JP3517760B2 - 可変利得増幅器 - Google Patents
可変利得増幅器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可変利得増幅器、さら
には移動体無線通信機のＡＧＣ（自動利得制御）に適用
して有効な技術に関するものであって、例えばセルラー
とも呼ばれるゾーン選択方式の携帯電話機に利用して有
効な技術に関するものである。
には移動体無線通信機のＡＧＣ（自動利得制御）に適用
して有効な技術に関するものであって、例えばセルラー
とも呼ばれるゾーン選択方式の携帯電話機に利用して有
効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】まず、差動増幅回路によって構成される
従来の可変利得増幅器の構成例を図２に示す。
従来の可変利得増幅器の構成例を図２に示す。
【０００３】同図に示す可変利得増幅器は、エミッタ結
合された差動バイポーラ・トランジスタＱ９，Ｑ１０
と、このトランジスタＱ９，Ｑ１０の共通エミッタから
動作バイアス電流Ｉｂを流す定電流トランジスタＱ８
と、上記トランジスタＱ９，Ｑ１０のコレクタと電源電
位Ｖｃｃの間に直列に介在するコレクタ負荷抵抗Ｒｃ
１，Ｒｃ２とを有し、上記定電流トランジスタＱ８が流
すコレクタ電流Ｉｃの大きさを、外部から与えられる任
意の制御電圧Ｖagcによって可変設定することにより、
出力電圧Ｖoutと入力電圧Ｖinの比すなわち増幅利得Ｇ
（Ｇ＝Ｖout／Ｖin）を上記制御電圧Ｖagcに応じて可変
設定することができるように構成されている。
合された差動バイポーラ・トランジスタＱ９，Ｑ１０
と、このトランジスタＱ９，Ｑ１０の共通エミッタから
動作バイアス電流Ｉｂを流す定電流トランジスタＱ８
と、上記トランジスタＱ９，Ｑ１０のコレクタと電源電
位Ｖｃｃの間に直列に介在するコレクタ負荷抵抗Ｒｃ
１，Ｒｃ２とを有し、上記定電流トランジスタＱ８が流
すコレクタ電流Ｉｃの大きさを、外部から与えられる任
意の制御電圧Ｖagcによって可変設定することにより、
出力電圧Ｖoutと入力電圧Ｖinの比すなわち増幅利得Ｇ
（Ｇ＝Ｖout／Ｖin）を上記制御電圧Ｖagcに応じて可変
設定することができるように構成されている。
【０００４】この差動増幅回路の増幅利得Ｇは、次式
〔数１〕で示される。
〔数１〕で示される。
【０００５】
【数１】
【０００６】なお、ｑは電子の単位電荷、ｋはボルツマ
ン定数、Ｔは温度（絶対温度）を示す。
ン定数、Ｔは温度（絶対温度）を示す。
【０００７】この〔数１〕から明らかなように、増幅利
得Ｇはコレクタ電流Ｉｃに比例する。
得Ｇはコレクタ電流Ｉｃに比例する。
【０００８】このコレクタ電流Ｉｃは、制御電圧Ｖagc
を可変制御することによって変化させることができるの
で、制御電圧Ｖagcによって増幅利得Ｇを可変設定する
ことが可能であることが判る。
を可変制御することによって変化させることができるの
で、制御電圧Ｖagcによって増幅利得Ｇを可変設定する
ことが可能であることが判る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術には、次のような問題がある。
た従来技術には、次のような問題がある。
【００１０】すなわち、トランジスタのコレクタ電流Ｉ
ｃは一般的に次式〔数２〕で表される。
ｃは一般的に次式〔数２〕で表される。
【００１１】
【数２】
【００１２】ここでＩsは逆方向飽和電流である。この
Ｉsは温度依存性に着目すると次式〔数３〕のように表
される。
Ｉsは温度依存性に着目すると次式〔数３〕のように表
される。
【００１３】
【数３】
【００１４】ここでＴnomは特性をモデリングする際の
ノーマライズ温度であり、通常室温を示す。なお、XTは
各トランジスタのフィッティングパラメータである。ま
た、Ｅgはシリコンのエネルギーギャップ（約1.12eV）
を示す。室温時では〔数３〕から判るように、Ｉs(T)=
Ｉsとなる。
ノーマライズ温度であり、通常室温を示す。なお、XTは
各トランジスタのフィッティングパラメータである。ま
た、Ｅgはシリコンのエネルギーギャップ（約1.12eV）
を示す。室温時では〔数３〕から判るように、Ｉs(T)=
Ｉsとなる。
【００１５】ここで〔数３〕の式を〔数２〕の式に代入
すると次式〔数４〕を得る。
すると次式〔数４〕を得る。
【００１６】
【数４】
【００１７】これをもとにトランジスタの利得ｇmを計
算すると次式〔数５〕を得る。
算すると次式〔数５〕を得る。
【００１８】
【数５】
【００１９】以上の式をもとにコレクタ電流Ｉｃとベー
ス・エミッタ間電圧Ｖbeとの関係を図示すると図３のよ
うになる（なお、図３における３本の曲線は、トランジ
