JP2006033664A - Amplifier employing variable impedance element and radio communications apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型で低消費電力の無線通信機器に適用して好適な増幅器に係り、特に集積回路上にて実現され、かつ特性が可変の増幅器に関する。 The present invention relates to an amplifier suitable for application to a small-sized and low-power-consumption wireless communication device, and more particularly to an amplifier that is realized on an integrated circuit and has variable characteristics.
従来より、無線通信機に必要不可欠な構成要素として無線通信用増幅器が開発されてきた。現在では、増幅器開発を牽引する応用は、GSM(Global System for Mobile Communications)やPDC(Personal Digital Cellular)、PHS(Personal Handy-phone System)、PCS(Personal Communication Services)などの携帯電話用無線通信機や、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)規格に定められた無線通信仕様である802.11a、802.11b、802.11gに準拠するワイヤレスLAN(Local Area Network)を構成する無線通信機が主流である。これら無線通信機には常に、低価格化、小型化、そして長時間動作のための低消費電力化が求められている。これらの要求に応える方法の一つに、無線通信用回路をより少ない個数の半導体集積回路(以下「IC:Integrated Circuit」という)に搭載することがある。特に、基板材料が低コストであることと、半導体プロセスの高い成熟度によって高歩留まりが得られることから、シリコンICにて無線通信用回路を実現する試みが多くなされ、現在まで多くの低価格かつ小型な無線通信機が提供されてきた。 Conventionally, a wireless communication amplifier has been developed as an indispensable component for a wireless communication device. Currently, the applications that lead amplifier development are GSM (Global System for Mobile Communications), PDC (Personal Digital Cellular), PHS (Personal Handy-phone System), PCS (Personal Communication Services) and other wireless communication devices for mobile phones. Wireless communication devices constituting wireless LAN (Local Area Network) conforming to 802.11a, 802.11b, and 802.11g, which are wireless communication specifications defined in IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) standards, are mainstream. It is. These wireless communication devices are always required to be low in price, downsized, and low in power consumption for long-time operation. One method for meeting these requirements is to mount a wireless communication circuit on a smaller number of semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as “ICs”). In particular, since the substrate material is low-cost and high yield is obtained due to the high maturity of the semiconductor process, many attempts have been made to realize a wireless communication circuit using a silicon IC. Small wireless communication devices have been provided.
そのような無線通信機に用いる増幅器の構成例として、複数の無線通信仕様のそれぞれの動作周波数に対応した増幅器をIC上に設けてスイッチ等で切り替える構成が非特許文献1に記載されている。また、増幅器を構成する整合回路を特性可変なインダクタ回路や容量回路で実現し、複数の無線通信仕様のそれぞれの動作周波数に合わせて整合回路の特性を調整可能にした増幅器の例が特許文献1に開示されている。更に、分布定数回路の途中に複数の中間引出線を設け、入力される周波数に応じて中間引出線を選択することによってインダクタンスの値を可変にするインダクタの例が特許文献2に開示されている。
As a configuration example of an amplifier used in such a wireless communication device, Non-Patent
今後の開発においては、更なる低価格化と小型化を進め、かつ、ユーザーの所在やその目的に応じて最適な無線通信を行なうために,上記した様々の携帯電話や無線LAN等による複数の無線通信仕様に対応可能な無線通信機の実現が期待されている。 In the future development, in order to further reduce the price and downsizing, and to perform optimal wireless communication according to the location and purpose of the user, a plurality of mobile phones, wireless LANs, etc. Realization of a wireless communication device that is compatible with wireless communication specifications is expected.
しかしながら、従来のIC上の無線通信用増幅器では、様々の無線通信仕様でその動作周波数や利得特性が異なっているために、同一の増幅器では対応することができないという問題点があった。また、逆に着目する複数の無線通信仕様の動作周波数をカバーする広帯域の増幅器を構成しても、個々の動作周波数に合わせた狭帯域の増幅器に比べて利得が小さくなってしまう上に、低雑音化が難しくなるという問題点があった。 However, the conventional amplifier for wireless communication on the IC has a problem that the same amplifier cannot be used because the operating frequency and gain characteristics are different in various wireless communication specifications. Conversely, even if a wideband amplifier that covers the operating frequencies of a plurality of wireless communication specifications that are focused on is configured, the gain is reduced compared to a narrowband amplifier that matches each operating frequency. There was a problem that noise generation became difficult.
IC上に複数の増幅器を設け、それらをスイッチ等で切り替える構成は、その対策の一案であるが、回路規模が増大する欠点を有している。 A configuration in which a plurality of amplifiers are provided on an IC and the switches are switched by a switch or the like is one solution to the problem, but has a disadvantage that the circuit scale increases.
また、整合回路の特性を調整可能にした特許文献1に記載の増幅器では、消費電力が大きくなることが避けられない。以下にそのことについて説明する。特許文献1の図4に特性可変なインダクタの回路構成が示されている。この可変インダクタは、入力端子501と出力端子502との間に、インダクタ素子503とバイアス電流カット用容量508、514を直列に接続し、コンデンサ508とコンデンサ514との間の点Uにチョークコイル504を接続することによって構成される。そして、制御回路512から並列に引き出された線は、図4では3本のバイアス電流カット用コンデンサ505、506、507の一端に接続され、これらコンデンサ505、506、507の他端はインダクタ素子503の途中の異なる部分に接続されている。また、制御回路512からバイアス電流カット用コンデンサ505、506、507に接続する線の途中からそれぞれ分岐した線がPINダイオード509、510、511のアノード側に接続され、509、510、511のカソード側は接続点Uとバイアスカット用コンデンサ508との間の点Vに接続される。この可変インダクタの構成では、あるPINダイオードを選択してオン状態にすることによって低抵抗がその端子間に発生し、インダクタの途中にある接点がバイパスして端子Vに接続される。それによって、実効インダクタンスが変化する。
Further, in the amplifier described in
しかしながら、選択したPINダイオードには数mAのオン電流が常時流れることから、インダクタンスを所望の値に保持して増幅器を動作させておく場合には、オン電流分の消費電流が増大する。例えば、現在の無線LAN用の無線通信回路のうち、初段の低雑音増幅器には、おおむね消費電流10mA程度が割り当てられているが、PINダイオードのオン電流は3mA程度となるので、一つのインダクタを可変にするためだけに、目標とする消費電流の30%が消費されることになる。そのため、増幅器の消費電力が大きくならざるを得ない。実際には可変インダクタは複数個用いられる場合も考えられ、その際には可変インダクタでの消費電流が更に増大することになる。 However, since an ON current of several mA always flows through the selected PIN diode, when the amplifier is operated with the inductance maintained at a desired value, the current consumption corresponding to the ON current increases. For example, in the current wireless communication circuit for wireless LAN, the first-stage low-noise amplifier is generally assigned a current consumption of about 10 mA, but the ON current of the PIN diode is about 3 mA. Only to make it variable, 30% of the target current consumption is consumed. Therefore, the power consumption of the amplifier must be increased. In practice, a plurality of variable inductors may be used. In this case, the current consumption of the variable inductors further increases.
