JPWO2015145919A1 - 低雑音増幅器 - Google Patents
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Abstract
低雑音増幅器(1)は、第1および第2の入力信号(VIP,VIN )を受ける第1および第7のトランジスタ(TR1,TR7)と、これらに接続される、第2および第8、第3および第9、第5および第11のトランジスタ(TR2,TR8,TR3,TR9,TR5,TR11)、ならびに第3の抵抗素子(R3)と、第3および第9のトランジスタに接続される第4および第10のトランジスタ(TR4,TR10)と、第2および第1の出力端子(NON,NOP)に接続される第6および第12のトランジスタ(TR6,TR12)ならびに第1および第2の抵抗素子(R1,R2)とを備えている。
Description
本開示は、低雑音増幅器に関し、特に、消費電力を低減する技術に関する。
従来、各種電子機器等に用いられる低雑音増幅器には、低ノイズおよび低歪み等の特性の向上が求められている。また、年々、電子機器に対して低消費電力化の需要が高まっており、低雑音増幅器についても、上記特性に加え、消費電力を低減する技術への関心が高まっている。
低ノイズ化、低歪み化、および低消費電力化が可能な低雑音増幅器として、2つの入力信号の差分を増幅して出力する増幅器が知られている(例えば特許文献1の図5参照)。これによると、低雑音増幅器を比較的簡易な回路で構成し、特許文献1の図3に示す構成よりも低消費電力化が可能となっている。
近年、電子機器のさらなる低消費電力化の要求が高まっているため、電子機器に用いられる低雑音増幅器についても、その消費電力をさらに低減できるようにすることが好ましいといえる。
しかしながら、上記低雑音増幅器では、ノイズ特性および歪み特性については比較的良好に維持できるものの、消費電力をさらに低減することは困難な場合がある。
かかる点に鑑みて、本開示は、ノイズ特性および歪み特性を良好に維持しながらも、さらなる低消費電力化が可能な低雑音増幅器を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため本開示によって次のような解決手段を講じた。すなわち、第1および第2の入力信号を入力とし、第1および第2の出力信号を出力する第1の低雑音増幅器は、ゲートに前記第1の入力信号を受ける第1のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが第1の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第2のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1のトランジスタのドレインに電気的に接続される第3のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが第2の電位に、ドレインが前記第3のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第4のトランジスタと、ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第5のトランジスタと、ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが、前記第2の出力信号を出力する第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第6のトランジスタと、一端が前記第1の電位に、他端が前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第1の抵抗素子と、ゲートに前記第2の入力信号を受ける第7のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第8のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第7のトランジスタのドレインに電気的に接続される第9のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第9のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第10のトランジスタと、ゲートが前記第10のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第11のトランジスタと、ゲートが前記第10のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが、前記第1の出力信号を出力する第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第12のトランジスタと、一端が前記第1の電位に、他端が前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第2の抵抗素子と、前記第1のトランジスタのソースと前記第7のトランジスタのソースとに電気的に接続される第3の抵抗素子とを備えている。
これによると、第1の低雑音増幅器は、第1の電位と第2の電位との間に、第1、第2および第5のトランジスタで構成される第1の経路と、第1の抵抗素子および第6のトランジスタで構成される第2の経路とを有する。そして、第1の経路に流れる電流が第2の経路にカレントミラーされる構成となっている。
また、第1の低雑音増幅器は、第1の電位と第2の電位との間に、第7、第8および第11のトランジスタで構成される第3の経路と、第2の抵抗素子および第12のトランジスタで構成される第4の経路とを有する。そして、第3の経路に流れる電流が第4の経路にカレントミラーされる構成となっている。
ここで、特許文献1の図5に示す低雑音増幅器は、電源電位とグランド電位との間において、抵抗素子と3つのトランジスタとが直列接続された2つの経路を有する差動構成となっている。
上述した2つの低雑音増幅器について、消費電力を低減するために、例えば、低雑音増幅器を低電圧で動作させることが考えられる。
特許文献1の図5の構成において動作電圧を低下させると、信号が入力される回路と出力される回路とが縦積みになっており、電源とグランド間に多くの素子が接続されているため、入力信号の振幅に対して、入力ダイナミックレンジが不足する場合がある。
これに対して、上記第1の低雑音増幅器によると、入力信号が供給される第1および第3の経路と出力信号が出力される第2および第4の経路が分離されているため、第1の電位と第2の電位との間に配置される素子数が少なくて済み、動作電圧を低下させても、入力信号の振幅に対して、入力ダイナミックレンジが不足することがない。したがって、低電圧動作によって、さらなる低消費電力化が可能となる。
また、第1の低雑音増幅器によって得られるゲインは、第1乃至第3の抵抗素子のそれぞれの抵抗値と第5、第6、第11、および第12のトランジスタのそれぞれのサイズとに依存し、トランジスタのトランスコンダクタンスに依存しない。したがって、歪み特性を良好に維持することができる。
あるいは、第1および第2の入力信号を入力とし、第1および第2の出力信号を出力する第2の低雑音増幅器は、ゲートに前記第1の入力信号を受ける第1のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが第1の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第2のトランジスタと、ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1の電位に、それぞれ電気的に接続される第3のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが第2の電位に、ドレインが前記第3のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第4のトランジスタと、ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第5のトランジスタと、ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが、前記第2の出力信号を出力する第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第6のトランジスタと、一端が前記第1の電位に、他端が前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第1の抵抗素子と、ゲートに前記第2の入力信号を受ける第7のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第8のトランジスタと、ゲートが前記第7のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1の電位に、それぞれ電気的に接続される第9のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第9のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第10のトランジスタと、ゲートが前記第10のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第11のトランジスタと、ゲートが前記第10のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが、前記第1の出力信号を出力する第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第12のトランジスタと、一端が前記第1の電位に、他端が前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第2の抵抗素子と、前記第1のトランジスタのソースと前記第7のトランジスタのソースとに電気的に接続される第3の抵抗素子とを備えていてもよい。
