JP4899992B2 - Front-end integrated circuit - Google Patents
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Description
この発明はフロントエンド集積回路に関する。 The present invention relates to a front-end integrated circuit .
ラジオ受信機やテレビ受信機などの通信機器においては、高周波段や中間周波段にAGC回路を設け、中間周波信号のレベルが一定となるように利得を制御している。そして、利得を制御する方法あるいは回路として、
(1) オペアンプに、入力抵抗器および負帰還抵抗器を接続するとともに、それら抵抗器を切り換えて利得を変更する。
(2) 上記(1)項において、抵抗器をトランジスタのオン抵抗とする。
(3) 差動アンプを構成するトランジスタのエミッタ間に、FETのドレイン・ソース間を接続し、そのドレイン・ソース間抵抗を制御することにより負帰還量を制御して利得を変更する。
などがある。
In communication equipment such as a radio receiver and a television receiver, an AGC circuit is provided at a high frequency stage or an intermediate frequency stage, and the gain is controlled so that the level of the intermediate frequency signal is constant. And as a method or circuit for controlling the gain,
(1) Connect the input resistor and negative feedback resistor to the operational amplifier, and change the gain by switching these resistors.
(2) In the above item (1), the resistor is the on-resistance of the transistor.
(3) Connect the drain and source of the FET between the emitters of the transistors constituting the differential amplifier, and control the drain-source resistance to control the negative feedback amount and change the gain.
and so on.
なお、先行技術文献として例えば以下のものがある。
ところが、(1)項や(2)項のように、入力抵抗器および負帰還抵抗器を切り換えるものでは、低歪みとすることができるが、利得の変化がステップ状となってしまい、利得の変化の分解能を高くするには、入力抵抗器および負帰還抵抗器が多数必要になってしまう。しかも、そのようにしても、利得の変化がステップ状となるので、AGC回路に適用した場合、AGC特性が滑らかにならず、受信品質が低下してしまう。 However, switching between the input resistor and the negative feedback resistor as in (1) and (2) can reduce distortion, but the gain change becomes stepped and the gain changes. To increase the resolution of the change, a large number of input resistors and negative feedback resistors are required. In addition, even in such a case, since the change of the gain is stepped, when applied to the AGC circuit, the AGC characteristic is not smooth and the reception quality is deteriorated.
その点、(3)項の場合には、利得を連続的に変更できるので、(1)、(2)項の場合のような受信品質の低下はない。しかし、(3)項のように、FETのドレイン・ソース間抵抗を利用する場合には、FETのドレイン・ソース間抵抗の直線性により回路の歪み特性が決まるが、負帰還量の大きいときには、入力信号に近い振幅の信号がFETに印加されてドレイン・ソース間抵抗が変化してしまう。このため、入力信号の大きいときには、歪みが大きくなってしまい、実用性に乏しい。また、(3)項の場合には、利得の制御電圧と、利得との関係が対数特性(dBリニア)とはならず、利得の制御電圧には何らかの非線形回路が必要となる。 On the other hand, in the case of the item (3), the gain can be changed continuously, so that the reception quality does not deteriorate as in the cases of the items (1) and (2). However, as in (3), when using the drain-source resistance of the FET, the circuit distortion characteristics are determined by the linearity of the FET drain-source resistance, but when the negative feedback amount is large, A signal having an amplitude close to the input signal is applied to the FET, and the drain-source resistance changes. For this reason, when the input signal is large, the distortion becomes large and the practicality is poor. In the case of item (3), the relationship between the gain control voltage and the gain does not have a logarithmic characteristic (dB linear), and some nonlinear circuit is required for the gain control voltage.
さらに、AGC回路の利得制御にFETを使用する場合には、FETのスレッショールド電圧(ピンチオフ電圧)VTHがばらついたとき、これはAGC電圧の直流分のばらつきと等価なので、AGC電圧対利得の特性が、例えば図11に示すようにばらついてしまう。すなわち、実線VTYPは、FETのスレッショールド電圧VTHが代表値(基準値)の場合の特性、破線VTH+はスレッショールド電圧VTHが代表値VTYPよりも高い場合の特性、破線VTH-はスレッショールド電圧VTHが代表値VTYPよりも低い場合の特性である。 Further, when an FET is used to control the gain of the AGC circuit, when the threshold voltage (pinch-off voltage) VTH of the FET varies, this is equivalent to the variation of the DC component of the AGC voltage. The characteristics vary, for example, as shown in FIG. That is, the solid line VTYP is a characteristic when the threshold voltage VTH of the FET is a representative value (reference value), the broken line VTH + is a characteristic when the threshold voltage VTH is higher than the representative value VTYP, and the broken line VTH− is a threshold. This is a characteristic when the gate voltage VTH is lower than the representative value VTYP.
そして、このように利得特性がばらつくと、AGC回路としてのループゲインのばらつきやAGC電圧に対する利得の制御範囲の違いからAGCの過渡応答特性が大きく異なってしまい、歪みが増加したり、レベルの安定性が損なわたりしてしまう。 If the gain characteristics vary in this way, the AGC circuit's transient response characteristics vary greatly due to variations in the loop gain of the AGC circuit and differences in the gain control range with respect to the AGC voltage, resulting in increased distortion and stable level. The nature will be impaired.
このため、高周波段や中間周波段を個別部品により構成する場合には、FETの特性を選別する必要があり、これでは工数が増加するとともに、コストが上昇してしまう。また、IC化した場合には、FETの相対的なばらつきは抑えることができるが、絶対値のばらつきは大きいので、高周波段や中間周波段の性能がばらついてしまう。 For this reason, when the high frequency stage and the intermediate frequency stage are constituted by individual parts, it is necessary to select the characteristics of the FET, which increases the man-hour and the cost. In addition, when an IC is used, the relative variation of FETs can be suppressed, but the variation of absolute values is large, and the performance of the high frequency stage and the intermediate frequency stage varies.
この発明は、以上のような問題点を解決しようとするものである。 The present invention is intended to solve the above problems.
この発明のフロントエンド集積回路は、広帯域での受信信号を中間周波数の信号へ変換するフロントエンド回路において高周波信号あるいは中間周波信号を増幅する可変利得アンプを有するフロントエンド集積回路であって、上記可変利得アンプのゲインを制御するための可変制御電圧が入力される入力端子と、上記入力端子に入力された上記可変制御電圧を制御電圧へ変換し、上記可変利得アンプへ出力する制御電圧形成回路とを有し、上記可変利得アンプは、アンプ用オペアンプと、上記アンプ用オペアンプの反転入力端に対して直列に多段接続され、上記フロントエンド回路の前段から上記高周波信号あるいは中間周波信号が入力する複数(m+1)個の直列抵抗器と、上記アンプ用オペアンプの出力端と上記反転入力端との間に接続される負帰還抵抗素子と、上記多段接続において互いに隣り合う2つの直列抵抗器のそれぞれの接続中点と上記アンプ用オペアンプの反転入力端との間にそれぞれのドレイン・ソースが接続される複数m個のアンプ用FETと、を有し、上記高周波信号あるいは中間周波信号を増幅して上記アンプ用オペアンプの出力端から出力し、上記制御電圧形成回路は、上記複数m個のアンプ用FETのそれぞれのゲートに対して個別に制御電圧を出力する複数m個の電圧変換回路と、電源端子と、を有し、各上記電圧変換回路は、上記可変制御電圧が非反転入力端に入力される変換用オペアンプと、上記変換用オペアンプの出力端にゲートが接続されて電圧フォロア回路を構成する第1FETと、上記第1FETのソースおよび上記変換用オペアンプの反転入力端に第1抵抗器を通じて接続される電圧源と、上記第1FETのドレインと上記電源端子との間に接続される第2抵抗器と、を有し、上記第1FETのドレインと上記第2抵抗器との接続点の電圧を、上記可変制御電圧を変換したそれぞれの制御電圧として、対応する上記アンプ用FETのゲートへ出力し、上記複数m個の電圧変換回路の電圧源は、上記多段接続において入力側の直列抵抗器に対応する電圧源の電圧よりも出力側の直列抵抗器に対応する電圧源の電圧が高く、上記複数m個のアンプ用FETは、上記可変制御電圧が第1の値から第2の値まで上昇する場合、上記複数m個の電圧変換回路の電圧源の電圧差に起因して、上記可変制御電圧がそれぞれに対応する電圧源の電圧となることにより、入力側から順番にオフ状態からの遷移を開始し、すべてオフの状態から、入力側から順番にオフ状態からオン状態となって、最終的にはすべてオン状態となり、それぞれがオフ状態からの遷移を開始してからオン状態となるまでの間にドレイン・ソース間抵抗が次第に小さくなり、上記複数m個のアンプ用FETのドレイン・ソース間抵抗が互いに独立にオンからオフまで連続的に変化する。
A front-end integrated circuit according to the present invention is a front-end integrated circuit having a variable gain amplifier that amplifies a high-frequency signal or an intermediate-frequency signal in a front-end circuit that converts a received signal in a wide band into an intermediate-frequency signal. An input terminal to which a variable control voltage for controlling the gain of the gain amplifier is input; a control voltage forming circuit that converts the variable control voltage input to the input terminal into a control voltage and outputs the control voltage to the variable gain amplifier; The variable gain amplifier is connected in multiple stages in series with an operational amplifier for amplifier and an inverting input terminal of the operational amplifier for amplifier, and a plurality of high frequency signals or intermediate frequency signals are input from a front stage of the front end circuit. Connected between (m + 1) series resistors and the output terminal of the operational amplifier for amplifier and the inverting input terminal. A plurality of m drains and sources connected between the connection middle point of each of the negative feedback resistance elements and the two series resistors adjacent to each other in the multistage connection and the inverting input terminal of the amplifier operational amplifier Amplifying the high-frequency signal or the intermediate-frequency signal and outputting the amplified signal from the output terminal of the operational amplifier for amplifier, and the control voltage forming circuit is configured to output each of the plurality of m amplifier FETs. A plurality of m voltage conversion circuits that individually output control voltages to the gate, and a power supply terminal, and each of the voltage conversion circuits is for conversion in which the variable control voltage is input to a non-inverting input terminal An operational amplifier, a first FET whose gate is connected to an output terminal of the conversion operational amplifier to form a voltage follower circuit, a source of the first FET, and the conversion operational amplifier A voltage source connected to the inverting input terminal through a first resistor; and a second resistor connected between the drain of the first FET and the power supply terminal. The drain of the first FET and the second resistor The voltage at the connection point with the two resistors is output as a control voltage obtained by converting the variable control voltage to the gate of the corresponding amplifier FET, and the voltage sources of the plurality of m voltage conversion circuits are In a multi-stage connection, the voltage of the voltage source corresponding to the output series resistor is higher than the voltage of the voltage source corresponding to the input side series resistor. When increasing from the value of 1 to the second value, due to the voltage difference of the voltage sources of the plurality of m voltage conversion circuits, the variable control voltage becomes the voltage of the corresponding voltage source, Off in order from the input side From the off-state, from the off-state to the on-state in order from the input side, and finally all the on-state. Until the state is reached, the drain-source resistance gradually decreases, and the drain-source resistances of the plurality of m amplifier FETs continuously change from on to off independently of each other.
