(57)【要約】  本可変利得増幅器回路は、１組のシングルエンド演算増幅器を使用し、差動入力信号の相補（コンプリメンタリ）部分を増幅する。単一の差動増幅器の代わりに２つのシングルエンド増幅器を使用することによって、線形性が著しく改善される。さらに、回路から出力される信号の品質に悪影響を及ぼしがちである、高調波ひずみおよび他の形態の雑音とともに、コモン・モード帰還回路が排除される。
2007528682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の入力信号を増幅するための第１の増幅器、および
第２の入力信号を増幅するための第２の増幅器
を備え
前記第１および第２の入力信号は、単一の差動入力信号の異なった部分であることを特徴とする可変利得増幅器回路。
【請求項２】
前記第１の入力信号を前記第１の増幅器に入力するための第１のノード、および
前記第２の入力信号を前記第２の増幅器に入力するための第２のノード
をさらに備え、
前記第１および第２のノードへの電流フローは互いに追従し、その結果前記第１および第２の入力信号における高調波成分の発生を低減することを特徴とする請求項１に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項３】
前記第１および第２のノードへの電流フローの方向は、同一方向であることを特徴とする請求項２に記載の回路。
【請求項４】
前記第１および第２の増幅器は、単一出力の演算増幅器であることを特徴とする請求項１に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項５】
前記第１の増幅器は、前記第１の入力信号を受け取る非反転端子を含み、前記第２の増幅器は、前記第２の入力信号を受け取る反転端子を含むことを特徴とする請求項１に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項６】
前記第１の増幅器の前記反転端子に接続された第１のノードをさらに備え、
前記第１のノードは、前記第１の増幅器の出力および前記第２の増幅器の前記非反転端子に接続されることを特徴とする請求項５に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項７】
前記第１のノードと前記第２の増幅器の前記非反転端子との間の信号経路の途中に接続された抵抗要素をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項８】
前記第１のノードと前記第１の増幅器の前記出力との間の帰還信号経路の途中に接続された抵抗要素をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の回路。
【請求項９】
前記第２の増幅器の前記非反転端子に接続された第２のノードをさらに備え、前記第２のノードは、前記第２の増幅器の出力と前記第１の増幅器の前記反転端子とに接続されることを特徴とする請求項６に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項１０】
前記第１のノードと前記第２のノードとの間の信号経路の途中に接続された抵抗要素をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項１１】
前記第２のノードと前記第２の増幅器の前記出力との間の帰還信号経路の途中に接続された抵抗要素をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項１２】
前記第１のノードと前記第１の増幅器の前記出力との間の帰還信号経路の途中に接続された第１の抵抗、および
前記第２のノードと前記第２の増幅器の前記出力との間の帰還信号経路の途中に接続された第２の抵抗をさらに備え、前記の第１および第２の抵抗は同一の抵抗値を有することを特徴とする請求項９に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項１３】
前記第１および第２の増幅器は、同一の差動出力信号の異なった部分を出力することを特徴とする請求項１に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項１４】
前記第１および第２の増幅器は、
電流ミラー、
前記第１の入力信号を受け取るためのゲートを有する第１のトランジスタ、および
前記第２の入力信号を受け取るためのゲートを有する第２のトランジスタ、
を含んで集積化され、
前記第１および第２のトランジスタのソースは、接続されて共通のノードを形成し、前記第１および第２のトランジスタのドレインは、前記電流ミラーに接続されることを特徴とする請求項１に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項１５】
前記電流ミラーと前記第１および第２のトランジスタとの間に、それぞれ配置された相補出力ノードをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項１６】
