(57)【要約】  抵抗器入力トランスコンダクタは、コモンモード補償電流を生成するように構成された回路を含む。コモンモード補償電流は、入力のコモンモード電圧を補償するために用いられる。抵抗器入力トランスコンダクタの電流出力は、２つの入力の電圧差に比例し、本質的に、２つの入力のコモンモード電圧に無関係である。本発明にかかる抵抗器入力トランスコンダクタは、例えば、通信を含む多様な用途に適用できる。
2011525780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電圧入力と、
第２電圧入力と、
第１電圧−電流変換器であって、
仮想接地を提供するように構成された第１回路、
前記第１電圧入力と前記仮想接地との間に配置された入力抵抗器Ｒp、及び
前記抵抗器Ｒpを流れる電流に応答して出力電流ｉoutpを生成するように構成された回路と、を有する第１電圧−電流変換器と、
第２電圧−電流変換器であって、
前記仮想接地を提供するように構成された第２回路、
前記第２電圧入力と前記仮想接地との間に配置された入力抵抗器Ｒn、及び
前記抵抗器Ｒnを流れる電流に応答して出力電流ｉoutnを生成するように構成された回路と、を有する第２電圧−電流変換器と、
第３電圧−電流変換器であって、
前記仮想接地を提供するように構成された第３回路、
前記第１電圧入力と前記仮想接地との間に配置された入力抵抗器Ｒcmp、
前記第２電圧入力と前記仮想接地との間に配置された入力抵抗器Ｒcmn、及び
前記入力抵抗器Ｒcmp及びＲcmnを流れる電流を組み合わせ、当該組み合わされた電流に比例する出力電流ｉRcmを生成するように構成された回路と、を有する第３電圧−電流変換器と、
前記第１電圧−電流変換器及び前記第２電圧−電流変換器に前記出力電流ｉRcmを供給して、前記第１電圧入力と前記第２電圧入力との間のコモンモード電圧を補償するように構成された、回路と、
を備える、システム。
【請求項２】
前記出力電流ｉRcmを前記第１電圧−電流変換器に供給するように構成された前記回路は、前記出力電流を前記第１電圧−電流変換器の出力に供給するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記出力電流ｉRcmを前記第１電圧−電流変換器に供給するように構成された前記回路は、前記入力抵抗器Ｒpと前記仮想接地との間の個所にて、前記出力電流を前記第１電圧−電流変換器に供給するように構成される、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記入力抵抗器Rcmp及びＲcmmは、ほぼ同一の抵抗値を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記入力抵抗器Rcmp及びＲcmmは、前記入力抵抗器Ｒn及びＲpの抵抗値の約２倍の抵抗値を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記出力電流ｉoutn及びｉoutpを受信して、これらの電流の差に比例する電圧を生成するように構成された電流−電圧変換器を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記出力電流ｉoutn及びｉoutpに応答して、ＶinpとＶinnの差を表わすデジタル値を生成するように構成されたアナログ−デジタル変換器を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記抵抗器Ｒpを流れる電流に応答して出力電流ｉoutpを生成するように構成された前記回路は、前記抵抗器Ｒpを流れる電流に比例する出力電流ｉoutpを生成するように構成される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記抵抗器Ｒpを流れる電流に応答して出力電流ｉoutpを生成するように構成された前記回路は、前記抵抗器Ｒpを流れる電流に比例し、出力電流ｉRcmに組み合わされる出力電流ｉoutpを生成するように構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１電圧−電流変換器に前記出力電流ｉRcmを供給するように構成された前記回路は、前記第１電圧−電流変換器の出力に前記出力電流ｉRcmを供給するように構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