スタのＩc−Ｖbe特性を示している。）。
ス・エミッタ間電圧Ｖbeとの関係を図示すると図３のよ
うになる（なお、図３における３本の曲線は、トランジ
スタのＩc−Ｖbe特性を示している。）。
【００２０】図３で一定のバイアス電圧を与えた時（図
３における線分と各曲線との交点が動作点となる）を
想定すると、温度によってコレクタ電流Ｉcが異なるこ
とが判る。そして、コレクタ電流Ｉｃが異なると〔数
１〕より利得ｇmが変化するため差動増幅回路の利得を
考えた場合、温度によって大きく利得が変化するという
問題があることが判る。
３における線分と各曲線との交点が動作点となる）を
想定すると、温度によってコレクタ電流Ｉcが異なるこ
とが判る。そして、コレクタ電流Ｉｃが異なると〔数
１〕より利得ｇmが変化するため差動増幅回路の利得を
考えた場合、温度によって大きく利得が変化するという
問題があることが判る。
【００２１】また、利得ｇmとコレクタ電流Ｉｃとの間
には次式〔数６〕の関係が成り立つ。
には次式〔数６〕の関係が成り立つ。
【００２２】
【数６】
【００２３】従って、温度が上昇する程、利得ｇmの変
化率（傾き）が緩くなるという変動が生じ、制御電圧Ｖ
agcに対する利得可変率が変動するという問題も抱えて
いる。
化率（傾き）が緩くなるという変動が生じ、制御電圧Ｖ
agcに対する利得可変率が変動するという問題も抱えて
いる。
【００２４】そこで、本発明は、温度変化の影響を受け
易い携帯電話機等の移動体無線通信機での自動利得制御
（ＡＧＣ）にも十分に対応できるよう、温度依存性に対
する補償を行って、広い利得範囲にわたって精度の安定
した円滑な利得制御を可能にする可変利得増幅器を提供
することを主な目的とする。
易い携帯電話機等の移動体無線通信機での自動利得制御
（ＡＧＣ）にも十分に対応できるよう、温度依存性に対
する補償を行って、広い利得範囲にわたって精度の安定
した円滑な利得制御を可能にする可変利得増幅器を提供
することを主な目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る可変利得増
幅器は、動作バイアス電流によって利得が可変設定され
る増幅回路と、利得の温度特性を相殺するために上記動
作バイアス電流に対して所定の温度特性を与える補償回
路とを設けたものである。
幅器は、動作バイアス電流によって利得が可変設定され
る増幅回路と、利得の温度特性を相殺するために上記動
作バイアス電流に対して所定の温度特性を与える補償回
路とを設けたものである。
【００２６】また、上記可変利得増幅器において、前記
補償回路は、外部から与えられる制御電圧に対して電圧
電流変換回路を介して電圧電流変換を行って上記動作バ
イアス電流とするとともに、前記電圧電流変換回路の入
力電圧と基準電圧に所定の温度特性を与えることによっ
て上記利得の温度特性を相殺させるように構成する。
補償回路は、外部から与えられる制御電圧に対して電圧
電流変換回路を介して電圧電流変換を行って上記動作バ
イアス電流とするとともに、前記電圧電流変換回路の入
力電圧と基準電圧に所定の温度特性を与えることによっ
て上記利得の温度特性を相殺させるように構成する。
【００２７】また、上記可変利得増幅器において、前記
補償回路は、外部制御電圧に応じて直線的に変化する動
作バイアス電流（バイアス回路を構成する差動バイポー
ラ・トランジスタに流れる電流）を、任意の温度係数が
与えられた抵抗（例えばｇｍアンプなど）によって電圧
変換して前記電圧電流変換回路の入力電圧とするととも
に、所定の温度特性を与えた電圧でバイアスされ、且
つ、バイポーラ・トランジスタのベース・エミッタ間電
圧を負帰還ループに直列に介在させたフィードバック回
路によって構成されるバイアス電圧供給回路（基準電圧
供給回路）の出力電圧を前記電圧電流変換回路の基準電
圧（電圧電流変換を行うバイポーラ・トランジスタのコ
レクタ電流を流す基準となる、そのエミッタ端子に印加
される電圧）とすることによって、上記利得の温度特性
を相殺させるようにする。
補償回路は、外部制御電圧に応じて直線的に変化する動
作バイアス電流（バイアス回路を構成する差動バイポー
ラ・トランジスタに流れる電流）を、任意の温度係数が
与えられた抵抗（例えばｇｍアンプなど）によって電圧
変換して前記電圧電流変換回路の入力電圧とするととも
に、所定の温度特性を与えた電圧でバイアスされ、且
つ、バイポーラ・トランジスタのベース・エミッタ間電
圧を負帰還ループに直列に介在させたフィードバック回
路によって構成されるバイアス電圧供給回路（基準電圧
供給回路）の出力電圧を前記電圧電流変換回路の基準電
圧（電圧電流変換を行うバイポーラ・トランジスタのコ
