(57)【要約】【課題】抵抗の温度係数に依存しない相互コンダクタンスを得ることができ、温度変化に依存しない利得が得られるＧｍ増幅器の提供。【解決手段】バイアス電流発生回路１４Ａは、Ｇｍアンプの相互コンダクタンスの温度依存性を補償するために、温度に依存しないバイアス電流ＩＢを発生するようになっている。バイアス電流発生回路１４Ａは、基準抵抗Ｒ１と、この基準抵抗Ｒ１の一端に接続される定電流源回路３１と、基準抵抗Ｒ１の両端の電位差を入力とするＧｍアンプ２４と、このＧｍアンプ２４の出力側に接続される電流源２３と、電流源２３とＧｍアンプ２４の出力電流との差の電流に応じて、Ｇｍアンプ２４の入力同相電圧を調整するバイアス電圧を発生する電圧バイアス発生回路２１と、この電圧バイアス発生回路２１が発生するバイアス電圧をバイアス電流に変換して出力するバイアス変換回路２５とを備えている【選択図】　図４
2004015464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアスの大きさに応じて相互コンダクタンスを制御可能な第１のＧｍアンプと、前記第１のＧｍアンプの相互コンダクタンスの温度依存性を補償する所定のバイアスを発生するバイアス発生回路と、を備えたＧｍ増幅器であって、
前記バイアス発生回路は、
第１の基準抵抗と、
第２の基準抵抗を含み、所定電圧に基づいて前記第２の基準抵抗に所定電流を生成させ、この生成電流に応じた電流を前記第１の基準抵抗に供給させる第１の電流源と、
前記第１の基準抵抗の両端の電位差を入力する第２のＧｍアンプと、
前記第２のＧｍアンプの出力側に接続される第２の電流源と、
前記第２の電流源から供給される電流と前記第２のＧｍアンプの出力電流との差の電流に応じて、前記第２のＧｍアンプの入力同相電圧を調整するバイアス電圧を発生する電圧バイアス発生回路と、
前記電圧バイアス発生回路が発生するバイアス電圧をバイアス電流に変換して出力するバイアス変換回路と、
を備えたことを特徴とするＧｍ増幅器。
【請求項２】
前記第１の電流源は、外部からの基準電圧に基づいて前記第２の基準抵抗に定電流を発生させる定電流源と、この定電流源の発生電流を前記第１の基準抵抗に供給するカレントミラー回路とからなり、前記定電流源は任意の電流を発生するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のＧｍ増幅器。
【請求項３】
第１のＧｍアンプとコンデンサから構成し、前記第１のＧｍアンプに供給するバイアスの大きさに応じてその第１のＧｍアンプの相互コンダクタンスが調整可能な調整フィルタと、前記第１のＧｍアンプの相互コンダクタンスの温度依存性を補償する所定のバイアスを発生するバイアス発生回路と、を備えたＧｍ−Ｃフィルタであって、
前記バイアス発生回路は、
第１の基準抵抗と、
第２の基準抵抗を含み、所定電圧に基づいて前記第２の基準抵抗に所定電流を生成させ、この生成電流に応じた電流を前記第１の基準抵抗に供給させる第１の電流源と、
前記第１の基準抵抗の両端の電位差を入力する第２のＧｍアンプと、
前記第２のＧｍアンプの出力側に接続される第２の電流源と、
前記第２の電流源から供給される電流と前記第２のＧｍアンプの出力電流との差の電流に応じて、前記第２のＧｍアンプの入力同相電圧を調整するバイアス電圧を発生する電圧バイアス発生回路と、
前記電圧バイアス発生回路が発生するバイアス電圧をバイアス電流に変換して出力するバイアス変換回路と、
を備えたことを特徴とするＧｍ−Ｃフィルタ。
【請求項４】
前記第１の電流源は、外部からの基準電圧に基づいて前記第２の基準抵抗に定電流を発生させる定電流源と、この定電流源の発生電流を前記第１の基準抵抗に供給するカレントミラー回路とからなり、前記定電流源は任意の電流を発生するようになっていることを特徴とする請求項３に記載のＧｍ−Ｃフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｇｍ増幅器およびそのＧｍ増幅器を利用したＧｍ−Ｃフィルタの改良に関し、特に、温度変化などの環境の変化に影響されないＧｍ増幅器およびＧｍ−Ｃフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＧｍ増幅器は、例えば図７に示すように構成されている。
このＧｍ増幅器は、Ｇｍアンプ１１と、Ｇｍアンプ１２と、同相信号調整回路１３とから構成され、バイアス電流発生回路１４の発生するバイアス電流ＩＢに基づいてＧｍアンプ１１、１２の相互コンダクタンスをそれぞれ制御することにより全体の利得が可変できるようになっている。
【０００３】
図７に示すバイアス電流発生回路１４の具体的な構成の一例としては、図８に示すような構成が考えられる。
