JP4156539B2 - Variable gain amplifier circuit, IC equipped with the same, wireless communication system - Google Patents

Variable gain amplifier circuit, IC equipped with the same, wireless communication system Download PDF

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)

Description

本発明は、集積回路で用いられる利得の制御が可能な、特に無線送受信用高周波集積回路に用いられ、温度変動に対して安定性を向上させた可変利得増幅回路、それを搭載したIC、無線通信システムに関するものである。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is capable of controlling a gain used in an integrated circuit, and particularly used in a radio transmission / reception high-frequency integrated circuit. The present invention relates to a communication system.

従来、携帯電話等の移動体通信といった無線通信システムでは、受信する受信信号の信号強度が種々であり、かつ移動に伴い変化するので、上記受信信号の強度を最適なレベルに調整するために、可変利得増幅回路が用いられている。そのような可変利得増幅回路が、特許文献1に開示されている。   Conventionally, in a wireless communication system such as a mobile communication such as a mobile phone, the signal strength of a received signal to be received varies, and changes with movement. Therefore, in order to adjust the strength of the received signal to an optimal level, A variable gain amplifier circuit is used. Such a variable gain amplifier circuit is disclosed in Patent Document 1.

上記可変利得増幅回路の要部は、図3に示すように、入力信号端子IN1がベースに接続された第1のトランジスタQ1と、反転入力信号端子IN2がベースに接続された第2のトランジスタQ2と、前記第1のトランジスタQ1のエミッタに接続された第1の電流源と、前記第2のトランジスタQ2のエミッタに接続された第2の電流源と、前記第1のトランジスタのエミッタと、前記第2のトランジスタのエミッタ間に接続されたエミッタ抵抗REとを有している。 As shown in FIG. 3, the variable gain amplifier circuit includes a first transistor Q1 having an input signal terminal IN1 connected to the base, and a second transistor Q2 having an inverted input signal terminal IN2 connected to the base. A first current source connected to the emitter of the first transistor Q1, a second current source connected to the emitter of the second transistor Q2, the emitter of the first transistor, And an emitter resistor R E connected between the emitters of the second transistor.

また、上記可変利得増幅回路は、前記第1のトランジスタQ1のコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが出力信号端子OUT1に接続された、第3のトランジスタQ3と、前記第1のトランジスタQ1のコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが電源と接続された、第4のトランジスタQ4と、前記第3のトランジスタQ3のコレクタと電源間に接続された第1の負荷抵抗とを備えている。   The variable gain amplifier circuit includes a third transistor Q3 having an emitter connected to the collector of the first transistor Q1 and a collector connected to the output signal terminal OUT1, and a collector of the first transistor Q1. And a fourth transistor Q4 having an emitter connected and a collector connected to a power source, and a first load resistor connected between the collector of the third transistor Q3 and the power source.

さらに、上記可変利得増幅回路は、前記第2のトランジスタQ2のコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが電源と接続された、第5のトランジスタQ5と、前記第2のトランジスタQ2のコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが反転出力信号端子OUT2と接続された、第6のトランジスタQ6と、前記第6のトランジスタQ6のコレクタと電源間に接続された第2の負荷抵抗とを有している。   Further, the variable gain amplifier circuit includes a fifth transistor Q5 having an emitter connected to the collector of the second transistor Q2, a collector connected to a power source, and an emitter connected to the collector of the second transistor Q2. Are connected, and the collector is connected to the inverted output signal terminal OUT2. The sixth transistor Q6 has a second load resistor connected between the collector of the sixth transistor Q6 and the power source.

ここで、第1の電流源の電流値と第2の電流源の電流値は等しく共通でI0と表し、第1の負荷抵抗の抵抗値と第2の負荷抵抗の抵抗値は等しく共通でRL1と表す。 Here, the current value of the first current source and the current value of the second current source are the same in common and expressed as I 0, and the resistance value of the first load resistance and the resistance value of the second load resistance are the same in common. Represented as R L1 .

トランジスタQ3及びトランジスタQ6のベースに基準電圧VB1を印加して、トランジスタQ4及びトランジスタQ5のベースに制御電圧VC1を印加する。VC1がVB1より低い条件では、トランジスタQ4とトランジスタQ5には電流が流れない一方、トランジスタQ3とトランジスタQ6に電流が流れる為、負荷抵抗RL1を通してOUT1、OUT2に増幅信号が出力される。 A reference voltage V B1 is applied to the bases of the transistors Q3 and Q6, and a control voltage V C1 is applied to the bases of the transistors Q4 and Q5. The lower condition than V C1 is V B1, while no current flows through the transistor Q4 and transistors Q5, since the current flows through the transistor Q3 and the transistor Q6, the amplified signal is output through the load resistor R L1 to OUT1, OUT2.

C1をVB1より大きくしていくとトランジスタQ4とトランジスタQ5に電流が流れだし、トランジスタQ3とトランジスタQ6に流れる電流が減る為に利得が減少してくる。制御電圧VC1に対する利得AVは以下の式(1)の様になる。 When V C1 is made larger than V B1 , current starts to flow through the transistors Q4 and Q5, and the current flowing through the transistors Q3 and Q6 decreases, so that the gain decreases. Gain A V with respect to the control voltage V C1 is as shown in the following equation (1).

