(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準周波数信号が入力される２つの基準信号入力端子と、該２つの基準信号入力端子に接続されており、２つのトランスコンダクタンスアンプ及び２つの容量から構成されるＲＣ移相器と、該ＲＣ移相器の２つの出力端子及び前記２つの基準信号入力端子に入力端子がそれぞれ接続された掛け算器と、該掛け算器の２つの出力端子に２つの差動入力端子が接続されており、その出力端子が前記２つのトランスコンダクタンスアンプの制御入力端子に接続された演算増幅器とを備えており、入力された基準周波数信号に対して前記ＲＣ移相器が常に９０度の移相を行うように前記２つのトランスコンダクタンスアンプのゲインをフィードバック制御するトランスコンダクタンスアンプ調整回路であって、
前記ＲＣ移相器が、前記２つの基準信号入力端子に第１及び第２の入力端子がそれぞれ接続された第１のトランスコンダクタンスアンプと、該第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の入力端子と該第１のトランスコンダクタンスアンプの第２の出力端子との間に接続された第１の容量と、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の入力端子と該第１のトランスコンダクタンスアンプの第１の出力端子との間に接続された第２の容量と、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の出力端子に第２の出力端子が、該第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の出力端子に第１の出力端子がそれぞれ接続された第２のトランスコンダクタンスアンプとを備えており、前記第２のトランスコンダクタンスアンプの第１の入力端子と該第２のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の出力端子とが接続されており、該第２のトランスコンダクタンスアンプの第２の入力端子と該第２のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の出力端子とが接続されていることを特徴とするトランスコンダクタンスアンプ調整回路。
【請求項２】
前記掛け算器が、前記２つの基準信号入力端子が第１の２つの入力端子に接続されており、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第１及び第２の出力端子が第２の２つの入力端子に接続されているミキサ回路であることを特徴とする請求項１に記載のトランスコンダクタンスアンプ調整回路。
【請求項３】
前記演算増幅器の前記出力端子に接続されており制御信号を外部に出力するための制御信号出力端子をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスコンダクタンスアンプ調整回路。
【請求項４】
前記制御信号出力端子と接地端子との間に接続された平滑用の第３の容量をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のトランスコンダクタンスアンプ調整回路。
【請求項５】
基準周波数信号を入力する第１及び第２の基準信号入力端子と、制御信号を外部に出力するための制御信号出力端子と、第１及び第２のトランスコンダクタンスアンプと、第１及び第２の容量と、ミキサ回路と、演算増幅器とを備えており、  前記第１及び第２の基準信号入力端子が、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの第１及び第２の入力端子にそれぞれ接続されており、
前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の入力端子と該第１のトランスコンダクタンスアンプの第２の出力端子とが第１の容量を介して接続されており、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の入力端子と該第１のトランスコンダクタンスアンプの第１の出力端子とが第２の容量を介して接続されており、
前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の出力端子と前記第２のトランスコンダクタンスアンプの第２の出力端子とが接続されており、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の出力端子と前記第２のトランスコンダクタンスアンプの第１の出力端子とが接続されており、
