JP2005269296A - Voltage current conversion circuit, agc circuit, and integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電圧電流変換回路、AGC回路および集積回路に関する。 The present invention relates to a voltage / current conversion circuit, an AGC circuit, and an integrated circuit.
スーパーヘテロダイン方式の受信機として、局部発振周波数を受信周波数に近づけることにより、中間周波数を受信周波数に比べてかなり低くした、いわゆるローIF方式のものがある。また、局部発振周波数を受信周波数に等しくすることにより、中間周波数をゼロとした、いわゆるダイレクトコンバージョン方式のものもある。これらの受信機は、受信信号を互いに直交する1対の中間周波信号に周波数変換するとともに、位相処理によりイメージ特性を改善している。 As a superheterodyne receiver, there is a so-called low IF receiver in which the intermediate frequency is made considerably lower than the reception frequency by bringing the local oscillation frequency close to the reception frequency. There is also a so-called direct conversion system in which the intermediate frequency is made zero by making the local oscillation frequency equal to the reception frequency. These receivers convert the received signal into a pair of intermediate frequency signals orthogonal to each other and improve image characteristics by phase processing.
図4は、ローIF方式の受信機の一例を示す。すなわち、電子同調方式のアンテナ同調回路11から目的とする受信周波数の受信信号SRXが取り出され、この受信信号SRXが高周波アンプ12を通じて1対のミキサ回路13A、13Bに供給される。
FIG. 4 shows an example of a low-IF receiver. That is, a reception signal SRX having a target reception frequency is taken out from the electronic tuning
また、局部発振回路31がPLLにより構成され、受信信号SRXの周波数に近い周波数(例えば、デジタル音声放送の受信時には、受信周波数よりも500kHzだけ高い周波数)で、位相が互いに90°異なる2つの信号SLOA、SLOBが形成され、この信号SLOA、SLOBがミキサ回路13A、13Bに局部発振信号として供給される。
In addition, the
こうして、ミキサ回路13A、13Bにおいて、受信信号SRXは、局部発振信号SLOA、SLOBにより1対の中間周波信号SIFA、SIFBに周波数変換される。この場合、中間周波信号SIFA、SIFBには、目的とする受信周波数の信号成分(本来の信号成分)と、イメージ周波数の信号成分とが含まれるが、以後の説明においては、簡単のため、目的とする受信周波数の信号成分を中間周波信号SIFA、SIFBと呼び、イメージ周波数の信号成分をイメージ成分と呼ぶことにする。
Thus, in the
そして、局部発振信号SLOA、SLOBは互いに90°の位相差を有しているので、中間周波信号SIFA、SIFBは90°の位相差となって直交し、イメージ成分は、中間周波信号SIFA、SIFBとは逆の関係で90°の位相差となって直交する。 Since the local oscillation signals SLOA and SLOB have a phase difference of 90 °, the intermediate frequency signals SIFA and SIFB are orthogonal with a phase difference of 90 °, and the image components are the intermediate frequency signals SIFA and SIFB. It is orthogonal with a phase difference of 90 ° in the opposite relationship.
また、局部発振回路31を構成するPLLから、そのPLLのVCO(図示せず)の可変容量ダイオードに供給される制御電圧の一部が取り出され、この制御電圧が同調回路11に同調電圧として供給され、受信信号SRXに対する同調が実現される。
Further, a part of the control voltage supplied to the variable capacitance diode of the VCO (not shown) of the PLL is extracted from the PLL constituting the
そして、ミキサ回路13A、13Bからの中間周波信号SIFA、SIFBが、振幅位相補正回路14に供給されて中間周波信号SIFA、SIFBの相対的な振幅誤差および位相誤差が補正され、この誤差の補正された中間周波信号SIFA、SIFBがバンドパスフィルタ15A、15Bを通じて移相回路16A、16Bに供給され、例えば、中間周波信号SIFA、SIFBが同相となり、かつ、イメージ成分が逆相となるように移相される。そして、この移相後の中間周波信号SIFA、SIFBが演算回路17に供給されて加算され、演算回路17からは、イメージ成分が相殺された中間周波信号SIFが取り出される。
Then, the intermediate frequency signals SIFA and SIFB from the
続いて、この中間周波信号SIFが、中間周波用のアンプ18およびバンドパスフィルタ19を通じてデジタル処理回路20に供給され、A/D変換されるとともに、受信信号SRXのフォーマットに対応した所定のデジタル処理が実行され、オーディオ信号L、Rが取り出される。
Subsequently, the intermediate frequency signal SIF is supplied to the
また、アンプ12、18が可変利得アンプとされるとともに、バンドパスフィルタ19から中間周波信号SIFの一部がAGC電圧形成回路32に供給されてAGC電圧VAGCが形成され、このAGC電圧VAGCがアンプ18に利得の制御信号として供給され、中間周波段についてAGCが行われる。さらに、AGC電圧VAGCが加算回路34を通じて高周波アンプ12にその利得の制御信号として供給され、高周波段についてAGCが行われる。
The
また、ミキサ回路13A、13Bから出力される中間周波信号SIFA、SIFBが過入力用のAGC電圧形成回路33に供給され、妨害波などにより受信レベルが規定値以上になったときにAGC電圧VOLが形成され、このAGC電圧VOLが加算回路34を通じて高周波アンプ12に利得の制御信号として供給され、高周波段に対して遅延AGCが行われる。
Further, the intermediate frequency signals SIFA and SIFB output from the
なお、以上の受信回路は、同調回路11、PLL31の共振回路およびデジタル処理回路20を除いて1チップIC(集積回路)にIC化される。また、デジタル処理回路20も1チップICされる。
The above receiving circuit is integrated into a one-chip IC (integrated circuit) except for the
さらに、システム制御回路としてマイクロコンピュータ40が設けられ、このマイクロコンピュータ40には、選局スイッチなどの操作スイッチ41が接続される。そして、スイッチ41を操作すると、マイクロコンピュータ40から局部発振回路31に所定の制御信号が供給されて局部発振信号SLOA、SLOBの発振周波数が変更され、受信周波数が変更される。
Further, a
また、例えば電源の投入時、マイクロコンピュータ40から補正回路14に補正制御信号が供給され、上述のように演算回路17において中間周波信号SIFA、SIFBに含まれるイメージ成分が逆相同振幅となって相殺されるように、振幅位相補正回路14が制御される。
以上がローIF方式の受信機の一例であるが、この受信機においては、アンプ12、18によりAGCが行われるので、アンプ12、18の利得は可変の必要がある。
Further, for example, when the power is turned on, a correction control signal is supplied from the
The above is an example of a low IF receiver. In this receiver, AGC is performed by the
図5は、可変利得アンプの一例を示す。すなわち、図5に示す回路においては、入力信号が差動アンプ51を通じて取り出されるが、このときの差動アンプ51の利得AVは、定電流源であるトランジスタQ51のコレクタ電流I51に比例し、
AV=a・I51〔倍〕
a:定数
である。
そして、このとき、
I51=I52−VCTL/R51
I52 :定電流源52の出力電流
VCTL:利得の制御電圧(AGC電圧)
である。
FIG. 5 shows an example of a variable gain amplifier. That is, in the circuit shown in FIG. 5, the input signal is taken out through the
AV = a · I51 [times]
a: a constant.
