JP2010114710A - Electronic circuit, electronic device equipped with the same, and pulse detection method of electronic device - Google Patents

Electronic circuit, electronic device equipped with the same, and pulse detection method of electronic device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and highly stable square detection circuit. <P>SOLUTION: An electronic circuit 1 includes a signal output part 120 containing a first field effect transistor 103 in which one end of the balanced signal is connected to a gate terminal with a source terminal being grounded, a second field effect transistor 104 in which the other end of the balanced signal is connected to a gate terminal with a source terminal being grounded, a third field effect transistor 113 in which a source terminal is connected to a drain terminal of the first field effect transistor 103 with a gate terminal being biased to a first potential, a fourth field effect transistor 114 in which a source terminal is connected to a drain terminal of the second field effect transistor 104 with a gate terminal being biased to the first potential, and an output line for outputting an output signal by connecting the drain terminal of the third field effect transistor 113 to the drain terminal of the fourth field effect transistor 114. It also includes a signal addition part 121 which is connected to an output line 115 of the signal output part 120. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子回路、電子回路を備えた電子装置、特にUWB(Ultra Wide Band)信号を受信する電子装置及び電子装置のパルス検出方法に関する。   The present invention relates to an electronic circuit, an electronic device including the electronic circuit, and more particularly to an electronic device that receives a UWB (Ultra Wide Band) signal and a pulse detection method for the electronic device.

受信された信号の包絡線を検出しベースバンド信号を復調する回路は古くから使用されており様々な回路が考え出されている。包絡線は信号の尖頭値を結んだものであり交流成分の絶対値を平滑化して得られる。また信号を二乗し平滑化して包絡線検出に替える方法も古くからあり、「二乗検波」などと呼ばれている。例えば特許文献1には、信号の二乗値を得る二乗検出回路とそれを使った振幅検波の方法が記載されている。   A circuit for detecting an envelope of a received signal and demodulating a baseband signal has been used for a long time, and various circuits have been devised. The envelope is obtained by connecting the peak values of the signal, and is obtained by smoothing the absolute value of the AC component. A method of squaring and smoothing a signal and replacing it with envelope detection has also been called “square detection”. For example, Patent Document 1 describes a square detection circuit for obtaining a square value of a signal and an amplitude detection method using the square detection circuit.

また、UWB信号、特に搬送波を用いないIR(Impulse Radio)によるUWB通信(以下「UWB−IR」通信と言う)においても包絡線検出を使った受信機があり、例えば特許文献2または特許文献3においてその有効性が記載されている。これらの特許文献2または特許文献3では、整流回路と積分回路が用いられているが、これは信号の交流成分の絶対値を平滑化して包絡線を求めるものである。以降、変調された搬送波(経時的に振幅が変化する高周波の信号)についてその包絡線を検出する作用を「包絡線検出」と呼ぶことにする。また、UWB−IR受信機において二乗検波を用いた例は見当たらない。   In addition, there is a receiver using envelope detection in UWB signal, particularly UWB communication (hereinafter referred to as “UWB-IR” communication) using IR (Impulse Radio) that does not use a carrier wave, for example, Patent Document 2 or Patent Document 3 Describes its effectiveness. In these Patent Documents 2 and 3, a rectifier circuit and an integrating circuit are used, which obtains an envelope by smoothing the absolute value of the AC component of the signal. Hereinafter, the operation of detecting the envelope of a modulated carrier wave (a high-frequency signal whose amplitude changes with time) will be referred to as “envelope detection”. In addition, there is no example using the square wave detection in the UWB-IR receiver.

特開平4−170807号公報JP-A-4-170807 特開2004−320083号公報JP 2004-320083 A 特開2005−252740号公報JP 2005-252740 A

しかしながら、従来の特許文献1の二乗検出回路では、バイポーラトランジスタを使うものであり大規模な集積化に適するMOSトランジスタを用いるものでない。また二乗特性は、コレクタ電流に比較して信号の電流変化が十分小さい小信号が入力された場合のみに近似的に得られるのであって、大きな信号では誤差が伴うという課題がある。大きな信号を扱おうとすると、必然的に消費電力が大きくなる。さらに、回路の動作速度はあまり速くなく、UWB−IRの信号のような素子の性能限界程度に高い周波数の信号を扱う場合には適さない。また、複数の信号の二乗和を得る機能もなく、周波数変換によってベースバンドまで落とし復調を行う場合には、高い精度の位相同期が必要となる。   However, the conventional square detection circuit of Patent Document 1 uses bipolar transistors and does not use MOS transistors suitable for large-scale integration. Further, the square characteristic can be obtained approximately only when a small signal whose signal current change is sufficiently small compared to the collector current is input, and there is a problem that an error occurs with a large signal. When trying to handle a large signal, the power consumption inevitably increases. Furthermore, the operation speed of the circuit is not so fast, and it is not suitable for handling a signal having a frequency as high as the performance limit of an element such as a UWB-IR signal. In addition, when there is no function for obtaining the sum of squares of a plurality of signals and demodulation is performed down to baseband by frequency conversion, highly accurate phase synchronization is required.

また、よく知られているように電界効果型トランジスタのドレイン電流は、その動作域が飽和領域にあるとき、ゲート電圧と閾値電圧の差の二乗に比例する。つまり、ドレイン電流Idとゲート電圧Vgの関係は、閾値電圧をVt、βを定数とすると、
Id=(1/2)β(Vg−Vt)2 ・・・(式1)
となる。
As is well known, the drain current of a field effect transistor is proportional to the square of the difference between the gate voltage and the threshold voltage when the operating region is in the saturation region. In other words, the relationship between the drain current Id and the gate voltage Vg is as follows.
Id = (1/2) β (Vg−Vt) 2 (Formula 1)
It becomes.

従って、電界効果型トランジスタの(式1)の関係を用いて信号の二乗値を得ることは可能である。すなわち、入力信号viをVbでバイアスしてVb=Vtとなるように調整すれば、
Id=(1/2)β(Vb+vi−Vt)2=(1/2)vi2 ・・・(式2)
となり、入力信号の二乗値を得ることができる。
Therefore, it is possible to obtain the square value of the signal using the relationship of (Equation 1) of the field effect transistor. That is, if the input signal vi is biased with Vb and adjusted so that Vb = Vt,
Id = (1/2) β (Vb + vi−Vt) 2 = (1/2) vi 2 (Equation 2)
Thus, the square value of the input signal can be obtained.

しかしながら、この場合、Vb=Vtとなるように安定にバイアスすることが困難である。Vb≠Vtの場合は、
Id=(1/2)vi2+vi(Vb−Vt)+(1/2)(Vb−Vt)2 ・・・(式3)
となり、(式3)のvi(Vb−Vt)および(1/2)(Vb−Vt)2が誤差となる。(1/2)(Vb−Vt)2は直流成分であるので容易にコンデンサによって排除することが可能であるが、vi(Vb−Vt)は取り除くことが困難である。
However, in this case, it is difficult to stably bias so that Vb = Vt. If Vb ≠ Vt,
Id = (1/2) vi 2 + vi (Vb−Vt) + (1/2) (Vb−Vt) 2 (Equation 3)
Thus, vi (Vb−Vt) and (½) (Vb−Vt) 2 in (Equation 3) are errors. Since (1/2) (Vb−Vt) 2 is a direct current component, it can be easily eliminated by a capacitor, but vi (Vb−Vt) is difficult to remove.

また、Vtは、テーリングなどと呼ばれる(式1)に従わない微小電流の存在などによって、正確な値を知るのが困難である上に、温度や電源電圧の変動に対しても変化する。さらに、Vb=Vtとなるバイアス点では、Idがきわめて微小の動作領域であり入力信号が微少である場合、動作は極めて不安定となる。   In addition, Vt is difficult to know an accurate value due to the presence of a minute current that does not follow (Equation 1) called tailing or the like, and also changes with changes in temperature and power supply voltage. Further, at the bias point where Vb = Vt, if Id is an extremely small operation region and the input signal is very small, the operation becomes extremely unstable.

図13に示す電子回路13のように、2個の電界効果型トランジスタ1303,1304を用いて、上記誤差を除去する従来技術がある。すなわち、端子1301に入力される入力信号viをバラン(BALUN:Balance-Unbalance変換器)1302によって絶対値が等しく極性が逆の二つの信号±viに変換し、それぞれの電界効果型トランジスタ1303,1304のゲートに印加する。   As in the electronic circuit 13 shown in FIG. 13, there is a conventional technique for removing the error by using two field effect transistors 1303 and 1304. That is, the input signal vi input to the terminal 1301 is converted into two signals ± vi having the same absolute value and opposite polarity by a balun (BALUN: Balance-Unbalance converter) 1302, and the field effect transistors 1303 and 1304. Apply to the gate.

この時、電界効果型トランジスタ1303のドレイン電流をId1、電界効果型トランジスタ1304のドレイン電流をId2とすると、
Id1=(1/2)β(Vb+vi−Vt)2 ・・・(式4)
Id2=(1/2)β(Vb−vi−Vt)2 ・・・(式5)
が成り立つ。ここで、Vbは、抵抗1307,1308を通して電源1309から電界効果型トランジスタ1303,1304のゲートに印加されるバイアス電圧の値である。
At this time, if the drain current of the field effect transistor 1303 is Id1, and the drain current of the field effect transistor 1304 is Id2,
Id1 = (1/2) β (Vb + vi−Vt) 2 (Formula 4)
Id2 = (1/2) β (Vb−vi−Vt) 2 (Formula 5)
Holds. Here, Vb is a value of a bias voltage applied from the power source 1309 to the gates of the field effect transistors 1303 and 1304 through the resistors 1307 and 1308.

従って、抵抗1310に流れる電流I0は、
I0=Id1+Id2=β{vi2+(Vb−Vt)2} ・・・(式6)
となる。
Therefore, the current I0 flowing through the resistor 1310 is
I0 = Id1 + Id2 = β {vi 2 + (Vb−Vt) 2 } (Formula 6)
It becomes.

(式6)の右辺の(Vb−Vt)2は直流成分であり、変化分のみを取り出せば入力信号viの二乗値が取り出せる。(式1)に従う従来の技術では、誤差として直流成分のほかにvi(Vb−Vt)が残ったが、(式6)に従う従来の電子回路13の場合は、このような排除できない誤差を含まない。従って、バイアス電圧Vbは、従来例のように正確に閾値電圧Vtに一致させる必要がない。 (Vb−Vt) 2 on the right side of (Expression 6) is a DC component, and the square value of the input signal vi can be extracted by extracting only the change. In the conventional technique according to (Expression 1), vi (Vb−Vt) remains as an error in addition to the DC component, but the conventional electronic circuit 13 according to (Expression 6) includes such an error that cannot be excluded. Absent. Therefore, the bias voltage Vb does not need to be exactly equal to the threshold voltage Vt as in the conventional example.

しかしながら、上記(式1)または(式4)及び(式5)は一次近似式であり、実際は電界効果型トランジスタのチャネル長変調と呼ぶ現象などによって定電流特性を示さず、ドレイン電圧によって電流値が変化する。すなわち(式1)は、この効果を考慮して(式7)のように書き換えられなければならない。
Id=(1/2)β(Vg−Vt)2(1+λVd) ・・・(式7)
However, the above (Equation 1) or (Equation 4) and (Equation 5) are first-order approximation equations, and do not actually exhibit constant current characteristics due to a phenomenon called channel length modulation of a field effect transistor. Changes. That is, (Equation 1) must be rewritten as (Equation 7) in consideration of this effect.
Id = (1/2) β (Vg−Vt) 2 (1 + λVd) (Expression 7)

(式7)において、Vdは電界効果型トランジスタのソースから見たドレインの電圧、λはチャネル変調係数と呼ばれる定数である。このλは、電界効果型トランジスタのソースドレイン間に抵抗(ドレイン抵抗)が並列に接続されているように見える。(式6)におけるId1の一部は、電界効果型トランジスタ1304のドレイン抵抗に流れ込み、またId2の一部は、電界効果型トランジスタ1303のドレイン抵抗に流れ込んでしまい、抵抗1310へ流出する信号成分を減じてしまう。特に、近年の集積回路素子の微細化に伴い、λの値は大きくなる傾向にあり、この問題は深刻である。   In (Expression 7), Vd is a drain voltage viewed from the source of the field effect transistor, and λ is a constant called a channel modulation coefficient. This λ appears to have a resistance (drain resistance) connected in parallel between the source and drain of the field effect transistor. Part of Id1 in (Equation 6) flows into the drain resistance of the field effect transistor 1304, and part of Id2 flows into the drain resistance of the field effect transistor 1303, so that a signal component flowing out to the resistor 1310 is generated. It will be reduced. In particular, with the recent miniaturization of integrated circuit elements, the value of λ tends to increase, and this problem is serious.

特許文献2または特許文献3のいずれも、UWB−IR通信についての原理的な提案が開示されているに留まり、現実の実施に当たって克服することが不可避である種々の課題や、それらの解決策についてはなんら開示されていない。   Neither Patent Document 2 nor Patent Document 3 discloses a fundamental proposal for UWB-IR communication, and various problems and solutions that are unavoidable to overcome in actual implementation. Is not disclosed at all.

従来の技術における問題点は、UWB−IR通信に適用されるような高周波信号(急峻で瞬時的なパルス)に対して有効に機能する包絡線検出回路が実現できなかった点である。   The problem with the prior art is that an envelope detection circuit that functions effectively for high-frequency signals (steep and instantaneous pulses) as applied to UWB-IR communication cannot be realized.

特許文献2には、演算増幅回路とPN接合ダイオードによる包絡線検出回路を使った回路例が例示されている。しかしながら、PN接合ダイオードを使用する回路は、UWBのアナログフロントエンドのワンチップ化において多用されるCMOS半導体プロセスによりオンチップ化することが困難であり、IRに用いられるような極めて細いパルスを全波整流してその包絡線を検出することは現実には不可能に近い。   Patent Document 2 exemplifies a circuit example using an envelope detection circuit including an operational amplifier circuit and a PN junction diode. However, it is difficult for a circuit using a PN junction diode to be on-chip by a CMOS semiconductor process frequently used in one-chip UWB analog front ends. It is almost impossible to detect the envelope by rectification.

UWBでは、素子性能の限界に及ぶ高周波が用いられるのに対し、演算増幅回路の動作可能最高速度は素子性能の限界周波数の数分の一程度であり、動作速度が絶対的に不足するためである。さらに、この種の従来の全波整流回路では、入力信号が受信機で受信される信号レベルに比較し十分に大きくないと良好に動作しない。アンテナから得られる受信信号を前置低雑音増幅回路で増幅して得られる波高値数mV程度の信号を良好に検出することは不可能に近く、前置増幅の増幅度を上げるなどの対策が必要であるが、これも周波数が高いことやシステムの複雑さや消費電力の増大等々の困難を伴う。   In UWB, high frequency that reaches the limit of device performance is used, whereas the maximum operable speed of the operational amplifier circuit is a fraction of the limit frequency of device performance, and the operation speed is absolutely insufficient. is there. Furthermore, this type of conventional full-wave rectifier circuit does not operate well unless the input signal is sufficiently large compared to the signal level received by the receiver. It is almost impossible to detect a signal with a peak value of about several mV obtained by amplifying a received signal obtained from an antenna with a pre-low noise amplifier circuit, and measures such as increasing the amplification factor of pre-amplification are available. Although necessary, this also involves difficulties such as high frequency, system complexity, and increased power consumption.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms or application examples.

[適用例1]
ゲート端子に平衡信号の一方が接続され、ソース端子が接地された第1の電界効果型トランジスタと、ゲート端子に前記平衡信号の他の一方が接続され、ソース端子が接地された第2の電界効果型トランジスタと、前記第1の電界効果型トランジスタのドレイン端子にソース端子が接続され、ゲート端子が第1の電位にバイアスされた第3の電界効果型トランジスタと、前記第2の電界効果型トランジスタのドレイン端子にソース端子が接続され、ゲート端子が前記第1の電位にバイアスされた第4の電界効果型トランジスタと、前記第3の電界効果型トランジスタのドレイン端子と前記第4の電界効果型トランジスタのドレイン端子とを接続して出力信号を出力する出力線と、を含んで構成されるn個(nは1以上の整数)の信号出力部と、前記n個の信号出力部のそれぞれの前記出力線と接続され、前記n個の信号出力部のそれぞれの前記出力線から出力される前記出力信号の総和に比例する信号を出力する信号加算部と、を含むことを特徴とする電子回路。
[Application Example 1]
A first field effect transistor having one of the balanced signals connected to the gate terminal and the source terminal grounded, and a second electric field having the other one connected to the gate terminal grounded and the source terminal grounded An effect transistor; a third field effect transistor having a source terminal connected to a drain terminal of the first field effect transistor and a gate terminal biased to a first potential; and the second field effect transistor. A fourth field effect transistor having a source terminal connected to the drain terminal of the transistor and a gate terminal biased to the first potential; the drain terminal of the third field effect transistor; and the fourth field effect. And n (n is an integer equal to or greater than 1) signal output units configured to include an output line for connecting the drain terminal of the transistor and outputting an output signal; A signal adder connected to each of the output lines of the n signal output units and outputting a signal proportional to the sum of the output signals output from the output lines of the n signal output units; The electronic circuit characterized by including.