このバイアス電流発生回路１４は、図８に示すように、基準抵抗Ｒ１と、この基準抵抗Ｒ１の一端に接続される電流源２２と、基準抵抗Ｒ１の両端の電位差を入力とするＧｍアンプ２４と、このＧｍアンプ２４の出力側に接続される電流源２３と、電流源２３とＧｍアンプ２４の出力電流との差の電流に応じて、Ｇｍアンプ２４の入力同相電圧を調整するバイアス電圧を発生する電圧バイアス発生回路２１と、この電圧バイアス発生回路２１が発生するバイアス電圧をバイアス電流に変換して出力するバイアス変換回路２５とを備えている。
【０００４】
ここで、電圧バイアス発生回路２１はＭＯＳトランジスタＱ２７、Ｇｍアンプ２４はＭＯＳトランジスタＱ２１〜Ｑ２４、バイアス変換回路２５はＭＯＳトランジスタＱ２５、Ｑ２６から構成される。
このような回路において、基準抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ１〔Ω〕、電流源２２の出力する電流をＩＳ２１〔Ａ〕、電流源２３の出力する電流をＩＳ２２〔Ａ〕とすると、Ｇｍアンプ２４の入力電圧である基準抵抗Ｒ１の両端の電圧は、ＩＳ２１×Ｒ１〔Ｖ〕となる。このため、Ｇｍアンプ２４の入力電圧と出力電流の比である相互コンダクタンスｇｍは、次の（１）式で表される。
【０００５】
ｇｍ＝ＩＳ２２／（ＩＳ２１×Ｒ）　・・・・（１）
ここで、基準抵抗Ｒ１には、例えば抵抗値の温度変化の小さいものを使用することにより、温度変化の少ない任意の相互コンダクタンスｇｍを得ることができる。
そこで、図７に示す従来のＧｍ増幅器において、図８に示すようなバイアス電流発生回路１４を使用し、その基準抵抗Ｒ１に、例えば抵抗値の温度変化の小さいものを使用した場合を考えると、以下のことがいえる。
【０００６】
すなわち、この場合には、Ｇｍアンプ２４に温度変化の少ない任意の相互コンダクタンスが得られ、その相互コンダクタンスが一定になるようにバイアス電流ＩＢを出力し、Ｇｍアンプ１１、１２も温度変化の少ない相互コンダクタンスが得られるため、温度変化に依存しない利得を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、バイアス電流発生回路１４などは、一般に集積回路化してチップ化される。このため、上記の基準抵抗Ｒ１は、そのチップとは別途の部品として外付けする場合と、回路設計の段階でそのチップの内部に組み込む場合とが考えられる。
【０００８】
基準抵抗Ｒ１をチップの外付け部品とする場合には、その基準抵抗を外付けするために接続端子をわざわざ設ける必要があり、特に回路設計の段階で端子数に余裕が無い場合には、その端子を増加することを考慮しなければならず、回路設計が非常に非効率的となる。
一方、基準抵抗Ｒ１をチップの内部に組み込む場合には、抵抗の温度係数は各製造プロセスによって決まっており、抵抗の絶対値は製造プロセスに依存した値となる。仮に温度係数が高い（大きい）プロセスで集積回路を製造する場合には、相互コンダクタンスに大きな温度ドリフトが発生し、高い精度の相互コンダクタンスを得ることは困難である。
【０００９】
そこで、本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、抵抗の温度係数に依存せず温度変化などの環境変化に強い相互コンダクタンスを得ることができ、温度変化に依存しない利得を得ることができるＧｍ増幅器を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、上記のＧｍ増幅器を用いることにより、温度変化に依存しない高精度の周波数特性が得られるＧｍ−Ｃフィルタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決して本発明の第１の目的を達成するために、請求項１および請求項２に記載のＧｍ増幅器は、以下のように構成した。
すなわち、請求項１に記載の発明は、バイアスの大きさに応じて相互コンダクタンスを制御可能な第１のＧｍアンプと、前記第１のＧｍアンプの相互コンダクタンスの温度依存性を補償する所定のバイアスを発生するバイアス発生回路と、を備えたＧｍ増幅器であって、前記バイアス発生回路は、第１の基準抵抗と、第２の基準抵抗を含み、所定電圧に基づいて前記第２の基準抵抗に所定電流を生成させ、この生成電流に応じた電流を前記第１の基準抵抗に供給させる第１の電流源と、前記第１の基準抵抗の両端の電位差を入力する第２のＧｍアンプと、前記第２のＧｍアンプの出力側に接続される第２の電流源と、前記第２の電流源から供給される電流と前記第２のＧｍアンプの出力電流との差の電流に応じて、前記第２のＧｍアンプの入力同相電圧を調整するバイアス電圧を発生する電圧バイアス発生回路と、前記電圧バイアス発生回路が発生するバイアス電圧をバイアス電流に変換して出力するバイアス変換回路と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＧｍ増幅器において、前記第１の電流源は、外部からの基準電圧に基づいて前記第２の基準抵抗に定電流を発生させる定電流源と、この定電流源の発生電流を前記第１の基準抵抗に供給するカレントミラー回路とからなり、前記定電流源は任意の電流を発生するようになっていることを特徴とするものである。
