JP7497316B2 - 周波数特性可変差動リニアアンプ - Google Patents

周波数特性可変差動リニアアンプ Download PDF

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Description

本発明は、周波数特性可変差動リニアアンプに関する。
通信において伝送される信号は伝送線路において周波数に依存して減衰し、特に高周波数ほど減衰が大きくなる傾向にある。このため、送信側では、伝送線路における減衰特性を考慮して、予め高周波数側を増幅して送信することが行われている。
このような信号増幅に用いられるリニアアンプは、減衰の大きい高周波域においてゲインのピークを形成するような周波数特性を有している（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、周波数に対するゲインの変化が特定の周波数（ピーク周波数）の近辺まで平坦な周波数特性を持つベースバンドアンプと、周波数に対するゲインの変化が特定の周波数（ピーク周波数）においてピークとなる周波数特性を持つピーキングアンプとが、差動回路の定電流源の電流（以下、駆動電流ともいう）を増減してゲインを調整する回路が記載されている。
また、通信において用いられるリニアアンプは、入力した信号を一定の比率（ゲイン）で増幅して出力するため、入力レベルと出力レベルが比例する。リニアアンプは、一定のゲインで入力信号を忠実に増幅するが、どれほど忠実に増幅しているかを示す指標にリニアリティ（直線性）がある。
近年、通信においてもＰＡＭ（Pulse-Amplitude Modulation）などの多値信号が用いられている。この多値信号の増幅にリニアリティの良くないアンプを用いると、出力波形は歪んだものとなる。ＰＡＭ信号を忠実に増幅するためにはリニアリティの良いリニアアンプが必要とされる。
ＷＯ２０１４／１３６１７０
特許文献１に記載のリニアアンプでは、差動回路の駆動電流を下げてゲインを低下させたときに、トランジスタの動作点が最適値からずれてしまい、入力レベルに対する出力レベルのリニアリティが悪化する問題があり、例えばＰＡＭ４などの多値信号を増幅する場合には、アイ開口が劣化する問題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、ゲインが低い場合であってもリニアリティを悪化させることなくゲインと周波数特性を調整することができる周波数特性可変差動リニアアンプを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、入力差動信号を伝搬させるための入力側差動線路と、前記入力差動信号を入力する前記入力側差動線路の始端（２，３）と、その他端である終端と、該終端に接続された終端回路（４０１，４０２）と、出力差動信号を伝搬させるための出力側差動線路と、前記出力差動信号を出力する前記出力側差動線路の始端（６，７）と、その他端である終端と、該終端に接続された終端回路（５０１，５０２）とを有し、第１入力差動端子が前記入力側差動線路と電気的に接続され、第１出力差動端子が前記出力側差動線路と電気的に接続され、ゲインの第１周波数特性に従い前記入力差動信号を増幅して第１出力差動信号を出力する第１差動アンプ（１００）と、第２入力差動端子が前記入力側差動線路と電気的に接続され、第２出力差動端子が前記出力側差動線路と電気的に接続され、ゲインの第２周波数特性に従い前記入力差動信号を増幅して第２出力差動信号を出力する第２差動アンプ（２００）と、を備え、前記第１差動アンプは、差動型回路で構成され、前記差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できる第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）を含み、前記入力差動信号は、前記第１差動アンプのゲインと前記第２差動アンプのゲインの大きさと比率に基づいて前記第１周波数特性及び前記第２周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、前記第１出力差動信号と前記第２出力差動信号が前記出力側差動線路を伝搬しながら合波されて得られる前記出力差動信号の周波数特性を、前記大きさと比率を変えることで、可変でき、第３入力差動端子が前記入力側差動線路と電気的に接続され、第３出力差動端子が前記出力側差動線路と電気的に接続され、ゲインの第３周波数特性に従い前記入力差動信号を増幅して第３出力差動信号を出力する第３差動アンプ（３００）をさらに備え、前記第３差動アンプは、差動型回路で構成され、該差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できる第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）を含み、前記入力差動信号は、前記第１差動アンプのゲインと前記第２差動アンプのゲインと前記第３差動アンプのゲインの大きさと比率に基づいて前記第１周波数特性、前記第２周波数特性、及び前記第３周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、前記第１出力差動信号、前記第２出力差動信号、及び前記第３出力差動信号が前記出力側差動線路を伝搬しながら合波されて得られる前記出力差動信号の周波数特性を、前記大きさと比率を変えることで、可変でき、前記第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）は、前記入力差動信号を増幅する第３差動対回路（３２０）と、前記第３ゲイン可変差動アンプを駆動する電流を供給する第３定電流源回路（３１０）と、前記第３ゲイン可変差動アンプのゲインを調整する第３ゲイン調整回路（３３０）と、を備え、前記第３差動対回路は、エミッタ同士が第５エミッタ抵抗（３２３）及び第６エミッタ抵抗（３２４）を介して接続された差動対の第５差動対トランジスタ（３２１）及び第６差動対トランジスタ（３２２）を備え、前記第３定電流源回路（３１０）は、第３定電流源トランジスタ（３１１）を備え、前記第３ゲイン調整回路（３３０）は、エミッタ側が前記第５差動対トランジスタ（３２１）のコレクタ側と接続された差動対の第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）及び第１０ゲイン調整トランジスタ（３３２）と、エミッタ側が前記第６差動対トランジスタ（３２２）のコレクタ側と接続された差動対の第１１ゲイン調整トランジスタ（３３３）及び第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）と、を有し、前記第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）のコレクタ側は、第１負荷抵抗（３４１）の一端側及び第１信号出力端子（３０６）に接続され前記第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）のコレクタ側は、第２負荷抵抗（３４２）の一端側及び第２信号出力端子（３０７）に接続され、前記第５差動対トランジスタ（３２１）のベースは、第１ベース抵抗（３２５）を介して第１信号入力端子（３０３）に接続され、前記第６差動対トランジスタ（３２２）のベースは、第２ベース抵抗（３２６）を介して第２信号入力端子（３０４）に接続され、前記第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）と前記第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）のベースは、第５バイアス端子（３５）に接続され、前記第１０ゲイン調整トランジスタ（３３２）と前記第１１ゲイン調整トランジスタ（３３３）のベースは、第６バイアス端子（３６）に接続されており、前記第５バイアス端子に加えられる第５バイアス電圧と前記第６バイアス端子に加えられる第６バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられることを特徴とする。
上記のように、第１差動アンプと第２差動アンプは、それぞれ入力側差動線路と出力側差動線路の間で電気的に接続されており、第１差動アンプは、差動型回路で構成され、該差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できる第１ゲイン可変差動アンプを備えている。この構成により、従来のようにアンプの駆動電流を下げてゲインを低下させたときにリニアリティが悪化する問題が生じない。これにより、例えばＰＡＭ４などの多値信号を増幅する場合であっても、アイ開口が劣化することもない。
また、入力差動信号は、第１差動アンプのゲインと第２差動アンプのゲインの大きさと比率に基づいて第１差動アンプの第１周波数特性及び第２差動アンプの第２周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、出力側差動線路を伝搬しながら合波されて得られる出力差動信号の周波数特性を、該ゲインの大きさと比率を変えることで、可変できるようになっている。この構成により、リニアアンプのリニアリティを損なうことなく、第１周波数特性及び第２周波数特性を基にリニアアンプの周波数特性を調整することができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）は、前記入力差動信号を増幅する第１差動対回路（１２０）と、前記第１ゲイン可変差動アンプを駆動する電流を供給する第１定電流源回路（１１０）と、前記第１ゲイン可変差動アンプのゲインを調整する第１ゲイン調整回路（１３０）と、を備える構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、第１ゲイン可変差動アンプは、第１定電流源回路により一定の駆動電流を供給しつつ、第１ゲイン調整回路によりゲインを調整することができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１差動対回路（１２０）は、エミッタ同士が第１エミッタ抵抗（１２３）及び第２エミッタ抵抗（１２４）を介して接続された差動対の第１差動対トランジスタ（１２１）及び第２差動対トランジスタ（１２２）を備え、前記第１定電流源回路（１１０）は、第１定電流源トランジスタ（１１１）を備え、前記第１ゲイン調整回路（１３０）は、エミッタ側が前記第１差動対トランジスタ（１２１）のコレクタ側と接続された差動対の第１ゲイン調整トランジスタ（１３１）及び第２ゲイン調整トランジスタ（１３２）と、エミッタ側が前記第２差動対トランジスタ（１２２）のコレクタ側と接続された差動対の第３ゲイン調整トランジスタ（１３３）及び第４ゲイン調整トランジスタ（１３４）と、を有し、前記第１ゲイン調整トランジスタ（１３１）のコレクタ側は、第１負荷抵抗（１４１）の一端側及び第１信号出力端子（１０６）に接続され、前記第４ゲイン調整トランジスタ（１３４）のコレクタ側は、第２負荷抵抗（１４２）の一端側及び第２信号出力端子（１０７）に接続され、前記第１差動対トランジスタ（１２１）のベースは、第１信号入力端子（１０３）に接続され、前記第２差動対トランジスタ（１２２）のベースは第２信号入力端子（１０４）に接続され、前記第１ゲイン調整トランジスタ（１３１）と前記第４ゲイン調整トランジスタ（１３４）のベースは、第１バイアス端子（１５）に接続され、前記第２ゲイン調整トランジスタ（１３２）と前記第３ゲイン調整トランジスタ（１３３）のベースは、第２バイアス端子（１６）に接続され、前記第１バイアス端子に加えられる第１バイアス電圧と前記第２バイアス端子に加えられる第２バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプの第１ゲイン可変差動アンプは、第１バイアス端子に加えられる第１バイアス電圧と第２バイアス端子に加えられる第２バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる。