この構成によれば、電界効果型トランジスタの二乗特性によってゲートに入力された信号の二乗に比例した信号を取り出すことができる。電子回路は、電界効果型トランジスタで構成され、PN接合を用いないために通常のCMOS半導体プロセスによるオンチップ化が可能である。第3及び第4の電界効果型トランジスタによって、第1及び第2の電界効果型トランジスタのドレイン電流が互いのドレイン抵抗に流れ込む上記課題も防ぐことができる。回路構成も極めてシンプルであり、さらに、MOSトランジスタの限界周波数程度の高周波高速動作が可能であり、IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。また、システム一体化が容易な二乗回路が実現できる。   According to this configuration, a signal proportional to the square of the signal input to the gate can be taken out by the square characteristic of the field effect transistor. The electronic circuit is composed of a field effect transistor and does not use a PN junction, and can be on-chip by a normal CMOS semiconductor process. The third and fourth field effect transistors can also prevent the above-described problem that the drain currents of the first and second field effect transistors flow into each other's drain resistance. The circuit configuration is extremely simple, and furthermore, high-frequency and high-speed operation of the limit frequency of the MOS transistor is possible, and application to a system that requires high-speed operation such as IR communication becomes possible. In addition, a square circuit that can be easily integrated can be realized.

[適用例2]
上記に記載の電子回路において、前記信号加算部は、ゲート端子が第2の電位にバイアスされた電界効果型トランジスタを含んで構成されることを特徴とする電子回路。
[Application Example 2]
The electronic circuit according to the above, wherein the signal adding unit includes a field effect transistor whose gate terminal is biased to the second potential.

この構成によれば、第1の電位と異なる第2の電位にバイアスされた電界効果型トランジスタの高い小信号チャネル抵抗特性によって、電流の微小変化を小さな電圧降下で大きな電圧信号として得ることができる。   According to this configuration, a small change in current can be obtained as a large voltage signal with a small voltage drop by the high small signal channel resistance characteristic of the field effect transistor biased to a second potential different from the first potential. .

[適用例3]
ゲート端子が第1の電位にバイアスされ、ソース端子に平衡信号の一方が接続された第1の電界効果型トランジスタと、ゲート端子が前記第1の電位にバイアスされ、ソース端子に前記平衡信号の他の一方が接続された第2の電界効果型トランジスタと、前記第1の電界効果型トランジスタのドレイン端子にソース端子が接続され、ゲート端子が第2の電位にバイアスされた第3の電界効果型トランジスタと、前記第2の電界効果型トランジスタのドレイン端子にソース端子が接続され、ゲート端子が前記第2の電位にバイアスされた第4の電界効果型トランジスタと、前記第3の電界効果型トランジスタのドレイン端子と前記第4の電界効果型トランジスタのドレイン端子とを接続して出力信号を出力する出力線と、を含んで構成されるn個(nは1以上の整数)の信号出力部と、前記n個の信号出力部のそれぞれの前記出力線と接続され、前記n個の信号出力部のそれぞれの前記出力線から出力される前記出力信号の総和に比例する信号を出力する信号加算部と、を含むことを特徴とする電子回路。
[Application Example 3]
A first field effect transistor having a gate terminal biased to a first potential and a source terminal connected to one of the balanced signals; a gate terminal biased to the first potential; and a source terminal receiving the balanced signal A second field effect transistor to which the other one is connected; and a third field effect in which a source terminal is connected to a drain terminal of the first field effect transistor and a gate terminal is biased to a second potential. A fourth field effect transistor having a source terminal connected to the drain terminal of the second field effect transistor and a gate terminal biased to the second potential, and the third field effect transistor. An output line for connecting the drain terminal of the transistor and the drain terminal of the fourth field effect transistor to output an output signal. (N is an integer of 1 or more) signal output units and the output lines connected to the output lines of the n signal output units and output from the output lines of the n signal output units An electronic circuit comprising: a signal adding unit that outputs a signal proportional to the sum of the signals.

この構成によれば、電界効果型トランジスタによるゲート接地回路の二乗特性によって、ソースに入力された信号の二乗に比例した信号を取り出すことができる。ゲート接地回路は、入力インピーダンスが低く、出力インピーダンスが高い良好な周波数特性を有する増幅回路を構成できる。第3及び第4の電界効果型トランジスタによって、第1及び第2の電界効果型トランジスタのドレイン電流が互いのドレイン抵抗に流れ込む上記課題も防ぐことができる。電子回路は、電界効果型トランジスタで構成され、PN接合を用いないために、通常のCMOS半導体プロセスによるオンチップ化が可能である。回路構成も極めてシンプルであり、さらに、MOSトランジスタの限界周波数程度の高周波高速動作が可能であり、UWB−IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。また、システム一体化が容易な二乗回路が実現できる。   According to this configuration, a signal proportional to the square of the signal input to the source can be extracted by the square characteristic of the grounded gate circuit using the field effect transistor. The grounded gate circuit can constitute an amplifier circuit having a good frequency characteristic with a low input impedance and a high output impedance. The third and fourth field effect transistors can also prevent the above-described problem that the drain currents of the first and second field effect transistors flow into each other's drain resistance. The electronic circuit is composed of a field effect transistor and does not use a PN junction, and thus can be formed on-chip by a normal CMOS semiconductor process. The circuit configuration is extremely simple, and furthermore, high-frequency and high-speed operation of the limit frequency of the MOS transistor is possible, and application to a system that requires high-speed operation such as UWB-IR communication becomes possible. In addition, a square circuit that can be easily integrated can be realized.

[適用例4]
上記に記載の電子回路において、前記信号加算部は、ゲート端子が第3の電位にバイアスされた電界効果型トランジスタを含んで構成されることを特徴とする電子回路。
[Application Example 4]
The electronic circuit according to the above, wherein the signal addition unit includes a field effect transistor whose gate terminal is biased to a third potential.

この構成によれば、第1の電位と異なる第2の電位にバイアスされた電界効果型トランジスタの高い小信号チャネル抵抗特性によって、電流の微小変化を小さな電圧降下で大きな電圧信号として得ることができる。   According to this configuration, a small change in current can be obtained as a large voltage signal with a small voltage drop by the high small signal channel resistance characteristic of the field effect transistor biased to a second potential different from the first potential. .

[適用例5]
上記に記載の電子回路を備えて構成されることを特徴とする電子装置。
[Application Example 5]
An electronic device comprising the electronic circuit described above.

この構成によれば、電子回路によって簡単に信号の二乗値を検出することができる。また、二乗検波を用いる受信装置などの簡単かつ低電力の電子装置を実現できる。   According to this configuration, the square value of the signal can be easily detected by the electronic circuit. In addition, a simple and low-power electronic device such as a receiving device using square detection can be realized.

[適用例6]
上記に記載の電子装置において、前記電子装置は、供給されたUWB信号が担うパルスを検出する信号処理部を備えることを特徴とする電子装置。
[Application Example 6]
In the electronic device described above, the electronic device includes a signal processing unit that detects a pulse carried by a supplied UWB signal.

この構成によれば、電子回路によって簡単に信号の二乗値を検出することができる。特に、UWB信号が担うパルスを検出する受信装置で簡単かつ低電力の電子装置を実現できる。   According to this configuration, the square value of the signal can be easily detected by the electronic circuit. In particular, a simple and low-power electronic device can be realized by a receiving device that detects a pulse carried by a UWB signal.

[適用例7]
上記に記載の電子装置において、前記電子装置は、互いに直交する第1及び第2の信号を発生するテンプレート信号発生部と、前記第1の信号と受信信号とを乗算した第1の乗算信号を出力する第1の乗算器と、前記第2の信号と前記受信信号とを乗算した第2の乗算信号を出力する第2の乗算器と、前記第1の乗算信号から高周波成分を取り除いて第1の低域信号を出力する第1の低域抽出回路と、前記第2の乗算信号から高周波成分を取り除いて第2の低域信号を出力する第2の低域抽出回路と、を含んで構成されることを特徴とする電子装置。
[Application Example 7]
In the electronic device described above, the electronic device has a template signal generation unit that generates first and second signals orthogonal to each other, and a first multiplication signal obtained by multiplying the first signal and the reception signal. A first multiplier that outputs, a second multiplier that outputs a second multiplied signal obtained by multiplying the second signal and the received signal, and a high-frequency component is removed from the first multiplied signal. A first low-frequency extraction circuit that outputs one low-frequency signal; and a second low-frequency extraction circuit that outputs a second low-frequency signal by removing a high-frequency component from the second multiplication signal. An electronic device characterized by being configured.

この構成によれば、直交する2つのテンプレート信号(第1の信号及び第2の信号)と受信信号を乗算し、高周波成分を取り除き高域を遮断することによって、それぞれのテンプレートと受信信号の相関値が得られる。これらの相関値の二乗の和は、受信信号の絶対値の二乗となるので、受信信号の絶対値を知ることができる。この場合、受信信号の搬送波との正確な同期は必要でない。上記の電子回路によって相関値の二乗の和が容易に求められるので、正確な搬送波との同期なしで信号の振幅を求めることができ、二乗検波の受信装置を簡易に構成できる。   According to this configuration, by multiplying two orthogonal template signals (the first signal and the second signal) and the received signal, and removing the high frequency component and blocking the high frequency, the correlation between each template and the received signal is obtained. A value is obtained. Since the sum of the squares of these correlation values is the square of the absolute value of the received signal, the absolute value of the received signal can be known. In this case, exact synchronization with the carrier of the received signal is not necessary. Since the sum of the squares of the correlation values can be easily obtained by the electronic circuit described above, the amplitude of the signal can be obtained without accurate synchronization with the carrier wave, and a square detection receiver can be simply configured.

[適用例8]
互いに直交する第1及び第2の信号を発生するテンプレート信号発生部と、前記第1の信号と受信信号とを乗算した第1の乗算信号を出力する第1の乗算器と、前記第2の信号と前記受信信号とを乗算した第2の乗算信号を出力する第2の乗算器と、前記第1の乗算信号から高周波成分を取り除いて第1の低域信号を出力する第1の低域抽出回路と、前記第2の乗算信号から高周波成分を取り除いて第2の低域信号を出力する第2の低域抽出回路と、上記に記載の電子回路と、を含む電子装置のパルス検出方法であって、前記第1の低域信号と前記第2の低域信号とを前記電子回路により二乗和出力しパルスを検出する、ことを特徴とする電子装置のパルス検出方法。
[Application Example 8]
A template signal generator for generating first and second signals orthogonal to each other; a first multiplier for outputting a first multiplied signal obtained by multiplying the first signal and the received signal; and the second multiplier A second multiplier that outputs a second multiplication signal obtained by multiplying the signal and the received signal, and a first low-frequency signal that outputs a first low-frequency signal by removing a high-frequency component from the first multiplication signal A pulse detection method for an electronic device, comprising: an extraction circuit; a second low-frequency extraction circuit that outputs a second low-frequency signal by removing a high-frequency component from the second multiplication signal; and the electronic circuit described above A pulse detection method for an electronic device, characterized in that the first low-frequency signal and the second low-frequency signal are square sum output by the electronic circuit to detect a pulse.

この構成によれば、直交する2つのテンプレート信号(第1の信号及び第2の信号)と受信信号を乗算し、高周波成分を取り除き高域を遮断することによって、それぞれのテンプレートと受信信号の相関値が得られる。これらの相関値の二乗の和は、受信信号の絶対値の二乗となるので、受信信号の絶対値を知ることができる。この場合、受信信号の搬送波との正確な同期は必要でない。上記の電子回路によって相関値の二乗の和が容易に求められるので、正確な搬送波との同期なしで信号の振幅を求めることができ、パルス検出ができる。   According to this configuration, by multiplying two orthogonal template signals (the first signal and the second signal) and the received signal, and removing the high frequency component and blocking the high frequency, the correlation between each template and the received signal is obtained. A value is obtained. Since the sum of the squares of these correlation values is the square of the absolute value of the received signal, the absolute value of the received signal can be known. In this case, exact synchronization with the carrier of the received signal is not necessary. Since the sum of the squares of the correlation values can be easily obtained by the electronic circuit, the amplitude of the signal can be obtained without accurate synchronization with the carrier wave, and pulse detection can be performed.

[適用例9]
上記に記載の電子装置のパルス検出方法において、供給されたUWB信号が担うパルスを検出することを特徴とする電子装置のパルス検出方法。
[Application Example 9]
The pulse detection method for an electronic device according to the above, wherein the pulse carried by the supplied UWB signal is detected.

この構成によれば、UWB−IRにおいてはその信号の占有周波数帯が極めて広いため、テンプレート信号の周波数精度も高くなくてよい。また、搬送波の正確な位相同期も周波数同期も不要で、容易にUWB−IRのパルス検出ができる。   According to this configuration, since the occupied frequency band of the signal is extremely wide in UWB-IR, the frequency accuracy of the template signal may not be high. In addition, neither accurate phase synchronization nor frequency synchronization of the carrier wave is required, and UWB-IR pulse detection can be easily performed.

以下、電子回路の実施形態について図面に従って説明する。   Hereinafter, embodiments of an electronic circuit will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
<電子回路の構成>
先ず、第1実施形態に係る電子回路の構成について、図1を参照して説明する。図1は、第1実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図である。
(First embodiment)
<Configuration of electronic circuit>
First, the configuration of the electronic circuit according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic circuit according to the first embodiment.

図1に示すように、電子回路1は、n=1個の信号出力部120と、信号加算部である電流電圧変換部121と、バラン(平衡−不平衡変換器、BALUN:Balance-Unbalance transformer)102と、コンデンサ105,106と、抵抗107,108と、バイアス電源109と、NMOSトランジスタ113,114のゲート電位を第1の電位にバイアスするバイアス電源116と、から構成されている。   As shown in FIG. 1, the electronic circuit 1 includes an n = 1 signal output unit 120, a current-voltage conversion unit 121 as a signal addition unit, a balun (Balance-Unbalance transformer, BALUN: Balance-Unbalance transformer). ) 102, capacitors 105 and 106, resistors 107 and 108, a bias power source 109, and a bias power source 116 that biases the gate potentials of the NMOS transistors 113 and 114 to the first potential.

信号出力部120は、第1の電界効果型トランジスタであるNMOSトランジスタ103と、第2の電界効果型トランジスタであるNMOSトランジスタ104と、第3の電界効果型トランジスタであるNMOSトランジスタ113と、第4の電界効果型トランジスタであるNMOSトランジスタ114と、から構成されている。   The signal output unit 120 includes an NMOS transistor 103 that is a first field effect transistor, an NMOS transistor 104 that is a second field effect transistor, an NMOS transistor 113 that is a third field effect transistor, and a fourth transistor. And an NMOS transistor 114 which is a field effect transistor.

入力端子101に入力された不平衡信号は、バラン102に入力され、2つの平衡信号b1,b2に分離されて出力される。一方の平衡信号b1は、コンデンサ105を介してNMOSトランジスタ103のゲート端子に印加され、他方の平衡信号b2は、コンデンサ106を介してNMOSトランジスタ104のゲート端子に印加される。NMOSトランジスタ103のゲート端子は、抵抗107を介してバイアス電源109に接続され、NMOSトランジスタ104のゲート端子は、抵抗108を介してバイアス電源109に接続されている。NMOSトランジスタ103,104のソース端子は、接地されている。   The unbalanced signal input to the input terminal 101 is input to the balun 102, separated into two balanced signals b1 and b2, and output. One balanced signal b1 is applied to the gate terminal of the NMOS transistor 103 via the capacitor 105, and the other balanced signal b2 is applied to the gate terminal of the NMOS transistor 104 via the capacitor 106. The gate terminal of the NMOS transistor 103 is connected to the bias power source 109 via the resistor 107, and the gate terminal of the NMOS transistor 104 is connected to the bias power source 109 via the resistor 108. The source terminals of the NMOS transistors 103 and 104 are grounded.

