JP3850799B2 - 可調増幅器に対して指数的な先行歪みを与えるための回路構造 - Google Patents
可調増幅器に対して指数的な先行歪みを与えるための回路構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3850799B2 JP3850799B2 JP2002570394A JP2002570394A JP3850799B2 JP 3850799 B2 JP3850799 B2 JP 3850799B2 JP 2002570394 A JP2002570394 A JP 2002570394A JP 2002570394 A JP2002570394 A JP 2002570394A JP 3850799 B2 JP3850799 B2 JP 3850799B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diode
- transistor
- current
- circuit structure
- differential amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G7/00—Volume compression or expansion in amplifiers
- H03G7/06—Volume compression or expansion in amplifiers having semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3211—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in differential amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/45—Differential amplifiers
- H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
- H03F3/4508—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using bipolar transistors as the active amplifying circuit
- H03F3/45098—PI types
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/372—Noise reduction and elimination in amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45471—Indexing scheme relating to differential amplifiers the CSC comprising one or more extra current sources
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45498—Indexing scheme relating to differential amplifiers the CSC comprising only resistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
- H03F2203/45654—Indexing scheme relating to differential amplifiers the LC comprising one or more extra diodes not belonging to mirrors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
発明は、可調増幅器（einstellbaren Verstaerker）に対する指数的な先行歪み(exponentiellen Vorverzerrung)を生成するための回路構造に関するものである。
【０００１】
ここで、増幅器（例えば、高周波技術において一般的に使用されているような、電力増幅器または低ノイズ増幅器）の増幅率（Verstaerkung）は、通常、調節できる。そして、この増幅率を調節できる特性（Kennlinie）は、この場合、線形とならなければならない。あるいは、この増幅率を調節できる特性は、いわゆるｄＢ直線特性（dB-lineare Kennlinie）に従わなければならない。この場合、ｄＢ直線特性は、次の公式
【０００２】
【数１】
【０００３】
に基づき、ｄＢｍＷにおける出力Ｐoutが、入力部側の制御電圧Ｕcontrolに対して比例しているという特徴を有する。しかし、広く普及している入手可能な増幅器の場合では、出力は制御電圧に対して対数的に比例するのではなく、制御電圧に対して正比例する。従って、ｄＢ直線特性を得るためには、制御電圧を、増幅器の上流に接続されている段（Stufe）において、適切な方法によって予め歪ませておかなければならない。
【０００４】
文献：ロバート・マイヤー教授（Prof. Robert Meyer）の「通信用新型集積回路」（UC Berkeley EECS ２４２ (NTUコース： IC７７５CA)、"Advanced Integrated Circuits For Communication"、講義ノート（講義１〜４３、II巻のうちの第I巻、カリフォルニア大学バークリー校工学部、１９９９年、講義４、９ページ））に、上述の先行歪まみを発生させる回路が記載されている。この回路では、全体にわたってｄＢ直線特性を得るために、増幅器の制御電圧が、まず累乗される。そして、先行歪みが、トランスリニア回路（translinearen Schaltung）を用いて与えられる。なお、このトランスリニア回路は、温度に対して安定しており（temperaturstabilen）、コントロール変数または制御変数(電流／電圧)と、出力変数との間で指数的な関係を確立している。
【０００５】
しかし、上記に引用した文献に記載されている、指数的な先行歪みを生成するための基本回路には欠点がある。その欠点とは、生産の際に必要な構成部材に対する工程公差（Prozesstoleranzen）の結果として、および温度変化のせいで、理想的に計算された指数的な伝達関数が回路操作の間に変化することである。さらにまた、上記回路は、比較的多数の構成部材を必要とし、これに伴って、広いトランジスタ面積が必要とされる。必要とされる多くのトランジスタでもまた、その全回路が、並のノイズ特性しか得られないという不利点を有している。
【０００６】
本発明の目的は、可調増幅器に対して指数的な先行歪みを生成するための回路を提供し、この先行歪みによって製造および温度に依存する公差を改善することである。
【０００７】
また、上記目的は、本発明に基づき、以下のような、可調増幅器に対する指数的な先行歪みを生成ための回路構造によって達成される。すなわち、この回路構造は、
第１ダイオードを有する、第１被制御電流経路と、
第２ダイオードを有し、第１電流経路に対して平行に接続されている、第２被制御電流経路と、
制御入力部が第１ダイオードに接続されている第１トランジスタ、および制御入力部が第２ダイオードに接続されている第２トランジスタを有する第１差動増幅器とを備え、
上記第２被制御電流経路の被制御電流は、ダイオードの動作点を設定するためのコモンモード電流（Gleichtaktstrom）、および小信号駆動を与えるための差動電流を含み、
上記第１差動増幅器における、第２トランジスタ対第１トランジスタの有効トランジスタ面積の比率は、第２ダイオード対第１ダイオードの有効ダイオード面積の比率に等しい回路構成である。
【０００８】
また、上記の回路は、大きさの異なる２つのダイオードを備えている。この２つのダイオードの下流に、大きさの異なる２つのトランジスタを有する差動増幅器が接続されている。この場合、２つのダイオードのうちの大きいほうが、大きいほうのトランジスタと接続されており、一方、小さいほうのダイオードは小さいほうのトランジスタと接続されている。また、ダイオードは電流により駆動され、この電流は、ダイオードの動作点を設定するためのコモンモード電流、および、実際の有用信号を搬送する差動電流を含んでいる。差動増幅器の出力部側には、上記回路により生成できる非対称な先行歪みを有する増幅器を駆動するための出力電流が用意されている。非対称な先行歪み、および非対称な差動増幅器を用い、上記回路において、ｄＢ直線に近似する伝達関数を得ることができる。この場合、第１ダイオード対第２ダイオード、および、第１トランジスタ対第２トランジスタの面積比率を、以下に詳しく説明するように、それぞれの要求に合わせることができる。また、上記の回路は、少数の構成部材によって構成できるので、良好なノイズ特性によって実施できる。さらに、上記記載の回路は、プロセス技術の変化および温度の変化の影響を受けにくい。
