JP3852906B2 - 温度補償回路及び可変利得増幅回路 - Google Patents
温度補償回路及び可変利得増幅回路 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＯＳトランジスタを用いた可変利得増幅回路に関し、特に、ＭＯＳトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度補償をするために、この可変利得増幅器の利得を制御するために外部から供給される利得制御信号電流を補正する温度補償回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変利得増幅器は利得制御信号Vcに対して利得が指数関数で変化するように開発がされてきた。そして、可変利得増幅器用のトランジスタとしては、トランジスタの入出力特性が指数関数で表されるバイポーラトランジスタが用いられてきた（特開２０００−１９６３８６号公報）。
【０００３】
近年、低価格化に有利なMOSトランジスタを用いた可変利得増幅器が開発されるようになってきた。しかし、MOSトランジスタは２乗特性の入出力特性をもつため、指数関数特性を得るには回路工夫が必要であった。
【０００４】
そこで、出願人は、先願明細書（特願２０００−２９７４５３）で、MOSトランジスタの弱反転領域の動作が後述する式（４）で表される指数関数特性をもつことを利用して可変利得増幅器を実現する手法を提案した。ここで、MOSトランジスタに流れる電流密度を小さくすると、入出力特性は一般に知られる２乗特性から指数関数特性へ移行する。この電流密度が小さい領域を弱反転領域と呼ぶ。これに対して、一般に知られる２乗特性を持つ領域を強反転領域と呼び、弱反転領域から強反転領域へ変わる時のゲート・ソース間電圧をしきい値電圧と呼ぶ。これは言い換えると、VGS≧VTH（VGS：ゲート・ソース間電圧、VTH：しきい値電圧）のとき強反転状態となり、VTH／２＜VGS＜VTHのとき弱反転状態になる、ともいえる。
【０００５】
この手法は、MOSトランジスタ自体の特性を利用するため回路が複雑にならず、低消費電力に向く。
【０００６】
【数１】
【０００７】
ここで、IDはドレイン電流、IONはオン電流、VONはオン電圧であり、ION,VON,nはMOSトランジスタの製造プロセス（例えば、不純物のドーピング濃度等）で決定される定数である。VTは熱電圧であり、VT=k・T/q（kはボルツマン定数、Tは温度、qは素電荷量）である。
【０００８】
この弱反転領域を使って、図７及び図８の回路を用いて可変利得増幅器102を構成すると、利得制御信号（第１の利得制御信号）Vcに対して指数関数の利得制御ができる。これは、第２の利得制御信号Vyに対して、入力電流に対する出力電流の利得特性が式(2)で表されることと、利得制御信号変換回路(Control Signal Converter)702の伝達関数が式(3)で表されるためである。なお、図８の電流源801の具体的な回路構成については後述する図９を参照していただき、図９の電流源901を流れる利得制御信号電流Icは利得制御信号Vcに比例した電流を表す。
【０００９】
【数２】
【００１０】
【数３】
【００１１】
ここで、bは比例定数を表す。式(3)を式(2)に代入すると、指数関数の利得制御を示す式(4)が得られる。
【００１２】
【数４】
【００１３】
しかしながら、式(4)の熱電圧VT(=k・T/q)は温度Tに比例した変数であるため、図１０に示すように利得が温度によって変化してしまう。したがって、この温度変化を抑える必要がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、本発明の目的は、MOSトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度変化を小さくすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＭＯＳトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度補償をするために、前記可変利得増幅器の利得を制御するために外部から供給される第１信号電流を補正する温度補償回路であって、周囲の温度と所定温度との温度変化に応じた第２信号電流を出力する電流源と、熱電圧に比例する第１の電流源の電流とＭＯＳトランジスタのしきい値電圧に比例する第２の電流源の電流とを加算して、温度依存性のない電流を出力する第２定電流源と、前記第２信号電流との比が、前記第２定電流源の出力電流と前記第１信号電流との比に等しくなるような第３信号電流を、前記第１信号電流と前記第２信号電流とを乗算することによって得る乗算器を備え、前記第３信号電流を前記第１信号電流の代わりに前記可変利得増幅器へ供給することを特徴とする温度補償回路である。
【００２２】
本発明によれば、可変利得増幅器の利得制御信号電流（第１信号電流）と、周囲の温度と所定温度との温度変化を乗算し、この乗算した電流（第３信号電流）をMOSトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得制御信号として用いることで、可変利得増幅器の利得特性の温度補償を行なう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施の形態について説明する。式(4)の熱電圧VTを所定温度Toでの熱電圧をVToとし、周囲の温度Tと所定温度Toとの温度変化、例えば差分をΔTとおくと、VTはVTo(1+ΔT/To)と表され、式(4)は式(5)となる。
【００２４】
【数５】
【００２５】
ここで、VcをVc(1+ΔT/To)となるように温度依存性を持たせると、式(5)は式(6)となる。
【００２６】
【数６】
【００２７】
式(6)は温度依存性を持たない式である。これより、入力電流に対する出力電流の利得特性の温度依存性をなくすためには、利得制御信号VcをVc(1+ΔT/To)で表せる信号に変換すればよいことがわかる。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る可変利得増幅器の利得に対して温度補償を行う可変利得増幅回路の第１の基本概念を表すブロック図である。可変利得増幅器（VGA）102に与える利得制御信号電流Ic(T)= Ic(ΔT)= g1・Vc(1+ΔT/To)（g1：コンダクタンス（Ａ／Ｖ））を発生させるため、温度依存性をもつ電流源の出力電流の温度変数（1+ΔT/To）と利得制御信号電流Icの乗算を行なった。本発明は、この乗算結果である出力電流Ic(ΔT)を可変利得増幅器の利得制御信号として用いることを特徴としている。なお、利得制御信号入力端子103は外部から供給される利得制御信号Vcを受け取る端子である。増幅器105は増幅器としての役割の他に、利得制御信号Vcを利得制御信号電流Icに変換する電圧電流変換器としての役割も備えている。
