KR101099699B1 - PGAProgrammable Gain Amplifier suitable for high linearity and low power - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털-아날로그 변환기(DAC)단에 전류 스티어링 미러(current steering mirror) 단을 결합하여 가변이득 증폭기(PGA)와 믹서의 트랜스콘덕터(transconductor) 단에서 발생되는 비선형성을 개선하고, 전류 스티어링 미러단의 전류비(current ratio)를 조정하여 신호를 증폭함으로써 저전력 동작에 적합한 가변이득 증폭기 및 이를 이용한 RF 송신기를 제공하기 위한 것으로서, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해 송신하기 위한 디지털-아날로그 변환기(DAC)와, 적어도 2개 이상의 트랜지스터를 이용하여 전류 미러를 구현하고, 상기 구현된 전류 미러단의 전류비(current ratio)를 조정하여 상기 DAC에서 출력된 아날로그 신호의 크기를 조절하는 전류 스티어링 미러단과, 상기 전류 스티어링 미러단에서 증폭된 신호를 특정 주파수 신호로 생성하는 믹서(Mixer)와, 상기 믹서에서 생성된 특정 주파수를 안테나를 통해 외부로 송출하는데 필요한 전력과 이득으로 증폭시키는 구동 증폭기(Drive Amplifier : DA) 또는 전력 증폭기(Power Amplifier : PA)를 포함하여 구성되는데 있다.The present invention combines a current steering mirror stage with a digital-to-analog converter (DAC) stage to improve the nonlinearity generated at the PGA and transconductor stages of the mixer, To provide a variable gain amplifier suitable for low power operation by adjusting the current ratio of the steering mirror stage to amplify a signal and an RF transmitter using the same, a digital-to-analog converter for converting and transmitting a digital signal into an analog signal A current steering mirror using a DAC and at least two transistors, and adjusting a magnitude of an analog signal output from the DAC by adjusting a current ratio of the implemented current mirror stage. A mixer for generating a signal amplified by the current steering mirror stage as a specific frequency signal; May consists of, including: (PA Power Amplifier): (DA Drive Amplifier) or the power amplifier to a specific frequency generated by the mixer from the antenna driving amplifier for amplifying the power and the gain needed for transmission to the outside.
Description
본 발명은 RF 송신기에서 사용되는 가변이득 증폭기(Programmable Gain Amplifier : PGA)에 관한 것으로, 특히 전류 스티어링 미러(current steering mirror)를 사용하여 V-I 변환과정의 비선형성을 제거하여 고선형성과 저전력에 유리한 가변이득 증폭기 및 이를 이용한 RF 송신기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a programmable gain amplifier (PGA) used in an RF transmitter. In particular, a variable gain is advantageous for high linearity and low power by eliminating the nonlinearity of the VI conversion process using a current steering mirror. An amplifier and an RF transmitter using the same.
최근에 이동 통신 시스템이나 디지털 TV 등에서 특정 정보를 주고 받음으로써 다기능을 수행할 수 있는 RF 송신기의 개발이 활발한 성장을 하고 있다. Recently, the development of RF transmitters capable of performing multi-function by transmitting and receiving specific information in a mobile communication system, digital TV, etc. has been actively growing.
현재의 RF 송신기는 도 1과 같이 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해 송신하기 위한 디지털-아날로그 변환기(DAC)(10)를 포함하여 저역통과 여파기(LPF)(20), 가변이득 증폭기(PGA)(30), 믹서(Mixer)(40), 구동 증폭기(Drive Amplifier : DA) 또는 전력 증폭기(Power Amplifier : PA)(50)를 포함하여 구성하고 있다.Current RF transmitters include a low pass filter (LPF) 20 and a variable gain amplifier (PGA), including a digital-to-analog converter (DAC) 10 for converting and transmitting digital signals to analog signals as shown in FIG. 30), the
이처럼, 기존의 RF 송신기는 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 통과한 신호를 증폭시키기 위해 증폭기를 필요로 하고, 가변이득 증폭기와 믹서의 트랜스콘덕터(transconductor) 단의 V-I 변환 과정에서 비선형성이 발생하여 저전력, 고선형성 동작 설계가 힘들었다.As such, conventional RF transmitters require an amplifier to amplify the signal passed through the digital-to-analog converter (DAC), and nonlinearity occurs during the VI conversion of the transconductor stage of the variable gain amplifier and mixer. The low power, high linearity operation design was difficult.
