(57)【要約】【課題】小型化が可能な利得可変増幅器を提供すること。【解決手段】差動増幅回路１は、入力端子ＩＮ及びＩＮ＿Ｂからの入力信号を増幅する。スイッチＳＷ２ａは入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴ＿Ｂとの間に、スイッチＳＷ２ｂは入力端子ＩＮ＿Ｂと出力端子ＯＵＴとの間に接続される。スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂは、増幅期間ではＯＦＦ、非増幅期間ではＯＮとなる。差動増幅回路１は、バイポーラトランジスタ（以下Ｂｔ）Ｑ１及びＱ２、トランジスタ（以下Ｔｒ）Ｑ３及びＱ４を有する。ＢｔＱ１はベースが入力端子ＩＮと接続され、出力端子ＯＵＴ＿Ｂへ信号を出力する。ＢｔＱ２はベースが入力端子ＩＮ＿Ｂと接続され、出力端子ＯＵＴへ信号を出力する。ＴｒＱ３は電源電圧ＶＣＣとＢｔＱ１との間に接続される。ＴｒＱ４は電源電圧ＶＣＣとＢｔＱ２との間に接続される。ＴｒＱ３及びＱ４は、増幅期間ではＯＮ、非増幅期間ではＯＦＦとなる。【選択図】図１
2011199328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源と第２の電源との間に接続され、第１の入力端子からの第１の入力信号及び第２の入力端子からの第２の入力信号を増幅する差動増幅回路と、
前記第１の入力端子と第２の出力端子との間に接続され、前記差動増幅回路の増幅期間ではＯＦＦとなり、前記差動増幅回路の非増幅期間ではＯＮとなる第１のスイッチと、
前記第２の入力端子と第１の出力端子との間に接続され、前記増幅期間ではＯＦＦとなり、前記非増幅期間ではＯＮとなる第２のスイッチと、を備え、
前記差動増幅回路は、
制御端子に前記第１の入力信号が入力され、前記第２の出力端子に出力する第１の入力トランジスタと、
制御端子に前記第２の入力信号が入力され、前記第１の出力端子に出力する第２の入力トランジスタと、
前記第１の電源と前記第１の入力トランジスタとの間に接続され、前記増幅期間ではＯＮとなり、前記非増幅期間ではＯＦＦとなる第１の負荷トランジスタと、
前記第１の電源と前記第２の入力トランジスタとの間に接続され、前記増幅期間ではＯＮとなり、前記非増幅期間ではＯＦＦとなる第２の負荷トランジスタと、を備える、
利得可変増幅器。
【請求項２】
前記第１の入力端子と前記第１の入力トランジスタの前記制御端子との間に接続され、前記増幅期間ではＯＮとなり、前記非増幅期間ではＯＦＦとなる第３のスイッチと、
前記第２の入力端子と前記第２の入力トランジスタの前記制御端子との間に接続され、前記増幅期間ではＯＮとなり、前記非増幅期間ではＯＦＦとなる第４のスイッチと、を更に備え、
前記第３のスイッチ及び前記第４のスイッチがＯＦＦとなることにより、前記第１の入力トランジスタ及び前記第２の入力トランジスタがＯＦＦとなることを特徴とする、
請求項１に記載の利得可変増幅器。
【請求項３】
前記第２の電源と、前記第１の入力トランジスタ及び前記第２の入力トランジスタと、の間に接続され、前記増幅期間では前記第１の入力トランジスタ及び前記第２の入力トランジスタに電流を供給し、前記非増幅期間ではハイインピーダンス状態となる電流源を更に備えることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の利得可変増幅器。
【請求項４】
前記第１の入力トランジスタ及び前記第２の入力トランジスタは、バイポーラトランジスタであることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の利得可変増幅器。
【請求項５】
前記第１の電源は、前記第２の電源よりも高電位であり、
前記第１の負荷トランジスタ及び前記第２の負荷トランジスタは、ＰＭＯＳトランジスタであることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の利得可変増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は利得可変増幅器に関し、特に複数の利得に切り換え可能な利得可変増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波ＴＶチューナ用中間周波数帯増幅器のように、複数の利得を有する高周波増幅器において、地上波ＴＶチューナ受信部（ダウンコンバート部）を集積回路上にて実現する場合には、キャリア信号は２ｂａｎｄに分かれて入力される。キャリア信号の入力段には、キャリア信号の周波数や前段に設けられたフィルタとの整合を加味した、キャリア周波数帯域の高周波増幅器が設けられる。図５は、一般的な地上波ＴＶチューナ受信部１０の構成を示すブロック図である。
