JP2006279963A - 可変利得モードを持つ低雑音増幅器及び差動増幅器 - Google Patents
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Abstract
【課題】低雑音増幅器(LNA:Low Noise Amplifier)、特に利得を可変することができる低雑音増幅器を提供する。
【解決手段】可変利得低雑音増幅器は、入力信号を選択的に増幅部に伝達する第1選択セル、第2選択セル及び第3選択セルを含み、前記入力信号の大きさによって前記第1ないし第3選択セルの内の何れか一つを選択する選択部及び前記第1選択セルから印加された信号を第1利得モードで増幅して出力する第1増幅セル、前記第2選択セルから印加された信号を第2利得モードで増幅して出力する第2増幅セル、前記第3選択セルから印加された信号を第3利得モードで増幅して出力する第3増幅セルを含む増幅部を含む。
【選択図】図3
【解決手段】可変利得低雑音増幅器は、入力信号を選択的に増幅部に伝達する第1選択セル、第2選択セル及び第3選択セルを含み、前記入力信号の大きさによって前記第1ないし第3選択セルの内の何れか一つを選択する選択部及び前記第1選択セルから印加された信号を第1利得モードで増幅して出力する第1増幅セル、前記第2選択セルから印加された信号を第2利得モードで増幅して出力する第2増幅セル、前記第3選択セルから印加された信号を第3利得モードで増幅して出力する第3増幅セルを含む増幅部を含む。
【選択図】図3
Description
本発明は低雑音増幅器(LNA:Low Noise Amplifier)に関し、より詳しくは利得を可変することができる低雑音増幅器に関する。
携帯電話機、テレビジョン受像機など無線器機の受信において、初段は通常、受信信号を増幅する増幅器で構成される。
このような増幅器は信号がとても小さい時には低雑音及び高利得特性を持つ増幅動作が要求されるが、信号が比較的大きい場合には線形特性が要求される。
したがって、無線周波数受信装置において、増幅器は入力信号レベルによって二つ以上の増幅モードを具備して、その内の一つを選択するようにすることが必要である。
従来の低雑音増幅器として、特許文献1では低利得状態及び高利得状態をスイッチングすることができる低雑音増幅器を開示している。
図1は特許文献1に開示された低雑音増幅器を示す回路図である。
図1に示すように、低雑音増幅器は高利得状態で動作するエミッタ共通型(common emitter type)第1NPNトランジスタBN1、低利得状態で動作するベース共通型(common base)第2NPNトランジスタBN2、第2NPNトランジスタBN2にバイアス電流を提供するための第3NPNトランジスタBN3及び抵抗R1で構成される。
すなわち、第1NPNトランジスタBN1のコレクタ(collector)は低雑音増幅器の出力端Poutと接続されて、ベースは低雑音増幅器の入力端Pin及び第1バイアス入力端Bias1と接続されて、エミッタは接地される。
第1バイアス入力端Bias1及び第1NPNトランジスタBN1の間には抵抗R1が接続される。
第2NPNトランジスタBN2のコレクタは低雑音増幅器の出力端Poutに接続されて、ベースは第2バイアス入力端Bias2と接続されて、エミッタは低雑音増幅器の入力端Pin及び第3NPNトランジスタBN3のコレクタと接続される。
第3NPNトランジスタBN3のベースは第3バイアス入力端Bias3と接続されて、エミッタは接地される。
以下、図1を参照して従来の低雑音増幅器の動作を説明する。
高利得状態では第1バイアス入力端Bias1はハイ(high)レベルになって、第2及び第3バイアス入力端Bias2、Bias3はロー(low)レベルになる。
したがって高利得状態で、エミッタ共通型第1NPNトランジスタBN1は活性化されて高い利得の増幅動作を遂行する。この場合、第2及び第3NPNトランジスタBN2、BN3はオフにされる。
低利得状態では第2及び第3バイアスBias2、Bias3はハイ(high)になって、第1バイアスBias1はロー(low)になる。
したがって、低利得状態ではベース共通型第2NPNトランジスタBN2及び第3NPNトランジスタBN3が活性化されて低い利得の増幅動作を遂行する。この場合、第1NPNトランジスタBN1はオフになる。
図1に示す低雑音増幅器は高利得状態及び低利得状態を選択して、受信信号の強度によって高い利得の増幅動作または低い利得の増幅動作を遂行する。