この発明によれば、利得を広い入力範囲にわたって連続的に制御することができる。また、FETのスレッショールド電圧にばらつきがあっても、目的とする利得特性を得ることができ、特に回路をIC化した場合、より効果的である。 According to the present invention, the gain can be continuously controlled over a wide input range. Moreover, even if the threshold voltage of the FET varies, the intended gain characteristic can be obtained, and it is more effective particularly when the circuit is integrated.
さらに、AGC回路に適用した場合には、広い入力範囲にわたってAGCの過渡応答特性のばらつきを抑え、歪みの増加やレベルの不安定さを抑えることができる。 Furthermore, when applied to an AGC circuit, variations in AGC transient response characteristics over a wide input range can be suppressed, and an increase in distortion and level instability can be suppressed.
〔1−1〕 フロントエンド回路の例
図1は、各国のテレビ放送を、その放送形式にかかわらず受信できるフロントエンド回路の一例を示す。この例においては、それぞれの国のテレビ放送で使用されている周波数を、
(A) 46〜147MHz(VLバンド)
(B) 147〜401MHz(VHバンド)
(C) 401〜887MHz(Uバンド)
の3バンドに分割し、それぞれの受信バンドにおいて、周波数を目的とするチャンネルに対応して変更できるようにした場合である。なお、「MOS−FET」を単に「FET」と呼ぶ。
[1-1] Example of Front-End Circuit FIG. 1 shows an example of a front-end circuit that can receive television broadcasts in various countries regardless of the broadcast format. In this example, the frequency used in the television broadcasting of each country is
(A) 46 to 147 MHz (VL band)
(B) 147-401MHz (VH band)
(C) 401-887MHz (U band)
In this case, the frequency can be changed corresponding to the target channel in each reception band. Note that “MOS-FET” is simply referred to as “FET”.
すなわち、図1において、鎖線で囲った部分10が、そのフロントエンド回路を示し、これは1チップICにIC化されている。また、このIC(フロントエンド回路)10は、外部接続用の端子ピンT11〜T19を有する。
That is, in FIG. 1, a
そして、テレビ放送の放送波信号がアンテナANTにより受信され、その受信信号が、端子ピンT11からスイッチ回路11を通じてアンテナ同調回路12A〜12Cに選択的に供給される。この場合、アンテナ同調回路12A〜12Cは、上記(A)〜(C)項の受信バンドにそれぞれ対応するものであり、複数の同調用コンデンサをデジタルデータにしたがって選択的に接続して同調周波数を変更し、この結果、目的とする周波数(チャンネル)の受信信号に同調するように構成されている。
Then, the broadcast wave signal of the television broadcast is received by the antenna ANT, and the received signal is selectively supplied from the terminal pin T11 to the
そして、これら同調回路12A〜12Cからの受信信号が、高周波アンプ13A〜13Cを通じ、さらに、段間同調回路14A〜14Cを通じてスイッチ回路15に供給される。この場合、同調回路14A〜14Cも同調回路12A〜12Cと同様に構成されているものであるが、同調回路14Aは復同調回路とされている。また、同調回路12A〜14Cの同調用コンデンサはIC10に内蔵され、同調用コイルはIC10に外付けとされている。さらに、スイッチ回路15は、スイッチ回路11と連動して切り換えられるものであり、したがって、スイッチ回路15からは目的とする受信バンドの受信信号SRXが取り出される。そして、この取り出された受信信号SRXがミキサ回路12I、12Qに供給される。
The received signals from the
また、PLL30により局部発振信号となる信号が形成される。すなわち、VCO31の発振信号が可変分周回路32に供給されて1/N(Nは正の整数)の周波数の信号に分周され、この分周信号が位相比較回路33に供給される。さらに、外部から端子ピンT15を通じて信号形成回路34に基準周波数のクロック(周波数は1〜2MHz程度)が供給されて所定の周波数f34の信号に分周され、この分周信号が位相比較回路33に基準信号として供給される。
In addition, a signal that becomes a local oscillation signal is formed by the
そして、位相比較回路33の比較出力がループフィルタ35に供給されて可変分周回路32の出力信号と、形成回路34の出力信号との位相差に対応してレベルの変化する直流電圧が取り出され、この直流電圧がVCO31に発振周波数f31の制御電圧として供給される。なお、フィルタ35には、端子ピンT16を通じて平滑用のコンデンサC11が外付けされる。
Then, the comparison output of the
したがって、VCO31の発振周波数f31は、
f31=N・f34 ・・・ (11)
となるので、システム制御用のマイクロコンピュータ(図示せず)により分周比Nを制御すれば、VCO31の発振周波数f31を変更することができる。例えば、周波数f31は、受信バンドおよび受信周波数(受信チャンネル)に対応して1.8〜3.6GHzとされる。
Therefore, the oscillation frequency f31 of the
f31 = N · f34 (11)
Therefore, if the frequency division ratio N is controlled by a system control microcomputer (not shown), the oscillation frequency f31 of the
そして、このVCO31の発振信号が可変分周回路36に供給されて1/M(例えば、M=2、4、8、16、32)の周波数に分周され、この分周信号が分周回路37に供給されて1/2の周波数で、かつ、位相が互いに直交する分周信号SLOI、SLOQに分周され、これら信号SLOI、SLOQがミキサ回路21I、21Qに局部発振信号として供給される。
Then, the oscillation signal of the
ここで、
fLO:局部発振信号SLOI、SLOQの周波数
とすれば、
fLO=f31/(2M)
=N・f34/(2M)
=f34・N/(2M) ・・・ (12)
となる。したがって、分周比M、Nを変更することにより、局部発振周波数fLOを、所定の周波数ステップで広い範囲にわたって変更することができる。
here,
fLO: If the frequency of the local oscillation signals SLOI, SLOQ,
fLO = f31 / (2M)
= N · f34 / (2M)
= F34 · N / (2M) (12)
It becomes. Therefore, by changing the frequency dividing ratios M and N, the local oscillation frequency fLO can be changed over a wide range at a predetermined frequency step.
また、
SRX:受信を希望する受信信号
SUD:イメージ妨害信号
とし、簡単のため、
SRX=ERX・sinωRXt
ERX:受信信号SRXの振幅
ωRX=2πfRX
fRX:受信信号SRXの中心周波数
SUD=EUD・sinωUDt
EUD:イメージ妨害信号SUDの振幅
ωUD=2πfUD
fUD:イメージ妨害信号SUDの中心周波数
とする。
Also,
SRX: Received signal desired to be received SUD: Image jamming signal
SRX = ERX ・ sinωRXt
ERX: Amplitude of received signal SRX
ωRX = 2πfRX
fRX: Center frequency of received signal SRX SUD = EUD · sinωUDt
EUD: Amplitude of image disturbance signal SUD
ωUD = 2πfUD
fUD: The center frequency of the image disturbing signal SUD.
さらに、局部発振信号SLOI、SLOQについて、
SLOI=ELO・sinωLOt
SLOQ=ELO・cosωLOt
ELO:信号SLOI、SLOQの振幅
ωLO=2πfLO
とする。
Further, regarding local oscillation signals SLOI and SLOQ,
SLOI = ELO ・ sinωLOt
SLOQ = ELO ・ cosωLOt
ELO: Amplitude of signals SLOI and SLOQ
ωLO = 2πfLO
And
ただし、このとき、
ωIF=2πfIF
fIF:中間周波数。例えば、4〜5.5MHz(放送方式により変更する)
とすれば、アッパーヘテロダイン方式の場合には、
fRX=fLO−fIF
fUD=fLO+fIF
である。
However, at this time
ωIF = 2πfIF
fIF: intermediate frequency. For example, 4 to 5.5 MHz (change according to the broadcasting system)
Then, in the case of the upper heterodyne method,
fRX = fLO-fIF
fUD = fLO + fIF
It is.
したがって、ミキサ回路21I、21Qからは、次のような信号SIFI、SIFQが出力される。すなわち、
SIFI=(SRX+SUD)×SLOI
=ERX・sinωRXt×ELO・sinωLOt
+EUD・sinωUDt×ELO・sinωLOt
=α{cos(ωRX−ωLO)t−cos(ωRX+ωLO)t}
+β{cos(ωUD−ωLO)t−cos(ωUD+ωLO)t}
SIFQ=(SRX+SUD)×SLOQ
=ERX・sinωRXt×ELO・cosωLOt
+EUD・sinωUDt×ELO・cosωLOt
=α{sin(ωRX+ωLO)t+sin(ωRX−ωLO)t}
+β{sin(ωUD+ωLO)t+sin(ωUD−ωLO)t}
α=ERX・ELO/2
β=EUD・ELO/2
の信号SIFI、SIFQが取り出される。
Therefore, the following signals SIFI and SIQQ are output from the
SIFI = (SRX + SUD) × SLOI
= ERX · sinωRXt × ELO · sinωLOt
+ EUD ・ sinωUDt × ELO ・ sinωLOt
= Α {cos (ωRX−ωLO) t−cos (ωRX + ωLO) t}
+ Β {cos (ωUD−ωLO) t−cos (ωUD + ωLO) t}
SIFQ = (SRX + SUD) × SLOQ
= ERX · sinωRXt × ELO · cosωLOt
+ EUD ・ sinωUDt × ELO ・ cosωLOt
= Α {sin (ωRX + ωLO) t + sin (ωRX−ωLO) t}
+ Β {sin (ωUD + ωLO) t + sin (ωUD−ωLO) t}
α = ERX ・ ELO / 2
β = EUD ・ ELO / 2
The signals SIFI and SIFQ are extracted.
そして、これら信号SIFI、SIFQが、映像中間周波信号および音声中間周波信号の占有帯域幅(例えば、6〜8MHz)に比べて広帯域のローパスフィルタ22に供給され、この結果、ローパスフィルタ22において、和の角周波数(ωRX+ωLO)、(ωUD+ωLO)の信号成分(および局部発振信号SLOI、SLOQ)が除去され、ローパスフィルタ22からは、
SIFI=α・cos(ωRX−ωLO)t+β・cos(ωUD−ωLO)t
=α・cosωIFt+β・cosωIFt ・・・ (13)
SIFQ=α・sin(ωRX−ωLO)t+β・sin(ωUD−ωLO)t
=−α・sinωIFt+β・sinωIFt ・・・ (14)
が取り出される。
Then, these signals SIFI and SIFQ are supplied to the low-
SIFI = α · cos (ωRX−ωLO) t + β · cos (ωUD−ωLO) t
= Α · cosωIFt + β · cosωIFt (13)
SIFQ = α · sin (ωRX−ωLO) t + β · sin (ωUD−ωLO) t
= -Α ・ sinωIFt + β ・ sinωIFt (14)
Is taken out.
そして、これら信号SIFI、SIFQが、後述する振幅位相補正回路23を通じて複素バンドパスフィルタ(ポリフェイズ・バンドパスフィルタ)24に供給される。この複素バンドパスフィルタ24は、
(a) バンドパスフィルタの周波数特性を有する。
(b) 信号SIFIと信号SIFQとの間に、90°の位相差を与える。
(c) 周波数軸上において、零周波数に対して対称の周波数f0と周波数−f0とを中心周波数とする2つのバンドパス特性を有するものであり、入力信号の相対位相によりこれを選択することができる。
の特性を有するものである。
These signals SIFI and SIFQ are supplied to a complex bandpass filter (polyphase bandpass filter) 24 through an amplitude phase correction circuit 23 described later. This
(a) It has a frequency characteristic of a band pass filter.
(b) A 90 ° phase difference is given between the signal SIFI and the signal SIFX.
