JP2007006260A - Agc回路 - Google Patents

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Abstract

【課題】 入力信号の振幅が必要とされる振幅となるようにゲインを固定するAGC回路を提供することを目的とする。
【解決手段】 設定されるゲインが可変であり入力信号をゲインにて増幅する可変ゲイン増幅回路と、可変ゲイン増幅回路にて増幅された出力信号を検波する検波回路と、検波回路で検波された出力信号の振幅を示す検波電圧と出力信号の振幅を所定の大きさに固定するための基準電圧との差電圧に応じた誤差電圧を出力する誤差増幅回路と、誤差電圧に応じて充電を行い可変ゲイン増幅回路のゲイン設定入力に印加される可変ゲイン増幅回路のゲインを一定値に固定するための設定電圧を保持するコンデンサと、コンデンサの充電電圧が設定電圧となるまでコンデンサの充電動作を許可するために閉じコンデンサの充電電圧が設定電圧となった後はコンデンサの充電動作を禁止するために開く充電用スイッチ回路と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、AGC回路に関する。
一般にAGC(Automatic Gain Control)回路は、入力信号の振幅の変動に関わらず、出力信号の振幅を一定とするべく、増幅回路のゲインに負帰還がかかるように制御を行うものである。つまり、AGC回路は、入力信号の振幅が所定値よりも大きいときには増幅回路のゲインを下げ、入力信号の振幅が所定値よりも小さいときには増幅回路のゲインを上げるように動作する回路である。このようなAGC回路は、例えば、電波の強さの変動が音声出力に現れないようにするAM受信機等に適用されている。
以下、図6に示す一般的なAGC回路の構成について説明する。
可変ゲイン増幅回路(VGA(Variable Gain Amplifier))101は、後述する検波回路103から出力される検波電圧det_outが印加されることによってゲインが可変となる増幅回路である。可変ゲイン増幅回路101は、入力信号(交流信号)vga_inを設定されたゲインにて増幅し、増幅信号amp_inを出力する。増幅回路102は、可変ゲイン増幅回路101の後段に設けられ、予め固定されたゲインで増幅信号amp_inを更に増幅した出力信号det_inを出力するものである。尚、増幅回路102の出力信号det_inは、図6のAGC回路の後段に設けられる回路ブロック(不図示)が出力信号det_inを正常に信号処理可能な振幅を有している必要がある。そこで、増幅回路102は、出力信号det_inが後段の回路ブロックにて正常に信号処理可能な振幅となるようなゲインを予め有することとなる。しかしながら、可変ゲイン増幅回路101が増幅信号amp_inの振幅を出力信号det_inの振幅と等しくできるだけのゲインを設定可能であれば、増幅回路102を省略することもできる。検波回路103は、出力信号det_inを積分し、出力信号det_inの振幅の大きさを示す直流電圧を検波電圧det_outとして出力するものである。検波回路103は、例えば、出力信号det_inを平滑化するダイオード103a及びコンデンサ103bからなり、コンデンサ103bの非接地側となる一端から検波電圧det_outを出力する。この検波電圧det_outは、可変ゲイン増幅回路101に設けられたゲイン設定入力に印加される。これにより、可変ゲイン増幅回路101のゲインは、出力信号det_inの振幅が一定となるように、検波電圧det_outの大きさに応じた負帰還作用によって変更されることとなる。
特開平6−78241号
しかしながら、図6のAGC回路は、出力信号det_inの振幅を一定とする負帰還制御が働くことから、例えばASK(Amplitude Shift Keying)変調信号等の振幅に情報を持つ入力信号が前記AGC回路に入力された場合には、出力信号det_inには当該振幅が反映されなくなる問題を生じることとなる。以下、この問題について図6及び図7を参照しつつ説明する。ここで、図7は、図6のAGC回路にASK変調信号を入力した場合の要部波形を示す波形図である。
先ず、ASK変調信号vinがアンテナ104にて受信されると、このASK変調信号vinは入力信号vga_inとして可変ゲイン増幅回路101に入力される。このとき、可変ゲイン増幅回路101のゲインは、後段の増幅回路102から出力される出力信号det_inを検波した検波回路103の検波電圧det_outに応じて定められている。即ち、入力信号vga_inは、このときの可変ゲイン増幅回路101のゲインにて増幅されて増幅信号amp_inとなる。そして、この増幅信号amp_inは、増幅回路102の固定されたゲインで増幅されて出力信号det_inとなる。この出力信号det_inは、後段の回路ブロックに入力されるとともに検波回路103にも入力される。
