JPWO2007043122A1 - 可変利得増幅器及びその制御方法 - Google Patents
可変利得増幅器及びその制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2007043122A1 JPWO2007043122A1 JP2007539745A JP2007539745A JPWO2007043122A1 JP WO2007043122 A1 JPWO2007043122 A1 JP WO2007043122A1 JP 2007539745 A JP2007539745 A JP 2007539745A JP 2007539745 A JP2007539745 A JP 2007539745A JP WO2007043122 A1 JPWO2007043122 A1 JP WO2007043122A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gain
- circuit
- gate bias
- control
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 19
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 101000849579 Arabidopsis thaliana 30S ribosomal protein S13, chloroplastic Proteins 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G1/00—Details of arrangements for controlling amplification
- H03G1/0005—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
- H03G1/0088—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using discontinuously variable devices, e.g. switch-operated
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/301—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in MOSFET amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3211—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in differential amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/56—Modifications of input or output impedances, not otherwise provided for
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/189—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers
- H03F3/19—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
- H03F3/193—High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only with field-effect devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/001—Digital control of analog signals
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/105—A non-specified detector of the power of a signal being used in an amplifying circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/18—Indexing scheme relating to amplifiers the bias of the gate of a FET being controlled by a control signal
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/213—A variable capacitor being added in the input circuit, e.g. base, gate, of an amplifier stage
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/222—A circuit being added at the input of an amplifier to adapt the input impedance of the amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/228—A measuring circuit being coupled to the input of an amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/252—Multiple switches coupled in the input circuit of an amplifier are controlled by a circuit, e.g. feedback circuitry being controlling the switch
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/42—Indexing scheme relating to amplifiers the input to the amplifier being made by capacitive coupling means