動作上、コモン・モードの帰還回路（構成）が必要でないことを特徴とする請求項１に記載の可変利得増幅器回路。
【請求項１７】
信号増幅を実行するための方法であって、
第１の増幅器において第１の信号を増幅すること、および
第２の増幅器において第２の信号を増幅すること
を備え、
前記第１および第２の信号は、単一の差動入力信号の異なった部分であることを特徴とする信号増幅を実行するための方法。
【請求項１８】
前記第１の増幅器の入力ノードへの電流フローは、前記第２の増幅器の入力ノードへの電流フローに追従することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の前記入力ノードへの電流フローの方向、および前記第２の増幅器の前記入力ノードへの電流フローの方向は、同一であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１および第２の増幅器は、単一出力の演算増幅器であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の増幅器の非反転端子に前記第１の信号を入力すること、および
前記第２の増幅器の反転端子に前記第２の信号を入力すること、
をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
第１のノードは、前記第１の増幅器の前記反転端子、前記第１の増幅器の出力、および前記第２の増幅器の前記非反転端子に接続されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のノードと前記第２の増幅器の前記非反転端子との間の信号経路は、抵抗要素を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
第２のノードは、前記第２の増幅器の前記非反転端子、前記第２の増幅器の出力、前記第１の増幅器の前記反転端子に接続されることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１のノードと前記第２のノードとの間の信号経路は、抵抗要素を含むことを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１および第２の増幅器は、同一の差動出力信号の異なった部分を出力することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
信号増幅は、コモン・モードの帰還回路（構成）なしで実行されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】
受信された信号からベースバンド信号を復元ための混合器、および
可変利得増幅器であって、
（ａ）第１の入力信号を増幅するための第１の増幅器、および
（ｂ）第２の入力信号を増幅するための第２の増幅器
を備える可変利得増幅器
を備え、
前記第１および第２の入力信号は、単一の差動入力信号の異なった部分であることを特徴とする通信受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、出願２００４年３月１１日、名称“ＨＩＧＨＬＹ  ＬＩＮＥＡＲ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＧＡＩＮ  ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ”の、米国仮特許出願番号第６０／５５１，７８８号の利益および優先権を主張する。
【０００２】
本発明は一般に、信号の増幅に関し、より詳細には、可変利得増幅器およびそれを制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
利得制御される増幅器は、多くの無線および有線システムにおいて使用されている。無線アプリケーションにおいては、必要な動作範囲にわたって線形特性を示す利得制御される増幅器は、良好なレベルの性能を達成する目的のために、特に重要である。
【０００４】
図１は、移動体通信の受信機（cellular communications receiver）の形態における１つの無線のアプリケーションを示しており、この受信機はその信号経路の途中に可変利得増幅器を含んでいる。この受信機は、アンテナ１、ＲＦバンド・パス・フィルタ２、および低雑音増幅器３を含んでいる。低雑音増幅器からの信号出力は、混合器（mixer）４、５において、発振器信号の移相された（phase-shifted）各バージョンと結合される。この受信機においては、発振器信号は搬送波周波数に設定されており、その結果、ベースバンド信号の復元は、１回の変換を使用して達成される。（この型の受信機はしばしばダイレクト変換受信機（direct-conversion receiver）と呼ばれる。）それぞれの混合器の出力は、ローパス・フィルタＬＰＦ（Low-Pass Filter）を通り抜け、可変利得増幅器ＶＧＡ（Variable-Gain Amplifier）によって増幅され、その後ＡＤＣ変換器によってディジタル信号に変換される。そして、その後、次の信号処理ステップが実行される。
