JP2006067573A - 低雑音増幅器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 一定の入力抵抗を示し、また、入力信号が高い際には良好な線形性を、入力信号が低い際には良好なノイズパターンを示す低雑音増幅器を提供する。
【解決手段】 増幅器への入力のうち、第1の電圧信号を増幅する第1回路ブロックを備える。第1回路ブロックは、第1可変抵抗器手段によって第1電源電圧と結合された第1端子と、1つの抵抗器によって第2電源電圧と結合された第2端子を有する。第2端子は、この増幅器の出力端子に結合される。また、入力電圧信号は、第1回路ブロックの少なくとも1つのさらなる端子に印加される。この増幅器は、出力端子と、および第1回路ブロックの端子に結合されたフィードバックネットワークとを備える。また、第2電源電圧と第1回路ブロックの他の端子との間に配置され、第1可変抵抗器手段の値の変動を補償するよう適合させて、実質的に一定な入力抵抗を保証する第2回路手段(3)を備える。
【選択図】 図1
【解決手段】 増幅器への入力のうち、第1の電圧信号を増幅する第1回路ブロックを備える。第1回路ブロックは、第1可変抵抗器手段によって第1電源電圧と結合された第1端子と、1つの抵抗器によって第2電源電圧と結合された第2端子を有する。第2端子は、この増幅器の出力端子に結合される。また、入力電圧信号は、第1回路ブロックの少なくとも1つのさらなる端子に印加される。この増幅器は、出力端子と、および第1回路ブロックの端子に結合されたフィードバックネットワークとを備える。また、第2電源電圧と第1回路ブロックの他の端子との間に配置され、第1可変抵抗器手段の値の変動を補償するよう適合させて、実質的に一定な入力抵抗を保証する第2回路手段(3)を備える。
【選択図】 図1
Description
本発明は、低雑音増幅器に関する。
人工衛星を介した音声信号の送信および受信が制限を受けるか、その利用が可能でない
都市部では、信頼性を最大限にするために音声信号の送信および受信の該システムで用いる陸上中継器を設けなくてはならないことが公知である。このため、前述の送信および受信システムで用いる音声信号の増幅器としては、信号/雑音S/(N+I)比を劣化させずに−90dBm〜0dBmの広い音量範囲で音声信号を使用できなくてはならない。ここで、Sは入力信号の電力を、Nは雑音を、Iは干渉を示す。
都市部では、信頼性を最大限にするために音声信号の送信および受信の該システムで用いる陸上中継器を設けなくてはならないことが公知である。このため、前述の送信および受信システムで用いる音声信号の増幅器としては、信号/雑音S/(N+I)比を劣化させずに−90dBm〜0dBmの広い音量範囲で音声信号を使用できなくてはならない。ここで、Sは入力信号の電力を、Nは雑音を、Iは干渉を示す。
多段増幅器の場合、縦続段の飽和を避けるため、入力信号の電力が増加した場合にゲイ
ンを低下させることができなくてはならない。良好な信号/雑音比を保つために、入力信号が非常に低い場合は、増幅器は低雑音パターンを示し、入力信号が非常に高い場合は、増幅器は良好な線形性を示さねばならない。それによって良好な入力結合を維持し、定在波に起因する問題を回避する。
ンを低下させることができなくてはならない。良好な信号/雑音比を保つために、入力信号が非常に低い場合は、増幅器は低雑音パターンを示し、入力信号が非常に高い場合は、増幅器は良好な線形性を示さねばならない。それによって良好な入力結合を維持し、定在波に起因する問題を回避する。
この種の低雑音増幅器が、US6600371に示されている。この増幅器は、増幅器
への入力の電圧信号を電流に変換することのできる第1の回路ブロックと、第1のブロックから流入する電流を分割するよう適合させた第2の回路ブロックとを備える。第2回路ブロックは、第2の電圧信号によって制御され、第1および第2の回路ブロックは、増幅器に可変電圧ゲインを提供する。また、この増幅器は、第1の抵抗器、第2の抵抗器、およびフィードバックネットワークを備える。この第1抵抗器は、第2回路ブロックの第1出力端子および電源電圧に接続される。また、第2抵抗器は、第2回路ブロックの第1出力端子と第2出力端子との間で接続される。フィードバックネットワークは、第1端子と第1回路ブロックに結合される。また、第2出力端子は、低雑音増幅器の少なくとも1つの出力端子に結合される。低雑音増幅器は、良好な入力結合を可能とするが、ゲインが低下した場合に線形性の向上を補助しない。さらに、抵抗器間の比のため、ゲインの低下が制限される。