【０００３】
地上波ＴＶチューナ受信部１０は、図５に示すように、高バンド側の高周波増幅器ＨＩＧＨ＿ＲＦａｍｐの入力端には、「ＨＩＧＨ  ｂａｎｄ  Ｉｎｐｕｔ」が入力される。低バンド側の高周波増幅器ＬＯＷ＿ＲＦａｍｐの入力端には、「ＬＯＷ  ｂａｎｄ  Ｉｎｐｕｔ」が入力される。例えば、「ＨＩＧＨ  ｂａｎｄ  Ｉｎｐｕｔ」はＵＨＦ帯であり、「ＬＯＷ  ｂａｎｄ  Ｉｎｐｕｔ」はＶＨＦ帯である。なお、高周波増幅器ＨＩＧＨ＿ＲＦａｍｐは、キャリア周波数が高く、入力インピーダンスを低く設定する必要がある。そのため、高周波増幅器ＨＩＧＨ＿ＲＦａｍｐは、高周波増幅器ＬＯＷ＿ＲＦａｍｐと比べると利得が低い。
【０００４】
高周波増幅器ＨＩＧＨ＿ＲＦａｍｐ及び高周波増幅器ＬＯＷ＿ＲＦａｍｐの出力端は、混合器ＭＩＸの入力端と接続される。混合器ＭＩＸの出力端は、地上波ＴＶチューナ用中間周波数帯増幅器ＩＦａｍｐの入力端と接続される。地上波ＴＶチューナ用中間周波数帯増幅器ＩＦａｍｐの出力端からは、出力信号ＩＦｏｕｔが出力される。なお、キャリア信号は、実際には「ＭＩＤ  ｂａｎｄ  Ｉｎｐｕｔ」を含めた３ｂａｎｄに分かれて入力されることが多い。
【０００５】
地上波ＴＶチューナ用中間周波数帯増幅器ＩＦａｍｐは、２種類の利得を有し、いずれか一方の利得を選択可能である。これは、地上波ＴＶチューナ受信部１０における利得（変換利得）を、高バンド側受信時及び低バンド側受信時の双方で一定にする必要があるためである。なお、地上波ＴＶチューナ受信部１０の利得を一定にする理由は、アナログ地上波の場合における地上波ＴＶチューナ受信部１０の後段の映像処理系統及び音声処理系統の入力レベルを一定とする為である。また、デジタル地上波の場合における地上波ＴＶチューナ受信部１０の後段の信号処理の関係上、入力レベルが一定である事が必要であるためである。
【０００６】
特許文献１及び２には、上述のような複数の利得のいずれかを選択可能な増幅器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３０４７７５号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明者は、特許文献１に開示された差動増幅器を利得可変とした場合について、検討を行った。図６は、特許文献１に開示された差動増幅器を利得可変とした差動増幅器４００の構成例を示す回路図である。この差動増幅器４００は、バイポーラトランジスタＱ１、バイポーラトランジスタＱ２、抵抗ＲＬ１、抵抗ＲＬ２、シャント抵抗ＲＥ１、シャント抵抗ＲＥ２、電流源２１、電流源２２、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２により構成される。
【０００９】
バイポーラトランジスタＱ１のベースは、容量Ｃ１を介して、入力端子ＩＮと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のベースは、容量Ｃ２を介して、入力端子ＩＮ＿Ｂと接続される。入力端子ＩＮ及び入力端子ＩＮ＿Ｂは、差動入力端子である。バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、抵抗ＲＬ１を介して、電源電圧ＶＣＣと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のコレクタは、抵抗ＲＬ２を介して、電源電圧ＶＣＣと接続される。抵抗ＲＬ１と抵抗ＲＬ２とは、負荷抵抗であり、同じ抵抗値を有する。バイポーラトランジスタＱ１のエミッタは、電流源２１を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のエミッタは、電流源２２を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。また、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは出力端子ＯＵＴ＿Ｂと接続され、バイポーラトランジスタＱ２のコレクタは出力端子ＯＵＴと接続される。出力端子ＯＵＴ及び出力端子ＯＵＴ＿Ｂは、差動出力端子である。
【００１０】
さらに、バイポーラトランジスタＱ１のエミッタとバイポーラトランジスタＱ２のエミッタとの間には、直列接続されたスイッチＳＷ１及びシャント抵抗ＲＥ１と、直列接続されたスイッチＳＷ２及びシャント抵抗ＲＥ２と、が接続される。スイッチＳＷ１は、信号Ｃｏｎｔ１によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。スイッチＳＷ２は、信号Ｃｏｎｔ２によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００１１】