具体的には、第１及び第４ゲイン調整トランジスタのエミッタ電流Ｉ１が最大で、第２及び第３ゲイン調整トランジスタのエミッタ電流Ｉ２が０ｍＡとなるように第１及び第２バイアス電圧を設定したとき、第１ゲイン可変差動アンプのゲインは最大となる。また、第１及び第４ゲイン調整トランジスタのエミッタ電流Ｉ１と、第２及び第３ゲイン調整トランジスタのエミッタ電流Ｉ２とが同一となるように第１及び第２バイアス電圧を設定したとき、負荷抵抗に流れる互いに極性が反転した電流Ｉ１と電流Ｉ２が打ち消し合うので、第１ゲイン可変差動アンプのゲインは最小となる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、前記第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）において、前記第１差動対回路（１２０Ａ）は、前記第１差動対トランジスタ（１２１）と前記第２差動対トランジスタ（１２２）のエミッタ同士を接続する前記第１エミッタ抵抗と前記第２エミッタ抵抗の代わりに、単一のエミッタ抵抗（１２５）を有し、前記第１定電流源回路（１１０Ａ）は、前記第１定電流源トランジスタ（１１１）の代わりに、前記第１差動対トランジスタ（１２１）のエミッタ側に接続された第１分流電流源トランジスタ（１１３）と、前記第２差動対トランジスタ（１２２）のエミッタ側に接続された第２分流電流源トランジスタ（１１４）とを備える構成であってもよい。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第２差動アンプは、差動型回路で構成され、該差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できる第２ゲイン可変差動アンプ（２０１）を含む構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、従来のようにアンプの駆動電流を下げてゲインを低下させたときにリニアリティが悪化する問題が生じない。また、第２差動アンプのゲインも任意に変えることができるので、リニアアンプのリニアリティを損なうことなく、第１周波数特性及び第２周波数特性を基にリニアアンプの周波数特性を容易に調整することができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第２ゲイン可変差動アンプは、前記入力差動信号を増幅する第２差動対回路（２２０）と、前記第２ゲイン可変差動アンプを駆動する電流を供給する第２定電流源回路（２１０）と、前記第２ゲイン可変差動アンプのゲインを調整する第２ゲイン調整回路（２３０）と、を備える構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、第２ゲイン可変差動アンプは、第２定電流源回路により一定の駆動電流を供給しつつ、第２ゲイン調整回路によりゲインを調整することができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第２差動対回路（２２０）は、エミッタ同士が第３エミッタ抵抗（２２３）及び第４エミッタ抵抗（２２４）を介して接続されるとともに、コンデンサ（２２５）を介して接続された差動対の第３差動対トランジスタ（２２１）及び第４差動対トランジスタ（２２２）を備え、前記第２定電流源回路（２１０）は、第２定電流源トランジスタ（２１１）を備え、前記第２ゲイン調整回路は、エミッタ側が前記第３差動対トランジスタ（２２１）のコレクタ側と接続された差動対の第５ゲイン調整トランジスタ（２３１）及び第６ゲイン調整トランジスタ（２３２）と、エミッタ側が前記第４差動対トランジスタ（２２２）のコレクタ側と接続された第７ゲイン調整トランジスタ（２３３）及び第８ゲイン調整トランジスタ（２３４）と、を有し、前記第５ゲイン調整トランジスタ（２３１）のコレクタ側は、第１負荷抵抗（２４１）の一端側及び第１信号出力端子（２０６）に接続され、前記第８ゲイン調整トランジスタ（２３４）のコレクタ側は、第２負荷抵抗（２４２）の一端側及び第２信号出力端子（２０７）に接続され、前記第３差動対トランジスタ（２２１）のベースは、第１信号入力端子（２０３）に接続され、前記第４差動対トランジスタ（２２２）のベースは、第２信号入力端子（２０４）に接続され、前記第５ゲイン調整トランジスタ（２３１）と前記第８ゲイン調整トランジスタ（２３４）のベースは、第３バイアス端子（２５）に接続され、前記第６ゲイン調整トランジスタ（２３２）と前記第７ゲイン調整トランジスタ（２３３）のベースは、第４バイアス端子（２６）に接続されており、前記第３バイアス端子に加えられる第３バイアス電圧と前記第４バイアス端子に加えられる第４バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプの第２ゲイン可変差動アンプは、第３バイアス端子に加えられる第３バイアス電圧と第４バイアス端子に加えられる第４バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる。
具体的には、第５及び第８ゲイン調整トランジスタのエミッタ電流Ｉ１が最大で、第６及び第７ゲイン調整トランジスタのエミッタ電流Ｉ２が０ｍＡとなるように第３及び第４バイアス電圧を設定したとき、第２ゲイン可変差動アンプのゲインは最大となる。また、第５及び第８ゲイン調整トランジスタのエミッタ電流Ｉ１と、第６及び第７ゲイン調整トランジスタのエミッタ電流Ｉ２とが同一となるように第３及び第４バイアス電圧を設定したとき、負荷抵抗に流れる互いに極性が反転した電流Ｉ１と電流Ｉ２が打ち消し合うので、第２ゲイン可変差動アンプのゲインは最小となる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第２ゲイン可変差動アンプ（２０１）において、前記第２差動対回路（２２０Ａ）は、前記第３差動対トランジスタ（２２１）と前記第４差動対トランジスタ（２２２）のエミッタ同士を接続する前記第３エミッタ抵抗と前記第４エミッタ抵抗の代わりに、単一のエミッタ抵抗（２２６）を有し、前記第２定電流源回路（２１０Ａ）は、前記第２定電流源トランジスタ（２１１）の代わりに、前記第３差動対トランジスタ（２２１）のエミッタ側に接続された第３分流電流源トランジスタ（２１３）と、前記第４差動対トランジスタ（２２２）のエミッタ側に接続された第４分流電流源トランジスタ（２１４）とを備える構成であってもよい。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１差動アンプ（１００）は、前記第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路から構成された第１従属アンプ（６００）が縦続接続されている構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、リニアリティを損なうことなく、ゲイン可変差動アンプ１０１の最大ゲインを越えて、第１差動アンプのゲインを上げることができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１従属アンプは、前記第１差動アンプの前記第１周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有している構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、第１差動アンプの第１ゲイン可変差動アンプに第１従属アンプが縦続接続されることにより、第１差動アンプの第１周波数特性を得ることができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第２差動アンプ（２００）は、前記第２ゲイン可変差動アンプ（２０１）の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路から構成された第２従属アンプ（７００）が縦続接続されている構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、リニアリティを損なうことなく、ゲイン可変差動アンプ２０１の最大ゲインを越えて、第２差動アンプのゲインを上げることができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第２従属アンプは、前記第２差動アンプの前記第２周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有している構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、第２差動アンプの第２ゲイン可変差動アンプに第２従属アンプが縦続接続されることにより、第２差動アンプの第２周波数特性を得ることができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１差動アンプ（１００）は、ベースバンドアンプ、ピーキングアンプ、及びＬＰＦ（Low Pass Filter）アンプのうち１のアンプであり、前記第２差動アンプ（２００）は、残り２つのうち１のアンプである構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、所望の周波数特性を得ることができる。具体的には、ベースバンドアンプは、所定の周波数範囲においてゲインが一定の大きさを保った周波数特性を有し、ピーキングアンプは、所定の周波数範囲においてゲインが周波数に対して増加し、前記増加の傾きがベースバンドアンプよりも大きい周波数特性を有し、ＬＰＦアンプは、所定の周波数範囲において周波数に対してゲインが減少し、前記減少の傾きがベースバンドアンプよりも大きい周波数特性を有する。例えば、第１差動アンプがベースバンドアンプであり、第２差動アンプがピーキングアンプの場合、調整されたピーキングを示す周波数特性を得ることができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）のゲインの周波数特性は、前記第１差動アンプの前記第１周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有し、前記第２ゲイン可変差動アンプ（２０１）のゲインの周波数特性は、前記第２差動アンプの前記第２周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有している構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、従属アンプを省略しても、第１差動アンプが第１周波数特性を保持し、第２差動アンプが第２周波数特性を保持することができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１差動アンプ（１００）と前記第２差動アンプ（２００）のうち少なくとも一方は、作動をオン・オフできる構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、第１差動アンプと第２差動アンプのどちらか一方、又は両方を選択的に使用することができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１差動アンプ（１００）と前記第２差動アンプ（２００）は、極性が同じである構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、ゲインの大きさと比率に応じて第１差動アンプの第１周波数特性と第２差動アンプの第２周波数特性とを同相で合成した周波数特性を有することができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１差動アンプ（１００）と前記第２差動アンプ（２００）は、極性が異なっている構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、ゲインの大きさと比率に応じて第１差動アンプの第１周波数特性と第２差動アンプの第２周波数特性とを、逆相で合成した周波数特性を有することができる。
また、上述のように、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、第３入力差動端子が前記入力側差動線路と電気的に接続され、第３出力差動端子が前記出力側差動線路と電気的に接続され、ゲインの第３周波数特性に従い前記入力差動信号を増幅して第３出力差動信号を出力する第３差動アンプ（３００）をさらに備え、前記第３差動アンプは、差動型回路で構成され、該差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できる第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）を含み、前記入力差動信号は、前記第１差動アンプのゲインと前記第２差動アンプのゲインと前記第３差動アンプのゲインの大きさと比率に基づいて前記第１周波数特性、前記第２周波数特性、及び前記第３周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、前記第１出力差動信号、前記第２出力差動信号、及び前記第３出力差動信号が前記出力側差動線路を伝搬しながら合波されて得られる前記出力差動信号の周波数特性を、前記大きさと比率を変えることで、可変できる構成である。
上記のように、第３差動アンプは、駆動電流を一定に保ったまま、第３差動アンプのゲインを変更できる第３ゲイン可変差動アンプを備えている。この構成により、従来のようにアンプの駆動電流を下げてゲインを低下させたときにリニアリティが悪化する問題が生じない。これにより、例えばＰＡＭ４などの多値信号を増幅する場合であっても、アイ開口が劣化することもない。
また、入力差動信号は、第１差動アンプのゲインと第２差動アンプのゲインと第３差動アンプのゲインの大きさと比率に基づいて第１周波数特性、第２周波数特性、及び第３周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、出力差動信号として出力されるようになっている。この構成により、リニアアンプのリニアリティを損なうことなく、第１周波数特性、第２周波数特性、及び第３周波数特性を基にリニアアンプの周波数特性を調整することができる。
