JP3371350B2 - Negative feedback variable gain amplifier circuit - Google Patents

Negative feedback variable gain amplifier circuit

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JP3371350B2
JP3371350B2 JP20587895A JP20587895A JP3371350B2 JP 3371350 B2 JP3371350 B2 JP 3371350B2 JP 20587895 A JP20587895 A JP 20587895A JP 20587895 A JP20587895 A JP 20587895A JP 3371350 B2 JP3371350 B2 JP 3371350B2
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amplifier circuit
variable gain
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negative feedback
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健二郎 西川
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/34Negative-feedback-circuit arrangements with or without positive feedback
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/151A source follower being used in a feedback circuit of an amplifier stage

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、無線受信機のAG
C(Automatic Gain Control)回路等に好適な負帰還可
変利得増幅回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an AG of a wireless receiver.
The present invention relates to a negative feedback variable gain amplifier circuit suitable for a C (Automatic Gain Control) circuit and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、無線電話などの普及によって、振
幅変動の激しい受信信号を、ほぼ一定レベルの信号に変
換する、ダイナミックレンジが広く、かつ線形性の高い
可変利得増幅回路が強く要請されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the widespread use of wireless telephones and the like, there has been a strong demand for a variable gain amplifier circuit having a wide dynamic range and a high linearity, which converts a received signal having a large amplitude variation into a signal having a substantially constant level. There is.

【0003】図1は、従来の一般的な負帰還増幅回路を
示している。この負帰還増幅回路は、増幅器1と、帰還
回路3とを備え、帰還回路3は、コンデンサ3aと抵抗
3bとから構成されている。また、増幅器1と入力端子
5との間には、入力整合回路7が接続され、増幅器1と
出力端子11との間には、出力整合回路9が接続されて
いる。
FIG. 1 shows a conventional general negative feedback amplifier circuit. This negative feedback amplifier circuit includes an amplifier 1 and a feedback circuit 3, and the feedback circuit 3 is composed of a capacitor 3a and a resistor 3b. An input matching circuit 7 is connected between the amplifier 1 and the input terminal 5, and an output matching circuit 9 is connected between the amplifier 1 and the output terminal 11.

【0004】この帰還回路3は、信号を双方向に伝達す
るため、入力信号が増幅器1の入力側から出力側に伝達
されるという問題があった。特に、増幅器1の利得が1
よりも小さい場合、帰還回路3を通して出力側に伝達さ
れる信号の影響が大きくなるという問題があった。
Since the feedback circuit 3 transmits the signal bidirectionally, there is a problem that the input signal is transmitted from the input side to the output side of the amplifier 1. In particular, the gain of the amplifier 1 is 1
If it is smaller than this, there is a problem that the influence of the signal transmitted to the output side through the feedback circuit 3 becomes large.

【0005】図2および図3は、従来の可変利得増幅回
路を示している。図2の増幅回路は、増幅器としてデュ
アルゲートFET21を用い、デュアルゲート端子の一
方を制御端子23として、可変利得増幅回路を実現して
いる。なお、入力整合回路7には、それを構成するFE
Tのゲート端子に、バイアス端子27を介して、ゲート
バイアス電圧Vgが印加され、出力整合回路9には、そ
れを構成するFETのドレイン端子に、バイアス端子2
9を介して、ドレインバイアス電圧Vddが印加されて
いる。
2 and 3 show a conventional variable gain amplifier circuit. The amplifier circuit of FIG. 2 uses a dual gate FET 21 as an amplifier, and uses one of the dual gate terminals as a control terminal 23 to realize a variable gain amplifier circuit. The input matching circuit 7 has an FE
The gate bias voltage Vg is applied to the gate terminal of T via the bias terminal 27, and the output matching circuit 9 has the drain terminal of the FET constituting the output matching circuit 9 and the bias terminal 2
The drain bias voltage Vdd is applied via 9.

【0006】図3の増幅回路は、FET31および33
によってカスコード増幅器を構成し、FET33のゲー
ト端子を制御端子35として、可変利得増幅回路を実現
している。図2および図3の可変利得増幅回路は等価で
あり、いずれもFETの相互コンダクタンスを変化させ
て、その利得を制御している。
The amplifier circuit of FIG. 3 has FETs 31 and 33.
A cascode amplifier is constituted by, and the variable gain amplifier circuit is realized by using the gate terminal of the FET 33 as the control terminal 35. The variable gain amplifier circuits of FIGS. 2 and 3 are equivalent, and both of them control the gain by changing the mutual conductance of the FET.

【0007】図3において、増幅回路への入力信号のレ
ベルが低く、増幅器の利得を大きくしなければならない
場合は、制御端子35への印加電圧を正の値として、F
ET31のドレインへの電圧配分を大きくし、その相互
コンダクタンスgmを増加させる。逆に、増幅回路への
入力信号のレベルが高く、増幅器の利得を小さくしなけ
ればならない場合は、制御端子35への印加電圧を負の
値として、FET31のドレインへの電圧配分を小さく
するとともに、FET33のゲート・ソース間の逆バイ
アスを深くして、両FET31および33の相互コンダ
クタンスgmを減少させる。
In FIG. 3, when the level of the input signal to the amplifier circuit is low and the gain of the amplifier must be increased, the voltage applied to the control terminal 35 is set to a positive value and F
The voltage distribution to the drain of ET31 is increased and its mutual conductance gm is increased. Conversely, when the level of the input signal to the amplifier circuit is high and the gain of the amplifier must be reduced, the voltage applied to the control terminal 35 is set to a negative value and the voltage distribution to the drain of the FET 31 is reduced. , The reverse bias between the gate and the source of the FET 33 is deepened to reduce the mutual conductance gm of the FETs 31 and 33.

【0008】ところで、FETの線形性は、相互コンダ
クタンスが減少するにつれて、大幅に劣化する。このた
め、FETの相互コンダクタンスを変化させることによ
って、利得を変化させているこれらの増幅回路では、利
得低下時に、FET31の増幅率が急激に低下するとと
もに、FET33の線形性が著しく劣化する。この結
果、振幅の大きな入力信号に応答して利得を下げるほ
ど、許容最大入力レベルが低下してしまうという問題が
あった。すなわち、低歪み動作の範囲が狭いという不都
合があった。
By the way, the linearity of the FET deteriorates significantly as the transconductance decreases. Therefore, in these amplifier circuits in which the gain is changed by changing the transconductance of the FET, the amplification factor of the FET 31 sharply decreases and the linearity of the FET 33 significantly deteriorates when the gain decreases. As a result, there is a problem that the maximum allowable input level is lowered as the gain is lowered in response to an input signal having a large amplitude. That is, there is a disadvantage that the range of low distortion operation is narrow.

【0009】図4は、これらの可変利得増幅回路の欠点
を解決するために開発された増幅回路を示す。これは、
1991年のIEEE MTT-S International Microwave Sym
posiumにおいて発表されたものである。この増幅回路
は、増幅器としてソース接地のFET41を用い、帰還
回路としてコンデンサ43aとFET43bとの直列回
路を用いている。また、FET43bのゲート端子をバ
イパス用のコンデンサ45を介して接地するとともに、
このゲート端子を制御端子47に接続している。そし
て、制御端子47に印加する電圧を制御して、FET4
3bのドレイン・ソース間の抵抗値を変化させることに
よって、増幅回路の利得を制御している。
FIG. 4 shows an amplifier circuit developed to solve the drawbacks of these variable gain amplifier circuits. this is,
1991 IEEE MTT-S International Microwave Sym
It was announced at posium. This amplifier circuit uses a source-grounded FET 41 as an amplifier and a series circuit of a capacitor 43a and an FET 43b as a feedback circuit. Further, the gate terminal of the FET 43b is grounded via the bypass capacitor 45, and
This gate terminal is connected to the control terminal 47. Then, by controlling the voltage applied to the control terminal 47, the FET 4
The gain of the amplifier circuit is controlled by changing the resistance value between the drain and the source of 3b.

