JPH1141047A - 適応オフセット用集積回路増幅器および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタンバイ電流を最少に抑えるように変換器
のバイアス電圧を設定する集積回路増幅器を提供する 【解決手段】 警報増幅器（１０）は、ピーク検出器
（２２），および変換器（３２）のバイアスを動的に設
定し、スタンバイ電流を最少に抑える演算増幅器（３
０）を有する。入力端子（１２）において入力呼び出し
信号がない場合、変換器（３２）内のスタンバイ電流は
ゼロとなる。変換器（３２）へのバイアス電圧は、入力
呼び出し信号に応じて、基準電圧から下方に調節され、
警報増幅器（１０）の活性化の間、変換器（３２）内の
電圧を最少に抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、集積回
路に関し、更に特定すれば呼び出し検出増幅器(ring de
tection amplifier)に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セルラ電話機またはページャのようなワ
イヤレス通信装置において、着信呼(incoming call) が
受信されると、変換器が活性化される。着信呼以前で
は、変換器内の静止電流(quiescent current) を最少に
抑え、バッテリ動作型通信装置における電力を保存す
る。通信装置において呼(call)が検出されると、呼び出
し検出回路即ち警報検出器の出力が、電源の約半分にバ
イアスされ、呼び出し信号が変換器に転送される。着信
呼は、変換器に単一方向の電流を発生させ、これが可聴
呼び出しベル(audible ringing) を生成する。呼び出し
信号が小さく静かな呼び出しを生成しようが、呼び出し
信号が大きくうるさい呼び出しを生成しようが、警報検
出器の出力を電源の約半分にバイアスすることによっ
て、ワイヤレス通信装置におけるスタンバイ電流と比較
して、大量の電流が変換器内に発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、最少のス
タンバイ電流を有する呼び出し検出回路を有することが
できれば、有利であろう。更に、バイアス基準電圧に変
換器をバイアスし、無線通信装置内の呼び出し検出回路
の入力から出力への呼び出し信号の伝送の間、変換器に
おける電流を最少に抑えることができれば一層有利であ
ろう。

【０００４】

【課題を解決するための手段】概して言えば、本発明
は、利得設定回路およびピーク検出回路を用いて、入力
呼び出し信号の振幅に、出力変換器のバイアス基準電圧
を適応化させるものである。可聴呼び出し音を生成する
出力変換器のバイアス基準電圧は、警報増幅器の動作電
圧よりも低い値に、動的に低下される。バイアス基準電
圧の低下は、入力呼び出し信号の振幅にほぼ一致し、出
力変換器における電流を最少に抑える。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による警報増幅器
１０のブロック図である。警報増幅器１０は、演算増幅
器２４，３０を含む集積回路である。第１演算増幅器２
４は、入力呼び出し信号のピーク振幅の検出時に、バイ
アス基準電圧を設定する増幅手段である。第２演算増幅
器３０は、警報増幅器１０を介して伝達される入力信号
を増幅するフィードバック増幅器である。

【０００６】警報増幅器１０は利得設定回路１４を含
む。利得設定回路１４は、端子１２に接続された入力端
子，電源導通端子，および出力端子を有する。利得設定
回路１４は、分圧回路または減衰回路であり、インピー
ダンス素子１６，１８を含む。インピーダンス素子１６
の第１端子は端子１２に接続され、呼び出し入力信号
（図示せず）を受信するように結合されている。インピ
ーダンス素子１６の第２端子は、インピーダンス素子１
８の第１端子および演算増幅器２４の非反転入力に共通
に接続されている。インピーダンス素子１８の第２端子
は電源導体に接続され、電源導体は、例えば、Ｖ_CCのよ
うな基準電位を受信するように結合されている。好まし
くは、インピーダンス１８の第２端子は、例えば、Ｖ
_REF のような基準電位を受けるように結合されており、
Ｖ_REF は端子１２における入力信号のＤＣ成分である。

【０００７】警報増幅器１０は、更に、ピーク検出器２
２を含み、このピーク検出器２２は、演算増幅器２４，
トランジスタ２６，およびコンデンサ２８から成る。ピ
ーク検出器２２のことを、基準回路とも呼ぶ。演算増幅
器２４の出力は、トランジスタ２６のベース端子に接続
されている。トランジスタ２６のコレクタ端子は、電源
導体に接続され、この電源導体は、例えば、接地のよう
な基準電位を受けるように結合されている。トランジス
タ２６のエミッタ端子は、演算増幅器２４の反転入力，
コンデンサ２８の第１端子，および演算増幅器３０の非
反転入力に共通に接続されている。加えて、コンデンサ
２８の第２端子は、例えば、Ｖ_CCのような基準電位を受
けるように結合された、前述の電源導体に接続されてい
る。一例として、トランジスタ２６は、ＰＮＰバイポー
ラ・トランジスタであり、ベース，コレクタ，およびエ
ミッタを有する。コレクタ端子およびエミッタ端子，と
ベース端子とは、それぞれ、電流導通端子と制御端子と
も呼ぶ。尚、トランジスタ２６は、電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ），金属酸化物半導体電界効果トランジスタ
（ＭＯＳＦＥＴ），バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪ
Ｔ）等であってもよいことは理解されよう。