And at this time
I51 = I52-VCTL / R51
I52: Output current of the constant
VCTL: Gain control voltage (AGC voltage)
It is.
したがって、
AV=a(I52−VCTL/R51)
=A−a/R51・VCTL〔倍〕
A=a・I52
となり、VCTL=0のとき、最大利得Aを得ることができる。また、図6に実線で示すように、制御電圧VCTLを変化させると、利得AVはリニアに変化する。
Therefore,
AV = a (I52−VCTL / R51)
= Aa / R51 · VCTL [times]
A = a ・ I52
Thus, when VCTL = 0, the maximum gain A can be obtained. Further, as shown by a solid line in FIG. 6, when the control voltage VCTL is changed, the gain AV changes linearly.
さらに、図7に示す回路においては、入力信号は、抵抗器R52、R53および差動アンプ53を通じて取り出されるが、このとき、差動アンプ53は固定の利得とされる。また、抵抗器R52、R53およびトランジスタQ52〜Q55のコレクタ・エミッタ間インピーダンスとによりアッテネータ回路54が構成される。
Further, in the circuit shown in FIG. 7, an input signal is taken out through resistors R52 and R53 and a
そして、制御電圧VCTLを変更すると、トランジスタQ52〜Q55のコレクタ電流が変化してそれらのコレクタ・エミッタ間インピーダンスが変化するので、回路54は可変アッテネータ回路として動作することになる。この結果、図7の回路の総合の利得AVは、
AV=B/(b・VCTL+1)〔倍〕
B、b:定数
となり、図8に実線により示すように、制御電圧VCTLに反比例して変化する。
When the control voltage VCTL is changed, the collector currents of the transistors Q52 to Q55 are changed to change the collector-emitter impedance, so that the
AV = B / (b · VCTL + 1) [times]
B and b are constants and change inversely proportional to the control voltage VCTL as shown by a solid line in FIG.
したがって、図5あるいは図7の可変利得回路を、図4の受信機におけるアンプ12、18として使用し、AGCを行うことが考えられる。
Therefore, it is conceivable to perform AGC using the variable gain circuit of FIG. 5 or 7 as the
なお、先行技術文献として例えば以下のものがある。
ところで、受信機においてAGCを行う場合、きわめて小さい受信レベルから大きな受信レベルまで一定のAGC応答特性を得ようとすると、そのAGCに使用する可変利得アンプは、例えば図9にも示すように、利得のデシベル値がAGC電圧VAGCに対してリニアであることが要求される。つまり、log(AV)がAGC電圧VAGCに対してリニアな特性が要求される。 By the way, when AGC is performed in the receiver, if a constant AGC response characteristic is obtained from a very small reception level to a large reception level, the variable gain amplifier used for the AGC has a gain as shown in FIG. Are required to be linear with respect to the AGC voltage VAGC. That is, the log (AV) is required to have a linear characteristic with respect to the AGC voltage VAGC.
しかし、図5あるいは図7の可変利得回路においては、制御電圧VCTLに対して利得AVが図6あるいは図8に実線により示すように変化するので、利得AVのデシベル値log(AV)は、破線により示すように変化し、リニアな特性とはならない。この結果、一般に、受信レベルが小さいときと、大きいとで、AGCの応答特性が大きく異なってしまう。 However, in the variable gain circuit of FIG. 5 or FIG. 7, the gain AV changes with respect to the control voltage VCTL as shown by the solid line in FIG. 6 or FIG. 8, so the decibel value log (AV) of the gain AV is a broken line. It changes as shown by and does not become a linear characteristic. As a result, in general, the response characteristics of AGC are greatly different depending on whether the reception level is low or high.
そこで、これまでの受信機においては、復調された信号の歪みや受信信号の変化速度を考慮してAGCの応答の時定数を決定している。例えば、中波受信機では、良好な歪み特性を得るために時定数を十分に大きくし、短波受信機では、フェージングなどにより受信レベルが比較的早く変化するので、歪み特性を犠牲にして応答特性の速さを確保していた。 Therefore, in conventional receivers, the time constant of the AGC response is determined in consideration of the distortion of the demodulated signal and the rate of change of the received signal. For example, a medium wave receiver has a sufficiently large time constant to obtain good distortion characteristics, and a short wave receiver has a response characteristic that sacrifices the distortion characteristics because the reception level changes relatively quickly due to fading. The speed of was secured.
