KR20070061211A - Cmos type variable gain amplifier - Google Patents
Cmos type variable gain amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070061211A KR20070061211A KR1020060065107A KR20060065107A KR20070061211A KR 20070061211 A KR20070061211 A KR 20070061211A KR 1020060065107 A KR1020060065107 A KR 1020060065107A KR 20060065107 A KR20060065107 A KR 20060065107A KR 20070061211 A KR20070061211 A KR 20070061211A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- voltage
- variable gain
- current
- present
- gain amplifier
- Prior art date
Links
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/004—Control by varying the supply voltage
-
- 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
- H03G1/0017—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
- H03G1/0023—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier in emitter-coupled or cascode amplifiers
-
- 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
- H03G1/0017—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
- H03G1/0029—Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier using FETs
Landscapes
- Amplifiers (AREA)
- Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
Abstract
Description
도 1 은 본 발명에 따른 가변이득 증폭 장치의 일실시예 구성도.1 is a block diagram of an embodiment of a variable gain amplifier according to the present invention.
도 2a 또는 2b 는 본 발명에 따른 CMOS형 가변이득 증폭기의 이득 가변을 설명하기 위한 일실시예 설명도.2A or 2B are diagrams illustrating an embodiment for explaining gain variation of a CMOS type variable gain amplifier according to the present invention;
도 3 은 본 발명에 따른 CMOS형 가변 이득 증폭 장치의 전압변환부를 나타낸 일실시예 설명도.3 is a diagram illustrating an embodiment of a voltage converter of a CMOS type variable gain amplifier according to the present invention;
도 4 는 본 발명에 따른 CMOS형 가변 이득 증폭 장치의 일실시 예시도.Figure 4 is an exemplary view of a CMOS type variable gain amplifier according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
110 : 전압변환부 120 : 전압-전류 변환부110: voltage converter 120: voltage-current converter
130 : 입력부 140 : 공통 모드 피드백부130
150 : 부하부150: load part
본 발명은 지수함수 발생기가 필요없는 큰 가변이득이 가능한 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor : 이하, "CMOS"라 함) 형태의 가변이득 증폭 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable gain amplification device of a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type (hereinafter referred to as "CMOS") capable of large variable gain without the need for an exponential function generator.
CMOS 형태의 가변이득 증폭기를 설계할 때 반드시 고려해야만 하는 사항은 저전력 설계, 선형성 보장을 위한 입력 신호의 크기, 조절 전압 및 이득 조절 범위 등이 있다. 또한, 회로에 대한 온도나 전원 전압의 의존성을 배재 할 수 있다. 특히, 조정 전압에 대한 이득 특성 함수는 선형구간이 매우 좁기 때문에 큰 가변 구간을 위해서는 지수 발생기가 필요하다.When designing a CMOS-type variable gain amplifier, considerations include low power design, input signal size to ensure linearity, regulation voltage and gain adjustment range. In addition, the dependence of the temperature and the power supply voltage on the circuit can be excluded. In particular, the gain characteristic function for the regulated voltage requires an exponential generator for a large variable section because the linear section is very narrow.
종래 기술로 "씨모스 가변이득 앰프 및 그 제어방법(대한민국 특허 등록 번호 100356022)"과 "가변이득 증폭기(대한민국 특허 출원 번호 10-2002-0078448)"이 있으며, 상기 특허들은 증폭기 입력에 관계없이 출력 신호를 일정하게 만드는 증폭기 구조로 구성되며, 증폭기의 동작점 이동을 통하여 이득을 변경하는 구조이지만 큰 범위의 신호를 입력으로 받지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 지수 함수 발생기가 요구되어 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.Prior arts include CMOS variable gain amplifiers and control methods thereof (Korean Patent Registration No. 100356022) and Variable Gain Amplifiers (Korean Patent Application No. 10-2002-0078448). It is composed of an amplifier structure that makes the signal constant, and it is a structure that changes the gain by moving the operating point of the amplifier, but there was a problem that does not receive a large range of signals as input. In addition, there is a problem in that an exponential function generator is required and the structure is complicated.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 낮은 공급 전압 및 작은 소비 전력에서 조절 전압에 의해서 넓은 범위를 가지는 입력 신호에 대한 가변이득 증폭 기능을 제공하여 안정된 전류 바이어스와 가변 출력 저항에 의한 광대역 동작 특성을 갖는 CMOS형 가변이득 증폭 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve the above problems, and provides 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. It is an object of the present invention to provide a CMOS type variable gain amplifier having an operating characteristic.