NMOSトランジスタ113のソース端子は、NMOSトランジスタ103のドレイン端子に接続される。NMOSトランジスタ114のソース端子は、NMOSトランジスタ104のドレイン端子に接続される。NMOSトランジスタ113,114のゲート端子は、バイアス電源116に接続されている。NMOSトランジスタ113,114のドレイン端子は、出力線115に接続され、電流電圧変換部121に接続されるとともに出力端子112に接続されている。なお、NMOSトランジスタ103,104,113,114は、電源電圧線111およびバイアス電源109,116の極性を逆にしてPMOSトランジスタで構成してもよい。   The source terminal of the NMOS transistor 113 is connected to the drain terminal of the NMOS transistor 103. The source terminal of the NMOS transistor 114 is connected to the drain terminal of the NMOS transistor 104. The gate terminals of the NMOS transistors 113 and 114 are connected to the bias power supply 116. The drain terminals of the NMOS transistors 113 and 114 are connected to the output line 115, connected to the current / voltage converter 121, and connected to the output terminal 112. The NMOS transistors 103, 104, 113, and 114 may be configured by PMOS transistors with the polarities of the power supply voltage line 111 and the bias power supplies 109 and 116 reversed.

電流電圧変換部121は、出力線115と電源電圧線111との間に接続された抵抗110で構成されている。電流電圧変換部121は、信号出力部120で生成された出力線115から出力される出力信号であるNMOSトランジスタ113,114のドレイン電流の合計を抵抗110に流すことにより電圧に変換し、出力端子112から出力する。電源電圧線111は、電源電圧VDDが印加されている。電流電圧変換部121は、複数(n個)の信号出力部120の電流の加算値を電圧に変換し出力することができる。   The current-voltage conversion unit 121 includes a resistor 110 connected between the output line 115 and the power supply voltage line 111. The current-voltage conversion unit 121 converts the sum of drain currents of the NMOS transistors 113 and 114, which are output signals output from the output line 115 generated by the signal output unit 120, into a voltage by flowing through the resistor 110, and outputs the voltage to the output terminal. 112 to output. A power supply voltage VDD is applied to the power supply voltage line 111. The current-voltage conversion unit 121 can convert the current addition value of the plurality (n) of signal output units 120 into a voltage and output the voltage.

ここで、NMOSトランジスタ103,104のチャネル幅W、チャネル長L、キャリア移動度μ、単位面積あたりのゲート容量C、ソース−ドレイン間の印加電圧Vd、ソース−ゲート間の印加電圧Vg、閾値電圧Vtとすると、NMOSトランジスタ103,104に流れるドレイン電流Idは、Vd≧Vg−Vtの場合、
Id=(1/2)μC(W/L)(Vg−Vt)2 ・・・(式8)
となる。一方、Vd≦Vg−Vtの場合、ドレイン電流Idのより良い近似式として上述した(式7)が用いられる。(式7)のβは、常数でありβ=μC(W/L)である。
Here, channel width W, channel length L, carrier mobility μ, gate capacitance C per unit area, source-drain applied voltage Vd, source-gate applied voltage Vg, threshold voltage of NMOS transistors 103 and 104 Assuming Vt, the drain current Id flowing through the NMOS transistors 103 and 104 is as follows when Vd ≧ Vg−Vt:
Id = (1/2) μC (W / L) (Vg−Vt) 2 (Equation 8)
It becomes. On the other hand, when Vd ≦ Vg−Vt, (Expression 7) described above is used as a better approximation of the drain current Id. Β in (Expression 7) is a constant, and β = μC (W / L).

PMOSトランジスタとNMOSトランジスタとではキャリア移動度が異なるため、同じサイズのトランジスタでは、同じ印加電圧に対して流せるドレイン電流はNMOSトランジスタの方が多いのが普通である。W/Lを調整することにより、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタとのバランスを取ることが可能である。印加電圧に対して流せるドレイン電流の能力は、β=μC(W/L)で決まる。   Since the carrier mobility is different between the PMOS transistor and the NMOS transistor, the drain current that can be flowed with respect to the same applied voltage is usually larger in the NMOS transistor in the transistors of the same size. By adjusting W / L, it is possible to balance the PMOS transistor and the NMOS transistor. The ability of the drain current that can flow with respect to the applied voltage is determined by β = μC (W / L).

バイアス電源109のバイアス電圧をVb1、入力端子101に入力された不平衡信号がバラン102によって変換されコンデンサ105を介してNMOSトランジスタ103のゲート端子に印加される電圧を+vi、コンデンサ106を介してNMOSトランジスタ104のゲート端子に印加される電圧を−vi、とする。NMOSトランジスタ103,104は、バイアス電圧Vbに対して電源電圧VDDを十分高く設定すれば、Vd≧Vg−Vtにて動作させることができ、上述した(式7)が適用できる。以下、(式7)の適用範囲でNMOSトランジスタ103,104,113,114が作動するように電源電圧VDD、バイアス電源109のバイアス電圧Vb1及びバイアス電源116のバイアス電圧Vb2が設定されている場合について説明する。   The bias voltage of the bias power supply 109 is Vb1, the unbalanced signal input to the input terminal 101 is converted by the balun 102, the voltage applied to the gate terminal of the NMOS transistor 103 via the capacitor 105 is + vi, and the NMOS is connected via the capacitor 106. The voltage applied to the gate terminal of the transistor 104 is −vi. The NMOS transistors 103 and 104 can be operated at Vd ≧ Vg−Vt if the power supply voltage VDD is set sufficiently high with respect to the bias voltage Vb, and the above-described (Equation 7) can be applied. Hereinafter, a case where the power supply voltage VDD, the bias voltage Vb1 of the bias power supply 109, and the bias voltage Vb2 of the bias power supply 116 are set so that the NMOS transistors 103, 104, 113, and 114 operate within the applicable range of (Equation 7). explain.

NMOSトランジスタ103のドレイン電流をId1、NMOSトランジスタ104のドレイン電流をId2、NMOSトランジスタ103のドレイン電圧をVd1、NMOSトランジスタ104のドレイン電圧をVd2、とすると、
Id1=(1/2)β(Vb1+vi−Vt)2(1+λVd1) ・・・(式9)
Id2=(1/2)β(Vb1−vi−Vt)2(1+λVd2) ・・・(式10)
が成り立つ。
Assuming that the drain current of the NMOS transistor 103 is Id1, the drain current of the NMOS transistor 104 is Id2, the drain voltage of the NMOS transistor 103 is Vd1, and the drain voltage of the NMOS transistor 104 is Vd2.
Id1 = (1/2) β (Vb1 + vi−Vt) 2 (1 + λVd1) (Equation 9)
Id2 = (1/2) β (Vb1−vi−Vt) 2 (1 + λVd2) (Equation 10)
Holds.

図13における従来の例では、NMOSトランジスタ1303,1304に電流を流そうとすると、抵抗1310によって出力線1313の電圧Vdが下がる。これは、(式7)からNMOSトランジスタ1303,1304に流れる電流が減る方向に働くため、電子回路13の感度を減少させていることが分かる。電子回路13は、各々のNMOSトランジスタ1303,1304のドレイン抵抗と抵抗1310とが接続され、NMOSトランジスタ1303,1304のチャネルに流れる電流をNMOSトランジスタ1303,1304のドレイン抵抗と負荷の抵抗1310で分流しているように見える。すなわち、抵抗1310による電圧降下分が直接反映され、電圧Vdが大きく変化し、これが電子回路13のゲイン低下の原因となっていた。   In the conventional example in FIG. 13, when a current is to flow through the NMOS transistors 1303 and 1304, the voltage Vd of the output line 1313 is lowered by the resistor 1310. It can be seen from (Equation 7) that the sensitivity of the electronic circuit 13 is reduced because the current flowing through the NMOS transistors 1303 and 1304 decreases. In the electronic circuit 13, the drain resistances of the NMOS transistors 1303 and 1304 and the resistance 1310 are connected, and the current flowing through the channels of the NMOS transistors 1303 and 1304 is shunted by the drain resistance of the NMOS transistors 1303 and 1304 and the resistance 1310 of the load. Looks like. That is, the voltage drop due to the resistor 1310 is directly reflected, and the voltage Vd changes greatly, which causes a decrease in the gain of the electronic circuit 13.

これに対し本第1実施形態の例では、抵抗110とNMOSトランジスタ103,104との間には、NMOSトランジスタ113,114があり、抵抗110による電圧降下分がNMOSトランジスタ103,104から見えないようにしている。このように接続することによって、(式9)及び(式10)におけるλを小さく見せることができる。   On the other hand, in the example of the first embodiment, there are NMOS transistors 113 and 114 between the resistor 110 and the NMOS transistors 103 and 104 so that the voltage drop due to the resistor 110 cannot be seen from the NMOS transistors 103 and 104. I have to. By connecting in this way, λ in (Equation 9) and (Equation 10) can be made smaller.

従って、(式9)及び(式10)におけるλを近似的にλ≒0とすることが可能となり、抵抗110に流れる電流I0は、
I0≒Id1+Id1=β{vi2+(Vb1−Vt)2} ・・・(式11)
となる。
Accordingly, λ in (Equation 9) and (Equation 10) can be approximately λ≈0, and the current I0 flowing through the resistor 110 is
I0≈Id1 + Id1 = β {vi 2 + (Vb1−Vt) 2 } (Formula 11)
It becomes.

NMOSトランジスタ113,114は、NMOSトランジスタ103,104を分離し、それぞれのドレイン抵抗をお互いに見えなくする。これによって(式7)に示したチャネル変調などによる効果の影響を減らし、出力線115から(式6)により近い値の電流を流すことができる。また、NMOSトランジスタ113,114は、出力線115とNMOSトランジスタ103またはNMOSトランジスタ104のゲートも遮断するため、ミラー効果による入力インピーダンスの低下を防ぐことも可能となる。これによって良好な周波数特性を得ることができる。   The NMOS transistors 113 and 114 separate the NMOS transistors 103 and 104 so that their drain resistances are not visible to each other. As a result, the influence of the effect of the channel modulation shown in (Expression 7) can be reduced, and a current closer to (Expression 6) can be passed from the output line 115. In addition, since the NMOS transistors 113 and 114 also block the output line 115 and the gate of the NMOS transistor 103 or the NMOS transistor 104, it is possible to prevent a decrease in input impedance due to the Miller effect. As a result, good frequency characteristics can be obtained.

(式11)の右辺の(Vb1−Vt)2は直流成分であり、変化分のみを取り出せば入力信号viの二乗値が取り出せる。上述した(式1)に従う従来の技術では、誤差として直流成分のほかにvi(Vb−Vt)が残ったが、(式8)に従う電子回路1の場合は、このような誤差を含まない。従って、バイアス電圧Vb1は、従来例のように正確に閾値電圧Vtに一致させる必要がない。(Vb1−Vt)2の直流成分は、コンデンサにより簡単に排除できる。バイアス電圧Vb1をどのように選んでも、誤差項として簡単に排除できる直流成分しか残らないので、NMOSトランジスタ103,104が安定に動作する領域に設定することが可能である。特に、雑音特性などを気にする場合は、ショットノイズなどのドレイン電流に依存するノイズをバイアス電圧Vb1の調整により低減させることができる。さらに、NMOSトランジスタ113,114の働きにより、NMOSトランジスタ103,104に流れる電流をNMOSトランジスタ113,114のドレイン抵抗によって分流することを防ぎ、感度低下を防ぐことができ、また出力線115からも絶縁するために周波数特性も改善する。 (Vb1−Vt) 2 on the right side of (Equation 11) is a DC component, and the square value of the input signal vi can be extracted by extracting only the change. In the conventional technique according to (Equation 1) described above, vi (Vb−Vt) remains as an error in addition to the DC component, but the electronic circuit 1 according to (Equation 8) does not include such an error. Therefore, it is not necessary for the bias voltage Vb1 to exactly match the threshold voltage Vt as in the conventional example. The DC component of (Vb1-Vt) 2 can be easily eliminated by the capacitor. Regardless of how the bias voltage Vb1 is selected, only a DC component that can be easily eliminated remains as an error term, so that the NMOS transistors 103 and 104 can be set in a stable operating region. In particular, when noise characteristics are concerned, noise depending on the drain current such as shot noise can be reduced by adjusting the bias voltage Vb1. Further, by the action of the NMOS transistors 113 and 114, it is possible to prevent the current flowing through the NMOS transistors 103 and 104 from being shunted by the drain resistance of the NMOS transistors 113 and 114, to prevent the sensitivity from being lowered, and to be insulated from the output line 115. Therefore, the frequency characteristics are also improved.

以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

本実施形態の入力信号の二乗値を求める電子回路1では、電界効果型トランジスタ(NMOSトランジスタ103,104,113,114)によって構成できるため、半導体プロセスによるオンチップ化が可能であるという特徴がある。特に、電界効果型トランジスタの限界周波数程度の高周波高速動作が可能なので、UWB−IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。これによって、システム一体化が容易な受信機の復調回路やパルス検出回路が実現できる。   The electronic circuit 1 for obtaining the square value of the input signal according to the present embodiment can be configured by field effect transistors (NMOS transistors 103, 104, 113, 114), and therefore can be on-chip by a semiconductor process. . In particular, since high-frequency and high-speed operation about the limit frequency of a field effect transistor is possible, application to a system that requires high-speed operation such as UWB-IR communication becomes possible. Thereby, a demodulator circuit and a pulse detection circuit of a receiver that can be easily integrated can be realized.

また、振幅が等しく互いに逆極性の入力信号を得るために、本実施形態ではバラン102を用いているが、これに限定されない。平衡型のアンテナから得られる信号や、差動増幅器から得られる出力信号は、上記条件を満たすのでバラン102を省略できる。また、差動増幅器出力の動作レベルによって出力信号が適当な直流値によって偏倚されている場合は、コンデンサ105,106と抵抗107,108とバイアス電源109とを省略することも可能である。   In addition, although the balun 102 is used in this embodiment in order to obtain input signals having the same amplitude and opposite polarities, the present invention is not limited to this. The signal obtained from the balanced antenna and the output signal obtained from the differential amplifier satisfy the above conditions, so that the balun 102 can be omitted. Further, when the output signal is biased by an appropriate DC value depending on the operation level of the differential amplifier output, the capacitors 105 and 106, the resistors 107 and 108, and the bias power source 109 can be omitted.

(第2実施形態)
次に、第2実施形態に係る電子回路の構成について、図2を参照して説明する。図2は、第2実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図である。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the electronic circuit according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic circuit according to the second embodiment.

図2に示すように、電子回路2は、信号出力部120と電流電圧変換部221とによって構成される。電流電圧変換部221は、第1実施形態における電流電圧変換部121の抵抗110の替わりに、ゲート端子がバイアス電源202によって必ずしも第1の電位とは同一でない第2の電位にバイアスされたPMOSトランジスタ201で構成される。入力端子211から入力された入力信号は、バラン102により絶対値の等しい2つの平衡信号b1,b2となり、出力端子212から平衡信号b1または平衡信号b2の二乗値が出力される。なお、第1実施形態と同じ信号出力部120などは、説明を省略する。   As shown in FIG. 2, the electronic circuit 2 includes a signal output unit 120 and a current / voltage conversion unit 221. The current-voltage conversion unit 221 is a PMOS transistor whose gate terminal is biased to a second potential that is not necessarily the same as the first potential by the bias power source 202 instead of the resistor 110 of the current-voltage conversion unit 121 in the first embodiment. 201. The input signal input from the input terminal 211 becomes two balanced signals b1 and b2 having the same absolute value by the balun 102, and the square value of the balanced signal b1 or the balanced signal b2 is output from the output terminal 212. Note that description of the signal output unit 120 and the like that are the same as those in the first embodiment is omitted.

PMOSトランジスタ201が飽和領域で動作するようにバイアス電源202によって印加されるバイアス値を設定すると、PMOSトランジスタ201は定電流領域で作動することになり、その出力インピーダンスは非常に高くなり、出力線115に流れる電流変化を大きな電圧変化として取り出すことができる。第1実施形態において抵抗110を大きくしても同様の効果が得られるが、抵抗110による電圧降下が大きく、電源電圧線111に印加される電源電圧VDDを非常に高くする必要がある。   If the bias value applied by the bias power source 202 is set so that the PMOS transistor 201 operates in the saturation region, the PMOS transistor 201 operates in the constant current region, and its output impedance becomes very high, and the output line 115 Can be taken out as a large voltage change. Although the same effect can be obtained by increasing the resistance 110 in the first embodiment, the voltage drop due to the resistance 110 is large, and the power supply voltage VDD applied to the power supply voltage line 111 needs to be very high.

