专利名称：可变增益放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用于便携式终端的可变增益放大器。
背景技术：
便携式电话机等的无线终端在收发部中内装了可改变电压增益的可变增益放大器。特别是在码分多址(CDMA)方式中，由于由许多终端共用同一频带，因此，就要求可变增益放大器有大于等于80[dB]的可变增益幅度。由于放大器一级的可变增益幅度是20～30[dB]，因此，一般方法是组合多个放大器构成可变增益放大器。此外，由于无线终端限制耗散功率量，因此，期望实现能用低耗散功率进行工作的可变增益放大器。以削减可变增益放大器的耗散功率为目的，提出了由控制电压增益的放大器和控制输出电流强度的放大器构成的多级可变增益放大器(例如，参照专利文献1)。
通过减小构成可变增益放大器的多个放大器的各自的电流强度，能够期待削减可变增益放大器整体的耗散功率。但是，在上述的多级可变增益放大器中，由于不能控制控制电压增益的放大器的电流，因此，就不能充分削减可变增益放大器的耗散功率。此外，必须要在控制电压增益的放大器和控制输出电流强度的放大器中分别具有生成电压用的电阻。在将可变增益放大器集成在半导体芯片上的情况下，就有电阻需要的面积和电阻值的偏差的问题。
专利文献1日本特开2003-188667号公报发明内容本发明的目的在于提供一种能用低耗散功率进行工作的可变增益放大器。
本发明的可变增益放大器，包括(一)从输入信号生成基准电流的恒定增益放大器；(二)基于来自外部的控制电压，生成偏置电流和第一控制信号的控制电路；(三)基于偏置电流，从输入信号生成可变电流，按照第一控制信号增减可变电流，生成加法电流的加法电流生成电路；(四)将基准电流和加法电流相加，生成输出信号的加法器。
根据本发明，能够提供一种能用低耗散功率进行工作的可变增益放大器。
附图的简单说明图1是示出第一实施方式涉及的可变增益放大器的结构的方框图。
图2是示出第一实施方式涉及的控制信号生成电路的结构的电路图。
图3是示出第一实施方式涉及的偏置电流生成电路的结构的电路图。
图4是示出第一实施方式涉及的可变电流放大器的结构的电路图。
图5是示出第一实施方式涉及的增益控制电路的结构的电路图。
图6是示出第一实施方式涉及的恒定增益放大器的结构的电路图。
图7是示出第一实施方式涉及的加法器的结构的电路图。
图8是示出第一实施方式涉及的输出放大器的结构的电路图。
图9是示出第一实施方式涉及的可变增益放大器的工作的图表。
图10是示出第一实施方式的变形例涉及的可变增益放大器的结构的方框图。
图11是示出第二实施方式涉及的可变增益放大器的结构的方框图。
图12是示出第二实施方式涉及的加法器的结构的电路图。
图13是示出第二实施方式涉及的可变增益放大器的工作的图表。
图14是示出第三实施方式涉及的可变增益放大器的结构的方框图。
图15是示出第三实施方式涉及的控制信号生成电路的结构的电路图。
图16是示出第三实施方式涉及的加法器的结构的电路图。
图17是示出第三实施方式涉及的可变增益放大器的工作的图表。
图18是示出第四实施方式涉及的可变增益放大器的结构的方框图。
图19是示出第四实施方式涉及的控制信号生成电路的结构的电路图。
图20是示出第四实施方式涉及的加法器的结构的电路图。
图21是示出第四实施方式涉及的可变增益放大器的工作的图表。
图22是示出其他实施方式涉及的可变增益放大器的结构的方框图。
标号说明1a…加法电流生成电路2a、2b…控制电路
10a、10b…可变增益放大器11…恒定增益放大器12……可变电流放大器13a…加法器14…增益控制电路15…输出放大器20a…控制信号生成电路22a、22b…偏置电流生成电路具体实施方式
下面，参照
本发明的第一～第四实施方式。在该第一～第四实施方式中的附图标记中，在相同或类似的部分中标记相同或类似的符号。
(第一实施方式)本发明的第一实施方式涉及的可变增益放大器10a如图1所示，具有恒定增益放大器11、加法电流生成电路1a、加法器13a、控制电路2a和输出放大器15。恒定增益放大器11从输入信号IN生成基准电流Aref。控制电路2a基于来自外部的控制电压Vcon，生成偏置电流Cl1和第一控制信号AGS1。加法电流生成电路1a基于偏置电流Cl1，从输入信号IN生成可变电流AC，按照第一控制信号AGS1增减可变电流AC，生成加法电流AS。加法器13a将基准电流Aref和加法电流AS相加，生成输出信号OUT1。输出放大器15放大输出信号OUT1，生成放大输出信号OUT2。恒定增益放大器11、加法电流生成电路1a、控制电路2a、加法器13a和输出放大器15构成为例如差动电路。再有，从例如省略了图示的基带部分供给控制电压Vcon。