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/75—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier stage being a common source configuration MOSFET
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
Abstract
第1の電界効果トランジスタを有し、その第1の電界効果トランジスタのゲートに入力される信号を増幅して出力する第1の増幅回路(106)と、第1の増幅回路のゲートバイアスを制御することにより第1の増幅回路の利得を制御するゲートバイアス制御回路(102)と、第1の増幅回路のゲートに接続される容量を制御することにより第1の増幅回路の利得を制御する可変整合回路(103)とを有する可変利得増幅器が提供される。
Description
本発明は、可変利得増幅器及びその制御方法に関する。
図7は、下記の特許文献1に記載されている利得制御可能な高周波増幅回路の回路図である。電界効果トランジスタ701は、ゲートに入力される入力信号を増幅する。スイッチB1〜Bnをオン/オフ制御し、減衰用容量の接続を制御することにより、利得を制御することができる。
すなわち、入力電力を制御することで利得制御を行う。この入力電力制御には、増幅回路のノイズフィギュア(S/N)の劣化を引き起こさないように容量の制御が用いられている。しかし、増幅回路の入力の容量が変化すると増幅回路の入力インピーダンスが変化してしまい、前段とのインピーダンス不整合が生じる。このことにより増幅回路の線形性劣化が引き起こされる点が課題である。
本発明の目的は、入力インピーダンスの変化を防止することができる可変利得増幅器及びその制御方法を提供することである。
本発明の一観点によれば、第1の電界効果トランジスタを有し、その第1の電界効果トランジスタのゲートに入力される信号を増幅して出力する第1の増幅回路と、前記第1の増幅回路のゲートバイアスを制御することにより前記第1の増幅回路の利得を制御するゲートバイアス制御回路と、前記第1の増幅回路のゲートに接続される容量を制御することにより前記第1の増幅回路の利得を制御する可変整合回路とを有する可変利得増幅器が提供される。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による可変利得増幅器の構成例を示すブロック図である。以下、MOS電界効果トランジスタを単にトランジスタという。nチャネルトランジスタ106は、ゲートが容量104を介して入力端子INに接続され、ドレインが電源電圧端子107に接続され、ソースがグランド端子に接続される。出力端子OUTは、トランジスタ106のドレインに接続される。ゲイン制御回路101は、可変利得増幅器のゲイン(利得)に応じて、ゲートバイアス制御回路102及び可変整合回路103を制御する。ゲートバイアス制御回路102は、抵抗105を介して、トランジスタ106のゲートに接続される。可変整合回路103は、トランジスタ106のゲートに接続される。
図1は、本発明の第1の実施形態による可変利得増幅器の構成例を示すブロック図である。以下、MOS電界効果トランジスタを単にトランジスタという。nチャネルトランジスタ106は、ゲートが容量104を介して入力端子INに接続され、ドレインが電源電圧端子107に接続され、ソースがグランド端子に接続される。出力端子OUTは、トランジスタ106のドレインに接続される。ゲイン制御回路101は、可変利得増幅器のゲイン(利得)に応じて、ゲートバイアス制御回路102及び可変整合回路103を制御する。ゲートバイアス制御回路102は、抵抗105を介して、トランジスタ106のゲートに接続される。可変整合回路103は、トランジスタ106のゲートに接続される。
トランジスタ106は、増幅回路を構成し、入力端子INに入力される高周波入力信号(RF入力信号)を増幅して出力端子OUTから出力する。ゲートバイアス制御回路102は、トランジスタ106のゲートバイアスを制御することにより、増幅回路のゲインを制御する。可変整合回路103は、トランジスタ106のゲートに接続される容量を制御することにより増幅回路のゲインを制御する。
図2は、本実施形態による可変利得増幅器の構成例を示す回路図である。ゲイン制御回路207は図1のゲイン制御回路101に対応し、ゲートバイアス制御回路202は図1のゲートバイアス制御回路102に対応し、可変整合回路203は図1の可変整合回路103に対応し、容量C5は図1の容量104に対応し、トランジスタM1は図1のトランジスタ106に対応する。
まず、増幅回路204の構成について説明する。nチャネルトランジスタM1は、ゲートが抵抗を介してオペアンプ208の出力端子に接続され、ドレインがnチャネルトランジスタM2のソースに接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタM2は、ゲートが電圧Vg1に接続され、ドレインがインダクタL1を介して電源電圧Vddに接続される。入力端子INは、容量C5を介してトランジスタM1のゲートに接続される。出力端子OUTは、トランジスタM2のドレインに接続される。容量C5は、入力端子INの入力信号の直流成分をカットし、そのカットされた入力信号をトランジスタM1のゲートに供給する。
次に、可変整合回路203の構成について説明する。nチャネルトランジスタM21は、ドレインが容量C1を介してトランジスタM1のゲートに接続され、ソースがグランドに接続され、スイッチSW21を構成する。nチャネルトランジスタM22は、ドレインが容量C2を介してトランジスタM1のゲートに接続され、ソースがグランドに接続され、スイッチSW22を構成する。nチャネルトランジスタM24は、ドレインが容量C4を介してトランジスタM1のゲートに接続され、ソースがグランドに接続され、スイッチSW24を構成する。以上のように、例えば4個の容量C1〜C4及びスイッチSW21〜SW24の直列接続ユニットが並列に接続される。