あるいは、第1および第2の入力信号を入力とし、第1および第2の出力信号を出力する第3の低雑音増幅器は、ゲートに前記第1の入力信号を受ける第1のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが第1の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第2のトランジスタと、ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに、ソースが第2の電位に、それぞれ電気的に接続される第3のトランジスタと、ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、それぞれ電気的に接続される第4のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第3のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第5のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第4のトランジスタのドレインに、ドレインが、前記第2の出力信号を出力する第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第6のトランジスタと、一端が前記第1の電位に、他端が前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第1の抵抗素子と、ゲートに前記第2の入力信号を受ける第7のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第8のトランジスタと、ゲートが前記第7のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、それぞれ電気的に接続される第9のトランジスタと、ゲートが前記第7のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、それぞれ電気的に接続される第10のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第9のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第7のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第11のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第10のトランジスタのドレインに、ドレインが、前記第1の出力信号を出力する第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第12のトランジスタと、一端が前記第1の電位に、他端が前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第2の抵抗素子と、前記第1のトランジスタのソースと前記第7のトランジスタのソースとに電気的に接続される第3の抵抗素子とを備えていてもよい。
あるいは、第1および第2の入力信号を入力とし、第1および第2の出力信号を出力する第4の低雑音増幅器は、ゲートに前記第1の入力信号を受ける第1のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが第1の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第2のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1のトランジスタのドレインに電気的に接続される第3のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが第2の電位に、ドレインが前記第3のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第4のトランジスタと、ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の出力信号を出力する第2の出力端子に、ドレインが前記第1のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第5のトランジスタと、一端が前記第2の電位に、他端が前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第1の抵抗素子と、ゲートに前記第2の入力信号を受ける第6のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1の電位に、ドレインが前記第6のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第7のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第6のトランジスタのドレインに電気的に接続される第8のトランジスタと、ゲートがバイアスされ、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第8のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第9のトランジスタと、ゲートが前記第9のトランジスタのドレインに、ソースが前記第1の出力信号を出力する第1の出力端子に、ドレインが前記第6のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第10のトランジスタと、一端が前記第2の電位に、他端が前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第2の抵抗素子と、前記第1のトランジスタのソースと前記第6のトランジスタのソースとに電気的に接続される第3の抵抗素子とを備えていてもよい。
上記第2乃至第4の低雑音増幅器においても、上記第1の低雑音増幅器と同様の効果を得ることができる。
本開示によれば、ノイズ特性および歪み特性を良好に維持しながらも、さらなる低消費電力化が可能な低雑音増幅器を提供することができる。
以下、本開示の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態において、回路要素同士が電気的に接続されていることを、単に「接続」という文言で表すようにしている。つまり、各実施形態における「接続」とは、回路要素同士が直接的に接続されていることだけではなく、素子(容量素子、トランジスタなど)を介して信号の伝播が可能なように間接的に接続されていてもよいことを含む。
また、各実施形態および各変形例において特に明記しない限り、共通の符号は同一の構成要素を示す。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。本実施形態に係る低雑音増幅器は、差動構成となっており、第1および第2の入力信号VIP,VINの差電圧を増幅して、第1および第2の出力信号VOP,VONをそれぞれ出力する。
図1は、第1の実施形態に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。本実施形態に係る低雑音増幅器は、差動構成となっており、第1および第2の入力信号VIP,VINの差電圧を増幅して、第1および第2の出力信号VOP,VONをそれぞれ出力する。
低雑音増幅器1は、第1のトランジスタとしてのNchトランジスタTR1と、第2のトランジスタとしてのPchトランジスタTR2と、第3のトランジスタとしてのPchトランジスタTR3と、第4のトランジスタとしてのNchトランジスタTR4と、第5のトランジスタとしてのNchトランジスタTR5と、第6のトランジスタとしてのNchトランジスタTR6と、第7のトランジスタとしてのNchトランジスタTR7と、第8のトランジスタとしてのPchトランジスタTR8と、第9のトランジスタとしてのPchトランジスタTR9と、第10のトランジスタとしてのNchトランジスタTR10と、第11のトランジスタとしてのNchトランジスタTR11と、第12のトランジスタとしてのNchトランジスタTR12と、第1の抵抗素子としての抵抗素子R1と、第2の抵抗素子としての抵抗素子R2と、第3の抵抗素子としての抵抗素子R3とを有する。
トランジスタTR1〜TR12、および抵抗素子R1〜R3は、第1の電位である例えば電源電位VDDと、第1の電位よりも低い第2の電位である例えばグランド電位VSSとの間に接続されている。
具体的に、トランジスタTR1は、ゲートに第1の入力信号である電圧VIPを受ける。また、トランジスタTR1のソースは抵抗素子R3の一端およびトランジスタTR5のドレインに、ドレインはトランジスタTR2のドレインおよびトランジスタTR3のソースに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR2は、ゲートにバイアス電位Vbias1を受ける。また、トランジスタTR2のソースは電源電位VDDに、ドレインはトランジスタTR3のソースに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR3は、ゲートにバイアス電位Vbias2を受ける。また、トランジスタTR3のドレインは、トランジスタTR4のドレインおよびトランジスタTR5,TR6のゲートに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR4は、ゲートにバイアス電位Vbias3を受ける。また、トランジスタTR4のソースはグランド電位VSSに接続されている。
トランジスタTR5のゲートはトランジスタTR6のゲートに、ソースはグランド電位VSSに、ドレインは抵抗素子R3の一端に、それぞれ接続されている。
トランジスタTR6のドレインは、第2の出力端子としてのノードNONに、ソースはグランド電位VSSに、それぞれ接続されている。ノードNONからは、第2の出力信号である電圧VONが出力される。
抵抗素子R1は、ノードNONと電源電位VDDとの間に接続されている。
トランジスタTR7は、ゲートに第2の入力信号である電圧VINを受ける。また、トランジスタTR7のソースは抵抗素子R3の他端およびトランジスタTR11のドレインに、ドレインはトランジスタTR8のドレインおよびトランジスタTR9のソースに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR8は、ゲートにバイアス電位Vbias1を受ける。また、トランジスタTR8のソースは電源電位VDDに、ドレインはトランジスタTR9のソースに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR9は、ゲートにバイアス電位Vbias2を受ける。また、トランジスタTR9のドレインは、トランジスタTR10のドレインおよびトランジスタTR11,TR12のゲートに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR10は、ゲートにバイアス電位Vbias3を受ける。また、トランジスタTR10のソースはグランド電位VSSに接続されている。
トランジスタTR11のゲートはトランジスタTR12のゲートに、ソースはグランド電位VSSに、ドレインは抵抗素子R3の他端に、それぞれ接続されている。
トランジスタTR12のドレインは、第1の出力端子としてのノードNOPに、ソースはグランド電位VSSに、それぞれ接続されている。ノードNOPからは、第1の出力信号である電圧VOPが出力される。
抵抗素子R2は、ノードNOPと電源電位VDDとの間に接続されている。
抵抗素子R3は、抵抗値が可変であり、トランジスタTR1のソースおよびトランジスタTR7のソースに接続されている。
なお、抵抗素子R3の抵抗値は固定でもあってもよい。また、電流源として機能するトランジスタTR2,TR8のノイズを削減するために、トランジスタTR2,TR8のソースと電源電位VDDとの間に抵抗素子を接続してもよい。
次に、本実施形態に係る低雑音増幅器1の動作について説明する。今、第1および第2の入力信号が同じ電圧、すなわち、VIP=VINと仮定すると、抵抗素子R3の両端の電圧は等しくなり、抵抗素子R3には電流が流れない。トランジスタTR1のドレイン電流I1は、トランジスタTR2による定電流源の電流値I2、およびトランジスタTR4による定電流源の電流値I4の差分、すなわちI2−I4となるため、この電流I1=I2−I4がそのままトランジスタTR5のドレインに注入される。そして、トランジスタTR5のゲート電圧は、そのドレイン電流がI1に一致するように、トランジスタTR1〜TR5で構成されるフィードバック回路により決定される。
ここで、トランジスタTR6とトランジスタTR5のチャネル幅、チャネル長をそれぞれW6,L6,W5,L5とし、そのサイズ比をK1=(W6/L6)/(W5/L5)とすると、前記ドレイン電流I1がトランジスタTR6にI6=K1×I1のようにカレントミラーされ、この電流が抵抗素子R1に流し込まれるため、第2の出力端子電圧は、
