(57)【要約】【課題】  設計の自由度を有し、回路全体の消費電力増加を生じさせずに更なる性能向上を図ることができる、交差接続した低歪電圧−電流変換回路を提供することを主要な目的とする。【解決手段】  交差接続した低歪電圧−電流変換回路を構成するトランジスタＴ１〜Ｔ６のうち、少なくとも１つは２以上のトランジスタが並列接続されてなる。トランジスタＴ１〜Ｔ６の並列接続数を任意に設定することにより、従来の低歪動作を保持したまま、回路の電流配分を最適化することができる。低歪かつ低消費電力動作が必要となる増幅器やミキサに応用する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部に関して、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタ端に接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６トランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、
前記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比あるいはサイズ比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする電圧−電流変換回路。
【請求項２】
前記第５および第６トランジスタのエミッタ端にそれぞれ電流源が付加されたことを徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項３】
前記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されることを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項４】
前記並列接続した第１〜第６トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が全て等しくされていることを特徴とする請求項１から３に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項５】
前記第１および第３トランジスタの並列接続数が等しくされ、
前記第２および第４トランジスタの並列接続数が等しくされていることを特徴とする請求項１から４に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項６】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、キャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１〜５に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項７】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、
前記第１および第２トランジスタの一方はキャパシタを介して接地し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１〜５に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項８】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、
前記第１および第２トランジスタの一方は前記バイアスのみ供給し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１〜５に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項９】
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されており、
前記第５および第６トランジスタのコレクタ端のそれぞれに、出力負荷抵抗が接続されており、
前記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなり、
前記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする増幅器。
【請求項１０】
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、
前記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されており、前記第５および第６トランジスタのコレクタ端のそれぞれに、出力負荷抵抗が接続されており、
前記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなり、
前記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする増幅器。
【請求項１１】
第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する周波数変換回路を備えたミキサ回路であって、
前記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部を備え、
前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されていることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１２】
第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する周波数変換回路を備えたミキサであって、
前記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部を備え、
前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されていることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１３】
第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する第１の周波数変換回路と、第１の信号と第４の信号から、積として第５の信号を生成する第２の周波数変換回路とを備え、かつ前記第１の信号を入力するトランスコンダクタ部が共通化された四相ミキサであって、
前記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行う前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されていることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１４】
第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する第１の周波数変換回路と、第１の信号と第４の信号から、積として第５の信号を生成する第２の周波数変換回路とを備え、かつ前記第１の信号を入力するトランスコンダクタ部が共通化された四相ミキサであって、
前記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行う前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されていることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１５】
前記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなり、
前記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする請求項１１から１４に記載のミキサ回路。
【請求項１６】
前記並列接続した第１〜第６トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が全て等しくされていることを特徴とする請求項１５に記載のミキサ回路。
【請求項１７】
前記第１および第３トランジスタの並列接続数が等しくされ、
前記第２および第４トランジスタの並列接続数が等しくされていることを特徴とする請求項１５または１６に記載のミキサ回路。
【請求項１８】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、キャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１１から１７に記載のミキサ回路。
