(57)【要約】  位相補間システム（１０）は、選択された第一及び第二相対位相角を有する第一及び第二変調入力信号（１４）を与える入力段を含んでいる。第一変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第一変調入力信号の第二部分を内部平衡ノードに到達させるように構成されている。また、重み付けシステムは、第二変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第二変調入力信号の第二部分を内部平衡ノードに到達させるように構成されている。第一及び第二変調入力信号の第一部分は、出力で加算され、第一及び第二位相角の間の位相角を有する補間出力信号を与える。
2009503953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された第一及び第二相対位相角を有する第一及び第二変調入力信号を与える入力段と、
第一変調入力信号の第一部分と、第一変調入力信号の第二部分とを、内部平衡ノードに到達させるように構成された重み付けシステムから構成され、
該重み付けシステムは、第二変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第二変調入力信号の第二部分を平衡ノードに到達させるように構成され、第一及び第二変調入力信号の第一部分は、出力で加算され、第一及び第二位相角の間の位相角を有する補間出力信号を与えることを特徴とする位相補間システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、重み付けシステムは、さらに、
第一制御信号に基づき、第一重み付け段を介して第一変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第二制御信号に基づき、第二重み付け段を介して第一変調入力の第二部分を平衡ノードに到達させることにより、選択的に第一変調電流信号を重み付けするように構成された、第一重み付けネットワークと、
第二制御信号に基づき、第三重み付け段を介して第二変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第一制御信号に基づき、第四重み付け段を介して第二変調入力の第二部分を平衡ノードに到達させることにより、選択的に第二変調電流信号を重み付けするように構成された、第二重み付けネットワークとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムにおいて、第一重み付け段と第二重み付け段の各々は、さらに、
第二制御信号及び第一制御信号の各々に基づき、第二変調入力信号の第一及び第二部分に対応した電流を導通して、選択的に動作する複数のトランジスタ素子を含み、
第三重み付け段と第四重み付け段の各々は、さらに、第二制御信号及び第一制御信号の各々に基づき、第二変調入力信号の第一及び第二部分に対応した電流を導通して、選択的に動作する複数のトランジスタ素子を含むことを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、第一制御信号は、第一重み付け段と第四重み付け段の各々において、Ｎ個のトランジスタ素子の中のＭ個を動作させるために与えられる複数ビット制御信号を含み、Ｍは、Ｎ未満かＮと同一の正の整数であり、Ｎは、トランジスタ素子の数を表す正の整数であり、
第二の制御信号は、第二重み付け段と第三重み付け段の各々において、第一重み付け段と第四重み付け段とは相補的な関係で、（Ｎ−Ｍ）個のトランジスタ素子を動作させるために与えられる複数ビット制御信号を含み、一定数の２＊Ｎ個のトランジスタ素子が、第一及び第二制御信号によって定義される補間器設定の範囲にわたって動作することが維持されることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムにおいて、第一及び第二変調入力信号は、各々、第一及び第二変調電流信号であり、該システムは、さらに、
出力に結合された第一負荷であって、第一及び第二変調電流信号の第一部分は、加算されて、補間出力信号を与える、第一負荷と、
平衡ノードに結合された第二負荷であって、第一及び第二変調電流信号の第二部分は、平衡ノードで集められ、付属する電力システムに実質的に戻される、第二負荷とを含む出力段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６】
差動システムとして実現された請求項１記載のシステムは、さらに、第一及び第二変調入力信号を、複数の利用可能な位相ベクトルの中から選択するように構成された選択システムを含み、
平衡ノードは、第一平衡ノードであり、出力は、第一出力であり、
選択システムは、各々、第一及び第二変調入力信号と位相の相補的関係にある第三及び第四変調入力信号を選択するように構成され、
重み付けシステムは、さらに、第三変調入力信号の第一部を第二出力に到達させ、第三変調入力信号の第二部を第二平衡ノードに到達させるように構成され、
重み付けシステムは、また、第四変調入力信号の第一部を第二出力に到達させ、第四変調入力信号の第二部を第二平衡ノードに到達させるように構成され、第三及び第四変調入力信号の第一部は、第二出力で加算され、第一出力で与えられた補間出力信号の位相の相補的関係にある第二補間出力信号を与えることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６記載のシステムにおいて、重み付けシステムは、さらに、複数の重み付けネットワークを含み、各重み付けネットワークは、第一、第二、第三及び第四変調入力信号の各部分を、第一出力、第二出力、第一平衡ノード及び第二平衡ノードに導通させる多数のトランジスタを制御することにより、第一、第二、第三及び第四変調入力信号の各一つを選択的に重み付けするように構成されたシステムであって、重み付けシステム内の導通するトランジスタの数は、補間器設定の範囲全体にわたり、実質的に一定に維持されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムにおいて、重み付けシステムは、さらに、