前記第２のトランスコンダクタンスアンプの第１の入力端子と該第２のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の出力端子とが接続されており、該第２のトランスコンダクタンスアンプの第２の入力端子と該第２のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の出力端子とが接続されており、
前記第１及び第２の基準信号入力端子が前記ミキサ回路の第１の２つの入力端子に接続されており、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第１及び第２の出力端子が前記ミキサ回路の第２の２つの入力端子に接続されており、
該ミキサ回路の２つの出力端子が前記演算増幅器の２つの差動入力端子に接続されており、
該演算増幅器の出力端子が前記制御信号出力端子と前記第１及び第２のトランスコンダクタンスアンプの制御信号入力端子とに接続されており、
前記第１及び第２のトランスコンダクタンスアンプ及び前記第１及び第２の容量によってＲＣ移相器を構成し、前記ミキサ回路及び前記演算増幅器によって、前記ＲＣ移相器が基準周波数信号に対して９０度の移相を行うようにフィードバック制御することを特徴とするトランスコンダクタンスアンプ調整回路。
【請求項６】
前記制御信号出力端子と接地端子との間に接続された平滑用の第３の容量をさらに備えていることを特徴とする請求項５に記載のトランスコンダクタンスアンプ調整回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ上に構成したフィルタ内のトランスコンダクタンスアンプのゲインを調整するためのトランスコンダクタンスアンプ調整回路に関する。このトランスコンダクタンスアンプ調整回路は、外付けフィルタを不要にした低電力の携帯無線用ＬＳＩに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯無線機器の普及に伴い、より小型のかつより低コストの携帯無線機器が要求されてきている。このような要求を満たすためには、これまで外付け素子で構成されていたフィルタをトランスコンダクタンスアンプと容量との組み合わせによりオンチップ化することにより、無線用ＬＳＩの実装面積及び実装コストの低減を図ることが重要となってきている。
【０００３】
このようにＬＳＩ上にオンチップ化されたフィルタにおけるトランスコンダクタンスアンプのゲイン及び容量は、通常、そのＬＳＩのウエハ毎又は製造ロット毎に１０〜２０％のばらつきを持っている。従って、この種のフィルタが所望のフィルタ特性を有するようにするためには、製造上のばらつきに依存せずコンダクタンスＧｍとキャパシタンスＣとの比率Ｇｍ／Ｃが、いずれのフィルタにおいても一定の値となるように、トランスコンダクタンスアンプのゲイン（コンダクタンスＧｍ）を調整する必要がある。このゲイン調整を行うのがトランスコンダクタンスアンプ調整回路である。
【０００４】
図４は従来のトランスコンダクタンスアンプ調整回路の構成を示すブロック図であり、図５はそのローパスフィルタ及びハイパスフィルタ部分の等価回路図である。このトランスコンダクタンスアンプ調整回路は、Ｋｙｅｏｎｇｈｏ  Ｌｅｅｅｔ  ａｌ、“Ａ  ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｈｉｐ  ２．４  ＧＨｚ  Ｄｉｒｅｃｔ−Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ＣＭＯＳ  Ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｌｏｃａｌ  Ｌｏｏｐ  ｕｓｉｎｇ  Ｏｎｅ−ｔｈｉｒｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｌｏｃａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ”、２０００  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  ＶＬＳＩ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ、  ｐｐ．４２−４５に記載されている。
【０００５】
図４において、４０及び４１は外部から基準周波数信号の入力される２つの基準信号入力端子、４２〜４５は４つのトランスコンダクタンスアンプ、４６〜４９は４つの容量を示している。これらトランスコンダクタンスアンプ４２〜４５及び容量４６〜４９からなる回路５０は、図５に示すようなＲＣローパスフィルタ及びＣＲハイパスフィルタを２セット構成している。
【０００６】
