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JP2008016927A - Amplifier circuit - Google Patents

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JP2008016927A
JP2008016927A JP2006183312A JP2006183312A JP2008016927A JP 2008016927 A JP2008016927 A JP 2008016927A JP 2006183312 A JP2006183312 A JP 2006183312A JP 2006183312 A JP2006183312 A JP 2006183312A JP 2008016927 A JP2008016927 A JP 2008016927A
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transistor
input
signal
main transistor
main
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Application number
JP2006183312A
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Inventor
Makoto Arai
井 誠 荒
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】出力インピーダンスの利得による変動を抑制しつつ所望の利得差を得るために必要なトランジスタのサイズ(数)を縮小することが可能な増幅回路を提供する。
【解決手段】本発明に係る増幅回路100は、第1、2の主電流が流れるように信号入力端子に所望の電圧が印加された第1、2の主トランジスタ2、4と、第1、2の入力信号が入力される第1、2の信号入力トランジスタ5、6と、第1の制御信号S1が入力される第1、2の高利得補助トランジスタ7、8と、第2の制御信号S2が入力される第1、2の低利得補助トランジスタ9、10とを備える。低利得時において第1、第2の入力信号Vinp、Vinnから変換された信号電流は第1、第2の出力端子11、12で差動の反対側に逆相で加算され、信号電流差分しか第1、第2の出力端子11、12から取り出されず利得は小さくなる。
【選択図】図1
An amplifier circuit capable of reducing the size (number) of transistors required to obtain a desired gain difference while suppressing fluctuation due to gain of output impedance is provided.
An amplifier circuit according to the present invention includes first and second main transistors, which have a desired voltage applied to a signal input terminal so that first and second main currents flow, The first and second signal input transistors 5 and 6 to which the second input signal is input, the first and second high gain auxiliary transistors 7 and 8 to which the first control signal S1 is input, and the second control signal And first and second low gain auxiliary transistors 9 and 10 to which S2 is input. The signal current converted from the first and second input signals Vinp and Vinn at the time of low gain is added in the opposite phase to the opposite side of the differential at the first and second output terminals 11 and 12, and only the signal current difference is obtained. The gain is reduced without being taken out from the first and second output terminals 11 and 12.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、入力端子に入力された信号を増幅し出力端子から信号を出力し、利得を調整可能な増幅回路に関する。   The present invention relates to an amplifier circuit capable of amplifying a signal input to an input terminal, outputting a signal from an output terminal, and adjusting a gain.

従来、増幅回路には、複数の利得値の増幅作用を持ち、それらを切り替える機能を持つことが要求されている。   Conventionally, an amplifier circuit is required to have a function of amplifying a plurality of gain values and to switch between them.

従来の利得切り替え機能を持った増幅回路には、複数のカスコード接続のトランジスタを使って電流信号をベース接地 ( もしくはゲート接地 ) トランジスタの電流比 ( = 面積比 ) によって利得差を作り出すものがある(例えば、特許文献1参照。)。   Some conventional amplification circuits with a gain switching function use a plurality of cascode-connected transistors to create a gain difference based on the current ratio of the base-grounded (or gate-grounded) transistor (= area ratio) ( For example, see Patent Document 1.)

上記従来の増幅回路は、高利得時には、全電流信号を出力端子から取り出す。一方、低利得時には、増幅回路は、全電流信号のうち必要な電流信号のみ出力端子へ取り出す。そして、残りの電流信号は、他の端子に流れることとなる。   The conventional amplifier circuit takes out the entire current signal from the output terminal when the gain is high. On the other hand, at the time of low gain, the amplifier circuit takes out only necessary current signals out of all current signals to the output terminal. Then, the remaining current signal flows to the other terminals.

上記従来の増幅回路において、高利得時の出力端子に流れる電流信号をIout1、低利得時の出力端子に流れる電流信号をIout2とすると、N:1の電流比は式1のようになる。

Figure 2008016927
In the conventional amplifier circuit, assuming that the current signal flowing through the output terminal at the time of high gain is Iout1, and the current signal flowing through the output terminal at the time of low gain is Iout2, the current ratio of N: 1 is as shown in Equation 1.
Figure 2008016927

ここで、所望の電流比(=トランジスタ面積比=利得差)を得るために必要なトランジスタ数N1totalは、式2で示される。

Figure 2008016927
Here, the number of transistors N1total required to obtain a desired current ratio (= transistor area ratio = gain difference) is expressed by Equation 2.
Figure 2008016927

式2に示されるように、所望の利得差を得るためには2N−1個のトランジスタが必要である。したがって、大きな利得差を得るためには、ベース接地 ( もしくはゲート接地 ) トランジスタのサイズを大きくしなければならないという問題があった。   As shown in Equation 2, 2N-1 transistors are required to obtain the desired gain difference. Therefore, in order to obtain a large gain difference, there is a problem that the size of the grounded base (or grounded gate) transistor has to be increased.