【０００９】
また、ダイオードの面積が異なっているので、非対称なダイオード電圧が生じる。これらダイオード電圧は、差動増幅器を制御するために使用される。そして、この差動増幅器の出力部では、増幅器に対する差動電流として、所望のあらかじめ先に歪ませされている入力信号が生成される。
【００１０】
また、良好な組み合わせを得るために、ダイオードは、ダイオードとして接続されているトランジスタでもよい。
【００１１】
本発明の、好ましい実施形態では、第１および第２被制御電流経路の電流は、電圧制御されている第２差動増幅器によって制御されている。この第２差動増幅器の第１出力部は、第１ダイオードに接続されており、第２出力部は、第２ダイオードに接続されている。差動電圧信号の形式で、増幅器の出力を制御するために用いられる制御信号は、第２差動増幅器を用いて、ダイオード電流経路を制御するために必要な制御電流に変換され得る。これにより、第２差動増幅器は、電圧／電流変換機として機能する。
【００１２】
さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、第２差動増幅器が、２つのバイポーラトランジスタを備えている。このバイポーラトランジスタのエミッタ端子は、抵抗器を介して負帰還回路（Gegenkopplung）を形成するために、相互に接続されている。従って、第２差動増幅器に対するの負帰還回路は、第２差動増幅器の小信号範囲内での偏差が、負帰還回路なしでも十分に良好な線形化が可能である範囲を越える場合において、特に有利である。ただし、どの場合にも、第１および第２電流経路の被制御電流と差動入力電圧とは比例している。
【００１３】
さらにまた、本発明のほかの好ましい実施形態では、有効トランジスタ面積の比率、および有効ダイオード面積の比率は相互に、複数の同じ種類の部材が並列接続されることによりそれぞれ設定される。従って、例えば、トランジスタの有効面積比率とダイオードの有効面積比率とがそれぞれ相互に２：１、３：１、３：２などであるように構成することもできる。それぞれ同じ種類の構成部材が、２つの電流枝配線(Stromzweigen)において使用されているので、特に良好な組み合わせを達成できる。
【００１４】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、第１ダイオードが、２つのダイオードを備えており、これら２つのダイオードは、並列に接続され、それぞれが第２ダイオードと同じ種類である。また、第１トランジスタは、２つのトランジスタを備えており、これら２つのダイオードは、並列に接続され、それぞれが第２トランジスタと同じ種類である。その結果、各場合において２：１の面積比率が生じる。ここで、本明細書において以下に詳しく説明されている、微分とパラメータの調査（Herleitungen und Parameterstudien）に基づき記載されている実施例が示すように、２：１の面積比率は、線形の前置増幅器（Vorverstaerker）に対する指数的な先行歪みを生成するための上記回路に関する、ｄＢ直線の伝達関数となる。
【００１５】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、３：１の面積比率が３つの構成部材、または３つのトランジスタの並列接続により得られる。このような過補償（Ueberkompensation）は、先行歪みを生成する回路の使用状況（Anwendungsfall）次第では望ましいものとなる。
【００１６】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、第１差動増幅器の第１トランジスタが、制御側で第１差動増幅器の第１ダイオードと直接接続され、第１差動増幅器の第２トランジスタが、制御側で第２ダイオードと直接接続されている。この場合、トランジスタの制御入力部と接続されているダイオード端子における電位が、ダイオードを流れる電流によって、差動増幅器を制御する。
【００１７】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、第３および第４電流経路において、負荷ダイオードが１つずつ備えられている。この第３および第４電流経路は、第１差動増幅器により制御されており、その第１または第２トランジスタの被制御経路をそれぞれ含んでいる。増幅率を変化させる(Verstaerkungsvariation)ために接続できる差動増幅器（例えば、電流バランス（Stromwippe））の特性を補償するため、第１差動増幅器から導出される、あらかじめ先に歪ませた電流を、負荷ダイオードに印加する。
【００１８】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、出力部側において、第１差動増幅器が電流バランスに接続されている。電流バランスの制御入力部は、負荷ダイオードに接続されており、出力部側において電気的な負荷（例えば、アンテナ、またはマッチング回路網（Anpassnetzwerk））は、電流バランスに接続される。なお、電流バランスによって、さまざまな増幅率が提供される。
【００１９】
電流バランスの入力部に、例えば、高周波数信号を導入できる。この高周波数信号は、所望の、適用される公称増幅率（angelegten Soll-Verstaerkung）に応じて増幅される。
【００２０】
本発明の他の好ましい実施形態では、回路構造は、バイポーラ回路技術を用いて設計される。
【００２１】
本発明の他の詳細は、従属請求項に記載されている。
【００２２】
ここで、本発明を以下において、いくつかの実施例を用い、図を参考にして詳しく説明する。
【００２３】
図１は、制御側に接続されている電流枝配線を有する第１差動増幅器Ｔ３、Ｔ４を示す。なお、この電流枝配線には、それぞれ、ダイオード、および電圧制御されているバイポーラトランジスタＴ１、Ｔ２がある。
【００２４】
詳しく説明すると、差動入力電圧Ｕin、Ｕinxが、トランジスタの制御側、すなわちトランジスタのベース端子に供給される。なお、このトランジスタは、ｎｐｎバイポーラトランジスタＴ１、Ｔ２として実施されており、負帰還回路を有する差動増幅器を形成する。また、この制御電圧は、増幅器の様々な増幅率を設定するために用いられる。第２差動増幅器を形成するトランジスタＴ１、Ｔ２のエミッタ端子は、負帰還回路を形成するために、抵抗器Ｒ１を介して、相互接続されている。さらに、エミッタ端子は、それぞれ電流源Ｉ1、Ｉ2を介して、地電位端子ＧＮＤと接続されている。コレクタ側では、トランジスタＴ１、Ｔ２が、ダイオードＤ１、Ｄ２それぞれを介して、供給電位端子ＶＣＣと接続されている。この場合、第１ダイオードＤ１は、２つの並列接続されているダイオード素子（Teildioden）を備え、各ダイオード素子の配置は、第２ダイオードＤ２に相当している。
【００２５】
このことにより、ダイオードＤ１、Ｄ２の特に良好な組み合わせとなり、第２ダイオードＤ２対第１ダイオードＤ１の面積比率ＣはＣ＝０．５である。
【００２６】
電流枝配線の被制御電流によってダイオードＤ１、Ｄ２のカソード側に生成される電位は、第１差動増幅器Ｔ３、Ｔ４を駆動するために使用される。なお、第１差動増幅器Ｔ３、Ｔ４は、制御側で、第１ダイオードＤ１のカソード端子と接続されている第１トランジスタＴ３と、制御側で、第２ダイオードＤ２のカソード端子と接続されている第２トランジスタＴ４とを備えている。差動増幅器を形成するために、トランジスタＴ３、Ｔ４のエミッタは、直接相互に接続されている。第１差動増幅器Ｔ３、Ｔ４について注目すべきことは、第２トランジスタＴ４対第１トランジスタＴ３の面積比率が、ダイオードＤ２対第１ダイオードＤ１の面積比率Ｃに等しいことである。従って、第１トランジスタＴ３は、同じ種類の２つのバイポーラトランジスタを備えており、面積比率Ｃ＝０．５となるように、ｎｐｎバイポーラトランジスタＴ４と同じ配置を有する。トランジスタＴ３、Ｔ４の共通のエミッタノードは、電流源I3に接続されている。また、電流源Ｉ3は、動作点電流ＩKを供給する。図１の実施例では、ダイオードＤ１、Ｄ２が、ダイオードとして接続されているトランジスタであり、第１差動増幅器のトランジスタＴ３、Ｔ４と同じ種類であるので、第１および第２電流経路の電流源I1、Ｉ2における電流は、それぞれ半分の動作点電流Ｉk／２となる。電流出力部である、指数的な先行歪みを生成する上記回路の出力部は、第１差動増幅器のトランジスタＴ３、Ｔ４のコレクタ端子と接続されており、Ｉout、Ｉoutxによって示されている。