次に、gm補償回路201の構成について説明する。nチャネルトランジスタM6は、ゲート及びドレインが電流源CS3を介して電源電圧Vddに接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタM5は、ゲートが電流源CS3に接続され、ドレインが電流源CS2を介して電源電圧Vddに接続され、ソースが抵抗R3を介してグランドに接続される。nチャネルトランジスタM11は、ドレインが電流源CS11及び抵抗R1を介して電源電圧Vddに接続され、ソースがグランドに接続され、スイッチSW11を構成する。nチャネルトランジスタM12は、ドレインが電流源CS12及び抵抗R1を介して電源電圧Vddに接続され、ソースがグランドに接続され、スイッチSW12を構成する。nチャネルトランジスタM14は、ドレインが電流源CS14及び抵抗R1を介して電源電圧Vddに接続され、ソースがグランドに接続され、スイッチSW14を構成する。以上のように、例えば4個の電流源CS11〜CS14及びスイッチSW11〜SW14の直列接続ユニットが並列に接続される。電流源CS3,CS2,CS11〜CS14は、カレントミラー回路205を構成し、相互に依存した電流が流れる。
次に、ゲートバイアス制御回路202の構成について説明する。nチャネルトランジスタM3は、ゲートがオペアンプ208の出力端子に接続され、ドレインがnチャネルトランジスタM4のソースに接続され、ソースがグランドに接続される。nチャネルトランジスタM4は、ゲートが電圧Vg1に接続され、ドレインが抵抗R2を介して電源電圧Vddに接続される。オペアンプ208は、非反転入力端子がトランジスタM4のドレインに接続され、反転入力端子が電流源CS11〜CS14に接続される。カレントミラー回路206は、トランジスタM1,M2,M3及びM4を有する。トランジスタM1及びM3は相互に依存した電流が流れ、トランジスタM2及びM4は相互に依存した電流が流れる。
ゲイン制御回路207は、スイッチSW11〜SW14及びスイッチSW21〜SW24のゲート電圧を制御することにより、ゲインを制御する。
次に、可変整合回路203の動作を説明する。スイッチSW21〜SW24は、ゲート電圧がハイレベルになるとオンし、トランジスタM1のゲート及びグランド間にそれぞれ容量C1〜C4を接続する。スイッチSW21〜SW24のオン数を多くするほど、容量C1〜C4が大きくなり、かつトランジスタM1の入力インピーダンスが小さくなり、ゲインが小さくなる。
次に、gm補償回路201の動作を説明する。トランジスタM1のgmは、温度及びプロセスばらつきにより変動する。gm補償回路201内のトランジスタM5,M6は、トランジスタM1と同じ構造のトランジスタを用いるため、同じgmを有する。gm補償回路201は、トランジスタM1のgmが一定になるように制御するための回路である。
次に、ゲートバイアス制御回路202の動作を説明する。スイッチSW11〜SW14は、ゲート電圧がハイレベルになるとオンし、それぞれ電流源CS11〜CS14を接続する。スイッチSW11〜SW14のオン数を少なくするほど、抵抗R1を流れる電流が小さくなり、トランジスタM1のゲートバイアス電圧が低くなる。すると、トランジスタM1のゲート入力容量が小さくなり、かつトランジスタM1の入力インピーダンスが大きくなり、ゲインが小さくなる。
図3及び図4は、ゲイン制御によるトランジスタM1の入力インピーダンスの変化のシミュレーション結果を示すスミスチャートである。横軸は、抵抗成分を示し、左端が0Ω、右端が無限大、中央が50Ωを示す。円の上側がインダクタンス成分を示し、下側が容量成分を示す。本実施形態の可変利得増幅器は、50Ωで整合されているものとする。
図4は、ゲートバイアス制御回路202によりゲートバイアスを制御せず、可変整合回路203の容量制御のみにより、ゲインを制御した場合のトランジスタM1の入力インピーダンスの変化を示すスミスチャートである。ゲインが大きいポイント402から徐々にゲインが小さいポイント401にゲイン制御すると、矢印403の方向にトランジスタM1の入力インピーダンスが変化する。可変整合回路203は、容量C1〜C4を大きくすることにより、ゲインが小さくなる方向にポイント402からポイント401に変化させることができる。その時、トランジスタM1の入力インピーダンスは、矢印403に示すように、小さくなる方向に変化する。
図3は、ゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御及び可変整合回路203の容量制御により、ゲインを制御した場合のトランジスタM1の入力インピーダンスの変化を示すスミスチャートである。ゲインが大きいポイント302から徐々にゲインが小さいポイント301にゲイン制御すると、トランジスタM1の入力インピーダンスはほとんど変化しない。図3は、図4に比べ、入力インピーダンスの変化がほとんどなく、入力インピーダンスをほぼ一定に保つことができる。
ゲートバイアス制御回路202は、ゲートバイアスを小さくすることにより、ゲインが小さくなる方向にポイント302からポイント301に変化させることができる。その時、トランジスタM1の入力容量は小さくなり、かつ入力インピーダンスは大きくなる方向に変化する。
図4に示したように、可変整合回路203は、ゲインが小さくなるように制御すると、トランジスタM1の入力容量が大きくなり、入力インピーダンスが小さくなる。逆に、ゲートバイアス制御回路202は、ゲインが小さくなるように制御すると、トランジスタM1の入力容量が小さくなり、入力インピーダンスが大きくなる。ゲインを大きくする場合には、トランジスタM1の入力容量及び入力インピーダンスは、上記のゲインを小さくする場合に対して、逆方向に変化する。
すなわち、ゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御によりゲインを小さくするとトランジスタM1の入力インピーダンスが変化する方向と、可変整合回路203の容量制御によりゲインを小さくするとトランジスタM1の入力インピーダンスが変化する方向とが逆である。これらの2つの入力インピーダンスの変化が相互に打ち消しあい、入力インピーダンスをほぼ一定にすることができる。
また、ゲートバイアス制御回路202は、トランジスタM1のゲートバイアス電圧を低くすることにより、ゲインを小さくすることができる。この際、トランジスタM1のドレイン電流が小さくなり、消費電力を小さくすることができる。これに対し、可変整合回路203は、ゲイン制御により、消費電力を制御することができない。したがって、ゲインを小さくするときには、ゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御によりゲインを小さくすれば、消費電力を小さくすることができ、好ましい。ここで、ゲインの下げ幅が小さい場合には、ゲートバイアス制御回路202によるゲイン制御のみで可能である。しかし、ゲインの下げ幅が大きい場合には、ゲートバイアス制御回路202及び可変整合回路203の両方により、ゲインを制御する必要がある。