しかし、図1に示す低雑音増幅器は高利得状態で使われるエミッタ共通型第1NPNトランジスタBN1と低利得状態で使われるベース共通型第2NPNトランジスタBN2の入力端すなわち、エミッタ共通型第1NPNトランジスタBN1のベースとベース共通型第2NPNトランジスタBN2のエミッタが直接接続されることで、各利得状態で動作する回路はお互いに負荷として影響を及ぼすようになる。
すなわち、低雑音増幅器が高利得状態で動作する場合、低利得状態で使われるベース共通型第2NPNトランジスタBN2のエミッタ端子のキャパシタンスが高利得回路の負荷に作用して高利得状態の利得、整合及び雑音特性などの性能に良くない影響を及ぼすようになって、低雑音増幅器の性能を低下させる。
また、低利得状態で動作する時は高利得状態で使われるエミッタ共通型第1NPNトランジスタBN1のベース端子のキャパシタンスが高利得状態と同じく低利得状態の性能を低下させる。
これは特に二つのモードの入力端子のインピーダンスレベルが実質的に同じ位においてお互いの負荷に作用するからである。
そこで、本発明の目的は、少なくとも従来技術の問題や不都合な点を解決することにある。
本発明の目的は受信信号の大きさによって3個の増幅モードで動作する低雑音増幅器を提供することにある。
本発明の他の目的は線形性が増加された低雑音増幅器を提供することにある。
本発明のまた他の目的は受信信号の大きさによって低電力消費を持つ低雑音増幅器を提供することにある。
本発明による可変利得モードを持つ低雑音増幅器は入力信号を選択的に増幅部に伝達する第1選択セル、第2選択セル及び第3選択セルを含み、前記入力信号の大きさによって前記第1ないし第3選択セルの内の何れか一つを選択する選択部と、前記第1選択セルから印加された信号を第1利得モードで増幅して出力する第1増幅セル、前記第2選択セルから印加された信号を第2利得モードで増幅して出力する第2増幅セル、前記第3選択セルから印加された信号を第3利得モードで増幅して出力する第3増幅セルを含む増幅部とを含む。
ここで、前記選択部は前記第1ないし第3増幅セルの内の何れか一つにバイアスを印加して増幅動作を活性化させることが望ましい。
ここで、前記第1選択セルは前記第1増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第1バイアス手段を含み、前記第2選択セルは前記第2増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第2バイアス手段を含み、前記第3選択セルはオン−オフが可能なスイッチング手段を含むことが望ましい。
ここで、前記第1及び第2バイアス手段それぞれの第1端子は第1及び第2増幅セルに繋がれて、第2端子はバイアス端子に繋がれて、第3端子は接地で繋がれることが望ましい。
ここで、前記第1増幅セルは第1、第2及び第3端子を含み、前記第3端子に印加される電圧に比例して前記第1端子から前記第2端子で流れる電流の量が制御される第1増幅素子と、前記第2端子に繋がれる第1負荷端を含み、前記第2増幅セルは第4、第5及び第6端子を含み、前記第6端子に印加される電圧に比例して前記第4端子から前記第5端子で流れる電流の量が制御される第2増幅素子と、前記第5端子に繋がれる第2負荷端を含み、前記第3増幅セルは第3負荷端を含むことが望ましい。
ここで、前記第1及び第2増幅素子の周波数特性を向上させるように、前記第1及び第2増幅素子の出力端にトランジスタがさらに含まれることが望ましい。
ここで、前記トランジスタの主電流方向の一端は前記第1増幅セル及び第2増幅セルの出力端と繋がれて、前記トランジスタの主電流方向の他端は前記第3増幅セルの出力端と前記可変利得モードを持つ低雑音増幅器の出力端連結されることが望ましい。
ここで、出力部は第3トランジスタ及び第2インダクタを含み、前記第3トランジスタのソースは前記増幅部の第1増幅セルの出力端子及び第2増幅セルの出力端子と繋がれて、ドレインは第2インダクタ及び第3増幅セルの出力端子と繋がれて出力端を構成することが望ましい。
本発明の一実施形態による可変利得モードを持つ差動増幅器は第1入力信号を選択的に増幅部に伝達する第1選択セル、第2選択セル及び第3選択セルを含み、前記第1入力信号の大きさによって前記第1ないし第3選択セルの内の何れか一つを選択する第1選択部と、第2入力信号を選択的に増幅部に伝達する第4選択セル、第5選択セル及び第6選択セルを含み、前記第2入力信号の大きさによって前記第4ないし第6選択セルの内の何れか一つを選択する第2選択部と、前記第1選択セルから印加された信号を第1利得モードで増幅して出力する第1増幅セル、前記第2選択セルから印加された信号を第2利得モードで増幅して出力する第2増幅セル、前記第3選択セルから印加された信号を第3利得モードで増幅して出力する第3増幅セルを含む第1増幅部と、前記第4選択セルから印加された信号を第4利得モードで増幅して出力する第4増幅セル、前記第5選択セルから印加された信号を第5利得モードで増幅して出力する第5増幅セル、前記第6選択セルから印加された信号を第6利得モードで増幅して出力する第6増幅セルを含む第2増幅部とを含む。
