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JP2009207031A - Amplifier circuit - Google Patents

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JP2009207031A
JP2009207031A JP2008049057A JP2008049057A JP2009207031A JP 2009207031 A JP2009207031 A JP 2009207031A JP 2008049057 A JP2008049057 A JP 2008049057A JP 2008049057 A JP2008049057 A JP 2008049057A JP 2009207031 A JP2009207031 A JP 2009207031A
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circuit
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capacitor
differential
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JP2008049057A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Masuda
徹 増田
Nobuhiro Shiromizu
信弘 白水
Takahiro Nakamura
宝弘 中村
Katsuyoshi Washio
勝由 鷲尾
Masamichi Tanabe
正倫 田邊
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplifier circuit in which an unwanted wave suppression ratio is made high in an integrated circuit without using an external filter element that causes cost increase. <P>SOLUTION: An amplifier circuit includes an input matching circuit 1; a transconductor circuit 2 that outputs, with a positive phase, a current in proportion to conductance with respect to an input voltage; a cascode circuit 3 which fetches an input current with input impedance and outputs, with a positive phase, an output current in proportion to the input current with output impedance; a load circuit 4 which converts the input current into a voltage signal; an output matching circuit 5; and a feedback circuit 6 connected between an input terminal and an output terminal of the transconductor circuit 2. Thus, an amplifier circuit is accomplished that corresponds to frequency dependency of impedance generated by the feedback circuit 6 and improves an unwanted wave suppression property. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、無線通信システムを構成する無線通信回路に関し、特に、不要波抑圧機能を備えた増幅回路の構成に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a radio communication circuit that constitutes a radio communication system, and more particularly to a technique that is effective when applied to the configuration of an amplifier circuit having an unnecessary wave suppression function.

本発明者が検討したところによれば、無線通信システムを構成する無線通信回路に関しては、例えば特許文献1,2や非特許文献1〜4に記載される技術などがある。   According to a study by the present inventor, there are technologies described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 to 4 for the wireless communication circuits constituting the wireless communication system.

特許文献1には、切替え可能な増幅率を有する低ノイズ増幅回路が記載されている。この増幅回路は、第1および第2の信号増幅回路により構成される並列接続が、高周波信号の入力部と出力部との間に備えられている。第1の信号増幅回路は、ベース回路にトランジスタを備え、第2の信号増幅回路は、入力インピーダンス適合器とともにエミッタ回路にトランジスタを備えている。   Patent Document 1 describes a low noise amplifier circuit having a switchable amplification factor. In this amplifier circuit, a parallel connection constituted by the first and second signal amplifier circuits is provided between the input portion and the output portion of the high-frequency signal. The first signal amplifier circuit includes a transistor in the base circuit, and the second signal amplifier circuit includes a transistor in the emitter circuit together with the input impedance adaptor.

特許文献2には、移動無線装置内の集積化可能な能動フィルタとして用いるための能動チューナブルフィルタ回路が記載されている。この回路は、能動増幅器回路と、この能動増幅器回路に接続された受動共振回路とを備えている。能動増幅器回路は、リアクティブ帰還ネットワークを含み、受動共振回路は、誘導部と動作中に共振する不活性半導体デバイス部を含んで構成されている。   Patent Document 2 describes an active tunable filter circuit for use as an active filter that can be integrated in a mobile radio apparatus. The circuit includes an active amplifier circuit and a passive resonant circuit connected to the active amplifier circuit. The active amplifier circuit includes a reactive feedback network, and the passive resonant circuit includes an inactive semiconductor device portion that resonates with the inductive portion during operation.

非特許文献1には、集積回路上に急峻な減衰特性のフィルタ(バンド・エリミネーション・フィルタ、別名:ノッチ・フィルタ)を実現させる構成が提案され、2GHzにて良好なフィルタ特性を確認できる。集積回路の配線を用いてスパイラルインダクタを構成し、その抵抗成分をトランジスタを含めた負性抵抗回路を直列接続することで補償してQの高いインダクタを実現する。こうして得られたインダクタと容量によって減衰特性が鋭くかつ大きなバンド・エリミネーション・フィルタを搭載する低雑音増幅回路(LNA:Low Noise Amplifier)を構成できることが記載されている。   Non-Patent Document 1 proposes a configuration that realizes a steep attenuation filter (band elimination filter, also known as notch filter) on an integrated circuit, and can confirm good filter characteristics at 2 GHz. A spiral inductor is formed by using wiring of an integrated circuit, and its resistance component is compensated by connecting a negative resistance circuit including a transistor in series to realize an inductor having a high Q. It is described that a low noise amplifier circuit (LNA: Low Noise Amplifier) equipped with a band elimination filter having a sharp and large attenuation characteristic can be configured by the inductor and the capacitance obtained in this way.

非特許文献2には、集積回路上に信号を非平衡入力したのちに平衡出力するバラン素子を搭載して差動信号化する技術が記載されている。その差動信号に対して急峻な減衰特性を与えるノッチ回路を、クロスカップル接続のトランジスタ、集積化トランス、そしてノッチ周波数可変用の可変容量素子によって構成している。このノッチ回路をLNAに組み込むことで帯域内の特定の周波数成分のみを減衰し、5GHzで約35dB程度の不要信号除去比を有するUWB向け低雑音増幅回路を実現している。   Non-Patent Document 2 describes a technique for mounting a balun element that outputs a balanced output after an unbalanced input of a signal on an integrated circuit and converts it to a differential signal. A notch circuit that gives a steep attenuation characteristic to the differential signal is constituted by a cross-coupled transistor, an integrated transformer, and a variable capacitance element for changing the notch frequency. By incorporating this notch circuit into the LNA, only a specific frequency component within the band is attenuated, and a low-noise amplifier circuit for UWB having an unnecessary signal rejection ratio of about 35 dB at 5 GHz is realized.

非特許文献3には、60GHz帯の高周波に対して、受信機構成では、60GHz帯を扱う初段の周波数変換ではスーパーヘテロダイン方式を、周波数が9GHz帯に下がった次段の周波数変換ではダイレクトコンバージョン方式を適用する技術が記載されている。初段の低雑音増幅器は、伝送線路によって構成されたノッチフィルタ回路が組み込まれており、イメージ信号の除去機能が与えられている。送信機構成においても、初段ではベースバンド信号をダイレクトコンバージョン方式を用いてIF周波数へ周波数変換したのちに、60GHz帯信号を出力する次段ではスーパーヘテロダイン方式を適用し、変調器出力ではダブルサイドバンド信号をシングルバンド信号とするためのイメージ信号除去機能付増幅器が配置されている。   In Non-Patent Document 3, for the high frequency in the 60 GHz band, in the receiver configuration, the superheterodyne method is used in the first stage frequency conversion that handles the 60 GHz band, and the direct conversion system is used in the next stage frequency conversion in which the frequency is lowered to the 9 GHz band. The technology to apply is described. The first-stage low-noise amplifier incorporates a notch filter circuit constituted by a transmission line, and is provided with an image signal removal function. Even in the transmitter configuration, after converting the baseband signal to IF frequency using the direct conversion method at the first stage, the superheterodyne system is applied to the next stage that outputs a 60 GHz band signal, and the double sideband is used at the modulator output. An amplifier with an image signal removal function is provided for converting the signal into a single band signal.

非特許文献4には、RF回路を無線通信の送受信方式や変調技術の違いによって集積するに当たり、スーパーヘテロダイン方式において、イメージ信号除去機能として一般に60dB程度の除去比が必要であることが記載されている。
特表2004−534470号公報 特表2005−503064号公報 J.A.Macedo and M.A.Copeland、“A 1.9−GHz Silicon Receiver with Monolithic Image Filtering”、IEEE Journal of Solid−State Circuits、vol.33、No.3 March 1998、 pp.378−386 Andrea Bevilacqua 他“A 0.13μm CMOS LNA with Integrated Balun and Notch Filter for 3−to−5GHz UWB Receivers”IEEE Solid−state Circuits Conference 2007、Paper#23.2、pp.420−421 Brian Floyd 他“A Silicon 60GHz Receiver and Transmitter Chipset for Broadband Communications”IEEE Solid−state Circuits Conference 2006、Paper#10.3、pp.184−185 束原恒夫“CMOS RF回路設計入門”日経エレクトロニクス1月28日号、2008年1月28日発行、pp.164−174
Non-Patent Document 4 describes that a super-heterodyne method generally requires a removal ratio of about 60 dB as an image signal removal function in order to integrate RF circuits according to differences in wireless communication transmission / reception methods and modulation techniques. Yes.
Special table 2004-534470 gazette JP 2005-503064 gazette J. et al. A. Macedo and M.M. A. Copeland, “A 1.9-GHz Silicon Receiver with Monolithic Image Filtering”, IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 33, no. 3 March 1998, pp. 378-386 Andrew Bevilacqua et al. “A 0.13 μm CMOS LNA with Integrated Balun and Notch Filter for 3-to-5 GHz UWB Receivers” IEEE Solid-state Circuits. 420-421 Brian Floyd et al. “A Silicon 60 GHz Receiver and Transmitter Chipset for Broadband Communications” IEEE Solid-state Circuits Conference 2006, Paper # 10.3. 184-185 Tsunehara Tsunehara “Introduction to CMOS RF Circuit Design”, Nikkei Electronics January 28 issue, January 28, 2008, pp. 164-174

ところで、前記のような無線通信システムを構成する無線通信回路に関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。   By the way, as a result of the study of the present inventor regarding the radio communication circuit constituting the radio communication system as described above, the following has been clarified.

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。増幅器開発を牽引する応用は、GSM(Global System for Mobile Communications)やPDC(Personal Digital Cellar)、PHS(Personal Handy−phone System)、PCS(Personal Communication Services)などの携帯電話用無線通信機、IEEE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を構成する無線通信機、そしてワイヤレスMAN(Wireless Metropolitan Area Network)や高速データレイト無線通信を可能とするミリ波ワイヤレスPAN(Wireless Personal Area Network)など多岐に渡り、その周波数上限は準ミリ波帯からミリ波帯まで及んでいる。   Conventionally, amplifiers for wireless communication have been developed as indispensable components for wireless communication devices. Applications that lead the development of amplifiers include GSM (Global System for Mobile Communications), PDC (Personal Digital-Phone System), PHS (Personal Handy-phone System E), and PCS (Personal Communication E mobile phone standard). Wireless communication devices that constitute wireless LANs that comply with 802.11a, 802.11b, and 802.11g, which are wireless communication specifications stipulated in, and wireless MAN (Wireless Metropolitan Area Network) and high-speed data rate wireless communication Millimeter-Wave Wireless PAN (Wireless Personal Area Network) over a wide range, such as, the upper frequency limit is ranging from quasi-millimeter wave band to the millimeter-wave band.

これら無線通信機には常に、幅広い普及を目的に、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(IC)に搭載することがある。特に基板材料の低コスト性と半導体プロセスの高い成熟度による高歩留まり性からシリコン(Si)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を提供してきた。今後の開発ではさらに、外付け部品数を減らしてシリコンチップ上に無線通信システム全体を安価に実現し、マイクロプロセッサユニット(MPU)などのデジタル機能回路と混載することで無線通信機能も含めたシステムオンチップを提供することが強く期待されている。   These wireless communication devices are always required to be low-priced, downsized, and low in power consumption for long-time operation for the purpose of widespread use. One method for meeting these requirements is to mount a wireless communication circuit on a smaller number of semiconductor integrated circuits (ICs). In particular, many attempts have been made to realize wireless communication circuits using silicon (Si) ICs due to the low cost of substrate materials and high yield due to high maturity of semiconductor processes. Have provided. Future development will further reduce the number of external components and realize the entire wireless communication system on a silicon chip at a low cost. By incorporating it with digital function circuits such as a microprocessor unit (MPU), the system will also include a wireless communication function. There is a strong expectation to provide on-chip.

無線通信システムの構成は多岐にわたって提案されているが、RF信号に対応するミキサが低い周波数のIF信号を出力して後段の信号処理を行うスーパーヘテロダイン方式と、RF信号をミキサによって直接直流データ信号に変換するダイレクトコンバージョン方式について大別される。スーパーヘテロダイン方式は、ダイレクトコンバージョン方式に比較して、複雑な構成で外付け部品が多いが、利用する周波数帯を分割したチャネルの選択性と受信感度がよいため多くの無線通信システムで採用されるアーキテクチャである。スーパーヘテロダイン方式は、その受信経路でイメージ信号の影響が大きく、送信経路では変調ミキサで発生する不要スペクトラム信号の影響が大きく、これら不要波信号除去の目的で、急峻な減衰特性を有する外付けフィルタが必要不可欠となっている。   Various configurations of wireless communication systems have been proposed, but a superheterodyne system in which a mixer corresponding to an RF signal outputs an IF signal of a low frequency to perform subsequent signal processing, and a DC data signal directly from the RF signal by a mixer The direct conversion method to convert to is roughly classified. The superheterodyne method has a complicated configuration and more external components than the direct conversion method. However, the superheterodyne method is adopted in many wireless communication systems because it has good channel selectivity and reception sensitivity in which the frequency band to be used is divided. Architecture. The superheterodyne method has a large influence of the image signal in the reception path, and a large influence of the unnecessary spectrum signal generated in the modulation mixer in the transmission path, and an external filter having a steep attenuation characteristic for the purpose of removing these unnecessary wave signals. Is indispensable.

携帯電話用無線通信機やワイヤレスLANを構成する無線通信機は、その動作周波数がマイクロ波帯領域であるため、SAW(Surface Acoustic Wave:表面弾性波)フィルタやFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)フィルタによって前記外付けフィルタを実現することができる。一方、準ミリ波帯やミリ波帯で急峻な減衰特性を有する外付けフィルタの実用化は進んでおらず、実装基板上の配線パターンや集積回路上の伝送線路によって構成するフィルタを利用せざるを得ない。この場合には、配線パターンや伝送線路の損失が大きいためにQファクタが上がらず、減衰特性が緩慢となってしまう。以上のように、スーパーヘテロダイン方式では急峻な減衰特性を有するフィルタが必要であるが、マイクロ波では外付けフィルタの採用によって、準ミリ波帯やミリ波帯ではQファクタの低い受動フィルタによって対応しており、それぞれコストの増加や所要の減衰性能不足の問題を有している。   Since the operating frequency of a wireless communication device for a cellular phone or a wireless LAN is in the microwave band region, it is possible to use a SAW (Surface Acoustic Wave) filter or an FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator) filter. The external filter can be realized. On the other hand, the practical use of external filters with steep attenuation characteristics in the quasi-millimeter wave band and the millimeter wave band has not progressed, and it is not possible to use a filter constituted by a wiring pattern on a mounting board or a transmission line on an integrated circuit. I do not get. In this case, since the loss of the wiring pattern and the transmission line is large, the Q factor does not increase and the attenuation characteristic becomes slow. As described above, the superheterodyne method requires a filter having a steep attenuation characteristic. However, the microwave can be used with an external filter, and the passive filter with a low Q factor can be used in the quasi-millimeter wave band and the millimeter wave band. Each of them has a problem of an increase in cost and a lack of required damping performance.

これら問題を解決するために、前記非特許文献1,2のようにフィルタの集積化に関する内容が公知となっている。しかし、前記非特許文献1の構成では、負性抵抗回路を構成するトランジスタによるバイアス電流の増加や、動作周波数に対して充分高いトランジスタ性能が必要となるため高価なプロセスを使用せねばならない、などの問題がある。また、前記非特許文献2においても、回路規模の増大によるチップコスト増加のほか、バイアス電流の増加による消費電力の増加、ノッチ回路の動作マージン確保のために、充分高速なトランジスタ性能を必要とするためのプロセスコスト増加など、問題を有している。   In order to solve these problems, the contents relating to the integration of the filters are known as in Non-Patent Documents 1 and 2. However, in the configuration of Non-Patent Document 1, an increase in bias current due to a transistor constituting the negative resistance circuit, or a sufficiently high transistor performance with respect to the operating frequency is required, and an expensive process must be used. There is a problem. In Non-Patent Document 2, a sufficiently high-speed transistor performance is required to increase chip cost due to an increase in circuit scale, increase power consumption due to an increase in bias current, and ensure an operation margin for a notch circuit. There are problems such as increased process costs.