すなわち、増幅回路204のゲイン変更範囲に応じて、ゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御、又はゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御及び可変整合回路203の容量制御により、増幅回路204のゲインを制御する。
具体的には、増幅回路204のゲインの下げ幅が所定値よりも小さい場合にはゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御により増幅回路204のゲインを制御し、増幅回路204のゲインの下げ幅が所定値よりも大きい場合にはゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御及び可変整合回路203の容量制御により増幅回路204のゲインを制御する。
本実施形態の可変利得増幅器は、パワーアンプドライバ回路の単相回路又は差動回路の入力部に用いることができる。例えば、ゲートバイアス制御回路202に用いられる電流源CS11は50μA、電流源CS12は100μA、電流源CS13は200μA、電流源CS14は400μAの電流を流すことができる。これらの電流源CS11〜CS14は、gm補償回路201のカレントミラー回路205内で構成される電流源である。4ビットのスイッチSW11〜SW14を切り替えることにより電源回路の電流源CS11〜CS14の電流値を制御する。この電流源CS11〜CS14を用いて、さらにオペアンプ208に接続されたカレントミラー回路206を用いて、より高精度にトランジスタM3のゲートバイアス点を制御する。トランジスタM4のゲートバイアス電圧Vg1は、抵抗分圧等で与えることができる。例えば、可変整合回路203に用いられる容量C1は280fF、容量C2は560fF、容量C3は1120fF、容量C4は2240fFである。容量C5は1120fFである。トランジスタM21〜M24は、例えば、ゲート長Lgが0.24μmである。例えば、トランジスタM21のゲート幅Wgは8μm、トランジスタM22のゲート幅Wgは16μm、トランジスタM23のゲート幅Wgは32μm、トランジスタM24のゲート幅Wgは64μmである。これらのトランジスタM21〜M24のオン/オフを切り替えることにより、ゲイン可変幅が大きくなったときの入力インピーダンスの変化を抑制する。また、容量C5は、パワーアンプドライバの整合回路の一部として最適な値を用いる。このゲートバイアス制御回路202のスイッチSW11〜SW14と可変整合回路203のSW21〜SW24のゲートは、ゲイン制御回路207に接続されている。ゲイン変更幅があらかじめ設定されたゲイン可変範囲未満ならゲートバイアス制御回路202のみを用いてスイッチSW11〜SW14の4ビット制御を行う。また、ゲイン変更幅があらかじめ設定された可変範囲以上ならゲートバイアス制御回路202及び可変整合回路203のスイッチSW11〜SW14及びSW21〜SW24の8ビットを用いて、入力インピーダンスが変化しないように制御を行う。図3には、例として、差動回路の入力部にこの可変利得増幅器を用いたときのシミュレーション結果を示す。このように入力インピーダンスの変化を抑制してゲインを制御できることが分かる。この可変利得増幅器を用いることで増幅器の線形性の劣化を抑制することができる。
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態による可変利得増幅器の構成例を示す回路図である。図5が図2と異なる点を説明する。入力反射電力検出器501は、トランジスタM1の入力反射電力を検出し、端子DOUTに出力する。ゲイン制御回路207は、入力反射電力検出器501により出力された端子DOUTの入力反射電力に応じて、ゲートバイアス制御回路202のスイッチSW11〜SW14及び/又は可変整合回路203のスイッチSW21〜SW24のオン/オフ制御を行う。
図5は、本発明の第2の実施形態による可変利得増幅器の構成例を示す回路図である。図5が図2と異なる点を説明する。入力反射電力検出器501は、トランジスタM1の入力反射電力を検出し、端子DOUTに出力する。ゲイン制御回路207は、入力反射電力検出器501により出力された端子DOUTの入力反射電力に応じて、ゲートバイアス制御回路202のスイッチSW11〜SW14及び/又は可変整合回路203のスイッチSW21〜SW24のオン/オフ制御を行う。
トランジスタM1のゲート入力端子には、入力反射電力検出器501等の反射検出回路が接続されており、その出力端子DOUTはゲイン制御回路207に接続されている。ゲイン制御回路207は、ゲイン制御前の入射反射電力とゲイン制御後の入力反射電力を比較し、その差分を演算する。その差分があらかじめ設定した値未満であればゲートバイアス制御回路202のスイッチSW11〜SW14の4ビットのみを制御する。また、その差分が設定された値以上ならゲートバイアス制御回路202のスイッチSW11〜SW14及び可変整合回路203のスイッチSW21〜SW24の8ビットを制御する。この制御の際、入力インピーダンスが変化しないように制御を行う。
入力反射電力は、入力インピーダンスの影響を受ける。したがって、ゲイン制御前の入力反射電力とゲイン制御後の入力反射電力との差分が小さくなるようにスイッチSW11〜SW14及びSW21〜SW24を制御することにより、ゲイン制御後の入力インピーダンスがゲイン制御前の入力インピーダンスと同じになるように制御される。
本実施形態によれば、入力反射電力検出器501により検出された入力反射電力に応じて、ゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御、又はゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御及び可変整合回路203の容量制御を行う。すなわち、このゲイン制御のゲイン下げ幅が所定値より小さい場合にはゲートバイアス制御回路202により制御を行い、所定値より大きい場合にはゲートバイアス制御回路202及び可変整合回路203により制御を行う。ゲートバイアス制御回路202の制御によりゲインを下げることにより、消費電力を小さくすることができる。
具体的には、入力反射電力検出器501により検出されたゲイン制御前の入力反射電力とゲイン制御後の入力反射電力との差分が所定値より小さい場合にはゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御を行い、所定値より大きい場合にはゲートバイアス制御回路202のゲートバイアス制御及び可変整合回路203の容量制御を行う。
