JPH04506286A - 対数増幅器 - Google Patents

対数増幅器

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 対数増幅器 (技術分野) 本発明は、対数増幅器に関し、特に正確な対数インターセプトおよびスロープを 生じる高性能の全較正された温度補償モノリシック対数増幅器に関する1、(背 景技術) 対数増幅器は、大きなダイナミック・レンジの信号に遭遇し得る多くの用途にお いて使用される。このため、対数増幅器は、例えば、広いレンジのアナログ人力 データの圧縮および指数出力を有するトランスジューサの線形化を必要とする用 途において有効である。このような装置の対数伝達機能の精度および安定度は、 対数増幅器のユーザにとって非常に重要でありかつこれらの製品の設計に対して はかなり問題となる特徴事項である1、これらの増幅器が作られる諸要素からの 温度依存性の故の誤差はかなりのものである。更に、例え温度依存性が取除かれ た後でも、設計の構造的アーキテクチャ上の細事が、特定の入力レベルの実際の 出力とこのような装置の前ダイナミック・レンジにわたる出力の最良の適合との 間に「対数一致誤差(log conformity error)Jと呼ばれ る誤差を生じることになる。絶対的な誤差は、ある用途においては特に重要であ る。
対数コンバータが分散増幅を利用することは真実ではあるが、増幅が一般的には 主たる目的ではないため、用語「対数コンバータ」が「対数増幅器」よりも更に 正確な用語であろう。本文における力点は、主として増幅を行うことになく、む しろより良好な測定、あるいは信号変換の装置を作ることにある。大半の市販さ れた対数コンバータは、単にゆるやかな仕様がなされ較正されない不安定なもの であって、限られた範囲の用途に対して設計され、これらのコンバータは広範囲 の用途において広範囲の温度および他の条件にわたり低い絶対誤差および良好な 対数一致性が可能な高性能装置ではない。
電圧または電流の対数値を表わす出力の生成に対する3つの基本的な試みがある 。第1の試みは、指数的PN接合則に基くものである。この形式のコンバータは 、一般に低い周波数用途、特に入力が電流の形態を呈する状況に適している。
フィードバック経路にPN接合(通常は、トランジスタ)を有する電位計−ブラ ット(grade)の演算増幅器を用いて、ピコアンペアから数百マイクロアン ペアまで正確な演算が可能である。このようなコンバータの帯域幅は一般に低く 、信号に依存する。第2に、対数変換は高解像度のアナログ/ディジタル変換に 基くものであり得る。このようなシステムにおいては、入力アナログ信号が最初 にディジタル化され、次いでディジタル信号処理を用いて数学的に対数を生じる 。
後者の場合のこのような変換の精度は、入力信号が小さくなるに伴って漸進的に 低下する。対数アナログ/ディジタル・コンバータを使用することにより、数値 出力は数十単位にわたって良好な精度を維持することができる。しかし、このよ うな試みの帯域幅もまた非常に限定され、おそらくは僅かに数キロヘルツに限定 される。コンバータの第3のカテゴリーは、幾つかのカスケードの非線形増幅段 の組合わせ出力から結果として生じるある種の近似化に基き、その各々が全ダイ ナミック・レンジの僅かに小さな部分にわたって組合わせ出力に寄与する。この ような試みの利点は、低い信号レベルまでの動作を達成するため必要な出力利得 が多(の段にわたって分散されることである。その結果、全帯域幅が非常に高く なり得、かつ信号の振幅とは比較的独立的にすることができる。実際には、主な 問題は、機能の個々の部分が円滑かつ正確に結付くことを保証することである。
これらコンバータの特性は、伝達カーブにおける周期的なリップルであり、これ は単に各々が対応的に小さな利得を持つ段数を増やすことにより低減することが できる。このようなコンバータは、本文では「多段」コンバータと呼ぶ。
図1は、n個の利得段12−1乃至12−nからなる多段対数コンバータ10の 非常に基本的なシステムを示し、その各々が、利得がGであるレンジ−E乃至+ E内の電圧入力に対して線形である図2の応答部分14を呈する。より大きな入 力に対しては、増大利得は1である。最終段12−nの出力v9,1が入力電圧 V1の対数関数を専ら段の利得Gに依存する任意の平滑度に略々近似化し得るこ とは周知である。
これらの段は原理的にはDC結合することができるが、実際には、もし利得が手 前の段における避は得ない残留偏差電圧により大きくなれば、これはしばしば予 防されることになる。このため、このような試みに基(大半のモノリシック構成 は、多くの低周波数用途における使用を妨げる高域通過コーナ周波数としばしば AC結合される。1つのこのような市販装置は、例えば、lQMHzの高域コー ナを有するが、その使用可能なJ−限周波数は約160MHzである3゜図3は 、対数コンバータ16に対する僅かに異なる構成を示している。ここでも再びn 個の利得段18−1乃至18−nが使用され、各々が−Eおよび+E 1ftl の入力電圧に対する利得Gを示す図4の伝達関数を持つが、この場合は、増分利 得はより大きな振幅の電圧に対しては即時ゼロへ降下する。対数近似化は、この 時、最終段からの出力V7,1を使用するよりもむしろ加算器20における全て の段の出力を加算することにより生起される。全伝達関数は、図1の構成により 生じるものに非常ににており、主として大きな入力に対して関数の作用方法にお いて相違する。図示の如きつながりのため、第1の利得段の出力V2がゼロ利得 の制限範囲に入ると直ちに出力V。におけるそれ以上の増加は存在せず、そのた めその後はコンバータのネット(net)出力は常に低すぎる。対照的に、図1 のカスケード出力は正対数カーブよりも早く線形的に増加し続け、そのためその 最初の段が動作制限域に入った後はその出力は常に高すぎる。しかし、もし図3 の加算における入力電圧V1を含むならば、このシステムの作用は図1のシステ ムの作用に更によ(似始める。この制限機能は、リミッタ26−(j−1)乃至 26− (k−1)への入力が入力信号の増幅されあるいは減衰されるセグメン トから生じる図5の24に示されるものの如き並列方式を提供するため、図3の 構成における利得機能とは切離すことができる。この試みは、多くの商業的集積 回路の対数コンバータにおいて使用される。利得要素の数におよび減衰器の数j は異なり得、一方または両方がゼロであり得る。このリミッタは、単にコレクタ 電流の出力加算を非常に直線的にするオープン・コレクタを持つ差動増幅器(し ばしば、ロング・テール対と呼ばれる)でよい。全てのセグメントを1つにまと めるため必要な正確な利得あるいは減衰を達成することは、設計上の問題を提起 する。
多くの広く用いられる市販構成要素においては、基本的なロング・テール対およ びそれらの関連するバイアス回路の精度は非常に劣るものである。
図5の形式の回路は、一般に「ビデオ・対数増幅器」と呼ばれ、通常は比較的小 さなダイナミック・レンジにわたるベースバンド・モードにおいて使用される。
更に別のバリエーションは、図6に30で示される。この種のコンバータは、利 得要232−1乃至32−nのみならず、線形加算器の代わりに、対応するセッ トの復調器(即ち、高帯域整流器あるいは検出器)34−1乃至34−nをも含 む。このようなコンバータは、振幅変調RF大入力エンベロープを復元すること が必要である場合に使用され、本文では「復調コンバータ」と呼ぶ。出力は変調 エンベロープを復元するため低域フィルタ(図示せず)を通される。これらの回 路は、入力段の電圧偏差からの問題を避けるためしばしばAC接続されるが、こ れら回路はDC接続も可能である。種として復調用途に使用されるが、この種の 対数コンバータはベースバンド・モードにも使用することができる。