ここで、例えば、検波回路103に入力される出力信号det_inの振幅が所定値よりも大きい場合、検波回路103からの検波電圧det_outは、出力信号det_inの振幅が所定値であるときの検波電圧det_outよりもハイレベルとなる。そして、このハイレベルの検波電圧det_outがゲイン設定入力に印加されることよって、可変ゲイン増幅回路101のゲインは、出力信号det_inの振幅を一定とすべく下がる。この結果、可変ゲイン増幅回路101のゲインは、出力信号det_inの振幅が所定値となるときのゲインよりも小さいゲインが設定される。そして、入力信号vga_inは、可変ゲイン増幅回路101の当該小さいゲインにて増幅された増幅信号amp_inとなる。一方、検波回路103に入力される出力信号det_inの振幅が所定値より小さい場合、検波回路103から出力される検波電圧det_outは、出力信号det_inが所定値であるときの検波電圧det_outよりローレベルとなる。そして、このローレベルの検波電圧det_outがゲイン設定入力に印加されることによって、可変ゲイン増幅回路101のゲインは、出力信号det_inの振幅を一定とすべく上がる。この結果、可変ゲイン増幅回路101のゲインは、出力信号det_inの振幅が所定値となるときのゲインよりも大きいゲインが設定される。そして、入力信号vga_inは、可変ゲイン増幅回路101の当該大きいゲインにて増幅されて増幅信号amp_inとなる。更に、AGC回路においては、ループを形成して負帰還制御を行っているため、可変ゲイン増幅回路101や増幅回路102の出力、検波回路103の検波等によって遅延時間が発生することとなる。そのため、この遅延時間分遅れたタイミングで、可変ゲイン増幅回路101は入力信号vga_inを増幅することとなる。
この結果、入力信号vga_inは、図7に示すような波形の増幅信号amp_inとなり、当該入力信号vga_inの振幅が持つ情報を、後段の増幅回路102に伝達できなくなる可能性があった。そして、当該増幅信号amp_inに基づく出力信号det_inもまた、入力信号vga_inの振幅が持つ情報を、後段の回路ブロックに伝達できなくなる可能性があった。そのため、後段の回路ブロックにて正常な信号処理ができなくなるという可能性があった。或いは、回路ブロックにて誤った信号処理がなされるという可能性があった。
そこで、本発明は、入力信号の振幅が必要とされる振幅となるようにゲインを固定するAGC回路を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための発明は、設定されるゲインが可変であり、入力信号を前記ゲインにて増幅する可変ゲイン増幅回路と、前記可変ゲイン増幅回路にて増幅された出力信号を検波する検波回路と、前記検波回路で検波された前記出力信号の振幅を示す検波電圧と、前記出力信号の振幅を所定の大きさに固定するための基準電圧と、の差電圧に応じた誤差電圧を出力する誤差増幅回路と、前記誤差電圧に応じて充電を行い、前記可変ゲイン増幅回路のゲイン設定入力に印加される、当該可変ゲイン増幅回路のゲインを一定値に固定するための設定電圧を保持するコンデンサと、前記コンデンサの充電電圧が前記設定電圧となるまで前記コンデンサの充電動作を許可するために閉じ、前記コンデンサの充電電圧が前記設定電圧となった後は前記コンデンサの充電動作を禁止するために開く充電用スイッチ回路と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、入力信号の振幅が必要とされる振幅となるようにゲインを固定するAGC回路を提供することが可能となる。
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
<<実施形態>>
=== AGC回路の全体構成 ===
図1、図5を参照しつつ本発明に係るAGC回路25の全体構成について説明する。図1は、本発明に係るAGC回路25(2点鎖線)と周辺構成(信号振幅検出回路5等)の一例を示すブロック図である。図5は、本発明に係るAGC回路25にASK変調信号を入力した場合の要部波形を示す波形図である。尚、図1においてAGC回路25は、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)9(不揮発性メモリ)、レジスタ10、DAC11、RC発振回路12、2値化回路26、カウンタ13、レジスタ14(比較レジスタ)、一致検出回路15を構成としているが、これに限るものではない。例えば、当該各構成をAGC回路25の周辺構成として設け、残りの構成でAGC回路25を構成して良い。また、本実施形態におけるAGC回路25は、例えば、図5に示すASK変調信号vinを処理すべく動作するものとして以下説明する。そして、ASK変調信号vinは、所定レベル以上(例えば200mVPP)の振幅が例えば10msec(t0t1間)継続したヘッダ部と、振幅の変化に情報を持つ90msec(t1t2間)のデータ部とから構成されているものとして以下説明する。
アンテナ4は、ASK変調信号vinを受信する。このASK変調信号vinは、入力信号vga_in(交流信号)として信号振幅検出回路5及びAGC回路25に入力される。
信号振幅検出回路5は、入力信号vga_inのヘッダ部の先頭が所定レベル以上の振幅であるか否かを判別する。信号振幅検出回路5は、入力信号vga_inのヘッダ部の先頭が所定レベル以上の振幅ではないと判別する期間、AGC回路25及びマイクロコンピュータ6を動作させないために、ハイベルのWAKE信号を当該AGC回路25及びマイクロコンピュータ6に出力する。また、信号振幅検出回路5は、入力信号vga_inのヘッダ部の先頭が所定レベル以上の振幅であると判別すると、AGC回路25及びマイクロコンピュータ6を動作させるために、ローレベルのWAKE信号(動作開始信号)を当該AGC回路25及びマイクロコンピュータ6に出力する。そして、信号振幅検出回路5は、マイクロコンピュータ6からのローレベルのリセット信号が入力されると、ハイレベルのWAKE信号をAGC回路25及びマイクロコンピュータ6に再び出力する。尚、本実施形態において信号振幅検出回路5は、入力信号vga_inのヘッダ部の先頭が所定レベルであると判別した直後にローレベルのWAKE信号を出力しているが、これに限るものではない。例えば、ヘッダ部の先頭から予め定められた期間、所定レベル以上の振幅が入力されたとき、信号振幅検出回路5がローレベルのWAKE信号を出力するように設けても良い。この結果、より確実に所定レベル以上の振幅が継続するヘッダ部を持つ入力信号vga_inに対してのみ、以下の処理を行うことが可能となる。例えば、ASK変調信号vinとは異なる信号であって、予め定められた期間より短い期間において所定レベル以上の振幅を有する信号をアンテナ4が受信した場合の、信号振幅検出回路5によるローレベルのWAKE信号の出力を防止することが可能となる。