すなわち、差動増幅器４００は、スイッチＳＷ１又はスイッチＳＷ２をＯＮにすることにより、接地端（エミッタ）接続のシャント抵抗を切り替えることができる。差動増幅器４００の利得は、負荷抵抗である抵抗ＲＬ１及び抵抗ＲＬ２とシャント抵抗ＲＥ１及びシャント抵抗ＲＥ２との比によって決定される。例えばＲＥ１＜ＲＥ２である場合には。スイッチＳＷ１をＯＮとすることで、大きな利得を得ることができる。一方、スイッチＳＷ２をＯＮとすることで、小さな利得を得ることができる。従って、差動増幅器４００によれば、２種類の利得のいずれか一方を選択することが可能である。
【００１２】
また、発明者は、特許文献２に開示された高周波可変利得増幅装置を差動構成とした場合について、検討を行った。図７は、特許文献２に開示された高周波可変利得増幅装置を差動構成とした場合の差動増幅装置５００の構成例を示す回路図である。この差動増幅装置５００は、バイポーラトランジスタＱ１、バイポーラトランジスタＱ２、抵抗ＲＬ１、抵抗ＲＬ２、シャント抵抗ＲＥ１、電流源２１、電流源２２、スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ１ｂ、スイッチＳＷ１ｃ、スイッチＳＷ１ｄ、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂにより構成される。なお、スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ１ｂ、スイッチＳＷ１ｃ、スイッチＳＷ１ｄ、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂは、高周波スイッチ素子である。
【００１３】
バイポーラトランジスタＱ１のベースは、スイッチＳＷ１ａ及び容量Ｃ１を介して、入力端子ＩＮと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のベースは、スイッチＳＷ１ｂ及び容量Ｃ２を介して、入力端子ＩＮ＿Ｂと接続される。入力端子ＩＮ及び入力端子ＩＮ＿Ｂは、差動入力端子である。バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、抵抗ＲＬ１を介して、電源電圧ＶＣＣと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のコレクタは、抵抗ＲＬ２を介して、電源電圧ＶＣＣと接続される。抵抗ＲＬ１と抵抗ＲＬ２とは、負荷抵抗であり、同じ抵抗値を有する。バイポーラトランジスタＱ１のエミッタは、電流源２１を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のエミッタは、電流源２２を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。また、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタはスイッチＳＷ１ｄを介して出力端子ＯＵＴ＿Ｂと接続され、バイポーラトランジスタＱ２のコレクタはスイッチＳＷ１ｃを介して出力端子ＯＵＴと接続される。出力端子ＯＵＴ及び出力端子ＯＵＴ＿Ｂは、差動出力端子である。さらに、出力端子ＯＵＴはスイッチＳＷ２ｂを介して入力端子ＩＮ＿Ｂと接続され、出力端子ＯＵＴ＿ＢはスイッチＳＷ２ａを介して入力端子ＩＮと接続される。
【００１４】
さらに、バイポーラトランジスタＱ１のエミッタとバイポーラトランジスタＱ２のエミッタとの間には、シャント抵抗ＲＥ１が接続される。スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ１ｂ、スイッチＳＷ１ｃ及びスイッチＳＷ１ｄは、信号Ｃｏｎｔ１によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂは、信号Ｃｏｎｔ２によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００１５】
