JP4040401B2 - 可変利得増幅器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変利得増幅器に関し、特に、線形利得増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の可変利得増幅器の構成を示す。同図に示すように、可変利得増幅器は、増幅回路100と、この増幅回路100の利得を制御する制御回路400とで構成される。まず、増幅回路100の構成について説明する。この増幅回路100は、NチャネルMOSトランジスタM1(第1のMOSトランジスタ)、M2(第2のMOSトランジスタ)、M3(第3のMOSトランジスタ)、M4(第4のMOSトランジスタ)、M5(第5のMOSトランジスタ)およびM6(第6のMOSトランジスタ)と、負荷抵抗Z1(第1の負荷抵抗)およびZ2(第2の負荷抵抗)を含む。ここで、M1およびM2は、同一特性を有し、M3およびM4は、同一特性を有し、M5およびM6は、同一特性を有する。ここで、同一特性とは、閾値電圧、利得定数、同電流が流れるときのトランスコンダクタンス、およびドレイン抵抗が等しいことをいう。
【0003】
M3とM5のドレインが接続され、この接続点に第1の出力端子が接続される。M4とM6のドレインが接続され、この接続点に第2の出力端子が接続される。M3とM4のソースが接続され、この接続点にM2のドレインが接続される。
【0004】
M5とM6のソースが接続され、この接続点にM1のドレインが接続される。
M1は、ゲート端子Vc1が制御回路400に接続され、ソースが第1の固定電位(接地電位)に接続される。M2は、ゲート端子Vc2が制御回路400に接続され、ソースが前記第1の固定電位(接地電位)に接続される。
【0005】
M3は、ゲートがドレインに接続される。M4は、ゲートがドレインに接続される。M6は、ゲートが第1の入力端子IN1に接続される。M5は、ゲートが第2の入力端子IN2に接続される。
【0006】
Z1は、一方が第2の固定電位Vddに接続され、他方が第1の出力端子OUT1に接続される。Z2は、一方が第2の固定電位Vddに接続され、他方が第2の出力端子OUT2に接続される。
【0007】
入力端子IN1の電位をVin−とし、入力端子IN2の電位をVin+とし、出力端子OUT1の電位をVout+とし、出力端子OUT2の電位をVout−とする。M1を流れる電流をI1とし、M2を流れる電流をI2とする。
【0008】
この増幅回路の等価回路を図6に示す。ここで、gm1は、M5およびM6のトランスコンダクタンスを示し、gm2は、M3およびM4のトランスコンダクタンスを示し、rd1は、M5およびM6のドレイン抵抗を示し、rd2は、M3およびM4のドレイン抵抗を示し、Zは、負荷抵抗Z1およびZ2の抵抗値を示す。同図より、この増幅回路の利得gainは、次式で表される。
【0009】
【数1】
【0010】
ここで、//は、並列接続の合成抵抗を算出するときの演算を示す。rd1、rd2>>1/gm2、Zとすると、gainは、次のように近似される。
【0011】
【数2】
【0012】
μnを平均表面移動度とし、Coxを単位面積当りのゲート容量とし、(W/L)1を、M5およびM6のチャネル幅/チャネル長とし、(W/L)2をM3およびM4のチャネル幅/チャネル長とすると、gm1およびgm2は、次式で表される。
【0013】
【数3】
【0014】
【数4】
【0015】
式(A3)と(A4)を式(A2)に代入すると、次式が得られる。
【0016】
【数5】
【0017】
式(A5)より、Zが十分に大きいときには、
gain∝(I1/I2)0.5・・・(A6)
と表わされ、gainは、電流比(I1/I2)の平方根に比例する。
【0018】
次に、制御回路400の構成を説明する。制御回路400は、PチャネルMOSトランジスタM21およびM22と、NチャネルMOSトランジスタM11およびM12と、定電流源Ibias1とを含む。ここで、M11およびM12は、同一特性を有し、M21およびM22は、同一特性を有する。
【0019】
定電流源Ibias1は、定電流Ibs1を出力する。
M21は、そのソースが定電流源Ibias1に接続され、そのドレインがM11のドレインに接続され、そのゲートに制御電圧Vcon1が入力される。
【0020】
M22は、そのソースが定電流源Ibias1に接続され、そのドレインがM12のドレインに接続され、そのゲートに制御電圧Vcon2が入力される。
【0021】
M11は、そのソースが第1の固定電位(接地電位)に接続され、そのドレインが自己のゲートおよびM21のドレインに接続され、そのゲート端子Vc1が増幅回路100におけるM1のゲート端子Vc1に接続される。
【0022】
M12は、そのソースが第1の固定電位(接地電位)に接続され、そのドレインが自己のゲートおよびM22のドレインに接続され、そのゲート端子Vc2が増幅回路100におけるM2のゲート端子Vc2に接続される。
【0023】
定電流源Ibias1は、一方が第2の固定電位Vddに接続され、他方がM21のソースおよびM22のソースに接続される。
【0024】
次に、この制御回路400の動作について説明する。M21およびM22の利得定数をK、閾値電圧をVthとする。M21を流れる電流をId1とし、M22を流れる電流をId2とし、M21のゲート・ソース間電圧をVgs1とし、M22のソース・ゲート間電圧をVgs2とする。Id1とId2は、以下の式で表される。
【0025】
Ibs1=Id1+Id2・・・(A7)
Id1=K×(Vgs1−Vth)2・・・(A8)
Id2=K×(Vgs2−Vth)2・・・(A9)
ここで、S点での電位をVsとすると、以下の式が成立する。
【0026】
Vgs1=Vcon1−Vs・・・(A10)
Vgs2=Vcon2−Vs・・・(A11)
ここで、
Vcon=Vcon2−Vcon1・・・(A12)
とすると、式(A7)〜(A12)より、次式が得られる。
【0027】
【数6】
【0028】
式(A13)および(A14)を変形すると、次の2つの式が得られる。
【0029】
【数7】
【0030】
【数8】
【0031】
図7は、Vconと、Id1およびId2の関係を示す。同図に示すように、Vcon=0の近傍では、Id1は、Vconに正比例し、Id2は、−Vconに正比例する。
【0032】
【数9】
【0033】
【数10】
【0034】
とすると、式(A15)〜(A18)より、Id1およびId2は、次式で表される。
【0035】
Id1=A+B×Vcon・・・(A19)
Id2=A−B×Vcon・・・(A20)
ところで、Id1はM11にも流れる。さらに、M11とM1は、カレントミラー回路を構成しているので、Id1は、M1にも流れる。したがって、I1=Id1となる。また、Id2はM12にも流れる。さらに、M12とM2は、カレントミラー回路を構成しているので、Id2は、M2にも流れる。したがって、I2=Id2となる。
【0036】
【数11】
【0037】
とし、式(A6)、(A19)〜(A21)より、gainは、次式で表される。
【0038】
【数12】
【0039】
ところで、一般に指数関数は、次式で近似される。
exp(2nx)≒{(1+x)/(1−x)}n・・・(A23)
Vcon’=C×Vcon・・・(A24)
として、式(A22)に式(A23)の近似式をn=0.5として適用すると、
gain∝exp(Vcon’)・・・(A25)
となる。これは、利得が制御電圧の指数関数に比例することを示している。利得をdBを単位として表わした場合には、利得は、制御電圧に対して、Linear in dB特性を示す。このように、利得が制御電圧に対して、Linear in dB特性を有する可変利得増幅器を線形利得増幅器という。
【0040】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、式(A23)の近似式は、n=0.5では、その近似が成り立つ範囲が狭い。つまり、Y1={(1+x)/(1−x)}0.5と、Y2=exp(x)において、Y1≒Y2の近似が成立するY1の範囲が狭い。つまり、上述の従来の可変利得増幅器では、利得が制御電圧に対して、Linear in