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, CMOS형 가변이득 증폭 장치에 있어서, 조정 전압을 양의 전압과 음의 전압으로 변동시키기 위한 전압변환 수단; 상기 전압변환 수단에서 변환된 조정 전압을 전류로 변동시키기 위한 전압-전류 변환 수단; 입력 신호를 고정 이득 값으로 증폭/감소시키기 위한 입력수단; 출력 바이어스 전압을 일정하게 고정시켜 주기 위한 공통 모드 피드백 수단; 및 사용 주파수 범위를 증가시키기 위한 부하 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.An apparatus of the present invention for achieving the above object is a CMOS type variable gain amplifier, comprising: voltage converting means for varying a regulated voltage between a positive voltage and a negative voltage; Voltage-current conversion means for varying the regulated voltage converted by the voltage conversion means into a current; Input means for amplifying / decreasing the input signal to a fixed gain value; Common mode feedback means for constantly fixing the output bias voltage; And load means for increasing the use frequency range.
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 1 은 본 발명에 따른 가변이득 증폭 장치의 일실시예 구성도이다.1 is a block diagram of an embodiment of a variable gain amplifier according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CMOS형 가변이득 증폭 장치는, 조정 전압을 양의 전압과 음의 전압으로 변동시키는 전압변환부(110), 상기 전압변환부(110)에서 변환된 조정 전압을 전류로 변동시키는 전압-전류 변환부(120), 입력 신호를 고정 이득 값으로 증폭 또는 감소시키는 입력부(130), 출력 바이어스 전압을 일정하게 고정시켜주는 공통 모드 피드백(Common Mode Feedback)부(140), 그리고 사용 주파수 범위를 증가시키는 기능을 포함하는 부하부(150)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the CMOS type variable gain amplifier according to the present invention includes a
CMOS 가변이득 증폭 장치는 넓은 범위의 전압을 입력하여 일정한 크기의 출력 신호를 만드는 것으로 양의 전압에 의해 흐르는 전류와 음의 전압에 의해 흐르는 전류의 비는 이득으로 나타난다.The CMOS variable gain amplifier generates a constant output signal by inputting a wide range of voltages. The ratio of the current flowing by the positive voltage and the current flowing by the negative voltage is shown as a gain.
한편, 본 발명은 큰 가변이 가능한 이득 증폭기(VGA: Variable Gain Amplifier)로서, 특히 지수 발생 장치가 필요 없는 구조로 소모 전력을 줄일 수 있고 이득 가변 구간을 증가시킬 수 있다.On the other hand, the present invention is a variable gain amplifier (VGA) that can be largely variable, and in particular, a structure that does not require an exponential generator can reduce power consumption and increase a gain variable period.
CMOS 가변이득 증폭기를 설계할 때 반드시 고려해야만 하는 사항은 저전력 설계, 선형성 보장을 위한 입력 신호의 크기, 조절 전압 및 이득 조절 범위 등이 있다. 또한, 회로에 대한 온도나 전원 전압의 의존성을 배재 할 수 있다. 특히, 조정 전압에 대한 이득 특성 함수는 선형구간이 매우 좁기 때문에 큰 가변 구간을 위해서는 지수 발생기가 필요하다. 하지만, 본 발명은 입력 신호 대 이득간의 특성 함수의 선형 구간이 매우 넓기 때문에 지수 발생기가 필요하지 않게 된다. 그러므로 회로 자체를 간단하게 구현이 가능하고 또한 저전력 설계가 가능하다.When designing a CMOS variable-gain amplifier, considerations include low power design, input signal size to ensure linearity, regulation voltage, and gain adjustment range. In addition, the dependence of the temperature and the power supply voltage on the circuit can be excluded. In particular, the gain characteristic function for the regulated voltage requires an exponential generator for a large variable section because the linear section is very narrow. However, the present invention eliminates the need for an exponential generator because the linear range of the characteristic function between the input signal and the gain is very wide. Therefore, the circuit itself can be simply implemented and a low power design can be achieved.