【００１２】
このように本発明のＧｍ増幅器は、バイアス発生回路を上記のように構成したので、第１のＧｍアンプは、抵抗の温度係数に依存せず温度などの環境変化に強い相互コンダクタンスを得ることができる。このため、本発明のＧｍ増幅器は、温度変化に依存しない利得を得ることができる。
一方、本発明の第２の目的を達成するために、請求項３および請求項４に記載のＧｍ−Ｃフィルタは、以下のように構成した。
【００１３】
すなわち、請求項３に記載の発明は、第１のＧｍアンプとコンデンサから構成し、前記第１のＧｍアンプに供給するバイアスの大きさに応じてその第１のＧｍアンプの相互コンダクタンスが調整可能な調整フィルタと、前記第１のＧｍアンプの相互コンダクタンスの温度依存性を補償する所定のバイアスを発生するバイアス発生回路と、を備えたＧｍ−Ｃフィルタであって、前記バイアス発生回路は、第１の基準抵抗と、第２の基準抵抗を含み、所定電圧に基づいて前記第２の基準抵抗に所定電流を生成させ、この生成電流に応じた電流を前記第１の基準抵抗に供給させる第１の電流源と、前記第１の基準抵抗の両端の電位差を入力する第２のＧｍアンプと、前記第２のＧｍアンプの出力側に接続される第２の電流源と、前記第２の電流源から供給される電流と前記第２のＧｍアンプの出力電流との差の電流に応じて、前記第２のＧｍアンプの入力同相電圧を調整するバイアス電圧を発生する電圧バイアス発生回路と、前記電圧バイアス発生回路が発生するバイアス電圧をバイアス電流に変換して出力するバイアス変換回路と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のＧｍ−Ｃフィルタにおいて、前記第１の電流源は、外部からの基準電圧に基づいて前記第２の基準抵抗に定電流を発生させる定電流源と、この定電流源の発生電流を前記第１の基準抵抗に供給するカレントミラー回路とからなり、前記定電流源は任意の電流を発生するようになっていることを特徴とするものである。
【００１５】
このように本発明のＧｍ−Ｃフィルタは、上記の温度変化に依存しない利得を得ることができるＧｍ増幅器を備えるようにしたので、温度変化に依存しない高精度の周波数特性を実現できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＧｍ増幅器の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明のＧｍ増幅器の実施形態は、図１に示すように、Ｇｍアンプ１１と、Ｇｍアンプ１２と、同相信号調整回路１３とから構成され、バイアス電流発生回路１４Ａの発生するバイアス電流ＩＢに基づいてＧｍアンプ１１、１２の相互コンダクタンスをそれぞれ制御することにより全体の利得が可変できるようにしたものである。
【００１７】
Ｇｍアンプ１１、１２は、バイアス電流発生回路１４Ａの発生するバイアス電流ＩＢに基づき、同相信号調整回路１３から出力される信号に応じてその相互コンダクタンスがそれぞれ制御可能になっている。
バイアス電流発生回路１４Ａは、Ｇｍアンプ１１、１２の相互コンダクタンスの温度依存性を補償するために、後述のように、温度に依存しないバイアス電流ＩＢを発生するようになっている。なお、バイアス電流発生回路１４Ａは、本発明のバイアス発生回路に対応するものである。
【００１８】
さらに詳述すると、Ｇｍアンプ１１とＧｍアンプ１２は直列に接続され、Ｇｍアンプ１２は自己の出力を自己の入力側に帰還する構成となっている。同相信号調整回路１３は、Ｇｍアンプ１１の出力を受け取るとともに、バイアス電流発生回路１４Ａで発生するバイアス電流ＩＢを受け取り、これらに基づいて出力信号を生成し、その出力信号をＧｍアンプ１１、１２にそれぞれ供給するようになっている。
【００１９】
次に、Ｇｍアンプ１１、１２の具体的な構成の一例について説明する。Ｇｍアンプ１１、１２は同様に構成するので、ここではＧｍアンプ１１の構成について、図２を参照して説明する。
Ｇｍアンプ１１は、図２に示すように、差動対を構成するＮ型のＭＯＳトランジスタＱ５１、Ｑ５２と、負荷用のＰ型のＭＯＳトランジスタＱ５３、Ｑ５４とから構成される。
