(57)【要約】【課題】温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音が発生しても、可変利得増幅回路の利得変動の防止が可能な利得調整用制御電圧供給回路を提供する。【解決手段】２相の出力信号を出力する自動利得制御回路２０によって、利得可変増幅回路の正相出力電圧端子ＶＯＴと逆相出力電圧端子ＶＯＣとから出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、該利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号ＶＧＣと該利得調整信号の逆相の参照電位ＲＥＦとの２つの電圧信号を、前記利得調整用制御電圧として生成し、前記利得可変増幅回路の利得調整を行うための利得調整回路を構成する第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３，Ｔ４のベース端子にそれぞれ供給する。利得可変増幅回路２０は、増幅器ＡＭＰと負帰還用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２およびコンダクタンスＣ２１，Ｃ２２とからなる。【選択図】図３
2008306615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利得を可変にして差動増幅を行う利得可変増幅回路に対して利得を調整するための利得調整用制御電圧を生成して供給する利得調整用制御電圧供給回路において、２相の出力信号を出力する単一の自動利得制御回路を備え、前記利得可変増幅回路から出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、前記利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号と、該利得調整信号の逆相の参照電位との２つの電圧信号を、前記利得調整用制御電圧として、単一の前記自動利得制御回路によって生成して供給することを特徴とする利得調整用制御電圧供給回路。
【請求項２】
利得を可変にして差動増幅を行う利得可変増幅回路に対して利得を調整するための利得調整用制御電圧を生成して供給する利得調整用制御電圧供給回路において、同一の回路構成で、かつ、同一の回路定数を有し、単相の出力信号を出力する自動利得制御回路を２個備え、前記利得可変増幅回路から出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、前記利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号と、該利得調整信号の逆相の参照電位との２つの電圧信号のいずれか一つずつを、前記利得調整用制御電圧として、２個の前記自動利得制御回路のそれぞれによって生成して供給することを特徴とする利得調整用制御電圧供給回路。
【請求項３】
請求項１または２に記載の利得調整用制御電圧供給回路において、前記自動利得制御回路は、増幅器と負帰還用の抵抗およびコンダクタンスとを備えて構成されることを特徴とする利得調整用制御電圧供給回路。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の利得調整用制御電圧供給回路において、前記利得可変増幅回路は、差動入力電圧信号を増幅して差動出力電圧信号として出力する差動対と、該差動対の利得を調整する利得調整回路と、前記差動対に定電流を供給する定電流源とから構成され、前記利得調整用制御電圧として生成した前記利得調整信号と前記参照電位との２つの電圧信号を、前記利得調整回路に供給することを特徴とする利得調整用制御電圧供給回路。
【請求項５】
請求項４に記載の利得調整用制御電圧供給回路において、前記差動対は、差動増幅動作を行う２個の増幅回路を２組含んで構成され、かつ、前記利得調整回路は、エミッタが共通接続されて前記定電流源に接続された第一の利得調整用トランジスタと第二の利得調整用トランジスタとのそれぞれのコレクタが前記差動対の互いに異なる組の２個の前記増幅回路それぞれに接続されて構成され、前記利得調整信号を前記第一の利得調整用トランジスタのベース端子に供給し、前記参照電位を前記第二の利得調整用トランジスタのベース端子に供給することを特徴とする利得調整用制御電圧供給回路。
【請求項６】
利得を可変にして差動増幅を行う利得可変増幅回路に対して利得を調整するための利得調整用制御電圧を生成して供給する利得調整用制御電圧供給方法において、２相の出力信号を出力する単一の制御回路を備え、前記利得可変増幅回路から出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、前記利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号と、該利得調整信号の逆相の参照電位との２つの電圧信号を、前記利得調整用制御電圧として、単一の前記制御回路によって生成して供給することを特徴とする利得調整用制御電圧供給方法。
【請求項７】
利得を可変にして差動増幅を行う利得可変増幅回路に対して利得を調整するための利得調整用制御電圧を生成して供給する利得調整用制御電圧供給方法において、同一の回路構成で、かつ、同一の回路定数を有し、単相の出力信号を出力する制御回路を２個備え、前記利得可変増幅回路から出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、前記利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号と、該利得調整信号の逆相の参照電位との２つの電圧信号のいずれか一つずつを、前記利得調整用制御電圧として、２個の前記制御回路それぞれによって生成して供給することを特徴とする利得調整用制御電圧供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利得調整用制御電圧供給回路および利得調整用制御電圧供給方法に関し、特に、半導体集積回路において、差動増幅を行う利得可変増幅回路（ＶＧＡ：Variable  Gain  Amplifier）の利得（増幅率）を可変に調整する利得調整回路（ＧＣＡ：Gain  Control  Amplifier）へ利得調整用制御電圧を供給する利得調整用制御電圧供給回路とその利得調整用制御電圧の供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
差動電圧信号を可変の利得で増幅する増幅器として、利得可変増幅回路（ＶＧＡ：Variable  Gain  Amplifier）の利得を可変に制御するために、図６に示すブロック構成が知られている。図６の増幅器においては、単一の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０について示しているが、複数の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０を多段に接続した構成も可能である。図６において、差動入力電圧信号Ｖｉｎが利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に入力されると、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０から出力される増幅後の差動出力電圧信号Ｖｏｕｔは、モニタリングを行うために、自動利得制御回路（ＡＧＣ：Automatic  Gain  Controller）２０Ｂに入力される。自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂでは、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に対する利得制御信号ＶＧＣを生成し、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に対して出力する。
