JPH08256039A - 可変抵抗回路及び利得制御増幅回路及び周波数変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 利得制御増幅回路及び周波数変換回路におい
て利得制御時の歪特性の劣化を少なくする。 【構成】 増幅用電界効果トランジスタ１０６，１０７
を用いた差動増幅回路において、トランジスタ１０６，
１０７のソース間に挿入する２つの利得制御用電界効果
トランジスタ１１３，１１４のソースを共通に接続する
と共に該共通接続点に抵抗器１１５を介し電圧端子１１
６を接続する。利得制御用トランジスタ１１３，１１４
に直流電流を流すことでドレイン・ソース間のチャネル
抵抗の抵抗値が安定に変化し、歪特性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衛星放送，衛星通信，
セルラ電話などの移動体通信やＣＡＴＶなどの受信機に
用いられる高周波信号処理のための利得制御型差動増幅
回路あるいは周波数変換回路とこれらに使用する可変抵
抗回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の利得制御型差動増幅回路
の一例を示す回路図であり、４０１は電源電圧端子、４
０２，４０３は負荷抵抗器、４０４，４０５は出力端
子、４０６，４０９は入力端子、４０７，４０８はトラ
ンジスタ、４１０は利得制御用の電界効果トランジス
タ、４１１は抵抗器、４１２は利得制御電圧端子、４１
３，４１４は電流源トランジスタ、４１５，４１６は電
流源トランジスタのバラツキ吸収抵抗器である。

【０００３】この増幅回路は、入力端子４０６，４０９
間に入力された信号を出力端子４０４，４０５間に出力
する差動増幅回路であり、利得制御は、電界効果トラン
ジスタ４１０に抵抗器４１１を介して接続した制御電圧
端子４１２に印加する電圧の大きさを変えることによ
り、電界効果トランジスタ４１０のドレイン・ソース間
のチャネル抵抗値を変えて増幅回路の帰還量を増減する
ことで行っている。

【０００４】図５は、従来の利得制御可能な周波数変換
回路の一例を示す回路図であり、５０１，５０２は中間
周波信号出力端子、５０３，５０４，５０５，５０６，
５０９，５１０はトランジスタ、５０７，５０８は局部
発振信号入力端子、５１１，５１２はＲＦ信号入力端
子、５１３は利得制御用トランジスタ、５１４は抵抗
器、５１５は利得制御電圧端子、５１６，５１７は電流
源トランジスタ、５１８，５１９はバラツキ吸収抵抗器
である。

【０００５】この周波数変換回路は、ＲＦ信号入力端子
５１１，５１２間に入力されたＲＦ信号を局部発振信号
入力端子５０７，５０８間に入力された局部発振信号に
より中間周波信号に変換して中間周波信号出力端子５０
１，５０２間に出力するダブルバランス構成の周波数変
換回路である。また、変換利得は、利得制御用トランジ
スタ５１３に抵抗器５１４を介して接続した制御電圧端
子５１５に印加する電圧の大きさを変えることにより、
トランジスタ５１３のドレイン・ソース間のチャネル抵
抗値を変えて帰還量を増減することで行っている。

【０００６】図６は、従来の利得制御型増幅回路の一例
を示す回路図であり、６０１は電源電圧端子、６０２は
負荷抵抗器、６０３，６１３はブリーダ抵抗器、６０４
は出力端子、６０５はトランジスタ、６０６は入力端
子、６０７は利得制御用トランジスタ、６０８は抵抗
器、６０９は高周波接地用コンデンサ、６１０は利得制
御電圧端子、６１１は電流源トランジスタ、６１２はバ
ラツキ吸収トランジスタである。

【０００７】この利得制御型増幅回路は、トランジスタ
６１１のソースをトランジスタ６０７を介してコンデン
サ６０９で高周波接地した構成のソース接地増幅回路で
あり、利得制御は、制御電圧端子６１０からトランジス
タ６０７のゲートに印加する電圧の大きさを変えるによ
り、トランジスタ６０７のドレイン・ソース間のチャネ
ル抵抗値を変えて増幅回路の帰還量を増減することで行
っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、電界効果
トランジスタのドレイン・ソース間のチャネル抵抗値の
変化を利用した利得制御および変換利得制御方式では、
チャネル抵抗値がゲート電圧に対して非直線的に変化す
るために、抵抗値が急激に変化する点で歪特性が劣化す
るという問題があった。