これらの従来技術の試みの実際の構成は、対数則関係に一致する正確な出力を生 じるそれらの能力を低下させる著しい温度依存性を免れない。
このため、低い周波数および高い周波数の両用途に対して有効な、能動的要素か らなり、従って広い温度範囲にわたりかつ大きな生産上のばらつきの存在する際 に、高精度の対数側性能を提供する装置の生産公差の温度変動に対して本質的に 影響を受けない従来技術の対数コンバータ設計は存在しない。
従って、本発明の目的は、広い周波数範囲にわたり高性能の対数増幅器を提供す ることにある。
別の目的は、温度補償された対数増幅器の提供にある。
更に別の目的は、温度の変動および生産公差に対して本質的に影響を受けず、従 って広い温度範囲にわたりかつ大きな生産上のばらつきが存在する際に高精度の 対数側性能を提供する対数コンバータ設計の提供にある。
(発明の要約) 本発明は、少なくとも一部において、図6に示される形式のものである対数コン バータを含む。利得段は完全にDC接続される1、このコンバータは、図6の構 成に一般的に使用される半波整流器の代わりに、全波整流器である復調器を含む 、均衡した差信号経路を持つ、、このような特徴の組合わせは、コンバータをベ ースバンドおよび復調の両モートにおいて使用可能にする。全波整流器を使用す ることは、結果としてAC用途における搬送波周波数の2倍の出力を生じること になり、変調成分を復元するため使用される低域フィルタの設計を簡単にする。
本発明では、ロフト単位のトランジスタのばらつきを含む多くの設計公差の存在 時に、温度および電源の変動極値にわたって高精度の対数別変換性能を保証する 特殊な設計手法が用いられる。
各利得段は、差動増幅器に基き、あるいは開回路モードで作動し、かつ絶対温度 に比例する共に微小なトランジスタのベータおよびベースおよびエミッタ抵抗の 効果に対して自動的に補償されるテール電流を供給するテール電流ジェネレータ によりバイアスされる「ロング・テール対」に基くものである。
復調器は、これも絶対温度に比例する非常に低い偏差電圧を使用する。
本発明の上記および他の特徴については、添付図面に関して読まれるべき以下に 述べる詳細から更によく理解されようが、この詳細な記述および図面は単に例示 であって限定ではない。
(図面の簡単な説明) 図において 図工は、従来技術による直列接続された「2つのスロープ」の対数コンバータの 概略ブロック図、 図2は、図1の利得要素の2つのスロープ応答を示す理想図、図3は、直列接続 された制限増幅器を用いる従来技術の第2の形式のに−を数コンバータの概略ブ ロック図、 図4は、図3の制限増幅器の伝達特性を示す理想図、図5は、従来技術による並 列形式の加算対数増幅器の概略ブロック図、図6は、従来技術による「連続的検 出」または「逓増圧縮」対数コンバータの概略ブロック図、 図7は、対数コンバータからの理想的な対数応答を示すグラフ、図8は、本発明 による対数コンバータの出力を示すグラフ、図9は、本発明による対数コンバー タを示すブロック図、図10は、図9の利得段100−iの各々の概略ブロック 図、図11は、図10のエミッタ・フォロワ1121および利得補償増幅器11 61の概略ブロック図、 図12は、従来技術のベースバンド対数コンバータからの出力である部分Aから 部分Bに示される種々の入力までを示す概略図、図13は、従来技術の復調対数 コンバータの種々の入力に対する応答を示す概略図、 図14は、図10の復調器1141の概略回路図、図15は、インターセプト電 圧の温度で誘起された移動の補償に使用される本発明によるPTAT減衰器を示 す図、 図16は、図9の利得段100−iの一実施例に対する詳細回路図、図17は、 図9のスケール機能104の一実施例に対する詳細回路図、図18は、図9のス ケール偏差ジェネレータの一実施例に対する部分的概略回路図、および 図19は、別の温度補償ジェネレータを示す図18のスケール偏差ジェネレータ の一実施例に対する更に詳細な回路図である。
(実施例) 図7は、瞬時入力電圧の対数に比例する瞬時電圧または電流出力を生じるデバイ スにおける理想的な対数応答40を示す。対数は、無次元の正の量に対してのみ 確定し、従って入力電圧(または電流)は「基準」電圧(または電流)により有 効に分割されねばならない。入力電圧は変数V l ++により表わされ、基準 電圧は変数V、によって表わされる。対数の値は、引数が1(unit)であり V、。=V、である時ゼロである。変数V、は、「対数インターセプト」あるい は「インターセプト」電圧と呼ぶことができる。無論、実際の対数コンバータの 場合は、出力は実際には入力偏差電圧の効用ならびに低い人カレベルにおける近 似化機能における制限の故に人力V、に対してセaにならない、、インターセプ ト電圧は、これらのW1酌により影響を受けず、実際にはより高い人力と対応す る伝達関数の中心の更に略々理想的な領域からの外挿によって高い精度に定義さ れる。本発明によれば、■、は公称的に1mVになるように設計により制限され 、製造中にこの値に正確に調整される。インターセプト電圧は、単に出力に対し て偏差を減算するか加算することにより変更することができる3、インターセプ ト値におけるあいまいさは人力の大きさにおける不確かさに直接変わるため、正 確なインターセプトを保持することが重要である。従って、正確なインターセプ トの保持は、本文に開示されるコンバータの設計の重要な目的である。
このように、電圧入力、電流出力型対数コンバータは、下式の全伝達関数を持た ねばならない。即ち、 但し、絶対値の符号は、全波整流器の使用の故に、いずれか一方の極性の入力に 対する出力応答が同じであることを示す。更に、対数は底10を用いるため、■ 、は「スケーリング電流」即ち「スロープ」 (即ち、デカード(decade )当たりの電流)と見做すことができる。出力の精度はこのように、厳密に2つ の変数、I、およびVl、ならびに対数関数自体に依存している。更に、後で判 るように、本発明は共にデカード当たり1mAにスケールされる2つの個々の出 力電流を提供し、その第1のもの(LOG+0UT)はv、1の増加と共に正の 方向に増加し、他方(LOG−OUT)は負の方向に増加して共にV、、=1m Vでゼロこれらの2つの出力が図8に示される。
図9には、本発明による対数コンバータ50のブロック図が示される。このコン バータは、複数の利得段100−1乃至100−nと、全ての利得段と共通であ る利得バイアス・ジェネレータ102と、スケール・バイアス・ジェネレータ1 04と、偏差ジェネレータ106とを含む。図9の事例においては、利得段数n は5であるが、異なる利得段数を容易に用いることもできる。利得段の各々に対 するブロック図が図10に示され、ある僅かな修正が各利得段において行われる が、これらは論議を不必要に複雑化しないように同じと見做すことができる。
各利得段100−1は、差の入力および均衡出力を持つエミッタ・フォロワ11 2−1と、全波検出?F3114−fと、制限増幅器116−4とを含む。エミ ッタ・フォロワ112−iは、僅かな損失即ち約0−07dBをもたらす。増幅 器115−iは10.07dBを生じて、その結果全段の利得は10dBとなる 。無論、この段の利得は設計上の選択事項である。