しかし、デジタル放送の受信機の場合には、デジタル放送方式がOFDMを採用しているので、常にリニアに信号を増幅しなければならない。また、移動体受信では、フェージングによる信号の変化が早いので、信号の歪みも重要となる。このため、これまでのようにAGC特性を妥協することが困難になっている。 However, in the case of a digital broadcasting receiver, since the digital broadcasting system employs OFDM, the signal must always be amplified linearly. In mobile reception, since signal changes due to fading are fast, signal distortion is also important. For this reason, it is difficult to compromise the AGC characteristics as before.
例えば、デジタル放送受信機を図4のように構成した場合には、受信レベルが-100dBm〜0dBmの範囲にわたって歪みなく増幅し、かつ、デジタル処理回路20に供給される中間周波信号SIFのレベルが、デジタル処理回路20の入力段のA/Dコンバータ回路のダイナミックレンジに適正に収まるように、その信号レベルを制御する必要がある。このため、アンプ12、18における利得の制御特性やトータルのAGC応答特性がきわめて重要となる。
For example, when the digital broadcast receiver is configured as shown in FIG. 4, the reception level is amplified without distortion over a range of −100 dBm to 0 dBm, and the level of the intermediate frequency signal SIF supplied to the
この発明は、以上のような問題点を解決しようとするものである。 The present invention is intended to solve the above problems.
この発明においては、
入力電圧を、これに比例した入力電流に変換する変換回路と、
上記入力電流が供給される抵抗器と、
エミッタ接地の第1および第2のトランジスタと、
上記入力電流により上記抵抗器に生じた電圧と、上記第1のトランジスタのコレクタ電圧とを比較する電圧比較回路と
を有し、
上記電圧比較回路の出力を上記第1のトランジスタのベースに供給するとともに、上記第2のトランジスタのベースに供給して上記第2のトランジスタのコレクタから上記入力電圧に対して指数関数的に変化する出力電流を得る
ようにした電圧電流変換回路
とするものである。
In this invention,
A conversion circuit that converts an input voltage into an input current proportional to the input voltage;
A resistor to which the input current is supplied;
Grounded first and second transistors;
A voltage comparison circuit for comparing a voltage generated in the resistor by the input current and a collector voltage of the first transistor;
The output of the voltage comparison circuit is supplied to the base of the first transistor, and is also supplied to the base of the second transistor to change exponentially with respect to the input voltage from the collector of the second transistor. The voltage-current converter circuit is designed to obtain the output current.
この発明によれば、入力電圧を指数関数的に変化する入力電流に変換することができる。したがって、AGC回路に適用する場合には、微弱な信号から大きな信号まで、広い入力範囲にわたって応答特性の一定なAGC動作を得ることができる。また、これによりAGCの応答特性を正確に規整できる。さらに、可変利得アンプの利得を制御する場合には、これまでの可変利得アンプを対象とすることができる。 According to the present invention, the input voltage can be converted into an input current that changes exponentially. Therefore, when applied to an AGC circuit, an AGC operation with a constant response characteristic can be obtained over a wide input range from a weak signal to a large signal. This also makes it possible to accurately regulate the response characteristics of AGC. Furthermore, when controlling the gain of the variable gain amplifier, the conventional variable gain amplifier can be used.
図1は、この発明による変換回路の一例を示す。この変換回路は、制御電圧VCTLを制御電流ICTLに変換するとともに、その対数値log(ICTL)が制御電圧VCTLに対してリニアに変化するように変換するものである。したがって、例えば図5および図6に示すように、制御電流と利得AVとがリニアな関係の可変利得回路が制御対象となる。 FIG. 1 shows an example of a conversion circuit according to the present invention. This conversion circuit converts the control voltage VCTL into the control current ICTL and converts the logarithmic value log (ICTL) so as to change linearly with respect to the control voltage VCTL. Therefore, for example, as shown in FIGS. 5 and 6, a variable gain circuit having a linear relationship between the control current and the gain AV is an object to be controlled.
図1において、制御電圧VCTLがオペアンプ61の非反転入力端に供給されるとともに、その出力端がトランジスタQ61のベースに接続され、そのエミッタと接地端子T62との間に抵抗器R61が接続される。そして、抵抗器R61に得られる信号電圧がオペアンプ61の反転入力端に供給される。
In FIG. 1, the control voltage VCTL is supplied to the non-inverting input terminal of the
また、トランジスタQ61のコレクタがトランジスタQ62のコレクタに接続される。このトランジスタQ62は、トランジスタQ63とともに、電源端子T61を基準電位点としてカレントミラー回路62を構成しているものである。そして、トランジスタQ63のコレクタが、電圧比較用のオペアンプ63の反転入力端に接続されるとともに、抵抗器R62を通じてバイアス電圧V61の電圧源に接続される。
The collector of transistor Q61 is connected to the collector of transistor Q62. This transistor Q62, together with the transistor Q63, constitutes a
さらに、オペアンプ63の出力端がトランジスタQ64のベースに接続され、そのコレクタがオペアンプ63の非反転入力端に接続され、そのエミッタが接地端子T62に接続される。また、トランジスタQ64のベース・エミッタ間と並列にn個のトランジスタQ71〜Q7nのベース・エミッタ間が接続される。後述するように、このトランジスタQ71〜Q7nの各コレクタ電流が制御電流ICTLとなる。
Further, the output terminal of the
また、トランジスタQ66、Q67のベースが互いに接続されるとともに、トランジスタQ66のコレクタに接続され、このコレクタと電源端子T61との間に定電流源65が接続される。さらに、トランジスタQ66のエミッタがバイアス電圧V61の電圧源に接続され、トランジスタQ67のエミッタがトランジスタQ64のコレクタに接続され、トランジスタQ67のコレクタが電源端子T61に接続される。
The bases of the transistors Q66 and Q67 are connected to each other and to the collector of the transistor Q66, and a constant
このような構成によれば、トランジスタQ64、Q71〜Q7nには、トランジスタQ64のコレクタからオペアンプ63を通じて等しいベースバイアス電圧が供給されるので、トランジスタQ64、Q71〜Q7nはトランジスタQ64を入力側とするカレントミラー回路65として動作する。
According to such a configuration, the transistors Q64 and Q71 to Q7n are supplied with the same base bias voltage from the collector of the transistor Q64 through the
そして、このとき、
VA:オペアンプ63の反転入力端の電位
VB:オペアンプ63の非反転入力端の電位
とすれば、オペアンプ63には、トランジスタQ64を通じて100%の負帰還がかかっているので、
VB=VA ・・・ (1)
となる。
And at this time
VA: Potential of the inverting input terminal of the
VB = VA (1)
It becomes.