【0010】この可変利得増幅回路によれば、増幅器と
して動作するFET41のドレインバイアス電圧が一定
となるので、低歪み動作の範囲が、図3の可変利得増幅
回路に比較して増加する。また、入力信号の振幅増加に
応答して、FET43bのドレイン・ソース間抵抗を下
げ、増幅器の利得を低下させると、増幅器の入力インピ
ーダンスが下がる。このため、FET41のゲートに印
加される電圧レベルを低く抑えることができ、許容最大
入力レベルをさらに上げることができる。
According to this variable gain amplifier circuit, since the drain bias voltage of the FET 41 which operates as an amplifier is constant, the range of low distortion operation is increased as compared with the variable gain amplifier circuit of FIG. In addition, when the drain-source resistance of the FET 43b is lowered and the gain of the amplifier is lowered in response to the increase in the amplitude of the input signal, the input impedance of the amplifier is lowered. Therefore, the voltage level applied to the gate of the FET 41 can be suppressed to a low level, and the maximum allowable input level can be further increased.

【0011】この可変利得増幅回路を、さらに高い入力
信号レベルまで低歪みで動作させるためには、増幅器の
入力インピーダンスを広い範囲で変化させることが重要
である。
In order to operate this variable gain amplifier circuit with low distortion up to a higher input signal level, it is important to change the input impedance of the amplifier within a wide range.

【0012】図5は、図4の帰還FET43bの、ゲー
ト制御電圧と、ドレイン・ソース間抵抗Rdsとの関係
を示す図である。FET43bのゲート幅は、100μ
mに設定され、そのときのFET43bの最小抵抗値は
数十オームである。このため、図4の増幅回路の最小利
得も−10dB程度が限界であった。増幅回路の最小利
得をより下げるためには、帰還FET43bのドレイン
・ソース間抵抗をさらに減少させる必要がある。このた
めには、FET43bのゲート幅を大きくしなければな
らない。しかしながら、これによる寄生容量の増加は、
増幅器の性能(利得・帯域幅積)を低下させるという問
題があった。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the gate control voltage and the drain-source resistance Rds of the feedback FET 43b shown in FIG. The gate width of the FET 43b is 100μ
The minimum resistance value of the FET 43b at that time is several tens of ohms. Therefore, the minimum gain of the amplifier circuit in FIG. 4 is limited to about −10 dB. In order to further reduce the minimum gain of the amplifier circuit, it is necessary to further reduce the drain-source resistance of the feedback FET 43b. For this purpose, the gate width of the FET 43b must be increased. However, the increase in parasitic capacitance due to this is
There is a problem that the performance (gain / bandwidth product) of the amplifier is lowered.

【0013】図6は、従来の負帰還増幅回路示してい
る。これは、SU543133に開示されたものであ
る。この増幅回路は、トランジスタ51および53から
構成された2段増幅器と、帰還トランジスタ52とを備
えている。帰還トランジスタ52のベースは、抵抗54
を介して出力トランジスタ53のコレクタに接続される
とともに、コンデンサ55を介して出力トランジスタ5
3のベースに接続されている。また、帰還トランジスタ
52のエミッタは、抵抗56を介して出力トランジスタ
53のベースに接続されている。出力トランジスタ53
のコレクタにおける不安定電圧は、抵抗54を通って帰
還トランジスタ52のベースに電流を発生する。この電
流は、帰還トランジスタ52によって増幅され、抵抗5
6を介して出力トランジスタ53のベースに供給され、
コレクタの不安定を補償する。これによって、出力トラ
ンジスタ53の出力損失を低減し、最大出力信号を増加
させることができる。
FIG. 6 shows a conventional negative feedback amplifier circuit. This is disclosed in SU543133. The amplifier circuit includes a two-stage amplifier including transistors 51 and 53, and a feedback transistor 52. The base of the feedback transistor 52 is a resistor 54.
Is connected to the collector of the output transistor 53 via the
3 is connected to the base. Further, the emitter of the feedback transistor 52 is connected to the base of the output transistor 53 via the resistor 56. Output transistor 53
The unstable voltage at the collector of the current generator generates a current through the resistor 54 at the base of the feedback transistor 52. This current is amplified by the feedback transistor 52 and the resistance 5
Is supplied to the base of the output transistor 53 via 6,
Compensate for collector instability. As a result, the output loss of the output transistor 53 can be reduced and the maximum output signal can be increased.

【0014】しかしながら、図6の負帰還増幅回路で
は、出力トランジスタ53と帰還トランジスタ52とが
一体化されており、これらのトランジスタを独立に制御
することはできない。このため、増幅回路の利得を外部
から変化させることはできなかった。
However, in the negative feedback amplifier circuit of FIG. 6, the output transistor 53 and the feedback transistor 52 are integrated, and these transistors cannot be controlled independently. Therefore, the gain of the amplifier circuit cannot be changed externally.

【0015】図7は、米国特許出願第5,264,80
6号に開示された、Kobayashiによる従来の負
帰還増幅回路である。この増幅回路は、ダーリントン増
幅器62と、アクティブフィードバック回路64とを備
えている。このアクティブフィードバック回路64は、
トランジスタQF、抵抗RteおよびRbtを有し、ト
ランジスタQFのベースが、抵抗Rbtを介して、ダー
リントン増幅器62の出力端に接続されるとともに、エ
ミッタが抵抗RFを介して、ダーリントン増幅器62の
入力端に接続されている。この増幅回路において、アク
ティブフィードバック回路64のインダクタンス値は、
抵抗RbtおよびRteの抵抗値を変えることによっ
て、変化させることができる。これによって、この増幅
回路の帯域幅を可変にすることができる。しかしなが
ら、アクティブフィードバック回路64のトランジスタ
QFは、増幅器62から独立して動作することはできな
い。したがって、外部から増幅回路の利得を制御するこ
とはできなかった。
FIG. 7 illustrates US Patent Application No. 5,264,80.
It is a conventional negative feedback amplifier circuit by Kobayashi disclosed in No. 6. This amplifier circuit includes a Darlington amplifier 62 and an active feedback circuit 64. This active feedback circuit 64 is
It has a transistor QF and resistors Rte and Rbt, the base of the transistor QF is connected to the output end of the Darlington amplifier 62 via the resistor Rbt, and the emitter is connected to the input end of the Darlington amplifier 62 via the resistor RF. It is connected. In this amplifier circuit, the inductance value of the active feedback circuit 64 is
It can be changed by changing the resistance values of the resistors Rbt and Rte. Thereby, the bandwidth of this amplifier circuit can be made variable. However, the transistor QF of the active feedback circuit 64 cannot operate independently of the amplifier 62. Therefore, the gain of the amplifier circuit cannot be controlled from the outside.

【0016】図8は、Electronics Letters 14th, Sept
ember, 1989, Vol 25, No. 19, pp.1317-1318に発表さ
れた従来の負帰還可変利得増幅回路である。この増幅回
路は、差動増幅器である。図において、主増幅部は、ト
ランジスタQ1およびQ2からなり、トランジスタQ3
が負帰還回路を構成している。すなわち、帰還トランジ
スタQ3のベースが出力トランジスタQ2の出力端子に
接続されるとともに、帰還トランジスタQ3のエミッタ
が、抵抗RL1を介して、出力トランジスタQ2の入力
端子に接続されている。このようにトランジスタQ3を
帰還回路に使用することにより、この可変利得増幅回路
の帯域幅を広げることができる。また、この可変利得増
幅回路は、トランジスタQ1の相互コンダクタンスを変
えることによって、利得を変化させている。
FIG. 8 shows Electronics Letters 14th, Sept.
It is the conventional negative feedback variable gain amplifier circuit announced in ember, 1989, Vol 25, No. 19, pp.1317-1318. This amplifier circuit is a differential amplifier. In the figure, the main amplification section is composed of transistors Q1 and Q2, and transistor Q3
Constitutes a negative feedback circuit. That is, the base of the feedback transistor Q3 is connected to the output terminal of the output transistor Q2, and the emitter of the feedback transistor Q3 is connected to the input terminal of the output transistor Q2 via the resistor RL1. By using the transistor Q3 in the feedback circuit in this way, the bandwidth of the variable gain amplifier circuit can be widened. Further, this variable gain amplifier circuit changes the gain by changing the mutual conductance of the transistor Q1.