【０００３】
利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０は、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂからの利得制御信号ＶＧＣと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂからの参照電位ＲＥＦとの差分に応じた電流を利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に対して供給するように制御することによって、目的とする電圧レベルの差動出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力する。
【０００４】
一般に、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０は、図６に示すように、入力された差動入力電圧信号を可変に増幅するための差動対１１、差動対１１の利得を調整する利得調整回路１２、差動対１１に定電流を供給する定電流源１３を備えており、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂからの利得制御信号ＶＧＣと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂからの参照電位ＲＥＦとは、利得調整回路１２に対して供給され、差動対１１の利得を調整し、目的の電圧レベルの差動出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力する。
【０００５】
次に、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の具体的な回路構成について、その一例を図７を用いて説明する。図７は、利得可変増幅回路の回路構成の一例を示す回路図である。なお、図７の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の回路構成は、本出願人らが先に出願した回路構成の一例を示すものであるが、非特許文献１に示すMamoru  Oharaらによる“High  Gain  Equalizing  Amplifier  Integrated  Circuits  for  a  Gigabit  Optical  Repeater”，ＩＥＥＥ  Journal  of  Solid-State  Circuits，ｖｏｌ．ＳＣ−２０，Ｎｏ．３、ｐｐ．７０３−７０７（１９８５）にも類似の回路構成が記載されている。
【０００６】
図７に示す利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の回路構成は、図６に示すブロック構成と同様、差動入力電圧信号を増幅する差動対１１、差動対１１の利得を調整する利得調整回路（ＧＣＡ）１２および差動対１１に定電流を供給する定電流源１３を備えて構成される。図７において、符号の頭文字が“Ｔ”で始まる回路素子（部品）はバイポーラトランジスタ、“Ｒ”で始まる回路素子（部品）は抵抗である。また、端子ＶＣＣはコレクタ側電源電圧端子、端子ＶＥＥはエミッタ側電源電圧端子、端子ＶＩＴ／ＶＩＣは差動対１１への差動入力電圧端子（差動増幅回路への入力電圧信号を差動電圧として入力する差動入力端子）、端子ＶＯＴ／ＶＯＣは差動出力電圧端子（差動増幅回路からの出力電圧信号を差動電圧として出力する差動出力端子）である。
【０００７】
図７に示すように、差動対１１は、第一の増幅用トランジスタＴ１と第一のコレクタ抵抗（負荷抵抗）Ｒ１と第一の一のエミッタ抵抗Ｒ３、第一の二のエミッタ抵抗Ｒ５を含む第一の増幅回路１１ａ、第二の増幅用トランジスタＴ２と第二のコレクタ抵抗（負荷抵抗）Ｒ２と第二の一のエミッタ抵抗Ｒ４、第二の二のエミッタ抵抗Ｒ６を含む第二の増幅回路１１ｂ、の２つの増幅回路からなり、２組ずつのエミッタ抵抗により２組の差動対が形成され、双方が差動増幅動作を行う差動増幅回路として形成されている。
【０００８】
なお、第一・第二の増幅用トランジスタＴ１・Ｔ２それぞれのコレクタには第一・第二のコレクタ抵抗Ｒ１・Ｒ２の一端がそれぞれ接続され、第一の増幅用トランジスタＴ１のエミッタには、第一の一のエミッタ抵抗Ｒ３、第一の二のエミッタ抵抗Ｒ５の一端が並列接続され、第二の増幅用トランジスタＴ２のエミッタには、第二の一のエミッタ抵抗Ｒ４、第二の二のエミッタ抵抗Ｒ６の一端が並列接続される。また、第一・第二のコレクタ抵抗Ｒ１・Ｒ２の他端は、コレクタ側電源電圧端子ＶＣＣに接続される。
【０００９】
また、利得調整回路１２は、２組の差動増幅動作（つまり、２組のエミッタ抵抗Ｒ３，Ｒ５とＲ４，Ｒ６との組み合わせによる差動動作）を行う第一・第二の増幅回路１１ａ・１１ｂを含んで構成された差動対１１に対して、それぞれのコレクタが差動対１１の互いに異なる組の２個の増幅回路１１ａ・１１ｂそれぞれに接続され、エミッタが共通接続されて定電流源１３に接続された第一の利得調整用トランジスタＴ３と第二の利得調整用トランジスタＴ４とを備えて構成される。
【００１０】
つまり、利得調整回路１２は、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂからの利得調整信号ＶＧＣをベース端子に入力する第一の利得調整用トランジスタＴ３と、参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂからの参照電位ＲＥＦをベース端子に入力する第二の利得調整用トランジスタＴ４と、の差動対からなっている。第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４のエミッタは共通接続されて、定電流源１３に接続され、第一の利得調整用トランジスタＴ３のコレクタには、差動対１１の第一の一・第二の一のエミッタ抵抗Ｒ３・Ｒ４それぞれの他端が並列接続され、第二の利得調整用トランジスタＴ４のコレクタには、差動対１１の第一の二・第二の二のエミッタ抵抗Ｒ５・Ｒ６それぞれの他端が並列接続される。なお、定電流源１３は、エミッタ側電源電圧端子ＶＥＥに接続される。
【００１１】
