KR100599449B1 - Cmos variable gain amplifier - Google Patents

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KR100599449B1
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이승식
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 CMOS 가변 이득 증폭기에 관한 것으로서, 입력 신호와 가변 전압의 차동 입력 신호를 고정 이득 값으로 증폭하여 전압 레벨로 출력하는 입력 이득 조정부와, 상기 입력 이득 조정부에 접속되어 가변 전압을 입력받아 출력 저항을 변경하여 이득을 조정하는 출력 저항 조정부와, 상기 출력 저항 조정부에서 입력 이득 조정부로 흐르는 전류의 일부를 분리하는 전류 분리부와, 상기 입력 이득 조정부에 접속되어 입력 이득 조정부의 입력 이득을 조정하는 바이어스 전류 조정부로 이루어져, 넓은 범위의 전압을 입력하여 일정한 크기의 출력 신호를 생성시킬 수 있으며, 전류 분할 방법을 사용하여 저전력 고속 가변 증폭기 실현이 가능하다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS variable gain amplifier, comprising: an input gain adjuster for amplifying an input signal and a differential input signal of a variable voltage to a fixed gain value and outputting the voltage at a voltage level; An output resistance adjuster for adjusting gain by changing a resistance; a current separator for separating a part of the current flowing from the output resistance adjuster to an input gain adjuster; and an input gain adjuster for adjusting an input gain of the input gain adjuster. Comprising a bias current adjuster, it is possible to input a wide range of voltage to generate a constant size output signal, it is possible to realize a low-power high-speed variable amplifier using the current split method.

이득(Gain), 증폭 Gain, amplification

Description

CMOS 가변 이득 증폭기{CMOS VARIABLE GAIN AMPLIFIER} CMOS VARIABLE GAIN AMPLIFIER             

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 제어회로블록도, 1 is a control circuit block diagram according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 입력 이득 조정부의 회로도, 2 is a circuit diagram of an input gain adjustment unit of the present invention;

도 3은 본 발명의 출력 저항 조정부 및 전류 분리부의 회로도, 3 is a circuit diagram of an output resistance adjusting unit and a current separating unit of the present invention;

도 4는 본 발명의 바이어스 전류 조정부의 회로도, 4 is a circuit diagram of a bias current adjusting unit of the present invention;

도 5는 본 발명의 최대 가변 이득의 회로도, 5 is a circuit diagram of the maximum variable gain of the present invention;

도 6은 본 발명의 저 전압 바이어스시 회로도이다. 6 is a circuit diagram of the low voltage bias of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 입력 이득 조정부 1: input gain adjustment unit

2 : 출력 저항 조정부 2: output resistance adjusting section

3 : 전류 분리부 3: current separator

4 : 바이어스 전류 조정부 4: bias current adjuster

Q : 트랜지스터 Q: transistor

본 발명은 CMOS 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전류 분할 방법을 사용하여 전력 소모를 감소시킴과 아울러 출력 저항 값 조정을 통해 입력 및 출력 전압의 영역을 확장시키는 CMOS 가변 이득 증폭기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS variable gain amplifier. More particularly, the present invention relates to a CMOS variable gain amplifier, which reduces power consumption by using a current division method and expands an input and output voltage range by adjusting an output resistance value. It relates to a gain amplifier.

CMOS 가변 이득 증폭기를 설계할 때 반드시 고려해야 하는 사항은, 주파수 대역폭의 크기, 저전력 설계, 선형성 보장을 위한 입력 신호의 크기, 조절 전압 및 이득 조절범위 등이 있다. 또한, 회로에 대한 온도나 전원 전압의 의존성도 매우 중요한 고려 사항 중의 하나이다. When designing a CMOS variable gain amplifier, considerations include the size of the frequency bandwidth, the low power design, the size of the input signal to ensure linearity, the regulation voltage and the gain control range. In addition, the dependence of temperature and power supply voltage on the circuit is also one of the very important considerations.