電力線からの信号を受信し、該信号を前記第１電圧入力及び前記第２電圧入力に供給するように構成されるインターフェースをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
電話線又はケーブル線からの信号を受信し、該信号を前記第１電圧入力及び前記第２電圧入力に供給するように構成されるインターフェースをさらに備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記仮想接地はｇｍ−ブーストループを用いて設定される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
第１入力電圧を受信し、当該第１入力電圧を用いて第１出力電流を生成する手段と、
第２入力電圧を受信し、当該第２入力電圧を用いて第２出力電流を生成する手段と、
前記第１入力電圧と第２入力電圧との間のコモンモード電圧を表わすコモンモード電流を生成する手段と、
前記コモンモード電流を、第１出力電流を生成する手段と、第２出力電流を生成する手段とに供給して、前記第１出力電流及び前記第２出力電流が前記コモンモード電圧に対して補償されるようにする手段と、
を備えるシステム。
【請求項１５】
電力線からの信号を受信し、該受信信号を、第１入力電圧を受信する手段に供給するように構成されるインターフェースをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
第１入力電圧を受信して、第１出力電流を生成する前記手段は、仮想接地を設定するように構成された回路を有する、請求項１４又は１５に記載のシステム。
【請求項１７】
第１入力にて第１電圧を受信するステップと、
前記第１電圧を第１入力抵抗器に印加して、第１入力電流を生成するステップと、
第２入力にて第２電圧を受信するステップと、
前記第２電圧を第２入力抵抗器に印加して、第２入力電流を生成するステップと、
前記第１電圧及び前記第２電圧のコモンモード電圧を表わすコモンモード電流を生成するステップと、
前記第１入力電流及び前記コモンモード電流を用いて第１出力電流を生成するステップと、
前記第２入力電流及び前記コモンモード電流を用いて第２出力電流を生成するステップであって、該ステップにて、前記第１出力電流と前記第２出力電流のとの差は、前記第１電圧と前記第２電圧の間のとの差に比例する、ステップと、
を含む方法。
【請求項１８】
電力線からの前記第１電圧を前記第１入力に伝達するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１電圧及び前記第２電圧は、デジタル符号化信号の一部であり、該デジタル符号化信号を電話線、ケーブルシステム、アンテナ、又は同軸ケーブルを介して受信するステップをさらに含む請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１出力電流及び前記第２出力電流をデジタルデータに変換し、該デジタルデータをコンピューティングシステムに伝達するステップをさらに含む請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１入力電流及び前記コモンモード電流を用いて前記第１出力電流を生成するステップは、仮想接地ノードにて前記第１入力電流及び前記コモンモード電流を組み合わせるステップを含む、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１入力電流及び前記コモンモード電流を用いて前記第１出力電流を生成するステップは、電流コピー回路の前記出力にて前記第１入力電流及び前記コモンモード電流を組み合わせるステップを含む、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の分野に関し、更に具体的には、信号処理システムの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスコンダクタとは、入力電圧に比例した出力電流を生成するように構成された回路である。一般的にトランスコンダクタは、通信、センサ、信号処理等の用途における信号検出に用いられる。入力電圧と出力電流との間の高い直線性は、多くの用途において重要である。トランスコンダクタは、線形出力可能な周波数帯域及び電圧範囲によって特徴付けられる。