への入力の電圧信号を電流に変換することのできる第1の回路ブロックと、第1のブロックから流入する電流を分割するよう適合させた第2の回路ブロックとを備える。第2回路ブロックは、第2の電圧信号によって制御され、第1および第2の回路ブロックは、増幅器に可変電圧ゲインを提供する。また、この増幅器は、第1の抵抗器、第2の抵抗器、およびフィードバックネットワークを備える。この第1抵抗器は、第2回路ブロックの第1出力端子および電源電圧に接続される。また、第2抵抗器は、第2回路ブロックの第1出力端子と第2出力端子との間で接続される。フィードバックネットワークは、第1端子と第1回路ブロックに結合される。また、第2出力端子は、低雑音増幅器の少なくとも1つの出力端子に結合される。低雑音増幅器は、良好な入力結合を可能とするが、ゲインが低下した場合に線形性の向上を補助しない。さらに、抵抗器間の比のため、ゲインの低下が制限される。
前述した増幅器の回路のほかに、低騒音増幅器の別の回路構造では、第1の回路ブロッ
クと結合され、バイポーラトランジスタによって構成されたトランジスタを提供し、ゲインを低下するためにエミッタデジェネレーション抵抗器を変調する。この種の回路構造では、ゲインが低下すると入力の線形性が高まるが、入力結合は失われる。
クと結合され、バイポーラトランジスタによって構成されたトランジスタを提供し、ゲインを低下するためにエミッタデジェネレーション抵抗器を変調する。この種の回路構造では、ゲインが低下すると入力の線形性が高まるが、入力結合は失われる。
記述した従来技術の状況を鑑み、本発明の目的は、上述した数々の不都合を克服する低
雑音増幅器を提供することである。
雑音増幅器を提供することである。
本発明によると、その目的は、増幅器への入力のうち、第1の電圧信号を増幅できる少
なくとも1つの第1回路ブロックを備える低雑音増幅器によって達成される。この第1回路ブロックは、第1の可変抵抗器手段によって第1の電源電圧に結合された少なくとも1つの第1端子と、少なくとも1つの抵抗器によって第2の電源電圧に結合された少なくとも1つの第2端子とを有する。少なくとも1つの第2端子は、増幅器の少なくとも1つの出力端子に結合されており、入力電圧信号は、第1回路ブロックの少なくとも1つのさらなる端子に印加される。本発明の増幅器は、その少なくとも1つの出力端子と第1回路ブロックの少なくとも1つのさらなる端子とに結合されたフィードバックネットワークを備え、第1回路ブロックの第2電源電圧と少なくとも1つのさらなる端子との間に配置され、第1可変抵抗器手段の値の変動を補償してこの増幅器の入力抵抗が実質的に一定であることを確実にするよう適合させた第2回路手段を備えたことを特徴とする。
なくとも1つの第1回路ブロックを備える低雑音増幅器によって達成される。この第1回路ブロックは、第1の可変抵抗器手段によって第1の電源電圧に結合された少なくとも1つの第1端子と、少なくとも1つの抵抗器によって第2の電源電圧に結合された少なくとも1つの第2端子とを有する。少なくとも1つの第2端子は、増幅器の少なくとも1つの出力端子に結合されており、入力電圧信号は、第1回路ブロックの少なくとも1つのさらなる端子に印加される。本発明の増幅器は、その少なくとも1つの出力端子と第1回路ブロックの少なくとも1つのさらなる端子とに結合されたフィードバックネットワークを備え、第1回路ブロックの第2電源電圧と少なくとも1つのさらなる端子との間に配置され、第1可変抵抗器手段の値の変動を補償してこの増幅器の入力抵抗が実質的に一定であることを確実にするよう適合させた第2回路手段を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、一定の入力抵抗を示し、また、入力信号が高い際には良好な線形性を、入力信号が低い際には良好なノイズパターンを示す低雑音増幅器を製造することが可能である。
本発明の特徴および利点は、本発明の実施形態についての下記の詳細な記述によって明
確に示される。
確に示される。
図1を参照すると、低雑音増幅器の線図が示されており、この増幅器への入力のうちの