【００２０】
さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ５１は、そのゲートに−入力信号（−ＩＮ）が入力され、そのドレインから＋出力信号（＋ＯＵＴ）を取り出すようになっている。また、ＭＯＳトランジスタＱ５１のドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ５３のドレインに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ５２は、そのゲートに＋入力信号（＋ＩＮ）が入力され、そのドレインから−出力信号（−ＯＵＴ）を取り出すようになっいる。また、ＭＯＳトランジスタＱ５２のドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ５４のドレインに接続されている。
【００２１】
ＭＯＳトランジスタＱ５１、Ｑ５２のソースは共通接続され、その共通接続部が接地ラインＶＳＳに接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＱ５３、Ｑ５４のソースが共通接続され、その共通接続部が電源ラインＶＤＤに接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ５３、Ｑ５４の各ゲートには、同相信号調整回路１３からの同相レベル制御用の信号が供給されるようになっている。
【００２２】
次に、同相信号調整回路１３の具体的な構成の一例について、図３を参照して説明する。
この同相信号調整回路１３は、図３に示すように、差動対を形成するＮ型のＭＯＳトランジスタＱ６１、Ｑ６２と、カレントミラー回路を構成するＰ型のＭＯＳトランジスタＱ６３、Ｑ６４とから構成される。
【００２３】
さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ６１、Ｑ６２の各ゲートには、図１および図２に示すＧｍアンプ１１の出力信号を入力するようになっている。また、ＭＯＳトランジスタＱ６１、Ｑ６２の各ソースは共通接続され、その共通接続部が接地ラインＶＳＳに接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ６１、Ｑ６２の各ドレインは共通接続され、その共通接続部がＭＯＳトランジスタＱ６３のドレインに接続されている。
【００２４】
ＭＯＳトランジスタＱ６３、Ｑ６４の各ゲートは共通接続され、その共通接続部がＭＯＳトランジスタＱ６４のドレインに接続され、そのドレインにバイアス電流発生回路１４Ａからのバイアス電流ＩＢが入力されるようになっている。また、ＭＯＳトランジスタＱ６３、Ｑ６４の各ソースは共通接続され、その共通接続部が電源ラインＶＤＤに接続されている。
【００２５】
次に、バイアス電流発生回路１４Ａの具体的な構成の一例について、図４を参照して説明する。
このバイアス電流発生回路１４Ａは、図４に示すように、基準抵抗Ｒ１と、この基準抵抗Ｒ１の一端に接続される定電流源回路３１と、基準抵抗Ｒ１の両端の電位差を入力とするＧｍアンプ２４と、このＧｍアンプ２４の出力側に接続される電流源２３と、電流源２３とＧｍアンプ２４の出力電流との差の電流に応じて、Ｇｍアンプ２４の入力同相電圧を調整するバイアス電圧を発生する電圧バイアス発生回路２１と、この電圧バイアス発生回路２１が発生するバイアス電圧をバイアス電流に変換して出力するバイアス変換回路２５とを備えている。
【００２６】
定電流源回路３１は、図４に示すように、オペアンプ３０、ＭＯＳトランジスタＱ８および基準抵抗Ｒ２からなる定電流源３８と、ＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４からなるカレントミラー回路３９とを備え、カレントミラー回路３９に流れる任意の値の電流を定電流源３８で生成するようになっている。
さらに詳述すると、オペアンプ３０の正の入力端子には、例えばバンドギャップリファレンス回路のような一定電圧を出力する回路から、温度変化などの環境の変化に依存しない任意の一定の電圧ＶＢＧが印加されるようになっている。オペアンプ３０の負の入力端子は、ＭＯＳトランジスタＱ８のソースに接続されている。また、オペアンプ３０の出力端子は、ＭＯＳトランジスタＱ８のゲートに接続されている。従って、オペアンプ３０の出力は、ＭＯＳトランジスタＱ８を介して入力に帰還されるようになっている。
【００２７】