【０００８】加えて、警報増幅器１０は、利得設定回路
３４も含む。利得設定回路３４は、警報増幅器１０の端
子１２に接続された入力端子，フィードバック端子，お
よび出力端子を含む。利得設定回路３４は分圧回路であ
り、インピーダンス素子３６，３８を含む。インピーダ
ンス素子３６の第１端子は端子１２に接続されている。
インピーダンス素子３６の第２端子は、利得設定回路３
４の出力端子として機能し、インピーダンス素子３８の
第１端子，演算増幅器３０の反転入力，および電流源４
０の入力に共通に接続されている。インピーダンス素子
３８の第２端子は、利得設定回路３４のフィードバック
端子として機能し、演算増幅器３０の出力および変換器
３０に共通に接続されている。電流源４０の第２端子
は、例えば、接地のような動作電位に接続されている。
電流源４０は、（Ｖ_CC−Ｖ_REF ）／Ｒ₃₈という値を有す
る電流を流す。ここで、Ｖ_REF は端子１２における入力
信号のＤＣ成分であり、Ｒ₃₈はインピーダンス素子３８
のインピーダンス値である。演算増幅器３０を、増幅回
路とも呼ぶ。

【０００９】一実施例によれば、利得設定回路１４のイ
ンピーダンス素子１６，１８および利得設定回路３４の
インピーダンス素子３６，３８は抵抗である。この実施
例では、インピーダンス素子１６，３６は各々約１９キ
ロオームの抵抗値を有し、インピーダンス素子１８，３
８は各々約１００キロオームの抵抗値を有する。

【００１０】更に、警報増幅器１０は、変換器３２を含
む。変換器３２は、演算増幅器３０の出力に接続された
端子，および例えば、Ｖ_CCのような基準電位を受けるよ
うに結合された前述の電源導体に接続された端子を有す
る。一例として、変換器３２は、約３２オームのインピ
ーダンスを有するスピーカである。尚、変換器のタイプ
および変換器のインピーダンスは、いずれも本発明の限
定ではないことを注記しておく。

【００１１】図２は、本発明による警報増幅器の代替実
施例のブロック図である。図面においては、同一素子を
示す際に、同一参照番号を用いることを注記しておく。
この代替実施例では、インピーダンス素子１６，１８，
３６，３８はコンデンサである。あるいは、インピーダ
ンス素子１６，１８，３６，３８は、インダクタ等とす
ることも可能である。

【００１２】図３は、本発明による警報増幅器１０が入
力呼び出し信号に応答して発生した出力のプロット５０
を示す。プロット５０では、縦軸が電圧を表し、横軸が
時間を表す。端子１２において受信された呼び出し信号
に応答した演算増幅器３０の増幅出力信号は、波形５２
で表されている。基準電位Ｖ_CCはライン５４で示されて
いる。一例として、基準電位Ｖ_CCは、約２．８ボルトな
いし約８．０ボルトの範囲の値を有するバッテリによっ
て供給される。ピーク検出器２２の出力信号は、波形５
６によって表される負のピーク検出信号である。言い換
えると、波形５６は、減衰した呼び出し信号、即ち、演
算増幅器２４の非反転入力における信号の信号振幅に実
質的に等しい量だけ、基準電位Ｖ_CCよりも少ない電圧値
を有する。信号振幅は、正のピーク値および負のピーク
値の電圧レベル差として測定される。第１の負のピーク
が演算増幅器２４の非反転入力における信号に発生する
時点を、参照番号５５で表す。これは、信号が基準電位
Ｖ_CCから最も離れた時点である。演算増幅器２４の非反
転入力における信号に第２の負のピークが発生する時点
を、参照番号５７で表す。

【００１３】動作において、警報増幅器１０は、（ａ）
端子１２において受信した入力呼び出し信号の振幅に比
例するように、および（ｂ）減衰呼び出し信号が基準電
位Ｖ_CCとバイアス基準電圧との間で変化する(swing) よ
うな位置付けとなるように、変換器３２のバイアス基準
電圧を調節する。バイアス基準電圧は、演算増幅器３０
の出力に発生したＤＣ電圧成分である。したがって、本
発明によれば、バイアス基準電圧は動的に調節され、変
換器３２内を流れる電流を最少に抑える。