【0017】しかしながら、この負帰還可変利得増幅回
路では、帰還トランジスタQ3は、主増幅部から独立し
て動作することができず、帰還量を制御して利得を制御
することは不可能であった。さらに、この可変利得増幅
回路は、主増幅部のトランジスタQ1の相互コンダクタ
ンスを変えることによって利得を制御しているので、前
述した欠点があった。すなわち、可変利得増幅回路の利
得が低い場合に、トランジスタQ1は、その増幅率が急
激に低下し、線形性が著しく劣化する。このため、利得
を下げるほど、許容最大入力レベルが低下し、低歪み動
作を実現する許容最大入力レベルが、比較的低いという
欠点があった。
However, in this negative feedback variable gain amplifier circuit, the feedback transistor Q3 cannot operate independently of the main amplifier section, and it is impossible to control the amount of feedback to control the gain. . Furthermore, this variable gain amplifier circuit has the above-mentioned drawbacks because the gain is controlled by changing the mutual conductance of the transistor Q1 of the main amplifier section. That is, when the gain of the variable gain amplifier circuit is low, the amplification factor of the transistor Q1 sharply decreases and the linearity of the transistor Q1 significantly deteriorates. Therefore, the lower the gain is, the lower the maximum allowable input level is, and the maximum allowable input level for realizing the low distortion operation is relatively low.

【0018】以上を要約すると、 (1)図2および図3に示した従来の可変利得増幅回路
では、増幅器の線形性が悪いために、許容最大入力レベ
ルが抑制されていた。
To summarize the above, (1) In the conventional variable gain amplifier circuits shown in FIGS. 2 and 3, the maximum allowable input level was suppressed because the linearity of the amplifier was poor.

【0019】(2)図4に示した従来の可変利得増幅回
路では、可変利得増幅器を構成するFETの物理的寸法
によって、許容最大入力レベルが限定されていた。
(2) In the conventional variable gain amplifier circuit shown in FIG. 4, the maximum allowable input level is limited by the physical dimensions of the FETs that make up the variable gain amplifier.

【0020】(3)図6および図7に示した負帰還増幅
回路においては、帰還部を形成するトランジスタが、主
増幅部から独立して動作することができないため、増幅
回路の利得を制御することができなかった。
(3) In the negative feedback amplifier circuit shown in FIGS. 6 and 7, the transistor forming the feedback section cannot operate independently of the main amplifier section, so that the gain of the amplifier circuit is controlled. I couldn't.

【0021】(4)図8に示す負帰還可変利得増幅回路
では、帰還部を形成するトランジスタが、主増幅部から
独立して動作することができないため、増幅回路の利得
を制御することができなかった。また、増幅器の線形性
が悪いために、許容最大入力レベルが抑制されていた。
(4) In the negative feedback variable gain amplifier circuit shown in FIG. 8, since the transistor forming the feedback section cannot operate independently of the main amplifier section, the gain of the amplifier circuit can be controlled. There wasn't. Moreover, the maximum allowable input level is suppressed because the linearity of the amplifier is poor.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、線形性に優れ、かつ許容最大入力レベルの大きな負
帰還可変利得増幅回路を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a negative feedback variable gain amplifier circuit which is excellent in linearity and has a large allowable maximum input level.

【0023】また、本発明の他の目的は、入力信号が、
入力側から出力側へ、帰還回路を通って伝達することの
ない負帰還可変利得増幅回路を提供することである。
Another object of the present invention is that the input signal is
It is to provide a negative feedback variable gain amplifier circuit which does not transmit from an input side to an output side through a feedback circuit.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明は、入力信号を増
幅する増幅器と、第1の電圧が印加される第1の端子
と、第2の電圧が印加される第2の端子と、制御端子が
前記第1の端子に接続され、第1主電流端子が前記増幅
器の入力端子に接続され、かつ第2主電流端子が前記第
2の端子に接続された帰還トランジスタと、前記増幅器
の出力端子と前記帰還トランジスタの制御端子との間に
接続されたコンデンサとを具備し、前記第1の電圧およ
び前記第2の電圧の少なくとも一方に応答して、その利
得を変化させることを特徴とする。
According to the present invention, an amplifier for amplifying an input signal, a first terminal to which a first voltage is applied, a second terminal to which a second voltage is applied, and a control are provided. A feedback transistor having a terminal connected to the first terminal, a first main current terminal connected to an input terminal of the amplifier, and a second main current terminal connected to the second terminal; and an output of the amplifier. And a capacitor connected between the terminal and the control terminal of the feedback transistor, the gain being changed in response to at least one of the first voltage and the second voltage. .

【0025】また、前記負帰還可変利得増幅回路は、さ
らに、前記負帰還可変利得増幅回路への入力信号の電力
を測定し、該電力を示す検出信号を出力する測定手段
と、前記検出信号に基づいて、前記第1の電圧を出力す
る制御回路と、前記第2の電圧を出力する定電圧源とを
具備してもよい。
Further, the negative feedback variable gain amplifier circuit further measures a power of an input signal to the negative feedback variable gain amplifier circuit and outputs a detection signal indicating the power, and a detection means. Based on the above, a control circuit that outputs the first voltage and a constant voltage source that outputs the second voltage may be provided.

【0026】また、前記負帰還可変利得増幅回路は、さ
らに、前記第1の電圧を出力する定電圧源と、前記負帰
還可変利得増幅回路への入力信号の電力を測定し、該電
力を示す検出信号を出力する測定手段と、前記検出信号
に基づいて、前記第2の電圧を出力する制御回路とを具
備してもよい。
Further, the negative feedback variable gain amplifier circuit further measures a constant voltage source for outputting the first voltage and the power of an input signal to the negative feedback variable gain amplifier circuit, and indicates the power. You may comprise the measuring means which outputs a detection signal, and the control circuit which outputs the said 2nd voltage based on the said detection signal.

【0027】また、前記負帰還可変利得増幅回路は、さ
らに、前記負帰還可変利得増幅回路への入力信号の電力
を測定し、該電力を示す検出信号を出力する測定手段
と、前記検出信号に基づいて、前記第1の電圧および前
記第2の電圧を出力する制御回路とを具備してもよい。
Further, the negative feedback variable gain amplifier circuit further measures a power of an input signal to the negative feedback variable gain amplifier circuit and outputs a detection signal indicating the power, and a detection means. Based on the above, a control circuit for outputting the first voltage and the second voltage may be provided.

【0028】また、前記第1の端子および前記第2の端
子の少なくとも一方を、コンデンサを介して接地しても
よい。
Further, at least one of the first terminal and the second terminal may be grounded via a capacitor.

【0029】また、前記増幅器は、カスコード増幅器で
あってもよい。
Further, the amplifier may be a cascode amplifier.

【0030】また、前記増幅器は、多段増幅器であって
もよい。
Further, the amplifier may be a multistage amplifier.

【0031】また、前記帰還トランジスタは、電界効果
トランジスタであり、前記制御端子はそのゲート端子、
前記第1主電流端子はそのソース端子、前記第2主電流
端子はそのドレイン端子であってもよい。
The feedback transistor is a field effect transistor, the control terminal is its gate terminal,
The first main current terminal may be its source terminal and the second main current terminal may be its drain terminal.