Figure 0004156539
Figure 0004156539

T=kT/q:熱電圧
k:ボルツマン定数
q:電子の単位電荷
T:絶対温度
特開昭58−114614号公報(公開日:1983年7月8日)
V T = kT / q: thermal voltage
k: Boltzmann constant
q: electron unit charge
T: Absolute temperature
JP 58-114614 A (publication date: July 8, 1983)

しかしながら、上記従来の構成では、上記利得の式(1)に絶対温度Tに比例する熱電圧VTが存在する。そのため、従来例の可変利得増幅回路の利得は温度によって変化する。 However, in the conventional configuration, the thermal voltage V T proportional to the absolute temperature T exists in the gain equation (1). Therefore, the gain of the conventional variable gain amplifier circuit changes with temperature.

携帯電話等の無線通信システムのように、送受信を切り替えるシステムでは、受信してから受信信号を最適なレベルに調整するまでの時間が限られている。そのため、可変利得増幅回路の利得制御システムとして、以下の方法をとることがある。
(I) 入力された信号のレベルを検知する
(II)最適なレベルにするためにはレベルをいくら変化させればよいか計算する。
(III)(II)で求めた可変レベルとΔ利得/Δ制御電圧の値から最適な制御電圧値を計算す
る。
(IV)制御電圧値を(III)で求めた値にする。
In a system that switches between transmission and reception, such as a wireless communication system such as a cellular phone, the time from reception to adjustment of the received signal to an optimum level is limited. Therefore, the following method may be taken as a gain control system of the variable gain amplifier circuit.
(I) Detect the level of the input signal
(II) Calculate how much the level should be changed to achieve the optimum level.
(III) An optimal control voltage value is calculated from the variable level obtained in (II) and the value of Δgain / Δcontrol voltage.
(IV) Set the control voltage value to the value obtained in (III).

この方法をとる際には、Δ利得/Δ制御電圧が常に一定である必要があり、従来例の様
に温度によってΔ利得/Δ制御電圧が変化する場合、短時間に信号を最適なレベルに調整
できないことがあるという問題を生じる。
When this method is used, the Δ gain / Δ control voltage must always be constant. When the Δ gain / Δ control voltage changes with temperature as in the conventional example, the signal is brought to an optimum level in a short time. This causes a problem that adjustment may not be possible.

本発明者らは、制御電圧を、温度の二乗に比例する電流を電流源とした差動増幅回路に入力し、その差動増幅回路の出力を可変利得増幅回路の制御信号(制御電圧)として使用することにより、Δ利得/Δ制御電圧の温度依存性を防止して上記問題を解決した。   The inventors input a control voltage to a differential amplifier circuit using a current proportional to the square of temperature as a current source, and the output of the differential amplifier circuit is used as a control signal (control voltage) for the variable gain amplifier circuit. By using it, the temperature dependency of Δgain / Δcontrol voltage was prevented and the above problem was solved.

本発明に係る可変利得増幅回路は、上記課題を解決するために、外部からの入力制御電圧によって利得を変化させて、入力信号を上記利得により増幅した増幅信号を出力するアンプ回路と、温度変動による前記利得の変動を相殺するように前記入力制御電圧を調節した調整制御電圧を入力制御電圧として前記アンプ回路に出力する制御電圧調整回路と、を有していることを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, a variable gain amplifier circuit according to the present invention includes an amplifier circuit that changes the gain according to an external input control voltage and outputs an amplified signal obtained by amplifying an input signal with the gain, and a temperature variation And a control voltage adjustment circuit that outputs an adjustment control voltage obtained by adjusting the input control voltage to the amplifier circuit as an input control voltage so as to cancel the fluctuation of the gain due to the above.

上記構成によれば、前記制御電圧調整回路を、温度変動による前記利得の変動を相殺するように前記入力制御電圧を調節した調整制御電圧を入力制御電圧として前記アンプ回路に出力するように設定することで、アンプ回路からの増幅信号の温度依存性を相殺できて、温度変動への依存性を軽減した利得電圧の増幅信号を出力できる。   According to the above configuration, the control voltage adjustment circuit is set to output the adjustment control voltage obtained by adjusting the input control voltage to the amplifier circuit as the input control voltage so as to cancel the gain fluctuation due to temperature fluctuation. Thus, the temperature dependence of the amplified signal from the amplifier circuit can be canceled, and an amplified signal having a gain voltage with reduced dependence on temperature fluctuation can be output.

上記可変利得増幅回路では、前記制御電圧調整回路は、第一電流源を備えた第一差動増幅回路を有し、上記第一電流源は、それに流れる電流が絶対温度の変動に応じて変化するように設定されていることが好ましい。   In the variable gain amplifier circuit, the control voltage adjustment circuit includes a first differential amplifier circuit including a first current source, and the first current source changes a current flowing through the first current source according to a change in absolute temperature. It is preferable to set so as to.