マイクロコンピュータ6は、信号振幅検出回路5からローレベルのWAKE信号が入力されると、タイマ(不図示)の計時をスタートさせる。そして、マイクロコンピュータ6は、タイマの計時がASK変調信号vinの通信期間(t0t2間。例えば、10msec+90msec=100msec)に達したか否かを判別する。マイクロコンピュータ6は、タイマの計時が100msecに達したと判別すると、ローレベルのリセット信号を信号振幅検出回路5に出力する。
AGC回路25は、信号振幅検出回路5からローレベルのWAKE信号が入力されると、電源が投入され動作可能となる。例えば、AGC回路25が動作するための電源電圧を印加する電源ラインと、AGC回路25の各構成の電源ラインとの間には、トランジスタ等のスイッチ素子(不図示)が介在し、ローレベルのWAKE信号に基づいて当該スイッチ素子がONすることにより、AGC回路25は動作可能となる。
スイッチ回路7(放電用スイッチ回路)は、一端側がコンデンサ8の非接地側と接続され、他端側が接地されている。例えば、スイッチ回路7は、トランジスタで構成される。そして、スイッチ回路7がAGC回路25の初期動作として所定期間閉じることによって、コンデンサ8の電荷が当該スイッチ回路7を介して放電される。
可変ゲイン増幅回路1は、コンデンサ8の充電電圧が印加されることによってゲインが可変となる増幅回路である。そして、可変ゲイン増幅回路1は、入力信号vga_inを設定されたゲインにて増幅した増幅信号amp_inを出力する。例えば、可変ゲイン増幅回路1は、コンデンサ8の充電電圧が大きくなるにつれて、ゲインが小さくなる特性を有する。また、可変ゲイン増幅回路1は、コンデンサ8の充電電圧が小さくなるにつれて、ゲインが大きくなる特性を有する。尚、可変ゲイン増幅回路1のゲインの変化は、これに限るものではない。例えば、差動増幅回路16(誤差増幅回路)の±入力端子を反転させ、コンデンサ8の充電電圧が大きくなるにつれてゲインを大きくし、充電電圧が小さくなるにつれてゲインを小さくなるように設けても良い。
増幅回路2は、可変ゲイン増幅回路1の後段に設けられている。なお、増幅回路2と可変ゲイン増幅回路1の順序は前後しても良い。増幅回路2は、予め固定されたゲインにて増幅信号amp_inを更に増幅し、出力信号det_inを後段の回路ブロック(不図示)及び検波回路3に出力する。尚、増幅回路2からの出力信号det_inは、回路ブロックが出力信号det_inを正常に信号処理可能な振幅を有している必要がある。そこで、増幅回路2は、出力信号det_inが回路ブロックにて正常に信号処理可能な振幅となるようなゲインを予め有することとなる。しかしながら、可変ゲイン増幅回路1が増幅信号amp_inの振幅を出力信号det_inの振幅と等しくできるだけのゲインを設定可能であれば、増幅回路2を省略することもできる。
検波回路3は、出力信号det_inを積分し、出力信号det_inの振幅の大きさを示す直流電圧を検波電圧det_outとして出力する。検波回路3は、例えば、出力信号det_inを平滑化するダイオード3a及びコンデンサ3bからなり、コンデンサ3bの非接地側となる一端から検波電圧det_outを出力する。
差動増幅回路16は、+入力端子に入力される検波電圧det_outと、−入力端子に入力される後述の基準電圧Vrefとの差電圧を増幅し、誤差電圧を出力する。
EEPROM9は、AGC回路25の初期動作として、アドレスレジスタ(不図示)が示す所定のアドレスに記憶されているデータ(以下、基準電圧データという)を読み出す。そして、この基準電圧データは、レジスタ10に格納される。基準電圧データは、増幅回路2からの出力信号det_inの振幅を所望のレベルとすべく設定される。詳述すると、スイッチ回路17(充電用スイッチ回路)が閉じているとき、AGC回路25の負帰還制御によって、検波回路3の検波電圧det_outは、当該基準電圧データに対応する基準電圧Vrefと等しくなる。この結果、基準電圧Vrefに等しい検波電圧det_outを示す、一定振幅の出力信号det_inが増幅回路2から出力されることとなる。つまり、増幅回路2の後段の回路ブロックにて正常に信号処理可能な振幅(所望の振幅)を有する出力信号det_inを、基準電圧データにて制御することが可能となる。
