JP3036121B2 - Pseudo-log IF amplifier - Google Patents

Pseudo-log IF amplifier

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JP3036121B2
JP3036121B2 JP3155648A JP15564891A JP3036121B2 JP 3036121 B2 JP3036121 B2 JP 3036121B2 JP 3155648 A JP3155648 A JP 3155648A JP 15564891 A JP15564891 A JP 15564891A JP 3036121 B2 JP3036121 B2 JP 3036121B2
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JP
Japan
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transistors
output
differential pair
mismatched
component
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克治 木村
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NEC Corp
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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、折線近似される擬似対
数IF増幅器に係り、特にC−MOS集積回路上に構成
される擬似対数IF増幅器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pseudo logarithmic IF amplifier which is approximated by a broken line, and more particularly to a pseudo logarithmic IF amplifier formed on a C-MOS integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】C−MOS集積回路上に構成される折線
近似タイプの擬似対数IF増幅器としては、従来、例え
ば図6に示すものが知られている。これは、特開昭62
−292010号公報記載のものであるが、多段に縦続
接続される差動増幅器のそれぞれに2組の不整合差動対
トランジスタからなる両波整流器を設け、各両波整流器
の出力を加算するようにしたものである。以下、動作概
要を説明する。
2. Description of the Related Art As a pseudo logarithmic IF amplifier of a broken line approximation type formed on a C-MOS integrated circuit, for example, the one shown in FIG. 6 is conventionally known. This is disclosed in
Japanese Patent Application Laid-Open No. 292010/292010, a dual-wave rectifier comprising two sets of mismatched differential pair transistors is provided in each of differential amplifiers cascaded in multiple stages, and the outputs of each double-wave rectifier are added. It was made. Hereinafter, an outline of the operation will be described.

【0003】各段の不整合差動対トランジスタ(T
n+1 、T(n+1)k)の2組は、それぞれ、ゲート幅Wとゲ
ート長Lの比(W/L)が等しく1:k(k>1)の同
一構成であって、比が1であるトランジスタ(Tn+1、T
n+1)同士及び比がkであるトランジスタ(T(n+1)k、T
(n+1)k)同士の相互間において、ドレイン同士及びゲー
ト同士が共通接続される。従って、αは、トランジスタ
11の比(W11/L11)を用いて次の数式1で示され
る。なお同式中、μn はトランジスタの移動度、COX
ゲート酸化膜容量である。
A mismatched differential pair transistor (T
n + 1 and T (n + 1) k ) have the same ratio of gate width W to gate length L (W / L) and 1: k (k> 1), respectively. The transistors having the ratio of 1 (T n + 1 , T
n + 1 ) and transistors having a ratio of k (T (n + 1) k , T
Between (n + 1) k ), the drains and the gates are commonly connected. Therefore, α is expressed by the following equation 1 using the ratio (W 11 / L 11 ) of the transistor T 11 . In the equation, μ n is the mobility of the transistor, and C OX is the gate oxide film capacitance.

【0004】[0004]

【数1】 (Equation 1)

【0005】また、1つの不整合差動対トランジスタ相
互間の比kは、第1段目の不整合差動対トランジスタ
(T11、T1k)それぞれの比(W11/L11、同(W1k
1k)を用いて次の数式2のように定める。
The ratio k between one mismatched differential pair transistor is the ratio (W 11 / L 11 ) of the first mismatched differential pair transistor (T 11 , T 1k ). W 1k /
L 1k ) is determined as in the following Expression 2.

【0006】[0006]

【数2】 (Equation 2)

【0007】また、不整合差動対トランジスタ(T11
1k)において、ゲート・ソース間電圧をVgS1、VgS2
スレッショルド電圧をVt とおくと、I1 〜I4 は次の
数式3〜同6と表せる。
Further, a mismatched differential pair transistor (T 11 ,
T 1k ), the gate-source voltages are V gS1 , V gS2 ,
Placing the threshold voltage V t, I 1 ~I 4 is expressed as the following equation 3 to the 6.

【0008】[0008]

【数3】 (Equation 3)

【0009】[0009]

【数4】 (Equation 4)

【0010】[0010]

【数5】 (Equation 5)

【0011】[0011]

【数6】 (Equation 6)

【0012】すると、I11は次の数式7、同8で、また
INは次の数式9でそれぞれ表せるので、ΔI1 は数式
10のように求まる。
Then, since I 11 can be expressed by the following equations 7 and 8, and V IN can be expressed by the following equation 9, ΔI 1 can be obtained as in equation 10.

【0013】[0013]

【数7】 (Equation 7)

【0014】[0014]

【数8】 (Equation 8)

【0015】[0015]

【数9】 (Equation 9)

【0016】[0016]

【数10】 (Equation 10)

【0017】即ち、数式10は、電流ΔI1 が入力電圧
INに対して2乗両波整流特性を有していることを示し
ている。同様に、第2段目の不整合対差動トランジスタ
から第n段目の不整合対差動トランジスタまでの電流
(ΔI2、……、ΔIn+1)は次の数式11、同12と求ま
る。
That is, Expression 10 indicates that the current ΔI 1 has a square-wave dual-wave rectification characteristic with respect to the input voltage V IN . Similarly, the current (ΔI 2 ,..., ΔI n + 1 ) from the second-stage mismatched differential transistor to the n-th mismatched differential transistor is expressed by the following equations (11) and (12). I get it.