第1の電圧信号Vinを電流に変換できる第1の回路ブロック1を少なくとも1つ備える。第1回路ブロック1は、好ましくはバイポーラトランジスタまたはMOSトランジスタで構成され、第1の抵抗器REによって第1の電源電圧Veeに結合された第1の端子(npn型バイポーラトランジスタの場合にはエミッタ端子)と、第2抵抗器Rcによって第2電源電圧Vccと結合された第2端子(npn型バイポーラトランジスタの場合にはコレクタ端子)とを有する。第2端子は、バッファ4によって増幅器の出力端子に結合され、第1回路ブロックは、もう1つ別の端子IN(npn型バイポーラトランジスタの場合はベース端子)に印加された入力のうちの電圧信号Vinを増幅するように適合されている。この増幅器は、出力端子OUTおよび第1回路ブロック1の端子INに結合させたさらなる抵抗器RFと、第2電圧信号VAGCによって制御され、第1抵抗器REとともに可変抵抗器回路ブロックを形成するように適合された第1回路手段2を備える。また、第2回路手段3を備える。回路手段3は、第2の電源電圧Vccと第1回路ブロック1のもう1つ別の端子INとの間に配置され、第2の電圧信号VAGCによって制御され、上述した可変抵抗器回路ブロックRE、2の値の変動を補償するよう適合されており、増幅器の入力抵抗Rinが実質的に一定であることを確実にする。
第1の電圧信号Vinを電流に変換できる第1の回路ブロック1を少なくとも1つ備える。第1回路ブロック1は、好ましくはバイポーラトランジスタまたはMOSトランジスタで構成され、第1の抵抗器REによって第1の電源電圧Veeに結合された第1の端子(npn型バイポーラトランジスタの場合にはエミッタ端子)と、第2抵抗器Rcによって第2電源電圧Vccと結合された第2端子(npn型バイポーラトランジスタの場合にはコレクタ端子)とを有する。第2端子は、バッファ4によって増幅器の出力端子に結合され、第1回路ブロックは、もう1つ別の端子IN(npn型バイポーラトランジスタの場合はベース端子)に印加された入力のうちの電圧信号Vinを増幅するように適合されている。この増幅器は、出力端子OUTおよび第1回路ブロック1の端子INに結合させたさらなる抵抗器RFと、第2電圧信号VAGCによって制御され、第1抵抗器REとともに可変抵抗器回路ブロックを形成するように適合された第1回路手段2を備える。また、第2回路手段3を備える。回路手段3は、第2の電源電圧Vccと第1回路ブロック1のもう1つ別の端子INとの間に配置され、第2の電圧信号VAGCによって制御され、上述した可変抵抗器回路ブロックRE、2の値の変動を補償するよう適合されており、増幅器の入力抵抗Rinが実質的に一定であることを確実にする。
本発明の第1の実施形態による低雑音増幅器を実装した回路を図2に示す。回路ブロッ
ク1は、npn型バイポーラトランジスタQ1〜Q4によって形成された差動カスコード装置を備える。トランジスタQ1、Q3およびトランジスタQ2、Q4は、それぞれ共通コレクタ端子およびエミッタ端子を有する。トランジスタQ1およびQ2のエミッタ端子は、抵抗器REのリード線に接続され、また、Q1およびQ2の各端子は、電流発生器Iq1およびIq2に接続されている。一方、トランジスタQ3およびQ4のコレクタ端子は、それぞれ電源電圧Vccに接続された抵抗器Rcに接続され、Q3およびQ4のベース端子は、バイアス電圧発生器Vbに接続されている。第1回路手段2は、NMOSトランジスタM1およびコンデンサC1の第1の組と、NMOSトランジスタM2およびコンデンサC2の第2の組とで構成される。コンデンサC2は、トランジスタQ1とQ2のそれぞれのエミッタ端子の間に配置されている。トランジスタM1およびM2は、電圧信号VAGCによって動く。トランジスタM1およびM2は、トランジスタQ1およびQ2のエミッタ端子に接続されたエミッタデジェネレーション抵抗器の値を0(VAGC=VccでM1およびM2が短絡している場合)から値RE(VAGC=0でM1およびM2が開放されている場合)に変えるために用いられる。コンデンサC1およびC2は、電圧信号VAGCの値が0〜Vccの間である状態でトランジスタM1およびM2を三極管領域に保つために用いられる。
