JP2011071722A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体集積回路装置に関し、特に、差動入出力を行うことが可能な包絡線検波器およびそれを用いた送信機に適用して好適なものである。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and is particularly suitable for application to an envelope detector capable of performing differential input / output and a transmitter using the same.
無線LANなどの分野では、伝送効率を高めるため、変調方式として直交変調を用いたものがある。この直交変調方式では、素子間ミスマッチによってIチャネルとQチャネルとの間での直交誤差が発生するのは避けられず、送信性能が劣化することがある。ここで、直交誤差が発生すると、不要スプリアスであるイメージ成分とキャリアリーク(ローカルリーク)成分が出力される。このため、所望の信号成分に対するイメージ成分とキャリアリーク成分の大きさを包絡線検波にて監視し、それらの成分が小さくなるようにフィードバック制御を行う場合がある(非特許文献1)。 In the field of wireless LAN and the like, there is a method using orthogonal modulation as a modulation method in order to increase transmission efficiency. In this orthogonal modulation system, it is inevitable that an orthogonal error occurs between the I channel and the Q channel due to mismatch between elements, and transmission performance may deteriorate. Here, when an orthogonal error occurs, an image component and a carrier leak (local leak) component which are unnecessary spurious are output. For this reason, the magnitude of the image component and the carrier leak component with respect to a desired signal component may be monitored by envelope detection, and feedback control may be performed so that these components become small (Non-Patent Document 1).
ここで、このような包絡線検波を行う方法として、1対のトランジスタに差動信号を入力し、このトランジスタの2次の非線形性を利用して包絡線を抽出する方法がある(特許文献1)。 Here, as a method for performing such envelope detection, there is a method in which a differential signal is input to a pair of transistors, and an envelope is extracted using the second-order nonlinearity of the transistors (Patent Document 1). ).
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、検波器に差動信号が入力されるにもかかわらず、出力が単相信号となる。このため、検波器.からの出力信号を伝送する間に様々な雑音が重畳され、雑音耐性が低下するという問題があった。
However, in the method disclosed in
本発明の目的は、差動出力を実現しつつ包絡線検波を行うことが可能な半導体集積回路装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device capable of performing envelope detection while realizing differential output.
本発明の一態様によれば、第1の入力信号が入力される第1の入力端子と、第2の入力信号が入力される第2の入力端子と、第1の出力信号を出力する第1の出力端子とを有する第1の非線形回路と、前記第2の入力信号が入力される第3および第4の入力端子と、前記第1の出力信号の差動信号である第2の出力信号を出力する第2の出力端子とを有する第2の非線形回路と、前記第1および第2の非線形回路にバイアス電圧を供給するバイアス回路とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置提供する。 According to one embodiment of the present invention, a first input terminal to which a first input signal is input, a second input terminal to which a second input signal is input, and a first output signal that outputs a first output signal. A first nonlinear circuit having a first output terminal; third and fourth input terminals to which the second input signal is input; and a second output that is a differential signal of the first output signal. A semiconductor integrated circuit device comprising: a second nonlinear circuit having a second output terminal for outputting a signal; and a bias circuit for supplying a bias voltage to the first and second nonlinear circuits. .
本発明の一態様によれば、第1の入力信号が増幅器を介して入力される第1の入力端子と、第2の入力信号が入力される第2の入力端子と、第1の出力信号を出力する第1の出力端子とを有する第1の非線形回路と、前記第2の入力信号が増幅器を介して入力される第3の入力端子と、前記第2の入力信号が入力される第4の入力端子と、前記第1の出力信号の差動信号である第2の出力信号を出力する第2の出力端子とを有する第2の非線形回路と、
前記第1および第2の非線形回路にバイアス電圧を供給するバイアス回路とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置を提供する。
According to one aspect of the present invention, a first input terminal to which a first input signal is input via an amplifier, a second input terminal to which a second input signal is input, and a first output signal A first non-linear circuit having a first output terminal for outputting the second input signal, a third input terminal to which the second input signal is input via an amplifier, and a second input signal to which the second input signal is input. A second non-linear circuit having four input terminals and a second output terminal that outputs a second output signal that is a differential signal of the first output signal;
A semiconductor integrated circuit device comprising: a bias circuit that supplies a bias voltage to the first and second nonlinear circuits.
本発明によれば、差動出力を実現しつつ包絡線検波を行うことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to perform envelope detection while realizing differential output.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体集積回路装置の概略構成を示す回路図である。
この半導体集積回路装置には、非線形回路としての電界効果トランジスタ(以下、トランジスタ)M1、M2、増幅器Z1、Z2およびバイアス回路が設けられている。トランジスタM1、M2は、同一導電型トランジスタである。ここでは、非線形回路としてトランジスタを用いて説明するが、非線形回路は2次の非線形を有する素子または回路でもよい。バイアス回路は、抵抗R1、R2を備え、バイアス電圧Vbを抵抗R1,R2を介して非線形回路に供給する。トランジスタM1(第1の非線形回路)のゲート(第1の入力端子)には増幅器Z1が接続され、トランジスタM2(第2の非線形回路)のゲート(第3の入力端子)には増幅器Z2が接続されている。また、トランジスタM1、M2のドレインは、抵抗R1、R2をそれぞれ介して共通に接続されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention.