【００２８】
図１（ｂ）は本発明の実施の形態に係る可変利得増幅器の利得に対して温度補償を行う可変利得増幅回路の第２の基本概念を表すブロック図である。図１（ａ）との違いは実質的に温度に依存しない利得制御信号ICNT0(=g2・Vc=c・Ic) （g2：コンダクタンス（Ａ／Ｖ），c：係数）と温度に依存する利得制御信号ICNT1(T)を加算することで出力電流Ic(ΔT)を生成する点である。この場合、ICNT1(T)は温度の比例係数を1/Toから所望の値に変えることが可能になる。実質的に温度に依存しない利得制御信号ICNT0はソース縮退抵抗を用いた一般的な差動増幅器105bで生成できる。
(具体的な実施の態様)
次に利得制御信号Vcに温度依存性をもたせるために使用する電流源の説明をする。図２は、図１の温度依存性を有する電流源101の具体的な回路101aの構成を示す回路図である。図中の符号“M”はMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを示し、下付き文字の“P”はＰ型を、“N”はN型を表している。以下、他の図面も同様である。
【００２９】
電流源101aの回路は、ウイダラー電流源（Widlar電流源）として広く知られる回路である。(参考文献: P. R. Gray and R. G. Meyer, " Analysis and Design of ANALOG INTEGTRATED CIRCUITS, 3rd edition ", WILEY. )しかし、従来のWidlar電流源はバイポーラトランジスタを用いて構成されていた。
【００３０】
本実施形態に係る電流源101aの特徴は、集積化するためにMOSトランジスタを用いること及び、温度依存性のある電流を出力するためにMOSトランジスタMN30とMN31をMOSトランジスタを弱反転領域で動作することである。
【００３１】
すなわち、電流源101aは、接地端子にソース端子が接続されたMOSトランジスタMN30と、前記接地端子にソース端子が抵抗を介して接続されたMOSトランジスタMN31を有し、MOSトランジスタMN30のゲート端子はMOSトランジスタMN31のゲート端子及びドレイン端子に接続し、MOSトランジスタMN30とMN31のドレイン端子には、同程度の電流が流れ、MOSトランジスタMN30とMN31は弱反転領域で動作することである。
【００３２】
以下、電流源101aの回路構成について説明する。トランジスタMP30とMP31はカレントミラー回路として働き、MP31のゲート、ドレイン端子はカレントミラー回路の入力端子とされる。MP30のドレイン端子はカレントミラー回路の出力端子とされる。トランジスタMN30のドレイン端子はカレントミラー回路の出力端子に接続され、ソース端子はグランドに接続され、ゲート端子はトランジスタMN31のゲート端子及びドレイン端子に接続される。トランジスタMN31のソース端子は抵抗RTを介してグランドに接続される。トランジスタMN32のドレイン端子はカレントミラー回路の入力端子に接続され、ソース端子はMN31のドレイン端子と接続され、ゲート端子はMN30のドレイン端子と接続されるとともにスタートアップ回路200に接続される。この電流源101aは電流値の安定な点が二つあり、所定の電流値とするように動作させるためにスタートアップ回路200が付加されている。ここで、MN30とMN31のW/L比（W:ゲート幅，L:ゲート長）は1:Mに設定され、MN30,MN31は弱反転領域で動作するようにW/Lを大きくして電流密度を下げて設計する。
【００３３】
次に、電流源101aの動作を以下に説明する。トランジスタMN30とMN31は弱反転領域で動作するため、その入出力特性は式(1)で表される。したがって、抵抗RTの両端にかかる電圧VRは以下の式で表される。
【００３４】
【数７】
【００３５】
したがって、動作電流Iout(T)は式(8)となる。
【００３６】
【数８】
【００３７】
ここで、Io = (n・ln M / RT ) VTo とした。これから、電流源101aが温度依存性を有することがわかる。
【００３８】
図３は、図１の温度依存性を有する電流源101の具体的な回路101bの構成を示す回路図である。ここで、図３は温度係数を1/Toと異なる値に設定している。図２の回路と異なる部分はトランジスタMP32の出力を温度依存性のない定電流源p・Io（ｐは調節可能な係数）とトランジスタMN33,MN34からなるカレントミラー回路へ入力し、カレントミラー回路のMN34から出力電流Iout(T)を取り出すことである。
【００３９】
このように構成すると、出力電流Iout(T)は以下の式で表される。
【００４０】
【数９】
【００４１】
この電流を1/(1-p)倍すると、式(10)となる。
【００４２】
【数１０】
【００４３】
これから、pを適当に選ぶことで温度係数を変えることができる。
【００４４】
図４は実質的に温度依存性のない電流源の回路図であり、後述する図５の温度依存性のない電流源501に用いる。本回路は熱電圧VTの温度依存性とMOSトランジスタのしきい値電圧VTHの温度依存性の極性が異なることを利用し、互いの電流出力に所望の係数（α、β）を乗算した結果を加算器403で電流加算した結果、実質的に温度依存性を有しない電流が出力端子404から出力される。回路401は図２の電流源101aに相当し、熱電圧VTに比例し、温度依存性を有する電流源の回路図である。回路402はしきい値電圧VTHに比例し、かつ温度依存性を有する電流源の回路図である。トランジスタMN40の動作領域を弱反転領域とすると、MN40に流れる電流にかかわらずVGSはしきい値電圧に近似できるので、回路402の出力電流は式(11)になる。
【００４５】
【数１１】
【００４６】
ここでVTHoは所定温度Toのしきい値電圧、qはしきい値電圧の温度係数、RTHは抵抗を表す。回路402は、しきい値電圧をリファレンスとした電流源を構成しているので、しきい値リファレンス回路と呼ばれる。
【００４７】
なお、この回路ではMN40に流れる電流はVTに依存した電流を用いているが、前述したようにMN40を弱反転領域で動作させればVGSはしきい値電圧に近似できるので、VTに依存した電流を用いてバイアスを設定しても問題はない。また、MN40を弱反転領域で用いなくともしきい値電圧の温度依存性は見込めるので必ずしも弱反転領域を用いなくともよい場合がある。
【００４８】
図５は、温度依存性をもつ電流と利得制御電流Icの乗算回路104の回路図である。本回路は二つの差動ペアトランジスタのゲート間電圧を共通にしたので、電流源501からの実質的に温度依存性のないテール電流（バイアス電流）Ioと電流源503からの温度補償前の利得制御電流Icの比と、電流源502からの温度依存性のあるテール電流Io(1+ΔT/To)と出力端子504での出力電流Ic(T)の比を実質的に等しくすることができる。この結果出力電流Ic(T)は温度依存性のあるテール電流Io(1+ΔT/To)の温度変数(1+ΔT/To)と温度補償前の利得制御電流Icの乗算を行なうことがきる。これを式にすると、以下の式で表される。
