(57)【要約】【課題】従来のＧＣＡ回路は入力信号レベルが大きいときに信号を歪ませることなくゲインコントロールするためには電圧電流変換回路の入力のダイナミックレンジを大きくしておく必要がある。そのために電圧電流変換回路の電圧を電流に変換するインピーダンスを大きくするか回路電流を大きくする必要があり、それにより回路ＮＦの悪化や、消費電力の増大、電源電圧の低電圧化ができない等の問題がある。【解決手段】電圧電流変換回路への入力信号レベルを帰還信号によって変化させることにより電圧電流変換回路の入力ダイナミックレンジを決めている負荷インピーダンスを低くすることができ、その結果ＮＦがよく、低消費電力の回路を構成することを可能とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電圧電流変換回路と第１の電流分流回路を備えており、第１の電圧電流変換回路は第１の入力端子と第１の電流出力端子を備えており、第１の入力端子からの電圧信号をインピーダンスで割った電流に変換、第１の電流出力端子から出力する機能を備えており、第１の電流分流回路は第１の電流入力端子と第２、第３の電流出力端子を備えており、第１の電流入力端子での入力電流を第２、第３の電流出力端子に分流する機能を備えており、第２、第３の電流出力端子での電流の比を電流分流比制御端子によって制御する機能を備えており、第１の電圧電流変換回路における第１の電流出力端子と第１の電流分流回路における第１の電流入力端子が接続されており、第１の電流分流回路における第２、第３の電流出力端子にはそれぞれ負荷が接続されており、第２の電流出力端子での信号の極性は第１の電圧電流変換回路における第１の入力端子の極性と反対にしており、第１の電流分流回路における第２の電流出力端子と第１の電圧電流変換回路における第１の入力端子を接続、もしくはあるインピーダンスを持った素子を介して接続する構成をしているゲインコントロールアンプ回路。
【請求項２】
第１の電圧電流変換回路と第１の電流分流回路を備えており、第１の電圧電流変換回路は第１、第２の入力端子と第１、第４の電流出力端子を備えており、第１の入力端子と第２の入力端子間の電圧信号差をインピーダンスで割った電流に変換、第１と第４の電流出力端子間の電流差として出力する機能を備えており、第１の電流分流回路は第１、第２の電流入力端子と第２、第３、第５、第６の電流出力端子を備えており、第１の電流入力端子での電流の入出力を第２、第３の電流出力端子に分流、また第２の電流入力端子での電流の入出力を第５、第６の電流出力端子に分流する機能を備えており、第２、第３の電流出力端子での電流の比、及び第５、第６の電流出力端子での電流比を電流分流比制御端子によって制御する機能を備えており、第１の電圧電流変換回路における第１の電流出力端子と第１の電流分流回路における第１の電流入力端子が接続、また第１の電圧電流変換回路における第４の電流出力端子と第１の電流分流回路における第２の電流入力端子が接続されており、第１の電流分流回路における第２、第３、第５、第６の電流出力端子にはそれぞれある負荷が接続されており、第１の電流分流回路における第２の電流出力端子での信号の極性は第１の電圧電流変換回路における第１の入力端子の極性と反対にしており、第１の電流分流回路における第５の電流出力端子での信号の極性は第１の電圧電流変換回路における第２の入力端子の極性と反対にしており、第１の電流分流回路における第２の電流出力端子と第１の電圧電流変換回路における第１の入力端子、第１の電流分流回路における第５の電流出力端子と第１の電圧電流変換回路における第２の入力端子をそれぞれ接続、もしくはあるインピーダンスを持った素子を介して接続する構成をしているゲインコントロールアンプ回路。
【請求項３】
請求項１のＧＣＡにおいて第１の電流分流回路における第２の電流出力端子と第１の電圧電流変換回路における第１の入力端子の間にスイッチを備えており、そのスイッチの接続、開放の制御を第１の電流分流回路における電流分流比制御端子に連動させており、電流比がある一定値になったときにそのスイッチの状態を変化させることができる機能を有しているＧＣＡ回路。
【請求項４】