また、上述のように、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）は、前記入力差動信号を増幅する第３差動対回路（３２０）と、前記第３ゲイン可変差動アンプを駆動する電流を供給する第３定電流源回路（３１０）と、前記第３ゲイン可変差動アンプのゲインを調整する第３ゲイン調整回路（３３０）と、を備え、前記第３差動対回路は、エミッタ同士が第５エミッタ抵抗（３２３）及び第６エミッタ抵抗（３２４）を介して接続された差動対の第５差動対トランジスタ（３２１）及び第６差動対トランジスタ（３２２）を備え、前記第３定電流源回路（３１０）は、第３定電流源トランジスタ（３１１）を備え、前記第３ゲイン調整回路（３３０）は、エミッタ側が前記第５差動対トランジスタ（３２１）のコレクタ側と接続された差動対の第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）及び第１０ゲイン調整トランジスタ（３３２）と、エミッタ側が前記第６差動対トランジスタ（３２２）のコレクタ側と接続された差動対の第１１ゲイン調整トランジスタ（３３３）及び第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）と、を有し、前記第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）のコレクタ側は、第１負荷抵抗（３４１）の一端側及び第１信号出力端子（３０６）に接続され、前記第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）のコレクタ側は、第２負荷抵抗（３４２）の一端側及び第２信号出力端子（３０７）に接続され、前記第５差動対トランジスタ（３２１）のベースは、第１ベース抵抗（３２５）を介して第１信号入力端子（３０３）に接続され、前記第６差動対トランジスタ（３２２）のベースは、第２ベース抵抗（３２６）を介して第２信号入力端子（３０４）に接続され、前記第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）と前記第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）のベースは、第５バイアス端子（３５）に接続され、前記第１０ゲイン調整トランジスタ（３３２）と前記第１１ゲイン調整トランジスタ（３３３）のベースは、第６バイアス端子（３６）に接続されており、前記第５バイアス端子に加えられる第５バイアス電圧と前記第６バイアス端子に加えられる第６バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる構成である。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプの第３ゲイン可変差動アンプは、第５バイアス端子に加えられる第５バイアス電圧と第６バイアス端子に加えられる第６バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる。これにより、第１差動アンプのゲインと第２差動アンプのゲインと第３差動アンプのゲインの大きさと比率を調整することにより、リニアアンプのゲインのリニアリティを損なうことなく、第１周波数特性、第２周波数特性、及び第３周波数特性を基にリニアアンプの周波数特性を調整することができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）において、前記第３差動対回路（３２０Ａ）は、前記第５差動対トランジスタ（３２１）と前記第６差動対トランジスタ（３２２）のエミッタ同士を接続する前記第５エミッタ抵抗と前記第６エミッタ抵抗の代わりに、単一のエミッタ抵抗（３２７）を有し、前記第３定電流源回路（３１０Ａ）は、前記第３定電流源トランジスタ（３１１）の代わりに、前記第５差動対トランジスタ（３２１）のエミッタ側に接続された第５分流電流源トランジスタ（３１３）と、前記第６差動対トランジスタ（３２２）のエミッタ側に接続された第６分流電流源トランジスタ（３１４）とを備える構成であってもよい。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第３差動アンプ（３００）は、前記第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路から構成された第３従属アンプ（８００）が縦続接続されている構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、リニアリティを損なうことなく、ゲイン可変差動アンプ３０１の最大ゲインを越えて、第３差動アンプのゲインを上げることができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第３従属アンプは、前記第３差動アンプの前記第３周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有している構成であってもよい。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、第３差動アンプの第３ゲイン可変差動アンプに第３従属アンプが縦続接続されることにより、第３差動アンプの第３周波数特性を得ることができる。
また、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプにおいて、前記第１差動アンプ（１００）は、ベースバンドアンプであり、前記第２差動アンプ（２００）は、ピーキングアンプであり、前記第３差動アンプ（３００）は、ＬＰＦアンプである構成であってもよい。また前記３つの差動アンプのうち、一つの差動アンプを省略した構成でも良い。
この構成により、本発明に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、所望の周波数特性を得ることができる。
本発明によれば、ゲインが低い場合であってもリニアリティを悪化させることなくゲインと周波数特性を調整することができる周波数特性可変差動リニアアンプを提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプの概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプの回路構成を示す図である。 図２の周波数特性可変差動リニアアンプのベースバンドアンプに用いられるゲイン可変差動アンプの回路構成を示す図である。 図２の周波数特性可変差動リニアアンプのピーキングアンプに用いられるゲイン可変差動アンプの回路構成を示す図である。 図２の周波数特性可変差動リニアアンプのベースバンドアンプに用いられるゲイン可変差動アンプの変形例を示す図である。 図２の周波数特性可変差動リニアアンプのベースバンドアンプに用いられるゲイン可変差動アンプの別の変形例を示す図である。 図２の周波数特性可変差動リニアアンプのピーキングアンプに用いられるゲイン可変差動アンプの変形例を示す図である。 ゲイン可変差動アンプと従属アンプが縦続接続された構成を示す図である。 ベースバンドアンプに用いられる従属アンプの回路構成を示す図である。 ベースバンドアンプに用いられる従属アンプの変形例を示す図である。 ピーキングアンプに用いられる従属アンプの回路構成を示す図である。 （ａ）はベースバンドアンプの周波数特性を示し、（ｂ）はピーキングアンプの周波数特性を示し、（ｃ）はＬＰＦアンプの周波数特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプの周波数特性を調整する様子を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプの周波数特性を調整する様子を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプの周波数特性を調整する様子を示す図である。 ゲインを調整した時の周波数特性可変差動リニアアンプのＳＤＤ２１（差動モードゲイン）の測定結果を示す図である。 ピーキングを調整した時の周波数特性可変差動リニアアンプのＳＤＤ２１（差動モードゲイン）の測定結果を示す図である。 （ａ）は、周波数特性可変差動リニアアンプの５６Ｇｂａｕｄ ＰＡＭ４信号の入力波形を示し、（ｂ）及び（ｃ）は出力波形を示す。 （ａ）は、４ｄＢのチャネルロスがある場合に５６Ｇｂａｕｄ ＰＡＭ４信号が入力された周波数特性可変差動リニアアンプの出力波形を示し、（ｂ）は、ピーキング調整後の出力波形を示す。 本発明の第３の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプの概略構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプのＬＰＦアンプに用いられるゲイン可変差動アンプの回路構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプのＬＰＦアンプに用いられるゲイン可変差動アンプの変形例を示す図である。 ＬＰＦアンプに用いられる従属アンプの回路構成を示す図である。 分布型回路の構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
本実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプ（以下、差動リニアアンプともいう）１は、例えば通信における周波数依存のチャネルロスに応じて、周波数特性を変更することのできる差動リニアアンプである。このために、差動リニアアンプ１は、入力側差動線路９００と、出力側差動線路９１０と、ベースバンドアンプとして機能する第１周波数特性を備えた第１差動アンプ１００と、ピーキングアンプとして機能する第２周波数特性を備えた第２差動アンプ２００と、を備えている。以下、各構成要素について説明する。
（入力側及び出力側差動線路）
図１は、第１の実施形態に係る差動リニアアンプ１の概略構成を示す図である。図１に示すように、差動リニアアンプ１は、入力差動信号Ｖinを伝搬させるための入力側差動線路９００と、入力差動信号Ｖinを入力する入力側差動線路９００の始端２、３と、その他端である終端４、５と、該終端４、５に接続された終端回路４００と、出力差動信号Ｖoutを伝搬させるための出力側差動線路９１０と、出力差動信号Ｖoutを出力する出力側差動線路９１０の始端６、７と、その他端である終端８、９と、該終端８、９に接続された終端回路５００とを有している。
入力側差動線路９００は、一端が始端２に接続され他端が終端４に接続された主線路９０１と、一端が始端３に接続され他端が終端５に接続された主線路９０２とから構成されている。出力側差動線路９１０は、一端が始端６に接続され他端が終端８に接続された主線路９１１と、一端が始端７に接続され他端が終端９に接続された主線路９１２とから構成されている。
入力側差動線路９００側の終端回路４００は、一端が終端４に接続され他端が端子９１に接続された終端抵抗４０１と、一端が終端５に接続され他端が端子９２に接続された終端抵抗４０２とを備えている。端子９１と端子９２は、所定の電位の電源に接続されている。
出力側差動線路９１０側の終端回路５００は、一端が終端８に接続され他端が端子９３に接続された終端抵抗５０１と、一端が終端９に接続され他端が端子９４に接続された終端抵抗５０２とを備えている。端子９３と端子９４は、所定の電位の電源に接続されている。
なお、本実施形態では入力側差動線路９００と出力側差動線路９１０は、差動線路であるが、これに限定されず、入力側差動線路９００と出力側差動線路９１０の片方又は両方がシングルの線路であってもよい。
（ベースバンドアンプとして機能する第1差動アンプ）
図１に示すように、第１差動アンプ１００は、第１入力差動端子１０２が入力側差動線路９００と電気的に接続され、第１出力差動端子１０５が出力側差動線路９１０と電気的に接続され、ゲインの第１周波数特性に従い入力差動信号Ｖinを増幅して第１出力差動信号Ｖ1outを出力するようになっている。
第１入力差動端子１０２は、入力側差動線路９００の主線路９０１に接続された正相入力端子１０３と、入力側差動線路９００の主線路９０２に接続された逆相入力端子１０４とからなる。第１出力差動端子１０５は、出力側差動線路９１０の主線路９１１に接続された正相出力端子１０７と、出力側差動線路９１０の主線路９１２に接続された逆相出力端子１０６とからなる。
入力差動信号Ｖinは、始端２に入力される入力正相信号Ｖin(+)と、始端３に入力される入力逆相信号Ｖin(-)とからなる。第１出力差動信号Ｖ1outは、正相出力端子１０７から得られる第１出力正相信号Ｖ1out(+)と、逆相出力端子１０６から得られる第１出力逆相信号Ｖ1out(-)とからなる。
図１２（ａ）は、第１差動アンプ１００のゲインの第１周波数特性を示す図である。図１２（ａ）に示すように、第１周波数特性は、所定の周波数範囲、例えばカットオフ周波数付近までの範囲においてゲインが一定の周波数特性であり、ベースバンドアンプとして機能する。
（第１差動アンプを構成するゲイン可変差動アンプ）
図３は、差動リニアアンプ１の第１差動アンプ１００に用いられるゲイン可変差動アンプ１０１の回路構成を示す図である。図３に示すように、ゲイン可変差動アンプ１０１は、入力差動信号を増幅する差動対回路１２０と、ゲイン可変差動アンプ１０１を駆動する電流を供給する定電流源回路１１０と、ゲイン可変差動アンプ１０１のゲインを調整するゲイン調整回路１３０とを備えている。
この構成により、ゲイン可変差動アンプ１０１は、定電流源回路１１０により一定の駆動電流を供給しつつ、ゲイン調整回路１３０によりゲインを調整することができる。
ゲイン可変差動アンプ１０１が、差動リニアアンプ１と同一である場合の差動リニアアンプ１の回路図を図２に示し、この図を用いて具体的な動作を説明する。
この構成では図３のゲイン可変差動アンプ１０１の負荷抵抗１４１、１４２は、出力側差動線路９１０に接続された終端回路５００に代えられる。
差動対回路１２０は、エミッタ同士が第１エミッタ抵抗１２３及び第２エミッタ抵抗１２４を介して接続された差動対の第１差動対トランジスタ１２１及び第２差動対トランジスタ１２２を備えている。
第１差動対トランジスタ１２１のベースは、正相入力端子１０３に接続され、第２差動対トランジスタ１２２のベースは、逆相入力端子１０４に接続されている。入力正相信号Ｖin(+)は、正相入力端子１０３に入力され、入力逆相信号Ｖin(-)は、逆相入力端子１０４に入力される。
定電流源回路１１０は、定電流源トランジスタ１１１と抵抗１１２とを備えている。定電流源トランジスタ１１１は、コレクタ側が第１エミッタ抵抗１２３と第２エミッタ抵抗１２４の接続側に接続され、エミッタ側が抵抗１１２の一端に接続されている。抵抗１１２の他端は、端子１１に接続され、端子１１は低電位側の電源に接続される。定電流源トランジスタ１１１のベースは端子１２に接続され、端子１２はベース電圧源に接続される。
ゲイン調整回路１３０は、エミッタ側が第１差動対トランジスタ１２１のコレクタ側と接続された差動対の第１ゲイン調整トランジスタ１３１及び第２ゲイン調整トランジスタ１３２と、エミッタ側が第２差動対トランジスタ１２２のコレクタ側と接続された差動対の第３ゲイン調整トランジスタ１３３及び第４ゲイン調整トランジスタ１３４と、を有している。
第１ゲイン調整トランジスタ１３１と第３ゲイン調整トランジスタ１３３のコレクタ側は、第１出力差動端子１０５を構成する逆相出力端子１０６に接続される。
また、第２ゲイン調整トランジスタ１３２と第４ゲイン調整トランジスタ１３４のコレクタ側は、第１出力差動端子１０５を構成する正相出力端子１０７に接続される。
第１ゲイン調整トランジスタ１３１と第４ゲイン調整トランジスタ１３４のベースは、第１バイアス端子１５に接続され、第２ゲイン調整トランジスタ１３２と第３ゲイン調整トランジスタ１３３のベースは、第２バイアス端子１６に接続されている。これにより、第１バイアス端子１５に加えられる第１バイアス電圧Ｖ1ａと第２バイアス端子１６に加えられる第２バイアス電圧Ｖ1ｂとの電位差によりゲインが変えられるようになっている。
