JP2012205081A - Reception circuit - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reception circuit that demodulates an input signal while maintaining an optimum SNR by acquiring information on the amplitude of the signal via a simple circuit and reducing current consumption in accordance with the acquired information.SOLUTION: A digital section comprising a demodulator 170 demodulates an output of an analog section comprising a power detection section 180 for detecting a power of a received signal from an antenna 110, a switched current control section 190 as a control signal generation section for generating control signals in accordance with a detection output from the power detection section 180, a switched current section 150 for averaging a signal from a preceding antialiasing filter 140 in a mode depending on the control signals supplied from the switched current control section 190, and an AD converter 160 for AD-converting a signal from the switched current section 150.

Description

本発明は変調波信号を復調して原信号を再生するための受信回路に関する。   The present invention relates to a receiving circuit for demodulating a modulated wave signal and reproducing an original signal.

図12は、変調波信号を復調して原信号を再生するための、従来の一般的な受信回路を表すブロック図である(特許文献1参照)。
図12において、アンテナ1210で受けたRF信号(周波数fRF)はローノイズアンプ1220で増幅され(出力周波数fLNA)、次段のミキサ1230でローカル信号と混合されて中間周波信号(周波数fIF)に変換される。この中間周波信号がアンチエーリアスフィルタ1240で折り返し歪を除去された後(出力周波数fAAF)、既定のクロック信号で駆動されるAD変換器1250でデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号がデモジュレータ1260で復調される。
上記の構成において、アンテナ1210からの入力信号を増幅するローノイズアンプ1220、ミキサ1230、アンチエーリアスフィルタ1240及びAD変換器1250はアナログ部を構成し、デモジュレータ1260はデジタル部を構成する。
FIG. 12 is a block diagram showing a conventional general receiving circuit for demodulating a modulated wave signal and reproducing an original signal (see Patent Document 1).
In FIG. 12, the RF signal (frequency f RF ) received by the antenna 1210 is amplified by the low noise amplifier 1220 (output frequency f LNA ), mixed with the local signal by the mixer 1230 at the next stage, and intermediate frequency signal (frequency f IF ). Is converted to After this aliasing distortion is removed by the anti-alias filter 1240 (output frequency f AAF ), this intermediate frequency signal is converted to a digital signal by an AD converter 1250 driven by a predetermined clock signal. This digital signal is demodulated by the demodulator 1260.
In the above configuration, the low noise amplifier 1220, the mixer 1230, the anti-alias filter 1240, and the AD converter 1250 that amplify the input signal from the antenna 1210 constitute an analog part, and the demodulator 1260 constitutes a digital part.

特開平5−292133号公報JP-A-5-292133

図12を参照して説明した従来の受信回路では、シグナル/ノイズ比(SNR:Signal to Noise Ratio)の支配的な要因となるのはローノイズアンプである。このようにSNRの支配的な要因となるローノイズアンプを改良する場合、消費電力や回路規模が大きくなるという問題がある。
特に、入力信号の振幅の大きさに関わらずSNRを確保するために、入力信号の振幅が小さい場合に合わせてローノイズアンプの消費電流を大きくするが、入力信号の振幅が大きい状態、即ち、十分なシグナルパワーがある場合であっても、ローノイズアンプの消費電流は大きいままであり、消費電流が無駄になっているという問題があった。
本発明は上述のような状況に鑑みてなされたものであり、簡単な回路によって入力信号の振幅の情報を取得し、該取得した情報に基づいて消費電流を抑制しつつSNRを最良の状態に維持して信号を復調することができる受信回路を実現することを目的とする。
In the conventional receiving circuit described with reference to FIG. 12, a low-noise amplifier is the dominant factor of the signal to noise ratio (SNR). Thus, when improving a low noise amplifier which becomes a dominant factor of SNR, there exists a problem that power consumption and a circuit scale become large.
In particular, in order to ensure the SNR regardless of the amplitude of the input signal, the current consumption of the low-noise amplifier is increased in accordance with the case where the amplitude of the input signal is small. Even when there is a large signal power, the current consumption of the low-noise amplifier remains large, and there is a problem that the current consumption is wasted.
The present invention has been made in view of the situation as described above, and obtains information on the amplitude of an input signal by a simple circuit and optimizes the SNR while suppressing current consumption based on the obtained information. An object of the present invention is to realize a receiving circuit that can maintain and demodulate a signal.