dB特性を示す範囲が狭い。
【0041】
それゆえに、本発明の目的は、従来よりも広い範囲で利得が制御電圧に対して、Linear in dB特性を示すような可変利得増幅器を提供することである。
【0042】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明に係わる可変利得増幅器は、ソースが第1の固定電位に接続され、同一特性を有する第1のMOSトランジスタおよび第2のMOSトランジスタとを含み、前記第1のMOSトランジスタを流れる電流と前記第2のMOSトランジスタを流れる電流の比の平方根に比例した差動利得を有する増幅回路と、前記第1のMOSトランジスタのゲートに一定電圧に制御電圧が付加された電位を与え、前記第2のMOSトランジスタのゲートに前記一定電圧から前記制御電圧が減算された電位を与える制御回路とを備える。
【0043】
好ましくは、前記増幅回路は、さらに、同一の特性を有する第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第5のMOSトランジスタおよび第6のMOSトランジスタと、同一の抵抗値を有する第1の負荷および第2の負荷とを含み、前記第3のMOSトランジスタのドレインと前記第5のMOSトランジスタのドレインとが接続され、当該接続点に第1の出力端子が接続され、前記第4のMOSトランジスタのドレインと前記第6のMOSトランジスタのドレインとが接続され、当該接続点に第2の出力端子が接続され、前記第3のMOSトランジスタのソースと前記第4のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点に前記第2のMOSトランジスタのドレインが接続され、前記第5のMOSトランジスタのソースと前記第6のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点に前記第1のMOSトランジスタのドレインが接続され、前記第1のMOSトランジスタは、ゲートが前記制御回路に接続され、ソースが第1の固定電位に接続され、前記第2のMOSトランジスタは、ゲートが前記制御回路に接続され、ソースが前記第1の固定電位に接続され、前記第3のMOSトランジスタは、ゲートがドレインに接続され、前記第4のMOSトランジスタは、ゲートがドレインに接続され、前記第6のMOSトランジスタは、ゲートが第1の入力端子に接続され、前記第5のMOSトランジスタは、ゲートが第2の入力端子が接続され、前記第1の負荷は、一方が第2の固定電位に接続され、他方が前記第1の出力端子に接続され、前記第2の負荷は、一方が前記第2の固定電位に接続され、他方が前記第2の出力端子に接続される。
【0044】
さらに、好ましくは、前記制御回路は、同一の特性を有する第7のMOSトランジスタおよび第8のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第9のMOSトランジスタと第10のMOSトランジスタと、第1定電流回路とを含み、前記第7のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、前記第8のMOSトランジスタは、ソースが前記第7のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、前記第9のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが自己のゲートに接続され、前記第10のMOSトランジスタは、ソースが前記第8のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが自己のゲートおよび前記第1定電流回路に接続され、ゲートが前記第8のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第7のMOSトランジスタのドレインは、前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第7のMOSトランジスタのゲートは、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続されるとともに、前記第9のMOSトランジスタのゲート電圧に制御電圧が付加された電圧が入力される。
【0045】
好ましくは、前記制御回路は、同一の特性を有する第11のMOSトランジスタおよび第12のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第13のMOSトランジスタおよび第14のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第15のMOSトランジスタと第16のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第17のMOSトランジスタおよび第18のMOSトランジスタと、第1定電流回路とを含み、前記第11のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、前記第12のMOSトランジスタは、ソースが前記第11のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、前記第13のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが前記第11のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第14のMOSトランジスタは、ソースが前記第13のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、前記第15のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが前記第13のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第16のMOSトランジスタは、ソースが前記第15のMOSトランジスタのドレインおよび前記第13のMOSトランジスタのゲートに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、前記第17のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが自己のゲートに接続され、ゲートが前記第15のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第18のMOSトランジスタは、ソースが前記第17のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1定電流回路および自己のゲートに接続され、ゲートが前記第12のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第11のMOSトランジスタのドレインは、前記第2のMOSトランジスタのゲートが接続され、前記第11のMOSトランジスタのゲートは、前記第1のMOSトランジスタのゲートが接続され、前記第16のMOSトランジスタのゲートには、第1の制御電圧が入力され、前記第14のMOSトランジスタのゲートには、第2の制御電圧が入力される。
【0046】
さらに、好ましくは、前記第1定電流回路の電流値が、MOSトランジスタの利得定数に比例する。
【0047】