検出器からの出力は、一方が負になり(即ち、出力ノードへの電流)他方は正に なる(即ち、出力ノードからの電流)である1対の電流である。各段の負になる 出力電流はノード118で加算され、正になる出力電流はノード117で加算さ れる。偏差ジェネレータ106の出力もまたこれらのノードに与えられる。ノー ド117の出力はLOG+OUT信−号と呼ばれたものであり、ノード118出 力はLOG−OUT信号と呼ばれたものである。
図1Oに示されるように、独立的な復調が各段に生じる。
2つのバイアス・ジェネレータ102.104および利得段は、広範囲の温度お よび供給電圧変動にわたり正確なスケーリングを正確に維持する共に、ロフト単 位のパラメータ変動によるスケーリングの不正確さを最小限に抑えるように特に 設計される。
制限増幅器116に対する回路は、テール電流が温度補償されるロング・テール 対である。この回路の詳細は、教示内容が参考のため本文に引用される本願と同 日付で出願され同じ譲受人に譲渡されたB、Gflbertの米国特許出願第号 「利得補償を備えた差動増幅器」に開示されている。
利得バイアス・ジェネレータ102は、ロング・テール対におけるバイアス電流 を基本的にPTATにさせ、また個々の段ではなくこのジェネレータが全利得を セットするように調整される。これは、各段の個々の調整の必要を避けるため利 得の充分なマツチングが達成できることを前提とし、回路の調整のため更に時間 を要することとは別に、集積回路ダイに更に8つのプローブ・バットを必要とす る。
一方、スケール・バイアス・ジェネレータ104は、検出段におけるバイアス電 流がデカート(decade)当たり1mAの出力スロープを確立するため、こ れら電流が基本的には温度的に安定するように設計される。バンド・ギャップの 原理を用いて得られる基準電圧は最初にテスト・ノードに1.235Vの目標電 圧に調整され、その後検出器が個々にスケーリングをセットするように調整され る。この電圧値は、最小の第1次温度感度を結果として生じる。各段の出力電流 は、2つ以上の対数コンバータからの出力をスケーリング精度を保持すると同時 に加算させるように絶対値に調整されねばならない。このことは、関連するバイ アス抵抗もまた絶対値で調整されることを必要とする。
偏差ジェネレータ106は、使用されるならば、インターセプト電圧に対する温 度補償を行い、検出段におけるゼロ信号バイアス電流出力を除去する。これらは 、スケール・バイアス・ジェネレータ104によりバイアスされ、正確に調整さ れねばならない。
利得段の設計 利得段100−1乃至1oo−nは、ロフト単位の性能範囲を最小限に抑えるた め、温度および電力変動に安定でありかつ実質的にデバイスに依存しない10d Bの小さな信号電圧利得を提供しなければならない。更にまた、関連する復調段 に対するドライブが正しいレベルにあるように、ピーク出力電圧が充分に規定さ れた値に限定されねばならない。利得段に対する回路トポロジーの選択は非常に 重要である。単純な開ループ差動増幅器即ち「ロング・テール対」の使用は一般 に忌避される。これらは、必要な利得の安定性を達成するように設計することが 難しいと考えられ、またトランジスタにおける微小な電流利得(ベータ)および 理想的でないオーミック抵抗成分に対して敏感であることが知られている9、従 って、フィードバック安定な利得段、即ち必要な利得より高い開ループ利得を持 つが閉ループ利得を制御するため負のフィードバックを使用する増幅器を使用す ることは一般慣例である。この試みもまた問題を有する。利得段が制限条件にあ る時出力の揺れが非常に高くなる。このような試みにより必要とされる比較的高 いインピーダンスは、遥かに低い帯域幅を結果として生じ、過大負荷からかなり 悪い回復時間を生じることになる。更にまた、このような試みが必要とする比較 的高い電力損は他の影響を有する。例えば、利得段に対する熱作用の有害な結果 について考察しよう。ミリポルトより小さなレベルへのDC接続動作を達成する ためには、電力レベルが絶対値が最小となることを保証するため大きな注意を払 うことが必要であり、これは低いコレクタ・バイアス電圧で動作することを意味 する。過大負荷からの回復は、2つの応答、即ち早い電気的応答および遅い熱的 応答からなる。例え全てではなくとも、大半の現存する対数コンバータは、部分 的に大きな電力損による劣った熱的応答を呈する。低い周波数用途では、熱的回 復は短い時間内の大きな部分の終りの終端に続(小さな信号に対する応答精度を 著しく損なうおそれがある。
本発明は、ロング・テール対に基く驚くべ(簡単な利得段を使用する。それにも 拘わらず、設計全体は上記の全ての問題を解消する。フィードバック・ネットワ ークを使用することな(安定した利得を達成するバイアス法が用いられる。厳密 な補償手法が、加算法によるのではなく、基本レベルにおいて構成される有限な ベータおよびオーミック抵抗を取扱う。ノイズおよび帯域幅の目標値に比例する 最小限度のバイアス電流およびコレクターベース電圧は熱的歪みを最小限に抑え る。
図11において、各制限増幅器100−iはトランジスタ122および124に より構成されるロング・テール対である。トランジスタ126および抵抗128 は、ロング・テール対に対する電流ソースを形成する。トランジスタ126のベ ースに対する適正なバイアスの付加は、前掲の米国特許出願第 号に教示される 如く、利得の補償を行う。図11の基本利得が補償されたロング・テール対に対 しては、更なる改善がなされる。第1に、エミッタ・フォロワ132および13 4が付設されて入力を緩衝する。これらのフォロワは多(の目的に供される。第 1に、これらは小さな信号人力抵抗を約2倍の大きさだけ増やして、入力インピ ーダンスの容量性成分を減少する。第2に、これらはDC接続を保持しながらこ れらの利得段を無制限にカスケード状にするため必要なレベル・シフトを生じる 。第3に、これらは以下に述べるように、復調器の電圧偏差を生じる上で有効で ある。しかし、ロング・テール対の前段にエミッタ・フォロワを使用することは 望ましくない面を有し、これはノイズ電圧における中程度の増加をもたらす結果 となる。
更にまた、利得段の設計を終るためには、ベータ感度の問題の考慮がなされる。
ロング・テール対においては、相互コンダクタンスを決定するのはコレクタ電流 であってエミッタ電流ではない。更に、電流ソース・トランジスタ126のベー スに加えられるバイアスは、コレクタ電流ではなくそのエミッタ電流を実際にセ ットする。エミッタからコレクタへ流れる時「アルファ」電流損を正しく勘案し ないと、約1%(おおまかに、0.1dB)の利得誤差を生じて、典型的には1 00 p p m/℃の関連温度ドリフトを生じる。最後に、ロング・テール対 (10ng−tail pair)122.124の差分入力抵抗は、エミッタ ・フォロワの差分出力抵抗により駆動され、典型的には大きさが約「1アルフア 」である損失ネットワークを形成する。このため、全アルファ関連誤差は約0. 3dBになる。この誤差を補償するためには、幾つかのアルファ値は低い実質的 に一定のコレクターベース電圧に対するものであるが他は電源に依存するという 事実を勘案することも必要である。このため、トランジスタのベースに加えられ るバイアス線電圧は、因数(14−3/ベータ)だけ増加されねばならない。も し構成を正確なものにするならば、バイアス・ジェネレータは、2つのベータ値 がV8、〜0および3番目のものが負の電源の大きさに略々等しいV c eに 対するものであるという事実を勘案しなければならない。