(第3の実施形態)
図6は、本発明の第3の実施形態による可変利得増幅器の構成例を示す回路図である。図6が図1と異なる点を説明する。nチャネルトランジスタ601は、ゲートが端子OUTに接続され、ドレインが電源電圧端子107に接続され、ソースがグランド端子に接続される。出力端子602は、トランジスタ601のドレインに接続される。
図6は、本発明の第3の実施形態による可変利得増幅器の構成例を示す回路図である。図6が図1と異なる点を説明する。nチャネルトランジスタ601は、ゲートが端子OUTに接続され、ドレインが電源電圧端子107に接続され、ソースがグランド端子に接続される。出力端子602は、トランジスタ601のドレインに接続される。
トランジスタ601は、図1の増幅回路の後段に接続される固定利得増幅回路を構成し、トランジスタ601のゲートに入力される信号を増幅して端子602から出力する。この固定利得増幅回路は、ゲートバイアス制御回路及び可変整合回路を有せず、トランジスタ601のゲートバイアス制御及びゲートに接続される容量制御を行わない。本実施形態のように、複数段の増幅回路により可変利得増幅器を構成する場合には、少なくとも1個が図1の可変利得増幅回路であればよく、その他は固定利得増幅回路でよい。
以上のように、第1〜第3の実施形態によれば、可変利得増幅器は、図1に示すように、ゲートバイアス制御回路102と、可変整合回路103と、これら2つの回路102,103を制御するゲイン制御回路101を有する。ゲイン制御幅があらかじめ設定されたゲイン制御範囲よりも小さい場合にはゲートバイアス制御回路102によりゲインを制御する。また、ゲイン制御幅があらかじめ設定されたゲイン制御範囲より大きい場合には、可変整合回路103とゲートバイアス制御回路102の制御を組み合わせることによりゲインを制御する。
上記の可変利得増幅器によれば、入力端子INから増幅トランジスタM1のゲートとの間の高周波入力信号の伝播経路中に、抵抗素子やスイッチが挿入されていないので、抵抗素子によるノイズフィギュアの劣化や寄生容量の問題、スイッチによる高周波特性の劣化がない。
また、ゲインを制御した場合の入力インピーダンスの変化が少ないため、可変利得増幅器の前段回路との整合が維持できるため、可変利得増幅器は広範囲のゲイン制御範囲において線形性劣化を抑制することができる。また、ゲートバイアス回路102と可変整合回路103を制御することによりゲインを制御するため消費電力を抑制することができる。
したがって、高周波信号に対してノイズフィギュアの劣化が少なく、可変利得増幅器の線形性劣化を抑制して低消費電力で広範囲にゲインを制御することができる。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
第1の増幅回路のゲートバイアス制御及びゲートに接続される容量制御を組み合わせて利得を制御することにより、入力インピーダンスの変動を防止することができる。また、ゲートバイアス制御により、消費電力を抑制することができる。
Claims (20)
- 第1の電界効果トランジスタを有し、その第1の電界効果トランジスタのゲートに入力される信号を増幅して出力する第1の増幅回路と、
前記第1の増幅回路のゲートバイアスを制御することにより前記第1の増幅回路の利得を制御するゲートバイアス制御回路と、
前記第1の増幅回路のゲートに接続される容量を制御することにより前記第1の増幅回路の利得を制御する可変整合回路と
を有することを特徴とする可変利得増幅器。 - 前記第1の増幅回路の利得変更範囲に応じて、前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御、又は前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御及び前記可変整合回路の容量制御により、前記第1の増幅回路の利得を制御することを特徴とする請求項1記載の可変利得増幅器。
- 前記第1の増幅回路の利得の下げ幅が所定値よりも小さい場合には前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御により前記第1の増幅回路の利得を制御し、前記第1の増幅回路の利得の下げ幅が所定値よりも大きい場合には前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御及び前記可変整合回路の容量制御により前記第1の増幅回路の利得を制御することを特徴とする請求項2記載の可変利得増幅器。
- さらに、前記第1の増幅回路の入力反射電力を検出する反射検出回路を有し、
前記反射検出回路により検出された入力反射電力に応じて、前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御及び/又は前記可変整合回路の容量制御を行うことを特徴とする請求項1記載の可変利得増幅器。 - 前記反射検出回路により検出された入力反射電力に応じて、前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御、又は前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御及び前記可変整合回路の容量制御を行うことを特徴とする請求項4記載の可変利得増幅器。
- 前記反射検出回路により検出された利得制御前の入力反射電力と利得制御後の入力反射電力との差分が所定値より小さい場合には前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御を行い、所定値より大きい場合には前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御及び前記可変整合回路の容量制御を行うことを特徴とする請求項5記載の可変利得増幅器。
- さらに、前記第1の増幅回路に接続され、かつ第2の電界効果トランジスタを有し、その第2の電界効果トランジスタのゲートバイアス制御及びゲートに接続される容量制御を行わず、その第2の電界効果トランジスタのゲートに入力される信号を増幅して出力する第2の増幅回路を有することを特徴とする請求項1記載の可変利得増幅器。
- 前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御により利得を小さくすると前記第1の増幅回路の入力インピーダンスが変化する方向と、前記可変整合回路の容量制御により利得を小さくすると前記第1の増幅回路の入力インピーダンスが変化する方向とが逆であることを特徴とする請求項1記載の可変利得増幅器。
