JP2906708B2 - Automatic level control circuit - Google Patents

Automatic level control circuit

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JP2906708B2
JP2906708B2 JP3061720A JP6172091A JP2906708B2 JP 2906708 B2 JP2906708 B2 JP 2906708B2 JP 3061720 A JP3061720 A JP 3061720A JP 6172091 A JP6172091 A JP 6172091A JP 2906708 B2 JP2906708 B2 JP 2906708B2
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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】本発明は自動レベル制御(AL
C)回路に関し、特に移動通信用の送信電力増幅器に於
いて送信レベル制御信号によって送信電力レベルを制御
するALC回路に関する。
The present invention relates to an automatic level control (AL)
C) The present invention relates to a circuit, and more particularly to an ALC circuit for controlling a transmission power level by a transmission level control signal in a transmission power amplifier for mobile communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】セルラー方式を用いた移動通信方式では
同一セル内における基地局と移動局間の距離によって送
信電力に強弱が発生する。このアンバランスを調整する
ため各移動局に送信電力制御機能が必要である。また空
線制御のため、着呼信号の受信から送信電力の立上げま
での時間が厳密に決められており、(例えばこのような
方法については『NMT DOC900−3janua
ry1985』に記載がある。)この二つの条件に合っ
たALC回路を実現しなければならない。
2. Description of the Related Art In a mobile communication system using a cellular system, transmission power varies depending on the distance between a base station and a mobile station in the same cell. In order to adjust this imbalance, each mobile station needs a transmission power control function. In addition, the time from the reception of the incoming call signal to the rise of the transmission power is strictly determined for airline control (for example, for such a method, refer to “NMT DOC900-3janua”.
ry1985]. A) An ALC circuit meeting these two conditions must be realized.

【0003】従来この種のALC回路は図2に示すよう
に送信電力増幅器1の出力に接続された方向性結合器2
によって送信電力を測定し、その結果と送信レベル制御
信号との差を演算増幅器3で検出し、その出力をV−I
変換器101,トランジスター10を介して送信電力増
幅器1の利得制御とするフィードバックループを形成す
ることによって実現していた。
Conventionally, this type of ALC circuit has a directional coupler 2 connected to the output of a transmission power amplifier 1 as shown in FIG.
, And the difference between the result and the transmission level control signal is detected by the operational amplifier 3.
This has been realized by forming a feedback loop for controlling the gain of the transmission power amplifier 1 via the converter 101 and the transistor 10.

【0004】空線制御のための立上り時間は、このフィ
ードバックループのループゲインと演算増幅器3の周波
数特性によって決定される。この周波数特性は演算増幅
器3内の抵抗とコンデンサーで決まるので安定してい
る。これに対してループゲインはトランジスター10の
ベース電圧対コレクター電流の特性の影響を受けるので
V−I変換回路101がないと非常に不安定である。そ
こでV−I変換回路101を挿入して、トランジスター
10のベース電流対コレクター電流特性(hfe)を利用
することになるので安定になる。しかし、トランジスタ
ーのhfeは製造バラツキによって50〜200程度にな
るためこのままでは量産に適していない。そこで自動制
御で通常行なわれている図3に示すような内部にマイナ
ーループを含む二重ループ方式をフィードバックループ
に採用し、V−I変換回路101についても通常使用さ
れている図4のような定電流回路とカレントミラーとを
組み合せた回路が採用されることがある。このように改
良された回路が図5の回路図である。
The rise time for airline control is determined by the loop gain of the feedback loop and the frequency characteristics of the operational amplifier 3. This frequency characteristic is stable because it is determined by the resistance and the capacitor in the operational amplifier 3. On the other hand, the loop gain is affected by the characteristics of the base voltage and the collector current of the transistor 10, and therefore, is very unstable without the VI conversion circuit 101. Therefore, the VI conversion circuit 101 is inserted, and the base current-collector current characteristic (h fe ) of the transistor 10 is used, so that the transistor 10 becomes stable. However, the transistor h fe is not suitable for mass production as it is because it is about 50 to 200 due to manufacturing variations. Therefore, a double loop system including a minor loop inside as shown in FIG. 3 which is usually performed by automatic control is adopted for the feedback loop, and the VI conversion circuit 101 is also used as shown in FIG. A circuit in which a constant current circuit and a current mirror are combined may be employed. The circuit improved in this way is the circuit diagram of FIG.