また、EEPROM9は、AGC回路25の初期動作として、アドレスレジスタが示す前述の所定アドレスとは異なるアドレスに記憶されているデータ(以下、比較データという)を読み出す。そして、この比較データは、レジスタ14に格納される。比較データは、例えば、ASK変調信号のヘッダ部の期間(t0t1間)を、2値化回路26からのクロックの周期で除した値(以下、設定値という)に対応したものとなっている。しかしながら、これに限るものではない。例えば、後述するコンデンサ8の時定数等により、検波電圧det_outが基準電圧Vrefと等しくなる期間が、ヘッダ部の期間より短くなるように設定した場合、この等しくなる期間をクロックの周期で除した値を比較データとして設けても良い。この結果、AGC回路25は、等しくなる期間が経過してからデータ部が入力されるまでの期間において、当該データ部から情報を読み出すための準備をすることが可能となり、より確実な処理を行うことが可能となる。尚、EEPROM9に記憶されている基準電圧データ及び比較データは、例えばロムライタにて書き換え可能である。例えば、ASK変調信号のヘッダ部の期間が20msecに変更された場合、当該20msecをクロックの周期で除した値を比較データとして書き換えることが可能である。また、出力信号det_inの振幅を変更する場合においても、当該振幅のレベルに応じた値を基準電圧データとして書き換えることが可能である。この結果、AGC回路25をより汎用的なものとすることが可能となる。
DAC11は、レジスタ10に格納されている基準電圧データをデジタルアナログ変換処理し、処理結果である基準電圧Vrefを差動増幅回路16の−入力端子に出力する。
RC発振回路12は、ローレベルのWAKE信号に基づいて当該RC発振回路12の電源ラインに電圧が印加されることにより、所定周波数で発振する。尚、本実施形態においては、RC発振回路12を用いているが、これに限るものではない。本実施形態においてRC発振回路12を用いた理由は、RC発振回路12は電源の投入から安定した発振までの期間が他の発振回路に比べて短いためである。2値化回路26は、例えばコンパレータ回路で構成され、RC発振回路12の所定周波数の発振からクロック(CLK)を生成する。カウンタ13は、AGC回路25の初期動作として、カウント値をリセットする。そして、カウンタ13は、2値化回路26からのクロックの例えば立ち上がりをカウントする。
一致検出回路15は、カウンタ13のカウント値と比較データが示す設定値とが一致するか否かを判別する。この一致検出回路15は、例えばANDゲートで実現することが可能である。例えば、カウンタ13及びレジスタ14のビット数が4ビットである場合、各ビットの値が入力される4つのANDデートと、当該4つのANDゲートの出力が入力されるANDゲートを設けることで実現可能となる。そして、一致検出回路15は、カウント値と設定値とが一致していないと判別する期間、スイッチ回路17を閉じるための信号(以下、閉信号という)を当該スイッチ回路17に出力する。また、一致検出回路15は、カウント値と設定値とが一致していると判別すると、スイッチ回路17を開くための信号(以下、開信号という)を当該スイッチ回路17に出力する。尚、カウント値が設定値以上となる期間においては、例えば、一致検出回路15からの開信号がスイッチ回路17に出力され続けるものとしても良い。または、一致検出回路15とスイッチ回路17との間に、例えばRSフリップフロップ(不図示)やレジスタ(不図示)を設け、一致検出回路15からの開信号を保持出力するように設けても良い。
スイッチ回路17は、一端側が差動増幅回路16の出力側と接続され、他端側がコンデンサ8の非接地側及び可変ゲイン増幅回路1のゲイン設定入力と接続されている。例えば、スイッチ回路17は、トランジスタで構成される。そして、スイッチ回路17の制御電極は、一致検出回路15からの信号によって制御される。つまり、スイッチ回路17は、一致検出回路15からの閉信号に基づいて閉じ、開信号に基づいて開く。尚、スイッチ回路17は、AGC回路25の初期動作として、閉じる。
コンデンサ8は、一端側がスイッチ回路17の他端側及び可変ゲイン増幅回路1のゲイン設定入力と接続され、他端側が接地されている。コンデンサ8は、スイッチ回路17が閉じているとき、差動増幅回路16からの誤差電圧に応じて充電を行い、充電電圧を可変ゲイン増幅回路1のゲイン設定入力に印加する。また、コンデンサ8は、スイッチ回路17が開いているとき、充電電圧を可変ゲイン増幅回路1のゲイン設定入力に印加する。尚、コンデンサ8の容量は、ASK変調信号の通信期間(t0t2間)や、当該コンデンサ8自体のリーク電流値等を考慮した容量で設けられる。つまり、コンデンサ8の容量は、ASK変調信号のヘッダ部の期間(t0t1間)における充電電圧を、データ部の期間(t1t2間)保持することが可能な容量で設けられる。
=== AGC回路の動作 ===
図1、図4、図5を参照しつつ本発明に係るAGC回路25の動作について説明する。図4は、本発明に係るAGC回路25と周辺構成の動作を示すタイミングチャートである。
<AGC回路25の初期動作>
先ず、AGC回路25の初期動作までについて説明する。
ASK変調信号vinがアンテナ4にて受信されると、このASK変調信号vinは入力信号vga_inとして信号振幅検出回路5及びAGC回路25に入力される。信号振幅検出回路5は、入力信号vga_inのヘッダ部の先頭が所定レベル以上の振幅であると判別すると、ローレベルのWAKE信号をマイクロコンピュータ6及びAGC回路25に出力する(t0)。マイクロコンピュータ6は、信号振幅検出回路5からのローレベルのWAKE信号が入力されるとタイマの計時をスタートさせ、ASK変調信号vinの通信期間(t0t2間)に達したか否かを判別する。
