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JP2006295381A - Voltage-current conversion circuit, mixer circuit, and portable device - Google Patents

Voltage-current conversion circuit, mixer circuit, and portable device Download PDF

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JP2006295381A
JP2006295381A JP2005110938A JP2005110938A JP2006295381A JP 2006295381 A JP2006295381 A JP 2006295381A JP 2005110938 A JP2005110938 A JP 2005110938A JP 2005110938 A JP2005110938 A JP 2005110938A JP 2006295381 A JP2006295381 A JP 2006295381A
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current
transistor
voltage
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transistors
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JP2005110938A
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Inventor
Masato Koya
真人 幸谷
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

【課題】 トランスコンダクタ部(増幅部)のトランスコンダクタンスが電流に依存せず、かつ受信環境に適応させて消費電力を制御可能にすることができるように改良された電圧−電流変換回路を提供することを主要な目的とする。
【解決手段】 低歪化を実現する電圧−電流変換部に関して、周囲の妨害波等の環境に応じて適応的にかつ簡単に消費電流を制御すると、利得・線形性共に劣化してしまう。本発明は、低歪化を実現するトランスコンダクタ部に関して、電流に依存しない特性を持つクロスカプルド構成に注目し、Gainを、並列接続したトランジスタのミラー比と負帰還抵抗によって設定し、さらに可変電流源を付加することにより、周囲の周囲の妨害波等の環境に応じて適応的に消費電流を制御しつつ利得維持、線形性の可変制御を実現する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage-current conversion circuit improved so that the transconductance of a transconductor unit (amplifying unit) does not depend on current and can be controlled in power consumption according to a reception environment. This is the main purpose.
When a current consumption is controlled adaptively and easily in accordance with an environment such as a surrounding interference wave in a voltage-current conversion unit that realizes low distortion, both gain and linearity are deteriorated. The present invention pays attention to a cross-coupled configuration having a current-independent characteristic with respect to a transconductor unit that realizes low distortion, sets Gain by a mirror ratio of a transistor connected in parallel and a negative feedback resistor, and a variable current source As a result, the gain is maintained and the linearity variable control is realized while adaptively controlling the current consumption in accordance with the surrounding environment such as an interference wave.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、一般に電圧−電流変換回路に関するものであり、より特定的にはトランスコンダクタ部(増幅部)のトランスコンダクタンスが電流に依存せず、かつ受信環境に適応させて消費電力を制御可能にすることができるように改良された電圧−電流変換回路に関する。本発明はまた、そのような電圧−電流変換回路を用いたミキサ回路および携帯機器に関する。   The present invention generally relates to a voltage-current conversion circuit, and more specifically, the transconductance of a transconductor unit (amplifier unit) does not depend on current, and can control power consumption in accordance with a reception environment. The present invention relates to a voltage-current conversion circuit improved so as to be able to be performed. The present invention also relates to a mixer circuit and a portable device using such a voltage-current conversion circuit.

日本の地上デジタルテレビ放送(ISDB−T)では、携帯機器向けに1セグメント(430kHz)のみを用いた放送が行われる。地上デジタルテレビ放送の受信機能をIC(Integrated Circuit:集積回路)化して、バッテリー駆動の携帯端末に組み込むには、受信用チューナの低消費電力化、小型化、妨害波耐性、及び低歪化が重要な課題となる。   In Japanese terrestrial digital television broadcasting (ISDB-T), broadcasting using only one segment (430 kHz) is performed for portable devices. In order to integrate digital terrestrial television broadcasting reception functions into ICs (Integrated Circuits) and incorporate them into battery-powered portable terminals, the reception tuner must have low power consumption, miniaturization, interference wave resistance, and low distortion. This is an important issue.

図14は、従来のTVチューナの受信回路を示すブロック図である。受信回路は、低雑音増幅器(LNA)と、ミキサ(Mixer:周波数変換器)と、PPF(Poly Phase Filter:イメージ抑圧フィルター)と、IFF(IF Filter:IF帯域用ローパスフィルター)と、IFVGA(IF帯域用可変利得増幅器(Variable Gain Amplifier))と、OFDM復調器を備える。   FIG. 14 is a block diagram showing a receiving circuit of a conventional TV tuner. The reception circuit includes a low noise amplifier (LNA), a mixer (Mixer: frequency converter), a PPF (Poly Phase Filter), an IFF (IF Filter: a low pass filter for IF band), and an IF VGA (IF A variable gain amplifier for band (Variable Gain Amplifier) and an OFDM demodulator are provided.

PPFは、IQ直交バランスが良いと、LO信号に対して鏡像の周波数にあるイメージ帯域を除去する。OFDM復調器は、地上デジタルテレビ放送で採用されているOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: 直交周波数分割多重)変調波の復調器である。図中、Dividerは1/2 分周器(IQ生成器)、VCOは電圧制御発振器(Voltage Controlled Oscillator)を表している。   When the IQ orthogonal balance is good, the PPF removes an image band at a mirror image frequency with respect to the LO signal. The OFDM demodulator is an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) modulated wave demodulator used in digital terrestrial television broadcasting. In the figure, Divider represents a 1/2 frequency divider (IQ generator), and VCO represents a voltage controlled oscillator.

動作について説明すると、受信回路は、LNA−Mixer−PPF−IFF−IFVGAのように受信信号を伝達する。アンテナから受信したRF(Radio Frequency)信号(470.5−710.5MHz)を、LNAで増幅し、次にMixerでRF信号とローカル信号(LO_I,LO_Q,470−710MHz)を乗算することにより中間周波数の信号(IF_I、IF_Q,500kHz)を得て、その後PPFでイメージを抑圧し、IFFで低域中間周波数を取り出し、さらに、IFVGAでこの中間周波数の信号を増幅し、次に、A/Dコンバータ(図示せず)でアナログ信号をデジタル信号に変換し、OFDM復調器で復調し、デジタル信号を取り出す。   The operation will be described. The reception circuit transmits a reception signal like LNA-Mixer-PPF-IFF-IFFVGA. An RF (Radio Frequency) signal (470.5-710.5 MHz) received from the antenna is amplified by an LNA, and then mixed by an RF signal and a local signal (LO_I, LO_Q, 470-710 MHz) by a mixer. A frequency signal (IF_I, IF_Q, 500 kHz) is obtained, then the image is suppressed with PPF, the low frequency intermediate frequency is extracted with IFF, and the signal with this intermediate frequency is amplified with IFVGA, and then A / D An analog signal is converted into a digital signal by a converter (not shown), demodulated by an OFDM demodulator, and a digital signal is taken out.

なお、本発明にかかる携帯機器では、上記LNAから上記IFVGAまでをワンチップ化したLSIを用いる。   Note that the portable device according to the present invention uses an LSI in which the LNA to the IFVGA are integrated into a single chip.

上述のようなイメージ抑圧型の低域中間周波数(Low IF)方式受信装置等では、ミキサ回路は最も重要なブロックの一つである。   In the image suppression type low frequency intermediate frequency (Low IF) type receiver as described above, the mixer circuit is one of the most important blocks.

ミキサ回路において、トランスコンダクタ部の低歪化および低消費電力化はトレードオフの関係にある。トランスコンダクタの低歪化技術の一つとして、図15に示すようなクロスカプルド構成を有する電圧−電流変換回路が提案されている(例えば非特許文献1参照)。   In the mixer circuit, there is a trade-off relationship between lower distortion and lower power consumption of the transconductor section. As one technique for reducing the distortion of a transconductor, a voltage-current conversion circuit having a cross-coupled configuration as shown in FIG. 15 has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).

