(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の低周波動作モードと第２の高周波動作モードとの間で動作可能なマルチモードデバイスに使用するための切り替え可能な増幅器であって、
並列入力トランジスタペアと、
コア増幅器回路と、ここにおいて、前記コア増幅器回路は前記第１の低周波動作モードと前記第２の高周波動作モードでの動作期間に、不変にイネーブルされる入力トランジスタペアを有する、
前記並列入力トランジスタペアと前記入力トランジスタペアに結合され、選択的にオンおよびオフして、前記切り替え可能な増幅器を、
（ｉ）前記マルチモードデバイスが、低増幅帯域により特徴づけられる前記第１の低周波動作モードで動作する場合に、大きな入力トランジスタペア構成に設定し、
（ｉｉ）高増幅帯域幅により特徴づけられる前記第２の高周波動作モードで動作する場合に、小さな入力トランジスタペア構成に設定する
ように構成された複数のスイッチと
を備える切り替え可能な増幅器。
【請求項２】
前記並列入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域と、前記入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域は、前記スイッチによりオンおよびオフに切り替えられると、前記切り替え可能な増幅器は、前記大きな入力トランジスタペア構成と前記小さな入力トランジスタペア構成の所望の１つに設定されるように形成される、請求項１の切り換え可能な増幅器。
【請求項３】
前記並列入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域は、前記入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域よりも小さい、請求項２の切り換え可能な増幅器。
【請求項４】
前記並列入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域は、前記入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域より大きい、請求項２の切り換え可能な増幅器。
【請求項５】
前記並列入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域は、前記入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域と同じサイズである、請求項２の切り換え可能な増幅器。
【請求項６】
前記マルチモードデバイスは無線通信デバイスである、請求項１の切り換え可能な増幅器。
【請求項７】
前記無線通信デバイスは、少なくとも第１のセルラテクノロジバンドと第２のセルラテクノロジバンドで動作可能なマルチモードデバイスであり、前記切り替え可能な増幅器は、前記第１のセルラテクノロジバンドにあると、前記小さな入力トランジスタペア構成で動作し、前記第２のセルラテクノロジバンドにあると、前記大きな入力トランジスタペア構成で動作するように切り替えられる、請求項６の切り換え可能な増幅器。
【請求項８】
並列入力トランジスタペアとコア増幅器回路を有する切り替え可能な増幅器においてスイッチを設定する方法であって、前記コア増幅器は、第１の低周波動作モードおよび第２の高周波動作モードでの動作期間に不変にイネーブルされる入力トランジスタペアを含み、前記方法は、前記スイッチを選択的にオンおよびオフして、前記切り替え可能な増幅器を、
（ｉ）前記マルチモードデバイスが、低増幅帯域により特徴づけられる前記第１の低周波動作モードで動作する場合に、大きな入力トランジスタペア構成に設定し、
（ｉｉ）高増幅帯域により特徴づけられる前記第２の高周波動作モードで動作する場合に、小さな入力トランジスタペア構成に設定する
ことを備える方法。
【請求項９】
前記並列入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域と、前記入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域は、前記スイッチによりオンおよびオフに切り替えられると、前記大きな入力トランジスタペア構成と前記小さな入力トランジスタペア構成の所望の１つに前記切り替え可能な増幅器が設定されるように形成される、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記並列入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域は、前記入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域よりも小さい、請求項９の方法。
【請求項１１】
前記並列入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域は、前記入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域よりも大きい、請求項９の方法。
【請求項１２】
前記並列入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域は、前記入力トランジスタペアにおける前記トランジスタのチャネル領域と同じサイズである、請求項９の方法。
【請求項１３】
前記切り替え可能な増幅器は、無線通信デバイスに使用されるように構成される、請求項８の方法。
【請求項１４】