AGC回路25は、信号振幅検出回路5からローレベルのWAKE信号が入力されると、電源が投入され動作可能となる。先ず、スイッチ回路7が、所定期間閉じることによって、コンデンサ8の電圧が放電される。そして、スイッチ回路7は、所定期間経過した後開く。また、カウンタ13のカウント値がリセットされる。RC発振回路12は、ローレベルのWAKE信号に基づいて電圧が印加されることにより、所定周波数で発振する。そして、2値化回路26は、RC発振回路12の所定周波数の発振からクロックを生成する。また、EEPROM9のアドレスレジスタが示すアドレスに記憶されている比較データが、レジスタ14に格納される。また、EEPROM9のアドレスレジスタが示す所定アドレスに記憶されている基準電圧データがレジスタ10に格納される。また、スイッチ回路17は、閉じる。
<ヘッダ部の期間におけるAGC回路25の動作>
次にヘッダ部の期間(t0t1間)におけるAGC回路25の動作について説明する。
入力信号vga_inは、このときの可変ゲイン増幅回路1のゲインにて増幅されて増幅信号amp_inとなる。そして、増幅信号amp_inは、増幅回路2の固定されたゲインで増幅されて出力信号det_inとなる。この出力信号det_inは、後段の回路ブロック及び検波回路3に入力される。出力信号det_inは、検波回路3にて積分され、当該出力信号det_inの振幅の大きさを示す検波電圧det_outとなる。この検波電圧det_outは、差動増幅回路16の+入力端子に入力される。また、レジスタ10に格納された基準電圧データは、DAC11にてデジタルアナログ変換され、基準電圧Vrefとして差動増幅回路16の−入力端子に入力される。差動増幅回路16は、検波電圧det_outと基準電圧Vrefの差電圧を増幅し、誤差電圧を出力する。
カウンタ13は、2値化回路26からのクロックの例えば立ち上がりをカウントする。このとき、一致検出回路15は、カウンタ13のカウント値と、レジスタ14の比較データが示す設定値とが一致していないと判別し、スイッチ回路17に閉信号を出力する。スイッチ回路17は、閉信号に基づいて閉じたままとなる。この結果、コンデンサ8は、差動増幅回路16からの誤差電圧に応じて充電動作を行う。そして、コンデンサ8の充電電圧が可変ゲイン増幅回路1のゲイン設定入力に印加され、この充電電圧に応じたゲインが設定されることとなる。そして、入力信号vga_inは、設定されたゲインにて増幅されて増幅信号amp_inとなる。
このようなAGC回路25の負帰還制御によって、検波回路3の検波電圧det_outは基準電圧Vrefと等しくなる。そして、基準電圧Vrefに等しい検波電圧det_outを示す一定振幅の出力信号det_inが、増幅回路2から後段の回路ブロック及び検波回路3に出力されることとなる。また、コンデンサ8の充電電圧は、検波電圧det_outと基準電圧Vrefとが等しいときの一定電圧(設定電圧)となる。
そして、一致検出回路15は、カウンタ13のカウント値と、レジスタ14の比較データが示す設定値とが一致すると判別すると、スイッチ回路17に開信号を出力する。スイッチ回路17は、開信号に基づいて開く(t1)。この結果、差動増幅回路16からの誤差電圧がコンデンサ8に印加されなくなる。そして、可変ゲイン増幅回路1のゲイン設定入力には、ヘッダ部においてコンデンサ8に充電された、前述の一定電圧が常に印加される。つまり、可変ゲイン増幅回路1のゲインは、一定値に固定されることとなる。
<データ部の期間におけるAGC回路25の動作>
次にデータ部の期間(t1t2間)におけるAGC回路25の動作について説明する。
入力信号vga_inは、可変ゲイン増幅回路1の一定値のゲインにて増幅されて増幅信号amp_inとなる。この結果、振幅の変化に情報を持つデータ部に対して、AGC回路25による負帰還制御が行われず、当該振幅を増幅したのみの増幅信号amp_inが増幅回路2に出力されることとなる。そして、増幅信号amp_inは、増幅回路2の固定されたゲインにて増幅されて出力信号det_inとなる。この出力信号det_inは、後段の回路ブロック及び検波回路3に入力される。この結果、振幅の変化に情報を持つデータ部が、当該情報を失われずに回路ブロックにて処理が行われることとなる。尚、検波回路3からの出力信号det_inと、基準電圧Vrefとの差電圧に応じた誤差電圧が差動増幅回路6から出力されることとなるが、前述したようにスイッチ回路17が開いていることからコンデンサ8の充電電圧は一定電圧のままとなる。
そして、マイクロコンピュータ6は、タイマの計時がASK変調信号vinの通信期間に達したと判別すると、ローレベルのリセット信号を信号振幅検出回路5に出力する(t2)。信号振幅検出回路5は、マイクロコンピュータ6からのローレベルのリセット信号が入力されると、ハイレベルのWAKE信号をAGC回路25及びマイクロコンピュータ6に再び出力する。この結果、マイクロコンピュータ6及びAGC回路25の動作が終了することとなる。
=== AGC回路の適用例 ===
図8を参照しつつ本発明に係るAGC回路25の適用例について説明する。図8は、パッシブキーレスエントリーシステムにおいて、AGC回路25を携帯機24に適用したときの様子を示す模式図である。以下、パッシブキーレスエントリーシステムについて説明すると、先ず、車載機23から発信される信号Xを携帯機24が受信する。そして、受信した信号Xに基づいて、携帯機24から信号Yが車載機23に発信される。車載機23は、信号Yが正当なものであるか否かを判別し、信号Yを正当なものであると判別したとき、例えば当該車載機23が搭載された自動車のロックを解除するシステムである。