上記課題を解決するために、ここに次に列挙する技術を提案する。
(1)変調波信号を復調して原信号を再生するための受信回路であって、
受信信号のパワーを検出するパワー検出部と、
前記パワー検出部による検出出力に基づいて制御信号を生成する制御信号生成部と、
自己に前置されたアンチエーリアスフィルタからの信号を前記制御信号生成部から供給される制御信号に応じた態様で平均化するスイッチドカレント部と、
前記スイッチドカレント部からの信号をAD変換するAD変換器と、
を備えることを特徴とする受信回路。
In order to solve the above problems, the following technologies are proposed here.
(1) A receiving circuit for demodulating a modulated wave signal to reproduce an original signal,
A power detector for detecting the power of the received signal;
A control signal generation unit that generates a control signal based on a detection output by the power detection unit;
A switched current unit that averages a signal from an anti-alias filter placed in front of the filter in a manner according to a control signal supplied from the control signal generation unit;
An AD converter for AD converting the signal from the switched current unit;
A receiving circuit comprising:

(2)前記スイッチドカレント部は、
前記アンチエーリアスフィルタ回路からの信号を電流に変換する電流変換器と、
前記電流変換回路からの電流をサンプリングし、サンプリングした信号を次段に転送する並列に接続された複数N(Nは自然数)のスイッチドカレント回路と、
前記複数のスイッチドカレント回路からの各出力電流を加算する加算器と、
を備えることによって前記アンチエーリアスフィルタからの雑音を含む信号レベルをN倍にすると共に該雑音のレベルを√N倍にすることを特徴とする(1)の受信回路。
(2) The switched current section is
A current converter for converting a signal from the anti-alias filter circuit into a current;
A plurality of N (N is a natural number) switched current circuits connected in parallel for sampling the current from the current conversion circuit and transferring the sampled signal to the next stage;
An adder for adding each output current from the plurality of switched current circuits;
The signal level including noise from the anti-alias filter is multiplied N times and the noise level is multiplied by √N times.

(3)前記スイッチドカレント回路は、自己バイアス型のスイッチドカレント回路であることを特徴とする(2)の受信回路。
(4)前記スイッチドカレント回路は、
トランジスタと、前記トランジスタのゲートに接続されたコンデンサと、を含み、
サンプル期間では、前記コンデンサへ入力電流を入力し、
ホールド期間では、前記トランジスタのゲート電圧の電位を前記コンデンサで保持すると共に、前記トランジスタのドレインから出力電流を出力することを特徴とする(3)の受信回路。
(3) The receiving circuit according to (2), wherein the switched current circuit is a self-biased switched current circuit.
(4) The switched current circuit is:
A transistor and a capacitor connected to the gate of the transistor,
In the sample period, input current is input to the capacitor.
In the holding period, the potential of the gate voltage of the transistor is held by the capacitor, and an output current is output from the drain of the transistor.

(5)前記パワー検出器は、アンテナからローノイズアンプを経た前記受信信号のパワーを検出することを特徴とする(1)の受信回路。
(6)前記パワー検出器は、アンテナからローノイズアンプ、該ローノイズアンプの後段のフィルタ、及び、該フィルタの後段のミキサを経た前記受信信号のパワーを検出することを特徴とする(1)の受信回路。
(7)前記サンプルホールド回路の後段に接続されるデモジュレータを更に備えることを特徴とする(1)の受信回路。
(5) The receiving circuit according to (1), wherein the power detector detects the power of the received signal from an antenna through a low noise amplifier.
(6) The reception according to (1), wherein the power detector detects the power of the reception signal from the antenna through a low-noise amplifier, a filter downstream of the low-noise amplifier, and a mixer downstream of the filter. circuit.
(7) The receiving circuit according to (1), further comprising a demodulator connected to a subsequent stage of the sample and hold circuit.

簡単な回路によって入力信号の振幅の情報を取得し、該取得した情報に基づいて消費電流を抑制しつつSNRを最良の状態に維持して信号を復調することができる受信回路を実現することができる。   Realizing a receiving circuit capable of acquiring amplitude information of an input signal with a simple circuit and demodulating a signal while suppressing current consumption based on the acquired information and maintaining the SNR in the best state it can.

本発明の一つの実施の形態としての受信回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the receiving circuit as one embodiment of this invention. 図1の受信回路におけるパワー検出器の一具体例を示す図である。It is a figure which shows one specific example of the power detector in the receiving circuit of FIG. 図2のパワー検出器における各ノードの信号のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the signal of each node in the power detector of FIG. 図1の受信回路におけるスイッチドカレント制御部の一具体例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of a switched current control unit in the receiving circuit of FIG. 1. 図4のスイッチドカレント制御部における各ノードの信号のタイミングチャートを示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a timing chart of signals at each node in the switched current control unit in FIG. 4. 図1の受信回路におけるスイッチドカレント部の一具体例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a specific example of a switched current unit in the receiving circuit of FIG. 1. 図6のスイッチドカレント部における各ノードの信号のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the signal of each node in the switched current part of FIG. 図6のスイッチドカレント部におけるスイッチドカレント回路の一具体例を示す図である。It is a figure which shows one specific example of the switched current circuit in the switched current part of FIG. 図8のスイッチドカレント回路の動作を表すタイミングチャートである。FIG. 9 is a timing chart illustrating the operation of the switched current circuit of FIG. 8. 図8のスイッチドカレント回路の出力電流がこの回路に適用されるトランジスタのオフセットに不感であることを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that the output current of the switched current circuit of FIG. 8 is insensitive to the offset of the transistor applied to this circuit. 本発明の他の実施の形態としての受信回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the receiving circuit as other embodiment of this invention. 従来の一般的な受信回路を表すブロック図である。It is a block diagram showing the conventional common receiving circuit.