また、
VR62 :抵抗器R62の端子電圧
VBE66:トランジスタQ66のベース・エミッタ間電圧
VBE67:トランジスタQ67のベース・エミッタ間電圧
とすれば、
VA=VR62+V61 ・・・ (2)
VBE66+V61=VBE67+VB ・・・ (3)
である。
Also,
VR62: Terminal voltage of resistor R62 VBE66: Base-emitter voltage of transistor Q66 VBE67: Base-emitter voltage of transistor Q67
VA = VR62 + V61 (2)
VBE66 + V61 = VBE67 + VB (3)
It is.
したがって、(1)〜(3)式から
VBE66−VBE67=VR62 ・・・ (4)
となる。
Therefore, from the equations (1) to (3), VBE66−VBE67 = VR62 (4)
It becomes.
また、
IC66:トランジスタQ66のコレクタ電流(エミッタ電流)
IC67:トランジスタQ67のコレクタ電流(エミッタ電流)
とすれば、
IC66=α・exp(β・VBE66) ・・・ (5)
IC67=α・exp(β・VBE67) ・・・ (6)
α:定数
β=q/(K・T)
q:電子の電荷
K:ボルツマン定数
T:絶対温度
であるから、(5)、(6)式から
IC66/IC67=exp(β(VBE66−VBE67))
となり、これに(4)式を代入して
IC66/IC67=exp(β・VR62) ・・・ (7)
が得られる。
Also,
IC66: Collector current (emitter current) of transistor Q66
IC67: Collector current (emitter current) of transistor Q67
given that,
IC66 = α ・ exp (β ・ VBE66) (5)
IC67 = α ・ exp (β ・ VBE67) (6)
α: constant β = q / (K · T)
q: electron charge
K: Boltzmann constant
T: Since it is an absolute temperature, from the formulas (5) and (6), IC66 / IC67 = exp (β (VBE66−VBE67))
By substituting equation (4) for this, IC66 / IC67 = exp (β · VR62) (7)
Is obtained.
そして、この(7)式の対数を取ると、
log(IC66)−log(IC67)=β・VR62
となり、これを変形して
log(IC67)=−β・VR62+log(IC66) ・・・ (8)
となる。
And taking the logarithm of this equation (7),
log (IC66) −log (IC67) = β · VR62
And transform this
log (IC67) = -β · VR62 + log (IC66) (8)
It becomes.
一方、オペアンプ61には100%の負帰還がかかっているので、抵抗器R61の端子電圧は電圧VCTLとなり、したがって、
IR61:抵抗器R61の電流
とすれば、
IR61=VCTL/R61
となる。
On the other hand, since 100% negative feedback is applied to the
IR61: If the current of the resistor R61 is
IR61 = VCTL / R61
It becomes.
そして、この電流IR61は、トランジスタQ61のコレクタ電流でもあり、さらに、カレントミラー回路62を通じて抵抗器R62に流れるので、
VR62=IR61・R62
=R62/R61・VCTL ・・・ (9)
となる。
This current IR61 is also the collector current of the transistor Q61, and further flows through the
VR62 = IR61 / R62
= R62 / R61 ・ VCTL (9)
It becomes.
したがって、(8)式に(9)式を代入して
log(IC67)=−γ・VCTL+log(IC66) ・・・ (10)
γ=β・R62/R61
となる。
Therefore, substituting (9) into (8)
log (IC67) = -γ · VCTL + log (IC66) (10)
γ = β · R62 / R61
It becomes.
そして、トランジスタQ64、Q71〜Q7nは、カレントミラー回路65を構成しているので、
ICTL:トランジスタQ71〜Q7nの各コレクタ電流
とすれば、
ICTL=IC67
となり、(10)式から
log(ICTL)=−γ・VCTL+log(IC66) ・・・ (11)
となる。
Since the transistors Q64 and Q71 to Q7n constitute a
ICTL: If each collector current of transistors Q71 to Q7n is
ICTL = IC67
And from equation (10)
log (ICTL) = -γ · VCTL + log (IC66) (11)
It becomes.
したがって、図2に実線で示すように、コレクタ電流ICTLの対数値log(ICTL)は、制御電圧VCTLに負の係数−γをもってリニアに比例することになる。つまり、制御電圧VCTLが制御電流ICTLに変換されるとともに、その対数値log(ICTL)が制御電圧VCTLに対してリニアに変化することになる。 Therefore, as indicated by a solid line in FIG. 2, the logarithmic value log (ICTL) of the collector current ICTL is linearly proportional to the control voltage VCTL with a negative coefficient −γ. That is, the control voltage VCTL is converted into the control current ICTL, and its logarithmic value log (ICTL) changes linearly with respect to the control voltage VCTL.
