JP2007266809A - Ａｇｃ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】環境変動やデバイスのばらつきの影響を抑制し、ＡＧＣ回路の出力レベルを安定して供給する。さらに平滑回路に抵抗素子や容量素子を使用しないで構成することでパッケージサイズの小さいＡＧＣ回路を提供する。
【解決手段】受信した変調信号のピーク検出をする第１ピーク検出回路と、第１ピーク検出回路と同じ第１基準電圧源から基準電圧が供給され第１ピーク検出回路と同じ回路構成の変調信号を受信しない第２ピーク検出回路と、第１ピーク検出回路の出力を平滑化する平滑回路と、第２ピーク検出回路の出力と第２基準電圧から供給される基準電圧とを加算する加算器と、平滑回路の出力信号と加算器の出力信号を比較する比較回路と、を具備する半導体集積回路のＡＧＣ回路である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路に構成するＡＧＣ回路の技術に関する。

従来、半導体集積回路に構成されるＡＧＣ回路は、ＡＭ信号やＦＭ信号を受信するさいに、兼用してＡＭとＦＭのＡＧＣ回路を設けた場合の構成である。図４Ａの回路はピーク検出回路４１、平滑回路（ＬＰＦ）４２、差動増幅器（比較回路：Comparator）４３、積分回路（Integrator）４４、基準電圧源４５、４６から構成されている。例えば、ＡＭ／ＦＭ信号源４７からはＡＭ信号（同図Ｂ（１）にインプット（Input）信号）とピーク検出回路４１には予め設定した基準電圧源４５から基準電圧信号（REF Voltage 1：ＤＣ電圧）を入力する。また、インプット信号はピーク検出回路４１でピーク検出され（２）に示すピーク検出信号波形となる。その後ローパスフィルタ４２で鈍らせた（３）ＬＰＦ出力信号波形を得る。そのＬＰＦ出力信号波形と、予め設定した基準電圧源４６から供給される基準電圧信号（REF Voltage 2：ＤＣ電圧）とを差動増幅器４３などを用い比較して差信号を出力する。その差信号を積分回路４４に入力して平均化することで必要とする電圧値（ゲインコントロール電圧）を得ることができる。

次に、ＦＭ信号を入力した場合について説明する。ＦＭ信号を同図Ｃ（１）インプット信号（Input）とする。インプット信号はピーク検出回路４１でピーク検出され（２）に示すピーク検出信号波形となる。その後ローパスフィルタ４２で鈍らせた（３）ＬＰＦ出力信号波形を得る。このＬＰＦ出力信号波形はキャリアレベルがＡＭと同じであれば同じ出力となる。その後、ＡＭ信号のときと同じように予め設定した基準電圧源４６から供給される基準電圧（REF Voltage 2：ＤＣ電圧）信号とを差動増幅器４３などを用い比較して差信号を出力する。その差信号を積分回路４４に入力して平均化することで必要とする電圧値（ゲインコントロール電圧）を得ることができる。

なお、図４Ｂ、Ｃは縦軸に電圧レベル、横軸に時間（ｍｓｅｃ）で表した図である。
特許文献１によれば、ＡＭ変調されたＲＦ信号の振幅値を検出しピーク検出電圧を出力する第１のピーク検出回路と、光出力レベルに比例したモニタ電流の振幅値を検出しピーク検出電圧を出力する第２のピーク検出回路と、各々のピーク検出電圧を入力しその比を取ることによってＬＤ出力の温度変動等による変動分を相殺するように利得可変型増幅器の利得を制御するゲインコントロール電圧を出力する比較回路を備えたことにより、ＬＤ出力の温度変動等によって変動した場合でも、ＬＤの温度を一定に保つ提案がされている。

特許文献２によれば、送信電力増幅器等の被送信電力制御回路自身の周波数特性だけでなく出力レベルを検出する出力側ＲＦ検波器のもつ周波数特性も入力側ＲＦ検波器の生じる検波電圧によって補正するので、周波数に関係なく常に一定の出力レベルの送信電力を得る提案がされている。
特開２０００−２９５１８１号公報 特開平５−３１５８７３号公報