前記無線通信デバイスは、少なくとも第１のセルラテクノロジバンドと第２のセルラテクノロジバンドで動作可能なマルチモードデバイスであり、前記切り替え可能な増幅器は、前記第１のセルラテクノロジバンドにあると、前記小さな入力トランジスタペア構成で動作し、前記第２のセルラテクノロジバンドにあると、前記大きな入力トランジスタペア構成で動作するように切り替えられる、請求項６の切り換え可能なデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、エレクトロニクス、特に、切り替え可能な入力ペア演算増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチバンドの有能な携帯電話装置のような、異なるモードで動作するように設計された通信装置では、多数の増幅器は、一般的に、各動作モードに対応して使用される。各増幅器は、例えば、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communication）、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＷｉＭａｘ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network：無線ローカルエリアネットワーク）およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＰＡＮ（Personal Area Networks：パーソナルエリアネットワーク）のような、関連する携帯電話技術に対応する受信信号を増幅してもよい。これは、各増幅器が、対応する携帯電話技術のために、非常に低い１／ｆノイズ、増加した帯域幅またはより高い周波数で動作する能力のような、関連する性能特性を最大限にすることを目的とするに違いないからである。
【０００３】
図１は、マルチモードで動作する場合に、所望の入力信号を各々増幅するための、複数の増幅器１０４および１０５を備えた従来の装置１００のハイレベルブロック図である。具体例では、装置１００は、ＧＳＭおよびＬＴＥの携帯電話技術の両方の受信信号を処理することができる。受信信号を含んでいる電磁波は、アンテナ１０１によって吸収され、制御スイッチ１０２および１０３を適切にイネーブルおよびディセーブルすることによって、増幅器１０４（ＧＳＭ動作モードで使われる）または増幅器１０５（ＬＴＥ動作モードで使われる）へレシーバロジック１０６によって選択が決められる。ＧＳＭモードで動作する場合、スイッチ１０２は閉じ、スイッチ１０３は開いている。それにより、受信信号がＧＳＭ増幅器１０４に流れることを可能にし、受信信号がＬＴＥ増幅器１０５に流れることを防ぐ。増幅器１０４は、ＧＳＭ携帯電話技術の低ノイズ条件を満たすために、低ノイズ性能を提供するように構成される。増幅器１０４は、大きな入力トランジスタペアの利用により、この低ノイズ性能を達成してもよい。大きなトランジスタは大きなゲート容量を有するので、大きなトランジスタは、少ない１／ｆノイズを示す。それは、チャネル電荷のばらつきを平滑化する。したがって、大きなトランジスタは、生じる１／ｆノイズを低減する。平均平方１／ｆドレインノイズ電流は、以下のように表現することができる： 
ｉ−２＝（Ｋ／ｆ）（ｇｍ２／ＷＬＣｏｘ２）×ＢＷ      方程式（１）
ここで、Ｗはゲート幅であり、Ｌはゲート長であり、Ｃｏｘはトランジスタゲート容量であり、ｇｍはトランジスタトランスコンダクタンスであり、ｆは動作周波数であり、Ｋは実験に基づいた定数（empirical constant）である。また、ＢＷはトランジスタのノイズ帯域幅である。したがって、トランジスタゲートエリアの増加は、トランジスタ１／ｆノイズの減少をもたらす。
【０００４】
ＬＴＥモードで動作する場合、スイッチ１０３は閉じ、スイッチ１０２は開いている。それにより、受信信号が、増幅器１０５に流れることを可能にし、ＧＳＭ増幅器１０４に受信信号が流れることを防ぐ。ＬＴＥ増幅器１０５は、ＬＴＥの携帯電話技術の周波数条件を満たすために、高周波性能を提供するように構成される。ＬＴＥ増幅器１０５は、小さな入力トランジスタペアの利用により、この高周波性能を達成するかもしれない。小さなトランジスタは、小さなゲート容量を有するので、小さなトランジスタは、高い動作周波数を示す。それは、トランジスタを充放電するのに必要な時間を縮小する。トランジスタユニティゲイン周波数は、以下のように表すことができる：
ＷＴ＝ｇｍ／（Ｃｇｓ＋Ｃｇｄ）      方程式（２）
ここで、ｇｍはトランジスタのトランスコンダクタンスであり、Ｃｇｓはゲートおよびソース間のキャパシタンスである。また、Ｃｇｄはゲートおよびドレイン間のキャパシタンスである。
【０００５】
図２は、図１に示される装置のロウレベルの回路図である。増幅器１０４は、電流源２０５に共通ソース構造でつながれた大きなトランジスタ２０３および２０４で構成される。大きなトランジスタ２０３のドレインは、抵抗器２０６（恐らく、我々はより一般的には、それを恐らく負荷（load）と呼ぶべきであり、例えば、アクティブ負荷（active load）として使用することができる）の第１の端子につながれる。大きなトランジスタ２０４のドレインは、抵抗器２０７の第１のトランジスタにつながれる。抵抗器２０６および抵抗器２０７の第２の端子は、電源ＶＤＤにつながれる。
【０００６】
ＬＴＥ増幅器１０５は、電流源２１０に共通ソース構造でつながれた小さなトランジスタ２０８および２０９を具備する。小さなトランジスタ２０８のドレインは、抵抗器２１１の第１の端子につながれる。小さなトランジスタ２０９のドレインは、抵抗器２１２の第１の端子につながれる。抵抗器２１１および２１２の第２の端子は、電源ＶＤＤにつながれる。
【０００７】
上に記述された必要な性能特性によれば、装置１００は、スイッチ２１３−２２０の選択されたものをイネーブルおよびディセーブルすることにより、所望の増幅器を選択することができる。例えばＧＳＭモードで動作する場合、スイッチ２１４、２１６、２１９および２２０は閉じられ、スイッチ２１３、２１５、２１６および２１８は開かれる。このスイッチ構造は、増幅器１０５のトランジスタ２０８および２０９のゲート端子を接地し、入力信号Ｖｉｎ＋およびＶｉｎ−を増幅器１０４のトランジスタ２０３および２０４のゲート端子へ転換する。したがって、ＧＳＭモード動作を可能にし、増幅器１０５がイネーブルするのを防ぐ。
【０００８】
対照的に、ＬＴＥモードで動作する場合、スイッチ２１４、２１６、２１９および２２０は開かれ、スイッチ２１３、２１５、２１６および２１８は閉じられる。このスイッチ構造は、増幅器１０４のトランジスタ２０３および２０４のゲート端子を接地し、入力信号Ｖｉｎ＋およびＶｉｎ−を増幅器１０５のトランジスタ２０８および２０９のゲート端子へ転換する。したがって、ＬＴＥモード動作を可能にし、増幅器１０４がイネーブルするのを防ぐ。