그런데, 현재의 소자 기술 특성상, CMOS 회로는 동작 주파수 범위가 100㎒ 이상을 가지기 어렵다. 그리고, MOS 소자의 문턱 전압의 크기 축소 제한성 때문에 입출력 신호의 크기가 제한되어 낮은 공급 전원에 대해 원활한 동작을 기대하기는 어렵다. However, due to current device technology characteristics, CMOS circuits are unlikely to have an operating frequency range of 100 MHz or more. In addition, due to the limitation in size reduction of the threshold voltage of the MOS device, it is difficult to expect smooth operation for a low power supply because the size of the input / output signal is limited.

따라서, 저소비 전력의 특성을 가지며 저전압에서 고속으로 동작하는 CMOS 가변 이득 증폭기를 집적회로로 구현하는데는 많은 문제점이 있었다. Accordingly, there are many problems in implementing a CMOS variable gain amplifier having low power consumption and operating at high speed at low voltage in an integrated circuit.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 낮은 공급 전압 및 작은 소비 전력에서 조절 전압에 의해서 넓은 범위를 가지는 입력 신호에 대한 가변 이득 증폭 기능을 제공하여 안정된 전류 바이어스와 가변 출력 저항에 의한 광대역 동작 특성을 갖는 CMOS 가변 이득 증폭기를 제공하는데 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and provides a stable current bias by providing a variable gain amplification function for an input signal having a wide range by a regulated voltage at low supply voltage and small power consumption. And to provide a CMOS variable gain amplifier having a wide band operation characteristics by a variable output resistor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CMOS 가변 이득 증폭기는, 입력 신호와 가변 전압의 차동 입력 신호를 고정 이득 값으로 증폭하여 전압 레벨로 출력하는 입력 이득 조정부; 상기 입력 이득 조정부에 접속되어 가변 전압을 입력받아 출력 저항을 변경하여 이득을 조정하는 출력 저항 조정부; 상기 출력 저항 조정부에서 입력 이득 조정부로 흐르는 전류의 일부를 분리하는 전류 분리부; 및 상기 입력 이득 조정부에 접속되어 입력 이득 조정부의 입력 이득을 조정하는 바이어스 전류 조정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a CMOS variable gain amplifier including: an input gain adjuster configured to amplify an input signal and a differential input signal having a variable voltage to a fixed gain value, and output the voltage at a voltage level; An output resistance adjuster connected to the input gain adjuster to adjust a gain by receiving a variable voltage to change an output resistance; A current separator for separating a part of the current flowing from the output resistance adjuster to the input gain adjuster; And a bias current adjuster connected to the input gain adjuster to adjust the input gain of the input gain adjuster.

또한, 본 발명의 CMOS 가변 이득 증폭기는, 입력 신호와 가변 전압의 차동 입력 신호를 고정 이득 값으로 증폭하여 전압 레벨로 출력하는 입력 이득 조정부; 상기 입력 이득 조정부에 접속되어 가변 전압을 입력받아 출력 저항을 변경하여 이득을 조정하는 출력 저항 조정부; 상기 출력 저항 조정부에서 입력 이득 조정부로 흐르는 전류의 일부를 분리하는 전류 분리부; 및 상기 입력 이득 조정부에 접속되 어 입력 이득 조정부의 입력 이득을 조정하는 바이어스 전류 조정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the CMOS variable gain amplifier of the present invention comprises: an input gain adjuster for amplifying an input signal and a differential input signal of a variable voltage to a fixed gain value and outputting the voltage at a voltage level; An output resistance adjuster connected to the input gain adjuster to adjust a gain by receiving a variable voltage to change an output resistance; A current separator for separating a part of the current flowing from the output resistance adjuster to the input gain adjuster; And a bias current adjuster connected to the input gain adjuster to adjust the input gain of the input gain adjuster.

이하, 본 발명의 CMOS 가변 이득 증폭기에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a CMOS variable gain amplifier of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 제어회로블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 CMOS 가변 이득 증폭기는 크게 입력 이득 조정부(Transconductance controller)(1), 출력 저항 조정부(Output Impedance Controller)(2), 전류 분리부(current bliding)(3), 바이어스 전류 조정부(Current Controller)(4)로 구성되어 진다. 1 is a control circuit block diagram according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the CMOS variable gain amplifier of the present invention has a large input gain controller 1, an output impedance controller 2, and a current bliding 3; It consists of a bias current controller (Current Controller) (4).