【０００３】
図１は、従来技術によるトランスコンダクタ１００の概念図である。トランスコンダクタ１００は、電圧Ｖinp（input p）及びＶinn（input n）が印加される差動電圧入力１１０を備えている。バッファ１２０に、これらの電圧がかかる。バッファ１２０は能動回路であり、抵抗値Ｒの抵抗器１３０間に、ＶinnとＶinpとの差電圧を再生するために用いられる。これにより、抵抗器１３０に電流ｉRが流れる。この電流ｉRは、出力１５０にＶinnとＶinpとの差に比例する電流を供給する電流源１４０によって複製される。
【０００４】
トランスコンダクタ１００は、線形比例する出力電流に変換可能な入力電圧の範囲内に制限されうる。例えば、電圧差｜Ｖinn−Ｖinp｜が、バッファ１２０の供給電圧（Ｖcc）に近いか又はそれより大きい場合、トランスコンダクタ１００は、これらの電圧を正確に検出できないことがある。このような問題に対する一つの解決策としては、入力電圧信号がトランスコンダクタ回路の能動セクションに入る前に、その入力電圧信号を「仮想接地」に対する電流信号に変換する事が挙げられる。Ｖinn及びＶinpのそれぞれと仮想接地との間のそれ差電圧が、電流信号の値を決定する。この方法では、Ｖinn及びＶinpのそれぞれと、仮想接地との差電圧は、Ｖcc未満に制限されない。仮想接地は、入力の「コモンモード電圧」に近い値に設定するのが好ましい。このコモンモード電圧は、電圧Ｖinn及びＶinpに共通の電圧であり、Ｖincm＝（Ｖinp＋Ｖinn）／２として定義することができる。
【０００５】
図２は、従来技術による、仮想接地電圧（Ｖvg）を有するトランスコンダクタ２００の 概念図である。仮想接地は、共通接地２２０に対して電位Ｖvgを与えるように構成した電圧源２１０によって設定される。Ｖinp及びＶinnは、抵抗値Ｒp及びＲnによって特徴づけられる抵抗器２３０及び抵抗器２４０にそれぞれ印加される。電流ｉRpが抵抗器２３０に流れ、ここで、ｉRp＝（Ｖinp−Ｖvg）／Ｒpである。同様に、電流ｉRnが抵抗器２４０に流れ、ここで、ｉRn＝（Ｖinn−Ｖvg）／Ｒnである。電流源２５０は、出力２７０にｉRpを複製するために用いられ、電流源２６０は、出力２８０にｉRnを複製するために用いられる。
【０００６】
仮想接地の電圧Ｖvgは、電流入力（ｉRp及びｉRn）のとり得る値の範囲内で一定に維持される。入力抵抗Ｒp及びＲnによる複合電流は、コモンモード電圧（Ｖincm）及び差動モード電圧（Ｖindiff）によっていかのように表すことができる。
式１：ｉrp＝Ｖindiff／２Rp＋（Ｖincm−Ｖvg）／Rp
式２：ｉrn＝−Ｖindiff／２Rn＋（Ｖincm−Ｖvg）／Rn
ここで、Ｖincm＝（Ｖinp＋Ｖinn）／２、及びＶindiff＝Ｖinp−Ｖinnである。
したがって、出力電流ｉoutp及びｉoutnは、対象とする信号（差動電圧Ｖindiff）に比例する成分と、不所望なコモンモード成分（Ｖincm−Ｖvg）との和である。
【０００７】
不所望なコモンモード成分の存在に加えて、図２に示したようなアプローチの問題点は、Ｖvgを入力のコモンモード電圧に可能な限り近い値にしなくてはならない点にある。このためには、高価なオフチップ電圧源が必要である。更に、入力電圧が高周波数成分を含む場合、Ｖvgはこれらの成分に追従しなければならない。これは、外部電圧源を用いる場合又はその他の高周波ノイズ源がある場合に困難であり、更なるコストや、システムに制限を課してしまう。
【０００８】
場合によっては、ＡＣカップリングを用いて、ＤＣコモンモード電圧を除去する。しかし、このアプローチは、高価な外部コンポーネントを必要とし、又はシステムの周波数帯域幅を制限してしまう。
【０００９】
