JP7042992B2 - Variable gain amplifier - Google Patents

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Description

本開示は、可変利得増幅器に関するものである。 The present disclosure relates to variable gain amplifiers.

Wi-Fi(登録商標)等の無線LAN(Local Area Network)通信、携帯電話通信、テレビジョン放送等の放送信号受信、又は、車載用レーダ若しくは気象レーダ等のレーダ信号受信等の無線通信において、可変利得増幅器が広く用いられている。
無線通信の電波は、到来距離に応じて指数関数的に信号強度が変化する。そのため、可変利得増幅器は、指数関数的に利得を変化させる利得制御特性を有する必要がある。
In wireless communication such as wireless LAN (Local Area Network) communication such as Wi-Fi (registered trademark), mobile phone communication, broadcast signal reception such as television broadcasting, or radar signal reception such as in-vehicle radar or meteorological radar. Variable gain amplifiers are widely used.
The signal strength of radio waves for wireless communication changes exponentially according to the arrival distance. Therefore, the variable gain amplifier needs to have a gain control characteristic that changes the gain exponentially.

例えば、特許文献1には、入力電流信号を電流ステアリング回路の出力に向けるための差分結合された相互コンダンスデバイスから成る第一の電流ステアリングペアに加えて、線形化回路を備え、線形化回路は、第一の電流ステアリングペアと電気的に並列に結合された第二のペアの差分結合されたデバイスを備え、第一のペアは、第二のペア内で起こる電流ステアリング(動作)を追従し、線形化回路は、第二の差分ペアを制御し、第二の差分ペアのデバイスを流れる電流は、第一の電流ステアリングペアに結合され、第一のペアの出力デバイスの出力電流は、差分入力電圧に指数関数的に依存するように構成した電流ステアリング回路を備えた可変利得増幅器が開示されている。
特許文献1に記載の可変利得増幅器(以下「従来の可変利得増幅器」という。)は、線形化回路を備えることにより、入力された信号の強度に応じて、デシベル(dB)スケールにおいて線形となるように利得を変化させる利得制御を可能にしている。
For example, Patent Document 1 comprises a linearization circuit, in addition to a first current steering pair consisting of differentially coupled interconducting devices for directing an input current signal to the output of the current steering circuit. Equipped with a differentially coupled device of a second pair electrically coupled in parallel with the first current steering pair, the first pair following the current steering (operation) occurring within the second pair. However, the linearization circuit controls the second difference pair, the current flowing through the device of the second difference pair is coupled to the first current steering pair, and the output current of the output device of the first pair is A variable gain amplifier with a current steering circuit configured to be exponentially dependent on the differential input voltage is disclosed.
The variable gain amplifier described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as “conventional variable gain amplifier”) is provided with a linearization circuit so as to be linear on a decibel (dB) scale according to the strength of the input signal. It enables gain control that changes the gain.

特表2002-520894号Special table 2002-520894

可変利得増幅器は、無線通信における受信信号の信号対雑音比を最大化させるために、到来する信号強度に応じて高精度且つ高速な利得制御を行うことが望ましい。
従来の可変利得増幅器が備える線形化回路は、閉ループ回路により構成されるフィードバックループを有するものである。一般に、閉ループ回路は、閉ループの発振に対する安定性を確保すためにローパスフィルタ又はミラー積分回路等により構成する積分器を用いて、閉ループ回路のループ帯域を抑える必要がある。そのため、従来の可変利得増幅器は、入力された信号の強度に対する利得制御の応答性が低下するという問題点があった。
In order to maximize the signal-to-noise ratio of the received signal in wireless communication, it is desirable that the variable gain amplifier performs high-precision and high-speed gain control according to the incoming signal strength.
The linearization circuit provided in the conventional variable gain amplifier has a feedback loop composed of a closed loop circuit. Generally, in a closed-loop circuit, it is necessary to suppress the loop band of the closed-loop circuit by using an integrator configured by a low-pass filter, a mirror integrator circuit, or the like in order to ensure stability against closed-loop oscillation. Therefore, the conventional variable gain amplifier has a problem that the responsiveness of the gain control to the strength of the input signal is lowered.

本開示は、上述の問題点を解決するためのもので、入力された信号の強度に対して応答性に優れた利得制御を可能にする可変利得増幅器を提供することを目的としている。 The present disclosure is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a variable gain amplifier capable of gain control having excellent responsiveness to the strength of an input signal.

本開示に係る可変利得増幅器は、線形制御信号を受けて、線形制御信号の信号値の双曲線正接関数により示される双曲線正接項を含む第1演算式を用いて算出される信号値を示す第1制御信号を生成して出力し、線形制御信号の信号値の双曲線正接関数により示される双曲線正接項を含む第2演算式であって、第1演算式における双曲線正接項の符号の正負を反転させた第2演算式を用いて算出される信号値を示す第2制御信号を生成して出力する双曲線正接関数生成部と、双曲線正接関数生成部が出力する第1制御信号及び第2制御信号を受けて、第1制御信号の信号値を第2制御信号の信号値で除することにより導かれる線形制御信号の信号値の指数関数により示される項を含む第3演算式を用いて算出される信号値を示す第3制御信号を生成して出力する除算部と、を有する線形化回路と、線形化回路が出力する第3制御信号を受けて、第3制御信号に基づいて通過利得を制御するカレントステアリング回路と、を備えたものである。 The variable gain amplifier according to the present disclosure receives a linear control signal, and shows a signal value calculated by using a first arithmetic expression including a bicurve tangential term represented by a bicurve tangent function of the signal value of the linear control signal. It is a second arithmetic expression that generates and outputs a control signal and includes a bicurve positive tangent term indicated by a bicurve positive tangent function of the signal value of the linear control signal, and inverts the sign of the bicurve positive tangent term in the first arithmetic expression. A bicurve tangential function generator that generates and outputs a second control signal indicating a signal value calculated using the second arithmetic expression, and a first control signal and a second control signal that are output by the bicurve tangent function generator. Then, it is calculated using the third arithmetic expression including the term indicated by the exponential function of the signal value of the linear control signal derived by dividing the signal value of the first control signal by the signal value of the second control signal. A linearization circuit having a division unit that generates and outputs a third control signal indicating a signal value, and a third control signal output by the linearization circuit are received, and the passing gain is controlled based on the third control signal. It is equipped with a current steering circuit.

本開示によれば、入力された信号の強度に対して応答性に優れた利得制御を行うことができる。 According to the present disclosure, it is possible to perform gain control having excellent responsiveness to the strength of the input signal.

図1は、実施の形態1に係る可変利得増幅器の要部の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a main part of the variable gain amplifier according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1に係る可変利得増幅器が備える線形化回路及びカレントステアリング回路の回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a linearization circuit and a current steering circuit included in the variable gain amplifier according to the first embodiment. 図3は、実施の形態2に係る可変利得増幅器が備えるカレントステアリング回路の回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the current steering circuit included in the variable gain amplifier according to the second embodiment. 図4は、実施の形態3に係る可変利得増幅器が備える除算部及びカレントステアリング回路の回路構成の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the division unit and the current steering circuit included in the variable gain amplifier according to the third embodiment.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1から図2を参照して実施の形態1に係る可変利得増幅器100について説明する。
Embodiment 1.
The variable gain amplifier 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 2.

