JP2008042917A - Amplifying circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplifying circuit which is capable of enhancing current efficiency and will not cause input signal band to be restricted. <P>SOLUTION: The amplifying circuit 20 comprises an operational amplifier 22, of which a non-inverted input is connected to the input of the amplifying circuit, and an inverted input is connected to an output of the amplification circuit; and a resistor Rsense is connected between the output of the operational amplifier 22 and the output of the amplifying circuit 20. A switch mode power supply circuit 24, of which the first and second inputs are connected to the output of the operational amplifier 22 and to the output of the amplification circuit 20, respectively, is connected to the output of the amplifying circuit via an inductor. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、増幅回路に関するものであり、特に、電力増幅器システムの一部として、信号エンベロープを増幅する際に使用するのに好適な増幅回路（エンベロープ増幅回路）に関するものである。   The present invention relates to an amplifier circuit, and more particularly to an amplifier circuit (envelope amplifier circuit) suitable for use in amplifying a signal envelope as part of a power amplifier system.

無線通信デバイスでは、送信機内の電力増幅器を高い効率で動作させることが有利に働くことが知られている。しかし、このような送信機では、入力信号の振幅、すなわち、送信するため増幅された信号の所望の振幅は、広範囲にわたって変化しうる。電力増幅器は、一般に、入力信号の振幅と供給電圧との間に特定の関係がある場合に最も効率よく動作するため、このように変動が広範囲だと、電力増幅器は効率よく動作しない可能性がある。   In wireless communication devices, it is known to operate with high efficiency the power amplifier in the transmitter. However, in such a transmitter, the amplitude of the input signal, i.e. the desired amplitude of the amplified signal for transmission, can vary over a wide range. Because power amplifiers generally operate most efficiently when there is a specific relationship between the amplitude of the input signal and the supply voltage, this wide range of fluctuations may cause the power amplifier to not operate efficiently. is there.

そこで、入力信号の振幅を検出し、電源電圧を変調するエンベロープ増幅回路を実現することが知られている。変調された電源電圧は、電力増幅器に印加され、さらに入力信号もその電力増幅器に印加される。その結果、電力増幅器は、より広い範囲にわたる入力信号振幅で効率よく動作できる。   Therefore, it is known to realize an envelope amplifier circuit that detects the amplitude of the input signal and modulates the power supply voltage. The modulated power supply voltage is applied to the power amplifier, and the input signal is also applied to the power amplifier. As a result, the power amplifier can operate efficiently with input signal amplitudes over a wider range.

このようなエンベロープ増幅回路は、例えば、特許文献１、特許文献２および非特許文献１において説明されている。図１、２は、従来技術のエンベロープ増幅回路を示す図である。図１、２に示すように、入力エンベロープ信号は、第１の出力電流を出力する第１の演算増幅器を備えるリニアステージに印加される。第１の出力電流は抵抗器を通り、この抵抗器の両端の電圧は差動増幅器に入力として供給され、差動増幅器の出力はスイッチング電源に供給される。このスイッチング電源は、インダクタを通過する第２の出力電流を発生する。第１および第２の出力電流が組み合わされて、全出力電流を発生するが、エンベロープ周波数の低い部分は、第２の出力電流からその多くが供給され、またエンベロープ周波数の高い部分は、第１の出力電流からその多くが供給される。   Such an envelope amplifier circuit is described in, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 1. 1 and 2 are diagrams showing a conventional envelope amplifier circuit. As shown in FIGS. 1 and 2, the input envelope signal is applied to a linear stage including a first operational amplifier that outputs a first output current. The first output current passes through a resistor, the voltage across the resistor is supplied as an input to the differential amplifier, and the output of the differential amplifier is supplied to a switching power supply. The switching power supply generates a second output current that passes through the inductor. The first and second output currents combine to produce a total output current, with the lower envelope frequency being supplied more from the second output current and the higher envelope frequency being the first Most of the output current is supplied.

また、他のエンベロープ増幅回路として、図３に示すように、第１の演算増幅器の電流帰還ループにスイッチング電源とインダクタで接続したものがある（例えば、特許文献３参照。）。   As another envelope amplifier circuit, as shown in FIG. 3, there is one in which the current feedback loop of the first operational amplifier is connected by a switching power supply and an inductor (see, for example, Patent Document 3).

