JP2012175532A - Amplification circuit, and reception device and communication device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、増幅回路ならびにそれを用いた受信装置および通信装置に関するものであり、特に利得が自動的に制御される増幅回路ならびにそれを用いた受信装置および通信装置に関するものである。 The present invention relates to an amplifying circuit, a receiving apparatus and a communication apparatus using the same, and more particularly to an amplifying circuit whose gain is automatically controlled and a receiving apparatus and a communication apparatus using the amplifying circuit.
従来、受信回路において、復調器への入力信号のレベルを一定に保つために、利得が自動的に制御される増幅回路が用いられている。このような増幅回路としては、増幅回路への入力信号を検波回路で検波して、検波回路からの出力信号を利用して可変利得増幅回路の利得を制御するフィードフォワード回路を使用するものが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。 Conventionally, in a receiving circuit, an amplifier circuit whose gain is automatically controlled has been used in order to keep the level of an input signal to the demodulator constant. As such an amplifier circuit, one using a feedforward circuit that detects an input signal to the amplifier circuit with a detection circuit and uses the output signal from the detection circuit to control the gain of the variable gain amplifier circuit is known. (For example, see Patent Document 1).
フィードフォワード回路を用いた従来の増幅回路においては、検波回路が有している寄生容量等の影響によって、検波回路からの出力信号の電圧の変化が、入力信号の振幅の急激な変化に追従できないことがあるという問題があった。そして、これによって、可変利得増幅回路の利得の変化が入力信号の振幅の変化に追従できず、増幅回路からの出力信号の振幅が大きく変動してしまうという問題が発生することがあった。 In the conventional amplifier circuit using the feedforward circuit, the change in the voltage of the output signal from the detection circuit cannot follow the sudden change in the amplitude of the input signal due to the parasitic capacitance etc. of the detection circuit. There was a problem that there was something. As a result, there has been a problem that the gain change of the variable gain amplifier circuit cannot follow the change of the amplitude of the input signal, and the amplitude of the output signal from the amplifier circuit varies greatly.
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、入力信号の振幅の変動に応じて利得を制御可能な増幅回路ならびにそれを用いた受信装置および通信装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of such problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide an amplifier circuit capable of controlling gain in accordance with fluctuations in the amplitude of an input signal, and a receiving apparatus using the same. And providing a communication device.
本発明の第1の増幅回路は、入力された第1信号を増幅して第2信号を出力する可変利得増幅回路と、前記第1信号を検波して第3信号を出力する検波回路と、前記第3信号が入力されて、該第3信号の電圧に対して指数関数的に変化する電圧を有する第4信号を出力する変換回路とを備え、前記第4信号を用いて前記可変利得増幅回路の利得を制御することを特徴とするものである。 A first amplifier circuit of the present invention includes a variable gain amplifier circuit that amplifies an input first signal and outputs a second signal, a detection circuit that detects the first signal and outputs a third signal, A conversion circuit that receives the third signal and outputs a fourth signal having a voltage that exponentially changes with respect to the voltage of the third signal, and the variable gain amplification using the fourth signal The gain of the circuit is controlled.
本発明の第2の増幅回路は、前記第1の増幅回路において、前記変換回路は、NMOSトランジスタと、第1および第2のPMOSトランジスタとを備えており、前記NMOSトランジスタは、ソース端子が基準電位に接続され、ゲート端子が電圧源を介して基準電位に接続されるとともに、バックゲート端子に前記第3信号が入力され、前記第1のPMOSトランジスタは、ゲート端子およびドレイン端子が前記NMOSトランジスタのドレイン端子に接続されているとともに、ソース端子が電源電位に接続され、前記第2のPMOSトランジスタは、ゲート端子が前記第1のPMOSトランジスタのゲート端子に接続されており、ソース端子が電源電位に接続され、ドレイン端子が抵抗を介して基準電位に接続されるとともに、前記ドレイン端子から前記第4信号を出力することを特徴とするものである。 According to a second amplifier circuit of the present invention, in the first amplifier circuit, the conversion circuit includes an NMOS transistor and first and second PMOS transistors, and the source terminal of the NMOS transistor is a reference. The third signal is input to the back gate terminal, the gate terminal and the drain terminal of the first PMOS transistor are connected to the NMOS transistor. The second PMOS transistor has a gate terminal connected to the gate terminal of the first PMOS transistor, and a source terminal connected to the power supply potential. The drain terminal is connected to a reference potential via a resistor, and the drain It is characterized in that outputs the fourth signal from the down terminal.
