JP2797805B2 - Analog multiplier - Google Patents

Analog multiplier

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JP2797805B2 JP4004336A JP433692A JP2797805B2 JP 2797805 B2 JP2797805 B2 JP 2797805B2 JP 4004336 A JP4004336 A JP 4004336A JP 433692 A JP433692 A JP 433692A JP 2797805 B2 JP2797805 B2 JP 2797805B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアナログ乗算器に関し、
特にモノリシックIC化して無線通信装置の無限位相器
等に適用するアナログ乗算器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog multiplier.
In particular, the present invention relates to an analog multiplier which is formed into a monolithic IC and applied to an infinite phase shifter or the like of a wireless communication device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来この種のアナログ乗算器は、図3に
示すように、二重平衡型差動増幅回路を基本としてお
り、トランジスタQ1,Q3,Q4およびQ2,Q5,
Q6の2組の差動増幅回路の出力を、逆極性で共通接続
して出力端子OUT1,2に接続すると共に、抵抗R
3,R4を介して電源Vccを供給している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 3, an analog multiplier of this type is based on a double balanced differential amplifier circuit, and transistors Q1, Q3, Q4 and Q2, Q5,
The outputs of the two sets of differential amplifier circuits Q6 are connected in common with opposite polarities to the output terminals OUT1 and OUT2, and the resistance R
The power supply Vcc is supplied via R3 and R4.

【0003】一方、トランジスタQ1,Q2のエミッタ
を、エミッタ抵抗R1,R2を介して定電流源I1と接
続し、最適動作条件となる電流を供給している。
On the other hand, the emitters of the transistors Q1 and Q2 are connected to a constant current source I1 via emitter resistors R1 and R2, thereby supplying a current that satisfies optimum operating conditions.

【0004】ところで、入力端子IN1,IN2には高
周波信号を印加するが、一般に高周波信号は不平衡であ
るので、入力端子IN2はコンデンサC1により高周波
的に接地している。
A high-frequency signal is applied to the input terminals IN1 and IN2. Since the high-frequency signal is generally unbalanced, the input terminal IN2 is grounded at a high frequency by a capacitor C1.

【0005】次に動作を説明する。Next, the operation will be described.

【0006】トランジスタQ1は、入力端子IN1に印
加される高周波信号に応じてエミッタ電流信号をエミッ
タ抵抗R1,R2を介してトランジスタQ2のエミッタ
へ送出する。従って、トランジスタQ2のコレクタに
は、トランジスタQ1の電流信号と同じ大きさで逆極性
の信号が表われる。
The transistor Q1 sends an emitter current signal to the emitter of the transistor Q2 via the emitter resistors R1 and R2 in response to a high-frequency signal applied to the input terminal IN1. Therefore, a signal of the same magnitude and opposite polarity as the current signal of the transistor Q1 appears at the collector of the transistor Q2.

【0007】一方、トランジスタQ1のコレクタ電流信
号は、トランジスタQ3,Q4に流れ、同様に、トラン
ジスタQ2のコレクタ電流信号もトランジスタQ5,Q
6に流れる。ここで、トランジスタQ3,Q4およびQ
5,Q6の2組の差動増幅回路の出力が逆極性で共通接
続されているので、入力端子IN3とIN4との間に電
位差が無いならば、トランジスタQ3とQ5、およびト
ランジスタQ4とQ6との信号が互いに打消し合い、出
力端子OUT1およびOUT2には信号が表われない。
On the other hand, the collector current signal of the transistor Q1 flows to the transistors Q3 and Q4, and similarly, the collector current signal of the transistor Q2 is also changed to the transistors Q5 and Q4.
Flow to 6. Here, transistors Q3, Q4 and Q
Since the outputs of the two sets of differential amplifier circuits 5 and Q6 are connected in common with opposite polarities, if there is no potential difference between the input terminals IN3 and IN4, the transistors Q3 and Q5 and the transistors Q4 and Q6 Signals cancel each other out, and no signal appears at the output terminals OUT1 and OUT2.