以下に図面を参照して本発明の実施の形態につき詳述することにより本発明を明らかにする。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の一つの実施の形態としての受信回路を示すブロック図である。
この受信回路100は、アンテナ110で受けた信号を増幅するローノイズアンプ120と、その次段のミキサ130と、更に次段のアンチエーリアスフィルタ140と、その次段のスイッチドカレント部150と、更に次段のAD変換器160と、その次段のデモジュレータ170を備える。更に、ローノイズアンプ120の出力から受信信号強度(受信信号のパワー)を検出するパワー検出器180と、その次段のスイッチドカレント制御部190と、を備える。
Hereinafter, the present invention will be clarified by describing embodiments of the present invention in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a receiving circuit as one embodiment of the present invention.
The receiving circuit 100 includes a low noise amplifier 120 that amplifies a signal received by the antenna 110, a mixer 130 at the next stage, an anti-alias filter 140 at the next stage, and a switched current unit 150 at the next stage, Furthermore, the AD converter 160 of the next stage and the demodulator 170 of the next stage are provided. Furthermore, a power detector 180 for detecting the received signal strength (received signal power) from the output of the low noise amplifier 120 and a switched current control unit 190 at the next stage are provided.

アンテナ110、ローノイズアンプ120、ミキサ130、アンチエーリアスフィルタ140、スイッチドカレント部150、AD変換器160、パワー検出器180、及び、スイッチドカレント制御部190はアナログ部を構成し、デモジュレータ170はデジタル部を構成する。
この受信回路100は、アンテナ110で受けたRF信号(周波数fRF)は、ローノイズアンプ120で増幅され(出力周波数fLNA)、ミキサ130及びアンチエーリアスフィルタ140を経由する信号パスと、パワー検出器180でパワー検出された後、パワー検出器180の検出出力に基づいてスイッチドカレント部150を制御するSI制御信号を生成する制御信号生成部としてのスイッチドカレント制御部190を経由するパワー検出パスとに分かれる。
The antenna 110, the low noise amplifier 120, the mixer 130, the anti-alias filter 140, the switched current unit 150, the AD converter 160, the power detector 180, and the switched current control unit 190 constitute an analog unit, and a demodulator 170. Constitutes the digital part.
In this receiving circuit 100, the RF signal (frequency f RF ) received by the antenna 110 is amplified by the low noise amplifier 120 (output frequency f LNA ), the signal path passing through the mixer 130 and the anti-alias filter 140, and power detection After the power is detected by the detector 180, the power is detected via the switched current control unit 190 as a control signal generation unit that generates an SI control signal for controlling the switched current unit 150 based on the detection output of the power detector 180. Divided into paths.

既述のように、アンテナ110で受けた受信信号はローノイズアンプ120で増幅される。増幅された信号SLNAはミキサ130でローカル信号と混合されて中間周波信号(周波数fIF)に変換される。この中間周波信号がアンチエーリアスフィルタ140で帯域制限を受け折り返し歪を除去された後、スイッチドカレント部150を経て、AD変換器160でデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号がデモジュレータ170で復調される。
上述のように、受信信号は、信号パスにおいては、スイッチドカレント部150を通過することを除けば、一般的な受信回路と同様の信号処理を受けて出力される。
As described above, the received signal received by the antenna 110 is amplified by the low noise amplifier 120. The amplified signal S LNA is mixed with the local signal by the mixer 130 and converted to an intermediate frequency signal (frequency f IF ). This intermediate frequency signal is subjected to band limitation by the anti-alias filter 140 and aliasing distortion is removed, and then converted to a digital signal by the AD converter 160 via the switched current unit 150. This digital signal is demodulated by the demodulator 170.
As described above, in the signal path, the received signal is subjected to the same signal processing as that of a general receiving circuit except that it passes through the switched current unit 150 and is output.

一方、パワー検出パスにおいては、受信信号はローノイズアンプ120で増幅された後、既述のように、パワー検出器180により受信信号のパワーが検出される。そして、検出された信号はスイッチドカレント制御部190において基準電圧と比較され、比較結果として、制御信号h0〜hN-1を既定のクロックと同期してスイッチドカレント部150に出力する。
スイッチドカレント部150は、平均化作用をもつ回路であり、SNRの改善を目的とした回路である。このスイッチドカレント部150は、N個の並列の信号充電を行った後、直列加算を行う。この処理により、信号レベルはN倍するものの、雑音レベルは√N倍に留めるので、SNRを√N倍することができる。
On the other hand, in the power detection path, after the received signal is amplified by the low noise amplifier 120, the power of the received signal is detected by the power detector 180 as described above. The detected signal is compared with the reference voltage in the switched-current control unit 190, as a comparison result, a control signal h 0 ~h N-1 in synchronism with the predetermined clock to output to the switched-current portion 150.
The switched current unit 150 is a circuit having an averaging function, and is a circuit intended to improve SNR. The switched current unit 150 performs serial addition after performing N parallel signal charges. By this processing, although the signal level is increased by N times, the noise level is limited to √N times, so that the SNR can be increased by √N times.