This semiconductor integrated circuit device is provided with field effect transistors (hereinafter referred to as transistors) M1 and M2, amplifiers Z1 and Z2, and a bias circuit as nonlinear circuits. The transistors M1 and M2 are the same conductivity type transistors. Here, a transistor is used as the nonlinear circuit, but the nonlinear circuit may be an element or a circuit having a second-order nonlinearity. The bias circuit includes resistors R1 and R2, and supplies the bias voltage Vb to the nonlinear circuit via the resistors R1 and R2. The amplifier Z1 is connected to the gate (first input terminal) of the transistor M1 (first nonlinear circuit), and the amplifier Z2 is connected to the gate (third input terminal) of the transistor M2 (second nonlinear circuit). Has been. The drains of the transistors M1 and M2 are connected in common via resistors R1 and R2, respectively.
そして、トランジスタM1、M2のドレインには、抵抗R1、R2をそれぞれ介してバイアス電圧Vbが供給される。トランジスタM1、M2のソース(第2、第4の入力端子)は入力信号Vipにて駆動される。増幅器Z1には入力信号Vin(第1の入力信号)が入力され、増幅器Z2には入力信号Vip(第2の入力信号)が入力される。トランジスタM1のドレイン(第1の出力端子)からは出力信号Vop(第1の出力信号)が、トランジスタM2のドレイン(第2の出力端子)からは出力信号Von(第2の出力信号)が出力される。 A bias voltage Vb is supplied to the drains of the transistors M1 and M2 via the resistors R1 and R2, respectively. The sources (second and fourth input terminals) of the transistors M1 and M2 are driven by the input signal Vip. An input signal Vin (first input signal) is input to the amplifier Z1, and an input signal Vip (second input signal) is input to the amplifier Z2. An output signal Vop (first output signal) is output from the drain (first output terminal) of the transistor M1, and an output signal Von (second output signal) is output from the drain (second output terminal) of the transistor M2. Is done.
なお、入力信号Vin、Vipは、2以上の周波数成分を持つ差動信号を用いることができる。例えば、Vinは周波数1の入力信号1と周波数2の入力信号2を加算した信号、Vipは入力信号1の極性を反転させた信号3と入力信号2の極性を反転させた信号4を加算した信号を用いることができる。また、増幅器Z1、Z2の増幅率は、出力信号Vop、Vonの周波数成分から入力信号Vin、Vipのビート成分が打ち消されないように設定する。ここでは、−A(Aは1以外の実数)に設定する。
Note that differential signals having two or more frequency components can be used as the input signals Vin and Vip. For example, Vin is a signal obtained by adding the
入力信号Vin、Vipは、増幅器Z1、Z2にてそれぞれ−A倍され、トランジスタM1、M2のゲートに入力される。トランジスタM1、M2がパッシブミキサ(乗算器)として動作することにより、トランジスタM1、M2のソースに入力された入力信号Vipと乗算され、トランジスタM1、M2のドレインから出力信号Vop、Vonが差動信号として出力される。 Input signals Vin and Vip are multiplied by −A by amplifiers Z1 and Z2, respectively, and input to the gates of transistors M1 and M2. When the transistors M1 and M2 operate as passive mixers (multipliers), they are multiplied by the input signal Vip input to the sources of the transistors M1 and M2, and the output signals Vop and Von are differential signals from the drains of the transistors M1 and M2. Is output as
例えば、簡単のために、入力信号Vin、Vipが2つの周波数成分を持つ差動信号であるとすると、入力信号Vipは以下の(1)式、入力信号Vinは以下の(2)式で表すことができる。 For example, for the sake of simplicity, if the input signals Vin and Vip are differential signals having two frequency components, the input signal Vip is expressed by the following equation (1), and the input signal Vin is expressed by the following equation (2). be able to.
ただし、ωc+ωbは信号成分の周波数、ωcはキャリアリーク成分の周波数、αは信号成分の振幅、βはキャリアリーク成分の振幅とする。また、kはトランジスタM1、M2の2次の非線形の係数である。 Here, ω c + ω b is the frequency of the signal component, ω c is the frequency of the carrier leak component, α is the amplitude of the signal component, and β is the amplitude of the carrier leak component. K is a second-order nonlinear coefficient of the transistors M1 and M2.
この場合、トランジスタM1のドレイン電流ipは以下の(3)式、トランジスタM1のドレイン電流ipとトランジスタM2のドレイン電流inとの関係は以下の(4)式で表すことができる。 In this case, the drain current ip of the transistor M1 can be expressed by the following formula (3), and the relationship between the drain current ip of the transistor M1 and the drain current in of the transistor M2 can be expressed by the following formula (4).
(3)式および(4)式から判るように、ドレイン電流ip、inは差動関係になっている。従って、トランジスタM1、M2のドレインから出力される出力信号Vop、Vonは差動信号となる。 As can be seen from the equations (3) and (4), the drain currents ip and in have a differential relationship. Therefore, the output signals Vop and Von output from the drains of the transistors M1 and M2 are differential signals.