請求項２のＧＣＡにおいて第１の電流分流回路における第２の電流出力端子と第１の電圧電流変換回路における第１の入力端子の間にスイッチを備えており、また第１の電流分流回路における第５の電流出力端子と第１の電圧電流変換回路における第２の入力端子の間にスイッチを備えており、それらスイッチの接続、開放の制御を第１の電流分流回路における電流分流比制御端子に連動させており、電流比がある一定値になったときにそのスイッチの状態を変化させることができる機能を有しているＧＣＡ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信機器に使用されるゲインコントロールアンプ回路（以降、ＧＣＡ回路と記述）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の通信機器に使用されているＧＣＡ回路の一例を図６に示す。
【０００３】
１は電圧電流変換回路、２は電流分流回路、４は負荷、１００は電圧源を示している。
【０００４】
従来技術におけるＧＣＡ回路動作を図に基づいて説明する。
【０００５】
入力信号を電圧電流変換回路１で電流に変換、その電流を電流分流回路２の電流入力端子１０１に入力する。電流分流回路２は電流入力端子１０１より入力された電流信号を電流出力端子１０２、１０３に分流する機能を備えており、その電流比を電流比分流制御端子にて制御することができる。
【０００６】
ＧＣＡ回路の出力レベルは負荷４のインピーダンスと電流出力端子１０３の電流値の積で決まるため、ゲインの制御は電流出力端子１０３の電流値を電流比分流制御端子によって変化させることにより行う（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２９４６２６号公報（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＧＣＡ回路だと入力信号レベルが大きいときに信号を歪ませることなくゲインコントロールするためには電圧電流変換回路の入力のダイナミックレンジを大きくしておく必要があった。
【０００８】
しかし、そのためには電圧電流変換回路の電圧を電流に変換するインピーダンスを大きくするか回路電流を大きく必要があり、それにより回路ＮＦの悪化や、消費電力の増大、電源電圧の低電圧化ができない等の問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＧＣＡ回路は電圧電流変換回路と電流分流回路が接続された構成をしており、電流分流回路には出力信号を得るための電流出力端子と帰還信号を得るための電流出力端子を備え、帰還信号を得る側の端子と電圧電流変換回路の入力端子は接続した構成をしている。電流分流回路には電流分流比調整端子を備えており、電流比調整により信号出力側の負荷に流れる電流を一定に保ちゲインコントロールを行っている。電流分流回路の出力信号側でない電流出力端子（ＧＣＡ回路ゲインを下げると増加する側の電流出力端子）にあるインピーダンスを持った負荷を備え、負荷端に生じる信号（帰還信号）の極性を電圧電流変換回路の入力信号と逆極性となるようにして、負荷端に生じた信号を電圧電流変換回路の入力信号に帰還させることにより、入力信号レベルの一部を打ち消すことができ、それにより入力信号レベルを下げるのと同等のゲインコントロール機能の効果を得ることができる。電圧電流変換回路の入力信号レベルを変化させることができるので電圧電流変換回路の入力ダイナミックレンジを広くする必要はなく、ＮＦがよく、低消費電力の回路を構成することを可能とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明は、出力信号レベルを従来のように出力段で電流を分流して可変する機能とともに、同時に電圧電流変換回路への入力信号レベルを帰還信号によって入力段で可変させることにより、大信号入力時の入力レベルを、本来不要な入力と逆位相の出力信号を入力端子に帰還させることで回路に加わる信号レベルを減衰させることで、電圧電流変換回路の入力ダイナミックレンジを決めている負荷インピーダンスを低く設定することができ、その結果ＮＦがよく、回路の駆動電流も少なくすることが可能な、低消費電力のＧＣＡ回路を構成することを可能とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明におけるＧＣＡ回路について、図１の実施の形態により詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態で、図１において、１は電圧電流変換回路、２は電流分流回路、３、４はインピーダンスを持った負荷、５は容量、１００は電圧源である。ライン１０１は電圧電流変換回路１の電流出力端子及び電流分流回路２の電流入力端子が接続されたラインを示しており、１０２、１０３は電流分流回路２の電流出力端子である。