この差動増幅装置５００において、スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ１ｂ、スイッチＳＷ１ｃ及びスイッチＳＷ１ｄがＯＮで、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂがＯＦＦの場合について検討する。この場合の差動増幅装置５００の利得は、差動増幅装置自体の利得と高周波スイッチ素子（スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ１ｂ、スイッチＳＷ１ｃ及びスイッチＳＷ１ｄ）の損失とを加算した値となる。なお、スイッチＳＷ１ｃ及びスイッチＳＷ１ｄは、ハイインピーダンス状態となり、抵抗ＲＬ１及びＲＬ２に信号が流れることを防止する。
【００１６】
一方、スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ１ｂ、スイッチＳＷ１ｃ及びスイッチＳＷ１ｄがＯＦＦで、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂがＯＮの場合について検討する。この場合の差動増幅装置５００の利得は、高周波スイッチ素子（スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂ）による損失と等しく、ほぼスルー状態である。従って、差動増幅装置５００によれば、２種類の利得のいずれか一方を選択することが可能である。
【００１７】
ここで、所望の２種類の利得の一方を６ｄＢ（以下、第１の利得）、他方を０ｄＢ（以下、第２の利得）とする。この場合、差動増幅器４００では、第１の利得に着目してシャント抵抗ＲＥ１の抵抗値を設定すると、第２の利得を得るためのシャント抵抗ＲＥ２の抵抗値は、シャント抵抗ＲＥ１の抵抗値の４倍となる。そのため、雑音指数の劣化が顕著となる。一方、第２の利得に着目してシャント抵抗ＲＥ２を設定すると、シャント抵抗ＲＥ１の抵抗値は、シャント抵抗ＲＥ２の抵抗値の１／４となる。そのため、差動増幅器部の負帰還が掛からず、歪特性が持たない。
【００１８】
また、差動増幅装置５００では、６つの高周波スイッチ素子が必要であるため、スペースデメリットが大きい。例えば、高周波スイッチ素子をｐ−ＭＯＳトランジスタで作製した場合、高周波スイッチ素子部における損失の設定値にもよるが、高周波スイッチ素子１個あたり、ゲート長＝０．５ｕｍ、ゲート幅＝２０ｕｍのｐ−ＭＯＳトランジスタ２０個程度が並列に接続されることとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様である利得可変増幅器は、第１の電源と第２の電源との間に接続され、第１の入力端子からの第１の入力信号及び第２の入力端子からの第２の入力信号を増幅する差動増幅回路と、前記第１の入力端子と第２の出力端子との間に接続され、前記差動増幅回路の増幅期間ではＯＦＦとなり、前記差動増幅回路の非増幅期間ではＯＮとなる第１のスイッチと、前記第２の入力端子と第１の出力端子との間に接続され、前記増幅期間ではＯＦＦとなり、前記非増幅期間ではＯＮとなる第２のスイッチと、を備え、前記差動増幅回路は、制御端子に前記第１の入力信号が入力され、前記第２の出力端子に出力する第１の入力トランジスタと、制御端子に前記第２の入力信号が入力され、前記第１の出力端子に出力する第２の入力トランジスタと、前記第１の電源と前記第１の入力トランジスタとの間に接続され、前記増幅期間ではＯＮとなり、前記非増幅期間ではＯＦＦとなる第１の負荷トランジスタと、前記第１の電源と前記第２の入力トランジスタとの間に接続され、前記増幅期間ではＯＮとなり、前記非増幅期間ではＯＦＦとなる第２の負荷トランジスタと、を備えるものである。
【００２０】
本発明の一態様である利得可変増幅器では、前記差動増幅回路が増幅動作を行う場合（ＯＮ状態）には、前記第３のトランジスタ及び前記第４のトランジスタはＯＮとなり、負荷抵抗として機能する。一方、前記差動増幅回路がＯＦＦ状態の場合には、前記第３のトランジスタ及び前記第４のトランジスタはＯＦＦとなり、高インピーダンス状態となる。これにより、前記差動増幅回路の負荷抵抗には電流が流れない。従って、負荷抵抗に電流が流れることを防止するためのスイッチを別途設ける必要が無い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、小型化が可能な利得可変増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１にかかる利得可変増幅器１００の構成を示す回路図である。
【図２】実施の形態２にかかる利得可変増幅器２００の構成を示す回路図である。
【図３】実施の形態３にかかる利得可変増幅器３００とその周辺回路の構成を示す回路図である。
【図４】実施の形態３にかかる利得可変増幅器３００の利得を表すグラフである。