VON=Vval−Ro×K1×I1
となる。ここで、電源電位VDDの値をVval、抵抗素子R1の値をRoとした。
VON=Vval−Ro×K1×I1
となる。ここで、電源電位VDDの値をVval、抵抗素子R1の値をRoとした。
同様に、トランジスタTR7のドレイン電流I7は、トランジスタTR8による定電流源の電流値I8、およびトランジスタTR10による定電流源の電流値I10の差分、すなわちI8−I10となるため、この電流I7=I8−I10がそのままトランジスタTR11のドレインに注入される。そして、トランジスタTR11のゲート電圧は、そのドレイン電流がI7に一致するように、トランジスタTR7〜TR11で構成されるフィードバック回路により決定される。
ここで、トランジスタTR12とトランジスタTR11のチャネル幅、チャネル長をそれぞれW12,L12,W11,L11とし、そのサイズ比をK2=(W12/L12)/(W11/L11)とすると、前記ドレイン電流I7がトランジスタTR12にI12=K2×I7のようにカレントミラーされ、この電流が抵抗素子R2に流し込まれるため、第1の出力端子電圧は、抵抗素子R2の値をR1と同じRoとすると、
VOP=Vval−Ro×K2×I7
となる。したがって、I2=I8、I4=I10、すなわち、I1=I7、かつ、K1=K2=Kのように設定するとVON=VOPとなり、出力差電圧はゼロとなる。
VOP=Vval−Ro×K2×I7
となる。したがって、I2=I8、I4=I10、すなわち、I1=I7、かつ、K1=K2=Kのように設定するとVON=VOPとなり、出力差電圧はゼロとなる。
次に、例えば第1および第2の入力信号として、その差電圧がVIP−VIN=ΔV>0となるような電圧が印加されたとすると、抵抗素子R3の両端にはその差電圧ΔVがかかるため、抵抗素子R3にはその抵抗値をRiとするとIR3=ΔV/Riの電流がトランジスタTR1からTR7の方向に流れることになる。この時、トランジスタTR5のドレインに注入される電流はI1−IR3に減少するが、トランジスタTR5のゲート電圧が、そのドレイン電流がI1−IR3に一致するようにトランジスタTR1〜TR5で構成されるフィードバック回路により変化し、その変化分を吸収する。この電流I1−IR3がトランジスタTR6にI6=K1(I1−IR3)のようにカレントミラーされ抵抗素子R1に流し込まれるため、第2の出力端子電圧は、
VON=Vval−Ro×K1(I1−IR3)
となる。
VON=Vval−Ro×K1(I1−IR3)
となる。
一方、トランジスタTR11のドレインに注入される電流はI7+IR3に増加するが、トランジスタTR11のゲート電圧が、そのドレイン電流がI7+IR3に一致するようにトランジスタTR7〜11で構成されるフィードバック回路により変化し、その変化分を吸収する。この電流I7+IR3がトランジスタTR12にI12=K2(I7+IR3)のようにカレントミラーされ抵抗素子R2に流し込まれるため、第1の出力端子電圧は、
VOP=Vval−Ro×K2(I7+IR3)
となる。したがって、2つの出力端子間電圧は、先程と同様I2=I8、I4=I10、すなわち、I1=I7、かつ、K1=K2=Kとすると、
VON−VOP=2Ro×K×IR3
となる。ここで、IR3=ΔV/Riを代入すると、
VON−VOP=2Ro×K×ΔV/Ri
となり、利得は、
(VON−VOP)/ΔV=2Ro×K/Ri
で表され、抵抗比、トランジスタサイズ比のみで決まることになる。
VOP=Vval−Ro×K2(I7+IR3)
となる。したがって、2つの出力端子間電圧は、先程と同様I2=I8、I4=I10、すなわち、I1=I7、かつ、K1=K2=Kとすると、
VON−VOP=2Ro×K×IR3
となる。ここで、IR3=ΔV/Riを代入すると、
VON−VOP=2Ro×K×ΔV/Ri
となり、利得は、
(VON−VOP)/ΔV=2Ro×K/Ri
で表され、抵抗比、トランジスタサイズ比のみで決まることになる。
このように、本開示においては、差動入力トランジスタTR1,TR7のドレイン電流が、抵抗素子R3に流れる電流に無関係に常に一定に保持され、入力信号の差電圧が正確に抵抗素子R3の両端に伝わる構成となっている。このため、利得が抵抗比、トランジスタのサイズ比のみで正確に決まるようになり、高精度の利得を低歪で実現することが可能となる。しかも、図1に示すように低雑音増幅器1を構成することで、低雑音増幅器1の低電圧動作が可能となり、さらなる低消費電力化を実現することができる。この点について、従来例と比較しながら説明する。
図2は、図1との比較例に係る低雑音増幅器の構成を示す回路である。なお、図2は、特許文献1の図5の等価回路である。
従来の低雑音増幅器100は、NchトランジスタTR101,TR104,TR111,TR114と、PchトランジスタTR102,TR103,TR105,TR112,TR113,TR115と、抵抗素子R101〜R103と、容量素子C101,C102とを有し、これらが図2に示すように、電源電位VDDとグランド電位VSSとの間に接続されている。
そして、トランジスタTR101のゲートに電圧VIPが供給され、トランジスタTR111のゲートに電圧VINが供給される。また、ノードNONから電圧VONが出力され、ノードNOPから電圧VOPが出力される。
このような差動構成を有する低雑音増幅器100の動作電圧と入力ダイナミックレンジとの関係について説明する。
図2において、電源電位VDDの値をVval、NchトランジスタTR101,TR111のゲート−ソース間電圧の値をVgn、PchトランジスタTR103,TR113のゲート−ソース間電圧の値をVgp、NchトランジスタTR101,TR111のドレイン−ソース間電圧の値をVdsn、PchトランジスタTR105,TR115のドレイン−ソース間電圧の値をVdsp、電圧VOP,VONの振幅をVoa、出力コモン電圧の値をVocとする。
この場合、図2における入力ダイナミックレンジの上限ViHと下限ViLは、以下のように表すことができる。
ViH=Vval−Vgp+Vgn−Vdsn・・・・式(1)
ViL=Voc+Voa+Vgn+Vdsp・・・・・式(2)
ここで、例えば、Vval=3.3V、Vgp=0.5V、Vgn=0.5V、Vdsn=0.2V、Vdsp=0.2V、Voc=0.5V、Voa=0.6335/2Vとする。すなわち、出力信号波高を0.6335Vとしている。
ViL=Voc+Voa+Vgn+Vdsp・・・・・式(2)
ここで、例えば、Vval=3.3V、Vgp=0.5V、Vgn=0.5V、Vdsn=0.2V、Vdsp=0.2V、Voc=0.5V、Voa=0.6335/2Vとする。すなわち、出力信号波高を0.6335Vとしている。
これらの値を式(1)および式(2)に代入すると、
ViH=3.3−0.5+0.5−0.2=3.1V
ViL=0.5+0.6335/2+0.5+0.2=1.5V
となる。つまり、入力ダイナミックレンジは1.5V〜3.1Vと1.6Vあり、入力信号波高を0.5Vと仮定しても、十分に正常動作可能である。
ViH=3.3−0.5+0.5−0.2=3.1V
ViL=0.5+0.6335/2+0.5+0.2=1.5V
となる。つまり、入力ダイナミックレンジは1.5V〜3.1Vと1.6Vあり、入力信号波高を0.5Vと仮定しても、十分に正常動作可能である。
このように、従来の低雑音増幅器100は、動作電圧が比較的高い場合には正常に動作しうるが、低雑音増幅器の消費電力をさらに低減するために動作電圧を低減することが可能かどうか次に検証する。
具体的に、低雑音増幅器100において、例えば、Vval=1.8Vとすると、上記式(1)および式(2)より、
ViH=1.8−0.5+0.5−0.2=1.6V
ViL=0.32+0.6335/2+0.5+0.2=1.34V
が得られる。なお、Voc=0.32Vであり、その他の値は上記と同様である。
ViH=1.8−0.5+0.5−0.2=1.6V
ViL=0.32+0.6335/2+0.5+0.2=1.34V
が得られる。なお、Voc=0.32Vであり、その他の値は上記と同様である。
このように、低雑音増幅器100の動作電圧を1.8Vとした場合、入力ダイナミックレンジは1.34V〜1.6Vと0.26Vとなり、入力信号波高を0.5Vと仮定した場合、ダイナミックレンジ不足で正常動作が困難となることがわかる。
すなわち、低雑音増幅器100では、入力信号を受ける回路(TR101,TR102,TR111,TR112,R103)と出力信号を出力する回路(TR105,R101,TR115,R102)が縦積みの構成になっているため、入力および出力のダイナミックレンジが狭くなり、低電圧化による更なる低消費電力化を実現することが困難となる。これは、入力ダイナミックレンジの下限ViLを表す式(2)が、出力ダイナミックレンジの最大値を示すVoc+Voaの項を含んでおり、入力ダイナミックレンジと出力ダイナミックレンジを同時に広く取れないことからも容易に理解することができる。
これに対して、本実施形態に係る低雑音増幅器1では、図1に示すように、入力信号を受ける回路(TR1,TR2,TR5,TR7,TR8,TR11,R3)と出力信号を出力する回路(TR6,R1,TR12,R2)が並列に配置される構成になっているため、入力および出力のダイナミックレンジを広く取ることができ、低電圧化による更なる低消費電力化が可能となる。
具体的に、低雑音増幅器1において、電源電位VDDの値をVval、NchトランジスタTR1,TR7のゲート−ソース間電圧の値をVgn、PchトランジスタTR2,TR8のドレイン−ソース間電圧の値をVdsp、NchトランジスタTR1,TR5,TR6,TR7,TR11,TR12のドレイン−ソース間電圧の値をVdsnとすると、図1における入力ダイナミックレンジの上限ViHと下限ViLは、以下のように表すことができる。
ViH=Vval−Vdsp+Vgn−Vdsn・・式(3)
ViL=Vgn+Vdsn・・・・・・・・・・・・式(4)
例えば、Vval=1.8V、Vdsp=0.2V、Vgn=0.5V、Vdsn=0.2Vとする。なお、他の条件については上記と同様とし、これらの値を式(3)および式(4)に代入すると、
ViH=1.8−0.2+0.5−0.2=1.9V
ViL=0.5+0.2=0.7V
となる。つまり、入力ダイナミックレンジは0.7V〜1.9Vと1.2Vとなり、従来例の図2の回路における入力ダイナミックレンジ0.26Vに対して大幅に改善され、入力信号波高を0.5Vと仮定しても、十分なマージンで正常動作可能であることがわかる。また、式(3)および式(4)のいずれも出力ダイナミックレンジを示すVoc+Voaの項を含んでおらず、出力とは独立に入力ダイナミックレンジを設定できることがわかる。一方、出力ダイナミックレンジの上限VoHと下限VoLは、以下の式で表すことができる。
ViL=Vgn+Vdsn・・・・・・・・・・・・式(4)
例えば、Vval=1.8V、Vdsp=0.2V、Vgn=0.5V、Vdsn=0.2Vとする。なお、他の条件については上記と同様とし、これらの値を式(3)および式(4)に代入すると、
ViH=1.8−0.2+0.5−0.2=1.9V
ViL=0.5+0.2=0.7V
となる。つまり、入力ダイナミックレンジは0.7V〜1.9Vと1.2Vとなり、従来例の図2の回路における入力ダイナミックレンジ0.26Vに対して大幅に改善され、入力信号波高を0.5Vと仮定しても、十分なマージンで正常動作可能であることがわかる。また、式(3)および式(4)のいずれも出力ダイナミックレンジを示すVoc+Voaの項を含んでおらず、出力とは独立に入力ダイナミックレンジを設定できることがわかる。一方、出力ダイナミックレンジの上限VoHと下限VoLは、以下の式で表すことができる。
