KR100657822B1 - Wideband variable gain amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 종래의 가변 이득 증폭기의 일실시예 구성도,1 is a configuration diagram of an embodiment of a conventional variable gain amplifier;
도 2 는 본 발명에 따른 광대역 가변 이득 증폭기의 일실시예 구성도,2 is a block diagram of an embodiment of a wideband variable gain amplifier according to the present invention;
도 3 은 본 발명에 따른 광대역 가변 이득 증폭기의 다른 실시예 구성도이다.3 is a configuration diagram of another embodiment of a wideband variable gain amplifier according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
21 : 트랜스 컨덕턴스 변환부 22, 23 : 부하 저항단21:
24 : 출력 직류 전압 비교기 25 : 블리딩 전류 생성부24: output DC voltage comparator 25: bleeding current generator
본 발명은 광대역 가변 이득 증폭기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광대역 특성과 저소비특성과 저전압에서 동작할 수 있는 특성을 가지며, 블리딩 전류를 이용한 안정적인 전류 공급에 따라 저왜곡, 고선형성을 가지는 광대력 가변 이득 증 폭기에 관한 것이다.The present invention relates to a wideband variable gain amplifier, and more particularly, has a wideband characteristic, a low power consumption characteristic, and a characteristic capable of operating at a low voltage, and having a low distortion and high linearity according to a stable current supply using a bleeding current. It is about a gain amplifier.
도 1 은 종래의 가변 이득 증폭기의 일실시예 구성도이다.1 is a configuration diagram of an embodiment of a conventional variable gain amplifier.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 가변 이득 증폭기는, 게이트를 통해 입력받은 입력신호(Vin+)를 전류로 변환하기 위한 트랜지스터(M1)(11), 게이트를 통해 입력받은 입력신호(Vin-)를 전류로 변환하기 위한 트랜지스터(M2)(12), 게이트를 통해 입력받은 이득조절신호(VCTRL)에 따라 상기 트랜지스터(M1)(11)에서 변환된 입력 전류신호(Vin+)를 증폭하기 위한 트랜지스터(M3)(13), 게이트를 통해 입력받은 이득조절신호(VCTRL)에 따라 상기 트랜지스터(M2)(12)에서 변환된 입력 전류신호(Vin-)를 증폭하기 위한 트랜지스터(M4)(14), 상기 트랜지스터(M3)(13)에서 증폭한 입력 전류신호(Vin+) 및 트랜지스터(M4)(14)에서 증폭한 입력 전류신호(Vin-)를 전압으로 변환하기 위한 부하 저항단(RL)(15)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the conventional variable gain amplifier includes a transistor M1 11 for converting an input signal V in + received through a gate into a current and an input signal V in received through a gate. - transistors for converting) with a current (M2) (12), amplifying the transistor (M1), the converted input current (11) signal (V in +) according to the input through the gate gain control signal (V CTRL) A transistor M4 for amplifying the input current signal V in− converted by the
이를 좀 더 상세히 살펴보면, 차동 입력신호(Vin+, Vin-)가 트랜지스터(M1, M2)의 게이트에 입력되어 전류 형태의 차동 신호로 변환된다. 이렇게 변환된 차동 전류신호는 캐스코드 형태의 트랜지스터(M3, M4)를 거쳐 부하 저항단(RL)에 의해서 증폭된 출력 전압 차동신호(Vout)로 변환된다. 이때, 트랜지스터 M3와 M4의 게이트에 이득조절신호(VCTRL)가 인가되는데, 이 전압신호(이득조절신호)에 따라 전체회로의 트랜스컨덕턴스를 조절하여 가변 이득을 갖는다. 여기서, 이득조절신호에 따라 입력 트랜지스터(M1 및 M2)는 선형영역 또는 포화영역에서 동작하고, 캐스코드 형태의 트랜지스터(M3 및 M4)는 포화영역에서 동작한다.In more detail, the differential input signals V in + and V in− are input to the gates of the transistors M1 and M2 and are converted into differential signals in the form of current. The converted differential current signal is converted into an output voltage differential signal V out amplified by the load resistor terminal R L through the cascode-type transistors M3 and M4. At this time, a gain control signal V CTRL is applied to the gates of the transistors M3 and M4. The gain control signal VCTRL is applied to adjust the transconductance of the entire circuit according to the voltage signal (gain control signal). Here, the input transistors M1 and M2 operate in the linear region or the saturation region according to the gain control signal, and the cascode type transistors M3 and M4 operate in the saturation region.