ここで、前記第1選択部は前記第1ないし第3増幅セルの内の何れか一つにバイアスを印加して増幅動作を活性化させて、前記第2選択部は前記第4ないし第6増幅セルの内の何れか一つにバイアスを印加して増幅動作を活性化させることが望ましい。
ここで、前記第1選択セルは前記第1増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第1バイアス手段を含み、前記第2選択セルは前記第2増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第2バイアス手段を含み、前記第3選択セルはオン−オフが可能なスイッチング手段を含み、前記第4選択セルは前記第4増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第4バイアス手段を含み、前記第5選択セルは前記第5増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第5バイアス手段を含み、前記第6選択セルはオン−オフが可能なスイッチング手段を含むことが望ましい。
本発明の望ましい実施形態では本発明による可変利得低雑音増幅器はMOSFET(metal-oxide semiconductor field effect transistor:金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)増幅素子を活用する。
増幅素子はゲート、ソース、及びドレインを備える。
MOSFETはゲートに印加される電圧の大きさ及び極性によって、ソースからドレインにまたはその逆に流れる電流の量及び方向が決まる特性がある。
MOSFETはゲートに印加される電圧の大きさ及び極性によって、ソースからドレインにまたはその逆に流れる電流の量及び方向が決まる特性がある。
このような増幅素子ではバイポーラー接合トランジスタ(BJT)、接合電界効果トランジスタ(JFET)、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)及び金属半導体電界効果トランジスタ(MESFET)などがある。
上述した増幅素子の内でも以下の説明ではMOSFETを中心に説明する。
しかし、本発明はMOSFETだけでなく相補的に動作するすべての素子に適用することができる。
しかし、本発明はMOSFETだけでなく相補的に動作するすべての素子に適用することができる。
したがって、本明細書ではMOSFETを中心に説明するが、本発明の概念と範囲がMOSFETに限定されるのではない。
その他実施形態の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明は受信信号の大きさによって3個の増幅モードで変換して低雑音増幅器の利得範囲を大きくするのにその効果がある。
また、本発明は利得範囲によって可変的に増幅モードが選択されるようになるので線形性が増加するのにその効果がある。
また、本発明は受信信号の大きさによって3個の増幅モードで変換するように選択的に増幅が行われるによって低電力消費を実現するのにその効果がある。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態をより詳しく説明する。
図2Aは本発明による可変利得低雑音増幅器(LNA)回路のブロック図である。
図2Aに示すように、可変利得低雑音増幅器は選択部210、増幅部220及び出力部230を含む。
選択部210は第1選択セル211、第2選択セル212及び第3選択セル213を含む。選択部210は、入力端(Input)の入力信号の増幅および入力信号の出力端(Output)への出力において、増幅しようとする利得によって第1選択セル211、第2選択セル212及び第3選択セル213の内何れか一つを選択するための回路部である。
すなわち、高い利得(high−gain)が要求される入力信号の場合には第1選択セル211が選択されるように制御されて、中間利得(mid−gain)が要求される入力信号の場合には第2選択セル212が選択されるように制御されて、低い利得(low−gain)が要求される入力信号の場合には第3選択セル213が選択されるように制御される。