【００４９】
【数１２】
【００５０】
【数１３】
【００５１】
この式は、MP50,MN51,MP52,MP53を弱反転領域で動作させた場合、つまり、MP50,MN51,MP52,MP53が指数関数の入出力特性をもった場合の式であるが、MP50,MN51,MP52,MP53が２乗の入出力特性をもった場合でも近似的に扱えるものである。
【００５２】
また、本説明では、温度係数が1/Toの電流源を用いて述べたが、図３で示したように温度係数が1/Toでない電流源を用いてもよい。
【００５３】
上記実施形態は図１（ａ）の温度補償について述べたものであるが、図１（ｂ）の温度補償も同様にして実現できる。利得制御電流信号Vcと温度依存性をもった電流源101の乗算は、図５で示した乗算器104で行うことができる。ここで温度依存性をもった電流源は図２の電流源や図３の電流源を用いる。この場合の温度補償した制御電流は図１のICNT1(T)となる。実質的に温度依存性のない利得制御電流ICNT0の回路は、ソース縮退抵抗を用いた一般的な差動増幅器105bを用いればよいので図面による説明は省く。
【００５４】
図１（ａ）の場合、温度依存性をもった利得制御電流Ic(T)は、式(12)に従って生成され、図９に示した電流源901へ入力される。
【００５５】
図１（ｂ）の場合、温度依存性をもった利得制御電流Ic(T)は、実質的に温度依存性のない利得制御電流ICNT0と温度依存性をもったICNT1(T)を加算器106で電流加算して生成した後、図９に示した電流源901へ入力される。
【００５６】
出願人が先願明細書（特願平１１−３０６７９８号）で示した、FETを用いた可変利得回路で提案された利得式は以下のように表される。
【００５７】
【数１４】
【００５８】
ここで、dは定数を表す。特願平１１−３０６７９８号では図8で示す回路のID1をIo・exp(-d・Vc)と仮定したため、式（１４）はVTの関数ではない。しかしながら、図９に示すような回路でID1を発生されると、上記利得は以下の式で表され、VTの関数となる。
【００５９】
【数１５】
【００６０】
ここでd1は定数を表す。したがって、本発明は、特願平11-306798号で開示したFETを用いた可変利得回路で提案された可変利得増幅器に適用できる。つまり、本提案の手法を用いて、温度に依存する変数k(T)を式（１５）の冪数に乗算することで温度補償を行うことができる。
（図７、図８及び図９の説明）
図７は、MOSトランジスタの弱反転領域を使用した可変利得増幅器102のブロック図である。利得制御信号入力端子701には、可変利得増幅器102の利得を外部から制御するための利得制御信号（第１の利得制御信号）Vcが入力される。この第１の利得制御信号Vcは、制御信号変換回路（Control Signal ConVerter）702により第２の利得制御信号Vyに変換された後、第１の差動トランジスタ対（M1,M2）で構成された可変利得増幅器に供給される。
【００６１】
可変利得増幅器は第２の利得制御信号Vyによって利得が制御される回路であり、弱反転領域で動作するN型MOSトランジスタM1,M2からなる第１の差動トランジスタ対によって構成される。トランジスタM1,M2の共通ソース端子は電流源703に接続される。この電流源703から増幅されるべき入力信号電流Iinが注入され、トランジスタM1のドレイン端子から出力端子Ioutが取り出される。トランジスタM2のドレイン端子に流れる電流Iin−Ioutは不要電流であり、例えば電源などに流れるとする。制御信号変換回路702から出力される第２の利得制御信号Vyは電圧信号であり、差動トランジスタ対を構成するトランジスタM1,M2のゲート端子間に入力される。
【００６２】
図８は、図７の利得制御信号変換回路702の具体的な回路図である。この利得制御信号変換回路702は弱反転領域で動作するN型MOSトランジスタMN10,MN11からなる第２の差動トランジスタ対を有し、トランジスタMN10,MN11の共通ソースに電流源802に接続される。この電流源802から直流電源Ioが入力される。トランジスタMN10はドレイン端子とゲート端子が接続され、ドレイン端子にはID1=Io・exp(-b・Vc/VT)なる電流が入力される。
【００６３】
トランジスタMN11のゲート端子は電源VBBから一定の直流レベルが与えられ、ドレイン端子は例えば図示しない電源VDDに接続される。
【００６４】
次に、図８の利得制御信号変換回路702に与える電流ID1を生成する電流源801について図９を用いて説明する。図９において、N型MOSトランジスタMN20,MN21は、トランジスタMN10,MN11と同様に弱反転領域で動作するものとする。
【００６５】
以下、図８と異なる点についてのみ回路の説明をする。図８における電流源802は、図９における電圧源VBB及びトランジスタMN21によって生成される。トランジスタMN21のゲート端子は電圧源VBBに接続されるとともに、抵抗Rを介してトランジスタMN20のゲート端子及び利得制御電流源901（Ic=u・Vc）に接続される。Icは第２の利得制御信号Vcの電圧に比例した電流を表す（比例係数はu）。この電流Icはソース縮退抵抗をソース端子間に接続した差動回路等の電圧−電流変換回路を用いて簡単に実現されるので、ここでは説明しない。
【００６６】
トランジスタMN20のソースは接地され、ドレイン端子はトランジスタMP20,MP21からなるカレントミラー回路の入力端子（MP20のゲート及びドレイン端子）に接続される。カレントミラー回路の出力端子であるトランジスタMP21のドレイン端子は、トランジスタMN10のドレイン及びゲート端子に接続されている。この図９の回路の一部により図８の電流源801の電流ID1=Io・exp(-b・Vc/VT)が生成される。
【００６７】
以上説明した図７の回路を用いて可変利得増幅器を構成すると、入力電流と出力電流の比は式（４）で示したように指数関数特性になる。
（第２の実施形態）
本発明に係る可変利得増幅回路は、ダイレクトコンバージョン方式を用いた携帯通信機器などの無線通信装置に好適である。図６に、ダイレクトコンバージョン方式による無線通信装置の送受信部の構成を示す。ここでは送受の切り替えを時分割で行うTDD(Time Division Duplex)方式を例として説明するが、これに限られるものではない。
【００６８】