しかしながら、ＡＧＣ回路は温度変化、電源変動などの環境変動、デバイスの製造ばらつきによりＡＧＣ回路の出力レベルが安定しないという問題がある。特にピーク検出回路４１と基準電圧源４５、４６が独立しているため、各々の回路が独立して環境の変化を受ける。また、デバイスばらつきにより各々の回路が影響を受けている。つまり、上記原因により差動増幅器４３の出力が変動しＡＧＣ回路の出力レベルが不安定となる。

また、ＡＧＣ回路には平滑回路が必要であるが、平滑回路をローパスフィルタで構成する場合、抵抗素子と容量素子などで構成する必要がある。また、アクティブフィルタなどで構成することが考えられる。しかし、抵抗素子や容量素子は半導体集積回路上に配設する場合、トランジスタなどで構成した回路などに比べて非常に大きいという問題がある。そのため、パッケージ外部に設けなければならない。外部に設ける場合、１）パッケージの端子数が増加、２）利用者がコンデンサや抵抗を設計時に考慮が必要、３）前記１）、２）に示した項目により装置基板のサイズが大きくなり、パッケージを大きくする必要がある。特にＡＭを取扱う場合、エンべロープが低周波であるためカットオフを決定する容量素子の容量が大きくなる。そのために素子サイズが大きくなる。しかし、外部に平滑回路を設けるとパッケージ内の温度変化と外部の温度変化に違いがあるため調整が難しくなるという問題も発生する。

また、特許文献１、２には自動的に電圧や電力を調整して安定した出力を得ることを目的としているが、半導体集積回路上に配設した場合の問題について解決するものではない。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、ピーク検出回路と同じ構成のダミー回路を設けて環境変動やデバイスのばらつきの影響を抑制することで、ＡＧＣ回路の出力レベルを安定して供給する、さらに平滑回路に抵抗素子や容量素子を使用しないで構成することでパッケージサイズの小さいＡＧＣ回路を提供することを目的とする。

本発明の態様のひとつである受信した変調信号のピーク検出をする第１ピーク検出回路と、上記第１ピーク検出回路と同じ第１基準電圧源から基準電圧が供給され上記第１ピーク検出回路と同じ回路構成の変調信号を受信しない第２ピーク検出回路と、上記第１ピーク検出回路の出力を平滑化する平滑回路と、上記第２ピーク検出回路の出力と第２基準電圧から供給される基準電圧とを加算する加算器と、上記平滑回路の出力信号と上記加算器の出力信号を比較する比較回路と、を具備する構成とする。

好ましくは、上記平滑回路は抵抗素子と容量素子から構成するローパスフィルタで構成してもよい。
好ましくは、上記ローパスフィルタはアクティブフィルタで構成してもよい。

上記構成により環境変動やデバイスのばらつきの影響を抑え出力レベルを安定して供給できる。
本発明の他の態様である受信した変調信号のピーク検出をする第１ピーク検出回路と、
上記第１ピーク検出回路と同じ第１基準電圧源から基準電圧が供給され上記第１ピーク検出回路と同じ回路構成の変調信号を受信しない第２ピーク検出回路と、上記第１ピーク検出回路の出力信号を増幅して出力する第１増幅器と、上記第２ピーク検出回路の出力信号を増幅して反転出力する反転増幅器と、上記第１増幅器と上記反転増幅器の出力信号を入力して合成する第３ピーク検出回路と、上記第１ピーク検出回路と同じ第１基準電圧源から基準電圧が供給され上記第１ピーク検出回路と同じ回路構成の変調信号を受信しない第４ピーク検出回路と、上記第４ピーク検出回路の出力信号を増幅して出力する第２増幅器と、上記第２増幅器の出力信号を受信する上記第３ピーク回路と同じ回路構成の第５ピーク検出回路と、上記第５ピーク検出回路の出力信号と第２基準電圧から供給する基準電圧を加算する加算器と、上記第３ピーク検出回路の出力信号と、上記加算器の出力信号を比較する比較回路と、を具備する構成である。

上記構成により環境変動やデバイスのばらつきの影響を抑え出力レベルを安定して供給する。また、抵抗素子や容量素子をパッケージの外部に配置する必要がなくなるとともに、パッケージ内に抵抗素子や容量素子をなくすことでパッケージサイズを小さくし端子数を減らすことができる。レイアウト設計時間を短縮することもできる。