尚、車載機23から携帯機24への信号Xは、ASK変調がなされたものが用いられる。何故ならば、車載機23の信号Xを送信するための送信部(不図示)と、信号Xを受信するための携帯機24の回路構成が容易であり、ある程度混信しても車載機23と携帯機24の通信が可能となるためである。また、携帯機24から車載機23への信号Yは、例えばFSK(Frequency Shift Keying)変調されたものが用いられる。何故ならば、FSK変調された信号は、ノイズによる影響を受けにくく、携帯機24から車載機23への信号情報を損失することなく確実に通信することが可能となるためである。
例えば、ASK変調された信号Xを、前述した所定レベル以上の振幅が継続するヘッダ部と、信号Yを携帯機24から発信させるための指示データを示すデータ部とを有するものとする。この場合、仮に信号Xのデータ部に対して、AGC回路25による負帰還制御がなされると、指示データが携帯機24にて正確に再現されず、車載機23に対して信号Yが送信されない可能性があった。しかしながら、本発明に係るAGC回路25によれば、前述したようにヘッダ部において、携帯機24の可変ゲイン増幅回路1のゲインが一定値となる。この結果、振幅の変化に情報を持つデータ部に対して、AGC回路25による負帰還制御が行われず、当該振幅を増幅したのみの増幅信号amp_inが増幅回路2に出力されることとなる。そして、増幅信号amp_inは、増幅回路2の固定されたゲインにて増幅されて出力信号det_inとなる。この出力信号det_inは、後段の回路ブロック及び検波回路3に入力される。つまり、振幅の変化に情報を持つデータ部が回路ブロックに入力され、データ部が示す指示データが回路ブロックにて正確に処理されることとなる。そして、携帯機24からのFSK変調された信号Yが、車載機23に確実に送信されることが可能となる。
=== その他の実施の形態 ===
以上、本発明に係るAGC回路について説明したが、上記の説明は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得る。
<<基準電圧Vref>>
本実施形態においては、EEPROM9、レジスタ10、DAC11を用いて、基準電圧データに基づく基準電圧Vrefを差動増幅回路16の−入力端子に印加しているが、これに限るものではない。例えば、図2に示すトリミング抵抗を設けても良い。
図2に示すように、トリミング抵抗は、抵抗R1乃至Rnが直列接続され、各抵抗R1乃至Rnは短絡線よって短絡されている。また、短絡線は、差動増幅回路16の−入力端子と接続されている。また、抵抗R1の抵抗R2と接続されていない側には電圧VCCが印加され、抵抗Rnの抵抗Rn−1と接続されていない側は接地されている。
そして、出力信号det_inの振幅を所望のレベルとする基準電圧Vrefを、各短絡線A1乃至An−1を選択的に切断することによって発生させることが可能となる。
<<クロックの生成>>
本実施形態においては、RC発振回路12の発振に基づいて2値化回路26にて生成されたクロックを用いて、カウンタ13のカウント値が設定値に達したか否かを判別しているが、これに限るものではない。例えば、ASK変調信号vinのヘッダ部の周波数(例えば125kHz)を用いても良い。図3は、ASK変調信号vinのヘッダ部の周波数が、2値化回路26からのクロックの周波数と同じ周波数であるときの、クロック抽出回路を示した図である。以下、ASK変調信号vinの振幅が、例えば1.2Vを中心に変化するものとして説明する。
クロック抽出回路は、コンパレータ回路21、PチャンネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)19、20、カップリングコンデンサ18、定電流源27、28、高抵抗29から構成される。カップリングコンデンサ18の一端側には、ASK変調信号vinが入力され、他端側は、PチャンネルMOSFET19のゲート、接地固定用の高抵抗29に接続されている。PチャンネルMOSFET19、20はともにソースフォロワとなっており、ドレインが接地されている。PチャンネルMOSFET19のソースは、コンパレータ回路21の+入力端子と接続されている。また、PチャンネルMOSFET19のソースは、例えば1.2Vの直流電圧を発生させるための定電流源28と接続されている。また、PチャンネルMOSFET20のソースは、コンパレータ回路21の−入力端子と接続されている。また、PチャンネルMOSFET20のソースは、MOSFET19のソースと同じレベルである1.2Vの直流電圧を発生させるための定電流源27と接続され、ゲートは接地されている。
ASK変調信号vinは、カップリングコンデンサ18にて直流成分がカットされ、交流成分のASK変調信号vinがPチャンネルMOSFET19のゲートに印加される。PチャンネルMOSFET19は、1.2Vの直流電圧にASK変調信号vinが重畳されて、コンパレータ回路21の+入力端子に印加される。また、コンパレータ回路21の−入力端子には、PチャンネルMOSFET20からの1.2Vの直流電圧が印加される。
そして、−入力端子からの入力(1.2V)より+入力端子からの入力が大きいとき、コンパレータ回路21はハイレベルを出力し、−入力端子からの入力より+入力端子からの入力が小さいときコンパレータ回路21は、ローレベルを出力する。この結果、コンパレータ回路21から、ASK変調信号vinの周波数と同じ周波数のクロックが出力されることとなる。