図1を参照して、実施の形態1に係る可変利得増幅器100の要部の構成について説明する。
図1は、実施の形態1に係る可変利得増幅器100の要部の構成の一例を示すブロック図である。
可変利得増幅器100は、線形化回路110及びカレントステアリング回路160を備える。
線形化回路110は、双曲線正接関数生成部120及び除算部140を備える。
The configuration of the main part of the variable gain amplifier 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a main part of the variable gain amplifier 100 according to the first embodiment.
The variable gain amplifier 100 includes a linearization circuit 110 and a current steering circuit 160.
The linearization circuit 110 includes a hyperbolic tangent function generation unit 120 and a division unit 140.

双曲線正接関数生成部120は、線形制御信号を受けて、当該線形制御信号に基づいて、第1制御信号及び第2制御信号を生成する。双曲線正接関数生成部120は、生成した第1制御信号及び第2制御信号を出力する。
具体的には、双曲線正接関数生成部120は、線形制御信号の信号値の双曲線正接関数により示される双曲線正接項を含む第1演算式を用いて算出される信号値を示す第1制御信号を生成する。また、双曲線正接関数生成部120は、線形制御信号の信号値の双曲線正接関数により示される双曲線正接項を含む第2演算式であって、第1演算式における双曲線正接項の符号の正負を反転させた第2演算式を用いて算出される信号値を示す第2制御信号を生成する。
The hyperbolic tangent function generation unit 120 receives a linear control signal and generates a first control signal and a second control signal based on the linear control signal. The hyperbolic tangent function generation unit 120 outputs the generated first control signal and second control signal.
Specifically, the hyperbolic tangent function generation unit 120 generates a first control signal indicating a signal value calculated using a first arithmetic expression including a hyperbolic tangent term indicated by a hyperbolic tangent function of the signal value of the linear control signal. Generate. Further, the hyperbola positive tangent function generation unit 120 is a second arithmetic expression including the hyperbola positive tangent term indicated by the hyperbolic tangential function of the signal value of the linear control signal, and inverts the sign of the hyperbola positive tangent term in the first arithmetic expression. A second control signal indicating a signal value calculated by using the second arithmetic expression is generated.

除算部140は、双曲線正接関数生成部120が出力する第1制御信号及び第2制御信号を受けて、当該第1制御信号及び当該第2制御信号に基づいて、第3制御信号を生成する。除算部140は、生成した第3制御信号を出力する。
具体的には、除算部140は、第1制御信号の信号値を第2制御信号の信号値で除することにより導かれる線形制御信号の信号値の指数関数により示される項を含む第3演算式を用いて算出される信号値を示す第3制御信号を生成する。
The division unit 140 receives the first control signal and the second control signal output by the hyperbolic tangent function generation unit 120, and generates a third control signal based on the first control signal and the second control signal. The division unit 140 outputs the generated third control signal.
Specifically, the division unit 140 includes a third operation including a term indicated by an exponential function of the signal value of the linear control signal derived by dividing the signal value of the first control signal by the signal value of the second control signal. A third control signal indicating the signal value calculated using the equation is generated.

カレントステアリング回路160は、線形化回路110が出力する第3制御信号を受けて、当該第3制御信号に基づいて通過利得を制御する。
カレントステアリング回路160は、線形制御信号に基づく利得制御後の増幅後電流信号を出力する。
The current steering circuit 160 receives the third control signal output by the linearization circuit 110, and controls the passing gain based on the third control signal.
The current steering circuit 160 outputs an amplified current signal after gain control based on the linear control signal.

図2を参照して、実施の形態1に係る可変利得増幅器100が備える線形化回路110及びカレントステアリング回路160の回路構成について説明する。
図2は、実施の形態1に係る可変利得増幅器100が備える線形化回路110及びカレントステアリング回路160の回路構成の一例を示す回路図である。
図2に示すように、例えば、線形化回路110が備える双曲線正接関数生成部120は、第1入力端子121、第2入力端子122、第1トランジスタ123、第2トランジスタ124、及び、第1電流源125を備える。
With reference to FIG. 2, the circuit configurations of the linearization circuit 110 and the current steering circuit 160 included in the variable gain amplifier 100 according to the first embodiment will be described.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the linearization circuit 110 and the current steering circuit 160 included in the variable gain amplifier 100 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 2, for example, the hyperbolic tangent function generator 120 included in the linearization circuit 110 includes a first input terminal 121, a second input terminal 122, a first transistor 123, a second transistor 124, and a first current. A source 125 is provided.

第1トランジスタ123及び第2トランジスタ124は、それぞれ、バイポーラトランジスタにより構成される。
第1トランジスタ123のベース端子は、第2入力端子122に接続され、第1トランジスタ123のエミッタ端子は、第1電流源125の一端に接続され、第1トランジスタ123のコレクタ端子は、除算部140に接続される。
第2トランジスタ124のベース端子は、第1入力端子121に接続され、第2トランジスタ124のエミッタ端子は、第1電流源125の一端に接続され、第2トランジスタ124のコレクタ端子は、除算部140に接続される。
第1電流源125の他端は、接地されている。
The first transistor 123 and the second transistor 124 are each composed of a bipolar transistor.
The base terminal of the first transistor 123 is connected to the second input terminal 122, the emitter terminal of the first transistor 123 is connected to one end of the first current source 125, and the collector terminal of the first transistor 123 is the division unit 140. Connected to.
The base terminal of the second transistor 124 is connected to the first input terminal 121, the emitter terminal of the second transistor 124 is connected to one end of the first current source 125, and the collector terminal of the second transistor 124 is the division unit 140. Connected to.
The other end of the first current source 125 is grounded.

線形制御信号は、第1入力端子121及び第2入力端子122に入力される。具体的には、線形制御信号は、第1入力端子121と第2入力端子122との間の電圧(以下「利得制御電圧VIN」という。)として入力される。
以下、利得制御電圧VINの電圧値をX[ボルト(以下「V」と表記する。)]と表記して説明する。
The linear control signal is input to the first input terminal 121 and the second input terminal 122. Specifically, the linear control signal is input as a voltage between the first input terminal 121 and the second input terminal 122 (hereinafter referred to as “gain control voltage VIN ”).
Hereinafter, the voltage value of the gain control voltage VIN will be described as X [volt (hereinafter referred to as “V”)].

第1トランジスタ123、第2トランジスタ124、及び、第1電流源125により差動対が構成される。
第1トランジスタ123は、第2入力端子122に入力された線形制御信号を受けて、第1制御信号SC1を発生させる。具体的には、第1制御信号SC1は、コレクタ電流による電流信号である。以下、第1制御信号SC1の信号値である電流値を、Y[アンペア(以下「A」と表記する。)]と表記して説明する。
同様に、第2トランジスタ124は、第1入力端子121に入力された線形制御信号を受けて、第2制御信号SC2を発生させる。具体的には、第2制御信号SC2は、コレクタ電流による電流信号である。以下、第2制御信号SC2の信号値である電流値を、Y[A]と表記して説明する。
A differential pair is configured by the first transistor 123, the second transistor 124, and the first current source 125.
The first transistor 123 receives the linear control signal input to the second input terminal 122 and generates the first control signal SC1 . Specifically, the first control signal SC1 is a current signal due to the collector current. Hereinafter, the current value, which is the signal value of the first control signal SC1 , will be described as Y 1 [ampere (hereinafter referred to as “A”)].
Similarly, the second transistor 124 receives the linear control signal input to the first input terminal 121 and generates the second control signal SC2 . Specifically, the second control signal SC2 is a current signal due to the collector current. Hereinafter, the current value, which is the signal value of the second control signal SC2 , will be described as Y 2 [A].