이러한 종래의 가변 이득 증폭기는, 가변 이득 셀의 공급전압(VDD)이 낮을 경우 큰 이득과 큰 다이나믹 레인지를 얻기 위해 큰 부하 저항을 사용해야 한다. 이렇게 큰 부하 저항(RL)을 사용하게 되면 부하저항 사이에 걸리는 전압에 의해 출력(Vout)의 직류 전압이 낮아지게 되고, 모든 트랜지스터(M1~M4)가 선형영역 혹은 컷오프 영역에서 동작하게 되어 높은 이득을 얻을 수 없는 문제점이 있다.Such a conventional variable gain amplifier requires the use of a large load resistor to obtain a large gain and a large dynamic range when the supply voltage VDD of the variable gain cell is low. When the large load resistor R L is used, the DC voltage of the output V out is lowered by the voltage between the load resistors, and all the transistors M1 to M4 operate in the linear region or the cutoff region. There is a problem that high gains cannot be obtained.
또한, 종래의 가변 이득 증폭기는, 출력 DC(Direct Current) 전압이 떨어지는 것을 막기 위해 바이어스 전류(IS)를 낮출 경우 높은 이득을 얻을 수 있지만, 높은 차동 입력신호(Vin+, Vin-)가 인가되었을 때, 심한 왜곡을 발생시켜 회로의 선형성을 파괴하는 문제점이 있다.In addition, the conventional variable gain amplifier can obtain a high gain when the bias current (I S ) is lowered to prevent the output DC (Direct Current) voltage from falling, but a high differential input signal (V in + , V in- ) is obtained. When applied, there is a problem of generating severe distortion and destroying the linearity of the circuit.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 광대역 특성과 저소비특성과 저전압에서 동작할 수 있는 특성을 가지며, 블리딩 전류를 이용한 안정적인 전류 공급에 따라 저왜곡, 고선형성을 가지는 광대력 가변 이득 증폭기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and has a wide band characteristic, a low consumption characteristic and a characteristic capable of operating at a low voltage, and a variable power gain amplifier having low distortion and high linearity according to a stable current supply using a bleeding current. The purpose is to provide.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 광대역 가변 이득 증폭기에 있어서, 이득조절신호(이득조절전압)에 따라 트랜스컨덕턴스의 크기를 조절하여 차동 입력신호의 이득을 조절하기 위한 트랜스 컨덕턴스 변환 수단; 상기 트랜스컨덕턴스 변환 수단에서 출력하는 전류 형태의 차동 신호를 전압 형태의 차동 신호로 변환하기 위한 부하 저항단; 상기 부하 저항단에서 변환한 차동 신호의 DC(Direct Current) 전압을 검출한 후 기준 직류 전압과 비교하여 바이어스 전압을 설정하기 위한 출력 직류 전압 비교 수단; 및 상기 출력 직류 전압 비교 수단에서 설정한 바이어스 전압에 따라 블리딩 전류량을 결정하고 해당 블리딩 전류를 상기 트랜스컨덕턴스 변환 수단에 공급하기 위한 블리딩 전류 생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a broadband variable gain amplifier, comprising: transconductance converting means for adjusting gain of a differential input signal by adjusting a magnitude of a transconductance according to a gain control signal (gain control voltage); A load resistance stage for converting a differential signal in the form of current output from the transconductance converting means into a differential signal in the form of a voltage; Output DC voltage comparison means for setting a bias voltage by detecting a DC (Direct Current) voltage of the differential signal converted by the load resistance terminal and comparing it with a reference DC voltage; And bleeding current generating means for determining the bleeding current amount according to the bias voltage set by the output DC voltage comparing means and supplying the bleeding current to the transconductance converting means.