情調器の歌肚 対数コンバータは、2つの明らかに異なるモードで動作する97図12の部分A に示される1つのモードにおいては、出力信号140(例えば、140a、14 0b、140C)は図12の部分Bに示される入力信号142(例えば、142 a、142b)に芋本的に似たスペクトルを有する。これは、DCになる動作を 必要とするかあるいは必要としないビデオ即ちベースバンド・モードである。図 13に示される第2の主要モードにおいては、入力は数マイクロボルトから数百 ミリボルトのピーク値までの大きさを有する高い周波数のAC信号である。対数 コンバータ148は、入力(例えば、信号146aまたは146b)の増幅およ びその復調の両方に必要とされ、その結果信号のエンベロープがそれぞれ疑似D C出力151aまたは151bを生じるためにフィルタ150を用いて整流され た波形149を低域フィルタ処理することにより再生することができるようにす る。このように動作するコンバータは、「連続的な検出」または「漸進的な圧縮 」対数増幅器/コンバータと呼ばれ、ソナー、オーディオあるいは汎用計器用途 における動作を除り0.1乃至lQMHzの範囲の高域通過コーナ周波数により 常にAC接続される。本発明は、両方のモードで動作し得ると言う点で一般的で ないが、これもDC接続される。
本発明に用いられる復調器は、連続的な検出対数コンバータに伝統的に用いられ る半波設計に勝る2つの重要な利点を提供する全波形式のものである。第1に、 この変調器は高い周波数成分において非常に重要なはるかに高度の回路バランス を結果としてもたらす。これはまた、例えばバイアス線におけるスニーク経路に よる高周波数不安定性の可能性を最小限に抑える。第2に、復調された出力波形 がその時信号周波数の2倍となり、これが検出に常に続く低域フィルタの設計を 簡素化する。実際に、信号入力が振幅対称方形波である特殊な場合には、フィル タ動作は原理的に全く必要でない。このことは、ダイナミック・レンジの大部分 において制限増幅器が検出に先立ち波形を圧縮するため、例え正弦波入力に対し ても略々妥当する。脈動出力電流は、略々その最大値付近に定在してサイクル毎 に僅かに2回ゼロになる。この波形は、不揃いな半正弦波よりもフィルタ処理が はるかに容易である。
復調段は、利得段をカレント・モードに変換してその加算を容易にすることによ り、対数出力に対して利得段のカスケードにおける漸進的に制限する電圧モード 信号を加算するため選択された手段として単に見ることができる。これは、各段 における相互コンダクタンス関数を必要とする。。
復調器は、スケーリングにおいて、即ち対数インターセプトおよびスロープの決 定に際して重要な役割を演じる。。
伝統的には、復調器は各増幅器の後に置かれてきた。このような構成に特別の利 点があるようには思えず、本発明は、検出器を各増幅器/リミッタの萌に置くこ とによりこのような伝統を破るものであり、これはダイナミック・レンジの−1 一端に10dB以上(段の利得)を加えるという利点を有する。この試みは、最 終の増幅器/リミッタが常に冗長となるように見えるが、これは実際には2つの このような対数コンバータがカスケード接続される時に用いられ、第1のコンバ ータの終段を用いて第2のコンバータの初段に必要な10dBを提供する。しか し、本発明は、最終出力段に最後の検出器を用いることを妨げるものではない。
各利得段におけるエミッタ・7オロワの後に復調器入力を接続することが、各利 得段に高いほとんどリニアな入力インピーダンスをもたらす結果となるが、復調 器の入力インピーダンスはやや低く非常に非線形となる。第2に、この試みは、 復調器の出力が依然としてアナログ・グラウンド・レベルにあり得るように、あ る必要なレベル・シフトを生じる。最後に、この試みは、復調器偏差電圧を生じ る手段を提供する。
図14は、全波復調器の中心部を示している。これは、理想的な同じトランジス タから構成されるものとして、2つのロング・テール対154.146に基くも のである。各々は、検出器バイアスと呼ばれるテール電流1.と、検出器偏差と 呼ばれる偏差バイアス電圧V、とが供給される。共通モード成分が基本的な作用 に対して実質的に何の効果も生じないため、本文では1つの縁部を持つ信号(S ingle−side signal)を前提とする。しかし、実際には、入力 信号は通常は前のリミツタ段に対して均衡された電圧である。この信号は、−設 値V、とピーク値+/−■、とを持つ。第1の検出器を除く全てにおいて、この ピーク値は例えば、前のリミツタ段からの300Kにおいて約163.5mVで 一定となる。
中心の復調回路からの対数出力は、カスケード段162.164によって緩衝さ れる、。
本分析において問題となる出力は、162により行われる1つのアルファ変換に より修正されるトランジスタ158.160のコレクタ電流の和であるI6であ る。n個全ての復調器に対するI、の和は、コンバータからの負の出力信号LO G −OU Tである。
復調器の中心部の作用を理解するためには、復調器の偏差V、を考察することが 必要である。最初に、ゼロ信号条件と完全側限条件との間の出力の最も大きな変 化をもたらす結果となる意味で、検出器の効率を最大化する値V、が存在するこ とに注意されたい。
もしV□がPTATとなるならば、ゼロ信号条件下での出力I。に達するI4の 一部は全ての温度に対して一定となり、全対数スロープがTaに比例するため、 この電流もまた温度的に安定でなければならない。従って、■、8.と呼ばれる I。
のゼロ信号値は正確かつ安定しており、最後のゼロ信号出力を所要のどんな値に も置くように更に安定な電流ソースを用いて取除くことができる。これは、便利 な値に全回路に対するインターセプトを正確に置く方法を開くものである。この ため、これまで教示されてきたようにゼロ信号条件に対して検出器出力電流を略 々ゼロにするため大きな値v4を用いることはもはや重要ではない。この時、V 4は、例えば検出器効率を最適化するように、あるいはより低い信号レベルに選 択することができ、これが更によりインピーダンスの使用を可能にし、これによ り更に高い帯域幅を生じる。
検出器に対するピーク人力V、もまたPTATである。その結果、検出器段のス ケーリングは過剰温度に固定されることになり、正確な完全較正検出器の可能性 が生じる。計算により、サンプル値ロング・テール対の増幅器を用いて、■。
(検出器に対するピーク入力)が小さな信号利得に正比例して、2 G k T /qとなることが判る。300Kにおける値V、=163.5mV、G=10寡 /2=3゜162、および300KにおけるkT/q=25.35mVを用いて 、検出器効率は従来技術において典型的に用いられるよりもはるかに小さな値で あるv6=91.5mVでピーク値となることが判るであろう1.四に、このピ ーク値あるいはその付近で動作することにより、この電圧に対するスケーリング の感度ははるかに低下する。
上記の如く、理想的な関数は、 このように、インターセプト電圧V8の安定化は、対数コンバータが精度測定デ バイスであることが重要である。実際に、このことはV、がPTATである分析 により示される。
補償を達成する1つの方法は、利得がPTATである信号を信号入力より先行さ せることである。別の次に明瞭な方法は、出力に温度補償電流を加えることであ る。これが可能であることを調べるため、■、が下式の如く表わせると考える。
即ち、 V、= (T/T、)V、、 但し、V、、= kT、/。