【0018】[0018]

【数11】 [Equation 11]

【0019】[0019]

【数12】 (Equation 12)

【0020】ここで、数式10〜同12で示される電流
(ΔI1、ΔI2、……、ΔIn+1)の値と定電流源(I11
22、……、In(n+1))の関係は、次の数式13〜同1
5を満たすことは明らかである。
Here, the values of the currents (ΔI 1 , ΔI 2 ,..., ΔI n + 1 ) and the constant current sources (I 11 ,
I 22 ,..., I n (n + 1) )
It is clear that 5 is satisfied.

【0021】[0021]

【数13】 (Equation 13)

【0022】[0022]

【数14】 [Equation 14]

【0023】[0023]

【数15】 (Equation 15)

【0024】ここで、VIN、V1 、……、VOUTの値が
いかに大きくても、電流(ΔI1 、ΔI2、……、ΔI
n+1)は数式13〜同15で示される値の範囲内に入る。
また、V1、……、VOUT は差動増幅器の出力であるか
ら、入力信号VINが次第に大きくなると、VOUT からV
1までの出力が順次飽和して行く。従って、加算器を構
成するトランジスタ(T10、……、T60)の出力電流I
OUT は次の数式16であるが、この出力電流IOUT は、
差動増幅器の最大出力電圧をカレントソース(I01、I
02、……、I0n)及び抵抗(R01、R02、……、R0n
を適宜設定することで一定符号の値にできる。即ち、出
力電流IOUT の特性を、入力電圧VINに対して近似的に
対数特性とすることができる。
Here, no matter how large the values of V IN , V 1 ,..., V OUT are, the currents (ΔI 1 , ΔI 2 ,.
n + 1 ) falls within the range of the values shown in Expressions 13 to 15.
Since V 1 ,..., V OUT are the outputs of the differential amplifier, when the input signal V IN gradually increases, V OUT changes to V OUT.
The output up to 1 saturates sequentially. Therefore, the output current I of the transistors (T 10 ,..., T 60 ) forming the adder is calculated.
OUT While it is Equation 16, the output current I OUT is
The maximum output voltage of the differential amplifier is used as a current source (I 01 , I
02 ,..., I 0n ) and resistors (R 01 , R 02 ,..., R 0n )
Can be set to a constant sign value by setting. That is, the characteristic of the output current I OUT can be made approximately logarithmic with respect to the input voltage V IN .

【0025】[0025]

【数16】 (Equation 16)

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の擬似対
数IF増幅器は、2つの不整合差動対トランジスタで1
つの両波整流器を構成しているので、カレントソースが
整流器の数の2倍必要となり、消費電流が増大する。ま
た、回路自体も1つの整流器に対して2つの不整合差動
対トランジスタを必要とし回路規模が増大するという問
題がある。
The above-described conventional pseudo-logarithmic IF amplifier has one mismatched differential pair transistor and one transistor.
Since two double-wave rectifiers are configured, the current source needs to be twice as many as the number of rectifiers, and current consumption increases. In addition, the circuit itself requires two mismatched differential pair transistors for one rectifier, and there is a problem that the circuit scale increases.

【0027】本発明の目的は、消費電流の低減と回路規
模縮小化を可能にする擬似対数IF増幅器を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a pseudo logarithmic IF amplifier capable of reducing current consumption and circuit scale.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の疑似対数IF増幅器は次の如き構成を有す
る。即ち、第1発明の疑似対数IF増幅器は、多段に従
属接続される差動増幅器と前記差動増幅器の入力信号
または出力信号の対応するものをそれぞれ受ける半波整
流器であって、それぞれ、n組(n≧1)の不整合差動
対トランジスタ(ゲート幅とゲート長の比が異なる対ト
ランジスタのn組)を備え、このn組の不整合差動対ト
ランジスタがその差動出力電流の直流成分を出力するよ
うに構成される半波整流器と前記半波整流器それぞれ
の出力直流成分を全て加算する加算器とを備え、前記n
がn≧2である場合のn組の不整合差動対トランジスタ
は、異なる定電流源で駆動される並列接続した2組の不
整合差動対トランジスタのそれぞれのゲート幅とゲート
長の比が小さい方のトランジスタ同士及びその比が大き
い方のトランジスタ同士の相互間においてドレイン同士
及びゲート同士を共通接続して、前記nがn≧2である
場合における不整合差動対トランジスタのゲート幅とゲ
ート長の比と定電流源の値を異ならせて整流特性の異な
る整流器を形成して対数特性の直線性を改善する構成を
有することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a pseudo-log IF amplifier according to the present invention has the following configuration. That is, the pseudo-logarithmic IF amplifier of the first invention is a differential amplifier cascade-connected in multiple stages, and a half-wave rectifier receiving a corresponding one of the input signal or the output signal of the differential amplifier, respectively. A set (n ≧ 1) of mismatched differential pair transistors (n sets of paired transistors having different ratios of gate width to gate length), and the n sets of mismatched differential pair transistors are connected to the DC of the differential output current. comprising a half-wave rectifier and to output component, and an adder for adding all the half-wave rectifier respective output DC component, the n
Sets of mismatched differential pair transistors where n ≧ 2
Are two sets of parallel-connected
Gate width and gate of each matched differential pair transistor
Transistors with smaller length ratios and larger ratios
Drains between the two transistors
And the gates are connected in common, and n is n ≧ 2
Width and gain of mismatched differential pair transistors in
The rectification characteristics by changing the ratio of the
To improve the linearity of the logarithmic characteristic by forming a rectifier
It is characterized by having .