(3)式において、例えば、信号成分の周波数ωc+ωbおよびキャリアリーク成分の周波数ωcが数GHz程度の高周波数であるとする。(3)式の右辺第1、第2、第3項は高周波数の成分(例えば2.4GHz以上)となる。このため、トランジスタM1、M2のカットオフ周波数が数十MHz程度であるとすると、トランジスタM1、M2のローパスフィルタ特性によって、(3)式の右辺第1〜第3項の成分は出力されない。 (3) In the equation, for example, a frequency ω c + ω b and frequency omega c of the carrier leak component of the signal component and a high frequency of several GHz. The first, second, and third terms on the right side of equation (3) are high-frequency components (for example, 2.4 GHz or more). Therefore, assuming that the cutoff frequency of the transistors M1 and M2 is about several tens of MHz, the components of the first to third terms on the right side of the equation (3) are not output due to the low-pass filter characteristics of the transistors M1 and M2.
(3)式の右辺第4項は、信号成分とキャリアリーク成分との間のビート成分である。例えば、信号成分の周波数ωc+ωbが2.501GHz、キャリアリーク成分の周波数ωcが2.5GHzであるとすると、ビート成分の周波数ωbは1MHzになる。(3)式の右辺第5項は直流成分であり、例えば、カットオフ周波数が100kHz程度のハイパスフィルタにて除去することができる。 The fourth term on the right side of the equation (3) is a beat component between the signal component and the carrier leak component. For example, if the frequency ω c + ω b of the signal component is 2.501 GHz and the frequency ω c of the carrier leak component is 2.5 GHz, the frequency ω b of the beat component is 1 MHz. The fifth term on the right side of the equation (3) is a direct current component, and can be removed by, for example, a high pass filter having a cutoff frequency of about 100 kHz.
従って、トランジスタM1、M2のドレインから出力信号Vop、Vonを取り出すことにより、信号成分とキャリアリーク成分との間のビート成分を差動信号として抽出することができ、差動出力を実現しつつキャリアリーク成分を包絡線検波することができる。 Therefore, by extracting the output signals Vop and Von from the drains of the transistors M1 and M2, the beat component between the signal component and the carrier leak component can be extracted as a differential signal, and the carrier can be realized while realizing the differential output. The leak component can be detected by envelope detection.
なお、上述した実施形態では、トランジスタM1、M2のソースを入力信号Vipにて駆動する方法について説明したが、トランジスタM1、M2のソースを駆動する信号は、入力信号Vin、Vipと同一の周波数成分を持つ信号ならばどのような信号でもよく、例えば、トランジスタM1、M2のソースを入力信号Vinにて駆動するようにしてもよいし、Vin−Vipという信号で駆動するようにしてもよいし、Vip−Vinという信号で駆動するようにしてもよいし、このような信号をゲイン倍した信号を用いるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the method of driving the sources of the transistors M1 and M2 with the input signal Vip has been described. However, the signals for driving the sources of the transistors M1 and M2 have the same frequency components as the input signals Vin and Vip. For example, the sources of the transistors M1 and M2 may be driven by the input signal Vin, or may be driven by the signal Vin-Vip. It may be driven by a signal called Vip-Vin, or a signal obtained by multiplying such a signal by a gain may be used.
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態に係る半導体集積回路装置の概略構成を示す回路図である。
この半導体集積回路装置には、図1の構成に加え、コンデンサC1、C2が設けられている。コンデンサC1、C2は、トランジスタM1、M2のソースにそれぞれ接続されている。トランジスタM1、M2のソースはコンデンサC1、C2をそれぞれ介して入力信号Vipにて駆動される。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention.
This semiconductor integrated circuit device is provided with capacitors C1 and C2 in addition to the configuration of FIG. The capacitors C1 and C2 are connected to the sources of the transistors M1 and M2, respectively. The sources of the transistors M1 and M2 are driven by the input signal Vip through capacitors C1 and C2, respectively.
ここで、信号成分の周波数ωc+ωbおよびキャリアリーク成分の周波数ωcが数GHz程度の高周波数であるとすると、コンデンサC1、C2は高周波的には短絡されたように見える。このため、図2の回路は、高周波的には図1の回路と等価になり、図1の回路と同様に動作することができる。この場合、トランジスタM1、M2は、数MHz程度以下の低周波成分を出力する電流源となる。 Here, when the frequency ω c + ω b and frequency omega c of the carrier leak component of the signal component and a high frequency of several GHz, the capacitor C1, C2 is the high frequency it appears to be short-circuited. For this reason, the circuit of FIG. 2 is equivalent to the circuit of FIG. 1 in terms of high frequency, and can operate in the same manner as the circuit of FIG. In this case, the transistors M1 and M2 serve as current sources that output a low frequency component of about several MHz or less.
図3は、図2の半導体集積回路装置の低周波信号に対する等価回路を示す図である。
この等価回路では、図2のトランジスタM1が電流源I1と電流源I1の出力インピーダンスRs1との並列回路に置換され、図2のトランジスタM2が電流源I2と電流源I2の出力インピーダンスRs2との並列回路に置換されている。なお、図3の低周波信号に対する等価回路では、コンデンサC1、C2は短絡されたように見えないため、コンデンサC1、C2は省略されていない。
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit for the low frequency signal of the semiconductor integrated circuit device of FIG.