但し、Tは実際の温度、T、はV、が指定される基準温度であり、■9.は所要 の固定インターセプトである。従って、式40は下記の如(書直すことができる 。即ち、 このように、補償は、出力電流から第2項に等しい電流を差引くことにより達成 することができる。基準温度が300にでありI 、= l mAであるとすれ ば、補償電流は、 Ie、、、、= −1mA log (T/300K)土、記の説明は、負にな る出力L OG −OU Tの取扱いを明瞭にしたものであるが、姓になる出力 LOG+OUTに対して同様な補償電流を用いることができることが理解されよ う。
■、の記号PTATを取消すためPTAT利得を用いることは、出力分岐に高い 温度係数の抵抗を持ちその伝達分岐に固定抵抗を持つし一ネットワーク減衰器に よって達成することができる。非常に高い減衰率の場合は、実質的に電流駆動さ れる故に高い温度係数抵抗が正確にPTATとなる必要がある。低い減衰率の場 合は、この抵抗はPTATより高い温度依存性を持つことが必要であろう。好都 合にも、アルミニラt、が10 : 1 (20dB)の減衰器に対してちょう ど正しい温度係数を有する。更に、僅かに約30オーl・の抵抗が必要とされる ため、アルミニウムの相互接続が用いられるものとして、チップの製造中に得ら れる相互接続金属から作ることができる。2層金属系を用いて、固有の特徴では ないがインダクタンスを低く保つため抵抗をそれ自体2重バックとすることがで きる。適当なPTAT減衰器が図17に示される。抵抗190は、公称的に27 0オームである固定抵抗である。抵抗192は、公称値30オームを持つアルミ ニウム抵抗である。
インターセプト補償電流およびPTAT減衰器が共に使用可能である。多くの状 況下では、減衰器の使用が選好されるが、信号レベルが低いような他の状況にお いては、補償電流が選好される。更に、本文に開示した形式の2つの対数コンバ ータ(各々が1つのICパッケージに含まれる)を直列に用いる時、必要な温度 補償は一度だけ用いられねばならない。もしICがカスケード接続されるならば 、ユーザの選択で補償を不能化する方法を提供するためにこれが必要となる。
復調モードにおいては、有効インターセプトは波形に依存する。このため、方形 波信号が上記の分析において仮定されることが判るであろう。他の信号に対して は、適当な調整が可能である。
増幅器/リミッタ 図9の利得段100−1乃至100−nは実質的に同じである。各々は、典型的 にはその差分入力と差分出力間に10dBの小さな信号利得を生じる。段10Q −iの典型的なものの概略回路図が図16に示される。前掲の米国特許出願第号 において論じたように、トランジスタ202および204が古典的な「ロング・ テール対」を構成し、その利得はテール電流および負荷抵抗R1およびR2によ って決定される。信号入力はターミナル208,210に跨がって加えられる。
連続的な段(あるいは、別のコンバータ)を駆動するための増幅された入力信号 がノード212同じ214に現れる。、3.162の利得(即ち、10dB)に 対するテール電流は、公称的に300Kにおいて2.18rnAであり、基本的 にはPTATでなければならない。実施においては、この電流はオーミック抵抗 誤差および有限のベータ値に対する補償を含むため、基本的な理論的示唆より高 い。この調整は、利得バイアス・ジェネレータ102の設計により行われる。こ のバイアス設計は、利得段の各々における合理的な抵抗比を用いて利得に対する 不合理値が得られる如きものであり、これにより同様な単位抵抗の使用により製 造時の利得精度を改善する1、エミッタ・バイアス抵抗R12AおよびR12B 、および負荷抵抗R1およびR2が利得を固定する。
RIOAおよびRIOBは、電流ソース・トランジスタQ7Aおよび07Bのコ レクタ・キャパシタンスからのエミッタ・ノード206を遮断して、これにより 高い周波数におけるバイアス線の絶縁を改善するため含まれている。実際には、 第1の段以外の全ての段のこのノードには、電源からの回路の遮断を助ける均衡 した差分信号経路の故に信号電圧がほとんど現れない。ゼロ信号条件では、出力 ノード212および214は理論的にはアナログ共通値(即ち、グラウンド)よ り低い81.75mVのPTATであり、入力信号が存在する場合は各々が0と −163,5mVのPTAT間のピーク値に揺れる。実際には、トランジスタQ 3およびQ4に供給するテール電流を増加するバイアス補償の故に、電圧はこれ よりも僅かに高い。300Kにおける180mVのピーク出力の揺れが典型的で ある。
エミッタ・フォロワ・トランジスタQ1およびQ2は、典型的に1.09mAの PTATで動作し、その大部分はトランジスタQ6およびQ8によりそれぞれ供 給され、その残りはトランジスタQ5およびQ9によってそれぞれ供給される。
この方式は、やや狭い範囲を持ちかつ抵抗R5およびR13の両端に現れる復調 器の偏差電圧V、を変化させない利得段に対する偏差電圧の調整を生じる手段を 提供する。抵抗RIIAおよびRIIBは、復調器の偏差あるいはエミッタ・7 オロワノハイアスのいずれもこの全補償量を必要としないため、「3つのベータ 」バイアス補償の2つを除去する。
抵抗R4およびR17は、第1の段100−1におけるゼロの入力偏差電圧に微 分的に調整される。第2段においても、使用可能範囲に僅かな追加を行うか、あ るいは微小調整として第1段に対して使用するかのいずれかが有効となろう。
抵抗R3、R6、R14およびR16は、利得−バイアス線216に流れるトラ ンジスタQ5、Q6、Q8およびQ9のコレクターベース・キャパシタンスの変 位電流を減少させる抵抗を遮断する。これらの電流は正確に打消すべきであるが 、100dB以上の利得およびlQQMHz以上の帯域幅を持つ増幅システム全 体における不安定あるいは他のスプリアス応答をもたらすおそれがあるバイアス 線を介するスプリアス結合を避けるため充分な注意が払われてきた。全てのコレ クタ遮断抵抗は、負の電力−V、が一4vである時間連する電流ソース・トラン ジスタが飽和されないように選定されていた。トランジスタQ1〜Q2.202 .204およびQ5〜Q9のベース−エミッタ電圧の組合わせは、PTATバイ アス電圧と共に確実に働いて、最小の供給電圧の温度依存性を仮想的に排除する 。
全波復調器は、主としてトランジスタQ12〜Q15からなっている。非線形性 をもたらすため必要な偏差バイアスはPTATであり、エミッター領域スケーリ ングの使用によりこの偏差の少なくとも一部を生成することが可能であり、ある 場合にはこれを行うことが適当である。しかし、これはスケーリングされたデバ イスの等しくないコレクターベース・キャパシタンスにおける等しくない高い周 波数の変位電流をもたらす結果となる。従って、励磁された実施例においては等 しい面積のデバイスが使用され、抵抗R5およびR13の両端に全偏差電圧を生 じる。
復調器の基本的作用は、負のL OG −OU T信号を正のLOG+OUT信 号がその成分として見做すことにより理解することができる。ゼロ信号条件下で は、トランジスタQ13およびQ15は遮断されず、少量のテール電流を導通す る。
典型的には、テール電流の約2.8%が各コレクタに現れる。テール電流の励磁 された設計値は564,6μAである。このため、各々の完全段は出力カスコー ドに対してゼロ信号電流31.8μAを寄!jする。5つの段の場合は、これは ■59.6μAとなる5、利得段バイアスとは対照的に、テール電流が基本的に は温度安定性を持つため、これは安定した電流である。バイアス線電圧に構成さ れる有限のベータおよびオーミック抵抗に対する補正により、テール電流は実際 には公称値より僅かに高(なる。