尚、本発明に係るAGC回路25を集積回路化するにあたっては、当該AGC回路25の構成が少なくとも3パターン考えられる。第1のパターンとしてAGC回路25は、可変ゲイン増幅回路1、増幅回路2、検波回路3、差動増幅回路16、スイッチ回路7、17、コンデンサ8を構成要素とする。そして、他の構成要素を外部に設け、集積回路化されたAGC回路25と端子を介して接続するように設ける。また、第2のパターンとしてAGC回路25は、第1のパターンの構成要素に、前述したクロック抽出回路(または、RC発振回路12、2値化回路26)、信号振幅検出回路5、カウンタ13、レジスタ14、一致検出回路15を加えた構成とする。そして、同様に他の構成要素を外部に設け、集積回路化されたAGC回路25と端子を介して接続するように設ける。また、第3のパターンとして、第2のパターンの構成要素に、前述したトリミング抵抗(または、EEPROM9、レジスタ10、DAC11)を加えた構成とする。尚、トリミング抵抗による基準電圧の設定は、AGC回路25の集積回路化の前に実施されることとなる。そして、同様に他の構成要素を外部に設け、集積回路化されたAGC回路25と端子を介して接続するように設ける。尚、コンデンサ8については、上述した第1、第2、第3のパターンの何れについても、外部の構成要素することが可能である。この結果、コンデンサ8の容量を変更することにより、可変ゲイン増幅回路1のゲインを任意に設定することが可能となる。
上述した実施形態によれば、コンデンサ8の充電電圧が一定電圧となる前においては、検波電圧det_outを基準電圧Vrefと等しくすべく、当該充電電圧に応じて可変ゲイン増幅回路1のゲインを変更することが可能となる。この結果、出力信号det_inの振幅を一定とすることが可能となる。また、コンデンサ8の充電電圧が一定電圧となった後においては、当該コンデンサ8の充電動作を禁止するためにスイッチ回路17が開くことから、可変ゲイン増幅回路1のゲインを一定値とすることが可能となる。この結果、例えば、ASK変調信号vin等の振幅に情報を持つ入力信号vga_inが可変ゲイン増幅回路1に入力された場合、出力信号det_inの振幅が一定とされることなく増幅されることとなる。つまり、振幅の情報が失われることなく増幅された信号が、後段のブロック回路に出力されることとなる。
また、差動増幅回路16からの誤差電圧をコンデンサ8が充電する前に、スイッチ回路17を閉じることにより、当該コンデンサ8の充電電圧を一旦放電することが可能となる。この結果、コンデンサ8の充電電圧を、より確実に一定電圧とすることが可能となる。
また、スイッチ回路17が閉じているとき、コンデンサ8に誤差電圧を直接印加することが可能となり、検波電圧det_outと基準電圧Vrefとの差電圧が反映された充電動作を当該コンデンサ8が行うことが可能となる。この結果、可変ゲイン増幅回路1のゲインをより最適なものとすることが可能となる。
また、少なくともコンデンサ8が一定電圧を充電するために要する期間を設定値として設定することによって、スイッチ回路17をより確実なタイミングで開くことが可能となる。
また、電源投入時から安定した発振までの立ち上がりが早いRC発振回路12を用いることによって、カウンタ13にてより迅速にカウント動作を行うことが可能となる。
また、カウンタ13のカウント値とレジスタ14の比較データに応じた設定値との一致を検出する一致検出回路15を用いることによって、少なくともコンデンサ8が一定電圧を充電するために要する期間を示す設定値にカウント値が達したときの出力をより確実に行うことが可能となる。また、コンデンサ8が一定電圧を充電するために要する期間が変化した場合、当該期間に応じた設定値をレジスタ14に設定することが可能となり、期間の変化に対してより柔軟な対応をすることが可能となる。
また、EEPROM9に記憶された基準電圧データに基づいた基準電圧Vrefを、差動増幅回路16に確実に印加することが可能となる。また、例えばロムライタ等により基準電圧データを変更することによって、所望の基準電圧Vrefを差動増幅回路1に印加することが可能となる。
また、所定レベル以上の振幅の入力信号vga_inを示すローレベルのWAKE信号に基づいて、RC発振回路12は発振動作を開始することが可能となる。この結果、ASK変調信号vinが入力されたときに、AGC回路25の各構成は動作を開始することが可能となる。つまり、振幅に情報を持つASK変調信号vinに対して確実に処理を行うことが可能となる。また、データ部の期間(t0t1間)において、ASK変調信号vinの振幅を可変ゲイン増幅回路1にて変化させることなく増幅させることが可能となり、振幅が持つ情報が失われていない出力信号det_inを出力することが可能となる。
上述したその他の実施形態によれば、トリミング抵抗を用いることにより、AGC回路25にかかるコストを、EEPROM9、レジスタ10、DAC11を構成とする場合に比べて安価とすることが可能となる。また、AGC回路25の回路構成が煩雑なることを防止することが可能となる。
また、クロック抽出回路を用いることにより、入力信号vinにより適したクロックを生成することが可能となる。この結果、AGC回路25は、入力信号vinに対して前述した制御を正確に行うことが可能となり、後段の回路ブロックに正確な出力信号det_inを出力することが可能となる。
本発明に係るAGC回路25と周辺構成の一例を示すブロック図である。 基準電圧Vrefを発生するトリミング抵抗を示した図である。 ASK変調信号からクロックを抽出するクロック抽出回路を示した図である。 本発明に係るAGC回路25と周辺構成の動作を示すタイミングチャートである。 本発明に係るAGC回路25にASK変調信号を入力した場合の要部波形を示す波形図である。 一般的なAGC回路の構成を示すブロック図である。 一般的なAGC回路にASK変調信号を入力した場合の要部波形を示す波形図である。 本発明に係るAGC回路25をパッシブキーレスエントリーシステムに適用したときの様子を示す模式図である。