したがって、例えば図5におけるトランジスタQ51に代えてトランジスタQ71を接続して差動アンプ51を構成すれば、その差動アンプ51の利得のデシベル値は、制御電圧VCTLに対してリニアに変化することになる。また、図4におけるアンプ12、18のそれぞれを多段の差動アンプで構成するとともに、その差動アンプの定電流源をトランジスタQ71〜Q7nとすれば、例えば図9に示すように、広い入力範囲にわたって利得のデシベル値がAGC電圧VAGCに対してリニアなAGC特性を得ることができる。
Accordingly, for example, if the
こうして、上述の変換回路によれば、制御電圧VCTLを、指数関数的に変化する制御電流ICTLに変換することができ、したがって、微弱な信号から大きな信号まで、広い入力範囲にわたって応答特性の一定なAGC動作を得ることができる。また、これによりAGCの応答特性を正確に規整できる。 Thus, according to the above-described conversion circuit, the control voltage VCTL can be converted into the control current ICTL that changes exponentially. Therefore, the response characteristic is constant over a wide input range from a weak signal to a large signal. AGC operation can be obtained. This also makes it possible to accurately regulate the response characteristics of AGC.
さらに、AGCの応答特性を広い入力範囲にわたって一定とすることができるので、デジタル放送受信機においては、AGCの応答速度と歪みとのトレードオフをより最適な条件で設定することができ、デジタル処理回路20における等価的なダイナミックレンジを効果的に拡大することができる。
Furthermore, since the response characteristics of AGC can be made constant over a wide input range, in a digital broadcast receiver, the trade-off between AGC response speed and distortion can be set under more optimal conditions. The equivalent dynamic range in the
また、制御電圧VCTLに対して制御電流ICTLの対数値log(ICTL)がリニアに変化するので、可変利得アンプとして、図5および図6に示すように、制御電圧に対して利得がリニアに変化するアンプを使用することができ、したがって、これまでの可変利得アンプをそのまま使用することができる。さらに、制御電圧VCTLと制御電流ICTLとの関係が(11)式により示されるので、AGCの制御電圧レンジが異なっても容易に対応することができる。 Since the logarithmic value log (ICTL) of the control current ICTL changes linearly with respect to the control voltage VCTL, the gain changes linearly with respect to the control voltage as shown in FIGS. 5 and 6 as a variable gain amplifier. Therefore, the conventional variable gain amplifier can be used as it is. Further, since the relationship between the control voltage VCTL and the control current ICTL is expressed by the equation (11), it is possible to easily cope with a different AGC control voltage range.
ところで、図1に示す変換回路においては、オペアンプ63の反転入力端および非反転入力端に、オペアンプ63を構成しているトランジスタのバイアス電流Ib、Ibが流れる。そして、制御電圧VCTLが大きくなると、トランジスタQ67のコレクタ電流IC67が小さくなって制御電流ICTLも小さくなるが、このとき、オペアンプ63の非反転入力端に流れる電流Ibを無視できなくなり、変換特性が図2に破線で示すようにリニアな特性から外れてしまう。したがって、利得制御を行う場合であれば、その利得のデシベル値をリニアに制御できる範囲が狭くなってしまう。
Incidentally, in the conversion circuit shown in FIG. 1, bias currents Ib and Ib of the transistors constituting the
このような問題を解決するには、コレクタ電流IC67が小さくなったときでも、ベース電流Ibよりも十分に大きいままとなるように、コレクタ電流IC67の大きさを設定すればよいが、そのようにした場合には、変換回路としての消費電流が増加してしまう。 In order to solve such a problem, the collector current IC67 may be set so as to remain sufficiently larger than the base current Ib even when the collector current IC67 becomes small. In this case, the current consumption as the conversion circuit increases.
さらに、図1の変換回路においては、(10)式および(5)式からも明かなように、変換特性の傾き−γを示す式に絶対温度Tが含まれるので、図2にも示すように、変換特性は温度Tにより変化してしまう。 Further, in the conversion circuit of FIG. 1, as is clear from the equations (10) and (5), since the absolute temperature T is included in the equation indicating the inclination -γ of the conversion characteristic, as shown in FIG. In addition, the conversion characteristics change depending on the temperature T.
そこで、図3に示す変換回路においては、オペアンプ63に流れるバイアス電流Ib、Ibを無視できるようにするとともに、温度補償を行うようにした場合である。
Therefore, in the conversion circuit shown in FIG. 3, the bias currents Ib and Ib flowing through the
そして、まず、バイアス電流Ib、Ibの補償回路が以下のように構成される。すなわち、オペアンプ63においては、差動接続されたトランジスタP61、P62および定電流源用のトランジスタP63により差動アンプ631が構成され、トランジスタP65、P66によりカレントミラー回路632が構成されるとともに、このカレントミラー回路632が差動アンプ631にその負荷として接続される。
First, a compensation circuit for the bias currents Ib and Ib is configured as follows. In other words, in the
したがって、トランジスタP61のベースを非反転入力端とし、トランジスタP62のベースを反転入力端とするとともに、トランジスタP62、P66のコレクタを出力端としたオペアンプ63が構成されていることになる。
Therefore, the
また、トランジスタQ81が設けられ、そのベースにバイアス電圧V81が供給されるとともに、そのエミッタと接地端子T62との間に抵抗器R81が接続されて定電流源81が構成され、トランジスタQ81のコレクタから定電流Isが取り出される。この場合、バイアス電圧V81は、所定の数のダイオード接続されたトランジスタのベース・エミッタ間が直列接続されるとともに、その直列回路に抵抗器を通じて直流電流が供給されることにより、その直列回路の両端に得られるバンドギャップ電圧とされる。
In addition, a transistor Q81 is provided, and a bias voltage V81 is supplied to the base thereof, and a resistor R81 is connected between the emitter and the ground terminal T62 to constitute a constant
そして、その電流IsがトランジスタQ82に供給される。このトランジスタQ82は、トランジスタQ65、P63とともにカレントミラー回路82を構成しているものであり、トランジスタQ83によりバイアスされている。また、トランジスタQ65は、図1における定電流源65を構成しているものであり、したがって、トランジスタQ65のコレクタ電流が、図1における定電流IC66になるとともに、IC66=Isとなる。また、トランジスタP63のコレクタ電流も値Isとなる。
The current Is is supplied to the transistor Q82. The transistor Q82 constitutes a
さらに、トランジスタQ83のコレクタ電流がトランジスタQ84に供給される。このトランジスタQ84は、トランジスタQ85、Q86とともに、カレントミラー回路83を構成しているものであり、これらトランジスタQ85、Q86のコレクタがトランジスタP61、P62のベースに接続される。したがって、トランジスタQ85、Q86のコレクタ電流が、トランジスタP61、P62のベースにそれらのバイアス電流Ib、Ibとして供給されることになる。
Further, the collector current of transistor Q83 is supplied to transistor Q84. The transistor Q84, together with the transistors Q85 and Q86, constitutes a
そして、このとき、
hFE:トランジスタQ82、Q83、P61〜P63の電流増幅率
とすれば、
トランジスタQ83のコレクタ電流=3・Is/hFE
となる。また、トランジスタP61、P62において、
Ib=Is/(2・hFE)
である。
And at this time
hFE: If the current amplification factors of the transistors Q82, Q83, and P61 to P63 are used,
Collector current of transistor Q83 = 3 · Is / hFE
It becomes. In the transistors P61 and P62,
Ib = Is / (2 · hFE)
It is.
