JP5877168B2 - 多段差動増幅器 - Google Patents
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Description
例えばIEEE802.11に準拠したミリ波帯の近距離無線システムは、広帯域(例えば帯域幅880MHz)なベースバンド信号(以下、単に「広帯域信号」とも称する)を処理する。そのため、広帯域信号を扱うシステムでは、例えば従来の通信機器のベースバンド信号を扱う差動増幅器と比較すると、広帯域な差動増幅器が必要となる。
図21は、Inverse Scalingが適用された非特許文献1の多段差動増幅器の構成を示す回路図である。
図1は、第1の実施形態における多段差動増幅器1000の回路構成例を示す回路図である。多段差動増幅器1000は、入力端子510及び出力端子520を含む。また、多段差動増幅器1000は、第1−1段の差動増幅器110、第1−2段の差動増幅器120、及び第1−3段の差動増幅器130を含む。また、多段差動増幅器1000は、第2−1段の差動増幅器210、第2−2段の差動増幅器220、及び第2−3段の差動増幅器230を含む。また、多段差動増幅器1000は、HPF(High Pass Filter)410を含む。図1は、6段の多段差動増幅器の例である。
ここで、L:トランジスタのゲート長、W:トランジスタのゲート幅、である。
S2−1≧S2−2 ・・・(式1)
S2−1≧S1−2
図5に示すように、多段差動増幅器1000は、多段差動増幅器1000Aとして、入力端子510と第1−1段の差動増幅器110との間にHPF420を挿入してもよい。これにより、多段差動増幅器1000の前段からのDCオフセットを抑制できる。多段差動増幅器1000の前段は、例えば多段差動増幅器1000が受信機に搭載される場合、例えばLNA(Low Noise Amplifier)又はミキサである。
図6に示すように、多段差動増幅器1000は、多段差動増幅器1000Bとして、第2−3段の差動増幅器230と出力端子520との間にHPF430を挿入してもよい。これにより、多段差動増幅器1000の後段へ出力されるDCオフセットを抑制できる。多段差動増幅器1000の後段は、例えば多段差動増幅器1000が受信機に搭載される場合、例えばADC(Analog to Digital Converter)、又はデジタル回路である。
また、HPF410によりDCオフセットを抑制することを例示したが、他の方法によりDCオフセットを抑制してもよい。例えば、いずれかの差動増幅器100の差動出力をDCオフセット検出用に分岐させ、LPF(Low Pass Filter)によりDC成分のみを抽出する。また、上記差動増幅器100又は上記差動増幅器100よりも前段の差動増幅器100のパラメータ(例えば抵抗値)を調整し、DCオフセットを打ち消しても良い。
図7は、第2の実施形態の多段差動増幅器2000の回路構成例を示す回路図である。多段差動増幅器2000の構成及び動作は、第1の実施形態において説明した多段差動増幅器1000の構成及び動作と同様である。図7において、図1の多段差動増幅器1000と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。なお、多段差動増幅器2000は、多段差動増幅器1000A、1000B又は第1の実施形態において説明した組み合わせの構成と同様でもよい。
S2−1≧S2−2
S3−1≧S3−2 ・・・(式2)
S2−1≧S1−2
S3−1≧S2−2
図8は、第3の実施形態の多段差動増幅器3000の回路構成例を示す回路図である。多段差動増幅器3000の構成及び動作は、第1の実施形態において説明した多段差動増幅器1000の構成及び動作と同様である。図8において、図1の多段差動増幅器1000と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。なお、多段差動増幅器3000は、多段差動増幅器1000A、1000B又は第1の実施形態において説明した組み合わせの構成と同様でもよい。
S2−1≧S2−2≧S2−3 ・・・(式3)
S2−1≧S1−3
図9は、第4の実施形態の多段差動増幅器4000の回路構成例を示す回路図である。多段差動増幅器4000の構成及び動作は、第1の実施形態において説明した多段差動増幅器1000の構成及び動作と同様である。図9において、図1の多段差動増幅器1000と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。なお、多段差動増幅器4000は、多段差動増幅器1000A、1000B又は第1の実施形態において説明した組み合わせの構成と同様でもよい。
図10は、第5の実施形態における多段差動増幅器5000の回路構成例を示す回路図である。多段差動増幅器5000は、第4の実施形態における多段差動増幅器4000と比較すると、差動増幅器100の一部の段がCherry−Hooper型の可変利得増幅器150Aである点が異なる。
図12は、第6の実施形態における多段差動増幅器6000の回路構成例を示す回路図である。多段差動増幅器6000は、IQ信号のうちI信号を処理するI側多段差動増幅器6000Aと、Q信号を処理するQ側多段差動増幅器6000B、とを含む。
本開示の第1の多段差動増幅器は、
直列に接続された複数の差動増幅器と、