図2に示す双曲線正接関数生成部120において、Y及びYは、次式(1)及び式(2)により算出できる。
=a(1+tanh(X/V)) ・・・ 式(1)
=a(1-tanh(X/V)) ・・・ 式(2)
ここで、aは定数であり、Vは熱電圧[V]である。
In the hyperbolic tangent function generation unit 120 shown in FIG. 2, Y 1 and Y 2 can be calculated by the following equations (1) and (2).
Y 1 = a (1 + tanh (X / V t )) ・ ・ ・ Equation (1)
Y 2 = a (1-tanh (X / V t )) ・ ・ ・ Equation (2)
Here, a is a constant and V t is a thermal voltage [V].

以上のように、図2に示す双曲線正接関数生成部120は、線形制御信号の信号値、すなわち、利得制御電圧VINの電圧値であるX[V]の双曲線正接関数により示されるtanh(X/V)を含む式(1)を用いて演算される信号値、すなわち、電流値であるYを示す第1制御信号SC1を生成する。
同様に、図2に示す双曲線正接関数生成部120は、線形制御信号の信号値、すなわち、利得制御電圧VINの電圧値であるX[V]の双曲線正接関数により示されるtanh(X/V)を含む式(2)であって、式(1)におけるtanh(X/V)の符号の正負を反転させた式(2)を用いて演算される信号値、すなわち、電流値であるYを示す第2制御信号SC2を生成する。
双曲線正接関数生成部120は、生成した第1制御信号SC1及び第2制御信号SC2を、線形化回路110が備える除算部140に出力する。
As described above, the hyperbolic tangential function generation unit 120 shown in FIG. 2 is represented by the signal value of the linear control signal, that is, the hyperbolic tangential function of X [V] which is the voltage value of the gain control voltage VIN . A signal value calculated using the equation (1) including / V t ), that is, a first control signal SC1 indicating Y 1 which is a current value is generated.
Similarly, the hyperbolic tangential function generator 120 shown in FIG. 2 has a signal value of a linear control signal, that is, a tanh (X / V) indicated by a hyperbolic tangential function of X [V] which is a voltage value of a gain control voltage VIN . The signal value, that is, the current value, which is the equation (2) including t ) and is calculated by using the equation (2) in which the positive and negative signs of the tanh (X / V t ) in the equation (1) are inverted. A second control signal SC2 indicating a certain Y2 is generated.
The hyperbolic tangent function generation unit 120 outputs the generated first control signal SC1 and second control signal SC2 to the division unit 140 included in the linearization circuit 110.

図2に示すように、例えば、線形化回路110が備える除算部140は、第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、第8トランジスタ146、第2電流源147、及び、第3電流源148を備える。 As shown in FIG. 2, for example, the dividing unit 140 included in the linearization circuit 110 includes a third transistor 141, a fourth transistor 142, a fifth transistor 143, a sixth transistor 144, a seventh transistor 145, and an eighth transistor 146. A second current source 147 and a third current source 148 are provided.

第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、及び、第8トランジスタ146は、それぞれ、バイポーラトランジスタにより構成される。
図2に示す除算部140は、第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、及び、第5トランジスタ143のベースエミッタ間電圧の合計と、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、及び、第8トランジスタ146のベースエミッタ間電圧の合計とが等しくなることを利用した、周知の除算回路である。
図2に示す除算部140は、第8トランジスタ146のコレクタ端子に接続される信号線190から第3制御信号SC3を出力する。
The third transistor 141, the fourth transistor 142, the fifth transistor 143, the sixth transistor 144, the seventh transistor 145, and the eighth transistor 146 are each composed of a bipolar transistor.
The dividing unit 140 shown in FIG. 2 includes the sum of the voltages between the base emitters of the third transistor 141, the fourth transistor 142, and the fifth transistor 143, and the sixth transistor 144, the seventh transistor 145, and the eighth transistor 146. It is a well-known division circuit that utilizes the fact that the sum of the voltages between the base and emitters of the above is equal.
The division unit 140 shown in FIG. 2 outputs the third control signal SC3 from the signal line 190 connected to the collector terminal of the eighth transistor 146.

第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、及び、第8トランジスタ146のコレクタ電流をそれぞれ、Ic3[A]、Ic4[A]、Ic5[A]、Ic6[A]、Ic7[A]、及び、Ic8[A]と表記すると、次式(3)が成立する。なお、式(3)は、以降の説明を簡単にするために、第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、及び、第8トランジスタ146のそれぞれの電流増幅率βが十分に大きいものとして、それぞれのベース電流を無視したものである。The collector currents of the third transistor 141, the fourth transistor 142, the fifth transistor 143, the sixth transistor 144, the seventh transistor 145, and the eighth transistor 146 are set to I c3 [A], I c4 [A], and I, respectively. When expressed as c5 [A], I c6 [A], I c7 [A], and I c8 [A], the following equation (3) holds. In addition, in the equation (3), in order to simplify the following description, the third transistor 141, the fourth transistor 142, the fifth transistor 143, the sixth transistor 144, the seventh transistor 145, and the eighth transistor 146 Assuming that each current amplification factor β is sufficiently large, each base current is ignored.

c3・Ic4・Ic5=Ic6・Ic7・Ic8 ・・・ 式(3)
また、Ic5=Ic6であることから、式(3)は、次式(5)となる。
c3・Ic4=Ic7・Ic8 ・・・ 式(5)
I c3 , I c4 , I c5 = I c6 , I c7 , I c8 ... Equation (3)
Further, since I c5 = I c6 , the equation (3) becomes the following equation (5).
I c3・ I c4 = I c7・ I c8・ ・ ・ Equation (5)

図2に示す双曲線正接関数生成部120が備える第1トランジスタ123のコレクタ端子は、第4トランジスタ142のエミッタ端子、及び、第5トランジスタ143のベース端子に接続されている。
また、図2に示す双曲線正接関数生成部120が備える第2トランジスタ124のコレクタ端子は、第7トランジスタ145のエミッタ端子、及び、第8トランジスタ146のベース端子に接続されている。
The collector terminal of the first transistor 123 included in the hyperbolic tangent function generation unit 120 shown in FIG. 2 is connected to the emitter terminal of the fourth transistor 142 and the base terminal of the fifth transistor 143.
Further, the collector terminal of the second transistor 124 included in the hyperbolic tangent function generation unit 120 shown in FIG. 2 is connected to the emitter terminal of the seventh transistor 145 and the base terminal of the eighth transistor 146.