したがって、例えばトランジスタQ85、Q86のベース・エミッタ間の接合面積をトランジスタQ84のそれの1/6としておけば、
トランジスタQ85、Q86のコレクタ電流=Is/(2・hFE)
となるので、オペアンプ63(トランジスタP61、P62のベース)に流れるバイアス電流Ib、Ibは、トランジスタQ85、Q86のコレクタ電流により相殺されることになり、図2に実線で示すようにリニアな変換特性を得ることができる。
Therefore, for example, if the junction area between the base and emitter of the transistors Q85 and Q86 is 1/6 of that of the transistor Q84,
Collector current of transistors Q85 and Q86 = Is / (2 · hFE)
Therefore, the bias currents Ib and Ib flowing through the operational amplifier 63 (bases of the transistors P61 and P62) are canceled by the collector currents of the transistors Q85 and Q86, and linear conversion characteristics are obtained as shown by the solid line in FIG. Can be obtained.
なお、このとき、トランジスタQ67のコレクタ電流Is(=IC67)がトランジスタQ87によりベース電流Is/hFEとして取り出されるとともに、トランジスタQ88、Q89により入出力の電流比が1:(n+1)のカレントミラー回路84が構成され、そのベース電流Is/hFEが、カレントミラー回路84を通じてトランジスタQ64、Q71〜Q7nのベースにバイアス電流としてそれぞれ供給される。
At this time, the collector current Is (= IC67) of the transistor Q67 is taken out as the base current Is / hFE by the transistor Q87, and the
さらに、変換特性の温度補償回路が以下のように構成される。すなわち、カレントミラー回路62を構成するトランジスタQ63のコレクタが、カレントミラー回路91の入力側のトランジスタQ91のコレクタに接続され、その出力側のトランジスタQ92を定電流源として、トランジスタQ93、Q94により差動アンプ92が構成される。
Further, a temperature compensation circuit for conversion characteristics is configured as follows. In other words, the collector of the transistor Q63 constituting the
この差動アンプ92においては、トランジスタQ93のベースに所定のベースバイアス電圧V92が供給されるとともに、このバイアス電圧V92が抵抗器R91、R92により分圧され、その分圧電圧がトランジスタQ94のベースに供給される。なお、バイアス電圧V92も、バイアス電圧V81と同様のバンドギャップ電圧とされる。
In the
したがって、トランジスタQ63のコレクタから制御電流ICTLが取り出されると、この制御電流ICTLは、カレントミラー回路91を通じて差動アンプ92を流れることになり、このとき、制御電流ICTLは、抵抗器R91、R92の分圧比に対応した割り合いで、トランジスタQ93、Q94に分流することになる。
Therefore, when the control current ICTL is taken out from the collector of the transistor Q63, the control current ICTL flows through the
そして、トランジスタQ94に分流した制御電流ICTLが、トランジスタQ95、Q96により構成されたカレントミラー回路93を通じて、さらに、ダイオード接続されたトランジスタQ97を通じて抵抗器R62に供給される。
The control current ICTL shunted to the transistor Q94 is supplied to the resistor R62 through the
したがって、制御電圧VCTLに比例した制御電流ICTLが抵抗器R62を流れることになるが、抵抗器R62を流れる制御電流ICTLは差動アンプ92において分流された電流であり、その大きさは抵抗器R91、R92およびバンドギャップ電圧V92により決まるので、抵抗器R62を流れる制御電流ICTLは正の温度係数を持つ電流となる。
Therefore, a control current ICTL proportional to the control voltage VCTL flows through the resistor R62. The control current ICTL flowing through the resistor R62 is a current shunted by the
したがって、抵抗器R62に生じる電圧VR62も正の温度係数を持つことになるので、抵抗器R91、R92およびバンドギャップ電圧V92をあらかじめ設定しておくことにより、図2に示す変換特性の温度変化を制御電流ICTLの温度特性によって相殺することができ、その変換特性の温度変化を抑えるこができる。 Therefore, the voltage VR62 generated in the resistor R62 also has a positive temperature coefficient. Therefore, by setting the resistors R91 and R92 and the band gap voltage V92 in advance, the temperature change of the conversion characteristic shown in FIG. It can be canceled out by the temperature characteristic of the control current ICTL, and the temperature change of the conversion characteristic can be suppressed.
