(57)【要約】【課題】ＭＯＳトランジスタを用いた、高速動作が可能な可変電流増幅器を提供する。【解決手段】入力電流が入力されるドレイン端子と、第１の制御電圧が供給されるゲート端子と、を有するＭＯＳトランジスタ１、出力電流が出力されるドレイン端子を有するＭＯＳトランジスタ４、第２の制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ２、ＭＯＳトランジスタ１のドレイン端子と接続される非反転入力端子３ａ、ＭＯＳトランジスタ２のゲート端子と接続される出力端子３ｃ、ＭＯＳトランジスタ２のソース端子及びＭＯＳトランジスタ３のドレイン端子が接続される反転入力端子３ｂを有する差動増幅器３とによって可変電流増幅器を構成し、第１の制御電圧または第２の制御電圧の少なくともいずれか一方の電圧値を可変に制御できるようにする。【選択図】  図１
2011205605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電流が入力されるドレイン端子と、第１の制御電圧が供給されるゲート端子と、を有する第１ＭＯＳトランジスタと、
出力電流が出力されるドレイン端子を有する第２ＭＯＳトランジスタと、
第２の制御電圧が供給されるゲート端子を有する第３ＭＯＳトランジスタと、
前記第１ＭＯＳトランジスタのドレイン端子と接続される非反転入力端子と、前記第２ＭＯＳトランジスタのゲート端子と接続される出力端子と、前記第２ＭＯＳトランジスタのソース端子及び前記第３ＭＯＳトランジスタのドレイン端子が接続される反転入力端子と、を有する差動増幅器と、を備えてなり、
前記第１の制御電圧または前記第２の制御電圧の少なくともいずれか一方が、電圧値を可変に制御できる電圧であることを特徴とする可変電流増幅器。
【請求項２】
入力電流が入力されるドレイン端子と、第３の制御電圧が供給されるゲート端子と、を有する第４ＭＯＳトランジスタと、
出力電流が出力されるドレイン端子を有する第５ＭＯＳトランジスタと、
第４の制御電圧が供給されるゲート端子を有する第６ＭＯＳトランジスタと、
前記第５ＭＯＳトランジスタのゲート端子に共通に接続されるゲート端子を有する第７ＭＯＳトランジスタと、
前記第４ＭＯＳトランジスタのドレイン端子と接続される反転入力端子と、前記第５ＭＯＳトランジスタ及び前記第７ＭＯＳトランジスタのゲート端子と接続される出力端子と、前記第７ＭＯＳトランジスタのドレイン端子及び前記第６ＭＯＳトランジスタのドレイン端子が接続される非反転入力端子と、を有する差動増幅器と、を備えてなり、
前記第３の制御電圧または前記第４の制御電圧の少なくともいずれか一方が、電圧値を可変に制御できる電圧であることを特徴とする可変電流増幅器。
【請求項３】
前記第１ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧値、前記第３ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧値の少なくとも一方を変更する制御電圧変更手段をさらに備え、当該制御電圧変更手段が、前記第１制御電圧または前記第２制御電圧の少なくともいずれか一方の電圧値を可変に制御することを特徴とする請求項１に記載の可変電流増幅器。
【請求項４】
前記第４ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧値、前記第６ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧値の少なくとも一方を変更する制御電圧変更手段をさらに備え、当該制御電圧変更手段が、前記第３制御電圧または前記第４制御電圧の少なくともいずれか一方の電圧値を可変に制御することを特徴とする請求項２に記載の可変電流増幅器。
【請求項５】
前記第１ＭＯＳトランジスタ及び前記第３ＭＯＳトランジスタは、そのドレイン・ソース間電圧がゲート・ソース間電圧に比べて十分に小さく、線形領域において動作していることを特徴とする請求項１または３に記載の可変電流増幅器。
【請求項６】
前記第４ＭＯＳトランジスタ及び前記第６ＭＯＳトランジスタは、そのドレイン・ソース間電圧がゲート・ソース間電圧に比べて十分に小さく、線形領域において動作していることを特徴とする請求項２または４に記載の可変電流増幅器。
【請求項７】
請求項１に記載の可変電流制御増幅器からなる第１可変電流増幅器と、
前記第１可変電流増幅器から出力された電流が入力電流として入力される請求項１に記載の可変電流制御増幅器からなる第２可変電流増幅器と、を有し、
前記第１可変電流増幅器と第２可変電流増幅器をそれぞれの出力端子と入力端子を交互に繰り返して接続して構成されることを特徴とする可変電流増幅装置。
【請求項８】
複数個の前記第１可変電流増幅器に用いられる第１ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、共通に接続されて共通の第１制御電圧が供給され、
複数個の前記第１可変電流増幅器に用いられる第３ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、共通に接続されて共通の第２制御電圧が供給され、
複数個の前記第２可変電流増幅器に用いられる第１ＭＯＳトランジスタに対応しているゲート端子は、共通に接続されて共通の第５制御電圧が供給され、
複数個の前記第２可変電流増幅器に用いられる第３ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、それぞれ共通に接続されて共通の第６制御電圧が供給されることを特徴する請求項７に記載の可変電流増幅装置。
【請求項９】
請求項１または２に記載の可変電流増幅器からなる複数個の第３可変電流増幅器を、それぞれの出力端子と入力端子を交互に繰り返して接続して構成されることを特徴とする可変電流増幅装置。
【請求項１０】
複数個の前記第３可変電流増幅器に用いられる第４ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、共通に接続されて共通の第３制御電圧が供給され、
複数個の前記第３可変電流増幅器に用いられる第６ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、共通に接続されて共通の第４制御電圧が供給されることを特徴する請求項９に記載の可変電流増幅装置。
【請求項１１】
入力電流が入力されるドレイン端子と、第１の制御電圧が供給されるゲート端子と、を有する第１ＭＯＳトランジスタと、