図15を参照して、トランスコンダクタ部は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号(RF,RFB)を受ける第1トランジスタT1および第2トランジスタT2を備える。トランスコンダクタ部は、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが第1トランジスタT1のエミッタ端に接続された第3トランジスタT3と、コレクタが第2トランジスタT2のエミッタ端に接続された第4トランジスタT4を備える。トランスコンダクタ部は、さらにベース・エミッタを第3トランジスタT3と共有し、コレクタから電流信号を取り出す第5トランジスタT5と、ベース・エミッタを第4トランジスタT4と共有し、コレクタから電流信号を取り出す第6のトランジスタT6とを備える。第3トランジスタT3と第5トランジスタT5(第4トランジスタT4と第6トランジスタT6)は、電流ミラーを構成している。ここでは、電流ミラー比は1:1である。第5および第6トランジスタT5,T6(T3,T4)のエミッタ間に負帰還抵抗Rdegが設けられており、かつ該エミッタ端1,2にそれぞれ定電流源が付加されている。   Referring to FIG. 15, the transconductor unit includes a first transistor T1 and a second transistor T2 which connect a collector to a power supply terminal and receive input signals (RF, RFB) from a base. The transconductor portion further includes a third transistor T3 having a base and a collector cross-connected to each other, a collector connected to the emitter end of the first transistor T1, and a collector connected to the emitter end of the second transistor T2. A transistor T4 is provided. The transconductor unit further shares the base / emitter with the third transistor T3, shares the fifth transistor T5 that extracts the current signal from the collector, and shares the base / emitter with the fourth transistor T4, and extracts the current signal from the collector. Transistor T6. The third transistor T3 and the fifth transistor T5 (the fourth transistor T4 and the sixth transistor T6) constitute a current mirror. Here, the current mirror ratio is 1: 1. A negative feedback resistor Rdeg is provided between the emitters of the fifth and sixth transistors T5 and T6 (T3 and T4), and a constant current source is added to each of the emitter terminals 1 and 2.

さて、バイポーラトランジスタにおいて、出力電流は(1)のように表現される。

Figure 2006295381
Now, in the bipolar transistor, the output current is expressed as (1).
Figure 2006295381

ここでVTは、電子の熱電位と呼ばれ、常温で26mVの値を持つ。トランジスタT1とT3(T2とT4)には同じ電流が流れるため、以下の必要条件(2),(3)を満たす限り、

Figure 2006295381
Figure 2006295381
Here, V T is called a thermal potential of electrons and has a value of 26 mV at room temperature. Since the same current flows through the transistors T1 and T3 (T2 and T4), as long as the following necessary conditions (2) and (3) are satisfied,
Figure 2006295381
Figure 2006295381

負帰還抵抗Rdegには、(4)式に示すように入力電圧がそのまま与えられる。

Figure 2006295381
The input voltage is directly applied to the negative feedback resistor Rdeg as shown in the equation (4).
Figure 2006295381

このときRdegに流れる信号電流は、式(5)のようになる。

Figure 2006295381
At this time, the signal current flowing through Rdeg is expressed by Equation (5).
Figure 2006295381

Iout3およびIout4に流れる電流は、(6),(7)のように表される。

Figure 2006295381
Figure 2006295381
Currents flowing through Iout3 and Iout4 are expressed as (6) and (7).
Figure 2006295381
Figure 2006295381

これらは、非線形の項(ln, exp等)を含まず、また、電流ミラー構成を用いての高周波入力であるため、低歪動作を期待できる。   These do not include non-linear terms (ln, exp, etc.) and are high frequency inputs using a current mirror configuration, so low distortion operation can be expected.

式(6),(7)から、差動対のトランスコンダクタンスgmは、式(8)のように表すことができる。

Figure 2006295381
From equations (6) and (7), the transconductance gm of the differential pair can be expressed as equation (8).
Figure 2006295381

青木英彦著、“アナログICの機能回路設計入門”,CQ出版,1992Hidehiko Aoki, “Introduction to Functional Circuit Design of Analog IC”, CQ Publishing, 1992

ここでチューナICのシステム制御に関して考察する。Low−IF方式のチューナICでは、図14を参照して、LNA−Mixer−PPF−IFF−IFVGAのように受信信号を伝達する。線形性は、電流とトレードオフにあり、一般に電流を増やすことで歪成分を抑圧する。様々な環境下で携帯機器の利用が想定されるが、妨害波の少ない環境で受信感度が良好の時、線形性向上のためにオーバースペック(過大な消費電流設定)となっている各ブロックの消費電流を適応的に電流調整することができれば、バッテリー持続時間を拡大することが可能となる。   Here, the system control of the tuner IC is considered. In the Low-IF tuner IC, referring to FIG. 14, the received signal is transmitted like LNA-Mixer-PPF-IFF-IFFVGA. The linearity is in a trade-off with the current, and generally the distortion component is suppressed by increasing the current. The use of mobile devices is expected in various environments, but when reception sensitivity is good in an environment with few interference waves, each block that is over-spec (excessive current consumption setting) to improve linearity If the current consumption can be adjusted adaptively, the battery duration can be increased.

縦続接続したIIP3(相互変調インタセプトポイント:線形性の指標)の性能は、次の(9)式で与えられる。

Figure 2006295381
IIP3(dB)は、式(9)の値を用いて10logIIP3として求めることができる。ここで、G1, G2,・・・, およびIIP31,IIP32,・・・はそれぞれ縦列接続順(LNA−Mixer−・・・)のGain(利得),IIP3をそれぞれ割り当てるものとする。ミキサの線形性に関する式(9)の第2項は、前段のLNAの利得G1を下げるか、ミキサの線形性IIP32自体を高く設定することで改善できる。帯域外の妨害波を考慮する時、周波数変換を行うミキサまでの線形性を向上すれば、チューナとしての妨害波耐性が向上する。 The performance of cascaded IIP3 (intermodulation intercept point: linearity index) is given by the following equation (9).
Figure 2006295381
IIP3 (dB) can be obtained as 10logIIP3 using the value of equation (9). Here, G 1 , G 2 ,..., And IIP 3 1 , IIP 3 2 ,... Respectively assign Gain (gain) and IIP 3 in tandem connection order (LNA-Mixer-...). . The second term of the equation (9) regarding the linearity of the mixer can be improved by lowering the gain G1 of the LNA in the previous stage or setting the mixer linearity IIP3 2 itself high. When considering out-of-band interference waves, if the linearity up to the mixer that performs frequency conversion is improved, the interference wave resistance as a tuner is improved.

同様に、縦続接続したノイズ指数(NF)は、以下の式(10)で表すことができる。

Figure 2006295381
後に制御特性を示す際に参照する。 Similarly, the cascaded noise figure (NF) can be expressed by the following equation (10).
Figure 2006295381
It will be referred to later when showing the control characteristics.

次に、電圧電流変換部の電流制御を考える。従来技術である非特許文献1では、トランジスタが並列接続数等のパラメータを持たず、各一つで構成されているため、Iout3:Iout5 =Iout4:Iout6=1:1となり、Iin1(Iin2)の半分の電流がIout3(Iout4)に流れる。また、式(8)によると、Gainは、負帰還抵抗Rdegの値のみで決まってしまう。そのため、設計の自由度が少ない。   Next, consider current control of the voltage-current converter. In Non-Patent Document 1, which is a prior art, the transistors do not have parameters such as the number of parallel connections and are configured by one each. Therefore, Iout3: Iout5 = Iout4: Iout6 = 1: 1, and Iin1 (Iin2) Half of the current flows through Iout3 (Iout4). Further, according to the equation (8), Gain is determined only by the value of the negative feedback resistor Rdeg. Therefore, the degree of design freedom is small.

さらにまた、差動増幅動作の主となるトランジスタT5およびT6の電流を増加して歪や利得を改善する際、最適化したトランジスタT5およびT6に流れる電流の約2倍の電流が回路構成上必要であるため、消費電力の増加を回避できないという問題点があった。   Furthermore, when the distortion and gain are improved by increasing the currents of the transistors T5 and T6 which are the main components of the differential amplification operation, the circuit configuration requires about twice the current flowing through the optimized transistors T5 and T6. Therefore, there is a problem that an increase in power consumption cannot be avoided.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、周囲の妨害波等の環境に応じて適応的に消費電流を制御することができるように改良された電圧−電流変換回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides an improved voltage-current conversion circuit so that current consumption can be adaptively controlled according to the environment such as ambient interference waves. The purpose is to do.