そのため、式(1)により算出される第1制御信号SC1の電流値であるYは、式(5)におけるIc4に相当する。また、式(2)により算出される第2制御信号SC2の電流値であるYは、式(5)におけるIc7に相当する。
したがって、式(5)は、次式(6)に変形できる。
c8=Ic3・Y/Y ・・・ 式(6)
Therefore, Y 1 , which is the current value of the first control signal SC1 calculated by the equation (1), corresponds to I c4 in the equation (5). Further, Y 2 , which is the current value of the second control signal SC2 calculated by the equation (2), corresponds to I c7 in the equation (5).
Therefore, the equation (5) can be transformed into the following equation (6).
I c8 = I c3 · Y 1 / Y 2 ... Equation (6)

図2に示すとおり、線形化回路110が備える除算部140は、第8トランジスタ146のコレクタ電流であるIc8による電流信号を第3制御信号SC3として出力する。以下、第3制御信号SC3の信号値である電流値を、Y[A]と表記して説明する。
すなわち、式(6)は、Ic8が、第3制御信号SC3の電流値であるYに相当し、Yが、第1制御信号SC1の電流値であるYを第2制御信号SC2の電流値であるYで除した値に、Ic3を乗じたものに相当することを示している。
As shown in FIG. 2, the division unit 140 included in the linearization circuit 110 outputs the current signal by Ic8 , which is the collector current of the eighth transistor 146, as the third control signal SC3 . Hereinafter, the current value, which is the signal value of the third control signal SC3 , will be described as Y3 [A].
That is, in the equation (6), I c8 corresponds to Y 3 which is the current value of the third control signal SC 3, and Y 3 secondly controls Y 1 which is the current value of the first control signal SC 1. It is shown that it corresponds to the value divided by Y 2 , which is the current value of the signal SC 2, multiplied by I c 3 .

式(6)に式(1)及び式(2)を代入することにより、次式(7)が得られる。
=Ic8=Ic3・exp(X/2V) ・・・ 式(7)
By substituting the equations (1) and (2) into the equation (6), the following equation (7) can be obtained.
Y 3 = I c8 = I c3・ exp (X / 2V t ) ・ ・ ・ Equation (7)

以上のように、図2に示す除算部140は、第1制御信号SC1の信号値、すなわち、電流値であるYを、第2制御信号SC2の信号値、すなわち、電流値であるYで除することにより導かれる線形制御信号の信号値、すなわち、電圧値であるXの指数関数により示される項を含む式(7)を用いて算出される信号値、すなわち、電流値であるYを示す第3制御信号SC3を生成する。
除算部140は、生成した第3制御信号SC3をカレントステアリング回路160に出力する。
As described above, the dividing unit 140 shown in FIG. 2 has the signal value of the first control signal SC1 , that is, the current value Y1, and the signal value of the second control signal SC2 , that is, the current value. The signal value of the linear control signal derived by dividing by Y 2 , that is, the signal value calculated using the equation (7) including the term represented by the exponential function of X, which is the voltage value, that is, the current value. A third control signal SC3 indicating a certain Y3 is generated.
The division unit 140 outputs the generated third control signal SC3 to the current steering circuit 160.

図2に示すように、例えば、カレントステアリング回路160は、第9トランジスタ171、第10トランジスタ172、第1PMOSトランジスタ173、第2PMOSトランジスタ174、第4電流源175、電圧源176、第3入力端子181、出力端子182、第11トランジスタ183、第12トランジスタ184、及び、第5電流源185を備える。
第9トランジスタ171、第10トランジスタ172、第1PMOSトランジスタ173、第2PMOSトランジスタ174、第4電流源175、及び、電圧源176により、電流ミラー回路170が構成される。
第3入力端子181、出力端子182、第11トランジスタ183、第12トランジスタ184、及び、第5電流源185により、コア部180が構成される。
As shown in FIG. 2, for example, the current steering circuit 160 includes a ninth transistor 171 and a tenth transistor 172, a first photoresist transistor 173, a second polyclonal transistor 174, a fourth current source 175, a voltage source 176, and a third input terminal 181. , An output terminal 182, an eleventh transistor 183, a twelfth transistor 184, and a fifth current source 185.
The 9th transistor 171 and the 10th transistor 172, the 1st polyclonal transistor 173, the 2nd polyclonal transistor 174, the 4th current source 175, and the voltage source 176 constitute a current mirror circuit 170.
The core portion 180 is configured by the third input terminal 181 and the output terminal 182, the eleventh transistor 183, the twelfth transistor 184, and the fifth current source 185.

第9トランジスタ171、第10トランジスタ172、第11トランジスタ183、及び、第12トランジスタ184は、それぞれ、バイポーラトランジスタにより構成される。
第1PMOSトランジスタ173及び第2PMOSトランジスタ174は、それぞれ、P型MOS(metal-oxide-semiconductor)トランジスタにより構成される。
The ninth transistor 171 and the tenth transistor 172, the eleventh transistor 183, and the twelfth transistor 184 are each composed of a bipolar transistor.
The first MOSFET transistor 173 and the second MOSFET transistor 174 are each composed of a P-type MOS (metal-oxide-semiconductor) transistor.

第3入力端子181には、電流信号が入力される。
出力端子182からは、第3入力端子181に入力される電流信号のうちの一部が、増幅後電流信号として出力される。
具体的には、カレントステアリング回路160は、除算部140が出力する第3制御信号SC3に基づいて、第3入力端子181に電流信号として入力される電流量のうち、出力端子182に導通する電流量を制限する。カレントステアリング回路160は、出力端子182に導通する電流量を制限することにより利得制御を行い、利得制御後の増幅後電流信号を出力端子182から出力する。
A current signal is input to the third input terminal 181.
From the output terminal 182, a part of the current signal input to the third input terminal 181 is output as an amplified current signal.
Specifically, the current steering circuit 160 conducts to the output terminal 182 of the amount of current input as a current signal to the third input terminal 181 based on the third control signal SC3 output by the dividing unit 140. Limit the amount of current. The current steering circuit 160 performs gain control by limiting the amount of current conducted to the output terminal 182, and outputs the amplified current signal after the gain control from the output terminal 182.

第5電流源185が出力する電流をIo1[A]とし、第12トランジスタ184のバイアス電流をY[A]としたとき、カレントステアリング回路160の利得であるG[真数]は、次式(8)となる。
G=Y/Io1 ・・・ 式(8)
When the current output by the fifth current source 185 is Io1 [A] and the bias current of the twelfth transistor 184 is Y4 [A], the G [antilogarithm], which is the gain of the current steering circuit 160, is as follows. Equation (8) is obtained.
G = Y 4 / I o1 ... Equation (8)

式(8)のとおり、カレントステアリング回路160の利得であるG[真数]は、第12トランジスタ184のバイアス電流であるY[A]に比例する。
第12トランジスタ184のバイアス電流であるY[A]は、第12トランジスタ184のベース端子に入力される電圧値に応じて変化する。
As shown in the equation (8), G [antilogarithm], which is the gain of the current steering circuit 160, is proportional to Y 4 [A], which is the bias current of the twelfth transistor 184.
Y 4 [A], which is the bias current of the twelfth transistor 184, changes according to the voltage value input to the base terminal of the twelfth transistor 184.

電流ミラー回路170は、第3制御信号SC3を第1PMOSトランジスタ173及び第2PMOSトランジスタ174により構成される電流ミラーにより折り返す。電流ミラー回路170は、ベース端子とコレクタ端子とがダイオード接続された第10トランジスタ172のコレクタ端子に、第2PMOSトランジスタ174が出力する信号を入力する。The current mirror circuit 170 folds back the third control signal SC3 by the current mirror composed of the first polyclonal transistor 173 and the second polyclonal transistor 174. The current mirror circuit 170 inputs a signal output by the second polyclonal transistor 174 to the collector terminal of the tenth transistor 172 in which the base terminal and the collector terminal are connected by a diode.