この電子回路2では、PMOSトランジスタ201による高抵抗の動インピーダンスによって、微弱な信号でも増幅し、信号の二乗値を振幅の大きな信号として取り出すことが可能となる。さらに、使用される素子は、いずれも半導体プロセスによるオンチップ化が可能であり、素子の限界周波数程度の高周波高速動作も可能なので、UWB−IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。これによって、システム一体化が容易なパルス検出回路が実現できる。   In the electronic circuit 2, even a weak signal can be amplified by the high resistance dynamic impedance of the PMOS transistor 201, and the square value of the signal can be extracted as a signal having a large amplitude. Furthermore, all the elements used can be made on-chip by a semiconductor process, and high-speed and high-speed operation at the limit frequency of the element is also possible, so that it can be applied to systems that require high-speed operation such as UWB-IR communication. It becomes possible. As a result, a pulse detection circuit that can be easily integrated can be realized.

信号出力部120を上記に述べた方法によってPMOSトランジスタで構成する場合は、電流電圧変換部221に使用されるPMOSトランジスタ201は、NMOSトランジスタとなる。また、電流電圧変換部221は、複数(n個)の信号出力部120の電流の加算値を電圧に変換し出力することもできる。   When the signal output unit 120 is configured with a PMOS transistor by the method described above, the PMOS transistor 201 used in the current-voltage conversion unit 221 is an NMOS transistor. In addition, the current-voltage conversion unit 221 can also convert the added value of the currents of the plurality (n) of signal output units 120 into a voltage and output the voltage.

(第3実施形態)
次に、第3実施形態に係る電子回路の構成について、図3を参照して説明する。図3は、第3実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図である。
(Third embodiment)
Next, the configuration of the electronic circuit according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic circuit according to the third embodiment.

図3に示すように、電子回路3は、n=1個の信号出力部320と、電流電圧変換部321と、バラン302と、コンデンサ305,306と、抵抗307,308と、第1の電位をバイアスするバイアス電源309と、第2の電位をバイアスするバイアス電源316と、から構成されている。信号出力部320は、第1の電界効果型トランジスタであるNMOSトランジスタ303と、第2の電界効果型トランジスタであるNMOSトランジスタ304と、第3の電界効果型トランジスタであるNMOSトランジスタ313と、第4の電界効果型トランジスタであるNMOSトランジスタ314と、から構成されている。   As shown in FIG. 3, the electronic circuit 3 includes an n = 1 signal output unit 320, a current-voltage conversion unit 321, a balun 302, capacitors 305 and 306, resistors 307 and 308, and a first potential. And a bias power source 316 for biasing the second potential. The signal output unit 320 includes an NMOS transistor 303 that is a first field effect transistor, an NMOS transistor 304 that is a second field effect transistor, an NMOS transistor 313 that is a third field effect transistor, and a fourth transistor. NMOS transistor 314 which is a field effect transistor.

入力端子301に入力された不平衡信号は、バラン302に入力され、振幅が等しく互いに逆極性の2つの平衡信号b1,b2に分離されて出力される。一方の平衡信号b1は、コンデンサ305を介してNMOSトランジスタ303のソース端子に印加され、他方の平衡信号b2は、コンデンサ306を介してNMOSトランジスタ304のソース端子に印加される。NMOSトランジスタ303のゲート端子及びNMOSトランジスタ304のゲート端子には、バイアス電源309が接続されて第1の電位であるバイアス電圧Vb1が印加されている。NMOSトランジスタ303のソース端子は、抵抗307を介して接地され、NMOSトランジスタ304のソース端子は、抵抗308を介して接地されている。   The unbalanced signal input to the input terminal 301 is input to the balun 302, and is separated into two balanced signals b1 and b2 having the same amplitude and opposite polarities. One balanced signal b1 is applied to the source terminal of the NMOS transistor 303 via the capacitor 305, and the other balanced signal b2 is applied to the source terminal of the NMOS transistor 304 via the capacitor 306. A bias power supply 309 is connected to the gate terminal of the NMOS transistor 303 and the gate terminal of the NMOS transistor 304, and a bias voltage Vb1 that is a first potential is applied. The source terminal of the NMOS transistor 303 is grounded via a resistor 307, and the source terminal of the NMOS transistor 304 is grounded via a resistor 308.

NMOSトランジスタ313のソース端子は、NMOSトランジスタ303のドレイン端子に接続されている。NMOSトランジスタ314のソース端子は、NMOSトランジスタ304のドレイン端子に接続されている。NMOSトランジスタ313,314のゲート端子には、バイアス電源316が接続されて第2の電位であるバイアス電圧Vb2が印加されている。NMOSトランジスタ313,314のドレイン端子は、出力線315に接続され、電流電圧変換部321に接続されるとともに出力端子312に接続されている。なお、NMOSトランジスタ303,304,313,314は、電源電圧線311およびバイアス電源309,316の極性を逆にしてPMOSトランジスタで構成してもよい。   The source terminal of the NMOS transistor 313 is connected to the drain terminal of the NMOS transistor 303. The source terminal of the NMOS transistor 314 is connected to the drain terminal of the NMOS transistor 304. A bias power supply 316 is connected to the gate terminals of the NMOS transistors 313 and 314, and a bias voltage Vb2 as a second potential is applied. The drain terminals of the NMOS transistors 313 and 314 are connected to the output line 315, connected to the current-voltage converter 321, and connected to the output terminal 312. The NMOS transistors 303, 304, 313, and 314 may be configured by PMOS transistors with the polarities of the power supply voltage line 311 and the bias power supplies 309 and 316 reversed.

電流電圧変換部321は、出力線315と電源電圧線311との間に接続された抵抗310で構成されている。電流電圧変換部321は、信号出力部320で生成された出力線315から出力される出力信号であるNMOSトランジスタ313,314のドレイン電流の合計を抵抗310に流すことにより電圧に変換し、出力端子312から出力する。電源電圧線311は、電源電圧VDDが印加されている。電流電圧変換部321は、複数(n個)の信号出力部320の電流の加算値を電圧に変換し出力することができる。   The current-voltage conversion unit 321 includes a resistor 310 connected between the output line 315 and the power supply voltage line 311. The current-voltage converter 321 converts the sum of drain currents of the NMOS transistors 313 and 314, which are output signals output from the output line 315 generated by the signal output unit 320, into a voltage by flowing the resistance 310, and outputs the voltage to the output terminal. 312 is output. A power supply voltage VDD is applied to the power supply voltage line 311. The current-voltage conversion unit 321 can convert the added value of the currents of the plurality (n) of signal output units 320 into a voltage and output the voltage.

バラン302によって変換されコンデンサ305を介してNMOSトランジスタ303のソース端子に印加される電圧を+vi、コンデンサ306を介してNMOSトランジスタ304のソース端子に印加される電圧を−viとする。バイアス電圧Vb1,Vb2及び電源電圧VDDを適当な電圧値に設定すれば、NMOSトランジスタ303,304,313,314は飽和領域にて動作させることができ、上述した(式7)が適用できる。以下、(式7)の適用範囲でNMOSトランジスタ303,304,313,314が作動するように電源圧VDD、バイアス電圧Vb1,Vb2が設定されている場合について説明する。   The voltage converted by the balun 302 and applied to the source terminal of the NMOS transistor 303 via the capacitor 305 is + vi, and the voltage applied to the source terminal of the NMOS transistor 304 via the capacitor 306 is −vi. If the bias voltages Vb1 and Vb2 and the power supply voltage VDD are set to appropriate voltage values, the NMOS transistors 303, 304, 313, and 314 can be operated in the saturation region, and the above-described (Equation 7) can be applied. Hereinafter, a case where the power supply voltage VDD and the bias voltages Vb1 and Vb2 are set so that the NMOS transistors 303, 304, 313, and 314 operate within the applicable range of (Expression 7) will be described.

NMOSトランジスタ303のドレイン電流をId1、NMOSトランジスタ304のドレイン電流をId2、NMOSトランジスタ303のドレイン電圧をVd1、NMOSトランジスタ304のドレイン電圧をVd2、とすると
Id1=(1/2)β(Vb1−vi−Vt)2(1+λVd1)・・・(式12)
Id2=(1/2)β(Vb1+vi−Vt)2(1+λVd2)・・・(式13)
が成り立つ。
Assuming that the drain current of the NMOS transistor 303 is Id1, the drain current of the NMOS transistor 304 is Id2, the drain voltage of the NMOS transistor 303 is Vd1, and the drain voltage of the NMOS transistor 304 is Vd2, Id1 = (1/2) β (Vb1-vi −Vt) 2 (1 + λVd1) (Equation 12)
Id2 = (1/2) β (Vb1 + vi−Vt) 2 (1 + λVd2) (Equation 13)
Holds.

抵抗310とNMOSトランジスタ303,304との間には、NMOSトランジスタ313,314があり、抵抗310による電圧降下分がNMOSトランジスタ303,304から見えないようにしている。このように接続することによって、(式12)及び(式13)におけるλを小さく見せることができる。   There are NMOS transistors 313 and 314 between the resistor 310 and the NMOS transistors 303 and 304 so that the voltage drop due to the resistor 310 is not visible to the NMOS transistors 303 and 304. By connecting in this way, λ in (Expression 12) and (Expression 13) can be made smaller.

従って、(式12)及び(式13)におけるλを近似的にλ≒0とすることが可能となり、抵抗310に流れる電流I0は、上述した(式11)となる。   Accordingly, λ in (Expression 12) and (Expression 13) can be approximately set to λ≈0, and the current I0 flowing through the resistor 310 is expressed by (Expression 11) described above.

NMOSトランジスタ313,314は、NMOSトランジスタ303,304を分離し、それぞれのドレイン抵抗をお互いに見えなくする。これによって(式7)に示したチャネル変調などによる効果の影響を減らし、出力線315から(式6)により近い値の電流を流すことができる。また、NMOSトランジスタ313,314は、出力線315とNMOSトランジスタ303またはNMOSトランジスタ304のゲートも遮断するため、ミラー効果による入力インピーダンスの低下を防ぐことも可能となる。これによって良好な周波数特性を得ることができる。   NMOS transistors 313 and 314 isolate NMOS transistors 303 and 304 so that their drain resistances are not visible to each other. As a result, the influence of the effect of channel modulation or the like shown in (Expression 7) can be reduced, and a current closer to (Expression 6) can be supplied from the output line 315. In addition, since the NMOS transistors 313 and 314 also block the output line 315 and the gate of the NMOS transistor 303 or the NMOS transistor 304, it is possible to prevent a decrease in input impedance due to the Miller effect. As a result, good frequency characteristics can be obtained.

(式11)右辺の(Vb1−Vt)2は直流成分であり、変化分のみを取り出せば入力信号viの二乗値が取り出せる。(式1)に従う従来の技術では、誤差として直流成分のほかにvi(Vb1−Vt)が残ったが、(式11)に従う本第3実施形態の場合は、このような誤差を含まない。従って、バイアス電圧Vb1は、従来例のように正確に閾値電圧Vtに一致させる必要がない。(Vb1−Vt)2の直流成分は、コンデンサにより簡単に排除できる。バイアス電圧Vb1をどのように選んでも、誤差項としては簡単に排除できる直流成分しか残らないので、NMOSトランジスタ303,304が安定に動作する領域に設定することが可能である。特に、雑音特性などを気にする場合は、ショットノイズなどのドレイン電流に依存するノイズをバイアス電圧Vb1の調整により低減することができる。 (Equation 11) (Vb1−Vt) 2 on the right side is a DC component, and the square value of the input signal vi can be extracted by extracting only the change. In the conventional technique according to (Equation 1), vi (Vb1-Vt) remains as an error in addition to the DC component, but in the case of the third embodiment according to (Equation 11), such an error is not included. Therefore, it is not necessary for the bias voltage Vb1 to exactly match the threshold voltage Vt as in the conventional example. The DC component of (Vb1-Vt) 2 can be easily eliminated by the capacitor. Regardless of how the bias voltage Vb1 is selected, only a DC component that can be easily eliminated remains as an error term, so that the NMOS transistors 303 and 304 can be set in a stable operating region. In particular, when noise characteristics are concerned, noise depending on the drain current, such as shot noise, can be reduced by adjusting the bias voltage Vb1.

本第3実施形態の電子回路3は、カスコード接続のゲート接地型増幅回路をワイヤードオア接続したものと見ることができる。ゲート接地型増幅回路の特徴である低入力インピーダンス特性は、入力回路の整合設計を容易にする。   The electronic circuit 3 of the third embodiment can be regarded as a wired-or-connected cascode-connected grounded-gate amplifier circuit. The low input impedance characteristic that is a feature of the common-gate amplifier circuit facilitates matching design of the input circuit.

以上に述べた本実施形態によれば、以下の効果が得られる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

本第3実施形態による信号の二乗値を求める電子回路3は、電界効果型トランジスタ(NMOSトランジスタ303,304,313,314)によって構成できるため、半導体プロセスによるオンチップ化が可能であるという特徴がある。特に、電界効果型トランジスタの限界周波数程度の高周波高速動作が可能なので、UWB−IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。これによってシステム一体化が容易な受信機の復調回路やパルス検出回路が実現できる。   Since the electronic circuit 3 for obtaining the square value of the signal according to the third embodiment can be composed of field effect transistors (NMOS transistors 303, 304, 313, and 314), it can be made on-chip by a semiconductor process. is there. In particular, since high-frequency and high-speed operation about the limit frequency of a field effect transistor is possible, application to a system that requires high-speed operation such as UWB-IR communication becomes possible. As a result, a demodulator circuit and a pulse detection circuit of a receiver that can be easily integrated can be realized.

また、振幅が等しく互いに逆極性の入力信号を得るために、本第3実施形態ではバラン302を用いているが、これに限定されない。平衡型のアンテナから得られる信号や、差動増幅器から得られる出力信号は、上記条件を満たすのでバラン302を省略できる。また、平衡型アンテナの出力信号のように直流成分が含まれない場合は、コンデンサ305,306と抵抗307,308とを省略することも可能である。   In order to obtain input signals having the same amplitude and opposite polarities, the balun 302 is used in the third embodiment, but the present invention is not limited to this. The signal obtained from the balanced antenna and the output signal obtained from the differential amplifier satisfy the above conditions, so that the balun 302 can be omitted. Further, when a DC component is not included as in the output signal of the balanced antenna, the capacitors 305 and 306 and the resistors 307 and 308 can be omitted.

(第4実施形態)
次に、第4実施形態に係る電子回路の構成について、図4を参照して説明する。図4は、第4実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図である。
(Fourth embodiment)
Next, the configuration of the electronic circuit according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic circuit according to the fourth embodiment.

図4に示すように、電子回路4は、信号出力部320と電流電圧変換部421によって構成される。電流電圧変換部421は第3実施形態における電流電圧変換部321の抵抗310の替わりに、ゲート端子がバイアス電源402によって必ずしも第1の電位及び第2の電位とは同一でない第3の電位にバイアスされたPMOSトランジスタ401で構成される。入力端子411から入力された入力信号は、バラン302により2つの平衡信号b1,b2となり、出力端子412から平衡信号b1,b2の二乗値が出力される。なお、第3実施形態と同じ信号出力部320などは、説明を省略する。   As shown in FIG. 4, the electronic circuit 4 includes a signal output unit 320 and a current / voltage conversion unit 421. Instead of the resistor 310 of the current-voltage conversion unit 321 in the third embodiment, the current-voltage conversion unit 421 is biased to a third potential whose gate terminal is not necessarily the same as the first potential and the second potential by the bias power source 402. The PMOS transistor 401 is configured. The input signal input from the input terminal 411 becomes two balanced signals b1 and b2 by the balun 302, and the square value of the balanced signals b1 and b2 is output from the output terminal 412. Note that the description of the same signal output unit 320 and the like as in the third embodiment is omitted.

PMOSトランジスタ401が飽和領域で動作するようにバイアス電源402によって印加されるバイアス値を設定すると、PMOSトランジスタ401は定電流領域で作動することになり、その出力インピーダンスは非常に高くなり、出力線315に流れる電流変化を大きな電圧変化として取り出すことができる。第3実施形態において抵抗310を大きくしても同様の効果が得られるが、抵抗310による電圧降下が大きく、電源電圧線311に印加される電源電圧VDDを非常に高くする必要がある。   When the bias value applied by the bias power source 402 is set so that the PMOS transistor 401 operates in the saturation region, the PMOS transistor 401 operates in the constant current region, and its output impedance becomes very high, and the output line 315 Can be taken out as a large voltage change. Even if the resistor 310 is increased in the third embodiment, the same effect can be obtained, but the voltage drop due to the resistor 310 is large, and the power supply voltage VDD applied to the power supply voltage line 311 needs to be very high.