上記構成によれば、第一電流源に流れる電流を絶対温度の変動に応じて変化するように設定することにより、アンプ回路からの増幅信号の温度依存性を相殺できて、温度変動への依存性を抑制した利得電圧の増幅信号を出力できる。   According to the above configuration, the temperature dependency of the amplified signal from the amplifier circuit can be offset by setting the current flowing through the first current source so as to change in accordance with the change in absolute temperature. It is possible to output an amplified signal having a gain voltage with suppressed characteristics.

上記可変利得増幅回路においては、前記制御電圧調整回路は、第一電流源を備えた第一差動増幅回路を有し、上記第一電流源は、それに流れる電流が絶対温度の二乗に比例して変化するように設定されていることが望ましい。   In the variable gain amplifier circuit, the control voltage adjustment circuit includes a first differential amplifier circuit including a first current source, and the current flowing through the first current source is proportional to the square of the absolute temperature. It is desirable that it is set to change.

上記構成によれば、第一電流源に流れる電流を絶対温度の二乗に比例して変化するように設定することによって、アンプ回路からの増幅信号の温度依存性を相殺できて、温度変動への依存性を回避した利得電圧の増幅信号を出力できる。   According to the above configuration, by setting the current flowing through the first current source so as to change in proportion to the square of the absolute temperature, the temperature dependence of the amplified signal from the amplifier circuit can be offset, and the temperature fluctuation can be reduced. An amplified signal with a gain voltage that avoids the dependency can be output.

上記可変利得増幅回路では、前記アンプ回路は、第二電流源を備えた第二差動増幅回路を有し、上記第二電流源は、それに流れる電流が絶対温度に比例するように設定されていてもよい。   In the variable gain amplifier circuit, the amplifier circuit includes a second differential amplifier circuit including a second current source, and the second current source is set so that a current flowing through the amplifier circuit is proportional to an absolute temperature. May be.

上記構成によれば、第二電流源に流れる電流が絶対温度に比例するように設定することで、アンプ回路からの増幅信号の温度依存性を相殺できて、温度変動への依存性を回避した利得電圧の増幅信号を出力できる。   According to the above configuration, by setting the current flowing through the second current source to be proportional to the absolute temperature, the temperature dependence of the amplified signal from the amplifier circuit can be offset and the dependence on the temperature fluctuation is avoided. An amplification signal of gain voltage can be output.

上記可変利得増幅回路においては、前記アンプ回路が、入力信号端子がベースに接続された第1のトランジスタと、反転入力信号端子がベースに接続された第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタのエミッタに接続された第1の電流源と、前記第2のトランジスタのエミッタに接続された第2の電流源と、前記第1のトランジスタのエミッタと、前記第2のトランジスタのエミッタ間に接続されたエミッタ抵抗と、前記第1のトランジスタのコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが出力信号端子に接続された、第3のトランジスタと、前記第1のトランジスタのコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが電源と接続された、第4のトランジスタと、前記第3のトランジスタのコレクタと電源間に接続された第1の負荷抵抗と、前記第2のトランジスタのコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが電源と接続された、第5のトランジスタと、前記第2のトランジスタのコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが反転出力信号端子と接続された、第6のトランジスタと、前記第6のトランジスタのコレクタと電源間に接続された第2の負荷抵抗と、によって構成されており、前記制御電圧調整回路が、制御電圧端子がベースに接続され、コレクタが共通に前記第3のトランジスタのベースと前記第6のトランジスタのベースとに接続された、第7のトランジスタと、基準電圧端子がベースに接続され、コレクタが共通に前記第4のトランジスタのベースと前記第5のトランジスタのベースとに接続された、第8のトランジスタと、前記第7のトランジスタのエミッタと前記第8のトランジスタのエミッタとに接続された第3の電流源と、前記第7のトランジスタのコレクタとVCC間に接続された第3の負荷抵抗と、前記第8のトランジスタのコレクタとVCC間に接続された第4の負荷抵抗とによって構成されていて、前記第1の電流源の電流、及び前記第2の電流源の電流が絶対温度に比例する特性をもたせ、前記第3の電流源の電流が絶対温度の二乗に比例する特性をもたせることにより、温度に依存しない利得特性を有するものでもよい。   In the variable gain amplifier circuit, the amplifier circuit includes a first transistor having an input signal terminal connected to the base, a second transistor having an inverting input signal terminal connected to the base, and the first transistor. A first current source connected to the emitter, a second current source connected to the emitter of the second transistor, an emitter of the first transistor, and an emitter of the second transistor. The emitter is connected to the collector of the first transistor, the emitter is connected to the collector, and the collector is connected to the output signal terminal. The collector is connected to the collector of the first transistor, and the collector is connected to the collector of the first transistor. A fourth transistor connected to the power source, and a first load resistor connected between the collector of the third transistor and the power source A fifth transistor having an emitter connected to the collector of the second transistor and a collector connected to a power supply; an emitter connected to the collector of the second transistor; and a collector connected to an inverted output signal terminal. And a second load resistor connected between the collector of the sixth transistor and a power source, and the control voltage adjustment circuit is based on the control voltage terminal. A seventh transistor connected to a base of the third transistor and a base of the sixth transistor, a reference voltage terminal connected to the base, and a collector commonly connected to the fourth transistor; An eighth transistor connected to a base of the fifth transistor and a base of the fifth transistor; and A third current source connected to the emitter and the emitter of the eighth transistor; a third load resistor connected between the collector of the seventh transistor and VCC; and a collector of the eighth transistor; And a fourth load resistor connected between the VCC and the first current source and the second current source have a characteristic in which the current is proportional to the absolute temperature, By providing the current source with a characteristic that is proportional to the square of the absolute temperature, the current source may have a gain characteristic that does not depend on temperature.