スイッチドカレント部150では、その出力信号がAD変換器160の入力範囲(ダイナミックレンジ)を越えないように、スイッチドカレント制御部190からの既述の制御信号h0〜hN-1に基づいて上記信号パスを経た入力信号の平均化を実施し、SNRを向上させている。例えば、入力信号の振幅が大きいときは平均化回数を少なくする一方、入力信号の振幅が小さいときは平均化回数を多くして、SNRの最適化を図っている。
即ち、スイッチドカレント部150は、自己に前置されたアンチエーリアスフィルタ140からの信号を、制御信号生成部としてのスイッチドカレント制御部190から供給される制御信号に応じた態様で平均化する。
The switched current unit 150 is based on the control signals h 0 to h N−1 from the switched current control unit 190 so that the output signal does not exceed the input range (dynamic range) of the AD converter 160. Thus, the SNR is improved by averaging the input signals that have passed through the signal path. For example, when the amplitude of the input signal is large, the number of times of averaging is reduced, while when the amplitude of the input signal is small, the number of times of averaging is increased to optimize the SNR.
That is, the switched current unit 150 averages the signal from the anti-alias filter 140 disposed in front thereof in a manner corresponding to the control signal supplied from the switched current control unit 190 as the control signal generation unit. To do.

図2は、図1の受信回路におけるパワー検出器の一具体例を示す図である。また、図3は、図2のパワー検出器における各ノードの信号のタイミングチャートを示す図である。
パワー検出器180は、トランジスタMP、MN、負荷抵抗RLを有する二乗器181と、抵抗R1、コンデンサC1を有するLPF部182と、トランジスタMSF、電流源IBを有するバッファ部183と、を備える。
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of a power detector in the receiving circuit of FIG. FIG. 3 is a timing chart of signals at each node in the power detector of FIG.
The power detector 180 includes a squarer 181 having transistors MP and MN and a load resistor RL, an LPF unit 182 having a resistor R1 and a capacitor C1, and a buffer unit 183 having a transistor MSF and a current source IB.

トランジスタMP、MNのゲートに、ローノイズアンプ120で増幅された信号SLNA(差動信号IP、IN)が入力される。トランジスタMP、MNの各ドレインは互いに接続され、負荷抵抗RLに接続されているため、該各ドレインと負荷抵抗RLとの接続ノードn1では、全波整流信号N1が得られる。得られた全波整流信号N1は、抵抗R1及びコンデンサC1による1次のLPFで平滑化する。平滑化された信号は、トランジスタMSF及び電流源IBからなるソースフォロアでバッファされ、バッファされた出力信号OUTはスイッチドカレント制御部190に出力される。
パワー検出器は、図2に示す構成に限らず、ほかの例として、ダイオードを用いた全波整流回路や半波整流回路でも良い。
The signal S LNA (differential signals IP and IN) amplified by the low noise amplifier 120 is input to the gates of the transistors MP and MN. Since the drains of the transistors MP and MN are connected to each other and connected to the load resistor RL, the full-wave rectified signal N1 is obtained at the connection node n1 between the drain and the load resistor RL. The obtained full-wave rectified signal N1 is smoothed by the primary LPF by the resistor R1 and the capacitor C1. The smoothed signal is buffered by a source follower including a transistor MSF and a current source IB, and the buffered output signal OUT is output to the switched current control unit 190.
The power detector is not limited to the configuration shown in FIG. 2 and may be a full-wave rectifier circuit or a half-wave rectifier circuit using a diode as another example.

図4は、図1の受信回路におけるスイッチドカレント制御部190のN=5のときの一具体例を示す図である。また、図5は、図4のスイッチドカレント制御部190における各ノードの信号のタイミングチャートを示す図である。
スイッチドカレント制御部190は、直列接続された複数の抵抗素子R,R,…からなる抵抗部41と、複数のコンパレータCMP1〜CMP4を備える。抵抗部41の一端は、基準電圧FSに接続され、他端はVSSに接地されている。
FIG. 4 is a diagram showing a specific example when N = 5 of the switched current control unit 190 in the receiving circuit of FIG. FIG. 5 is a diagram showing a timing chart of signals at each node in the switched current control unit 190 of FIG.
The switched current control unit 190 includes a resistance unit 41 including a plurality of resistance elements R, R,... Connected in series, and a plurality of comparators CMP1 to CMP4. One end of the resistor 41 is connected to the reference voltage FS, and the other end is grounded to VSS.

スイッチドカレント制御部190は、スイッチドカレント部150の出力が、次段のAD変換器160をオーバーロードしないようにするための回路である。AD変換器160のフルスケールを越えないのはもとより、且つ、できるだけフルスケールに近い信号を出力できるように、スイッチドカレント制御部190に対する制御信号であるSI制御信号h1〜h4を生成する。   The switched current control unit 190 is a circuit for preventing the output of the switched current unit 150 from overloading the AD converter 160 at the next stage. SI control signals h1 to h4, which are control signals for the switched current control unit 190, are generated so as to output signals as close to full scale as possible as well as not exceeding the full scale of the AD converter 160.

