JP7033067B2 - 信号増幅装置 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(主経路の出力回路としてゲート接地増幅回路を設けた例)
2.第2の実施の形態(主経路の出力回路に分流トランジスタを加えた例)
3.第3の実施の形態(主経路の出力回路にレプリカ回路を加えた例)
4.変形例(主経路を複数設けた例)
[信号増幅装置の概要]
図1は、本技術の実施の形態における信号増幅装置の概要例を示す図である。この信号増幅装置は、信号が入力される入力端子101と、増幅された信号を出力する出力端子109とを備える。入力端子101と出力端子109との間には、複数の経路が並列に接続される。最大利得が最も低い経路を副経路とし、それ以外を主経路と称する。この例では、主経路は1つである。
図2は、本技術の第1の実施の形態における信号増幅装置の回路例を示す図である。この信号増幅装置では、上述の概要例と同様に、入力端子101と出力端子109との間に主経路および副経路が並列に接続される。
図3は、本技術の実施の形態における利得制御の実現例を示す図である。上述の回路例では、主経路第1増幅回路110、主経路第2増幅回路130および副経路増幅回路160にはそれぞれ別個の可変電源が接続されて、それぞれの可変電源の電圧を変更することにより利得制御を行うことを想定していた。これに対し、この利得制御の例では、単一の可変電源181により駆動される利得制御バイアス回路180を設ける。
上述の第1の実施の形態では、ゲート接地トランジスタ131の接地側に任意のバイアス素子133を設けることを想定していた。このバイアス素子133のインピーダンスが高ければ、信号ロスを小さくすることができ、雑音性能を向上させることができる。そのため、この第2の実施の形態では、インピーダンスの高い定電流源をバイアス素子133として設けることを想定する。一方で、バイアス素子133を定電流源により構成すると、ゲート接地トランジスタ131のバイアス電流を変化させることができないため、本来の利得制御および信号遮断が困難になるおそれがある。そこで、この第2の実施の形態では、ゲート接地トランジスタ131と並列に、電流を分流するための分流トランジスタを設けることを想定する。
図5は、本技術の第2の実施の形態における信号増幅装置の回路例を示す図である。この第2の実施の形態における信号増幅装置では、バイアス素子133として定電流源192を設けるとともに、ゲート接地トランジスタ131と並列に、バイアス素子137、分流トランジスタ138および可変電源139を設ける。これ以外の構成は、上述の第1の実施の形態と同様である。
図6は、本技術の第2の実施の形態における信号増幅装置の利得制御の例を示す図である。同図の上のグラフは、ゲート接地トランジスタ131および分流トランジスタ138のゲート電圧と利得との関係例を示す。同図の下のグラフは、ゲート接地トランジスタ131および分流トランジスタ138に流れる電流と利得との関係例を示す。実線がゲート接地トランジスタ131のグラフを示し、一点鎖線が分流トランジスタ138のグラフを示す。
上述の第1および第2の実施の形態では、主経路第1増幅回路110と主経路第2増幅回路130との間で直流電流を共有しないように、両者間をキャパシタ121により接続していた。しかしながら、使用する周波数によってはこのキャパシタ121のサイズが大きくなってしまい、信号増幅装置の小型化を妨げるおそれもある。そこで、この第3の実施の形態では、主経路第2増幅回路130のレプリカ回路を設けて、両回路の対応する各端子の電圧が揃うように主経路第1増幅回路110にフィードバックをかけることにより、キャパシタ121の削減を図る。
図7は、本技術の第3の実施の形態における信号増幅装置の回路例を示す図である。この第3の実施の形態における信号増幅装置では、主経路第2増幅回路130のレプリカ回路230を備え、キャパシタ121に代えて演算増幅器122を備える。
上述の各実施の形態では、主経路と副経路の2つの経路を並列に接続した例を想定したが、主経路は複数接続されてもよい。
(1)主経路上において入力信号の増幅を行う主経路第1増幅回路と、
直流電流を共有することなく前記主経路第1増幅回路の出力に直列接続されるゲート接地トランジスタを備える主経路第2増幅回路と、
前記主経路に並列に接続される副経路上において前記主経路における最大利得よりも低い利得により前記入力信号の増幅を行う副経路増幅回路と
を具備する信号増幅装置。
(2)前記主経路第1増幅回路、前記主経路第2増幅回路および前記副経路増幅回路は、出力電圧の位相が互いに同じである前記(1)に記載の信号増幅装置。
(3)前記主経路第2増幅回路は、直流電流を供給するバイアス素子をソースおよびドレインの各々に接続する前記(1)または(2)に記載の信号増幅装置。
(4)前記主経路第2増幅回路は、前記ゲート接地トランジスタと並列に接続されて電流を分流する分流トランジスタをさらに備え、
前記ゲート接地トランジスタのソース側の前記バイアス素子は定電流源である
前記(3)に記載の信号増幅装置。
(5)前記主経路第2増幅回路は、前記ゲート接地トランジスタのゲート電圧を変化させることにより相互コンダクタンスを制御して利得の制御および信号の遮断を行う前記(1)から(3)のいずれかに記載の信号増幅装置。