具体的には、第１及び第４ゲイン調整トランジスタ１３１、１３４のエミッタ電流Ｉ１が最大で、第２及び第３ゲイン調整トランジスタ１３２、１３３のエミッタ電流Ｉ２が０ｍＡとなるように第１及び第２バイアス電圧Ｖ1ａ、Ｖ1ｂを設定したとき、ゲイン可変差動アンプ１０１のゲインは最大となる。また、第１及び第４ゲイン調整トランジスタ１３１、１３４のエミッタ電流Ｉ１と、第２及び第３ゲイン調整トランジスタ１３２、１３３のエミッタ電流Ｉ２とが同一となるように第１及び第２バイアス電圧Ｖ1ａ、Ｖ1ｂを設定したとき、負荷抵抗を流れる互いに極性が反転した電流Ｉ１及び電流Ｉ２が打ち消し合うので、ゲイン可変差動アンプ１０１のゲインは最小となる。
ゲイン可変差動アンプ１０１は、図１２（ａ）に示すような所定の周波数範囲においてゲインが一定である周波数特性を有しているため、ベースバンドアンプとして機能する。
＜ゲイン可変差動アンプ１０１の変形例＞
ゲイン可変差動アンプ１０１の回路の変形例として、ゲイン可変差動アンプ１０１の前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子１０３、逆相入力端子１０４に接続された構成であっても良い。また、定電流源トランジスタ１１１が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
次に、別の変形例としてゲイン可変差動アンプ１０１Ａについて説明する。図５に示すように、ゲイン可変差動アンプ１０１Ａにおいて、差動対回路１２０Ａは、第１差動対トランジスタ１２１と第２差動対トランジスタ１２２のエミッタ同士を接続する第１エミッタ抵抗１２３と第２エミッタ抵抗１２４の代わりに、単一のエミッタ抵抗１２５を有している。また、定電流源回路１１０Ａは、定電流源トランジスタ１１１の代わりに、第１差動対トランジスタ１２１のエミッタ側に接続された定電流源としての分流電流源トランジスタ１１３と、第２差動対トランジスタ１２２のエミッタ側に接続された定電流源としての分流電流源トランジスタ１１４とを備えている。分流電流源トランジスタ１１３、１１４のエミッタは抵抗１１５、１１６の一端にそれぞれ接続され、抵抗１１５、１１６の他端は、端子１１ａ、１１ｂにそれぞれ接続され、端子１１ａ、１１ｂは低電位側の電源に接続される。分流電流源トランジスタ１１３、１１４のベースは端子１２ａ、１２ｂにそれぞれ接続され、端子１２ａ、１２ｂはベース電圧源に接続される。なお、ゲイン可変差動アンプ１０１Ａの前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子１０３、逆相入力端子１０４に接続された構成であっても良い。また、分流電流源トランジスタ１１３、１１４が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
図６は、さらに別の変形例としてゲイン可変差動アンプ１０１Ｂの回路構成を示す図である。図６に示すように、ゲイン可変差動アンプ１０１Ｂのゲイン調整回路１３０の第２ゲイン調整トランジスタ１３２のコレクタは、正相出力端子１０７に接続される代わりに、抵抗１４３の一端に接続され、抵抗１４３の他端が端子１９に接続され、端子１９が高電位側の電源に接続されている。また、第３ゲイン調整トランジスタ１３３のコレクタは、逆相出力端子１０６に接続される代わりに、抵抗１４４の一端に接続され、抵抗１４４の他端が端子２０に接続され、端子２０が高電位側の電源に接続されている。この変形例では、第１ゲイン調整トランジスタ１３１のコレクタ及び第４ゲイン調整トランジスタ１３４のコレクタが、逆相出力端子１０６及び正相出力端子１０７にそれぞれ接続される。なお、ゲイン可変差動アンプ１０１Ｂの前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子１０３、逆相入力端子１０４に接続された構成であっても良い。また、定電流源トランジスタ１１１が抵抗に置き換わった構成であっても良い。また、抵抗１４３、１４４が省略された構成であっても良い。
（従属アンプ）
図８（ａ）に示すように、第１差動アンプ１００は、ゲイン可変差動アンプ１０１の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路により構成された従属アンプ６００が縦続接続されていてもよい。この構成により、第１差動アンプ１００は、リニアリティを損なうことなく、ゲイン可変差動アンプ１０１の最大ゲインを越えて、ゲインを上げることができる。
図９は、従属アンプ６００の回路構成を示す図である。図９に示すように、従属アンプ６００は、エミッタ同士がエミッタ抵抗６０５及びエミッタ抵抗６０６を介して接続された差動対トランジスタ６０１、６０２と、定電流源トランジスタ６０７とを有している。差動対トランジスタ６０１のベースは、正相入力端子６３に接続され、差動対トランジスタ６０２のベースは、逆相入力端子６４に接続されている。差動対トランジスタ６０１のコレクタ側は、逆相出力端子６５及び負荷抵抗６０３の一端に接続され、差動対トランジスタ６０２のコレクタ側は、正相出力端子６６及び負荷抵抗６０４の一端に接続されている。負荷抵抗６０３の他端及び負荷抵抗６０４の他端は端子６７に接続され、端子６７は高電位側の電源に接続されている。定電流源トランジスタ６０７のエミッタ側は、抵抗６０８を介して端子６１に接続され、端子６１は低電位側の電源に接続されている。定電流源トランジスタ６０７のベースは端子６２に接続され、端子６２はベース電圧源に接続されている。
なお、従属アンプ６００の前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子６３、逆相入力端子６４に接続された構成であっても良い。また、定電流源トランジスタ６０７が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
従属アンプ６００は、図１２（ａ）に示すようなベースバンドアンプに対応したゲインの周波数特性を有している。この構成により、ゲイン可変差動アンプ１０１に従属アンプ６００が縦続接続されている場合であっても、第１差動アンプ１００はベースバンドアンプとして機能する第１周波数特性を有効に保持することができる。
図１０は、変形例として従属アンプ６００Ａの回路構成を示している。図１０に示すように、従属アンプ６００Ａにおいて、図９のエミッタ抵抗６０５とエミッタ抵抗６０６の代わりに、単一のエミッタ抵抗６０９を有し、定電流源トランジスタ６０７の代わりに、差動対トランジスタ６０１のエミッタ側に接続された定電流源トランジスタ６１０と、差動対トランジスタ６０２のエミッタ側に接続された定電流源トランジスタ６１１とを備えている。また、定電流源トランジスタ６１０、６１１のエミッタ側は、抵抗６１２、６１３の一端にそれぞれ接続され、抵抗６１２、６１３の他端は、それぞれ端子６１ａ、６１ｂに接続され、端子６１ａ、６１ｂは低電位側の電源に接続されている。定電流源トランジスタ６１０、６１１のベースは端子６２a、６２ｂにそれぞれ接続され、端子６２a、６２ｂはベース電圧源に接続される。なお、従属アンプ６００Ａの前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子６３、逆相入力端子６４に接続された構成であっても良い。また、定電流源トランジスタ６１０、６１１が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
第１差動アンプ１００は、作動をオン・オフできる構成となっていてもよい。例えば、定電流源回路１１０の定電流源トランジスタ１１１のベースにオンオフ切替部を接続し、オンオフを切り換えられるようにしてもよい。また、従属アンプ６００の定電流源トランジスタ６０７のベースにオンオフ切替部を接続し、オンオフを切り換えられるようにしてもよい。この構成により、差動リニアアンプ１は、第１差動アンプ１００を選択的に使用することができる。
（ピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ）
次に、ピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００について説明する。
図１に示すように、ピーキングアンプ２００は、第２入力差動端子２０２が入力側差動線路９００と電気的に接続され、第２出力差動端子２０５が出力側差動線路９１０と電気的に接続され、ゲインの第２周波数特性に従い入力差動信号Ｖinを増幅して第２出力差動信号Ｖ2outを出力するようになっている。
第２入力差動端子２０２は、入力側差動線路９００の主線路９０１に接続された入力差動端子（正相）２０３と、入力側差動線路９００の主線路９０２に接続された入力差動端子（逆相）２０４とからなる。第２出力差動端子２０５は、出力側差動線路９１０の主線路９１１に接続された出力差動端子（正相）２０７と、出力側差動線路９１０の主線路９１２に接続された出力差動端子（逆相）２０６とからなる。
第２出力差動信号Ｖ2outは、出力差動端子２０７から得られる第２出力正相信号Ｖ2out(+)と、出力差動端子２０６から得られる第２出力逆相信号Ｖ2out(-)とからなる。
図１２（ｂ）は、ピーキングアンプ２００のゲインの第２周波数特性を示す図である。図１２（ｂ）に示すように、第２周波数特性は、所定の周波数範囲において周波数に対してゲインが増加する周波数特性である。第２周波数特性は、例えば、伝送線路での損失の大きい高周波帯域でゲインのピークをもつような周波数特性である。
（第２差動アンプを構成するゲイン可変差動アンプ）
図４は、差動リニアアンプ１の第２差動アンプ２００に用いられるゲイン可変差動アンプ２０１の回路構成を示す図である。図４に示すように、ゲイン可変差動アンプ２０１は、入力差動信号を増幅する差動対回路２２０と、ゲイン可変差動アンプ２０１を駆動する電流を供給する定電流源回路２１０と、ゲイン可変差動アンプ２０１のゲインを調整するゲイン調整回路２３０とを備えている。本回路はゲイン可変差動アンプ１０１の回路にコンデンサ２２５が追加された回路である。
この構成により、ゲイン可変差動アンプ２０１は、定電流源回路２１０により一定の駆動電流を供給しつつ、ゲイン調整回路２３０によりゲインを調整することができる。
ゲイン可変差動アンプ２０１が、差動リニアアンプ２と同一である場合の差動リニアアンプ１の回路図を図２に示し、この図を用いて具体的な動作を説明する。
この構成では図４のゲイン可変差動アンプ２０１の負荷抵抗２４１、２４２は、出力側差動線路９１０に接続された終端回路５００に代えられる。
差動対回路２２０は、エミッタ同士が第１エミッタ抵抗２２３及び第２エミッタ抵抗２２４を介して接続されるとともに、コンデンサ２２５を介して接続された差動対の第１差動対トランジスタ２２１及び第２差動対トランジスタ２２２を備えている。そのため、第１及び第２差動対トランジスタ２２１、２２２のコレクタ側からエミッタ側へ流れる電流の高周波成分がコンデンサ２２５に流れる。また、第１及び第２差動対トランジスタ２２１、２２２は、全周波数帯域にわたってエミッタ側の電圧値を同一の値に維持しようと動作するので、ベースバンド成分と比べて高周波成分の電流が増加する。その結果、所定の周波数範囲において周波数に対してゲインが上昇する第２周波数特性が得られる。
第１差動対トランジスタ２２１のベースは、入力差動端子２０３に接続され、第２差動対トランジスタ２２２のベースは、入力差動端子２０４に接続されている。入力正相信号Ｖin(+)は、入力差動端子２０３に入力され、入力逆相信号Ｖin(-)は、入力差動端子２０４に入力される。
定電流源回路２１０は、定電流源トランジスタ２１１と抵抗２１２とを備えている。定電流源トランジスタ２１１は、コレクタ側が第１エミッタ抵抗２２３と第２エミッタ抵抗２２４の接続側に接続され、エミッタ側が抵抗２１２の一端に接続されている。抵抗１１２の他端は、端子２１に接続され、端子２１は低電位側の電源に接続される。定電流源トランジスタ２１１のベースは端子２２に接続され、端子２２はベース電圧源に接続される。
ゲイン調整回路２３０は、エミッタ側が第１差動対トランジスタ２２１のコレクタ側と接続された差動対の第１ゲイン調整トランジスタ２３１及び第２ゲイン調整トランジスタ２３２と、エミッタ側が第２差動対トランジスタ２２２のコレクタ側と接続された差動対の第３ゲイン調整トランジスタ２３３及び第４ゲイン調整トランジスタ２３４と、を有している。
第１ゲイン調整トランジスタ２３１と第３ゲイン調整トランジスタ２３３のコレクタ側は、第２出力差動端子２０５を構成する逆相出力端子２０６に接続される
また、第２ゲイン調整トランジスタ２３２と第４ゲイン調整トランジスタ２３４のコレクタ側は、第２出力差動端子２０５を構成する正相端子２０７に接続される。
第１ゲイン調整トランジスタ２３１と第４ゲイン調整トランジスタ２３４のベースは、第１バイアス端子２５に接続され、第２ゲイン調整トランジスタ２３２と第３ゲイン調整トランジスタ２３３のベースは、第２バイアス端子２６に接続されている。これにより、第１バイアス端子２５に加えられる第１バイアス電圧Ｖ2ａと第２バイアス端子２６に加えられる第２バイアス電圧Ｖ2ｂとの電位差によりゲインが変えられるようになっている。
具体的には、第１及び第４ゲイン調整トランジスタ２３１、２３４のエミッタ電流Ｉ１が最大で、第２及び第３ゲイン調整トランジスタ２３２、２３３のエミッタ電流Ｉ２が０ｍＡとなるように第１及び第２バイアス電圧Ｖ2ａ、Ｖ2ｂを設定したとき、ゲイン可変差動アンプ２０１のゲインは最大となる。また、第１及び第４ゲイン調整トランジスタ２３１、２３４のエミッタ電流Ｉ１と、第２及び第３ゲイン調整トランジスタ２３２、２３３のエミッタ電流Ｉ２とが同一となるように第１及び第２バイアス電圧Ｖ2ａ、Ｖ2ｂを設定したとき、負荷抵抗を流れる互いに極性が反転した電流Ｉ１及び電流Ｉ２が打ち消し合うので、ゲイン可変差動アンプ２０１のゲインは最小となる。
ゲイン可変差動アンプ２０１は、図１２（ｂ）に示すような所定の周波数範囲においてゲインが周波数に対して増加する周波数特性を有しているため、ピーキングアンプとして機能する。
＜ゲイン可変差動アンプ２０１の変形例＞