さらに、好ましくは、前記第1定電流回路は、同一特性を有する第19のMOSトランジスタ、第20のMOSトランジスタ、第21のMOSトランジスタおよび第22のMOSトランジスタと、第1電圧源と、前記第1電圧源と同一の電圧を与える第2電圧源と、第2定電流回路とを含み、前記第19のMOSトランジスタのソースと、前記第20のMOSトランジスタのソースと、前記第21のMOSトランジスタのソースと、前記第22のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点が、前記第2定電流回路に接続し、前記第19のMOSトランジスタのドレインと前記第21のMOSトランジスタのドレインとが接続され、前記第20のMOSトランジスタのドレインと前記第22のMOSトランジスタのドレインとが接続され、前記第19のMOSトランジスタのゲートは、第3の固定電位に接続され、前記第22のMOSトランジスタのゲートは、第4の固定電位に接続され、前記第20のMOSトランジスタのゲートは、前記第1電圧源を介して前記第3の固定電位に接続され、前記第21のMOSトランジスタのゲートは、前記第2電圧源を介して前記第4の固定電位に接続され、前記第19のMOSトランジスタのドレイン電流と前記第21のMOSトランジスタのドレイン電流の和と、前記第20のMOSトランジスタのドレイン電流と前記第22のMOSトランジスタのドレイン電流の和との差分電流を出力する。
【0048】
以上のように、本発明に係わる可変利得増幅器では、従来よりも広い範囲で利得が制御電圧に対して、Linear in dB特性を示すことができる。
【0049】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0050】
<第1の実施形態>
本実施の形態は、従来よりも広い範囲で利得が制御電圧に対して、Linear in dB特性を示すような可変利得増幅器に関する。
【0051】
(構成)
図1は、本実施の形態に係わる可変利得増幅器の構成を示す。可変利得増幅器は、増幅回路100と制御回路200から構成される。この増幅回路100は、図5に示す従来の増幅回路と同一なので、ここでは説明は省略する。
【0052】
制御回路200は、NチャネルMOSトランジスタM31(第7のMOSトランジスタ)、M32(第9のMOSトランジスタ)、M33(第8のMOSトランジスタ)およびM34(第10のMOSトランジスタ)と、PチャネルMOSトランジスタM41およびM42と、定電流源Ibias2とを含む。ここで、M31およびM33は、同一特性を有し、M32およびM34は、同一特性を有し、M41およびM42は、同一特性を有する。
【0053】
定電流源Ibias2は、定電流Ibs2を出力する。
M31は、そのソースが第1の固定電位(接地電位)に接続され、そのドレインがM33のソースに接続される。M31のドレイン端子Vc2は、増幅回路100におけるM2のゲート端子Vc2に接続される。また、M31のゲート端子Vc1は、増幅回路100におけるM1のゲート端子Vc1に接続される。このゲート端子Vc1には、M32のゲート電圧Vg32に制御電圧Vconが付加された電圧が入力される。
【0054】
M33は、そのソースがM31のドレインに接続され、そのドレインが第2の固定電位Vddに接続され、そのゲートがM34のゲートに接続される。これらM31およびM33は、レベルシフト回路を構成する。
【0055】
M32は、そのソースが第1の固定電位(接地電位)に接続され、そのドレインがM34のソースに接続され、そのゲートが自己のドレインに接続される。
【0056】
M34は、そのソースがM32のドレインに接続され、そのドレインが自己のゲートおよびM41のドレインに接続され、そのゲートがM33のゲートに接続される。
【0057】
M41は、そのソースが第2の固定電位Vddに接続され、そのドレインがM34のドレインに接続され、そのゲートがM42のゲートに接続される。
【0058】
M42は、そのソースが第2の固定電位Vddに接続され、そのドレインが自己のゲートおよび定電流源Ibias2に接続され、そのゲートがM41のゲートに接続される。これらM41およびM42は、カレントミラー回路を構成する。
【0059】
(動作)
次に、この制御回路200の動作について説明する。すべてのトランジスタが飽和領域で動作するものとする。
【0060】
M41およびM42は、カレントミラー回路を構成している。ここで、M41およびM42は、同一特性を有するので、M41とM42のドレイン電流Idは、いずれもIbs2となる。これにより、トランジスタM34とM32のドレイン電流Idも、Ibs2となる。
【0061】
M32およびM34は、同一特性を有するので、その利得定数をK、閾値をVthとする。M32のゲート・ソース間電圧Vgs34およびM34のゲート・ソース間電圧Vgs34は、次のようになる。
【0062】
【数13】
【0063】
ここで、
【0064】
【数14】
【0065】
とすると、次式が得られる。
Vgs32=Vgs34=Vb・・・(B3)
M32は、ソースが接地されているので、M32のゲート電圧Vg32は、式(B3)より、次のようになる。
【0066】
Vg32=Vgs32=Vb・・・(B4)
また、M32のゲートとM34のソースが接続されているので、M34のゲート電圧Vg34は、式(B3)および式(B4)より、次のようになる。
【0067】
Vg34=Vg32+Vgs34=2Vb・・・(B5)
M31とM33は、レベルシフト回路を構成している。ここで、M31とM33は、同一特性を有するので、M33のゲート・ソース間電圧Vgs33とM31のゲート・ソース間電圧Vgs31は、次のようになる。
【0068】
Vgs31=Vgs33・・・(B6)
また、M31は、ソースが接地されているので、次式が成立する。
【0069】
Vg31=Vgs31・・・(B7)
式(B6)および式(B7)より、次式が得られる。
【0070】
Vc2=Vg33−Vgs33=Vg33−Vg31・・・(B8)
M33のゲートは、M34のゲートに接続されているので、M33のゲート電圧Vg33は、式(B5)より、次のようになる。
【0071】
Vg33=Vg34=2Vb・・・(B9)
M31のゲートとM32のゲートの間に、制御電圧Vconを付加すると、式(B4)より、次式が得られる。
【0072】
Vc1=Vg31=Vg32+Vcon=Vb+Vcon・・・(B10)
式(B8)〜(B10)より、次式が得られる。
【0073】
Vc2=2Vb−(Vb+Vcon)=Vb−Vcon・・・(B11)
増幅回路100のM1を流れる電流I1は、式(B10)より、次のようになる。
【0074】
I1=K(Vgs1−Vth)2=K(Vc1−Vth)2=K(Vb+Vcon−Vth)2・・・(B12)
同様に、増幅回路100のM2を流れる電流I2は、式(B11)より、次のようになる。
【0075】
I2=K(Vgs2−Vth)2=K(Vc2−Vth)2=K(Vb−Vcon−Vth)2・・・(B13)
式(A6)、(B12)および(B13)より、gainは、次式で表される。
【0076】
【数15】
【0077】
Vcon’=Vcon/(Vb−Vth)・・・(B15)
とし、n=1として、式(B14)に式(A23)の近似式を用いると、
gain∝exp(2Vcon’)・・・(B16)
となる。従来の可変利得増幅器では、gainは、式(A23)においてn=0.5のときの近似式で近似されたのに対して、本実施の形態の可変利得増幅器では、gainは、式(A23)においてn=1のときの近似式で近似されている。
【0078】
本実施の形態の可変利得増幅器と従来の可変利得増幅器において、制御電圧に対して利得がLinear in dBを示す範囲を図2を参照して説明する。同図は、Y1={(1+x)/(1−x)}0.5、Y2=exp(x)、Y3={(1+x)/(1−x)}1、Y4=exp(2x)とし、Y1〜Y4をdBを単位として表わしたものである。
【0079】
従来の可変利得増幅器では、Y1はY2で近似されるが、20×logY1と20×logY2とが±1[dB]以下の差を有するxの範囲(つまり、近似可能な範囲)は、−0.64<x<0.64である。そして、このxの範囲に対応する、20×logY1の範囲は、−6.5[dB]〜6.5[dB]となる。
【0080】
一方、本実施の形態の可変利得増幅器では、Y3はY4で近似されるが、20×logY1と20×logY2とが±1[dB]以下の差を有するxの範囲(つまり、近似可能な範囲)は、−0.52<x<0.52である。そして、このxの範囲に対応する、20×logY3の範囲は、−10[dB]〜10[dB]となる。
【0081】