(c) On the frequency axis, it has two bandpass characteristics with a center frequency of a frequency f0 and a frequency -f0 that are symmetrical with respect to the zero frequency, and this can be selected according to the relative phase of the input signal. it can.
It has the following characteristics.
したがって、複素バンドパスフィルタ24において、上記(b)、(c)項により信号SIFQが信号SIFIに対して90°遅相され、
SIFI=α・cosωIFt+β・cosωIFt ・・・ (15)
SIFQ=−α・sin(ωIFt−90°)+β・sin(ωIFt−90°)
=α・cosωIFt−β・cocωIFt ・・・ (16)
とされる。つまり、信号SIFIと、信号SIFQとの間では、信号成分α・cosωIFtは互いに同相であり、信号成分β・cocωIFtは互いに逆相である。
Therefore, in the complex band-
SIFI = α ・ cosωIFt + β ・ cosωIFt (15)
SIFQ = -α · sin (ωIFt-90 °) + β · sin (ωIFt-90 °)
= Α ・ cosωIFt−β ・ cocωIFt (16)
It is said. That is, between the signal SIFI and the signal SIFQ, the signal component α · cosωIFt is in phase with each other, and the signal component β · cocωIFt is in phase with each other.
そして、この信号SIFI、SIFQがレベル補正用のアンプ25に供給されて信号SIFIと信号SIFQとが加算され、レベル補正アンプ25からは以下のような信号SIFが取り出される。
Then, the signals SIFI and SIFQ are supplied to the
すなわち、
SIF=SIFI+SIFQ
=2α・cosωIFt
=ERX・ELO・cosωIFt ・・・ (17)
が取り出される。
That is,
SIF = SIFI + SIFQ
= 2α ・ cosωIFt
= ERX / ELO / cosωIFt (17)
Is taken out.
この取り出された信号SIFは、信号SRXをアッパーヘテロダイン方式で受信したときの中間周波信号にほかならない。そして、この中間周波信号SIFには、イメージ妨害信号SUDは含まれていない。なお、振幅位相補正回路23は、この(17)式が十分に成立するように、すなわち、イメージ妨害信号SUDが最小となるように、信号SIFI、SIFQの振幅および位相を補正するためのものである。 This extracted signal SIF is nothing but an intermediate frequency signal when the signal SRX is received by the upper heterodyne system. The intermediate frequency signal SIF does not include the image disturbance signal SUD. The amplitude / phase correction circuit 23 is for correcting the amplitude and phase of the signals SIFI and SIFQ so that the equation (17) is sufficiently established, that is, the image disturbance signal SUD is minimized. is there.
さらに、このとき、レベル補正用のアンプ25において、放送方式の違いにより信号SIFI、SIFQのレベルが異なっても、後述するAGC特性(特に、AGCの開始レベル)などが変化しないように、信号SIFのレベルが補正される。
Further, at this time, in the
そして、この中間周波信号SIFが、AGC用の可変利得アンプ26を通じ、さらに、直流分のカット用およびエリアジング用のバンドパスフィルタ27を通じて端子ピンT12に出力される。
The intermediate frequency signal SIF is output to the terminal pin T12 through the AGC
したがって、分周比M、Nを変更すれば、(12)式にしたがって目的とする周波数(チャンネル)を選択することができ、端子ピンT12に出力された中間周波信号SIFを放送方式に対応して復調すれば、目的とする放送を視聴することができることになる。 Therefore, if the division ratios M and N are changed, the target frequency (channel) can be selected according to the equation (12), and the intermediate frequency signal SIF output to the terminal pin T12 corresponds to the broadcasting system. If demodulated, the target broadcast can be viewed.
こうして、このフロントエンド回路10のよれば、46〜887MHzという広い周波数範囲に対して、1チップICで対応できるる。また、広い周波数範囲に対して妨害特性を低下させることなく、より少ない部品点数で、フロントエンド回路10を実現できる。さらに、デジタル放送およびアナログ放送の放送方式の違いや、世界的な地域による放送方式の違いに対して、1つのフロントエンド回路10で対応することができる。
Thus, according to the
また、クロック信号の高調波などによる受信妨害が少なくなり、結果として受信感度が上昇する。さらに、PLL30は、コンデンサC11を除き、すべての回路部品がオンチップ化ができるので、外乱に強く、妨害発生の少ないPLLとすることができる。また、高周波アンプ13A〜13Cには、同調回路14A〜14Cがそれぞれ接続されるだけなので、負荷が軽く、高周波アンプ13A〜13Cを低歪みとすることができる。
In addition, reception interference due to clock signal harmonics or the like is reduced, resulting in an increase in reception sensitivity. Furthermore, since all circuit components can be made on-chip, except for the capacitor C11, the
〔1−1−1〕 AGCの例
高周波アンプ13A〜13Cおよび可変利得アンプ26におけるAGCの制御方法および上述した問題点の解決方法については、詳細を後述する。
[1-1-1] Example of AGC A detailed description will be given later of a method for controlling AGC in the high-
そして、AGC電圧VAGCが後述するベースバンド処理回路において形成され、このAGC電圧VAGCが端子ピンT14を通じてAGC用の可変利得アンプ26にその利得の制御信号として供給される。したがって、これにより中間周波段のAGCが行われる。
Then, the AGC voltage VAGC is formed in a baseband processing circuit described later, and this AGC voltage VAGC is supplied as a gain control signal to the AGC
また、例えば、目的とする受信信号SRXのレベルが大きすぎたり、受信信号SRXに大きなレベルの妨害波信号が混在している場合には、上記の中間周波段のAGCでは対応しきれなくなる。そこで、ローパスフィルタ22から出力される信号SIFI、SIFQがレベル検出回路41に供給され、AGC用の可変利得アンプ26においてAGCを行う以前の信号SIFI、SIFQのレベルが所定値を越えたか否かが検出される。
Further, for example, when the level of the target received signal SRX is too large, or when the interference signal of a large level is mixed in the received signal SRX, the AGC at the intermediate frequency stage cannot cope with it. Therefore, the signals SIFI and SIFQ output from the low-
そして、この検出信号と、端子ピンT14のAGC電圧VAGCとが加算回路42に供給され、その加算出力が形成回路43に供給されて遅延AGC電圧VDAGCが形成され、この遅延AGC電圧VDAGCが高周波アンプ13A〜13Cに利得の制御信号として供給され、遅延AGCが行われる。
Then, this detection signal and the AGC voltage VAGC at the terminal pin T14 are supplied to the adding
したがって、希望する受信信号の強さと、受信を希望しない多くの信号の強さとのD/Uから最適なAGC動作ができるので、デジタル放送とアナログ放送、あるいはそれらが混在していても、希望する放送を良好に受信することができる。 Accordingly, since the optimum AGC operation can be performed from the D / U of the strength of the desired received signal and the strength of many signals that are not desired to be received, it is desired even if digital broadcasting and analog broadcasting or a mixture of them is mixed. Broadcast can be received well.
〔1−1−2〕 テスト用・調整用電圧の例
ローパスフィルタ22から出力される信号SIFI、SIFQがリニア検波回路44に供給され、検波および平滑されることにより信号SIFI、SIFQのレベルを示す直流電圧V44とされ、この電圧V44が端子ピンT13に出力される。
[1-1-2] Example of test / adjustment voltage The signals SIFI and SIFQ output from the low-
この端子ピンT13に出力された直流電圧V44は、フロントエンド回路10のテスト時や調整時などに使用される。例えば、入力信号(受信信号)のレベルを広い周波数範囲にわたってチェックするときに使用することができ、すなわち、狭帯域の中間周波フィルタを通した出力と違い、アンテナ端子ピンT11からミキサ回路21I、21Qまでの信号ラインについて広帯域の減衰特性を直接チェックすることができる。
The DC voltage V44 output to the terminal pin T13 is used when the
また、アンテナ同調回路12A〜12Cおよび段間同調回路14A〜14Cを調整する場合には、入力テスト信号をアンテナ端子ピンT11に加え、端子ピンT14に供給されるAGC電圧VAGCを所定値に固定すれば、直流電圧V44の変化からトラッキング調整を行うことができる。さらに、フロントエンド回路10の各機能の調整や特性の測定をデジタルデータにより行うことができ、自動調整および自動測定ができるとともに、その結果を不揮発性メモリ51に保存しておくことができる。
When adjusting the
〔1−1−3〕 定電圧回路
IC10には、定電圧回路53が設けられ、端子ピンT17から電源電圧+VCCが供給される。この定電圧回路53は、PN接合のバンドギャップを利用して電源電圧+VCCから所定の値の定電圧を形成するものであり、その形成された定電圧はIC10のそれぞれの回路に供給される。なお、定電圧回路53の出力電圧は微調整が可能とされる。
[1-1-3] Constant Voltage
したがって、各回路をFETにより構成した場合でも、それらの回路に供給される電圧を高めに設定することができ、FETの性能を最大限に引き出すことができる。 Therefore, even when each circuit is configured by FETs, the voltage supplied to these circuits can be set higher, and the performance of the FETs can be maximized.