도 2a 또는 2b 는 본 발명에 따른 CMOS형 가변이득 증폭기의 이득 가변을 설 명하기 위한 일실시예 설명도이다.2A or 2B is an exemplary diagram for explaining gain variation of a CMOS type variable gain amplifier according to the present invention.
M1에 흐르는 전류 Id1은 아래와 같이 M2와 M3로 흐르는 전류로 나눌 수 있다.The current I d1 flowing in M1 can be divided into the current flowing in M2 and M3 as follows.
M4에 흐르는 전류 Id2는 아래와 같이 M5와 M6으로 흐르는 전류로 나눌 수 있다.The current I d2 flowing in M4 can be divided into the current flowing in M5 and M6 as follows.
이때, M2와 M5의 게이트(Gate)에 걸리는 조정 전압은 크기는 같고 부호가 반대가 된다. 그러므로 Id1과 Id2는 하기 [수학식 1]과 [수학식 2]와 같다.At this time, the adjustment voltages applied to the gates of M2 and M5 have the same magnitude and the opposite signs. Therefore, I d1 and I d2 are represented by the following [Equation 1] and [Equation 2].
여기서, 
공통 소스(Common Source) 구조의 이득은 AV=-gm*Ro과 같이 된다. 이때 출력 저항은 하기 [수학식 3]과 같다.The gain of the common source structure is equal to A V = -g m * R o . At this time, the output resistance is as shown in [Equation 3].
이때, M1의 출력 저항은 r0, M9의 출력 저항은 r1, M11의 출력 저항은 r2, M4의 출력 저항은 1/gm과 같다. 이것은 회로의 절반이고, 나머지 M4, M10, M12, M의 경우도 같다.At this time, the output resistance of M1 is r 0 , the output resistance of M9 is r 1 , the output resistance of M11 is r 2 , and the output resistance of M4 is equal to 1 / g m . This is half of the circuit, and so on for the remaining M4, M10, M12, M.
이럴 때 이득은 하기 [수학식 4]와 같고 dB 스케일로 변환 시키면 하기 [수학식 5]와 같다.In this case, the gain is as shown in [Equation 4] and converted to dB scale as shown in [Equation 5].
상기 [수학식 5]를 그래프로 그리면 도 2b와 같다. 이 경우 가능한 가변 범위가 매우 큼을 알 수 있다.If Equation 5 is graphed, it is as shown in FIG. 2B. In this case, the possible variable range is very large.
도 3 은 본 발명에 따른 CMOS형 가변 이득 증폭 장치의 전압변환부를 나타낸 일실시예 설명도이다.3 is a diagram illustrating an embodiment of a voltage converter of a CMOS type variable gain amplifier according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 전압변환부는 조정 전압을 입력으로 받아 트랜지스터를 거쳐 양의 전압과 음의 전압으로 변동시킨다.As shown in FIG. 3, the voltage converter receives an adjustment voltage as an input and changes the voltage to a positive voltage and a negative voltage through a transistor.
도 4 는 본 발명에 따른 CMOS형 가변 이득 증폭 장치의 일실시 예시도로서, 상기 도 2의 회로에 공통 모드 피드백(Common Mode Feedback)이 포함된 것을 나타낸다.FIG. 4 is an exemplary view illustrating a CMOS type variable gain amplifier according to an exemplary embodiment of the present invention, in which a common mode feedback is included in the circuit of FIG. 2.