第11トランジスタ183のベース端子は、第9トランジスタ171のベース端子、及び、陰極端子が接地された電圧源176の陽極端子に接続されている。
第12トランジスタ184のベース端子は、第10トランジスタ172のベース端子に接続されている。
このように構成することにより、カレントステアリング回路160は、第9トランジスタ171及び第10トランジスタ172のそれぞれのコレクタ電流を、第11トランジスタ183及び第12トランジスタ184のそれぞれのコレクタ電流に電流ミラーする。
The base terminal of the 11th transistor 183 is connected to the base terminal of the 9th transistor 171 and the anode terminal of the voltage source 176 to which the cathode terminal is grounded.
The base terminal of the twelfth transistor 184 is connected to the base terminal of the tenth transistor 172.
With this configuration, the current steering circuit 160 current mirrors the collector currents of the 9th transistor 171 and the 10th transistor 172 to the collector currents of the 11th transistor 183 and the 12th transistor 184, respectively.

ここで、第9トランジスタ171と第11トランジスタ183とのトランジスタサイズ比率、第10トランジスタ172と第12トランジスタ184とのトランジスタサイズ比率、及び、第4電流源175と第5電流源185との電流比率が、全て1:N(Nは任意の正の実数)になるように設計すると、第10トランジスタ172のコレクタ電流と、第12トランジスタ184のコレクタ電流との電流比率は、1:Nになる。
以下、第9トランジスタ171と第11トランジスタ183とのトランジスタサイズ比率、第10トランジスタ172と第12トランジスタ184とのトランジスタサイズ比率、及び、第4電流源175と第5電流源185との電流比率は、全て1:Nになるように設計されているものとして説明する。
Here, the transistor size ratio between the 9th transistor 171 and the 11th transistor 183, the transistor size ratio between the 10th transistor 172 and the 12th transistor 184, and the current ratio between the 4th current source 175 and the 5th current source 185. However, if all are designed to be 1: N (N is an arbitrary positive real number), the current ratio between the collector current of the 10th transistor 172 and the collector current of the 12th transistor 184 is 1: N.
Hereinafter, the transistor size ratio between the 9th transistor 171 and the 11th transistor 183, the transistor size ratio between the 10th transistor 172 and the 12th transistor 184, and the current ratio between the 4th current source 175 and the 5th current source 185 are as follows. , All are described as being designed to be 1: N.

当該設計において、第10トランジスタ172と第12トランジスタ184のコレクタ電流との電流比率は、1:Nであるため、当該電流比率及び式(7)を用いると、式(8)は、次式(9)のように表すことができる。
G=(N・Ic3/Io1)・exp(X/2V) ・・・ 式(9)
式(9)に示すカレントステアリング回路160の利得であるG[真数]をデシベル(dB)スケールに変換すると、式(9)は、次式(10)のようになる。
20log10G[dB]
=(X/2V)・20log10e+20log10(N・Ic3/Io1
=(X/2V)・c+d ・・・ 式(10)
ここで、eはネイピア数、c及びdは定数である。
In the design, the current ratio between the 10th transistor 172 and the collector current of the 12th transistor 184 is 1: N. Therefore, when the current ratio and the equation (7) are used, the equation (8) becomes the following equation (8). It can be expressed as 9).
G = (N ・ I c3 / I o1 ) ・ exp (X / 2V t ) ・ ・ ・ Equation (9)
When G [antilogarithm], which is the gain of the current steering circuit 160 shown in the equation (9), is converted into a decibel (dB) scale, the equation (9) becomes the following equation (10).
20log 10 G [dB]
= (X / 2V t ) ・ 20log 10 e + 20log 10 (NI c3 / I o1 )
= (X / 2V t ) ・ c + d ・ ・ ・ Equation (10)
Here, e is the number of Napiers, and c and d are constants.

式(10)に示すとおり、カレントステアリング回路160の利得であるGは、dBスケールにおいて、線形制御信号の信号値、すなわち、電圧値であるX[V]に比例していることがわかる。 As shown in the equation (10), it can be seen that G, which is the gain of the current steering circuit 160, is proportional to the signal value of the linear control signal, that is, X [V], which is the voltage value, on the dB scale.

図2に示す可変利得増幅器100は、閉ループ回路を有していない。そのため、可変利得増幅器100は、閉ループの発振に対する安定性を確保すためにローパスフィルタ又はミラー積分回路等により構成する積分器を備える必要がない。したがって、可変利得増幅器100は、入力された信号の強度に対して応答性に優れた利得制御を行うことができる。 The variable gain amplifier 100 shown in FIG. 2 does not have a closed loop circuit. Therefore, the variable gain amplifier 100 does not need to include an integrator configured by a low-pass filter, a mirror integrator circuit, or the like in order to ensure stability against closed-loop oscillation. Therefore, the variable gain amplifier 100 can perform gain control having excellent responsiveness to the strength of the input signal.

なお、ここまでの説明において、バイポーラトランジスタ特性の製造バラツキ等のバラツキについて無視してきた。実際、半導体又はディスクリート部品等の組み合わせにより、実施の形態1に係る可変利得増幅器100の構成を実現する場合、バイポーラトランジスタ特性のバラツキの影響により、所望の指数関数特性に対して誤差が生じる可能性がある。
しかしながら実施の形態1に係る可変利得増幅器100の構成が、半導体内におけるICとして構成される場合、バイポーラトランジスタに構成した各トランジスタのエミッタ面積又は電流密度等を一定にすることにより、バイポーラトランジスタ特性のバラツキにより生じる上述の誤差低減できる。
In the above description, variations such as manufacturing variations in bipolar transistor characteristics have been ignored. In fact, when the configuration of the variable gain amplifier 100 according to the first embodiment is realized by combining semiconductors or discrete components, there is a possibility that an error may occur in the desired exponential function characteristics due to the influence of the variation in the bipolar transistor characteristics. There is.
However, when the configuration of the variable gain amplifier 100 according to the first embodiment is configured as an IC in a semiconductor, the characteristics of the bipolar transistor can be changed by making the emitter area or current density of each transistor configured in the bipolar transistor constant. The above-mentioned error caused by the variation can be reduced.

例えば、図2に示す可変利得増幅器100における除算部140の構成において、バイポーラトランジスタにより構成した第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、及び、第8トランジスタ146のそれぞれのエミッタ面積を同一とし、さらに、第2電流源147及び第3電流源148の電流比率を1:2となるように構成する。このように構成することにより、線形制御信号の電圧値が0[V]のバイアス状態において、第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、及び、第8トランジスタ146のそれぞれの電流密度が全て等しくなり、バイポーラトランジスタ特性のバラツキに対してロバストな可変利得増幅器100を実現することができる。 For example, in the configuration of the dividing unit 140 in the variable gain amplifier 100 shown in FIG. 2, the third transistor 141, the fourth transistor 142, the fifth transistor 143, the sixth transistor 144, the seventh transistor 145, and the bipolar transistor are configured. The emitter areas of the eighth transistors 146 are the same, and the current ratios of the second current source 147 and the third current source 148 are set to 1: 2. With this configuration, in a bias state where the voltage value of the linear control signal is 0 [V], the third transistor 141, the fourth transistor 142, the fifth transistor 143, the sixth transistor 144, the seventh transistor 145, and , The current densities of the eighth transistors 146 are all equal, and the variable gain amplifier 100 that is robust against variations in the characteristics of the bipolar transistor can be realized.