【0032】また、前記帰還トランジスタは、バイポー
ラトランジスタであり、前記制御端子はそのベース端
子、前記第1主電流端子はそのエミッタ端子、前記第2
主電流端子はそのコレクタ端子であってもよい。
The feedback transistor is a bipolar transistor, the control terminal is the base terminal thereof, the first main current terminal is the emitter terminal thereof, and the second main current terminal thereof is the second terminal.
The main current terminal may be its collector terminal.

【0033】また、前記帰還トランジスタは、ヘテロ接
合バイポーラトランジスタであり、前記制御端子はその
ベース端子、前記第1主電流端子はそのエミッタ端子、
前記第2主電流端子はそのコレクタ端子であってもよ
い。
The feedback transistor is a heterojunction bipolar transistor, the control terminal is its base terminal, the first main current terminal is its emitter terminal,
The second main current terminal may be its collector terminal.

【0034】[0034]

【0035】本発明による負帰還可変利得増幅回路は、
帰還トランジスタの相互コンダクタンスを変えることに
よって、帰還量を制御しているので、増幅トランジスタ
の物理寸法に依存しない可変利得増幅回路を実現でき
る。すなわち、振幅の大きい入力信号に対しては、帰還
トランジスタの相互コンダクタンスを増加させて、帰還
量を増やし、増幅回路の利得を下げる。逆に、振幅の小
さい入力信号に対しては、帰還トランジスタの相互コン
ダクタンスを減少させて、帰還量を減らし、増幅回路の
利得を上げる。こうして、振幅レベルが制御された信号
を出力する。
The negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention is
Since the feedback amount is controlled by changing the mutual conductance of the feedback transistor, it is possible to realize a variable gain amplifier circuit that does not depend on the physical size of the amplifier transistor. That is, with respect to an input signal having a large amplitude, the transconductance of the feedback transistor is increased to increase the feedback amount and reduce the gain of the amplifier circuit. Conversely, for an input signal with a small amplitude, the mutual conductance of the feedback transistor is reduced to reduce the feedback amount and increase the gain of the amplifier circuit. In this way, a signal whose amplitude level is controlled is output.

【0036】この場合、帰還トランジスタの入力インピ
ーダンス、すなわち、帰還トランジスタの制御端子(F
ETのゲート、またはバイポーラトランジスタのベー
ス)を見たインピーダンスは、ほぼ一定で高い値に保た
れる。一方、帰還トランジスタの出力インピーダンス、
すなわち、帰還トランジスタの主電流端子(FETのソ
ース、またはバイポーラトランジスタのエミッタ)を見
たインピーダンスは、帰還トランジスタの相互コンダク
タンスに反比例して変化する。言い換えれば、増幅トラ
ンジスタの出力端子から見た帰還トランジスタのインピ
ーダンスは、ほぼ一定で高い値に保たれ、増幅トランジ
スタの入力端子から見た帰還トランジスタのインピーダ
ンスは、帰還トランジスタの相互コンダクタンスに反比
例して変化する。
In this case, the input impedance of the feedback transistor, that is, the control terminal (F
The impedance looking at the gate of the ET, or the base of the bipolar transistor) is kept approximately constant and high. On the other hand, the output impedance of the feedback transistor,
That is, the impedance of the main current terminal of the feedback transistor (the source of the FET or the emitter of the bipolar transistor) changes in inverse proportion to the mutual conductance of the feedback transistor. In other words, the impedance of the feedback transistor seen from the output terminal of the amplification transistor is maintained at a constant and high value, and the impedance of the feedback transistor seen from the input terminal of the amplification transistor changes in inverse proportion to the mutual conductance of the feedback transistor. To do.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0038】実施例1 図9は、本発明による負帰還可変利得増幅回路70を示
すブロック図である。図において、71は、増幅器を構
成するソース接地のFETである。増幅FET71に
は、帰還FET73が接続されている。すなわち、帰還
FET73のソースが増幅FET71のゲートに接続さ
れ、帰還FET73のゲートがコンデンサ75を介して
増幅FET71のドレインに接続されている。帰還FE
T73のゲートは、さらに、抵抗77を介して制御端子
79に接続され、ドレインは、制御端子81に接続され
ている。また、制御端子79および81は、バイパス用
のコンデンサ83および85を介して、それぞれ接地さ
れている。さらに、増幅FET71のゲートは、入力整
合回路87を介して入力端子91に接続され、ドレイン
は、出力整合回路93を介して、出力端子95に接続さ
れている。
Embodiment 1 FIG. 9 is a block diagram showing a negative feedback variable gain amplifier circuit 70 according to the present invention. In the figure, 71 is a source-grounded FET that constitutes an amplifier. The feedback FET 73 is connected to the amplification FET 71. That is, the source of the feedback FET 73 is connected to the gate of the amplification FET 71, and the gate of the feedback FET 73 is connected to the drain of the amplification FET 71 via the capacitor 75. Return FE
The gate of T73 is further connected to the control terminal 79 via the resistor 77, and the drain is connected to the control terminal 81. The control terminals 79 and 81 are grounded via bypass capacitors 83 and 85, respectively. Further, the gate of the amplification FET 71 is connected to the input terminal 91 via the input matching circuit 87, and the drain is connected to the output terminal 95 via the output matching circuit 93.

【0039】このような構成において、制御端子81の
電圧V2を一定(3V)に保ちながら、制御端子79の
電圧V1をピンチオフ電圧から0Vまで変化させた場
合、ゲート幅が100μmの帰還FET73の、入出力
インピーダンスおよび相互コンダクタンスは、図10
(A)のように変化する。
In such a configuration, when the voltage V1 of the control terminal 79 is changed from the pinch-off voltage to 0V while keeping the voltage V2 of the control terminal 81 constant (3V), the feedback FET 73 having a gate width of 100 μm The input / output impedance and transconductance are shown in FIG.
It changes like (A).

【0040】すなわち、帰還FET73のゲートバイア
ス電圧V1が、ピンチオフ電圧から0Vに変化すると
き、帰還FET73の相互コンダクタンスは、次第に増
加し、−0.6V付近から0Vまでは、ほぼ一定の値を
とる。また、帰還FET73の入力インピーダンス、す
なわち、ゲート側インピーダンスは、450Ω前後の比
較的高い値でほぼ一定に保たれる。一方、帰還FET7
3の出力インピーダンス、すなわちソース側のインピー
ダンスは、帰還FET73の相互コンダクタンスと反比
例する形で低下する。
That is, when the gate bias voltage V1 of the feedback FET 73 changes from the pinch-off voltage to 0V, the transconductance of the feedback FET 73 gradually increases and takes a substantially constant value from around -0.6V to 0V. . Further, the input impedance of the feedback FET 73, that is, the gate-side impedance is kept substantially constant at a relatively high value of around 450Ω. On the other hand, feedback FET7
The output impedance of 3, that is, the impedance on the source side decreases in inverse proportion to the mutual conductance of the feedback FET 73.

【0041】一方、制御端子79の電圧V1を一定(−
0.8V)に保ちながら、制御端子81の電圧V2を0
Vから3Vまで変化させた場合、ゲート幅が100μm
の帰還FET73の、入出力インピーダンスおよび相互
コンダクタンスは、図10(B)のように変化する。す
なわち、制御電圧V2を一定とし、制御電圧V1を変化
させた場合と、ほぼ同様の変化をする。
On the other hand, the voltage V1 at the control terminal 79 is kept constant (-
0.8 V) while keeping the voltage V2 of the control terminal 81 at 0
When changing from V to 3 V, the gate width is 100 μm
The input / output impedance and the transconductance of the feedback FET 73 are changed as shown in FIG. That is, the control voltage V2 is kept constant and the control voltage V1 is changed, and the change is almost the same.