出力電流が出力されるドレイン端子を有する第２ＭＯＳトランジスタと、
第２の制御電圧が供給されるゲート端子を有する第３ＭＯＳトランジスタと、
前記第１ＭＯＳトランジスタのドレイン端子と接続される非反転入力端子と、前記第２ＭＯＳトランジスタのゲート端子と接続される出力端子と、前記第２ＭＯＳトランジスタのソース端子及び前記第３ＭＯＳトランジスタのドレイン端子が接続される反転入力端子と、を有する差動増幅器と、
前記第２ＭＯＳトランジスタのドレイン端子から出力される前記出力電流及び、基準電流信号が供給され、前記第３ＭＯＳトランジスタのゲート端子に供給される前記第２の制御電圧を生成するＡＧＣ制御回路と、
を備えることを特徴とするＡＧＣ回路。
【請求項１２】
請求項８に記載の可変電流増幅装置と、前記第１制御電圧、第２制御電圧、第５制御電圧、第６制御電圧の少なくとも一つを生成するＡＧＣ制御回路とを有することを特徴とするＡＧＣ回路。
【請求項１３】
請求項１０に記載の可変電流増幅装置と、前記第３制御電圧または第４制御電圧を生成するＡＧＣ制御回路と、を有することを特徴とするＡＧＣ回路。
【請求項１４】
前記ＡＧＣ制御回路は、ピークデテクタまたは平均値回路と、そのいずれかの出力信号および基準信号を入力し、前記第１制御電圧、第２制御電圧、第５制御電圧、第６制御電圧の少なくとも一つを出力信号として出力する差動増幅器と、を有することを特徴とする請求項１２に記載のＡＧＣ回路。
【請求項１５】
前記ＡＧＣ制御回路は、ピークデテクタまたは平均値回路と、そのいずれかの出力信号および基準信号を入力し、前記第３制御電圧または第４制御電圧を出力信号として出力する差動増幅器と、を有することを特徴とする請求項１３に記載のＡＧＣ回路。
【請求項１６】
前記第４の制御電圧は、前記ＡＧＣ制御回路からの信号を反転して適当なバイアス電圧が加算されることを特徴とすることを特徴とする請求項１５に記載のＡＧＣ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＯＳトランジスタを用いた電流増幅器であって、その利得を可変に制御できる可変電流増幅器、それを用いた可変電流増幅装置、ＡＧＣ（Auto Gain Controller）回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳプロセスの微細化に伴い、ＭＯＳトランジスタに供給できる電源電圧が低下してきている。このためアナログ回路においては、信号レンジが小さくなるという問題が生ずる。これを解決する方法の一つとして、信号を電圧でなく電流に置き換えることが考えられる。このためには、基本的な回路を電流で動作する回路に置き換える必要がある。
電流で動作する回路のうちの一つとして、可変電流増幅器がある。可変電流増幅器は、電流増幅器の増幅率を可変にできるものである。可変電流増幅器と増幅率を制御する回路を組合せることにより、ＡＧＣ回路を実現することができる。
特許文献１には、バイポーラトランジスタが用いられた従来の可変電流増幅器が開示されている。特許文献１に記載された可変電流増幅器の回路は、図７に示すように、電流源１５０、１６０の電流値によって利得を可変にできる。
【０００３】
次に、図７に示した可変電流増幅器の回路のバイポーラトランジスタＱａ〜ＱｎをＭＯＳトランジスタに置き換えた場合について説明する。
ＭＯＳトランジスタには、高いゲート電圧を印加することでゲート直下に多数キャリアが流れるチャネルが形成される強反転動作と、ゲート電圧が低いためゲート直下に多数キャリアが流れるチャネルは形成されないが、バルク全体の小数キャリアによって電流が流れる弱反転動作がある。弱反転動作の場合、ＭＯＳトランジスタの電圧・電流特性は、バイポーラトランジスタと同じ指数特性を有する。このため、特許文献１のバイポーラトランジスタをＭＯＳトランジスタに置き換えても、同様に可変電流増幅器を実現することができる。
【０００４】
しかしながら、ＭＯＳトランジスタの弱反転動作の場合、ゲート電圧を低くするため電流値は非常に小さい値に設定せざるを得ない。このため、動作速度を著しく落とすことになり、動作速度の点で満足いかないことが多い。ただし、ＭＯＳトランジスタは、強反転状態で動作させることが多い。強反転状態で動作することで、ＭＯＳトランジスタは、バイポーラトランジスタに近い動作速度を実現できる。
ＭＯＳトランジスタを強反転動作させた場合、そのドレイン・ソース間電流Ｉdsに対するゲート・ソース間電圧Ｖgs特性は、式（１）のように電流Ｉdsの平方根をとった値にＭＯＳトランジスタのしきい値電圧Ｖthを加算した値となる。
Ｖgs＝[（Ｉds／Ｋ）]1/2＋Ｖth                                …式（１）
【０００５】
ここで、Ｋは、以下の式（２）のように表される。
Ｋ＝（１／２）・（Ｗ／Ｌ）・μ・Ｃox                            …式（２）
式（２）中の、Ｗ、Ｌ、μ、Ｃoxは、それぞれＭＯＳトランジスタのチャネル幅、チャネル長、移動度、単位面積あたりのゲート容量である。
上記した式（１）、（２）を特許文献１に開示された回路に適用させても、特許文献２中の式（１７）のような、入力電流と出力電流の比で与えられる電流利得の式、またはそれに相当する式を得ることができない。このため、特許文献１に開示された回路にＭＯＳトランジスタを適用し、高速動作可能な可変電流増幅器を得ることができない。
【０００６】
また、特許文献２には、ＭＯＳトランジスタを用いた電流増幅器として、図８に示すカレントミラー回路が開示されている。図８に示したカレントミラー回路は、抵抗５１、５２、ＭＯＳトランジスタ５４、差動増幅器５３から構成される。なお、このようなカレントミラー回路は、カレントミラー比を増幅率とする電流増幅器ということができる。
次に、図８に示した電流増幅器の動作について説明する。入力電流Ｉ1は、端子５７から供給されて抵抗５１を通り、負電源端子６２へ流れる。また出力電流Ｉ2は、端子５８からＭＯＳトランジスタ５４と抵抗５２を通り、負電源端子６２へ流れる。ここで、抵抗５１、５２の抵抗値をそれぞれＲ51、Ｒ52とする。この場合、オームの法則から、端子５７、６１の電圧は、それぞれＩ1・Ｒ51、Ｉ2・Ｒ52となる。
【０００７】
仮に、端子６１の電圧が端子５７よりも高い場合は、差動増幅器５３の出力は低くなり、その結果端子６１の電圧は低くなる。逆に、端子６１の電圧が端子５７よりも低い場合は、差動増幅器５３の出力は高くなり、その結果端子６１の電圧は高くなる。このようにして、差動増幅器５３の利得が十分高い場合、端子５７と端子６１の電圧は等しくなる。このような関係は、式（３）で表すことができる。