レクタ電流を流す基準となる、そのエミッタ端子に印加
される電圧）とすることによって、上記利得の温度特性
を相殺させるようにする。
【００２８】さらにまた、上記の可変利得増幅器におい
て、前記動作バイアス電流によって利得が可変設定され
る増幅回路は、無線通信機の高周波増幅部、或は中間周
波増幅部の一部または全部を成す増幅回路で構成される
ようにしても良い。
て、前記動作バイアス電流によって利得が可変設定され
る増幅回路は、無線通信機の高周波増幅部、或は中間周
波増幅部の一部または全部を成す増幅回路で構成される
ようにしても良い。
【００２９】また、上記可変利得増幅器において、前記
補償回路に与えられる利得制御電圧は、無線通信機の受
信電界強度に基づいて設定されるＡＧＣ電圧であるよう
に構成することもできる。
補償回路に与えられる利得制御電圧は、無線通信機の受
信電界強度に基づいて設定されるＡＧＣ電圧であるよう
に構成することもできる。
【００３０】
【作用】上述した手段によれば、周囲の温度によらず、
同じレベルの利得制御電圧でも増幅利得を安定させるこ
とができ、また利得制御電圧を可変した場合にも利得変
化率を一定に保つことができるため、例えば、温度変化
の影響を受け易い携帯電話機等の移動体無線通信機にお
ける自動利得制御に適用した場合にも、広い利得範囲に
わたって精度の安定した円滑な利得制御を行うことが可
能となる。
同じレベルの利得制御電圧でも増幅利得を安定させるこ
とができ、また利得制御電圧を可変した場合にも利得変
化率を一定に保つことができるため、例えば、温度変化
の影響を受け易い携帯電話機等の移動体無線通信機にお
ける自動利得制御に適用した場合にも、広い利得範囲に
わたって精度の安定した円滑な利得制御を行うことが可
能となる。
【００３１】
【実施例】以下に本発明の好適な実施例を図面を参照し
ながら説明する。なお、図において、同一符号は同一或
いは相当部分を示すものとする。
ながら説明する。なお、図において、同一符号は同一或
いは相当部分を示すものとする。
【００３２】図１は、本発明の技術が適用された可変利
得増幅器の一実施例を示したものである。
得増幅器の一実施例を示したものである。
【００３３】図中、Ａは、定電流トランジスタＱ８のコ
レクタ電流Ｉcによって利得が可変設定される差動増幅
回路、Ｂは上記コレクタ電流Ｉcを指数変化させる電圧
電流変換回路、Ｃは電圧電流変換回路Ｂ内のバイポーラ
・トランジスタＱ２に制御電圧Ｖｃを供給するバイアス
回路である。
レクタ電流Ｉcによって利得が可変設定される差動増幅
回路、Ｂは上記コレクタ電流Ｉcを指数変化させる電圧
電流変換回路、Ｃは電圧電流変換回路Ｂ内のバイポーラ
・トランジスタＱ２に制御電圧Ｖｃを供給するバイアス
回路である。
【００３４】差動増幅回路Ａは、エミッタ結合された差
動バイポーラ・トランジスタＱ９，Ｑ１０、このトラン
ジスタＱ９，Ｑ１０の共通エミッタに流れるコレクタ電
流Ｉｃを制御するバイポーラ・トランジスタＱ８、上記
トランジスタＱ９，Ｑ１０のコレクタ端子と電源電位Ｖ
ccの間に直列に介在するコレクタ負荷抵抗Ｒc1，Ｒc2と
から構成される。
動バイポーラ・トランジスタＱ９，Ｑ１０、このトラン
ジスタＱ９，Ｑ１０の共通エミッタに流れるコレクタ電
流Ｉｃを制御するバイポーラ・トランジスタＱ８、上記
トランジスタＱ９，Ｑ１０のコレクタ端子と電源電位Ｖ
ccの間に直列に介在するコレクタ負荷抵抗Ｒc1，Ｒc2と
から構成される。
【００３５】電圧電流変換回路Ｂは、演算増幅器１と、
演算増幅器１の出力端子と反転入力端子間に接続された
バイポーラ・トランジスタＱ１と、反転入力端子に接続
された抵抗Ｒ１と、バイアス電圧源２，３とによって構
成される。
演算増幅器１の出力端子と反転入力端子間に接続された
バイポーラ・トランジスタＱ１と、反転入力端子に接続
された抵抗Ｒ１と、バイアス電圧源２，３とによって構
成される。
【００３６】また、電圧電流変換回路Ｂの前記バイポー
ラ・トランジスタＱ１は、コレクタとベースが結合され
るとともに、エミッタが演算増幅器１の出力端子に接続
され、且つ、このエミッタにはバイポーラ・トランジス
タＱ２のエミッタが結合されている。
ラ・トランジスタＱ１は、コレクタとベースが結合され
るとともに、エミッタが演算増幅器１の出力端子に接続
され、且つ、このエミッタにはバイポーラ・トランジス
タＱ２のエミッタが結合されている。
【００３７】このバイポーラ・トランジスタＱ２は、ベ
ースにバイアス回路Ｃからの制御電圧Ｖｃを受けてその
ベース・エミッタ間電圧（Ｖbe2）とコレクタ電流Ｉｃ'
の間に現れる指数関係を利用した指数変換素子として働
く。
ースにバイアス回路Ｃからの制御電圧Ｖｃを受けてその
ベース・エミッタ間電圧（Ｖbe2）とコレクタ電流Ｉｃ'
