JP5841506B2 - 半導体集積回路及びそれを備えた無線通信端末 - Google Patents
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Description
実施の形態の説明をする前に、本発明者等が事前検討した内容について説明する。
最初に、図22に示す反転増幅回路10を説明する。反転増幅回路10は、入力端子INT,INBに供給されたミキサ(不図示)の出力結果Vinを増幅し、増幅結果Voutを出力端子OUTT,OUTBから出力する回路である。
=−Iin10×R2/(VINT−VINB)
=−R2/R1 ・・・(2)
次に、図23に示す反転増幅回路20を説明する。反転増幅回路20は、図22に示す反転増幅回路10と比較して、電圧電流変換器PVIC10に代えて、プログラマブル電圧電流変換器(可変抵抗部)PVIC20を備える。反転増幅回路20のその他の回路構成及び動作については、反転増幅回路10と同様であるため、その説明を省略する。
まず、図1A及び図1Bを参照して、本実施の形態にかかる反転増幅回路(半導体集積回路)が適用される電子機器として好適な無線通信端末の概要について説明する。図1A及び図1Bは、無線通信端末500の構成例を示す外観図である。なお、図1A及び図1Bでは、無線通信端末500がスマートフォンである場合について示している。しかしながら、無線通信端末500は、フューチャーフォン(例えば、折り畳み式の携帯電話端末)、携帯ゲーム端末、タブレットPC(Personal Computer)、ノートPC等のその他の無線通信端末であってもよい。また、当然のことながら、本実施の形態にかかる反転増幅回路(半導体集積回路)は、無線通信端末以外に適用することも可能である。
図3は、実施の形態1にかかる反転増幅回路(半導体集積回路)1の構成例を示す図である。本実施の形態にかかる反転増幅回路1は、複数のスイッチ素子のそれぞれの導通状態をプログラマブルに切り替えることにより、所望の電圧電流変換利得の電流を流す電流経路を設定するとともに、当該電圧電流変換利得に基づき不要となった電流を迂回させる迂回経路を設定するプログラマブル電圧電流変換器を備える。それにより、本実施の形態にかかる反転増幅回路1は、プログラマブル電圧電流変換器の入出力インピーダンスの変動を抑制して、精度の高い増幅結果Voutを出力することができる。以下、具体的に説明する。なお、図3に示す反転増幅回路1は、例えば、図2に示す無線通信端末500内のRFサブシステム603に適用される。
=RS23=2×RS22=4×RS21 ・・・(4)
続いて、本実施の形態にかかる反転増幅回路1の動作を詳細に説明する。
まず、スイッチ素子S11〜S13のそれぞれの第1及び第2端子間がオン(図中"1−2"と表記)、スイッチ素子S14がオン(short)、かつ、スイッチ素子S21〜S23がオフ(open)の場合(以下、状態Aとも称する)における反転増幅回路1の動作について説明する。
=−Iin1×R2/(VINT−VINB)
=−R2/R1 ・・・(7)
次に、スイッチ素子S11の第1及び第3端子間がオン(図中"1−3"と表記)、スイッチ素子S12,S13のそれぞれの第1及び第2端子間がオン、スイッチ素子S14,S21がオン(short)、かつ、スイッチ素子S22,S23がオフ(open)の場合(以下、状態Bとも称する)における反転増幅回路1の動作について説明する。
次に、スイッチ素子S11,S12のそれぞれの第1及び第3端子間がオン、スイッチ素子S13の第1及び第2端子間がオン、スイッチ素子S21,S22,S14がオン(short)、かつ、スイッチ素子S23がオフ(open)の場合(以下、状態Cとも称する)における反転増幅回路1の動作について説明する。
次に、スイッチ素子S11〜S13のそれぞれの第1及び第3端子間がオン、かつ、スイッチ素子S21〜S23,SS14がオン(short)の場合(以下、状態Dとも称する)における反転増幅回路1の動作について説明する。
図6は、実施の形態2にかかる反転増幅回路(半導体集積回路)2の構成例を示す図である。図6に示す反転増幅回路2は、図3に示す反転増幅回路1と比較して、プログラマブル電圧電流変換器の構成が異なる。以下、具体的に説明する。なお、図6に示す反転増幅回路2は、例えば、図2に示す無線通信端末500内のRFサブシステム603に適用される。
図8は、抵抗減衰器の第1の具体的構成例を示す図である。図8に示す抵抗減衰器は、いわゆるT型抵抗減衰器であって、抵抗素子R51〜R53を有する。抵抗素子R51の一端は端子iに接続される。抵抗素子R52の一端は端子oに接続される。抵抗素子R53の一端は端子(共通端子)cに接続される。抵抗素子R51〜R53のそれぞれの他端は互いに接続される。