増幅部220は第1増幅セル221、第2増幅セル222及び第3増幅セル223を含み、上述した選択部210の選択セル(211、212または213)によって第1増幅セル221、第2増幅セル222及び第3増幅セル223の内の何れか一つが活性化されて増幅動作が成り立つ。
すなわち、不必要な電力を消費せずに比較的広い範囲の利得帯域を確保することができるように高い利得を持つ領域、中間利得を持つ領域及び低い利得を持つ領域に区別されて動作するようにする。
ここで、第1増幅セル221と第2増幅セル222によって増幅される出力信号と入力端(Input)の入力信号間干渉の影響を減らして、第1増幅セル221と第2増幅セル222に含まれた増幅素子(MOSトランジスタ)の周波数選択を向上させるように増幅素子の出力端にMOSトランジスタを連結して構成した出力部230を追加することも可能である。
このような構成によれば、選択部210によって選別的に増幅セルを選択するようになって低雑音を実現することができ、消費電力を減少させることができ、出力部230が入力端(Input)と出力端(Output)信号がお互いにカップルリング(Coupling)されることを遮断して安定度(Stability)を向上させることができる。
また、利得が異なる3個の帯域に利得範囲を広げることができ、3個のブロックで利得が低いブロックにいくほど線形性が増加される。受信信号が小さい場合、高い利得では低い線形性を示し、受信信号が大きい場合、低い利得では高い線形性を示しながら低雑音増幅器は動作する。
したがって低雑音増幅器の線形性を向上させる結果をもたらす。
また、利得範囲が大きいので、大きい信号が入って来る時その信号の大きさを減らして次の段に渡してやるようになって、低雑音増幅器以後のブロックの線形性を増加することができる。
また、利得範囲が大きいので、大きい信号が入って来る時その信号の大きさを減らして次の段に渡してやるようになって、低雑音増幅器以後のブロックの線形性を増加することができる。
図2Bは本発明の実施形態による可変利得差動低雑音増幅器回路のブロック図である。
図2Bに示すように、可変利得差動低雑音増幅器は選択部210a,210b、増幅部220a,220b及び出力部230a,230bを含む。
選択部210aは第1a選択セル211a、第2a選択セル212a及び第3a選択セル213aを含み、正の差動入力端の差動入力信号(IN+)と正の差動出力信号(OUT+)により増幅部220aの増幅セル221a,222a,223aの内何れか一つの増幅セルを選択するようにする。
また、差動動作を遂行するための選択部210bは第1b選択セル211b、第2b選択セル212b及び第3b選択セル213bを含み、負の差動入力端の差動入力信号(IN−)と負の差動出力信号(OUT−)により増幅部220bの増幅セル221b,222b,223bの内何れか一つの増幅セルを選択するようにする。
すなわち、高い利得(high−gain)で増幅が要求される入力信号の場合には第1a及び第1b選択セル211a,211bが選択されるように制御されて、中間利得(mid−gain)で増幅が要求される入力信号の場合には第2a及び第2b選択セル212a,212bが選択されるように制御されて、低い利得(low−gain)で増幅が要求される入力信号の場合には第3a及び第3b選択セル213a,213bが選択されるように制御される。
増幅部220aは第1a増幅セル221a、第2a増幅セル222a及び第3a増幅セル223aを含み、選択部210aの選択によって第1a増幅セル221a、第2a増幅セル222a及び第3a増幅セル223aの内何れか一つが活性化されて選択的に増幅動作が成り立つ。
また、差動動作を遂行するための増幅部220bは第1b増幅セル221b、第2b増幅セル222b及び第3b増幅セル223bを含み、選択部210bの選択によって第1b増幅セル221b、第2b増幅セル222b及び第3b増幅セル223bの内何れか一つが活性化されて選択的に増幅動作が成り立つ。
すなわち、不必要な電力を消費せずに比較的広い範囲の利得帯域を確保できるように高い利得を持つ領域、中間利得を持つ領域及び低い利得を持つ領域に区別されて動作するようにする。
図4に示すように出力部430aは第3aトランジスタMNoutaと出力インダクタLoutaとを含み、第1a増幅セル221aと第2a増幅セル222aによって増幅される出力信号(OUT+)と入力端(IN+)の入力信号の間干渉の影響を減らすようになる。
また、図4に示すように差動動作を遂行するための出力部430bは第3bトランジスタMNoutbと出力インダクタLoutbとを含み、第1b増幅セル221bと第2b増幅セル222bによって増幅される出力信号(OUT−)と入力端(IN−)の入力信号間干渉の影響を減らすようになる。