【0042】このように、帰還FET73のゲート電圧
またはドレイン電圧を変化させると、その相互コンダク
タンスも変化する。したがって、このゲート電圧または
ドレイン電圧によって、可変利得増幅回路の利得を制御
することができる。たとえば、ドレインバイアス電圧を
一定とし、ゲートバイアス電圧を深くすれば、相互コン
ダクタンスが減少し、負帰還量が減るので、可変利得増
幅回路の利得は増加する。逆に、ゲートバイアス電圧を
増加させれば、相互コンダクタンスが増加して、負帰還
量が増加するので、可変利得増幅回路の利得は減少す
る。同様の機能は、ゲートバイアス電圧を一定とし、ド
レインバイアス電圧を変化させても実現できる。この場
合、コンデンサ75によって、ゲートバイアス電圧が増
幅FET71のドレインに印加されないようにしてい
る。これによって、帰還FET73を、増幅FET71
とは独立に制御することが可能となる。
As described above, when the gate voltage or drain voltage of the feedback FET 73 is changed, its mutual conductance also changes. Therefore, the gain of the variable gain amplifier circuit can be controlled by the gate voltage or the drain voltage. For example, if the drain bias voltage is kept constant and the gate bias voltage is deepened, the mutual conductance decreases and the amount of negative feedback decreases, so that the gain of the variable gain amplifier circuit increases. Conversely, when the gate bias voltage is increased, the transconductance increases and the amount of negative feedback increases, so the gain of the variable gain amplifier circuit decreases. The same function can be realized by keeping the gate bias voltage constant and changing the drain bias voltage. In this case, the capacitor 75 prevents the gate bias voltage from being applied to the drain of the amplification FET 71. As a result, the feedback FET 73 is replaced with the amplification FET 71.
It becomes possible to control independently.

【0043】ここで、帰還FET73の利得(帰還量)
S21は、次式で表される。
Here, the gain of the feedback FET 73 (feedback amount)
S21 is represented by the following equation.

【0044】[0044]

【数1】 [Equation 1]

【0045】ただし、Z0 は帰還FET73のソース側
負荷インピーダンスおよびゲート側信号源インピーダン
ス、gmfは帰還FET73の相互コンダクタンスであ
る。この式から分かるように、Z0 がほぼ一定とすれ
ば、gmfが1/Z0 より十分に小さいときには、帰還量
はほぼgmfに比例して増加し、gmfが1/Z0 より十分
に大きいときには、ほぼ一定(=2)となる。
Here, Z 0 is the source side load impedance and gate side signal source impedance of the feedback FET 73, and g mf is the mutual conductance of the feedback FET 73. As seen from this equation, if the Z 0 substantially constant, when g mf is sufficiently smaller than 1 / Z 0 is the feedback amount is increased in proportion to nearly g mf, from g mf is 1 / Z 0 When it is sufficiently large, it is almost constant (= 2).

【0046】また、この可変利得増幅回路の利得Gain
は、次式で表される。
Further, the gain G ain of this variable gain amplifier circuit
Is expressed by the following equation.

【0047】[0047]

【数2】 [Equation 2]

【0048】ただし、gm0は増幅FET71の相互コン
ダクタンスである。これらの式から分かるように、帰還
FET73の相互コンダクタンスgmfが小さいほど、負
帰還量が減少して、可変利得増幅回路70の利得は増
え、gmf=0のときに最大利得が得られる。逆に、gmf
が最大の時に、負帰還量も最大となり、可変利得増幅回
路70の利得は最小となる。また、帰還FET73のS
12は、常にゼロとなり、帰還回路を通しての入力側か
ら出力側への信号伝達はない。このため、本発明による
負帰還可変利得増幅回路は、常に理想的な負帰還動作を
行う。
However, g m0 is the mutual conductance of the amplification FET 71. As can be seen from these equations, the smaller the mutual conductance g mf of the feedback FET 73, the smaller the amount of negative feedback, and the gain of the variable gain amplifier circuit 70 increases. When g mf = 0, the maximum gain is obtained. Conversely, g mf
Is maximum, the negative feedback amount is also maximum, and the gain of the variable gain amplifier circuit 70 is minimum. Also, S of the feedback FET 73
12 is always zero, and there is no signal transmission from the input side to the output side through the feedback circuit. Therefore, the negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention always performs an ideal negative feedback operation.

【0049】図11は、図9に示す可変利得増幅回路に
おいて、帰還FET73のゲートバイアス電圧V1を変
化させたときに得られた出力レベル特性とD/U比とを
示す。D/U比は、希望波Dと不要波U(3次混変調歪
み波)との出力電力の比である。測定条件は、周波数が
4GHz、および4GHz+10MHzで、入力レベル
が−4dBm/波の2波を、入力端子91に同時に供給
し、このとき出力端子95に得られる3次混変調歪み波
(不要波U)、および4GHzの出力波(希望波D)の
電力を測定した。また、帰還FET73のゲート幅を1
00μm、その相互コンダクタンスを17mSとし、ド
レイン制御電圧V2=3Vとした。
FIG. 11 shows an output level characteristic and a D / U ratio obtained when the gate bias voltage V1 of the feedback FET 73 is changed in the variable gain amplifier circuit shown in FIG. The D / U ratio is the ratio of the output power of the desired wave D and the unwanted wave U (third-order intermodulation distortion wave). The measurement conditions are 4 GHz and 4 GHz + 10 MHz, and two waves having an input level of -4 dBm / wave are simultaneously supplied to the input terminal 91, and at this time, the third-order intermodulation distortion wave (unwanted wave U is obtained at the output terminal 95). ), And the power of the output wave (desired wave D) of 4 GHz was measured. Also, set the gate width of the feedback FET 73 to 1
The transconductance was 00 μm, the mutual conductance was 17 mS, and the drain control voltage V2 was 3 V.

【0050】帰還FET73のゲートバイアス電圧V1
を、ピンチオフ電圧から0Vまで変化させると、可変利
得増幅回路70の出力は、−2.5dB付近から−1
6.5dB付近まで、次第に低下する。希望波Dの入力
レベルが−4dBmであったことを考慮すれば、可変利
得増幅回路70の利得は、1.5dB程度から、−1
2.5dB程度まで変化し、その減少幅は、ほぼ−14
dBであることが分かる。一方、D/U比は、22dB
から61dBに増加している。これらの測定結果から、
本発明による可変利得増幅回路は、帰還FET73の相
互コンダクタンスの変化によって利得が変化すること、
その相互コンダクタンスが大きく、可変利得増幅回路の
利得が小さいときに、低歪み動作となることが確認でき
る。すなわち、この可変利得増幅回路は、振幅の大きな
入力信号に対して、低歪み動作を行うことが分かる。相
互コンダクタンスがさらに大きな高性能FETを、帰還
FETとして用いることによって、さらに大きな利得変
化と、高いD/U比とを得ることができる。
Gate bias voltage V1 of the feedback FET 73
Is changed from the pinch-off voltage to 0 V, the output of the variable gain amplifier circuit 70 changes from around -2.5 dB to -1.
It gradually decreases to around 6.5 dB. Considering that the input level of the desired wave D is -4 dBm, the gain of the variable gain amplifier circuit 70 is about -1 dB from about 1.5 dB.
It changes to about 2.5 dB, and the amount of decrease is almost -14.
It turns out that it is dB. On the other hand, the D / U ratio is 22 dB
From 61 dB to 61 dB. From these measurement results,
In the variable gain amplifier circuit according to the present invention, the gain is changed by the change of the mutual conductance of the feedback FET 73,
It can be confirmed that when the mutual conductance is large and the gain of the variable gain amplifier circuit is small, the operation is low distortion. That is, it can be seen that this variable gain amplifier circuit performs low distortion operation on an input signal having a large amplitude. By using a high-performance FET having a larger transconductance as a feedback FET, a larger gain change and a higher D / U ratio can be obtained.