또한, 본 발명의 다른 장치는, 광대역 가변 이득 증폭기에 있어서, 이득조절신호(이득조절전압)에 따라 트랜스컨덕턴스의 크기를 조절하여 차동 입력신호의 이득을 조절하기 위한 트랜스 컨덕턴스 변환 수단; 상기 트랜스컨덕턴스 변환 수단에서 출력하는 전류 형태의 차동 신호를 전압 형태의 차동 신호로 변환하고, 커패시터를 통해 주파수 특성을 개선하기 위한 능동 부하단; 상기 부하 저항단에서 변환한 차동 신호의 DC(Direct Current) 전압을 검출한 후 기준 직류 전압과 비교하여 바이어스 전압을 설정하기 위한 출력 직류 전압 비교 수단; 및 상기 출력 직류 전압 비교 수단에서 설정한 바이어스 전압에 따라 블리딩 전류량을 결정하고 해당 블리딩 전류를 상기 트랜스컨덕턴스 변환 수단에 공급하기 위한 블리딩 전류 생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, another apparatus of the present invention is a broadband variable gain amplifier, comprising: transconductance converting means for adjusting gain of a differential input signal by adjusting a magnitude of a transconductance according to a gain control signal (gain control voltage); An active load stage for converting a differential signal in the form of current output from the transconductance conversion means into a differential signal in the form of a voltage and improving a frequency characteristic through a capacitor; Output DC voltage comparison means for setting a bias voltage by detecting a DC (Direct Current) voltage of the differential signal converted by the load resistance terminal and comparing it with a reference DC voltage; And bleeding current generating means for determining the bleeding current amount according to the bias voltage set by the output DC voltage comparing means and supplying the bleeding current to the transconductance converting means.
또한, 본 발명은 낮은 공급전압(supply voltage)에서도 동작가능하며, 광대역 특성과 블리딩 전류에 의해서 저왜곡 특성 및 고선형성 특성을 가진다.In addition, the present invention is operable even at a low supply voltage, and has a low distortion characteristic and a high linearity characteristic by the broadband characteristics and the bleeding current.
또한, 본 발명은 "Multi-Band UWB" 등과 같은 광대역 시스템에 적용되어, 타 구성요소와 같이 집적화가 가능하고, 저전압 특성과 저전력 특성을 가지며, 회로 구성을 단순화하여 작은 크기를 갖는다. 그리고, 넓은 가변 이득 범위를 가지는 입력 신호에 대한 가변 이득 증폭 기능을 가지며, 고정된 전류 바이어스에 의한 광대역 동작 특성을 갖는다. In addition, the present invention is applied to a broadband system such as "Multi-Band UWB", and can be integrated like other components, have a low voltage characteristic and a low power characteristic, and have a small size by simplifying a circuit configuration. In addition, it has a variable gain amplification function for an input signal having a wide variable gain range, and has a wide band operation characteristic by a fixed current bias.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명에 따른 광대역 가변 이득 증폭기의 일실시예 구성도이다.2 is a block diagram of an embodiment of a wideband variable gain amplifier according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역 가변 이득 증폭기는, 이득 조절신호(이득조절전압)(Vctrl)에 따라 트랜스컨덕턴스의 크기를 조절하여 차동 입력신호(제 1 입력전압(Vin+) 및 제 2 입력전압(Vin-))의 이득을 조절하기 위한 트랜스 컨덕턴스 변환부(21), 상기 트랜스컨덕턴스 변환부(21)에서 출력하는 전류 형태의 차동 신호를 전압 형태의 출력전압(Vout +, Vout -)으로 변환하기 위한 부하 저항단(22, 23), 상기 부하 저항단(22, 23)에서 변환한 차동 출력의 DC 전압을 검출한 후 기준 직류 전압(Vcm )과 비교하여 바이어스 전압을 설정하기 위한 출력 직류 전압 비교기(24), 및 상기 출력 직류 전압 비교기(24)에서 설정한 바이어스 전압에 따라 블리딩 전류량을 결정하고 해당 블리딩 전류를 상기 트랜스컨덕턴스 변환부(21)에 공급하기 위한 블리딩 전류 생성부(25)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the broadband variable gain amplifier according to the present invention adjusts the magnitude of the transconductance according to a gain control signal (gain control voltage) V ctrl , thereby providing a differential input signal (first input voltage Vin +). And a
이를 좀 더 상세히 살펴보면 하기와 같다.Looking at this in more detail as follows.