【０００５】
ダイレクト変換および他のタイプの受信機においては、可変利得増幅器は、受信機信号経路の途中でベースバンド信号に入り込んだ雑音を抑制するために使用される。実現される雑音抑制の量は、通常、増幅器の利得に比例する。受信された信号レベルが、所望されるレベルより低い場合には、増幅器の利得は増大される。逆に、受信された信号レベルが所望されるレベルより高い場合には、増幅器の利得は低減される。増幅器の利得、したがってベースバンド信号のレベルを調整することによって、（ＡＤ変換器を含む）受信機のその後続するステージでのダイナミック・レンジにおける過度の制約を回避することが可能となる。
【０００６】
可変利得増幅器を使用して実装される無線アプリケーションにおいて、増幅器の線形性を向上させることは、許容可能な雑音対信号比を獲得するために重要であると考えられている。これらの増幅器が十分な線形性を欠いている場合には、残念ながら、所望する信号は、強い干渉信号によって引き起こされる相互変調により（品質が）劣化する。
【０００７】
図２は、２つのダイアグラムを示し、これは、干渉源が無線アプリケーションの信号に影響を与える可能性がある１つの状態を、比較して示している。第１のダイアグラムは、可変利得増幅器の１つに入力される前の、図１に示すような通信受信機における信号の状態を示している。この信号は、所望される信号と、その信号経路に伝播され、ほぼ同じ振幅を有する複数の干渉信号とを含む。所望する信号および干渉信号の大きさが小さい場合には、ＶＧＡにおいて存在する線形性の如何にかかわらず、必要な信号を必要なレベルに増幅することが可能である。これは、第２のダイアグラムにおいて示され、そこでは所望される信号の振幅は、干渉信号との相互変調により生成した干渉ターム（interfering terms）の振幅より大きい。（図２においては、Ｐｓｉｇがベースバンド信号電力を表し、この形状は三角形で表され、その三角形の高さは、その電力に直接的に比例している）。
【０００８】
図３には、２つのダイアグラムを示し、これは、無線アプリケーションにおいて、干渉がその信号に影響する可能性がある別の状態、を比較して示している。第１の信号ダイアグラムは、可変利得増幅器の１つに入力される前の、図１に示すような通信受信機における信号の状態を示している。しかしながら図２と異なって、干渉信号は、所望する信号よりかなり大きな振幅を有している。その結果、非線形特性を有する可変利得増幅器によって増幅されると、所望する信号は、複数の干渉信号との相互変調から生成される雑音タームにより、品質に深刻な影響を受ける。これは、第２のダイアグラムにおいて示され、そこでは雑音タームの振幅は、所望の信号振幅よりはるかに大きい。補償されずに放置された場合、この雑音は受信機中で伝播され、受信信号の品質を低下させることになる。
【０００９】
図４は、受信機での使用に対して（従来から）提案されてきている可変利得増幅器を示している。この増幅器は、単一の差動増幅器５０から形成され、２つの帰還経路５１、５２、４つの抵抗、および増幅器入力にて提供される仮想グラウンドを含む。抵抗Ｒ１は、反転、および非反転端子に置かれ、抵抗Ｒ２は、帰還経路の途中に配置される。すなわち、抵抗Ｒ１およびＲ２の値が増幅器の利得を制御する。たとえば、可変抵抗器Ｒ１およびＲ２の値を変更することは、次の式により示されるように、増幅器を所望される利得に設定することになる。  
ＶＯＵＴ−ＶＯＵＴＢ＝Ｒ２／Ｒ１（ＶＩＮ  −  ＶＩＮＢ）      （１）
ここで、ＶｏｕｔおよびＶｏｕｔＢは増幅器の差動出力電圧であり、ＶｉｎおよびＶｉｎＢは差動入力電圧であり、Ｒ２とＲ１との比率が利得を規定する。
【００１０】
式（１）は、理想的な動作特性の下での増幅器の利得を規定する。しかしながら実際には、その利得は無限ではないので、増幅器は副次的影響を被る。たとえば、増幅器利得が無限ではないため、増幅器の入力ノードは、わずかに入力信号に追従することになる。入力にて生起する変動（fluctuation）の量は、増幅器の利得および周波数特性に依存する。
【００１１】
図５は、図４のトランス・コンダクタンス演算増幅器のブロック図を示す。ここに示されるように、この増幅器は、５つのトランジスタを使用してモデル化することができ、そこでは、トランジスタＭ１およびＭ２のゲートは、差動入力のＩＮおよびＩＮＢのそれぞれを受け取り、トランジスタＭ３およびＭ４のゲートは、コモン・モード帰還回路（構成）（ＣＭＦＢ：Common Mode Feedback Circuitry）から制御信号を受け取り、トランジスタＭ５が提供されて、図５に示されてない外部のバイアス回路（構成）からの、演算増幅器のバイアス電流を設定する。このコモン・モード帰還回路は、２つの出力の信号ＯＵＴ、ＯＵＴＢのコモン・モード出力電圧を安定化するために使用される。ノードＮ１、Ｎ２は、それぞれ、Ｍ１とＭ３のトランジスタ・ペアの間、およびＭ２とＭ４のトランジスタ・ペアの間に配置され、増幅器の差動出力電圧ＯＵＴ、ＯＵＴＢを提供する。これらの電圧は、ＣＭＦＢへ帰還され、それらは、その２つの出力信号のコモン・モード出力電圧を設定するために使用される。Ｍ１、Ｍ２およびＭ５はＮＭＯＳトランジスタであり、Ｍ３およびＭ４はＰＭＯＳトランジスタであり、そしてＶＤＤはトランジスタＭ３、Ｍ４のソースに接続される供給電圧である。