〔1−1−4〕 初期設定
上述の複素バンドパスフィルタ24の中心周波数および通過帯域幅、振幅位相補正回路23の補正量、レベル補正用アンプ25の利得は、受信するテレビ放送の放送方式に対応する必要があるので、可変とされるとともに、外部から設定できるようにされている。例えば、複素バンドパスフィルタ24の中心周波数は3.8〜5.5MHz、通過帯域は5.7〜8MHzの範囲で可変とされている。
[1-1-4] Initial Setting The center frequency and passband width of the
そして、組み立て時や工場出荷時などに、これら回路23〜25の設定値が、端子ピンT18から不揮発性メモリ51に書き込まれる。また、同調回路12A〜12C、14A〜14Cのトラッキング用のデータ(同調周波数を微調整するデータ)や定電圧回路53の出力電圧を微調整するデータも、同様に端子ピンT18から不揮発性メモリ51に書き込まれる。したがって、それぞれの回路の特性を、受信するテレビ放送の放送方式に対応したものに設定することができる。
Then, the set values of these circuits 23 to 25 are written from the terminal pin T18 to the
なお、分周回路37からミキサ回路21I、21Qに供給される信号SLOI、SLOQを上述とは逆にすると、(17)式は
SIF=SIFI+SIFQ
=−2β・cosωIFt
=EUD・ELO・cosωIFt
となるので、端子ピンT13にはイメージ妨害信号SUDが取り出されることになる。したがって、このときのイメージ妨害信号SUDが最小となるように、振幅位相補正回路23を調整し、その調整データを不揮発性メモリ51に書き込んでおくことになる。
If the signals SLOI and SLOQ supplied from the
= -2β ・ cosωIFt
= EUD / ELO / cosωIFt
Therefore, the image disturbance signal SUD is taken out to the terminal pin T13. Therefore, the amplitude / phase correction circuit 23 is adjusted so that the image disturbance signal SUD at this time is minimized, and the adjustment data is written in the
〔1−1−5〕 使用時の動作
このIC10を使用した受信機の電源が投入されたときも、不揮発性メモリ51の設定値がバッファメモリ52にコピーされ、このコピーされた設定値が回路12A〜12C、14A〜14C、23〜25、53のそれぞれにデフォルト値として供給される。
[1-1-5] Operation in Use When the receiver using the
そして、ユーザがチャンネルを選択したときには、そのためのデータが、システム制御用のマイクロコンピュータ(図示せず)から端子ピンT19を通じてバッファメモリ52に供給されていったん保存され、この保存されたデータがスイッチ回路11、15、同調回路12A〜12C、14A〜14C、可変分周回路32、36に供給され、目的とするチャンネル(周波数)を含む受信バンドが選択されるとともに、その選択された受信バンドにおいて、目的とするチャンネルが選択される。
When the user selects a channel, data for that purpose is supplied from the microcomputer for system control (not shown) to the
〔1−1−6〕 まとめ
図1に示すフロントエンド回路10によれば、(1)〜(3)項に示すように、46〜887MHzの周波数帯におけるテレビ放送を受信することができる。そして、そのとき、複素バンドパスフィルタ24の中心周波数および通過帯域幅が可変とされているの、国内の地上デジタルテレビ放送や地上アナログテレビ放送だけでなく、国外のデジタルテレビ放送やアナログテレビ放送にも対応できる。
[1-1-6] Summary According to the
〔1−2〕 ベースバンド処理回路の例
図2は、ベースバンド処理回路の一例を示し、これはフロントエンド回路10から出力される中間周波信号SIFを処理してカラー映像信号および音声信号を出力するものである。すなわち、図11において、鎖線で囲った部分60が、そのベースバンド処理回路を示し、これは1チップICにIC化されている。また、このIC(ベースバンド処理回路)60は、外部接続用の端子ピンT61〜T67を有する。
[1-2] Example of Baseband Processing Circuit FIG. 2 shows an example of the baseband processing circuit, which processes the intermediate frequency signal SIF output from the
そして、フロントエンド回路10の端子ピンT12から出力された中間周波信号SIFが、端子ピンT61を通じてA/Dコンバータ回路61に供給されてデジタル中間周波信号にA/D変換され、このデジタル中間周波信号SIFがフィルタ62に供給されて不要な周波数成分を除去される。
The intermediate frequency signal SIF output from the terminal pin T12 of the
そして、デジタルテレビ放送の受信時には、フィルタ62からのデジタル中間周波信号SIFが復調回路63に供給されてベースバンドのデジタル信号が復調されて取り出され、この復調出力がエラー訂正回路64に供給されてエラー訂正されたデータストリームとされ、このデータストリームが端子ピンT62に出力される。したがって、この端子ピンT62の信号を、その放送方式にしたがってデコードすれば、もとのカラー映像信号および音声信号を得ることができる。
At the time of receiving digital television broadcast, the digital intermediate frequency signal SIF from the
また、アナログテレビ放送の受信時には、フィルタ62からのデジタル中間周波信号SIFが映像中間周波フィルタ71に供給されてデジタル映像中間周波信号が取り出され、この信号がゴースト除去回路72においてゴースト成分が除去されてから復調回路73に供給されてデジタルカラー映像信号が復調される。そして、このデジタ信号がD/Aコンバータ回路74に供給されてアナログカラー映像信号にD/A変換され、このカラー映像信号が端子ピンT63に出力される。
At the time of receiving an analog television broadcast, the digital intermediate frequency signal SIF from the
さらに、アナログテレビ放送の受信時には、フィルタ62からのデジタル中間周波信号SIFが音声中間周波フィルタ81に供給されてデジタル音声中間周波信号が取り出され、この信号が復調回路82に供給されてデジタル音声信号が復調される。そして、このデジタ音声信号がD/Aコンバータ回路84に供給されて左および右チャンネルの音声信号にD/A変換され、これら音声信号が端子ピンT64、T65に出力される。
Further, at the time of receiving an analog television broadcast, the digital intermediate frequency signal SIF from the
また、AGC電圧形成回路91においてAGC電圧VAGCが形成され、このAGC電圧VAGCが端子ピンT67に出力されてフロントエンド回路10の端子ピンT14に供給され、上記のように中間周波段のAGCおよび高周波段の遅延AGCが行われる。
Further, the AGC voltage VAGC is formed in the AGC
さらに、クロック形成回路92において、所定の周波数のクロックが形成され、このクロックがベースバンド処理回路60の各部に供給されるとともに、端子ピンT66を通じて、さらに、フロントエンド回路10の端子ピンT15を通じて信号形成回路34に供給される。
Further, a clock having a predetermined frequency is formed in the
したがって、クロックの高調波などによる受信妨害が少なくなり、結果として受信感度が上昇する。 Therefore, reception interference due to clock harmonics or the like is reduced, resulting in an increase in reception sensitivity.
〔2〕 可変利得アンプについて
上述のように、可変利得アンプ26は、低歪みで利得変化特性も対数特性(dBリニア)が要求される。また、〔1〕で説明したようなアナログ放送およびデジタル放送に対応したロー中間周波数方式の場合、可変利得アンプ26には、映像信号や音声信号のキャリア成分の高調波歪みがそのまま通過帯域内に落ち込み、通常の高い中間周波数を使用した受信システムよりもより低歪みが要求される。
[2] Variable Gain Amplifier As described above, the
さらに、アナログテレビ受像機放送に対しては、高いS/Nも同時に要求され、低ノイズ化や高い信号出力電圧でも歪みを小さくする必要がある。また、高周波アンプ12A〜12Cにおいても、同様である。
Furthermore, for analog television receiver broadcasting, high S / N is also required at the same time, and it is necessary to reduce distortion even with low noise and high signal output voltage. The same applies to the high-
この発明においては、そのような要求を満たすことのできる可変利得アンプを提供するものである。 The present invention provides a variable gain amplifier that can satisfy such requirements.
図3は、可変利得アンプ26の一例を示す。すなわち、この例においては、レベル補正アンプ25の一端が抵抗器R21〜R24の直列回路を通じてオペアンプ261の反転入力端に接続され、その他端がオペアンプ261の非反転入力端に接続されるとともに、その他端および非反転入力端には、バイアス電圧EOが供給される。
FIG. 3 shows an example of the
また、抵抗器R21および抵抗器R22の接続点と、オペアンプ261の反転入力端との間に、FET(M21)のドレイン・ソース間が接続され、抵抗器R22および抵抗器R23の接続点と、オペアンプ261の反転入力端との間に、FET(M22)のドレイン・ソース間が接続されるとともに、抵抗器R23および抵抗器R24の接続点と、オペアンプ261の反転入力端との間に、FET(M23)のドレイン・ソース間が接続される。
Further, between the connection point of the resistor R21 and the resistor R22 and the inverting input terminal of the
そして、後述する制御電圧形成回路において、AGC電圧VAGCから利得の制御電圧D21〜D23が形成され、この制御電圧D21〜D23がFET(M21〜M23)のゲートにそれぞれ供給されるとともに、それらのバックゲートは接地される。また、オペアンプ261の出力端が、負帰還用の抵抗器Rfを通じてその反転入力端に接続されるとともに、バンドパスフィルタ27の入力端に接続される。
Then, in a control voltage forming circuit to be described later, gain control voltages D21 to D23 are formed from the AGC voltage VAGC, and these control voltages D21 to D23 are respectively supplied to the gates of the FETs (M21 to M23) and their backs are also provided. The gate is grounded. The output terminal of the
このような構成によれば、FET(M21〜M23)は、制御電圧D21〜D23のレベルに対応してオンオフ制御される。そして、FET(M21〜M23)がすべてオンの場合には、レベル補正アンプ25からの中間周波信号SIFは、抵抗器R21(およびFET(M21))を通じてオペアンプ261に供給されるので、可変利得アンプ26の利得GVは、
GV=Rf/R21 ・・・ (21)
となる。なお、これは最大利得である。
According to such a configuration, the FETs (M21 to M23) are on / off controlled in accordance with the levels of the control voltages D21 to D23. When all of the FETs (M21 to M23) are on, the intermediate frequency signal SIF from the
GV = Rf / R21 (21)
It becomes. This is the maximum gain.
しかし、FET(M21)がオフで、FET(M22、M23)がオンの場合には、レベル補正アンプ25からの中間周波信号SIFは、抵抗器R21、R22(およびFET(M22))を通じてオペアンプ261に供給されるので、可変利得アンプ26の利得GVは、
GV=Rf/(R21+R22) ・・・ (22)
となり、利得GVは低下する。
However, when the FET (M21) is off and the FETs (M22, M23) are on, the intermediate frequency signal SIF from the
GV = Rf / (R21 + R22) (22)
Thus, the gain GV decreases.
さらに、制御電圧D21が、FET(M21)のオンレベルとオフレベルとの中間のレベルとなったときは、FET(M21)のドレイン・ソース間の抵抗r21は、その制御電圧D21に対応した値となるので、このときの可変利得アンプ26の利得GVは
GV=Rf/(R21+(R22‖r21)) ・・・ (23)
‖は、並列値を示す
となる。なお、FET(M21)がオンのときには、r21=0なので、(23)式は(21)式に一致し、FET(M21)がオフのときには、r21=∞なので、(23)式は(22)式に一致する。つまり、利得GVは、制御電圧D21に対応して(21)式の値から(22)式の値までの範囲を連続的に変化する。
Further, when the control voltage D21 becomes an intermediate level between the ON level and the OFF level of the FET (M21), the resistance r21 between the drain and source of the FET (M21) is a value corresponding to the control voltage D21. Therefore, the gain GV of the
‖ Indicates a parallel value. Since r21 = 0 when the FET (M21) is on, equation (23) agrees with equation (21). When FET (M21) is off, r21 = ∞, so equation (23) becomes (22 ) Matches the expression. That is, the gain GV continuously changes in the range from the value of the expression (21) to the value of the expression (22) corresponding to the control voltage D21.
このとき、制御電圧D21に対する可変利得アンプ26の利得GVの変化比(最大利得と最小利得との比)GRTOは、(21)、(22)式から
GRTO=(R21+R22)/R21
となる。
At this time, the change ratio (ratio between the maximum gain and the minimum gain) GRTO of the gain GV of the
It becomes.
同様に、FET(M21)がオフ、FET(M23)がオンの場合には、FET(M22)がオンのとき、
GV=Rf/(R21+R22) ・・・ (22)
となり、FET(M22)のオフのとき、
GV=Rf/(R21+R22+R23) ・・・ (24)
となる。
Similarly, when FET (M21) is off and FET (M23) is on, when FET (M22) is on,
GV = Rf / (R21 + R22) (22)
When the FET (M22) is off,
GV = Rf / (R21 + R22 + R23) (24)
It becomes.
したがって、利得GVは、制御電圧D22に対応して(22)式の値から(25)式の値までの範囲を連続的に変化する。なお、このときのFET(M22)による利得GVの変化比GRTOは、
GRTO=(R21+R22+R23)/(R21+R22)
となる。
Therefore, the gain GV continuously changes in the range from the value of the expression (22) to the value of the expression (25) corresponding to the control voltage D22. The change ratio GRTO of the gain GV by the FET (M22) at this time is
GRTO = (R21 + R22 + R23) / (R21 + R22)
It becomes.
また、FET(M21、M22)がオフである場合には、FET(M23)がオンのとき、
GV=Rf/(R21+R22+R23) ・・・ (24)
となり、オフのとき、
GV=Rf/(R21+R22+R23+R24) ・・・ (25)
となるとともに、FET(M23)による利得GVの変化比GRTOは、
GRTO=(R21+R22+R23+R24)/(R21+R22+R23)
となる。
When the FETs (M21, M22) are off, when the FET (M23) is on,
GV = Rf / (R21 + R22 + R23) (24)
And when off,
GV = Rf / (R21 + R22 + R23 + R24) (25)
And the change ratio GRTO of the gain GV by the FET (M23) is
GRTO = (R21 + R22 + R23 + R24) / (R21 + R22 + R23)
It becomes.