【００２７】
負帰還回路を有する第２差動増幅器のトランジスタＴ１、Ｔ２を、電圧／電流変換段としてみなすことができる。これらのトランジスタは、与えられている差動入力電圧Ｕin、Ｕinxを、所望の歪みを有する出力電流Ｉout、Ｉoutxに変換する（ただし、この場合、面積比率Ｃ＝０．５である）。
【００２８】
図１の実施例に基づく上記回路は、良好なノイズ特性となる、少数の必要な構成部材を備え、さらに、使用されるダイオードとトランジスタ構成部材とが良好に組み合わされており、稼働中の温度変化または製造時のプロセス技術公差の影響を受けない。
【００２９】
図２は、本発明に基づく回路の計算や数理モデル化（mathematischen Modellierung）に対して、図１に基づく簡易化された回路図を示す。この場合、バランスの取れた信号（Gegentaktsignal）と解釈できる、ダイオードＤ１、Ｄ２を介して第２差動増幅器Ｔ１、Ｔ２によって生じる電流は、付加的な電流源Ｉ4として参照される。従って、第１ダイオードＤ１を流れる電流は、Ｉk−Ｉinとなり、第２ダイオードＤ２を流れる電流は、Ｉk＋Ｉinとなる。
【００３０】
図２に示す回路の出力部において、出力電流Ｉout、Ｉoutxの差により生じる差動出力電流Ｉdiffは、特に、ダイオードＤ１、Ｄ２の電流密度と、第１差動増幅器の差動増幅器トランジスタＴ３、Ｔ４に依存しており、以下のように導き出すことができる。すなわち、図２に示すように、ダイオードとトランジスタとを相互に接続すること、および面積比率が異なることとに基づき、ダイオードの電流密度ＩSとして、
Ｉｓ2＝Ｃ・Ｉｓ1
が生じる。ただし、Ｉｓ2は、第２ダイオードＤ２の電流密度と等しく、Ｉｓ1は、第１ダイオードＤ１の電流密度と等しい。
【００３１】
同様に、トランジスタＴ３、Ｔ４の電流密度は、
Ｉｓ4＝Ｃ・Ｉｓ3
である。ただし、Ｉｓ3は、第１差動増幅器トランジスタＴ３の電流密度と等しく、Ｉｓ4は、第２差動増幅器トランジスタＴ４の電流密度と等しい。
【００３２】
また、ダイオードＤ１、Ｄ２それぞれに、電流Ｉｃ1またはＩｃ2が流れる。図２を参照すると、ダイオードＤ１、Ｄ２の入力部電流Ｉinおよび動作点電流ＩkはダイオードＤ１Ｄ２を通る電流となり、
Ｉｃ1＝Ｉk＋Ｉin
および、
Ｉｃ2＝Ｉk−Ｉin
である。
【００３３】
従って、ダイオード特性が知られている場合は、ダイオードＤ１、Ｄ２にかかる電圧Ｕak1、Ｕak2を、
Ｕak1＝ｍ・ＵT・（Ｉｎ（Ｉｃ1／Ｉｓ1）＋１）
および、
Ｕak2＝ｍ・ＵT・（Ｉｎ（Ｉｃ2／Ｉｓ2）＋１）
と示すことができる。
【００３４】
この場合、因数ｍは、ダイオードモジュール（Diodenmodell）に存在する指数因子（Exponentialfaktor）であり、１とすることができる。この場合、動作点電流Ｉkを、正規化変数（Normierungsgroesse）として使用し、これに、同じく値１を割り当てる。また、差動増幅器への入力電圧をｕdとすると、以下の差動電流Ｉdiffが出力部において得られる。
【００３５】
【数２】
【００３６】
ここで、入力電圧ｕdにダイオード電圧ｕak1、ｕak2を代入すると、差動出力電流は、以下のようになる。
【００３７】
【数３】
【００３８】
この関係から、面積比率Ｃについての関数としての特性群が得られる。なお、Ｃ＝１とする場合は直線となり、対数で表されない。
【００３９】
図３は、先行歪み、すなわち、差動電流Ｉdiffの伝達応答を入力電流Ｉinについての関数として示す。この場合、入力電流Ｉinと差動電流Ｉdiffとは正規化した形でプロットされ(aufgetragen)、正規化した変数を、座標の上に引いた線によって示す。面積比率Ｃに関するパラメータは、Ｃ＝０．３〜Ｃ＝２の範囲内において、値Ｃ＝０．３、Ｃ＝０．５、Ｃ＝１およびＣ＝２の場合が示されている。予測どおり、Ｃ＝１ならば対数で表されず、直線となることが分かる。
【００４０】
図４では、差動電流の関数に対するパラメータの観察を、面積比率Ｃに対する様々なパラメータ値に関する入力電流の関数として示す。しかし、対数／線形表示（halblogarithmischer Darstellung）において、差動電流と入力電流とに関しては、適切に正規化して示されている。この場合、縦座標は、比例して（linear）プロットされ(skaliert)ており、横座標は、対数的にプロットされている。従って、この図より、面積比率Ｃ＝０．５とすると、少なくとも利用可能な電流範囲においてほぼ直線となることが分かる。また、図４は、図２に記載の回路の伝達応答を全体的に示している。
【００４１】
同様に、適切に正規化した形で、図５は、関数の導関数（Ableitung）を、差動電流と入力電流との関数として示している。なおこの場合、Ｃ＝０．４５、Ｃ＝０．５およびＣ＝０．５５が、図４によって決定された成果であるＣ＝０．５の近傍範囲において、面積比率Ｃに関するパラメータとして選択された。見て分かるように、関数が用いられている範囲において、特性群の微分は、一定に傾斜している。
【００４２】
図３〜図５に示されている上記曲線群から分かるように、指数的な関係は、関数
ｆ（ｘ）ａ＋ｂ・ｘ／ｂ＋ａ・ｘ
を用いることにより近似され、提案されている回路の広範囲にわたって、実質的なｄＢ直線特性が得られる。端のほうの領域では、その特性の傾斜が大きくなり、図６を参照するとこのことは、圧縮（Kompression）を補償するために、望ましい効果である。さらに、上記回路は、既に説明したように、必要な構成部材の数が少なく、これに伴いノイズ特性が良好であることと、特性が温度変化とプロセス変動とに影響されないということを提供する。
【００４３】
また、図６は、２つの被制御電流経路を有する線形増幅器に指数的な先行歪みを与える、本発明に基づく回路のほかの簡易化された回路図を示す。なお、この電流経路は、それぞれ、ダイオードＤ１、Ｄ２、およびこれと接続されている差動増幅器Ｔ３、Ｔ４を備えている。差動増幅器Ｔ３、Ｔ４は、ダイオードＤ１、Ｄ２を介して被制御ダイオード電流の関数として与えられるダイオード電圧によって制御されている。第２ダイオードＤ２対第１ダイオードＤ１の面積比率Ｃは、この場合、第１差動増幅器の第２トランジスタＴ４対第１トランジスタＴ３の面積比率に等しい。まず、第１および第２ダイオードＤ１、Ｄ２は、カソード側でそれぞれ電流源I1'，Ｉ2'に接続されており、電流源I1'，Ｉ2'は、基準地電位端子（Bezugspotentialanschluss）ＧＮＤと接続されている。次に、上記第１および第２ダイオードＤ１、Ｄ２は、既に図１および図２に示したように、第１差動増幅器T３、Ｔ４それぞれの制御入力部と接続されている。電流源Ｉ1'が、図２に記載のダイオードの動作点電流Ｉkと入力電流Ｉinとの差に相当する電流Ｉk−Ｉinを発生させる一方、第２電流源Ｉ2'は、図２に記載の簡略化した回路図において、ダイオードを流れる動作点電流Ｉkと入力電流Ｉinとの合計Ｉk＋Ｉinを発生させる。また、２つのダイオードＤ１、Ｄ２は、大きさが異なっている。この場合、面積が大きいほうのダイオードＤ１は、面積が大きいほうのトランジスタＴ１と接続されており、小さいほうのダイオードＤ２は、小さいほうのトランジスタＴ４と接続されている。そして、ダイオードＤ１、Ｄ２は、上記電流Ｉk−Ｉin、Ｉk＋Ｉinにより駆動される。これらの電流は、ダイオードＩinを駆動するための差動電流と、ダイオードの動作点を設定するためのコモンモード電流Ｉkとを含んでいる。差動増幅器の出力部は、出力電流Ｉout、Ｉoutxを生成し、出力電流Ｉout、Ｉoutxには、回路への入力信号についての先行歪みを伴う伝送応答を有している。
【００４４】
最後に、図７は、電流バランスＴ６、Ｔ７および、電気的な負荷Ｒ２を有する、図１の回路の発展形を示す。電気的な負荷Ｒ２は、例えば、アンテナ、または、マッチング回路でもよい。
【００４５】