図9は、抵抗減衰器の第2の具体的構成例を示す図である。図9に示す抵抗減衰器は、いわゆるπ型抵抗減衰器であって、抵抗素子R61〜R63を有する。抵抗素子R61では、一端が端子(共通端子)cに接続され、他端が端子iに接続される。抵抗素子R62では、一端が端子cに接続され、他端が端子oに接続される。抵抗素子R63では、一端が端子iに接続され、他端が端子oに接続される。
続いて、本実施の形態にかかる反転増幅回路2の動作を詳細に説明する。図10は、プログラマブル電圧電流変換器PVIC2に設けられた複数のスイッチ素子のそれぞれの導通状態と反転増幅回路2の電圧利得との関係を示す図である。
まず、スイッチ素子S31T,S31Bがオン(short)、かつ、それ以外のスイッチ素子がオフ(open)の場合(以下、状態Aとも称する)における反転増幅回路2の動作について説明する。
=−Iin2×R2/(VINT−VINB)
=−R2/R1 ・・・(28)
次に、スイッチ素子S32T,S32B,S41T,S41Bがオン(short)、かつ、それ以外のスイッチ素子がオフ(open)の場合(以下、状態Bとも称する)における反転増幅回路2の動作について説明する。
=−Iin2×R2/(VINT−VINB)
=−R2/(2R1) ・・・(33)
次に、スイッチ素子S33T,S33B,S41T,S41B,S42T,S42Bがオン(short)、かつ、それ以外のスイッチ素子がオフ(open)の場合(以下、状態Cとも称する)における反転増幅回路2の動作について説明する。
=−Iin2×R2/(VINT−VINB)
=−R2/(4R1) ・・・(36)
次に、スイッチ素子S34T,S34B,S41T,S41B,S42T,S42B,S43T,S43Bがオン(short)、かつ、それ以外のスイッチ素子がオフ(open)の場合(以下、状態Dとも称する)における反転増幅回路2の動作について説明する。
=−Iin2×R2/(VINT−VINB)
=−R2/(8R1) ・・・(39)
まず、プログラマブル電圧電流変換器PVIC1(図4参照)では、出力端子OT,OBが、バーチャルショートであるため所定のバイアス電圧レベルを示している。例えば、入力端子IT,IBに大きな入力電圧Vinが供給された場合、オフ状態のスイッチ素子の両端子間に大きな電圧が加わってしまう。それにより、オフ状態のスイッチ素子にリーク電流が流れる可能性がある。
図18は、実施の形態3にかかる反転増幅回路(半導体集積回路)3の構成例を示す図である。図3に示す反転増幅回路1は全差動型の反転増幅回路であった。一方、図18に示す反転増幅回路3は、シングルエンド型の反転増幅回路である。以下、具体的に説明する。なお、図18に示す反転増幅回路3は、例えば、図2に示す無線通信端末500内のRFサブシステム603に適用される。
図20は、実施の形態4にかかる反転増幅回路(半導体集積回路)4の構成例を示す図である。図20に示す反転増幅回路4は、図18に示す反転増幅回路3と比較して、プログラマブル電圧電流変換器の構成が異なる。以下、具体的に説明する。なお、図20に示す反転増幅回路4は、例えば、図2に示す無線通信端末500内のRFサブシステム603に適用される。
非特許文献1に開示された構成では、図23に示す反転増幅回路20と比較して、帰還抵抗部分の構成が異なる。より具体的には、非特許文献1に開示された構成は、帰還抵抗の抵抗値をプログラマブルに設定可能である。しかしながら、非特許文献1に開示された構成でも、図23に示す反転増幅回路20の場合と同様の問題が生じる。一方、上記実施の形態にかかる反転増幅回路1〜4は、上記したように、そのような問題は生じない。
501 筐体
502 ディスプレイデバイス
503 タッチパネル
504 操作ボタン
505,506 カメラデバイス
601 アプリケーションプロセッサ
602 ベースバンドプロセッサ
603 RFサブシステム
604 メモリ
605 バッテリ
606 パワーマネジメントIC
607 表示部
608 カメラ部
609 操作入力部
610 オーディオIC
611 マイク
612 スピーカ
1〜4 反転増幅回路
PVIC1〜PVIC4 プログラマブル電圧電流変換器
R11T〜R14T,R11B〜R14B 抵抗素子
S11T〜S14T,S11B〜S14B スイッチ素子
R21T〜R23T,R21B〜R23B 抵抗素子
S21T〜S23T,S21B〜S23B スイッチ素子
R30T〜R34T,R30B〜R34B 抵抗素子