【０００９】一例として、図４に示した利得制御型差動
増幅回路の利得減衰量に対する２次歪特性と３次歪特性
のシミュレーション結果を図７に示す。この特性曲線
は、利得制御時に歪特性が急激に劣化する現象を明示し
ている。

【００１０】本発明の目的は、このような問題点を解決
し、利得制御時に歪特性の劣化が少ない増幅回路および
周波数変換回路を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、その１つの特徴は、第１の電界効果トラ
ンジスタのソースと第２の電界効果トランジスタのソー
スを共通に接続すると共にそれぞれのゲートを抵抗器を
介して第１の電位点に接続し、該第１の電位点の電圧を
変えることにより前記第１の電界効果トランジスタのド
レインと第２の電界効果トランジスタのドレイン間の抵
抗値を変える可変抵抗回路において、前記第１の電界効
果トランジスタのソースと第２の電界効果トランジスタ
のソースの接続点を抵抗器を介して第２の電位点に接続
したことにある。

【００１２】本発明の他の特徴は、等価電流源を共用す
る１組のトランジスタとそれぞれの負荷抵抗器を有する
差動型増幅回路における前記負荷抵抗器とトランジスタ
との接続部間に、第１の電界効果トランジスタのソース
と第２の電界効果トランジスタのソースを共通に接続す
ると共にそれぞれのゲートを抵抗器を介して第１の電位
点に接続し、前記第１の電位点の電圧を変えることによ
り前記第１の電界効果トランジスタのドレインと第２の
電界効果トランジスタのドレイン間の抵抗値を変える可
変抵抗回路を接続し、前記第２の電位点の電圧を変える
ことにより利得制御を行うようにしたことにある。

【００１３】本発明の更に他の特徴は、ソースを共通に
接続した第１及び第２の電界効果トランジスタと前記ソ
ースの共通接続点に第３の電界効果トランジスタのドレ
インを接続した差動回路と、ソースを共通に接続した第
４及び第５の電界効果トランジスタと前記ソースの共通
接続点に第６の電界効果トランジスタのドレインを接続
した差動回路の、前記第３の電界効果トランジスタのソ
ースに第１の電流源を接続し、第６の電界効果トランジ
スタのソースに第２の電流源を接続し、第１の電界効果
トランジスタのゲートと第４の電界効果トランジスタの
ゲートを共通に接続して第１の局部発振周波の入力端と
し、第２の電界効果トランジスタのゲートと第３の電界
効果トランジスタのゲートを共通に接続して第２の局部
発振周波の入力端とし、第１の電界効果トランジスタの
ドレインと第３の電界効果トランジスタのドレインを接
続して第１の中間周波出力端子とし、第２の電界効果ト
ランジスタのドレインと第４の電界効果トランジスタの
ドレインを接続して第２の中間周波出力端子とし、第５
の電界効果トランジスタのゲートを第１のＲＦ周波の入
力端とし、第６の電界効果トランジスタのゲートを第２
のＲＦ周波の入力端子とし、第５の電界効果トランジス
タと第６の電界効果トランジスタのソース間に可変抵抗
器を接続し、前記可変抵抗器により変換利得が制御可能
なダブルバランス型周波数変換回路において、前記可変
抵抗器に請求項１に記載した可変抵抗回路を用いたこと
にある。

【００１４】本発明の更に他の特徴は、第１の電界効果
トランジスタのドレインに負荷抵抗器を接続し、ソース
に電流源を接続すると共に、前記第１の電界効果トラン
ジスタのソースに第２の電界効果トランジスタのドレイ
ンを接続すると共に、ソースを容量を介して高周波接地
したソース接地増幅回路を構成し、前記第２の電界効果
トランジスタのゲートに抵抗器を介して電圧を印加する
ことにより利得制御を行う利得制御増幅回路において、
前記第１の電界効果トランジスタのソースと前記容量の
接続点に抵抗を介して電位端子を接続したことにある。