【0005】図5の回路では、演算増幅器104,V−
I変換器101及びトランジスター10によってマイナ
ーループが構成され、この帰還ループによってトランジ
スター10のhfeのバラツキが補償される。したがって
演算増幅器103,マイナーループ系,送信電力増幅器
1及び方向性結合器2によって構成されるループゲイン
は製造バラツキの影響を受けることはなく、安定した送
信電力立上り特性を得ることが出来る。
[0005] In the circuit of FIG.
The I-converter 101 and the transistor 10 form a minor loop, and the feedback loop compensates for variations in h fe of the transistor 10. Therefore, the loop gain constituted by the operational amplifier 103, the minor loop system, the transmission power amplifier 1 and the directional coupler 2 is not affected by manufacturing variations, and a stable transmission power rising characteristic can be obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】一般に携帯電話機等の
移動局は電池を電源としているため図5で示される演算
増幅器103,104等は単電源で動作している。一方
演算増幅器の同相入力範囲は一般に、電源電圧の中央を
中心に一定の範囲に制限され、この範囲を越えた入力電
圧では正常な動作は期待できず、最悪の場合誤動作を引
き起す。また演算増幅器の出力電圧範囲も同様に電源電
圧及び接地レベルより0.5V〜1V程度せまくなる。
Generally, a mobile station such as a portable telephone uses a battery as a power source, so that the operational amplifiers 103 and 104 shown in FIG. 5 operate with a single power source. On the other hand, the in-phase input range of the operational amplifier is generally limited to a certain range centered on the center of the power supply voltage. Normal operation cannot be expected with an input voltage exceeding this range, and in the worst case, a malfunction occurs. Similarly, the output voltage range of the operational amplifier becomes about 0.5 V to 1 V lower than the power supply voltage and the ground level.

【0007】したがって図5に示した回路を単電源で使
用すると、動作点が接地レベルになり、送信電力増幅器
の立上り時間がバラツイたり、不安定状態になったりす
る欠点がある。
Therefore, when the circuit shown in FIG. 5 is used with a single power supply, the operating point is at the ground level, and the rise time of the transmission power amplifier varies and becomes unstable.

【0008】移動通信は通信媒体に電波を使用してお
り、その周波数資源には限りがある、それを不用な送信
電力増幅器からの放射で食いつぶすことは絶対に避けな
ければならない。
[0008] Mobile communication uses radio waves as a communication medium, and its frequency resources are limited. It must be absolutely avoided to consume it with radiation from an unnecessary transmission power amplifier.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、送信電
力増幅器の出力に接続された方向性結合器の出力と送信
レベル制御信号を入力とする第1の演算増幅器と、この
第1の演算増幅器出力を入力とする第2の演算増幅器
と、この第2の演算増幅器出力を入力とする第3の演算
増幅器と、この第3の演算増幅器の入出力間に接続され
た第1のトランジスターと第3の演算増幅器入力と第3
のトランジスター間に接続された第2のトランジスター
と、前記第3のトランジスターとカーレントミラー接続
された第4のトランジスターと、この第4のトランジス
ターに流れる電流によって前記送信電力増幅器の送信電
力レベルを制御する第5のトランジスターとを有し、こ
の第5のトランジスターに流れる電流によって発生した
電圧を第2の演算増幅器の入力に加算する自動レベル制
御回路を得る。
According to the present invention, there is provided a first operational amplifier which receives an output of a directional coupler connected to an output of a transmission power amplifier and a transmission level control signal, and the first operational amplifier. A second operational amplifier receiving the output of the operational amplifier, a third operational amplifier receiving the output of the second operational amplifier, and a first transistor connected between the input and output of the third operational amplifier And the third operational amplifier input and the third
, A fourth transistor connected to the third transistor by a current mirror connection, and a transmission power level of the transmission power amplifier is controlled by a current flowing through the fourth transistor. And an automatic level control circuit for adding a voltage generated by a current flowing through the fifth transistor to an input of the second operational amplifier.