したがって、FET(M21〜M23)の1つによる利得GVの変化比GRTOを6dBとする場合には、
R21=R22=R、R23=2R、R24=4R
R:所定の抵抗値
に設定すればよいことになる。
Therefore, when the change ratio GRTO of the gain GV by one of the FETs (M21 to M23) is 6 dB,
R21 = R22 = R, R23 = 2R, R24 = 4R
R: It may be set to a predetermined resistance value.
つまり、そのように設定すれば、FET(M21〜M23)のそれぞれにより6dBの利得制御を行うことができるとともに、その6dBの利得制御の範囲が(21)〜(25)式に示すように、重複することがなく、かつ、連続しているので、全体として18dB(=6dB×3段)にわたって利得を連続的に制御できることになる。 In other words, if it is set as such, 6 dB gain control can be performed by each of the FETs (M21 to M23), and the range of the 6 dB gain control is as shown in equations (21) to (25). Since they do not overlap and are continuous, the gain can be continuously controlled over 18 dB (= 6 dB × 3 stages) as a whole.
一般的には、抵抗器R21〜R24の抵抗比を設定することにより、1段(FETと抵抗器との1組)がカバーする利得の制御範囲を任意に設定できるとともに、その段数に対応する範囲に対して利得を連続的に制御できることになる。そして、このとき、段数を増やすことにより、利得の制御範囲を拡大することができる。 Generally, by setting the resistance ratio of the resistors R21 to R24, the control range of the gain covered by one stage (one set of FET and resistor) can be arbitrarily set, and it corresponds to the number of stages. The gain can be continuously controlled with respect to the range. At this time, the gain control range can be expanded by increasing the number of stages.
この場合、可変利得アンプ26に供給される中間周波信号SIFの電圧を電圧EIFとすれば、FET(M21〜M23)に加わる信号電圧は、最大で
EIF×R2/(R1+R2)
となるので、1段あたりの利得GVの制御範囲を広くするほど、入力信号に近い電圧がFETに加わることになる。そして、FETから発生する歪みは、FETのドレイン・ソース間に加わる電圧が高いほど大きくなる。したがって、要求される歪み量から1段当たりの利得の制御量を決定することになる。
In this case, if the voltage of the intermediate frequency signal SIF supplied to the
Therefore, as the control range of the gain GV per stage is increased, a voltage closer to the input signal is applied to the FET. The distortion generated from the FET increases as the voltage applied between the drain and source of the FET increases. Therefore, the control amount of gain per stage is determined from the required distortion amount.
図4は、AGC電圧(制御電圧)に対する3次相互変調歪みの測定例について、3次相互変調歪みの入力インターセプトポイント(IIP3)により表示したもので、1段当たりの利得の制御範囲を3dBとした場合には、6dBとした場合よりも、歪み特性が良好なことが分かる。したがって、1段当たりの利得の制御範囲は3dBとすることが好ましいが、その場合、中間周波段におけるAGC用の可変利得アンプ26においては、40dB程度の制御範囲が必要なので、14段(≒3dB×14段)の構成となる。
FIG. 4 shows a measurement example of the third-order intermodulation distortion with respect to the AGC voltage (control voltage), which is displayed by an input intercept point (IIP3) of the third-order intermodulation distortion. The gain control range per stage is 3 dB. In this case, it can be seen that the distortion characteristics are better than in the case of 6 dB. Therefore, the gain control range per stage is preferably 3 dB. In this case, the AGC
〔3〕 制御電圧形成回路について
制御電圧形成回路は、AGC電圧VAGCから制御電圧D21〜D23を形成するための回路である。図3に示す利得制御回路26においては、FET(M21)のドレイン電位およびソース電位は、オペアンプ261の非反転入力端の電位に等しく、電圧EOである。このため、FET(M21)をオンにする場合には、制御電圧D21は、少なくとも
VGS+EO
VGS:FETのゲート・ソース間電圧
が必要となる。
[3] Control Voltage Forming Circuit The control voltage forming circuit is a circuit for forming control voltages D21 to D23 from the AGC voltage VAGC. In the
VGS: A gate-source voltage of the FET is required.
なお、FET(M21)のオン抵抗rONが抵抗器R21に比べて十分に小さければ、FET(M21)に加わる信号電圧は、
EIF×rON/(R21+rON)≒EIF×rON/R21
となり、歪みの発生は小さいが、そのためには充分なオーバードライブ電圧が必要となる。
If the on-resistance rON of the FET (M21) is sufficiently smaller than the resistor R21, the signal voltage applied to the FET (M21) is
EIF × rON / (R21 + rON) ≒ EIF × rON / R21
Thus, although the occurrence of distortion is small, a sufficient overdrive voltage is required for this purpose.
一方、FET(M21)がオフの場合には、大きな信号電圧のときでもオンしないようにするため、
VD21+EIF×R22/(R21+R22)−EO<VTH
VD21:FET(M21)のゲート電圧
が必要条件となる。つまり、この状態が成立していれば、歪みは発生しない。
On the other hand, when the FET (M21) is off, to prevent it from turning on even when the signal voltage is large,
VD21 + EIF x R22 / (R21 + R22)-EO <VTH
VD21: The gate voltage of the FET (M21) is a necessary condition. That is, if this state is established, no distortion occurs.
以上のことから制御電圧形成回路は、例えば図5に示すように構成される。すなわち、図5において、符号45はその制御電圧形成回路を示し、この例においては、オペアンプQ51およびFET(M51)により電圧フォロワ回路が構成され、端子ピンT14からのAGC電圧VAGCがオペアンプQ51の非反転入力に供給されるとともに、FET(M51)のソースが抵抗器R51を通じてバイアス電圧V51の電圧源に接続され、そのドレインが抵抗器R54を通じて端子T10に接続される。なお、端子T10には、定電圧回路53から定電圧VDDが供給され、バイアス電圧V51も定電圧回路53により形成される。
From the above, the control voltage forming circuit is configured as shown in FIG. 5, for example. That is, in FIG. 5, reference numeral 45 indicates the control voltage forming circuit. In this example, the operational amplifier Q51 and the FET (M51) form a voltage follower circuit, and the AGC voltage VAGC from the terminal pin T14 is the non-operational amplifier Q51. While being supplied to the inverting input, the source of the FET (M51) is connected to the voltage source of the bias voltage V51 through the resistor R51, and the drain thereof is connected to the terminal T10 through the resistor R54. The constant voltage VDD is supplied from the
さらに、後述するバイアス電圧形成回路46のFET(M65)のドレインが、FET(M54)のゲートに接続され、このFET(M54)のドレインが端子T10に接続されるとともに、そのソースが抵抗器R57を通じ、さらに、FET(P51)のドレイン・ソース間を通じてFET(M51)のドレインに接続され、FET(P51)のゲートが接地される。なお、FET(M65)のドレインからは電圧VOが取り出される。こうして、AGC電圧VAGCを制御電圧D21に変換する第1の変換回路451が構成される。
Further, the drain of the FET (M65) of the bias voltage forming circuit 46 to be described later is connected to the gate of the FET (M54), the drain of the FET (M54) is connected to the terminal T10, and the source thereof is the resistor R57. And further connected to the drain of the FET (M51) through the drain and source of the FET (P51), and the gate of the FET (P51) is grounded. The voltage VO is taken out from the drain of the FET (M65). Thus, the
同様に、素子Q52、M52、M55、P52、R52、R55、R58およびバイアス電圧V52により、AGC電圧VAGCを制御電圧D22に変換する第2の変換回路452が構成される。さらに、素子Q53、M53、M56、P53、R53、R56、R59およびバイアス電圧V53により、AGC電圧VAGCを制御電圧D23に変換する第3の変換回路453が構成される。なお、詳細は後述するが、FET(M51〜M53)のドレイン電圧が、図3に示す可変利得アンプ26のFET(M21〜M23)の制御電圧D21〜D23となるものである。
Similarly, a
このような構成によれば、AGC電圧VAGCに対して例えば図6に示すように変化する制御電圧D21〜D23を得ることができる。なお、ここでは、都合により制御電圧D22を中心にして説明する。 According to such a configuration, it is possible to obtain control voltages D21 to D23 that change as shown in FIG. 6, for example, with respect to the AGC voltage VAGC. Here, the control voltage D22 will be mainly described for convenience.
すなわち、VAGC≦V52の場合には、FET(M52)はオフであり、図6にも示すように、FET(M52)のドレイン電流I52は流れない。したがって、FET(M52)のドレイン電圧D22は電圧VDD(図6においては、3V)に等しい。また、この状態では、FET(P52)は順バイアスされてオンである。 That is, when VAGC ≦ V52, the FET (M52) is off, and the drain current I52 of the FET (M52) does not flow as shown in FIG. Therefore, the drain voltage D22 of the FET (M52) is equal to the voltage VDD (3V in FIG. 6). In this state, the FET (P52) is forward-biased and turned on.
しかし、AGC電圧VAGCが上昇してVAGC>V52になると、FET(M52)はオンとなり、そのソース電位がAGC電圧VAGCに対応して変化するようになり、FET(M52)のドレインには、そのAGC電圧VAGCから電圧/電流変換された電流I52が流れるようになる。この電流I52は、図6にも示すように、AGC電圧VAGCにリニアに比例するとともに、抵抗器R55を流れるので、FET(M52)のドレイン電圧D22は、AGC電圧VAGCの上昇につれて急速に低下していく。 However, when the AGC voltage VAGC rises and VAGC> V52, the FET (M52) is turned on and its source potential changes corresponding to the AGC voltage VAGC, and the drain of the FET (M52) A current I52 obtained by voltage / current conversion from the AGC voltage VAGC flows. As shown in FIG. 6, the current I52 is linearly proportional to the AGC voltage VAGC and flows through the resistor R55. Therefore, the drain voltage D22 of the FET (M52) decreases rapidly as the AGC voltage VAGC increases. To go.
そして、抵抗器R55における降下電圧が、FET(M55)のスレッショールド電圧VTHを越えると、FET(M55)もオンとなる。したがって、AGC電圧VAGCがさらに上昇していくと、電流I52は、主としてFET(M55)、抵抗器R58およびFET(P52)の直列回路を流れるので、AGC電圧VAGCの変化に対する制御電圧D22の変化は、FET(M55)の電圧電流特性にしたがって緩やかとなり、AGC電圧VAGCの上昇に対して制御電圧D22は緩やかに低下していく。 When the voltage drop across the resistor R55 exceeds the threshold voltage VTH of the FET (M55), the FET (M55) is also turned on. Therefore, when the AGC voltage VAGC further increases, the current I52 flows mainly through the series circuit of the FET (M55), the resistor R58 and the FET (P52), and therefore the change of the control voltage D22 with respect to the change of the AGC voltage VAGC is The voltage becomes gentle according to the voltage-current characteristics of the FET (M55), and the control voltage D22 gradually decreases as the AGC voltage VAGC increases.