また、前記特許文献1の技術では、十分な利得を発生する抵抗値の抵抗を持たなければならず、この抵抗での電圧降下が発生し、電源電圧の削減が難しく、消費電力が大きいことや、入力整合回路がなく、周波数選択的にQファクタを上げることができない、などの問題がある。また、前記特許文献2の技術では、周波数選択性を有する帰還回路や、不要波抑圧のためのフィルタ網が必要であり、回路規模が増大し、コストの増加に繋がる。   Further, the technique of Patent Document 1 must have a resistance having a resistance value that generates a sufficient gain, a voltage drop occurs at this resistance, it is difficult to reduce the power supply voltage, and power consumption is large. There is a problem that there is no input matching circuit and the Q factor cannot be increased in a frequency selective manner. Further, the technique of Patent Document 2 requires a feedback circuit having frequency selectivity and a filter network for unnecessary wave suppression, which increases the circuit scale and increases the cost.

ところで、近年の、映像や動画データなど大容量情報の無線伝送のニーズの高まりと、携帯電話やWireless LANで使用するマイクロ波帯周波数の逼迫状態を反映して、広帯域伝送が確保できるより高周波で無線通信システムを構築することに強い期待が寄せられている。高周波の中でも、24GHz ISMバンドを中心とする準ミリ波帯、そして60GHz帯Unlicensed bandを中心とするミリ波帯での無線通信システムについて、応用とそれを支える通信装置提供の観点から検討が進んでいる。これらの高周波帯を用いた無線通信システムでもRFアーキテクチャとしてスーパーヘテロダイン方式が適用される。一例として、前記非特許文献3の技術が挙げられるが、イメージ信号の除去比は、受信機と送信機ともに30dB程度である。所要のイメージ除去比については応用によってその値に幅をもつであろうが、スーパーヘテロダイン方式では、前記非特許文献4に記載のように、一般に60dB程度の除去比が必要であることから、さらに高イメージ除去を可能とする不要波除去機能を集積化回路において実現することが課題となる。   By the way, reflecting the recent needs for wireless transmission of large-capacity information such as video and video data, and the tightness of microwave band frequencies used in mobile phones and wireless LANs, it is possible to ensure high-bandwidth transmission at higher frequencies. There are strong expectations for building a wireless communication system. Among high-frequency systems, wireless communication systems in the quasi-millimeter wave band centered on the 24 GHz ISM band and the millimeter wave band centered on the 60 GHz band Unbanded band have been studied from the viewpoint of application and provision of communication devices that support it. Yes. A super heterodyne system is applied as an RF architecture even in a radio communication system using these high frequency bands. As an example, the technique of Non-Patent Document 3 can be cited. The image signal removal ratio is about 30 dB for both the receiver and the transmitter. The required image removal ratio will vary depending on the application, but the superheterodyne method generally requires a removal ratio of about 60 dB as described in Non-Patent Document 4, and further, It is a problem to realize an unnecessary wave removal function that enables high image removal in an integrated circuit.

そこで、本発明は、スーパーヘテロダイン方式で利用される集積化可能な不要波除去フィルタに関し、前記非特許文献1,2、および3に例示される欠点を克服するために為され、マイクロ波帯以上の準ミリ波帯やミリ波帯でも利用可能な技術であって、過度の面積増大や消費電力の増加が無い範囲で急峻な不要波抑圧特性を実現するものである。すなわち、本発明の代表的な目的は、コスト高となる外付けフィルタ素子を使用せずに集積回路において不要波抑圧比の高い増幅回路を提供することにある。   Therefore, the present invention relates to an integrable unnecessary wave removal filter used in a superheterodyne system, and is made to overcome the disadvantages exemplified in Non-Patent Documents 1, 2, and 3 above the microwave band. This technology can also be used in the quasi-millimeter wave band and the millimeter wave band, and realizes steep unnecessary wave suppression characteristics within a range in which there is no excessive increase in area and increase in power consumption. That is, a typical object of the present invention is to provide an amplifier circuit having a high unnecessary wave suppression ratio in an integrated circuit without using an external filter element, which is expensive.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、代表的なものの概要は、単相型の増幅回路において、前段の出力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを入力端子に発生する入力整合回路と、この入力整合回路から印加される入力電圧に対してコンダクタンスに比例する電流を正相出力するコンダクタ回路と、このコンダクタ回路から印加される入力電流を入力インピーダンスで取り込み、入力電流に比例する出力電流を出力インピーダンスで正相出力するカスコード回路と、このカスコード回路から印加される入力電流を電圧信号に変換する負荷回路と、この負荷回路の入力端子に接続され、次段の入力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを発生する出力整合回路と、コンダクタ回路の入力端子と出力端子間に接続される帰還回路を具備し、入力整合回路の入力端子を外部との入力端子とし、出力整合回路の出力端子を外部との出力端子とすることを特徴とする。   That is, the outline of a typical circuit is as follows. In a single-phase amplifier circuit, an input matching circuit that generates a predetermined matching impedance for the output impedance of the previous stage at the input terminal, and an input voltage applied from the input matching circuit. Conductor circuit that outputs current proportional to conductance in positive phase, cascode circuit that takes input current applied from this conductor circuit as input impedance, and outputs output current proportional to input current as output phase in positive phase, and this cascode A load circuit that converts an input current applied from the circuit into a voltage signal, an output matching circuit that is connected to the input terminal of the load circuit and generates a predetermined matching impedance for the input impedance of the next stage, and an input terminal of the conductor circuit And a feedback circuit connected between the output terminal and the input terminal. An input terminal of the external input terminal of the circuit, characterized in that the output terminal of the output matching circuit and the output terminal to the outside.

また、差動型の増幅回路において、前段の出力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを入力端子に発生する第1と第2の入力整合回路と、この第1と第2の入力整合回路から印加される差動入力電圧に対してコンダクタンスに比例する差動電流を正相出力する差動コンダクタ回路と、この差動コンダクタ回路から印加される入力電流を入力インピーダンスで取り込み、入力電流に比例する出力電流を出力インピーダンスで正相出力する第1と第2のカスコード回路と、この第1と第2のカスコード回路から印加される差動入力電流を差動電圧信号に変換する差動負荷回路と、この差動負荷回路の差動入力端子に接続され、次段の入力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを発生する第1と第2の出力整合回路と、差動コンダクタ回路の差動入力端子と差動出力端子間に接続される差動帰還回路を具備し、第1と第2の入力整合回路の入力端子を外部との差動入力端子とし、第1と第2の出力整合回路の出力端子を外部との差動出力端子とすることを特徴とする。   In the differential amplifier circuit, the first and second input matching circuits that generate a predetermined matching impedance with respect to the output impedance of the previous stage at the input terminal, and the first and second input matching circuits are applied. A differential conductor circuit that outputs a differential current that is proportional to the conductance relative to the differential input voltage in positive phase, and an input current that is applied from the differential conductor circuit is captured by the input impedance, and an output current that is proportional to the input current is obtained. First and second cascode circuits that output a positive phase with output impedance, a differential load circuit that converts a differential input current applied from the first and second cascode circuits into a differential voltage signal, and the difference A first and a second output matching circuit connected to the differential input terminal of the dynamic load circuit and generating a predetermined matching impedance for the input impedance of the next stage; A differential feedback circuit connected between the differential input terminal and the differential output terminal of the conductor circuit, wherein the input terminals of the first and second input matching circuits are the differential input terminals to the outside; The output terminal of the second output matching circuit is a differential output terminal with the outside.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、代表的なものによって得られる効果は、コスト高となる外付けフィルタ素子を使用せずに集積回路において不要波抑圧比の高い増幅回路を提供することができる。   In other words, the effect obtained by the typical one can provide an amplifier circuit having a high unnecessary wave suppression ratio in an integrated circuit without using an external filter element that is expensive.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、各実施の形態においては、特徴となる部分を主に説明するが、その他の部分については互いに無関係なものではなく、それぞれが変形例、応用例、補足説明などの関係にある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted. Moreover, in each embodiment, although the part which becomes a feature is mainly demonstrated, it is not irrelevant about each other part, and each has relations, such as a modification, an application example, and supplementary explanation.

《第1の実施の形態》
本発明の第1の実施の形態を図1,図2,図5を用いて説明する。なお、本実施の形態においては、本実施の形態(本発明)の特徴を分かりやすくするために、本発明の前提として検討した技術(図3,図4)と比較して説明する。
<< First Embodiment >>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, in order to make the features of the present embodiment (the present invention) easier to understand, the present embodiment will be described in comparison with the technologies studied as the premise of the present invention (FIGS. 3 and 4).

図1は、本発明の第1の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の構成を示す図である。図1に示す増幅回路301(後述する図16に対応),403(後述する図17に対応)は、前段の出力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを入力端子に発生する入力整合回路(MCIN)1、この入力整合回路1の出力端子に接続され、入力整合回路1から印加される入力電圧に対してコンダクタンスに比例する電流を正相出力するトランスコンダクタ回路(GMC)2、このトランスコンダクタ回路2の出力端子に接続され、トランスコンダクタ回路2から印加される入力電流を低い入力インピーダンスで取り込み、入力電流に比例する出力電流を高い出力インピーダンスで正相出力するカスコード回路(CASC)3、このカスコード回路3の出力端子に接続され、カスコード回路3から印加される入力電流を電圧信号に変換する負荷回路(LOADC)4、この負荷回路4の入力端子に接続され、次段の入力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを発生する出力整合回路(MCOUT)5、そして入力端子がトランスコンダクタ回路2の入力端子に接続され、出力端子がトランスコンダクタ回路2の出力端子に接続される帰還回路(FBC)6によって構成されている。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed on a semiconductor chip of a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. Amplifier circuits 301 (corresponding to FIG. 16 described later) and 403 (corresponding to FIG. 17 described later) shown in FIG. 1 have an input matching circuit (MCIN) 1 that generates a predetermined matching impedance with respect to the output impedance of the previous stage at the input terminal, A transconductor circuit (GMC) 2 that is connected to the output terminal of the input matching circuit 1 and outputs a current in proportion to the conductance with respect to the input voltage applied from the input matching circuit 1, and an output of the transconductor circuit 2 A cascode circuit (CASC) 3 connected to a terminal and taking in an input current applied from the transconductor circuit 2 with a low input impedance and outputting an output current proportional to the input current in a positive phase with a high output impedance. Connected to the output terminal, the input current applied from the cascode circuit 3 is a voltage signal. A load circuit (LOADC) 4 for conversion, an output matching circuit (MCOUT) 5 that is connected to an input terminal of the load circuit 4 and generates a predetermined matching impedance for an input impedance of the next stage, and an input terminal of the transconductor circuit 2 The feedback circuit (FBC) 6 is connected to the input terminal and the output terminal is connected to the output terminal of the transconductor circuit 2.

入力整合回路1は、増幅回路の前段の駆動インピーダンスZsに対する整合を決定する回路網である。整合の程度については、増幅回路の用途に依存する。低雑音増幅回路として用いる場合には、出力雑音が所定の値以下となるように設定し、また電力増幅回路として用いる場合には、電力伝達効率が所定の値以上となるように設定する。低雑音増幅回路でも、低雑音性と電力増幅性の両特性の所定値を満たすように中庸な整合状態に設定することもありえる。本発明の範囲では入力整合回路1は上記の増幅回路の所要性能を満たすための整合回路として扱う。   The input matching circuit 1 is a circuit network that determines matching with respect to the driving impedance Zs in the previous stage of the amplifier circuit. The degree of matching depends on the application of the amplifier circuit. When used as a low noise amplifier circuit, the output noise is set to be a predetermined value or less, and when used as a power amplifier circuit, the power transfer efficiency is set to be a predetermined value or more. Even a low noise amplifier circuit may be set to a moderate matching state so as to satisfy predetermined values of both low noise characteristics and power amplification characteristics. In the scope of the present invention, the input matching circuit 1 is treated as a matching circuit for satisfying the required performance of the amplifier circuit.

トランスコンダクタ回路2は、入力端子に印加される電圧信号vに比例した出力電流信号io1を発生する回路網である。その入力インピーダンスはトランスコンダクタ回路2の構成によって異なるが、等価的にZi1と仮定する。Zi1に印加される電圧に対し、トランスコンダクタンスgm1の比率で出力電流io1を発生する機能を有する。出力インピーダンスをZo1とし、出力電流源に対して並列配置とする。 The transconductor circuit 2 is a circuit network that generates an output current signal i o1 that is proportional to the voltage signal v 1 applied to the input terminal. The input impedance varies depending on the configuration of the transconductor circuit 2 but is equivalently assumed to be Z i1 . It has a function of generating an output current i o1 at a ratio of transconductance g m1 to the voltage applied to Z i1 . The output impedance is Z o1 and is arranged in parallel with the output current source.

カスコード回路3は、入力端子に印加される電流信号io1’を低い入力インピーダンスZi2で受け、io1’と同じ大きさの電流を出力電流io2として高い出力インピーダンスZo2を伴って出力する。 The cascode circuit 3 receives a current signal i o1 ′ applied to the input terminal with a low input impedance Z i2 , and outputs a current having the same magnitude as i o1 ′ as an output current i o2 with a high output impedance Z o2. .

負荷回路4と出力整合回路5は、カスコード回路3から得られた出力電流io2に対して、負荷インピーダンスZによって電圧信号vとし、出力インピーダンス整合を取って出力電圧voを次段のインピーダンスへ与える。 The load circuit 4 and the output matching circuit 5 use the load impedance Z L as a voltage signal v 2 for the output current i o2 obtained from the cascode circuit 3, and perform output impedance matching to change the output voltage vo to the impedance of the next stage. Give to.

帰還回路6は、トランスコンダクタ回路2の入力端子と出力端子間に配置される帰還回路である。同時に、帰還回路6を介して、トランスコンダクタ回路2の入力端子をカスコード回路3の低い入力インピーダンスへ接続する機能を有する。帰還回路6自体の構成は、増幅回路の特性上で所望の利得を得たい周波数では高いインピーダンス(ZFBH)を、利得が不要で不要波抑圧を実施したい周波数では低いインピーダンス(ZFBL)を実現する回路網とする。ここで、図1の基本機能を等価回路表現した図2を用いて、図1の構成例の実現特性について解析的に示す。 The feedback circuit 6 is a feedback circuit disposed between the input terminal and the output terminal of the transconductor circuit 2. At the same time, it has a function of connecting the input terminal of the transconductor circuit 2 to the low input impedance of the cascode circuit 3 through the feedback circuit 6. The configuration of the feedback circuit 6 itself realizes a high impedance (Z FBH ) at a frequency at which a desired gain is desired in terms of the characteristics of the amplifier circuit, and a low impedance (Z FBL ) at a frequency at which unnecessary gain suppression is desired without gain. Network. Here, the realization characteristics of the configuration example of FIG. 1 are analytically shown by using FIG. 2 that represents an equivalent circuit of the basic function of FIG.

図2は、図1の構成における不要波抑圧比を解析するための等価回路図であり、図1の構成例のうち、トランスコンダクタ回路2の入力端子からカスコード回路3の出力端子までを表している。本実施の形態で実現する不要波抑圧の度合いは、図2で示した等価回路網の伝達特性解析で示すことができる。ここで、図1の入力整合回路1は図2の等価回路では省き、直結とする。図2では、増幅回路の駆動電圧をvsとし、その駆動インピーダンスをZsとする。Vsに対するカスコード回路3の出力電流io2との比率について以下検討する。io2が得られた後は負荷回路4と出力整合回路5によって、電圧信号、もしくは電力信号へ変換される。 FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for analyzing the unwanted wave suppression ratio in the configuration of FIG. 1, and represents from the input terminal of the transconductor circuit 2 to the output terminal of the cascode circuit 3 in the configuration example of FIG. 1. Yes. The degree of unnecessary wave suppression realized in the present embodiment can be shown by the transfer characteristic analysis of the equivalent circuit network shown in FIG. Here, the input matching circuit 1 of FIG. 1 is omitted from the equivalent circuit of FIG. In FIG. 2, the drive voltage of the amplifier circuit is vs, and the drive impedance is Zs. The ratio of the output current i o2 of the cascode circuit 3 to Vs will be examined below. After i o2 is obtained, it is converted into a voltage signal or a power signal by the load circuit 4 and the output matching circuit 5.