詳しくは、第１差動増幅器の差動増幅器トランジスタＴ３、Ｔ４のコレクタ端子に、それぞれ１つダイオードＤ３、Ｄ４が、負荷ダイオードとして接続されており、生成された、予め先に歪ませた電流が、これらのダイオードに印加される。このことにより、増幅率を変化させるために使用され、共に電流バランスを構成する差動増幅器Ｔ６、Ｔ７の特性を補償することができる。このとき、増幅される高周波入力信号であって、電流ＩRFとして、エミッタ側からバイポーラ回路技術により構成されている電流バランスＴ６、Ｔ７に供給できる高周波入力信号は、入力電圧Ｕin，Ｕinxによって、ｄＢ直線に応じて変更（dB-linear variiert）できる。この場合、増幅される高周波信号ＩRFの源を、電流源Ｉ6と示し、例えば、低ノイズ増幅器（rauscharmer Verstaerker）、すなわち、ローノイズアンプ（Low Noise Amplifier）、または、オープンコレクタ出力部（Open-Collector-Ausgang）を有する電力増幅器（Leistungsverstaerker）、すなわち、パワーアンプ（Power Amplifier）でもよい。
【００４６】
線形増幅器に対して指数的な先行歪みを生成するため上記回路の上記に示した全ての実施例は、共通した特徴を有している。この共通した特徴とは、小数の構成部材により構成でき、これに伴い、ノイズ特性が良好であるということである。さらに、所望の特性、すなわち、指数的に歪まされている伝達関数が、稼働中の回路の温度変化、および、このような回路を製造する場合のプロセスパラメータの変動（Prozessparameterschwankungen）に極力影響されないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 制御信号の先行歪みに関する本発明の回路の第１実施例を、簡易化した回路図に基づいて示す図である。
【図２】 数学的に説明するために、図１に基づく回路をさらに簡易化した図である。
【図３】 図１または図２に示す回路により生成する先行歪みについての伝達応答を、面積比率の関数として示すグラフである。
【図４】 指数的な先行歪みを生成する上記回路の伝達応答を、横軸を対数軸として示すグラフである。
【図５】 面積比率の様々なパラメータ値に対する、伝達関数の曲線群の微分を示すグラフである。
【図６】 図６は、簡易化された等価回路に基づく本発明のほかの実施例を示す図である。
【図７】 本発明のほかの実施例を、電流バランスと電気的な負荷とが接続されている、図１に示されるような回路の発展形態を示す図である。
【符号の説明】
Ｃ 面積比率
Ｄ１ ダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｄ３ ダイオード
Ｄ４ ダイオード
ＧＮＤ 基準地電位端子
Ｉ1 電流源
Ｉ1' 電流源
Ｉ2 電流源
Ｉ2' 電流源
Ｉ3 電流源
Ｉ4 電流源
Ｉ5 電流源
Ｉ6 電流源
Ｉin 入力電圧
Ｉin 入力電流
Ｉinx 入力電圧
ＩK 動作点電流
Ｉout 出力電流
Ｉoutx 出力電流
ＩRF ＲＦ信号
Ｒ１ 抵抗器
Ｒ２ 負荷
Ｔ１ トランジスタ
Ｔ２ トランジスタ
Ｔ３ トランジスタ
Ｔ４ トランジスタ
Ｔ６ トランジスタ
Ｔ７ トランジスタ
ＶＣＣ 供給電位端子
【０００１】
ここで、増幅器（例えば、高周波技術において一般的に使用されているような、電力増幅器または低ノイズ増幅器）の増幅率（Verstaerkung）は、通常、調節できる。そして、この増幅率を調節できる特性（Kennlinie）は、この場合、線形とならなければならない。あるいは、この増幅率を調節できる特性は、いわゆるｄＢ直線特性（dB-lineare Kennlinie）に従わなければならない。この場合、ｄＢ直線特性は、次の公式
【０００２】
【数１】
に基づき、ｄＢｍＷにおける出力Ｐoutが、入力部側の制御電圧Ｕcontrolに対して比例しているという特徴を有する。しかし、広く普及している入手可能な増幅器の場合では、出力は制御電圧に対して対数的に比例するのではなく、制御電圧に対して正比例する。従って、ｄＢ直線特性を得るためには、制御電圧を、増幅器の上流に接続されている段（Stufe）において、適切な方法によって予め歪ませておかなければならない。
【０００４】
文献：ロバート・マイヤー教授（Prof. Robert Meyer）の「通信用新型集積回路」（UC Berkeley EECS ２４２ (NTUコース： IC７７５CA)、"Advanced Integrated Circuits For Communication"、講義ノート（講義１〜４３、II巻のうちの第I巻、カリフォルニア大学バークリー校工学部、１９９９年、講義４、９ページ））に、上述の先行歪まみを発生させる回路が記載されている。この回路では、全体にわたってｄＢ直線特性を得るために、増幅器の制御電圧が、まず累乗される。そして、先行歪みが、トランスリニア回路（translinearen Schaltung）を用いて与えられる。なお、このトランスリニア回路は、温度に対して安定しており（temperaturstabilen）、コントロール変数または制御変数(電流／電圧)と、出力変数との間で指数的な関係を確立している。
【０００５】
しかし、上記に引用した文献に記載されている、指数的な先行歪みを生成するための基本回路には欠点がある。その欠点とは、生産の際に必要な構成部材に対する工程公差（Prozesstoleranzen）の結果として、および温度変化のせいで、理想的に計算された指数的な伝達関数が回路操作の間に変化することである。さらにまた、上記回路は、比較的多数の構成部材を必要とし、これに伴って、広いトランジスタ面積が必要とされる。必要とされる多くのトランジスタでもまた、その全回路が、並のノイズ特性しか得られないという不利点を有している。
【０００６】
本発明の目的は、可調増幅器に対して指数的な先行歪みを生成するための回路を提供し、この先行歪みによって製造および温度に依存する公差を改善することである。
【０００７】
また、上記目的は、本発明に基づき、以下のような、可調増幅器に対する指数的な先行歪みを生成ための回路構造によって達成される。すなわち、この回路構造は、
第１ダイオードを有する、第１被制御電流経路と、
第２ダイオードを有し、第１電流経路に対して平行に接続されている、第２被制御電流経路と、
制御入力部が第１ダイオードに接続されている第１トランジスタ、および制御入力部が第２ダイオードに接続されている第２トランジスタを有する第１差動増幅器とを備え、
上記第２被制御電流経路の被制御電流は、ダイオードの動作点を設定するためのコモンモード電流（Gleichtaktstrom）、および小信号駆動を与えるための差動電流を含み、
上記第１差動増幅器における、第２トランジスタ対第１トランジスタの有効トランジスタ面積の比率は、第２ダイオード対第１ダイオードの有効ダイオード面積の比率に等しい回路構成である。
【０００８】
また、上記の回路は、大きさの異なる２つのダイオードを備えている。この２つのダイオードの下流に、大きさの異なる２つのトランジスタを有する差動増幅器が接続されている。この場合、２つのダイオードのうちの大きいほうが、大きいほうのトランジスタと接続されており、一方、小さいほうのダイオードは小さいほうのトランジスタと接続されている。また、ダイオードは電流により駆動され、この電流は、ダイオードの動作点を設定するためのコモンモード電流、および、実際の有用信号を搬送する差動電流を含んでいる。差動増幅器の出力部側には、上記回路により生成できる非対称な先行歪みを有する増幅器を駆動するための出力電流が用意されている。非対称な先行歪み、および非対称な差動増幅器を用い、上記回路において、ｄＢ直線に近似する伝達関数を得ることができる。この場合、第１ダイオード対第２ダイオード、および、第１トランジスタ対第２トランジスタの面積比率を、以下に詳しく説明するように、それぞれの要求に合わせることができる。また、上記の回路は、少数の構成部材によって構成できるので、良好なノイズ特性によって実施できる。さらに、上記記載の回路は、プロセス技術の変化および温度の変化の影響を受けにくい。
【０００９】
また、ダイオードの面積が異なっているので、非対称なダイオード電圧が生じる。これらダイオード電圧は、差動増幅器を制御するために使用される。そして、この差動増幅器の出力部では、増幅器に対する差動電流として、所望のあらかじめ先に歪ませされている入力信号が生成される。