国際公開第２００６／１１１８９１号パンフレットInternational Publication No. 2006/111891 Pamphlet 米国特許第６９３７０９５号明細書US Pat. No. 6,937,095 米国特許第５１７０１３２号明細書US Pat. No. 5,170,132 Ｗａｎｇ著「Envelope Tracking Power Amplifier with Pre-Distortion Linearization for WLAN 802.11g」ＩＥＥＥ ＭＩＴ−Ｓ Ｄｉｇｅｓｔ ２００４、 １５４３〜１５４６頁Wang "Envelope Tracking Power Amplifier with Pre-Distortion Linearization for WLAN 802.11g" IEEE MIT-S Digest 2004, pp. 1543-1546

しかし、特許文献１、特許文献２および非特許文献１に開示されたエンベロープ増幅回路は、第１の演算増幅器がスイッチング電源の動作点電流まで供給する必要があり、かつ入力信号全体を増幅せざるを得ないという問題がある。また、特許文献３にあるインダクタを接続したエンベロープ増幅回路は、第１の演算増幅器の帰還ループにインダクタがあるため、第１の演算増幅器がエンベロープ周波数の高い部分に追従できずに信号に帯域制限が生じるという問題がある。   However, the envelope amplifier circuits disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 1 require the first operational amplifier to supply up to the operating point current of the switching power supply and amplify the entire input signal. There is a problem of not getting. In addition, the envelope amplifier circuit connected to the inductor disclosed in Patent Document 3 has an inductor in the feedback loop of the first operational amplifier, so that the first operational amplifier cannot follow the high envelope frequency and band-limits the signal. There is a problem that occurs.

そこで、本発明は、上記の点に鑑み、第１の演算増幅器の電流効率を改善でき、入力信号帯域に制限を生じさせない増幅回路（エンベロープ増幅回路）を提供することを課題とする。   Therefore, in view of the above points, an object of the present invention is to provide an amplifier circuit (envelope amplifier circuit) that can improve the current efficiency of the first operational amplifier and does not limit the input signal band.

上記課題を解決して本発明の目的を達成するため、本発明の増幅回路は、増幅回路であって、前記増幅回路の入力に接続された非反転入力と、前記増幅回路の出力に接続された反転入力を有する第１の演算増幅器と、前記第１の演算増幅器の出力と前記増幅回路の出力との間に接続される抵抗器と、前記演算増幅器の出力および前記増幅回路の出力に夫々接続される第１および第２の入力を有す得るスイッチモード電源手段と、前記スイッチモード電源手段出力と前記増幅回路の出力との間に接続されるインダクタと、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, an amplifier circuit of the present invention is an amplifier circuit, and is connected to a non-inverting input connected to an input of the amplifier circuit and an output of the amplifier circuit. A first operational amplifier having an inverting input; a resistor connected between an output of the first operational amplifier and an output of the amplifier circuit; and an output of the operational amplifier and an output of the amplifier circuit, respectively. Switch mode power supply means having first and second inputs to be connected, and an inductor connected between the switch mode power supply means output and the output of the amplifier circuit.

さらに、前記スイッチモード電源手段は、前記第１および第２の入力にそれぞれ接続される反転入力および非反転入力を有する差動増幅器を含むことを特徴とする。   Furthermore, the switch mode power supply means includes a differential amplifier having an inverting input and a non-inverting input connected to the first and second inputs, respectively.

さらに、前記スイッチモード電源手段は、前記差動増幅器の出力に接続された入力と、前記スイッチモード電源手段の出力に接続される出力を有するスイッチモード電源回路を有し、前記スイッチモード電源回路は、前記スイッチモード電源回路の入力に接続される非反転入力を有する第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の出力信号に基づき前記スイッチモード電源手段の出力を介し前記インダクタに電流を供給する電流供給手段と、を含み、前記第２の演算増幅器の反転入力に前記電流供給手段からの信号をフィードバックすることを特徴とする。   Further, the switch mode power supply means has a switch mode power supply circuit having an input connected to the output of the differential amplifier and an output connected to the output of the switch mode power supply means, A second operational amplifier having a non-inverting input connected to an input of the switch mode power supply circuit, and supplying current to the inductor via an output of the switch mode power supply means based on an output signal of the second operational amplifier And a current supply means for feeding back a signal from the current supply means to an inverting input of the second operational amplifier.

さらに、前記電流供給手段からの信号に所望の信号を加減算する加減算手段を備え、前記第２の演算増幅器の反転入力に前記加減算した信号をフィードバックすることを特徴とする。   Further, an addition / subtraction means for adding / subtracting a desired signal to / from a signal from the current supply means is provided, and the added / subtracted signal is fed back to an inverting input of the second operational amplifier.