VoH=Vval・・・・式(5)
VoL=Vdsn・・・・式(6)
すなわち、最大で1.6Vもの出力ダイナミックレンジを実現することができる。このように、低雑音増幅器1は、従来の低雑音増幅器100の動作下限電圧よりも低い電源電圧において、十分な入力および出力ダイナミックレンジを確保することができるため、低電源電圧化によるさらなる低消費電力化が可能である。
VoL=Vdsn・・・・式(6)
すなわち、最大で1.6Vもの出力ダイナミックレンジを実現することができる。このように、低雑音増幅器1は、従来の低雑音増幅器100の動作下限電圧よりも低い電源電圧において、十分な入力および出力ダイナミックレンジを確保することができるため、低電源電圧化によるさらなる低消費電力化が可能である。
また、図1に示す低雑音増幅器1は、図2に示す低雑音増幅器100に比べて、回路面積を縮小することができる。
具体的に、図1および図2において、破線の丸印は回路におけるポールを示す。
図2に示すようにポールが2カ所存在すると、位相が180度回ってしまうため、位相補償をする必要があり、例えば容量素子C101,C102が必要となる。なお、特許文献1の図5には、これら容量素子は記載されていないが、特許文献1の図5に示す増幅器を実際に動作させる場合には位相補償のために、容量素子が必要となる。
これに対して、図1に示す低雑音増幅器1では、ポールは1カ所であるため、位相補償のための容量素子を省略することができる。容量素子の回路面積に占める割合は比較的大きいため、容量素子が不要である低雑音増幅器1は、大幅な回路面積の縮小が可能である。また、回路面積を低雑音増幅器100と同じとした場合、低雑音増幅器1に用いられるトランジスタのサイズをその分大きくすることができるため、低雑音増幅器1のノイズ特性をさらに向上させることができる。
また、低雑音増幅器1に位相補償のための容量素子を設けてもよいが、その場合であっても、その容量素子のサイズは、低雑音増幅器100に用いられる容量素子C101,C102のサイズよりも小さく、約1/10程度で済む。
なお、本実施形態において、トランジスタTR1,TR7のペア、ならびにトランジスタTR3,TR9のペアのそれぞれについて、少なくとも一方のペアのトランジスタのバックゲートとソースとが接続されていてもよい。
−変形例1−
図3は、変形例1に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図1との相違点について主に説明する。
図3は、変形例1に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図1との相違点について主に説明する。
図3に示す低雑音増幅器1は、図1の構成に加えて、抵抗素子Ra,Rbと、第13および第14のトランジスタとしてのNchトランジスタTR13,TR14と、第15および第16のトランジスタとしてのNchトランジスタTR15,TR16と、第17および第18のトランジスタとしてのNchトランジスタTR17,TR18と、容量素子C1,C2とを有する。
抵抗素子Raは、トランジスタTR2のソースと電源電位VDDとの間に接続されている。抵抗素子Rbは、トランジスタTR8のソースと電源電位VDDとの間に接続されている。抵抗素子Ra,Rbは、それぞれ、電流源として機能するトランジスタTR2,TR8のノイズを削減するためのものである。
トランジスタTR13は、ゲートがトランジスタTR1のゲートに接続されており、ゲートに電圧VIPを受ける。トランジスタTR13のソースはトランジスタTR16のドレインに、ドレインはノードNONに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR15,TR16はそれぞれ対応して設けられ、トランジスタTR5,TR6にカスコード接続されている。
具体的に、トランジスタTR15は、ゲートにバイアス電位Vbias4を受ける。また、トランジスタTR15のソースはトランジスタTR5のドレインに、ドレインはトランジスタTR1のソースおよび抵抗素子R3に、それぞれ接続されている。
トランジスタTR16は、ゲートにバイアス電位Vbias4を受ける。また、トランジスタTR16のソースはトランジスタTR6のドレインに、ドレインはトランジスタTR13のソースに、それぞれ接続されている。
なお、複数のトランジスタTR15,TR16のペアを、トランジスタTR5,TR6にカスコード接続してもよい。
つまり、トランジスタTR1のソースとトランジスタTR5のドレインとの間に、複数のトランジスタTR15をカスコード接続してもよく、トランジスタTR13のソースとトランジスタTR6のドレインとの間に、複数のトランジスタTR16をカスコード接続してもよい。
容量素子C1は、一端がノードNONに、他端がトランジスタTR4のドレインおよびトランジスタTR5,TR6のゲートに接続されている。
トランジスタTR14は、ゲートがトランジスタTR7のゲートに接続されており、ゲートに電圧VINを受ける。トランジスタTR14のソースはトランジスタTR18のドレインに、ドレインはノードNOPに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR17,TR18はそれぞれ対応して設けられ、トランジスタTR11,TR12にカスコード接続されている。
具体的に、トランジスタTR17は、ゲートにバイアス電位Vbias4を受ける。また、トランジスタTR17のソースはトランジスタTR11のドレインに、ドレインはトランジスタTR7のソースおよび抵抗素子R3に、それぞれ接続されている。
トランジスタTR18は、ゲートにバイアス電位Vbias4を受ける。また、トランジスタTR18のソースはトランジスタTR12のドレインに、ドレインはトランジスタTR14のソースに、それぞれ接続されている。
なお、複数のトランジスタTR17,TR18のペアを、トランジスタTR11,TR12にカスコード接続してもよい。
つまり、トランジスタTR7のソースとトランジスタTR11のドレインとの間に、複数のトランジスタTR17をカスコード接続してもよく、トランジスタTR14のソースとトランジスタTR12のドレインとの間に複数のトランジスタTR18をカスコード接続してもよい。
容量素子C2は、一端がノードNOPに、他端がトランジスタTR10のドレインおよびトランジスタTR11,TR12のゲートに接続されている。
なお、容量素子C1,C2は、上述した位相補償のためのものである。
以上、本変形例に係る低雑音増幅器1によると、歪み特性のさらなる向上を図ることができる。
具体的に、トランジスタTR5,TR6、およびトランジスタTR11,TR12におけるカレントミラー精度が低いと、低雑音増幅器1の歪み特性が劣化するおそれがある。
そのため、本変形例では、電流源として機能するトランジスタTR5,TR6のドレインに、それぞれ、トランジスタTR15,TR16をカスコード接続している。これにより、トランジスタTR5,TR6のそれぞれのドレインに電位差が生じにくくなり、これらドレインの電位をほぼ等しくすることができるため、カレントミラー精度を高く維持することができる。
さらに、ゲートに電圧VIPを受け、ソースフォロアのように機能するトランジスタTR13を設けることによって、トランジスタTR15,TR16のそれぞれのドレイン電位が近づくため、カレントミラー精度のさらなる向上を図ることができる。
また、トランジスタTR14,TR17,TR18についても、それぞれ、トランジスタTR13,TR15,TR16と同様である。
なお、トランジスタTR13,TR14、およびトランジスタTR15〜TR18は、必ずしも両方必要ではなく、いずれか一方のみでもよい。
つまり、トランジスタTR15,16のペア、およびトランジスタTR17,TR18のペアの両方を省略してもよい。この場合、トランジスタTR13は、ノードNONとトランジスタTR6のドレインとの間に接続されていればよく、トランジスタTR14は、ノードNOPとトランジスタTR12のドレインとの間に接続されていればよい。
また、トランジスタTR13,TR14を省略した場合、トランジスタTR15は、トランジスタTR1とトランジスタTR5との間に、トランジスタTR16は、ノードNONとトランジスタTR6との間に接続されていてもよく、トランジスタTR17は、トランジスタTR7とトランジスタTR11との間に、トランジスタTR18は、ノードNOPとトランジスタTR12との間に接続されていてもよい。
また、本変形例において、トランジスタTR1,TR7,TR13,TR14のそれぞれについて、バックゲートとソースとが接続されていてもよい。また、トランジスタTR3,TR9のそれぞれについて、バックゲートとソースとが接続されていてもよい。さらに、トランジスタTR1,TR3,TR7,TR9,TR13,TR14のそれぞれについて、バックゲートとソースとが接続されていてもよい。
−変形例2−
図4は、変形例2に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図3との相違点について主に説明する。
図4は、変形例2に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図3との相違点について主に説明する。
本変形例に係る低雑音増幅器1は、抵抗素子R1と電源電位VDDとの間に第4の抵抗素子としての抵抗素子R4が、抵抗素子R2と電源電位VDDとの間に第5の抵抗素子としての抵抗素子R5が挿入され、抵抗素子R1,R4の接続ノードと抵抗素子R2,R5の接続ノードとが配線Lnによって接続される構成となっている。
トランジスタTR6,TR12に流れる電流、すなわち、抵抗素子R1,R2に流れる電流は、すでに述べたようにそれぞれK1(I1−IR3),K2(I7+IR3)となるため、そのトータル電流は2K×I1と常に一定となり(K1=K2=K,I1=I7)、抵抗素子R4,R5の抵抗値をRcとした場合、出力電圧レンジがRc×K×I1だけシフトされることになる。
このように、本構成によれば、抵抗値Rcを変えることで容易に出力レンジを可変できるため、該出力レンジを後段回路の入力レンジと一致するように抵抗値Rcを最適化することで容易にDC(Direct Current)直結が可能となり、容量結合のための容量素子を削除することが可能となる。なお、抵抗素子R4,R5は、いずれか一方でもよい。この場合のレベルシフト量は、2Rc×K×I1となる。
−変形例3−
図5は、変形例3に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図3との相違点について主に説明する。
図5は、変形例3に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図3との相違点について主に説明する。
本変形例に係る低雑音増幅器1は、容量素子C3,C4と、抵抗素子R6,R7とを有する。
トランジスタTR3のゲートは、抵抗素子R6を通してバイアス電位Vbias2を受けるとともに、容量素子C3を介してトランジスタTR9のドレインに接続されている。
トランジスタTR9のゲートは、抵抗素子R7を通してバイアス電位Vbias2を受けるとともに、容量素子C4を介してトランジスタTR3のドレインに接続されている。