このような構成によって、選択部210a,210bが選別的に増幅セルを選択するようになって低雑音を実現することができ、消費電力において低消費を実現することができ、出力部230a,230bが差動入力端(IN−、IN+)と差動出力端(OUT−、OUT+)信号がお互いにカップルリングされることを遮断して安定度を向上するようになる。
図3は本発明の一実施形態による可変利得低雑音増幅器の回路図である。
図3に示すように、可変利得低雑音増幅器は選択部310、増幅部320及び出力部330を含む。以下、これらの連結関係及び動作を説明する。
選択部310は第1選択セル311、第2選択セル312及び第3選択セル313を含み、入力端(Input)の入力信号と出力信号により増幅部の増幅セル321,322,323の内の何れか一つを選択するようにする。
ここで、第1選択セル311は第1キャパシタ(Capacitor)C31と第1バイアス手段SW31を含み、第1キャパシタC31の一端は入力端(Input)と繋がれて入力信号を第1選択セル311に供給して、第1キャパシタC31の他端は第1バイアス手段SW31の入力端子SW31aと第1選択セル311の出力端子に繋がれる。
また、第2選択セル312は第2キャパシタC32と第2バイアス手段SW32を含み、第2キャパシタC32の一端は入力端(Input)と繋がれて入力信号を第2選択セル312に供給して、第2キャパシタC32の他端は第2バイアス手段SW32の入力端子SW32aと第2選択セル312の出力端子に繋がれる。
また、第3選択セル313は第3キャパシタC33とオン−オフが可能なスイッチング手段SW33を含み、第3キャパシタC33の一端は入力端(Input)と繋がれて入力信号を第3選択セル313に供給して、第3キャパシタC33の他端はスイッチング手段SW33の一端SW33aと繋がれて、スイッチング手段SW33の他端SW33bは第3選択セル313の出力端子に繋がれる。
増幅部320は第1増幅セル321、第2増幅セル322及び第3増幅セル323を含み、選択部310の選択によって第1増幅セル321、第2増幅セル322及び第3増幅セル323の内の何れか一つが活性化されて選択的に増幅動作が成り立つ。
ここで、第1増幅セル321は第1トランジスタMN31と第1インダクタL31を含み、第1トランジスタMN31のソース端子には第1インダクタL31が繋がれて、ドレイン端子は出力端を形成して、ゲートには第1選択セル311の出力端が繋がれて第1増幅セル321を活性化させる。
また、第2増幅セル322は第2トランジスタMN32と第1抵抗R32を含み、第2トランジスタMN32のソース端子には第1抵抗R32が繋がれて、ドレインは第2増幅セル322の出力端を形成して、ゲートには第2選択セル312の出力端が繋がれて第2増幅セル322を活性化させる。
また、第3増幅セル323は第2抵抗R33を含み、第2抵抗R33の一端は第3選択セル313の出力端に繋がれて、他端は第3増幅セル323の出力端を形成する。
出力部330は第3トランジスタMNoutと出力インダクタLoutを含み、第1増幅セル321と第2増幅セル322によって増幅される出力信号と入力端(Input)の入力信号間干渉の影響を減らすようになる。
ここで、第3トランジスタMNoutのソース端子は第1増幅セル321及び第2増幅セル322の出力端に共通で繋がれて、ドレイン端子は低雑音増幅器の出力端に繋がれて、ゲート端子には活性化のためのバイアス電圧が印加される。
本発明の一実施形態による低雑音増幅器の動作を説明すれば次のようである。
本発明の一実施形態による可変利得低雑音増幅器は受信された信号の電力レベルによって三つの利得モード、すなわち高利得モード、中間利得モード及び低利得モードで動作する。
入力信号が印加されたとき、入力信号を高い利得で増幅しなければならない場合は第1選択セル311の第1バイアス手段SW31の入力端子SW31aと第1出力端子SW31bの間で、制御信号によってスイッチングされて入力端子SW31aに第1バイアス電圧(Vbias31)が印加される。
これと共に、第2選択セル312の第2バイアス手段SW32の入力端子SW32aはスイッチングされて第2出力端子SW32cと接続されて接地されて、第3選択セル313のスイッチング手段SW33はオフにされて、第1増幅セル321だけ選択されて増幅動作が成り立つ。
すなわち、入力端(Input)の入力信号は、第1選択セル311を選択する場合、第1増幅セル321にだけ印加されて増幅されて出力部330の出力端(Output)に出力される。