第一変調入力信号と出力との間を結合する第一重み付け段と、
第一変調入力信号と平衡ノードとの間を結合する第二重み付け段と、
第二変調入力信号と出力との間を結合する第三重み付け段であって、第一及び第三重み付け段の各々は、各々、第一及び第二制御信号に基づき、補完的な関係に基づいて動作し、出力に補間出力信号を与える同数の素子を含み、
第二変調入力信号と平衡ノードとの間を結合する第四重み付け段であって、第二及び第四重み付け段の各々は、各々、第一及び第二制御信号に基づき、補完的な関係に基づいて動作する同数の素子を含むことを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８記載のシステムにおいて、各重み付け段を介して電流を導通させるために動作する多数の素子は、第一及び第二変調信号の重み付けを決定し、第一及び第二制御信号の変化に比例して、補間出力信号の位相角に実質的に均一なステップ変化を与えるように該重み付けを適用することを特徴とするシステム。
【請求項１０】
少なくとも第一及び第二変調電圧信号を、対応する第一及び第二変調電流信号に変換する手段であって、各信号は互いにシフトした位相角を有することを特徴とする手段と、
出力への信号経路を与えるために動作させる第一の複数の素子の素子数に従って、第一変調電流信号の第一部分を、選択的に出力に到達させるための手段であって、第一の複数の素子の素子数は、第一制御信号に基づいて変化する手段と、
平衡ノードへの信号経路を与えるために動作させる第二の複数の素子の素子数に従って、第一変調電流信号の第二部分を、選択的に平衡ノードに到達させるための手段であって、第二の複数の素子の素子数は、第二制御信号に基づいて変化する手段と、
出力への信号経路を与えるために動作させる第三の複数の素子の素子数に従って、第二変調電流信号の第一部分を、選択的に出力に到達させるための手段であって、第三の複数の素子の素子数は、第二制御信号に基づいて変化し、第一及び第二変調電流信号の第一部分は、出力で加算され、位相角を有し対応する補間出力信号を与える手段と、
平衡ノードへの信号経路を与えるために動作させる第四の複数の素子の素子数に従って、第二変調電流信号の第二部分を、選択的に平衡ノードに到達させるための手段であって、第四の複数の素子の素子数は、第一制御信号に基づいて変化する手段とを含むことを特徴とする補間システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、電気回路に関し、特に、位相補間を実施するためのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
位相補間器は、通信や、他の種類の回路で一般的に用いられるブロックである。例えば、線形位相補間器は、サンプリングクロックを、極めて小さい単位で調整可能とするために、位相同期ループ（ＰＬＬ）や遅延同期ループ（ＤＬＬ）回路によく用いられている。線形位相補間を実現するため、様々な技術が開発されている。補間器の一つの種類では、複数の段を用いており、各段は、その段の出力信号の位相は、二つあるいはそれ以上の数の入力信号の平均の位相角となるように調整されている。
【０００３】
他の種類の補間器では、二つあるいはそれ以上の入力信号の位相角の間で段階的に設定した離散的な値をもつ位相角となるように、その段の出力信号を調整することができるようになっている。
【０００４】
出力位相角を、段階的に設定した増分位相角となるように調整するため、様々な回路が提案されている。一例としては、ＣＭＯＳ技術を用いて実現される。しかし、ＣＭＯＳトランジスタの電流と相互インダクタンスとの間に存在する二乗法則の関係により、電流が線形に変動しても、ＣＭＯＳ技術を用いて設計したＶＧＡ段のゲインは線形に変動するようにはならない。このような変動の不均一な伝わり方により、線形補間ステップを持つ位相補間器の実現は複雑なものとなるため、電流に対する相互インダクタンスの変化を線形なものとするためには、前置電流歪補償器などの複雑なブロックを用いる必要がある。相互インダクタンス段でのＭｉｌｌｅｒ容量の効果により、さらに他の非線形性が生じ、これにより、顕著な漂遊や幽霊電流を引き起こす。段における幽霊電流は、出力で加算され、出力信号の非線形性を助長する結果をもたらす。
【０００５】
産業分野では、より高密度の実装技術と、更に小型化したノードや低電圧の電力供給が求められているため、既存の回路技術を適用して線形位相補間を実現することは益々困難なものとなっている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の要約）
本発明は、一般的に、位相補間を実現する方法に関するものである。本発明の一つの観点によれば、選択された第一及び第二の相対位相角を有する第一及び第二の変調入力信号を与える入力段を含む、位相補間システムが提供される。第一変調入力信号の第一部分と、第一変調入力信号の第二部分とを、内部平衡ノードに到達させるように、重み付けシステムが構成されている。また、この重み付けシステムは、第二変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第二変調入力信号の第二部分を内部平衡ノードに到達させるように構成されている。第一及び第二変調入力信号の第一部分は、出力で加算され、第一及び第二位相角の間の位相角を有する補間出力信号を与える。
【０００７】