基準抵抗Ｒ２の一端は、ＭＯＳトランジスタＱ８のソースに接続され、基準抵抗Ｒ２の他端は、接地ラインＶＳＳに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ８のドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ３のドレインに接続されている。
カレントミラー回路３９は、同一のトランジスタサイズからなるＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４で構成され、ＭＯＳトランジスタＱ３に流れる電流、すなわちオペアンプ３０の入力電圧ＶＢＧと基準抵抗Ｒ２で決定される電流と同一の電流をＭＯＳトランジスタＱ２に流すようになっている。
【００２８】
さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ３は、ゲートとドレインが接続され、その共通接続部がＭＯＳトランジスタＱ４のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ３、Ｑ４の各ソースは、電源ラインＶＤＤに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ４のドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ１のドレインに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１のゲートとドレインは共通接続され、そのその共通接続部がＭＯＳトランジスタＱ２のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２の各ソースは、接地ラインＶＳＳに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ２のドレインは、基準抵抗Ｒ１の一端に接続されている。
【００２９】
基準抵抗Ｒ１の一端は、定電流源回路３１を構成するＭＯＳトランジスタＱ２を介して接地ラインＶＳＳに接続されている。また、基準抵抗Ｒ１の他端は、電圧バアイス発生回路２１を構成するＭＯＳトランジスタＱ２７を介して電源ラインＶＤＤに接続されている。
Ｇｍアンプ２４は、基準抵抗Ｒ１の両端の電位差を入力とするＭＯＳトランジスタＱ２１、Ｑ２２と、カレントミラー回路を形成し負荷用のＭＯＳトランジスタＱ２３、Ｑ２４とからなる。
【００３０】
ＭＯＳトランジスタＱ２１、Ｑ２２の各ゲートには、基準抵抗Ｒ１の一端の電位とその他端の電位が印加されるようになっている。また、ＭＯＳトランジスタＱ２１、Ｑ２２の各ソースは共通接続され、その共通接続部が接地ラインＶＳＳに接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ２１、Ｑ２２の各ドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ２３、Ｑ２４の各ドレインに接続されている。
【００３１】
ＭＯＳトランジスタＱ２３、Ｑ２４の各ゲートは共通接続され、その共通接続部がＭＯＳトランジスタＱ２４のドレインに接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＱ２３のドレインは、電流源２３の一端とＭＯＳトランジスタＱ２７のゲートにそれぞれ接続されている。電流源２３の他端は、接地ラインＶＳＳに接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ２３、Ｑ２４の各ソースは共通接続され、その共通接続部が電源ラインＶＤＤに接続されている。
【００３２】
バイアス変換回路２５は、ＭＯＳトランジスタＱ２５、Ｑ２６から構成され、このＭＯＳトランジスタＱ２５、Ｑ２６を用いて入力電圧を出力電流Ｉｏｕｔに変換するようになっている。
さらに詳述すると、ＭＯＳトランジスタＱ２５、Ｑ２６の各ゲートには、基準抵抗Ｒ１の一端の電位とその他端の電位がそれぞれ印加されるようになっている。また、ＭＯＳトランジスタＱ２５、Ｑ２６の各ソースは共通接続され、その共通接続部が接地ラインＶＳＳに接続されている。さらに、ＭＯＳトランジスタＱ２５、Ｑ２６の各ドレインは共通接続され、その共通接続部から出力電流Ｉｏｕｔを取り出すようにしている。
【００３３】
次に、図４に示すオペアンプ３０の具体的な構成の一例について、図５を参照して説明する。
このオペアンプ３０は、図５に示すように、入力用であって差動対からなるＭＯＳトランジスタＱ４１、Ｑ４２と、カレントミラー回路からなり負荷として機能するＭＯＳトランジスタＱ４３、Ｑ４４と、定電流源として機能するＭＯＳトランジスタＱ４５と、ソースフォロワを形成するＭＯＳトランジスタＱ４６、Ｑ４７と、抵抗Ｒ４０およびコンデンサＣ４８からなる位相補償回路とを備えたものである。