さらに、前記抵抗器の両端から、前記第１の演算増幅器の出力信号の振幅が検出されることを特徴とする。   Furthermore, the amplitude of the output signal of the first operational amplifier is detected from both ends of the resistor.

また、本発明の送信機は、上記のいずれかの増幅回路を備えたことを特徴とする。   A transmitter according to the present invention includes any one of the amplifier circuits described above.

このように、抵抗要素が第１の増幅器の帰還ループ内にあるので、第１の増幅器は、スイッチモード電源とインダクタを介して接続する為、スイッチング電源の動作点電流まで供給する必要もなく、かつエンベロープの低周波成分を増幅しなくて済み、その結果、増幅回路の効率が改善されるという利点がある。また、インダクタが帰還ループ内になく、抵抗要素のみなので信号に帯域制限を生じさせないようにできる。   Thus, since the resistance element is in the feedback loop of the first amplifier, the first amplifier is connected to the switch mode power supply via the inductor, so it is not necessary to supply the operating point current of the switching power supply. In addition, there is an advantage that the low frequency component of the envelope need not be amplified, and as a result, the efficiency of the amplifier circuit is improved. Further, since the inductor is not in the feedback loop and is only a resistance element, it is possible to prevent the signal from being band-limited.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図４は、無線通信システム内の送信機１０の一部を示す、ブロック略図である。送信機１０は、例えば、無線通信システムの基地局内で使用することができるが、送信機１０が携帯電話または他のハンドヘルドデバイスなどの携帯型電池式デバイス内で使用される場合、本発明による高い効率は特に重要な特徴を有する。   FIG. 4 is a block schematic diagram illustrating a portion of the transmitter 10 in a wireless communication system. The transmitter 10 can be used, for example, in a base station of a wireless communication system, but is high according to the present invention when the transmitter 10 is used in a portable battery-powered device such as a mobile phone or other handheld device. Efficiency has a particularly important feature.

送信機１０は、どんな無線通信システムにおいても使用でき、好ましい実施形態では、Ｗ−ＣＤＭＡシステムで使用することを目的としているが、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定されているようなＯＦＤＭシステムを含む、他のシステムでも使用することができる。   The transmitter 10 can be used in any wireless communication system, and in the preferred embodiment is intended for use in a W-CDMA system, but includes other OFDM systems such as those specified in IEEE 802.11. It can also be used in the system.

よく知られているように、送信機１０は、送信に必要な情報を含み、関連する通信システムにより要求される形式に準拠している、高周波信号を発生するための信号処理回路１２を備える。したがって、高周波信号は、エンベロープ内にデータ信号を含み、エンベロープの振幅は、信号処理回路１２により決定される。例えば、送信機１０が、意図された受信機の近くにあることが知られている場合、エンベロープの振幅は、送信機１０が意図された受信機から遠くにあることが知られている場合よりも小さくできる。高周波信号は、電力増幅器ブロック１４に渡され、増幅された信号は、アンテナ１６に送られ、所望の１つまたは複数の受信機に送信される。   As is well known, the transmitter 10 comprises a signal processing circuit 12 for generating a high-frequency signal that contains information necessary for transmission and is compliant with the format required by the associated communication system. Therefore, the high-frequency signal includes a data signal in the envelope, and the amplitude of the envelope is determined by the signal processing circuit 12. For example, if the transmitter 10 is known to be near the intended receiver, the envelope amplitude is greater than if the transmitter 10 is known to be far from the intended receiver. Can also be reduced. The high frequency signal is passed to the power amplifier block 14 and the amplified signal is sent to the antenna 16 for transmission to the desired receiver or receivers.

この場合、電力増幅ブロック１４は、電力増幅器１８を含み、さらに、送信機１０の効率を改善するために、エンベロープ検出器１９および増幅回路（エンベロープ増幅回路）２０を含む。信号処理回路１２は、電力増幅ブロック１４内の電力増幅器１８に接続され、電力増幅器１８はアンテナ１６に接続されている。   In this case, the power amplification block 14 includes a power amplifier 18 and further includes an envelope detector 19 and an amplification circuit (envelope amplification circuit) 20 in order to improve the efficiency of the transmitter 10. The signal processing circuit 12 is connected to a power amplifier 18 in the power amplification block 14, and the power amplifier 18 is connected to the antenna 16.