Figure 2009207031
Figure 2009207031

ここで、Zs=50[Ω]、Zi1=1000[Ω]、Zi2=25[Ω]、gm1=0.04[S]とし、ZFBにZFBH=1000[Ω]、ZFBH=30[Ω]の2値を入れて数式(1)を評価する。 Here, Zs = 50 [Ω], Z i1 = 1000 [Ω], Z i2 = 25 [Ω], g m1 = 0.04 and [S], the Z FB Z FBH = 1000 [Ω ], Z FBH = 2 [30] is entered, and the formula (1) is evaluated.

FBに高インピーダンスのZFBH=1000[Ω]を用いた場合、G1=0.033となる。一方、低インピーダンスのZFBL=30[Ω]を用いた場合、G1=0.0012と小さい値をとる。この二つのケースのG1の値の比は0.033/0.0012から約26.1倍となる。デシベル換算した場合、28.3dBである。 When high impedance Z FBH = 1000 [Ω] is used for Z FB , G1 = 0.033. On the other hand, when a low impedance Z FBL = 30 [Ω] is used, G1 is as small as 0.0012. The ratio of the values of G1 in these two cases is from 0.033 / 0.0012 to about 26.1 times. When converted to decibels, it is 28.3 dB.

本実施の形態の効果を示すために、本発明の前提として検討した増幅回路の二例(図3,図4)について同様の解析を示す。図3,図4は、本発明の前提として検討した増幅回路の構成における不要波抑圧比を解析するための等価回路図である。   In order to show the effect of this embodiment, the same analysis is shown for two examples (FIGS. 3 and 4) of the amplifier circuit studied as a premise of the present invention. 3 and 4 are equivalent circuit diagrams for analyzing the unwanted wave suppression ratio in the configuration of the amplifier circuit studied as a premise of the present invention.

まず、帰還回路6をトランスコンダクタ回路2の出力端子から接地へ接続して帰還回路のインピーダンスを、所望の利得を得たい周波数では高いインピーダンス(ZFBH)を、利得が不要で不要波抑圧を実施したい周波数では低いインピーダンス(ZFBL)に設定する。この解析は、前記非特許文献1で利用されている回路構成を模したものについて行っている。等価回路を図3に示す。この場合、Vsに対するカスコード回路3の出力電流io2の比率G2は以下の数式(2)で表せる。 First, the feedback circuit 6 is connected from the output terminal of the transconductor circuit 2 to the ground, the impedance of the feedback circuit is set to a high impedance (Z FBH ) at a frequency where a desired gain is desired, and unnecessary wave suppression is performed without gain. Set to a low impedance (Z FBL ) at the desired frequency. This analysis is performed for a circuit imitating the circuit configuration used in Non-Patent Document 1. An equivalent circuit is shown in FIG. In this case, the ratio G2 of the output current i o2 of the cascode circuit 3 with respect to Vs can be expressed by the following formula (2).

Figure 2009207031
Figure 2009207031

上記図2の本実施の形態での検討と同じ定数を用いると、ZFBに高インピーダンスのZFBH=1000[Ω]を用いた場合、G2=0.037となる。一方、低インピーダンスのZFBL=30[Ω]を用いた場合、G2=0.021と小さい値をとる。この二つのケースのG2の値の比は0.037/0.021から約1.78倍となる。デシベル換算した場合、5.0dBであり、G1として計算した本実施の形態の場合の不要波抑圧比28.3dBに対して、23.3dB劣ることが解析上明らかである。 When the same constant as that in the above-described embodiment of FIG. 2 is used, when Z FBH = 1000 [Ω] having high impedance is used for Z FB , G 2 = 0.037. On the other hand, when low impedance Z FBL = 30 [Ω] is used, G2 = 0.021, which is a small value. The ratio of G2 values in these two cases is about 1.78 times from 0.037 / 0.021. When converted to decibels, it is 5.0 dB, and it is clear from the analysis that it is 23.3 dB inferior to the unwanted wave suppression ratio 28.3 dB in the present embodiment calculated as G1.

もう一つの検討は、帰還回路6をトランスコンダクタ回路2の入力端子から接地へ接続して帰還回路のインピーダンスを、所望の利得を得たい周波数では高いインピーダンス(ZFBH)を、利得が不要で不要波抑圧を実施したい周波数では低いインピーダンス(ZFBL)に設定した場合である。等価回路を図4に示す。この場合、Vsに対するカスコード回路3の出力電流io2の比率G3は以下の数式(3)で表せる。 Another consideration is that the feedback circuit 6 is connected from the input terminal of the transconductor circuit 2 to the ground so that the impedance of the feedback circuit is high, a high impedance (Z FBH ) is required at a frequency where a desired gain is desired, and no gain is required and unnecessary. This is a case where a low impedance (Z FBL ) is set at a frequency at which wave suppression is desired. An equivalent circuit is shown in FIG. In this case, the ratio G3 of the output current i o2 of the cascode circuit 3 with respect to Vs can be expressed by the following formula (3).

Figure 2009207031
Figure 2009207031

上記図2の本実施の形態での検討と同じ定数を用いると、ZFBに高インピーダンスのZFBH=1000[Ω]を用いた場合、G3=0.036となる。一方、低インピーダンスのZFBL=30[Ω]を用いた場合、G3=0.015と小さい値をとる。この二つのケースのG3の値の比は0.036/0.015から約2.4倍となる。デシベル換算した場合、7.6dBであり、G1として計算した本実施の形態の場合の不要波抑圧比28.3dBに対して、20.7dB劣ることが解析上明らかである。 When the same constant as that in the present embodiment in FIG. 2 is used, when Z FBH = 1000 [Ω] having a high impedance is used for Z FB , G 3 = 0.036. On the other hand, when low impedance Z FBL = 30 [Ω] is used, G3 = 0.015, which is a small value. The ratio of G3 values in these two cases is from about 0.036 / 0.015 to about 2.4 times. When converted to decibels, it is 7.6 dB, and it is clear from the analysis that it is 20.7 dB inferior to the unnecessary wave suppression ratio 28.3 dB in this embodiment calculated as G1.

以上の検討から、図1(図2)の本実施の形態の構成は、図3,図4の本発明の前提として検討した構成に対して、同じ帰還回路の特性の場合に、大幅な不要波抑圧比を向上できることが解析的に明らかとなった。   From the above examination, the configuration of the present embodiment in FIG. 1 (FIG. 2) is significantly unnecessary in the case of the same feedback circuit characteristics as compared with the configuration studied as the premise of the present invention in FIGS. 3 and 4. It was analytically revealed that the wave suppression ratio can be improved.

次に、図5に、帰還回路6の構成例および回路シミュレータにより求めた帰還回路のインピーダンスの周波数依存性を示す。図5(a)は、3次のノッチフィルタ回路の構成を示している。ノッチフィルタ回路は、容量(C1)63と容量(C2)62、インダクタ(L1)の3素子で構成できる。なお、C1pは容量63の寄生容量、CL1はインダクタL1の等価回路の寄生容量、RL1はインダクタL1の等価回路の寄生抵抗を示す。出力端子P2を接地して入力端子P1から見たインピーダンスをノッチ・インピーダンスZnotchとすると、数式(4)で表すことができる。ここで、sは各周波数ωを用いて、s=j・ωで表される。 Next, FIG. 5 shows a configuration example of the feedback circuit 6 and the frequency dependence of the impedance of the feedback circuit obtained by a circuit simulator. FIG. 5A shows the configuration of a third-order notch filter circuit. The notch filter circuit can be composed of three elements: a capacitor (C1) 63, a capacitor (C2) 62, and an inductor (L1). C1p is a parasitic capacitance of the capacitor 63, C L1 is a parasitic capacitance of an equivalent circuit of the inductor L1, and R L1 is a parasitic resistance of an equivalent circuit of the inductor L1. When the impedance viewed from the input terminal P1 with the output terminal P2 grounded is represented by a notch impedance Znotch , it can be expressed by Equation (4). Here, s is expressed by s = j · ω using each frequency ω.

Figure 2009207031
Figure 2009207031

数式(4)から、信号を通過させる所望周波数fwantedと不要波成分を減衰させる周波数fimageを、以下の数式(5)(6)のように算出できる。 From the equation (4), the desired frequency f wanted to pass the signal and the frequency f image to attenuate the unnecessary wave component can be calculated as the following equations (5) and (6).

Figure 2009207031
Figure 2009207031

Figure 2009207031
Figure 2009207031

実際に集積回路上で、図5(a)の構成を実現するには、寄生素子の影響がある。図5(b)は、Si基板上に作成できる4層構成のアルミ配線プロセスを仮定した場合に図5(a)の構成(3次ノッチフィルタ回路のP2を接地してP1から見た構成)で得られるZnotchの周波数依存性を示している。この場合、fimageは18GHz、fwantedは22GHzに設定している。インダクタL1は、スパイラルインダクタを想定しており、10GHzを越す周波数帯では、直列の寄生抵抗RL1やSi基板への寄生容量CL1の影響を考慮した等価回路61を用いている。図5(b)から、fimageでのZnotchの絶対値はおよそ30Ω程度、fwantedでの値は1000Ωを越すことを確認できる。 Actually, in order to realize the configuration of FIG. 5A on an integrated circuit, there is an influence of a parasitic element. FIG. 5B shows the configuration of FIG. 5A assuming a four-layer aluminum wiring process that can be formed on a Si substrate (configuration viewed from P1 with P2 of the third-order notch filter circuit grounded). The frequency dependence of Z notch obtained by the above is shown. In this case, f image is set to 18 GHz, and f wanted is set to 22 GHz. The inductor L1 is assumed to be a spiral inductor, and in the frequency band exceeding 10 GHz, an equivalent circuit 61 is used in consideration of the influence of the series parasitic resistance R L1 and the parasitic capacitance C L1 on the Si substrate. From FIG. 5B, it can be confirmed that the absolute value of Z notch in f image is about 30Ω and the value in f wanted exceeds 1000Ω.

従って、図2〜図4での解析に用いた帰還回路インピーダンスの最小値30Ωと最大値1000Ωは、集積回路で充分実現性のある値である。なお、図5では、3次ノッチフィルタ回路を帰還回路として用いることを示したが、本発明の範囲ではこれに限定するものではなく、1つ以上の所望周波数fwantedにて高いインピーダンスと1つ以上不要波成分を減衰させる周波数fimageにて低いインピーダンスを設定できる帰還回路を適用できることは言うまでもない。 Therefore, the minimum value 30Ω and the maximum value 1000Ω of the feedback circuit impedance used for the analysis in FIGS. 2 to 4 are sufficiently feasible values in the integrated circuit. Although FIG. 5 shows that a third-order notch filter circuit is used as a feedback circuit, the present invention is not limited to this in the scope of the present invention, and a high impedance and one at one or more desired frequencies f wanted . Needless to say, a feedback circuit that can set a low impedance at the frequency f image for attenuating unnecessary wave components can be applied.

以上の検討から、図1に示す本実施の形態の構成を用いることで、帰還回路6のインピーダンス特性によって決定する不要波成分を減衰させる周波数において、本発明の前提として検討した技術の回路構成に比較して大幅は利得減衰を発生させ、優れた不要波抑圧機能を達成できることが明らかである。このように、図1に示す増幅回路の基本構成を採ることによって、1)消費電流を保ちつつ、2)損失の大きい受動素子を用いても増幅回路の最大利得と不要波周波数での利得の減衰量との比を本発明の前提として検討した技術に対して大幅に大きくする、ことに対して効果を得ることができる。   From the above examination, by using the configuration of the present embodiment shown in FIG. 1, the circuit configuration of the technique studied as the premise of the present invention at the frequency at which the unnecessary wave component determined by the impedance characteristics of the feedback circuit 6 is attenuated. In comparison, it is clear that the gain attenuation is greatly generated and an excellent unnecessary wave suppression function can be achieved. In this way, by adopting the basic configuration of the amplifier circuit shown in FIG. 1, the maximum gain of the amplifier circuit and the gain at the unnecessary wave frequency can be increased even if a passive element having a large loss is used while maintaining current consumption. An effect can be obtained in that the ratio with the attenuation is greatly increased with respect to the technique studied as the premise of the present invention.

《第2の実施の形態》
本発明の第2の実施の形態を図6〜図9を用いて説明する。
<< Second Embodiment >>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図6は、本発明の第2の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の具体的な構成を示す図である。図6に示す増幅回路301,403は、前記第1の実施の形態で説明した、入力整合回路(MCIN)1、トランスコンダクタ回路(GMC)2、カスコード回路(CASC)3、負荷回路(LOADC)4、出力整合回路(MCOUT)5、帰還回路(FBC)6の基本構成要素に加え、増幅回路として安定に動作し、特性周波数での発振現象の発生を抑圧するために安定化回路(STBC)7を含んで構成している。   FIG. 6 is a diagram showing a specific configuration of the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed in the semiconductor chip of the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention. The amplifier circuits 301 and 403 shown in FIG. 6 are the input matching circuit (MCIN) 1, the transconductor circuit (GMC) 2, the cascode circuit (CASC) 3, and the load circuit (LOADC) described in the first embodiment. 4. In addition to the basic components of the output matching circuit (MCOUT) 5 and the feedback circuit (FBC) 6, a stabilizing circuit (STBC) that operates stably as an amplifier circuit and suppresses the occurrence of an oscillation phenomenon at a characteristic frequency. 7 is comprised.

入力整合回路1は、容量11と容量12を具備し、容量11の一方の端子を外部との入力端子101に接続される入力整合回路1の入力端子とし、容量11の他方の端子を容量12の一方の端子に接続して入力整合回路の出力端子とし、容量12の他方を接地して構成される。   The input matching circuit 1 includes a capacitor 11 and a capacitor 12. One terminal of the capacitor 11 is used as an input terminal of the input matching circuit 1 connected to the input terminal 101 connected to the outside, and the other terminal of the capacitor 11 is used as the capacitor 12. Is connected to one of the terminals as an output terminal of the input matching circuit, and the other of the capacitor 12 is grounded.

トランスコンダクタ回路2は、n型バイポーラ型トランジスタ(T1)21と抵抗23とインダクタ22を具備し、トランジスタ21のベースをトランスコンダクタ回路2の入力端子とし、トランジスタ21のコレクタをトランスコンダクタ回路1の出力端子とし、トランジスタ21のエミッタにインダクタ22の一方の端子を接続し、インダクタ22の他方の端子を接地し、抵抗23の一方の端子をトランジスタ21のベースに接続し、抵抗23の他方の端子を外部とのバイアス電圧用端子104に接続されるトランスコンダクタ回路2のバイアス用端子として構成される。   The transconductor circuit 2 includes an n-type bipolar transistor (T1) 21, a resistor 23, and an inductor 22. The base of the transistor 21 is used as an input terminal of the transconductor circuit 2, and the collector of the transistor 21 is output from the transconductor circuit 1. The terminal of the inductor 22 is connected to the emitter of the transistor 21, the other terminal of the inductor 22 is grounded, the one terminal of the resistor 23 is connected to the base of the transistor 21, and the other terminal of the resistor 23 is connected It is configured as a bias terminal of the transconductor circuit 2 connected to the external bias voltage terminal 104.

カスコード回路3は、n型バイポーラ型トランジスタ(T2)31を具備し、トランジスタ31のベースに外部とのバイス電圧用端子105を通じて安定な第1の電位を供給し、トランジスタ31のエミッタをカスコード回路3の入力端子とし、トランジスタ31のコレクタをカスコード回路3の出力端子として構成される。   The cascode circuit 3 includes an n-type bipolar transistor (T2) 31, supplies a stable first potential to the base of the transistor 31 through the external voltage terminal 105, and the emitter of the transistor 31 is connected to the cascode circuit 3. And the collector of the transistor 31 is configured as the output terminal of the cascode circuit 3.

負荷回路4は、インダクタ41を具備し、インダクタ41の一方の端子に外部との電源電圧端子103を通じて安定な第2の電位を供給し、インダクタ41の他方の端子を負荷回路4の入力端子として構成される。   The load circuit 4 includes an inductor 41, supplies a stable second potential to one terminal of the inductor 41 through an external power supply voltage terminal 103, and uses the other terminal of the inductor 41 as an input terminal of the load circuit 4. Composed.