本発明の他の目的は、周囲の妨害波等の環境に応じて適応的に消費電流を制御することができるように改良された周波数変換器(ミキサ)を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an improved frequency converter (mixer) so that current consumption can be adaptively controlled in accordance with an environment such as ambient interference waves.

本発明のさらに他の目的は、そのような電圧−電流変換回路やミキサを用いた携帯機器を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a portable device using such a voltage-current conversion circuit and a mixer.

本発明に従う電圧−電流変換回路は、利得を一定に保ちながら電圧―電流変換を行うトランスコンダクタ部と、上記トランスコンダクタ部に流す電流量を制御する可変電流源を備える。上記可変電流源の操作によって、受信環境に応じて消費電流を制御することを特徴とする。   The voltage-current conversion circuit according to the present invention includes a transconductor unit that performs voltage-current conversion while maintaining a constant gain, and a variable current source that controls the amount of current flowing through the transconductor unit. The current consumption is controlled according to the reception environment by operating the variable current source.

本発明によれば、利得を一定に保ち、受信環境に応じて消費電流を制御する。利得が一定であるためシステム全体の利得配分等の再調整を必要とせず、受信環境に応じた適応制御により携帯機器のバッテリー利用効率が向上する。   According to the present invention, the gain is kept constant and the current consumption is controlled according to the reception environment. Since the gain is constant, readjustment of gain distribution and the like of the entire system is not required, and the battery use efficiency of the portable device is improved by adaptive control according to the reception environment.

本発明の他の局面に従う電圧−電流変換回路は、利得を一定に保ちながら電圧―電流変換を行うトランスコンダクタ部と、上記トランスコンダクタ部に流す電流量を制御する可変電流源を備え、上記可変電流源の操作によって、受信環境に応じて線形性を制御することを特徴とする。   A voltage-current conversion circuit according to another aspect of the present invention includes a transconductor unit that performs voltage-current conversion while maintaining a constant gain, and a variable current source that controls an amount of current flowing through the transconductor unit, and the variable The linearity is controlled according to the reception environment by operating the current source.

本発明によれば、利得を一定に保ち、上記可変電流源の操作によって、受信環境に応じて線形性を制御する。利得が一定であるためミキサの線形性パラメータを独立でき、システム全体の線形性性能を制御可能となる。また、受信環境に応じた制御が可能となる。   According to the present invention, the gain is kept constant, and the linearity is controlled according to the reception environment by operating the variable current source. Since the gain is constant, the linearity parameter of the mixer can be made independent, and the linearity performance of the entire system can be controlled. Also, control according to the reception environment is possible.

本発明のさらに他の局面に従う電圧−電流変換回路は、利得を一定に保ちながら電圧―電流変換を行うトランスコンダクタ部と、上記トランスコンダクタ部に流す電流量を制御する可変電流源を備え、上記可変電流源の操作によって、受信環境に応じてノイズを制御することを特徴とする。   A voltage-current conversion circuit according to still another aspect of the present invention includes a transconductor unit that performs voltage-current conversion while maintaining a constant gain, and a variable current source that controls an amount of current flowing through the transconductor unit, The noise is controlled according to the reception environment by operating the variable current source.

本発明によれば、利得を一定に保ち、上記可変電流源の操作によって、受信環境に応じてノイズを制御する。利得が一定であるためミキサのノイズパラメータを独立でき、システム全体のノイズ性能を制御可能となる。例えば消費電力を低減すると、線形性は劣化するがノイズ性能は向上するため、受信感度が多少なりとも改善する。   According to the present invention, the gain is kept constant, and the noise is controlled according to the reception environment by operating the variable current source. Since the gain is constant, the noise parameter of the mixer can be made independent, and the noise performance of the entire system can be controlled. For example, when the power consumption is reduced, the linearity is degraded, but the noise performance is improved, so that the reception sensitivity is improved somewhat.

本発明のさらに他の局面に従う電圧−電流変換回路は、電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部に関して、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第1および第2トランジスタと、ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第1トランジスタのエミッタ端に接続された第3トランジスタと、コレクタが上記第2トランジスタのエミッタ端に接続された第4トランジスタと、ベース・エミッタを上記第3トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第5トランジスタと、ベース・エミッタを上記第4トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第6のトランジスタとを備える。上記第5および第6トランジスタのエミッタ間に負帰還抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されている。上記第1から第6トランジスタのうち、少なくとも1つは、2以上のトランジスタが並列接続されてなる。上記第1から第6トランジスタにおける並列接続の数の比またはサイズ比を任意に設定することで、全電流量に占める上記第5および第6トランジスタに流れる信号電流量を設定する。そして、上記電流源を可変にすることを特徴とする。   A voltage-current conversion circuit according to still another aspect of the present invention relates to a transconductor unit that performs voltage-current conversion, a first and a second transistor having a collector connected to a power supply terminal and receiving an input signal from the base; A third transistor having a collector connected to the emitter end of the first transistor, a fourth transistor having a collector connected to the emitter end of the second transistor, and a base / emitter connected to the first transistor; A fifth transistor that shares the current signal from the collector with the third transistor, and a sixth transistor that shares the base and emitter with the fourth transistor and extracts the current signal from the collector. Negative feedback resistors are provided between the emitters of the fifth and sixth transistors, and current sources are respectively added to the emitter ends. At least one of the first to sixth transistors is formed by connecting two or more transistors in parallel. By arbitrarily setting the ratio or the size ratio of the number of parallel connections in the first to sixth transistors, the amount of signal current flowing in the fifth and sixth transistors in the total current amount is set. The current source is variable.

本発明によれば、電流に依存しないgm特性を持つため、消費電流を抑えて、線形性のみ制御することが可能となる。   According to the present invention, since it has gm characteristics that do not depend on current, it is possible to control only linearity while suppressing current consumption.

本発明の好ましい実施態様によれば、上記トランスコンダク部のトランスコンダクタンスを、上記負帰還抵抗と上記トランジスタの並列接続数で任意に設定する。   According to a preferred embodiment of the present invention, the transconductance of the transconductor section is arbitrarily set by the number of parallel connections of the negative feedback resistor and the transistor.

この実施態様によれば、電流に依存しないgm特性を持ちながら、gmを負帰還抵抗とトランジスタの並列接続数によって任意に設定することができる。   According to this embodiment, gm can be arbitrarily set by the number of parallel connections of the negative feedback resistor and the transistor while having gm characteristics that do not depend on current.

本発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記負帰還抵抗を可変にすることを特徴とする。この実施態様によれば、Rdegを調整することでgmを変えることができるため、所望のgm値(Gain値)を設定することが可能となる。   According to a further preferred embodiment of the present invention, the negative feedback resistor is variable. According to this embodiment, since gm can be changed by adjusting Rdeg, a desired gm value (Gain value) can be set.

上記負帰還抵抗をトランジスタで実現することも好ましい。このように構成することにより、トランジスタのゲート電位を用いて抵抗値を制御することが可能となる。   It is also preferable to realize the negative feedback resistor with a transistor. With this configuration, the resistance value can be controlled using the gate potential of the transistor.

本発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記並列接続した第5および第6トランジスタのコレクタ端子にスイッチを設け、上記スイッチの操作により、任意に利得を制御する。このように構成することにより、スイッチのON/OFFにより、クロスカプルド電圧−電流変換回路のミラー比(m:n)を調整し、gm値(Gain値)を設定することが可能となる。   According to a further preferred embodiment of the present invention, a switch is provided at the collector terminals of the fifth and sixth transistors connected in parallel, and the gain is arbitrarily controlled by operating the switch. With this configuration, it is possible to adjust the mirror ratio (m: n) of the cross-coupled voltage-current conversion circuit and set the gm value (Gain value) by turning the switch ON / OFF.