また、出力端子から見たトランジスタは、高利得時では、N個のトランジスタが動作しているが、低利得時には1個のみ動作し、N−1個のトランジスタは動作していない。このように、利得設定により出力から見た様子が異なり、トランジスタ自体の寄生素子の様子がかわり出力のインピーダンスが利得によって変動するという問題があった。
特開2001−168660号公報
In addition, N transistors are operating at high gain when viewed from the output terminal, but only 1 transistor is operating at low gain, and N−1 transistors are not operating. In this way, the state seen from the output differs depending on the gain setting, and there is a problem that the state of the parasitic element of the transistor itself is changed and the impedance of the output varies depending on the gain.
JP 2001-168660 A

本発明は、出力インピーダンスの利得による変動を抑制しつつ所望の利得差を得るために必要なトランジスタのサイズ(数)を縮小することが可能な増幅回路を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an amplifier circuit capable of reducing the size (number) of transistors necessary for obtaining a desired gain difference while suppressing fluctuation due to gain of output impedance.

本発明に係る増幅回路は、入力端子に入力された信号を増幅し出力端子から信号を出力し、利得を調整可能な増幅回路であって、一端が電源電位に接続され、第1の主電流が流れるように信号入力端子に所望の電圧が印加された、第1の主トランジスタと、一端が前記電源電位に接続され、第2の主電流が流れるように信号入力端子に所望の電圧が印加された、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第2の主トランジスタと、第1の入力信号が入力される第1の入力端子と、前記第1の入力信号を反転させた第2の入力信号が入力される第2の入力端子と、一端が前記第1の主トランジスタの他端に接続され、他端が接地電位に接続され、前記第1の入力端子を介して信号入力端子に前記第1の入力信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第1の信号入力トランジスタと、一端が前記第2の主トランジスタの他端に接続され、他端が前記接地電位に接続され、前記第2の入力端子を介して信号入力端子に前記第2の入力信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第2の信号入力トランジスタと、一端が前記第1の主トランジスタの一端に接続され、他端が前記第1の主トランジスタの他端に接続され、信号入力端子に第1の制御信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第1の高利得補助トランジスタと、一端が前記第2の主トランジスタの一端に接続され、他端が前記第2の主トランジスタの他端に接続され、信号入力端子に第1の制御信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第2の高利得補助トランジスタと、一端が前記第2の主トランジスタの一端に接続され、他端が前記第1の主トランジスタの他端に接続され、信号入力端子に前記第1の制御信号を反転させた第2の制御信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第1の低利得補助トランジスタと、一端が前記第1の主トランジスタの一端に接続され、他端が前記第2の主トランジスタの他端に接続され、信号入力端子に前記第2の制御信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第2の低利得補助トランジスタと、前記第1の主トランジスタの一端に接続された第1の出力端子と、前記第2の主トランジスタの一端に接続された第2の出力端子と、備えることを特徴とする。   An amplifier circuit according to the present invention is an amplifier circuit that can amplify a signal input to an input terminal and output a signal from an output terminal and adjust a gain, and has one end connected to a power supply potential and a first main current. The first main transistor, in which a desired voltage is applied to the signal input terminal so that the current flows, and one end is connected to the power supply potential, and the desired voltage is applied to the signal input terminal so that the second main current flows. A second main transistor having the same conductivity type as the first main transistor, a first input terminal to which the first input signal is input, and a second input signal obtained by inverting the first input signal. A second input terminal to which an input signal is input, one end is connected to the other end of the first main transistor, the other end is connected to the ground potential, and is connected to the signal input terminal via the first input terminal. The first input signal is input, and the first main transistor is input. A first signal input transistor having the same conductivity type as that of the star, one end connected to the other end of the second main transistor, the other end connected to the ground potential, and a signal input via the second input terminal The second input signal is input to the terminal, the second signal input transistor having the same conductivity type as the first main transistor, one end connected to one end of the first main transistor, and the other end connected to the first main transistor. A first control signal is input to a signal input terminal, the first high gain auxiliary transistor of the same conductivity type as the first main transistor, and one end of the second main transistor is connected to the second main transistor. Connected to one end of the main transistor, the other end is connected to the other end of the second main transistor, a first control signal is input to the signal input terminal, and a second of the same conductivity type as the first main transistor. High gain auxiliary tiger A second register having one end connected to one end of the second main transistor, the other end connected to the other end of the first main transistor, and an inverted signal of the first control signal at a signal input terminal; A control signal is input, the first low-gain auxiliary transistor having the same conductivity type as the first main transistor, one end connected to one end of the first main transistor, and the other end of the second main transistor. Connected to the other end, the second control signal is input to the signal input terminal, and connected to a second low gain auxiliary transistor of the same conductivity type as the first main transistor and one end of the first main transistor And a second output terminal connected to one end of the second main transistor.

本発明の一態様に係る増幅回路によれば、出力インピーダンスの利得による変動を抑制しつつ所望の利得差を得るために必要なトランジスタのサイズ(数)を縮小することができる。   According to the amplifier circuit of one embodiment of the present invention, the size (number) of transistors necessary for obtaining a desired gain difference can be reduced while suppressing fluctuation due to the gain of the output impedance.

以下、本発明に係る実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の一態様である実施例1に係る高利得動作時の増幅回路の回路構成を示す図である。また、図2は、本発明の一態様である実施例1に係る低利得動作時の増幅回路の回路構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of an amplifier circuit during high gain operation according to a first embodiment which is an aspect of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the amplifier circuit during the low gain operation according to the first embodiment which is an aspect of the present invention.

図1、図2に示すように、増幅回路100は、一端(コレクタ)が負荷1を介して電源電位VCCに接続され、第1の主電流ia1が流れるように信号入力端子(ベース)に所望の電圧が印加された、NPN型バイポーラトランジスタである第1の主トランジスタ2と、一端(コレクタ)が負荷3を介して電源電位VCCに接続され、第2の主電流ia2が流れるように信号入力端子(ベース)に所望の電圧が印加された、NPN型バイポーラトランジスタである第2の主トランジスタ4とを備える。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the amplifier circuit 100 has a signal input terminal (base) desired at one end (collector) connected to the power supply potential VCC via the load 1 so that the first main current ia1 flows. Is applied to the first main transistor 2 which is an NPN bipolar transistor, and one end (collector) is connected to the power supply potential VCC via the load 3 so that the second main current ia2 flows. And a second main transistor 4 which is an NPN bipolar transistor having a desired voltage applied to a terminal (base).

なお、ここでは、第1の主電流ia1と第2の主電流1a2の値は等しい。また、第1の主トランジスタ2、および第2の主トランジスタ4は、面積が同じである。   Here, the values of the first main current ia1 and the second main current 1a2 are equal. The first main transistor 2 and the second main transistor 4 have the same area.

また、第1の主トランジスタ2、および第2の主トランジスタ4は、回路的に等価であれば、複数のトランジスタを接続して構成するようにしてもよい。   The first main transistor 2 and the second main transistor 4 may be configured by connecting a plurality of transistors as long as they are equivalent in circuit.

また、増幅回路100は、第1の入力信号Vinpが入力される第1の入力端子15と、第1の入力信号Vinpを反転させた第2の入力信号が入力される第2の入力端子16とを備える。   The amplifier circuit 100 also includes a first input terminal 15 to which the first input signal Vinp is input, and a second input terminal 16 to which a second input signal obtained by inverting the first input signal Vinp is input. With.

また、増幅回路100は、一端(コレクタ)が第1の主トランジスタ2の他端(エミッタ)に接続され、他端(エミッタ)が接地電位VEEに接続され、第1の入力端子15を介して信号入力端子(ベース)に第1の入力信号Vinpが入力され、第1の主トランジスタ2と同じNPN型バイポーラトランジスタである第1の信号入力トランジスタ5と、一端(コレクタ)が第2の主トランジスタ4の他端(エミッタ)に接続され、他端(エミッタ)が接地電位VEEに接続され、第2の入力端子16を介して信号入力端子(ベース)に第2の入力信号Vinnが入力され、第1の主トランジスタ2と同じNPN型バイポーラトランジスタである第2の信号入力トランジスタ6とを備える。   The amplifier circuit 100 has one end (collector) connected to the other end (emitter) of the first main transistor 2 and the other end (emitter) connected to the ground potential VEE via the first input terminal 15. The first input signal Vinp is inputted to the signal input terminal (base), the first signal input transistor 5 which is the same NPN type bipolar transistor as the first main transistor 2, and one end (collector) is the second main transistor. 4 is connected to the other end (emitter), the other end (emitter) is connected to the ground potential VEE, and the second input signal Vinn is input to the signal input terminal (base) via the second input terminal 16; And a second signal input transistor 6 that is the same NPN bipolar transistor as the first main transistor 2.

また、増幅回路100は、一端(コレクタ)が第1の主トランジスタ2の一端(コレクタ)に接続され、他端(エミッタ)が第1の主トランジスタ2の他端(エミッタ)に接続され、信号入力端子(ベース)に第1の制御信号S1が入力され、第1の主トランジスタ2と同じNPN型バイポーラトランジスタである第1の高利得補助トランジスタ7と、一端(コレクタ)が第2の主トランジスタ4の一端(コレクタ)に接続され、他端(エミッタ)が第2の主トランジスタ4の他端(エミッタ)に接続され、信号入力端子(ベース)に第1の制御信号S1が入力され、第1の主トランジスタと同じNPN型バイポーラトランジスタである第2の高利得補助トランジスタ8とを備える。   The amplifier circuit 100 has one end (collector) connected to one end (collector) of the first main transistor 2 and the other end (emitter) connected to the other end (emitter) of the first main transistor 2. The first control signal S1 is inputted to the input terminal (base), the first high gain auxiliary transistor 7 which is the same NPN type bipolar transistor as the first main transistor 2, and one end (collector) is the second main transistor. 4 is connected to one end (collector), the other end (emitter) is connected to the other end (emitter) of the second main transistor 4, and the first control signal S1 is input to the signal input terminal (base). And a second high gain auxiliary transistor 8 which is the same NPN type bipolar transistor as one main transistor.

また、増幅回路100は、一端(コレクタ)が第2の主トランジスタ4の一端(コレクタ)に接続され、他端(エミッタ)が第1の主トランジスタ2の他端(エミッタ)に接続され、信号入力端子(ベース)に第1の制御信号S1を反転させた第2の制御信号S2が入力され、第1の主トランジスタ2と同じNPN型バイポーラトランジスタである第1の低利得補助トランジスタ9と、一端(コレクタ)が第1の主トランジスタ2の一端(コレクタ)に接続され、他端(エミッタ)が第2の主トランジスタ4の他端(エミッタ)に接続され、信号入力端子(ベース)に第2の制御信号S2が入力され、第1の主トランジスタ2と同じNPN型バイポーラトランジスタである第2の低利得補助トランジスタ10とを備える。   The amplifier circuit 100 has one end (collector) connected to one end (collector) of the second main transistor 4 and the other end (emitter) connected to the other end (emitter) of the first main transistor 2. A second control signal S2 obtained by inverting the first control signal S1 is input to an input terminal (base), and a first low gain auxiliary transistor 9 which is the same NPN bipolar transistor as the first main transistor 2; One end (collector) is connected to one end (collector) of the first main transistor 2, the other end (emitter) is connected to the other end (emitter) of the second main transistor 4, and the signal input terminal (base) 2, and a second low gain auxiliary transistor 10 that is the same NPN bipolar transistor as the first main transistor 2.

なお、第1の高利得補助トランジスタ7、第1の低利得補助トランジスタ9、第2の高利得補助トランジスタ8、および第2の低利得補助トランジスタ10は、面積が同じである。   The first high gain auxiliary transistor 7, the first low gain auxiliary transistor 9, the second high gain auxiliary transistor 8, and the second low gain auxiliary transistor 10 have the same area.

また、ここでは、第1の高利得補助トランジスタ7、第1の低利得補助トランジスタ9に流れる第1の補助電流ib1の値と、第2の高利得補助トランジスタ8、第2の低利得補助トランジスタ10に流れる第2の補助電流ib2の値とが等しくなるように設定される。   Further, here, the value of the first auxiliary current ib1 flowing through the first high gain auxiliary transistor 7 and the first low gain auxiliary transistor 9, the second high gain auxiliary transistor 8, and the second low gain auxiliary transistor. 10 is set to be equal to the value of the second auxiliary current ib <b> 2 flowing to 10.

また、第1の高利得補助トランジスタ7、第1の低利得補助トランジスタ9、第2の高利得補助トランジスタ8、および第2の低利得補助トランジスタ10は、回路的に等価であれば、複数のトランジスタを接続して構成するようにしてもよい。   If the first high gain auxiliary transistor 7, the first low gain auxiliary transistor 9, the second high gain auxiliary transistor 8, and the second low gain auxiliary transistor 10 are equivalent to each other in circuit, You may make it comprise and connect a transistor.

また、増幅回路100は、第1の主トランジスタ2の一端(コレクタ)に接続され、電圧信号を出力する第1の出力端子11と、第2の主トランジスタ4の一端(コレクタ)に接続され、電圧信号を出力する第2の出力端子12と備える。   The amplifier circuit 100 is connected to one end (collector) of the first main transistor 2, connected to the first output terminal 11 that outputs a voltage signal, and one end (collector) of the second main transistor 4. A second output terminal 12 for outputting a voltage signal is provided.

また、増幅回路100は、第1の制御信号S1の入力を受けて、反転した第2の制御信号S2を出力するインバータ13と、このインバータ13の時定数と同じ時定数を有し、第1の制御信号S1の入力を受けて、遅延させた第1の制御信号S1を出力する遅延回路14とをさらに備える。   The amplifier circuit 100 receives the input of the first control signal S1, outputs an inverted second control signal S2, and has the same time constant as the time constant of the inverter 13, And a delay circuit 14 that receives the control signal S1 and outputs a delayed first control signal S1.

ここで、インバータ13により第1の制御信号S1を反転させ第2の制御信号S2を生成する場合、遅延回路14により、第1の制御信号S1が切り替わる(例えば、“High”、“Low”が切り替わる)タイミングと第2の制御信号S2が切り替わる(例えば、“High”、“Low”が切り替わる)タイミングが同じになる。   Here, when the first control signal S1 is inverted by the inverter 13 to generate the second control signal S2, the first control signal S1 is switched by the delay circuit 14 (for example, “High” and “Low” are switched). The timing at which the second control signal S2 is switched (for example, “High” and “Low” are switched) is the same.

すなわち、例えば、第1の高利得補助トランジスタ7のオン/オフが切り替わる動作と第1の低利得補助トランジスタ9のオン/オフが切り替わる動作とが、同時に行われることとなる。   That is, for example, the operation of switching on / off of the first high gain auxiliary transistor 7 and the operation of switching on / off of the first low gain auxiliary transistor 9 are performed simultaneously.

したがって、第1、第2の制御信号S1、S2の切り替わり時の、第1の主トランジスタ2における第1の主電流ia1の変化を抑制することができる。   Therefore, it is possible to suppress a change in the first main current ia1 in the first main transistor 2 when the first and second control signals S1 and S2 are switched.

なお、第2の主トランジスタ2、第2の高利得補助トランジスタ8、第2の低利得補助トランジスタ10における動作についても同様である。   The same applies to the operations of the second main transistor 2, the second high gain auxiliary transistor 8, and the second low gain auxiliary transistor 10.

また、本実施例においては、バイポーラトランジスタを用いた場合について説明しているが、MOSトランジスタについても同様に適用できる。この場合、信号入力端子がゲートに相当する。   In this embodiment, the case where a bipolar transistor is used has been described. However, the present invention can be similarly applied to a MOS transistor. In this case, the signal input terminal corresponds to a gate.

そして、それぞれのトランジスタ2、4ないし10が、MOSトランジスタである場合は、第1の主トランジスタ2、および第2の主トランジスタ4は、チャネル長さとチャネル幅の比が同じである。   When each of the transistors 2, 4 to 10 is a MOS transistor, the first main transistor 2 and the second main transistor 4 have the same channel length / channel width ratio.

さらに、第1の高利得補助トランジスタ7、第1の低利得補助トランジスタ9、第2の高利得補助トランジスタ8、および第2の低利得補助トランジスタ10は、チャネル長さとチャネル幅の比が同じである。   Further, the first high gain auxiliary transistor 7, the first low gain auxiliary transistor 9, the second high gain auxiliary transistor 8, and the second low gain auxiliary transistor 10 have the same ratio of channel length to channel width. is there.

また、本実施例においては、バイポーラトランジスタは、NPN型のバイポーラトランジスタを用いて説明したが、PNP型のバイポーラトランジスタについても、極性を逆にすることにより同様に適用が可能である。   In this embodiment, the bipolar transistor is described using an NPN type bipolar transistor. However, the PNP type bipolar transistor can be similarly applied by reversing the polarity.

また、図3は、本発明の一態様である実施例1に係る高利得動作時の増幅回路の他の回路構成を示す図である。図4は、本発明の一態様である実施例1に係る低利得動作時の増幅回路の他の回路構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating another circuit configuration of the amplifier circuit during the high gain operation according to the first embodiment which is an aspect of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating another circuit configuration of the amplifier circuit during the low gain operation according to the first embodiment which is an aspect of the present invention.

図3、図4に示すように、インバータと遅延回路とを入れ替えて、増幅回路100が、第2の制御信号S2の入力を受けて、反転した第1の制御信号S1を出力するインバータ18と、このインバータ18の時定数と同じ時定数を有し、第2の制御信号S2の入力を受けて、遅延させた第2の制御信号S2を出力する遅延回路17とをさらに備えるようにしてもよい。   As shown in FIGS. 3 and 4, the inverter and the delay circuit are switched, and the amplifier circuit 100 receives the input of the second control signal S2 and outputs the inverted first control signal S1. And a delay circuit 17 having the same time constant as the time constant of the inverter 18 and receiving the second control signal S2 and outputting the delayed second control signal S2. Good.

次に、以上のような構成を有する増幅回路100の利得、トランジスタのサイズ(数)Nに関して説明する。   Next, the gain and the transistor size (number) N of the amplifier circuit 100 having the above configuration will be described.

高利得時には、図1に示すように、増幅回路100において、第1、第2の制御信号S1、S2の入力に応じて、第1、第2の高利得補助トランジスタ7、8がオンするとともに第1、第2の低利得補助トランジスタ9、10がオフする。これにより、出力電流iout1n(第1の主電流ia1+第1の補助電流ib1)が負荷1に流れ、出力電流iout1p(第2の主電流ia2+第2の補助電流ib2)が負荷2に流れる。   At the time of high gain, as shown in FIG. 1, in the amplifier circuit 100, the first and second high gain auxiliary transistors 7 and 8 are turned on in response to the input of the first and second control signals S1 and S2. The first and second low gain auxiliary transistors 9 and 10 are turned off. As a result, the output current iout1n (first main current ia1 + first auxiliary current ib1) flows to the load 1, and the output current iout1p (second main current ia2 + second auxiliary current ib2) flows to the load 2.

一方、低利得時は、図2に示すように、増幅回路100において、第1、第2の制御信号S1、S2の入力に応じて、第1、第2の高利得補助トランジスタ7、8がオフするとともに第1、第2の低利得補助トランジスタ9、10がオンする。これにより、出力電流iout2n(第1の主電流ia1−第2の補助電流ib2)が負荷1に流れ、出力電流iout2p(第2の主電流ia2−第1の補助電流ib1)が負荷2に流れる。   On the other hand, at the time of low gain, as shown in FIG. 2, in the amplifier circuit 100, the first and second high gain auxiliary transistors 7 and 8 are turned on in response to the input of the first and second control signals S1 and S2. While turning off, the first and second low gain auxiliary transistors 9 and 10 are turned on. As a result, the output current iout2n (first main current ia1-second auxiliary current ib2) flows to the load 1, and the output current iout2p (second main current ia2-first auxiliary current ib1) flows to the load 2. .

すなわち、低利得時において第1、第2の入力信号Vinp、Vinnから変換された信号電流は第1、第2の出力端子11、12で差動の反対側に逆相で加算され、信号電流差分しか第1、第2の出力端子11、12から取り出されず利得は小さくなる。   That is, the signal current converted from the first and second input signals Vinp and Vinn at the time of low gain is added in the opposite phase to the opposite side of the differential at the first and second output terminals 11 and 12, and the signal current Only the difference is taken out from the first and second output terminals 11 and 12, and the gain becomes small.

ここで、高利得時の第1、第2の出力端子11、12に流れる電流信号をIout1、低利得時の出力端子に流れる電流信号をIout2とする。また、第1、第2の主トランジスタ2、4のサイズを0.5*(N+1)とする。第1、第2の高利得補助トランジスタ、第1、第2の低利得補助トランジスタのサイズを0.5*(N−1)とする。この場合に、増幅回路100の利得に関して、以下の式3が成立する。

Figure 2008016927
Here, the current signal that flows through the first and second output terminals 11 and 12 when the gain is high is Iout1, and the current signal that flows through the output terminal when the gain is low is Iout2. The size of the first and second main transistors 2 and 4 is 0.5 * (N + 1). The sizes of the first and second high gain auxiliary transistors and the first and second low gain auxiliary transistors are 0.5 * (N−1). In this case, the following Expression 3 is established with respect to the gain of the amplifier circuit 100.
Figure 2008016927

この場合、上記N:1の比を得るのに必要な全体のトランジスタのサイズN2totalは、式4に示される。

Figure 2008016927
In this case, the total transistor size N2 total required to obtain the N: 1 ratio is shown in Equation 4.
Figure 2008016927

式4に示すように、Nを大きくする ( 電流比を大きくする ) ことにより、所望の電流利得を得るのに必要なトランジスタサイズを、従来と比較して、1/4程度小さくすることができる。   As shown in Equation 4, by increasing N (increasing the current ratio), the transistor size required to obtain the desired current gain can be reduced by about 1/4 compared to the conventional case. .

また、以上のように増幅回路100が構成されることにより、出力端子側から見た場合、高利得時、低利得時ともにN個のトランジスタが動作し、0.5*(N−1)個のトランジスタが動作しないこととなる。このように、利得設定の切替によっても、出力から見た動作するトランジスタおよび動作しないトランジスタのサイズ(数)が同じである。すなわち、出力インピーダンスの変動が利得設定によって抑えられる。   Further, when the amplifier circuit 100 is configured as described above, N transistors operate at both high gain and low gain when viewed from the output terminal side, and 0.5 * (N−1) transistors. The transistor of this will not operate. In this way, even when the gain setting is switched, the size (number) of the transistors that operate and the transistors that do not operate are the same as viewed from the output. That is, fluctuations in output impedance are suppressed by the gain setting.

以上のように、本実施例に係る増幅回路によれば、出力インピーダンスの利得による変動を抑制しつつ所望の利得差を得るために必要なトランジスタのサイズ(数)を縮小することができる。   As described above, according to the amplifier circuit according to the present embodiment, the size (number) of transistors necessary for obtaining a desired gain difference can be reduced while suppressing fluctuation due to the gain of the output impedance.

本発明の一態様である実施例1に係る高利得動作時の増幅回路の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the amplifier circuit at the time of the high gain operation | movement which concerns on Example 1 which is 1 aspect of this invention. 本発明の一態様である実施例1に係る低利得動作時の増幅回路の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the amplifier circuit at the time of the low gain operation | movement which concerns on Example 1 which is 1 aspect of this invention. 本発明の一態様である実施例1に係る高利得動作時の増幅回路の他の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the other circuit structure of the amplifier circuit at the time of the high gain operation | movement which concerns on Example 1 which is 1 aspect of this invention. 本発明の一態様である実施例1に係る低利得動作時の増幅回路の他の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the other circuit structure of the amplifier circuit at the time of the low gain operation | movement which concerns on Example 1 which is 1 aspect of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 負荷
2 第1の主トランジスタ
3 負荷
4 第2の主トランジスタ
5 第1の信号入力トランジスタ
6 第2の信号入力トランジスタ
7 第1の高利得補助トランジスタ
8 第2の高利得補助トランジスタ
9 第1の低利得補助トランジスタ
10 第2の低利得補助トランジスタ
11 第1の出力端子
12 第2の出力端子
13 インバータ
14 遅延回路
15 第1の入力端子
16 第2の入力端子
17 遅延回路
18 インバータ
100 増幅回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Load 2 1st main transistor 3 Load 4 2nd main transistor 5 1st signal input transistor 6 2nd signal input transistor 7 1st high gain auxiliary transistor 8 2nd high gain auxiliary transistor 9 1st Low gain auxiliary transistor 10 Second low gain auxiliary transistor 11 First output terminal 12 Second output terminal 13 Inverter 14 Delay circuit 15 First input terminal 16 Second input terminal 17 Delay circuit 18 Inverter 100 Amplifier circuit

Claims (5)

