JP5539522B2 - 共通のバイアス電流をシェアする複数の増幅ステージを用いて信号を増幅するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
この出願は、2009年8月26日に出願され、"System and Method for Amplifying a Signal Using Multiple Amplification Stages Sharing a Common Bias Current" とタイトルされた、出願番号61/237047の米国仮特許出願の出願日の利益を主張し、それはリファレンスとしてここに組み入れられる。
=2*(Vin+ − Vin−) (式1)
式1から明らかなように、MOSFET M1及びM2への実効的な入力差動電圧信号Vineff は、入力差動電圧Vin+ − Vin−の実質的に2倍である。これは、デバイスの相互コンダクタンスゲインgmを増加させる、或いは低くなるバイアス電流及び電力消費によって同じゲイン/相互コンダクタンスを維持する、という効果を有する。共通のバイアス電流2×I1によってバイアスされると、MOSFET M2及びM1は、相互コンダクタンスゲインを実効的な入力差動電圧信号Vineff に適用し、MOSFET M1及びM2を通して第1の差動電流信号を発生する。さらに、第1の増幅ステージ302−1は、ブロードバンド入力インピーダンスを与えるというさらなる利点を有し、それはウルトラワイドバンド(UWB)のようなワイドバンドアプリケーションに特に都合がよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 入力信号を増幅して出力信号を発生させるために、共通のバイアス電流を用いるように適応された複数の増幅ステージを備えた装置。
[2] 前記増幅ステージの1つは、第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させるように適応された第1の増幅ステージを備える[1]に記載の装置。
[3] 前記第1の増幅ステージは、前記第1の電圧信号を実質的に2倍にするように適応されたルーティングネットワークを備える[2]に記載の装置。
[4] 前記第1の増幅ステージは、コモンゲート増幅ステージを備える[2]に記載の装置。
[5] 前記増幅ステージの1つは、前記第1の電流信号を第2の電圧信号に変換し、第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用して第2の電流信号を発生させるように適応された第2の増幅ステージを備える[2]に記載の装置。
[6] 前記第2の増幅ステージは、前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換するように適応された共振器を備える[5]に記載の装置。
[7] 前記第2の増幅ステージは、コモンソース増幅ステージを備える[5]に記載の装置。
[8] 前記増幅ステージの1つは、電流ゲインを前記第2の電流信号に適用して第3の電流信号を発生させ、負荷を通して前記第3の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第3の電圧信号を発生させ、前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用するように適応された第3の増幅ステージを備える[5]に記載の装置。
[9] 前記電流ゲインは調整可能である[8]に記載の装置。
[10] 前記増幅ステージの1つは、電流ゲインを前記第1の電流信号に適用して第2の電流信号を発生させ、負荷を通して前記第2の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第2の電圧信号を発生させ、前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用するように適応された第2の増幅ステージを備える[2]に記載の装置。
[11] 前記増幅ステージは、別個の周波数帯にそれぞれ調整されている[1]に記載の装置。
[12] 入力信号を増幅して出力信号を発生させる方法であって、共通のバイアス電流を用いて複数のステージで前記入力信号を増幅して前記出力信号を発生させることを備えた方法。
[13] 前記複数のステージで入力信号を増幅することは、第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させることを備える[12]に記載の方法。
[14] 前記第1の電圧信号を実質的に2倍にすることをさらに備えた[13]に記載の方法。
[15] 前記第1の相互コンダクタンスゲインを適用することは、前記第1の電圧信号をコモンゲート増幅ステージに適用することを備える[13]に記載の方法。
[16] 前記複数のステージで入力信号を増幅することは、前記第1の電流信号を第2の電圧信号に変換することと、第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用して第2の電流信号を発生させることとをさらに備える[13]に記載の方法。
[17] 前記第1の電流信号を第2の電圧信号に変換することは、共振器を通して前記第1の電流信号を適用することを備える[16]に記載の方法。
[18] 前記第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用することは、前記第2の電圧信号をコモンソース増幅ステージに適用することを備える[16]に記載の方法。
[19] 前記複数のステージで入力信号を増幅することは、電流ゲインを前記第2の電流信号に適用して第3の電流信号を発生させることと、負荷を通して前記第3の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第3の電圧信号を発生させることと、前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用することとを備える[16]に記載の方法。
[20] 前記電流ゲインを調整することをさらに備えた[19]記載の方法。
[21] 前記複数のステージで入力信号を増幅することは、電流ゲインを前記第1の電流信号に適用して第2の電流信号を発生させることと、負荷を通して前記第2の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第2の電圧信号を発生させることと、前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用することとを備える[13]に記載の方法。
[22] 前記複数のステージで入力信号を増幅することは、別個の周波数帯にそれぞれ調整された前記増幅ステージによって前記入力信号を増幅することを備える[12]に記載の方法。
[23] 入力信号を増幅して出力信号を発生させる装置であって、共通のバイアス電流を用いて前記入力信号を増幅して中間信号を発生させる手段と、前記共通のバイアス電流を用いて前記中間信号を増幅して前記出力信号を発生させる手段とを備えた装置。