【請求項１９】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、
前記第１および第２トランジスタの一方はキャパシタを介して接地し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１１から１７に記載のミキサ回路。
【請求項２０】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、
前記第１および第２トランジスタの一方は前記バイアスのみ供給し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１１から１７に記載のミキサ回路。
【請求項２１】
前記第５または第６トランジスタのコレクタ端に、新たに電流パスが接続されていることを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載の電圧−電流変換回路、増幅器またはミキサ回路。
【請求項２２】
電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部であって、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタ端に接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、かつ複数個のトランジスタが並列接続されてなる第５のトランジスタと第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、
前記第５および第６トランジスタのコレクタには、並列接続数と等しい数のスイッチトランジスタが接続されており、該スイッチトランジスタの制御により、全電流量に占める出力信号電流量を調整することを特徴とする電圧−電流変換回路。
【請求項２３】
前記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ電流源が付加されることを特徴とする請求項２２に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項２４】
前記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されることを特徴とする請求項２２に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項２５】
請求項２１、２２、２３および２４からなる群より選ばれる電圧−電流変換回路を用いた増幅器。
【請求項２６】
請求項２１、２２、２３および２４からなる群より選ばれる電圧−電流変換回路を用いたミキサ回路。
【請求項２７】
請求項１から２６のいずれか１項に記載の電圧−電流変換回路、増幅器またはミキサ回路を有するＬＳＩを用いた携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に電圧−電流変換回路に関するものであり、より特定的にはトランスコンダクタ部の低歪化かつ低消費電力化を実現する電圧−電流変換回路に関する。本発明はまた、そのような電圧−電流変換回路を用いた増幅器、ミキサ回路および携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本の地上デジタルテレビ放送（ＩＳＤＢ−Ｔ）では、携帯機器向けに１セグメント（４３０ｋＨｚ）のみを用いた放送が行われる。地上デジタルテレビ放送の受信機能をＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）化して、バッテリ駆動の携帯端末に組み込むには、受信用チューナの低消費電力化、小型化、妨害波耐性、及び低歪化が重要な課題となる。
【０００３】
イメージ抑圧型の低域中間周波数（Ｌｏｗ ＩＦ）方式受信装置等では、ミキサ回路は最も重要なブロックの一つである。ミキサ回路には、従来、図１０に示すような、入力信号電圧Ｖを増幅して電流信号Ｉに変換する電圧−電流変換回路が組み込まれていた。トランジスタＴ１，Ｔ２が入力信号（ＲＦ（Radio Frequency:高周波），ＲＦＢ）の入力を受けるとき（ＶBE1,ＶBE2間に入る小信号の電圧＝ｖin＝ｖin+−ｖin-）、Iout3, Iout4には、以下の式（１）、（２）に示す電流が流れる。なお、Iout3＋Iout4＝Issである。
【数１】
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【０００４】
この従来技術によれば、式（１）、（２）に示すように、非線形の項（exp）を含むので、歪が生じる。
【０００５】
また、図１１に示すような従来の交差接続した電圧−電流変換回路を用いる場合もあった。この電圧−電流変換回路は、ベースから入力信号（ＲＦ，ＲＦＢ）を受ける第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２と、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが第１トランジスタＴ１のエミッタ端に接続された第３トランジスタＴ３と、コレクタが第２トランジスタＴ２のエミッタ端に接続された第４トランジスタＴ４を備える。第３および第４トランジスタＴ３，Ｔ４のエミッタ間に抵抗Ｒ７が設けられている。このような電圧−電流変換回路においては、トランジスタＴ１、Ｔ２がＲＦ入力を受けると、Iout3, Iout4には、式（３）、（４）に示す電流が流れる。
【数２】
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【０００６】
これらの式では、非線形の項の（exp）を含まないので、線形性が向上する。しかし、第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２への高周波入力で動作が不安定となる問題点（ベース・コレクタが同相となり発振する可能性有り。）があった。
【０００７】
ミキサ回路において、トランスコンダクタ部（増幅部）の低歪化および低消費電力化はトレードオフの関係にある。上述のような問題点を解決するための、交差接続したトランスコンダクタの低歪化技術の一つとして、図１２の構成が非特許文献１に提案されている。
【０００８】
図１２を参照して、トランスコンダクタ部ｓ１００は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号（ＲＦ，ＲＦＢ）を受ける第１トランジスタＴ１および第２トランジスタＴ２を備える。トランスコンダクタ部ｓ１００は、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが第１トランジスタＴ１のエミッタ端に接続された第３トランジスタＴ３と、コレクタが第２トランジスタＴ２のエミッタ端に接続された第４トランジスタＴ４を備える。トランスコンダクタ部ｓ１００は、さらにベース・エミッタを第３トランジスタＴ３と共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタＴ５と、ベース・エミッタを第４トランジスタＴ４と共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタＴ６とを備える。第３トランジスタＴ３と第５トランジスタＴ５（第４トランジスタＴ４と第６トランジスタＴ６）は、電流ミラーを構成している。ここでは、電流ミラー比は１：１である。第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６（Ｔ３，Ｔ４）のエミッタ間に抵抗Ｒ７が設けられており、かつ該エミッタ端１，２にそれぞれ定電流源Ｉin1，Ｉin2が付加されている。
【０００９】
トランスコンダクタ部ｓ１００は、入力信号電圧ｖinを増幅して電流信号に変換する。
【００１０】
図中のトランスコンダクタ部（増幅部）Ｓ１００に関して、トランジスタＴ１とＴ３（Ｔ２とＴ４）に流れる電流は等しいので、以下の式（５）、（６）が成り立つ。
【数３】
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【００１１】
トランジスタＴ１，Ｔ２がＲＦ入力を受ける時（ＶBE1,ＶBE2間に入る小信号の電圧＝ｖin＝ｖin+−ｖin-）、抵抗Ｒ７に、直接ＲＦ信号vinが与えられ、式（７）に示す信号電流が流れる。
【数４】