【００１０】
また、良好な組み合わせを得るために、ダイオードは、ダイオードとして接続されているトランジスタでもよい。
【００１１】
本発明の、好ましい実施形態では、第１および第２被制御電流経路の電流は、電圧制御されている第２差動増幅器によって制御されている。この第２差動増幅器の第１出力部は、第１ダイオードに接続されており、第２出力部は、第２ダイオードに接続されている。差動電圧信号の形式で、増幅器の出力を制御するために用いられる制御信号は、第２差動増幅器を用いて、ダイオード電流経路を制御するために必要な制御電流に変換され得る。これにより、第２差動増幅器は、電圧／電流変換機として機能する。
【００１２】
さらに、本発明の他の好ましい実施形態では、第２差動増幅器が、２つのバイポーラトランジスタを備えている。このバイポーラトランジスタのエミッタ端子は、抵抗器を介して負帰還回路（Gegenkopplung）を形成するために、相互に接続されている。従って、第２差動増幅器に対するの負帰還回路は、第２差動増幅器の小信号範囲内での偏差が、負帰還回路なしでも十分に良好な線形化が可能である範囲を越える場合において、特に有利である。ただし、どの場合にも、第１および第２電流経路の被制御電流と差動入力電圧とは比例している。
【００１３】
さらにまた、本発明のほかの好ましい実施形態では、有効トランジスタ面積の比率、および有効ダイオード面積の比率は相互に、複数の同じ種類の部材が並列接続されることによりそれぞれ設定される。従って、例えば、トランジスタの有効面積比率とダイオードの有効面積比率とがそれぞれ相互に２：１、３：１、３：２などであるように構成することもできる。それぞれ同じ種類の構成部材が、２つの電流枝配線(Stromzweigen)において使用されているので、特に良好な組み合わせを達成できる。
【００１４】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、第１ダイオードが、２つのダイオードを備えており、これら２つのダイオードは、並列に接続され、それぞれが第２ダイオードと同じ種類である。また、第１トランジスタは、２つのトランジスタを備えており、これら２つのダイオードは、並列に接続され、それぞれが第２トランジスタと同じ種類である。その結果、各場合において２：１の面積比率が生じる。ここで、本明細書において以下に詳しく説明されている、微分とパラメータの調査（Herleitungen und Parameterstudien）に基づき記載されている実施例が示すように、２：１の面積比率は、線形の前置増幅器（Vorverstaerker）に対する指数的な先行歪みを生成するための上記回路に関する、ｄＢ直線の伝達関数となる。
【００１５】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、３：１の面積比率が３つの構成部材、または３つのトランジスタの並列接続により得られる。このような過補償（Ueberkompensation）は、先行歪みを生成する回路の使用状況（Anwendungsfall）次第では望ましいものとなる。
【００１６】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、第１差動増幅器の第１トランジスタが、制御側で第１差動増幅器の第１ダイオードと直接接続され、第１差動増幅器の第２トランジスタが、制御側で第２ダイオードと直接接続されている。この場合、トランジスタの制御入力部と接続されているダイオード端子における電位が、ダイオードを流れる電流によって、差動増幅器を制御する。
【００１７】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、第３および第４電流経路において、負荷ダイオードが１つずつ備えられている。この第３および第４電流経路は、第１差動増幅器により制御されており、その第１または第２トランジスタの被制御経路をそれぞれ含んでいる。増幅率を変化させる(Verstaerkungsvariation)ために接続できる差動増幅器（例えば、電流バランス（Stromwippe））の特性を補償するため、第１差動増幅器から導出される、あらかじめ先に歪ませた電流を、負荷ダイオードに印加する。
【００１８】
また、本発明の他の好ましい実施形態では、出力部側において、第１差動増幅器が電流バランスに接続されている。電流バランスの制御入力部は、負荷ダイオードに接続されており、出力部側において電気的な負荷（例えば、アンテナ、またはマッチング回路網（Anpassnetzwerk））は、電流バランスに接続される。なお、電流バランスによって、さまざまな増幅率が提供される。
【００１９】
電流バランスの入力部に、例えば、高周波数信号を導入できる。この高周波数信号は、所望の、適用される公称増幅率（angelegten Soll-Verstaerkung）に応じて増幅される。
【００２０】
本発明の他の好ましい実施形態では、回路構造は、バイポーラ回路技術を用いて設計される。
【００２１】
本発明の他の詳細は、従属請求項に記載されている。
【００２２】
ここで、本発明を以下において、いくつかの実施例を用い、図を参考にして詳しく説明する。
【００２３】
図１は、制御側に接続されている電流枝配線を有する第１差動増幅器Ｔ３、Ｔ４を示す。なお、この電流枝配線には、それぞれ、ダイオード、および電圧制御されているバイポーラトランジスタＴ１、Ｔ２がある。
【００２４】
詳しく説明すると、差動入力電圧Ｕin、Ｕinxが、トランジスタの制御側、すなわちトランジスタのベース端子に供給される。なお、このトランジスタは、ｎｐｎバイポーラトランジスタＴ１、Ｔ２として実施されており、負帰還回路を有する差動増幅器を形成する。また、この制御電圧は、増幅器の様々な増幅率を設定するために用いられる。第２差動増幅器を形成するトランジスタＴ１、Ｔ２のエミッタ端子は、負帰還回路を形成するために、抵抗器Ｒ１を介して、相互接続されている。さらに、エミッタ端子は、それぞれ電流源Ｉ1、Ｉ2を介して、地電位端子ＧＮＤと接続されている。コレクタ側では、トランジスタＴ１、Ｔ２が、ダイオードＤ１、Ｄ２それぞれを介して、供給電位端子ＶＣＣと接続されている。この場合、第１ダイオードＤ１は、２つの並列接続されているダイオード素子（Teildioden）を備え、各ダイオード素子の配置は、第２ダイオードＤ２に相当している。
【００２５】
このことにより、ダイオードＤ１、Ｄ２の特に良好な組み合わせとなり、第２ダイオードＤ２対第１ダイオードＤ１の面積比率ＣはＣ＝０．５である。
【００２６】
電流枝配線の被制御電流によってダイオードＤ１、Ｄ２のカソード側に生成される電位は、第１差動増幅器Ｔ３、Ｔ４を駆動するために使用される。なお、第１差動増幅器Ｔ３、Ｔ４は、制御側で、第１ダイオードＤ１のカソード端子と接続されている第１トランジスタＴ３と、制御側で、第２ダイオードＤ２のカソード端子と接続されている第２トランジスタＴ４とを備えている。差動増幅器を形成するために、トランジスタＴ３、Ｔ４のエミッタは、直接相互に接続されている。第１差動増幅器Ｔ３、Ｔ４について注目すべきことは、第２トランジスタＴ４対第１トランジスタＴ３の面積比率が、ダイオードＤ２対第１ダイオードＤ１の面積比率Ｃに等しいことである。従って、第１トランジスタＴ３は、同じ種類の２つのバイポーラトランジスタを備えており、面積比率Ｃ＝０．５となるように、ｎｐｎバイポーラトランジスタＴ４と同じ配置を有する。トランジスタＴ３、Ｔ４の共通のエミッタノードは、電流源I3に接続されている。また、電流源Ｉ3は、動作点電流ＩKを供給する。図１の実施例では、ダイオードＤ１、Ｄ２が、ダイオードとして接続されているトランジスタであり、第１差動増幅器のトランジスタＴ３、Ｔ４と同じ種類であるので、第１および第２電流経路の電流源I1、Ｉ2における電流は、それぞれ半分の動作点電流Ｉk／２となる。電流出力部である、指数的な先行歪みを生成する上記回路の出力部は、第１差動増幅器のトランジスタＴ３、Ｔ４のコレクタ端子と接続されており、Ｉout、Ｉoutxによって示されている。
【００２７】
負帰還回路を有する第２差動増幅器のトランジスタＴ１、Ｔ２を、電圧／電流変換段としてみなすことができる。これらのトランジスタは、与えられている差動入力電圧Ｕin、Ｕinxを、所望の歪みを有する出力電流Ｉout、Ｉoutxに変換する（ただし、この場合、面積比率Ｃ＝０．５である）。
【００２８】