上記スイッチは、トランジスタで実現するのが好ましい。このように構成することにより、トランジスタのゲート電位を用いてスイッチのON/OFFを設定することが可能となる。   The switch is preferably realized by a transistor. With this configuration, it is possible to set the switch ON / OFF using the gate potential of the transistor.

本発明のさらに他の局面に従うミキサは、第1の信号と第2の信号から、積として第3の信号を生成する第1の周波数変換回路と、第1の信号と第4の信号から、積として第5の信号を生成する第2の周波数変換回路とを備え、かつ上記第1の信号を入力するトランスコンダクタ部が共通化された四相ミキサにかかる。上記第1の信号を受けて電圧−電流変換を行う上記トランスコンダクタ部は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第1および第2トランジスタと、ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第1トランジスタのエミッタに接続された第3トランジスタと、コレクタが上記第2トランジスタのエミッタ端に接続された第4トランジスタと、ベース・エミッタを上記第3トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第5トランジスタと、ベース・エミッタを上記第4トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第6のトランジスタとを備える。上記第5および第6トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されている。そして、上記電流源を可変にすることを特徴とする。   A mixer according to still another aspect of the present invention includes a first frequency conversion circuit that generates a third signal as a product from a first signal and a second signal, a first signal, and a fourth signal. And a second frequency conversion circuit that generates a fifth signal as a product, and a four-phase mixer having a common transconductor unit for inputting the first signal. The transconductor unit that receives the first signal and performs voltage-current conversion has a collector connected to a power supply terminal, a first and a second transistor that receive an input signal from the base, and a base and a collector that are cross-connected to each other. A third transistor whose collector is connected to the emitter of the first transistor, a fourth transistor whose collector is connected to the emitter end of the second transistor, and a base / emitter shared with the third transistor, And a sixth transistor that shares the base and emitter with the fourth transistor and extracts the current signal from the collector. A resistor is provided between the emitters of the fifth and sixth transistors, and a current source is added to each of the emitter ends. The current source is variable.

この発明によれば、クロスカプルド構成を用いているため、電流に依存しないgm特性を持ち、受信環境に応じて線形性がノイズ性能を制御可能となる。   According to the present invention, since the cross-coupled configuration is used, it has a gm characteristic that does not depend on the current, and linearity can control the noise performance according to the reception environment.

上記第5および第6トランジスタのエミッタ間に、可変の負帰還抵抗が設けられているのが好ましい。このように構成することにより、電流に依存しないgm特性を有し、gm値を再設定可能とすることができる。   A variable negative feedback resistor is preferably provided between the emitters of the fifth and sixth transistors. By configuring in this way, it is possible to have a gm characteristic that does not depend on current and to reset the gm value.

上記負帰還抵抗をトランジスタで実現するとさらに好ましい。   More preferably, the negative feedback resistor is realized by a transistor.

上記並列接続した第5および第6トランジスタのコレクタ端子にスイッチを設け、上記スイッチの操作により、任意に利得を制御してもよい。このように構成しても、電流に依存しないgm特性を有し、gm値を再設定可能とできる。   A switch may be provided at the collector terminals of the fifth and sixth transistors connected in parallel, and the gain may be arbitrarily controlled by operating the switch. Even if comprised in this way, it has the gm characteristic which does not depend on an electric current, and can reset a gm value.

上記スイッチは、トランジスタで実現するのが好ましい。このように構成することにより、トランジスタのゲート電位を用いてスイッチのON/OFFを設定することが可能となる。   The switch is preferably realized by a transistor. With this configuration, it is possible to set the switch ON / OFF using the gate potential of the transistor.

本発明のさらに他の局面に従う携帯機器は、上述の特徴を有する電圧−電流変換回路またはミキサ回路を備える。   A portable device according to still another aspect of the present invention includes a voltage-current conversion circuit or a mixer circuit having the above-described characteristics.

上記電圧−電流変換回路やミキサを携帯機器に用いることで、妨害波の有無等による周囲の環境の変化に応じて、適応的に電流を制御することができる。また、Gainを一定に保ち、携帯機器の消費電流を適応的に制御するため、バッテリー効率の向上を期待できる。   By using the voltage-current conversion circuit and the mixer in a portable device, the current can be adaptively controlled according to changes in the surrounding environment due to the presence or absence of interference waves. Further, since the gain is kept constant and the current consumption of the portable device is adaptively controlled, an improvement in battery efficiency can be expected.

本発明の電圧−電流変換回路,ミキサ回路およびそれを用いた携帯機器は、以上のように、gm値(Gain値)一定という特性を活かし、周囲の環境に応じた線形性とノイズの適応的な制御を可能にし、携帯機器等におけるバッテリー効率の向上という効果を奏する。   As described above, the voltage-current conversion circuit, the mixer circuit, and the portable device using the same according to the present invention utilize the characteristic that the gm value (Gain value) is constant, and adapt the linearity and noise according to the surrounding environment. Control is possible, and the battery efficiency in portable devices and the like is improved.

本発明は、低歪化を実現するトランスコンダクタ部に関して、電流に依存しない特性を持つクロスカプルド構成に注目し、Gainを、並列接続したトランジスタのミラー比と負帰還抵抗によって設定し、さらに可変電流源を付加することにより、周囲の妨害波等の環境に応じて適応的に消費電流を制御することができるようにした。以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。   The present invention pays attention to a cross-coupled configuration having a current-independent characteristic with respect to a transconductor unit that realizes low distortion, and gain is set by a mirror ratio of a transistor connected in parallel and a negative feedback resistor, and a variable current source By adding, the current consumption can be controlled adaptively according to the environment such as surrounding interference waves. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施例では、非特許文献1に記載の回路トポロジーを維持したまま、まず、トランジスタの並列接続数という新たなパラメータを用いることで線形性と消費電力のトレードオフを緩和させる。   In this embodiment, while maintaining the circuit topology described in Non-Patent Document 1, the trade-off between linearity and power consumption is first relaxed by using a new parameter called the number of transistors connected in parallel.

図1は実施例1にかかる電圧−電流変換回路の回路図である。   FIG. 1 is a circuit diagram of a voltage-current conversion circuit according to the first embodiment.

図1を参照して、実施例1にかかる、電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部S−100は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第1および第2トランジスタT1,T2とを備える。コレクタが第1トランジスタT1のエミッタ端に接続された第3トランジスタT3と、コレクタが第2トランジスタT2のエミッタ端に接続された第4トランジスタT4とは、ベースとコレクタが互いに交差接続されている。第5トランジスタT5は、ベース・エミッタを上記第3トランジスタT3と共有し、コレクタから電流信号を取り出す。第6のトランジスタT6は、ベース・エミッタを第4トランジスタT4と共有し、コレクタから電流信号を取り出す。第5および第6トランジスタT5,T6のエミッタ間に負帰還抵抗Rdegが設けられおり、かつ該エミッタ端1,2にそれぞれ可変電流源が設けられている。トランジスタT1、T3、T2,T4はトランジスタがm列、並列接続されてなる。トランジスタT5,T6は、トランジスタがn列、並列接続されてなる。   Referring to FIG. 1, a transconductor unit S-100 that performs voltage-current conversion according to the first embodiment has a collector connected to a power supply terminal, and first and second transistors T1, T2 that receive an input signal from a base. With. The base and collector of the third transistor T3 whose collector is connected to the emitter end of the first transistor T1 and the fourth transistor T4 whose collector is connected to the emitter end of the second transistor T2 are cross-connected to each other. The fifth transistor T5 shares the base and emitter with the third transistor T3, and extracts a current signal from the collector. The sixth transistor T6 shares the base and emitter with the fourth transistor T4, and extracts a current signal from the collector. A negative feedback resistor Rdeg is provided between the emitters of the fifth and sixth transistors T5 and T6, and variable current sources are provided at the emitter terminals 1 and 2, respectively. The transistors T1, T3, T2, and T4 are formed by connecting m columns of transistors in parallel. The transistors T5 and T6 are formed by connecting n columns of transistors in parallel.