以上、本変形例に係る低雑音増幅器1では、例えばデバイスのばらつきによりトランジスタTR3,TR9のドレインの信号振幅に差が生じ、差動出力VOP,VON間に振幅誤差が生じたとしても、ドレインの信号振幅が大きい方のトランジスタには弱く、ドレインの信号振幅が小さい方のトランジスタには強くゲインブーストがかかる構成となっているため、両者の信号振幅の差が縮小するように動作し、対称性が改善される。その結果、特に2次歪みを含む歪み特性の改善を図ることができる。
−変形例4−
図6は、変形例4に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図3との相違点について主に説明する。
図6は、変形例4に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図3との相違点について主に説明する。
本変形例に係る低雑音増幅器1において、例えばトランジスタTR9のゲートに供給されるバイアス電位は可変に構成されている。
具体的に、トランジスタTR3のゲートには、固定的なバイアス電位Vbias2が供給されるのに対して、トランジスタTR9のゲートには、例えば可変電圧源8から可変バイアス電位が供給される。
以上、本変形例によると、PchトランジスタであるトランジスタTR9のゲートに供給されるバイアス電位の調整が可能であるため、シングル入力で使用する場合やデバイスばらつきにより対称性が崩れている場合でも、歪み特性の改善を図ることができる。
なお、トランジスタTR3のゲートに供給されるバイアス電位Vbias2を可変としてもよく、トランジスタTR3,TR9のそれぞれのゲートに供給されるバイアス電位のうち、少なくとも一方を可変とすればよい。
−変形例5−
図7は、変形例5に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図6との相違点について主に説明する。
図7は、変形例5に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図6との相違点について主に説明する。
本変形例に係る低雑音増幅器1は、第20のトランジスタとしてのPchトランジスタTR20を有する。
トランジスタTR9は、ゲートにバイアス電位Vbias2を受ける。
トランジスタTR20は、トランジスタTR9と並列に接続されており、ゲートに可変電圧源8からの可変バイアス電位を受ける。
なお、複数のトランジスタTR20を、トランジスタTR9に並列接続してもよい。
また、トランジスタTR20を省略して、ゲートに可変バイアス電位が供給される、第19のトランジスタとしてのPchトランジスタ(図示しないがこれをトランジスタTR19とする)をトランジスタTR3に並列接続してもよい。
また、トランジスタTR3にトランジスタTR19を、トランジスタTR9にトランジスタTR20を、それぞれ並列接続してもよい。
以上、本変形例のように、トランジスタTR3,TR9の少なくとも一方に並列接続されるPchトランジスタのバイアス電位を可変にすることで、変形例4の場合に比べてより細かい最適化が可能となり、歪み特性の更なる改善を図ることができる。
−変形例6−
図8は、変形例6に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図6との相違点について主に説明する。
図8は、変形例6に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本変形例では、図6との相違点について主に説明する。
本変形例に係る低雑音増幅器1は、X個(Xは2以上の整数)の第9のトランジスタとしてのPchトランジスタTR9_1〜TR9_X(適宜TR9と略記する)と、トランジスタTR9_1〜TR9_Xのそれぞれに対応して設けられるスイッチSW_1〜SW_X(適宜SWと略記する)とを含む、第1のトランスコンダクタンス可変回路としてのトランスコンダクタンス可変回路30を有する。
トランジスタTR9_1〜TR9_Xのそれぞれは、トランジスタTR7のドレインとトランジスタTR10のドレインとの間に並列に接続される。また、各トランジスタTR9のゲートには、対応するスイッチSWから、電源電位VDDまたはバイアス電位Vbias2が供給される。
スイッチSW_1〜SW_Xのそれぞれは、電源電位VDDとバイアス電位Vbias2との間に並列接続され、対応する制御信号Sctr_1〜Sctr_X(適宜Sctrと略記する)に応じて、電源電位VDDまたはバイアス電位Vbias2のいずれかを出力する。
例えば、制御信号SctrがHレベルのとき、トランジスタTR9のゲートにはバイアス電位Vbias2が供給され、Lレベルのとき、トランジスタTR9のゲートには電源電位VDDが供給される。
なお、スイッチSWは、制御信号Sctrに応じて、バイアス電位Vbias2をトランジスタTR9のゲートに供給するか否かを切り替え可能に構成されていればよい。
以上、本変形例によると、スイッチSWを制御することにより、ゲートにバイアス電位Vbias2が供給されるトランジスタTR9の個数を変更することができる。つまり、バイアスされるトランジスタTR9のサイズの合計を可変とすることができる。これにより、トランジスタTR9のトランスコンダクタンスを最適化し、歪み特性をさらに改善することが可能となる。
なお、図8において、トランスコンダクタンス可変回路30を1つのトランジスタTR9に置き換えるとともに、1つのトランジスタTR3を、複数のトランジスタTR3と、複数のトランジスタTR3のそれぞれに対応する複数のスイッチSWとを含む、第2のトランスコンダクタンス可変回路(図示しないがこれをトランスコンダクタンス可変回路31とする)に置き換えてもよい。
また、トランスコンダクタンス可変回路30,31をそれぞれ設けてもよい。
なお、上記変形例1〜6において、抵抗素子Ra,Rb、および容量素子C1,C2を省略してもよい。
また、上記変形例2〜6において、上記変形例1と同様に、トランジスタTR13〜TR18を省略してもよい。
<第2の実施形態>
図9は、第2の実施形態に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本実施形態では、図1との相違点について主に説明する。
図9は、第2の実施形態に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本実施形態では、図1との相違点について主に説明する。
本実施形態に係る低雑音増幅器1を図9に示す。第3および第9のトランジスタとしてのPchトランジスタTR3,TR9によるゲート接地増幅器を、NchトランジスタTR3,TR9によるソースフォロアに変更した構成となっている。
具体的に、図9において、トランジスタTR3のゲートは、トランジスタTR1のドレインおよびトランジスタTR2のドレインに接続されている。また、トランジスタTR3のドレインは電源電位VDDに、ソースはトランジスタTR4のドレインに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR9のゲートは、トランジスタTR7のドレインおよびトランジスタTR8のドレインに接続されている。また、トランジスタTR9のドレインは電源電位VDDに、ソースはトランジスタTR10のドレインに、それぞれ接続されている。
本構成により、トランジスタTR1,TR2のドレイン電圧を、非反転でトランジスタTR5,TR6のゲートに与えることができるため、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本構成によれば、トランジスタTR3,TR9のゲートに与えるバイアス電位Vbias2が不要となるため、そのためのバイアス回路を削除することができる。
なお、本実施形態において、トランジスタTR1,TR7のペア、ならびにトランジスタTR3,TR9のペアのそれぞれについて、少なくとも一方のペアのトランジスタのバックゲートとソースとが接続されていてもよい。
<第3の実施形態>
図10は、第3の実施形態に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本実施形態では、図9との相違点について主に説明する。
図10は、第3の実施形態に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。なお、本実施形態では、図9との相違点について主に説明する。
本実施形態に係る低雑音増幅器1において、トランジスタTR3のゲートは、トランジスタTR4のゲート、トランジスタTR2のドレイン、およびトランジスタTR1のドレインに、それぞれ接続されている。また、トランジスタTR3のドレインはトランジスタTR5のソースに、ソースはグランド電位VSSに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR4のドレインは、トランジスタTR6のソースに、ソースはグランド電位VSSに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR5,TR6のゲートには、バイアス電位Vbias2が供給される。
トランジスタTR9のゲートは、トランジスタTR10のゲート、トランジスタTR8のドレイン、およびトランジスタTR7のドレインに、それぞれ接続されている。また、トランジスタTR9のドレインはトランジスタTR11のソースに、ソースはグランド電位VSSに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR10のドレインはトランジスタTR12のソースに、ソースはグランド電位VSSに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR11,TR12のゲートには、バイアス電位Vbias2が供給される。
以上のように構成された低雑音増幅器1では、トランジスタTR3,TR4,TR9,TR10は、それぞれに対応する、電流源として機能するトランジスタTR5,TR6,TR11,TR12のソース抵抗となるように、線形領域で動作する。そして、その抵抗値が、トランジスタTR1,TR7のドレイン電圧により制御される構成となっている。
例えば、VIP=VINの状態からVIP>VINのように入力電圧が変化したとすると、抵抗素子R3に電流IR3がトランジスタTR1からトランジスタTR7の方向に流れるため、トランジスタTR5のドレインに注入される電流はI1からI1−IR3に減少するが、この時、トランジスタTR1のドレイン電圧が下がってトランジスタTR3による抵抗値が増大し、トランジスタTR5による電流源の電流値がI1−IR3に一致するようにフィードバックがかかる。一方、トランジスタTR11のドレインに注入される電流はI7からI7+IR3に増大するが、この時、トランジスタTR7のドレイン電圧が上がってトランジスタTR9による抵抗値が減少し、トランジスタTR11による電流源の電流値がI7+IR3に一致するようにフィードバックがかかる。
以上の動作により、本実施形態に係る低雑音増幅器1においても、第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、電源電位VDDからグランド電位VSSへの電流パスが少なくて済むため、さらなる低消費電力化を図ることができる。
なお、上記第2および第3の実施形態に対して、上記変形例1および変形例2を適用してもよい。
また、本実施形態において、トランジスタTR1,TR7のそれぞれについて、バックゲートとソースとが接続されていてもよい。
<第4の実施形態>
図11は、第4の実施形態に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。
図11は、第4の実施形態に係る低雑音増幅器の構成を示す回路図である。