の間に現れる指数関係を利用した指数変換素子として働
く。
【００３８】前記演算増幅器１と、バイポーラ・トラン
ジスタＱ１と、抵抗Ｒ１は、フィードバック回路を形成
する。
ジスタＱ１と、抵抗Ｒ１は、フィードバック回路を形成
する。
【００３９】このフィードバック回路は、バイポーラ・
トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧（Ｖbe1）
を負帰還ループに直列に介在させることにより、対数変
換回路を形成する。この対数変換回路は、バイアス電圧
源２，３によって生成されるバイアス電圧Ｖ１，Ｖ２の
差（Ｖ１−Ｖ２）を増幅および対数変換して出力する役
目を果たす。
トランジスタＱ１のベース・エミッタ間電圧（Ｖbe1）
を負帰還ループに直列に介在させることにより、対数変
換回路を形成する。この対数変換回路は、バイアス電圧
源２，３によって生成されるバイアス電圧Ｖ１，Ｖ２の
差（Ｖ１−Ｖ２）を増幅および対数変換して出力する役
目を果たす。
【００４０】ここで、指数変換素子をなすバイポーラ・
トランジスタＱ２は、そのベース端子にバイアス回路Ｃ
から制御電圧Ｖcが与えられるとともに、そのエミッタ
端子に上記演算増幅器１の出力電圧Ｖｏが与えられる。
これによってバイポーラ・トランジスタＱ２は制御電圧
Ｖcと出力電圧Ｖｏに応じたコレクタ電流Ｉｃ'が流れ、
バイポーラ・トランジスタＱ２と直列に接続されたバイ
ポーラ・トランジスタＱ５にも同一のコレクタ電流Ｉ
ｃ'が流れる。
トランジスタＱ２は、そのベース端子にバイアス回路Ｃ
から制御電圧Ｖcが与えられるとともに、そのエミッタ
端子に上記演算増幅器１の出力電圧Ｖｏが与えられる。
これによってバイポーラ・トランジスタＱ２は制御電圧
Ｖcと出力電圧Ｖｏに応じたコレクタ電流Ｉｃ'が流れ、
バイポーラ・トランジスタＱ２と直列に接続されたバイ
ポーラ・トランジスタＱ５にも同一のコレクタ電流Ｉ
ｃ'が流れる。
【００４１】ｐｎｐ型バイポーラ・トランジスタＱ５と
Ｑ６は、カレントミラー回路を構成し、Ｑ６と直列接続
されたｎｐｎ型バイポーラ・トランジスタＱ７は、上記
差動増幅回路Ａの電流源トランジスタＱ８とカレントミ
ラー回路を構成している。
Ｑ６は、カレントミラー回路を構成し、Ｑ６と直列接続
されたｎｐｎ型バイポーラ・トランジスタＱ７は、上記
差動増幅回路Ａの電流源トランジスタＱ８とカレントミ
ラー回路を構成している。
【００４２】これによって差動増幅回路Ａのバイポーラ
・トランジスタＱ８には、電圧電流変換回路Ｂのバイポ
ーラ・トランジスタＱ２に流れるコレクタ電流Ｉc'と同
一のコレクタ電流Ｉcが流れる。
・トランジスタＱ８には、電圧電流変換回路Ｂのバイポ
ーラ・トランジスタＱ２に流れるコレクタ電流Ｉc'と同
一のコレクタ電流Ｉcが流れる。
【００４３】バイアス回路Ｃは、エミッタが抵抗Ｒ３、
Ｒ４を介して定電流源Ｉ０に接続された差動トランジス
タＱ３，Ｑ４と、Ｑ３のコレクタに抵抗Ｒ２を介して接
続された電圧源Ｖ３とから構成されており、バイポーラ
・トランジスタＱ４のベースに供給される可変制御電圧
Ｖagcが変化されると、バイポーラ・トランジスタＱ３
とＱ４の電流比が変化し、抵抗Ｒ２に流れる電流が変わ
り、Ｑ２のベースに印加される電圧Ｖｃが変化して、コ
レクタ電流Ｉc'が変化するようになっている。
Ｒ４を介して定電流源Ｉ０に接続された差動トランジス
タＱ３，Ｑ４と、Ｑ３のコレクタに抵抗Ｒ２を介して接
続された電圧源Ｖ３とから構成されており、バイポーラ
・トランジスタＱ４のベースに供給される可変制御電圧
Ｖagcが変化されると、バイポーラ・トランジスタＱ３
とＱ４の電流比が変化し、抵抗Ｒ２に流れる電流が変わ
り、Ｑ２のベースに印加される電圧Ｖｃが変化して、コ
レクタ電流Ｉc'が変化するようになっている。
【００４４】本実施例に係る可変利得増幅器において
は、電圧電流変換回路Ｂで温度補償を行うことによっ
て、温度に対してトランジスタＱ８の利得ｇmを一定に
保つという課題の解決を図っている。
は、電圧電流変換回路Ｂで温度補償を行うことによっ
て、温度に対してトランジスタＱ８の利得ｇmを一定に
保つという課題の解決を図っている。
【００４５】以下、電圧電流変換回路Ｂによる温度補償
作用について説明する。
作用について説明する。
【００４６】図１の回路において、トランジスタＱ２の
エミッタ電位は Ｖ2−Ｖbe1 であり、温度変化による
Ｖbe1の変化に応じて変化する。従って、そのベース端
子に供給される制御電圧Ｖcが温度に無関係で一定であ
ったとしても、エミッタ電位が温度に応じて変化するた
め、トランジスタＱ２のコレクタ電流Ｉc’は一定とな
る（図３の線分参照）。
エミッタ電位は Ｖ2−Ｖbe1 であり、温度変化による