【0051】図12は、可変利得増幅回路の出力を一定
(−10dBm)としたときの、入力電力とD/U比と
の関係を示している。黒丸が本実施例による可変利得増
幅回路での測定値を示し、白丸が図4に示す従来の可変
利得増幅回路での測定値を示している。測定条件は、図
11の場合と同様である。この図から分かるように、本
実施例による可変利得増幅回路は、従来の可変利得増幅
回路に比べて、D/U比が改善されている。特に、入力
電力が−5dBmを越えると、その効果が著しく、それ
らの差は、最大で20dB程度まで拡がっている。
FIG. 12 shows the relationship between the input power and the D / U ratio when the output of the variable gain amplifier circuit is constant (-10 dBm). The black circles show the measured values with the variable gain amplifier circuit according to this embodiment, and the white circles show the measured values with the conventional variable gain amplifier circuit shown in FIG. The measurement conditions are the same as in the case of FIG. As can be seen from this figure, the variable gain amplifier circuit according to the present embodiment has an improved D / U ratio as compared with the conventional variable gain amplifier circuit. In particular, when the input power exceeds -5 dBm, the effect is remarkable, and the difference between them is widened to about 20 dB at the maximum.

【0052】図13は、最小利得時における、可変利得
増幅回路の入力電力対D/U比を示す。黒丸は、本実施
例による可変利得増幅回路70の特性を示し、白丸は、
図4の従来の可変利得増幅回路の特性を示している。測
定条件は、図11の場合と同様である。この図から、本
発明による可変利得増幅回路は、従来の可変利得増幅回
路と比べて、歪みを低くすることができることが分か
る。たとえば、D/U比=50dBにおいては、許容最
大入力レベルを8dB以上増やすことができる。
FIG. 13 shows the input power to D / U ratio of the variable gain amplifier circuit at the minimum gain. Black circles show the characteristics of the variable gain amplifier circuit 70 according to the present embodiment, and white circles show the characteristics.
5 shows characteristics of the conventional variable gain amplifier circuit of FIG. The measurement conditions are the same as in the case of FIG. From this figure, it is understood that the variable gain amplifier circuit according to the present invention can reduce the distortion as compared with the conventional variable gain amplifier circuit. For example, when the D / U ratio = 50 dB, the maximum allowable input level can be increased by 8 dB or more.

【0053】従来の可変利得増幅回路では、この増幅回
路が線形動作を行う許容最大入力レベル(D/U比=5
0dBの地点に対応)は、−10dBm程度であった
が、本発明による可変利得増幅回路では、許容最大入力
レベルを0dBm程度まで高めることができる。このよ
うな高い線形性をもつ可変利得増幅回路は、本発明によ
って、初めて実現された。
In the conventional variable gain amplifier circuit, the maximum allowable input level (D / U ratio = 5) at which the amplifier circuit performs a linear operation.
(Corresponding to the point of 0 dB) was about -10 dBm, but the variable gain amplifier circuit according to the present invention can increase the maximum allowable input level to about 0 dBm. A variable gain amplifier circuit having such high linearity was realized for the first time by the present invention.

【0054】実施例2 図14は、本発明による負帰還可変利得増幅回路の第2
実施例を示すブロック図である。この第2実施例が、第
1実施例と異なるのは、増幅FET71のドレインとコ
ンデンサ75との間に、アクティブ負荷FET97を挿
入し、増幅部をカスコード増幅器とした点である。ま
た、負荷FET97のゲートは、制御端子99に接続さ
れている。
Embodiment 2 FIG. 14 shows a second embodiment of the negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention.
It is a block diagram which shows an Example. The second embodiment differs from the first embodiment in that an active load FET 97 is inserted between the drain of the amplification FET 71 and the capacitor 75 and the amplification section is a cascode amplifier. The gate of the load FET 97 is connected to the control terminal 99.

【0055】この可変利得増幅回路は、実施例1の可変
利得増幅回路と同等の動作を行うことができる。さら
に、制御端子99に印加する電圧を変化させることによ
って、FET71および97の相互コンダクタンスを制
御することができる。すなわち、図14において、増幅
回路への入力信号のレベルが低く、増幅器の利得を大き
くしなければならない場合は、制御端子99への印加電
圧を正の値として、増幅FET71のドレインへの電圧
配分を大きくし、その相互コンダクタンスgm を増加さ
せる。逆に、増幅回路への入力信号のレベルが高く、増
幅器の利得を小さくしなければならない場合は、制御端
子99への印加電圧を負の値として、増幅FET71の
ドレインへの電圧配分を小さくするとともに、負荷FE
T97のゲート・ソース間の逆バイアスを深くして、両
FET71および97の相互コンダクタンスgm を減少
させる。FET97に関するこの動作そのものは、図3
に示す従来例と同様であるが、本実施例では、帰還FE
T73と組み合わせることによって、実施例1の負帰還
可変利得増幅回路よりも、さらに高精度な制御が可能と
なる。
This variable gain amplifier circuit can perform the same operation as the variable gain amplifier circuit of the first embodiment. Furthermore, the transconductance of the FETs 71 and 97 can be controlled by changing the voltage applied to the control terminal 99. That is, in FIG. 14, when the level of the input signal to the amplifier circuit is low and the gain of the amplifier must be increased, the voltage applied to the control terminal 99 is set to a positive value and the voltage is distributed to the drain of the amplifier FET 71. To increase its transconductance g m . On the contrary, when the level of the input signal to the amplifier circuit is high and the gain of the amplifier must be reduced, the voltage applied to the control terminal 99 is set to a negative value to reduce the voltage distribution to the drain of the amplification FET 71. With load FE
The reverse bias between the gate and source of T97 is deepened to reduce the transconductance g m of both FETs 71 and 97. This operation itself regarding the FET 97 is shown in FIG.
This is the same as the conventional example shown in FIG.
By combining with T73, it is possible to perform control with higher accuracy than the negative feedback variable gain amplifier circuit of the first embodiment.

【0056】なお、上記実施例1および2においては、
増幅器および帰還回路に、FETを使用したが、FET
に代えて、バイポーラトランジスタ、または、ヘテロ接
合トランジスタを使用することも可能である。この場
合、これらのトランジスタのベースをFETのゲート
と、エミッタをソースと、コレクタをドレインと置き換
えればよい。
In the above-mentioned Examples 1 and 2,
FET was used for the amplifier and the feedback circuit.
Alternatively, a bipolar transistor or a heterojunction transistor can be used. In this case, the base of these transistors may be replaced with the gate of the FET, the emitter may be replaced with the source, and the collector may be replaced with the drain.

【0057】また、増幅器は多段増幅器とすることも可
能である。
Further, the amplifier may be a multistage amplifier.

【0058】実施例3 図15は、本発明による負帰還可変利得増幅回路の第3
実施例を示すブロック図である。この実施例は、上記実
施例1または2による可変利得増幅回路70をAGC
(自動利得制御)回路に適用した例である。
Embodiment 3 FIG. 15 shows a third embodiment of the negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention.
It is a block diagram which shows an Example. In this embodiment, the variable gain amplifier circuit 70 according to the first or second embodiment is replaced with the AGC.
This is an example applied to an (automatic gain control) circuit.

【0059】入力信号は、AGC回路の入力端子101
を通して、電力検出器103に供給される。電力検出器
103は、入力信号の電力を測定して、その結果を制御
回路105に供給する。制御回路105は、入力信号の
電力に応じた制御電圧V1を、可変利得増幅回路70の
制御端子79に供給する。一方、制御端子81へは、定
電圧源107から一定の制御電圧V2が供給されてい
る。
The input signal is the input terminal 101 of the AGC circuit.
Through the power detector 103. The power detector 103 measures the power of the input signal and supplies the result to the control circuit 105. The control circuit 105 supplies the control voltage V1 according to the power of the input signal to the control terminal 79 of the variable gain amplifier circuit 70. On the other hand, a constant control voltage V2 is supplied from the constant voltage source 107 to the control terminal 81.