これにより、トランジスタT3とトランジスタ5(トランジスタT4とトランジスタT6)との間で電流ミラーが構成され、基準電流をm:nの比に分配することが可能となる。   Thus, a current mirror is formed between the transistor T3 and the transistor 5 (transistor T4 and transistor T6), and the reference current can be distributed to the ratio of m: n.

本実施例によれば、従来提案されている低歪増幅動作を実現したまま、並列接続数による新たなパラメータが加わり、設計に自由度が生まれる。さらに、第5および第6のトランジスタの電流配分を最適化(gmの向上)することが可能になる。一般的に、gmは動作電流に比例して大きくなる。そして、並列接続の数の比(電流ミラー比)で制御することにより、動作電流の有効利用が可能となり、低消費電力化を期待できる。なお、第1から第6トランジスタのサイズ比で制御することによっても、動作電流の有効利用が可能となり、低消費電力化を期待できる。   According to the present embodiment, a new parameter based on the number of parallel connections is added while realizing the conventionally proposed low distortion amplification operation, and a degree of freedom in design is created. Furthermore, the current distribution of the fifth and sixth transistors can be optimized (gm can be improved). In general, gm increases in proportion to the operating current. Further, by controlling with the ratio of the number of parallel connections (current mirror ratio), it is possible to effectively use the operating current, and low power consumption can be expected. It should be noted that the operation current can be effectively used by controlling the size ratio of the first to sixth transistors, and low power consumption can be expected.

さらに詳細に説明する。各トランジスタが並列接続され、m,nで決まるミラー比により、出力ノード3および4には、式(11)および(12)で表す電流が流れる。

Figure 2006295381
Figure 2006295381
Further details will be described. The transistors are connected in parallel, and currents represented by the equations (11) and (12) flow through the output nodes 3 and 4 due to the mirror ratio determined by m and n.
Figure 2006295381
Figure 2006295381

n>>mと設定することで、両サイドのm列に位置するパスの電流を削減でき、低消費電力化が可能となる。   By setting n >> m, it is possible to reduce the currents of the paths located in the m columns on both sides and to reduce power consumption.

式(11),(12)から、トランジスタの並列接続を用いたクロスカプルド構成における差動対におけるgmは、式(13)となる。

Figure 2006295381
From Expressions (11) and (12), gm in the differential pair in the cross-coupled configuration using the parallel connection of the transistors is Expression (13).
Figure 2006295381

式(13)で明らかなように、gmは電流値に依存しなくなり、ミラー比“n/(m+n)”および負帰還抵抗(Rdeg)によって決まる。式(8)と比較して、本実施例では、ミラー比“n/(m+n)”という新たなパラメータが加わった。   As apparent from the equation (13), gm does not depend on the current value, and is determined by the mirror ratio “n / (m + n)” and the negative feedback resistance (Rdeg). Compared with equation (8), a new parameter of mirror ratio “n / (m + n)” is added in this embodiment.

一方、図2に示すような、従来の一般的な負帰還抵抗を用いた差動対は、電流を減らすとGain,IIP3共に低下してしまう。Gainの低下は、式(14)のようにトランスコンダクタンス(gm)が電流に依存するためである。

Figure 2006295381
ミキサの電流を可変電流源によって調整し適応的な制御をする場合、Gain,IIP3,及びノイズの性能が同時劣化すると、両方の影響を考慮する必要があり、制御が複雑になる可能性がある。 On the other hand, in a differential pair using a conventional general negative feedback resistor as shown in FIG. 2, both gain and IIP3 are reduced when the current is reduced. The decrease in Gain is due to the fact that transconductance (gm) depends on the current as shown in Equation (14).
Figure 2006295381
When adaptive control is performed by adjusting the mixer current using a variable current source, if the gain, IIP3, and noise performance deteriorate simultaneously, both effects must be taken into account, which may complicate the control. .

さて、式(13)と式(14)を比較したグラフを図3に示す。図3から明らかなように理論計算では、従来の一般的なgm_Rdegは電流依存特性を持ち、電流減少と共に、gmが劣化する。よってgmと出力負荷抵抗できまるGainが下がる。一方、式(13)で示したgm_Crossは、電流に依存しないため、gmを一定に保つことができる。図3は、飽和したgm値が等しくなるようRdegを調整したものである。図1において、クロスカプルド構成のミラー比は、m:n=1:2とした。   FIG. 3 shows a graph comparing the formula (13) and the formula (14). As is clear from FIG. 3, in the theoretical calculation, the conventional general gm_Rdeg has a current dependence characteristic, and gm deteriorates as the current decreases. Therefore, the gain that can be obtained by the gm and the output load resistance is lowered. On the other hand, since gm_Cross shown in Expression (13) does not depend on current, gm can be kept constant. FIG. 3 shows Rdeg adjusted so that saturated gm values are equal. In FIG. 1, the mirror ratio of the cross-coupled configuration is m: n = 1: 2.

本実施例では、Gainを固定することができるので、図1に示すように可変電流源を設けることにより、受信環境の良い場所で線形性確保のために、過剰供給となっていた消費電力を抑えることができる。電流は、必要な線形性が得られるように設定される。   In this embodiment, since the gain can be fixed, by providing a variable current source as shown in FIG. 1, the power consumption that has been excessively supplied is ensured in order to ensure linearity in a place where the reception environment is good. Can be suppressed. The current is set so that the required linearity is obtained.

また、図1で示す回路トポロジーでは、非特許文献1のクロスカプルド構成のトポロジーを維持したまま、並列接続したトランジスタを用いることにより、従来の低歪動作を維持したまま電流分配率を変える事ができるため、低歪化と消費電力のトレードオフを緩和することが可能となる。   In the circuit topology shown in FIG. 1, the current distribution ratio can be changed while maintaining the conventional low distortion operation by using the transistors connected in parallel while maintaining the cross-coupled topology of Non-Patent Document 1. Therefore, it is possible to alleviate the trade-off between low distortion and power consumption.

次に、実施例1にかかる電圧−電流変換回路の重要な特性について説明する。   Next, important characteristics of the voltage-current conversion circuit according to the first embodiment will be described.

図4は、電圧−電流変換の特性を示す図である。図4(a)は、図1に示すクロスカプルド構成であり、gmが一定であり、電流Issの変化に依存せず、差動入力のクロスポイント近傍の傾きが一定となる。電流が多く流れると直線領域が拡大し、歪を低減できる。一方、比較例である図2に示す構成では、図4(b)に示すように、gmが電流に依存するため、傾きが電流Issによって変化している。   FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of voltage-current conversion. FIG. 4A shows the cross-coupled configuration shown in FIG. 1, where gm is constant, and the slope near the cross point of the differential input is constant without depending on the change in current Iss. When a large amount of current flows, the linear region expands and distortion can be reduced. On the other hand, in the configuration shown in FIG. 2, which is a comparative example, as shown in FIG. 4B, gm depends on the current, so that the slope changes with the current Iss.

図5は、トランジスタの並列接続数で表現するミラー比によるgm変化を示している。シミュレーション(a)と理論値(b)は良く一致していることが認められた。   FIG. 5 shows a change in gm due to the mirror ratio expressed by the number of parallel connections of transistors. It was confirmed that the simulation (a) and the theoretical value (b) are in good agreement.