本発明は、従来の上記問題点を克服するためになされたもので、消費電流の増大を招くことなくインダクタンスを変えることができる可変インダクタを用いて構成される低消費電力の増幅器を提供すること、又はそれを用いた無線通信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to overcome the above-described conventional problems, and provides a low power amplifier configured using a variable inductor capable of changing the inductance without causing an increase in current consumption. Another object is to provide a wireless communication apparatus using the same.
上記目的を達成するための本発明の増幅器は、交流信号を増幅する増幅素子と、増幅器の入力部、出力部の少なくとも1方に含まれる可変インダクタとを具備し、可変インダクタは、一方の端子と他方の端子の間の少なくとも1個所にタップが設けられたタップ付きインダクタと、固定容量を介して上記タップと上記他方の端子の間に接続された、印加電圧によって容量オン、容量オフが制御される可変容量とを含んで構成され、可変インダクタは、可変容量の容量オン、容量オフに応じて一方の端子と他方の端子の間でインダクタンスが変化することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an amplifier according to the present invention includes an amplifying element for amplifying an AC signal, and a variable inductor included in at least one of an input unit and an output unit of the amplifier, and the variable inductor has one terminal. And an inductor with a tap provided at least at one location between the other terminal and the capacitor on and off by a voltage applied to the tap and the other terminal via a fixed capacitor. The variable inductor is characterized in that the inductance changes between one terminal and the other terminal in response to the capacitance on / off of the variable capacitance.
上記構成により、インダクタンスの変化が電流によらずに可変容量への印加電圧によって成されるので、消費電流の増大が無く、増幅器が低消費電力化される。 With the above configuration, since the change in inductance is made by the voltage applied to the variable capacitor without depending on the current, there is no increase in current consumption and the power consumption of the amplifier is reduced.
上記目的を達成するための本発明の別の増幅器は、差動入力信号の正極性信号を増幅する第1の増幅器要素と、上記差動入力信号の逆極性信号を増幅する第2の増幅器要素とを具備して成る増幅器であって、第1及び第2の増幅器要素の各々は、交流信号を増幅する増幅素子と、増幅器要素の入力部、出力部の少なくとも1方に含まれる可変インダクタとを具備し、可変インダクタは、一方の端子と他方の端子の間の少なくとも1個所にタップが設けられたタップ付きインダクタと、固定容量を介してタップと他方の端子の間に接続された、印加電圧によって容量オン、容量オフが制御される可変容量とを含んで構成され、可変インダクタは、可変容量の容量オン、容量オフに応じて一方の端子と他方の端子の間でインダクタンスが変化することを特徴とする。 In order to achieve the above object, another amplifier of the present invention includes a first amplifier element that amplifies a positive polarity signal of a differential input signal, and a second amplifier element that amplifies a reverse polarity signal of the differential input signal. Each of the first and second amplifier elements includes an amplifying element that amplifies an AC signal, and a variable inductor included in at least one of an input part and an output part of the amplifier element. The variable inductor includes a tapped inductor provided with a tap at least at one place between one terminal and the other terminal, and an application connected between the tap and the other terminal via a fixed capacitor. The variable inductor is configured to include a variable capacitor whose capacity is turned on and off according to the voltage, and the inductance of the variable inductor changes between one terminal and the other terminal in accordance with the capacitance on / off of the variable capacitor. And wherein the door.
増幅器が差動信号を増幅する場合にも、上記構成により、インダクタンスの変化が電流によらずに可変容量への印加電圧によって成されるので、消費電流の増大が無く、差動型の増幅器が低消費電力化される。 Even in the case where the amplifier amplifies the differential signal, with the above configuration, since the change in inductance is made by the voltage applied to the variable capacitor without depending on the current, there is no increase in current consumption, and the differential amplifier Low power consumption.
上記目的を達成するための本発明の無線通信装置は、アンテナからの受信信号を増幅する第1の増幅回路と、第1の増幅回路の出力信号の周波数変換を行なうミキサと、ミキサの出力信号を増幅する第2の増幅回路と、第2の増幅回路の出力信号を入力してベースバンド信号を出力する出力回路とを具備し、第1の増幅回路は増幅器を含んで成り、増幅器は、交流信号を増幅する増幅素子と、増幅器の入力部、出力部の少なくとも1方に含まれる可変インダクタとを具備し、上記可変インダクタは、一方の端子と他方の端子の間の少なくとも1個所にタップが設けられたタップ付きインダクタと、固定容量を介して上記タップと上記他方の端子の間に接続された、印加電圧によって容量オン、容量オフが制御される可変容量とを含んで構成され、可変インダクタは、可変容量の容量オン、容量オフに応じて一方の端子と他方の端子の間でインダクタンスが変化することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a wireless communication apparatus of the present invention includes a first amplifier circuit that amplifies a received signal from an antenna, a mixer that performs frequency conversion of an output signal of the first amplifier circuit, and an output signal of the mixer And a second amplifier circuit that inputs an output signal of the second amplifier circuit and outputs a baseband signal, and the first amplifier circuit includes an amplifier, An amplifying element for amplifying an AC signal, and a variable inductor included in at least one of an input part and an output part of the amplifier, the variable inductor being tapped at least at one place between one terminal and the other terminal And a variable capacitor that is connected between the tap and the other terminal via a fixed capacitor and whose capacitance is controlled to be turned on and off by an applied voltage. , Variable inductor, characterized capacitance on the variable capacitor, to change the inductance between the one terminal and the other terminal according to the capacity off.
上記構成により、インダクタンスの変化が電流によらずに可変容量への印加電圧によって成されるので、消費電流の増大が無く、無線通信装置が低消費電力化される。 With the above configuration, since the change in inductance is made by the voltage applied to the variable capacitor without depending on the current, there is no increase in current consumption, and the power consumption of the wireless communication apparatus is reduced.
本発明によれば、インダクタンスの変化が電流によらずに可変容量への印加電圧によって成されるので、消費電流の増大を招くことなくインダクタンスを変えることができる可変インダクタを用いて構成される低消費電力の増幅器又はそれを用いた無線通信装置を実現することが期待される。 According to the present invention, since the change of the inductance is made by the voltage applied to the variable capacitor without depending on the current, the low inductance configured using the variable inductor that can change the inductance without causing an increase in the current consumption. It is expected to realize a power consumption amplifier or a wireless communication apparatus using the amplifier.
以下、本発明に係る可変インピーダンス素子を用いた増幅器及び無線通信装置を図面に示した実施形態を参照して更に詳細に説明する。 Hereinafter, an amplifier and a wireless communication apparatus using a variable impedance element according to the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings.