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明を図面を参照して説明する。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1は携帯電話機に用いられている本発明
の一実施例によるALC回路の構成を示したものであ
る。同図において送信電力増幅器1は、駆動部50と出
力部60とを含んでおり、定振幅変調であるFM信号を
用いていることから線形電力増幅器である必要がないの
で駆動部50に供給される電源電圧を制御することによ
って、送信電力利得を可変出来る。方向性結合器2はス
トリップラインによって結合した後ピンダイオードによ
り整流し、送信電力に比例した直流レベルを演算増幅器
3に入力している。演算増幅器3はこの入力したレベル
と送信レベル制御信号の差を増幅し、CRで決まる周波
数特性でその出力を演算増幅器4に入力する。方向性結
合器2より出力した直流レベルはピンダイオード等によ
り1〜1.5V程度のオフセットを必ずもっている。し
たがって演算増幅器3は同相入力範囲の制限によって誤
動作することはない。演算増幅器4はその動作点を1/
2VDDとしているので同相入力範囲で動作する。演算増
幅器4の出力が入力する演算増幅器5も、1/2VDD
の動作点を有し、入力抵抗によって決まる電流がトラン
ジスター7及び6に流れる。トランジスター7及び6は
Pチャンネル型MOSFETでそれぞれのゲートが共通
に接続されているので同じ電流が流れる。したがってN
チャンネル型MOSトランジスター8にもその電流が流
れる。トランジスター8と9はチャンネル幅Wの比を
1:nにしてあるのでトランジスター9の電流はn倍の
電流が流れることになる。その電流によってトランジス
ター10のベース電流が制御され、送信電力増幅器1の
駆動部50に加わる電圧が制御される。この電圧は同時
に演算増幅器4にも加わるので、マイナーループを形成
しトランジスター10のhfeによるバラツキは補償され
る。
FIG. 1 shows the configuration of an ALC circuit used in a portable telephone according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the transmission power amplifier 1 includes a drive unit 50 and an output unit 60, and is supplied to the drive unit 50 because it does not need to be a linear power amplifier because it uses an FM signal that is constant amplitude modulation. The transmission power gain can be varied by controlling the power supply voltage. The directional coupler 2 is coupled by a strip line, rectified by a pin diode, and inputs a DC level proportional to the transmission power to the operational amplifier 3. The operational amplifier 3 amplifies the difference between the input level and the transmission level control signal, and inputs its output to the operational amplifier 4 with a frequency characteristic determined by CR. The DC level output from the directional coupler 2 always has an offset of about 1 to 1.5 V due to a pin diode or the like. Therefore, the operational amplifier 3 does not malfunction due to the limitation of the common mode input range. The operational amplifier 4 sets its operating point at 1 /
Since it is 2V DD , it operates in the common mode input range. The operational amplifier 5 to which the output of the operational amplifier 4 is input also has an operating point at V VDD , and a current determined by the input resistance flows through the transistors 7 and 6. The transistors 7 and 6 are P-channel MOSFETs, and their gates are commonly connected, so that the same current flows. Therefore N
The current also flows through the channel type MOS transistor 8. Since the transistors 8 and 9 have a channel width ratio of 1: n, the current of the transistor 9 flows n times as large. The base current of the transistor 10 is controlled by the current, and the voltage applied to the driving unit 50 of the transmission power amplifier 1 is controlled. Since this voltage is also applied to the operational amplifier 4 at the same time, a minor loop is formed, and the variation due to h fe of the transistor 10 is compensated.

【0012】携帯電話機では小型,低消費電力化が、必
要である。したがってなるべく1チップのICで構成す
ることが望ましい。しかし一般に送信電力増幅器1の駆
動部50には200mA程度の電源電流が流れるのでト
ランジスター10は個別部品とした方が効率がよい。し
たがって本実施例では演算増幅器3〜5及びトランジス
ター6〜9をCMOSプロセスの1チップ構成としてA
LC回路を実現している。
[0012] In a portable telephone, miniaturization and low power consumption are required. Therefore, it is desirable to constitute the IC with one chip as much as possible. However, since a power supply current of about 200 mA generally flows through the drive unit 50 of the transmission power amplifier 1, it is more efficient to use the transistor 10 as an individual component. Therefore, in this embodiment, the operational amplifiers 3 to 5 and the transistors 6 to 9 are configured as one chip of a CMOS process and
An LC circuit is realized.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、全ての
演算増幅器が同相入力範囲内で動作するので携帯電話機
等の単電源動作でも、送信電力増幅器の立上り時間がバ
ラツイたり、不安定状態になったりすることなく、送信
電力制御機能及び空線制御のための送信電力立上げ動作
を実現出来る。一般に自動車電話では90%立上り時間
を1msec以内に行なう必要があるが、本実施例では
feが50〜200の間でばらついても0.4〜0.6
msecで送信電力増幅器が発振することなく安定に立
上げることが出来る。したがって電波を通信媒体とし限
りある周波数資源を利用する移動通信において不用な電
波放射をすることない移動端末を提供出来るという効果
がある。
As described above, according to the present invention, since all the operational amplifiers operate within the common-mode input range, the rise time of the transmission power amplifier varies or becomes unstable even with a single power supply operation of a portable telephone or the like. It is possible to realize the transmission power control function and the transmission power start-up operation for the air line control without becoming a problem. In general, a 90% rise time needs to be performed within 1 msec in a car phone, but in this embodiment, even if h fe varies between 50 and 200, it is 0.4 to 0.6.
In msec, the transmission power amplifier can be stably started without oscillation. Therefore, there is an effect that it is possible to provide a mobile terminal that does not emit unnecessary radio waves in mobile communication using radio waves as a communication medium and using limited frequency resources.