【0008】入力端子IN3の電位がIN4よりも高い
場合は、トランジスタQ3の信号の方がトランジスタQ
5の信号よりも大きくなるので、出力端子OUT1には
トランジスタQ3の信号、すなわちトランジスタQ1と
同じ極性の信号が表われる。同様に、出力端子OUT2
にはトランジスタQ6の信号、すなわちトランジスタQ
2と同じ極性の信号が表われる。この場合、入力端子I
N3とIN4との電位差が高い程、出力信号も大きくな
る。
When the potential of the input terminal IN3 is higher than IN4, the signal of the transistor Q3 is
5, the signal of the transistor Q3, that is, a signal of the same polarity as the transistor Q1 appears at the output terminal OUT1. Similarly, the output terminal OUT2
The signal of the transistor Q6, ie, the transistor Q
A signal of the same polarity as 2 appears. In this case, the input terminal I
The higher the potential difference between N3 and IN4, the greater the output signal.

【0009】また、入力端子IN4の電位がIN3より
も高い場合は、トランジスタQ5の信号の方がトランジ
スタQ3の信号よりも大きくなるので、出力端子OUT
1にはトランジスタQ5の信号、すなわちトランジスタ
Q2と同じ極性の信号が表われ、入力端子IN3とIN
4との電位差が高い程、出力信号も大きくなる。同様
に、出力端子OUT2にはトランジスタQ4の信号、す
なわちトランジスタQ1と同じ極性の信号が表われる。
When the potential of the input terminal IN4 is higher than the potential of the input terminal IN3, the signal of the transistor Q5 is larger than the signal of the transistor Q3.
1, a signal of the transistor Q5, that is, a signal of the same polarity as the transistor Q2 appears, and the input terminals IN3 and IN
The higher the potential difference from 4, the larger the output signal. Similarly, a signal from the transistor Q4, that is, a signal having the same polarity as that of the transistor Q1, appears at the output terminal OUT2.

【0010】このように、入力端子IN3,IN4の電
位差および極性によって、出力信号の大きさ及び極性が
変化するので、例えば、2つのアナログ掛算器を使用し
て、互いに位相差が90°ずれた信号を入力端子IN1
にそれぞれ入力し、入力端子IN3,IN4の電位差を
制御して出力信号を合成することにより、入力信号の位
相とは無関係に任意の位相で一定振幅の信号を出力する
無限位相器を構成することができる。
As described above, since the magnitude and polarity of the output signal change depending on the potential difference and polarity of the input terminals IN3 and IN4, the phase difference is shifted by 90 ° from each other, for example, by using two analog multipliers. Input signal IN1
, And by combining the output signals by controlling the potential difference between the input terminals IN3 and IN4, an infinite phase shifter is provided which outputs a signal of a constant amplitude at an arbitrary phase irrespective of the phase of the input signal. Can be.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のアナロ
グ乗算器により無限位相器を構成する場合、出力信号の
S/N比を良くするために、比較的高レベルの信号を入
力する。このため、トランジスタQ1,Q2のエミッタ
側のエミッタ抵抗R1,R2の値を大きくすることによ
り、飽和することなく低利得としている。
When an infinite phase shifter is constituted by the above-described conventional analog multiplier, a relatively high-level signal is input in order to improve the S / N ratio of an output signal. Therefore, by increasing the values of the emitter resistors R1 and R2 on the emitter side of the transistors Q1 and Q2, the gain is reduced without saturation.

【0012】しかし、エミッタ抵抗R1,R2の値を大
きくすると、定電流源I1の浮遊容量Csの影響が出て
くる。すなわち、トランジスタQ1のエミッタからの電
流信号の一部が浮遊容量Csを介して流出するため、ト
ランジスタQ2のエミッタへ流入する電流信号の位相が
ずれる。
However, when the values of the emitter resistors R1 and R2 are increased, the influence of the stray capacitance Cs of the constant current source I1 appears. That is, since a part of the current signal from the emitter of the transistor Q1 flows out via the stray capacitance Cs, the phase of the current signal flowing into the emitter of the transistor Q2 is shifted.