本発明のICは、前記課題を解決するために、上記の何れかに記載の可変利得増幅回路を搭載したことを特徴としている。上記構成によれば、出力される増幅信号の温度依存性が軽減された可変利得増幅回路を搭載したことにより、上記構成を、例えば携帯電話等の移動体通信に用いることで、温度変動に起因する通信不良を防止できる。   In order to solve the above-described problems, an IC according to the present invention is characterized by mounting any one of the variable gain amplifier circuits described above. According to the above configuration, by mounting the variable gain amplifier circuit in which the temperature dependence of the amplified signal to be output is reduced, the above configuration is used for mobile communication such as a mobile phone, resulting in temperature fluctuations. Communication failure can be prevented.

本発明の無線通信システムは、前記課題を解決するために、上記記載のICを搭載したことを特徴としている。上記構成によれば、出力される増幅信号の温度依存性が軽減された可変利得増幅回路を有するICを搭載したことにより、上記構成を、例えば携帯電話等の移動体通信に用いることで、温度変動に起因する通信不良を防止できる。   In order to solve the above problems, a wireless communication system according to the present invention includes the above-described IC. According to the above configuration, since the IC having the variable gain amplifier circuit in which the temperature dependence of the amplified signal to be output is reduced is mounted, the above configuration is used for mobile communication such as a mobile phone, so that the temperature Communication failures due to fluctuations can be prevented.

本発明に係る可変利得増幅回路は、以上のように、外部からの入力制御電圧によって利得を変化させて、入力信号を上記利得により増幅した増幅信号を出力するアンプ回路と、温度変動による前記利得の変動を相殺するように前記入力制御電圧を調節した調整制御電圧を入力制御電圧として前記アンプ回路に出力する制御電圧調整回路とを有している構成である。   As described above, the variable gain amplifier circuit according to the present invention changes the gain according to an external input control voltage and outputs an amplified signal obtained by amplifying an input signal with the gain, and the gain due to temperature fluctuations. And a control voltage adjustment circuit that outputs an adjustment control voltage obtained by adjusting the input control voltage so as to cancel the fluctuation to the amplifier circuit as an input control voltage.

それゆえ、上記構成は、調節した調整制御電圧によって、アンプ回路からの増幅信号の温度依存性を相殺できて、温度変動に依存しない利得電圧の増幅信号を出力できる。それゆえ、上記構成は、温度変動に依存しない増幅信号を出力できるから、携帯電話などの移動体通信機といった通信分野の可変利得増幅回路に用いると、通信を安定化できるという効果を奏する。   Therefore, the above configuration can cancel the temperature dependence of the amplified signal from the amplifier circuit by the adjusted adjustment control voltage, and can output the amplified signal of the gain voltage independent of the temperature fluctuation. Therefore, since the above configuration can output an amplified signal that does not depend on temperature fluctuations, when used in a variable gain amplifier circuit in a communication field such as a mobile communication device such as a mobile phone, it has an effect of stabilizing communication.

本発明の一実施形態について図1及び図2に基づいて説明すると以下の通りである。すなわち、本発明に係る可変利得増幅回路の実施形態は、図1に示すように、従来例と同様のアンプ回路1と、制御電圧調整回路2とによって構成されている。なお、背景技術の欄に記載した従来例の可変利得増幅回路と同様な機能を有する部材については、同一の符号を付与してそれらの詳細な説明を省いた。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. That is, the embodiment of the variable gain amplifier circuit according to the present invention includes an amplifier circuit 1 similar to the conventional example and a control voltage adjustment circuit 2 as shown in FIG. Note that members having the same functions as those of the conventional variable gain amplifier circuit described in the “Background Art” column are assigned the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

上記アンプ回路1は、各入力信号端子IN1、IN2、各トランジスタQ1〜Q6と、各定電流源(第二電流源)I0と、エミッタ抵抗REと、各負荷抵抗RL1と、各出力信号端子OUT1、OUT2によって構成されている。 The amplifier circuit 1 includes input signal terminals IN1 and IN2, transistors Q1 to Q6, constant current sources (second current sources) I 0 , emitter resistors R E , load resistors R L1, and outputs. It is constituted by signal terminals OUT1 and OUT2.