【００１３】
入力信号は入力端子（＋）より入力、電圧電流変換回路１のインピーダンスにより電流信号に変換され、その電流信号がライン１０１に出力される。電流分流回路の入力端子でもあるライン１０１での電流信号は電流分流比制御端子によりある比になるように分流され電流出力端子１０２、１０３から出力される。ライン１０２、１０３と電圧源１００間にはあるインピーダンスを持った負荷が接続されておりライン１０２が入力端子と接続され、ライン１０３が信号出力端子となっている。
【００１４】
ＧＣＡ回路動作として出力信号レベルが一定になるように制御する場合、入力レベルが大きくなるにしたがい電流分流比制御端子によりライン１０３の信号レベルを下げ、ライン１０２の信号レベルを上げる制御がなされる。信号１０２は入力信号と逆位相であり、この信号を電圧電流変換回路１の入力端子（＋）に帰還させることにより入力信号のレベルを下げるのと同じ効果を持たせることができる。よってレベルが大きい入力信号が入力されＧＣＡ回路のゲインを下げる場合には電流分流回路２で出力端子側の信号電流を減らすと同時に電圧電流変換回路１の入力信号を下げることができるので、電圧電流変換回路の入力ダイナミックレンジを狭くすることができ、それにより電圧電流変換回路１の負荷インピーダンスを下げることができるのでＮＦがよくゲインのリダクションレンジの広いＧＣＡを設計することができる。
【００１５】
図２は図１の実施形態について第１の電圧電流変換回路と第１の電流分流回路を差動入力、差動出力で構成した場合を示している。
【００１６】
入力端子（＋）と入力端子（−）間に入力された入力信号を電圧電流変換回路１のインピーダンスにより電流信号に変換され電圧電流変換回路１の電流出力端子１０１、１０４より出力される。１０１、１０４での電流信号のレベルは同一レベルで極性は逆極性になるようになっている。ライン１０１、１０４は電流分流回路２の入力端子になっており、ライン１０１での電流信号をライン１０２、１０３に分流、また、ライン１０４の電流変化をライン１０５、１０６に分流する。それぞれの分流比は電流分流比制御端子により制御されている。ライン１０２、１０３、１０５、１０６と電圧源１００との間にあるインピーダンスをもった負荷３、４、６、７を備えることにより、出力信号と、帰還信号を得ている。ライン１０２の方が入力端子（＋）と逆極性になるようにしており、その帰還信号を容量５を介して入力端子（＋）に接続している。またライン１０５の方を入力端子（−）と逆極性になるようにしており、その帰還信号を容量８を介して入力端子（−）に接続している。出力信号はライン１０３、１０６の差動出力で出力され、レベル１０３と１０６は同一レベル、極性が逆極性になる出力信号を得ることができる。
【００１７】
図１の場合と同様にＧＣＡの動作はゲインを下げる場合には電流分流回路２で出力端子側（ライン１０３、１０６側）の信号電流を減らすと同時に電圧電流変換回路１の入力信号をライン１０２、１０５からの帰還信号を入力端子（＋）および入力端子（−）に帰還させることにより電圧電流変換回路１に入力されるレベルを下げることができるので、電圧電流変換回路の入力ダイナミックレンジを狭くすることができ、それにより電圧電流変換回路１の負荷インピーダンスを下げることができるのでＮＦがよくゲインのリダクションレンジの広いＧＣＡを設計することができる。
【００１８】
図５は図２に示した本発明の第２の実施形態を実際の回路で構成した一例である。
【００１９】
１が電圧電流変換回路、２が電流分流回路を示しており、２０〜２５はトランジスタ、３、４、６、７は電流分流回路の電流出力に対する負荷抵抗、２８は電圧電流変換回路の負荷インピーダンス、２６、２７は電流源を表している。
【００２０】
入力信号は入力端子（＋）と入力端子（−）から差動入力され、その信号が電圧電流変換回路１の抵抗２８とトランジスタ２０、２１のエミッタ抵抗の和で割った電流信号に変換されライン１０１、１０４に差動出力される。その電流信号それぞれを電流分流比制御端子（＋）と電流分流比制御端子（−）の電圧差により１０２と１０３及び１０５と１０６がある比になるように分流され負荷３、４、６、７により出力信号と帰還信号を得ている。