ゲイン可変差動アンプ２０１の回路の変形例として、ゲイン可変差動アンプ２０１の前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子２０３、逆相入力端子２０４に接続された構成であっても良い。また、定電流源トランジスタ２１１が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
次に、別の変形例としてゲイン可変差動アンプ２０１Ａについて説明する。図７に示すように、ゲイン可変差動アンプ２０１Ａにおいて、差動対回路２２０Ａは、第１差動対トランジスタ２２１と第２差動対トランジスタ２２２のエミッタ同士を接続する第１エミッタ抵抗２２３と第２エミッタ抵抗２２４の代わりに、単一のエミッタ抵抗２２６を有している。また、定電流源回路２１０Ａは、定電流源トランジスタ２１１の代わりに、第１差動対トランジスタ２２１のエミッタ側に接続された定電流源としての分流電流源トランジスタ２１３と、第２差動対トランジスタ２２２のエミッタ側に接続された定電流源としての分流電流源トランジスタ２１４とを備えている。分流電流源トランジスタ２１３、２１４のエミッタは抵抗２１５、２１６の一端にそれぞれ接続され、抵抗２１５、２１６の他端は、端子２１ａ、２１ｂにそれぞれ接続され、端子２１ａ、２１ｂは低電位側の電源に接続される。分流電流源トランジスタ２１３、２１４のベースは端子２２ａ、２２ｂにそれぞれ接続され、端子２２ａ、２２ｂはベース電圧源に接続される。なお、ゲイン可変差動アンプ２０１Ａの前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子２０３、逆相入力端子２０４に接続された構成であっても良い。また、分流電流源トランジスタ２１３、２１４が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
（従属アンプ）
第２差動アンプ２００は、ゲイン可変差動アンプ２０１の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路により構成された従属アンプ６００が縦続接続されていてもよい。この構成により、第２差動アンプ２００は、リニアリティを損なうことなく、ゲイン可変差動アンプ２０１の最大ゲインを越えて、ゲインを上げることができる。また図８（ｂ）に示すように、第２差動アンプ２００は、ゲイン可変差動アンプ２０１の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路により構成された従属アンプ７００が縦続接続されていてもよい。この構成により、第２差動アンプ２００は、リニアリティを損なうことなく、ゲイン可変差動アンプ２０１の最大ゲインを越えて、ゲインを上げることができる。
図１１は、従属アンプ７００の回路構成を示す図である。図１１に示すように、従属アンプ７００は、エミッタ同士がエミッタ抵抗７０５及びエミッタ抵抗７０６を介して接続されるとともに、コンデンサ７０９を介して接続された差動対トランジスタ７０１、７０２と、定電流源トランジスタ７０７とを有している。差動対トランジスタ７０１のベースは、正相入力端子７３に接続され、差動対トランジスタ７０２のベースは、逆相入力端子７４に接続されている。差動対トランジスタ７０１のコレクタ側は、逆相出力端子７５及び負荷抵抗７０３の一端に接続され、差動対トランジスタ７０２のコレクタ側は、正相出力端子７６及び負荷抵抗７０４の一端に接続されている。負荷抵抗７０３の他端及び負荷抵抗７０４の他端は端子７７に接続され、端子７７は高電位側の電源に接続されている。定電流源トランジスタ７０７のエミッタ側は、抵抗７０８を介して端子７１に接続され、端子７１は低電位側の電源に接続されている。定電流源トランジスタ７０７のベースは端子７２に接続され、端子７２はベース電圧源に接続されている。なお、従属アンプ７００の前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子７３、逆相入力端子７４に接続された構成であっても良い。また、定電流源トランジスタ７０７が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
従属アンプ７００は、図１２（ｂ）に示すようなピーキングアンプに対応したゲインの周波数特性を有している。この構成により、ゲイン可変差動アンプ２０１に従属アンプ７００が縦続接続されている場合であっても、第２差動アンプ２００はピーキングアンプとして機能する第２周波数特性を有効に保持することができる。
また第２差動アンプ２００は、ゲイン可変差動アンプ１０１に従属アンプ７００を縦続接続して構成することもできる。ゲイン可変差動アンプ１０１は、図１２（ａ）に示すような所定の周波数範囲においてゲインが一定である周波数特性を有しているが、従属アンプ７００が、図１２（ｂ）に示すようなピーキングアンプに対応したゲインの周波数特性を有しているため、第２差動アンプ２００は回路全体ではピーキングアンプとして機能する第２周波数特性を有効に保持することができる。
第２差動アンプ２００は、作動をオン・オフできる構成となっていてもよい。例えば、定電流源回路２１０の定電流源トランジスタ２１１のベースにオンオフ切替部を接続し、オンオフを切り換えられるようにしてもよい。また、従属アンプ７００の定電流源トランジスタ７０７のベースにオンオフ切替部を接続し、オンオフを切り換えられるようにしてもよい。この構成により、差動リニアアンプ１は、第２差動アンプ２００を選択的に使用することができる。
（アンプの極性）
差動リニアアンプ１の第１差動アンプ１００と第２差動アンプ２００は、極性が同じである。
具体的には、図１において、第１差動アンプ１００では、主線路９１１に接続されているのが、第１正相出力信号Ｖ1out(+)が出力される正相出力端子１０７であり、主線路９１２に接続されているのが、第１逆相出力信号Ｖ1out(-)が出力される逆相出力端子１０６である。同様に、第２差動アンプ２００では、主線路９１１に接続されているのが、第２正相出力信号Ｖ2out(+)が出力される正相出力端子２０７であり、主線路９１２に接続されているのが、第２逆相出力信号Ｖ2out(-)が出力される逆相出力端子２０６である。またＶ1out(+)とＶ2out(+)は同じ極性であり、Ｖ1out(-)とＶ2out(-)は同じ極性である。このような極性関係にあるとき、両アンプは極性が同じであるという。
この構成により、第１差動アンプ１００から出力される第１出力差動信号Ｖ1outと第２差動アンプ２００から出力される第２出力差動信号Ｖ2outは、出力側差動線路９１０を伝搬しながら同相で合波されて出力差動信号Ｖoutが得られる。
（合波・周波数特性）
上述したように、終端回路４００に接続された入力側差動線路９００と、終端回路５００に接続された出力側差動線路９１０の間に、ベースバンドアンプとして機能する第１周波数特性を備えた第１差動アンプ１００とピーキングアンプとして機能する第２周波数特性を備えた第２差動アンプ２００が並列に接続されている。このため、第１差動アンプ１００から出力される第１出力差動信号Ｖ1outと第２差動アンプ２００から出力される第２出力差動信号Ｖ2outは、出力側差動線路９１０を伝搬しながら同相で合波されて出力差動信号Ｖoutが得られるようになっている。
また、差動リニアアンプ１において、入力差動信号Ｖinは、第１差動アンプ１００のゲインと第２差動アンプ２００のゲインの大きさと比率に基づいて第１周波数特性及び第２周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅されるようになっている。
具体的には、差動リニアアンプ１において、第１差動アンプ１００から出力される第１出力差動信号Ｖ1outと第２差動アンプ２００から出力される第２出力差動信号Ｖ2outが出力側差動線路９１０を伝搬しながら同相で合波されて得られる出力差動信号Ｖoutの周波数特性は、第１差動アンプ１００のゲインと第２差動アンプ２００のゲインの大きさと比率を変えることにより、可変できるようになっている。
図１３は、差動リニアアンプ１の周波数特性を調整する様子を示す図である。例えば、第１差動アンプ１００のゲインが所定の大きさで、第２差動アンプ２００のゲインとの比率が１：０のときの周波数特性１１１０と、第２差動アンプ２００の低域のゲインが前記所定の大きさと同じで、第１差動アンプ１００のゲインとの比率が１：０のときの周波数特性１１００との間で、ゲインの大きさと比率を変えることによりピーキング量を調整することができる。
（作用・効果）
次に作用効果について説明する。
本実施形態に係る差動リニアアンプ１において、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００と、ピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００は、差動型回路で構成され該差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できるゲイン可変差動アンプ１０１とゲイン可変差動アンプ２０１をそれぞれ備えている。この構成により、従来のようにアンプの駆動電流を下げてゲインを低下させたときにリニアリティが悪化する問題が生じない。これにより、例えばＰＡＭ４などの多値信号を増幅する場合であっても、アイ開口が劣化することもない。
また、入力差動信号Ｖinは、第１差動アンプ１００のゲインと第２差動アンプ２００のゲインの大きさと比率に基づいて第１周波数特性及び第２周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、第１出力差動信号Ｖ1outと第２出力差動信号Ｖ2outが出力側差動線路９１０を伝搬しながら同相で合波されて得られる出力差動信号Ｖoutの周波数特性を、該大きさと比率を変えることで、可変できるようになっている。この構成により、リニアリティを損なうことなく、第１周波数特性及び第２周波数特性を基にリニアアンプの周波数特性を調整することができる。
（測定結果）
図１６と図１７は、差動リニアアンプ１の構成で作製した周波数特性可変差動リニアアンプのＳＤＤ２１（差動モードゲイン）を測定した結果を示す図である。図１６はベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプのみを作動させて、ゲインを変化させたときの特性である。平坦な周波数特性のままゲインを変化できていることが分かる。
図１７は、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプとピーキングアンプとして機能する第２差動アンプを作動させて、ピーキングを調整した時のＳＤＤ２１（差動モードゲイン）を測定した結果を示す図である。図１７に示すように、例えば４３ＧＨｚにおいて１９ｄＢの幅でピーキング量を調整できることが分かる。
図１８（ａ）は、差動リニアアンプ１に入力された５６ＧｂａｕｄのＰＡＭ４信号の入力波形を示し、（ｂ）はゲイン２ｄＢ時の差動リニアアンプ１の出力波形を示し、（ｃ）はゲイン－７ｄＢ時の差動リニアアンプ１の出力波形を示す。リニアリティーの測定値はどちらも０．９９（１が理想値）であり、ゲインを２ｄＢから－７ｄＢに下げてもＰＡＭ４波形のリニアリティーが劣化しないことが分かる。
図１９（ａ）は、２８ＧＨｚにおいて４ｄＢのチャネルロスがある５６ＧｂａｕｄのＰＡＭ４信号が入力された差動リニアアンプ１の出力波形を示し、（ｂ）は、ピーキング調整後の出力波形を示す。図１９に示すように、アンプのピーキング特性でチャネルロスを補償して、アイ開口を回復できていることが分かる。
［第２の実施形態］
本実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプは、前記周波数特性可変差動リニアアンプ１のピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００を、図１２（ｃ）に示す、所定の周波数範囲において周波数に対してゲインが減少するＬＰＦアンプの周波数特性を有する差動アンプに置き換えた構成である。その他の構成要素は同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
（第２差動アンプを構成するゲイン可変差動アンプ）
図２１は、本実施形態の差動リニアアンプの第２差動アンプ２００に用いられるゲイン可変差動アンプ３０１の回路構成を示す図である。図２１に示すように、ゲイン可変差動アンプ３０１は、入力差動信号を増幅する差動対回路３２０と、ゲイン可変差動アンプ３０１を駆動する電流を供給する定電流源回路３１０と、ゲイン可変差動アンプ３０１のゲインを調整するゲイン調整回路３３０とを備えている。本回路はゲイン可変差動アンプ１０１の回路に抵抗３２５、３２６が追加された回路である。
この構成により、ゲイン可変差動アンプ３０１は、定電流源回路３１０により一定の駆動電流を供給しつつ、ゲイン調整回路３３０によりゲインを調整することができる。
差動対回路３２０は、エミッタ同士が第１エミッタ抵抗３２３及び第２エミッタ抵抗３２４を介して接続された差動対の第１差動対トランジスタ３２１及び第２差動対トランジスタ３２２を備えている。
第１差動対トランジスタ３２１のベースは、ベース抵抗３２５を介して入力差動端子３０３に接続され、第２差動対トランジスタ３２２のベースは、ベース抵抗３２６を介して入力差動端子３０４に接続されている。正相信号が、入力差動端子３０３に入力され、逆相信号が、入力差動端子３０４に入力される。この構成ではベース抵抗３２５と第１差動対トランジスタ３２１のベース容量によりローパスフィルタが形成され、ベース抵抗３２６と第２差動対トランジスタ３２２のベース容量によりローパスフィルタが形成され、所定の周波数範囲においてゲインが周波数に対して減少する周波数特性が得られる。
定電流源回路３１０は、定電流源トランジスタ３１１と抵抗３１２とを備えている。定電流源トランジスタ３１１は、コレクタ側が第１エミッタ抵抗３２３と第２エミッタ抵抗３２４の接続側に接続され、エミッタ側が抵抗３１２の一端に接続されている。抵抗３１２の他端は、端子３１に接続され、端子３１は低電位側の電源に接続される。定電流源トランジスタ３１１のベースは端子３２に接続され、端子３２はベース電圧源に接続される。