【0029】また、第2発明の疑似対数IF増幅器は、
多段に従属接続される差動増幅器と前記差動増幅器の
入力信号または出力信号の対応するものをそれぞれ受け
る半波整流器であって、それぞれ、n組(n≧1)の不
整合差動対トランジスタ(ゲート幅とゲート長の比が異
なる対トランジスタのn組)を備え、このn組の不整合
差動対トランジスタがその差動出力電流をそのまま出力
するように構成される半波整流器と前記半波整流器そ
れぞれの出力を受けて全てを加算しその加算結果の直流
成分を出力する、または、前記半波整流器それぞれの出
力を受けてその直流成分を形成しそれを加算する加算器
とを備え、前記nがn≧2である場合のn組の不整合差
動対トランジスタは、異なる定電流源で駆動される並列
接続した2組の不整合差動対トランジスタのそれぞれの
ゲート幅とゲート長の比が小さい方のトランジスタ同士
及びその比が大きい方のトランジスタ同士の相互間にお
いてドレイン同士及びゲート同士を共通接続して、前記
nがn≧2である場合における不整合差動対トランジス
タのゲート幅とゲート長の比と定電流源の値を異ならせ
て整流特性の異なる整流器を形成して対数特性の直線性
を改善する構成を有することを特徴とするものである。
Further, a pseudo-logarithmic IF amplifier according to a second aspect of the present invention comprises:
A differential amplifier cascaded in multiple stages, and a half-wave rectifier receiving a corresponding one of input signals or output signals of the differential amplifier, each comprising n sets (n ≧ 1) of mismatched differential pairs A half-wave rectifier comprising transistors (n sets of paired transistors having different ratios of gate width to gate length), wherein the n sets of mismatched differential pair transistors output the differential output current as it is ; An adder that receives all the outputs of the half-wave rectifiers, adds all of them, and outputs a DC component as a result of the addition, or receives the output of each of the half-wave rectifiers, forms the DC component thereof, and adds them.
And n sets of mismatch differences when n is n ≧ 2
Active transistors are driven in parallel by different constant current sources
Each of the two connected mismatched differential pair transistors
Transistors with smaller ratio of gate width to gate length
And between the transistors with the larger ratio.
And the drains and the gates are connected in common,
Mismatched differential pair transistors when n is n ≧ 2
The gate width and gate length ratio and the value of the constant current source
Of rectifiers with different rectification characteristics
Is characterized by having a configuration for improving

【0030】更に、第3発明の疑似対数IF増幅器は、
多段に従属接続される差動増幅器と、前記差動増幅器の
入力信号または出力信号の対応するものをそれぞれ受け
る半波整流器であって、それぞれ、n組(n≧1)のM
OS不整合差動対トランジスタ(ゲート幅とゲート長の
比が異なる対トランジスタのn組)を備え、このn組の
MOS不整合差動対トランジスタがその差動出力電流の
直流成分を出力するように構成される半波整流器と、前
記半波整流器の出力直流成分を全て加算する加算器とを
備え、前記半波整流器は、前記MOS不整合差動対トラ
ンジスタの出力成分のうちで入力電圧にほぼ比例する交
流成分を除去するとともに、前記入力電圧の2乗に比例
する2乗特性成分から前記入力電圧の2倍の周波数を持
つ交流成分を除去することにより前記差動出力電流の直
流成分を出力することを特徴とするものである。
Further, a pseudo logarithmic IF amplifier according to a third aspect of the present invention includes:
A differential amplifier cascaded in multiple stages and a half-wave rectifier receiving a corresponding one of the input signal or the output signal of the differential amplifier, wherein each of the n sets (n ≧ 1) of M
An OS mismatched differential pair transistor (n sets of paired transistors having different gate width to gate length ratios) is provided so that the n sets of MOS mismatched differential pair transistors output the DC component of the differential output current. And a summer for adding all the output DC components of the half-wave rectifier. The half-wave rectifier includes a MOS mismatched differential pair transformer.
Of the output component of the transistor is almost proportional to the input voltage.
Removes flow components and is proportional to the square of the input voltage
Has a frequency that is twice the input voltage from the square characteristic component
By removing two AC components, the differential output current
It is characterized by outputting a flow component .