【００３４】
さらに詳述すると、負の入力端子（−ＩＮ）と正の入力端子（＋ＩＮ）が、ＭＯＳトランジスタＱ４１、Ｑ４２の対応する各ゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ４１、Ｑ４２の各ソースは共通接続され、その共通接続部がＭＯＳトランジスタＱ４５のドレインに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ４１のドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ４３のドレインに接続され、ＭＯＳトランジスタＱ４２のドレインは、ＭＯＳトランジスタＱ４４のドレインに接続されている。
【００３５】
ＭＯＳトランジスタＱ４３のドレインとゲートは接続され、その共通接続部がＭＯＳトランジスタＱ４４のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ４３、Ｑ４４の各ソースは、電源ラインＶＤＤにそれぞれ接続されている。ＭＯＳトランジスタ４５のゲートにはバイアス電圧が供給され、ＭＯＳトランジスタＱ４５のソースは接地ラインＶＳＳに接続されている。
【００３６】
ＭＯＳトランジスタＱ４６のゲートは、ＭＯＳトランジスタＱ４４のドレインに接続されている。また、ＭＯＳトランジスタＱ４６のゲートとドレインの間に、抵抗Ｒ４０とコンデンサＣ４８が直列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ４６のソースは、電源ラインＶＤＤに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ４６のドレインは、出力端子およびＭＯＳトランジスタＱ４７のドレインに接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ４７のゲートにはバイアス電圧が供給され、ＭＯＳトランジスタＱ４７のソースは接地ラインＶＳＳに接続されている。
【００３７】
次に、このような構成からなるＧｍ増幅器の実施形態の動作の一例について、図面を参照して説明する。
まず、図１に示すバイアス電流発生回路１４Ａにおいて、定電流源３８を構成する抵抗Ｒ２の両端の電位（Ａ点の電位）は、オペアンプ３０の正の入力端子の入力電圧ＶＢＧと同一になるので、抵抗Ｒ２に流れる電流ＩＲは、抵抗Ｒ２の抵抗値をＲ２〔Ω〕とすると、次の（２）式のようになる。
【００３８】
ＩＲ＝ＶＢＧ／Ｒ２　・・・・（２）
この抵抗Ｒ２に流れる電流ＩＲは、ＭＯＳトランジスタＱ３にも流れる。ＭＯＳトランジスタＱ３は、ＭＯＳトランジスタＱ４、Ｑ２、Ｑ１とでカレントミラー回路３９を構成し、これらＭＯＳトランジスタＱ１〜Ｑ４の各トランジスタサイズは同一である。
【００３９】
このため、ＭＯＳトランジスタＱ３に流れる電流と同一の電流がＭＯＳトランジスタＱ２に流れ、この電流が定電流源回路３１から出力される電流ＩＳ３１となる。従って、定電流源回路３１からの出力電流ＩＳ３１は、次の（３）式に示すようになる。
ＩＳ３１＝ＶＢＧ／Ｒ２　・・・・（３）
一方、基準抵抗Ｒ１には定電流である電流ＩＳ３１が流れるので、その基準抵抗Ｒ１の抵抗値をＲ１〔Ω〕とすると、基準抵抗Ｒ１の両端には、ＶＲ＝（ＩＳ３１×Ｒ１）〔Ｖ〕の電圧が発生し、この電圧ＶＲがＧｍアンプ２４の入力電圧となる。また、Ｇｍアンプ２４の出力電流は、電流源２３が供給する一定の電流ＩＳ３２からなる。
【００４０】
このため、Ｇｍアンプ２４の相互コンダクタンスｇｍは、Ｇｍアンプ２４の入力電圧ＶＲと出力電流ＩＳ３２により、次の（４）式のようになる。
ｇｍ＝ＩＳ３２／ＶＲ＝ＩＳ３２／（ＩＳ３１×Ｒ１）　・・・・（４）
この（４）式に（３）式を代入すると、Ｇｍアンプ２４の相互コンダクタンスｇｍは、次の（５）式のようになる。
【００４１】
ｇｍ＝ＩＳ３２／〔（Ｒ１／Ｒ２）×ＶＢＧ〕　・・・・（５）
（５）式からわかるように、Ｇｍアンプ２４の相互コンダクタンスｇｍは、基準抵抗Ｒ１と基準抵抗Ｒ２の抵抗比、電流源２３の定電流ＩＳ３２、およびオペアンプ３０に入力される定電圧ＶＢＧの各値により決まる。
このため、基準抵抗Ｒ１の温度係数が大きく温度特性の影響が大きな場合であっても、その温度特性を基準抵抗Ｒ２により打ち消して全体として温度特性の影響を排除できる。従って、基準抵抗Ｒ１の温度特性が製造プロセスに起因するような場合に、その温度特性がＧｍアンプ２４の相互コンダクタンスに影響を与えることがない。
【００４２】