図1に本発明の第1の実施形態を示す。本実施形態の増幅器は、その入力端子1に印加された交流信号を、設計により決められた利得によって増幅し、出力端子2に接続される後段の通信回路へ与えるために用いられる。増幅器は、その入力部に備えられた入力整合回路11、増幅素子であるバイポーラトランジスタT1、そのベースバイアス抵抗61、トランジスタT1のエミッタ帰還回路である可変インダクタ42、増幅器の出力部に備えられた出力整合回路12を含んで構成される。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The amplifier according to the present embodiment is used to amplify an AC signal applied to the
入力部に備えられた入力整合回路11は、信号経路に可変容量21、22が直列接続され、可変インダクタ41は前記容量21と前記容量22の接続点から直流電圧を印加する端子3へと接続されている。また、出力部に備えられた出力整合回路12は、可変インダクタ43、増幅回路全体の安定化係数を改善するための抵抗61、固定値の容量31で構成される。
In the
ベースバイアス抵抗の端子5には、増幅器のモード制御回路(MEM)13からバイアス電圧が与えられる。また、モード制御回路13は、各可変素子の素子値を変化させるための制御電圧を端子121、122、141、143から出力する。増幅器では、モードに応じてそれぞれの無線通信仕様に適した整合回路11及び12の特性、帰還回路42のインピーダンス、及びベースバイアス電圧によって決まるトランジスタT1のバイアス電流を変えることができ、各モードにおいてどのような制御を行なうかの制御内容が記憶回路(MEM)14によって記憶されている。
A bias voltage is applied to the
可変インダクタ41、42及び43については、図2に示す構成で実効インダクタを可変にすることができる。図2に示す可変インダクタの構成は、インダクタの2端子のうち一方が交流的に接地される場合を示しており、端子N1に交流信号が、端子N2に直流電圧が印加される。また、端子N3に同様に直流電圧が印加される。インダクタ71〜74は、一本のマイクロリップライン型インダクタを任意の位置の三つのタップA、B及びCにて分割した場合のタップ間のインダクタを示している。各タップは、直流遮断用容量81〜83を介して、素子値制御回路(ECT)15の出力に接続され、更に可変容量84〜86を介して端子N3に接続されている。
Regarding the
以上の構成の可変インダクタにおいて、素子値制御回路15の出力電圧によって可変容量84〜86のそれぞれの端子間の印加電圧が変化し、変容量84〜86のそれぞれが容量オンと容量オフの2状態に変化する。それにより、マイクロストリップラインの長さが変わり、インダクタンスを可変にすることができる。なお、可変容量84〜86には電流は流れず端子間電圧が変化するだけであるから、可変容量84〜86において電力消費はない。
In the variable inductor having the above configuration, the voltage applied between the terminals of the
ここで、回路シミュレータを用いて可変インダクタの特性を計算した例を示す。端子N1に交流信号が入力され、端子N2、N3はグランド接地に接続され、端子N4に図1中のモード制御回路13からの制御電圧が入力される例で計算する。直流遮断用容量81〜83は、IC上での実現性を考慮してMIM(Metal Insulator Metal)容量で構成されるとし、等しく3pFとする。また、可変容量84〜86には、ゲート・ソース間電圧によって容量値が変化するMOS(Metal Oxide Semiconductor)型容量が用いられる。MOS型容量は、ソースとなる半導体基板(バルク)と、その上に絶縁膜を介して形成されたゲート電極とによって構成され、バルク端子とゲート端子の間に容量が形成される。なお、可変容量84〜86として、pn接合によるpn空乏層容量を用いることができる。pn空乏層容量は、半導体基板上に形成したpn接合のp電極端子とn電極端子の間に逆バイアスを掛けることによって形成され、両端子間に印加する電圧を変えることによってその容量値が変化する。
Here, an example is shown in which the characteristics of the variable inductor are calculated using a circuit simulator. The calculation is performed in an example in which an AC signal is input to the terminal N1, the terminals N2 and N3 are connected to the ground, and the control voltage from the
本例のMOS型容量は、ゲート・ソース間電圧を閾値1.5Vに対して高電圧側にして容量オフとしたときに0.09pF、低電圧側にして容量オンとしたときに0.6pFに変化する。また、マイクロストリップラインの全長は2mmで、タップは3箇所に等間隔で設定され、特性インピーダンスは20Ωである。この条件で、可変容量が全て容量オフ、86のみ容量オン、85のみ容量オン、84のみ容量オン、全て容量オンの場合にそれぞれ実効インダクタは0.72nHから0.96nHへと段階的に変化し、インダクタンスの最大値の25%を可変とすることができる。従って、図2に示す可変インダクタを図1に示した増幅器で用いることによって、増幅器の特性を可変とすることができる。 The MOS type capacitance of this example is 0.09 pF when the gate-source voltage is set to the high voltage side with respect to the threshold of 1.5 V and the capacitance is turned off, and 0.6 pF when the capacitance is set to the low voltage side and the capacitance is turned on. To change. The total length of the microstrip line is 2 mm, the taps are set at three equal intervals, and the characteristic impedance is 20Ω. Under these conditions, the effective inductor changes stepwise from 0.72 nH to 0.96 nH when the variable capacitors are all off, 86 is on, 85 is on, 84 is on, and all are on. 25% of the maximum value of inductance can be made variable. Therefore, by using the variable inductor shown in FIG. 2 in the amplifier shown in FIG. 1, the characteristics of the amplifier can be made variable.
可変容量121、122は、図3の(a)に示す構成で実効容量値が変化させられる。固定容量C1と固定容量C2の間に、端子間の電圧によってその容量値が変化する可変容量C3が直列に接続され、端子CN3、CN4からチョークインダクタL1及びL2を経て可変容量C3の端子間電圧が変化させられる。固定容量C1、C2の値を可変容量C3に対して十分大きくすることにより、端子CN1、CN2間に構成される可変容量121、122の実効容量値を可変容量C3の容量値によって決めることができる。この可変容量121及び122が図3の(b)に示すシンボルを用いて図1中に示される。図1では、モード制御回路13出力の差動制御電圧121a及び121b、122a及び122bが端子間に与えられることにより、可変容量121、122の容量値が変化する。なお、可変容量C3として、上記のMOS型容量又はpn空乏層容量を用いることができる。
The effective capacitance values of the variable capacitors 121 and 122 are changed in the configuration shown in FIG. A variable capacitor C3 whose capacitance value varies depending on the voltage between the terminals is connected in series between the fixed capacitor C1 and the fixed capacitor C2, and the voltage across the terminals of the variable capacitor C3 from the terminals CN3 and CN4 through the choke inductors L1 and L2. Is changed. By making the values of the fixed capacitors C1 and C2 sufficiently larger than the variable capacitor C3, the effective capacitance values of the variable capacitors 121 and 122 formed between the terminals CN1 and CN2 can be determined by the capacitance value of the variable capacitor C3. . These variable capacitors 121 and 122 are shown in FIG. 1 using the symbols shown in FIG. In FIG. 1, the
図1の増幅器全体の動作について説明する。予め、対応する無線通信仕様の情報が端子101に電圧として入力されると、モード制御回路13は、記憶回路14から、その電圧に応じたメモリアドレスにあるデータを読み込み、電圧レベルとして出力端子121、122、141、142、143、及び端子5に出力する。図2に示すように、素子値制御回路15が端子N4の電圧値に応じた制御電圧を各可変容量の印加電圧に変換して出力することにより、可変インダクタ141〜143は、所望のインダクタンスが設定される。可変容量21、22は、モード制御回路13出力の差動制御電圧を入力することにより、容量値が設定される。また、増幅トランジスタT1のバイアス電流は端子5の電圧によって決定され、増幅器の各可変パラメータが決定される。以上により、増幅器は、対応する無線通信仕様に対し所定の整合状態と増幅特性を設定することができ、その入力端子1に入力された交流信号に対し、増幅動作を行なう。
The operation of the entire amplifier of FIG. 1 will be described. When information on the corresponding wireless communication specification is input as a voltage to the terminal 101 in advance, the
なお、図1の説明に用いた図2に示す可変インダクタにおいて、例としてインダクタのタップ数を3個設けた場合について説明を行なったが、タップ数は1以上であれば上記のインダクタンスの可変性を得ることができる。 In the variable inductor shown in FIG. 2 used for the description of FIG. 1, the case where the number of taps of the inductor is provided as an example has been described. However, if the number of taps is 1 or more, the above-described inductance variability is provided. Can be obtained.