また、入力信号を中間利得で増幅しなければならない場合は第2選択セル312の第1バイアス手段SW32の入力端子SW32aと第1出力端子SW32bの間でスイッチングされて入力端子SW32aに第2バイアス電圧(Vbias32)が印加されて、第1選択セル311の第1バイアス手段SW31の入力端子SW31aはスイッチングされて第2出力端子SW31cと接続されて接地されて、第3選択セル313のスイッチング手段SW33はオフにされて、第2増幅セル322だけ選択されて増幅動作が成り立つ。
すなわち、入力端(Input)の入力信号は、第2選択セル312を選択する場合、第2増幅セル322にだけ印加されて増幅されて出力部330の出力端(Output)に出力される。
また、入力信号を低い利得で増幅しなければならない場合(実質的に増幅動作が必要ではない場合)は第3選択セル313のスイッチング手段SW33の入力端子SW33aと出力端子SW33bの間でスイッチングされて入力端子SW33aと出力端子SW33bが短絡される。
第1選択セル311の第1バイアス手段SW31の入力端子SW31aはスイッチングされて第2出力端子SW31cと接続されて接地されて、第2選択セル312の第2バイアス手段SW32の入力端子SW32aはスイッチングされて第2出力端子SW32cと接続されて接地されて、第3増幅セル323だけ選択されて増幅動作が成り立つ。
すなわち、入力端(Input)の入力信号は、第3選択セル313を選択する場合、第3増幅セル323にだけ印加されて出力部330の出力端(Output)に出力される。
図4は本発明の実施形態による可変利得差動低雑音増幅器の回路図である。
図4に示すように、差動構造可変利得低雑音増幅器は選択部410a,410b、増幅部420a,420b及び出力部430a,430bを含む。以下、これらの連結関係及び動作を説明する。
選択部410aは第1a選択セル411a、第2a選択セル412a及び第3a選択セル413aを含み、正の差動入力端の差動入力信号(IN+)と正の差動出力信号(OUT+)により増幅部420aの増幅セル421a,422a,423aの内の何れか一つを選択するようにする。
ここで、第1a選択セル411aは第1aキャパシタC41aと第1バイアス手段SW41aを含み、第1aキャパシタC41aの一端は正の差動入力端(IN+)と繋がれて正の差動入力信号を第1a選択セル411aに供給して、第1aキャパシタC41aの他端は第1aバイアス手段SW41aの入力端子と第1a選択セル411aの出力端子に繋がれる。
また、第2a選択セル412aは第2aキャパシタC42aと第2aバイアス手段SW42aを含み、第2aキャパシタC42aの一端は正の差動入力端(IN+)と繋がれて正の差動入力信号(IN+)を第2a選択セル412aに供給して、第2aキャパシタC42aの他端は第2aバイアス手段SW42aの入力端子と第2a選択セル412aの出力端子に繋がれる。
また、第3a選択セル413aは第3aキャパシタC43aとオン−オフが可能なスイッチング手段SW43aを含み、第3aキャパシタC43aの一端は正の差動入力端(IN+)と繋がれて正の差動入力信号を第3a選択セル413aに供給して、第3aキャパシタC43aの他端はスイッチング手段SW43aの一端と繋がれて、スイッチング手段SW43aの他端は第3a選択セル413aの出力端子に繋がれる。
ここで、差動動作を遂行するための選択部410bは第1b選択セル411b、第2b選択セル412b及び第3b選択セル413bを含み、負の差動入力端の差動入力信号(IN−)と負の差動出力信号(OUT−)により増幅部420bの増幅セル421b,422b,423bの内の何れか一つを選択するようにする
ここで、第1b選択セル411bは第1bキャパシタC41bと第1バイアス手段SW41bを含み、第1bキャパシタC41bの一端は負の差動入力端(IN−)と繋がれて負の差動入力信号を第1b選択セル411bに供給して、第1bキャパシタC41bの他端は第1bバイアス手段SW41bの入力端子と第1b選択セル411bの出力端子に繋がれる。
また、第2b選択セル412bは第2bキャパシタC42bと第2bバイアス手段SW42bを含み、第2bキャパシタC42bの一端は負の差動入力端(IN−)と繋がれて負の差動入力信号(IN−)を第2b選択セル412bに供給して、第2bキャパシタC42bの他端は第2bバイアス手段SW42bの入力端子と第2b選択セル412bの出力端子に繋がれる。