出力整合回路5は、容量51と容量52を具備し、容量51の一方の端子を出力整合回路5の入力端子とし、容量51の他方の端子を容量52の一方の端子に接続して外部との出力端子102に接続される出力整合回路5の出力端子とし、容量52の他方の端子を接地して構成される。   The output matching circuit 5 includes a capacitor 51 and a capacitor 52. One terminal of the capacitor 51 is used as an input terminal of the output matching circuit 5, and the other terminal of the capacitor 51 is connected to one terminal of the capacitor 52. The output matching circuit 5 is connected to the output terminal 102, and the other terminal of the capacitor 52 is grounded.

帰還回路6は、容量63と容量62とインダクタ61を具備し、容量63の一方の端子を帰還回路6の出力端子とし、容量63の他方の端子を容量62の一方の端子に接続し、容量62の他方の端子を接地し、インダクタ61の一方の端子を容量62の一方の端子に接続し、インダクタ61の他方の端子を帰還回路6の入力端子として構成される。   The feedback circuit 6 includes a capacitor 63, a capacitor 62, and an inductor 61. One terminal of the capacitor 63 is used as an output terminal of the feedback circuit 6, and the other terminal of the capacitor 63 is connected to one terminal of the capacitor 62. The other terminal of 62 is grounded, one terminal of the inductor 61 is connected to one terminal of the capacitor 62, and the other terminal of the inductor 61 is configured as an input terminal of the feedback circuit 6.

安定化回路7は、抵抗71と容量72を具備し、抵抗71の一方の端子を負荷回路4の入力端子に接続し、抵抗71の他方の端子を容量72の一方の端子に接続し、容量72の他方の端子を接地して構成される。   The stabilization circuit 7 includes a resistor 71 and a capacitor 72, one terminal of the resistor 71 is connected to the input terminal of the load circuit 4, and the other terminal of the resistor 71 is connected to one terminal of the capacitor 72. The other terminal 72 is grounded.

以上のように、入力整合回路1と出力整合回路5は容量の受動素子で構成する。それぞれの整合回路は、帰還回路6の構成とは独立に、整合が必要な周波数において、雑音整合や電力整合、もしくは複数の整合要因を満足する整合を実現するべく任意に設計できる。   As described above, the input matching circuit 1 and the output matching circuit 5 are composed of capacitive passive elements. Each of the matching circuits can be arbitrarily designed independently of the configuration of the feedback circuit 6 so as to realize noise matching, power matching, or matching that satisfies a plurality of matching factors at a frequency that requires matching.

トランスコンダクタ回路2およびカスコード回路3は、n型のバイポーラトランジスタもしくはヘテロ接合バイポーラトランジスタによって構成する。特にトランスコンダクタ回路2では、トランジスタ21のエミッタにインダクタ22を挿入して、雑音特性の改善を図っている。バイアス電圧用端子104はトランジスタ21のベースの印加電圧を決定するものであり、安定な電位が供給されることを前提にしている。バイアス電圧用端子105は、カスコード回路3として動作するトランジスタ31のベース電位に安定な電位を与えるために設けられたものである。なお、バイポーラ型トランジスタを用いたトランスコンダクタ回路2は、エミッタにインダクタを挿入した回路構成に限定するものではない。   The transconductor circuit 2 and the cascode circuit 3 are configured by n-type bipolar transistors or heterojunction bipolar transistors. In particular, in the transconductor circuit 2, an inductor 22 is inserted into the emitter of the transistor 21 to improve noise characteristics. The bias voltage terminal 104 determines the voltage applied to the base of the transistor 21 and is based on the premise that a stable potential is supplied. The bias voltage terminal 105 is provided to give a stable potential to the base potential of the transistor 31 operating as the cascode circuit 3. Note that the transconductor circuit 2 using bipolar transistors is not limited to a circuit configuration in which an inductor is inserted into the emitter.

負荷回路4は、インダクタ41によって構成するが、動作周波数によっては、特定のインピーダンスを発生させるために、1つ以上のインダクタと1つ以上の容量で構成する任意の受動素子回路網で実現される。   The load circuit 4 is configured by an inductor 41. However, depending on the operating frequency, the load circuit 4 is realized by an arbitrary passive element network configured by one or more inductors and one or more capacitors in order to generate a specific impedance. .

安定化回路7は、増幅回路全体が特定の周波数で発振しないように損失を発生させる回路である。消費電力の増大を防ぐために、直列に容量72を挟み、抵抗71で構成する。   The stabilization circuit 7 is a circuit that generates a loss so that the entire amplifier circuit does not oscillate at a specific frequency. In order to prevent an increase in power consumption, a capacitor 72 is sandwiched in series and a resistor 71 is used.

帰還回路6は、図5で示した3次ノッチフィルタを一つのインダクタ61と二つの容量62,63で実現した回路構成を用いた。前述のように、ノッチインピーダンスにおいて信号を通過させる所望周波数と不要波成分を減衰させる周波数を1つ以上の任意数設定しても問題はない。   The feedback circuit 6 uses a circuit configuration in which the third-order notch filter shown in FIG. 5 is realized by one inductor 61 and two capacitors 62 and 63. As described above, there is no problem even if an arbitrary number of one or more desired frequencies for passing signals and frequencies for attenuating unnecessary wave components are set in the notch impedance.

図7に、図6に示した増幅回路構成について、利得と雑音の特性を回路シミュレータにより求めた計算結果を示す。ここで用いた帰還回路6の特性は図5にて開示されたものである。また、トランジスタの特性は遮断周波数150GHzの高速性能を達成できるSiGe HBTの特性を用いた。   FIG. 7 shows the calculation results of gain and noise characteristics obtained by the circuit simulator for the amplifier circuit configuration shown in FIG. The characteristics of the feedback circuit 6 used here are those disclosed in FIG. As the transistor characteristics, SiGe HBT characteristics capable of achieving high-speed performance with a cutoff frequency of 150 GHz were used.

図7(a)に示すS21は、増幅回路の利得の周波数依存性を示すものである。実線で示す特性は、図6において帰還回路6を省いた回路の特性である。24GHzに利得9.72dBのピークを有している。18GHzでの利得は4.93dBであり、所望周波数利得に対する不要波周波数利得は4.79dB減衰している。破線で示す特性は、図6に示す帰還回路6のインダクタ61を備えた側の端子をトランスコンダクタ回路2の入力端子から外し、理想的な接地電位に接続した場合の計算結果を示している。24GHzに利得9.75dBのピークを有しているが、18GHzでの利得は実線の特性に対してさらに減衰して2.26dBであり、所望周波数利得に対する不要波周波数利得の比率は7.49dBである。一点鎖線で示す特性は、図6に示す帰還回路6の特性を示している。24GHzでは利得が13.9dBへと増加する一方で、18GHzでは、−16.7dBの利得へ減衰しており、所望周波数利得に対する不要波周波数利得の比率は大きく30.6dBへ改善されることが明らかである。   S21 shown in FIG. 7A indicates the frequency dependence of the gain of the amplifier circuit. The characteristic indicated by the solid line is the characteristic of the circuit in which the feedback circuit 6 is omitted in FIG. It has a peak with a gain of 9.72 dB at 24 GHz. The gain at 18 GHz is 4.93 dB, and the unwanted wave frequency gain with respect to the desired frequency gain is attenuated by 4.79 dB. The characteristic indicated by the broken line indicates the calculation result when the terminal on the side having the inductor 61 of the feedback circuit 6 shown in FIG. 6 is removed from the input terminal of the transconductor circuit 2 and connected to an ideal ground potential. Although it has a peak of gain of 9.75 dB at 24 GHz, the gain at 18 GHz is further attenuated with respect to the characteristics of the solid line to 2.26 dB, and the ratio of the unwanted wave frequency gain to the desired frequency gain is 7.49 dB. It is. The characteristic indicated by the alternate long and short dash line indicates the characteristic of the feedback circuit 6 shown in FIG. While the gain increases to 13.9 dB at 24 GHz, the gain attenuates to −16.7 dB at 18 GHz, and the ratio of the unwanted wave frequency gain to the desired frequency gain is greatly improved to 30.6 dB. it is obvious.

増幅回路では利得同様に、雑音特性が重要である。図7(b)では雑音特性を示すNF値をデシベル表示してその周波数依存性を示す。実線で示す、図6において帰還回路6を省いた回路の特性は、所望波の周波数である24GHzで3.97dBである。破線で示す、図6に示す帰還回路6のインダクタ61を備えた側の端子をトランスコンダクタ回路2の入力端子から外し、理想的な接地電位に接続した場合には、不要波周波数で利得が一時的に減少するためにNF値が極大値となる。その一方で24GHzでは4.06dBと帰還回路6が無い場合とほぼ同特性を実現できる見通しを得た。一点鎖線で示す、図6に示す帰還回路6の特性は、不要波周波数で大幅に雑音が悪化する一方で、所要周波数の24GHzではNFは4.78dBと帰還回路6の適用によってNFは劣化したものの、依然として低い雑音特性を保持することができている。   In the amplifier circuit, noise characteristics are important as well as gain. In FIG. 7B, the NF value indicating the noise characteristic is displayed in decibels and its frequency dependency is shown. The characteristic of the circuit shown by the solid line and omitting the feedback circuit 6 in FIG. 6 is 3.97 dB at 24 GHz which is the frequency of the desired wave. When the terminal on the side having the inductor 61 of the feedback circuit 6 shown in FIG. 6 shown by a broken line is removed from the input terminal of the transconductor circuit 2 and connected to an ideal ground potential, the gain is temporarily increased at an unnecessary wave frequency. Therefore, the NF value becomes a local maximum value. On the other hand, at 24 GHz, it was estimated that 4.06 dB and substantially the same characteristics as those without the feedback circuit 6 could be realized. The characteristics of the feedback circuit 6 shown in FIG. 6 indicated by the alternate long and short dash line are that noise is greatly deteriorated at the unnecessary wave frequency, while NF is 4.78 dB at the required frequency of 24 GHz, and NF is deteriorated by the application of the feedback circuit 6. However, low noise characteristics can still be maintained.

以上の図7に示す特性から、図1で示した第1の実施の形態の基本構成の効果は、バイポーラ型トランジスタを用いた図6の構成でも確認できることが明らかとなった。   From the characteristics shown in FIG. 7, it has become clear that the effect of the basic configuration of the first embodiment shown in FIG. 1 can be confirmed also in the configuration of FIG. 6 using bipolar transistors.

次に、図8に、帰還回路6の別の構成例を示す。インダクタL1と容量C1および容量C2からなる構成は3次のノッチフィルタであるが、容量C2について容量値が固定ではなく可変性を与えた構成62aである。可変性の容量C2は、容量C2〜C2と制御電圧VSW1〜VSWnの制御端子によって開閉を制御できるスイッチSW1〜SWnの直列接続回路を並列接続して構成される。容量値の可変性は、C2を分割したC2〜C2までの小容量について、個々に接地ポテンシャルへの接続/非接続の切り替えスイッチSW1〜SWnを接続することで実現する。切り替えスイッチの制御は制御電圧VSW1〜VSWnで行う。切り替えスイッチは、FET型トランジスタのゲートを制御電圧入力端子、ドレインとソースを小容量C2〜C2と接地ポテンシャルに接続して構成する。小容量の分割数は、ノッチフィルタの所望周波数fwantedと不要波成分を減衰させる周波数fimageの可変範囲と可変分解能に応じて決めることができる。この構成例の帰還回路6を用い、C2の容量を可変とすることで、帰還回路6のノッチ特性および増幅回路のノッチ特性を可変にすることができる。具体的には、容量C2を可変することで、所望周波数と不要波成分を減衰させる周波数を同時に同じ方向にシフトさせることができる。 Next, another configuration example of the feedback circuit 6 is shown in FIG. The configuration including the inductor L1, the capacitance C1, and the capacitance C2 is a third-order notch filter, but is a configuration 62a in which the capacitance value of the capacitance C2 is not fixed but variable. The variable capacitor C2 is configured by connecting in parallel a series connection circuit of switches SW1 to SWn that can be opened and closed by the control terminals of the capacitors C2 1 to C2 n and the control voltages VSW1 to VSWn. The variability of the capacitance value is realized by individually connecting connection switches / switches SW1 to SWn to / from the ground potential for small capacitors from C2 1 to C2 n obtained by dividing C2. The changeover switch is controlled by the control voltages VSW1 to VSWn. The change-over switch is configured by connecting the gate of the FET type transistor to the control voltage input terminal, and connecting the drain and source to the small capacitors C2 1 to C2 n and the ground potential. The number of small-capacity divisions can be determined in accordance with the variable range and variable resolution of the desired frequency f wanted of the notch filter and the frequency f image that attenuates unwanted wave components. By using the feedback circuit 6 of this configuration example and changing the capacitance of C2, the notch characteristic of the feedback circuit 6 and the notch characteristic of the amplifier circuit can be made variable. Specifically, by changing the capacitance C2, the desired frequency and the frequency at which the unwanted wave component is attenuated can be simultaneously shifted in the same direction.

図9は、図8に記載の帰還回路6の構成例を図6に示す増幅回路に用いた場合の利得の周波数依存性を計算したものである。容量C2の値を49fF、64fF、81fF、100fFと変化させることによって、図9に示すように、増幅回路における利得ピークの周波数と利得減衰特性が発生する周波数をともに同じ方向にシフトすることができる。以上の結果から、帰還回路6を構成する素子に可変性を持たせることで、増幅回路の利得ピークの周波数と利得減衰特性が発生する周波数を可変させることができ、無線通信システムでの広帯域にわたるイメージ除去機能を実現できるとともに、増幅回路を作成する半導体プロセスのばらつきに起因する特性ばらつきを補償する一手段として利用可能であることが明らかである。   FIG. 9 shows the frequency dependence of the gain when the configuration example of the feedback circuit 6 shown in FIG. 8 is used in the amplifier circuit shown in FIG. By changing the value of the capacitor C2 to 49 fF, 64 fF, 81 fF, and 100 fF, as shown in FIG. 9, both the frequency of the gain peak in the amplifier circuit and the frequency at which the gain attenuation characteristic occurs can be shifted in the same direction. . From the above results, it is possible to vary the frequency of the gain peak of the amplifier circuit and the frequency at which the gain attenuation characteristic is generated by making the elements constituting the feedback circuit 6 variable. It is apparent that the image removal function can be realized and can be used as a means for compensating for characteristic variations caused by variations in the semiconductor process for creating the amplifier circuit.

《第3の実施の形態》
本発明の第3の実施の形態を図10〜図13を用いて説明する。
<< Third Embodiment >>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図10は、本発明の第3の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の構成を示す図である。図10に示す増幅回路301,403は、差動信号入力と差動信号出力を可能とする構成で、2つの入力整合回路(MCIN)1a,1b、差動型トランスコンダクタ回路(GMC)2a、2つのカスコード回路(CASC)3a,3b、差動型負荷回路(LOADC)4a、2つの出力整合回路(MCOUT)5a,5b、そして差動型帰還回路(FBC)6aによって構成されている。これら構成要素は、増幅回路全体の第1の実施の形態で示した機能を果たす他に、差動回路構成であるために、差動入力間の同相信号成分や電源電圧やバイアス電圧による増幅回路特性の変動を抑えることができる特徴がある。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed on a semiconductor chip of a semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention. The amplifier circuits 301 and 403 shown in FIG. 10 are configured to enable differential signal input and differential signal output, and have two input matching circuits (MCIN) 1a and 1b, a differential transconductor circuit (GMC) 2a, The circuit includes two cascode circuits (CASC) 3a and 3b, a differential load circuit (LOADC) 4a, two output matching circuits (MCOUT) 5a and 5b, and a differential feedback circuit (FBC) 6a. In addition to performing the functions shown in the first embodiment of the entire amplifier circuit, these components have a differential circuit configuration, so that they are amplified by common-mode signal components, power supply voltages, and bias voltages between differential inputs. There is a feature that fluctuations in circuit characteristics can be suppressed.