以上、本実施形態により、インダクタンスの設定が可変容量を用いて行なわれ、消費電力を増大させる電流による制御が行なわれないので、複数の無線通信仕様を満たす低消費電力の高周波増幅器を実現することができる。低消費電力が実現されるため、増幅器をICに組み込み、同一基板上に形成された1チップで構成することが容易となる。 As described above, according to the present embodiment, since the inductance is set using a variable capacitor and the control by the current that increases the power consumption is not performed, a low power consumption high frequency amplifier that satisfies a plurality of wireless communication specifications is realized. Can do. Since low power consumption is realized, it is easy to incorporate an amplifier into an IC and form a single chip formed on the same substrate.
なお、増幅器が比較的に狭帯域で動作する場合は、可変インダクタを入力整合回路11、出力整合回路12のいずれかに用いるように構成することが可能になる。また、トランジスタT1のエミッタに配置される帰還回路においては、可変インダクタ42の代わりに抵抗を用いることが可能であり、更にエミッタを直接に接地することも可能である。
When the amplifier operates in a relatively narrow band, the variable inductor can be configured to be used for either the
図4に本発明の第2の実施形態を示す。図1に示した増幅器に対して、トランジスタT1のコレクタ側にカスコードトランジスタT2を接続し、T2のコレクタ端子に出力整合回路が接続される。トランジスタT2は、トランジスタT1のコレクタ電位の振幅を抑えてトランジスタT1のベース端子に発生するミラー容量の値を低減するために用いられる。ミラー容量によって増幅器の高域特性が劣化するが、そのミラー容量の低減によって増幅器の高域特性が改善される。高域の同一周波数での利得を比較すると、例えば3dBの利得向上を得ることが可能になる。 FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the amplifier shown in FIG. 1, a cascode transistor T2 is connected to the collector side of the transistor T1, and an output matching circuit is connected to the collector terminal of T2. The transistor T2 is used to reduce the value of the mirror capacitance generated at the base terminal of the transistor T1 by suppressing the amplitude of the collector potential of the transistor T1. Although the high frequency characteristics of the amplifier deteriorate due to the mirror capacitance, the high frequency characteristics of the amplifier are improved by reducing the mirror capacitance. When the gains at the same frequency in the high band are compared, for example, a gain improvement of 3 dB can be obtained.
本実施形態により、第1の実施形態に比べてトランジスタが増加する分、構成が複雑になるが、増幅器を高速化・広帯域化することが可能になる。 According to the present embodiment, the configuration is complicated by the increase in the number of transistors as compared with the first embodiment, but the amplifier can be increased in speed and bandwidth.
図5に本発明の第3の実施形態を示す。図1に示した増幅器の二組が差動回路形式で用いられる。第1の実施形態の増幅器が単相の信号に対して増幅を行なうのに対して、本実施形態の増幅器は、差動回路形式を採ることによって二つの入力端子1a、1bの間の差動信号に対する増幅を行ない、二個の出力端子2a、2bの間に増幅した差動信号を出力する。差動信号は正極性信号と逆極性信号とからなり、例えば、入力端子1aに正極性信号が、入力端子1bに逆極性信号が与えられ、出力端子2aから逆極性信号が、出力端子2bから正極性信号が出力される。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. Two sets of amplifiers shown in FIG. 1 are used in the form of a differential circuit. The amplifier according to the first embodiment amplifies a single-phase signal, whereas the amplifier according to the present embodiment adopts a differential circuit form to provide a differential between the two
本実施形態により、単相増幅器に対し、優れた入力信号の同相信号成分除去比を得ることができる。 According to this embodiment, it is possible to obtain an excellent in-phase signal component removal ratio of the input signal with respect to the single-phase amplifier.
図6に本発明の第4の実施形態を示す。本実施形態では、増幅用のトランジスタT1のコレクタにカスコードトランジスタT2が配置され、かつ差動回路形式が採用される。これにより、トランジスタT1でのミラー効果抑圧による高利得と、優れた入力信号の同相信号成分除去比を実現することができる。本実施形態の増幅器は、前記第2と第3の実施形態における特徴を同時に合わせ持つ。 FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, a cascode transistor T2 is arranged at the collector of the amplifying transistor T1, and a differential circuit format is adopted. As a result, it is possible to realize a high gain due to Miller effect suppression in the transistor T1 and an excellent in-phase signal component removal ratio of the input signal. The amplifier of this embodiment has the characteristics of the second and third embodiments at the same time.
図7に本発明の第5の実施形態を示す。図1に示した増幅器に対して、トランジスタT1がバイポーラ型トランジスタからnMOSトランジスタに置き換えられる。nMOSトランジスタは動作速度の点でバイポーラ型トランジスタに及ばない場合があるが、必要な電源電圧の値を下げることが可能になる。例えば、バイポーラとトランジスタがそのベース・エミッタ間電圧に0.9V程度が必要で、図1の電源電圧(端子4と端子3の間の電圧)が2V程度であるのに対し、本実施形態において、MOSトランジスタの閾値電圧Vthを0.4Vとすることにより、電源電圧を1V程度まで低減することができる。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention. In contrast to the amplifier shown in FIG. 1, the transistor T1 is replaced from a bipolar transistor to an nMOS transistor. The nMOS transistor may not reach the bipolar type transistor in terms of operating speed, but it is possible to reduce the value of the necessary power supply voltage. For example, a bipolar transistor requires a base-emitter voltage of about 0.9 V, and the power supply voltage (voltage between
図8に本発明の第6の実施形態を示す。図7に示した増幅器に対して、MOSトランジスタT1のコレクタ側にカスコードMOSトランジスタT2を接続し、MOSトランジスタT2のドレイン端子に出力整合回路が接続される。MOSトランジスタT2は、MOSトランジスタT1のドレイン電位の振幅を抑えてMOSトランジスタT1のゲート端子に発生するミラー容量の値を低減するために用いられる。ミラー容量によって増幅器の高域特性が劣化するが、そのミラー容量の低減によって増幅器の高域特性が改善される。 FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention. For the amplifier shown in FIG. 7, a cascode MOS transistor T2 is connected to the collector side of the MOS transistor T1, and an output matching circuit is connected to the drain terminal of the MOS transistor T2. The MOS transistor T2 is used to reduce the value of the mirror capacitance generated at the gate terminal of the MOS transistor T1 by suppressing the amplitude of the drain potential of the MOS transistor T1. Although the high frequency characteristics of the amplifier deteriorate due to the mirror capacitance, the high frequency characteristics of the amplifier are improved by reducing the mirror capacitance.