この電子回路4では、PMOSトランジスタ401による高抵抗の動インピーダンスによって、微弱な信号でも増幅し、信号の二乗値を振幅の大きな信号として取り出すことが可能となる。さらに、使用される素子は、いずれも半導体プロセスによるオンチップ化が可能であり、素子の限界周波数程度の高周波高速動作も可能なので、UWB−IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。これによってシステム一体化が容易なパルス検出回路が実現できる。   In the electronic circuit 4, even a weak signal can be amplified by the high resistance dynamic impedance of the PMOS transistor 401, and the square value of the signal can be extracted as a signal having a large amplitude. Furthermore, all the elements used can be made on-chip by a semiconductor process, and high-speed and high-speed operation at the limit frequency of the element is also possible, so that it can be applied to systems that require high-speed operation such as UWB-IR communication. It becomes possible. As a result, a pulse detection circuit that can be easily integrated can be realized.

信号出力部320を上記に述べた方法によってPMOSトランジスタで構成する場合は、電流電圧変換部421に使用されるPMOSトランジスタ401は、NMOSトランジスタとなる。また、電流電圧変換部421では、複数(n個)の信号出力部320を用いてその各々の出力線315を並列に接続しそれらの電流の加算値を電圧に変換し出力することができる。   When the signal output unit 320 is configured by a PMOS transistor by the method described above, the PMOS transistor 401 used in the current-voltage conversion unit 421 is an NMOS transistor. In addition, the current-voltage conversion unit 421 can connect each output line 315 in parallel using a plurality (n) of signal output units 320, convert the added value of these currents into a voltage, and output the voltage.

(第5実施形態)
次に、第5実施形態に係る電子回路の構成について、図5を参照して説明する。図5は、第5実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図である。第5実施形態では、図1の信号出力部120をn=2個並列に電流電圧変換部521に接続した二乗和回路の場合を示す。
(Fifth embodiment)
Next, the configuration of the electronic circuit according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic circuit according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, a case of a square sum circuit in which n = 2 signal output units 120 in FIG. 1 are connected in parallel to a current-voltage conversion unit 521 is shown.

図5に示すように、電子回路5は、図1の信号出力部120である信号出力部522,523と、電流電圧変換部521と、入力端子524と、バラン102と、コンデンサ105,106と、抵抗107,108と、バイアス電源109と、入力端子525と、バラン152と、コンデンサ155,156と、抵抗157,158と、バイアス電源159と、から構成されている。信号出力部522の出力線513と信号出力部523の出力線514とは、電流電圧変換部521及び出力端子515に並列に接続されている。電流電圧変換部521は、出力線513,514と電源電圧線511との間に接続された抵抗510とで構成され、信号出力部522,523で生成されたドレイン電流を加算し抵抗510によって電圧信号に変換し出力端子515から出力する。   As shown in FIG. 5, the electronic circuit 5 includes signal output units 522 and 523 that are the signal output unit 120 of FIG. 1, a current-voltage conversion unit 521, an input terminal 524, a balun 102, capacitors 105 and 106, and , Resistors 107 and 108, bias power source 109, input terminal 525, balun 152, capacitors 155 and 156, resistors 157 and 158, and bias power source 159. The output line 513 of the signal output unit 522 and the output line 514 of the signal output unit 523 are connected in parallel to the current-voltage conversion unit 521 and the output terminal 515. The current-voltage conversion unit 521 includes a resistor 510 connected between the output lines 513, 514 and the power supply voltage line 511. The drain current generated by the signal output units 522, 523 is added, and a voltage is generated by the resistor 510. The signal is converted into a signal and output from the output terminal 515.

各信号出力部522,523のバイアス電源はどちらも、図5に例示したバイアス電源109,159のように各信号出力部522,523で個別に持ってもよいし、共用しても良い。前者の場合は、各信号出力部522,523に異なるバイアス値を設定できる。信号出力部毎の定数のばらつきの補正や、意図的に動作点をずらして作動させることもできる。後者の場合は、バイアス電源の個数を減らし回路の簡略化ができる。   Both of the bias power sources of the signal output units 522 and 523 may be individually provided or shared by the signal output units 522 and 523 like the bias power sources 109 and 159 illustrated in FIG. In the former case, different bias values can be set for the signal output units 522 and 523. It is also possible to correct the variation in constants for each signal output unit, or to operate by deviating the operating point intentionally. In the latter case, the number of bias power supplies can be reduced and the circuit can be simplified.

抵抗510の抵抗値は、2つの信号出力部522,523を並列に接続したと考え、個別の回路の場合の半分の抵抗値としてもよいし、個別の回路のときの抵抗値と同一の値をとってもよい。後者の同一抵抗値に設定した場合は、(式11)における直流項β(Vb1−Vt)2による電圧降下分が倍になる。また前者の場合は、電圧降下分の増加はないが、目的とするβvi2の項を電圧に変換して取り出そうとするとその振幅値は半分になってしまう。両者を勘案して、抵抗510の値を異なる適当な値に設定することも可能である。また、電流の変化分のみを取り出すために、抵抗510の代わりにインダクタンスを用いることもできる。インダクタンスを用いると、直流項β(Vb−Vt)2による電圧降下は除去することができる。 The resistance value of the resistor 510 may be half the resistance value in the case of an individual circuit, assuming that the two signal output units 522 and 523 are connected in parallel, or the same value as the resistance value in the case of an individual circuit You may take When the latter same resistance value is set, the voltage drop due to the DC term β (Vb1-Vt) 2 in (Equation 11) is doubled. In the former case, there is no increase in the voltage drop, but if the intended βvi 2 term is converted into a voltage and taken out, the amplitude value is halved. Taking both into consideration, it is possible to set the value of the resistor 510 to a different appropriate value. In addition, an inductance can be used instead of the resistor 510 in order to extract only the change in current. When the inductance is used, the voltage drop due to the DC term β (Vb−Vt) 2 can be eliminated.

入力端子524に入力される信号をvi1、入力端子525に入力される信号をvi2とし、バラン102,152による振幅の損失分を無視すると、抵抗510に流れる電流I0は、信号出力部522の電流I01と信号出力部523の電流I02との合計となるので(式11)を参照して、 I0=I01+I02=β{vi12+(Vb−Vt)2}+β{vi22+(Vb−Vt)2}=β(vi12+vi22)+2β(Vb−Vt)2 ・・・(式14)
となる。
When the signal input to the input terminal 524 is vi1, the signal input to the input terminal 525 is vi2, and the loss of amplitude due to the baluns 102 and 152 is ignored, the current I0 flowing through the resistor 510 is the current of the signal output unit 522. Since I01 is the sum of the current I02 of the signal output unit 523, referring to (Equation 11), I0 = I01 + I02 = β {vi1 2 + (Vb−Vt) 2 } + β {vi2 2 + (Vb−Vt) 2 } = β (vi1 2 + vi2 2 ) + 2β (Vb−Vt) 2 (Equation 14)
It becomes.

(式14)の右辺第1項は、vi12とvi22の和でありこれが目的の出力となる。また、(式14)の右辺第2項は、直流成分でありコンデンサによって容易に遮断できる。本第5実施形態では、n=2個の信号出力部522,523を持つ場合を例示したが、nがそれ以上の整数であってもよい。各信号出力部からのn本の出力線を並列に接続し、電流電圧変換部にて電流の総和を取り、抵抗510によって電圧信号に変換して出力端子515より出力する。この場合は、n個の信号の二乗の和を出力信号として得ることができる。 The first term on the right side of (Expression 14) is the sum of vi1 2 and vi2 2 , and this is the target output. The second term on the right side of (Equation 14) is a direct current component and can be easily cut off by a capacitor. In the fifth embodiment, the case where n = 2 signal output units 522 and 523 is illustrated, but n may be an integer larger than that. The n output lines from each signal output unit are connected in parallel, the current sum is converted by the current-voltage conversion unit, converted into a voltage signal by the resistor 510, and output from the output terminal 515. In this case, the sum of squares of n signals can be obtained as an output signal.

バイアス電圧Vb1をどのように選んでも、誤差項としては簡単に排除できる直流成分しか残らないので、NMOSトランジスタ103,104が安定に動作する領域に設定することが可能である。特に、雑音特性などを気にする場合は、ショットノイズなどのドレイン電流に依存するノイズをバイアス電圧Vbの調整により低減させることができる。   Regardless of how the bias voltage Vb1 is selected, only a DC component that can be easily eliminated remains as an error term, so that the NMOS transistors 103 and 104 can be set in a stable operating region. In particular, when noise characteristics are concerned, noise depending on the drain current such as shot noise can be reduced by adjusting the bias voltage Vb.

信号出力部522,523は、第1実施形態で述べたようにNMOSトランジスタ113,114の働きにより、NMOSトランジスタ103,104のドレイン電流を互いのドレイン抵抗による分流で感度低下することを防ぎ、また周波数特性を向上する。   As described in the first embodiment, the signal output units 522 and 523 prevent the drain currents of the NMOS transistors 103 and 104 from being desensitized by the shunting of the mutual drain resistances by the functions of the NMOS transistors 113 and 114, and Improve frequency characteristics.

本第5実施形態の電子回路5は、ソース接地型の第1実施形態の電子回路1をワイヤードオア接続したものである。   The electronic circuit 5 of the fifth embodiment is a wired-OR connection of the common-source electronic circuit 1 of the first embodiment.

本第5実施形態による信号の二乗値を求める電子回路5は、電界効果型トランジスタによって構成できるため、半導体プロセスによるオンチップ化が可能であり、特に、電界効果型トランジスタの限界周波数程度の高周波高速動作が可能なので、UWB−IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。これによって、システム一体化が容易な受信機の復調回路やパルス検出回路が実現できる。   Since the electronic circuit 5 for obtaining the square value of the signal according to the fifth embodiment can be constituted by a field effect transistor, it can be formed on-chip by a semiconductor process, and in particular, a high-frequency high speed about the limit frequency of the field effect transistor. Since it can operate, it can be applied to a system that requires high-speed operation such as UWB-IR communication. Thereby, a demodulator circuit and a pulse detection circuit of a receiver that can be easily integrated can be realized.

(第6実施形態)
次に、第6実施形態に係る電子回路の構成について、図6を参照して説明する。図6は、第6実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図である。第6実施形態では、図1の信号出力部120をn=2個並列に電流電圧変換部621に接続した二乗和回路の場合を示す。信号出力部120などは第1実施形態と同じなので、同じ番号を付して説明を省略する。
(Sixth embodiment)
Next, the configuration of the electronic circuit according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic circuit according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, a case of a square sum circuit in which n = 2 signal output units 120 of FIG. 1 are connected in parallel to a current-voltage conversion unit 621 is shown. Since the signal output unit 120 and the like are the same as those in the first embodiment, the same numbers are given and the description is omitted.

図6に示すように、電子回路6は、図1の信号出力部120である信号出力部622,623と、電流電圧変換部621と、入力端子624と、バラン102と、コンデンサ105,106と、抵抗107,108と、バイアス電源109と、入力端子625と、バラン152と、コンデンサ155,156と、抵抗157,158と、バイアス電源159と、から構成されている。信号出力部622の出力線613と信号出力部623の出力線614とは、電流電圧変換部621及び出力端子615に並列に接続されている。電流電圧変換部621は、ゲート端子がバイアス電源602によってバイアスされたPMOSトランジスタ601が、出力線613,614と電源電圧線611との間に接続されている。電流電圧変換部621は、信号出力部622,623で生成されたドレイン電流を加算し電流電圧変換部621によって電圧信号に変換し出力端子615から出力する。   As shown in FIG. 6, the electronic circuit 6 includes a signal output unit 622, 623, a current-voltage conversion unit 621, an input terminal 624, a balun 102, capacitors 105, 106, which are the signal output unit 120 of FIG. , Resistors 107 and 108, bias power source 109, input terminal 625, balun 152, capacitors 155 and 156, resistors 157 and 158, and bias power source 159. The output line 613 of the signal output unit 622 and the output line 614 of the signal output unit 623 are connected in parallel to the current-voltage conversion unit 621 and the output terminal 615. In the current-voltage converter 621, a PMOS transistor 601 whose gate terminal is biased by a bias power source 602 is connected between the output lines 613 and 614 and the power source voltage line 611. The current / voltage conversion unit 621 adds the drain currents generated by the signal output units 622 and 623, converts the current into a voltage signal by the current / voltage conversion unit 621, and outputs the voltage signal from the output terminal 615.

電流電圧変換部621のPMOSトランジスタ601は、バイアス電源602によって所定の電位でバイアスされており、PMOSトランジスタ601が飽和領域で動作するようにバイアスすると、チャネルのインピーダンスを高くすることができる。この高抵抗の動インピーダンスによって、微弱な信号でも増幅して信号の二乗値を振幅の大きな信号として取り出すことが可能となる。さらに、使用される素子は、いずれも半導体プロセスによるオンチップ化が可能であり、素子の限界周波数程度の高周波高速動作も可能なので、UWB−IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。これによってシステム一体化が容易なパルス検出回路が実現できる。   The PMOS transistor 601 of the current-voltage converter 621 is biased at a predetermined potential by the bias power source 602. When the PMOS transistor 601 is biased to operate in the saturation region, the channel impedance can be increased. With this high resistance dynamic impedance, even a weak signal can be amplified and the square value of the signal can be extracted as a signal having a large amplitude. Furthermore, all the elements used can be made on-chip by a semiconductor process, and high-speed and high-speed operation at the limit frequency of the element is also possible, so that it can be applied to systems that require high-speed operation such as UWB-IR communication. It becomes possible. As a result, a pulse detection circuit that can be easily integrated can be realized.

信号出力部622,623を上記に述べた方法によってPMOSトランジスタで構成する場合は、電流電圧変換部621に使用されるPMOSトランジスタ601はNMOSトランジスタとなる。   When the signal output units 622 and 623 are configured with PMOS transistors by the method described above, the PMOS transistor 601 used in the current-voltage conversion unit 621 is an NMOS transistor.

本第6実施形態による信号の二乗値を求める電子回路6は、電界効果型トランジスタによって構成できるため、半導体プロセスによるオンチップ化が可能であるという特徴があり、特に、電界効果型トランジスタの限界周波数程度の高周波高速動作が可能なので、UWB−IR通信などの高速動作が必要なシステムへの応用が可能となる。これによって、システム一体化が容易な受信機の復調回路やパルス検出回路が実現できる。   Since the electronic circuit 6 for obtaining the square value of the signal according to the sixth embodiment can be constituted by a field effect transistor, it can be formed on-chip by a semiconductor process, and in particular, the limit frequency of the field effect transistor. Since high frequency high-speed operation is possible, it can be applied to a system that requires high-speed operation such as UWB-IR communication. Thereby, a demodulator circuit and a pulse detection circuit of a receiver that can be easily integrated can be realized.

(第7実施形態)
次に、第7実施形態に係る電子回路の構成について、図7を参照して説明する。図7は、第7実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図である。第7実施形態では、図3の信号出力部320をn=2個並列に接続し該信号出力部の出力電流を加算した後、電流電圧変換部721に接続した二乗和回路の場合を示す。
(Seventh embodiment)
Next, the configuration of the electronic circuit according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic circuit according to the seventh embodiment. In the seventh embodiment, a case of a square sum circuit in which n = 2 signal output units 320 of FIG. 3 are connected in parallel and the output currents of the signal output units are added and then connected to a current-voltage conversion unit 721 is shown.

図7に示すように、電子回路7は、図3の信号出力部320である信号出力部722,723の出力線713,714を並列に接続してその電流を加算し、抵抗710による電流電圧変換部721に入力する。信号出力部722,723の出力電流は、加算され、ここで電圧信号に変換され、出力端子715より出力する。   As shown in FIG. 7, the electronic circuit 7 connects the output lines 713 and 714 of the signal output units 722 and 723 that are the signal output unit 320 of FIG. Input to the conversion unit 721. The output currents of the signal output units 722 and 723 are added, converted into a voltage signal here, and output from the output terminal 715.

電子回路7の動作は、第5実施形態の信号出力部522,523が、図3の信号出力部320と入れ替わっているだけなので、以下の説明を省略する。さらに第6実施形態のように電流電圧変換部721をPMOSトランジスタに置き換えて校正することも可能である。この場合は既に説明したようにPMOSトランジスタの飽和領域における高出力抵抗によって少ない電圧降下で高感度検出ができる。   The operation of the electronic circuit 7 is omitted because the signal output units 522 and 523 of the fifth embodiment are simply replaced with the signal output unit 320 of FIG. 3. Furthermore, as in the sixth embodiment, the current-voltage conversion unit 721 can be replaced with a PMOS transistor for calibration. In this case, as already described, high sensitivity can be detected with a small voltage drop by the high output resistance in the saturation region of the PMOS transistor.