つまり、従来の可変利得増幅器では、−6.5[dB]〜6.5[dB]の範囲においてだけ、Linear in dB特性が得られたが、本実施の形態の可変利得増幅器では、従来よりも広い−10[dB]〜10[dB]の範囲で、Linear in dB特性が得られる。
【0082】
以上のように、本実施の形態に係わる可変利得増幅器では、M1のゲートにVb+Vconの電位を与え、M2のゲートにVb−Vconの電位を与えることにより、M1を流れる電流I1が(Vb+Vcon)2のオーダで表わされ、M2を流れる電流I2が、(Vb−Vcon)2のオーダで表わされるので、式(A23)においてn=1のときの近似式が成立し、従来よりも広い範囲で制御電圧に対して、利得がLinear in dB特性を示すことができる。
【0083】
<第2の実施形態>
本実施の形態は、従来よりも広い範囲で利得が制御電圧に対して、Linear in dB特性を示すような可変利得増幅器に関する。
【0084】
(構成)
図3は、本実施の形態に係わる可変利得増幅器の構成を示す。可変利得増幅器は、増幅回路100と制御回路300から構成される。この増幅回路100は、図5に示す従来の増幅回路および図1に示す増幅回路と同一なので、ここでは説明は省略する。
【0085】
制御回路300は、PチャネルMOSトランジスタM61およびM62と、NチャネルMOSトランジスタM51(第11のMOSトランジスタ)、M52(第12のMOSトランジスタ)、M53(第13のMOSトランジスタ)、M54(第14のMOSトランジスタ)、M55(第15のMOSトランジスタ)、M56(第16のMOSトランジスタ)、M57(第17のMOSトランジスタ)およびM58(第18のMOSトランジスタ)と、定電流源Ibias3とを含む。
【0086】
M51およびM52は、同一特性を有し、M53およびM54は、同一特性を有し、M55およびM56は、同一特性を有し、M57およびM58は、同一特性を有し、M61およびM62は、同一特性を有する。
【0087】
定電流源Ibias3は、定電流Ibs3を出力する。
M51は、そのソースが第1の固定電位(接地電位)に接続され、そのドレインがM52のソースに接続され、そのゲートがM53のドレインに接続される。。M51のドレイン端子Vc2は、増幅回路100におけるM2のゲート端子Vc2に接続される。また、M51のゲート端子Vc1は、増幅回路100におけるM1のゲート端子Vc1に接続される。
【0088】
M52は、そのソースがM51のドレインに接続され、そのドレインが第2の固定電位Vddに接続され、そのゲートがM58のゲートに接続される。これらM51およびM52は、レベルシフト回路を構成する。
【0089】
M53は、そのソースが第1の固定電位(接地電位)に接続され、そのドレインがM54のソースおよびM51のゲートに接続され、そのゲートがM55のドレインに接続される。
【0090】
M54は、そのソースがM53のドレインに接続され、そのドレインが第2の固定電位Vddに接続され、そのゲートに制御電圧Vcon2に入力される。これらM53およびM54は、レベルシフト回路を構成する。
【0091】
M55は、そのソースが第1の固定電位(接地電位)に接続され、そのドレインがM56のソースおよびM53のゲートに接続され、そのゲートがM57のドレインに接続される。
【0092】
M56は、そのソースがM55のドレインおよびM53のゲートに接続され、そのドレインが第2の固定電位Vddに接続され、そのゲートに制御電圧Vcon1が入力される。これらM55およびM56は、レベルシフト回路を構成する。
【0093】
M57は、そのソースが第1の固定電位(接地電位)に接続され、そのドレインがM58のソースおよび自己のゲートに接続され、そのゲートがM55のゲートに接続される。
【0094】
M58は、そのソースがM57のドレインに接続され、そのドレインがM61のドレインおよび自己のゲートに接続され、そのゲートがM52のゲートに接続される。
【0095】
M61は、そのソースが第2の固定電位Vddに接続され、そのドレインがM58のドレインに接続され、そのゲートがM62のゲートに接続される。
【0096】
M62は、そのソースが第2の固定電位Vddに接続され、そのドレインが自己のゲートおよび定電流源Ibias3に接続され、そのゲートがM61のゲートに接続される。これらM61およびM62は、カレントミラー回路を構成する。
【0097】
(動作)
次に、この制御回路300の動作について説明する。すべてのトランジスタが飽和領域で動作するものとする。
【0098】
M61およびM62は、カレントミラー回路を構成している。ここで、M61およびM62は、同一特性を有するので、M61およびM62のドレイン電流Idは、いずれもIbs3となる。これにより、M58とM57のドレイン電流Idも、Ibs3となる。
【0099】
M57およびM58は、同一特性を有するので、その利得定数をK、閾値をVthとする。M57のゲート・ソース間電圧Vgs57およびM58のゲート・ソース間電圧Vgs58は、次のように表わされる。
【0100】
【数16】
【0101】
ここで、
【0102】
【数17】
【0103】
とすると、
Vgs57=Vgs58=Vb・・・(C3)
と表わされる。M57は、ソースが接地されているので、M57のゲート電圧Vg57は、式(C3)より、次のようになる。
【0104】
Vg57=Vgs57=Vb・・・(C4)
また、M57のゲートとM58のソースが接続されているので、M58のゲート電圧Vg58は、式(C3)および(C4)より、次のようになる。
【0105】
Vg58=Vg57+Vgs57=2Vb・・・(C5)
M55とM56は、レベルシフト回路を構成している。ここで、M55とM56は、同一特性を有するので、M55のゲート・ソース間電圧Vgs55とM56のゲート・ソース間電圧Vgs56とは、次のようになる。
【0106】
Vgs55=Vgs56・・・(C6)
また、M55は、ソースが接地されているので、次式が成立する。
【0107】
Vg55=Vgs55・・・(C7)
また、M55のゲートとM57のゲートとが接続されているので、次式が成立する。
【0108】
Vg55=Vg57=Vb・・・(C8)
M55のドレイン電圧をVd55とすると、式(C6)および(C7)より、次式が得られる。
【0109】
Vd55=Vg56−Vgs56=Vg56−Vg55・・・(C9)
また、M53とM54は、レベルシフト回路を構成している。ここで、M53とM54は、同一特性を有するので、M53のゲート・ソース間電圧Vgs53とM54のゲート・ソース間電圧Vgs54は、次のようになる。
【0110】
Vgs53=Vgs54・・・(C10)
また、M53は、ソースが接地されているので、次式が成立する。
【0111】
Vg53=Vgs53・・・(C11)
M53のドレインは、N54のソースに接続されているので、M53のドレイン電圧をVd53とすると、次式が成立する。
【0112】
Vd53=Vg54−Vgs54・・・(C12)
式(C10)〜(C12)より、次式が得られる。
【0113】
Vd53=Vg54−Vg53・・・(C13)
また、M53のゲートとM55のドレインが接続されているので、次式が成立する。
【0114】
Vg53=Vd55・・・(C14)
式(C9)〜(C11)、(C13)および(C14)より、次式が得られる。
【0115】
Vd53=Vg54−Vgs53
=Vg54−Vg53
=Vg54−Vd55
=Vg54−(Vg56−Vg55)
=Vg55+(Vg54−Vg56)・・・(C15)
ここで、Vd53=Vc1、Vg54=Vcon2、Vg56=Vcon1とすると、式(C8)より、次式が得られる。
【0116】
Vc1=Vb+(Vcon2−Vcon1)・・・(C16)
M51とM52は、レベルシフト回路を構成している。ここで、M51とM52は、同一特性を有するので、M52のゲート・ソース間電圧Vgs52とM51のゲート・ソース間電圧Vgs51は、次のようになる。
【0117】
Vgs52=Vgs51・・・(C17)
M52のゲートとM58のゲートが接続されているので、式(C3)より、次式が成立する。
【0118】
Vg52=Vg58=2Vb・・・(C18)