本実施形態により、第5の実施形態に比べてトランジスタが増加する分、構成が複雑になるが、電源電圧を低減することができるほか、増幅器を高速化・広帯域化することが可能になる。 According to the present embodiment, the configuration is complicated by the increase in the number of transistors as compared with the fifth embodiment, but the power supply voltage can be reduced and the amplifier can be increased in speed and bandwidth.
図9に本発明の第7の実施形態を示す。図7に示した増幅器の二組が差動回路形式で用いられる。第5の実施形態の増幅器が単相の信号に対して増幅を行なうのに対して、本実施形態の増幅器は、差動回路形式を採ることによって二つの入力端子1a、1bの間の差動信号に対する増幅を行ない、二個の出力端子2a、2bの間に増幅した差動信号を出力する。
FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention. Two sets of amplifiers shown in FIG. 7 are used in the form of a differential circuit. Whereas the amplifier of the fifth embodiment amplifies a single-phase signal, the amplifier of the present embodiment adopts a differential circuit form to provide a differential between the two
本実施形態により、単相増幅器に対し、優れた入力信号の同相信号成分除去比を得ることができるほか、増幅用トランジスタにMOSトランジスタを適用することで電源電圧を低減することができる。 According to the present embodiment, an excellent in-phase signal component removal ratio of the input signal can be obtained with respect to the single-phase amplifier, and the power supply voltage can be reduced by applying the MOS transistor to the amplifying transistor.
図10に本発明の第8の実施形態を示す。増幅用MOSトランジスタT1のドレインにカスコードMOSトランジスタT2を配置し、かつ差動回路形式をとることによって、MOSトランジスタT1でのミラー効果抑圧による高域での高利得と、優れた入力信号の同相信号成分除去比を実現することができる。更に、増幅トランジスタにMOSトランジスタを適用することで電源電圧を低減することができる。 FIG. 10 shows an eighth embodiment of the present invention. By arranging the cascode MOS transistor T2 at the drain of the amplifying MOS transistor T1 and adopting a differential circuit form, high gain in the high band due to mirror effect suppression in the MOS transistor T1 and excellent input signal in-phase A signal component removal ratio can be realized. Furthermore, the power supply voltage can be reduced by applying a MOS transistor to the amplification transistor.
以上の第1〜第8の実施形態において使用する可変インダクタを別の構成にすることが可能である。図11に示す第1の別の可変インダクタの構成では、インダクタの2端子のうち一方が交流的に接地される。そして、端子N1に交流信号が印加され、端子N2と端子N3にそれぞれ直流電圧が印加される。 The variable inductor used in the above first to eighth embodiments can be configured differently. In the first alternative variable inductor configuration shown in FIG. 11, one of the two terminals of the inductor is grounded in an alternating manner. Then, an AC signal is applied to the terminal N1, and a DC voltage is applied to each of the terminals N2 and N3.
ここで、インダクタ75〜78のそれぞれは、IC上に作成したスパイラル型インダクタである。インダクタ75〜78の各々の接続点においてタップA、B、Cが形成される。各タップは、直流遮断用容量81〜83を介して、素子値制御回路15の出力に接続され、更に可変容量84〜86を介して端子N3に接続されている。
Here, each of the
以上の構成の可変インダクタは、素子値制御回路15の出力電圧によって可変容量84〜86のそれぞれを容量オンと容量オフの2状態に変えることによって、交流信号が経由するスパイラル型インダクタの個数を変え、そのインダクタンスを可変にする。直流遮断用容量81〜83はIC上での実現性を考慮してMIM(Metal Insulator Metal)容量で構成され、また可変容量84〜86はゲート・ソース間電圧によって容量値が変化するMOS型容量で構成される。
The variable inductor having the above configuration changes the number of spiral inductors through which an AC signal passes by changing each of the
本構成のインダクタには、図2に示したマイクロストリップライン採用の可変インダクタに比較し、形状が細長い形状から縦横比がほぼ等しい形状に変わるが、IC上の面積が小さいという利点がある。これはスパイラルインダクタが、螺旋形状をとることによって線間に正の相互インダクタンスを発生させ、所望のインダクタンスを得るために必要な実際の総配線長を短くすることができるためである。よって、本実施形態を用いれば、IC面積のより低減することができる。 Compared with the variable inductor adopting the microstrip line shown in FIG. 2, the inductor of this configuration changes from an elongated shape to a shape having substantially the same aspect ratio, but has an advantage that the area on the IC is small. This is because the spiral inductor can take a spiral shape to generate a positive mutual inductance between the lines and shorten the actual total wiring length necessary to obtain a desired inductance. Therefore, if this embodiment is used, the IC area can be further reduced.
第1〜第8の実施形態において使用する可変インダクタを図12に示す更に別の構成にすることが可能である。図12に示す第2の別の可変インダクタの構成では、インダクタの2端子のうち一方が交流的に接地される。そして、端子N1に交流信号が印加され、端子N2と端子N3にそれぞれ直流電圧が印加される。 The variable inductor used in the first to eighth embodiments can have still another configuration shown in FIG. In the second alternative variable inductor configuration shown in FIG. 12, one of the two terminals of the inductor is grounded in an alternating manner. Then, an AC signal is applied to the terminal N1, and a DC voltage is applied to each of the terminals N2 and N3.
ここで、インダクタ71〜74は、IC上に作成したマイクロスストリップ型インダクタをそれぞれ示しており、各々の接続点にタップA、B、Cが形成される。各タップは、直流遮断用容量81〜83を介して、3個のN型MOSトランジスタM1〜M3のドレインにそれぞれ接続され、また抵抗63〜69を介して端子N5へ接続されている。素子値制御回路15の出力は、MOSトランジスタM1〜M3のゲート電圧となっており、その電圧がMOSトランジスタの閾値電圧Vthよりも0.2V程度大きければそのドレインソース間に電流が導通し、低抵抗が現れる。従って、インダクタ71〜74を直流遮断用容量81〜83を介して、端子N3へ接地させることができる。
Here, the inductors 71 to 74 respectively indicate microstrip type inductors formed on the IC, and taps A, B, and C are formed at respective connection points. Each tap is connected to the drains of three N-type MOS transistors M1 to M3 via
第1〜第8の実施形態において使用する可変インダクタを図13に示す更に別の構成にすることが可能である。図13に示す第3の別の可変インダクタの構成では、インダクタの2端子のうち一方が交流的に接地される。そして、端子N1に交流信号が印加され、端子N2と端子N3にそれぞれ直流電圧が印加される。 The variable inductor used in the first to eighth embodiments can have still another configuration shown in FIG. In the configuration of the third other variable inductor shown in FIG. 13, one of the two terminals of the inductor is grounded in an alternating manner. Then, an AC signal is applied to the terminal N1, and a DC voltage is applied to each of the terminals N2 and N3.