- 前記ゲートバイアス制御回路のゲートバイアス制御により利得を小さくすると前記第1の増幅回路の入力インピーダンスが大きくなり、前記可変整合回路の容量制御により利得を小さくすると前記第1の増幅回路の入力インピーダンスが小さくなることを特徴とする請求項8記載の可変利得増幅器。
- 前記ゲートバイアス制御回路は、前記ゲートバイアスを小さくすることにより前記第1の増幅回路の利得を小さくし、前記可変整合回路は、前記容量を大きくすることにより前記第1の増幅回路の利得を小さくすることを特徴とする請求項1記載の可変利得増幅器。
- 第1の電界効果トランジスタを有し、その第1の電界効果トランジスタのゲートに入力される信号を増幅して出力する第1の増幅回路を有する可変利得増幅器の制御方法であって、
前記第1の増幅回路のゲートバイアスを制御することにより前記第1の増幅回路の利得を制御するゲートバイアス制御ステップと、
前記第1の増幅回路のゲートに接続される容量を制御することにより前記第1の増幅回路の利得を制御する容量制御ステップと
を有することを特徴とする可変利得増幅器の制御方法。 - 前記第1の増幅回路の利得変更範囲に応じて、前記ゲートバイアス制御、又は前記ゲートバイアス制御及び前記容量制御により、前記第1の増幅回路の利得を制御することを特徴とする請求項11記載の可変利得増幅器の制御方法。
- 前記第1の増幅回路の利得の下げ幅が所定値よりも小さい場合には前記ゲートバイアス制御により前記第1の増幅回路の利得を制御し、前記第1の増幅回路の利得の下げ幅が所定値よりも大きい場合には前記ゲートバイアス制御及び前記容量制御により前記第1の増幅回路の利得を制御することを特徴とする請求項12記載の可変利得増幅器の制御方法。
- さらに、前記第1の増幅回路の入力反射電力を検出する反射検出ステップを有し、
前記検出された入力反射電力に応じて、前記ゲートバイアス制御及び/又は前記容量制御を行うことを特徴とする請求項11記載の可変利得増幅器の制御方法。 - 前記検出された入力反射電力に応じて、前記ゲートバイアス制御、又は前記ゲートバイアス制御及び前記容量制御を行うことを特徴とする請求項14記載の可変利得増幅器の制御方法。
- 前記検出された利得制御前の入力反射電力と利得制御後の入力反射電力との差分が所定値より小さい場合には前記ゲートバイアス制御を行い、所定値より大きい場合には前記ゲートバイアス制御及び前記容量制御を行うことを特徴とする請求項15記載の可変利得増幅器の制御方法。
- 前記可変利得増幅器は、さらに、前記第1の増幅回路に接続され、かつ第2の電界効果トランジスタを有し、その第2の電界効果トランジスタのゲートバイアス制御及びゲートに接続される容量制御を行わず、その第2の電界効果トランジスタのゲートに入力される信号を増幅して出力する第2の増幅回路を有することを特徴とする請求項11記載の可変利得増幅器の制御方法。
- 前記ゲートバイアス制御により利得を小さくすると前記第1の増幅回路の入力インピーダンスが変化する方向と、前記容量制御により利得を小さくすると前記第1の増幅回路の入力インピーダンスが変化する方向とが逆であることを特徴とする請求項11記載の可変利得増幅器の制御方法。
- 前記ゲートバイアス制御により利得を小さくすると前記第1の増幅回路の入力インピーダンスが大きくなり、前記容量制御により利得を小さくすると前記第1の増幅回路の入力インピーダンスが小さくなることを特徴とする請求項18記載の可変利得増幅器の制御方法。
- 前記ゲートバイアス制御は、前記ゲートバイアスを小さくすることにより前記第1の増幅回路の利得を小さくし、前記容量制御は、前記容量を大きくすることにより前記第1の増幅回路の利得を小さくすることを特徴とする請求項11記載の可変利得増幅器の制御方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2005/018181 WO2007043122A1 (ja) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | 可変利得増幅器及びその制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2007043122A1 true JPWO2007043122A1 (ja) | 2009-04-16 |
Family
ID=37942392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007539745A Pending JPWO2007043122A1 (ja) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | 可変利得増幅器及びその制御方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7567126B2 (ja) |
EP (1) | EP1931027A4 (ja) |
JP (1) | JPWO2007043122A1 (ja) |
WO (1) | WO2007043122A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2045913A1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-08 | Seiko Epson Corporation | Low noise amplifier and N-mode gain control circuit therefor |
US9048802B2 (en) | 2009-08-17 | 2015-06-02 | Skyworks Solutions, Inc. | Radio frequency power amplifier with linearizing predistorter |
CN102577136B (zh) * | 2009-08-17 | 2014-11-05 | 天工方案公司 | 具有线性预失真器的射频功率放大器 |
US8981774B2 (en) * | 2009-09-17 | 2015-03-17 | Koninklijke Philips N.V. | Multi-element transmit RF chain with local automatic tune and match device |