また、M51は、ソースが接地されているので、次式が成立する。
【0119】
Vg51=Vgs51・・・(C19)
M51のドレインとM52のソースが接続されているので、次式が成立する。
【0120】
Vd51=Vg52−Vgs52・・・(C20)
式(C17)、(C19)および(C20)より、次式が得られる。
【0121】
Vd51=Vg52−Vg51・・・(C21)
ここで、Vd51=Vc2、Vg51=Vc1とすると、式(C16)、(C18)、および(C21)より、次式が得られる。
【0122】
Vc2=Vg52−Vc1
=2Vb−Vc1
=2Vb−{Vb+(Vcon2−Vcon1)}
=Vb−(Vcon2−Vcon1)・・・(C22)
ここで、
Vcon=Vcon2−Vcon1・・・(C23)
とすると、以下の式が得られる。
【0123】
Vc1=Vb+Vcon・・・(C24)
Vc2=Vb−Vcon・・・(C25)
増幅回路100のM1を流れる電流I1は、式(C24)より、次のようになる。
【0124】
I1=K(Vgs1−Vth)2=K(Vc1−Vth)2=K(Vb+Vcon−Vth)2・・・(C26)
同様に、増幅回路100のM2を流れる電流I2は、式(C25)より、次のようになる。
【0125】
I2=K(Vgs2−Vth)2=K(Vc2−Vth)2=K(Vb−Vcon−Vth)2・・・(C27)
式(A6)、(C26)および(C27)より、gainは、次式で表される。
【0126】
【数18】
【0127】
Vcon’=Vcon/(Vb−Vth)・・・(C29)
とし、式(C28)に式(A23)の近似式をn=1として適用すると、
gain∝exp(2Vcon’)・・・(C30)
と表わされる。したがって、第1の実施形態と同様に、本実施の形態の可変利得増幅器では、gainは、式(A23)においてn=1のときの近似式で近似される。
【0128】
以上のように、本実施の形態に係わる可変利得増幅器では、M1のゲートにVb+Vconの電位を与え、M2のゲートにVb−Vconの電位を与えることにより、M1を流れる電流I1が(Vb+Vcon)2のオーダで表わされ、M2を流れる電流I2が、(Vb−Vcon)2のオーダで表わされるので、式(A23)においてn=1のときの近似式が成立し、従来よりも広い範囲で利得が制御電圧に対して、Linear in dB特性を示すことができる。
【0129】
また、本実施の形態に係わる可変利得増幅器では、利得が2つの制御信Vcon2およびVcon1の差分値Vconで制御される。したがって、この可変利得増幅器を構成するMOSトランジスタの特性(閾値電圧やサイズなど)が多少ばらついていても、差分値Vconを維持しつつ、Vcon1とVcon2の絶対値を調整することによって、ばらつきを吸収することが可能となる。
【0130】
<第3の実施形態>
第1の実施形態において、式(B14)に式(B2)を代入すると、gainは、次式で表される。
【0131】
【数19】
【0132】
ここで、一般に、MOSトランジスタの利得定数は、温度の−3/2乗のオーダで変動する。したがって、温度が変動すると、式(D1)のM31およびM32の利得定数Kも変動し、それにより可変利得増幅器の利得が変動する。
【0133】
それゆえ、Ibs2が、なんらかのMOSトランジスタ(M32およびM34以外でもよい)の利得定数K’に比例するものであれば、K’/Kにより、温度変動に関係する項は打ち消され、温度が変化しても可変利得増幅器の利得を一定に保つことができる。本実施の形態は、MOSトランジスタの利得定数K’に比例するIbs2を出力する定電流回路を備えた可変利得増幅器に関する。
【0134】
(構成)
本実施の形態に係わる可変利得増幅器に含まれる増幅回路は、図1に示す増幅回路と同一であり、制御回路は、図1に示す制御回路と同一である。図4は、図1の制御回路の構成要素である定電流源Ibias2として用いる定電流回路の構成を示す。同図を参照して、定電流回路は、PチャネルMOSトランジスタM81、M82と、NチャネルMOSトランジスタM71(第19のMOSトランジスタ)、M72(第20のMOSトランジスタ)、M73(第21のMOSトランジスタ)およびM74(第22のMOSトランジスタ)と、電圧源Vps1と、電圧源Vps2と、定電流源Ibias4とを含む。M81およびM82は、同一特性を有し、M71、M72、M73およびM74は同一特性を有する。
【0135】
電圧源Vps1および電圧源Vps2は、電圧Vxを与える。定電流源Ibias4は、定電流Ibs4を出力する。
【0136】
M81は、そのソースが第2の固定電位Vddに接続され、そのドレインがM71のドレインおよびM73のドレインに接続され、そのゲートがM82のゲートに接続される。
【0137】
M82は、そのソースが第2の固定電位Vddに接続され、そのドレインが自己のゲート、M72のドレインおよびM74のドレインに接続され、そのゲートがM82のゲートに接続される。これらM81およびM82とは、カレントミラー回路を構成する。
【0138】
M71は、そのソースが定電流源Ibias4に接続され、そのドレインがM81のドレインおよびM73のドレインに接続され、そのゲートが第4の固定電位Vbに接続される。
【0139】
M73は、そのソースが定電流源Ibias4に接続され、そのドレインがM81のドレインおよびM71のドレインに接続され、そのゲートが電圧源Vps1を介して第3の固定電位Vaに接続される。
【0140】
M72は、そのソースが定電流源Ibias4に接続され、そのドレインがM82のドレインおよびM74のドレインに接続され、そのゲートが電圧源Vps2を介して第4の固定電位Vbに接続される。
【0141】
M74は、そのソースが定電流源Ibias4に接続され、そのドレインがM82のドレインおよびM72のドレインに接続され、そのゲートが第3の固定電位Vaに接続される。
【0142】
定電流源Ibias4は、一方が第1の固定電位(接地電位)に接続され、他方がM71、M72、M73およびM74のソースに接続される。
【0143】
(動作)
次に、この定電流回路の動作について説明する。すべてのトランジスタは飽和領域で動作するものとする。M71〜M74は、同一特性を有するので、その利得定数をK’とし、閾値電圧をVthとする。
【0144】
M71、M72、M73およびM74のドレイン電流をId71、Id72、Id73およびId74とする。これらの共通ソース端子であるS点での電位をVsとすると、次の4式が成立する。
【0145】
Id71=K’(Vb−Vs−Vth)2・・・(D2)
Id72=K’(Vb−Vx−Vs−Vth)2・・・(D3)
Id73=K’(Va−Vx−Vs−Vth)2・・・(D4)
Id74=K’(Va−Vs−Vth)2・・・(D5)
また、M81とM82は、カレントミラー回路を構成している。ここで、M81とM82は、同一特性を有するので、出力端子OUTから出力される電流Ibs2は、次式で表わされる。
【0146】
Ibs2=(Id72+Id74)−(Id71+Id73)・・・(D6)
式(D2)〜(D5)を式(D6)に代入すると、次式が得られる。
【0147】
Ibs2=2K’×Vx×(Va−Vb)・・・(D7)
この利得定数K’に比例する出力電流Ibs2は、図1におけるM42のドレインに供給される。
【0148】
以上のように、本実施の形態に係わる可変利得増幅器では、定電流回路から出力される電流Ibs2がMOSトランジスタの利得定数K’に比例するので、温度が変動しても、利得を一定に保つことができる。
【0149】
(変形例)
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、以下の変形例も当然ながら包含する。
【0150】
(1)第1〜第3の実施形態で説明した回路において、PチャネルMOSトランジスタをNチャネルMOSトランジスタに置換え、NチャネルMOSトランジスタをPチャネルMOSトランジスタに置換えても、これらの回路を同様に動作させることができる。
【0151】