本発明によれば、環境変動やデバイスのばらつきの影響を抑え出力レベルを安定して供給する。また、パッケージサイズを小さくし端子数を減らすことができ、レイアウト設計時間を短縮することが可能である。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
（実施例１）
図１に半導体集積回路に構成されるＡＧＣ回路（Auto Gain Control）を示す。本回路は異なる変調方式の無線信号を兼用して受信することができるＡＧＣ回路である。例えば、ＡＭ信号やＦＭ信号を兼用して受信するさいに用いるＡＧＣ回路の構成を示す。図１Ａの回路はピーク検出回路１（第１ピーク検出回路）、平滑回路２、差動増幅器（比較回路：Comparator）３、積分回路（Integrator）４、基準電圧源５とピーク検出回路６（第２ピーク検出回路）、基準電圧源７、加算器８から構成されている。

ピーク検出回路６は、ピーク検出回路１と同じ構成の回路である。例えば、トランジスタなどにより構成される回路である。また、ピーク検出回路６にピーク検出回路１と同じ基準電圧（REF Voltage 1：ＤＣ電圧）を基準電圧源５から入力している。そしてこのピーク検出回路１、６は、トランジスタレベルで比較した場合トポロジー接続されている。また、トポロジーに接続された回路であればトランジスタのサイズ比が異なっていてもよい。ただし、同じサイズ比が望ましい。

次に、例えば同図ＢにＡＭ／ＦＭ信号源９からＡＭ信号を入力する。このときの（１）インプット信号（Input）は、ピーク検出回路１でピーク検出され（２）に示すピーク検出信号波形となる。その後、平滑回路２で鈍らせた（３）平滑出力信号波形を得る。

一方、ピーク検出回路６からは、予め設定した基準電圧信号（REF Voltage 1：ＤＣ電圧）を基準電圧源５から入力し、ピーク検出回路１と同じ受信ＡＭ信号成分以外の変動を持ったダミー信号が出力される。

そして、ダミー信号と基準電圧源７から供給される基準電圧（REF Voltage 2：ＤＣ電圧）とを加算器８で加算する。加算器８の出力信号である加算信号と平滑出力信号を差動増幅器３に入力して比較処理した差信号を得る。その後、その差信号を積分回路４に入力して平均化することで必要とする電圧値（ゲインコントロール電圧）を得ることができる。

同様に、ＦＭ信号を入力した場合（ＦＭ信号を同図Ｃ（１）インプット（Input）信号）、インプット信号はピーク検出回路１でピーク検出され（２）に示すピーク検出信号波形となる。その後、平滑回路２で鈍らせた（３）平滑出力信号波形を得る。この平滑出力信号波形はキャリアレベルがＡＭと同じであれば同じ出力となる。その後、ＡＭ信号のときと同じようにピーク検出回路６は、予め設定した基準電圧（REF Voltage 1：ＤＣ電圧）を基準電圧源５から入力し、ピーク検出回路１と同じ受信ＦＭ信号成分以外の変動を持ったダミー信号が出力される。ダミー信号と基準電圧源７から供給される基準電圧（REF Voltage 2：ＤＣ電圧）を加算器８で加算する。加算器８の出力信号である加算信号と平滑出力信号を差動増幅器３に入力して比較した結果である差信号を得る。その後、その差信号を積分回路４に入力して平均化することで必要とする電圧値（ゲインコントロール電圧）を得ることができる。

なお、図１Ｂ、Ｃは縦軸に電圧レベル、横軸に時間（ｍｓｅｃ）で表した図である。
（実施例２）
次に、図２Ａに示すように平滑回路２を、ローパスフィルタなどで構成する。例えば抵抗素子と容量素子（コンデンサなど）で構成してもよい。また、アクティブフィルタによって構成してもよい。実施例１に示した場合には、パッケージ外部にコンデンサや抵抗を設けて、カットオフ周波数を決める。図２Ｂにパッケージ（ＡＧＣ回路を実装したＩＣチップ）と抵抗素子、容量素子との配置を示す。容量素子２１を配置するための端子をパッケージに設ける。さらに抵抗素子２２を配置するさいは別に端子を設ける。このように配置することでパッケージサイズを小さくできる。
（実施例３）
図３は実施例１、２に示した回路から平滑回路をなくして回路サイズを小さくする半導体集積回路に構成されるＡＧＣ回路である。