특히, 여러 개의 블록을 사용하기 때문에 고선형성과 저전력으로 설계하기가 힘든 단점이 있으므로, 여러 개의 블록을 결합하여 고선형성과 저전력 동작에 적합하게 구현하는 것을 요구하고 있다. In particular, since it is difficult to design with high linearity and low power because of using multiple blocks, it is required to combine several blocks to implement them for high linearity and low power operation.
이 중 상기 가변이득 증폭기(30)는 이득을 조절함으로써 원하는 출력신호 레벨을 유지하기 위하여 사용되는 장치로서, 무선 통신 시스템이나 영상 및 음향 시스템에서 필수적인 구성부품으로, 이를 통해 구현하는 것이 바람직하다.Among these, the
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 디지털-아날로그 변환기(DAC)단에 전류 스티어링 미러(current steering mirror) 단을 결합하여 가변이득 증폭기(PGA)와 믹서의 트랜스콘덕터(transconductor) 단에서 발생되는 비선형성을 개선하고, 전류 스티어링 미러단의 전류비(current ratio)를 조정하여 신호를 증폭함으로써 저전력 동작에 적합한 가변이득 증폭기 및 이를 이용한 RF 송신기를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, by combining the current steering mirror (current steering mirror) stage with a digital-to-analog converter (DAC) stage of the variable gain amplifier (PGA) and the transconductor of the mixer ( The purpose of the present invention is to provide a variable gain amplifier suitable for low power operation and an RF transmitter using the same by improving the nonlinearity generated in the transconductor stage and amplifying the signal by adjusting the current ratio of the current steering mirror stage.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고선형성, 저전력에 적합한 가변이득 증폭기의 특징은 공통 게이트 전극을 갖는 제 1 트랜지스터(M1)와 제 2 트랜지스터(M2)를 포함하며, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 공통 게이트 전극에 결합되어 전류 미러의 입력을 형성하고, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 전류 미러의 출력을 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터의 소스 전극들은 공통으로 접지되는 미러 회로부와, 상기 미러 회로부를 구성하는 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 제 2 트랜지스터(M2)의 공통 게이트 간에 접속된 저항(R)과, 상기 저항과 직렬로 연결되고 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 제 2 트랜지스터(M2)의 공통 게이트와 공통 소스 간에 접속된 캐패시터를 포함하는 저역통과 여파기(LPF)를 포함하여 구성되는데 있다.A variable gain amplifier suitable for high linearity and low power according to the present invention for achieving the above object includes a first transistor (M1) and a second transistor (M2) having a common gate electrode, the first transistor The drain electrode of is coupled to the common gate electrode to form an input of a current mirror, the drain electrode of the second transistor forms an output of the current mirror, and the source electrodes of the first and second transistors are commonly grounded. A resistor (R) connected between the mirror circuit portion, a common gate of the first transistor (M1) and the second transistor (M2) constituting the mirror circuit portion, and connected in series with the resistor; And a low pass filter (LPF) including a capacitor connected between the common gate and the common source of the second transistor (M2). .
바람직하게 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 상기 제 2 트랜지스터(M2)의 사이즈(채널 폭(W) 또는 채널 길이(L))에 의해 상기 제 1 트랜지스터(M1)의 입력전류 및 상기 제 2 트랜지스터(M2)의 출력전류의 전류비를 조절하여 신호의 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the input current and the second transistor (M1) of the first transistor M1 are determined by the size (channel width W or channel length L) of the first transistor M1 and the second transistor M2. It is characterized by adjusting the magnitude of the signal by adjusting the current ratio of the output current of M2).
바람직하게 상기 미러 회로부는 상기 제 1 트랜지스터(M1)와 병렬 연결되도록 구성된 적어도 하나 이상의 트랜지스터의 게이트 단으로 입력되는 입력 비트에 따라 전압의 크기를 제어하여 증폭비를 조절하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the mirror circuit unit controls an amplitude ratio by controlling a magnitude of a voltage according to an input bit input to a gate terminal of at least one transistor configured to be connected in parallel with the first transistor M1.
