JPH11145737A - 信号処理回路 - Google Patents
信号処理回路Info
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- JPH11145737A JPH11145737A JP10232429A JP23242998A JPH11145737A JP H11145737 A JPH11145737 A JP H11145737A JP 10232429 A JP10232429 A JP 10232429A JP 23242998 A JP23242998 A JP 23242998A JP H11145737 A JPH11145737 A JP H11145737A
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Abstract
低バイアス電流および良好でない雑音性能の間の選択を
行うことの出来る信号処理回路を提供する。 【解決手段】 高インピーダンスおよび低雑音特性を持
つ入力デバイス(12)、前記入力デバイスに最小レベ
ルの電流を供給する第1の電流源(18)、回路の雑音
性能を改善するために前記入力デバイスに付加的な電流
を供給する付加的電流源手段(26,34)、および雑
音性能の改善が要求されたとき前記付加的電流源手段を
回路内に接続し、且つ雑音性能の改善が要求されていな
いとき電力を節約するために前記付加的電流源手段を回
路から切り離すスイッチング手段(28)を有する。
Description
するものであり、更に詳しくはカスタム集積回路の雑音
性能と電力消費との間の問題を改善することに関するも
のである。
とする或る種のX線イメージング用途のような用途にお
いては、しばしば電界効果トランジスタ(FET)また
はFETを持つデバイスが入力デバイスとして選ばれて
いる。FETデバイスは望ましい高インピーダンスおよ
び低雑音特性を持つ。適正にバイアスされているときの
FETデバイスの雑音はチャンネル(ソース−ドレイ
ン)バイアス電流の大きさの4乗根に反比例することが
知られている。そこで回路の雑音性能を改善する1つの
手段は、入力FETを通るバイアス電流を増大させるこ
とである。
流に正比例して電力損が増大し、これは望ましくない副
作用である。この副作用は、システム全体で多数の独立
のチャンネルが必要とされる場合、システムの電力損が
必要なチャンネルの数に比例して増大するので、更に厄
介になる。しかもこの増大した電力損は、回路が一層高
い雑音入力信号と関連して使用されるときに無駄にな
る。
ロントエンドにおいて低雑音性能または低電力損を選択
する手段を設けることが望ましい。経済的な理由で、ア
ナログ信号処理を実施するカスタム集積回路を出来るだ
け多くの用途に適用して、各々の問題に対してそれぞれ
独自の解決策を必要とするよりはむしろ1つの設計で多
数の問題を解決するようにすることが望ましい。
レベルを必要とし、従って回路雑音制御をほとんど必要
とせず、またX線透視検査用では改善された回路雑音制
御を必要とする。アナログ信号処理の前に信号レベルを
決定することが出来るとき、本発明は回路に対して低電
力と低雑音の間の選択を行う手段を提供する。
改善するための付加電流源が設けられ、該付加電流源は
一層良好な雑音性能が必要とされるとき回路内に接続さ
れ、また良好でない雑音性能が許容できるときは電力を
節約するために回路から切り離される。
集積回路に対して低電力と低雑音の間の選択を行う手段
を提供することである。これは、回路に対して電力を節
約し熱を低減する利点を持つ。
明、添付の図面および特許請求の範囲から明らかになろ
う。
よび歯科用X線撮影のような高い放射線レベルのみを使
用するX線診断用途では、電力損を低くするように回路
を構成することが望ましい。このような用途では、高X
線照射線量から生じる高い信号により電子雑音が殆ど問
題にならないで、回路の雑音性能を改善することは必要
でなく、従ってバイアス電流を増大させる必要はない。
逆に、X線透視検査用途では、電子雑音を低X線雑音よ
りも低いレベルに保つことが望ましい。従って、これら
の用途では、雑音をより一層低くするように回路を構成
して、電力損の増加を許容することが必要である。雑音
性能の改善は、バイアス電流を増大させ、従って電力損
を増大させることによって達成することが出来る。
の用途にも当てはまり、本発明の概念がX線の検出のみ
に制限されないことは当業者には明らかであろう。低レ
ベルの光、音、他の形態の電磁エネルギおよび任意の低
レベルの信号の検出にも、本発明の実施による利点を得
ることが出来る。
典型的なアナログ信号処理回路10の差動入力段のブロ
ック図が示されている。低レベル低雑音性能アナログ信
号処理回路を必要とする用途で典型的なように、回路は
高インピーダンスおよび低雑音特性を持つ2つの入力デ
バイスすなわち電界効果トランジスタ12を有する。回
路は更に、差動出力14、電圧源16、バイアス電流源
18、差動電流源20およびアース22を有する。
電流が増大するにつれて、雑音レベルが低減する。従っ
て、回路の雑音性能を改善することが望まれるとき、電
界効果トランジスタ12を通るバイアス電流が増大する
ことが出来る。バイアス電流が増大すると、残念なこと
にバイアス電流に比例して電力損が増大する。アナログ
信号処理の前に入力信号雑音レベルを検出によって又は
特定の用途での既知の知識によって決定することが出来
るとき、本発明では高バイアス電流/低雑音(低雑音入
力信号)動作点と低電力/高雑音(雑音が一層高い入力
信号)動作点との間を選択する手段が設けられる。
低雑音または低電力選択のオプションを取り入れたアナ
ログ信号処理回路24の作動入力段の概略ブロック図が