(第8実施形態)
次に、第8実施形態に係る電子回路を備えた電子装置である受信装置の構成について、図8及び図9を参照して説明する。図8は、第8実施形態に係る受信装置の構成を示す回路図である。図9は、第8実施形態に係る受信装置の動作を示すタイミング図である。
(Eighth embodiment)
Next, the configuration of a receiving device that is an electronic device including the electronic circuit according to the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to the eighth embodiment. FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the receiving apparatus according to the eighth embodiment.

本第8実施形態では、UWB−IRのパルス信号として矩形のパルスを、搬送波周波数fcの正弦波によって乗算した図9の受信信号aに示すような波形を用いる場合を例に説明するが、これに限ったものではない。IR信号として多用されるガウシアンモノパルス、エルミートパルス、あるいはそれらのn階微分波形(nは自然数)、さらに、それらに搬送波周波数fcの正弦波を乗算しスペクトルを周波数軸上で移動したパルス、その他のパルスでもよい。特に、搬送波周波数fcの正弦波を乗算して得られるパルスは、直流成分を含まず、スペクトルがfcを中心に対称であるなどの理由で多用される。本第8実施形態では、最も簡単な矩形パルスに正弦波を乗算して得られるパルス(図9のa)をIR信号として使用するUWB−IRの受信装置(電子装置)を例に説明する。   In the eighth embodiment, a case will be described as an example in which a waveform as shown in the received signal a in FIG. 9 obtained by multiplying a rectangular pulse as a UWB-IR pulse signal by a sine wave of the carrier frequency fc is used. It is not limited to. Gaussian monopulse, Hermite pulse, or their n-th order differential waveform (n is a natural number) frequently used as an IR signal, and a pulse whose spectrum is moved on the frequency axis by multiplying it by a sine wave of the carrier frequency fc, etc. A pulse may be used. In particular, a pulse obtained by multiplying a sine wave having a carrier frequency fc is frequently used because it does not contain a direct current component and the spectrum is symmetrical about fc. In the eighth embodiment, a UWB-IR receiving apparatus (electronic apparatus) that uses a pulse (a in FIG. 9) obtained by multiplying the simplest rectangular pulse by a sine wave as an IR signal will be described as an example.

図8に示すように、受信装置8は、アンテナ801と、低雑音増幅回路(LNA:Low Noise Amplifier)802と、二乗回路803(図1〜4)と、低域通過濾波器(LPF:Low-Pass Filter)804と、信号処理部である判別回路805と、から構成されている。   As shown in FIG. 8, the receiving device 8 includes an antenna 801, a low noise amplifier (LNA) 802, a square circuit 803 (FIGS. 1 to 4), a low-pass filter (LPF: Low). -Pass Filter) 804 and a discrimination circuit 805 as a signal processing unit.

アンテナ801によって受信された受信信号a(図9)は、LNA802によって増幅される。平衡出力を持つLNA802を増幅回路として構成とすると、図1〜図4に示したバラン102,302を省略することができる。二乗回路803は、受信信号aを二乗し、二乗信号b(図9)を出力する。LPF804は、二乗信号bの高周波成分を除去し、LPF信号c(図9)を出力する。LPF804は、積分回路を用いてもよい。判別回路805は、LPF信号cの二値化処理を行い、二値化信号d(図9)を出力し、パルスの有無を検出できる。   A received signal a (FIG. 9) received by the antenna 801 is amplified by the LNA 802. When the LNA 802 having a balanced output is configured as an amplifier circuit, the baluns 102 and 302 shown in FIGS. 1 to 4 can be omitted. The square circuit 803 squares the received signal a and outputs a square signal b (FIG. 9). The LPF 804 removes the high frequency component of the square signal b and outputs an LPF signal c (FIG. 9). The LPF 804 may use an integration circuit. The determination circuit 805 performs binarization processing on the LPF signal c, outputs a binarization signal d (FIG. 9), and can detect the presence or absence of a pulse.

UWB−IRでは、送信する情報のビット1または0に応じて、「パルスを送る」または「パルスを送らない」を制御するようにすれば、OOK(On-Off-Keying)と呼ばれる変調方式となる。また、送信ビット情報に応じてパルスの位置を制御すれば、PPM(Pulse Position Modulation:パルス位置変調)と呼ばれる変調方式となる。上記受信装置8の構成では、送信されたパルスの有無、または位置を検出できるのでUWB−IRの復調ができる。判別回路805によって検出されたパルスにより、次に受信されるパルス信号のタイミングが予想できるとそれまでの期間回路の動作を信号807で停止させ、受信装置8の消費電力を削減することが可能である。   In UWB-IR, if “send pulse” or “do not send pulse” is controlled according to bit 1 or 0 of information to be transmitted, a modulation method called OOK (On-Off-Keying) Become. Further, if the pulse position is controlled according to the transmission bit information, a modulation method called PPM (Pulse Position Modulation) is obtained. In the configuration of the receiving device 8, since the presence or position of the transmitted pulse can be detected, UWB-IR can be demodulated. When the timing of the next pulse signal to be received can be predicted by the pulse detected by the determination circuit 805, the operation of the circuit for the previous period is stopped by the signal 807, and the power consumption of the receiving device 8 can be reduced. is there.

本第8実施形態のように二乗回路803を用いれば、簡単にUWB−IRの受信装置8が構成できる。受信装置8で使用される回路は、どれもCMOSによる半導体集積回路などで集積化が可能であり、高信頼かつ低価格の受信装置実現が可能である。   If the squaring circuit 803 is used as in the eighth embodiment, the UWB-IR receiver 8 can be easily configured. Any circuit used in the receiving device 8 can be integrated with a semiconductor integrated circuit or the like using CMOS, and a highly reliable and low-cost receiving device can be realized.

本第8実施形態による受信装置8の構成は、また振幅変調による信号の受信装置に使用することも可能である。その場合、判別回路805は不要であり、LPF804に受信信号の包絡線が出力される。すなわち、振幅変調信号からその包絡線を検出することが可能であり、これは振幅変調信号の復調に他ならない。   The configuration of the receiving device 8 according to the eighth embodiment can also be used for a signal receiving device using amplitude modulation. In that case, the determination circuit 805 is unnecessary, and the envelope of the received signal is output to the LPF 804. That is, the envelope can be detected from the amplitude modulation signal, which is nothing but demodulation of the amplitude modulation signal.

(第9実施形態)
次に、第9実施形態に係る電子回路を備えた電子装置である受信装置の構成について、図10及び図11を参照して説明する。図10は、第9実施形態に係る受信装置の構成を示す回路図である。図11は、第9実施形態に係る受信装置の動作を示すタイミング図である。
(Ninth embodiment)
Next, the configuration of a receiving device that is an electronic device including the electronic circuit according to the ninth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to the ninth embodiment. FIG. 11 is a timing chart showing the operation of the receiving apparatus according to the ninth embodiment.

図10に示すように、受信装置10は、アンテナ1001と、LNA1002と、ミキサ1003,1004と、LPF1005,1006と、二乗和回路1007(図5〜7)と、テンプレート発生回路1008と、判別回路1009と、AD変換回路1011と、から構成されている。   As shown in FIG. 10, the receiving apparatus 10 includes an antenna 1001, an LNA 1002, mixers 1003 and 1004, LPFs 1005 and 1006, a square sum circuit 1007 (FIGS. 5 to 7), a template generation circuit 1008, and a discrimination circuit. 1009 and an AD conversion circuit 1011.

本第9実施形態も第8実施形態と同様に、UWB−IRのパルス信号として矩形のパルスを、搬送波周波数fcの正弦波によって乗算した図11の受信信号aに示すような波形を用いる場合を例に説明するが、これに限ったものではない。IR信号として多用されるガウシアンモノパルス、エルミートパルス、あるいはそれらのn階微分波形、さらにそれらに搬送波周波数fcの正弦波を乗算しスペクトルを周波数軸上で移動したパルス、その他のパルスでもよい。特に、搬送波周波数fcの正弦波を乗算して得られるパルスは直流成分を含まず、スペクトルがfcを中心に対称であり、発生が簡単であるなどの理由で多用される。本第9実施形態では、最も簡単な矩形パルスに正弦波を乗算して得られるパルス(図11のa)をIR信号として使用するUWB−IRの受信装置10を例に説明する。   Similarly to the eighth embodiment, the ninth embodiment uses a waveform as shown in the received signal a of FIG. 11 obtained by multiplying a rectangular pulse as a UWB-IR pulse signal by a sine wave of the carrier frequency fc. This is explained in the example, but it is not limited to this. A Gaussian monopulse, Hermitian pulse, or an n-th order differential waveform frequently used as an IR signal, a pulse obtained by multiplying them by a sine wave of the carrier frequency fc, and moving the spectrum on the frequency axis may be used. In particular, a pulse obtained by multiplying a sine wave having a carrier frequency fc does not include a direct current component, and the spectrum is symmetric about fc, and is frequently used because it is easy to generate. In the ninth embodiment, a UWB-IR receiver 10 that uses a pulse (a in FIG. 11) obtained by multiplying the simplest rectangular pulse by a sine wave as an IR signal will be described as an example.

受信装置10を構成する際の復調の方法として、同期検波と呼ばれる方法がある。この方法は、受信機側で用意したテンプレートと受信信号との相関を計算し相関値から送信されてきた情報を抽出するものである。相関値は、テンプレートと受信信号を乗算しその結果をさらに積分して得られる。積分は、LPFによる高域の除去と同様の効果があり、しばしば積分はLPFによって代用される。   There is a method called synchronous detection as a demodulation method when configuring the receiving apparatus 10. In this method, a correlation between a template prepared on the receiver side and a received signal is calculated, and information transmitted from the correlation value is extracted. The correlation value is obtained by multiplying the template and the received signal and further integrating the result. Integration has the same effect as LPF removal of high frequencies, and integration is often substituted by LPF.

本第9実施形態は、二乗和回路(図5〜7)を用いた同期検波のUWB−IR受信装置である。   The ninth embodiment is a UWB-IR receiver for synchronous detection using a square sum circuit (FIGS. 5 to 7).

アンテナ1001によって受信されたUWB−IR信号である受信信号a(図11)は、差動のLNA1002によって増幅され、ミキサ1003,1004に入力される。それぞれのミキサ1003,1004は、テンプレート発生回路1008によって発生された直交する2つのテンプレート信号と乗算され、乗算波形b,c(図11)を出力する。これらの乗算波形b,cは、LPF1005,1006によって高周波成分を取り除かれたLPF信号d,e(図11)を二乗和回路1007に入力し、それぞれのLPF信号d,eの二乗和が二乗和信号f(図11)として出力される。この二乗和信号f(すなわち信号dの二乗と信号eの二乗の和、d2+e2)は、受信信号aの包絡線の二乗値に等しい。LPF1005,1006は、積分回路を用いることもできる。この二乗和信号fから判別回路1009でパルスの有無を判別することによって、受信した信号から送信されてきた情報を取り出し復元し、出力端子1010より復元信号g(図11)として出力することができる。 A reception signal a (FIG. 11) that is a UWB-IR signal received by the antenna 1001 is amplified by the differential LNA 1002 and input to the mixers 1003 and 1004. Each of the mixers 1003 and 1004 is multiplied by two orthogonal template signals generated by the template generation circuit 1008, and outputs multiplication waveforms b and c (FIG. 11). In these multiplication waveforms b and c, LPF signals d and e (FIG. 11) from which high-frequency components have been removed by LPFs 1005 and 1006 are input to a square sum circuit 1007, and the sum of squares of the respective LPF signals d and e is a sum of squares. It is output as a signal f (FIG. 11). This square sum signal f (that is, the sum of the square of the signal d and the square of the signal e, d 2 + e 2 ) is equal to the square value of the envelope of the received signal a. The LPFs 1005 and 1006 can use an integration circuit. By discriminating the presence or absence of a pulse from the square sum signal f by the discrimination circuit 1009, information transmitted from the received signal can be taken out and restored, and output from the output terminal 1010 as a restoration signal g (FIG. 11). .

LNA1002、ミキサ1003,1004、テンプレート発生回路1008の信号は、平衡型の信号(差動信号)を扱うことができる平衡型回路で構成すれば、二乗和回路1007に入力される信号は平衡型の信号となり、図5〜7のバラン102,302,152,352を省略することができる。   If the signals of the LNA 1002, the mixers 1003 and 1004, and the template generation circuit 1008 are constituted by a balanced circuit that can handle a balanced signal (differential signal), the signal input to the square sum circuit 1007 is balanced. Thus, the baluns 102, 302, 152, and 352 in FIGS.

判別回路1009は、また受信装置全体の動作の制御も行う。すなわち、復元した復元信号gの情報に基づき、次に受信信号aがやってくるタイミングが予測できれば、それまでの時間、制御信号h1、h2、h3により回路の動作を停止させ消費電力の節約を図ることができる。テンプレート発生回路1008で発生するテンプレート信号は、信号が受信されるであろう時間だけ間欠的に発生させてもよいし、予測できない時は連続的に発生させてもよい。   The determination circuit 1009 also controls the operation of the entire receiving apparatus. That is, if the next timing when the received signal a arrives can be predicted based on the information of the restored signal g, the circuit operation is stopped by the control signals h1, h2, and h3 until that time and the power consumption is saved. Can do. The template signal generated by the template generation circuit 1008 may be generated intermittently for a time during which the signal will be received, or may be generated continuously when it cannot be predicted.

以下、上記のような構成で、正確な周波数および位相の同期なしで信号の振幅(の二乗値)が検出できることを上記説明の補足として式を用いて説明する。   In the following, the fact that the amplitude (square value) of a signal can be detected without accurate frequency and phase synchronization with the above-described configuration will be described using equations as a supplement to the above description.

まず、UWB−IR信号として上述の矩形のパルス(パルス幅をTpとする)を搬送波周波数fcで乗算した信号が時間間隔Tb毎に送信されてくるものとすると、受信されるUWB−IR信号Sは、nTb≦t≦nTb+Tpの期間は、S=cos(2πfct)で表され、nTb+Tp<t<(n+1)Tbの期間は、S=0で表すことができる。ここで、tは時間、nは整数である。図11の受信信号aが、この波形である。   First, as a UWB-IR signal, assuming that a signal obtained by multiplying the above-described rectangular pulse (with pulse width Tp) by the carrier frequency fc is transmitted every time interval Tb, the received UWB-IR signal S The period of nTb ≦ t ≦ nTb + Tp is represented by S = cos (2πfct), and the period of nTb + Tp <t <(n + 1) Tb can be represented by S = 0. Here, t is time and n is an integer. The received signal a in FIG. 11 has this waveform.

また、テンプレート発生回路1008で発生する直交する2つのテンプレート信号をPI、PQとすると、PI=cos{(ωc+Δω)t+φ}、PQ=sin{(ωc+Δω)t+φ}と表すことができる。ここで、ωc=2πfc、Δω=2πΔfcであり、Δfcはテンプレート信号の搬送波周波数fcとの誤差である。またφは位相が一致していないことを表す位相差である。   If two orthogonal template signals generated in the template generation circuit 1008 are PI and PQ, they can be expressed as PI = cos {(ωc + Δω) t + φ} and PQ = sin {(ωc + Δω) t + φ}. Here, ωc = 2πfc and Δω = 2πΔfc, and Δfc is an error from the carrier frequency fc of the template signal. Φ is a phase difference indicating that the phases do not match.

ミキサ1003,1004の出力IFI,IFQは、それぞれSとPI,PQとの乗算であるので、nTb≦t≦nTb+Tpの期間は、
IFI=SPI=cos(ωct)cos{(ωc+Δω)t+φ}=(1/2){cos((2ωc+Δω)t+φ)+cos(Δωt+φ)} ・・・(式15)
IFQ=SPQ=cos(ωct)sin{(ωc+Δω)t+φ}=(1/2){sin((2ωc+Δω)t+φ)+sin(Δωt+φ)} ・・・(式16)
で表され、nTb+Tp<t<(n+1)Tbの期間は、IFI=IFQ=0となる。図11の乗算波形b、cが、この波形である。
Since the outputs IFI and IRQ of the mixers 1003 and 1004 are multiplications of S, PI, and PQ, respectively, the period of nTb ≦ t ≦ nTb + Tp is
IFI = SPI = cos (ωct) cos {(ωc + Δω) t + φ} = (1/2) {cos ((2ωc + Δω) t + φ) + cos (Δωt + φ)} (Equation 15)
IFQ = SPQ = cos (ωct) sin {(ωc + Δω) t + φ} = (1/2) {sin ((2ωc + Δω) t + φ) + sin (Δωt + φ)} (Expression 16)
In the period of nTb + Tp <t <(n + 1) Tb, IFI = IFQ = 0. The multiplication waveforms b and c in FIG. 11 are this waveform.