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【００１２】
Iout3, Iout4に流れる電流は、式（８）、（９）のようになる。
【数５】
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【００１３】
これらは、非線形の項(ln, exp等)を含まず、また、電流ミラー構成を用いての高周波入力であるため、低歪動作を期待できる。トランスコンダクタンスｇｍ３、ｇｍ４は（８）,（９）式を微分して式（１０）のようになる。
【数６】
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【００１４】
また、ＩＱミキサの従来例として、図１３に示すような四相ミキサ（Quadrature mixer）が特許文献１および非特許文献２に提案されている。
【００１５】
以下の図において、トランスコンダクタ部をＧｍ，ＩまたはＱのスイッチ部をＳＷ＿ＩまたはＳＷ＿Ｑと呼ぶ。高周波信号ＲＦ及びその反転信号をＲＦ及びＲＦＢ、ローカル信号ＬＯ（Local）及びその反転信号をＬＯ＿Ｉ（ＬＯ＿Ｑ）及びＬＯ＿ＩＢ（ＬＯ＿ＱＢ）、中間周波数信号ＩＦ(Intermediate Frequency)及びその反転信号をＩＦ＿Ｉ（ＩＦ＿Ｑ）及びＩＦ＿ＩＢ（ＩＦ＿ＱＢ）と呼ぶ。
【００１６】
図１３を参照して、四相ミキサｑ１００は、第１の信号（ＲＦ，ＲＦＢ）と第２の信号（ＬＯ＿Ｉ，ＬＯ＿ＩＢ）から、積として第３の信号（ＩＦ＿Ｉ，ＩＦ＿ＩＢ）を生成するＩのスイッチ部ＳＷ＿Ｉと、第１の信号（ＲＦ，ＲＦＢ）と第４の信号（ＬＯ＿Ｑ，ＬＯ＿ＱＢ）から、積として第５の信号（ＩＦ＿Ｑ，ＩＦ＿ＱＢ）を生成するＱのスイッチ部ＳＷ＿Ｑを備える。スイッチ部ＳＷ＿Ｉ，スイッチ部ＳＷ＿Ｑに、第１の信号（ＲＦ，ＲＦＢ）を電流信号として増幅して入力するトランスコンダクタ部Ｇｍは、共通化されている。
【００１７】
図１３を参照して、ミキサ回路ｑ１００の動作について説明する。Ｉミキサ（Ｇｍ−ＳＷ＿Ｉ）及びＱミキサ（Ｇｍ−ＳＷ＿Ｑ）は、いずれも受信信号である高周波信号ＲＦと、各ローカル信号ＬＯ＿Ｉ及びローカル信号ＬＯ＿Ｑを乗算して周波数変換し、乗算結果としてそれぞれ中間周波数信号ＩＦ＿Ｉ及び中間周波数信号ＩＦ＿Ｑを生成する。
【００１８】
入力トランスコンダクタ部Ｇｍを共通化することで、素子数を低減できるだけでなく、２つの独立したギルバートセルミキサと比較して、電力を半減、低歪化、低ノイズ化を期待できる。
【００１９】
また、図１４（ｂ）に示すように、ローカル信号が正弦波や三角波の時に、各Ｉ，ＩＢ，Ｑ，ＱＢの四相信号が交差するポイントがπ／２間隔で出現し、相互に干渉することで出力位相誤差を補正する機能を有する。但し、図１４（ａ）のように、方形波の入力では交差ポイントが曖昧となり、出力位相誤差を補正できない。イメージリジェクション比（妨害波に対する希望波の比）は、ミキサの出力位相誤差と振幅誤差で決まるため、四相ミキサは、位相誤差補正機能を有するイメージリジェクションミキサとして、近年様々な文献で紹介されている。
【００２０】
また、特許文献２では、図１５に示すようなミキサ回路が開示されている。このミキサ回路ｍ１００は、トランスコンダクタ部Ｇｍと周波数変換を行うスイッチ回路ＳＷと電流パスＩp1，Ｉp2を備える。バイパス電流Ｉp1およびＩp2により、スイッチ部ＳＷとトランスコンダクタ部Ｇｍの動作電流を独立に最適化できる。
【００２１】
【特許文献１】米国特許第６，０２９，０５９号明細書
【００２２】
【特許文献２】特開平４−１２９４０７号公報
【００２３】
【非特許文献１】青木英彦著、"アナログＩＣの機能回路設計入門", ＣＱ出版, １９９２
【００２４】
【非特許文献２】Jackson Harvey and Ramesh Harjani "Analysis and Design of an Integrated Quadrature mixer with Improved Noise Gain and Image Rejection"IEEE International Symposium Circuits and Systems vol．IV p.786-789 May2001.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかしながら、非特許文献１で提案されている図１２に示したトランスコンダクタ部の構成では、Ｉout3：Ｉout5 ＝Ｉout4：Ｉout6＝１：１となり、Ｉin1（Ｉin2）の半分の電流がＩout3（Ｉout4）に流れる。そのため、設計の自由度が少なく、差動増幅動作の主となるトランジスタＴ５およびＴ６の電流を増加して歪や利得を改善する際、最適化したトランジスタＴ５およびＴ６に流れる電流の約２倍の電流が回路構成上必要であるため、消費電力の増加を回避できないという問題点があった。
【００２６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、低歪化を実現するトランスコンダクタ部に関して、回路的な工夫により最適な動作電流を調整し、消費電力を低減し得る電圧−電流変換回路を提供することを目的とする。
【００２７】
本発明の他の目的は、そのような電圧−電流変換回路を用いた増幅器を提供することにある。
【００２８】
本発明のさらに他の目的は、そのような電圧−電流変換回路を用いたミキサ回路を提供することにある。
【００２９】
本発明のさらに他の目的は、そのような電圧−電流変換回路を用いた携帯機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
この発明の第１の局面に従う発明は、電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部に関して、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタを備え、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタ端に接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタとを備え、さらにベース・エミッタを上記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、ベース・エミッタを上記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備える。上記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられている。上記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比あるいはサイズ比を任意に設定することで、全電流量に占める上記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整する。
【００３１】
本発明によれば、従来提案されている低歪増幅動作を実現したまま、並列接続数あるいはサイズ比による新たなパラメータが加わり、設計に自由度が生まれる。さらに、第５および第６のトランジスタの電流配分を最適化（ｇｍの向上）することが可能になる。一般的に、ｇｍは動作電流に比例して大きくなる。そして、トランジスタの並列接続数の比（本明細書では電流ミラー比という）あるいはトランジスタのサイズ比で制御することにより、動作電流の有効利用が可能となり、低消費電力化を期待できる。
【００３２】
本発明の好ましい実施態様によれば、上記第５および第６トランジスタのエミッタ端にそれぞれ電流源が付加される。定電流源が付加されることにより動作電流を一定に保つことができるため、負荷抵抗と動作電流によって決まる出力同相電位の変動を抑えることができる。
【００３３】
上記電流源を設ける構成に替えて、上記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗を付加してもよい。このように構成することにより、縦積みとなるトランジスタ数が減るため（電流源トランジスタが削除されるため）、動作マージンを拡大することができ、さらに線形性等の性能向上を期待できる。但し、動作電流を一定に保つことが難しくなる。
【００３４】
本発明のさらに好ましい実施態様によれば上記並列接続した第１〜第６トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が全て等しくされている。このように構成することにより、ベース−エミッタ間電圧が等しい条件で、並列接続する全てのトランジスタのサイズが等しい場合、パラメータ（並列接続数）にのみ依存する電流ミラー比の制御が可能となる。