本回路はＡＭ信号やＦＭ信号を兼用して受信するさいに用いるＡＧＣ回路の構成であるが、図３Ａの回路は第１ピーク検出回路３１、第２ピーク検出回路３２、第３ピーク検出回路３３、増幅器３４（第１増幅器）、反転増幅器３５、差動増幅器（比較回路：Comparator）３６、基準電圧源３７と第４ピーク検出回路３８、増幅器３９（第２増幅器）、第５ピーク検出回路３１０、基準電圧源３１１、加算器３１２、積分回路（Integrator）３１３、から構成されている。

同図ＢにＡＭ／ＦＭ信号源３１４から第１ピーク検出回路３１、第２ピーク検出回路３２にＡＭ信号を入力する。このときの（１）インプット信号（Input）は、第１ピーク検出回路３１、第２ピーク検出回路３２でピーク検出され（２）に示すピーク検出信号波形となる。

第３ピーク検出回路３３に、第１ピーク検出回路３１から増幅器３４を介して出力される信号と、第２ピーク検出回路３２から反転増幅器３５を介して出力される信号を入力する。増幅器３４、反転増幅器３５はトランジスタで構成される増幅回路である（増幅や減衰は必ずしなくてもよい）。反転増幅器３５からは、第１ピーク検出回路３１と反転した出力信号が出力される。また、増幅器３４は反転増幅器３５と第３ピーク検出回路３３に入力される信号の遅延を揃えるために設けられている。

第３ピーク検出回路３３は、増幅器３４、反転増幅器３５から出力された信号を入力して合成（加算）しピークを検出し、第３ピーク検出回路３３で合成して鈍らせた（３）平滑出力信号波形を得る。

一方、第４ピーク検出回路３８からは、予め設定した基準電圧信号（REF Voltage 1：ＤＣ電圧）を基準電圧源３７から入力し、第１、２ピーク検出回路３１、３２と同じ受信ＡＭ信号成分以外の変動を持った第１ダミー信号が出力される。さらに増幅器３９を設け遅延を調整し、第５ピーク検出回路３１０に入力する（ただし増幅や減衰は必ずしなくてもよい）。第５ピーク検出回路３１０は、第４ピーク検出回路３８と同様に環境変動などの影響を抑えるために設けられている。

そして、第５ピーク検出回路３１０から出力された第２ダミー信号と基準電圧源３１１から供給される基準電圧信号（REF Voltage 2：ＤＣ電圧）とを加算器３１２で加算する。加算器３１２の出力信号である加算信号と平滑出力信号を差動増幅器３６に入力して比較処理した結果である差信号を得る。その後、その差信号を積分回路３１３に入力して平均化することで必要とする電圧値（ゲインコントロール電圧）を得ることができる。

ここで、第４ピーク検出回路３８と第５ピーク検出回路３１０に供給する基準電圧は図示していないが基準電圧源３７、３１１どちらから供給してもかまわない。また、第２ピーク検出回路３２を削除し、第１ピーク検出回路３１の出力と直接反転増幅器３５入力を接続してもよい。このように接続することでさらに回路を単純化できる。

同様に、ＦＭ信号を入力した場合（ＦＭ信号を同図Ｃ（１）インプット（Input）信号）、インプット信号は第１、２ピーク検出回路３１、３２でピーク検出され（２）に示すピーク検出信号波形となる。その後、第３ピーク検出回路３３、増幅器３４、反転増幅器３５により鈍らせた（３）平滑出力信号波形を得る。この平滑出力信号波形はキャリアレベルがＡＭと同じであれば同じ出力となる。

そして、ＡＭ信号のときと同じように第４ピーク検出回路３８からは、予め設定した基準電圧信号（REF Voltage 1：ＤＣ電圧）を基準電圧源３７から入力し、第１、２ピーク検出回路３１、３２と同じ受信ＡＭ信号成分以外の変動を持った第１ダミー信号が出力される。さらに増幅器３９を設け遅延を調整し、第５ピーク検出回路３１０に入力する。そして、第５ピーク検出回路３１０は、第４ピーク検出回路３８と同様に環境変動などの影響を抑える。