LPF1005,1006は、この信号から高周波成分、すなわち(式15)、(式16)の右辺から第1項を取り除く。従って、LPF1005,1006を通過したIFI,IFQのそれぞれの信号をIFI’,IFQ’とすると、nTb≦t≦nTb+Tpの期間は、
IFI’=(1/2)cos(Δωt+φ) ・・・(式17)
IFQ’=(1/2)sin(Δωt+φ) ・・・(式18)
となり、nTb+Tp<t<(n+1)の期間は、IFI’=IFQ’=0となる。ここでLPFによる信号の遅延は無視した。図11のLPF信号d、eが、この波形である。よって、二乗和回路1007の出力をBとすると、nTb≦t≦nTb+Tpの期間は、
B=IFI’2+IFQ’2=(1/4){cos2(Δωt+φ)+sin2(Δωt+φ)}=1/4 ・・・(式19)
となり、nTb+Tp<t<(n+1)の期間は、B=0となり、搬送波周波数fcの誤差Δfcおよび位相ずれφに関係なく、UWB−IR信号が受信された時に振幅1/4のパルスが出力される。
The LPFs 1005 and 1006 remove the first term from the high frequency component from this signal, that is, from the right side of (Expression 15) and (Expression 16). Therefore, if the IFI and IRQ signals that have passed through the LPFs 1005 and 1006 are IFI ′ and IQ ′, the period of nTb ≦ t ≦ nTb + Tp is:
IFI ′ = (1/2) cos (Δωt + φ) (Expression 17)
IFQ ′ = (1/2) sin (Δωt + φ) (Equation 18)
Thus, IFI ′ = IFQ ′ = 0 during the period of nTb + Tp <t <(n + 1). Here, the signal delay due to the LPF was ignored. The LPF signals d and e in FIG. 11 have this waveform. Therefore, if the output of the square sum circuit 1007 is B, the period of nTb ≦ t ≦ nTb + Tp is
B = IFI ′ 2 + IFQ ′ 2 = (1/4) {cos 2 (Δωt + φ) + sin 2 (Δωt + φ)} = 1/4 (Equation 19)
In the period of nTb + Tp <t <(n + 1), B = 0, and a pulse having an amplitude of 1/4 is output when the UWB-IR signal is received regardless of the error Δfc and the phase shift φ of the carrier frequency fc. The

また、BPMのように搬送波の位相に対して変調がかかっている場合においても、
Φ=tan-1(IFI’/IFQ’) ・・・(式20)
を計算することによって容易に知ることができる。(式20)の計算において(IFI’/IFQ’)の値は1〜2ビットの分解能があれば十分であり、簡単なコンパレータによるAD変換回路1011によって簡単に知ることができる。AD変換回路1011は、BPMのためのAD変換回路1011であり、LPF1005,1006の出力値をAD変換し、判別回路1009にてUWB−IR信号Sの絶対値の二乗を表す二乗和回路1007の出力とともに、AD変換回路1011の出力によって位相情報を抽出し復調する。なお、OOKやPPMの場合は、AD変換回路1011の省略は可能である。
Also, even when the carrier phase is modulated like BPM,
Φ = tan −1 (IFI ′ / IFQ ′) (Equation 20)
It is easy to know by calculating In the calculation of (Equation 20), the value of (IFI ′ / IFQ ′) is sufficient if it has a resolution of 1 to 2 bits, and can be easily known by the AD conversion circuit 1011 using a simple comparator. The AD conversion circuit 1011 is an AD conversion circuit 1011 for BPM. The AD conversion circuit 1011 AD-converts the output values of the LPFs 1005 and 1006, and the discrimination circuit 1009 represents the square sum circuit 1007 representing the square of the absolute value of the UWB-IR signal S. Together with the output, phase information is extracted and demodulated by the output of the AD conversion circuit 1011. In the case of OOK or PPM, the AD conversion circuit 1011 can be omitted.

以上述べたように、二乗和回路1007を使用すると、正確な位相、周波数の同期なしで同期検波を行うことができる。これによって、受信装置10の構造を著しく簡略化することができる。   As described above, when the sum of squares circuit 1007 is used, synchronous detection can be performed without accurate phase and frequency synchronization. Thereby, the structure of the receiving apparatus 10 can be remarkably simplified.

(第10実施形態)
次に、第10実施形態に係る電子回路を備えた電子装置である受信装置の構成について、図12を参照して説明する。図12は、第10実施形態に係る受信装置の構成を示す回路図である。
(10th Embodiment)
Next, the configuration of a receiving device that is an electronic device including the electronic circuit according to the tenth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a receiving apparatus according to the tenth embodiment.

上記第9実施形態では、直交する2つのテンプレート信号を用いる場合について説明した。上記第9実施形態を、2以上の複数の直交するテンプレートを用いる場合に拡張することができる。   In the ninth embodiment, the case where two orthogonal template signals are used has been described. The ninth embodiment can be extended when two or more orthogonal templates are used.

UWB−IR通信に限らず、一般に信号をn次元(nは整数、または無限大)空間上の1点を表す位置ベクトルとみて、その解析や処理を行うことが可能である。本第10実施形態の説明は、この手法を用いて行う。当業者においてこのような手法は自明であるが、確認のためにこの手法によって従来の技術を見たときにどのようになるか以下に概説する。   In addition to UWB-IR communication, in general, a signal can be regarded as a position vector representing one point on an n-dimensional (n is an integer or infinity) space, and analysis and processing thereof can be performed. The description of the tenth embodiment will be made using this method. Such techniques are obvious to those skilled in the art, but for confirmation, the following outlines how this technique would look when looking at the prior art.

いくつかの数字を並べ括弧で括ったものをベクトルといい、方向と大きさを持った量を表すことができる。信号波形の例えば1シンボル区間において、所定の間隔でサンプリングすると、n個のサンプリング値s1、s2、・・・snが得られる。このサンプリング値を順に並べ括弧でくくったもの(s1、s2、・・・sn)は、ベクトルである。n個の数字が並んでいるのでn次元ベクトルであり、n次元空間内の座標を表すことができる。今これをs→と表記すると、s→=(s1、s2、・・・sn)となる。ベクトルs→は、信号を表すことも、また位置ベクトルとして位置も表すことができるので、単に「信号s→」、「点s→」と記すこともある。 A vector consisting of a number of numbers enclosed in parentheses is called a vector, and can represent a quantity with direction and size. When sampling is performed at a predetermined interval in, for example, one symbol section of the signal waveform, n sampling values s1, s2,... Sn are obtained. This sampling value is arranged in order and enclosed in parentheses (s1, s2,... Sn) is a vector. Since n numbers are arranged, it is an n-dimensional vector and can represent coordinates in an n-dimensional space. If this is now expressed as s →, then s → = (s1, s2,... Sn). Since the vector s → can represent a signal or a position as a position vector, it may be simply referred to as “signal s →” or “point s → ”.

n次元空間では、n個の線形独立なベクトルのセットを選ぶことができ、この空間内の任意のベクトルは、それらの線形結合として表すことができる。特に、絶対値1で互いに直交するn個のベクトルのセットは正規直交基底と呼ばれる。これをe1→、e2→、・・・enとすると、任意のベクトルx→は、
x→=(x→、e1→)e1→+(x→、e2→)e2→+・・・+(x→、en→)en→ ・・・(式21)
のように表すことができる。ここで(x→、y→)はベクトルx→とy→の内積を表す。この式は、n次元空間上に座標軸としてe1→、e2→、・・・enを取った時、点Xを表す位置座標が((x、e1)、(x→、e2→)、・・・(x、en))となることを示している。e1→、e2→、・・・enとして周期Tの整数i分の1の三角関数のセットを用いたものが、離散的フーリエ級数展開である。ここで、iは1≦i≦nの整数である。
In n-dimensional space, a set of n linearly independent vectors can be chosen, and any vector in this space can be represented as a linear combination thereof. In particular, a set of n vectors that are orthogonal to each other with an absolute value of 1 is called an orthonormal basis. If this is e1 →, e2 → , ... en, then an arbitrary vector x
x → = (x →, e1 →) e1 → + (x →, e2 → ) e2 → + ... + (x →, en →) en → ... (formula 21)
It can be expressed as Here, (x →, y →) represents the inner product of the vectors x → and y → . This equation, e1 coordinate axes on the n-dimensional space, e2 →, when taking · · · en →, the position coordinates representing a point X ((x →, e1 → ), (x →, e2 →) ,... (X , en )). A discrete Fourier series expansion uses a set of trigonometric functions of an integer i of a period T as e1 →, e2 → ,... en . Here, i is an integer of 1 ≦ i ≦ n.

今、(式21)右辺の任意のm個の項を省略し、k=n−m項だけで近似する場合を考えると、 x’=(x、e1)e1+(x→、e2→)e2+・・・+(x、ek)ek ・・・(式22)
となる。
Now, considering the case where an arbitrary m terms on the right side of (Equation 21) are omitted and approximation is performed using only k = n−m terms, x ′ = (x , e1 ) e1 + (x → , E2 → ) e2 + ... + (x , ek ) ek ... (formula 22)
It becomes.

をx’で近似する時、ei(ただしiは1≦i≦kの整数)の係数を上記のように(x、ei)にした時に、誤差x−x’の絶対値の二乗(エネルギーの誤差)が最小となることが知られている。 When x is approximated by x ′ , the error x −x ′ when the coefficient of ei (where i is an integer of 1 ≦ i ≦ k) is set to (x , ei ) as described above. It is known that the square of the absolute value of (the error in energy) is minimized.

ベクトルxの大きさは、その絶対値の二乗値を計算するのが便利である。それ自身との内積(x、x)を計算することによって、簡単に知ることができる。また、(式21)から容易に、 (x、x)= Σ(x、ei2 ・・・(式23)
となることも分かる(Σは、i=1〜nの総和)。
For the magnitude of the vector x , it is convenient to calculate the square value of its absolute value. It can be easily known by calculating the inner product (x , x ) with itself. Further, from (Expression 21), (x , x ) = Σ (x , ei ) 2 (Expression 23)
(Σ is the sum of i = 1 to n).

従来の相関検波では、受信信号rとテンプレートp0、p1との相関、すなわち、内積を計算することにより、rとp0、p1の「類似度合」を知り復調していた。ここでp0、p1は、それぞれ送信される情報がビット0、ビット1であることを表すテンプレートである。テンプレートとrが一致する時、その値が最も大きくなるので、両者を比較し送信された情報をより高い精度で知ることができる。ただし、従来の同期検波では、rとp0、p1のタイミングを完全に一致させる必要があった。また、n次元空間内のベクトルrは、p0とp1の張る2次元部分空間内(またはそのごく近傍)にあることが必要である。一般に送信側でテンプレート数kを多くすると、シンボルあたりで伝送できる情報量を多くすることができるが、受信装置のみでkを増やしても良い。この場合、rの存在が許容される範囲はn次元空間内におけるk次元部分空間に拡張されるためより同期精度やテンプレート信号の選び方などの自由度が増す。 In the conventional correlation detection, the correlation between the received signal r and the templates p0 , p1 , that is, the inner product is calculated to know and demodulate the “similarity” between r , p0 , and p1 . Here, p0 and p1 are templates representing that the transmitted information is bit 0 and bit 1, respectively. When the template and r coincide with each other, the value becomes the largest, so that both can be compared and the transmitted information can be known with higher accuracy. However, in the conventional synchronous detection, it is necessary to completely match the timings of r , p0 , and p1 . The vector r in the n-dimensional space needs to be in (or very close to) the two-dimensional subspace spanned by p0 and p1 . In general, when the number of templates k is increased on the transmitting side, the amount of information that can be transmitted per symbol can be increased, but k may be increased only by the receiving device. In this case, since the range in which the existence of r is allowed is expanded to the k-dimensional subspace in the n-dimensional space, the degree of freedom such as the synchronization accuracy and the method of selecting the template signal is further increased.

の位相情報は、以下のようにして求めることができる。すなわち、{(x、ei)|iは1≦i≦kの整数}は、k次元部分空間上の位置座標を表わし、規格化によって{ei}に対するrの方向余弦が求まる。多くの場合、信号シンボルのベクトルは、なるべくシンボル間の距離が大きくなるように配置され、n次元空間内で原点を中心に対称となるように配置される。上記第9実施形態のk=2の場合は、(式20)で得られたが、これはUWB−IR信号SのPI、PQに対する方向余弦の比を求めているにすぎない。BPMの場合は、信号シンボルが原点を中心に対称の位置の2点に取られるので、IFI’、IFQ’は1ビットAD変換にてその符号(相関値が正か負か)が分かれば復調が可能であった。すなわち、受信された信号がk次元部分空間内のどの象限に存在するかが分かれば、復調できる。SN比が悪い場合やテンプレートの精度や搬送波周波数、位相のずれが大きいときには、k=2では精度良いAD変換が必要であったが、kを多くすると選択自由度が増して1ビットAD変換でも(すなわちその符号が正か負かが分かるだけで)正確に判定できるようになる。 The phase information of r can be obtained as follows. That is, {(x , ei ) | i is an integer of 1 ≦ i ≦ k} represents a position coordinate in a k-dimensional subspace, and a direction cosine of r with respect to {ei} is obtained by normalization. In many cases, the vector of signal symbols is arranged so that the distance between the symbols is as large as possible, and is arranged so as to be symmetric about the origin in the n-dimensional space. In the case of k = 2 in the ninth embodiment, it is obtained by (Equation 20), but this is merely a ratio of the direction cosine to the PI and PQ of the UWB-IR signal S. In the case of BPM, since signal symbols are taken at two symmetrical positions around the origin, IFI 'and IFQ' are demodulated if their signs (correlation value is positive or negative) are known by 1-bit AD conversion. Was possible. That is, if it is known in which quadrant in the k-dimensional subspace the received signal exists, it can be demodulated. When the signal-to-noise ratio is poor, or when the accuracy of the template, the carrier frequency, or the phase shift is large, high-precision AD conversion is necessary when k = 2. It is possible to accurately determine (that is, just know whether the sign is positive or negative).

以上の説明ではrや{pi}は、n個のサンプリングによって得られるn次元ベクトル、すなわち離散的(時間)関数として説明した。しかし、上記説明は、よく知られている線形代数の技法によって一般の信号のような連続関数でも適用できることに注意したい。その場合は、サンプリング数nを無限大とした極限(無限大次元)を考える。内積は、離散量の場合は積和が用いられるが、連続量の場合はその極限として積分が用いられる。 In the above description, r and {pi } are described as n-dimensional vectors obtained by n samplings, that is, discrete (time) functions. However, it should be noted that the above description can also be applied to continuous functions such as general signals by well-known linear algebra techniques. In that case, the limit (infinite dimension) where the sampling number n is infinite is considered. As the inner product, the sum of products is used in the case of a discrete quantity, but the integral is used as the limit in the case of a continuous quantity.

図12に示すように、受信装置12は、アンテナ1201と、LNA1202と、k個の相関回路1208,1209,・・・1210と、二乗和回路1206と、AD変換回路1207と、判別回路1211と、から構成されている。二乗和回路1206は第5〜7実施例においてn=2個の信号出力部を並列接続したがn=k個並列接続して得られる。   As illustrated in FIG. 12, the reception device 12 includes an antenna 1201, an LNA 1202, k correlation circuits 1208, 1209,... 1210, a square sum circuit 1206, an AD conversion circuit 1207, and a determination circuit 1211. , Is composed of. The sum of squares circuit 1206 is obtained by connecting n = 2 signal output units in parallel in the fifth to seventh embodiments, but connecting n = k in parallel.