本実施形態に係る低雑音増幅器1は、第1のトランジスタとしてのNchトランジスタTR1と、第2のトランジスタとしてのPchトランジスタTR2と、第3のトランジスタとしてのPchトランジスタTR3と、第4のトランジスタとしてのNchトランジスタTR4と、第5のトランジスタとしてのNchトランジスタTR5と、第6のトランジスタとしてのNchトランジスタTR7と、第7のトランジスタとしてのPchトランジスタTR8と、第8のトランジスタとしてのPchトランジスタTR9と、第9のトランジスタとしてのNchトランジスタTR10と、第10のトランジスタとしてのNchトランジスタTR11と、第1の抵抗素子としての抵抗素子R1と、第2の抵抗素子としての抵抗素子R2と、第3の抵抗素子としての抵抗素子R3とを有する。
トランジスタTR1は、ゲートに電圧VIPを受ける。また、トランジスタTR1のソースは抵抗素子R3の一端およびトランジスタTR5のドレインに、ドレインはトランジスタTR2のドレインおよびトランジスタTR3のソースに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR2は、ゲートにバイアス電位Vbias1を受ける。また、トランジスタTR2のソースは電源電位VDDに、ドレインはトランジスタTR3のソースに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR3は、ゲートにバイアス電位Vbias2を受ける。また、トランジスタTR3のドレインは、トランジスタTR4のドレインおよびトランジスタTR5のゲートに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR4は、ゲートにバイアス電位Vbias3を受ける。また、トランジスタTR4のソースはグランド電位VSSに、ドレインはトランジスタTR5のゲートに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR5のソースはノードNONに、ドレインは抵抗素子R3の一端に、それぞれ接続されている。
抵抗素子R1は、ノードNONとグランド電位VSSとの間に接続されている。
トランジスタTR7は、ゲートに電圧VINを受ける。また、トランジスタTR7のソースは抵抗素子R3の他端およびトランジスタTR11のドレインに、ドレインはトランジスタTR8のドレインおよびトランジスタTR9のソースに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR8は、ゲートにバイアス電位Vbias1を受ける。また、トランジスタTR8のソースは電源電位VDDに、ドレインはトランジスタTR9のソースに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR9は、ゲートにバイアス電位Vbias2を受ける。また、トランジスタTR9のドレインは、トランジスタTR10のドレインおよびトランジスタTR1
のゲートに、それぞれ接続されている。
のゲートに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR10は、ゲートにバイアス電位Vbias3を受ける。また、トランジスタTR10のソースはグランド電位VSSに、ドレインはトランジスタTR11のゲートに、それぞれ接続されている。
トランジスタTR11のソースはノードNOPに、ドレインは抵抗素子R3の他端に、それぞれ接続されている。
抵抗素子R2は、ノードNOPとグランド電位VSSとの間に接続されている。
抵抗素子R3は、トランジスタTR1のソースおよびトランジスタTR7のソースに接続されている。
このように、本構成においては、トランジスタTR5,TR11に流れる電流をカレントミラーで折り返す図1の構成とは異なり、トランジスタTR5,TR11のソースに抵抗素子R1,R2を直接接続する構成としている。このため、電源とグランド間の電流パスを減らすことができ、さらなる低消費電力化を図ることが可能となる。なお、図11において、破線の丸印は回路におけるポールを示す。つまり、本実施形態に係る低雑音増幅器1は、図1と同様に1ポール構成となっており、位相補償容量の削除あるいはその容量値の大幅な削減が可能である。
次に、本実施形態に係る低雑音増幅器1を、第1の実施形態で説明した動作条件と同じ条件で動作させた場合のダイナミックレンジについて説明する。なお、電源電位VDDの値(Vval)やトランジスタTR1のゲート−ソース間電圧の値(Vgn)といった各値の定義は、第1の実施形態と同様とする。
本実施形態に係る低雑音増幅器1において、入力ダイナミックレンジの上限ViHと下限ViLは、以下の式で表される。
ViH=Vval−Vdsp+Vgn−Vdsn・・・・式(7)
ViL=Voc+Voa+Vgn+Vdsn・・・・・・式(8)
例えば、Vval=1.8V、Vdsp=0.2V、Vgn=0.5V、Vdsn=0.2V、Voc=0.32V、およびVoa=0.6335/2を、式(7)および式(8)に代入すると、
ViH=1.8−0.2+0.5−0.2=1.9V
ViL=0.32+0.6335/2+0.5+0.2=1.34V
となる。つまり、入力ダイナミックレンジは1.34V〜1.9Vと0.56Vとなる。この値は、図1の回路の入力ダイナミックレンジ1.2Vには及ばないものの、図2の従来の回路の入力ダイナミックレンジ0.26Vと比較すると0.3V改善されており、信号波高0.5Vの入力信号に対しても正常動作が可能となることがわかる。また、本構成における利得は、図1の回路の利得式においてカレントミラー比を1(K=1)とした場合に等しいので、2Ro/Riとなる。このように、利得が抵抗比のみで決まるため、高精度の利得を低歪で実現することができる。また、電流パスが少なく、素子数も少なくて済むため、消費電力の削減および回路面積の縮小化を図ることができる。
ViL=Voc+Voa+Vgn+Vdsn・・・・・・式(8)
例えば、Vval=1.8V、Vdsp=0.2V、Vgn=0.5V、Vdsn=0.2V、Voc=0.32V、およびVoa=0.6335/2を、式(7)および式(8)に代入すると、
ViH=1.8−0.2+0.5−0.2=1.9V
ViL=0.32+0.6335/2+0.5+0.2=1.34V
となる。つまり、入力ダイナミックレンジは1.34V〜1.9Vと0.56Vとなる。この値は、図1の回路の入力ダイナミックレンジ1.2Vには及ばないものの、図2の従来の回路の入力ダイナミックレンジ0.26Vと比較すると0.3V改善されており、信号波高0.5Vの入力信号に対しても正常動作が可能となることがわかる。また、本構成における利得は、図1の回路の利得式においてカレントミラー比を1(K=1)とした場合に等しいので、2Ro/Riとなる。このように、利得が抵抗比のみで決まるため、高精度の利得を低歪で実現することができる。また、電流パスが少なく、素子数も少なくて済むため、消費電力の削減および回路面積の縮小化を図ることができる。
なお、本実施形態において、トランジスタTR1,TR7のペア、トランジスタTR3,TR9のペア、およびトランジスタTR5,TR11のペアのそれぞれについて、少なくとも1つのペアのトランジスタのバックゲートとソースとが接続されていてもよい。
また、本実施形態に対して、第1の実施形態の変形例3〜6の構成を適用してもよい。例えば、本実施形態の変形例として、図11の低雑音増幅器1に、容量素子C3,C4と、抵抗素子R6,R7とを追加して、図12に示すような構成としてもよい。
また、別の変形例として、トランジスタTR9のゲートに、可変電圧源8から可変バイアス電位を供給するようにして、図13に示すような構成としてもよい。
また、さらに別の変形例として、トランジスタTR9と並列接続され、ゲートに可変電圧源8から可変バイアス電位が供給される、第11のトランジスタとしてのPchトランジスタTR20を追加して、図14に示すような構成としてもよい。
また、さらに別の変形例として、1つのトランジスタTR9を、複数のトランジスタTR9_1〜TR9_XとスイッチSW_1〜SW_Xとを含むトランスコンダクタンス可変回路30に置き換えて、図15に示すような構成としてもよい。
また、上記各実施形態において、バイアス電位Vbias1〜Vbias4を任意に設定してもよい。
本開示に係る低雑音増幅器によると、ノイズ特性および歪み特性に優れているだけではなく、消費電力をさらに削減することができるため、高い通信品質が求められる通信機器をはじめとする、各種電子機器等に有用である。
1 低雑音増幅器
30,31 トランスコンダクタンス可変回路
C1〜C4 容量素子
NON,NOP ノード(出力端子)
R1〜R5 抵抗素子
SW_1〜SW_X スイッチ
TR1〜TR20 トランジスタ
VIN,VIP 電圧(入力信号)
VON,VOP 電圧(出力信号)
VDD 電源電位(第1の電位)
VSS グランド電位(第2の電位)
30,31 トランスコンダクタンス可変回路
C1〜C4 容量素子
NON,NOP ノード(出力端子)
R1〜R5 抵抗素子
SW_1〜SW_X スイッチ
TR1〜TR20 トランジスタ
VIN,VIP 電圧(入力信号)
VON,VOP 電圧(出力信号)
VDD 電源電位(第1の電位)
VSS グランド電位(第2の電位)
Claims (32)
- 第1および第2の入力信号を入力とし、第1および第2の出力信号を出力する低雑音増幅器であって、
ゲートに前記第1の入力信号を受ける第1のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが第1の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第2のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1のトランジスタのドレインに電気的に接続される第3のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが第2の電位に、ドレインが前記第3のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第4のトランジスタと、
ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第5のトランジスタと、
ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが、前記第2の出力信号を出力する第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第6のトランジスタと、
一端が前記第1の電位に、他端が前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第1の抵抗素子と、
ゲートに前記第2の入力信号を受ける第7のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第8のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第7のトランジスタのドレインに電気的に接続される第9のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第9のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第10のトランジスタと、
ゲートが前記第10のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第11のトランジスタと、