상기 입력 이득 조정부(1)는 입력 신호의 이득을 조정하는 부분으로서, CMOS 트랜지스터의 트랜스컨덕턴스(Transconductance)(

Figure 112004060060415-pat00001
)에 의해 결정되어 진다. 이
Figure 112004060060415-pat00002
은 소스전극과 드레인전극 사이의 거리와 소스전극에 흐르는 전류의 양에 의해 결정된다. The input gain adjusting unit 1 adjusts the gain of an input signal, and is a transconductance of a CMOS transistor (
Figure 112004060060415-pat00001
Is determined by). this
Figure 112004060060415-pat00002
Is determined by the distance between the source electrode and the drain electrode and the amount of current flowing through the source electrode.

상기 출력 저항 조정부(2)는 이득을 조정하는 방법의 하나로 출력 저항을 변경하여 전체 이득을 조정한다. The output resistance adjusting unit 2 adjusts the overall gain by changing the output resistance as a method of adjusting the gain.

상기 전류 분리부(3)는 출력 저항 조정부(2)에서 그라운드 쪽으로 흐르는 전류 중 입력 이득 조정부(1)로 흐르는 전류 중의 일부를 다른 쪽으로 흐르게 하는 회로로써, 작은 전류 소모로 큰 이득을 얻기 위하여 사용되어 진다. The current separating unit 3 is a circuit for flowing a part of the current flowing to the input gain adjusting unit 1 out of the current flowing from the output resistance adjusting unit 2 to the ground, and is used to obtain a large gain with small current consumption. Lose.

상기 바이어스 전류 조정부(4)는 이득을 조정하는 방법 중의 하나로 입력 이 득의

Figure 112004060060415-pat00003
을 변경시킨다. The bias current adjuster 4 is one of methods of adjusting the gain of the input gain.
Figure 112004060060415-pat00003
To change.

본 발명의 가변 이득 증폭기의 전체 이득은 아래 식과 같이 주어진다. The overall gain of the variable gain amplifier of the present invention is given by the following equation.

Figure 112004060060415-pat00004
Figure 112004060060415-pat00004

여기서,

Figure 112004060060415-pat00005
은 입력 이득 조정부(1)의 트랜지스터 트랜스컨덕턴스(transconductance)이며,
Figure 112004060060415-pat00006
는 출력 저항을 각각 의미한다. here,
Figure 112004060060415-pat00005
Is the transistor transconductance of the input gain adjustment section 1,
Figure 112004060060415-pat00006
Denotes the output resistance respectively.

즉,

Figure 112004060060415-pat00007
값과
Figure 112004060060415-pat00008
를 조정하여 이득을 조정할 수 있다. In other words,
Figure 112004060060415-pat00007
Value and
Figure 112004060060415-pat00008
You can adjust the gain by adjusting.

상기

Figure 112004060060415-pat00009
은 두 가지 방법으로 조정이 가능하다. remind
Figure 112004060060415-pat00009
Can be adjusted in two ways.

그 중

Figure 112004060060415-pat00010
의 첫 번째 조정 방법은 소스전극과 드레인전극사이 길이를 조정하는 것이다. 하지만, 상기 길이를 조정하는 것은 실제적으로 불가능하므로 가변 이득 동작에 이용하지 못한다. among them
Figure 112004060060415-pat00010
The first adjustment method is to adjust the length between the source and drain electrodes. However, adjusting the length is practically impossible and therefore not available for variable gain operation.

한편,

Figure 112004060060415-pat00011
의 두 번째 조정 방법은, 드레인전극에서 소스전극에 흐르는 전류의 양을 조정하는 방법으로서, 크게 두 가지로 조정이 가능하다. 전류량 조정 방법의 하나는, 바이어스 전류를 조정하는 방법으로서, 바이어스 전류 조정부(4)에서 담당하게 된다. 한편, 바이어스 전류를 조정하는 다른 하나는, 입력 이득 조정부(1)의 게이트 전압을 조정함으로써 구현이 가능하게 된다. Meanwhile,
Figure 112004060060415-pat00011
The second adjustment method of is to adjust the amount of current flowing from the drain electrode to the source electrode, which can be largely adjusted in two ways. One of the current amount adjustment methods is a method for adjusting the bias current, which is in charge of the bias current adjustment unit 4. On the other hand, the other to adjust the bias current can be implemented by adjusting the gate voltage of the input gain adjustment unit (1).