【0031】[0031]

【作用】次に、前記の如く構成される本発明の擬似対数
IF増幅器の作用を説明する。本発明では、整流器とし
てn組(n≧1)の不整合差動対トランジスタで構成さ
れる半波整流器を設け、差動出力電流の直流成分を加算
する(第1発明、第2発明)、又は、差動出力電流を加
算しそれから直流成分を取り出す(第2発明)ようにし
てある。従って、消費電流の低減と回路規模縮小化が可
能になる。なお、nがn≧2である場合(第3発明)に
は、対数特性の直線性が改善される。
Next, the operation of the pseudo-logarithmic IF amplifier of the present invention configured as described above will be described. According to the present invention, a half-wave rectifier including n sets (n ≧ 1) of mismatched differential pair transistors is provided as a rectifier, and a DC component of a differential output current is added (first invention, second invention). Alternatively, the differential output current is added, and the DC component is extracted therefrom (second invention). Therefore, it is possible to reduce current consumption and circuit size. When n satisfies n ≧ 2 (third invention), the linearity of the logarithmic characteristic is improved.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例に係る擬似対数IF増
幅器を示す。図1において、この第1実施例に係る擬似
対数IF増幅器は、多段に従属接続される差動増幅器A
i(i=1、2、……、n)と、この差動増幅器Ai の入
力信号または出力信号の対応するものをそれぞれ受ける
半波整流器と、この半波整流器それぞれの出力を全て加
算する加算器とで構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a pseudo-logarithmic IF amplifier according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a pseudo-logarithmic IF amplifier according to the first embodiment includes a differential amplifier A cascaded in multiple stages.
i (i = 1, 2,..., n), a half-wave rectifier receiving a corresponding input signal or output signal of the differential amplifier A i , and all outputs of the respective half-wave rectifiers are added. And an adder.

【0033】各半波整流器は、ゲート幅とゲート長の比
が異なる1組の不整合差動対トランジスタ(M(n+1)1
(n+1)2)と、差電流を形成するカレントミラー回路
(M(n+1)3、M(n+1)4)と、差電流中の交流成分を消去
するコンデンサC0(n+1)と、定電流源I0(n+1)とを備
え、差動出力電流の直流成分を出力するように構成され
る。なお、不整合差動対トランジスタ(M(n+1)1、M
(n+1)2)相互間では、トランジスタM(n+1)1のゲート幅
とゲート長の比は、トランジスタM(n+1)2のゲート幅と
ゲート長の比よりも小さい。また、加算器はカレントミ
ラー回路(M10、M20)を備え、各半波整流器の出力
(差動出力電流の直流成分)の全てを加算する。
Each half-wave rectifier has a pair of mismatched differential pair transistors (M (n + 1) 1 ,
M (n + 1) 2 ), current mirror circuits (M (n + 1) 3 , M (n + 1) 4 ) for forming a difference current, and a capacitor C 0 ( for eliminating an AC component in the difference current). n + 1) and a constant current source I 0 (n + 1), and configured to output a DC component of the differential output current. The mismatched differential pair transistors (M (n + 1) 1 , M
(n + 1) 2) The mutual ratio of the transistors M (n + 1) 1 of the gate width to the gate length, the transistor M (n + 1) smaller than the ratio of the second gate width and a gate length. The adder includes a current mirror circuit (M 10 , M 20 ) and adds all the outputs (DC components of the differential output current) of each half-wave rectifier.

【0034】さて、以上の構成において、各半波整流器
の不整合差動対トランジスタでは相互間のゲート幅Wと
ゲート長Lの比(W/L)は、それぞれ同一である必要
はないが説明の便宜上それぞれ同一であるとする。即
ち、α1 は、トランジスタM11のゲート幅とゲート長の
比(W11/L11)を用いて次の数式17で示される。
In the above configuration, the ratio (W / L) of the gate width W and the gate length L between the mismatched differential pair transistors of each half-wave rectifier does not need to be the same. For the sake of convenience. That, alpha 1, using the gate width to gate length ratio of the transistors M 11 (W 11 / L 11 ) represented by the following formula 17.

【0035】[0035]

【数17】 [Equation 17]

【0036】また、1つの不整合差動対トランジスタ相
互間の比k1 は、第1段目の不整合差動対トランジスタ
(M11、M12)それぞれの比(W11/L11)、同(W12
/L12)を用いて次の数式18と置く。
The ratio k 1 between one mismatched differential pair transistor is determined by the ratio (W 11 / L 11 ) of each of the first-stage mismatched differential pair transistors (M 11 , M 12 ), Same (W 12
/ L 12 ) and the following equation (18).

【0037】[0037]

【数18】 (Equation 18)

【0038】すると、トランジスタM11、同M12のドレ
イン電流Id11、同Id12 は、次の数式19、同20で表
せる。
Then, the drain currents I d11 and I d12 of the transistors M 11 and M 12 can be expressed by the following equations (19) and (20).

【0039】[0039]

【数19】 [Equation 19]

【0040】[0040]

【数20】 (Equation 20)

【0041】また、定電流源I01、入力電圧VINは、次
の数式21、同22で示される。
The constant current source I 01 and the input voltage V IN are represented by the following equations (21) and (22).

【0042】[0042]

【数21】 (Equation 21)

【0043】[0043]

【数22】 (Equation 22)

【0044】以上の各式から、ΔI1 =Id11 −Id12
は、次の数式23と求まる。
From the above equations, ΔI 1 = I d11 −I d12
Is obtained by the following Expression 23.