[24] 前記入力信号を増幅する手段は、第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させる手段を備える[23]に記載の装置。
[25] 前記第1の電圧信号を実質的に2倍する手段をさらに備えた[24]に記載の装置。
[26] 前記第1の相互コンダクタンスゲインを適用する手段は、前記第1の電圧信号をコモンゲート増幅ステージに適用する手段を備える[24]に記載の装置。
[27] 前記中間信号を増幅する手段は、前記第1の電流信号を第2の電圧信号に変換する手段と、第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用して第2の電流信号を発生させる手段とを備える[24]に記載の装置。
[28] 前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換する手段は共振器を通して前記第1の電流信号を適用する手段を備える[27]に記載の装置。
[29] 前記第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用する手段は、前記第2の電圧信号をコモンソース増幅ステージに適用する手段を備える[27]に記載の装置。
[30] 前記中間信号を増幅する手段は、電流ゲインを前記第2の電流信号に適用して第3の電流信号を発生させる手段と、負荷を通して前記第3の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第3の電圧信号を発生させる手段と、前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用する手段とをさらに備える[27]に記載の装置。
[31] 前記電流ゲインを調整する手段をさらに備えた[30]記載の装置。
[32] 前記中間信号を増幅する手段は、電流ゲインを前記第1の電流信号に適用して第2の電流信号を発生させる手段と、負荷を通して前記第2の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第2の電圧信号を発生させる手段と、前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用する手段とを備える[24]に記載の装置。
[33] 前記入力信号を増幅する手段及び前記中間信号を増幅する手段は、別個の周波数帯にそれぞれ調整される[23]に記載の装置。
[34] 入力信号を増幅して出力信号を発生させるためのコンピュータプログラム製品であって、共通のバイアス電流を用いて複数のステージで前記入力信号を増幅して前記出力信号を発生させることを実行可能なインストラクションを備えたコンピュータ読み取り可能な媒体を備えたコンピュータプログラム製品。
[35] オーディオデータを発生させるように適応されたトランスデューサと、前記オーディオデータを送信するように適応された送信機であって、入力信号を増幅して前記オーディオデータを備えた出力信号を発生させるために、共通のバイアス電流を用いるように適応された複数の増幅ステージを備えた送信機とを備えたヘッドセット。
[36] データを受信するように適応された受信機であって、入力信号を増幅して前記受信されたデータを備えた出力信号を発生させるために、共通のバイアス電流を用いるように適応された複数の増幅ステージを備えた受信機と、前記受信されたデータに基づいてインディケーションを表示するように適応されたインテーフェースとを備えたユーザーデバイス。
[37] センスされたデータを発生させるように適応されたセンサと、出力信号を送信するように適応された送信機であって、入力信号を増幅して前記センスされたデータを備えた前記出力信号を発生させるために、共通のバイアス電流を用いるように適応された複数の増幅ステージを備えた送信機とを備えたセンシングデバイス。
Claims (25)
- 入力信号を増幅して出力信号を発生させるために、共通のバイアス電流を用いるように適応された複数の増幅ステージを備え、
前記増幅ステージは、
第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させるように適応された第1の増幅ステージであって、前記第1の電圧信号を実質的に前記入力信号の2倍にするように前記入力信号をルートするように適応されたルーティングネットワークを備える第1の増幅ステージと、
前記第1の電流信号を第2の電圧信号に変換し、第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用して第2の電流信号を発生させるように適応された第2の増幅ステージと
を備える装置。 - 前記第1の増幅ステージは、
コモンゲート増幅ステージを備える請求項1の装置。 - 前記第2の増幅ステージは、
前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換するように適応された共振器を備える請求項1の装置。 - 前記第2の増幅ステージは、
コモンソース増幅ステージを備える請求項1の装置。 - 前記増幅ステージは、
電流ゲインを前記第2の電流信号に適用して第3の電流信号を発生させ、
負荷を通して前記第3の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第3の電圧信号を発生させ、
前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用するように適応された第3の増幅ステージを備える請求項1の装置。 - 前記電流ゲインは調整可能である請求項5の装置。
- 前記増幅ステージは、相互に関連する別個の周波数帯にそれぞれ調整されている請求項1の装置。
- 入力信号を増幅して出力信号を発生させる方法であって、
共通のバイアス電流を用いて複数のステージで前記入力信号を増幅して前記出力信号を発生させることを備え、
前記複数のステージで前記入力信号を増幅することは、
第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させること、
前記第1の電圧信号を実質的に前記入力信号の2倍にするように前記入力信号をルートすること、
前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換すること、
第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用して第2の電流信号を発生させること
を備える方法。 - 前記第1の相互コンダクタンスゲインを適用することは、前記第1の電圧信号をコモンゲート増幅ステージに適用することを備える請求項8の方法。
- 前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換することは、共振器を通して前記第1の電流信号を適用することを備える請求項8の方法。