Figure 112004060060415-pat00012
를 능동 소자를 이용하여 구현한 후, 게이트 전압을 조정함으로써
Figure 112004060060415-pat00013
를 증감할 수 있다.
Figure 112004060060415-pat00012
Is implemented using an active element, and then the gate voltage is adjusted.
Figure 112004060060415-pat00013
Can increase or decrease.

즉 3가지 방법, 입력 이득 조정부(1), 출력 저항 조정부(2) 및 바이어스 전류 조정부(4)의 값을 조정함으로써 전체 가변 이득 범위를 증가시킬 수 있다. That is, by adjusting the values of the three methods, the input gain adjusting unit 1, the output resistance adjusting unit 2 and the bias current adjusting unit 4, the entire variable gain range can be increased.

가변 이득 증폭기의 가변 이득 범위를 증가시키기 위해서 특히, 큰 이득이 필요한 경우에 큰

Figure 112004060060415-pat00014
과 큰
Figure 112004060060415-pat00015
를 구현하면 가능하다. 이 때,
Figure 112004060060415-pat00016
을 증가시키기 위해서는 큰 바이어스 전류가 필요하지만
Figure 112004060060415-pat00017
는 바이어스 전류의 크기에 반비례므로, 큰 이득을 얻기 힘들게 된다. 이 때, 전류 분리부(3)를 이용하여 To increase the variable gain range of a variable gain amplifier, especially when a large gain is required
Figure 112004060060415-pat00014
And big
Figure 112004060060415-pat00015
This is possible by implementing At this time,
Figure 112004060060415-pat00016
In order to increase the
Figure 112004060060415-pat00017
Since is inversely proportional to the magnitude of the bias current, it is difficult to obtain a large gain. At this time, by using the current separator 3

입력 이득 조정부(1)로 흐르는 전류 Current flowing to the input gain adjuster 1

= 출력 저항 조정부(2)에 흐르는 전류 + 전류 분리부(3)에 흐르는 전류 = Current flowing through the output resistance adjusting section (2) + current flowing through the current separating section (3)

로 구현하면 작은 소비 전류로 큰 이득을 얻을 수 있다. Implementing this allows a large gain with a small supply current.

도 2는 본 발명의 입력 이득 조정부의 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 이득 조정부는 입력 신호를 받는 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 2 트랜지스터(Q2)와, 제 1 트랜지스터(Q1)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 3 트랜지스터(Q3) 및 제 2 트랜지스터(Q2)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 4 트랜지스터(Q4)로 구성되어 있다. 2 is a circuit diagram of an input gain adjustment unit of the present invention. As shown in FIG. 2, the input gain adjuster includes a first transistor Q1 and a second transistor Q2 that receive an input signal, a source electrode connected to a drain electrode of the first transistor Q1, and variable to a gate electrode. The source electrode is connected to the drain electrode of the third transistor Q3 and the second transistor Q2 that receive the voltage, and is composed of the fourth transistor Q4 that receives the variable voltage to the gate electrode.

입력 포트의 위에 있는 제 3 트랜지스터(Q3) 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 게이트 전압을 조정함으로써 제 3,4 트랜지스터(Q3, Q4)의 드레인전극에서 제 1,2 트랜 지스터(Q1, Q2)의 소스전극으로 흐르는 전류의 양을 조정함으로써

Figure 112004060060415-pat00018
를 조정한다. 상기
Figure 112004060060415-pat00019
의 조정에 따라 이득이 조정되어 진다. By adjusting the gate voltages of the third and fourth transistors Q3 and Q4 located above the input port, the first and second transistors Q1 and Q2 of the first and second transistors Q3 and Q4 are adjusted. By adjusting the amount of current flowing to the source electrode
Figure 112004060060415-pat00018
Adjust it. remind
Figure 112004060060415-pat00019
The gain is adjusted according to the adjustment of.