In this equivalent circuit, the transistor M1 in FIG. 2 is replaced with a parallel circuit of the current source I1 and the output impedance Rs1 of the current source I1, and the transistor M2 of FIG. 2 is in parallel with the output impedance Rs2 of the current source I2 and the current source I2. It has been replaced with a circuit. In the equivalent circuit for the low-frequency signal in FIG. 3, the capacitors C1 and C2 do not appear to be short-circuited, and thus the capacitors C1 and C2 are not omitted.
図4は、図3の回路の単相分の小信号等価回路を示す図である。
図4の等価回路では、電流源I0と出力インピーダンスRs0とが並列に接続され、この並列回路にコンデンサC0が直列に接続され、この直列回路に抵抗R0が並列に接続されている。そして、この回路の出力信号Voは、以下の(5)式で表すことができる。
In the equivalent circuit of FIG. 4, a current source I0 and an output impedance Rs0 are connected in parallel, a capacitor C0 is connected in series to this parallel circuit, and a resistor R0 is connected in parallel to this series circuit. The output signal Vo of this circuit can be expressed by the following equation (5).
なお、iは電流源I0に流れる電流、Rsは出力インピーダンスRs0の値、CはコンデンサC0の容量値、Rは抵抗R0の抵抗値である。 Incidentally, i is the current flowing through the current source I0, R s is the value of the output impedance Rs0, C is the capacitance value of the capacitor C0, R is the resistance of the resistor R0.
この(5)式から判るように、電流源I0から出力される電流iは抵抗R0と出力インピーダンスRs0に流れ込み、(R+Rs)Cという時定数のハイパスフィルタを通過する。従って、図2の構成では、半導体集積回路装置にハイパスフィルタが内蔵されているように見える。このため、(3)式の右辺第5項の直流成分が発生した場合においても、(3)式の右辺第5項の直流成分が出力されることはなく、この半導体集積回路装置の出力直流成分は抵抗R1、R2をそれぞれ介してバイアス電圧Vbに一意に決定することができる。 As can be seen from the equation (5), the current i output from the current source I0 flows into the resistor R0 and the output impedance Rs0, and passes through a high-pass filter having a time constant of (R + R s ) C. Therefore, in the configuration of FIG. 2, it appears that the high-pass filter is built in the semiconductor integrated circuit device. For this reason, even when the direct current component of the fifth term on the right side of the equation (3) is generated, the direct current component of the fifth term on the right side of the equation (3) is not output, and the output direct current of this semiconductor integrated circuit device. The component can be uniquely determined by the bias voltage Vb through the resistors R1 and R2.
これにより、本発明の半導体集積回路装置にハイパスフィルタの機能を内蔵することができ、図2の出力信号Vop、Vonに直流成分が含まれないようにすることができる。このため、信号成分の振幅やキャリアリーク成分の振幅の大きさによって出力信号Vop、Vonの直流レベルが変動するのを防止することができる。さらに、本発明の半導体集積回路装置の後段に増幅器を直結した場合においても、増幅器が誤動作するのを防止することができる。 As a result, the function of the high-pass filter can be built into the semiconductor integrated circuit device of the present invention, and the output signals Vop and Von in FIG. For this reason, it is possible to prevent the DC level of the output signals Vop and Von from fluctuating depending on the amplitude of the signal component and the amplitude of the carrier leak component. Furthermore, even when the amplifier is directly connected to the subsequent stage of the semiconductor integrated circuit device of the present invention, it is possible to prevent the amplifier from malfunctioning.
(第3実施形態)
図5は、本発明の第3実施形態に係る半導体集積回路装置の概略構成を示す回路図である。
この半導体集積回路装置には、図2の構成に加え、コンデンサC3が設けられている。ここで、コンデンサC3は、トランジスタM1、M2のソース間に接続されている。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment of the present invention.
This semiconductor integrated circuit device is provided with a capacitor C3 in addition to the configuration of FIG. Here, the capacitor C3 is connected between the sources of the transistors M1 and M2.
ここで、コンデンサC3は入力信号Vipに対しては同相に挿入されているため、高周波数信号に対しては何も作用しないが、低周波数信号に対しては差動間に挿入されているように見える。 Here, since the capacitor C3 is inserted in the same phase with respect to the input signal Vip, it does not act on the high frequency signal, but seems to be inserted between the differentials for the low frequency signal. Looks like.
図6は、図5の半導体集積回路装置の低周波信号に対する等価回路を示す図である。
この等価回路では、図3の構成に加え、コンデンサC3が設けられている。コンデンサC3は、電流源I1、T2とコンデンサC1、C2との各接続点の間に接続されている。
FIG. 6 is a diagram showing an equivalent circuit for the low frequency signal of the semiconductor integrated circuit device of FIG.
In this equivalent circuit, a capacitor C3 is provided in addition to the configuration of FIG. The capacitor C3 is connected between connection points of the current sources I1 and T2 and the capacitors C1 and C2.