ここで、第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４それぞれのベースに印加される自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂの利得調整信号ＶＧＣと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂの参照電位ＲＥＦとの差分の値に応じて、差動対１１の第一の増幅回路１１ａと第二の増幅回路１１ｂとのそれぞれに内蔵された２組の差動対（つまり２組のエミッタ抵抗）が切り替えられたり、定電流源１３からの電流が双方に分かれて流れたりすることにより、差動対１１は異なる利得（増幅率）で動作して、差動対１１の差動入力電圧端子ＶＩＴ／ＶＩＣに入力された差動入力電圧信号を、異なる利得（増幅率）で増幅して、差動出力電圧信号として差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣから出力する。
【００１２】
例えば、第一の利得調整用トランジスタＴ３がｏｎ状態、第二の利得調整用トランジスタＴ４がｏｆｆ状態のときは、第一の一・第二の一のエミッタ抵抗Ｒ３・Ｒ４のみに定電流源１３からの電流が流れ、第一の二・第二の二のエミッタ抵抗Ｒ５・Ｒ６には流れないことから、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得は、第一・第二のコレクタ抵抗Ｒ１・Ｒ２の抵抗値と第一の一・第二の一のエミッタ抵抗Ｒ３・Ｒ４の抵抗値と第一・第二の増幅用トランジスタＴ１・Ｔ２のトランスコンダクタンスｇｍとによって、差動対１１の利得が定まり、差動入力電圧端子ＶＩＴ／ＶＩＣに入力された差動入力電圧信号は、該利得で増幅されて、差動出力電圧信号として差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣから出力される。
【００１３】
逆に、第一の利得調整用トランジスタＴ３がｏｆｆ状態、第二の利得調整用トランジスタＴ４がｏｎ状態のときは、第一の二・第二の二のエミッタ抵抗Ｒ５・Ｒ６のみに定電流源１３からの電流が流れ、第一の一・第二の一のエミッタ抵抗Ｒ３・Ｒ４には流れないことから、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得は、第一・第二のコレクタ抵抗Ｒ１・Ｒ２の抵抗値と第一の二・第二の二のエミッタ抵抗Ｒ５・Ｒ６の抵抗値と第一・第二の増幅用トランジスタＴ１・Ｔ２のトランスコンダクタンスｇｍとによって、差動対１１の利得が定まり、差動入力電圧端子ＶＩＴ／ＶＩＣに入力された差動入力電圧信号は、該利得で増幅されて、差動出力電圧信号として差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣから出力される。
【００１４】
なお、第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４のｏｎ／ｏｆｆ状態の切り替えは、前述したように、それぞれのベースに印加される自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂの利得調整信号ＶＧＣと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂの参照電位ＲＥＦとの差分の値によって決まるものであり、両者の差分の値が十分に大きいときは、第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４のいずれか一方のみがｏｎの状態、他方がｏｆｆの状態となり、前述したように、第一の一・第二の一のエミッタ抵抗Ｒ３・Ｒ４の抵抗値、または、第一の二・第二の二のエミッタ抵抗Ｒ５・Ｒ６の抵抗値のいずれかに切り替えられて、差動対１１における利得Ｇが定まる。
【００１５】
しかしながら、第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４それぞれのベースに印加される自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂの利得調整信号ＶＧＣと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂの参照電位ＲＥＦとの差分の値が十分には大きくない場合は、両者の差分の値に応じた比率で、第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４それぞれに定電流源１３からの電流が分かれて流れる。ここで、第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４それぞれに流れる電流は、定電流源１３からの電流であるので、両者の電流の和は常に一定である。
【００１６】
このように、両者の差分の値が十分には大きくない場合は、本利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得は、第一の利得調整用トランジスタＴ３が完全なｏｎ状態、第二の利得調整用トランジスタＴ４が完全なｏｆｆ状態のときの利得と、第一の利得調整用トランジスタＴ３が完全なｏｆｆ状態、第二の利得調整用トランジスタＴ４が完全なｏｎ状態のときの利得との間の中間的な値を取ることになる。
【００１７】
以上から、第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４それぞれのベースに印加される自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂの利得調整信号ＶＧＣと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂの参照電位ＲＥＦとの差分の値を調整することによって、図７の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得を、連続的に変化させることが可能となる。
【００１８】
つまり、増幅用の入力信号となる差動入力電圧信号を、差動対１３（すなわち差動増幅回路）を形成する第一・第二の増幅用トランジスタＴ１・Ｔ２のベースに差動入力電圧端子ＶＩＴ／ＶＩＣを介して印加すると、差動対１３の利得を調整するための利得調整信号ＶＧＣとして第一の利得調整用トランジスタＴ３のベースに印加された電圧の大きさと参照電位ＲＥＦの大きさとの差分の値に応じて、差動対１３（すなわち差動増幅回路）の利得を広範囲に変化させて、第一・第二の増幅用トランジスタＴ１・Ｔ２のコレクタつまり差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣから増幅後の差動出力電圧信号として出力する動作を行うことができる。
【００１９】
次に、差動対１１の利得を調整する利得調整回路１２の動作を制御するために、第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４それぞれのベースに利得調整信号ＶＧＣ・参照電位ＲＥＦとして印加する自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂ・参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂの内部構成について、図８を用いて説明する。図８は、従来の利得調整回路へ制御電圧として供給する自動利得制御回路と参照電位生成回路との回路構成例を示す回路図であり、図８（Ａ）は、従来の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂの回路構成例を示し、図８（Ｂ）は、従来の参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂの回路構成例を示している。