【００１５】

【作用】本発明によれば、電界効果トランジスタに直流
電流を流すことによりそのドレイン・ソース間のチャネ
ル抵抗の抵抗値が急激に変化する点での歪特性の劣化を
抑えると共に電流値の調整も可能としたことで制御時の
歪特性の劣化が少ない抵抗回路，増幅回路あるいは周波
数変換回路を得ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１７】図１は、本発明の第１の実施例を示す回路
図である。図１において、１０１は電源端子、１０２，
１０３は負荷抵抗器、１０４，１０５は出力端子、１０
６，１０７は増幅用電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、
１０８，１０９は差動信号入力端子、１１０，１１１，
１１５，１１７，１１８は抵抗器、１１２はゲートバイ
アス端子、１１３，１１４は利得制御用電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）、１１６は抵抗器１１５と共に前記利
得制御用電界効果トランジスタ１１３，１１４に流す電
流を調整するための電圧端子、１１９は利得制御電圧端
子、１２０，１２１は電流源用電界効果トランジスタ
（ＦＥＴ）、１２２，１２３は前記電流源用電界効果ト
ランジスタ１２０，１２１のバラツキ吸収用抵抗器であ
る。

【００１８】以上の回路素子で構成されるこの増幅回路
は、差動信号入力端子１０８，１０９間に入力された信
号を増幅用電界効果トランジスタ１０６，１０７により
増幅して出力端子１０４，１０５から出力電圧を取り出
すことができる差動型増幅回路であり、利得制御電圧端
子１１９に印加する電圧により利得制御用電界効果トラ
ンジスタ１１３，１１４のドレイン・ソース間のチャネ
ル抵抗値を変化させて利得制御を行うものである。

【００１９】そして、このように２つの利得制御用電界
効果トランジスタ１１３，１１４を用い、それぞれのソ
ースを共通に接続すると共にその共通接続点を抵抗器１
１５及び電圧端子１１６を介し接地することにより該利
得制御用電界効果トランジスタ１１３，１１４に直流電
流を流して該利得制御用電界効果トランジスタ１１３，
１１４のドレイン・ソース間のチャネル抵抗の値が急激
に変化する点を避けた動作領域にすることで、歪特性の
劣化を抑えることができ、更に、抵抗器１１５の抵抗値
を適当に選ぶことにより利得制御時に歪特性の劣化が少
ない増幅回路を得ることができる。

【００２０】図２は、本発明の第２の実施例を示す回路
図である。図２において、２０１は電源端子、２０２，
２０３は負荷抵抗器、２０４，２０５は中間周波信号出
力端子、２０６，２０７，２０８，２０９，２１５，２
１６は電界効果トランジスタ、２１０，２１１は局部発
振信号入力端子、２１２，２１３，２１９，２２０，２
２４，２２６，２２７は抵抗器、２１４，２２１はゲー
トバイアス端子、２１７，２１８はＲＦ信号入力端子、
２２２，２２３は利得制御用電界効果トランジスタ、２
２５は抵抗器２２４と共に利得制御用電界効果トランジ
スタ２２２，２２３に流す電流を調整するための電圧端
子、２２８は利得制御電圧端子、２２９，２３０は電流
源用電界効果トランジスタ、２３１，２３２は電流源用
電界効果トランジスタ２２９，２３０のバラツキ吸収用
抵抗器である。

【００２１】以上の回路素子で構成されるこの利得制御
周波数変換回路はダブルバランス構成であり、ＲＦ信号
入力端子２１７，２１８間に入力したＲＦ信号と局部発
振信号入力端子２１０，２１１間に入力された局部発振
信号に基づいて中間周波信号を出力端子２０４，２０５
に出力する。また、変換利得制御は、変換利得制御電圧
端子２２８に印加する電圧により変換利得制御用電界効
果トランジスタ２２２，２２３のドレイン・ソース間の
チャネル抵抗値を変化させることにより行う。

【００２２】そして、このように２つの変換利得制御用
電界効果トランジスタ２２２，２２３を用い、それぞれ
のソースを共通に接続すると共にその共通接続点を抵抗
器２２４及び電圧端子２２５を介して接地することによ
り該変換利得制御用電界効果トランジスタ２２２，２２
３に直流電流を流して該変換利得制御用電界効果トラン
ジスタ２２２，２２３のドレイン・ソース間のチャネル
抵抗の値が急激に変化する点を避けた動作領域にするこ
とで、歪特性の劣化を抑えることができ、更に、抵抗器
２２４の抵抗値を適当に選ぶことにより変換利得制御時
に歪特性の劣化が少ない周波数変換回路を得ることがで
きる。