また、図2に示す可変利得増幅器100の構成において、バイポーラトランジスタにより構成した第1トランジスタ123、第2トランジスタ124、第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、及び、第8トランジスタ146のそれぞれのエミッタ面積を同一とし、さらに、第1電流源125、第2電流源147、及び、第3電流源148の電流比率を2:1:2となるように構成してもよい。このように構成することにより、線形制御信号の電圧値が0[V]のバイアス状態において、第1トランジスタ123、第2トランジスタ124、第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、及び、第8トランジスタ146のそれぞれの電流密度が全て等しくなり、バイポーラトランジスタ特性のバラツキに対してロバストな可変利得増幅器100を実現することができる。 Further, in the configuration of the variable gain amplifier 100 shown in FIG. 2, the first transistor 123, the second transistor 124, the third transistor 141, the fourth transistor 142, the fifth transistor 143, the sixth transistor 144, and the second transistor configured by the bipolar transistor are used. The emitter areas of the 7 transistors 145 and the 8th transistor 146 are the same, and the current ratios of the 1st current source 125, the 2nd current source 147, and the 3rd current source 148 are 2: 1: 2. It may be configured to be. With this configuration, in a bias state where the voltage value of the linear control signal is 0 [V], the first transistor 123, the second transistor 124, the third transistor 141, the fourth transistor 142, the fifth transistor 143, and the first transistor The current densities of the 6-transistor 144, the 7th transistor 145, and the 8th transistor 146 are all equal, and the variable gain amplifier 100 that is robust against variations in the bipolar transistor characteristics can be realized.

以上のように、可変利得増幅器100は、線形制御信号を受けて、線形制御信号の信号値の双曲線正接関数により示される双曲線正接項を含む第1演算式を用いて算出される信号値を示す第1制御信号を生成して出力し、線形制御信号の信号値の双曲線正接関数により示される双曲線正接項を含む第2演算式であって、第1演算式における双曲線正接項の符号の正負を反転させた第2演算式を用いて算出される信号値を示す第2制御信号を生成して出力する双曲線正接関数生成部120と、双曲線正接関数生成部120が出力する第1制御信号及び第2制御信号を受けて、第1制御信号の信号値を第2制御信号の信号値で除することにより導かれる線形制御信号の信号値の指数関数により示される項を含む第3演算式を用いて算出される信号値を示す第3制御信号を生成して出力する除算部140と、を有する線形化回路110と、線形化回路110が出力する第3制御信号を受けて、第3制御信号に基づいて通過利得を制御するカレントステアリング回路160と、を備えた。
このように構成することにより、可変利得増幅器100は、入力された信号の強度に対して応答性に優れた利得制御を行うことができる。
As described above, the variable gain amplifier 100 receives the linear control signal and shows the signal value calculated by using the first arithmetic expression including the bicurve tangential term indicated by the bicurve tangent function of the signal value of the linear control signal. It is a second arithmetic expression that generates and outputs the first control signal and includes the bicurve positive tangent term indicated by the bicurve tangential function of the signal value of the linear control signal, and determines the sign of the bicurve positive tangent term in the first arithmetic expression. A bicurve tangential function generation unit 120 that generates and outputs a second control signal indicating a signal value calculated using the inverted second arithmetic expression, and a first control signal and a first control signal output by the bicurve tangential function generation unit 120. 2 Using the third arithmetic expression including the term indicated by the exponential function of the signal value of the linear control signal derived by receiving the control signal and dividing the signal value of the first control signal by the signal value of the second control signal. A linearization circuit 110 having a division unit 140 for generating and outputting a third control signal indicating a signal value calculated in the above order, and a third control signal output by the linearization circuit 110 are received and a third control signal is received. The current steering circuit 160, which controls the passing gain based on the above, is provided.
With this configuration, the variable gain amplifier 100 can perform gain control with excellent responsiveness to the strength of the input signal.

また、可変利得増幅器100は、上述の構成において、線形化回路110が有する双曲線正接関数生成部120は、2個のバイポーラトランジスタにより構成される差動対を含むように構成した。
このように構成することにより、可変利得増幅器100は、入力された信号の強度に対して応答性に優れた利得制御を行うことができる。
Further, in the above configuration, the variable gain amplifier 100 is configured such that the hyperbolic tangent function generation unit 120 included in the linearization circuit 110 includes a differential pair composed of two bipolar transistors.
With this configuration, the variable gain amplifier 100 can perform gain control with excellent responsiveness to the strength of the input signal.

また、可変利得増幅器100は、上述の構成において、線形化回路110が有する除算部140は、1個以上のバイポーラトランジスタを含み、除算部140に含まれる全てのバイポーラトランジスタの電流密度が等しくなるようにバイアスされるように構成した。
このように構成することにより、可変利得増幅器100は、バイポーラトランジスタ特性のバラツキに対してロバストなものとなる。そのため、可変利得増幅器100は、入力された信号の強度に対して高精度且つ高速な利得制御を行うことができる。
Further, in the variable gain amplifier 100, in the above configuration, the division unit 140 included in the linearization circuit 110 includes one or more bipolar transistors, so that the current densities of all the bipolar transistors included in the division unit 140 are equal. It was configured to be biased to.
With this configuration, the variable gain amplifier 100 becomes robust against variations in bipolar transistor characteristics. Therefore, the variable gain amplifier 100 can perform high-precision and high-speed gain control with respect to the strength of the input signal.

実施の形態2.
図3を参照して実施の形態2に係る可変利得増幅器100aの要部の回路構成の一例について説明する。
図3は、実施の形態2に係る可変利得増幅器100aが備えるカレントステアリング回路160aの回路構成の一例を示す回路図である。
可変利得増幅器100aは、線形化回路110及びカレントステアリング回路160aを備える。
線形化回路110は、双曲線正接関数生成部120及び除算部140を備える。
実施の形態2に係る可変利得増幅器100aは、図2に示す実施の形態1に係る可変利得増幅器100におけるカレントステアリング回路160が、カレントステアリング回路160aに変更されたものである。
実施の形態2に係る可変利得増幅器100aの構成において、図2に示す実施の形態1に係る可変利得増幅器100と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。すなわち、図2に記載した符号と同じ符号を付した図3の構成については、説明を省略する。
Embodiment 2.
An example of the circuit configuration of the main part of the variable gain amplifier 100a according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the current steering circuit 160a included in the variable gain amplifier 100a according to the second embodiment.
The variable gain amplifier 100a includes a linearization circuit 110 and a current steering circuit 160a.
The linearization circuit 110 includes a hyperbolic tangent function generation unit 120 and a division unit 140.
In the variable gain amplifier 100a according to the second embodiment, the current steering circuit 160 in the variable gain amplifier 100 according to the first embodiment shown in FIG. 2 is changed to the current steering circuit 160a.
In the configuration of the variable gain amplifier 100a according to the second embodiment, the same configuration as the variable gain amplifier 100 according to the first embodiment shown in FIG. 2 is designated by the same reference numerals and duplicated description will be omitted. That is, the description of the configuration of FIG. 3 having the same reference numerals as those shown in FIG. 2 will be omitted.