さらに、制御電流ICTLにより例えば図5に示すアンプ51の利得AVを制御する場合、その利得AVの温度変化をも抑えることができる。すなわち、図5に示すアンプ51の利得AVは、上記のように、
AV=a・I51〔倍〕
a:定数
で示されるが、このとき、
a=(1/2)β・RL
RL:負荷抵抗
であり、したがって、
AV=β・RL・I51/2 ・・・ (21)
である。
Further, when the gain AV of the
AV = a · I51 [times]
a: It is indicated by a constant.
a = (1/2) β · RL
RL: load resistance, therefore
AV = β ・ RL ・ I51 / 2 (21)
It is.
そして、(21)式における電流I51が制御電流ICTLとされるのであるから、(21)式は、
AV=β・RL・ICTL/2
=q/(KT)・RL・ICTL/2 ・・・ (22)
となる。したがって、負荷抵抗RLをIC内に形成すると、負荷抵抗RLが温度により変化するとともに、トランジスタが温度特性を持つので、利得AVは温度の影響を受けることになる。
Since the current I51 in the equation (21) is the control current ICTL, the equation (21) is
AV = β ・ RL ・ ICTL / 2
= Q / (KT) · RL · ICTL / 2 (22)
It becomes. Therefore, when the load resistance RL is formed in the IC, the load resistance RL changes with temperature, and the transistor has temperature characteristics. Therefore, the gain AV is affected by the temperature.
しかし、図3において、電圧V81はバンドギャップ電圧であって
V81=VBE81+N/β
VBE81:トランジスタQ81のベース・エミッタ間電圧
N :定数
で表され、このとき、定数Nは電圧V81の温度特性が無視できるように設定される。
However, in FIG. 3, the voltage V81 is a band gap voltage and V81 = VBE81 + N / β
VBE81: Base-emitter voltage of transistor Q81
N: represented by a constant, and at this time, the constant N is set so that the temperature characteristic of the voltage V81 can be ignored.
したがって、トランジスタQ81から取り出される定電流Isは、
Is=(V81−VBE81)/R81
=(N/β)/R81 ・・・ (23)
となる。
Therefore, the constant current Is taken from the transistor Q81 is
Is = (V81−VBE81) / R81
= (N / β) / R81 (23)
It becomes.
また、図6にも示すように、図5の差動アンプ51の利得AVは、VCTL=0のとき最大値Aとなるので、簡単のため、VCTL=0の場合で考えると、(11)式は、
log(ICTL)=log(IC66)
となり、
ICTL=IC66 ・・・ (24)
となる。そして、図3において、トランジスタQ66のコレクタ電流IC66は電流Isに等しい。したがって、(24)式は(23)式から
ICTL=Is
=(N/β)/R81 ・・・ (25)
となる。
Further, as shown in FIG. 6, the gain AV of the
log (ICTL) = log (IC66)
And
ICTL = IC66 (24)
It becomes. In FIG. 3, the collector current IC66 of the transistor Q66 is equal to the current Is. Therefore, equation (24) is derived from equation (23):
= (N / β) / R81 (25)
It becomes.
そこで、この(25)式を(22)式に代入すると、
AV=β・RL・ICTL/2 ・・・ (22)
=β・RL・((N/β)/R81)/2
=(N/2)・RL/R81
となる。
So, substituting this equation (25) into equation (22),
AV = β, RL, ICTL / 2 (22)
= Β · RL · ((N / β) / R81) / 2
= (N / 2) ・ RL / R81
It becomes.
つまり、差動アンプ51の利得AVは、温度に左右されない定数と、抵抗比RL/R81とにより決定されるとともに、その抵抗比RL/R81は温度の影響を受けることがない。そして、上記のように、制御電圧VCTLと制御電流ICTLとの変換特性も、温度の影響を受けることがない。
That is, the gain AV of the
したがって、図3の変換回路により制御電圧VCTLを制御電流ICTLに変換し、その制御電流ICTLにより例えば図5に示すような差動アンプ51の利得AVを制御する場合には、利得AVをそのデシベル値がリニアとなるように制御することができるとともに、その利得AVが温度の影響を受けることがない。また、ICの製造時、抵抗比RL/R81のばらつきは小さいので、IC化にともなうばらつきを抑えることもできる。
Therefore, when the control voltage VCTL is converted into the control current ICTL by the conversion circuit of FIG. 3 and the gain AV of the
なお、図7に示す可変利得回路を多段接続し、それらのトランジスタQ52〜Q55に、上述における制御電流ICTLを供給するとともに、図8におけるVCTL=0付近に対応する部分を使用しないようにすれば、図9に示す制御特性に近い特性を得ることもできる。 If the variable gain circuit shown in FIG. 7 is connected in multiple stages, the control current ICTL is supplied to the transistors Q52 to Q55, and the portion corresponding to the vicinity of VCTL = 0 in FIG. 8 is not used. A characteristic close to the control characteristic shown in FIG. 9 can also be obtained.
〔略語の一覧〕
A/D :Analog to Digital
AGC :Automatic Gain Control
IC :Integrated Circuit
IF :Intermediate Frequency
OFDM :Orthogonal Frequency Division Multiplex
PLL :Phase Locked Loop
VCO :Voltage Controlled Oscillator
オペアンプ:Operational Amplifier
[List of abbreviations]
A / D: Analog to Digital
AGC: Automatic Gain Control
IC: Integrated Circuit
IF: Intermediate Frequency
OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplex
PLL: Phase Locked Loop
VCO: Voltage Controlled Oscillator
Operational Amplifier: Operational Amplifier
61および63…オペアンプ、62および65…カレントミラー回路、ICTL…制御電流、VCTL…制御電圧 61 and 63 ... operational amplifiers, 62 and 65 ... current mirror circuit, ICTL ... control current, VCTL ... control voltage
Claims (7)
上記入力電流が供給される抵抗器と、
エミッタ接地の第1および第2のトランジスタと、
上記入力電流により上記抵抗器に生じた電圧と、上記第1のトランジスタのコレクタ電圧とを比較する電圧比較回路と
を有し、
上記電圧比較回路の出力を上記第1のトランジスタのベースに供給するとともに、上記第2のトランジスタのベースに供給して上記第2のトランジスタのコレクタから上記入力電圧に対して指数関数的に変化する出力電流を得る
ようにした電圧電流変換回路。 A conversion circuit that converts an input voltage into an input current proportional to the input voltage;
A resistor to which the input current is supplied;
Grounded first and second transistors;
A voltage comparison circuit for comparing a voltage generated in the resistor by the input current and a collector voltage of the first transistor;
The output of the voltage comparison circuit is supplied to the base of the first transistor, and is also supplied to the base of the second transistor to change exponentially with respect to the input voltage from the collector of the second transistor. A voltage-current converter circuit that obtains output current.