【0060】このように、実施例1および2に示した負
帰還可変利得増幅回路と制御系とを組み合わせることに
よって、それらの可変利得増幅回路の特徴をもった、A
GC回路を構成することができる。
As described above, by combining the negative feedback variable gain amplifying circuits shown in the first and second embodiments with the control system, the characteristic of these variable gain amplifying circuits is
A GC circuit can be constructed.

【0061】実施例4 図16は、本発明による可変利得増幅回路の第4実施例
を示すブロック図である。この実施例では、制御端子7
9および81に供給する電圧を、実施例3とは逆にして
いる。すなわち、制御回路105の出力電圧を、制御電
圧V2として、可変利得増幅回路の制御端子81に印加
し、制御端子79には、定電圧源107からの一定電圧
を加える構成をとっている。
Fourth Embodiment FIG. 16 is a block diagram showing a fourth embodiment of the variable gain amplifier circuit according to the present invention. In this embodiment, the control terminal 7
The voltages supplied to 9 and 81 are opposite to those in the third embodiment. That is, the output voltage of the control circuit 105 is applied as the control voltage V2 to the control terminal 81 of the variable gain amplifier circuit, and a constant voltage from the constant voltage source 107 is applied to the control terminal 79.

【0062】このような構成によっても、実施例1で説
明したように、制御電圧V2によって、帰還FETの相
互コンダクタンスを変化させることができる。つまり、
負帰還可変利得増幅回路の利得を制御することができ
る。これによって、ダイナミックレンジの広いAGC回
路を実現することができる。
With such a configuration, as described in the first embodiment, the mutual conductance of the feedback FET can be changed by the control voltage V2. That is,
The gain of the negative feedback variable gain amplifier circuit can be controlled. As a result, an AGC circuit having a wide dynamic range can be realized.

【0063】実施例5 図17は、本発明による可変利得増幅回路の第5実施例
を示すブロック図である。この実施例では、制御端子7
9および81に供給する電圧V1およびV2を、いずれ
も制御回路105から供給する構成をとっている。
Fifth Embodiment FIG. 17 is a block diagram showing a fifth embodiment of the variable gain amplifier circuit according to the present invention. In this embodiment, the control terminal 7
The voltages V1 and V2 supplied to 9 and 81 are both supplied from the control circuit 105.

【0064】このような構成によっても、実施例1で説
明したように、2つの制御電圧V1およびV2によっ
て、この可変利得増幅回路の利得を制御することができ
る。制御電圧を2つ使用することによって、目的の値を
高精度に決定できるため、高精度のAGC回路を実現す
ることができる。
With this configuration, as described in the first embodiment, the gain of this variable gain amplifier circuit can be controlled by the two control voltages V1 and V2. Since the target value can be determined with high accuracy by using two control voltages, a highly accurate AGC circuit can be realized.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次のような効果を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
The following effects can be obtained.

【0066】(1)上述したように、振幅の大きな入力
信号に対しては、帰還量を増やすために、帰還トランジ
スタの相互コンダクタンスを増加させる。このため、帰
還トランジスタの出力インピーダンスが低下する。すな
わち、増幅回路の入力端子から見たインピーダンスが低
下する。この結果、大振幅の入力信号が供給されたとき
に、増幅トランジスタに印加される入力電圧を低く抑え
ることができる。したがって、許容最大入力レベルの増
加、および低歪み動作の実現を図ることができる。
(1) As described above, for an input signal having a large amplitude, the mutual conductance of the feedback transistor is increased in order to increase the feedback amount. Therefore, the output impedance of the feedback transistor is lowered. That is, the impedance seen from the input terminal of the amplifier circuit decreases. As a result, when a large-amplitude input signal is supplied, the input voltage applied to the amplification transistor can be suppressed low. Therefore, it is possible to increase the maximum allowable input level and realize a low distortion operation.

【0067】(2)帰還トランジスタの入力インピーダ
ンスがほぼ一定に保たれるために、増幅回路の出力イン
ピーダンスもほぼ一定に保たれる。このため、利得を変
化させても、出力整合がずれない可変利得増幅回路を実
現できる。
(2) Since the input impedance of the feedback transistor is kept substantially constant, the output impedance of the amplifier circuit is also kept substantially constant. Therefore, it is possible to realize a variable gain amplifier circuit in which the output matching does not shift even if the gain is changed.

【0068】さらに、トランジスタ(特にFET)は、
一般に、ユニラテラルな特性をもっているために、主電
流端子から制御端子への信号伝達は、無視できるほどに
小さい。よって、本発明による負帰還可変利得増幅回路
は、帰還回路を通しての、入力側から出力側への信号伝
達を防止することができる。これによって、可変利得増
幅回路の歪みを減少させることができる。
Further, the transistor (especially FET) is
Generally, due to the unilateral characteristic, the signal transfer from the main current terminal to the control terminal is negligibly small. Therefore, the negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention can prevent signal transmission from the input side to the output side through the feedback circuit. This can reduce the distortion of the variable gain amplifier circuit.

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

【図1】従来の負帰還増幅回路を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a conventional negative feedback amplifier circuit.

【図2】従来の可変利得増幅回路を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram showing a conventional variable gain amplifier circuit.

【図3】従来の可変利得増幅回路を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a conventional variable gain amplifier circuit.

【図4】改良された従来の可変利得増幅回路を示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an improved conventional variable gain amplifier circuit.

【図5】図4のFET43bに印加された制御電圧と、
ドレイン・ソース間抵抗との関係を示すグラフである。
5 is a control voltage applied to the FET 43b of FIG. 4,
It is a graph which shows the relationship with resistance between a drain and a source.

【図6】従来の負帰還増幅回路を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional negative feedback amplifier circuit.

【図7】従来の負帰還増幅回路を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a conventional negative feedback amplifier circuit.

【図8】従来の負帰還可変利得増幅回路を示す回路図で
ある。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a conventional negative feedback variable gain amplifier circuit.

【図9】本発明による負帰還可変利得増幅回路の第1実
施例のブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram of a first embodiment of a negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention.

【図10】(A)は図9の第1実施例における帰還FE
Tのゲートバイアス電圧と、この帰還FETの入出力イ
ンピーダンスおよび相互コンダクタンスとの関係を示す
グラフ、(B)は図9の第1実施例における帰還FET
のドレインバイアス電圧と、この帰還FETの入出力イ
ンピーダンスおよび相互コンダクタンスとの関係を示す
グラフである。
10A is a feedback FE in the first embodiment of FIG.
9B is a graph showing the relationship between the gate bias voltage of T and the input / output impedance and transconductance of the feedback FET, FIG. 9B shows the feedback FET in the first embodiment of FIG.
3 is a graph showing the relationship between the drain bias voltage of the FET, the input / output impedance of the feedback FET, and the mutual conductance.

【図11】図9の第1実施例における帰還FETのゲー
トバイアス電圧と、可変利得増幅回路の出力およびD/
U比との関係を示すグラフである。
11 is a diagram illustrating a gate bias voltage of a feedback FET, an output of a variable gain amplifier circuit, and D / in the first embodiment of FIG.
It is a graph which shows the relationship with U ratio.

【図12】図9の第1実施例による負帰還可変利得増幅
回路において、出力を一定にしたときの、入力電力とD
/U比との関係を示すグラフである。
FIG. 12 is a diagram illustrating a negative feedback variable gain amplifier circuit according to the first embodiment of FIG. 9 in which input power and D when output is constant;
It is a graph which shows the relationship with / U ratio.