【００２３】図３は、本発明の第３の実施例を示す回路
図である。図３において、３０１は電源端子、３０２は
負荷抵抗器、３０３は出力端子、３０４は増幅用電界効
果トランジスタ、３０５は利得制御用電界効果トランジ
スタ、３０６，３０９は抵抗器、３０７は利得制御電圧
端子、３０８は高周波接地コンデンサ、３１０は抵抗器
３０９と共に前記利得制御用電界効果トランジスタ３０
５に流す電流を調整するための電圧端子、３１１は電流
源用電界効果トランジスタ、３１２は電流源用電界効果
トランジスタ３１１のバラツキ吸収用抵抗器、３１３，
３１４はブリーダ抵抗器、３１５は入力端子である。

【００２４】以上の回路素子によって構成されるこの利
得制御型ソース接地増幅回路は、利得制御用電界効果ト
ランジスタ３０５のチャネル抵抗により帰還量を可変し
て利得制御を行うものであり、抵抗器３０９及び電圧端
子３１０を介して構成した接地回路により利得制御用電
界効果トランジスタ３０５に直流電流を流すことで該利
得制御用電界効果トランジスタ３０５のドレイン・ソー
ス間のチャネル抵抗の値が急激に変化する点を避けた動
作領域にすることで、歪特性の劣化を抑えることがで
き、更に抵抗器３０９の抵抗値を適当に選ぶことにより
利得制御時に歪特性の劣化がない増幅回路を得ることが
できる。

【００２５】以上のように、本発明になる各実施例は、
利得制御用電界効果トランジスタ１１３，１１４，２２
２，２２３，３０５のドレイン・ソース間のチャネル抵
抗を利用した利得制御回路において、該利得制御用電界
効果トランジスタに抵抗器１１５，２２４，３０９を介
して直流電流を流すことにより該変換利得制御用トラン
ジスタのドレイン・ソース間のチャネル抵抗の抵抗値が
急激に変化する点を避けた動作領域にすることで、歪特
性の劣化を抑えることができ、利得制御時に歪特性の劣
化が少ない増幅回路を得ることができる。この効果の例
として、図８に図１及び図４の差動型利得制御増幅回路
の制御電圧に対する歪特性を、図９に図２及び図５の利
得制御周波数変換回路の制御電圧に対する歪特性を、図
１０に図３及び図６の増幅回路の制御電圧に対する歪特
性のシミュレーション結果を示す。各図の特性におい
て、利得制御用電界効果トランジスタに直流電流を流す
ことにより歪特性の劣化を抑えることができ、利得制御
時に歪特性の劣化が少ない増幅回路あるいは周波数変換
回路が得られることが分かる。

【００２６】そして、この電界効果トランジスタと該電
界効果トランジスタに直流電流を流してチャンネル抵抗
値を安定させる基本回路は、可変抵抗回路として各種の
回路網に適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明は、電界効果トラ
ンジスタのドレイン・ソース間のチャネル抵抗を利用し
た各種の回路構成において、該電界効果トランジスタに
抵抗器を介して直流電流を流すことにより該電界効果ト
ランジスタのドレイン・ソース間のチャネル抵抗の抵抗
値が急激に変化する点を避けた領域で動作させるように
したので、歪特性の劣化を抑えることができる。

【００２８】また、この回路手段を、差動型利得制御増
幅回路の利得制御用の可変抵抗回路に使用し、または、
利得制御周波数変換回路の変換利得制御用の可変抵抗回
路に使用し、あるいは、利得制御型ソース接地増幅回路
の利得制御用の可変抵抗回路に使用することにより、歪
特性の劣化を抑えることができ、利得制御時に歪特性の
劣化がない増幅回路あるいは周波数変換回路が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる差動型利得制御増幅回路の回路図
である。