例えば、この到達動作は、重み付けシステムの複数の重み付け段の多数の電流搬送素子を変化させ、第一及び第二変調入力信号の各部分を、出力及び平衡ノードに導通させることにより実施する。各重み付け段の電流搬送素子の数は、変更することができるが、重み付けシステムで電流を搬送する素子の総数は、実質的に一定に維持されている。この動作は、同一の全数の電流搬送素子を用い、出力加算ノードに電流を搬送する素子の数を変化させることにより実現できる。残りの素子（例えば、出力加算ノードに電流を搬送しない素子）は、平衡ノードと電源に電流を流し込む。このように、重み付けシステムは、従来の構成に比べ、線形性を改善することができる。
【０００８】
本発明の他の観点は、第一及び第二入力電圧信号を、実質的に一定の直流電流とｇｍを有するが、各々異なる入力位相角を有する第一及び第二電流信号に変換する入力相互コンダクタンス段を含む位相補間システムに関するものである。第一重み付けネットワークを構成し、制御信号に基づき、第一信号経路を介して第一変調電流信号の第一部分を出力に到達させ、第二信号経路を介して第一変調電流信号の第二部分を平衡ノードに到達させることにより、選択的に第一変調電流信号を重み付けする。第二重み付けネットワークを構成し、制御信号に基づき、第三信号経路を介して第二変調電流信号の第一部分を出力に到達させ、第四信号経路を介して第二変調電流信号の第二部分を平衡ノードに到達させることにより、選択的に第二変調電流信号を重み付けする。第一及び第二変調電流信号の第一部分は、出力で加算され、対応する位相角を有する補間信号を与え、第一及び第二変調電流信号の第二部分は、平衡ノードに集められる。
【実施例】
【０００９】
（実施例の詳細な説明）
図１は、本発明の一つの観点に従って実現される補間器１０の一例を示すものである。補間器１０は、選択された入力信号１４を受け取る入力段１２を含んでいる。例えば、入力信号１４は、既知の位相角の差を有する位相角をもつ第一及び第二位相信号に対応したものであってよい。さらに、差動構造として、入力信号が、さらに第一及び第二位相信号に位相相補性を含むものであってもよい。ここで用いられているように、単数形あるいは複数形の用語“位相相補性（ｐｈａｓｅ  ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ）”は、（例えば、他の信号に対して、１８０°シフトした位相角を有した）位相のずれた信号に対応している。補間器１０は、第一及び第二位相信号の間を補間し、入力位相信号の二つの位相角の間に位置する位相角を有する補間出力信号を与える。また、差動構造として、補間出力信号が、第一及び第二位相信号の位相相補性を与えるように構成することもできる。なお、図１及び以下の説明の多くは差動構造に関連したものであるが、本方法は、差動位相補間に限定されるものではない。
【００１０】
図２は、（図１には不図示の）電圧制御発振器（ＶＣＯ）によって生成することが可能な位相ベクトル１６の一例を表すものである。位相ベクトル１６は、実質的に均一なパルス幅（例えば、５０％のデューティーサイクル）と、実質的に一定の周波数を有するクロック信号に対応しているが、それらは、実質的に一定の位相角で相対的に位相がシフトしている。図２の例では、位相ベクトルは、各々、ＥＰ０、ＯＰ０、ＥＰ１、ＯＰ１、ＥＭ０、ＯＭ０、ＥＭ１及びＯＭ１で示されている。図２と図１とを対比すると、位相復号器又は他の同様の回路によって、位相ベクトル１６の利用可能なものの中から、既知の位相角（例えば、約４５°）の間隔をもつ２つの隣り合うベクトルなどを、入力信号１４として選択することができる。差動構造の例として、信号ＥＰ０が入力の一つとして選択された場合、その相補的な入力ＥＭ０が選ばれることになる。位相が４５°だけシフトしたベクトルを選択すると仮定した場合、選択される入力信号１４としては、ベクトルＯＰ０とＯＭ０、あるいはベクトルＯＰ１とＯＭ１を選択することも可能である。
【００１１】
図１において、補間器１１は、選択された入力信号１４の間を補間することにより、入力信号の位相を変化させることができる。例えば、（一つ又は複数の）出力信号の位相は、離散的な数の補間ステップによって、０°から３６０°の間で変化させることができる。ここで説明しているように、この補間ステップの数は、重み付けを実現するために用いられる素子の数に応じて変更できる。入力信号１４は、位相復号器によって、利用可能な位相ベクトル１６（図２）の中から選択することができる。
【００１２】
補間器１０の入力段２０は、選択された入力信号１４を受け取る。入力信号１４は、実質的に一定の周波数とデューティーサイクルを有する電圧信号に対応しているが、図２を引用して説明したように、予め定められた量だけ互いにその位相がシフトしている。入力段２０は、入力電圧信号を、対応する変調電流信号２２に変換する。例えば、入力段２０は、利用可能なヘッド空間に応じて、差動相互インダクタンス段や単一相互インダクタンス段など、一つあるいはそれ以上の数の相互インダクタンス段の構成によって実現することができる。入力段２０は、各変調電流信号２２に、実質的に同一の振幅を与えることができる。
【００１３】
変調電流信号２２は、重み付け及び加算システム２４に与えられる。重み付け及び加算システム２４は、各変調電流信号２２（例えば、第一および第二位相ベクトルとそれらの位相余角）を選択的に重み付けする。この重み付けにより、電流信号２２の選択された部分を、回路経路を介して、ＯＵＴ１及びＯＵＴ２で示した一つあるいはそれ以上の数の出力に到達させることになる。例えば、ＣＯＮＴＲＯＬ信号に応じて、一つあるいはそれ以上の数の出力ＯＵＴ１及びＯＵＴ２に電流を導通させる、重み付け及び加算システム内の素子の数を変化させることにより、電流信号２２に対して異なる重み付けを選択的に適用することができる。ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、選択された入力信号１４に対する補間ステップの数を定義する補間器の設定に対応している。例えば、ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、温度計符号などの複数ビットのデジタル制御信号として設けることができるが、この他の種類の符号を導入することも可能である。