また、第3b選択セル413bは第3bキャパシタC43bとオン−オフが可能なスイッチング手段SW43bを含み、第3bキャパシタC43bの一端は負の差動入力端(IN−)と繋がれて負の差動入力信号を第3b選択セル413bに供給して、第3bキャパシタC43bの他端はスイッチング手段SW43bの一端と繋がれて、スイッチング手段SW43bの他端は第3b選択セル413bの出力端子に繋がれる。
増幅部420aは第1a増幅セル421a、第2a増幅セル422a及び第3a増幅セル423aを含み、選択部410aの選択によって第1a増幅セル421a、第2a増幅セル422a及び第3a増幅セル423aの内何れか一つが活性化されて選択的に増幅動作が成り立つ。
ここで、第1a増幅セル421aは第1aトランジスタMN41aと第1aインダクタL41aを含み、第1aトランジスタMN41aのソース端子には第1aインダクタL41aが繋がれて、ドレイン端子は出力端を形成して、ゲートには第1a選択セル411aの出力端が繋がれて第1a増幅セル421aを活性化させる。
また、第2a増幅セル422aは第2aトランジスタMN42aと第1a抵抗R42aを含み、第2aトランジスタMN42aのソース端子には第1a抵抗R42aが繋がれて、ドレインは第2a増幅セル422aの出力端を形成して、ゲートには第2a選択セル412aの出力端が繋がれて第2a増幅セル422aを活性化させる。
また、第3a増幅セル423aは第2a抵抗R43aを含み、第2a抵抗R43aの一端は第3a選択セル413aの出力端に繋がれて、他端は第3a増幅セル423aの出力端を形成する。
ここで、差動動作を遂行するための増幅部420bは第1b増幅セル421b、第2b増幅セル422b及び第3b増幅セル423bを含み、選択部410bの選択によって第1b増幅セル421b、第2b増幅セル422b及び第3b増幅セル423bの内の何れか一つが活性化されて選択的に増幅動作が成り立つ。
ここで、第1b増幅セル421bは第1bトランジスタMN41bと第1bインダクタL41bを含み、第1bトランジスタMN41bのソース端子には第1bインダクタL41bが繋がれて、ドレイン端子は出力端を形成して、ゲートには第1b選択セル411bの出力端が繋がれて第1b増幅セル421bを活性化させる。
また、第2b増幅セル422bは第2bトランジスタMN42bと第1b抵抗R42bを含み、第2bトランジスタMN42bのソース端子には第1b抵抗R42bが繋がれて、ドレインは第2b増幅セル422bの出力端を形成して、ゲートには第2b選択セル412bの出力端が繋がれて第2b増幅セル422bを活性化させる。
また、第3b増幅セル423bは第2b抵抗R43bを含み、第2b抵抗R43bの一端は第3b選択セル413bの出力端に繋がれて、他端は第3b増幅セル423bの出力端を形成する。
出力部430aは第3aトランジスタMNoutaと出力インダクタLoutaを含み、第1a増幅セル421aと第2a増幅セル422aによって増幅される出力信号(OUT+)と入力端(IN+)の入力信号間干渉の影響を減らすようになる。
ここで、第3aトランジスタMNoutaのソース端子は第1a増幅セル421a及び第2a増幅セル422aの出力端に共通で繋がれて、ドレイン端子は低雑音増幅器の出力端に繋がれて、ゲート端子には活性化のためのバイアス電圧(Vbiasout_a)が印加される。
また、差動動作を遂行するための出力部b430bは第3bトランジスタMNoutbと出力インダクタLoutbを含み、第1b増幅セル421bと第2b増幅セル422bによって増幅される出力信号(OUT−)と入力端(IN−)の入力信号間干渉の影響を減らすようになる。
ここで、第3bトランジスタMNoutbのソース端子は第1b増幅セル421b及び第2b増幅セル422bの出力端に共通で繋がれて、ドレイン端子は低雑音増幅器の出力端に繋がれて、ゲート端子には活性化のためのバイアス電圧(Vbiasout_b)が印加される。
本発明の他の実施形態による差動型可変利得低雑音増幅器の動作は先の図3で説明された可変利得低雑音増幅器の動作説明に詳しく説明されている。
差動型可変利得低雑音増幅器はお互いに異なる入力を受けて差動出力(OUT−とOUT+)する差動回路を構成するようになる。
このように述べられた発明において、多くの態様で変形された同一の発明があることは明らかである。このような変形は、本発明の思想や範囲から逸脱するものとして解釈されるものではなく、当業者にとって明らかなそのような変更が加えられた全てのものは、特許請求の範囲に含まれる。
310 選択部
320 増幅部
330 出力部
320 増幅部
330 出力部
Claims (9)
- 入力信号を選択的に増幅部に伝達する第1選択セル、第2選択セル及び第3選択セルを含み、前記入力信号の大きさによって前記第1ないし第3選択セルの内の何れか一つを選択する選択部と、