(2)第1の実施形態では、M34のドレインに、M41とM42からなるカレントミラー回路と、定電流源Ibias2とで構成される定電流回路(定電流Ibs2を出力する回路)を接続して、M41に定電流を供給したが、これに限定するものではない。たとえば、M41のドレインに定電流源Ibias2を直接接続してもよい。また、カレントミラー回路を構成するM41およびM42は、同一特性を有するものとし、M41を流れる電流を定電流源Ibias2から供給される電流量Ibs2と等しくしたが、これに限定するものではなく、定電流を供給するものであればどのようなものであってもよい。たとえば、M41とM42の特性を異なるものとし、M34を流れる電流をIbs2に比例するものとしてもよい。
【0152】
(3)第2の実施形態では、M58のドレインに、M61とM62からなるカレントミラー回路と、定電流源Ibias3とで構成される定電流回路(定電流Ibs3を出力する回路)を接続して、M58に定電流を供給したが、これに限定するものではない。たとえば、M58のドレインに定電流源Ibias3を直接接続してもよい。また、カレントミラー回路を構成するM61およびM62は、同一特性を有するものとし、M58を流れる電流を定電流源Ibias3から供給される電流量Ibs3と等しくしたが、これに限定するものではなく、定電流を供給するものであればどのようなものでもよい。M61とM62の特性を異なるものとし、M58を流れる電流をIbs3に比例するものとしてもよい。
【0153】
(4)第3の実施形態に係わる定電流回路は、第2の実施形態における定電流源Ibias3として用いてもよい。この場合、MOSトランジスタの利得定数K’に比例する出力電流が、図3におけるM62のドレインに供給される。
【0154】
(5)可変利得増幅器を構成する増幅回路は、第1、第2の実施形態および従来例で説明したものに限定されない。増幅回路が、これまで説明した増幅回路と同様にM1およびM2を含み、利得がM1を流れる電流I1とM2を流れる電流I2の比の平方根に比例するものであれば、その他の構成は、どのようなものであってもよい。
【0155】
【発明の効果】
この発明に係わる可変利得増幅器は、ソースが第1の固定電位に接続され、同一特性を有する第1のMOSトランジスタおよび第2のMOSトランジスタとを含み、前記第1のMOSトランジスタを流れる電流と前記第2のMOSトランジスタを流れる電流の比の平方根に比例した差動利得を有する増幅回路と、前記第1のMOSトランジスタのゲートに一定電圧に制御電圧が付加された電位を与え、前記第2のMOSトランジスタのゲートに前記一定電圧から前記制御電圧が減算された電位を与える制御回路とを備える。これにより、一定電圧をVbとし、制御電圧をVconとすると、第1のMOSトランジスタのゲートにVb+Vconの電位を与え、第2のMOSトランジスタのゲートにVb−Vconの電位が与えられるので、第1のMOSトランジスタを流れる電流I1が(Vb+Vcon)2のオーダで、第2のMOSトランジスタを流れる電流I2が(Vb−Vcon)2のオーダで表わされ、従来よりも広い範囲で利得が制御電圧に対して、Linear in dB特性を示すようにすることができる。
【0156】
ここで、前記増幅回路は、さらに、同一の特性を有する第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第5のMOSトランジスタおよび第6のMOSトランジスタと、同一の抵抗値を有する第1の負荷および第2の負荷とを含み、前記第3のMOSトランジスタのドレインと前記第5のMOSトランジスタのドレインとが接続され、当該接続点に第1の出力端子が接続され、前記第4のMOSトランジスタのドレインと前記第6のMOSトランジスタのドレインとが接続され、当該接続点に第2の出力端子が接続され、前記第3のMOSトランジスタのソースと前記第4のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点に前記第2のMOSトランジスタのドレインが接続され、前記第5のMOSトランジスタのソースと前記第6のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点に前記第1のMOSトランジスタのドレインが接続され、前記第1のMOSトランジスタは、ゲートが前記制御回路に接続され、ソースが第1の固定電位に接続され、前記第2のMOSトランジスタは、ゲートが前記制御回路に接続され、ソースが前記第1の固定電位に接続され、前記第3のMOSトランジスタは、ゲートがドレインに接続され、前記第4のMOSトランジスタは、ゲートがドレインに接続され、前記第6のMOSトランジスタは、ゲートが第1の入力端子に接続され、前記第5のMOSトランジスタは、ゲートが第2の入力端子が接続され、前記第1の負荷は、一方が第2の固定電位に接続され、他方が前記第1の出力端子に接続され、前記第2の負荷は、一方が前記第2の固定電位に接続され、他方が前記第2の出力端子に接続される。これにより、このような増幅回路において、従来よりも広い範囲で利得が制御電圧に対して、Linear in dB特性を示すようにすることができる。
【0157】
ここで、前記制御回路は、同一の特性を有する第7のMOSトランジスタおよび第8のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第9のMOSトランジスタと第10のMOSトランジスタと、第1定電流回路とを含み、前記第7のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、前記第8のMOSトランジスタは、ソースが前記第7のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、前記第9のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが自己のゲートに接続され、前記第10のMOSトランジスタは、ソースが前記第8のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが自己のゲートおよび前記第1定電流回路に接続され、ゲートが前記第8のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第7のMOSトランジスタのドレインは、前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第7のMOSトランジスタのゲートは、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続されるとともに、前記第9のMOSトランジスタのゲート電圧に制御電圧が付加された電圧が入力されるものとする。これにより、制御電圧をVconとし、第1定電流回路の出力電流をIbとし、第9のMOSトランジスタおよび第10のMOSトランジスタの利得定数をK、閾値をVthとしたときに、Vb=Ib/K+Vthとすると、第1のMOSトランジスタのゲートにVb+Vconの電位を与え、第2のMOSトランジスタのゲートにVb−Vconの電位を与えることができる。
【0158】