【００１４】端子１２における入力信号は、インピーダ
ンス素子３６を介して、演算増幅器３０の反転入力端子
に伝達される。更に、入力信号は、利得設定回路１４お
よびピーク検出器２２を介して、演算増幅器３０の非反
転入力端子に伝達される。利得設定回路１４および検出
回路２２の効果を無視すれば、演算増幅器３０の反転入
力において受信される信号の利得Ａ_inv は、以下の式で
与えられる。

【００１５】Ａ_inv ＝−（Ｚ₃₈／Ｚ₃₆） ここで、Ｚ₃₈は、インピーダンス素子３８のインピーダ
ンス値であり、Ｚ₃₆は、インピーダンス素子３６のイン
ピーダンス値である。

【００１６】演算増幅器３０の非反転入力における信号
の利得Ａ_non-inv は、以下の式で与えられる。

【００１７】Ａ_non-inv ＝（１＋Ｚ₃₈／Ｚ₃₆） ここで、Ｚ₃₈は、インピーダンス素子３８のインピーダ
ンス値であり、Ｚ₃₆は、インピーダンス素子３６のイン
ピーダンス値である。

【００１８】端子１２において受信した直流（ＤＣ）入
力電圧が演算増幅器３０の入力において共通モード信号
を生成するために、非反転経路に沿って転送される信号
を、以下の式で与えられる量だけ減衰しなければならな
い。

【００１９】Ｚ₃₈／（Ｚ₃₆＋Ｚ₃₈） 利得設定回路１４は、端子１２において受信した信号を
減衰させることを注記しておく。減衰の量は、以下の式
で与えられる。

【００２０】Ｚ₁₈／（Ｚ₁₆＋Ｚ₁₈） ここで、Ｚ₁₆およびＺ₁₈は、それぞれ、インピーダンス
素子１６，１８の値である。

【００２１】インピーダンス値Ｚ₁₈をインピーダンス値
Ｚ₃₈に整合し、インピーダンス値Ｚ₁₆をインピーダンス
値Ｚ₃₆に整合することによって、非反転経路に沿って転
送される信号は適正に減衰される。

【００２２】演算増幅器３０の出力における電圧は以下
の式で与えられる。

【００２３】Ｖ_OUT ＝（−Ａ＊ｓｉｎ（ωｔ）＊Ｚ₃₈／
Ｚ₃₆）＋Ａ＊（（Ｚ₁₈／（Ｚ₁₆＋Ｚ₁₈））＊（１＋Ｚ₃₈
／Ｚ₃₆）） ここで、Ａ＊ｓｉｎ（ωｔ）は、振幅Ａ，角周波数ω，
および時間ｔを有する正弦波入力信号であり、Ｚ₁₆は、
インピーダンス素子１６の値であり、Ｚ₁₈は、インピー
ダンス素子１８の値であり、Ｚ₃₆は、インピーダンス素
子３６の値であり、Ｚ₃₈は、インピーダンス素子３８の
値である。

【００２４】インピーダンス素子１８のインピーダンス
値をインピーダンス素子３８のそれと整合し、インピー
ダンス素子１６のインピーダンス値をインピーダンス素
子３６のそれと整合した後、演算増幅器３０の非反転経
路に沿って伝達された信号の利得は、反転信号経路に沿
って伝達された信号の利得と整合する。

【００２５】図１および図３を参照して、ピーク検出器
２２は、演算増幅器２４の非反転入力における減衰信号
を受信する。演算増幅器２４の出力は、演算増幅器３０
の非反転入力に、減衰ピーク検出信号を供給する。この
信号は、参照番号５５で示す減衰入力信号の負のピーク
電圧レベルを表す。トランジスタ２６は導通モードで動
作しており、そのために、エミッタ端子における電圧
は、トランジスタ２６のベース・エミッタ間接合電圧に
ほぼ等しい量だけ、演算増幅器２４の出力における電圧
とは異なる。コンデンサ２８は、減衰入力信号の負のピ
ークを表す電圧レベルに充電される。

【００２６】非反転入力における減衰信号は、負のピー
ク５５から電圧Ｖ_CCまで増加する。非反転入力における
信号が増大し続けるに連れて、コンデンサ２８から演算
増幅器２４の反転入力へのフィードバック信号が、トラ
ンジスタ２６を非導通状態にする。トランジスタ２６
は、演算増幅器２４の非反転入力における減衰信号が、
トランジスタ２６のエミッタにおける電圧レベルよりも
低い電圧レベルを有すると、導通モードに再び切り替わ
る。参照番号５７は、演算増幅器２４の非反転入力にお
ける減衰入力信号の振幅の第２の負のピークを示す。演
算増幅器２４の出力における信号が、トランジスタ２６
のエミッタにおける電圧未満の電圧値を有する場合、ト
ランジスタ２６は切り替わり導通モードにおいて動作す
る。導通モードでは、トランジスタ２６は、波形５６で
示すように、コンデンサ２８を低い電圧レベルに充電す
る。したがって、ピーク検出器２２は、演算増幅器２４
の非反転入力における減衰信号の負のピーク振幅のレベ
ルに実質的に等しい出力電圧レベルを発生する。