符号の説明
1、101 可変ゲイン増幅回路 2、102 増幅回路
3、103 検波回路 4、104 アンテナ
5 信号振幅検出回路 6 マイクロコンピュータ
7、17 スイッチ回路 8 コンデンサ
9 EEPROM 10、14 レジスタ
11 DAC 12 RC発振回路
13 カウンタ 15 一致検出回路
16 差動増幅回路 18 カップリングコンデンサ
19、20 PチャンネルMOSFET 21 コンパレータ回路
23 車載機 24 携帯機
25 AGC回路 26 2値化回路
27、28 定電流源 29 高抵抗

Claims (11)

  1. 設定されるゲインが可変であり、入力信号を前記ゲインにて増幅する可変ゲイン増幅回路と、
    前記可変ゲイン増幅回路にて増幅された出力信号を検波する検波回路と、
    前記検波回路で検波された前記出力信号の振幅を示す検波電圧と、前記出力信号の振幅を所定の大きさに固定するための基準電圧と、の差電圧に応じた誤差電圧を出力する誤差増幅回路と、
    前記誤差電圧に応じて充電を行い、前記可変ゲイン増幅回路のゲイン設定入力に印加される、当該可変ゲイン増幅回路のゲインを一定値に固定するための設定電圧を保持するコンデンサと、
    前記コンデンサの充電電圧が前記設定電圧となるまで前記コンデンサの充電動作を許可するために閉じ、前記コンデンサの充電電圧が前記設定電圧となった後は前記コンデンサの充電動作を禁止するために開く充電用スイッチ回路と、
    を備えたことを特徴とするAGC回路。
  2. 前記充電用スイッチ回路が閉じる前に、前記コンデンサの電圧を一旦放電するために閉じる放電用スイッチ回路を備えた、
    ことを特徴とする請求項1に記載のAGC回路。
  3. 前記充電用スイッチ回路は、前記誤差増幅回路の出力側と、前記設定電圧が発生する前記コンデンサの一端側との間に設けられる、
    ことを特徴とする請求項2に記載のAGC回路。
  4. 所定周波数のクロックをカウントし、カウント値に応じた出力によって前記充電用スイッチ回路の開閉を制御するカウンタ回路を備え、
    前記充電用スイッチ回路は、前記カウンタ回路が初期値から所定値をカウントするまでの出力によって閉じ、前記カウンタ回路が前記所定値をカウントした後の出力によって開き、
    前記所定値は、少なくとも前記コンデンサが前記設定電圧を充電するために要する期間を示す値である、
    ことを特徴とする請求項3に記載のAGC回路。
  5. 前記所定周波数のクロックを発生するためのRC発振回路を備えた、
    ことを特徴とする請求項4に記載のAGC回路。
  6. 前記入力信号は、前記所定周波数を有するASK(Amplitude Shift Keying)変調信号であり、
    前記入力信号の前記所定周波数に伴って変化する電圧値と、前記入力信号の振幅の中心を示す直流電圧値とを比較することにより、前記所定周波数のクロックを発生するコンパレータ回路を備えた、
    ことを特徴とする請求項4に記載のAGC回路。
  7. 前記カウンタ回路は、前記所定周波数のクロックをカウントするカウンタと、前記所定値が設定される比較レジスタと、前記カウンタのカウント値と前記比較レジスタの設定値との一致を検出する一致検出回路と、を有し、
    前記充電用スイッチ回路は、前記一致検出回路が前記カウンタのカウント値と前記比較レジスタの設定値との一致を検出する前の出力によって閉じ、前記一致検出回路が前記カウンタのカウント値と前記比較レジスタの設定値との一致を検出したときの出力によって開く、
    ことを特徴とする請求項4乃至6の何れに記載のAGC回路。
  8. 前記基準電圧を選択的に発生可能なトリミング抵抗を備えた、
    ことを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のAGC回路。
  9. 少なくとも1つの前記基準電圧を示す基準電圧データが記憶された不揮発性メモリと、
    前記不揮発性メモリから読み出された1つの基準電圧データが設定されるレジスタと、
    前記レジスタに設定された基準電圧データを電圧に変換し、前記基準電圧として前記誤差増幅回路に印加するDAコンバータと、を備えた、
    ことを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のAGC回路
  10. 前記入力信号は、一定振幅が所定期間継続されるヘッダを有するASK(Amplitude Shift Keying)変調信号であり、
    前記ヘッダにおける一定振幅の変化の開始を検出し、動作開始信号を出力する振幅検出回路を備え、
    前記RC発振回路は、前記動作開始信号に基づいて動作開始する、
    ことを特徴とする請求項5に記載のAGC回路。
  11. 前記入力信号は、前記所定周波数を有し、且つ、一定振幅が所定期間継続されるヘッダを有するASK(Amplitude Shift Keying)変調信号であり、
    前記ヘッダにおける一定振幅の変化の開始を検出し、動作開始信号を出力する振幅検出回路を備え、
    前記コンパレータ回路は、前記動作開始信号に基づいて動作開始する、
    ことを特徴とする請求項6に記載のAGC回路。

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