アンテナ1201で受信された受信信号は、LNA1202によって増幅され、k個の相関回路1208,1209,・・・1210に送られる。LNA1202の出力信号ベクトルを、rとする。 The reception signal received by the antenna 1201 is amplified by the LNA 1202 and sent to k correlation circuits 1208, 1209,. Let the output signal vector of the LNA 1202 be r .

k個の相関回路1208,1209,・・・1210の構成は同じなので、相関回路1208についてその構成を詳述する。相関回路1208は、テンプレート発生回路1205と乗算回路1203と積分回路(またはLPF)1204とによって構成される。テンプレート発生回路1205は、テンプレートp1を発生し、乗算回路1203にてrと乗算され、積分回路1204にて積分することで相関値ρ1を得る。相関値ρ1は、スカラー量である。同様に、相関回路1209は、受信信号rとテンプレートp2の相関値ρ2を出力し、・・・、相関回路1210は、受信信号rとテンプレートpkの相関値ρkを出力する。これらの相関値ρ1,ρ2,・・・ρkは、二乗和回路1206及びAD変換回路1207に入力される。 Since the configuration of the k correlation circuits 1208, 1209,... 1210 is the same, the configuration of the correlation circuit 1208 will be described in detail. The correlation circuit 1208 includes a template generation circuit 1205, a multiplication circuit 1203, and an integration circuit (or LPF) 1204. The template generation circuit 1205 generates a template p1 , is multiplied by r in the multiplication circuit 1203, and is integrated in the integration circuit 1204 to obtain a correlation value ρ1. The correlation value ρ1 is a scalar quantity. Similarly, the correlation circuit 1209 outputs the correlation value ρ2 of the received signal r and the template p2 , and the correlation circuit 1210 outputs the correlation value ρk of the received signal r and the template pk . These correlation values ρ1, ρ2,... Ρk are input to the square sum circuit 1206 and the AD conversion circuit 1207.

二乗和回路1206では、(式23)に基づきrの絶対値が出力される。この場合、二乗和回路1206は、図1〜4の電子回路(二乗回路)1〜4をk個ワイヤードオア接続したk入力の二乗和回路である。(k=2の場合は図5〜図7に例示した。k>2の場合も信号出力部を必要数並列接続すればよい。)判別回路1211では、二乗和回路1206及びAD変換回路1207の出力値から送信された情報を推定し復調する。 The sum of squares circuit 1206 outputs the absolute value of r based on (Equation 23). In this case, the square sum circuit 1206 is a k-input square sum circuit in which k pieces of electronic circuits (square circuits) 1 to 4 in FIGS. (The case where k = 2 is illustrated in FIGS. 5 to 7. The required number of signal output units may be connected in parallel also when k> 2.) In the determination circuit 1211, the square sum circuit 1206 and the AD conversion circuit 1207 are connected. Information transmitted from the output value is estimated and demodulated.

判別回路1211では、受信装置12全体の制御も受け持ち、受信信号で得られるタイミングから次に信号受信の期待できるタイミングを推定し、テンプレートを起動したり、受信信号がない時には装置の電源をオフにして消費電力の節約を図ったりする。また、通信のリンクの始まりにおいて信号の捕捉を行う。さらに、送受信で搬送波周波数がずれている時は、テンプレートとのずれが受信毎にずれていくが、この位相ずれの補正も行う。すなわち、AD変換回路1207によって前回受信したrの(k次元空間内の)位置から次に受信されるべき信号位置を推定できるので、それらを基に補正していく。 The discriminating circuit 1211 also takes control of the entire receiving device 12, estimates the timing when the next signal reception can be expected from the timing obtained from the received signal, activates the template, or turns off the power of the device when there is no received signal. To save power consumption. It also captures signals at the beginning of the communication link. Further, when the carrier frequency is shifted in transmission / reception, the shift from the template is shifted at every reception, and this phase shift is also corrected. That is, since the signal position to be received next can be estimated from the position of r (in the k-dimensional space) previously received by the AD conversion circuit 1207, correction is performed based on these positions.

本第10実施形態では、受信装置12の構成においてそのテンプレート数を多くすることができるので、正確な搬送波周波数、位相の同期なしで、また低分解能の簡単なAD変換回路1207も用いても、復調の際の精度をより高めることができる。以上述べたように、二乗和回路1206によって受信機の構造を著しく簡略化することができる。   In the tenth embodiment, since the number of templates can be increased in the configuration of the receiving device 12, there is no accurate carrier frequency and phase synchronization, and a simple low-resolution AD converter circuit 1207 is used. The accuracy during demodulation can be further increased. As described above, the structure of the receiver can be remarkably simplified by the sum of squares circuit 1206.

第1実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a configuration of an electronic circuit according to a first embodiment. 第2実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the electronic circuit which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the electronic circuit which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the electronic circuit which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the electronic circuit which concerns on 5th Embodiment. 第6実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the electronic circuit which concerns on 6th Embodiment. 第7実施形態に係る電子回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the electronic circuit which concerns on 7th Embodiment. 第8実施形態に係る受信装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the receiver which concerns on 8th Embodiment. 第8実施形態に係る受信装置の動作を示すタイミング図。The timing diagram which shows operation | movement of the receiver which concerns on 8th Embodiment. 第9実施形態に係る受信装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the receiver which concerns on 9th Embodiment. 第9実施形態に係る受信装置の動作を示すタイミング図。The timing diagram which shows operation | movement of the receiver which concerns on 9th Embodiment. 第10実施形態に係る受信装置の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the receiver which concerns on 10th Embodiment. 従来の電子回路の構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the structure of the conventional electronic circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1〜7…電子回路、8,10,12…受信装置、101…入力端子、102…バラン、103,104,113,114…NMOSトランジスタ、105,106…コンデンサ、107,108…抵抗、109,116…バイアス電源、110…抵抗、111…電源電圧線、112…出力端子、120…信号出力部、121…電流電圧変換部、201…PMOSトランジスタ、202…バイアス電源、211…入力端子、212…出力端子、301…入力端子、302…バラン、303,304,313,314…NMOSトランジスタ、305,306…コンデンサ、307,308…抵抗、309、316…バイアス電源、310…抵抗、311…電源電圧線、312…出力端子、315…出力線、320…信号出力部、321…電流電圧変換部、401…PMOSトランジスタ、402…バイアス電源、411…入力端子、412…出力端子、510…抵抗、511…電源電圧線、515…出力端子、521…電流電圧変換部、522,523…信号出力部、524,525…入力端子、601…PMOSトランジスタ、611…電源電圧線、615…出力端子、621…電流電圧変換部、622,623…信号出力部、624,625…入力端子、710…抵抗、714…出力端子、722,723…信号出力部、724,725…入力端子、801…アンテナ、802…LNA、803…二乗回路、804…LPF、805…判別回路、1001…アンテナ、1002…LNA、1003,1004…ミキサ、1005,1006…LPF、1007…二乗和回路、1008…テンプレート発生回路、1009…判別回路、1010…出力端子、1011…AD変換回路、1201…アンテナ、1202…LNA、1203…乗算回路、1204…積分回路、1205…テンプレート発生回路、1206…二乗和回路、1207…AD変換回路、1208,1209,1210…相関回路、1211…判別回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-7 ... Electronic circuit 8, 10, 12 ... Receiver, 101 ... Input terminal, 102 ... Balun, 103, 104, 113, 114 ... NMOS transistor, 105, 106 ... Capacitor, 107, 108 ... Resistance, 109, DESCRIPTION OF SYMBOLS 116 ... Bias power supply, 110 ... Resistance, 111 ... Power supply voltage line, 112 ... Output terminal, 120 ... Signal output part, 121 ... Current-voltage conversion part, 201 ... PMOS transistor, 202 ... Bias power supply, 211 ... Input terminal, 212 ... Output terminal 301... Input terminal 302. Balun 303, 304, 313, 314 NMOS transistor 305 306 Capacitor 307 308 Resistor 309 316 Bias power supply 310 Resistor 311 Power supply voltage Line 312 ... Output terminal 315 ... Output line 320 ... Signal output unit 321 ... Current and current Conversion unit 401 ... PMOS transistor 402 ... Bias power supply 411 ... Input terminal 412 ... Output terminal 510 ... Resistance 511 ... Power supply voltage line 515 ... Output terminal 521 ... Current voltage conversion unit 522, 523 ... Signal Output unit, 524, 525 ... input terminal, 601 ... PMOS transistor, 611 ... power supply voltage line, 615 ... output terminal, 621 ... current-voltage converter, 622, 623 ... signal output unit, 624, 625 ... input terminal, 710 ... Resistor, 714 ... Output terminal, 722, 723 ... Signal output unit, 724, 725 ... Input terminal, 801 ... Antenna, 802 ... LNA, 803 ... Square circuit, 804 ... LPF, 805 ... Discrimination circuit, 1001 ... Antenna, 1002 ... LNA, 1003, 1004 ... mixer, 1005, 1006 ... LPF, 1007 ... square sum circuit, 10 DESCRIPTION OF SYMBOLS 8 ... Template generation circuit, 1009 ... Discrimination circuit, 1010 ... Output terminal, 1011 ... AD conversion circuit, 1201 ... Antenna, 1202 ... LNA, 1203 ... Multiplication circuit, 1204 ... Integration circuit, 1205 ... Template generation circuit, 1206 ... Sum of squares Circuit, 1207 ... AD conversion circuit, 1208, 1209, 1210 ... Correlation circuit, 1211 ... Discrimination circuit.

Claims (9)

ゲート端子に平衡信号の一方が接続され、ソース端子が接地された第1の電界効果型トランジスタと、
ゲート端子に前記平衡信号の他の一方が接続され、ソース端子が接地された第2の電界効果型トランジスタと、
前記第1の電界効果型トランジスタのドレイン端子にソース端子が接続され、ゲート端子が第1の電位にバイアスされた第3の電界効果型トランジスタと、
前記第2の電界効果型トランジスタのドレイン端子にソース端子が接続され、ゲート端子が前記第1の電位にバイアスされた第4の電界効果型トランジスタと、
前記第3の電界効果型トランジスタのドレイン端子と前記第4の電界効果型トランジスタのドレイン端子とを接続して出力信号を出力する出力線と、
を含んで構成されるn個(nは1以上の整数)の信号出力部と、
前記n個の信号出力部のそれぞれの前記出力線と接続され、前記n個の信号出力部のそれぞれの前記出力線から出力される前記出力信号の総和に比例する信号を出力する信号加算部と、
を含むことを特徴とする電子回路。
A first field effect transistor having one of the balanced signals connected to the gate terminal and the source terminal grounded;
A second field effect transistor having the other one of the balanced signals connected to the gate terminal and the source terminal grounded;
A third field effect transistor having a source terminal connected to a drain terminal of the first field effect transistor and a gate terminal biased to a first potential;
A fourth field effect transistor having a source terminal connected to the drain terminal of the second field effect transistor and a gate terminal biased to the first potential;
An output line for connecting the drain terminal of the third field effect transistor and the drain terminal of the fourth field effect transistor to output an output signal;
N (n is an integer greater than or equal to 1) signal output units configured to include:
A signal adder that is connected to each of the output lines of the n signal output units and outputs a signal that is proportional to the sum of the output signals output from the output lines of the n signal output units; ,
An electronic circuit comprising:
請求項1に記載の電子回路において、前記信号加算部は、ゲート端子が第2の電位にバイアスされた電界効果型トランジスタを含んで構成されることを特徴とする電子回路。   2. The electronic circuit according to claim 1, wherein the signal adding unit includes a field effect transistor having a gate terminal biased to a second potential. ゲート端子が第1の電位にバイアスされ、ソース端子に平衡信号の一方が接続された第1の電界効果型トランジスタと、
ゲート端子が前記第1の電位にバイアスされ、ソース端子に前記平衡信号の他の一方が接続された第2の電界効果型トランジスタと、
前記第1の電界効果型トランジスタのドレイン端子にソース端子が接続され、ゲート端子が第2の電位にバイアスされた第3の電界効果型トランジスタと、
前記第2の電界効果型トランジスタのドレイン端子にソース端子が接続され、ゲート端子が前記第2の電位にバイアスされた第4の電界効果型トランジスタと、
前記第3の電界効果型トランジスタのドレイン端子と前記第4の電界効果型トランジスタのドレイン端子とを接続して出力信号を出力する出力線と、
を含んで構成されるn個(nは1以上の整数)の信号出力部と、
前記n個の信号出力部のそれぞれの前記出力線と接続され、前記n個の信号出力部のそれぞれの前記出力線から出力される前記出力信号の総和に比例する信号を出力する信号加算部と、
を含むことを特徴とする電子回路。
A first field effect transistor having a gate terminal biased to a first potential and a source terminal connected to one of the balanced signals;
A second field effect transistor having a gate terminal biased to the first potential and a source terminal connected to the other one of the balanced signals;
A third field effect transistor having a source terminal connected to a drain terminal of the first field effect transistor and a gate terminal biased to a second potential;
A fourth field effect transistor having a source terminal connected to a drain terminal of the second field effect transistor and a gate terminal biased to the second potential;
An output line for connecting the drain terminal of the third field effect transistor and the drain terminal of the fourth field effect transistor to output an output signal;
N (n is an integer greater than or equal to 1) signal output units configured to include:
A signal adder connected to each of the output lines of the n signal output units and outputting a signal proportional to the sum of the output signals output from the output lines of the n signal output units; ,
An electronic circuit comprising:
請求項3に記載の電子回路において、前記信号加算部は、ゲート端子が第3の電位にバイアスされた電界効果型トランジスタを含んで構成されることを特徴とする電子回路。   4. The electronic circuit according to claim 3, wherein the signal adding unit includes a field effect transistor having a gate terminal biased to a third potential. 請求項1から4のいずれか一項に記載の電子回路を備えて構成されることを特徴とする電子装置。   An electronic device comprising the electronic circuit according to claim 1. 請求項5に記載の電子装置において、前記電子装置は、供給されたUWB信号が担うパルスを検出する信号処理部を備えることを特徴とする電子装置。   The electronic apparatus according to claim 5, wherein the electronic apparatus includes a signal processing unit that detects a pulse carried by a supplied UWB signal. 請求項5または6に記載の電子装置において、
前記電子装置は、
互いに直交する第1及び第2の信号を発生するテンプレート信号発生部と、
前記第1の信号と受信信号とを乗算した第1の乗算信号を出力する第1の乗算器と、
前記第2の信号と前記受信信号とを乗算した第2の乗算信号を出力する第2の乗算器と、
前記第1の乗算信号から高周波成分を取り除いて第1の低域信号を出力する第1の低域抽出回路と、
前記第2の乗算信号から高周波成分を取り除いて第2の低域信号を出力する第2の低域抽出回路と、
を含んで構成されることを特徴とする電子装置。
The electronic device according to claim 5 or 6,
The electronic device is
A template signal generator for generating first and second signals orthogonal to each other;
A first multiplier that outputs a first multiplied signal obtained by multiplying the first signal and the received signal;
A second multiplier that outputs a second multiplied signal obtained by multiplying the second signal and the received signal;
A first low-frequency extraction circuit for removing a high-frequency component from the first multiplication signal and outputting a first low-frequency signal;
A second low-frequency extraction circuit that removes high-frequency components from the second multiplication signal and outputs a second low-frequency signal;
An electronic device comprising:
互いに直交する第1及び第2の信号を発生するテンプレート信号発生部と、
前記第1の信号と受信信号とを乗算した第1の乗算信号を出力する第1の乗算器と、
前記第2の信号と前記受信信号とを乗算した第2の乗算信号を出力する第2の乗算器と、
前記第1の乗算信号から高周波成分を取り除いて第1の低域信号を出力する第1の低域抽出回路と、
前記第2の乗算信号から高周波成分を取り除いて第2の低域信号を出力する第2の低域抽出回路と、
請求項1から4のいずれか一項に記載の電子回路と、
を含む電子装置のパルス検出方法であって、
前記第1の低域信号と前記第2の低域信号とを前記電子回路により二乗和出力しパルスを検出する、
ことを特徴とする電子装置のパルス検出方法。
A template signal generator for generating first and second signals orthogonal to each other;
A first multiplier that outputs a first multiplied signal obtained by multiplying the first signal and the received signal;
A second multiplier that outputs a second multiplied signal obtained by multiplying the second signal and the received signal;
A first low-frequency extraction circuit for removing a high-frequency component from the first multiplication signal and outputting a first low-frequency signal;
A second low-frequency extraction circuit that removes high-frequency components from the second multiplication signal and outputs a second low-frequency signal;
An electronic circuit according to any one of claims 1 to 4,
A method for detecting a pulse of an electronic device comprising:
The first low-frequency signal and the second low-frequency signal are square sum output by the electronic circuit to detect a pulse,
A method for detecting a pulse of an electronic device.
請求項8に記載の電子装置のパルス検出方法において、供給されたUWB信号が担うパルスを検出することを特徴とする電子装置のパルス検出方法。   9. The pulse detection method for an electronic device according to claim 8, wherein a pulse carried by the supplied UWB signal is detected.
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