【００２７】ピーク検出回路２２を負ピーク検出回路と
して説明したが、当業者は検出回路２２に正ピーク検出
回路を用いることも可能である。検出回路２２の検出器
のタイプは、本発明の限定ではないことは理解されよ
う。

【００２８】端子１２に信号がない場合、演算増幅器３
０の出力における信号は、約Ｖ_CCの値を有することを注
記しておく。また、端子１２における信号は、演算増幅
器３０の出力における増幅信号を、基準電圧Ｖ_CCとピー
ク検出器２２によって発生される電圧、との電圧間、即
ち、バイアス基準電圧間で、変化させる(swing) ことも
注記しておく。したがって、変換器３２内を導通する電
流は、入力呼び出し信号の振幅を動的に調節するように
変換器のバイアス基準電圧を設定することによって、最
少に抑えられる。

【００２９】以上の説明から、本発明は、スタンバイ電
流を最少に抑えるように変換器のバイアス電圧を設定す
るピーク検出器および演算増幅器を提供することが認め
られよう。変換器へのバイアス電圧は、入力呼び出し信
号に応じて、Ｖ_CCの電圧から下方に調節され、警報増幅
器の活性化の間、変換器内の電流を最少に抑える。した
がって、本発明は、入力信号がない場合には、変換器が
ゼロ電流を導通するように、出力変換器にバイアスを供
給し、入力信号がある場合には、呼び出し信号の振幅に
応じた電流を供給する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による警報増幅器の実施例のブロック
図。

【図２】本発明による警報増幅器の代替実施例のブロッ
ク図。

【図３】入力呼び出し信号に応答した本発明による警報
増幅器の出力を示すグラフ。

【符号の説明】

１０ 警報増幅器 １２ 端子 １４ 利得設定回路 １６，１８ インピーダンス素子 ２２ ピーク検出器 ２４，３０ 演算増幅器 ２６ トランジスタ ２８ コンデンサ ３２ 変換器 ３４ 利得設定回路 ３６，３８ インピーダンス素子 ４０ 電流源

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】集積回路であって：第１入力，第２入力，
   および出力を有する第１利得設定回路（１４）；入力お
   よび出力を有する検出回路（２２）であって、該入力が
   前記第１利得設定回路（１４）の前記出力に結合された
   検出回路（２２）；および第１入力，第２入力，および
   出力を有する第２利得設定回路（３４）であって、該第
   １入力が前記第１利得設定回路（１４）の前記入力に結
   合された第２利得設定回路（３４）；から成ることを特
   徴とする集積回路。
2. 【請求項２】前記検出回路（２２）は負ピーク検出回路
   であることを特徴とする請求項１記載の集積回路。
3. 【請求項３】変換器を駆動する集積回路であって：入力
   および出力を有する減衰回路（１４）；入力および出力
   を有するピーク検出回路（２２）であって、該入力が前
   記減衰回路（１４）の前記出力に結合されたピーク検出
   回路（２２）；第１入力，第２入力，および出力を有す
   る基準回路（３４）であって、該第１入力が前記減衰回
   路（１４）の前記入力に結合された基準回路（３４）；
   および非反転入力，反転入力，および出力を有する増幅
   回路（３０）であって、 該非反転入力は前記ピーク検出回路（２２）の出力に結
   合され、 該反転入力は前記基準回路（３４）の前記出力に結合さ
   れ、 該出力は、前記基準回路（３４）の前記第２入力に結合
   され前記変換器（３２）を駆動する増幅回路（３０）；
   から成ることを特徴とする集積回路。
4. 【請求項４】請求項３記載の集積回路であって、 前記ピーク検出回路（２２）は：少なくとも第１入力，
   第２入力，および出力を有する増幅手段（２４）；第
   １、第２導通端子および制御端子を有するトランジスタ
   （２６）であって、該制御端子は前記増幅手段（２４）
   の前記出力に結合され、前記第１導通端子は前記増幅手
   段（２４）の前記第１入力に結合されたトランジスタ
   （２６）；および前記トランジスタ（２６）の前記第１
   導通端子に結合された端子を有するコンデンサ（２
   ８）；を更に備えていることを特徴とする請求項３記載
   の集積回路。
5. 【請求項５】呼び出し信号の振幅に応じてバイアス電圧
   （５６）を適応化する方法であって：前記呼び出し信号
   がない場合に、バイアス電圧（５６）を基準電圧（５
   ４）に設定する段階；および前記呼び出し信号の振幅に
   応じて、前記バイアス電圧（５６）を変化させる段階；
   から成ることを特徴とする方法。