ここで、インダクタ75〜78は、IC上に作成したスパイラル型インダクタをそれぞれ示しており、各々の接続点にタップA、B、Cが形成される。各タップは、直流遮断用容量81〜83を介して、それぞれN型MOSトランジスタM4〜M6のドレインに接続されている。各MOSトランジスタのソースは、素子値制御回路15の出力に接続され、更に可変容量84〜86を介して端子N3に接続されている。各MOSトランジスタのソース・ドレイン間には約数kΩの抵抗が接続されている。
Here, the
以上の構成の可変インダクタにおいては、素子値制御回路15の出力電圧によって可変容量84〜86のそれぞれが容量オンと容量オフの2状態に変わり、交流信号が経由するスパイラル型インダクタの個数が変わる。それにより、インダクタンスを可変にすることができる。
In the variable inductor having the above configuration, each of the
素子値制御回路15の出力は、例えば可変容量85を容量オンにする場合には、接点Hに低電位が、MOSトランジスタM5のゲートには高電位が与えられる。一方、接点G及びIには高電位が、またMOSトランジスタM4及びM6のゲートには低電位が与えられる。このようにバイアス電圧を与えることで、交流信号の経路でないパスは直列抵抗によって高抵抗となる。
For example, when the
いま、MOSトランジスタM4、M6が接続されていない場合、交流信号の経路でないパスに可変容量84、86の容量オフによる小容量が接続され、この小容量とインダクタ75〜78の間で共振ループが形成される場合がある。本構成では、この小容量に上記高抵抗が直列に接続されるので、共振ループの共振の鋭さが抑えられる。また、たとえ共振が発生したとしても、増幅回路の特性に与える影響を小さく抑えることができる。直流遮断用容量81〜83は、IC上での実現性を考慮してMIM(Metal Insulator Metal)容量で構成され、また可変容量84〜86は、ゲート・ソース間電圧によって容量値が可変なMOS型容量で構成される。
Now, when the MOS transistors M4 and M6 are not connected, a small capacity due to the capacity off of the
以上の第1〜第8の実施形態の整合回路では、一方の端子N1に交流信号が入力され、他方の端子N2が交流的に接地される可変インダクタが用いられる。図示していないが、交流信号が一方の端子から他方の端子に伝達して取り出される可変インダクタを用いて整合回路を構成する場合がある。そのような場合に使用する可変インダクタの構成の例を図14に示す。 In the matching circuits of the first to eighth embodiments described above, a variable inductor is used in which an AC signal is input to one terminal N1, and the other terminal N2 is AC-grounded. Although not shown, the matching circuit may be configured using a variable inductor in which an AC signal is transmitted from one terminal to the other terminal. An example of the configuration of the variable inductor used in such a case is shown in FIG.
図14に示す第4の別の可変インダクタは、端子N1、N2ともに交流信号を取り出すことができるように構成される。ここで、インダクタ71〜74は、IC上に作成したマイクロストリップライン型のインダクタであり、任意の位置からタップA、B、Cが引き出される。各タップは、直流遮断用容量81〜83を介して、素子値制御回路15の出力に接続され、更に可変容量84〜86を介してチョークインダクタ79に接続される。チョークインダクタ79の可変容量84〜86が接続されない他方の端子は接地されており、可変容量84〜86に直流電位を与える電圧伝達経路が形成される。また、容量87及び88は、端子N1、N2に直流電位が印加されないように直流遮断用容量として動作する。
The fourth other variable inductor shown in FIG. 14 is configured such that an AC signal can be taken out from both terminals N1 and N2. Here, the inductors 71 to 74 are microstrip line type inductors formed on an IC, and taps A, B, and C are drawn from arbitrary positions. Each tap is connected to the output of the element
図15に、端子N1、N2ともに交流信号を取り出すことができるように構成される第5の別の可変インダクタを示す。ここで、インダクタ75〜78のそれぞれは、IC上に作成したスパイラルインダクタであり、それぞれの接続の位置からタップA、B、Cが引き出される。各タップは、直流遮断用容量81〜83を介して、素子値制御回路15の出力に接続され、更に可変容量84〜86を介してチョークインダクタ79に接続される。チョークインダクタ79の可変容量84〜86が接続されない他方の端子は接地されており、可変容量84〜86に直流電位を与える電圧伝達経路が形成される。また、容量87及び88は、端子N1、N2に直流電位が印加されないように直流遮断用容量として動作する。
FIG. 15 shows a fifth other variable inductor configured to be able to extract an AC signal at both terminals N1 and N2. Here, each of the
本可変インダクタは、図14のマイクロストリップラインを用いた可変インダクタと比較してIC上の面積が小さくすることができる。小面積になるのは、螺旋形状をとることによって線間に正の相互インダクタンスを発生させ、所望のインダクタンスを得るために必要な実際の総配線長を短くできるためである。 This variable inductor can reduce the area on the IC as compared with the variable inductor using the microstrip line of FIG. The reason for the small area is that by taking a spiral shape, a positive mutual inductance is generated between the lines, and the actual total wiring length necessary to obtain a desired inductance can be shortened.
図16に本発明の第9の実施形態を示す。図16では上記の本発明の増幅器を含んで構成される無線通信装置が示される。本実施形態の無線通信装置は、ヘテロダイン形式の無線受信機として構成され、まず、アンテナ301で受信された受信信号は、増幅回路302によって増幅され、ミキサ303の一方の端子へ入力される。局部発振回路制御回路(CTL)304によって制御される局部発振回路305の出力信号がミキサ303の他方の端子へ入力される局部発振信号となる。ミキサ303において周波数変換によって受信信号の搬送波周波数が下げられ、中間周波信号がミキサ303から出力される。中間周波信号は、帯域通過フィルタ306によって不要周波数成分を減衰させられた後、中間周波増幅回路307で増幅され、復調を行なう出力回路(OUT)308に入力される。出力回路308からベースバンド信号が取り出される。
FIG. 16 shows a ninth embodiment of the present invention. FIG. 16 shows a wireless communication apparatus including the above-described amplifier of the present invention. The wireless communication apparatus of this embodiment is configured as a heterodyne wireless receiver. First, a reception signal received by the
本発明の増幅器が増幅回路302の内部で用いられる。それにより、複数の無線通信仕様を満たすヘテロダイン形式の低消費電力の無線通信装置を実現することができる。
The amplifier of the present invention is used inside the
図17に本発明の第10の実施形態を示す。図17では上記の本発明の増幅器を含んで構成される別の無線通信装置が示される。本実施形態の無線通信装置は、ダイレクトコンバーション形式の無線受信装置として構成される。図17において、アンテナ301で受信された受信信号は増幅回路302で増幅され、二個のミキサ303a、303bの一方の入力端子に入力される。受信信号は、同相成分と直交成分によって変調された互いに直交する変調波を成している。局部発振回路制御回路(CTL)304によって制御される局部発振回路305の出力信号は二つに分岐され、90°の位相差をつけてそれぞれミキサ303a、303bの他方の入力端子に入力される局部発振信号となる。局部発振信号の周波数(fLO)は受信信号の搬送波周波数(fRF)と等しくなるように設定されるので、周波数変換によって同相成分と直交成分とが直接取り出される。同相成分と直交成分は、低域通過フィルタ309a、309bによって不要周波数成分を減衰させられた後、増幅器310a、310bで増幅され、増幅後の同相成分と直交成分は出力回路(OUT)311でベースバンド信号となって出力される。
FIG. 17 shows a tenth embodiment of the present invention. FIG. 17 shows another wireless communication apparatus configured to include the above-described amplifier of the present invention. The wireless communication apparatus according to the present embodiment is configured as a direct conversion type wireless reception apparatus. In FIG. 17, a received signal received by an
本発明の増幅器が増幅回路302の内部で用いられる。それにより、複数の無線通信仕様を満たすダイレクトコンバーション形式の低消費電力の無線通信装置を実現することができる。
The amplifier of the present invention is used inside the
なお、本発明の効果は、増幅器にバイポーラトランジスタ又はMOSトランジスタを用いた場合のみに発生するものではなく、その他の電界効果トランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、高電子移動度トランジスタ、金属半導体接合電界効果トランジスタに置き換えても同様の効果が得られることはいうまでもない。また、バイポーラトランジスタに関してはnpn型、MOSトランジスタはnMOS型の回路構成を示したが、電源電圧の極性を考慮した上で、pnp型及びpMOS型による回路構成をとっても同様の効果が得られることはいうまでもない。 The effect of the present invention does not occur only when a bipolar transistor or a MOS transistor is used as an amplifier. Other field effect transistors, heterojunction bipolar transistors, high electron mobility transistors, metal semiconductor junction field effect transistors It goes without saying that the same effect can be obtained even if it is replaced with. In addition, the npn-type circuit configuration is shown for the bipolar transistor and the nMOS-type circuit configuration is shown for the MOS transistor. Needless to say.