コンパレータCMP1〜CMP4は、パワー検出器からの出力信号と、基準電圧FSを抵抗部41で分圧した電圧4/5×FS、3/5×FS、2/5×FS、1/5×FSとを夫々入力し、SI制御信号h1〜h4を出力する。
コンパレータCMP1〜CMP4は、クロック信号clockのエッジでパワー検出器からの出力信号と上述の各分圧された電圧とを比較し、その結果を2値化して出力する、所謂、フラッシュ型のAD変換の動作を行う。
Comparators CMP1 to CMP4 are the output signal from the power detector and the voltage 4/5 × FS, 3/5 × FS, 2/5 × FS, 1/5 × FS obtained by dividing the reference voltage FS by the resistor 41. Are respectively input, and SI control signals h1 to h4 are output.
The comparators CMP1 to CMP4 compare the output signal from the power detector with the above-mentioned divided voltages at the edge of the clock signal clock, and binarize and output the result, so-called flash AD conversion Perform the operation.

図6は、図1の受信回路におけるスイッチドカレント部の一具体例を示す図である。
スイッチドカレント部150は、N個の信号の加算に伴って、信号の振幅をN倍にすることで、信号のSNRを√N倍にする回路である。この信号処理は、例えば、V−I変換器61と、次段のスイッチドカレント回路部62と、更に次段の加算器63とによって実現できる。
FIG. 6 is a diagram illustrating a specific example of the switched current unit in the receiving circuit of FIG.
The switched current unit 150 is a circuit that increases the SNR of the signal by √N times by increasing the amplitude of the signal by N times as N signals are added. This signal processing can be realized by, for example, the VI converter 61, the switched current circuit unit 62 at the next stage, and the adder 63 at the next stage.

即ち、スイッチドカレント部150は、入力信号SAAFが入力され電流に変換して出力するV−I変換器61と、V−I変換器61からの電流をクロックによりサンプル/トランスファーする複数のスイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)を含んでなるスイッチドカレント回路部62と、スイッチドカレント回路部62の複数のスイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)からの出力電流ISI0〜ISIN-1を加算する加算器63とを、備える。 That is, the switched current unit 150 includes a V-I converter 61 that receives an input signal S AAF and converts it into a current and outputs it, and a plurality of switches that sample / transfer the current from the V-I converter 61 using a clock. Switched current circuit unit 62 including current circuits SI (0) to SI (N-1) and a plurality of switched current circuits SI (0) to SI (N-1) of switched current circuit unit 62 And an adder 63 that adds the output currents I SI0 to I SIN-1 from the output.

図7は、図6のスイッチドカレント部における各ノードの信号のタイミングチャートを示す図である。
先ず、入力信号SAAFはV−I変換器61によって電流信号に変換され、スイッチドカレント回路部62のN個並列に配置されたスイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)に導かれる。
スイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)からの出力電流ISI0〜ISIN-1(各電流値IS0〜ISN-1)は加算器63により加算され、出力電流Ioutとして出力される。
FIG. 7 is a diagram showing a timing chart of signals at each node in the switched current section of FIG.
First, the input signal S AAF is converted into a current signal by the VI converter 61, and is supplied to N switched current circuits SI (0) to SI (N-1) arranged in parallel in the switched current circuit section 62. Led.
The output currents I SI0 to I SIN-1 (each current value I S0 to I SN-1 ) from the switched current circuits SI (0) to SI (N −1 ) are added by the adder 63, and the output current I out Is output as

図7に示すように、SI制御信号h0〜hN-1は全てHであるとすると、スイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)から夫々出力電流が出力される。このとき、IS0=IS1=…=IS4≡Isoutとすると、それらの合計である出力信号Ioutは、IS1+IS2+…+IS4=N×Isoutとなる。よって、その出力は、入力に対して√N倍となる。
SI制御信号h0〜hN-1のうちSI制御信号h0、h1のみがHであり他がLであるとすると、スイッチドカレント回路SI(0)、SI(1)の2つから出力電流が出力される。このとき、IS0=IS1≡Isoutとすると、それらの合計である出力信号Ioutは、IS0+IS1+…+0=IS0+IS1=2×Isoutとなる。よって、その出力は、入力に対して√2倍となる。
As shown in FIG. 7, assuming that the SI control signals h 0 to h N-1 are all H, output currents are output from the switched current circuits SI (0) to SI (N−1), respectively. At this time, if I S0 = I S1 =... = I S4 ≡I sout , the total output signal I out is I S1 + I S2 +... + I S4 = N × I sout . Therefore, the output is √N times the input.
When SI control signal h 0 of the SI control signal h 0 to h N-1, only h 1 is other is H is assumed to be L, the switched-current circuits SI (0), from two of the SI (1) Output current is output. At this time, if I S0 = I S1 ≡I sout , the total output signal I out is I S0 + I S1 +... + 0 = I S0 + I S1 = 2 × I sout . Therefore, the output is √2 times the input.