【００２１】
帰還信号は容量５、８を介して入力端子（＋）及び入力端子（−）に帰還している。
【００２２】
ＧＣＡ回路のＮＦは抵抗２８の値に大きく依存しており、抵抗２８を小さくすれば回路のＮＦはよくなる。しかしレベルの大きい信号が入力された場合には入力ダイナミックレンジを広くとるために抵抗２８を大きくしてＮＦを犠牲にするか、抵抗２８を小さくし電流源２６、２７の電流を大きくする必要がある。そのためには回路電流が増大するということになる。本発明のように帰還信号によりトランジスタ２０、２１のベースでの信号レベルを小さくした場合は抵抗２８を小さいまま回路を構成することができ、結果ＮＦがよく低消費電力のＧＣＡ回路を構成することが容易となる。
【００２３】
図３は図１に示した本発明の第１の請求項の発明において電流分流比制御端子に連動するスイッチ９をライン１０２と入力端子（＋）との間に備え、ライン１０２と１０３の電流比があるレベルになった時にスイッチ９の接続、開放を切り替える機能を有したものであり、主にレベルの大きい入力信号が入力された場合のみライン１０２からの帰還信号を入力端子（＋）に帰還させる機能を有したものである。
【００２４】
図４は図２に示した本発明の第２の請求項の発明において電流分流比制御端子に連動するスイッチ９をライン１０２と入力端子（＋）との間に、スイッチ１０をライン１０５と入力端子（−）との間に備えておりライン１０２と１０３及び１０５と１０６の電流比があるレベルになった時にスイッチ９、１０の接続、開放を切り替える機能を有したものであり、主にレベルの大きい入力信号が入力された場合のみライン１０２、１０５からの帰還信号を入力端子（＋）、入力端子（−）に帰還させる機能を有したものである。
【００２５】
なお、図７の応用回路例で示すように、出力の電流分流回路をトランジスタ２２と３６のペア、トランジスタ２３と３７のペア、トランジスタ２４と３８のペア、トランジスタ２５、３９のペアで構成されるような固定の分流機能を持たせることで、予めゲインコントロール量を調整しておいてもよく、又、各分流トランジスタペアはすべて同時に構成する必要はなく適時応用すればよく、更に入力部に抵抗３４、３５を挿入する事で帰還量を調整する事も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように本発明は、出力信号レベルを従来のように出力段で電流を分流して可変する機能とともに、同時に電圧電流変換回路への入力信号レベルを帰還信号によって入力段で可変させることにより、大信号入力時の入力レベルを、本来不要な入力と逆位相の出力信号を入力端子に帰還させることで回路に加わる信号レベルを減衰させることで、電圧電流変換回路の入力ダイナミックレンジを決めている負荷インピーダンスを低く設定することができ、その結果ＮＦがよく、回路の駆動電流も少なくすることが可能な、低消費電力のＧＣＡ回路を構成することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明におけるＧＣＡ回路において第１の実施形態を示す回路図
【図２】本発明におけるＧＣＡ回路において第２の実施形態を示す回路図
【図３】本発明におけるＧＣＡ回路において第３の実施形態を示す回路図
【図４】本発明におけるＧＣＡ回路において第４の実施形態を示す回路図
【図５】本発明におけるＧＣＡ回路において第２の実施形態の実回路図
【図６】従来のＧＣＡ回路図
【図７】本発明の応用例を示す回路図
【符号の説明】
【００２８】
１  電圧電流変換回路
２  電流分流回路
３、４、６、７  負荷抵抗
５、８、３２、３３  容量
９、１０  スイッチ
２０〜２５、３６〜３９  トランジスタ
２６、２７  電流源
２８、３０、３１、３４、３５  抵抗
２９、１００  電圧源
１０１、１０４  電圧電流変換回路の電流出力端子及び電流分流回路の電流入力端子
１０２、１０３、１０５、１０６  電流分流回路の電流出力端子
【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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