第５ピーク検出回路３１０から出力された第２ダミー信号と基準電圧源３１１から供給される基準電圧信号（REF Voltage 2：ＤＣ電圧）とを加算器３１２で加算する。加算器３１２の出力信号である加算信号と平滑出力信号を差動増幅器３６に入力して比較した結果である差信号を得る。その後、その差信号を積分回路３１３に入力して平均化することで必要とする電圧値（ゲインコントロール電圧）を得る。

上記のようにすることで平滑回路を用いないＡＧＣ回路を構成できる。
また、実施例３の構成では、面積が大きい抵抗素子や容量素子を用いないため、端子数を削減でき、またパッケージを小型化できる。

なお、抵抗素子、容量素子を用いないため、レイアウト設計の時間を削減できる。
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

実施例１のダミー回路を設けたＡＧＣ回路を示す図である。 実施例１の平滑回路をＬＰＦ回路で構成したＡＧＣ回路を示す図である。 平滑回路を用いないＡＧＣ回路を示す図である。 従来のＡＧＣ回路を示す図である。

符号の説明

１…第１ピーク検出回路、２…平滑回路（ＬＰＦ、アクティブフィルタ）、
３…差動増幅器（比較回路）、４…積分回路、５…基準電圧源、
６…第２ピーク検出回路（ダミー）、７…基準電圧源、８…加算器、９…信号源、
２１…容量素子、２２…抵抗素子、
３１…第１ピーク検出回路、３２…第２ピーク検出回路、
３３…第３ピーク検出回路、３４…増幅器（第１増幅器）、３５…反転増幅器、
３６…差動増幅器（比較回路）、３７…基準電圧源、３８…第４ピーク検出回路（ダミー）、
３９…増幅器（第２増幅器）、３１０…第５ピーク検出回路（ダミー）、
３１１…基準電圧源、３１２…加算器、３１３…積分回路、３１４…信号源、
４１…ピーク検出回路、４２…平滑回路、４３…差動増幅器（比較回路）、
４４…積分回路、４５…基準電圧源、４６…基準電圧源、４７…信号源

Claims (4)

1. 受信した変調信号のピーク検出をする第１ピーク検出回路と、
   前記第１ピーク検出回路と同じ第１基準電圧源から基準電圧が供給され前記第１ピーク検出回路と同じ回路構成の変調信号を受信しない第２ピーク検出回路と、
   前記第１ピーク検出回路の出力を平滑化する平滑回路と、
   前記第２ピーク検出回路の出力と第２基準電圧から供給される基準電圧とを加算する加算器と、
   前記平滑回路の出力信号と前記加算器の出力信号を比較する比較回路と、
   を具備することを特徴とする半導体集積回路のＡＧＣ回路。
2. 前記平滑回路は抵抗素子と容量素子から構成するローパスフィルタで構成することを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路のＡＧＣ回路。
3. 前記ローパスフィルタはアクティブフィルタで構成することを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路のＡＧＣ回路。
4. 受信した変調信号のピーク検出をする第１ピーク検出回路と、
   前記第１ピーク検出回路と同じ第１基準電圧源から基準電圧が供給され前記第１ピーク検出回路と同じ回路構成の変調信号を受信しない第２ピーク検出回路と、
   前記第１ピーク検出回路の出力信号を増幅して出力する第１増幅器と、
   前記第２ピーク検出回路の出力信号を増幅して反転出力する反転増幅器と、
   前記第１増幅器と前記反転増幅器の出力信号を入力して合成する第３ピーク検出回路と、
   前記第１ピーク検出回路と同じ第１基準電圧源から基準電圧が供給され前記第１ピーク検出回路と同じ回路構成の変調信号を受信しない第４ピーク検出回路と、
   前記第４ピーク検出回路の出力信号を増幅して出力する第２増幅器と、
   前記第２増幅器の出力信号を受信する前記第３ピーク回路と同じ回路構成の第５ピーク検出回路と、
   前記第５ピーク検出回路の出力信号と第２基準電圧から供給する基準電圧を加算する加算器と、
   前記第３ピーク検出回路の出力信号と、前記加算器の出力信号を比較する比較回路と、
   を具備することを特徴とする半導体集積回路のＡＧＣ回路。