トランスコンダクタは、しばしば、入力信号の強度が大幅に変動するシステムにて用いられる。例えば、コンピューティングネットワークでは、電気又は光学信号は、ソースからの進行距離のようなファクタに応じて異なる割合で減衰される。よって、受信機でのピーク電圧は数１０倍、例えば、７０ｄＢ以上変化することがある。高いデータスループットを必要とする用途では、最大供給電圧が３．３ボルト以下のＣＭＯＳ回路のような、高速低電圧回路を用いることが所望される場合もある。これは、トランスコンダクタに更なる制限を課する。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、 ２つの入力の間の電圧差に比例する出力電流を生成するシステム及び方法を含む。これらの出力電流は入力間のコモンモード電圧に対して補償され、そして、幾つかの実施形態では、変換可能な入力電圧及び／又は周波数のダイナミックレンジを従来技術に比べて広苦することができる。この補償は、各入力から受け取った電流を組み合わせてコモンモード電流を生成することによって達成される。そして、コモンモード電流は、フィードバック（フィードフォワード）されて、各電圧入力からそれぞれ生成された電流中のコモンモード成分を補償する。
【００１１】
抵抗器入力のトランスコンダクタは、第１電圧入力に比例する電流を生成するように構成された第１のコンポーネントと、第２電圧入力に比例する電流を生成するように構成された第２のコンポーネントと、第１及び第２電圧入力の組み合わせである入力電圧に比例するコモンモード補償電流を生成するように構成された第３のコンポーネントと、の少なくとも３つのコンポーネントを含む。コモンモード補償電流は、コモンモード電圧を補償するために、第１及び第２のコンポーネントの入力又は出力のいずれかにて用いることができる。第３のコンポーネントは、外部のコモンモード入力電圧からは独立してコモンモード補償を行うことを可能にする。
【００１２】
本発明の様々な実施形態は、抵抗器入力のトランスコンダクタが通信信号を検出するために用いられる通信装置を含む。例えば、幾つかの実施形態には、データ符号化信号が様々な伝送距離を経て受信されるネットワーク通信装置が含まれる。信号の進行距離は、受信信号の強度に悪影響を及ぼすため、これらの信号は、広いダイナミックレンジにわたって変化する。本発明の様々な実施形態を用いることができる更なる用途には、電磁信号（例えば、無線、レーダ、光通信信号等）の検出、センサからの信号の検出、光検出器からの信号の検出、電力線又はその他の導電体による通信、又は抵抗器入力のトランスコンダクタが従来用いられてきたその他の様々な用途が含まれる。
【００１３】
本発明の様々な実施形態には、第１電圧入力と、第２電圧入力と、第１電圧−電流変換器であって、仮想接地を提供するように構成された第１回路、前記第１電圧入力と前記仮想接地との間に配置された入力抵抗器Ｒp、及び前記抵抗器Ｒpを流れる電流に応答して出力電流ｉoutpを生成するように構成された回路と、を有する第１電圧−電流変換器と、第２電圧−電流変換器であって、前記仮想接地を提供するように構成された第２回路、前記第２電圧入力と前記仮想接地との間に配置された入力抵抗器Ｒn、前記抵抗器Ｒnを流れる電流に応答して出力電流ｉoutnを生成するように構成される回路と、を有する第２電圧−電流変換器と、第３電圧−電流変換器であって、前記仮想接地を提供するように構成された第３回路、前記第１電圧入力と前記仮想接地との間に配置された入力抵抗器Ｒcmp、前記第２電圧入力と前記仮想接地との間に配置された入力抵抗器Ｒcmn、及び前記入力抵抗器Ｒcmp及びＲcmnを流れる電流を組み合わせ、当該組み合わせた電流に比例する出力電流ｉRcmを生成するように構成された回路と、を有する第３電圧−電流変換器と、前記第１電圧−電流変換器及び前記第２電圧−電流変換器に前記出力電流ｉRcmを供給して、前記第１電圧入力と前記第２電圧入力との間のコモンモード電圧を補償するように構成された、回路と、を備える、システムを含む。
【００１４】
本発明の様々な実施形態は、第１入力電圧を受信し、当該第１入力電圧を用いて第１出力電流を生成する手段と、第２入力電圧を受信し、当該第２入力電圧を用いて第２出力電流を生成する手段と、第１入力電圧と第２入力電圧との間のコモンモード電圧を表わすコモンモード電流を生成する手段と、前記コモンモード電流を、前記第１出力電流を生成する手段と、前記第２出力電流を生成する手段とに供給して、前記第１出力電流及び前記第２出力電流が前記コモンモード電圧に対して補償されるようにする手段と、備えるシステムを含む。