そして、図6の等価回路を単相分の小信号等価回路に置き換えると、この回路の出力信号Voは、以下の(6)式で表すことができる。
この(6)式から判るように、トランジスタM1、M2のソース間にコンデンサC3を接続することにより、この半導体集積回路装置に内蔵されたハイパスフィルタの時定数を大きくすることができ、ハイパスフィルタの効率を向上させることができる。例えば、C0=C/2(ただし、Cは、図2のコンデンサC1、C2の容量値)、C3=Cとすると、図2の構成と図5の構成とでは、容量の合計は等しくなる。一方、この半導体集積回路装置に内蔵されたハイパスフィルタの時定数は、図2の構成では(R+Rs)C、図5の構成では2.5(R+Rs)Cとなり、図5の構成の方がハイパスフィルタの時定数が大きくなる。この場合、コンデンサC1、C2に対するコンデンサC3の比を大きくすることにより、ハイパスフィルタの効率をより一層向上させることができる。 As can be seen from this equation (6), by connecting the capacitor C3 between the sources of the transistors M1 and M2, the time constant of the high-pass filter built in the semiconductor integrated circuit device can be increased, and the high-pass filter Efficiency can be improved. For example, if C 0 = C / 2 (where C is the capacitance value of the capacitors C1 and C2 in FIG. 2) and C 3 = C, the total capacity is the same in the configuration of FIG. 2 and the configuration of FIG. Become. On the other hand, the time constant of the high-pass filter built in this semiconductor integrated circuit device is (R + R s ) C in the configuration of FIG. 2, and 2.5 (R + R s ) C in the configuration of FIG. However, the time constant of the high-pass filter becomes large. In this case, the efficiency of the high-pass filter can be further improved by increasing the ratio of the capacitor C3 to the capacitors C1 and C2.
(第4実施形態)
図7は、本発明の第4実施形態に係る半導体集積回路装置の概略構成を示す回路図である。
この半導体集積回路装置には、非線形回路としてのトランジスタM11〜M14、増幅器Z11〜Z14、コンデンサC11〜C14およびバイアス回路が設けられている。ここでは、第1実施形態と同様に非線形回路としてトランジスタを用いて説明するが、非線形回路は2次の非線形を有する素子または回路でもよい。バイアス回路は、抵抗R1、R2を備え、バイアス電圧Vbを抵抗R1またはR2を介して各非線形回路に供給する。トランジスタM11〜M14(第1〜第4の非線形回路)のゲート(第1、第3、第5および第7の入力端子)には増幅器Z11〜Z14がそれぞれ接続されている。トランジスタM11、M14のドレインは抵抗R11を介して共通に接続され、トランジスタM12、M13のドレインは抵抗R12を介して共通に接続されている。また、コンデンサC11〜C14は、トランジスタM11〜M14のソースにそれぞれ接続されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the fourth embodiment of the present invention.
This semiconductor integrated circuit device is provided with transistors M11 to M14 as non-linear circuits, amplifiers Z11 to Z14, capacitors C11 to C14, and a bias circuit. Here, as in the first embodiment, a transistor is used as the nonlinear circuit, but the nonlinear circuit may be an element or circuit having a second-order nonlinearity. The bias circuit includes resistors R1 and R2, and supplies a bias voltage Vb to each nonlinear circuit via the resistor R1 or R2. Amplifiers Z11 to Z14 are connected to gates (first, third, fifth, and seventh input terminals) of the transistors M11 to M14 (first to fourth nonlinear circuits), respectively. The drains of the transistors M11 and M14 are commonly connected via a resistor R11, and the drains of the transistors M12 and M13 are commonly connected via a resistor R12. The capacitors C11 to C14 are connected to the sources of the transistors M11 to M14, respectively.
そして、トランジスタM11、M14のドレインには、抵抗R11を介してバイアス電圧Vbが供給され、トランジスタM12、M13のドレインには、抵抗R12を介してバイアス電圧Vbが供給される。また、トランジスタM11のソース(第2の入力端子)およびトランジスタM12のソース(第4の入力端子)はコンデンサC11、C12をそれぞれ介して入力信号Vipにて駆動され、トランジスタM13のソース(第6の入力端子)およびトランジスタM14のソース(第8の入力端子)はコンデンサC13、C14をそれぞれ介して入力信号Vinにて駆動される。また、増幅器Z11、Z13には入力信号Vinが入力され、増幅器Z12、Z14には入力信号Vipが入力される。また、トランジスタM11、M14のドレイン(第1の出力端子)からは出力信号Vopが出力され、トランジスタM12、M13のドレイン(第2の出力端子)からは出力信号Vonが出力される。 A bias voltage Vb is supplied to the drains of the transistors M11 and M14 via the resistor R11, and a bias voltage Vb is supplied to the drains of the transistors M12 and M13 via the resistor R12. The source of the transistor M11 (second input terminal) and the source of the transistor M12 (fourth input terminal) are driven by the input signal Vip through the capacitors C11 and C12, respectively, and the source of the transistor M13 (sixth input terminal). The input terminal) and the source (eighth input terminal) of the transistor M14 are driven by the input signal Vin through capacitors C13 and C14, respectively. In addition, the input signal Vin is input to the amplifiers Z11 and Z13, and the input signal Vip is input to the amplifiers Z12 and Z14. An output signal Vop is output from the drains (first output terminal) of the transistors M11 and M14, and an output signal Von is output from the drains (second output terminal) of the transistors M12 and M13.