そして、AGC電圧VAGCの上昇により制御電圧D22が所定値VLIMまで低下すると、FET(P52)は逆バイアスされてオフとなり、以後、電流I52は抵抗器R55だけを流れ、したがって、AGC電圧VAGCの変化に対して制御電圧D22は急速に低下する。 When the control voltage D22 decreases to the predetermined value VLIM due to the increase of the AGC voltage VAGC, the FET (P52) is reverse-biased and turned off. Thereafter, the current I52 flows only through the resistor R55, and therefore the change in the AGC voltage VAGC. On the other hand, the control voltage D22 decreases rapidly.
なお、制御電圧D22はFET(M22)に供給されるが、FET(P52)は、AGC電圧VAGCがFET(M22)の利得制御範囲を大きく越えた状態のとき、FET(M52)の電流I52が過大とならないようにする電流制限用である。こうして、AGC電圧VAGCから、図6に示すように変化する制御電圧D22が形成される。 The control voltage D22 is supplied to the FET (M22), but the FET (P52) has a current I52 of the FET (M52) when the AGC voltage VAGC greatly exceeds the gain control range of the FET (M22). This is for current limiting so as not to become excessive. Thus, a control voltage D22 that changes as shown in FIG. 6 is formed from the AGC voltage VAGC.
また、電圧V52を変更することにより、制御電圧D2の曲線は図6において左右方向(AGC電圧VAGCのレベル方向)に移動する。したがって、図5において、電圧V51〜V53を、V51<V52<V53の関係にある所定値に設定することにより、FET(M51〜M53)のドレインに、図6に示す特性の制御電圧D21〜D23を得ることができる。なお、図6においては、V51=0、V52=40mV、V53=100mVの場合である。 Further, by changing the voltage V52, the curve of the control voltage D2 moves in the left-right direction (the level direction of the AGC voltage VAGC) in FIG. Therefore, in FIG. 5, by setting the voltages V51 to V53 to a predetermined value in the relationship of V51 <V52 <V53, the control voltages D21 to D23 having the characteristics shown in FIG. 6 are applied to the drains of the FETs (M51 to M53). Can be obtained. In FIG. 6, V51 = 0, V52 = 40 mV, and V53 = 100 mV.
そして、これら制御電圧D21〜D23が、可変利得アンプ26のFET(M21〜M23)のゲートに供給されるので、可変利得アンプ26の利得を、〔2〕において説明したように制御することができ、AGCを行うことができる。
Since these control voltages D21 to D23 are supplied to the gates of the FETs (M21 to M23) of the
このとき、図5に示すように、AGC電圧VAGCに対して電流I51〜I53がリニアに変化するとともに、この電流I51〜I53がFET(M54〜M56)を流れて利得制御範囲における制御電圧V21〜V23の変化を得ているので、すなわち、FET(M54〜M56)の電圧電流特性により、リニアに変化する電流I51〜I53を制御電圧D21〜D23に変換しているので、AGC電圧VAGCの変化に対して可変利得アンプ26の利得の変化は対数特性(dBリニア)となる。
At this time, as shown in FIG. 5, the currents I51 to I53 change linearly with respect to the AGC voltage VAGC, and the currents I51 to I53 flow through the FETs (M54 to M56) to control voltage V21 to Since the change of V23 is obtained, that is, the linearly changing currents I51 to I53 are converted into the control voltages D21 to D23 according to the voltage-current characteristics of the FETs (M54 to M56), so that the AGC voltage VAGC changes. On the other hand, the gain change of the
また、電圧V51〜V53の差と、FET(M21〜M23)および変換回路451〜453のの段数(今の場合、3段)とが、AGC電圧VAGCの入力電圧範囲となり、可変利得アンプ26の利得変化係数(−dB/V)を定めることになる。
Further, the difference between the voltages V51 to V53 and the number of FETs (M21 to M23) and the number of stages of the
図7は、変換回路451、452の2段を設けた場合の制御特性の効果を示す図である。すなわち、この特性図においては、V51=0、V52=100mVとした場合であり、曲線Aは、FET(M21)がVAGC=0〜60mVの範囲で動作し、FET(M22)がVAGC=100〜160mVの範囲で動作している様子を示す。
FIG. 7 is a diagram illustrating the effect of control characteristics when two stages of
したがって、連続的に可変とするには、V52=40mVとすればよく、すなわち、そのようにすれば、矢印により示すように、FET(M22)の動作範囲BがAGC電圧VAGCの小さい方向に移動して曲線Cにより示す対数特性(dBリニア)を得ることができる。なお、曲線Dは、FET(M21、M22)に、AGC電圧VAGCに対して比例関係で直線的に変化する電圧を供給した場合の利得特性を示し、このままでは、合成しても必要とする特性を得られないことがわかる。 Therefore, in order to make it continuously variable, it is only necessary to set V52 = 40 mV. That is, as shown by the arrow, the operation range B of the FET (M22) moves in the direction in which the AGC voltage VAGC is small. Thus, the logarithmic characteristic (dB linear) indicated by the curve C can be obtained. Curve D shows the gain characteristics when a voltage that varies linearly in proportion to the AGC voltage VAGC is supplied to the FETs (M21, M22). It turns out that it cannot be obtained.
こうして、図3および図5の回路によれば、AGC電圧VAGCに対応してFET(M21〜M23)のそれぞれにより例えば6dBの利得制御が行われるとともに、その6dBの利得制御の範囲が重複することがなく、かつ、連続するので、全体として18dBにわたって利得が連続的に制御されることになる。 Thus, according to the circuits of FIGS. 3 and 5, for example, 6 dB gain control is performed by each of the FETs (M21 to M23) corresponding to the AGC voltage VAGC, and the 6 dB gain control ranges overlap. Therefore, the gain is continuously controlled over 18 dB as a whole.
〔4〕 バイアス電圧形成回路について
図11により説明したように、一般にFETのスレッショールド電圧VTHにはばらつきがあり、したがって、FET(M54〜M56、M21〜M23)のスレッショールド電圧VTHにもばらつきがある。この結果、可変利得特性あるいはAGC特性がばらついたり不十分なものになってしまう。
[4] Bias Voltage Forming Circuit As described with reference to FIG. 11, generally, the threshold voltage VTH of the FET varies, and the threshold voltage VTH of the FET (M54 to M56, M21 to M23) also varies. There is variation. As a result, the variable gain characteristic or the AGC characteristic varies or becomes insufficient.
このスレッショールドVTHのばらつきを補償するための回路が、図5におけるバイアス電圧形成回路46である。この場合、〔3〕において述べたように、FET(M21〜M23)をオンにするには、制御電圧D21〜D23は、少なくとも
VGS+EO
EO:定電圧回路53から供給される所定のバイアス電圧
が必要となる。
A circuit for compensating for variations in the threshold VTH is the bias voltage forming circuit 46 in FIG. In this case, as described in [3], in order to turn on the FETs (M21 to M23), the control voltages D21 to D23 must be at least VGS + EO.
EO: A predetermined bias voltage supplied from the
さらに、FET(M21〜M23)が可変抵抗素子として動作する領域においては、
D21=VO−VGO
VGO:ゲート電圧
であるから
VO=VGO+VGS+EO
となり、バイアス電圧形成回路46の出力電圧VOは、スレッショールド電圧VTHのばらつきに対して2倍の変化が必要となる。つまり、FET(M54、M21)、(M55、M22)、(M56、M23)の各スレッショールド電圧VTHのばらつきを補償する必要がある。
Furthermore, in the region where the FETs (M21 to M23) operate as variable resistance elements,
D21 = VO-VGO
VGO: Because it is a gate voltage, VO = VGO + VGS + EO
Thus, the output voltage VO of the bias voltage forming circuit 46 needs to change twice as much as the variation of the threshold voltage VTH. That is, it is necessary to compensate for variations in the threshold voltages VTH of the FETs (M54, M21), (M55, M22), (M56, M23).
そこで、図5に示すバイアス電圧形成回路46においては、端子T10を基準電位点としてFET(P61、P62)によりカレントミラー回路461が構成されるとともに、その入力側のFET(P61)のドレインからは、定電流源Q61により所定の定電流ISが取り出される。
Therefore, in the bias voltage forming circuit 46 shown in FIG. 5, a
また、FET(P62)のドレインがFET(M61)のドレインに接続されるとともに、このFET(M61)のゲートは、抵抗器R61を通じて基準電圧VREFの電圧源に接続される。さらに、FET(P62)のドレインが、FET(P63)のゲートに接続されるとともに、そのソースが端子T10に接続され、そのドレインがFET(M62)のドレインに接続される
このFET(M62)は、FET(M63、M64)とともに、接地を基準電位点とし、かつ、FET(M62)を入力側としてカレントミラー回路462を構成しているものであり、その出力側のFET(M63)のドレインがFET(M61)のゲートに接続される。さらに、FET(P62)のドレインが、FET(M65)のゲートに接続され、このFET(M65)のドレインが抵抗器R62を通じて端子T10に接続され、そのソースがFET(M64)のドレインに接続される。
The drain of the FET (P62) is connected to the drain of the FET (M61), and the gate of the FET (M61) is connected to the voltage source of the reference voltage VREF through the resistor R61. Further, the drain of the FET (P62) is connected to the gate of the FET (P63), the source is connected to the terminal T10, and the drain is connected to the drain of the FET (M62). , FET (M63, M64) and ground mirror as a reference potential point, and FET (M62) as an input side constitutes a
なお、FET(M63、M64)は、それらのサイズを選択することにより、すなわち、それらのゲート幅を設定することにより、
I64=n・I63 ・・・ (31)
I64:FET(M64)のドレイン電流
I63:FET(M63)のドレイン電流
n :正の所定値
とされる。また、基準電圧VREFも定電圧源53から取り出される。
The FETs (M63, M64) can be selected by selecting their sizes, that is, by setting their gate widths.
I64 = n ・ I63 (31)
I64: drain current of FET (M64) I63: drain current of FET (M63) n: positive predetermined value The reference voltage VREF is also taken out from the
このような構成によれば、FET(M63)のドレイン電流I63は、電圧VREFの電圧源から抵抗器R61を通じてそのドレインに流れるので、
VGS:FET(M61)のゲート・ソース間電圧
とすれば、
I63=(VREF−VGS)/R61 ・・・ (32)
あるいは
VGS=VREF−I63・R61 ・・・ (33)
となる。
According to such a configuration, the drain current I63 of the FET (M63) flows from the voltage source of the voltage VREF to the drain through the resistor R61.
VGS: If the voltage between the gate and source of FET (M61) is
I63 = (VREF−VGS) / R61 (32)
Or VGS = VREF−I63 ・ R61 (33)
It becomes.
そして、定電流源Q61の定電流ISは、カレントミラー回路461の入力電流でもあるから、その出力側のFET(P62)のドレインからは電流ISが出力される。
Since the constant current Is of the constant current source Q61 is also the input current of the
このとき、FETのスレッショールド電圧のばらつきにより、FET(M61)のドレイン電流が、FET(P62)のドレイン電流ISよりも小さいとすれば、FET(P63)はオフ方向にバイアスされ、FET(P63)のドレイン電流は小さくなるとともに、このドレイン電流はカレントミラー回路462の入力電流でもあるから、FET(M63)のドレイン電流I63も小さくなる。したがって、(33)式からFET(M63)のゲート・ソース間電圧VGSが高くなるので、FET(M61)のドレイン電流は大きくなる。
At this time, if the drain current of the FET (M61) is smaller than the drain current Is of the FET (P62) due to variations in the threshold voltage of the FET, the FET (P63) is biased in the off direction, and the FET (P63) The drain current of P63) is reduced, and this drain current is also the input current of the
逆に、FET(M61)のドレイン電流が、FET(P62)のドレイン電流ISよりも大きいとすれば、FET(M63)のドレイン電流I63は大きくなり、FET(M63)のゲート・ソース間電圧VGSが低くなるので、FET(M61)のドレイン電流は小さくなる。 On the contrary, if the drain current of the FET (M61) is larger than the drain current Is of the FET (P62), the drain current I63 of the FET (M63) becomes large, and the gate-source voltage VGS of the FET (M63). Therefore, the drain current of the FET (M61) becomes small.