【0013】このため、トランジスタQ1とQ2のコレ
クタ電流信号に振幅差および位相差が生じるので、入力
端子IN3とIN4との間に電位差が無いときでも、ト
ランジスタQ3とQ5、およびトランジスタQ4とQ6
の信号が互いに打消し合わず、出力端子OUT1および
OUT2に信号が表われる。また、入力端子IN3,I
N4の電位差を調節して振幅を等しくしても、位相差が
180°からずれているので完全に打消すことはでき
ず、出力端子OUT1およびOUT2に信号が表われ
る。従って、従来のアナログ乗算器を無限位相器に適用
した場合、出力振幅が任意の位相において一定にならな
いという問題点を有している。
As a result, an amplitude difference and a phase difference occur between the collector current signals of transistors Q1 and Q2. Therefore, even when there is no potential difference between input terminals IN3 and IN4, transistors Q3 and Q5 and transistors Q4 and Q6 do not.
Signals do not cancel each other, and signals appear at the output terminals OUT1 and OUT2. Also, input terminals IN3, I
Even if the amplitude is made equal by adjusting the potential difference of N4, the phase difference is deviated from 180 °, so that it cannot be completely canceled out, and signals appear at the output terminals OUT1 and OUT2. Therefore, when the conventional analog multiplier is applied to an infinite phase shifter, there is a problem that the output amplitude is not constant at an arbitrary phase.

【0014】本発明の目的は、エミッタ抵抗値を大きく
したときの浮遊容量による位相ずれを相殺することによ
り、無限位相器に適用した場合に、出力振幅が任意の位
相において一定にできるアナログ乗算器を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an analog multiplier which can make the output amplitude constant at an arbitrary phase when applied to an infinite phase shifter by canceling a phase shift caused by a stray capacitance when an emitter resistance value is increased. Is to provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明のアナログ乗算器
は、差動増幅回路を構成する2つのトランジスタのエミ
ッタにエミッタ抵抗を介して定電流を供給する定電流源
が接続され、前記2つのトランジスタの内一方のトラン
ジスタのベースに高周波信号が印加される二重平衡型差
動増幅回路からなるアナログ乗算器において、前記一方
のトランジスタの面積を他方よりも大きく設定してベー
ス−コレクタ間の接合容量を大きくし、前記定電流源の
浮遊容量を介して流出する電流信号に応じた電流信号が
前記接合容量を介して前記一方のトランジスタのコレク
タへ流れるように構成する。
In the analog multiplier of the present invention, a constant current source for supplying a constant current through an emitter resistor is connected to the emitters of two transistors constituting a differential amplifier circuit. In an analog multiplier including a double-balanced differential amplifier circuit in which a high-frequency signal is applied to the base of one of the transistors, the area between the one transistor is set larger than the other and the junction between the base and the collector is set. The capacitance is increased, and a current signal corresponding to a current signal flowing out through the stray capacitance of the constant current source flows to the collector of the one transistor through the junction capacitance.

【0016】[0016]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
り、モノリシックIC化した場合の等価回路を示してい
る。図3に示した従来のアナログ乗算器と相違するとこ
ろは、トランジスタQ1のベース−コレクタ間の接合容
量Cgcを大きくしたことである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and shows an equivalent circuit when a monolithic IC is formed. The difference from the conventional analog multiplier shown in FIG. 3 is that the junction capacitance Cgc between the base and the collector of the transistor Q1 is increased.