【０００９】
したがって、従来の装置は、各動作モードの別の増幅器回路の利用により、各動作モードの所望の性能特性を達成するために、複数の増幅器を使用する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、マルチモードで動作する場合に所望の入力信号を各々増幅するための複数の増幅器１０４および１０５を備えた従来の装置１００のハイレベルブロック図である。
【図２】図２は、図１に示される装置のロウレベルの回路図である。
【図３】図３は、典型的な実施形態に従う各動作モードの単一の切り替え可能な増幅器を利用するマルチモード装置のハイレベルブロック図を示す。
【図４】図４は、第１の典型的な実施形態に従う第１のスイッチ構造を有する、図３に示される切り替え可能な増幅器のロウレベルの回路図である。
【図５】図５は、第１の典型的な実施形態に従う第２のスイッチ構造の図３に示される切り替え可能な増幅器のロウレベルの回路図である。
【図６】図６は、第２の典型的な実施形態に従う第３のスイッチ構造を有する、図３に示される切り替え可能な増幅器のロウレベルの回路図である。
【図７】図７は、第２の典型的な実施形態に従う第４のスイッチ構造の図３に示される切り替え可能な増幅器のロウレベルの回路図である。
【図８】図８は、図４および図５に示される第１および第２スイッチ構造の間で切り替わるために使用されるレシーバロジック回路の動作フローを示すフローチャートである。
【図９】図９は、図６および図７に示される第３および第４のスイッチ構造の間で切り替わるために使用されるレシーバロジック回路の動作フローを示すフローチャートである。
【詳細な説明】
【００１１】
「典型的な（exemplary）」というワードは、「例（example）、事例（instance）または実例（illustration）として役立つ」ことを意味するためにここに使用される。「典型的な」とここに記載されたどんな実施形態も、他の実施形態より好ましくまたは有利であるとして必ずしも解釈することができない。
【００１２】
添付された図面に関して下に述べられた詳細な記述は、本発明の典型的な実施形態の記述として意図され、本発明が実行することができる唯一の実施形態を表わすようには意図されない。この記述手段の全体にわたって使用されたターム「典型的な」は、「例（example）、事例（instance）または実例（illustration）として役立つ」ことを意味し、他の典型的な実施形態より好ましくまたは有利であるとして必ずしも解釈することができない。詳細な記述は、発明の典型的な実施形態についての完全な理解を提供する目的で、特定の詳細を含んでいる。発明の典型的な実施形態が、これらの特定の詳細なしで実行されてもよいことは当業者に明白だろう。場合によっては、有名な構造および装置は、ここに示された典型的な実施形態の新規性を不明瞭にしないようにするために、ブロック図の形で示される。
【００１３】
図３は、典型的な実施形態に従う各動作モードの単一の切り替え可能な増幅器３０２を利用するマルチモード装置３００のハイレベルブロック図を示す。マルチモード装置３００は、アンテナ３０１を含んでいる。それは、切り替え可能な増幅器３０２の入力端子につながれる送信信号を受け取る。切り替え可能な増幅器３０２の出力は、レシーバロジック回路３０３につながれる。
【００１４】
図４は、第１の典型的な実施形態に従う第１のスイッチ構造を有する、図３に示される切り替え可能な増幅器３０２のロウレベルの回路図である。
【００１５】
図５は、第１の典型的な実施形態に従う第２のスイッチ構造の図３に示される切り替え可能な増幅器３０２のロウレベルの回路図である。
【００１６】
図４を参照して、切り替え可能な増幅器３０２は、第１のスイッチ構造で配置された、コア増幅器回路４００、第２のペアの入力トランジスタ４０３および４０４、スイッチ制御部４０８−４１１で構成されて示される。コア増幅器回路４００は、電流源４０５に共通ソース構造でつながれた小さなトランジスタ４０１および４０２を具備する。小さなトランジスタ４０１のドレインは、抵抗器４０６の第１の端子につながれる。小さなトランジスタ４０２のドレインは、抵抗器４０７の第１のトランジスタにつながれる。抵抗器４０６および抵抗器４０７の第２の端子は、電源ＶＤＤにつながれる。
【００１７】
小さなトランジスタ４０１および４０２は、常に図４に示される回路構成でイネーブルする。しかしながら、スイッチ４０８−４１１は、大きなトランジスタ４０３および４０４をイネーブルするか否かを制御する。小さな入力トランジスタペアの性能が望まれる場合、図４に示され、図８に示されるフローチャートに記述されるように、スイッチ４０９および４１１が閉じている間、スイッチ４０８および４１０が開かれる。この第１のスイッチ構造では、大きなトランジスタ４０３および４０４のゲートは、入力信号Ｖｉｎ＋およびＶｉｎ−からそれぞれ分離され、グランドにつながれる。したがって、コア増幅器回路４００内の大きな入力ペトランジスタ４０３および４０４をディセーブルする。実効的な入力トランジスタペアキャパシタンスが小さな入力ペアトランジスタ４０１および４０２の最小の容量値と等しいままであるので、大きな入力ペアトランジスタ４０３および４０４をディセーブルすることは、コア増幅器回路４００の帯域幅を最大限にする。
【００１８】
この小さな入力トランジスタペア性能構造は、ＬＴＥの携帯電話技術のような、携帯電話技術には望ましいかもしれない。それは、高い増幅帯域幅を要求する。
【００１９】
図４に示された典型的な実施形態は、１つの切り替え可能な並列入力トランジスタペアのみを示すが、ある当業者は、切り替え可能な増幅器３０２によってさらによい性能特性をさらに向上または達成するために、多数の切り替え可能な並列入力トランジスタペアが利用されてもよいことを容易に認識し理解するだろう。
【００２０】
図５は、第２のスイッチ構造の切り替え可能な増幅器３０２を示す。ここで、制御スイッチ４０８−４１１は、大きな入力トランジスタペア４０３および４０４をイネーブルするように構成される。
【００２１】