まず、送信側について説明すると、ベースバンド信号発生部(TX-BB)601では直交した第１及び第２の送信ベースバンド信号Ich(TX),Qch(TX)が適当なフィルタにより帯域制限されて出力される。これらの直交送信ベースバンド信号Ich(TX),Qch(TX)は、本発明に係る可変利得増幅回路からなるベースバンド信号増幅器602,603によりそれぞれ増幅された後、乗算器604,605と加算器606からなる直交変調器607に入力され、局部発振器608により発生されかつ９０°移相器（９０°−ＰＳ）609によって分割された二つの直交した局部発振信号（fLO11とする）を変調する。
【００６９】
こうして直交変調器607から出力される被変調信号（ＲＦ（無線）信号）は、帯域通過フィルタ610により不要成分が除去された後、電力増幅器（ＰＡ）611に入力される。電力増幅器611では、入力されたＲＦ信号がその入力段に設けられたＲＦ段可変利得増幅器によって制御系からの制御信号により適当な信号レベルに調整された後に所要の電力レベルまで増幅され、送受切り替えスイッチ（Ｔ／Ｒ）（またはデュプレクサ）612を介してアンテナ（ＡＮＴ）613から電波として放射される。
【００７０】
一方、受信側ではアンテナ613からの受信ＲＦ信号が送受切り替えスイッチ612を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）614に入力される。低雑音増幅器614によって増幅された受信ＲＦ信号は、フィルタ615を介して二つの乗算器616,617からなる直交復調器（ダウンコンバータ）618に入力される。
【００７１】
直交復調器618では、受信ＲＦ信号と局部発振器619により発生されかつ９０°移相器（９０°−ＰＳ）620によって分割された二つの直交した局部発振信号（周波数をfLO10とする）との乗算を行って受信ＲＦ信号の周波数変換を行い、直交した第１及び第２の受信ベースバンド信号Ich(RX),Qch(RX)を出力する。これらの受信ベースバンド信号出力Ich(RX),Qch(RX)は、本発明に係る可変利得増幅回路よりなるベースバンド信号増幅器621,622により増幅された後、ベースバンド信号処理部(RX-BB)623に入力され、ここで復調されることによって、元のデータ信号が再生される。受信側での利得調整は、一般には低雑音増幅器614及びベースバンド信号増幅器621,622で行われる。
【００７２】
近年開発が盛んになってきたＣＤＭＡシステムでは、基地局で受信する同一周波数の搬送波に乗っている複数ユーザからの送信データの送信電力に大きなばらつきがあると正しい通信ができないため、無線端末側で基地局までの距離に応じて例えば７０ｄＢ以上もの広範囲にわたる送信電力制御が行われる。
【００７３】
ここで、ＣＤＭＡシステムにおいて図６に示したようなダイレクトコンバージョン方式の無線機を用いる場合、例えば電力増幅器611の入力段に設けられたＲＦ段可変利得増幅器での利得可変範囲は、入出力間アイソレーションにより制限されるため、ベースバンド信号増幅器621,622に送信電力制御のための可変利得増幅機能を持たせることが必要である。
【００７４】
無線機を安価に実現するためには、回路のできるだけ多くの部分をＭＯＳトランジスタによって構成することが望まれる。図６の構成においては、アナログ無線部である電力増幅器611及び低雑音増幅器614や、直交変調器607及び直交復調器618などは、高い周波数まで動作することが要求されるため、周波数特性の良好なバイポーラトランジスタで構成することが望ましい。これに対して、ベースバンド信号増幅器602,603及び621,622については、比較的帯域の狭いベースバンド信号を扱うため、バイポーラトランジスタに比べて周波数特性が劣るＭＯＳトランジスタで構成しても差し支えない。
【００７５】
従って、本発明によるＭＯＳトランジスタで実現される可変利得増幅回路は、ベースバンド信号増幅器602,603及び621,622に利得可変機能を持たせる場合に適している。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、MOSトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度変化を小さくするができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る可変利得増幅器の利得に対して温度補償を行う可変利得増幅回路のブロック図。
【図２】 温度依存性を有する電流源101aの回路図。
【図３】 温度依存性を有する電流源101aの変形例である電流源101bの回路図。
【図４】 本発明に関わる温度依存性を持たない電流源の回路図。
【図５】 本発明に関わる温度依存性を持たない、MOSトランジスタを用いた可変利得増幅器を実現するために用いられる乗算回路の回路図。
【図６】 直接変換方式の無線部の従来例
【図７】 MOSトランジスタの弱反転領域を使用した可変利得増幅器102のブロック図。
【図８】 MOSトランジスタの弱反転領域を使用した、図７の制御信号変換回路702の具体的な回路図。
【図９】 図８の電流源801の具体的な回路を含む制御信号変換回路702の回路図。
【図１０】 図７のMOSトランジスタの弱反転領域を使用した可変利得増幅器102における温度補償をしていない場合の利得制御の温度特性を示すグラフ。
【符号の説明】
101 温度依存性を有する電流を出力する電流源
102 可変利得増幅器
103 外部から供給される利得制御信号Vcを受け取る利得制御信号入力端子
104 乗算器
105 増幅器
200 スタートアップ回路
401 熱電圧VTに比例する電流を出力する電流源
402 しきい値電圧VTHに比例する電流を出力する電流源
403 加算器
404 出力端子
501 実質的に温度依存性のない電流を出力する定電流源
502 温度依存性のある電流を出力する電流源
503 Icを出力する電流源
504 出力端子
601 ベースバンド信号発生部
602,603,621,622 ベースバンド信号増幅器
604,605,616,617 乗算器
606 加算器
607 直交変調器
608,619 局部発振器
609,620 ９０度移相器
610 帯域通過フィルタ
611 電力増幅器
612 送受切り替えスイッチまたはデュプレクサ
613 アンテナ
614 低雑音増幅器
615 フィルタ
618 直交復調器
623 ベースバンド信号処理部
701 利得制御信号入力端子
702 制御信号変換回路
703,801,802,901 電流源
R,RT,RTH 抵抗
MNn(n=整数) N型電界効果トランジスタ(NMOS)
MPn(n=整数) P型電界効果トランジスタ(PMOS)
In(n=整数又はアルファベット) 電流源または電流
Vc 利得制御信号(電圧)
Ic 利得制御信号(電流)
Vy 利得制御信号変換回路の出力信号(電圧)
VDD 正電圧源
VBB 電圧源