すなわち、FET(P62)のドレイン電流ISを基準にして負帰還がかかることになるとともに、そのドレイン電流ISは定電流源Q61の定電流ISに等しい。したがって、定電流源Q61の定電流ISを基準にして負帰還がかかることになり、FET(M61)のドレイン電流は基準値ISで安定する。 That is, negative feedback is applied with reference to the drain current Is of the FET (P62), and the drain current Is is equal to the constant current Is of the constant current source Q61. Therefore, negative feedback is applied with reference to the constant current Is of the constant current source Q61, and the drain current of the FET (M61) is stabilized at the reference value Is.
つまり、FET(M61)のドレイン電流が基準値ISとなるように、FET(M61)のゲートバイアス電圧が変化する。そして、この変化はFET(M63)のドレイン電流I63の変化により実現される。したがって、FET(M61)のスレッショールド電圧VTHのばらつきをドレイン電流I63が検出していることになる。 That is, the gate bias voltage of the FET (M61) changes so that the drain current of the FET (M61) becomes the reference value Is. This change is realized by a change in the drain current I63 of the FET (M63). Therefore, the drain current I63 detects the variation in the threshold voltage VTH of the FET (M61).
このとき、FET(M63)はFET(M64)とともにカレントミラー回路462の出力側FETでもあるから、FET(M64)のドレイン電流I64も、FET(M61)のスレッショールド電圧VTHのばらつきを検出した電流となる。しかも、電流I64、I63は(31)式の関係とされているので、電流I64は電流I63のn倍の大きさとなっている。
At this time, since the FET (M63) is the output side FET of the
そして、
VO :FET(M65)のドレインに得られる電圧
VDD:端子T10の電圧
IO:抵抗器R62を流れる電流
とすれば、
VO=VDD−IO・R62 ・・・ (34)
となる。また、
IO=I64 ・・・ (35)
である。
And
VO: voltage obtained at the drain of the FET (M65) VDD: voltage at the terminal T10 IO: current flowing through the resistor R62
VO = VDD-IO ・ R62 (34)
It becomes. Also,
IO = I64 (35)
It is.
そこで、(34)式に(35)式を代入し、さらに、(31)式および(32)式を代入すると、
VO=VDD−n(VREF−VGS)/R61・R62
=VDD−nVREF・R62/R61+nVGS・R62/R61 ・・・ (36)
となる。
Therefore, substituting equation (35) into equation (34) and further substituting equations (31) and (32),
VO = VDD-n (VREF-VGS) / R61 / R62
= VDD-nVREF.R62 / R61 + nVGS.R62 / R61 (36)
It becomes.
そして、この出力電圧VOがFET(M54)のゲートに供給されるが、電圧VOに値2VGSを含ませるには、(36)式において、例えば、
nR62/R61=2 ・・・ (37)
に設定すればよい。すなわち、そのように設定しておけば、(36)式は、
VO=VDD−nVREF・R62/R61+2VGS ・・・ (38)
となる。
This output voltage VO is supplied to the gate of the FET (M54). In order to include the value 2VGS in the voltage VO,
nR62 / R61 = 2 (37)
Should be set. That is, if it is set in that way, equation (36) becomes
VO = VDD-nVREF.R62 / R61 + 2VGS (38)
It becomes.
そして、FET(M54、M21)のゲート・ソース間電圧VGSがばらつくとき、ICにおいては、(36)式における電圧VOも、同じ方向に等しい大きさだけ変化するので、結果として、FET(M54、M21)のゲート・ソース間電圧VGSのばらつきを吸収することができる。 When the gate-source voltage VGS of the FET (M54, M21) varies, the voltage VO in the equation (36) also changes by the same magnitude in the same direction in the IC. As a result, as a result, the FET (M54, The variation in the gate-source voltage VGS of M21) can be absorbed.
同様に、FET(M55、M22)、(M56、M23)のゲート・ソース間電圧VGSのばらつきも吸収することができる。 Similarly, variations in the gate-source voltage VGS of the FETs (M55, M22) and (M56, M23) can be absorbed.
したがって、図3において説明したように、AGC電圧VAGCに対応してFET(M21〜M23)のそれぞれにより例えば6dBの利得制御が行われるとともに、その6dBの利得制御の範囲が重複することがなく、かつ、連続するので、全体として18dBにわたって利得が連続的に制御されることになる。 Therefore, as described in FIG. 3, for example, 6 dB gain control is performed by each of the FETs (M21 to M23) corresponding to the AGC voltage VAGC, and the 6 dB gain control range does not overlap. And since it is continuous, the gain is continuously controlled over 18 dB as a whole.
図8は、スレッショールド電圧VTHの補償をした場合と、しない場合とについて、AGC電圧VAGCに対する利得の特性を示す図である。ただし、変換回路451、452の2段を設けた場合である。
FIG. 8 is a diagram showing a gain characteristic with respect to the AGC voltage VAGC when the threshold voltage VTH is compensated and when it is not compensated. However, this is a case where two stages of
そして、曲線ETYPはスレッショールド電圧VTHが代表値の場合の特性、曲線F-はスレッショールド電圧VTHが0.2Vだけ低い方向にばらついているが補償をしなかった場合の特性、曲線E-はその補償をした場合の特性である。また、曲線F+はスレッショールド電圧VTHが0.2Vだけ高い方向にばらついているが補償をしなかった場合の特性、曲線E+はその補償をした場合の特性である。 The curve ETYP is a characteristic when the threshold voltage VTH is a representative value, the curve F- is a characteristic when the threshold voltage VTH is varied by 0.2V, but is not compensated, and the curve E- Is the characteristic when the compensation is made. A curve F + is a characteristic when the threshold voltage VTH varies in a direction higher by 0.2V but is not compensated, and a curve E + is a characteristic when the compensation is made.
このように、スレッショールド電圧VTHのばらつきの補償をしない場合(曲線F-、F+)には、AGC特性の直線性が大幅に悪化しているとともに、同じAGC電圧VAGCに対して利得が5dB近くも異なってしまう。しかし、スレッショールド電圧VTHの補償をした場合(曲線E-、E+)には、特性の直線性が改善されるとともに、同じAGC電圧VAGCに対する利得のばらつきは1dB以下に抑えられている。 As described above, when the variation in the threshold voltage VTH is not compensated (curves F− and F +), the linearity of the AGC characteristic is greatly deteriorated and the gain is increased with respect to the same AGC voltage VAGC. Nearly 5dB will be different. However, when the threshold voltage VTH is compensated (curves E-, E +), the linearity of the characteristics is improved and the gain variation with respect to the same AGC voltage VAGC is suppressed to 1 dB or less.
こうして、バイアス電圧形成回路46によれば、FET(M54〜M56、M21〜M23)のゲート・ソース間電圧がばらついても、電圧VOも同じ方向に等しい大きさだけ変化するので、結果として、FET(M54〜M56、M21〜M23)のゲート・ソース間電圧のばらつきを吸収することができ、その結果、FETのスレッショールド電圧VTHのばらつきに起因する可変利得アンプ26の利得のばらつきや変動、あるいは中間周波段のAGC特性のばらつきや特性の変動を抑えることができる。
Thus, according to the bias voltage forming circuit 46, even if the gate-source voltages of the FETs (M54 to M56, M21 to M23) vary, the voltage VO also changes by the same magnitude in the same direction. (M54 to M56, M21 to M23) can be absorbed in the variation in the gate-source voltage, and as a result, the variation and variation in the gain of the
〔5〕 可変利得アンプ(他の例)
図9に示す可変利得アンプ26は、図3に示す可変利得アンプ26を2組用意し、バランス型に構成した場合である。そして、負帰還抵抗器Rf、Rfに、コンデンサCf、Cfを並列接続して高域特性を改善している。
[5] Variable gain amplifier (other examples)
The
〔6〕 制御電圧形成回路(他の例)
図10は制御電圧形成回路45の他の例を示す。この例においては、オペアンプQ51〜Q53、FET(M51〜M53)、抵抗器R51〜R53、抵抗器R54〜R56、バイアス電圧V51〜V53が、図6に示す例と同様に構成される。そして、FET(M54〜M56)のゲートがFET(M65)のドレインに接続されて電圧VOが供給されるとともに、FET(M54〜M56)のソースが抵抗器R57〜R59を通じてFET(M51〜M53)のドレインに接続され、FET(M54〜M56)のドレインが、FET(P51〜P53)のドレイン・ソース間を通じて端子T10に接続され、FET(P51〜P53)のゲートがFET(P61、P62)のゲートに接続される。
[6] Control voltage forming circuit (other examples)
FIG. 10 shows another example of the control voltage forming circuit 45. In this example, operational amplifiers Q51 to Q53, FETs (M51 to M53), resistors R51 to R53, resistors R54 to R56, and bias voltages V51 to V53 are configured similarly to the example shown in FIG. The gate of the FET (M54 to M56) is connected to the drain of the FET (M65) to supply the voltage VO, and the source of the FET (M54 to M56) is connected to the FET (M51 to M53) through the resistors R57 to R59. The drains of the FETs (M54 to M56) are connected to the terminal T10 through the drains and sources of the FETs (P51 to P53), and the gates of the FETs (P51 to P53) are connected to the FETs (P61 and P62) Connected to the gate.
したがって、AGC電圧VAGCが上昇した場合、電流I51〜I53は、
I51=(VAGC−V51)/R51
I52=(VAGC−V52)/R52
I53=(VAGC−V53)/R53
となるので、AGC電圧VAGCが高くなっていくと、電流I51〜I53が増加し、FET(M21〜M23)を順にオフにしていく。この場合、接地電位近くまで制御電圧D21〜D23を下げるには、大きな電流を必要とし、この電流が3倍(一般的には段数倍)され、大きな電流となるので、できるだけ無駄な電流を流さないことが必要であるが、この回路は図5に示す回路よりもより正確に電流制限ができる。
Therefore, when the AGC voltage VAGC increases, the currents I51 to I53 are
I51 = (VAGC−V51) / R51
I52 = (VAGC−V52) / R52
I53 = (VAGC−V53) / R53
Therefore, as the AGC voltage VAGC increases, the currents I51 to I53 increase, and the FETs (M21 to M23) are sequentially turned off. In this case, a large current is required to lower the control voltages D21 to D23 to near the ground potential, and this current is tripled (generally multiplied by the number of stages), resulting in a large current. Although it is necessary not to flow, this circuit can limit the current more accurately than the circuit shown in FIG.