【0045】[0045]

【数23】 (Equation 23)

【0046】そこで、ΔI1 を次の数式24のように置
くと、直流成分ΔI1DC は数式25、2乗特性成分ΔI
1SQ は数式26、交流成分ΔI1DIFF は数式27でそれ
ぞれ表せる。
[0046] Therefore, placing the [Delta] I 1 by Equation 24, the DC component [Delta] I 1 DC The formula 25,2 square characteristic component [Delta] I
1SQ can be expressed by Expression 26, and the AC component ΔI 1DIFF can be expressed by Expression 27.

【0047】[0047]

【数24】 (Equation 24)

【0048】[0048]

【数25】 (Equation 25)

【0049】[0049]

【数26】 (Equation 26)

【0050】[0050]

【数27】 [Equation 27]

【0051】即ち、ΔI1DIFF は、入力電圧VINにほぼ
比例する通常の所謂整合差動対の直流特性と考えて良い
から、コンデンサC01で消去される交流成分となってい
る。従って、ΔI1 の直流成分(ΔI1 のバー)は、数
式28のように、ΔI1DC と2乗特性成分ΔI1SQ の直
流成分(ΔI1SQ のバー)との和となるが、入力電圧V
INを正弦波と考え、数式29と置くと、数式30のよう
になる。
That is, ΔI 1DIFF can be considered to be a DC characteristic of a normal so-called matched differential pair which is substantially proportional to the input voltage V IN , and is thus an AC component eliminated by the capacitor C 01 . Accordingly, the DC component of [Delta] I 1 (bar [Delta] I 1), as in equation 28, becomes the sum of the [Delta] I 1 DC and square characteristic component [Delta] I 1SQ DC component (bar [Delta] I 1SQ), the input voltage V
When IN is considered to be a sine wave and expressed by Expression 29, Expression 30 is obtained.

【0052】[0052]

【数28】 [Equation 28]

【0053】[0053]

【数29】 (Equation 29)

【0054】[0054]

【数30】 [Equation 30]

【0055】同様に、2段目の不整合差動対トランジス
タ(M21、M22)の出力電流ΔI2の直流成分は数式3
1、終段の不整合差動対トランジスタ(M(n+1)1、M
(n+1)2)の出力電流ΔI(n+1) の直流成分は数式32の
ようにそれぞれ求まる。
Similarly, the DC component of the output current ΔI 2 of the second-stage mismatched differential pair transistor (M 21 , M 22 ) is given by the following equation (3).
1. Final stage mismatched differential pair transistors (M (n + 1) 1 , M
The DC component of the output current ΔI (n + 1) of (n + 1) 2 ) is obtained as shown in Expression 32.

【0056】[0056]

【数31】 (Equation 31)

【0057】[0057]

【数32】 (Equation 32)

【0058】斯くして、各半波整流器の出力(差動出力
電流の直流成分)はカレントミラー回路(M10、M20
からなる加算器で加算され、IRSSIとなる(数式3
3)。
Thus, the output (DC component of the differential output current) of each half-wave rectifier is a current mirror circuit (M 10 , M 20 ).
Is added by an adder consisting of
3).

【0059】[0059]

【数33】 [Equation 33]

【0060】従って、加算器の出力電圧VRSSIは、次の
数式34と求まる。
Accordingly, the output voltage V RSSI of the adder is obtained by the following equation (34).

【0061】[0061]

【数34】 (Equation 34)

【0062】即ち、図1の回路においても、入力電圧V
INが次第に大きくなると、VOUT からV1 までの出力が
順次飽和して行くのであり、その様子を入力電圧VIN
dB表示して図2に示してある。
That is, in the circuit of FIG.
When IN gradually increases, the output from V OUT to V 1 sequentially saturates. This is shown in FIG. 2 in which the input voltage V IN is expressed in dB.

【0063】なお、以上の説明から明らかなように、コ
ンデンサは、加算器側に設けても良い。従って、半波整
流器と加算器は、例えば次のようにも構成できる。即
ち、図3に示すように、半波整流器は、不整合差動対ト
ランジスタ(M(n+1)1、M(n+1)2)と、定電流源I
0(n+1)とで構成して差動出力電流をそのまま出力する。
そして、加算器に差電流を形成するカレントミラー回路
(M30、M40)と差電流中の交流成分を消去するコンデ
ンサC0 とを設け、加算器において直流成分を形成しそ
れを加算するようにする。あるいは、図4に示すよう
に、半波整流器は、図3と同様とし、加算器ではコンデ
ンサC0 を出力側に設け、全差電流の加算後にそれから
直流成分を取り出すようにする。これらは回路規模の縮
小化等に大きな効果がある。
As is clear from the above description, the capacitor may be provided on the adder side. Therefore, the half-wave rectifier and the adder can be configured as follows, for example. That is, as shown in FIG. 3, the half-wave rectifier includes mismatched differential pair transistors (M (n + 1) 1 , M (n + 1) 2 ) and a constant current source I
0 (n + 1) and outputs the differential output current as it is.
Then, a current mirror circuit (M 30 , M 40 ) for forming a difference current and a capacitor C 0 for eliminating an AC component in the difference current are provided in the adder, and a DC component is formed in the adder and added. To Alternatively, as shown in FIG. 4, a half-wave rectifier, the same as in FIG. 3, the adder provided a capacitor C 0 on the output side, so that it is removed from the DC component after the addition of the total differential current. These have a great effect on reducing the circuit scale and the like.