本発明の受信回路は、前記第1の増幅回路と、受信信号の周波数を変換して前記第1信
号として出力する周波数変換回路と、前記第2信号を復調する復調回路とを備えていることを特徴とするものである。
The receiving circuit of the present invention includes the first amplifier circuit, a frequency converting circuit that converts the frequency of the received signal and outputs the signal as the first signal, and a demodulating circuit that demodulates the second signal. It is characterized by.
本発明の受信装置は、前記受信回路と、該受信回路に接続されたアンテナとを備えることを特徴とするものである。 The receiving apparatus of the present invention includes the receiving circuit and an antenna connected to the receiving circuit.
本発明の通信装置は、前記受信回路と、該受信回路に接続されたアンテナと、該アンテナに接続された送信回路とを備えることを特徴とするものである。 The communication apparatus of the present invention includes the receiving circuit, an antenna connected to the receiving circuit, and a transmitting circuit connected to the antenna.
本発明の増幅回路によれば、入力信号の振幅の変動に応じて利得を制御可能な増幅回路を得ることができる。 According to the amplifier circuit of the present invention, it is possible to obtain an amplifier circuit capable of controlling the gain in accordance with the fluctuation of the amplitude of the input signal.
本発明の受信装置によれば、受信信号の振幅が変動しても受信信号を正確に復調することが可能な受信装置を得ることができる。 According to the receiving apparatus of the present invention, it is possible to obtain a receiving apparatus that can accurately demodulate a received signal even if the amplitude of the received signal varies.
本発明の通信装置によれば、受信信号の振幅が変動しても受信信号を正確に復調することが可能な通信装置を得ることができる。 According to the communication device of the present invention, it is possible to obtain a communication device that can accurately demodulate a received signal even if the amplitude of the received signal varies.
以下、本発明の増幅回路を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an amplifier circuit of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態の第1の例)
図1は本発明の実施の形態の第1の例の増幅回路を示すブロック図である。図2は図1における変換回路の構成を示す回路図である。
(First example of embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing an amplifier circuit according to a first example of the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the conversion circuit in FIG.
本例の増幅回路は、図1に示すように、端子1と、端子2と、可変利得増幅回路10と、検波回路20と、変換回路30とを備えている。
As shown in FIG. 1, the amplifier circuit of this example includes a
端子1には、図示せぬ外部回路から第1信号S1が入力される。可変利得増幅回路10は、端子1および端子2に接続されており、端子1から入力された第1信号S1を増幅した第2信号S2を端子2へ出力する。
The first signal S1 is input to the
検波回路20は、端子1および変換回路30に接続されており、端子1から入力された第1信号S1を検波して、第3信号S3を変換回路30へ出力する。本例の増幅回路においては、検波回路20は、第1信号S1の振幅の増減と逆に増減する電圧を有する第3信号S3を出力する。
The
変換回路30は、検波回路20および可変利得増幅回路10に接続されており、検波回路20から第3信号S3が入力されて、第3信号S3の電圧に対して指数関数的に変化す
る電圧を有する第4信号S4を、可変利得増幅回路10へ出力する。そして、第4信号S4は、可変利得増幅回路10の図示せぬ制御端子に入力され、第4信号S4によって可変利得増幅回路10の利得が制御される。
The
このように、本例の増幅回路では、変換回路30から出力された第4信号S4を用いて可変利得増幅回路10の利得を制御する。第4信号S4の電圧は、第3信号S3の電圧と同様に、第1信号S1の振幅の増減と逆に増減する。このため、第4信号S4を用いて可変利得増幅回路10の利得を制御することにより、可変利得増幅回路10の利得は第1信号S1の振幅の増減と逆に増減する。これにより、増幅回路に入力される第1信号S1の振幅が大きく変動したときにおいても、増幅回路から出力される第2信号S2の振幅の変動を小さくすることができる。
Thus, in the amplification circuit of this example, the gain of the variable
従来の増幅回路のように、検波回路20から出力される第3信号S3をそのまま可変利得増幅回路10に入力して、第3信号S3によって可変利得増幅回路10の利得を制御する場合においては、次のような問題が生じる場合がある。すなわち、検波回路20が有する寄生容量等に起因して、検波回路20から出力される第3信号S3の波形が鈍ってしまうという問題である。これにより、第1信号S1の振幅が急激に変化したときに、第1信号S1の振幅の変化に第3信号S3の電圧の変化が追従できなくなり、第1信号S1の振幅の変化に可変利得増幅回路10の利得の変化が追従できなくなる。そして、入力された第1信号S1の振幅の急激な変化を可変利得増幅回路10の利得の変化で相殺することができず、増幅回路から出力される第2信号S2の振幅の変化が大きくなってしまう。