ここで、エンベロープ検出器１９の機能は、信号処理回路１２により発生した高周波信号のエンベロープの振幅を検出することであり、エンベロープ増幅回路２０の機能は、電力増幅器１８が効率よく動作できるように、エンベロープ検出器１９により検出されたエンベロープの振幅に基づき、電力増幅器１８に供給する電力を変調することである。つまり、高周波信号が大きな振幅を有する場合、比較的高い電源電圧を電力増幅器１８に供給する必要がある。しかし、高周波信号の振幅が小さいときに同じ電源電圧が電力増幅器１８に供給される場合、電力増幅器は、効率よく動作しない。振幅制限器（図示せず）を電力増幅器１８への入力のところに配置し、そこで振幅変動を除去することもできる。   Here, the function of the envelope detector 19 is to detect the amplitude of the envelope of the high-frequency signal generated by the signal processing circuit 12, and the function of the envelope amplifier circuit 20 is such that the power amplifier 18 can operate efficiently. The power supplied to the power amplifier 18 is modulated based on the amplitude of the envelope detected by the envelope detector 19. That is, when the high frequency signal has a large amplitude, it is necessary to supply a relatively high power supply voltage to the power amplifier 18. However, when the same power supply voltage is supplied to the power amplifier 18 when the amplitude of the high frequency signal is small, the power amplifier does not operate efficiently. An amplitude limiter (not shown) may be placed at the input to the power amplifier 18 where the amplitude variation is removed.

図４は、エンベロープ検出器１９を電力増幅ブロック１４内のブロックとして示しているが、信号処理ブロック１２内にエンベロープ検出機能を備え、その出力をエンベロープ増幅回路２０に直接供給することも可能である。あるいはエンベロープ増幅回路２０内にエンベロープ検出器１９を含んでも良い。   Although FIG. 4 shows the envelope detector 19 as a block in the power amplification block 14, it is also possible to provide an envelope detection function in the signal processing block 12 and supply its output directly to the envelope amplification circuit 20. . Alternatively, the envelope detector 19 may be included in the envelope amplifier circuit 20.

図５は、本発明の一実施形態における、エンベロープ増幅回路２０の回路図である。この実施形態では、エンベロープ増幅回路２０は、線形増幅器段２２およびスイッチモード電源（switch-mode power supply）段２４を備える。線形増幅器段２２は線形増幅器Ａ1を有する。スイッチモード電源段２４は、差動増幅器Ａ2及びスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）回路４０を含む。スイッチモード電源段２４は、受信した信号の低周波成分を効率よく増幅することができるが、高周波成分に反応することができない。その一方で、線形増幅器段２２は、これらの高周波成分を増幅するために用意されている。 FIG. 5 is a circuit diagram of the envelope amplifier circuit 20 in one embodiment of the present invention. In this embodiment, the envelope amplifier circuit 20 comprises a linear amplifier stage 22 and a switch-mode power supply stage 24. The linear amplifier stage 22 has a linear amplifier A 1 . The switch mode power supply stage 24 includes a differential amplifier A 2 and a switch mode power supply (SMPS) circuit 40. The switch mode power supply stage 24 can efficiently amplify the low frequency component of the received signal, but cannot react to the high frequency component. On the other hand, the linear amplifier stage 22 is provided for amplifying these high frequency components.

より具体的には、入力エンベロープ信号は、エンベロープ増幅回路２０の入力ノードから線形増幅器Ａ1の非反転入力に印加される。線形増幅器Ａ1は、電圧帰還ループ２３を持ち、その出力は比較的低い値の検出抵抗器Ｒsenseの第１端に接続され、検出抵抗器Ｒsenseの第２端は抵抗器２６を通して線形増幅器Ａ1の反転入力に接続されている。線形増幅器Ａ1の反転入力は、他の抵抗器２８を通して接地される。線形増幅器Ａ1は、静電容量３０を通して接地されている電圧源ＶLINから給電される。 More specifically, the input envelope signal is applied from the input node of the envelope amplifier circuit 20 to the non-inverting input of the linear amplifier A 1 . The linear amplifier A 1 has a voltage feedback loop 23 whose output is connected to the first end of a relatively low value sense resistor R sense , and the second end of the sense resistor R sense is connected through a resistor 26 to the linear amplifier. It is connected to the inverting input of a 1. The inverting input of the linear amplifier A 1 is grounded through another resistor 28. The linear amplifier A 1 is fed from a voltage source V LIN that is grounded through a capacitance 30.