도 3은 본 발명의 전류 분리부 및 출력 저항 조정부의 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 출력 저항 조정부는 제 3 트랜지스터(Q3)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 5 트랜지스터(Q5) 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 6 트랜지스터(Q6)로 구성되어 있다. 또한, 상기 전류 분리부는 제 3 트랜지스터(Q3) 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 드레인전극에 공통으로 소스전극이 접속되며 게이트전극에 설정 전압(V1)을 입력받는 제 7 트랜지스터(Q7)로 구성되어 있다. 3 is a circuit diagram of a current separator and an output resistance adjuster of the present invention. As illustrated in FIG. 3, the output resistance adjusting unit includes a fifth transistor Q5 and a fourth transistor Q4 connected to a source electrode of the third transistor Q3 and receiving a variable voltage from the gate electrode. A source electrode is connected to the drain electrode, and the sixth transistor Q6 receives a variable voltage from the gate electrode. In addition, the current separation unit includes a seventh transistor Q7 connected to a source electrode in common with the drain electrodes of the third transistor Q3 and the fourth transistor Q4 and receiving a set voltage V1 from the gate electrode. have.

출력 저항을 구성하는 제 5 트랜지스터(Q5) 및 제 6 트랜지스터(Q6)의 게이트 전압을 조정함으로써 제 5 트랜지스터(Q5) 및 제 6 트랜지스터(Q6)의 소스 드레인 저항을 가변할 수 있다. 이것은 전체 이득의 가변을 가능하게 한다. 또한, 전류 분리부(3)와 출력 저항 조정부(2)에 흐르는 전류를 합한 전류를 입력 이득 조정부(1)에 흐르게 하여 이득을 증가시킬 수 있다. 상기 출력 저항 조정부(2)에 흐르는 전류의 양은 외부 전압에 의해 조정된다. The source-drain resistances of the fifth transistor Q5 and the sixth transistor Q6 may be varied by adjusting the gate voltages of the fifth transistor Q5 and the sixth transistor Q6 constituting the output resistance. This makes it possible to vary the overall gain. In addition, the current obtained by adding the current flowing through the current separator 3 and the output resistance adjuster 2 can flow through the input gain adjuster 1 to increase the gain. The amount of current flowing through the output resistance adjuster 2 is adjusted by an external voltage.

도 4는 본 발명의 바이어스 전류 조정부의 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 바이어스 전류 조정부는 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 2 트랜지스터(Q2)의 소 스전극에 드레인전극이 접속되며 소스전극은 그라운드시키고 게이트전극 및 드레인전극에 가변전압이 인가되는 제 8 트랜지스터(Q8)와, 제 1 트랜지스터(Q1) 드레인전극 및 제 3 트랜지스터(Q3) 소스전극의 접점과 제 2 트랜지스터(Q2) 드레인전극 및 제 4 트랜지스터(Q4) 소스전극의 접점 각각에 드레인전극이 접속되며 소스전극은 그라운드시키고 게이트전극 및 드레인전극에 가변전압이 인가되는 제 9 트랜지스터(Q9)로 구성되어 있다. 4 is a circuit diagram of a bias current adjuster of the present invention. As shown in FIG. 4, the bias current adjusting unit has a drain electrode connected to the source electrodes of the first transistor Q1 and the second transistor Q2, the source electrode being grounded, and a variable voltage applied to the gate electrode and the drain electrode. The contacts of the eighth transistor Q8, the first transistor Q1 drain electrode and the third transistor Q3 source electrode, and the second transistor Q2 drain electrode and the fourth transistor Q4 source electrode, respectively. The drain electrode is connected, the source electrode is grounded, and the ninth transistor Q9 is provided with a variable voltage applied to the gate electrode and the drain electrode.

가변 전압을 통해 입력 이득 조정부(1)의 전류의 양을 조정하여 이득을 조정한다. The gain is adjusted by adjusting the amount of current in the input gain adjusting unit 1 through the variable voltage.