図１の実施例に基づく上記回路は、良好なノイズ特性となる、少数の必要な構成部材を備え、さらに、使用されるダイオードとトランジスタ構成部材とが良好に組み合わされており、稼働中の温度変化または製造時のプロセス技術公差の影響を受けない。
【００２９】
図２は、本発明に基づく回路の計算や数理モデル化（mathematischen Modellierung）に対して、図１に基づく簡易化された回路図を示す。この場合、バランスの取れた信号（Gegentaktsignal）と解釈できる、ダイオードＤ１、Ｄ２を介して第２差動増幅器Ｔ１、Ｔ２によって生じる電流は、付加的な電流源Ｉ4として参照される。従って、第１ダイオードＤ１を流れる電流は、Ｉk−Ｉinとなり、第２ダイオードＤ２を流れる電流は、Ｉk＋Ｉinとなる。
【００３０】
図２に示す回路の出力部において、出力電流Ｉout、Ｉoutxの差により生じる差動出力電流Ｉdiffは、特に、ダイオードＤ１、Ｄ２の電流密度と、第１差動増幅器の差動増幅器トランジスタＴ３、Ｔ４に依存しており、以下のように導き出すことができる。すなわち、図２に示すように、ダイオードとトランジスタとを相互に接続すること、および面積比率が異なることとに基づき、ダイオードの電流密度ＩSとして、
Ｉｓ2＝Ｃ・Ｉｓ1
が生じる。ただし、Ｉｓ2は、第２ダイオードＤ２の電流密度と等しく、Ｉｓ1は、第１ダイオードＤ１の電流密度と等しい。
【００３１】
同様に、トランジスタＴ３、Ｔ４の電流密度は、
Ｉｓ4＝Ｃ・Ｉｓ3
である。ただし、Ｉｓ3は、第１差動増幅器トランジスタＴ３の電流密度と等しく、Ｉｓ4は、第２差動増幅器トランジスタＴ４の電流密度と等しい。
【００３２】
また、ダイオードＤ１、Ｄ２それぞれに、電流Ｉｃ1またはＩｃ2が流れる。図２を参照すると、ダイオードＤ１、Ｄ２の入力部電流Ｉinおよび動作点電流ＩkはダイオードＤ１Ｄ２を通る電流となり、
Ｉｃ1＝Ｉk＋Ｉin
および、
Ｉｃ2＝Ｉk−Ｉin
である。
【００３３】
従って、ダイオード特性が知られている場合は、ダイオードＤ１、Ｄ２にかかる電圧Ｕak1、Ｕak2を、
Ｕak1＝ｍ・ＵT・（Ｉｎ（Ｉｃ1／Ｉｓ1）＋１）
および、
Ｕak2＝ｍ・ＵT・（Ｉｎ（Ｉｃ2／Ｉｓ2）＋１）
と示すことができる。
【００３４】
この場合、因数ｍは、ダイオードモジュール（Diodenmodell）に存在する指数因子（Exponentialfaktor）であり、１とすることができる。この場合、動作点電流Ｉkを、正規化変数（Normierungsgroesse）として使用し、これに、同じく値１を割り当てる。また、差動増幅器への入力電圧をｕdとすると、以下の差動電流Ｉdiffが出力部において得られる。
【００３５】
【数２】
ここで、入力電圧ｕdにダイオード電圧ｕak1、ｕak2を代入すると、差動出力電流は、以下のようになる。
【００３７】
【数３】
この関係から、面積比率Ｃについての関数としての特性群が得られる。なお、Ｃ＝１とする場合は直線となり、対数で表されない。
【００３９】
図３は、先行歪み、すなわち、差動電流Ｉdiffの伝達応答を入力電流Ｉinについての関数として示す。この場合、入力電流Ｉinと差動電流Ｉdiffとは正規化した形でプロットされ(aufgetragen)、正規化した変数を、座標の上に引いた線によって示す。面積比率Ｃに関するパラメータは、Ｃ＝０．３〜Ｃ＝２の範囲内において、値Ｃ＝０．３、Ｃ＝０．５、Ｃ＝１およびＣ＝２の場合が示されている。予測どおり、Ｃ＝１ならば対数で表されず、直線となることが分かる。
【００４０】
図４では、差動電流の関数に対するパラメータの観察を、面積比率Ｃに対する様々なパラメータ値に関する入力電流の関数として示す。しかし、対数／線形表示（halblogarithmischer Darstellung）において、差動電流と入力電流とに関しては、適切に正規化して示されている。この場合、縦座標は、比例して（linear）プロットされ(skaliert)ており、横座標は、対数的にプロットされている。従って、この図より、面積比率Ｃ＝０．５とすると、少なくとも利用可能な電流範囲においてほぼ直線となることが分かる。また、図４は、図２に記載の回路の伝達応答を全体的に示している。
【００４１】
同様に、適切に正規化した形で、図５は、関数の導関数（Ableitung）を、差動電流と入力電流との関数として示している。なおこの場合、Ｃ＝０．４５、Ｃ＝０．５およびＣ＝０．５５が、図４によって決定された成果であるＣ＝０．５の近傍範囲において、面積比率Ｃに関するパラメータとして選択された。見て分かるように、関数が用いられている範囲において、特性群の微分は、一定に傾斜している。
【００４２】
図３〜図５に示されている上記曲線群から分かるように、指数的な関係は、関数
ｆ（ｘ）ａ＋ｂ・ｘ／ｂ＋ａ・ｘ
を用いることにより近似され、提案されている回路の広範囲にわたって、実質的なｄＢ直線特性が得られる。端のほうの領域では、その特性の傾斜が大きくなり、図６を参照するとこのことは、圧縮（Kompression）を補償するために、望ましい効果である。さらに、上記回路は、既に説明したように、必要な構成部材の数が少なく、これに伴いノイズ特性が良好であることと、特性が温度変化とプロセス変動とに影響されないということを提供する。
【００４３】
また、図６は、２つの被制御電流経路を有する線形増幅器に指数的な先行歪みを与える、本発明に基づく回路のほかの簡易化された回路図を示す。なお、この電流経路は、それぞれ、ダイオードＤ１、Ｄ２、およびこれと接続されている差動増幅器Ｔ３、Ｔ４を備えている。差動増幅器Ｔ３、Ｔ４は、ダイオードＤ１、Ｄ２を介して被制御ダイオード電流の関数として与えられるダイオード電圧によって制御されている。第２ダイオードＤ２対第１ダイオードＤ１の面積比率Ｃは、この場合、第１差動増幅器の第２トランジスタＴ４対第１トランジスタＴ３の面積比率に等しい。まず、第１および第２ダイオードＤ１、Ｄ２は、カソード側でそれぞれ電流源I1'，Ｉ2'に接続されており、電流源I1'，Ｉ2'は、基準地電位端子（Bezugspotentialanschluss）ＧＮＤと接続されている。次に、上記第１および第２ダイオードＤ１、Ｄ２は、既に図１および図２に示したように、第１差動増幅器T３、Ｔ４それぞれの制御入力部と接続されている。電流源Ｉ1'が、図２に記載のダイオードの動作点電流Ｉkと入力電流Ｉinとの差に相当する電流Ｉk−Ｉinを発生させる一方、第２電流源Ｉ2'は、図２に記載の簡略化した回路図において、ダイオードを流れる動作点電流Ｉkと入力電流Ｉinとの合計Ｉk＋Ｉinを発生させる。また、２つのダイオードＤ１、Ｄ２は、大きさが異なっている。この場合、面積が大きいほうのダイオードＤ１は、面積が大きいほうのトランジスタＴ１と接続されており、小さいほうのダイオードＤ２は、小さいほうのトランジスタＴ４と接続されている。そして、ダイオードＤ１、Ｄ２は、上記電流Ｉk−Ｉin、Ｉk＋Ｉinにより駆動される。これらの電流は、ダイオードＩinを駆動するための差動電流と、ダイオードの動作点を設定するためのコモンモード電流Ｉkとを含んでいる。差動増幅器の出力部は、出力電流Ｉout、Ｉoutxを生成し、出力電流Ｉout、Ｉoutxには、回路への入力信号についての先行歪みを伴う伝送応答を有している。
【００４４】
最後に、図７は、電流バランスＴ６、Ｔ７および、電気的な負荷Ｒ２を有する、図１の回路の発展形を示す。電気的な負荷Ｒ２は、例えば、アンテナ、または、マッチング回路でもよい。
【００４５】
詳しくは、第１差動増幅器の差動増幅器トランジスタＴ３、Ｔ４のコレクタ端子に、それぞれ１つダイオードＤ３、Ｄ４が、負荷ダイオードとして接続されており、生成された、予め先に歪ませた電流が、これらのダイオードに印加される。このことにより、増幅率を変化させるために使用され、共に電流バランスを構成する差動増幅器Ｔ６、Ｔ７の特性を補償することができる。このとき、増幅される高周波入力信号であって、電流ＩRFとして、エミッタ側からバイポーラ回路技術により構成されている電流バランスＴ６、Ｔ７に供給できる高周波入力信号は、入力電圧Ｕin，Ｕinxによって、ｄＢ直線に応じて変更（dB-linear variiert）できる。この場合、増幅される高周波信号ＩRFの源を、電流源Ｉ6と示し、例えば、低ノイズ増幅器（rauscharmer Verstaerker）、すなわち、ローノイズアンプ（Low Noise Amplifier）、または、オープンコレクタ出力部（Open-Collector-Ausgang）を有する電力増幅器（Leistungsverstaerker）、すなわち、パワーアンプ（Power Amplifier）でもよい。