上記電圧比較回路がオペアンプにより構成され、
このオペアンプの入力端に流れるバイアス電流を補償する回路を
有する電圧電流変換回路。 The voltage-current converter circuit according to claim 1,
The voltage comparison circuit is composed of an operational amplifier,
A voltage-current converter circuit that has a circuit that compensates for the bias current flowing through the input terminal of this operational amplifier.
上記変換回路と上記抵抗器との間の電流ラインに温度補償回路が設けられ、
この温度補償回路により、上記入力電圧と上記出力電流との変換特性の温度補償を行う
ようにした電圧電流変換回路。 In the voltage-current converter circuit of Claim 1 or Claim 2,
A temperature compensation circuit is provided in the current line between the conversion circuit and the resistor,
A voltage-current conversion circuit configured to perform temperature compensation of conversion characteristics between the input voltage and the output current by the temperature compensation circuit.
AGC電圧を、これに比例したAGC電流に変換する変換回路と、
上記AGC電流が供給される抵抗器と、
エミッタ接地の第1および第2のトランジスタと、
上記AGC電流により上記抵抗器に生じた電圧と、上記第1のトランジスタのコレクタ電圧とを比較する電圧比較回路と
を有し、
上記電圧比較回路の出力を上記第1のトランジスタのベースに供給するとともに、上記第2のトランジスタのベースに供給して上記第2のトランジスタのコレクタから上記AGC電圧に対して指数関数的に変化する制御電流を取り出し、
この制御電流により上記可変利得アンプの利得を制御する
ようにしたAGC回路。 A variable gain amplifier whose gain varies linearly with respect to the control current;
A conversion circuit for converting the AGC voltage into an AGC current proportional to the AGC voltage;
A resistor to which the AGC current is supplied;
Grounded first and second transistors;
A voltage comparison circuit for comparing a voltage generated in the resistor by the AGC current and a collector voltage of the first transistor;
The output of the voltage comparison circuit is supplied to the base of the first transistor, and is also supplied to the base of the second transistor to change exponentially with respect to the AGC voltage from the collector of the second transistor. Take out the control current,
An AGC circuit that controls the gain of the variable gain amplifier by the control current.
AGC電圧を、これに比例したAGC電流に変換する変換回路と、
上記AGC電流が供給される抵抗器と、
エミッタ接地の第1および第2のトランジスタと、
上記AGC電流により上記抵抗器に生じた電圧と、上記第1のトランジスタのコレクタ電圧とを比較する電圧比較回路と
を有し、
上記電圧比較回路の出力を上記第1のトランジスタのベースに供給するとともに、上記第2のトランジスタのベースに供給して上記第2のトランジスタのコレクタから上記AGC電圧に対して指数関数的に変化する制御電流を取り出し、
この制御電流により上記可変アッテネータ回路の利得を制御する
ようにしたAGC回路。 A variable attenuator circuit whose gain varies inversely with the control current;
A conversion circuit for converting the AGC voltage into an AGC current proportional to the AGC voltage;
A resistor to which the AGC current is supplied;
Grounded first and second transistors;
A voltage comparison circuit for comparing a voltage generated in the resistor by the AGC current and a collector voltage of the first transistor;
The output of the voltage comparison circuit is supplied to the base of the first transistor, and is also supplied to the base of the second transistor to change exponentially with respect to the AGC voltage from the collector of the second transistor. Take out the control current,
An AGC circuit in which the gain of the variable attenuator circuit is controlled by this control current.
上記入力電流が供給される抵抗器と、
エミッタ接地の第1および第2のトランジスタと、
上記入力電流により上記抵抗器に生じた電圧と、上記第1のトランジスタのコレクタ電圧とを比較する電圧比較回路と
が1チップIC化され、
上記電圧比較回路の出力を上記第1のトランジスタのベースに供給するとともに、上記第2のトランジスタのベースに供給して上記第2のトランジスタのコレクタから上記入力電圧に対して指数関数的に変化する出力電流を得る
ようにした集積回路。 A conversion circuit that converts an input voltage into an input current proportional to the input voltage;
A resistor to which the input current is supplied;
Grounded first and second transistors;
A voltage comparison circuit that compares the voltage generated in the resistor by the input current with the collector voltage of the first transistor is formed into a one-chip IC.
The output of the voltage comparison circuit is supplied to the base of the first transistor, and is also supplied to the base of the second transistor to change exponentially with respect to the input voltage from the collector of the second transistor. An integrated circuit designed to obtain output current.
制御電流に対して利得がリニアに変化する可変利得アンプを有し、
上記入力電圧がAGC電圧とされ、
上記指数関数的に変化する出力電流を上記可変利得アンプにその制御電流として供給することによりAGCを行う
ようにした集積回路。 The integrated circuit of claim 6, wherein
A variable gain amplifier whose gain varies linearly with respect to the control current,
The input voltage is an AGC voltage,
An integrated circuit configured to perform AGC by supplying the output current varying exponentially as a control current to the variable gain amplifier.
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