このため、この実施形態のバイアス電流発生回路１４Ａでは、基準抵抗Ｒ１と基準抵抗Ｒ２とを半導体チップ内に組み込むことができ、この組み込みにより無駄な接続端子を軽減でき、かつ温度変化などの環境変化に強い相互コンダクタンスを得ることができる。
図３に示す同相信号調整回路１３では、ＭＯＳトランジスタＱ６４にバイアス電流発生回路１４Ａからのバイアス電流ＩＢが入力され、そのバイアス電流ＩＢに比例する電流ＩＢ１がＭＯＳトランジスタＱ６３に流れ、これがＭＯＳトランジスタＱ６１、Ｑ６２に流入する。そして、そのＭＯＳトランジスタＱ６３のドレイン電圧を、Ｇｍアンプ１１、１２を構成するＭＯＳトランジスタＱ５３、Ｑ５４のゲートに供給する同相レベル制御用の信号として取り出される。
【００４３】
このため、同相信号調整回路１３は、Ｇｍアンプ１１、１２の正負の出力信号の同相レベルを、同相信号調整回路１３のＭＯＳトランジスタＱ６１、Ｑ６２のドレインに流入する電流の和がＩＢ１と等しくなるように調整する。また、同相レベルが調整された、Ｇｍアンプ１１、１２のＭＯＳトランジスタＱ５１、Ｑ５２には、バイアス電流ＩＢに比例する電流が流れ、Ｇｍアンプ１１、１２の各相互コンダクタンスｇｍは、次の（６）式により調整される。
【００４４】
ｇｍ＝Ａ×√ＩＢ　・・・・（６）
（６）式において、Ａは定数であり、√ＩＢはＩＢの平方根を表す。
このようにしてＧｍアンプ１１、１２の相互コンダクタンスが調整され、これによりＧｍアンプ１１、１２の利得が制御される。
そこで、図１に示すＧｍアンプ１１の相互コンダクタンスをｇｍ１、Ｇｍアンプ１２の相互コンダクタンスをｇｍ２とすると、図１に示すＧｍ増幅器の利得Ｇは、次の（７）式のようになる。
【００４５】
Ｇ＝ｇｍ１／ｇｍ２　・・・・（７）
以上説明したように、この実施形態のＧｍ増幅器では、Ｇｍアンプ１１、１２の相互コンダクタンスｇｍ１、ｇｍ２がバイアス電流発生回路１４Ａから発生するバイアス電流のみに依存し、そのバイアス電流は温度変化などの環境変化に影響されないので、高精度の利得特性が実現できる。
【００４６】
また、この実施形態のＧｍ増幅器によれば、バイアス電流発生回路１４Ａに使用する基準抵抗Ｒ１と基準抵抗Ｒ２とを半導体チップ内に組み込むことができ、この組み込みにより無駄な接続端子を軽減でき、かつ温度変化などの環境変化に起因するＧｍアンプ１１、１２の相互コンダクタンスの変化による特性の劣化を防止することができる。
【００４７】
なお、上記で説明したこの実施形態のＧｍ増幅器は、上記のバイアス電流発生回路１４Ａで発生させたバイアス電流を入力することにより、バイアス電流に比例したＧｍアンプ１１、１２の相互コンダクタンスにより、Ｇｍ増幅器の伝達関数を決定するものである。
従って、この実施形態のＧｍ増幅器は、Ｇｍアンプ１１、１２の相互コンダクタンスと、コンデンサの容量によって伝達関数を決定する、Ｇｍ−Ｃフィルタにも以下のように適用することができる。
【００４８】
次に、上記の実施形態のＧｍ増幅器を適用した本発明の実施形態のＧｍ−Ｃフィルタの一例について、図６を参照して説明する。
このＧｍ−Ｃフィルタは、図６に示すように、例えばＧｍ−Ｃ構成のバイカド型低域フィルタであり、Ｇｍアンプ７１〜７４と、バイアス電流発生回路７５と、同相信号調整回路７６、７７と、コンデンサＣ１、Ｃ２とから構成され、バイアス電流発生回路７５の発生するバイアス電流ＩＢに基づいてＧｍアンプ７１〜７４の相互コンダクタンスがそれぞれ制御され、これにより、その相互コンダクタンスとコンデンサＣ１、Ｃ２の容量に従って伝達関数（周波数特性）が制御されるようになっている。
【００４９】
さらに詳述すると、入力用のＧｍアンプ７１と出力用のＧｍアンプ７２とが２段直列に接続されるとともに、Ｇｍアンプ７１、７２の各出力端子の両端にコンデンサＣ１、Ｃ２がそれぞれ接続されている。
また、Ｇｍアンプ７１の出力端子は、同相信号調整回路７６の入力端子、およびＧｍアンプ７３の出力端子にそれぞれ接続されている。同相信号調整回路７６には、バイアス電流発生回路７５で発生するバイアス電流ＩＢが供給されるようになっている。同相信号調整回路７６の出力は、Ｇｍアンプ７１、７３に供給されるようになっている。
【００５０】
Ｇｍアンプ７２の出力端子は、同相信号調整回路７７の入力端子、およびＧｍアンプ７４の出力端子にそれぞれ接続されている。同相信号調整回路７７には、バイアス電流発生回路７５で発生するバイアス電流ＩＢが供給されるようになっている。同相信号調整回路７７の出力は、Ｇｍアンプ７２、７４に供給されるようになっている。
【００５１】
Ｇｍアンプ７４は、自己の負の入力端子と正の出力端子とが接続され、正の入力端子と負の出力端子とが接続されている。また、Ｇｍアンプ７４の出力端子は、Ｇｍアンプ７３の入力端子に接続されている。