【図５】一般的な地上波ＴＶチューナ受信部１０の構成を示すブロック図である。
【図６】特許文献１に開示された差動増幅器を利得可変とした差動増幅器４００の構成例を示す回路図である。
【図７】特許文献２に開示された高周波可変利得増幅装置を差動構成とした場合の差動増幅装置５００の構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかる利得可変増幅器１００の構成を示す回路図である。利得可変増幅器１００は、差動増幅回路１、スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ１ｂ、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂにより構成される。なお、スイッチＳＷ１ａ、スイッチＳＷ１ｂ、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂは、高周波スイッチ素子である。
【００２４】
差動増幅回路１は、バイポーラトランジスタＱ１、バイポーラトランジスタＱ２、トランジスタＱ３、トランジスタＱ４及び電流源回路２０により構成される。電流源回路２０は、シャント抵抗ＲＥ１、電流源２１及び電流源２２により構成される。
【００２５】
バイポーラトランジスタＱ１のベースは、スイッチＳＷ１ａ及び容量Ｃ１を介して、入力端子ＩＮと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のベースは、スイッチＳＷ１ｂ及び容量Ｃ２を介して、入力端子ＩＮ＿Ｂと接続される。入力端子ＩＮ及び入力端子ＩＮ＿Ｂは、差動入力端子である。
【００２６】
バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、トランジスタＱ３を介して、電源電圧ＶＣＣと接続される。また、バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、出力端子ＯＵＴ＿Ｂと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のコレクタは、トランジスタＱ４を介して、電源電圧ＶＣＣと接続される。また、バイポーラトランジスタＱ２のコレクタは、出力端子ＯＵＴと接続される。
【００２７】
トランジスタＱ３のゲート及びトランジスタＱ４のゲートには、信号Ｃｏｎｔ１が入力される。よって、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４は、信号Ｃｏｎｔ１によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４がＯＮ状態となった場合には、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４は負荷抵抗として機能する。一方、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４がＯＦＦとなった場合には、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４は高インピーダンス状態となる。例えば、トランジスタＱ３は、ＯＮ状態の場合の抵抗値が図７に示す抵抗ＲＬ１と等しいトランジスタを用いることができる。トランジスタＱ４は、ＯＮ状態の場合の抵抗値が図７に示す抵抗ＲＬ２と等しいトランジスタを用いることができる。
【００２８】
バイポーラトランジスタＱ１のエミッタは、電流源２１を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。バイポーラトランジスタＱ２のエミッタは、電流源２２を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。出力端子ＯＵＴは、スイッチＳＷ２ｂを介して、入力端子ＩＮ＿Ｂと接続される。出力端子ＯＵＴ＿Ｂは、スイッチＳＷ２ａを介して、入力端子ＩＮと接続される。スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂは、信号Ｃｏｎｔ２によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。なお、出力端子ＯＵＴ及び出力端子ＯＵＴ＿Ｂは、差動出力端子である。さらに、バイポーラトランジスタＱ１のエミッタとバイポーラトランジスタＱ２のエミッタとの間には、シャント抵抗ＲＥ１が接続される。
【００２９】