ゲイン調整回路３３０は、エミッタ側が第１差動対トランジスタ３２１のコレクタ側と接続された差動対の第１ゲイン調整トランジスタ３３１及び第２ゲイン調整トランジスタ３３２と、エミッタ側が第２差動対トランジスタ３２２のコレクタ側と接続された差動対の第３ゲイン調整トランジスタ３３３及び第４ゲイン調整トランジスタ３３４と、を有している。
第１ゲイン調整トランジスタ３３１と第３ゲイン調整トランジスタ３３３のコレクタ側は、第３出力差動端子３０５を構成する逆相出力端子３０６に接続される。
また、第２ゲイン調整トランジスタ３３２と第４ゲイン調整トランジスタ３３４のコレクタ側は、第３出力差動端子３０５を構成する正相出力端子３０７に接続されている。
第１ゲイン調整トランジスタ３３１と第４ゲイン調整トランジスタ３３４のベースは、第１バイアス端子３５に接続され、第２ゲイン調整トランジスタ３３２と第３ゲイン調整トランジスタ３３３のベースは、第２バイアス端子３６に接続されている。これにより、第１バイアス端子３５に加えられる第１バイアス電圧Ｖ3ａと第２バイアス端子３６に加えられる第２バイアス電圧Ｖ3ｂとの電位差によりゲインが変えられるようになっている。
具体的には、第１及び第４ゲイン調整トランジスタ３３１、３３４のエミッタ電流Ｉ１が最大で、第２及び第３ゲイン調整トランジスタ３３２、３３３のエミッタ電流Ｉ２が０ｍＡとなるように第１及び第２バイアス電圧Ｖ3ａ、Ｖ3ｂを設定したとき、ゲイン可変差動アンプ３０１のゲインは最大となる。また、第１及び第４ゲイン調整トランジスタ３３１、３３４のエミッタ電流Ｉ１と、第２及び第３ゲイン調整トランジスタ３３２、３３３のエミッタ電流Ｉ２とが同一となるように第１及び第２バイアス電圧Ｖ3ａ、Ｖ3ｂを設定したとき、負荷抵抗を流れる互いに極性が反転した電流Ｉ１及び電流Ｉ２が打ち消し合うので、ゲイン可変差動アンプ３０１のゲインは最小となる。
ゲイン可変差動アンプ３０１は、図１２（ｃ）に示すような所定の周波数範囲においてゲインが周波数に対して減少する周波数特性を有しているため、ＬＰＦアンプとして機能する。
＜ゲイン可変差動アンプ３０１の変形例＞
ゲイン可変差動アンプ３０１の回路の変形例として、ゲイン可変差動アンプ３０１の前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子３０３、逆相入力端子３０４に接続された構成であっても良い。また、定電流源トランジスタ３１１が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
次に、別の変形例としてゲイン可変差動アンプ３０１Ａについて説明する。図２２に示すように、ゲイン可変差動アンプ３０１Ａにおいて、差動対回路３２０Ａは、第１差動対トランジスタ３２１と第２差動対トランジスタ３２２のエミッタ同士を接続する第１エミッタ抵抗３２３と第２エミッタ抵抗３２４の代わりに、単一のエミッタ抵抗３２７を有している。また、定電流源回路３１０Ａは、定電流源トランジスタ３１１の代わりに、第１差動対トランジスタ３２１のエミッタ側に接続された定電流源としての分流電流源トランジスタ３１３と、第２差動対トランジスタ３２２のエミッタ側に接続された定電流源としての分流電流源トランジスタ３１４とを備えている。分流電流源トランジスタ３１３、３１４のエミッタは抵抗３１５、３１６の一端にそれぞれ接続され、抵抗３１５、３１６の他端は、端子３１ａ、３１ｂにそれぞれ接続され、端子３１ａ、３１ｂは低電位側の電源に接続される。分流電流源トランジスタ３１３、３１４のベースは端子３２ａ、３２ｂにそれぞれ接続され、端子３２ａ、３２ｂはベース電圧源に接続される。なお、ゲイン可変差動アンプ３０１Ａの前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子３０３、逆相入力端子３０４に接続された構成であっても良い。また、分流電流源トランジスタ３１３、３１４が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
（従属アンプ）
第２差動アンプ２００は、ゲイン可変差動アンプ３０１の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路により構成された従属アンプ６００が縦続接続されていてもよい。この構成により、第２差動アンプ２００は、リニアリティを損なうことなく、ゲイン可変差動アンプ３０１の最大ゲインを越えて、ゲインを上げることができる。また図８（ｃ）に示すように、第２差動アンプ２００は、ゲイン可変差動アンプ３０１の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路により構成された従属アンプ８００が縦続接続されていてもよい。この構成により、第２差動アンプ２００は、リニアリティを損なうことなく、ゲイン可変差動アンプ３０１の最大ゲインを越えて、ゲインを上げることができる。
図２３は、従属アンプ８００の回路構成を示す図である。図２３に示すように、従属アンプ８００は、エミッタ同士がエミッタ抵抗８０５及びエミッタ抵抗８０６を介して接続された差動対トランジスタ８０１及び差動対トランジスタ８０２と、定電流源トランジスタ８０７とを有している。差動対トランジスタ８０１のベースは、ベース抵抗８０９を介して正相入力端子８３に接続され、差動対トランジスタ８０２のベースは、ベース抵抗８１０を介して逆相入力端子８４に接続されている。差動対トランジスタ８０１のコレクタ側は、逆相出力端子８５及び負荷抵抗８０３の一端に接続され、差動対トランジスタ８０２のコレクタ側は、正相出力端子８６及び負荷抵抗８０４の一端に接続されている。負荷抵抗８０３の他端及び負荷抵抗８０４の他端は端子８７に接続され、端子８７は高電位側の電源に接続されている。定電流源トランジスタ８０７のエミッタ側は、抵抗８０８を介して端子８１に接続され、端子８１は低電位側の電源に接続されている。定電流源トランジスタ８０７のベースは端子８２に接続され、端子８２はベース電圧源に接続されている。なお、従属アンプ８００の前段に、エミッタフォロア回路が配置され、前記エミッタフォロア回路の出力が、正相入力端子８３、逆相入力端子８４に接続された構成であっても良い。また、定電流源トランジスタ８０７が抵抗に置き換わった構成であっても良い。
従属アンプ８００は、図１２（ｃ）に示すようなＬＰＦアンプに対応したゲインの周波数特性を有している。この構成により、ゲイン可変差動アンプ３０１に従属アンプ８００が縦続接続されている場合であっても、第２差動アンプ２００はＬＰＦアンプとして機能する第２周波数特性を有効に保持することができる。
また第２差動アンプ２００は、ゲイン可変差動アンプ１０１に従属アンプ８００を縦続接続して構成することもできる。ゲイン可変差動アンプ１０１は、図１２（ａ）に示すような所定の周波数範囲においてゲインが一定である周波数特性を有しているが、従属アンプ８００が、図１２（ｃ）に示すようなＬＰＦアンプに対応したゲインの周波数特性を有しているため、第２差動アンプ２００は回路全体ではＬＰＦアンプとして機能する第２周波数特性を有効に保持することができる。
第２差動アンプ２００は、作動をオン・オフできる構成となっていてもよい。例えば、定電流源回路３１０の定電流源トランジスタ３１１のベースにオンオフ切替部を接続し、オンオフを切り換えられるようにしてもよい。また、従属アンプ８００の定電流源トランジスタ８０７のベースにオンオフ切替部を接続し、オンオフを切り換えられるようにしてもよい。この構成により、本実施形態の差動リニアアンプは、第２差動アンプ２００を選択的に使用することができる。
（アンプの極性）
本実施形態の差動リニアアンプの第１差動アンプ１００と第２差動アンプ２００は、極性が異なっている。
上述したように、図１において、第１差動アンプ１００と第２差動アンプ２００は、極性が同じ場合の構成を示している。一方、図１において、第２差動アンプ２００の出力端子の接続を逆にして、主線路９１２に、正相出力端子２０７を、主線路９１１に逆相出力端子２０６を接続する構成をとることもできる。このような構成では、両アンプの極性は異なっているという。
この構成により、第１差動アンプ１００から出力される第１出力差動信号Ｖ1outと第２差動アンプ２００から出力される第２出力差動信号Ｖ2outは、出力側差動線路９１０を伝搬しながら逆相で合波されて出力差動信号Ｖoutが得られる。
（合波）
上述したように、終端回路４００に接続された入力側差動線路９００と、終端回路５００に接続された出力側差動線路９１０の間に、ベースバンドアンプとして機能する第１周波数特性を備えた第１差動アンプ１００とＬＰＦアンプとして機能する第２周波数特性を備えた第２差動アンプ２００が並列に接続されている。このため、第１差動アンプ１００から出力される第１出力差動信号Ｖ1outと第２差動アンプ２００から出力される第２出力差動信号Ｖ2outは、出力側差動線路９１０を伝搬しながら逆相で合波されて出力差動信号Ｖoutが得られるようになっている。
本実施形態の差動リニアアンプにおいて、入力差動信号Ｖinは、第１差動アンプ１００のゲインと第２差動アンプ２００のゲインの大きさと比率に基づいて第１周波数特性及び第２周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅されるようになっている。
図１４は、本実施形態の差動リニアアンプの周波数特性を調整する様子を示す図である。例えば、第１差動アンプ１００のゲインが所定の大きさで、第２差動アンプ２００のゲインとの比率が１：０のとき周波数特性は１２００になる。第１差動アンプ１００のゲインが前記所定の大きさと同じで、第２差動アンプ２００のゲインとの比率が１：１のとき、第１差動アンプ１００と第２差動アンプ２００の出力信号は逆相で打ち消しあうため、特に低域のゲインが低下し周波数特性１２１０となり、ピーキング特性を得られる。周波数特性１２００と周波数特性１２１０の間で、第１差動アンプ１００と第２差動アンプ２００のゲインの大きさと比率を変えることによりピーキング量を調整することができる。
（作用・効果）
次に作用効果について説明する。
本実施形態に係る差動リニアアンプにおいて、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００と、ＬＰＦアンプとして機能する第２差動アンプ２００は、差動型回路で構成され該差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できるゲイン可変差動アンプ１０１とゲイン可変差動アンプ２０１をそれぞれ備えている。この構成により、従来のようにアンプの駆動電流を下げてゲインを低下させたときにリニアリティが悪化する問題が生じない。これにより、例えばＰＡＭ４などの多値信号を増幅する場合であっても、アイ開口が劣化することもない。
また、入力差動信号Ｖinは、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００のゲインとＬＰＦアンプとして機能する第２差動アンプ２００のゲインの大きさと比率に基づいて第１周波数特性及び第２周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、第１出力差動信号Ｖ1outと第２出力差動信号Ｖ2outが出力側差動線路９１０を伝搬しながら逆相で合波されて得られる出力差動信号Ｖoutの周波数特性を、該大きさと比率を変えることで、可変できるようになっている。この構成により、ゲインのリニアリティを損なうことなく、第１周波数特性及び第２周波数特性を基にリニアアンプの周波数特性を調整することができる。
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る周波数特性可変差動リニアアンプ（以下、差動リニアアンプともいう）について説明する。
第３の実施形態に係る差動リニアアンプ１Ａは、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００とピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００に加えて、ＬＰＦアンプとして機能する第３差動アンプ３００をさらに備えている点で、第１の実施形態と相違している。その他の構成要素は同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
（入力側及び出力側差動線路）
図２０は、第３の実施形態に係る差動リニアアンプ１Ａの概略構成を示す図である。図２０に示すように、差動リニアアンプ１Ａは、入力側差動線路９００と出力側差動線路９１０の間に、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００とピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００に加えてＬＰＦアンプとして機能する第３差動アンプ３００が設けられている。
（アンプの極性）
図２０に示すように、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００とピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００とＬＰＦアンプとして機能する第３差動アンプ３００は、極性が同じである。
（合波）
このため、差動リニアアンプ１Ａにおいて、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００から出力される第１出力差動信号Ｖ1outとピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００から出力される第２出力差動信号Ｖ2outとＬＰＦアンプとして機能する第３差動アンプ３００から出力される第３出力差動信号Ｖ3outが、出力側差動線路９１０を伝搬しながら同相で合波されて得られる出力差動信号Ｖoutの周波数特性は、前記３つの差動アンプのゲインの大きさと比率を変えることにより、可変できるようになっている。
図１５は、差動リニアアンプ１Ａの周波数特性を調整する様子を示す図である。例えば、第１差動アンプ１００と第２差動アンプ２００と第３差動アンプ３００のゲインの比率が０：１：０のときの周波数特性は１３００となり、前記比率が０：０：１のときの周波数特性は１３１０となり、周波数特性を自由に調整することができる。