【0018】さて、従来例と同様に、エミッタ抵抗R
1,R2の値を大きくすると、定電流源I1の浮遊容量
Csの影響が出てくる。すなわち、トランジスタQ1の
エミッタからの電流信号ie1の一部が浮遊容量Csを
介して流出するため、トランジスタQ2のエミッタへ流
入する電流信号の位相がずれる。
Now, as in the conventional example, the emitter resistance R
When the values of R1 and R2 are increased, the influence of the stray capacitance Cs of the constant current source I1 appears. That is, since a part of the current signal ie1 from the emitter of the transistor Q1 flows out through the stray capacitance Cs, the phase of the current signal flowing into the emitter of the transistor Q2 is shifted.

【0019】ところで、入力端子IN1に高周波信号を
印加すると、トランジスタQ1のベース−コレクタ間の
接合容量Cgcを介して、トランジスタQ3,Q4のエ
ミッタへ電流信号igcが流れる。この電流信号igc
の位相は、電流信号ie1に対して90°遅れるので、
トランジスタQ1のコレクタ側で合成された電流信号、
つまりトランジスタQ3,Q4へ伝えられる電流信号に
位相のずれが生じる。ここで、トランジスタQ1の面積
を大きくしてベース−コレクタ間の接合容量Cgcを適
当に大きな値に設定することにより、トランジスタQ1
からトランジスタQ3,Q4へ伝えられる電流信号の位
相のずれと、トランジスタQ1からトランジスタQ2を
介して、トランジスタQ5,Q6へ伝えられる電流信号
の位相のずれとを相殺させることができる。
When a high-frequency signal is applied to the input terminal IN1, a current signal igc flows to the emitters of the transistors Q3 and Q4 via the junction capacitance Cgc between the base and the collector of the transistor Q1. This current signal igc
Is delayed by 90 ° with respect to the current signal ie1,
A current signal synthesized on the collector side of the transistor Q1,
That is, a phase shift occurs in the current signals transmitted to the transistors Q3 and Q4. Here, by increasing the area of the transistor Q1 and setting the junction capacitance Cgc between the base and the collector to an appropriately large value, the transistor Q1
, And the phase shift of the current signal transmitted from the transistor Q1 to the transistors Q5 and Q6 via the transistor Q2 can be canceled.

【0020】いま、図2に示すように、トランジスタQ
1からエミッタ抵抗R1へ流れる電流信号をie1、浮
遊容量Csを介して流出する電流信号をisとすると、
エミッタ抵抗R2からトランジスタQ2へ流れる電流信
号はie2となる。また、トランジスタQ1のベース−
コレクタ間の接合容量Cgcを流れる電流信号igc、
トランジスタQ1のコレクタからトランジスタQ3,Q
4へ伝わる電流信号をic1とすると、トランジスタQ
1のコレクタ側で合成された電流信号はic2となる。
従って、接合容量Cgcを適当な値に設定すれば、電流
信号ic2と電流信号ie2との位相差を180°にす
ることができる。すなわち、浮遊容量Csによる位相ず
れの影響をなくすことができる。
Now, as shown in FIG.
Assuming that the current signal flowing from 1 to the emitter resistor R1 is ie1 and the current signal flowing out via the stray capacitance Cs is is
The current signal flowing from the emitter resistor R2 to the transistor Q2 is ie2. The base of the transistor Q1
A current signal igc flowing through the junction capacitance Cgc between the collectors,
From the collector of the transistor Q1 to the transistors Q3 and Q
Assuming that the current signal transmitted to the transistor 4 is ic1, the transistor Q
The current signal synthesized on the collector side of 1 is ic2.
Therefore, by setting the junction capacitance Cgc to an appropriate value, the phase difference between the current signal ic2 and the current signal ie2 can be made 180 °. That is, the influence of the phase shift due to the stray capacitance Cs can be eliminated.