ク1は、npn型バイポーラトランジスタQ1〜Q4によって形成された差動カスコード装置を備える。トランジスタQ1、Q3およびトランジスタQ2、Q4は、それぞれ共通コレクタ端子およびエミッタ端子を有する。トランジスタQ1およびQ2のエミッタ端子は、抵抗器REのリード線に接続され、また、Q1およびQ2の各端子は、電流発生器Iq1およびIq2に接続されている。一方、トランジスタQ3およびQ4のコレクタ端子は、それぞれ電源電圧Vccに接続された抵抗器Rcに接続され、Q3およびQ4のベース端子は、バイアス電圧発生器Vbに接続されている。第1回路手段2は、NMOSトランジスタM1およびコンデンサC1の第1の組と、NMOSトランジスタM2およびコンデンサC2の第2の組とで構成される。コンデンサC2は、トランジスタQ1とQ2のそれぞれのエミッタ端子の間に配置されている。トランジスタM1およびM2は、電圧信号VAGCによって動く。トランジスタM1およびM2は、トランジスタQ1およびQ2のエミッタ端子に接続されたエミッタデジェネレーション抵抗器の値を0(VAGC=VccでM1およびM2が短絡している場合)から値RE(VAGC=0でM1およびM2が開放されている場合)に変えるために用いられる。コンデンサC1およびC2は、電圧信号VAGCの値が0〜Vccの間である状態でトランジスタM1およびM2を三極管領域に保つために用いられる。
増幅器は、2つのnpn型バイポーラトランジスタQ5およびQ6を備える。トランジ
スタQ3およびQ4のコレクタ端子にはQ5およびQ6のベース端子が接続され、電源電圧Vcc端子およびエミッタ端子にはQ5およびQ6のコレクタ端子が接続されている。増幅器の出力OUTPおよびOUTNを構成するQ5およびQ6は、抵抗器RFに等しい値の2つの抵抗器RF1およびRF2によって、トランジスタQ1およびQ2のベース端子に接続され、また、バイアス電流発生器に接続されている。
スタQ3およびQ4のコレクタ端子にはQ5およびQ6のベース端子が接続され、電源電圧Vcc端子およびエミッタ端子にはQ5およびQ6のコレクタ端子が接続されている。増幅器の出力OUTPおよびOUTNを構成するQ5およびQ6は、抵抗器RFに等しい値の2つの抵抗器RF1およびRF2によって、トランジスタQ1およびQ2のベース端子に接続され、また、バイアス電流発生器に接続されている。
第2回路手段3は、電源電圧VccとトランジスタQ2のベース端子との間で接続され
た一組PMOSトランジスタM3およびコンデンサC3を備え、また、電源電圧VccとトランジスタQ1のベース端子との間で接続されたもう1つの組のPMOSトランジスタM4およびC4を備える。増幅器の入力端子INPおよびINNとトランジスタM3およびM4のドレイン端子の間に別の2つの各コンデンサC3およびC4が配置されている。V(INP)−V(INN)で得られる入力電圧Vinは、入力端子INPおよびINN上に示される。トランジスタM3およびM4は、増幅器のゲインが低下した場合に入力インピーダンスを変化させるために用いられる。一方コンデンサC3およびC4は、直流からデカップリングするためだけでなく、三極管領域内のトランジスタM3およびM4をドレイン端子とソース端子の間の電圧Vdsが電圧信号VAGCがいかなる値であっても0に等しく保つためにも用いられる。
た一組PMOSトランジスタM3およびコンデンサC3を備え、また、電源電圧VccとトランジスタQ1のベース端子との間で接続されたもう1つの組のPMOSトランジスタM4およびC4を備える。増幅器の入力端子INPおよびINNとトランジスタM3およびM4のドレイン端子の間に別の2つの各コンデンサC3およびC4が配置されている。V(INP)−V(INN)で得られる入力電圧Vinは、入力端子INPおよびINN上に示される。トランジスタM3およびM4は、増幅器のゲインが低下した場合に入力インピーダンスを変化させるために用いられる。一方コンデンサC3およびC4は、直流からデカップリングするためだけでなく、三極管領域内のトランジスタM3およびM4をドレイン端子とソース端子の間の電圧Vdsが電圧信号VAGCがいかなる値であっても0に等しく保つためにも用いられる。
入力抵抗は、下記の式によって得られる。
ここで、パラメータKpは、PMOSトランジスタM3およびM4のゲート酸化物の層
の電荷の移動度と容量に依存し、パラメータ(W/L)3,4は、トランジスタM3とM4との形成比である。電圧VGS3,4は、トランジスタM3およびM4のゲート端子とソース端子との間の電圧であり、電圧VTは、PMOSトランジスタM3およびM4の熱電圧であり、
また、
である。ここで、gm1,2は、トランジスタQ1〜Q2の組のトランスコンダクタンスであり、パラメータKnは、M1およびM2のゲート酸化物の層の電荷の移動度と容量に依存する。電圧VGS,nは、トランジスタM1およびM2のゲート端子とソース端子の間の電圧であり、電圧VTは、NMOSトランジスタM1およびM2の熱電圧である。入力抵抗Rinの結合を得るために、入力信号Vinのソース抵抗である差動ソース抵抗とRinを等しくする必要がある。