利得段100−1における復調器を除く全ての復調器において、先行利得段が非 常に制限される時に最大の駆動が生じる。分析を容易にするため、ノート18が 「ハイ」 (即ち、グラウンド即ちCOMレヘレベルあり、ノート1が「ロー」 (即ち、300°Kにおける公称値で−163,5mV)であるものとする。エ ミッタ・フォロワQ1およびQ2は、これらの入力端子を等しいベース−エミッ タ電圧までシフトする。その結果、トランジスタ215のベースは、トランジス タQ14のベースに対して163.5mV−91−5mV=−225mVとなり 、この対に対するテール電流の大部分はトランジスタQIOへ流れる。トランジ スタQ12のベースは、トランジスタQ13のベースに対する−163− 5m V+91.5mV=−72mVであり、そのためこの対に対するテール電流はト ランジスタQ13においては94.2%(即ち、531.8μA)で分割され、 トランジスタQ12においては5.8%(即ち、32.8μA)で分割される。
このため、カスコード・トランジスタQllにおける電流は、ゼロ信号の条件下 での31.8μAから全制限時の531.8μAまで上昇する。このように、ゼ ロ信号と全制限時間の負の出力ターミナルにおける出力電流の変化は500μA である。検出器は10dB間隔で遣かれるため、スケーリングはシステム入力の 10dBに対して500μA、即ち、20dB当たり1μAであり、これは設計 の目的値であるデカード当たり1μAとなる。
検出器のバイアス電流は、抵抗R18およびR19に対する調整により絶対値で 調整されて、出力電流が精度を損なうことなく組合わせることを可能にする。
調整中、全てのバイアス条件は乱されることはないが、唯一の検出段からの出力 はrLOG−OUTJおよびrLOG+0UTJ出力に達することが許される。
。 この切換えは、ブローブーパッド・ノート19−1乃至19−5を用いてカスコ ード・トランジスタQIOおよびQllのエミッタをプル・オンすることにより ウェーハ・レベルでのレーザ・トリミング中に行われる。ダイオードDiおよび D2は、通常の動作中カスコード・エミッタ間の直流経路を駆出する。抵抗R2 1およびR22は、制御ノードが浮遊状態のままである時、これらのダイオード には定義されたバイアス状態があることを保証する。ダイオードが有限のキャパ シタンスを持つため、これらのキャパシタンスおよびカスコードの誘導等による インピーダンスによって生じ得る共振のQを下げるため抵抗R20およびR23 が含まれる。直列同調されるため、これらはエミッタ間に伝達される大きなAC 電流量を生起し得、復調器の高い周波数の応答性に悪影響を及ぼす。
3−性:火二來−ア−t/りl基準 図17は、スケール・バイアス・ジェネレータ104に対する概略回路図を示し ている1、これは、利得セツティング基準とやや似た設計となり、これにおいて は、バンド・ギャップ・セルを使用する(先に述べたように、例えば、P、H( +rowitzおよびW、Hill著rThe Art of EIectro nicsJ (Cambridge University Press、ケン ブリッジ、英国1980年発行、195−96))が、この場合、全てのバンド ・ギャップ原理が間よする。即ち、プローブ・パッドEに現れる電圧は、チップ の温度範囲の中心の50℃における実質的にゼロの一次温度係数を結果として生 じる値に調整される。プローブ・パッドEおよび−V、に対する別のKelvi n検出プローブが、バンド・ギャップ・セルに対する高精度のアクセスを行う。
直列接続されたピンチ抵抗R706a−R706cにより始動電流が与えられる 。トランジスタQ702およびQ703は、最初は弱く導通して、トランジスタ Q704、Q715、Qll3およびQ708を導通させて、Q702およびQ 703が約80μAのPTATを導通する回路に対する安定状態で初期の始動お よび終了を増強する。バンド・ギャップ「中枢」デバイスQ709およびQ71 0は、12のエミッタ領域比を持ち、これらデバイスは抵抗R704およびR7 05の公称的な等個性により公称的に等価の電流で動作する。中心部のオーミッ ク抵抗誤差が存在しない時は、抵抗R707の両端に現れる差分ベース−エミッ タ電圧は、300にで54mVに近い。これらのトランジスタに対する動作電流 は、抵抗R707により約80μAのPTATにセットされる。抵抗R708の 両端の電圧は、公称的に512mVのPTATとなり、これはトランジスタQ7 10のベース−エミッタ電圧と加算して(−V、に対する>1.235Vをベー ス・ノード96に生じる。
ダミートランジスタQ710aは、セル・トランジスタのコレクタにおける漏洩 電流を等化して高温時の精度を改善するため含まれる。このデバイスのキャパシ タンスはまた、回路の高い周波数安定化における役割を演じる、。
トランジスタQ706およびQ707により構成される差動増幅器の動作電流は 、共通モードの制御ループ包囲トランジスタQ705、および電流ミラー−トラ ンジスタQ711、Q12によってセットされる。抵抗R710、R715およ びU716は、トランジスタQ704のベースと実質的に同じ電圧(過剰温度時 )にトランジスタQ705のベースを置くように選定され、これにより増幅段の 総電圧を等しくする。トランジスタQ705におけるバイアス電流は、約160 μAのPTATおよび5 Q It AのPTATの和(即ち、絶対温度の補数 )である。主要制御ループは、トランジスタQ704、Q715およびQll3 を包含する。トランジスタQ715は、復調器段における電流ソースおよび偏差 ジェネレータを駆動する。しかし、そのエミッタ電流の大半はトランジスタQ7 14によって与えられる。抵抗U717は、専ら60μAのCTAT電流を生じ るために含まれ、これはトランジスタQ704がトランジスタQ705と同じエ ミッタ電流で動作することを保証するため抵抗R704およびR705の頂部か らの160μAPTAT電流と加算する。これは、トランジスタQ706および Q707の増幅段に再び注入されるバイアス偏差電流を最小限に抑える。
トランジスタQ713およびQll4は、特殊なベータ補償を行う。この設計は 、補償の正確に計測された増分がバイアス線、この場合はノードAに加算される 利得バイアス・ジェネレータに関して述べたものと類似の線に従う。トランジス タQ713は、検出器の電流ソースであるトランジスタQ16およびQ17と同 じコレクターベース電圧および電流密度で動作する。このため、そのアルファは それらを追跡し、トランジスタQ713のベースにより生じた抵抗R711の両 端の電圧がトランジスタQ16およびQ17におけるアルファ誤差を排除するた め必要な増分だけバイアス線を上昇させる。一方、復調器6部のトランジスタQ ll〜Q15はVeb=0で動作し、このため比較的低い給電電圧に感応するア ルファを有する。同じことが、カスコード・トランジスタQ1°0およびQll に妥当し、そのアルファは6部のトランジスタと「直列」の状態にある。このた め、トランジスタQ714は、トランジスタQ713の2倍の電流で動作するが 、同じ電流密度を持つように設計され、R711の両端に結果として生じる電圧 増分が6部およびカスコード・アルファを補償する。
スケール偏差ジェネレータ 事例の偏差ジェネレータ106に対する概略回路図が図18に示される。この回 路はインターセプト電圧の正確な決定のため重要である。