【００１２】
増幅器の非線形特性は、ほとんどが入力トランジスタのコモン・ソース・ノード（Ａ）に起因している。より詳細には、増幅器は通常その入力ステージで非常に高い利得を持つように設計されるので、入力ステージでのわずかなひずみが出力段での大きなひずみを生成する。この大きなひずみは、２つの電流信号が反対の方向に流れる結果として、ノードＡが直面する遷移挙動（transient behavior）から生じる（この対向するフローは以下でより詳細に説明される）。結果として、増幅器の非線形特性を変質させる高調波がノードＡにて発生し、その結果、増幅された出力にて生起する大きなひずみを発生させる。この電流信号については、以下のように、より詳細に説明できる。
【００１３】
２つの入力信号ＩＮ、ＩＮＢが、コモン・モード信号の中点からの差動信号として動作するため、この２つの入力信号は以下の通り表現することが可能である：
ＶＩＮ  ＝  ＶＣＭ  ＋  ＶＤ／２
ＶＩＮＢ  ＝  ＶＣＭ  −  ＶＤ／２
ここで、ＶＣＭは、コモン・モード帰還回路により規定される。したがって、入力電圧が増加すると、ＩＮＢの電圧は減少する。この条件のために、Ｍ１およびＭ２トランジスタへの電流フローの相対的な変化は、異なった極性を有することになる。すなわち、Ｍ１における電流が増加すると、Ｍ２における電流が減少し、Ｍ１における電流が減少すると、Ｍ２における電流が増加する。ＭｌおよびＭ２トランジスタへの２つの電流信号はしたがって、反対の方向へ流れると言うことができる。
【００１４】
図５の増幅器における非線形性の別の原因は、コモン・モード帰還回路（構成）である。この回路（構成）は増幅器の出力レベルを安定化する目的に対しては有益であるが、出力信号においてひずみを引き起こす雑多な複数の高調波を生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、（従来から）提案されてきた他のタイプの増幅器と比較して、改善された線形性特性を有する可変利得増幅器を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、増幅器出力におけるひずみを引き起こす高調波や他の形態の雑音の発生を低減することによって、前述の目的を達成することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、（従来から）提案されてきた他の可変利得増幅器における非線形性ひずみの主要な原因となるコモン・ソース・ノード接続を排除することによって、前述の目的の１つまたは複数を達成することである。
【００１８】
本発明の別の目的はまた、（従来から）提案されてきた他の可変利得増幅器の非線形性ひずみの主要な原因となるコモン・モード帰還回路（構成）を排除することによって、前述の目的の１つまたは複数を達成することである。
【００１９】
本発明の別の目的は、ベースバンド信号の復元のために前述の可変利得増幅器を使用する通信受信機を提供すること、かつ／または他の１つまたは複数の信号処理機能を実行すること、である。
【００２０】
本発明の別の目的は、前述のような可変利得増幅器を含む、通信受信機を提供することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、前述の目的の１つまたは複数を実現する回路を使用して、信号を増幅するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
これらおよび他の目的および利点は、一実施形態によると、第１の入力信号を増幅するための第１の増幅器、および第２の入力信号を増幅するための第２の増幅器を含む可変利得増幅器回路を提供することによって、達成される。この第１および第２の入力信号は単一の差動入力信号の異なった部分であり、この第１および第２の増幅器は同じ差動出力信号の異なった部分を出力することが望ましい。
【００２３】
この増幅器回路は、また、第１の入力信号を第１の増幅器に入力するための第１のノード（a first node for inputting the first input signal into the first amplifier）、および第２の入力信号を第２の増幅器に入力するための第２のノード（second node for inputting the second input signal into the second amplifier）を含むことができ、ここで、第１および第２のノードへの電流フローは互いに追従（track）し、その結果第１および第２の入力信号における高調波成分の発生を低減することができる。第１および第２のノードへの電流フローの方向は同じ方向であることが望ましい。また、第１および第２の増幅器は、単一出力の演算増幅器であることが望ましい。