図6は実施例2にかかる電圧−電流変換回路の回路図である。図6を参照して、第5および第6トランジスタT5,T6のエミッタ端1,2にそれぞれ可変電流源が設けられるとともに、第5および第6トランジスタT5,T6のコレクタに、並列接続数と等しい数の、トランジスタt21〜t26からなるスイッチSW1,SW2,SW3が接続されている。SW1,SW2,SW3のON/OFFの制御により、ミラー比のnを制御し、所望のgm値を調整する。さらに、負帰還抵抗を可変にすることにより、Rdegを設定可能となり、所望のgm値を調整する。また、同図右下に示すように、可変の負帰還抵抗をトランジスタで置き換えることによっても、式(13)のRdegを設定可能となり、所望のgm値を調整する。   FIG. 6 is a circuit diagram of a voltage-current conversion circuit according to the second embodiment. Referring to FIG. 6, variable current sources are provided at the emitter ends 1 and 2 of the fifth and sixth transistors T5 and T6, respectively, and the number of parallel connections is equal to the collectors of the fifth and sixth transistors T5 and T6. A number of switches SW1, SW2 and SW3 comprising transistors t21 to t26 are connected. By controlling ON / OFF of SW1, SW2, and SW3, n of the mirror ratio is controlled and a desired gm value is adjusted. Further, by making the negative feedback resistance variable, Rdeg can be set and a desired gm value is adjusted. Also, as shown in the lower right of the figure, replacing the variable negative feedback resistor with a transistor also makes it possible to set the Rdeg of equation (13) and adjust the desired gm value.

図7に、負帰還抵抗値Rdegを変化させた場合のGainの変化を示す。出力負荷抵抗を500Ω,m:n=1:2とした。gmは、Rdegに反比例し、実験値と理論値は一致している。   FIG. 7 shows a change in Gain when the negative feedback resistance value Rdeg is changed. The output load resistance was 500Ω and m: n = 1: 2. gm is inversely proportional to Rdeg, and the experimental value and the theoretical value agree with each other.

図8は、上述の電圧―電流変換回路をミキサに応用した、実施例3にかかる四相ミキサ回路の回路図である。四相ミキサq100は、第1の信号(RF,RFB)と第2の信号(LO_I,LO_IB)から、積として第3の信号(IF_I,IF_IB)を生成する第1のスイッチ回路SW_Iと、第1の信号(RF,RFB)と第4の信号(LO_Q,LO_QB)から、積として第5の信号(IF_Q,IF_IQ)を生成する第2のスイッチ回路SW_Qと、トランスコンダクタ部Gmを備える。第1のスイッチ回路SW_Iと第2のスイッチ回路SW_Qへ、信号を増幅して入力するトランスコンダクタ部Gmが共通化されている。当該ミキサq100は、さらにキャパシタC3〜C8を備える。第5および第6トランジスタT5,T6のエミッタ端に、それぞれ可変の電流源がトランジスタT15,T16,T17を介して接続されている。   FIG. 8 is a circuit diagram of a four-phase mixer circuit according to a third embodiment in which the voltage-current conversion circuit described above is applied to a mixer. The four-phase mixer q100 includes a first switch circuit SW_I that generates a third signal (IF_I, IF_IB) as a product from the first signal (RF, RFB) and the second signal (LO_I, LO_IB); A second switch circuit SW_Q that generates a fifth signal (IF_Q, IF_IQ) as a product from the first signal (RF, RFB) and the fourth signal (LO_Q, LO_QB), and a transconductor unit Gm. A transconductor portion Gm that amplifies and inputs a signal to the first switch circuit SW_I and the second switch circuit SW_Q is shared. The mixer q100 further includes capacitors C3 to C8. Variable current sources are connected to the emitter ends of the fifth and sixth transistors T5 and T6 via transistors T15, T16, and T17, respectively.

実施例1にかかる増幅器と同様に、トランジスタの並列接続の数(m、n)の比を任意に設定することで、全電流量に占める第5および第6トランジスタT5,T6に流れる信号電流量を調整することができる。電圧−電流変換回路をクロスカプルド構成にしているので、Gainが電流に依存せず一定となり、Iin_MIXに流す電流を可変にすることで、周囲の環境に適応した電流制御を期待できる。   Similar to the amplifier according to the first embodiment, the amount of signal current flowing through the fifth and sixth transistors T5 and T6 in the total amount of current can be set by arbitrarily setting the ratio of the number of transistors connected in parallel (m, n). Can be adjusted. Since the voltage-current conversion circuit has a cross-coupled configuration, Gain is constant without depending on the current, and by making the current flowing through Iin_MIX variable, current control adapted to the surrounding environment can be expected.

また、本実施例によれば、並列接続の数(m,n)の比または、負帰還抵抗(Rdeg)を設定することで、gm値を決定し消費電力を制御する。さらに、四相ミキサの特徴である、IQ相互干渉による出力位相誤差圧縮や、入力部共通化による消費電力の半減、素子数削減等と併せて本発明による低歪化、更なる低消費電力化等の相乗効果を期待できる。また、キャパシタC3〜6の挿入により、コモンモードノイズ耐性を向上させ、キャパシタC7,C8の挿入により不要な高調波を減衰させることができる。   Further, according to the present embodiment, the gm value is determined and the power consumption is controlled by setting the ratio of the number of parallel connections (m, n) or the negative feedback resistance (Rdeg). In addition, the characteristics of the four-phase mixer, such as output phase error compression due to IQ mutual interference, halving of power consumption by sharing the input section, reduction of the number of elements, etc., lower distortion and further reduction of power consumption by the present invention. A synergistic effect can be expected. Further, the insertion of the capacitors C3 to C6 can improve the common mode noise resistance, and the insertion of the capacitors C7 and C8 can attenuate unnecessary harmonics.

図9は、実施例3にかかるミキサから得られるGainと、図2に示す比較例(Rdeg差動対構成)を用いて構成したミキサから得られるGainとを比較した図である。消費電力を低減するために、ミラー比はm:n=1:2とした。電流の下限値付近の特性に関して、図3に示す理論値と異なっているのは、電流を絞ったサイドのパス(m列)に位置するトランジスタT1,T3(T2,T4)が動作限界となるためである。   FIG. 9 is a diagram comparing Gain obtained from the mixer according to the third embodiment and Gain obtained from the mixer configured using the comparative example (Rdeg differential pair configuration) illustrated in FIG. 2. In order to reduce power consumption, the mirror ratio was set to m: n = 1: 2. Regarding the characteristics near the lower limit value of the current, the theoretical value shown in FIG. 3 differs from the theoretical value shown in FIG. 3 in that the transistors T1, T3 (T2, T4) located in the side path (m column) with the reduced current are the operation limits. Because.

線形性の縦続接続は式(9)に示したが、妨害波耐性を決定するLNA-Mixerの線形性に対するミキサの線形性依存をプロットしたものを図10に示す。   The linearity cascade connection is shown in Equation (9), and FIG. 10 shows a plot of the mixer linearity dependence on the LNA-Mixer linearity that determines the jamming tolerance.

縦軸のOut of band IIP3について説明する。図14を再び参照して、Low IFアーキテクチャーでは、UHF帯域(470.5−710.5MHz)をLO周波数(470−710MHz)を用いて、IF=430kHz帯域 (Center 476±215kHz)に周波数変換後、復調を行う。UHF帯域外をOut of bandと呼び、In bandと区別する。   The out of band IIP3 on the vertical axis will be described. Referring again to FIG. 14, in the Low IF architecture, the UHF band (470.5-710.5 MHz) is converted to the IF = 430 kHz band (Center 476 ± 215 kHz) using the LO frequency (470-710 MHz). After that, demodulation is performed. The outside of the UHF band is called “Out of band” and is distinguished from “In band”.