入力される信号の直流成分を遮断する直流成分遮断部と、
を備え、
前記直流成分遮断部は、前記複数の差動増幅器間に配置され、
前記直流成分遮断部の直後に配置された第1の差動増幅器のトランジスタサイズは、前記直流成分遮断部の2段前に配置された第2の差動増幅器のトランジスタサイズ以上である。
前記直流成分遮断部と、当該多段差動増幅器の入力端、他の直流成分遮断部、又は当該多段差動増幅器の出力端と、の間の範囲を示すセグメント内では、所定の差動増幅器のトランジスタサイズは、前記所定の差動増幅器の直後に配置された差動増幅器のトランジスタサイズ以上である。
前記所定の差動増幅器は、前記セグメントにおける最初段から最終段の2段前までのいずれかの段に配置された差動増幅器である。
前記直流成分遮断部と、当該多段差動増幅器の入力端、他の直流成分遮断部、又は当該多段差動増幅器の出力端と、の間の範囲をセグメントとする場合、少なくとも2つのセグメントにおいて少なくとも3つの差動増幅器が配置されている。
複数の前記直流成分遮断部を備え、
第1の直流成分遮断部は、当該多段差動増幅器の入力端の直後に配置されている。
複数の前記直流成分遮断部を備え、
第2の直流成分遮断部は、当該多段差動増幅器の出力端の直前に配置されている。
前記直流成分遮断部は、HPF(High Pass Filter)を含む。
前記差動増幅器は、可変利得増幅器を含む。
前記差動増幅器は、Cherry−Hooper型の可変利得増幅器を含み、
前記Cherry−Hooper型の可変利得増幅器は、2段分の差動増幅器に含む。
前記多段差動増幅器を複数有し、
第1の多段差動増幅器は、I信号を増幅し、
第2の多段差動増幅器は、Q信号を増幅する。
150 可変利得増幅器
150A Cherry−Hooper型の可変利得増幅器
410,410a,410b,420,430,440 HPF
510,510a,510b 入力端子
520,520a,520b 出力端子
1000,1000A,1000B,2000,3000,4000,5000,6000 多段差動増幅器
6000A I側多段差動増幅器
6000B Q側多段差動増幅器
Seg1 第1のセグメント
Seg2 第2のセグメント
Seg3 第3のセグメント
Claims (10)
- 直列に接続された複数の差動増幅器と、
入力される信号の直流成分を遮断する直流成分遮断部と、
を備え、
前記直流成分遮断部は、前記複数の差動増幅器間に配置され、
前記直流成分遮断部の直後に配置された第1の差動増幅器のトランジスタサイズは、前記直流成分遮断部の2段前に配置された第2の差動増幅器のトランジスタサイズ以上である多段差動増幅器。 - 請求項1に記載の多段差動増幅器であって、
前記直流成分遮断部と、当該多段差動増幅器の入力端、他の直流成分遮断部、又は当該多段差動増幅器の出力端と、の間の範囲を示すセグメント内では、所定の差動増幅器のトランジスタサイズは、前記所定の差動増幅器の直後に配置された差動増幅器のトランジスタサイズ以上である多段差動増幅器。 - 請求項2に記載の多段差動増幅器であって、
前記所定の差動増幅器は、前記セグメントにおける最初段から最終段の2段前までのいずれかの段に配置された差動増幅器である多段差動増幅器。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の多段差動増幅器であって、
前記直流成分遮断部と、当該多段差動増幅器の入力端、他の直流成分遮断部、又は当該多段差動増幅器の出力端と、の間の範囲をセグメントとする場合、少なくとも2つのセグメントにおいて少なくとも3つの差動増幅器が配置された多段差動増幅器。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の多段差動増幅器であって、
複数の前記直流成分遮断部を備え、
第1の直流成分遮断部は、当該多段差動増幅器の入力端の直後に配置された多段差動増幅器。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の多段差動増幅器であって、
複数の前記直流成分遮断部を備え、
第2の直流成分遮断部は、当該多段差動増幅器の出力端の直前に配置された多段差動増幅器。 - 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の多段差動増幅器であって、
前記直流成分遮断部は、HPF(High Pass Filter)を含む多段差動増幅器。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の多段差動増幅器であって、
前記差動増幅器は、可変利得増幅器を含む多段差動増幅器。 - 請求項8に記載の多段差動増幅器であって、
前記差動増幅器は、Cherry−Hooper型の可変利得増幅器を含み、
前記Cherry−Hooper型の可変利得増幅器は、2段分の差動増幅器に含む多段差動増幅器。 - 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の多段差動増幅器であって、
前記多段差動増幅器を複数有し、
第1の多段差動増幅器は、I信号を増幅し、
第2の多段差動増幅器は、Q信号を増幅する多段差動増幅器。
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