此外，由偏置电流Cl1控制可变电流AC的电流强度。从而，若假设恒定增益放大器11与可变电流放大器12的输入动态范围相等，设基准电流Aref的电流强度为Aref[A]，可变电流AC的电流强度为AC[A]，则可变增益放大器10a的可变增益幅度DR[dB]等于DR＝20log((Aref+AC)/Aref) …(1)另外，在控制电路2a将可变增益放大器10a的电压增益从高增益控制到低增益的情况下，在使加法电流AS的电流强度减少后，使可变电流AC的电流强度减少。具体地说，使可变电流放大器12的输出直流成分减少。在此，例如若设可变增益放大器10a的可变增益幅度为12[dB]，则基准电流Aref的电流强度和可变电流AC的最大电流强度的比率根据式(1)是基准电流Aref的电流强度∶可变电流AC的最大电流强度＝1∶3。这样，在将可变电流AC的电流强度设为零的情况下，最小增益时的可变增益放大器10a的耗散功率与最大增益时的比等于1/4。其结果，削减了低增益时消耗的过剩功率。
此外，控制电路2a具有控制信号生成电路20a和偏置电流生成电路22a。控制信号生成电路20a根据控制电压Vcon和电压值一定的基准电压Vref的电位差，生成第一控制信号AGS1和第二控制信号AGS2。偏置电流生成电路22a按照第二控制信号AGS2，生成偏置电流Cl1。将偏置电流Cl1供给到可变电流放大器12和输出放大器15中。
另外，控制信号生成电路20a如图2所示，具有控制电压端子3b、基准电压端子3c、第一变换电压输出端子210a、第一变换控制电压输出端子211a、第二变换电压输出端子210b、第二变换控制电压输出端子211b、分压电路203a、第一缓冲电路201a和第二缓冲电路201b。分压电路203a分压基准电压Vref，生成第一电压V1和第二电压V2。第一缓冲电路201a基于第一电压V1和控制电压Vcon的电位差，生成第一变换电压BV1和第一变换控制电压Vcon1。在此，由第一变换电压BV1和第一变换控制电压Vcon1构成第一控制信号AGS1。第二缓冲电路201b基于第二电压V2和控制电压Vcon的电位差，生成第二变换电压BV2和第二变换控制电压Vcon2。由第二变换电压BV1和第二变换控制电压Vcon2构成第二控制信号AGS2。
具体地说，分压电路203a具有与基准电压端子3c连接的第一分压电阻R1、与第一分压电阻R1连接的第二分压电阻R2、连接在第二分压电阻R2与地GND之间的第三分压电阻R3。第一缓冲电路201a的输入与控制电压端子3b和节点n1连接，所述节点n1是第一分压电阻R1与第二分压电阻R2的连接节点，其输出与第一变换电压输出端子210a和第一变换控制电压输出端子211a连接。第二缓冲电路201b的输入与控制电压端子3b和第二节点n2连接，所述第二节点n2是第二分压电阻R2与第三分压电阻R3的节点，其输出与第二变换电压输出端子210b和第二变换控制电压输出端子211b连接。
另外，偏置电流生成电路22a如图3所示，具有第一电流控制输入端子2100a、第二电流控制输入端子2100b、偏置电流输出端子2100c、差动放大器211和电流镜电路212。差动放大器211将与第二变换电压BV2和第二变换控制电压Vcon2的电位差相应的电流，供给到电流镜电路212中。电流镜电路212基于来自差动放大器211的电流，生成偏置电流C11。
详细地说，差动放大器211具有第一差动晶体管Q1、第二差动晶体管Q2和恒流源213。第一差动晶体管Q1的集电极与电源VCC连接，基极与第一电流控制输入端子2100a连接，发射极与恒流源213连接。第二差动晶体管Q2的集电极与电流镜电路212连接，基极与第二电流控制输入端子2100b连接，发射极与恒流源213连接。恒流源213连接在第一差动晶体管Q1和第二差动晶体管Q2的各自的发射极与地GND之间。再有，作为第一差动晶体管Q1和第二差动晶体管Q2，可以使用npn型的双极型晶体管。
对此，电流镜电路212具有第一密勒晶体管Q3和第二密勒晶体管Q4。第一密勒晶体管Q3的发射极与电源VCC连接，基极与第二密勒晶体管Q4相互连接，集电极与第二差动晶体管Q2相互连接。另外，第一密勒晶体管Q3的集电极与第二密勒晶体管Q4的基极连接。第二密勒晶体管Q4的发射极与电源VCC连接，集电极与偏置电流输出端子2100c连接。再有，作为第一密勒晶体管Q3和第二密勒晶体管Q4，可以使用pnp型的双极型晶体管。
另一方面，图1中示出的加法电流生成电路1a具有可变电流放大器12和与可变电流放大器12连接的增益控制电路14。可变电流放大器12基于偏置电流Cl1，生成可变电流AC。增益控制电路14按照第一控制信号AGS1增减可变电流AC，生成加法电流AS。
另外，可变电流放大器12如图4所示，具有第一输入端子120a、第二输入端子120b、电流控制端子120c、第一可变电流输出端子120d、第二可变电流输出端子120e、第一差动晶体管对121、第一简并电阻R4和可变电流源122。第一简并电阻R4用于扩宽可变电流放大器12的输入电平的范围。可变电流源122生成与偏置电流Cl1相应的电流。第一差动晶体管对121根据正输入信号In+和与正输入信号In+反相的负输入信号In-的电位差，放大来自可变电流源122的电流，生成构成可变电流AC的正可变电流AC+和负可变电流AC-。其结果，可变电流AC的电流波形就成为合并了来自可变电流源122的直流电流和来自第一差动晶体管对121的信号的波形。