바람직하게 상기 미러 회로부는 직렬 연결된 2개 이상의 트랜지스터가 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 상기 제 2 트랜지스터(M2)에 각각 병렬로 연결되는 보조 트랜지스터 단을 추가로 구성하고, 이때, 상기 보조 트랜지스터 단 중 하나의 트랜지스터(M8~M10)는 드레인 단과 게이트 단에 공통으로 앞단의 디지털-아날로그 변환기(DAC)(100)를 통해 입력되는 입력전류(IIN)가 입력되고, 다른 트랜지스터(M11~M13)는 앞서 발생된 입력 비트 값이 게이트 단에 입력 신호로 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the mirror circuit unit further comprises an auxiliary transistor stage in which two or more transistors connected in series are connected to the first transistor M1 and the second transistor M2, respectively, in parallel. One transistor M8 to M10 has an input current I IN input through the digital-to-analog converter (DAC) 100 in front of the drain terminal and the gate terminal in common, and the other transistors M11 to M13 are inputted. The input bit value generated before is applied to the gate terminal as an input signal.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고선형성, 저전력에 적합한 가변이득 증폭기를 이용한 RF 송신기의 특징은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해 송신하기 위한 디지털-아날로그 변환기(DAC)와, 적어도 2개 이상의 트랜지스터를 이용하여 전류 미러를 구현하고, 상기 구현된 전류 미러단의 전류비(current ratio)를 조정하여 상기 DAC에서 출력된 아날로그 신호의 크기를 조절하는 전류 스티어링 미러단과, 상기 전류 스티어링 미러단에서 증폭된 신호를 특정 주파수 신호로 생성하는 믹서(Mixer)와, 상기 믹서에서 생성된 특정 주파수를 안테나를 통해 외부로 송출하는데 필요한 전력과 이득으로 증폭시키는 구동 증폭기(Drive Amplifier : DA) 또는 전력 증폭기(Power Amplifier : PA)를 포함하여 구성되는데 있다.A feature of the RF transmitter using a variable gain amplifier suitable for high linearity and low power according to the present invention for achieving the above object is a digital-to-analog converter (DAC) for converting and transmitting a digital signal to an analog signal, at least 2 A current steering mirror stage configured to implement a current mirror using at least one transistor, and adjust a magnitude of an analog signal output from the DAC by adjusting a current ratio of the implemented current mirror stage, and the current steering mirror stage Mixer for generating the signal amplified by a specific frequency signal, and a drive amplifier (DA) or a power amplifier for amplifying the specific frequency generated by the mixer to the power and gain required to send out through the antenna It is configured to include (Power Amplifier: PA).
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 고선형성, 저전력에 적합한 가변이득 증폭기 및 이를 이용한 RF 송신기는 다음과 같은 효과가 있다.A variable gain amplifier suitable for high linearity and low power according to the present invention as described above and an RF transmitter using the same have the following effects.
첫째, 디지털-아날로그 변환기(DAC)단에 전류 스티어링 미러(current steering mirror) 단을 결합하여 가변이득 증폭기(PGA)와 믹서의 트랜스콘덕터(transconductor) 단에서 발생되는 비선형성을 개선할 수 있다.First, by combining a current steering mirror stage with a digital-to-analog converter (DAC) stage, it is possible to improve the nonlinearity generated at the PGA and the transconductor stage of the mixer.
둘째, 디지털-아날로그 변환기(DAC)단에 전류 스티어링 미러(current steering mirror) 단을 결합하고, 전류 스티어링 미러단의 전류비(current ratio)를 조정하여 신호를 증폭함으로써 저전력 동작에 적합한 가변이득 증폭기 및 이를 이용한 RF 송신기를 제공할 수 있다.Second, a variable gain amplifier suitable for low power operation by combining a current steering mirror stage with a digital-to-analog converter stage and amplifying a signal by adjusting a current ratio of the current steering mirror stage; An RF transmitter using the same can be provided.
[도 1] 종래의 RF 송신기의 구조를 나타낸 구성도
[도 2] 본 발명의 실시예에 따른 RF 송신기의 구조를 나타낸 구성도
[도 3] 도 2의 전류 스티어링 미러단의 내부 구조를 상세히 나타낸 회로도
[도 4] 도 3의 전류 스티어링 미러단의 전압과 전류의 관계를 나타낸 그래프
[도 5] 도 2의 전류 스티어링 미러단의 I-V 변환 회로의 실시예를 나타낸 회로도1 is a configuration diagram showing the structure of a conventional RF transmitter
2 is a block diagram showing the structure of an RF transmitter according to an embodiment of the present invention
3 is a circuit diagram showing in detail the internal structure of the current steering mirror stage of FIG.