【００３５】
また、さらに好ましくは、上記第１および第３トランジスタの並列接続数が等しくされ、上記第２および第４トランジスタの並列接続数が等しくされる。
【００３６】
従来の基本動作原理はトランジスタＴ１〜Ｔ４およびエミッタ抵抗Ｒ７によって決まることに注目し、第１および第３トランジスタ並びに第２および第４トランジスタに流れる電流が等しい場合、並列接続に影響を受けず、入力信号を直接第３および第４（第５および第６）トランジスタのエミッタ抵抗Ｒ７に与えることができる。従来と同様に、原理的に非線形の項(lnやexp)が無いため、低歪な増幅動作を期待できる。
【００３７】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、キャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする。
【００３８】
上記の発明によれば、信号入力トランジスタのベース電圧を一定に保ち、差動の入力信号を受けることができる。
【００３９】
この発明の他の実施態様によれば、上記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、上記第１および第２トランジスタの一方はキャパシタを介して接地し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする。
【００４０】
このように構成することにより、シングル−差動変換が可能となる。また、交差接続構成にしているため、シングル入力による性能劣化が殆ど無い。
【００４１】
また、上記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、上記第１および第２トランジスタの一方は上記バイアスのみ供給し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしてもよい。
【００４２】
この発明の第２の局面に従う増幅器は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタを備え、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタとを備え、さらにベース・エミッタを上記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、ベース・エミッタを上記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備える。上記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されている。上記第５および第６トランジスタのコレクタ端のそれぞれに、出力負荷抵抗が接続されている。上記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなる。上記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める上記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする。
【００４３】
この発明によれば、従来と比較して低消費電力および低歪動作を実現する増幅器を提供することができる。また、定電流源があることにより動作電流を一定に保つことができるため、出力電圧の変動を抑えることができる。
【００４４】
この発明の第３の局面に従う増幅器は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタを備え、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタとを備え、さらにベース・エミッタを上記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、ベース・エミッタを上記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備える。上記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられている。上記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されており、上記第５および第６トランジスタのコレクタ端のそれぞれに、出力負荷抵抗が接続されている。上記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなる。上記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める上記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする。
【００４５】
この発明によれば、従来と比較して低消費電力および低歪動作を実現する増幅器を提供することができる他、動作マージンを拡大することができる。
【００４６】
本発明の第４の局面に従うミキサ回路は、第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する周波数変換回路を備えたミキサであって、上記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部を備え、上記トランスコンダクタ部は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタを備え、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタとを備え、さらにベース・エミッタを上記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、ベース・エミッタを上記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備える。上記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されている。
【００４７】
この発明によれば、歪特性を改善したミキサを提供することができる。
【００４８】
本発明の第５の局面に従うミキサ回路は、第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する周波数変換回路を備えたミキサであって、上記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部を備える。上記トランスコンダクタ部は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタを備え、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタを備え、さらにベース・エミッタを上記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、ベース・エミッタを上記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備える。上記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されていることを特徴とする。
【００４９】
この発明によれば、歪特性を改善したミキサを提供することができる。また、動作マージンが拡大し、性能向上を期待できる。
【００５０】
本発明の第６の局面に従うミキサ回路は、第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する第１の周波数変換回路と、第１の信号と第４の信号から、積として第５の信号を生成する第２の周波数変換回路とを備え、かつ上記第１の信号を入力するトランスコンダクタ部が共通化された四相ミキサにかかる。上記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行う上記トランスコンダクタ部は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタを備え、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタとを備え、さらにベース・エミッタを上記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、ベース・エミッタを上記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備える。上記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されている。