負の出力ターミナルにおいては、インターセプトを1mVに置(ため416μA の電流が必要とされる。これは、これは絶対的な較正状態に調整されるトランジ スタQ814および抵抗R823によって生成される。Q814のアルファのみ が誤差を生じるため、抵抗R815は2つのベータ補償項を除去する。トランジ スタQ803およびQ804により構成される電流ミラーが、ノードZに偏差電 流を与える。予備電流利得は、4ユニツト基板PNPトランジスタであるトラン ジスタQ801によって与えられる。トランジスタQ802は、トランジスタQ 801のベースを駆動する。そのベースは、抵抗R836により約100μAに バイアスされるトランジスタ824によってグラウンド以上のベース−エミッタ 電圧まで上昇される。従って、トランジスタQ801のエミッタはグラウンドに 近く、ノードにおける出力が外部の演算増幅器の仮想グラウンドで吸収される時 、トランジスタQ803およびQ804のコレクタが実質的に同じコレクターベ ース電圧で動作することを保証する。これは、給電電圧+V、に対する感度を除 去する。
抵抗R803およびR804は、トランジスタQ803およびQ804における 最小データに対して、また温度の極値に対して、ノード13が+V、の1v以内 に移動し得るように選定される。接合コンデンサC801およびC802は、高 周波数安定性を提供する。コンデンサC8901は、14MHzにおいて抵抗R 803と1つの極を形成する。コンデンサC802は、トランジスタQ802を 約IMHzにおけるゼロで分路する。相互コンダクタンスの上限を拘束して、弛 張振動の可能性を減殺するため抵抗R802が含まれる。抵抗R837は、トラ ンジスタQ801のベータを乗じたトランジスタQ802の漏洩電流を吸収して 、高温度時の制御の喪失を防止する。
正のrLOG+0UTJ出力の根源である検出器からの相補出力は、これが50 ℃において約5.21311Aの電流を必要とするため、高い精度で相殺するこ とは更に難しい。同じ大きさの駆動電流の使用を避けるため、この相殺に用いら れた電流ミラーは12の利得を有する3、温度に関する正確な利得を保証するた め、予備PNPフォロワ即ちトランジスタQ823が含まれる。高い周波数の補 償は、トランジスタQ806がその対応するトランジスタQ801よりもはるか に低い電流で動作することを除いて、実質的に変化なく、r、、およびコンデン サC804により生じるゼロはこの特約2QQKHzにある。抵抗R807およ びR808は、ノード12が全温度範囲にわたる+V、の1v以内および最小P NPベータに達し得ることを保証するように、またトランジスタQ806が飽和 しないことを保証するように選定される。抵抗R383は、トランジスタQ82 3により乗じられたトランジスタQ806の漏洩電流を吸収する。抵抗R818 およびR810は、専らトランジスタQ815およびQ814におけるスプリア スな自励振動を最小限に抑えるために含まれる。
図19は、先に述べた付加された温度補償ジェネレータを示す。トランジスタQ 809は、1:1ミラーによりノード13へ反射される570μAの固定成分を 生成する。トランジスタQ811は、−40℃における488μAから+40℃ における708μAまで変化する温度可変成分(27℃で27μA)を生じる。
トランジスタQ810は、この出力のため必要な位相であるため、正の出力ノー ドに直接与えられる別の570μAの固定電流を生じる。温度に依存する成分は 、トランジスタQ812により生成され、1:12ミラーにより出力に反映され る。
これは、570μA/12=4’I 5μA@27℃である。
これらの電流は全て絶対値に調整されねばならず、チップ温度が正確に判らない ため、トランジスタQ811およびQ812のコレクタ電流は関数的に調整され ねばならない。このように、固定電流が最初に調整され、温度依存電流は各出力 に独立的にインターセプトを1mVに調整するよう調整される。これは、10m V IKHzの方形波入力を用い、低域フィルタ処理された出力を読出して行わ れる。このように、残留する内部偏差等による入力における如何なる偏差電圧も この較正ステップにほとんど影響を及ぼすことがない。
本発明の一実施例のこれまでの詳細な説明は、単なる例示としてのみ提示された ことが理解されよう。他の構成については、本文の開示により明示されな(とも 示唆される種々の変更、修正および改善として当業者には容易に理解されよう。
従って、本文の記述は、限定ではな(例示を意図するものである。本発明は、必 要に応じて請求の範囲およびその相等内容によってのみ限定される。
FIG、I 従来技術 FIG、3 従来技術 FIG、6従来技術 −vsEF IG、 14 FIG、I5 ← 補正帯の翻訳文提出書 (特許法第184条の8) 平成 3年 9月27日

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.瞬時入力信号に応答して対応する対数値を表わす出力信号を与える対数コン バータであって、該コンバータの性能が少なくとも一部において対数インターセ プト値および対数スロープを特徴とする対数コンバータにおいて、a.各々が、 (i)入出力を有するトランジスタ増幅器と、(ii)全波検出器と を有する複数の利得段と、 b.入力において入力信号を受取るように接続された第1の増幅器と、c.入力 において前記増幅器の別のものからの出力を受取るように接続された他の各増幅 器とを設け、 d.前記全波検出器の各々が電流出力を与え、該検出器の全ての電流出力が加算 されて前記コンバータ出力を生じ、 e.各増幅器と関連して、該増幅器の利得を増幅器トランジスタの温度変動およ び製造公差に対して実質的に不感応にさせる安定化手段を設けてなることを特徴 とする対数コンバータ。
  2. 2.前記トランジスタ増幅器がテール電流によりバイアスされる差動増幅器であ り、前記安定化手段が各増幅器に対するテール電流を生じる手段を含み、該テー ル電流は絶対温度に実質的に比例することを特徴とする請求項1記載の対数コン バータ。
  3. 3.前記テール電流を生じる前記手段が、増幅トランジスタの電流利得およびそ の固有抵抗の関数であるテール電流を生じることを特徴とする請求項2記載の対 数コンバータ。
  4. 4.検出器の出力電流への温度依存性を補償して対数インターセプトを安定化す る手段を更に設けてなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の対 数コンバータ。
  5. 5.前記補償手段が前記第1の増幅器の入力側に減衰器を含み、該減衰器は絶対 温度に比例する減衰率を生じることを特徴とする請求項4記載の対数コンバータ 。
  6. 6.前記補償手段が、温度変動による加算電流における変化を補償する電流を加 算された検出器出力冠流に合成する手段を含むことを特徴とする請求項4記載の 対数コンバータ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0730353A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Nec Corp 対数増幅回路

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2643516B2 (ja) * 1990-02-01 1997-08-20 日本電気株式会社 対数増幅回路
FR2667703A1 (fr) * 1990-10-05 1992-04-10 Philips Composants Source de courant a rapport donne entre courant de sortie et d'entree.