【図13】図9の第1実施例による負帰還可変利得増幅
回路において、最小利得動作時の、出力とD/U比との
関係を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the output and the D / U ratio during the minimum gain operation in the negative feedback variable gain amplifier circuit according to the first embodiment of FIG. 9.

【図14】本発明による負帰還可変利得増幅回路の第2
実施例のブロック図である。
FIG. 14 is a second negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention.
It is a block diagram of an Example.

【図15】本発明による負帰還可変利得増幅回路の第3
実施例のブロック図である。
FIG. 15 is a third negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention.
It is a block diagram of an Example.

【図16】本発明による負帰還可変利得増幅回路の第4
実施例のブロック図である。
FIG. 16 is a fourth example of the negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention.
It is a block diagram of an Example.

【図17】本発明による負帰還可変利得増幅回路の第5
実施例のブロック図である。
FIG. 17 is a fifth negative feedback variable gain amplifier circuit according to the present invention.
It is a block diagram of an Example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

70 可変利得増幅回路 71 増幅FET 73 帰還FET 75 コンデンサ 77 抵抗 79 ゲート制御端子 81 ドレイン制御端子 83,85 バイパスコンデンサ 87 入力整合回路 91 入力端子 93 出力整合回路 95 出力端子 97 カスケード増幅器の負荷FET 99 制御端子 101 入力端子 103 電力検出器 105 制御回路 107 定電圧源 70 Variable gain amplifier circuit 71 amplification FET 73 Feedback FET 75 capacitor 77 Resistance 79 Gate control terminal 81 Drain control terminal 83,85 Bypass capacitor 87 Input matching circuit 91 Input terminal 93 Output matching circuit 95 output terminals 97 Cascade amplifier load FET 99 control terminal 101 input terminal 103 power detector 105 control circuit 107 constant voltage source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H03H 11/24 H03H 11/24 B (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/34 H03G 3/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identifier FI H03H 11/24 H03H 11/24 B (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H03F 1/34 H03G 3 / 12

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力信号を増幅する増幅器と、 第1の電圧が印加される第1の端子と、 第2の電圧が印加される第2の端子と、 制御端子が前記第1の端子に接続され、第1主電流端子
が前記増幅器の入力端子に接続され、かつ第2主電流端
子が前記第2の端子に接続された帰還トランジスタと、 前記増幅器の出力端子と前記帰還トランジスタの制御端
子との間に接続されたコンデンサとを具備し、 前記第1の電圧および前記第2の電圧の少なくとも一方
に応答して、その利得を変化させることを特徴とする負
帰還可変利得増幅回路。
1. An amplifier for amplifying an input signal, a first terminal to which a first voltage is applied, a second terminal to which a second voltage is applied, and a control terminal to the first terminal. A feedback transistor having a first main current terminal connected to the input terminal of the amplifier and a second main current terminal connected to the second terminal; and an output terminal of the amplifier and a control terminal of the feedback transistor. A negative feedback variable gain amplifier circuit, comprising: a capacitor connected between and, and changing its gain in response to at least one of the first voltage and the second voltage.
【請求項2】 前記負帰還可変利得増幅回路は、さら
に、 前記負帰還可変利得増幅回路への入力信号の電力を測定
し、該電力を示す検出信号を出力する測定手段と、 前記検出信号に基づいて、前記第1の電圧を出力する制
御回路と、 前記第2の電圧を出力する定電圧源とを具備することを
特徴とする請求項1に記載の負帰還可変利得増幅回路。
2. The negative feedback variable gain amplifier circuit further includes a measuring unit that measures the power of an input signal to the negative feedback variable gain amplifier circuit and outputs a detection signal indicating the power, The negative feedback variable gain amplifier circuit according to claim 1, further comprising: a control circuit that outputs the first voltage based on the above, and a constant voltage source that outputs the second voltage.
【請求項3】 前記負帰還可変利得増幅回路は、さら
に、 前記第1の電圧を出力する定電圧源と、 前記負帰還可変利得増幅回路への入力信号の電力を測定
し、該電力を示す検出信号を出力する測定手段と、 前記検出信号に基づいて、前記第2の電圧を出力する制
御回路とを具備することを特徴とする請求項1に記載の
負帰還可変利得増幅回路。
3. The negative feedback variable gain amplifier circuit further measures a constant voltage source that outputs the first voltage and the power of an input signal to the negative feedback variable gain amplifier circuit, and indicates the power. The negative feedback variable gain amplifier circuit according to claim 1, further comprising: a measuring unit that outputs a detection signal; and a control circuit that outputs the second voltage based on the detection signal.
【請求項4】 前記負帰還可変利得増幅回路は、さら
に、 前記負帰還可変利得増幅回路への入力信号の電力を測定
し、該電力を示す検出信号を出力する測定手段と、 前記検出信号に基づいて、前記第1の電圧および前記第
2の電圧を出力する制御回路とを具備することを特徴と
する請求項1に記載の負帰還可変利得増幅回路。
4. The negative feedback variable gain amplifier circuit further includes a measuring unit that measures the power of the input signal to the negative feedback variable gain amplifier circuit and outputs a detection signal indicating the power, The negative feedback variable gain amplifier circuit according to claim 1, further comprising a control circuit that outputs the first voltage and the second voltage based on the above.
【請求項5】 前記第1の端子および前記第2の端子の
少なくとも一方を、コンデンサを介して接地したことを
特徴とする請求項1に記載の負帰還可変利得増幅回路。
5. The negative feedback variable gain amplifier circuit according to claim 1, wherein at least one of the first terminal and the second terminal is grounded via a capacitor.
【請求項6】 前記増幅器は、カスコード増幅器である
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかの項に記
載の負帰還可変利得増幅回路。
6. The negative feedback variable gain amplifier circuit according to claim 1, wherein the amplifier is a cascode amplifier.
【請求項7】 前記増幅器は、多段増幅器であることを
特徴とする請求項1ないし5のいずれかの項に記載の負
帰還可変利得増幅回路。
7. The negative feedback variable gain amplifier circuit according to claim 1, wherein the amplifier is a multistage amplifier.
【請求項8】 前記帰還トランジスタは、電界効果トラ
ンジスタであり、前記制御端子はそのゲート端子、前記
第1主電流端子はそのソース端子、前記第2主電流端子
はそのドレイン端子であることを特徴とする請求項1な
いし7のいずれかの項に記載の負帰還可変利得増幅回
路。
8. The feedback transistor is a field effect transistor, the control terminal is its gate terminal, the first main current terminal is its source terminal, and the second main current terminal is its drain terminal. The negative feedback variable gain amplifier circuit according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 前記帰還トランジスタは、バイポーラト
ランジスタであり、前記制御端子はそのベース端子、前
記第1主電流端子はそのエミッタ端子、前記第2主電流
端子はそのコレクタ端子であることを特徴とする請求項
1ないし7のいずれかの項に記載の負帰還可変利得増幅
回路。
9. The feedback transistor is a bipolar transistor, the control terminal is its base terminal, the first main current terminal is its emitter terminal, and the second main current terminal is its collector terminal. The negative feedback variable gain amplifier circuit according to any one of claims 1 to 7.
【請求項10】 前記帰還トランジスタは、ヘテロ接合
バイポーラトランジスタであり、前記制御端子はそのベ
ース端子、前記第1主電流端子はそのエミッタ端子、前
記第2主電流端子はそのコレクタ端子であることを特徴
とする請求項1ないし7のいずれかの項に記載の負帰還
可変利得増幅回路。
10. The feedback transistor is a heterojunction bipolar transistor, the control terminal is its base terminal, the first main current terminal is its emitter terminal, and the second main current terminal is its collector terminal. The negative feedback variable gain amplifier circuit according to any one of claims 1 to 7.
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