S30T〜S34T,S30B〜S34B スイッチ素子
ATT1T〜ATT3T,ATT1B〜ATT3B 抵抗減衰器
R51〜R53,R61〜R63 抵抗素子
OPA 演算増幅器
RFBT,RFBB 帰還抵抗
Claims (17)
- 反転入力端子に供給される入力電圧と非反転入力端子に供給される基準電圧との差電圧を増幅し増幅信号を出力する演算増幅器と、
前記増幅信号を前記演算増幅器の反転入力端子に負帰還する帰還抵抗と、
外部入力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に制御信号に応じた第1抵抗値の電流経路を設定するとともに、前記電流経路上のノードと前記基準電圧が供給される基準電圧端子との間に前記制御信号に応じた第2抵抗値の第1迂回経路を設定する可変抵抗部と、を備え、
前記可変抵抗部は、
前記外部入力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に並列に設けられた複数の第1抵抗素子と、
前記複数の第1抵抗素子のそれぞれの一端と前記演算増幅器の反転入力端子との間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第1スイッチ素子と、
前記複数の第1抵抗素子のそれぞれの他端間に設けられた複数の抵抗減衰器と、
前記複数の抵抗減衰器のそれぞれの共通端子と前記基準電圧端子との間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第2スイッチ素子と、を有する、
半導体集積回路。 - 前記可変抵抗部は、前記演算増幅器の反転入力端子と前記基準電圧端子との間に前記第1迂回経路を設定する、請求項1に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、前記演算増幅器から前記可変抵抗部を見たインピーダンスが前記制御信号の状態に関わらず一定になるように前記電流経路及び前記第1迂回経路を設定する、請求項2に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、前記外部入力端子と前記基準電圧端子との間に前記制御信号に応じた第2抵抗値の第2迂回経路をさらに設定する、請求項2に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、前記演算増幅器から前記可変抵抗部を見たインピーダンスが前記制御信号の状態に関わらず一定になるように、かつ、前記外部入力端子から前記可変抵抗部を見たインピーダンスが前記制御信号の状態に関わらず一定になるように、前記電流経路、前記第1迂回経路及び前記第2迂回経路を設定する、請求項4に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、前記外部入力端子と前記基準電圧端子との間に前記第1迂回経路を設定する、請求項1に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、
前記外部入力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に並列に設けられた複数の第1抵抗素子と、
前記複数の第1抵抗素子のそれぞれと前記演算増幅器の反転入力端子との間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第1スイッチ素子と、
前記演算増幅器の反転入力端子と前記基準電圧端子との間に並列に設けられた複数の第2抵抗素子と、
前記複数の第2抵抗素子のそれぞれに直列接続され、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第2スイッチ素子と、を有する、請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記複数の第1スイッチ素子は、前記制御信号に基づいて、前記複数の第1抵抗素子のそれぞれを前記演算増幅器の反転入力端子及び前記基準電圧端子の何れか一方に接続する、請求項7に記載の半導体集積回路。
- 演算増幅器と、
前記演算増幅器の差動出力信号の一方を負帰還する第1帰還抵抗と、
前記演算増幅器の差動出力信号の他方を負帰還する第2帰還抵抗と、
第1外部入力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間、及び、第2外部入力端子と前記演算増幅器の非反転入力端子との間に、制御信号に応じた第1抵抗値の第1及び第2電流経路をそれぞれ設定するとともに、前記第1及び前記第2電流経路上のそれぞれのノード間に前記制御信号に応じた第2抵抗値の第1迂回経路を設定する可変抵抗部と、を備え、