JP2687713B2 (ja) * 1990-10-30 1997-12-08 日本電気株式会社 対数増幅回路
JP2995886B2 (ja) * 1991-02-28 1999-12-27 日本電気株式会社 対数増幅回路
EP0510227B1 (de) * 1991-04-24 1996-03-27 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung zur Signalbegrenzung und Feldstärkendetektion
EP0766382A2 (en) * 1991-05-23 1997-04-02 Nec Corporation Pseudo-logarithmic intermediate-frequency amplifier
US5221907A (en) * 1991-06-03 1993-06-22 International Business Machines Corporation Pseudo logarithmic analog step adder
EP0517305B1 (en) * 1991-06-03 1995-11-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Logarithmic amplifier and detector
US5444361A (en) * 1992-09-23 1995-08-22 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Wideband linear and logarithmic signal conversion circuits
US5471132A (en) * 1991-09-30 1995-11-28 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Logarithmic and exponential converter circuits
US5345185A (en) * 1992-04-14 1994-09-06 Analog Devices, Inc. Logarithmic amplifier gain stage
US5298811A (en) * 1992-08-03 1994-03-29 Analog Devices, Inc. Synchronous logarithmic amplifier
JP3037004B2 (ja) * 1992-12-08 2000-04-24 日本電気株式会社 マルチプライヤ
US5414313A (en) * 1993-02-10 1995-05-09 Watkins Johnson Company Dual-mode logarithmic amplifier having cascaded stages
GB9313840D0 (en) * 1993-07-05 1993-08-25 Philips Electronics Uk Ltd Cascaded amplifier
US5451895A (en) * 1993-10-22 1995-09-19 Lumisys, Inc. Wideband amplifier with logarithmic output characteristic
JP2606599B2 (ja) * 1994-09-09 1997-05-07 日本電気株式会社 対数増幅回路
US5481218A (en) * 1994-09-30 1996-01-02 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Logarithmic converter
US5572166A (en) * 1995-06-07 1996-11-05 Analog Devices, Inc. Linear-in-decibel variable gain amplifier
US5589791A (en) * 1995-06-09 1996-12-31 Analog Devices, Inc. Variable gain mixer having improved linearity and lower switching noise
US5677561A (en) * 1995-12-29 1997-10-14 Maxim Integrated Products, Inc. Temperature compensated logarithmic detector
US5754013A (en) * 1996-12-30 1998-05-19 Honeywell Inc. Apparatus for providing a nonlinear output in response to a linear input by using linear approximation and for use in a lighting control system
US5805011A (en) * 1997-01-03 1998-09-08 Lucent Technologies Inc. Self-calibration system for logarithmic amplifiers
US6154664A (en) * 1998-06-24 2000-11-28 Conexant System, Inc. Dual band cellular phone with two power amplifiers and power control circuit therefore
US6323732B1 (en) 2000-07-18 2001-11-27 Ericsson Inc. Differential amplifiers having β compensation biasing circuits therein
US6549071B1 (en) 2000-09-12 2003-04-15 Silicon Laboratories, Inc. Power amplifier circuitry and method using an inductance coupled to power amplifier switching devices
US6917245B2 (en) 2000-09-12 2005-07-12 Silicon Laboratories, Inc. Absolute power detector
JP2002232249A (ja) * 2001-02-01 2002-08-16 Sanyo Electric Co Ltd 対数増幅回路
US6642784B2 (en) 2001-05-22 2003-11-04 Analog Devices, Inc. Calibrated power amplifier module
US7831151B2 (en) * 2001-06-29 2010-11-09 John Trezza Redundant optical device array
US6774715B2 (en) * 2001-06-29 2004-08-10 Xanoptix Inc. BiCMOS AC filter circuit
WO2003052925A1 (en) * 2001-06-29 2003-06-26 Xanoptix, Inc. Bicmos ac filter circuit
CA2386851A1 (en) 2001-07-10 2003-01-10 Robert J. Davies Logarithmic amplifier
US6507233B1 (en) * 2001-08-02 2003-01-14 Texas Instruments Incorporated Method and circuit for compensating VT induced drift in monolithic logarithmic amplifier
US6828859B2 (en) * 2001-08-17 2004-12-07 Silicon Laboratories, Inc. Method and apparatus for protecting devices in an RF power amplifier
US6969985B2 (en) 2001-12-14 2005-11-29 Analog Devices, Inc. Active coupler
US7260367B2 (en) * 2002-01-23 2007-08-21 Analog Devices, Inc. Edge power detector/controller
US6894565B1 (en) 2002-12-03 2005-05-17 Silicon Laboratories, Inc. Fast settling power amplifier regulator
US6897730B2 (en) * 2003-03-04 2005-05-24 Silicon Laboratories Inc. Method and apparatus for controlling the output power of a power amplifier
US7546098B2 (en) * 2003-05-29 2009-06-09 Analog Devices, Inc. Control system with selective open-loop operation
US7002395B2 (en) * 2003-09-16 2006-02-21 Yuantonix, Inc. Demodulating logarithmic amplifier
US7180359B2 (en) * 2004-12-22 2007-02-20 Analog Devices, Inc. Logarithmic temperature compensation for detectors
US7196569B1 (en) 2005-02-14 2007-03-27 Analog Devices, Inc. Feedback compensation for logarithmic amplifiers
US8164377B1 (en) 2005-11-21 2012-04-24 Analog Devices, Inc. Signal dependent compensation with matched detectors
US8207777B1 (en) 2005-11-21 2012-06-26 Analog Devices, Inc. Compensation with ratiometric attenuation
US7268609B2 (en) * 2006-01-20 2007-09-11 National Semiconductor Corporation Logarithmic detector or logarithmic amplifier having chopper stabilized logarithmic intercept
US8102201B2 (en) * 2006-09-25 2012-01-24 Analog Devices, Inc. Reference circuit and method for providing a reference
EP2147322B1 (en) * 2007-05-14 2013-03-06 Hittite Microwave Corporation Rf detector with crest factor measurement
US8958575B2 (en) * 2007-06-29 2015-02-17 Qualcomm Incorporated Amplifier with configurable DC-coupled or AC-coupled output
JP2010016052A (ja) * 2008-07-01 2010-01-21 Rohm Co Ltd 電流供給回路および電圧比較回路
WO2011063328A2 (en) 2009-11-23 2011-05-26 Hittite Microwave Corporation Logarithmic mean-square power detector
WO2011063330A2 (en) * 2009-11-23 2011-05-26 Hittite Microwave Corporation Logarithmic mean-square power detector with servo control loop
US9625498B2 (en) 2010-09-17 2017-04-18 Hittite Microwave Llc RMS and envelope detector
US20140117974A1 (en) * 2012-10-30 2014-05-01 Keystone Semiconductor Corp. Rssi circuit with low voltage and wide detectable power range
US8970301B2 (en) * 2013-05-20 2015-03-03 Analog Devices, Inc. Method for low power low noise input bias current compensation
US9298952B2 (en) 2013-11-18 2016-03-29 King Fahd University Of Petroleum And Minerals CMOS logarithmic current generator and method for generating a logarithmic current
US9287831B2 (en) 2013-12-23 2016-03-15 Analog Devices Global Temperature stabilized circuitry
KR101926665B1 (ko) * 2014-10-31 2018-12-07 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 커브피팅 회로, 아날로그 전치보상기 및 무선 주파수 신호 송신기
US11320320B2 (en) * 2018-07-25 2022-05-03 Texas Instruments Incorporated Temperature sensor circuit for relative thermal sensing
US11385267B2 (en) * 2019-02-14 2022-07-12 Psemi Corporation Power detector with wide dynamic range

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1208771B (de) * 1964-07-16 1966-01-13 Telefunken Patent Logarithmischer Wechselstromverstaerker
US3435353A (en) * 1966-02-04 1969-03-25 Hewlett Packard Co Amplifier-detector having wide dynamic range
US3584232A (en) * 1969-01-21 1971-06-08 Bell Telephone Labor Inc Precision logarithmic converter
US3605027A (en) * 1969-02-19 1971-09-14 Us Navy Amplifier
US3668535A (en) * 1970-01-15 1972-06-06 Varian Associates Logarithmic rf amplifier employing successive detection
DE2545535C3 (de) * 1975-10-10 1979-02-22 Rohde & Schwarz, 8000 Muenchen Schaltung zum Erzeugen einer dem Logarithmus einer Eingangswechselspannung entsprechenden Ausgangsgleichspannung
US4333023A (en) * 1980-06-16 1982-06-01 Tektronix, Inc. Temperature-stabilized logarithmic converter
US4565935A (en) * 1982-07-22 1986-01-21 Allied Corporation Logarithmic converter circuit arrangements
US4604532A (en) * 1983-01-03 1986-08-05 Analog Devices, Incorporated Temperature compensated logarithmic circuit
JPS61208305A (ja) * 1985-03-12 1986-09-16 Nec Corp 対数変換回路
JPS61224607A (ja) * 1985-03-29 1986-10-06 Toshiba Corp 自動利得制御用検波回路
CA1258499A (en) * 1986-06-04 1989-08-15 Katsuji Kimura Intermediate frequency amplification circuit capable of detecting a field strength with low electric power

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0730353A (ja) * 1993-07-14 1995-01-31 Nec Corp 対数増幅回路

Also Published As

Publication number Publication date
DE69003385T2 (de) 1994-05-05
US4990803A (en) 1991-02-05
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DE69003385D1 (de) 1993-10-21
EP0465576A1 (en) 1992-01-15
EP0465576B1 (en) 1993-09-15

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