【００２４】
第１の増幅器は、また、第１の入力信号を受け取る非反転端子を含むことができ、第２の増幅器は、第２の入力信号を受け取る反転端子を含む。第１の増幅器の反転端子に接続された第１のノードはまた、第１の増幅器の出力、および第２の増幅器の非反転端子に接続される。第１のノードと第２の増幅器の非反転端子との間の信号経路の途中に、および第１のノードと第１の増幅器の出力との間の帰還信号経路の途中に、抵抗要素が配置されることが望ましい。
【００２５】
この増幅器回路は、また、第２の増幅器の非反転端子に接続された第２のノードを含むことができ、それはまた、第２の増幅器の出力と、および第１の増幅器の反転端子とに接続される。第１のノードと第２のノードとの間の信号経路の途中に、および第２のノードと第２の増幅器の出力との間の帰還信号経路の途中に抵抗要素が配置されることが望ましい。
【００２６】
第１および第２の増幅器は、電流ミラー、第１の入力信号を受け取るためのゲートを有する第１のトランジスタ、および第２の入力信号を受け取るためのゲートを有する第２のトランジスタを含むように集積化されることが望ましい。第１および第２のトランジスタのソースは接続されて共通ノードを形成し、第１および第２のトランジスタのドレインは電流ミラーに接続される。相補的な出力ノードは、それぞれ、電流ミラーと第１および第２のトランジスタの間に配置される。
【００２７】
本発明の可変利得増幅器は、（従来から）提案されてきた他のＶＧＡと比較して、改善された線形性を達成する。これらの（過去に提案された）ＶＧＡは、線形性特性を生み出すということに関して理想的ではなく、また増幅器出力に雑音をもたらすと見られるコモン・モード帰還回路（構成）を使用する単一の差動演算増幅器を使用する。本発明は、差動演算増幅器を、それぞれが２つの差動入力信号の１つを受け取るように接続されている、２個のシングルエンド型の演算増幅器に置き替えることによって、これらの欠点を克服している。この設計により、線形性が大いに改善され、かつコモン・モード帰還回路（構成）の使用を回避することが可能であり、これらはともに増幅器出力において高められた信号品質に変換する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図６は、本発明の好適な実施形態による可変利得増幅器を示す。この増幅器は第１および第２のシングルエンド演算増幅器１００および１１０、および３つの可変抵抗器１２０、１３０、および１４０を含む。第１の増幅器および第２の増幅器の非反転端子は、それぞれ差動入力信号のＩＮおよびＩＮＢを受け取るように接続される。第１の増幅器の反転端子は、抵抗１２０を含む帰還経路を通って増幅器１００の出力ＯＵＴに接続され、そして第２の増幅器の反転端子は、抵抗１３０を含む帰還経路を通って増幅器１１０の出力ＯＵＴＢに接続される。抵抗１２０および１３０は、同じ抵抗値を有することが望ましい。
【００２９】
第１の増幅器の非反転端子および第２の増幅器の非反転端子は、抵抗１４０を通して互いに接続され、この抵抗器は、他の２つの抵抗と値において異なることが望ましい。より詳細には、図６に示されるように、ノードＡは、増幅器１００の非反転端子を、抵抗１４０と抵抗１２０からの帰還信号出力とに接続する。ノードＢは、増幅器１１０の反転端子を、抵抗１４０、および抵抗１３０からの帰還信号出力に接続する。以下で議論される式（２）に示されるように、この配置において、抵抗１２０および１３０とともに抵抗１４０は利得機能の役割を果たす。
【００３０】
本発明の可変利得増幅器は、当技術分野で重要な改善を表す。従来技術として図４に示されたような１つの差動増幅器の代わりに、２つのシングルエンド演算増幅器を使用することによって、本発明は、大幅により良い線形性特性を獲得できる。また、本発明の増幅器は、コモン・モード帰還回路（構成）なしで実装されるため、ひずみをもたらしかつ全体的に信号品質を低下させる傾向がある、高調波および他の形態の雑音の発生が著しく低減される。これらの利点は、以下に、より詳細に説明される。
【００３１】
従来術の可変利得増幅器における非線形性の主因は、入力信号に入り込んだ高調波成分が、出力信号において大きな高調波ひずみに変換されるということである。本発明は、差動増幅器を２つのシングルエンド増幅器に置き替えることによって、この問題を低減し、または完全に排除する。この構成において、２つの入力ノードにおける電流フローの方向は互いに追従し、したがって、増幅器入力における高調波成分の生成において、著しい低減が実現される。増幅器に入力される電流信号フローの方向を示すために、矢印１２５および１３５が提供される。すなわちこれらの矢印は、ＩＮ信号の電圧が増加し、そしてＩＮＢ信号の電圧が減少するときの、電流フローの方向を示している。
【００３２】