すなわち、この差動型の不要波抑圧機能付増幅回路において、入力整合回路1a,1bは、前段の出力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを入力端子に発生する回路である。差動型トランスコンダクタ回路2aは、入力整合回路1a,1bの出力端子に接続され、この入力整合回路1a,1bから印加される差動入力電圧に対してコンダクタンスに比例する差動電流を正相出力する回路である。カスコード回路3a,3bは、差動型トランスコンダクタ回路2aの差動出力端子に接続され、この差動型トランスコンダクタ回路2aから印加される入力電流を低い入力インピーダンスで取り込み、入力電流に比例する出力電流を高い出力インピーダンスで正相出力する回路である。差動型負荷回路4aは、カスコード回路3a,3bの出力端子に接続され、このカスコード回路3a,3bから印加される差動入力電流を差動電圧信号に変換する回路である。出力整合回路5a,5bは、差動型負荷回路4aの差動入力端子に接続され、次段の入力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを発生する回路である。差動型帰還回路6aは、差動入力端子が差動型トランスコンダクタ回路2aの差動入力端子に接続され、差動出力端子が差動型トランスコンダクタ回路2aの差動出力端子に接続される回路である。入力整合回路1a,1bの入力端子を外部との差動型入力端子101a,101bとし、出力整合回路5a,5bの出力端子を外部との差動型出力端子102a,102bとして構成される。   That is, in this differential type amplifier circuit with unnecessary wave suppression function, the input matching circuits 1a and 1b are circuits that generate a predetermined matching impedance with respect to the output impedance of the previous stage at the input terminal. The differential transconductor circuit 2a is connected to the output terminals of the input matching circuits 1a and 1b, and outputs a differential current proportional to the conductance with respect to the differential input voltage applied from the input matching circuits 1a and 1b. It is a circuit to output. The cascode circuits 3a and 3b are connected to the differential output terminal of the differential transconductor circuit 2a, take in the input current applied from the differential transconductor circuit 2a with a low input impedance, and output proportional to the input current. This circuit outputs positive current with high output impedance. The differential load circuit 4a is connected to the output terminals of the cascode circuits 3a and 3b, and converts the differential input current applied from the cascode circuits 3a and 3b into a differential voltage signal. The output matching circuits 5a and 5b are circuits that are connected to the differential input terminal of the differential load circuit 4a and generate a predetermined matching impedance with respect to the input impedance of the next stage. The differential feedback circuit 6a has a differential input terminal connected to the differential input terminal of the differential transconductor circuit 2a, and a differential output terminal connected to the differential output terminal of the differential transconductor circuit 2a. Circuit. The input terminals of the input matching circuits 1a and 1b are configured as differential input terminals 101a and 101b with the outside, and the output terminals of the output matching circuits 5a and 5b are configured as differential output terminals 102a and 102b with the outside.

図11は、図10の差動型の不要波抑圧機能付増幅回路で用いる差動型負荷回路4aの構成例を示している。差動型負荷回路4aは、インダクタ41a,41bを具備し、インダクタ41aの一方の端子を差動型負荷回路4aの差動入力端子の正相入力(接点204a側)とし、インダクタ41bの一方の端子を差動型負荷回路4aの差動入力端子の逆相入力(接点204b側)とし、インダクタ41aの他方の端子とインダクタ41bの他方の端子を接続して差動型負荷回路4aの安定な電位を与える電源電圧端子103とし、インダクタ41a,41b間に誘導性結合を有して構成される。   FIG. 11 shows a configuration example of the differential load circuit 4a used in the differential type amplifier circuit with unnecessary wave suppression function of FIG. The differential load circuit 4a includes inductors 41a and 41b. One terminal of the inductor 41a is a positive-phase input (contact 204a side) of the differential input terminal of the differential load circuit 4a, and one of the inductors 41b is connected. The terminal is set as a reverse-phase input (contact 204b side) of the differential input terminal of the differential load circuit 4a, and the other terminal of the inductor 41a and the other terminal of the inductor 41b are connected to stabilize the differential load circuit 4a. A power supply voltage terminal 103 for applying a potential is used, and an inductive coupling is provided between the inductors 41a and 41b.

このように、差動型負荷回路4aは、相互インダクタンスM(M>0)で差動結合している2つのインダクタ41a,41bで負荷回路を構成することで、実効の差動インダクタンスを自己インダクタンスLLよりも大きく設定できる。従って、所要の差動インダクタを実現するために自己インダクタンスを相互インダクタンスが得られない場合に対して小さく設定できる。スパイラルインダクタンスで負荷回路を構成する場合には、集積回路上の占有面積を縮小することが可能となる。   As described above, the differential load circuit 4a includes the two inductors 41a and 41b that are differentially coupled with each other with the mutual inductance M (M> 0), whereby the effective differential inductance is converted into the self-inductance. It can be set larger than LL. Therefore, in order to realize a required differential inductor, the self-inductance can be set smaller than the case where the mutual inductance cannot be obtained. When the load circuit is configured with spiral inductance, the occupied area on the integrated circuit can be reduced.

図12は、図10の差動型の不要波抑圧機能付増幅回路で用いる差動型帰還回路6aの構成例を示している。差動型帰還回路6aは、容量62a,62b,63a,63bとインダクタ61a,61bを具備し、容量63aの一方の端子を差動型帰還回路6aの差動出力端子の正相出力(接点202a,203a側)とし、容量63aの他方の端子を容量62aの一方の端子に接続し、容量62aの他方の端子を接地し、インダクタ61aの一方の端子を容量62aの一方の端子に接続し、インダクタ61aの他方の端子を差動型帰還回路6aの差動入力端子の正相入力(接点201a側)とし、容量63bの一方の端子を差動型帰還回路6aの差動出力端子の逆相出力(接点202b,203b側)とし、容量63bの他方の端子を容量62bの一方の端子に接続し、容量62bの他方の端子を接地し、インダクタ61bの一方の端子を容量62bの一方の端子に接続し、インダクタ61bの他方の端子を差動型帰還回路6aの差動入力端子の逆相入力(接点201b側)とし、インダクタ61a,61b間に誘導性結合を有して構成される。   FIG. 12 shows a configuration example of the differential feedback circuit 6a used in the differential amplifier circuit with unnecessary wave suppression function of FIG. The differential feedback circuit 6a includes capacitors 62a, 62b, 63a, 63b and inductors 61a, 61b. One terminal of the capacitor 63a is connected to the positive phase output (contact 202a) of the differential output terminal of the differential feedback circuit 6a. 203a side), the other terminal of the capacitor 63a is connected to one terminal of the capacitor 62a, the other terminal of the capacitor 62a is grounded, and one terminal of the inductor 61a is connected to one terminal of the capacitor 62a, The other terminal of the inductor 61a is the positive phase input (contact 201a side) of the differential input terminal of the differential feedback circuit 6a, and one terminal of the capacitor 63b is the opposite phase of the differential output terminal of the differential feedback circuit 6a. Output (contact 202b, 203b side), the other terminal of the capacitor 63b is connected to one terminal of the capacitor 62b, the other terminal of the capacitor 62b is grounded, and the other terminal of the inductor 61b is connected to the capacitor 62b. Connected to one terminal, the other terminal of the inductor 61b is a reverse phase input (contact 201b side) of the differential input terminal of the differential feedback circuit 6a, and has an inductive coupling between the inductors 61a and 61b. Is done.

このように、差動型帰還回路6aは、相互インダクタンスM(M>0)で差動結合している2つのインダクタ61a,61bと容量62a、62b、63a、63bで帰還回路を構成する。2つのインダクタ61a,61bに関しては、差動インダクタンスを自己インダクタンスLcよりも大きく設定できる。従って、所要の差動インダクタを実現するために自己インダクタンスを相互インダクタンスが得られない場合に対して小さく設定できる。スパイラルインダクタンスで帰還回路を構成する場合には、集積回路上の占有面積を縮小することが可能となる。   As described above, the differential feedback circuit 6a forms a feedback circuit by the two inductors 61a and 61b and the capacitors 62a, 62b, 63a, and 63b that are differentially coupled by the mutual inductance M (M> 0). Regarding the two inductors 61a and 61b, the differential inductance can be set larger than the self-inductance Lc. Therefore, in order to realize a required differential inductor, the self-inductance can be set smaller than the case where the mutual inductance cannot be obtained. When the feedback circuit is configured with spiral inductance, the occupied area on the integrated circuit can be reduced.

なお、この差動型帰還回路6aは、前記図8に示す帰還回路と同様に、容量62a,62bに容量値の可変性を与えた構成とすることも可能である。   Note that the differential feedback circuit 6a may have a configuration in which capacitances variability are given to the capacitors 62a and 62b, similarly to the feedback circuit shown in FIG.

図13は、図10の差動型の不要波抑圧機能付増幅回路で用いる差動型トランスコンダクタ回路2aの構成例を示している。差動型トランスコンダクタ回路2aは、n型バイポーラ型トランジスタ(T1a)21a,(T1b)21bと抵抗23a,23bとインダクタ22a,22bと定電流源回路24を具備し、トランジスタ21aのベースを差動型トランスコンダクタ回路2aの差動入力端子の正相入力(接点201a側)とし、トランジスタ21bのベースを差動型トランスコンダクタ回路2aの差動入力端子の逆相入力(接点201b側)とし、トランジスタ21aのコレクタを差動型トランスコンダクタ回路2aの差動出力端子の正相出力(接点202a側)とし、トランジスタ21bのコレクタを差動型トランスコンダクタ回路2aの差動出力端子の逆相出力(接点202b側)とし、抵抗23aの一方の端子をトランジスタ21aのベースに接続し、抵抗23bの一方の端子をトランジスタ12bのベースに接続し、抵抗23aの他方の端子を抵抗23bの他方の端子と接続して差動型トランスコンダクタ回路2aのバイアス電圧用端子104とし、トランジスタ21aのエミッタをインダクタ22aの一方の端子に接続し、トランジスタ21bのエミッタをインダクタ22bの一方の端子に接続し、インダクタ22aの他方の端子とインダクタ22bの他方の端子とを接続して定電流源回路24に接続し、インダクタ22a,22b間に誘導性結合を有して構成される。   FIG. 13 shows a configuration example of the differential transconductor circuit 2a used in the differential amplifier circuit with unnecessary wave suppression function of FIG. The differential transconductor circuit 2a includes n-type bipolar transistors (T1a) 21a and (T1b) 21b, resistors 23a and 23b, inductors 22a and 22b, and a constant current source circuit 24. The base of the transistor 21a is differentially provided. The differential input terminal of the type transconductor circuit 2a is the positive phase input (contact 201a side), the base of the transistor 21b is the negative phase input of the differential input terminal of the differential type transconductor circuit 2a (contact 201b side), and the transistor The collector of 21a is the positive phase output (contact 202a side) of the differential output terminal of the differential transconductor circuit 2a, and the collector of the transistor 21b is the negative phase output (contact of the differential output terminal of the differential transconductor circuit 2a). 202b), and connect one terminal of the resistor 23a to the base of the transistor 21a. One terminal of the resistor 23b is connected to the base of the transistor 12b, and the other terminal of the resistor 23a is connected to the other terminal of the resistor 23b to form the bias voltage terminal 104 of the differential transconductor circuit 2a. The emitter is connected to one terminal of the inductor 22a, the emitter of the transistor 21b is connected to one terminal of the inductor 22b, and the other terminal of the inductor 22a is connected to the other terminal of the inductor 22b to connect the constant current source circuit 24. And having an inductive coupling between the inductors 22a and 22b.

このように、差動型トランスコンダクタ回路2aは、相互インダクタンスM(M>0)で差動結合している2つのインダクタ22a,22bでトランスコンダクタ回路を構成することで、実効の差動インダクタンスを自己インダクタンスLEよりも大きく設定できる。従って、所要の差動インダクタを実現するために自己インダクタンスを相互インダクタンスが得られない場合に対して小さく設定できる。スパイラルインダクタンスでトランスコンダクタ回路を構成する場合には、集積回路上の占有面積を縮小することが可能となる。   As described above, the differential transconductor circuit 2a includes the two inductors 22a and 22b that are differentially coupled with each other by the mutual inductance M (M> 0), thereby obtaining an effective differential inductance. It can be set larger than the self-inductance LE. Therefore, in order to realize a required differential inductor, the self-inductance can be set smaller than the case where the mutual inductance cannot be obtained. When the transconductor circuit is configured with the spiral inductance, the occupied area on the integrated circuit can be reduced.

なお、この差動型トランスコンダクタ回路2aは、n型バイポーラ型トランジスタに代えてn型電界効果トランジスタとすることも可能である。   The differential transconductor circuit 2a may be an n-type field effect transistor instead of the n-type bipolar transistor.

《第4の実施の形態》
本発明の第4の実施の形態を図14を用いて説明する。
<< Fourth Embodiment >>
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図14は、本発明の第4の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の具体的な構成を示す図である。図14に示す増幅回路301,403は、前記第1の実施の形態で説明した、入力整合回路(MCIN)1、トランスコンダクタ回路(GMC)2、カスコード回路(CASC)3、負荷回路(LOADC)4、出力整合回路(MCOUT)5、帰還回路(FBC)6の基本構成要素に加え、増幅回路として安定に動作し、特性周波数での発振現象の発生を抑圧するために安定化回路(STBC)7を含んで構成している。   FIG. 14 is a diagram showing a specific configuration of an amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed on a semiconductor chip of a semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The amplifier circuits 301 and 403 shown in FIG. 14 include the input matching circuit (MCIN) 1, the transconductor circuit (GMC) 2, the cascode circuit (CASC) 3, and the load circuit (LOADC) described in the first embodiment. 4. In addition to the basic components of the output matching circuit (MCOUT) 5 and the feedback circuit (FBC) 6, a stabilizing circuit (STBC) that operates stably as an amplifier circuit and suppresses the occurrence of an oscillation phenomenon at a characteristic frequency. 7 is comprised.

入力整合回路1と出力整合回路5は容量11,12,51,52の受動素子で構成する。それぞれの整合回路は、帰還回路6の構成とは独立に、整合が必要な周波数において、雑音整合や電力整合、もしくは複数の整合要因を満足する整合を実現するべく任意に設計できる。   The input matching circuit 1 and the output matching circuit 5 are composed of passive elements having capacitors 11, 12, 51, and 52. Each of the matching circuits can be arbitrarily designed independently of the configuration of the feedback circuit 6 so as to realize noise matching, power matching, or matching that satisfies a plurality of matching factors at a frequency that requires matching.

トランスコンダクタ回路2およびカスコード回路3は、n型の電界効果トランジスタ21,31によって構成する。特にトランスコンダクタ回路2では、トランジスタ21のソースにインダクタ22を挿入して、雑音特性の改善を図っている。バイアス電圧用端子104はトランジスタ21のゲートの印加電圧を決定するものであり、安定な電位が供給されることを前提にしている。バイアス電圧用端子105は、カスコード回路3として動作するトランジスタ31のゲート電位に安定な電位を与えるために設けられたものである。なお、電界効果トランジスタを用いたトランスコンダクタ回路2は、ソースにインダクタを挿入した回路構成に限定するものではない。   The transconductor circuit 2 and the cascode circuit 3 are configured by n-type field effect transistors 21 and 31. In particular, in the transconductor circuit 2, an inductor 22 is inserted into the source of the transistor 21 to improve noise characteristics. The bias voltage terminal 104 determines the voltage applied to the gate of the transistor 21 and is based on the assumption that a stable potential is supplied. The bias voltage terminal 105 is provided to give a stable potential to the gate potential of the transistor 31 operating as the cascode circuit 3. Note that the transconductor circuit 2 using field effect transistors is not limited to a circuit configuration in which an inductor is inserted in the source.

負荷回路4は、インダクタ41によって構成するが、動作周波数によっては、特定のインピーダンスを発生させるために、1つ以上のインダクタと1つ以上の容量で構成する任意の受動素子回路網で実現される。   The load circuit 4 is configured by an inductor 41. However, depending on the operating frequency, the load circuit 4 is realized by an arbitrary passive element network configured by one or more inductors and one or more capacitors in order to generate a specific impedance. .

安定化回路7は、増幅回路全体が特定の周波数で発振しないように損失を発生させる回路である。消費電力の増大を防ぐために、直列に容量72を挟み、抵抗71で構成する。   The stabilization circuit 7 is a circuit that generates a loss so that the entire amplifier circuit does not oscillate at a specific frequency. In order to prevent an increase in power consumption, a capacitor 72 is sandwiched in series and a resistor 71 is used.