信号Ｃｏｎｔ１及び信号Ｃｏｎｔ２は、利得可変増幅器１００の利得を制御するための制御信号である。信号Ｃｏｎｔ１とは信号Ｃｏｎｔ２とは、互いに逆の論理を有する。従って、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ１ｂと、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂと、は相補的にＯＮ／ＯＦＦ動作する。また、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４は、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ１ｂと同様のＯＮ／ＯＦＦ動作を行う。
【００３０】
すなわち、利得可変増幅器１００は、図７に示す差動増幅装置５００の抵抗ＲＬ１及びＲＬ２をトランジスタＱ３及びトランジスタＱ４に置き換え、スイッチＳＷ１ｃ及びスイッチＳＷ１ｄを除去したものである。
【００３１】
次に、利得可変増幅器１００の動作について説明する。まず、トランジスタＱ３、トランジスタＱ４、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ１ｂがＯＮ状態、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂがＯＦＦ状態の場合（増幅期間）について説明する。この場合、差動増幅回路１は、入力端子ＩＮ及び入力端子ＩＮ＿Ｂに入力される信号を増幅し、出力端子ＯＵＴ及び出力端子ＯＵＴ＿Ｂへ出力する。このときの利得可変増幅器１００利得（第１の利得）は、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ１ｂの挿入損失と、バイポーラトランジスタＱ１及びバイポーラトランジスタＱ２により構成される差動対の利得とを加算した値となる。
【００３２】
続いて、トランジスタＱ３、トランジスタＱ４、スイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ１ｂがＯＦＦ状態、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂがＯＮ状態の場合（非増幅期間）について説明する。この場合、負荷抵抗であるトランジスタＱ３及びトランジスタＱ４は高インピーダンス状態となる。従って、差動増幅回路１は、入力端子ＩＮ及び入力端子ＩＮ＿Ｂに入力される信号の増幅を行わない。このときの利得可変増幅器１００の利得（第２の利得）は、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂの挿入損失の値と等しい。
【００３３】
よって、本構成によれば、優れた雑音指数及び歪み特性を有する利得可変増幅器を得ることができる。また、本構成によれば、図７に示す差動増幅装置５００と比べて、スイッチ数を削減することができるので、スペースデメリットを解消することができる。さらに、第２の利得を得る際の、入力端子から出力端子に至る経路上のスイッチを１つ削減することができる。従って、差動増幅装置５００と比べて、スイッチによる損失を低減することができる。
【００３４】
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかる利得可変増幅器２００について説明する。図２は、実施の形態２にかかる利得可変増幅器２００の構成を示す回路図である。利得可変増幅器２００は、図１に示す利得可変増幅器１００のスイッチＳＷ１ａ及びスイッチＳＷ１ｂを削除し、電流源回路２０（電流源２１及び電流源２２）を信号Ｃｏｎｔ１により制御するものである。利得可変増幅器２００では、電流源回路２０（電流源２１及び電流源２２）は、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４と同様のＯＮ／ＯＦＦ動作を行う。利得可変増幅器２００のその他の構成は、利得可変増幅器１００と同様であるので説明を省略する。
【００３５】
次に、利得可変増幅器２００の動作について説明する。まず、トランジスタＱ３、トランジスタＱ４、電流源回路２０（電流源２１及び電流源２２）がＯＮ状態、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂがＯＦＦ状態の場合（増幅期間）について説明する。この場合、利得可変増幅器２００は、利得可変増幅器１００と同様の増幅動作を行う。よって、このときの利得可変増幅器２００利得は、利得可変増幅器１００における第１の利得と等しくなる。
【００３６】