この例示されている実施形態では、線形増幅器Ａ1の利得は、抵抗器２６、２８の値により設定され、適当に選択された抵抗器により所望の値に設定することができる。例えば、他の実施形態では、線形増幅器Ａ1は、電圧フォロワとして構成することができる。 In this illustrated embodiment, the gain of the linear amplifier A 1 is set by the values of resistors 26, 28 and can be set to a desired value by appropriately selected resistors. For example, in other embodiments, the linear amplifier A 1 can be configured as a voltage follower.

第２の増幅器Ａ2は、差動増幅器として作動する。差動増幅器Ａ2の非反転入力は、抵抗器Ｒa1を通して、検出抵抗器Ｒsenseの第１の端に接続される。差動増幅器Ａ2の反転入力は、抵抗器Ｒa1と同じ抵抗値の他の抵抗器Ｒa2を通して、検出抵抗器Ｒsenseの第２端に接続される。 Second amplifier A 2 operates as a differential amplifier. The non-inverting input of the differential amplifier A 2 is through a resistor R a1, is connected to a first end of sense resistor R sense. The inverting input of the differential amplifier A 2 is connected to the second end of the detection resistor R sense through another resistor R a2 having the same resistance value as that of the resistor R a1 .

差動増幅器Ａ2の出力は、抵抗器Ｒb1を通して反転入力に接続されて戻るが、差動増幅器Ａ２の非反転入力は、抵抗器Ｒb1と同じ抵抗値の他の抵抗器Ｒb2、及び、コンデンサＣ3と並列に接続されている抵抗器Ｒ3と可変抵抗器Ｒ4とからなるＲＣ回路網を通して接地される。 The output of the differential amplifier A 2 is back is connected to the inverting input through a resistor R b1, the non-inverting input of the differential amplifier A2, resistors other resistors of the same resistance value as R b1 R b2 and, And grounded through an RC network comprising a resistor R 3 and a variable resistor R 4 connected in parallel with the capacitor C 3 .

差動増幅器Ａ2は、静電容量３２、３４を通して接地されている電圧源ＶBATTから給電される。上述の電圧源ＶLINは、電圧源ＶBATTから導かれる。 The differential amplifier A 2 is supplied with power from a voltage source V BATT that is grounded through capacitances 32 and 34. The voltage source V LIN described above is derived from the voltage source V BATT .

差動増幅器Ａ2の出力は、抵抗器３６を通して、さらにコンデンサ３８を通して接地されると共に、バックコンバータ（buck converter）の形のスイッチモード電源（ＳＭＰＳ）回路４０の入力に接続される。 The output of the differential amplifier A 2 is grounded through a resistor 36 and further through a capacitor 38 and is connected to the input of a switch mode power supply (SMPS) circuit 40 in the form of a buck converter.

ＳＭＰＳ回路４０は、増幅器増Ａ2からの信号が非反転入力に入力される増幅器Ａ3と、増幅器Ａ3の出力に接続されＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生器と、電圧源ＶBATTと接地との間に直列接続された２つのトランジスタを備え、２つのトランジスタはＰＷＭ信号に基づき開閉し、その接続点より出力電流を出力する。本発明の例示されているこの実施形態では、ＳＭＰＳ回路４０は電圧源ＶBATTから給電され、増幅器Ａ3の出力はコンデンサ４２と抵抗器４４とを通して接地される。 SMPS circuit 40 is grounded and the amplifier A 3 of the signal from the amplifier increase A 2 is input to the non-inverting input, a PWM signal generator that generates a PWM signal is connected to the output of the amplifier A 3, a voltage source V BATT Are connected in series, and the two transistors open and close based on the PWM signal and output an output current from the connection point. In this illustrated embodiment of the present invention, SMPS circuit 40 is powered from voltage source V BATT and the output of amplifier A 3 is grounded through capacitor 42 and resistor 44.

ＳＭＰＳ回路４０は、インダクタ４６を通して、出力電流を出力ノード４８に送る。この出力ノード４８は、コンデンサ５０を通して接地され、インダクタＬ2を通してエンベロープ増幅回路２０の出力ノード５２に接続されと共に、増幅器Ａ3の反転入力に入力される。 The SMPS circuit 40 sends the output current to the output node 48 through the inductor 46. The output node 48 is grounded through the capacitor 50, together with the connected through the inductor L 2 to the output node 52 of the envelope amplifier 20, is input to the inverting input of the amplifier A 3.