먼저, 상기 트랜스컨덕턴스 변환부(21)는 차동 입력 트랜지스터(Mn1, Mn2)를 통해 입력신호(Vin+, Vin-)를 차동 입력받아 증폭하여 출력하되, 이득 조절 전압 신호(Vctrl)에 따라 가변되는 트랜스컨덕턴스를 이용하여 입력신호의 가변 이득을 조절한다.First, the
즉, 캐스코드 형태의 입력단은 트랜지스터(Mn1, Mn2, Mn3, Mn4)로 이루어진다. 이런 캐스코드 형태의 입력단은 밀러효과와 기생 캐패시턴스 성분을 최소화한다. 이때, 입력 트랜지스터(Mn1)는 노드(P1)와 트랜지스터(Mn3)의 소스단에 연결되며, 입력 트랜지스터(Mn2)는 노드(P1)와 트랜지스터(Mn4)의 소스단에 연결된다. That is, the cascode type input terminal includes transistors Mn1, Mn2, Mn3, and Mn4. This cascode type input stage minimizes the Miller effect and parasitic capacitance components. At this time, the input transistor Mn1 is connected to the source terminal of the node P1 and the transistor Mn3, and the input transistor Mn2 is connected to the source terminal of the node P1 and the transistor Mn4.
그리고, 트랜지스터 Mn3과 트랜지스터 Mn4의 게이트 단에는 이득조절전압(Vctrl)가 인가되며, 이득조절전압(Vctrl)에 따라 공통 게이트 증폭기로 동작한다. 이때, 트랜지스터 Mn1, Mn3, Mn2, Mn4는 이득 조절 전압 신호에 따라 선형영역 또는 포화 영역에서 동작한다. The gain control voltage V ctrl is applied to the gate terminals of the transistors Mn3 and Mn4, and operates as a common gate amplifier according to the gain control voltage V ctrl . At this time, the transistors Mn1, Mn3, Mn2, Mn4 operate in the linear region or the saturation region according to the gain control voltage signal.
즉, 이득조절전압의 크기가 클 경우 트랜지스터 Mn1, Mn2, Mn3, Mn4 모두 포화영역에서 동작하는 반면, 이득조절전압의 크기가 작을 경우 트랜지스터 Mn1과 트랜지스터 Mn2은 선형영역에서 동작하고, 트랜지스터 Mn3과 트랜지스터 Mn4는 포화영역에서 동작한다. That is, when the gain control voltage is large, the transistors Mn1, Mn2, Mn3, and Mn4 all operate in the saturation region, whereas when the gain control voltage is small, the transistors Mn1 and Mn2 operate in the linear region, and the transistors Mn3 and transistor Mn4 operates in the saturation region.
따라서, 작은 차동 입력전압(Vin+, Vin-)이 인가될 때 이득조절전압(Vctrl)을 크게 하는 조절신호 모드를 갖게 하여, 캐스코드 접속을 가지는 두 트랜지스터단(Mn1과 Mn3, Mn2과 Mn4)이 모두 포화영역에서 동작하게 하고, 큰 차동 입력전압(Vin+, Vin-)이 인가될 때 조절신호 모드를 작게 하여 차동 입력 신호가 인가되는 두 트랜지스터(Mn1, Mn2)만 선형영역에서 동작하게 함으로써 입력 신호의 크기에 관계없이 선형성을 최대화한다. Therefore, when a small differential input voltage (V in + , V in- ) is applied, it has a control signal mode that increases the gain control voltage (V ctrl ), so that two transistor stages (Mn1, Mn3, Mn2 and Only two transistors (Mn1 and Mn2) to which the differential input signal is applied in the linear region are allowed to operate in the saturation region, and the control signal mode is reduced when a large differential input voltage (V in + , V in- ) is applied. Operation maximizes linearity regardless of the magnitude of the input signal.
이러한 캐스코드 형태의 구성은 출력 노드 P2와 P3에서 큰 출력 임피던스를 갖도록 하여 전압 이득을 증가시킨다.This cascode configuration increases the voltage gain by having a large output impedance at output nodes P2 and P3.