【0014】さらに携帯電話機等の小型,低消費電力化
が必要な回路の一部としてALC回路を1チップIC内
に実現出来るという効果がある。
Further, there is an effect that an ALC circuit can be realized in a one-chip IC as a part of a circuit requiring small size and low power consumption such as a portable telephone.

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

【図1】本発明の一実施例による携帯電話機で使用して
いるALC回路の回路ブロック図
FIG. 1 is a circuit block diagram of an ALC circuit used in a mobile phone according to one embodiment of the present invention.

【図2】従来のALC回路の回路ブロック図FIG. 2 is a circuit block diagram of a conventional ALC circuit.

【図3】自動制御のための二重ループ方式のフィードバ
ックループを示すブロック図
FIG. 3 is a block diagram showing a double loop type feedback loop for automatic control.

【図4】通常使用されているV−I変換回路の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a commonly used VI conversion circuit.

【図5】図3と図4とを組み合せて得られるALC回路
の回路図
FIG. 5 is a circuit diagram of an ALC circuit obtained by combining FIGS. 3 and 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送信電力増幅器 2 方向性結合器 3〜5 演算増幅器 6〜10 トランジスター 50 駆動部 60 出力部 101 V−I変換回路 103〜104 演算増幅器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission power amplifier 2 Directional coupler 3-5 Operational amplifier 6-10 Transistor 50 Drive part 60 Output part 101 VI conversion circuit 103-104 Operational amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−113634(JP,A) 特開 昭63−136703(JP,A) 実開 平2−21830(JP,U) 実開 昭58−30342(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04B 1/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-57-113634 (JP, A) JP-A-63-136703 (JP, A) JP-A 2-21830 (JP, U) JP-A 58-113 30342 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H04B 1/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 送信電力増幅器の出力に接続された方向
性結合器の出力と送信レベル制御信号を入力とする第1
の演算増幅器と、前記第1の演算増幅器出力を入力とす
る第2の演算増幅器と、前記第2の演算増幅器出力を入
力とする第3の演算増幅器と、前記第3の演算増幅器の
入出力間に接続された第1のトランジスターと前記第3
の演算増幅器入力と第3のトランジスター間に接続され
た第2のトランジスターと、前記第3のトランジスター
とカーレントミラー接続された第4のトランジスター
と、前記第4のトランジスターに流れる電流によって前
記送信電力増幅器の送信電力レベルを制御する第5のト
ランジスターとを有し、前記第5のトランジスターに流
れる電流によって発生した電圧を前記第2の演算増幅器
の入力に加算することを特徴とする自動レベル制御回
路。
1. A first signal receiving an output of a directional coupler connected to an output of a transmission power amplifier and a transmission level control signal.
An operational amplifier, a second operational amplifier having the input of the first operational amplifier as an input, a third operational amplifier having the input of the second operational amplifier as an input, and an input / output of the third operational amplifier. A third transistor connected between the first transistor and the third transistor
A second transistor connected between the operational amplifier input of the third transistor and the third transistor, a fourth transistor connected to the third transistor by a current mirror connection, and a current flowing through the fourth transistor. A fifth transistor for controlling a transmission power level of the amplifier, wherein a voltage generated by a current flowing through the fifth transistor is added to an input of the second operational amplifier. .
【請求項2】 前記第1から第3の演算増幅器及び第1
から第4のトランジスターを1チップの集積回路で構成
してなる請求項1記載の自動レベル制御回路。
2. The first to third operational amplifiers and a first operational amplifier
2. The automatic level control circuit according to claim 1, wherein the first to fourth transistors are formed by one-chip integrated circuits.
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