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＯＳトランジスタを用いた可変利得増幅回路に関し、特に、ＭＯＳトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度補償をするために、この可変利得増幅器の利得を制御するために外部から供給される利得制御信号電流を補正する温度補償回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変利得増幅器は利得制御信号Vcに対して利得が指数関数で変化するように開発がされてきた。そして、可変利得増幅器用のトランジスタとしては、トランジスタの入出力特性が指数関数で表されるバイポーラトランジスタが用いられてきた（特開２０００−１９６３８６号公報）。
【０００３】
近年、低価格化に有利なMOSトランジスタを用いた可変利得増幅器が開発されるようになってきた。しかし、MOSトランジスタは２乗特性の入出力特性をもつため、指数関数特性を得るには回路工夫が必要であった。
【０００４】
そこで、出願人は、先願明細書（特願２０００−２９７４５３）で、MOSトランジスタの弱反転領域の動作が後述する式（４）で表される指数関数特性をもつことを利用して可変利得増幅器を実現する手法を提案した。ここで、MOSトランジスタに流れる電流密度を小さくすると、入出力特性は一般に知られる２乗特性から指数関数特性へ移行する。この電流密度が小さい領域を弱反転領域と呼ぶ。これに対して、一般に知られる２乗特性を持つ領域を強反転領域と呼び、弱反転領域から強反転領域へ変わる時のゲート・ソース間電圧をしきい値電圧と呼ぶ。これは言い換えると、VGS≧VTH（VGS：ゲート・ソース間電圧、VTH：しきい値電圧）のとき強反転状態となり、VTH／２＜VGS＜VTHのとき弱反転状態になる、ともいえる。
【０００５】
この手法は、MOSトランジスタ自体の特性を利用するため回路が複雑にならず、低消費電力に向く。
【０００６】
【数１】
ここで、IDはドレイン電流、IONはオン電流、VONはオン電圧であり、ION,VON,nはMOSトランジスタの製造プロセス（例えば、不純物のドーピング濃度等）で決定される定数である。VTは熱電圧であり、VT=k・T/q（kはボルツマン定数、Tは温度、qは素電荷量）である。
【０００８】
この弱反転領域を使って、図７及び図８の回路を用いて可変利得増幅器102を構成すると、利得制御信号（第１の利得制御信号）Vcに対して指数関数の利得制御ができる。これは、第２の利得制御信号Vyに対して、入力電流に対する出力電流の利得特性が式(2)で表されることと、利得制御信号変換回路(Control Signal Converter)702の伝達関数が式(3)で表されるためである。なお、図８の電流源801の具体的な回路構成については後述する図９を参照していただき、図９の電流源901を流れる利得制御信号電流Icは利得制御信号Vcに比例した電流を表す。
【０００９】
【数２】
【数３】
ここで、bは比例定数を表す。式(3)を式(2)に代入すると、指数関数の利得制御を示す式(4)が得られる。
【００１２】
【数４】
しかしながら、式(4)の熱電圧VT(=k・T/q)は温度Tに比例した変数であるため、図１０に示すように利得が温度によって変化してしまう。したがって、この温度変化を抑える必要がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、本発明の目的は、MOSトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度変化を小さくすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＭＯＳトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度補償をするために、前記可変利得増幅器の利得を制御するために外部から供給される第１信号電流を補正する温度補償回路であって、周囲の温度と所定温度との温度変化に応じた第２信号電流を出力する電流源と、熱電圧に比例する第１の電流源の電流とＭＯＳトランジスタのしきい値電圧に比例する第２の電流源の電流とを加算して、温度依存性のない電流を出力する第２定電流源と、前記第２信号電流との比が、前記第２定電流源の出力電流と前記第１信号電流との比に等しくなるような第３信号電流を、前記第１信号電流と前記第２信号電流とを乗算することによって得る乗算器を備え、前記第３信号電流を前記第１信号電流の代わりに前記可変利得増幅器へ供給することを特徴とする温度補償回路である。
【００２２】
本発明によれば、可変利得増幅器の利得制御信号電流（第１信号電流）と、周囲の温度と所定温度との温度変化を乗算し、この乗算した電流（第３信号電流）をMOSトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得制御信号として用いることで、可変利得増幅器の利得特性の温度補償を行なう。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら発明の実施の形態について説明する。式(4)の熱電圧VTを所定温度Toでの熱電圧をVToとし、周囲の温度Tと所定温度Toとの温度変化、例えば差分をΔTとおくと、VTはVTo(1+ΔT/To)と表され、式(4)は式(5)となる。
【００２４】
【数５】
ここで、VcをVc(1+ΔT/To)となるように温度依存性を持たせると、式(5)は式(6)となる。
【００２６】
【数６】
式(6)は温度依存性を持たない式である。これより、入力電流に対する出力電流の利得特性の温度依存性をなくすためには、利得制御信号VcをVc(1+ΔT/To)で表せる信号に変換すればよいことがわかる。
（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る可変利得増幅器の利得に対して温度補償を行う可変利得増幅回路の第１の基本概念を表すブロック図である。可変利得増幅器（VGA）102に与える利得制御信号電流Ic(T)= Ic(ΔT)= g1・Vc(1+ΔT/To)（g1：コンダクタンス（Ａ／Ｖ））を発生させるため、温度依存性をもつ電流源の出力電流の温度変数（1+ΔT/To）と利得制御信号電流Icの乗算を行なった。本発明は、この乗算結果である出力電流Ic(ΔT)を可変利得増幅器の利得制御信号として用いることを特徴としている。なお、利得制御信号入力端子103は外部から供給される利得制御信号Vcを受け取る端子である。増幅器105は増幅器としての役割の他に、利得制御信号Vcを利得制御信号電流Icに変換する電圧電流変換器としての役割も備えている。
【００２８】
図１（ｂ）は本発明の実施の形態に係る可変利得増幅器の利得に対して温度補償を行う可変利得増幅回路の第２の基本概念を表すブロック図である。図１（ａ）との違いは実質的に温度に依存しない利得制御信号ICNT0(=g2・Vc=c・Ic) （g2：コンダクタンス（Ａ／Ｖ），c：係数）と温度に依存する利得制御信号ICNT1(T)を加算することで出力電流Ic(ΔT)を生成する点である。この場合、ICNT1(T)は温度の比例係数を1/Toから所望の値に変えることが可能になる。実質的に温度に依存しない利得制御信号ICNT0はソース縮退抵抗を用いた一般的な差動増幅器105bで生成できる。