Ｉ1・Ｒ51＝Ｉ2・Ｒ52                                      …式（３）
式（３）を式（４）のように書き換えると、
Ｉ2＝（Ｒ51／Ｒ52）・Ｉ1                                  …式（４）
【０００８】
すなわち、入力電流に対する出力電流の比、すなわち電流増幅率Ａは、式（５）のように、（Ｒ51／Ｒ52）となる。
Ａ＝（Ｒ51／Ｒ52）                                        …式（５）
上記したように、電流増幅率Ａは、抵抗５１の抵抗値と抵抗５２の抵抗値の比で決まる。しかしながら、図８に示した回路の場合、電流増幅率Ａは固定であり、図８に示した回路は可変電流増幅器にはならなかった。
また、非特許文献１には、他の電流増幅器として、図９に示す回路が開示されている。図９に示した電流増幅器は、差動増幅器７０、抵抗７１、７２と負荷としての抵抗（負荷抵抗）７３とから構成される。ここで抵抗７１、７２、負荷抵抗７３のそれぞれの抵抗値をＲ71、Ｒ72、Ｒ73とする。
【０００９】
図９に示した電流増幅器の電流源７４からは、入力電流Ｉ74が入力される。また、負荷抵抗７３へは、出力電流Ｉ73が流れる。入力電流Ｉ74に対する出力電流Ｉ73の比である電流増幅率Ｂは、非特許文献１に示してあるように、式（６）で表すことができる。
Ｂ＝Ｉ73／Ｉ74＝１＋（Ｒ71／Ｒ72）                        …式（６）
すなわち電流増幅率は抵抗７１の抵抗値と抵抗７２の抵抗値の比で決まるため、電流増幅率は固定であり、可変電流増幅器にはならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−５７５０８号公報
【特許文献２】特開２００５−６５１３４号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｄ．Ｆ．スタウト著、加藤康雄監訳、マグロウヒルブック株式会社、演算増幅器  回路設計ハンドブック、１２４ページ、図４．３。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記したように、ＭＯＳトランジスタを使って可変電流増幅器を構成すると、ＭＯＳトランジスタを弱反転で動作した場合には、ゲート電圧を低くするため電流値は非常に小さい値に限定せざるを得ない。このため、可変電流増幅器の動作速度が著しく低下することになり、動作速度の点で満足いかないことが多い。
また、特許文献１に開示された回路に強反転状態で動作するＭＯＳトランジスタを適用させても、引用文献１中の式（１７）またはそれに相当する式を得ることができない。さらに、非特許文献１に記載された電流増幅器にＭＯＳトランジスタを適用した場合にも、増幅率が可変の電流増幅器を得ることができない。
本発明は、以上の点に鑑みて行われたものであって、ＭＯＳトランジスタを用いた、高速動作が可能な可変電流増幅器、この可変電流増幅器を用いた可変電流増幅装置、ＡＧＣ回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の可変電流増幅器は、入力電流が入力されるドレイン端子と、第１の制御電圧が供給されるゲート端子と、を有する第１ＭＯＳトランジスタ（例えば図１に示したＭＯＳトランジスタ１）と、出力電流が出力されるドレイン端子を有する第２ＭＯＳトランジスタ（例えば図１に示したＭＯＳトランジスタ４）と、第２の制御電圧が供給されるゲート端子を有する第３ＭＯＳトランジスタ（例えば図１に示したＭＯＳトランジスタ２）と、前記第１ＭＯＳトランジスタのドレイン端子と接続される非反転入力端子（例えば図１に示した非反転入力端子３ａ）と、前記第２ＭＯＳトランジスタのゲート端子と接続される出力端子（例えば図１に示した出力端子３ｃ）と、前記第２ＭＯＳトランジスタのソース端子及び前記第３ＭＯＳトランジスタのドレイン端子が接続される反転入力端子（例えば図１に示した反転入力端子３ｂ）と、を有する差動増幅器（例えば図１に示した差動増幅器３）と、を備えてなり、前記第１の制御電圧または前記第２の制御電圧の少なくともいずれか一方が、電圧値を可変に制御できる電圧であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の可変電流増幅器は、入力電流が入力されるドレイン端子と、第３の制御電圧が供給されるゲート端子と、を有する第４ＭＯＳトランジスタ（例えば図２に示したＭＯＳトランジスタ１）と、出力電流が出力されるドレイン端子を有する第５ＭＯＳトランジスタ（例えば図２に示したＭＯＳトランジスタ１３）と、第４の制御電圧が供給されるゲート端子を有する第６ＭＯＳトランジスタ（例えば図２に示したＭＯＳトランジスタ２）と、前記第５ＭＯＳトランジスタのゲート端子に共通に接続されるゲート端子を有する第７ＭＯＳトランジスタ（例えば図２に示したＭＯＳトランジスタ４０）と、前記第４ＭＯＳトランジスタのドレイン端子と接続される反転入力端子（例えば図２に示した反転入力端子５０ｂ）と、前記第５ＭＯＳトランジスタ及び前記第７ＭＯＳトランジスタのゲート端子と接続される出力端子（例えば図２に示した出力端子５０ｃ）と、前記第７ＭＯＳトランジスタのドレイン端子及び前記第６ＭＯＳトランジスタのドレイン端子が接続される非反転入力端子（例えば図２に示した反転入力端子５０ａ）と、を有する差動増幅器（例えば図２に示した差動増幅器５０）と、を備えてなり、前記第３の制御電圧または前記第４の制御電圧の少なくともいずれか一方が、電圧値を可変に制御できる電圧であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の可変電流増幅器は、上記した発明において、前記第１ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧値、前記第３ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧値の少なくとも一方を変更する制御電圧変更手段をさらに備え、当該制御電圧変更手段が、前記第１制御電圧または前記第２制御電圧の少なくともいずれか一方の電圧値を可変に制御することが望ましい。
また、本発明の可変電流増幅器は、上記した発明において、前記第４ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧値、前記第６ＭＯＳトランジスタのゲート端子に印加される電圧値の少なくとも一方を変更する制御電圧変更手段をさらに備え、当該制御電圧変更手段が、前記第３制御電圧または前記第４制御電圧の少なくともいずれか一方の電圧値を可変に制御することが望ましい。