２つのＲＣローパスフィルタの出力端子は整流器５１の入力端子に、２つのＣＲハイパスフィルタの出力端子は整流器５２の入力端子にそれぞれ接続されており、これら整流器５１及び５２の出力端子は電圧−電流変換回路５３の入力端子に接続されている。電圧−電流変換回路５３の出力端子は、トランスコンダクタンスアンプ４２〜４５の制御入力端子に接続されていると共に制御信号出力端子５４に接続されている。
【０００７】
入力された基準周波数信号は４つのトランスコンダクタアンプ４２〜４５と容量４６〜４９とによりそれぞれ形成したＲＣローパスフィルタ及びＣＲハイパスフィルタに印加され、その出力信号の振幅が整流器５１及び５２によって検出され、それぞれの信号振幅が等しくなるように４つのトランスコンダクタアンプ４２〜４５にフィードバックされる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図４に示す従来のトランスコンダクタンスアンプ調整回路は、ＲＣ−ＣＲのローパス及びハイパスフィルタを形成するためにトランスコンダクタアンプが４個必要であり、消費電力及びチップ面積が増大するという問題を有していた。
【０００９】
従って本発明の目的は、消費電力の小さいトランスコンダクタンスアンプ調整回路を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、基準周波数信号が入力される２つの基準信号入力端子と、該２つの基準信号入力端子に接続されており、２つのトランスコンダクタンスアンプ及び２つの容量から構成されるＲＣ移相器と、該ＲＣ移相器の２つの出力端子及び前記２つの基準信号入力端子に入力端子がそれぞれ接続された掛け算器と、該掛け算器の２つの出力端子に２つの差動入力端子が接続されており、その出力端子が前記２つのトランスコンダクタンスアンプの制御入力端子に接続された演算増幅器とを備えており、入力された基準周波数信号に対して前記ＲＣ移相器が常に９０度の移相を行うように前記２つのトランスコンダクタンスアンプのゲインをフィードバック制御するトランスコンダクタンスアンプ調整回路であって、
前記ＲＣ移相器が、前記２つの基準信号入力端子に第１及び第２の入力端子がそれぞれ接続された第１のトランスコンダクタンスアンプと、該第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の入力端子と該第１のトランスコンダクタンスアンプの第２の出力端子との間に接続された第１の容量と、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の入力端子と該第１のトランスコンダクタンスアンプの第１の出力端子との間に接続された第２の容量と、前記第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の出力端子に第２の出力端子が、該第１のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の出力端子に第１の出力端子がそれぞれ接続された第２のトランスコンダクタンスアンプとを備えており、前記第２のトランスコンダクタンスアンプの第１の入力端子と該第２のトランスコンダクタンスアンプの前記第２の出力端子とが接続されており、該第２のトランスコンダクタンスアンプの第２の入力端子と該第２のトランスコンダクタンスアンプの前記第１の出力端子とが接続されていることを特徴とするトランスコンダクタンスアンプ調整回路が提供される。
【００１１】
９０度の移相を行うＲＣ移相器と掛け算器と差動演算増幅器とによって構成されており、この９０度の移相を行うＲＣ移相器が２つのトランスコンダクタンスアンプと２つの容量とによって構成可能であるため、消費電力が小さくなり、しかもチップ面積も小さくて済む。
【００１３】
掛け算器が、２つの基準信号入力端子が第１の２つの入力端子に接続されており、第１のトランスコンダクタンスアンプの第１及び第２の出力端子が第２の２つの入力端子に接続されているミキサ回路であることが好ましい。
【００１４】
演算増幅器の出力端子に接続されており制御信号を外部に出力するための制御信号出力端子をさらに備えていることも好ましい。
【００１５】