Ｖbe1の変化に応じて変化する。従って、そのベース端
子に供給される制御電圧Ｖcが温度に無関係で一定であ
ったとしても、エミッタ電位が温度に応じて変化するた
め、トランジスタＱ２のコレクタ電流Ｉc’は一定とな
る（図３の線分参照）。
【００４７】即ち、トランジスタＱ２のエミッタ電位を
固定した場合には、ベースに一定電圧を加えた時のコレ
クタ電流の温度依存性は図３の線分上を移動すること
となるが、エミッタ電位をＶ2−Ｖbe1で設定する場合に
は、ベースが一定電圧のとき、Ｖbe1の負の温度特性か
らトランジスタＱ２のＶbeが変化し、図３の線分で示
すようにコレクタ電流Ｉc’は一定となる。
固定した場合には、ベースに一定電圧を加えた時のコレ
クタ電流の温度依存性は図３の線分上を移動すること
となるが、エミッタ電位をＶ2−Ｖbe1で設定する場合に
は、ベースが一定電圧のとき、Ｖbe1の負の温度特性か
らトランジスタＱ２のＶbeが変化し、図３の線分で示
すようにコレクタ電流Ｉc’は一定となる。
【００４８】しかし、図３のの動作点（線分と温度
曲線との交点）ではコレクタ電流Ｉcが一定であっても
利得ｇmは異なるので、これを補償するために電圧源Ｖ2
に温度依存性を与える必要がある。
曲線との交点）ではコレクタ電流Ｉcが一定であっても
利得ｇmは異なるので、これを補償するために電圧源Ｖ2
に温度依存性を与える必要がある。
【００４９】本実施例では、約−１ｍＶ／deg程度の負
の温度特性をバイアス電源Ｖ2に与えている。これによ
って、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間電位Ｖbe
2は、高温ではより深くバイアスされ、低温ではより浅
くバイアスされる。従って、図３に示すの動作点（線
分と温度曲線との交点）となり、温度に拘らず利得ｇ
mは一定となる。
の温度特性をバイアス電源Ｖ2に与えている。これによ
って、トランジスタＱ２のベース・エミッタ間電位Ｖbe
2は、高温ではより深くバイアスされ、低温ではより浅
くバイアスされる。従って、図３に示すの動作点（線
分と温度曲線との交点）となり、温度に拘らず利得ｇ
mは一定となる。
【００５０】但し、この状態では、利得ｇmの変化率が
温度によって変化するため、利得対制御電圧特性の傾き
が温度によって変化してしまう。
温度によって変化するため、利得対制御電圧特性の傾き
が温度によって変化してしまう。
【００５１】これを補償して、制御電圧に対する利得の
変化率が温度によって変動しないようにするために、本
実施例では、図１のバイアス回路Ｃの抵抗Ｒ２に換え
て、図４に示すｇｍアンプを用いることによって温度依
存性（約3600ppm）を与えている。
変化率が温度によって変動しないようにするために、本
実施例では、図１のバイアス回路Ｃの抵抗Ｒ２に換え
て、図４に示すｇｍアンプを用いることによって温度依
存性（約3600ppm）を与えている。
【００５２】即ち、図１のバイアス回路Ｃの抵抗Ｒ２
が、トランジスタＱ２２のベースと、トランジスタＱ２
９とＱ３１のコレクタとを両端として、図４のｇｍアン
プに置き換えられる。
が、トランジスタＱ２２のベースと、トランジスタＱ２
９とＱ３１のコレクタとを両端として、図４のｇｍアン
プに置き換えられる。
【００５３】これによって、トランジスタＱ２のベース
電位Ｖｃの外部利得制御電圧Ｖagcに対する変化率は、
高温では大きく、低温では小さいという特性になる。
電位Ｖｃの外部利得制御電圧Ｖagcに対する変化率は、
高温では大きく、低温では小さいという特性になる。
【００５４】従って、利得ｇmの変化率の温度依存性を
キャンセルすることができ、利得制御電圧Ｖagcを可変
した際、図３に示すように動作点が移動する（図３の
鎖線参照）。
キャンセルすることができ、利得制御電圧Ｖagcを可変
した際、図３に示すように動作点が移動する（図３の
鎖線参照）。
【００５５】以上述べたような温度補償効果によって、
８０ｄＢ以上の広い利得範囲にわたって、温度依存性の
ない安定した利得制御が可能となる。
８０ｄＢ以上の広い利得範囲にわたって、温度依存性の
ない安定した利得制御が可能となる。
【００５６】抵抗Ｒ２に任意の温度係数を与える方法と
しては、図４に示すようなｇmアンプ４を用いる。
しては、図４に示すようなｇmアンプ４を用いる。
【００５７】このｇmアンプ４は、例えば、ベース及び
コレクタが電源電位Ｖccに接続されたトランジスタＱ２
０，Ｑ２１と、このトランジスタＱ２０，Ｑ２１のエミ
ッタにコレクタが結合され、そのエミッタが抵抗ＲＥ，
ＲＥを介して共通の定電流源Ｉ１に接続されたトランジ
スタＱ２２，Ｑ２３と、ベースがトランジスタＱ２２，