【００１５】
本発明の様々な実施形態は、方法であって、第１入力にて第１電圧を受信するステップと、前記第１電圧を第１入力抵抗器に印加して、第１入力電流を生成するステップと、第２入力にて第２電圧を受信するステップと、前記第２電圧を第２入力抵抗器に印加して、第２入力電流を生成するステップと、前記第１電圧及び前記第２電圧のコモンモード電圧を表わすコモンモード電流を生成するステップと、前記第１入力電流及び前記コモンモード電流を用いて第１出力電流を生成するステップと、前記第２入力電流及び前記コモンモード電流を用いて第２出力電流を生成するステップであって、該ステップにて、前記第１出力電流と前記第２出力電流との差は、前記第１電圧と前記第２電圧のとの差に比例する、ステップと、を含む方法を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のトランスコンダクタの概念図である。
【図２】仮想接地電圧を含む従来のトランスコンダクタの概念図である。
【図３】本発明の様々な実施形態に従うコモンモード補償を行うトランスコンダクタの概念図である。
【図４】図３に示したトランスコンダクタの変形例を示す概念図である。
【図５】本発明の様々な実施形態に従う、図４に示したトランスコンダクタの幾つかの実施形態を例示する回路図である。
【図６】本発明の様々な実施形態に従う、トランスコンダクタを含む通信システムを説明する図である。
【図７】本発明の様々な実施形態に従う、受信した電圧に比例する電流を生成する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の様々な実施形態は、入力コモンモード電圧を表わす電流を生成することを含む。本明細書では、この電流を、「ｉRcm」と称する。ｉRcmを用いる少なくとも２つの異なるアプローチを用いて、コモンモード電圧を補償することができる。第１のアプローチでは、ｉRcmを順方向に供給して、トランスコンダクタ出力のコモンモード成分をキャンセルする。第２のアプローチでは。ｉRcmをフィードバックさせて、仮想接地ノードに入る入力電流から差し引く。ｉRcmを別のアプローチで用いて、入力コモンモード電圧を補償できることは、当業者に明らかである。
【００１８】
図３は、本発明の様々な実施形態に従うコモンモード補償を含むトランスコンダクタ３００の概念図である。これらの実施形態では、ｉRcmを順方向に供給して、トランスコンダクタ出力のコモンモード電流をキャンセルする。トランスコンダクタ３００は、３つの電流コピーコンポーネントを備えている。第１の電流コピーコンポーネント３０５は、抵抗器ＲpにＶinpを印加することによって生成される電流ＩRpを受け取るように構成される。第２電流コピーコンポーネント３１０は、抵抗器RnにＶinnを印加することによって生成される電流ＩRnを受け取るように構成される。電流コピーコンポーネント３０５及び３１０のそれぞれは、電圧源３１５により設定される仮想接地電圧Ｖvgを含む。電流ＩRn及びＩRpは、抵抗器Ｒn並びに抵抗器Ｒpの抵抗値と、Ｖvgとの関数である。電流コピーコンポーネント３０５及び３１０は、更に、別個の電流源３２０及び３２５をそれぞれ有する。電流源３２０及び３２５は、電流コピーコンポーネント３０５および３１０の出力３３０及び３３５に電流ＩRn及びＩRpを再生するように構成される。
【００１９】
第３の電流コピーコンポーネント３４０は、電流ＩRn及びＩRpのうちの、入力コモンモード電圧に起因する部分を表わす電流ｉRcmを生成するように構成される。電流ｉRcmは、電流ＩRn及びＩRpのそれぞれから差し引かれる。このプロセスにより、コモンモード電圧が補償され、トランスコンダクタ３００は従来技術の様々な欠点を克服できるようになる。
【００２０】
電流コピーコンポーネント３４０は、抵抗器Rcmp間にＶinp及びＶvgを印加することによって生成される電流ｉRcmpを受け取る。電流コピーコンポーネント３４０は、抵抗器Rcmn間にＶinn及びＶvgを印加することによって生成される電流ｉRcmnも受け取る。電流ｉRcmp及びＩRcmnは組み合わされ、電流ｉRcmを生成する。電流ｉRcmは、電流コピーコンポーネント３４０内の２つの電流源３４５を用いて、２度再生される。そして、これらの電流は、ｉRn及びｉRpと組み合わされ、出力電流ｉoutn及びｉoutpをそれぞれ生成する。