【００５１】
本発明によれば、従来と比較して低消費電力および低歪動作を実現する四相ミキサを提供することができる。
【００５２】
この発明の第７の局面に従うミキサ回路は、第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する第１の周波数変換回路と、第１の信号と第４の信号から、積として第５の信号を生成する第２の周波数変換回路とを備え、かつ上記第１の信号を入力するトランスコンダクタ部が共通化された四相ミキサにかかる。上記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行う上記トランスコンダクタ部は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタを備え、さらにベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタとを備え、さらにベース・エミッタを上記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、ベース・エミッタを上記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備える。上記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されていることを特徴とする。
【００５３】
上記ミキサ回路において、好ましくは、上記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなり、上記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める上記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整する。また、上記並列接続した第１〜第６トランジスタのベース−エミッタ間の電圧を全て等しく設定する。さらに、上記第１および第３トランジスタの並列接続数を等しく設定し、上記第２および第４トランジスタの並列接続数が等しく設定する。
【００５４】
このように構成することにより、電圧−電流変換回路の説明で述べたような特徴を備え、低消費電力かつ低歪動作を実現するミキサを提供することができる。
【００５５】
上記ミキサ回路において、さらに好ましい実施態様によれば、上記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、キャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする。
【００５６】
このように構成することにより、低消費電力かつ低歪動作に加えて、バイアスＤＣ電圧を一定に保ち、差動入力となるミキサを提供することができる。
【００５７】
また、本発明の他の実施態様によれば、上記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、上記第１および第２トランジスタの一方はキャパシタを介して接地し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしている。また、上記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、上記第１および第２トランジスタの一方は上記バイアスのみ供給し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしてもよい。
【００５８】
このように構成することにより、低消費電力かつ低歪動作に加えて、シングル入力となるミキサを提供することができる。
【００５９】
上述した電圧―電流変換回路、増幅器またはミキサ回路において、上記第５または第６トランジスタのコレクタ端に、新たに電流パスが接続されているのが好ましい。
【００６０】
このように構成することにより、電流ミラー比の調整によりトランスコンダクタ部に十分な電流を与えつつ、スイッチ部に流れる過剰な電流を分岐させる（引き抜く）ことができる。従って、トランスコンダクタ部とスイッチ部を独立に最適化できるため、ミキサのような回路で最も効果を期待できる。
【００６１】
この発明の第８の局面に従う電圧―電流変換回路は、電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部に関して、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタを備える。当該電圧―電流変換回路は、ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタ端に接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタをさらに備える。当該電圧―電流変換回路は、ベース・エミッタを上記第３トランジスタと共有し、かつ複数個のトランジスタが並列接続されてなる第５のトランジスタおよび第６のトランジスタをさらに備える。上記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられている。上記第５および第６トランジスタのコレクタには、並列接続数と等しい数のスイッチトランジスタが接続され、該スイッチトランジスタの制御により、全電流量に占める出力信号電流量を調整することを特徴とする。
【００６２】
このように構成することにより、外部から電流分配率を制御することが可能となり、利得を可変にする等の調整が可能となる。
【００６３】
この発明の好ましい実施態様によれば、上記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ電流源が付加されることを特徴とする。
【００６４】
このように構成することにより、外部から電流分配率を制御し、動作電流を一定にすることが可能となる。
【００６５】
この発明の他の実施態様によれば、上記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されることを特徴とする。
【００６６】
このように構成することにより、外部から電流分配率を制御することが可能となり、さらに動作マージンを拡大することが可能となる。
【００６７】
この発明の第９の局面に従う携帯端末は、上記電圧−電流変換回路、増幅器またはミキサ回路を有するＬＳＩを含む。
【００６８】
本発明によれば、受信器ＬＳＩに必要な様々なブロックの電圧−電流変換部に応用し、携帯端末の低消費電力化に貢献できる。
【発明の効果】
【００６９】
本発明の電圧−電流変換回路およびそれを用いたミキサ回路は、トランスコンダクタの電流配分を任意に設定できるため、設計の自由度が改善する。また、電流ミラー比の配分を調整することで低消費電力を実現できる。さらにまた、電流パスを用いることで、ミキサに応用する場合に、低歪増幅動作を維持したまま、トランスコンダクタ部とスイッチ部の独立した最適設計が可能となるという効果を奏する。さらにまた、外部から電流分配比も制御が可能となるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
第１から第６トランジスタを備えた低歪化を実現するトランスコンダクタ部に関して、最適な動作電流を調整し、消費電力を低減するという目的を、上記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比あるいはサイズ比を任意に設定することによって実現した。以下、この発明の実施例を図を用いて説明する。
【実施例１】
【００７１】
本発明の実施例１にかかる電圧−電流変換回路を、図１に基づいて説明する。
【００７２】
図１を参照して、実施例１にかかる、電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部Ｓ−２００は、コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタＴ１，Ｔ２とを備える。コレクタが第１トランジスタＴ１のエミッタ端に接続された第３トランジスタＴ３と、コレクタが第２トランジスタＴ２のエミッタ端に接続された第４トランジスタＴ４とは、ベースとコレクタが互いに交差接続されている。第５トランジスタＴ５は、ベース・エミッタを上記第３トランジスタＴ３と共有し、コレクタから電流信号を取り出す。第６のトランジスタＴ６は、ベース・エミッタを第４トランジスタＴ４と共有し、コレクタから電流信号を取り出す。第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６のエミッタ間に抵抗Ｒ７が設けられている。トランジスタＴ１、Ｔ３、Ｔ２，Ｔ４はトランジスタがｍ列、並列接続されてなる。トランジスタＴ５，Ｔ６は、トランジスタがｎ列、並列接続されてなる。