【００２０】
図８（Ａ）に示すように、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂは、増幅器ＡＭＰと、負帰還用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２およびコンダクタンスＣ２１，Ｃ２２とから構成されており、図７に示す差動対１１の差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣからの差動出力電圧信号を入力として、該差動出力電圧信号の振幅に応じた利得調整信号ＶＧＣを、差動対１１の利得調整用の信号として生成して、図７に示す利得調整回路１２の第一の利得調整用トランジスタＴ３のベース端子に対して出力する。
【００２１】
一方、参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂは、図８（Ｂ）に示すように、トランジスタＴ３１，Ｔ３２，Ｔ３３，Ｔ３４と抵抗Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３とから構成されており、図７の可変利得増幅回路（ＶＧＡ）に示したコレクタ側電源電圧端子ＶＣＣとエミッタ側電源電圧端子ＶＥＥとの間の電位差を、抵抗Ｒ３１・Ｒ３２によって抵抗分割して得られた所要の電圧をトランジスタＴ３３のベース端子に印加することによってトランジスタＴ３３のエミッタから、参照電位ＲＥＦとして、図７に示す利得調整回路１２の第二の利得調整用トランジスタＴ４のベース端子に対して出力する。なお、図８（Ｂ）の端子ＶＣＳは定電流源用電圧端子であり、可変利得増幅回路（ＶＧＡ）が動作している限り、トランジスタＴ３２，Ｔ３４をｏｎ状態に設定している。
【非特許文献１】Mamoru  Oharaら；“High  Gain  Equalizing  Amplifier  Integrated  Circuits  for  a  Gigabit  Optical  Repeater”，ＩＥＥＥ  Journal  of  Solid-State  Circuits，ｖｏｌ．ＳＣ−２０，Ｎｏ．３、ｐｐ．７０３−７０７（１９８５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
従来の構成では、図７、図８に示したように、可変利得増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得調整回路１２を差動動作させるために、単相の利得制御信号ＶＧＣを出力する自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂとは別個に参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂを備えて、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂからの利得制御信号ＶＧＣと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂにて生成された参照電位ＲＥＦとを、利得調整回路１２の差動対を構成する第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４のベース端子それぞれに供給するように構成されている。
【００２３】
かくのごとく、利得調整回路１２の差動動作用の信号（電圧信号）として参照電位ＲＥＦを出力する参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂが、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂとは、別個の回路構成により構成されているため、図８（Ｂ）のように、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂの構成と比較的類似した回路構成を用いている場合であっても、参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂにて生成された参照電位ＲＥＦが、温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音に対して、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂからの利得制御信号ＶＧＣの変動と同一の変動状況に設定することができない。
【００２４】
その結果、可変利得増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得は、図９に示すように、例えば、温度変化に応じて、大きく変動してしまう。図９は、従来の利得調整回路への制御電圧の供給方法を用いた場合の温度変化の影響を示すシミュレーション結果のグラフであり、図８の回路構成からなる自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂとにより利得調整回路１２への制御電圧つまり利得制御信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとを出力する場合、温度が２５℃（実線）と９０℃（破線）とにおいて可変利得増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得が変動する様子を示している。
【００２５】
つまり、２５℃と９０℃との両者においては、図９に示すように、使用する周波数帯域の広い範囲に亘って、約２．５ｄＢＶという大きな利得の変動が生じてしまう。
【００２６】
本発明は、かくのごとき問題に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、温度変化や電源電圧変動等の外部変動が生じた場合や雑音が発生した場合であっても、可変利得増幅回路（ＶＧＡ）の利得の変動を防止することが可能な利得調整用制御電圧供給回路および利得調整用制御電圧供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、前述の課題を解決するために、以下のごとき各技術手段から構成されている。
【００２８】
第１の技術手段は、利得を可変にして差動増幅を行う利得可変増幅回路に対して利得を調整するための利得調整用制御電圧を生成して供給する利得調整用制御電圧供給回路において、２相の出力信号を出力する単一の自動利得制御回路を備え、前記利得可変増幅回路から出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、前記利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号と、該利得調整信号の逆相の参照電位との２つの電圧信号を、前記利得調整用制御電圧として、単一の前記自動利得制御回路によって生成して供給することを特徴とする。
【００２９】