【００２１】
コモンモード電圧をキャンセルする方法を以下に説明する。Rcmp及びＲcmmは、Rcmと称する、等しい抵抗値を有するように選択できる。したがって、
Ｒcmp＝Ｒcmn＝Ｒcm
であり、よって、ｉRcmは、
ｉRcm＝（Ｖinp−Ｖvg）／Rcm＋（Ｖinn−Ｖvg）／Rcm
として表現できる。又は、コモンモード電圧Ｖincm＝（Ｖinp＋Ｖinn）／２の関数として、
式３：ｉRcm＝２（Ｖincm−Ｖvg）／Rcm
として表すことができる。
そこで、
Ｒcm＝２Ｒp＝２Ｒn
のように選択し、前記式１及び式２のそれぞれから式３を差し引くと、出力電流ｉoutp及びｉoutnは以下のように表すことができる。
ｉoutp＝Ｖindiff／２Ｒp
ｉoutn＝−Ｖindiff／２Ｒn
したがってｉoutp及びｉoutnは、所望の値Ｖindiffの関数であり、コモンモード電圧Ｖincmとは無関係である。
【００２２】
図４は、コモンモード補償を含むトランスコンダクタ３００の代替実施形態を示す概念図である。これらの実施形態では、電流ｉRcmを、電流コピーコンポーネント３０５及び３１０のそれぞれにおける仮想接地ノード入力における電流ｉRn及びｉRpから差し引く。図３に示した実施形態とは対照的に、２つの電流源３４５によって生成される電流の極性は逆である。図４に示すトランスコンダクタ３００の実施形態によっても、出力ｉoutn及びｉoutpは、コモンモード電圧に無関係となる。このような結果は、図３について説明したような解析を用いて立証可能であり、これは当業者に明らかである。
【００２３】
図５は、図４に示したトランスコンダクタの幾つかの実施形態を例示する回路図である。電流コピーコンポーネント３０５、３１０及び３４０は、それぞれ、仮想接地ノード５１０を作るように構成したｇｍ−ブースト（gm-boosted）電流コピー器と、仮想接地ノードで受け取られる電流を１つ以上の各出力５１５に再生するように構成した回路とを備える。電流コピーコンポーネント３４０は、２つの出力５１５を備える。電流コピーコンポーネント３４０のこれら２つの出力５１５における電流は、それぞれ、電流コピーコンポーネント３１０及び３０５の仮想接地ノード５１０にて電流Ｒn及びＲpと組み合わされ、Ｖinp及びＶinnのコモンモード電圧を補償する。本明細書に記載された利益に基づいて、他の代替回路を用いて本明細書に記載した実施形態を実装できることは当業者に明らかである。
【００２４】
電流コピーコンポーネント３０５の電流コピー器は、トランジスタ５２０、５２２、５２４及び５２６と、トランジスタ５２０のドレインに接続された電流源５３０とを有する。電流コピーコンポーネント３０５は、ｇｍ−ブースト電流コピー器、又は、より一般的には、低インピーダンス入力電流コピー器であっても良い。回路は、その入力端子の電圧が、これらの端子に電流が流れた際にまあまあな量だけ変化すると、低インピーダンス入力になると言われている。トランジスタ５２０のソースは、共通ゲート増幅回路の入力である。トランジスタ５２０は、固定のゲートバイアス電圧を有する。電流源５３０とトランジスタ５２０のドレインとの間のノード５３５は、高インピーダンスのノードであり、トランジスタ５２０のソースにおける任意の電圧の変化を増幅する。ノード５３５は、トランジスタ５２４のゲートに接続されており、電圧変化は電流の変化に変換される。この電流の変化は、トランジスタ５２２及び５２６を備える電流ミラーを用いて入力にフィードバックされる。これは、負のフィードバックループとなり、トランジスタ５２０のソースの電圧を、入力電流ｉRpのとり得る値の範囲にわたって実質上一定となるように保つ。電流源５３０によって供給される固定バイアス電流は、トランジスタ５２０を流れ、従って、入力電流ｉRp及びこのバイアス電流が、トランジスタ５２２のチャネルを流れる。入力電流ｉRpは、電流源５３０によって供給される固定バイアス電流と、トランジスタ５２２のチャネルを流れる電流との差である。トランジスタ５２２と５２６の電流ミラー構成により、トランジスタ５２２とトランジスタ５２６のチャネルを流れる電流は同一となる。ｇｍ−ブーストを伴うか伴わないかにかかわらず、本発明に用いることができる他の電流コピー器は、当業者に明らかである。