【００７３】
これにより、トランジスタＴ３とトランジスタ５（トランジスタＴ４とトランジスタＴ６）との間で電流ミラーが構成され、基準電流をｍ：ｎの比に分配することが可能となる。
【００７４】
本実施例によれば、従来提案されている低歪増幅動作を実現したまま、並列接続数による新たなパラメータが加わり、設計に自由度が生まれる。さらに、第５および第６のトランジスタの電流配分を最適化（ｇｍの向上）することが可能になる。一般的に、ｇｍは動作電流に比例して大きくなる。そして、並列接続の数の比(電流ミラー比)で制御することにより、動作電流の有効利用が可能となり、低消費電力化を期待できる。
【００７５】
なお、本実施例では、並列接続の数の比を変える場合を例示したが、トランジスタのサイズ比を任意に設定することで、全電流量に占める第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６に流れる信号電流量を調整してもよい。
【実施例２】
【００７６】
本発明の実施例２にかかる電圧―電流変換回路について図２を用いて説明する。なお、図２において、図１に示す回路と同一の部材については、同一の符号を記載する。
【００７７】
図２を参照して、実施例１にかかる電圧−電流変換回路ｓ３００においては、トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４はトランジスタがｍ列、並列接続されてなる。トランジスタＴ５，Ｔ６は、トランジスタがｎ列、並列接続されてなる。第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６のそれぞれのエミッタ端に電流源が付加されている。ｍ：ｎ＝１：１のとき、従来例の図１２に示す回路と等価である。本実施例では、ｍ：ｎ≠１：１のときも同等の動作が可能である。例えば、Ｔ３：Ｔ５＝Ｔ４：Ｔ６＝ｍ：ｎ（但し、Ｔ１：Ｔ３＝Ｔ２：Ｔ４＝１：１）の関係にある時、ｍ：ｎ＝１：１の場合と同様に、上記式（５）〜（７）が成り立つ。このとき、出力電流は、定電流Issを基準として、式（１１）、（１２）で表せる。
【数７】
2006129416.tif 000009
【００７８】
このときのトランスコンダクタンスｇｍ３*，ｇｍ４*を、式（１３）に示す。
【数８】
2006129416.tif 000010
【００７９】
参考までに、ノード５、ノード６に流れる電流を、式（１４）、（１５）に示す。
【数９】
2006129416.tif 000011
【００８０】
本実施例によれば、式（１１）、（１２）、（１４）、（１５）に示した通り、並列接続数をパラメータとして電流比を任意に設定できる。但し、上述のようにＴ１とＴ３（Ｔ２とＴ４）には、同一電流が流れるため、Ｔ１：Ｔ３＝Ｔ２：Ｔ４＝１：１の関係は必須となる。
【００８１】
ｍ：ｎ＝１：１となる特別な条件のとき、式（１１）,（１２）は、上記の式（８）,（９）と等しくなる。一般的なｇｍを向上する手段として、トランジスタＴ５およびＴ６の電流配分を増やすため、ｎ＞ｍの関係が電流効率上良いと考えられる。このとき、ｍ列のトランジスタの過剰な電流配分を減らすことができるため、低消費電力化を期待できる。但し、本発明は、ｎ＞ｍに限られるものではない。
【実施例３】
【００８２】
実施例３にかかる電圧―電流変換回路について図３を用いて説明する。
【００８３】
図３を参照して、実施例３にかかる電圧−電流変換回路ｓ４００は、電流源の代わりに負帰還抵抗Ｒ９、Ｒ１０を有する。トランジスタＴ３〜Ｔ６が電流源トランジスタの役割も兼ねている。動作電流は、トランジスタＴ１，Ｔ２のＤＣバイアスに依存する。動作マージンが拡大するため性能向上を期待できる。
【００８４】
次に、実施例１−３にかかる電圧−電流変換回路の信号入力部の構成を図４に示す。図１−３に示すように、差動入力の場合は、図４（ａ）に示すように、２つの抵抗を介して、各トランジスタのＤＣをバイアスし、キャパシタを介してＡＣ信号を入力する。ＶｘＲＦ端子には、抵抗分圧や電圧生成回路で生成した参照電圧端子を接続する。後述するミキサ回路の場合、ＬＯ信号も同様に入力する。
【００８５】
シングル入力時は、図４（ｂ）に示すように、信号を受けない入力端（トランジスタＴ２）を、キャパシタを介してＧＮＤに接続する、または、図４（ｃ）に示すように、信号を受けない入力端（トランジスタＴ２）には、ＤＣバイアスのみを供給するようにしてもよい。これにより、シングル−差動変換が可能となる。また、図１−３に戻って、交差接続構成にしているので、シングル入力による性能劣化が少ない。
【実施例４】
【００８６】
図５は、本発明の実施例４に係る増幅器の回路図である。図２に示す回路と同一または相当する部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。実施例４は、実施例２の電圧―電流変換回路を増幅器ａ１００に適用したもので、第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６のコレクタ端のそれぞれに、出力負荷抵抗Ｒ３，Ｒ４を接続することにより実現している。定電流源は、電流源Ｉ１、トランジスタＴ１５，Ｔ１６，Ｔ１７および電流源安定性を高めるための負帰還抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ８を含む。
【００８７】
本実施例によれば、トランジスタの並列接続の数（ｍ、ｎ）の比を任意に設定することで、全電流量に占める第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６に流れる信号電流量を調整することができるため、トランジスタＴ５とＴ６の最適な電流を設定できる。そのため、設計の自由度が高まり、消費電力を抑えることができる。また、図示しないが、本実施例において、図５の構成のように電流源となるトランジスタを用いる代わりに、図３に示すと同様に、負帰還抵抗を用いてグランドと接続すると、動作マージンを拡大することができる。
【実施例５】
【００８８】
図６は、上述の電圧―電流変換回路をミキサに応用した、実施例５にかかるミキサ回路の回路図である。ミキサ回路ｍ２００は、第１の信号（ＲＦ，ＲＦＢ）と第２の信号（ＬＯ，ＬＯＢ）から、積として第３の信号（ＩＦ，ＩＦＢ）を生成する周波数変換回路であるスイッチ回路ＳＷと、トランスコンダクタ部Ｇｍを備える。
【００８９】
実施例４にかかる増幅器と同様に、トランジスタの並列接続の数（ｍ、ｎ）の比を任意に設定することで、全電流量に占める上記第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６に流れる信号電流量を調整することができる。そのため、設計の自由度が高まり、消費電力を抑えることができる。
【００９０】
なお、請求項１１に相当する回路は、ｍ：ｎ＝１：１のときである。
【実施例６】
【００９１】
図７は、図６にかかる電圧―電流変換回路を四相ミキサに応用した、実施例６にかかる四相ミキサ回路の回路図である。
【００９２】
四相ミキサｑ２００は、第１の信号（ＲＦ，ＲＦＢ）と第２の信号（ＬＯ＿Ｉ，ＬＯ＿ＩＢ）から、積として第３の信号（ＩＦ＿Ｉ，ＩＦ＿ＩＢ）を生成する第１のスイッチ回路ＳＷ＿Ｉと、第１の信号（ＲＦ，ＲＦＢ）と第４の信号（ＬＯ＿Ｑ，ＬＯ＿ＱＢ）から、積として第５の信号（ＩＦ＿Ｑ，ＩＦ＿ＩＱ）を生成する第２のスイッチ回路ＳＷ＿Ｑと、トランスコンダクタ部Ｇｍを備える。第１のスイッチ回路ＳＷ＿Ｉと第２のスイッチ回路ＳＷ＿Ｑへ、信号を増幅して入力するトランスコンダクタ部Ｇｍが共通化されている。当該ミキサｑ２００は、さらにキャパシタＣ３〜８を備える。
【００９３】
本実施例によれば、並列接続の数（ｍ，ｎ）の比を任意に設定することで、全電流量に占める第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６に流れる信号電流量を調整することができるので、実施例２、３と同様に、設計の自由度が高まり、消費電力を抑えることができる。また、四相ミキサの特徴である、ＩＱ相互干渉による出力位相誤差圧縮や、入力部共通化による消費電力の半減、素子数削減等と併せて本発明による低歪化、更なる低消費電力化等の相乗効果を期待できる。また、キャパシタＣ３〜６の挿入により、コモンモードノイズ耐性を向上させ、キャパシタＣ７，８の挿入により不要な高調波を減衰させることができる。