の電荷の移動度と容量に依存し、パラメータ(W/L)3,4は、トランジスタM3とM4との形成比である。電圧VGS3,4は、トランジスタM3およびM4のゲート端子とソース端子との間の電圧であり、電圧VTは、PMOSトランジスタM3およびM4の熱電圧であり、
最大ゲインの状態、すなわちVAGC=Vccの場合に、この増幅器は、差動カスコー
ド段トランジスタQ1〜Q4とフォロワトランジスタQ5、Q6による。抵抗器RF1およびRF2は、フィードバックパラレル−パラレル構成を形成する。この方法で、入力インピーダンスはよく制御され、低ノイズパターンが得られる。
ド段トランジスタQ1〜Q4とフォロワトランジスタQ5、Q6による。抵抗器RF1およびRF2は、フィードバックパラレル−パラレル構成を形成する。この方法で、入力インピーダンスはよく制御され、低ノイズパターンが得られる。
トランジスタQ1およびQ2の安定したバイアス電流によって、結果としてゲインAv
は、ポリシリコン製の抵抗器(RF1およびRF2)とエミッタ領域との間の比率で得られる。これは、最大ゲイン構成では、入力インピーダンスへの許容範囲が約+/−20%であり、そのため−15dBより高いリターンロスの獲得が可能であることを意味する。
は、ポリシリコン製の抵抗器(RF1およびRF2)とエミッタ領域との間の比率で得られる。これは、最大ゲイン構成では、入力インピーダンスへの許容範囲が約+/−20%であり、そのため−15dBより高いリターンロスの獲得が可能であることを意味する。
高周波における幾分の寄与は除外するとして、ノイズパターンFは、
である。ここで、抵抗rb1,2はトランジスタQ1およびQ2のベース抵抗であり、抵抗Rsは、ソース抵抗であり、パラメータβFは、トランジスタQ1およびQ2の電流ゲインである。入力線形性は、2VTによって得られる。
入力結合を考慮すると、この状態では、フィードバックは無効となり、入力インピーダ
ンスは、入力端子にパラレルに接続されたPMOSトランジスタM3およびM4によって三極管領域に固定される。その結果、
となる。
ンスは、入力端子にパラレルに接続されたPMOSトランジスタM3およびM4によって三極管領域に固定される。その結果、
トランジスタM3およびM4の比(W/L)を適切に選択することで、リターンロスお
よび最小ゲインを良好に保つことが可能となる。最小ゲインでの増幅器を使用して、入力抵抗への許容範囲30%を獲得することができ、そのため−15dBのリターンロスの獲得が可能となる。
よび最小ゲインを良好に保つことが可能となる。最小ゲインでの増幅器を使用して、入力抵抗への許容範囲30%を獲得することができ、そのため−15dBのリターンロスの獲得が可能となる。
本発明の第1の実施形態の変形形態による増幅器を実装した別の回路を図3に示す。図
3の増幅器は、図2の増幅器とは、他の2つのnpn型バイポーラトランジスタQ7およびQ8が存在する点で異なる。トランジスタQ7およびQ8は、トランジスタQ3およびQ4に接続されたエミッタ端子と、電源電圧Vccに接続されたコレクタ端子と、および電圧Vbに接続されたベース端子とを有する。
3の増幅器は、図2の増幅器とは、他の2つのnpn型バイポーラトランジスタQ7およびQ8が存在する点で異なる。トランジスタQ7およびQ8は、トランジスタQ3およびQ4に接続されたエミッタ端子と、電源電圧Vccに接続されたコレクタ端子と、および電圧Vbに接続されたベース端子とを有する。
本発明の第1の実施形態の別の変形形態による増幅器を実装したさらなる回路を図4に
示す。図4の増幅器は、図3の増幅器とは異なる。これは、直列の2つの抵抗器Rc1およびRc2によって抵抗器Rcが構成され、トランジスタQ7およびQ8のコレクタ端子が抵抗器Rc1およびRc2の共通端子で接続されているためである。この方法では、Rc=Rc1+Rc2ならば、
となる。
示す。図4の増幅器は、図3の増幅器とは異なる。これは、直列の2つの抵抗器Rc1およびRc2によって抵抗器Rcが構成され、トランジスタQ7およびQ8のコレクタ端子が抵抗器Rc1およびRc2の共通端子で接続されているためである。この方法では、Rc=Rc1+Rc2ならば、
本発明の第2実施形態による増幅器を実装した別の回路を図5に示す。回路ブロック1