【００１４】
重み付け及び加算システム２４は、一つあるいはそれ以上の数の補間出力信号を求めるために、関連して重み付けされた変調電流信号を加算する。例えば、差動構成においては、重み付けされた変調電流信号の第一組を加算し、ＯＵＴ１で示される第一出力信号を求め、重み付けされた変調電流信号の第二組を加算し、ＯＵＴ２で示される第二出力信号を求める。出力信号は、集められた変調電流信号を各負荷２６に与えることにより、ＯＵＴ１及びＯＵＴ２で生成される。例えば、負荷２６は、抵抗負荷に対応しており、それらは、トランジスタや他の回路素子（例えば、ダイオードを用いた並列の電流源）の構成によって実現することができる。
【００１５】
また、重み付け及び加算システム２４は、ＣＯＮＴＲＯＬ信号に応じて、変調電流信号２２に対して相補的な重み付けを行うことも可能である。この相補的な重み付けは、実質的に一定で均衡のとれた重み付け及び加算システム２４の動作条件を維持するために導入される。例えば、実質的に一定で均衡のとれた動作条件とは、重み付け及び加算システム２４に関する、実質的に一定の交流インピーダンスに対応したものである。例えば、差動構成のシステムを例にとると、重み付けされた変調電流信号の第三組を集めて、記号２８で示した第一平衡信号を与えることが可能であり、重み付けされた変調電流信号の第二組を集めて、記号３０で示した第二平衡信号を与えることが可能である。集められた変調電流信号を、各負荷（例えば、平衡負荷）３２に与えることにより、２８及び３０で平衡信号が生成される。さらに他の回路を負荷３２に付加し、出力ＯＵＴ１及びＯＵＴ２での容量を模擬（ｓｉｍｕｌａｔｅ）することなどによって、寄生効果（ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｅｆｆｅｃｔｓ）を緩和し、ダミー回路と信号搬送回路との間のバランスを改善することができる。
【００１６】
図１に関する以上の説明から、従来の構成に比べ、補間での線形性を改善することができることがわかる。線形性を改善が可能となる理由は、入力信号１４に対する補間量によらず、動作中の寄生効果と動作自身の変動が、実質的に一定に保たれるからである。例えば、ＣＯＮＴＲＯＬ信号の全ての設定に関して、同一の数と種類の素子が動作するため、Ｍｉｌｌｅｒ容量と他の寄生効果は、実質的に一定に維持され、ＯＵＴ１及びＯＵＴ２の出力信号を与えるために動作する回路と、２８及び３０の平衡信号を与えるために動作する回路との間で、それらの均衡が保たれる。さらに、補間器１０の入力段２０は、低電圧設計で用いることができるようになっており、これにより、動作のために利用可能なヘッド空間が少ない状況でも、平衡回路（又はダミー回路）を用いることが可能となる。
【００１７】
図３は、本発明の一つの観点に従って実現される補間器回路１００の一例を示したものである。補間器１００は、選択された位相変調入力信号ＰＨ１、ＰＨ１（オーバーバー）、ＰＨ２及びＰＨ２（オーバーバー）を、対応する変調電流信号に変換するように構成された入力段１０２を含んでいる。例えば、ＰＨ１（ＰＨ２）は、ＰＨ１（オーバーバー）（ＰＨ２（オーバーバー））と同一の周波数とデューティーサイクルを有するが、位相が１８０°シフトしている変調電圧信号として与えられる。例えば、変調入力信号は、多段ＶＣＯによって生成し、所望の出力位相に応じて（例えば、不図示の位相検出回路によって）選択することができる。変調電圧信号のデューティーサイクルは、実質的に一定となるため、変調電流信号の振幅は、実質的に一定に維持される。
【００１８】
重み付け及び加算システム１０４は、Ｃ１及びＣ２で示された補間器制御設定に従い、変調電流信号に重み付けを行い、それらを加算する。例えば、Ｃ１及びＣ２の各々が、複数ビット設定に対応しており、それらの各ビットが、重み付け及び加算システム１０４の関連する素子や機器の状態を定義している。例えば、制御設定Ｃ１及びＣ２の各々の設定によって電流を変化させ、どの電流搬送素子を動作させて各信号経路に電流を導通させるかに従い、変調電流信号の重み付けと加算が行われる。重み付け及び加算システム１０４での各信号経路上の電流は、Ｃ１とＣ２の設定状態の関数となって変化するが、重み付け及び加算システムで集められた直流電流は、実質的に一定であり、入力段１０２により与えられた一定直流電流に等しいものとなる。Ｃ１及びＣ２の設定によって動作状態となる素子の数が、補間器の符号によって変化した場合でも、Ｃ１及びＣ２の設定によって動作状態となる素子の総数は、一定である。この結果、重み付け回路の交流インピーダンスは、実質的に一定に維持される。
【００１９】
出力段１０６は、各重み付け信号によって駆動され、対応する補間出力信号をＯＵＴ１及びＯＵＴ２に与える。例えば、制御設定Ｃ１及びＣ２は、出力ＯＵＴ１及びＯＵＴ２に対応する信号経路を経由して出力負荷１０８まで到達する電流量を定義する。また、制御設定は、平衡経路を経由して、平衡（又は、ダミー）負荷１１０に到達する相補的な電流を定義する。この相補的な電流は、対応する電源システム１１２に環流される。負荷出力１０８に到達する電流が、平衡負荷１１０に到達する電流と協調し、寄生効果と動作変動を緩和するように、システム１００が構成されている。その結果、ここで説明したように、より正確な補間ステップが得られる。
【００２０】
本例では、出力負荷１０８の各々は、各出力ＯＵＴ１及びＯＵＴ２と電源システム１１２から供給される定電圧配線との間を接続するダイオード接続のトランジスタと並列接続された電流源を含むものとして表されている。また、ダミー負荷１１０は、ダミー出力１８０及び１８２と定電圧配線との間を接続するダイオード接続のトランジスタと並列接続された電流源を含むものとして表されている。なお、他の種類の負荷（例えば、抵抗負荷）を用いることもできる。