小さなトランジスタ４０１および４０２は、図５に示される回路構造で常にイネーブル（つまり不変（permanently）にイネーブル）する。しかしながら、スイッチ４０８−４１１は、大きなトランジスタ４０３および４０４がイネーブルするか否かを制御する。大きな入力トランジスタペア性能が望まれる場合、図５に示され、図８に示されるフローチャートに記述されるように、スイッチ４０８および４１０は閉じ、スイッチ４０９および４１１は開かれる。この第２のスイッチ構造では、トランジスタ４０３および４０４のゲートは、入力信号Ｖｉｎ＋およびＶｉｎ−にそれぞれつながれ、またグランドから分離される。したがって、大きな入力ペアトランジスタ４０３および４０４は、イネーブルする。大きなトランジスタ４０３および４０４がイネーブルする場合、その結果は、トランジスタ４０２および４０３の並列接続と同様に、トランジスタ４０１および４０３は並列接続になる。すなわち、トランジスタ４０１および４０３のゲート、ドレインおよびソースは、ともに接続される。同様に、トランジスタ４０２および４０４のゲート、ドレインおよびソースは、ともに接続される。これは、実効的な入力トランジスタペアに帰着する。そこでは、各入力トランジスタは、並列でつながれた各トランジスタのチャネルエリアの和と等しい実効的なチャンネルエリアを有する。生じた実効的な入力トランジスタの実効的なチャンネルエリアは、以下のように表現することができる： 
Ａｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＝Ａ４０１＋Ａ４０３＝Ａ４０２＋Ａ４０４      方程式（３）
ここで、Ａ４０１はトランジスタ４０１のチャネルエリアであり、Ａ４０３はトランジスタ４０３のチャネルエリアであり、Ａ４０２はトランジスタ４０２のチャネルエリアであり、Ａ４０４はトランジスタ４０４のチャネルエリアである。
【００２２】
このように、ゲートおよびソース間キャパシタンスは、ゲートおよびドレイン間キャパシタンスと同様に、さらに各並列トランジスタのキャパシタンスの和と等しい実効的なキャパシタンスの生成とともに合計する。実効的なゲートおよびソース間キャパシタンスは、以下のように表現されてもよい： 
Ｃｇｓ＿ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＝Ｃｇｓ＿４０１＋Ｃｇｓ＿４０３＝Ｃｇｓ＿４０２＋Ｃｇｓ＿４０４  方程式（４）
ここで、Ｃｇｓ＿４０１は、トランジスタ４０１のゲートおよびソース間キャパシタンスであり、Ｃｇｓ＿４０３は、トランジスタ４０３のゲートおよびソース間キャパシタンスであり、Ｃｇｓ＿４０２は、トランジスタ４０３のゲートおよびソース間キャパシタンスであり、Ｃｇｓ＿４０４は、トランジスタ４０４のゲートおよびソース間キャパシタンスである。
【００２３】
実効的なゲートおよびドレイン間キャパシタンスは、以下のように表現されてもよい：
Ｃｇｄ＿ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ＝Ｃｇｄ＿４０１＋Ｃｇｄ＿４０３＝Ｃｇｄ＿４０２＋Ｃｇｄ＿４０４  方程式（５）
ここで、Ｃｇｄ＿４０１は、トランジスタ４０１のゲートおよびドレイン間キャパシタンスであり、Ｃｇｄ＿４０３は、トランジスタ４０３のゲートおよびドレイン間キャパシタンス、Ｃｇｄ＿４０２は、トランジスタ４０３のゲートおよびドレイン間キャパシタンスであり、Ｃｇｄ＿４０４は、トランジスタ４０４のゲートおよびドレイン間キャパシタンスである。
【００２４】
したがって、この大きな入力トランジスタペア構造は、大きなチャネルエリアおよび増加したトランジスタキャパシタンスを備えた実効的なトランジスタペアに帰着する。上記の方程式１で表されるように、トランジスタチャネルエリアの増加につれて、１／ｆノイズが減少するので、これは１／ｆノイズの減少をもたらす。しかしながら、上記の方程式２で表されるように、トランジスタキャパシタンスの増加につれて、トランジスタ帯域幅が減少するので、これはさらにトランジスタ帯域幅の減少をもたらす。
【００２５】
したがって、この大きな入力トランジスタペア構造は、ＧＳＭの携帯電話技術のような携帯電話技術には望ましいかもしれない。それは、低い１／ｆノイズおよび縮小された増幅帯域幅を要求する。
【００２６】
図６は、第２の典型的な実施形態に従う第３のスイッチ構造を有する、図３に示される切り替え可能な増幅器３０２のロウレベルの回路図である。
【００２７】
図７は、第２の典型的な実施形態に従う第４のスイッチ構造の図３に示される切り替え可能な増幅器３０２のロウレベルの回路図である。
【００２８】
今、図６および図７の第２の実施形態を参照して、切り替え可能な増幅器３０２は、２つの切り替え可能な並列入力トランジスタペアで示される。第１の入力トランジスタペアは、小さなトランジスタ４０１および４０２で構成される。図４および図５のように、第２の入力トランジスタペアは、スイッチ構造が異なり、制御スイッチ６０８−６１５で構成されるという点を除いて、大きなトランジスタ４０３および４０４で構成される。図６に示される第３のスイッチ構造では、制御スイッチ６０８−６１５は、大きな入力トランジスタ４０３および４０４をディセーブルし、かつ小さな入力トランジスタ４０１および４０２をイネーブルするように構成される。コア増幅器回路４００は、図４および図５と同じであり、電流源４０５に共通ソース構造の中でつながれた小さなトランジスタ４０１および４０２を含んでいる。具体的には、小さなトランジスタ４０１のドレインは、抵抗器４０６の第１の端子につながれる。また、小さなトランジスタ４０２のドレインは、抵抗器４０７の第１のトランジスタにつながれる。抵抗器４０６および抵抗器４０７の第２の端子は、電源ＶＤＤにつながれる。
【００２９】