各定電流源I0とエミッタ抵抗REとは、差動増幅回路を構成する各トランジスタQ1〜Q2用のエミッタ抵抗、つまり差動増幅回路用負荷抵抗となっており、各定電流源I0とを高抵抗に設定できることで、各トランジスタQ1〜Q2による差動増幅回路の利得幅を大きくできるものとなっている。本実施の形態では、各定電流源I0は、従来と相違しており、その詳細については後述する。 The respective constant current sources I 0 and an emitter resistor R E, emitter resistor for each transistor Q1~Q2 constituting the differential amplifier circuit, i.e. has a differential load resistor amplifier circuit, the constant current sources I 0 Can be set to a high resistance, the gain width of the differential amplifier circuit using the transistors Q1 and Q2 can be increased. In this embodiment, each constant current source I 0 is different from the conventional one, and details thereof will be described later.

各トランジスタQ3〜Q6は、双差動増幅回路を構成している。各負荷抵抗RL1は、各出力信号端子OUT1、OUT2にコレクタがそれぞれ接続された各トランジスタQ3〜Q6のコレクタと電源線であるVCCとの間に挿入された出力用負荷抵抗である。 Each of the transistors Q3 to Q6 constitutes a dual differential amplifier circuit. Each load resistor R L1 is an output load resistor inserted between the collectors of the transistors Q3 to Q6 whose collectors are connected to the output signal terminals OUT1 and OUT2, respectively, and the power supply line VCC.

このようなアンプ回路1では、各入力信号端子IN1、IN2にそれぞれ入力された入力信号の差が、各トランジスタQ3、Q6の各ベースに入力された各制御電圧VC2、VB2により調整された利得により増幅された増幅信号となって、各出力信号端子OUT1、OUT2から出力される。なお、上記各入力信号は、通常、一方が基準入力信号で、他方が利得の調整が必要な入力信号である。また、各出力信号端子OUT1、OUT2からの各増幅信号は互いに逆相となっており、一方の増幅信号のみが必要な場合は、不要な増幅信号側の負荷抵抗RL1を省くことができる。 In such an amplifier circuit 1, the difference between the input signals respectively input to the input signal terminals IN1 and IN2 is caused by the gain adjusted by the control voltages VC2 and VB2 input to the bases of the transistors Q3 and Q6. Amplified amplified signals are output from the output signal terminals OUT1 and OUT2. Note that one of the input signals is usually a reference input signal, and the other is an input signal that requires gain adjustment. Further, the amplified signals from the output signal terminals OUT1 and OUT2 are out of phase with each other, and when only one amplified signal is required, the unnecessary amplified signal side load resistor R L1 can be omitted.

前記制御電圧調整回路2は、定電流源(第一電流源)I1と、各トランジスタQ7、Q8と、各負荷抵抗RL2とによって構成されている。定電流源I1については後述する。各トランジスタQ7、Q8のエミッタには、定電流源I1が共通に接続されている。各負荷抵抗RL2は、各トランジスタQ7、Q8のコレクタに対しそれぞれ接続された出力負荷抵抗である。 The control voltage adjusting circuit 2 includes a constant current source (first current source) I 1 , transistors Q 7 and Q 8, and load resistors R L2 . The constant current source I 1 will be described later. A constant current source I 1 is commonly connected to the emitters of the transistors Q7 and Q8. Each load resistor R L2 is an output load resistor connected to the collector of each transistor Q7, Q8.

また、制御電圧調整回路2では、トランジスタQ7のベースに入力制御電圧VC1が入力され、トランジスタQ8のベースに入力制御電圧VB1が入力されている。トランジスタQ7のコレクタにおいて一方の負荷抵抗RL2により発生する調整制御電圧VC2は、アンプ回路1のトランジスタQ4及びQ5のベースに接続されていると共に、トランジスタQ8のコレクタにおいて他方の負荷抵抗RL2により発生する調整制御電圧VB2は、アンプ回路1のトランジスタQ3及びQ6のベースに接続されている。このような各調整制御電圧VC2、VB2によって、アンプ回路1の利得が制御されている。 In the control voltage adjusting circuit 2, the input control voltage V C1 is input to the base of the transistor Q7, and the input control voltage V B1 is input to the base of the transistor Q8. The adjustment control voltage V C2 generated by one load resistor R L2 at the collector of the transistor Q7 is connected to the bases of the transistors Q4 and Q5 of the amplifier circuit 1, and at the collector of the transistor Q8 by the other load resistor R L2. The generated adjustment control voltage V B2 is connected to the bases of the transistors Q3 and Q6 of the amplifier circuit 1. The gain of the amplifier circuit 1 is controlled by such adjustment control voltages V C2 and V B2 .

そして、本実施形態においては、定電流源I0は、定電流源I0の出力電流が絶対温度Tに比例し、定電流源I1は、定電流源I1の出力電流が絶対温度Tの二乗に比例するように、それぞれ設定されている。 Then, in the present embodiment, the constant current source I 0, the output current of the constant current source I 0 is proportional to the absolute temperature T, the constant current source I 1 is constant-current source output current I 1 is the absolute temperature T Is set to be proportional to the square of.