第２の技術手段は、利得を可変にして差動増幅を行う利得可変増幅回路に対して利得を調整するための利得調整用制御電圧を生成して供給する利得調整用制御電圧供給回路において、同一の回路構成で、かつ、同一の回路定数を有し、単相の出力信号を出力する自動利得制御回路を２個備え、前記利得可変増幅回路から出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、前記利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号と、該利得調整信号の逆相の参照電位との２つの電圧信号のいずれか一つずつを、前記利得調整用制御電圧として、２個の前記自動利得制御回路のそれぞれによって生成して供給することを特徴とする。
【００３０】
第３の技術手段は、前記第１または第２の技術手段に記載の利得調整用制御電圧供給回路において、前記自動利得制御回路は、増幅器と負帰還用の抵抗およびコンダクタンスとを備えて構成されることを特徴とする。
【００３１】
第４の技術手段は、前記第１ないし第３の技術手段のいずれかに記載の利得調整用制御電圧供給回路において、前記利得可変増幅回路は、差動入力電圧信号を増幅して差動出力電圧信号として出力する差動対と、該差動対の利得を調整する利得調整回路と、前記差動対に定電流を供給する定電流源から構成され、前記利得調整用制御電圧として生成した前記利得調整信号と前記参照電位との２つの電圧信号を、前記利得調整回路に供給することを特徴とする。
【００３２】
第５の技術手段は、前記第４の技術手段に記載の利得調整用制御電圧供給回路において、前記差動対は、差動増幅動作を行う２個の増幅回路を２組含んで構成され、かつ、前記利得調整回路は、エミッタが共通接続されて前記定電流源に接続された第一の利得調整用トランジスタと第二の利得調整用トランジスタとのそれぞれのコレクタが前記差動対の互いに異なる組の２個の前記増幅回路それぞれに接続されて構成され、前記利得調整信号を前記第一の利得調整用トランジスタのベース端子に供給し、前記参照電位を前記第二の利得調整用トランジスタのベース端子に供給することを特徴とする。
【００３３】
第６の技術手段は、利得を可変にして差動増幅を行う利得可変増幅回路に対して利得を調整するための利得調整用制御電圧を生成して供給する利得調整用制御電圧供給方法において、２相の出力信号を出力する単一の制御回路を備え、前記利得可変増幅回路から出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、前記利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号と、該利得調整信号の逆相の参照電位との２つの電圧信号を、前記利得調整用制御電圧として、単一の前記制御回路によって生成して供給することを特徴とする。
【００３４】
第７の技術手段は、利得を可変にして差動増幅を行う利得可変増幅回路に対して利得を調整するための利得調整用制御電圧を生成して供給する利得調整用制御電圧供給方法において、同一の回路構成で、かつ、同一の回路定数を有し、単相の出力信号を出力する制御回路を２個備え、前記利得可変増幅回路から出力される差動出力電圧信号の振幅をモニタした結果に基づいて、前記利得可変増幅回路の利得を調整する利得調整信号と、該利得調整信号の逆相の参照電位との２つの電圧信号のいずれか一つずつを、前記利得調整用制御電圧として、２個の前記制御回路それぞれによって生成して供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の利得調整用制御電圧供給回路および利得調整用制御電圧供給方法によれば、差動増幅を行う利得可変増幅回路の利得（増幅率）を可変に調整する利得調整回路に対して利得調整用制御電圧として供給する利得調整信号と参照電位とを、利得可変増幅回路の差動出力電圧信号をモニタして、正相・逆相の２つの出力信号を出力する２相形式の自動利得制御回路から、または、同一の回路形式および同一の回路定数からなる２個の単相形式の自動利得制御回路から供給するように構成しているので、以下のごとき効果を奏することができる。
【００３６】
温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音レベルに応じて、利得調整信号と参照電位との双方が同様にレベル変動した値として、出力することが可能となり、利得調整回路の動作を、差動対の差動出力電圧信号の振幅のモニタ結果を正確に反映して行わせることができ、所望の差動出力電圧信号を得るための利得に調整することが可能となる。而して、従来技術のように、利得調整信号と参照電位とを別個の回路を用いて生成する際に生じる温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音による利得変動に対する影響を防止することができる。
【００３７】
さらに、２相形式の自動利得制御回路という単一の回路から利得調整回路へ供給する利得調整用制御電圧信号つまり利得調整信号と参照電位とを出力することにより、利得調整用制御電圧供給回路のサイズの小型化を可能とするとともに、利得可変用の増幅器のレイアウト上の自由度を確保することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路および利得調整用制御電圧供給方法の最良の実施形態について、その一例を、利得調整用制御電圧供給回路に関して図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３９】
（本発明の全体構成例）
本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路は、差動電圧信号の利得を可変にして増幅することが可能な増幅器に適用される。該増幅器のブロック構成は、図１に示すように、従来技術において図６に示したブロック構成とは異なり、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂと参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂとを別個に備える代わりに、利得調整信号を出力する自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ｂと参照電位ＲＥＦを出力する参照電位生成回路（ＲＧＣ）３０Ｂとを一体化した形式の利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ：Gain  Control  Voltage  Supplier）４０を備えている。図１は、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路を適用した増幅器のブロック構成を示すブロック構成図である。
【００４０】