4 is a graph showing a relationship between voltage and current at the current steering mirror stage of FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an embodiment of an IV conversion circuit of the current steering mirror stage of FIG. 2. FIG.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 고선형성, 저전력에 적합한 가변이득 증폭기 및 이를 이용한 RF 송신기의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.A preferred embodiment of a variable gain amplifier suitable for high linearity, low power, and an RF transmitter using the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 RF 송신기의 구조를 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing the structure of an RF transmitter according to an embodiment of the present invention.
도 2와 같이, RF 송신기는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환해 송신하기 위한 디지털-아날로그 변환기(DAC)(100)와, 적어도 2개 이상의 트랜지스터를 이용하여 전류 미러(current steering mirror)로 구현하고, 구현된 전류 미러단의 전류비(current ratio)를 조정하여 상기 DAC(100)에서 출력된 아날로그 신호의 크기를 증폭하는 전류 스티어링 미러단(200)과, 상기 전류 스티어링 미러단(200)에서 증폭된 신호를 특정 주파수 신호로 생성하는 믹서(Mixer)(300)와, 상기 믹서(300)에서 생성된 특정 주파수를 안테나(500)를 통해 외부로 송출하는데 필요한 전력과 이득으로 증폭시키는 구동 증폭기(Drive Amplifier : DA) 또는 전력 증폭기(Power Amplifier : PA)(400)를 포함하여 구성한다.As shown in FIG. 2, the RF transmitter is implemented as a current steering mirror using a digital-to-analog converter (DAC) 100 for converting and transmitting a digital signal into an analog signal, and at least two transistors. A current
도 3 은 도 2의 전류 스티어링 미러단의 내부 구조를 상세히 나타낸 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating an internal structure of the current steering mirror stage of FIG. 2 in detail.
도 3과 같이, 전류 스티어링 미러단(200)은 크게 미러 회로부(210a)(210b)와, 저역통과 여파기(LPF)(220)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the current
상기 미러 회로부(210a)(210b)는 공통 게이트 전극을 갖는 제 1 트랜지스터(M1)와 제 2 트랜지스터(M2)를 포함하며, 상기 제 1 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 공통 게이트 전극에 결합되어 전류 미러의 입력을 형성하고, 상기 제 2 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 전류 미러의 출력을 형성하며, 상기 제 1 및 제 2 트랜지스터의 소스 전극들은 공통으로 접지되어 구성된다.The
그리고 상기 저역통과 여파기(220)는 상기 미러 회로부(210a)(210b)를 구성하는 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 제 2 트랜지스터(M2)의 공통 게이트 간에 저항(R)이 접속되고, 상기 저항(R)과 캐패시터가 직렬로 연결되고, 아울러 상기 캐패시터는 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 제 2 트랜지스터(M2)의 공통 게이트와 공통 소스 간에 접속되어 구성된다.In the low pass filter 220, a resistor R is connected between a common gate of the first transistor M1 and the second transistor M2 constituting the
이와 같이 구성되는 전류 스티어링 미러단(200)의 구동 동작을 살펴보면, 먼저 상기 미러 회로부(210a)(210b)에서 전류 미러의 입력을 형성하는 제 1 트랜지스터(M1)에 의해 앞단의 디지털-아날로그 변환기(DAC)(100)에서 나온 전류가 전압으로 바뀌게 된다.Referring to the driving operation of the current
이어, 서로 직렬로 연결된 저항(R)과 캐패시터(C)로 이루어진 저역통과여파기(LPF)(220)에 의해 상기 제 1 트랜지스터(M1)에서 형성된 전압의 고주파 성분이 제거된다. Subsequently, the high frequency component of the voltage formed in the first transistor M1 is removed by the low pass filter (LPF) 220 formed of the resistor R and the capacitor C connected in series with each other.