制御信号出力端子と接地端子との間に接続された平滑用の第３の容量をさらに備えていることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、さらに、基準周波数信号を入力する第１及び第２の基準信号入力端子と、制御信号を外部に出力するための制御信号出力端子と、第１及び第２のトランスコンダクタンスアンプと、第１及び第２の容量と、ミキサ回路と、演算増幅器とを備えており、第１及び第２の基準信号入力端子が、第１のトランスコンダクタンスアンプの第１及び第２の入力端子にそれぞれ接続されており、第１のトランスコンダクタンスアンプの第１の入力端子と第１のトランスコンダクタンスアンプの第２の出力端子とが第１の容量を介して接続されており、第１のトランスコンダクタンスアンプの第２の入力端子と第１のトランスコンダクタンスアンプの第１の出力端子とが第２の容量を介して接続されており、第１のトランスコンダクタンスアンプの第１の出力端子と第２のトランスコンダクタンスアンプの第２の出力端子とが接続されており、第１のトランスコンダクタンスアンプの第２の出力端子と第２のトランスコンダクタンスアンプの第１の出力端子とが接続されており、第２のトランスコンダクタンスアンプの第１の入力端子と第２のトランスコンダクタンスアンプの第２の出力端子とが接続されており、第２のトランスコンダクタンスアンプの第２の入力端子と第２のトランスコンダクタンスアンプの第１の出力端子とが接続されており、第１及び第２の基準信号入力端子がミキサ回路の第１の２つの入力端子に接続されており、第１のトランスコンダクタンスアンプの第１及び第２の出力端子がミキサ回路の第２の２つの入力端子に接続されており、ミキサ回路の２つの出力端子が演算増幅器の２つの差動入力端子に接続されており、演算増幅器の出力端子が制御信号出力端子と第１及び第２のトランスコンダクタンスアンプの制御信号入力端子とに接続されており、第１及び第２のトランスコンダクタンスアンプ及び第１及び第２の容量によってＲＣ移相器を構成し、ミキサ回路及び演算増幅器によって、ＲＣ移相器が基準周波数信号に対して９０度の移相を行うようにフィードバック制御するトランスコンダクタンスアンプ調整回路が提供される。
【００１７】
９０度の移相を行うＲＣ移相器とミキサ回路と差動の演算増幅器とによって構成されており、この９０度の移相を行うＲＣ移相器が２つのトランスコンダクタンスアンプと２つの容量とによって構成可能であるため、消費電力が小さくなり、しかもチップ面積も小さくて済む。
【００１８】
制御信号出力端子と接地端子との間に接続された平滑用の第３の容量をさらに備えていることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態におけるトランスコンダクタンスアンプ調整回路の構成を示すブロック図であり、図２はそのＲＣ移相器部分の等価回路図である。
【００２０】
図１において、１０及び１１は外部から基準周波数信号の入力される２つの基準信号入力端子、１２及び１３は２つのトランスコンダクタンスアンプ、１４及び１５は２つの容量を示している。これらトランスコンダクタンスアンプ１２及び１３並びに容量１４及び１５からなる回路１６は、図２に示すようなＲＣ移相器を構成している。
【００２１】
このＲＣ移相器１６の２つの出力端子は掛け算器であるミキサ回路１７の２つの入力端子に接続されている。このミキサ回路１７の他の２つの入力端子は、基準信号入力端子１０及び１１に接続されている。
【００２２】
ミキサ回路１７の２つの出力端子は演算増幅器１８の差動入力端子にそれぞれ接続されており、この演算増幅器１８の出力端子は制御信号出力端子１９並びにトランスコンダクタンスアンプ１２及び１３の制御入力端子に接続されている。
【００２３】
制御信号出力端子１９と接地端子との間には平滑用の容量２０が接続されている。
【００２４】
ＲＣ移相器１６内において、トランスコンダクタンスアンプ１２の２つの入力端子は基準信号入力端子１０及び１１にそれぞれ接続されている。このトランスコンダクタンスアンプ１２において、その一方の入力端子とその他方の出力端子とが容量１４を介して接続されており、その他方の入力端子とその一方の出力端子とが容量１５を介して接続されている。このトランスコンダクタンスアンプ１２の一方の出力端子とトランスコンダクタンスアンプ１３の他方の出力端子とが直接接続されており、トランスコンダクタンスアンプ１２の他方の出力端子とトランスコンダクタンスアンプ１３の一方の出力端子とが直接接続されている。トランスコンダクタンスアンプ１３において、その一方の入力端子と他方の出力端子とが直接接続されており、その他方の入力端子と一方の出力端子とが直接接続されている。トランスコンダクタンスアンプ１２及び１３の２つの出力端子は、ＲＣ移相器１６の２つの出力端子としてミキサ回路１７の２つの入力端子に接続されている。
【００２５】
入力された基準周波数信号はこのように構成されたＲＣ移相器１６に印加されて望ましくは９０度移相された後、ミキサ回路１７に印加される。即ち、ＲＣ移相器１６は、本来は、そのＲＣの時定数が基準周波数信号の周波数に一致すると９０度移相するように構成されている。一方、入力された基準周波数信号はミキサ回路１７に直接的に印加される。
【００２６】