続いて、トランジスタＱ３、トランジスタＱ４、電流源回路２０（電流源２１及び電流源２２）がＯＦＦ状態、スイッチＳＷ２ａ及びスイッチＳＷ２ｂがＯＮ状態の場合（非増幅期間）について説明する。この場合、負荷抵抗であるトランジスタＱ３及びトランジスタＱ４は高インピーダンス状態となる。さらに、バイポーラトランジスタＱ１のベース入力及びバイポーラトランジスタＱ２のベース入力が高インピーダンスとなる。そのため、入力端子ＩＮ及びＩＮ＿Ｂから入力される信号は、バイポーラトランジスタＱ１及びバイポーラトランジスタＱ２には流れない。よって、このときの利得可変増幅器２００利得は、利得可変増幅器１００における第２の利得と等しくなる。
【００３７】
よって、本構成によれば、図１に示す利得可変増幅器１００からスイッチを２個削減しつつ、利得可変増幅器１００と同様の作用効果を実現することができる。これにより、利得可変増幅器のさらなる小型化が可能である。
【００３８】
以下では、利得可変増幅器の小型化の効果について、利得可変増幅器２００と図７に示す差動増幅装置５００とを対比して説明する。前述のとおり、高周波スイッチ素子１個あたりでは、ゲート長＝０．５ｕｍ、ゲート幅＝２０ｕｍのトランジスタを２０個程度使用する必要がある。また、ソース及びドレインの面積を考慮すると、その占有面積は２．５ｕｍ×２０ｕｍ＝１０００ｕｍ２となる。
【００３９】
差動増幅装置５００では、６個の高周波スイッチ素子を使用している。よって、高周波スイッチ素子による合計占有面積は、１０００ｕｍ２×６＝６０００ｕｍ２である。これに、負荷抵抗である抵抗ＲＬ１及びＲＬ２の占有面積が加わる。ここで、抵抗の許容電流密度を３ｍＡとすると、その占有面積は、５ｕｍ×１５ｕｍ＝７５ｕｍ２となる。この抵抗を３並列すると仮定すると、負荷抵抗である抵抗ＲＬ１及びＲＬ２の占有面積は、それぞれ７５ｕｍ２×３＝２２５ｕｍ２となる。よって、負荷抵抗による合計占有面積は、４５０ｕｍ２となる。従って、差動増幅装置５００における高周波スイッチ素子及び負荷抵抗による占有面積は、６０００ｕｍ２＋４５０ｕｍ２＝６４５０ｕｍ２となる。
【００４０】
一方、利得可変増幅器２００では、２個の高周波スイッチ素子を使用している。よって、高周波スイッチ素子による合計占有面積は、１０００ｕｍ２×２＝２０００ｕｍ２である。また、負荷抵抗であるトランジスタＱ３及びトランジスタＱ４の占有面積は、１個あたり１００ｕｍ２である。よって、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４による合計占有面積は、２００ｕｍ２となる。従って、利得可変増幅器２００における高周波スイッチ素子及び負荷抵抗（トランジスタＱ３及びトランジスタＱ４）による占有面積は、２０００ｕｍ２＋２００ｕｍ２＝２２００ｕｍ２となる。
【００４１】
従って、利得可変増幅器２００によれば、必要専有面積を６４５０ｕｍ２から２２００ｕｍ２に削減可能である。すなわち、利得可変増幅器を大幅に小型化することができる。
【００４２】
実施の形態３
次に、実施の形態３にかかる利得可変増幅器について説明する。図３は、実施の形態３にかかる利得可変増幅器３００とその周辺回路の構成を示す回路図である。利得可変増幅器３００は、上述の利得可変増幅器２００を半導体集積回路上に形成する場合の具体例である。図３に示すように、利得可変増幅器３００には、バイアス回路Ｖｉａｓが接続される。
【００４３】
利得可変増幅器３００の差動増幅回路２では、トランジスタＱ３のゲートには、抵抗Ｒ１を介して、信号ＶＲＥＦ＿ｃｏｎｔ１が入力される。トランジスタＱ４のゲートには、抵抗Ｒ２を介して、信号ＶＲＥＦ＿ｃｏｎｔ１が入力される。スイッチＳＷ２ａは、トランジスタＱ１０及び抵抗Ｒ１１により構成される。トランジスタＱ１０のゲートには、抵抗Ｒ１１を介して、信号ＶＲＥＦ＿ｃｏｎｔ２が入力される。スイッチＳＷ２ｂは、トランジスタＱ１１及び抵抗Ｒ１２により構成される。トランジスタＱ１１のゲートには、抵抗Ｒ１２を介して、信号ＶＲＥＦ＿ｃｏｎｔ２が入力される。
【００４４】
バイポーラトランジスタＱ１のコレクタとバイポーラトランジスタＱ２のコレクタとの間には、容量Ｃ３が接続される。容量Ｃ３は、第１の利得を得る場合に動作するバイポーラトランジスタＱ１及びバイポーラトランジスタＱ２により構成される差動対増幅器の帯域特性を制限するための容量である。
【００４５】