そして、入力信号Vin、Vipが入力されると、増幅器Z11〜Z14にてそれぞれ−A倍される。その−A倍された入力信号VinがトランジスタM11、M13のゲートに入力され、その−A倍された入力信号VipがトランジスタM12、M14のゲートに入力される。 When the input signals Vin and Vip are input, the amplifiers Z11 to Z14 respectively multiply the signals by −A. The -A multiplied input signal Vin is input to the gates of the transistors M11 and M13, and the -A multiplied input signal Vip is input to the gates of the transistors M12 and M14.
そして、トランジスタM11において、−A倍された入力信号Vinが入力された入力信号Vipと乗算され、トランジスタM14において、−A倍された入力信号Vipが入力信号Vinと乗算され、それらの乗算結果が出力信号Vopとして出力される。また、トランジスタM12において、−A倍された入力信号Vipが入力された入力信号Vipと乗算され、トランジスタM13において、−A倍された入力信号Vinが入力信号Vinと乗算され、それらの乗算結果が出力信号Vonとして出力される。出力信号Vop、Vonは差動信号を構成することができる。 In the transistor M11, the input signal Vin multiplied by −A is multiplied by the input signal Vip inputted. In the transistor M14, the input signal Vip multiplied by −A is multiplied by the input signal Vin. Output as an output signal Vop. The transistor M12 multiplies the input signal Vip multiplied by -A by the input signal Vip inputted, and the transistor M13 multiplies the input signal Vin multiplied by -A by the input signal Vin. Output as an output signal Von. The output signals Vop and Von can constitute a differential signal.
これにより、本発明の半導体集積回路装置の入力を差動構成とすることができ、半導体集積回路装置からの出力レベルを2倍にすることが可能となる。また、差動構成による入出力のバランスをとることができ、雑音耐性を向上させることができる。 As a result, the input of the semiconductor integrated circuit device of the present invention can have a differential configuration, and the output level from the semiconductor integrated circuit device can be doubled. Further, the input / output balance by the differential configuration can be balanced, and the noise tolerance can be improved.
なお、図7の実施形態では、トランジスタM11〜M14のソースにコンデンサC11〜C14をそれぞれ接続する方法について説明したが、本発明の一態様として、トランジスタM11〜M14のソースにコンデンサC11〜C14がそれぞれ接続されていない構成を用いるようにしてもよい。 Note that although the method of connecting the capacitors C11 to C14 to the sources of the transistors M11 to M14 has been described in the embodiment of FIG. 7, as an aspect of the present invention, the capacitors C11 to C14 are respectively connected to the sources of the transistors M11 to M14. You may make it use the structure which is not connected.
(第5実施形態)
図8は、本発明の第5実施形態に係る半導体集積回路装置の概略構成を示す回路図である。
この半導体集積回路装置には、図7の構成に加え、コンデンサC15、C16が設けられている。コンデンサC15は、トランジスタM11、M12のソース間に接続され、コンデンサC16は、トランジスタM13、M14のソース間に接続されている。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the fifth embodiment of the present invention.
This semiconductor integrated circuit device is provided with capacitors C15 and C16 in addition to the configuration of FIG. The capacitor C15 is connected between the sources of the transistors M11 and M12, and the capacitor C16 is connected between the sources of the transistors M13 and M14.
これにより、本発明の半導体集積回路装置の入力を差動構成とすることができ、半導体集積回路装置からの出力レベルを2倍にすることが可能となる。入出力のバランスをとることができ、雑音耐性を向上させることができる。また、コンデンサC15、C16を追加することにより、図5の構成に比べて図8の半導体集積回路装置に内蔵されたハイパスフィルタの効率を2倍にすることができ、ハイパスフィルタの効率をより一層向上させることができる。 As a result, the input of the semiconductor integrated circuit device of the present invention can have a differential configuration, and the output level from the semiconductor integrated circuit device can be doubled. Input / output can be balanced, and noise tolerance can be improved. Further, by adding capacitors C15 and C16, the efficiency of the high-pass filter built in the semiconductor integrated circuit device of FIG. 8 can be doubled compared to the configuration of FIG. 5, and the efficiency of the high-pass filter is further increased. Can be improved.
(第6実施形態)
図9は、本発明の第6実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。
この送信機には、ミキサ18、19、局部発振器16および2分周器17が設けられている。ミキサ18、19は、送信信号のアップコンバートを行う。そして、ミキサ18、19の入力は、ローパスフィルタ14、15にそれぞれ接続され、ミキサ18、19の出力は、パワーアンプ20を介してアンテナに共通に接続されている。局部発振器16は局部発振信号を生成し、2分周器17はこの局部発振信号を2分周する。
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a transmitter according to the sixth embodiment of the present invention.