【００１６】
また、本発明の可変電流増幅器は、上記した発明において、前記第１ＭＯＳトランジスタ及び前記第３ＭＯＳトランジスタは、そのドレイン・ソース間電圧がゲート・ソース間電圧に比べて十分に小さく、線形領域において動作していることが望ましい。
また、本発明の可変電流増幅器は、上記した発明において、前記第４ＭＯＳトランジスタ及び前記第６ＭＯＳトランジスタは、そのドレイン・ソース間電圧がゲート・ソース間電圧に比べて十分に小さく、線形領域において動作していることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の可変電流増幅装置は、請求項１に記載の可変電流制御増幅器からなる第１可変電流増幅器と、前記第１可変電流増幅器から出力された電流が入力電流として入力される請求項１に記載の可変電流制御増幅器からなる第２可変電流増幅器と、を有し、前記第１可変電流増幅器と第２可変電流増幅器をそれぞれの出力端子と入力端子を交互に繰り返して接続して構成されることを特徴とする（例えば、図４に示した可変電流増装置）。
【００１８】
また、本発明の可変電流増幅装置は、上記した発明において、複数個の前記第１可変電流増幅器に用いられる第１ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、共通に接続されて共通の第１制御電圧が供給され、複数個の前記第１可変電流増幅器に用いられる第３ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、共通に接続されて共通の第２制御電圧が供給され、複数個の前記第２可変電流増幅器に用いられる第１ＭＯＳトランジスタに対応しているゲート端子は、共通に接続されて共通の第５制御電圧が供給され、複数個の前記第２可変電流増幅器に用いられる第３ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、それぞれ共通に接続されて共通の第６制御電圧が供給されることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の可変電流増幅装置は、請求項１または２に記載の可変電流増幅器からなる複数個の第３可変電流増幅器を、それぞれの出力端子と入力端子を交互に繰り返して接続して構成されることを特徴とする（例えば、図３に示した可変電流増装置）。
また、本発明の可変電流増幅装置は、上記した発明において、複数個の前記第３可変電流増幅器に用いられる第４ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、共通に接続されて共通の第３制御電圧が供給され、複数個の前記第３可変電流増幅器に用いられる第６ＭＯＳトランジスタの各ゲート端子は、共通に接続されて共通の第４制御電圧が供給されることが望ましい。
【００２０】
また、本発明のＡＧＣ回路は、入力電流が入力されるドレイン端子と、第１の制御電圧が供給されるゲート端子と、を有する第１ＭＯＳトランジスタと、出力電流が出力されるドレイン端子を有する第２ＭＯＳトランジスタと、第２の制御電圧が供給されるゲート端子を有する第３ＭＯＳトランジスタと、前記第１ＭＯＳトランジスタのドレイン端子と接続される非反転入力端子と、前記第２ＭＯＳトランジスタのゲート端子と接続される出力端子と、前記第２ＭＯＳトランジスタのソース端子及び前記第３ＭＯＳトランジスタのドレイン端子が接続される反転入力端子と、を有する差動増幅器と、前記第２ＭＯＳトランジスタのドレイン端子から出力される前記出力電流及び、基準電流信号が供給され、前記第３ＭＯＳトランジスタのゲート端子に供給される前記第２の制御電圧を生成するＡＧＣ制御回路と、を備えることを特徴とする（例えば図５に示した回路８０）。
【００２１】
また、本発明のＡＧＣ回路は、請求項８に記載の可変電流増幅装置と、前記第１制御電圧、第２制御電圧、第５制御電圧、第６制御電圧の少なくとも一つを生成するＡＧＣ制御回路とを有することを特徴とする（例えば図５に示した回路８０）。
また、本発明のＡＧＣ回路は、請求項１０に記載の可変電流増幅装置と、前記第３制御電圧または第４制御電圧を生成するＡＧＣ制御回路と、を有することを特徴とする（例えば図６に示した回路４９）。
【００２２】
また、本発明のＡＧＣ回路は、上記した発明において、前記ＡＧＣ制御回路が、ピークデテクタまたは平均値回路と、そのいずれかの出力信号および基準信号を入力し、前記第１制御電圧、第２制御電圧、第５制御電圧、第６制御電圧の少なくとも一つを出力信号として出力する差動増幅器と、を有することが望ましい（例えば図５に示した回路８０）。
また、本発明のＡＧＣ回路は、上記した発明において、前記ＡＧＣ制御回路が、ピークデテクタまたは平均値回路と、そのいずれかの出力信号および基準信号を入力し、前記第３制御電圧または第４制御電圧を出力信号として出力する差動増幅器と、を有することが望ましい（例えば図６に示した回路４９）。
また、本発明のＡＧＣ回路は、上記した発明において、前記第４の制御電圧は、前記ＡＧＣ制御回路からの信号を反転して適当なバイアス電圧が加算されることが望ましい。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１〜４の発明によれば、差動増幅器と抵抗を用いた電流増幅器において、抵抗にＭＯＳトランジスタを使って抵抗値を可変に制御するようにしたため、電流増幅率が可変にできる可変電流増幅器を実現することができる。また、ＭＯＳトランジスタを用いて、高速動作が可能な可変電流増幅器を提供することができる。
請求項５、６の発明によれば、ＭＯＳトランジスタのゲート電圧を充分高くすることで、抵抗素子としての特性を示すようになる。このため、可変電流増幅器として充分な動作速度を得ることができる。
請求項７〜１０の発明によれば、差動増幅器と抵抗を用いた電流増幅器において、抵抗にＭＯＳトランジスタを使って抵抗値を可変に制御するようにしたため、電流増幅率が可変にできる可変電流増装置を実現することができる。
請求項１１の発明によれば、ＭＯＳトランジスタを用いて、高速動作が可能なＡＧＣ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態１の可変電流増幅器を説明するための回路図である。
【図２】本発明の実施形態２の可変電流増幅器を説明するための回路図である。