그리고 상기 미러 회로부(210a)(210b)에서 전류 미러의 입력을 형성하는 제 2 트랜지스터(M2)에 의해 상기 저역통과여파기(LPF)에서 고주파 성분이 제거되어 출력되는 전압이 다시 전류로 바뀌어 출력되게 된다. 이렇게 출력되는 전류는 다음 단에 있는 믹서(Mixer)의 스위칭 단으로 공급된다.In addition, the high frequency component is removed from the low pass filter LPF by the second transistor M2 forming the input of the current mirror in the
이때, 상기 제 1 트랜지스터(M1)의 사이즈 N1과, 상기 제 2 트랜지스터(M2)의 사이즈 N2에 의해 입력전류(IIN)와 출력전류(IOUT)의 전류비가 정해진다. 즉, 입력전류(Id)는 다음 수학식 1과 같이 트랜지스터의 사이즈인 채널 폭(W) 또는 채널 길이(L)에 따라 변경할 수 있다.
In this case, the current ratio between the input current I IN and the output current I OUT is determined by the size N1 of the first transistor M1 and the size N2 of the second transistor M2. That is, the input current Id may be changed according to the channel width W or the channel length L, which is the size of the transistor as shown in Equation 1 below.
이때, Id = Mosfet에 흐르는 전류, = 실리콘 내에서의 전자의 이동성(mobility), = 게이트와 실리콘사이의 절연층(Oxide)의 캐패시턴스(capacitance), Vgs = 게이트와 소스사이의 전압, Vt = 소스와 드레인 사이의 채널이 형성되기 시작하는 게이트 전압, = 채널 길이 변화에 의한 보정상수, Vds = 드레인과 소스사이의 전압을 말한다.Where Id = current through Mosfet, = mobility of electrons in silicon, = capacitance of gate between silicon and oxide, Vgs = voltage between gate and source, Vt = source The gate voltage at which the channel between the drain and drain begins to form, the correction constant due to the change in channel length, and Vds = the voltage between the drain and the source.
따라서 상기 제 1 트랜지스터(M1)와 상기 제 2 트랜지스터(M2)의 사이즈 비를 조정해 기존의 가변이득 증폭기(PGA)의 기능과 같이 신호의 크기를 조절할 수 있다. 이때, 증폭비(Av)는 N2/N1로 나타낼 수 있고, N1=1일 때 최대의 증폭비를 가진다.Therefore, by adjusting the size ratio of the first transistor M1 and the second transistor M2, the size of the signal may be adjusted as in the function of the conventional variable gain amplifier PGA. In this case, the amplification ratio Av may be represented by N2 / N1 and has a maximum amplification ratio when N1 = 1.
도 4 는 도 3의 전류 스티어링 미러단의 전압과 전류의 관계를 나타낸 그래프이다.FIG. 4 is a graph illustrating a relationship between voltage and current of the current steering mirror stage of FIG. 3.
도 4와 같이, 상기 제 1 트랜지스터(M1)는 앞단의 디지털-아날로그 변환기(DAC)(100)를 통해 드레인 단으로 입력전류(IIN)가 입력되면, 도 4(a)와 같이 게이트-소스단에 위로 볼록(convex up)한 비선형의 전압이 발생된다. 또한, 상기 제 2 트랜지스터(M2)는 상기 제 1 트랜지스터(M1)와 전류 미러의 출력을 형성하여 드레인 단으로 출력전류(IOUT)가 입력되면, 도 4(b)와 같이 게이트-소스단에 아래로 볼록(convex down)한 비선형의 전압이 발생된다. 그리고 상기 제 1 트랜지스터(M1)와 상기 제 2 트랜지스터(M2)에서 각각 발생하는 비선형성 전압을 합치면, 서로 상쇄되어 최종적으로는 도 4(c)와 같이 입력전류와 출력전류의 관계가 선형적으로 생성된다.As shown in FIG. 4, when the input current I IN is input to the drain terminal through the digital-to-analog converter (DAC) 100 at the front end, the first transistor M1 is gate-sourced as shown in FIG. At this stage, a non-linear voltage that convexes up is generated. In addition, when the output current I OUT is input to the drain terminal by forming the output of the current mirror with the first transistor M1, the second transistor M2 is connected to the gate-source terminal as shown in FIG. 4 (b). A non-linear voltage is generated that is convex down. When the nonlinear voltages generated by the first transistor M1 and the second transistor M2 are added together, they are canceled with each other and finally, the relationship between the input current and the output current is linear as shown in FIG. Is generated.
