JP2005123969A - 直流オフセットキャンセル回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣオフセットキャンセル後の温度変化によるギルバートセル型ミキサ出力のＤＣオフセット量の変動を打ち消し、温度変化に対して安定したキャンセル状態を実現する。
【解決手段】Ｄ／Ａコンバータ３の基準電位６，７の電位差を、ギルバートセル型ミキサ１４の動作電流と同様に温度に比例させ、Ｄ／Ａコンバータ３の出力電圧１１とＶ／Ｉコンバータ４の補正電流１２とが温度に比例するようにし、オフセットキャンセル後に温度が変化しても、ギルバートセル型ミキサ１４の出力におけるＤＣオフセット電圧１０の温度変動に追従して、最終出力であるゲインコントロールアンプ８，９の出力のＤＣオフセット電圧１３をゼロに保つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＣ（直流）オフセットキャンセル回路に係り、特にキャンセル後の温度変化によるＤＣオフセット量の変動を打ち消す技術に関するものである。

従来のこの種の回路としては、特許文献１に記載されるものがある。

図４は従来のＤＣオフセットキャンセル回路の構成を示すブロック図である。

図４において、正負のゲインコントロールアンプ（以下、ＧＣＡという）８，９の出力をコンパレータ１に入力し、コンパレータ１の比較結果を逐次比較レジスタ２に蓄積する。この逐次比較型レジスタ２の出力をＤ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ３において、ＤＣオフセット１３の大きさに比例したＤＣ電圧にし、Ｖ／Ｉ（電圧／電流）コンバータ４において、Ｄ／Ａコンバータ３の出力電圧１１を補正電流１２に変換して、ＧＣＡ８，９の入力に帰還することにより、ＧＣＡ出力のＤＣオフセット１３をキャンセルしている。

ここでＤ／Ａコンバータの基準電位６，７として、ＶＤＤあるいはＶＳＳのような温度によらず一定となる電圧を用いていたため、Ｄ／Ａコンバータ３の出力電位および補正電流１２は温度によって変化しなかった。
特開平２００１−２１１０９８号公報

図４において、ＧＣＡ８，９の入力には、ギルバートセル型ミキサ１４の出力がＤＣ直結で接続されているが、ギルバートセル型ミキサ１４にはゲインが一定になるように温度に比例する電流を流しているため、ギルバートセル型ミキサ１４における構成素子の相対バラツキが原因となって発生するＤＣオフセット電圧１０も温度に比例する。

このため、ＤＣオフセットキャンセル後に温度変化があると、ギルバートセル型ミキサ１４の出力におけるＤＣオフセット量が変化して、一度、キャンセルしたＤＣオフセットが再び発生するという問題があった。

本発明は、前記従来の問題を解決し、キャンセル後の温度変化によるＤＣオフセット量の変動を打ち消すことができるようにした直流オフセットキャンセル回路を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る直流オフセットキャンセル回路は、ギルバートセル型ミキサと、前記ギルバートセル型ミキサの出力に接続されたＧＣＡと、前記ＧＣＡの出力に接続されたコンパレータと、前記コンパレータの出力をデジタル信号として蓄積する逐次比較レジスタと、前記逐次比較レジスタの出力をアナログ電圧に変換するＤ／Ａコンバータと、前記Ｄ／Ａコンバータの基準電位として温度に比例する電位差を発生する基準電位発生回路と、前記Ｄ／Ａコンバータの出力を補正電流に変換し、かつ前記ＧＣＡの入力に帰還することにより、前記ＧＣＡの出力のＤＣオフセットをキャンセルするＶ／Ｉコンバータとを備えたことを特徴とし、前記Ｄ／Ａコンバータの基準電位に前記ギルバートセル型ミキサと同様の温度特性を持たせることを可能にしたものである。

本発明は、Ｄ／Ａコンバータの基準電位を温度に比例させるというシンプルな構成によって、ギルバートセル型ミキサの出力におけるＤＣオフセットの温度変動を吸収し、温度によらず安定したキャンセル状態を実現することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態であるＤＣオフセットキャンセル回路のブロック図である。なお、図４にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付した。

図１において、１はコンパレータ、２は逐次比較型レジスタ、３はＤ／Ａコンバータ、４はＶ／Ｉコンバータ、５は基準電位発生回路、６はＤ／Ａコンバータの基準電位ＶＨ、７はＤ／Ａコンバータの基準電位ＶＬ、８と９はＧＣＡ、１０と１３はＤＣオフセット電圧、１１はＤ／Ａコンバータの出力電位、１２は補正電流、１４はギルバートセル型ミキサである。

本実施形態の基本動作は、既述した図４に示す従来例の動作と同様であるが、Ｄ／Ａコンバータ３の基準電位６，７が温度によって変動する点が大きく異なっている。

以下、ギルバートセル型ミキサ１４および基準電位発生回路５の詳細の動作について具体的回路図を参照して説明する。

図２は前記ギルバートセル型ミキサの具体的構成を示す回路図であり、１５は帰還抵抗、１６と１７は負荷抵抗、１８と１９はトランジスタ、２０はギルバートセル型ミキサ１４の動作電流である。