When the third signal S3 output from the
本例の増幅回路は、検波回路20から出力される第3信号S3を変換回路30に入力し、変換回路30から出力される第4信号S4を用いて可変利得増幅回路10の利得を制御する。第4信号S4は、第3信号S3の電圧に対して指数関数的に変化する電圧を有しているため、第3信号S3の波形が鈍った場合においても、第4信号S4の波形の鈍りは小さくなる。よって、第4信号S4の電圧は、第3信号S3の電圧よりも、第1信号S1の振幅の急激な変化に追従して変化する。このため、第4信号S4を用いて可変利得増幅回路10の利得を制御することにより、第1信号S1の急激な変化に応じて可変利得増幅回路10の利得を変化させることができるので、出力される第2信号S2の振幅の変化を小さくすることができる。
The amplifier circuit of this example inputs the third signal S3 output from the
このようにして、本例の増幅回路によれば、入力される第1信号S1の振幅の変化に応じて利得を制御可能な増幅回路を得ることができる。 Thus, according to the amplifier circuit of this example, it is possible to obtain an amplifier circuit whose gain can be controlled in accordance with a change in the amplitude of the input first signal S1.
なお、本例の増幅回路において、検波回路20としては、例えば、ミキサーを使用した検波回路など、既知の検波回路を好適に用いることができる。
In the amplification circuit of this example, a known detection circuit such as a detection circuit using a mixer can be preferably used as the
また、本例の増幅回路においては、検波回路20が、第1信号S1の振幅の増減に対して逆に増減する電圧を有する第3信号S3を出力する例を示したが、これに限定されるものではない。検波回路20が、第1信号S1の振幅の増減と同じように増減する電圧を有する第3信号S3を出力するようにしても構わない。このような場合には、例えば、第4信号S4を基準信号から減算して第5信号を生成する。この第5信号の電圧は、第1信号S1の振幅の増減と逆に増減するので、第5信号を用いて可変利得増幅回路10の利得を制御することにより、第1信号S1の振幅の増減と逆に利得が増減するように可変利得増幅回路10を制御することができる。
Further, in the amplifier circuit of this example, the example in which the
図2は図1における変換回路30の一例を示す回路図である。変換回路30は、図2に示すように、NMOSトランジスタ33と、PMOSトランジスタ35,36と、電圧源34と、抵抗37と、端子31,32とを備えている。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the
NMOSトランジスタ33は、ソース端子が基準電位(グランド電位)に接続されており、ゲート端子が電圧源34を介して基準電位(グランド電位)に接続されている。そして、バックゲート端子が端子31に接続されており、第3信号S3が端子31からバックゲート端子に入力される。
The
PMOSトランジスタ35は、ゲート端子およびドレイン端子がNMOSトランジスタ33のドレイン端子に接続されているとともに、ソース端子が電源電位Vddに接続されている。
The
PMOSトランジスタ36は、ゲート端子がPMOSトランジスタ35のゲート端子に接続されており、ソース端子が電源電位Vddに接続されており、ドレイン端子が抵抗37を介して基準電位(グランド電位)に接続されている。また、PMOSトランジスタ36のドレイン端子は端子32に接続されており、PMOSトランジスタ36のドレイン端子から端子32へ第4信号S4が出力される。
The
このような構成を備える変換回路30の動作について説明する。NMOSトランジスタのバックゲート端子に加わる電圧が充分に小さいときには、NMOSトランジスタのドレイン電流はバックゲート端子に加わる電圧に対して指数関数的に変化することを本発明者らが見出した。よって、第3信号S3が端子31からNMOSトランジスタ33のバックゲート端子に入力されると、NMOSトランジスタ33のドレイン電流は、第3信号S3の電圧に対して指数関数的に変化する電流となる。
The operation of the
NMOSトランジスタ33のドレイン端子はPMOSトランジスタ35のドレイン端子に接続されており、PMOSトランジスタ35のドレイン電流もNMOSトランジスタ33のドレイン電流に等しくなる。そして、PMOSトランジスタ35,36のドレイン端子同士が接続されてカレントミラー回路が構成されているため、NMOSトランジスタ33のドレイン電流がPMOSトランジスタ36のドレイン電流にコピーされる。
The drain terminal of the
そして、PMOSトランジスタ36のドレイン電流が抵抗37に流れることによって、抵抗37の両端に電圧が発生する。この電圧は、端子31から入力された第3信号S3の電圧に対して指数関数的に変化する電圧となり、この電圧を有する第4信号S4が端子32から出力される。
Then, the drain current of the
(実施の形態の第2の例)
図3は本発明の実施の形態の第2の例の受信装置を示すブロック図である。本例の受
信装置は、図3に示すように、アンテナ71と、該アンテナに接続された受信回路72とを備えている。受信回路72は、高周波増幅回路73と、周波数変換回路74と、本発明の実施の形態の第1の例の増幅回路75と、復調回路76とを備えている。
(Second example of embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a receiving apparatus according to a second example of the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the receiving apparatus of this example includes an antenna 71 and a receiving