インダクタ４６およびコンデンサ５０は一体になってローパスフィルタを形成する。   The inductor 46 and the capacitor 50 are integrated to form a low-pass filter.

そのため、ＳＭＰＳ回路４０は、コンデンサ４２と抵抗器４４、およびインダクタ４６とコンデンサ５０と一体になって、ＬＣ出力フィルタ回路を持つバック（buck）ＳＭＰＳコンバータを形成する。このバックＳＭＰＳコンバータの構成を変更して、昇圧動作を行うブーストコンバータや昇降圧動作を行う、同じバック・ブーストコンバータの機能を実現できることは、当業者であれば理解するであろう。   Therefore, the SMPS circuit 40 is integrated with the capacitor 42 and the resistor 44, and the inductor 46 and the capacitor 50 to form a buck SMPS converter having an LC output filter circuit. Those skilled in the art will understand that the same buck-boost converter function that performs a boosting operation or a step-up / step-down operation can be realized by changing the configuration of the buck SMPS converter.

検出抵抗器Ｒsenseの第２端は、さらに、エンベロープ増幅回路２０の出力ノード５２にも接続される。 The second end of the detection resistor R sense is further connected to the output node 52 of the envelope amplifier circuit 20.

そのため、エンベロープ増幅回路２０の出力ノード５２を通して供給される出力電流は、ＳＭＰＳ回路４０により出力される出力電流と線形増幅器Ａ1により出力される出力電流との総和である。インダクタＬ2は、線形増幅器Ａ1からの高周波出力電流がＳＭＰＳ回路４０の出力に入るのを妨げる。 Therefore, the output current supplied through the output node 52 of the envelope amplifier circuit 20 is the sum of the output current output from the SMPS circuit 40 and the output current output from the linear amplifier A 1 . Inductor L 2 prevents high frequency output current from linear amplifier A 1 from entering the output of SMPS circuit 40.

したがって、出力ノード５２に負荷を接続して、出力電流を負荷に供給することができる。出力電流は、入力エンベロープ信号を正確に増幅して得られる信号であり、したがって、図５に示されている実施形態では、増幅された出力信号は、送信のため信号増幅に使用される電力増幅器への変調電源として使用することができる。   Therefore, a load can be connected to the output node 52 to supply an output current to the load. The output current is a signal obtained by accurately amplifying the input envelope signal, so in the embodiment shown in FIG. 5, the amplified output signal is a power amplifier used for signal amplification for transmission. Can be used as a modulation power source.

ＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多元接続）信号の場合、エネルギーの大半は、ＤＣ成分にあるが、有意な成分は、５００ｋＨｚから４ＭＨｚまでの周波数範囲内に置かれ、ごくわずかの割合が、ＤＣから５００ｋＨｚまでの範囲内にある。上述のエンベロープ増幅回路２０では、ＳＭＰＳ回路４０を使用して入力信号のＤＣおよび低周波成分を増幅し、その一方で線形増幅器Ａ1を使用して高周波ＡＣ成分を増幅することにより、これらの特性を利用する。 In the case of a WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) signal, most of the energy is in the DC component, but the significant component is placed in the frequency range from 500 kHz to 4 MHz, and only a small percentage is from DC to 500 kHz. It is in the range. In the envelope amplifier circuit 20 described above, the SMPS circuit 40 is used to amplify the DC and low frequency components of the input signal, while the linear amplifier A 1 is used to amplify the high frequency AC component, thereby obtaining these characteristics. Is used.

さらに、検出抵抗器Ｒsenseは、帰還ループ２３内に置かれているため、ＳＭＰＳ回路４０からの出力は、線形増幅器Ａ1の帰還経路２３に実際にフィードバックされる。この結果、線形増幅器Ａ1による入力信号のＤＣまたは低周波成分の増幅は、この（ＳＭＰＳ回路４０からの）帰還によりキャンセルされ、したがって、線形増幅器Ａ1は、高周波ＡＣ成分を増幅するためにしか使用されない。これは、回路は全体として、高い効率で動作することが可能であり、線形増幅器Ａ1についての出力電流駆動／シンクに対する要求が低減されることを意味する。 Furthermore, the detection resistor R sense, since it is placed in the feedback loop 23, the output from the SMPS circuit 40 is actually fed back to the linear amplifier A 1 feedback path 23. As a result, amplification of the DC or low-frequency component of the input signal by a linear amplifier A 1 is canceled by the feedback (from SMPS circuit 40) This, therefore, a linear amplifier A 1 is only to amplify the high-frequency AC component Not used. This means that the circuit as a whole can operate with high efficiency and the demand for output current drive / sink for the linear amplifier A 1 is reduced.