図8は、図6のスイッチドカレント部におけるスイッチドカレント回路の一具体例を示す図である。
図9は、図8のスイッチドカレント回路の動作を表すタイミングチャートである。
スイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)は、スイッチSW1、SW2と、コンデンサCと、トランジスタM1で構成される。
フェーズ0(サンプル期間)では、クロックΦ1によりスイッチSW1が閉じ、クロックΦ2によりスイッチSW2が入力側の端子を選択し、電流IinをコンデンサCへと導く。フェーズ1(ホールド期間)では、クロックΦ1によりスイッチSW1が開き、トランジスタM1のゲート電圧の電位をコンデンサCで保持するとともに、クロックΦ2によりスイッチSW2が出力側の端子を選択し、トランジスタM1のドレインが出力側へと接続されてIoutを出力する。
FIG. 8 is a diagram showing a specific example of the switched current circuit in the switched current section of FIG.
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the switched current circuit of FIG.
The switched current circuits SI (0) to SI (N-1) are composed of switches SW1 and SW2, a capacitor C, and a transistor M1.
In phase 0 (sample period), the switch SW1 is closed by the clock Φ1, the switch SW2 selects the input side terminal by the clock Φ2, and the current I in is guided to the capacitor C. In Phase 1 (hold period), the switch SW1 opens by the clock [Phi 1, the potential of the gate voltage of the transistor M1 holds in capacitor C, to select the switch SW2 is output terminal by a clock [Phi 2, transistor M1 The drain is connected to the output side and outputs Iout .

通常、並列数Nは各スイッチドカレント回路を構成するトランジスタ等による各オフセットによる制限を受ける。
しかし、本実施形態のスイッチドカレント回路は、自己バイアス式であるため、トランジスタM1のオフセットに不感となっている。従って、本実施形態のスイッチドカレント回路によれば、スイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)からの出力電流ISI0〜ISIN-1(各電流値IS0〜ISN-1)は、入力電流Iinと並列数Nのみの関数となる。
Usually, the parallel number N is limited by each offset due to a transistor or the like constituting each switched current circuit.
However, since the switched current circuit of this embodiment is a self-bias type, it is insensitive to the offset of the transistor M1. Therefore, according to the switched current circuit of the present embodiment, the output currents I SI0 to I SIN-1 (the respective current values I S0 to I SN− ) from the switched current circuits SI (0) to SI (N−1). 1 ) is a function of only the input current I in and the parallel number N.

図10は、スイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)からの出力電流ISI0〜ISIN-1がトランジスタM1のオフセットに不感であることを説明するための図である。
まず、トランジスタM1のゲート−ソース間電圧を求める。サンプル動作時における入力電流をIinとすると、
Iin=k´M1{Vgs1-(Vth1+ΔVoff1)}2
と表せるので、トランジスタM1のゲート−ソース間電圧Vgs1は、
∴ Vgs1=√(Iin/k´M1)+(Vth1+ΔVoff1)
となる。
FIG. 10 is a diagram for explaining that the output currents I SI0 to I SIN-1 from the switched current circuits SI (0) to SI (N−1) are insensitive to the offset of the transistor M1.
First, the gate-source voltage of the transistor M1 is obtained. If the input current during sample operation is I in ,
I in = k´M1 {Vgs1- (Vth1 + ΔVoff1)} 2
Therefore, the gate-source voltage V gs1 of the transistor M1 is
∴ V gs1 = √ (Iin / k´M1) + (Vth1 + ΔVoff1)
It becomes.

ここで、k´M1はトランジスタM1の電圧−電流変換係数、Vgs1はトランジスタM1のゲート−ソース間電圧、Vth1はトランジスタM1のしきい値電圧、ΔVoff1はトランジスタM1オフセット電圧である。オフセット電圧のため、実際のトランジスタM1のしきい値電圧は、Vth1+ΔVoff1となっている。
一方、ホールド動作時における出力電流をIoutとすると、
Iout=k'M1{Vgs1-(Vth1+デルタVoff1)}2
=k'M1[(√(Iin/k'M1)+(Vth1+ΔVoff1))-(Vth1+ΔVoff1)]2
=Iin
と表せる。
Here, k′M1 is the voltage-current conversion coefficient of the transistor M1, V gs1 is the gate-source voltage of the transistor M1, V th1 is the threshold voltage of the transistor M1, and ΔVoff1 is the transistor M1 offset voltage. Because of the offset voltage, the actual threshold voltage of the transistor M1 is Vth1 + ΔVoff1.
On the other hand, if the output current during hold operation is Iout ,
I out = k′M1 {Vgs1- (Vth1 + delta Voff1)} 2
= K'M1 [(√ (Iin / k'M1) + (V th1 + ΔV off1 ))-(V th1 + ΔV off1 )] 2
= I in
It can be expressed.