【0064】次に、各半波整流器は、n≧2であるn組
の不整合差動対トランジスタで構成できるが、その一例
(n=2)を図5に示してある。これは、図1におい
て、不整合差動対トランジスタ(M11、M12)に同(M
15、M16)を並列接続したものである。即ち、不整合差
動対トランジスタ(M11、M12)、同(M15、M16
は、それぞれ異なる定電流源I01、同I01′で駆動され
るが、ゲート幅とゲート長の比が小さい方のトランジス
タ(M11、M15)同士及びその比が大きい方のトランジ
スタ(M12、M16)同士の相互間において、ドレイン同
士及びゲート同士が共通接続されている。
Next, each half-wave rectifier can be composed of n sets of mismatched differential pair transistors where n ≧ 2, an example of which is shown in FIG. 5 (n = 2). This is the same as (M 11 , M 12 ) in FIG.
15 , M 16 ) in parallel. That is, mismatched differential pair transistors (M 11 , M 12 ) and (M 15 , M 16 )
Are driven by different constant current sources I 01 and I 01 ′, respectively, and the transistors (M 11 and M 15 ) having a smaller ratio of gate width to gate length and the transistors (M 11 ) having a larger ratio are used. 12 , M 16 ), the drains and the gates are commonly connected.

【0065】追加の不整合差動対トランジスタ(M15
16)についても、数式23と同様に、その出力電流Δ
12は次の数式35と求まり、その直流成分は数式36
のようになる。
An additional mismatched differential pair transistor (M 15 ,
M 16 ), the output current Δ
I 12 is Motomari the following formula 35, the DC component formula 36
become that way.

【0066】[0066]

【数35】 (Equation 35)

【0067】[0067]

【数36】 [Equation 36]

【0068】ここで、数式30と同32において、α2
=α1とする。そして、縦続接続される差動増幅器Ai
は全て同一の利得である必要はないが、説明の便宜上同
一の利得gV であるとし、次の数式37が成り立つとす
る。
Here, in Equations 30 and 32, α 2
= And α 1. The cascaded differential amplifiers A i
It need not be all the same gain, for convenience and the same gain g V of explanation, the following equation 37 is established.

【0069】[0069]

【数37】 (37)

【0070】すると、数式30は、次の数式38で表さ
れる。
Then, Equation 30 is represented by the following Equation 38.

【0071】[0071]

【数38】 (38)

【0072】即ち、GV を次の数式39のように定め、
入力電圧VINをdB表示すれば、数式38から、出力電
流ΔI1 の直流成分は出力電流ΔI12の直流成分に対し
て(1/2)GV だけ入力レベルが低い方へシフトして
動作することが分かる。
That is, G V is defined as in the following Expression 39,
If the input voltage V IN is expressed in dB, the DC component of the output current ΔI 1 is shifted from the DC component of the output current ΔI 12 by (1 /) G V toward the lower input level according to Expression 38. You can see that

【0073】[0073]

【数39】 [Equation 39]

【0074】このことは、第2段目以降の各2組の不整
合差動対トランジスタについても同様であって、各2組
の不整合差動対トランジスタが受け持つ動作ダイナミッ
クレンジは、(1/2)GV ずつとなり、その結果、
整合差動対トランジスタのゲート幅とゲート長の比と定
電流源の値を異ならせて整流特性の異なる整流器を、n
≧2の場合にも基本的にほぼ同一回路構成で形成し、こ
れにより消費電流低減と回路規模縮小とを確保して対数
特性の直線性が改善されるのである。
The same applies to the two sets of mismatched differential pair transistors in the second and subsequent stages, and the operating dynamic range covered by each two sets of mismatched differential pair transistors is (1/1). 2) next to each G V, as a result, not
Matching differential pair transistor gate width to gate length ratio and constant
Rectifiers with different rectification characteristics by changing the value of the current source
In the case of ≧ 2, it is basically formed with almost the same circuit configuration.
As a result, the current consumption is reduced and the circuit scale is reduced, and the linearity of the logarithmic characteristic is improved.

【0075】一方、差動増幅器Ai の利得gV につい
て、次の数式40が成り立つとする。
On the other hand, it is assumed that the following equation 40 holds for the gain g V of the differential amplifier A i .

【0076】[0076]

【数40】 (Equation 40)

【0077】すると、数式36は、次の数式41で表さ
れる。
Then, Expression 36 is expressed by Expression 41 below.