详细地说，第一差动晶体管对121具有第一电压电流(V/I)变换晶体管Q5和第二V/I变换晶体管Q6。第一V/I变换晶体管Q5的集电极与第一可变电流输出端子120d连接，基极与第一输入端子120a连接。第二V/I变换晶体管Q6的集电极与第二可变电流输出端子120e连接，基极与第二输入端子120b连接。第一简并电阻R4连接在第一V/I变换晶体管Q5的发射极与第二V/I变换晶体管Q6的发射极之间。
在此，在同时控制了可变电流放大器12和增益控制电路14的情况下，由于第一V/I变换晶体管Q5和第二V/I变换晶体管Q6的各自的发射极电阻而引起可变电流AC的失真特性恶化。图1中示出的控制电路在将可变增益放大器10a的电压增益从高增益向低增益控制的情况下，通过在使加法电流AS的电流强度减少后，使可变电流AC的电流强度减少，就能够良好地保持失真特性。
此外，可变电流源122由电流镜电路构成。具体地说，可变电流源122具有第一电流设定晶体管Q7、第二电流设定晶体管Q8、第三电流设定晶体管Q9、第一电流设定电阻R5、第二电流设定电阻R6和第三电流设定电阻R7。第一电流设定电阻R5、第二电流设定电阻R6和第三电流设定电阻R7分别与地GND连接。第一电流设定晶体管Q7的集电极和基极与电流控制端子120c连接，发射极与第一电流设定电阻R5连接。第二电流设定晶体管Q8的集电极与第一V/I变换晶体管Q5的发射极连接，基极与第一电流设定晶体管Q7相互连接，发射极与第二电流设定电阻R6连接。第三电流设定晶体管Q9的集电极与第二V/I变换晶体管Q6的发射极连接，基极与第一电流设定晶体管Q7相互连接，发射极与第三电流设定电阻R7连接。作为第一V/I变换晶体管Q5、第二V/I变换晶体管Q6、第一电流设定晶体管Q7、第二电流设定晶体管Q8、第三电流设定晶体管Q9，可以使用例如npn型的双极型晶体管。
另一方面，增益控制电路14如图5所示，具有第一可变电流输入端子140a、第二可变电流输入端子140b、第一加法电流输出端子140c、第二加法电流输出端子140d、第一变换电压输入端子140e、第一变换控制电压输入端子140f、第二差动晶体管对141和第三差动晶体管对142。在第一变换控制电压Vcon1的电压值大于第一变换电压BV1的电压值的情况下，第二差动晶体管对141放大正可变电流AC+，生成加法电流AS内的正加法电流AS+。在第一变换控制电压Vcon1的电压值大于第一变换电压BV1的电压值的情况下，第三差动晶体管对142放大负可变电流AC-，生成加法电流AS内的负加法电流AS-。
另外，第二差动晶体管对141具有第一增益控制晶体管Q10和第二增益控制晶体管Q11。第一增益控制晶体管Q10的集电极与第一加法可变电流输出端子140c连接，基极与第一变换控制电压输入端子140f连接，发射极与第一可变电流输入端子140a连接。第二增益控制晶体管Q11的集电极与电源VCC连接，基极与第一变换电压输入端子140e连接，发射极与第一加法电流输入端子140a连接。
对此，第三差动晶体管对142具有第三增益控制晶体管Q12和第四增益控制晶体管Q13。第三增益控制晶体管Q12的集电极与电源VCC连接，基极与第一变换电压输入端子140e连接，发射极与第二可变电流输入端子140b连接。第四增益控制晶体管Q13的集电极与第二加法电流输出端子140d连接，基极与第一变换控制电压输入端子140f连接，发射极与第二加法电流输入端子140b连接。作为第一增益控制晶体管Q10～第四增益控制晶体管Q13，可以使用例如npn型的双极型晶体管。
此外，恒定增益放大器11如图6所示，具有第三输入端子110a、第四输入端子110b、第一基准电流输出端子110c、第二基准电流输出端子110d、第四差动晶体管对111、第二简并电阻R8和电流源112。电流源112向第四差动晶体管对111供给电流。第四差动晶体管对111分别基于正输入信号In+和负输入信号In-，生成构成基准电流Aref的正基准电流Aref+和负基准电流Aref-。第二简并电阻R8设定第四差动晶体管对111的输入电平的范围。再有，第二简并电阻R8的电阻值设定得大于图4中示出的第一简并电阻R4的电阻值。
另外，电流源112具有与地GND连接的第一电流源112a和第二电流源112b。对此，第四差动晶体管对111具有第三V/I变换晶体管Q14和第四V/I变换晶体管Q15。第三V/I变换晶体管Q14的集电极与第一基准电流输出端子110c连接，基极与第三输入端子110a连接，发射极与第一电流源112a连接。第四V/I变换晶体管Q15的集电极与第二基准电流输出端子110d连接，基极与第四输入端子110b连接，发射极与第二电流源112b连接。第二简并电阻R8连接在第三V/I变换晶体管Q14的发射极与第四V/I变换晶体管Q15的发射极之间。作为第三V/I变换晶体管Q14和第四V/I变换晶体管Q15，可以使用例如npn型的双极型晶体管。