次に、本発明に係る可変利得増幅回路の動作について説明する。まず、トランジスタQ8のベースに基準電圧VB1を、トランジスタQ7のベースには比較電圧VC1をそれぞれ入力制御電圧として印加する。 Next, the operation of the variable gain amplifier circuit according to the present invention will be described. First, the reference voltage V B1 is applied to the base of the transistor Q8, and the comparison voltage V C1 is applied to the base of the transistor Q7 as the input control voltage.

トランジスタQ4及びトランジスタQ5のベース電圧がVC2、トランジスタQ3及びトランジスタQ6のベース電圧がVB2であるので、
C1、VB1、VC2、VB2の関係は以下の式(2)の様になる。
Since the base voltages of the transistors Q4 and Q5 are V C2 and the base voltages of the transistors Q3 and Q6 are V B2 ,
The relationship among V C1 , V B1 , V C2 and V B2 is as shown in the following equation (2).

Figure 0004156539
Figure 0004156539

上記VC2−VB2がトランジスタQ4、Q5及びQ3、Q6のベースに印加されるので、前記従来例の利得の式(1)より、図1の可変利得増幅回路の利得AVは以下の式(3)になる。 Since the V C2 -V B2 is applied to the base of the transistor Q4, Q5 and Q3, Q6, the more the gain equation conventional example (1), the gain A V of the variable gain amplifier circuit of FIG. 1 is the following formula (3)

Figure 0004156539
Figure 0004156539

ここで、I0は絶対温度Tに比例し、I1は絶対温度Tの二乗に比例するので
0=αT、I1=βT2 (α、β:任意の定数) …(4)
と表すことができ、利得AVは、下式(5)にて、
Here, since I 0 is proportional to the absolute temperature T and I 1 is proportional to the square of the absolute temperature T, I 0 = αT, I 1 = βT 2 (α, β: arbitrary constant) (4)
Can be represented as the gain A V, at the following equation (5),

Figure 0004156539
Figure 0004156539

と表せる。 It can be expressed.

上記式(5)より明らかなように、電流値を絶対温度Tの変動に比例させた定電流源I0、及び、電流値を絶対温度Tの二乗に比例させた定電流源I1の少なくとも一方を用いることで、絶対温度Tに比例する熱電圧の利得AVへの影響は相殺されて図1に示す本発明に係る可変利得増幅回路の利得AVの温度依存性は軽減される。より好ましくは、電流値を絶対温度Tの変動に比例させた定電流源I0、及び、電流値を絶対温度Tの二乗に比例させた定電流源I1の双方を用いることで、絶対温度Tに比例する熱電圧の利得AVへの影響は、より確実に相殺されて、図1に示す本発明に係る可変利得増幅回路の利得AVの温度依存性は回避される。 As is apparent from the equation (5), a constant current source I 0, which in proportion to the variation of the absolute temperature T of the current value, and, at least of the constant current source I 1 was proportional to the square of the absolute temperature T of the current value by using one, the influence of the gain a V thermal voltage proportional to the absolute temperature T is the temperature dependency of the gain a V of the variable gain amplifier circuit according to the present invention shown being offset in Figure 1 is reduced. More preferably, the constant current source I 0, which in proportion to the variation of the absolute temperature T of the current value, and, by using both the constant current source I 1 which is proportional to the square of the absolute temperature T of the current value, the absolute temperature effect of the gain a V of the thermal voltage proportional to T is be more reliably canceled out, the temperature dependence of the gain a V of the variable gain amplifier circuit according to the present invention shown in FIG. 1 can be avoided.

よって、上記可変利得増幅回路は、強度が種々に変化する受信信号の利得を迅速に調整する必要がある、携帯電話等の移動体通信といった通信分野に好適に使用できて、通信を安定化できる。   Therefore, the variable gain amplifier circuit can be suitably used in a communication field such as a mobile communication such as a mobile phone that needs to quickly adjust the gain of a received signal whose strength changes variously, and can stabilize communication. .

次に、図2に絶対温度の二乗に比例する定電流源I1を作り出す一実施例を表す。まず、定電流源I1では、各定電流源IA、IBと、各トランジスタQA〜QDとを有している。定電流源IAは、その出力電流が絶対温度Tに比例する一方、定電流源IBは、その出力電流が温度に依存しない定電流源である。 Next, FIG. 2 shows an embodiment for producing a constant current source I 1 that is proportional to the square of the absolute temperature. First, the constant current source I 1 includes constant current sources I A and I B and transistors QA to QD. The constant current source I A is a constant current source whose output current is proportional to the absolute temperature T, while the constant current source I B is a constant current source whose output current does not depend on temperature.