도 5는 본 발명의 최대 가변 이득의 회로도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 입력 신호를 받는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터와, 제 1 트랜지스터(Q1)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 3 트랜지스터(Q3) 및 제 2 트랜지스터(Q2)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 4 트랜지스터(Q4)로 구성된 입력 이득 조정부와, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 5 트랜지스터(Q5) 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 6 트랜지스터(Q6)로 구성된 출력 저항 조정부와, 상기 제 3 트랜지스터(Q3) 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 드레인전극에 공통으로 소스전극이 접속되며 게이트전극에 설정 전압(V1)을 입력받는 제 7 트랜지스터(Q7)로 구성된 전류 분리부와, 상기 제 1 트랜지스터(Q1) 및 제 2 트랜지스터(Q2)의 소스전극에 드레인전극이 접속되며 소스전극은 그라운드시키고 게이트전극 및 드레인전극에 가변전압이 인가되는 제 8 트랜지스터(Q8)와, 제 1 트랜지스터(Q1) 드레인전극 및 제 3 트랜지스터(Q3) 소스전극의 접점과 제 2 트랜지스터(Q2) 드레인전극 및 제 4 트랜지스터(Q4) 소스전극의 접점 각각에 드레인전극이 접속되며 소스전극은 그라운드시키고 게이트전극 및 드레인전극에 가변전압이 인가되는 제 9 트랜지스터(Q9)로 구성된 바이어스 전류 조정부로 이루어져 있다. 5 is a circuit diagram of the maximum variable gain of the present invention. As illustrated in FIG. 5, a first transistor and a second transistor receiving an input signal, a third transistor Q3 connected to a source electrode of the drain electrode of the first transistor Q1 and receiving a variable voltage from the gate electrode thereof. And an input gain adjuster including a source transistor connected to the drain electrode of the second transistor Q2 and receiving a variable voltage at the gate electrode, and a source electrode connected to the drain electrode of the third transistor Q3. An output comprising a sixth transistor Q6 connected to the source electrode connected to the drain electrode of the fifth transistor Q5 and the fourth transistor Q4 and receiving the variable voltage at the gate electrode. A seventh source electrode connected to the resistance adjusting unit and the drain electrodes of the third and fourth transistors Q3 and Q4 and receiving the set voltage V1 from the gate electrode; A current separator comprising a transistor Q7, a drain electrode connected to the source electrodes of the first transistor Q1 and the second transistor Q2, the source electrode grounded, and a variable voltage applied to the gate electrode and the drain electrode. The drains of the eighth transistor Q8, the contacts of the first transistor Q1 drain electrode and the third transistor Q3 source electrode, and the contacts of the second transistor Q2 drain electrode and the fourth transistor Q4 source electrode, respectively. An electrode is connected, the source electrode is grounded, and a bias current adjuster composed of a ninth transistor Q9 to which a variable voltage is applied to the gate electrode and the drain electrode.

이와 같이, 입력 이득 조정, 바이어스 전류 조정, 출력 저항 조정을 모두 이용하면 이득의 변화를 매우 크게 할 수 있다. 본 실시예에서는 트랜지스터로 NMOS를 이용하고 있다. In this way, if the input gain adjustment, the bias current adjustment, and the output resistance adjustment are all used, the change in gain can be made very large. In this embodiment, NMOS is used as the transistor.

CMOS 공정이 고도화 될수록 바이어스로 사용되는 전압은 낮아진다. 일반적으로 0.18㎛인 경우는 1.8V, 0.13㎛인 경우는 1.2V가 사용된다. 이 경우 사용될 수 있는 CMOS 트랜지스터의 스택은 3개 이하로 제한된다. 그러므로 도 5와 같은 구조는 스택이 4층이므로 사용이 불가능하다. 또한, 가변 이득을 얻기 위해서 입력 이득 조정부(1)만을 채택할 경우에는 입력 가능한 신호의 크기도 제한된다. The more advanced the CMOS process, the lower the voltage used as the bias. In general, 1.8V is used for 0.18 μm, and 1.2V is used for 0.13 μm. In this case, the stack of CMOS transistors that can be used is limited to three or less. Therefore, the structure as shown in Figure 5 can not be used because the stack is four layers. In addition, when only the input gain adjusting section 1 is adopted to obtain the variable gain, the magnitude of the inputtable signal is also limited.