は、npn型バイポーラトランジスタQ11〜Q12によって形成された差動カスコード装置を備える。トランジスタQ11、Q12は、それぞれに共通コレクタ端子およびエミッタ端子を有する。トランジスタQ11のエミッタ端子は、電圧Veeに順に接続された抵抗器REに接続されている。一方、トランジスタQ12のコレクタ端子は、電源電圧Vccに接続された抵抗器Rcに接続されている。第1回路手段2は、NMOSトランジスタM11およびトランジスタQ11のエミッタ端子と電源電圧Veeの間に配置されたコンデンサC11の組で構成される。トランジスタM11は、電圧VAGCによって制御される。トランジスタM11は、トランジスタQ11のエミッタ端子に接続されたデジェネレーション抵抗の値を0(VAGC=VccでM11が短絡の場合)から値RE(VAGC=0でM11が開放されている場合)に変化させるために用いられる。コンデンサC11は、電圧VAGCの値が0からVccの間である状態で三極管領域内にトランジスタM11を保つために用いられる。
は、npn型バイポーラトランジスタQ11〜Q12によって形成された差動カスコード装置を備える。トランジスタQ11、Q12は、それぞれに共通コレクタ端子およびエミッタ端子を有する。トランジスタQ11のエミッタ端子は、電圧Veeに順に接続された抵抗器REに接続されている。一方、トランジスタQ12のコレクタ端子は、電源電圧Vccに接続された抵抗器Rcに接続されている。第1回路手段2は、NMOSトランジスタM11およびトランジスタQ11のエミッタ端子と電源電圧Veeの間に配置されたコンデンサC11の組で構成される。トランジスタM11は、電圧VAGCによって制御される。トランジスタM11は、トランジスタQ11のエミッタ端子に接続されたデジェネレーション抵抗の値を0(VAGC=VccでM11が短絡の場合)から値RE(VAGC=0でM11が開放されている場合)に変化させるために用いられる。コンデンサC11は、電圧VAGCの値が0からVccの間である状態で三極管領域内にトランジスタM11を保つために用いられる。
図5の増幅器は、バイポーラnpn型トランジスタQ55を備える。Q55のベース端子は、トランジスタQ12のコレクタ端子に接続され、Q55のコレクタ端子は、電源電圧VccおよびQ11のエミッタ端子に接続されている。また、Q55は、増幅器の出力OUTを構成し、抵抗器RFによってトランジスタQ11のベース端子に接続され、またバイアス電流発生器に接続されている。
第2回路手段3は、PMOSトランジスタM33およびコンデンサC33の組を備え、
C33は、電源電圧VccとトランジスタQ11のベース端子の間で接続されている。増幅器の入力端子INとトランジスタM33のドレイン端子の間にもう1つのコンデンサC33が配置される。トランジスタM33は、増幅器のゲインが減衰した場合に、入力インピーダンスを変化させるために用いられる。一方、2つのコンデンサC33は、直流電流からデカップリングするためだけでなく、三極管領域で電圧VAGCの値がどのようであってもドレイン端子とソース端子の間の電圧Vdsが0に等しいようにトランジスタM33を保つために用いられる。
C33は、電源電圧VccとトランジスタQ11のベース端子の間で接続されている。増幅器の入力端子INとトランジスタM33のドレイン端子の間にもう1つのコンデンサC33が配置される。トランジスタM33は、増幅器のゲインが減衰した場合に、入力インピーダンスを変化させるために用いられる。一方、2つのコンデンサC33は、直流電流からデカップリングするためだけでなく、三極管領域で電圧VAGCの値がどのようであってもドレイン端子とソース端子の間の電圧Vdsが0に等しいようにトランジスタM33を保つために用いられる。
本発明の第2実施形態の変形形態による増幅器を実装したさらなる回路(もう1つの)
を図6に示す。図6の増幅器は、図5のそれとは異なる。それは、直列の2つの抵抗器Rc1およびRc2によって抵抗器Rcが構成されていること、また、トランジスタQ77が存在することによる。Q77のコレクタ端子は、抵抗器Rc1およびRc2に共通端子に接続され、ベース端子は、バイアス電圧Vbに接続され、エミッタ端子は、トランジスタQ12のエミッタ端子に接続されている。
を図6に示す。図6の増幅器は、図5のそれとは異なる。それは、直列の2つの抵抗器Rc1およびRc2によって抵抗器Rcが構成されていること、また、トランジスタQ77が存在することによる。Q77のコレクタ端子は、抵抗器Rc1およびRc2に共通端子に接続され、ベース端子は、バイアス電圧Vbに接続され、エミッタ端子は、トランジスタQ12のエミッタ端子に接続されている。