この第３のスイッチ構造では、小さな入力トランジスタペア４０１および４０２は、常にイネーブルされていない。もっと正確に言えば、スイッチ６０８−６１５は、大きなトランジスタ４０３および４０４または小さなトランジスタ４０１および４０２がイネーブルするか否かを制御する。小さな入力トランジスタペア性能が望まれる場合、図６に示され、図９に示されるフローチャートに記述されるように、スイッチ６０９、６１１、６１３および６１５は開かれ、スイッチ６０８、６１０、６１２および６１４は閉じられる。この第３のスイッチ構造では、大きなトランジスタペア４０３および４０４のゲートは、入力信号Ｖｉｎ＋およびＶｉｎ−からそれぞれ分離され、グランドに接続される。したがって、切り替え可能な増幅器４００内の大きな入力ペアトランジスタ４０３および４０４をディセーブルする。その間に、小さなトランジスタ４０１および４０２は、入力信号Ｖｉｎ＋およびＶｉｎ−にそれぞれつながれる。したがって、小さな入力トランジスタペア４０１および４０２をイネーブルする。小さな入力ペアトランジスタ４０１および４０２は、大きな入力ペアトランジスタ４０３および４０４より小さなゲートおよびドレイン間キャパシタンスとゲートおよびソース間キャパシタンスを有するので、大きな入力トランジスタペア４０３および４０４をディセーブルすることおよび小さな入力トランジスタペア４０１および４０２をイネーブルすることは、切り替え可能な増幅器４００の帯域幅を最大限にする。トランジスタキャパシタンスおよびトランジスタ帯域幅の反比例の関係は、方程式２に上に記述される。
【００３０】
この小さな入力トランジスタペア性能構造は、ＬＴＥ携帯電話技術のような、携帯電話技術には望ましいかもしれない。それは、高い増幅帯域幅を要求する。
【００３１】
示された第２の実施形態に関連して図７に示される第４のスイッチ構造では、制御スイッチ６０８−６１５は、大きな入力トランジスタペア４０３および４０４をイネーブルし、かつ小さな入力トランジスタペア４０１および４０２をディセーブルするように構成される。ここで、再び、コア増幅器回路４００は、図４、５および６と同じであり、電流源４０５に共通ソース構造でつながれた小さなトランジスタ４０１および４０２を含んでいる。具体的には、小さなトランジスタ４０１のドレインは、抵抗器４０６の第１の端子につながれる。また、小さなトランジスタ４０２のドレインは、抵抗器４０７の第１のトランジスタにつながれる。抵抗器４０６および抵抗器４０７の第２の端子は、電源ＶＤＤにつながれる。
【００３２】
この第４のスイッチ構造では、小さな入力トランジスタペア４０１および４０２は、常にイネーブルされていない。もっと正確に言えば、スイッチ６０８−６１５は、大きなトランジスタ４０３および４０４または小さなトランジスタ４０１および４０２をイネーブルするか否かを制御する。大きな入力トランジスタペア性能が望まれる場合、図７に示され、図９に示されるフローチャートに記述されるように、スイッチ６０９、６１１、６１３および６１５は閉じ、スイッチ６０８、６１０、６１２および６１４は開かれる。この第４のスイッチ構造では、小さなトランジスタペア４０１および４０２のゲートは、入力信号Ｖｉｎ＋およびＶｉｎ−からそれぞれ分離され、グランドに接続される。したがって、切り替え可能な増幅器４００内の小さな入力ペアトランジスタ４０１および４０２をディセーブルする。その間に、大きなトランジスタ４０３および４０４は、入力信号Ｖｉｎ＋およびＶｉｎ−につながれる。したがって、大きな入力トランジスタペア４０３および４０４はイネーブルする。小さな入力ペアトランジスタ４０１および４０２をディセーブルすることおよび大きな入力トランジスタペア４０３および４０４をイネーブルすることは、トランジスタ帯域幅を犠牲にしながら、１／ｆノイズを最小化する。大きな入力ペアトランジスタ４０３および４０４は、大きなチャネルエリアを有するので、１／ｆノイズは縮小される。上記の方程式１に記述されるように、それは、１／ｆノイズに反比例する。上記の方程式２に記述されるように、大きな入力ペアトランジスタ４０３および４０４は、大きなゲートおよびソース間キャパシタンスとゲートおよびドレイン間キャパシタンス（それは、トランジスタ帯域幅に反比例する。）を有するので、トランジスタ帯域幅は縮小される。
【００３３】
この大きな入力トランジスタペア性能構造は、ＧＳＭの携帯電話技術のような、携帯電話技術には望ましいかもしれない。それは、縮小された１／ｆノイズおよび縮小された増幅帯域幅を要求する。
【００３４】
図８は、図４および図５に示される第１および第２のスイッチ構造の間の切り替えのために使用される、レシーバロジック回路の動作フローを示すフローチャートである。
【００３５】
動作フローは、装置がオンされた時、ステップ８００からスタートする。ステップ８０１で、レシーバロジックは、現在動作している装置がどの動作モードかをチェックする。一旦装置の動作モードが決定されたならば、レシーバロジックは、決定された動作モードが実行されるスイッチ構造を選択する。図４および図５に示される典型的な実施形態では、レシーバロジックは、ＧＳＭおよびＬＴＥ動作モードで動作することができる。装置がＬＴＥモードで動作している場合、ステップ８０１の「ＬＴＥ」出力は、ステップ８０３に続く。ステップ８０３では、スイッチ４０９、４１１は、閉じられる。ステップ８０４では、スイッチ４０８、４１０は、開かれる。一旦スイッチがＬＴＥモード動作のために適切に構成されれば、装置は、ステップ８０７で、動作モードの変更のためにモニタする。
【００３６】
このＬＴＥスイッチ構造は、イネーブルされている入力トランジスタペア４０１および４０２だけに帰着する大きなトランジスタ４０３および４０４をディセーブルする。上に記述されるように、小さな入力トランジスタペア４０１および４０２は、縮小されたトランジスタキャパシタンスによって、増加した帯域幅のような改善された性能を提供してもよい。
【００３７】
動作モードの変更が検知される場合、その後、装置は、ステップ８０１で、どの動作モードかをチェックする。一旦装置の動作モードが決定されたならば、レシーバロジックは、ステップ８０２で決定された動作モード用の実行されるスイッチ構造を選択する。装置がＧＳＭモードで動作している場合、ステップ８０１の「ＧＳＭ」出力は、ステップ８０５に続く。ステップ８０５では、スイッチ４０８および４１０は、閉じられる。ステップ８０６では、スイッチ４０９および４１１は、開かれる。一旦スイッチがＧＳＭモード動作のために適切に構成されれば、装置は、ステップ８０７で、動作モードの変更のためにモニタする。ＧＳＭスイッチ構造は、大きなトランジスタ４０３および４０４をイネーブルする。したがって、大きな入力トランジスタ４０３および４０４は、小さな入力トランジスタ４０１および４０２と同様にイネーブルされていることに帰着する。上に記述されるように、小さな入力トランジスタ４０１および４０２と並列にイネーブルされた大きな入力トランジスタペア４０３および４０４は、トランジスタ接続の増加した実効的なチャンネルエリアによって、縮小された１／ｆノイズのような改善された性能を提供してもよい。 
図９は、レシーバロジック回路の動作フローを示すフローチャートである。それは、図６および図７に示される第３および第４のスイッチ構造の間で切り替わるために使用される。
【００３８】
動作フローは、装置がオンされた時、ステップ９００からスタートする。ステップ９０１で、レシーバロジックは、現在動作している装置がどの動作モードかをチェックする。一旦装置の動作モードが決定されたならば、レシーバロジックは、決定された動作モードのために実行されるスイッチ構造を選択する。図６および図７に示される典型的な実施形態では、レシーバロジックは、ＧＳＭおよびＬＴＥ動作モードで動作することができる。装置がＬＴＥモードで動作している場合、ステップ９０１の「ＬＴＥ」出力は、ステップ９０３に続く。ステップ９０３では、スイッチ６０８、６１０、６１２および６１４は、閉じられる。ステップ９０４では、スイッチ６０９、６１１、６１３および６１５は、開かれる。このＬＴＥスイッチ構造は、大きなトランジスタ４０３および４０４をディセーブルするとともに、小さなトランジスタ４０１および４０２をイネーブルする。上に記述されるように、小さな入力トランジスタペア４０１および４０２は、縮小されたトランジスタキャパシタンスによって、増加した帯域幅のような改善された性能を提供してもよい。
【００３９】
一旦スイッチがＬＴＥモード動作のために適切に構成されれば、装置は、ステップ９０７で、動作モードの変更のためにモニタする。動作モードの変更が検知される場合、その後、装置は、ステップ９０１で、どの動作モードかをチェックする。一旦装置の動作モードが決定されたならば、レシーバロジックは、ステップ９０２で決定された動作モード用の実行されるスイッチ構造を選択する。装置がＧＳＭモードで動作している場合、ステップ９０１の「ＧＳＭ」出力は、ステップ９０５に続く。ステップ９０５では、スイッチ６０９、６１１、６１３および６１５は、閉じられる。ステップ９０６では、スイッチ６０８、６１０、６１２および６１４は、開かれる。ＧＳＭスイッチ構造は、小さなトランジスタ４０１および４０２をディセーブルするとともに、大きなトランジスタ４０３および４０４をイネーブルする。上に記述されるように、大きな入力トランジスタペア４０３および４０４は、大きなトランジスタの増加したチャネルエリアによって、縮小された１／ｆノイズのような改善された性能を提供してもよい。一旦スイッチがＬＴＥモード動作のために適切に構成されれば、装置は、ステップ９０７で、動作モードの変更のためにモニタする。
【００４０】
上に記述された単一の切り替え可能な増幅器の典型的な実施形態は、多数の増幅器回路の必要なしで、携帯電話技術によって要求される種々の性能特性を提供するために利用されてもよい。したがって、個々の携帯電話技術の性能要件をさらに満たしつつ、装置エリアおよびコストを減少する。
【００４１】
これらの当業者は、情報と信号が様々な異なる技術および技法のうちのどれでも使用して表されてもよいと理解するだろう。例えば、上記の記述の全体にわたって参照されてもよいデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボルおよびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または粒子、光学場または粒子、またはそれらの任意の組合せによって表されてもよい。
【００４２】
これらの当業者は、ここに示された典型的な実施形態に関して記述された様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムステップが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェアまたは両方の組合せとしてインプリメントされてもよいことを、さらに認識するだろう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明白に例証するために、様々な実例となるコンポーネント、ブロック、モジュール、回路およびステップは、それらの機能の点から一般に上述された。そのような機能がインプリメントされようとなかろうと、ハードウェアまたはソフトウェアが全体的なシステムで課された特定のアプリケーションと設計条件に依存する。熟練した職人は、各特定のアプリケーションの方法を変える際に記述された機能をインプリメントしてもよい。しかし、そのようなインプリメンテーションの決定は、本開示の範囲から逸脱することは解釈されるべきでない。
【００４３】
ここに示された典型的な実施形態に関して記述された様々な実例となる論理ブロック、モジュール、回路は、汎用プロセッサ、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェアコンポーネント、またはここに記述された機能を行うために設計されたそれらの任意の組合せで、インプリメントまたは行われてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでもよい。しかし、代案では、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンでもよい。プロセッサは、計算装置の組合せ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１個以上のマイクロプロセッサまたは他のそのような構成の組合せ、としてインプリメントされてもよい。
【００４４】