【００２１】
入力段１０２の内部に関しては、入力段１０２は、非平衡終端された相互インダクタンス段１１４を含んでいる。各相互インダクタンス段１１４は、各々対応した入力１１６、１１８、１２０及び１２２において、位相入力信号ＰＨ１、ＰＨ１（オーバーバー）、ＰＨ２及びＰＨ２（オーバーバー）の各々を受け取る。相互インダクタンス段１１４は、キャパシタ１２４、１２６、１２８及び１３０を介して、入力１１６、１１８、１２０及び１２２に交流結合されている。図３の例では、キャパシタ１２４、１２６、１２８及び１３０は、入力１１６、１１８、１２０及び１２２と、トランジスタ素子１３２、１３４、１３６及び１３８（例えば、ｎ−チャンネル金属酸化物電界効果トランジスタ（ＮＭＯＳ））との間に接続されている。トランジスタ素子１３２、１３４、１３６及び１３８は、重み付け及び加算システム１０４と、電気接地点との間に接続され、位相入力信号ＰＨ１、ＰＨ１（オーバーバー）、ＰＨ２及びＰＨ２（オーバーバー）に基づき、重み付け及び加算システム１０４に変調交流電流を供給している。
【００２２】
また、相互インダクタンス段１１４の各々は、相互インダクタンス段１１４の各々に対応した直流バイアスを与えるために、実質的に一定の電圧値をもつ直流電圧配線１４８に接続された抵抗１４０、１４２、１４４及び１４６を含んでいる。配線１４０上の直流電圧は、電源システム１１２から供給される。相互インダクタンス段１１４の入力カットオフ周波数は、カップリングキャパシタ１２４〜１３０とバイアス抵抗１４０〜１４６のＲ−Ｃ効果によって決定されるが、このカットオフ周波数は、補間器１００を用いる応用対象に応じて決められる。相互インダクタンス段１１４は、対応する入力信号として、対応する交流変調電流を重み付け及び加算システム１０４の各入力１５０、１５２、１５４及び１５６に供給する。相互インダクタンス段１１４の各々に対する直流電流は、実質的に一定に維持されているので、入力段の相互インダクタンスもまた、一定に維持される。図３の例では、低電圧供給電源のためにヘッド空間に制限を受けるため、２つの非平衡終端された相互インダクタンス段１１４を用いている。差動入力段は、コモンモードをより良く排除することが必要となる場合など、上記の他の場合にも好ましいものと言える。
【００２３】
重み付け及び加算システム１０４は、入力１５０、１５２、１５４及び１５６の各々に接続された、相補的な重み付け段１６０、１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２及び１７４を含んでいる。各重み付け段は、回路図上ではトランジスタ素子として現れた、制御可能な信号経路を含んでいる。重み付け段の各組、１６０及び１６２、１６４及び１６６、１６８及び１７０、１７２及び１７４は、各々、所定の入力１５０、１５２、１５４及び１５６に対応した重み付けネットワークを定義している。図３の例では、各相互インダクタンス段１１４に対して、一つの重み付けネットワークがある。各重み付けネットワークの各重み付け段１６０、１６２、１６４、１６６、１６８、１７０、１７２及び１７４は、補間器設定Ｃ１及びＣ２に基づいて、交流変調電流信号による電流搬送を行うように動作させる素子の数を、信号経路上で調整することにより、重み付け機能を実現している。各重み付け段で電流を搬送する素子の数は、最終的に、対応する出力ＯＵＴ１又はＯＵＴ２、あるいは平衡ノード１８０又は１８２に到達する交流変調電流を決めるものとなる。
【００２４】
図４は、入力段１０２からの交流変調電流の重み付けを行うために実施可能な、重み付け段１６０の一例を示すものである。重み付け段１６０は、各々、１５０及びＯＵＴ１で示された入力と出力の間に並列接続された、複数のトランジスタ（例えば、ＮＭＯＳ素子）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３からＱＮを含んでいる。ここで、Ｎは、トランジスタの数を表す正の整数（Ｎ＞１）である。複数ビット・デジタル補間器設定Ｃ１は、制御入力（例えば、複数ビットのＣ１中の１ビット）を、各トランジスタＱ１〜ＱＮのゲートに提供し、入力１５０と出力ＯＵＴ１との間の信号経路で電流を搬送する電流搬送素子の数を制御する。従って、重み付け段１６０の数は、各位相入力信号ＰＨ１とＰＨ２の間の利用可能な補間器設定の数を定義するものとなる。
【００２５】
利用可能な位相入力信号が、４５°ずつシフトした８個のベクトルとして入力されたと仮定すると、重み付けを選択的に適用し、Ｎ×８個の補間ステップを与えることができる。例えば、Ｎ＝１６の場合、ＯＵＴ１の出力信号の位相は、０から３６０°の範囲を、１２８個の補間ステップで変化させることができる。もし、トランジスタＱ１〜ＱＮが、同一の寸法と素子の種類（例えば、同一のチャネル長とチャネル幅を有するＮＭＯＳ素子）で形成されている場合には、補間ステップは、実質的に、Ｃ１とＣ２の変化に対して比例して変化するため、線形の補間が可能となる。異なる寸法のトランジスタを用いても、補間については上記とは異なる（例えば、二次の）関数で変化するものを実現できる。段１６０〜１７４の各々には、重み付けを実施するために、同一の数のトランジスタが実装されている。これに加えて、あるいは、これに代えて、振幅と位相の誤差を緩和するために、段１６０〜１７４のトランジスタの数を加減できる。
【００２６】