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, 전류 3가지 이득 조정부를 채택하여 큰 가변이득 구현이 가능한 구조로서, 특히 전류 분리부를 채택하여 소비 전력을 줄이면서 큰 이득 실현이 가능하고, 저 전원 바이어스 시에도 큰 가변이득과 큰 입력 신호를 받을 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention has a structure in which a large variable gain can be implemented by adopting three current gain adjusting units, and in particular, a large gain can be realized while reducing power consumption by adopting a current separating unit, and a large variable gain even at low power supply bias. And it is effective to receive big input signal.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20050121147 | 2005-12-09 | ||
| KR1020050121147 | 2005-12-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070061211A true KR20070061211A (en) | 2007-06-13 |
| KR100821122B1 KR100821122B1 (en) | 2008-04-11 |
Family
ID=38357149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060065107A KR100821122B1 (en) | 2005-12-09 | 2006-07-11 | CMOS Type Variable Gain Amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100821122B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100881266B1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-02-05 | 한국전자통신연구원 | An cmos active load circuit for a gain amplifier |
| KR101046151B1 (en) * | 2009-10-08 | 2011-07-01 | 고려대학교 산학협력단 | Wideband Active Circuit with Feedback Structure |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2946373B2 (en) * | 1992-07-31 | 1999-09-06 | シャープ株式会社 | Variable gain amplifier |
| JPH1141043A (en) | 1997-07-16 | 1999-02-12 | Toshiba Corp | Variable gain amplifier |
| KR100475405B1 (en) * | 2002-07-30 | 2005-03-10 | 한국과학기술원 | A highly accurate variable gain amplifier with compensations |
-
2006
- 2006-07-11 KR KR1020060065107A patent/KR100821122B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100881266B1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-02-05 | 한국전자통신연구원 | An cmos active load circuit for a gain amplifier |
| KR101046151B1 (en) * | 2009-10-08 | 2011-07-01 | 고려대학교 산학협력단 | Wideband Active Circuit with Feedback Structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100821122B1 (en) | 2008-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101250439B1 (en) | CMOS variable gain amplifier | |
| KR100631973B1 (en) | Variable gain broadband amplifier | |
| US6734736B2 (en) | Low power variable gain amplifier | |
| KR20040028963A (en) | Active bias circuit | |
| CN113037222B (en) | Bias circuit and amplifier | |
| US7592869B2 (en) | Variable gain amplifier having dual gain control | |
| JP2008219620A (en) | Transmission power control circuit | |
| US7446609B2 (en) | Variable gain amplifier with gain adjusting circuit | |
| US7649411B2 (en) | Segmented power amplifier | |
| US8665023B2 (en) | Class-AB/B amplifier with quiescent control circuit | |
| JP4583967B2 (en) | High frequency power amplifier and output power adjustment method thereof | |
| EP1801965A1 (en) | Analog multistage amplification circuit in the field of sensor | |
| US20050195035A1 (en) | Variable gain amplifier having linear-in-decibel transconductance | |
| CN114123886A (en) | Drive circuit, OIS chip and electronic equipment | |
| KR20060092708A (en) | Variable gain differential amplifier, variable degeneration impedance controlling device used in the same, and variable degeneration impedance controlling method | |
| KR100821122B1 (en) | CMOS Type Variable Gain Amplifier | |
| JP4719044B2 (en) | Amplifier circuit | |
| US6781462B2 (en) | Power amplifier | |
| US20100295528A1 (en) | Circuit for direct gate drive current reference source | |
| JPH06501828A (en) | Satellite-borne MESFET power amplifiers and their power supply units, especially for microwave signal amplification | |
| EP3334039B1 (en) | Source follower | |
| EP1429456A1 (en) | Variable gain amplifier of low power consumption | |
| CN102055421A (en) | Differential to single-end amplifier with gain control | |
| JP2005260581A (en) | High-efficiency wide dynamic range amplifier circuit | |
| TWI818350B (en) | Analog switch circuit and control circuit and control method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110404 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |