JPH10501672A - 増幅段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 差動対（Ｔ１，Ｔ２）を具える増幅段にはこの差動対の第２制御電極間に結合された抵抗性ラダー（Ｒ１・・・Ｒ2n）を設ける。この抵抗性ラダー（Ｒ１・・・Ｒ2n）に沿うミラー位置の口出しタップを第１および第２電流源トランジスタ（Ｔ３，Ｔ４）に切換え自在に接続し、この電流源トランジスタの制御電極を差動対を形成するトランジスタの第１主電極に接続する。電流源トランジスタ（Ｔ３，Ｔ４）に直列にスイッチを設けることによって、電流源トランジスタ（Ｔ３，Ｔ４）の出力インピーダンスが前記スイッチの出力インピーダンスよりも著しく大きくなる際にこれらスイッチの非直線性インピーダンスの影響を無視し得る程度に小さく低減し、従って利得が切換え自在で歪みが低減された増幅段を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 増幅段発明の技術分野 本発明は各々が制御電極並びに第１および第２主電極を有する第１および第２ トランジスタを具え、これらトランジスタの第２主電極は複数の口出しタップを 有する抵抗性ラダーを経て相互に接続し、利得を前記抵抗性ラダーの選択された 部分を経て切換え可能とした増幅段に関するものである。発明の背景 この種増幅段はヨーロッパ特許出願公開EP 0 587 965 A1 から既知である。ト ランジスタの制御電極に供給される入力電圧はこの抵抗性ラダーによって電流に 変換する。抵抗性ラダーの選択された部分を橋絡することによって抵抗性ラダー の変換インピーダンスを変化させることができ、従って増幅段の利得を有効に変 更する。既知の増幅段の欠点は、抵抗性ラダーの選択させる部分を橋絡するため に用いられるスイッチのインピーダンスがこれらトランジスタの第２主電極間に 見られる変換インピーダンスの部分となる点である。これらスイッチはしばしば 、閉成状態で非直線性インピーダンスを有するトランジスタで構成されるため、 第２主電極間の合成インピーダンスは非直線性となる。この結果、特に、閉成さ れたスイッチのインピーダンスが抵抗性ラダーの合成インピーダンスの大きさま たはこれに近いものとなる場合には、歪みが生じるようになる。発明の概要 本発明の目的は利得が切換え可能で、歪みが低減された増幅段を提供せんとす るにある。 本発明増幅段は各々が制御電極並びに第１および第２主電極を有する第１およ び第２電流源トランジスタを具え、これら第１および第２電流源トランジスタは 、その制御電極を前記第１および第２トランジスタの第１主電極にそれぞれ接続 するとともに前記第１および第２電流源トランジスタの第１主電極を前記抵抗性 ラダーの各口出しタップに結合する複数のスイッチをさらに具えることを特徴と する。 これら電流源トランジスタによってフィードバックループを構成し、このフィ ードバックループを経て電圧−電流変換を直線性とする。本発明によれば、これ らスイッチを電流源トランジスタに直列に配置する。電流源トランジスタのイン ピーダンスが閉成されたスイッチのインピーダンスよりも著しく大きくなると、 このスイッチのインピーダンスを無視し得るようにすることができる。これがた め、変換インピーダンスに及ぼすスイッチの非直線性インピーダンスの影響は無 視し得る程度に小さくなり、これにより、スイッチのインピーダンスが抵抗性ラ ダーを構成する抵抗性素子のインピーダンスの大きさと同程度となる場合でも、 直線性変換インピーダンスを得ることができる。 電流源トランジスタによって形成されるフィードバックはPCT 出願WO 94/1649 4 から既知であり、このPCT 出願WO 94/16494 には電流源トランジスタの第１主 電極をそれぞれ第１および第２トランジスタの第２主電極に直接接続するように して歪みを低くするようにした増幅段の構成が記載されている。しかし、この構 成では、増幅段の利得を切換え可能とすることはできない。 本発明増幅段の一例では、前記増幅段は第１および第２電流源を具え、これら 第１および第２電流源を前記第１および第２トランジスタの第１主電極にそれぞ れ接続し得るようにする。かかる手段によれば、第１および第２トランジスタを 流れる電流を一定に保持し、その結果、各トランジスタの第２主電極の電圧をト ランジスタの制御電極に供給される電圧に正確に追従し得るようにする。これが ため、電圧−電流変換を一層直線性とし、その結果、歪みをさらに低減させるこ とができる。図面の簡単な説明 図１はＭＯＳトランジスタを用いる本発明増幅器配置の一例の構成を示す回路 図である。発明を実施するための最良の形態 本発明は制御電極をゲート、第１主電極をドレイン、第２主電極をソースとし たＭＯＳトランジスタを用いる。また、制御電極をベース、第１主電極をコレク タ、第２主電極をエミッタとしたバイポーラトランジスタを用いることもできる 。この場合には、ｎチャネルＭＯＳトランジスタの代わりにＮＰＮトランジスタ およびｐチャネルＭＯＳトランジスタの代わりにＰＮＰトランジスタを用いる。 さらに、例えばｐチャネルの代わりにｎチャネルを用いることにより、またはそ の逆とすることにより反対導電型のトランジスタを用いることができる。 図はＭＯＳトランジスタを用いる本発明増幅器配置の一例の回路図である。ｎ −チャネルトランジスタＴ１およびＴ２は抵抗性ラダー５０を経て結合されたソ ースを有する差動対とし、この抵抗性ラダーは抵抗素子Ｒ１・・・Ｒ２ｎを有す るとともに複数対の口出しタップ（Ｘ1，Ｙ1），・・・，（Ｘn，Ｙn）をも具え 、一対の口出しタップ（Ｘi，Ｙi）は抵抗素子間の抵抗性ラダーに沿って配列し 、ここにｉ＝１・・ｎとする。複数の口出しタップの第１部分Ｘ1 ・・Ｘn を各 スイッチＳx1・・Ｓxnを経てノード３５に接続する。複数の口出しタップの第２ 部分Ｙ1 ・・Ｙn を各スイッチＳy1・・Ｓynを経てノード３６に接続する。トラ ンジスタＴ１のゲートをノード３１に接続するとともにトランジスタＴ２のゲー トをノード３２に接続する。第１電流源（１０）および第２電流源（１１）をト ランジスタＴ１およびＴ２のソースと第１給電ノード２９との間にそれぞれ結合 する。第３電流源（２０）および第４電流源（２１）を第２給電ノード３０とト ランジスタＴ１およびＴ２のドレインスとの間にそれぞれ結合する。第１および 第２ｐ−チャネル電流源トランジスタをＴ３およびＴ４はそのゲートをトランジ スタＴ１およびＴ２のドレインにそれぞれ結合し、そのソースを給電ノード３０ に結合し、そのドレインをノード３５および３６にそれぞれ結合する。また、ｐ −チャネル出力トランジスタＴ５およびＴ６はそのゲートをトランジスタＴ１お よびＴ２のドレインにそれぞれ結合し、そのソースを給電ノード３０に結合し、 そのドレインをノード３３および３４にそれぞれ結合する。第１および第２抵抗 ４０および４１は給電ノード２９と出力ノード３３および３４との間にそれぞれ 接続する。スイッチＳx1・・・Ｓxn，Ｓy1・・・Ｓynは半導体スイッチ、例えば ＭＯＳトランジスタとして構成する。閉成状態においては、これらスイッチはこ れを流れる電流とその両端間の電圧との関係が非直線性を呈するようになる。従 ってこれらスイッチは非直線性インピーダンスを有する。常規作動中では、一対 のスイッチＳxiおよびＳyiのみが閉成される。従ってその他のスイッチは 開放されている。しかし、所望に応じ、一対の以上のスイッチを同時に閉成させ ることもできる。 本発明増幅段の作動は次の通りである。ノード３１および３２間に差動電圧を 増幅段の入力電圧として供給する。トランジスタＴ１およびＴ２を流れる電流が 一定であり、この電流が電流源２０および２１によってそれぞれ供給されるため 、トランジスタＴ１およびＴ２のゲート電圧はノード３８および３９にコピーさ れるようになる。一例として、図１に示すように、スイッチＳxiおよびＳyiが閉 成され、その他のスイッチ全部が開放されているものとする。ノード３８から口 出しタップＸi に一定の電流、即ち、電流源２０および１０によって供給される 電流の差分に等しい電流が流れるようになる。これがため、口出しタップＸi の 電圧はノード３８の電圧に直接追従するようになり、ノード３８および口出しタ ップＸi 間のインピーダンスの両端間の電圧降下の差が一定となり、これにより トランジスタＴ１を流れる電流が一定となる際にこれがトランジスタＴ１のゲー ト電圧に追従するようになる。同様のことが口出しタップＹi に対しても当ては まり、これはノード３９の電圧、従ってトランジスタＴ２のゲート電圧に直接追 従するようになる。従って、口出しタップＸi およびＹi 間の抵抗性ラダーの部 分のみによって電圧−電流変換を行う。口出しタップＸi によって抵抗性ラダー のＲ１からＲ（ｉ−１）までの部分を規制するとともに口出しタップＹi によっ て抵抗性ラダーのＲ2nからＲ（2n−ｉ）までの他の部分を規制する。これらの部 分はスイッチＳxiおよびＳyiをそれぞれ閉成することによって有効に橋絡し、従 って従来のインピーダンスの部分をもはや取らなくなる。この電圧−電流変換か ら生じた差電流は電流源トランジスタＴ３およびＴ４によって供給される。これ らスイッチＳxiおよびＳyiは電流源トランジスタＴ３およびＴ４とそれぞれ直列 に配置する。ノード３５および３６にそれぞれ見られるような電流源トランジス タＴ３およびＴ４の出力インピーダンスは閉成されたスイッチＳxiおよびＳyiの 非直線性インピーダンスよりも著しく大きいため、これらスイッチのインピーダ ンスは電流源トランジスタのインダクタンスに比べて無視することができる。従 って、これらスイッチの非直線性インピーダンスは口出しタップＸi およびＹi 間に見られるようなインピーダンスの電圧−電流変換には寄与しない。これは、 増幅段の電圧−電流変換の直線性を特に抵抗性ラダーが構成される低い値の抵抗 素子で著しく増強するようになる。出力ノード３３および３４には差出力信号を 得ることができる。この差出力信号はトランジスタＴ３およびＴ４に流れる電流 をトランジスタＴ５およびＴ６にそれぞれコピーすることによって発生し、従っ てトランジスタＴ５およびＴ６に流れる電流はノード３３および３４にそれぞれ 接続された抵抗４０および４１の両端間の電圧に変換される。これがため、出力 ノード３３および３４に差出力電圧を得ることができる。増幅段の利得は複数の スイッチ（Ｓx1・・・Ｓxn，Ｓy1・・・Ｓyn）の選択されたスイッチ対Ｓxiおよ びＳyiを閉成することによって設定することができる。これがため、増幅段は利 得を切換え可能にするとともに歪みをも低減することができる。 本発明は上述した例にのみ限定されるものではない。例えば、電流源１０およ び１１を省略し得るとともに他の電流源をモード３７および給電ノード３９間に 挿入してこれらモード３７および給電ノード３９を結合することができる。或は 又、この他の電流源を図１の回路に追加することもできる。所望に応じ、１つ以 上の抵抗を口出しタップＸn およびＹn 間に追加することもできる。 さらに、一対の出力信号を得るにも多数の手段がある。電流源２０および２１ の代わりに、それぞれ抵抗を用いることができ、しかも抵抗をトランジスタＴ１ およびＴ２に接続するノードに出力信号を得ることができる。さらに、トランジ スタＴ３およびＴ４の第２主電極を給電ノード３０に直接接続する必要はない。 例えば、これら第２主電極を相互接続するとともに他の電流源を経て給電ノード ３０に接続することができる。また、電流源２０および２１の代わりに抵抗を用 いる場合にはこれら抵抗の各々に口出しタップを設け、これら抵抗を２部分に有 効に分割し、トランジスタＴ３およびＴ４の第２主電極を各トランジスタの口出 しタップに接続することができる。従ってこの場合には抵抗の口出しタップに出 力信号を得ることができる。しかし、これらの例は発明の要旨を逸脱することな く、多くの変形が可能となることを単に示すだけである。電流源に直列に設けら れた差動対の利得を制御するスイッチを設けることを示し、このスイッチは抵抗 性ラダーの口出しタップに接続し、これによって電圧−電流変換インピーダンス を決め、この電流源を差動対の利得を直線性とするフィードバックループの一部 分とする。電流源に直列にスイッチを設けることによって差動対の変換インピー ダンスに及ぼすスイッチの非直線性インピーダンスの影響を充分に除去すること ができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各々が制御電極並びに第１および第２主電極を有する第１および第２トラン ジスタ（Ｔ１，Ｔ２）を具え、これらトランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）の第２主電極 は複数の口出しタップ（Ｘ１・・・Ｘｎ，Ｙ１・・・Ｙｎ）を有する抵抗性ラダ ー（Ｒ１・・・Ｒ2n）を経て相互に接続し、利得を前記抵抗性ラダー（Ｒ１・・ ・Ｒ2n）の選択された部分を経て切換え可能とした増幅段において、各々が制御 電極並びに第１および第２主電極を有する第１および第２電流源トランジスタ（ Ｔ３，Ｔ４）を具え、これら第１および第２電流源トランジスタ（Ｔ３，Ｔ４） は、その制御電極を前記第１および第２トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）の第１主電 極にそれぞれ接続するとともに前記第１および第２電流源トランジスタ（Ｔ３， Ｔ４）の第１主電極を前記抵抗性ラダー（Ｒ１・・・Ｒ2n）の各口出しタップの 結合する複数のスイッチ（Ｓx1・・・Ｓxn，Ｓy1・・・Ｓyn）をさらに具えるこ とを特徴とする増幅段。 ２．前記増幅段は第１および第２電流源（２０，２１）を具え、これら第１およ び第２電流源（２０，２１）を前記第１および第２トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２） の第１主電極にそれぞれ接続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の 増幅段。