前記可変抵抗部は、
前記第1外部入力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に並列に設けられた複数の第1抵抗素子と、
前記第2外部入力端子と前記演算増幅器の非反転入力端子との間に並列に設けられた複数の第2抵抗素子と、
前記複数の第1抵抗素子のそれぞれの一端と前記演算増幅器の反転入力端子との間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第1スイッチ素子と、
前記複数の第2抵抗素子のそれぞれの一端と前記演算増幅器の非反転入力端子との間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第2スイッチ素子と、
前記複数の第1抵抗素子のそれぞれの他端間に設けられた複数の第1抵抗減衰器と、
前記複数の第2抵抗素子のそれぞれの他端間に設けられた複数の第2抵抗減衰器と、
前記複数の第1抵抗減衰器のそれぞれの共通端子と共通ノードとの間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第3スイッチ素子と、
前記複数の第2抵抗減衰器のそれぞれの共通端子と前記共通ノードとの間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第4スイッチ素子と、を有する、
半導体集積回路。 - 前記可変抵抗部は、前記演算増幅器の反転入力端子及び非反転入力端子間に前記第1迂回経路を設定する、請求項9に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、前記演算増幅器から前記可変抵抗部を見たインピーダンスが前記制御信号の状態に関わらず一定になるように、前記第1電流経路、前記第2電流経路及び前記第1迂回経路を設定する、請求項10に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、前記第1及び前記第2外部入力端子間に前記制御信号に応じた第2抵抗値の第2迂回経路をさらに設定する、請求項10に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、前記演算増幅器から前記可変抵抗部を見たインピーダンスが前記制御信号の状態に関わらず一定になるように、かつ、前記第1及び前記第2外部入力端子から前記可変抵抗部を見たインピーダンスが前記制御信号の状態に関わらず一定になるように、前記第1電流経路、前記第2電流経路、前記第1迂回経路及び前記第2迂回経路を設定する、請求項12に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、前記第1及び前記第2外部入力端子間に前記第1迂回経路を設定する、請求項9に記載の半導体集積回路。
- 前記可変抵抗部は、
前記第1外部入力端子と前記演算増幅器の反転入力端子との間に並列に設けられた複数の第1抵抗素子と、
前記第2外部入力端子と前記演算増幅器の非反転入力端子との間に並列に設けられた複数の第2抵抗素子と、
前記複数の第1抵抗素子のそれぞれと前記演算増幅器の反転入力端子との間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第1スイッチ素子と、
前記複数の第2抵抗素子のそれぞれと前記演算増幅器の非反転入力端子との間に設けられ、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第2スイッチ素子と、
前記演算増幅器の反転入力端子及び非反転入力端子間に並列に設けられた複数の第3抵抗素子と、
前記複数の第3抵抗素子のそれぞれに直列接続され、前記制御信号に基づいて導通状態が制御される複数の第3スイッチ素子と、を有する、請求項9に記載の半導体集積回路。 - 前記複数の第1スイッチ素子は、前記制御信号に基づいて、前記複数の第1抵抗素子のそれぞれを前記演算増幅器の反転入力端子及び共通ノードの何れか一方に接続し、
前記複数の第2スイッチ素子は、前記制御信号に基づいて、前記複数の第2抵抗素子のそれぞれを前記演算増幅器の非反転入力端子及び前記共通ノードの何れか一方に接続する、請求項15に記載の半導体集積回路。 - 請求項1〜16のいずれか一項に記載の半導体集積回路を備えた無線通信端末。
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