【図３】本発明の実施形態３の可変電流増幅器を説明するための回路図である。
【図４】本発明の実施形態４の可変電流増幅器を説明するための回路図である。
【図５】本発明の実施形態１の可変電流増幅器を用いた、実施形態５のＡＧＣ回路を説明するためのである。
【図６】本発明の実施形態３の可変電流増幅器を用いた、実施形態６のＡＧＣ回路を説明するためのである。
【図７】従来の可変電流増幅器を説明するための回路図である。
【図８】従来のＭＯＳトランジスタを用いた電流増幅器を説明するための図である。
【図９】従来のＭＯＳトランジスタを用いた他の電流増幅器を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態１及び２について、図面を用いて説明する。
（実施形態１）
Ｉ  回路構成
実施形態１の可変電流増幅器は、図１に示すように、反転入力端子３ｂ、非反転入力端子３ａ、出力端子３ｃを有する差動増幅器３と、電流が入力される端子７及び、非反転入力端子３ａに接続されるドレイン端子と、第１制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ１と、ＭＯＳトランジスタ１のソース端子と接続されるソース端子と反転入力端子３ｂと接続されるドレイン端子と、第２制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ２と、ＭＯＳトランジスタ２のドレイン端子に接続されるソース端子と、差動増幅器３の出力端子３ｃに接続されるゲート端子と、電流を入力するドレイン端子と、を有するＭＯＳトランジスタ４と、を備えている。
【００２６】
また、実施形態１の可変電流増幅器は、第１制御電圧または第２制御電圧の少なくともいずれか一方の電圧が可変に制御できる。このような構成を実現するため、実施形態１では、印加電圧の値を変更可能な可変電圧源６を設け、可変電圧源６をＭＯＳトランジスタ２のゲート端子に接続している。さらに、実施形態１では、一定の値の電圧を印加する電圧源５を設け、電圧源５をＭＯＳトランジスタ１のゲート端子に接続している。
【００２７】
実施形態１では、可変電圧源６によって印加されるＭＯＳトランジスタ２のゲート電圧を第１制御電圧、電圧源５によって印加されるＭＯＳトランジスタ１のゲート電圧を第２制御電圧とするものとする。
なお、実施形態１では、図１に示したＭＯＳトランジスタ２のゲート電圧を可変としているが、ＭＯＳトランジスタ１のゲート電圧を可変としても構わないし、ＭＯＳトランジス１、２の両方のゲート電圧を可変としても可変電流増幅器を実現することができる。
【００２８】
ＭＯＳトランジスタ１、２のゲート・ソース間電圧Ｖgsは、ドレイン・ソース間電圧Ｖdsに比べて十分高いものとする。この場合、ＭＯＳトランジスタ１、２のＶgsに対するドレイン・ソース電流Ｉds特性は、線形動作領域としてよく知られている式（７）で示すことができる。
Ｉds＝２Ｋ・（Ｖgs−Ｖth−０．５Ｖds）・Ｖds      …式（７）
式（７）において、Ｋは、前記した式（２）によって表される。また、実施形態１においても、式（２）中の、Ｗ、Ｌ、μ、Ｃoxは、それぞれＭＯＳトランジスタのチャネル幅、チャネル長、移動度、単位面積あたりのゲート容量である。また、ＶthはＭＯＳトランジスタのしきい値電圧である。
【００２９】
式（７）によると、（Ｖgs−Ｖth）がＶdsに比べ十分大きいとき、式（７）を式（８）のように近似することができる。このとき、ＩdsはＶdsに比例することになり、線形領域で動作することがわかる。
Ｉds＝２Ｋ・（Ｖgs−Ｖth）・Ｖds                  …式（８）
換言すると、（Ｖgs−Ｖth）がＶdsに比べ十分大きい場合、ＭＯＳトランジスタ１，２は、以下の式（９）で示すような抵抗値Ｒの抵抗と同じである。
Ｒ＝１／｛２Ｋ・（Ｖgs−Ｖth）｝                  …式（９）
式（９）からもわかるように、抵抗値ＲはＭＯＳトランジスタのゲートに供給される電圧Ｖgsによって制御することができる。
【００３０】
ＩＩ  動作
次に、図１に示した可変電流増幅器の動作について説明する。
入力電流Ｉ1は、端子７から供給されてＭＯＳトランジスタ１を通り、負電源端子１２へ流れる。また出力電流Ｉ2は、端子８からＭＯＳトランジスタ４とＭＯＳトランジスタ２を通り、負電源端子１2へ流れる。
線形領域で動作しているＭＯＳトランジスタ１、２の抵抗値をそれぞれＲ1、Ｒ2とする。この場合、端子７、１１の電圧は、オームの法則からそれぞれＩ1・Ｒ1、Ｉ2・Ｒ2となる。
【００３１】
仮に、端子１１の電圧が端子７よりも高い場合は、差動増幅器３の出力は低くなり、その結果端子１１の電圧は低くなる。また逆に、端子１１の電圧が端子７よりも低い場合は、差動増幅器３の出力は高くなり、その結果端子１１の電圧は高くなる。差動増幅器３の利得が十分高い場合は、端子７と端子１１の電圧は等しくなる。このような関係は、式（１０）で表すことができる。
Ｉ1・Ｒ1＝Ｉ2・Ｒ2                                   …式（１０）
【００３２】
式（１０）を式（１１）のように書き換えると、入力電流に対する出力電流の比、すなわち電流増幅率Ａは式（１２）のように、（Ｒ1／Ｒ2）となる。
Ｉ2＝（Ｒ1／Ｒ2）・Ｉ1                               …式（１１）
Ａ＝（Ｒ1／Ｒ2）                                     …式（１２）
ここで、図１に示した可変電圧源６の電圧を変化させると、式（１０）によりＭＯＳトランジスタ２の抵抗値Ｒ2が変化する。このため、式（１２）で与えられる電流増幅率Ａも、抵抗値Ｒ2の変化に伴って変化する。すなわち、図１において、可変電圧源６の電圧を変化させることで、図１に示した回路を可変電流増幅器とすることができる。
【００３３】
なお、図１において電圧源５と電圧源６を置き換えても図１と同様に可変電流増幅器として動作することができる。この場合は、ＭＯＳトランジスタ２のゲート端子は、一定電圧が供給されるので抵抗値Ｒ2は一定となり、一方ＭＯＳトランジスタ１のゲート端子は、可変電圧が供給されるので抵抗値Ｒ1は可変とすることができ、式（１２）より電流増幅率Ａを可変とすることができる。
【００３４】
（実施形態２）
Ｉ  回路構成
実施形態２の可変電流増幅器は、図２に示すように、反転入力端子５０ｂ、非反転入力端子５０ａ、出力端子５０ｃを有する差動増幅器５０と、電流が入力される端子７及び、反転入力端子５０ｂに接続されるドレイン端子と、第１制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ１と、ＭＯＳトランジスタ１のソース端子と接続されるソース端子と非反転入力端子５０ａと接続されるドレイン端子と、第２制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ２と、ＭＯＳトランジスタ２のドレイン端子に接続されるドレイン端子と、差動増幅器５０の出力端子５０ｃに接続されるゲート端子と、を有するＭＯＳトランジスタ４０と、差動増幅器５０の出力端子５０ｃに接続されるゲート端子と、電流を出力するドレイン端子と、を有するＭＯＳトランジスタ１３と、を備えている。
【００３５】
この実施形態２の可変電流増幅器と実施形態１の可変電流増幅器の違いは、差動増幅器の入力端子の極性を置き換えたこと、差動増幅器の出力に接続しているＭＯＳトランジスタの極性をＮ型からＰ型に置き換えたこと、ＭＯＳトランジスタ４０とゲート端子ならびにソース端子を共通としている出力電流を出力するＭＯＳトランジスタ１３が追加されていることだけであり、それ以外は同じ構成である。
【００３６】
次に、図２の回路の動作について説明する。差動増幅器５０、ＭＯＳトランジスタ４０、ＭＯＳトランジスタ２は負帰還回路を形成している。このため、差動増幅器５０の利得が十分高ければ差動増幅器の非反転入力端子５０ａと反転入力端子５０ｂの電位は同じになる。従って、実施形態２の可変電流増幅器は、実施形態１で説明したように、入力電流に対する出力電流の比、すなわち電流増幅率Ａは式（１２）のように、（Ｒ1／Ｒ2）となり、その電流増幅率は、図２に示した可変電圧源６の電圧を変化させると、式（１０）によりＭＯＳトランジスタ２の抵抗値Ｒ2が変化する。
【００３７】
このため、実施形態２では、式（１２）で与えられる電流増幅率Ａも、抵抗値Ｒ2の変化に伴って変化する。すなわち、図２において、可変電圧源６の電圧を変化させることで、図２に示した回路を可変電流増幅器とすることができる。
実施形態２と実施形態１との回路動作上の違いは、実施形態１の可変電流増幅器の出力電流が、出力端子から電位の高いほうへ流入するのに対して、実施形態２の可変電流増幅器の出力電流は、電位の低いほうへ流出している点だけである。
【００３８】
（実施形態３）
Ｉ  回路構成
実施形態３の可変電流増幅器は、図３に示すように、反転入力端子５０ｂ、非反転入力端子５０ａ、出力端子５０ｃを有する差動増幅器５０と、電流が入力される端子７及び、反転入力端子５０ｂに接続されるドレイン端子と、第１制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ１と、ＭＯＳトランジスタ１のソース端子と接続されるソース端子と非反転入力端子５０ａと接続されるドレイン端子と、第２制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ２と、ＭＯＳトランジスタ２のドレイン端子に接続されるドレイン端子と、差動増幅器５０の出力端子５０ｃに接続されるゲート端子と、を有するＭＯＳトランジスタ４０と、差動増幅器５０の出力端子５０ｃに接続されるゲート端子と、ＭＯＳトランジスタ１４のドレイン端子と接続するドレイン端子と、を有するＭＯＳトランジスタ１３と、反転入力端子１６ｂ、非反転入力端子１６ａ、出力端子１６ｃを有する差動増幅器１６と、反転入力端子１６ｂに接続されるドレイン端子と、第１制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ１４と、ＭＯＳトランジスタ１４のソース端子と接続されるソース端子と非反転入力端子１６ａと接続されるドレイン端子と、第２制御電圧が供給されるゲート端子を有するＭＯＳトランジスタ１５と、ＭＯＳトランジスタ１５のドレイン端子に接続されるドレイン端子と差動増幅器１６の出力端子５０ｃに接続されるゲート端子と、を有するＭＯＳトランジスタ１７と差動増幅器１６の出力端子１６ｃに接続されるゲート端子と、電流を出力するドレイン端子を有するＭＯＳトランジスタ１７と、を備えている。
【００３９】
図３の点線で囲まれた回路４１は、図２の電流増幅器と完全に同じである。また図３の点線で囲まれた回路４２も図２の電流増幅器と同じである。
また、電流増幅器４１および電流増幅器４２は、共通する電圧源５と可変電圧源６から第１制御電圧が、ＭＯＳトランジスタ１およびＭＯＳトランジスタ１４に、第２制御電圧が、ＭＯＳトランジスタ２およびＭＯＳトランジスタ１５に、それぞれ供給されているので、電流増幅器４１および電流増幅器４２は、実施形態１で説明したように、電流増幅率Ａが式（１２）のように、（Ｒ1／Ｒ2）で表すことができる。従って、図３の可変電流増幅器の、電流増幅率Ｂは、式（１３）、式（１４）で示すことができる
Ｉ5＝（Ｒ1／Ｒ2）2・Ｉ1                               …式（１３）
Ｂ＝（Ｒ1／Ｒ2）2                                     …式（１４）
【００４０】
このように、図３の可変電流増幅器は、図２の電流増幅器を２段に接続しているので、最大の電流増幅率は図２に比べて２乗だけ大きくすることができる。同様にして、Ｎ段に接続することでより高い増幅率を得ることができる。これは、第１制御電圧、第２制御電圧を共通とすることができるので、回路は複雑にすることなく、高い増幅率を得ることができるという特徴がある。
【００４１】
（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４について説明する。図４において、点線で囲まれた回路４２は、図１で説明した可変電流増幅器と完全に同じ回路であり電流増幅器として動作するので、以下説明を省く。次に点線で囲まれた回路４３について説明する。回路４３は、差動増幅器２４、ＭＯＳトランジスタ２２，２３，２５から構成されている。差動増幅器２４、ＭＯＳトランジスタ２３，２５は負帰還回路を構成しているので、差動増幅器２４の利得が、十分高ければ差動増幅器の非反転入力端子２４ａと反転入力端子２４ｂの電位は同じになる。従って、実施形態４の可変電流増幅器は、実施形態１で説明したように、回路４３における入力電流Ｉ2に対する出力電流Ｉ4の比、すなわち電流増幅率Ｄは、式（１５）、式（１６）で示すことができる
Ｉ4＝（Ｒ3／Ｒ4）・Ｉ2                               …式（１５）
Ｄ＝（Ｒ3／Ｒ4）                                     …式（１６）
【００４２】