(具体的な実施の態様)
次に利得制御信号Vcに温度依存性をもたせるために使用する電流源の説明をする。図２は、図１の温度依存性を有する電流源101の具体的な回路101aの構成を示す回路図である。図中の符号“M”はMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを示し、下付き文字の“P”はＰ型を、“N”はN型を表している。以下、他の図面も同様である。
【００２９】
電流源101aの回路は、ウイダラー電流源（Widlar電流源）として広く知られる回路である。(参考文献: P. R. Gray and R. G. Meyer, " Analysis and Design of ANALOG INTEGTRATED CIRCUITS, 3rd edition ", WILEY. )しかし、従来のWidlar電流源はバイポーラトランジスタを用いて構成されていた。
【００３０】
本実施形態に係る電流源101aの特徴は、集積化するためにMOSトランジスタを用いること及び、温度依存性のある電流を出力するためにMOSトランジスタMN30とMN31をMOSトランジスタを弱反転領域で動作することである。
【００３１】
すなわち、電流源101aは、接地端子にソース端子が接続されたMOSトランジスタMN30と、前記接地端子にソース端子が抵抗を介して接続されたMOSトランジスタMN31を有し、MOSトランジスタMN30のゲート端子はMOSトランジスタMN31のゲート端子及びドレイン端子に接続し、MOSトランジスタMN30とMN31のドレイン端子には、同程度の電流が流れ、MOSトランジスタMN30とMN31は弱反転領域で動作することである。
【００３２】
以下、電流源101aの回路構成について説明する。トランジスタMP30とMP31はカレントミラー回路として働き、MP31のゲート、ドレイン端子はカレントミラー回路の入力端子とされる。MP30のドレイン端子はカレントミラー回路の出力端子とされる。トランジスタMN30のドレイン端子はカレントミラー回路の出力端子に接続され、ソース端子はグランドに接続され、ゲート端子はトランジスタMN31のゲート端子及びドレイン端子に接続される。トランジスタMN31のソース端子は抵抗RTを介してグランドに接続される。トランジスタMN32のドレイン端子はカレントミラー回路の入力端子に接続され、ソース端子はMN31のドレイン端子と接続され、ゲート端子はMN30のドレイン端子と接続されるとともにスタートアップ回路200に接続される。この電流源101aは電流値の安定な点が二つあり、所定の電流値とするように動作させるためにスタートアップ回路200が付加されている。ここで、MN30とMN31のW/L比（W:ゲート幅，L:ゲート長）は1:Mに設定され、MN30,MN31は弱反転領域で動作するようにW/Lを大きくして電流密度を下げて設計する。
【００３３】
次に、電流源101aの動作を以下に説明する。トランジスタMN30とMN31は弱反転領域で動作するため、その入出力特性は式(1)で表される。したがって、抵抗RTの両端にかかる電圧VRは以下の式で表される。
【００３４】
【数７】
したがって、動作電流Iout(T)は式(8)となる。
【００３６】
【数８】
ここで、Io = (n・ln M / RT ) VTo とした。これから、電流源101aが温度依存性を有することがわかる。
【００３８】
図３は、図１の温度依存性を有する電流源101の具体的な回路101bの構成を示す回路図である。ここで、図３は温度係数を1/Toと異なる値に設定している。図２の回路と異なる部分はトランジスタMP32の出力を温度依存性のない定電流源p・Io（ｐは調節可能な係数）とトランジスタMN33,MN34からなるカレントミラー回路へ入力し、カレントミラー回路のMN34から出力電流Iout(T)を取り出すことである。
【００３９】
このように構成すると、出力電流Iout(T)は以下の式で表される。
【００４０】
【数９】
この電流を1/(1-p)倍すると、式(10)となる。
【００４２】
【数１０】
これから、pを適当に選ぶことで温度係数を変えることができる。
【００４４】
図４は実質的に温度依存性のない電流源の回路図であり、後述する図５の温度依存性のない電流源501に用いる。本回路は熱電圧VTの温度依存性とMOSトランジスタのしきい値電圧VTHの温度依存性の極性が異なることを利用し、互いの電流出力に所望の係数（α、β）を乗算した結果を加算器403で電流加算した結果、実質的に温度依存性を有しない電流が出力端子404から出力される。回路401は図２の電流源101aに相当し、熱電圧VTに比例し、温度依存性を有する電流源の回路図である。回路402はしきい値電圧VTHに比例し、かつ温度依存性を有する電流源の回路図である。トランジスタMN40の動作領域を弱反転領域とすると、MN40に流れる電流にかかわらずVGSはしきい値電圧に近似できるので、回路402の出力電流は式(11)になる。
【００４５】
【数１１】
ここでVTHoは所定温度Toのしきい値電圧、qはしきい値電圧の温度係数、RTHは抵抗を表す。回路402は、しきい値電圧をリファレンスとした電流源を構成しているので、しきい値リファレンス回路と呼ばれる。
【００４７】
なお、この回路ではMN40に流れる電流はVTに依存した電流を用いているが、前述したようにMN40を弱反転領域で動作させればVGSはしきい値電圧に近似できるので、VTに依存した電流を用いてバイアスを設定しても問題はない。また、MN40を弱反転領域で用いなくともしきい値電圧の温度依存性は見込めるので必ずしも弱反転領域を用いなくともよい場合がある。
【００４８】
図５は、温度依存性をもつ電流と利得制御電流Icの乗算回路104の回路図である。本回路は二つの差動ペアトランジスタのゲート間電圧を共通にしたので、電流源501からの実質的に温度依存性のないテール電流（バイアス電流）Ioと電流源503からの温度補償前の利得制御電流Icの比と、電流源502からの温度依存性のあるテール電流Io(1+ΔT/To)と出力端子504での出力電流Ic(T)の比を実質的に等しくすることができる。この結果出力電流Ic(T)は温度依存性のあるテール電流Io(1+ΔT/To)の温度変数(1+ΔT/To)と温度補償前の利得制御電流Icの乗算を行なうことがきる。これを式にすると、以下の式で表される。
【００４９】
【数１２】
【数１３】
この式は、MP50,MN51,MP52,MP53を弱反転領域で動作させた場合、つまり、MP50,MN51,MP52,MP53が指数関数の入出力特性をもった場合の式であるが、MP50,MN51,MP52,MP53が２乗の入出力特性をもった場合でも近似的に扱えるものである。