Ｑ２３のコレクタに接続された差動トランジスタＱ２
４，Ｑ２５と、その共通エミッタに接続された定電流源
Ｉ２と、Ｑ２４，Ｑ２５のコレクタに接続されたｐｎｐ
型のトランジスタＱ２６，Ｑ２７と、Ｑ２６、Ｑ２７と
ベースを共通接続されたｐｎｐ型のトランジスタＱ２
８，Ｑ２９と、Ｑ２８，Ｑ２９のコレクタに接続された
ｎｐｎ型のトランジスタＱ３０，Ｑ３１とから構成され
ている。
コレクタが電源電位Ｖccに接続されたトランジスタＱ２
０，Ｑ２１と、このトランジスタＱ２０，Ｑ２１のエミ
ッタにコレクタが結合され、そのエミッタが抵抗ＲＥ，
ＲＥを介して共通の定電流源Ｉ１に接続されたトランジ
スタＱ２２，Ｑ２３と、ベースがトランジスタＱ２２，
Ｑ２３のコレクタに接続された差動トランジスタＱ２
４，Ｑ２５と、その共通エミッタに接続された定電流源
Ｉ２と、Ｑ２４，Ｑ２５のコレクタに接続されたｐｎｐ
型のトランジスタＱ２６，Ｑ２７と、Ｑ２６、Ｑ２７と
ベースを共通接続されたｐｎｐ型のトランジスタＱ２
８，Ｑ２９と、Ｑ２８，Ｑ２９のコレクタに接続された
ｎｐｎ型のトランジスタＱ３０，Ｑ３１とから構成され
ている。
【００５８】このｇmアンプ４の出力端子から見た抵抗
（インピーダンス）Ｒoutは、次式〔数７〕で示され
る。
（インピーダンス）Ｒoutは、次式〔数７〕で示され
る。
【００５９】
【数７】
【００６０】なお、ｒe1はＱ２０，Ｑ２１のエミッタ抵
抗であり、ｒe2はＱ２４，Ｑ２５のエミッタ抵抗であ
り、それぞれの利得ｇm1，ｇm2とは、ｒe1＝１／ｇm1，
ｒe2＝１／ｇm2の関係にある。
抗であり、ｒe2はＱ２４，Ｑ２５のエミッタ抵抗であ
り、それぞれの利得ｇm1，ｇm2とは、ｒe1＝１／ｇm1，
ｒe2＝１／ｇm2の関係にある。
【００６１】図４の回路では、ＲＥ≫ｒe1の関係となる
ように、抵抗ＲＥおよびトランジスタＱ２０，Ｑ２１を
選定して、定電流源Ｉ1またはＩ2の温度係数を変えるこ
とによって、出力端子から見た抵抗Ｒoutの温度係数を
任意に設定することができる。
ように、抵抗ＲＥおよびトランジスタＱ２０，Ｑ２１を
選定して、定電流源Ｉ1またはＩ2の温度係数を変えるこ
とによって、出力端子から見た抵抗Ｒoutの温度係数を
任意に設定することができる。
【００６２】本実施例に係る可変利得増幅器によれば、
動作バイアス電流によって利得が可変設定される増幅回
路と、利得の温度特性を相殺するために上記動作バイア
ス電流に対して所定の温度特性を与える補償回路とを設
けたので８０dB以上の広い利得範囲にわたって温度の影
響を受けることなく精度の安定した円滑な利得制御を行
うことが可能となるという優れた効果が得られる。
動作バイアス電流によって利得が可変設定される増幅回
路と、利得の温度特性を相殺するために上記動作バイア
ス電流に対して所定の温度特性を与える補償回路とを設
けたので８０dB以上の広い利得範囲にわたって温度の影
響を受けることなく精度の安定した円滑な利得制御を行
うことが可能となるという優れた効果が得られる。
【００６３】したがって、本実施例に係る可変利得増幅
器を携帯電話機等の移動体無線通信機における自動利得
制御（ＡＧＣ）に適用する場合には、外気等の温度変化
の影響を受け易いこれらの移動体無線通信機においても
常に精度の安定した利得制御を行うことが可能となる。
器を携帯電話機等の移動体無線通信機における自動利得
制御（ＡＧＣ）に適用する場合には、外気等の温度変化
の影響を受け易いこれらの移動体無線通信機においても
常に精度の安定した利得制御を行うことが可能となる。
【００６４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
施例にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００６５】例えば、前記差動増幅回路Ａは、無線通信
機の高周波増幅部と中間周波増幅部の少なくともいずれ
か一方だけに設けるようにしても良い。
機の高周波増幅部と中間周波増幅部の少なくともいずれ
か一方だけに設けるようにしても良い。
【００６６】また、以上の説明では主として、本発明に
係る可変利得増幅器をその発明の背景となった利用分野
である無線通信機のＡＧＣ（自動利得制御）に適用する
場合について述べたが、これに限定されるものではな
く、たとえばオーディオ再生装置等の音量制御などにも
適用できる。
係る可変利得増幅器をその発明の背景となった利用分野
である無線通信機のＡＧＣ（自動利得制御）に適用する
場合について述べたが、これに限定されるものではな
く、たとえばオーディオ再生装置等の音量制御などにも
適用できる。
【００６７】また、利得制御電圧Ｖagcが、無線通信機
等の受信電界強度に基づいて設定されるように構成した