【００９４】
なお、請求項１３に相当する回路は、ｍ：ｎ＝１：１のときである。
【実施例７】
【００９５】
図８は、実施例７にかかるトランスコンダクタ部ｓ５００の回路図である。第５または第６トランジスタＴ５，Ｔ６のコレクタ端に、新たに電流パスＩｐ１，Ｉｐ２が接続されているのが特徴である。周波数変換を行うスイッチ回路（図示せず）と組み合わせるとミキサになる。この場合、トランスコンダクタ部とスイッチ回路との接続の態様は、図６または図７に示す通りである。
【００９６】
本実施例によれば、ミキサに応用する場合、第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６のコレクタ端に電流パスＩｐ１、Ｉｐ２が接続されているので、トランジスタＴ５およびＴ６の電流配分を増加させる際、端子３および４に接続する実施例５および６に示したミキサのスイッチ段に、過剰な電流が流れるのを防ぐことができる。例えば、同図のようにｍ：ｎ＝１：２とする場合、上記の式（１１）、（１２）から出力電流は（１６）、（１７）のようになる。
【数１０】
2006129416.tif 000012
【００９７】
式（１６）、（１７）から、トランジスタＴ５およびＴ６にのみ十分な電流配分をすることが可能になり、過剰な電流（Ip1, Ip2）は出力で減算される。
【実施例８】
【００９８】
図９は、実施例８にかかるトランスコンダクタ部ｓ６００の回路図である。第５および第６トランジスタＴ５，Ｔ６のコレクタには、並列接続数と等しい数のスイッチトランジスタＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３が接続されているのが特徴である。周波数変換を行うスイッチ回路（図示せず）と組み合わせるとミキサになる。この場合、トランスコンダクタ部とスイッチ回路との接続の態様は、図６または図７に示す通りである。ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を順にＯＮすることにより、動作可能なトランジスタの列数ｎが決定される。この構成により、ｍ：ｎの比を外部から制御可能となる。電流源の構成は図２または図３のように考えられ、特に限定をしない。
【００９９】
本実施例８によって設計すると、従来と比較して諸性能を維持したまま、消費電力を２０％以上削減することができた。
【０１００】
以上バイポーラトランジスタを用いた具体例を示して本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。また、図１、図２、図３、図８、図９に示された電圧−電流変換回路を２以上適宜組み合わせて、増幅器、ミキサ回路を構成してもよい。
【０１０１】
今回開示された実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の電圧−電流変換回路およびそれを用いたミキサは、低歪かつ低消費電力特性が求められる携帯端末等の送受信装置等に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の実施例１にかかる電圧−電流変換回路の概念を示す図である。
【図２】本発明の実施例２にかかる電圧−電流変換回路の概念を示す図である。
【図３】本発明の実施例３にかかる電圧−電流変換回路の概念を示す図である。
【図４】差動入力およびシングル入力の違いを示す図である。
【図５】本発明の実施例４にかかる増幅回路の具体例を示す図である。
【図６】本発明の実施例５にかかるミキサの回路図である。
【図７】本発明の実施例６にかかるミキサの回路図である。
【図８】本発明の実施例７にかかる電圧−電流変換回路の具体例を示す図である。
【図９】本発明の実施例８にかかる電圧−電流変換回路の具体例を示す図である。
【図１０】従来の電圧−電流変換回路の回路図である。
【図１１】従来の交差接続した電圧−電流変換回路の回路図である。
【図１２】他の従来の、交差接続した電圧−電流変換回路の回路図である。
【図１３】従来の四相ミキサを示す回路図である。
【図１４】方形波では存在しなく、正弦波に存在する等間隔の交差ポイントについて説明する概念図である。
【図１５】電流パスを備えた従来のミキサを示す回路図である。
【符号の説明】
【０１０４】
Ｇｍ  トランスコンダクタ部
Ｔ１  第１トランジスタ
Ｔ２  第２トランジスタ
Ｔ３  第３トランジスタ
Ｔ４  第４トランジスタ
Ｔ５  第５トランジスタ
Ｔ６  第６トランジスタ
ａ１００  増幅器
ｍ１００  ギルバートミキサ
ｑ１００,ｑ２００  四相ミキサ
ｓ１００,ｓ２００,ｓ３００,ｓ４００,ｓ５００,ｓ６００  電圧−電流変換回路
ＳＷ・ＳＷ＿Ｉ・ＳＷ＿Ｑ      スイッチ部
Ｉ1  定電流源
Ｉp1, Ip2  定電流源
Ｒ１・Ｒ２, Ｒ７,Ｒ８,Ｒ９,Ｒ１０  負帰還抵抗
Ｒ３,Ｒ４,Ｒ５,Ｒ６  出力負荷抵抗
ｍ,ｎ  トランジスタの並列接続数
【図１】
2006129416.tif 000013
【図２】
2006129416.tif 000014
【図３】
2006129416.tif 000015
【図４】
2006129416.tif 000016
【図５】
2006129416.tif 000017
【図６】
2006129416.tif 000018
【図７】
2006129416.tif 000019
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年10月21日(2005.10.21)
【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】
電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部に関して、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタ端に接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６トランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、
前記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比あるいはサイズ比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする電圧−電流変換回路。
【請求項２】
前記第５および第６トランジスタのエミッタ端にそれぞれ電流源が付加されたことを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項３】
前記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されることを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項４】
前記並列接続した第１〜第６トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が全て等しくされていることを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項５】
前記第１および第３トランジスタの並列接続数が等しくされ、
前記第２および第４トランジスタの並列接続数が等しくされていることを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項６】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、キャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項７】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、
前記第１および第２トランジスタの一方はキャパシタを介して接地し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項８】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、
前記第１および第２トランジスタの一方は前記バイアスのみ供給し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項９】