【００４６】
線形増幅器に対して指数的な先行歪みを生成するため上記回路の上記に示した全ての実施例は、共通した特徴を有している。この共通した特徴とは、小数の構成部材により構成でき、これに伴い、ノイズ特性が良好であるということである。さらに、所望の特性、すなわち、指数的に歪まされている伝達関数が、稼働中の回路の温度変化、および、このような回路を製造する場合のプロセスパラメータの変動（Prozessparameterschwankungen）に極力影響されないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 制御信号の先行歪みに関する本発明の回路の第１実施例を、簡易化した回路図に基づいて示す図である。
【図２】 数学的に説明するために、図１に基づく回路をさらに簡易化した図である。
【図３】 図１または図２に示す回路により生成する先行歪みについての伝達応答を、面積比率の関数として示すグラフである。
【図４】 指数的な先行歪みを生成する上記回路の伝達応答を、横軸を対数軸として示すグラフである。
【図５】 面積比率の様々なパラメータ値に対する、伝達関数の曲線群の微分を示すグラフである。
【図６】 図６は、簡易化された等価回路に基づく本発明のほかの実施例を示す図である。
【図７】 本発明のほかの実施例を、電流バランスと電気的な負荷とが接続されている、図１に示されるような回路の発展形態を示す図である。
【符号の説明】
Ｃ 面積比率
Ｄ１ ダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｄ３ ダイオード
Ｄ４ ダイオード
ＧＮＤ 基準地電位端子
Ｉ1 電流源
Ｉ1' 電流源
Ｉ2 電流源
Ｉ2' 電流源
Ｉ3 電流源
Ｉ4 電流源
Ｉ5 電流源
Ｉ6 電流源
Ｉin 入力電圧
Ｉin 入力電流
Ｉinx 入力電圧
ＩK 動作点電流
Ｉout 出力電流
Ｉoutx 出力電流
ＩRF ＲＦ信号
Ｒ１ 抵抗器
Ｒ２ 負荷
Ｔ１ トランジスタ
Ｔ２ トランジスタ
Ｔ３ トランジスタ
Ｔ４ トランジスタ
Ｔ６ トランジスタ
Ｔ７ トランジスタ
ＶＣＣ 供給電位端子
Claims (10)
- 可調増幅器に対して指数的な先行歪みを生成するための回路構造であって、
第１ダイオード(Ｄ１)を有する、第１被制御電流経路と、
第２ダイオード（Ｄ２）を有し、第１電流経路に対して並列に接続されている第２被制御電流経路と、
制御入力部が第１ダイオード（Ｄ１）に接続されている第１トランジスタ（Ｔ３）、および制御入力部が第２ダイオード（Ｄ２）に接続されている第２トランジスタ（Ｔ４）を有する第１差動増幅器（Ｔ３、Ｔ４）とを備え、
上記被制御電流は、ダイオード（Ｉk）の動作点を設定するコモンモード電流、および小信号駆動（Ｉin）を与えるための差動電流を含んでおり、
第２トランジスタ（Ｔ４）対第１トランジスタ（Ｔ３）の有効トランジスタ面積の比率が、第２ダイオード（Ｄ２）対第１ダイオード（Ｄ１）の有効ダイオード面積の比率に等しい回路構造。 - 上記差動増幅器が、第１差動増幅器（Ｔ３、Ｔ４）として構成されていることと、
電圧制御されている第２差動増幅器（Ｔ１、Ｔ２）が、上記第１および第２被制御電流経路における電流制御のために備えられており、第１ダイオード（Ｄ１）と接続されている第１出力部、および第２ダイオード（Ｄ２）と接続されている第２出力部を有していることとを特徴とする請求項１に記載の回路構造。 - 上記第２差動増幅器は、エミッタ端子が、抵抗器（Ｒ１）を介して負帰還回路を形成するために、相互に接続されている２つのバイポーラトランジスタ（Ｔ１、Ｔ２）を備えることを特徴とする請求項２に記載の回路構造。
- 第２トランジスタ(Ｔ４)対第１トランジスタ(Ｔ３)の有効トランジスタ面積の比率(Ｃ)、および第２ダイオード(Ｄ２)対第１ダイオード(Ｄ１)の有効ダイオード面積の比率それぞれは、複数の同じ種類の部材が並列接続されることにより、それぞれの場合で設定されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路構造。
- 上記第１ダイオード(Ｄ１)は、並列接続される２つのダイオードを備え、この２つのダイオードそれぞれが、第２ダイオード（Ｄ２）と等しい面積を有し、
上記第１トランジスタ（Ｔ３）は、並列接続される２つのトランジスタを備え、この２つのトランジスタは、それぞれが、第２トランジスタ（Ｔ４）とが等しい面積を有しており、
その結果、それぞれの場合において面積比率Ｃが１：２となっていることを特徴とする請求項４に記載の回路構造。 - 上記第１ダイオード(Ｄ１)は、並列接続されている３つのダイオードを備え、この３つのダイオードそれぞれが、第２ダイオード(Ｄ２)と等しい面積を有し、
上記第１トランジスタ（Ｔ３）は、並列接続されている３つのトランジスタを備え、この３つのトランジスタそれぞれが、第２トランジスタ（Ｔ４）と等しい面積を有しており、
その結果、それぞれの場合において面積比率Ｃが１：３となっていることを特徴とする請求項４に記載の回路構造。 - 上記第１差動増幅器（Ｔ３、Ｔ４）の第１トランジスタ（Ｔ３）は、制御側において、第１ダイオード（Ｄ１）と直接接続されており、
上記第１差動増幅器（Ｔ３、Ｔ４）の第２トランジスタ（４）は、制御側において、第２ダイオード（Ｄ２）と直接接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路構造。 - １つの負荷ダイオード（Ｄ３、Ｄ４）は、第３および第４電流経路にそれぞれ備えられ、この第３および第４電流経路が、第１差動増幅器（Ｔ３、Ｔ４）によって制御されており、
このために、第３および第４電流経路それぞれが、第１または第２トランジスタ（Ｔ３、Ｔ４）の被制御部分を含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回路構造。 - 上記第１差動増幅器（Ｔ３、Ｔ４）は、出力部側において電流バランス（Ｔ６、Ｔ７）と接続され、電流バランス（Ｔ６、Ｔ７）の制御入力部が負荷ダイオード（Ｄ３、Ｄ４）と接続されていることと、
出力部側において電気的な負荷(Ｒ２)は、電流バランスと接続されていることとを特徴とする請求項８に記載の回路構造。 - 上記回路構造は、バイポーラ回路技術によって形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の回路構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10106388A DE10106388C2 (de) | 2001-02-12 | 2001-02-12 | Schaltungsanordnung zur Bereitstellung einer exponentiellen Vorverzerrung für einen einstellbaren Verstärker |
| PCT/DE2002/000328 WO2002071597A2 (de) | 2001-02-12 | 2002-01-30 | Schaltungsanordnung zur bereitstellung einer exponentiellen vorverzerrung für einen einstellbaren verstärker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004519176A JP2004519176A (ja) | 2004-06-24 |
| JP3850799B2 true JP3850799B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=7673713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002570394A Expired - Fee Related JP3850799B2 (ja) | 2001-02-12 | 2002-01-30 | 可調増幅器に対して指数的な先行歪みを与えるための回路構造 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6788145B2 (ja) |
| EP (1) | EP1360758A2 (ja) |
| JP (1) | JP3850799B2 (ja) |