図4の回路について実行したシミュレーションから、値をKp=2.35*10−5、
VT,p=0.6V、および(W/L)3,4=130/0.35、RF=1500Ohmとすると、出力と入力との間の信号ゲインS21が得られる。図7に見られるようにS21は、3Vから0Vまで変動し得る電圧VAGCの区間では26dB〜−12dBまで変動し得る。
VT,p=0.6V、および(W/L)3,4=130/0.35、RF=1500Ohmとすると、出力と入力との間の信号ゲインS21が得られる。図7に見られるようにS21は、3Vから0Vまで変動し得る電圧VAGCの区間では26dB〜−12dBまで変動し得る。
電圧VAGCの変動時の抵抗Rin1、Rin2およびRinのグラフを図8に示す。入力抵抗Rinを実質的に一定な値100Ohmの前後に保つ。
電圧VAGCの0〜3Vまでの変動に対するリターンロスS11をデシベルで表したグ
ラフを図9に示す。S11は、ほぼ−14dB〜−29dBまで変動する。
ラフを図9に示す。S11は、ほぼ−14dB〜−29dBまで変動する。
3次IIP3のインターセプトのグラフを図10に示す。これは、入力(インプットイ
ンターセプトポイント3)を参照した3次高調波のインターセプトであり、dBmで表され、最大ゲインVAGC=Vccの際のdBmで表した入力電力Pinの関数で示される。インターセプトポイントIP3=−9.0766である。
ンターセプトポイント3)を参照した3次高調波のインターセプトであり、dBmで表され、最大ゲインVAGC=Vccの際のdBmで表した入力電力Pinの関数で示される。インターセプトポイントIP3=−9.0766である。
ノイズパターンFをデシベルで表したグラフを図11に最大ゲインVAGC=Vcc.
の場合の周波数freqの関数で示す。
の場合の周波数freqの関数で示す。
図12および図13は、3次IIP3のインターセプトのグラフと、最小ゲインVAG
C=0の際のノイズパターンFのグラフである。IP3=13.2946である。
C=0の際のノイズパターンFのグラフである。IP3=13.2946である。
Claims (13)
- 低雑音増幅器であって、前記増幅器への入力の第1の電圧信号(Vin、V(INP)
−V(INN))を増幅することができる少なくとも1つの第1回路ブロック(1、Q1〜Q4、Q11〜Q12)を備え、前記第1回路ブロック(1、Q1〜Q4、Q11〜Q12)は、第1可変抵抗器手段(RE、2)によって第1電源電圧(Vee)に結合させた少なくとも1つの第1端子と、少なくとも1つの抵抗器(Rc、Rc1、Rc2)によって第2電源電圧(Vcc)と結合された少なくとも1つの第2端子とを有し、前記少なくとも1つの第2端子は、増幅器の少なくとも1つの出力端子(OUT、OUTP−OUTN)に結合されており、前記入力電圧信号(Vin、V(INP)−V(INN))は、増幅器の前記第1回路ブロックの少なくとも1つのさらなる端子(IN、INP−INN)に印加され、前記増幅器は、前記少なくとも1つの出力端子(OUT、OUTP−OUTN)および第1回路ブロックの前記少なくとも1つのさらなる端子(IN、INP−INN)に結合されたフィードバックネットワーク(RF、RF1、RF2)を備え、
前記第2電源電圧(Vcc)と第1回路ブロックの前記少なくとも1つのさらなる端子(IN、INP−INN)との間に配置され、前記第1可変抵抗器手段(RE、2)の値の変動を補償するよう適合され、前記増幅器の実質的に一定の入力抵抗(Rin)を保証する第2回路手段(3)を備えることを特徴とする低雑音増幅器。 - 前記第1可変抵抗器手段(RE、2)は、さらなる電圧信号(VAGC)によって制御
されること、および前記第2回路手段(3)は、同一の電圧信号(VAGC)によって制御されることを特徴とする請求項1に記載の増幅器。 - 前記可変抵抗器手段(RE、2)は、少なくとも1つの抵抗器(RE)および前記抵抗
器(RE)の端部に接続させた駆動不可能端子を有する少なくとも1つのトランジスタ(M1、M2、M11)を備え、前記トランジスタは、前記もう1つの電圧信号(VAGC)によって駆動されることを特徴とする請求項2に記載の増幅器。 - 前記少なくとも1つのトランジスタ(M1、M2、M11)はMOSトランジスタであ