つまり、図１に示す利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０は、利得可変の増幅器を構成する利得可変増幅回路（ＶＧＡ：Variable  Gain  Amplifier）に対する利得調整用の利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦ（利得調整信号ＶＧＣと逆相の信号）とを、同一の回路（正相・逆相の２相の出力信号を出力する自動利得制御回路（ＡＧＣ）、または、同一の回路構成・同一の回路定数からなり単相の出力信号を出力する２個の自動利得制御回路（ＡＧＣ）を用いた回路）から出力するように構成されているものである。なお、図１の増幅器においては、単一の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０について示しているが、複数の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０を多段に接続した構成も可能である。
【００４１】
図１において、差動入力電圧信号Ｖｉｎが利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に入力されると、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０から出力される差動出力電圧信号Ｖｏｕｔが、図６の従来の増幅器の場合とは異なり、利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０に入力される。利得調整用制御電圧供給回路４０では、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に対する利得制御信号ＶＧＣを生成し、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に対して出力するとともに、該利得制御信号ＶＧＣと比較すべき参照電位ＲＥＦも生成して、図６の従来の増幅器の場合と同様に、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に対して出力する。
【００４２】
利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０は、利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０からの利得制御信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとの差分に応じた電流を利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０に対して供給するように制御することによって、目的とする電圧レベルの差動出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００４３】
一般に、図１に示すように、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０は、図６の場合と同様、入力された差動入力電圧信号を可変に増幅するための差動対１１、差動対１１の利得を調整する利得調整回路１２、差動対１１に定電流を供給する定電流源１３を備えており、利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０からの利得制御信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとが、利得調整回路１２に対して供給され、差動対１１の利得を調整し、目的の電圧レベルの差動出力電圧信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００４４】
次に、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路を適用した利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の具体的な回路構成について、その一例を図２を用いて説明する。図２は、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）を適用した利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の回路構成の一例を示す回路図である。
【００４５】
図２に示す利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の回路構成については、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０を利得調整回路１２に接続している回路部分を除く他の回路部は、図７にて従来技術として示した回路構成と全く同一であり、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０としての動作についても、利得調整回路１２へ供給される利得制御信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとが、図７の自動利得制御回路２０Ｂと参照電位生成回路３０Ｂとからではなく、利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０から供給される点を除けば、図７において説明した通りであるので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４６】
（第一の実施形態）
次に、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０の構成例について図３を用いて説明する。図３は、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路の回路構成の一例を示す回路図であり、単一の２相形式の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０を内蔵した形態の回路構成からなっている例を示している。
【００４７】
利得調整用制御電圧供給回路４０に内蔵の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０は、増幅器ＡＭＰと負帰還用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２（抵抗値は相等しい）およびコンダクタンスＣ２１，Ｃ２２（容量値は相等しい）とを備えて構成され、正相・逆相の入力端子は、利得制御対象の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣに接続されており、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０から出力される差動出力電圧信号をモニタした結果に基づいて、該差動出力電圧信号の振幅レベルに応じた利得調整信号ＶＧＣ、参照電位ＲＥＦ（利得調整信号ＶＧＣの逆相の電圧信号）を差動増幅動作により生成して、それぞれ、図２に示す利得調整回路１２の第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４のベース端子に対して出力する。
【００４８】