帰還回路6は、図5で示した3次ノッチフィルタを一つのインダクタ61と二つの容量62,63で実現した回路構成を用いたが、前述のように、ノッチインピーダンスにおいて信号を通過させる所望周波数と不要波成分を減衰させる周波数を1つ以上の任意数設定しても問題はない。   The feedback circuit 6 uses a circuit configuration in which the third-order notch filter shown in FIG. 5 is realized by one inductor 61 and two capacitors 62 and 63. As described above, a desired frequency that allows a signal to pass through the notch impedance is used. There is no problem even if an arbitrary number of one or more frequencies for attenuating unnecessary wave components is set.

本実施の形態においては、前記図6に示す増幅回路の構成に対して、トランスコンダクタ回路2およびカスコード回路3のn型バイポーラ型トランジスタをn型電界効果トランジスタに置き換えたものである。よって、各トランジスタ21,31の各端子の接続についての詳細な説明は省略するが、n型バイポーラ型トランジスタのベース、コレクタ、エミッタを、n型電界効果トランジスタではゲート、ドレイン、ソースに置き換えるだけで、同様の接続形態となっている。   In the present embodiment, the n-type bipolar transistors of the transconductor circuit 2 and the cascode circuit 3 are replaced with n-type field effect transistors in the configuration of the amplifier circuit shown in FIG. Therefore, a detailed description of the connection of the terminals of the transistors 21 and 31 is omitted, but the base, collector and emitter of the n-type bipolar transistor are simply replaced with the gate, drain and source of the n-type field effect transistor. The connection form is the same.

図14の構成例を用いることにより、電源電圧端子103に印加する電源電圧を、バイポーラ型トランジスタを用いた第2の実施の形態(図6)に対して、低く設定することができる。例えば、T1およびT2の電界効果トランジスタのVTHが0.4VでそれぞれのVGSがともに0.6Vであった場合、T1およびT2の最小のVDSの値はそれぞれ0.2V(=VGS−VTH)と考えられるため、電源電圧端子103に印加する電源電圧を0.4V程度まで低く設定することが可能となる。バイポーラ型トランジスタをT1とT2に用いた場合、バイポーラ型トランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧はベース・エミッタ間電圧と同等とすると、ベース・エミッタ間電圧を0.9Vとすると、電源電圧端子103に印加する電源電圧は1.8V程度必要となる。従って、電界効果トランジスタを用いることで大幅な電源電圧の低減が可能となる。   By using the configuration example of FIG. 14, the power supply voltage applied to the power supply voltage terminal 103 can be set lower than that of the second embodiment (FIG. 6) using bipolar transistors. For example, when VTH of the field effect transistors of T1 and T2 is 0.4V and VGS of both is 0.6V, the minimum VDS value of T1 and T2 is 0.2V (= VGS−VTH), respectively. Therefore, it is possible to set the power supply voltage applied to the power supply voltage terminal 103 as low as about 0.4V. When the bipolar transistor is used for T1 and T2, the voltage between the collector and the emitter of the bipolar transistor is equal to the voltage between the base and the emitter. The power supply voltage to be applied requires about 1.8V. Therefore, the power supply voltage can be greatly reduced by using the field effect transistor.

なお、本実施の形態のようにトランジスタにn型電界効果トランジスタを用いる構成においては、単相型の増幅回路に限らず、前記図10のような差動型の増幅回路にも同様に適用することが可能である。   Note that the configuration in which an n-type field effect transistor is used as a transistor as in this embodiment is not limited to a single-phase amplifier circuit, and is similarly applied to a differential amplifier circuit as shown in FIG. It is possible.

《第5の実施の形態》
本発明の第5の実施の形態を図15を用いて説明する。
<< Fifth Embodiment >>
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図15は、本発明の第5の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の具体的な構成を示す図である。図15は、本発明の不要波抑圧機能付増幅回路の2段縦続接続の構成である。すなわち、本実施の形態の増幅回路は、第1段増幅回路(入力端子101a、出力端子102a、電源電圧端子103a、バイアス電圧用端子104a、バイアス電圧用端子105a)および第2段増幅回路(入力端子101b、出力端子102b、電源電圧端子103b、バイアス電圧用端子104b、バイアス電圧用端子105b)のそれぞれに、前記図6に示す増幅回路の構成に前記図8に示す帰還回路を用いて、第1段増幅回路の出力端子102aから第2段増幅回路の入力端子101bに接続したものである。よって、第1段増幅回路および第2段増幅回路の構成や接続形態についての詳細な説明は省略する。   FIG. 15 is a diagram showing a specific configuration of an amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed in a semiconductor chip of a semiconductor integrated circuit according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 15 shows a two-stage cascade configuration of the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function of the present invention. That is, the amplifier circuit of this embodiment includes a first stage amplifier circuit (input terminal 101a, output terminal 102a, power supply voltage terminal 103a, bias voltage terminal 104a, bias voltage terminal 105a) and second stage amplifier circuit (input). Terminal 101b, output terminal 102b, power supply voltage terminal 103b, bias voltage terminal 104b, and bias voltage terminal 105b), using the feedback circuit shown in FIG. 8 in the configuration of the amplifier circuit shown in FIG. The output terminal 102a of the first stage amplifier circuit is connected to the input terminal 101b of the second stage amplifier circuit. Therefore, detailed description of the configuration and connection form of the first stage amplifier circuit and the second stage amplifier circuit is omitted.

図15の構成によって、増幅回路としての利得の増大が望めるほかに、二つの帰還回路のインピーダンス特性を異なった値にすることで、不要波抑圧特性の実現範囲が広がる。例えば、第1段増幅回路の帰還回路6のノッチ特性を周波数18GHzに設定し、第2段増幅回路の帰還回路6のノッチ特性を周波数20GHzに設定することで、増幅回路全体のノッチ帯域幅はおよそ18GHz〜20GHz広げることができ、急峻かつ広帯域のノッチ特性の実現が可能である。   The configuration shown in FIG. 15 can increase the gain of the amplifier circuit. In addition, by setting the impedance characteristics of the two feedback circuits to different values, the realization range of the unwanted wave suppression characteristics is expanded. For example, by setting the notch characteristic of the feedback circuit 6 of the first stage amplifier circuit to a frequency of 18 GHz and setting the notch characteristic of the feedback circuit 6 of the second stage amplifier circuit to a frequency of 20 GHz, the notch bandwidth of the entire amplifier circuit is It can be expanded by about 18 GHz to 20 GHz, and a steep and broadband notch characteristic can be realized.

なお、本実施の形態のように増幅回路を縦続接続する構成においては、2段に限るものではなく、3段以上にすることも可能である。また、トランジスタは、バイポーラ型トランジスタに代えて電界効果トランジスタを用いても良い。さらに、帰還回路は、可変容量に代えて固定容量とすることも可能である。   Note that the configuration in which the amplifier circuits are cascade-connected as in the present embodiment is not limited to two stages, and may be three or more stages. The transistor may be a field effect transistor instead of the bipolar transistor. Further, the feedback circuit may be a fixed capacitor instead of the variable capacitor.

《第6の実施の形態》
本発明の第6の実施の形態を図16を用いて説明する。
<< Sixth Embodiment >>
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図16は、増幅回路全体の前記第1〜第4の実施の形態(図1,図6,図10,図14に対応)に示した不要波抑圧機能付増幅回路を適用したスーパーヘテロダイン方式の受信機の構成を示す図である。本実施の形態の受信機には、入力信号Sig−RFが入力される初段の増幅回路(LNAIR)301に前記実施の形態の不要波抑圧機能付増幅回路を適用する。   FIG. 16 shows a superheterodyne system to which the amplifier circuit with unnecessary wave suppression function shown in the first to fourth embodiments (corresponding to FIGS. 1, 6, 10 and 14) of the entire amplifier circuit is applied. It is a figure which shows the structure of a receiver. In the receiver of this embodiment, the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function of the above embodiment is applied to the first-stage amplifier circuit (LNAIR) 301 to which the input signal Sig-RF is input.

図16に示すスーパーヘテロダイン方式の受信機は、RF入力端子から入力されたRF信号Sig−RFを増幅する不要波抑圧機能付増幅回路(LNAIR)301と、この増幅回路301の出力信号を局発発振回路(LOVCO)306の出力信号を用いてIF周波数信号に変換する受信ミキサ(MIX)302、この受信ミキサ302の出力信号の不要波を除去するためのバンドパスフィルタ(IFBPF)303、IF周波数帯の増幅を行うIF増幅回路(IFAMP)304、IF信号からベースバンド信号成分を復調する復調回路(DEMOD)305を含んでいる。   The superheterodyne receiver shown in FIG. 16 has an amplification circuit (LNAIR) 301 with an unnecessary wave suppression function for amplifying an RF signal Sig-RF inputted from an RF input terminal, and an output signal of this amplification circuit 301 is generated locally. A reception mixer (MIX) 302 that converts the output signal of the oscillation circuit (LOVCO) 306 into an IF frequency signal, a bandpass filter (IFBPF) 303 for removing unnecessary waves from the output signal of the reception mixer 302, an IF frequency An IF amplifier circuit (IFAMP) 304 that performs band amplification and a demodulation circuit (DEMOD) 305 that demodulates a baseband signal component from the IF signal are included.

本実施の形態の受信機によれば、前記実施の形態の不要波抑圧機能付増幅回路を増幅回路301に用いることで、イメージ信号に対する充分な減衰が可能となり、外付け部品を用いずにスーパーヘテロダイン方式の受信機を構成することができ、受信機の低コスト化と小面積化が可能となる。   According to the receiver of this embodiment, by using the amplifier circuit with the unnecessary wave suppression function of the above embodiment for the amplifier circuit 301, it is possible to sufficiently attenuate the image signal, and the super signal can be obtained without using external components. A heterodyne receiver can be configured, and the cost and area of the receiver can be reduced.

《第7の実施の形態》
本発明の第7の実施の形態を図17を用いて説明する。
<< Seventh Embodiment >>
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図17は、増幅回路全体の前記第1〜第4の実施の形態(図1,図6,図10,図14に対応)に示した不要波抑圧機能付増幅回路を適用したスーパーヘテロダイン方式の送信機の構成を示す図である。本実施の形態の送信機には、RF信号へベースバンド変調信号がアップコンバートされた後のダブルサイドバンドRF信号をシングルサイドバンドRF信号にするために片側のサイドバンドRF信号成分を減衰させるPAドライバ増幅回路(AMPIR)403に前記実施の形態の不要波抑圧機能付増幅回路を適用する。   FIG. 17 shows a superheterodyne system to which the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function shown in the first to fourth embodiments (corresponding to FIGS. 1, 6, 10, and 14) of the entire amplifier circuit is applied. It is a figure which shows the structure of a transmitter. The transmitter according to the present embodiment includes a PA that attenuates the sideband RF signal component on one side in order to convert the double sideband RF signal after the baseband modulation signal is upconverted to the RF signal into a single sideband RF signal. The amplifier circuit with unnecessary wave suppression function of the above embodiment is applied to the driver amplifier circuit (AMPIR) 403.

図17に示すスーパーヘテロダイン方式の送信機は、BB信号入力端子から入力されたベースバンド信号Sig−BBをデジタル変調する変調回路(MOD)401と、この変調回路401の出力信号を局発発振回路(LOVCO)405の出力信号を用いてRF周波数信号に変換する送信ミキサ(MIX)402、この送信ミキサ402の出力信号を増幅しかつ不要波抑圧する不要波抑圧機能付増幅回路(AMPIR)403と、この増幅回路403の出力信号を更に大幅に電力増幅する電力増幅回路(PA)404を含んでいる。   The superheterodyne transmitter shown in FIG. 17 includes a modulation circuit (MOD) 401 that digitally modulates the baseband signal Sig-BB input from the BB signal input terminal, and an output signal of the modulation circuit 401 as a local oscillation circuit. A transmission mixer (MIX) 402 that converts an output signal of (LOVCO) 405 into an RF frequency signal, an amplification circuit (AMPIR) 403 with an unnecessary wave suppression function that amplifies the output signal of the transmission mixer 402 and suppresses an unnecessary wave; A power amplifier circuit (PA) 404 that further amplifies the power of the output signal of the amplifier circuit 403 is included.

本実施の形態の送信機によれば、前記実施の形態の不要波抑圧機能付増幅回路を増幅回路403に用いることで、PA出力信号をシングルサイドバンドRF信号として出力することができる。また、外付けフィルタを用いずに不要なシングルサイドバンド信号に対する充分な減衰が可能となり、外付け部品を用いずにスーパーヘテロダイン方式の送信機を構成することができ、前記図16に示す受信機と同様に、送信機の低コスト化と小面積化が可能となる。   According to the transmitter of this embodiment, the PA output signal can be output as a single sideband RF signal by using the amplifier circuit with unnecessary wave suppression function of the above embodiment for the amplifier circuit 403. Further, it is possible to sufficiently attenuate an unnecessary single sideband signal without using an external filter, and it is possible to configure a superheterodyne transmitter without using external components. The receiver shown in FIG. In the same manner, the cost and area of the transmitter can be reduced.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、前記実施の形態において、本発明で使用する増幅素子をバイポーラトランジスタ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタで示したが、MOS電界効果トランジスタや、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等を使用しても同様の効果が得られることは言うまでもない。   For example, in the above embodiment, the amplifying element used in the present invention is shown as a bipolar transistor, a heterojunction bipolar transistor or a field effect transistor. However, a MOS field effect transistor, a high electron mobility transistor, a metal semiconductor junction field effect transistor is used. It goes without saying that the same effect can be obtained even if the above is used.

更に、図1,図6,図10,図14に示した増幅回路は、基本構成である1段増幅回路の構成をとったが、複数の増幅回路の縦続接続で構成し、そのうち一つ以上の増幅回路にて本発明の不要波抑圧機能付増幅回路を使用することができる。   Further, the amplifier circuit shown in FIGS. 1, 6, 10 and 14 has a basic one-stage amplifier circuit configuration, but is configured by cascading a plurality of amplifier circuits, one or more of which are connected. The amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function of the present invention can be used in this amplifier circuit.