（分布型回路）
図２４は、差動リニアアンプ１Ａが分布型回路により構成されている図である。差動リニアアンプ１Ａは、例えばＩｎＰ（インジウム・リン）やＧａＡｓ（ガリウム・砒素）等の半導体基板上に形成されている。
図２４に示すように、入力側差動線路９００Ａは、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００の一対の入力差動端子を構成する正相入力端子１０３及び逆相入力端子１０４、ピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００の一対の入力差動端子を構成する正相入力端子２０３及び逆相入力端子２０４、並びにＬＰＦアンプとして機能する第３差動アンプ３００の一対の入力差動端子を構成する正相入力端子３０３及び逆相入力端子３０４と向かい合う位置に、Ｘ軸に沿って形成されている。出力側差動線路９１０Ａは、第１差動アンプ１００の一対の出力差動端子を構成する正相出力端子１０７及び逆相出力端子１０６、第２差動アンプ２００の一対の出力差動端子を構成する正相出力端子２０７及び逆相出力端子２０６、並びに第３差動アンプ３００の一対の出力差動端子を構成する正相出力端子３０７及び逆相出力端子３０６と向かい合う位置に、Ｘ軸に沿って形成されている。
入力側差動線路９００Ａは、所定間隔Ｇ１でＸ軸に沿って平行に延びた一対の主線路９０１Ａ、９０２Ａを有し、主線路９０１Ａ、９０２Ａは直列に接続された各主線路導体９０１ａ～９０１ｄ、９０２ａ～９０２ｄによって構成される。なお、主線路導体は特性インピーダンスが任意に設定された帯状の導体であり、矩形で表し、各主線路導体を結ぶ線は主線路導体間の接続を表している。また、配線の分岐点を黒丸、端子を白丸で表している。
主線路９０１Ａ、９０２Ａの始端２、３に入力された差動信号Ｖin(+)、Ｖin(-)は、主線路９０１Ａ、９０２Ａの終端４、５に接続された終端抵抗４０１、４０２によって吸収される。また、主線路９０１Ａ、９０２Ａは、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００の入力差動端子１０３、１０４、ピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００の入力差動端子２０３、２０４、及びＬＰＦアンプとして機能する第３差動アンプ３００の入力差動端子３０３、３０４と、Ｙ軸に沿った所定長の分岐配線９０３ａ～９０３ｃ、９０４ａ～９０４ｃにより接続されている。分岐配線９０４ａ～９０４ｃと主線路導体９０１ｂ～９０１ｄは、それぞれ絶縁層を介して交差している。
ここで、各主線路導体９０１ａ～９０１ｄ、９０２ａ～９０２ｄは、電気的には特性インピーダンスが高い伝送線路であり、例えば、各主線路導体９０１ａ～９０１ｄと各アンプの入力差動端子１０３、２０３、３０３が接続された構成を考える。主線路導体のインダクタンス成分Ｌと入力差動端子１０３、２０３、３０３の入力容量Ｃが擬似的な分布定数線路を形成しており、インダクタンスＬと容量Ｃの最適化によりカットオフ周波数が高い広帯域な伝送特性が得られるように設計される。このとき上記擬似的分布定数線路の特性インピーダンスは終端抵抗４０１の抵抗値と等しく設定される。
出力側差動線路９１０Ａは、基板上で入力側差動線路９００Ａを反転させた（１８０度回転させた）形となっており、各アンプの出力差動端子１０６、１０７、２０６、２０７、３０６、３０７は、出力側差動線路９１０Ａに接続されている。この差動リニアアンプ１Ａは、入力側差動線路９００Ａより入力されて各アンプで増幅された出力信号を出力側差動線路９１０Ａ上で合波して、元の入力信号Ｖin(+)、Ｖin(-)を増幅した信号Ｖout(+)、Ｖout(-)を出力する。
出力側差動線路９１０Ａは、所定間隔Ｇ２でＸ軸に沿って平行に延びた一対の主線路９１１Ａ、９１２Ａを有しており、各主線路９１１Ａ、９１２Ａは、それぞれ始端６、７から直列に接続された各主線路導体９１１ａ～９１１ｄ、９１２ａ～９１２ｄによって構成される。また、主線路９１１Ａ、９１２Ａと各アンプの出力差動端子１０６、１０７、２０６、２０７、３０６、３０７は、Ｙ軸に沿った所定長の分岐配線９１３ａ～９１３ｃ、９１４ａ～９１４ｃにより接続されており、各分岐配線９１３ａ～９１３ｃと主線路導体９１２ｂ～９１２ｄは絶縁層を介して交差している。主線路９１１Ａ、９１２Ａの終端８、９は、終端抵抗５０１、５０２に接続されている。
また、入力側差動線路９００Ａと同じく電気的には各主線路導体９１１ａ～９１１ｄ、９１２ａ～９１２ｄのインダクタンス成分と出力差動端子１０６、１０７、２０６、２０７、３０６、３０７の出力容量が、広帯域な特性を有した擬似分布定数線路となるように設計される。このとき特性インピーダンスは出力側の終端抵抗５０１又は終端抵抗５０２の抵抗値と等しく設定される。
さらに、入力側差動線路９００Ａの始端２、３から入力された信号は終端側へ伝搬しつつ、各アンプ１００、２００、３００で順次増幅され、それらの増幅された信号は出力側差動線路９１０Ａを始端６，７側（線路の出力端子側）へ伝搬しながら位相が一致した状態で合成されるように、入力側差動線路９００Ａ及び出力側差動線路９１０Ａの電気長は最適化されている。
このように分布型回路により構成された差動リニアアンプ１Ａは、周波数特性の異なる複数の差動アンプで増幅した出力信号を合波するので、周波数特性を任意に可変することができ、且つ広帯域に増幅することが可能となる。
上記第３の実施形態では、分布型回路として構成された差動リニアアンプ１Ａは、ベースバンドアンプとして機能する第１差動アンプ１００とピーキングアンプとして機能する第２差動アンプ２００とＬＰＦアンプとして機能する第３差動アンプ３００の組合せが用いられているが、これに限定されず、これら３つのアンプのうち、ベースバンドアンプとピーキングアンプの組合せ、ベースバンドアンプとＬＰＦアンプの組合せ、あるいはピーキングアンプとＬＰＦアンプの組合せ、周波数に対するゲインの増加の傾きが異なる２つのピーキングアンプの組合せ、周波数に対するゲインの減少の傾きが異なる２つのＬＰＦアンプの組合せのいずれかが、上記組合せ順又は上記組合せ順とは逆順で用いられるようにしてもよい。また上記各アンプの極性は同じであってもよい。上記各アンプの極性は異なっていても良い。
また、差動リニアアンプ１Ａは、第１差動アンプ１００と第２差動アンプ２００と第３差動アンプ３００のうち、任意の２つのアンプの組合せで構成してもよい。
上記第１及び第２及び第３の実施形態では、周波数特性可変差動リニアアンプ１、２、１Ａを構成するトランジスタとして、バイポーラ型トランジスタを用いる例を示したが、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて周波数特性可変差動リニアアンプ１、２、１Ａを構成してもよい。
以上述べたように、本発明は、ゲインが低い場合であってもリニアリティを悪化させることなくゲインと周波数特性を調整することができるという効果を有し、周波数特性可変差動リニアアンプの全般に有用である。
１、１Ａ 周波数可変差動リニアアンプ
２、３、６、７ 始端
４、５、８、９ 終端
１１、１２、２１、２２、３１、３２、６１、６２、６７、７１、７２、７７、８１、８２、８７、９１、９２、９３、９４ 端子
１５、２５、３５ 第１バイアス端子
１６、２６、３６ 第２バイアス端子
６３、７３、８３ 正相入力端子
６４、７４、８４ 逆相入力端子
６５、７５、８５ 逆相出力端子
６６、７６、８６ 正相出力端子
１００ ベースバンドアンプ（第１差動アンプ）
１０１、２０１、３０１ ゲイン可変差動アンプ（第１～３ゲイン可変差動アンプ）
１０２ 第１入力差動端子
１０３、２０３、３０３ 正相入力端子（入力差動端子）
１０４、２０４、３０４ 逆相入力端子（入力差動端子）
１０５ 第１出力差動端子
１０６、２０６、３０６ 逆相出力端子（出力差動端子）
１０７、２０７、３０７ 正相出力端子（出力差動端子）
１１０、２１０、３１０ 定電流源回路（第１～３定電流源回路）
１１１、２１１、３１１ 定電流源トランジスタ（第１～３定電流源トランジスタ）
１１２、２１２、３１２、６０８、６１２、６１３、７０８、８０８ 抵抗
１１３、１１４、２１３、２１４、３１３、３１４ 分流電流源トランジスタ
１２０、２２０、３２０ 差動対回路（第１～３差動対回路）
１２１、２２１、３２１ 第１差動対トランジスタ
１２２、２２２、３２２ 第２差動対トランジスタ
１２３、２２３、３２３ 第１エミッタ抵抗
１２４、２２４、３２４ 第２エミッタ抵抗
１３０、２３０、３３０ ゲイン調整回路（第１～３ゲイン調整回路）
１３１、２３１、３３１ 第１ゲイン調整トランジスタ
１３２、２３２、３３２ 第２ゲイン調整トランジスタ
１３３、２３３、３３３ 第３ゲイン調整トランジスタ
１３４、２３４、３３４ 第４ゲイン調整トランジスタ
１４１、１４２、２４１、２４２、３４１、３４２、６０３、６０４、７０３、７０４、８０３、８０４ 負荷抵抗
２００ ピーキングアンプ（第２差動アンプ）
２０２ 第２入力差動端子
２０５ 第２出力差動端子
２２５、７０９ コンデンサ
３００ ＬＰＦアンプ（第３差動アンプ）
３０２ 第３入力差動端子
３０５ 第３出力差動端子
３２５、３２６、８０９、８１０ ベース抵抗
４００、５００ 終端回路
４０１、４０２、５０１、５０２ 終端抵抗
６００、７００、８００ 従属アンプ
６０１、６０２、７０１、７０２、８０１、８０２ 差動対トランジスタ
６０５、６０６、６０９、７０５、７０６、８０５、８０６ エミッタ抵抗
６０７、６１０、６１１、７０７、８０７ 定電流源トランジスタ
９００ 入力側差動線路
９０１、９０２、９１１、９１２ 主線路
９１０ 出力側差動線路
Ｖin 入力差動信号
Ｖin(+) 入力正相信号
Ｖin(-) 入力逆相信号
Ｖout 出力差動信号
Ｖout(+) 出力正相信号
Ｖout(-) 出力逆相信号
Ｖ1out 第１出力差動信号
Ｖ1out(+) 第１出力正相信号
Ｖ1out(-) 第１出力逆相信号
Ｖ2out 第２出力差動信号
Ｖ2out(+) 第２出力正相信号
Ｖ2out(-) 第２出力逆相信号
Ｖ3out 第３出力差動信号
Ｖ3out(+) 第３出力正相信号
Ｖ3out(-) 第３逆相出力信号
IN(+) 正相入力端子（入力差動端子）
IN(-) 逆相入力端子（入力差動端子）
OUT(+) 正相出力端子（出力差動端子）
OUT(-) 逆相出力端子（出力差動端子）
Ｖ1ａ、Ｖ2ａ、Ｖ3ａ 第１バイアス電圧
Ｖ1ｂ、Ｖ2ｂ、Ｖ3ｂ 第２バイアス電圧

Claims (22)

  1. 入力差動信号を伝搬させるための入力側差動線路と、前記入力差動信号を入力する前記入力側差動線路の始端（２，３）と、その他端である終端と、該終端に接続された終端回路（４０１，４０２）と、出力差動信号を伝搬させるための出力側差動線路と、前記出力差動信号を出力する前記出力側差動線路の始端（６，７）と、その他端である終端と、該終端に接続された終端回路（５０１，５０２）とを有し、
    第１入力差動端子が前記入力側差動線路と電気的に接続され、第１出力差動端子が前記出力側差動線路と電気的に接続され、ゲインの第１周波数特性に従い前記入力差動信号を増幅して第１出力差動信号を出力する第１差動アンプ（１００）と、
    第２入力差動端子が前記入力側差動線路と電気的に接続され、第２出力差動端子が前記出力側差動線路と電気的に接続され、ゲインの第２周波数特性に従い前記入力差動信号を増幅して第２出力差動信号を出力する第２差動アンプ（２００）と、を備え、
    前記第１差動アンプは、差動型回路で構成され、前記差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できる第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）を含み、
    前記入力差動信号は、前記第１差動アンプのゲインと前記第２差動アンプのゲインの大きさと比率に基づいて前記第１周波数特性及び前記第２周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、前記第１出力差動信号と前記第２出力差動信号が前記出力側差動線路を伝搬しながら合波されて得られる前記出力差動信号の周波数特性を、前記大きさと比率を変えることで、可変でき、
    第３入力差動端子が前記入力側差動線路と電気的に接続され、第３出力差動端子が前記出力側差動線路と電気的に接続され、ゲインの第３周波数特性に従い前記入力差動信号を増幅して第３出力差動信号を出力する第３差動アンプ（３００）をさらに備え、
    前記第３差動アンプは、差動型回路で構成され、該差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できる第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）を含み、
    前記入力差動信号は、前記第１差動アンプのゲインと前記第２差動アンプのゲインと前記第３差動アンプのゲインの大きさと比率に基づいて前記第１周波数特性、前記第２周波数特性、及び前記第３周波数特性から定まるゲインの周波数特性に従い増幅され、前記第１出力差動信号、前記第２出力差動信号、及び前記第３出力差動信号が前記出力側差動線路を伝搬しながら合波されて得られる前記出力差動信号の周波数特性を、前記大きさと比率を変えることで、可変でき、
    前記第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）は、
    前記入力差動信号を増幅する第３差動対回路（３２０）と、
    前記第３ゲイン可変差動アンプを駆動する電流を供給する第３定電流源回路（３１０）と、
    前記第３ゲイン可変差動アンプのゲインを調整する第３ゲイン調整回路（３３０）と、を備え、
    前記第３差動対回路は、エミッタ同士が第５エミッタ抵抗（３２３）及び第６エミッタ抵抗（３２４）を介して接続された差動対の第５差動対トランジスタ（３２１）及び第６差動対トランジスタ（３２２）を備え、
    前記第３定電流源回路（３１０）は、第３定電流源トランジスタ（３１１）を備え、
    前記第３ゲイン調整回路（３３０）は、