여기서, 선형영역과 포화영역에서의 드레인 전류와 트랜스컨덕턴스는 하기의 [수학식 1] 내지 [수학식 4]와 같이 표현되는데, 먼저, 선형영역에서의 드레인 전 류()와 트랜스컨덕턴스()는 하기의 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같다.Here, the drain current and the transconductance in the linear region and the saturation region are represented by Equations 1 to 4 below. ) And transconductance ( ) Is the same as the following [Equation 1] and [Equation 2].
여기서, 드레인 전압()은 을 만족하고, 이며, 는 트랜지스터의 문턱전압(threshold voltage)을 의미한다. 이때, 는 게이트 전압을 의미한다.Where the drain voltage ( )silver Satisfying, Is, Is the threshold voltage of the transistor. At this time, Means gate voltage.
다음으로, 포화영역에서의 드레인 전류()와 트랜스컨덕턴스()는 하기의 [수학식 3] 및 [수학식 4]와 같다.Next, the drain current in the saturation region ( ) And transconductance ( ) Is the same as the following [Equation 3] and [Equation 4].
여기서, 드레인 전압()은 를 만족한다.Where the drain voltage ( )silver Satisfies.
다음으로, 부하 저항단(22, 23)은 트랜스컨덕턴스 변환부(21)에서 출력하는 전류 형태의 차동 신호를 입력받아 전압 형태의 출력전압(Vout +, Vout -)으로 출력한다. Next, the
구체적으로, 부하 저항단(22, 23)은 저항 부하(R1, R2)를 통해서 트랜스컨덕턴스 변환부(21)에서 출력하는 전류 형태의 차동 신호를 전압 형태의 출력전압(Vout+, Vout -)으로 변환한다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 광대역 가변 이득 증폭기의 주파수 특성을 개선하기 위해, 저항 소자 대신 능동 부하를 사용하여 전압 형태의 출력전압(Vout +, Vout -)으로 출력할 수도 있다. Specifically, the load resistance stage (22, 23) is a resistive load (R1, R2) the through
즉, 트랜지스터 Mp1 및 트랜지스터 Mp2는 그 트랜스컨덕턴스 값의 역수가 대략적인 출력 부하가 되며, 트랜지스터 Mn5 및 트랜지스터 Mn6, 전류원 IS1 및 IS2와 함께 저전압 동작을 가능하게 함과 동시에 안정적으로 바이어스를 공급한다.In other words, the inverse of the transconductance value of the transistor Mp1 and the transistor Mp2 becomes an approximate output load, and together with the transistors Mn5 and Mn6, the current sources I S1 and I S2 enable low voltage operation and provide a stable bias. .
또한, 주파수 보상 커패시터(C1 및 C2)에 의해 주파수 특성을 개선할 수 있어, 저항 부하를 사용한 것보다 더 큰 이득을 갖고, 저전압 및 광대역에서 동작 가능하다. In addition, the frequency characteristics can be improved by the frequency compensating capacitors C1 and C2, which have greater gain than using a resistive load, and can operate at low voltage and wideband.