以上のように、各段での（電流搬送トランジスタの数に対応した）電流量は、交流変調信号の重み付けと、それに対応する位相補間量の結果を定義するものである。図３によれば、ＯＵＴ１の出力信号は、段１６０及び１６８からの出力を加算したものに対応する。特に、補間器設定Ｃ１は、段１６０への制御入力として適用し、相補的な補間器設定Ｃ２は、段１６８への制御入力として適用する。また、Ｃ２は、平衡ノード１８０に接続された段１６２への信号経路の制御入力として適用し、Ｃ１は、これもまた平衡ノード１８０に接続された段１７０への制御入力として適用する。例えば、補間器設定Ｃ１が、重み付け段１６０に電流を導通させるＭ個のトランジスタを動作するように設定されている場合は、設定Ｃ２は、設定Ｃ１の相補的なものとして、重み付け段１６８に電流を導通させるＮ−Ｍ個のトランジスタを動作させるように設定する。この相補的な動作モードにより、電流を導通させる一定数（Ｎ個）のトランジスタが、全ての補間器設定に対して、各重み付けネットワークで動作する（例えば、電流を導通させる）ことを保証している。さらに他の例としては、一定数のＮ個のトランジスタ素子が、補間器設定Ｃ１及びＣ２の範囲に渡り、各重み付けネットワークで（システム１００全体では、Ｎ＊４個の素子が）動作を維持するように、各重み付けネットワークのトランジスタを、Ｃ１及びＣ１の設定状態に基づき、相補的に動作させることができる。
【００２７】
従って、補間出力信号ＯＵＴ１は、重み付け段１６０を流れる重み付けされた交流変調電流と、重み付け段１６８を流れる重み付けされた交流変調電流との総和により、ＯＵＴ１に接続された負荷１０８に与えられる電圧に対応したものとなる。同様に、補間出力信号ＯＵＴ２は、重み付け段１６６を流れる重み付けされた交流変調電流と、重み付け段１７４を流れる重み付けされた交流変調電流との総和により、ＯＵＴ２に接続された負荷１０８に与えられる電圧に対応したものとなる。例えば、ＯＵＴ１及びＯＵＴ２の補間出力信号は、差動動作により、互いに位相を１８０°シフトすることができる。
【００２８】
他の重み付け段１６２、１６４、１７０及び１７２を用いて、各ノード１８０及び１８２に接続された平衡負荷１１０を駆動する。例えば、重み付け段１６２を、Ｃ２に基づいて動作させ、重み付け段１６０に電流を流すために動作させるトランジスタと相補的となるトランジスタの一部を経由して、ノード１５０からノード１８０に電流を導通させる。同様に、他の重み付け段１６４、１７０及び１７２は、補間器設定Ｃ１及びＣ２の一つにより動作させる。各平衡負荷１１０は、出力負荷１０８と同様に、変調電流によって駆動する。例えば、重み付け段１６２は、補間器設定Ｃ２に基づき、交流変調電流をノード１８０に与え、重み付け段１７０は、相補的な補間器設定Ｃ１に基づき、交流変調電流をノード１８０に供給する。同様に、重み付け段１６４は、補間器設定Ｃ２に基づき、交流変調電流をノード１８０に与え、重み付け段１７２は、相補的な補間器設定Ｃ１に基づき、交流変調電流をノード１８０に与える。
【００２９】
平衡負荷１１０は、電源システム１１２の電源に電流を戻すように構成することができる。さらに、他の構成要素１８４及び１８６を、各々、ノード１８０及び１８２に結合させ、出力ＯＵＴ１及びＯＵＴ２に接続された回路の効果を模擬することができる。例えば、構成要素１８４及び１８６は、平衡付加１１０が接続されたノード１８０及び１８２に（例えば、適切に構成されたトランジスタのゲート容量などの）容量を付加するように構成することができる。
【００３０】
補間器設定Ｃ１及びＣ２に変化があっても、重み付け及び加算システム１０４で動作させるトランジスタの総数は変化しない。その理由は、重み付け段１６２、１６４、１７０及び１７２のトランジスタは、交流電流を電源に戻すが、これらのトランジスタの数は、重み付け段１６０、１６６、１６８及び１７４の信号電流搬送トランジスタとは相補的な関係に基づいて切り替えられるためである。このように、電流搬送経路（例えば、“ＯＮ”状態で動作しているトランジスタに対応する経路）の数が一定であるため、重み付け及び加算システム１０４を外から見た交流インピーダンスは、実質的に一定である。さらに、補間器設定Ｃ１及びＣ２が変化しても、相互コンダクタンス入力段の直流電流と付加インピーダンスは変化しないため、補間器１００の構成と動作は、入力段１０２でのＭｉｌｌｅｒ容量の効果を大きく抑制するものとなる。しかし、実際に存在する漏れは、補間器の補間ステップの線形性には影響せず、全体的な結果として、これらの効果は、補間器の補間ステップの線形性を改善するものとなる。
【００３１】
図５は、１６点の補間器設定に関して、補間出力信号１９０、１９２及び１９４の位相遅延の比較を表すグラフである。曲線１９０は、完全な線形性をもつ理想的な補間に対応したものである。曲線１９２は、本発明の一つの観点（例えば、補間器１００又は１０）による補間によって得られた補間出力信号に対応したものである。曲線１９４は、重み付け動作を行うために、相互コンダクタンス段での直流電流を増加させた従来の補間器の構成によって生成した、補間出力信号に対応したものである。特に、曲線１９２は、補間器が最も悪い線形性をもつように模擬した場合のものであるが、従来の構成での通常の場合に比べても、線形性を改善する結果が得られている。
【００３２】
図６は、本発明の一つの観点に従って実現される補間器システム２００の一例を示したものである。補間器システム２００は、複数の位相シフトされた出力信号を、選択システム２０４に与える、発振器２０２を含んでいる。例えば、発振器２０２は、図２に示したような、０°から３６０°の範囲で４５°の間隔で設けられた８個のクロック位相を与える、多段ＶＣＯで実現することができる。第一組の出力信号２０６は、０°，９０°，１８０°，２７０°に設定されるような、各々、９０°の間隔となっている。第二組の出力信号２０８は、各々、９０°の間隔となっているが、第一組２０６の出力信号に対しては、４５°だけシフトしている。
【００３３】
選択システム２０４は、一つあるいはそれ以上の数の信号を、第一組の出力信号２０６の中から選択し、一つあるいはそれ以上の数の信号を、第二組の出力信号２０８の中から選択する。例えば、位相複合器（又は、他の回路）２１０は、発振器２０２が、どの二つの信号を選択するのかを制御するための選択信号を与える。例えば、位相復号器は、選択信号（ＳＥＬＥＣＴ１及びＳＥＬＥＣＴ２）を選択システムに送り、隣接した二つのベクトルのうち、一つは第一組の出力信号２０６から、もう一つは第二組の出力信号２０８から選択する。補間の対象となるのは、これらの選択された入力信号である。