帰還動作に関して、抵抗器３６およびコンデンサ３８の動作は、ＳＭＰＳ回路４０への帰還のループ帯域幅を制御することであることに留意されたい。   Note that with respect to feedback operation, the operation of resistor 36 and capacitor 38 is to control the loop bandwidth of feedback to SMPS circuit 40.

ＳＭＰＳ回路４０への帰還の動作は、電流の平均レベルを摂動する（perturb）ことであることにも留意されたい。この電流の平均レベルは、可変抵抗器Ｒ4の選択された抵抗値の関数である、ＤＣオフセット電圧により決定される。そのため、この選択された抵抗値を調節することで、増幅の効率およびシステムの安定性を改善することができる。また、増幅器Ａ3の非反転入力または反転入力にＤＣオフセット電圧を印加することにより同様の効果が得られる。 Note also that the action of feedback to the SMPS circuit 40 perturbs the average level of the current. The average level of this current is a function of the selected resistance value of the variable resistor R 4, is determined by the DC offset voltage. Therefore, adjusting the selected resistance value can improve amplification efficiency and system stability. The same effect can be obtained by applying a DC offset voltage to the non-inverting input or the inverting input of the amplifier A 3 .

さらに、ＳＭＰＳ回路４０自体に平均出力電圧の調整機能を持つＳＭＰＳコンバータを作成することも、ＳＭＰＳ回路のフィードバック電圧（ノード４８）に対して、外部からの電圧を加減算することで容易に実現できる。例えば、ＳＭＰＳ回路４０内に帰還される出力ノード４８にアナログ加減算器（図示せず）を設け、外部から所望の電圧を供給することにより、出力ノード５２からの出力電流を制御することができる。   Furthermore, the creation of an SMPS converter having an average output voltage adjustment function in the SMPS circuit 40 itself can be easily realized by adding / subtracting an external voltage to / from the feedback voltage (node 48) of the SMPS circuit. For example, an output current from the output node 52 can be controlled by providing an analog adder / subtractor (not shown) at the output node 48 fed back into the SMPS circuit 40 and supplying a desired voltage from the outside.

例示されている実施形態には多くの変更形態が考えられ、回路の好ましい構成は回路の使用法、および利用可能な集積回路コンポーネントの特性に依存することは明らかであろう。   It will be apparent that many variations are possible in the illustrated embodiment and that the preferred configuration of the circuit depends on the usage of the circuit and the characteristics of the available integrated circuit components.

したがって、高い効率で、ＤＣ成分とＡＣ成分を持つ、エンベロープ信号を増幅することができるエンベロープ増幅回路が実現される。   Therefore, an envelope amplifier circuit capable of amplifying an envelope signal having a DC component and an AC component with high efficiency is realized.

以上説明したように、本発明の増幅器（エンベロープ増幅回路）は、抵抗要素が演算増幅器の帰還ループ内にあるので、演算増幅器は、スイッチモード電源とインダクタを介して接続する為、スイッチング電源の動作点電流まで供給する必要もなく、かつエンベロープの低周波成分を増幅しなくて済み、その結果、増幅回路の効率が改善されるという利点がある。また、インダクタが帰還ループ内になく、抵抗要素のみなので信号に帯域制限を生じさせないようにできる。   As described above, in the amplifier (envelope amplifier circuit) of the present invention, since the resistance element is in the feedback loop of the operational amplifier, the operational amplifier is connected to the switch mode power supply via the inductor. There is no need to supply a point current, and it is not necessary to amplify the low-frequency component of the envelope. As a result, there is an advantage that the efficiency of the amplifier circuit is improved. Further, since the inductor is not in the feedback loop and is only a resistance element, it is possible to prevent the signal from being band-limited.