定電流源IAは、電源線VCCとトランジスタQAのコレクタとの間に接続されている。トランジスタQAのベースは、そのコレクタに接続されている。トランジスタQAのエミッタは、トランジスタQBのコレクタに接続されている。トランジスタQBのベースは、そのコレクタに接続されている。トランジスタQBのエミッタはアースに接続されている。トランジスタQCのコレクタは電源線VCCに接続されている。トランジスタQCのベースは、トランジスタQAのコレクタおよびベースに接続されている。トランジスタQCのエミッタは、定電流源IBの一方の端子に接続されている。定電流源IBの他方の端子はアースに接続されている。トランジスタQDのコレクタは、前述の各トランジスタQ7、Q8の各エミッタに接続されている。トランジスタQDのベースは、トランジスタQCのエミッタに接続されている。トランジスタQCのエミッタはアース接地されている。 The constant current source I A is connected between the power supply line VCC and the collector of the transistor QA. The base of transistor QA is connected to its collector. The emitter of the transistor QA is connected to the collector of the transistor QB. The base of transistor QB is connected to its collector. The emitter of transistor QB is connected to ground. The collector of the transistor QC is connected to the power supply line VCC. The base of the transistor QC is connected to the collector and base of the transistor QA. The emitter of the transistor QC is connected to one terminal of the constant current source I B. The other terminal of the constant current source I B is connected to ground. The collector of the transistor QD is connected to the emitters of the transistors Q7 and Q8. The base of the transistor QD is connected to the emitter of the transistor QC. The emitter of the transistor QC is grounded.

このような定電流源I1において、トランジスタQAのベースエミッタ電圧をVBE(QA)、コレクタ電流をIC(QA)、トランジスタQBのベースエミッタ電圧をVBE(QB)、コレクタ電流をIC(QB)、トランジスタQCのベースエミッタ電圧をVBE(QC)、コレクタ電流をIC(QC)、トランジスタQDのベースエミッタ電圧をVBE(QD)、コレクタ電流をIC(QC)とすると、
BE(QA)+VBE(QB)=VBE(QC)+VBE(QD)
より
C(QA)C(QB)=IC(QC)C(QD)
となり、
A=IC(QA)=IC(QB)、IB=IC(QC)、Iout=IC(QD)
なので、
out=IA 2/IB= …(6)
となる。
In such a constant current source I 1 , the base emitter voltage of the transistor QA is V BE (QA) , the collector current is I C (QA) , the base emitter voltage of the transistor QB is V BE (QB) , and the collector current is I C (QB) , the base emitter voltage of the transistor QC is V BE (QC) , the collector current is I C (QC) , the base emitter voltage of the transistor QD is V BE (QD) , and the collector current is I C (QC) ,
V BE (QA) + V BE (QB) = V BE (QC) + V BE (QD)
From I C (QA) I C (QB) = I C (QC) I C (QD)
And
I A = I C (QA) = I C (QB) , I B = I C (QC) , I out = I C (QD)
So,
I out = I A 2 / I B = (6)
It becomes.

ここで、IAは絶対温度に比例し、IBは温度に依存しないので、定電流源I1において、定電流源IAに対し、二段に互いに直列に接続した各トランジスタQA、QBが直列に接続されることで、定電流源I1のIoutは絶対温度Tの二乗に比例するものとなる。 Here, since I A is proportional to absolute temperature and I B does not depend on temperature, in the constant current source I 1 , the transistors QA and QB connected in series to each other in two stages are connected to the constant current source I A. By connecting in series, I out of the constant current source I 1 is proportional to the square of the absolute temperature T.

よって、図2のIoutを図1のI1として使用すれば、温度依存性のない可変利得増幅回路を実現することができる。なお、図1の定電流源I0や、図2の定電流源IAのような絶対温度に比例する定電流源は、既知の技術であるバンドギャップ電流源を利用することにより実現できる。 Therefore, if I out in FIG. 2 is used as I 1 in FIG. 1, a variable gain amplifier circuit having no temperature dependence can be realized. A constant current source proportional to the absolute temperature, such as the constant current source I 0 in FIG. 1 or the constant current source I A in FIG. 2, can be realized by using a band gap current source that is a known technique.

このような本発明に係る可変利得増幅回路は、主にトランジスタといった半導体から構成できるため、IC化が容易であり、そのようにIC化されて小型化されたものは、携帯電話などの無線通信システムに容易に搭載してもちいることができる。   Since such a variable gain amplifier circuit according to the present invention can be mainly composed of a semiconductor such as a transistor, it can be easily integrated into an IC. Such a miniaturized circuit is a wireless communication device such as a mobile phone. Can be easily installed in the system.

なお、上記実施の形態では、各トランジスタQ1〜Q8に、npn型トランジスタを用いた例を挙げたが、pnp型トランジスタや、FETで構成することもでき、また、それらを組み合わせて構成してもよい。   In the above embodiment, an example in which an npn transistor is used for each of the transistors Q1 to Q8 has been described. However, a pnp transistor or FET may be used, or a combination thereof may be used. Good.

本発明の可変利得増幅回路、それを搭載したIC、それを搭載した無線通信システムは、温度変動への依存性が軽減された利得特性の増幅信号を出力することが可能となるので、温度変動が大きく、温度変動による通信不良が発生し易い、室外等にてよく使用される携帯電話などの移動体通信といった通信分野の用途に適用できる。   The variable gain amplifier circuit of the present invention, an IC equipped with the variable gain amplifier circuit, and a wireless communication system equipped with the variable gain amplifier circuit can output an amplified signal having a gain characteristic with reduced dependence on temperature fluctuations. Therefore, the present invention can be applied to applications in the communication field such as mobile communication such as a mobile phone that is often used outdoors, where communication failure due to temperature fluctuation is likely to occur.