此外，加法器13a如图7所示，具有第一基准电流输入端子133a、第二基准电流输入端子134a、第一正加法电流输入端子133b、第一负加法电流输入端子134b、第一输出端子130e、第二输出端子130f、电流电压变换电路131a和电压输出电路132a。电流电压变换电路131a根据正基准电流Aref+和正加法电流AS+的各自的电流强度的和，生成第一加法电压VA+，根据负基准电流Aref-和负加法电流AS-的各自的电流强度的和，生成第二加法电压VA-。电压输出电路132a基于第一加法电压VA+和n第二加法电压VA-，生成构成输出信号OUT1的正输出信号OUT1+和负输出信号OUT1-。
详细地说，电流电压变换电路131a具有第一生成电压用电阻R9和第二生成电压用电阻R10。第一生成电压用电阻R9的一端与电源VCC连接，另一端与第一基准电流输入端子133a和第一加法电流输入端子133b连接。第二生成电压用电阻R10的一端与电源VCC连接，另一端与第二基准电流输入端子134a和第二加法电流输入端子134b连接。
此外，电压输出电路132a由射极跟随器电路构成。即，电压输出电路132a具有第一输出晶体管Q16、第二输出晶体管Q17、第一输出用电流源232和第二输出用电流源332。第一输出用电流源232和第二输出用电流源332分别与地GND连接。第一输出晶体管Q16的集电极与电源VCC连接，基极与第一基准电流输入端子133a和第一正加法电流输入端子133b连接，发射极与第一输出用电流源232连接。第二输出晶体管Q17的集电极与电源VCC连接，基极与第二基准电流输入端子134a和第二负加法电流输入端子134b连接，发射极与第二输出用电流源332连接。作为第一输出晶体管Q16和第二输出晶体管Q17，可以使用例如npn型的双极型晶体管。
另外，输出放大器15如图8所示，具有第一输出信号端子150a、第二输出信号端子150b、输出用偏置电流端子150c、第一放大输出端子150d、第二放大输出端子150e、调谐电路15a、第五差动晶体管对15b、输出用电流源15c、输出控制电路15d和简并电感器L3。调谐电路15a按特定的调谐频率进行振荡。第五差动晶体管对15b基于正输出信号OUT1+和负输出信号OUT1-，选择性地放大调谐电路15a的调谐频率的频带的信号成分，生成构成放大输出信号OUT2的正放大输出OUT2+信号和负放大输出信号OUT2-。输出控制电路15d基于偏置电流Cl1，控制正放大输出信号OUT2+和负放大输出信号OUT2-各自的电流强度。
此外，输出用电流源15c具有与地GND连接的第一生成电流用电阻R14和第二生成电流用电阻R15。调谐电路15a由两个LC调谐电路构成。即，调谐电路15a具有连接在电源VCC与第一放大输出端子150e之间的第一电感器L1；与第一电感器L1并联的第一电容器C1；连接在电源VCC与第二放大输出端子150d之间的第二电感器L2；与第二电感器L2并联的第二电容器C2。再有，也可以省略第一电容器C1和第二电容器C2而构成。
另外，第五差动晶体管对15b具有第三输出晶体管Q19和第四输出晶体管Q20。第三输出晶体管Q19的集电极与第一放大输出端子150e连接，基极与第二输出信号端子150b连接，发射极与第一生成电流用电阻R14连接。第四输出晶体管Q20的集电极与第二放大输出端子150d连接，基极与第一输出信号端子150a连接，发射极与第二生成电流用电阻R15连接。简并电感器L3连接在第三输出晶体管Q19的发射极与第四输出晶体管Q20的发射极之间。对此，输出控制电路15d具有第一输出控制电阻R11、第二输出控制电阻R12、第三输出控制电阻R13、第四输出控制电阻R16、输出控制晶体管Q18和输出控制电流源151。输出控制电路15d在偏置电流Cl1的电流强度是零的情况下，使正放大输出信号OUT2+和负放大输出信号OUT2-的各自的电流强度与输出控制电流源151的输出电流强度相等。
下面，用图1～图9说明第一实施方式涉及的可变增益放大器10a的工作。但是，以使可变增益放大器10a整体的电压增益减少为例进行说明。图9(a)示出了图1的增益控制电路14的增益，图9(b)示出了可变电流AC的电流强度。
(一)首先，如图9所示，若使控制电压Vcon的电压值从Vd[V]向Vc[V]逐渐减少，则第一变换控制电压Vcon1的电压值就逐渐向第一变换电压BV1的电压值接近。若第一变换控制电压Vcon1d电压值逐渐向第一变换电压BV1的电压值接近，图5中示出的第一增益控制晶体管Q10和第四增益控制晶体管Q13的各自的集电极电流、即正加法电流AS+和负加法电流AS-的各自的电流强度就逐渐减少。