すなわち、トランジスタM1のオフセット電圧は、IinからIoutへのカレントミラー動作のエラーにはならないことが分かる。
このように、自己バイアス方式のスイッチドカレント回路を用いることで、スイッチドカレント回路SI(0)〜SI(N−1)からの出力電流ISI0〜ISIN-1(各電流値はIS0に等しい)は入力電流値IS0と並列数Nのみの関数IS0×Nになり、出力は入力に対して√N倍となる。よって、理論上はN数に従い、SNRの改善効果をより大きくできる。
That is, the offset voltage of the transistor M1, it can be seen that not an error of the current mirror operation from I in the I out.
Thus, by using a self-biased switched current circuit, output currents I SI0 to I SIN-1 from the switched current circuits SI (0) to SI (N−1) (each current value is I S0 Is equal to the input current value I S0 and the function I S0 × N having only the parallel number N, and the output is √N times the input. Therefore, theoretically, the effect of improving the SNR can be further increased according to the N number.

(実施の形態2)
図11は、本発明の他の実施の形態としての受信回路を示すブロック図である。
この受信回路100aは、アンテナ110で受けた信号を増幅するローノイズアンプ120と、次段のフィルタ125と、その次段のミキサ130と、更に次段のアンチエーリアスフィルタ140と、その次段のスイッチドカレント部150と、更に次段のAD変換器160と、その次段のデモジュレータ170を備える。更に、ローノイズアンプ120の出力から受信信号強度を検出するパワー検出器180aと、その次段のスイッチドカレント制御部190と、を備える。
(Embodiment 2)
FIG. 11 is a block diagram showing a receiving circuit as another embodiment of the present invention.
The receiving circuit 100a includes a low-noise amplifier 120 that amplifies a signal received by the antenna 110, a next-stage filter 125, a next-stage mixer 130, a next-stage anti-alias filter 140, and a next-stage filter. A switched current unit 150, an AD converter 160 at the next stage, and a demodulator 170 at the next stage are provided. Furthermore, a power detector 180a for detecting the received signal strength from the output of the low noise amplifier 120 and a switched current control unit 190 at the next stage are provided.

そして、この受信回路100aは、受信信号のパワー検出をミキサ130の出力で行うものである。
この受信回路100aは、アンテナ110による受信信号がローノイズアンプ120で増幅されフィルタ125で帯域制限された後、ミキサ130及びアンチエーリアスフィルタ140を経由する信号パスと、パワー検出器180aでミキサ130の出力のパワーを検出した後、スイッチドカレント制御信号に変換するためのスイッチドカレント制御部190を経由するパワー検出パスと、に分かれる。
The receiving circuit 100a detects the power of the received signal using the output of the mixer 130.
In this receiving circuit 100a, the signal received by the antenna 110 is amplified by the low noise amplifier 120 and band-limited by the filter 125, and then the signal path passing through the mixer 130 and the anti-alias filter 140, and the power detector 180a After detecting the output power, it is divided into a power detection path via a switched current control unit 190 for conversion to a switched current control signal.

受信信号は、実施の形態1と同様に、信号パスにおいては、フィルタ125、スイッチドカレント部150を通過することを除けば、一般的な受信回路と同様の信号処理を受けて出力される。
一方、パワー検出パスにおいては、受信信号はローノイズアンプ120で増幅され、フィルタ125、ミキサ130を経由した後、パワー検出器180aによりパワーを検出する。そして、検出された信号は、実施の形態1と同様に、スイッチドカレント制御部190にて基準電圧と比較され、比較結果として、SI制御信号h0〜hN-1をクロックと同期してスイッチドカレント部150に出力する。
As in the first embodiment, the received signal is subjected to the same signal processing as that of a general receiving circuit except for passing through the filter 125 and the switched current unit 150 in the signal path and output.
On the other hand, in the power detection path, the received signal is amplified by the low noise amplifier 120, passes through the filter 125 and the mixer 130, and then the power is detected by the power detector 180a. The detected signal is compared with the reference voltage by the switched current control unit 190 as in the first embodiment, and the SI control signals h 0 to h N-1 are synchronized with the clock as a comparison result. Output to the switched current unit 150.

スイッチドカレント部150では、スイッチドカレント部150の出力信号がAD変換器160の入力範囲を越えないように、SI制御信号h0〜hN-1を用いて、信号パスを経た入力信号の平均化を実施し、SNRを向上させている。そして、入力信号の振幅が大きいときは平均化回数を少なくする一方、入力信号の振幅が小さいときは平均化回数を多くして、SNRの最適化を図っている。 The switched current unit 150 uses the SI control signals h 0 to h N-1 so that the output signal of the switched current unit 150 does not exceed the input range of the AD converter 160. Averaging is performed to improve the SNR. When the amplitude of the input signal is large, the number of times of averaging is reduced. On the other hand, when the amplitude of the input signal is small, the number of times of averaging is increased to optimize the SNR.

図11の実施の形態では、ミキサ130によって中間周波信号に変換された相対的に低い周波数の信号に対してパワー検出を行っている。また、フィルタ125によってイメージ周波数や不要波が除去された本来の情報を担う信号そのもののパワーを測定しているので、図1の実施の形態よりもSNR精度をさらに向上することができる。   In the embodiment of FIG. 11, power detection is performed on a relatively low frequency signal converted into an intermediate frequency signal by the mixer 130. Further, since the power of the signal itself carrying the original information from which the image frequency and unnecessary waves have been removed by the filter 125 is measured, the SNR accuracy can be further improved as compared with the embodiment of FIG.