【0078】[0078]

【数41】 [Equation 41]

【0079】即ち、今度は、入力電圧VINをdB表示す
れば、出力電流ΔI1 の直流成分は出力電流ΔI12の直
流成分に対して(1/2)GV だけ入力レベルが高い方
へシフトして動作することになる。このことは、第2段
目以降の各2組の不整合差動対トランジスタについても
同様であって、各2組の不整合差動対トランジスタが受
け持つ動作ダイナミックレンジは、(1/2)GV ずつ
となり、その結果、対数特性の直線性が改善されるので
ある。
[0079] That is, in turn, be in dB the input voltage V IN, the DC component of the output current [Delta] I 1 is (1/2) with respect to the DC component of the output current [Delta] I 12 G V only towards the input level is high The operation will be shifted. The same is true for the two sets of mismatched differential pair transistors in the second and subsequent stages, and the operating dynamic range covered by each two sets of mismatched differential pair transistors is (1/2) G next by V, with the result that the linearity of the logarithmic characteristic can be improved.

【0080】更に、各段当たりの不整合差動対トランジ
スタの組数をn=mとし、次の数式42又は同43が成
り立つ時は、各段の不整合差動対トランジスタが受け持
つ動作ダイナミックレンジは(1/m)GV ずつとな
り、対数特性の直線性が更に改善されるのである。
Further, when the number of mismatched differential pair transistors per stage is n = m, and the following equation (42) or (43) is satisfied, the operating dynamic range covered by the mismatched differential pair transistors at each stage is as follows: it is (1 / m) next to each G V, is the linearity of the logarithmic characteristic can be further improved.

【0081】[0081]

【数42】 (Equation 42)

【0082】[0082]

【数43】 [Equation 43]

【0083】[0083]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の疑似対数
IF増幅器によれば、整流器としてn組(n≧1)の不
整合差動対トランジスタで構成される半波整流器を設
け、差動出力電流の直流成分を加算する、または、差動
出力電流を加算しそれから直流成分を取出すとともに、
nがn≧2である(第1発明、第2発明)場合には、対
数特性の直線性が改善される効果があり、MOS不整合
差動対トランジスタ構成にて半波整流器を構成する(第
3発明)場合には、消費電流の低減と回路規模の縮小化
が可能になる
As described above, according to the pseudo-logarithmic IF amplifier of the present invention, a half-wave rectifier comprising n sets (n ≧ 1) of mismatched differential pair transistors is provided as a rectifier. Adding the DC component of the output current , or adding the differential output current and extracting the DC component from it ,
When n is n ≧ 2 ( first invention and second invention ), the linearity of the logarithmic characteristic is improved , and the MOS mismatch
A half-wave rectifier is configured by a differential pair transistor configuration (No.
3) In the case, the current consumption is reduced and the circuit scale is reduced.
Becomes possible .

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

【図1】本発明の第1実施例に係る擬似対数IF増幅器
(n=1)の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a pseudo-logarithmic IF amplifier (n = 1) according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の擬似対数IF増幅器の特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram of the pseudo-logarithmic IF amplifier of the present invention.

【図3】本発明の第2実施例に係る擬似対数IF増幅器
(n=1)の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of a pseudo-logarithmic IF amplifier (n = 1) according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施例に係る擬似対数IF増幅器
(n=1)の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a pseudo logarithmic IF amplifier (n = 1) according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施例に係る擬似対数IF増幅器
で用いる半波整流器(n=2)の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a half-wave rectifier (n = 2) used in a pseudo-logarithmic IF amplifier according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来の擬似対数IF増幅器の回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional pseudo-logarithmic IF amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 〜An 差動増幅器 M(n+1)1 不整合差動対トランジスタ M(n+1)2 不整合差動対トランジスタ M15 不整合差動対トランジスタ M16 不整合差動対トランジスタ M(n+1)3 トランジスタ M(n+1)4 トランジスタ M10〜M40 トランジスタ I0(n+1) 定電流源A 1 to A n differential amplifiers M (n + 1) 1 mismatch differential pair transistors M (n + 1) 2 mismatches differential pair transistors M 15 mismatched differential pair transistors M 16 mismatched differential pair transistors M (n + 1) 3 transistor M (n + 1) 4 transistor M 10 ~M 40 transistor I 0 (n + 1) constant-current source