(二)此外，若正加法电流AS+和负加法电流AS-的各自的电流强度逐渐减少，就如图9(a)所示，增益控制电路14的增益就逐渐减少。在此，在基准电流Aref的电流强度与加法电流AS的电流强度的比率是例如基准电流Aref的电流强度∶加法电流AS的电流强度＝1∶0.25附近中，控制可变电流放大器12。
(三)接着，若使控制电压Vcon的电压值从Vc[V]向Vb[V]逐渐减少，则第二变换控制电压Vcon2的电压值就逐渐向第二变换电压BV2接近。若第二变换控制电压Vcon2的电压值逐渐向第二变换电压BV2接近，图3中示出的第二差动晶体管Q2的集电极电流就逐渐减少。若第二差动晶体管Q2的集电极电流逐渐减少，第二密勒晶体管Q4的集电极电流、即偏置电流Cl1的电流强度就逐渐减少。
(四)接着，若偏置电流Cl1的电流强度逐渐减少，图4中示出的第二电流设定晶体管Q8和第三电流设定晶体管Q9的各自的集电极电流就减少。若第二电流设定晶体管Q8和第三电流设定晶体管Q9的各自的集电极电流少，正可变电流AC+和负可变电流AC-的各自的电流强度就减少。另外，图8中示出的输出控制电路15d使放大输出信号OUT2的电流强度与偏置电流Cl1的减少成比例地减少。如图9(b)所示，若使控制电压Vcon的电压值减少到Va[V]，可变电流AC和偏置电流Cl1的各自的电流强度就变为零。
这样地，根据第一实施方式，由于在低增益时不消耗过剩的功率，因此，能够降低可变增益放大器10a整体的耗散功率。另外，由于利用偏置电流Cl1来控制耗散功率大的输出放大器15的输出电流强度，因此，能够大幅度地削减可变增益放大器10a的耗散功率。此外，由于恒定增益放大器11、可变电流放大器12和增益控制电路14的各自的输出是电流，因此，能够削减可变增益放大器10a内的生成电压用的电阻数。
(第一实施方式的变形例)作为第一实施方式的变形例涉及的可变增益放大器10b，如图10所示，也可以构成为偏置电流生成电路22b具有加法电流控制电路220a和输出电流控制电路220b。加法电流控制电路220a基于第二控制信号AGS2，向可变电流放大器12供给偏置电流Cl1。输出电流控制电路220b基于第一控制信号AGS1，向输出放大器15供给偏置电流Cl2。加法电流控制电路220a和输出电流控制电路220b与图3中示出的偏置电流生成电路22a分别同样地构成。根据图10中示出的可变增益放大器10b，能够按不同的定时来控制可变电流放大器12和输出放大器15。从而，例如，能够首先使输出电流强度大的输出放大器15的输出电流减少，然后使可变电流放大器12的输出电流减少。
(第二实施方式)本发明的第二实施方式涉及的可变增益放大器10c如图11所示，与图1中示出的加法电流生成电路1a的不同点在于，加法电流生成电路1b具有加法电流用恒定增益放大器11b、第一增益控制电路14a、可变电流放大器12a和第二增益控制电路14b。加法电流用恒定增益放大器11b从输入信号IN生成定电流RA。第一增益控制电路14a按照第二控制信号AGS2增减定电流RA，生成第一加法电流AS1。可变电流放大器12a基于偏置电流Cl1，生成可变电流AC。第二增益控制电路14b按照第一控制信号AGS1增减可变电流AC，生成第二加法电流AS2。此外，加法器13b如图12所示，与图7中示出的加法器13a的不同点在于，还具有第二正加法电流输入端子133c和第二负加法电流输入端子134c。再有，设定可变电流AC的最大电流强度多于定电流RA。关于其他结构，与图1中示出的可变增益放大器10a的结构相同。
此外，在可变增益放大器10c中，若假设恒定增益放大器11a和加法电流用恒定增益放大器11b及可变电流放大器12a的输入动态范围相等，将基准电流Aref的电流强度设为Aref[A]，定电流RA的电流强度设为RA[A]，可变电流AC的电流强度设为AC[A]，则增益可变幅度DR[dB]等于DR＝20log((Aref+RA+AC)/Aref)…(2)另外，控制电路2a在将可变增益放大器10c的电压增益从高增益向低增益控制的情况下，首先使第二加法电流AS2的电流强度减少，然后使第一加法电流AS1的电流强度减少。
下面，用图11～图13说明第二实施方式涉及的可变增益放大器10c的工作。但是，以将可变增益放大器10c的电压增益从高增益向低增益控制的情况为例进行说明。关于与第一实施方式涉及的可变增益放大器10a的工作重复的工作，省略说明。图13(a)示出了图11的第二增益控制电路14b的增益，图13(b)示出了第一增益控制电路14a的增益，图13(c)示出了可变电流AC的电流强度，图13(d)示出了输出放大器15的输出电流强度，图13(e)示出了可变增益放大器10c整体的电压增益。
(一)首先，如图13(a)所示，在控制电压Vcon的电压值在C[V]附加中，图11中示出的控制信号生成电路20a使用第一控制信号AGS1，使第二增益控制电路14b的增益减少，使第二加法电流AS2的电流强度减少。