- 前記第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用することは、前記第2の電圧信号をコモンソース増幅ステージに適用することを備える請求項8の方法。
- 前記複数のステージで入力信号を増幅することは、
電流ゲインを前記第2の電流信号に適用して第3の電流信号を発生させること、
負荷を通して前記第3の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第3の電圧信号を発生させること、
前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用すること
を備える請求項8の方法。 - 前記電流ゲインを調整することをさらに備えた請求項12の方法。
- 前記複数のステージで入力信号を増幅することは、相互に関連する別個の周波数帯にそれぞれ調整された前記増幅ステージによって前記入力信号を増幅することを備える請求項8の方法。
- 入力信号を増幅して出力信号を発生させる装置であって、
共通のバイアス電流を用いて前記入力信号を増幅して中間信号を発生させる手段であって、第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させる手段と、
前記共通のバイアス電流を用いて前記中間信号を増幅して前記出力信号を発生させる手段であって、前記第1の電流信号を第2の電圧信号に変換する手段及び第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号を適用して第2の電流信号を発生させる手段と、
前記第1の電圧信号を実質的に前記入力信号の2倍にするように前記入力信号をルートする手段と
を備える装置。 - 前記第1の相互コンダクタンスゲインを適用する手段は、前記第1の電圧信号をコモンゲート増幅ステージに適用する手段を備える請求項15の装置。
- 前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換する手段は、共振器を通して前記第1の電流信号を適用する手段を備える請求項15の装置。
- 前記第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号に適用する手段は、前記第2の電圧信号をコモンソース増幅ステージに適用する手段を備える請求項15の装置。
- 前記中間信号を増幅する手段は、
電流ゲインを前記第2の電流信号に適用して第3の電流信号を発生させる手段と、
負荷を通して前記第3の電流信号を適用して前記出力信号に関連する第3の電圧信号を発生させる手段と、
前記負荷をまたいでネガティブコンダクタンスを適用する手段と
をさらに備える請求項15の装置。 - 前記電流ゲインを調整する手段をさらに備えた請求項19の装置。
- 前記入力信号を増幅する手段及び前記中間信号を増幅する手段は、相互に関連する別個の周波数帯にそれぞれ調整される請求項15の装置。
- 入力信号を増幅して出力信号を発生させるためのコンピュータプログラムを記憶するコンピュータ可読媒体であって、
共通のバイアス電流を用いて複数のステージで前記入力信号を増幅して前記出力信号を発生させることを実行可能なインストラクションであって、第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させるインストラクションと、
前記第1の電圧信号を実質的に前記入力信号の2倍にするように前記入力信号をルートすることを実行可能なインストラクションと、
前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換することを実行可能なインストラクションと、
第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号を適用して第2の電流信号を発生させることを実行可能なインストラクションと
を備えるコンピュータ可読媒体。 - オーディオデータを発生させるように適応されたトランスデューサと、
前記オーディオデータを送信するように適応された送信機であって、入力信号を増幅して前記オーディオデータを有する出力信号を発生させるために、共通のバイアス電流を用いるように適応された複数の増幅ステージを備えた送信機とを備え、
前記増幅ステージは、
第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させるように適応された第1の増幅ステージであって、前記第1の電圧信号を実質的に前記入力信号の2倍にするように前記入力信号をルートするように適応されたルーティングネットワークを備える第1の増幅ステージと、
前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換し、第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号を適用して第2の電流信号を発生させるように適応された第2の増幅ステージと
を備えるヘッドセット。 - データを受信するように適応された受信機であって、入力信号を増幅して前記受信されたデータを有する出力信号を発生させるために、共通のバイアス電流を用いるように適応された複数の増幅ステージを備えた受信機と、
前記受信されたデータに基づいてインディケーションを表示するように適応されたインターフェースとを備え、
前記増幅ステージは、
第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させるように適応された第1の増幅ステージであって、前記第1の電圧信号を実質的に前記入力信号の2倍にするように前記入力信号をルートするように適応されたルーティングネットワークを備える第1の増幅ステージと、
前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換し、第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号を適用して第2の電流信号を発生させるように適応された第2の増幅ステージと
を備えるユーザーデバイス。 - センスされたデータを発生させるように適応されたセンサと、
出力信号を送信するように適応された送信機であって、入力信号を増幅して前記センスされたデータを有する前記出力信号を発生させるために、共通のバイアス電流を用いるように適応された複数の増幅ステージを備えた送信機とを備え、
前記増幅ステージは、
第1の相互コンダクタンスゲインを前記入力信号に関連する第1の電圧信号に適用して第1の電流信号を発生させるように適応された第1の増幅ステージであって、前記第1の電圧信号を実質的に前記入力信号の2倍にするように前記入力信号をルートするように適応されたルーティングネットワークを備える第1の増幅ステージと、
前記第1の電流信号を前記第2の電圧信号に変換し、第2の相互コンダクタンスゲインを前記第2の電圧信号を適用して第2の電流信号を発生させるように適応された第2の増幅ステージと
を備えるセンシングデバイス。
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