    エミッタ側が前記第５差動対トランジスタ（３２１）のコレクタ側と接続された差動対の第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）及び第１０ゲイン調整トランジスタ（３３２）と、
    エミッタ側が前記第６差動対トランジスタ（３２２）のコレクタ側と接続された差動対の第１１ゲイン調整トランジスタ（３３３）及び第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）と、を有し、
    前記第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）のコレクタ側は、第１負荷抵抗（３４１）の一端側及び第１信号出力端子（３０６）に接続され
    前記第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）のコレクタ側は、第２負荷抵抗（３４２）の一端側及び第２信号出力端子（３０７）に接続され、
    前記第５差動対トランジスタ（３２１）のベースは、第１ベース抵抗（３２５）を介して第１信号入力端子（３０３）に接続され、前記第６差動対トランジスタ（３２２）のベースは、第２ベース抵抗（３２６）を介して第２信号入力端子（３０４）に接続され、前記第９ゲイン調整トランジスタ（３３１）と前記第１２ゲイン調整トランジスタ（３３４）のベースは、第５バイアス端子（３５）に接続され、前記第１０ゲイン調整トランジスタ（３３２）と前記第１１ゲイン調整トランジスタ（３３３）のベースは、第６バイアス端子（３６）に接続されており、
    前記第５バイアス端子に加えられる第５バイアス電圧と前記第６バイアス端子に加えられる第６バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる
    ことを特徴とする周波数特性可変差動リニアアンプ。
  2. 前記第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）は、
    前記入力差動信号を増幅する第１差動対回路（１２０）と、
    前記第１ゲイン可変差動アンプを駆動する電流を供給する第１定電流源回路（１１０）と、
    前記第１ゲイン可変差動アンプのゲインを調整する第１ゲイン調整回路（１３０）と、を備える、請求項１に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  3. 前記第１差動対回路（１２０）は、エミッタ同士が第１エミッタ抵抗（１２３）及び第２エミッタ抵抗（１２４）を介して接続された差動対の第１差動対トランジスタ（１２１）及び第２差動対トランジスタ（１２２）を備え、
    前記第１定電流源回路（１１０）は、第１定電流源トランジスタ（１１１）を備え、
    前記第１ゲイン調整回路（１３０）は、
    エミッタ側が前記第１差動対トランジスタ（１２１）のコレクタ側と接続された差動対の第１ゲイン調整トランジスタ（１３１）及び第２ゲイン調整トランジスタ（１３２）と、
    エミッタ側が前記第２差動対トランジスタ（１２２）のコレクタ側と接続された差動対の第３ゲイン調整トランジスタ（１３３）及び第４ゲイン調整トランジスタ（１３４）と、を有し、
    前記第１ゲイン調整トランジスタ（１３１）のコレクタ側は、第１負荷抵抗（１４１）の一端側及び第１信号出力端子（１０６）に接続され、
    前記第４ゲイン調整トランジスタ（１３４）のコレクタ側は、第２負荷抵抗（１４２）の一端側及び第２信号出力端子（１０７）に接続され、
    前記第１差動対トランジスタ（１２１）のベースは、第１信号入力端子（１０３）に接続され、前記第２差動対トランジスタ（１２２）のベースは、第２信号入力端子（１０４）に接続され、前記第１ゲイン調整トランジスタ（１３１）と前記第４ゲイン調整トランジスタ（１３４）のベースは、第１バイアス端子（１５）に接続され、前記第２ゲイン調整トランジスタ（１３２）と前記第３ゲイン調整トランジスタ（１３３）のベースは、第２バイアス端子（１６）に接続され、
    前記第１バイアス端子に加えられる第１バイアス電圧と前記第２バイアス端子に加えられる第２バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる、請求項２に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  4. 前記第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）において、前記第１差動対回路（１２０Ａ）は、前記第１差動対トランジスタ（１２１）と前記第２差動対トランジスタ（１２２）のエミッタ同士を接続する前記第１エミッタ抵抗と前記第２エミッタ抵抗の代わりに、単一のエミッタ抵抗（１２５）を有し、
    前記第１定電流源回路（１１０Ａ）は、前記第１定電流源トランジスタ（１１１）の代わりに、前記第１差動対トランジスタ（１２１）のエミッタ側に接続された第１分流電流源トランジスタ（１１３）と、前記第２差動対トランジスタ（１２２）のエミッタ側に接続された第２分流電流源トランジスタ（１１４）とを備える、請求項３に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  5. 前記第２差動アンプは、差動型回路で構成され、該差動型回路の定電流源の電流を一定に保ったまま、ゲインを変更できる第２ゲイン可変差動アンプ（２０１）を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  6. 前記第２ゲイン可変差動アンプは、
    前記入力差動信号を増幅する第２差動対回路（２２０）と、
    前記第２ゲイン可変差動アンプを駆動する電流を供給する第２定電流源回路（２１０）と、
    前記第２ゲイン可変差動アンプのゲインを調整する第２ゲイン調整回路（２３０）と、
    を備える、請求項５に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  7. 前記第２差動対回路（２２０）は、エミッタ同士が第３エミッタ抵抗（２２３）及び第４エミッタ抵抗（２２４）を介して接続されるとともに、コンデンサ（２２５）を介して接続された差動対の第３差動対トランジスタ（２２１）及び第４差動対トランジスタ（２２２）を備え、
    前記第２定電流源回路（２１０）は、第２定電流源トランジスタ（２１１）を備え、
    前記第２ゲイン調整回路は、
    エミッタ側が前記第３差動対トランジスタ（２２１）のコレクタ側と接続された差動対の第５ゲイン調整トランジスタ（２３１）及び第６ゲイン調整トランジスタ（２３２）と、
    エミッタ側が前記第４差動対トランジスタ（２２２）のコレクタ側と接続された第７ゲイン調整トランジスタ（２３３）及び第８ゲイン調整トランジスタ（２３４）と、を有し、
    前記第５ゲイン調整トランジスタ（２３１）のコレクタ側は、第１負荷抵抗（２４１）の一端側及び第１信号出力端子（２０６）に接続され、
    前記第８ゲイン調整トランジスタ（２３４）のコレクタ側は、第２負荷抵抗（２４２）の一端側及び第２信号出力端子（２０７）に接続され、
    前記第３差動対トランジスタ（２２１）のベースは、第１信号入力端子（２０３）に接続され、前記第４差動対トランジスタ（２２２）のベースは、第２信号入力端子（２０４）に接続され、前記第５ゲイン調整トランジスタ（２３１）と前記第８ゲイン調整トランジスタ（２３４）のベースは、第３バイアス端子（２５）に接続され、前記第６ゲイン調整トランジスタ（２３２）と前記第７ゲイン調整トランジスタ（２３３）のベースは、第４バイアス端子（２６）に接続されており、
    前記第３バイアス端子に加えられる第３バイアス電圧と前記第４バイアス端子に加えられる第４バイアス電圧との電位差によりゲインが変えられる、請求項６に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  8. 前記第２ゲイン可変差動アンプ（２０１）において、前記第２差動対回路（２２０Ａ）は、前記第３差動対トランジスタ（２２１）と前記第４差動対トランジスタ（２２２）のエミッタ同士を接続する前記第３エミッタ抵抗と前記第４エミッタ抵抗の代わりに、単一のエミッタ抵抗（２２６）を有し、
    前記第２定電流源回路（２１０Ａ）は、前記第２定電流源トランジスタ（２１１）の代わりに、前記第３差動対トランジスタ（２２１）のエミッタ側に接続された第３分流電流源トランジスタ（２１３）と、前記第４差動対トランジスタ（２２２）のエミッタ側に接続された第４分流電流源トランジスタ（２１４）とを備える、請求項７に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  9. 前記第１差動アンプ（１００）は、前記第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路から構成された第１従属アンプ（６００）が縦続接続されている、請求項１～８のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  10. 前記第１従属アンプは、前記第１差動アンプの前記第１周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有している、請求項９に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  11. 前記第２差動アンプ（２００）は、前記第２ゲイン可変差動アンプ（２０１）の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路から構成された第２従属アンプ（７００）が縦続接続されている、請求項５～８のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  12. 前記第２従属アンプは、前記第２差動アンプの前記第２周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有している、請求項１１に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  13. 前記第１差動アンプ（１００）は、ベースバンドアンプ、ピーキングアンプ、及びＬＰＦアンプのうち１のアンプであり、前記第２差動アンプ（２００）は、残り２つのうち１のアンプである、請求項１～１２のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  14. 前記第１ゲイン可変差動アンプ（１０１）のゲインの周波数特性は、前記第１差動アンプの前記第１周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有し、前記第２ゲイン可変差動アンプ（２０１）のゲインの周波数特性は、前記第２差動アンプの前記第２周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有している、請求項１１又は１２に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  15. 前記第１差動アンプ（１００）と前記第２差動アンプ（２００）のうち少なくとも一方は、作動をオン・オフできる構成である、請求項１～１４のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  16. 前記第１差動アンプ（１００）と前記第２差動アンプ（２００）は、極性が同じである、請求項１～１５のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  17. 前記第１差動アンプ（１００）と前記第２差動アンプ（２００）は、極性が異なっている、請求項１～１５のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  18. 前記第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）において、前記第３差動対回路（３２０Ａ）は、前記第５差動対トランジスタ（３２１）と前記第６差動対トランジスタ（３２２）のエミッタ同士を接続する前記第５エミッタ抵抗と前記第６エミッタ抵抗の代わりに、単一のエミッタ抵抗（３２７）を有し、
    前記第３定電流源回路（３１０Ａ）は、前記第３定電流源トランジスタ（３１１）の代わりに、前記第５差動対トランジスタ（３２１）のエミッタ側に接続された第５分流電流源トランジスタ（３１３）と、前記第６差動対トランジスタ（３２２）のエミッタ側に接続された第６分流電流源トランジスタ（３１４）とを備える、請求項１～１７のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  19. 前記第３差動アンプ（３００）は、前記第３ゲイン可変差動アンプ（３０１）の前後のいずれか一方又は両方に、差動型回路から構成された第３従属アンプ（８００）が縦続接続されている請求項１～１８のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  20. 前記第３従属アンプは、前記第３差動アンプの前記第３周波数特性に対応したゲインの周波数特性を有している、請求項１９に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  21. 前記第１差動アンプ（１００）は、ベースバンドアンプであり、前記第２差動アンプ（２００）は、ピーキングアンプであり、前記第３差動アンプ（３００）は、ＬＰＦアンプである、請求項１～２０のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
  22. 前記第１差動アンプと前記第２差動アンプと前記第３差動アンプのうち、一つの差動アンプを省略したことを特徴とする請求項１～２１のいずれか一項に記載の周波数特性可変差動リニアアンプ。
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