つまり、図３の利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０においては、差動増幅を行う利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得（増幅率）を可変に調整する利得調整回路（ＧＣＡ）１２に対して利得調整用制御電圧として供給する利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとを、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の差動出力電圧信号をモニタして、正相・逆相の２つの出力信号を出力する２相形式の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０という同一の回路から、正相・逆相の２つの電圧信号からなる利得調整用制御用の電圧信号として出力している点に特徴を有している。
【００４９】
この結果、たとえ、温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音が発生したとしても、２相形式の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０という単一の回路から、温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音レベルに応じて、利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとの双方が同様にレベル変動した値として、正相出力端子と逆相出力端子とから出力することが可能であり、利得調整回路（ＧＣＡ）１２の動作を、差動対１１の差動出力電圧信号の振幅のモニタ結果を正確に反映して行わせることができ、所望の差動出力電圧信号を得るための利得に調整することが可能となる。而して、従来技術のように、利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとを別個の回路を用いて生成する際に生じる温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音による利得変動に対する影響を防止することができる。
【００５０】
さらに、２相形式の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０という単一の回路から利得調整回路（ＧＣＡ）１２へ供給する利得調整用制御電圧信号つまり利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとを出力することにより、利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０のサイズの小型化を可能とするとともに、利得可変用の増幅器のレイアウト上の自由度を確保することも可能としている。
【００５１】
（第二の実施形態）
次に、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）の構成の異なる回路構成例について図４を用いて説明する。図４は、本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路の回路構成の図３とは異なる他の例を示す回路図であり、単相の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ａ１，２０Ａ２を２個内蔵した形態の回路構成からなっている例を示している。
【００５２】
図４に示す利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０Ａに内蔵される２個の単相の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ａ１，２０Ａ２は、同一の回路構成および同一の回路定数を用いて構成され、いずれも、増幅器ＡＭＰと負帰還用の抵抗Ｒ２１，Ｒ２２およびコンダクタンスＣ２１，Ｃ２２とを有する回路構成を備えており、両者の各回路素子は同一の回路定数とされている。また、正相・逆相の２つの入力端子は、いずれも、利得制御対象の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣに接続されるが、両者の入力端子の接続方法は、差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣをクロスした形としており、出力信号は、いずれも同じ逆相側の出力端子から取り出す構成としている。
【００５３】
図４の利得調整用制御電圧供給回路４０Ａに内蔵の２個の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ａ１，２０Ａ２は、いずれも、前述のように、利得制御対象の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣに接続されており、この結果、図３の利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０の場合と同様、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０から出力される差動出力電圧信号をモニタした結果に基づいて、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ａ１側では、差動出力電圧信号の振幅レベルに応じた利得調整信号ＶＧＣを、また、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ａ２側では、差動出力電圧信号の振幅レベルに応じた参照電位ＲＥＦ（利得調整信号ＶＧＣの逆相の電圧信号）を、それぞれ生成して、図２に示す利得調整回路１２の第一・第二の利得調整用トランジスタＴ３・Ｔ４のベース端子に対してそれぞれ出力する。
【００５４】
つまり、図４の利得調整用制御電圧供給回路(ＧＣＳ)４０Ａにおいても、図３の利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）４０と同様、差動増幅を行う利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得（増幅率）を可変に調整する利得調整回路（ＧＣＡ）１２に対して利得調整用制御電圧として供給する利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとを、全く同一の回路構成・回路定数からなる２個の単相形式の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）２０Ａ１，２０Ａ２から、それぞれ、正相・逆相の２つの電圧信号からなる利得調整用制御用の電圧信号として出力している点に特徴を有している。
【００５５】
この結果、たとえ、温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音が発生したとしても、全く同一の回路構成・回路定数からなる２個の利得可変増幅回路（ＶＧＡ）２０Ａ１，２０Ａ２から利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとが生成されるので、温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音レベルに応じて、利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとの双方がほぼ同様にレベル変動した値として出力することが可能であり、利得調整回路（ＧＣＡ）１２の動作を、差動対１１の差動出力電圧信号の振幅のモニタ結果をほぼ正確に反映して行わせることができ、所望の差動出力電圧信号を得るための利得に調整することが可能となる。而して、従来技術のように、利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとを別個の回路を用いて生成する際に生じる温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音による利得変動に対する影響を防止することができる。