ここに示された実施形態に関して記述された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア、プロセッサによって実行されたソフトウェアモジュール、または２つの組合せで直接具体化されてもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、取外し可能ディスク、ＣＤ−ＲＯＭまたは技術で既知の記憶媒体の他の形式に存在してもよい。典型的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み出し、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサにつながれる。代案では、記憶媒体は、プロセッサに集積されてもよい。プロセッサと記憶媒体は、ＡＳＩＣに存在してもよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末に存在してもよい。代案では、プロセッサと記憶媒体は、ユーザ端末の個別部品として存在してもよい。
【００４５】
１つ以上の典型的な実施形態では、記述された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはそれらの任意のコンビネーション中でインプリメントされてもよい。もしソフトウェア中でインプリメントされれば、機能は、コンピュータ可読媒体についての１つ以上の命令またはコードの上で格納または送信されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体とある位置から別の位置へコンピュータプログラムの転送を促進するあらゆる媒体を具備する通信媒体との両方を含んでいる。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスすることができるあらゆる利用可能な媒体でもよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置、または、命令またはデータ構造の形で所望のプログラムコードを運ぶまたは格納するために使用することができ、コンピュータによってアクセスすることができる他の媒体を具備することができる。さらに、どんな接続も、適切にコンピュータ可読媒体と称される。例えば、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、撚線対、ディジタル加入者線（ＤＳＬ）または赤外線、無線およびマイクロ波のような無線技術を使用して、ソフトウェアが、ウェブサイト、サーバまたは他の遠隔ソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、撚線対、ＤＳＬまたは赤外線、無線およびマイクロ波のような無線技術は、媒体の定義に含まれている。ここで使用されたディスク（ｄｉｓｋ）とディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイディスクを含んでいる。ここで、ディスク（ｄｉｓｋ）は、通常磁気的にデータを再生する。一方、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザーでデータを光学的に再生する。上記のもののコンビネーションも、コンピュータ可読媒体の範囲内で含まれているべきである。
【００４６】
示された典型的な実施形態の前の記述は、どんな当業者も示された発明を作るまたは使用することを可能にするために提供される。これらの典型的な実施形態への様々な変更は、当業者に容易に明白になる。また、ここに定義された総括的な法則は、発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本発明は、ここに示された実施形態に制限されたようには意図されないが、ここに示された法則と新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられることになっている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[書類名]特許請求の範囲
[Ｃ１]
切り替え可能な増幅器を含む装置であって、
並列入力トランジスタペアと、
前記並列入力トランジスタペアを選択的にイネーブルするコア増幅器回路と、
を具備する装置。
[Ｃ２]
前記コア増幅器回路は、入力トランジスタペアを含む、Ｃ１の装置。
[Ｃ３]
前記コア増幅器回路中の前記入力トランジスタペアは、不変にイネーブルされる、Ｃ２の装置。
[Ｃ４]
前記並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタよりチャネルエリアが大きいトランジスタからなる、Ｃ２の装置。
[Ｃ５]
前記並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタとチャネルエリアが等しいトランジスタからなる、Ｃ２の装置。
[Ｃ６]
前記並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタよりチャネルエリアが小さいトランジスタからなる、Ｃ２の装置。
[Ｃ７]
前記切り替え可能な増幅器は、スイッチをさらに有し、
前記選択的にイネーブルすることは、所望の現在の動作モードに基づいて前記スイッチをオンおよびオフすることを含んでいる、Ｃ６の装置。
[Ｃ８]
前記装置は、ワイヤレス通信装置である、Ｃ１の装置。
[Ｃ９]
前記装置は、前記並列入力トランジスタペアを選択的にイネーブルすることによって、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で操作可能なマルチモードワイヤレス通信装置である、Ｃ１の装置。
[Ｃ１０]
第１の動作モードと第２の動作モードとの間で操作可能な装置であって、
切り替え可能な増幅器と、
前記切り替え可能な増幅器中の複数の入力トランジスタペアを選択的にイネーブルおよびディセーブルするためのレシーバロジック回路と、
を具備する装置。
[Ｃ１１]
前記複数の入力トランジスタペアは、サイズが等しい、Ｃ１０の装置。
[Ｃ１２]
前記複数の入力トランジスタペアは、サイズが等しくない、Ｃ１０の装置。
[Ｃ１３]
前記選択的にイネーブルおよびディセーブルすることは、現在の動作モードに基づく、Ｃ１０の装置。
[Ｃ１４]
前記切り替え可能な増幅器は、スイッチをさらに有し、
前記選択的にイネーブルおよびディセーブルすることは、現在の所望の動作モードに基づいて前記スイッチをオンおよびオフすることを含んでいる、Ｃ１０の装置。