1…入力端子、2…出力端子、3,4…電源端子、5,6…バイアス電圧印加端子、11…入力整合回路1、12…出力整合回路1、13…モード制御回路、14…記憶回路、15…素子値制御回路、21,22…可変容量、31…容量、41,42,43…可変インダクタ、61…抵抗素子、101…増幅器モード制御端子、121,122…可変容量制御端子、141,142,143…可変インダクタ制御端子、301…アンテナ、302,307,310…増幅回路、303…ミキサ、304…局部発振回路制御回路、305…局部発振回路、306,309…フィルタ、307,310…中間周波増幅回路、308,311…出力回路。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
増幅器の入力部、出力部の少なくとも1方に含まれる可変インダクタとを具備して成り、
上記可変インダクタは、一方の端子と他方の端子の間の少なくとも1個所にタップが設けられたタップ付きインダクタと、固定容量を介して上記タップと上記他方の端子の間に接続された、印加電圧によって容量オン、容量オフが制御される可変容量とを含んで構成され、
上記可変インダクタは、上記可変容量の容量オン、容量オフに応じて上記一方の端子と上記他方の端子の間でインダクタンスが変化することを特徴とする増幅器。 An amplifying element for amplifying an AC signal;
A variable inductor included in at least one of an input portion and an output portion of the amplifier;
The variable inductor includes a tapped inductor provided with a tap at least at one position between one terminal and the other terminal, and an applied voltage connected between the tap and the other terminal via a fixed capacitor. And a variable capacitor whose capacity is controlled by the capacitor on and off.
The variable inductor is characterized in that an inductance changes between the one terminal and the other terminal in accordance with capacitance on and capacitance off of the variable capacitor.
上記増幅素子はバイポーラトランジスタであり、上記バイポーラトランジスタのベースが上記入力部に接続され、上記バイポーラトランジスタのコレクタが上記出力部に接続され、上記バイポーラトランジスタのエミッタに帰還回路が形成されていることを特徴とする増幅器。 In claim 1,
The amplifying element is a bipolar transistor, a base of the bipolar transistor is connected to the input unit, a collector of the bipolar transistor is connected to the output unit, and a feedback circuit is formed at the emitter of the bipolar transistor. A characteristic amplifier.
上記増幅素子はMOSトランジスタであり、上記MOSトランジスタのゲートが上記入力部に接続され、上記MOSトランジスタのドレインが上記出力側に接続され、上記MOSトランジスタのソースに帰還回路が形成されていることを特徴とする増幅器。 In claim 1,
The amplifying element is a MOS transistor, the gate of the MOS transistor is connected to the input unit, the drain of the MOS transistor is connected to the output side, and a feedback circuit is formed at the source of the MOS transistor. A characteristic amplifier.
上記タップ付きインダクタは、マイクロストリップライン型インダクタであることを特徴とする増幅器。 In claim 1,
The amplifier according to claim 1, wherein the tapped inductor is a microstrip line type inductor.
上記タップ付きインダクタは、半導体集積回路上に形成されたスパイラル型インダクタであることを特徴とする増幅器。 In claim 1,
The amplifier according to claim 1, wherein the tapped inductor is a spiral inductor formed on a semiconductor integrated circuit.
上記可変容量の容量オンのときに短絡される抵抗が上記可変容量に直列に接続されていることを特徴とする増幅器。 In claim 1,
A resistor that is short-circuited when the variable capacitor is turned on is connected in series to the variable capacitor.
上記可変容量はMOS型容量であり、上記MOS型容量のゲート端子とバルク端子の間に上記印加電圧が供給されることを特徴とする増幅器。 In claim 1,
The amplifier is characterized in that the variable capacitor is a MOS capacitor, and the applied voltage is supplied between a gate terminal and a bulk terminal of the MOS capacitor.
上記可変容量はPN空乏層容量であり、上記PN空乏層容量のP電極端子とN電極端子の間に上記印加電圧が供給されることを特徴とする増幅器。 In claim 1,
The variable capacitance is a PN depletion layer capacitance, and the applied voltage is supplied between a P electrode terminal and an N electrode terminal of the PN depletion layer capacitance.
上記入力部に上記可変インダクタによる第1の可変インダクタ及び第1の可変容量を有する入力整合回路と、上記ベースにバイアス電圧を供給するための抵抗とが備えられ、
上記出力部に上記可変インダクタによる第2の可変インダクタと第2の可変容量とを有する出力整合回路が備えられ、
上記帰還回路が上記可変インダクタによる第3の可変インダクタを含んで構成されており、
上記第1〜第3の可変インダクタのインダクタンス値及び上記第1、第2の可変容量の容量値を設定するための制御電圧、並びに上記バイアス電圧を生成する制御回路が備えられ、
上記制御回路は、複数の通信方式のそれぞれの周波数に応じて上記制御電圧及び上記バイアス電圧の電圧値を設定することを特徴とする増幅器。 In claim 2,
An input matching circuit having a first variable inductor and a first variable capacitor by the variable inductor, and a resistor for supplying a bias voltage to the base;
An output matching circuit having a second variable inductor and a second variable capacitor by the variable inductor in the output unit;
The feedback circuit includes a third variable inductor by the variable inductor;
A control voltage for setting the inductance values of the first to third variable inductors and the capacitance values of the first and second variable capacitors, and a control circuit for generating the bias voltage;
The amplifier, wherein the control circuit sets a voltage value of the control voltage and the bias voltage according to each frequency of a plurality of communication methods.
上記増幅器は、同一基板上に形成された1チップで構成されていることを特徴とする増幅器。 In claim 9,
The amplifier is composed of one chip formed on the same substrate.