また、前記制御回路は、同一の特性を有する第11のMOSトランジスタおよび第12のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第13のMOSトランジスタおよび第14のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第15のMOSトランジスタと第16のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第17のMOSトランジスタおよび第18のMOSトランジスタと、第1定電流回路とを含み、前記第11のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、前記第12のMOSトランジスタは、ソースが前記第11のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、前記第13のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが前記第11のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第14のMOSトランジスタは、ソースが前記第13のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、前記第15のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが前記第13のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第16のMOSトランジスタは、ソースが前記第15のMOSトランジスタのドレインおよび前記第13のMOSトランジスタのゲートに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、前記第17のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが自己のゲートに接続され、ゲートが前記第15のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第18のMOSトランジスタは、ソースが前記第17のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1定電流回路および自己のゲートに接続され、ゲートが前記第12のMOSトランジスタのゲートに接続され、前記第11のMOSトランジスタのドレインは、前記第2のMOSトランジスタのゲートが接続され、前記第11のMOSトランジスタのゲートは、前記第1のMOSトランジスタのゲートが接続され、前記第16のMOSトランジスタのゲートには、第1の制御電圧が入力され、前記第14のMOSトランジスタのゲートには、第2の制御電圧が入力されるものとする。これにより、第1の制御電圧をVcon1とし、第2の制御電圧をVcon2とし、Vcon=Vcon2−Vcon1とし、第1定電流回路の出力電流をIbとし、第17のMOSトランジスタおよび第18のMOSトランジスタの利得定数をK、閾値をVthとしたときに、Vb=Ib/K+Vthとすると、第1のMOSトランジスタのゲートにVb+Vconの電位を与え、第2のMOSトランジスタのゲートにVb−Vconの電位を与えることができる。
【0159】
ここで、第1定電流回路がMOSトランジスタの利得定数に比例した定電流を出力することにする。これにより、温度が変動しても、可変利得増幅器の利得が変化しないようにすることができる。
【0160】
ここで、前記第1定電流回路は、同一特性を有する第19のMOSトランジスタ、第20のMOSトランジスタ、第21のMOSトランジスタおよび第22のMOSトランジスタと、第1電圧源と、前記第1電圧源と同一の電圧を与える第2電圧源と、第2定電流回路とを含み、前記第19のMOSトランジスタのソースと、前記第20のMOSトランジスタのソースと、前記第21のMOSトランジスタのソースと、前記第22のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点が、前記第2定電流回路に接続し、前記第19のMOSトランジスタのドレインと前記第21のMOSトランジスタのドレインとが接続され、前記第20のMOSトランジスタのドレインと前記第22のMOSトランジスタのドレインとが接続され、前記第19のMOSトランジスタのゲートは、第3の固定電位に接続され、前記第22のMOSトランジスタのゲートは、第4の固定電位に接続され、前記第20のMOSトランジスタのゲートは、前記第1電圧源を介して前記第3の固定電位に接続され、前記第21のMOSトランジスタのゲートは、前記第2電圧源を介して前記第4の固定電位に接続され、前記第19のMOSトランジスタのドレイン電流と前記第21のMOSトランジスタのドレイン電流の和と、前記第20のMOSトランジスタのドレイン電流と前記第22のMOSトランジスタのドレイン電流の和との差分電流を出力する。これにより、第1定電流回路から出力される差分電流が第19、第20、第21、および第22のMOSトランジスタの利得定数に比例するので、温度が変動しても、可変利得増幅器の利得が変化しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係わる可変利得増幅器の構成を示す図である。
【図2】 本発明の実施形態に係わる可変利得増幅器と従来の可変利得増幅器におけるLinear in dBの範囲を示す図である。
【図3】 本発明の実施形態に係わる可変利得増幅器の構成を示す図である。
【図4】 制御回路の構成要素である定電流源Ibias2として用いる定電流回路の構成を示す図である。
【図5】 従来の可変利得増幅器の構成を示す図である。
【図6】 増幅回路100の等価回路を示す図である。
【図7】 Vconと、Id1およびId2の関係を示す図である。
【符号の説明】
Z1,Z2 負荷抵抗、M1,M2,M3,M4,M5,M6,M11,M12,M31,M32,M33,M34,M51,M52,M53,M54,M55,M56,M57,M58,M71,M72,M73,M74 NチャネルMOSトランジスタ、M21,M22,M41,M42,M61,M62,M81,M82 PチャネルMOSトランジスタ、Ibias1,Ibias2,Ibias3,Ibias4 定電流源、Vps1,Vps2 電圧源、100 増幅回路 200,300,400 制御回路。
Claims (4)
- ソースが第1の固定電位に接続され、同一特性を有する第1のMOSトランジスタおよび第2のMOSトランジスタとを含み、前記第1のMOSトランジスタを流れる電流と前記第2のMOSトランジスタを流れる電流の比の平方根に比例した差動利得を有する増幅回路と、
前記第1のMOSトランジスタのゲートに一定電圧に制御電圧が付加された電位を与え、前記第2のMOSトランジスタのゲートに前記一定電圧から前記制御電圧が減算された電位を与える制御回路とを備え、
前記増幅回路は、さらに、同一の特性を有する第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第5のMOSトランジスタおよび第6のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第1の負荷および第2の負荷とを含み、
前記第3のMOSトランジスタのドレインと前記第5のMOSトランジスタのドレインとが接続され、当該接続点に第1の出力端子が接続され、
前記第4のMOSトランジスタのドレインと前記第6のMOSトランジスタのドレインとが接続され、当該接続点に第2の出力端子が接続され、
前記第3のMOSトランジスタのソースと前記第4のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点に前記第2のMOSトランジスタのドレインが接続され、
前記第5のMOSトランジスタのソースと前記第6のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点に前記第1のMOSトランジスタのドレインが接続され、
前記第1のMOSトランジスタは、ゲートが前記制御回路に接続され、ソースが第1の固定電位に接続され、
前記第2のMOSトランジスタは、ゲートが前記制御回路に接続され、ソースが前記第1の固定電位に接続され、
前記第3のMOSトランジスタは、ゲートがドレインに接続され、
前記第4のMOSトランジスタは、ゲートがドレインに接続され、
前記第6のMOSトランジスタは、ゲートが第1の入力端子に接続され、
前記第5のMOSトランジスタは、ゲートが第2の入力端子が接続され、
前記第1の負荷は、一方が第2の固定電位に接続され、他方が前記第1の出力端子に接続され、
前記第2の負荷は、一方が前記第2の固定電位に接続され、他方が前記第2の出力端子に接続され、
前記制御回路は、同一の特性を有する第7のMOSトランジスタおよび第8のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第9のMOSトランジスタと第10のMOSトランジスタと、第1定電流回路とを含み、