이처럼, 기존의 가변이득 증폭기(PGA)와 믹서의 트랜스콘덕터(transconductor) 단에 V-I 변환 과정에서 발생하는 비선형성을 전류 스티어링 미러단(200)의 I-V 변환과정에서 발생하는 비선형성을 상쇄시켜 최종적으로 입력전류와 출력전류의 관계를 선형적으로 생성할 수 있게 된다.As such, the nonlinearity generated during the VI conversion in the transconductor stages of the conventional variable gain amplifier (PGA) and the mixer cancels the nonlinearity generated during the IV conversion in the current
도 5 는 도 2의 전류 스티어링 미러단의 I-V 변환 회로의 실시예를 나타낸 회로도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an embodiment of an I-V conversion circuit of the current steering mirror stage of FIG. 2.
도 5에서 나타내고 있는 전류 스티어링 미러단은 M5~M7의 트랜지스터로 3비트의 입력 비트에 따라 M1~M3 트랜지스터의 전류 흐름을 제어하여 M0 트랜지스터의 전압크기를 제어하여 증폭비를 조절한다. 그리고 상기 M1~M3 트랜지스터와 조화를 위해 하나의 보조 트랜지스터로 상기 M0 트랜지스터와 직렬 연결된 M4 트랜지스터를 구성한다. 이때 상기 M4 트랜지스터의 게이트 단은 전원에 연결되어 구성된다.The current steering mirror stage shown in FIG. 5 is a transistor of M5 to M7, which controls the current flow of the M1 to M3 transistors according to input bits of 3 bits to control the voltage size of the M0 transistor to adjust the amplification ratio. In addition, in order to match the M1 to M3 transistors, an auxiliary transistor configures an M4 transistor connected in series with the M0 transistor. In this case, the gate terminal of the M4 transistor is connected to a power source.
또한, 입력 비트에 따라 전류를 전압으로 바꾸는 과정에서 정확하게 전압을 제어하기 위해 M2 트랜지스터 및 M1 트랜지스터에 추가적으로 보조 트랜지스터 단(220a)(220b)을 병렬 연결한다. 상기 보조 트랜지스터 단(220a)(220b)은 직렬 연결된 2개 이상의 트랜지스터로 구성되며, 그 중 하나의 트랜지스터(M8~M10)는 드레인 단과 게이트 단에 공통으로 앞단의 디지털-아날로그 변환기(DAC)(100)를 통해 입력되는 입력전류(IIN)가 입력되고, 다른 트랜지스터(M11~M13)는 앞서 발생된 입력 비트 값이 게이트 단에 입력 신호로 인가된다.In addition, in order to accurately control the voltage in the process of converting the current into a voltage according to the input bit, the
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical spirit of the present invention described above has been described in detail in a preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (6)
상기 미러 회로부를 구성하는 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 제 2 트랜지스터(M2)의 공통 게이트 간에 접속된 저항(R)과, 상기 저항과 직렬로 연결되고 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 제 2 트랜지스터(M2)의 공통 게이트와 공통 소스 간에 접속된 캐패시터를 포함하는 저역통과 여파기(LPF)를 포함하며,
이때, 상기 미러 회로부는 상기 제 1 트랜지스터(M1)와 병렬 연결되도록 구성된 적어도 하나 이상의 트랜지스터의 게이트 단으로 입력되는 입력 비트에 따라 전압의 크기를 제어하여 증폭비를 조절하는 것을 특징으로 하는 가변이득 증폭기.A first transistor M1 and a second transistor M2 having a common gate electrode, the drain electrode of the first transistor being coupled to the common gate electrode to form an input of a current mirror, A drain electrode forms an output of the current mirror, and source electrodes of the first and second transistors are commonly grounded;
A resistor R connected between the common gates of the first transistor M1 and the second transistor M2 constituting the mirror circuit portion, the first transistor M1 and the second transistor connected in series with the resistor. A low pass filter (LPF) comprising a capacitor connected between the common gate of M2 and a common source,
In this case, the variable gain amplifier, characterized in that for adjusting the amplification ratio by controlling the magnitude of the voltage according to the input bit input to the gate terminal of the at least one transistor configured to be connected in parallel with the first transistor (M1). .