다음으로, 출력 직류 전압 비교기(24)는 출력 노드 점의 직류 전압을 검출하여 기준 직류 전압(임계치)과 비교한다. Next, the output
즉, 출력 직류 전압 비교기(24)는 트랜지스터 Mp5와 트랜지스터 Mp6을 이용하여 차동 출력 노드 P2와 P3의 직류 전압값을 검출한다. 여기서, 노드 P6은 차동 출력 노드의 AC(Alternating Current)적 버츄얼(virtual) 접지 노드로, 출력 직류 전압으로 DC 전압값이 설정된다. That is, the output
그리고, 출력 직류 전압 비교기(24)는 트랜지스터 Mn7, 트랜지스터 Mn8, 트랜지스터 Mp7, 트랜지스터 Mp8, 그리고 주파수 보상회로인 저항 R3와 커패시터 C3로 구성된 차동 증폭기를 이용하여 노드 P6의 직류 전압과 외부 기준 직류 전압 Vcm을 비교한 후 노드 P7의 바이어스 전압을 설정한다. The output
그러면, 블리딩 전류 생성부(25)는 노드 P7 전압에 따라 블리딩 전류량을 결정하고, 트랜스컨덕턴스 변환부(21)는 상기 결정한 전류량에 따라 출력노드 P2와 P3의 직류 전압을 조절한다. 이러한 과정을 거쳐 결국 외부 기준 전압 Vcm과 출력 노드 P2와 P3의 직류 전압이 같아진다. Then, the bleeding
이와 같이 출력 직류 전압 비교기(24)와 블리딩 전류 생성부(25)는 부궤환을 구성하여 안정적으로 바이어스 전류와 출력 직류 전압을 설정한다. 이때, 저항 R3와 커패시터 C3는 보상회로로써, 출력 직류 전압 비교기(24)가 안정적으로 동작하도록 하는 기능을 수행한다. As described above, the output
이렇게 출력 직류 전압을 외부에서 조절할 수 있기 때문에 광대역 가변 이득 증폭기의 입력과 출력의 직류 전압 레벨을 같게 함으로써, 캐스케이드 형태로 연결할 수 있다. Since the output DC voltage can be adjusted externally, the DC voltage level of the input and output of the wideband variable gain amplifier is the same, so that the cascade connection can be made.
다음으로, 블리딩 전류 생성부(25)는 출력 직류 전압 비교기(24)에서 설정한 노드 P7의 직류 전압을 트랜지스터 Mp3과 트랜지스터 Mp4의 게이트 단을 통해 바로 인가받아 블리드 전류량을 결정한 후 해당 블리드 전류를 트랜스컨덕턴스 변환부(21)에 공급한다. Next, the bleeding
여기서, 트랜지스터 Mp3와 트랜지스터 Mp4는 전류 소스로 동작하는데, 이때 출력 노드 P2와 P3에서의 임피던스가 매우 크기 때문에 회로의 성능에는 영향을 주지 않는다. 즉, 블리딩 전류 생성부(25)는 회로의 부하에는 바이어스 전류가 작게 흐르게 하고, 많은 전류가 흐를수록 선형성을 가지는 트랜스컨덕턴스 변환부(21)에는 바이어스 전류를 많이 흐르게 하여 저왜곡, 고선형성 특성을 향상시킨다. Here, the transistors Mp3 and Mp4 operate as current sources, which do not affect the performance of the circuit because the impedances at the output nodes P2 and P3 are very large. That is, the bleeding
또한, 블리딩 전류 생성부(25)는 부하 저항(R1, R2)에 적은 전류를 흐르게 하여, 큰 저항을 사용할 수 있도록 하고 큰 이득과 큰 가변 이득 범위를 얻을 수 있도록 하며, 저전압 동작이 가능하도록 한다.In addition, the bleeding
도 3 은 본 발명에 따른 광대역 가변 이득 증폭기의 다른 실시예 구성도이다.3 is a configuration diagram of another embodiment of a wideband variable gain amplifier according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광대역 가변 이득 증폭기는, 이득조절신호(이득조절전압)(Vctrl)에 따라 트랜스컨덕턴스의 크기를 조절하여 차동 입력신호(제 1 입력전압(Vin+) 및 제 2 입력전압(Vin-))의 이득을 조절하기 위한 트랜 스 컨덕턴스 변환부(31), 상기 트랜스컨덕턴스 변환부(31)에서 출력하는 전류 형태의 차동 신호를 전압 형태의 출력전압(Vout +, Vout -)으로 변환하고, 커패시터를 통해 주파수 특성을 개선하기 위한 능동 부하단(32, 33), 상기 능동 부하단(32, 33)에서 변환한 차동 출력의 DC 전압을 검출한 후 기준 직류 전압(Vcm)과 비교하여 바이어스 전압을 설정하기 위한 출력 직류 전압 비교기(34), 및 상기 출력 직류 전압 비교기(34)에서 설정한 바이어스 전압에 따라 블리딩 전류량을 결정하고 해당 블리딩 전류를 상기 트랜스컨덕턴스 변환부(31)에 공급하기 위한 블리딩 전류 생성부(35)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the wideband variable gain amplifier according to the present invention adjusts the magnitude of the transconductance according to a gain control signal (gain control voltage) V ctrl to provide a differential input signal (first input voltage Vin +). and a second input voltage (Vin-)) transfected's