本発明の第1の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of an amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed on a semiconductor chip of a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. 図1の構成における不要波抑圧比を解析するための等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram for analyzing an unnecessary wave suppression ratio in the configuration of FIG. 1. 本発明の前提として検討した増幅回路における不要波抑圧比を解析するための等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for analyzing the unwanted wave suppression ratio in the amplifier circuit studied as a premise of the present invention. 本発明の前提として検討した別の増幅回路における不要波抑圧比を解析するための等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for analyzing the unnecessary wave suppression ratio in another amplifier circuit examined as a premise of the present invention. 本発明の第1の実施の形態で用いる帰還回路の構成を示す回路図(a)と回路シミュレータにより求めた帰還回路のインピーダンスの周波数依存性を示す図(b)である。FIG. 4 is a circuit diagram (a) showing a configuration of a feedback circuit used in the first embodiment of the present invention and a diagram (b) showing frequency dependence of the impedance of the feedback circuit obtained by a circuit simulator. 本発明の第2の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed in the semiconductor chip of the semiconductor integrated circuit by the 2nd Embodiment of this invention. 図6の構成において、利得の特性(a)と雑音の特性(b)を回路シミュレータにより求めた計算結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a calculation result obtained by obtaining a gain characteristic (a) and a noise characteristic (b) by a circuit simulator in the configuration of FIG. 6. 本発明の第2の実施の形態で用いる別の帰還回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of another feedback circuit used in the 2nd Embodiment of this invention. 図8に示す帰還回路を用いた場合の不要波抑圧機能付増幅回路の利得の周波数依存性を示す図である。It is a figure which shows the frequency dependence of the gain of the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function at the time of using the feedback circuit shown in FIG. 本発明の第3の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed in the semiconductor chip of the semiconductor integrated circuit by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態で用いる差動型負荷回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the differential type | mold load circuit used in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態で用いる差動型帰還回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the differential type feedback circuit used in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態で用いる差動型トランスコンダクタ回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the differential type | mold transconductor circuit used in the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed in the semiconductor chip of the semiconductor integrated circuit by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態による半導体集積回路の半導体チップに形成された不要波抑圧機能付増幅回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function formed in the semiconductor chip of the semiconductor integrated circuit by the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態において、単相型または差動型の不要波抑圧機能付増幅回路を適用したスーパーヘテロダイン方式の受信機の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a superheterodyne receiver to which a single-phase or differential amplifier circuit with an unnecessary wave suppression function is applied in a sixth embodiment of the present invention. 本発明の第6の実施の形態において、単相型または差動型の不要波抑圧機能付増幅回路を適用したスーパーヘテロダイン方式の送信機の構成を示す図である。In the 6th Embodiment of this invention, it is a figure which shows the structure of the transmitter of a superheterodyne system to which the amplification circuit with a single phase type or a differential type unnecessary wave suppression function is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a,1b:入力整合回路
2,2a:トランスコンダクタ回路
3,3a,3b:カスコード回路
4,4a:負荷回路
5,5a,5b:出力整合回路
6,6a:帰還回路
7:安定化回路
101,101a,101b:入力端子
102,102a,102b:出力端子
103,103a,103b:電源電圧端子
104,104a,104b:バイアス電圧用端子
105,105a,105b:バイアス電圧用端子
301:増幅回路
302:受信ミキサ
303:バンドパスフィルタ
304:IF増幅回路
305:復調回路
306:局発発振回路
401:変調回路
402:送信ミキサ
403:増幅回路
404:電力増幅回路
405:局発発振回路
1, 1a, 1b: Input matching circuit 2, 2a: Transconductor circuit 3, 3a, 3b: Cascode circuit 4, 4a: Load circuit 5, 5a, 5b: Output matching circuit 6, 6a: Feedback circuit 7: Stabilization circuit 101, 101a, 101b: input terminals 102, 102a, 102b: output terminals 103, 103a, 103b: power supply voltage terminals 104, 104a, 104b: bias voltage terminals 105, 105a, 105b: bias voltage terminals 301: amplifying circuit 302 : Reception mixer 303: band pass filter 304: IF amplifier circuit 305: demodulation circuit 306: local oscillation circuit 401: modulation circuit 402: transmission mixer 403: amplification circuit 404: power amplification circuit 405: local oscillation circuit

Claims (20)