ること、および、前記第1可変抵抗器手段(RE、2)は、前記トランジスタ(M1、M2、M11)を三極管領域で動作させるよう適合された少なくとも1つのコンデンサ(C1、C2、C11)を備えることを特徴とする請求項3に記載の増幅器。 - 前記第2回路手段(3)は、前記のさらなる電圧信号(VAGC)によって駆動される
少なくとも1つのトランジスタ(M3、M4、M33)を備えることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の増幅器。 - 前記第2回路手段(3)の前記少なくとも1つのトランジスタ(M3、M4、M33)
は、MOSトランジスタであること、および前記第2回路手段(3)は、前記トランジスタ(M3、M4、M33)が三極管領域で動作するよう適合された少なくとも1つのコンデンサ(C3、C4、C33)を備えることを特徴とする請求項5に記載の増幅器。 - 前記第2回路手段(3)の少なくとも1つのトランジスタ(M3、M4、M33)はP
MOSトランジスタであること、および前記第1可変抵抗器手段(RE、2)の少なくとも1つのトランジスタ(M1、M2、M11)は、NMOSトランジスタであることを特徴とする請求項5に記載の増幅器。 - 前記フィードバックネットワーク(RF、RF1、RF2)は、少なくとも1つの抵抗
器を備えることを特徴とする請求項1に記載の増幅器。 - 第1回路ブロック(1、Q1〜Q4.Q11〜Q12)の前記少なくとも1つの第2端
子と増幅器の前記出力端子(OUT、OUTP−OTUN)との間に配置されたバッファ(4)を備えることを特徴とする請求項1に記載の増幅器。 - 前記第1回路ブロック(Q1〜Q4)において、差動カスコード構成に準じて配置され
た4つのトランジスタを備え、この差動カスコード構成は、第1トランジスタ(Q1)および第2トランジスタ(Q2)が1つの差動段に準じて配置され、第3トランジスタ(Q3)および第4トランジスタ(Q4)が前記第1トランジスタ(Q1)および第2トランジスタ(Q2)に接続されて前記差動カスコード構成を成し、前記第1回路ブロックは、前記第1トランジスタ(Q1)および前記第2トランジスタ(Q2)の2つの駆動不可能な端子と一致する2つの第1端子と、前記第3トランジスタ(Q3)および第4トランジスタ(Q4)の駆動不可能な端子と一致する2つの第2端子と、ならびに、前記第1トランジスタ(Q1)および第2トランジスタ(Q2)の駆動可能な端子と一致する2つのさらなる端子と、を有し、前記増幅器は、2つの入力端子および2つの出力端子を有することを特徴とする先行請求項のいずれか1項に記載の増幅器。 - 第1抵抗器(Rc1)および第2抵抗器(Rc2)の組を2つ備え、この抵抗器の組は、第1回路ブロックの前記2つの第2端子に接続され、さらに2つのトランジスタ(Q7、Q8)が、前記第3トランジスタ(Q3)および前記第4トランジスタ(Q4)の駆動不可能な端子に接続され、それらとともに2つの差動段を成す2つの駆動不可能な端子を有し、前記さらなる2つのトランジスタの他の2つの駆動不可能な端子は、前記2組の抵抗器の共通端子に接続されたことを特徴とする請求項10に記載の増幅器。
- 前記第1回路ブロック(1)は、カスコード構成で接続された2つのトランジスタ(Q
11、Q12)を備え、前記2つのトランジスタの第1トランジスタ(Q11)は、増幅器の入力端子と結合した入力端子を有し、前記第1回路ブロックは、前記2つのトランジスタの第1トランジスタ(Q11)の駆動不可能な端子と一致する第1端子と、前記2つのトランジスタの第2トランジスタ(Q12)の駆動不可能な端子と一致する第2端子と、および前記第1トランジスタ(Q11)の駆動可能な端子と一致するさらにもう1つの端子と、を有し、前記増幅器は、入力端子および出力端子を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の増幅器。 - 第1回路ブロックの第2端子に接続された一組の第1抵抗器(Rc1)および第2抵抗
器(Rc2)を備えること、もう1つのトランジスタ(Q77)が、前記第2のトランジスタ(Q12)の駆動不可能な端子に接続される駆動不可能な端子を有して差動段を成し、前記もう1つのトランジスタの駆動不可能な端子は、前記一組の抵抗器の共通端子に接続されることを特徴とする請求項12に記載の増幅器。
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