(二)此外，如图13(b)所示，控制电压Vcon的电压值在B[V]附加中，控制信号生成电路20a使用第二控制信号AGS2，使第一增益控制电路14a的增益减少，使第一加法电流AS1的电流强度减少。其结果，如图13(e)所示，在控制电压Vcon的电压值在B[V]～C[V]之间，可变增益放大器10c整体的电压增益减少。
(三)接着，如图13(c)所示，控制电压Vcon的电压值在B[V]附近中，图11中示出的偏置电流生成电路22a基于第二控制信号AGS2，使可变电流放大器12a的输出电流即可变电流AC的电流强度减少。此外，如图13(d)所示，偏置电流生成电路22a基于第二控制信号AGS2，使输出放大器15的输出电流强度减少。
这样地，根据第二实施方式，能够在可变增益放大器10c的电压增益最小时，抑制可变电流AC的电流强度到最小限度。从而，能够提供一种能用低耗散功率进行工作的可变增益放大器10c。另外，加法电流用恒定增益放大器11b、可变电流放大器12a、第一增益控制电路14a和第二增益控制电路14b的各自的输出信号电平是电流。这样，在可变电流放大器12a中就不需要具备生成电压用的电阻。
(第三实施方式)本发明的第三实施方式涉及的可变增益放大器10d如图14所示，控制电路2c具有控制信号生成电路20b、第一偏置电流生成电路22c和第二偏置电流生成电路22d。控制信号生成电路20b基于来自外部的基准电压Vref与控制电压Vcon的电位差，生成第一控制信号AGS1、第二控制信号AGS2和第三控制信号AGS3。第一偏置电流生成电路22c按照第三控制信号AGS3，生成第一偏置电流Cl1。第二偏置电流生成电路22d按照第二控制信号AGS2，生成第二偏置电流Cl2。
此外，加法电流生成电路1c具有加法电流用恒定增益放大器11b、第一增益控制电路14a、第一可变电流放大器12a、第二增益控制电路14b、第二可变电流放大器12b和第三增益控制电路14c。加法电流用恒定增益放大器11b从输入信号IN生成定电流RA。第一增益控制电路14a按照第三控制信号AGS3增减定电流RA，生成第一加法电流AS1。第一可变电流放大器12a基于第一偏置电流，生成第一可变电流AC1。第二增益控制电路14b按照第二控制信号AGS2增减第一可变电流AC1，生成第二加法电流AS2。第二可变电流放大器12b基于第二偏置电流，生成第二可变电流AC2。第三增益控制电路14c按照第一控制信号AGS1增减第二可变电流AC2，生成第三加法电流AS3。关于其他结构，与图1中示出的可变增益放大器10a的结构相同。
此外，在可变增益放大器10d中，若假设恒定增益放大器11a和加法电流用恒定增益放大器11b和第一可变电流放大器12a及第二可变电流放大器12b的输入动态范围相等，将基准电流Aref的电流强度设为Aref[A]，定电流RA的电流强度设为RA[A]，第一可变电流AC1的电流强度设为AC1[A]，第二可变电流AC2的电流强度设为AC2[A]，则增益可变幅度DR[dB]等于DR＝20log((Aref+RA+AC1+AC2)/Aref) …(3)另外，如图15所示，控制信号生成电路20b与图2中示出的控制信号生成电路20a的不同点在于，还具有第三缓冲电路201c。第三缓冲电路201c生成第三控制信号AGS3。图15中示出的分压电路203b与图2中示出的控制信号生成电路20a的不同点在于，还具有连接在第三分压电阻R3与地GND之间的第四分压电阻R4。另外，如图16所示，加法器13c与图7中示出的加法器13a的不同点在于，还具有第二正加法电流输入端子133c、第二负加法电流输入端子134c、第三正加法电流输入端子133d和第三负加法电流输入端子134d。
下面，用图14～图17说明第三实施方式涉及的可变增益放大器10d的工作。但是，以将可变增益放大器10d的电压增益从高增益向低增益控制的情况为例进行说明。关于与第一和第二实施方式涉及的可变增益放大器10a和10c的工作重复的工作，省略说明。图17(a)示出了图14的第三增益控制电路14c的增益，图17(b)示出了第二增益控制电路14b的增益，图17(c)示出了第二可变电流AC2的电流强度，图17(d)示出了第一增益控制电路14a的增益，图17(e)示出了第一可变电流AC1的电流强度，图17(f)示出了可变增益放大器10d整体的电压增益。
(一)首先，如图17(a)所示，将控制电压Vcon的电压值从D[V]附近加到C[V]，图14中示出的控制信号生成电路20b使用第一控制信号AGS1，使第三增益控制电路14c的增益减少，使第三加法电流AS3的电流强度减少。
(二)接着，如图17(b)所示，控制电压Vcon的电压值在C[V]附近，控制信号生成电路20b使用第二控制信号AGS2，使第二增益控制电路14b的增益减少，使第二加法电流AS2的电流强度减少。
(三)此外，如图17(c)所示，将控制电压Vcon的电压值从C[V]附近加到B[V]，图14中示出的第二偏置电流生成电路22d基于第二控制信号AGS2，使第二可变电流放大器12b的输出电流即第二可变电流AC2的电流强度减少。