【００５２】
また、本説明では、温度係数が1/Toの電流源を用いて述べたが、図３で示したように温度係数が1/Toでない電流源を用いてもよい。
【００５３】
上記実施形態は図１（ａ）の温度補償について述べたものであるが、図１（ｂ）の温度補償も同様にして実現できる。利得制御電流信号Vcと温度依存性をもった電流源101の乗算は、図５で示した乗算器104で行うことができる。ここで温度依存性をもった電流源は図２の電流源や図３の電流源を用いる。この場合の温度補償した制御電流は図１のICNT1(T)となる。実質的に温度依存性のない利得制御電流ICNT0の回路は、ソース縮退抵抗を用いた一般的な差動増幅器105bを用いればよいので図面による説明は省く。
【００５４】
図１（ａ）の場合、温度依存性をもった利得制御電流Ic(T)は、式(12)に従って生成され、図９に示した電流源901へ入力される。
【００５５】
図１（ｂ）の場合、温度依存性をもった利得制御電流Ic(T)は、実質的に温度依存性のない利得制御電流ICNT0と温度依存性をもったICNT1(T)を加算器106で電流加算して生成した後、図９に示した電流源901へ入力される。
【００５６】
出願人が先願明細書（特願平１１−３０６７９８号）で示した、FETを用いた可変利得回路で提案された利得式は以下のように表される。
【００５７】
【数１４】
ここで、dは定数を表す。特願平１１−３０６７９８号では図8で示す回路のID1をIo・exp(-d・Vc)と仮定したため、式（１４）はVTの関数ではない。しかしながら、図９に示すような回路でID1を発生されると、上記利得は以下の式で表され、VTの関数となる。
【００５９】
【数１５】
ここでd1は定数を表す。したがって、本発明は、特願平11-306798号で開示したFETを用いた可変利得回路で提案された可変利得増幅器に適用できる。つまり、本提案の手法を用いて、温度に依存する変数k(T)を式（１５）の冪数に乗算することで温度補償を行うことができる。
（図７、図８及び図９の説明）
図７は、MOSトランジスタの弱反転領域を使用した可変利得増幅器102のブロック図である。利得制御信号入力端子701には、可変利得増幅器102の利得を外部から制御するための利得制御信号（第１の利得制御信号）Vcが入力される。この第１の利得制御信号Vcは、制御信号変換回路（Control Signal ConVerter）702により第２の利得制御信号Vyに変換された後、第１の差動トランジスタ対（M1,M2）で構成された可変利得増幅器に供給される。
【００６１】
可変利得増幅器は第２の利得制御信号Vyによって利得が制御される回路であり、弱反転領域で動作するN型MOSトランジスタM1,M2からなる第１の差動トランジスタ対によって構成される。トランジスタM1,M2の共通ソース端子は電流源703に接続される。この電流源703から増幅されるべき入力信号電流Iinが注入され、トランジスタM1のドレイン端子から出力端子Ioutが取り出される。トランジスタM2のドレイン端子に流れる電流Iin−Ioutは不要電流であり、例えば電源などに流れるとする。制御信号変換回路702から出力される第２の利得制御信号Vyは電圧信号であり、差動トランジスタ対を構成するトランジスタM1,M2のゲート端子間に入力される。
【００６２】
図８は、図７の利得制御信号変換回路702の具体的な回路図である。この利得制御信号変換回路702は弱反転領域で動作するN型MOSトランジスタMN10,MN11からなる第２の差動トランジスタ対を有し、トランジスタMN10,MN11の共通ソースに電流源802に接続される。この電流源802から直流電源Ioが入力される。トランジスタMN10はドレイン端子とゲート端子が接続され、ドレイン端子にはID1=Io・exp(-b・Vc/VT)なる電流が入力される。
【００６３】
トランジスタMN11のゲート端子は電源VBBから一定の直流レベルが与えられ、ドレイン端子は例えば図示しない電源VDDに接続される。
【００６４】
次に、図８の利得制御信号変換回路702に与える電流ID1を生成する電流源801について図９を用いて説明する。図９において、N型MOSトランジスタMN20,MN21は、トランジスタMN10,MN11と同様に弱反転領域で動作するものとする。
【００６５】
以下、図８と異なる点についてのみ回路の説明をする。図８における電流源802は、図９における電圧源VBB及びトランジスタMN21によって生成される。トランジスタMN21のゲート端子は電圧源VBBに接続されるとともに、抵抗Rを介してトランジスタMN20のゲート端子及び利得制御電流源901（Ic=u・Vc）に接続される。Icは第２の利得制御信号Vcの電圧に比例した電流を表す（比例係数はu）。この電流Icはソース縮退抵抗をソース端子間に接続した差動回路等の電圧−電流変換回路を用いて簡単に実現されるので、ここでは説明しない。
【００６６】
トランジスタMN20のソースは接地され、ドレイン端子はトランジスタMP20,MP21からなるカレントミラー回路の入力端子（MP20のゲート及びドレイン端子）に接続される。カレントミラー回路の出力端子であるトランジスタMP21のドレイン端子は、トランジスタMN10のドレイン及びゲート端子に接続されている。この図９の回路の一部により図８の電流源801の電流ID1=Io・exp(-b・Vc/VT)が生成される。
【００６７】
以上説明した図７の回路を用いて可変利得増幅器を構成すると、入力電流と出力電流の比は式（４）で示したように指数関数特性になる。
（第２の実施形態）
本発明に係る可変利得増幅回路は、ダイレクトコンバージョン方式を用いた携帯通信機器などの無線通信装置に好適である。図６に、ダイレクトコンバージョン方式による無線通信装置の送受信部の構成を示す。ここでは送受の切り替えを時分割で行うTDD(Time Division Duplex)方式を例として説明するが、これに限られるものではない。
【００６８】
まず、送信側について説明すると、ベースバンド信号発生部(TX-BB)601では直交した第１及び第２の送信ベースバンド信号Ich(TX),Qch(TX)が適当なフィルタにより帯域制限されて出力される。これらの直交送信ベースバンド信号Ich(TX),Qch(TX)は、本発明に係る可変利得増幅回路からなるベースバンド信号増幅器602,603によりそれぞれ増幅された後、乗算器604,605と加算器606からなる直交変調器607に入力され、局部発振器608により発生されかつ９０°移相器（９０°−ＰＳ）609によって分割された二つの直交した局部発振信号（fLO11とする）を変調する。
【００６９】