ここでＲ３はＭＯＳトランジスタ２２の抵抗値、Ｒ4はＭＯＳトランジスタ２３の抵抗値である。抵抗値Ｒ３およびＲ4は、それぞれ制御電圧ＶC3、ＶC4によって制御できるもので、図４において、ＶC3は固定電圧源２８からの電圧値、ＶC4を可変電圧源としているのでＶC4の値を制御することで電流増幅率を制御することができる。このように回路４３も回路４２と同様に可変電流増幅器として動作する。従って、図４における入力電流Ｉ1に対する出力電流Ｉ4の比、すなわち電流増幅率Ｅは、式（１１）、式（１２）と式（１５）、式（１６）を用いて式（１７）、式（１８）で示すことができる
Ｉ4＝（Ｒ1／Ｒ2）・（Ｒ3／Ｒ4）・Ｉ1                     …式（１７）
Ｅ＝Ａ・Ｅ＝（Ｒ1／Ｒ2）・（Ｒ3／Ｒ4）                   …式（１８）
【００４３】
図４のように、図１の電流増幅器を２段重ねても図３のときと同様に電流増幅率を高くすることができる。さらに、より多くの段数を重ねることでより高い利得を得ることができる。ここで、ＭＯＳトランジスタ２３のゲート端子に供給する可変電圧ＶC4は、専用の電圧源を設置してもいいが、図４のように可変電圧源６から、演算回路２７を用いて、例えば、式（１９）に示すように生成してもよい。
ＶC4＝α・ＶC3−（β・ＶC2−γ・ＶC1）                  …式（１９）
【００４４】
αとβとγの数値は正の任意の係数でよい。このように、演算回路２７を用いることで、可変電圧源６のみで可変電流増幅器４２と可変電流増幅器４３の増幅率を同時に制御できる。例えば、電圧源６の電圧が高くなると、ＭＯＳトランジスタ２のゲート電圧は高くなり、可変電流増幅器４２の増幅率は高くなる。
一方、式（１９）より、ＶC4の電圧は低くなるとＭＯＳトランジスタ２３のゲート電圧も低くなるので、可変電流増幅器４３の増幅率もまた高くなる。このように、可変電圧源６を高低させることで、可変電流増幅器４２、４３の増幅率を同時に高低させることができる。
【００４５】
式（１９）についてさらに詳細に説明する。制御電圧ＶC4は、制御電圧ＶC2に対して−β倍となっているので、反転した信号となっている。図４で制御電圧ＶC2はＮ型ＭＯＳトランジスタ２へ供給し、制御電圧ＶC4はＰ型ＭＯＳトランジスタ２３へ供給している。すなわち、制御電圧ＶC2の電圧が高くなれば、制御電圧ＶC4の電圧は低くなる。このようにすることで、ＭＯＳトランジスタ２の抵抗値が低くなれば同時にＭＯＳトランジスタ２３の抵抗も低くなり、結果として、可変電流増幅器４２と可変電流増幅器４３は同時に利得が高くなる。
【００４６】
逆も同じであるので、制御電圧ＶC2とその反転信号である制御ＶC4の組合せた制御信号で動作する可変電流増幅器４２，４３の利得は同時増減できるという特徴がある。一方、式（１９）の係数αとγは、ＤＣバイアス電圧を最適なレベルに調整するためのもので、好ましくは可変電流増幅器４２と４３がほぼ同じ増幅率に設定できる値とすればよい。
なお、図４は、図３のＭＯＳトランジスタ１４および１３を含む電流パスをひとつにしているので、電流を節約することができる。但し、制御電圧ＶC3とＶC4を発生するための制御電圧発生回路が、図３の場合よりも２つより多く必要になる。この場合もより多段の増幅器にしても制御電圧発生回路はＶC1〜ＶC4を共通に使用することができる。
【００４７】
（実施形態５）
実施形態５は、実施形態１に示した可変電流増幅器を用いて構成されたＡＧＣ（Auto Gain Controller）回路に係る実施形態である。
実施形態５のＡＧＣ回路は、図５に示すように、ＭＯＳトランジスタ１、２、４、差動増幅器３、ＭＯＳトランジスタ１のゲート電圧に信号を供給する電圧源５、ピークデテクタ回路３０、差動増幅器（図中に差動アンプと記す）３１と差動増幅器３１に基準電流Ｉ5を供給する端子３２を含んでいる。ここで、点線で囲まれた４５は、実施形態１で説明した可変電流増幅器に相当する。
【００４８】
次に、図５のＡＧＣ回路の動作を説明する。ここで、実施形態１と同様に、ＭＯＳトランジスタ１、２のゲート・ソース間電圧Ｖgsは、ドレイン・ソース間電圧Ｖdsに比べて十分高いものとする。この場合、ＭＯＳトランジスタ１、２のＶgsに対するドレイン・ソース電流Ｉds特性は、式（７）で示したように、線形領域のものとなる。なお、点線で囲まれた可変電流増幅器４５の動作については、実施形態１で説明したので省略する。
【００４９】
可変電流増幅器４５の端子８から出力された電流Ｉ2は、図示しない電流ミラー等で複製されてピークデテクタ回路３０に入力される。ピークデテクタ回路３０からは、そのピーク電流値Ｉ16が端子４６に出力され、さらに電流モードで動作する差動増幅器３１（入力信号が電流である差動増幅器）に供給される。また、差動増幅器３１には端子３２から基準電流Ｉ5が供給されている。差動増幅器３１は、端子３２と端子４６とに入力される差電流（Ｉ5−Ｉ16）を増幅し、出力電圧ＶC2として端子１０に出力する。差電流（Ｉ5−Ｉ16）と出力電圧ＶC2の関係を式（２０）に示す。
ＶC2＝Ｆ・（Ｉ5−Ｉ16）                          …式（２０）
【００５０】
式（２０）において、Ｆは差動増幅器３１の増幅率であり、正の定数、かつ十分大きな値とする。式（２０）によれば、ピークデテクタ回路３０の出力電流Ｉ16が基準電流Ｉ5より大きい場合、差動増幅器３１の出力電圧が下がる。すると、ＭＯＳトランジスタ２のゲート電圧が下がり、ＭＯＳトランジスタ２の抵抗値が高くなる。このような場合、実施形態１で示した式（１１）でも説明したように、ＭＯＳトランジスタ２の電流値は小さくなり、ピークデテクタ回路３０の出力電流も小さくなる。
【００５１】
一方、ピークデテクタ回路３０の出力電流Ｉ16が基準電流Ｉ5より小さい場合、差動増幅器３１の出力電圧は上がる。すると、ＭＯＳトランジスタ２のゲート電圧が上がり、ＭＯＳトランジスタ２の抵抗値が低くなる。このような場合、実施形態１の式（１１）でも説明したように、ＭＯＳトランジスタ２の電流値は高くなり、ピークデテクタ回路３０の出力電流も大きくなる。
差動増幅器３１の増幅率Ｆが十分大きい場合、ピーク電流値Ｉ16は最終的に基準電流Ｉ5に等しくなる。実施形態５の図５に示した回路は、可変電流増幅器４５の出力電流Ｉ2のピーク値がいつも一定の値になるように制御される。ピークデテクタ回路３０と差動増幅器３１は、ＡＧＣ回路の増幅率を制御することから、ＡＧＣ制御回路と呼ぶことができる。
【００５２】