(四)另外，如图17(d)所示，控制电压Vcon的电压值在B[V]附近，控制信号生成电路20b使用第三控制信号AGS3，使第一增益控制电路14a的增益减少，使第一加法电流AS1的电流强度减少。其结果，如图17(f)所示，控制电压Vcon的电压值在A[V]～D[V]之间，可变增益放大器10d整体的电压增益减少。
(五)此外，如图17(e)所示，控制电压Vcon的电压值在B[V]附近，第一偏置电流生成电路22c基于第三控制信号AGS3，使第一可变电流放大器12a的输出电流即第一可变电流AC1的电流强度减少。
这样地，根据第三实施方式，能够提供一种能用低耗散功率进行工作的可变增益放大器10d，另外，加法电流用恒定增益放大器11b、第一可变电流放大器12a、第二可变电流放大器12b、第一增益控制电路14a、第二增益控制电路14b和第三增益控制电路14c的各自的输出信号电平是电流。这样，在第二可变电流放大器12b中就不需要具备生成电压用电阻。
(第四实施方式)本发明的第四实施方式涉及的可变增益放大器10e如图18所示，与图1中示出的可变增益放大器10a的不同点在于，加法电流生成电路1d具有第一～第n可变电流放大器12-1～12-n和分别与第一～第n可变电流放大器12-1～12-n连接的第一～第n增益控制电路14-1～14-n，(n是2以上的整数)。此外，控制电路2c与图1中示出的控制电路2a的不同点在于，控制电路2c分别向第一～第n增益控制电路14-1～14-n供给第一～第n增益控制信号AGS1～AGSn。第一～第n可变电流放大器12-1～12-n基于偏置电流Cl1，生成第一～第n可变电流AC1～ACn。第一～第n增益控制电路14-1～14-n基于第一～第n控制信号AGS1～AGSn，分别增减第一～第n可变电流AC1～ACn，生成第一～第n加法电流AS1～ASn。控制信号生成电路20c将第(n+1)控制信号AGS(n+1)供给到偏置电流生成电路22a中。关于其他结构，与图1中示出的可变增益放大器10d的结构相同。
将第一～第n可变电流放大器12-1～12-n的各自的最大输出电流强度设定为第一可变电流放大器12-1＜第二可变电流放大器12-2＜第三可变电流放大器12-3＜……。另外，如图19所示，控制信号生成电路20c与图2中示出的控制信号生成电路20a的不同点在于，具有第一～第(n+1)缓冲电路201-1～201-(n+1)。分压电路203c具有第一～第(n+2)分压电阻R1～R(n+2)。图20中示出的加法电路13d具有能与第一～第n加法电流AS1～ASn相对应的结构。
此外，在可变增益放大器10d中，若假设恒定增益放大器11和可变电流放大器12-1～12-n的输入动态范围相等，将基准电流Aref的电流强度设为Aref[A]，第一可变电流AC1的电流强度设为AC1[A]，第n可变电流ACn的电流强度设为ACn…[A]，则增益可变幅度DR[dB]等于DR＝20log((Aref+AC1+…+ACn)/Aref) …(4)下面，用图18～图21说明第四实施方式涉及的可变增益放大器10e的工作。但是，以将可变增益放大器10e的电压增益从高增益向低增益控制的情况为例进行说明。此外，在第一～第n可变电流放大器12-1～12-n和第一～第n增益控制电路14-1～14-n中，在n的值是2的情况下，即，以第一可变电流放大器12-1、第二可变电流放大器12-2、第一增益控制电路14-1和第二增益控制电路14-2的情况为例进行说明。关于与第一实施方式涉及的可变增益放大器10a的工作重复的工作，省略说明。图21(a)示出了第二增益控制电路14-2的增益，图21(b)示出了第一增益控制电路14-1的增益，图21(c)示出了第二可变电流AC2的电流强度，图21(d)示出了第一可变电流AC1的电流强度，图21(e)示出了可变增益放大器10e整体的电压增益。
(一)首先，如图21(a)所示，控制电压Vcon的电压值在C[V]附近，图18中示出的控制信号生成电路20c使第二增益控制电路14-2的增益减少，使第二加法电流AS2的电流强度减少。
(二)接着，如图21(b)所示，控制电压Vcon的电压值在B[V]附近，控制信号生成电路20c使第一增益控制电路14-1的增益减少，使第一加法电流AS1的电流强度减少。其结果，如图21(e)所示，控制电压Vcon的电压值在B[V]～C[V]之间，可变增益放大器10e整体的电压增益减少。
(三)接着，如图21(c)所示，控制电压Vcon的电压值在A[V]附近，图18中示出的偏置电流生成电路22a使第一可变电流放大器12-1和第二可变电流放大器12-2的输出电流即第一可变电流AC1和第二可变电流AC2的电流强度减少。此外，如图21(d)所示，偏置电流生成电路22a使输出放大器15的输出电流强度减少。