【００３４】
図６の例では、選択システムは、各々、第一及び第二マルチプレクサ（ＭＵＸ１及びＭＵＸ２）２１２及び２１４を含んでいる。第一マルチプレクサ２１２は、ＳＥＬＥＣＴ１に基づいて補間する二つの入力ベクトルの第一位相ベクトルを選択する。本補間システムは、差動システムとして実現することができるので、第一マルチプレクサ２１２は、ＳＥＬＥＣＴ１信号（例えば、複数ビット・デジタル入力信号）に基づいて選択された、対応する第一ベクトルの位相がシフトした信号も選択する。例えば、図２によれば、第一マルチプレクサ２１２が、第一出力２１６として信号ＥＰ０を選択した場合には、第一マルチプレクサは、他の出力２１８をＥＭ０として選択する。更に、第二マルチプレクサ２１４は、ＳＥＬＥＣＴ２信号に基づいて第一マルチプレクサ２１２が選択したベクトルに隣接したベクトルを、一つの出力２２０として選択する。図６に示した差動構成の例では、第二マルチプレクサ２１４は、ＳＥＬＥＣＴ２信号に基づいて、対応する位相がシフトした信号も、もう一つの出力２２２として選択する。上記の例では、第一マルチプレクサ２１２が、ＥＰ０及びＥＭ０を選択した場合には、選択すべきベクトルは位相が４５°である必要があるため、第二マルチプレクサ２１４は、出力２２０及び２２２として、各々、ベクトルＯＰ０及びＯＭ０、あるいは、ＯＰ１及びＯＭ１を選択する。
【００３５】
補間器２２４は、本発明の一つの観点に従って選択され、２１６〜２２２で与えらたベクトルに対して補間を行う。ここで説明したように（例えば、図１及び図３）、位相補間は、基本的に、重み付け入力信号を適切に加算することによって得られる。例えば、補間器の出力２２６及び２２８に変調電流を到達させる電流経路の数を制御することにより、ＶＧＡ段を用いた重み付けを行うことができる。各出力と各平衡経路とに対して、同一数の電流経路を設けることにより、同一の重み付けを行うことができる。これにより、例えば、４５°の間隔をもつ入力ベクトルの場合には、選択されたベクトルから２２．５°の位相シフトを与えることができる。また、出力ゲイン段２３０を用いることにより、補間出力信号２２６及び２２８を増幅し、対応する増幅された出力を２３２及び２３４に与えることができる。
【００３６】
以上で本発明の例を説明した。もちろん、本発明を説明する目的のために、構成要素や方法の組み合わせについて、思いつく限りを尽くすことは不可能であるが、当業者であれば、本発明に対して、多くの組み合わせや入れ替えが可能であることはよく承知されているところである。従って、クレームされた本発明は、これらの変更、修正及び変化の全てを受容することを意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一つの観点に従って実現される補間器の一例を示す図。
【図２】本発明の一つの観点に従って実現した補間システムに入力可能な、位相がシフトされた信号の一例を示す図。
【図３】本発明の一つの観点に係る補間器を表す回路図の一例を示す図。
【図４】本発明の一つの観点に係る補間器で使用されるカスケード段の一例を示す図。
【図５】位相がシフトされた信号の比較を表すグラフ。
【図６】本発明の一つの観点に従って実現される補間システムの一例を示す図。
【図１】
2009503953.tif 000003
【図２】
2009503953.tif 000004
【図３】
2009503953.tif 000005
【図４】
2009503953.tif 000006
【図５】
2009503953.tif 000007
【図６】
2009503953.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年3月12日(2008.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された第一及び第二相対位相角を有する第一及び第二変調入力信号を与える入力段と、
第一変調入力信号の第一部分と、第一変調入力信号の第二部分とを、内部第一ノードに到達させるように構成された重み付けシステムから構成され、
該重み付けシステムは、第二変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第二変調入力信号の第二部分を第一ノードに到達させるように構成され、第一及び第二変調入力信号の第一部分は、出力で加算され、第一及び第二位相角の間の位相角を有する補間出力信号を与え、
第一制御信号に基づき、第一重み付け段を介して第一変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第二制御信号に基づき、第二重み付け段を介して第一変調入力の第二部分を平衡ノードに到達させることにより、選択的に第一変調電流信号を重み付けするように構成された、第一重み付けネットワークと、
第二制御信号に基づき、第三重み付け段を介して第二変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第一制御信号に基づき、第四重み付け段を介して第二変調入力の第二部分を平衡ノードに到達させることにより、選択的に第二変調電流信号を重み付けするように構成された、第二重み付けネットワークとを含み、
第一重み付け段と第二重み付け段の各々は、さらに、第二制御信号及び第一制御信号の各々に基づき、第二変調入力信号の第一及び第二部分に対応した電流を導通して、選択的に動作する複数のトランジスタ素子を含み、
第三重み付け段と第四重み付け段の各々は、さらに、第二制御信号及び第一制御信号の各々に基づき、第二変調入力信号の第一及び第二部分に対応した電流を導通して選択的に動作する複数のトランジスタ素子を含み、