ゲートが前記第10のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが、前記第1の出力信号を出力する第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第12のトランジスタと、
一端が前記第1の電位に、他端が前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第2の抵抗素子と、
前記第1のトランジスタのソースと前記第7のトランジスタのソースとに電気的に接続される第3の抵抗素子とを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1の低雑音増幅器において、
前記第1および第7のトランジスタのペア、ならびに前記第3および第9のトランジスタのペアのうち、少なくとも一方のペアのトランジスタのバックゲートとソースとは電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1の低雑音増幅器において、
ゲートが前記第1のトランジスタのゲートに、ソースが前記第6のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第13のトランジスタと、
ゲートが前記第7のトランジスタのゲートに、ソースが前記第12のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第14のトランジスタとを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項3の低雑音増幅器において、
前記第1、第7、第13および第14のトランジスタのそれぞれ、ならびに前記第3および第9のトランジスタのそれぞれについて、少なくとも一方のバックゲートとソースとは電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1乃至4のいずれか1つの低雑音増幅器において、
ゲートがバイアスされ、前記第1のトランジスタのソースと前記第5のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第15のトランジスタと、
前記第15のトランジスタに対応して設けられ、ゲートがバイアスされ、前記第2の出力端子と前記第6のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第16のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、前記第7のトランジスタのソースと前記第11のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第17のトランジスタと、
前記第17のトランジスタに対応して設けられ、ゲートがバイアスされ、前記第1の出力端子と前記第12のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第18のトランジスタとを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1の低雑音増幅器において、
一端が前記第1の電位に電気的に接続された第4の抵抗素子を備え、
前記第4の抵抗素子の他端と、前記第1の抵抗素子の一端と、前記第2の抵抗素子の一端とが電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1の低雑音増幅器において、
前記第3のトランジスタのゲートは、第1の容量素子を介して前記第9のトランジスタのドレインに電気的に接続されており、
前記第9のトランジスタのゲートは、第2の容量素子を介して前記第3のトランジスタのドレインに電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1の低雑音増幅器において、
前記第3および第9のトランジスタのそれぞれのゲートに供給されるバイアス電位のうち、少なくとも一方は可変である
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1の低雑音増幅器において、
ゲートに可変バイアス電位が供給され、前記第3のトランジスタに電気的に並列接続される第19のトランジスタ、および、ゲートに可変バイアス電位が供給され、前記第9のトランジスタに電気的に並列接続される第20のトランジスタの少なくとも一方を備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1の低雑音増幅器において、
電気的に並列接続される複数の前記第3のトランジスタと、前記複数の第3のトランジスタのそれぞれに対応して設けられ、当該対応する第3のトランジスタのゲートにバイアス電位を供給するか否かを切り替える複数のスイッチとを有する第1のトランスコンダクタンス可変回路、および、電気的に並列接続される複数の前記第9のトランジスタと、前記複数の第9のトランジスタのそれぞれに対応して設けられ、当該対応する第9のトランジスタのゲートにバイアス電位を供給するか否かを切り替える複数のスイッチとを有する第2のトランスコンダクタンス可変回路の少なくとも一方を備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項1乃至10のいずれか1つの低雑音増幅器において、
前記第3の抵抗素子は可変抵抗素子である
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 第1および第2の入力信号を入力とし、第1および第2の出力信号を出力する低雑音増幅器であって、
ゲートに前記第1の入力信号を受ける第1のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが第1の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第2のトランジスタと、
ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1の電位に、それぞれ電気的に接続される第3のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが第2の電位に、ドレインが前記第3のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第4のトランジスタと、
ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第5のトランジスタと、
ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが、前記第2の出力信号を出力する第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第6のトランジスタと、
一端が前記第1の電位に、他端が前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第1の抵抗素子と、
ゲートに前記第2の入力信号を受ける第7のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第8のトランジスタと、
ゲートが前記第7のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1の電位に、それぞれ電気的に接続される第9のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第9のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第10のトランジスタと、
ゲートが前記第10のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第11のトランジスタと、
ゲートが前記第10のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、ドレインが、前記第1の出力信号を出力する第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第12のトランジスタと、
一端が前記第1の電位に、他端が前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第2の抵抗素子と、
前記第1のトランジスタのソースと前記第7のトランジスタのソースとに電気的に接続される第3の抵抗素子とを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項12の低雑音増幅器において、
前記第1および第7のトランジスタのペア、ならびに前記第3および第9のトランジスタのペアのうち、少なくとも一方のペアのトランジスタのバックゲートとソースとは電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項12の低雑音増幅器において、
ゲートが前記第1のトランジスタのゲートに、ソースが前記第6のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第13のトランジスタと、
ゲートが前記第7のトランジスタのゲートに、ソースが前記第12のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第14のトランジスタとを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項14の低雑音増幅器において、
前記第1、第7、第13および第14のトランジスタのそれぞれ、ならびに前記第3および第9のトランジスタのそれぞれについて、少なくとも一方のバックゲートとソースとは電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項12乃至15のいずれか1つの低雑音増幅器において、
ゲートがバイアスされ、前記第1のトランジスタのソースと前記第5のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第15のトランジスタと、
前記第15のトランジスタに対応して設けられ、ゲートがバイアスされ、前記第2の出力端子と前記第6のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第16のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、前記第7のトランジスタのソースと前記第11のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第17のトランジスタと、
前記第17のトランジスタに対応して設けられ、ゲートがバイアスされ、前記第1の出力端子と前記第12のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第18のトランジスタとを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項12の低雑音増幅器において、
一端が前記第1の電位に電気的に接続された第4の抵抗素子を備え、
前記第4の抵抗素子の他端と、前記第1の抵抗素子の一端と、前記第2の抵抗素子の一端とが電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項12乃至17のいずれか1つの低雑音増幅器において、
前記第3の抵抗素子は可変抵抗素子である