場合には、温度に対する利得の補償とともに、受信電界
強度に合わせた利得の補償を同時に行うことができるよ
うになる。
等の受信電界強度に基づいて設定されるように構成した
場合には、温度に対する利得の補償とともに、受信電界
強度に合わせた利得の補償を同時に行うことができるよ
うになる。
【００６８】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。
表的なものの効果を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。
【００６９】すなわち、本発明によれば、周囲の温度に
よらず、同じレベルの利得制御電圧でも増幅利得を安定
させることができ、また利得制御電圧を可変した場合に
も利得変化率を一定に保つことができるため、温度変化
の影響を受け易い携帯電話機等の移動体無線通信機にお
ける自動利得制御に適用した場合にも、広い利得範囲に
わたって精度の安定した円滑な利得制御を行うことが可
能となるという優れた効果が得られる。
よらず、同じレベルの利得制御電圧でも増幅利得を安定
させることができ、また利得制御電圧を可変した場合に
も利得変化率を一定に保つことができるため、温度変化
の影響を受け易い携帯電話機等の移動体無線通信機にお
ける自動利得制御に適用した場合にも、広い利得範囲に
わたって精度の安定した円滑な利得制御を行うことが可
能となるという優れた効果が得られる。
【図１】本発明の技術が適用された可変利得増幅器の一
実施例を示す回路図である。
実施例を示す回路図である。
【図２】従来の可変利得増幅器の構成例を示す回路図で
ある。
ある。
【図３】可変利得増幅器の増幅用トランジスタのバイア
ス電流と動作電流の関係を示す図である。
ス電流と動作電流の関係を示す図である。
【図４】ｇｍアンプの構成例を示す回路図である。
Ａ 増幅回路
Ｂ 電圧電流変換回路
Ｃ バイアス回路
Ｑ１〜Ｑ１０ バイポーラ・トランジスタ
１ 演算増幅器
２，３ 温度特性補償用のバイアス電圧源
Ｉｃ，Ｉｃ’ コレクタ電流
Ｖc 利得制御電圧
Ｖagc 利得制御電圧
４ ｇmアンプ
Ｑ２０〜Ｑ３１ トランジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 岡崎 三也
東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル
プス電気株式会社内
(56)参考文献 特開 昭56−28511（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−61815（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−172819（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−7210（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−210707（ＪＰ，Ａ)
実開 昭59−67019（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03G 3/10
H03F 3/45
Claims (6)
- 【請求項１】 差動バイポーラ・トランジスタと、該差
動バイポーラ・トランジスタのコレクタに接続され、且
つ、任意の温度係数が与えられた抵抗とを含んで成り、
前記差動バイポーラ・トランジスタに流れる電流である
動作バイアス電流を生成するバイアス回路と、 前記バイアス回路が生成した前記 動作バイアス電流によ
って利得が可変設定される増幅回路と、前記 利得の温度特性を相殺するために前記動作バイアス
電流に対して所定の温度特性を与える補償回路として動
作する電圧電流変換回路とを備え、前記バイアス回路は、 外部制御電圧に応じて直線的に変
化する前記動作バイアス電流を、前記抵抗によって電流
電圧変換して前記電圧電流変換回路の入力電圧とし、前記電圧電流変換回路は、第１のバイポーラ・トランジ
スタと、前記抵抗によって生成された前記入力電圧を電
流に変換して前記増幅回路に供給する第２のバイポーラ
・トランジスタとを含んで成り、 所定の温度特性を与え
た電圧でバイアスされ、且つ、前記第１のバイポーラ・
トランジスタのベース・エミッタ間電圧を負帰還ループ
に直列に介在させたフィードバック回路によって構成さ
れ基準電圧供給回路として動作するバイアス電圧供給回
路の出力電圧を、前記第２のバイポーラ・トランジスタ
のコレクタ電流を流す基準となる電圧である基準電圧と
して前記第２のバイポーラ・トランジスタのエミッタ端
子に印加することによって、前記利得の温度特性を相殺