第一制御信号は、第一重み付け段と第四重み付け段の各々において、Ｎ個のトランジスタ素子の中のＭ個を動作させるために与えられる複数ビット制御信号を含み、Ｍは、Ｎ未満かＮと同一の正の整数であり、Ｎは、トランジスタ素子の数を表す正の整数であり、
第二の制御信号は、第二重み付け段と第三重み付け段の各々において、第一重み付け段と第四重み付け段とは相補的な関係で、（Ｎ−Ｍ）個のトランジスタ素子を動作させるために与えられる複数ビット制御信号を含み、一定数の２＊Ｎ個のトランジスタ素子が、第一及び第二制御信号によって定義される補間器設定の範囲にわたって動作することが維持されることを特徴とする位相補間システム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、第一及び第二変調入力信号は、各々、第一及び第二変調電流信号であり、該システムは、さらに、
出力に結合された第一負荷であって、第一及び第二変調電流信号の第一部分は、加算されて、補間出力信号を与える第一負荷と、
第一ノードに結合された第二負荷であって、第一及び第二変調電流信号の第二部分は、第一ノードで集められ、付属する電力システムに実質的に戻される第二負荷とを含む出力段を含むことを特徴とするシステム。
【請求項３】
選択された第一及び第二相対位相角を有する第一及び第二変調入力信号を与える入力段と、
第一変調入力信号の第一部分と、第一変調入力信号の第二部分とを、内部第一ノードに到達させるように構成された重み付けシステムであって、該重み付けシステムは、第二変調入力信号の第一部分を出力に到達させ、第二変調入力信号の第二部分を第一ノードに到達させるように構成され、第一及び第二変調入力信号の第一部分は、出力で加算され、第一及び第二位相角の間の位相角を有する補間出力信号を与えるシステムと、
第一及び第二変調入力信号を、複数の利用可能な位相ベクトルの中から選択するように構成された選択システムを含む、位相補間システムであって、
選択システムは、各々、第一及び第二変調入力信号と位相の相補的関係にある第三及び第四変調入力信号を選択するように構成され、
重み付けシステムは、さらに、第三変調入力信号の第一部を第二出力に到達させ、第三変調入力信号の第二部を第二ノードに到達させるように構成され、
重み付けシステムは、また、第四変調入力信号の第一部を第二出力に到達させ、第四変調入力信号の第二部を第二ノードに到達させるように構成され、第三及び第四変調入力信号の第一部は、第二出力で加算され、第一出力で与えられた補間出力信号の位相の相補的関係にある第二補間出力信号を与えることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項３記載のシステムにおいて、重み付けシステムは、さらに、複数の重み付けネットワークを含み、各重み付けネットワークは、第一、第二、第三及び第四変調入力信号の各部分を、第一出力、第二出力、第一ノード及び第二ノードに導通させる複数のトランジスタを制御することにより、第一、第二、第三及び第四変調入力信号の各一つを選択的に重み付けするように構成されたシステムであって、重み付けシステムで導通するトランジスタの数は、補間器設定の範囲全体にわたり、実質的に一定に維持されることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムにおいて、重み付けシステムは、さらに、
第一変調入力信号と出力との間を結合する第一重み付け段と、
第一変調入力信号と第一ノードとの間を結合する第二重み付け段と、
第二変調入力信号と出力との間を結合する第三重み付け段であって、第一及び第三重み付け段の各々は、各々、第一及び第二制御信号に基づき、補完的な関係に基づいて動作し、出力に補間出力信号を与える同数の素子を含み、
第二変調入力信号と第一ノードとの間を結合する第四重み付け段であって、第二及び第四重み付け段の各々は、各々、第一及び第二制御信号に基づき、補完的な関係に基づいて動作する同数の素子を含むことを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５記載のシステムにおいて、各重み付け段を介して電流を導通させるために動作する素子の数は、第一及び第二変調信号の重み付けを決定し、第一及び第二制御信号の変化に比例して、補間出力信号の位相角に実質的に均一なステップ変化を与えるように該重み付けを適用することを特徴とするシステム。
【請求項７】
少なくとも第一及び第二変調電圧信号を、対応する第一及び第二変調電流信号に変換する手段であって、各信号は互いにシフトした位相角を有する手段と、
出力への信号経路を与えるために動作させる第一の複数の素子の素子数に従って、第一変調電流信号の第一部分を、選択的に出力に到達させるための手段であって、第一の複数の素子の素子数は、第一制御信号に基づいて変化する手段と、
平衡ノードへの信号経路を与えるために動作させる第二の複数の素子の素子数に従って、第一変調電流信号の第二部分を、選択的に平衡ノードに到達させるための手段であって、第二の複数の素子の素子数は、第二制御信号に基づいて変化する手段と、
出力への信号経路を与えるために動作させる第三の複数の素子の素子数に従って、第二変調電流信号の第一部分を、選択的に出力に到達させるための手段であって、第三の複数の素子の素子数は、第二制御信号に基づいて変化し、第一及び第二変調電流信号の第一部分は、出力で加算され、位相角を有し対応する補間出力信号を与える手段と、
平衡ノードへの信号経路を与えるために動作させる第四の複数の素子の素子数に従って、第二変調電流信号の第二部分を、選択的に平衡ノードに到達させるための手段であって、第四の複数の素子の素子数は、第一制御信号に基づいて変化する手段とを含むことを特徴とする補間システム。
【国際調査報告】
2009503953.tif 000009