[Ｃ１５]
切り替え可能な増幅器中の少なくとも１つの並列入力トランジスタペアを選択的にイネーブルおよびディセーブルするためのレシーバロジック回路を具備する、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で操作可能な装置であって、
前記切り替え可能な増幅器は、スイッチと、それと関連する入力トランジスタペアを備えるコア増幅器回路とを有し、
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアに第１の入力信号をつなぐために前記スイッチを閉じることを具備する方法。
[Ｃ１６]
前記コア増幅器回路中の前記入力トランジスタペアは、不変にイネーブルされる、Ｃ１５の方法。
[Ｃ１７]
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタよりチャネルエリアが大きいトランジスタからなる、Ｃ１５の方法。
[Ｃ１８]
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタとチャネルエリアが等しいトランジスタからなる、Ｃ１５の方法。
[Ｃ１９]
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタよりチャネルエリアが小さいトランジスタからなる、Ｃ１５の方法。
[Ｃ２０]
前記装置は、ワイヤレス通信装置である、Ｃ１５の方法。
[Ｃ２１]
前記装置は、前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアを選択的にイネーブルすることによって、前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとの間で操作可能なマルチモードワイヤレス通信装置である、Ｃ１５の方法。
[Ｃ２２]
切り替え可能な増幅器中の少なくとも１つの並列入力トランジスタペアを選択的にイネーブルおよびディセーブルするためのレシーバロジック回路と、前記切り替え可能な増幅器中のコア増幅器回路に関連した入力トランジスタペアとを具備する、第１の動作モードと第２の動作モードとの間で操作可能な装置であって、
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアに第１の入力信号をつなぐために、前記切り替え可能な増幅器中のスイッチの第１のセットを閉じることと、
前記コア増幅器回路中の前記入力トランジスタペアを分離するために、前記切り替え可能な増幅器中のスイッチの第２のセットを開くことと、
を具備する方法。
[Ｃ２３]
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタよりチャネルエリアが大きいトランジスタからなる、Ｃ２２の方法。
[Ｃ２４]
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタとチャネルエリアが等しいトランジスタからなる、Ｃ２２の方法。
[Ｃ２５]
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアは、前記コア増幅器回路の前記入力トランジスタペア中のトランジスタよりチャネルエリアが小さいトランジスタからなる、Ｃ２２の方法。
[Ｃ２６]
前記装置は、ワイヤレス通信装置である、Ｃ２２の方法。
[Ｃ２７]
前記装置は、前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアを選択的にイネーブルすることによって、前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとの間で操作可能なマルチモードワイヤレス通信装置である、Ｃ２２の方法。
[Ｃ２８]
入力信号を増幅し、少なくとも１つの並列入力トランジスタペアを有するための手段と、
アクティブ負荷を駆動するためのコア増幅器回路手段と、
を具備する装置。
[Ｃ２９]
第１の動作モードと第２の動作モードとの間で操作可能な装置であって、
切り替え可能な増幅器中の複数の入力トランジスタペアと、
前記複数の入力トランジスタペアを選択的にイネーブルおよびディセーブルするための手段と、
を具備する装置。
[Ｃ３０]
第１の動作モードと第２の動作モードとの間で操作可能な装置であって、
切り替え可能な増幅器中の少なくとも１つの並列入力トランジスタペアを選択的にイネーブルおよびディセーブルするための手段であって、前記切り替え可能な増幅器は、スイッチとそれと関連する入力トランジスタペアを備えるコア増幅器回路とを有する、手段と、
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアに第１の入力信号をつなぐためにスイッチを閉じるための手段と、
を具備する装置。
[Ｃ３１]
第１の動作モードと第２の動作モードとの間で操作可能な装置であって、
切り替え可能な増幅器中の少なくとも１つの並列入力トランジスタペア、および前記切り替え可能な増幅器中のコア増幅器回路に関連した入力トランジスタペアを選択的にイネーブルおよびディセーブルするための手段と、
前記少なくとも１つの並列入力トランジスタペアに第１の入力信号をつなぐために、前記切り替え可能な増幅器中のスイッチの第１のセットを閉じるための手段と、
前記コア増幅器回路中の前記入力トランジスタペアを分離するために、前記切り替え可能な増幅器中のスイッチの第２のセットを開くための手段と、
を具備する装置。
【図１】
0005497159.tif 000002
【図２】
0005497159.tif 000003
【図３】
0005497159.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005497159.tif 000006
【図６】
0005497159.tif 000007
【図７】
0005497159.tif 000008
【図８】
0005497159.tif 000009
【図９】
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