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されており、
前記第５および第６トランジスタのコレクタ端のそれぞれに、出力負荷抵抗が接続されており、
前記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなり、
前記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする増幅器。
【請求項１０】
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、
前記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されており、前記第５および第６トランジスタのコレクタ端のそれぞれに、出力負荷抵抗が接続されており、
前記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなり、
前記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする増幅器。
【請求項１１】
第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する周波数変換回路を備えたミキサ回路であって、
前記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部を備え、
前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されていることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１２】
第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する周波数変換回路を備えたミキサであって、
前記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部を備え、
前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されていることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１３】
第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する第１の周波数変換回路と、第１の信号と第４の信号から、積として第５の信号を生成する第２の周波数変換回路とを備え、かつ前記第１の信号を入力するトランスコンダクタ部が共通化された四相ミキサであって、
前記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行う前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端にそれぞれ電流源が付加されていることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１４】
第１の信号と第２の信号から、積として第３の信号を生成する第１の周波数変換回路と、第１の信号と第４の信号から、積として第５の信号を生成する第２の周波数変換回路とを備え、かつ前記第１の信号を入力するトランスコンダクタ部が共通化された四相ミキサであって、
前記第１の信号を受けて電圧−電流変換を行う前記トランスコンダクタ部は、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタに接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第５トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第４トランジスタと共有し、コレクタから電流信号を取り出す第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、かつ該エミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されていることを特徴とするミキサ回路。
【請求項１５】
前記第１から第６トランジスタのうち、少なくとも１つは、２以上のトランジスタが並列接続されてなり、
前記第１から第６トランジスタにおける並列接続の数の比を任意に設定することで、全電流量に占める前記第５および第６トランジスタに流れる信号電流量を調整することを特徴とする請求項１１、１２，１３又は１４に記載のミキサ回路。
【請求項１６】
前記並列接続した第１〜第６トランジスタのベース−エミッタ間の電圧が全て等しくされていることを特徴とする請求項１５に記載のミキサ回路。
【請求項１７】
前記第１および第３トランジスタの並列接続数が等しくされ、
前記第２および第４トランジスタの並列接続数が等しくされていることを特徴とする請求項１５に記載のミキサ回路。
【請求項１８】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、キャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のミキサ回路。
【請求項１９】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、
前記第１および第２トランジスタの一方はキャパシタを介して接地し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のミキサ回路。
【請求項２０】
前記第１または第２トランジスタに関して、各ベース端子に２つの抵抗を介してバイアスを与え、
前記第１および第２トランジスタの一方は前記バイアスのみ供給し、他方はキャパシタを介して入力信号を受けるようにしたことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のミキサ回路。
【請求項２１】
前記第５または第６トランジスタのコレクタ端に、新たに電流パスが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項２２】
前記第５または第６トランジスタのコレクタ端に、新たに電流パスが接続されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の増幅器。
【請求項２３】
前記第５または第６トランジスタのコレクタ端に、新たに電流パスが接続されていることを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のミキサ回路。
【請求項２４】
電圧−電流変換を行うトランスコンダクタ部であって、
コレクタを電源端子に接続し、ベースから入力信号を受ける第１および第２トランジスタと、
ベースとコレクタが互いに交差接続された、コレクタが上記第１トランジスタのエミッタ端に接続された第３トランジスタと、コレクタが上記第２トランジスタのエミッタ端に接続された第４トランジスタと、
ベース・エミッタを前記第３トランジスタと共有し、かつ複数個のトランジスタが並列接続されてなる第５のトランジスタと第６のトランジスタとを備え、
前記第５および第６トランジスタのエミッタ間に抵抗が設けられており、
前記第５および第６トランジスタのコレクタには、並列接続数と等しい数のスイッチトランジスタが接続されており、該スイッチトランジスタの制御により、全電流量に占める出力信号電流量を調整することを特徴とする電圧−電流変換回路。
【請求項２５】
前記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ電流源が付加されることを特徴とする請求項２４に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項２６】
前記抵抗が接続された第５および第６トランジスタのエミッタ端とグラウンド間にそれぞれ負帰還抵抗が付加されることを特徴とする請求項２４に記載の電圧−電流変換回路。
【請求項２７】
請求項２１又は２４に記載の電圧−電流変換回路を用いた増幅器。
【請求項２８】
請求項２１又は２４に記載の電圧−電流変換回路を用いた用いたミキサ回路。
【請求項２９】
請求項１又は２４に記載の電圧−電流変換回路を有するＬＳＩを用いた携帯端末。
【請求項３０】
請求項９又は１０に記載の増幅器を有するＬＳＩを用いた携帯端末。
【請求項３１】
請求項１１から１４のいずれか１項に記載のミキサ回路を有するＬＳＩを用いた携帯端末。