(6)前記主経路第1増幅回路は、ソースに他のトランジスタが挿入されて前記他のトランジスタのゲート電圧の制御によって前記他のトランジスタの抵抗値を制御して利得の制御を行う前記(1)から(3)のいずれかに記載の信号増幅装置。
(7)前記副経路増幅回路は、ソースに他のトランジスタが挿入されて前記他のトランジスタのゲート電圧の制御によって前記他のトランジスタの抵抗値を制御して利得の制御を行う前記(1)から(3)のいずれかに記載の信号増幅装置。
(8)単一の可変電源により駆動されて前記主経路第1増幅回路、前記主経路第2増幅回路および前記副経路増幅回路の各々に対して利得の制御を行う利得制御バイアス回路をさらに具備する前記(1)から(7)のいずれかに記載の信号増幅装置。
(9)前記副経路は、前記副経路増幅回路に入力される信号を減衰するためのアッテネータをさらに備える前記(1)から(8)のいずれかに記載の信号増幅装置。
(10)前記主経路第2増幅回路と同一の構成を備えてゲート電圧を共有するレプリカ回路と、
前記主経路第2増幅回路および前記レプリカ回路の対応する各部の電圧が一致するように前記主経路第1増幅回路にフィードバックをかける演算増幅器と
をさらに具備する前記(1)から(9)のいずれかに記載の信号増幅装置。
109 出力端子
110 主経路第1増幅回路
111、113、161、163 P型トランジスタ
112、114、162、164 N型トランジスタ
115、165 帰還回路
117、118、136、139、167、168、181、239 可変電源
121、134、141、171、199 キャパシタ
122 演算増幅器
130 主経路第2増幅回路
131、231 ゲート接地トランジスタ
132、133、137、232、237 バイアス素子
135、235 抵抗
138、238 分流トランジスタ
150 アッテネータ
160 副経路増幅回路
180 利得制御バイアス回路
191 電源
192、193 定電流源
230 レプリカ回路
Claims (7)
- 主経路上において入力信号の増幅を行う主経路第1増幅回路と、
直流電流を共有することなく前記主経路第1増幅回路の出力に直列接続されるゲート接地トランジスタと、前記ゲート接地トランジスタのソースおよびドレインの各々に接続して直流電流を供給するバイアス素子と、前記ゲート接地トランジスタと並列に接続されて電流を分流する分流トランジスタとを備える主経路第2増幅回路と、
前記主経路に並列に接続される副経路上において前記主経路における最大利得よりも低い利得により前記入力信号の増幅を行う副経路増幅回路と、
前記主経路第1増幅回路および前記副経路増幅回路の入力に接続されて前記入力信号を入力する入力端子と、
前記主経路第2増幅回路および前記副経路増幅回路の出力に接続されて前記増幅された前記入力信号を出力する出力端子と、
前記主経路第2増幅回路と同一の構成を備えてゲート電圧を共有するレプリカ回路と、
前記主経路第2増幅回路および前記レプリカ回路のそれぞれにおける前記ゲート接地トランジスタおよび前記分流トランジスタのソース間電位同士の差分を前記入力端子にフィードバックする帰還回路と
を具備し、
前記主経路第1増幅回路、前記主経路第2増幅回路および前記副経路増幅回路は、出力電圧の位相が互いに同じである
信号増幅装置。 - 前記主経路第2増幅回路は、前記ゲート接地トランジスタのソースおよびドレインの各々に接続して直流電流を供給するバイアス素子をさらに備える
請求項1記載の信号増幅装置。 - 前記主経路第2増幅回路は、前記ゲート接地トランジスタと並列に接続されて電流を分流する分流トランジスタをさらに備え、
前記ゲート接地トランジスタのソース側の前記バイアス素子は定電流源である
請求項2記載の信号増幅装置。 - 前記主経路第2増幅回路は、前記ゲート接地トランジスタのゲート電圧を変化させることにより相互コンダクタンスを制御して利得の制御および信号の遮断を行う請求項1記載の信号増幅装置。
- 前記主経路第1増幅回路は、P型トランジスタおよびN型トランジスタのドレイン同士を接続してソースを接地したソース接地増幅回路と、前記P型トランジスタおよび前記N型トランジスタのそれぞれのソースにソースまたはドレインが接続された他のトランジスタとを備え、前記他のトランジスタのゲート電圧の制御によって前記他のトランジスタの抵抗値を制御して利得の制御を行う請求項1記載の信号増幅装置。
- 前記副経路増幅回路は、P型トランジスタおよびN型トランジスタのドレイン同士を接続してソースを接地したソース接地増幅回路と、前記P型トランジスタおよび前記N型トランジスタのそれぞれのソースにソースまたはドレインが接続された他のトランジスタとを備え、前記他のトランジスタのゲート電圧の制御によって前記他のトランジスタの抵抗値を制御して利得の制御を行う請求項1記載の信号増幅装置。
- 前記副経路は、前記入力端子と前記副経路増幅回路の入力との間に接続されて前記副経路増幅回路に入力される信号を減衰するためのアッテネータをさらに備える請求項1記載の信号増幅装置。
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