従来技術のエンベロープ増幅回路を示す図である。It is a figure which shows the envelope amplifier circuit of a prior art. 従来技術のエンベロープ増幅回路を示す図である。It is a figure which shows the envelope amplifier circuit of a prior art. 従来技術のエンベロープ増幅回路を示す図である。It is a figure which shows the envelope amplifier circuit of a prior art. 送信増幅システム内の送信機の一部を示すブロック略図である。2 is a block schematic diagram illustrating a portion of a transmitter in a transmission amplification system. 本発明の一実施形態における増幅回路の回路図である。It is a circuit diagram of the amplifier circuit in one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 送信機
１２ 信号処理回路
１４ 電力増幅器ブロック
１６ アンテナ
１８ 電力増幅器
１９ エンベロープ検出器
２０ 増幅回路（エンベロープ増幅回路）
２２ 線形増幅器段
２４ スイッチモード電源段
４０ ＳＭＰＳ回路
Ａ1 線形増幅器
Ａ2 差動増幅器
Ｒsense 検出抵抗器
Ｌ2 インダクタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Transmitter 12 Signal processing circuit 14 Power amplifier block 16 Antenna 18 Power amplifier 19 Envelope detector 20 Amplifier circuit (envelope amplifier circuit)
22 linear amplifier stage 24 switch mode power supply stage 40 SMPS circuit A 1 linear amplifier A 2 differential amplifier R sense detection resistor L 2 inductor

Claims (6)

増幅回路であって、
前記増幅回路の入力に接続された第１の非反転入力と、前記増幅回路の出力に接続された第２の反転入力とを有する第１の演算増幅器と、
前記第１の演算増幅器の出力と前記増幅回路の出力との間に接続される抵抗器と、
前記第１の演算増幅器の前記出力および前記増幅回路の前記出力に夫々接続された第１および第２の入力を有するスイッチモード電源手段と、
前記スイッチモード電源手段の出力と前記増幅回路の出力との間に接続されるインダクタと、を備えることを特徴とする増幅回路。 An amplifier circuit,
A first operational amplifier having a first non-inverting input connected to the input of the amplifier circuit and a second inverting input connected to the output of the amplifier circuit;
A resistor connected between an output of the first operational amplifier and an output of the amplifier circuit;
Switch mode power supply means having first and second inputs respectively connected to the output of the first operational amplifier and the output of the amplifier circuit;
An amplifier circuit comprising: an inductor connected between an output of the switch mode power supply means and an output of the amplifier circuit. 前記スイッチモード電源手段は、前記第１および第２の入力にそれぞれ接続される反転入力および非反転入力を有する差動増幅器を含むことを特徴とする請求項１に記載の増幅回路。   2. The amplifier circuit according to claim 1, wherein the switch mode power supply means includes a differential amplifier having an inverting input and a non-inverting input connected to the first and second inputs, respectively. 前記スイッチモード電源手段は、前記差動増幅器の出力に接続された入力と、前記スイッチモード電源手段の出力に接続される出力とを有するスイッチモード電源回路を含み、
前記スイッチモード電源回路は、前記スイッチモード電源回路の入力に接続される非反転入力を有する第２の演算増幅器と、前記第２の演算増幅器の出力信号に基づき前記スイッチモード電源手段の出力を介し前記インダクタに電流を供給する電流供給手段と、を含み、
前記第２の演算増幅器の反転入力に前記電流供給手段からの信号をフィードバックすることを特徴とする請求項２に記載の増幅回路。 The switch mode power supply means includes a switch mode power supply circuit having an input connected to the output of the differential amplifier and an output connected to the output of the switch mode power supply means,
The switch mode power supply circuit includes a second operational amplifier having a non-inverting input connected to an input of the switch mode power supply circuit, and an output signal of the second operational amplifier via an output of the switch mode power supply means. Current supply means for supplying a current to the inductor,
The amplifier circuit according to claim 2, wherein a signal from the current supply means is fed back to an inverting input of the second operational amplifier. 前記電流供給手段からの信号に所望の信号を加減算する加減算手段を備え、前記第２の演算増幅器の反転入力に前記加減算した信号をフィードバックすることを特徴とする請求項３に記載の増幅回路。   4. The amplifier circuit according to claim 3, further comprising addition / subtraction means for adding / subtracting a desired signal to / from a signal from the current supply means, and feeding back the added / subtracted signal to an inverting input of the second operational amplifier. 前記抵抗器の両端から、前記第１の演算増幅器の出力信号の振幅が検出されることを特徴とする請求項１に記載の増幅回路。   The amplifier circuit according to claim 1, wherein an amplitude of an output signal of the first operational amplifier is detected from both ends of the resistor. 請求項１乃至５のいずれかに記載の増幅回路を備えたことを特徴とする送信機。   A transmitter comprising the amplifier circuit according to claim 1.
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