这样地，根据第四实施方式涉及的可变增益放大器10e，能够削减低增益时的第一～第n可变电流放大器12-1～12-n的各自的耗散功率。此外，能够大幅度地削减生成电压用的电阻数。
(其他实施方式)如上所述地，本发明记载了第一～第四实施方式，但构成该说明书的一部分的论述和附图，不应该理解为限定本发明。根据该说明书内容，可以明确各种各样的替代的实施方式、实施例和运用技术。
作为其他实施方式涉及的可变增益放大器10f，如图22所示，也可以构成为在控制信号生成电路20d的外部具有图2中示出的第二缓冲电路201b。向图22中示出的第二缓冲电路201b供给来自外部的电压V2和控制电压Vcon。这样，通过控制电压V2的电压值，就能够控制偏置电流Cl1的电流强度。在图15中示出的控制信号生成电路20b和图19中示出的控制信号生成电路20c中，也可以构成为能从外部直接控制多个缓冲电路的一部分的结构。
在已经记述的第一实施方式中，以构成图2中示出的分压电路203a的第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和第三分压电阻R3的各自的电阻值固定的情况为例进行了说明。但是，若第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和第三分压电阻R3的各自的电阻值的总和相等，就可以使第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和第三分压电阻R3的各自的电阻值可变。第二～第四实施方式中也同样。
在上述的第一实施方式涉及的可变增益放大器10a中，说明了用输入输出两相信号的差动电路构成恒定增益放大器11、加法电流生成电路1a、控制电路2a和2b、加法器13a和输出放大器15的一例。但是，也可以仅使用内装的差动晶体管对内的一对，来使恒定增益放大器11、加法电流生成电路1a、控制电路2a和2b、加法器13a和输出放大器15进行单相工作。关于第二～第四实施方式涉及的可变增益放大器10c～10e也同样。
此外，第一～第四实施方式涉及的可变增益放大器10a～10e分别可以构成为在同一半导体基板上集成化成单片作为半导体集成电路。
另外，作为使用于第一～第四实施方式涉及的可变增益放大器10a～10e的晶体管，已说明了使用双极型晶体管的一例。但是，不限于双极型晶体管，可以使用以MOS晶体管(MOSFET)、结型场效应晶体管(JFET)为首的肖脱基势垒型场效应晶体管(MESFET)、静电感应晶体管(SIT)和高电子移动度晶体管(HEMT)等各种各样的晶体管。
这样地，可以理解为本发明包含在此没有记载的各种各样的实施方式等。从而，从该说明书中仅由相对应的权利要求的范围的发明事项对本发明进行了限定。
权利要求
1.一种可变增益放大器，其特征在于，包括从输入信号生成基准电流的恒定增益放大器；基于来自外部的控制电压，生成偏置电流和第一控制信号的控制电路；基于所述偏置电流，从所述输入信号生成可变电流，按照所述第一控制信号增减所述可变电流，生成加法电流的加法电流生成电路；以及将所述基准电流和所述加法电流相加，生成输出信号的加法器。
2.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，还具有放大所述输出信号，生成放大输出信号的输出放大器。
3.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，所述控制电路在从高增益向低增益控制增益的情况下，在使所述加法电流的电流强度减少后，使所述可变电流的电流强度减少。
4.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，所述加法电流生成电路，包括基于所述偏置电流生成所述可变电流的可变电流放大器；以及按照所述第一控制信号生成所述加法电流的增益控制电路。
5.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，所述控制电路，包括基于来自外部的基准电压与所述控制电压的电位差，生成第二控制信号和所述第一控制信号的控制信号生成电路；以及按照所述第二控制信号生成所述偏置电流的偏置电流生成电路。
全文摘要
提供一种能用低耗散功率进行工作的可变增益放大器。包括从输入信号IN生成基准电流Aref的恒定增益放大器(11)；基于来自外部的控制电压Vcon，生成偏置电流Cl1和增益控制信号AGS的控制电路(2a)；基于偏置电流Cl1，从输入信号IN生成可变电流AC，按照增益控制信号AGS增减可变电流AC，生成加法电流AS的加法电流生成电路(1a)；将基准电流Aref和加法电流AS相加，生成输出信号OUT1的加法器(13a)。
文档编号H03G3/30GK1610252SQ200410095978
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月22日
发明者今山辉男, 铃木恒雄 申请人:株式会社东芝