【図２】本発明になる利得制御周波数変換回路の回路図
である。

【図３】本発明になる利得制御型ソース接地増幅回路の
回路図である。

【図４】従来の差動型利得制御増幅回路の一例を示す回
路図である。

【図５】従来の周波数変換回路の一例を示す回路図であ
る。

【図６】従来の利得制御型ソース接地増幅回路の一例を
示す回路図である。

【図７】従来の差動型利得制御増幅回路の歪特性を示す
図である。

【図８】従来の差動型利得制御増幅回路と本発明になる
差動型利得制御増幅回路の歪特性の違いを示す特性図で
ある。

【図９】従来の利得制御周波数変換回路と本発明になる
利得制御周波数変換回路の歪特性の違いを示す特性図で
ある。

【図１０】従来の利得制御型ソース接地増幅回路と本発
明になる利得制御型ソース接地増幅回路の歪特性の違い
を示す特性図である。

【符号の説明】

１０６，１０７…増幅用電界効果トランジスタ、１１
３，１１４…利得制御用電界効果トランジスタ、１１５
…抵抗器、１１６…電圧端子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の電界効果トランジスタのソースと第
   ２の電界効果トランジスタのソースを共通に接続すると
   共にそれぞれのゲートを抵抗器を介して第１の電位点に
   接続し、該第１の電位点の電圧を変えることにより前記
   第１の電界効果トランジスタのドレインと第２の電界効
   果トランジスタのドレイン間の抵抗値を変える可変抵抗
   回路において、 前記第１の電界効果トランジスタのソースと第２の電界
   効果トランジスタのソースの接続点を抵抗器を介して第
   ２の電位点に接続したことを特徴とする可変抵抗回路。
2. 【請求項２】等価電流源を共用する１組のトランジスタ
   とそれぞれの負荷抵抗器を有する差動型増幅回路におけ
   る前記負荷抵抗器とトランジスタとの接続部間に、第１
   の電界効果トランジスタのソースと第２の電界効果トラ
   ンジスタのソースを共通に接続すると共にそれぞれのゲ
   ートを抵抗器を介して第１の電位点に接続し、前記第１
   の電位点の電圧を変えることにより前記第１の電界効果
   トランジスタのドレインと第２の電界効果トランジスタ
   のドレイン間の抵抗値を変える可変抵抗回路を接続し、
   前記第２の電位点の電圧を変えることにより利得制御を
   行うようにしたことを特徴とする利得制御増幅回路。
3. 【請求項３】ソースを共通に接続した第１及び第２の電
   界効果トランジスタと前記ソースの共通接続点に第３の
   電界効果トランジスタのドレインを接続した差動回路
   と、ソースを共通に接続した第４及び第５の電界効果ト
   ランジスタと前記ソースの共通接続点に第６の電界効果
   トランジスタのドレインを接続した差動回路の、前記第
   ３の電界効果トランジスタのソースに第１の電流源を接
   続し、第６の電界効果トランジスタのソースに第２の電
   流源を接続し、第１の電界効果トランジスタのゲートと
   第４の電界効果トランジスタのゲートを共通に接続して
   第１の局部発振周波の入力端とし、第２の電界効果トラ
   ンジスタのゲートと第３の電界効果トランジスタのゲー
   トを共通に接続して第２の局部発振周波の入力端とし、
   第１の電界効果トランジスタのドレインと第３の電界効
   果トランジスタのドレインを接続して第１の中間周波出
   力端子とし、第２の電界効果トランジスタのドレインと
   第４の電界効果トランジスタのドレインを接続して第２
   の中間周波出力端子とし、第５の電界効果トランジスタ
   のゲートを第１のＲＦ周波の入力端とし、第６の電界効
   果トランジスタのゲートを第２のＲＦ周波の入力端子と
   し、第５の電界効果トランジスタと第６の電界効果トラ
   ンジスタのソース間に可変抵抗器を接続し、前記可変抵
   抗器により変換利得が制御可能なダブルバランス型周波
   数変換回路において、前記可変抵抗器に請求項１に記載
   した可変抵抗回路を用いたことを特徴とする周波数変換
   回路。
4. 【請求項４】第１の電界効果トランジスタのドレインに
   負荷抵抗器を接続し、ソースに電流源を接続すると共
   に、前記第１の電界効果トランジスタのソースに第２の
   電界効果トランジスタのドレインを接続すると共に、ソ
   ースを容量を介して高周波接地したソース接地増幅回路
   を構成し、前記第２の電界効果トランジスタのゲートに
   抵抗器を介して電圧を印加することにより利得制御を行
   う利得制御増幅回路において、前記第１の電界効果トラ
   ンジスタのソースと前記容量の接続点に抵抗を介して電
   位端子を接続したことを特徴とする利得制御増幅回路。