前記第7のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、
前記第8のMOSトランジスタは、ソースが前記第7のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、
前記第9のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが自己のゲートに接続され、
前記第10のMOSトランジスタは、ソースが前記第9のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが自己のゲートおよび前記第1定電流回路に接続され、ゲートが前記第8のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第7のMOSトランジスタのドレインは、前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第7のMOSトランジスタのゲートは、前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続されるとともに、前記第9のMOSトランジスタのゲート電圧に制御電圧が付加された電圧が入力される、可変利得増幅器。 - ソースが第1の固定電位に接続され、同一特性を有する第1のMOSトランジスタおよび第2のMOSトランジスタとを含み、前記第1のMOSトランジスタを流れる電流と前記第2のMOSトランジスタを流れる電流の比の平方根に比例した差動 利得を有する増幅回路と、
前記第1のMOSトランジスタのゲートに一定電圧に制御電圧が付加された電位を与え、前記第2のMOSトランジスタのゲートに前記一定電圧から前記制御電圧が減算された電位を与える制御回路とを備え、
前記増幅回路は、さらに、同一の特性を有する第3のMOSトランジスタおよび第4のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第5のMOSトランジスタおよび第6のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第1の負荷および第2の負荷とを含み、
前記第3のMOSトランジスタのドレインと前記第5のMOSトランジスタのドレインとが接続され、当該接続点に第1の出力端子が接続され、
前記第4のMOSトランジスタのドレインと前記第6のMOSトランジスタのドレインとが接続され、当該接続点に第2の出力端子が接続され、
前記第3のMOSトランジスタのソースと前記第4のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点に前記第2のMOSトランジスタのドレインが接続され、
前記第5のMOSトランジスタのソースと前記第6のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点に前記第1のMOSトランジスタのドレインが接続され、
前記第1のMOSトランジスタは、ゲートが前記制御回路に接続され、ソースが第1の固定電位に接続され、
前記第2のMOSトランジスタは、ゲートが前記制御回路に接続され、ソースが前記第1の固定電位に接続され、
前記第3のMOSトランジスタは、ゲートがドレインに接続され、
前記第4のMOSトランジスタは、ゲートがドレインに接続され、
前記第6のMOSトランジスタは、ゲートが第1の入力端子に接続され、
前記第5のMOSトランジスタは、ゲートが第2の入力端子が接続され、
前記第1の負荷は、一方が第2の固定電位に接続され、他方が前記第1の出力端子に接続され、
前記第2の負荷は、一方が前記第2の固定電位に接続され、他方が前記第2の出力端子に接続され、
前記制御回路は、同一の特性を有する第11のMOSトランジスタおよび第12のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第13のMOSトランジスタおよび第14のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第15のMOSトランジスタと第16のMOSトランジスタと、同一の特性を有する第17のMOSトランジスタおよび第18のMOSトランジスタと、第1定電流回路とを含み、
前記第11のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、
前記第12のMOSトランジスタは、ソースが前記第11のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、
前記第13のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが前記第11のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第14のMOSトランジスタは、ソースが前記第13のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、
前記第15のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが前記第13のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第16のMOSトランジスタは、ソースが前記第15のMOSトランジスタのドレインおよび前記第13のMOSトランジスタのゲートに接続され、ドレインが前記第2の固定電位に接続され、
前記第17のMOSトランジスタは、ソースが前記第1の固定電位に接続され、ドレインが自己のゲートに接続され、ゲートが前記第15のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第18のMOSトランジスタは、ソースが前記第17のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1定電流回路および自己のゲートに接続され、ゲートが前記第12のMOSトランジスタのゲートに接続され、
前記第11のMOSトランジスタのドレインは、前記第2のMOSトランジスタのゲートが接続され、
前記第11のMOSトランジスタのゲートは、前記第1のMOSトランジスタのゲートが接続され、
前記第16のMOSトランジスタのゲートには、第1の制御電圧が入力され、前記第14のMOSトランジスタのゲートには、第2の制御電圧が入力される、可変利得増幅器。 - 前記第1定電流回路の電流値が、MOSトランジスタの利得定数に比例する、請求項1または請求項2記載の可変利得増幅器。
- 前記第1定電流回路は、同一特性を有する第19のMOSトランジスタ、第20のMOSトランジスタ、第21のMOSトランジスタおよび第22のMOSトランジスタと、第1電圧源と、前記第1電圧源と同一の電圧を与える第2電圧源と、第2定電流回路とを含み、
前記第19のMOSトランジスタのソースと、前記第20のMOSトランジスタのソースと、前記第21のMOSトランジスタのソースと、前記第22のMOSトランジスタのソースとが接続され、当該接続点が、前記第2定電流回路に接続し、
前記第19のMOSトランジスタのドレインと前記第21のMOSトランジスタのドレインとが接続され、
前記第20のMOSトランジスタのドレインと前記第22のMOSトランジスタのドレインとが接続され、
前記第19のMOSトランジスタのゲートは、第3の固定電位に接続され、
前記第22のMOSトランジスタのゲートは、第4の固定電位に接続され、
前記第20のMOSトランジスタのゲートは、前記第1電圧源を介して前記第3の固定電位に接続され、
前記第21のMOSトランジスタのゲートは、前記第2電圧源を介して前記第4の固定電位に接続され、
前記第19のMOSトランジスタのドレイン電流と前記第21のMOSトランジスタのドレイン電流の和と、前記第20のMOSトランジスタのドレイン電流と前記第22のMOSトランジスタのドレイン電流の和との差分電流を出力する、請求項3記載の可変利得増幅器。
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