ギルバートセル型ミキサ１４のゲインは、帰還抵抗１５にトランジスタ１８，１９の相互コンダクタンスの逆数を加えたものであって、負荷抵抗１６，１７を割った値に比例する。ここで相互コンダクタンスは一般に下式（数１）のように表され、電流に比例して温度に反比例する値となる。

ただし、ｑ：電子の電荷量，Ｉ：電流，ｋ：ボルツマン定数，Ｔ：絶対温度
温度によるゲイン変化を防止するためには、相互コンダクタンスを一定にする必要があるため、温度に比例するような電流を流さなければならない。このようにするための構成について図３を参照して説明する。

図３はバンドギャップレギュレータとＤ／Ａコンバータの基準電位発生回路の具体的構成を示す回路図であり、２１はバンドギャップレギュレータ、２２は基準電位発生回路、２３と２４と２８は電流、２５と２６はトランジスタ、２７と２９は抵抗、３０と３１はバッファである。

バンドギャップレギュレータ２１は、図において左右の電流２３と２４が釣り合うようになっており、トランジスタ２５とトランジスタ２６のサイズ比は１対ｎとなっている。よって、トランジスタ２５のエミッタ間電位は、トランジスタ２６のエミッタ間の電圧に対して下式（数２）で表される値だけ低くなり、これを抵抗２７で割ったものが電流２３となるので下式（数３）で示す値になる。すなわち、温度に比例した電流となる。これを動作電流２０として流すことにより、ギルバートセル型ミキサ１４のゲインを一定に保っているが、ＤＣオフセット電圧１０はギルバートセル型ミキサ１４を構成する素子の相対バラツキと電流２０の積で決まるために一定とならず、温度に比例して変化する。

ただし、ｎ：トランジスタ比

ただし、Ｒ：抵抗値
このようなメカニズムにより発生したＤＣオフセットをキャンセルするために、本実施形態では、Ｄ／Ａコンバータ３の基準電位６，７を、図３に示す基準電位発生回路２２において発生させている。

すなわち、前述したように電流２３は温度に比例するため、それをカレントミラーで折り返した電流２８も温度に比例する。電流２８の値をＩ１、抵抗２９の値をＲ１とすると、図１に示す基準電位ＶＨ６は基準電位ＶＬ７にＩ１×Ｒ１を加えた値となり、基準電位ＶＨ６と基準電位ＶＬ７の電位差は温度に比例する。Ｄ／Ａコンバータ３は逐次比較型レジスタ２の出力に応じて、基準電位ＶＨ６と基準電位ＶＬ７の電位差に一定値を掛け合わせた電圧を出力するため、逐次比較型レジスタ２の出力はキャンセル後の変化がないにも関わらず、Ｄ／Ａコンバータ３の出力は温度に比例した値になり、その電圧を電流に変換した補正電流１２も温度に比例する。

以上の動作により、ギルバートセル型ミキサ１４のＤＣオフセット１０に温度変動があっても、同じ割合だけ補正電流１２が変化することになるため、キャンセル後に温度が変わってもＤＣオフセット１３をゼロに保つことができる。

本発明は、キャンセル後の温度変化によるＤＣオフセット量の変動をキャンセルするためのＤＣオフセットキャンセル回路に適用され、特にギルバートセル型ミキサの出力におけるＤＣオフセットの温度変動を吸収し、温度によらず安定したキャンセル状態にするシンプルな構成のＤＣオフセットキャンセル回路として有効である。

本発明の実施形態であるＤＣオフセットキャンセル回路のブロック図 ギルバートセル型ミキサの具体的構成を示す回路図 本実施形態におけるバンドギャップレギュレータとＤ／Ａコンバータの基準電位発生回路の具体的構成を示す回路図 従来のＤＣオフセットキャンセル回路の構成を示すブロック図

符号の説明

１ コンパレータ
２ 逐次比較型レジスタ
３ Ｄ／Ａコンパレータ
４ Ｖ／Ｉコンパレータ
５，２２ 基準電位発生回路
６，７ 基準電位
８，９ ゲインコントロールアンプ
１０，１３ ＤＣオフセット電圧
１１ Ｄ／Ａコンパレータの出力電圧
１２ 補正電流
１４ ギルバートセル型ミキサ
２１ バンドギャップレギュレータ

Claims (1)

1. ギルバートセル型ミキサと、前記ギルバートセル型ミキサの出力に接続されたゲインコントロールアンプと、前記ゲインコントロールアンプの出力に接続されたコンパレータと、前記コンパレータの出力をデジタル信号として蓄積する逐次比較レジスタと、前記逐次比較レジスタの出力をアナログ電圧に変換するデジタル／アナログ・コンバータと、前記デジタル／アナログ・コンバータの基準電位として温度に比例する電位差を発生する基準電位発生回路と、前記デジタル／アナログ・コンバータの出力を補正電流に変換し、かつ前記ゲインコントロールアンプの入力に帰還することにより、前記ゲインコントロールアンプの出力の直流オフセットをキャンセルする電圧／電流コンバータとを備えたことを特徴とする直流オフセットキャンセル回路。

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