カレントステアリング回路160aは、第9トランジスタ171a、第10トランジスタ172a、第1PMOSトランジスタ173、第2PMOSトランジスタ174、第4電流源175、電圧源176、第3入力端子181、出力端子182、第11トランジスタ183a、第12トランジスタ184a、及び、第5電流源185を備える。
実施の形態2に係るカレントステアリング回路160aは、図2に示す実施の形態1に係るカレントステアリング回路160における第9トランジスタ171、第10トランジスタ172、第11トランジスタ183、及び、第12トランジスタ184が、第9トランジスタ171a、第10トランジスタ172a、第11トランジスタ183a、及び、第12トランジスタ184aに変更されたものである。
The current steering circuit 160a includes a ninth transistor 171a, a tenth transistor 172a, a first photoresist transistor 173, a second polyclonal transistor 174, a fourth current source 175, a voltage source 176, a third input terminal 181 and an output terminal 182, and an eleventh transistor 183a. , A twelfth transistor 184a, and a fifth current source 185.
In the current steering circuit 160a according to the second embodiment, the ninth transistor 171 and the tenth transistor 172, the eleventh transistor 183, and the twelfth transistor 184 in the current steering circuit 160 according to the first embodiment shown in FIG. The ninth transistor 171a, the tenth transistor 172a, the eleventh transistor 183a, and the twelfth transistor 184a have been changed.

第9トランジスタ171a、第10トランジスタ172a、第1PMOSトランジスタ173、第2PMOSトランジスタ174、第4電流源175、及び、電圧源176により、電流ミラー回路170aが構成される。
第3入力端子181、出力端子182、第11トランジスタ183a、第12トランジスタ184a、及び、第5電流源185により、コア部180aが構成される。
第9トランジスタ171a、第10トランジスタ172a、第11トランジスタ183a、及び、第12トランジスタ184aは、それぞれ、N型MOSトランジスタ(以下「NMOSトランジスタ」という。)により構成される。
The 9th transistor 171a, the 10th transistor 172a, the 1st polyclonal transistor 173, the 2nd polyclonal transistor 174, the 4th current source 175, and the voltage source 176 constitute a current mirror circuit 170a.
The core portion 180a is configured by the third input terminal 181 and the output terminal 182, the eleventh transistor 183a, the twelfth transistor 184a, and the fifth current source 185.
The ninth transistor 171a, the tenth transistor 172a, the eleventh transistor 183a, and the twelfth transistor 184a are each composed of an N-type MOS transistor (hereinafter referred to as "MOS FET transistor").

第11トランジスタ183aのゲート端子は、第9トランジスタ171aのゲート端子、及び、陰極端子が接地された電圧源176の陽極端子に接続されている。
第12トランジスタ184aのゲート端子は、第10トランジスタ172aのゲート端子に接続されている。
このように構成することにより、カレントステアリング回路160aは、図2に示すカレントステアリング回路160と同様の動作が可能である。
The gate terminal of the 11th transistor 183a is connected to the gate terminal of the 9th transistor 171a and the anode terminal of the voltage source 176 to which the cathode terminal is grounded.
The gate terminal of the twelfth transistor 184a is connected to the gate terminal of the tenth transistor 172a.
With this configuration, the current steering circuit 160a can operate in the same manner as the current steering circuit 160 shown in FIG.

実施の形態3.
図4を参照して実施の形態3に係る可変利得増幅器100bの要部の回路構成の一例について説明する。
図4は、実施の形態3に係る可変利得増幅器100bが備える除算部140b及びカレントステアリング回路160bの回路構成の一例を示す回路図である。
可変利得増幅器100bは、線形化回路110b及びカレントステアリング回路160bを備える。
線形化回路110bは、双曲線正接関数生成部120及び除算部140bを備える。
実施の形態3に係る可変利得増幅器100bは、図2に示す実施の形態1に係る可変利得増幅器100(以下、単に「図2に示す可変利得増幅器100」という。)における除算部140(以下、単に「図2に示す除算部140」という。)及びカレントステアリング回路160(以下、単に「図2に示すカレントステアリング回路160」という。)が、除算部140b及びカレントステアリング回路160bに変更されたものである。
実施の形態3に係る可変利得増幅器100bの構成において、図2に示す可変利得増幅器100と同様の構成については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。すなわち、図2に記載した符号と同じ符号を付した図4の構成については、説明を省略する。
Embodiment 3.
An example of the circuit configuration of the main part of the variable gain amplifier 100b according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the division unit 140b and the current steering circuit 160b included in the variable gain amplifier 100b according to the third embodiment.
The variable gain amplifier 100b includes a linearization circuit 110b and a current steering circuit 160b.
The linearization circuit 110b includes a hyperbolic tangent function generation unit 120 and a division unit 140b.
The variable gain amplifier 100b according to the third embodiment is a division unit 140 (hereinafter, simply referred to as “variable gain amplifier 100 shown in FIG. 2”) according to the first embodiment shown in FIG. The division unit 140b and the current steering circuit 160 (hereinafter, simply referred to as the current steering circuit 160 shown in FIG. 2) are simply changed to the division unit 140b and the current steering circuit 160b. Is.
In the configuration of the variable gain amplifier 100b according to the third embodiment, the same configuration as that of the variable gain amplifier 100 shown in FIG. 2 is designated by the same reference numerals and duplicated description will be omitted. That is, the description of the configuration of FIG. 4 having the same reference numerals as those shown in FIG. 2 will be omitted.

除算部140bは、第3トランジスタ141、第4トランジスタ142、第5トランジスタ143、第6トランジスタ144、第7トランジスタ145、第8トランジスタ146、第2電流源147、及び、第3電流源148を備える。
除算部140bの回路構成は、図2に示す除算部140の回路構成と同様である。
除算部140bは、第3制御信号SC3を、第8トランジスタ146のベース端子に接続される信号線191における電位と、第5トランジスタ143のベース端子に接続される信号線192における電位との電位差である差動電圧として出力する。
The dividing unit 140b includes a third transistor 141, a fourth transistor 142, a fifth transistor 143, a sixth transistor 144, a seventh transistor 145, an eighth transistor 146, a second current source 147, and a third current source 148. ..
The circuit configuration of the division unit 140b is the same as the circuit configuration of the division unit 140 shown in FIG.
The dividing unit 140b has a potential difference between the potential of the third control signal SC3 in the signal line 191 connected to the base terminal of the eighth transistor 146 and the potential in the signal line 192 connected to the base terminal of the fifth transistor 143. Is output as a differential voltage.

カレントステアリング回路160bは、第3入力端子181、出力端子182、第11トランジスタ183、第12トランジスタ184、及び、第5電流源185を備える。すなわち、カレントステアリング回路160bは、図2に示すカレントステアリング回路160から電流ミラー回路170を削除してコア部180のみを備えた回路構成と同様である。
カレントステアリング回路160bが備える第11トランジスタ183のベース端子には、一端が第5トランジスタ143のベース端子に接続された信号線192の他端が接続される。
カレントステアリング回路160bが備える第12トランジスタ184のベース端子には、一端が第8トランジスタ146のベース端子に接続された信号線191の他端が接続される。
The current steering circuit 160b includes a third input terminal 181 and an output terminal 182, an eleventh transistor 183, a twelfth transistor 184, and a fifth current source 185. That is, the current steering circuit 160b has the same circuit configuration as the current steering circuit 160 shown in FIG. 2, in which the current mirror circuit 170 is deleted and only the core portion 180 is provided.
The other end of the signal line 192, one end of which is connected to the base terminal of the fifth transistor 143, is connected to the base terminal of the eleventh transistor 183 included in the current steering circuit 160b.
The other end of the signal line 191 whose one end is connected to the base terminal of the eighth transistor 146 is connected to the base terminal of the twelfth transistor 184 included in the current steering circuit 160b.