なお、Ｇｍアンプ７１〜７４は図２に示すＧｍアンプ１１と同様に構成され、バイアス電流発生回路７５は図４に示すバイアス電流発生回路１４Ａと同様に構成され、同相信号調整回路７６、７７は図３に示す同相信号調整回路１３と同様に構成されている。従って、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
次に、このような構成からなる実施形態のＧｍ−Ｃフィルタの動作について、図６を参照して説明する。
バイアス電流発生回路７５で発生されるバイアス電流ＩＢは、同相信号調整回路７６、７７にそれぞれ供給される。同相信号調整回路７６の出力は、Ｇｍアンプ７１、７３にそれぞれ供給され、同相信号調整回路７７の出力は、Ｇｍアンプ７２、７４にそれぞれ供給される。この結果、Ｇｍアンプ７１〜７４の各相互コンダクタンスが制御される。
【００５３】
ここで、Ｇｍアンプ７１、７３の相互コンダクタンスをｇｍ１、Ｇｍアンプ７２、７４の相互コンダクタンスをｇｍ２、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量値をＣ１（Ｆ）、Ｃ２（Ｆ）とすると、このＧｍ−Ｃフィルタの伝達関数は、次の（８）式のようになる。
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝〔（ｇｍ１×ｇｍ２）／（Ｃ１×Ｃ２）〕／｛ｓ２＋（ｇｍ２／Ｃ２）ｓ＋〔（ｇｍ１×ｇｍ２）／（Ｃ１×Ｃ２）〕｝　・・・・（８）
（８）式において、コンデンサＣ１、Ｃ２の容量値は温度変化に対して殆ど変化しない。また、Ｇｍアンプ７１〜７４の相互コンダクタンスｇｍ１、ｇｍ２は、バイアス電流発生回路７５から発生するバイアス電流ＩＢのみに依存し、そのバイアス電流ＩＢは温度変化などの環境変化に影響されない。
このため、この実施形態のＧｍ−Ｃフィルタによれば、高精度の周波数特性を実現することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＧｍ増幅器によれば、第１のＧｍアンプは、抵抗の温度係数に依存せず温度などの環境変化に強い相互コンダクタンスを得ることができる。このため、本発明のＧｍ増幅器は、温度変化に依存しない利得を得ることができる。
また、本発明のＧｍ−Ｃフィルタは、上記のような温度変化に依存しない利得を得ることができるＧｍ増幅器を備えるようにしたので、温度変化に依存しない高精度の周波数特性を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＧｍ増幅器の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＧｍアンプの具体的な構成例を示す回路図である。
【図３】図１に示す同相信号調整回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図４】図１に示すバイアス電流発生回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図５】図４に示すオペアンプの回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図６】本発明のＧｍ−Ｃフィルタの実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図７】従来のＧｍ増幅器の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図８】図７に示すバイアス電流発生回路と構成例として考えられる回路図である。
【符号の簡単な説明】
Ｒ１、Ｒ２　基準抵抗
Ｃ１、Ｃ２　コンデンサ
１１、１２　Ｇｍアンプ（第１のＧｍアンプ）
１３、　同相信号調整回路
１４Ａ　バイアス電流発生回路
２１　電圧バイアス発生回路
２３　電流源（第２の電流源）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２４　Ｇｍアンプ（第２のＧｍアンプ）
２５　バイアス変換回路
３１　定電流源回路（第１の電流源）
３８　定電流源
３９　カレントミラー回路
７１〜７４　Ｇｍアンプ
７５　バイアス電流発生回路
７６、７７　同相信号調整回路
【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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【図８】
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