前段の出力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを入力端子に発生する入力整合回路と、
前記入力整合回路の出力端子に接続され、前記入力整合回路から印加される入力電圧に対してコンダクタンスに比例する電流を正相出力するコンダクタ回路と、
前記コンダクタ回路の出力端子に接続され、前記コンダクタ回路から印加される入力電流を入力インピーダンスで取り込み、入力電流に比例する出力電流を出力インピーダンスで正相出力するカスコード回路と、
前記カスコード回路の出力端子に接続され、前記カスコード回路から印加される入力電流を電圧信号に変換する負荷回路と、
前記負荷回路の入力端子に接続され、次段の入力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを発生する出力整合回路と、
入力端子が前記コンダクタ回路の入力端子に接続され、出力端子が前記コンダクタ回路の出力端子に接続される帰還回路と、
を具備し、
前記入力整合回路の入力端子を外部との入力端子とし、前記出力整合回路の出力端子を外部との出力端子として成る
ことを特徴とする増幅回路。
An input matching circuit that generates a predetermined matching impedance for the output impedance of the previous stage at the input terminal;
A conductor circuit that is connected to an output terminal of the input matching circuit and outputs a current proportional to conductance in positive phase with respect to an input voltage applied from the input matching circuit;
A cascode circuit connected to the output terminal of the conductor circuit, taking in an input current applied from the conductor circuit as an input impedance, and outputting an output current proportional to the input current in a positive phase with an output impedance;
A load circuit connected to an output terminal of the cascode circuit and converting an input current applied from the cascode circuit into a voltage signal;
An output matching circuit that is connected to the input terminal of the load circuit and generates a predetermined matching impedance for the input impedance of the next stage;
A feedback circuit having an input terminal connected to the input terminal of the conductor circuit and an output terminal connected to the output terminal of the conductor circuit;
Comprising
An amplifying circuit comprising: an input terminal of the input matching circuit as an external input terminal; and an output terminal of the output matching circuit as an external output terminal.
請求項1において、
前記負荷回路の入力端子に接続され、特定の周波数範囲で抵抗性の電力損失を発生させる安定化回路をさらに具備して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
An amplifying circuit, further comprising a stabilizing circuit connected to an input terminal of the load circuit and generating a resistive power loss in a specific frequency range.
請求項1において、
前記帰還回路は、入力端子と出力端子間に現れるインピーダンスにおいて、1つ以上の高いインピーダンスを発生する周波数帯と、1つ以上の低いインピーダンスを発生する周波数帯とを有して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
The feedback circuit has a frequency band that generates one or more high impedances and a frequency band that generates one or more low impedances in the impedance appearing between the input terminal and the output terminal. Amplifying circuit.
請求項1において、
前記帰還回路は、入力端子と出力端子と1つ以上の制御端子を有し、前記入力端子と前記出力端子間に現れるインピーダンスにおいて、1つ以上の高いインピーダンスを発生する周波数帯と、1つ以上の低いインピーダンスを発生する周波数帯とを有し、前記高いインピーダンスを発生する周波数帯の周波数と前記低いインピーダンスを発生する周波数帯の周波数とを、前記1つ以上の制御端子に印加する制御信号によって可変して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
The feedback circuit includes an input terminal, an output terminal, and one or more control terminals, a frequency band that generates one or more high impedances in an impedance appearing between the input terminal and the output terminal, and one or more A frequency band that generates a low impedance, and a frequency band that generates the high impedance and a frequency band that generates the low impedance by a control signal that is applied to the one or more control terminals. An amplification circuit characterized by being variable.
請求項1において、
前記増幅回路は、前記帰還回路の入力端子と出力端子間に現れるインピーダンスの周波数依存性に応じて、前記増幅回路の利得が最大となる周波数帯と前記増幅回路の利得が局所的に最小となって不要波信号を抑圧できる周波数帯とを設定して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
In the amplifier circuit, the frequency band in which the gain of the amplifier circuit is maximized and the gain of the amplifier circuit are locally minimized in accordance with the frequency dependence of the impedance appearing between the input terminal and the output terminal of the feedback circuit. An amplifying circuit comprising: setting a frequency band capable of suppressing unnecessary wave signals.
請求項1において、
前記帰還回路は、第1の容量と第2の容量と第1のインダクタを具備し、前記第1の容量の一方の端子を前記帰還回路の出力端子とし、前記第1の容量の他方の端子を前記第2の容量の一方の端子に接続し、前記第2の容量の他方の端子を接地し、前記第1のインダクタの一方の端子を前記第2の容量の一方の端子に接続し、前記第1のインダクタの他方の端子を前記帰還回路の入力端子として成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
The feedback circuit includes a first capacitor, a second capacitor, and a first inductor. One terminal of the first capacitor is used as an output terminal of the feedback circuit, and the other terminal of the first capacitor is used. Is connected to one terminal of the second capacitor, the other terminal of the second capacitor is grounded, one terminal of the first inductor is connected to one terminal of the second capacitor, An amplifier circuit comprising the other terminal of the first inductor as an input terminal of the feedback circuit.
請求項1において、
前記帰還回路は、第1の容量と第1の可変容量と第1のインダクタを具備し、前記第1の容量の一方の端子を前記帰還回路の出力端子とし、前記第1の容量の他方の端子を前記第1の可変容量の一方の端子に接続し、前記第1の可変容量の他方の端子を接地し、前記第1のインダクタの一方の端子を前記第1の可変容量の一方の端子に接続し、前記第1のインダクタの他方の端子を前記帰還回路の入力端子とし、前記第1の可変容量の制御端子を前記帰還回路の制御端子として成り、
前記第1の可変容量は、1つ以上の、容量と制御端子によって開閉を制御できるスイッチの直列接続回路を並列接続することによって、可変容量全体の容量値を可変とされて成る
ことを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
The feedback circuit includes a first capacitor, a first variable capacitor, and a first inductor. One terminal of the first capacitor is used as an output terminal of the feedback circuit, and the other terminal of the first capacitor is used. A terminal is connected to one terminal of the first variable capacitor, the other terminal of the first variable capacitor is grounded, and one terminal of the first inductor is connected to one terminal of the first variable capacitor. The other terminal of the first inductor is the input terminal of the feedback circuit, the control terminal of the first variable capacitor is the control terminal of the feedback circuit,
The first variable capacitor is characterized in that the capacitance value of the entire variable capacitor is made variable by connecting in series a series connection circuit of one or more switches that can be opened and closed by a capacitor and a control terminal. Amplifying circuit.
請求項1において、
前記入力整合回路は、第1の容量と第2の容量を具備し、前記第1の容量の一方の端子を前記入力整合回路の入力端子とし、前記第1の容量の他方の端子を前記第2の容量の一方の端子に接続して前記入力整合回路の出力端子とし、前記第2の容量の他方を接地して成り、
前記コンダクタ回路は、第1のn型バイポーラ型トランジスタと第1の抵抗と第1のインダクタを具備し、前記第1のn型バイポーラ型トランジスタのベースを前記コンダクタ回路の入力端子とし、前記第1のn型バイポーラ型トランジスタのコレクタを前記コンダクタ回路の出力端子とし、前記第1のn型バイポーラ型トランジスタのエミッタに前記第1のインダクタの一方の端子を接続し、前記第1のインダクタの他方の端子を接地し、前記第1の抵抗の一方の端子を前記第1のn型バイポーラ型トランジスタのベースに接続し、前記第1の抵抗の他方の端子を前記コンダクタ回路のバイアス用端子として成り、
前記カスコード回路は、第2のn型バイポーラ型トランジスタを具備し、前記第2のn型バイポーラ型トランジスタのベースに安定な第1の電位を供給し、前記第2のn型バイポーラ型トランジスタのエミッタを前記カスコード回路の入力端子とし、前記第2のn型バイポーラ型トランジスタのコレクタを前記カスコード回路の出力端子として成り、
前記負荷回路は、第2のインダクタを具備し、前記第2のインダクタの一方の端子に安定な第2の電位を供給し、前記第2のインダクタの他方の端子を前記負荷回路の入力端子として成り、
前記出力整合回路は、第3の容量と第4の容量を具備し、前記第3の容量の一方の端子を前記出力整合回路の入力端子とし、前記第3の容量の他方の端子を前記第4の容量の一方の端子に接続して前記出力整合回路の出力端子とし、前記第4の容量の他方の端子を接地して成り、
前記安定化回路は、第2の抵抗と第5の容量を具備し、前記第2の抵抗の一方の端子を前記負荷回路の入力端子に接続し、前記第2の抵抗の他方の端子を前記第5の容量の一方の端子に接続し、前記第5の容量の他方の端子を接地して成る
ことを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
The input matching circuit includes a first capacitor and a second capacitor. One terminal of the first capacitor is used as an input terminal of the input matching circuit, and the other terminal of the first capacitor is used as the first capacitor. Connected to one terminal of the capacitor of 2 to serve as the output terminal of the input matching circuit, the other of the second capacitor is grounded,
The conductor circuit includes a first n-type bipolar transistor, a first resistor, and a first inductor, and a base of the first n-type bipolar transistor is used as an input terminal of the conductor circuit. The collector of the n-type bipolar transistor is used as the output terminal of the conductor circuit, one terminal of the first inductor is connected to the emitter of the first n-type bipolar transistor, and the other terminal of the first inductor is connected. A terminal is grounded, one terminal of the first resistor is connected to a base of the first n-type bipolar transistor, and the other terminal of the first resistor is used as a bias terminal of the conductor circuit;
The cascode circuit includes a second n-type bipolar transistor, supplies a stable first potential to a base of the second n-type bipolar transistor, and an emitter of the second n-type bipolar transistor. As the input terminal of the cascode circuit, and the collector of the second n-type bipolar transistor as the output terminal of the cascode circuit,
The load circuit includes a second inductor, supplies a stable second potential to one terminal of the second inductor, and uses the other terminal of the second inductor as an input terminal of the load circuit. Consisting of
The output matching circuit includes a third capacitor and a fourth capacitor. One terminal of the third capacitor is used as an input terminal of the output matching circuit, and the other terminal of the third capacitor is used as the first capacitor. 4 is connected to one terminal of the capacitor 4 as the output terminal of the output matching circuit, the other terminal of the fourth capacitor is grounded,
The stabilizing circuit includes a second resistor and a fifth capacitor, one terminal of the second resistor is connected to an input terminal of the load circuit, and the other terminal of the second resistor is connected to the second resistor. An amplifier circuit connected to one terminal of a fifth capacitor and having the other terminal of the fifth capacitor grounded.
請求項1において、
前記入力整合回路は、第1の容量と第2の容量を具備し、前記第1の容量の一方の端子を前記入力整合回路の入力端子とし、前記第1の容量の他方の端子を前記第2の容量の一方の端子に接続して前記入力整合回路の出力端子とし、前記第2の容量の他方を接地して成り、
前記コンダクタ回路は、第1のn型電界効果トランジスタと第1の抵抗と第1のインダクタを具備し、前記第1のn型電界効果トランジスタのゲートを前記コンダクタ回路の入力端子とし、前記第1のn型電界効果トランジスタのドレインを前記コンダクタ回路の出力端子とし、前記第1のn型電界効果トランジスタのソースに前記第1のインダクタの一方の端子を接続し、前記第1のインダクタの他方の端子を接地し、前記第1の抵抗の一方の端子を前記第1のn型電界効果トランジスタのゲートに接続し、前記第1の抵抗の他方の端子を前記コンダクタ回路のバイアス用端子として成り、
前記カスコード回路は、第2のn型電界効果トランジスタを具備し、前記第2のn型電界効果トランジスタのゲートに安定な第1の電位を供給し、前記第2のn型電界効果トランジスタのソースを前記カスコード回路の入力端子とし、前記第2のn型電界効果トランジスタのドレインを前記カスコード回路の出力端子として成り、
前記負荷回路は、第2のインダクタを具備し、前記第2のインダクタの一方の端子に安定な第2の電位を供給し、前記第2のインダクタの他方の端子を前記負荷回路の入力端子として成り、
前記出力整合回路は、第3の容量と第4の容量を具備し、前記第3の容量の一方の端子を前記出力整合回路の入力端子とし、前記第3の容量の他方の端子を前記第4の容量の一方の端子に接続して前記出力整合回路の出力端子とし、前記第4の容量の他方の端子を接地して成り、
前記安定化回路は、第2の抵抗と第5の容量を具備し、前記第2の抵抗の一方の端子を前記負荷回路の入力端子に接続し、前記第2の抵抗の他方の端子を前記第5の容量の一方の端子に接続し、前記第5の容量の他方の端子を接地して成る
ことを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
The input matching circuit includes a first capacitor and a second capacitor. One terminal of the first capacitor is used as an input terminal of the input matching circuit, and the other terminal of the first capacitor is used as the first capacitor. Connected to one terminal of the capacitor of 2 to serve as the output terminal of the input matching circuit, the other of the second capacitor is grounded,
The conductor circuit includes a first n-type field effect transistor, a first resistor, and a first inductor, the gate of the first n-type field effect transistor is used as an input terminal of the conductor circuit, and the first The drain of the n-type field effect transistor is used as the output terminal of the conductor circuit, one terminal of the first inductor is connected to the source of the first n-type field effect transistor, and the other terminal of the first inductor is connected. A terminal is grounded, one terminal of the first resistor is connected to a gate of the first n-type field effect transistor, and the other terminal of the first resistor is configured as a bias terminal of the conductor circuit;
The cascode circuit includes a second n-type field effect transistor, supplies a stable first potential to a gate of the second n-type field effect transistor, and a source of the second n-type field effect transistor. As the input terminal of the cascode circuit, and the drain of the second n-type field effect transistor as the output terminal of the cascode circuit,
The load circuit includes a second inductor, supplies a stable second potential to one terminal of the second inductor, and uses the other terminal of the second inductor as an input terminal of the load circuit. Consisting of
The output matching circuit includes a third capacitor and a fourth capacitor. One terminal of the third capacitor is used as an input terminal of the output matching circuit, and the other terminal of the third capacitor is used as the first capacitor. 4 is connected to one terminal of the capacitor 4 as the output terminal of the output matching circuit, the other terminal of the fourth capacitor is grounded,
The stabilizing circuit includes a second resistor and a fifth capacitor, one terminal of the second resistor is connected to an input terminal of the load circuit, and the other terminal of the second resistor is connected to the second resistor. An amplifier circuit connected to one terminal of a fifth capacitor and having the other terminal of the fifth capacitor grounded.
請求項1において、
前記増幅回路は、2つ以上の前記増幅回路を縦続接続し、それぞれ独立の不要波抑圧特性を設定して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 1,
The amplifier circuit is formed by cascading two or more of the amplifier circuits and setting independent unnecessary wave suppression characteristics.
前段の出力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを入力端子に発生する第1と第2の入力整合回路と、
前記第1と第2の入力整合回路の出力端子に接続され、前記第1と第2の入力整合回路から印加される差動入力電圧に対してコンダクタンスに比例する差動電流を正相出力する差動コンダクタ回路と、
前記差動コンダクタ回路の差動出力端子に接続され、前記差動コンダクタ回路から印加される入力電流を入力インピーダンスで取り込み、入力電流に比例する出力電流を出力インピーダンスで正相出力する第1と第2のカスコード回路と、
前記第1と第2のカスコード回路の出力端子に接続され、前記第1と第2のカスコード回路から印加される差動入力電流を差動電圧信号に変換する差動負荷回路と、
前記差動負荷回路の差動入力端子に接続され、次段の入力インピーダンスに対する所定の整合インピーダンスを発生する第1と第2の出力整合回路と、
差動入力端子が前記差動コンダクタ回路の差動入力端子に接続され、差動出力端子が前記差動コンダクタ回路の差動出力端子に接続される差動帰還回路と、
を具備し、
前記第1と第2の入力整合回路の入力端子を外部との差動入力端子とし、前記第1と第2の出力整合回路の出力端子を外部との差動出力端子として成る
ことを特徴とする増幅回路。
First and second input matching circuits for generating a predetermined matching impedance for the output impedance of the previous stage at the input terminal;
Connected to the output terminals of the first and second input matching circuits, and outputs a differential current proportional to conductance in positive phase with respect to the differential input voltage applied from the first and second input matching circuits. A differential conductor circuit;
First and second terminals connected to a differential output terminal of the differential conductor circuit, taking an input current applied from the differential conductor circuit as an input impedance, and outputting an output current proportional to the input current as a positive phase with an output impedance. Two cascode circuits;
A differential load circuit that is connected to output terminals of the first and second cascode circuits and converts a differential input current applied from the first and second cascode circuits into a differential voltage signal;
First and second output matching circuits connected to the differential input terminal of the differential load circuit and generating a predetermined matching impedance for the input impedance of the next stage;
A differential feedback circuit in which a differential input terminal is connected to a differential input terminal of the differential conductor circuit, and a differential output terminal is connected to a differential output terminal of the differential conductor circuit;
Comprising
The input terminals of the first and second input matching circuits are differential input terminals to the outside, and the output terminals of the first and second output matching circuits are differential output terminals to the outside. Amplifying circuit.
請求項11において、
前記差動負荷回路の差動入力端子に接続され、特定の周波数範囲で抵抗性の電力損失を発生させる第1と第2の安定化回路をさらに具備して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
An amplifier circuit further comprising first and second stabilizing circuits connected to the differential input terminals of the differential load circuit and generating resistive power loss in a specific frequency range.
請求項11において、
前記帰還回路は、入力端子と出力端子間に現れるインピーダンスにおいて、1つ以上の高いインピーダンスを発生する周波数帯と、1つ以上の低いインピーダンスを発生する周波数帯とを有して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
The feedback circuit has a frequency band that generates one or more high impedances and a frequency band that generates one or more low impedances in the impedance appearing between the input terminal and the output terminal. Amplifying circuit.
請求項11において、
前記帰還回路は、入力端子と出力端子と1つ以上の制御端子を有し、前記入力端子と前記出力端子間に現れるインピーダンスにおいて、1つ以上の高いインピーダンスを発生する周波数帯と、1つ以上の低いインピーダンスを発生する周波数帯とを有し、前記高いインピーダンスを発生する周波数帯の周波数と前記低いインピーダンスを発生する周波数帯の周波数とを、前記1つ以上の制御端子に印加する制御信号によって可変して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
The feedback circuit includes an input terminal, an output terminal, and one or more control terminals, a frequency band that generates one or more high impedances in an impedance appearing between the input terminal and the output terminal, and one or more A frequency band that generates a low impedance, and a frequency band that generates the high impedance and a frequency band that generates the low impedance by a control signal that is applied to the one or more control terminals. An amplification circuit characterized by being variable.
請求項11において、
前記増幅回路は、前記帰還回路の入力端子と出力端子間に現れるインピーダンスの周波数依存性に応じて、前記増幅回路の利得が最大となる周波数帯と前記増幅回路の利得が局所的に最小となって不要波信号を抑圧できる周波数帯とを設定して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
In the amplifier circuit, the frequency band in which the gain of the amplifier circuit is maximized and the gain of the amplifier circuit are locally minimized in accordance with the frequency dependence of the impedance appearing between the input terminal and the output terminal of the feedback circuit. An amplifying circuit comprising: setting a frequency band capable of suppressing unnecessary wave signals.
請求項11において、
前記帰還回路は、第1と第2と第3と第4の容量と第1と第2のインダクタを具備し、前記第1の容量の一方の端子を前記帰還回路の差動出力端子の正相出力とし、前記第1の容量の他方の端子を前記第2の容量の一方の端子に接続し、前記第2の容量の他方の端子を接地し、前記第1のインダクタの一方の端子を前記第2の容量の一方の端子に接続し、前記第1のインダクタの他方の端子を前記帰還回路の差動入力端子の正相入力とし、前記第3の容量の一方の端子を前記帰還回路の差動出力端子の逆相出力とし、前記第3の容量の他方の端子を前記第4の容量の一方の端子に接続し、前記第4の容量の他方の端子を接地し、前記第2のインダクタの一方の端子を前記第4の容量の一方の端子に接続し、前記第2のインダクタの他方の端子を前記帰還回路の差動入力端子の逆相入力とし、前記第1と第2のインダクタ間に誘導性結合を有して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
The feedback circuit includes first, second, third, fourth capacitors, and first and second inductors, and one terminal of the first capacitor is connected to a positive output terminal of the feedback circuit. Phase output, the other terminal of the first capacitor is connected to one terminal of the second capacitor, the other terminal of the second capacitor is grounded, and the one terminal of the first inductor is connected Connected to one terminal of the second capacitor, the other terminal of the first inductor as a positive phase input of the differential input terminal of the feedback circuit, and one terminal of the third capacitor as the feedback circuit The second output terminal of the third capacitor is connected to one terminal of the fourth capacitor, the other terminal of the fourth capacitor is grounded, and the second capacitor output terminal is connected to the second terminal. One terminal of the second inductor is connected to one terminal of the fourth capacitor, and the other terminal of the second inductor Amplifier circuit, characterized in that the negative input of the differential input terminals of the feedback circuit, comprising a inductive coupling between the first and second inductors.
請求項11において、
前記帰還回路は、第1と第2の容量と一つ以上の容量制御端子を有する第1と第2の可変容量と第1と第2のインダクタを具備し、前記第1の容量の一方の端子を前記帰還回路の差動出力端子の正相出力とし、前記第1の容量の他方の端子を前記第1の可変容量の一方の端子に接続し、前記第1の可変容量の他方の端子を接地し、前記第1のインダクタの一方の端子を前記第1の可変容量の一方の端子に接続し、前記第1のインダクタの他方の端子を前記帰還回路の差動入力端子の正相入力とし、前記第2の容量の一方の端子を前記帰還回路の差動出力端子の逆相出力とし、前記第2の容量の他方の端子を前記第2の可変容量の一方の端子に接続し、前記第2の可変容量の他方の端子を接地し、前記第2のインダクタの一方の端子を前記第2の可変容量の一方の端子に接続し、前記第2のインダクタの他方の端子を前記帰還回路の差動入力端子の逆相入力とし、前記第1と第2の可変容量がそれぞれ有する一つ以上の容量制御端子に印加する電圧によって、前記帰還回路の差動入力端子と差動出力端子間に現れる差動インピーダンスの周波数依存性を可変とし、前記第1と第2のインダクタ間に誘導性結合を有して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
The feedback circuit includes first and second capacitors, first and second variable capacitors having one or more capacitance control terminals, and first and second inductors, and one of the first capacitors. The terminal is a positive phase output of the differential output terminal of the feedback circuit, the other terminal of the first capacitor is connected to one terminal of the first variable capacitor, and the other terminal of the first variable capacitor is connected Is grounded, one terminal of the first inductor is connected to one terminal of the first variable capacitor, and the other terminal of the first inductor is connected to the positive phase input of the differential input terminal of the feedback circuit. And one terminal of the second capacitor is a reverse phase output of the differential output terminal of the feedback circuit, the other terminal of the second capacitor is connected to one terminal of the second variable capacitor, The other terminal of the second variable capacitor is grounded, and one terminal of the second inductor is connected to the second variable capacitor. One terminal of a variable capacitor is connected, and the other terminal of the second inductor is used as a negative-phase input of a differential input terminal of the feedback circuit, and the first and second variable capacitors each have one or more The frequency dependence of the differential impedance appearing between the differential input terminal and the differential output terminal of the feedback circuit is made variable by the voltage applied to the capacitance control terminal, and inductive coupling is established between the first and second inductors. An amplifier circuit comprising: an amplifier circuit;
請求項11において、
前記差動負荷回路は、第1と第2のインダクタを具備し、前記第1のインダクタの一方の端子を前記差動負荷回路の差動入力端子の正相入力とし、前記第2のインダクタの一方の端子を前記差動負荷回路の差動入力端子の逆相入力とし、前記第1のインダクタの他方の端子と前記第2のインダクタの他方の端子を接続して前記差動負荷回路の安定な電位を与える電源端子とし、前記第1と第2のインダクタ間に誘導性結合を有して成り、
前記差動コンダクタ回路は、第1と第2のn型バイポーラ型トランジスタと第1と第2の抵抗と第3と第4のインダクタと定電流源回路を具備し、前記第1のn型バイポーラ型トランジスタのベースを前記差動コンダクタ回路の差動入力端子の正相入力とし、前記第2のn型バイポーラ型トランジスタのベースを前記差動コンダクタ回路の差動入力端子の逆相入力とし、前記第1のn型バイポーラ型トランジスタのコレクタを前記差動コンダクタ回路の差動出力端子の正相出力とし、前記第2のn型バイポーラ型トランジスタのコレクタを前記差動コンダクタ回路の差動出力端子の逆相出力とし、前記第1の抵抗の一方の端子を前記第1のn型バイポーラ型トランジスタのベースに接続し、前記第2の抵抗の一方の端子を前記第2のn型バイポーラ型トランジスタのベースに接続し、前記第1の抵抗の他方の端子を前記第2の抵抗の他方の端子と接続して前記差動コンダクタ回路のバイアス印加用端子とし、前記第1のn型バイポーラ型トランジスタのエミッタを前記第3のインダクタの一方の端子に接続し、前記第2のn型バイポーラ型トランジスタのエミッタを前記第4のインダクタの一方の端子に接続し、前記第3のインダクタの他方の端子と前記第4のインダクタの他方の端子とを接続して前記定電流源回路に接続し、前記第3と第4のインダクタ間に誘導性結合を有して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
The differential load circuit includes first and second inductors, and one terminal of the first inductor is a positive phase input of a differential input terminal of the differential load circuit, and the second inductor One terminal is used as a negative phase input of the differential input terminal of the differential load circuit, and the other terminal of the first inductor and the other terminal of the second inductor are connected to stabilize the differential load circuit. A power supply terminal for providing a high potential, and having an inductive coupling between the first and second inductors,
The differential conductor circuit includes first and second n-type bipolar transistors, first and second resistors, third and fourth inductors, and a constant current source circuit. The base of the type transistor is a positive phase input of the differential input terminal of the differential conductor circuit, the base of the second n-type bipolar transistor is a negative phase input of the differential input terminal of the differential conductor circuit, and The collector of the first n-type bipolar transistor is the positive phase output of the differential output terminal of the differential conductor circuit, and the collector of the second n-type bipolar transistor is the differential output terminal of the differential conductor circuit. A negative phase output is provided, one terminal of the first resistor is connected to a base of the first n-type bipolar transistor, and one terminal of the second resistor is connected to the second n-type bipolar transistor. A first transistor connected to the base of the first transistor, the other terminal of the first resistor connected to the other terminal of the second resistor to serve as a bias application terminal of the differential conductor circuit; The emitter of the bipolar transistor is connected to one terminal of the third inductor, the emitter of the second n-type bipolar transistor is connected to one terminal of the fourth inductor, and the third inductor And the other terminal of the fourth inductor is connected to the constant current source circuit, and inductive coupling is provided between the third and fourth inductors. Amplifying circuit.
請求項11において、
前記差動負荷回路は、第1と第2のインダクタを具備し、前記第1のインダクタの一方の端子を前記差動負荷回路の差動入力端子の正相入力とし、前記第2のインダクタの一方の端子を前記差動負荷回路の差動入力端子の逆相入力とし、前記第1のインダクタの他方の端子と前記第2のインダクタの他方の端子を接続して前記差動負荷回路の安定な電位を与える電源端子とし、前記第1と第2のインダクタ間に誘導性結合を有して成り、
前記差動コンダクタ回路は、第1と第2のn型電界効果トランジスタと第1と第2の抵抗と第3と第4のインダクタと定電流源回路を具備し、前記第1のn型電界効果トランジスタのゲートを前記差動コンダクタ回路の差動入力端子の正相入力とし、前記第2のn型電界効果トランジスタのゲートを前記差動コンダクタ回路の差動入力端子の逆相入力とし、前記第1のn型電界効果トランジスタのドレインを前記差動コンダクタ回路の差動出力端子の正相出力とし、前記第2のn型電界効果トランジスタのドレインを前記差動コンダクタ回路の差動出力端子の逆相出力とし、前記第1の抵抗の一方の端子を前記第1のn型電界効果トランジスタのゲートに接続し、前記第2の抵抗の一方の端子を前記第2のn型電界効果トランジスタのゲートに接続し、前記第1の抵抗の他方の端子を前記第2の抵抗の他方の端子と接続して前記差動コンダクタ回路のバイアス印加用端子とし、前記第1のn型電界効果トランジスタのソースを前記第3のインダクタの一方の端子に接続し、前記第2のn型電界効果トランジスタのソースを前記第4のインダクタの一方の端子に接続し、前記第3のインダクタの他方の端子と前記第4のインダクタの他方の端子とを接続して前記定電流源回路に接続し、前記第3と第4のインダクタ間に誘導性結合を有して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
The differential load circuit includes first and second inductors, and one terminal of the first inductor is a positive phase input of a differential input terminal of the differential load circuit, and the second inductor One terminal is used as a negative phase input of the differential input terminal of the differential load circuit, and the other terminal of the first inductor and the other terminal of the second inductor are connected to stabilize the differential load circuit. A power supply terminal for providing a high potential, and having an inductive coupling between the first and second inductors,
The differential conductor circuit includes first and second n-type field effect transistors, first and second resistors, third and fourth inductors, and a constant current source circuit, and includes the first n-type electric field circuit. The gate of the effect transistor is a positive phase input of the differential input terminal of the differential conductor circuit, the gate of the second n-type field effect transistor is a negative phase input of the differential input terminal of the differential conductor circuit, and The drain of the first n-type field effect transistor is a positive-phase output of the differential output terminal of the differential conductor circuit, and the drain of the second n-type field effect transistor is the differential output terminal of the differential conductor circuit. A negative phase output is provided, one terminal of the first resistor is connected to the gate of the first n-type field effect transistor, and one terminal of the second resistor is connected to the second n-type field effect transistor. Gate And connecting the other terminal of the first resistor to the other terminal of the second resistor to serve as a bias application terminal of the differential conductor circuit, and the source of the first n-type field effect transistor is Connected to one terminal of the third inductor, connected to the source of the second n-type field effect transistor to one terminal of the fourth inductor, and connected to the other terminal of the third inductor and the first 4. An amplifier circuit comprising: an inductor connected to the other terminal of the four inductors and connected to the constant current source circuit; and an inductive coupling between the third and fourth inductors.
請求項11において、
前記増幅回路は、2つ以上の前記増幅回路を縦続接続し、それぞれ独立の不要波抑圧特性を設定して成ることを特徴とする増幅回路。
In claim 11,
The amplifier circuit is formed by cascading two or more of the amplifier circuits and setting independent unnecessary wave suppression characteristics.
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