【００５６】
なお、図４に示す回路構成においては、自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ａ１，２０Ａ２の両者について、正相・逆相の２つの入力端子を、差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣにクロスした形式で接続し、両者の出力信号を同じ逆相側の出力端子から取り出す構成としているが、場合によっては、正相・逆相の２つの入力端子を、同じ差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣにそのままストレートに接続し、両者それぞれの出力信号を逆相側と正相側の出力端子から取り出す構成とするようにしても良い。さらには、場合によっては、参照電位ＲＥＦを出力する自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ａ２側の正相・逆相の２つの入力端子は、差動出力電圧端子ＶＯＴ／ＶＯＣに接続するのではなく、開放状態にするようにしても良い。
【実施例】
【００５７】
以上の第一・第二の実施形態において説明したように、本発明に係る一構成例を示す利得調整用制御電圧供給回路(ＧＣＳ)４０，４０Ａにおいては、差動増幅を行う利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得（増幅率）を可変に調整する利得調整回路（ＧＣＡ）１２へ利得調整用制御電圧として供給する利得調整信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦとを、２相形式の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０または同一の回路構成・回路定数からなる２個の単相形式の自動利得制御回路（ＡＧＣ）２０Ａ１,２０Ａ２によって、差動出力電圧として生成しているので、温度変化や電源電圧変動等の外部変動や雑音に対する耐性を有する回路構成を実現することができ、利得可変増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得変動を抑制することが可能である。
【００５８】
例えば、温度が２５℃と９０℃と変化した場合における可変利得増幅回路（ＶＧＡ）１０の利得は、図５に示すように、使用する周波数帯域の広い範囲に亘って、僅か０．２４ｄＢＶ程度に抑制することができる。図５は、本発明の利得調整用制御電圧供給回路(ＧＣＳ)を用いた場合の温度変化の利得に対する影響を示すシミュレーション結果のグラフであり、図３の回路構成からなる利得調整用制御電圧供給回路(ＧＣＳ)４０により利得調整回路１２への制御電圧つまり利得制御信号ＶＧＣと参照電位ＲＥＦを供給する場合について、温度が２５℃（実線）と９０℃（破線）との場合において可変利得増幅回路（ＶＧＡ）の利得が変動する様子を示している。
【００５９】
以上の説明においては、可変利得増幅回路（ＶＧＡ）１０の差動出力電圧信号の振幅をモニタする自動利得制御回路（ＡＧＣ）を含む回路構成からなる利得調整用制御電圧供給回路について説明したが、本発明は、かかる場合に限るものではなく、差動出力電圧信号の振幅をモニタする自動利得制御回路（ＡＧＣ）とは別個に、利得調整用制御電圧供給回路として利得調整信号ＶＧＣを生成する自動利得制御回路（ＡＧＣ）を別個に追加して構成するようにしても良い。
【００６０】
さらには、可変利得増幅回路（ＶＧＡ）の利得調整回路１２を構成する差動対に対して利得調整用として供給される２つの制御電圧の電圧レベルが、電源電圧変動や温度変化等の外部変動や雑音に応じて、両者の変動量が異なることなく、同一の変動量となるような供給方法であれば、如何なる回路構成からなる制御回路を採用することも可能であり、本発明の利得調整用制御電圧供給方法として、前述した回路構成とは異なる制御回路からなっていても良い。
【００６１】
なお、前述の各実施形態においては、自動利得制御回路（ＡＧＣ）を構成する増幅器（ＡＭＰ）、負帰還用抵抗、コンダクタンスのうち、コンダクタンスについては、キャパシタを用いて実現する場合のみならず、場合によっては、配線による容量成分を用いるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路を適用した増幅器のブロック構成を示すブロック構成図である。
【図２】本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路を適用した利得可変増幅回路の回路構成の一例を示す回路図である。
【図３】本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路の回路構成の一例を示す回路図である。
【図４】本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路の回路構成の他の例を示す回路図である。
【図５】本発明に係る利得調整用制御電圧供給回路を適用した利得可変増幅回路の利得に対する温度変化の影響を示すシミュレーション結果のグラフである。
【図６】従来の利得可変増幅回路の利得を可変に制御する増幅器のブロック構成を示すブロック構成図である。
【図７】従来の利得可変増幅回路の回路構成の一例を示す回路図である。
【図８】従来の利得調整回路へ制御電圧として供給する自動利得制御回路と参照電位生成回路との回路構成例を示す回路図である。
【図９】従来の利得調整回路への制御電圧の供給方法を用いた場合の利得可変増幅回路の利得に対する温度変化の影響を示すシミュレーション結果のグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１０…利得可変増幅回路（ＶＧＡ）、１１…差動対、１２…利得調整回路、１３…定電流源、２０，２０Ａ１，２０Ａ２，２０Ｂ…自動利得制御回路（ＡＧＣ）、３０Ｂ…参照電位生成回路（ＲＧＣ）、４０，４０Ａ…利得調整用制御電圧供給回路（ＧＣＳ）。
【図１】
2008306615.tif 000003
【図２】
2008306615.tif 000004
【図３】
2008306615.tif 000005
【図４】
2008306615.tif 000006
【図５】
2008306615.tif 000007
【図６】
2008306615.tif 000008
【図７】
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【図８】
2008306615.tif 000010
【図９】
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