従って、ミキサ回路１７では両信号の掛け算がなされ、その結果が、演算増幅器１８の差動入力端子に印加される。ミキサ回路１７に印加される両信号の位相差が９０度であれば演算増幅器１８からはＤＣレベルが生じない。しかしながら、製造上の問題からトランスコンダクタンスアンプ１２及び１３のゲイン（コンダクタンスＧｍ）と容量１４及び１５のキャパシタンスＣとの少なくとも一方に、ばらつきが生じると、ＲＣ移相器１６の移相量が９０度とはならないため、ミキサ回路１７に印加される両信号の位相差が９０度とはならない。その結果、演算増幅器１８の出力端子からはＤＣレベルが発生し、これが制御信号として、トランスコンダクタンスアンプ１２及び１３の制御入力端子に印加されそれらのゲインがフィードバック制御されることにより、最終的にＲＣ移相器１６の移相量が９０度に調整される。この制御信号は、制御信号出力端子１９から外部へフィルタ制御信号として出力される。
【００２７】
図３はこのようなトランスコンダクタンスアンプ調整回路の実際の使用形態の一例を概略的に示すブロック図である。
【００２８】
同図において、３０は本実施形態のごときトランスコンダクタンスアンプ調整回路、３１はトランスコンダクタンスアンプと容量とを用いて形成したフィルタ（Ｇｍ−Ｃフィルタ）である。この例では、４つのトランスコンダクタンスアンプ３１ａ〜３１ｄと、６つの容量３１ｅ〜３１ｊとから構成されている。トランスコンダクタンスアンプ調整回路３０の制御信号出力端子は、Ｇｍ−Ｃフィルタ３１における各トランスコンダクタンスアンプ３１ａ〜３１ｄの制御入力端子に接続されている。
【００２９】
トランスコンダクタンスアンプ調整回路３０とＧｍ−Ｃフィルタ３１とは、同じＬＳＩ上に形成されており、従って、トランスコンダクタンスアンプ調整回路３０における各トランスコンダクタンスアンプのゲイン（コンダクタンスＧｍ）と各容量のキャパシタンスＣの製造上のばらつきは、Ｇｍ−Ｃフィルタ３１におけるそれらの製造上のばらつきにほぼ等しい。
【００３０】
それゆえ、トランスコンダクタンスアンプ調整回路３０において各トランスコンダクタンスアンプのゲインをフィードバック制御するために用いた制御信号で、Ｇｍ−Ｃフィルタ３１の各トランスコンダクタンスアンプのゲインを制御すれば、前述した製造上のばらつきを補償でき、コンダクタンスＧｍとキャパシタンスＣとの比率Ｇｍ／Ｃを一定の値に調整することができ、製造ばらつきに関係なく所望のフィルタ特性を得ることが可能となる。
【００３１】
本実施形態においては、このようなトランスコンダクタンスアンプ調整回路を、９０度の移相を行うＲＣ移相器１６とミキサ回路１７と差動の演算増幅器１８とによって構成しているため、必要となるトランスコンダクタンスアンプは２つのみとなり、従って、消費電力が小さくしかもチップ面積も小さくなる。
【００３２】
なお、トランスコンダクタンスアンプ調整回路に接続されるＧｍ−Ｃフィルタの構成及び数は上述した例に限定されるものでないことは明らかである。
【００３３】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、９０度の移相を行うＲＣ移相器と掛け算器と差動演算増幅器とによって構成されており、この９０度の移相を行うＲＣ移相器が２つのトランスコンダクタンスアンプと２つの容量とによって構成可能であるため、消費電力が小さくなり、しかもチップ面積も小さくて済む。このように、消費電力の小さいトランスコンダクタンスアンプ調整回路により消費電力の小さいオンチップフィルタを構成できるため、外付けフィルタを不要にした低電力の携帯無線用ＬＳＩが実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるトランスコンダクタンスアンプ調整回路の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＲＣ移相器部分の等価回路図である。
【図３】トランスコンダクタンスアンプ調整回路の実際の使用形態の一例を概略的に示すブロック図である。
【図４】従来のトランスコンダクタンスアンプ調整回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図４のローパスフィルタ及びハイパスフィルタ部分の等価回路図である。
【符号の説明】
１０、１１  基準信号入力端子
１２、１３、３１ａ〜３１ｄ  トランスコンダクタンスアンプ
１４、１５、２０、３１ｅ〜３１ｊ  容量
１６  ＲＣ移相器
１７  ミキサ回路
１８  演算増幅器
１９  制御信号出力端子
３０  トランスコンダクタンスアンプ調整回路
３１  Ｇｍ−Ｃフィルタ
【図１】
0003578133.tif 000002
【図２】
0003578133.tif 000003
【図３】
0003578133.tif 000004
【図４】
0003578133.tif 000005
【図５】
0003578133.tif 000006