In this transmitter,
また、この送信機には、検波器21、ADコンバータ22、ビート成分検出部23、IQバランス調整部13、DAコンバータ11、DAコンバータ12が設けられている。検波器21は包絡線検波を行い、ADコンバータ22は検波器21の出力をデジタル化する。ビート成分検出部23は、包絡線検波結果に基づいてビート成分を検出する。IQバランス調整部13は、検出されたビート成分が減少するようにベースバンド信号の同相成分BIと直交成分BQとのバランスを調整する。また、DAコンバータ11、12は、ベースバンド信号の同相成分BIおよび直交成分BQをそれぞれアナログ化する。
Further, the transmitter is provided with a
なお、検波器21としては、例えば、第2〜第5実施形態の構成を用いることができる。ビート成分検出部23は、検波器21にて検出された包絡線の強度を検出する。IQバランス調整部13は、ビート成分検出部23にて検出された包絡線の強度が減少するように、ベースバンド信号の同相成分BIと直交成分BQの大きさを調整したり、位相を調整したり。また、ベースバンド信号の同相成分BIと直交成分BQ、ミキサ14、15の入出力、パワーアンプ20の入出力、検波器21の入出力は差動構成とすることができる。
In addition, as the
ベースバンド信号の同相成分BIと直交成分BQは、DAコンバータ11、12にてそれぞれアナログ化された後、IQバランス調整部13にてバランスが調整され、ローパスフィルタ14、15にそれぞれ入力される。そして、ローパスフィルタ14、15にて不要な高周波成分が除去された後、ミキサ18、19にそれぞれ入力される。なお、IQバランス調整部はDAコンバータ前に配置することも可能であり、デジタルドメインでIQのバランスを調整することもできる。
The in-phase component BI and the quadrature component BQ of the baseband signal are converted into analog signals by the
局部発振器16にて生成された局部発振信号は2分周器17にて2分周され、ミキサ18、19にそれぞれ入力される。なお、ミキサ18、19が差動構成の場合、局部発振器16は、周波数が同じで位相が互いに90°ずつずれた4相分の局部発振信号を生成する。
The local oscillation signal generated by the
そして、ベースバンド信号の同相成分BIと直交成分BQは、ミキサ18、19にて局部発振信号とそれぞれ混合されることでアップコンバートされ、パワーアンプ20にて増幅された後、アンテナを介して空間に送信されるとともに、検波器21に入力される。
The in-phase component BI and the quadrature component BQ of the baseband signal are up-converted by being mixed with the local oscillation signal by the
そして、パワーアンプ20の出力信号は検波器21にて包絡線検波が行われ、ADコンバータ22にてデジタル化された後、ビート成分検出部23に入力される。そして、ビート成分検出部23において、検波された包絡線の強度が検出されることで、パワーアンプ20の出力に含まれるビート成分が検出され、その検出結果がIQバランス調整部13に送られる。IQバランス調整部13において、検出されたビート成分が減少するようにベースバンド信号の同相成分BIと直交成分BQとのバランスが調整される。これにより、不要スプリアスであるイメージ成分が減少される。また同様にして、同相成分と直交成分のそれぞれの差動間DCオフセットについても、IQバランス調整部と同様箇所に差動間DCオフセット調整部を配置して差動間DCオフセットを調整することでキャリアリーク成分を減少することができる。なお、差動間DCオフセット調整部はDAコンバータ前に配置することも可能であり、デジタルドメインで差動間DCオフセットを調整することもできる。
The output signal of the
図10は、図9の送信機から出力される出力信号のスペクトラム成分を示す図である。
図10において、素子間ミスマッチによってIチャネルとQチャネルとの間での直交誤差が発生した場合、信号成分S1に対してイメージ成分S3またはキャリアリーク成分S2が重畳される。このため、図9に示すように、パワーアンプ20からは、信号成分S1が単一周波数である場合においても、2以上の周波数成分を持つ差動信号S4が出力され、ビート成分が発生する。例えば、信号成分S1の周波数が2.501GHz、キャリアリーク成分S2の周波数が2.5GHzであるとし、差動信号S4が信号成分S1とキャリアリーク成分S2とから構成されるものとすると、1MHzのビート成分が発生する。そして、このビート成分に対応した包絡線Shを検波器21にて検出することにより、差動信号S4にキャリアリーク成分S2が含まれているかどうかを判別することができる。
FIG. 10 is a diagram illustrating a spectrum component of an output signal output from the transmitter of FIG.
In FIG. 10, when an orthogonal error occurs between the I channel and the Q channel due to mismatch between elements, the image component S3 or the carrier leak component S2 is superimposed on the signal component S1. For this reason, as shown in FIG. 9, even when the signal component S1 has a single frequency, the
検波器21にて信号成分S1とキャリアリーク成分S2との間のビート成分を差動信号として抽出することにより、検波器21とADコンバータ22との間の信号伝送距離が長い場合においても、雑音耐性を向上させることができ、誤検出を抑制することができる。
Even if the signal transmission distance between the
また、検波器21として第2〜第5実施形態の構成を用いることにより、検波器21の出力に直流成分が含まれないようにすることができ、検波器21の後段に増幅器を直結した場合においても、増幅器が誤動作するのを防止することができる。
Further, by using the configurations of the second to fifth embodiments as the
(第7実施形態)
図11は、本発明の第7実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。
この送信機には、図9の構成に加え、ハイパスフィルタ24および増幅器25が設けられ、検波器21の代わりに検波器26が設けられている。なお、検波器26としては、例えば、図1の構成を用いることができる。そして、検波器26の後段には、ハイパスフィルタ24を介して増幅器25が接続されている。なお、ハイパスフィルタ24のカットオフ周波数は、100kHz程度に設定することができる。
(Seventh embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of a transmitter according to the seventh embodiment of the present invention.