前記第1選択セルから印加された信号を第1利得モードで増幅して出力する第1増幅セル、前記第2選択セルから印加された信号を第2利得モードで増幅して出力する第2増幅セル、前記第3選択セルから印加された信号を第3利得モードで増幅して出力する第3増幅セルを含む増幅部と
を含むことを特徴とする可変利得モードを持つ低雑音増幅器。 - 前記選択部は前記第1ないし第3増幅セルの内の何れか一つにバイアスを印加して増幅動作を活性化させることを特徴とする請求項1記載の可変利得モードを持つ低雑音増幅器。
- 前記第1選択セルは前記第1増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第1バイアス手段を含み、
前記第2選択セルは前記第2増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第2バイアス手段を含み、
前記第3選択セルはオン−オフが可能なスイッチング手段を含むことを特徴とする請求項1記載の可変利得モードを持つ低雑音増幅器。 - 前記第1増幅セルは第1、第2及び第3端子を含み、前記第3端子に印加される電圧に比例して前記第1端子から前記第2端子に流れる電流の量が制御される第1増幅素子と、 前記第2端子に繋がれる第1負荷端を含み、
前記第2増幅セルは第4、第5及び第6端子を含み、前記第6端子に印加される電圧に比例して前記第4端子から前記第5端子に流れる電流の量が制御される第2増幅素子と、前記第5端子に繋がれる第2負荷端を含み、
前記第3増幅セルは第3負荷端を含むことを特徴とする請求項3記載の可変利得モードを持つ低雑音増幅器。 - 前記第1及び第2増幅素子の周波数特性を向上させるように、前記第1及び第2増幅素子の出力端にトランジスタがさらに含まれることを特徴とする請求項4記載の可変利得モードを持つ低雑音増幅器。
- 前記トランジスタの主電流方向の一端は前記第1増幅セル及び第2増幅セルの出力端と繋がれて、前記トランジスタの主電流方向の他端は前記第3増幅セルの出力端と前記可変利得モードを持つ低雑音増幅器の出力端と連結されることを特徴とする請求項5記載の可変利得モードを持つ低雑音増幅器。
- 第1入力信号を選択的に増幅部に伝達する第1選択セル、第2選択セル及び第3選択セルを含み、前記第1入力信号の大きさによって前記第1ないし第3選択セルの内の何れか一つを選択する第1選択部と、
第2入力信号を選択的に増幅部に伝達する第4選択セル、第5選択セル及び第6選択セルを含み、前記第2入力信号の大きさによって前記第4ないし第6選択セルの内の何れか一つを選択する第2選択部と、
前記第1選択セルから印加された信号を第1利得モードで増幅して出力する第1増幅セル、前記第2選択セルから印加された信号を第2利得モードで増幅して出力する第2増幅セル、前記第3選択セルから印加された信号を第3利得モードで増幅して出力する第3増幅セルを含む第1増幅部と、
前記第4選択セルから印加された信号を第4利得モードで増幅して出力する第4増幅セル、前記第5選択セルから印加された信号を第5利得モードで増幅して出力する第5増幅セル、前記第6選択セルから印加された信号を第6利得モードで増幅して出力する第6増幅セルを含む第2増幅部と
を含むことを特徴とする可変利得モードを持つ差動増幅器。 - 前記第1選択部は前記第1ないし第3増幅セルの内の何れか一つにバイアスを印加して増幅動作を活性化させて、前記第2選択部は前記第4ないし第6増幅セルの内の何れか一つにバイアスを印加して増幅動作を活性化させることを特徴とする請求項7記載の可変利得モードを持つ差動増幅器。
- 前記第1選択セルは前記第1増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第1バイアス手段を含み、
前記第2選択セルは前記第2増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第2バイアス手段を含み、
前記第3選択セルはオン−オフが可能なスイッチング手段を含み、
前記第4選択セルは前記第4増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第4バイアス手段を含み、
前記第5選択セルは前記第5増幅セルを動作させるためのバイアスを印加するか動作させないように接地させる第5バイアス手段を含み、
前記第6選択セルはオン−オフが可能なスイッチング手段を含むことを特徴とする請求項7記載の可変利得モードを持つ差動増幅器。
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