【００２５】
出力ｉoutpは、トランジスタ５４０を用いて生成される。トランジスタ５４０のドレインは、第１例の電流源５３０と同じバイアス電流を供給するように構成した第２例の電流源５３０に接続される。トランジスタ５４０及びトランジスタ５２２並びに５２６は、同じゲートソース電圧、従って、同じドレイン電流を有する。よって、出力電流ｉoutpは、電流源５３０によって供給されるバイアス電流と、トランジスタ５４０のチャネルを流れる電流との差である。トランジスタ５４０のチャネルを流れる電流（ドレイン電流）は、トランジスタ５２２のチャネルを流れる電流と同じであるため、出力電流ｉoutpは、入力電流ｉRpと同じになる。
【００２６】
電流コピーコンポーネント３１０及び３４０は、同じ設定の回路を用いて作動する。電流コピーコンポーネント３４０は、２つの出力を生成するように、追加の電流源５３０及びトランジスタ５４０を備える。これら２つの出力は、例えば、図４に例示するように、電流コピーコンポーネント３０５及び３１０へのフィードバック（又はフィードフォワード）として使用される。
【００２７】
図６は、本発明の様々な実施形態に従う、トランスコンダクタ３００を含む通信システム６００を説明する図である。トランスコンダクタ３００に加えて、通信システム６００は通信インターフェース６１０及び処理装置６２０を備える。通信システム６００は、通信インターフェース６１０を介して通信信号を受信し、受信した通信信号内の電圧を表わする電流を生成し、処理装置６２０を用いてこれらの電流を処理するように構成される。通信信号は、デジタルでもアナログでもよく、多様なソースから来る信号とすることができる。例えば、通信信号は、無線信号、レーダ、マイクロ波等の電磁放射を含みうる。或いは、通信信号は、赤外光、可視光等を含みうる。或いは、この信号は、導電体を通じて伝送される電気信号を含みうる。この信号は、ソナー、機械的振動、圧力等を含みうる。通信システム６００は、トランスコンダクタ３００を適用できる多くの用途のうちの１つである。
【００２８】
通信インターフェース６１０は、通信信号を受信して、この信号を電圧としてトランスコンダクタ３００の入力に供給するように構成される。通信インターフェース６１０は、アンテナ、光子検出器、化学センサ、磁気センサ、力センサ、動きセンサ、マイクロフォン、電力線通信インターフェース、電気コネクタカプラー（例えば、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢ、シリアルポート、パラレルポート、バス等）などを含みうる。例えば、幾つかの実施形態では、通信インターフェース６１０は、米国特許出願第１２／０７５，８８８号、米国特許出願第１２／１４４，５１１号、米国特許出願第１１／４９３，２９２号、米国特許出願第１１／７５２，８６５号に開示された様々な電力線通信インターフェースを含む。これらの特許文献による開示内容は、参照により本願明細書に組み込まれる。通信インターフェース６１０は、アナログ及び／又はデジタル信号を受信するように構成できる。
【００２９】
トランスコンダクタ３００は、通信インターフェース６１０から信号電圧を受信し、この信号に比例する電流を処理装置６２０に供給するように構成される。様々な実施形態において、信号が少なくとも４０、５０、６０、７０ｄBと変化した場合であっても、均整が維持される。
【００３０】
処理装置６２０は、デジタル又はアナログとすることができる。例えば、幾つかの実施形態において、処理装置６２０は、受信した信号に応答して音を生成するように構成されたアナログスピーカーを含む。他の実施形態では、処理装置６２０は、集積回路、能動及び／又は受動コンポーネント、メモリなどを含む。例えば、幾つかの実施形態において、処理装置６２０は、受信した信号を解析し、それに応えて論理動作を実行する（例えば、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアに格納された計算命令を実行する）ように構成されるプロセッサを含む。処理装置６２０は、Ｉoutn及びＩoutpに応答して、ＶinpとＶinnとの差を表すデジタル値を生成するように構成されたアナログ−デジタル変換器を随意含む。処理装置６２０は、Ｉoutn及びＩoutpを比例電圧に変換するように構成された電流−電圧変換器を随意含む。