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 多段に従属接続される差動増幅器と、 前記差動増幅器の入力信号または出力信号の対応するも
のをそれぞれ受ける半波整流器であって、それぞれ、n
組(n≧1)の不整合差動対トランジスタ(ゲート幅と
ゲート長の比が異なる対トランジスタのn組)を備え、
このn組の不整合差動対トランジスタがその差動出力電
流の直流成分を出力するように構成される半波整流器
と、 前記半波整流器それぞれの出力直流成分を全て加算する
加算器とを備え、 前記nがn≧2である場合のn組の不整合差動対トラン
ジスタは、異なる定電流源で駆動される並列接続した2
組の不整合差動対トランジスタのそれぞれのゲート幅と
ゲート長の比が小さい方のトランジスタ同士及びその比
が大きい方のトランジスタ同士の相互間においてドレイ
ン同士及びゲート同士を共通接続して、前記nがn≧2
である場合における不整合差動対トランジスタのゲート
幅とゲート長の比と定電流源の値を異ならせて整流特性
の異なる整流器を形成して対数特性の直線性を改善する
構成を有することを特徴とする疑似対数IF増幅器。
1. A differential amplifier cascaded in multiple stages and a half-wave rectifier receiving a corresponding one of an input signal or an output signal of the differential amplifier, respectively
A set (n ≧ 1) of mismatched differential pair transistors (n pairs of transistors having different ratios of gate width to gate length);
A half-wave rectifier configured such that the n sets of mismatched differential pair transistors output a DC component of the differential output current; and an adder that adds all output DC components of the half-wave rectifier. N sets of mismatched differential pair transistors when n is greater than or equal to 2, are connected in parallel by two different constant current sources.
The drains and the gates are commonly connected between the transistors having the smaller ratio of the gate width and the gate length of the pair of mismatched differential pair transistors and between the transistors having the larger ratio, and the n Is n ≧ 2
In order to improve the linearity of the logarithmic characteristic by forming a rectifier having a different rectification characteristic by changing the ratio of the gate width and the gate length of the mismatched differential pair transistor and the value of the constant current source in the case of Pseudo-log IF amplifier.
【請求項2】 多段に従属接続される差動増幅器と、 前記差動増幅器の入力信号または出力信号の対応するも
のをそれぞれ受ける半波整流器であって、それぞれ、n
組(n≧1)の不整合差動対トランジスタ(ゲート幅と
ゲート長の比が異なる対トランジスタのn組)を備え、
このn組の不整合差動対トランジスタがその差動出力電
流をそのまま出力するように構成される半波整流器と、 前記半波整流器それぞれの出力を受けて全てを加算しそ
の加算結果の直流成分を出力する、または、前記半波整
流器それぞれの出力を受けてその直流成分を形成しそれ
を加算する加算器とを備え、 前記nがn≧2である場合のn組の不整合差動対トラン
ジスタは、異なる定電流源で駆動される並列接続した2
組の不整合差動対トランジスタのそれぞれのゲート幅と
ゲート長の比が小さい方のトランジスタ同士及びその比
が大きい方のトランジスタ同士の相互間においてドレイ
ン同士及びゲート同士を共通接続して、前記nがn≧2
である場合における不整合差動対トランジスタのゲート
幅とゲート長の比と定電流源の値を異ならせて整流特性
の異なる整流器を形成して対数特性の直線性を改善する
構成を有することを特徴とする疑似対数IF増幅器。
2. A differential amplifier cascaded in multiple stages, and a half-wave rectifier respectively receiving a corresponding one of an input signal or an output signal of the differential amplifier, wherein
A set (n ≧ 1) of mismatched differential pair transistors (n pairs of transistors having different ratios of gate width to gate length);
A half-wave rectifier configured such that the n sets of mismatched differential pair transistors output the differential output currents as they are; a DC component of the addition result obtained by receiving the outputs of the respective half-wave rectifiers and adding all the outputs; Or an adder that receives the output of each of the half-wave rectifiers, forms a DC component thereof, and adds the DC components. When n is n ≧ 2, n sets of mismatched differential pairs are provided. The transistors are connected in parallel by two driven by different constant current sources.
The drains and the gates are commonly connected between the transistors having the smaller ratio of the gate width and the gate length of the mismatched differential pair transistors of the set and between the transistors having the larger ratio, and the n Is n ≧ 2
In order to improve the linearity of the logarithmic characteristic by forming rectifiers having different rectification characteristics by changing the ratio of the gate width and gate length of the mismatched differential pair transistor and the value of the constant current source in the case of Pseudo-log IF amplifier.
【請求項3】 多段に従属接続される差動増幅器と、 前記差動増幅器の入力信号または出力信号の対応するも
のをそれぞれ受ける半波整流器であって、それぞれ、n
組(n≧1)のMOS不整合差動対トランジスタ(ゲー
ト幅とゲート長の比が異なる対トランジスタのn組)を
備え、このn組のMOS不整合差動対トランジスタがそ
の差動出力電流の直流成分を出力するように構成される
半波整流器と、 前記半波整流器の出力直流成分を全て加算する加算器と
を備え 前記半波整流器は、前記MOS不整合差動対トランジス
タの出力成分のうちで入力電圧にほぼ比例する交流成分
を除去するとともに、前記入力電圧の2乗に比例する2
乗特性成分から前記入力電圧の2倍の周波数を持つ交流
成分を除去することにより前記差動出力電流の直流成分
を出力する ことを特徴とする疑似対数IF増幅器。
3. A differential amplifier cascaded in multiple stages and a corresponding one of an input signal or an output signal of the differential amplifier.
Rectifiers each receiving
A set (n ≧ 1) of MOS mismatched differential pair transistors (gates)
N pairs of transistors with different ratios of gate width and gate length)
The n sets of MOS mismatched differential pair transistors are
Is configured to output the DC component of the differential output current of
A half-wave rectifier; and an adder for adding all output DC components of the half-wave rectifier.
Equipped, The half-wave rectifier is connected to the MOS mismatched differential pair transistor.
AC component that is almost proportional to the input voltage
, And 2 proportional to the square of the input voltage.
AC having twice the frequency of the input voltage from the squared characteristic component
DC component of the differential output current by removing the component
Output A pseudo-log IF amplifier.
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