US8624675B2 (en) * | 2010-03-25 | 2014-01-07 | Lloyd Lautzenhiser | Method and system for providing automatic gate bias and bias sequencing for field effect transistors |
US8912851B2 (en) * | 2010-12-30 | 2014-12-16 | Intel Mobile Communications GmbH | Apparatus and method for providing amplifier linearity information |
DK2552017T3 (en) * | 2011-07-26 | 2018-05-28 | Oticon As | Method of reducing the minimum operating range of a communication connection |
JP6408195B2 (ja) * | 2012-08-31 | 2018-10-17 | 株式会社メガチップス | パワーアンプ |
US9490758B2 (en) * | 2012-12-25 | 2016-11-08 | Panasonic Corporation | Power amplifier |
US9106185B2 (en) * | 2013-03-11 | 2015-08-11 | Qualcomm Incorporated | Amplifiers with inductive degeneration and configurable gain and input matching |
US9806159B2 (en) * | 2015-10-08 | 2017-10-31 | Macom Technology Solutions Holdings, Inc. | Tuned semiconductor amplifier |
US10027297B2 (en) | 2016-09-16 | 2018-07-17 | Qualcomm Incorporated | Variable gain amplifier with coupled degeneration resistance and capacitance |
FR3059495A1 (fr) * | 2016-11-29 | 2018-06-01 | Stmicroelectronics (Grenoble 2) Sas | Dispositif attenuateur dans un etage de transmission radiofrequences |
US10156893B1 (en) * | 2017-06-20 | 2018-12-18 | Micron Technology, Inc. | Wiring with external terminal |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61206322A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-12 | Fujitsu Ltd | アンテナインピ−ダンス整合回路 |
JP2000323944A (ja) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Sharp Corp | 高周波利得可変増幅器 |
JP2002217660A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-08-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 可変利得増幅回路 |
JP2005057599A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | 多段高出力増幅器 |
JP2005159803A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Fujitsu Ltd | ゲインの可変制御可能な高周波増幅回路 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04361412A (ja) * | 1991-06-10 | 1992-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 利得制御機能付き増幅装置 |
EP0596562B1 (fr) * | 1992-11-04 | 1999-01-07 | Laboratoires D'electronique Philips S.A.S. | Dispositif comprenant un circuit pour traiter un signal alternatif |
US5831476A (en) * | 1996-12-02 | 1998-11-03 | Motorola, Inc. | Voltage-tuned millimeter-wave amplifier and method for tuning |
US6288669B1 (en) * | 1999-07-15 | 2001-09-11 | Daramana G. Gata | Switched capacitor programmable gain and attenuation amplifier circuit |
US6771124B1 (en) * | 2000-08-04 | 2004-08-03 | Microtune (Texas), L.P. | System and method for low-noise amplifier with a high frequency response |
US6842075B2 (en) * | 2001-06-06 | 2005-01-11 | Anadigics, Inc. | Gain block with stable internal bias from low-voltage power supply |
TW535353B (en) * | 2002-06-20 | 2003-06-01 | Faraday Tech Corp | High frequency amplifier |
-
2005
- 2005-09-30 EP EP05787586A patent/EP1931027A4/en not_active Withdrawn