여기서, 일 능동 부하(32)는 트랜지스터 Mp1, 트랜지스터 Mn5, 전류원 IS1, 커패시터 C1을 포함한다. 이때, 트랜지스터 Mp1는 전원전압원(VDD)과 출력 노드 P2 사이에 접속되며, 노드 P4의 전위에 따라 동작한다. 또한, 트랜지스터 Mn5는 전원전압원과 노드 P4 사이에 접속되며, 노드 P2의 전위에 따라 동작한다. 또한, 트랜지스터 Mp1과 트랜지스터 Mn5는 상호 부궤환을 구성한다. 또한, 전류원 IS1은 접지와 노드 P4 사이에 접속되며, 능동 부하의 전류 바이어스를 설정한다. 또한, 주파수 보상 커패시터 C1은 전류원 IS1과 병렬로 접속되며, 주파수 특성을 개선시킨다. Here, one
이를 좀 더 상세히 살펴보면, 트랜지스터 Mp1은 부하로 동작한다. 또한, 능동 부하(34)는 트랜지스터 Mp1 및 트랜지스터 Mn5의 크기와 전류원 IS1을 통해 안정된 바이어스 전류를 결정함으로써, 저항 부하를 사용할 때보다 CMRR(Common Mode Rejection Ratio)이 커지게 된다. 이에 따라 출력 노드 P2에서 출력전압이 직류적으로 보다 안정한 전압레벨로 유지된다. 커패시터 C1는 출력 모드 P2에서의 출력 임피던스와 함께 영(Zero) 주파수를 갖게 되어, 커패시터의 크기를 조절하면 원하는 동작 주파수에서 원하는 이득을 얻을 수 있다. Looking more closely at this, transistor Mp1 acts as a load. In addition, the
이러한 동작은 트랜지스터 Mp2, 트랜지스터 Mn6, 전류원 IS2, 커패시터 C2, 출력 노드 P3을 포함하는 타 능동 부하(33)에서도 동일하게 이루어진다. This operation is similarly performed in other
결국, 트랜지스터 Mp1 및 트랜지스터 Mp2의 트랜스컨덕턴스 값의 역수가 대략적인 출력부하가 되며, 트랜지스터 Mp1 및 트랜지스터 Mp2에 전류가 적게 흐를수록 트랜스컨덕턴스가 작아지기 때문에 출력 부하의 값이 커져 큰 이득과 큰 가변이득 범위를 얻을 수 있음을 감안할 때, 블리딩 전류 생성부(35)는 출력 직류 전압 비교기(34)와 함께 구현되어, 저전압 동작과 높은 이득, 높은 가변이득 범위 등의 특성을 갖는다.As a result, the inverse of the transconductance values of the transistors Mp1 and Mp2 becomes an approximate output load, and as the current flows through the transistors Mp1 and Mp2, the transconductance decreases, so that the value of the output load increases, resulting in a large gain and a large variable gain. Considering that the range can be obtained, the bleeding
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.As described above, the method of the present invention may be implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Since this process can be easily implemented by those skilled in the art will not be described in more detail.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.
상기와 같은 본 발명은, 낮은 공급전압에서 외부 조절전압 신호에 의해 넓은 범위를 가지는 입력신호에 대한 가변 이득 증폭 기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above has the effect of providing a variable gain amplification function for the input signal having a wide range by the external control voltage signal at a low supply voltage.
또한, 본 발명은 CMOS 트랜지스터를 이용하여 작은 공급전압에서 동작할 수 있어 IC로 내장할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can operate at a small supply voltage using a CMOS transistor has the effect that can be embedded into the IC.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020050120702A KR100657822B1 (en) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | Wideband variable gain amplifier |
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KR100657822B1 true KR100657822B1 (en) | 2006-12-14 |
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ID=37733390
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9618958B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-04-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Current generator, method of operating the same, and electronic system including the same |
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- 2005-12-09 KR KR1020050120702A patent/KR100657822B1/en not_active IP Right Cessation
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