| DE (1) | DE10106388C2 (ja) |
| WO (1) | WO2002071597A2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7118273B1 (en) | 2003-04-10 | 2006-10-10 | Transmeta Corporation | System for on-chip temperature measurement in integrated circuits |
| CN101636915A (zh) * | 2006-10-25 | 2010-01-27 | Nxp股份有限公司 | 确定rf电路的片上负载阻抗 |
| JP2018198355A (ja) * | 2017-05-23 | 2018-12-13 | 株式会社村田製作所 | 電力増幅回路 |
| FR3098896B1 (fr) | 2019-07-18 | 2021-07-30 | Naval Group | Projectile sous-marin, ensemble et procede de lancement associes |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4156283A (en) * | 1972-05-30 | 1979-05-22 | Tektronix, Inc. | Multiplier circuit |
| US4075574A (en) * | 1975-10-16 | 1978-02-21 | Tektronix, Inc. | Wideband differential amplifier |
| US5065053A (en) * | 1990-02-26 | 1991-11-12 | Digital Equipment Corporation Of Canada, Ltd. | Exponential function circuitry |
| DE4329896A1 (de) * | 1993-09-04 | 1995-03-09 | Thomson Brandt Gmbh | Verstärkerstufe mit einer dB-linearen Ausgangsspannung |
| JPH09238032A (ja) * | 1996-02-29 | 1997-09-09 | Nec Corp | Ｏｔａおよびバイポーラマルチプライヤ |
| JP3022388B2 (ja) * | 1997-03-28 | 2000-03-21 | 日本電気株式会社 | トランスリニアマルチプライヤ |
-
2001
- 2001-02-12 DE DE10106388A patent/DE10106388C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-01-30 JP JP2002570394A patent/JP3850799B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-30 WO PCT/DE2002/000328 patent/WO2002071597A2/de not_active Application Discontinuation
- 2002-01-30 EP EP02708188A patent/EP1360758A2/de not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-08-12 US US10/639,400 patent/US6788145B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004519176A (ja) | 2004-06-24 |
| DE10106388C2 (de) | 2002-12-12 |
| US6788145B2 (en) | 2004-09-07 |
| DE10106388A1 (de) | 2002-08-29 |
| EP1360758A2 (de) | 2003-11-12 |
| WO2002071597A2 (de) | 2002-09-12 |
| US20040032298A1 (en) | 2004-02-19 |
| WO2002071597A3 (de) | 2003-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5497123A (en) | Amplifier circuit having high linearity for cancelling third order harmonic distortion | |
| JP4291354B2 (ja) | デシベル−線形出力電圧を有する増幅段 | |
| JP3315748B2 (ja) | 増幅回路 | |
| NL193076C (nl) | Versterkerregelketen. | |
| KR20020025701A (ko) | 증폭회로 | |
| CN116009641A (zh) | 一种电流镜电路、保护电路、偏置电路及电子设备 | |
| US6300832B1 (en) | Gain variable amplifier apparatus having improved gain control linearity characteristics | |
| US6710654B2 (en) | Bipolar class AB folded cascode operational amplifier for high-speed applications | |
| US5682119A (en) | Variable gain circuit | |
| JP3850799B2 (ja) | 可調増幅器に対して指数的な先行歪みを与えるための回路構造 | |
| KR100416168B1 (ko) | 전력 증폭기 | |
| US7501891B2 (en) | Variable gain amplifier and differential amplifier | |
| US6621337B2 (en) | Power-efficient amplifier circuit and process for power-efficient amplification of a signal | |
| EP0923194B1 (en) | Output signal converter for tube amplifiers | |
| US4972158A (en) | Transistor amplifier with variable bias circuits | |
| JPH1197950A (ja) | 回路装置およびこれを含む半導体集積回路装置およびこれを含む通信装置 | |
| US6630865B2 (en) | Push-pull amplifiers | |
| JPH08265068A (ja) | 利得制御回路 | |
| JPH03190308A (ja) | トランスコンダクタンス増幅器 | |
| JP2001509992A (ja) | 低電力高線形性対数線形制御の方法および装置 | |
| JP2901248B2 (ja) | 可変リアクタンス回路 | |
| JP3360911B2 (ja) | 差動増幅回路 | |
| JP2022077288A (ja) | 利得可変差動増幅回路および半導体集積回路 | |
| JP2002542702A (ja) | 増幅器回路 | |
| AU2001263659B2 (en) | Improvements in push-pull amplifiers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060801 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060830 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110908 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130908 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |