JP2012195759A - トランスコンダクタンス調整回路、回路装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トランスコンダクタンス調整回路100は、第1の信号I及び第1の信号Iと位相が90度異なる第2の信号Qが入力され、第1、第2の抵抗素子RA1と、第1、第2のキャパシターCA1、CA2と、演算トランスコンダクタンス増幅器で構成される中心周波数シフト回路110と、トランスコンダクタンス調整信号AGMを出力する調整信号生成回路120とを含む。調整信号生成回路120は、第2の信号Qと第1の出力信号OIとに基づいて、又は第1の信号Iと第2の出力信号OQとに基づいて、又は第1の信号Iと第1の出力信号OIとに基づいて、又は第2の信号Qと第2の出力信号OQとに基づいて、トランスコンダクタンス調整信号AGMを生成する。
【選択図】図1
Description
図1に本実施形態のトランスコンダクタンス調整回路100の第1の構成例を示す。第1の構成例は、第1、第2の抵抗素子RA1、RA2、第1、第2のキャパシターCA1、CA2、中心周波数シフト回路110及び調整信号生成回路120を含む。なお、本実施形態のトランスコンダクタンス調整回路は図1の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
V2=V0 (2)
ここで、V0はオフセット電圧であり、ミキサーが理想的な特性であれば0となるが、実際の回路では製造ばらつきによりトランジスターなどの特性が設計値からずれるために、V0は0にはならない。このオフセット電圧V0は、製造ばらつきや電源電圧、温度の変動などに依存して変化する。MX2が出力する基準電圧信号VRは、式(2)のオフセット電圧V0に相当する。
ここで、kはミキサーの特性によって決まる定数であり、φは第1の出力信号OIの第1の信号Iに対する位相差である。
差分信号生成回路130により、VAとVR(=V0)との差VA−VRをとることで、V0に含まれる製造ばらつきや電源電圧、温度の変動などの影響を差し引くことができるから、2つの信号(例えばQとOI)の位相差φを精度良く検出することができる。
ここでgm5はOTA5のトランスコンダクタンス値である。
基準バイアス電流生成回路150は、基準バイアス電流IREFを生成する。基準バイアス電流IREFは、複素フィルター回路(広義には調整対象回路)200に含まれるOTAのトランスコンダクタンス(gm)の設計値を与えるテール電流を生成するための基準となる電流である。すなわち、素子特性、電源電圧、温度が設計値どおりである場合に、OTAのgmの設計値を与えるテール電流を生成するための基準となる電流である。なお、OTAのgmとテール電流との関係については後述する。
gm2=ω0×CC2a (9)
gm3=ω0×CC3a (10)
gm4=ω0×CC4a (11)
ここでgm1〜gm4は中心周波数シフト回路FRQS1〜FRQS4に含まれるOTAのトランスコンダクタンス値であり、CC1a、CC2a、CC3a、CC4aはキャパシターC1a、C2a、C3a、C4aの容量値(キャパシタンス値)である。回路設計時には、ω0が所望の周波数になるように、各OTAのトランスコンダクタンス値gm1〜gm4及び各キャパシターの容量値CC1a、CC2a、CC3a、CC4aが設定される。
従って、図3における全てのOTAのgmに何がしかのズレが生じているとすれば、同一集積回路内の近傍に形成された図1のOTA1、OTA2のgmにも同じ原因によって同じ比率でズレが生じているはずである。
LL2a×CC1a=CC2a×CC1a/gm2 (13)
LL2a×CC3a=CC2a×CC3a/gm2 (14)
となる。上式から分かるように、容量値が設計値のk倍に変化した場合でも、gm値を設計値のk倍に調整することで、インダクタンス値と容量値との積を一定値に保持することができる。
従って、設計時に所望の帯域幅になるように各抵抗素子の抵抗値を設定したとしても、製造ばらつき、電源電圧変動、或いは周囲温度によって抵抗値が変動すれば、帯域幅も変動する。例えば、RA1が設計値より小さくなる方向に変動すれば、図13(A)のD2、D3に示すように、帯域幅が広がってしまう。
図14に、本実施形態のトランスコンダクタンス調整回路100及び複素フィルター回路(広義には調整対象回路)200を含む回路装置(例えば無線通信用LSI)300の構成例を示す。回路装置300は、送信回路210、受信回路310、基準クロック生成回路220及び制御回路260を含む。送信回路210は、送信用PLL(Phase-Locked Loop)回路230、変調用制御電圧生成回路250及びパワーアンプ(PA)240を含む。受信回路310は、低雑音増幅器(LNA)320、周波数変換回路330、受信用PLL回路350、複素フィルター回路200、トランスコンダクタンス調整回路100、復調回路360を含む。
図15に、本実施形態の回路装置300を含む電子機器400の構成例を示す。本実施形態の電子機器400は、回路装置300、センサー部410、A/D変換器420、記憶部430、ホスト440、操作部450を含む。
120 調整信号生成回路、130 差分信号生成回路、135 積算回路、
140 補正電流生成回路、
150 基準バイアス電流生成回路、160 電流加算回路、170 位相比較回路、
180 レファレンス信号生成回路、190 抵抗値調整回路、200 調整対象回路、
210 送信回路、220 基準クロック生成回路、230 PLL回路(送信用)、
240 パワーアンプ、250 変調用制御電圧生成回路、260 制御回路、
300 回路装置、310 受信回路、320 低雑音増幅器、
330 周波数変換回路、350 PLL回路(受信用)、360 復調回路、
400 電子機器、410 センサー部、
420 A/D変換器、430 記憶部、440 ホスト、450 操作部、
AGM トランスコンダクタンス調整信号、CA1、CA2 キャパシター、
RA1、RA2 抵抗素子、OTA1、OTA2 演算トランスコンダクタンス増幅器、
MX1、MX2 ミキサー、LPF 平滑回路、I 第1の信号、Q 第2の信号、
OI 第1の出力信号、OQ 第2の出力信号
Claims (14)
- 第1の信号が入力される第1の入力ノードと第1の出力ノードとの間に設けられる第1の抵抗素子と、
前記第1の信号と位相が90度異なる第2の信号が入力される第2の入力ノードと第2の出力ノードとの間に設けられる第2の抵抗素子と、
前記第1の出力ノードに一端が接続される第1のキャパシターと、
前記第2の出力ノードに一端が接続される第2のキャパシターと、
前記第1の出力ノードと前記第2の出力ノードとの間に設けられる演算トランスコンダクタンス増幅器で構成される中心周波数シフト回路と、
前記中心周波数シフト回路及びトランスコンダクタンスの調整対象となる調整対象回路に対して、トランスコンダクタンス調整信号を出力する調整信号生成回路とを含み、
前記調整信号生成回路は、前記第2の信号と前記第1の出力ノードから出力される第1の出力信号とに基づいて、又は前記第1の信号と前記第2の出力ノードから出力される第2の出力信号とに基づいて、又は前記第1の信号と前記第1の出力信号とに基づいて、又は前記第2の信号と前記第2の出力信号とに基づいて、前記トランスコンダクタンス調整信号を生成することを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項1において、
前記中心周波数シフト回路は、第1の演算トランスコンダクタンス増幅器と第2の演算トランスコンダクタンス増幅器とを有し、
前記第1の演算トランスコンダクタンス増幅器は、反転及び非反転のいずれか一方の極性の入力端子に入力される前記第1の出力信号に基づいて第1の出力電流を出力し、
前記第2の演算トランスコンダクタンス増幅器は、前記第1の出力信号が入力される前記入力端子と異なる極性の入力端子に入力される前記第2の出力信号に基づいて第2の出力電流を出力し、
前記第1の出力電流により前記第2のキャパシターが充電されることで、前記第2の出力信号が出力され、
前記第2の出力電流により前記第1のキャパシターが充電されることで、前記第1の出力信号が出力されることを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項2において、
前記調整信号生成回路は、
前記第1の信号と前記第2の出力信号とが入力され、又は前記第2の信号と前記第1の出力信号とが入力されるミキサーと、
前記ミキサーの出力を平滑する平滑回路とを有し、
前記調整信号生成回路は、前記平滑回路の出力に基づいて、前記トランスコンダクタンス調整信号を生成することを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項3において、
前記調整信号生成回路は、
前記平滑回路の出力信号と基準電圧信号との差分信号を生成する差分信号生成回路を有し、
前記調整信号生成回路は、前記差分信号に基づいて、前記トランスコンダクタンス調整信号を生成することを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項4において、
前記調整信号生成回路は、
一方の入力端子が第1の直流電圧レベルに設定され、他方の入力端子が第2の直流電圧レベルに設定され、前記基準電圧信号を出力する第2のミキサーを有することを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項5において、
前記調整信号生成回路は、
前記差分信号生成回路からの前記差分信号を積算し、積算電圧を生成する積算回路を有することを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項6において、
前記調整信号生成回路は、
前記積算回路からの前記積算電圧に基づいて補正電流を生成する補正電流生成回路と、
基準バイアス電流を生成する基準バイアス電流生成回路と、
前記補正電流と前記基準バイアス電流とを加算する電流加算回路とを有し、
前記調整信号生成回路は、前記電流加算回路により加算された電流に基づいて、前記トランスコンダクタンス調整信号を出力することを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項2において、
前記調整信号生成回路は、
前記第1の信号と前記第1の出力信号との位相、又は前記第2の信号と前記第2の出力信号との位相を比較する位相比較回路を有し、
前記調整信号生成回路は、前記位相比較回路の位相比較結果に基づいて、前記トランスコンダクタンス調整信号を生成することを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項1乃至8のいずれかにおいて、
前記第1の抵抗素子及び前記第2の抵抗素子は、受動抵抗素子により構成されることを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項9において、
前記第1の信号及び前記第2の信号を生成するレファレンス信号生成回路を含み、
前記レファレンス信号生成回路は、前記第1の信号又は前記第2の信号と位相が異なる第3の信号を出力し、
前記調整信号生成回路は、前記第3の信号と前記第1の出力信号とに基づいて、又は前記第3の信号と前記第2の出力信号とに基づいて、前記第1の抵抗素子、前記第2の抵抗素子及び前記調整対象回路に対して抵抗値を調整する信号を出力することを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項1乃至8のいずれかにおいて、
前記第1の抵抗素子及び前記第2の抵抗素子は、演算トランスコンダクタンス増幅器により構成されることを特徴とするトランスコンダクタンス調整回路。 - 請求項1乃至11のいずれかに記載のトランスコンダクタンス調整回路と、
前記調整対象回路とを含むことを特徴とする回路装置。 - 請求項12において、
前記調整対象回路は、演算トランスコンダクタンス増幅器により構成される複素フィルター回路であって、
前記トランスコンダクタンス調整信号に基づいて、前記演算トランスコンダクタンス増幅器のトランスコンダクタンスが調整されることを特徴とする回路装置。 - 請求項12又は13に記載の回路装置を含むことを特徴とする電子機器。
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