電流源回路２４は、図２における電流源回路２０に対応する。電流源回路２４は、バイポーラトランジスタＱ５〜Ｑ８及び抵抗Ｒ３〜Ｒ６により構成される。バイポーラトランジスタＱ５のコレクタは、バイポーラトランジスタＱ１のエミッタと接続される。バイポーラトランジスタＱ６のコレクタは、バイポーラトランジスタＱ２のエミッタと接続される。バイポーラトランジスタＱ５のエミッタは、抵抗Ｒ３を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。バイポーラトランジスタＱ６のエミッタは、抵抗Ｒ４を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。
【００４６】
バイポーラトランジスタＱ７のコレクタは、抵抗Ｒ５を介して、電源電圧ＶＣＣと接続される。バイポーラトランジスタＱ７のエミッタは、バイポーラトランジスタＱ５のベース、バイポーラトランジスタＱ６のベース及びバイポーラトランジスタＱ８のベースと接続される。バイポーラトランジスタＱ７のベースには、信号ＩＲＥＦ＿ｃｏｎｔ１が入力される。バイポーラトランジスタＱ８のコレクタには、信号ＩＲＥＦ＿ｃｏｎｔ１が入力される。バイポーラトランジスタＱ８のエミッタは、抵抗Ｒ６を介して、接地電圧ＧＮＤと接続される。
【００４７】
差動増幅回路２のその他の構成は、差動増幅回路１と同様であるので、説明を省略する。なお、図３では、容量Ｃ１及び容量Ｃ２を省略している。
【００４８】
バイアス回路Ｖｉａｓは、バイポーラトランジスタＱ１及びバイポーラトランジスタＱ２に対し、ベースバイアスを供給する。また、バイアス回路Ｖｉａｓは、トランジスタＱ１０及びトランジスタＱ１１に対し、ソースバイアスを供給する。バイアス回路Ｖｉａｓは、バイポーラトランジスタＱ９及び抵抗Ｒ７〜Ｒ１０により構成される。バイポーラトランジスタＱ９のコレクタは、抵抗Ｒ８の一端と接続される。また、バイポーラトランジスタＱ９のコレクタは、バイポーラトランジスタＱ９のベースと接続される。バイポーラトランジスタＱ９のエミッタは、接地電圧ＧＮＤと接続される。抵抗Ｒ８の他端は、抵抗Ｒ７、抵抗Ｒ９及び抵抗Ｒ１０の一端と接続される。抵抗Ｒ７の他端は、電源電圧ＶＣＣと接続される。抵抗Ｒ９の他端は、入力端子ＩＮ＿Ｂと接続される。抵抗Ｒ１０の他端は、入力端子ＩＮと接続される。
【００４９】
図４は、利得可変増幅器３００の利得を表すグラフである。横軸は周波数（ｆｒｅｑ）、縦軸は利得（ＧＡＩＮ）を表している。なお、図４においては、抵抗ＲＬ１及びＲＬ２の抵抗値を２６０Ωとしている。この場合、抵抗ＲＬ１及びＲＬ２は、ゲート長０．５ｕｍ、ゲート幅２０ｕｍのＰＭＯＳトランジスタを並列に２個接続して構成される。また、スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂの抵抗値は２６Ωとしている。この場合、スイッチＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂは、ゲート長０．５ｕｍ、ゲート幅２０ｕｍのＰＭＯＳトランジスタを並列に２０個接続して構成される。
【００５０】
上述の条件下における利得可変増幅器３００では、図４に示すように、増幅期間及び非増幅期間において、２種類のゲインが得られることが確認できる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、ＰＭＯＳトランジスタを、適宜ＮＭＯＳトランジスタに入れ換えることが可能である。
【００５２】
差動増幅回路１は、トランジスタを負荷抵抗として用いる限り、適宜他の構成を取り得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
１、２  差動増幅回路
１０  地上波ＴＶチューナ受信部
２０、２４  電流源回路
２１、２２  電流源
１００、２００、３００  利得可変増幅器
４００  差動増幅器
５００  差動増幅装置
Ｃ１〜Ｃ３  容量
Ｃｏｎｔ１、Ｃｏｎｔ２  信号
ＧＮＤ  接地電圧
ＩＦａｍｐ  地上波ＴＶチューナ用中間周波数帯増幅器
ＩＦｏｕｔ  出力信号
ＩＮ、ＩＮ＿Ｂ  入力端子
ＭＩＸ  混合器
ＯＵＴ、ＯＵＴ＿Ｂ  出力端子
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ５〜Ｑ９  バイポーラトランジスタ
Ｑ３、Ｑ４、Ｑ１０、Ｑ１１  トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１２、ＲＬ１、ＲＬ２  抵抗
ＲＥ１、ＲＥ２  シャント抵抗
ＨＩＧＨ＿ＲＦａｍｐ  高周波増幅器
ＬＯＷ＿ＲＦａｍｐ  高周波増幅器
ＳＷ１、ＳＷ１ａ〜ＳＷ１ｄ、ＳＷ２、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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