動対FETに流れる電流を制御するも
のであれば他の回路で構成しても良い。
The current control means of the present invention is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 1 and may be any other circuit as long as it controls the current flowing through each differential pair FET.

【0051】また本発明の差動対サイズ制御手段は、図
1の回路構成に限らず、各差動対FETのサイズを制御
するものであれば他の回路で構成しても良い。
Further, the differential pair size control means of the present invention is not limited to the circuit configuration of FIG. 1, but may be configured by other circuits as long as it controls the size of each differential pair FET.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、制御電流
のみならず、V/I変換器としての入力差動対FET及
びI/V変換器としての出力差動対FETの各サイズを
可変制御するように構成したので、可変利得増幅器の可
変利得範囲を著しく広くすることができる。
As described above, according to the present invention, not only the control current but also the sizes of the input differential pair FET as the V / I converter and the output differential pair FET as the I / V converter are set. Since it is configured to variably control, the variable gain range of the variable gain amplifier can be remarkably widened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】可変利得増幅器の原理を説明するブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating the principle of a variable gain amplifier.

【図3】従来の可変利得増幅器の一例を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional variable gain amplifier.

【図4】図3の回路を模式化した回路構成図。FIG. 4 is a circuit configuration diagram schematically showing the circuit of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…定電流源回路、11…電源電圧印加端子、12P
…電源母線、12N…接地線、61…入力差動対回路、
62…出力差動対回路、K1…制御バイアス生成回路、
K2…差動対サイズ切り替え制御回路、N1〜N8…F
ET、N9〜N12…電流源FET、SW1〜SW4…
選択スイッチ。
10 ... Constant current source circuit, 11 ... Power supply voltage applying terminal, 12 P
… Power bus, 12 N … Ground wire, 61… Input differential pair circuit,
62 ... Output differential pair circuit, K1 ... Control bias generation circuit,
K2 ... Differential pair size switching control circuit, N1 to N8 ... F
ET, N9 to N12 ... Current source FET, SW1 to SW4 ...
Select switch.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の電界効果トランジスタから成る差
動対電界効果トランジスタを複数個有し、入力電圧を電
流に変換する電圧/電流変換器と、 一対の電界効果トランジスタから成る差動対電界効果ト
ランジスタを複数個有し、前記変換された電流を出力電
圧に変換する電流/電圧変換器と、 前記各差動対電界効果トランジスタに流れる電流を制御
する電流制御手段と、 前記電圧/電流変換器における、前記差動対電界効果ト
ランジスタのチャネル幅とチャネル長の比で決まる差動
対電界効果トランジスタサイズと、前記電流/電圧変換
器における、前記差動対電界効果トランジスタのチャネ
ル幅とチャネル長の比で決まる差動対電界効果トランジ
スタサイズとを制御する差動対サイズ制御手段とを備え
たことを特徴とする可変利得増幅器。
1. A voltage / current converter having a plurality of differential pair field effect transistors each composed of a pair of field effect transistors and converting an input voltage into a current, and a differential pair field effect transistor consisting of a pair of field effect transistors. A current / voltage converter having a plurality of transistors for converting the converted current into an output voltage; current control means for controlling a current flowing through each of the differential pair field effect transistors; and the voltage / current converter. Of the differential pair field effect transistor size determined by the ratio of the channel width and the channel length of the differential pair field effect transistor in, and the channel width and the channel length of the differential pair field effect transistor in the current / voltage converter. A variable gain amplifier including differential pair size control means for controlling the differential pair field effect transistor size determined by the ratio. .
【請求項2】 前記差動対サイズ制御手段は、前記複数
の差動対電界効果トランジスタに流れる電流の通流、非
通流を各々切り替える制御回路を有していることを特徴
とする請求項1に記載の可変利得増幅器。
2. The differential pair size control means includes a control circuit for switching between conduction and non-conduction of a current flowing through the plurality of differential pair field effect transistors. 1. The variable gain amplifier according to 1.
【請求項3】 前記電流制御手段は、 前記各差動対電界効果トランジスタの電流通流路に各々
介挿された制御素子と、 前記各制御素子に制御電圧を供給する制御バイアス生成
回路とを有していることを特徴とする請求項1に記載の
可変利得増幅器。
3. The current control means includes a control element inserted in a current flow path of each of the differential pair field effect transistors, and a control bias generation circuit for supplying a control voltage to each of the control elements. The variable gain amplifier according to claim 1, wherein the variable gain amplifier comprises:
【請求項4】 前記電流制御手段は、 前記各差動対電界効果トランジスタの電流通流路に各々
介挿された制御素子と、 前記各制御素子に制御電圧を供給する制御バイアス生成
回路とを有していることを特徴とする請求項2に記載の
可変利得増幅器。
4. The current control means includes a control element inserted in a current flow path of each of the differential pair field effect transistors, and a control bias generation circuit for supplying a control voltage to each of the control elements. The variable gain amplifier according to claim 2, wherein the variable gain amplifier comprises:
【請求項5】 前記制御回路は、前記制御素子のオン、
オフを制御することを特徴とする請求項4に記載の可変
利得増幅器。
5. The control circuit turns on the control element,
The variable gain amplifier according to claim 4, wherein the variable gain amplifier is controlled to be turned off.
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