ここまでの説明において、差動増幅器３１は電流モードで動作するものであり、かつピークデテクタ回路３０からの出力信号は電流であるとしたが、その代わりにピークデテクタ回路３０からの出力信号が電圧にして、かつ電圧モード差動増幅器３１に置き換えても同様の動作が行われる。この場合は、差動増幅器３１の端子３２からの信号も電流から電圧に変換するための装置、例えば抵抗を用いて端子３２からの基準電流Ｉ5を抵抗を用いて電圧に変換してから差動増幅器３１に入力すればよい。
【００５３】
実施形態５のＡＧＣ制御回路は、ピークデテクタ回路３０の代わりに平均値回路（例えば低域通過フィルタ）を用いると、可変電流増幅器４５の平均電流が基準電流Ｉ5に等しくなるように動作する。ピークデテクタ回路、平均値回路のいずれを用いた場合にも、図５に示した回路は、電圧モードのＡＧＣ回路と同じ働きをする。
図５のピークデテクタ回路３０は例えばＡＧＣ回路に頻繁に用いられるピーク電圧デテクタが用いられる。このために、ピークデテクタ回路３０に入力される電流を抵抗でいったん電圧に変換してからピーク電圧デテクタへ入力する。
【００５４】
なお、図５に示したＡＧＣ回路は、出力電流が交流信号等の高周波成分を含んだ信号の振幅レベルを一定レベルに保つためのものである。一方、入力電流およびその出力電流が、ＤＣ信号であって、このＤＣ信号レベルをある一定レベルに保つようにするには、ピークデテクタ回路３０を排除して、端子８からの出力電流を電流ミラー等で複製した電流信号を直接差動増幅器３１に供給すればよい。
【００５５】
（実施形態６）
実施形態６は、実施形態３に示した可変電流増幅器を用いて構成されたＡＧＣ（Auto Gain Controller）回路に係る実施形態である。実施形態６のＡＧＣ回路は、図６に示すように、点線で囲まれた回路４８と、ＭＯＳトランジスタ２０、ピークデテクタ回路３３、差動増幅器３４を含む回路４９から構成されている。
ここで、回路４８は、実施形態３に示した図３の可変電流増幅器と同一のものである。またピークデテクタ回路３３および差動増幅器３４からなる回路４９は、実施形態５のＡＧＣ回路で説明したピークデテクタ回路３０、差動増幅器３１からなる回路８０と同一である。従って、以下の動作説明において、回路４８および回路４９についての詳細な説明は省くことにする。
【００５６】
回路４８は、入力端子７から入力信号電流Ｉ1が入力されて、出力端子３７から出力信号Ｉ3が出力される電流増幅器であり、さらには増幅率を制御するための制御電圧を端子３８からＭＯＳトランジスタ２および１５のゲート端子に供給されることにより増幅率を可変に制御される可変電流増幅器である。図６において、ＭＯＳトランジスタ１７、２０、３６のサイズが同じであるとすると、それぞれのＭＯＳトランジスタに流れる電流は同じである。すなわちピークデテクタ回路３３へ入力される電流は、端子３７から出力される出力電流Ｉ3同じと同じ値となる。
【００５７】
ピークデテクタ回路３３からは、入力された信号のピーク信号Ｉ39が出力されて、基準信号端子３５から入力される基準電流Ｉ5とともに差動増幅器（図中に差動アンプと記す）３４に入力される。差動増幅器３４は、端子３５と端子３９とに入力される差電流（Ｉ5−Ｉ39）を増幅し、出力電圧ＶC2として端子３８に出力する。差電流（Ｉ5−Ｉ39）と出力電圧ＶC2の関係を式（２１）に示す。
ＶC2＝Ｆ・（Ｉ5−Ｉ39）                          …式（２１）
【００５８】
式（２１）において、Ｆは差動増幅器３４の増幅率であり、正の定数、かつ十分大きな値とする。式（２１）によれば、ピークデテクタ回路３３の出力電流Ｉ39が基準電流Ｉ5より大きい場合、差動増幅器３４の出力電圧が下がる。すると、ＭＯＳトランジスタ２、１５のゲート電圧が下がり、ＭＯＳトランジスタ２、１５の抵抗値が高くなる。このような場合、実施形態１で示した式（１１）でも説明したように、ＭＯＳトランジスタ２、１５の電流値は小さくなり、ピークデテクタ回路３３の出力電流も小さくなる。
【００５９】
一方、ピークデテクタ回路３３の出力電流Ｉ39が基準電流Ｉ5より小さい場合、差動増幅器３４の出力電圧は上がる。すると、ＭＯＳトランジスタ２、１５のゲート電圧が上がり、ＭＯＳトランジスタ２、１５の抵抗値が低くなる。このような場合、実施形態１の式（１１）でも説明したように、ＭＯＳトランジスタ２、１５の電流値は高くなり、ピークデテクタ回路３３の出力電流も大きくなる。
【００６０】
差動増幅器３１の増幅率Ｆが十分大きい場合、ピーク電流値Ｉ39は最終的に基準電流Ｉ5に等しくなる。実施形態６の図６に示した回路は、点線で囲まれた可変電流増幅器４８の出力電流Ｉ3のピーク値がいつも一定の値になるように制御される。ピークデテクタ回路３３と差動増幅器３４は、ＡＧＣ回路の増幅率を制御することから、ＡＧＣ制御回路と呼ぶことができる。
【００６１】
図６のＡＧＣ回路と図５のＡＧＣ回路を比較する。図５のＡＧＣ回路の可変電流増幅器４５の増幅率は、式（１２）で示される。一方、図６のＡＧＣ回路の可変電流増幅器４８の増幅率は、式（１４）で示される。式（１２）と式（１４）を比較すればわかるように、図６のＡＧＣ回路は、図５のＡＧＣ回路より高い増幅率を有しているので、信号範囲がより広い場合にもＡＧＣ回路として、出力を一定に制御することができる。
実施形態６のＡＧＣ制御回路は、ピークデテクタ回路３３の代わりに平均値回路（例えば低域通過フィルタ）を用いると、可変電流増幅器４８の平均電流が基準電流Ｉ5に等しくなるように動作する。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の可変電流増幅器及びＡＧＣ回路は、ＭＯＳトランジスタを用いて実現できるので、電流モードのフィルタ等アナログ回路に適用することができる。特に電源電圧が低い環境に適用することに好適である。
【符号の説明】
【００６３】
１、２、４、１３、１４、１５、１７、２０、３６  ＭＯＳトランジスタ
３、１６、２４、５０、５３  差動増幅器
３ａ、１６ａ、２４ａ、５０ａ  非反転入力端子
３ｂ、１６ｂ、２４ｂ、５０ｂ  反転入力端子
３ｃ、１６ｃ、２４ｃ、５０ｃ  出力端子
５、２８  電圧源
６  可変電圧源
７、１０、１１、１７、１８、１９  端子
１２  負電源端子
３０、３３  ピークデテクタ回路
４５、４８  可変電流増幅器
【図１】
2011205605.tif 000003
【図２】
2011205605.tif 000004
【図３】
2011205605.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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