示されている。低雑音または低電力の間の選択を行う手
段が3つの付加電流源を有し、その内の2つは同じN×
Iバイアスの付加電流源26であり、残りの1つはN×
2×Iバイアスの付加電流源34であり、これらの付加
電流源ん各々はスイッチ28と直列に接続されている。
スイッチ28はアナログ信号処理回路24に対する論理
入力すなわちバイアス制御入力によって制御することが
出来る。制御は、全てのスイッチ28が同時にオンまた
はオフになるように行われる。ここで、このスイッチン
グは種々の方法で行うことが出来、それに限定されない
が、例えば、ソリッドステート・デバイス、集積回路製
造プロセス中での金属マスクまたはレーザ・トリミン
グ、或いはワイヤまたは金属の相互接続線の切断または
そのままの存続によっても行うことが出来る。
号レベルの場合には、全てのスイッチ28は閉じられ
て、電界効果トランジスタ12のバイアス電流が大きく
なり、それに伴って電力損が増大すると共に回路の雑音
が低くなる。これにより、使用者は電子雑音レベルを入
力信号雑音レベル以下に保つことが出来る。
ベルの場合には、全てのスイッチ28は開放され、これ
によりバイアス電流が小さくなり、それに伴って電力損
が低くなるが、雑音は高くなる。しかし、このような場
合では、高い入力信号雑音レベルが回路の雑音よりも大
きいので、回路の雑音レベルは余り問題にならない。
(FET)12は、そのインピーダンスが両方のFET
の共通のソース端子とゲート端子(左側のFETでは入
力端子、また右側のFETではアース端子)との間の電
圧によって制御される可変インピーダンス・デバイスと
して記述することが出来る。これらの2つのデバイスの
各々のソースは、差動電流源20の正の端子である同じ
ノードに接続されている。従って、これらのデバイスは
共に同じ電圧基準を持つ。更に、2つの入力FET12
を通ることの出来る電流の和は2×Iバイアスになるだ
けである。出力は、各々のFET12のドレイン相互の
間の電圧の差として形成される。いずれかのドレインの
電圧は、そのゲート電圧によって決定されるそのFET
のインピーダンスとソース−ドレイン電流(Iバイア
ス)との積にソース電圧を加えた値になる。差動様式の
出力を見ると、ソース電圧が差し引かれる(共通モード
である)。2つのFET12は同じ設計であって、共に
同じソース−ドレイン電流(Iバイアス)が流れるの
で、差動出力電圧は2つのFET12のゲート相互の間
の電圧の差、図1の場合は入力とアースとの間の電圧差
に比例する。一般的に、バイアス電流および差動電流
は、予想される負荷インピーダンスや他の望ましい回路
性能特性(例えば、雑音、帯域幅、利得、電力損)と調
和するように選ばれる。
と(N+1)×Iバイアスとの間で選択可能であり、且
つ差動電流が2×Iバイアスと(N+1)×2×Iバイ
アスとの間で選択可能である点で図1の回路と異なって
いる。本発明を差動アナログ信号処理回路の入力段に関
して説明しているので、全ての電流源は低雑音モードと
低電力モードとの間のスイッチングのときに一定の割合
で増減される。従って、図1に示した各々の電流源に対
して、図2では付加電流源と制御スイッチがが設けられ
ている。本発明の信号処理回路は、カスタム集積回路の
一部として製造されるとき、低雑音または低電力用途の
いずれかに適用されるようにすることが出来る。更に、
本発明の信号処理回路は、低雑音および低電力の両方を
必要とする用途に適用されるとき、より高い性能が要求
されるときを除いて、少ない電力を消費する解決策を提
供する。
きたが、低電力損と低雑音との間の選択を行う手段を提
供する概念が様々な他の用途にも適用可能であることが
当業者には明らかであろう。更に、実際の線Tかう手段
は本発明の要旨から離れることなく変更または修正する
ことが可能である。例えば、所望のアナログ信号処理回
路に応じて、シングルエンド回路、並びにBJTおよび
JFETのような他の入力デバイスを使用する他の回路
を含む他の具現手段も可能である。
詳述したが、本発明の真の精神および趣旨の範囲内にあ
る種々の変更および変形をなし得ることが理解されよ
う。
の作動入力段の概略ブロック図である。
ションを取り入れたアナログ信号処理回路の作動入力段
の概略ブロック図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 高インピーダンスおよび低雑音特性を持
つ入力デバイス、 前記入力デバイスに最小レベルの電流を供給する第1の
電流源、 回路の雑音性能を改善するために前記入力デバイスに付
加的な電流を供給する付加的電流源手段、および雑音性
能の改善が要求されたとき前記付加的電流源手段を回路
内に接続し、且つ雑音性能の改善が要求されていないと
き電力を節約するために前記付加的電流源手段を回路か
ら切り離すスイッチング手段を有している信号処理回
路。 - 【請求項2】 前記入力デバイスが少なくとも1つの電
界効果トランジスタで構成されている請求項1記載の信
号処理回路。 - 【請求項3】 前記付加的電流源手段が3つの付加的電
流源で構成されている請求項1記載の信号処理回路。 - 【請求項4】 前記付加的電流源の各々が個々のスイッ
チング手段と直列に配置されている請求項3記載の信号
処理回路。 - 【請求項5】 前記スイッチング手段が回路に対する論
理入力によって制御される請求項4記載の信号処理回
路。 - 【請求項6】 前記スイッチング手段が金属マスクによ
って選択される請求項4記載の信号処理回路。 - 【請求項7】 前記スイッチング手段がレーザ・トリミ
ングによって選択される請求項4記載の信号処理回路。
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