【００３１】
図７は、本発明の様々な実施形態に従う、受信電圧に比例する電流を生成する方法を説明する図である。第１の電圧受信ステップ７１０では、第１電圧を通信インターフェース６１０から随意トランスコンダクタ３００によって受信する。第２の電圧受信ステップ７２０では、第２電圧を通信インターフェース６１０から随意トランスコンダクタ３００はによって受信する。第１電圧と第２電圧との差は、通信インターフェース６１０を介して受信した信号を表わす。第１の電圧受信ステップ７１０と、第２の電圧受信ステップ７２０は、電力線、電話線、ケーブルシステム、アンテナ、同軸ケーブル、及び／又は同様なものからの信号（及び関連する電圧）を、通信インターフェース６１０を用いて随意トランスコンダクタ３００の入力へ通信することを含む。この信号は、ここ以外でも述べたように、アナログ又はデジタル的に符号化することもできる。
【００３２】
第１の電圧印加ステップ７３０では、受信した第１電圧をＶinpに印加して、抵抗器を流れる電流（例えば、Rpを流れるｉRp）を生成する。この電流は、典型的には、電圧源３１５によって設定される仮想接地電圧Ｖvgの関数である。
【００３３】
第２の電圧印加ステップ７４０では、受信した第２電圧をＶinnに印加して、抵抗器をを流れる電流（例えば、Rnを流れるｉRn）を生成する。この電流は、典型的には、仮想接地電圧Ｖvgの関数である。
【００３４】
ＣＭ電流生成ステップ７５０では、トランスコンダクタ３００を用いてコモンモード電流ｉRcmを生成する。この電流は、受信した第１電圧及び受信した第２電圧のコモンモード電圧を表わす。幾つかの実施形態において、ｉRcmは、Ｖinp及びＶinnを抵抗器Ｒcmp及びＲcmnにそれぞれ印加し、これにて得られた電流を組み合わせることによって生成する。
【００３５】
第１の出力電流生成ステップ７６０では、第１出力電流ｉoutpを、第１の電圧印加ステップ７３０にて生成される電流と、ＣＭ電流生成ステップ７５０にて生成されるコモンモード電流ｉRcmとを用いて生成する。この電流は、本明細書に記載したように、ｉRcmをフィードバック又はフィードフォワードさせることによって生成する。
【００３６】
第２の出力電流生成ステップ７７０では、第２出力電流ｉoutnを、第２の電圧印加ステップ７４０にて生成される電流と、ＣＭ電流生成ステップ７５０にて生成されるコモンモード電流ｉRcmとを用いて生成する。この電流は、本明細書に記載したように、ｉRcmをフィードバック又はフィードフォワードさせることによって生成する。
【００３７】
任意の出力電流処理ステップ７８０では、第１及び第２出力電流を、処理装置６２０を用いて処理する。この処理は、電流を電圧に変換すること、デジタル符号化信号を復号すること、電流に応答してのソフトウェア、ハードウェア又はファームウエアの実行、信号のデジタルデータへの変換、及び／又は同様なものを随意含みうる。
【００３８】
本明細書では、幾つかの実施形態について、特定し及び／又は説明してきた。しかし、上述の教示の範囲内、又は添付の特許請求に記載の精神及び意図した範囲から離れない範内で修正又は変形が可能であることは理解されたい。例えば、幾つかの実施形態にて、通信装置６００及び／又はトランスコンダクタ３００は、単一のチップに搭載される。このチップは、低電圧技術（例えば、ＣＭＯＳ技術）を採用するように構成されうる。
【００３９】
本明細書に記載した実施形態は、本発明を例示するに過ぎない。本発明のこれらの実施形態は、図面を参照して説明するが、記載した方法又は特定の構造について種々の修正又は適合が当業者には明らかである。本発明の教示に従う全ての修正、適合又は変更であって、それらによって上述の教示が技術の進歩に寄与するようなものは、本発明の精神及び範囲内に入るものとする。従って、これらの記載及び図面は、限定的に解釈されるべきものではなく、したがって、本発明は、本明細書に記載した実施形態のみに限定して解釈されるべきものではない。
【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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