こうして直交変調器607から出力される被変調信号（ＲＦ（無線）信号）は、帯域通過フィルタ610により不要成分が除去された後、電力増幅器（ＰＡ）611に入力される。電力増幅器611では、入力されたＲＦ信号がその入力段に設けられたＲＦ段可変利得増幅器によって制御系からの制御信号により適当な信号レベルに調整された後に所要の電力レベルまで増幅され、送受切り替えスイッチ（Ｔ／Ｒ）（またはデュプレクサ）612を介してアンテナ（ＡＮＴ）613から電波として放射される。
【００７０】
一方、受信側ではアンテナ613からの受信ＲＦ信号が送受切り替えスイッチ612を介して低雑音増幅器（ＬＮＡ）614に入力される。低雑音増幅器614によって増幅された受信ＲＦ信号は、フィルタ615を介して二つの乗算器616,617からなる直交復調器（ダウンコンバータ）618に入力される。
【００７１】
直交復調器618では、受信ＲＦ信号と局部発振器619により発生されかつ９０°移相器（９０°−ＰＳ）620によって分割された二つの直交した局部発振信号（周波数をfLO10とする）との乗算を行って受信ＲＦ信号の周波数変換を行い、直交した第１及び第２の受信ベースバンド信号Ich(RX),Qch(RX)を出力する。これらの受信ベースバンド信号出力Ich(RX),Qch(RX)は、本発明に係る可変利得増幅回路よりなるベースバンド信号増幅器621,622により増幅された後、ベースバンド信号処理部(RX-BB)623に入力され、ここで復調されることによって、元のデータ信号が再生される。受信側での利得調整は、一般には低雑音増幅器614及びベースバンド信号増幅器621,622で行われる。
【００７２】
近年開発が盛んになってきたＣＤＭＡシステムでは、基地局で受信する同一周波数の搬送波に乗っている複数ユーザからの送信データの送信電力に大きなばらつきがあると正しい通信ができないため、無線端末側で基地局までの距離に応じて例えば７０ｄＢ以上もの広範囲にわたる送信電力制御が行われる。
【００７３】
ここで、ＣＤＭＡシステムにおいて図６に示したようなダイレクトコンバージョン方式の無線機を用いる場合、例えば電力増幅器611の入力段に設けられたＲＦ段可変利得増幅器での利得可変範囲は、入出力間アイソレーションにより制限されるため、ベースバンド信号増幅器621,622に送信電力制御のための可変利得増幅機能を持たせることが必要である。
【００７４】
無線機を安価に実現するためには、回路のできるだけ多くの部分をＭＯＳトランジスタによって構成することが望まれる。図６の構成においては、アナログ無線部である電力増幅器611及び低雑音増幅器614や、直交変調器607及び直交復調器618などは、高い周波数まで動作することが要求されるため、周波数特性の良好なバイポーラトランジスタで構成することが望ましい。これに対して、ベースバンド信号増幅器602,603及び621,622については、比較的帯域の狭いベースバンド信号を扱うため、バイポーラトランジスタに比べて周波数特性が劣るＭＯＳトランジスタで構成しても差し支えない。
【００７５】
従って、本発明によるＭＯＳトランジスタで実現される可変利得増幅回路は、ベースバンド信号増幅器602,603及び621,622に利得可変機能を持たせる場合に適している。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、MOSトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度変化を小さくするができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る可変利得増幅器の利得に対して温度補償を行う可変利得増幅回路のブロック図。
【図２】 温度依存性を有する電流源101aの回路図。
【図３】 温度依存性を有する電流源101aの変形例である電流源101bの回路図。
【図４】 本発明に関わる温度依存性を持たない電流源の回路図。
【図５】 本発明に関わる温度依存性を持たない、MOSトランジスタを用いた可変利得増幅器を実現するために用いられる乗算回路の回路図。
【図６】 直接変換方式の無線部の従来例
【図７】 MOSトランジスタの弱反転領域を使用した可変利得増幅器102のブロック図。
【図８】 MOSトランジスタの弱反転領域を使用した、図７の制御信号変換回路702の具体的な回路図。
【図９】 図８の電流源801の具体的な回路を含む制御信号変換回路702の回路図。
【図１０】 図７のMOSトランジスタの弱反転領域を使用した可変利得増幅器102における温度補償をしていない場合の利得制御の温度特性を示すグラフ。
【符号の説明】
101 温度依存性を有する電流を出力する電流源
102 可変利得増幅器
103 外部から供給される利得制御信号Vcを受け取る利得制御信号入力端子
104 乗算器
105 増幅器
200 スタートアップ回路
401 熱電圧VTに比例する電流を出力する電流源
402 しきい値電圧VTHに比例する電流を出力する電流源
403 加算器
404 出力端子
501 実質的に温度依存性のない電流を出力する定電流源
502 温度依存性のある電流を出力する電流源
503 Icを出力する電流源
504 出力端子
601 ベースバンド信号発生部
602,603,621,622 ベースバンド信号増幅器
604,605,616,617 乗算器
606 加算器
607 直交変調器
608,619 局部発振器
609,620 ９０度移相器
610 帯域通過フィルタ
611 電力増幅器
612 送受切り替えスイッチまたはデュプレクサ
613 アンテナ
614 低雑音増幅器
615 フィルタ
618 直交復調器
623 ベースバンド信号処理部
701 利得制御信号入力端子
702 制御信号変換回路
703,801,802,901 電流源
R,RT,RTH 抵抗
MNn(n=整数) N型電界効果トランジスタ(NMOS)
MPn(n=整数) P型電界効果トランジスタ(PMOS)
In(n=整数又はアルファベット) 電流源または電流
Vc 利得制御信号(電圧)
Ic 利得制御信号(電流)
Vy 利得制御信号変換回路の出力信号(電圧)
VDD 正電圧源
VBB 電圧源
Claims (1)
- ＭＯＳトランジスタを用いた可変利得増幅器の利得特性の温度補償をするために、前記可変利得増幅器の利得を制御するために外部から供給される第１信号電流を補正する温度補償回路であって、
周囲の温度と所定温度との温度変化に応じた第２信号電流を出力する電流源と、
熱電圧に比例する第１の電流源の電流とＭＯＳトランジスタのしきい値電圧に比例する第２の電流源の電流とを加算して、温度依存性のない電流を出力する第２定電流源と、
前記第２信号電流との比が、前記第２定電流源の出力電流と前記第１信号電流との比に等しくなるような第３信号電流を、前記第１信号電流と前記第２信号電流とを乗算することによって得る乗算器を備え、
前記第３信号電流を前記第１信号電流の代わりに前記可変利得増幅器へ供給することを特徴とする温度補償回路。
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