すなわち、図5に示す回路においては、電流制限用のFET(P51〜P53)は、利得制御特性への影響を少なくするために、電流値としては必要な電流の数倍の電流で制限する必要がある。しかし、図10に示す回路においては、FET(M54〜M56)にFET(P51〜P63)を直列に接続するとともに、このFET(P51〜P53)をカレントミラー回路461の出力側としているので、FET(P51〜P53)には、定電流源Q61の定電流ISに比例した定電流よりも大きな電流は流れないことになる。そして、電流I51〜I53は、大きい値の抵抗器R54〜R56の電圧降下分と、FET(P51〜P53)による定電流の値とにより定まるので、無駄な電流が少なくなる。
That is, in the circuit shown in FIG. 5, the current limiting FETs (P51 to P53) need to be limited by a current several times the necessary current in order to reduce the influence on the gain control characteristics. There is. However, in the circuit shown in FIG. 10, FETs (P51 to P63) are connected in series to the FETs (M54 to M56) and the FETs (P51 to P53) are used as the output side of the
〔7〕 まとめ
上述の利得制御アンプによれば、利得を広い範囲にわたって連続的に制御することができるとともに、FETのスレッショールド電圧VTHにばらつきがあっても、そのばらつきを補償して目的とする利得特性を得ることができる。特に、回路をIC化した場合、より効果的である。
[7] Summary According to the above-described gain control amplifier, the gain can be continuously controlled over a wide range, and even if there is a variation in the threshold voltage VTH of the FET, the variation is compensated for. Gain characteristics can be obtained. In particular, it is more effective when the circuit is integrated into an IC.
したがって、AGC回路に適用した場合には、AGC回路としてのループゲインのばらつきを抑えることができ、例えば図7に曲線Cにより示すように、AGC電圧に対する利得の制御範囲を目標とする範囲に設定できるので、AGCの過渡応答特性のばらつきを抑え、歪みの増加やレベルの不安定さを抑えることができる。 Therefore, when applied to an AGC circuit, variations in loop gain as an AGC circuit can be suppressed. For example, as shown by a curve C in FIG. 7, the gain control range for the AGC voltage is set to a target range. Therefore, variation in the transient response characteristics of AGC can be suppressed, and an increase in distortion and level instability can be suppressed.
さらに、図1および図2に示すようなデジタル化した受信機においては、AGC電圧形成回路91が、デジタルAGC電圧をアナログのAGC電圧VAGCにD/A変換するとき、そのD/Aコンバータ回路のダイナミックレンジや分解能を高くする必要がない。 Further, in the digitized receiver as shown in FIGS. 1 and 2, when the AGC voltage forming circuit 91 D / A converts the digital AGC voltage to the analog AGC voltage VAGC, the D / A converter circuit There is no need to increase the dynamic range or resolution.
〔8〕 その他
上述においては、利得の制御が3段の場合であるが、利得の制御に要求される仕様にしたがって、1段あたりの利得の変化範囲およびその段数を変更することができる。
[8] Others In the above description, the gain control is performed in three stages. However, the gain change range per stage and the number of stages can be changed in accordance with specifications required for gain control.
また、上述においては、利得制御アンプを中間周波信号用の可変利得アンプに適用した場合であるが、例えば高周波アンプ13A〜13Cに適用することもできる。その場合には、例えば、高周波アンプ13A〜13CのそれぞれをFETによるカスコードアンプにより構成するとともに、出力側(ゲート接地側)のFETのゲートに、制御電圧D21〜D23に対応する制御電圧を供給すればよい。また、その制御電圧は、形成回路43において上述のようにして形成することができる。
In the above description, the gain control amplifier is applied to a variable gain amplifier for intermediate frequency signals, but can be applied to, for example,
〔略語の一覧〕
A/D :Analog to Digital
AGC :Automatic Gain Control
D/A :Digital to Analog
D/U :Desire to Undesire ratio
FET :Field Effect Transistor
IC :Integrated Circuit
IIP3:Third Order Input Intercept Point
MOS :Metal Oxide Semiconductor
PLL :Phase Locked Loop
S/N :Signal to Noise ratio
VCO :Voltage Controlled Oscillator
[List of abbreviations]
A / D: Analog to Digital
AGC: Automatic Gain Control
D / A: Digital to Analog
D / U: Desire to Undesire ratio
FET: Field Effect Transistor
IC: Integrated Circuit
IIP3: Third Order Input Intercept Point
MOS: Metal Oxide Semiconductor
PLL: Phase Locked Loop
S / N: Signal to Noise ratio
VCO: Voltage Controlled Oscillator
10…フロントエンド回路(IC)、12A〜12C…アンテナ同調回路、13A〜13C…高周波アンプ、14A〜14C…段間同調回路、15A〜15C…入力バッファ回路、16A〜16C…電圧比較回路、17A〜17C…バッファ回路、21Aおよび21B…ミキサ回路、22…ローパスフィルタ、23…振幅位相補正回路、24…複素バンドパスフィルタ、25…レベル補正アンプ、26…可変利得アンプ、27…バンドパスフィルタ、30…PLL、37…分周回路、41…レベル検出回路、43…遅延AGC電圧形成回路、44…リニア検波回路、45…制御電圧形成回路、46…バイアス電圧形成回路、51…不揮発性メモリ、52…バッファメモリ、53…定電圧回路、60…ベースバンド処理回路(IC)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記可変利得アンプのゲインを制御するための可変制御電圧が入力される入力端子と、
上記入力端子に入力された上記可変制御電圧を制御電圧へ変換し、上記可変利得アンプへ出力する制御電圧形成回路と
を有し、
上記可変利得アンプは、
アンプ用オペアンプと、
上記アンプ用オペアンプの反転入力端に対して直列に多段接続され、上記フロントエンド回路の前段から上記高周波信号あるいは中間周波信号が入力する複数(m+1)個の直列抵抗器と、
上記アンプ用オペアンプの出力端と上記反転入力端との間に接続される負帰還抵抗素子と、
上記多段接続において互いに隣り合う2つの直列抵抗器のそれぞれの接続中点と上記アンプ用オペアンプの反転入力端との間にそれぞれのドレイン・ソースが接続される複数m個のアンプ用FETと、
を有し、上記高周波信号あるいは中間周波信号を増幅して上記アンプ用オペアンプの出力端から出力し、
上記制御電圧形成回路は、
上記複数m個のアンプ用FETのそれぞれのゲートに対して個別に制御電圧を出力する複数m個の電圧変換回路と、
電源端子と、
を有し、
各上記電圧変換回路は、
上記可変制御電圧が非反転入力端に入力される変換用オペアンプと、
上記変換用オペアンプの出力端にゲートが接続されて電圧フォロア回路を構成する第1FETと、
上記第1FETのソースおよび上記変換用オペアンプの反転入力端に第1抵抗器を通じて接続される電圧源と、
上記第1FETのドレインと上記電源端子との間に接続される第2抵抗器と、
を有し、上記第1FETのドレインと上記第2抵抗器との接続点の電圧を、上記可変制御電圧を変換したそれぞれの制御電圧として、対応する上記アンプ用FETのゲートへ出力し、
上記複数m個の電圧変換回路の電圧源は、
上記多段接続において入力側の直列抵抗器に対応する電圧源の電圧よりも出力側の直列抵抗器に対応する電圧源の電圧が高く、
上記複数m個のアンプ用FETは、
上記可変制御電圧が第1の値から第2の値まで上昇する場合、
上記複数m個の電圧変換回路の電圧源の電圧差に起因して、上記可変制御電圧がそれぞれに対応する電圧源の電圧となることにより、入力側から順番にオフ状態からの遷移を開始し、すべてオフの状態から、入力側から順番にオフ状態からオン状態となって、最終的にはすべてオン状態となり、
それぞれがオフ状態からの遷移を開始してからオン状態となるまでの間にドレイン・ソース間抵抗が次第に小さくなり、
上記複数m個のアンプ用FETのドレイン・ソース間抵抗が互いに独立にオンからオフまで連続的に変化する
フロントエンド集積回路。 A front-end integrated circuit having a variable gain amplifier that amplifies a high-frequency signal or an intermediate-frequency signal in a front-end circuit that converts a received signal in a wide band into an intermediate-frequency signal,
An input terminal to which a variable control voltage for controlling the gain of the variable gain amplifier is input;
A control voltage forming circuit that converts the variable control voltage input to the input terminal into a control voltage and outputs the control voltage to the variable gain amplifier;
Have
The variable gain amplifier is
An operational amplifier for amplifier,
A plurality of (m + 1) series resistors connected in series to the inverting input terminal of the operational amplifier for amplifier, and receiving the high frequency signal or intermediate frequency signal from the front stage of the front end circuit ;
A negative feedback resistance element connected between the output terminal of the amplifier operational amplifier and the inverting input terminal ;
A plurality of m amplifier FETs each having a drain and a source connected between a connection midpoint between two series resistors adjacent to each other in the multistage connection and an inverting input terminal of the amplifier operational amplifier;
And amplifies the high frequency signal or intermediate frequency signal and outputs from the output terminal of the operational amplifier for amplifier,
The control voltage forming circuit is
A plurality of m voltage conversion circuits for individually outputting control voltages to the respective gates of the plurality of m amplifier FETs;
A power terminal;
Have
Each of the above voltage conversion circuits
A conversion operational amplifier in which the variable control voltage is input to the non-inverting input terminal;
A first FET whose gate is connected to the output terminal of the conversion operational amplifier to form a voltage follower circuit;
A voltage source connected through a first resistor to a source of the first FET and an inverting input terminal of the conversion operational amplifier;
A second resistor connected between the drain of the first FET and the power supply terminal;
The voltage at the connection point between the drain of the first FET and the second resistor is output to the corresponding gate of the amplifier FET as a control voltage obtained by converting the variable control voltage,
The voltage sources of the plurality of m voltage conversion circuits are:
In the multistage connection, the voltage of the voltage source corresponding to the output side series resistor is higher than the voltage of the voltage source corresponding to the input side series resistor,
The multiple m amplifier FETs are:
When the variable control voltage increases from the first value to the second value,
Due to the voltage difference of the voltage sources of the plurality of m voltage conversion circuits, the variable control voltage becomes the voltage of the corresponding voltage source, so that the transition from the OFF state is started in order from the input side. , From the all-off state to the on-state from the off-state in order from the input side, eventually all the on-state,
The drain-source resistance gradually decreases from the start of the transition from the off state to the on state,
It said plurality of m between the drain and source of the amplifier FET resistance continuously changes to off from on independently of each other
Front-end integrated circuit.
上記入力側から順番に直接に接続された第1直列抵抗器、第2直列抵抗器、第3直列抵抗器、および第4直列抵抗器を有し、A first series resistor, a second series resistor, a third series resistor, and a fourth series resistor connected directly in order from the input side;
上記第1直列抵抗器の抵抗値をRとした場合、上記第2直列抵抗器の抵抗値がR、上記第3直列抵抗器の抵抗値が2R、上記第4直列抵抗器の抵抗値が4RであるWhen the resistance value of the first series resistor is R, the resistance value of the second series resistor is R, the resistance value of the third series resistor is 2R, and the resistance value of the fourth series resistor is 4R. Is
請求項1記載のフロントエンド集積回路。The front end integrated circuit according to claim 1.
この補償電圧を上記制御電圧とともに、上記複数m個のアンプ用FETに供給するThe compensation voltage is supplied to the plurality of m amplifier FETs together with the control voltage.
請求項1または2記載のフロントエンド集積回路。The front end integrated circuit according to claim 1 or 2.
アナログおよびデジタルのテレビ放送の信号であるAnalog and digital television broadcast signals
請求項1から3のいずれか一項記載のフロントエンド集積回路。The front end integrated circuit according to any one of claims 1 to 3.
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