高周波増幅回路73は、アンテナ71に接続されており、受信信号を増幅して出力する。周波数変換回路74は、増幅された受信信号の周波数を変換して第1信号S1として出力する。増幅回路75は、第1信号S1を増幅して、振幅が一定の第2信号S2を出力する。復調回路76は、入力された第2信号S2を復調する。このような構成を有する本例の受信装置によれば、受信信号の振幅が大きく変動するときにも、復調回路76に入力される信号レベルの変動を小さくすることができるので、受信信号の振幅が変動しても受信信号を正確に復調することが可能な受信装置を得ることができる。 The high frequency amplifier circuit 73 is connected to the antenna 71 and amplifies and outputs the received signal. The frequency conversion circuit 74 converts the frequency of the amplified received signal and outputs it as the first signal S1. The amplifier circuit 75 amplifies the first signal S1 and outputs a second signal S2 having a constant amplitude. The demodulation circuit 76 demodulates the input second signal S2. According to the receiving apparatus of this example having such a configuration, even when the amplitude of the received signal fluctuates greatly, the fluctuation of the signal level input to the demodulation circuit 76 can be reduced. A receiving apparatus capable of accurately demodulating the received signal even when the frequency fluctuates can be obtained.
なお、本例の受信回路72においては、アンテナ71からの受信信号が高周波増幅回路73で増幅されてから周波数変換回路74に入力される例を示したが、これに限定される
ものではない。受信信号の強度が充分な場合には、アンテナ71からの受信信号がそのまま周波数変換回路74に入力されるようにしても構わない。また、それぞれの回路の間に他の回路が介在するようにしても構わない。
In the receiving
(実施の形態の第3の例)
図4は本発明の実施の形態の第3の例の通信装置を示すブロック図である。なお、本
例においては、前述した実施の形態の第2の例の受信装置と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素には同じ参照符号を付して重複する説明を省略する。
(Third example of embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a communication apparatus according to a third example of the embodiment of the present invention. Note that in this example, only differences from the receiving apparatus of the second example of the above-described embodiment will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
本例の通信装置は、図4に示すように、受信回路72と、受信回路に接続されたアンテナ71と、アンテナ71に接続された送信回路77とを備えている。なお、受信回路72および送信回路77とアンテナ71との間には、アンテナ共用回路78が挿入されている。すなわち、受信回路72および送信回路77は、アンテナ共用回路78を介してアンテナ71に接続されている。このような構成を有する本例の通信装置によれば、受信信号の振幅が変動しても受信信号を正確に復調することが可能な通信装置を得ることができる。
As shown in FIG. 4, the communication apparatus of this example includes a
図1に示した本発明の実施の形態の第1の例の増幅回路における電気特性を回路シミュレーションによって算出した。本シミュレーションにおいては、端子1への入力信号(第1信号S1)は、キャリア周波数が0.7GHzであり、キャリア電力が−10dBmであり、変調周波数が20MHzであり、変調指数が0.99のAM変調波とした。検波回路20は、入力信号(第1信号S1)の振幅の増減と逆に増減する検波電圧を出力するLinear in dB特性を持つ検波回路とした。また、変換回路30は、検波回路20から出力される第3信号S3の最大値および最小値の電圧振幅は変えないで、指数関数的に電圧波形の変換をするようにした。
The electrical characteristics in the amplifier circuit of the first example of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 were calculated by circuit simulation. In this simulation, the input signal (first signal S1) to the
このシミュレーションの結果を図5のグラフに示す。また、図1に示す増幅回路から変換回路30を取り除いた比較例の増幅回路のシミュレーション結果を図6のグラフに示す。そして、それぞれのシミュレーションにおける入力信号(第1信号S1)を図7のグラフに示す。それぞれのグラフにおいて、横軸は時間であり、縦軸は電圧を示す。
The result of this simulation is shown in the graph of FIG. Further, the graph of FIG. 6 shows a simulation result of the amplifier circuit of the comparative example in which the
図6のグラフによれば、入力信号(第1信号S1)の振幅の変化に利得の変化が追従できず、出力信号(第2信号S2)の振幅が大きく変動していることがわかる。これに対し、図5に示すグラフによれば、入力信号の振幅の変動に追従して増幅回路の利得が制御できていることにより、出力信号の振幅の変化が小さくなっていることがわかる。これにより、本発明の有効性が確認できた。 According to the graph of FIG. 6, it can be seen that the change in gain cannot follow the change in amplitude of the input signal (first signal S1), and the amplitude of the output signal (second signal S2) varies greatly. On the other hand, according to the graph shown in FIG. 5, it can be seen that the change in the amplitude of the output signal is reduced by controlling the gain of the amplifier circuit following the fluctuation of the amplitude of the input signal. Thereby, the effectiveness of the present invention was confirmed.