하지만, 도 6과 같은 저 전압 바이어스 구성 예와 같이 구성하면 스택 3층인 구조이면서 더 큰 입력 파워를 입력할 수 있다. However, when configured as shown in the low voltage bias configuration example of FIG. 6, a three-layer stack and a larger input power can be input.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 입력 신호를 받는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터와, 제 1 트랜지스터(Q1)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 3 트랜지스터(Q3) 및 제 2 트랜지스터(Q2)의 드레인 전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 4 트랜지스터(Q4)로 구성된 입력 이득 조정부와, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 5 트랜지스터(Q5) 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 6 트랜지스터(Q6)로 구성된 출력 저항 조정부와, 상기 제 3 트랜지스터(Q3) 및 제 4 트랜지스터(Q4)의 드레인전극에 공통으로 소스전극이 접속되며 게이트전극에 설정 전압(V1)을 입력받는 제 7 트랜지스터(Q7)로 구성된 전류 분리부로 이루어져 있다. That is, as shown in FIG. 6, the first transistor and the second transistor receiving the input signal, the source transistor is connected to the drain electrode of the first transistor Q1 and the third transistor receiving the variable voltage at the gate electrode ( A source gain is connected to the drain electrode of Q3) and the second transistor Q2 and includes an input gain adjusting unit including a fourth transistor Q4 that receives a variable voltage at the gate electrode, and a drain electrode of the third transistor Q3. The source electrode is connected to the drain electrode of the fifth transistor Q5 and the fourth transistor Q4 that receive the variable voltage, and the source electrode is connected to the sixth transistor Q6 that receives the variable voltage. A source electrode is commonly connected to the configured output resistance adjusting unit and the drain electrodes of the third and fourth transistors Q3 and Q4, and receives a set voltage V1 from the gate electrode. It consists of a current separator composed of the seventh transistor Q7.

이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. Although the present invention has been described in more detail with reference to some embodiments, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 CMOS 가변 이득 증폭기는, 전류 3가지 이득 조정부를 채택하여 큰 가변 이득 구현이 가능하다. 특히, 전류 분리부를 채택하여 소비 전력을 줄이면서 큰 이득 실현이 가능하고, 저 전원 바이어스 시에도 큰 가변 이득과 큰 입력 신호를 받을 수 있다. As described above, the CMOS variable gain amplifier according to the present invention can implement a large variable gain by adopting three current gain adjusting units. In particular, the large current gain can be realized by reducing the power consumption by adopting a current separator, and a large variable gain and a large input signal can be received even at a low power supply bias.

Claims (9)