【0021】なお、トランジスタQ1のベース−コレク
タ間の接合容量Cgcを大きくしても、トランジスタQ
1のコレクタに接続されるトランジスタQ3,Q4のイ
ンピーダンスは低いので、ミラー効果の影響は無視でき
る。また、トランジスタQ1のベース−エミッタ間は順
バイアスとなっているので、ベース−エミッタ間の容量
増加は少なく、高周波特性への影響は少ない。更に、ト
ランジスタQ2とのバイアス電流にアンバランスが生じ
た場合は、トランジスタQ2の面積を大きくすることに
より解消できる。この場合、同じ理由により、トランジ
スタQ2のベース−エミッタ間の容量の影響は少ない。
It should be noted that even if the junction capacitance Cgc between the base and collector of the transistor Q1 is increased,
Since the impedances of the transistors Q3 and Q4 connected to the first collector are low, the influence of the Miller effect can be ignored. Further, since the base-emitter of the transistor Q1 is forward-biased, the increase in the base-emitter capacitance is small, and the influence on the high-frequency characteristics is small. Further, when an imbalance occurs in the bias current with the transistor Q2, the problem can be solved by increasing the area of the transistor Q2. In this case, for the same reason, the influence of the capacitance between the base and the emitter of the transistor Q2 is small.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、差
動増幅回路を構成する2つのトランジスタのエミッタに
エミッタ抵抗を介して接続される定電流源の浮遊容量の
影響を打消すために、一方のトランジスタの面積を大き
く設定してベース−コレクタ間の接合容量を適当に大き
な値とし、浮遊容量に流れる電流信号に応じた電流信号
をベース−コレクタ間の接合容量を介して流すことによ
り、出力端での位相ずれを補正できるので、無限位相器
に適用した場合、任意の位相において一定振幅の出力を
得ることができる。
As described above, according to the present invention, in order to cancel the influence of the stray capacitance of the constant current source connected via the emitter resistor to the emitters of the two transistors constituting the differential amplifier circuit. By setting the area of one of the transistors large, the junction capacitance between the base and the collector to an appropriately large value, and flowing a current signal corresponding to the current signal flowing through the floating capacitance through the junction capacitance between the base and the collector. Since the phase shift at the output terminal can be corrected, when applied to an infinite phase shifter, it is possible to obtain an output having a constant amplitude at an arbitrary phase.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention.

【図2】本実施例の動作を説明するためのベクトル図で
ある。
FIG. 2 is a vector diagram for explaining the operation of the present embodiment.

【図3】従来のアナログ乗算器の一例を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a conventional analog multiplier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1〜Q6 トランジスタ R1,R2 エミッタ抵抗 IN1〜IN4 入力端子 OUT1,OUT2 出力端子 I1 定電流源 Cs 浮遊容量 Cgc ベース−コレクタ間の接合容量 is 浮遊容量Csを流れる電流信号 igc 接合容量Cgcを流れる電流信号 Q1 to Q6 Transistors R1 and R2 Emitter resistances IN1 to IN4 Input terminals OUT1 and OUT2 Output terminals I1 Constant current source Cs Floating capacitance Cgc Base-collector junction capacitance is Current signal flowing through floating capacitance Cs igc Current signal flowing through junction capacitance Cgc

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 差動増幅回路を構成する2つのトランジ
スタのエミッタにエミッタ抵抗を介して定電流を供給す
る定電流源が接続され、前記2つのトランジスタの内一
方のトランジスタのベースに高周波信号が印加される二
重平衡型差動増幅回路からなるアナログ乗算器であっ
て、 前記一方のトランジスタの面積を他方よりも大きく設定
してベース−コレクタ間の接合容量を大きくし、前記定
電流源の浮遊容量を介して流出する電流信号に応じた電
流信号が前記接合容量を介して前記一方のトランジスタ
のコレクタへ流れるようにすることを特徴とするアナロ
グ乗算器。
1. A constant current source for supplying a constant current to an emitter of two transistors constituting a differential amplifier circuit via an emitter resistor, and a high-frequency signal is supplied to a base of one of the two transistors. An analog multiplier comprising a double-balanced differential amplifier circuit to be applied, wherein an area of the one transistor is set larger than another to increase a junction capacitance between a base and a collector, and An analog multiplier, wherein a current signal corresponding to a current signal flowing out through a stray capacitance flows to a collector of the one transistor through the junction capacitance.
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