10:可変利得増幅回路
20:検波回路
30:変換回路
33:NMOSトランジスタ
35,36:PMOSトランジスタ
34:電圧源
71:アンテナ
72:受信回路
74:周波数変換回路
75:増幅回路
76:復調回路
77:送信回路
10: Variable gain amplifier circuit 20: Detector circuit 30: Converter circuit 33:
Claims (5)
前記第1信号を検波して第3信号を出力する検波回路と、
前記第3信号が入力されて、該第3信号の電圧に対して指数関数的に変化する電圧を有する第4信号を出力する変換回路とを備え、
前記第4信号を用いて前記可変利得増幅回路の利得を制御することを特徴とする増幅回路。 A variable gain amplifier circuit that amplifies the input first signal and outputs the second signal;
A detection circuit for detecting the first signal and outputting a third signal;
A conversion circuit that receives the third signal and outputs a fourth signal having a voltage that changes exponentially with respect to the voltage of the third signal;
An amplifier circuit, wherein the gain of the variable gain amplifier circuit is controlled using the fourth signal.
前記NMOSトランジスタは、ソース端子が基準電位に接続され、ゲート端子が電圧源を介して基準電位に接続されるとともに、バックゲート端子に前記第3信号が入力され、
前記第1のPMOSトランジスタは、ゲート端子およびドレイン端子が前記NMOSトランジスタのドレイン端子に接続されているとともに、ソース端子が電源電位に接続され、前記第2のPMOSトランジスタは、ゲート端子が前記第1のPMOSトランジスタのゲート端子に接続されており、ソース端子が電源電位に接続され、ドレイン端子が抵抗を介して基準電位に接続されるとともに、前記ドレイン端子から前記第4信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の増幅回路。 The conversion circuit includes an NMOS transistor and first and second PMOS transistors,
The NMOS transistor has a source terminal connected to a reference potential, a gate terminal connected to a reference potential via a voltage source, and the third signal input to a back gate terminal,
The first PMOS transistor has a gate terminal and a drain terminal connected to the drain terminal of the NMOS transistor, a source terminal connected to a power supply potential, and the second PMOS transistor has a gate terminal connected to the first terminal. The PMOS transistor is connected to the gate terminal, the source terminal is connected to the power supply potential, the drain terminal is connected to the reference potential via a resistor, and the fourth signal is output from the drain terminal. The amplifier circuit according to claim 1.
受信信号の周波数を変換して前記第1信号として出力する周波数変換回路と、
前記第2信号を復調する復調回路とを備えていることを特徴とする受信回路。 An amplifier circuit according to claim 1;
A frequency conversion circuit that converts the frequency of the received signal and outputs the first signal as the first signal;
A receiving circuit comprising: a demodulating circuit for demodulating the second signal.
該受信回路に接続されたアンテナとを備えることを特徴とする受信装置。 A receiving circuit according to claim 3;
A receiving apparatus comprising: an antenna connected to the receiving circuit.
該受信回路に接続されたアンテナと、
該アンテナに接続された送信回路とを備えることを特徴とする通信装置。 A receiving circuit according to claim 3;
An antenna connected to the receiving circuit;
And a transmission circuit connected to the antenna.
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