させるようにしたことを特徴とする可変利得増幅器。 - 【請求項２】 前記動作バイアス電流によって利得が可
変設定される増幅回路は、無線通信機の高周波増幅部、
或は中間周波増幅部の一部または全部を成す増幅回路で
あることを特徴とする請求項１に記載の可変利得増幅
器。 - 【請求項３】 前記補償回路に与えられる利得制御電圧
は、無線通信機の受信電界強度に基づいて設定されるＡ
ＧＣ電圧であることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の可変利得増幅器。 - 【請求項４】 第１電流により利得を可変とする第１差
動バイポーラ・トランジスタを具備する差動増幅回路
と、 第１バイポーラ・トランジスタより構成される対数変換
回路と、 第１電圧によりベースが制御され、前記対数変換回路の
出力とエミッタが接続された第２バイポーラ・トランジ
スタと、 バイアス回路を構成する第２差動バイポーラ・トランジ
スタのベースに印加される第２電圧により制御される電
流である第２電流を電圧に変換して前記第１電圧を発生
させ、且つ、任意の温度係数が与えられた抵抗とを有
し、前記 第１差動バイポーラ・トランジスタの共通エミッタ
に接続された電流源を構成する第３バイポーラ・トラン
ジスタのベースが前記第２バイポーラ・トランジスタに
より制御されることにより、前記第３バイポーラ・トラ
ンジスタのコレクタ電流である前記第１電流が制御され
ることを特徴とする可変利得増幅器。 - 【請求項５】 前記抵抗の温度変化により、前記第３バ
イポーラ・トランジスタのコレクタ電流の温度依存性が
相殺されることを特徴とする請求項４に記載の可変利得
増幅器。 - 【請求項６】 前記任意の温度係数が与えられた抵抗
は、ｇｍアンプであることを特徴とする請求項１乃至５
のいずれか１項に記載の可変利得増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10659395A JP3517760B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 可変利得増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10659395A JP3517760B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 可変利得増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08307172A JPH08307172A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3517760B2 true JP3517760B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=14437478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10659395A Expired - Fee Related JP3517760B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 可変利得増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3517760B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3185741B2 (ja) | 1998-02-24 | 2001-07-11 | 日本電気株式会社 | 無線選択呼出受信機 |
| JP4672320B2 (ja) * | 2004-09-24 | 2011-04-20 | 三菱電機株式会社 | 高周波増幅装置 |
| JP2008011192A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Fujitsu Ltd | 増幅器およびその制御方法 |
| JP6101581B2 (ja) * | 2013-06-28 | 2017-03-22 | 株式会社日立製作所 | バイアス回路 |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP10659395A patent/JP3517760B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08307172A (ja) | 1996-11-22 |
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