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 第1および第2の入力信号を入力とし、第1および第2の出力信号を出力する低雑音増幅器であって、
ゲートに前記第1の入力信号を受ける第1のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが第1の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第2のトランジスタと、
ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに、ソースが第2の電位に、それぞれ電気的に接続される第3のトランジスタと、
ゲートが前記第1のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、それぞれ電気的に接続される第4のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第3のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第5のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第4のトランジスタのドレインに、ドレインが、前記第2の出力信号を出力する第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第6のトランジスタと、
一端が前記第1の電位に、他端が前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第1の抵抗素子と、
ゲートに前記第2の入力信号を受ける第7のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1の電位に、ドレインが前記第7のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第8のトランジスタと、
ゲートが前記第7のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、それぞれ電気的に接続される第9のトランジスタと、
ゲートが前記第7のトランジスタのドレインに、ソースが前記第2の電位に、それぞれ電気的に接続される第10のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第9のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第7のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第11のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第10のトランジスタのドレインに、ドレインが、前記第1の出力信号を出力する第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第12のトランジスタと、
一端が前記第1の電位に、他端が前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第2の抵抗素子と、
前記第1のトランジスタのソースと前記第7のトランジスタのソースとに電気的に接続される第3の抵抗素子とを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項19の低雑音増幅器において、
前記第1のトランジスタのバックゲートとソースとは電気的に接続されており、
前記第7のトランジスタのバックゲートとソースとは電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項19の低雑音増幅器において、
ゲートが前記第1のトランジスタのゲートに、ソースが前記第6のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第13のトランジスタと、
ゲートが前記第7のトランジスタのゲートに、ソースが前記第12のトランジスタのドレインに、ドレインが前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第14のトランジスタとを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項21の低雑音増幅器において、
前記第1、第7、第13および第14のトランジスタのそれぞれ、ならびに前記第3および第9のトランジスタのそれぞれについて、少なくとも一方のバックゲートとソースとは電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項19乃至22のいずれか1つの低雑音増幅器において、
ゲートがバイアスされ、前記第1のトランジスタのソースと前記第5のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第15のトランジスタと、
前記第15のトランジスタに対応して設けられ、ゲートがバイアスされ、前記第2の出力端子と前記第6のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第16のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、前記第7のトランジスタのソースと前記第11のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第17のトランジスタと、
前記第17のトランジスタに対応して設けられ、ゲートがバイアスされ、前記第1の出力端子と前記第12のトランジスタのドレインとの間に電気的に接続される、少なくとも1つの第18のトランジスタとを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項19の低雑音増幅器において、
一端が前記第1の電位に電気的に接続された第4の抵抗素子を備え、
前記第4の抵抗素子の他端と、前記第1の抵抗素子の一端と、前記第2の抵抗素子の一端とが電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項19乃至24のいずれか1つの低雑音増幅器において、
前記第3の抵抗素子は可変抵抗素子である
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 第1および第2の入力信号を入力とし、第1および第2の出力信号を出力する低雑音増幅器であって、
ゲートに前記第1の入力信号を受ける第1のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが第1の電位に、ドレインが前記第1のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第2のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1のトランジスタのドレインに電気的に接続される第3のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが第2の電位に、ドレインが前記第3のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第4のトランジスタと、
ゲートが前記第4のトランジスタのドレインに、ソースが、前記第2の出力信号を出力する第2の出力端子に、ドレインが前記第1のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第5のトランジスタと、
一端が前記第2の電位に、他端が前記第2の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第1の抵抗素子と、
ゲートに前記第2の入力信号を受ける第6のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第1の電位に、ドレインが前記第6のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第7のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第6のトランジスタのドレインに電気的に接続される第8のトランジスタと、
ゲートがバイアスされ、ソースが前記第2の電位に、ドレインが前記第8のトランジスタのドレインに、それぞれ電気的に接続される第9のトランジスタと、
ゲートが前記第9のトランジスタのドレインに、ソースが、前記第1の出力信号を出力する第1の出力端子に、ドレインが前記第6のトランジスタのソースに、それぞれ電気的に接続される第10のトランジスタと、
一端が前記第2の電位に、他端が前記第1の出力端子に、それぞれ電気的に接続される第2の抵抗素子と、
前記第1のトランジスタのソースと前記第6のトランジスタのソースとに電気的に接続される第3の抵抗素子とを備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項26の低雑音増幅器において、
前記第1および第6のトランジスタのペア、前記第3および第8のトランジスタのペア、ならびに前記第5および第10のトランジスタのペアのうち、少なくとも1つのペアのトランジスタのバックゲートとソースとは電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項26の低雑音増幅器において、
前記第3のトランジスタのゲートは、第1の容量素子を介して前記第8のトランジスタのドレインに電気的に接続されており、
前記第8のトランジスタのゲートは、第2の容量素子を介して前記第3のトランジスタのドレインに電気的に接続されている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項26の低雑音増幅器において、
前記第3および第8のトランジスタのそれぞれのゲートに供給されるバイアス電位のうち、少なくとも一方は可変である
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項26の低雑音増幅器において、
ゲートに可変バイアス電位が供給され、前記第3のトランジスタに電気的に並列接続される第11のトランジスタ、および、ゲートに可変バイアス電位が供給され、前記第8のトランジスタに電気的に並列接続される第12のトランジスタの少なくとも一方を備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項26の低雑音増幅器において、
電気的に並列接続される複数の前記第3のトランジスタと、前記複数の第3のトランジスタのそれぞれに対応して設けられ、当該対応する第3のトランジスタのゲートにバイアス電位を供給するか否かを切り替える複数のスイッチとを有する第1のトランスコンダクタンス可変回路、および、電気的に並列接続される複数の前記第8のトランジスタと、前記複数の第8のトランジスタのそれぞれに対応して設けられ、当該対応する第8のトランジスタのゲートにバイアス電位を供給するか否かを切り替える複数のスイッチとを有する第2のトランスコンダクタンス可変回路の少なくとも一方を備えている
ことを特徴とする低雑音増幅器。 - 請求項26乃至31のいずれか1つの低雑音増幅器において、
前記第3の抵抗素子は可変抵抗素子である
ことを特徴とする低雑音増幅器。
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