상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 상기 제 2 트랜지스터(M2)의 사이즈(채널 폭(W) 또는 채널 길이(L))에 의해 상기 제 1 트랜지스터(M1)의 입력전류 및 상기 제 2 트랜지스터(M2)의 출력전류의 전류비를 조절하여 신호의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 가변이득 증폭기.The method of claim 1,
The input current of the first transistor M1 and the second transistor M2 are determined by the size (channel width W or channel length L) of the first transistor M1 and the second transistor M2. The variable gain amplifier, characterized in that for controlling the magnitude of the signal by adjusting the current ratio of the output current.
직렬 연결된 2개 이상의 트랜지스터가 상기 제 1 트랜지스터(M1) 및 상기 제 2 트랜지스터(M2)에 각각 병렬로 연결되는 보조 트랜지스터 단을 추가로 구성하고,
이때, 상기 보조 트랜지스터 단 중 하나의 트랜지스터(M8~M10)는 드레인 단과 게이트 단에 공통으로 앞단의 디지털-아날로그 변환기(DAC)(100)를 통해 입력되는 입력전류(IIN)가 입력되고, 다른 트랜지스터(M11~M13)는 앞서 발생된 입력 비트 값이 게이트 단에 입력 신호로 인가되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가변이득 증폭기.The method of claim 1, wherein the mirror circuit portion
And further comprises an auxiliary transistor stage in which two or more transistors connected in series are connected in parallel to the first transistor M1 and the second transistor M2, respectively,
At this time, one of the transistors M8 to M10 of the auxiliary transistor stage is input to the input current (I IN ) input through the digital-to-analog converter (DAC) 100 of the previous stage in common to the drain terminal and the gate terminal, and the other Transistor (M11 ~ M13) is a variable gain amplifier, characterized in that configured to apply the input bit value generated as an input signal to the gate terminal.
적어도 2개 이상의 트랜지스터를 이용하여 전류 미러를 구현하고, 상기 구현된 전류 미러단의 전류비(current ratio)를 조정하여 상기 DAC에서 출력된 아날로그 신호의 크기를 조절하는 전류 스티어링 미러단과,
상기 전류 스티어링 미러단에서 증폭된 신호를 특정 주파수 신호로 생성하는 믹서(Mixer)와,
상기 믹서에서 생성된 특정 주파수를 안테나를 통해 외부로 송출하는데 필요한 전력과 이득으로 증폭시키는 구동 증폭기(Drive Amplifier : DA) 또는 전력 증폭기(Power Amplifier : PA)를 포함하며,
이때, 상기 전류 스티어링 미러단은 전류 미러를 구현하고 있는 하나의 트랜지스터와 병렬 연결되도록 구성된 적어도 하나 이상의 트랜지스터의 게이트 단으로 입력되는 입력 비트에 따라 전압의 크기를 제어하여 증폭비를 조절하는 것을 특징으로 하는 가변이득 증폭기를 이용한 RF 송신기.Digital-to-analog converter (DAC) for converting digital signal into analog signal and transmitting,
A current steering mirror stage configured to implement a current mirror using at least two transistors and to adjust the magnitude of the analog signal output from the DAC by adjusting a current ratio of the implemented current mirror stage;
A mixer for generating a signal amplified by the current steering mirror stage as a specific frequency signal;
It includes a drive amplifier (DA) or a power amplifier (PA) for amplifying the specific frequency generated by the mixer to the power and gain required to transmit the outside through the antenna,
In this case, the current steering mirror stage is characterized by controlling the amplitude of the voltage according to the input bit input to the gate terminal of at least one transistor configured to be connected in parallel with one transistor implementing the current mirror to adjust the amplification ratio RF transmitter using a variable gain amplifier.
상기 전류 스티어링 미러단은 청구항 1 내지 청구항 2, 청구항 4 중 어느 하나의 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변이득 증폭기를 이용한 RF 송신기.The method of claim 5, wherein
The current steering mirror stage is an RF transmitter using a variable gain amplifier, characterized in that the structure of any one of claims 1 to 2.
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| US7633470B2 (en) | 2003-09-29 | 2009-12-15 | Michael Gillis Kane | Driver circuit, as for an OLED display |
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