図７は、図６において使用される、シングルエンド増幅器の好適な回路図を示す。この図は５つのトランジスタを含み、その内のＭ１、Ｍ２、およびＭ５の３つがＮＭＯＳで、残りのＭ３およびＭ４の２つはＰＭＯＳで実施されることが望ましい。トランジスタのＭ１およびＭ２のゲートは、差動入力信号ＩＮおよびＩＮＢを受け取るように接続される。ＩＮ信号の電圧がＩＮＢ信号のものより大きいと仮定すると、ＯＵＴ信号の電圧は増加し、かつＯＵＴＢ信号の電圧が減少するであろう。これは演算増幅器の動作原理から明白である。
【００３３】
ＩＮノードにて電圧が増加すると、Ｍ１トランジスタに流れる電流が増加する。そして、この電流は接続されたトランジスタのＭ３およびＭ４によって形成された電流ミラーによってＯＵＴノードに流される。この動作は本発明の可変利得増幅器の動作に適用される。
【００３４】
より詳細には、図６を参照して、ＩＮノードに入力される正の電圧が増加すると、ＯＵＴノードからの信号は増加する。ＯＵＴノードからの電圧のこの増加で、次に、ノードＡ（増幅器１００の相補的入力ノード）での電圧は帰還抵抗１２０により増加することとなる。ノードＡでの電圧およびＯＵＴノードからの電圧出力を制御する際に、たとえば抵抗Ｒ１およびＲ２の間の比率が、式（２）において示されるように利得を設定する。
【００３５】
演算増幅器の利得が大きいと、ノードＡおよび入力ノードＩＮにおける電圧が同じになることが可能である。同様に、ノードＢおよび入力ノードＩＮＢの電圧が同じになる。これにより定常状態の条件が得られ、可変利得増幅器の出力電圧は次の式で表すことができる。  
ＶＯＵＴ−ＶＯＵＴＢ＝＝２Ｒ／Ｒ１（ＶＩＮ−ＶＩＮＢ）      （２）
式（１）および式（２）の比較から、従来技術の可変利得増幅器および本発明の可変利得増幅器の利得は同じであることが明らかになる。しかしながら、従来技術の増幅器と異なって、本発明の増幅器の２つの入力ノードＩＮおよびＩＮＢは互いに追従し、その結果、図７の共通ソースノードＣにて発生する高調波成分が最小化されたり、または、完全に排除されたりする。結果として、本発明の可変利得増幅器の出力ノードＯＵＴおよびＯＵＴＢでの高調波ひずみは大いに低減される。
【００３６】
本発明の可変利得増幅器の別の利点は、コモン・モード帰還回路（構成）を必要としないということである。ちなみに、図４の増幅器においては、入力のコモン・モード利得は非常に小さい。これは、演算増幅器のオフセットがＶＧＡの出力ノードにて大きいオフセットを発生させることを引き起こす可能性があることを意味する。この同相利得は、図４におけるトランジスタＭ５の、ドレイン−ソース抵抗値に逆比例し、その抵抗値は通常は非常に大きい。その結果、同相利得は極めて小さい。
【００３７】
対照的に図６の可変利得増幅器においては、ＯＵＴ信号は、ＩＮ信号と同じコモン・モード電圧を有し、そしてＯＵＴＢ信号はＩＮＢ信号と同じコモン・モード電圧を有する。この特徴はコモン・モード帰還回路（構成）を使用することの必要性を排除し、このことはさらに、そうでなければコモン・モード帰還回路（構成）によって発生したであろう高調波ひずみを取り除くことによって、可変利得増幅器の線形性特性が改善されることを意味する。
【００３８】
本発明はまた、ここに記述された実施形態に従う可変利得増幅器を含む通信受信機でもある。この受信機は、ベースバンド信号の復元が行われる、受信機内のフロント・エンドの信号経路の途中に可変利得増幅器を含むことが望ましい。この構成では、受信された信号からベースバンド信号を復元するために使用される１つまたは複数の混合器の出力に、本発明の増幅器を接続することができる。受信機は、図１において示されたものと同じ一般的な構造を有するダイレクト・コンバージョン受信機、スーパー・ヘテロダイン受信機、または任意の他の受信機構成であってもよい。
【００３９】
以上の実施形態および利点は、本質的に、単に例示であって、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。この内容は、他の型の装置に容易に適用可能である。さらに、ここに提供された本発明の記述は、説明用であって、請求の範囲を限定することを意図するものではない。多くの代替案、修正、および変形は、当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】直接変換（ダイレクト・コンバージョン）受信機を示す図である。
【図２】第１の条件下の、可変利得増幅器に対する入出力信号波形を示す図である。
【図３】第２の条件下での、可変利得増幅器に対する入出力信号波形を示す図である。
【図４】（従来から）提案されてきた可変利得増幅器の１つのタイプを示す図である。
【図５】図４に示された増幅器に対する回路を示す図である。
【図６】本発明の好適実施形態による、可変利得増幅器を示す図である。
【図７】図６の可変利得増幅器に含まれる、シングルエンド演算増幅器の好適な回路を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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