入力端子に入力された信号を増幅し出力端子から信号を出力し、利得を調整可能な増幅回路であって、
一端が電源電位に接続され、第1の主電流が流れるように信号入力端子に所望の電圧が印加された、第1の主トランジスタと、
一端が前記電源電位に接続され、第2の主電流が流れるように信号入力端子に所望の電圧が印加された、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第2の主トランジスタと、
第1の入力信号が入力される第1の入力端子と、
前記第1の入力信号を反転させた第2の入力信号が入力される第2の入力端子と、
一端が前記第1の主トランジスタの他端に接続され、他端が接地電位に接続され、前記第1の入力端子を介して信号入力端子に前記第1の入力信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第1の信号入力トランジスタと、
一端が前記第2の主トランジスタの他端に接続され、他端が前記接地電位に接続され、前記第2の入力端子を介して信号入力端子に前記第2の入力信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第2の信号入力トランジスタと、
一端が前記第1の主トランジスタの一端に接続され、他端が前記第1の主トランジスタの他端に接続され、信号入力端子に第1の制御信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第1の高利得補助トランジスタと、
一端が前記第2の主トランジスタの一端に接続され、他端が前記第2の主トランジスタの他端に接続され、信号入力端子に第1の制御信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第2の高利得補助トランジスタと、
一端が前記第2の主トランジスタの一端に接続され、他端が前記第1の主トランジスタの他端に接続され、信号入力端子に前記第1の制御信号を反転させた第2の制御信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第1の低利得補助トランジスタと、
一端が前記第1の主トランジスタの一端に接続され、他端が前記第2の主トランジスタの他端に接続され、信号入力端子に前記第2の制御信号が入力され、前記第1の主トランジスタと同じ導電型の第2の低利得補助トランジスタと、
前記第1の主トランジスタの一端に接続された第1の出力端子と、
前記第2の主トランジスタの一端に接続された第2の出力端子と、備える
ことを特徴とする増幅回路。
An amplifier circuit that amplifies the signal input to the input terminal, outputs the signal from the output terminal, and can adjust the gain,
A first main transistor having one end connected to a power supply potential and a desired voltage applied to the signal input terminal so that the first main current flows;
A second main transistor having the same conductivity type as the first main transistor, one end of which is connected to the power supply potential and a desired voltage is applied to a signal input terminal so that a second main current flows;
A first input terminal to which a first input signal is input;
A second input terminal to which a second input signal obtained by inverting the first input signal is input;
One end is connected to the other end of the first main transistor, the other end is connected to the ground potential, the first input signal is input to the signal input terminal via the first input terminal, and the first A first signal input transistor of the same conductivity type as the main transistor of
One end is connected to the other end of the second main transistor, the other end is connected to the ground potential, the second input signal is input to the signal input terminal through the second input terminal, and the second A second signal input transistor of the same conductivity type as the first main transistor;
One end is connected to one end of the first main transistor, the other end is connected to the other end of the first main transistor, a first control signal is input to a signal input terminal, and the first main transistor A first high gain auxiliary transistor of the same conductivity type;
One end is connected to one end of the second main transistor, the other end is connected to the other end of the second main transistor, a first control signal is input to a signal input terminal, and the first main transistor A second high gain auxiliary transistor of the same conductivity type;
One end is connected to one end of the second main transistor, the other end is connected to the other end of the first main transistor, and a second control signal obtained by inverting the first control signal is input to a signal input terminal. A first low gain auxiliary transistor that is input and has the same conductivity type as the first main transistor;
One end is connected to one end of the first main transistor, the other end is connected to the other end of the second main transistor, the second control signal is input to a signal input terminal, and the first main transistor A second low gain auxiliary transistor of the same conductivity type as
A first output terminal connected to one end of the first main transistor;
An amplifier circuit comprising: a second output terminal connected to one end of the second main transistor.
それぞれの前記トランジスタは、バイポーラトランジスタであり、
前記第1の主トランジスタ、および前記第2の主トランジスタは、面積が同じであり、
前記第1の高利得補助トランジスタ、前記第1の低利得補助トランジスタ、前記第2の高利得補助トランジスタ、および前記第2の低利得補助トランジスタは、面積が同じである
ことを特徴とする増幅回路。
Each of the transistors is a bipolar transistor;
The first main transistor and the second main transistor have the same area;
The first high gain auxiliary transistor, the first low gain auxiliary transistor, the second high gain auxiliary transistor, and the second low gain auxiliary transistor have the same area. .
それぞれの前記トランジスタは、MOSトランジスタであり、
前記第1の主トランジスタ、および前記第2の主トランジスタは、チャネル長さとチャネル幅の比が同じであり、
前記第1の高利得補助トランジスタ、前記第1の低利得補助トランジスタ、前記第2の高利得補助トランジスタ、および前記第2の低利得補助トランジスタは、チャネル長さとチャネル幅の比が同じである
ことを特徴とする請求項1に記載の増幅回路。
Each of the transistors is a MOS transistor,
The first main transistor and the second main transistor have the same ratio of channel length to channel width,
The first high gain auxiliary transistor, the first low gain auxiliary transistor, the second high gain auxiliary transistor, and the second low gain auxiliary transistor have the same ratio of channel length to channel width. The amplifier circuit according to claim 1.
前記第1の制御信号の入力を受けて、反転した前記第2の制御信号を出力するインバータと、
前記インバータの時定数と同じ時定数を有し、前記第1の制御信号の入力を受けて、遅延させた前記第1の制御信号を出力する遅延回路と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の増幅回路。
An inverter that receives the input of the first control signal and outputs the inverted second control signal;
And a delay circuit having the same time constant as the time constant of the inverter and receiving the input of the first control signal and outputting the delayed first control signal. Item 4. The amplifier circuit according to any one of Items 1 to 3.
前記第2の制御信号の入力を受けて、反転した前記第1の制御信号を出力するインバータと、
前記インバータの時定数と同じ時定数を有し、前記第2の制御信号の入力を受けて、遅延させた前記第2の制御信号を出力する遅延回路と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載の増幅回路。
An inverter that receives the input of the second control signal and outputs the inverted first control signal;
And a delay circuit having the same time constant as the time constant of the inverter and receiving the input of the second control signal and outputting the delayed second control signal. Item 4. The amplifier circuit according to any one of Items 1 to 3.
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