41………………………………抵抗部
61………………………………V−I変換器
62………………………………スイッチドカレント回路部
63………………………………加算器
100、100a………………受信回路
110、1210………………アンテナ
120、1220………………ローノイズアンプ
125……………………………フィルタ
130……………………………ミキサ
140、1240………………アンチエーリアスフィルタ
150……………………………スイッチドカレント部
160、1260………………AD変換器
170……………………………デモジュレータ
180、180a………………パワー検出器
190……………………………スイッチドカレント制御部
41 ……………………………… Resistance part 61 ……………………………… V-I converter 62 ……………………………… Switched current circuit Unit 63 ……………………………… Adder 100, 100a ……………… Receiver circuit 110, 1210 ……………… Antenna 120, 1220 ……………… Low noise amplifier 125… ………………………… Filter 130 ……………………… Mixers 140, 1240 ……………… Anti-alias filter 150 …………………………… Switch D current section 160, 1260 ... AD converter 170 ... Demodulator 180, 180a ... Power detector 190 ... ……… Switched current controller

Claims (7)

変調波信号を復調して原信号を再生するための受信回路であって、
受信信号のパワーを検出するパワー検出部と、
前記パワー検出部による検出出力に基づいて制御信号を生成する制御信号生成部と、
自己に前置されたアンチエーリアスフィルタからの信号を前記制御信号生成部から供給される制御信号に応じた態様で平均化するスイッチドカレント部と、
前記スイッチドカレント部からの信号をAD変換するAD変換器と、
を備えることを特徴とする受信回路。
A receiving circuit for demodulating a modulated wave signal to reproduce an original signal,
A power detector for detecting the power of the received signal;
A control signal generation unit that generates a control signal based on a detection output by the power detection unit;
A switched current unit that averages a signal from an anti-alias filter placed in front of the filter in a manner according to a control signal supplied from the control signal generation unit;
An AD converter for AD converting the signal from the switched current unit;
A receiving circuit comprising:
前記スイッチドカレント部は、
前記アンチエーリアスフィルタ回路からの信号を電流に変換する電流変換器と、
前記電流変換回路からの電流をサンプリングし、サンプリングした信号を次段に転送する並列に接続された複数N(Nは自然数)のスイッチドカレント回路と、
前記複数のスイッチドカレント回路からの各出力電流を加算する加算器と、
を備えることによって前記アンチエーリアスフィルタからの雑音を含む信号レベルをN倍にすると共に該雑音のレベルを√N倍にすることを特徴とする請求項1に記載の受信回路。
The switched current section is
A current converter for converting a signal from the anti-alias filter circuit into a current;
A plurality of N (N is a natural number) switched current circuits connected in parallel for sampling the current from the current conversion circuit and transferring the sampled signal to the next stage;
An adder for adding each output current from the plurality of switched current circuits;
2. The receiving circuit according to claim 1, wherein the signal level including noise from the anti-alias filter is increased N times and the noise level is increased to √N times.
前記スイッチドカレント回路は、自己バイアス型のスイッチドカレント回路であることを特徴とする請求項2に記載の受信回路。   The receiving circuit according to claim 2, wherein the switched current circuit is a self-biased switched current circuit. 前記スイッチドカレント回路は、
トランジスタと、前記トランジスタのゲートに接続されたコンデンサと、を含み、
サンプル期間では、前記コンデンサへ入力電流を入力し、
ホールド期間では、前記トランジスタのゲート電圧の電位を前記コンデンサで保持すると共に、前記トランジスタのドレインから出力電流を出力することを特徴とする請求項3に記載の受信回路。
The switched current circuit is:
A transistor and a capacitor connected to the gate of the transistor,
In the sample period, input current is input to the capacitor.
4. The receiving circuit according to claim 3, wherein in the hold period, the potential of the gate voltage of the transistor is held by the capacitor, and an output current is output from the drain of the transistor.
前記パワー検出器は、アンテナからローノイズアンプを経た前記受信信号のパワーを検出することを特徴とする請求項1に記載の受信回路。   The receiving circuit according to claim 1, wherein the power detector detects the power of the received signal from an antenna through a low noise amplifier. 前記パワー検出器は、アンテナからローノイズアンプ、該ローノイズアンプの後段のフィルタ、及び、該フィルタの後段のミキサを経た前記受信信号のパワーを検出することを特徴とする請求項1に記載の受信回路。   2. The receiving circuit according to claim 1, wherein the power detector detects power of the received signal that has passed from an antenna through a low-noise amplifier, a filter downstream of the low-noise amplifier, and a mixer downstream of the filter. . 前記サンプルホールド回路の後段に接続されるデモジュレータを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の受信回路。   The receiving circuit according to claim 1, further comprising a demodulator connected to a subsequent stage of the sample and hold circuit.
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