This transmitter is provided with a high-
ハイパスフィルタ24は、抵抗R21およびコンデンサC21で構成されている。そして、コンデンサC21は、検波器26と増幅器25との間に接続されている。抵抗R21は、増幅器25とコンデンサC21の接続点とバイアス電圧Vb間に接続されている。
The
検波器26にて検波された信号のうち直流成分がハイパスフィルタ24にて減衰されてから、増幅器25に入力される。そして、増幅器25において、検波された差動の包絡線信号が増幅された後、ADコンバータ22に入力される。
The DC component of the signal detected by the
これにより、検波された信号に直流成分が含まれる場合においても、増幅器25の誤動作を防止しつつ、検波器26にて検出された差動の包絡線信号を増幅させることができる。
Thereby, even when the detected signal includes a direct current component, the differential envelope signal detected by the
なお、上述した実施形態では、増幅器Z1、Z2、Z11〜Z14を設けた場合について説明したが、増幅器Z1、Z2、Z11〜Z14はなくてもよい。 In addition, although embodiment mentioned above demonstrated the case where amplifier Z1, Z2, Z11-Z14 was provided, amplifier Z1, Z2, Z11-Z14 may not be.
M1、M2、M11〜M14 電界効果トランジスタ、Z1、Z2、Z11〜Z14、25 増幅器、R0〜R2、R11、R12、R21 抵抗、C0〜C3、C11〜C16、C21 コンデンサ、I0〜I2 電流源、Rs0〜Rs2 出力インピーダンス、11、12 DAコンバータ、13 IQバランス調整部、14、15 ローパスフィルタ、16 局部発振器、17 2分周器、18、19 ミキサ、20 パワーアンンプ、21、26 検波器、22 ADコンバータ、23 ビート成分検出部、24 ハイパスフィルタ M1, M2, M11 to M14 field effect transistors, Z1, Z2, Z11 to Z14, 25 amplifiers, R0 to R2, R11, R12, R21 resistors, C0 to C3, C11 to C16, C21 capacitors, I0 to I2 current sources, Rs0 to Rs2 Output impedance, 11, 12 DA converter, 13 IQ balance adjustment unit, 14, 15 Low pass filter, 16 Local oscillator, 172 Frequency divider, 18, 19 Mixer, 20 Power amplifier, 21, 26 Detector, 22 AD Converter, 23 beat component detector, 24 high-pass filter
Claims (6)
前記第2の入力信号が入力される第3および第4の入力端子と、前記第1の出力信号の差動信号である第2の出力信号を出力する第2の出力端子とを有する第2の非線形回路と、
前記第1および第2の非線形回路にバイアス電圧を供給するバイアス回路とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置。 A first input terminal that receives a first input signal, a second input terminal that receives a second input signal, and a first output terminal that outputs a first output signal. A nonlinear circuit of
A second input terminal having third and fourth input terminals to which the second input signal is input, and a second output terminal for outputting a second output signal that is a differential signal of the first output signal. A nonlinear circuit of
A semiconductor integrated circuit device comprising: a bias circuit that supplies a bias voltage to the first and second nonlinear circuits.
前記第2の入力信号が増幅器を介して入力される第3の入力端子と、前記第2の入力信号が入力される第4の入力端子と、前記第1の出力信号の差動信号である第2の出力信号を出力する第2の出力端子とを有する第2の非線形回路と、
前記第1および第2の非線形回路にバイアス電圧を供給するバイアス回路とを備えることを特徴とする半導体集積回路装置。 A first input terminal to which a first input signal is input via an amplifier; a second input terminal to which a second input signal is input; and a first output terminal for outputting a first output signal; A first non-linear circuit having
A third input terminal to which the second input signal is input via an amplifier, a fourth input terminal to which the second input signal is input, and a differential signal of the first output signal. A second non-linear circuit having a second output terminal for outputting a second output signal;
A semiconductor integrated circuit device comprising: a bias circuit that supplies a bias voltage to the first and second nonlinear circuits.
一端に前記第2の入力信号が入力され、他端に前記第4の入力端子が接続された第2のコンデンサとをさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体集積回路装置。 A first capacitor having one end input with the second input signal and the other end connected with the second input terminal;
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising: a second capacitor having one end input to the second input signal and the other end connected to the fourth input terminal. 4. .
前記第2の入力信号が入力される第7の入力端子と、前記第1の入力信号が入力される第8の入力端子とを有し、前記第1の出力端子に接続された第4の非線形回路と、
一端に第1の入力信号が入力され、他端に前記第6の入力端子が接続された第4のコンデンサと、
一端に第1の入力信号が入力され、他端に前記第8の入力端子が接続された第5のコンデンサと、
前記第6の入力端子と前記第8の入力端子との間に接続された第6のコンデンサとを備えることを特徴とする請求項4に記載の半導体集積回路装置。 A third nonlinear circuit having fifth and sixth input terminals to which the first input signal is input and connected to the second output terminal;
A fourth input terminal connected to the first output terminal and having a seventh input terminal to which the second input signal is input and an eighth input terminal to which the first input signal is input; A nonlinear circuit;
A fourth capacitor in which a first input signal is input to one end and the sixth input terminal is connected to the other end;
A fifth capacitor in which a first input signal is input to one end and the eighth input terminal is connected to the other end;
The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, further comprising a sixth capacitor connected between the sixth input terminal and the eighth input terminal.
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