입력 신호와 가변 전압의 차동 입력 신호를 고정 이득 값으로 증폭하여 전압 레벨로 출력하는 입력 이득 조정부; An input gain adjuster configured to amplify the input signal and the differential input signal having a variable voltage to a fixed gain value and output the voltage at a voltage level; 상기 입력 이득 조정부에 접속되어 가변 전압을 입력받아 출력 저항을 변경하여 이득을 조정하는 출력 저항 조정부; 및 An output resistance adjuster connected to the input gain adjuster to adjust a gain by receiving a variable voltage to change an output resistance; And 상기 출력 저항 조정부에서 입력 이득 조정부로 흐르는 전류의 일부를 분리하는 전류 분리부Current separation unit for separating a portion of the current flowing from the output resistance adjustment unit to the input gain adjustment unit 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. CMOS variable gain amplifier comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 이득 조정부는, The method of claim 1, wherein the input gain adjustment unit, 게이트전극으로 입력 신호를 받는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터; A first transistor and a second transistor configured to receive an input signal through the gate electrode; 상기 제 1 트랜지스터의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 3 트랜지스터; 및 A third transistor having a source electrode connected to the drain electrode of the first transistor and receiving a variable voltage at the gate electrode; And 상기 제 2 트랜지스터의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 4 트랜지스터A fourth transistor connected to the drain electrode of the second transistor and receiving a variable voltage from the gate electrode 로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. CMOS variable gain amplifier, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 저항 조정부는, The method of claim 1, wherein the output resistance adjusting unit, 상기 입력 이득 조정부에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 5 트랜지스터; 및 A fifth transistor connected to the input gain adjuster and receiving a variable voltage at a gate electrode; And 상기 입력 이득 조정부에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 6 트랜지스터A sixth transistor connected to a source electrode of the input gain adjusting unit and receiving a variable voltage from a gate electrode; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. CMOS variable gain amplifier, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 분리부는, The method of claim 1, wherein the current separation unit, 상기 입력 이득 조정부에 소스전극이 접속되며 게이트전극에 설정 전압(V1)을 입력받는 제 7 트랜지스터A seventh transistor connected to the input gain adjusting unit with a source electrode receiving the set voltage V1 from the gate electrode; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. CMOS variable gain amplifier, characterized in that consisting of. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 입력 이득 조정부에 접속되어 입력 이득 조정부의 입력 이득을 조정하는 바이어스 전류 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. 5. The CMOS variable gain amplifier according to any one of claims 1 to 4, further comprising a bias current adjuster connected to the input gain adjuster for adjusting an input gain of the input gain adjuster. 제 5 항에 있어서, 상기 바이어스 전류 조정부는, The method of claim 5, wherein the bias current adjustment unit, 상기 입력 이득 조정부에 드레인전극이 접속되며 소스전극은 그라운드시키고 게이트전극 및 드레인전극에 가변전압이 인가되는 제 8 트랜지스터; An eighth transistor having a drain electrode connected to the input gain adjusting unit, a source electrode grounded, and a variable voltage applied to the gate electrode and the drain electrode; 상기 입력 이득 조정부에 드레인전극이 접속되며 소스전극은 그라운드시키고 게이트전극 및 드레인전극에 가변전압이 인가되는 제 9 트랜지스터A ninth transistor having a drain electrode connected to the input gain adjusting unit, a source electrode grounded, and a variable voltage applied to the gate electrode and the drain electrode; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. CMOS variable gain amplifier, characterized in that consisting of. 입력 신호를 받는 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터와, 제 1 트랜지스터의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 3 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 4 트랜지스터로 구성된 입력 이득 조정부; A first electrode and a second transistor receiving an input signal, a source electrode connected to the drain electrode of the first transistor, and a source electrode connected to the drain electrode of the third transistor and the second transistor receiving the variable voltage. An input gain adjuster configured of a fourth transistor configured to receive a variable voltage at an electrode; 상기 제 3 트랜지스터의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 5 트랜지스터 및 제 4 트랜지스터의 드레인전극에 소스전극이 연결되며 게이트전극에 가변 전압을 입력받는 제 6 트랜지스터로 구성된 출력 저항 조정부; 및 A fifth transistor having a source electrode connected to the drain electrode of the third transistor and receiving a variable voltage at the gate electrode, and a sixth transistor connected to the drain electrode of the fourth transistor and receiving a variable voltage at the gate electrode; An output resistance adjuster; And 상기 제 3 트랜지스터 및 제 4 트랜지스터의 드레인전극에 공통으로 소스전극이 접속되며 게이트전극에 설정 전압(V1)을 입력받는 제 7 트랜지스터로 구성된 전류 분리부A current separator comprising a seventh transistor connected to a source electrode in common with the drain electrodes of the third and fourth transistors and receiving a set voltage V1 from the gate electrode; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. CMOS variable gain amplifier comprising a. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터의 소스전극에 드레인전극이 접속되며 소스전극은 그라운드시키고 게이트전극 및 드레인전극에 가변전압이 인가되는 제 8 트랜지스터와, 제 1 트랜지스터 드레인전극 및 제 3 트랜 지스터 소스전극의 접점과 제 2 트랜지스터 드레인전극 및 제 4 트랜지스터 소스전극의 접점 각각에 드레인전극이 접속되며 소스전극은 그라운드시키고 게이트전극 및 드레인전극에 가변전압이 인가되는 제 9 트랜지스터로 구성된 바이어스 전류 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. 8. The transistor of claim 7, wherein a drain electrode is connected to the source electrodes of the first and second transistors, the source electrode is grounded, and a variable voltage is applied to the gate electrode and the drain electrode; A drain electrode is connected to each of the contacts of the third transistor source electrode and the contacts of the second transistor drain electrode and the fourth transistor source electrode. The ninth transistor includes a ground voltage and a variable voltage applied to the gate electrode and the drain electrode. And a bias current adjuster. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 트랜지스터는 NMOS인 것을 특징으로 하는 CMOS 가변 이득 증폭기. 10. The CMOS variable gain amplifier of claim 7 or 8 wherein the transistor is an NMOS.
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