上記第1及び第2の増幅器要素の各々は、
交流信号を増幅する増幅素子と、
増幅器要素の入力部、出力部の少なくとも1方に含まれる可変インダクタとを具備して成り、
上記可変インダクタは、一方の端子と他方の端子の間の少なくとも1個所にタップが設けられたタップ付きインダクタと、固定容量を介して上記タップと上記他方の端子の間に接続された、印加電圧によって容量オン、容量オフが制御される可変容量とを含んで構成され、
上記可変インダクタは、上記可変容量の容量オン、容量オフに応じて上記一方の端子と上記他方の端子の間でインダクタンスが変化することを特徴とする増幅器。 An amplifier comprising: a first amplifier element that amplifies a positive polarity signal of a differential input signal; and a second amplifier element that amplifies a reverse polarity signal of the differential input signal,
Each of the first and second amplifier elements includes:
An amplifying element for amplifying an AC signal;
A variable inductor included in at least one of the input part and the output part of the amplifier element;
The variable inductor includes a tapped inductor provided with a tap at least at one position between one terminal and the other terminal, and an applied voltage connected between the tap and the other terminal via a fixed capacitor. And a variable capacitor whose capacity is controlled by the capacitor on and off.
The variable inductor is characterized in that an inductance changes between the one terminal and the other terminal in accordance with capacitance on and capacitance off of the variable capacitor.
上記増幅素子はバイポーラトランジスタであり、上記バイポーラトランジスタのベースが上記入力部に接続され、上記バイポーラトランジスタのコレクタが上記出力部に接続され、上記バイポーラトランジスタのエミッタに帰還回路が形成されていることを特徴とする増幅器。 In claim 11,
The amplifying element is a bipolar transistor, a base of the bipolar transistor is connected to the input unit, a collector of the bipolar transistor is connected to the output unit, and a feedback circuit is formed at the emitter of the bipolar transistor. A characteristic amplifier.
上記増幅素子はMOSトランジスタであり、上記MOSトランジスタのゲートが上記入力部に接続され、上記MOSトランジスタのドレインが上記出力側に接続され、上記MOSトランジスタのソースに帰還回路が形成されていることを特徴とする増幅器。 In claim 11,
The amplifying element is a MOS transistor, the gate of the MOS transistor is connected to the input unit, the drain of the MOS transistor is connected to the output side, and a feedback circuit is formed at the source of the MOS transistor. A characteristic amplifier.
上記タップ付きインダクタは、マイクロストリップライン型インダクタであることを特徴とする増幅器。 In claim 11,
The amplifier according to claim 1, wherein the tapped inductor is a microstrip line type inductor.
上記タップ付きインダクタは、半導体集積回路上に形成されたスパイラル型インダクタであることを特徴とする増幅器。 In claim 11,
The amplifier according to claim 1, wherein the tapped inductor is a spiral inductor formed on a semiconductor integrated circuit.
上記可変容量の容量オンのときに短絡される抵抗が上記可変容量に直列に接続されていることを特徴とする増幅器。 In claim 11,
A resistor that is short-circuited when the variable capacitor is turned on is connected in series to the variable capacitor.
上記入力部に上記可変インダクタによる第1の可変インダクタ及び第1の可変容量を有する入力整合回路と、上記ベースにバイアス電圧を供給するための抵抗とが備えられ、
上記出力部に上記可変インダクタによる第2の可変インダクタと第2の可変容量とを有する出力整合回路が備えられ、
上記帰還回路が上記可変インダクタによる第3の可変インダクタを含んで構成されており、
上記第1〜第3の可変インダクタのインダクタンス値及び上記第1、第2の可変容量の容量値を設定するための制御電圧、並びに上記バイアス電圧を生成する制御回路が備えられ、
上記制御回路は、複数の通信方式のそれぞれの周波数に応じて上記制御電圧及び上記バイアス電圧の電圧値を設定することを特徴とする増幅器。 In claim 12,
An input matching circuit having a first variable inductor and a first variable capacitor by the variable inductor, and a resistor for supplying a bias voltage to the base;
An output matching circuit having a second variable inductor and a second variable capacitor by the variable inductor in the output unit;
The feedback circuit includes a third variable inductor by the variable inductor;
A control voltage for setting the inductance values of the first to third variable inductors and the capacitance values of the first and second variable capacitors, and a control circuit for generating the bias voltage;
The amplifier, wherein the control circuit sets a voltage value of the control voltage and the bias voltage according to each frequency of a plurality of communication methods.
上記増幅器は、同一基板上に形成された1チップで構成されていることを特徴とする増幅器。 In claim 17,
The amplifier is composed of one chip formed on the same substrate.
上記第1の増幅回路の出力信号の周波数変換を行なうミキサと、
上記ミキサの出力信号を増幅する第2の増幅回路と、
上記第2の増幅回路の出力信号を入力してベースバンド信号を出力する出力回路とを具備して成り、
上記第1の増幅回路は増幅器を含んで成り、
上記増幅器は、
交流信号を増幅する増幅素子と、
上記増幅器の入力部、出力部の少なくとも1方に含まれる可変インダクタとを具備して成り、
上記可変インダクタは、一方の端子と他方の端子の間の少なくとも1個所にタップが設けられたタップ付きインダクタと、固定容量を介して上記タップと上記他方の端子の間に接続された、印加電圧によって容量オン、容量オフが制御される可変容量とを含んで構成され、
上記可変インダクタは、上記可変容量の容量オン、容量オフに応じて上記一方の端子と上記他方の端子の間でインダクタンスが変化することを特徴とする無線通信装置。 A first amplifier circuit for amplifying a received signal from the antenna;
A mixer for performing frequency conversion of the output signal of the first amplifier circuit;
A second amplifier circuit for amplifying the output signal of the mixer;
An output circuit that receives the output signal of the second amplifier circuit and outputs a baseband signal;
The first amplifier circuit includes an amplifier;
The amplifier is
An amplifying element for amplifying an AC signal;
A variable inductor included in at least one of the input unit and the output unit of the amplifier,
The variable inductor includes a tapped inductor provided with a tap at least at one position between one terminal and the other terminal, and an applied voltage connected between the tap and the other terminal via a fixed capacitor. And a variable capacitor whose capacity is controlled by the capacitor on and off.
The variable inductor according to claim 1, wherein an inductance of the variable inductor changes between the one terminal and the other terminal in accordance with capacitance on and capacitance off of the variable capacitor.
上記受信信号は、同相成分と直交成分を含んで成り、同相成分と直交成分のそれぞれに対して上記ミキサ及び上記第2の増幅回路が備えられ、上記出力回路は、同相成分用の第2の増幅回路の出力信号及び直交成分用の上記第2の増幅回路の出力信号を入力してベースバンド信号を出力することを特徴とする無線通信装置。 In claim 19,
The received signal includes an in-phase component and a quadrature component, the mixer and the second amplifier circuit are provided for each of the in-phase component and the quadrature component, and the output circuit includes a second for in-phase component. A radio communication apparatus, wherein an output signal of an amplifier circuit and an output signal of the second amplifier circuit for quadrature components are input and a baseband signal is output.
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