例えば、RF周波数710.5MHz,LO信号710MHz(IF=500kHz)の時に、携帯等による不要な強い妨害波(例:830MHz)が入る場合が有り得る。帯域外(Out of band)の強い妨害波信号をUHF帯域と共に受信する際、強い妨害波信号によって歪成分が生じてしまう可能性がある。よって、妨害波耐性を向上するために、LNA+Mixerによる周波数変換されるまでの歪特性(IIP3)が重要となる。LNAとMixerが扱うこのような帯域外の歪性能を、本明細書では、Out of band IIP3と呼ぶ。なお、IF帯域では、妨害波の830MHz自身は、ローパスフィルタによって大きく減衰させることができる。   For example, when the RF frequency is 710.5 MHz and the LO signal is 710 MHz (IF = 500 kHz), there may be a case where an unnecessary strong interference wave (for example, 830 MHz) due to carrying or the like enters. When a strong interference signal outside the band (Out of band) is received together with the UHF band, a distortion component may be generated by the strong interference signal. Therefore, in order to improve the interference wave resistance, the distortion characteristic (IIP3) until the frequency conversion by LNA + Mixer is important. Such out-of-band distortion performance handled by LNA and Mixer is referred to as Out of band IIP3 in this specification. In the IF band, the interference wave 830 MHz itself can be greatly attenuated by the low-pass filter.

Defaultとは、設計の初期設定値を表す。図10は、妨害波の強い最悪の受信環境を想定して設計した値をDefault値とし、良好な受信環境で歪特性を犠牲にして、どれだけ電流を削減できるかを実験した結果を示す図である。初期設定は、IIP3=−13dBmであるが、例えばIIP3=−24dBmが許容できるならば、初期設定をIIP3=−24dBmにすることにより、Gainを維持したまま、2.6mAの削減が可能となる。逆に、さらに線形性が必要となれば電流をさらに流す必要がある。   “Default” represents an initial setting value of the design. FIG. 10 is a diagram illustrating a result of an experiment on how much current can be reduced at the sacrifice of distortion characteristics in a good reception environment, with a value designed assuming the worst reception environment with strong interference waves as a default value. It is. The initial setting is IIP3 = −13 dBm. For example, if IIP3 = −24 dBm is acceptable, by setting the initial setting to IIP3 = −24 dBm, it is possible to reduce 2.6 mA while maintaining Gain. . On the contrary, if further linearity is required, it is necessary to flow more current.

ノイズの縦続接続は、式(10)に示したが、チューナ全体におけるNFに対するミキサの入力換算ノイズの依存性を図11に示す。線形性と同様に、電流を2.6mA削減する場合、NFが0.7dB改善することになる。このとき線形性は劣化しているが、受信感度はNF改善により0.7dB分向上することになる。もし、線形性向上のために電流を増やした場合、NFは犠牲になる。   The cascade connection of noise is shown in the equation (10). FIG. 11 shows the dependency of the input conversion noise of the mixer on the NF in the entire tuner. Similar to linearity, if the current is reduced by 2.6 mA, NF will be improved by 0.7 dB. At this time, the linearity is deteriorated, but the reception sensitivity is improved by 0.7 dB by NF improvement. If the current is increased to improve linearity, NF is sacrificed.

図12に、本実施例3に相当する、四相ミキサにクロスカプルド構成を採用し、電流源を可変にした際の、トータル電流値に対するGainおよびIIP3の関係を示す。消費電力を低減するために、ミラー比はm:n=1:2とした。全てのトランジスタが正常に動作する限り、Gainは一定となっている。線形性は電流減少に伴い劣化する。3.8mAから1.2mAまでの範囲で、正常なクロスカプルド構成の動作で制御可能であることが分かる。   FIG. 12 shows the relationship between Gain and IIP3 with respect to the total current value when a cross-coupled configuration is adopted for the four-phase mixer corresponding to the third embodiment and the current source is made variable. In order to reduce power consumption, the mirror ratio was set to m: n = 1: 2. As long as all transistors operate normally, Gain is constant. Linearity degrades with decreasing current. It can be seen that control is possible with the normal cross-coupled operation in the range of 3.8 mA to 1.2 mA.

図13に、図12と同様に電流源を可変にした際の、トータル電流値に対するGainおよび入力換算ノイズ(Input referred noise)の関係を示す。妨害波が最も大きい劣悪な環境を想定した電流設定値3.8mAに対して、電流を絞るとGainは一定だが、電流依存のショットノイズ等が減少するため、入力換算ノイズは減少(改善)する。   FIG. 13 shows the relationship between the gain and the input referred noise with respect to the total current value when the current source is variable as in FIG. When the current is narrowed against the current setting value of 3.8 mA assuming a poor environment with the largest disturbance wave, the gain is constant, but the current-dependent shot noise etc. decreases, so the input conversion noise decreases (improves). .

以上本発明を実施例を用いて説明したが、本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims, and each is disclosed in a different embodiment. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means provided are also included in the technical scope of the present invention.

本発明の電圧−電流変換回路およびそれを用いたミキサは、低歪かつ低消費電力特性が求められる携帯端末等の送受信装置等に好適に用いられる。   The voltage-current conversion circuit and the mixer using the voltage-current conversion circuit of the present invention are suitably used for a transmission / reception device such as a portable terminal that requires low distortion and low power consumption characteristics.

本発明の実施例1にかかる電圧−電流変換回路の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the voltage-current conversion circuit concerning Example 1 of this invention. 比較例として示す、従来の、負帰還抵抗Rdeg付き差動対を含む電圧−電流変換回路の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the conventional voltage-current conversion circuit containing the differential pair with the negative feedback resistance Rdeg shown as a comparative example. 式(13)と式(14)を比較したグラフ図である。It is the graph which compared Formula (13) and Formula (14). 実施例1にかかる電圧−電流変換回路の特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating characteristics of the voltage-current conversion circuit according to the first example. ミラー比によるGain分布を示す図である。It is a figure which shows Gain distribution by a mirror ratio. 実施例2にかかる電圧−電流変換回路の回路図である。6 is a circuit diagram of a voltage-current conversion circuit according to Example 2. FIG. Rdegを変化させた場合のGainの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of Gain at the time of changing Rdeg. 本発明の実施例3にかかるミキサ回路の回路図である。It is a circuit diagram of the mixer circuit concerning Example 3 of this invention. 実施例3にかかるミキサから得られるGainと、図2に示す比較例を用いて構成したミキサから得られるGainとを比較した図である。It is the figure which compared Gain obtained from the mixer concerning Example 3, and Gain obtained from the mixer comprised using the comparative example shown in FIG. IIP3通常設定に対する、理論的なミキサIIP3の依存性を示す図である。It is a figure which shows the dependence of the theoretical mixer IIP3 with respect to IIP3 normal setting. チューナのNFに対する、ミキサの入力換算ノイズの依存性を示す図である。It is a figure which shows the dependence of the input conversion noise of a mixer with respect to NF of a tuner. 実施例3におけるミキサのGainとIIP3の電流依存性を示す図である。It is a figure which shows the current dependence of Gain and IIP3 of the mixer in Example 3. FIG. 実施例3におけるミキサのGainとミキサの入力換算ノイズの電流依存性を示す図である。It is a figure which shows the current dependence of Gain of the mixer in Example 3, and the input conversion noise of a mixer. TVチューナの受信回路を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the receiving circuit of TV tuner. クロスカプルド構成を有する従来の電圧−電流変換回路の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional voltage-current conversion circuit which has a cross-coupled configuration.