除算部140bと図2に示す除算部140とは回路構成が同様であるため、除算部140bが備える第8トランジスタ146のコレクタ電流の電流値であるIc8[A]は、式(7)に示したように、線形制御信号の電圧値であるX[V]の指数関数である。
ここで、第5トランジスタ143と第11トランジスタ183とのトランジスタサイズ比率、第8トランジスタ146と第12トランジスタ184とのトランジスタサイズ比率、及び、第3電流源148と第5電流源185との電流比率が、全て1:Nになるように設計すると、第8トランジスタ146のコレクタ電流と、第12トランジスタ184のコレクタ電流との電流比率は、1:Nになる。
Since the division unit 140b and the division unit 140 shown in FIG. 2 have the same circuit configuration, I c8 [A], which is the current value of the collector current of the eighth transistor 146 included in the division unit 140b, is expressed in the equation (7). As shown, it is an exponential function of X [V] which is the voltage value of the linear control signal.
Here, the transistor size ratio between the 5th transistor 143 and the 11th transistor 183, the transistor size ratio between the 8th transistor 146 and the 12th transistor 184, and the current ratio between the 3rd current source 148 and the 5th current source 185. However, if all are designed to be 1: N, the current ratio between the collector current of the 8th transistor 146 and the collector current of the 12th transistor 184 is 1: N.

当該設計において、除算部140bが第3制御信号SC3を上述の差動電圧として出力することにより、第5トランジスタ143及び第8トランジスタ146は、図2に示す電流ミラー回路170と同様に、第10トランジスタ172のコレクタ電流と、第12トランジスタ184のコレクタ電流との電流比率をN倍にする電流ミラー回路として動作する。
このように構成することにより、可変利得増幅器100bは、図2に示す可変利得増幅器100と比較して、回路規模を小さくすることができる。
In the design, the dividing unit 140b outputs the third control signal SC3 as the above-mentioned differential voltage, so that the fifth transistor 143 and the eighth transistor 146 are the same as the current mirror circuit 170 shown in FIG. It operates as a current mirror circuit that multiplies the current ratio between the collector current of the 10 transistor 172 and the collector current of the 12th transistor 184 by N times.
With this configuration, the variable gain amplifier 100b can have a smaller circuit scale than the variable gain amplifier 100 shown in FIG.

なお、本開示はその開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 It should be noted that, within the scope of the disclosure, any combination of embodiments can be freely combined, any component of each embodiment can be modified, or any component can be omitted in each embodiment. ..

本開示に係る可変利得増幅器は、無線通信機器に適用することができる。 The variable gain amplifier according to the present disclosure can be applied to wireless communication equipment.

100,100a,100b 可変利得増幅器、110,110b 線形化回路、120 双曲線正接関数生成部、121 第1入力端子、122 第2入力端子、123 第1トランジスタ、124 第2トランジスタ、125 第1電流源、140,140b 除算部、141 第3トランジスタ、142 第4トランジスタ、143 第5トランジスタ、144 第6トランジスタ、145 第7トランジスタ、146 第8トランジスタ、147 第2電流源、148 第3電流源、160,160a,160b カレントステアリング回路、170,170a 電流ミラー回路、171,171a 第9トランジスタ、172,172a 第10トランジスタ、173 第1PMOSトランジスタ、
174 第2PMOSトランジスタ、175 第4電流源、176 電圧源、180,180a コア部、181 第3入力端子、182 出力端子、183,183a 第11トランジスタ、184,184a 第12トランジスタ、185 第5電流源、190 信号線、191 信号線、192 信号線、SC1 第1制御信号、SC2 第2制御信号、SC3 第3制御信号、VIN 利得制御電圧。
100, 100a, 100b variable gain amplifier, 110, 110b linearization circuit, 120 bicurve tangent function generator, 121 1st input terminal, 122 2nd input terminal, 123 1st transistor, 124 2nd transistor, 125 1st current source , 140, 140b Divider, 141 3rd transistor, 142 4th transistor, 143 5th transistor, 144 6th transistor, 145 7th transistor, 146 8th transistor, 147 2nd current source, 148 3rd current source, 160 , 160a, 160b Current steering circuit, 170, 170a Current mirror circuit, 171, 171a 9th transistor, 172, 172a 10th transistor, 173 1st polyclonal transistor,
174 2nd polyclonal transistor, 175 4th current source, 176 voltage source, 180, 180a core part, 181 3rd input terminal, 182 output terminal, 183, 183a 11th transistor, 184, 184a 12th transistor, 185 5th current source , 190 signal line, 191 signal line, 192 signal line, SC1 first control signal, SC2 second control signal, SC3 third control signal, VIN gain control voltage.

Claims (3)

線形制御信号を受けて、前記線形制御信号の信号値の双曲線正接関数により示される双曲線正接項を含む第1演算式を用いて算出される信号値を示す第1制御信号を生成して出力し、前記線形制御信号の信号値の双曲線正接関数により示される双曲線正接項を含む第2演算式であって、前記第1演算式における双曲線正接項の符号の正負を反転させた前記第2演算式を用いて算出される信号値を示す第2制御信号を生成して出力する双曲線正接関数生成部と、
前記双曲線正接関数生成部が出力する前記第1制御信号及び前記第2制御信号を受けて、前記第1制御信号の信号値を前記第2制御信号の信号値で除することにより導かれる前記線形制御信号の信号値の指数関数により示される項を含む第3演算式を用いて算出される信号値を示す第3制御信号を生成して出力する除算部と、
を有する線形化回路と、
前記線形化回路が出力する前記第3制御信号を受けて、前記第3制御信号に基づいて通過利得を制御するカレントステアリング回路と、
を備えたこと
を特徴する可変利得増幅器。
In response to the linear control signal, the first control signal indicating the signal value calculated using the first arithmetic expression including the hyperbolic tangential term indicated by the hyperbolic tangential function of the signal value of the linear control signal is generated and output. , The second arithmetic expression including the hyperbolic tangential term indicated by the hyperbolic tangent function of the signal value of the linear control signal, and the sign of the hyperbolic tangent term in the first arithmetic expression is inverted. A hyperbolic tangent function generator that generates and outputs a second control signal that indicates the signal value calculated using
The linearity derived by receiving the first control signal and the second control signal output by the hyperbolic tangent function generation unit and dividing the signal value of the first control signal by the signal value of the second control signal. A division unit that generates and outputs a third control signal indicating a signal value calculated using a third arithmetic expression including a term indicated by an exponential function of the signal value of the control signal.
With a linearization circuit,
A current steering circuit that receives the third control signal output by the linearization circuit and controls the passing gain based on the third control signal, and a current steering circuit.
It features a variable gain amplifier.
前記線形化回路が有する前記双曲線正接関数生成部は、2個のバイポーラトランジスタにより構成される差動対を含むこと
を特徴とする請求項1記載の可変利得増幅器。
The variable gain amplifier according to claim 1, wherein the hyperbolic tangent function generator included in the linearization circuit includes a differential pair composed of two bipolar transistors.
前記線形化回路が有する前記除算部は、2個以上のバイポーラトランジスタを含み、前記除算部に含まれる全ての前記バイポーラトランジスタの電流密度が等しくなるようにバイアスされること
を特徴とする請求項1記載の可変利得増幅器。
The division unit included in the linearization circuit includes two or more bipolar transistors, and is biased so that the current densities of all the bipolar transistors included in the division unit are equal to each other. The variable gain amplifier described.
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