本発明の可変利得増幅回路に係る一実施形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing an embodiment of a variable gain amplifier circuit of the present invention. 図1の定電流源I1の一実施例の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of the constant current source I 1 of FIG. 従来技術を示すものであり、可変利得増幅回路の回路図である。It is a circuit diagram of a variable gain amplifier circuit, showing the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンプ回路
2 制御電圧調整回路
0、I1 定電流源
Q1〜Q8 トランジスタ
L1、RL2 負荷抵抗
E エミッタ抵抗
1 amplifier circuit 2 control voltage adjustment circuit I 0, I 1 constant current source Q1~Q8 transistor R L1, R L2 load resistor R E emitter resistor

Claims (3)

外部からの入力制御電圧によって利得を変化させて、入力信号を上記利得により増幅した増幅信号を出力するアンプ回路と、
記入力制御電圧を調節した調整制御電圧を入力制御電圧として前記アンプ回路に出力する制御電圧調整回路と、を有していることを特徴とする可変利得増幅回路において、
前記アンプ回路が、
入力信号端子がベースに接続された第1のトランジスタと、
反転入力信号端子がベースに接続された第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのエミッタに接続された第1の電流源と、
前記第2のトランジスタのエミッタに接続された第2の電流源と、
前記第1のトランジスタのエミッタと、前記第2のトランジスタのエミッタ間に接続されたエミッタ抵抗と、
前記第1のトランジスタのコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが出力信号端子に接続された、第3のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが電源と接続された、第4のトランジスタと、
前記第3のトランジスタのコレクタと電源間に接続された第1の負荷抵抗と、
前記第2のトランジスタのコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが電源と接続された、第5のトランジスタと、
前記第2のトランジスタのコレクタに、エミッタが接続され、コレクタが反転出力信号端子と接続された、第6のトランジスタと、
前記第6のトランジスタのコレクタと電源間に接続された第2の負荷抵抗と、によって構成されており、
前記制御電圧調整回路が、
制御電圧端子がベースに接続され、コレクタが共通に前記第3のトランジスタのベースと前記第6のトランジスタのベースとに接続された、第7のトランジスタと、
基準電圧端子がベースに接続され、コレクタが共通に前記第4のトランジスタのベースと前記第5のトランジスタのベースとに接続された、第8のトランジスタと、
前記第7のトランジスタのエミッタと前記第8のトランジスタのエミッタとに接続された第3の電流源と、
前記第7のトランジスタのコレクタとVCC間に接続された第3の負荷抵抗と、
前記第8のトランジスタのコレクタとVCC間に接続された第4の負荷抵抗とによって構成されていて、
前記第1の電流源の電流、及び前記第2の電流源の電流が絶対温度に比例する特性をもたせ、前記第3の電流源の電流が絶対温度の二乗に比例する特性をもたせることにより、
温度に依存しない利得特性を有する可変利得増幅回路
An amplifier circuit that changes the gain by an external input control voltage and outputs an amplified signal obtained by amplifying the input signal by the gain;
In the variable gain amplifier circuit, characterized in that it and a control voltage adjustment circuit for outputting to the amplifier circuit adjusting control voltage to adjust the entering-force control voltage as an input control voltage,
The amplifier circuit is
A first transistor having an input signal terminal connected to the base;
A second transistor having an inverting input signal terminal connected to the base;
A first current source connected to the emitter of the first transistor;
A second current source connected to the emitter of the second transistor;
An emitter resistor connected between the emitter of the first transistor and the emitter of the second transistor;
A third transistor having an emitter connected to the collector of the first transistor and a collector connected to an output signal terminal;
A fourth transistor having an emitter connected to the collector of the first transistor and a collector connected to a power source;
A first load resistor connected between the collector of the third transistor and a power source;
A fifth transistor having an emitter connected to the collector of the second transistor and a collector connected to a power source;
A sixth transistor having an emitter connected to the collector of the second transistor and a collector connected to an inverted output signal terminal;
A second load resistor connected between the collector of the sixth transistor and a power source,
The control voltage adjustment circuit is
A seventh transistor having a control voltage terminal connected to the base and a collector commonly connected to the base of the third transistor and the base of the sixth transistor;
An eighth transistor having a reference voltage terminal connected to the base and a collector connected in common to the base of the fourth transistor and the base of the fifth transistor;
A third current source connected to the emitter of the seventh transistor and the emitter of the eighth transistor;
A third load resistor connected between the collector of the seventh transistor and VCC;
A fourth load resistor connected between the collector of the eighth transistor and VCC;
By having the characteristic that the current of the first current source and the current of the second current source are proportional to absolute temperature, and the characteristic of the current of the third current source being proportional to the square of absolute temperature,
A variable gain amplifier circuit having a gain characteristic independent of temperature .
請求項に記載の可変利得増幅回路を搭載したことを特徴とするIC。 An IC comprising the variable gain amplifier circuit according to claim 1 . 請求項に記載のICを搭載したことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system comprising the IC according to claim 2 .
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