符号の説明Explanation of symbols

Gm トランスコンダクタ部
T1 第1トランジスタ
T2 第2トランジスタ
T3 第3トランジスタ
T4 第4トランジスタ
T5 第5トランジスタ
T6 第6トランジスタ
q100 四相ミキサ
s100,s200 電圧−電流変換回路
SW_I,SW_Q スイッチ部
R1,R2,R7,Rdeg 負帰還抵抗
R3,R4,R5,R6 出力負荷抵抗
m,n トランジスタの並列接続数
t21−t26 スイッチ用トランジスタ

Gm transconductor T1 1st transistor T2 2nd transistor T3 3rd transistor T4 4th transistor T5 5th transistor T6 6th transistor q100 Four-phase mixer s100, s200 Voltage-current conversion circuit SW_I, SW_Q switch R1, R2, R7 , Rdeg Negative feedback resistance R3, R4, R5, R6 Output load resistance m, n Number of transistors connected in parallel t21-t26 Switch transistor

Claims (15)

利得を一定に保ちながら電圧―電流変換を行うトランスコンダクタ部と、
前記トランスコンダクタ部に流す電流量を制御する可変電流源を備え、
前記可変電流源の操作によって、受信環境に応じて消費電流を制御することを特徴とする電圧−電流変換回路。
A transconductor section that performs voltage-current conversion while keeping the gain constant;
A variable current source for controlling the amount of current flowing through the transconductor unit;
A voltage-current conversion circuit, wherein current consumption is controlled according to a reception environment by operating the variable current source.
利得を一定に保ちながら電圧―電流変換を行うトランスコンダクタ部と、
前記トランスコンダクタ部に流す電流量を制御する可変電流源を備え、
前記可変電流源の操作によって、受信環境に応じて線形性を制御することを特徴とする電圧−電流変換回路。
A transconductor section that performs voltage-current conversion while keeping the gain constant;
A variable current source for controlling the amount of current flowing through the transconductor unit;
A voltage-current conversion circuit, wherein linearity is controlled according to a reception environment by operating the variable current source.
利得を一定に保ちながら電圧―電流変換を行うトランスコンダクタ部と、
前記トランスコンダクタ部に流す電流量を制御する可変電流源を備え、
前記可変電流源の操作によって、受信環境に応じてノイズを制御することを特徴とする電圧−電流変換回路。
A transconductor section that performs voltage-current conversion while keeping the gain constant;
A variable current source for controlling the amount of current flowing through the transconductor unit;
A voltage-current conversion circuit which controls noise according to a reception environment by operating the variable current source.
電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部に関して、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第1および第2トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第1トランジスタのエミッタ端に接続された第3トランジスタと、コレクタが上記第2トランジスタのエミッタ端に接続された第4トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第3トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第5トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第4トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第6のトランジスタとを備え、
前記第5および第6トランジスタのエミッタ間に負帰還抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されており、
前記第1から第6トランジスタのうち、少なくとも1つは、2以上のトランジスタが並列接続されてなり、
前記第1から第6トランジスタにおける並列接続の数の比またはサイズ比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第5および第6トランジスタに流れる信号電流量を設定し、
前記電流源を可変にすることを特徴とする電圧−電流変換回路。
Regarding the transconductor part that performs voltage-current conversion,
First and second transistors having a collector connected to a power supply terminal and receiving an input signal from a base;
A third transistor having a base and a collector cross-connected to each other, a collector connected to the emitter end of the first transistor, a fourth transistor having a collector connected to the emitter end of the second transistor;
A fifth transistor sharing a base emitter with the third transistor and extracting a current signal from the collector;
A sixth transistor that shares a base emitter with the fourth transistor and extracts a current signal from a collector;
A negative feedback resistor is provided between the emitters of the fifth and sixth transistors, and a current source is added to each of the emitter ends;
At least one of the first to sixth transistors is formed by connecting two or more transistors in parallel.
By arbitrarily setting the ratio or the size ratio of the number of parallel connections in the first to sixth transistors, the amount of signal current flowing in the fifth and sixth transistors in the total current amount is set,
A voltage-current conversion circuit characterized in that the current source is variable.
前記トランスコンダクタ部のトランスコンダクタンスを、前記負帰還抵抗と前記トランジスタの並列接続数で任意に設定することを特徴とする請求項4に記載の電圧−電流変換回路。   5. The voltage-current conversion circuit according to claim 4, wherein the transconductance of the transconductor unit is arbitrarily set by the number of parallel connections of the negative feedback resistor and the transistor. 前記負帰還抵抗を可変にすることを特徴とする請求項5に記載の電圧−電流変換回路。   6. The voltage-current conversion circuit according to claim 5, wherein the negative feedback resistor is variable. 前記負帰還抵抗をトランジスタで実現することを特徴とする請求項5または6に記載の電圧−電流変換回路。   7. The voltage-current conversion circuit according to claim 5, wherein the negative feedback resistor is realized by a transistor. 前記並列接続した第5および第6トランジスタのコレクタ端子にスイッチを設け、
前記スイッチの操作により、任意に利得を制御することを特徴とする請求項4〜7の何れかに記載の電圧−電流変換回路。
A switch is provided at the collector terminals of the fifth and sixth transistors connected in parallel;
8. The voltage-current conversion circuit according to claim 4, wherein the gain is arbitrarily controlled by operating the switch.
前記スイッチをトランジスタで実現することを特徴とする請求項8に記載の電圧−電流変換回路。   9. The voltage-current conversion circuit according to claim 8, wherein the switch is realized by a transistor. 第1の信号と第2の信号から、積として第3の信号を生成する第1の周波数変換回路と、第1の信号と第4の信号から、積として第5の信号を生成する第2の周波数変換回路とを備え、かつ前記第1の信号を入力するトランスコンダクタ部が共通化された四相ミキサであって、
前記第1の信号を受けて電圧−電流変換を行う前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第1および第2トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第1トランジスタのエミッタに接続された第3トランジスタと、コレクタが上記第2トランジスタのエミッタ端に接続された第4トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第3トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第5トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第4トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第6のトランジスタとを備え、
前記第5および第6トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加され、
前記電流源を可変にすることを特徴とするミキサ回路。
A first frequency conversion circuit that generates a third signal as a product from the first signal and the second signal, and a second that generates a fifth signal as a product from the first signal and the fourth signal A four-phase mixer having a common transconductor unit for inputting the first signal,
The transconductor unit that receives the first signal and performs voltage-current conversion,
First and second transistors having a collector connected to a power supply terminal and receiving an input signal from a base;
A third transistor having a base and a collector cross-connected to each other, a collector connected to the emitter of the first transistor, a fourth transistor having a collector connected to the emitter end of the second transistor,
A fifth transistor sharing a base emitter with the third transistor and extracting a current signal from the collector;
A sixth transistor that shares a base emitter with the fourth transistor and extracts a current signal from a collector;
A resistor is provided between the emitters of the fifth and sixth transistors, and a current source is added to each of the emitter ends;
A mixer circuit characterized in that the current source is variable.
前記第5および第6トランジスタのエミッタ間に可変の負帰還抵抗が設けられている請求項10に記載のミキサ回路。   The mixer circuit according to claim 10, wherein a variable negative feedback resistor is provided between the emitters of the fifth and sixth transistors. 前記負帰還抵抗をトランジスタで実現することを特徴とする請求項11に記載のミキサ回路。   The mixer circuit according to claim 11, wherein the negative feedback resistor is realized by a transistor. 前記並列接続した第5および第6トランジスタのコレクタ端子にスイッチを設け、
前記スイッチの操作により、任意に利得を制御することを特徴とする請求項10〜12の何れかに記載のミキサ回路。
A switch is provided at the collector terminals of the fifth and sixth transistors connected in parallel;
The mixer circuit according to claim 10, wherein a gain is arbitrarily controlled by an operation of the switch.
前記スイッチをトランジスタで実現することを特徴とする請求項13に記載のミキサ回路。   The mixer circuit according to claim 13, wherein the switch is realized by a transistor. 請求項1から9のいずれか1項に記載の電圧−電流変換回路または請求項10から14のいずれか1項に記載のミキサ回路を備える携帯機器。

A portable device comprising the voltage-current conversion circuit according to any one of claims 1 to 9 or the mixer circuit according to any one of claims 10 to 14.

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