- 2005-09-30 WO PCT/JP2005/018181 patent/WO2007043122A1/ja active Application Filing
- 2005-09-30 JP JP2007539745A patent/JPWO2007043122A1/ja active Pending
-
2008
- 2008-03-28 US US12/058,354 patent/US7567126B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61206322A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-12 | Fujitsu Ltd | アンテナインピ−ダンス整合回路 |
JP2000323944A (ja) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Sharp Corp | 高周波利得可変増幅器 |
JP2002217660A (ja) * | 2001-01-17 | 2002-08-02 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 可変利得増幅回路 |
JP2005057599A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | 多段高出力増幅器 |
JP2005159803A (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-16 | Fujitsu Ltd | ゲインの可変制御可能な高周波増幅回路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1931027A1 (en) | 2008-06-11 |
EP1931027A4 (en) | 2009-11-11 |
US7567126B2 (en) | 2009-07-28 |
US20080180175A1 (en) | 2008-07-31 |
WO2007043122A1 (ja) | 2007-04-19 |
WO2007043122A9 (ja) | 2007-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPWO2007043122A1 (ja) | 可変利得増幅器及びその制御方法 | |
US7586373B2 (en) | Fully differential class AB amplifier and amplifying method using single-ended, two-stage amplifier | |
US7973605B2 (en) | Three-stage frequency-compensated operational amplifier for driving large capacitive loads | |
KR100705326B1 (ko) | 피드백형 가변이득 증폭기 및 그 제어방법 | |
US8102211B2 (en) | Rail-to-rail input stage circuit with dynamic bias control | |
US7368987B2 (en) | Circuit configuration having a feedback operational amplifier | |
US7312660B2 (en) | Differential amplifier and active load for the same | |
US7151409B2 (en) | Programmable low noise amplifier and method | |
EP1863171A1 (en) | Operational amplifier of class AB | |
KR101926003B1 (ko) | 초저 작동 전압 레일 대 레일 연산 증폭기 및 차동 입력 증폭단 회로 및 그 출력단 회로 | |
JP2009105810A (ja) | 増幅装置及びバイアス回路 | |
US20090072905A1 (en) | Variable gain amplifier having wide gain variation and wide bandwidth | |
US8410824B2 (en) | Buffer with active output impedance matching | |
US7423482B2 (en) | Circuit configuration having a feedback operational amplifier | |
US20110273231A1 (en) | Semiconductor integrated circuit | |
CN111740709A (zh) | 一种高线性度的宽带可变增益放大器 | |
JP3425426B2 (ja) | トランスコンダクタおよびフィルタ回路 | |
US6472932B2 (en) | Transconductor and filter circuit | |
KR100664309B1 (ko) | 가변 이득 차동 증폭기, 이에 사용되는 가변 축퇴 임피던스조절장치, 및 가변 축퇴 임피던스 조절 방법 | |
JP2008236339A (ja) | 半導体集積回路 | |
Giustolisi et al. | Design of CMOS three-stage amplifiers for near-to-minimum settling-time | |
US7557657B2 (en) | Variable gain amplifier with wide gain variation and wide bandwidth | |
US11362629B2 (en) | Transimpedance amplifier circuit | |
JP4907395B2 (ja) | 可変利得増幅回路 | |
EP1435693A1 (en) | Amplification circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110419 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110823 |